【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种微纳光学，尤其涉及的是一种大视场多波段超透镜阵列成像系统。
技术介绍
1、随着时代的不断发展，新兴领域的涌现，如可穿戴近眼显示器、自动驾驶车辆和卫星成像等，对小型化、轻量化成像光学系统的需求日益迫切。折射透镜作为重要的传统光学元件，在许多光学系统中扮演着核心角色。然而，传统的像差校正折射透镜系统通常由两片以上透镜组成，导致光学器件的体积和重量较大，与现今对小型化、轻量化的要求背道而驰。幸运的是，现有的光学设计技术和微纳加工技术已经能够解决这一难题。
2、超透镜是由亚波长结构组成的阵列，如专利公告号：cn113917578b一种大口径色差校正超透镜、超透镜系统和光学系统。这些阵列结构能够改变光的相位、振幅和偏振等特性。借助这一特性，通过精心设计基本的原子结构以及它们在平面表面的分布，可以随心所欲地修改波前形状。超透镜由于其重量轻、体积小、成本低、设计自由度大、聚焦质量高等诸多优点，正逐步取代传统的光学透镜，成为首选。这种趋势符合当今追求小型化、轻量化的光学系统发展方向，为各种现代光学应用带来了新的可能性。
3、视场是衡量光学系统性能的关键指标。拥有宽广的视场允许在单帧图像中捕获更多的周围场景，无需依赖图像拼接或机械扫描。因此，能够在大视场下进行高质量成像的超透镜备受关注。超透镜的宽视场特性将为图像捕获、数据采集和场景识别等关键任务提供极大便利和效率，我们迫切需要能够在大视场下实现优质成像质量的超透镜技术，以满足不断发展的现代光学系统需求。
4、在成像设备领域，色差的存在一直是困
5、然而，目前，超透镜主要集中在研究如何实现消色差或者如何实现大视场成像两个方面，消色差超透镜主要通过色散工程或者空间复用光调制技术实现，仅能在小视场内实现；而大视场超透镜一般均是针对单一工作波长设计，未兼顾消色差效果。同时确保消色差和大视场对于超透镜设计仍然具有挑战性，研究能同时实现大视场宽波段成像的消色差超透镜具有重要的科学意义以及实用价值。
6、公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息已构成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于：如何解决目前超透镜不能同时兼顾实现大视场和消色差的问题。
2、本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
3、大视场多波段超透镜阵列成像系统，包括
4、超透镜阵列，用于接收入射光束并聚焦成像，入射光束包括正入射光束和斜入射光束；所述超透镜阵列包括光阑层、基底层、纳米结构层；所述光阑层开设圆孔，用于接收入射光束，所述基底层连接所述光阑层的底面，用于传输光束，所述纳米结构层连接所述基底层的底面，用于实现光束聚焦；所述纳米结构层包括多个纳米结构阵列；每个所述纳米结构阵列对不同波长的光进行大视场消色差；
5、相机，与所述纳米结构层间隔布置，用于获取超透镜阵列成的像。
6、本专利技术通过入射光束由光阑层圆孔进入基底层，后进入纳米结构层，多个纳米结构层能够实现大视场消色差聚焦，通过相机获取上述超透镜阵列成像系统成像，通过后处理进行图像融合，偏振角度不敏感，解决了现有超透镜不能同时实现大视场和消色差成像的问题，有利于实现高性能的大视场消色差效果能够满足各种入射角度的光束处理。
7、优选的，所述纳米结构阵列的相位分布如下：
8、
9、其中，k＝n，n为大于等于1的整数，分别为第n纳米结构阵列的相位分布，mk为衍射级次，ak,i为多项式系数，rk为实际环带半径，rk为归一化半径；
10、其中，多项式系数ak,i由对不同入射角光线的成像质量(以斯特列尔比表征)进行优化而确定，优化函数如下：
11、
12、其中，i为不同入射角，wi为对应权重，sri为对应斯特列尔比。
13、通过相位设置实现聚焦。
14、优选的，所述光阑层为多个，多个所述光阑层并列布置，所述光阑层为不透光材料制得，每个所述光阑层的中心均开设通光圆孔。
15、优选的，多个所述纳米结构阵列采用高介电常数、低损耗可见光介质材料或半导体材料制得。
16、优选的，所述相机与所述纳米结构层相距为预设透镜焦距f。
17、优选的，所述相机包括滤光片层、探测器阵列层，所述滤光片层用于将光线进行滤波，与所述纳米结构层间隔布置，所述探测器阵列层用于获取图像，与所述滤光片层连接。
18、优选的，所述滤光片层包括多个滤光片，多个所述滤光片并列放置，分别对不同波长的光进行滤光，所述滤光片层与其上方的纳米结构阵列位置对应。
