CN115877561A - 超颖光学装置、光学***、用于校正像差的方法 - Google Patents

Abstract

本公开的一些实施例提供一种超颖光学装置。超颖光学装置包括多个超颖结构的一阵列，其中超颖结构的每一者包括多层堆叠层，堆叠层至少包括具有一第一折射率的一第一层以及具有一第二折射率的一第二层，且第一折射率与第二折射率不同。本公开还涉及一种包括该超颖光学装置的光学***以及一种用于校正像差的方法。

Description

超颖光学装置、光学***、用于校正像差的方法

技术领域

本公开是有关于一种光学装置，特别是有关于一种包括超颖表面(metasurfaces)的光学装置。

背景技术

近年来，在光学领域中，超颖表面受到众多关注。例如，超颖表面可与影像感测器(例如，互补式金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)，影像感测器((CMOS image sensor，CIS))一起使用。互补式金属氧化物半导体影像感测器产品可用于数码相机、照相手机、网络相机、笔记本电脑安全装置、汽车、医疗装置等。超颖表面能够调控电磁波(例如，入射波)的性质。例如，超颖表面可作为透镜、偏光镜(polarizers)、光束形状调节(beam-shaping)装置、可调相位调变器(tunable phasemodulators)等。而且，超颖表面可经设计以校正像差，包括球面像差、色差等。因此，可提升成像品质。

发明内容

本公开的一些实施例提供一种超颖光学装置。超颖光学装置包括多个超颖结构的一阵列，其中超颖结构的每一者包括多层堆叠层，堆叠层至少包括具有一第一折射率的一第一层以及具有一第二折射率的一第二层，且第一折射率与第二折射率不同。

在一些实施例中，第一折射率与第二折射率之间的一差值介于0.1至2.5之间。在一些实施例中，第一折射率与第二折射率之间的一差值介于0.3至2.0之间。在一些实施例中，第一折射率与第二折射率之间的一差值介于0.5至1.8之间。在一些实施例中，超颖结构包括一介电材料。

在一些实施例中，堆叠层还包括具有一第三折射率的一第三层，第三折射率与第二折射率不同，且第二层位于第一层与第三层之间。在一些实施例中，第二折射率大于第一折射率以及第三折射率，且第一折射率与第三折射率相同。在一些实施例中，第一层的一第一厚度与第二层的一第二厚度不同。在一些实施例中，第一厚度以及第三层的一第三厚度大于第二厚度，且第一厚度与第三厚度相同。

在一些实施例中，超颖结构的每一者具有小于10的一厚宽比。在一些实施例中，俯视时，超颖结构的每一者具有圆形、椭圆形、多边形或中空多边形的一形状。在一些实施例中，超颖结构排列成长方形或六边形的一阵列。在一些实施例中，超颖结构包括不同的几何形状、尺寸或排列方向。在一些实施例中，堆叠层还包括具有第一折射率的多层奇数层以及具有第二折射率的多层偶数层。

本公开的一些实施例提供一种光学***。光学***包括一影像感测器以及一超颖光学装置。影像感测器包括多个微透镜以及多个彩色滤光片。彩色滤光片设置在微透镜的下方。超颖光学装置设置在彩色滤光片的上方。超颖光学装置包括多个超颖结构的一阵列，超颖结构的每一者包括多层堆叠层，堆叠层包括具有一第一折射率的一第一层以及具有一第二折射率的一第二层，且第一折射率与第二折射率不同。

在一些实施例中，超颖光学装置设置在微透镜以及彩色滤光片的上方，或者，超颖光学装置设置在微透镜与彩色滤光片之间。在一些实施例中，超颖光学装置的一底面与影像感测器的一顶面之间的一距离小于10微米。在一些实施例中，超颖光学装置的一底面与影像感测器的一顶面之间的一距离介于10微米至1毫米之间。在一些实施例中，超颖光学装置的一底面与影像感测器的一顶面之间的一距离介于1毫米至3毫米之间。

本公开的一些实施例提供一种用于校正像差的方法。方法包括计算用于校正像差的一所需量。方法还包括决定一超颖光学装置的一期望位置，其中超颖光学装置邻近于一影像感测器设置，且超颖光学装置与影像感测器之间的一距离介于10微米至3毫米之间。超颖光学装置包括多个超颖结构的一阵列，超颖结构的每一者包括多层堆叠层，堆叠层包括具有一第一折射率的一第一层以及具有一第二折射率的一第二层，且第一折射率与第二折射率不同。方法还包括调整超颖结构的几何形状、尺寸或排列方向，并根据所需量以及期望位置设置超颖光学装置。

