光学系统能够对光路进行调整和聚焦成像,在各种摄像、通信、传感设备中有着至关重要的作用。与人眼结构类似,当前的光学系统通常是单孔径的成像系统,光线通过单个孔径入射后进行成像。为了提高其光学系统的性能,通常需要在光轴方向进行光学设计。例如,通过不同折射率的凹透镜和凸透镜的配合,以减小像差。但是,这类光学系统的尺寸和重量庞大,且设计和优化过程非常复杂。此外,光轴方向的透镜堆叠,也限制了其视场角的大小。在一些需要微型化,集成化与大视野的场合,例如医疗内窥成像和指纹识别,传统的光学系统不能很好地完成任务。针对这些场景,基于昆虫复眼结构的人工仿生复眼方案引起了研究人员的广泛关注。与人眼等生物的单孔径光学系统不同,昆虫的一只复眼往往由大量的小眼所组成,每个小眼都是单独的完整成像系统。由于各个小眼的光轴朝向不同,它们能够分别瞄准空间的不同区域,从而实现非常大的视野效果。基于相同原理,人们提出了多种人工仿生复眼的实现方式,主要分为曲面人工复眼和平面人工复眼两大类。然而,当前的实现方式还存在诸多问题:一方面,当前复眼的设计及加工难度较大,难以实现;另一方面,复眼的视野受限,需要进一步扩大。此外,受所使用传统光学材料的限制,人工复眼较大尺寸的微透镜阵列也影响了人工复眼系统的微型化发展。为了解决上述问题,本文提出了一种基于超透镜阵列的平面人工复眼方案。这一方案创新性地将超透镜技术用于人工复眼的设计中,摆脱了对传统光学材料的限制,超透镜结构层厚度在波长量级,使得系统的体积大大减小。此外,受益于超表面器件的多功能性,超透镜阵列能够在保持单层结构和平面面型的情况下,同时实现对光轴的偏转和聚焦成像功能,进而实现不同视野范围的分区成像。通过不同透镜的成像组合,所设计的复眼系统能够实现极大的视野范围。本文的主要工作如下:（1）在深入分析当前的人工复眼的方案的基础上,提出了一种基于超透镜阵列的平面人工复眼方案。这一结构能够发挥出超透镜的独特优势,突破了传统光学材料的限制,使得所设计的复眼结构能够在保持平面构型和微小尺寸的情况下,实现大视野的效果。本文对这一方案的基本结构和工作方式进行了分析,论证其性能的优势。（2）对所用的超透镜进行了设计,使得超透镜阵列上,不同位置的超透镜能够产生不同方向的离轴量,以实现不同区域的独立聚焦成像。这一设计过程主要包括:对单元结构的设计和优化,使其具有更高的效率;对超透镜表面相位的分析与设计,使其能够实现离轴效果;CST的建模流程,以便于后面进行仿真验证。（3）对所设计的超透镜的性能进行了验证。首先,利用CST软件对不同离轴角的单透镜进行建模,并计算了全模的电磁响应,以验证单个超透镜的视野范围和超透镜阵列的离轴成像能力。然后,基于ZEMAX软件,对超透镜的光学性能进行了光线追迹分析