ガラスレンズの研削加工時に形成されるマイクロクラックの除去に必要な研磨量を推定するために，任意方向に進展するクラック深さを計測する必要がある．本研究では，レーザ照射時に発生する後方散乱光が遠方場に形成するパターンに基づく計測方法を提案する．パターンとクラック深さの関係を解明するために，深さだけでなく進展方向も考慮した３次元電磁場解析を行った．本報では，パターンとクラック深さの関係を明らかにした．

広域内の微小欠陥検出に向けた，高感度，高速かつ高解像度な検査法が求められている．本研究では，高感度な撮影法であるゴーストイメージングに着目し，照明光のボケ情報と高解像度化深層学習モデルを用いた高速化および高解像度化を行ってきた．本報告では，測定値に対して多方向からの特徴抽出を深層学習モデルで行い，試料の設置方向についての依存性を低減することによる推定精度の改善を，数値解析および実験の結果から示す．

レーザーを用いて真直度を測定する真直度測定機は、空気屈折率の時間的・空間的な変動（空気揺らぎ）による波面収差の影響を受け、不確かさが増大する。そこで、深層学習を用いて空気揺らぎによる影響を推定し、測定値から差し引くことで、数値的に補償する方法を検討している。本研究では、レーザーの伝播距離であるワーキングディスタンスが変化した場合でも、先行研究と同様に深層学習での補償を可能とする方法を検討した。

レーザフォーミングにおいて，レーザ光走査条件と変位量などのフォーミング特性との相関を明らかにすることは，高能率加工を実現する上で重要な取り組みである．そこで，炭酸ガスレーザのパルス波形と熱可塑性炭素繊維強化プラスチック板材とのフォーミング特性の相関について実験的に検討した．その結果，ピーク出力とパルス幅により板材表面最高温度が異なり，板材の変位量や熱的損傷に影響を及ぼすことが明らかとなった．

レーザフォーミングでは成形形状を得るための条件最適化が困難である．本稿では，ニューラルネットワークを用いて形状と加工条件の関係を機械学習させ，要求形状を得るためのレーザ走査位置を予測するモデルを構築する．教師データの短時間収集のため，実験データに代わり仮想データを用いて学習した．このモデルに実験データを入力した場合の予測精度を評価した結果，仮想データを用いても実験データに比肩する結果が得られた．

波長532nmのナノ秒レーザピーニングにおいて，最大残留圧縮応力値とその付与深さ及びその応力分布状態が疲労強度向上効果へ及ぼす影響について検討した．最大残留圧縮応力値の増加にともなって疲労強度は向上するが，材料の降伏応力相当まで付与すると，疲労強度に大きな変化は生じなかった．そして，残留圧縮応力が最大値から滑らかに深さ方向へ変化し，その付与深さを大きくすることが疲労強度向上に重要であった．

Laser welding is widely applicated in the precision manufacturing field. Metal irradiated by femtosecond or nanosecond laser will induce many nanostructures around the laser-irradiated area, which will affect the connection of two metals or the surface properties. Therefore, it is necessary to further study the mechanism of the laser-induced nanostructure’s generation. In this study, we try to employ high-speed imaging to observe the laser irradiation process on the nanoseconds scale. The image intensifier and high-speed camera were used, and the signal was controlled by the delay generator to capture the plasma plume at different times after laser irradiation, and the plasma plume formation and disappearance process was observed.

ウォータガイドレーザ（WGL）加工は、パルスレーザがウォータジェット内を伝搬しジェット末端で加工を行う。複雑な断面強度分布を反映し、加工表面に特徴的な微細構造を成す。本研究では、WGLの強度分布制御による新たな機能表面創製法の確立を目指す。これまでに断面強度分布の観察と強度分布の制御に成功した。本報では、1パルス加工の形状の観察により強度分布と加工形状の関係を明らかにし、また加工の進展プロセスを考察した。

超短パルスレーザ加工は，微細加工手法として注目されている．レーザ照射時の材料表面における光吸収，熱膨張などの基礎過程の調査が加工品質の向上のために大切である．本研究では，時間分解計測法とマイケルソン干渉計を組み合わせることで，超短パルスレーザ照射後最初期の材料表面の変形過程を，高い時空間分解能（ピコ秒・ナノメートル）で計測した．レーザ照射後最初期の光－材料相互作用の解明に貢献すると考えられる．

コンデンサを構成しているアルミ箔を積層し，端面をパルスYAGレーザで溶接することを試みている．溶接欠陥として，溶接部近傍で箔が薄くなることや，分断する事例があり，溶接条件を見出すことが難しい．本研究ではレーザ照射の過程で照射点の温度がどのように変化するかを放射温度計で計測できるようにした．レーザのパワーやパルス幅の設定により溶融地の温度変化と溶接欠陥の関連を明らかにする．

