超表面透镜、摄像头组件和终端的制作方法

1.本实用新型涉及摄像设备的技术领域，具体地，涉及一种超表面透镜、摄像头组件和终端。


背景技术：

2.超表面透镜是一种调控入射光波前相位的镜片，超表面透镜不仅厚度轻薄，而且可具有比传统镜片更好的聚焦效果。相关技术中的超表面透镜存在相位延迟覆盖范围较小的问题，导致超表面透镜的口径小以及na较小。


技术实现要素：

3.本实用新型是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：相关技术中的多个超表面透镜单元的高度一致，仅能通过调节超表面透镜单元的横截面尺寸和材质调节入射光的相位，使相位延迟覆盖范围较小，因此造成超表面透镜的口径小以及na小的问题。
4.本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
5.为此，本实用新型的实施例提出一种超表面透镜，该超表面透镜可以覆盖较大的相位延迟范围，使超表面透镜可以具有较大的口径以及na。
6.本实用新型的实施例还提出一种摄像头组件，该摄像头组件具有上述实施例的超表面透镜。
7.本实用新型的实施例还提出一种终端，该终端具有上述实施例的摄像头组件。
8.本实用新型实施例的超表面透镜包括：基底，所述基底包括多个分区，多个所述分区包括一个中间分区和多个环形分区，所述中间分区与多个所述环形分区由内到外依次布置；多个超表面透镜单元组，一个所述超表面透镜单元组中包括多个超表面透镜单元，多个所述超表面透镜单元组一一对应地设在所述多个分区上，且位于所述中间分区内的超表面透镜单元的高度小于多个所述环形分区中至少一者内的超表面透镜单元的高度，其中，所述超表面透镜单元用于对入射到所述超表面透镜单元上的光线进行调整，以使调整后的光线的相位与所述超表面透镜单元在所述衬底基板上的结构特征满足预设关系。
9.本实用新型实施例的超表面透镜可以通过在各分区内设置不同高度的超表面透镜单元来构建超表面透镜，进而增大超表面透镜可覆盖的相位延迟范围，因此使超表面透镜可以具有较大的口径，且具有较大的na。
10.在一些实施例中，所述环形分区的内边沿与外边沿的间隔距离为3um-300um。
11.在一些实施例中，所述中间分区的外轮廓为圆形和矩形中的一者，所述环形分区的外轮廓为圆形和矩形中的一者。
12.在一些实施例中，且多个所述环形分区内的所述超表面透镜单元的高度由内到外依次增大。
13.在一些实施例中，所述预设关系为：
[0014][0015]
其中，λ为入射光波长，n
eff
为有效折射率，h为超表面透镜单元的高度。
[0016]
在一些实施例中，多个所述超表面透镜单元组中的任一者上的多个所述超表面透镜单元的高度一致。
[0017]
在一些实施例中，多个所述超表面透镜单元中的至少部分的横截面面积不相同。
[0018]
在一些实施例中，所述超表面透镜单元的横截面外轮廓为矩形、圆形和椭圆中的一者。
[0019]
在一些实施例中，所述超表面透镜单元的横截面外轮廓为矩形和椭圆中的一者，多个所述超表面透镜单元中的至少部分在所述基底上的正投影的长度方向与预设方向之间的夹角不相同，其中，所述预设方向为所述超表面透镜所在空间中的任意方向。
[0020]
在一些实施例中，每个所述分区内的所述超表面透镜单元的材质为gan、tio2、si和si3n4中的一者。
[0021]
在一些实施例中，所述超表面透镜单元的高度为400nm-2000nm。
[0022]
本实用新型实施例的摄像头组件包括上述任一实施例所述的超表面透镜。
[0023]
本实用新型实施例的终端包括上述实施例所述的摄像头组件。
附图说明
[0024]
图1是本实用新型实施例的超表面透镜的结构示意图。
[0025]
图2是本实用新型实施例的超表面透镜的结构示意图。
[0026]
图3是本实用新型实施例的超表面透镜的结构示意图。
[0027]
图4是本实用新型实施例的超表面透镜的结构示意图。
[0028]
图5是本实用新型实施例的超表面透镜的聚焦示意图。
[0029]
附图标记：
[0030]
超表面透镜100；
[0031]
基底1；中间分区11；环形分区12；
[0032]
超表面透镜单元2。
具体实施方式
[0033]
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0034]
下面参考附图描述本实用新型实施例的超表面透镜100。
[0035]
如图1-3所示，本实用新型实施例的超表面透镜100包括基底1和多个超表面透镜单元组。
[0036]
基底1包括多个分区，多个分区包括一个中间分区11和多个环形分区12，中间分区11与多个环形分区12由内到外依次布置。其中，如图2所示，“由内到外”是指中间分区11的中心指向中间分区11的边沿的方向。