附图说明

为让本公开的特征或优点能更明显易懂，特举出一些实施例，并配合附图，作详细说明如下。

图1A至图1C示意性地示出超颖光学装置与影像感测器之间的位置关系。

图2A至图2L示意性地示出不同的超颖光学装置。

图3A至图3E示意性地示出一些不同的超颖结的效率与入射波的波长之间的关系。

图4A示意性地示出超颖结构的几何形状变化。

图4B示意性地示出超颖结构的尺寸变化。

图4C示意性地示出超颖结构的排列方向变化。

图4D示意性地示出具有约15度的入射角的入射波的相位变化。

图5A至图5C示意性地示出进行像差校正的模拟过程。

图5D以及图5E示意性地示出入射波的像差校正的结果。

图6是用于校正像差的方法的流程图。

其中，附图标记说明如下：

1：光学***

10：相机

20：影像感测器

21：微透镜

22：彩色滤光片

23：感光层

24：金属不透光层

25：硅晶体管

50：填充材料

100，100A，100B，100C，100D，100E，100F，100G，100H，100I，100J，100K，100L，100X，100Y，100Z：超颖光学装置

110，110A，110B，110C，110D，110E，110F，110G，110H，110I，110J，110K，110L，110X，110Y，110Z：超颖结构

111A：第一层

112A：第二层

113A：第三层

111I，112I，113I，114I，111J，112J，113J，114J，115J，111K，112K，113K，114K，115K，111L，112L，113L，114L，115L：层

115X：夹角

600：方法

601，602，603，604：步骤

D：直径

T1：第一厚度

T2：第二厚度

T3：第三厚度

W：入射波

θ₁：原始的入射角

θ₂：经校正的角度

θ_in：入射角

Δθ：旋转角度变化

具体实施方式

在本说明书中，提供许多不同的实施例或范例，以实施本公开的不同特征。以下所描述的各个构件以及排列方式的特定范例是为了简化本公开。这些当然仅作为范例而不意欲造成限制。例如，若本说明书叙述了第一特征形成于第二特征「上」或「的上方」，即表示可包括第一特征与第二特征直接接触的实施例，亦可包括有附加特征形成于第一特征与第二特征之间，而使第一特征与第二特征未直接接触的实施例。在本说明书中使用的序数，例如，「第一」、「第二」等，并没有顺序上的先后关系，其仅用于标示区分二个具有相同名字的不同元件。除此之外，在本公开的不同范例中，可能使用重复的符号或字母。

此外，空间相关用语，例如：「的上方」等用语是为了便于描述图式中元件或特征与其他元件或特征之间的关系。除了在图式中示出的方位外，这些空间相关用语意欲包含使用中或操作中的装置的不同方位。装置可被转向不同方位(旋转90度或其他方位)，则在此使用的空间相关用语亦可依此相同解释。

根据一些实施例，提供一光学***1。光学***1包括一影像感测器20以及一超颖光学装置100。影像感测器20对应于一相机10。请参考图1A至图1C。图1A至图1C示意性地示出影像感测器20与超颖光学装置100之间的位置关系。通过相机10的一入射波W可在影像感测器20上被转换为影像。在一些实施例中，影像感测器20可为互补式金属氧化物半导体影像感测器。影像感测器20可包括一个或多个微透镜(micro lens)21、一个或多个彩色滤光片(color filter)22、一层或多层感光层(optical sensor layer)23、一层或多层金属不透光层(isolated metal layer)24、一个或多个硅晶体管(silicon transistor)25。

如图1A所示，超颖光学装置100可设置在影像感测器20的内部。详细而言，在图1A中，超颖光学装置100设置在微透镜21与彩色滤光片22之间。换句话说，超颖光学装置100设置在微透镜21的下方并设置在彩色滤光片22、感光层23、金属不透光层24、硅晶体管25的上方。

如图1B以及图1C所示，超颖光学装置100可设置在影像感测器20的上方。详细而言，在图1B以及图1C中，超颖光学装置100设置在微透镜21、彩色滤光片22、感光层23、金属不透光层24、硅晶体管25的上方。图1B与图1C的差异在于在图1C中，超颖光学装置100离影像感测器20较远。此外，在图1B中，在超颖光学装置100与影像感测器20之间可设置有一填充材料50。

