CN111897137A - 超表面透镜成像装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种超表面透镜成像装置及方法。该超表面透镜成像装置包括：成像传感器，包括在光轴的横截面中位于不同位置的三个成像区域；超表面透镜，沿光轴设置于成像传感器的物侧方向，并包括位于光轴的横截面中不同位置的三个相位补偿部，三个相位补偿部对入射光的相位补偿彼此不同，使得入射光在三个成像区域中分别形成图像，且所形成的三个图像与三个相位补偿部一一对应；以及合成器，用于合成三个图像。

Description

超表面透镜成像装置及方法

技术领域

本申请涉及光学设备领域，更具体的，涉及一种超表面透镜成像装置及方法，以及形成超表面透镜成像装置的方法。

背景技术

摄像领域使用透镜组来实现成像或者投射功能。传统的透镜是由树脂、塑料、玻璃等透明体材料制成的，这种透镜通过其厚度的渐变来引入光程差，而使得光线产生聚焦或发散的效果。一般需要较大的径向尺寸以实现厚度渐变。

2015年3月Capasso等人在Science杂志347卷期号6228上发表了关于超表面的论文。该论文的内容引发了全世界对于超表面透镜的研究。超表面透镜与传统透镜的不同之处在于，超表面透镜采用微纳米尺度结构。该结构可向入射光中引入与形状相关的Pancharatnam–Berry相位差，进而可以任意地调制散射状态的入射光的相位。因此在光的调制方面，Pancharatnam–Berry相位差可代替传统透镜的光程差。

超表面透镜可以形成实质上平面的更易于集成的光学器件，并且其尺寸相对于传统透镜可以大大降低。不过，由于超表面透镜在原理上所依赖的是衍射光学而非几何光学，因此一方面可以从设计上避免球差等传统镜头的固有像差，但是另一方面会产生特定于衍射光学的新类型的像差，尤其是色差。

虽然现有技术中通过各类复杂的相位补偿部对超表面透镜的色差进行补偿，但这些相位补偿部在透镜的每个位置都可能显著不同，使得制造复杂性和相应的成本大为增加。

发明内容

本申请的实施例提供了一种超表面透镜成像装置，该超表面透镜成像装置包括：成像传感器，包括在光轴的横截面中位于不同位置的三个成像区域；超表面透镜，沿光轴设置于成像传感器的物侧方向，并包括位于光轴的横截面中不同位置的三个相位补偿部，三个相位补偿部对入射光的相位补偿彼此不同，使得入射光在三个成像区域中分别形成图像，且所形成的三个图像与三个相位补偿部一一对应；以及合成器，用于合成三个图像。

在一个实施方式中，该超表面透镜成像装置还包括：光阑，沿光轴设置于超表面透镜的物侧方向。

在一个实施方式中，三个相位补偿部的工作波长相互不同。

在一个实施方式中，三个相位补偿部包括：第一相位补偿部，其工作波长为红光波长；第二相位补偿部，其工作波长为绿光波长；以及第三相位补偿部，其工作波长为蓝光波长。

在一个实施方式中，第一相位补偿部的工作波长在680.0nm至720.0nm以内，第二相位补偿部的工作波长在526.0nm至566.0nm以内，第三相位补偿部的工作波长为515nm至555.0nm以内。

在一个实施方式中，第一相位补偿部的工作波长为700.0nm，第二相位补偿部的工作波长为546.1nm，第三相位补偿部的工作波长为534.8nm。

在一个实施方式中，该超表面透镜成像装置还包括三个滤光片，与三个相位补偿部一一对应设置于相位补偿部的物侧方向。

在一个实施方式中，相位补偿部包括多个纳米天线形成的纳米天线阵列；纳米天线在光轴的横截面内具有相互垂直的长轴和短轴，纳米天线的长轴的朝向基于纳米天线在纳米天线阵列中所处的位置而设定。

