用于调整图像的焦点的定相超透镜

摘要

本公开内容的技术涉及一种用于调整图像的焦点的系统。系统包括配置为调整由图像传感器的成像基板检测到的图像的焦点的定相超透镜。定相超透镜进一步配置为基于成像基板的平坦度的变化来调整到达成像基板的光的性质。到达成像基板的光的性质包括同时到达成像基板的所有光的相位。定相超透镜通过使用精确限定的纳米级亚波长分辨率结构在入射光波长之上实现近衍射限制聚焦，来实现这一点。

权利要求

1.一种用于调整图像的焦点的系统，包括：

定相超透镜，所述定相超透镜被配置为调整由图像传感器的成像基板检测到的图像的焦点，所述定相超透镜进一步被配置为基于所述成像基板的平坦度的变化来调整到达所述成像基板的光的性质。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，到达所述成像基板的所述光的所述性质包括同时到达所述成像基板的所有所述光的相位。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，到达所述成像基板的所述光的所述性质包括同时到达所述成像基板上的相同参考点的所有所述光的相位。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述参考点包括沿着与限定所述定相超透镜的图像聚焦场的平面相垂直的线具有距所述定相超透镜的最大距离的点。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述定相超透镜被配置为在0μm到约7μm的平坦度范围内调整所述光的所述性质。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述定相超透镜基于所述图像传感器的操作温度来调整所述光的所述性质。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述定相超透镜在约145℃的温度范围内调整所述光的所述性质。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述定相超透镜基于所述光的波长来调整所述光的所述性质。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述波长的范围为从约250nm到约1600nm。

10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述定相超透镜位于所述图像传感器与透镜之间。

11.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述定相超透镜位于所述图像传感器附近。

12.一种用于调整图像的焦点的方法，包括：

利用定相超透镜，基于图像传感器的成像基板的平坦度的变化来调整到达所述成像基板的光的性质，其中离开所述定相超透镜的所有光同时到达所述成像基板，由此调整所述成像基板所检测到的图像的焦点。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，到达所述成像基板的所述光的所述性质包括同时到达所述成像基板的所有所述光的相位。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，到达所述成像基板的所述光的所述性质包括同时到达所述成像基板上的相同参考点的所有所述光的相位。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述参考点包括沿着与限定所述定相超透镜的图像聚焦场的平面相垂直的线具有距所述定相超透镜的最大距离的点。

16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述定相超透镜被配置为在0μm到约7μm的平坦度范围内调整所述光的所述性质。

17.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述定相超透镜基于所述图像传感器的操作温度来调整所述光的所述性质。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述定相超透镜在约145℃的温度范围内调整所述光的所述性质。

19.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述定相超透镜基于在从约250nm到约

1600nm的范围内的所述光的波长来调整所述光的所述性质。

20.一种相机，包括：

定相超透镜，该定相超透镜定位于所述相机的物镜与图像传感器之间，所述定相超透镜被配置为调整由所述相机的所述图像传感器检测到的图像的焦点，所述定相超透镜进一步被配置为基于所述图像传感器的成像基板的平坦度的变化来跨所述成像基板调整所述图像的光线的相位，其中离开所述定相超透镜的所有光线同时到达所述成像基板。

说明书

用于调整图像的焦点的定相超透镜

背景技术

[0001] 用于汽车应用的固定焦距(fixed‑focus)相机通常在室温下对准和聚焦。由于相机和内部相机部件的热膨胀和收缩，这些相机在与各种汽车应用相关联的操作温度下可能经历散焦(也称为后焦距变化)。热膨胀和热收缩影响相机的透镜系统和相机的图像传感器两者，并且可能由外部环境温度变化以及内部设备操作温度变化而引起。新一代高级驾驶员辅助系统(ADAS)相机通常具有更大的图像传感器，这些更大的图像传感器更容易发生翘曲，翘曲量可随着图像传感器温度的变化而变化。对于传统的固定焦距透镜系统，15微米到20微米的后焦距变化会要求整个透镜系统进行相同的运动，或可通过引入透镜元件折射率变化、透镜元件材料厚度变化、透镜曲率变化、或以上组合所产生的较小贡献来实现。

