CN113703175B - 衍射光学元件、投射模组及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种衍射光学元件、投射模组及电子设备，衍射光学元件包括基板和微透镜阵列，微透镜阵列包括多个微结构组，每个微结构组在垂直于基板的方向上的投影具有上侧边和下侧边，相邻的两个微结构组的上侧边对应波峰的最高点的距离为VP，微结构组满足：0.45≤VOA/VP≤0.66；0.33≤VOD/VP≤0.46；0.33≤VAE/VP≤0.45；其中，O为上侧边的波峰的最高点，D为上侧边波谷的最低点，A为下侧边的波峰的最高点，E为下侧边波谷的最低点，VOA为OA在第一方向上的长度，VOD为OD在第一方向的长度，VAE为AE在第一方向上的长度，上述的衍射光学元件，可以提升衍射光学元件的光学性能。

Description

衍射光学元件、投射模组及电子设备

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其是涉及一种衍射光学元件、投射模组及电子设备。

背景技术

飞行时间(Time of Flight，ToF)技术或结构光技术常用于深度检测或者三维检测中，利用投射模模组向被测物体投射光线，接收模组接收从被测物体反射的光线，从而获取被测物体的三维深度信息。衍射光学元件(Diffractive Optical Elements,DOE)是用于深度检测或三维检测光的发射模组中的核心器件，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，因而衍射光学元件的光学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，难以满足测量距离及测量精度的需求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明在于提出一种衍射光学元件，所述衍射光学元件可以提升衍射光学元件的光学性能。

本发明还提出一种具有上述衍射光学元件的投射模组。

本发明还提出一种具有上述投射模组的电子设备。

根据本发明实施例的衍射光学元件，用于将单束光分束为多束光，所述衍射光学元件包括：基板；微透镜阵列，所述微透镜阵列设在所述基板上，所述微透镜阵列包括多个微结构组，多个所述微结构组沿第一方向间隔开设置，每个所述微结构组在垂直于所述基板的方向上的投影，沿第二方向呈波浪式延伸，所述第一方向与所述第二方向互相垂直；在所述第一方向上，所述投影具有上侧边和下侧边，相邻的两个微结构组的上侧边的对应的波峰的最高点在所述第一方向上的距离为VP，所述微结构组满足以下条件：0.45≤VOA/VP≤0.66；0.33≤VOD/VP≤0.46；0.33≤VAE/VP≤0.45；其中，O为上侧边的波峰的最高点，D为上侧边波谷的最低点，A为下侧边的波峰的最高点，E为下侧边波谷的最低点，VOA为OA在所述第一方向上的长度，VOD为OD在所述第一方向的长度，VAE为AE在所述第一方向上的长度。

根据本发明实施例的衍射光学元件，在基板上设置有微透镜阵列，微透镜阵列包括多个沿第一方向间隔开设置的微结构组，通过对微结构组的设计使得衍射光学元件能够将单束光分束为多束光，例如，可以将单束光分束为3×2的多束光，从而实现基于散斑结构光或直接测量飞行时间(direct Time of Flight，dToF)技术的电子设备中所需的点阵投射，并且，采用上述的微结构组，衍射光学元件将单束光分束为3×2的多束光，由于衍射级次更少，因此分束形成的多束光能量差距更小，具有良好的均匀性，且能量较为集中，具有更远的探测距离，即衍射光学元件具备良好的光学性能，应用于三维检测技术中能够满足检测精度的需求。同时，满足上述条件式，能够合理的设计微结构组的形状，有利于提升衍射光学元件的光学性能。

在一些实施例中，所述上侧边或者所述下侧边相邻的两个波谷最低点在所述第二方向上的距离为HP；所述微结构组还满足以下条件：0.11≤HOB/HP≤0.28；0.22≤HAC/HP≤0.35；其中，O点所在的波峰与D点所在的波谷相邻，A点所在的波峰与E点所在的波谷相邻；B点位于所述上侧边，且B点位于O、D两点之间，O、B两点在第一方向上的长度，为O、D两点在所述第一方向上长度的一半；C点位于所述下侧边，且C点位于A、E两点之间，A、C两点在所述第一方向上的最大尺寸，为A、E两点在所述第一方向上长度的一半，HOB为OB在所述第二方向上的长度，HAC为AC在所述第二方向上的长度。

