(57)【要約】  この発明のある実施の形態に従うメタマテリアルのユニット（６００）は、最上部電極（６１０ａ）と、最下部電極（６１０ｂ）と、第１の内部電極（６２２）と、第２の内部電極（６２４）と、第３の内部電極（６３２）と、第４の内部電極（６３４）と、伝送線路（６４０）とを含む。伝送線路（６４０）は、最上部電極（６１０ａ）の−ｚ方向に伸びた部分と、最下部電極（６１０ｂ）の＋ｚ方向に伸びた部分とを接続する。伝送線路（６４０）の長さは、共振波長の略１／２に設定される。第１の内部電極（６２２）および第４の内部電極（６３４）は、それぞれ、最上部電極（６１０ａ）および最下部電極（６１０ｂ）に対向して配置される。第１の内部電極（６２２）および第４の内部電極（６３４）は、電気的に直接接続されていない。
2010026906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振波長の電磁波に対して負の誘電率を示す第１の共振器（１００）を備え、前記第１の共振器は、前記共振波長の略１／２の長さの線路を含み、
前記共振波長の電磁波に対して負の透磁率を示す第２の共振器（３００）と、
前記第１の共振器および前記第２の共振器の位置を固定する支持部材（１０）とを備え、
前記支持部材は、前記第１の共振器の共振による電界が集中する領域（１２３０，１２４０）と異なる領域（１２５０）に、前記第２の共振器の共振による磁界が集中するように、前記第１の共振器および前記第２の共振器の位置を固定する、メタマテリアル。
【請求項２】
前記支持部材は、前記線路の両端が前記第２の共振器の外側に位置するように、前記第１の共振器および前記第２の共振器の位置を固定する、請求の範囲第１項に記載のメタマテリアル。
【請求項３】
前記支持部材は、共振により前記第１の共振器および前記第２の共振器にそれぞれ発生する同極性の電荷が、互いに不干渉であるように、前記第１の共振器および前記第２の共振器の位置を固定する、請求の範囲第１項に記載のメタマテリアル。
【請求項４】
前記支持部材は、前記第１の共振器および前記第２の共振器を、電流が流れる信号ライン（２００）とグランド（２２０）との間に固定する、請求の範囲第１項に記載のメタマテリアル。
【請求項５】
前記支持部材は、前記線路の一方端の前記信号ラインからの距離が前記線路の他方端の前記信号ラインからの距離とは異なるように、前記第１の共振器を固定する、請求の範囲第４項に記載のメタマテリアル。
【請求項６】
前記第２の共振器は、ＬＣ共振器を含み、
前記支持部材は、前記電流により生じる磁界が前記ＬＣ共振器の共振ループを通過するように、前記ＬＣ共振器の位置を固定する、請求の範囲第４項に記載のメタマテリアル。
【請求項７】
前記支持部材は、前記線路の端部を、前記第２の共振器と前記信号ラインを含む面との間、および、前記第２の共振器と前記グランドとの間、の一方に固定する、請求の範囲第４項に記載のメタマテリアル。
【請求項８】
前記第２の共振器（１２１０）は、
第１の最外電極（１２１２）と、
前記第１の最外電極と極性の異なる第２の最外電極（１２１４）とを含み、
前記支持部材は、
前記線路（１２２６）の一方端を前記第１の最外電極と前記信号ラインを含む面との間に固定し、
前記線路の他方端を前記第２の最外電極と前記グランドとの間に固定する、請求の範囲第７項に記載のメタマテリアル。
【請求項９】
前記支持部材は、前記電流により生じる、前記線路の両端における電位が異なるように前記第１の共振器を固定する、請求の範囲第４項に記載のメタマテリアル。
【請求項１０】
前記支持部材は、前記第２の共振器が前記電流により生じる磁界と磁気結合するように前記第２の共振器の位置を固定する、請求の範囲第４項に記載のメタマテリアル。
【請求項１１】
前記第２の共振器は、
第１の電極（１１２２）と、
前記第１の電極に対向する第２の電極（１１２４）とを含み、
前記支持部材は、前記第１の電極および前記第２の電極を、前記電流により生じる電界方向と実質的に平行に固定する、請求の範囲第４項に記載のメタマテリアル。
【請求項１２】
共振波長の電磁波に対して負の誘電率を示す第１の共振器（１００）を備え、前記第１の共振器は、前記共振波長の略１／２の長さの線路を含み、
前記共振波長の電磁波に対して負の透磁率を示す第２の共振器（３００）と、
前記第１の共振器および前記第２の共振器の位置を固定する支持部材（１０）とを備え、
前記第２の共振器は、
複数の第１の板状電極（４）と、
前記複数の第１の板状電極とそれぞれ対向して配置された複数の第２の板状電極（５）とを含み、前記複数の第１の板状電極および前記複数の第２の板状電極は、当該板状電極全体の一方の最外部にある第１の最外電極として前記第１の板状電極のうち１つが位置し、他方の最外部にある第２の最外電極として前記第２の板状電極のうち１つが位置するように、配置され、
前記複数の第１の板状電極を電気的に接続する第１の接続部（２）と、
前記複数の第２の板状電極を電気的に接続する第２の接続部（３）とをさらに含み、
前記支持部材は、前記第１の最外電極が前記線路の一方端に近接し、かつ、前記第２の最外電極が前記線路の他方端に近接するように、前記第１の共振器および前記第２の共振器の位置を固定する、メタマテリアル。
【請求項１３】
前記第１の共振器は、
前記一方端に電気的に接続された第１の導電板（１２２２）と、
前記他方端に電気的に接続された第２の導電板（１２２４）とをさらに含み、
前記支持部材は、前記第２の共振器の外側であって前記第１の最外電極と対向する位置に前記第１の導電板を固定し、前記第２の共振器の外側であって前記第２の最外電極と対向する位置に前記第２の導電板を固定する、請求の範囲第１２項に記載のメタマテリアル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタマテリアルに関し、特に、負の誘電率および負の透磁率をもつ左手系メタマテリアルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、メタマテリアル（ｍｅｔａｍａｔｅｒｉａｌ）と称されるデバイスが注目されている。このメタマテリアルとは、自然界に存在する物質が有さないような電磁気的および／または光学的な特性をもつ人工物質である。このようなメタマテリアルの代表的な特性として、負の透磁率（μ＜０）、負の誘電率（ε＜０）、あるいは負の屈折率（透磁率および誘電率がいずれも負の場合）が挙げられる。なお、μ＜０かつε＞０の領域、またはμ＞０かつε＜０の領域は「エバネッセント解領域」とも称され、μ＜０かつε＜０の領域は「左手系領域」とも称される。【０００３】
μ＜０かつε＜０である左手系メタマテリアルは、負の誘電率と負の透磁率とを同時に発現させるために、負の誘電率を持つ素子と、負の透磁率を持つ素子とを周期配置して作られる。【０００４】
左手系メタマテリアルには、大きく分けて、回路系と共振系とがある。共振系において、負のμを発現させる手段としては、例えば、スプリットリング共振器（ＳＲＲ：Ｓｐｌｉｔ  Ｒｉｎｇ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）が知られている（例えば、非特許文献１参照）。【０００５】
一方、負のεを発現させる手段としては、電磁波の波長に対して十分長い金属細線が知られている。この金属細線によれば、プラズマ周波数が下がり、負のεが発現される。非特許文献２には、金属細線のアレイにより負のεを発現できることが記載されている。また、特表２００８−５０７７３３号公報（特許文献１）には、周期格子のワイヤが負の誘電率となるとの記述がある。【０００６】
また、電磁波の波長λの半分の長さの金属細線が、電磁波との共振によって負の誘電率を発生することも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００８−５０７７３３号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】「左手系メタマテリアル」、日経エレクトロニクス１月２日号、日経ＢＰ社、２００６年１月２日、ｐｐ．７５−８１
【非特許文献２】Ｊ  Ｂ  Ｐｅｎｄｒｙ他，  “Ｌｏｗ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｐｌａｓｍｏｎｓ  ｉｎ  ｔｈｉｎ−ｗｉｒｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ”，  Ｊ．  Ｐｈｙｓ．：  Ｃｏｎｄｅｎｓ．  Ｍａｔｔｅｒ  Ｖｏｌ．１０  （１９９８）  ４７８５−４８０９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
負のεを発現させるために電磁波の波長に対して十分長い金属細線を用いる方法では、メタマテリアルを小型化できない。そこで、電磁波の波長λの半分の長さの金属線を用いることが考えられる。【００１０】
しかしながら、λ／２長の金属線を負のμを発現させるための共振器と組み合わせて左手系メタマテリアルを実現しようとした場合、λ／２長の金属線は、一種の共振器であるので、負のμを発現するための共振器との間で干渉を起こすおそれがある。そして、その結果、金属線と共振器との組み合わせは、負のεおよび負のμを同時に発現しないおそれがある。【００１１】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、その目的は、λ／２長の金属線を用いた左手系メタマテリアルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のある局面に従うメタマテリアルは、共振波長の電磁波に対して負の誘電率を示す第１の共振器と、共振波長の電磁波に対して負の透磁率を示す第２の共振器と、第１の共振器および第２の共振器の位置を固定する支持部材とを含む。第１の共振器は、共振波長の略１／２の長さの線路を含む。支持部材は、第１の共振器の共振による電界が集中する領域と異なる領域に、第２の共振器の共振による磁界が集中するように、第１の共振器および第２の共振器の位置を固定する。【００１３】
