超表面透镜、透镜模组、透镜模组的设计方法、电子设备技术

本申请实施例提供了一种超表面透镜、透镜模组、透镜模组的设计方法以及电子设备，超表面透镜包括：多个单元结构，所述单元结构包括第一组成部、沿第一方向，位于所述第一组成部第一侧的第二组成部以及位于所述第一组成部第二侧的第三组成部，其中，所述第二组成部和所述第三组成部关于所述第一组成部满足轴对称条件，且所述第二组成部和所述第三组成部的体积小于所述第一组成部的体积，从而使得所述超表面透镜在实现宽波段消色差的基础上，对入射光的偏振不敏感，进而使得所述超表面透镜可以在日常使用场景中具有较优良的消色差效果。以在日常使用场景中具有较优良的消色差效果。以在日常使用场景中具有较优良的消色差效果。

【技术实现步骤摘要】
超表面透镜、透镜模组、透镜模组的设计方法、电子设备


[0001]本申请涉及光学
，尤其涉及一种超表面透镜、包括该超表面透镜的透镜模组、该透镜模组的设计方法以及一种包括该透镜模组的电子设备。

技术介绍

[0002]随着光学技术的发展，基于塑料镜片和CMOS传感器的透镜模组越来越多的应用到移动终端设备和可穿戴设备中，而为了适应于移动终端设备和可穿戴设备的小型化发展趋势，移动终端设备和可穿戴设备具有严格的体积和重量的限制，从而使得基于塑料镜片和CMOS传感器的透镜模组在应用于移动终端设备和可穿戴设备时，面临着体积/重量和光学性能的取舍。具体的，在透镜模组中，如果使用较多的镜片，可以提升透镜模组的光学性能，但也会增加透镜模组的体积和重量，如果使用较少的镜片，可以减小透镜模组的体积和重量，但是也会降低透镜模组的光学性能，使其难以满足消费者对移动终端设备和可穿戴设备的日益增长的光学性能要求。因此，如何兼顾透镜模组的体积/重量与光学性能成为本领域技术人员的研究热点。

