CN115542585A - 一种具有超透镜的变焦系统的变焦方法、装置和电子设备 - Google Patents

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CN115542585A CN202211274724.6A CN202211274724A CN115542585A CN 115542585 A CN115542585 A CN 115542585A CN 202211274724 A CN202211274724 A CN 202211274724A CN 115542585 A CN115542585 A CN 115542585A
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zoom
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赵小波
郝成龙
谭凤泽
朱健
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Shenzhen Metalenx Technology Co Ltd
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Abstract

本申请提供了一种具有超透镜的变焦系统的变焦方法、装置和电子设备，其中，该方法包括：获取变焦指令，变焦指令携带有变焦参数；根据变焦参数，确定超透镜变焦时的相位系数；基于相位系数，对超透镜进行变焦。通过本申请实施例提供的具有超透镜的变焦系统的变焦方法、装置和电子设备，可以根据变焦指令中携带的变焦参数快速地实现变焦系统中超透镜的变焦，整个变焦过程中均由变焦系统自身计算完成变焦，无需对变焦系统进行机械操作，从而大大缩短了变焦系统的响应时间，提高了变焦精度，且变焦范围不受变焦系统的机械结构限制，使得超透镜的变焦范围更大。

Description

一种具有超透镜的变焦系统的变焦方法、装置和电子设备
技术领域
本申请涉及变焦技术领域，具体而言，涉及一种具有超透镜的变焦系统的变焦方法、装置和电子设备。
背景技术
目前，超透镜作为一种新兴的光学元件，由于其具有轻薄的特点，正在被越来越多地应用于光学设备中。将所述超透镜作为变焦系统替代传统透镜组成的变焦系统正在成为光学厂商的主流选择。为了对变焦系统变焦，一般情况下，会采用改变变焦系统中超透镜之间的角度或者旋转超透镜等机械操作方式，来改变变焦系统中超透镜的焦距，实现变焦系统的变焦操作；但机械操作方式的变焦时间较长且变焦精度低。
发明内容
为解决上述问题，本申请实施例的目的在于提供一种具有超透镜的变焦系统的变焦方法、装置和电子设备。
第一方面，本申请实施例提供了一种具有超透镜的变焦系统的变焦方法，所述方法包括：
获取变焦指令，所述变焦指令携带有变焦参数；
根据所述变焦参数，确定所述超透镜变焦时的相位系数；
基于所述相位系数，对所述超透镜进行变焦。
第二方面，本申请实施例还提供了一种具有超透镜的变焦系统的变焦装置，所述装置包括：
获取模块，用于获取变焦指令，所述变焦指令携带有变焦参数；
处理模块，用于根据所述变焦参数，确定所述超透镜变焦时的相位系数；
变焦模块，用于基于所述相位系数，对所述超透镜进行变焦。
第三方面，本申请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上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理单元运行时执行上述第一方面所述的方法的步骤。
第四方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括存储器、处理单元以及一个或者一个以上的程序，其中所述一个或者一个以上程序存储于所述存储器中，且经配置以由所述处理单元执行上述第一方面所述的方法的步骤。
本申请实施例上述第一方面至第四方面提供的方案中，通过变焦指令中携带的变焦参数，确定超透镜变焦时使用的相位系数，并基于该相位系数对所述超透镜进行变焦，与相关技术中采用改变变焦系统中超透镜之间的角度或者旋转超透镜等机械操作方式来改变变焦系统中超透镜的焦距的方式相比，根据变焦指令中携带的变焦参数就可以快速地实现变焦系统中超透镜的变焦，整个变焦过程中均由变焦系统自身计算完成变焦，无需对变焦系统进行机械操作，从而大大缩短了变焦系统的响应时间，提高了变焦精度，且变焦范围不受变焦系统的机械结构限制，使得超透镜的变焦范围更大。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本申请实施例1所提供的一种具有超透镜的变焦系统的变焦方法的流程图；
图2示出了本申请实施例1所提供的示例一中，第二超透镜相位分布曲线；
图3示出了本申请实施例1所提供的示例二中，第三超透镜的焦点在焦平面上移动变焦的示意图；
图4示出了本申请实施例1所提供的示例二中，第三超透镜的相位分布曲线；
图5示出了本申请实施例2所提供的具有超透镜的变焦系统的变焦装置的示意图；
图6示出了本申请实施例3所提供的一种电子设备的结构示意图。
图标：200、获取模块；202、处理模块；204、变焦模块；51、总线；52、处理单元；53、收发机；54、总线接口；55、存储器；56、用户接口；551、操作系统；552、应用程序。
具体实施方式
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
目前，超透镜作为一种新兴的光学元件，由于其轻薄的特点，正在被越来越多地应用于各种光学设备中。将超透镜作为变焦系统替代传统透镜组成的变焦系统正在成为光学厂商的主流选择。为了对变焦系统变焦，一般情况下，会采用改变变焦系统中超透镜之间的角度或者旋转超透镜等机械操作方式，来改变变焦系统中超透镜的焦距，实现变焦系统的变焦操作；但机械操作方式的变焦时间较长且变焦精度低。
基于此，本申请以下各实施例提出一种具有超透镜的变焦系统的变焦方法、装置和电子设备，通过变焦指令中携带的变焦参数，对超透镜变焦时使用的相位系数进行确定，并基于该相位系数对所述超透镜进行变焦，从而根据变焦指令中携带的变焦参数就可以快速地实现变焦系统中超透镜的变焦操作，整个变焦过程中无需对变焦系统进行机械操作，均由变焦系统自身计算完成变焦，从而大大缩短了变焦系统的响应时间，提高了变焦精度，且变焦范围不受变焦系统的机械结构限制，使得超透镜的变焦范围更大。
在对本申请以下各实施例提出的具有超透镜的变焦系统的变焦方法、装置和电子设备进行介绍之前，需要先设计一个变焦数据库，使得变焦系统能够根据变焦数据库中存储的数据，实现对所述超透镜的变焦。下面对如何设计得到所述变焦数据库中存储的数据的具体过程进行说明：
首先，对所述变焦系统进行说明：所述变焦系统，包括：处理单元和超透镜。
所述超透镜在所述处理单元的控制下进行变焦。
所述变焦数据库，预先设置在所述处理单元中。
