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。

その他関連ニュース

  • ニコン,紫外線カメラ用Cマウントレンズを発売 2024年10月22日
  • 農工大ら,3種類の光学素子を1枚の超薄型素子に統合 2024年08月01日
  • 【OPK】ガラス製ならではの特長を備えた光学素子 2024年07月17日
  • エドモンド,固定焦点レンズがInnovators銀賞を受賞 2024年07月09日
  • 【OPIE】朝日ラバー,LED用シリコーンレンズ登場 2024年04月24日
  • 【OPIE】山本光学,レーザー保護めがねを展示 2024年04月24日
  • 農工大,極めて薄い赤外線吸収メタサーフェスを実現 2024年03月05日
  • 農工大ら,超薄可変焦点レンズに偏光分離機能を統合 2024年02月13日