可以理解的是，上述条件参数会影响衍射光学元件的衍射角度，通过调整这些参数，即对呈波浪式延伸的微结构组的波形进行控制，从而可以有效调节衍射光学元件的衍射角度，从而适应不同的投射需求，进一步提升衍射光学元件的光学性能。

在一些实施例中，所述上侧边的OB段朝向远离所述下侧边的方向凸起，所述上侧边的BD段朝向所述下侧边的方向凹陷。可以理解的是，上侧边的波峰和波谷处连接的更加的平缓，有利于衍射光学元件的设计、加工和制造，提高衍射光学元件的良品率，降低衍射光学元件的成本，同时，还可以通过控制凸起和凹陷的弧度，调节进一步衍射光学元件的光学性能。

在一些可选的实施例中，所述下侧边的AC段朝向所述上侧边凸起，所述下侧边的CE段朝向远离所述上侧边凹陷。可以理解的是，下侧边的波峰和波谷处连接的更加的平缓，有利于衍射光学元件的设计、加工和制造，提高衍射光学元件的良品率，降低衍射光学元件的成本，同时，还可以通过控制凸起和凹陷的弧度，进一步调节衍射光学元件的光学性能。

在一些实施例中，至少部分的所述上侧边沿OA所在直线对称；和/或，至少部分的所述下侧边沿OA所在的直线对称。可以理解的是，至少部分的上侧边沿OA所在直线对称；和/或，至少部分的所述下侧边沿OA所在的直线对称，可以简化衍射光学元件的设计、加工和制造，提高衍射光学元件的良品率，降低衍射光学元件的成本，同时，还可以通过控制上侧边和下侧边的形状，进一步调节衍射光学元件的光学性能。

在一些实施例中，所述上侧边和所述下侧边均沿OA所在的直线对称，并且，所述上侧边与所述下侧边形状相同。。可以理解的是，所述上侧边和所述下侧边均沿OA所在的直线对称，并且，所述上侧边与所述下侧边形状相同，可以简化衍射光学元件的设计、加工和制造，提高衍射光学元件的良品率，降低衍射光学元件的成本，同时，还可以通过控制上侧边的形状，进一步调节衍射光学元件的光学性能。

在一些实施例中，所述微透镜阵列还满足以下条件式：2μm≤HP≤3.96μm、3.56μm≤VP≤6.8μm，且0.42≤HP/VP≤1。可以理解的是，通过对微透镜阵列的尺寸进行限制，可以调节衍射光学元件衍射效应，从而可以提升衍射光学元件的光学性能，并且，通过控制微结构组的尺寸，有利于提升衍射光学元件的良品率，降低衍射光学元件的成本，避免微结构组尺寸过小而导致微结构组的制造困难，或者，避免微结构组尺寸过大影响衍射效果。

在一些实施例中，光束穿过所述衍射光学元件时在所述第二方向上具有第一衍射角α，其中25°≤α≤35°；光束穿过所述衍射光学元件时在所述第一方向上具有第二衍射角β，其中，17.5°≤β≤27.5°。可以理解的是，通过调节衍射光学元件在第一方向和第二方向上的衍射角，有利于满足电子设备中投射角度的多样化需求，从而提升衍射光学元件的适用范围。

根据本发明实施例的投射模组，包括：壳体；光源以及上述的衍射光学元件，所述光源和所述衍射光学元件均设在所述壳体内，所述衍射光学元件用于对所述光源发出的光线分束。

根据本发明实施例的投射模组，通过设置上述的衍射光学元件，衍射光学元件能够将单束光分束为多束光并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探测距离及高检测精度的需求

根据本发明实施例的电子设备，包括：保护壳；上述的投射模组，所述投射模组设于所述保护壳内。

根据本发明实施例的电子设备，通过设置上述的衍射光学元件，衍射光学元件能够将单束光分束为多束光并具备良好的光学性能，因而电子设备能够满足探测距离及高检测精度的需求。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的衍射光学元件的示意图；

