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発刊・体裁・価格
発刊 2025年5月予定
定価 〇書籍版：68,200円（税込（消費税10％）） 〇書籍版＋ＰＤＦ版セット：79,200円（税込（消費税10％））
体裁 B5判 約320ページ ISBN 978-4-86502-286-5
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本書のポイント
研究が進み様々な実用展開が見えてきたメタマテリアル・メタサーフェス
各企業の応用に向けた技術研究動向、特許状況まで幅広い著者が今後を見据えて解説する決定版！
★光学応用、アンテナなど通信応用等以前より注目を浴びる電磁メタマテリアル、エネルギー創成への活用も期待される熱メタマテリアル、遮音等に活用する音響メタマテリアルの可能性から振動や構造設計に与する機械メタマテリアルまで、実用に向けた研究動向を各企業・研究者が徹底解説
★注目を浴びるメタレンズ 設計から実装まで充実掲載！各社の取り組みとは？？
★国内外企業の特許状況から今後を読み取る！各社の出願状況が一目でわかる！
執筆者一覧（敬称略）
髙原 淳一 大阪大学
冨田 知志 東北大学
小野 篤史 静岡大学
立間 徹 東京大学
山本 崇史 工学院大学
安田 博実 宇宙航空研究開発機構
志村 努 東京大学
玉山 泰宏 長岡技術科学大学
菅田 正夫 知財コンサルタント＆アナリスト
岡本 晃一 大阪公立大学
藪 浩 東北大学
菅 哲朗 電気通信大学
鳥羽 英光 株式会社ニコン
関口 哲司 日本シノプシス合同会社
上野山 聡 浜松ホトニクス株式会社
曽我部 陽光 日本電信電話株式会社
丸山 潤 興和オプトロニクス株式会社
稲 秀樹 興和オプトロニクス株式会社/宇都宮大学
雨宮 智宏 東京科学大学
前川 永遠 東京科学大学
上田 哲也 京都工芸繊維大学
波多野 洋 株式会社KRI
江南 俊夫 積水化学工業株式会社
野本 博之 積水化学工業株式会社
清水 聡 株式会社国際電気通信基礎技術研究所
阿野 進 株式会社国際電気通信基礎技術研究所
久保 若奈 東京農工大学
鈴木 孝明 群馬大学
中山 真成 三菱ケミカル株式会社
西田 正弥 株式会社村田製作所
森田 淳 JSR株式会社
目次
第1章 メタマテリアル・メタサーフェス研究の変遷と実用展開
1. メタマテリアルからメタサーフェスへ
2. 金属から誘電体へ
3. メタサーフェス光学素子の実用化と産業化
4. 多様な物理系メタマテリアル
5. 展望
第2章 メタマテリアル要素技術と今後の展開
第1節 電磁メタマテリアル
第1項 電磁メタマテリアルの考え方と様々な電磁メタマテリアル
1. 空間変調メタマテリアル
1.1 負の屈折率メタマテリアル
1.2 メタマテリアル完全レンズ
1.3 メタマテリアル不可視化クローク
1.4 カイラルメタマテリアル
1.5 磁気カイラルメタマテリアル
2. 時間変調メタマテリアル
第2項 プラズモニックメタマテリアル
第3項 可視域メタマテリアル作製に向けた光化学ナノ加工法
1. 局在表面プラズモン共鳴を用いたナノ加工の原理
1.1 プラズモン共鳴による化学反応
1.2 プラズモン共鳴による部位選択的反応
2. キラルナノ構造の作製
2.1 キラルナノ構造の作製
2.2 左右掌性のスイッチング
2.3 ナノキューブやナノプレートの利用
2.4 金属のみからなるキラルナノ構造
3. Mie 共鳴を用いたナノ加工
3.1 Mie 共鳴による光触媒反応
3.2 Mie 共鳴による析出反応と溶解反応
3.3 Mie 共鳴によるキラルナノ構造の作製
第2節 音響透過損失向上のための音響メタマテリアル
1. レゾネータを用いた一重壁音響メタマテリアル
2. レゾネータ底面を薄膜化した二重壁音響メタマテリアル
第3節 機械的メタマテリアル
1. 機械的メタマテリアルとは
2. 機械的メタマテリアルの代表的な例
2.1 ラティス
