[发明专利]柔性手机摄像头光学镜片及其制作方法

说明书

本发明提供了一种柔性手机摄像头光学镜片，包括柔性衬底、设于其表面上的微纳结构超表面和设于其后端的偏振片，微纳结构超表面为微纳结构单元的周期性阵列，不同微纳结构单元具有相同的尺寸和不同的指向角度，指向角度根据所需的电磁波通过各微纳结构单元后的相位累积以及相位累积与指向角度的对应关系相应确定。本发明还提供该光学镜片的制作方法。本发明的光学镜片通过将微纳结构超表面与柔性衬底结合，不仅能实现光学聚焦功能，还能弯曲折叠，且展开后不影响其光学性能，解决了手机摄像头传统光学镜片依赖于表面形状的问题，为手机摄像头光学镜片不可折叠的问题提供了一种解决方案，以满足柔性屏手机对可弯曲折叠的手机摄像头光学镜片的需求。

技术领域

本发明属于微纳光学及光学成像领域，尤其涉及一种柔性手机摄像头光学镜片及其制作方法。

背景技术

当前的手机摄像头基于传统的透射式光学镜片，其成像方法建立在几何光学的基础上，光学镜片对光线传播的调制过程可用角度、方向矢量、距离等几何量来表达和计算。在这种严格的几何关系限制下，成像必须依赖光学镜片的表面形状和光学材料，导致当前的手机摄像头的光学镜片采用传统光学镜片，设计自由度低且不可弯曲折叠，无法满足柔性屏手机的发展需求。

微纳结构超表面，指亚波长光学散射结构在界面上构成的二维阵列，具有特殊的电磁特性和优异的界面操控能力。微纳结构超表面是微纳光学领域前沿的研究方向，现有技术没有采用微纳结构超表面作为手机摄像头的透射式光学镜片。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性手机摄像头光学镜片及其制作方法，以满足柔性屏手机对可弯曲折叠的手机摄像头的需求，解决当前手机摄像头的光学镜片不可折叠的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种柔性手机摄像头光学镜片，包括柔性衬底、设于所述柔性衬底的至少一个表面上的微纳结构超表面和设于柔性衬底的后端的偏振片，所述偏振片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为微纳结构单元的周期性阵列，不同的微纳结构单元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后的相位累积以及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相应确定。

所述微纳结构单元仅仅设置于所述柔性衬底的正面或反面，电磁波经过各微纳结构单元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在所述柔性手机摄像头光学镜片上的空间位置坐标，λ为工作波长，f为所述柔性手机摄像头光学镜片的焦距。

所述微纳结构单元设置于所述柔性衬底的第一面和第二面上，以形成所述柔性手机摄像头光学镜片的第一面和第二面，电磁波经过所述柔性手机摄像头光学镜片的第一面的各微纳结构单元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第一面的各微纳结构单元的空间位置坐标，R_A为所述柔性手机摄像头光学镜片的第一面的半径，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遥感卫星光学镜片的第二面的各微纳结构单元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第二面的半径，r为所述柔性手机摄像头光学镜片的第二面的各微纳结构单元的空间位置坐标，N为校正项数目，b_n为第二校正系数。

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第一面和第二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。