所述超透镜，包括：基底、相变材料层和多个纳米结构；所述多个纳米结构设置在所述基底上；所述相变材料层填充在所述多个纳米结构之间。
所述纳米结构可选择的材料、尺寸和周期，都存储在预先设置的纳米结构数据库中。
所述纳米结构数据库，预先设置在所述处理单元中。
所述纳米结构的尺寸，包括：纳米结构长度、纳米结构宽度和纳米结构高度。
所述相变材料层，包括但不限于：电致相变材料层、拉伸相变材料层、光敏相变材料层和热敏相变材料层。
对所述超透镜进行变焦的情况，包括以下两种情形：改变超透镜的焦距(即在超透镜的光轴上移动焦平面)的情况和改变超透镜的焦点在焦平面上的位置(即超透镜的焦点在超透镜初始的焦平面上上下移动)的情况。
那么，针对改变超透镜的焦距的情况，设计得到所述变焦数据库中存储的数据的流程包括如下步骤(1)至步骤(8)：
(1)确定超透镜的工作波长、超透镜的最大口径、超透镜变焦范围内的最小焦距fmin和最大焦距fmax；
(2)按照第一预设增量，对fmin增量操作，若增量操作后的焦距小于fmax，则认为所述增量操作后的焦距在超透镜变焦范围内，继续对所述增量操作后的焦距继续做增量操作，……直到增量操作后的焦距等于fmax，得到在fmin和fmax之间的多个焦距fzl1……fzln，并得到由fmin、fzl1……fzln、fmax组成的焦距集合[fmin、fzl1……fzln、fmax]；
(3)将该焦距集合中的各焦距分别带入到以下公式1，得到超透镜变焦到该焦距集合中各焦距时的理论相位分布：其中，所述各焦距的理论相位分布为曲线；
Figure BDA0003896545660000061
fsj1∈[fmin、fzl1……fzln、fmax]
其中，φsj1(r,λ)表示超透镜变焦到该焦距集合中各焦距时的理论相位分布；r表示所述超透镜中的纳米结构到超透镜中心的距离；r的取值范围是(0，R)；R表示所述超透镜的最大口径；fsj1为该焦距集合中的各焦距；
(4)通过以下公式2对超透镜变焦到该焦距集合中各焦距时的相位系数进行计算：
Figure BDA0003896545660000062
其中，ak表示超透镜变焦到该焦距集合中各焦距时的相位系数；k表示ak的数量；
(5)根据计算得到的所述超透镜变焦到该焦距集合中各焦距时的相位系数，通过以下公式3对超透镜变焦到该焦距集合中各焦距时的实际相位分布进行计算：
Figure BDA0003896545660000063
其中，φsj2(r,λ)表示超透镜变焦到该焦距集合中各焦距时的实际相位分布；
(6)从所述纳米结构数据库中获取所述超透镜中纳米结构的纳米结构高度，根据所述纳米结构高度和计算得到的超透镜变焦到该焦距集合中各焦距时的实际相位分布，通过以下公式4对超透镜变焦到该焦距集合中各焦距时的等效折射率分别进行计算：
φsj2(r,λ)＝k*neffsj1*D (4)
其中，neffsj1表示超透镜变焦到该焦距集合中各焦距时的等效折射率；
(7)按照与相变材料层的性质匹配的相变方式，对相变材料层的相变状态进行改变，使超透镜的等效折射率变化到超透镜变焦到该焦距集合中各焦距时的等效折射率neffsj1，并记录超透镜变焦到该焦距集合中各焦距时、对相变材料层的相变状态进行改变时使用的相变方式的第一相变参数；
(8)根据超透镜变焦到该焦距集合中各焦距时的等效折射率neffsj1和所述第一相变参数，形成超透镜变焦到该焦距集合中各焦距时的等效折射率neffsj1与所述第一相变参数的第一对应关系，并将得到的所述第一对应关系存储到变焦数据库中。
在上述步骤(2)中，在一个实施方式中，对fmin进行增量操作的第一预设增量是0.01(毫米)mm。
即：fmin与fzl1之间的差值是0.01mm；fzln与fmax之间的差值是0.01mm。
在上述步骤(4)中，就是利用
Figure BDA0003896545660000071
对得到的各焦距的理论相位分布φsj1(r,λ)的曲线分别进行拟合，从而得到超透镜变焦到该焦距集合中各焦距时的相位系数。
这里，得到的超透镜变焦到该焦距集合中各焦距时的相位系数，是利用
Figure BDA0003896545660000072
对得到的各焦距的理论相位分布φsj1(r,λ)的理论相位分布曲线分别拟合的结果；所述相位系数，包括：多个相位子系数。
在一个实施方式中，所述相位系数可以包括5个相位子系数。
在上述步骤(7)中，如前所述，所述相变材料层，包括但不限于：电致相变材料层、拉伸相变材料层、光敏相变材料层和热敏相变材料层。
那么针对不同的相变材料层的性质，与相变材料层的性质匹配的相变方式，包括如下几种相变方式：
第一种，当所述相变材料层为电致相变材料层时，所述与相变材料层的性质匹配的相变方式就是电致相变方式。由于电致相变方式是通过改变电致相变材料层的电压来改变电致相变材料层的相变状态，以使所述超透镜变焦的；那么与电致相变方式匹配的第一相变参数，就是电压。
在一个实施方式中，为了按照上述电致相变方式，对电致相变材料层的相变状态进行改变，所述处理单元可以通过电源与超透镜连接，以控制电源向所述超透镜施加不同的电压，来改变电致相变材料层的相变状态。
第二种，当所述相变材料层为可伸缩相变材料层时，所述与相变材料层的性质匹配的相变方式就是机械拉伸相变方式。由于机械拉伸相变方式是通过改变纳米结构的周期(即纳米结构在基底上的位置)来改变可伸缩相变材料层的相变状态，以使所述超透镜变焦的；那么与机械拉伸相变方式匹敌的第一相变参数，就是纳米结构的位移距离。
在一个实施方式中，为了按照上述机械拉伸相变方式，对可伸缩相变材料层的相变状态进行改变，所述处理单元可以通过微机械电机与超透镜连接，以控制微机械电机对纳米结构进行不同距离的位移来改变超透镜中纳米结构在基底上的位置，以此改变可伸缩相变材料层的相变状态。
第三种，当所述相变材料层为光敏相变材料层时，所述与相变材料层的性质匹配的相变方式就是光敏相变方式。由于光敏相变方式是通过改变照射光敏相变材料层的光束光强，使得光敏相变材料层被改变光强后的光束照射的温度发生变化，以此来改变光敏相变材料层的相变状态，以使所述超透镜变焦的；那么与光敏相变方式匹配的第一相变参数，就是照射光敏相变材料层光束的光强。
在一个实施方式中，为了按照上述光敏相变方式，对光敏相变材料层的相变状态进行改变，所述处理单元可以通过控制与所述处理单元连接的激光器，向光敏相变材料层照射具有不同光强的光束，使光敏相变材料层在不同光强的光束照射下产生的不同温度作用下而改变相变状态。
第四种，当所述相变材料层为热敏相变材料层时，所述与相变材料层的性质匹配的相变方式就是热敏相变方式。由于热敏相变方式是通过改变热敏相变材料层的温度来改变热敏相变材料层的相变状态，以使所述超透镜变焦的；那么与热敏相变方式匹配的第一相变参数，就是热敏相变材料层的温度。
在一个实施方式中，为了按照上述热敏相变方式，对热敏相变材料层的相变状态进行改变，所述处理单元可以通过与热敏相变材料层接触的加热设备连接，以控制加热设备对所述热敏相变材料层加热到不同的温度，来改变热敏相变材料层的相变状态。
