CN110854539B

CN110854539B - 透射结构

Info

Publication number: CN110854539B
Application number: CN201910998347.2A
Authority: CN
Inventors: 赖耘; 褚宏晨
Original assignee: Nanjing Xingyin Technology Development Co ltd
Current assignee: Nanjing Xingyin Technology Development Co ltd
Priority date: 2019-10-21
Filing date: 2019-10-21
Publication date: 2021-04-06
Anticipated expiration: 2039-10-21
Also published as: CN110854539A

Abstract

本申请公开了一种透射结构，包括多个第一透射单元；以及多个第二透射单元，第二透射单元的电磁波的透射相位和第一透射单元的电磁波的透射相位相同或者相近，第二透射单元的电磁波的反射相位和第一透射单元的电磁波的反射相位不同；多个第一透射单元和多个第二透射单元在一面内无序排布。上述透射结构，可以使电磁波入射时反射的电磁波相互干涉，进而使得反射的电磁波能量杂乱分布在反射侧空间的各个方向，而透射的电磁波的能量集中且波前不发生改变，从而实现仅在透射侧空间成像的单侧成像效果。

Description

透射结构

技术领域

本申请涉及电磁波成像技术领域，特别是涉及一种透射结构。

背景技术

传统的透光材料，例如玻璃，由于其表面光滑平整，因此当入射光入射时，透射光和反射光均能成像。然而当周围环境中存在不适宜的亮度分布时，这些亮度分布会经透光材料反射而引起人们的视觉疲劳或不适。

传统技术中，人们通过在这类透光材料的表面形成粗糙不平整的结构(例如毛玻璃)以使光线形成漫反射来解决上述问题。然而，由于光线照射在这类经处理的透光材料上时，透射光和反射光均不成像，因此，人们无法透过这类透光材料获取信息，容易对人们的生活造成不便。

发明内容

基于此，有必要针对表面粗糙不平整的透光材料透射、反射均不成像的问题，提供一种透射成像、反射不成像的透射结构。

一种透射结构，包括：

多个第一透射单元；以及，

多个第二透射单元，所述第二透射单元的电磁波的透射相位和所述第一透射单元的电磁波的透射相位相同或者相近，所述第二透射单元的电磁波的反射相位和所述第一透射单元的电磁波的反射相位不同；

所述多个第一透射单元和所述多个第二透射单元在一面内无序排布。

上述透射结构，通过在一面内无序排布多个透射相同或者相近而反射不同的所述第一透射单元和所述第二透射单元，可以使电磁波入射至该透射结构时反射波相互干涉，反射波的波前改变，且反射波能量杂乱分布在透射结构反射侧空间的各个方向形成漫反射，而透射波的波前不发生改变，且透射波能量集中在透射结构透射侧空间的一个方向上，从而实现仅在透射侧空间成像的单侧成像效果。

在其中一个实施例中，所述第二透射单元的电磁波的透射相位

和所述第一透射单元的电磁波的透射相位

满足

在其中一个实施例中，所述第二透射单元的电磁波的反射相位

和所述第一透射单元的电磁波的反射相位

满足

在其中一个实施例中，所述第二透射单元的电磁波的反射系数的模r₂和所述第一透射单元的电磁波的反射系数的模r₁满足0.25≤r₂/r₁≤4。

在其中一个实施例中，所述第一透射单元的有效相对介电常数的数值与所述第二透射单元的有效相对磁导率的数值相等，所述第一透射单元的有效相对磁导率的数值与所述第二透射单元的有效相对介电常数的数值相等。

在其中一个实施例中，所述第一透射单元设置为具有第一排布结构的金属棒阵列和金属开口环阵列，所述第二透射单元设置为具有第二排布结构的金属棒阵列和金属开口环阵列，所述第一排布结构和所述第二排布结构不同。

在其中一个实施例中，所述第一透射单元和所述第二透射单元具有相同排布结构的金属棒阵列和金属开口环阵列，其中所述第一透射单元中的金属棒与所述第二透射单元中的金属棒的尺寸不同，和/或所述第一透射单元中的金属开口环与所述第二透射单元中的金属开口环的尺寸不同。

在其中一个实施例中，所述第一透射单元包括沿所述透射结构入射面的法线方向依次设置的第一部和第二部，其中，所述第一部与所述第二部的有效相对介电常数不同和/或有效相对磁导率不同；

所述第二透射单元包括沿所述透射结构入射面的法线方向依次设置的所述第二部和所述第一部，且所述第二透射单元和所述第一透射单元沿所述透射结构的入射面的法线方向层叠时形成镜面对称结构。

在其中一个实施例中，所述第一部和所述第二部分别由不同的单一材料形成。

在其中一个实施例中，所述第一部与所述第二部由同一种单一材料形成，其中，所述第一部远离所述第二部的一侧的形状与所述第二部远离所述第一部的一侧的形状不同。

在其中一个实施例中，所述单一材料包括透光材料。

在其中一个实施例中，所述透光材料包括玻璃、树脂、透明晶体、液晶、透明液体和气体中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述第一部和/或所述第二部由至少两种不同材料复合形成。

