Development of ultrasmall compound-eye imaging system based on varifocal metalens

基于变焦超透镜的超小型复眼成像系统研制

基本信息

批准号：
21H01781
负责人：
岩見健太郎
金额：
$ 11.4万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、メタレンズとMEMSを融合した「複眼可変焦点メタレンズデバイス」の製作を通じて、従来のレンズ系では実現不可能な超小型イメージングシステムを実証することである。本研究の独自のアプローチとして、小型化を可能にする複眼イメージングと、凹レンズから凸レンズまで幅広い焦点距離調整を可能にするAlvarez型レンズ構成に着目した。複眼レンズ構成による短焦点化、Alvarezメタレンズによる可変焦点機能を統合し、複眼可変焦点デバイスを製作する。さらに、イメージセンサで取得した複眼画像を再構成して、最適な単眼画像を得るシステムを構築する。このシステムの構築過程で、メタレンズ光学系において、動作速度、解像力、合焦速度などの光学性能やシステム寸法の小型化がどの程度期待できるか明確化し、メタレンズによる新規光システムの可能性を追求する。2022年度には、メタレンズとアクチュエータとの集積化，および偏光分離Alvarezメタレンズの製作に取り組んだ。アクチュエータ集積化においては，東工大のスーパーコンピュータTsubame3.0を用いた解析によって，設計通りの可変焦点機能が得られることを確認した。偏光分離Alvarezメタレンズについては，2つの直交する偏光成分を別々の場所に結像し，なおかつ可変焦点機能を有するAlvarezメタレンズの設計・製作に成功した。

这项研究的目的是证明通过制造一种结合金属和mems的“复杂的 - 可变对焦金属设备”，可以通过制造传统的透镜系统来实现超紧凑型成像系统。作为这项研究的独特方法，我们专注于复合眼成像，这可以实现微型化，而Alvarez镜头配置则可以进行广泛的焦距调整，从凹形到凸透镜头。复合眼睛可变焦点设备是通过将简短的焦点与复合眼镜镜头配置和Alvarez Metalens的可变聚焦功能整合在一起来制造的。此外，通过重建图像传感器获得的化合物图像来构建用于获得最佳单眼图像的系统。在该系统的构建过程中，我们将阐明我们期望获得的光学性能的微型化，例如运行速度，分辨率和聚焦速度以及系统尺寸，并追求使用Metalens新的光学系统的可能性。在2022年，我们研究了金属和执行器的整合，并生产了极化分离的Alvarez Metalens。在执行器的集成中，我们确认可以通过使用Tokyo Tech的SuperCuputer Tsubame 3.0分析来实现设计的可变焦点函数。关于极化分离Alvarez Metalens，我们已经成功设计和制造了Alvarez Metalens，它们在单独的位置对两个正交偏振组件进行图像，并且具有可变的聚焦功能。

项目成果

期刊论文数量（17）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Color animation by dielectric metasurface hologram made of silicon nanopillar

由硅纳米柱制成的介电超表面全息图的彩色动画

DOI：
10.1109/metamaterials52332.2021.9577126
发表时间：
2021
期刊：
Proc. of 2021 Fifteenth International Congress on Artificial Materials for Novel Wave Phenomena (Metamaterials)
影响因子：
0
作者：
Yamada Naoyuki;Ikezawa Satoshi;Iwami Kentaro
通讯作者：
Iwami Kentaro

Multicolor metasurface holographic movie based on a cinematographic approach

基于电影摄影方法的多色超表面全息电影