好ましくは、支持部材は、線路の両端が第２の共振器の外側に位置するように、第１の共振器および第２の共振器の位置を固定する。【００１４】
好ましくは、支持部材は、共振により第１の共振器および第２の共振器にそれぞれ発生する同極性の電荷が、互いに不干渉であるように、第１の共振器および第２の共振器の位置を固定する。【００１５】
好ましくは、支持部材は、第１の共振器および第２の共振器を、電流が流れる信号ラインとグランドとの間に固定する。【００１６】
さらに好ましくは、支持部材は、線路の一方端の信号ラインからの距離が線路の他方端の信号ラインからの距離とは異なるように、第１の共振器を固定する。【００１７】
さらに好ましくは、第２の共振器は、ＬＣ共振器を含み、支持部材は、電流により生じる磁界がＬＣ共振器の共振ループを通過するように、ＬＣ共振器の位置を固定する。【００１８】
さらに好ましくは、支持部材は、線路の端部を、第２の共振器と信号ラインを含む面との間、および、第２の共振器とグランドとの間、の一方に固定する。【００１９】
さらに好ましくは、第２の共振器は、第１の最外電極と、第１の最外電極と極性の異なる第２の最外電極とを含む。支持部材は、線路の一方端を第１の最外電極と信号ラインを含む面との間に固定し、線路の他方端を第２の最外電極とグランドとの間に固定する。【００２０】
さらに好ましくは、支持部材は、電流により生じる、線路の両端における電位が異なるように第１の共振器を固定する。【００２１】
さらに好ましくは、支持部材は、第２の共振器が電流により生じる磁界と磁気結合するように第２の共振器の位置を固定する。【００２２】
さらに好ましくは、第２の共振器は、第１の電極と、第１の電極に対向する第２の電極とを含む。支持部材は、第１の電極および第２の電極を、電流により生じる電界方向と実質的に平行に固定する。【００２３】
本発明の他の局面に従うメタマテリアルは、共振波長の電磁波に対して負の誘電率を示す第１の共振器と、共振波長の電磁波に対して負の透磁率を示す第２の共振器と、第１の共振器および第２の共振器の位置を固定する支持部材とを含む。第１の共振器は、共振波長の略１／２の長さの線路を含む。第２の共振器は、複数の第１の板状電極と、複数の第１の板状電極とそれぞれ対向して配置された複数の第２の板状電極とを含む。複数の第１の板状電極および複数の第２の板状電極は、当該板状電極全体の一方の最外部にある第１の最外電極として第１の板状電極のうち１つが位置し、他方の最外部にある第２の最外電極として第２の板状電極のうち１つが位置するように、配置される。第２の共振器は、さらに、複数の第１の板状電極を電気的に接続する第１の接続部と、複数の第２の板状電極を電気的に接続する第２の接続部とを含む。支持部材は、第１の最外電極が線路の一方端に近接し、かつ、第２の最外電極が線路の他方端に近接するように、第１の共振器および第２の共振器の位置を固定する。【００２４】
好ましくは、第１の共振器は、一方端に電気的に接続された第１の導電板と、他方端に電気的に接続された第２の導電板とをさらに含む。支持部材は、第２の共振器の外側であって第１の最外電極と対向する位置に第１の導電板を固定し、第２の共振器の外側であって第２の最外電極と対向する位置に第２の導電板を固定する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係るメタマテリアルは、共振波長において負の誘電率を示す、共振波長の略１／２の長さの線路を有する第１の共振器と、当該共振波長において負の透磁率を示す第２の共振器とを含む。これらの共振器は、第１の共振器の共振による電界が集中する領域と異なる領域に、第２の共振器の共振による磁界が集中するように、配置される。【００２６】
また、本発明のある局面によれば、一方の最外電極が、λ／２長の金属線の一方端に近接し、他方の最外電極が、金属線の他方端に近接するように配置されたコンデンサ型共振器を、負の透磁率を発現するために用いる。ここで、コンデンサ型共振器としては、２つの最外電極にたまる電荷の符号は逆であるものを用いる。以上の構成により、λ／２長の金属線を用い、かつ、負の誘電率および負の透磁率を同時に発現するメタマテリアルを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】コンデンサ型共振器の概略の外観図である。
【図２】図１に示すＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】共振周波数においてコンデンサ型共振器で形成される共振回路を説明するための図である。
【図４】コンデンサ型共振器で生じる比透磁率の周波数特性の一例を示す図である。
【図５】コイル型共振器を用いた負の誘電率を持つメタマテリアルを示す図である。
【図６】図５に示すメタマテリアルの比透磁率を示す図である。
【図７】図５に示すメタマテリアルの比誘電率を示す図である。
【図８】コイル型共振器を用いた負の透磁率を持つメタマテリアルを示す図である。
【図９】図８に示すメタマテリアルの比透磁率を示す図である。
【図１０】図８に示すメタマテリアルの比誘電率を示す図である。
【図１１】最外部の内部電極が直接接続されているコンデンサ型共振器とコイル型共振器とを示す図である。
【図１２】図１１に示す共振器群の比誘電率を示す図である。
【図１３】図１１に示す共振器群の比透磁率を示す図である。
【図１４】第１の実施の形態に係るメタマテリアルを示す図である。
【図１５】図１４に示す共振器群の比誘電率を示す図である。
【図１６】図１４に示す共振器群の比透磁率を示す図である。
【図１７】第２の実施の形態に係るメタマテリアルに関連したメタマテリアルの概略図である。
【図１８】第２の実施の形態に係るメタマテリアルの概略図である。
【図１９】第２の実施の形態に係るメタマテリアルの構成を示す図である。
【図２０】図１９に示すメタマテリアルに含まれるユニットの斜視図である。
【図２１】図１９に示すメタマテリアルに含まれるユニットをｙ方向から見た側面図である。
【図２２】第３の実施の形態に係るメタマテリアルに含まれるユニットの斜視図である。
【図２３】第３の実施の形態に係るメタマテリアルに含まれるユニットの側面図である。
【図２４】第４の実施の形態に係るメタマテリアルに含まれるユニットの斜視図である。
【図２５】第４の実施の形態に係るメタマテリアルに含まれるユニットの側面図である
【図２６】第４の実施の形態に係るメタマテリアルに含まれるユニットの上面図である。
【図２７】第５の実施の形態に係るメタマテリアルに含まれるユニットの斜視図である。
【図２８】第５の実施の形態に係るメタマテリアルに含まれるユニットの正面図である。
【図２９】第５の実施の形態に係るメタマテリアルに含まれるユニットの側面図である。
【図３０】第５の実施の形態に係るユニットの作成方法を説明するための図である。
【図３１】第６の実施の形態に係るユニットの構造を示す図である。
【図３２】第７の実施の形態に係るユニットの構造を示す図である。
【図３３】スプリットリング型共振器と半波長共振器とを組み合わせたメタマテリアル、信号線路、およびグランドの位置関係を模式的に示した図である。
【図３４】図３３に示すメタマテリアルが、負の誘電率を発現するときの、電荷および電界の様子を模式的に示す図である。
【図３５】図３３に示すメタマテリアルが、負の透磁率を発現するときの、磁界の様子を模式的に示す図である。
【図３６】図３５に示すメタマテリアルとは共振器の配置が異なるメタマテリアル、信号線路、およびグランドの位置関係を模式的に示した図である。
【図３７】図３６に示すメタマテリアルが、負の誘電率を示すときの電界の集中する領域を説明するための図である。
【図３８】図３６に示すメタマテリアルが、負の透磁率を示すときの磁界の集中する領域を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
［共振器について］
本実施の形態に係る左手系メタマテリアルは、共振器を組み合わせた共振系に向けられたものである。そこで、まず、本実施の形態に係る左手系メタマテリアルを構成する共振器について説明する。
【００２９】
（１．多層コンデンサ型共振器）
本実施の形態において用いられる共振器の１つに、複数の電極を含む多層コンデンサ型共振器がある。この共振器には、当該電極間に生じる静電容量（キャパシタンス）を主体とした共振回路が形成される。この共振回路は、共振器の周辺に配置された信号線路に交流電流が流れることで発生する電磁波の特定の周波数成分に感受性をもち、この周波数成分の電磁波を受けて電気的な共振現象を生じ得る。この共振現象によって、負の透磁率が発現する。
【００３０】
ここで、メタマテリアルとしての機能である透磁率の共振を生じさせるためには、各共振器の電流の伝搬方向における長さが、対象とすべき周波数における電磁波の波長λに対して、少なくともλ／４より短い必要がある。さらに、各共振器の電流の伝搬方向における長さは、λ／２０以下であることが好ましい。
【００３１】
共振器としては、複数の平板電極を絶縁物（誘電体）を積層して形成された積層コンデンサなどを用いることができる。以下では、積層コンデンサを用いて共振器を実現する構成について例示する。この構成によれば、市販されている積層セラミックコンデンサなどの積層コンデンサを用いて、容易に共振器を構成できる。ただし、本実施の形態に係る共振器を構成するための専用に設計された電極部材を用いてもよい。
