CN115542537A - 一种超表面设计方法、超表面、投影装置及扫地机器人 - Google Patents

Abstract

本申请涉及光学技术领域，尤其涉及一种超表面设计方法、超表面、投影装置及扫地机器人。该超表面设计方法，包括：获取预设目标光源图案，利用预设目标光源图案确定超表面中微结构所需的相位差；根据光源的波段及所述相位差，确定微结构的形状和材料；基于微结构的形状和材料，建立微结构参数与光源的波段、经超表面整形后光束的相位及超表面透射率的色卡映射表；根据相位差，从色卡映射表中选择对应的微结构参数以确定超表面的微结构，得到目标超表面。本实施例在对光源进行调控时可以实现复杂图案的灵活控制。

Description

一种超表面设计方法、超表面、投影装置及扫地机器人

技术领域

本申请涉及光学技术领域，尤其涉及一种超表面设计方法、超表面、投影装置及扫地机器人。

背景技术

现有技术中，基于间接飞行时间技术的深度相机中，激光投射装置通常朝向目标场景发出均匀的泛光光束。然而，当将这种深度相机应用到一些特定场景中，例如地面移动机器人中，靠近固定侧的出光容易受到地面、桌面、或其他工作面的阻挡和反射，进而可能导致图像传感器接收到的反射光信号过大，从而出现过曝现象，导致深度相机测量的目标三维信息不准确，降低整体的使用性能。因此，需要通过诸如棱镜系统、衍射光栅等光学器件对泛光光束进行整形，但是这些光学器件在实现整形光束的复杂性、灵活性方面均具有一定局限性。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种超表面设计方法、超表面、投影装置及扫地机器人，可以解决相关技术中的至少一个技术问题。

第一方面，本申请一实施例提供了一种超表面设计方法，包括：获取预设目标光源图案，利用预设目标光源图案确定超表面中微结构所需的相位差；根据光源的波段及相位差，确定微结构的形状和材料；基于微结构的形状和材料，建立微结构参数与光源的波段、经超表面整形后光束的相位及超表面透射率的色卡映射表；根据相位差，从色卡映射表中选择对应的微结构参数以确定超表面的微结构，得到目标超表面。本实施例提供的一种超表面设计方法，对光源进行调控时可以实现复杂图案的灵活控制。

第二方面，本申请一实施例提供了一种超表面，根据第一方面实施例所述的超表面设计方法得到。本实施例提供的超表面结构简单，便于加工制造，利于器件的轻薄化，具有有效的相位调控功能和传输效率。

第三方面，本申请一实施例提供一种投影装置，包括光源和第二方面实施例所述的超表面，超表面位于光源的出射方向上，光源发射的光束经所述超表面整形后形成具有目标光源图案的照明光场。

第四方面，本申请一实施例提供一种深度相机，包括第三方面实施例所述的投影装置、接收装置及处理装置，其中，所述接收装置包括接收光学元件和图像传感器，投影装置用于向目标区域发射具有目标光源图案的照明光场，接收光学元件用于接收由目标区域反射回的至少部分照明光场的光束并将其引导至图像传感器上成像，处理装置用于对所述图像传感器生成的图像进行深度计算得到目标区域的深度信息。

第五方面，本申请一实施例提供一种扫地机器人，包括扫地机本体和深度模组，深度模组包括接收装置、处理装置及第三方面实施例所述的投射装置，其中，投射装置用于向目标场景发射光信号，接收装置用于采集经目标场景反射回光信号并传输至处理装置，处理装置用于根据接收的反射光信号进行深度计算得到目标场景的深度信息，并利用目标场景的深度信息控制扫地机本体的运动。

第六方面，本申请一实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面实施例所述的超表面设计方法。

第七方面，本申请一实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如第一方面实施例所述的超表面设计方法。

第八方面，本申请一实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在电子设备上运行时，使得电子设备执行如第一方面实施例所述的超表面设计方法。

应理解，第三方面至第八面的有益效果可以参见第一方面和第二方面实施例的相关描述，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例提供的一种扫地机器人的结构示意图；

