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メタルプレートレンズ

国内特許コード P150011427
整理番号 S2013-0762-N0
掲載日 2015年2月26日
出願番号 特願2013-053575
公開番号 特開2014-179876
登録番号 特許第6041349号
出願日 平成25年3月15日(2013.3.15)
公開日 平成26年9月25日(2014.9.25)
登録日 平成28年11月18日(2016.11.18)
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 メタルプレートレンズ
発明の概要 【課題】 波長が短い領域においても容易に作成することができるようにする。
【解決手段】 中心軸を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-z面に平行に、金属製の平板10a~15bが所定間隔で重なるように配置されている。最上部平板10aと最下部平板10bとを除く平板11a~15bには複数の貫通穴が形成されている。この場合、中央部平板15a,15bには第1の径の貫通穴が形成されており、中央部平板15aと最上部平板10aとの間、および、中央部平板15bと最下部平板10bとの間に配置されている中間部平板11a~14bには、第1の径より小さい第2の径の貫通穴が形成されている。中央部平板15a,15bに近い配置位置の中間部平板に形成されている貫通穴の第2の径より、中央部平板15a,15bに遠い配置位置の中間部平板に形成されている貫通穴の前記第2の径が小さくされている。
【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、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。テラヘルツ電磁波を用いると、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が可能になったり、数100Gbps級の超高速無線通信を可能とすることができる。





ところで、誘電率・透磁率がともに負の媒質に光が入射すると、負の屈折が起こることがベセラゴにより示され、誘電率および透磁率が負になる人工的な構造が提案された。この誘電率および透磁率が負になる人工的な構造は、原子より十分大きく光波長のスケールより小さい人工構造であり、メタマテリアルといわれている。負の屈折をするメタマテリアルを用いると、平面構造した完全レンズを作成することができる。従来のレンズは、光の波長より小さなものを観察することができない回折限界があるが、完全レンズでは、回折限界を超えた微細なものまで観察することが可能である。





メタマテリアルの一例としては、逆の位置にカットを持つ大小二つのリングを組合せた負の透磁率を示す分割リング共振器と、負の誘電率を示す金属ワイヤーとからなる単位セルをマトリクス状に並べたメタマテリアルが知られている(特許文献1参照)。この単位セルを、勾配屈折率を有するように1つの軸に沿って配置するようにして負の屈折率を実現することにより、レンズなどに適用することができる。

産業上の利用分野



この発明は、テラヘルツ波などの電磁波を集束することのできるメタルプレートレンズに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
中心軸である光軸を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-z面に平行であってy軸に沿って所定間隔とされた複数枚の面のそれぞれに、金属製の平板が相互に重なるように配置されているメタルプレートレンズであって、
重なるように配置されている前記平板の内の最も上に配置されている最上部平板と最も下に配置されている最下部平板とを除く複数の前記平板には所定の大きさの複数の貫通穴が形成されており、前記平板の内の中央部に配置されている中央部平板には第1の大きさの前記貫通穴が形成されており、前記中央部平板と前記最上部平板との間、および、前記中央部平板と前記最下部平板との間に配置されている中間部平板には、前記第1の大きさより小さい第2の大きさの前記貫通穴が形成されており、前記中央部平板と前記最上部平板との間、および、前記中央部平板と前記最下部平板との間に複数の前記中間部平板が配置されている場合は、前記中央部平板に近い配置位置の前記中間部平板に形成されている前記貫通穴の前記第2の大きさより、前記中央部平板に遠い配置位置の前記中間部平板に形成されている前記貫通穴の前記第2の大きさが小さくされていることを特徴とするメタルプレートレンズ。

【請求項2】
前記中央部平板においては、前記中央部平板の中央の中央領域に前記第1の大きさの前記貫通穴が複数列形成されており、該中央領域より両側部に向かって複数の側部領域が形成されており、両側部に近くなる前記側部領域ほど前記第1の大きさより小さくされた第3の大きさの前記貫通穴が複数列形成されていることを特徴とする請求項1記載のメタルプレートレンズ。

【請求項3】
前記中央部平板に近く配置された前記中間部平板においては、前記中間部平板の中央の中央領域に前記第2の大きさの前記貫通穴が縦横に配列されて形成されており、該中央領域より両側部に向かって複数の側部領域が形成されており、両側部に近くなる前記側部領域ほど前記第2の大きさより小さくされた第4の大きさの前記貫通穴が複数列形成されていることを特徴とする請求項1または2記載のメタルプレートレンズ。

【請求項4】
前記貫通穴の寸法を調整することにより、屈折率を制御するようにしたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のメタルプレートレンズ。

【請求項5】
重なるように配置されている複数の前記平板の間の間隔を調整することにより、屈折率を制御するようにしたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のメタルプレートレンズ。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2013053575thum.jpg
出願権利状態 登録
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