CN113281909A - 衍射光学元件、投射模组及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种衍射光学元件、投射模组及电子设备。衍射光学元件包括基底和在所述基底上沿X轴与Y轴呈矩形阵列排布的多个微结构。微结构的第一子单元与第二子单元呈对角设置，第一子单元的面积大于第二子单元的面积。满足：1＜B/A＜2.5；1＜E/D＜2.5；2＜D/A＜2.5；2＜E/B＜2.5；1＜A/C＜2；A为第二子单元在X轴方向上的最大尺寸，B为第二子单元在Y轴方向上的最大尺寸，C为第一子单元与第二子单元的最短距离，D为第一子单元在X轴方向上的最大尺寸，E为第一子单元在Y轴方向上的最大尺寸。上述衍射光学元件，能够将单束光分束形成3*3的多束光，且具备良好的光学性能。

Description

衍射光学元件、投射模组及电子设备

技术领域

本发明涉及三维探测技术领域，特别是涉及一种衍射光学元件、投射模组及电子设备。

背景技术

基于飞行时间(Time of Flight，ToF)或结构光技术常被应用于电子设备中，通过主动向待测物体投射光线，并接收从待测物体反射的光线，从而获取待测物体的三维深度信息。散斑结构光以及直接测量飞行时间(direct Time of Flight，dToF)技术通常借助衍射光学元件对光源出射光线进行分束，以形成点阵光斑投射到待测物体上，衍射光学元件的性能对三维检测精度有着重要影响。

然而，目前衍射光学元件的光学性能还有待提升，难以满足高检测精度的需求。

发明内容

基于此，有必要提供一种衍射光学元件、投射模组及电子设备，以提升衍射光学元件的光学性能。

一种衍射光学元件，用于将单束光分束为3×3的多束光，所述衍射光学元件包括：

基底；以及

多个微结构，在所述基底上沿X轴方向与Y轴方向呈矩形阵列排布，其中，X轴方向与Y轴方向为平行于所述基底的平面上两个相互垂直的方向，所述微结构在所述基底上的投影包括相间隔的第一子单元与第二子单元，所述第一子单元与所述第二子单元的几何中心的连线与X轴方向的夹角在40°至50°之间，所述第一子单元的面积大于所述第二子单元的面积；

且所述衍射光学元件满足以下条件式：

1＜B/A＜2.5；1＜E/D＜2.5；2＜D/A＜2.5；2＜E/B＜2.5；1＜A/C＜2；

其中，A为所述第二子单元在所述X轴方向上的最大尺寸，B为所述第二子单元在所述Y轴方向上的最大尺寸，C为所述第一子单元与所述第二子单元的最短距离，D为所述第一子单元在所述X轴方向上的最大尺寸，E为所述第一子单元在所述Y轴方向上的最大尺寸。

上述衍射光学元件，设置第一子单元与第二子单元形成的离岛型微结构，组成分束阵列，能够将单束光分束为3*3的多束光。且采用该微结构，衍射光学元件分束形成的3*3多束光的均匀度及衍射效率良好，具备良好的光学性能，应用于三维检测技术中能够满足高检测精度的需求。

在其中一个实施例中，所述X轴方向与所述Y轴方向构成一平面直角坐标系；

所述第二子单元的几何中心位于所述第一子单元的几何中心的X轴负方向一侧，所述第二子单元的几何中心位于所述第一子单元的几何中心的Y轴负方向一侧。对第一子单元及第二子单元的相对位置进行设计，有利于提升衍射光学元件的光学性能。

在其中一个实施例中，在所述X轴方向上，相邻两个所述第一子单元的几何中心位于同一直线上，且相邻两个所述第一子单元的朝向相同；和/或

在所述X轴方向上，相邻两个所述第二子单元的几何中心位于同一直线上，且相邻两个所述第二子单元的朝向相同。多个微结构之间形成整齐分布的阵列，有利于提升衍射光学元件的光学性能。

