基于滤光的消色差式可编程光学器件、光学镜头和成像模组

本技术涉及光线偏转调制，特别是涉及一种基于滤光的消色差式可编程光学器件、光学镜头和成像模组。

背景技术：

1、传统折射型光学器件大多是通过构建曲面面形来实现特定的相位分布，但这类器件的体积和重量通常较大。随着科技的发展与进步，基于衍射理论的二元光学(即衍射光学器件)能够在一定程度上实现光学器件的平面化，不仅有利于减小器件的体积和重量，而且利用其与传统折射型光学器件互补的色散特性能够在一定程度上抵消色散，有利于在光学成像方面具有巨大的应用场景。然而，衍射光学器件和传统折射性光学器件受限于材料折射率和/或阿贝数等因素的限制，难以完全抵消色散，仍然存在色差大、视场小等诸多限制。

2、近年来，超表面光学器件作为一种能够调制相位的平面光学器件，其兼具厚度薄、易加工等优势，可以模拟棱镜或透镜等传统折射型光学器件，具有深度介入成像工业的潜力，甚至有可能引发一场替代传统曲面透镜的工业革命。然而，由于白光中不同颜色光的波长不同，因此现有的超表面光学器件仍然无法将不同颜色的光很好地重合，导致现有的超表面光学器件往往具有很强的色散效应，严重影响了超表面光学器件在白光成像中的应用。

技术实现思路

1、本实用新型的一个优势在于提供一种基于滤光的消色差式可编程光学器件、光学镜头和成像模组，其能够彻底解决色散问题。

2、本实用新型的另一个优势在于提供一种基于滤光的消色差式可编程光学器件、光学镜头和成像模组，其中，在本实用新型的一个实施例中，所述基于滤光的消色差式可编程光学器件能够完全替代传统曲面透镜在白光成像中的应用。

3、本实用新型的另一个优势在于提供一种基于滤光的消色差式可编程光学器件、光学镜头和成像模组，其中，在本实用新型的一个实施例中，所述基于滤光的消色差式可编程光学器件能够在彻底解决色散问题的同时，加工难度较低，便于在工业应用中推广和普及。

4、本实用新型的另一个优势在于提供一种基于滤光的消色差式可编程光学器件、光学镜头和成像模组，其中，在本实用新型的一个实施例中，所述基于滤光的消色差式可编程光学器件能够对偏振特性没有特定条件的限制，实用性和适用性均比较好。

5、本实用新型的另一个优势在于提供一种基于滤光的消色差式可编程光学器件、光学镜头和成像模组，其中，在本实用新型的一个实施例中，所述基于滤光的消色差式可编程光学器件能够实现高质量且干净的成像，充分发挥了超表面光学在白光成像工业的潜力。

6、本实用新型的另一个优势在于提供一种基于滤光的消色差式可编程光学器件、光学镜头和成像模组，其中为了达到上述目的，在本实用新型中不需要采用昂贵的材料或复杂的结构。因此，本实用新型成功和有效地提供一种解决方案，不只提供一种简单的基于滤光的消色差式可编程光学器件、光学镜头和成像模组，同时还增加了所述基于滤光的消色差式可编程光学器件、光学镜头和成像模组的实用性和可靠性。

7、为了实现本实用新型的上述至少一个优势或其他优点和目的，本实用新型提供了一种基于滤光的消色差式可编程光学器件，包括：

8、透光基底；

9、附着于所述透光基底的彩色滤光层，包括排布于所述透光基底的多个组合像素，每个所述组合像素由相邻布置的多个单色子像素组成；每个所述单色子像素用于选择性地透过对应颜色的单色光，并吸收其他颜色的光线；以及

10、形成于所述彩色滤光层的光线偏转调制结构，包括与所述单色子像素一一对应的多个光线偏转调制单元，用于在所述单色子像素过滤光线的同时，对应地调制透过光线的传播方向以传播至指定位置。

11、根据本申请的一个实施例，每个所述组合像素中的多个所述单色子像素具有不同的颜色，并且所述光线偏转调制结构用于使透过每个所述组合像素中所有的所述单色子像素的单色光汇聚于同一指定位置。

12、根据本申请的一个实施例，每个所述组合像素中的多个所述单色子像素具有不同的颜色，并且所述光线偏转调制结构用于使透过所述单色子像素且具有同种颜色的单色光汇聚于同一指定位置。

13、根据本申请的一个实施例，所述彩色滤光层为rgb彩膜；所述rgb彩膜中的每个所述组合像素包括用于选择性地透过红光的红色子像素、用于选择性地透过绿光的绿色子像素以及用于选择性地透过蓝光的蓝色子像素。

14、根据本申请的一个实施例，所述单色子像素的特征宽度要求在几何光学区域。

15、根据本申请的一个实施例，所述组合像素的形态为方形、长条形以及圆带形中的一种。

16、根据本申请的一个实施例，所述彩色滤光层的厚度大于所述光线偏转调制结构的高度或深度，以在所述光线偏转调制结构和所述透光基底之间形成滤光基底。

17、根据本申请的一个实施例，所述光线偏转调制结构为超构表面光学结构、微几何光学结构以及衍射光学结构中的一种。

18、根据本申请的一个实施例，所述光线偏转调制结构为成型于所述彩色滤光层的传输位相型超构表面；所述传输位相型超构表面中的每个所述光线偏转调制单元包括周期排布且宽度不同的多个介质柱，所述介质柱的特征尺寸要求在亚波长区域。

