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人工誘電体レンズ

国内特許コード P120007317
掲載日 2012年4月12日
出願番号 特願2012-030576
公開番号 特開2013-168782
登録番号 特許第5904490号
出願日 平成24年2月15日(2012.2.15)
公開日 平成25年8月29日(2013.8.29)
登録日 平成28年3月25日(2016.3.25)
発明者
  • 鈴木 健仁
出願人
  • 国立大学法人茨城大学
発明の名称 人工誘電体レンズ
発明の概要 【課題】 位置合わせを容易に行えると共に所望の屈折率が得られるようにする。
【解決手段】 光軸をz軸とし、z軸に直交する軸をx軸およびy軸とした際に、複数枚の金属板片10は、x軸方向に複数本の溝部が形成され、外形形状が、下縁から中央および中央から上縁に至るまでのy軸に沿った所定の間隔毎におけるレンズのx-z面に平行な各断面の形状とされている。この金属板片10を、所定の間隔を隔ててx-z面に平行になるよう積層することにより、金属製誘電体レンズ1が形成されている。これにより、溝部の本数と幅と深さとに応じた屈折率が得られると共に、可視光が透過する構造となる。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


テラヘルツ電磁波は周波数が0.1~10THz(波長が30μm~3000μm)の電磁波とされており、波長が遠赤外~ミリ波領域とほぼ一致する。テラヘルツ電磁波は、「光」と「ミリ波」に挟まれた周波数領域に存在しているため、テラヘルツ電磁波は、光と同様に高い空間分解能でものを見分ける能力と、ミリ波と同様の物質を透過する能力を併せ持っている。テラヘルツ波帯はこれまで未開拓電磁波であったが、この周波数帯の電磁波の特徴を生かした時間領域分光、イメージング及びトモグラフィーによる材料のキャラクタリゼーションへの応用などが検討されてきている。テラヘルツ電磁波の発生は、物質透過性と直進性を兼ね備えるためX線に替わる安全かつ革新的なイメージングや数100Gbps級の超高速無線通信が可能となる。



テラヘルツ波帯では、光源や検出器とともに、光学素子が発展途中であり、充実が求められている。所望の屈折率nを自然界の材質で任意に実現や設計することは容易ではないことから、素材そのものをレンズに加工して用いる場合、材質の持つ特性により光学特性が決定される。代表的なテラヘルツ波帯のレンズとしては、屈折率n=1.52の高密度ポリマーレンズ、n=1.56のTsurupica(登録商標)レンズ、n=3.41のシリコンレンズなどがあげられる。マイクロ波帯では電磁メタマテリアル構造を用いたレンズが提案されている(非特許文献1参照)。このレンズでは、3次元格子の構造で導電要素を配列して構成されており、マイクロ波やマイクロ波より波長の長い電磁波を集束することができる。



また、レンズなどを作成するのに用いることができるメタマテリアルが提案されている(特許文献1参照)。このメタマテリアルは、一部が残りとは異なる透過率を有する複数の単位セルから構成され、単位セルは、1つの軸に沿って勾配屈折率を有するメタマテリアルを提供するように配置されている。このメタマテリアルにより作成されたレンズは,マイクロ波帯からテラヘルツ帯において負の屈折率を持つことができ、他に回折光学素子や勾配屈折率光学素子に適用することができる。

産業上の利用分野


この発明は、テラヘルツ波帯の電磁波を集光することのできる人工誘電体レンズに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
光軸をz軸とし、z軸に直交する軸をx軸およびy軸とした際に、x軸方向に複数本の溝部が形成され、外形形状が、下縁から中央および中央から上縁に至るまでのy軸に沿った所定の間隔毎におけるレンズのx-z面に平行な各断面の形状とされている複数枚の導電板片を、前記所定の間隔を隔ててx-z面に平行になるよう積層することにより形成されており、前記溝部の本数と幅と深さとに応じた屈折率が得られることを特徴とするテラヘルツ帯の人工誘電体レンズ。

【請求項2】
前記溝部が、前記導電板片の表面と裏面とに複数本ずつ形成されていることを特徴とする請求項1記載のテラヘルツ帯の人工誘電体レンズ。

【請求項3】
設計周波数の波長をλとした際に、前記溝部の幅が約λ/10以下とされていることを特徴とする請求項1または2記載のテラヘルツ帯の人工誘電体レンズ。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2012030576thum.jpg
出願権利状態 登録
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