在其中一个实施例中，所述衍射光学元件满足以下条件式：

150nm≤A≤1000nm；150nm≤F≤1000nm；

其中，F为所述X轴方向上相邻两个所述第一子单元之间的最短距离。满足上述条件式，微结构的最小尺寸特征不会太小，有利于提升微结构的制造良率；同时，微结构尺寸与红外波段衍射波长相近，具备良好的衍射效应，有利于提升衍射光学元件的光学性能。

在其中一个实施例中，所述衍射光学元件满足以下条件式：

750nm≤A≤900nm；700nm≤F≤850nm；1.2≤B/A≤2.4；1.2≤E/D≤2.4；1.5≤A/C≤2.3。满足上述条件式，能够进一步对微结构进行合理设计，有利于进一步提升衍射光学元件的光学性能。

在其中一个实施例中，所述衍射光学元件在所述X轴方向上的衍射角度在15°至25°之间；

所述衍射光学元件在所述Y轴方向上的衍射角度在10°至20°之间。X轴方向与Y轴方向上不同衍射角度的设计，有利于满足三维探测技术中投射角度的多样化需求。

在其中一个实施例中，所述第一子单元及所述第二子单元的形状均大致呈圆角矩形。合理设计第一子单元与第二子单元的形状，有利于进一步提升衍射光学元件的光学性能。

一种衍射光学元件，包括：

基底；以及

分束阵列，设置于所述基底上并包括多个第一子单元与多个第二子单元，所述第一子单元与所述第二子单元的数量相等，在所述X轴方向与所述Y轴方向上，多个所述第一子单元相间隔并呈矩形阵列排布，多个所述第二子单元相间隔并呈矩形阵列排布，所述X轴方向与所述Y轴方向为平行于所述基底的平面上两个相互垂直的方向，所述第一子单元与所述第二子单元一一对应，每个所述第一子单元与对应的一个所述第二子单元相间隔，且每个所述第一子单元与对应的一个所述第二子单元的几何中心的连线与所述X轴方向的夹角在40°至50°之间；

且所述分束阵列满足以下条件式：

1＜B/A＜2.5；1＜E/D＜2.5；2＜D/A＜2.5；2＜E/B＜2.5；1＜A/C＜2；

其中，A为所述第二子单元于所述X轴方向上的最大尺寸，B为所述第二子单元于所述Y轴方向上的最大尺寸，C为所述第一子单元与所述第二子单元的最短距离，D为所述第一子单元于所述X轴方向上的最大尺寸，E为所述第一子单元于所述Y轴方向上的最大尺寸。

上述衍射光学元件，设计呈阵列排布的第一子单元与第二子单元形成分束阵列，能够将单束光分束成3*3的多束光。且采用上述分数阵列，衍射光学元件分束形成的3*3多束光的均匀度及衍射效率良好，具备良好的光学性能，应用于三维检测技术中能够满足高检测精度的需求。

一种投射模组，包括光源以及如上述任一实施例所述的衍射光学元件，所述衍射光学元件用于对所述光源发出的光线进行分束。在投射模组中采用上述衍射光学元件，衍射光学元件具备良好的光学性能，因而投射模组应用于电子设备中能够满足高检测精度的需求。

一种电子设备，包括接收模组以及如上述的投射模组，所述投射模组用于向待测物体投射光线，所述接收模组用于接收被待测物体反射的光线。在电子设备中采用上述投射模组，衍射光学元件具备良好的光学性能，有利于提升电子设备的检测精度。

附图说明

图1为一些实施例中衍射光学元件部分结构的示意图；

图2为一些实施例中衍射光学元件分束形成3*3多束光的示意图；

图3为一些实施例中微结构的示意图；

图4为第一至第十五实施例中微结构的示意图；

图5为一些实施例中衍射光学元件的剖面示意图；

图6为一些实施例中电子设备的示意图。

其中，100、衍射光学元件；110、基底；120、分束阵列；121、微结构；122、第一子单元；123、第二子单元；124、X轴方向；125、Y轴方向；130、余胶层；200、电子设备；210、投射模组；211、光源；220、接收模组；230、待测物体。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，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”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。

