研究者らは、複数の色を同時に集光できる多層金属レンズを開発し、単層レンズの根本的な限界を打破した。 - 写真：Optics Express
研究チームは、単一のメタマテリアル層に頼るのではなく、複数の層を積み重ねることで、金属レンズが複数の波長の光を同時に集光する際の根本的な限界を克服した。
アルゴリズムに基づく手法により、四つ葉のクローバー、扇風機の羽根、または正方形の形状をした高度なナノ構造が作製され、より高い効率性、拡張性、および光の偏光からの独立性を実現している。
オーストラリア国立大学およびARCメタトランスフォーマティブ光学センター（TMOS）の主任研究員であるジョシュア・ジョーダン氏は、「この設計は、実用的なデバイスに適した多くの特性を備えています。幾何学的比率が低いため製造が容易であり、個々の層を別々に製造してから組み立てることができ、偏光に依存せず、既存の半導体技術を用いて拡張性を実現できる可能性があります」と述べています。
金属レンズは人間の髪の毛のほんの一部ほどの厚さしかなく、従来の光学レンズよりもはるかに薄い。そのため、従来のレンズでは実現できない焦点距離を実現できる。
当初、研究チームは単層構造を用いて複数の波長を集光しようと試みたが、物理的な限界に直面した。そこで多層構造に切り替え、二重電磁共鳴（ホイヘンス共鳴）に基づいた逆最適化アルゴリズムを用いて適切な超曲面形状を探索した結果、精度が向上し、量産も容易になった。
これらのナノ構造は高さ約300ナノメートル、幅約1000ナノメートルで、光学的位相マップを作成するのに十分な大きさであり、光を任意のパターンに集束させることができる。「異なる波長を異なる場所に集束させて、カラールーターを作成することもできます」とジョーダン氏は述べた。
しかし、多層構造を用いる方法は、現状では最大でも約5波長程度までしか実現不可能である。なぜなら、最も長い波長に対して十分な大きさの構造を確保しつつ、より短い波長での回折を引き起こすことを避ける必要があるからである。
その範囲内で、研究チームは金属レンズがモバイル画像システムに大きなメリットをもたらすと考えている。ジョーダン氏は、「我々の設計は、可能な限り小型軽量化に努めたため、ドローンや地球観測衛星に最適です」と強調した。
研究結果は学術誌「Optics Express」に掲載された。
出典：https://tuoitre.vn/dien-thoai-drone-sap-co-camera-mong-nhu-soi-toc-2025092508534341.htm
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