研究開発された技術紹介

本プロジェクトでは、液晶波長可変フィルタ(LCTF)を用いた分光撮像システムの開発を行った。このLCTFは、波長400nmから1,600nmの広い範囲での波長可変が可能で、従来の技術では難しかった透過中心波長とバンド幅の双方を電子制御で可変とすることができる。また、このフィルタを組み込んだ広角分光撮像カメラ、人工衛星搭載用の宇宙望遠鏡、医療用顕微アダプタの開発に成功し、広い応用範囲を実現した。

・液晶波長可変フィルタ(LCTF)の高性能化
‐ 透過中心波長と透過バンド幅の電子制御が可能
・オーバードライブ駆動により、波長切替時間を300msecから80msecに短縮
・超高感度カメラとの組み合わせで、可視波長域におけるS/N比が100倍以上に向上
・分光撮像システム(広角分光撮像カメラ、人工衛星搭載用宇宙望遠鏡、医療用顕微アダプタ)の開発

・液晶波長可変フィルタ(LCTF)の透過中心波長とバンド幅の電子制御化を実現
・超高感度カメラと組み合わせた結果、可視波長域におけるS/N比が100倍以上に向上
・オーバードライブ駆動により、波長切替時間を80msecに短縮
・新開発のLCTFを搭載した広角分光撮像カメラ、人工衛星搭載用宇宙望遠鏡、医療用顕微アダプタを開発し、性能評価を行った

・成⽴特許
発明の名称: 液晶波長可変フィルタの製造装置
特許番号: 特許第7223382号
・出願特許
発明の名称: バンド幅可変制御機構
出願番号: 特願2023-16791

本研究開発の成果は、医療、農業、環境探査、宇宙望遠鏡、ドローン搭載カメラなど、幅広い応用が見込まれる。たとえば、医療分野では、顕微鏡で病理検体の組成分析や腫瘍診断が可能である。環境分野では、ドローンや人工衛星に搭載することで、農作物の鮮度分析や地球環境の観測が行える。

本事業では、液晶波長可変フィルタを搭載した分光撮像システムを多様な市場に展開している。特に、人工衛星搭載用の宇宙望遠鏡は、国内外の研究機関や企業からも注目されている。また、広角分光撮像カメラは、ドローン搭載による農作物や環境の観測に利用され、医療分野でも導入が進んでいる。

液晶波長可変フィルタ(LCTF)の最大の特徴は、透過中心波長とバンド幅の双方を電子制御できる点である。これにより、従来の技術では難しかった高精度な分光解析が可能となり、医療や環境、農業、宇宙探査など幅広い分野での応用が期待されている。また、超高感度カメラとの組み合わせにより、暗い対象物でも高いS/N比の画像を取得できる。

今後は、分光撮像システムのさらなる小型化やコスト削減を図り、農業、医療、宇宙探査などの新しい市場に対応した製品展開を進める予定である。特に、ドローン搭載や人工衛星搭載による環境モニタリング分野での実用化が期待されている。

・液晶波長可変フィルタの製造コストが高い
・バンド幅の可変制御に対する高精度な技術をさらに向上させる必要がある
・事業化に向けた市場開拓と顧客のニーズに応じた製品改良が求められている

サポイン事業で開発および実用化に成功したLCTFデバイスは、機能や性能を最大限に発揮するため、特殊な光学レンズ系や機構系と組み合わせるのが良い。この光学系・機構系の開発を、内閣府・経産省・NEDOが実施する Kプログラム（赤外多波長センサの開発事業）で実施中である。
また、このKプログラムにおいて、LCTFの利点にマッチするような市場調査、試験観測等の取り組みにも注力している。