CN112505983B - 用于实现激光点阵的微棱镜光学元件及投射模组 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于实现激光点阵的投射模组，该投射模组包括激光光源、准直器件以及微棱镜光学元件，其中微棱镜光学元件具有供光线入射和出射的两个主面，两个主面彼此相对，其中至少一个主面包括具有不同倾斜角度的多个微棱镜面，其中通过多个微棱镜面对准直光束的折射，对准直光束进行分束并使得由同一个准直光束分束得到的分束光束沿着多个不同的预定投射角被投射，以获得激光点阵。本申请还公开了一种微棱镜光学元件。根据本发明实施例，基于光学折射原理对激光进行分束以得到激光点阵，可以提高激光能量利用效率，显著降低衍射生成的杂散光，而且设计更灵活，加工制造更容易。

Description

用于实现激光点阵的微棱镜光学元件及投射模组

技术领域

本发明总体上涉及三维传感技术，具体地涉及用于基于激光准直光束投射激光点阵的微棱镜光学元件以及用于实现激光点阵的投射模组。

背景技术

结构光三维传感技术在消费电子、机器人、物流、工业检测等领域的应用越来越广泛。在用于三维传感技术的结构光中，激光点阵是应用最广泛的。

当利用DOE(衍射光学元件,Diffractive Optical Element)设计激光分光点阵时，由于DOE本身是二元相位调制器件，所以存在光学效率相对较低，设计复杂等情况，而且设计DOE时对所使用的计算平台相对来说要求较高，在加工制作方面的要求也很高。

因此，亟待提出一种获得激光点阵的新的技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于光学折射原理对激光进行分束以得到激光点阵的投射模组以及用于投射激光点阵的微棱镜光学元件，其至少部分地克服了现有技术中的不足。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于实现激光点阵的投射模组，该投射模组包括激光光源、准直器件以及微棱镜光学元件。激光光源发出激光光束。准直器件接收所述激光光束并进行准直，以形成基本上准直的准直光束。微棱镜光学元件具有供光线入射和出射的两个主面，所述两个主面彼此相对，其中至少一个主面包括具有不同倾斜角度的多个微棱镜面，其中所述微棱镜光学元件接收所述准直光束，通过所述多个微棱镜面对所述准直光束的折射，对所述准直光束进行分束并使得由同一个准直光束分束得到的分束光束沿着多个不同的预定投射角被投射，以获得激光点阵。

在有利的实施例中，所述微棱镜光学元件具有与所述准直光束的光束直径基本上相同的轮廓尺寸。

优选地，所述多个微棱镜面具有互不相同的倾斜角度，并且所述多个微棱镜面具有与所述准直光束的横向光强分布相适应的光接收面积，使得各个微棱镜面能够接收到基本上相同的光通量。

在有利的实施例中，所述激光光源包括激光器阵列，用于发出多个激光光束；所述准直器件接收所述多个激光光束并进行准直，以形成对应的多个准直光束；并且所述微棱镜光学元件的所述多个微棱镜面将所述多个准直光束中的每一个准直光束进行分束。

在有利的实施例中，所述激光器阵列所发出的所述多个激光光束形成初始点阵，假设所述多个微棱镜面对单个激光光束分束形成的激光点阵为单点分束点阵，则所述多个微棱镜面对所述多个准直光束进行分束而投射出的激光点阵具有由所述初始点阵按照所述单点分束点阵中各点的位置排布而形成的阵列结构。

在有利的实施例中，所述激光光源发出m个激光光束，所述微棱镜光学元件的所述多个微棱镜面具有n个彼此不同的倾斜角度，所述多个微棱镜面进行分束而投射出m×n个激光点构成的激光点阵。

所述激光光源可以为垂直腔表面发射激光器。

优选地，所述微棱镜光学元件包括若干个微棱镜单元，每个所述微棱镜单元包括具有不同倾斜角度的多个所述微棱镜面。

所述若干个微棱镜单元可以具有相同的结构。所述若干个微棱镜单元可以周期性布置。所述若干个微棱镜单元也可以非周期性布置。优选地，所述若干个微棱镜单元具有不同尺寸。

在有利的实施例中，所述多个微棱镜面包括至少一个中心面，所述中心面平行于另一个主面。在有利的实施例中，每一个所述微棱镜单元的微棱镜面中包括一个中心面，所述中心面平行于另一个主面。在这样的实施例中，优选所述中心面周围的微棱镜面相对于所述中心面对称布置。