在其中一个实施例中，所述第一部和/或所述第二部由至少两种不同材料沿所述透射结构入射面的法线方向排列形成。

在其中一个实施例中，所述第一部和所述第二部均由透光材料形成。

在其中一个实施例中，所述第一部和所述第二部均设置为膜层结构。

在其中一个实施例中，所述第一部包括第一基体，所述第二部包括第二基体，所述第一基体的表面或内部设置有第一嵌块，和/或所述第二基体的表面或内部设置有第二嵌块。

在其中一个实施例中，所述第一基体和所述第二基体的材质相同。

在其中一个实施例中，所述材质包括透光材料。

在其中一个实施例中，所述第一嵌块包括金属嵌块或电介质嵌块，所述第二嵌块包括金属嵌块或电介质嵌块。

本申请还提供一种膜。

一种膜，包括如前所述的透射结构。

上述膜，可以贴于手机、平板电脑、显示器等电子设备的屏幕，也可以贴于汽车的挡风玻璃、建筑的玻璃墙壁以及玻璃窗，使得人们既可以避免周围环境中不适宜亮度光源的反射导致的视觉疲劳，又可以避免透射波和反射波在人眼中交叠成像，同时还可以获取透过该层膜的光线信息。

本申请还提供一种电子设备。

一种电子设备，包括显示器件以及设于所述显示器件表面的如前所述的膜。

上述电子设备，通过在显示器件表面贴覆如前所述的透射成像反射不成像的膜，既可以获取电子设备的显示信息，又不会因为周围环境在所述显示器件表面的反射成像而导致人眼视觉疲劳。

本申请还提供一种树脂片。

一种树脂片，包括如前所述的透射结构。

上述树脂片，可以用于制备树脂镜片，从而在光线入射至该树脂镜片时反射光在入射面发生漫反射而仅透射的光线成像，提高树脂镜片的成像质量。

本申请还提供一种玻璃。

一种玻璃，包括如前所述的透射结构。

上述玻璃，可以用于大楼玻璃或是汽车挡风玻璃的制备，以使光线入射至该玻璃表面时反射光在入射面发生漫反射而仅透射的光线可以成像，从而解决普通玻璃带来的眩光问题；也可以将该玻璃用于制备玻璃镜片，避免玻璃镜片的反射光成像，并提高玻璃镜片的成像质量。

附图说明

图1(a)-(c)分别为普通玻璃、毛玻璃、透射结构的透射反射示意图；

图2(a)-(c)分别为本申请一实施例的第一透射单元Ⅰ和第二透射单元Ⅱ的无序排布示意图、反射侧远场电场图和透射侧远场电场图；

图3(a)-(c)分别为本申请另一实施例的第一透射单元Ⅰ和第二透射单元Ⅱ的无序排布示意图、反射侧远场电场图和透射侧远场电场图；

图4(a)-(c)分别为本申请另一实施例的第一透射单元Ⅰ和第二透射单元Ⅱ的无序排布示意图、反射侧远场电场图和透射侧远场电场图；

图5(a)-(c)分别为本申请一实施例玻璃的第一透射单元Ⅰ和第二透射单元Ⅱ的无序排布示意图、反射侧远场电场图和透射侧远场电场图；

图6(a)-(c)分别为仅由第一透射单元Ⅰ形成的均匀透射结构示意图、反射侧远场电场图和透射侧远场电场图；

图7(a)-(c)分别为图2(a)所述实施例第一透射单元Ⅰ和第二透射单元Ⅱ取不同透射相位差时的透射侧远场电场图；

图8(a)-(c)分别为图2(a)所述实施例第一透射单元Ⅰ和第二透射单元Ⅱ取不同反射相位差时的反射侧远场电场图；

图9(a)-(c)分别为图2(a)所述实施例第二透射单元Ⅱ的反射系数的模与第一透射单元Ⅰ的反射系数的模取不同比值时的反射侧远场电场图；

图10为本申请一实施例的第一透射单元11和第二透射单元12的结构示意图；

图11为本申请另一实施例的第一透射单元21和第二透射单元22的结构示意图；

图12为本申请另一实施例的第一透射单元31和第二透射单元32的结构示意图；

图13为本申请另一实施例的第一透射单元41和第二透射单元42的结构示意图；

图14为本申请另一实施例的第一透射单元51和第二透射单元52的结构示意图；

图15(a)-(d)分别为电磁波入射至图14所述实施例第一透射单元51和第二透射单元52时的电磁波透射相位曲线、反射相位曲线、透射率曲线以及反射率曲线；

图16为图14所述实施例的一种无序排布的结构示意图；

图17为图16所述实施例P部分的放大示意图；

图18为图16所述实施例P’部分的放大示意图；

图19为电磁波正入射至仅由第一透射单元51构成的均匀玻璃时的远场辐射示意图；

图20(a)-(c)分别为电磁波以不同角度入射至图16所述实施例玻璃时的远场辐射示意图；

图21(a)-(c)分别为电磁波以不同频率入射至图16所述实施例玻璃时的远场辐射示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的优选实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反的，提供这些实施方式的目的是为了对本申请的公开内容理解得更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”、“周向”以及类似的表述是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

普通玻璃的表面光滑平整，其透射光和反射光均可以成像，如图1(a)所示。然而，这些玻璃在周围环境具有较强光源时，会形成眩光，容易对人眼造成伤害。因此，人们使用金刚砂或是化学方法去处理玻璃表面，使其表面粗糙不平整形成毛玻璃，进而防止眩光。但是，传统的毛玻璃会使得透射光和反射光均不成像，如图1(b)所示。因此，若使用传统的毛玻璃作为建筑的窗户玻璃或是汽车的挡风玻璃，则无法满足人们的日常工作需求。