图2是根据本发明一个实施例的衍射光学元件的微结构单元的示意图；

图3是第一至第十二实施例中一个微结构单元的示意图；

图4是根据本发明一个实施例的衍射光学元件分束形成3×2多光束的示意图；

图5是根据本发明一个实施例的衍射光学元件在第二方向上衍射的示意图；

图6是根据本发明一个实施例的衍射光学元件在第一方向上衍射的示意图；

图7是根据本发明一个实施例的衍射光学元件的剖面示意图；

图8是根据本发明一个实施例的电子设备的示意图。

附图标记：

衍射光学元件100；基板10；微透镜阵列20；微结构组21；上侧边22、下侧边23；余胶层30；

电子设备1000；投射模组200；光源210；接收模组300；待测物体400。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。

如图1-图8所示，根据本发明实施例的衍射光学元件100，用于将单束光分束为多束光，例如，在本实施例中，当单束光朝向衍射元件100投射时，衍射光学元件100能够将单束光分束为3×2的多束光，3×2的多束光可以参考图4的示例图，这样形成的点阵光斑投射到待测物体400上后，供电子设备1000可以较好地获取待测物体400深度信息。衍射光学元件100可以包括基板10和微透镜阵列20，微透镜阵列20设在基板10上，基板10可以为任意适用的透光材质，例如，基板10可以为硅、二氧化硅、硼硅酸钠玻璃、蓝宝石等材料，本发明对基板10的材质不作限制。

如图1所示，微透镜阵列20包括多个微结构组21，多个微结构组21沿第一方向(参照图1中V方向)间隔开设置，每个微结构组21在垂直于基板10的方向上的投影，沿第二方向(参照图1中H方向)呈波浪式延伸，第一方向与第二方向互相垂直；可以理解的是，沿第二方向上以波浪式延伸的微结构组21在垂直于基板10方向上的投影轮廓具有多个交替出现的波峰和波谷。

如图1和图2所示，在第一方向上，每个微结构组21的投影具有上侧边22和下侧边23，相邻的两个微结构组21的上侧边22的对应的波峰的最高点在第一方向上的距离为VP，微结构组21满足以下条件：0.45≤VOA/VP≤0.66；0.33≤VOD/VP≤0.46；0.33≤VAE/VP≤0.45；其中，O为上侧边22的波峰的最高点，D为上侧边22波谷的最低点，A为下侧边23的波峰的最高点，E为下侧边23波谷的最低点，VOA为OA在第一方向上的长度，VOD为OD在第一方向的长度，VAE为AE在第一方向上的长度。需要说明的是，上侧边22和下侧边23可以为直线、曲线或其他线型，本发明实施例对此不作具体限定；VOA/VP可以小于VOD/VP，换言之，下侧边23波峰的最高点A可以高于上侧边22波谷的最低点D。

在一些实施例中，VOA/VP的取值可以为0.45、0.46、0.48、0.50、0.52、0.54、0.56、0.58、0.60、0.62、0.64、0.65、0.66等，

在一些实施例中，VOD/VP的取值可以为0.33、0.34、0.36、0.38、0.40、0.42、0.44、0.45、0.46等。

在一些实施例中，VAE/VP的取值可以为0.33、0.34、0.36、0.38、0.40、0.42、0.44、0.45等。

上述的衍射光学元件100，在基板10上设置有微透镜阵列20，微透镜阵列20包括多个沿第一方向间隔开设置的微结构组21，通过对微结构组21的设计使得衍射光学元件100能够将单束光分束为多束光，例如，可以将单束光分束为3×2的多束光，从而实现基于散斑结构光或直接测量飞行时间(direct Time of Flight，dToF)技术的电子设备1000中所需的点阵投射，并且，采用上述的微结构组21，衍射光学元件100将单束光分束为3×2的多束光，由于衍射级次更少，因此分束形成的多束光能量差距更小，具有良好的均匀性，且能量较为集中，具有更远的探测距离，即衍射光学元件100具备良好的光学性能，应用于三维检测技术中能够满足检测精度的需求。同时，满足上述条件式，能够合理的设计微结构组21的形状，有利于提升衍射光学元件100的光学性能。