電子機器の小型化に向けたプリント基板の回路パターンの微細化に向け，銅張積層板にレーザで直接描画する試みである．レーザを集光走査することで微細回路の製作を目指している．本報では回路を発展させ，パターニングにより微細な受動素子（コンデンサ）を創成する．波長532nm，パルス持続時間400psのパルスレーザにより銅箔を除去し，絶縁領域を生成する際の加工特性と加工できる回路素子の性能を調査した．

ガラス板の局所加熱で生じる膨張を利用したマイクロレンズ生成を試みている。厚さ1mmのソーダ石灰ガラスの板の表面に波長1070nmのレーザを集光すると、照射時間に応じてレンズ形状が変化する。変化の過程を非接触リアルタイムで認識するために計測用のレーザを加工中に照射し、反射光の強度分布に注目した。本報告では反射光のパターンと膨張したガラスの寸法をシミュレーションにより解析する方法を提案する。

レーザスライシングは，レーザ変質部を間欠的に作製し，その周囲に発生する亀裂を繋げ，試料を切断する技術である．我々は，レーザスライシングにより単結晶ダイヤモンドの{100}面での切断を試みた．しかし，レーザスライシングには，加工に伴い蓄積する内部応力から，加工領域が増すほど，亀裂が劈開面へ容易に進展する課題がある．我々は，レーザ照射手順を工夫し，亀裂を切断面に沿って進展させる技術を開発した．

次世代半導体として期待されているダイヤモンド{100}のウエハ状切断加工の確立を目的とし，超短パルスレーザを用いたレーザスライシングによる新たな剥離加工法を検討した．本研究では，ダイヤモンドの持つ劈開面{111}を利用したW型加工を適用した．この方法では{111}に沿って劈開をつなぐことであらゆる面方位での加工が可能である．今回は，{100}ダイヤモンドに対して加工を行い，3mm角試料の全面剥離に成功したためこの内容を報告する．

工業製品の微細化に伴い，加工精度の保証や機能性の評価の観点から高精度形状計測の重要性が増している．本研究では，マイクロメータオーダの周期構造を対象として，干渉法や走査型ディフレクトメトリに比較して高速かつロバストな光学的形状評価技術の実現を目指している．本報では，回折光強度分布を利用した非走査・一括傾斜角計測による形状評価手法を提案し，光反射モデルの検証をはじめとした基礎的検討について報告する．

マイクロレンズアレイによる光線角度分解と逆光線追跡に基づいたワンショット三次元計測が可能なライトフィールド顕微鏡は，光学系配置によって空間分解能と被写界深度が変わる．本研究では，被写界深度特化型の非結像型光学系と空間分解能特化型の結像型光学系を組み合わせた複合ライトフィールド光学系の開発を行った．本顕微鏡により，線虫の神経細胞の観察に最適化した空間分解能3µmおよび被写界深度50µmを同時に実現した．

干渉計測定におけるスティッチ測定技術は、測定範囲の拡大、非球面・自由曲面形状への対応、高分解能化、など様々な面で有効性が認められている。しかし、多くの場合で大掛りな測定システムが必要とされ、生産現場への導入は容易ではない。そこで球面測定の大口径化に焦点を絞り、シンブルなスティッチ測定技術を開発した。同心円状に取得した部分測定のスティッチ測定と全面一括測定を比較評価し、良好な結果を得た。

波面分割型干渉計の一種である非直交型ロイドミラー干渉計では，マルチビーム露光の原理でピッチ一定の干渉定在波を安定生成できるが，その露光ビーム波面をアクティブ制御することで，干渉定在波の生成により自由度を持たせることができると期待される．本報では，非直交型１軸ロイドミラー干渉計光学系プロトタイプに空間位相変調器を組み込み，干渉定在波の生成を試みた結果を報告する．

CMM（三次元測定機）の普及に伴い，CMMの設置環境も測定機としては過酷な環境に設置されることが多くなってきている．しかし，過酷な環境においても測定精度への要求は益々高くなってきている．本報ではレーザ測長器の1種類のみの温度で求めた位置決め測定からスケール温度計を評価するとともに，校正された温度計からワーク温度計を評価することにより，スケールとワーク温度計を補正する手法を提案した．

我々は，高磁場，真空の過酷環境下において数カ月以上の間安定して動作するアライメントモニターを開発している．ここでは，アライメントモニターを構成するボールレンズ光学系の最適化のため，シングルモード光ファイバによるコリメートビームの近似モデルとガウス光学モデルを組み合わせた，ボールレンズ光学系のシミュレーションモデルを作成して，得られた見積もり値と実測値を比較することで，その妥当性を評価した．