【００３２】
図１は、コンデンサ型共振器３００の概略の外観図である。図１を参照して、コンデンサ型共振器３００は、非磁性体である外装部１０により覆われている。なお、外装部１０としては、テフロン（登録商標）などの樹脂材料が適している。このコンデンサ型共振器３００は、所定の周波数成分を含む電流が流れる信号線路２００に近接して配置されることで、当該電流が発生する電磁波の特定の周波数成分（共振周波数）を受けて共振を生じる。また、コンデンサ型共振器３００の信号線路２００に接する面とは反対側の面には、グランド２２０が配置される。
【００３３】
コンデンサ型共振器３００内での共振によって、コンデンサ型共振器３００に磁束が発生し、負の透磁率が発現する。
【００３４】
なお、コンデンサ型共振器３００が負の透磁率を発現する、すなわちメタマテリアルとしての機能である負の透磁率を発揮するためには、信号線路２００における電流の伝搬方向に沿う、コンデンサ型共振器３００の長さｌ’が、共振周波数における電磁波の波長λに対して、少なくともλ／４より短い必要がある。さらに、コンデンサ型共振器３００の長さｌは、λ／２０以下であることが好ましい。
【００３５】
以下では、コンデンサ型共振器３００の一例として、長さｌ’＝１．６ｍｍ、幅Ｗ＝０．８ｍｍ、高さＨ＝０．８ｍｍの８層の内部電極を有する積層コンデンサを用いる場合について例示する。なお、信号線路２００と積層コンデンサとの距離ｈ＝０．２ｍｍ、積層コンデンサとグランド２２０との距離ｈ’＝０．２ｍｍとする。
【００３６】
ここで、λ／４＝長さｌ’＝１．６ｍｍとすると、λ＝６．４ｍｍとなり、これは、空気中では周波数ｆｍａｘ＝４６．８７５ＧＨｚに相当する。従って、このコンデンサ型共振器３００をλ／４以下のピッチで並べると、ギガヘルツ帯においてメタマテリアルとして用いることができる。当然のことながら、適用すべき周波数領域に応じて、共振器の長さｌを適宜設計することができる。
【００３７】
次に、図１および図２を参照して、コンデンサ型共振器３００の構造について説明する。図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【００３８】
図１を参照して、信号線路２００に電流が流れることによって、信号線路２００を中心とした円周方向に交流の磁界が発生する。すなわち、磁界の磁力線は、信号線路２００を中心とする同心円となる。また、信号線路２００には電流が流れる際に電位が発生するので、信号線路２００とグランド２２０との間には交流の電界が発生する。
【００３９】
図２を参照して、コンデンサ型共振器３００は、比誘電率の高い絶縁物であるスペーサ６を介して互いに対向する、第１内部電極４および第２内部電極５の対を複数含む。複数の第１内部電極４は、第１外部電極２と電気的に接続されており、複数の第２内部電極５は、第２外部電極３と電気的に接続されている。このように、コンデンサ型共振器３００では、平板状の複数の内部電極４および５が積層されており、隣接する第１内部電極４と第２内部電極５との間には、その電極の面積、電極間の距離、スペーサ６の比誘電率などによってその値が定まる静電容量（キャパシタンス）が生じる。
【００４０】
コンデンサ型共振器３００を構成する第１内部電極４および第２内部電極５の各電極面は、磁界の磁力線に対して実質的に平行となるように配置される。それとともに、第１外部電極２および第２外部電極３の各電極面が、第１外部電極２および第２外部電極３の各電極面とは異なる面において、磁界の磁力線に対して実質的に平行となるように配置される。すなわち、図２に示すように、信号線路２００を流れる電流によって生じる磁界の磁力線が紙面前後方向に発生している場合において、コンデンサ型共振器３００は、第１内部電極４および第２内部電極５の電極断面長手方向が紙面左右方向と一致し、かつ第１外部電極２および第２外部電極３の電極断面長手方向が紙面上下方向と一致するように配置される。
【００４１】
コンデンサ型共振器３００が図２に示すような位置関係を保って配置されることで、所定の周波数成分に対して図３に示すような共振回路が形成され、この共振回路によって、負の透磁率が発現する。
【００４２】
図３は、共振周波数においてコンデンサ型共振器３００で形成される共振回路を説明するための図である。
【００４３】
図３を参照して、その電極面が磁界の磁力線に対して実質的に平行となるように配置される第１内部電極４および第２内部電極５、ならびに第１外部電極２および第２外部電極３は、その経路長さに応じたコイル（インダクタ）として作用する。
【００４４】
コンデンサ型共振器３００では、第１内部電極のうち最上層の電極４ａと、第１外部電極２と、第１内部電極のうち最下層の電極４ｂとは互いに電気的に接続されており、これらを含む電流経路が形成される。同様に、第２内部電極のうち最上層の電極５ａと、第２外部電極３と、第２内部電極のうち最下層の電極５ｂとについても互いに電気的に接続されており、これらを含む電流経路が形成される。ここで、電極４ａと電極５ａとの間の静電容量（キャパシタンスＣ１）と、電極４ｂと電極５ｂとの間の静電容量（キャパシタンスＣ２）とを介して、両電流経路は互いに電気的に接続される。その結果、キャパシタンスＣ１およびＣ２と各電極によって生じるインダクタンスＬ１〜Ｌ６とを含む共振回路が形成される。したがって、本実施の形態に係るコンデンサ型共振器３００は、キャパシタンス（Ｃ１＋Ｃ２）と、インダクタンス（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４＋Ｌ５＋Ｌ６）とによって定まる共振周波数をもち、この共振周波数の電磁波が入射することで、透磁率共振が発現する。
【００４５】
なお、コンデンサ型共振器３００では、隣接する内部電極の間の各々で静電容量が発生するが、最上位の静電容量および最下位の静電容量を除いた他の静電容量は、この共振回路の形成への影響は小さい。これは、共振を起こす循環経路の最外層に電流が集中するためである。
【００４６】
図４は、コンデンサ型共振器３００で生じる比透磁率の周波数特性の一例を示す図である。なお、図４に示す変化特性は、シミュレーションによって算出されたものである。ここで、比透磁率とは、真空の透磁率に対する透磁率の比を表す。
【００４７】
図４を参照して、コンデンサ型共振器３００は、その１つの共振周波数として約４．９ＧＨｚをもち、その前後で比透磁率が大きく変動し、負の透磁率が生じることが分かる。
【００４８】
上述の説明では、第１内部電極４および第２内部電極５、ならびに第１外部電極２および第２外部電極３の各電極面が磁界の磁力線に対して実質的に平行となるように配置されることで、メタマテリアルとしての機能である負の透磁率を発現させることができることについて述べた。ここで、「実質的に平行」とは、各電極面が磁界の磁力線と直交する状態を除外する意味であり、各電極面が磁界の磁力線とまったく平行である状態以外にも、磁力線に対して所定角度をもつ状態をも含む。実用上は、コンデンサ型共振器３００で発現する負の透磁率の大きさが適用先のアプリケーションなどの要求を満足できる値であれば、「実質的に平行」とみなすことができる。
【００４９】
（２．コイル型共振器）
次に、本実施の形態のメタマテリアルに用いられる別の種類の共振器である、コイル型共振器について説明する。上述のコンデンサ型共振器が負の透磁率を発現するものであったのに対し、以下に述べるコイル型共振器は、中心軸が電界方向に対して平行（磁界に対して直角）になるように配置されたときに、負の誘電率が発現する。また、コイル型共振器は、中心軸が電界方向に対し直角（磁界方向に対して平行）になるように配置されると、負の透磁率が発現する。
【００５０】
まず、コイル型共振器を用いて負の誘電率を発現するメタマテリアルの構成について図５を参照して説明する。図５は、コイル型共振器を用いて負の誘電率を発現するメタマテリアルの構成を説明するための図である。
【００５１】
図５に示すメタマテリアルは、コイル型共振器１００と外装部１０とを含む。コイル型共振器１００は、非磁性体である外装部１０により覆われている。コイル型共振器１００は、信号線路２００と、グランド２２０との間に配置されている。グランド２２０は、コイル型共振器１００の信号線路２００に接する面とは反対側にある外装部１０の面に配置される。
【００５２】
信号線路２００には、所定の周波数成分を含む電流が流れる。本実施の形態においては、信号線路２００は、ストリップラインであるとする。ただし、信号線路２００は、電流を流す導体の一例であって、導体の形態はこれに限られるものではない。
【００５３】
コイル型共振器１００は、金属線を周回したものである。コイル型共振器１００の全長（金属線の全長）は、信号線路２００を流れる電流の波長の半分程度である。ここでは、信号線路２００を流れる電流の周波数はＧＨｚ帯であり、コイル型共振器１００の長さは、２８ｍｍとする。
【００５４】
図５では、コイル型共振器１００として、中心軸１１０を中心に巻かれている、すなわち、ばね形状を有するものを示した。ただし、コイル型共振器１００の形状は、図５に示した、円筒面に沿うように巻かれたものに限られない。例えば、コイル型共振器１００は、四角柱に沿って巻かれたような形状であってもよい。あるいは、コイル型共振器１００は、球面に沿って巻かれたような形状であってもよい。
【００５５】
コイル型共振器１００は、上述のような長さおよび形状を有していればよい。コイル型共振器１００としては、金属線を巻いたコイルなどを利用できる。コイル型共振器１００としては、既成のもの（例えば、既成のコイル）を用いてもよいし、専用に作成したものを用いてもよい。
