メタレンズ

メタレンズ（完全レンズ、スーパーレンズ）は、材料の光学的な特性を利用して作られる従来のレンズの機能や性能を超えるレンズを指します。メタレンズにはこれまでにない光学的特性を持つメタマテリアルが使われます。

メタマテリアル（Metamaterials）とは、2000年頃から欧州を中心に研究が活発化してきた、これまでにない新しい機能を備えた素子を作り出す技術です。メタマテリアルには、きちんとした定義はありませんが、『光メタマテリアル入門』（田中拓男、丸善出版）によると「人工的に導入した構造体によって物質の特性を制御し、単なる複合体の限界を超える特殊な性質を付与した疑似物質」とされます。メタマテリアルにはさまざまな素子がありますが、中でも「光メタマテリアル」が注目されています。

物質の光学特性を表すのに屈折率という物理量があります。これは真空中の光の速度と物質中の光の速度との比で、その物質固有の数値を示します。

屈折率n = λ0 /λ　
λ0 ：真空中の光の速度
λ　: 物質中の光の速度

この式で分かるように、物質の屈折率は正の実数ですが、メタマテリアルの技術では負の値を持つ素子を作り出すことが可能です。負の屈折率を持ったメタマテリアルの応用例としては、今までにない分解能を持つ顕微鏡などが考えられています。

光は波であり、人間の目に見える波長は、400nmの紫色の光から780nmの赤色の光までです。波はその波長の半分より小さい物を観察することができないという性質があるため、最も短い波長の紫色の光を使っても、200nm程度が限界で、光学レンズを使う場合はこれより小さな物は見ることができません。しかしメタレンズを使えば、この限界を超えて小さな対象物を見ることが可能になります。変わったところでは、メタマテリアルを使って特殊な屈折分布を持つマントを作れば、周りから見えない透明人間のような状況を作ることも、理論上可能なのです。このように従来の常識を超えた光学素子を実現できる可能性を持つものがメタマテリアルになります。