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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，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，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参见图1、图2和图3，图1示出了一些实施例中衍射光学元件100部分结构的示意图，图2为一些实施例中衍射光学元件100分束形成3*3多束光的示意图，图3示出了一些实施例中微结构121的示意图。在一些实施例中，衍射光学元件100包括基底110以及设置于基底110上的多个微结构121，多个微结构121在基底110上沿X轴方向124与Y轴方向125呈矩形阵列排布形成分束阵列120，其中，X轴方向124与Y轴方向125为垂直于基底110的平面上两个相互垂直的方向，从而使得衍射光学元件100能够将单束光分束形成3*3的多束光。由此，衍射光学元件100可应用于采用散斑结构光或dToF技术的电子设备的投射模组中，衍射光学元件100用于将投射模组内的光源发射的单束光分束成3*3的多束光，从而形成点阵光斑投射到待测物体上，能够满足电子设备获取待测物体深度信息的需求。

具体地，参考图1和图3所示，在一些实施例中，微结构121在基底110上的投影包括相间隔的第一子单元122与第二子单元123，第一子单元122与第二子单元123的几何中心的连线与X轴方向124的夹角在40°至50°之间，例如可以为45°。在每个微结构121中，第一子单元122与第二子单元123呈对角设置。例如，X轴方向124与Y轴方向125的等分角所在方向可以理解为X轴方向124与Y轴方向125形成的对角方向(图未标出)。第一子单元122与第二子单元123呈对角设置，可以理解为第一子单元122的几何中心与第二子单元123的几何中心的连线平行于该对角方向。需要说明的是，第一子单元122与第二子单元123呈对角设置，并不意味着第一子单元122与第二子单元123的几何中心的连线一定严格平行于对角方向，只要第一子单元122与第二子单元123的几何中心在X轴方向124与Y轴方向125上相错开，且第一子单元122与第二子单元123大致沿对角方向间隔排布，即可认为第一子单元122与第二子单元123呈对角设置。

更具体地，在一些实施例中，X轴方向124与Y轴方向125构成一平面直角坐标系，换言之，X轴方向124具有正负方向，Y轴方向125也具有正负方向。在每个微结构121中，第二子单元123的几何中心位于第一子单元122的几何中心的X轴负方向一侧，第二子单元123的几何中心位于第一子单元122的几何中心的Y轴负方向。

进一步地，在一些实施例中，第一子单元122的面积大于第二子单元123的面积，且衍射光学元件100满足以下条件式：

B＞A；C＞0；E＞D；D＞A；E＞B；

其中，A为第二子单元123在X轴方向124上最边缘两个端点之间的距离，即第二子单元123在X轴方向124上的最大尺寸，B为第二子单元123在Y轴方向125上最边缘两个端点之间的距离，即第二子单元123在Y轴方向125上的最大尺寸，C为第一子单元122与第二子单元123的最短距离，其中，在图3所示的实施例中，C可以理解为第一子单元122与第二子单元123在虚线G上的最短距离，且在一些实施例中，虚线G平行于对角方向，D为第一子单元122在X轴方向124上最边缘两个端点之间的距离，即第一子单元122在X轴方向124上的最大尺寸，E为第一子单元122在所述Y轴方向125上最边缘两个端点之间的距离，即第一子单元122在Y轴方向125上的最大尺寸。

在一些实施例中，第一子单元122与第二子单元123的形状均大致为圆角矩形，则第一子单元122与第二子单元123的长度方向与Y轴方向125平行，宽度方向与X轴方向124平行，A为第二子单元123的宽度尺寸，B为第二子单元123的长度尺寸，D为第一子单元122的宽度尺寸，E为第一子单元122的长度方向。

总结而言，第一子单元122于Y轴方向125上的最大尺寸大于第一子单元122于X轴方向124上的最大尺寸，第二子单元123于Y轴方向125上的最大尺寸大于第一子单元122于X轴方向124上的最大尺寸，第一子单元122于X轴方向124上的最大尺寸大于第二子单元123于X轴方向124上的最大尺寸，第一子单元122于Y轴方向125上的最大尺寸大于第二子单元123于Y轴方向125上的最大尺寸，且第一子单元122与第二子单元123在对角方向上间隔设置。