针对以上方案所存在的缺陷，均是发明人在经过实践并仔细研究后得到的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本申请实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应是发明人在本申请过程中对本申请做出的贡献。

请参考图1(c)，本申请是对透射单元进行结构设计以使透射的电磁波成像而反射的电磁波不成像(即形成漫反射)。自然界中常见的透射单元有多种，例如玻璃、石英、氟化钙等。

如图2(a)、图3(a)、图4(a)以及图5(a)所示，本申请实施例提供一种透射结构，包括多个第一透射单元Ⅰ(图中的无阴影方块部分)和多个第二透射单元Ⅱ(图中的阴影方块部分)。

具体的，第二透射单元Ⅱ的电磁波的透射相位和第一透射单元Ⅰ的电磁波的透射相位相同或者相近，第二透射单元Ⅱ的电磁波的反射相位和第一透射单元Ⅰ的电磁波的反射相位不同。

透射成像需使透射的电磁波的波前与入射的电磁波的波前保持相同。本申请中，第一透射单元Ⅰ与第二透射单元Ⅱ的透射相位相同或者相近，透射波能保持入射电磁波的波前信息，从而电磁波可以从该透射结构透射并在其透射侧成像。进一步的，第一透射单元Ⅰ可以与第二透射单元Ⅱ的透射率相同或相近，以进一步提高透射波的成像质量。

多个第一透射单元Ⅰ和多个第二透射单元Ⅱ在一面内无序排布。具体的，第一透射单元Ⅰ和第二透射单元Ⅱ的尺寸可以与入射的电磁波的波长相近，即设置为波长量级或亚波长量级均可。当然，在第一透射单元Ⅰ和第二透射单元Ⅱ的尺寸为亚波长量级时，该透射结构的单侧成像效果会更佳。

由于第二透射单元Ⅱ和第一透射单元Ⅰ的反射相位不同，因此将其在一面内无序排布形成透射结构后，电磁波入射至该透射结构后在该透射结构的入射面形成的反射电磁波会相互干涉，即发生干涉相长或干涉相消，从而使得反射的电磁波的能量分布不均匀，形成漫反射，此时反射的电磁波的波前发生改变，无法保持与入射电磁波相同的波前，从而使得该透射结构反射的电磁波在其反射侧无法成像。

以下是本申请提供的四种关于该透射结构无序排布的实施例。

以图2(a)所示的透射结构100为例，透射结构100具有8×8个方形结构，每个方形结构的边长为0.87λ₀，其中λ₀为入射的电磁波在真空中的波长。第二透射单元Ⅱ与第一透射单元Ⅰ的电磁波的透射相位相同(即透射相位差为0)，反射相位差π。利用仿真软件对电磁波入射至透射结构100的场景进行模拟，得到透射结构100的反射侧远场电场图图2(b)和透射侧远场电场图图2(c)，其中电磁波的入射角为0°(即正入射)，图2(b)和图2(c)中的三维坐标均表示透射结构100反射侧和透射侧的空间位置坐标。如图2(b)所示，反射的电磁波的能量朝向四周分散，波前因为反射波的干涉相长或相消而发生改变，无法保持入射的电磁波波前，进而无法在透射结构100的反射侧成像；如图2(c)所示，透射的电磁波的能量集中在正入射方向上，可知从第一透射单元Ⅰ和第二透射单元Ⅱ透射的电磁波波前与入射的电磁波波前保持相同，即第一透射单元Ⅰ的电磁波透射相位和第二透射单元Ⅱ的电磁波透射相位相同，从而透射的电磁波可以在透射结构100的透射侧成像。

图3(a)、图4(a)和图5(a)则分别示出了另外三种具有无序排布结构的透射结构200、透射结构300以及透射结构400(均为8×8方形结构，每个方形结构的边长为0.87λ₀)，其中第二透射单元Ⅱ与第一透射单元Ⅰ同样设置为透射相位相同(即透射相位差为0)，反射相位差π。同样通过模拟可以看到，在各实施例对应的反射侧远场电场图3(b)、图4(b)和图5(b)中，反射的电磁波的能量朝向四周分散而无法在透射结构200、透射结构300以及透射结构400的反射侧成像；在各实施例对应的反射侧远场电场图3(c)、图4(c)和图5(c)中，透射的电磁波的能量集中在正入射方向且透射率较高，透射的电磁波的波前与入射的电磁波波前保持相同，从而在透射结构200、透射结构300以及透射结构400的透射侧可以成像。

作为对比，本申请还在图6(a)至图6(c)示出了仅由第一透射单元Ⅰ排布的同等尺寸的均匀透射结构500。可以看到，图6(b)中反射的电磁波的能量集中在与正入射相反的方向上，反射的电磁波相位相同，不会发生干涉相长或相消，进而在反射侧可以成像；图6(c)中透射的电磁波的能量集中在正入射方向，透射的电磁波的波前与入射的电磁波波前保持相同，进而在透射侧也可以成像。具体的，结合图2(b)，图3(b)，图4(b)和图5(b)可知，上述图2-5对应的实施例的反射侧电磁波极值分别减小至该均匀结构的17.2％、25.16％、33.19％以及22.67％，进一步的，再结合图2(c)、图3(c)、图4(c)和图5(c)可知，图2-5对应的实施例能使电磁波保持较高透射的情况下，使电磁波在反射侧形成漫反射，从而实现较好的单侧成像效果。