超颖光学装置100可提供两种光学功能：相位校正(phase correction)以及像差校正(aberration correction)。当超颖光学装置100作为一相位校正器时，入射波W的相位可被调变。当超颖光学装置100作为一像差校正器时，可提升影像感测器20的性能及/或提升成像品质。超颖光学装置100的功能可取决于其相对于影像感测器20的位置。

在一些实施例中，当超颖光学装置100设置在影像感测器20的内部，或者，当超颖光学装置100设置在影像感测器20的上方且与影像感测器20的距离小于10微米(micrometer，μm)时，超颖光学装置100可被视为相位校正器。例如，如图1A以及图1B所示，虚线代表入射波W的波前(wavefront)。在入射波W通过超颖光学装置100之后，原先倾斜的波前可被改变为水平的，并实质上平行于彩色滤光片22的顶面。即，入射波W的相位被调变。

在一些实施例中，当超颖光学装置100设置在影像感测器20的上方且超颖光学装置100与影像感测器20之间的距离介于1毫米(millimeter，mm)至3毫米之间时，超颖光学装置100可被视为像差校正器。如图1C所示，借由超颖光学装置100，可提升在影像感测器20上的成像品质。至于那些超颖光学装置100与影像感测器20之间的距离介于10微米至1毫米之间的情形，超颖光学装置100可被视为相位校正器以及像差校正器的结合。

可基于实际需求调整影像感测器20与超颖光学装置100之间的位置关系。在图1A至图1C中，光学***1仅包括一个超颖光学装置100。在一些其他实施例中，光学***1可包括多个超颖光学装置100，其中一些超颖光学装置100作为相位校正器，而另一些超颖光学装置100作为像差校正器。

在以下内容中，使用相同或类似的符号来指称相同或类似的元件。请参考图2A至图2L。图2A至图2L示意性地示出超颖光学装置100A至100L。超颖光学装置100A至100L包括超颖结构110A至110L的阵列。超颖结构110A至110L可包括介电材料、金属材料等。例如，超颖结构110A至110L可由纳米碳管(carbon nanotubes，CNTs)、二维过渡金属硫化物(two-dimensional transition metal dichalcogenides，2D TMDs)、SiC、ZrO₂、ZrO_2-x、TiO_x、SiN_x、氧化铟锡(Indium Tin Oxides，ITO)、Si、a-Si、Ⅲ-Ⅴ族半导体化合物或前述材料的组合所制成。超颖结构110A至110L可排列成长方形或六边形的一阵列。为了方便说明，仅示出长方形的排列方式。

在本公开中，超颖结构110A至110L的每一者包括具有不同的折射率(refractiveindices)的多层堆叠层。例如，超颖结构110A至110L的每一者可分别包括具有最高的折射率以及次高的折射率的至少两层。在图2A至图2L中，以不同的图样表示不同的折射率。在一些实施例中，最高的折射率与次高的折射率之间的差值介于0.1至2.5之间。在一些实施例中，最高的折射率与次高的折射率之间的差值介于0.3至2.0之间。在一些实施例中，最高的折射率与次高的折射率之间的差值介于0.5至1.8之间。应注意的是，前述差值可应用于其他情形。例如，在一些实施例中，在堆叠层的所有折射率中，最高的折射率与最低的折射率之间的差值亦可介于0.1至2.5之间、0.3至2.0之间或0.5至1.8之间。

由于超颖结构110A至110L的每一者具有不同的折射率，入射波W的折射以及吸收皆被考量，因此，不仅提升了成像品质且一并增进了效率。图3A至图3E提供评估效率的细节。而且，可降低多层超颖结构110A至110L的厚度。在一些实施例中，多层超颖结构110A至110L的一厚宽比(aspect ratio)小于10，由于相对小的厚宽比，其使得制造上有更高的可行性。至于对单层超颖结构而言，若单层超颖结构的折射率是高的，吸收可能相当显著而导致效率不佳。若单层超颖结构的折射率是低的，单层超颖结构的厚度可能较厚且成像品质可能不佳。