图2是本申请一实施例提供的一种应用于扫地机器人中的深度模组的结构示意图；

图3是本申请一实施例提供的一种超表面设计方法的实现流程示意图；

图4是本申请一实施例提供的一种超表面设计方法中步骤S110的过程示意图；

图5是本申请一实施例提供的一种超表面的结构示意图；

图6是本申请一实施例提供的一种色卡映射表的示意图；

图7是本申请一实施例提供的一种控制高度为定值，半径和透射率的关系示意图；

图8是本申请一实施例提供的一种控制高度为定值，半径和相位差的关系示意图；

图9是本申请一实施例提供的一种投影装置的结构示意图；

图10是本申请一实施例提供的一种成像设备的结构示意图；

图11是本申请一实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在本申请说明书中描述的“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

此外，在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“第一”和“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。

为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1为根据本申请提供的一种扫地机器人结构示意图。该扫地机器人包括扫地机本体及嵌设于本体侧部的深度模组，其中，深度模组用于为扫地机器人提供目标场景的深度信息以控制扫地机器人运动。在一个实施例中，如图2所示，深度模组包括投影装置11、接收装置12和处理装置13，其中，投射装置11用于向目标场景发射光信号，接收装置12用于采集经目标场景反射回光信号并传输至处理装置13，处理装置13用于根据接收的反射光信号进行深度计算得到目标场景的深度信息，并利用目标场景的深度信息控制扫地机本体的运动。

在一个实施例中，投射装置11包括光源111、光束调制器112以及光源驱动器(图中未示出)等。光源111可以是发光二极管(LED)、边发射激光器(EEL)、垂直腔面发射激光器(VCSEL)等光源，也可以是多个光源组成的光源阵列，光源所发射的光束可以是可见光、红外光、紫外光等。光源111在光源驱动器(其可以进一步被处理装置13控制)的控制下向外发射光束，比如在一个实施例中，光源111在控制下其发射的光束振幅被调制以发射脉冲光束、方波光束、正弦波光束等光束，可以用于间接飞行时间法(Indirect TOF)测量中。可以理解的是，可以利用处理装置13中的一部分或者独立于处理装置13存在的子电路来控制光源111发射相关的光束，比如脉冲信号发生器。

光束调制器112接收来自光源111的光束，并向外发射空间调制光束，比如泛光光束或者图案化光束等。现有使用的光束调制器112一般为如棱镜系统、衍射光栅等，当包括投射装置11和接收装置12的深度模组设于扫地机器人固定侧时，若投射装置11使用现有的光束调制器112对泛光光束进行整形，由于现有的光束调制器在整形光束复杂性、灵活性方面均具有一定局限性，且容易受到地面、桌面或其他工作面的阻挡和反射，会使得接收装置12接收到的反射光信号过大，从而出现过曝现象，以致获取到的目标场景的深度信息不准确，降低了扫地机器人的使用性能，用户体验不佳。

由此，本申请实施例提供一种超表面，以替代现有的光束调制器112所使用的棱镜系统、衍射光栅等。本申请还提供一种超表面设计方法，本申请提供超表面设计方法得到的超表面结构简单，便于加工制造，具有有效的相位调控功能和传输效率。在一些实施例中，利用本申请超表面设计方法得到的超表面对深度模组所需的泛光光源进行调控时可以实现泛光复杂图案的灵活控制，作为一非限制性示例，当超表面应用于扫地机器人的深度模组中时，可以解决深度模组在测量过程中产生的过曝现象，对复杂场景中不同区域投射不同亮度的复杂光源图案。

在一些实施例中，接收装置12包括图像传感器121、透镜单元122，还可以包含滤光片(图中未示出)，透镜单元122接收并将由目标场景反射回的至少部分空间调制光束并成像在至少部分图像传感器121上，滤光片需选择与光源波长相匹配的窄带滤光片，用于抑制其余波段的背景光噪声。图像传感器121可以是电荷耦合元件(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)、雪崩二极管(AD)、单光子雪崩二极管(SPAD)等组成的图像传感器。

在一个实施例中，图像传感器121包括至少一个像素，每个像素则包含多个抽头(tap，用于在相应电极的控制下存储并读取或者排出由入射光子产生的电荷信号)，比如包括3个抽头，以用于读取电荷信号数据。

在一些实施例中，深度模组还可以包括驱动电路、电源、彩色相机、红外相机、IMU等器件，在图中并未示出，与这些器件的组合可以实现更加丰富的功能，比如3D纹理建模、SLAM等功能。

在一个实施例中，处理装置13可以是独立的专用电路，比如包含CPU、存储器、总线等组成的专用SOC芯片、FPGA芯片、ASIC芯片等等，也可以包含通用处理电路，比如当该深度模组被集成到扫地机器人中时，扫地机器人中的处理电路可以作为该处理装置13的至少一部分。

