双向光路系统、光学模组及光学设备的制作方法

1.本公开涉及光学成像技术领域，特别是涉及一种双向光路系统、光学模组及光学设备。


背景技术：

2.一些相关技术，在监控场景配备了两个拍摄方向相反的摄像头，从而可以实现双向拍摄。这种相关技术由于采用两个摄像头，不但设备成本较高，而且占用空间也较大。
3.另一些相关技术，在监控场景配备了云台摄像头，通过云台控制摄像头旋转，可以实现360度视野的拍摄。这种相关技术由于摄像头在某个时刻只能处于一个拍摄角度，因此，其不是针对整个拍摄视野的实时监测，而云台的成本也较高，也需要占用较多的空间。


技术实现要素：

4.本公开实施例提供了一种双向光路系统、光学模组及光学设备，以使光学设备至少实现双向光路功能，还能降低光学设备的成本以及减少光学设备的占用空间。
5.根据本公开的一个方面，提供一种双向光路系统，包括：超表面透镜，被构造使得入射到第一表面的第一入射光被超表面透镜偏折为第一出射光，以及入射到第二表面的第二入射光被超表面透镜偏折为第二出射光，其中，第一出射光和第二出射光一一对应地用于供第一图像传感器和第二图像传感器接收并成像；或者，第一入射光和第二入射光一一对应地来自于第一光发射器和第二光发射器。
6.根据本公开的一个方面，提供一种光学模组，包括：具有多个通光窗口的壳体；以及设于壳体内的至少一个根据前述方面实施例所述的双向光路系统。
7.根据本公开的一个方面，提供一种光学设备，包括前述方面的光学模组。
8.根据本公开的一个或多个实施例，可以实现双向光路功能，还能降低光学设备的成本以及减少光学设备的占用空间。
9.根据在下文中所描述的实施例，本公开的这些和其它方面将是清楚明白的，并且将参考在下文中所描述的实施例而被阐明。
附图说明
10.在下面结合附图对于示例性实施例的描述中，本公开的更多细节、特征和优点被公开，在附图中：
11.图1是本公开一些实施例的双向光路系统的示意图；
12.图2是本公开一些实施例的双向光路系统的示意图；
13.图3a是本公开一些实施例的双向光路系统的超表面透镜的截面示意图；
14.图3b是本公开一些实施例的双向光路系统的超表面透镜的截面示意图；
15.图3c是本公开一些实施例的双向光路系统的超表面透镜的截面示意图；
16.图4a是本公开一些实施例的光学模组的示意图；
17.图4b是本公开一些实施例的光学模组的示意图；
18.图5是本公开一些实施例的光学模组的示意图；
19.图6是本公开一些实施例的光学模组的示意图；
20.图7是本公开一些实施例的光学模组的示意图；
21.图8是本公开一些实施例的光学模组的示意图；
22.图9是本公开一些实施例的光学模组的示意图；
23.图10是本公开一些实施例的光学模组的示意图；
24.图11是本公开一些实施例的光学设备所包含的两个光学模组的连接结构示意图；以及
25.图12是本公开一些实施例的双向光路系统的示意图。
具体实施方式
26.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
27.将理解的是，尽管术语第一、第二、第三等等在本文中可以用来描述各种元件、部件、区、层和/或部分，但是这些元件、部件、区、层和/或部分不应当由这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分相区分。因此，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可以被称为第二元件、部件、区、层或部分而不偏离本公开的教导。
28.诸如“在
…
下面”、“在
…
之下”、“较下”、“在
…
下方”、“在
…
之上”、“较上”等等之类的空间相对术语在本文中可以为了便于描述而用来描述如图中所图示的一个元件或特征与另一个(些)元件或特征的关系。将理解的是，这些空间相对术语意图涵盖除了图中描绘的取向之外在使用或操作中的元件的不同取向。例如，如果翻转图中的元件，那么被描述为“在其它元件或特征之下”或“在其它元件或特征下面”或“在其它元件或特征下方”的元件将取向为“在其它元件或特征之上”。因此，示例性术语“在