[0002] 用于高级驾驶员辅助系统(ADAS)的典型摄像头可能需要在‑40℃至105℃的温度范围内操作，并且在制造或装配过程期间通常集中在25℃。该温度范围可导致相机的焦距变化，这是由于相机外壳的膨胀或收缩导致的，多达16微米(16μm)。另外，该温度范围可单独导致成像基板的翘曲，该翘曲导致照相机的焦距变化多达7μm。与更昂贵的可调焦相机相比，拥有固定焦距透镜(具有相对较大的光阑以及相对较低的光圈级数(f‑stop))的ADAS相机具有减小的焦深。结果，超过145℃温度范围的ADAS相机的热膨胀将导致图像质量的显著且可测量(例如，25％至50％)的劣化，这可对ADAS系统造成负面影响。对于自主车辆相机要求，可能期望朝更小的相机图像传感器像素尺寸(例如，2μm)、更高密度的焦平面(例如，800万像素阵列)、以及更高的空间频率对比度图像质量要求(例如，大于75线对/mm)推进。因此，对于更大型相机的随温度的图像劣化可成比例地更高，并降低ADAS系统的对象检测性能。

发明内容

[0003] 本文档描述用于调整图像的焦点的定相超透镜(phased metalens)的一个或多个方面。在一个示例中，系统包括配置为调整由图像传感器的成像基板检测到的图像的焦点的定相超透镜。定相超透镜进一步配置为基于成像基板的平坦度的变化来调整到达成像基板的光的性质。

[0004] 在另一示例中，相机包括定位于相机的物镜与图像传感器之间的定相超透镜。定相超透镜被配置为调整由相机的图像传感器检测到的图像的焦点。定相超透镜进一步配置为基于图像传感器的成像基板的平坦度的变化来跨成像基板调整图像的光线的相位，以使得离开定相超透镜的所有光线同时到达成像基板。

[0005] 在另一示例中，方法包括利用定相超透镜来调整到达图像传感器的成像基板的光的性质。所述调整基于成像基板的平坦度的变化。离开定相超透镜的所有光同时到达成像基板，由此调整成像基板所检测到的图像的焦点。

[0006] 提供本发明内容以介绍用于调整图像的焦点的定相超透镜的各方面，其在下面的具体实施方式以及附图中被进一步描述。为了便于描述，本公开侧重于基于车辆或基于汽车的系统，诸如集成在行驶于道路上的车辆上的那些系统。然而，本文所述的技术和系统不限于车辆或汽车情境，而且还适用于其中相机可用于检测对象的其他环境。本发明内容并非旨在标识出要求保护的主题的必要特征，亦非旨在用于确定要求保护的主题的范围。

附图说明

[0007] 本文档中参考以下附图描述了用于调整图像的焦点的定相超透镜的一个或多个方面的细节。贯穿附图使用相同的数字来引用相似的特征和部件：

[0008] 图1示出示例图像传感器封装。

[0009] 图2示出包括用于调整图像的焦点的示例定相超透镜的示例相机。

[0010] 图3A至图3C示出图像传感器的成像基板的翘曲的示例。

[0011] 图4示出从定相超透镜的不同区域出射并且同时到达图像基板平面的光线的波前的示例。

[0012] 图5示出示例定相超透镜的聚焦特性的示例。

[0013] 图6示出示例定相超透镜的聚焦特性的另一示例。

[0014] 图7示出示例定相超透镜的聚焦特性的又另一示例。

[0015] 图8示出沿着相机的光轴而观察到的定相超透镜的示例。

[0016] 图9A是用于蓝光的相位调整的示例曲线图。

[0017] 图9B是用于绿光的相位调整的示例曲线图。

[0018] 图9C是用于红光的相位调整的示例曲线图。

[0019] 图10示出调节图像的焦点的示例方法。

具体实施方式

[0020] 概述

[0021] 本公开内容的技术涉及用于调整图像的焦点的定相超透镜。定相超透镜可实时地改变相机的透镜系统的聚焦特性，以适应基于相机的操作温度的热膨胀和收缩而引起的聚焦的变化。新一代高级驾驶员辅助系统(ADAS)图像传感器可具有更大的焦平面面积，且可能经历更大的图像传感器管芯翘曲发生率，其随着温度的变化而改变图像传感器基板的通常平面的形状。