2.2 折り紙
2.3 その他
3. ファブリケーションのアプローチ
3.1 2 次元レーザー加工
3.2 3D プリンティング
4. 今後の展望について
第3章 メタサーフェス要素技術と今後の展開
第1節 メタサーフェスの要素技術、開発、作製技術
第2節 位相や偏光の変調・複合技術
1. メタサーフェスによる光の変調の概要
2. 金属メタサーフェスによる変調
2.1 位相変調
2.2 2π位相変調、強度変調
2.3 偏光の変調
3. 誘電体メタサーフェスによる変調
3.1 平均屈折率近似
3.2 導波路モデル
3.3 Mie 共鳴モデル
3.4 幾何学的位相
3.5 偏光の変調
3.6 強度の変調
4. 近接メタアトム間のカップリングの問題
5. 複合機能素子の可能性
6. まとめ
第3節 メタサーフェスによる電磁波制御技術
1. 共振型メタサーフェスの種類
2. 共振型のメタサーフェスで実現し得る複素反射率、複素透過率
3. 金属板の中に空孔型の共振器があるメタサーフェスで実現し得る
複素反射率、複素透過率
4. 無反射メタサーフェスで実現し得る複素透過率
5. 多層メタサーフェスの複素反射率、複素透過率の計算法
第4章 特許から読みとるメタマテリアル/ メタサーフェス
～各社の取り組み状況、調査手法と未来予測～
1. メタマテリアル/ メタサーフェス：企業はどう捉えるべきだろうか？
2. 電波領域における企業の取り組み状況
2.1 京セラの取り組み
2.1.1 京セラ：金属上に設置可能な電波用アンテナ
2.1.2 京セラ：金属上に設置可能な電波用アンテナ特許出願への取り組み
2.2 積水化学工業の取り組み
2.2.1 積水化学工業：透明電波反射フィルム
2.2.2 Meta Material Inc.（略称：MTI・旧企業名：Metamaterials Technologies Inc.）の「RML：Rolling Mask Lithography」とは？
2.2.3 Meta Material Inc.（旧企業名：Metamaterials Technologies Inc.）：「RML：Rolling Mask Lithography」特許出願への取り組み
2.2.4 積水化学工業：透明電波反射フィルム特許出願への取り組み
3. 光波領域における企業の取り組み状況
3.1 Metalenz の取り組み
3.1.1 Metalenz：スマートホンホ用カメラレンズ
3.1.2 Metalenz：メタレンズ特許出願への取り組み
3.2 浜松ホトニクスの取り組み
3.2.1 浜松ホトニクス：光検出器
3.2.2 浜松ホトニクス：光検出器関連の特許出願への取り組み
3.3 ニコンの取り組み
3.3.1 ニコン：メタレンズ
3.3.2 ニコン：メタレンズ特許出願への取り組み
3.4 興和/ 興和オプトロニクスの取り組み
3.4.1 興和/ 興和オプトロニクス：メタレンズ光学系の設計方法
3.4.2 興和/ 興和オプトロニクス：メタレンズ光学系設計方法特許出願への取り組み
3.5 キヤノンの取り組み
3.5.1 キヤノン：メタレンズへの取り組み
3.5.2 キヤノン：メタレンズ特許出願への取り組み
3.6 オプトルの取り組み
3.6.1 オプトル：メタレンズへの取り組み
3.6.2 オプトル：メタレンズ特許出願への取り組み
3.7 日本電信電話の取り組み
3.7.1 日本電信電話：ハイパースペクトルカメラへの取り組み
3.7.2 日本電信電話：ハイパースペクトルカメラ特許出願への取り組み
4. 機械的メタマテリアルにおける企業の取り組み
4.1 豊田中央研究所の取り組み
4.1.1 豊田中央研究所：「環境負荷の少ない振動騒音低減」への取り組み
4.1.2 豊田中央研究所：「環境負荷の少ない振動騒音低減」特許出願への取り組み
4.1.3 豊田中央研究所：「安価で高性能なエネルギー吸収構造体」への取り組み
4.1.4 豊田中央研究所：「安価で高性能なエネルギー吸収構造体」の特許出願への取り組み