…
之下”和“在
…
下方”可以涵盖在
…
之上和在
…
之下的取向两者。诸如“在
…
之前”或“在
…
前”和“在
…
之后”或“接着是”之类的术语可以类似地例如用来指示光穿过元件所依的次序。元件可以取向为其它方式(旋转90度或以其它取向)并且相应地解释本文中使用的空间相对描述符。另外，还将理解的是，当层被称为“在两个层之间”时，其可以是在该两个层之间的唯一的层，或者也可以存在一个或多个中间层。
29.本文中使用的术语仅出于描述特定实施例的目的并且不意图限制本公开。如本文中使用的，单数形式“一个”、“一”和“该”意图也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。将进一步理解的是，术语“包括”和/或“包含”当在本说明书中使用时指定所述及特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。如本文中使用的，术语“和/或”包括相关联的列出项目中的一个或多个的任意和全部组合，并且短语“a和b中的至少一个”是指仅a、仅b、或a和b两者。
30.将理解的是，当元件或层被称为“在另一个元件或层上”、“连接到另一个元件或
层”、“耦合到另一个元件或层”或“邻近另一个元件或层”时，其可以直接在另一个元件或层上、直接连接到另一个元件或层、直接耦合到另一个元件或层或者直接邻近另一个元件或层，或者可以存在中间元件或层。相反，当元件被称为“直接在另一个元件或层上”、“直接连接到另一个元件或层”、“直接耦合到另一个元件或层”、“直接邻近另一个元件或层”时，没有中间元件或层存在。然而，在任何情况下“在
…
上”或“直接在
…
上”都不应当被解释为要求一个层完全覆盖下面的层。
31.本文中参考本公开的理想化实施例的示意性图示(以及中间结构)描述本公开的实施例。正因为如此，应预期例如作为制造技术和/或公差的结果而对于图示形状的变化。因此，本公开的实施例不应当被解释为限于本文中图示的区的特定形状，而应包括例如由于制造导致的形状偏差。因此，图中图示的区本质上是示意性的，并且其形状不意图图示元件的区的实际形状并且不意图限制本公开的范围。
32.除非另有定义，本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员所通常理解的相同含义。将进一步理解的是，诸如那些在通常使用的字典中定义的之类的术语应当被解释为具有与其在相关领域和/或本说明书上下文中的含义相一致的含义，并且将不在理想化或过于正式的意义上进行解释，除非本文中明确地如此定义。
33.如本文使用的，术语“衬底”可以表示经切割的晶圆的衬底，或者可以指示未经切割的晶圆的衬底。类似地，术语芯片和裸片(die)可以互换使用，除非这种互换会引起冲突。应当理解，术语“层”包括薄膜，除非另有说明，否则不应当解释为指示垂直或水平厚度。
34.相关技术中，为实现更大视野范围的监控拍摄，或者采用两个拍摄方向相反的摄像头，或者通过云台控制摄像头旋转，前者虽然可以实现双向拍摄，但成本较高，两个摄像头的占用空间也较大，而后者不是针对整个视野范围的实时监测，云台的成本较高，占用空间也较大。此外，本公开的发明人也了解到，相关技术中由于传统透镜色差明显，因而很难利用传统透镜实现对光的双向调控，从而无法做到两个方向上的清晰成像。
35.本公开实施例提供了一种双向光路系统、光学模组及光学设备，以使光学设备至少实现双向光路功能，还能降低光学设备的成本以及减少光学设备的占用空间。
36.在本公开实施例中，双向光路系统包括超表面透镜，该超表面透镜被构造使得入射到第一表面的第一入射光被超表面透镜偏折为第一出射光，以及入射到第二表面的第二入射光被超表面透镜偏折为第二出射光，其中，第一出射光和第二出射光一一对应地用于供第一图像传感器和第二图像传感器接收并成像；或者，第一入射光和第二入射光一一对应地来自于第一光发射器和第二光发射器。
