2021-06-10 ｱﾒﾘｶ合衆国・コーネル大学
・ コーネル大学と Samsung Advanced Institute of Technology が、構成部品の機械的な動作に代わり、電圧で焦点を調整できるメタレンズを初めて開発。
・ 可動部の調整で集光する湾曲レンズを利用する人工衛星、望遠鏡や顕微鏡等の撮像アプリケーションに向けた、コンパクトな可変焦点レンズの可能性が期待できる。
・ 焦点調整デバイスとして機能するナノアンテナまたはレゾネータの平坦なアレイから構成され、1μmを下回る薄さのメタレンズは、製造後に焦点距離の変更が困難となることが課題。新メタレンズでは、確立された液晶技術を活用してレンズの局所的な位相応答を調整する。メタレンズに電圧を加えることで、継続的なズーミングと最大で 20%の焦点移動を実証した。
・ AR(拡張現実）グラスに向けた開発を検討する他、ドローン、人工衛星、暗視ゴーグルや内視鏡等の光学レンズの代替や、省スペース・軽量化が必須となるアプリケーションを見込む。液晶とナノ構造を統合する技術は過去 10 年間で進展しているが、レンズへの適用は今回が初となる。
・ 現在は赤色の波長にのみ対応しているため、現行のプラットフォームを使用してマルチ波長の可変焦点メタレンズを開発中。
・ 本研究は、Samsung Advanced Institute of Technology の Global Research Outreach プログラムと、米国立科学財団(NSF)および米国海軍研究局(ONR)の資金提供による Cornell Center for Materials Research が一部支援した。
URL: https://news.cornell.edu/stories/2021/06/novel-liquid-crystal-metalens-offers-electric-zoom
＜NEDO海外技術情報より＞
（関連情報)
Nano Letters 掲載論文(アブストラクトのみ：全文は有料）
Electrically Actuated Varifocal Lens Based on Liquid-Crystal-Embedded Dielectric Metasurfaces
URL: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c00356
Abstract
Compact varifocal lenses are essential to various imaging and vision technologies. However, existing varifocal elements typically rely on mechanically actuated systems with limited tuning speeds and scalability. Here, an ultrathin electrically controlled varifocal lens based on a liquid crystal (LC) encapsulated dielectric metasurface is demonstrated. Enabled by the field-dependent LC anisotropy, applying a voltage bias across the LC cell modifies the local phase response of the silicon meta-atoms, in turn modifying the metalens focal length. In a numerical implementation, a voltage-actuated metalens with continuous zoom and up to 20% total focal shift is demonstrated. The LC-based metalens concept is experimentally verified through the design and fabrication of a bifocal metalens that facilitates high-contrast switching between two discrete focal lengths upon application of a 9.8 Vpp voltage bias. Owing to their ultrathin thickness and adaptable design, LC-driven dielectric metasurfaces open new opportunities for compact varifocal lensing in a diversity of modern imaging applications.