另外，在一些实施例中，微结构121于基底110上呈矩形阵列排布，相邻两个微结构121的第一子单元122之间于X轴方向124上的最短距离F＞0，且F大于每个微结构121中第一子单元122的几何中心与第二子单元123的几何中心在X轴方向124上的距离。换言之，参考图3所示，相邻两个微结构121中，两个第一子单元122位于其中一个第二子单元123的几何中心的两侧。

参考图1所示，可以理解的是，当多个微结构121呈矩形阵列排布时，第一子单元122与第二子单元123的数量相等，且在X轴方向124与Y轴方向125上，各第一子单元122之间也呈矩形阵列排布，各第二子单元123之间也呈矩形阵列排布。所有的第一子单元122与第二子单元123共同构成衍射光学元件100的分束阵列120，每个第一子单元122与对应的一个第二子单元123相间隔并呈对角设置。

需要说明的是，描述多个微结构121沿X轴方向124与Y轴方向125呈矩形阵列排布，可以理解为，在X轴方向124上，相邻两个第一子单元122的几何中心位于同一直线上，且相邻两个第一子单元122的朝向相同，例如相邻两个第一子单元122的长度方向相互平行。在X轴方向124上，相邻两个第二子单元123的几何中心位于同一直线上，且相邻两个第二子单元123的朝向相同。同理，在Y轴方向125上，第一子单元122的几何中心位于同一直线上，第一子单元122之间的朝向相同，第二子单元123的几何中心位于同一直线上，第二子单元123的朝向相同。如此，微结构121阵列形成排布规则的矩形阵列，能够更精确地对单光束进行分束，提升衍射光学元件100的光学性能。可以理解的是，在X轴方向124与Y轴方向125上，第一子单元122与第二子单元123均依次交替排布。

需要说明的是，在本申请中，描述平行于基底110的平面，可以理解为基底110设置有微结构121的平面，或者是平行于基底110设置有微结构121的表面的虚拟平面。描述第一子单元122与第二子单元123的尺寸，可以理解为第一子单元122与第二子单元123于基底110的表面上的投影的尺寸。另外，图1仅示出了衍射光学元件100部分微结构121的示意图，在图1示出的部分中，第一子单元122与第二子单元123的数量不相等，而实际上，微结构121作为分束阵列120的最小单元，无论分束阵列120中微结构121的数量增多还是减小，第一子单元122与第二子单元123的数量都应该相等，且每一对应的第一子单元122与第二子单元123的相对位置也相同。

请再参见图1和图2，上述衍射光学元件100，能够将单束光分束形成图2所示的3*3多束光，进而形成3*3的点阵光斑投射的待测物体上，供电子设备获取待测物体的深度信息。在衍射光学元件100中设置由上述微结构121形成的分束阵列120，有利于衍射光学元件100出射的3*3多束光具备良好的均匀度与衍射效率，衍射光学元件100具备良好的光学性能，能够满足电子设备高检测精度的需求。

具体地，以下以其中一个分束实验数据证明上述衍射光学元件100具备良好的光学性能。在分束实验中，像素大小为200*264像素，每个像素尺寸为13nm，入射光的波长为940nm，衍射光学元件100将入射光束分束形成3*3多束光，分束后多数光的均匀度为7.13％，零级能量强度占总能量的10.3％，衍射效率为85.2％。其中，均匀度为3*3多束光中能量最高的光束与能量最低的光束的能量之差与能量之和的比值，衍射效率为3*3光束的能量之和与出射光总能量的比值。从实验数据可得知衍射光学元件100具备良好的光学性能，能够满足高检测精度的需求。具体实验数值如下表：

设计档案

y像素

x像素

pixsel size(nm)

均匀度

零级

衍射效率

3*3分束

264

200

13

7.13％

10.30％

85.20％

需要说明的是，电子设备通常采用近红外波段光线进行检测，因而衍射光学元件100的使用入射光波长可以为近红外波段，例如780nm-1100nm的近红外短波波段。进一步地，在一些实施例中，入射光波长在940±50nm，有利于提升衍射光学元件100的光学性能，从而提升三维检测精度。另外，微结构121形成n*n的矩形阵列，n为大于1的自然数，换言之，分束阵列120的行数与列数相同，且分束阵列120中微结构121的数量不限，只要能够满足入射光束的分束需求即可，此处不做限定。例如，当入射光束的光斑尺寸较大，可以增大微结构121的数量以及分束阵列120的占用面积，以使得分束阵列120能够覆盖整个入射光束的光斑范围，提升入射光的利用率。