在有利的实施例中，每一个所述微棱镜单元中的微棱镜面之间以基本上连续的方式邻接。

根据本发明的另一个方面，提供一种用于基于激光准直光束投射激光点阵的微棱镜光学元件，其具有供光线入射和出射的两个主面，所述两个主面彼此相对，其中至少一个主面包括具有不同倾斜角度的多个微棱镜面。所述微棱镜光学元件构造为在接收到至少一个具有与其主面尺寸基本上相同的光束直径的激光准直光束时，通过所述多个微棱镜面对所述准直光束的折射，对所述准直光束进行分束并使得由同一个准直光束分束得到的多个分束光束沿着多个不同的预定投射角被投射，以形成激光点阵。

在有利的实施例中，所述两个主面的最大轮廓尺寸小于等于5mm。

在有利的实施例中，所述多个微棱镜面具有互不相同的倾斜角度。

优选地，所述多个微棱镜面具有与入射激光光束光强分布相适应的光接收面积，使得各个微棱镜面能够接收到基本上相同的光通量。

在有利的实施例中，所述多个微棱镜面包括至少一个中心面，所述中心面平行于另一个主面。

优选地，所述微棱镜光学元件包括呈阵列布置的若干个微棱镜单元，每个所述微棱镜单元包括具有不同倾斜角度的多个所述微棱镜面。

所述若干个微棱镜单元可以周期性布置并且具有相同的结构。

优选地，所述若干个微棱镜单元非周期性布置并且具有相同的结构以及不同的尺寸。

在有利的实施例中，所述微棱镜单元中的微棱镜面形成3×3的阵列。

在有利的实施例中，所述微棱镜单元具有旋转对称结构，用于从激光准直光束中分束出呈圆环状布置的多个光束。

根据本发明实施例的投射模组以及用于其的微棱镜光学元件，基于光学折射原理对激光进行分束以得到激光点阵。这样可以提高激光能量利用效率，显著降低衍射生成的杂散光，而且设计更灵活，加工制造更容易。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为根据本发明实施例一的投射模组的示意图；

图2为可用于图1所示投射模组的、根据本发明实施例的微棱镜光学元件的一个示例的示意性结构图；

图3和图4为利用根据本发明实施例的微棱镜光学元件的不同倾斜角度的微棱镜面实现分光的示意性原理图；

图5示意性地示出了利用图1所示投射模组得到的激光点阵的一个示例图；

图6为根据本发明实施例二的投射模组的示意图；

图7为激光器阵列所形成的激光光束初始阵列的示意图；

图8示意性地示出了利用图6所示投射模组得到的激光点阵的一个示例图；

图9为根据本发明实施例三的投射模组的示意图；

图10为可用于图9所示投射模组的微棱镜光学元件的一个示例的示意性结构图；

图11为利用图9所示投射模组得到的激光点阵的一个示例图；

图12为根据本发明实施例四的投射模组的示意图；

图13为图10所示微棱镜光学元件的一个变型例的示意图；

图14为图2所示微棱镜光学元件的一个变型例的示意图；以及

图15示意性地示出了利用图14所示微棱镜光学元件得到的激光点阵的一个示例图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

首先，参照图1至图5介绍根据本发明实施例一的用于投射激光点阵的投射模组以及微棱镜光学元件。

图1为根据本发明实施例一的投射模组1的示意图。如图1所示，投射模组1包括激光光源10、准直器件20和微棱镜光学元件30。激光光源10发射激光光束LB。准直器件20布置成接收激光光束LB，并对其进行准直，形成基本上准直的准直光束CB。

图1中的准直器件20所示出的包括透镜的准直透镜器件仅为一个示例，准直器件20也可以是其它形式的，例如单片透镜或是多片透镜，也可是基于波导以及/或者微纳结构的准直器件。

微棱镜光学元件30具有供光线入射和出射的两个主面，两个主面彼此相对，其中至少一个主面包括具有不同倾斜角度的多个微棱镜面。对此将在下文中结合示例更加详细地介绍。

微棱镜光学元件30接收准直光束CB，通过多个微棱镜面对准直光束CB的折射对准直光束CB进行分束，得到多个分光光束BM1、BM2、BM3，并将它们沿着多个不同的投射角投射出去。