[0022] 图1示出包括成像器传感器基板(以下称为成像基板)、盖玻璃、密封剂(encapsulant)、管芯封装和将图像传感器基板附接至管芯封装的导体的示例图像传感器封装。在图像传感器的示例制造过程期间，管芯封装可使用真空卡盘暂时地处于真空保持的平坦状态，同时使用粘合剂(例如环氧树脂)将成像基板接合至管芯封装。在一些示例中，成像基板是硅管芯或芯片，其包括在成像基板的表面上布置为阵列的光电检测器器件。盖玻璃通常应用于成像基板之上，并且用导线将成像基板引线键合(wire‑bonded)到封装。用环氧树脂材料密封引线键合组件并在升高的温度(例如150℃)下进行热固化。作为密封剂固化过程的结果，可存在成像基板平面的应力诱导翘曲，该应力诱导翘曲随着从初始固化过程开始的操作温度的降低而增加。即，当图像传感器冷却到室温时，成像基板的翘曲可能增加。

[0023] 如图1中的虚线所示，在封装的外边缘处的翘曲可以更大，并且可能从成像基板的中心向外至角落变化，由此，导致穿过图像传感器场的焦点偏移的变化。这种焦点偏移是除了因相机的热膨胀或收缩所引起的后焦距而导致的焦点变化以外的变化。这种翘曲可在3微米到10微米的数量级上，这取决于成像基板焦平面的大小和制造过程中产生的感应应力的量级。

[0024] 这种翘曲的结果是，图像可在成像基板上的特定位置处聚焦(例如，在成像基板的中心处)并且在成像基板的边缘处失焦。与使用传感器、控制系统和电机来将图像聚焦在成像基板上的自动聚焦透镜系统不同，定相超透镜自动地调整聚焦场。聚焦场的这种调整通过位于相机的固定焦距透镜与图像传感器之间的相对较薄的静态定相超透镜元件来实现。定相超透镜定位为靠近图像传感器的焦平面(例如，在图像传感器盖玻璃的几毫米内)，以补偿相机操作温度下的散焦效应。如下面将更详细地描述的，定相超透镜通过使用精确限定的纳米级亚波长分辨率结构在入射光波长之上实现近衍射限制聚焦，来实现这一点。虽然本公开内容中所描述的示例涉及所具有的对角线尺寸在6毫米(mm)到8毫米的范围内的示例图像传感器，但是将理解，定相超透镜可应用于可能经历更大量的翘曲的较大的图像传感器。因此，取决于翘曲，对角线尺寸可以是更大的或甚至更小的大小。

[0025] 本公开内容引入用于调整图像的焦点的定相超透镜。所描述的是一种相机部件，该相机部件改变相机透镜系统的聚焦特性以适应由于成像基板的翘曲的变化而引起的聚焦变化。

[0026] 示例系统

[0027] 图2示出了包括物镜12和图像传感器14的相机10的横截面视图。虽然本文所示的示例公开了相机10，但是将理解，本公开内容还适用于感测电磁辐射的其他设备或者传感器，例如，光检测和测距(LiDAR)传感器以及X射线检测系统。图像传感器14可以由限定相机10的分辨率的被组织成行和列的像素的二维阵列组成。像素可由基于达到像素的光的强度将光转换成电能的电荷耦合器件(CCD)和/或互补金属氧化物半导体(CMOS)组成。图像传感器14可与控制器电路15(未示出)电通信以处理相机10的视场20中的对象18的图像16。

[0028] 控制器电路15可被配置成从图像传感器14接收表示对象18的被捕获的图像的图像数据。控制器电路15可被实现为微处理器或其他控制电路系统(诸如模拟和/或数字控制电路系统)。控制电路系统15可以包括被编程以执行技术的一个或多个专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)，或被编程以用于根据固件、存储器、其他存储或组合中的程序指令来执行技术的一个或多个通用硬件处理器。控制器电路15还可以将定制的硬接线逻辑、ASIC、或FPGA与定制的编程进行组合，以实现技术。控制器电路15可以包括存储器或存储介质(未示出)，包括非易失性存储器，诸如用于存储一个或多个例程、阈值、和所捕获的数据的电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。EEPROM存储数据并且允许通过应用编程信号来对各个字节进行擦除和重新编程。控制器电路15可以包括非易失性存储器的其他示例(例如闪存、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、以及可擦除可编程只读存储器(EPROM)。控制器电路15可以包括易失性存储器，诸如动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM))。一个或多个例程可由控制器电路15来执行，以执行用于基于由控制器电路15从图像传感器14接收到的信号来检测对象18的步骤，如本文所述的。