在一个实施方式中，纳米天线阵列具有中心；每个纳米天线阵列中在径向上相邻的两个纳米天线的长轴之间具有旋转角度，旋转角度基于两个纳米天线各自相对于中心的距离而定。

在一个实施方式中，三个相位补偿部中对应位置处纳米天线的旋转角度中，工作波长最小的相位补偿部对应的一个最大，工作波长最大的相位补偿部对应的一个最小。

在一个实施方式中，成像传感器为灰度传感器。

在一个实施方式中，超表面透镜包括第一子透镜、第二子透镜和第三子透镜；第一子透镜包括第一相位补偿部，第二子透镜包括第二相位补偿部，第三子透镜包括第三相位补偿部。

在一个实施方式中，相位补偿部的材料包括无机介电材料或透明有机材料。

示例性地，相位补偿部的材料是无机介电材料或透明有机材料。

在一个实施方式中，相位补偿部的材料包括硫化锌、氟化镁、二氧化钛、氧化锆、氢化硅、晶体硅、氮化硅、非晶硅、氮化镓、磷化镓或砷化镓中的至少一种。

示例性地，相位补偿部的材料是硫化锌、氟化镁、二氧化钛、氧化锆、氢化硅、晶体硅、氮化硅、非晶硅、氮化镓、磷化镓或砷化镓中的一种。

在一个实施方式中，相位补偿部的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯。示例性地，相位补偿部的材料是聚甲基丙烯酸甲酯。

本申请的另一方面提供一种超表面透镜成像方法，包括：利用三个相位补偿部使入射光在三个成像区域中分别形成图像，且所形成的三个图像与三个相位补偿部一一对应，其中三个相位补偿部沿光轴设置于三个成像区域的物侧方向并位于光轴的横截面中不同位置，三个相位补偿部对入射光的相位补偿彼此不同，三个成像区域位于光轴的横截面中不同位置；以及合成三个图像。

在一个实施方式中，三个相位补偿部的工作波长分别为红光波长、绿光波长以及蓝光波长。

在一个实施方式中，三个相位补偿部的工作波长依次在680.0nm至720.0nm以内、在526.0nm至566.0nm以内以及在515nm至555.0nm以内。

在一个实施方式中，三个相位补偿部的工作波长分别为700.0nm、546.1nm以及534.8nm。

在一个实施方式中，该方法还包括：对入射光中对应三个相位补偿部的三部分光分别滤光。

本申请的另一方面还提供一种形成超表面透镜成像装置的方法，包括：使成像传感器形成为在光轴的横截面中具有位于不同位置的三个成像区域；沿光轴在成像传感器的物侧方向部署超表面透镜，其中超表面透镜包括位于光轴的横截面中不同位置的三个相位补偿部，三个相位补偿部对入射光的相位补偿彼此不同，使得入射光在三个成像区域中分别形成图像，且所形成的三个图像与三个相位补偿部一一对应；以及

将合成器与成像传感器通讯连接，其中合成器用于合成三个图像。

在一个实施方式中，三个相位补偿部包括：第一相位补偿部，其工作波长为红光波长；第二相位补偿部，其工作波长为绿光波长；以及第三相位补偿部，其工作波长为蓝光波长；超表面透镜包括第一子透镜、第二子透镜和第三子透镜；其中，方法还包括：在第一子透镜、第二子透镜和第三子透镜分别设置第一相位补偿部、第二相位补偿部和第三相位补偿部。

本申请的实施例提供的超表面透镜成像装置，各部分结构的制造难度较低，使得该装置易于制造且成本较低。各成像区域处的图像色差较低，通过合成图像的方式可以得到色差较低、成像质量较好的图像。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出了根据本申请实施例的超表面透镜成像装置示意性结构图；

图2示出了图1中成像传感器的成像区域的示意图；

图3示出了图1中超表面透镜的左视示意图；

图4示出了图3中A处的放大图；

图5示出了示例性的工作波长下相位补偿部应具有的相位补偿曲线图；

图6示出了根据本申请另一种实施例的超表面透镜的示意图；

图7示出了根据本申请另一种实施例的超表面透镜的示意图；

图8示出了根据本申请另一种实施例的超表面透镜的示意图；

图9示出了根据本申请实施例的一种超表面透镜成像方法；以及

图10示出了根据本申请实施例的一种形成超表面透镜成像装置的方法。

具体实施方式

为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。

应注意，在本说明书中，第一、第二、第三等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一相位补偿部也可被称作第二相位补偿部。反之亦然。