可以理解的是，衍射光学元件100能够将朝向其投射的单束光分束为3×2的多束光，但本申请并未对3×2的多束光的投射方位做限定，在具体应用时，可根据需要获取的待测物体400特征进行选择，即衍射光学元件100投射的点阵可以是3×2的多束光，也可以是2×3的多束光。另外，需要说明的是，微透镜阵列20的面积以及微结构组21的数量可以根据入射光光斑的镜像尺寸进行调整，只要能够满足入射光束的分束需求即可，例如，当入射光束的光斑尺寸较大，可以增大微结构组21的数量，以及微透镜阵列20的面积，以使微结构阵列能够覆盖整个入射光束的光斑范围。

进一步需要说明的是，如图2所示的一个微结构单元T，以OA轴分为两侧，根据上述对点B、点C、点D、点E的描述可知，一个微结构单元T在OA轴的两侧均具有点B、点C、点D、点E，且两侧的点B、点C、点D、点E均满足上述关系式，也即一个微结构单元T在OA轴的两侧的VOA/VP、VOD/VP、VAE/VP的范围以及取值均满足上述实施例，因此，本申请不作赘述，且还需要说明的是，本申请的下述示例基于上述理由，也仅以一个微结构单元T在OA轴一侧作为示例性描述，下述实施例中不再重复说明。

如图2所示，在一些实施例中，上侧边22或者下侧边23相邻的两个波谷最低点在第二方向上的距离为HP，换言之，可以是上侧边22相邻两个波谷最低点在第二方向上的距离为HP，也可以是下侧边23相邻两个波谷最低点在第二方向的距离为HP，可以理解的是，还可以是上侧边22相邻两个波峰最高点在第二方向上的距离为HP，也可以是下侧边23相邻两个波峰最高点在第二方向上的距离为HP；微结构组21还满足以下条件：0.11≤HOB/HP≤0.28；0.22≤HAC/HP≤0.35；其中，O点所在的波峰与D点所在的波谷相邻，A点所在的波峰与E点所在的波谷相邻；B点位于上侧边22，，且B点位于O、D两点之间，O、B两点在第一方向上的长度，为O、D两点在第一方向上长度的一半；C点位于下侧边23，且C点位于A、E两点之间，A、C两点在第一方向上的长度，为A、E两点在第一方向上长度的一半，HOB为OB在第二方向上的长度，HAC为AC在第二方向上的长度。

在一些实施例中，HOB/HP的取值可以是0.11、0.12、0.14、0.16、0.18、0.20、0.22、0.24、0.26、0.27、0.28等；

在一些实施例中，HAC/HP的取值可以是0.22、0.23、0.25、0.27、0.29、0.31、0.33、0.34、0.35等；

可以理解的是，上述条件参数会影响衍射光学元件100的衍射角度，通过调整这些参数，即对呈波浪式延伸的微结构组21的波形进行控制，从而可以有效调节衍射光学元件100的衍射角度，从而适应不同的投射需求，进一步提升衍射光学元件100的光学性能。

请继续参照图2，在一些可选的实施例中，上侧边22的OB段朝向远离下侧边23的方向凸起，上侧边22的BD段朝向下侧边23的方向凹陷。由此，上侧边22的波峰和波谷处连接的更加的平缓，有利于衍射光学元件100的设计、加工和制造，提高衍射光学元件100的良品率，降低衍射光学元件100的成本，同时，还可以通过控制凸起和凹陷的弧度，调节进一步衍射光学元件100的光学性能。

请继续参照图2，在一些可选的实施例中，下侧边23的AC段朝向上侧边22凸起，下侧边23的CE段朝向远离上侧边22凹陷。由此，下侧边23的波峰和波谷处连接的更加的平缓，有利于衍射光学元件100的设计、加工和制造，提高衍射光学元件100的良品率，降低衍射光学元件100的成本，同时，还可以通过控制凸起和凹陷的弧度，进一步调节衍射光学元件100的光学性能。