可以看到，不同于基于二元光学元件DOE的衍射来投射激光点阵，根据本发明实施例，提供了一种基于光学折射原理对激光进行分束以得到激光点阵的技术，其中，主要利用微棱镜光学元件中的具有不同倾斜角的多个微棱镜面将激光光斑分束并投射向不同方向，产生激光分光点阵。这样可以提高激光能量利用效率，显著降低杂散光，且相对设计方式灵活，加工方面也不存在诸多的限制要求。

仅作为示例而非限制性的，图2示出了根据本发明实施例的微棱镜光学元件30的一个例子，该微棱镜光学元件30可以用于图1所示的投射模组。如图2所示，微棱镜光学元件30具有两个主面31、32，供光线入射和出射；两个主面31、32彼此相对。在图2所示示例中，主面31包括九个微棱镜面33，九个微棱镜面33具有互不相同的倾斜角度。

为了便于理解，图3和图4示出了微棱镜光学元件所具有的不同倾斜角度的微棱镜面对光束的分束作用。

当微棱镜面33形成在微棱镜光学元件30的光入射侧主面31上时，如图3所示，由于微棱镜面33具有一定的倾斜角α，所以准直光束CB经过微棱镜面33入射到微棱镜光学元件30内时光束方向发生偏折，而且经由不同倾斜角的微棱镜面33a、33b入射的光的偏折方向不同。

根据折射定律，在图3所示示例中，光从微棱镜光学元件30出射的角度β与对应的微棱镜面的倾斜角α之间满足以下关系：

其中，n₁为微棱镜光学元件的材料的折射率，这里假设空气的折射率为1。在图3所示示例中，上述角度β即对应于分光光束(例如图1所示BM1、BM2、BM3)的投射角。

当微棱镜面33形成在微棱镜光学元件30的光出射侧主面32上时，如图4所示，准直光束CB在主面32的多个微棱镜面33a、33b处被折射，由于微棱镜面33a、33b具有不同倾斜角α，所以经由不同倾斜角的微棱镜面33a、33b出射的光的偏折方向不同。

根据折射定律，在图4所示示例中，光从微棱镜光学元件30出射时相对于对应的微棱镜面33的角度γ与该微棱镜面的倾斜角α之间满足以下关系：

sin(γ)＝n₁sin(α)

其中，n₁为微棱镜光学元件的材料的折射率，这里假设空气的折射率为1。基于上述角度γ可以计算出对应的分光光束(例如图1所示BM1、BM2、BM3)的投射角；在图4所示示例中，投射角为(γ-α)。

尽管没有示出，但是应该理解，在一些实施例中，根据本发明实施例的微棱镜光学元件可以在其光入射侧和光出射侧的两个主面上均包括具有不同倾斜角度的微棱镜面；在另一些实施例中，根据本发明实施例的投射模组可以将仅在一个主面上包括有不同倾斜角度的微棱镜面的微棱镜光学元件组合使用。

接下来，返回参照图2介绍微棱镜光学元件30的一个数值例。该数值例中，微棱镜光学元件30的主面31上各个微棱镜面33被设计为用于投射3×3矩形点阵，该点阵中各个点的投射角如表1所示。

表1：目标点阵投射角(仅表示大小，不显示方位)

23.79°	18.3°	23.79°
			14.75°	0°	14.75°
23.79°	18.3°	23.79°

根据上述预定的投射角，可以计算得到九个微棱镜面33的倾角，如下表2所示。

表2：微棱镜面倾斜角(仅表示大小，不显示方位)

15.71°	12.17°	15.71°
			9.85°	0°	9.85°
15.71°	12.17°	15.71°

结合表2和图2可以看到，多个微棱镜面33可以包括中心面33a，该中心面33a平行于另一个主面32(相对于主面所在的平面的倾斜角为0°)。此外，中心面33a周围的多个微棱镜面33可以相对于中心面33a对称布置。