在附图中，为了便于说明，已稍微调整了部件的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。例如，纳米天线的高度尺寸与长度尺寸并非按照实际生产中的比例。如在本文中使用的，用语“大致”、“大约”以及类似的用语用作表近似的用语，而不用作表程度的用语，并且旨在说明将由本领域普通技术人员认识到的、测量值或计算值中的固有偏差。

还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

除非另外限定，否则本文中使用的所有措辞(包括工程术语和科技术语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，除非本申请中有明确的说明，否则在常用词典中定义的词语应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，而不应以理想化或过于形式化的意义解释。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。另外，除非明确限定或与上下文相矛盾，否则本申请所记载的方法中包含的具体步骤不必限于所记载的顺序，而可以任意顺序执行或并行地执行。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

参考图1，本申请实施例提供的超表面透镜成像装置包括：成像传感器100、超表面透镜200和合成器(未示出)。超表面透镜200与成像传感器100通常沿光轴Z设置，其中图1所示的左侧为光轴Z的物侧，右侧为光轴Z的像侧。合成器与成像传感器100通常通讯连接。

成像传感器100朝向物侧的方向具有成像面。通常而言，成像传感器100的成像面内布设有将光信号转变为电信号的像素感受器。成像传感器100的成像面可以承接全部的成像光线而形成一个整体的像。具体地，这个像可以是由图像数据体现的，例如基于像素点的图像数据。示例性地，成像传感器100的成像面可以划分为多个成像区域，或者说成像面是由在光轴Z的横截面中位于不同位置的多个成像区域拼合的。参考图2，成像面可包括第一成像区域110、第二成像区域120和第三成像区域130。

超表面透镜200设置于成像传感器100的物侧方向。参考图3，在光轴Z的横截面内，超表面透镜200包括多个相位补偿部，例如：第一相位补偿部210、第二相位补偿部220和第三相位补偿部230。相位补偿部可以包括衬底和设置于衬底的纳米天线阵列，衬底可设置为透明的。超表面透镜200包括的多个相位补偿部中，至少两个对光的相位补偿不同。示例性地，第一相位补偿部210、第二相位补偿部220和第三相位补偿部230对光的相位补偿彼此不同。

参考图2和图3，图2和图3所示皆为由光轴Z的物侧至像侧上的投影。可见每一个相位补偿部对应一个成像区域。第一相位补偿部210位于图示的上侧，呈扇形，其对应于第一成像区域110。第二相位补偿部220位于图示的左下侧，也呈扇形，其对应于第二成像区域120、第三相位补偿部230位于图示的右下侧，也呈扇形，其对应第三成像区域130。扇形的三个相位补偿部可以较好的承接全部入射光并较好地利用成像面。

本申请提供的超表面透镜装置，将超表面透镜200设置于成像传感器100的物侧的预设位置。例如二者间的间距为超表面透镜200的焦距f。由于超表面透镜200在原理上所依赖的是衍射光学而非几何光学，因此从超表面透镜200的物侧入射的入射光L1照射在超表面透镜200后，由超表面透镜200的像侧发出的衍射光L2不能简单地等效为几何光学中的光束。超表面透镜200处的每一点相当于一个次生的波源，每一个波源向外发出基于某个初始相位的光波，不同波源扩散出的光波之间相互干涉。

因此在超表面透镜200上，对应光轴Z的波源201与远离光轴Z处的波源202二者相对像侧空间的(例如光轴Z上)的同一点通常具有光程差，若二者初始相位相同，则在此处可能干涉相消。本申请中，波源202处的光波被相位补偿部引入一个与相位补偿部的形状相关的Pancharatnam–Berry(PB)相位差，该相位差可与光程差抵消，进而使得波源201处发出的光波与波源202处的光波在预设位置上实现干涉相长，而非干涉相消。具体地，在成像传感器100的成像面处干涉相长。继而可认为超表面透镜200的焦点位于成像面处，例如焦距f为50μm。

