CN114859447A - 复合透镜及包含其的光学系统 - Google Patents

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CN114859447A CN202210726528.1A CN202210726528A CN114859447A CN 114859447 A CN114859447 A CN 114859447A CN 202210726528 A CN202210726528 A CN 202210726528A CN 114859447 A CN114859447 A CN 114859447A
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朱瑞
朱健
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Abstract

本申请实施例提供了一种复合透镜及包含其的光学系统，属于光学超透镜技术领域。该复合透镜包括从物方到像方依次排列的第一透镜和第二透镜；其中，所述第一透镜为具有正焦距的折射透镜；所述第二透镜为超透镜；所述第一透镜的物侧表面和像侧表面均为非球面；所述第一透镜和所述第二透镜还满足：t12≤0.5mm；
Figure DDA0003713447550000011
R1i>R1O；其中，t12为所述第一透镜与所述第二透镜的间距；f1为所述第一透镜的焦距；f2为所述第二透镜的焦距；R1o为所述第一透镜的物侧表面的曲率半径；R1i为所述第一透镜的像侧表面的曲率半径。该复合透镜用于光学系统促进了五片式光学系统的小型化和轻量化。

Description

复合透镜及包含其的光学系统
技术领域
本申请涉及光学超透镜的技术领域，具体地，本申请涉及复合透镜及包含其的光学系统。
背景技术
随着科技的发展，电子设备的小型化和轻型化日趋重要。在电子设备的小型化进程中，光学系统的小型化和轻型化是重要的一环。
然而，随着用户对光学系统成像质量的要求提高，为了提高光学系统的成像质量需要增加镜片的数量。反而增加了光学系统的系统总长，不利于电子设备的小型化和轻型化。
因此，亟需一种小型化的光学系统。
发明内容
为了解决现有技术中光学系统小型化受透镜片数所限制的问题，本申请实施例提供了一种复合透镜及包含其的光学系统。
第一方面，本申请实施例提供了一种复合透镜，所述复合透镜包括从物方到像方依次排列的第一透镜和第二透镜；
其中，所述第一透镜为具有正焦距的折射透镜；所述第二透镜为超透镜；
所述第一透镜的物侧表面和像侧表面均为非球面；
所述第一透镜和所述第二透镜还满足：
t12≤0.5mm；
Figure BDA0003713447530000021
R1i>R1O；
其中，t12为所述第一透镜与所述第二透镜的间距；f1为所述第一透镜的焦距；f2为所述第二透镜的焦距；R1o为所述第一透镜的物侧表面的曲率半径；R1i为所述第一透镜的像侧表面的曲率半径。
可选地，所述第二透镜包括基底层和设置于所述基底层上的至少一层纳米结构层；
所述至少一层纳米结构层中的每一层均包括周期性排布的纳米结构。
可选地，所述至少一层纳米结构层中的任一层中所述纳米结构的排列周期大于或等于0.3λc，且小于或等于2λc；
其中，λc为所述第二透镜工作波段的中心波长。
可选地，所述至少一层纳米结构层的任一层中所述纳米结构的高度大于或等于0.3λc，且小于或等于5λc；
其中，λc为所述第二透镜工作波段的中心波长。
可选地，所述至少一层纳米结构层的任一层中包括阵列排布的超结构单元；
所述超结构单元为可密堆积图形，所述可密堆积图形的顶点和/或中心位置设置有所述纳米结构。
可选地，所述基底层的材料对工作波段的消光系数小于0.01。
可选地，所述纳米结构的材料对工作波段的消光系数小于0.01。
可选地，所述基底层的材料包括熔融石英、石英玻璃、冕牌玻璃、火石玻璃、蓝宝石、晶体硅、非晶硅和氢化非晶硅。
可选地，所述纳米结构的材料包括熔融石英、石英玻璃、冕牌玻璃、火石玻璃、蓝宝石、晶体硅、非晶硅和氢化非晶硅。
可选地，所述纳米结构与所述基底层的材料不同。
可选地，所述纳米结构与所述基底层的材料相同。
可选地，所述纳米结构的形状为偏振不敏感结构。
可选地，所述偏振不敏感结构包括圆柱形、中空圆柱形、圆孔形、中空圆孔形、正方柱形、正方孔形、中空正方柱形和中空正方孔形。
可选地，所述第二透镜还包括填充物；
所述填充物填充于所述纳米结构之间；
并且，所述填充物的材料对所述工作波段的消光系数小于0.01。
可选地，所述填充物的折射率与所述纳米结构的折射率的差值的绝对值大于或等于0.5。
可选地，所述填充物包括空气、熔融石英、石英玻璃、冕牌玻璃、火石玻璃、蓝宝石、晶体硅、非晶硅和氢化非晶硅。
可选地，所述填充物的材料与所述基底层的材料不同。
可选地，所述填充物的材料与所述纳米结构的材料不同。
可选地，所述第二透镜还包括增透膜；
所述增透膜被设置于所述基底层远离所述纳米结构层的一侧，和/或，所述纳米结构层远离所述基底层的一侧。
可选地，所述超结构单元的宽谱相位满足：
Figure BDA0003713447530000031
其中，r为所述第二透镜沿径向的坐标；r0为所述第二透镜上任一点到所述第二透镜中心的距离；λ为所述第二透镜的工作波长。
可选地，所述第二透镜包括至少两层纳米结构层；
其中，任意两个相邻的纳米结构层中的纳米结构共轴设置。
可选地，所述超透镜包括至少两层纳米结构层；其中，任意相邻的纳米结构层中的纳米结构沿平行于所述超透镜的基底的方向错位排列。
可选地，所述第二透镜的相位还满足：
Figure BDA0003713447530000032
Figure BDA0003713447530000033
Figure BDA0003713447530000041
Figure BDA0003713447530000042
Figure BDA0003713447530000043
Figure BDA0003713447530000044
Figure BDA0003713447530000045
Figure BDA0003713447530000046
其中，r为所述第二透镜的中心到任一纳米结构的距离；λ为所述第二透镜的工作波长；
Figure BDA0003713447530000047
为任一与所述第二透镜工作波长相关的相位；(x，y)为超透镜镜面坐标，f2为所述第二透镜的焦距；ai和bi为实数系数。
第二方面，本申请实施例又提供了一种超透镜的加工方法，适用于上述任一实施例提供的复合透镜中的所述第二透镜，所述方法包括：
步骤S1，在所述基底层上设置一层结构层材料；