在一些实施例中，处理装置13用于提供光源111发射激光时所需的调制信号(发射信号),光源在调制信号的控制下向目标场景发射光束；此外处理装置13还提供图像传感器121各像素中抽头的解调信号(采集信号)，抽头在解调信号的控制下采集由包含目标场景反射回的光束所产生的电荷信号，一般地，除了目标场景反射回的反射光束之外还有一些背景光、干扰光等光束；处理装置13还可以提供辅助的监测信号，如温度传感、过电流、过压保护、脱落保护等；处理装置13还可以用于将图像传感器121中各个抽头采集到的原始数据保存并根据飞行时间测量原理进行处理得到目标场景的深度信息。

图3是本申请实施例提供的一种超表面设计方法的实现流程示意图，超表面设计方法可以包括步骤S110至S140，其中：

S110，获取预设目标光源图案，利用预设目标光源图案确定超表面中微结构所需的相位差。

其中，预设目标光源图案为光源发射至超表面并经超表面整形后的图案。预设目标光源图案可包括多个子图案，每个子图案由光源经超表面中至少一微结构整形后形成。预设目标光源图案可以预先存储，也可以通过光学设计软件等实时生成。

作为一可能的实现方式，当深度模组在测量过程中存在过曝现象或在复杂场景中不同区域需投射不同亮度的复杂光源图案时，可预先根据深度模组所处环境设计出符合当前环境的预设目标光源图案，例如如图4所示，预设目标光源图案中上方区域较下方区域亮度高，使得深度相机采集经目标物反射的预设目标光源图案时，得到的图像不存在过曝或能一次性测量目标场景，不需重复多次从而得到精确的测量结果。

在获取预设目标光源图案后，根据预设目标光源图案确定超表面中微结构所需的相位差。作为一可能的实现方式，继续参见图4所示，基于迭代傅里叶方法，生成预设目标光源图案的相对相位分布，从而根据相对相位分布确定超表面中微结构所需的相位差。在图4所示示例中，将经超表面整形后得到的目标光源图案用于飞行时间深度测量中，使得投射到目标区域的照明光场满足上方区域(即远地区域)的亮度高于下方区域(即近地区域)的亮度，当将这个经超表面整形后得到的照明光场应用于扫地机器人时，靠近地面侧的出光不易受到地面、桌面、或其他工作面的阻挡和反射，有效解决了接收装置采集到的反射光信号过大，出现过曝现象的问题，从而提高了深度模组测量的目标三维信息的准确性。

需要说明的是，在后续的实施例或示例中，以微结构为圆柱形微结构进行示例性说明，应理解，示例性说明不能解释为对本申请的具体限制。

S120，根据光源的波段及相位差，确定微结构的形状和材料。

超表面中微结构形状和材料不同，对光信号的调控响应亦不同。在确定预设目标光源图案后，根据光源发射光束的波段及微结构所需的相位差，选择合适的圆柱形微结构和材料得到第一超表面。需要说明的是，此处仅针对超表面的结构和材料进行限制，第一超表面后续还需对微结构进行具体设计。

在一些实施例中，如图5所示，第一超表面包括一玻璃基底和设于玻璃基底上的圆柱形微结构，圆柱形微结构可在玻璃基底一侧表面上按一定规律排布，使得光源经过超表面时可对其进行整形得到具备预设目标光源图案的泛光。在本申请实施例中，采用介电超表面(dielectric metasurface)来实现，在此实施例中，超表面可包括以二维方式设置的多个人工原子单元，人工原子单元可为亚波长范围(subwavelength-scale)的微结构(即圆柱形微结构)以控制光的传播。在一个实现方式中，圆柱形微结构的中心距离为0.3μm(单位：微米)。

为了避免超表面中微结构所使用的材料影响光源的整形效果，进一步地，在一些实施例中，当光源的波段为可见光波段时，微结构的材料优选使用二氧化钛(TiO₂)；当光源的波段为近红外波段时，微结构材料优选使用硅(Si)。这样可以使得微结构可以分别适应不同波段的光源。