如图2所示，在一些实施例中，至少部分的上侧边22沿OA所在直线对称，以微结构组21的一个微结构单元T为例，上侧边22从一个波谷到波峰再到相邻的波谷的范围内，上侧边22沿OA所在的直线对称。可以理解的是，可以是任意一个微结构单元T中，上侧边22沿OA所在的直线对称；还可以是一个微结构单元T中，部分上侧边22沿OA所在的直线对称，另一部分上侧边22不对称；可以是在一个微结构组21的所有的微结构单元T中，一部分微结构单元T的上侧边22沿多个微结构单元T中的一个微结构单元T的OA所在的直线对称，另一部分微结构单元T的上侧边22不对称；还可以是一个微结构组21的所有的微结构单元T中，所有的微结构单元T的上侧边沿任意一个微结构单元T的OA所在的直线对称。

可以理解的是，至少部分的上侧边22沿OA所在直线对称，可以简化衍射光学元件100的设计、加工和制造，提高衍射光学元件100的良品率，降低衍射光学元件100的成本，同时，还可以通过控制上侧边22的形状，进一步调节衍射光学元件100的光学性能。

需要说明的是，多个微结构单元T沿第二方向排布可以得到一个微结构组21，多个微结构组21沿第一方向排布可以得到微透镜阵列20。

如图2所示，在一些实施例中，至少部分的下侧边23沿OA所在直线对称。以微结构组21的一个微结构单元T为例，上侧边22和下侧边23从一个波谷到波峰再到相邻的波谷的范围内，下侧边23沿OA所在的直线对称。可以理解的是，可以是任意一个微结构单元T中，下侧边23沿OA所在的直线对称；还可以是一个微结构单元T中，部分下侧边23沿OA所在的直线对称，另一部分下侧边23不对称；可以是在一个微结构组21的所有的微结构单元T中，一部分微结构单元T的下侧边23沿多个微结构单元T中的一个微结构单元T的OA所在的直线对称，另一部分微结构单元T的下侧边23不对称；还可以是一个微结构组21的所有的微结构单元T中，所有的微结构单元T的下侧边23沿任意一个微结构单元T的OA所在的直线对称。

可以理解的是，至少部分的下侧边23沿OA所在直线对称，可以简化衍射光学元件100的设计、加工和制造，提高衍射光学元件100的良品率，降低衍射光学元件100的成本，同时，还可以通过控制下侧边23的形状，进一步调节衍射光学元件100的光学性能。

在一些实施例中，上侧边22和下侧边23可以均沿OA所在的直线对称，并且上侧边22和下侧边23的形状可以是相同，换言之，可以通过将上侧边22沿第一方向平移，使上侧边22与下侧边23重合，当然，本发明不限于此，上侧边22和下侧边23的形状也可以是不同的，或者一部分相同，一部分不同，例如，上侧边22的OB段与下侧边23的AC段相同，而上侧边22的BD段与下侧边23的CE段不同。

可以理解的是，上侧边22和下侧边23均沿OA所在的直线对称，并且，上侧边22与下侧边23形状相同，可以简化衍射光学元件100的设计、加工和制造，提高衍射光学元件100的良品率，降低衍射光学元件100的成本，同时，还可以通过控制上侧边22和下侧边23的形状，进一步调节衍射光学元件100的光学性能。

如图1所示，在一些实施例中，微结构组21还满足以下条件式：2μm≤HP≤3.96μm、3.56μm≤VP≤6.8μm，且0.42≤HP/VP≤1。例如，HP的取值可以是2μm、2.4μm、2.6μm、2.8μm、3.0μm、3.2μm、3.4μm、3.6μm、3.9μm、3.96μm等；VP的取值可以是3.56μm、3.6μm、4.0μm、4.4μm、4.8μm、5.2μm、5.6μm、6.0μm、6.4μm、6.8μm等；HP/VP的取值可以是0.42、0.43、0.5、0.6、0.7、0.7、0.9、0.99、1等。