在上述步骤(8)中，当所述相变方式是电致相变方式时，所述第一对应关系为：超透镜变焦到该焦距集合中各焦距时的等效折射率与电压的对应关系。
当所述相变方式是机械拉伸相变方式时，所述第一对应关系为：超透镜变焦到该焦距集合中各焦距时的等效折射率与纳米结构的周期的对应关系。
当所述相变方式是光敏相变方式时，所述第一对应关系为：超透镜变焦到该焦距集合中各焦距时的等效折射率与照射所述光敏相变材料层的光束的光强的对应关系。
当所述相变方式是热敏相变方式时，所述第一对应关系为：超透镜变焦到该焦距集合中各焦距时的等效折射率与热敏相变材料层的温度的对应关系。
所述超透镜变焦到该焦距集合中各焦距时的等效折射率与所述第一相变参数的第一对应关系，就是所述超透镜变焦到所述超透镜变焦范围内各焦距时的等效折射率与第一相变参数的对应关系。
在通过以上步骤(1)至步骤(8)的内容，对改变超透镜的焦距的情况下使用的所述第一对应关系的形成过程进行描述之后，继续针对改变超透镜的焦点在焦平面上的位置的情况下，设计得到所述变焦数据库中存储的数据的流程进行介绍。针对改变超透镜的焦点在焦平面上的位置的情况下，设计得到所述变焦数据库中存储的数据的流程，包括如下步骤(11)至步骤(19)：
(11)确定超透镜的工作波长、超透镜的最大口径、超透镜的移焦距离范围，并根据所述移焦距离范围，确定移焦距离最大值dmax和移焦距离最小值dmin；
(12)当按照第二预设增量，从dmin开始对移焦距离进行增量操作，若增量操作后的移焦距离小于移焦距离最大值，则认为所述增量操作后的移焦距离值在所述移焦距离范围内，继续对所述增量操作后的移焦距离做增量操作，直到增量操作后的移焦距离等于dmax，得到在所述移焦距离范围内的多个移焦距离dzl1……dzln，并得到由dmin、dzl1……dzln、dmax组成的移焦距离集合[dmin、dzl1……dzln、dmax]；
(13)根据移焦距离集合中的各移焦距离和所述超透镜与所述超透镜初始的焦平面之间的距离，分别计算得到所述超透镜按照该移焦距离集合中的各移焦距离变焦的焦距；
(14)通过以下公式5对所述超透镜按照该移焦距离集合中的各移焦距离变焦的理论相位分布进行计算：
Figure BDA0003896545660000101
dsj∈[dmin、dzl1……dzln、dmax]
其中，φsj3(x,y,λ)表示所述超透镜按照该移焦距离集合中的各移焦距离变焦的理论相位分布；fsj2表示所述超透镜按照该移焦距离集合中的各移焦距离变焦的焦距；(x,y)表示所述纳米结构相对于超透镜中心的位置坐标；f0表示所述超透镜与所述超透镜初始的焦平面之间的距离；dsj表示该移焦距离集合中的各移焦距离；
(15)通过以下公式6对所述超透镜按照该移焦距离集合中的各移焦距离变焦的相位系数进行计算：
Figure BDA0003896545660000102
其中，ap表示所述超透镜按照该移焦距离集合中的各移焦距离变焦的相位系数；p表示ap的数量；
(16)根据计算得到的所述超透镜按照该移焦距离集合中的各移焦距离变焦的相位系数，通过以下公式7对所述超透镜按照该移焦距离集合中的各移焦距离变焦的实际相位分布进行计算：
Figure BDA0003896545660000103
其中，φsj4(r,λ)表示所述超透镜按照该移焦距离集合中的各移焦距离变焦的实际相位分布；
(17)从所述纳米结构数据库中获取所述超透镜中纳米结构的纳米结构高度，根据所述纳米结构高度和计算得到的对所述超透镜按照该移焦距离集合中的各移焦距离变焦的实际相位分布，通过以下公式8对所述超透镜按照该移焦距离集合中的各移焦距离变焦的等效折射率分别进行计算：
φsj4(r,λ)＝k*neffsj2*D (8)
其中，neffsj2表示超透镜按照该移焦距离集合中的各移焦距离变焦的等效折射率；
(18)按照与相变材料层的性质匹配的相变方式，对相变材料层的相变状态进行改变，使超透镜的等效折射率变化到超透镜按照该移焦距离集合中的各移焦距离变焦的等效折射率neffsj2，并记录超透镜按照该移焦距离集合中的各移焦距离变焦时、对相变材料层的相变状态进行改变时使用的相变方式中的第二相变参数；
(19)根据超透镜按照该移焦距离集合中的各移焦距离变焦的等效折射率和所述第二相变参数，形成超透镜按照该移焦距离集合中的各移焦距离变焦的等效折射率与所述第二相变参数的第二对应关系，并将得到的所述第二对应关系存储到变焦数据库中。
在上述步骤(18)中，按照与相变材料层的性质匹配的相变方式，对相变材料层的相变状态进行改变的具体过程，与前述步骤(7)所述内容类似，这里不再赘述。
在上述步骤(19)中，所述超透镜按照该移焦距离集合中的各移焦距离变焦的等效折射率与所述第二相变参数的第二对应关系，为所述超透镜按照移焦距离范围内的各移焦距离进行变焦时的等效折射率与第二相变参数的对应关系。
当所述相变方式是电致相变方式时，所述第二对应关系为：超透镜按照该移焦距离集合中的各移焦距离变焦的等效折射率与电压的对应关系。
当所述相变方式是机械拉伸相变方式时，所述第二对应关系为：超透镜按照该移焦距离集合中的各移焦距离变焦的等效折射率与纳米结构的周期的对应关系。
当所述相变方式是光敏相变方式时，所述第二对应关系为：超透镜按照该移焦距离集合中的各移焦距离变焦的等效折射率与照射所述光敏相变材料层的光束的光强的对应关系。
当所述相变方式是热敏相变方式时，所述第二对应关系为：超透镜变焦到该焦距集合中各焦距时的等效折射率与热敏相变材料层的温度的对应关系。
这里，上述步骤(11)至步骤(19)描述的形成超透镜按照该移焦距离集合中的各移焦距离变焦的等效折射率neffsj2与所述第二相变参数的第二对应关系的具体过程，与上述步骤(1)至步骤(8)描述的形成超透镜变焦到该焦距集合中各焦距时的等效折射率neffsj1与所述第一相变参数的第一对应关系的过程类似，这里不再赘述。
在通过以上内容，得到作为变焦数据库中的数据的所述第一对应关系和所述第二对应关系后，将所述变焦数据库设置在所述变焦系统中，由所述变焦系统在执行超透镜的变焦时使用。
本申请通过以下各实施例对具有超透镜的变焦系统的变焦方法进行详细描述。
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和实施例对本申请做进一步详细的说明。
实施例1
本实施例提出的具有超透镜的变焦系统的变焦方法的执行主体是上述处理单元。
参见图1所示的一种具有超透镜的变焦系统的变焦方法的流程图，所述具有超透镜的变焦系统的变焦方法包括以下具体步骤：
步骤100、获取变焦指令，所述变焦指令携带有变焦参数。
在上述步骤100中，所述变焦参数，包括：所述超透镜的目标焦距和所述超透镜的移焦距离。
步骤102、根据所述变焦参数，确定所述超透镜变焦时的相位系数。
在上述步骤102中，当所述变焦参数为所述目标焦距时，变焦系统中的处理单元会使用所述变焦数据库中存储的所述第一对应关系，来对所述超透镜进行变焦。
