CN115327684B - 超构透镜，三维成像***、方法、电子设备及存储介质 - Google Patents

超构透镜，三维成像***、方法、电子设备及存储介质 Download PDF

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CN115327684B CN202211254201.5A CN202211254201A CN115327684B CN 115327684 B CN115327684 B CN 115327684B CN 202211254201 A CN202211254201 A CN 202211254201A CN 115327684 B CN115327684 B CN 115327684B
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Abstract

本申请属于微纳光学技术领域，公开了一种超构透镜，三维成像***、方法、电子设备及存储介质，超构透镜包括：衬底和多个微纳结构，所述微纳结构设置在所述衬底的一侧，其中，多个所述微纳结构组成微纳阵列组，当任意偏振的入射光波经过所述超构透镜时，所述微纳阵列组将所述入射光波分解为携带被测物体深度信息的左旋偏振分量和右旋偏振分量，所述左旋偏振分量和所述右旋偏振分量分别聚焦在不同的焦平面处；后续结合三维成像算法简单处理后可以得到被测物体高分辨率的（即XYZ轴）三维信息。本发明具有结构简单和成像效果好的有益效果。

Description

超构透镜，三维成像***、方法、电子设备及存储介质
技术领域
本申请涉及微纳光学技术领域，具体而言，涉及一种超构透镜，三维成像***、方法、电子设备及存储介质。
背景技术
随着信息技术飞速发展，工程制造、生物医学、消费电子等领域对被测物成像检测的需求日益增加，成像***不再满足只获取被测物体的二维图像信息，进而衍生出多种三维成像方法，其中散焦测量法通过测量点扩散函数光斑和被测物体深度位置的变化规律来确定被测物体三维信息被广泛应用于显微成像、材料科学、机器视觉检测等领域。
现有的成像***是通过获取三维成像辅助信息（包括左旋偏振分量图像、右旋偏振分量图像和被测物体的轴向深度），对三维成像辅助信息进行分析处理，以实现三维成像。
然而，传统显微成像领域中散焦测量法的成像***，参阅图4，该成像***包括第一傅里叶透镜1、调制器2、第二傅里叶透镜3和第一图像传感器4。在实际应用中，被测物体放置在第一傅里叶透镜1的左侧，即图4中第一傅里叶透镜1左侧的箭头，当发射光波照射被测物体时，入射光波会依次经过第一傅里叶透镜1、调制器2和第二傅里叶透镜3，最后在第一图像传感器4形成左旋偏振分量图像和右旋偏振分量图像，然后利用现有的图像处理算法对左旋偏振分量图像和右旋偏振分量图像进行处理，从而获得被测物体的轴向深度。但是该***构成结构复杂，不利于成像设备的集成化和微型化。
因此，亟需设计一种集成式高分辨率三维成像光学元器件，代替传统厚重的散焦三维成像***。
发明内容
本申请的目的在于提供一种超构透镜，三维成像***、方法、电子设备及存储介质，可以获得三维成像辅助信息，且结构简单，有利于成像设备的集成化和微型化。
第一方面，本申请提供了一种超构透镜，包括衬底和多个微纳结构，所述微纳结构设置在所述衬底的一侧，其中，多个所述微纳结构组成微纳阵列组，当任意偏振的入射光波经过所述超构透镜时，所述微纳阵列组将所述入射光波分解为携带被测物体深度信息的左旋偏振分量和右旋偏振分量，所述左旋偏振分量和所述右旋偏振分量分别聚焦在不同的焦平面处。
本申请的超构透镜通过设置微纳阵列组，能把入射光波分别分解为携带被测物体深度信息的左旋偏振分量和右旋偏振分量，因此，相比于传统的成像***，结构简单，有利于成像设备的集成化和微型化。
优选地，所述超构透镜的总相位分布如下：
Figure 161221DEST_PATH_IMAGE001
Figure 750465DEST_PATH_IMAGE002
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE003