超表面透镜200发出的衍射光L2在成像传感器100上成像，三个相位补偿部对入射光L1的相位补偿彼此不同且与三个成像区域一一对应，使得入射光L1在三个成像区域中分别形成图像。参考图2，第一相位补偿部210处发出的光可在第一成像区域110中形成第一图像111。第二相位补偿部220处发出的光可在第二成像区域120中形成第二图像121，第三相位补偿部230处发出的光可在处可在第三成像区域130中形成第三图像131。由于各相位补偿部对光的相位补偿不同，因此三个图像也不相同。可以理解的，入射光L1经过超表面透镜200后在成像传感器100上的成像可能还包括前述三个图像之外的图像。

合成器用于从成像传感器100中直接获得第一图像111、第二图像121和第三图像131对应的数据，或者从成像传感器100的成像数据中提取这三个图像，进而基于这三个图像合成待输出的图像。

本申请实施例提供的超表面透镜成像装置，通过设置三个相位补偿部来分别形成图像，使得每个相位补偿部所要考虑的因素变少，进而使得结构较简单，降低了加工难度和成本。同时三个图像合成的待输出图像也能较好的克服色差问题。

在示例性实施方式中，超表面透镜成像装置还包括光阑300，沿光轴Z设置于超表面透镜200的物侧方向。光阑300用于对入射的光束进行限制，进而向超表面透镜200传输入射光L1。

在示例性实施方式中，三个相位补偿部中任一者的工作波长与它者的工作波长不同。相位补偿部的工作波长即可以用该相位补偿部补偿相位的光的波长。将三个相位补偿部的工作波长设置为不同的，可以使成像传感器100处的图像所具有的颜色偏向不同。示例性地，三个相位补偿部的工作波长可以对应于RGB色彩模式下的三种波长。这样生成的三个图像可以较好地合成彩色图像。

进一步地，当第一图像111、第二图像121和第三图像131的偏向颜色不同时，第一成像区域110、第二成像区域120、第三成像区域130处的像素感受器，不必再像通常那样设置三个子像素感受器(通常每个子像素感受器对应一种颜色，三个组合来体现一个像素)，可以只具有一个子像素感受器。这样设置比三个用于接受不同颜色的子像素感受器的能量利用率高，降低了能量损失。

示例性地，成像传感器100为灰度传感器。灰度传感器在形成第一图像111、第二图像121和第三图像131时只需得到各个图像的像素像素点的强度即可，继而可以在合成图像时再将每个图像对应的颜色按强度合成。

在示例性实施方式中，超表面透镜200的三个相位补偿部具体包括：工作波长为红光波长的第一相位补偿部210，工作波长为绿光波长的第二相位补偿部220，工作波长为蓝光波长的第三相位补偿部230。

在示例性实施方式中，第一相位补偿部的工作波长为680.0～720.0nm，第二相位补偿部的工作波长为526.1～566.1nm，第三相位补偿部的工作波长为514.8～544.8nm。

示例性地，第一相位补偿部的工作波长为700.0nm，第二相位补偿部的工作波长为546.1nm，第三相位补偿部的工作波长为534.8nm。该工作波长所形成的三个图像便于合成，且合成后的图像色彩好。

本申请在示例性实施方式中，本申请提供的超表面透镜成像装置，还包括三个滤光片。每个滤光片与一个相位补偿部对应设置。滤光片可以设置在对应的相位补偿部的光路中，例如设置在相位补偿部的物侧方向，当然也可以是设置在相位补偿部与成像传感器100之间。