那么，在所述变焦参数为所述目标焦距的情况下，为了确定所述超透镜变焦时的相位系数，可以先根据所述目标焦距、所述超透镜的工作波长和所述超透镜的最大口径计算得到所述超透镜变焦到所述目标焦距时的第一理论相位分布；然后，利用得到的所述第一理论相位分布，计算得到所述超透镜变焦到所述目标焦距时的相位系数。
具体地，为了根据所述变焦参数，确定所述超透镜变焦时的相位系数，上述步骤102可以执行以下步骤(1)至步骤(3)：
(1)当所述目标焦距在超透镜变焦范围内时，获取所述超透镜的工作波长和所述超透镜的最大口径；
(2)通过以下公式9对所述超透镜变焦到所述目标焦距时的第一理论相位分布进行计算：
Figure BDA0003896545660000131
其中，φ1(r,λ)表示所述第一理论相位分布；λ表示所述超透镜的工作波长；f表示所述目标焦距；r表示所述超透镜中的纳米结构到超透镜中心的距离，r的取值范围是(0，R)；R表示所述超透镜的最大口径；
(3)利用以下公式10得到所述超透镜变焦到所述目标焦距时的相位系数；
Figure BDA0003896545660000132
其中，am表示所述超透镜变焦到所述目标焦距时的i个相位系数中的第m个相位系数。
在上述步骤(1)中，所述超透镜的工作波长和所述超透镜的最大口径预先缓存在所述处理单元中。
在上述步骤(2)中，所述第一理论相位分布为一条曲线。
在上述步骤(3)中，所述处理单元利用
Figure BDA0003896545660000141
对所述第一理论相位分布的曲线φ1(r,λ)进行拟合，得到所述超透镜变焦到所述目标焦距时的相位系数。
可选地，当所述变焦参数为超透镜的移焦距离时，变焦系统中的所述处理单元会使用所述变焦数据库中存储的所述第二对应关系，来对所述超透镜进行变焦。
那么，在所述变焦参数为超透镜的移焦距离的情况下，为了确定所述超透镜变焦时的相位系数，可以先根据所述超透镜与所述超透镜初始的焦平面之间的距离和超透镜的移焦距离，计算得到所述超透镜变焦后的焦距，并根据所述超透镜与所述超透镜初始的焦平面之间的距离、所述超透镜的移焦距离以及所述超透镜变焦后的焦距，计算得到所述超透镜按照所述移焦距离变焦的第二理论相位分布；然后，根据所述超透镜按照所述移焦距离变焦的第二理论相位分布，得到所述超透镜按照所述移焦距离变焦的相位系数。
具体地，为了根据所述变焦参数，确定所述超透镜变焦时的相位系数，上述步骤102还可以执行以下步骤(11)至步骤(14)：
(11)当所述移焦距离在移焦距离范围内时，获取所述超透镜与所述超透镜初始的焦平面之间的距离；
(12)根据所述移焦距离和所述超透镜与所述超透镜初始的焦平面之间的距离，计算得到所述超透镜变焦后的焦距；
(13)通过以下公式11对所述超透镜按照所述移焦距离变焦的第二理论相位分布进行计算：
Figure BDA0003896545660000142
其中，φ1(x,y,λ)表示所述第二理论相位分布；f1表示所述超透镜变焦后的焦距；(x,y)表示所述纳米结构相对于超透镜中心的位置坐标；f0表示所述超透镜与所述超透镜初始的焦平面之间的距离；d表示所述超透镜的移焦距离；
(14)利用以下公式12得到所述超透镜按照所述移焦距离变焦的相位系数；
Figure BDA0003896545660000151
其中，an表示所述超透镜按照所述移焦距离变焦的j个相位系数中的第n个相位系数。
在上述步骤(11)中，所述移焦距离范围和所述超透镜与所述超透镜初始的焦平面之间的距离，均缓存在所述处理单元中。
在上述步骤(12)中，根据所述移焦距离和所述超透镜与所述超透镜初始的焦平面之间的距离，所述处理单元使用勾股定理就可以计算得到所述超透镜按照所述移焦距离变焦的焦距，具体过程这里不再赘述。
在上述步骤(14)中，所述处理单元利用
Figure BDA0003896545660000152
对所述第二理论相位分布的曲线φ1(x,y,λ)进行拟合，得到所述超透镜按照所述移焦距离变焦的相位系数。
步骤104、基于所述相位系数，对所述超透镜进行变焦。
在上述步骤104中，在通过上述步骤102执行的步骤(1)至步骤(3)得到所述超透镜变焦到所述目标焦距时的相位系数的情况下，可以根据得到的所述超透镜变焦到所述目标焦距时的相位系数，计算得到所述超透镜变焦到所述目标焦距时的第一实际相位分布，并根据得到的所述超透镜变焦到所述目标焦距时的第一实际相位分布，对所述超透镜变焦到所述目标焦距时的第一等效折射率进行计算；最后，根据得到的所述第一等效折射率，对所述超透镜进行变焦。
具体地，在得到所述超透镜变焦到所述目标焦距时的相位系数的情况下，为了基于所述相位系数，对所述超透镜进行变焦，所述步骤104，可以执行以下步骤(21)至步骤(23)：
(21)通过以下公式13对所述超透镜变焦到所述目标焦距时的第一实际相位分布进行计算：
Figure BDA0003896545660000161
其中，φ2(r,λ)表示所述第一实际相位分布；
(22)获取所述超透镜中的纳米结构高度，并根据以下公式14对所述超透镜变焦到所述目标焦距时的第一等效折射率进行计算：
φ2(r,λ)＝k*neff1*D (14)
其中，
Figure BDA0003896545660000162
D表示纳米结构高度，neff1为第一等效折射率；
(23)根据得到的所述第一等效折射率，对所述超透镜进行变焦。
在所述步骤(23)中，在得到所述第一等效折射率后，所述变焦系统可以执行以下步骤(231)至步骤(233)：
(231)获取第一对应关系，所述第一对应关系为：所述超透镜变焦到所述超透镜变焦范围内各焦距时的等效折射率与第一相变参数的对应关系；
(232)利用所述第一对应关系中与第一等效折射率最接近的等效折射率所对应的第一相变参数，生成第一超透镜相变指令；
(233)按照与所得到的第一相变参数匹配的相变方式，控制所述超透镜执行所述第一超透镜相变指令，改变超透镜中相变材料层的相变状态，对所述超透镜进行变焦，将所述超透镜的焦距调整到所述目标焦距。
在上述步骤(231)中，所述变焦系统从存储的变焦数据库中获取到所述第一对应关系。
在上述步骤(233)中，所述第一相变参数匹配的相变方式，是指：当所述第一相变参数是电压时，与所述第一相变参数匹配的相变方式就是电致相变方式。
那么，所述处理单元按照与所得到的第一相变参数匹配的相变方式，控制所述超透镜执行所述第一超透镜相变指令，改变超透镜中相变材料层的相变状态，包括：所述处理单元将第一超透镜相变指令发送给电源，以控制电源按照第一超透镜相变指令中携带的电压对所述超透镜供电，来改变所述超透镜中电致相变材料层的相变状态。
当所述第一相变参数是纳米结构的周期时，与所述第一相变参数匹配的相变方式就是机械拉伸相变方式。
那么，所述处理单元按照与所得到的第一相变参数匹配的相变方式，控制所述超透镜执行所述第一超透镜相变指令，改变超透镜中相变材料层的相变状态，包括：所述处理单元将第一超透镜相变指令发送给微机械电机，以控制微机械电机按照与第一超透镜相变指令中携带的纳米结构的周期对应的位移距离，对纳米结构进行位移，改变超透镜中纳米结构在基底上的位置，以此来改变所述超透镜中可伸缩相变材料层的相变状态。