步骤S2，在所述结构层材料上涂覆光刻胶，并曝光出参考结构；
步骤S3，依据所述参考结构在所述结构层材上刻蚀出周期性排列的所述纳米结构，以形成所述纳米结构层；
步骤S4，在所述纳米结构之间设置所述填充物；
步骤S5，修整所述填充物的表面，使所述填充物的表面与所述纳米结构的表面重合。
可选地，所述方法还包括：
步骤S6，重复所述步骤S1至所述步骤S5，直至完成所有纳米结构层的设置。
第三方面，本申请实施例还提供了一种光学系统，所述光学系统包括从物方到像方依次排列的光阑、如上述任一实施例提供的复合透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜；
其中，所述第三透镜为折射透镜，并且所述第三透镜的物侧表面的曲率半径为负；
所述第四透镜为折射透镜，并且所述第四透镜的物侧表面为凹面；
所述第五透镜为折射透镜，并且所述第五透镜的物侧表面为凹面；
并且，所述第三透镜的物侧表面和像侧表面、所述第四透镜的物侧表面和像侧表面以及所述第五透镜的物侧表面和像侧表面中的至少一个表面为非球面；所述非球面包含一个反曲点；
所述光学系统还满足：
f/EPD<3；
25°≤HFOV≤55°；
0.05mm≤d2≤2mm；
其中，f为所述光学系统的焦距；EPD为所述光学系统的入瞳口径；HFOV为所述光学系统的最大视场的二分之一；d2为所述第二透镜的厚度。
可选地，所述光学系统还满足：
0.2≤R1o/f1≤0.8
其中，R1o为所述第一透镜的物侧表面的曲率半径；f1为所述第一透镜的焦距。
可选地，所述光学系统还满足：
(V1+V4)/2-V3>20；
其中，V1为所述第一透镜的阿贝数；V4为所述第四透镜的阿贝数；V3为所述第三透镜的阿贝数。
可选地，所述光学系统还满足：
1.2<TTL/ImgH<1.8；
其中，TTL为所述光学系统的系统总长；ImgH为所述光学系统的最大成像高度。
可选地，所述光学系统还满足：
Figure BDA0003713447530000061
其中，f2为光学系统中所述第二透镜的焦距；f为所述光学系统的焦距。
第四方面，本申请实施例又提供了一种成像装置，所述成像装置包括：
上述任一实施例提供的光学系统和设置于所述光学系统像面上的电子感光元件。
第五方面，本申请实施例又提供了一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括上述实施例提供的成像装置。
本申请实施例提供的复合透镜通过超透镜和折射透镜的结合，提高了光学系统的设计自由度。本申请实施例提供的超透镜加工方法，通过分层加工实现了至少一层纳米结构层的超透镜结构，提高了纳米结构的深宽比，增加了超透镜的设计自由度。本申请实施例提供的光学系统，通过采用复合透镜中的折射透镜和超透镜作为第一透镜和第二透镜，使光学系统的焦距大于3mm，但系统总长小于3mm，促进了五片式光学透镜的小型化和轻量化。
附图说明
所包括的附图用于提供本申请的进一步理解，并且被并入本说明书中构成本说明书的一部分。附图示出了本申请的实施方式，连同下面的描述一起用于说明本申请的原理。
图1示出了本申请实施例提供的复合透镜的一种可选的结构示意图；
图2示出了本申请实施例提供的超透镜的一种可选的结构示意图；
图3示出了本申请实施例提供的超透镜中纳米结构的一种可选的结构示意图；
图4示出了本申请实施例提供的超透镜中纳米结构的又一种可选的结构示意图；
图5示出了本申请实施例提供的超透镜中纳米结构的一种可选的排列方式示意图；
图6示出了本申请实施例提供的超透镜中纳米结构的又一种可选的排列方式示意图；
图7示出了本申请实施例提供的超透镜中纳米结构的又一种可选的排列方式示意图；
图8示出了本申请实施例提供的超透镜中纳米结构的又一种可选的结构示意图；
图9示出了本申请实施例提供的超透镜中纳米结构的又一种可选的结构示意图；
图10示出了本申请实施例提供的超透镜中纳米结构的又一种可选的结构示意图；
图11示出了本申请实施例提供的超透镜的又一种可选的结构示意图；
图12示出了本申请实施例提供的超透镜的又一种可选的结构示意图；
图13示出了本申请实施例提供的超透镜的又一种可选的结构示意图；
图14示出了本申请实施例提供的超透镜的一种可选的相位示意图；
图15示出了本申请实施例提供的超透镜的一种可选的透过率示意图；
图16示出了本申请实施例提供的超透镜的又一种可选的相位示意图；
图17示出了本申请实施例提供的超透镜的又一种可选的透过率示意图；
图18示出了本申请实施例提供的超透镜加工方法的一种可选的流程示意图；
图19示出了本申请实施例提供的超透镜加工方法的又一种可选的流程示意图；
图20示出了本申请实施例提供的超透镜加工方法的又一种可选的流程示意图；
图21示出了本申请实施例提供的光学系统的一种可选的结构示意图；
图22示出了本申请实施例提供的一种可选的光学系统中的第二透镜在不同波长处的相位调制示意图；
图23示出了本申请实施例提供的一种可选的光学系统的像散图；
图24示出了本申请实施例提供的一种可选的光学系统的畸变图；
图25示出了本申请实施例提供的一种可选的光学系统的调制传递函数图；
图26示出了本申请实施例提供的一种可选的光学系统中第二透镜的宽带匹配度；
图27示出了本申请实施例提供的光学系统的又一种可选的结构示意图；
图28示出了本申请实施例提供的又一种可选的光学系统中的第二透镜在不同波长处的相位调制示意图；
图29示出了本申请实施例提供的又一种可选的光学系统的像散图；
图30示出了本申请实施例提供的又一种可选的光学系统的畸变图；
图31示出了本申请实施例提供的又一种可选的光学系统的调制传递函数图；
图32示出了本申请实施例提供的一种可选的光学系统中第二透镜的宽带匹配度；
图33示出了本申请实施例提供的光学系统的又一种可选的结构示意图；
图34示出了本申请实施例提供的又一种可选的光学系统中的第二透镜在不同波长处的相位调制示意图；
图35示出了本申请实施例提供的又一种可选的光学系统的像散图；
图36示出了本申请实施例提供的又一种可选的光学系统的畸变图；
图37示出了本申请实施例提供的又一种可选的光学系统的调制传递函数图；
图38示出了本申请实施例提供的一种可选的光学系统中第二透镜的宽带匹配度；
图39示出了本申请实施例提供的光学系统的又一种可选的结构示意图；
图40示出了本申请实施例提供的又一种可选的光学系统中的第二透镜在不同波长处的相位调制示意图；
图41示出了本申请实施例提供的又一种可选的光学系统的像散图；
图42示出了本申请实施例提供的又一种可选的光学系统的畸变图；
图43示出了本申请实施例提供的又一种可选的光学系统的调制传递函数图；
图44示出了本申请实施例提供的一种可选的光学系统中第二透镜的宽带匹配度。
图中附图标记分别表示：