如图5所示，利用上述设计的微棱镜光学元件30，基于图1所示根据本发明实施例的投射模组，可以投射出3×3激光点阵。

在有利的实施例中，多个微棱镜面33具有与入射光束的横向光强分布相适应的光接收面积，使得各个微棱镜面能够接收到基本上相同的光通量，从而形成亮度基本上相同的激光点。例如，激光光束及其准直光束通常具有高斯型横向光强分布；因此，可以微棱镜光学元件30可以设计构造为使得例如微棱镜面33中的中心面33a具有较小的面积，而中心面33a周围的微棱镜面具有较大的面积。通过对每个微棱镜面的面积的优化，可以优化各个点之间的光强分布，从而调节各个生成激光点之间的亮度均匀性。

在有利的实施例中，多个微棱镜面33的高度差被优化，使得微棱镜面33之间以基本上连续的方式邻接，即不同的微棱镜面33之间不存在跳变的台阶。

在有利的实施例中，微棱镜光学元件30具有与准直光束的光束直径基本上相同的轮廓尺寸。这里，轮廓尺寸是指微棱镜光学元件30的两个主面的轮廓尺寸。这样，有利于基于微棱镜光学元件正确地分束和生成激光点阵，同时提高激光能量利用效率。

在有利的实施例中，微棱镜光学元件30的两个主面的最大轮廓尺寸小于等于5mm。

下面将参照图6至图8介绍根据本发明实施例二的投射模组1A。根据实施例二的投射模组1A具有与根据实施例一的投射模组1基本上相同的结构，不同之处仅在于：投射模组1中的激光光源10为单点激光光源，而投射模组1A中的激光光源10’为由激光器阵列构成的激光光源。

在优选的实施例中，激光光源10’可以采用VCSEL阵列，其中多个VCSEL激光器排布成阵列。仅作为示例而非限制性的，图7示出了激光器阵列所形成的激光光束初始阵列LA的示意图，其中每一个亮点代表阵列中的一个VCSEL激光器所发出的一个激光束。

返回参照图6，激光光源10’上不同位置的激光器发出的不同激光光束LB1、LB2经过准直器件20的准直，形成角度不同的、对应的准直光束CB1、CB2。微棱镜光学元件30的多个微棱镜面33将每一个准直光束CB1、CB2进行分束。由于对应于激光光源10’上的不同位置，准直光束CB1、CB2以不同的角度入射微棱镜光学元件30，所以根据光学的折射定律，微棱镜光学元件30投射由准直光束CB1分束得到的分束光束BM11、BM12、BM13的角度与投射由准直光束CB2分束得到的分束光束BM21、BM22、BM23的角度是不同的，从而得到激光点阵中的不同的点。

这样，如果激光光源10’发出m个激光光束，微棱镜光学元件30的多个微棱镜面33具有n个彼此不同的倾斜角度，那么在理想情况下(所有微棱镜面都被准直激光光束照射到)，多个微棱镜面33进行分束而投射出m×n个激光点构成的激光点阵。

图8示意性地示出了利用图6所示投射模组1A得到的激光点阵的一个示例图。在该示例中，投射模组1A中采用产生图7所示的激光光束初始阵列的激光光源10’，并且采用对于单个激光光源能够投射出图5所示激光点阵的微棱镜光学元件30(例如图2所示的)。如图8所示，投射模组1A得到的激光点阵为图7所示的激光光源10’产生的激光光束初始阵列LA按照图5所示点阵中各点位置排布而得到的点阵(图8中用纵横四条虚线标示了对应于初始阵列的多个点阵子集的边界位置)。换句话说，如果将多个微棱镜面33对单个激光光束进行分束和投射而形成的激光点阵为单点分束点阵，则多个微棱镜面33对对应于激光光束初始阵列的多个准直光束进行分束而投射出的激光点阵具有由初始点阵LA按照单点分束点阵中各点的位置排布而形成的阵列结构。

激光器阵列，例如VCSEL阵列，已经是非常成熟的技术，可以提供密排的激光光束初始点阵。然而，该激光器阵列直接提供的激光光束初始点阵具有很小的二维尺寸，无法直接应用于例如结构光三维探测，特别是远距离、大尺寸的探测。根据本发明实施例二，可以结合利用阵列型激光光源，发挥微棱镜光学元件的折射分束和发散投射的优势，获得大型以及/或者密集的激光点阵，提高光利用效率，并降低噪声。

