微細金型や超精密機器，光通信機器，MEMSなどの微細加工技術の進歩に伴い，微細形状を測定する重要性は増加している．そこで，微小径の光ファイバプローブを用いることにより，低測定力で高精度な測定システムの開発を目的とする．本報では，FDTD法による光学シミュレーションを用いることで，本システムで使用可能なスタイラス最小径の検討結果，およびウェットエッチングによる直径1μm以下の小径スタイラス製造の実験結果について述べる．

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本研究では，デジタルリフォーカシングによる顕微鏡距離画像とSFS（Shape from Silhouette）法を併用することで，マイクロ形状を高速に計測する．従来のSFS法では計測対象のシルエットのみが得られるため，物体の凹凸情報取得が困難である．そこで，デジタルリフォーカシングを用いた距離画像をシルエットに反映させ，三次元再構成を行うことを提案する．

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従来，旋削加工の高精度化のため，各種機上計測手法が実用に供されている．しかし，これらの従来手法では，工作物への接触や計測装置の大きさによって計測範囲や形状に制約が多い．そこで本研究では，工具をイメージセンサに取り換えて工作物を回転し，加工面の移動距離と回転角度から直径を計測することで，制約の少ない機上計測手法を提案・開発する．本報では，提案手法とその画像処理方法，計測の繰返し性等について報告する．

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フェムト秒レーザー加工では、熱拡散を伴わない非熱的な局所加工が実現する。これはコヒーレントフォノンと呼ばれる時間・空間的に位相の揃った格子振動が励起され、パルスエネルギーが格子振動へ短時間で伝達される為と考えられる。本研究では、数ピコ秒間に複数のフェムトパルスが連続するフェムトパルストレインによりコヒーレントフォノンを励起することで、フェムト単パルス加工より加工レートを向上させることを目指す。

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高解像度の光学式半導体欠陥検査技術の開発にあたって，周期的照明パターンを空間シフトさせ，散乱光変調情報を含む複数画像を取得し，計算機による後処理を加えることで，レイリー限界を超えた解像を行う方法を研究している．インコヒーレント結像を前提としたアルゴリズムを用いることで，解像特性に悪影響があるという従来の問題に対応するべく，コヒーレント結像逐次再構成型超解像実現のための装置を開発したので報告する．

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我々は三次元形状測定として，光の干渉によって生じる定在場をスケールとし，レーザトラッピングにより捕捉された粒子を用いてスケールを読み取る技術を提案している．試料面の高さ変化により定在場スケールが移動し，粒子の捕捉位置が変動することが実験的に分かっている．この粒子の挙動から試料面の形状を決定するため，粒子の挙動について明らかにする必要がある．そこで，定在場の変化による粒子の挙動について解析を行った．

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ファブリー・ペロー共振器の自由スペクトラム領域（FSR）を計測することで，共振器を構成する2枚のミラー間の絶対光学長が測定できる．この測定には電気光学変調器による位相変調を用いるが，変調に振幅変調が混入するとFSR測定に誤差を生ずる可能性がある．本報ではこの振幅変調成分を変調器への直流電圧の印加によって能動的に抑制する．また，光源のキャリア周波数ロック法を改良した新しい測定システムを提案する．

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We develop a super-heterodyne interference system for absolute length measurements of several meters using two laser diodes and an optical frequency comb as the light sources. The repetition frequency of the optical comb is 58.418 MHz with a stability of 10-11. The wavelengths of the two laser diodes are 1.54 µm and 1.57 µm, and the synthetic wavelength is 80.5 µm. The frequencies of two laser diodes are phase-locked to the different modes of the optical comb. An acetylene stabilized laser is used to evaluate the reproducibility of the beat signal of the laser diodes and the optical comb, which is one important factor of length measurement reproducibility. One Fabry-Perot etalon with high finesse is used to select the frequency of optical comb by a certain frequency interval, and the stability and reproducibility of beat signal can be seen on a spectrograph. The carrier envelop offset frequency of the optical comb can be calibrated by using the acetylene stability laser or by interference method.