10-第一透镜；20-第二透镜；30-第三透镜；40-第四透镜；50-第五透镜；60-光阑；70-红外滤波片；
201-基底层；202-纳米结构层；203-超结构单元；204-增透膜；2021-纳米结构；2022-填充物；
202a-结构层材料；205-光刻胶；206-参考结构。
具体实施方式
现将在下文中参照附图更全面地描述本申请，在附图中示出了各实施方式。然而，本申请可以以许多不同的方式实施，并且不应被解释为限于本文阐述的实施方式。相反，这些实施方式被提供使得本申请将是详尽的和完整的，并且将向本领域技术人员全面传达本申请的范围。通篇相同的附图标记表示相同的部件。再者，在附图中，为了清楚地说明，部件的厚度、比率和尺寸被放大。
本文使用的术语仅用于描述具体实施方式的目的，而非旨在成为限制。除非上下文清楚地另有所指，否则如本文使用的“一”、“一个”、“该”和“至少之一”并非表示对数量的限制，而是旨在包括单数和复数二者。例如，除非上下文清楚地另有所指，否则“一个部件”的含义与“至少一个部件”相同。“至少之一”不应被解释为限制于数量“一”。“或”意指“和/或”。术语“和/或”包括相关联的列出项中的一个或更多个的任何和全部组合。
除非另有限定，否则本文使用的所有术语，包括技术术语和科学术语，具有与本领域技术人员所通常理解的含义相同的含义。如共同使用的词典中限定的术语应被解释为具有与相关的技术上下文中的含义相同的含义，并且除非在说明书中明确限定，否者不在理想化的或者过于正式的意义上将这些术语解释为具有正式的含义。
“包括”或“包含”的含义指明了性质、数量、步骤、操作、部件、部件或它们的组合，但是并未排除其他的性质、数量、步骤、操作、部件、部件或它们的组合。
本文参照作为理想化的实施方式的截面图描述了实施方式。从而，预见到作为例如制造技术和/或公差的结果的、相对于图示的形状变化。因此，本文描述的实施方式不应被解释为限于如本文示出的区域的具体形状，而是应包括因例如制造导致的形状的偏差。例如，被示出或描述为平坦的区域可以典型地具有粗糙和/或非线性特征。而且，所示出的锐角可以被倒圆。因此，图中所示的区域在本质上是示意性的，并且它们的形状并非旨在示出区域的精确形状并且并非旨在限制权利要求的范围。
在下文中，将参照附图描述根据本申请的示例性实施方式。
在光学系统的小型化进程中，使用传统塑胶透镜的光学系统由于其注塑工艺的限制，很难在厚度和大曲率方面有所突破，从而导致五片式透镜结构的光学系统在各透镜厚度、各透镜间隔和系统总长上难以突破。另一方面，塑胶透镜的可选材料只有十多种，从而限制了光学系统像差校正的自由度。目前，虽然有玻璃树脂混合镜片在一定程度上解决了色差等问题，但注塑工艺仍然极大地妨碍了光学系统的小型化和轻量化。现如今，光学系统的系统总长每缩小1毫米都要付出巨大的努力。
第一方面，本申请实施例提供了一种复合透镜，如图1所示，该复合透镜包括从物方到像方依次排列的第一透镜10和第二透镜20。其中，第一透镜10为具有正焦距的折射透镜，第二透镜20为超透镜。第一透镜10的物侧表面和像侧表面均为非球面；第一透镜10和第二透镜20还满足下述公式(1)：
t12≤0.5mm； (1-1)
Figure BDA0003713447530000111
R1i>R1O； (1-3)
公式(1-1)至公式(1-3)中，t12为第一透镜10与第二透镜20的间距；f1为第一透镜10的焦距；f2为第二透镜20的焦距；R1o为第一透镜10的物侧表面的曲率半径；R1i为第一透镜10的像侧表面的曲率半径。需要说明的是，间距t12需小于一个参考数值。可选地，在当该复合透镜用于消费电子设备中时，t12小于0.5mm。
该复合透镜借助非球面透镜与超透镜组合，能够用于镜片数不小于四的镜组中为后续镜组像差矫正减轻压力；其次，若第二透镜20采用除超透镜之外的其他透镜，则第二透镜20需要多个反曲点等高次曲面结构才能达到类似的结果，但现有的加工工艺不支持如此复杂的设计；并且，借助超透镜的厚度远小于折射透镜的优势，可有效降低光学系统的系统总长(TTL，Total Tracking Length)
根据本申请的实施方式，第一透镜10的材料可以是光学玻璃，例如冕牌玻璃、火石玻璃、石英玻璃等；也可以是各类光学塑料，例如APL5514、OKP4HT等。优选地，第一透镜10选用光学塑料。第一透镜10采用光学塑料可通过注塑来低成本、大批量的实现非球面透镜量产。
根据本申请的实施方式，可选地，第二透镜20的聚光能力小于第一透镜10。第二透镜20的作用包括校正第一透镜10的色球差、其他单色像差和横轴色差。优选地，第二透镜10与第一透镜20的焦距比值的绝对值需大于8。
接下来结合图2至图17对本申请实施例提供的超透镜(即第二透镜20)进行描述。
具体而言，超透镜为超表面的一种具体应用，超表面通过周期性排列的亚波长尺寸纳米结构对入射光的相位、幅度和偏振进行调制。
图2示出了本申请实施例提供的超透镜的一种可选的结构示意图。参见图2，第二透镜20包括基底层201和设置于基底层201上的至少一层纳米结构层202。其中，至少一层纳米结构层202中的每一层均包括周期性排布的纳米结构2021。
根据本申请的实施方式，可选地，至少一层纳米结构层202中的任一层中，纳米结构2021的排列周期大于或等于0.3λc，且小于或等于2λc；其中，λc为第二透镜20工作波段的中心波长。
根据本申请的实施方式，可选地，至少一层纳米结构层202的任一层中纳米结构2021的高度大于或等于0.3λc，且小于或等于5λc；其中，λc为第二透镜20工作波段的中心波长。
图3和图4示出了第二透镜20中任一层纳米结构层202中纳米结构2021的透视图。可选地，图3为圆柱形结构。可选地，图4中的纳米结构2021为正方柱形结构。可选地，如图1和图4所示，第二透镜20还包括填充物2022，填充物2022填充于纳米结构2021之间，并且，填充物2022的材料对工作波段的消光系数小于0.01。可选地，填充物包括空气或在工作波段透明或半透明的其他材料。根据本申请的实施方式，填充物2022的材料的折射率与纳米结构2021的折射率之间的差值的绝对值应大于或等于0.5。当本申请实施例提供的超透镜具有至少两层纳米结构层12时，距离基底层201最远的纳米结构层202中的填充物2022可以是空气。
本申请一些可选的实施例中，如图5至图7所示，至少一层纳米结构层202的任意一层中包括阵列排布的超结构单元203。该超结构单元203为可密堆积图形，该可密堆积图形的顶点和/或中心位置设置有纳米结构2021。本申请实施例中，可密堆积图形指的是一种或多种可以无缝隙不重叠地填充整个平面的图形。