4.1.5 豊田中央研究所：衝突エネルギーの吸収「ヘッドレスト」への取り組み
4.1.6 豊田中央研究所：衝突エネルギーの吸収「ヘッドレスト」特許出願への取り組み
4.2 JSR の取り組み
4.2.1 JSR：3D プリンタを用いた触感メタマテリアルへの取り組み
4.2.2 JSR：3D プリンタを用いた触感メタマテリアル特許出願への取り組み
5. 音響メタマテリアル領域における企業の取り組み
5.1 三菱ケミカルの取り組み
5.1.1 三菱ケミカル：「遮音性と軽量性両立の実現」をめざした取り組み
5.1.2 三菱ケミカル：「遮音性と軽量性の両立実現」特許出願への取り組み
5.2 村田製作所の取り組み
5.2.1 村田製作所：音響メタマテリアルへの取り組み
5.2.2 村田製作所：「音響メタマテリアルで超音波を操る」特許出願への取り組み
6. 公開情報/ 特許情報の調査手法と未来予測
6.1 公開情報の調査手法
6.2 特許情報の調査手法
6.3 メタマテリアル/ メタサーフェス特許情報分析における、日本特許情報検索式の要諦
6.4 公開情報/ 特許情報の調査手法と未来予測
7. 企業が留意している特許出願の要諦とは？
7.1 特許は企業におけるイノベーションの源泉
7.2 企業が取り組むべき戦略的特許出願とは？
7.3 特許情報から、企業の技術開発動向を察知するには？
第5章 アプリケーション・応用から見るメタマテリアル/メタサーフェスの今後
第1節 メタオプティクスへの広がり
第1項 光学メタマテリアル応用の可能性
1. ランダムナノ構造を用いたプラズモニック・メタサーフェス
2. 発光増強技術とバイオセンシング技術への応用
3. ランダム構造と周期構造の光学特性比較
第2項 微粒子をベースにしたメタマテリアルへの展開
1. 自己組織化析出法によるナノ構造高分子微粒子の作製
2. 高分子-金属ナノ粒子コンポジット微粒子の作製
3. 高分子-金属ナノ粒子コンポジット微粒子のメタマテリアルへの展開
第3項 光センシングへのメタマテリアル活用
1. メタマテリアル光センシング
1.1 メタマテリアルと半導体を組み合わせた量子型光センシング
1.2 メタマテリアルと熱型検出器を組み合わせた光センシング
2. センシング応用例としての分光器
第2節 メタレンズの可能性
第1項 メタレンズの分類・シミュレーション
1. メタレンズの分類
2. メタレンズのシミュレーション
2.1 メタ原子単体のシミュレーション
2.2 メタレンズとしてのシミュレーション
3. 計算例：メタ原子の斜入射特性とダブレットレンズシミュレーション
3.1 メタ原子の斜入射特性（メタ原子単体のシミュレーション）
3.2 シリンドリカルダブレットメタレンズの電磁シミュレーション
（メタレンズとしてのシミュレーション）
第2項 メタレンズの逆設計ツールとシミュレーション
1. メタレンズ/ メタサーフェス設計の課題
2. MetaOptic Designer の機能
3. 設計事例① - アクロマティックメタレンズ
4. 設計事例② - ホログラフィックメタレンズ
5. 製造誤差の影響の加味
6. まとめ
第3項 メタレンズを実装した光検出器
1. 背景
2. メタサーフェスの設計/ 作製方法
2.1 メタレンズ素子の形状設計
2.2 メタレンズの位相設計
2.3 メタレンズの作製結果
3. メタサーフェスの計測結果
3.1 垂直入射
3.2 同時時間係数
第4項 撮像技術へのメタレンズ応用
1. 撮像技術に応用する上でのメタレンズの特徴
2. メタレンズとコンピュテーショナルイメージング
3. メタレンズを活用した撮像技術の研究事例紹介
3.1 高画質・超薄型・軽量なカメラの実現
3.2 量産化を考慮した高画質・超薄型・軽量なカラーカメラの実現
3.3 カラーカメラでのスペクトルイメージング
3.4 偏光を活用した多重符号化撮像技術
第5項 メタレンズと従来レンズを用いた光学設計方法