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In this paper, we discuss the fringe interpolation method for Michelson and grating interferometers using phase modulation. To obtain displacements (Lissajous diagram), we apply the sinusoidal phase modulation techniques to the initial phase between interferometer′s arms, the initial optical path different between interferometer′s arms, the refractive index and the frequency of light source. Two sine-wave-signals with 90° of phase different are obtained by synchronous detection to the interference signal. However, the original Lissajous diagrams both of Michelson and grating interferometers is deformed due to variation of the laser beam intensity. In this case, the normalized Lissajous diagrams are calculated, and the interpolation error will be discussed.

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近年，半導体デバイスや光学素子の微細化に伴って，それらの製造・検査に用いられている精密ステージには高精度な位置決めが要求されている．角度センサはレーザオートコリメーション法を用いて精密ステージの位置決め誤差の要因となる微小な姿勢変化を計測するセンサである．本報では，センサのレーザービーム径を拡大することで受光素子上の光スポット径を小径化し，角度検出感度の高感度化を行った結果を報告する．

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光路長変化による光コムのセルフビートの位相変化に基づいた、高分解能で非接触な粗面に対する計測手法の開発を行なっている。セルフビートの波長は、表面粗さと比べて十分な長いため、粗面物体の計測が可能である。また、数十GHzの帯域までセルフビートを利用できるので、精密な絶対計測ができる。さらに、RF発振器が不要でサイクリックエラーの影響を受けないため、粗面までの距離を絶対的に10 μm程度の不確かさで計測可能である。

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前報で周波数可変レーザを用いた正弦波位相変調法を採用し2軸変位センサを新たに構築した．新たな2軸変位センサは2個のフォトダイオードで2個のリサージュダイアグラムを取得し，軸受のX方向（回転軸と直角方向），Z方向（回転軸と同軸方向）の変位を捉える事が出来た．本報では低速回転軸受に同心円状回折格子を取付け，新たな2軸変位センサを3個用いて軸受誤差測定装置を構成し，低速回転軸受の誤差測定実験を行う．

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2009年7月に，フェムト秒光周波数コム（以下，光コム）は，計量法の特定標準器として採用された．光コムを用いて長さ計測をどう実現するのかが当面の急務課題である．本研究は光コムの時間コヒーレンス関数特性を応用した新しい計測法や計測技術の開発を目的としている．本報では，これまで提案した「多パルス列干渉計測法」を既存の計測法である白色干渉法と波長による合致法とを比較し，提案法の計測精度を見積もる．

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自動車のエアバッグ制御や人体の安全性評価のため、5000 m/s²までの衝撃加速度標準(電圧感度：加速度センサとチャージアンプの一体物)を開発したが、産業界では加速度センサ単体の電荷感度も強く求められている。そのため、チャージアンプの周波数応答と逆特性をもつバーチャルアンプを開発した。本発表では、バーチャルアンプに組み込まれた無限インパルス応答フィルタや離散フーリエ変換を用いた計算方法について報告する。

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シリコンウエハや精密加工部品の平面度測定において、フィゾー干渉計を使用した測定結果の不確かさは、参照平面の不確かさの大きさに起因することが指摘されている。本研究では、平面度測定器の参照平面と測定結果の平面度を事前情報として、ベイズ推論を適用した計測対象平面の不確かさ推定方法を提案した。その結果、少ない事前情報で平面度の不確かさを推定することができることが分かった。

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計測値は測定ループ内に存在する様々な誤差が真値に足された結果であり，粗さ計測においては算出される粗さパラメータの値にもまた誤差による影響が生じる．そこで本研究では粗さ計測で得られる表面粗さパラメータの不確かさを明らかにするため，計算機内に不確かさ要因を加味した仮想的な粗さ計を構築する．不確かさ要因による粗さパラメータの変化を調査することで表面粗さパラメータの不確かさ見積もりの枠組みの構築を試みる．