更进一步地，参考图1和图3所示，在一些实施例中，衍射光学元件100满足以下条件式：1＜B/A＜2.5；1＜E/D＜2.5；2＜D/A＜2.5；2＜E/B＜2.5；1＜A/C＜2。其中，对第二子单元123的尺寸与形状进行设计得到B/A的数值范围，对第一子单元122的尺寸与形状进行设计得到E/D的数值范围，对第一子单元122与第二子单元123的相对尺寸进行设计得到D/A与E/B的数值范围，对第一子单元122与第二子单元123的相对位置进行设计得到A/C的数值范围。满足上述关系式，能够对微结构121的尺寸及形状进行具体设计，进一步提升衍射光学元件100的光学性能。

在一些实施例中，衍射光学元件100满足以下条件式：150nm≤A≤1000nm；150nm≤F≤1000nm。满足以上条件式的下限，A与F的尺寸不会过小而导致微结构121的制造困难，有利于提升微结构121的制造良率，使微结构121适用于更多的制造工艺。满足上述条件式，微结构121的尺寸与入射波长接近，衍射光学元件100具有良好的衍射效应，有利于提升衍射光学元件100的光学性能。为进一步提升衍射光学元件100的光学性能，在一些实施例中，衍射光学元件100满足以下条件式：750nm≤A≤900nm；700nm≤F≤850nm；1.2≤B/A≤2.4；1.2≤E/D≤2.4；1.5≤A/C≤2.3。

微结构121的尺寸特征不同，衍射光学元件100于X轴方向124和/或Y轴方向125上的衍射角度也不同，多样化的衍射角度设计，使得衍射光学元件100能够满足更多不同场景以及不同电子设备的投射需求。具体地，请再参见图2，衍射光学元件100在X轴方向124上的衍射角度在15°至25°之间，具体可以为：15°、17.5°、20°、22.5°或25°，在Y轴方向125上的衍射角度在10°至20°之间，具体可以为：10°、12.5°、15°、17.5°或20°。其中，以X轴方向124为例，衍射光学元件100分束形成3列光束，以中间列光束为原点，两侧光束相对中间列光束的偏离角即可理解为衍射光学元件100于X轴方向124上的衍射角度。根据不同场景及电子设备的需求，衍射光学元件100在X轴方向124与Y轴方向125上的衍射角度可以有任意搭配。

基于上述记载，以下将提供15个具体的实施例进行说明，各实施例的衍射光学元件100衍射角度如表1所示。其中，H对应图像传感器的水平方向，并与X轴方向124对应，即H为X轴方向124的衍射角度，同理，V为图像传感器的竖直方向，即Y轴方向125的衍射角度，D1为第一实施例中衍射光学元件100的衍射角选型，在D1中，衍射光学元件100的衍射角为15°*10°，D2为第二实施例中衍射光学元件100的衍射角选型，在D2中，衍射光学元件100的衍射角为17.5°*10°，同理，D3-D15分别为第三实施例至第十五实施例衍射光学元件100的衍射角选型。可以理解的是，衍射光学元件100的衍射角为15°*10°，则衍射光学元件100投射光的FOI为30°*20°，衍射光学元件100将单束光分束形成3*3的多束光，在X轴方向124及Y轴方向125均仅需要控制两个衍射角，使得分束阵列120的设计的生产更加简单。

表1

各实施例中微结构121的尺寸特征由表2给出，表2中数值单位均为nm，表2中微结构121的尺寸特征均满足上述各条件式，各实施例中的衍射光学元件100具备良好的光学性能。由表2可看出，特过调整微结构121的尺寸特征，能够调节衍射光学元件100的衍射角，从而满足不同场景或电子设备的投射需求。

表2

根据表2的数值，在一些实施例中，微结构121还满足以下条件式：1020nm＜B＜2000nm；420nm＜C＜550nm；D＝1820nm；2236nm＜E＜4260nm。满足上述条件式，能够对微结构121的尺寸特征进行进一步设计，从而进一步提升衍射光学元件100的光学性能。