[0029] 在一些示例中，取决于应用要求，可在相机10中使用不同几何形状的多个相机透镜(未示出)。在图2所示的示例中，相机10的焦距是固定的。即，相机10不包括当相机10的聚焦场22离开图像传感器14的焦平面24(换言之，离焦)时重新对图像16进行聚焦的机械或电聚焦调整装置。

[0030] 聚焦场22为图像在其中聚焦的平面。在一些示例中，由于操作温度变化而引起的相机10的热膨胀和收缩可导致相机10因保持一个或多个透镜的透镜筒或相机外壳的膨胀或收缩而散焦。将理解，由于相机10的热膨胀或热收缩，聚焦场22可沿相机10的光轴26或视轴在正方向上(即，朝向图2所示的图像传感器14)移动或在负方向上(即，远离图像传感器14)移动。在其他示例中，相机10经历的热变化可导致图像传感器14的翘曲，这导致投影在图像传感器14上的聚焦场22的不均匀分布，如下面将更详细地描述的。

[0031] 这些热变化可能是由于外部环境而引起的，或者可能是由于图像传感器14被通电和/或断电的内部操作温度而引起的。为了解决固定焦距相机10的散焦问题，如图2所示，定相超透镜30定位在相机10的物镜12与图像传感器14之间。在一些示例中，定相超透镜30被配置成通过基于成像基板28的平坦度的变化来调整到达成像基板28的光的性质，由此来调整由图像传感器14的成像基板28检测到的图像16的焦点。在其他示例中，定相超透镜30被配置成基于成像基板28的平坦度的变化和相机10的热膨胀这两者来调整由成像基板28检测到的图像16的焦点。

[0032] 图3A至图3C示出与图像传感器14隔离的成像基板28，并且示出成像基板28的翘曲的示例。如上所述，成像基板28接合到图像传感器管芯并且在升高的温度下被密封，这在冷却至室温时可能在成像基板28上引起应力。取决于由封装设计而引起的残余应力，成像基板28的翘曲可能导致各种非平面几何形状。在这些示例中，矩形成像基板28的角落具有比成像基板28的中心要大的位移。

[0033] 尽管图3A至图3C示出了其中成像基板28的中心从成像基板28的边缘偏移的对称翘曲的示例，但可能产生其他的几何图形，包括鞍形、及凹/凸几何图形的各种非对称组合。所产生的成像基板28的翘曲几何形状对于封装在相同的图像传感器14中并组装到相同的相机10模型中的成像基板28将可能是一致的。由于这种一致的翘曲几何形状，可设计通用的定相超透镜30配置或布置，并且将其应用于一系列图像传感器14和/或相机10。

[0034] 为了解决固定焦距相机10的散焦问题，如图2所示，定相超透镜30定位在相机10的物镜12与图像传感器14之间。如下面将更详细地描述的，定相超透镜30通过经由多个亚波长结构32移动入射光线的相位来调整焦点。这些亚波长结构32(也称为纳米结构)可以沉积在光学透明材料(例如，光学玻璃)的相对薄的、通常是平面的基板上，并且可由具有能够操纵光波的结构特征的超材料(metamaterial)所形成。

[0035] 在示例中，超材料是使用已知的平版印刷工艺由诸如二氧化钛、氮化硅、氮化硼、二硫化钼、聚四氟乙烯(PTFE)或其组合之类的化合物来制造的。可基于被感测的电磁辐射的波长来选择超材料。在一些示例中，可针对可见光和近红外光谱中的光选择二氧化钛。在其他示例中，可针对可见光谱中的光选择氮化硅。在其他示例中，可针对波长低于可见光和近红外光谱(例如，紫外光)的电磁辐射来选择氮化硼。在一些示例中，可针对波长位于近红外光谱中的电磁辐射选择二硫化钼。