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紙の透気度試験機による測定結果の不確かさを推定するために，不確かさ要因として試験機の構成要素を分割し，その影響を実験的に確認した．不確かさに大きく影響すると思われる要素の標準不確かさを推定した結果，紙の透気度試験機の拡張不確かさは測定結果に対して3％程度であることが分かった．本来，不確かさは計測結果の値に付記されるが，本研究を通じて試験機そのものに不確かさを付記する方法を考察する．

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フィゾー干渉計に用いられる参照鏡の重力によるたわみは，大きな不確かさ要因である．これまで有限要素法を用いた参照鏡のたわみ量の補正を行ってきたが，この補正量の妥当性を評価することが難しかった．そこで，前報で開発した参照鏡を用いない絶対表面形状測定機と補正された参照鏡を用いたフィゾー干渉計で平面鏡を測定し，両者の差分測定結果から補正量の妥当性評価を行った．両装置の結果は，2.2 nm(PV値)の一致が得られた．

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近年，大型望遠鏡等の開発が進み，非球面ミラーやレンズの表面形状の高精度化が求められている．しかし，そのような高精度な形状測定方法は，確立されていない．そこで我々は，大型の形状の測定手法の中から，複雑表面の対応や，位置決め精度の観点からオートコリメータをリニアステージに取り付け，走査させる方法を採用した．そして，今回は，走査条件の測定面の形状繰り返し精度に及ぼす影響を実験的に考察した．

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本研究は，新たな二点法を利用して平坦面である定盤の真直度輪郭を高精度に測定することを目的としている．本測定法は，ソフトウェアデータムを利用して，実体基準および被測定面の真直度輪郭を同時に測定し，既知となった実体基準との比較測定およびスティッチングによって，測定範囲を拡大するものである．問題点に水準器の不確かさにより放物線状の誤差が生じることがあったが，本稿ではこの誤差を補正する方法を提案した．

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我々はこれまでに,代表的な多点法である3点法による形状測定を対象として,用いられる3台の形状測定器間のゼロ点ずれの変動を検出し除去することを目指して,レーザの直進性を用いたゼロ点ずれ変動検出方法について検討を行ってきた.ここでは,従来の2本の平行ビームを用いたゼロ点ずれ変動検出方法では誤差要因となったビーム偏向の影響を,新たに考案した3本の平行ビームを用いた改良法により除去可能とした.

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We develop a tracking system for mode-locked fiber laser. New Fabry-Pérot etalon (FPE) is developed to select high-frequency parts of repetition-frequency modes of a short pulsed, mode-locked fiber laser in the wavelength of 1.55 μm. The 5-GHz repetition-modified laser is transmitted to a tracking fiber-type interferometer. The generated interference fringes have a temporal coherence interference fringe pattern at each 30 mm movement of CMM system and can make positioning in space. The performance of the CMM can be verified by comparing with interference fringes directly.

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ガラス加工の最終仕上げに広く用いられている酸化セリウム(CeO2)砥粒の使用量低減やその代替砥粒として酸化ジルコニウム(ZrO2)砥粒に着目し，代替砥粒としての可能性について検討を行った．石英ガラス,ホウケイ酸ガラスなどの硬質ガラスに既存のウレタン樹脂研磨パッドを用いて，酸化ジルコニウム砥粒と酸化亜鉛を添加材として加え実験を行いながらその研磨特性を調べた

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これまではガラス系材料の研磨において，砥粒添加率が一定の場合，研磨スラリーの分散・凝集状態と研磨パッドの表面状態の制御による研磨能率の向上が確認されている。本報は砥粒の使用量とそれによって得られる研磨能率といった砥粒の使用効率の観点から，砥粒添加率を変えながら，スラリーの分散・凝集状態と研磨能率を調べ，砥粒の使用効率の向上並びに砥粒使用量削減の可能性を確認したので，報告する。

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レアアースの価格の高騰により，光学ガラスの研磨加工にコスト高をもたらしている．本研究は，研磨材(主成分がCeO₂)を削減するために行ったものである．本研究において，研磨スラリーの流量及び使用時間と研磨特性の関係について実験的な検討を行った．その結果，研磨スラリーの流量が小さくなるとわずかに研磨速度が高くなるが，研磨面の平滑度にもほとんど影響を与えない．また，研磨スラリーを50時間使用しても，研磨速度に大きな影響を与えないことが確認できた．

