TW202246850A - 光學裝置 - Google Patents

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Abstract

提供一種光學裝置。光學裝置具有一中央區域及一第一型區域，第一型區域圍繞中央區域。第一型區域包含一第一子區域及一第二子區域，第二子區域介於中央區域與第一子區域之間。光學裝置包含一基板。光學裝置也包含一超穎結構，超穎結構設置於基板之上。超穎結構包含多個第一導柱及第二導柱，第一導柱位於第一子區域中，而第二導柱位於第二子區域中。在沿著光學裝置的輻射方向所切的光學裝置的剖面中，兩個相鄰的第一導柱具有一第一間距，兩個相鄰的第二導柱具有一第二間距，且第二間距大於第一間距。

Description

光學裝置
本揭露實施例是有關於一種光學裝置，且特別是有關於一種包含超穎結構的光學裝置，超穎結構具有不同的間距(pitch)。
一般而言，必須將例如濾色片、聚光透鏡和分光鏡之類的傳統光學透鏡組合在一起以提供特定的功能。此外，為了消除色差效應(chromatic effect)(這會降低其在全色成像應用中的表現)，設計者必須將多個具有相反色散的鏡頭整合在一起。這些傳統光學透鏡可能會造成使用它們的最終設備變得笨重。
近年來，已開發具有聚焦效果的薄透鏡，稱為超穎透鏡(meta-lens)。超穎透鏡具有使用高折射率材料來改變光學相(optical phase)的奈米結構。這種結構相較於傳統光學透鏡大幅地改善了體積和重量。
然而，現有的超穎透鏡並非在各個方面皆令人滿意。舉例來說，一般的超穎透鏡結構在每個區域(例如，邊緣或外圍區域)具有恆定(或固定)間距尺寸的導柱(pillar)。這可能會導致集光效率下降。
在超穎透鏡中，透過導柱的數量、製程限制(間距)、縮放因子等為光的特定偏轉角(deflection angle)定義特定區域方案。根據本揭露的實施例，提供一種包含超穎結構的光學裝置，超穎結構具有不同的間距，從而可提高集光效率。
本揭露的一些實施例包含一種光學裝置。光學裝置具有一中央區域及一第一型區域，第一型區域圍繞中央區域。第一型區域包含一第一子區域及一第二子區域，第二子區域介於中央區域與第一子區域之間。光學裝置包含一基板。光學裝置也包含一超穎結構，超穎結構設置於基板之上。超穎結構包含多個第一導柱及第二導柱，第一導柱位於第一子區域中，而第二導柱位於第二子區域中。在沿著光學裝置的輻射方向所切的光學裝置的剖面中，兩個相鄰的第一導柱具有一第一間距，兩個相鄰的第二導柱具有一第二間距，且第二間距大於第一間距。
在一些實施例中，在沿著光學裝置的輻射方向所切的光學裝置的剖面中，第一導柱的數量與第二導柱的數量相同。
在一些實施例中，在沿著光學裝置的輻射方向所切的光學裝置的剖面中，第一子區域具有一第一區域寬度，第二子區域具有一第二區域寬度，且第二區域寬度大於第一區域寬度。
在一些實施例中，在沿著光學裝置的輻射方向所切的光學裝置的剖面中，第一導柱具有不同的寬度，且第二導柱具有不同的寬度。
在一些實施例中，第一導柱包含一第一特定導柱及與第一特定導柱相鄰的一第二特定導柱，第一特定導柱比第二特定導柱更靠近第二子區域，且第一特定導柱的寬度大於第二特定導柱的寬度。
在一些實施例中，第二導柱包含一第三特定導柱及一第四特定導柱，第三特定導柱對應於第一特定導柱，第四特定導柱對應於第二特定導柱，且第三特定導柱的寬度大於第四特定導柱的寬度。
在一些實施例中，第三特定導柱的寬度大於第一特定導柱的寬度。
在一些實施例中，第四特定導柱的寬度大於第二特定導柱的寬度。
在一些實施例中，光學裝置更具有一第二型區域，第二型區域介於中央區域與第一型區域之間，且第二型區域包含多個第三子區域。超穎結構更包含多個第三導柱，第三導柱位於每個第三子區域中。
在一些實施例中，在沿著光學裝置的輻射方向所切的光學裝置的剖面中，第三導柱的數量大於第一導柱的數量和第二導柱的數量。
在一些實施例中，在沿著光學裝置的輻射方向所切的光學裝置的剖面中，每個第三子區域中的第三導柱具有不同的寬度。
在一些實施例中，在沿著光學裝置的輻射方向所切的光學裝置的剖面中，第三導柱的最大寬度大於第一導柱的最大寬度。
在一些實施例中，每個第三導柱的高度低於每個第一導柱的高度和每個第二導柱的高度。