如图5所示，根据本申请的实施方式，超结构单元可以布置成扇形。如图6所示，根据本申请的实施方式，超结构单元可以布置成正六边形的阵列。此外，如图7所示，根据本申请的实施方式，超结构单元203可以布置成正方形的阵列。本领域技术人员应认识到，纳米结构层202中包括的超结构单元203还可以包括其他形式的阵列布置，所有这些变型方案均涵盖于本申请的范围内。
可选地，本申请实施例提供的超结构单元203的宽谱相位与超透镜的工作波段还满足：
Figure BDA0003713447530000131
公式(2)中，r为第二透镜20沿径向的坐标；r0为第二透镜20上任一点到第二透镜20中心的距离；λ为第二透镜20的工作波长。
示例性地，本申请实施例提供的纳米结构2021可以是偏振不敏感结构，此类结构对入射光施加一个传播相位。根据本申请的实施方式，如图8、图9和图10所示，纳米结构2021可以是正结构，也可以是负结构。例如，纳米结构2021的形状包括圆柱、中空圆柱、正方形棱柱、中空正方形棱柱等。
更有利地，如图11所示，本申请实施例提供的第二透镜20包括至少两层纳米结构层202。可选地，如图12中的(a)所示，至少两层纳米结构202中相邻的纳米结构层中的纳米结构2021共轴排列。前述共轴排列是指相邻两层的纳米结构层12中的纳米结构2021排列周期相同；或相邻两层纳米结构层中同一位置的纳米结构2021的轴线重合。可选地，如图12中的(b)所示，至少两层纳米结构202中相邻的纳米结构层中的纳米结构2021沿平行于超透镜的基底201的方向错位排列。这种排列方式有利于突破加工工艺对超透镜中纳米结构的深宽比的限制，从而实现更高的设计自由度。图11中左图示出了一种可选的三层纳米结构层的透视图。图11中右图示出了每一层纳米结构层的俯视图。根据本申请的实施方式，相邻的纳米结构层202中的纳米结构2021的形状、尺寸或材料可以相同，也可以不同。根据本申请的实施方式，相邻的纳米结构层202中的填充物2022可以相同，也可以不同。
示例性地，图8中的a至图8中的d分别示出了纳米结构2021的形状包括圆柱、中空圆柱、正方形柱和中空正方形柱，且纳米结构2021周围填充有填充物2022。图8中，纳米结构2021被设置于正四边形的超结构单元203的中心位置。在本申请的可选实施例中，图9中的a至图9中的d分别示出了有纳米结构2021的形状包括圆柱、中空圆柱、正方形柱和中空正方形柱，且纳米结构2021周围无填充物2022。图9中，纳米结构2021被设置于正四边形的超结构单元203的中心位置。
根据本申请的实施方式，图10中的a至图10中的d分别示出了纳米结构2021的形状包括正方形柱、圆柱、中空正方形柱和中空圆柱，且纳米结构2021的周围无填充物2022。图10a至图10d中，纳米结构2021被设置于正六边形的超结构单元203的中心位置。可选地，图10中的e至图10中的h分别示出了纳米结构2021为负纳米结构，如正方形孔柱、圆形孔柱、正方形环柱和圆形环柱。图10e至图10h中，纳米结构2021为设置于正六边形的超结构单元203中心位置的负结构。
在一种可选的实施方式中，如图13所示，本申请实施例提供的第二透镜20还包括增透膜204。增透膜204被设置于基底层201远离至少一层纳米结构层202的一侧；或者，增透膜204被设置于至少一层纳米结构层202与空气相邻的一侧。增透膜204的作用是对入射的辐射起到增透减反的作用。
根据本申请的实施方式，基底层201的材质为对工作波段消光系数小于0.01的材料。例如，基底层201的材料包括熔融石英、石英玻璃、冕牌玻璃、火石玻璃、蓝宝石、晶体硅、非晶硅和氢化非晶硅。再例如，当第二透镜20的工作波段为可见光波段时，基底层201的材料包括熔融石英、石英玻璃、冕牌玻璃、火石玻璃、蓝宝石和碱性玻璃。在本申请的一些实施例中，纳米结构2021的材质与基底层201的材料相同。在本申请的又一些实施例中，纳米结构2021的材质与基底层201的材料不同。可选地，填充物2022的材料与基底层201的材料相同。可选地，填充物2022的材料与基底层201的材料不同。
应理解，在本申请一些可选的实施方式中，填充物2022与纳米结构2021的材质相同。在本申请又一些可选的实施方式中，填充物2022与纳米结构2021的材质不同。示例性地，填充物2022的材料为工作波段的高透过率材料，其消光系数小于0.01。示例性地，填充物2022的材料包括熔融石英、石英玻璃、冕牌玻璃、火石玻璃、蓝宝石、晶体硅、非晶硅和氢化非晶硅。
可选地，本申请实施例提供的第二透镜20的等效折射率范围小于2。等效折射率范围为第二透镜20的最大折射率减去其最小折射率。根据本申请的实施方式，本申请实施例提供的第二透镜20的相位还满足公式(3)：
Figure BDA0003713447530000151
Figure BDA0003713447530000152
Figure BDA0003713447530000153
Figure BDA0003713447530000154
Figure BDA0003713447530000161
Figure BDA0003713447530000162
Figure BDA0003713447530000163
Figure BDA0003713447530000164
其中，r为第二透镜20的中心到任一纳米结构中心的距离；λ为第二透镜20的工作波长，
Figure BDA0003713447530000165
为任一与工作波长相关的相位，(x，y)为所述第二透镜20上的坐标(在一些情况下可以理解为基底层201表面的坐标)，f2为第二透镜20的焦距，ai和bi为实数系数。超透镜(即第二透镜20)的相位可以用高次多项式表达，高次多项式包括奇次多项式和偶次多项式。为了不破坏超透镜相位的旋转对称性，通常只能对偶次多项式对应的相位进行优化，这大大降低了超透镜的设计自由度。而上述公式(3-1)至公式(3-8)中，公式(3-4)至公式(3-6)相比其余公式，能够对满足奇次多项式的相位进行优化而不破坏超透镜相位的旋转对称性，从而大大提高了超透镜的优化自由度。
可选地，本申请实施例提供的第二透镜20的实际相位与理想相位的匹配，也就是第二透镜20的宽带相位匹配度由公式(4)给出：
Figure BDA0003713447530000166
公式(4)中λmax和λmin分别为第二透镜20工作波段的上限和下限，例如λmax＝700nm，λmin＝400nm。
Figure BDA0003713447530000167
与
Figure BDA0003713447530000168
分别为理论目标相位和实际数据库内相位。
实施例1
