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公開番号2025051172
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-04
出願番号2023160135
出願日2023-09-25
発明の名称メタサーフェス反射体、投影装置、及びニアアイウェアラブル装置
出願人TDK株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G02C 11/00 20060101AFI20250328BHJP(光学)
要約【課題】不要な散乱光を低減すること。
【解決手段】メタサーフェス反射体は、第1方向に積層された第1金属層及び第2金属層と、第1方向において、第1金属層及び第2金属層の間に設けられた誘電体層と、を備え、誘電体層は、第2金属層が設けられる主面を有し、メタサーフェス反射体は、主面に沿った第2方向、及び主面に沿うとともに第2方向と交差する第3方向に配列された複数の単位領域に区分され、第2金属層は、複数の単位領域のうちの全部又は一部の単位領域のそれぞれに設けられた金属ユニットを含み、第2方向に配列されている金属ユニットのうちの同じ波長に対して設定された金属ユニットの第2方向における長さは、互いに異なっている。
【選択図】図8
特許請求の範囲【請求項１】
メタサーフェス反射体であって、
第１方向に積層された第１金属層及び第２金属層と、
前記第１方向において、前記第１金属層及び前記第２金属層の間に設けられた誘電体層と、
を備え、
前記誘電体層は、前記第２金属層が設けられる主面を有し、
前記メタサーフェス反射体は、前記主面に沿った第２方向、及び前記主面に沿うとともに前記第２方向と交差する第３方向に配列された複数の単位領域に区分され、
前記第２金属層は、前記複数の単位領域のうちの全部又は一部の単位領域のそれぞれに設けられた金属ユニットを含み、
前記第２方向に配列されている前記金属ユニットのうちの同じ波長に対して設定された前記金属ユニットの前記第２方向における長さは、互いに異なっている、メタサーフェス反射体。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記金属ユニットは、当該金属ユニットが設けられている単位領域の前記第２方向における第１端から第２端に向かって反射光の位相変化量が直線的に変化するように構成されており、
前記金属ユニットの前記第２方向における長さは、反射対象の波長、当該金属ユニットが設けられている前記単位領域の位置に応じた入射角及び反射角から決定される、請求項１に記載のメタサーフェス反射体。
【請求項３】
前記金属ユニットは、前記第１方向から見て台形形状を有する金属体である、請求項１又は請求項２に記載のメタサーフェス反射体。
【請求項４】
前記金属体の前記第２方向における長さは、５００ｎｍ以上２５００ｎｍ以下であり、
前記金属体の前記第１方向における長さは、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、
前記金属体の短辺の長さは、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、
前記金属体の長辺の長さは、前記短辺の長さよりも大きく、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下である、請求項３に記載のメタサーフェス反射体。
【請求項５】
前記複数の単位領域は、前記金属ユニットが設けられている反射領域と、前記金属ユニットが設けられていない欠落領域と、を含み、
前記第３方向の配列において、前記反射領域と前記欠落領域とは、不規則に配置されている、請求項１又は請求項２に記載のメタサーフェス反射体。
【請求項６】
前記第２方向の配列において、前記反射領域と前記欠落領域とは、不規則に配置されている、請求項５に記載のメタサーフェス反射体。
【請求項７】
前記欠落領域の数は、前記メタサーフェス反射体に含まれている単位領域の総数の１０％以上２０％以下である、請求項５に記載のメタサーフェス反射体。
【請求項８】
前記複数の単位領域は、赤色成分用の第１単位領域と、緑色成分用の第２単位領域と、青色成分用の第３単位領域と、を含み、
前記第２方向及び前記第３方向において、前記第１単位領域、前記第２単位領域、及び前記第３単位領域がその順に繰り返し配列されており、
前記第２方向に配列されている前記第１単位領域に設けられた前記金属ユニットの前記第２方向における長さは、互いに異なっており、
前記第２方向に配列されている前記第２単位領域に設けられた前記金属ユニットの前記第２方向における長さは、互いに異なっており、
前記第２方向に配列されている前記第３単位領域に設けられた前記金属ユニットの前記第２方向における長さは、互いに異なっている、請求項１又は請求項２に記載のメタサーフェス反射体。
【請求項９】
前記第２金属層は、銀、アルミニウム、銅、及び金からなる組から選択された少なくとも１つの元素を含む金属で構成される、請求項１又は請求項２に記載のメタサーフェス反射体。
