用于整形得到一字线光束的超透镜的生成方法及装置与流程

本技术涉及透镜领域，具体涉及一种用于整形得到一字线光束的超透镜的生成方法及装置。

背景技术：

1、在对物体进行三维扫描时，光学模块可以选择生成一条细长光束，然后采用该细长光束对被扫描物体进行扫描。该细长光束在光束观察面上所得的光斑呈“一”字状，因此该细长光束通常被称为一字线光束。一般情况下，当一字线光束在不同工作距离下向光学模块的出射面进行投影时，所得的投影位置基本不变。但是在某些应用场景下(例如：在扫地机器人应用场景下)，需要使得当一字线光束在不同工作距离下向出射面进行投影时，所得的投影位置不同；本技术中，将这种在不同工作距离下所得的投影位置不同的一字线光束称为偏心一字线光束。相关技术中，提出有采用超透镜将光源所发射光线整形为一般意义的一字线光束的方案。而若要生成偏心一字线光束，本领域技术人员在相关技术所提供方案的基础上所能得到的方案，需要额外设置至少一个光线偏折元件。

技术实现思路

1、本技术的一个目的在于提出一种用于整形得到一字线光束的超透镜的生成方法及装置，按照本技术所提供方法生成的超透镜，无需额外设置光线偏折元件，即可整形得到偏心一字线光束；进一步的，当对于出射光线的相位梯度所采用的积分方式是第二类曲线积分时，还能够避免整形所得的偏心一字线光束出现明显的畸变。

2、根据本技术实施例的一方面，公开了一种用于整形得到一字线光束的超透镜的生成方法，目标整形得到的一字线光束，当其在不同工作距离下向超透镜所在平面进行投影时，所得的投影位置不同；所述超透镜所在平面的二维坐标系由第一坐标轴以及第二坐标轴构成；所述方法包括：

3、获取为整形得到所述一字线光束，所述超透镜上的各处出射光线相对于所述第一坐标轴以及所述第二坐标轴的偏折角度；

4、按照所述偏折角度，沿由所述超透镜的中心到出射光线在所述超透镜上的出射位置的路径，同时在所述第一坐标轴与所述第二坐标轴的方向上，对出射光线的相位梯度进行积分，得到出射光线所需求的偏折相位；

5、基于所述各处出射光线所需求的偏折相位，生成用于整形得到所述一字线光束的超透镜。

6、在本技术的一示例性实施例中，获取为整形得到所述一字线光束，所述超透镜上的各处出射光线相对于所述第一坐标轴以及所述第二坐标轴的偏折角度，包括：

7、基于入射光照射在所述超透镜上的第一光强分布，以及在光束观察面上目标得到的第二光强分布，确定所述各处出射光线在所述光束观察面上的目标位置；

8、基于所述目标位置以及所述各处出射光线在所述超透镜上的出射位置，计算得到所述各处出射光线相对于所述第一坐标轴以及所述第二坐标轴的偏折角度。

9、在本技术的一示例性实施例中，所述光束观察面的二维坐标系由第三坐标轴与第四坐标轴共同构成，所述第三坐标轴平行于所述第一坐标轴，所述第四坐标轴平行于所述第二坐标轴；基于入射光照射在所述超透镜上的第一光强分布，以及在所述光束观察面上目标得到的第二光强分布，确定所述各处出射光线在所述光束观察面上的目标位置，包括：

10、基于所述第一光强分布、所述第二光强分布以及所述各处出射光线在所述第一坐标轴上的坐标x1，搜索得到所述各处出射光线在所述第三坐标轴上的目标坐标x2；

11、基于所述第一光强分布、所述第二光强分布、所述坐标x1、所述目标坐标x2以及所述各处出射光线在所述第二坐标轴上的坐标y1，搜索得到所述各处出射光线在所述第四坐标轴上的目标坐标y2。

12、在本技术的一示例性实施例中，基于所述各处出射光线所需求的偏折相位，生成用于整形得到所述一字线光束的超透镜，包括：

13、基于所述偏折相位，获取所述超透镜所需提供的目标相位；

14、按照所述目标相位筛选所需的微纳结构，生成得到所述超透镜。

15、在本技术的一示例性实施例中，基于所述偏折相位，获取所述超透镜所需提供的目标相位，包括：

16、若光源所发射光线为平行光，则将所述偏折相位确定为所述目标相位；

17、若所述光源所发射光线非平行光，则获取用于将所述光源所发射光线准直为平行光的准直相位，并将所述准直相位与所述偏折相位进行叠加，得到所述目标相位。

18、根据本技术实施例的一方面，公开了一种用于整形得到一字线光束的超透镜的生成装置，目标整形得到的一字线光束，当其在不同工作距离下向超透镜所在平面进行投影时，所得的投影位置不同；所述超透镜所在平面的二维坐标系由第一坐标轴以及第二坐标轴构成；所述装置包括：

