本公開(kāi)涉及光學(xué)透鏡。
背景技術(shù):
1、近年來(lái),開(kāi)展了具有被稱為超表面的微細(xì)的表面結(jié)構(gòu)的超透鏡的研究及開(kāi)發(fā)。超表面是具有實(shí)現(xiàn)不存在于自然界中的光學(xué)功能的超材料的結(jié)構(gòu)的表面。超透鏡能夠以一塊薄的平板狀的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)與以往的多個(gè)光學(xué)透鏡的組合同等的光學(xué)功能。因此,超透鏡例如能夠有助于照相機(jī)、lidar傳感器、投影儀及ar(augmented?reality;增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))顯示器等具備透鏡的設(shè)備的小型化以及輕量化。例如在專利文獻(xiàn)1及2中公開(kāi)了超透鏡及使用了超透鏡的裝置的例子。
2、專利文獻(xiàn)1公開(kāi)了具備基板和配置于基板上的多個(gè)納米結(jié)構(gòu)體的超透鏡。在該超透鏡中,多個(gè)納米結(jié)構(gòu)體的各個(gè)體帶來(lái)依賴于其位置而變化的光相移,各納米結(jié)構(gòu)體的光相移規(guī)定了超透鏡的相位輪廓。各納米結(jié)構(gòu)體的光相移依賴于該納米結(jié)構(gòu)體的位置和該納米結(jié)構(gòu)體的尺寸或方向。作為納米結(jié)構(gòu)體的例子,例示出納米片和納米柱。專利文獻(xiàn)1中記載了通過(guò)調(diào)整各納米片的配置的角度或調(diào)整各納米柱的尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)所期望的相移。
3、專利文獻(xiàn)2公開(kāi)了包含超透鏡的小型化的透鏡組件、及包含其的電子裝置。專利文獻(xiàn)2中公開(kāi)的超透鏡包含納米結(jié)構(gòu)物陣列,按照對(duì)于入射光中包含的彼此不同的至少兩個(gè)波長(zhǎng)而形成同一相位延遲輪廓的方式構(gòu)成。在該超透鏡中,為了實(shí)現(xiàn)所期望的相位延遲輪廓,納米結(jié)構(gòu)物陣列中包含的多個(gè)內(nèi)部柱各自的寬度根據(jù)必要的相位延遲量而被適宜地決定。
4、現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
5、專利文獻(xiàn)
6、專利文獻(xiàn)1:日本特表2019-516128號(hào)公報(bào)
7、專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2021-71727號(hào)公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、發(fā)明所要解決的課題
2、就以往的超透鏡而言,一般為僅考慮了垂直入射的結(jié)構(gòu),對(duì)于斜入射的光的聚光性能存在課題。
3、本公開(kāi)提供能夠提高斜入射的光的聚光性能的光學(xué)透鏡。
4、用于解決課題的手段
5、本公開(kāi)的一個(gè)方案的光學(xué)透鏡用于規(guī)定的對(duì)象波長(zhǎng)范圍的光,具備基板和多個(gè)微細(xì)結(jié)構(gòu)體,所述多個(gè)微細(xì)結(jié)構(gòu)體以比上述對(duì)象波長(zhǎng)范圍中的最短波長(zhǎng)λ短的間隔排列于上述基板的表面。在將上述光學(xué)透鏡的周圍的介質(zhì)的折射率設(shè)定為n,將上述光學(xué)透鏡的開(kāi)口數(shù)設(shè)定為na=nsinθf(wàn),將上述光學(xué)透鏡的最大視場(chǎng)角設(shè)定為±θi時(shí),上述微細(xì)結(jié)構(gòu)體的間隔p滿足:
6、p<λ/2(nsinθf(wàn)+nsinθi)。
7、其中θf(wàn)為相對(duì)于開(kāi)口數(shù)na而言的開(kāi)口半角。
8、本公開(kāi)的總括性或具體的方案可以通過(guò)系統(tǒng)、裝置、方法、集成電路、計(jì)算機(jī)程序或計(jì)算機(jī)可讀取的記錄磁盤等記錄介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn),也可以通過(guò)系統(tǒng)、裝置、方法、集成電路、計(jì)算機(jī)程序及記錄介質(zhì)的任意的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)可讀取的記錄介質(zhì)例如可包含cd-rom(compact?disc-read?onlymemory)等非易失性的記錄介質(zhì)。裝置可由一個(gè)以上的裝置構(gòu)成。在裝置由兩個(gè)以上的裝置構(gòu)成的情況下,該兩個(gè)以上的裝置可以配置于一個(gè)設(shè)備內(nèi),也可以分開(kāi)配置于分離的兩個(gè)以上的設(shè)備內(nèi)。在本說(shuō)明書及權(quán)利要求書中,所謂“裝置”不僅可指一個(gè)裝置,還可以是指包含多個(gè)裝置的系統(tǒng)。
9、發(fā)明效果