Figure 467885DEST_PATH_IMAGE004
Figure DEST_PATH_IMAGE005
Figure 800778DEST_PATH_IMAGE006
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
和
Figure 552833DEST_PATH_IMAGE008
为超构透镜的总相位分布；L为左旋偏振分量的标识;R为右旋偏振分量的标识;
Figure DEST_PATH_IMAGE009
代表所述左旋偏振分量聚集点的位置坐标；
Figure 109716DEST_PATH_IMAGE010
代表所述右旋偏振分量聚集点的位置坐标；
Figure 842661DEST_PATH_IMAGE011
为菲涅尔变换函数；
Figure 510403DEST_PATH_IMAGE012
为相位提取函数；
Figure 648123DEST_PATH_IMAGE013
和
Figure 844750DEST_PATH_IMAGE014
为第一相位分布；
Figure 333500DEST_PATH_IMAGE015
和
Figure 273774DEST_PATH_IMAGE016
为频谱调制函数，可选用包括但不限于单螺旋扩散函数、双螺旋扩散函数、Tetrapod涡旋光函数等散焦测量函数的相位分布；
Figure 531580DEST_PATH_IMAGE017
和
Figure 430266DEST_PATH_IMAGE018
为第二相位分布；
Figure 875154DEST_PATH_IMAGE019
为入射光波在真空中的波长；n为环境折射率；
Figure 415856DEST_PATH_IMAGE020
为第一焦距；
Figure 528169DEST_PATH_IMAGE021
为第二焦距；(x,y)为微纳结构（110）相对超构透镜中心的坐标。
在实际应用中，基于几何相位和传播相位原理，通过精确设计超构透镜上的微纳结构尺寸长度
Figure 332177DEST_PATH_IMAGE022
、宽度
Figure 264361DEST_PATH_IMAGE023
和方位取向角
Figure 812017DEST_PATH_IMAGE024
来调控对应的有效折射率，从而控制入射光波电场之间的相位差，实现相位转换，使其满足所述左旋偏振分量的光场分布和所述右旋偏振分量的光场分布，即可实现传统的成像***散焦三维成像的功能，当被测物体发出的光线通过超构透镜后，可在超构透镜后侧的图像传感器上得到左旋偏振分量图像和右旋偏振分量图像，根据左旋偏振分量图像和右旋偏振分量图像进行图像处理可得到三维图像。通过这种方式，可以快速得到被测物体的偏振信息，以便后续结合图像处理算法可实现细节更丰富、对比度更高的成像。
优选地，所述微纳结构由TiO2、Si、GaN、Si3N4、Ge、PbTe、ZnSe或CaF制成。
在实际应用中，微纳结构的材料选用在目标波长具备高折射率和低损耗的介质材料，有利于提高超构透镜的聚焦效率。
第二方面，本申请提供了一种三维成像***，包括第一方面所述的超构透镜和图像传感器，所述图像传感器平行地设置在所述超构透镜设置有微纳结构的一侧。
第三方面，本申请提供了一种三维成像方法，基于第二方面所述的三维成像***，包括以下步骤：
S1.采用经过调制的照射光波照射被测物体，获取左旋偏振分量图像和右旋偏振分量图像；
S2.根据所述左旋偏振分量图像和所述右旋偏振分量图像获取第一高斯光斑和第二高斯光斑；
S3.根据所述第一高斯光斑和所述第二高斯光斑获取被测物体到超构透镜的轴向深度。
优选地，调制所述照射光波的频谱调制函数为双螺旋点扩散函数。
优选地，步骤S2包括：
S201.利用图像优化处理算法对所述左旋偏振分量图像和所述右旋偏振分量图像进行预处理，以获取第一清晰图像和第二清晰图像；
S202.根据所述第一清晰图像和所述第二清晰图像分别获取第一高斯光斑和第二高斯光斑。
其中，图像优化处理算法可以使用包括但不限于图像数字化、图像逻辑运算、图像分割增强等算法，通过这种方式，从而获得第一清晰图像和第二清晰图像。
优选地，步骤S3包括：