接下来，参照图9至图11介绍根据本发明实施例三的投射模组1B。根据实施例三的投射模组1B具有与根据实施例一的投射模组1基本上相同的结构，不同之处仅在于：投射模组1B中的微棱镜光学元件30’包括若干个微棱镜单元30A(参见图10)，每个微棱镜单元30A包括具有不同倾斜角度的多个微棱镜面；相比之下，投射模组1中微棱镜光学元件30可以认为是仅包含了单个微棱镜单元，或者说仅具有单个周期的微棱镜面。

为了更加便于理解，图10示出了根据本发明实施例的微棱镜光学元件30’的一个示例。在图10所示示例中，微棱镜光学元件30’的每一个微棱镜单元30A可以具有例如与投射模组1中微棱镜光学元件30的多个微棱镜面33相同的结构，但是尺寸被缩小，以便将若干个微棱镜单元30A阵列化。并且，在图10所示示例中，若干个微棱镜单元30A具有相同的结构和大小，并且周期性布置。

图11为利用图9所示投射模组1B得到的激光点阵的一个示例图。在该示例中，投射模组1B中采用单个激光器的激光光源10，并且微棱镜光学元件30’中每一个微棱镜单元30A的微棱镜面构造与以上结合图2介绍的微棱镜光学元件30的数值例中的微棱镜面构造相同，只是微棱镜单元30A相对于微棱镜光学元件30尺寸被缩小以便多个微棱镜单元30A能够被排布在微棱镜光学元件30’中。如图11所示，通过投射模组1B得到的激光点阵的阵列与微棱镜光学元件30’中每一个微棱镜单元30A的微棱镜面33的不同倾斜角度对应，而与微棱镜单元30A的数量没有关系。

本发明发明人之所以提出要构造包含若干个微棱镜单元30A的微棱镜光学元件30’是因为发现：微棱镜光学元件的入射光(准直光束CB)光强分布通常是不均匀的，如果多个微棱镜面的倾斜角度互不相同，则入射光强的不均匀性会显著影响所获得的激光点阵的光斑亮度均匀性。为此，发明人提出将用于实现不同的预定投射角度的多个微棱镜面形成为微棱镜单元，并将该微棱镜单元缩小和密排，这样相当于通过每一个微棱镜单元对入射光束中的各个区域的光进行分束，并且最终汇合这些微棱镜单元中倾斜角度相同的微棱镜面所投射出来的分束光束，形成共同的一个光斑。换句话说，激光点阵中每一个光斑都有来自于准直光束CB的各个光强不同的区域的光能量的贡献，所以每一个光斑理想地应该是亮度均匀的。

图12示出了根据本发明实施例四的投射模组1C。根据实施例四的投射模组1C具有与根据实施例三的投射模组1B基本上相同的结构，不同之处仅在于：投射模组1B中的激光光源10为单点激光光源，而投射模组1C中的激光光源10’为由激光器阵列构成的激光光源。

如图12所示，激光光源10’上不同位置的激光器发出的不同激光光束LB1、LB2经过准直器件20的准直，形成角度不同的、对应的准直光束CB1、CB2。微棱镜光学元件30’的若干个微棱镜单元30A中的多个微棱镜面33将每一个准直光束CB1、CB2进行分束。由于对应于激光光源10’上的不同位置，准直光束CB1、CB2以不同的角度入射微棱镜光学元件30’，所以根据光学的折射定律，微棱镜光学元件30’投射由准直光束CB1分束得到的分束光束BM11’、BM12’、BM13’的角度与投射由准直光束CB2分束得到的分束光束BM21’、BM22’、BM23’的角度是不同的，从而得到激光点阵中的不同的点。

投射模组1C得到的激光点阵与图8所示投射模组1A得到的激光点阵相似，在附图中没有示出。简单地说，激光光源10’产生激光光束初始阵列LA，如果将微棱镜光学元件30’的多个微棱镜面33对单个激光光束进行分束和投射而形成的激光点阵为单点分束点阵(例如参见图11的阵列)，则微棱镜光学元件30’的多个微棱镜面33对对应于激光光束初始阵列的多个准直光束进行分束而投射出的激光点阵具有由初始点阵LA按照单点分束点阵中各点的位置排布而形成的阵列结构。