【００５６】
外装部１０は、コイル型共振器１００の位置を固定する。外装部１０としては、テフロン（登録商標）などの樹脂材料が適している。ただし、外装部１０は、コイル型共振器１００の位置を固定する支持部材の一例であり、コイル型共振器１００は、他の部材により固定されていてもよい。
【００５７】
コイル型共振器１００の中心軸１１０は、信号線路２００を流れる電流が作る電界、より詳しくは、信号線路２００とグランド２２０との間に生じる電界に対して平行である。すなわち、外装部１０は、中心軸１１０が電界に平行になるように、コイル型共振器１００を固定する。言い換えると、コイル型共振器１００は、電界の勾配に沿って、コイルの両端の電位に差が生じるように、配置される。
【００５８】
図５に示す例では、中心軸１１０を、信号線路２００からグランド２２０に向かう方向に設定している。すなわち、中心軸１１０は、グランド２２０面に直交し、かつ、信号線路２００を貫通する。この配置により、中心軸１１０は、信号線路２００を流れる電流が作る電界に平行（信号線路２００を流れる電流が作る磁界に垂直）になっている。
【００５９】
信号線路２００に対して、コイル型共振器１００は、信号線路２００を流れる電流が発生する電場の特定の周波数（共振周波数）成分を受けて、共振を生じる。
【００６０】
図６および図７を参照して、コイル型共振器１００の電磁的性質について説明する。図５に示すメタマテリアルが示す比透磁率および比誘電率をそれぞれ図６および図７に示す。ここで、比誘電率とは真空の誘電率に対する誘電率の比を表し、比透磁率とは真空の透磁率に対する透磁率の比を表わす。図７に示すように、図５のメタマテリアルは、２．６ＧＨｚ付近で負の誘電率を示す。一方、比透磁率は、図６に示すように、常に正である。
【００６１】
以上のとおり、波長の１／２の長さのコイル状の金属線によって、負の誘電率が発現することが分かる。このようにコイル状の金属線を用いたメタマテリアルは、直線状の金属線を用いて負の誘電率を発現させるメタマテリアルに比べ、小型にできる。
【００６２】
次に、ばね状の金属線を用いて負の透磁率（μ）を持つメタマテリアルを発現させる例について説明する。負のμを持つメタマテリアルは、図５に示したコイル型共振器１００と同様の長さおよび形状のコイル型共振器１００を、その中心軸１１０が磁界に平行になるように置くことで実現される。図８から図１０を参照して、このように配置されたコイル型共振器１００が、負の透磁率を示すことを説明する。
【００６３】
図８は、コイル型共振器を用いて負の誘電率を発現させるメタマテリアルの構成を説明するための図である。図８に示すメタマテリアルは、図６に示すコイル型共振器１００をＹ軸周りに９０度回転して、コイル型共振器１００の中心軸が、信号線路２００を流れる電流により生じる磁界と平行（信号線路２００を流れる電流が作る電界に垂直）になるように配置したものである。
【００６４】
図８に示すメタマテリアルが示す比透磁率および比誘電率をそれぞれ図９および図１０に示す。図９に示すように、図８のメタマテリアルは、２．６ＧＨｚ付近で負の透磁率を示す。一方、図１０に示すように、比誘電率は常に正である。
【００６５】
このように中心軸方向を変えることにより、同じ構造のコイル型共振器１００が、負の誘電率を示す場合、および負の透磁率を示す場合のいずれもあることが分かる。なお、中心軸方向が磁界方向および電界方向に対して非直交になるように配置されたコイル型共振器１００は、負の誘電率および透磁率を同時に示す。
【００６６】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態に係るメタマテリアルとして、コイル型共振器と、コンデンサ型共振器とを並べて配置したものを説明する。
【００６７】
これらの共振器の組み合わせが、左手系メタマテリアルとなる、すなわち、負の透磁率および負の誘電率を同時に発現するためには、各共振器の配置および構造が重要となる。まず、コイル型共振器が負の誘電率を発現し、コンデンサ型共振器が負の透磁率を発現するよう、各共振器を配置しなければならない。さらに、共振器同士が不適切な干渉を起こさないように、共振器の構造にも配慮する必要がある。
【００６８】
コイル型共振器が負の誘電率を発現するためには、コイル型共振器を、その軸が電界方向（ｚ方向とする）に平行となるように配置すればよい。一方、コンデンサ型共振器については、コンデンサ型共振器が負の透磁率を発現するように、その内部極板が、磁界方向に平行、すなわち、ｚ方向を法線とする平面（ｘ−ｙ平面）に平行となるように配置すればよい。
【００６９】
以上の配置の条件に加えて、コンデンサ型共振器は、最外部の２枚の内部電極が逆相、すなわち、それぞれの内部電極に蓄えられる電荷の符号が逆、という条件を満たすことが好ましい。これは、コンデンサ型共振器とコイル型共振器とが干渉することを避けるためである。以下、図１１から図１６を参照して、この理由について、さらに詳しく説明する。
【００７０】
図１１は、最外部の内部電極が直接接続されているコンデンサ型共振器３５０とコイル型共振器１５０とを示す図である。これらの共振器は、互いに近接して配置されている。ただし、コイル型共振器１５０とコンデンサ型共振器３５０とは、電気的に接続されていない。コイル型共振器１５０は、電界中に置かれているので、両端に異なる符号の電荷が現れる。図１１においては、上端に正の電荷（図１１の＋）を、下端に負の電荷（図１１の−）が現れている状況を示している。反共振の周波数では、両端の電荷の符号が反転し、逆向きの電界ベクトルが発生し、負の誘電率が発現する。
【００７１】
一方、図１１に示すコンデンサ型共振器３５０の最上面の電極と最下面の電極とは、外部電極によって最上面の電極により電気的に直接接続されているので、同符号の電荷を蓄えることになる。図１１では、最上面の電極および最下面の電極が、いずれも負の電荷を帯びている場合を示している。
【００７２】
図１１に示した状況では、近接する最下面の電極とコイル型共振器１００の下端とに蓄えられた負の電荷同士が干渉する。そのため、負の誘電率と負の透磁率とが、同時に発生しない。すなわち、負の誘電率の反共振周波数と、負の透磁率の反共振周波数とが、一致することがない。
【００７３】
このことを図１２および図１３を用いて具体的に説明する。図１２は、図１１に示す共振器群の比誘電率を示す図である。図１３は、図１１に示す共振器群の比透磁率を示す図である。
【００７４】
図１２には、コイル型共振器の形状（長さなど）を変化させたときの、共振器群全体の比誘電率特性を示している。コイル型共振器の形状変化に応じて、誘電率の共振周波数が変化し、したがって、負の誘電率が生じる周波数が変化する。
【００７５】
図１３には、コイル型共振器の形状（長さなど）を変化させたときの、共振器群全体の比透磁率特性を示している。コイル型共振器の形状変化に応じて、透磁率の共振周波数が変化し、したがって、負の透磁率が生じる周波数が変化する。コンデンサ型共振器の形状を変化させていないのにもかかわらず透磁率の共振周波数が変化するのは、各共振器の端部の電荷の干渉によるものである。
【００７６】
このようにコイル型共振器の形状を変化させると、負の誘電率が生じる帯域と、負の透磁率が生じる帯域との双方が変化する。そのために、負の誘電率および負の透磁率を同じ周波数で発現させることができない。負の誘電率（透磁率）が発現する周波数を増加させていくと、負の透磁率（誘電率）が発現する周波数も増加してしまう。逆に、負の誘電率（透磁率）が発現する周波数を減少させていくと、負の透磁率（誘電率）が発現する周波数も減少してしまう。このように、透磁率（誘電率）の共振周波数が、誘電率（透磁率）の共振周波数から離れてしまう現象が生じるので、負の誘電率および負の透磁率を同じ周波数で発現するように共振器を設計することが難しい。
【００７７】
そこで、本実施の形態に係るメタマテリアルにおいては、図１４のように２種類の共振器を配置する。本実施の形態に係るメタマテリアルは、コイル型共振器１００とコンデンサ型共振器３００と外装部１０（図１４には図示せず）とを備える。図１１に示す場合と同様、外装部１０は、コンデンサ型共振器とコイル型共振器とを、近接する位置に固定する。なお、先の説明と同様、外装部１０のかわりに他の支持部材を用いてもかまわない。
【００７８】
コイル型共振器は、図１１の場合と同様、電界中に置かれているので、両端に異なる符号の電荷が現れる。図１４においても、図１１と同様、上端に正の電荷（図１４の＋）を、下端に負の電荷（図１４の−）が現れている状況を示している。反共振の周波数では、両端の電荷の符号が反転し、逆向きの電界ベクトルが発生し、負の誘電率が発現する。
【００７９】
一方、コンデンサ型共振器は、図１１に示すものと異なる。コンデンサ型共振器の図１４における最上面の電極と最下面の電極とは、外部電極によって電気的に直接接続されておらず、静電容量を介して接続されている。そのため、最上面の電極と最下面の電極とは、逆相になる（逆符号の電荷を蓄える）。図１４では、最上面の電極が負の電荷を、最下面の電極が正の電荷を帯びている場合を示している。
【００８０】
図１４に示した状況では、図１１に示した状況と異なり、近接する最下面（あるいは最上面）の電極とコイル型共振器の下端（あるいは上端）とに蓄えられた電荷の干渉を抑えることができる。したがって、負の誘電率と負の透磁率とを、同時に発生することができる。すなわち、負の誘電率の反共振周波数と、負の透磁率の反共振周波数とを一致させることができる。
【００８１】
このことを図１５および図１６を参照して説明する。図１５には、コイル型共振器の形状を変化させたときの、共振器群全体の比誘電率特性を示している。コイル型共振器の形状変化に応じて、誘電率の共振周波数が変化し、したがって、負の誘電率が生じる周波数が変化する。
