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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01781/
• 关键词: ナノマイクロ光デバイス; ＭＥＭＳ・ＮＥＭＳ; メタレンズ; メタマテリアル; メタサーフェス; ＭＥＭＳ; ＮＥＭＳ; マイクロ・ナノ光システム; MEMS; ナノ・マイクロ光デバイス; 画像情報処理

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。

这项研究的目的是通过创建结合超透镜和MEMS的“复眼可变焦超透镜装置”，展示传统镜头系统无法实现的超紧凑成像系统。作为这项研究的独特方法，我们专注于复眼成像（可实现小型化）和阿尔瓦雷斯型镜头配置（可实现从凹透镜到凸透镜的大范围焦距调整）。复眼可变焦装置是通过将使用复眼透镜配置的短焦距和使用阿尔瓦雷斯超透镜的可变焦功能集成而制造的。此外，我们将构建一个系统，重建图像传感器获取的复眼图像并获得最佳的单眼图像。在构建该系统的过程中，我们将明确Metalens光学系统中运行速度、分辨率、聚焦速度等光学性能以及系统尺寸的小型化可达到的程度，并追求新光学的可能性。使用元透镜的系统。 2022财年，我们致力于超透镜和执行器的集成以及偏振分离阿尔瓦雷斯超透镜的生产。关于致动器集成，使用东京工业大学的超级计算机Tsubame 3.0进行分析证实，可以获得设计的可变焦功能。关于偏振分离阿尔瓦雷斯超透镜，我们成功地设计和制造了阿尔瓦雷斯超透镜，该阿尔瓦雷斯超透镜可以在不同位置对两个正交偏振分量进行成像，并且还具有可变焦功能。

项目成果

A monolithic CMOS microhotplate-based gas sensor system

基于单片 CMOS 微热板的气体传感器系统

• DOI: 10.1109/jsen.2002.807780
• 发表时间: 2002-12-01
• 期刊: IEEE Sensors Journal
• 影响因子: 4.3
• 作者: M. Afridi;J. Suehle;M. Zaghloul;D. Berning;A. Hefner;R. Cavicchi;S. Semancik;C. B. Montgomery
• 通讯作者: C. B. Montgomery

High Transmittance Metasurface Holograms Using Silicon Nitride

使用氮化硅的高透射率超表面全息图

• DOI: 10.1109/mems49605.2023.10052377
• 发表时间: 2023-01-15
• 期刊: 2023 IEEE 36th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS)
• 作者: M. Yamaguchi;Hiroki Saito;S. Ikezawa;K. Iwami
• 通讯作者: K. Iwami

A Suspended TiN Film for Thermal Plasmonics Platform

用于热等离子体平台的悬浮 TiN 薄膜

• 发表时间: 2021
• 作者: Kentaro Iwami; Yuta Otome; Azusa Tahara;Satoshi Ikezawa
• 通讯作者: Satoshi Ikezawa

Rotational varifocal moir? metalens made of single-crystal silicon meta-atoms for visible wavelengths

旋转变焦莫尔条纹？

• DOI: 10.1515/nanoph-2021-0690
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 7.5
• 作者: Ogawa Chikara;Nakamura Sotaro;Aso Takumi;Ikezawa Satoshi;Iwami Kentaro
• 通讯作者: Iwami Kentaro

Full-Stokes polarization detection enabled by a terahertz all-dielectric metasurface

太赫兹全电介质超表面实现全斯托克斯偏振检测

• DOI: 10.1063/5.0208045
• 发表时间: 2024-05-09
• 期刊: Journal of Applied Physics
• 影响因子: 3.2
• 作者: H. Zang;Ziyue Yang;Xinyi Zhou;Jingyu Liu;Hui Li;Qiuchi Yu;Chenglong Zheng;Yan Zhang;Jianquan Yao
• 通讯作者: Jianquan Yao