[0037]
一个超表面透镜单元2组中包括多个超表面透镜单元2，多个超表面透镜单元2组一一对应地设在多个分区上，且位于中间分区11内的超表面透镜单元2的高度小于多个环形分区12中至少一者内的超表面透镜单元2的高度。
[0038]
换言之，设置在不同分区内的超表面透镜单元2的高度可能不同，且中间分区11内的超表面透镜单元2的高度最小，使中间分区11的超表面透镜单元2为可以作为参照或者基准，进而便于对多个环形分区12内的超表面透镜单元2进行设置。例如，可以根据中间分区11内的超表面透镜单元2的高度调控多个环形分区12的高度，因此使超表面透镜100方便加工。
[0039]
可以理解的是，超表面透镜单元2的高度与入射到该超表面透镜单元2上的光的相位延迟相关，因此可以通过改变超表面透镜单元2的高度调节光的相位延迟，使利用不同高度的超表面透镜单元2构建出的超表面透镜100可覆盖的相位延迟范围增大，因此实现了增大超表面透镜100口径以及na的目的。
[0040]
其中，超表面透镜单元2用于对入射到超表面透镜单元2上的光线进行调整，以使调整后的光线的相位与超表面透镜单元2在基底1上的结构特征满足预设关系。
[0041]
需要说明的是，入射光在超表面透镜100的表面满足的相位分布为：
[0042][0043]
其中，ω为入射光的角频率，r为超表面透镜100表面的径向坐标值，c为光速，f为超表面透镜100的焦距。
[0044]
从式(1)可以看出，不同频率入射光所获得的相位差值，即相位延迟，在不同的径向坐标处有不同数值。因此，超表面透镜100的结构特征需要满足其所在位置处入射光的相位延迟条件，进而实现超表面透镜100对入射光聚焦以及消色差的目的。其中，结构特征是指超表面透镜100的高度、横截面积或者材质等特征。
[0045]
本实用新型实施例的超表面透镜100可以通过在各分区内设置不同高度的超表面透镜单元2来构建超表面透镜100，进而增大超表面透镜100可覆盖的相位延迟范围，因此使超表面透镜100可以具有较大的口径，且具有较大的na。
[0046]
此外，不同分区的超表面透镜单元2可以具有不同的高度，也就是说，不同分区之间可以相互独立地进行组合，以便于增大超表面透镜100可覆盖的相位延迟范围，实现增大超表面透镜100口径以及na的目的。
[0047]
在一些实施例中，超表面透镜单元2用于对入射到超表面透镜单元2上的光线进行调整，以使调整后的光线的相位与超表面透镜单元2在衬底基板上的位置以及结构满足预设关系为：
[0048][0049]
其中，λ为入射光波长，n
eff
为有效折射率，h为超表面透镜单元的高度。
[0050]
可选地，超表面透镜单元2的高度为400nm-2000nm。换言之，超表面透镜单元2的高度可以为400nm、500nm、900nm、1200nm、1800nm或者2000nm。
[0051]
在一些实施例中，如图2和图4所示，多个超表面透镜单元组中的任一者上的多个
超表面透镜单元2的高度一致，同一分区内的超表面透镜单元2的高度一致，使同一分区内的超表面透镜单元2易于加工。
[0052]
如图4和图5所示，每个分区的超表面透镜单元2的高度不同焦距互不相同，不同分区的超表面透镜单元2把入射光线汇聚到同一位置，即超表面透镜100的焦点，从而实现超表面透镜100聚焦。
[0053]
从式(2)可知，当入射光从超表面透镜单元2的上表面传播到下表面后，入射光的相位延迟满足式(2)，也就是说，超表面透镜单元2的高度与入射到该超表面透镜单元2上的光的相位延迟相关。
[0054]
此外，超表面透镜单元2对入射光的有效折射率与超表面透镜单元2的高度以及横截面也有关联，也就是说，通过调节超表面透镜单元2的高度还能够调控超表面透镜单元2对入射光的有效折射率。
[0055]
从式(1)可知，超表面透镜100的口径或na越大，所需要的相位延迟也会越大，因此，在各分区内超表面透镜单元2的设置不同高度的超表面透镜单元2构建超表面透镜100，进而增大超表面透镜100可覆盖的相位延迟范围，因此使超表面透镜100可以具有较大的口径，且具有较大的na。
[0056]
可选地，位于中间分区11内的超表面透镜单元2的高度小于多个环形分区12中任一者内的超表面透镜单元2的高度，且多个环形分区12内的超表面透镜单元2的高度由内到外依次增大。
[0057]
需要说明的是，各分区内由内到外超表面透镜单元2的高度需要根据具体的功能需要确定，而不限于由内到外依次增大，也可以是多个环形分区12内的超表面透镜单元2的高度由内到外先减小再增大；或者，还可以是多个环形分区12内的超表面透镜单元2的高度由内到外先增大再减小；或者，还可以是其他的组合方式。
[0058]