在一些實施例中，垂直進入第二型區域的光在穿過第二型區域後從光學裝置的法線偏離15度或小於15度。
在一些實施例中，在沿著光學裝置的輻射方向所切的光學裝置的剖面中，第一導柱的數量及第二導柱的數量大於或等於四。
在一些實施例中，光學裝置更包含一菲涅耳透鏡，菲涅耳透鏡設置為與超穎結構相鄰，且菲涅耳透鏡位於中央區域中。
在一些實施例中，光學裝置更包含一抗反射層，抗反射層設置於超穎結構之上。
在一些實施例中，光學裝置更包含一保護層，保護層設置於基板與抗反射層之間。
以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例以實施本案的不同特徵。以下的揭露內容敘述各個構件及其排列方式的特定範例，以簡化說明。當然，這些特定的範例並非用以限定。例如，若是本揭露實施例敘述了一第一特徵部件形成於一第二特徵部件之上或上方，即表示其可能包含上述第一特徵部件與上述第二特徵部件是直接接觸的實施例，亦可能包含了有附加特徵部件形成於上述第一特徵部件與上述第二特徵部件之間，而使上述第一特徵部件與第二特徵部件可能未直接接觸的實施例。
應理解的是，額外的操作步驟可實施於所述方法之前、之間或之後，且在所述方法的其他實施例中，部分的操作步驟可被取代或省略。
此外，其中可能用到與空間相關用詞，例如「在… 之下」、「下方」、「下」、「在… 之上」、「上方」、「上」及類似的用詞，這些空間相關用詞係為了便於描述圖示中一個(些)元件或特徵部件與另一個(些)元件或特徵部件之間的關係，這些空間相關用詞包括使用中或操作中的裝置之不同方位，以及圖式中所描述的方位。當裝置被轉向不同方位時(旋轉90度或其他方位)，則其中所使用的空間相關形容詞也將依轉向後的方位來解釋。
在說明書中，「約」、「大約」、「大致上」之用語通常表示在一給定值或範圍的20%之內，或10%之內，或5%之內，或3%之內，或2%之內，或1%之內，或0.5%之內。在此給定的數量為大約的數量，亦即在沒有特定說明「約」、「大約」、「大致上」的情況下，仍可隱含「約」、「大約」、「大致上」之含義。
除非另外定義，在此使用的全部用語(包括技術及科學用語)具有與此篇揭露所屬之一般技藝者所通常理解的相同涵義。能理解的是，這些用語，例如在通常使用的字典中定義的用語，應被解讀成具有與相關技術及本揭露的背景或上下文一致的意思，而不應以一理想化或過度正式的方式解讀，除非在本揭露實施例有特別定義。
以下所揭露之不同實施例可能重複使用相同的參考符號及/或標記。這些重複係為了簡化與清晰的目的，並非用以限定所討論的不同實施例及/或結構之間有特定的關係。
第1圖繪示根據本揭露一實施例的光學裝置100的部分上視圖。第2圖是顯示沿著第1圖中的線A-A’所切的光學裝置100的部分剖面圖。第3圖是顯示沿著第1圖中的線A-A’’所切的光學裝置100的部分剖面圖。應注意的是，為了簡便起見，第1圖、第2圖和第3圖中可能省略光學裝置100的部分部件。
參照第1圖，在一些實施例中，光學裝置100具有(或可被區分為)一中央區域C及一第一型區域T1，第一型區域T1圍繞中央區域C。舉例來說，第一型區域T1可位於光學裝置100的邊緣(周圍)區域。在一些實施例中，光學裝置100的上視圖是圓形的。舉例來說，光學裝置100的直徑可介於約10 μm至約100 μm的範圍內，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，第一型區域T1包含多個子區域。舉例來說，如第2圖所示，第一型區域T1可包含一子區域T11、一子區域T12及一子區域T13，子區域T12介於中央區域C與子區域T11之間，而子區域T13介於中央區域C與子區域T12之間，但本揭露實施例並非以此為限。第一型區域T1的子區域的數量可例如多於六十，其可依據實際需求或製程限制決定。
參照第2圖，在一些實施例中，光學裝置100包含一基板10。舉例來說，基板10可包含氧化矽(SiO 2)、折射率約為1.5的聚合物(例如，聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate, PMMA)、聚二甲基矽氧烷(polydimethylsiloxane, PDMS)、聚甲基戊烯(polymethylpentene, PMP))或其組合，但本揭露實施例並非以此為限。或者，基板10可為一絕緣層上半導體(semiconductor-on-insulator, SOI)基板。
