[发明专利]超透镜和包括超透镜的光学设备

说明书

提供了一种超透镜，包括：第一区域，所述第一区域包括在周向方向和径向方向上二维设置的多个第一纳米结构，其中所述多个第一纳米结构基于第一规则进行设置；以及围绕所述第一区域的多个第二区域，所述多个第二区域中的每一个包括在周向方向和径向方向上二维设置的多个第二纳米结构，其中，所述多个第二纳米结构分别基于不同于所述第一规则的多个第二规则设置在所述多个第二区域中的每一个中。

本申请要求2018年12月3日在美国专利局递交的美国临时申请No.62/774,562的权益和2019年4月22日在韩国知识产权局递交的韩国专利申请No.10-2019-0046940的优先权，其全部公开内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开的示例实施例涉及超透镜和包括超透镜的光学设备。

背景技术

使用基于半导体的传感器布置的光学传感器越来越多地用于移动装置、可穿戴装置和物联网中。

尽管存在使这种装置小型化的需要，但是难以减小装置中包括的光学透镜的厚度。在通过使用曲率来控制光学性能的透镜中，折光力随着曲率半径的减小而增大，这是因为随着曲率半径的减小，透镜在光轴方向上的厚度增大。

因此，已经尝试实现基于超表面的平且薄的透镜。然而，当使用包括超表面的透镜时，可能发生高阶衍射噪声，和/或在实现关于期望波长带宽的折光力和控制色差方面可能仍然存在困难。

发明内容

一个或多个示例实施例提供了可以在宽波长带宽上显示出提高的光学性能的超透镜。

根据示例实施例的一个方面，提供一种超透镜，其包括：第一区域，该第一区域包括在周向方向和径向方向上二维设置的多个第一纳米结构，其中所述多个第一纳米结构基于第一规则进行设置；以及围绕第一区域的多个第二区域，所述多个第二区域中的每一个包括在周向方向和径向方向上二维设置的多个第二纳米结构，其中所述多个第二纳米结构分别基于不同于第一规则的多个第二规则设置在所述多个第二区域中的每一个中。

第一区域具有圆形形状，并且所述多个第二区域中的每一个具有同心环形形状。

所述多个第二区域的数量、第一规则和所述多个第二规则可以被设置为使得超透镜相对于预定波长带的入射光具有折光力。

该预定波长带可以包括可见光波长带。

所述多个第二区域的数量、第一规则和所述多个第二规则可以被设置为使得超透镜具有负阿贝数。

所述多个第一纳米结构的相邻纳米结构之间的第一间隔和所述多个第二纳米结构的相邻纳米结构之间的第二间隔可以分别小于λ，其中λ为该预定波长带内的入射光的波长。

所述多个第一纳米结构和所述多个第二纳米结构中两个相邻纳米结构的位置分别由极坐标(r₁，)和(r₂，)表示，并且该两个相邻纳米结构之间的|r₁-r₂|和可以在第一区域和所述多个第二区域中的至少两个位置中彼此不同。

所述多个第一纳米结构和所述多个第二纳米结构可以被设置为具有极性对称。

所述多个第一纳米结构和所述多个第二纳米结构可以被设置为分别在第一区域和所述多个第二区域内具有极性对称。

所述多个第一纳米结构和所述多个第二纳米结构中在径向方向上彼此相邻的两个纳米结构的位置的极坐标为(r₁，)和(r₂，)，并且该相邻的两个纳米结构的径向宽度WR可以满足WR≤(3|r₁-r₂|)/4。