[发明专利]柔性手机摄像头光学镜片及其制作方法

权利要求书

1.一种柔性手机摄像头光学镜片，其用于入射圆偏光，其特征在于，包括柔性衬底(1)、设于所述柔性衬底(1)的至少一个表面上的微纳结构超表面(2)和设于所述柔性衬底(1)的后端的偏振片(3)，所述偏振片(3)设置为滤去与入射圆偏光同偏振的光，所述微纳结构超表面(2)为微纳结构单元(21)的周期性阵列，不同的微纳结构单元(21)具有完全相同的尺寸和不同的指向角度，各微纳结构单元的指向角度根据所需的电磁波通过各微纳结构单元(21)后的相位累积以及电磁波通过微纳结构单元(21)后的相位累积与微纳结构单元(21)的指向角度的对应关系相应确定；

所述柔性手机摄像头光学镜片用于柔性屏手机的摄像头，其通过将微纳结构超表面(2)制备在柔性衬底(1)上，来构造可折叠的光学镜片；所述柔性手机摄像头光学镜片的折线处均留白；

所述微纳结构单元(21)设置于所述柔性衬底(1)的正面和反面上，以形成所述柔性手机摄像头光学镜片的正面和反面，电磁波经过所述柔性手机摄像头光学镜片的正面的各微纳结构单元(21)后的相位累积满足相位分布：

其中，r为所述柔性手机摄像头光学镜片的正面的各微纳结构单元(21)的空间位置坐标，R_A为所述柔性手机摄像头光学镜片的正面的半径，N为校正项数目，a_n为第一校正系数；

电磁波经过所述柔性手机摄像头光学镜片的反面的各微纳结构单元(21)后的相位累积满足相位分布：

其中，λ为工作波长，f为所述柔性手机摄像头光学镜片的焦距，R_F为所述柔性手机摄像头光学镜片的反面的半径，r为所述柔性手机摄像头光学镜片的反面的各微纳结构单元(21)的空间位置坐标，N为校正项数目，b_n为第二校正系数；

R_A/R_F取0.1至0.9。

2.根据权利要求1所述的柔性手机摄像头光学镜片，其特征在于，所述工作波长λ为380nm至760nm，所述柔性手机摄像头光学镜片的正面和反面的半径由其镜片口径决定，该镜片口径为100μm至5mm，所述柔性手机摄像头光学镜片的焦距为10μm至10m。

3.根据权利要求1所述的柔性手机摄像头光学镜片，其特征在于，所述第一校正系数a_n和第二校正系数b_n通过遗传算法来进行优化。

4.根据权利要求1所述的柔性手机摄像头光学镜片，其特征在于，所述电磁波通过微纳结构单元后的相位累积与微纳结构单元的指向角度的对应关系通过计算电磁波经微纳结构单元后的琼斯矢量来获得。

5.根据权利要求1所述的柔性手机摄像头光学镜片，其特征在于，所述周期性阵列的构型是正方晶格阵列或六角晶格阵列，所述微纳结构单元(21)的构型是椭圆柱。

6.根据权利要求1所述的柔性手机摄像头光学镜片，其特征在于，所述柔性衬底(1)的材料是聚乙烯醇、聚酯、聚酰亚胺、聚萘二甲酯乙二醇酯和聚二甲基硅氧烷中的一种，所述微纳结构超表面(2)的材料为二氧化钛、氮化硅或氮化镓。

7.一种柔性手机摄像头光学镜片的制作方法，其特征在于，包括：

步骤S1：设计所述柔性手机摄像头光学镜片的柔性衬底(1)和微纳结构超表面(2)和偏振片(3)，该微纳结构超表面(2)为微纳结构单元(21)的周期性阵列，计算所需的电磁波经过各微纳结构单元(21)后的相位累积，包括：

步骤S11：确定所述柔性手机摄像头光学镜片的工作波长、镜片口径和焦距；

步骤S12：根据所述工作波长、镜片口径和焦距，以及柔性衬底(1)和微纳结构单元(21)的相对位置，得到电磁波经过各微纳结构单元(21)后的相位累积；

步骤S2：根据电磁波经过各微纳结构单元后的相位累积确定各微纳结构单元(21)的几何参数，包括：

步骤S21：确定微纳结构超表面(2)的周期性阵列以及微纳结构单元(21)的构型；

步骤S22：通过基于时域有限差分算法的电磁仿真手段对微纳结构单元(21)的指向角度进行参数扫描、仿真和优化，得到电磁波经过微纳结构单元(21)后的相位累积与微纳结构单元(21)的指向角度的对应关系；

步骤S23：根据步骤S1中的电磁波经过各微纳结构单元(21)后的相位累积以及所述步骤S22得到的电磁波经过微纳结构单元(21)后的相位累积与微纳结构单元(21)的指向角度的对应关系来进行匹配，获得各微纳结构单元(21)的指向角度；

步骤S3：根据所述步骤S2中的各微纳结构单元(21)的指向角度，在所述柔性衬底(1)的表面上制作所述微纳结构超表面(2)，并在所述柔性衬底(1)的后端设置偏振片(3)，得到柔性手机摄像头光学镜片；

所述柔性手机摄像头光学镜片用于柔性屏手机的摄像头，其通过将微纳结构超表面(2)制备在柔性衬底(1)上，来构造可折叠的光学镜片；所述柔性手机摄像头光学镜片的折线处均需留白；所述微纳结构单元(21)设置于所述柔性衬底(1)的正面和反面上，以形成所述柔性手机摄像头光学镜片的正面和反面，电磁波经过所述柔性手机摄像头光学镜片的正面的各微纳结构单元(21)后的相位累积满足相位分布：

其中，r为所述柔性手机摄像头光学镜片的正面的各微纳结构单元(21)的空间位置坐标，R_A为所述柔性手机摄像头光学镜片的正面的半径，N为校正项数目，a_n为第一校正系数；

电磁波经过所述柔性手机摄像头光学镜片的反面的各微纳结构单元(21)后的相位累积满足相位分布：

其中，λ为工作波长，f为所述柔性手机摄像头光学镜片的焦距，R_F为所述柔性手机摄像头光学镜片的反面的半径，r为所述柔性手机摄像头光学镜片的反面的各微纳结构单元(21)的空间位置坐标，N为校正项数目，b_n为第二校正系数；

R_A/R_F取0.1至0.9。