參照第2圖，在一些實施例中，光學裝置100包含一超穎結構20，超穎結構20設置於基板10之上。在一些實施例中，超穎結構20包含多個位於子區域T11中的導柱211及多個位於子區域T12中的導柱212。舉例來說，每個導柱211或每個導柱212可包含單晶矽、多晶矽、非晶矽、Si 3N 4、GaP、TiO 2、AlSb、AlAs、AlGaAs、AlGaInP、BP、ZnGeP 2、其他合適的材料或其組合，但本揭露實施例並非以此為限。
在沿著光學裝置100的輻射方向R所切的光學裝置100的剖面(例如，第2圖所示的光學裝置100的剖面)中，位於相同子區域中的導柱具有相同的間距(pitch)。舉例來說，如第2圖所示，位於子區域T11中的導柱211可具有間距P11，而位於子區域T12中的導柱212可具有間距P12。
在一些實施例中，兩個相鄰的導柱211(例如，導柱211-1和導柱211-2)具有間距P11，兩個相鄰的導柱212(例如，導柱212-1和導柱212-2)具有間距P12，且間距P12大於間距P11。在此，間距P11可定義為從一個導柱211的中心軸至相鄰的導柱211的中心軸的距離。類似地，間距P12可定義為從一個導柱212的中心軸至相鄰的導柱212的中心軸的距離。
在一些實施例中，在沿著光學裝置100的輻射方向R所切的光學裝置100的剖面(例如，第2圖所示的光學裝置100的剖面)中，第一型區域T1的每個子區域中的導柱的數量是相同的。舉例來說，如第2圖所示，在子區域T11中有四個導柱211，而在子區域T12中有四個導柱212，但本揭露實施例並非以此為限。在一些其他的實施例中，在子區域T11中可能有多於四個導柱211，而在子區域T12中可能有多於四個導柱212。
在一些實施例中，在沿著光學裝置100的輻射方向R所切的光學裝置100的剖面(例如，第2圖所示的光學裝置100的剖面)中，子區域T11具有一區域寬度W11，子區域T12具有一區域寬度W12，且區域寬度W12大於區域寬度W11。在一些實施例中，間距P11及間距P12是分別根據子區域T11的區域寬度W11及子區域T12的區域寬度W12所決定。子區域T11的區域寬度W11及子區域T12的區域寬度W12可針對光的特定偏轉角來定義。
在一些實施例中，在沿著光學裝置100的輻射方向R所切的光學裝置100的剖面(例如，第2圖所示的光學裝置100的剖面)中，子區域T11中的導柱211具有不同的寬度，而子區域T12中的導柱212具有不同的寬度。舉例來說，導柱211和導柱212可為圓形，而這些圓形的直徑可變化。這些圓形的直徑可在約0.15 μm至約0.30 μm的範圍內變化，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，如第2圖所示，導柱211-1比導柱211-2更靠近子區域T12，且導柱211-1的寬度D111大於導柱211-2的寬度D112。此外，導柱211-2比導柱211-4更靠近子區域T12，且導柱211-2的寬度D112大於導柱211-4的寬度(未標示於第2圖)。亦即，越靠近中央區域C(或子區域T12)的導柱211，其寬度越大。
在一些實施例中，如第2圖所示，位於子區域T12中的導柱212-1對應於位於子區域T11中的導柱211-1，位於子區域T12中的導柱212-2對應於位於子區域T11中的導柱211-2，且導柱212-1的寬度D121大於導柱212-2的寬度D122。類似地，越靠近中央區域C(或子區域T13)的導柱212，其寬度越大。
在一些實施例中，位於子區域T11中的導柱211的寬度大於位於子區域T12中對應的導柱212的寬度。舉例來說，如第2圖所示，位於子區域T11中的導柱211-1的寬度D111可大於位於子區域T12中的導柱212-1的寬度D121，而位於子區域T11中的導柱211-2的寬度D112可大於位於子區域T12中的導柱212-2的寬度D122，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，超穎結構20更包含多個位於子區域T13中的導柱213。每個導柱213可包含與導柱211或導柱212相同或類似的材料。此外，如第2圖所示，位於子區域T13中的導柱213可具有間距P13。