在示例性实施方式中，相位补偿部可包括至少一个纳米天线阵列。纳米天线阵列包括多个纳米天线。这些纳米天线可以具有在光轴Z方向的高度。一般而言，这些纳米天线的高度不高且基本一致，因此可以认为超表面透镜200具有平面。在光轴Z的横截面内，纳米天线可以具有各种不同的形态，例如圆形、矩形等。示例性地，纳米天线在一个方向上尺寸较长，而在垂直的另一个方向上尺寸较短。具体地，纳米天线具有相互垂直的长轴和短轴，纳米天线的旋转角度通常依据长轴而定，具体地，纳米天线的旋转角度基于纳米天线在其所在的纳米天线阵列中所处的位置而设定。

参考图3和图4，第一相位补偿部210包括第一纳米天线阵列211，第一纳米天线阵列211的中心位于光轴Z上。第一纳米天线阵列211包括第一纳米天线2111。第一纳米天线2111在光轴Z的横截面内是长方形，具有长轴H1和短轴W1，且相对第一纳米天线阵列211的中心具有距离r1。具体地，长轴H1和短轴W1的交点处可认为是第一纳米天线211的形心，该形心与第一纳米天线阵列211的中心之间的连线的长度即距离r1。第二纳米天线2112的形心与第一纳米天线阵列211的中心之间的连线的长度即距离r2。第一纳米天线2111的旋转角度即长轴H1相对第二纳米天线2112的长轴H2的角度，第一纳米天线2111的旋转角度基于距离r1和第二纳米天线2112的距离r2而定。

在示例性实施方式中，三个相位补偿部中对应位置处纳米天线中，工作波长最小的相位补偿部中的一个的旋转角度最大，工作波长最大的相位补偿部中的一个的旋转角度最小。

例如，第一相位补偿部210的工作波长最大，第二相位补偿部220的工作波长居中，第三相位补偿部230的工作波长最小。当三者的中心都在光轴Z处时，对于与该中心的距离r相同的多个纳米天线而言，第一相位补偿部210中第一纳米天线阵列211的在该处的纳米天线的旋转角度最小，第二相位补偿部220中第二纳米天线阵列的在该处的纳米天线的旋转角度居中，而第三相位补偿部230中第三纳米天线阵列231的在该处的纳米天线的旋转角度最大。

在示例性实施方式中，相位补偿部的材料包括无机介电材料。

示例性地，相位补偿部的材料包括硫化锌、氟化镁、二氧化钛、氧化锆、氢化硅、晶体硅、氮化硅、非晶硅、氮化镓、磷化镓或砷化镓中的至少一种。示例性地，每个相位补偿部的材料是前述中的一种，不同相位补偿部的材料可以不同。

在示例性实施方式中，相位补偿部的材料包括透明有机材料。

示例性地，相位补偿部的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。

具体地，纳米天线阵列的材料是无机介电材料或透明有机材料，而衬底的材料与纳米天线阵列的材料不同。示例性地，衬底的材料的折射率小于纳米天线阵列的材料。

在图1所述的傍轴成像的条件下，相位补偿部需要向入射光L1提供的相位补偿ΔΦ满足公式(1)：

其中，λ为工作波长，f是超表面透镜100的焦距，r为每个纳米天线距离光轴Z的距离，k为整数且简化情况下可使k的值为零，k体现了旋转的周次。

示例性地，对于长方体形状的纳米天线，其长轴的旋转角度θ对于光中的左旋偏振成分和右旋偏振成分而言，满足公式(2)：

即可。

本领域技术人员还将知晓每个纳米天线的形态并不限于长方体，而是可以采用长方体、柱体、半球体等实心纳米天线，或者进一步在其上具有长方体、柱体、半球体的凹陷或者孔洞的空心或者部分空心纳米天线来实现相位的进一步微调，以达成消除色差、偏振敏感度等进一步的效果。尤其应当注意的是，纳米天线可以由多个不同尺寸的上述实心或者空心纳米天线的组合来组成一个单独的纳米天线单元，并利用多个纳米天线单元的组合达成消除色差、偏振敏感度等进一步的效果。

对于更复杂的纳米天线结构而言，其对入射光L1的相位补偿不仅仅是通过旋转角度而确定，而且难以以解析形式计算。具体地，可使用FDTD(时域有限差分)、有限元FEM等数值模拟方法进行分析。