【００８２】
図１６には、コイル型共振器の形状を変化させたときの、共振器群全体の比透磁率特性を示している。上述の図１３とは異なり、図１６に示す透磁率の共振周波数は、コイル型共振器の形状を変化させてもほぼ同じ特性を維持する。これは、各共振器の端部の電荷の干渉が抑えられており、コンデンサ型共振器の共振特性が変化しないためである。
【００８３】
以上のように、本実施の形態に係るメタマテリアルは、負の誘電率と負の透磁率とを同時に発現させることができ、左手系となる。
【００８４】
なお、図１４では、１つのコイル型共振器と１つのコンデンサ型共振器とのセットを示したが、メタマテリアルは、このセットを複数備えていてもよい。この場合、例えば、それぞれのセットは、１次元的あるいは２次元的に連続する位置に、支持部材で固定される。
【００８５】
［第２の実施の形態］
第１の実施の形態では、負のεを発現する共振器としてコイル型共振器を用いる例を示した。しかしながら、負のεを発現する共振器として、コイル型共振器に限られず、電磁波に共振する略λ／２の長さの線路を含む共振器を用いることができる。
【００８６】
また、負のεを発現する共振器と負のμを発現する共振器（第１の実施の形態ではコンデンサ型共振器）とは、第１の実施の形態で説明したように、必ずしも横方向に並べる必要はない。
【００８７】
第２の実施の形態では、負のεを発現する共振器として、λ／２長の線路と該線路の両端に接続した２枚の導電板とを含む共振器を用いる。そして、負のεを発現する該共振器と、負のμを発現するコンデンサ型共振器とを共通の空間で組み合わせて、メタマテリアルを実現する構成について説明する。
【００８８】
図１７および図１８を参照して、第２の実施の形態に係るメタマテリアルの構成の概略を説明する。図１７は、第２の実施の形態に係るメタマテリアルに関連したメタマテリアルの概略図である。図１８が、第２の実施の形態に係るメタマテリアルの概略図である。
【００８９】
図１７および図１８のいずれにおいても、コンデンサ型共振器の２つの最外電極の外側に、それぞれの最外電極と対向するように、２つの導電板２２２および２２４が配置される。また、導電板２２２と導電板２２４とは、巻かれた線路２２０で接続されている。線路２２０は、その長さが共振波長の略λ／２になるように設計される。
【００９０】
線路２２０は、巻かれているため、小型のスペースでその長さを確保することができる。ただし、共振波長によっては、あるいは、小型化が必要ない場合には、線路は巻かれていなくてもよい。また、図１７および図１８では、コイル状に巻かれた線路２２０を示したが、小型化は、線路を巻く方法に限られず、線路を屈曲させることにより実現される。例えば、ミアンダ線路などを用いてもよい。
【００９１】
導電板２２２および２２４は、線路との間の容量を大きくし、共振周波数における負の誘電率の絶対値を大きくし、共振波長を短縮する。なお、求められる負の誘電率の値によっては、導電板を設けなくてもよい。また、設計上の理由等により、線路の一方の端部のみに導電板を接続してもよい。
【００９２】
図１７と図１８との差異は、図１７では、コンデンサ型共振器の２つの最外電極が直接接続されているのに対し、図１８では、２つの最外電極が直接接続されず、逆相である点にある。図１８に示す本実施の形態に係るメタマテリアルは、第１の実施の形態に係るメタマテリアルと同様、電荷の干渉を抑えられるので、負の誘電率と負の透磁率とを同時に発現することができる。これに対して、図１７に示す構造では、負の誘電率と負の透磁率とを同時に発現することが困難である。
【００９３】
図１８で概略を示した本実施の形態に係るメタマテリアルの具体的な構成を図１９に示す。図１９を参照して、本実施の形態に係るメタマテリアルは、負の誘電率用の共振器および負の透磁率用の共振器を基板材料内に作りこんだユニット６００を複数有する。このユニットは、多層基板のような技術を使って、１チップ内に、負の誘電率用の共振器および負の透磁率用の共振器を作りこんだものである。この構成では、基板材料が支持部材に相当する。
【００９４】
各ユニット６００は、信号線路２００の直下に、かつ、信号線路２００とグランド２２０との間に配置されている。また、各ユニット６００は、空間的に連続的に配置される。図１９では、４つのユニット６００を、信号線路２００に沿った方向で配置した例を示しているが、ユニット６００の配置はこれに限られるものではない。１次元状に配置された共振器を同一平面内に並べることで、平面状のメタマテリアルを構成してもよい。さらに、平面状のメタマテリアルを重ねて、立体的なメタマテリアルを構成してもよい。
【００９５】
ユニット６００の構造を図２０および図２１を参照して説明する。図２０は、ユニット６００の斜視図である。図２１は、ユニット６００をｙ方向から見た側面図である。
【００９６】
図２０に示すように、ユニット６００は、最上部電極６１０ａと、最下部電極６１０ｂと、第１の内部電極６２２と、第２の内部電極６２４と、第３の内部電極６３２と、第４の内部電極６３４と、線路６４０とを含む。また、図２１に示すように、ユニット６００は、さらに、第１の外部電極６５０と、第２の外部電極６６０とを含む。
【００９７】
最上部電極６１０ａは、第１の内部電極６２２、第２の内部電極６２４、第３の内部電極６３２、第４の内部電極６３４よりも上に（ｚ座標が大きな位置に）配置される。最下部電極６１０ｂは、第１の内部電極６２２、第２の内部電極６２４、第３の内部電極６３２、第４の内部電極６３４よりも下に（ｚ座標が小さな位置に）配置される。最上部電極６１０ａは、−ｚ方向に伸びた側面部分６１１ａを有する。最下部電極６１０ｂは、＋ｚ方向に伸びた側面部分６１１ｂを有する。また、最上部電極６１０ａは、信号線路２００の真下に配置される。
【００９８】
線路６４０は、最上部電極６１０ａの−ｚ方向に伸びた側面部分６１１ａと、最下部電極６１０ｂの＋ｚ方向に伸びた側面部分６１１ｂとを電気的に接続する。線路６４０は、最上部電極６１０ａおよび最下部電極６１０ｂと、側面部分６１１ａ，６１１ｂとを電気的に接続することで、負の誘電率を実現するλ／２線路の一部として機能する。
【００９９】
線路６４０と側面部分６１１ａ，６１１ｂとにより構成される線路の長さは、共振周波数に応じて設計される。ここでは、λ／２の長さをとるため、線路６４０を、中央層に引いたミアンダ線路としている。ただし、線路６４０の形状はこれに限られるわけではなく、例えば、ヘリカル線路でもスパイラル線路でも構わない。
【０１００】
なお、最上部電極６１０ａおよび最下部電極６１０ｂは、すでに説明したとおり、負の誘電率の絶対値を大きくするとともに、共振波長を短縮するために設けられているものである。共振波長が短縮されるのは、最上部電極６１０ａと信号線路との容量による波長短縮効果による。最上部電極６１０ａおよび最下部電極６１０ｂは、要求される負の誘電率や共振波長により省略することも可能である。
【０１０１】
第１の内部電極６２２および第２の内部電極６２４は、互いに近接して対向して配置される。また、第３の内部電極６３２および第４の内部電極６３４は、互いに近接して対向して配置される。第１の内部電極６２２および第２の内部電極６２４の対（上部電極対と称す）は、最上部電極６１０ａの側に配置される。第３の内部電極６３２および第４の内部電極６３４の対（下部電極対と称す）は、最下部電極６１０ｂの側に配置される。各々の内部電極面は、信号線路２００を流れる電流により生じる磁界方向と平行（電界方向と垂直）に配置される。
【０１０２】
第１の外部電極６５０は、図２１に示すとおり、第１の内部電極６２２と第３の内部電極６３２とを電気的に接続する。第２の外部電極６６０は、図２１に示すとおり、第２の内部電極６２４と第４の内部電極６３４とを電気的に接続する。外部電極面６５０および６６０は、信号線路２００を流れる電流により生じる磁界方向と平行（電界方向と垂直）に配置される。
【０１０３】
線路６４０、最上部電極６１０ａおよび最下部電極６１０ｂは、負の誘電率を発現させる。第１〜第４の内部電極６２２，６２４，６３２，６３４、ならびに第１および第２の外部電極６５０，６６０は、上下２枚ずつの電極をもつコンデンサ型共振器を形成し、負の透磁率を発現させる。負の誘電率を発現するλ／２線路および負の透磁率を発現するコンデンサ型共振器は、当然ながら、互いに電気的に直接接続されていない。また、λ／２線路およびコンデンサ型共振器は、信号線路２００およびグランド２２０に対しても、電気的に接続されておらず、浮いた状態となっている。また、各ユニット６００も、お互いに接触していない。
【０１０４】
以上説明したような複数のユニット６００を空間的に連続に配置することにより、本実施の形態に係るメタマテリアルは、左手系メタマテリアルとして機能する。なお、ユニット６００の配置の仕方は、上述のものに限られない。例えば、平面内に２次元状に配置してもよい。
【０１０５】
本実施の形態に係るメタマテリアルは、負の誘電率用の共振器および負の透磁率用の共振器をユニット内に作りこむことで作成されるため、工業的な製造が容易である。
【０１０６】
［第３の実施の形態］
第３の実施の形態では、第２の実施の形態に係るコンデンサ型共振器のかわりにスプリットリング型の共振器を用いたメタマテリアルについて説明する。
【０１０７】
図２２および図２３には、第３の実施の形態に係るメタマテリアルに含まれるユニット７００の構造を示す。図２２は、ユニット７００の斜視図である。図２３は、ユニット７００の側面図である。
【０１０８】