需要指出的是，在其他实施方式中，上述第一透射单元Ⅰ和第二透射单元Ⅱ的设置位置也可以互换，本申请仅以附图中的排布方式作为示例。另外，多个第一透射单元Ⅰ和多个第二透射单元Ⅱ既可以在平面内排布，也可以在曲面或是弯折的面内排布，本申请实施例并不对多个第一透射单元Ⅰ和多个第二透射单元Ⅱ的排布面的形状进行限制。

在一些实施例中，第二透射单元Ⅱ的电磁波的透射相位

和第一透射单元Ⅰ的电磁波的透射相位

满足

通过控制第二透射单元Ⅱ的电磁波的透射相位和第一透射单元Ⅰ的电磁波的透射相位满足上述关系，可以使透射的电磁波在透射结构的透射侧成像，并使所成的像具有一定的清晰度。具体的，两个透射单元的透射相位差可以是0，0.1π，0.2π，0.3π，0.4π和0.5π。

具体的，以图2(a)所示的透射结构100为例，单独对第一透射单元Ⅰ和第二透射单元Ⅱ的透射相位差进行调整。图7(a)至图7(c)分别示出了第二透射单元Ⅱ的电磁波的透射相位

和第一透射单元Ⅰ的电磁波的透射相位

的差

为0、0.3π和0.5π时的透射侧远场电场图，其中电磁波正入射至透射结构100。可以看到，上述情况下的透射的电磁波的能量均集中在正入射方向，即使是在透射相位差0.5π时，透射侧远场电场的极大值仍然保持在相位差为0时的70％以上，表示此时透射的电磁波仍可以成较清晰的像。

在一些实施例中，第二透射单元Ⅱ的电磁波的反射相位

和第一透射单元Ⅰ的电磁波的反射相位

满足

通过控制第二透射单元Ⅱ的电磁波的反射相位和第一透射单元Ⅰ的电磁波的反射相位满足上述关系，可以使反射的电磁波的能量更为明显地朝向四周分散，从而在反射侧无法成像。具体的，两个透射单元的反射相位差可以是0.6π，0.7π，0.8π，0.9π，1.0π，1.1π，1.2π，1.3π和1.4π。

具体的，以图2(a)所示的透射结构100为例，单独对第一透射单元Ⅰ和第二透射单元Ⅱ的反射相位差进行调整。图8(a)至图8(c)分别示出了第二透射单元Ⅱ的电磁波的反射相位

和第一透射单元Ⅰ的电磁波的反射相位

的差

为0.9π、1π、1.1π时的反射侧远场电场图，其中电磁波正入射至透射结构100。可以看到，上述情况下的反射的电磁波的能量均朝向四周分散，从而在透射结构100的反射侧反射的电磁波无法成像。具体的，图8(a)至图8(c)中反射波能量最大值均近似为图6(a)所示均匀结构反射波能量最大值的3.2％。

进一步的，在满足上述反射相位的关系式的前提下，第二透射单元Ⅱ的电磁波的反射系数的模r₂和第一透射单元Ⅰ的电磁波的反射系数的模r₁满足0.25≤r₂/r₁≤4。通过控制第二透射单元Ⅱ的电磁波的反射率和第一透射单元Ⅰ的电磁波的反射率满足上述关系，可以使反射的电磁波的能量在透射结构100的反射侧具有明显的能量分散效果，进一步保证反射的电磁波无法在反射侧成像。具体的，两个透射单元的反射系数的模的比值可以是0.25，0.5,0.75，1.25，1.5，1.75，2，3和4。

具体的，仍旧以图2(a)所示的透射结构100为例，单独对第一透射单元Ⅰ和第二透射单元Ⅱ的反射系数的模的比值进行调整。图9(a)至图9(c)分别示出了第二透射单元Ⅱ的电磁波的反射系数的模r₂比第一透射单元Ⅰ的电磁波的反射系数的模r₁大20％、50％以及100％时的反射侧远场电场图，此时r₂/r₁对应为1.2、1.5和2，电磁波正入射至透射结构100。可以看到，上述情况下，反射的电磁波的能量均杂乱地分布在空间中的各个方向，使得反射的电磁波在透射结构100的反射侧无法成像。当然第二透射单元Ⅱ的电磁波的反射系数的模r₂也可以比第一透射单元Ⅰ的电磁波的反射系数的模r₁小20％、50％以及100％，此时r₂/r₁对应为5/6、2/3和1/2。

另外，上述透射结构还可以通过调整自身的尺寸大小以应用至不同波段，如可见光波段和微波波段。需要指出的是，不同无序排布形式的透射结构在实现单侧成像时对应的透射相位差、反射相位差以及反射系数的模差异会有不同，技术人员可以根据实际需求的透反射系数条件对透射结构的无序排布方式进行调整，以实现较佳的单侧成像效果。