－メタレンズの等価アッベ数を考慮した色収差補正技術－
1. 等価アッベ数
2. ベクトルモデルによる等価アッベ数の算出
3. 光線追跡を使用した設計手法
4. 結論
第6項 AR/VR技術へのメタマテリアル応用
1．背景
2．各種AR/MRデバイスの比較と医療用に特化したARグラス
3．回折格子を有する導光板を用いたウェイブガイド方式のARグラスの原理
4．特殊なメタサーフェス構造を用いた単層フルカラーで動作するARグラスの原理
5．単層フルカラーで動作するARグラスの光学特性解析
第3節 アンテナ・通信技術
第1項 非相反メタマテリアルの漏れ波アンテナ応用
1. あらまし
2. 非相反CRLH 線路
3. 擬似進行波共振器と共振条件
4. 非相反CRLH 線路と擬似進行波共振器の具体的構造と動作実証
第2項 次世代通信へのメタサーフェスの活用とその評価
1. 次世代通信における電波制御
1.1 電波制御の必要性
1.2 電波制御板の種類
2. メタサーフェス反射板の設計と試作2）
2.1 ユースケース
2.2 設計
2.3 インクジェット法による試作
3. ミリ波電磁場分布可視化評価
3.1 測定原理と特徴
3.2 メタサーフェス反射板の反射特性評価
3.3 メタサーフェス反射板の振る舞い
第3項 メタマテリアルを用いた透明電波反射フィルムの可能性
1. メタマテリアルを用いた透明電波反射フィルム
1.1 透明反射フィルムの概要
1.2 透明反射フィルムの基本特性
1.2.1 電波反射特性
1.2.2 電波遮蔽特性
2. 透明電波反射フィルムの適用例
2.1 電波伝搬の改善効果
2.2 電波暗箱への応用
2.2.1 1 面が透明な電波暗箱への試作
2.2.2 リバブレーションチャンバー
第4節 エネルギー利用
第1項 メタマテリアル熱電変換と非放射冷却
1. メタマテリアル熱電変換の実証
2. 非放射冷却
2.1 非放射冷却
2.2 非放射冷却の実証
3. 広帯域メタマテリアルの設計と最適化
4. 今後の展望
第2項 振動発電
1. 振動発電とは
2. 機械的メタマテリアルを用いたPVEH
2.1 圧電型振動発電の基本構造
2.2 機械的メタマテリアルを用いた振動特性制御
3. 振動発電における機械的メタマテリアルの応用
4. 異なポアソン比を示すメタマテリアルの作製
5．今後の展望と課題
第5節 音響メタマテリアルの活用
第1項 メタマテリアルを用いた遮音・制振シートの可能性
1. Type-A シートの特性とメカニズム
2. Type-A シートによる共振の抑制
3. Type-A シートによる振動伝搬の抑制
4. Type-B シートの特性とメカニズム
5. Type-B シートと吸音材の組み合わせによる広帯域遮音効果
6. Type-B シートによる低周波騒音（100 Hz）の遮音効果の実証実験
第2項 超音波透過メタマテリアルの可能性
1. 音響インピーダンスと透過率への影響
2. 超音波透過メタマテリアルの設計（Water-Metal デザイン）
3. 超音波透過メタマテリアルの試作および評価
4. 超音波透過メタマテリアルの適用用途アイデア
4.1 駐車支援システム用の超音波センサ
4.2 液面検出や流量検出用の超音波センサ
4.3 バイオメディカル・ヘルスケア用の超音波エコー
第6節 3Dプリンタによるメタマテリアル構造の設計
1. 3D プリンタについて
2. 3D プリンタを用いた設計・製造における課題
3. 3D プリンタ×メタマテリアルに対する期待
4. メタマテリアル単位構造によるマクロ特性の設計
4.1 単位構造と力学特性
4.2 メタマテリアル単位構造と変形挙動の関係、非メタマテリアル造形物の比較
4.3 メタマテリアルの設計パラメータを用いた機械学習による物性の予測
5. ユーザ感性の設計への反映
5.1 人が感じる日本語表現と設計パラメータの関係
5.2 日本語オノマトペとメタマテリアルパラメータ
5.3 「硬さ」の因子分析
6. メタマテリアルを適用した製品試作