S301.获取第一高斯光斑的第一几何中心点的第一位置信息和第二高斯光斑的第二几何中心点的第二位置信息；
S302.根据所述第一位置信息和所述第二位置信息获取所述第一高斯光斑和所述第二高斯光斑之间的旋转角度；
S303.根据所述旋转角度在预先标定的离焦量-旋转角度关系坐标图中查询对应的离焦量，作为被测物体到超构透镜的轴向深度。
由上可知，本申请提供的三维成像方法，通过采用经过调制的照射光波照射被测物体，获取左旋偏振分量图像和右旋偏振分量图像；根据左旋偏振分量图像和右旋偏振分量图像获取第一高斯光斑和第二高斯光斑；根据第一高斯光斑和第二高斯光斑获取被测物体到超构透镜的轴向深度。相比使用传统的成像***获取左旋偏振分量图像、右旋偏振分量图像和被测物体的轴向深度，本申请采用超构透镜更加方便，而且精度更高，有利于后续利用三维成像辅助信息实现物体的高精度三维成像。
第四方面，本申请提供一种电子设备，包括处理器以及存储器，所述存储器存储有计算机可读取指令，当所述计算机可读取指令由所述处理器执行时，运行如上述第三方面提供的所述方法中的步骤。
第五方面，本申请提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时运行如上述第三面提供的所述方法中的步骤。
综上，本申请提供的超构透镜，三维成像***、方法、电子设备及存储介质，具有以下优点：
超构透镜将传统三维成像***中的相位板、起偏器和傅里叶透镜等光学元件的功能进行一体化集成，并保留传统三维成像***的功能，有利于成像设备的集成化和微型化；
能将被测物体的深度信息转变成平面信息，以实现实时记录；
与图像传感器集成后不仅可提供被测物体的表面纹理等丰富细节，还可提高深度分辨率。
附图说明
图1为本申请实施例提供的超构透镜的正视图。
图2为本申请实施例提供的三维成像***的结构示意图。
图3为本申请实施例提供的微纳结构的正视图。
图4为本申请实施例提供的传统成像***的结构示意图。
图5为本申请实施例提供的成像效果图。
图6为本申请实施例提供的离焦量-旋转角度关系图。
图7为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
标号说明：100、衬底；110、微纳结构；200、图像传感器；1、第一傅里叶透镜；2、调制器；3、第二傅里叶透镜；4、第一图像传感器；301、处理器；302、存储器；303、通信总线。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参照图1和图2，本申请提供的一种超构透镜，包括衬底100和多个微纳结构110，微纳结构110设置在衬底100的一侧，其中，多个微纳结构110组成微纳阵列组，当任意偏振的入射光波经过所述超构透镜时，微纳阵列组将入射光波分解为携带被测物体深度信息的左旋偏振分量和右旋偏振分量，左旋偏振分量和右旋偏振分量分别聚焦在不同的焦平面处。
在实际应用中，当入射光波包含非圆偏振光时，该非圆偏振光实质上可视为由系数为1的左旋圆偏振光和系数为1的右旋圆偏振光叠加而成，当入射光波包含左旋圆偏振光时，该圆偏振光可视为由系数为1的左旋圆偏振光和系数为0的右旋圆偏振光叠加而成，当入射光波包含右旋圆偏振光时，该圆偏振光可视为由系数为0的左旋圆偏振光和系数为1的右旋圆偏振光叠加而成，即入射光波是左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的加权和。
本申请的超构透镜通过设置微纳阵列组，可以将入射光波分解为携带被测物体深度信息的左旋偏振分量和右旋偏振分量，方便后续获得左旋偏振分量图像和右旋偏振分量图像，因此，相比于传统的成像***，结构简单，有利于成像设备的集成化和微型化。
在进一步的实施方式中，超构透镜的总相位分布如下：
Figure 575573DEST_PATH_IMAGE025
Figure 550483DEST_PATH_IMAGE026
Figure 969963DEST_PATH_IMAGE003
Figure 321310DEST_PATH_IMAGE004
Figure 939373DEST_PATH_IMAGE005