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光学ガラス製品の精密研磨には、酸化セリウム系ガラス研磨材スラリーが使われている。使用後のスラリー中の微粒子は、沈降し難く回収が困難である。我々はスラリーを凍結して解凍することで、二次粒子が形成され、回収が容易となることを発見した。光学ガラス製品を製造している研磨装置で、回収した固形分を使用し、ガラス研磨試験を実施した。十分な研磨能力を有することより、再生研磨材として使用できることを確認した。

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ガラス鏡面研磨に広く用いられる酸化セリウム砥粒の性能改善のため、ポリマ粒子と砥粒から構成される複合砥粒を開発した。複合砥粒は従来砥粒よりも優れた分散性や短い洗浄時間を実現した。さらに滞留性改善粒子と組み合わせることにより、大幅な酸化セリウム使用量削減が可能となった。本研究では更なる複合砥粒の研磨能率増大のため、複合砥粒を保持性を高める研磨パッドの表面形状について検討を行った。

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ガラス研磨において多用される酸化セリウム砥粒の使用量を低減する技術が求められている．これまでに多孔質研磨パッドにおいて砥粒の滞留性を改善する樹脂を適用することで研磨特性の向上を実現してきた．そこで最終仕上げ工程で用いられるスエードパッドにおいても砥粒の滞留性を改善する樹脂の適用を検討した．新規樹脂を用いて湿式凝固によりスエードパッドを製作し，その研磨特性の評価を行ったので報告する．

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精密研磨に用いられる酸化セリウムの使用量低減を目的として，従来のウレタン樹脂研磨パッドに比べ，高い研磨能率と優れた仕上げ面粗さが得られるエポキシ樹脂研磨パッドの開発を行っている．研磨パッドの粘弾性は研磨能率，仕上げ面形状などの研磨特性に影響を与えることが知られている．本研究では，異なる粘弾性のエポキシ樹脂研磨パッドを作製し，粘弾性と研磨特性について評価を行ったので報告する．

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ガラスの鏡面研磨には酸化セリウム（セリア）砥粒が多用されている。しかし、近年はその価格が高騰しているため、砥粒を代替する技術の開発が求められている。本研究ではセリアの代替砥粒として、洗浄性に優れ安価である酸化ジルコニウム（ジルコニア）砥粒を検討した。スラリーに様々な添加剤を加えることでその研磨特性の向上を図り、セリア砥粒を用いた場合と同等の研磨特性を得ることができたので報告する。

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前報において，化学的作用を持つ軟質な硫酸バリウムを含むメカノケミカル複合超砥粒砥石を開発し，従来のダイヤモンド砥石よりも仕上性能が優れていることを示した．本報では，硫酸バリウムのみを固定砥粒化した砥石を用いて，メカノケミカル砥石で仕上げた単結晶シリコンのさらなる平滑化を試みた．その結果，化学的作用を促進させる条件下において，2分の超仕上で約1.5nmRaの粗さを得られることが明らかになった．

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電子と正孔の還元・酸化作用ならびに光触媒による引掻き作用を材料の加工に用いようと試みてきた．アルミニウム合金/純アルミニウムの研磨で，0.18μm TiO2のみでは，表面の粗さは小さくならないこと，蛍光材料の濃度が大きいほど化学研磨が多く，表面は粗くなること，0.1μmのTiO2では腐蝕が進み，表面の粗さが大きくなることを明らかにし，粗さが最も小さくなる条件を明らかにした．また，大きな試片のU-RAM加工を行った結果，10nmRa程度の平滑な鏡面を得ることができた．