図２２を参照して、ユニット７００は、最上部電極７１０ａと、最下部電極７１０ｂと、第１の内部電極７２２と、第２の内部電極７２４ａと、第３の内部電極７２４ｂと、第４の内部電極７３０と、線路７４０とを含む。図２３を参照して、ユニット７００は、さらに、第１の外部電極７５０および第２の外部電極７６０を含む。
【０１０９】
最上部電極７１０ａおよび最下部電極７１０ｂは、第２の実施の形態に係る最上部電極６１０ａおよび最下部電極６１０ｂと同様の構造をもち、いずれの内部電極よりも外部に配置される。
【０１１０】
線路７４０は、最上部電極７１０ａと最下部電極７１０ｂとを電気的に接続する。線路７４０は、第２の実施の形態に係る線路６４０と同様、λ／２線路の一部として機能し、負の誘電率を発現させる。なお、本実施の形態では、線路７４０として、水平面内を１周半するヘリカル構造を採用している。
【０１１１】
第２の内部電極７２４ａおよび第３の内部電極７２４ｂは、同一面内で、所定距離だけ離れて配置される。第１の外部電極７５０は、第２の内部電極７２４ａと第４の内部電極７３０とを電気的に接続する。第２の外部電極７６０は、第３の内部電極７２４ｂと第４の内部電極７３０とを電気的に接続する。つまり、第２の内部電極７２４ａ、第１の外部電極７５０、第３の内部電極７２４ｂ、第２の外部電極７６０、および第３の内部電極７３０は、スプリットリング型の共振器と同様の構造を有する。したがって、これらの電極は、負の透磁率を発現する。
【０１１２】
第１の内部電極７２２は、第２の内部電極７２４ａおよび第３の内部電極７２４ｂと対向して、第２の内部電極７２４ａおよび第３の内部電極７２４ｂとは電気的に接触しないように配置される。第１の内部電極７２２は、第２の内部電極７２４ａと第３の内部電極７２４ｂとの間の切れ目部分の静電容量を補い、共振周波数を下げる役割を果たす。
【０１１３】
［第４の実施の形態］
１チップ内に、負の誘電率用の共振器および負の透磁率用の共振器を作り込んだメタマテリアルの他の例として、周辺に配置したコイルの中に負の透磁率用の共振器を配置したものを作ることもできる。第４の実施の形態では、そのようなメタマテリアルの一例を示す。
【０１１４】
図２４〜図２６を参照して、第４の実施の形態に係るメタマテリアルに含まれるユニット８００の構造について説明する。図２４は、ユニット８００の斜視図である。図２５は、ユニット８００の側面図である。図２６は、ユニット８００の上面図である。
【０１１５】
ユニット８００は、コイル状導体８１０と、第１の電極８２２と、第２の電極８２４と、第３の電極８３２と、第４の電極８３４と、第１のビア８４２と、第２のビア８４４とを含む。
【０１１６】
コイル状導体８１０は、ユニット８００の表面に近い領域を複数回（ここに示す例では、８回）周回する。コイル状導体８１０は、第１の電極８２２、第２の電極８２４、第３の電極８３２、第４の電極８３４、第１のビア８４２、および第２のビア８４４を囲むように配置される。
【０１１７】
第１の電極８２２および第２の電極８２４は、互いに近接して対向して配置される。また、第１の電極８２２および第２の電極８２４は、それぞれの水平面内の位置を互いにずらして配置される。
【０１１８】
第３の電極８３２および第４の電極８３４は、近接して対向して配置される。また、第３の電極８３２および第４の電極８３４は、それぞれの水平面内の位置を互いにずらして配置される。
【０１１９】
第１の電極８２２と第２の電極８２４との対は、ユニット８００内の上部に形成される。第３の電極８３２と第４の電極８３４との対は、ユニット８００内の下部に形成される。なお、ここでの「上部」および「下部」は、図２４および図２５に示す例に対応付けたものである。
【０１２０】
第１のビア８４２は、第１の電極８２２と第３の電極８３２とを電気的に接続する。また、第２のビア８４４は、第２の電極８２４と第４の電極８３４とを電気的に接続する。
【０１２１】
以上の構造により、第１〜第４の電極８２２，８２４，８３２，８３４、ならびに第１および第２のビア８４２，８４４は、コンデンサ型の共振器として機能し、負の透磁率を発現する。
【０１２２】
本実施の形態の構成によれば、第２および第３の実施の形態に比べ、ユニットの大きさを保ちつつ、線路（コイル）の長さを長く取れる。そのため、低い共振周波数を得ることができる。
【０１２３】
［第５の実施の形態］
上述の第３および第４の実施の形態に係るメタマテリアルに含まれるユニット（メタマテリアルユニット）では、負の透磁率用の共振器は、内部電極を接続するための外部電極を有していた。これに対し、本実施の形態に係る負の透磁率用の共振器では、内部電極を接続するための導電部が、ビアにより実現される。
【０１２４】
図２７〜図２９を参照して、第５の実施の形態に係るメタマテリアルの１つのユニット９００の構造について説明する。図２７は、ユニット９００の斜視図である。図２８は、ユニット９００の正面図である。図２９は、ユニット９００の側面図である。
【０１２５】
ユニット９００は、最上部電極９１０ａと、第１のビア９１２ａと、第２のビア９１２ｂと、最下部電極９１０ｂと、第１の内部電極９２２と、第２の内部電極９２４ａと、第３の内部電極９２４ｂと、第４の内部電極９３０と、線路９４０と、第３のビア９５０と、第４のビア９６０とを含む。
【０１２６】
第１のビア９１２ａ、線路９４０および第２のビア９１２ｂは、最上部電極９１０ａと最下部電極９１０ｂとを電気的に接続する。
【０１２７】
第１のビア９１２ａ、線路９４０および第２のビア９１２ｂの全長は、共振波長の略１／２の長さである。第１のビア９１２ａ、線路９４０および第２のビア９１２ｂは、λ／２線路の一部として機能し、負の誘電率を発現する。なお、線路９４０の形状は、図示したミアンダ線路に限られず、例えば、ヘリカル線路でもスパイラル線路でも構わない。
【０１２８】
最上部電極９１０ａおよび最下部電極９１０ｂは、図２１に示す最上部電極６１０ａおよび最下部電極６１０ｂと同様に、負の誘電率の絶対値を大きくするとともに、共振波長を短縮する機能を発揮する。ただし、最上部電極９１０ａおよび最下部電極９１０ｂは、省略することも可能である。
【０１２９】
なお、第１のビア９１２ａの外部端部（線路９４０に接続されていないほうの端部）および第２のビア９１２ｂの外部端部（線路９４０に接続されていないほうの端部）は、最上部電極９１０ａおよび最下部電極９１０ｂの有無にかかかわらず、λ／２線路の両端に電荷がたまるように、負の透磁率用の共振器の外部にあることが好ましい。
【０１３０】
第３のビア９５０は、第２の内部電極９２４ａと第３の内部電極９３０とを電気的に接続する。第４のビア９６０は、第３の内部電極９２４ｂと第３の内部電極９３０とを電気的に接続する。第２の内部電極９２４ａ、第３のビア９５０、第３の内部電極９２４ｂ、第４のビア９６０、および第３の内部電極９３０は、スプリットリング型の共振器と同様の構造を有し、負の透磁率を発現する共振器として機能する。第１の内部電極９２２は、第４の実施の形態の第１の内部電極７２２と同様、第２の内部電極９２４ａと第３の内部電極９２４ｂとの間の切れ目部分の静電容量を補い、共振周波数を下げる役割を果たす。
【０１３１】
本実施の形態に係るユニット９００は、外部電極を必要としない。したがって、このユニットは、製造が容易である。外部電極を有するユニットを作成する場合、通常、外部電極以外の部分を積層形成したあと、当該積層形成した部品に外部電極を貼り付ける。これに対して、本実施の形態に係るユニット９００は、積層形成のみで、作成することができる。
【０１３２】
また、ユニット９００は、複数のユニットを並べて構成したメタマテリアルの作成に好適である。外部電極をもつユニット同士が接触してしまうと、一方のユニットの外部電極に流れる電流が、他方のユニットの外部電極にも流れることになり、適切に電磁波の共振が起きなくなる。したがって、ユニット同士を離して配置する、あるいは、外部電極を絶縁体で覆うなどのユニット加工を行なう必要があった。本実施の形態に係るユニット９００は、互いに隣接させて配置できるので、メタマテリアルをさらに小さくできる。また、加工が不要なため、ユニット９００を用いたメタマテリアルの作成が容易である。
【０１３３】
ユニット９００の作成方法を、図３０を参照して説明しておく。図３０は、第６の実施の形態に係るユニット９００の作成方法を説明するための図である。
【０１３４】
図３０を参照して、ユニット９００は、複数の層を順次重ねて作成される。図３０には、ユニット９００の主要な構成要素を含む層Ｌ１〜Ｌ６を示している。各層の材料（基板材料）は、樹脂などの絶縁性材料である。いくつかの層の基板材料上には金属部品が形成されている。また、いくつかの層の基板材料には、基板材料を貫通するようにビアが形成されている。なお、図３０に示しているのは、層Ｌ１〜Ｌ６の一部である。実際には、層Ｌ１〜Ｌ６は、図３０における横方向にさらにのびている。
【０１３５】
層Ｌ１〜Ｌ６には、それぞれ、周期的に配置された複数の（図３０では３×３の）ユニットの構成部品が配置されている。層Ｌ１は、複数の最下部電極９１０ｂを含む。層Ｌ２は、複数の第４の内部電極９３０を含む。層Ｌ３は、複数の線路９４０を含む。層Ｌ４は、第２の内部電極９２４ａと第３の内部電極９２４ｂとの対を複数含む。層Ｌ５は、複数の第１の内部電極９２２を含む。層Ｌ６は、複数の最上部電極９１０ａを含む。
【０１３６】
また、各層のうち、第１のビア９１２ａ、第２のビア９１２ｂ、第３のビア９５０、および第４のビア９６０に相当する領域には、ビアが形成されている。図２７中では、ビアを垂直方向の細線にて示している。
【０１３７】
各層を積み重ねて積層体を作った後、積層体を切断して、ユニット９００を作成する。図３０に示す部分からは、９つのユニット９００ができる。なお、積層体を１つ１つのユニット９００に分離するのではなく、いくつかのユニット９００を１まとまりにして積層体から切り出してもよい。