Figure 82254DEST_PATH_IMAGE006
其中，
Figure 989030DEST_PATH_IMAGE007
和
Figure 675226DEST_PATH_IMAGE008
为超构透镜的总相位分布；L为左旋偏振分量的标识;R为右旋偏振分量的标识;
Figure 616637DEST_PATH_IMAGE009
代表所述左旋偏振分量聚集点的位置坐标；
Figure 933349DEST_PATH_IMAGE010
代表所述右旋偏振分量聚集点的位置坐标；
Figure 327421DEST_PATH_IMAGE011
为菲涅尔变换函数；
Figure 817308DEST_PATH_IMAGE012
为相位提取函数；
Figure 347647DEST_PATH_IMAGE013
和
Figure 835260DEST_PATH_IMAGE014
为第一相位分布；
Figure 513366DEST_PATH_IMAGE015
和
Figure 10206DEST_PATH_IMAGE016
为频谱调制函数，可选用包括但不限于单螺旋扩散函数、双螺旋扩散函数、Tetrapod涡旋光函数等散焦测量函数的相位分布；
Figure 395051DEST_PATH_IMAGE017
和
Figure 53566DEST_PATH_IMAGE018
为第二相位分布；
Figure 218968DEST_PATH_IMAGE019
为入射光波在真空中的波长；n为环境折射率；
Figure 253920DEST_PATH_IMAGE020
为第一焦距；
Figure 24430DEST_PATH_IMAGE021
为第二焦距；(x,y)为微纳结构（110）相对超构透镜中心的坐标。
其中，第一相位分布和第二相位分布分别与图4所示的传统成像***中的第一傅里叶透镜1的相位分布和第二傅里叶透镜3的相位分布相同，第一焦距和第二焦距分别等于第一傅里叶透镜1的焦距和第二傅里叶透镜3的焦距，获取的方式为现有技术。
频谱调制函数可选用现有的单螺旋扩散函数、Tetrapod涡旋光函数等散焦测量函数，但不限于此。
在实际应用中，基于几何相位和传播相位原理，通过精确设计超构透镜上的微纳结构110尺寸，长度
Figure 588266DEST_PATH_IMAGE022
、宽度
Figure 240965DEST_PATH_IMAGE023
和方位取向角
Figure 79608DEST_PATH_IMAGE024
来调控对应的有效折射率，从而控制入射光波电场之间的相位差，实现相位转换，如图3所示，使其满足左旋偏振分量的光场分布和右旋偏振分量的光场分布，即可实现传统的成像***散焦三维成像的功能，当被测物体发出的光线通过超构透镜后，可在超构透镜后侧的图像传感器200上得到左旋偏振分量图像和右旋偏振分量图像。通过这种方式，可以快速得到被测物体的偏振信息，以便后续结合图像处理算法可实现细节更丰富、对比度更高的成像。
在一些实施方式中，微纳结构110由TiO2、Si、GaN、Si3N4、Ge、PbTe、ZnSe或CaF制成，但不限于此。在实际应用中，微纳结构110的材料选用在目标波长（目标波长为使用时要求的入射光波的标准波长）具备高折射率和低损耗的介质材料，从而有利于提高超构透镜的聚焦效率；当目标波长在可见光波段时，微纳结构110可由TiO2、Si、GaN或Si3N4等制成，当目标波长在红外波段时，微纳结构110可由Si、Ge、PbTe、ZnSe或CaF等制成。
继续参阅图2，本申请提供一种三维成像***，其中，包括上述的超构透镜和图像传感器200，图像传感器200平行地设置在超构透镜设置有微纳结构110的一侧。超构透镜左侧的箭头代表被测物体，d代表被测物体到超构透镜的轴向深度。
在实际应用中，被测物体放置在背对超构透镜的一侧，当入射光波从被测物体的一侧经过超构透镜时，微纳阵列组能将该入射光波分解为左旋偏振分量和右旋偏振分量，照射到图像传感器200上，此时图像传感器200可以获得左旋偏振分量图像和右旋偏振分量图像。
本申请还提供一种三维成像方法，其中，基于上述的三维成像***，包括以下步骤：