另外，图4示出了第一实施例到第十五实施例中微结构121的示意图。其中，D1表示第一实施例中微结构121的示意图，D2表示第二实施例中微结构121的示意图，D3表示第三实施例中微结构121的示意图，以此类推。

根据表2的数值，可以得到如表3所示的数据，表3中的数据均满足上述各关系式。

表3

可以理解的是，在衍射光学元件100的生产中，可以根据所需要的衍射角度，选用其中一个实施例的参数，并根据该实施例的参数制得相应的微结构121分束阵列120。例如，当需要20°*15°的衍射角时，对应表1可采用第六实施例D6，从而根据表2及表3中的参数制得对应的衍射光学元件100。

请参见图1和图5，图5示出了一些实施例中衍射光学元件100的剖面示意图。衍射光学元件100的生产工艺不限，包括但不限于为纳米光刻技术或纳米压印技术等，只要能够在基底110的表面形成由微结构121构成的分束阵列120即可。在一些实施例中，先采用纳米光刻技术制造出与分束阵列120相对应的模具，例如，分束阵列120由多个基底110表面凸起的微结构121构成，则模具具有与分束阵列120相对应的凹陷结构，并在基底110上涂覆光刻胶，从而通过模具采用纳米压印技术将基底110上的光刻胶压印形成分束阵列120。需要说明的是，分束阵列120还可以由多个基底110表面凹陷的微结构121构成，则模具具有与分束阵列120相对应的凸起结构。

当然，也可直接在基底110上采用纳米光刻技术制备分束阵列120。然而，由于光刻模板面积通常远小于分束阵列120的面积，若直接在基底110上采用纳米光刻技术制备分束阵列120，则需要多次移动光刻模板方能满足大面积分束阵列120的制造。而先制造模具，再通过模具压印制备分束阵列120，仅需在模具制造过程中多次移动光刻模板，制得模具后便可通过模具快速量产分束阵列120，有利于提升生产效率。

可以理解的是，为配合制造工艺，顺利生产分束阵列120并避免损伤基底110，通过光刻胶制得分束阵列120后，基底110与微结构121之间会留有余胶层130。例如，在图5所示的实施例中，基底110的表面覆盖有余胶层130，微结构121形成于余胶层130上。在一些实施例中，基底110的厚度为0.3mm，余胶层130的厚度为3um，微结构121的高度，即微结构121在垂直于余胶层130表面的方向上的尺寸为0.8um，如此设置，能够配合制造工艺顺利在基底110上形成分束阵列120，也能够使得制得的衍射光学元件100具备足够的结构强度。

另外，基底110的材质不限，可以为任意适用的透光材质，包括但不限于为硅、二氧化硅、硼硅酸钠玻璃、蓝宝石等。可以理解的是，在图1所示的实施例中，黑色区域表示基底110，白色区域表示微结构121，微结构121形成于基底110上。

请参见图1与图6，图6示出了一些实施例中电子设备200的示意图。在一些实施例中，衍射光学元件100与光源211组装形成投射模组210，并应用于电子设备200中，电子设备200还包括接收模组220。具体地，电子设备200可以采用散斑结构光或dToF等任意适用需借助点阵投射获取深度信息的技术。光源211能够发射红外光束，例如光源211发射940±50nm的红外光束。衍射光学元件100位于光源211的出光侧，衍射光学元件100能够将光源211出射的单光束分束为3*3的多光束，并投射到待测物体230上。投射模组210投射到物体上的光束经待测物体230反射后被接收模组220接收，其中，接收模组220可配置有图像传感器。接收模组220能够根据投射模组210投射的光束信号以及经待测物体230反射的光束信号，获取待测物体230的深度信息，从而实现三维检测功能。

在电子设备200中采用上述衍射光学元件100，衍射光学元件100能够将单光束分束为3*3的多光束并具备良好的光学性能，有利于提升电子设备200的检测精度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种衍射光学元件，其特征在于，用于将单束光分束为3×3的多束光，所述衍射光学元件包括：

