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METAL PLATE LENS

Patent code P150011427
File No. S2013-0762-N0
Posted date Feb 26, 2015
Application number P2013-053575
Publication number P2014-179876A
Patent number P6041349
Date of filing Mar 15, 2013
Date of publication of application Sep 25, 2014
Date of registration Nov 18, 2016
Inventor
  • (In Japanese)鈴木 健仁
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人茨城大学
Title METAL PLATE LENS
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To easily create a metal plate lens even in a short-wavelength domain.
SOLUTION: When a center axis is defined as a z-axis and axes orthogonal to the z-axis are defined as an x-axis and a y-axis, metallic plates 10a-15b are disposed to be overlapped at a predetermined interval in parallel with an x-z plane. In the plates 11a-11b excluding the top plate 10a and the bottom plate 10b, a plurality of through holes are formed. In such a case, in the center plates 15a and 15b, through holes of a first diameter are formed and in the intermediate plates 11a-14b disposed between the center plate 15a and the top plate 10a and between the center plate 15b and the bottom plate 10b, through holes of a second diameter smaller than the first diameter are formed. The second diameter of the through holes formed in the intermediate plates positioned closer to the center plates 15a and 15b is made smaller than the second diameter of the through holes formed in the intermediate plates positioned away from the center plates 15a and 15b.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)



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。

Field of industrial application (In Japanese)



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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2013053575thum.jpg
State of application right Registered
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