在一种示例性的实施例中，本申请实施例提供了一种第二透镜20。该第二透镜20包括基底层201和设置于基底层201上的两层纳米结构层202。其中，两层纳米结构层202中的沿着远离基底层201的方向依次为第一纳米结构层和第二纳米结构层。该第二透镜20的具体参数如表1所示。图14示出了实施例1提供的第二透镜20的相位图，图14的横坐标为入射辐射的波长，纵坐标为纳米结构2021的编号。图15示出了实施例1提供的第二透镜20的透过率示意图，图15的横坐标为入射辐射的波长，纵坐标为纳米结构2021的编号。
实施例1中，第二透镜20中任一超结构单元203的宽谱相位相应与波长满足如下关系：
Figure BDA0003713447530000171
其中，r为第二透镜20沿径向的坐标；r0为第二透镜20上任一点到第二透镜20中心的距离；λ为第二透镜20的工作波长。
表1
Figure BDA0003713447530000172
实施例2
在又一种示例性的实施例中，本申请实施例提供了一种第二透镜20。该第二透镜20包括基底层201和设置于基底层201上的两层纳米结构层202。其中，两层纳米结构层202中的沿着远离基底层201的方向依次为第一纳米结构层和第二纳米结构层。该第二透镜20的具体参数如表2所示。图16示出了实施例2提供的第二透镜20的相位图，图16的横坐标为入射辐射的波长，纵坐标为纳米结构2021的编号。图17示出了实施例2提供的第二透镜20的透过率示意图，图17的横坐标为入射辐射的波长，纵坐标为纳米结构2021的编号。
实施例2中，第二透镜20中任一超结构单元203的宽谱相位相应与波长满足如下关系：
Figure BDA0003713447530000181
其中，r为第二透镜20沿径向的坐标；r0为第二透镜20上任一点到第二透镜20中心的距离；λ为第二透镜20的工作波长。
表2
Figure BDA0003713447530000182
Figure BDA0003713447530000191
第二方面，本申请实施例还提供了一种超透镜的加工方法，适用于本申请任一实施例提供的第二透镜20。如图18至图20所示，该方法至少包括步骤S1至步骤S5。
步骤S1，在基底层201上设置一层结构层材料202a。
步骤S2，在结构层材料202a上涂覆光刻胶205，并曝光出参考结构206。
步骤S3，依据参考结构206在结构层材料202a上刻蚀出周期性排列的纳米结构2021，以形成纳米结构层202。
步骤S4，在纳米结构2021之间设置填充物2022。
步骤S5，修整填充物2022的表面，使填充物2022的表面与纳米结构2021的表面重合。
可选地，如图19所示，本申请实施例提供的方法还包括：
步骤S6，重复步骤S1至步骤S5，直至完成所有纳米结构层的设置。
第三方面，本申请实施例还提供了一种光学系统，如图21、图27、图33、图35和图39所示，该光学系统包括从物方到像方依次排列的光阑60、上述任一实施例提供的复合透镜、第三透镜30、第四透镜40和第五透镜50。
其中，第三透镜30为折射透镜，并且第三透镜30的物侧表面的曲率半径为负；第四透镜40为折射透镜，并且第四透镜40的物侧表面为凹面；第五透镜50为折射透镜，并且第五透镜50的物侧表面为凹面；并且，第三透镜30的物侧表面和像侧表面、第四透镜40的物侧表面和像侧表面以及第五透镜50的物侧表面和像侧表面中的至少一个表面为非球面；所述非球面包含一个反曲点。
进一步地，本申请实施例提供的光学系统还满足如下公式(5)：
f/EPD<3； (5-1)
25°≤HFOV≤55°；(5-2)
0.05mm≤d2≤2mm； (5-3)
其中，f为光学系统的焦距；EPD为光学系统的入瞳口径(Entrance PupilDiameter)；HFOV为光学系统的最大视场的二分之一(Half Field of View)；d2为第二透镜20的厚度。
根据本申请可选的实施方式，本申请实施例提供的光学系统还满足：
0.2≤R1o/f1≤0.8； (6)
公式(6)中，R1o为第一透镜10的物侧表面的曲率半径；f1为第一透镜10的焦距。根据本申请可选的实施方式，本申请实施例提供的光学系统还满足：
(V1+V4)/2-V3>20； (7)
其中，V1为第一透镜10的阿贝数；V4为第四透镜40的阿贝数；V3为第三透镜30的阿贝数。
在一些示例的实施例中，本申请实施例提供的光学系统还满足：
1.2<TTL/ImgH<1.8； (8)
其中，TTL为光学系统的系统总长(Total Tracking Length)；ImgH为所述光学系统的最大成像高度(Image High)。最大成像高度是指电子感光元件的有效感测区域对角线长度的二分之一。在又一些示例的实施例中，本申请实施例提供的光学系统还满足：
Figure BDA0003713447530000201
其中，f2为光学系统中第二透镜20的焦距；f为该光学系统的焦距。
更进一步地，本申请实施例提供的光学系统中，第三透镜30、第四透镜40和第五透镜50三个透镜中的非球面满足：
Figure BDA0003713447530000211
公式(10)中，z表示平行于z轴的表面矢量，c为非球面中心点曲率，k为二次曲面常数，A～J分别对应高阶系数，Z轴为本申请实施例提供的光学系统的光轴。
根据本申请的实施方式，第五透镜50用于矫正第一至第四透镜的光学像差，包括但不限于单色像差和复色像差。
实施例3
示例性地，如图21所示，本申请实施例提供了一种光学系统。该光学系统包括从物方到像方依次排列的光阑60、上述任一实施例提供的复合透镜、第三透镜30、第四透镜40和第五透镜50。
其中，第三透镜30为折射透镜，并且第三透镜30的物侧表面的曲率半径为负；第四透镜40为折射透镜，并且第四透镜40的物侧表面为凹面；第五透镜50为折射透镜，并且第五透镜50的物侧表面为凹面；并且，第三透镜30的物侧表面和像侧表面、第四透镜40的物侧表面和像侧表面以及第五透镜50的物侧表面和像侧表面中的至少一个表面为非球面；所述非球面包含一个反曲点。
并且，实施例3提供的光学系统还满足公式(5)：
f/EPD<3； (5-1)
25°≤HFOV≤55°； (5-2)
0.05mm≤d2≤2mm； (5-3)
其中，f为光学系统的焦距；EPD为光学系统的入瞳口径(Entrance PupilDiameter)；HFOV为光学系统的最大视场的二分之一(Half Field of View)；d2为第二透镜20的厚度。
