[发明专利]超透镜和包括超透镜的光学装置

说明书

一种超透镜，包括：第一超表面和第二超表面，所述第一超表面包括以第一形状分布进行分布的多个第一纳米结构，所述第二超表面包括多个第二纳米结构，所述多个第二纳米结构与所述第一超表面间隔开比预定波段的中心波长大的距离并且以第二形状分布进行分布。通过设置这两个超表面的相位延迟函数，可以针对预定波段中的光实现所需的屈光力和色差。

相关申请的交叉引用

本申请要求分别于2019年5月7日和2020年4月8日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2019-0053244和10-2020-0042974的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开涉及超透镜和包括超透镜的光学装置。

背景技术

使用基于半导体的传感器阵列的光学传感器越来越多地用于移动设备、可穿戴设备和物联网(IoT)中。

尽管需要这些装置的小型化，但是难以减小这些装置中包括的光学透镜的厚度。这是因为，在使用曲率调节光学性能的透镜中，随着曲率半径的减小，屈光力增大，并且随着曲率半径的减小，透镜在光轴方向上所占的厚度增大。

因此，已经尝试实现基于超表面的平坦且薄的透镜。然而，在实现所需的屈光力、控制色差等方面仍然存在困难。

发明内容

提供了能够针对多波段中的光实现所需的屈光力和色差的超透镜。

将在随后的描述中部分地阐述附加的方面，并且所述附加的方面将部分地通过该描述而变得清楚，或者可以通过实践本公开所呈现的实施例而获知。

根据一种类型的超透镜包括：第一超表面，其包括以第一形状分布进行分布的多个第一纳米结构；以及第二超表面，其包括多个第二纳米结构，所述多个第二纳米结构与第一超表面间隔开比预定波段的中心波长大的距离并且以第二形状分布进行分布，其中，该超透镜针对预定波段中的光表现出色差。

第一形状分布可以被限定为使得用于通过第一超表面对入射光的相位进行延迟的函数φ₁被表示为针对距第一超表面的中心的距离r的φ₁(r)＝ar²。

第一形状分布可以被确定为使得第一超表面针对预定波段中的不同波长的光表现出实质上相同的函数φ₁。

第二形状分布可以被限定为使得用于通过第二超表面对入射光的相位进行延迟的函数φ₂被表示为针对距第二超表面的中心的距离r的φ₂(r)＝br²(b≠a)。

第二形状分布可以被确定为使得第二超表面针对预定波段中的不同波长的光表现出实质上相同的函数φ₂。

对于中心波长的光，第一超表面和第二超表面可以具有符号相反的屈光力。

第一超表面相对于中心波长的光的焦距f1、第二超表面相对于中心波长的光的焦距f2、以及第一超表面与第二超表面之间的距离d可以被设置为，使得该超透镜相对于中心波长的光的屈光力实质上为零。

第一超表面与第二超表面之间的距离可以大于中心波长的5倍。

预定波段可以被包括在从可见光到红外线的波段中。

第一纳米结构和第二纳米结构可以具有对高度和宽度进行限定的柱形状。

第一纳米结构和第二纳米结构的宽度小于中心波长。

第一纳米结构和第二纳米结构的高度可以是中心波长的1/2或更大。

该超透镜还可以包括具有彼此面对的第一表面和第二表面的基件，其中，所述多个第一纳米结构可以被布置在第一表面上，其中，所述多个第二纳米结构可以被布置在第二表面上。