在一些实施例中，可以通过对材料的有效相对介电常数和有效相对磁导率的调控来设计前述透射结构。

具体的，可以将第一透射单元Ⅰ和第二透射单元Ⅱ沿透射结构入射面的法线方向的厚度设置为相等，同时将第一透射单元Ⅰ的有效相对介电常数的数值ε₁与第二透射单元Ⅱ的有效相对磁导率μ₂的数值设置为相等，第一透射单元Ⅰ的有效相对磁导率μ₁的数值与第二透射单元Ⅱ的有效相对介电常数ε₂的数值设置为相等。从而根据波动光学中的传输矩阵理论，可以得到第一透射单元Ⅰ的传输矩阵

A₁，B₁，C₁和D₁分别为对应的透射矩阵元，其中

表示第一透射单元Ⅰ的阻抗，δ₁表示电磁波在第一透射单元Ⅰ中的纵向光程，可以推知，电磁波经第一透射单元Ⅰ的透射系数

反射系数

其中η₀和η_g分别表示透射结构的入射侧材料的阻抗和出射侧材料的阻抗，通常为同一背景材料，例如空气，因此有η₀＝η_g。同样，第二透射单元Ⅱ的传输矩阵

结合前述条件可知，

δ₁＝δ₂，从而进一步可以计算得到，t₁＝t₂，r₁＝-r₂，即此时第一透射单元Ⅰ和第二透射单元Ⅱ的透射相位、透射率、反射率均相同，而反射相位差π，满足前述透射结构的单侧成像要求。

进一步的，第一透射单元Ⅰ可以设置为具有第一排布结构的金属棒阵列和金属开口环阵列，第二透射单元Ⅱ可以设置为具有第二排布结构的金属棒阵列和金属开口环阵列，其中第一排布结构与第二排布结构不同。金属棒阵列可以用于调节材料的电共振以调节材料的有效相对介电常数，金属环阵列可以用于调节材料的磁共振以调节材料的有效相对磁导率，因此可以分别通过调节两个透射单元中的金属棒阵列和金属环阵列的排布结构以使第一透射单元Ⅰ的有效相对介电常数的数值ε₁与第二透射单元Ⅱ的有效相对磁导率μ₂的数值相等，第一透射单元Ⅰ的有效相对磁导率μ₁的数值与第二透射单元Ⅱ的有效相对介电常数ε₂的数值相等。

另一实施例中，第一透射单元Ⅰ和第二透射单元Ⅱ具有相同排布结构的金属棒阵列和金属开口环阵列，例如将金属棒设置在金属开口环中，形成“山”字型的结构，接着通过调整各透射单元的金属棒的尺寸以及各透射单元中的金属开口环的尺寸以使第一透射单元Ⅰ的有效相对介电常数的数值ε₁与第二透射单元Ⅱ的有效相对磁导率μ₂的数值相等，第一透射单元Ⅰ的有效相对磁导率μ₁的数值与第二透射单元Ⅱ的有效相对介电常数ε₂的数值相等。可以理解的是，金属棒的尺寸包括但不限于金属棒的长度、宽度以及厚度，金属开口环的尺寸包括但不限于金属开口环的内径以及厚度。

需要指出的是，也可以利用自然界中的材料来制备本实施例的透射结构。例如镍锌铁氧体材料，其相对介电常数可以在10-1000的范围内调节，且自然界中存在的磁性材料的相对磁导率以及人工复合材料的有效相对磁导率也可以覆盖很大的范围。因此，通过选取自然界中两种合适的均匀材料，也能够实现第一透射单元Ⅰ的相对介电常数数值与第二透射单元Ⅱ的相对磁导率数值相等，以及第一透射单元Ⅰ的相对磁导率数值与第二透射单元Ⅱ的相对介电常数数值相等。

在一些实施例中，第一透射单元Ⅰ包括沿透射结构入射面的法线方向依次设置的第一部和第二部，其中，第一部与第二部的有效相对介电常数不同和/或有效相对磁导率不同；第二透射单元Ⅱ包括沿透射结构入射面的法线方向依次设置的第二部和第一部，且第二透射单元Ⅱ和第一透射单元Ⅰ沿透射结构的入射面的法线方向层叠时形成镜面对称结构。此处透射结构的入射面是指透射结构上的电磁波射入面。例如，当第一透射单元Ⅰ和第二透射单元Ⅱ为方形体时，该入射面可以由多个第一透射单元Ⅰ和多个第二透射单元Ⅱ上的射入侧表面排布形成；当第一透射单元Ⅰ和第二透射单元Ⅱ为球体时，该入射面可以由多个第一透射单元Ⅰ和多个第二透射单元Ⅱ的射入部位处的切面排布形成；当第一透射单元Ⅰ和第二透射单元Ⅱ为异形体时，该入射面同样可以由多个第一透射单元Ⅰ和多个第二透射单元Ⅱ的射入部位处的切面排布形成。

具体的，第一透射单元Ⅰ包括多种形式，例如图10至图14所示的第一透射单元11、21、31、41和51，其中第一透射单元11、21、31、41和51分别具有电磁波射入面P11、P21、P31、P41和P51，对应的第二透射单元Ⅱ也包括多种形式，例如图10至图14所示的第二透射单元12、22、32、42和52，其中第二透射单元12、22、32、42和52分别具有电磁波射入面P12、P22、P32、P42和P52。