[0036] 图4示出其中从示例定相超透镜30的不同区域出射的光线的波前同时地(例如，Δt＝0，同相)到达成像基板28的焦平面24的示例。在一些示例中，亚波长结构32被制造在基板的出口侧，即，面对图像传感器14的一侧。在一些示例中，垂直于入射光线的亚波长结构32的横截面是矩形的。在其他示例中，垂直于入射光线的亚波长结构32的横截面是圆形的。
选择亚波长结构32的不同形状的横截面以确保将设计的相移应用于入射光线。

[0037] 定相超透镜30被配置成移动入射光线的相位，使得离开定相超透镜30的所有光或光波前同时到达成像基板28，从而在所有温度条件下获得良好聚焦。即，定相超透镜30根据定相超透镜30上的亚波长结构32的位置，以不同的量使光或光波前延迟，使得所有光或光波前同时到达成像基板28上的相同的参考点。参考点可以是沿着与限定定相超透镜30的图像聚焦场22的平面相垂直的线具有距定相超透镜30的最大距离的点。定相超透镜30的此方面使得能在翘曲的成像基板28的非平面的焦面内调整图像16的焦点。定相超透镜30通过使用精确限定的纳米级亚波长分辨率结构在入射光波长之上实现近衍射限制聚焦，来实现这一点。在一些示例中，针对定相超透镜30的相位关系由设计波长、亚波长结构形状和定相超透镜30焦距使用下面的已知等式限定，

[0038]

[0039] 其中λd是设计波长，f是用于会聚定相超透镜30的焦距，并且x和y是定相超透镜30上的亚波长结构32的坐标系。

[0040] 为了考虑因相机10的操作温度范围而导致的焦点变化，定相超透镜30包括以独特的相位轮廓(profile)布置的亚波长结构32以用于补偿多个焦距变化。即，定相超透镜30包括针对焦距的多个偏移设计的多个独特的相位轮廓，使得在焦距被温度变化所引起的翘曲和膨胀或收缩所偏移时，离开定相超透镜30的光线将会保持同相。

[0041] 图5示出示例定相超透镜30的示例聚焦特性。在该示例中，定相超透镜30被配置成在约145℃的温度范围内并且在约为16μm的焦距的相关联的变化内来调整聚焦场22。在该示例中，焦距的变化主要是由于因操作温度的变化而引起的相机外壳的长度的变化。从25℃(相机在此温度下被聚焦所引起的焦点变化为零)开始，定相超透镜30随温度的升高而产生正的后焦点偏移(例如，为了补偿相机外壳的膨胀或延长)，并且随温度的降低而产生负的后焦点偏移(例如，为了补偿相机外壳的收缩或缩短)。

[0042] 图6示出示例定相超透镜30的另一示例聚焦特性。在该示例中，定相超透镜30被配置成在约145℃的温度范围内调整聚焦场22。定相超透镜30还被配置成在成像基板28的中心处约3μm的范围内(如实线所示)、和在成像基板28的角落处的约7μm的范围内(如虚线所示)，在成像基板28的平坦度的范围的相关联的变化内调整聚焦场22。如上所述，在150℃的密封剂固化温度下成像基板28相对平坦，而在冷却时翘曲，使得在25℃基于翘曲量来调整在成像基板28的中心和角落的聚焦场22。例如，在成像基板28的中心处，定相超透镜30将聚焦场22调整了约‑1.5μm，且在成像基板28的角落处，将聚焦场22调整了约‑4.75μm，以补偿翘曲。如实线和虚线的斜率所示，定相超透镜30被配置成当温度从初始固化温度进一步降低时以更大的量来调整聚焦场22。

[0043] 图7示出示例定相超透镜30的又另一示例聚焦特性。在该示例中，定相超透镜30被配置成在约145℃的温度范围内调整聚焦场22并补偿相机外壳的膨胀和/或收缩以及成像基板28的翘曲两者。如图7中可见的，定相超透镜30针对成像基板的中心在约19μm的范围内调整聚焦场22，并且针对成像基板28的角落在约21μm的范围内调整聚焦场22。即，定相超透镜30在零μm到约20μm的范围内调整光的相位，以补偿成像基板28的平坦度的变化和相机外壳的热膨胀或收缩两者。

[0044] 定相超透镜30还可被配置成通过针对进入定相超透镜30的光的多个频率或波长调整光的相位，从而调整聚焦场22。在一些示例中，波长的范围在约250nm到约1600nm(即，紫外光到近红外光)。在其他示例中，波长的范围在约250nm到约400nm(即，仅紫外光)。在其他示例中，波长的范围在约40nm到约700nm(即，仅可见光)。在其他示例中，波长的范围在约700nm到约1600nm(即，仅近红外光)。波长的特定范围的选择基于定相超透镜30对用于检测对象18的相机10或传感器类型的应用。