在图2A中，俯视时，超颖结构110A的每一者具有圆形的形状。在一些其他实施例中，俯视时，超颖结构110A的每一者可具有椭圆形的形状。超颖结构110A的每一者包括一第一层111A、一第二层112A、一第三层113A。第二层112A位于第一层111A与第三层113A之间。第一层111A具有一第一折射率。第二层112A具有一第二折射率。第一折射率与第二折射率不同。第三层113A具有一第三折射率。在一些实施例中，第二层112A的第二折射率大于第一层111A的第一折射率。在一些实施例中，第一层111A的第一折射率与第三层113A的第三折射率相同。

在一些实施例中，第一层111A的第一折射率与第二层112A的第二折射率之间的差值可介于0.1至2.5之间，例如，2.0。在一些实施例中，第一层111A的第一折射率与第二层112A的第二折射率之间的差值可介于0.3至2.0之间，例如，1.7。在一些实施例中，第一层111A的第一折射率与第二层112A的第二折射率之间的差值可介于0.5至1.8之间，例如，0.5。

第一层111A具有一第一厚度T1。第二层112A具有一第二厚度T2。第三层113A具有一第三厚度T3。在一些实施例中，第一厚度T1与第二厚度T2不同。在一些实施例中，第一厚度T1大于第二厚度T2。在一些实施例中，第一厚度T1与第三厚度T3相同。第一厚度T1、第二厚度T2、第三厚度T3的总和可小于1微米，例如，700纳米(nanometer，nm)。超颖结构的每一者的一直径D可小于感兴趣的波长范围，例如，120纳米。厚宽比可定义为(T1+T2+T3)/D，而且，如前所述，厚宽比可小于10。

类似于图2A，在图2B至图2D中，超颖结构110B至110D的每一者包括三层，不过，超颖结构110B至110D的每一者的形状与超颖结构110A的每一者的形状不同。在图2B中，俯视时，超颖结构110B的每一者具有长方形的形状。在图2C中，俯视时，超颖结构110C的每一者具有五边形的形状。在图2D中，俯视时，超颖结构110D的每一者具有六边形的形状。

在图2E至第2H图中，超颖结构110E至110H的每一者为中空结构。在图2E中，超颖结构110E的每一者为内部具有圆柱空腔的圆柱，故俯视时，超颖结构110E的每一者具有内部为圆形孔洞的圆形的形状。在图2F中，超颖结构110F的每一者为内部具有长方体空腔的长方体，故俯视时，超颖结构110F的每一者具有内部为长方形孔洞的长方形的形状。在图2G中，超颖结构110G的每一者为内部具有长方体空腔的圆柱，故俯视时，超颖结构110G的每一者具有内部为长方形孔洞的圆形的形状。在第2H图中，超颖结构110H的每一者为内部具有圆柱空腔的长方体，故俯视时，超颖结构110H的每一者具有内部为圆形孔洞的长方形的形状。

此外，超颖结构的层数可多于三层，如图2I至图2L所示的超颖结构110I至110L。当层数愈多时，超颖结构的整体厚度愈薄。在图2I中，超颖结构110I的每一者包括四层111I至114I。在图2J中，超颖结构110J的每一者包括五层111J至115J。在图2I以及图2J中，奇数层(即，层111I、113I或层111J、113J、115J)具有相同的折射率，而偶数层(即，层112I、114I或层112J、114J)具有相同的折射率，且奇数层的折射率与偶数层的折射率不同。即，超颖结构110I的每一者以及超颖结构110J的每一者具有交错排列的两个不同的折射率。

在图2K以及图2L中，超颖结构110K的每一者以及超颖结构110L的每一者包括具有多于两个不同的折射率的五层111K至115K以及五层111L至115L。例如，在图2K中，具有最高的折射率的层是次高的层112K，且邻近于次高的层112K的层(即，最高的层111K以及第三高的层113K)具有不同的折射率。即，超颖结构110K的每一者具有以不规则的方式排列的多于两个折射率。在图2L中，具有最高的折射率的层是第三高的层113L，且邻近于第三高的层113L的层(即，次高的层112L以及第四高的层114L)具有相同的折射率。此外，层112K的厚度与邻近于层112K的层(即，层111K以及层113K)的厚度不同。