19、根据本申请的一个实施例，所述光线偏转调制结构为成型于所述彩色滤光层的几何位相型超构表面；所述几何位相型超构表面中的每个所述光线偏转调制单元包括阵列排布且指向角度变化的多个立柱，所述立柱的特征宽度要求在亚波长区域。

20、根据本申请的一个实施例，所述光线偏转调制结构为成型于所述彩色滤光层的微几何透镜阵列；所述微几何透镜阵列中的每个所述光线偏转调制单元为与所述单色子像素一一对应的菲涅尔透镜。

21、根据本申请的一个实施例，所述光线偏转调制结构为成型于所述彩色滤光层的衍射光栅阵列；所述衍射光栅阵列中的每个所述光线偏转调制单元为与所述单色子像素一一对应的浮雕光栅。

22、根据本申请的另一方面，本申请进一步提供了一种光学镜头，包括上述任一所述的基于滤光的消色差式可编程光学器件。

23、根据本申请的另一方面，本申请进一步提供了一种成像模组，包括：

24、感光组件；和

25、上述光学镜头，所述光学镜头位于所述感光组件的感光侧。

技术特征：

1.基于滤光的消色差式可编程光学器件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于滤光的消色差式可编程光学器件，其特征在于，每个所述组合像素中的多个所述单色子像素具有不同的颜色，并且所述光线偏转调制结构用于使透过每个所述组合像素中所有的所述单色子像素的单色光汇聚于同一指定位置。

3.根据权利要求1所述的基于滤光的消色差式可编程光学器件，其特征在于，每个所述组合像素中的多个所述单色子像素具有不同的颜色，并且所述光线偏转调制结构用于使透过所述单色子像素且具有同种颜色的单色光汇聚于同一指定位置。

4.根据权利要求1所述的基于滤光的消色差式可编程光学器件，其特征在于，所述彩色滤光层为rgb彩膜；所述rgb彩膜中的每个所述组合像素包括用于选择性地透过红光的红色子像素、用于选择性地透过绿光的绿色子像素以及用于选择性地透过蓝光的蓝色子像素。

5.根据权利要求1所述的基于滤光的消色差式可编程光学器件，其特征在于，所述单色子像素的特征宽度要求在几何光学区域。

6.根据权利要求1所述的基于滤光的消色差式可编程光学器件，其特征在于，所述组合像素的形态为方形、长条形以及圆带形中的一种。

7.根据权利要求1所述的基于滤光的消色差式可编程光学器件，其特征在于，所述彩色滤光层的厚度大于所述光线偏转调制结构的高度或深度，以在所述光线偏转调制结构和所述透光基底之间形成滤光基底。

8.根据权利要求1至7中任一所述的基于滤光的消色差式可编程光学器件，其特征在于，所述光线偏转调制结构为超构表面光学结构、微几何光学结构以及衍射光学结构中的一种。

9.根据权利要求1至7中任一所述的基于滤光的消色差式可编程光学器件，其特征在于，所述光线偏转调制结构为成型于所述彩色滤光层的传输位相型超构表面；所述传输位相型超构表面中的每个所述光线偏转调制单元包括周期排布且宽度不同的多个介质柱，所述介质柱的特征尺寸要求在亚波长区域。

10.根据权利要求1至7中任一所述的基于滤光的消色差式可编程光学器件，其特征在于，所述光线偏转调制结构为成型于所述彩色滤光层的几何位相型超构表面；所述几何位相型超构表面中的每个所述光线偏转调制单元包括阵列排布且指向角度变化的多个立柱，所述立柱的特征宽度要求在亚波长区域。

11.根据权利要求1至7中任一所述的基于滤光的消色差式可编程光学器件，其特征在于，所述光线偏转调制结构为成型于所述彩色滤光层的微几何透镜阵列；所述微几何透镜阵列中的每个所述光线偏转调制单元为与所述单色子像素一一对应的菲涅尔透镜。

12.根据权利要求1至7中任一所述的基于滤光的消色差式可编程光学器件，其特征在于，所述光线偏转调制结构为成型于所述彩色滤光层的衍射光栅阵列；所述衍射光栅阵列中的每个所述光线偏转调制单元为与所述单色子像素一一对应的浮雕光栅。

13.光学镜头，其特征在于，包括如权利要求1至12中任一所述的基于滤光的消色差式可编程光学器件。

14.成像模组，其特征在于，包括：

技术总结本技术提供了一种基于滤光的消色差式可编程光学器件、光学镜头和成像模组，其能够彻底解决色散问题。该基于滤光的消色差式可编程光学器件包括：透光基底；附着于该透光基底的彩色滤光层，包括排布于该透光基底的多个组合像素，每个组合像素由相邻布置的多个单色子像素组成；每个单色子像素用于选择性地透过对应颜色的单色光，并吸收其他颜色的光线；以及形成于该彩色滤光层的光线偏转调制结构，包括与该单色子像素一一对应的多个光线偏转调制单元，用于在该单色子像素过滤光线的同时，对应地调制透过光线的传播方向以传播至指定位置。技术研发人员：史建儒,陈天彤,秦晓霞,郝希应,陆飞,陈涨敏,张本好,龚艳芸受保护的技术使用者：浙江大学杭州国际科创中心技术研发日：20231222技术公布日：2024/9/26