【０１３８】
なお、本実施の形態では、第３の実施の形態で示したスプリット型共振器の導電部をビアとする構造を示したが、他のタイプの共振器の導電部をビアとすることもできる。例えば、第２の実施の形態で示した多層コンデンサ型共振器の外部電極をビアにしてもよい。
【０１３９】
［第６の実施の形態］
上述の第２、第３、第５の実施の形態に係るメタマテリアルユニットでは、負の誘電率を発現するための線路を、ＬＣ共振器（具体的には、多層コンデンサ型共振器およびスプリット型共振器）の中に形成していた。しかしながら、線路は、必ずしも、ＬＣ共振器の内部になくてもよい。第６の実施の形態では、λ／２線路を、ＬＣ共振器の外部に配置したユニット１０００について説明する。
【０１４０】
図３１を参照して、第６の実施の形態に係るユニット１０００の構造について説明する。図３１は、第６の実施の形態に係るユニット１０００の構造を示す図である。
【０１４１】
図３１を参照して、ユニット１０００は、最上部電極１０１０ａと、第１のビア１０１２と、最下部電極１０１０ｂと、第１の内部電極１０２２と、第２の内部電極１０２４ａと、第３の内部電極１０２４ｂと、第４の内部電極１０３０と、第２のビア１０５０と、第３のビア１０６０とを含む。
【０１４２】
第１のビア１０１２は、最上部電極１０１０ａおよび最下部電極１０１０ｂを電気的に接続する。第１のビア１０１２の長さは、共振波長の略１／２である。したがって、第１のビア１０１２は、共振波長の電磁波に対して負の誘電率を発現する。
【０１４３】
なお、本実施の形態では、最上部電極１０１０ａおよび最下部電極１０１０ｂが、直線の第１のビア１０１２で接続されている。しかしながら、図２７に示す構造のように、複数のビアと、水平面内の線路とを組み合わせて、λ／２線路を実現してもよい。ユニットの小型化のためには、この場合の線路は、他の実施の形態で説明したように、ミアンダ線路など屈曲したものであることが好ましい。
【０１４４】
最上部電極１０１０ａおよび最下部電極１０１０ｂは、第５の実施の形態に係る最上部電極９１０ａおよび最下部電極９１０ｂと同様に、負の誘電率の絶対値を大きくするとともに共振周波数を短縮する機能を発揮する。
【０１４５】
第２の内部電極１０２４ａ、第１のビア１０５０、第３の内部電極１０２４ｂ、第３の内部電極１０３０、第２のビア１０６０、および、第３の内部電極１０２４ｂは、スプリットリング型の共振器と同様の構造を有し、負の透磁率を発現する共振器として機能する。第１の内部電極１０２２は、第４の実施の形態の第１の内部電極７２２と同様、第２の内部電極１０２４ａと第３の内部電極１０２４ｂとの間の切れ目部分の静電容量を補い、共振周波数を下げる役割を果たす。
【０１４６】
第１の内部電極１０２２、第２の内部電極１０２４ａ、第１のビア１０５０、第３の内部電極１０２４ｂ、第２のビア１０６０、および、第３の内部電極１０３０は、最上部電極１０１０ａと最下部電極１０１０ｂとに挟まれる空間内に配置される。つまり、本実施の形態に係るユニットでは、負の誘電率を発現する共振器の中に、負の透磁率を発現する共振器が形成されている。
【０１４７】
本実施の形態に係るユニット１０００は、第５の実施の形態に係るユニット９００と同様に、ビアによって、内部電極同士を電気的に接続しているため、作成が容易になる。また、ユニット１０００は、ユニットの表面に電極を有さないため、メタマテリアルの作成に好適である。
【０１４８】
［第７の実施の形態］
第２〜第６の実施の形態に係るメタマテリアルユニットでは、ＬＣ共振器のうち静電容量を形成するための電極は、ｘｙ平面に平行に配置されていた。これに対し、第７の実施の形態では、静電容量を形成するための電極がｘｚ平面に平行に配置されたメタマテリアルユニットについて説明する。
【０１４９】
図３２を参照して、第７の実施の形態に係るメタマテリアルのユニット１１００の構成について説明する。図３２は、第７の実施の形態に係るメタマテリアルのユニット１１００の構成を示す図である。Ｉは電流の流れる方向、Ｅは電界の方向、Ｂは磁界の方向を示す。
【０１５０】
図３２を参照して、ユニット１１００は、第１の内部電極１１２２と、第２の内部電極１１２４ａと、第３の内部電極１１２４ｂと、第４の内部電極１１３０と、線路１１４０と、第１のビア１１５０と、第３のビア１１６０とを含む。
【０１５１】
線路１１４０は、全長が、共振波長の略１／２の、ミアンダ線路である。したがって、線路１１４０は、共振波長の電磁波に対して負の誘電率を発現する。なお、線路１１４０の形状は、図３２に示すものに限られない。例えば、線路１１４０のかわりに、ヘリカル線路を用いてもよい。また、求められる共振波長やメタマテリアルのサイズによっては、線路１１４０は、直線状であってもよい。
【０１５２】
第１の内部電極１１２２、第２の内部電極１１２４ａ、第１のビア１１５０、第３の内部電極１１２４ｂ、第２のビア１１６０、および、第４の内部電極１１３０は、他の実施の形態の負の透磁率用の共振器と同様にＬＣ共振のループを形成する。
【０１５３】
ただし、他の実施の形態と異なり、電極１１２２，１１２４ａ，１１２４ｂ，１１３０は、いずれもｘｚ平面に平行に配置される。これは、発生する電界が、ＬＣ共振に及ぼす影響を低減するためである。図３２に示す電極配置においては、信号ラインから発生する電界と、誘電率共振時にλ／２線路から発生する電界のいずれも、ＬＣ共振に及ぼす影響は小さい。
【０１５４】
これに対し、例えば、図２７に示したユニット９００において、誘電率共振が生じると、第１の最外電極９１０ａと第２の最外電極９１０ｂとの間に電界が発生する。この電界は、第１の内部電極９２２と、第２の内部電極９２４ａ（もしくは第３の内部電極９２４ｂ）との間に電位差を発生させ、ＬＣ共振に影響を与える。本実施の形態に係るユニット１１００のように電極を配置することで、誘電率共振と透磁率共振とを同時に発現させやすくなる。
【０１５５】
また、本実施の形態において、ＬＣ共振のループは、線路１１４０の両端に挟まれる領域に配置される。つまり、線路１１４０の一方の端は、ループよりも信号ライン側（＋ｚ側）に位置し、線路１１４０の他方の端は、ループよりもグランド側（−ｚ側）に位置する。これは、線路１１４０が電磁波に対して反共振を起こす際に線路１１４０の両端付近に集中する電界と、ＬＣ共振によりループ内に集中する磁界とが互いに干渉しないようにするためである。
【０１５６】
なお、本実施の形態では、線路１１４０の両端に電極板を接続していない。この構成では、電極板を接続した場合に比べ、負の誘電率の絶対値が小さくなり、λ／２に近い長さが必要となる。本実施の形態に係る電極板の配置は、このように線路に電極板が接続されない場合において特に有効である。電極板がある場合は、電極板により、ＬＣ共振器は、信号ラインで発生する電界の影響を受けにくくなるが、電極板がないと、ＬＣ共振器は、信号ラインで発生した電界の影響を大きく受けるためである。
【０１５７】
本実施の形態に係るユニット１１００は、ユニット９００などと同様に、ビアによって、内部電極を接続しているため、容易に作成できる。なお、ユニット１１００は、図３２のｘｚ平面に平行な層を複数積み重ねて作成するのが最も容易である。
【０１５８】
［まとめ］
メタマテリアルが、ある共振周波数において、負の誘電率と負の透磁率とを同時に発現するための、共振器の位置関係について、まとめておく。ここでは、第５の実施の形態で説明したような、スプリットリング型共振器と半波長共振器とを組み合わせた、メタマテリアル（あるいはメタマテリアルユニット）を例にとって、説明する。
【０１５９】
図３３は、スプリットリング型共振器１２１０と半波長共振器１２２０とを組み合わせたメタマテリアル、信号線路２００、およびグランド２２０の位置関係を模式的に示した図である。このメタマテリアルは、第５の実施の形態で説明したとおり、負の透磁率と負の誘電率とを同時に発現する。これは、メタマテリアルが電磁界に共振する際に電界が集中する領域と、磁界が集中する領域とが重複しないためである。
【０１６０】
電界が集中する領域について図３４を参照して説明する。図３４は、図３３に示すメタマテリアルが、負の誘電率を示すときの、電荷および電界の様子を模式的に示す図である。図３４を参照して、半波長共振器１２２０は、第１の最外電極１２２２と、第２の最外電極１２２４と、線路１２２６とを含む。第１の最外電極１２２２は、信号線路２００側に配置されている。第２の最外電極１２４４は、グランド２２０側に配置されている。
【０１６１】
図３４には、信号線路２００に電流が流れ、信号線路２００からグランド２２０に向かう電界が発生している状況を示している。共振周波数をもつ電流が流れると、第１の最外電極１２２２には負電荷がたまり、第２の最外電極１２２４には、正電荷がたまる。そして、第１の最外電極１２２２と信号線路２００との間の領域１２３０、および、第２の最外電極１２２４とグランド２２０との間の領域１２４０に大きな電界が発生する。
【０１６２】
つまり、半波長共振により電荷がたまる半波長共振器１２２０の端部と、信号線路２００あるいはグランドとに挟まれる領域が、共振による電界が集中する領域である。なお、ここでは、半波長線路の両端に接続された電極が、半波長共振器１２２０の端部に相当する。しかし、半波長共振器１２２０が電極を含まない場合、半波長線路の両端が半波長共振器１２２０の端部に相当する。
【０１６３】
磁界が集中する領域について図３５を参照して説明する。図３５は、図３３に示すメタマテリアルが、負の透磁率を発現するときの、磁界の様子を模式的に示す図である。図３５を参照して、スプリットリング型共振器１２１０は、第１の導体１２１２と、第２の導体１２１４とを含む。