[0045] 相机10的一个方面是，定相超透镜30被放置成紧密靠近图像传感器14。在一些示例中，定相超透镜30被定位在距聚焦场22的1mm的范围内(例如在成像基板28的表面处或附近)。在一些示例中，定相超透镜30的厚度小于1mm，且优选为小于25μm。这种相对薄的结构使得定相超透镜30能够定位在固定焦距物镜12与焦平面24之间的典型的狭窄空间中。这种定位实现了允许补偿热驱动的散焦的更大的灵活性，同时独立于现有的固定透镜系统。

[0046] 图8示出沿着相机10的光轴26而观察到的定相超透镜30。定相超透镜30包括定位在跨定相超透镜30的预定坐标处的多个亚波长结构32(参见图4)。在一些示例中，多个亚波长结构32的范围为比通过定相超透镜30传输的光的波长要小2倍到8倍。在一些示例中，偏移蓝光(具有范围为450nm‑485nm的波长)的亚波长结构32具有垂直于入射光线的横截面尺寸，该横截面尺寸的范围为0.050μm至0.150μm。将认识到，具有较长波长的光将需要较大的亚波长结构32来引起相移，而具有较短波长的光将需要较小的亚波长结构32来引起相移。

[0047] 再次参考图8，将多个亚波长结构32分组成具有独特的相位轮廓的多个布置，该独特的相位轮廓限定多个分辨率单元34(RU 34)。即，多个亚波长结构32被布置成具有独特相位轮廓的RU 34，该相位轮廓使通过RU 34传输的光延迟不同的时间量。在一些示例中，可通过亚波长结构32的尺寸(例如高度、长度以及宽度)来限定布置。在其他示例中，布置包括亚波长结构32的旋转角。这些独特的相位轮廓被配置为基于相机10的操作温度和/或图像传感器14的操作温度，并且还基于RU 34距定相超透镜30的中心的相应径向距离，来调整通过多个RU 34传输的光的相位。

[0048] 图8示出了与多个RU 34隔离的两个单独的RU 34的示例，该两个单独的RU 34具有不同的相位轮廓，分别由定位于“半径1”处的RU 34内的“相位轮廓1”及定位于“半径2”处的RU 34内的“相位轮廓2”来表示。在图8示出的示例中，位于距定相超透镜30的中心相同半径(例如“半径1”)处的多个RU 34具有相同的相位轮廓，而位于距定相超透镜30的中心不同半径(例如“半径2”)处的多个RU 34具有不同的相位轮廓。

[0049] 再次参照图8，在一些示例中，一个RU 34的大小等于图像传感器14的四个图像像素36的大小。最大有用图像分辨率被限制为Nyquist(奈奎斯特)频率，即缩放到相机10聚焦场22像素大小的像素大小分辨率。在本示例中，这等于四个图像像素36的大小。在一些示例中，对于具有测量2μm x 2μm大小的图像像素36的相机10而言，极限分辨率为4μm x 4μm的面积。在该面积内，图像信息是亚分辨的或无法被再现或者成像。因此，4μm x 4μm的面积为RU 34的极限尺寸。以下的表1示出3mm x 3mm定相超透镜30的各种特性的标度的示例。

[0050]

[0051] 表1.示例3mm x 3mm定相超透镜

[0052] 参考表1，在一些示例中，每个RU 34包括大约120到144个亚波长结构32。在该示例中，在单个RU 34内可包括涵盖11‑12个离散波长(具有11‑12个离散温度偏移)的范围的聚焦特性。

[0053] 图9A到图9C是亚波长结构32距定相超透镜30的中心的径向距离相对于光的相位调整的曲线图。在这些示例中，在三个操作温度(‑40℃、25℃和105℃)下的三种颜色或波长的可见光(蓝色、绿色和红色)用于说明定相超透镜30如何调整出射光线的相位。在这些示例中，当多个RU 34的各自的径向距离从定相超透镜30的中心向定相超透镜30的外围增加时，独特的相位轮廓增加了对于给定波长的光的相位调整量。参照图9A(蓝色波长)，定相超透镜30的中心指示为(0,0)，在该中心处，对于三个温度的相位调整几乎为零。当亚波长结构32从定相超透镜30的中心移开时，对于所指示的三个温度，相位调整增加。