当所述第一相变参数是照射光敏相变材料层光束的光强时，与所述第一相变参数匹配的相变方式就是光敏相变方式。
那么，所述处理单元按照与所得到的第一相变参数匹配的相变方式，控制所述超透镜执行所述第一超透镜相变指令，改变超透镜中相变材料层的相变状态，包括：所述处理单元将第一超透镜相变指令发送给激光器，控制所述激光器向光敏相变材料层发射具有第一超透镜相变指令中携带的光强的光束，通过具有第一超透镜相变指令中携带的光强的光束对光敏相变材料层进行照射，使光敏相变材料层的温度发生变化，温度发生变化的光敏相变材料层会改变相变状态。
当所述第一相变参数是热敏相变材料层的温度时，与所述第一相变参数匹配的相变方式就是热敏相变方式。
那么，所述处理单元按照与所得到的第一相变参数匹配的相变方式，控制所述超透镜执行所述第一超透镜相变指令，改变超透镜中相变材料层的相变状态，包括：所述处理单元将第一超透镜相变指令发送给所述加热设备，控制所述加热设备按照第一超透镜相变指令中携带的温度对热敏相变材料层进行加热，来改变所述超透镜中热敏相变材料层的相变状态。
可选地，在通过上述步骤102执行的步骤(11)至步骤(14)得到所述超透镜按照所述移焦距离变焦的相位系数的情况下，可以根据所述超透镜按照所述移焦距离变焦的相位系数，对所述超透镜按照所述移焦距离变焦的第二实际相位分布进行计算，并根据计算得到的所述第二实际相位分布，对按照所述移焦距离对所述超透镜进行变焦时的第二等效折射率进行计算；最后，根据得到的所述第二等效折射率，对所述超透镜进行变焦。
具体地，在得到所述超透镜按照所述移焦距离变焦的相位系数的情况下，为了基于所述相位系数，对所述超透镜进行变焦，所述步骤104，可以执行以下步骤(31)至步骤(33)：
(31)通过以下公式15对所述超透镜按照所述移焦距离变焦的第二实际相位分布进行计算：
Figure BDA0003896545660000181
其中，φ2(x,y,λ)表示所述第二实际相位分布；
(32)根据以下公式16对按照所述移焦距离对所述超透镜进行变焦时的第二等效折射率进行计算：
φ2(x,y,λ)＝k*neff2*D (16)
其中，neff2为第二等效折射率；
(33)根据得到的所述第二等效折射率，对所述超透镜进行变焦。
在所述步骤(33)中，在得到所述第二等效折射率后，所述变焦系统可以执行以下步骤(331)至步骤(333)：
(331)获取第二对应关系，所述第二对应关系为：所述超透镜按照移焦距离范围内的各移焦距离进行变焦时的等效折射率与第二相变参数的对应关系；
(332)利用所述第二对应关系中与第二等效折射率最接近的等效折射率所对应的第二相变参数，生成第二超透镜相变指令；
(333)按照与所得到的第二相变参数匹配的相变方式，控制所述超透镜执行所述第二超透镜相变指令，改变超透镜中相变材料层的相变状态，按照所述超透镜的移焦距离对所述超透镜进行变焦。
所述第二相变参数匹配的相变方式，是指：
当所述第二相变参数是电压时，与所述第二相变参数匹配的相变方式就是电致相变方式。
当所述第二相变参数是纳米结构的周期时，与所述第二相变参数匹配的相变方式就是机械拉伸相变方式。
当所述第二相变参数是照射光敏相变材料层光束的光强时，与所述第二相变参数匹配的相变方式就是光敏相变方式。
当所述第二相变参数是热敏相变材料层的温度时，与所述第二相变参数匹配的相变方式就是热敏相变方式。
按照与所得到的第二相变参数匹配的相变方式，控制所述超透镜执行所述第二超透镜相变指令，改变超透镜中相变材料层的相变状态的具体过程，与上述步骤(233)中的按照与所得到的第一相变参数匹配的相变方式，控制所述超透镜执行所述第一超透镜相变指令，改变超透镜中相变材料层的相变状态的过程类似，这里不再赘述。
通过以下两个示例，对本实施例提出的具有超透镜的变焦系统的变焦方法作进一步描述：
示例一：在需要改变超透镜的焦距时，设变焦系统由两片超透镜组成，其中，第二超透镜位于第一超透镜的出光侧，第一超透镜和第二超透镜的工作波长为940纳米(nm)，第二超透镜变焦范围为1.3mm至1.8mm。第一超透镜焦距为f11，第二超透镜焦距为f12，该变焦系统的焦距fbjxt满足：
Figure BDA0003896545660000191
n为第一超透镜和第二超透镜之间的距离，n＝1.24mm，第一超透镜的最大口径为0.5mm，第二超透镜的最大口径为0.96mm。当f11＝1mm时，第二超透镜的变焦范围为(-0.8mm，-0.3mm)，第二超透镜相位分布曲线如图2所示。
对第二超透镜的相位曲线取2π的余数，得到沿径向r的相位分布，将公式10与得到的沿径向r的相位分布进行拟合，得到符合需求的相位系数，将符合需求的相位系数输入变焦系统中，实现变焦系统的变焦调控。
示例二：在需要改变超透镜的焦点在焦平面上的位置时，参见图3所示的第三超透镜的焦点在焦平面上移动变焦的示意图，第三超透镜工作波长为940nm，移焦距离的范围为-0.18mm至+0.18mm，第三超透镜基底为硅，对940nm波长的折射率为3.6，第三超透镜的最大口径为0.5mm，将上述参数带入上述公式11得到如图4所示的第三超透镜的相位分布曲线图。
将公式12与上述图4所示的相位分布曲线进行拟合，得到符合需求的相位系数，将得到的相位系数输入变焦系统中，实现变焦系统的焦点离轴调控。
综上所述，本实施例提出一种具有超透镜的变焦系统的变焦方法，通过变焦指令中携带的变焦参数，确定超透镜变焦时使用的相位系数，并基于该相位系数对所述超透镜进行变焦，与相关技术中采用改变变焦系统中超透镜之间的角度或者旋转超透镜等机械操作方式来改变变焦系统中超透镜的焦距的方式相比，可以根据变焦指令中携带的变焦参数快速地实现变焦系统中超透镜的变焦操作，整个变焦过程中无需对变焦系统进行机械操作，均由变焦系统自身计算完成变焦，从而大大缩短了变焦系统的响应时间，提高了变焦精度，且变焦范围不受变焦系统的机械结构限制，使得超透镜的变焦范围更大。
实施例2
本实施例提出一种具有超透镜的变焦系统的变焦装置，用于执行上述实施例1提出的具有超透镜的变焦系统的变焦方法。
参见图5所示的一种具有超透镜的变焦系统的变焦装置的结构示意图，本实施例提出一种具有超透镜的变焦系统的变焦装置，所述装置包括：
获取模块200，用于获取变焦指令，所述变焦指令携带有变焦参数；
处理模块202，用于根据所述变焦参数，确定所述超透镜变焦时的相位系数；
变焦模块204，用于基于所述相位系数，对所述超透镜进行变焦。
所述超透镜，包括：基底、多个纳米结构以及相变材料层；所述基底上设置有所述多个纳米结构，所述相变材料层填充在所述多个纳米结构之间。
所述变焦参数，包括：所述超透镜的目标焦距。
当所述变焦参数为所述目标焦距时，所述处理模块202，具体用于：
当所述目标焦距在超透镜变焦范围内时，获取所述超透镜的工作波长和所述超透镜的最大口径；