37.在一些实施例中，双向光路系统包含第一图像传感器和第二图像传感器，第一出射光和第二出射光一一对应地用于供第一图像传感器和第二图像传感器接收并成像，此时，双向光路系统为双向成像系统。双向成像系统可以应用于双向监控摄像头、全景相机、球形相机等成像设备中。
38.在一些实施例中，双向光路系统包含第一光发射器和第二光发射器，第一入射光和第二入射光一一对应地来自于第一光发射器和第二光发射器，此时，双向光路系统为双向光发射系统。双向光发射系统例如可以应用于与前述成像设备配合使用或者相集成的补光设备或者照明设备中。
39.基于超表面透镜的双向调控设计，使得包含上述设计的双向光路系统的光学设备可以至少实现双向光路功能，而且该双向光路可以同时工作互不干扰，在使光学设备至少实现双向光路功能的同时，还能降低光学设备的成本以及减少光学设备的占用空间。例如，采用本公开实施例设计的双向成像系统，相比相关技术采用两个摄像头或者通过云台控制摄像头旋转的方案，本公开实施例方案可以有效降低成像设备的成本，减少成像设备的占用空间。例如，采用本公开实施例设计的双向光发射系统，相比采用出光方向相反的两套补光设备，可以节约设备成本，以及减少设备占用空间。
40.以下结合图1至图11、以双向光路系统100为双向成像系统为例，对本公开的一些实施例做进一步详细说明，相应的，双向光路系统100所应用的光学模组200可以为成像模组，双向光路系统100所应用的光学设备可以为成像设备。
41.如图1所示，本公开实施例提供的双向光路系统100包括第一图像传感器120、第二图像传感器130以及透镜系统。透镜系统包括超表面透镜110，超表面透镜110包括彼此相对的第一表面111和第二表面112，其中，超表面透镜110被构造使得入射到第一表面111的第一入射光1131被超表面透镜110偏折为第一出射光1132，以供第一图像传感器120接收并成像，并且入射到第二表面112的第二入射光1141被超表面透镜110偏折为第二出射光1142，以供第二图像传感器130接收并成像。
42.图像传感器是一种将光学图像转换成电子信号的设备，它被广泛地应用在数码相机和其它电子光学设备中。在本公开实施例中，图像传感器可以选用互补金属氧化物半导体cmos型图像传感器或者电耦合器ccd型图像传感器，本公开对此不做具体限定。
43.超表面是指一种结构尺寸小于波长的人工二维材料。超表面元件的基本结构单元为纳米结构单元，其尺寸小于工作波长，处于纳米量级。超表面可实现对电磁波偏振、振幅、相位、极化方式、传播模式等特性的灵活有效调控。超表面具有超轻超薄的性质，基于超表面制作的超表面元件，相比于传统光学元件，具有光学性能优异，体积小、可集成度高的特点。超表面透镜是一种基于超表面技术的平面状光学器件。
44.在本公开实施例中，超表面透镜110对于两侧射入光线具有双向调控效果，从而使得，以超表面透镜110的第一表面111作为入光面的第一光路113、与以第二表面112作为入光面的第二光路114能够相应的在第一图像传感器120和第二图像传感器130上进行成像，两个成像光路可以共用同一超表面透镜110。
45.将理解的是，虽然在图1的示例中透镜系统被示出为仅包括超表面透镜110，但是在其他实施例中透镜系统可以包括与超表面透镜110光学耦合的更多光学器件，例如曲面透镜、光阑。
46.本公开实施例的双向光路系统100，基于超表面透镜110的双向调控，第一图像传感器120和第二图像传感器130可以同时接收到来自于双侧两个方向的光线，从而使得包含该双向光路系统100的光学设备可以至少实现双向拍摄功能，而且该双向拍摄是可以实时进行的。相比相关技术采用两个摄像头或者通过云台控制摄像头旋转的方案，本公开实施例的双向光路系统100还可以降低光学设备的成本，以及减少光学设备的占用空间。
47.如图1所示，在本公开的一些实施例中，超表面透镜110可以构造使得第一出射光1132和第二出射光1142分别为透射光。如图2所示，在本公开的另一些实施例中，超表面透镜110可以构造使得第一出射光1132和第二出射光1142分别为反射光。这些实施例的双向