综上所述，可调整超颖结构(例如，超颖结构110A至110L)的每一者的形状、超颖结构的每一者的每一层的厚度、超颖结构的每一者的层数、折射率之间的差异、折射率的数量、超颖结构的具有不同的折射率的层的排列方式。在一些实施例中，俯视时，超颖结构的每一者可具有圆形、椭圆形、多边形或中空多边形的形状。在一些实施例中，可控制堆叠层的每一者的厚度。在一些实施例中，具有较低的折射率的层的厚度可大于具有较高的折射率的层的厚度。在一些实施例中，可存在二层或更多层。在一些实施例中，若层数增加，则超颖结构的总厚度降低。在一些实施例中，折射率之间的差值介于0.1至2.5之间。在一些实施例中，超颖结构的每一者具有两个或更多折射率。在一些实施例中，具有相同的折射率的层交错排列或以不规则的方式排列。

接下来，请参考图3A至图3E。图3A至图3E示意性地示出一些不同的超颖结构的效率与入射波的波长之间的关系。为了选择合适的超颖结构，可任意地设定标准。例如，可将效率标准设定为大于一特定数值，以找出用于各种应用的感兴趣的波长范围的一适用范围及/或一具体数值。例如，可将效率标准的特定数值设定为大于0.6、0.8、0.9等，但不限于此。可根据实际需求(例如，超颖光学装置的性能要求)来设定效率标准的特定数值。在一些实施例中，当入射波的波长范围被视为适用范围时，效率稳定地高于0.6，但不限于此。在一些实施例中，可根据最高的效率来决定入射波的波长的具体数值。

可利用图3A至图3C评估折射率之间的差值的影响。详细而言，可从除了最高的折射率以及次高的折射率以外皆具有相同参数的三种超颖结构分别得到图3A至图3C。例如，在图3A中最高的折射率与次高的折射率之间的差值可为最小，而在图3C中最高的折射率与次高的折射率之间的差值可为最大。例如，图3A、图3B、图3C中最高的折射率与次高的折射率之间的差值可分别为约0.5、约1.7、约2.0，但不限于此。

在一些实施例中，在图3A至图3C中，图3A具有最广的入射波的波长的适用范围。例如，若将标准设定为大于0.6，则图3A至图3C中的入射波的波长的适用范围可分别介于约450纳米至620纳米之间、约550纳米至700纳米之间、约530纳米至580纳米之间。另一方面，若入射波仅具有单一入射波长，则图3A至图3C中的入射波的波长的具体数值可分别为约580纳米、约620纳米、约690纳米。

可利用图3D以及图3E评估超颖结构的堆叠层的排列方式的影响。详细而言，可从除了具有最高的折射率的层的位置以外皆具有相同参数的二种超颖结构分别得到图3D以及图3E。例如，在图3D中具有最高的折射率的层可为次高的层，而在图3E中具有最高的折射率的层可为第三高的层，如在图2K以及图2L中所示的超颖结构110K以及超颖结构110L，但不限于此。如图3D以及图3E所示，入射波的波长的适用范围与入射波的波长的具体数值不同。例如，若将标准设定为大于0.6，则图3D以及图3E中的入射波的波长的适用范围可分别介于约410纳米至470纳米之间以及约500纳米至600纳米之间。另一方面，若入射波仅具有单一入射波长，则图3D以及图3E中的入射波的波长的具体数值可分别为约450纳米以及约540纳米。

综上所述，可基于实际需求，例如用于各种应用的感兴趣的波长范围(例如，可见光涉及约400纳米至700纳米的波长范围)、所需的效率等来选择合适的超颖结构。

此外，在一些实施例中，可变化超颖结构的几何形状、尺寸、排列方向。请参考图4A至图4C。为了简化，在图4A至图4C中的超颖光学装置100X至100Z的超颖结构110X至110Z为三层结构，但不限于此。图4A示意性地示出超颖结构110X的几何形状变化。如图4A所示，超颖结构110X的每一者具有其中有不同夹角115X的两侧。图4B示意性地示出超颖结构110Y的尺寸变化。如图4B所示，超颖结构110Y逐渐增大，使得最大的超颖结构110Y位于超颖结构110Y的阵列的周边区域。在一些其他实施例中，最大的超颖结构110Y位于超颖结构110Y的阵列的中央区域，而非超颖结构110Y的阵列的周边区域。图4C示意性地示出超颖结构110Z的排列方向变化。如图4C所示，超颖结构110Z的每一者可具有相同的几何形状以及尺寸，但在空间上具有排列方向变化。在一些实施例中，每一个超颖结构110Z从一列上邻近的前一个超颖结构110Z以相同量(旋转角度变化Δθ)进行转向。在一些实施例中，旋转角度变化Δθ可为360度的因数，例如旋转角度变化Δθ可为15度、30度、45度等。