如图10所示，第一透射单元11由两种具有不同介电常数和/或不同磁导率的材料沿透射结构入射面的法线方向排列形成，此时第一部1和第二部2分别为具有不同介电常数和/或不同磁导率的单一材料，对应的，第二透射单元12由第二部2和第一部1沿透射结构入射面的法线方向排列形成，其中多个射入面11和多个射入面12排布形成透射结构的入射面(以下各实施例透射结构入射面的形成方式与本实施例类似，故不再赘述)。根据传输矩阵理论，可以得到第一透射单元11的传输矩阵

A₁，B₁，C₁和D₁分别为对应的透射矩阵元且均与第一部1和第二部2的介电常数和磁导率有关，可以推知，电磁波经第一单元11后的透射系数

反射系数

同样结合前述条件，可以推知第二透射单元12的传输矩阵为

进一步得到电磁波经第二透射单元12后的透射系数

反射系数

由于背景介质通常为空气等均匀材料，因此有η₀＝η_g，进而可知，第一透射单元11与第二透射单元12的透射系数相同而反射系数不同。具体的，可以是第一透射单元11与第二透射单元12的反射相位不同，或是第一透射单元11与第二透射单元12的反射系数的模以及反射相位均不同。

在一些实施例中，如图11所示，第一透射单元21与第二透射单元22由同一种单一材料形成，且第一部远离第二部的一侧的形状与第二部远离第一部的一侧的形状不同。以图11所示为例，该单一材料可以是一梯形材料，第一透射单元21中，该梯形材料的下底面为电磁波的射入面P21，上底面为电磁波射出面，此时第一透射单元21的第一部即为包括射入面P21的部分，对应的，第二部即为包括射出面的另一部分。对应的，第二透射单元22中，该梯形材料的上底面为电磁波的射入面P22，下底面为电磁波射出面。通过传输矩阵理论，同样可以证明第一透射单元21与第二透射单元22的透射系数相同而反射系数不同。可以理解的是，该单一材料的形状也可以是三角形、扇形等其他形状，本实施例并不对该单一材料的具体形状进行限制。

在一些实施例中，上述单一材料均可以选用透光材料，以实现本实施例在光频段的单侧成像效果。其中，透光材料包括玻璃、树脂、透明晶体、液晶、透明液体、气体中的至少一种。更进一步的，透光材料可以选用玻璃、树脂、透明晶体(例如水晶)、液晶、透明液体或空气。透明液体可以是水、氯化钠溶液、酒精以及其他透明的非金属液体等。当透光材料采用玻璃时，如图12所示，第一透射单元设置为梯形第一玻璃基体31，第二透射单元为梯形第二玻璃基体32，将梯形第一玻璃基体31和梯形第二玻璃基体32在一面内无序排布后，可以制备出能够单侧成像的玻璃，从而解决普通玻璃带来的眩光问题。

在一些实施例中，第一部和/或第二部可以由至少两种不同材料复合形成，从而使得第一部的有效相对介电常数与第二部的有效相对介电常数不同和/或第一部的有效相对磁导率与第二部的有效相对磁导率不同。复合材料的有效参数可以依据对应的适用条件，通过Maxwell-Garnett(麦克斯韦-格内特)理论、Bruggeman(布拉格曼)理论等进行计算。

如图13所示，第一透射单元41的第一部和第二部分别由多种具有不同介电常数和/或磁导率的材料沿透射结构入射面的法线方向排列形成，即由材料1、材料2…材料n-1、材料n的排列形成第一透射单元41，对应的，第二透射单元42则由材料n、材料n-1…材料2、材料1的形式排列而成。同样，可以通过传输矩阵理论证明第一透射单元41与第二透射单元42对电磁波的透射系数相同而反射系数不同。本实施例中，第一部和第二部的有效相对介电常数和有效相对磁导率可以通过Maxwell-Garnett理论计算得到。

进一步的，第一透射单元41和第二透射单元42中的第一部和第二部均由透光材料形成，以实现本实施例在光频段的单侧成像效果。进一步的，本实施例的第一部和第二部均设置为膜层结构，如此可以制备得到具有单侧成像效果的光学薄膜。该光学薄膜可以用作手机、平板等移动设备的屏幕贴膜，也可以用作大楼幕墙、汽车挡风玻璃的外部贴膜，从而避免周围环境中不适宜亮度光源的反射导致的人眼的视觉疲劳或是不舒适，也可以减少眩光等光学污染。常见的透明膜层材料有很多，例如二氧化硅、二氧化钛等氧化物薄膜。

在一些实施例中，第一透射单元51的第一部包括第一基体511，第二部包括第二基体512，第一基体511的表面或内部设置有第一嵌块，和/或第二基体512的表面或内部设置有第二嵌块。以图14所示为例，第一基体511内部无嵌块，第二基体内部设置有嵌块5121，此时嵌块5121可以设于第二部中的任意位置，其数量也可以是多个。当然，也可以在第一基体511内部设置第一嵌块，并在第二基体512内部设置第二嵌块，此时需使第一嵌块与第二嵌块的形状和/或材质不同，或是二者在第一基体511与第二基体512中的位置使第一部形成非对称结构，以保证第一透射单元51的第一部与第一透射单元51的第二部的有效介电常数和/或有效磁导率不同。另外，由于金属颗粒在纳米加工技术中已有广泛地使用，因此嵌块5121除了是电介质嵌块外也可以是金属嵌块，例如铜块、铁块、银块等。