【０１６４】
図３５には、信号線路２００に電流が流れ、スプリットリング型共振器１２１０から磁界が発生している状況を示している。共振周波数をもつ電流が流れると、電流とスプリットリング型共振器１２１０とがＬＣ共振し、第２の導体１２１４の内部の領域１２５０に、信号線路２００を流れる電流により発生する磁界を打ち消すような、大きな磁界が発生する。発生する磁界は、主に紙面に直交する。
【０１６５】
つまり、ＬＣ共振の生じるループの内部領域が、共振による磁界が集中する領域である。言い換えると、キャパシタンスを形成する電極対とインダクタンスを形成する導電部とに囲まれた空間が、共振による磁界が集中する領域である。
【０１６６】
図３４と図３５とを比較すると、電界が集中する領域（領域１２３０および領域１２４０）と、磁界が集中する領域（領域１２５０）とは互いに離れている。そのため、半波長共振器１２２０の共振により発生する電界は、スプリットリング型共振器１２１０の共振に実質的な影響を及ぼさない。逆もまた同様である。したがって、図３３に示したメタマテリアルは、負の誘電率と負の透磁率とを同時に発現することができる。図３３に示す構造をもつメタマテリアルは、誘電率共振により発生する電界が集中する領域とは異なる領域に、透磁率共振により発生する磁界が集中する。
【０１６７】
比較のため、スプリットリング型共振器と半波長共振器との位置関係を変更した、メタマテリアルについて、図３６〜図３８を参照して説明する。
【０１６８】
図３６は、図３５のメタマテリアルとは共振器の配置が異なるメタマテリアル、信号線路２００、およびグランド２２０の位置関係を模式的に示した図である。
【０１６９】
図３６に示すメタマテリアルは、スプリットリング型共振器１３１０および半波長共振器１３２０を含む。スプリットリング型の共振器１３１０は、第１の導体１３１２および第２の導体１３１４を含む。半波長共振器１３２０は、全体が、第２の導体１３１４の中に配置されている。
【０１７０】
このメタマテリアルでは、メタマテリアルが電磁界に共振する際に電界が集中する領域と、磁界が集中する領域とに重なりがある。そのため、負の透磁率と負の誘電率とを同時に安定に発現することがやや難しくなる。
【０１７１】
電界が集中する領域を図３７に示す。図３７は、図３６に示すメタマテリアルが、負の誘電率を示すときの電界の集中する領域を説明するための図である。図３７を参照して、半波長共振器１３２０は、第１の最外電極１３２２と、第２の最外電極１３２４と、線路１３２６とを含む。第１の最外電極１３２２は、信号線路２００側に配置されている。第２の最外電極１３４４は、グランド２２０側に配置されている。
【０１７２】
負の誘電率の発生時には、第１の最外電極１３２２と信号線路２００との間の領域１３３０、および、第２の最外電極１３２４とグランド２２０との間の領域１３４０に、大きな電界が発生する。
【０１７３】
磁界が集中する領域について図３８を参照して説明する。図３８は、図３６に示すメタマテリアルが、負の透磁率を示すときの磁界の集中する領域を説明するための図である。負の透磁率の発現時には、第２の導体１３１４の内部の領域１３５０に、信号線路２００を流れる電流により発生する磁界を打ち消す方向の、大きな磁界が発生する。
【０１７４】
図３７と図３８とを比較すると、電界が集中する領域（領域１３３０および領域１３４０）の一部と、磁界が集中する領域（領域１３５０）の一部とは重複する。そのため、半波長共振器１２２０の共振により発生する電界が、スプリットリング型共振器１２１０の共振に影響を及ぼす。逆もまた同様である。したがって、図３６に示したメタマテリアルは、負の誘電率と負の透磁率とを同時に発現することがやや難しくなる。
【０１７５】
なお、以上の説明は、他の種類の共振器をもつメタマテリアルにもあてはまる。例えば、スプリット型共振器を多層コンデンサ型共振器に替えたメタマテリアルについても、以上の説明はあてはまる。
【０１７６】
ただし、多層コンデンサ型共振器を用いる場合には、上述の第１および第２の実施の形態で説明したように、同じ極性の電荷が、不干渉であることが好ましい。つまり、同じ極性の電荷が、互いの発現に影響しない程度に離れて発生するように、共振器が構成されていることが好ましい。具体的には、静電容量を形成する複数の電極のうち、最も外部にある２つの最外電極の極性が逆であることが好ましい。
【０１７７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１７８】
２  外部電極、３  外部電極、４  内部電極、４ａ  電極、４ｂ  電極、５  内部電極、５ａ  電極、５ｂ  電極、６  スペーサ、１０  外装部、１００  コイル型共振器、１１０  中心軸、２００  信号線路、２２０  グランド、３００  コンデンサ型共振器、６００  ユニット、６１０ａ  最上部電極、６１０ｂ  最下部電極、６２２，６２４，６３２，６３４  内部電極、６４０  線路、６５０，６６０  外部電極、７００  ユニット、７１０ａ  最上部電極、７１０ｂ  最下部電極、７２２，７２４ａ，７２４ｂ，７３０  内部電極、７４０  線路、７５０，７６０  外部電極、８００  ユニット、８１０  コイル状導体、８２２，８２４，８３２，８３４  電極、８４２，８４４  ビア。
【図１】
2010026906.tif 000003
【図２】
2010026906.tif 000004
【図３】
2010026906.tif 000005
【図４】
2010026906.tif 000006
【図５】
2010026906.tif 000007
【図６】
2010026906.tif 000008
【図７】
2010026906.tif 000009
【図８】
2010026906.tif 000010
【図９】
2010026906.tif 000011
【図１０】
2010026906.tif 000012
【図１１】
2010026906.tif 000013
【図１２】
2010026906.tif 000014
【図１３】
2010026906.tif 000015
【図１４】
2010026906.tif 000016
【図１５】
2010026906.tif 000017
【図１６】
2010026906.tif 000018
【図１７】
2010026906.tif 000019
【図１８】
2010026906.tif 000020
【図１９】
2010026906.tif 000021
【図２０】
2010026906.tif 000022
【図２１】
2010026906.tif 000023
【図２２】
2010026906.tif 000024
【図２３】
2010026906.tif 000025
【図２４】
2010026906.tif 000026
【図２５】
2010026906.tif 000027
【図２６】
2010026906.tif 000028
【図２７】
2010026906.tif 000029
【図２８】
2010026906.tif 000030
【図２９】
2010026906.tif 000031
【図３０】
2010026906.tif 000032
【図３１】
2010026906.tif 000033
【図３２】
2010026906.tif 000034
【図３３】
2010026906.tif 000035
【図３４】
2010026906.tif 000036
【図３５】
2010026906.tif 000037
【図３６】
2010026906.tif 000038
【図３７】
2010026906.tif 000039
【図３８】
2010026906.tif 000040
【手続補正書】
【提出日】平成23年1月31日(2011.1.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
図１１に示した状況では、近接する最下面の電極とコイル型共振器１５０の下端とに蓄えられた負の電荷同士が干渉する。そのため、負の誘電率と負の透磁率とが、同時に発生しない。すなわち、負の誘電率の反共振周波数と、負の透磁率の反共振周波数とが、一致することがない。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３０】
第３のビア９５０は、第２の内部電極９２４ａと第４の内部電極９３０とを電気的に接続する。第４のビア９６０は、第３の内部電極９２４ｂと第４の内部電極９３０とを電気的に接続する。第２の内部電極９２４ａ、第３のビア９５０、第３の内部電極９２４ｂ、第４のビア９６０、および第４の内部電極９３０は、スプリットリング型の共振器と同様の構造を有し、負の透磁率を発現する共振器として機能する。第１の内部電極９２２は、第４の実施の形態の第１の内部電極７２２と同様、第２の内部電極９２４ａと第３の内部電極９２４ｂとの間の切れ目部分の静電容量を補い、共振周波数を下げる役割を果たす。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６０】
電界が集中する領域について図３４を参照して説明する。図３４は、図３３に示すメタマテリアルが、負の誘電率を示すときの、電荷および電界の様子を模式的に示す図である。図３４を参照して、半波長共振器１２２０は、第１の最外電極１２２２と、第２の最外電極１２２４と、線路１２２６とを含む。第１の最外電極１２２２は、信号線路２００側に配置されている。第２の最外電極１２２４は、グランド２２０側に配置されている。
【国際調査報告】
2010026906.tif 000041
2010026906.tif 000042