借由调控超颖结构(例如，超颖结构110A至110L以及超颖结构110X至110Z)的几何形状、尺寸、排列方向，可通过任意方式控制入射波的弯曲情形(bending)。请参考图4D。图4D示意性地示出具有约15度的入射角θ_in的入射波的相位变化。如图4D所示，借由本公开的超颖光学装置100，入射波W的波前可被调变。应理解的是，入射波W的入射角θ_in仅为范例。可达成几乎具有任何入射角的入射波W的相位校正。在这样的情形下，超颖光学装置100作为相位校正器。相较于光学***1的中央区域，入射角θ_in在光学***1的周边区域可能相对较大。因此，为了校正较大的入射角θ_in，设置于光学***1的周边区域中的超颖光学装置100的数量可多于设置于光学***1的中央区域中的超颖光学装置100的数量。

接下来，请参考图5A至图5E，以了解超颖光学装置100如何作为像差校正器。详细而言，超颖光学装置的超颖结构可校正像差，例如，超颖结构的色散作用(dispersion)可校正像差。图5A至图5C示意性地示出进行像差校正的模拟过程。图5D以及图5E示意性地示出入射波W的像差校正的结果。在以下内容以及图5A至图5E中，将入射波W的一原始的入射角θ₁设定为35度，并将离开超颖光学装置100的波的一经校正的角度θ₂设定为20度，以作为模拟的基础，但其仅为范例。可达成几乎具有任何入射角的入射波W以及任何经校正的角度的相位校正。应理解的是，相机10亦可包括一个或多个设计成用于校正像差的模块镜片(module lens)。基于本公开，不需要将相机10中的模块镜片设计成校正所有种类的像差。在一些实施例中，超颖光学装置100可单独校正像差。在一些实施例中，超颖光学装置100以及相机10中的模块镜片皆能校正像差。例如，某些像差(像是高阶像差(higher orderaberrations，HOAs)通过超颖光学装置100被校正，而其余像差通过相机10中的模块镜片被校正。因此，可提升制造弹性。额外地或附加地，可降低制造成本，并可降低模块镜片及/或整个相机10的尺寸，进而达到小型化。

如图5A所示，X轴(x轴位置)代表位置与中点之间的一距离，而Y轴(相位)代表用于校正像差的一所需量。即，对任何任意的位置而言，可计算并决定用于校正像差的所需量。而且，亦可决定位置并将其视为一期望位置。在一些实施例中，超颖光学装置与影像感测器之间的距离介于10微米至3毫米之间，例如，介于1毫米至3毫米之间。

图5B以及图5C是图5A的放大图，以示出在一位置A处以及一位置B处用于校正像差的所需量。图5A中的位置的单位以毫米示出，而图5B以及图5C中的位置的单位以微米示出。又，亦可调整超颖结构的几何形状、尺寸或排列方向，以协助达成像差校正。如图5D以及图5E所示，在期望位置(例如，图5A中的位置A以及位置B)决定用于校正像差的所需量的后，可将超颖光学装置100设置在期望位置处，以达成所需的像差校正。

图6是用于校正像差的一方法600的流程图。方法600包括四个步骤601至604。在步骤601中，方法600包括计算用于校正像差的一所需量。在步骤602中，方法600包括决定邻近于一影像感测器(例如，影像感测器20)设置的一超颖光学装置(例如，超颖光学装置100)的一期望位置，其中超颖光学装置与影像感测器之间的一距离介于10微米至3毫米之间。超颖光学装置包括超颖结构的一阵列，且超颖结构的每一者包括多层堆叠层，堆叠层至少包括具有一第一折射率的一第一层以及具有一第二折射率的一第二层。第一折射率与第二折射率不同。在步骤603中，方法600包括决定及/或调整超颖结构的几何形状、尺寸或排列方向。在步骤604中，方法600进一步包括根据所需量以及期望位置设置超颖光学装置。

如前所述，本公开提供一种超颖光学装置。超颖光学装置包括超颖结构的一阵列，且超颖结构的每一者包括具有不同的折射率的多层堆叠层。借由不同的折射率，入射波的折射以及吸收皆被考量，因此，不仅提升了成像品质且一并增进了效率。又，可降低多层超颖结构的厚度，由于相对小的厚宽比，其使得制造上有更高的可行性。而且，可调整超颖结构的每一者的形状、超颖结构的每一者的每一层的厚度、超颖结构的每一者的层数、折射率之间的差异、折射率的数量、超颖结构的具有不同的折射率的层的排列方式。