回転エンコーダは、回転スケールの偏心や変形によって角度誤差が生じる。このとき、回転スケールの円筒面に角度信号の検出面を有する場合、偏心や変形によって検出面とセンサヘッドとのギャップ量が変化するため、センサヘッドが検出する角度信号の強度が変化する。本研究では、回転エンコーダを構成するセンサヘッドでこの強度変化を検出し、回転スケールの偏心や変形の量を逆算することで角度誤差を計測する方法を提案する。

近年，半導体集積回路などにおいて高精度な絶対距離計測の要求が高まっている．本研究では，共振現象を用いた外部共振器機構の共振器長計測に基づく高精度絶対距離計測手法を提案している．本報では，外部共振器機構内にビームスプリッタを置くことで共振器を二重に構成したときの応答を検証し，それぞれの共振器長差の絶対距離計測を可能にする手法を提案し，実験検証する．

正弦波位相変調干渉計は位相補間により波長以下の分解能を実現できる。先行研究では高速度カメラを用いて変調周波数の12倍サンプリングで干渉信号の画像を取得して簡単な四則演算による復調法で二次元面内変位測定を実現していた。今回は16倍サンプリングで干渉信号の画像を取得し、変形位相同期ループにより面内変位を復調する方法を提案する。さらに波面センサと任意変形ミラーを構成に加え波面収差を比較する。

光学結晶の研削によって生じる微細なクラックの進展を予測するために，クラック周辺の応力状態の計測が求められる．本研究では，クラックにレーザを照射した際に発生する後方散乱光のラマン分光によって，光学結晶の分子構造の変化を計測し，クラック周辺の応力状態を計測する手法を提案する．本報告では，単結晶サファイア表面のクラックにおいてラマン計測を行い，分子構造の変化に対するラマンスペクトルの変化を調べた．

加工面の品質検査で使われてきた目視や触診といった官能検査は，熟練の検査員が必要で，定量的な品質管理が難しいという課題がある．本研究では，官能検査に代わり，インラインで定量的に表面粗さを測定する方法を開発している．本方法では，カラー画像測定した加工面の測色値が，表面の凹凸状態によって変わることを利用して粗さを推定する．本報告では，粗さの推定精度を評価した結果を示す．

本研究では，微細な接触部の検出方法として，固体表面に被覆したスパッタ薄膜が接触によって相手表面に移着することを利用することを提案している．微細な粗さのセラミックス球と滑らかなガラス平面の押し付け実験を行った後，ガラス表面の微細な接触部を光学顕微鏡やSPMを用いて測定を行った．その結果，サブミクロン以下の大きさの真実接触部について詳細に検出することができた．

産業技術総合研究所は、マイクロCMMを用いた球の2点直径校正法の開発に取り組んでいる。球の直径測定の不確かさ低減のため、本論文では、試料表面とプローブ間の相互作用力の低減に向けた取り組みについて報告する。これまで使用してきた先端半径約500μmのプローブに対して、プローブをT型構造とすることで、先端半径約8μmのプローブを開発した。スタイラス先端半径の先鋭化に伴うμ-CMMのプロービング性能と相互作用力の関係について調査結果を報告する。

直径0.1mm未満のプローブ先端球では，直径と形状誤差の評価に用いるnm精度基準球の作製が困難であるため，従来の比較測定に基づくプローブ校正には課題がある．本研究ではマイクロプローブ先端球の直径と形状誤差をnm精度で測定するために，非接触輪郭形状測定機による測定に取り組んだ．輪郭形状よりプローブ先端球の直径及び真円度を算出し，真円度測定機による測定結果との比較により，提案手法の有効性を検証した．

近年，産業部品の形状を内部まで非破壊で評価するため，X線CTによる三次元内外計測の需要が高まっている．従来のX線CTの測定能力評価に用いる基準器（ゲージ）がもつ，測定要素の配置制限等の課題を解決するため，樹脂中に球を埋め込んだゲージを新たに開発した．本講演では，開発ゲージを，X線CTを用いてマルチステップ法で校正し，不確かさ評価した結果について報告する．

3次元微細加工において，マイクロメートルオーダのダイナミックレンジを持つ表面トポグラフィ計測手法が求められている．本研究では，ダイナミックレンジ拡張のために光周波数コムを光源としたレーザ逆散乱法による表面トポグラフィ計測手法を開発している．本報告では，深さが数µmの溝内で発生する複数のTEモードによる位相分布の変調を補正することで，表面トポグラフィ計測精度の改善を数値解析および実験結果から示す．