通过以下公式对所述超透镜变焦到所述目标焦距时的第一理论相位分布进行计算：
Figure BDA0003896545660000211
其中，φ1(r,λ)表示所述第一理论相位分布；λ表示所述超透镜的工作波长；f表示所述目标焦距；r表示所述超透镜中的纳米结构到超透镜中心的距离，r的取值范围是(0，R)；R表示所述超透镜的最大口径；
利用以下公式得到所述超透镜变焦到所述目标焦距时的相位系数；
Figure BDA0003896545660000212
其中，am表示所述超透镜变焦到所述目标焦距时的i个相位系数中的第m个相位系数。
具体地，当所述变焦参数为所述超透镜的目标焦距时，所述变焦模块204，具体用于：
通过以下公式对所述超透镜变焦到所述目标焦距时的第一实际相位分布进行计算：
Figure BDA0003896545660000213
其中，φ2(r,λ)表示所述第一实际相位分布；
获取所述超透镜中的纳米结构高度，并根据以下公式对所述超透镜变焦到所述目标焦距时的第一等效折射率进行计算：
φ2(r,λ)＝k*neff1*D
其中，
Figure BDA0003896545660000221
D表示纳米结构高度，neff1为第一等效折射率；
根据得到的所述第一等效折射率，对所述超透镜进行变焦。
具体地，所述变焦模块，用于根据得到的所述第一等效折射率，对所述超透镜进行变焦，包括：
获取第一对应关系，所述第一对应关系为：所述超透镜变焦到所述超透镜变焦范围内各焦距时的等效折射率与第一相变参数的对应关系；
利用所述第一对应关系中与第一等效折射率最接近的等效折射率所对应的第一相变参数，生成第一超透镜相变指令；
按照与所得到的第一相变参数匹配的相变方式，控制所述超透镜执行所述第一超透镜相变指令，改变超透镜中相变材料层的相变状态，对所述超透镜进行变焦，将所述超透镜的焦距调整到所述目标焦距。
在一个实施方式中，所述变焦参数，包括：所述超透镜的移焦距离。当所述变焦参数为所述超透镜的移焦距离时，所述处理模块202，具体用于：
当所述移焦距离在移焦距离范围时，获取所述超透镜与所述超透镜初始的焦平面之间的距离；
根据所述移焦距离和所述超透镜与所述超透镜初始的焦平面之间的距离，计算得到所述超透镜变焦后的焦距；
通过以下公式对所述超透镜按照所述移焦距离变焦的第二理论相位分布进行计算：
Figure BDA0003896545660000222
其中，φ1(x,y,λ)表示所述第二理论相位分布；f1表示所述超透镜变焦后的焦距；(x,y)表示所述纳米结构相对于超透镜中心的位置坐标；f0表示所述超透镜与所述超透镜初始的焦平面之间的距离；d表示所述超透镜的移焦距离；
利用以下公式得到所述超透镜按照所述移焦距离变焦的相位系数；
Figure BDA0003896545660000231
其中，an表示所述超透镜按照所述移焦距离变焦的j个相位系数中的第n个相位系数。
具体地，当所述变焦参数为所述超透镜的移焦距离时，所述变焦模块204，具体用于：
通过以下公式对所述超透镜按照所述移焦距离变焦的第二实际相位分布进行计算：
Figure BDA0003896545660000232
其中，φ2(x,y,λ)表示所述第二实际相位分布；
根据以下公式对按照所述移焦距离对所述超透镜进行变焦时的第二等效折射率进行计算：
φ2(x,y,λ)＝k*neff2*D
其中，neff2为第二等效折射率；
根据得到的所述第二等效折射率，对所述超透镜进行变焦。
具体地，所述变焦模块204，用于根据得到的所述第二等效折射率，对所述超透镜进行变焦，包括：
获取第二对应关系，所述第二对应关系，为所述超透镜按照移焦距离范围内的各移焦距离进行变焦时的等效折射率与第二相变参数的对应关系；
利用所述第二对应关系中与第二等效折射率最接近的等效折射率所对应的第二相变参数，生成第二超透镜相变指令；
按照与所得到的第二相变参数匹配的相变方式，控制所述超透镜执行所述第二超透镜相变指令，改变超透镜中相变材料层的相变状态，按照所述超透镜的移焦距离对所述超透镜进行变焦。
综上所述，本实施例提出一种具有超透镜的变焦系统的变焦装置，通过变焦指令中携带的变焦参数，确定超透镜变焦时使用的相位系数，并基于该相位系数对所述超透镜进行变焦，与相关技术中采用改变变焦系统中超透镜之间的角度或者旋转超透镜等机械操作方式来改变变焦系统中超透镜的焦距的方式相比，可以根据变焦指令中携带的变焦参数快速地实现变焦系统中超透镜的变焦操作，整个变焦过程中无需对变焦系统进行机械操作，均由变焦系统自身计算完成变焦，从而大大缩短了变焦系统的响应时间，提高了变焦精度，且变焦范围不受变焦系统的机械结构限制，使得超透镜的变焦范围更大。
实施例3
本实施例提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述实施例1描述的具有超透镜的变焦系统的变焦方法的步骤。具体实现可参见方法实施例1，在此不再赘述。
此外，参见图6所示的一种电子设备的结构示意图，本实施例还提出一种电子设备，上述电子设备包括总线51、处理单元52、收发机53、总线接口54、存储器55和用户接口56。上述电子设备包括有存储器55。
本实施例中，上述电子设备还包括：存储在存储器55上并可在处理单元52上运行的一个或者一个以上的程序，经配置以由上述处理单元执行上述一个或者一个以上程序用于进行以下步骤(1)至步骤(3)：
(1)获取变焦指令，所述变焦指令携带有变焦参数；
(2)根据所述变焦参数，确定所述超透镜变焦时的相位系数；
(3)基于所述相位系数，对所述超透镜进行变焦。
收发机53，用于在处理单元52的控制下接收和发送数据。
其中，总线架构(用总线51来代表)，总线51可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线51将包括由处理单元52代表的一个或多个处理器和存储器55代表的存储器的各种电路链接在一起。总线51还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本实施例不再对其进行进一步描述。总线接口54在总线51和收发机53之间提供接口。收发机53可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。例如：收发机53从其他设备接收外部数据。收发机53用于将处理单元52处理后的数据发送给其他设备。取决于计算系统的性质，还可以提供用户接口56，例如小键盘、显示器、扬声器、麦克风、操纵杆。
处理单元52负责管理总线51和通常的处理，如前述上述运行通用操作系统551。而存储器55可以被用于存储处理单元52在执行操作时所使用的数据。
可选的，处理单元52可以是但不限于：中央处理器、单片机、微处理器或者可编程逻辑器件。