在一些实施例中，中间分区11的外轮廓为圆形和矩形中的一者，环形分区12的外轮廓为圆形和矩形中的一者。
[0059]
换言之，中间分区11的外轮廓为圆形，环形分区12的外轮廓为圆形；或者，中间分区11的外轮廓为圆形，环形分区12的外轮廓为矩形；或者，中间分区11的外轮廓为矩形，环形分区12的外轮廓为圆形；或者，中间分区11的外轮廓为矩形，环形分区12的外轮廓为矩形。
[0060]
需要说明的是，中间分区11以及环形分区12的外轮廓形状需要根据具体的功能需要确定，而不限于中间分区11的外轮廓为圆形和矩形中的一者，环形分区12的外轮廓为圆形和矩形中的一者，也可以是，中间分区11的外轮廓为椭圆形，环形分区12的内边沿和外边沿外轮廓为椭圆形；或者，中间分区11的外轮廓以及环形分区12的外轮廓还可以为其他形状。
[0061]
在一些实施例中，环形分区12的内边沿与外边沿的间隔距离为3um-300um。换言之，环形分区12的内边沿与外边沿的间隔距离可以为3um、40um、80um、150um、200um、250um或者300um。
[0062]
可以理解的是，环形分区12的内边沿与外边沿的间隔距离为3um-300um不仅可以保证分区内可以的容纳多个超表面透镜单元2，而且不会影响超表面透镜单元2的光学性能。
[0063]
在一些实施例中，每个分区内的超表面透镜单元2的材质为gan、tio2、si和si3n4中的一者。
[0064]
换言之，每个分区内的超表面透镜单元2的材质可以为gan；或者，每个分区内的超表面透镜单元2的材质可以为tio2；或者，每个分区内的超表面透镜单元2的材质可以为si；或者，每个分区内的超表面透镜单元的材质2可以为si3n4。
[0065]
需要说明的是，每个分区内的超表面透镜单元2的材质需要根据具体的功能确定，而不限于gan、tio2、si和si3n4，也就是说，每个分区内的超表面透镜单元2的材质还可以为其他材质。
[0066]
在一些实施例中，如图2所示，多个超表面透镜单元2呈阵列排布在基底1上。可以理解的是，超表面透镜单元2呈阵列排布在基底1上，使超表面透镜单元2可以更加均匀的设置在基底1上，有利于提高超表面透镜100的光学性能。
[0067]
在一些实施例中，多个超表面透镜单元2中的至少部分的横截面面积不相同。换言之，多个超表面透镜单元2中的一部分的横截面面积不相同；或者，多个超表面透镜单元2中的横截面面积各不相同。
[0068]
可以理解的是，通过在基底1上设置不同横截面面积的超表面透镜单元2构建超表面透镜100，进而增大超表面透镜100可覆盖的相位延迟范围，因此使超表面透镜100可以具有较大的口径，且具有较大的na。
[0069]
在一些实施例中，超表面透镜单元2的横截面外轮廓为矩形、圆形和椭圆中的一者。
[0070]
在一些实施例中，如图3所示，超表面透镜单元2的横截面外轮廓为矩形和椭圆中的一者，多个超表面透镜单元2中的至少部分在基底1上的正投影的长度方向与预设方向之间的夹角不相同，其中，预设方向为超表面透镜100所在空间中的任意方向。
[0071]
换言之，多个超表面透镜单元2中的一部分在基底1上的正投影的长度方向与预设方向之间的夹角不相同；或者，多个超表面透镜单元2中在基底1上的正投影的长度方向与预设方向之间的夹角各不相同。
[0072]
可以理解的是，通过在基底1上设置长度方向与预设方向之间的夹角不同的超表面透镜单元2构建超表面透镜100，进而增大超表面透镜100可覆盖的相位延迟范围，因此使超表面透镜100可以具有较大的口径，且具有较大的na。
[0073]
本实用新型实施例的摄像头组件包括上述任一实施例的超表面透镜100。该摄像头组件的超表面透镜100可覆盖的相位延迟范围较大，可以具有较大的口径，且具有较大的na。
[0074]
本实用新型实施例的终端包括上述实施例所述的摄像头组件，该终端的摄像头组件所具有的超表面透镜100可覆盖的相位延迟范围较大，可以具有较大的口径，且具有较大的na。
[0075]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限
制。
[0076]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0077]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0078]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0079]
在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0080]
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。