光路系统100可以实现双向拍摄的功能。
48.在本公开实施例中，对于第一图像传感器120和第二图像传感器130的具体位置和相对位置关系不做具体限定，可以基于光学设备的光学模组200的具体结构、内部空间等来灵活布置第一图像传感器120和第二图像传感器130的具体位置。
49.在一些实施例中，第一图像传感器120和第二图像传感器130在超表面透镜110的两侧对称布置，这样可以简化光学模组200的结构设计和光路设计，加工制作也较为简便。
50.在另一些实施例中，根据实际设计需要，第一图像传感器120和第二图像传感器130也可以在超表面透镜110的两侧呈非对称布置。
51.在一些实施例中，第一图像传感器120的入光面和第二图像传感器130的入光面之间具有夹角。
52.在另一些实施例中，第一图像传感器120的入光面和第二图像传感器130的入光面还可以相平行。
53.在又一些实施例中，第一图像传感器120的入光面和第二图像传感器130的入光面还可以位于同一平面。
54.本公开实施例对于第一图像传感器120和第二图像传感器130的具体类型和规格也不做限定，两者可以完全相同或者有所不同。
55.本公开实施例对于超表面透镜110的具体结构、其各层所采用的具体材料以及制作所采用的具体工艺不做限定，只要能够实现对两侧入射光的双向调控效果即可。
56.如图3a所示，在本公开的一些实施例中，第一出射光1132和第二出射光1142分别为透射光，超表面透镜110包括彼此堆叠的衬底11、纳米结构层12和覆盖层13。
57.衬底11的材料类型不限，例如，可以包括诸如玻璃、石英、聚合物及塑料中的任意一种或其中多种的组合。纳米结构层12包括多个彼此间隔的纳米结构单元1200。纳米结构层12的材料类型不限，例如，可以包括单晶硅、多晶硅、非晶硅、碳化硅、二氧化钛、氮化硅、氧化铪、锗及iii-v族化合物半导体中的至少一种。其中，iii-v族化合物是元素周期表中iii族的硼，铝，镓，铟和v族的氮，磷，砷，锑形成的化合物，例如磷化镓、氮化镓、砷化镓、磷化铟等。
58.在本公开实施例中，纳米结构层12的纳米结构单元1200可以为纳米柱单元或者纳米孔单元(图3a中所示为纳米柱单元)。纳米柱单元或纳米孔单元的形状不限，例如可以为圆柱形，方柱形，矩形柱形，同心圆柱形，星状柱形等。基于纳米结构单元1200的形状、大小、高度、周期，排列方式、材料等参数的设计，以及其它结构层(例如衬底11、覆盖层13等)的设计可以使超表面透镜110实现对光的双向调控效果。
59.在本公开实施例中，衬底11和覆盖层13的折射率、材料和厚度可以均相同，也可以其中至少有一个不同。在一些实施例中，通过旋涂工艺在纳米结构层12上形成一层与衬底11折射率相同的覆盖层13。覆盖层13可以为有机或无机材料，可以与衬底11的材料相同或者不同，覆盖层13的厚度c2与衬底11的厚度c1相同，从而使得超表面透镜110对光具有双向调控效果。
60.在一些实施例中，可以通过物理气相沉积或者化学气相沉积的方式在纳米结构层12上形成覆盖层13，覆盖层13的厚度c2与衬底11的厚度c1相同并且采用相同的材料，从而使得超表面透镜110对光具有双向调控效果。
61.在另一些实施例中，基于纳米结构层12的光学调整设计，覆盖层13的厚度c2与衬底11的厚度c1也可以不同，例如，覆盖层13的厚度c2小于或者大于衬底11的厚度c1。
62.如图3b所示，在本公开的一些实施例中，第一出射光1132和第二出射光1142分别为透射光，超表面透镜110包括彼此堆叠的衬底11、纳米结构层12、覆盖层13和键合晶圆层14。衬底11和键合晶圆层14的折射率、材料和厚度可以均相同，也可以其中至少有一个不同。
63.例如，可以通过晶圆键合工艺在覆盖层13之上键合一层与衬底11材料相同且厚度相同的晶圆，形成键合晶圆层14，从而使得超表面透镜110对光具有双向调控效果。
64.在该实施例中，键合晶圆层14的厚度c3与衬底11的厚度c1相同。在本公开的其它实施例中，借助于纳米结构层12的光学调控作用，键合晶圆层14的厚度c3与衬底11的厚度c1也可以不同，而不影响双向光路系统100实现双向成像。
