本公開涉及光學(xué)透鏡。

背景技術(shù)：

1、近年來，開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實(shí)現(xiàn)所期望的相移。

3、專利文獻(xiàn)2公開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)透鏡的開口數(shù)設(shè)定為na＝nsinθf，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+nsinθi)。

7、其中θf為相對(duì)于開口數(shù)na而言的開口半角。

8、本公開的總括性或具體的方案可以通過系統(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)來實(shí)現(xiàn)，也可以通過系統(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)，也可以分開配置于分離的兩個(gè)以上的設(shè)備內(nèi)。在本說明書及權(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。

技術(shù)特征：

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。

技術(shù)總結(jié)
光學(xué)透鏡用于規(guī)定的對(duì)象波長(zhǎng)范圍的光。上述光學(xué)透鏡具備基板和多個(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)透鏡的開口數(shù)設(shè)定為NA＝nsinθ<subgt;f</subgt;，將上述光學(xué)透鏡的最大視場(chǎng)角設(shè)定為±θ<subgt;i</subgt;時(shí)，上述微細(xì)結(jié)構(gòu)體的間隔P滿足P<λ/2(nsinθ<subgt;f</subgt;+nsinθ<subgt;i</subgt;)。

技術(shù)研發(fā)人員：增田圭吾,武田英治
受保護(hù)的技術(shù)使用者：松下知識(shí)產(chǎn)權(quán)經(jīng)營(yíng)株式會(huì)社
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21