可以理解的是，通过对微结构组21的尺寸进行限制，可以调节衍射光学元件100衍射效应，从而可以提升衍射光学元件100的光学性能，并且，通过控制微结构组21的尺寸，有利于提升衍射光学元件100的良品率，降低衍射光学元件100的成本，避免微结构组21尺寸过小而导致微结构组21的制造困难，或者，避免微结构组21尺寸过大影响衍射效果。

如图4-图6所示，在一些实施例中，光束穿过衍射光学元件100时在第二方向上具有第一衍射角α，其中25°≤α≤35°；光束穿过衍射光学元件100时在第一方向上具有第二衍射角β，其中，17.5°≤β≤27.5°。具体地，例如，第一衍射角α可以为25°、27.5°、30°、32.5°、35°等，第二衍射角β可以为17.5°、20°、22.5°、25°、27.5°等。可以理解的是，图4所示的衍射角度仅为示意，实际上，衍射角可以理解为光束入射衍射光学元件100方向和从衍射光学元件100出射的方向所形成的夹角。由此，通过调节衍射光学元件100在第一方向和第二方向上的衍射角，有利于满足电子设备1000中投射角度的多样化需求，从而提升衍射光学元件100的适用范围。

需要说明的是，光束通过衍射光学元件100后，在第二方向上存在光束的角度不发生变化的中心光束，具有第一衍射角α的两束光束位于中心光束的两侧。

如图8所示，根据本发明实施例的投射模组200，包括壳体(图未示)、光源210以及上述的衍射光学元件100，光源210和衍射光学元件100均设在壳体内，衍射光学元件100用于对光源210发出的光线分束。可以理解的是，衍射光学元件100设置于光源210的出光侧，衍射光学元件100能够将单束光分束为多束光并具备良好的光学性能，因而投射模组200应用于电子设备1000中能够满足探测距离及高检测精度的需求。具体地，光源210可以为VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，垂直腔表面发射激光器)或LED(LightEmitting Diode，发光二极管)，本发明对此不作具体限定。

请继续参照图8，根据本发明实施例的电子设备1000，包括保护壳(图未示)和上述的投射模组200，投射模组200设于保护壳内。可以理解的是，通过设置上述的衍射光学元件100，衍射光学元件100能够将单束光分束为多束光并具备良好的光学性能，因而电子设备1000能够满足探测距离及高检测精度的需求。具体地，投射模组200可以向待测物体400投射3×2的光束，光束经待测物体400反射后被接收模组300接收，电子设备1000可以采用散斑结构光技术或dToF技术，借助投射的点阵光斑获取待测物体400的深度信息，从而实现三维检测功能。

电子设备1000可以是手机、平板电脑或者智能穿戴设备等，本发明对电子设备1000的具体类型不做限制。

基于上述记载，本发明提供了T1-T12共12个具体的优选实施例进行说明，各实施例的衍射角度如表1所示，第一衍射角α共选取了三组不同的角度，分别为25°、30°和35°；第二衍射角β共选取了五组不同的角度，分别为17.5°、20°、22.5°、25°、27.5°。

在表1中，T1为第一实施例中衍射光学元件100的衍射角选型，且在T1中，衍射光学元件100的衍射角为25°×17.5°，T2为第二实施例中衍射光学元件100的衍射角选型，在T2中，衍射光学元件100的衍射角为25°×20.5°。同理，T3-T12分别为第三实施例至第十二实施例中衍射光学元件100的衍射角选型，可以理解的是，衍射光学元件100的衍射角度为35°×27.5°，则发射模组的投射角度为70°×55°，即发射模组在第一方向投射的最大角度为55°，发射模组在第二方向上投射的最大角度为70°。

表1

图示3出了第一实施例到第十二实施例中微结构单元的示意图，即对应不同衍射角度的微结构单元的形状示意图，同理，T1表示第一实施例中微结构单元的示意图，T2表示第二实施例中微结构单元的示意图，T3表示第三实施例中微结构单元的示意图，以此类推。