S130，基于微结构的形状和材料，建立微结构参数与光源的波段、经超表面整形后光束的相位及超表面透射率的色卡映射表。

基于所述微结构的形状和材料，建立微结构参数、光源的波段与经超表面整形后光束的相位的第一色卡映射表，建立微结构参数、光源的波段与超表面透射率的第二色卡映射表。

在微结构形状和材料一定的情况下，通过修改微结构参数，如圆柱高度、半径等，模拟得到不同规格的超表面，并模拟光源经过不同规格超表面从而得到经超表面整形后光束的相位及能量，并建立相应的色卡映射表。也就是说，色卡映射表用于反映微结构参数(包括圆柱形微结构的高度和半径)对相位及传输能量的影响。需要说明的是，将光源发射的光通量与光源经超表面整形后得到的光通量相比可得到超表面透射率，也可认为色卡映射表用于反映微结构参数对相位及透射率的影响，即相位相关的色卡映射表和透射率相关的色卡映射表。在一可能的实现方式中，延续图4所示示例，当光源发射光束的波长例如为532nm，对应该波长的色卡映射表如图6所示，图6中A图为相位相关的色卡映射表，图6中B图为透射率相关的色卡映射表。在图6中不同高度和半径对应组成不同颜色的方格，根据该颜色可从相位或透射率所对应的色卡映射表中寻找到对应的微结构参数。

S140，根据超表面中微结构所需的相位差，从色卡映射表中选择对应的微结构参数以确定超表面的微结构，得到目标超表面。

根据超表面微结构所需的相位差，从色卡映射表中选择合适的半径及高度的微结构得到符合预设指标的超表面。具体地，根据超表面微结构所需的相位差，从相位相关的色卡映射表和透射率相关的色卡映射表中选择合适的半径及高度的微结构参数以得到目标超表面。

本申请实施例中，微结构的高度和半径可均为变量，通过不同数值搭配得到符合预设指标的目标超表面，亦可以一参数为定值，另一参数为变量进行搭配得到符合预设指标的目标超表面。

在一个实施例中，优选以高度为定值，对微结构的半径进行调控以得到目标超表面。优选地，根据实际设计要求，在透射率相关的色卡映射表中选择相应高度作为微结构的高度，优选地，高度1.35μm(单位：微米)可保证较高且稳定的透射率，如图7所示。在保证透射率的情况下，根据相位差及色卡映射表确定预设目标光源图案中每个子图案对应的微结构所需的半径，如图8所示。遍历每个子图案得到每个子图案对应的微结构所需的半径从而完成超表面设计得到目标超表面。

本申请一实施例还提供一种超表面，该超表面为根据前述任一实施例提供的超表面设计方法得到的超表面。本实施例中未详细描述之处请详见前述超表面设计方法实施例的相关描述，此处不再赘述。

本申请实施例提供的超表面设计方法，对光源进行调控时可以实现复杂图案的灵活控制，所设计出的超表面结构简单，便于加工制造，利于器件的轻薄化，具有有效的相位调控功能和传输效率。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

本申请一实施例还提供一种投影装置，投影装置包括光源和位于光源出射方向上的超表面，其中，光源用于发射光束，光源发射的光束经超表面整形后形成具有目标光源图案的照明光场。投影装置采用本申请实施例提供的设计方法得到的超表面，可以减少投影装置的体积和装配复杂度。

具体地，光源可以是发光二极管(LED)、激光二极管(LD)、边发射激光器(EEL)、垂直腔面发射激光器(VCSEL)等。光源可以是可见光、红外光、紫外光等。根据前述实施例可知，超表面在设计的时候考虑光源发射光束的波段。

在一些实施例中，如图9所示，投影装置还可进一步包括准直系统，准直系统设置在光源和超表面之间，光源设置在准直系统的光入射端，超表面设置在准直系统的光出射端。光源发射的光束先经准直系统准直后入射到超表面，再经超表面整形后形成具有目标光源图案的照明光场。优选地，准直系统为由凹透镜和凸透镜组成的准直透镜组，应理解，此处的示例性描述不能解释为对本申请的限制。在一可能的实现方式中，照明光场可以为泛光照明光场。

在一些实施例中，投影装置还可以包括驱动器等，光源在驱动器的控制下向外发射光束。

本申请一实施例还提供一种成像设备，如图10所示，包括投影装置和接收装置，其中，投影装置用于向目标区域发射具有目标光源图案的照明光场，接收装置包括接收光学元件和图像传感器(sensor)，接收光学元件用于接收由目标区域反射回的至少部分光束并将其引导至sensor上成像。在图10所述示例中，接收光学元件为聚焦透镜。

在一些实施例中，成像设备还可以包括处理装置，处理装置用于根据反射回的光束进行计算得到目标区域的深度信息。作为一可能的实现方式，成像设备可以为深度相机，还可以为如图1所示的应用于扫地机器人的深度模组。