在一些實施例中，兩個相鄰的導柱213(例如，導柱213-1和導柱213-2)具有間距P13，且間距P13大於間距P12。在此，間距P13可定義為從一個導柱213的中心軸至相鄰的導柱213的中心軸的距離。類似地，在沿著光學裝置100的輻射方向R所切的光學裝置100的剖面(例如，第2圖所示的光學裝置100的剖面)中，在子區域T13中有四個導柱213，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，在沿著光學裝置100的輻射方向R所切的光學裝置100的剖面(例如，第2圖所示的光學裝置100的剖面)中，子區域T13具有一區域寬度W13，且區域寬度W13大於區域寬度W12。
在一些實施例中，在沿著光學裝置100的輻射方向R所切的光學裝置100的剖面(例如，第2圖所示的光學裝置100的剖面)中，子區域T13中的導柱213具有不同的寬度。
在一些實施例中，如第2圖所示，位於子區域T13中的導柱213-1對應於位於子區域T12中的導柱212-1(或位於子區域T11中的導柱211-1)，位於子區域T13中的導柱213-2對應於位於子區域T12中的導柱212-2(或位於子區域T11中的導柱211-2)，且導柱213-1的寬度D131大於導柱213-2的寬度D132。亦即，越靠近中央區域C的導柱213，其寬度越大。
在一些實施例中，位於子區域T12中的導柱212的寬度大於位於子區域T13中對應的導柱213的寬度。舉例來說，如第2圖所示，位於子區域T12中的導柱212-1的寬度D121可大於位於子區域T13中的導柱213-1的寬度D131，而位於子區域T12中的導柱212-2的寬度D122可大於位於子區域T13中的導柱213-2的寬度D132，但本揭露實施例並非以此為限。
參照第2圖，在一些實施例中，光學裝置100進一步包含一保護層30，保護層30設置於基板10與超穎結構20之上，用於保護超穎結構20。更詳細而言，如第2圖所示，保護層30可設置於超穎結構20的導柱211、導柱212及導柱213之上及之間，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，保護層30的折射率小於超穎結構20的導柱211、導柱212及導柱213的折射率。舉例來說，保護層30的折射率可介於約1.2至約1.7，且保護層30可包含有機材料(例如，PMMA、PDMS、PMP)、SiO 2、MgO、Al 2O 3、GeO 2、BeO、其他合適的材料或其組合，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些其他的實施例中，保護層30的折射率大於超穎結構20的導柱211、導柱212及導柱213的折射率。舉例來說，保護層30的折射率可介於約2.0至約5.2，且保護層30可包含SiN、TiO 2、SiH、GaN、HfO 2、GaP、InP、GaSe、PbTe、PbSe、其他合適的材料或其組合，但本揭露實施例並非以此為限。
參照第1圖，在一些實施例中，光學裝置100也具有一第二型區域T2，第二型區域T2介於中央區域C與第一型區域T1之間。舉例來說，第二型區域T2可位於光學裝置100的邊緣(周圍)區域，並與第一型區域T1相鄰。
在一些實施例中，第二型區域T2包含多個子區域。舉例來說，如第3圖所示，第二型區域T2可包含一子區域T21及一子區域T22，子區域T22介於中央區域C與子區域T21之間，但本揭露實施例並非以此為限。第二型區域T2的子區域的數量可例如多於六十，其可依據實際需求或製程限制決定。
參照第3圖，在一些實施例中，超穎結構20更包含多個位於子區域T21中的導柱221及多個位於子區域T22中的導柱222。如第3圖所示，位於子區域T21中的導柱221可具有間距P21，而位於子區域T22中的導柱222可具有間距P22。
在一些實施例中，兩個相鄰的導柱221(例如，導柱221-1和導柱221-2)具有間距P21，兩個相鄰的導柱222(例如，導柱222-1和導柱222-2)具有間距P22，且間距P22大於間距P21。在此，間距P21可定義為從一個導柱221的中心軸至相鄰的導柱221的中心軸的距離。類似地，間距P22可定義為從一個導柱222的中心軸至相鄰的導柱222的中心軸的距離。