[0054] 在图9A至图9C所示的示例中，随着多个RU 34的径向距离从定相超透镜30的中心增加，独特的相位轮廓增加了用于减少光的波长的相位调整量。将图9A与图9B并且与图9C进行比较，图9A中的蓝光的相位调整大于图9B中的绿光的相位调整，而绿光的相位调整进而大于图9C中的红光的相位调整。将理解，光的波长从蓝光增加到绿光再增加到红光。

[0055] 在图9A至图9C所示的示例中，随着多个RU 34的径向距离从定相超透镜30的中心增加，独特的相位轮廓增加了对于相机10的给定操作温度的相位调整量。参照图9A至图9C，恒温的曲线示出，随着亚波长结构32的径向距离从定相超透镜30的中心增加而增加相位调整。

[0056] 在图9A至图9C所示的示例中，随着多个RU 34的径向距离从定相超透镜30的中心增加，独特的相位轮廓增加了用于增加相机10的操作温度的相位调整量。再次参照图9A至图9C，随着温度从‑40℃升高到105℃，相位调整量也增加。

[0057] 示例方法

[0058] 图10示出了由相机10执行的示例方法100。执行操作(或步骤)102到108，但不一定限于本文中所示的操作所按照的顺序或组合。此外，一个或多个操作中的任何一个可以被重复、组合或重组以提供其他操作。

[0059] 步骤102包括“提供定相超透镜”。这可包括如上所述的在相机10的物镜12与图像传感器14之间提供定相超透镜30。定相超透镜30包括多个亚波长结构32或纳米结构，该亚波长结构32或纳米结构可以沉积在如上所述的光学透明材料的基板上。如上所述，亚波长结构32可由具有可使用各种材料操纵光波的结构特征的超材料形成。如上所述，可以基于被感测的电磁辐射的波长来选择超材料。

[0060] 步骤104包括“调整光性质”。这可以包括如上所述的经由多个亚波长结构32移动入射光线的相位。如上所述，将多个亚波长结构32分组成具有独特的相位轮廓的多个布置，该独特的相位轮廓限定多个分辨率单元34(RU 34)。如上所述，独特的相位轮廓基于相机10的操作温度和/或图像传感器14的操作温度，使通过RU 34传输的光延迟了不同的时间量。如上所述，独特的相位轮廓还基于RU 34距定相超透镜30的中心的对应的径向距离，使通过RU 34传输的光延迟了不同的时间量。

[0061] 步骤106包括“调节焦点”。这可包括成在约145℃的温度范围内并且在约为16μm的相关联的焦距变化内调整聚焦场22。该焦距变化主要是由于如上所述的因操作温度的变化而引起的相机外壳的长度的变化。这还可以包括在成像基板28的中心处的约3μm的范围内和在成像基板28的角落处的约7μm的范围内的成像基板28的相关联的平坦度范围变化内调整聚焦场22。焦距的该变化主要是由于如上所述的成像基板28的翘曲。如上所述，定相超透镜30被配置成当温度从初始固化温度进一步降低时以更大的量调整聚焦场22。这还可以包括在成像基板28的中心处的约19μm的范围内、和在成像基板的角落处的约21μm的范围内，在约145℃的温度范围内调整聚焦场22来补偿相机外壳的膨胀和/或收缩以及成像基板28的翘曲这两者，如上所述。

[0062] 步骤108包括“检测对象”。这可以包括利用控制器电路15来获取图像16和基于控制器电路15从图像传感器14接收到的信号来检测对象18。

[0063] 示例

[0064] 在以下部分中，提供了示例。

[0065] 示例1.一种系统，包括：定相超透镜，该定相超透镜被配置成调整由图像传感器的成像基板所检测到的图像的焦点，所述定相超透镜进一步被配置成基于成像基板的平坦度的变化来调整到达成像基板的光的性质。