进一步的，第一部远离第二部的一侧为入射侧，第二部远离第一部的一侧为出射侧，入射侧的形状和出射侧的形状可以相同。以图14所示为例，第一基体511即为第一部，第二基体512即为第二部，第一透射单元51设置为正方体，嵌块5121设置为圆柱形并自透射结构的出射面向内延伸，第二透射单元52与第一透射单元51沿透射结构的入射面的法线方向层叠时形成镜面对称结构。

进一步的，第一基体511的材质可以与第二基体512的材质相同，以方便透射结构的制备。进一步的，该材质可以是透光材料，以实现本实施例在光频段的单侧成像效果。进一步的，该透光材料可以是玻璃、树脂、透明晶体、液晶、透明液体和气体中的至少一种，以减少眩光等光学污染。当然该透光材料具体可以是水、氯化钠溶液、酒精、水晶、透明塑料或是空气等日常生活中常见的材料。

以下将对基体材料为玻璃的第一透射单元51以及对应的第二透射单元52组成的透射结构进行单侧成像效果的仿真模拟。具体的，第一透射单元51在x、z方向上的长度均为160nm，在y方向上的长度为200nm，嵌块5121设置为一截面直径为100nm高50nm的圆柱，圆柱的一柱面设于透射结构600的出射面，平面M为第一基体511和第二基体512的分界面且经过第一透射单元51的中心。

图15(a)～(d)分别示出了第一透射单元51和第二透射单元52的透射相位曲线、反射相位曲线、透射率曲线以及反射率曲线，图中第一透射单元51的透反射情况由灰色实线示出，第二透射单元52的由灰色虚线示出。具体的，图15(a)和图15(b)的纵坐标分别表示透射相位和反射相位的角度，横坐标均表示工作频率，可以看到，第一透射单元51和第二透射单元52的透射相位在不同频率情况下基本相同，而反射相位在不同频率情况下显示出较大差别，其中在434THz频率下，二者的反射相位差达到180°；图15(c)和图15(d)的纵坐标分别表示透射率和反射率的百分比，横坐标均表示工作频率，可以看到，在工作频率为434THz的情况下，第二透射单元52与第一透射单元51的反射率比约为1.42，对应的反射系数的模的比为1.2。

如图16所示，将多个第一透射单元51与多个第二透射单元52在x-y平面内以一种随机无序的方式排布后，得到透射结构600。图17和图18则分别示出了透射结构600的P和P’部分的放大示意图。

利用电磁仿真软件CST对透射结构600进行远场辐射模拟，其中，入射光线的频率为434THz，该频率光线下第一透射单元51和第二透射单元52的反射相位差为180°(即π)，透射结构600的入射面与x-y平面平行。

首先，作为对比，将仅由第一透射单元51构成的均匀透射结构600’平放在x-y平面内，光线以z方向正入射，得到图19。可以看到光线在透射侧和反射侧均具有较大的能量集中区域，即光线在透射侧和反射侧均能成像；接着，将透射结构600平放在x-y平面内，光线沿z方向正入射至透射结构600，得到图20(a)，可以看到，透射光线在透射侧仍可以成像，而在反射侧形成了杂乱的反射，且光线的反射能量最大值减小到了图19中均匀透射结构600’对光线的反射能量最大值的1.8％，从而可知在透射结构600的反射侧，反射光线的能量向四周分散，进而实现了反射光线无法成像而仅透射光线可以成像的单侧成像效果；接着，再将光线以30°入射角入射至透射结构600，得到图20(b)，可以看到，透射光线同样在透射侧可以成像，而在反射侧反射光线朝向四周形成了杂乱的能量分布，且光线的反射能量最大值减小到了图19中均匀透射结构600’对光线的反射能量最大值的2.4％，从而形成单侧成像；接着，再以入射角45°的光线入射至透射结构600进行模拟，得到图20(c)，可以看到，透射光线同样在透射侧可以成像，而在反射侧反射光线朝向四周形成了杂乱的能量分布，且光线的反射能量最大值减小到了图19中均匀透射结构600’对光线的反射能量最大值的11.3％，从而形成单侧成像。因此，透射结构600至少在入射角取0～45°时具有单侧成像的效果，同时也证明了透射结构600的单侧成像具有宽角度的特点，进一步可以推知，当透射结构600沿曲面无序排布时，至少在透射结构600的部分区域内仍可以实现单侧成像的效果。

进一步地，也可以选用相位差靠近180°的频率(400THz～450THz)作为透射结构600的工作频率，即透射结构600的单侧成像效应还具有宽频的特点。如图21(a)～(c)，发明人分别以404THz、419THz以及449THz的频率的光线沿z方向正入射至透射结构600进行模拟，可以看到，图21(a)～(c)中的入射光线均透射后可以在透射侧成像，而在反射侧反射光线均朝向四周形成杂乱的能量分布，相比于图19中的均匀透射结构600’，透射结构600在上述频率下的光线反射能量最大值分别减小到均匀透射结构600’对光线的反射能量最大值的8.5％(对应频率为404THz)、1.5％(对应频率为419THz)以及3.0％(对应频率为449THz)。

上述透射结构600，可以在宽频宽角度的范围内使入射光线在透射侧成像而在反射侧不成像，从而有效消除如普通玻璃带来的眩光等光学污染，同时不会对人眼的信息获取造成影响，极大地方便了人们的生活。