65.如图3c所示，在本公开的一些实施例中，第一出射光1132和第二出射光1142分别为透射光，超表面透镜110包括彼此堆叠的衬底11、纳米结构层12和键合晶圆层14，以及位于衬底11和键合晶圆层14之间并且围绕纳米结构层12设置的支撑围栏15。衬底11和键合晶圆层14的折射率、材料和厚度可以均相同，也可以其中至少有一个不同。
66.例如，可以通过晶圆键合工艺在支撑围栏15之上键合一层与衬底11材料相同且厚度相同的晶圆，形成键合晶圆层14，从而使得超表面透镜110对光具有双向调控效果。
67.在该实施例中，键合晶圆层14的厚度c3与衬底11的厚度c1相同。在另一些实施例中，借助于纳米结构层12的光学调控作用，键合晶圆层14也可以采用与衬底11不同的材料，或者与衬底11采用不同的厚度，而不影响双向光路系统100实现双向成像。
68.需要说明的是，超表面透镜110的结构不限于以上几种设计。超表面透镜110还可以包括一些其它功能层例如增透层、滤光层、偏振层等，这些在图中未予示意。
69.如图2所示，在本公开的一些实施例中，超表面透镜110构造使得第一出射光1132和第二出射光1142分别为反射光，超表面透镜110包括依次设置的第一纳米结构层1101、反射层1102和第二纳米结构层1103。反射层1102的两侧表面可以对光进行反射，反射后的光线分别被第一纳米结构层1101和第二纳米结构层1103调控后再射出超表面透镜110。
70.如图4a和图4b所示，本公开实施例还提供一种光学模组200，包括具有多个通光窗口(如第一通光窗口11a、第二通光窗口11b)的壳体210，以及设于壳体210内的至少一个采用前述实施例设计的双向光路系统100。
71.基于双向光路系统的上述实施例的设计，光学模组200可以至少实现双向拍摄功能，此外，光学模组200的设备成本也较低，占用空间较小。
72.光学模组200可以包括一个或多个前述实施例设计的双向光路系统100，当包括一个双向光路系统时，可以实现双向拍摄；当包含两个双向光路系统时，通过合理布置可以实现360度全景拍摄。通光窗口的设计用于使外部光线进入壳体210内，在经过超表面透镜110的调控后被图像传感器接收。
73.如图4a、图4b、图5、图6和图7所示，在一些实施例中，光学模组200包括一个前述实施例的双向光路系统100，多个通光窗口包括与超表面透镜110的第一表面和第二表面一一对应设置的第一通光窗口11a和第二通光窗口11b。第一通光窗口11a被设置以允许入射光通过第一通光窗口11a入射到超表面透镜110的第一表面，第二通光窗口11b被设置以允许
入射光通过第二通光窗口11b入射到超表面透镜110的第二表面，例如，第一通光窗口11a和第二通光窗口11b一一对应地朝向超表面透镜110的第一表面和第二表面。
74.如图4a、图4b、图5和图6所示，在一些实施例中，第一通光窗口11a和第二通光窗口11b平行设置。如图7所示，在一些实施例中，第一通光窗口11a和第二通光窗口11b之间也可以具有夹角。这些实施例的光学模组200不但可以实现双向拍摄功能，而且相比相关技术体积较小、制作成本也相对较低。
75.如图4b所示，在本公开的另一些实施例中，双向光路系统还可以为经过超表面透镜110的反射式双向光路系统，即，基于超表面透镜110的结构设计，可以使得第一光路113和第二光路114分别为反射光路。