可以理解，本申请实施例中的存储器55可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data RateSDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synchlink DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(DirectRambus RAM，DRRAM)。本实施例描述的系统和方法的存储器55旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
在一些实施方式中，存储器55存储了如下的元素，可执行模块或者数据结构，或者它们的子集，或者它们的扩展集：操作系统551和应用程序552。
其中，操作系统551，包含各种系统程序，例如框架层、核心库层、驱动层等，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序552，包含各种应用程序。实现本申请实施例方法的程序可以包含在应用程序552中。
综上所述，本实施例提出一种计算机可读存储介质和电子设备，通过变焦指令中携带的变焦参数，确定超透镜变焦时使用的相位系数，并基于该相位系数对所述超透镜进行变焦，与相关技术中采用改变变焦系统中超透镜之间的角度或者旋转超透镜等机械操作方式来改变变焦系统中超透镜的焦距的方式相比，可以根据变焦指令中携带的变焦参数就可以快速地实现变焦系统中超透镜的变焦操作，整个变焦过程中无需对变焦系统进行机械操作，均由变焦系统自身计算完成变焦，从而大大缩短了变焦系统的响应时间，提高了变焦精度，且变焦范围不受变焦系统的机械结构限制，使得超透镜的变焦范围更大。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种具有超透镜的变焦系统的变焦方法，其特征在于，所述方法包括：
获取变焦指令，所述变焦指令携带有变焦参数；
根据所述变焦参数，确定所述超透镜变焦时的相位系数；
基于所述相位系数，对所述超透镜进行变焦。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超透镜，包括：基底、多个纳米结构以及相变材料层；所述基底上设置有所述多个纳米结构，所述相变材料层填充在所述多个纳米结构之间；
所述变焦参数，包括：所述超透镜的目标焦距；
当所述变焦参数为所述目标焦距时，所述根据所述变焦参数，确定所述超透镜变焦时的相位系数，包括：
当所述目标焦距在超透镜变焦范围内时，获取所述超透镜的工作波长和所述超透镜的最大口径；
通过以下公式对所述超透镜变焦到所述目标焦距时的第一理论相位分布进行计算：
Figure FDA0003896545650000011
其中，φ1(r,λ)表示所述第一理论相位分布；λ表示所述超透镜的工作波长；f表示所述目标焦距；r表示所述超透镜中的纳米结构到超透镜中心的距离，r的取值范围是(0，R)；R表示所述超透镜的最大口径；
利用以下公式得到所述超透镜变焦到所述目标焦距时的相位系数；
Figure FDA0003896545650000012
其中，am表示所述超透镜变焦到所述目标焦距时的i个相位系数中的第m个相位系数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述变焦参数为所述超透镜的目标焦距时，所述基于所述相位系数，对所述超透镜进行变焦，包括：
通过以下公式对所述超透镜变焦到所述目标焦距时的第一实际相位分布进行计算：
Figure FDA0003896545650000021
其中，φ2(r,λ)表示所述第一实际相位分布；
获取所述超透镜中的纳米结构高度，并根据以下公式对所述超透镜变焦到所述目标焦距时的第一等效折射率进行计算：
φ2(r,λ)＝k*neff1*D
其中，
Figure FDA0003896545650000022
D表示纳米结构高度，neff1为第一等效折射率；
根据得到的所述第一等效折射率，对所述超透镜进行变焦。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据得到的所述第一等效折射率，对所述超透镜进行变焦，包括：
获取第一对应关系，所述第一对应关系为：所述超透镜变焦到所述超透镜变焦范围内各焦距时的等效折射率与第一相变参数的对应关系；
利用所述第一对应关系中与第一等效折射率最接近的等效折射率所对应的第一相变参数，生成第一超透镜相变指令；
按照与所得到的第一相变参数匹配的相变方式，控制所述超透镜执行所述第一超透镜相变指令，改变超透镜中相变材料层的相变状态，对所述超透镜进行变焦，将所述超透镜的焦距调整到所述目标焦距。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述变焦参数，包括：所述超透镜的移焦距离；
当所述变焦参数为所述超透镜的移焦距离时，所述根据所述变焦参数，确定所述超透镜变焦时的相位系数，包括：
当所述移焦距离在移焦距离范围时，获取所述超透镜与所述超透镜初始的焦平面之间的距离；
根据所述移焦距离和所述超透镜与所述超透镜初始的焦平面之间的距离，计算得到所述超透镜变焦后的焦距；
通过以下公式对所述超透镜按照所述移焦距离变焦的第二理论相位分布进行计算：
Figure FDA0003896545650000031
其中，φ1(x,y,λ)表示所述第二理论相位分布；f1表示所述超透镜变焦后的焦距；(x,y)表示所述纳米结构相对于超透镜中心的位置坐标；f0表示所述超透镜与所述超透镜初始的焦平面之间的距离；d表示所述超透镜的移焦距离；
利用以下公式得到所述超透镜按照所述移焦距离变焦的相位系数；
Figure FDA0003896545650000032
其中，an表示所述超透镜按照所述移焦距离变焦的j个相位系数中的第n个相位系数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述变焦参数为所述超透镜的移焦距离时，所述基于所述相位系数，对所述超透镜进行变焦，包括：
通过以下公式对所述超透镜按照所述移焦距离变焦的第二实际相位分布进行计算：
Figure FDA0003896545650000033
其中，φ2(x,y,λ)表示所述第二实际相位分布；
根据以下公式对按照所述移焦距离对所述超透镜进行变焦时的第二等效折射率进行计算：
φ2(x,y,λ)＝k*neff2*D
其中，neff2为第二等效折射率；
根据得到的所述第二等效折射率，对所述超透镜进行变焦。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据得到的所述第二等效折射率，对所述超透镜进行变焦，包括：
获取第二对应关系，所述第二对应关系为：所述超透镜按照移焦距离范围内的各移焦距离进行变焦时的等效折射率与第二相变参数的对应关系；
利用所述第二对应关系中与第二等效折射率最接近的等效折射率所对应的第二相变参数，生成第二超透镜相变指令；
按照与所得到的第二相变参数匹配的相变方式，控制所述超透镜执行所述第二超透镜相变指令，改变超透镜中相变材料层的相变状态，按照所述超透镜的移焦距离对所述超透镜进行变焦。