本申请还提供一种膜，包括如前文所述的透射结构。

上述膜，可以贴于手机、平板等电子设备的屏幕，也可以贴于汽车的挡风玻璃，使得人们既能避免周围环境中不适宜亮度光源的反射导致的视觉疲劳，同时也能获取透过该层膜的光线信息。

本申请还提供一种电子设备，包括显示器件以及设于显示器件表面的如前文所述的膜。

上述电子设备，通过在显示器件表面贴覆如前文所述的透射成像反射不成像的膜，既可以获取电子设备的显示信息，又不会因为周围环境在显示器件表面的反射成像而导致人眼视觉疲劳。

本申请还提供一种树脂片，包括如前文所述的透射结构。

本申请还提供一种玻璃，包括如前文所述的透射结构。

上述玻璃，可以用于大楼玻璃或是汽车挡风玻璃的制备，以使光线入射至该玻璃表面时反射光在入射面发生漫反射而仅透射的光线可以成像，从而解决普通玻璃带来的眩光问题；也可以将该玻璃用于制备玻璃镜片，避免玻璃镜片的反射光成像，从而提高玻璃镜片的成像质量。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种透射结构，其特征在于，包括：

多个第一透射单元；以及，

多个第二透射单元，在预设频段内，所述第二透射单元的电磁波的透射相位

和所述第一透射单元的电磁波的透射相位

满足

且所述第二透射单元的电磁波的反射相位

和所述第一透射单元的电磁波的反射相位

满足

2.根据权利要求1所述的透射结构，其特征在于，所述第二透射单元的电磁波的反射系数的模r₂和所述第一透射单元的电磁波的反射系数的模r₁满足0.25≤r₂/r₁≤4。

3.根据权利要求1或2所述的透射结构，其特征在于，所述第一透射单元的有效相对介电常数的数值与所述第二透射单元的有效相对磁导率的数值相等，所述第一透射单元的有效相对磁导率的数值与所述第二透射单元的有效相对介电常数的数值相等。

4.根据权利要求3所述的透射结构，其特征在于，所述第一透射单元设置为具有第一排布结构的金属棒阵列和金属开口环阵列，所述第二透射单元设置为具有第二排布结构的金属棒阵列和金属开口环阵列，所述第一排布结构和所述第二排布结构不同。

5.根据权利要求3所述的透射结构，其特征在于，所述第一透射单元和所述第二透射单元具有相同排布结构的金属棒阵列和金属开口环阵列，其中所述第一透射单元中的金属棒与所述第二透射单元中的金属棒的尺寸不同，和/或所述第一透射单元中的金属开口环与所述第二透射单元中的金属开口环的尺寸不同。

6.根据权利要求1或2所述的透射结构，其特征在于，

所述第一透射单元包括沿所述透射结构入射面的法线方向依次设置的第一部和第二部，其中，所述第一部与所述第二部的有效相对介电常数不同和/或有效相对磁导率不同；

7.根据权利要求6所述的透射结构，其特征在于，所述第一部和所述第二部分别由不同的单一材料形成。

8.根据权利要求6所述的透射结构，其特征在于，所述第一部与所述第二部由同一种单一材料形成，其中，所述第一部远离所述第二部的一侧的形状与所述第二部远离所述第一部的一侧的形状不同。

9.根据权利要求7或8所述的透射结构，其特征在于，所述单一材料包括透光材料。

10.根据权利要求9所述的透射结构，其特征在于，所述透光材料包括玻璃、树脂、透明晶体、液晶、透明液体和气体中的至少一种。

11.根据权利要求6所述的透射结构，其特征在于，所述第一部和/或所述第二部由至少两种不同材料复合形成。

12.根据权利要求11所述的透射结构，其特征在于，所述第一部和/或所述第二部由至少两种不同材料沿所述透射结构入射面的法线方向排列形成。

13.根据权利要求12所述的透射结构，其特征在于，所述第一部和所述第二部均设置为膜层结构。

14.根据权利要求12或13所述的透射结构，其特征在于，所述第一部和所述第二部均由透光材料形成。

15.根据权利要求11所述的透射结构，其特征在于，所述第一部包括第一基体，所述第二部包括第二基体，所述第一基体的表面或内部设置有第一嵌块，和/或所述第二基体的表面或内部设置有第二嵌块。

16.根据权利要求15所述的透射结构，其特征在于，所述第一基体和所述第二基体的材质相同。

17.根据权利要求16所述的透射结构，其特征在于，所述材质包括透光材料。

18.根据权利要求17所述的透射结构，其特征在于，所述透光材料包括玻璃、树脂、透明晶体、液晶、透明液体和气体中的至少一种。

19.根据权利要求15-18任一项所述的透射结构，其特征在于，所述第一嵌块包括金属嵌块或电介质嵌块，所述第二嵌块包括金属嵌块或电介质嵌块。

20.一种膜，其特征在于，包括如权利要求1-19任一项所述的透射结构。

21.一种电子设备，其特征在于，包括显示器件以及设于所述显示器件表面的如权利要求20所述的膜。

22.一种树脂片，其特征在于，包括如权利要求1-19任一项所述的透射结构。

23.一种玻璃，其特征在于，包括如权利要求1-19任一项所述的透射结构。