19、偏折角度获取模块，配置为获取为整形得到所述一字线光束，所述超透镜上的各处出射光线相对于所述第一坐标轴以及所述第二坐标轴的偏折角度；

20、偏折相位获取模块，配置为按照所述偏折角度，沿由所述超透镜的中心到出射光线在所述超透镜上的出射位置的路径，同时在所述第一坐标轴与所述第二坐标轴的方向上，对出射光线的相位梯度进行积分，得到出射光线所需求的偏折相位；

21、超透镜生成模块，配置为基于所述各处出射光线所需求的偏折相位，生成用于产生所述一字线光束的超透镜。

22、根据本技术实施例的一方面，公开了一种用于整形得到一字线光束的超透镜，目标整形得到的一字线光束，当其在不同工作距离下向超透镜所在平面进行投影时，所得的投影位置不同；所述超透镜由上述任一项方法实施例所提供的方法生成得到。

23、根据本技术实施例的一方面，公开了一种光束整形系统，所述光束整形系统包括：光源，用于将所述光源所发射光线整形为一字线光束的超透镜；当所述一字线光束在不同工作距离下向超透镜所在平面进行投影时，所得的投影位置不同；所述超透镜由上述任一项方法实施例所提供的方法生成得到。

24、根据本技术实施例的一方面，公开了一种电子设备，包括：一个或多个处理单元；存储单元，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理单元执行时，使得所述电子设备实现以上任一项实施例。

25、根据本技术实施例的一方面，公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可读指令，当所述计算机可读指令被计算机的处理单元执行时，使所述计算机执行以上任一项实施例。

26、本技术实施例中，目标整形得到的一字线光束，当其在不同工作距离下向超透镜所在平面进行投影时，所得的投影位置不同；即，本技术实施例目标产生的为偏心一字线光束。在获取为整形得到偏心一字线光束，各处出射光线相对于第一坐标轴以及第二坐标轴的偏折角度后，按照所获取的偏折角度，沿由超透镜的中心到出射光线在超透镜上的出射位置的路径，同时在第一坐标轴与第二坐标轴的方向上，对出射光线的相位梯度进行积分，由此得到出射光线所需求的偏折相位；进而基于该偏折相位，生成用于产生偏心一字线光束的超透镜。按照本技术所提供方法生成的超透镜，无需额外设置光线偏折元件，即可整形得到偏心一字线光束；进一步的，当对于出射光线的相位梯度所采用的积分方式是第二类曲线积分时，还能够避免整形所得的偏心一字线光束出现明显的畸变。

27、本技术的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本技术的实践而习得。

28、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本技术。

29、附图说明

30、通过参考附图详细描述其示例实施例，本技术的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。

31、图1示出了一般意义的一字线光束在不同工作距离向出射面进行投影所得投影位置的示意图。

32、图2示出了偏心一字线光束在不同工作距离向出射面进行投影所得投影位置的示意图。

33、图3示出了相关技术所提供方案采用超透镜整形得到一般意义的一字线光束的示意图。

34、图4示出了本领域技术人员在相关技术所提供方案的基础上整形得到偏心一字线光束的示意图。

35、图5示出了本技术所提供的用于产生一字线光束的超透镜的生成方法的流程图。

36、图6示出了在一实施例中的采用将各维度相位叠加所得的偏折相位整形得到偏心一字线光束的示意图。

37、图7示出了本技术一实施例中的出射光线的位置示意图。

38、图8示出了本技术一实施例中的超透镜上的出射光线投射到光束观察面的示意图。

39、图9示出了本技术一实施例中的偏心一字线光束所对应光斑的示意图。

40、图10示出了在一实施例中的整形所得的30°偏心角的偏心一字线光束所对应光斑的示意图。

41、图11示出了本技术一实施例中的整形所得的30°偏心角的偏心一字线光束所对应光斑的示意图。

42、图12示出了在一实施例中的整形所得的60°偏心角的偏心一字线光束所对应光斑的示意图。

43、图13示出了本技术一实施例中的整形所得的60°偏心角的偏心一字线光束所对应光斑的示意图。

44、图14示出了本技术所提供的用于整形得到一字线光束的超透镜的生成装置的框图。

45、图15示出了本技术所提供光束整形系统的布局示意图。