请参阅表2，各实施例中微结构的尺寸特征由表2给出，表2中尺寸的数值单位均为nm，表2中微结构的尺寸特征均满足上述各条件式，表中，T1所在行的参数为第一实施例中微结构单元的参数数值，T2所在行的参数为第二实施例中微结构单元的参数数值，T3所在行的参数为第三实施例中微结构单元的参数数值，以此类推。由表2可以看出，通过调整微结构单元的尺寸特征，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1000的投射需求。

表2

根据表2的数据，可以而得到表3中的数据，请参阅表3，表3为表2中T1-T12实施例中一些参数的比值，表3中所有数据均进行了四舍五入并保留两位小数的处理。表3中微结构单元的各尺寸之间的比值均满足上述各条件式。

表3

实施例	VOA/VP	VOD/VP	HOB/HP	VAE/VP	HAC/HP
						T1	0.6	0.37	0.17	0.36	0.23
T2	0.51	0.38	0.18	0.38	0.27
						T3	0.53	0.39	0.21	0.38	0.26
T4	0.56	0.39	0.22	0.38	0.23
						T5	0.55	0.39	0.25	0.38	0.23
T6	0.57	0.38	0.14	0.37	0.22
						T7	0.56	0.39	0.16	0.38	0.25
T8	0.5	0.42	0.22	0.41	0.35
						T9	0.5	0.37	0.18	0.37	0.26
T10	0.56	0.39	0.13	0.38	0.24
						T11	0.51	0.37	0.13	0.36	0.27
T12	0.52	0.38	0.14	0.37	0.24
						max	0.6	0.42	0.25	0.41	0.35
min	0.5	0.37	0.13	0.36	0.22
						average	0.54	0.38	0.18	0.38	0.23

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，选择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透镜阵列，例如，当需要60°×45°的视场角时，可以采用第七实施例T7，T7在H方向上的衍射角30°，即T7在H方向上光束的张角为60°，T7在V方向上的衍射角为22.5°，即T7在V方向上光束的张角为45°，也即可以实现60°×45°的视场角，对应表2与表3中的参数可以相应制得所需的60°×45°的衍射光学元件100。其他实施例与T7类似，此处就不再一一赘述。

图7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，只要能够在基板10上形成微透镜阵列20即可，例如，在透镜阵列由基板10表面的多个凸起的微结构组21构成，则模具具有于微结构阵列形状像对应的凹陷结构，在基板10上涂覆光刻胶，从而通过模具采用纳米压印技术将基板10上的光刻胶压印形成微透镜阵列20，需要说明的是，微透镜阵列20还可以由基板10表面凹陷形成的多个微结构组21构成，则模具具有与微透镜阵列20形状相对应的凸起结构。

进一步地，为配合制造工艺，顺利生产微透镜阵列20并避免损伤基板10，通过光刻胶制得微透镜阵列20后，基板10与微结构组21之间还会留有光刻胶形成的余胶层30，如7图所示，基板10的表面覆盖有余胶层30，微透镜阵列20形成于余胶层30上，在一些实施例中，基板10的厚度在0.2mm-0.5mm之间，具体可以为0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm等，余胶层30的厚度在0.2μm-0.5μm之间，具体可以为0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm等，微结构组21的高度，即微结构组21在垂直于余胶层30表面的方向上的尺寸在0.6μm-1μm之间，具体可以为0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm等，如此配置，有利于配合制造工艺顺利在基板10上形成微透镜阵列20，也能够使得制得的衍射光学元件100具备足够的结构强度。

根据本发明实施例的投射模组200，包括光源210及上述实施例的衍射光学元件100，光源210可以为垂直腔面发射激光器。垂直腔面发射激光器体积小，有利于发射模组的小型化。衍射光学元件100位于光源210的出光侧，光源210发出的光线经衍射光学元件100衍射后，形成3×2的衍射光斑，并且，通过调节衍射光学元件100中微结构单元的尺寸特征，能够调节衍射光学元件100的衍射角，从而满足不同场景的投射需求。