8.一种具有超透镜的变焦系统的变焦装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取变焦指令，所述变焦指令携带有变焦参数；
处理模块，用于根据所述变焦参数，确定所述超透镜变焦时的相位系数；
变焦模块，用于基于所述相位系数，对所述超透镜进行变焦。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述超透镜，包括：基底、多个纳米结构以及相变材料层；所述基底上设置有所述多个纳米结构，所述相变材料层填充在所述多个纳米结构之间；
所述变焦参数，包括：所述超透镜的目标焦距；
当所述变焦参数为所述目标焦距时，所述处理模块，具体用于：
当所述目标焦距在超透镜变焦范围内时，获取所述超透镜的工作波长和所述超透镜的最大口径；
通过以下公式对所述超透镜变焦到所述目标焦距时的第一理论相位分布进行计算：
Figure FDA0003896545650000051
其中，φ1(r,λ)表示所述第一理论相位分布；λ表示所述超透镜的工作波长；f表示所述目标焦距；r表示所述超透镜中的纳米结构到超透镜中心的距离，r的取值范围是(0，R)；R表示所述超透镜的最大口径；
利用以下公式得到所述超透镜变焦到所述目标焦距时的相位系数；
Figure FDA0003896545650000052
其中，am表示所述超透镜变焦到所述目标焦距时的i个相位系数中的第m个相位系数。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，当所述变焦参数为所述超透镜的目标焦距时，所述变焦模块，具体用于：
通过以下公式对所述超透镜变焦到所述目标焦距时的第一实际相位分布进行计算：
Figure FDA0003896545650000053
其中，φ2(r,λ)表示所述第一实际相位分布；
获取所述超透镜中的纳米结构高度，并根据以下公式对所述超透镜变焦到所述目标焦距时的第一等效折射率进行计算：
φ2(r,λ)＝k*neff1*D
其中，
Figure FDA0003896545650000054
D表示纳米结构高度，neff1为第一等效折射率；
根据得到的所述第一等效折射率，对所述超透镜进行变焦。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述变焦模块，用于根据得到的所述第一等效折射率，对所述超透镜进行变焦，包括：
获取第一对应关系，所述第一对应关系为：所述超透镜变焦到所述超透镜变焦范围内各焦距时的等效折射率与第一相变参数的对应关系；
利用所述第一对应关系中与第一等效折射率最接近的等效折射率所对应的第一相变参数，生成第一超透镜相变指令；
按照与所得到的第一相变参数匹配的相变方式，控制所述超透镜执行所述第一超透镜相变指令，改变超透镜中相变材料层的相变状态，对所述超透镜进行变焦，将所述超透镜的焦距调整到所述目标焦距。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述变焦参数，包括：所述超透镜的移焦距离；
当所述变焦参数为所述超透镜的移焦距离时，所述处理模块，具体用于：
当所述移焦距离在移焦距离范围时，获取所述超透镜与所述超透镜初始的焦平面之间的距离；
根据所述移焦距离和所述超透镜与所述超透镜初始的焦平面之间的距离，计算得到所述超透镜变焦后的焦距；
通过以下公式对所述超透镜按照所述移焦距离变焦的第二理论相位分布进行计算：
Figure FDA0003896545650000061
其中，φ1(x,y,λ)表示所述第二理论相位分布；f1表示所述超透镜变焦后的焦距；(x,y)表示所述纳米结构相对于超透镜中心的位置坐标；f0表示所述超透镜与所述超透镜初始的焦平面之间的距离；d表示所述超透镜的移焦距离；
利用以下公式得到所述超透镜按照所述移焦距离变焦的相位系数；
Figure FDA0003896545650000071
其中，an表示所述超透镜按照所述移焦距离变焦的j个相位系数中的第n个相位系数。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，当所述变焦参数为所述超透镜的移焦距离时，所述变焦模块，具体用于：
通过以下公式对所述超透镜按照所述移焦距离变焦的第二实际相位分布进行计算：
Figure FDA0003896545650000072
其中，φ2(x,y,λ)表示所述第二实际相位分布；
根据以下公式对按照所述移焦距离对所述超透镜进行变焦时的第二等效折射率进行计算：
φ2(x,y,λ)＝k*neff2*D
其中，neff2为第二等效折射率；
根据得到的所述第二等效折射率，对所述超透镜进行变焦。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述变焦模块，用于根据得到的所述第二等效折射率，对所述超透镜进行变焦，包括：
获取第二对应关系，所述第二对应关系为：所述超透镜按照移焦距离范围内的各移焦距离进行变焦时的等效折射率与第二相变参数的对应关系；
利用所述第二对应关系中与第二等效折射率最接近的等效折射率所对应的第二相变参数，生成第二超透镜相变指令；
按照与所得到的第二相变参数匹配的相变方式，控制所述超透镜执行所述第二超透镜相变指令，改变超透镜中相变材料层的相变状态，按照所述超透镜的移焦距离对所述超透镜进行变焦。
15.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理单元运行时执行上述权利要求1-7任一项所述的方法的步骤。
16.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器、处理单元以及一个或者一个以上的程序，其中所述一个或者一个以上程序存储于所述存储器中，且经配置以由所述处理单元执行权利要求1-7任一项所述的方法的步骤。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106226975A (zh) * 2016-07-20 2016-12-14 成都微晶景泰科技有限公司 自动对焦方法、设备及成像装置
CN113867070A (zh) * 2021-11-22 2021-12-31 中山大学 电致变焦超透镜及其制备方法和调制方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106226975A (zh) * 2016-07-20 2016-12-14 成都微晶景泰科技有限公司 自动对焦方法、设备及成像装置
CN113867070A (zh) * 2021-11-22 2021-12-31 中山大学 电致变焦超透镜及其制备方法和调制方法

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