实施例3提供的光学系统的系统参数如表3-1所示，表3-1中VIS表示可见光波段。该光学系统中各个透镜表面的曲率、厚度和折射率等参数如表3-2所示。该光学系统中各个透镜的表面的非球面系数如表3-3所示。图22示出了实施例3提供的光学系统中第二透镜20在486.13nm、587.56nm和656.27nm处的相位调制示意图。由图22可得，第二透镜20在不同波长处的相位覆盖0～2π。图23示出了该光学系统的像散图。由图23可知，该光学系统的子午像散不超过0.05mm，弧矢像散约为0。图24示出了该光学系统的畸变图(也称为场曲图)。由图24可得，该光学系统的在0到1视场内的畸变不超过5％。图25示出了该光学系统的调制传递函数(MTF，Modulation Transfer Function)。根据图25可知，该光学系统在不同视场的调制传递函数均接近衍射极限。图26示出了实施例3提供的光学系统中第二透镜20的宽带匹配度。有图26可知，实施例3中第二透镜20的实际相位与理论相位匹配度大于90％。由上可知，实施例3提供的光学系统成像效果良好，像散和畸变控制优秀。
表3-1
参数项目 数值
工作波段(WL) VIS(400-700nm)
等效焦距(EFL) 3mm
视场角(2ω) 74°
F数 2.23
像高(ImgH) 2.4mm
系统总长度(TTL) 3mm
表3-2
Figure BDA0003713447530000221
Figure BDA0003713447530000231
表3-3
Figure BDA0003713447530000232
Figure BDA0003713447530000241
实施例4
示例性地，如图27所示，本申请实施例提供了一种光学系统。该光学系统包括从物方到像方依次排列的光阑60、上述任一实施例提供的复合透镜、第三透镜30、第四透镜40和第五透镜50。
其中，第三透镜30为折射透镜，并且第三透镜30的物侧表面的曲率半径为负；第四透镜40为折射透镜，并且第四透镜40的物侧表面为凹面；第五透镜50为折射透镜，并且第五透镜50的物侧表面为凹面；并且，第三透镜30的物侧表面和像侧表面、第四透镜40的物侧表面和像侧表面以及第五透镜50的物侧表面和像侧表面中的至少一个表面为非球面；所述非球面包含一个反曲点。
并且，实施例4提供的光学系统还满足公式(5)：
f/EPD<3； (5-1)
25°≤HFOV≤55°； (5-2)
0.05mm≤d2≤2mm； (5-3)
其中，f为光学系统的焦距；EPD为光学系统的入瞳口径(Entrance PupilDiameter)；HFOV为光学系统的最大视场的二分之一(Half Field of View)；d2为第二透镜20的厚度。
实施例4提供的光学系统的系统参数如表4-1所示，表4-1中VIS表示可见光波段。该光学系统中各个透镜表面的曲率、厚度和折射率等参数如表4-2所示。该光学系统中各个透镜的表面的非球面系数如表4-3所示。图28示出了实施例4提供的光学系统中第二透镜20在486.13nm、587.56nm和656.27nm处的相位调制示意图。由图28可得，第二透镜20在不同波长处的相位覆盖0～2π。图29示出了该光学系统的像散图。由图29可知，该光学系统的子午像散不超过0.2mm，弧矢像散约为0。图30示出了该光学系统的畸变图(也称为场曲图)。由图30可得，该光学系统的在0到1视场内的畸变不超过10％。图31示出了该光学系统的调制传递函数(MTF，Modulation Transfer Function)。根据图31可知，该光学系统在不同视场的调制传递函数均接近衍射极限。图32示出了实施例4提供的光学系统中第二透镜20的宽带匹配度。有图32可知，实施例4中第二透镜20的实际相位与理论相位匹配度大于90％。由上可知，实施例4提供的光学系统成像效果良好，像散和畸变控制优秀。
表4-1
参数项目 数值
工作波段(WL) VIS(400-700nm)
等效焦距(EFL) 3mm
视场角(2ω) 80°
F数 2.3
像高(ImgH) 2.52mm
系统总长度(TTL) 3mm
表4-2
Figure BDA0003713447530000251
Figure BDA0003713447530000261
表4-3
Figure BDA0003713447530000262
实施例5
示例性地，如图33所示，本申请实施例提供了一种光学系统。该光学系统包括从物方到像方依次排列的光阑60、上述任一实施例提供的复合透镜、第三透镜30、第四透镜40和第五透镜50。
其中，第三透镜30为折射透镜，并且第三透镜30的物侧表面的曲率半径为负；第四透镜40为折射透镜，并且第四透镜40的物侧表面为凹面；第五透镜50为折射透镜，并且第五透镜50的物侧表面为凹面；并且，第三透镜30的物侧表面和像侧表面、第四透镜40的物侧表面和像侧表面以及第五透镜50的物侧表面和像侧表面中的至少一个表面为非球面；所述非球面包含一个反曲点。
并且，实施例5提供的光学系统还满足公式(5)：
f/EPD<3； (5-1)
25°≤HFOV≤55°； (5-2)
0.05mm≤d2≤2mm； (5-3)
其中，f为光学系统的焦距；EPD为光学系统的入瞳口径(Entrance PupilDiameter)；HFOV为光学系统的最大视场的二分之一(Half Field of View)；d2为第二透镜20的厚度。
实施例5提供的光学系统的系统参数如表5-1所示，表5-1中VIS表示可见光波段。该光学系统中各个透镜表面的曲率、厚度和折射率等参数如表5-2所示。该光学系统中各个透镜的表面的非球面系数如表5-3所示。图34示出了实施例5提供的光学系统中第二透镜20在486.13nm、587.56nm和656.27nm处的相位调制示意图。由图34可得，第二透镜20在不同波长处的相位覆盖0～2π。图35示出了该光学系统的像散图。由图35可知，该光学系统的子午像散不超过0.4mm，弧矢像散不超过0.1mm。图36示出了该光学系统的畸变图(也称为场曲图)。由图36可得，该光学系统的在0到1视场内的畸变不超过5％。图37示出了该光学系统的调制传递函数(MTF，Modulation Transfer Function)。根据图37可知，该光学系统在不同视场的调制传递函数均接近衍射极限。图38示出了实施例5提供的光学系统中第二透镜20的宽带匹配度。有图38可知，实施例5中第二透镜20的实际相位与理论相位匹配度大于90％。由上可知，实施例5提供的光学系统成像效果良好，像散和畸变控制优秀。
表5-1
参数项目 数值
工作波段(WL) VIS(400-700nm)
等效焦距(EFL) 3.2mm
视场角(2ω) 72°
F数 2.25
像高(ImgH) 2.2mm
系统总长度(TTL) 3.2mm
表5-2
Figure BDA0003713447530000281
Figure BDA0003713447530000291
表5-3
Figure BDA0003713447530000292
实施例6