在一些實施例中，在沿著光學裝置100的輻射方向R所切的光學裝置100的剖面(例如，第3圖所示的光學裝置100的剖面)中，第二型區域T2的每個子區域中的導柱的數量是相同的。此外，在一些實施例中，第二型區域T2的每個子區域中的導柱的數量大於第一型區域T1的每個子區域中的導柱的數量。舉例來說，如第3圖所示，在子區域T21中有五個導柱221，而在子區域T22中有五個導柱222，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，在沿著光學裝置100的輻射方向R所切的光學裝置100的剖面(例如，第3圖所示的光學裝置100的剖面)中，子區域T21具有一區域寬度W21，子區域T22具有一區域寬度W22，且區域寬度W22大於區域寬度W21。
在一些實施例中，在沿著光學裝置100的輻射方向R所切的光學裝置100的剖面(例如，第3圖所示的光學裝置100的剖面)中，子區域T21中的導柱221具有不同的寬度，而子區域T22中的導柱222具有不同的寬度。
在一些實施例中，如第3圖所示，導柱221-1比導柱221-2更靠近子區域T22，且導柱221-1的寬度D211大於導柱221-2的寬度D212。亦即，越靠近中央區域C(或子區域T22)的導柱221，其寬度越大。
在一些實施例中，如第3圖所示，位於子區域T22中的導柱222-1對應於位於子區域T21中的導柱221-1，位於子區域T22中的導柱222-2對應於位於子區域T21中的導柱221-2，且導柱222-1的寬度D221大於導柱222-2的寬度D222。類似地，越靠近中央區域的導柱222，其寬度越大。
在一些實施例中，位於子區域T21中的導柱221的寬度大於位於子區域T22中對應的導柱222的寬度。舉例來說，如第3圖所示，位於子區域T21中的導柱221-1的寬度D211可大於位於子區域T22中的導柱222-1的寬度D221，而位於子區域T21中的導柱221-2的寬度D212可大於位於子區域T22中的導柱222-2的寬度D222，但本揭露實施例並非以此為限。此外，在一些實施例中，第3圖所示的導柱221-1的寬度D211大於第2圖所示的導柱211-1的寬度D111。亦即，導柱221的最大寬度大於導柱211的最大寬度。
類似地，如第3圖所示，保護層30可設置於超穎結構20的導柱221及導柱222之上及之間，但本揭露實施例並非以此為限。
在本揭露的實施例中，在第一型區域T1和第二型區域T2的每個子區域中，不同子區域的不同間距、不同子區域的區域寬度或導柱的不同寬度可針對光的特定偏轉角來定義，從而可有效提高光學裝置的集光效率。
第4圖繪示根據本揭露另一實施例的光學裝置102的部分剖面圖。光學裝置102的上視圖可類似於第1圖所示的光學裝置100。亦即，第4圖可為沿著線A-A’所切的光學裝置的部分剖面圖，但本揭露實施例並非以此為限。類似地，為了簡便起見，第4圖中可能省略光學裝置102的部分部件。
在一些實施例中，光學裝置102包含一基板10。光學裝置102也包含一超穎結構20，超穎結構20設置於基板10之上。超穎結構20包含多個位於子區域T11中的導柱211、多個位於子區域T12中的導柱212及多個位於子區域T13中的導柱213。在沿著光學裝置102的輻射方向R所切的光學裝置102的剖面(例如，第4圖所示的光學裝置102的剖面)中，兩個相鄰的導柱211具有間距P11，兩個相鄰的導柱212具有間距P12，兩個相鄰的導柱213具有間距P13，間距P13大於間距P12，且間距P12大於間距P11。
參照第4圖，在一些實施例中，光學裝置102進一步包含一抗反射層40，抗反射層40設置於超穎結構20之上。舉例來說，抗反射層40可包含抗反射塗層(antireflection coating, ARC)、多層膜或光柵層，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，如第4圖所示，光學裝置102進一步包含一保護層30，保護層30設置於基板10與抗反射層40之間，用於保護超穎結構20。更詳細而言，抗反射層40可改善保護層30(例如，聚合物)和空氣的界面的透射。