3Dプリンタで造形された製品の加工誤差は，三次元点群データを使用した検査によっても評価されている．3Dプリンタによる造形面は凸凹が大きいため，設計データとの正確な照合が難しいという課題がある．そこで，本研究では，測定点群から特徴点を抽出する手法の開発を試みる．特徴点を高精度に抽出できる新たな手法が確立すれば，より信頼性の高い照合が行えるようになることに加え，人手による照合作業の省力化に貢献できる．

X線CTによる幾何形状計測は，内部形状の測定などの利点から近年活用が進められている技術である．この測定においてはCT装置が持つ幾何誤差が測定空間の歪みとして反映され，寸法・形状測定誤差を生じることが知られている．本研究では，点投影シミュレーションを用いて装置幾何誤差が測定空間をどのように歪めるのか，および各領域の幾何誤差に対する感度の高低について評価を行った結果について報告する．

モード同期レーザーの周波数制御は，例えば光周波数コムの実現やひずみ計測に必要とされる．これまでファイバーベースモード同期レーザーの繰返周波数制御は，ファイバーに直接圧電素子を取り付けるなどして行われてきた．この方法は，ファイバーが脆弱な場合には適用ができない．近年ホットになりつつある中赤外レーザーは脆弱なフッ化物ファイバーを用いて構成されるため，従来法とは異なる繰返周波数制御手法が必要となる．

本講演では，先ず，MCF研磨の加工除去量に及ぼす磁場と電場の影響について紹介する．次に，磁場と電場を印加する場合の工具に作用するトルクを用いた加工除去量の関係について説明する．これらの結果を基に，磁場と電場を印加した場合のそれぞれの加工圧力を用いたプレストンの式の導出について報告する．

ダイヤモンドは極めて硬い材料であるために，機械的加工は困難である．ところで，ダイヤモンドで鉄系材料を切削すると，ダイヤモンドのほうが硬い材料であるにもかかわらず，ダイヤモンドが著しく摩耗することが知られている．本研究ではこの現象を逆に利用して，単結晶ダイヤモンドの最も硬い面である（111）面を溝付け加工した．加工後のダイヤモンド表面をラマン分光法で分析して，ダイヤモンドが変質していないことを確認した．

半導体材料のインゴットからウェーハへの切断工程は、全加工時間の大部分を占めることから迅速化への要求が高い。そこで、この切断工程に用いられるワイヤーソーの高効率化並びに高品位化を目的として、ワイヤー工具と試料間に交流高電圧を印加し、切断時の砥粒をワイヤー上に効率的な配置制御する電界スライシングを提案する。本報告では、電界スライシング技術を導入した市販装置による基礎特性について報告する。

超電導現象のピンニング効果を活用し浮上させた工具で加工を行う超電導援用加工法（SUAM）を用いた中空造形物の微細加工、真空中でのウェーハの輸送方法の確立を目的とし、超電導線材を用いたバルクの作製、浮上工具の形状変更を行い、浮上工具に外力を加えたときの反力の測定を行った。その結果、反力は超伝導線材バルクの大きさ、磁石の磁束に影響することを確認した。

砥粒を含む磁気混合流体に磁場と電場を用いた円管内面加工法について検討を行った．磁場に加えて電場を印加することで加工量が増大することならびに，工具の往復運動の加工量変化についてからも電場印加による加工量飽和へ達する加工時間を延ばす効果が確認された．また，磁場電場同時印加時においていちじるしく真円度比の向上が確認された．

本研究では，加工時に砥粒を使用しない状態で磁気援用加工を行っている．本加工法は，加工液には電解水を用いており，磁気連結粒子ブラシの擦過作用を中心とした物理的作用と，電解水による化学的作用との複合的な表面加工法である．これまでに，段差面の加工においては変動磁場が有効であることが明らかにされている．本報では，溝面加工における加工特性について，送りの走査方法を中心に検討を行った．

ソニーセミコンダクタマニュファクチャリング株式会社（SCK）では2004年よりMEMSファウンダリビジネスを実施しています。ファウンダリビジネスでは顧客ニーズをとらえたプロセスラインナップを揃えることが重要となりますが、SCKでは多くのパートナー様と新規プロセスを開発しています。今回その1例として東北大学様と共同開発し、封止圧1Pa以下を到達したウェーハレベル高真空封止技術の開発事例を紹介します。

in vitroでの創薬や臓器形成に向けて、シングルセルレベルでの細胞配置技術や、生体内と同様の複数種類の細胞からなる組織形成技術が求められている。本研究では、フォトリソグラフィ技術やレーザー加工技術を用いることにより、ゲル材料のマイクロパターンを形成する技術を開発した。これらの技術を用いてシングルセルのパターニングや2種類以上の細胞種から成るパターンを形成し、共培養可能であることを実証した。