示例性地，如图39所示，本申请实施例提供了一种光学系统。该光学系统包括从物方到像方依次排列的光阑60、上述任一实施例提供的复合透镜、第三透镜30、第四透镜40和第五透镜50。
其中，第三透镜30为折射透镜，并且第三透镜30的物侧表面的曲率半径为负；第四透镜40为折射透镜，并且第四透镜40的物侧表面为凹面；第五透镜50为折射透镜，并且第五透镜50的物侧表面为凹面；并且，第三透镜30的物侧表面和像侧表面、第四透镜40的物侧表面和像侧表面以及第五透镜50的物侧表面和像侧表面中的至少一个表面为非球面；所述非球面包含一个反曲点。
并且，实施例6提供的光学系统还满足公式(5)：
f/EPD<3； (5-1)
25°≤HFOV≤55°； (5-2)
0.05mm≤d2≤2mm；(5-3)
其中，f为光学系统的焦距；EPD为光学系统的入瞳口径(Entrance PupilDiameter)；HFOV为光学系统的最大视场的二分之一(Half Field of View)；d2为第二透镜20的厚度。
实施例6提供的光学系统的系统参数如表6-1所示，表6-1中VIS表示可见光波段。该光学系统中各个透镜表面的曲率、厚度和折射率等参数如表6-2所示。该光学系统中各个透镜的表面的非球面系数如表6-3所示。图40示出了实施例6提供的光学系统中第二透镜20在486.13nm、587.56nm和656.27nm处的相位调制示意图。由图40可得，第二透镜20在不同波长处的相位覆盖0～2π。图41示出了该光学系统的像散图。由图41可知，该光学系统的子午像散不超过0.4mm，弧矢像散不超过0.1mm。图42示出了该光学系统的畸变图(也称为场曲图)。由图42可得，该光学系统的在0到1视场内的畸变不超过5％。图43示出了该光学系统的调制传递函数(MTF，Modulation Transfer Function)。根据图43可知，该光学系统在不同视场的调制传递函数均接近衍射极限。图44示出了实施例6提供的光学系统中第二透镜20的宽带匹配度。有图44可知，实施例6中第二透镜20的实际相位与理论相位匹配度大于90％。由上可知，实施例6提供的光学系统成像效果良好，像散和畸变控制优秀。
表6-1
Figure BDA0003713447530000301
Figure BDA0003713447530000311
表6-2
Figure BDA0003713447530000312
表6-3
Figure BDA0003713447530000313
Figure BDA0003713447530000321
可以理解的是，在一些可选的实施方式中，上述任一实施例提供的光学系统中还包括红外滤波片70，红外滤波片70设置于第五透镜50和光学系统的像面之间，用于提供该光学系统在可见光波段的成像质量。需要注意的是，本申请实施例提供的超透镜(即第二透镜20)可以通过半导体工艺加工，具有重量轻、厚度薄、构及工艺简单、成本低及量产一致性高等优点。
综上所述，本申请实施例提供的复合透镜通过超透镜和折射透镜的结合，提高了光学系统的设计自由度。本申请实施例提供的超透镜加工方法，通过分层加工实现了至少一层纳米结构层的超透镜结构，提高了纳米结构的深宽比，增加了超透镜的设计自由度。本申请实施例提供的光学系统，通过采用复合透镜中的折射透镜和超透镜作为第一透镜和第二透镜，使光学系统的焦距大于3mm，且系统总长小于3mm，促进了五片式光学透镜的小型化和轻量化。
以上所述，仅为本申请实施例的具体实施方式，但本申请实施例的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请实施例披露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请实施例的保护范围之内。因此，本申请实施例的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (32)

1.一种复合透镜，其特征在于，所述复合透镜包括从物方到像方依次排列的第一透镜(10)和第二透镜(20)；
其中，所述第一透镜(10)为具有正焦距的折射透镜；所述第二透镜(20)为超透镜；
所述第一透镜(10)的物侧表面和像侧表面均为非球面；
所述第一透镜(10)和所述第二透镜(20)还满足：
t12≤0.5mm；
Figure FDA0003713447520000011
R1i＞R1O；
其中，t12为所述第一透镜(10)与所述第二透镜(20)的间距；f1为所述第一透镜(10)的焦距；f2为所述第二透镜(20)的焦距；R1i为所述第一透镜(10)的像侧表面的曲率半径；R1o为所述第一透镜(10)的物侧表面的曲率半径。
2.如权利要求1所述的复合透镜，其特征在于，所述第二透镜(20)包括基底层(201)和设置于所述基底层(201)上的至少一层纳米结构层(202)；
所述至少一层纳米结构层(202)中的每一层均包括周期性排布的纳米结构(2021)。
3.如权利要求2所述的复合透镜，其特征在于，所述至少一层纳米结构层(202)中的任一层中所述纳米结构(2021)的排列周期大于或等于0.3λc，且小于或等于2λc；
其中，λc为所述第二透镜(20)工作波段的中心波长。
4.如权利要求2所述的复合透镜，其特征在于，所述至少一层纳米结构层(202)的任一层中所述纳米结构(2021)的高度大于或等于0.3λc，且小于或等于5λc；
其中，λc为所述第二透镜(20)工作波段的中心波长。
5.如权利要求2所述的复合透镜，其特征在于，所述至少一层纳米结构层(202)的任一层中包括阵列排布的超结构单元(203)；
所述超结构单元(203)为可密堆积图形，所述可密堆积图形的顶点和/或中心位置设置有所述纳米结构(2021)。
6.如权利要求2所述的复合透镜，其特征在于，所述基底层(201)的材料对工作波段的消光系数小于0.01。
7.如权利要求2所述的复合透镜，其特征在于，所述纳米结构(2021)的材料对工作波段的消光系数小于0.01。
8.如权利要求6所述的复合透镜，其特征在于，所述基底层(201)的材料包括熔融石英、石英玻璃、冕牌玻璃、火石玻璃、蓝宝石、晶体硅、非晶硅和氢化非晶硅。
9.如权利要求7所述的复合透镜，其特征在于，所述纳米结构(2021)的材料包括熔融石英、石英玻璃、冕牌玻璃、火石玻璃、蓝宝石、晶体硅、非晶硅和氢化非晶硅。
10.如权利要求2-9任一所述的复合透镜，其特征在于，所述纳米结构(2021)与所述基底层(201)的材料不同。
11.如权利要求2-9任一所述的复合透镜，其特征在于，所述纳米结构(2021)与所述基底层(201)的材料相同。
12.如权利要求2-9中任一所述的复合透镜，其特征在于，所述纳米结构(2021)的形状为偏振不敏感结构。