76.如图8和图9所示，在一些实施例中，光学模组200包括两个前述的双向光路系统100，分别为第一双向光路系统和第二双向光路系统，第一双向光路系统的超表面透镜110a和第二双向光路系统的超表面透镜110b正交设置。多个通光窗口包括与第一双向光路系统的超表面透镜110a的第一表面和第二表面一一对应设置的第一通光窗口11a和第二通光窗口11b，以及与第二双向光路系统的超表面透镜110b的第一表面和第二表面一一对应设置的第三通光窗口11c和第四通光窗口11d。第一通光窗口11a被设置以允许入射光通过第一通光窗口11a入射到第一双向光路系统的超表面透镜110a的第一表面，第二通光窗口11b被设置以允许入射光通过第二通光窗口11b入射到第一双向光路系统的超表面透镜110a的第二表面，例如，第一通光窗口11a和第二通光窗口11b一一对应地朝向超表面透镜110a的第一表面和第二表面。并且，在该实施例中，第一通光窗口11a与第二通光窗口11b平行于第一双向光路系统的超表面透镜110a。第三通光窗口11c被设置以允许入射光通过第三通光窗口11c入射到第二双向光路系统的超表面透镜110b的第一表面，第四通光窗口11d被设置以允许入射光通过第四通光窗口11d入射到第二双向光路系统的超表面透镜100b的第二表面，例如，第三通光窗口11c和第四通光窗口11d一一对应地朝向超表面透镜110b的第一表面和第二表面。并且，在该实施例中，第三通光窗口11c与第四通光窗口11d平行于第二双向光路系统的超表面透镜110b。这些实施例的光学模组200可以实现360度全景拍摄，而且体积较小、制作成本也相对较低。
77.如图10所示，在一些实施例中，光学模组200包括两个前述的双向光路系统100，分别为第一双向光路系统和第二双向光路系统，两个双向光路系统的超表面透镜110a、110b以平铺方式并排设置。多个通光窗口包括与第一双向光路系统的超表面透镜110a的第一表面和第二表面一一对应设置的第一通光窗口11a和第二通光窗口11b，以及与第二双向光路系统的超表面透镜110b的第一表面和第二表面一一对应设置的第三通光窗口11c和第四通光窗口11d。第一通光窗口11a被设置以允许入射光通过第一通光窗口11a入射到第一双向光路系统的超表面透镜110a的第一表面，第二通光窗口11b被设置以允许入射光通过第二通光窗口11b入射到第一双向光路系统的超表面透镜110a的第二表面，例如，第一通光窗口11a和第二通光窗口11b一一对应地朝向超表面透镜110a的第一表面和第二表面，并且，第一通光窗口11a与第二通光窗口11b之间具有夹角。第三通光窗口11c被设置以允许入射光通过第三通光窗口11c入射到第二双向光路系统的超表面透镜110b的第一表面，第四通光窗口11d被设置以允许入射光通过第四通光窗口11d入射到第二双向光路系统的超表面透镜110b的第二表面，例如，第三通光窗口11c和第四通光窗口11d一一对应地朝向超表面透
镜110b的第一表面和第二表面，并且，第三通光窗口11c与第四通光窗口11d之间具有夹角。这些实施例的光学模组200也可以实现360度全景拍摄，而且体积较小、制作成本也相对较低。
78.在本公开的一些实施例中，光学模组还可以包括三个双向光路系统，分别为第一双向光路系统、第二双向光路系统和第三双向光路系统，第一双向光路系统的超表面透镜与第二双向光路系统的超表面透镜正交设置，第二双向光路系统的超表面透镜与第三双向光路系统的超表面透镜正交设置。多个通光窗口包括与第一双向光路系统的超表面透镜的第一表面和第二表面一一对应设置的第一通光窗口和第二通光窗口(例如可以一一对应地朝向第一双向光路系统的超表面透镜的第一表面和第二表面)，与第二双向光路系统的超表面透镜的第一表面和第二表面一一对应设置的第三通光窗口和第四通光窗口(例如可以一一对应地朝向第二双向光路系统的超表面透镜的第一表面和第二表面)，与第三双向光路系统的超表面透镜的第一表面和第二表面一一对应设置的第五通光窗口和第六通光窗口(例如可以一一对应地朝向第三双向光路系统的超表面透镜的第一表面和第二表面)。第一通光窗口被设置以允许入射光通过第一通光窗口入射到第一双向光路系统的超表面透镜的第一表面，第二通光窗口被设置以允许入射光通过第二通光窗口入射到第一双向光路系统的超表面透镜的第二表面，第一通光窗口与第二通光窗口平行于第一双向光路系统的超表面透镜。第三通光窗口被设置以允许入射光通过第三通光窗口入射到第二双向光路系统的超表面透镜的第一表面，第四通光窗口被设置以允许入射光通过第四通光窗口入射到第二双向光路系统的超表面透镜的第二表面，第三通光窗口与第四通光窗口平行于第二双向光路系统的超表面透镜。第五通光窗口被设置以允许入射光通过第五通光窗口入射到第三双向光路系统的超表面透镜的第一表面，第六通光窗口被设置以允许入射光通过第六通光窗口入射到第三双向光路系统的超表面透镜的第二表面，第五通光窗口与第六通光窗口平行于第三双向光路系统的超表面透镜。这些实施例的光学模组可以实现空间内无死角全景拍摄。