在一些实施例中，所称处理装置可以是中央处理单元(Central ProcessingUnit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

本申请一实施例还提供一种电子设备，如图11所示，电子设备可以包括一个或多个处理器1100(图11中仅示出一个)，存储器1101以及存储在存储器1101中并可在一个或多个处理器1100上运行的计算机程序1102，例如，设计超表面的程序。一个或多个处理器1100执行计算机程序1102时可以实现超表面设计方法实施例中的各个步骤。

本领域技术人员可以理解，图11仅仅是电子设备的示例，并不构成对电子设备的限定。电子设备可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如电子设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

在一个实施例中，所称处理器1100可以是CPU，还可以是其他通用处理器、DSP、ASIC、FPGA或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

在一个实施例中，存储器1101可以是电子设备的内部存储单元，例如电子设备的硬盘或内存。存储器1101也可以是电子设备的外部存储设备，例如电子设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，SMC)，安全数字(secure digital，SD)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，存储器1101还可以既包括电子设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器1101用于存储计算机程序以及电子设备所需的其他程序和数据。存储器1101还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

本申请一实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时可实现超表面设计方法实施例中的各个步骤。

本申请一实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在电子设备上运行时，使得电子设备可实现超表面设计方法实施例中的各个步骤。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

基于这样的理解，本申请实现上述方法实施例中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超表面设计方法，其特征在于，包括：

获取预设目标光源图案，利用所述预设目标光源图案确定超表面中微结构所需的相位差；

根据光源的波段及所述相位差，确定所述微结构的形状和材料；

基于所述微结构的形状和材料，建立微结构参数与光源的波段、经超表面整形后光束的相位及超表面透射率的色卡映射表；

根据所述相位差，从所述色卡映射表中选择对应的微结构参数以确定超表面的微结构，得到目标超表面。

2.如权利要求1所述的超表面设计方法，其特征在于，所述基于所述微结构的形状和材料，建立微结构参数与光源的波段、经超表面整形后光束的相位及超表面透射率的色卡映射表，包括：

基于所述微结构的形状和材料，建立微结构参数、光源的波段与经超表面整形后光束的相位的第一色卡映射表，建立微结构参数、光源的波段与超表面透射率的第二色卡映射表；

根据所述相位差，从所述色卡映射表中选择对应的微结构参数以确定超表面的微结构，得到目标超表面，包括：

根据所述相位差，从所述第一色卡映射表和所述第二色卡映射表中选择对应的微结构参数以确定超表面的微结构，得到所述目标超表面。

3.如权利要求1或2所述的超表面设计方法，其特征在于，所述微结构为圆柱形微结构，所述微结构参数包括圆柱形微结构的高度和半径。

4.如权利要求3所述的超表面设计方法，其特征在于，当所述光源为可见光波段时，所述微结构的材料为TiO₂,；当所述光源的波段为近红外波段时，所述微结构的材料为Si。

5.一种超表面，其特征在于，所述超表面包括玻璃基板和位于玻璃基板上的所述微结构，所述超表面根据权利要求1至4任一项所述的超表面设计方法得到。

6.一种投影装置，其特征在于，包括光源和权利要求5所述的超表面，所述超表面位于所述光源的出射方向上，所述光源发射的光束经所述超表面整形后形成具有所述目标光源图案的照明光场。

7.一种深度相机，其特征在于，包括权利要求6所述的投影装置、接收装置及处理装置，其中，所述接收装置包括接收光学元件和图像传感器，所述投影装置用于向目标区域发射具有所述目标光源图案的照明光场，所述接收光学元件用于接收由目标区域反射回的至少部分所述照明光场的光束并将其引导至所述图像传感器上成像，所述处理装置用于对所述图像传感器生成的图像进行深度计算得到所述目标区域的深度信息。

8.一种扫地机器人，包括扫地机本体和深度模组，其特征在于，深度模组包括接收装置、处理装置及权利要求6所述的投影装置，其中：

所述投影装置，用于向目标场景发射目标光源图案的照明光场；

所述接收装置，用于采集经目标场景反射回光信号并传输至所述处理装置；

所述处理装置，用于根据接收的反射光信号进行深度计算得到目标场景的深度信息，并利用目标场景的深度信息控制所述扫地机本体的运动。

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述的超表面设计方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述的超表面设计方法。

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