S1.采用经过调制的照射光波照射被测物体，获取左旋偏振分量图像和右旋偏振分量图像；
S2.根据左旋偏振分量图像和右旋偏振分量图像获取第一高斯光斑和第二高斯光斑；
S3.根据第一高斯光斑和第二高斯光斑获取被测物体到超构透镜的轴向深度。
在一些优选的实施方式中：
调制照射光波的频谱调制函数为双螺旋点扩散函数。
其中，双螺旋点扩散函数通过调制照射光波的相位，在焦面处形成两个分立的等大等亮的高斯光斑，与传统的点扩散函数相比，双螺旋点扩散函数的光斑大小和形状不随被测物体的离焦改变，但两个高斯光斑形成的角度会随着被测物体离焦量的变换而线性变换，双螺旋点扩散函数可由多个特定模式的拉盖尔-高斯（Laguerre-Gauss, LG）光束模式线性叠加生成，LG光束模式光场分布公式如下：
Figure 173466DEST_PATH_IMAGE027
Figure 439362DEST_PATH_IMAGE028
Figure 514110DEST_PATH_IMAGE029
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE031
为LG光束模式光场分布；（x，y）为焦面上像素点的位置坐标；z为焦面上像素点到超构透镜的轴向距离；
Figure 156444DEST_PATH_IMAGE032
为瑞利半径；
Figure DEST_PATH_IMAGE033
为广义的拉盖尔多项式；
Figure 901546DEST_PATH_IMAGE034
表示LG光束的模式；
Figure 338343DEST_PATH_IMAGE035
表示方位角，
Figure 637738DEST_PATH_IMAGE036
；
Figure 818183DEST_PATH_IMAGE037
为束腰半径；
Figure 948950DEST_PATH_IMAGE038
为光束半径；
Figure 556649DEST_PATH_IMAGE039
为虚数单位。
在实际应用中，n和m的取值应满足如下公式：
Figure 343340DEST_PATH_IMAGE041
，k为自然数；双螺旋点扩散函数的光斑角度的旋转角度受连接 LG 光束模式叠加的直线斜率
Figure 61897DEST_PATH_IMAGE042
影响，
Figure 312750DEST_PATH_IMAGE043
为任意两个LG光束模式的n的差值；
Figure 825770DEST_PATH_IMAGE044
为任意两个LG光束模式的m的差值。
优选地，本申请选用
Figure 365336DEST_PATH_IMAGE045
时的多个LG 光束模式叠加形成双螺旋点扩散函数，此时可以获取包含目标物（即被测物体）深度信息和表面纹理等细节特征的左旋偏振分量图像和右旋偏振分量图像。
参阅图5，在实际应用中，由于复杂环境光的偏振不敏感特性，左旋偏振分量图像和右旋偏振分量图像两幅图像都携带复杂环境光的光强信息，右旋的圆偏振光分量经过超构透镜调制后在左旋偏振分量图像处生成第一高斯光斑和第二高斯光斑。其中，LCP为左旋偏振分量图像,RCP为右旋偏振分量图像。
在一些实施方式中，步骤S2包括：
S201.利用图像优化处理算法对左旋偏振分量图像和右旋偏振分量图像进行预处理，以获取第一清晰图像和第二清晰图像；
S202.根据第一清晰图像和第二清晰图像分别获取第一高斯光斑和第二高斯光斑。
其中，图像优化处理算法可以使用包括但不限于图像数字化、图像逻辑运算、图像分割增强等算法，通过这种方式，从而获得第一清晰图像和第二清晰图像。其中，第一清晰图像依旧保留第一高斯光斑和第二高斯光斑，通过将第一清晰图像和第二清晰图像进行相减，相当于将复杂环境光的光强信息进行过滤处理，即可获得只具有第一高斯光斑和第二高斯光斑的图像。
在进一步的实施方式中，步骤S3包括：
S301.获取第一高斯光斑的第一几何中心点的第一位置信息和第二高斯光斑的第二几何中心点的第二位置信息；
S302.根据第一位置信息和第二位置信息获取第一高斯光斑和第二高斯光斑之间的旋转角度；
S303.根据旋转角度在预先标定的离焦量-旋转角度关系坐标图中查询对应的离焦量，作为被测物体到超构透镜的轴向深度。