示例性地，建立相位补偿部的数据库，基于相位补偿在[0,2π]范围内的尽可能多的相位数据点，通过FDTD等数值模拟方法计算并存储与相位数据点一一对应的相位补偿部在数据库中。之后再遍历距离r的可选地所有值，并在各个值处查找所需相位补偿在数据库中所对应的相位补偿部，进而应用相位补偿部。为了适应大视场角成像的情况，对于不同视场角的相位补偿还需要考虑到入射角变化而引入的额外相位差。

参考图5，示例性地，第一相位补偿部210的工作波长λ1为700nm，第二相位补偿部220的工作波长λ2为546nm，第三相位补偿部230的工作波长λ3为436nm。当超表面透镜200的焦距f满足f＝50μm时，与光轴Z的距离为r处所需的相位补偿的值如表1所示，其中r的单位是μm，λ的单位是nm：

表1：相位补偿的值

其中，r的值为0μm时，各工作波长对应的相位补偿值也为0。可见，工作波长较短的相位补偿部需提供绝对值更大的相位补偿。

在示例性实施方式中，超表面透镜200包括第一子透镜、第二子透镜和第三子透镜；第一子透镜包括第一相位补偿部210，第二子透镜包括第二相位补偿部220，第三子透镜包括第三相位补偿部230。超表面透镜200包括多个子透镜，这些子透镜拼合在一起。

实际的超表面透镜的形状以及区域分割的方式可不做限定，只需将超表面透镜所在的平面划分为相互分开的多个区域即可。图6、7和8示出了更多示例。此外，划分时可以考虑实际器件和成像传感器100的尺寸规格。进而不同成像区域处的图像通过组合来形成彩色图像。

示例性地，参考图6，超表面透镜200由左至右划分为三个条状区域，分别为第二相位补偿部220、第一相位补偿部210和第三相位补偿部230。

示例性地，参考图7，超表面透镜200沿光轴Z的周向逆时针划分为三个圆形区域，分别为第一相位补偿部210、第二相位补偿部220和第三相位补偿部230。

示例性地，参考图8，超表面透镜200划分出“品”形区域，包括上部的第一相位补偿部210，左下部的第二相位补偿部220以及右下部的第三相位补偿部230。

然而，本领域技术人员可理解，以上实施例仅仅是示例，超表面透镜200可划分为形式，并且对应的在成像传感器上可划分为对应的三个成像区域，进而在每个成像区域中形成一个图像。。

参考图9，本申请实施例还提供一种超表面透镜成像的方法1000，该方法1000包括如下步骤：

S1010，利用三个相位补偿部使入射光在三个成像区域中分别形成图像，且所形成的三个图像与三个相位补偿部一一对应。其中三个相位补偿部沿光轴设置于三个成像区域的物侧方向，三个相位补偿部位于光轴的横截面中不同位置，三个相位补偿部对入射光的相位补偿彼此不同，三个成像区域位于光轴的横截面中不同位置且与三个相位补偿部一一对应。

S1020，合成三个图像。三个图像可以从成像中提取。该方法可以生成色差小的图像。

在示例性实施方式中，三个相位补偿部的工作波长分别为红光波长、绿光波长以及蓝光波长。

在示例性实施方式中，三个相位补偿部的工作波长分别为700.0nm、546.1nm以及534.8nm。

在示例性实施方式中，该方法1000还包括：S1030，对入射光中对应三个相位补偿部的三部分光分别滤光。

本申请还提供一种形成超表面透镜成像装置的方法2000，包括：

S2010，使成像传感器形成为在光轴的横截面中具有位于不同位置的三个成像区域。

S2030，沿光轴在成像传感器的物侧方向部署超表面透镜，其中超表面透镜包括位于光轴的横截面中不同位置的三个相位补偿部，三个相位补偿部对入射光的相位补偿彼此不同，使得入射光在三个成像区域中分别形成图像，且所形成的三个图像与三个相位补偿部一一对应。