79.在以上光学模组200的实施例中，采用了经过超表面透镜的透射式双向光路系统，即，基于超表面透镜的结构设计，使得第一光路113和第二光路114分别为透射光路。
80.在本公开的另一些实施例中，光学模组200还可以采用经过超表面透镜的反射式双向光路系统，即，基于超表面透镜的结构设计，使得第一光路113和第二光路114分别为反射光路，这里不再以附图一一示意。
81.如图4a、图4b、图5、图6、图7和图10所示，在本公开的一些实施例中，壳体210可以包括壳体本体211和与壳体本体211连接的至少一个基板212。可以将双向光路系统的第一图像传感器120和第二图像传感器130制作于该至少一个基板212上。将图像传感器制作于基板212上，然后再与壳体本体211安装，可以提高图像传感器的安装精度，从而有利于提高成像的品质。
82.如图7和图10所示，在一些实施例中，壳体210内部对应每个通光窗口可以设计用于遮挡杂散光的遮光部213。遮光部213例如可以为凸起结构、板状结构等，可以与壳体本体211一体注塑成型形成。遮光部213可以遮挡进入光学模组200内的杂散光，从而有利于提高双向光路系统的信噪比、进而提高成像的品质。
83.本公开实施例还提供一种光学设备，包括前述任一实施例的光学模组200。光学设
备可以至少实现双向拍摄功能，而且相比相关技术成本较低，占用空间较小。光学设备的具体产品类型不限，例如，可以为双向监控摄像头、全景相机、球形相机等等。根据光学设备的具体产品类型不同，其可以实现双向拍摄、360度全景拍摄、或者空间内无死角全景拍摄等功能。
84.参考图11所示，在一些实施例中，光学设备可以包括相背连接的两个光学模组200，每个光学模组200包括一个双向光路系统，该两个光学模组200的双向光路系统的超表面透镜110a、110b以平铺方式并排设置。每个光学模组200包括与超表面透镜110的第一表面和第二表面一一对应设置的第一通光窗口11a和第二通光窗口11b，其中，第一通光窗口11a和第二通光窗口11b之间具有夹角。
85.可以将图7实施例的两个光学模组200采用粘接、卡接或者紧固连接等任意一种方式固定在一起，从而，光学设备可以实现360度全景拍摄。
86.如图12所示，在本公开的一些实施例中，双向光路系统100为双向光发射系统。双向光路系统100包括第一光发射器1210和第二光发射器1220以及透镜系统。透镜系统包括超表面透镜110，超表面透镜110包括彼此相对的第一表面111和第二表面112，其中，超表面透镜110被构造使得：来自于第一光发射器1210并且入射到第一表面111的第一入射光1131被超表面透镜110偏折为第一出射光1132，并从超表面透镜110的一侧发射出；来自于第二光发射器1220并且入射到第二表面112的第二入射光1141被超表面透镜110偏折为第二出射光1142，并从超表面透镜110的另一侧发射出。
87.相比于双向成像系统，双向光发射系统的光路在原理上基本是反向的，包含双向光发射系统的光学模组和光学设备在此不再详细赘述，可借鉴前述实施例的构思进行相应设计。
88.采用该双向光发射系统，相比采用出光方向相反的两套补光设备，可以节约设备成本，以及减少设备占用空间。
89.本说明书提供了能够用于实现本公开的许多不同的实施方式或例子。应当理解的是，这些不同的实施方式或例子完全是示例性的，并且不用于以任何方式限制本公开的保护范围。本领域技术人员在本公开的说明书的公开内容的基础上，能够想到各种变化或替换，这些都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所附权利要求所限定的保护范围为准。