本发明实施例还提供一种电子设备1000，包括接收模组300上述实施例的投射模组200，电子设备1000可以采用散斑结构光或dToF等技术获取被测物体的深度信息，通过投射模组200发射出3×2的光斑，并将光斑投射至待测物体400上，待测物体400将光线反射后，接收模组300接收反射的光线，并根据接收的光信号计算被测物体的深度信息，从而实现三维检测功能。电子设备1000可以是手机、平板电脑或智能穿戴设备等，本发明对于电子设备1000的具体类型不作限制。

根据本发明实施例的衍射光学元件、投射模组及电子设备的其他构成及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“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，还可以是通信；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。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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

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

基板；

微透镜阵列，所述微透镜阵列设在所述基板上，所述微透镜阵列包括多个微结构组，多个所述微结构组沿第一方向间隔开设置，每个所述微结构组在垂直于所述基板的方向上的投影，沿第二方向呈波浪式延伸，所述第一方向与所述第二方向互相垂直；

在所述第一方向上，所述投影具有上侧边和下侧边，相邻的两个微结构组的上侧边对应波峰的最高点在所述第一方向上的距离为VP，

所述微结构组满足以下条件：

0.45≤VOA/VP≤0.66；0.33≤VOD/VP≤0.46；0.33≤VAE/VP≤0.45；其中，O为上侧边的波峰的最高点，D为上侧边波谷的最低点，A为下侧边的波峰的最高点，E为下侧边波谷的最低点，VOA为OA在所述第一方向上的长度，VOD为OD在所述第一方向的长度，VAE为AE在所述第一方向上的长度，

所述上侧边或者所述下侧边相邻的两个波谷最低点在所述第二方向上的距离为HP；

所述微结构组还满足以下条件：0.11≤HOB/HP≤0.28；0.22≤HAC/HP≤0.35；

其中，O点所在的波峰与D点所在的波谷相邻，A点所在的波峰与E点所在的波谷相邻；B点位于所述上侧边，且B点位于O、D两点之间，O、B两点在第一方向上的长度，为O、D两点在所述第一方向上长度的一半；C点位于所述下侧边，且C点位于A、E两点之间，A、C两点在所述第一方向上的长度，为A、E两点在所述第一方向上长度的一半，HOB为OB在所述第二方向上的长度，HAC为AC在所述第二方向上的长度。

2.根据权利要求1所述的衍射光学元件，其特征在于，所述上侧边的OB段朝向远离所述下侧边的方向凸起，所述上侧边的BD段朝向所述下侧边的方向凹陷。

3.根据权利要求1所述的衍射光学元件，其特征在于，所述下侧边的AC段朝向所述上侧边凸起，所述下侧边的CE段朝向远离所述上侧边凹陷。

4.根据权利要求1所述的衍射光学元件，其特征在于，至少部分的所述上侧边沿OA所在直线对称；

和/或，至少部分的所述下侧边沿OA所在直线对称。

5.根据权利要求4所述的衍射光学元件，其特征在于，所述上侧边和所述下侧边均沿OA所在的直线对称，并且，所述上侧边与所述下侧边形状相同。

6.根据权利要求1所述的衍射光学元件，其特征在于，所述微透镜阵列还满足以下条件式：

2μm≤HP≤3.96μm、3.56μm≤VP≤6.8μm，且0.42≤HP/VP≤1。

7.根据权利要求1-6任一项所述的衍射光学元件，其特征在于，

光束穿过所述衍射光学元件时在所述第二方向上具有第一衍射角α，其中25°≤α≤35°；

光束穿过所述衍射光学元件时在所述第一方向上具有第二衍射角β，其中，17.5°≤β≤27.5°。

8.一种投射模组，其特征在于，包括：

壳体；

光源以及如权利要求1-7任一项所述的衍射光学元件，所述光源和所述衍射光学元件均设在所述壳体内，所述衍射光学元件用于对所述光源发出的光线分束。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

保护壳；

如权利要求8所述的投射模组，所述投射模组设于所述保护壳内。

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