技术实现思路

[0003]本申请提供了一种超表面透镜、一种包括超表面透镜的透镜模组、一种透镜模组的设计方法以及一种电子设备，以兼顾透镜模组的体积/重量与光学性能。。
[0004]为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种超表面透镜，其特征在于，包括：多个单元结构，所述单元结构包括第一组成部、沿第一方向，位于所述第一组成部第一侧的第二组成部以及位于所述第一组成部第二侧的第三组成部，其中，所述第二组成部和所述第三组成部关于所述第一组成部满足轴对称条件，且所述第二组成部和所述第三组成部的体积小于所述第一组成部的体积。
[0006]本申请实施例所提供的超表面透镜的单元结构中，第二组成部和第三组成部在第一方向上位于第一组成部的两侧，从而使得超表面透镜的单元结构在其所在平面内旋转第一角度时，超表面透镜的单元结构在其所在平面内的投影与其位于旋转前的位置时，在其所在平面的投影不完全重合，其中，第一角度为0
°‑
360
°
范围内的至少一个角度，不包括0
°
和360
°
，即在不包括0
°
和360
°
的0
°‑
360
°
范围内存在至少一个角度，超表面透镜的单元结构以该角度旋转，单元结构旋转后在其所在平面内的投影与单元结构旋转前在其所在平面的投影不完全重合，进而使得超表面透镜可以应用于宽波段消色差的成像。
[0007]而且，本申请实施例所提供的超表面透镜的单元结构中，在第一方向上，所述第二组成部和所述第三组成部关于所述第一组成部满足轴对称条件，从而通过在所述超表面透镜的单元结构中引入轴对称设计，使得所述超表面透镜在实现宽波段消色差的基础上，对入射光的偏振不敏感，进而使得所述超表面透镜可以在日常使用场景中具有较优良的消色差效果。
[0008]在一种实现方式中，所述第二组成部的形状和所述第三组成部的形状相同，且所述第二组成部和所述第三组成部的相同部分在各方向上的尺寸的比值的取值范围为0.1
‑
10，包括端点值，以使得所述第二组成部和第三组成部在关于第一组成部满足轴对称条件的基础上，降低所述超表面透镜的单元结构的工艺难度。
[0009]在另一种实现方式中，所述第一组成部、所述第二组成部和所述第三组成部均为方柱形结构，以进一步降低所述超表面透镜的单元结构的工艺难度，其中，所述第一组成部、所述第二组成部和所述第三组成部的尺寸在纳米量级。
[0010]在又一种实现方式中，所述第一组成部的长度取值范围为50nm
‑
500nm，所述第二组成部的长度取值范围为50nm
‑
500nm，所述第三组成部的长度取值范围为50nm
‑
500nm；
[0011]所述第一组成部的宽度取值范围为50nm
‑
500nm，所述第二组成部的宽度取值范围为50nm
‑
500nm，所述第三组成部的宽度取值范围为50nm
‑
500nm，所述第二方向平行于所述多个单元结构所在平面，且垂直于所述第一方向；
[0012]在第三方向上，所述第一组成部的高度取值范围为300nm
‑
2000nm，所述第二组成部的高度取值范围为300nm
‑
2000nm，所述第三组成部的高度取值范围为300nm
‑
2000nm，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向限定的平面；
[0013]在所述第一方向上，所述第一组成部和所述第二组成部之间的距离的取值范围为30nm
‑
200nm，所述第一组成部和所述第三组成部之间的距离的取值范围为30nm
‑
200nm，以在所述单元结构中引入轴对称设计的基础上，兼顾所述单元结构的尺寸和工艺难度。
[0014]在再一种实现方式中，所述第一组成部、所述第二组成部和所述第三组成部均为圆柱形结构，以进一步降低所述超表面透镜的单元结构的工艺难度，其中，所述第一组成部、所述第二组成部和所述第三组成部的尺寸在纳米量级。
[0015]在又一种实现方式中，在所述第一方向上，所述第二组成部和所述第三组成部对称位于所述第一组成部的两侧，在所述第一方向上，所述第一组成部的直径不小于所述第二组成部的直径，且所述第一组成部的直径不小于所述第三组成部的直径。
[0016]在再一种实现方式中，所述第一组成部的直径的取值范围为50nm
‑
500nm，所述第二组成部的直径的取值范围为50nm
‑
500nm，所述第三组成部的直径的取值范围为50nm
‑
500nm；
[0017]在第三方向上，所述第一组成部的高度取值范围为300nm
‑
2000nm，所述第二组成部的高度取值范围为300nm
‑
2000nm，所述第三组成部的高度取值范围为300nm
‑
2000nm，所述第三方向垂直于所述多个单元结构所在平面；
[0018]在所述第一方向上，所述第一组成部和所述第二组成部之间的距离的取值范围为30nm
‑
200nm，所述第一组成部和所述第三组成部之间的距离的取值范围为30nm
‑
200nm，以在所述单元结构中引入轴对称设计的基础上，兼顾所述单元结构的尺寸和工艺难度。
[0019]在又一种实现方式中，所述多个单元结构均匀排布，以使得所述超表面透镜可以通过旋转各所述单元结构的对称轴的方向达到调节光信号在各所述单元结构所在位置的相位，从而实现对入射光中不同波长的相位以及群时延、群时延色散的调节，进而使得所述超表面透镜既对入射光的偏振状态不敏感，又能实现对入射光的群时延和群时延色散的调节，达到消除色差的目的。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超表面透镜，其特征在于，包括：多个单元结构，所述单元结构包括第一组成部、沿第一方向，位于所述第一组成部第一侧的第二组成部以及位于所述第一组成部第二侧的第三组成部，其中，所述第二组成部和所述第三组成部关于所述第一组成部满足轴对称条件，且所述第二组成部和所述第三组成部的体积小于所述第一组成部的体积。2.根据权利要求1所述的超表面透镜，其特征在于，所述第二组成部和所述第三组成部的形状相同，且所述第二组成部和所述第三组成部的相同部分在各方向的尺寸的比值的取值范围为0.1
‑
10，包括端点值。3.根据权利要求1所述的超表面透镜，其特征在于，所述第一组成部、所述第二组成部和所述第三组成部均为方柱形结构，且所述第一组成部、所述第二组成部和所述第三组成部的尺寸在纳米量级。4.根据权利要求3所述的超表面透镜，其特征在于，在所述第一方向上，所述第二组成部和所述第三组成部对称位于所述第一组成部的两侧，在所述第一方向上，所述第一组成部的长度不小于所述第二组成部的长度，且所述第一组成部的长度不小于所述第三组成部的长度；在第二方向上，所述第一组成部的宽度不小于所述第二组成部的宽度，且所述第一组成部的宽度不小于所述第三组成部的宽度，所述第二方向平行于所述多个单元结构所在平面，且垂直于所述第一方向。5.根据权利要求4所述的超表面透镜，其特征在于，所述第一组成部的长度取值范围为50nm
‑
500nm，所述第二组成部的长度取值范围为50nm
‑
500nm，所述第三组成部的长度取值范围为50nm
‑
500nm；所述第一组成部的宽度取值范围为50nm
‑
500nm，所述第二组成部的宽度取值范围为50nm
‑
500nm，所述第三组成部的宽度取值范围为50nm
‑
500nm，所述第二方向平行于所述多个单元结构所在平面，且垂直于所述第一方向；在第三方向上，所述第一组成部的高度取值范围为300nm
‑
2000nm，所述第二组成部的高度取值范围为300nm
‑
2000nm，所述第三组成部的高度取值范围为300nm
‑
2000nm，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向限定的平面；在所述第一方向上，所述第一组成部和所述第二组成部之间的距离的取值范围为30nm
‑
200nm，所述第一组成部和所述第三组成部之间的距离的取值范围为30nm
‑
200nm。6.根据权利要求1所述的超表面透镜，其特征在于，所述第一组成部、所述第二组成部和所述第三组成部均为圆柱形结构，且所述第一组成部、所述第二组成部和所述第三组成部的尺寸在纳米量级。7.根据权利要求6所述的超表面透镜，其特征在于，在所述第一方向上，所述第二组成部和所述第三组成部对称位于所述第一组成部的两侧，在所述第一方向上，所述第一组成部的直径不小于所述第二组成部的直径，且所述第一组成部的直径不小于所述第三组成部的直径。8.根据权利要求7所述的超表面透镜，其特征在于，所述第一组成部的直径的取值范围为50nm
‑
500nm，所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文钊，翟羽佳，
申请(专利权)人：荣耀终端有限公司，
类型：发明
国别省市：