以上参照图10所示的微棱镜光学元件30’的示例介绍了根据本发明实施例三和实施例四的投射模组。但是，应该理解，根据本发明实施例的投射模组和微棱镜光学元件不限于图10所示的各个微棱镜单元30A具有相同结构、相同大小并且周期性布置的情况。根据本发明的一些实施例，各个微棱镜单元30A也可以具有不同的结构以及/或者尺寸。根据本发明的一些实施例，各个微棱镜单元30A也可以非周期性布置。

以下将参照图13至图15介绍根据微棱镜光学元件的两个变型例。

图13示出了图10所示微棱镜光学元件的一个变型例。

图13中，为清楚和简洁起见，仅以矩形方框代表微棱镜单元30A，但是应该理解，每个微棱镜单元30A中包括多个不同倾斜角度的微棱镜面；还应该理解微棱镜单元30A并不限于具有矩形的外形轮廓，其也可以是三角形或者六边形等任何适合的单元形状。

如图13所示，根据该变型例的微棱镜光学元件30”包括若干个微棱镜单元30A，这些微棱镜单元30A非周期性布置，并且可以具有不同尺寸。这样有利于抑制或消除由于微棱镜面结构的周期性而引入的干涉/衍射噪声。优选地，这些微棱镜单元30A可以具有相同的构造。“构造”在这里指的是微棱镜面的数量、位置和倾斜角度。

应该理解的是，根据本发明实施例的微棱镜光学元件30”应用于例如根据本发明实施例三的投射模组1B和根据本发明实施例四的投射模组1C时，不改变所投射出的激光点阵的阵列。此外，图13中的不同大小的矩形方框之间的拼接只是示意性的，本领域技术人员能够容易想到非周期性布置的不同尺寸的微棱镜单元30A应当相互紧密拼接填充微棱镜光学元件的整个受光区域。

图14示出了图2所示微棱镜光学元件的一个变型例，图15示出了利用图14所示微棱镜光学元件得到的激光点阵的一个示例图。

图14所示微棱镜光学元件30”’的多个微棱镜面具有旋转对称结构，并且中心面33a平行于另一个主面，并且中心面33a周围的多个微棱镜面33构造成相对于另一个主面具有相同的倾斜角(仅考虑倾斜角的大小，不考虑倾斜方位)。微棱镜光学元件30”’将入射的光束分束为呈圆环状布置的多个光束，得到如图15所示的激光点阵。

应该理解的是，图2及图14所示微棱镜光学元件的结构均仅为示例性的，根据本发明实施例的微棱镜光学元件的微棱镜面或其微棱镜单元中的微棱镜面并不限于形成矩形阵列或圆环形点阵，阵列也不限于周期性或规则排列的阵列。根据本发明的一些实施例，投射模组和微棱镜光学元件可以构造为投射例如激光散斑。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (24)

1.一种用于实现激光点阵的投射模组，包括：

激光光源，其发出激光光束；

准直器件，其接收所述激光光束并进行准直，以形成基本上准直的准直光束；以及

微棱镜光学元件，其具有供光线入射和出射的两个主面，所述两个主面彼此相对，其中至少一个主面包括具有不同倾斜角度的多个微棱镜面，其中所述微棱镜光学元件接收所述准直光束，通过所述多个微棱镜面对所述准直光束的折射，对所述准直光束进行分束并使得由同一个准直光束分束得到的分束光束沿着多个不同的预定投射角被投射，以获得激光点阵，其中所述微棱镜光学元件包括若干个微棱镜单元，每个所述微棱镜单元包括具有不同倾斜角度的多个所述微棱镜面，并且被所述多个微棱镜面沿不同的预定投射角投射的所述分束光束分别形成激光点阵中的不同点，沿相同的预定投射角投射的所述分束光束形成激光点阵中的同一个点。

2.如权利要求1所述的投射模组，其中，所述微棱镜光学元件具有与所述准直光束的光束直径基本上相同的轮廓尺寸。

3.如权利要求1所述的投射模组，其中，所述多个微棱镜面具有互不相同的倾斜角度，并且所述多个微棱镜面具有与所述准直光束的横向光强分布相适应的光接收面积，使得各个微棱镜面能够接收到基本上相同的光通量。

