CN212379600U - 衍射光学元件、tof深度传感器、光学系统及装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种衍射光学元件、TOF深度传感器、光学系统及装置。上述衍射光学元件，通过在基底上形成若干个岛状结构，并且每一个所述岛状结构在所述基底上的投影覆盖至少四个像素区域，确保了衍射光学元件的微结构中没有孤岛结构，即确保了衍射光学元件的微结构中没有特别小的凸起结构，有利于通过纳米压印光刻技术进行大量的复制。上述衍射光学元件抑制了孤立岛状结构的产生，即确保了每一个岛状结构的尺寸，进而确保了所述岛状结构离模时不易残留孤岛结构并且不易被拔除。

Description

衍射光学元件、TOF深度传感器、光学系统及装置

技术领域

本申请涉及光学元件设计技术领域，特别是涉及一种衍射光学元件、TOF深度传感器、光学系统及装置。

背景技术

衍射光学器件用于诸如光学存储、处理、感测和通信的许多应用中。衍射光学元件(Diffractive Optical Element，DOE)是薄的相位元件，该薄的相位元件借助于干涉和衍射来操作，以产生光的任意分布或帮助光学系统中的设计。DOE设计可以与激光器(例如，高功率激光器)一起应用。此外，DOE用于波整形(waveshaping)。例如，DOE能够在束整形和束轮廓修改中用作多斑分束器。DOE能够将单个激光束变换为各种简单或复杂结构的光图案。DOE在不同应用领域中呈现了无穷的可能性。虽然诸如镜子和透镜的标准折射光学元件经常是笨重的、昂贵的并且限制于特定使用，但是DOE总体是重量轻、紧凑、易于复制并且能够调制复杂的波形。DOE在操纵多谱信号中也是有用的。

传统的DOE结构包括基底和形成于基底上岛状结构。但是，传统的DOE结构在离模时岛状结构容易被拔离并且易残留孤岛结构，孤岛结构为尺寸特别小的凸起结构。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统的DOE结构在离模时容易被拔离并且易残留孤岛结构的技术问题，提供一种衍射光学元件、TOF深度传感器、光学系统及装置。

一种衍射光学元件，包括：

基底，划分为若干个像素区域；

若干个岛状结构，形成于所述基底且呈阵列排布，每一个所述岛状结构在所述基底上的投影覆盖至少四个像素像素区域。

上述衍射光学元件，通过在基底上形成若干个岛状结构，并且每一个所述岛状结构在所述基底上的投影覆盖至少四个像素区域，确保了衍射光学元件的微结构中没有孤岛结构，即确保了衍射光学元件的微结构中没有特别小的凸起结构，有利于通过纳米压印光刻技术进行大量的复制。上述衍射光学元件抑制了孤立岛状结构的产生，即确保了每一个岛状结构的尺寸，进而确保了所述岛状结构离模时不易残留孤岛结构并且不易被拔除。

在其中一个实施例中，所述衍射光学元件形成的亮点为3*3阵列排布。

通过将所述衍射光学元件形成的亮点设置为3*3阵列排布，可以使得单点激光散斑经所述衍射光学元件投射后形成3*3的投影散斑，以确保没有过多的高阶散斑，提高了衍射效率。

在其中一个实施例中，所述像素区域的尺寸为190nm-200nm。

将所述像素区域的尺寸设置为190nm-200nm，可以使得每一个岛状结构的外边缘平滑，以进一步地确保所述岛状结构离模时不易被拔除。

在其中一个实施例中，每一个所述岛状结构沿垂直于所述基底方向的高度为450nm-750nm，或者900nm-1μm。

将每一个所述岛状结构沿垂直于所述基底方向的高度设置为450nm-750nm，或者900nm-1μm，可以确保操作波长的范围在1um～900nm和750～450nm内。操作波长在此范围内时确保了光强分布，进而提高讯杂比。