步骤S301，第一位置信息的获取方式如下：获取第一高斯光斑最左端的第一像素点坐标（A,B）、最右端的第二像素点坐标（C,D）、最上端的第三像素点坐标（E,F）和最下端的第四像素点坐标（G,H），将（C+A）/2作为第一几何中心点的横坐标值，将（F+H）/2作为第一几何中心点的纵坐标值。同理，可以获得第二位置信息。
步骤302中，该旋转角度为该第一几何中心点指向该第二几何中心点的向量与x轴正方向之间的夹角，该夹角以逆时针方向为正；如图5所示，β为旋转角度。
步骤303中，预先标定的离焦量-旋转角度关系坐标图如图6所示。
由上可知，本申请提供的三维成像方法，通过采用经过调制的照射光波照射被测物体，获取左旋偏振分量图像和右旋偏振分量图像；根据左旋偏振分量图像和右旋偏振分量图像获取第一高斯光斑和第二高斯光斑；根据第一高斯光斑和第二高斯光斑获取被测物体到超构透镜的轴向深度。相比使用传统的成像***获取左旋偏振分量图像、右旋偏振分量图像和被测物体的轴向深度，本申请采用超构透镜更加方便，而且精度更高，有利于后续利用三维成像辅助信息实现物体的高精度三维成像。
综上，本申请提供的超构透镜，三维成像***、方法、电子设备及存储介质，具有以下优点：
超构透镜将传统三维成像***中的相位板、起偏器和傅里叶透镜等光学元件的功能进行一体化集成，并保留传统三维成像***的功能，有利于成像设备的集成化和微型化；
能将被测物体的深度信息转变成平面信息，以实现实时记录；
与图像传感器集成后不仅可提供被测物体的表面纹理等丰富细节，还可提高深度分辨率。
请参照图7，图7为本申请实施方式提供的一种电子设备的结构示意图，本申请提供一种电子设备，包括：处理器301和存储器302，处理器301和存储器302通过通信总线303和/或其他形式的连接机构（未标出）互连并相互通讯，存储器302存储有处理器301可执行的计算机可读取指令，当电子设备运行时，处理器301执行该计算机可读取指令，以在执行时执行上述实施方式的任一可选的实现方式中的方法，以实现以下功能：采用经过调制的照射光波照射被测物体，获取左旋偏振分量图像和右旋偏振分量图像；根据左旋偏振分量图像和右旋偏振分量图像获取第一高斯光斑和第二高斯光斑；根据第一高斯光斑和第二高斯光斑获取被测物体到超构透镜的轴向深度。
本申请实施方式提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，执行上述实施方式的任一可选的实现方式中的方法，以实现以下功能：采用经过调制的照射光波照射被测物体，获取左旋偏振分量图像和右旋偏振分量图像；根据左旋偏振分量图像和右旋偏振分量图像获取第一高斯光斑和第二高斯光斑；根据第一高斯光斑和第二高斯光斑获取被测物体到超构透镜的轴向深度。其中，存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器（Static RandomAccess Memory, 简称SRAM），电可擦除可编程只读存储器（Electrically ErasableProgrammable Read-Only Memory, 简称EEPROM），可擦除可编程只读存储器（ErasableProgrammable Read Only Memory, 简称EPROM），可编程只读存储器（Programmable Red-Only Memory, 简称PROM），只读存储器（Read-Only Memory, 简称ROM），磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种超构透镜，包括衬底（100）和多个微纳结构（110），所述微纳结构（110）设置在所述衬底（100）的一侧，其特征在于，多个所述微纳结构（110）组成微纳阵列组，当任意偏振的入射光波经过所述超构透镜时，所述微纳阵列组将所述入射光波分解为携带被测物体深度信息的左旋偏振分量和右旋偏振分量，所述左旋偏振分量和所述右旋偏振分量分别聚焦在不同的焦平面处；所述超构透镜的总相位分布如下：
Figure 584210DEST_PATH_IMAGE001
Figure 766929DEST_PATH_IMAGE002