10、根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方案,能夠提高光學(xué)透鏡的對(duì)于斜入射的光的聚光性能。
1.一種光學(xué)透鏡,其是用于規(guī)定的對(duì)象波長(zhǎng)范圍的光的光學(xué)透鏡,其具備:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)透鏡,其中,所述間隔p滿足:
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)透鏡,其中,所述間隔p滿足:
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的光學(xué)透鏡,其中,所述多個(gè)微細(xì)結(jié)構(gòu)體的各個(gè)體為凸?fàn)铙w或凹狀體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)透鏡,其中,所述多個(gè)微細(xì)結(jié)構(gòu)體的各個(gè)體為具有橢圓錐或多角錐的形狀的錐狀體、或具有橢圓柱或多角柱的形狀的柱狀體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的光學(xué)透鏡,其中,所述基板及所述多個(gè)微細(xì)結(jié)構(gòu)體的各個(gè)體對(duì)于所述對(duì)象波長(zhǎng)范圍的光具有透光性。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~6中任一項(xiàng)所述的光學(xué)透鏡,其中,所述基板的折射率與所述多個(gè)微細(xì)結(jié)構(gòu)體的各個(gè)體的折射率之差為所述基板的折射率及所述多個(gè)微細(xì)結(jié)構(gòu)體的各個(gè)體的折射率中的最小的折射率的10%以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~7中任一項(xiàng)所述的光學(xué)透鏡,其中,所述基板及所述多個(gè)微細(xì)結(jié)構(gòu)體的各個(gè)體由同一材料構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1~8中任一項(xiàng)所述的光學(xué)透鏡,其中,所述對(duì)象波長(zhǎng)范圍包含2.5μm~25μm的紅外線的波長(zhǎng)范圍的至少一部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求1~9中任一項(xiàng)所述的光學(xué)透鏡,其中,所述基板及所述多個(gè)微細(xì)結(jié)構(gòu)體的各個(gè)體由以選自由硅、鍺、硫?qū)倩?、硫?qū)冫u化物、硫化鋅、硒化鋅、氟化化合物、鉈鹵化物、氯化鈉、氯化鉀、溴化鉀、碘化銫及塑料構(gòu)成的組中的至少一者作為主要成分的材料構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)透鏡,其中,所述光學(xué)透鏡由以硅作為主要成分的材料構(gòu)成,所述硅的晶面取向?yàn)?100)、(110)、或(111)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1~11中任一項(xiàng)所述的光學(xué)透鏡,其中,在所述基板的與所述表面相反側(cè)的表面進(jìn)一步具備具有光調(diào)制功能的光調(diào)制層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光學(xué)透鏡,其中,所述光調(diào)制層包含其他的多個(gè)微細(xì)結(jié)構(gòu)體,
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光學(xué)透鏡,其中,所述其他的多個(gè)微細(xì)結(jié)構(gòu)體的各個(gè)體為具有橢圓錐或多角錐的形狀的錐狀體、或具有橢圓柱或多角柱的形狀的柱狀體。
15.根據(jù)權(quán)利要求12~13中任一項(xiàng)所述的光學(xué)透鏡,其中,所述光調(diào)制層具有對(duì)于入射光的抗反射功能。
16.根據(jù)權(quán)利要求12~15中任一項(xiàng)所述的光學(xué)透鏡,其中,所述光調(diào)制層具有僅使所述對(duì)象波長(zhǎng)范圍的光透過(guò)的高通濾波器、低通濾波器或帶通濾波器中的任一功能。
17.根據(jù)權(quán)利要求12~16中任一項(xiàng)所述的光學(xué)透鏡,其中,所述光調(diào)制層具有僅使入射光中的特定的偏振光透過(guò)的功能。
18.根據(jù)權(quán)利要求12~17中任一項(xiàng)所述的光學(xué)透鏡,其中,所述光調(diào)制層具有使特定的波長(zhǎng)范圍的入射光的透過(guò)強(qiáng)度衰減或增大的功能。
19.根據(jù)權(quán)利要求12~18中任一項(xiàng)所述的光學(xué)透鏡,其中,所述光調(diào)制層具有使入射光以特定的角度折射的功能。