基底；以及

多个微结构，在所述基底上沿X轴方向与Y轴方向呈矩形阵列排布，其中，所述X轴方向与所述Y轴方向为平行于所述基底的平面上两个相互垂直的方向，所述微结构在所述基底上的投影包括相间隔的第一子单元与第二子单元，所述第一子单元与所述第二子单元的几何中心的连线与所述X轴方向的夹角在40°至50°之间，所述第一子单元的面积大于所述第二子单元的面积；

且所述衍射光学元件满足以下条件式：

1＜B/A＜2.5；1＜E/D＜2.5；2＜D/A＜2.5；2＜E/B＜2.5；1＜A/C＜2；

其中，A为所述第二子单元在所述X轴方向上的最大尺寸，B为所述第二子单元在所述Y轴方向上的最大尺寸，C为所述第一子单元与所述第二子单元的最短距离，D为所述第一子单元在所述X轴方向上的最大尺寸，E为所述第一子单元在所述Y轴方向上的最大尺寸。

2.根据权利要求1所述的衍射光学元件，其特征在于，所述X轴方向与所述Y轴方向构成一平面直角坐标系；

所述第二子单元的几何中心位于所述第一子单元的几何中心的X轴负方向一侧，所述第二子单元的几何中心位于所述第一子单元的几何中心的Y轴负方向一侧。

3.根据权利要求1所述的衍射光学元件，其特征在于，在所述X轴方向上，相邻两个所述第一子单元的几何中心位于同一直线上，且相邻两个所述第一子单元的朝向相同；和/或

在所述X轴方向上，相邻两个所述第二子单元的几何中心位于同一直线上，且相邻两个所述第二子单元的朝向相同。

4.根据权利要求1所述的衍射光学元件，其特征在于，满足以下条件式：

150nm≤A≤1000nm；150nm≤F≤1000nm；

其中，F为所述X轴方向上相邻两个所述第一子单元之间的最短距离。

5.根据权利要求4所述的衍射光学元件，其特征在于，满足以下条件式：

750nm≤A≤900nm；700nm≤F≤850nm；1.2≤B/A≤2.4；1.2≤E/D≤2.4；1.5≤A/C≤2.3。

6.根据权利要求1-5任一项所述的衍射光学元件，其特征在于，所述衍射光学元件在所述X轴方向上的衍射角度在15°至25°之间；

所述衍射光学元件在所述Y轴方向上的衍射角度在10°至20°之间。

7.根据权利要求1-5任一项所述的衍射光学元件，其特征在于，所述第一子单元及所述第二子单元的形状均大致呈圆角矩形。

8.一种衍射光学元件，其特征在于，包括：

基底；以及

分束阵列，设置于所述基底上并包括多个第一子单元与多个第二子单元，所述第一子单元与所述第二子单元的数量相等，在X轴方向与Y轴方向上，多个所述第一子单元相间隔并呈矩形阵列排布，多个所述第二子单元相间隔并呈矩形阵列排布，所述X轴方向与所述Y轴方向为平行于所述基底的平面上两个相互垂直的方向，所述第一子单元与所述第二子单元一一对应，每个所述第一子单元与对应的一个所述第二子单元相间隔，且每个所述第一子单元与对应的一个所述第二子单元的几何中心的连线与所述X轴方向的夹角在40°至50°之间；

且所述分束阵列满足以下条件式：

1＜B/A＜2.5；1＜E/D＜2.5；2＜D/A＜2.5；2＜E/B＜2.5；1＜A/C＜2；

其中，A为所述第二子单元于所述X轴方向上的最大尺寸，B为所述第二子单元于所述Y轴方向上的最大尺寸，C为所述第一子单元与所述第二子单元的最短距离，D为所述第一子单元于所述X轴方向上的最大尺寸，E为所述第一子单元于所述Y轴方向上的最大尺寸。

9.一种投射模组，其特征在于，包括光源以及如权利要求1-8任一项所述的衍射光学元件，所述衍射光学元件用于对所述光源发出的光线进行分束。

10.一种电子设备，其特征在于，包括接收模组以及如权利要求9所述的投射模组，所述投射模组用于向待测物体投射光线，所述接收模组用于接收被待测物体反射的光线。

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