在其中一个实施例中，相邻两个所述岛状结构之间的中心距离为2.5μm-5μm。

将相邻两个所述岛状结构之间的中心距离设置为2.5μm-5μm，保证了所述衍射光学元件的投影散斑的视场角的范围为40°-68°，重复周期小，进而提高了衍射效率。

在其中一个实施例中，任意两个所述岛状结构的一致性大于82％。

任意两个所述岛状结构的一致性大于82％，即所有的岛状结构具有相似的结构参数，提高了对位容忍度。

在其中一个实施例中，每一个所述岛状结构为狗骨头状或者蝴蝶结状。

每一个所述岛状结构为狗骨头状或者蝴蝶结状，没有孤岛结构且每一个岛状结构的外边缘的平滑，以进一步地确保所述岛状结构离模时不易残留孤岛结构并且不易被拔除。

一种TOF深度传感器，包括：

激光投射器，用于向被探测空间投射带有相位信息的周期红外激光信号；

如上述实施例中任一项所述的衍射光学元件，设置于所述激光投射器出光方向，用于将一束入射红外激光信号均匀的分配成L束出射红外激光信号，每一束出射红外激光信号投射至被测目标后，形成反射信号，其中L为大于1的正整数；以及

图像传感器，用于根据所述出射红外激光信号和所述出射红外激光信号的反射信号获取深度信息。

上述TOF深度传感器，通过采用衍射光学元件对入射激光进行分束投射激光散斑的方式，替代了现有的通过扩散片实现的泛光照明，提高了测距时的抗干扰能力。并且，上述衍射光学元件抑制了孤立岛状结构的产生，即确保了每一个岛状结构的尺寸，进而确保了所述岛状结构离模时不易残留孤岛结构并且不易被拔除。

一种光学系统，包括上述实施例中任一项所述的衍射光学元件。

上述光学系统中的衍射光学元件，通过在基底上形成若干个岛状结构，并且每一个所述岛状结构在所述基底上的投影覆盖至少四个像素区域，确保了衍射光学元件的微结构中没有孤岛结构，即确保了衍射光学元件的微结构中没有特别小的凸起结构，有利于通过纳米压印光刻技术进行大量的复制。上述衍射光学元件抑制了孤立岛状结构的产生，即确保了每一个岛状结构的尺寸，进而确保了所述岛状结构离模时不易残留孤岛结构并且不易被拔除。

一种光学装置，包括上述实施例所述的光学系统。

上述光学装置，通过在基底上形成若干个岛状结构，并且每一个所述岛状结构在所述基底上的投影覆盖至少四个像素区域，确保了衍射光学元件的微结构中没有孤岛结构，即确保了衍射光学元件的微结构中没有特别小的凸起结构，有利于通过纳米压印光刻技术进行大量的复制。上述衍射光学元件抑制了孤立岛状结构的产生，即确保了每一个岛状结构的尺寸，进而确保了所述岛状结构离模时不易残留孤岛结构并且不易被拔除。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统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为一个实施例中衍射光学元件平面结构示意图；

图2为一个实施例中衍射光学元件三维结构示意图；

图3为一个实施例中衍射光学元件亮点分布图；

图4为一个实施例中TOF深度传感器的结构示意图；

图5为一个实施例中TOF深度传感器中的激光投射器的错位排列8x8个发光点排布示意图；

图6为一个实施例中TOF深度传感器中的激光投射器的错位排列8x8个发光点经衍射光学元件投影后的散斑分布图。

主要元件附图标号说明

衍射光学元件 100

基底 10

像素区域 110

岛状结构 20

激光投射器 200

图像传感器 300

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请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申请。但是本申请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申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一获取模块称为第二获取模块，且类似地，可将第二获取模块称为第一获取模块。第一获取模块和第二获取模块两者都是获取模块，但其不是同一个获取模块。

需要说明的是，当元件被称为“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。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在一个实施例中，如图1所示，本申请提供一种衍射光学元件100。所述衍射光学元件100包括基底10和若干个岛状结构20。

具体的，请一并参见图2，所述基底10划分为若干个像素区域110。每一个像素区域110指能够构建所述岛状结构的最小单元。所述若干个岛状结构20形成于所述基底10。所述若干个岛状结构20阵列排布。每一个所述岛状结构20在所述基底10上的投影覆盖至少四个像素区域110。

可以理解的是，所述基底10的结构不做具体限定。在一个可选地实施例中，所述基底10为光透射基底10(例如透明基底10)。所述基底10可以为硅晶体或者二氧化硅的薄片。所述基底10的材料可以是鹏硅酸钠玻璃、蓝宝石或者熔融硅石中的一种或者多种。

