農工大,焦点距離自在な極薄メタレンズを開発

東京農工大は,メタサーフェスを利用して,凹レンズから凸レンズまで幅広い焦点距離調整が可能な極薄メタレンズを製作することに成功した(ニュースリリース)。

光(電磁波)の波長に比べて小さいサイズの構造を配列することで,自然界には存在しない屈折率や光機能を実現できる機能性表面極薄であるメタサーフェスを用いた平面レンズのメタレンズは,超小型・軽量であることから,小型飛行ロボット・ドローンの眼やバーチャルリアリティ用ヘッドセット・プロジェクタの小型化,スマートフォンカメラの薄型化などへの応用が期待されている。

メタレンズの実用化のためには,小型・軽量という特長を生かしつつ,少ない色収差や可変焦点機能など従来の屈折レンズが持っている種々の機能を実現することが望まれる。しかしながら,従来の可変焦点メタレンズは,可変焦点機能を付与しようとすると大型化してしまったり,焦点の可変範囲が狭いという問題があった。

今回,ガラス基板上にアモルファスシリコンのナノ柱構造をメタアトム(メタサーフェスを構成する,光(電磁波)の波長に比べて小さいサイズの構造)として1,700万本配置した「モアレ・メタレンズ」を作成した。これは2枚のレンズからなり,お互いに回転させることで凸レンズにも凹レンズにもなる。これは,焦点距離が正(凸レンズ)から負(凹レンズ)に連続的に変化することに対応する。

また,回転させるだけで焦点距離が変るため,通常のズームレンズのようにレンズ間に間隔を必要とせず,小型化に適している。電子線描画技術等を用いてこのレンズを実際に制作し,波長900nmの近赤外線で焦点距離を変化させられることを実証した。
 
研究グループは今後,可視光などより短波長での動作や,カラー化(色収差の抑制:違う色を入れても焦点距離が変らない)を進めていく。また現在は手動で回転角を変えているが,マイクロ自動ステージと集積化することなどによる自動化を目指すとしている。

キーワード:

関連記事

  • NTT、超薄の透過型液晶メタサーフェスデバイスを開発

    NTTは、世界最薄とする3.5μmの透過型液晶メタサーフェスデバイスを開発し、透過電波の方向や集光位置の可変制御を実証したと発表した(ニュースリリース)。 現在、6Gにおける多様なユースケースを支える超高速無線通信の実現…

    2026.03.30
  • 阪大など、メタサーフェスの直接結合で超小型・高効率な円偏光LEDを実現へ

    大阪大学とアルバックは、窒化インジウムガリウム(InGaN)発光ダイオード(LED)に周期的なナノ構造「メタサーフェス」を直接結合することで、高効率かつ超小型の円偏光デバイスが実現可能であることを明らかにした(ニュースリ…

    2026.03.26
  • 東北大、三次元バルクメタマテリアルによるテラヘルツレンズを開発 

    東北大学の研究グループは、シリコン微粒子を樹脂中に分散させた三次元バルクメタマテリアルを用いて、レンズの形状を変えることなく焦点距離が制御できるテラヘルツレンズを開発した(ニュースリリース)。 テラヘルツ波は電波と光の中…

    2026.03.23
  • 東大、超高速光検出器アレイをワンチップに集積した小型受信器を実証

    東京大学の研究グループは、光学メタサーフェスと超高速光検出器を一つのチップに集積した多機能光受信器の実証に成功した(ニュースリリース)。 光学メタサーフェスは、光の波長よりも小さな構造体(メタアトム)を高密度に平面上に配…

    2025.12.02
  • 【interOpto2025】橘光学、試作から中量産まで高精度光学部品を提供

    interOpto / 光とレーザーの科学技術フェアで、橘光学【オプティクスフェア No. A-31】は、東京都世田谷区に本社を置く精密光学部品メーカーで、長年にわたり光学素子の研磨・検査を一貫して行なってきた。試作対応…

    2025.11.12

新着ニュース

人気記事

編集部おすすめ

  • オプトキャリア