第5圖繪示根據本揭露另一實施例的光學裝置104的部分剖面圖。光學裝置104的上視圖可類似於第1圖所示的光學裝置100。亦即，第5圖可為沿著線A-A’所切的光學裝置的部分剖面圖，但本揭露實施例並非以此為限。類似地，為了簡便起見，第5圖中可能省略光學裝置104的部分部件。
在一些實施例中，第二型區域T2中的每個導柱的高度低於第一型區域T1中的每個導柱的高度。舉例來說，如第5圖所示，第二型區域T2子區域T21中的每個導柱221’的高度H2可低於第一型區域T1的子區域T11中的每個導柱211及子區域T12中的每個導柱212的高度H1，但本揭露實施例並非以此為限。舉例來說，第一型區域T1的子區域T11中的每個導柱211及子區域T12中的每個導柱212的高度H1可介於約0.5 μm至約1.0 μm的範圍內，但本揭露實施例並非以此為限。
參照第5圖，在一些實施例中，垂直進入第二型區域T2(例如，子區域T21)的光L在穿過第二型區域T2後從光學裝置104的法線N偏離15度或小於15度。亦即，出射光L’與光學裝置104的法線N的夾角θ可介於0度至約15度的範圍內，但本揭露實施例並非以此為限。
在前述的實施例中，超穎結構20可包含多個位於中央區域C中的導柱(未繪示)，但本揭露實施例並非以此為限。在一些其他的實施例中，一菲涅耳透鏡(Fresnel lens)設置為與超穎結構20相鄰，且菲涅耳透鏡位於中央區域C中。
綜上所述，在本揭露的實施例中，在第一型區域和第二型區域的每個子區域中，不同子區域的不同間距、不同子區域的區域寬度或導柱的不同寬度可針對光的特定偏轉角來定義，從而可有效提高光學裝置的集光效率。
以上概述數個實施例的部件，以便在本揭露所屬技術領域中具有通常知識者可以更理解本揭露實施例的觀點。在本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應該理解，他們能以本揭露實施例為基礎，設計或修改其他製程和結構以達到與在此介紹的實施例相同之目的及/或優勢。在本揭露所屬技術領域中具有通常知識者也應該理解到，此類等效的結構並無悖離本揭露的精神與範圍，且他們能在不違背本揭露之精神和範圍之下，做各式各樣的改變、取代和替換。因此，本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。另外，雖然本揭露已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露。
整份說明書對特徵、優點或類似語言的引用，並非意味可以利用本揭露實現的所有特徵和優點應該或者可以在本揭露的任何單個實施例中實現。相對地，涉及特徵和優點的語言被理解為其意味著結合實施例描述的特定特徵、優點或特性包括在本揭露的至少一個實施例中。因而，在整份說明書中對特徵和優點以及類似語言的討論可以但不一定代表相同的實施例。
再者，在一個或多個實施例中，可以任何合適的方式組合本揭露的所描述的特徵、優點和特性。根據本文的描述，相關領域的技術人員將意識到，可在沒有特定實施例的一個或多個特定特徵或優點的情況下實現本揭露。在其他情況下，在某些實施例中可辨識附加的特徵和優點，這些特徵和優點可能不存在於本揭露的所有實施例中。
100,102,104:光學裝置 10:基板 20:超穎結構 211,211-1,211-2,211-4,212,212-1,212-2,213,213-1,213-2,221,221’,222,221-1,221-2,222-1,222-2:導柱 30:保護層 40:抗反射層 A-A’,A-A’’:線 C:中央區域 D111,D112,D121,D122,D131,D132,D211,D212,D221,D222:寬度 H1,H2:高度 L:光 L’:出射光 N:法線 P11,P12,P13,P21,P22:間距 R:輻射方向 T1:第一型區域 T11,T12,T13:子區域 T2:第二型區域 T21,T22:子區域 W11,W12,W13,W21,W22:區域寬度 X,Y,Z:坐標軸 θ:夾角
以下將配合所附圖式詳述本揭露實施例。應注意的是，各種特徵部件並未按照比例繪製且僅用以說明例示。事實上，元件的尺寸可能經放大或縮小，以清楚地表現出本揭露實施例的技術特徵。 第1圖繪示根據本揭露一實施例的光學裝置的部分上視圖。 第2圖是顯示沿著第1圖中的線A-A’所切的光學裝置的部分剖面圖。 第3圖是顯示沿著第1圖中的線A-A’’所切的光學裝置的部分剖面圖。 第4圖繪示根據本揭露另一實施例的光學裝置的部分剖面圖。 第5圖繪示根據本揭露另一實施例的光學裝置的部分剖面圖。