4.如权利要求1所述的投射模组，其中，所述激光光源包括激光器阵列，用于发出多个激光光束；所述准直器件接收所述多个激光光束并进行准直，以形成对应的多个准直光束；并且所述微棱镜光学元件的所述多个微棱镜面将所述多个准直光束中的每一个准直光束进行分束。

5.如权利要求4所述的投射模组，其中，所述激光器阵列所发出的所述多个激光光束形成初始点阵，假设所述多个微棱镜面对单个激光光束分束形成的激光点阵为单点分束点阵，则所述多个微棱镜面对所述多个准直光束进行分束而投射出的激光点阵具有由所述初始点阵按照所述单点分束点阵中各点的位置排布而形成的阵列结构。

6.如权利要求4所述的投射模组，其中，所述激光光源发出m个激光光束，所述微棱镜光学元件的所述多个微棱镜面具有n个彼此不同的倾斜角度，所述多个微棱镜面进行分束而投射出m×n个激光点构成的激光点阵。

7.如权利要求4-6中任一项所述的投射模组，其中，所述激光光源为垂直腔表面发射激光器。

8.如权利要求1所述的投射模组，其中，所述若干个微棱镜单元具有相同的结构。

9.如权利要求1或8所述的投射模组，其中，所述若干个微棱镜单元周期性布置。

10.如权利要求8所述的投射模组，其中，所述若干个微棱镜单元非周期性布置。

11.如权利要求10所述的投射模组，其中，所述若干个微棱镜单元具有不同尺寸。

12.如权利要求1所述的投射模组，其中，所述多个微棱镜面包括至少一个中心面，所述中心面平行于另一个主面。

13.如权利要求1所述的投射模组，其中，每一个所述微棱镜单元的微棱镜面中包括一个中心面，所述中心面平行于另一个主面。

14.如权利要求12或13所述的投射模组，其中，所述中心面周围的微棱镜面相对于所述中心面对称布置。

15.如权利要求1所述的投射模组，其中，每一个所述微棱镜单元中的微棱镜面之间以基本上连续的方式邻接。

16.一种用于基于激光准直光束投射激光点阵的微棱镜光学元件，具有供光线入射和出射的两个主面，所述两个主面彼此相对，其中至少一个主面包括具有不同倾斜角度的多个微棱镜面，其中所述微棱镜光学元件构造为在接收到至少一个具有与其主面尺寸基本上相同的光束直径的激光准直光束时，通过所述多个微棱镜面对所述准直光束的折射，对所述准直光束进行分束并使得由同一个准直光束分束得到的多个分束光束沿着多个不同的预定投射角被投射，以形成激光点阵，其中所述微棱镜光学元件包括呈阵列布置的若干个微棱镜单元，每个所述微棱镜单元包括具有不同倾斜角度的多个所述微棱镜面，并且被所述多个微棱镜面沿不同的预定投射角投射的所述分束光束分别形成激光点阵中的不同点，沿相同的预定投射角投射的所述分束光束形成激光点阵中的同一个点。

17.如权利要求16所述的微棱镜光学元件，其中，所述两个主面的最大轮廓尺寸小于等于5mm。

18.如权利要求16所述的微棱镜光学元件，其中，所述多个微棱镜面具有互不相同的倾斜角度。

19.如权利要求18所述的微棱镜光学元件，其中，所述多个微棱镜面具有与入射激光光束光强分布相适应的光接收面积，使得各个微棱镜面能够接收到基本上相同的光通量。

20.如权利要求16-19中任一项所述的微棱镜光学元件，其中，所述多个微棱镜面包括至少一个中心面，所述中心面平行于另一个主面。

21.如权利要求16所述的微棱镜光学元件，其中，所述若干个微棱镜单元周期性布置并且具有相同的结构。

22.如权利要求16所述的微棱镜光学元件，其中，所述若干个微棱镜单元非周期性布置并且具有相同的结构以及不同的尺寸。

23.如权利要求16所述的微棱镜光学元件，其中，所述微棱镜单元中的微棱镜面形成3×3的阵列。

24.如权利要求16所述的微棱镜光学元件，其中，所述微棱镜单元具有旋转对称结构，用于从激光准直光束中分束出呈圆环状布置的多个光束。

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