2019 Fiscal Year Annual Research Report
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19H02056
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
小山 大介 同志社大学, 理工学部, 教授 (50401518)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
江本 顕雄 徳島大学, ポストLEDフォトニクス研究所, 特任講師 (80509662)
松川 真美 同志社大学, 理工学部, 教授 (60288602)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 超音波 / 液晶 / 光デバイス / 光計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，超音波による液晶配向制御技術およびその光デバイスへの応用について検討した．最初に最も単純な構造を持つ２枚のガラス基板に液晶層を挟んだ超音波液晶デバイスを作成し，これに超音波を伝搬させ，超音波による液晶配向変化を評価した．基板の超音波振動分布と液晶分子配向の関係性を明らかにするため，液晶分子の３次元配向分布を定量的に測定する手法を新たに提案・実施した．液晶デバイス入射光の偏波面を回転させながらデバイス透過光分布を測定することにより，従来手法と比べて容易に，液晶分子３次元配向分布を測定することが可能となった．
超音波と液晶を用いた本技術の光デバイスへの応用として，焦点距離の調整が可能な光学レンズを開発した．有限要素解析によるコンピュータシミュレーションによって，２枚のガラス板とそれらに挟まれた液晶層，アニュラ型圧電超音波振動子で構成される様々な形状のレンズ試作機を設計・開発した．レンズは周波数10kHzから100kHzの範囲において複数の共振周波数を持ち，各共振周波数において超音波振動分布，レンズ透過光および液晶分子配向の測定を行った．その結果，レンズの超音波駆動によって，超音波定在波振動腹部（すなわち振動の大きい部分）であるレンズ中心部分に向かって液晶分子は軸対称に配向し，これによってレンズは凹レンズとして作用することが判明した．特に，液晶分子の液晶層厚み方向に対する配向角度は超音波振動の空間勾配に依存することがわかった．レンズへの入力電圧によって液晶分子配向の傾斜角度，すなわちレンズの焦点距離を制御することに成功した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
・超音波液晶可変焦点レンズの光学特性評価・性能改善
今年度開発した超音波液晶レンズについて，その光学特性の定量的評価を行う.特に波面センサによる透過光分布，透過率，収差などの定量的評価を行う.また液晶層形状（厚みや直径）がレンズの光学特性に与える影響について検討する.
・手ぶれ補正機能(OIS)への展開
従来のデジタルカメラにおける手ぶれ補正機能では，外部からの要因による振動発生時に，アクチュエータ等でレンズを径方向に移動させることにより振動抑制を行っている.本課題における提案手法を用いれば，機械的可動部を持たずともその焦点位置を径方向に制御可能なレンズを実現できる.径方向に分割した超音波振動子を用いることにより，径方向に焦点位置を制御可能なレンズの開発を行う．また撮像素子と組み合わせた手ぶれ補正効果の評価を行う．
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