100:光學裝置
10:基板
20:超穎結構
211,211-1,211-2,211-4,212,212-1,212-2,213,213-1,213-2:導柱
30:保護層
A-A’:線
C:中央區域
D111,D112,D121,D122,D131,D132:寬度
P11,P12,P13:間距
R:輻射方向
T1:第一型區域
T11,T12,T13:子區域
W11,W12,W13:區域寬度
X,Z:坐標軸

Claims (11)

  1. 一種光學裝置，具有一中央區域及一第一型區域，該第一型區域圍繞該中央區域，其中該第一型區域包括一第一子區域及一第二子區域，該第二子區域介於該中央區域與該第一子區域之間，且該光學裝置包括： 一基板；以及 一超穎結構，設置於該基板之上，其中該超穎結構包括： 複數個第一導柱，位於該第一子區域中；及 複數個第二導柱，位於該第二子區域中， 其中在沿著該光學裝置的一輻射方向所切的該光學裝置的剖面中，該些第一導柱中相鄰的兩個具有一第一間距，該些第二導柱中相鄰的兩個具有一第二間距，且該第二間距大於該第一間距。
  2. 如請求項1之光學裝置，其中在沿著該光學裝置的該輻射方向所切的該光學裝置的剖面中，該些第一導柱的數量與該些第二導柱的數量相同，且該些第一導柱的數量及該些第二導柱的數量大於或等於四。
  3. 如請求項1之光學裝置，其中在沿著該光學裝置的該輻射方向所切的該光學裝置的剖面中，該第一子區域具有一第一區域寬度，該第二子區域具有一第二區域寬度，且該第二區域寬度大於該第一區域寬度。
  4. 如請求項1之光學裝置，其中在沿著該光學裝置的該輻射方向所切的該光學裝置的剖面中，該些第一導柱具有不同的寬度，該些第二導柱具有不同的寬度，該些第一導柱包括一第一特定導柱及與該第一特定導柱相鄰的一第二特定導柱，該第一特定導柱比該第二特定導柱更靠近該第二子區域，該第一特定導柱的寬度大於該第二特定導柱的寬度，該些第二導柱包括一第三特定導柱及一第四特定導柱，該第三特定導柱對應於該第一特定導柱，該第四特定導柱對應於該第二特定導柱，該第三特定導柱的寬度大於該第四特定導柱的寬度，且該第三特定導柱的寬度大於該第一特定導柱的寬度。
  5. 如請求項1之光學裝置，其中在沿著該光學裝置的該輻射方向所切的該光學裝置的剖面中，該些第一導柱具有不同的寬度，該些第二導柱具有不同的寬度，該些第一導柱包括一第一特定導柱及與該第一特定導柱相鄰的一第二特定導柱，該第一特定導柱比該第二特定導柱更靠近該第二子區域，該第一特定導柱的寬度大於該第二特定導柱的寬度，該些第二導柱包括一第三特定導柱及一第四特定導柱，該第三特定導柱對應於該第一特定導柱，該第四特定導柱對應於該第二特定導柱，該第三特定導柱的寬度大於該第四特定導柱的寬度，且該第四特定導柱的寬度大於該第二特定導柱的寬度。
  6. 如請求項1之光學裝置，其中該光學裝置更具有一第二型區域，該第二型區域介於該中央區域與該第一型區域之間，該第二型區域包括複數個第三子區域，且該超穎結構更包括： 複數個第三導柱，位於每該第三子區域中， 其中在沿著該光學裝置的該輻射方向所切的該光學裝置的剖面中，該些第三導柱的數量大於該些第一導柱的數量和該些第二導柱的數量。
  7. 如請求項1之光學裝置，其中該光學裝置更具有一第二型區域，該第二型區域介於該中央區域與該第一型區域之間，該第二型區域包括複數個第三子區域，且該超穎結構更包括： 複數個第三導柱，位於每該第三子區域中， 其中在沿著該光學裝置的該輻射方向所切的該光學裝置的剖面中，每該第三子區域中的該些第三導柱具有不同的寬度。
  8. 如請求項1之光學裝置，其中該光學裝置更具有一第二型區域，該第二型區域介於該中央區域與該第一型區域之間，該第二型區域包括複數個第三子區域，且該超穎結構更包括： 複數個第三導柱，位於每該第三子區域中， 其中在沿著該光學裝置的該輻射方向所切的該光學裝置的剖面中，該些第三導柱的最大寬度大於該些第一導柱的最大寬度。