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4H-SiCの高能率・高品位研磨を実現するために，我々はプラズマ援用研磨法（PAP）を開発している． PAPを4H-SiCに適用したところ，スクラッチフリーな表面が得られた．ヘリウムベースの大気圧水蒸気プラズマを照射するとSiO2及びSi-C-Oを含む酸化層が生じ，酸化層とSiCの界面が平滑になった．この結果より、セリア砥粒研磨でSiO2とSi-C-Oを除去し，ステップ/テラス構造を有する原子レベルでの平滑なSiC表面が得られるという平滑化メカニズムを提案した．

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近年，サファイアの高精度・高能率加工が求められている．そこで，本研究では，サファイアの遊離砥粒研磨に用いられるコロイダルシリカをダイヤモンド砥粒と共にビトリファイドボンド結合剤で固定砥粒化したメカノケミカル複合超砥粒砥石を開発した．本砥石とダイヤモンド超砥粒砥石とを用いて，サファイアの超仕上性能を調べた．その結果，ダイヤモンド砥石によって数分で20nmRa以下の粗さが得られることが明らかになった．

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ラッピング加工における平面加工のためには工作物に対するスラリーの連続供給が重要である．そのため，ラップ定盤にはスラリーの均一供給を促す溝が加工されているが，定盤溝とスラリー挙動の関係は解明されておらず，現場作業者の経験によって溝加工されているのが現状である．そこで，本報告ではラッピング加工時の上定盤を可視化してスラリー挙動を観察し，溝の寸法がスラリー挙動に与える影響について検討した結果を述べる．

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リチウムイオン電池用の高容量な負極としてシリコン負極が着目されており，その製造法として複合粒子を用いた噴射成膜法が研究されている．この粒子にシリコンと銅を用いることで成膜効率が向上し，また負極の寿命と充放電時の電気抵抗の改善が可能である．本研究では，数値解析により粒子衝突現象の可視化および粒子付着性の予測を行った．また，成膜実験を行い，解析結果の妥当性を検証した．

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カーボンオニオンはグラフェンシートの同心球殻構造を有する一次粒径数十nm以下のナノ粒子である.カーボンオニオンを純水中に超音波加振により分散させたスラリーを用いて単結晶炭化ケイ素のポリシングを行った結果, 到達表面粗さがÅオーダーの研磨性能を有することを明らかにした.結晶構造による高い機械特性が有効に機能した一方でスクラッチ除去は不完全であり, 凝集体のさらなる解砕を要することが示唆された.

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車いす使用者が車いすからベッド等へ一人で移乗するのは負担が大きい．既存の移乗補助具は介助者による使用が前提で，持ち運びが不便などの問題がある．そこで車いすに容易に取り付けられ一人で移乗を行える手動の移乗補助具の開発を行ってきた．この補助具の動作を電動でも行えるようにしてきたが，より使い易くするため全ての動作を電動で一度に行う全自動と，任意の状態で停止・調整できる半自動の２種類について開発を行った．

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下肢筋力が低い人に外部装置により支援力を提供して立ち・座り動作を実現するために，まず健常者の動作測定の結果を用いて胴体への負荷と実現したい動作の関係を明らかにし，負荷があるときの動作予測手法を定式化している．そして，目標動作を実現する上で，身体で発揮する力の制約を考慮に入れ胴体に加えるべき支援入力の時間軌道を求めた．さらに，実験検証により設計手法の有効性についてを検討を加えている．

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歩行障碍者が患脚に装着して安定な歩行を可能とする片側装着形歩行支援機械の簡易・低コストかつ低拘束な脚運動創成機構として，1つの直動アクチュエータと2つの回転リミッタからなる機構を提案している．次に，健常者の歩行運動の特徴を基にシミュレーションと予備実験を行って検討を加え，歩行支援を実現するための提案機構の基本的な運動制御手法を提案している．

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関節系・神経系疾患により関節可動域・筋力が低下した使用者の物体把持動作を代行する義手における関節駆動機構開発のために，把持動作に適した軌道制御方法を，目的や形状の異なる対象物の健常者の把持動作を基に定めている．次に反力提示による，物体と接触後の軌道制御の高効率化に対する効果を実験により検討している．そして軌道生成と反力提示を行う把持動作生成機構を設計，試作して検討を加えている．

