広視野ヘテロダイン検波による高速平面振動の一括計測副題：「普通のカメラで高速な振動が撮れる技術」新潟大学工学部電気電子工学科助教崔森悦新潟大学産学地域連携推進機構准教授小浦方格 1 新技術の概要・工業製品や生体組織の振動を撮るニーズ・従来の振動計測装置は課題がある・新技術は、以下の特長がある → 普通のカメラで数10kHz以上の振動を計測 → カメラに映る範囲すべてを一括計測 → 生体内部の断層の振動も計測 → 振動感度は、数十nm、今後改善予定 2 従来技術とその問題点既に実用化されている技術： ➀レーザ振動計・高い周波数まで測定可能・信号感度がよい・測定範囲が狭い・広範囲測定は時間がかかる図１．従来のドップラー計受光器干渉計レーザ機械的可動部を有する干渉計測 X軸走査空間走査点計測 Y軸走査 z軸 y軸ｘ軸振動物体 3 従来技術とその問題点既に実用化されている技術： ②ホログラム法・広範囲の一括計測可能・振動モード解析に利用・空間的な位相差は測定不能・装置が複雑で表面のみ計測図２．ホログラム法レーザ振動物体車体振動モード楽器の振動モード計測 4 提案する新技術図３．広視野ヘテロダイン法広視野ヘテロダイン干渉法 CCDカメラ・広範囲の一括計測可能レーザヘテロダイン（周波数、振幅、位相、形状）光波発生機構 z軸・空間的な位相差も測定可能全視野一括計測・装置が簡便（干渉計） y軸ｘ軸測定物体・表面と内部断層も計測可能・普通のCCDカメラで10 kHz級の振動が撮れる 5 新技術の特徴・従来技術との比較レーザ振動計ホログラム法新技術カメラで一括撮像カメラで一括撮像位相検出 x－y軸走査（点計測） O 不可 × ○ 1回の計測範囲 1点のみ面全体（長時間露光）面全体（数秒）断層面計測不可 × 不可 × ○ 価格高価（1千万以上）安価安価走査方式 6 新技術の適用例 1kHzで振動する円形ミラーの計測1 生体試料の内部平面振動計測2 [1] S. Choi, Y. Maruyama, T. Suzuki, F. Nin, H. Hibino, and O. Sasaki, Opt. Commun., Vol. 356, pp. 343-349 (2015) [2] S. Choi, T. Watanabe, T. Suzuki, F. Nin, H. Hibino and O. Sasaki, Opt. Exp., Vol. 23, No. 16, pp. 21078-21089 (2015) 7 想定される用途 • 本技術の特徴を生し、MEMSの製造検査から大型装置の振動検査に適用することができる • 上記以外にもあらゆる振動物体に適用可。 • また、光コヒーレンス断層撮像装置と組み合わせることで生体、医療、バイオイメージング分野に展開することも可能と思われる。 8 実用化に向けた課題 • 現在、ミラーの振動や生体試料の内部の振動が1kHzまで可視化可能なところまで開発済み。 • しかし、計測感度や測定精度の改善が課題。 • 実用化に向けて、振動の測定精度を1nm精度まで向上できるよう技術を確立する必要あり。重要なポイントは光源と光学装置のレベルを上げること（光コムレーザの導入と専門的なレンズ設計等） 9 企業への期待 • 未解決の感度向上については、光コムと精密光学設計技術により克服できると考えている。 • 光学設計技術または、画像処理ソフト開発技術を持つ、企業との共同研究を希望。 • また、OCTを開発中の企業、医療画像分野への展開を考えている企業には、本技術の導入が有効と思われる。 10 本技術に関する知的財産権 • 発明の名称：平面振動計測装置及び平面振動計測方法 • 出願番号：特願2015-116904 • 出願人：国立大学法人新潟大学 • 発明者：崔森悦産学連携産学連携の連携の経歴 • 20015年JSTマッチングプランナープログラムに採択 • 20014年-2015年 JST A-step FSステージ探索課題に採択 11 お問い合わせ先問い合わせ先新潟大学産学地域連携推進機構ＴＥＬ 025-262-7554 ＦＡＸ 025-262-7513 e-mail [email protected] 12