  9. 如請求項1之光學裝置，其中該光學裝置更具有一第二型區域，該第二型區域介於該中央區域與該第一型區域之間，該第二型區域包括複數個第三子區域，且該超穎結構更包括： 複數個第三導柱，位於每該第三子區域中， 其中每該第三導柱的高度低於每該第一導柱的高度和每該第二導柱的高度，且垂直進入該第二型區域的光在穿過該第二型區域後從光學裝置的法線偏離15度或小於15度。
  10. 如請求項1之光學裝置，更包括： 一菲涅耳透鏡，設置為與該超穎結構相鄰，其中該菲涅耳透鏡位於該中央區域中。
  11. 如請求項1之光學裝置，更包括： 一抗反射層，設置於該超穎結構之上；及 一保護層，設置於該基板與該抗反射層之間。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0649036B1 (de) 1993-08-17 1998-11-11 DORNIER GmbH Grosser optischer Spiegel in kombinierter Sandwichbauweise
US5561558A (en) 1993-10-18 1996-10-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Diffractive optical device
TWI341927B (en) 2002-05-15 2011-05-11 Reflexite Corp Optical structures
DE10322239B4 (de) 2003-05-17 2011-06-30 Carl Zeiss SMT GmbH, 73447 Geblazetes diffraktives optisches Element sowie Projektionsobjektiv mit einem solchen Element
US8952403B2 (en) * 2010-01-29 2015-02-10 Hewlett-Packard Development, L.P. Optical devices based on non-periodic sub-wavelength gratings
US9995930B2 (en) 2015-04-08 2018-06-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Focusing device comprising a plurality of scatterers and beam scanner and scope device
WO2017053309A1 (en) 2015-09-23 2017-03-30 Osram Sylvania Inc. Collimating metalenses and technologies incorporating the same
JP7155129B2 (ja) * 2017-01-27 2022-10-18 マジック リープ， インコーポレイテッド メタ表面のための反射防止コーティング
CN109152259A (zh) 2017-06-27 2019-01-04 昇印光电（昆山）股份有限公司 一种光学薄膜、模具及电子设备盖板
US10795168B2 (en) 2017-08-31 2020-10-06 Metalenz, Inc. Transmissive metasurface lens integration
KR102444288B1 (ko) 2017-11-08 2022-09-16 삼성전자주식회사 메타 렌즈를 포함하는 프로젝터
KR20200067074A (ko) 2018-12-03 2020-06-11 삼성전자주식회사 메타 렌즈 및 이를 포함하는 광학 장치
KR20210052177A (ko) 2019-10-30 2021-05-10 삼성전자주식회사 렌즈 어셈블리 및 이를 포함하는 전자 장치
US11885943B2 (en) * 2019-10-30 2024-01-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Lens assembly and electronic device including the same

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