[0066] 示例2.如前述示例的系统，其中到达成像基板的光的性质包括同时到达成像基板的所有光的相位。

[0067] 示例3.如前述示例中任一项的系统，其中到达成像基板的光的性质包括同时到达成像基板上的相同参考点的所有光的相位。

[0068] 示例4.如前述示例中任一项的系统，其中参考点包括沿着与限定定相超透镜的图像聚焦场的平面相垂直的线具有距定相超透镜的最大距离的点。

[0069] 示例5.如前述示例中任一项的系统，其中定相超透镜被配置成在0μm至约7μm的平坦度范围内调整光的性质。

[0070] 示例6.如前述示例中任一项的系统，其中定相超透镜基于图像传感器的操作温度调整光的性质。

[0071] 示例7.如前述示例中任一项的系统，其中定相超透镜在约145℃的温度范围内调整光的性质。

[0072] 示例8.如前述示例中任一项的系统，其中定相超透镜基于光的波长调整光的性质。

[0073] 示例9.如前述示例中任一项的系统，其中波长的范围是从约250nm到约1600nm。

[0074] 示例10.如前述示例中任一项的系统，其中定相超透镜位于图像传感器与透镜之间。

[0075] 示例11.如前述示例中任一项的系统，其中定相超透镜位于图像传感器附近。

[0076] 示例12.一种方法，包括：利用定相超透镜，基于成像基板的平坦度的变化调整到达图像传感器的成像基板的光的性质，其中离开定相超透镜的所有光线同时到达成像基板，由此调整成像基板所检测到的图像的焦点。

[0077] 示例13.如前述示例的方法，其中到达成像基板的光的性质包括同时到达成像基板的所有光的相位。

[0078] 示例14.如前述示例的方法，其中到达成像基板的光的性质包括同时到达成像基板上的相同参考点的所有光的相位。

[0079] 示例15.如前述示例中任一项的方法，其中参考点包括沿着与限定定相超透镜的图像聚焦场的平面相垂直的线具有距定相超透镜的最大距离的点。

[0080] 示例16.如前述示例中任一项的方法，其中定相超透镜被配置成在0μm到约7μm的平坦度范围内调整光的性质。

[0081] 示例17.如前述示例中任一项的方法，其中定相超透镜基于图像传感器的操作温度调整光的性质。

[0082] 示例18.如前述示例中任一项的方法，其中定相超透镜在约145℃的温度范围内调整光的性质。

[0083] 示例19.如前述示例中任一项的方法，其中定相超透镜基于光线的波长调整光的性质。

[0084] 示例20.如前述示例中任一项的方法，其中波长的范围为从约250nm到约1600nm。

[0085] 示例21.如前述示例中任一项的方法，其中定相超透镜位于图像传感器与透镜之间。

[0086] 示例22.如前述示例中任一项的方法，其中定相超透镜位于图像传感器附近。

[0087] 示例23.一种相机，包括：定相超透镜，该定相超透镜定位在相机的物镜与图像传感器之间，定相超透镜被配置成调整由相机的图像传感器检测到的图像的焦点，定相超透镜属进一步被配置成基于图像传感器的成像基板的平坦度的变化来跨成像基板调整图像的光线的相位，其中离开定相超透镜的所有光线同时到达成像基板。

[0088] 示例24.一种系统，包括：控制器电路，该控制器电路被配置成通过使用前述示例中任一项的系统执行前述示例中任一项的方法，来处理车辆的相机的视场中的对象的图像。

[0089] 结论

[0090] 虽然在前述描述中描述并且在附图中示出了本公开的各种实施例，但应当理解，本公开不限于此，而是可以在接下来的权利要求的范围内以各种方式实施为实践。从前述描述中，将显而易见的是，可以做出各种更改而不偏离由接下来的权利要求所限定的本公开的精神和范围。

[0091] 除非上下文另有明确规定，否则“或”和语法上相关的术语的使用表示无限制的非排他性替代物。如本文中所使用的，引述一列项目“中的至少一者”的短语是指这些项目的任何组合，包括单个成员。作为示例，“a、b或c中的至少一者”旨在涵盖：a、b、c、a‑b、a‑c、b‑c、和a‑b‑c，以及具有多个相同元素的任何组合(例如，a‑a、a‑a‑a、a‑a‑b、a‑a‑c、a‑b‑b、a‑c‑c、b‑b、b‑b‑b、b‑b‑c、c‑c、和c‑c‑c，或者a、b和c的任何其他排序)。