19、优选的，所述探测器阵列层为多个阵列的探测器，探测器的分辨率大于400×300。
20、优选的，入射光束包括四个波长，四个波长均为可见光-近红外波段的波长，所述纳米结构阵列为四个，所述光阑层包括四个光阑，四个所述纳米结构阵列与四个所述光阑均呈2*2的排布方式，所述相机包括四个滤光片，四个所述滤光片呈2*2的排布方式。
21、优选的，所述光阑的中心圆孔直径为0.05-0.15mm，所述纳米结构阵列的直径为1-1.5mm。
22、本专利技术的优点在于：
23、(1)本专利技术通过入射光束由光阑层圆孔进入基底层，后进入纳米结构层，多个纳米结构层能够实现大视场消色差聚焦，通过相机获取上述超透镜阵列成像系统成像，通过后处理进行图像融合，偏振角度不敏感，解决了现有超透镜不能同时实现大视场和消色差成像的问题，有利于实现高性能的大视场消色差效果能够满足各种入射角度的光束处理；
24、(2)大视场多波段超透镜阵列成像系统入射光的偏振角度对成像结果不会有影响，偏振角度不敏感，对可见光-近红外波段成像效果良好；
25、(3)大视场多波段超透镜阵列成像系统结构件少，符合当前对于小型、轻量化的光学器件的要求，易于集成到可穿戴近眼显示器、自动驾驶车辆和卫星成像等成像或显示设备中，在确保成像质量的同时减小体积和重量。
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1.大视场多波段超透镜阵列成像系统，其特征在于，包括
2.根据权利要求1所述的大视场多波段超透镜阵列成像系统，其特征在于，所述纳米结构阵列的相位分布如下：
3.根据权利要求1所述的大视场多波段超透镜阵列成像系统，其特征在于，所述光阑层为多个，多个所述光阑层并列布置，所述光阑层为不透光材料制得，每个所述光阑层的中心均开设通光圆孔。
4.根据权利要求1所述的大视场多波段超透镜阵列成像系统，其特征在于，多个所述纳米结构阵列采用高介电常数、低损耗可见光介质材料或半导体材料制得。
5.根据权利要求1所述的大视场多波段超透镜阵列成像系统，其特征在于，所述相机与所述纳米结构层相距为预设透镜焦距f。
6.根据权利要求1所述的大视场多波段超透镜阵列成像系统，其特征在于，所述相机包括滤光片层、探测器阵列层，所述滤光片层用于将光线进行滤波，与所述纳米结构层间隔布置，所述探测器阵列层用于获取图像，与所述滤光片层连接。
7.根据权利要求6所述的大视场多波段超透镜阵列成像系统，其特征在于，所述滤光片层包括多个滤光片，多个所述滤光片并列放
8.根据权利要求6所述的大视场多波段超透镜阵列成像系统，其特征在于，所述探测器阵列层为多个阵列的探测器，探测器的分辨率大于400×300。
9.根据权利要求1所述的大视场多波段超透镜阵列成像系统，其特征在于，入射光束包括四个波长，四个波长均为可见光-近红外波段的波长，所述纳米结构阵列为四个，所述光阑层包括四个光阑，四个所述纳米结构阵列与四个所述光阑均呈2*2的排布方式，所述相机包括四个滤光片，四个所述滤光片呈2*2的排布方式。
10.根据权利要求9所述的大视场多波段超透镜阵列成像系统，其特征在于，所述光阑的中心圆孔直径为0.05-0.15mm，所述纳米结构阵列的直径为1-1.5mm。
...【技术特征摘要】
1.大视场多波段超透镜阵列成像系统，其特征在于，包括
2.根据权利要求1所述的大视场多波段超透镜阵列成像系统，其特征在于，所述纳米结构阵列的相位分布如下：
3.根据权利要求1所述的大视场多波段超透镜阵列成像系统，其特征在于，所述光阑层为多个，多个所述光阑层并列布置，所述光阑层为不透光材料制得，每个所述光阑层的中心均开设通光圆孔。
4.根据权利要求1所述的大视场多波段超透镜阵列成像系统，其特征在于，多个所述纳米结构阵列采用高介电常数、低损耗可见光介质材料或半导体材料制得。
5.根据权利要求1所述的大视场多波段超透镜阵列成像系统，其特征在于，所述相机与所述纳米结构层相距为预设透镜焦距f。
6.根据权利要求1所述的大视场多波段超透镜阵列成像系统，其特征在于，所述相机包括滤光片层、探测器阵列层，所述滤光片层用于将光线进行滤波，与所述纳米结构层间隔布置，所述探测器阵列层用于获取图像，与所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：汤明炜，朱智豪，谢婧，魏凯，张学军，
申请(专利权)人：江淮前沿技术协同创新中心，
类型：发明
国别省市：
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