13.如权利要求12所述的复合透镜，其特征在于，所述偏振不敏感结构包括圆柱形、中空圆柱形、圆孔形、中空圆孔形、正方柱形、正方孔形、中空正方柱形和中空正方孔形。
14.如权利要求2-9中任一所述的复合透镜，其特征在于，所述第二透镜(20)还包括填充物(2022)；
所述填充物(2022)填充于所述纳米结构(2021)之间；
并且，所述填充物(2022)的材料对所述工作波段的消光系数小于0.01。
15.如权利要求14所述的复合透镜，其特征在于，所述填充物(2022)的折射率与所述纳米结构(2021)的折射率的差值的绝对值大于或等于0.5。
16.如权利要求14所述的复合透镜，其特征在于，所述填充物包括空气、熔融石英、石英玻璃、冕牌玻璃、火石玻璃、蓝宝石、晶体硅、非晶硅和氢化非晶硅。
17.如权利要求16所述的复合透镜，其特征在于，所述填充物的材料与所述基底层(201)的材料不同。
18.如权利要求16所述的复合透镜，其特征在于，所述填充物的材料与所述纳米结构(2021)的材料不同。
19.如权利要求2-9中任一所述的复合透镜，其特征在于，所述第二透镜(20)还包括增透膜(204)；
所述增透膜(204)被设置于所述基底层(201)远离所述纳米结构层(202)的一侧，和/或，所述纳米结构层(202)远离所述基底层(201)的一侧。
20.如权利要求5所述的复合透镜，其特征在于，所述超结构单元(203)的宽谱相位满足：
Figure FDA0003713447520000041
其中，r为所述第二透镜(20)沿径向的坐标；r0为所述第二透镜上任一点到所述第二透镜(20)中心的距离；λ为所述第二透镜(20)的工作波长。
21.如权利要求2-9中任一所述的复合透镜，其特征在于，所述第二透镜(20)包括至少两层纳米结构层(202)；
其中，任意两个相邻的纳米结构层(202)中的纳米结构共轴设置。
22.如权利要求2-9中任一所述的复合透镜，其特征在于，所述超透镜包括至少两层纳米结构层(202)；其中，任意相邻的纳米结构层(202)中的纳米结构沿平行于所述超透镜的基底的方向错位排列。
23.如权利要求2所述的复合透镜，其特征在于，所述第二透镜(20)的相位还满足：
Figure FDA0003713447520000042
Figure FDA0003713447520000043
Figure FDA0003713447520000044
Figure FDA0003713447520000045
Figure FDA0003713447520000046
Figure FDA0003713447520000051
Figure FDA0003713447520000052
Figure FDA0003713447520000053
其中，r为所述第二透镜(20)的中心到任一纳米结构的距离；λ为所述第二透镜(20)的工作波长；
Figure FDA0003713447520000054
为任一与所述第二透镜(20)工作波长相关的相位；(x，y)为超透镜镜面坐标，f2为所述第二透镜(20)的焦距；ai和bi为实数系数。
24.一种超透镜的加工方法，其特征在于，适用于如权利要求1-23任一所述的复合透镜中的所述第二透镜(20)，所述方法包括：
步骤S1，在所述基底层(201)上设置一层结构层材料(202a)；
步骤S2，在所述结构层材料(202a)上涂覆光刻胶(204)，并曝光出参考结构(205)；
步骤S3，依据所述参考结构(205)在所述结构层材料(202a)上刻蚀出周期性排列的所述纳米结构(2021)，以形成所述纳米结构层(202)；
步骤S4，在所述纳米结构(2021)之间设置填充物(2022)；
步骤S5，修整所述填充物(2022)的表面，使所述填充物(2022)的表面与所述纳米结构(2021)的表面重合。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
步骤S6，重复所述步骤S1至所述步骤S5，直至完成所有纳米结构层的设置。
26.一种光学系统，其特征在于，所述光学系统包括从物方到像方依次排列的光阑(60)、如权利要求1-25中任一所述的复合透镜、第三透镜(30)、第四透镜(40)和第五透镜(50)；
其中，所述第三透镜(30)为折射透镜，并且所述第三透镜(30)的物侧表面的曲率半径为负；
所述第四透镜(40)为折射透镜，并且所述第四透镜(40)的物侧表面为凹面；
所述第五透镜(50)为折射透镜，并且所述第五透镜(50)的物侧表面为凹面；
并且，所述第三透镜(30)的物侧表面和像侧表面、所述第四透镜(40)的物侧表面和像侧表面以及所述第五透镜(50)的物侧表面和像侧表面中的至少一个表面为非球面；所述非球面包含一个反曲点；
所述光学系统还满足：
f/EPD＜3；
25°≤HFOV≤55°；
0.05mm≤d2≤2mm；
其中，f为所述光学系统的焦距；EPD为所述光学系统的入瞳口径；HFOV为所述光学系统的最大视场的二分之一；d2为所述第二透镜(20)的厚度。
27.如权利要求26所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还满足：
0.2≤R1o/f1≤0.8
其中，R1o为所述第一透镜(10)的物侧表面的曲率半径；f1为所述第一透镜(10)的焦距。
28.如权利要求26所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还满足：
(V1+V4)/2-V3＞20；
其中，V1为所述第一透镜(10)的阿贝数；V4为所述第四透镜(40)的阿贝数；V3为所述第三透镜(30)的阿贝数。
29.如权利要求26所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还满足：
1.2＜TTL/ImgH＜1.8；
其中，TTL为所述光学系统的系统总长；ImgH为所述光学系统的最大成像高度。
30.如权利要求26所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还满足：
Figure FDA0003713447520000071
其中，f2为光学系统中所述第二透镜(20)的焦距；f为所述光学系统的焦距。
31.一种成像装置，其特征在于，所述成像装置包括：
如权利要求26-30中任一所述的光学系统和设置于所述光学系统像面上的电子感光元件。
32.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求31所述的成像装置。
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