可視近赤外全域を１台で測定可能な超広波長帯域・小型分光イメージングシステムの実現

分光イメージングは、航空宇宙、農林水産、医療、鉱工業など多分野で応用が始まっている。非破壊・非侵襲による解析には、可視域から近赤外域(400nm-2500nm)の波長が極めて有効であるが、特徴毎の波長帯域が重なる場合が多く、加えて水素結合／分子間相互作用によるバンドシフトがあるため、現場の動的環境では広い波長帯域を一度に細かく測定できることが精度向上のために重要となる。そのため、可視近赤外全域(400nm-2500nm)を1素子で網羅できる分光イメージング用フィルタの実現が強く望まれている。一方で、波長1600nm-2500nmでの液晶素子電気光学特性は未解明な点が多いため、可視近赤外全域(400nm-2500nm)を1素子で網羅するLCTF設計制御理論が未構築という課題がある。本研究では以下の2課題を解明し、その結果を基に、現場で可視域から近赤外域全ての範囲（400nm-2500nm）を1つのLCTF素子(UWR-LCTF)により2000波長以上撮影可能とする、超広波長帯域・小型高性能分光イメージングシステムを実現し、新たな応用を創出することを目的として研究を進めている。1. 近赤外域、特に1600nm-2500nmにおいて、屈折率異方性や誘電率異方性の異なる数種の液晶材料を用いて液晶素子を試作し、電気光学特性を測定して、素子を構成する材料に必要な条件および光学特性を制御する手法を解明・確立する。2. 確立した制御手法を用いて、可視域から近赤外域全ての範囲(400nm-2500nm)で2000以上の透過波長を選択可能なUWR-LCTFを設計し、試作評価を行い実証する。令和4年度は上記2. について実施した。その結果、可視域から近赤外域全ての範囲(400nm-2500nm)で2000以上の透過波長を選択可能なUWR-LCTFの設計に成功した。

分光イメージングは、航空宇宙、農林水産、医療、鉱工業など多分野で応用が始まっている。非破壊・非侵襲による解析には、可視域から近赤外域(400nm-2500nm)の波長が極めて有効であるが、特徴毎の波長帯域が重なる場合が多く、加えて水素結合／分子間相互作用によるバンドシフトがあるため、現場の動的環境では広い波長帯域を一度に細かく測定できることが精度向上のために重要となる。そのため、可視近赤外全域(400nm-2500nm)を1素子で網羅できる分光イメージング用フィルタの実現が強く望まれている。一方で、波長1600nm-2500nmでの液晶素子電気光学特性は未解明な点が多いため、可視近赤外全域(400nm-2500nm)を1素子で網羅するLCTF設計制御理論が未構築という課題がある。本研究では以下の2課題を解明し、その結果を基に、現場で可視域から近赤外域全ての範囲（400nm-2500nm）を1つのLCTF素子(UWR-LCTF)により2000波長以上撮影可能とする、超広波長帯域・小型高性能分光イメージングシステムを実現し、新たな応用を創出することを目的として研究を進めている。1. 近赤外域、特に1600nm-2500nmにおいて、屈折率異方性や誘電率異方性の異なる数種の液晶材料を用いて液晶素子を試作し、電気光学特性を測定して、素子を構成する材料に必要な条件および光学特性を制御する手法を解明・確立する。2. 確立した制御手法を用いて、可視域から近赤外域全ての範囲(400nm-2500nm)で2000以上の透過波長を選択可能なUWR-LCTFを設計し、試作評価を行い実証する。令和4年度は上記2. について実施した。その結果、可視域から近赤外域全ての範囲(400nm-2500nm)で2000以上の透過波長を選択可能なUWR-LCTFの設計に成功した。