此外，超颖光学装置可提供两种光学功能：相位校正以及像差校正。当超颖光学装置作为相位校正器时，入射波的相位可被调变。当超颖光学装置作为像差校正器时，可提升影像感测器的性能及/或提升成像品质。超颖光学装置的功能可取决于其相对于影像感测器的位置。超颖光学装置与影像感测器之间的位置可小于3毫米。

前面概述数个实施例的特征，使得本技术领域中具有通常知识者可更好地理解本公开的各方面。本技术领域中具有通常知识者应理解的是，可轻易地使用本公开作为设计或修改其他制程以及结构的基础，以实现在此介绍的实施例的相同目的或达到相同优点。本技术领域中具有通常知识者应理解的是，这样的等同配置并不背离本公开的精神以及范围，且在不背离本公开的精神以及范围的情况下，可对本公开进行各种改变、替换以及更改。此外，各实施例间特征只要不违背本公开的精神或与本公开的精神相冲突，均可任意混合搭配使用。

Claims (12)

1.一种超颖光学装置，包括：

多个超颖结构的一阵列，其中所述超颖结构的每一者包括多层堆叠层，所述堆叠层至少包括具有一第一折射率的一第一层以及具有一第二折射率的一第二层，且该第一折射率与该第二折射率不同。

2.如权利要求1所述的超颖光学装置，其中该第一折射率与该第二折射率之间的一差值介于0.5至1.8之间。

3.如权利要求1所述的超颖光学装置，其中所述超颖结构包括一介电材料，且所述超颖结构的每一者具有小于10的一厚宽比。

4.如权利要求1所述的超颖光学装置，其中所述堆叠层还包括具有一第三折射率的一第三层，该第三折射率与该第二折射率不同，且该第二层位于该第一层与该第三层之间，该第二折射率大于该第一折射率以及该第三折射率，且该第一折射率与该第三折射率相同。

5.如权利要求1所述的超颖光学装置，其中所述堆叠层还包括具有一第三折射率的一第三层，该第三折射率与该第二折射率不同，且该第二层位于该第一层与该第三层之间，该第一层的一第一厚度与该第二层的一第二厚度不同，该第一厚度以及该第三层的一第三厚度大于该第二厚度，且该第一厚度与该第三厚度相同。

6.如权利要求1所述的超颖光学装置，其中俯视时，所述超颖结构的每一者具有圆形、椭圆形、多边形或中空多边形的一形状，所述超颖结构排列成长方形或六边形的一阵列，且所述超颖结构包括不同的几何形状、尺寸或排列方向。

7.如权利要求1所述的超颖光学装置，其中所述堆叠层还包括具有该第一折射率的多层奇数层以及具有该第二折射率的多层偶数层。

8.一种光学***，包括：

一影像感测器，包括：

多个微透镜；以及

多个彩色滤光片，设置在所述微透镜的下方；以及

一超颖光学装置，设置在所述彩色滤光片的上方；

其中该超颖光学装置包括多个超颖结构的一阵列，所述超颖结构的每一者包括多层堆叠层，所述堆叠层包括具有一第一折射率的一第一层以及具有一第二折射率的一第二层，且该第一折射率与该第二折射率不同。

9.如权利要求8所述的光学***，其中该超颖光学装置的一底面与该影像感测器的一顶面之间的一距离小于10微米。

10.如权利要求8所述的光学***，其中该超颖光学装置的一底面与该影像感测器的一顶面之间的一距离介于10微米至1毫米之间。

11.如权利要求8所述的光学***，其中该超颖光学装置的一底面与该影像感测器的一顶面之间的一距离介于1毫米至3毫米之间。

12.一种用于校正像差的方法，包括：

计算用于校正像差的一所需量；

决定一超颖光学装置的一期望位置，其中该超颖光学装置邻近于一影像感测器设置，且该超颖光学装置与该影像感测器之间的一距离介于10微米至3毫米之间；

其中该超颖光学装置包括多个超颖结构的一阵列，所述超颖结构的每一者包括多层堆叠层，所述堆叠层包括具有一第一折射率的一第一层以及具有一第二折射率的一第二层，且该第一折射率与该第二折射率不同；

调整所述超颖结构的几何形状、尺寸或排列方向；以及

根据该所需量以及该期望位置设置该超颖光学装置。

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