S2050，将合成器与成像传感器通讯连接。其中合成器用于合成三个图像。

该方法2000可以以较低的成本，比较容易的制造出成像色差小的成像装置。

在示例性实施方式中，该方法2000还包括：

S2020，在第一子透镜、第二子透镜和第三子透镜分别设置第一相位补偿部、第二相位补偿部和第三相位补偿部。其中超表面透镜包括第一子透镜、第二子透镜和第三子透镜。三个补偿机构的工作波长分别为红光波长、绿光波长和蓝光波长。该步骤可在S2030之前。

在示例性实施方式中，该方法2000还包括：

S2040，将合成器设置成用于合成三个图像。具体地用于合成出彩色图像。

以上描述仅为本申请的较佳实施方式以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的保护范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述技术构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种超表面透镜成像装置，其特征在于，包括：

成像传感器，包括在光轴的横截面中位于不同位置的三个成像区域；

超表面透镜，沿所述光轴设置于所述成像传感器的物侧方向，并包括位于所述光轴的横截面中不同位置的三个相位补偿部，所述三个相位补偿部对入射光的相位补偿彼此不同，使得所述入射光在所述三个成像区域中分别形成图像，且所形成的三个图像与所述三个相位补偿部一一对应；以及

合成器，用于合成所述三个图像。

2.根据权利要求1所述的超表面透镜成像装置，其中，还包括：

光阑，沿所述光轴设置于所述超表面透镜的物侧方向。

3.根据权利要求1所述的超表面透镜成像装置，其中，所述三个相位补偿部的工作波长相互不同。

4.根据权利要求3所述的超表面透镜成像装置，其中，所述三个相位补偿部包括：

第一相位补偿部，其工作波长为红光波长；

第二相位补偿部，其工作波长为绿光波长；以及

第三相位补偿部，其工作波长为蓝光波长。

5.根据权利要求4所述的超表面透镜成像装置，其中，所述第一相位补偿部的工作波长在680.0nm至720.0nm以内，所述第二相位补偿部的工作波长在526.0nm至566.0nm以内，所述第三相位补偿部的工作波长为515nm至555.0nm以内。

6.根据权利要求5所述的超表面透镜成像装置，其中，所述第一相位补偿部的工作波长为700.0nm，所述第二相位补偿部的工作波长为546.1nm，所述第三相位补偿部的工作波长为534.8nm。

7.根据权利要求3所述的超表面透镜成像装置，其中，还包括三个滤光片，与所述三个相位补偿部一一对应设置于所述相位补偿部的像侧方向。

8.根据权利要求3所述的超表面透镜成像装置，其中，所述相位补偿部包括多个纳米天线形成的纳米天线阵列；

所述纳米天线在所述光轴的横截面内具有相互垂直的长轴和短轴，所述纳米天线的长轴的朝向基于所述纳米天线在所述纳米天线阵列中所处的位置而设定。

9.一种超表面透镜成像方法，其特征在于，包括：

利用三个相位补偿部使入射光在三个成像区域中分别形成图像，且所形成的三个图像与所述三个相位补偿部一一对应，其中所述三个相位补偿部沿光轴设置于所述三个成像区域的物侧方向并位于所述光轴的横截面中不同位置，所述三个相位补偿部对入射光的相位补偿彼此不同，所述三个成像区域位于所述光轴的横截面中不同位置；以及

合成所述三个图像。

10.一种形成超表面透镜成像装置的方法，包括：

使成像传感器形成为在光轴的横截面中具有位于不同位置的三个成像区域；

沿所述光轴在所述成像传感器的物侧方向部署超表面透镜，其中所述超表面透镜包括位于所述光轴的横截面中不同位置的三个相位补偿部，所述三个相位补偿部对入射光的相位补偿彼此不同，使得所述入射光在所述三个成像区域中分别形成图像，且所形成的三个图像与所述三个相位补偿部一一对应；以及

将合成器与所述成像传感器通讯连接，其中所述合成器用于合成所述三个图像。

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