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従来の鉗子マニピュレータは腹腔内2自由度、腹腔外4自由度を有するが、腹腔外の上下、左右の動きがロボットの周囲で作業する助手の妨げとなっている。そこで妨げとなる腹腔外の2自由度を腹腔内に配置した、4自由度を有する鉗子マニピュレータの開発を行った。4自由度は2自由度の柔軟関節を2段組みとして、超弾性合金パイプとワイヤで駆動させる構造により実現した。また，位置制御実験を行い有効性の検証をした。

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本論文では，手術マニピュレータの先端に設けた簡易な柔軟関節を，空気圧アクチュエータで駆動することによって，先端に作用する外力を推定する手法を提案する．柔軟関節の利点である構造の単純さと，センサレスで力を推定できる空気圧駆動技術を組み合わせ，小型化および滅菌洗浄に適した手術マニピュレータを開発した．

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腹腔鏡手術を支援する遠隔操作型ロボットに搭載可能なハンドの開発を研究目的とした．直径10mmの小さな穴を通過でき，腹腔内で術野の確保のために大きく展開する必要があるため，指関節構造には細径化に優れた柔軟関節を用いた．指関節は鉗子根元部に配置された空気圧シリンダにより，ワイヤにより駆動されている．このような3本指ハンドを設計し，その動作実験と外力推定実験を行うことで臓器を安全に把持可能なことを実証した．

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マスタ-スレーブ型遠隔操作において，視覚情報や筋電の利用でより効果的な力覚提示が可能と考え，その適用方法の提案を行った．視覚情報は本研究室の手術ロボットでの鉗子先端の関節部を利用し，剛性低下により屈曲を増大し過度な力を錯覚させ対象への負荷低減を行った．筋電による方法では力みによる力覚感度低下を考慮し，筋電を基にマスタ-スレーブ間の力の比率を調整した．また提案手法の有効性を被験者実験により評価した．

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本研究では肺癌触診デバイスの開発のための基礎的検討として肺癌の最適な触診方法を検討する実験装置の開発，装置を用いた実験を行った．実験では点で押してその加圧点に対する力の応答，面で押して面内の点に対する力の応答を測定した．傾斜0°では，反力にピークがみられたが，傾斜がつくとピークは得られなかった．面で押した場合はかた当たりをおこしても，その部分で反力が得られていれば，ピークのみられる結果が得られた．

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歯科医療行為における印象採得とは，切削された歯の補綴物を製作する際の型取り作業であり，作業に使用するトレーの動きやそれを歯に押付ける力に対して技能を必要とする．本研究では，この技能を解析するための作業測定装置を開発した．本装置は，２層構造にしたトレーの間に固定した３つの力センサにより荷重とその荷重中心位置を，トレーに取付けたチェック模様のマーカをカメラで撮影し画像処理を行うことで動きを測定する．

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外科手術の術前検討や触診，内診，解剖などの教育訓練に利用できる, 人体と同様の特性(色・硬さ・形状)を持った人体模型の造形方法について研究を行っている．人体の特性を再現するためには, 皮膚や人体内部の臓器, 骨などによって色と硬さを変える必要がある. そこで本研究では, 人体模型の素材に硬さを変えられる紫外線硬化ゲルを使用し, 人体の断面画像を元に積層造形法を用いた人体模型の造形方法について研究を行う．

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Co-Cr-Mo合金と超高分子量ポリエチレンの組み合わせで構成される人工関節の摩耗特性を調査した。Co-Cr-Mo合金上にナノレベルのテクスチャを施すことで、ポリエチレンの摩耗重量や摩耗粉形態を変化させることができることが例証できた。

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集合知メカニズムとは，組織内外の複数の関係者の頭の間に分散している知識や，それらの関係者の認知能力をうまく統合することによって，価値ある情報や知識（知識資産）を生み出す仕組みのことである．本講演では，集合知メカニズムを（製品などの物理的な資産ではなく，知識資産を生み出すための）一種の生産システムとして捉え，その設計問題について論じる．また，いくつかの具体例を紹介し，工学的設計の観点から考察する．

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