本公開涉及光學透鏡。

背景技術：

1、近年來，開展了具有被稱為超表面的微細的表面結構的超透鏡的研究及開發(fā)。超表面是具有實現(xiàn)不存在于自然界中的光學功能的超材料的結構的表面。超透鏡能夠以一塊薄的平板狀的結構來實現(xiàn)與以往的多個光學透鏡的組合同等的光學功能。因此，超透鏡例如能夠有助于照相機、lidar傳感器、投影儀及ar(augmented?reality；增強現(xiàn)實)顯示器等具備透鏡的設備的小型化以及輕量化。例如在專利文獻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1公開了具備基板和配置于基板上的多個納米結構體的超透鏡。在該超透鏡中，多個納米結構體的各個體帶來依賴于其位置而變化的光相移，各納米結構體的光相移規(guī)定了超透鏡的相位輪廓。各納米結構體的光相移依賴于該納米結構體的位置和該納米結構體的尺寸或方向。作為納米結構體的例子，例示出納米片和納米柱。專利文獻1中記載了通過調整各納米片的配置的角度或調整各納米柱的尺寸來實現(xiàn)所期望的相移。

3、專利文獻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2中公開的超透鏡包含納米結構物陣列，按照對于入射光中包含的彼此不同的至少兩個波長而形成同一相位延遲輪廓的方式構成。在該超透鏡中，為了實現(xiàn)所期望的相位延遲輪廓，納米結構物陣列中包含的多個內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)有技術文獻

5、專利文獻

6、專利文獻1：日本特表2019-516128號公報

7、專利文獻2：日本特開2021-71727號公報

技術實現(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構，對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透鏡。

4、用于解決課題的手段

5、本公開的一個方案的光學透鏡用于規(guī)定的對象波長范圍的光，具備基板和多個微細結構體，所述多個微細結構體以比上述對象波長范圍中的最短波長λ短的間隔排列于上述基板的表面。在將上述光學透鏡的周圍的介質的折射率設定為n，將上述光學透鏡的開口數(shù)設定為na＝nsinθf，將上述光學透鏡的最大視場角設定為±θi時，上述微細結構體的間隔p滿足：

6、p<λ/2(nsinθf+nsinθi)。

7、其中θf為相對于開口數(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、計算機程序或計算機可讀取的記錄磁盤等記錄介質來實現(xiàn)，也可以通過系統(tǒng)、裝置、方法、集成電路、計算機程序及記錄介質的任意的組合來實現(xiàn)。計算機可讀取的記錄介質例如可包含cd-rom(compact?disc-read?onlymemory)等非易失性的記錄介質。裝置可由一個以上的裝置構成。在裝置由兩個以上的裝置構成的情況下，該兩個以上的裝置可以配置于一個設備內，也可以分開配置于分離的兩個以上的設備內。在本說明書及權利要求書中，所謂“裝置”不僅可指一個裝置，還可以是指包含多個裝置的系統(tǒng)。

9、發(fā)明效果

10、根據(jù)本公開的一個方案，能夠提高光學透鏡的對于斜入射的光的聚光性能。

技術特征：

1.一種光學透鏡，其是用于規(guī)定的對象波長范圍的光的光學透鏡，其具備：

2.根據(jù)權利要求1所述的光學透鏡，其中，所述間隔p滿足：

3.根據(jù)權利要求1或2所述的光學透鏡，其中，所述間隔p滿足：

4.根據(jù)權利要求1～3中任一項所述的光學透鏡，其中，所述多個微細結構體的各個體為凸狀體或凹狀體。

5.根據(jù)權利要求4所述的光學透鏡，其中，所述多個微細結構體的各個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)權利要求1～5中任一項所述的光學透鏡，其中，所述基板及所述多個微細結構體的各個體對于所述對象波長范圍的光具有透光性。

7.根據(jù)權利要求1～6中任一項所述的光學透鏡，其中，所述基板的折射率與所述多個微細結構體的各個體的折射率之差為所述基板的折射率及所述多個微細結構體的各個體的折射率中的最小的折射率的10％以下。

8.根據(jù)權利要求1～7中任一項所述的光學透鏡，其中，所述基板及所述多個微細結構體的各個體由同一材料構成。

9.根據(jù)權利要求1～8中任一項所述的光學透鏡，其中，所述對象波長范圍包含2.5μm～25μm的紅外線的波長范圍的至少一部分。

10.根據(jù)權利要求1～9中任一項所述的光學透鏡，其中，所述基板及所述多個微細結構體的各個體由以選自由硅、鍺、硫屬化物、硫屬鹵化物、硫化鋅、硒化鋅、氟化化合物、鉈鹵化物、氯化鈉、氯化鉀、溴化鉀、碘化銫及塑料構成的組中的至少一者作為主要成分的材料構成。

11.根據(jù)權利要求10所述的光學透鏡，其中，所述光學透鏡由以硅作為主要成分的材料構成，所述硅的晶面取向為(100)、(110)、或(111)。

12.根據(jù)權利要求1～11中任一項所述的光學透鏡，其中，在所述基板的與所述表面相反側的表面進一步具備具有光調制功能的光調制層。

13.根據(jù)權利要求12所述的光學透鏡，其中，所述光調制層包含其他的多個微細結構體，

14.根據(jù)權利要求13所述的光學透鏡，其中，所述其他的多個微細結構體的各個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)權利要求12～13中任一項所述的光學透鏡，其中，所述光調制層具有對于入射光的抗反射功能。

16.根據(jù)權利要求12～15中任一項所述的光學透鏡，其中，所述光調制層具有僅使所述對象波長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)權利要求12～16中任一項所述的光學透鏡，其中，所述光調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)權利要求12～17中任一項所述的光學透鏡，其中，所述光調制層具有使特定的波長范圍的入射光的透過強度衰減或增大的功能。

19.根據(jù)權利要求12～18中任一項所述的光學透鏡，其中，所述光調制層具有使入射光以特定的角度折射的功能。

技術總結
光學透鏡用于規(guī)定的對象波長范圍的光。上述光學透鏡具備基板和多個微細結構體，所述多個微細結構體以比上述對象波長范圍中的最短波長λ短的間隔排列于上述基板的表面。在將上述光學透鏡的周圍的介質的折射率設定為n，將上述光學透鏡的開口數(shù)設定為NA＝nsinθ<subgt;f</subgt;，將上述光學透鏡的最大視場角設定為±θ<subgt;i</subgt;時，上述微細結構體的間隔P滿足P<λ/2(nsinθ<subgt;f</subgt;+nsinθ<subgt;i</subgt;)。

技術研發(fā)人員：增田圭吾,武田英治
受保護的技術使用者：松下知識產(chǎn)權經(jīng)營株式會社
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/21