ハズバンダリートレーニング（HT）とは、笛の音や給餌により動物が特定の行動を形成する訓練である。麻酔を使用せずに飼育管理や診断が行えるため、動物への負担は小さく、動物園での導入が進んでいる。HTでの行動形成において、動物への負担を小さくし、かつ効率的に行うためには、ストレスの見える化が必要である。本研究ではレーザドップラ血流計を活用し、装着なく脈拍からストレスを見える化する方法を提案する。

弾性表面波（SAW）デバイスは基材の表面近傍を伝搬する機械振動を利用した圧電マイクロデバイスである。我々はSAWを利用した化学センサの構築へ向け、挿入損失の小さいデバイスの開発を試みている。本研究では、36度回転Y板X伝搬タンタル酸リチウム単結晶基材上にSAWデバイスを作製し、電極の材質および形状の違いによる挿入損失などのデバイス特性の比較・評価を行った。

固体表面に微細な凹凸構造が存在する場合、見かけの表面積に対して実表面積が大きくなるほど、その表面の親液性あるいは撥液性は増幅されることが知られている。本研究では、シリコン酸化膜表面へのTi薄膜微細パターン配列の付与により、その濡れ性が変化することを確認した。さらに、付与するパターンに方向性を持たせることで、そのパターン付与領域における濡れ性にも、方位性を発現させることにも成功したので報告する。

近年，冷却原子を使った量子センサーや量子コンピュータが注目されている．冷却原子状態を実現するには10^-6Pa以下の超高真空環境が必要である．こうした量子デバイスの小型化を実現させるため，我々は冷却原子生成室を超高真空領域まで真空引き可能な小型イオンポンプの開発をおこなっている．高効率プラズマ源を有する小型イオンポンプを作製し，気密封止された空間内を真空排気し，放電電流から真空排気特性を評価したので報告する．

正孔、電子共に高い移動度を持つゲルマニウムは高周波デバイス材料として注目されているが、熱伝導率が低く放熱に課題がある。この問題の克服のため、高い熱伝導率を誇るダイヤモンド放熱基板との複合化を考えた。基板同士の複合化には従来、酸化処理を用いた親水化接合が用いられるが、本研究では接合界面に形成される酸化層を薄くし放熱性能の向上が期待できる、還元処理を用いた親水化接合による基板同士の複合化を検討した。

Electrocardiogram (ECG) detection is beneficial for medical monitoring of patients. In order to achieve a stable ECG signal detection, the electrode is made of copper wire textile, and then the circuit suitable for the electrode is designed according to the principle of capacitive coupling. To receive a more stable signal, a color sensor is used to estimate motion artifact caused by small movements of the human body. In breathing state, the ECG signal with obvious QRS-T waves were measured by the woven electrodes, and the artifact signal was measured by color sensor. After processing with adaptive filtering NLMS algorithm of the two signals, the deviation of the ECG signal is suppressed, and the SNR increased by 5.3dB.

本研究では、地震時の建物の損傷評価ために、カメラを用いた層間変位計測に取り組んでいる。構造物のモニタリングにおけるカメラを用いた変位計測では、実装環境下での計測精度の不確かさが課題である。そこで、動的対象をカメラで計測した際に生じる被写体ぶれの計測誤差への寄与を明らかにすることで、計測誤差を説明可能することを試みた。その結果、被写体ぶれに対して0.1から0.3pixel程度で画像処理手法の計測誤差を説明できた。

第二心音（S2）を構成する2つの弁音の分裂間隔（SI）の非侵襲測定が求められている．我々はこれまでにMEMSマイクアレイによる計測音からSIを推定するアルゴリズムを開発しているものの，解の不定性が課題となっていた．本研究では，新たにS2の数理モデルを構築・導入しアルゴリズムを改良することで，改良前のアルゴリズムのSI推定性能（S2-S2間隔との相関係数−0.53）を保ったまま，解を一意化することに成功した．

X線集光ミラーはナノメートルレベルの形状精度と原子レベルの平滑性が要求される極めて高精度な光学素子である．近年，X線ミラーを用いた軟X線の高効率ナノ集光実現への期待が高まっている．筆者らは東京大学との共同研究により，電鋳法を用いた高精度マンドレルの形状転写による軟X線集光ミラー製造プロセスを開発している．本稿ではミラー作製プロセスと要素技術開発の現状について報告する．