Figure DEST_PATH_IMAGE003
Figure 451726DEST_PATH_IMAGE004
Figure 315777DEST_PATH_IMAGE005
Figure 802253DEST_PATH_IMAGE006
其中，
Figure 93557DEST_PATH_IMAGE007
和
Figure 95011DEST_PATH_IMAGE008
为超构透镜的总相位分布；L为左旋偏振分量的标识;R为右旋偏振分量的标识;
Figure 730130DEST_PATH_IMAGE009
代表所述左旋偏振分量聚集点的位置坐标；
Figure 602271DEST_PATH_IMAGE010
代表所述右旋偏振分量聚集点的位置坐标；
Figure 533318DEST_PATH_IMAGE011
为菲涅尔变换函数；
Figure 22068DEST_PATH_IMAGE012
为相位提取函数；
Figure 227921DEST_PATH_IMAGE013
和
Figure 921946DEST_PATH_IMAGE014
为第一相位分布；
Figure 86211DEST_PATH_IMAGE015
和
Figure 796678DEST_PATH_IMAGE016
为频谱调制函数，包括单螺旋扩散函数、双螺旋点扩散函数、Tetrapod涡旋光函数等散焦测量函数的相位分布；
Figure 540643DEST_PATH_IMAGE017
和
Figure 652955DEST_PATH_IMAGE018
为第二相位分布；
Figure 660226DEST_PATH_IMAGE019
为入射光波在真空中的波长；n为环境折射率；
Figure 123568DEST_PATH_IMAGE020
为第一焦距；
Figure 169759DEST_PATH_IMAGE021
为第二焦距；(x,y)为微纳结构（110）相对超构透镜中心的坐标。
2.根据权利要求1所述的超构透镜，其特征在于，所述微纳结构（110）由TiO2、Si、GaN、Si3N4、Ge、PbTe、ZnSe或CaF制成。
3.一种三维成像***，其特征在于，包括权利要求1-2任一项所述的超构透镜和图像传感器（200），所述图像传感器（200）平行地设置在所述超构透镜设置有微纳结构（110）的一侧。
4.一种三维成像方法，其特征在于，基于权利要求3所述的三维成像***，包括以下步骤：
S1.采用经过调制的照射光波照射被测物体，获取左旋偏振分量图像和右旋偏振分量图像；
S2.根据所述左旋偏振分量图像和所述右旋偏振分量图像获取第一高斯光斑和第二高斯光斑；
S3.根据所述第一高斯光斑和所述第二高斯光斑获取被测物体到超构透镜的轴向深度。
5.根据权利要求4所述的三维成像方法，其特征在于，调制所述照射光波的频谱调制函数为双螺旋点扩散函数。
6.根据权利要求4所述的三维成像方法，其特征在于，步骤S2包括：
S201.利用图像优化处理算法对所述左旋偏振分量图像和所述右旋偏振分量图像进行预处理，以获取第一清晰图像和第二清晰图像；
S202.根据所述第一清晰图像和所述第二清晰图像分别获取第一高斯光斑和第二高斯光斑。
7.根据权利要求4所述的三维成像方法，其特征在于，步骤S3包括：
S301.获取第一高斯光斑的第一几何中心点的第一位置信息和第二高斯光斑的第二几何中心点的第二位置信息；
S302.根据所述第一位置信息和所述第二位置信息获取所述第一高斯光斑和所述第二高斯光斑之间的旋转角度；
S303.根据所述旋转角度在预先标定的离焦量-旋转角度关系坐标图中查询对应的离焦量，作为被测物体到超构透镜的轴向深度。
8.一种电子设备，其特征在于，包括处理器以及存储器，所述存储器存储有计算机可读取指令，当所述计算机可读取指令由所述处理器执行时，运行如权利要求4-7任一项所述三维成像方法中的步骤。
9.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时运行如权利要求4-7任一项所述三维成像方法中的步骤。
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