【請求項１０】
前記誘電体層は、可視光領域において透明な材料で構成される、請求項１又は請求項２に記載のメタサーフェス反射体。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、メタサーフェス反射体、投影装置、及びニアアイウェアラブル装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
メタサーフェス技術を用いた反射体が知られている。例えば、非特許文献１には、複数の台形アンテナが二次元配列されたメタサーフェス反射体が記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
Zhiwei Li, Lirong Huang, Kun Lu, Yali Sun, Li Min, “Continuous metasurface for high-performance anomalous reflection”, Applied Physics Express, The Japan Society of Applied Physics,2014年10月7日, Volume 7
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１に記載のメタサーフェス反射体においては、同一形状の台形アンテナが二次元に規則的に配列されている。このため、縦方向及び横方向に配列された複数の台形アンテナには、周期性が生じている。この周期性に起因して、不要な散乱光が生じるおそれがある。
【０００５】
本開示は、不要な散乱光を低減可能なメタサーフェス反射体、投影装置、及びニアアイウェアラブル装置を説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一側面に係るメタサーフェス反射体は、第１方向に積層された第１金属層及び第２金属層と、第１方向において、第１金属層及び第２金属層の間に設けられた誘電体層と、を備える。誘電体層は、第２金属層が設けられる主面を有する。メタサーフェス反射体は、主面に沿った第２方向、及び主面に沿うとともに第２方向と交差する第３方向に配列された複数の単位領域に区分される。第２金属層は、複数の単位領域のうちの全部又は一部の単位領域のそれぞれに設けられた金属ユニットを含む。第２方向に配列されている金属ユニットのうちの同じ波長に対して設定された金属ユニットの第２方向における長さは、互いに異なっている。
【０００７】
このメタサーフェス反射体においては、第２方向に配列されている金属ユニットのうちの同じ波長に対して設定された金属ユニットの第２方向における長さは、互いに異なっている。例えば、ある範囲内の単位領域に設けられる金属ユニットの第２方向における長さを同じにした場合には、第２方向において同じ長さの金属ユニットが配列されることになり、第２方向において金属ユニットの周期性が生じる。一方、上記メタサーフェス反射体においては、第２方向において金属ユニットの周期性が生じにくくなるので、第２方向において不要な散乱光が生じる可能性を低減することができる。その結果、不要な散乱光を低減することが可能となる。
【０００８】
金属ユニットは、当該金属ユニットが設けられている単位領域の第２方向における第１端から第２端に向かって反射光の位相変化量が直線的に変化するように構成されてもよい。金属ユニットの第２方向における長さは、反射対象の波長、当該金属ユニットが設けられている単位領域の位置に応じた入射角及び反射角から決定されてもよい。この場合、第２方向における位置と反射光の位相変化量との関係を示す関数の傾きを波数ベクトルとして有する平面波が生じ得る。このため、金属ユニットの第２方向における長さを調整することによって、単位領域の位置に応じた入射角に対し、所望の反射角を得ることが可能となる。したがって、第２方向において反射角が滑らかに変化するので、光の滲みを抑えることが可能となる。
【０００９】
金属ユニットは、第１方向から見て台形形状を有する金属体であってもよい。この場合、金属ユニットが複数の金属体から構成される場合と比較して、金属ユニットの構造を単純化することができる。したがって、メタサーフェス反射体の製造を容易化することが可能となる。
【００１０】
金属体の第２方向における長さは、５００ｎｍ以上２５００ｎｍ以下であってもよい。金属体の第１方向における長さは、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。金属体の短辺の長さは、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であってもよい。金属体の長辺の長さは、短辺の長さよりも大きくてもよく、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であってもよい。この場合、可視光に対して反射効率を高めることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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