可以理解的是，所述基底10还可以包括电介质材料层、光透明材料层或者抗反射材料层。所述抗反射材料在光行进通过所述衍射光学元件100时减小反射。在一个可选地实施例中，形成所述抗反射材料层的材料可以是二氧化钛。

可以理解的是，可以利用标准的光刻工艺在所述基底10上形成每一个所述岛状结构20。所述若干个岛状结构20的形状不做具体限定，只要每一个所述岛状结构20在所述基底10上的投影覆盖至少四个像素区域110以确保了衍射光学元件100的微结构中没有特别小的凸起结构即可。在其中一个可选地实施例中，每一个所述岛状结构20为狗骨头状或者蝴蝶结状。每一个所述岛状结构20为狗骨头状或者蝴蝶结状，没有孤岛结构且每一个岛状结构20的外边缘的平滑，以进一步地确保所述岛状结构20离模时不易残留孤岛结构并且不易被拔除。如图2所示，每一个所述岛状结构20与所述基底10相对的表面可以为平面。即每一个所述岛状结构20可以为一个台状结构。若干个岛状结构20不局限于等间隔阵列排布。

在一个可选地实施例中，所述岛状结构20可以通过实施以下步骤来进行制备：首先涂覆聚合物；其次使用具有所述岛状结构20的三维(3-D)轮廓的掩膜来进行纳米压印(imprint)；最后进行刻蚀。可以以N个光刻步骤来制作/构建3-D纳米压印掩模。

可以理解的是，为了制备所述衍射光学元件100，需要获得所述衍射光学元件100的设计数据。具体的，可以通过控制器例如计算机或者微处理器等设备获得所述衍射光学元件100的设计数据。例如通过在计算机写入相应的控制程序以此控制每一个所述岛状结构20在所述基底10上的投影覆盖至少四个像素区域110。

可选地，获得所述衍射光学元件100的设计数据的步骤可以为，确定初始参数。并根据点阵要求生成点阵目标图，确定点阵数量及分布位置。对所述点阵目标图中的每一个点的光强和坐标进行调整。具体的，以预设亮点分布为优化目标值，通过修正强度函数对每一个点的光强和坐标进行调整，循环迭代至目标误差值收敛，以生成所述衍射光学元件100的岛状结构20。判断每一个所述岛状结构20在所述基底上的投影是否覆盖至少四个像素区域110。当所述岛状结构20在所述基底上的投影覆盖的像素区域110数量小于四个时，将当前岛状结构20进行移除，以生成满足要求的岛状结构20，进而输出DOE相位图。所述DOE相位图中包括所述衍射光学元件100的设计数据。

当然可以理解的是，由于每一次迭代均会形成一个岛状结构20。判断每一个所述岛状结构20在所述基底上的投影是否覆盖至少四个像素区域110的步骤可以是在完成循环迭代的步骤之后。判断每一个所述岛状结构20在所述基底上的投影是否覆盖至少四个像素区域110的步骤还可以是在任意一次迭代的步骤之后。具体的，所述初始参数可以包括入射光强分布，波长，光斑数量，发射角度，工作距离，发光源的空间坐标，光学镜头参数。以产生散斑的角度频率散布图做为目标(例如，如图3所示)，利用反傅立叶变换使频域回到空间域(DOE域)，带入入射光强分布，其中随机相位以渐进法带入

其中，W1，W2为权重，

为新相位,

为n-1次叠代的相位，

为第n次叠代的相位。再以傅立叶变换使之回到频率，将目标带入修正强度，迭代3～5次后，在空间域搜寻所述孤岛结构，当所述岛状结构20的面积小于4个像素区域110的面积是视为孤岛结构，将当前岛状结构20进行移除，重复迭代，若目标误差值收敛，则完成迭代，输出DOE相位图。

上述衍射光学元件100，通过在基底10上形成若干个岛状结构20，并且每一个所述岛状结构20在所述基底10上的投影覆盖至少四个像素区域110，确保了衍射光学元件100的微结构中没有孤岛结构，即确保了衍射光学元件100的微结构中没有特别小的凸起结构，有利于通过纳米压印光刻技术进行大量的复制。上述衍射光学元件100抑制了孤立岛状结构20的产生，即确保了每一个岛状结构20的尺寸，进而确保了所述岛状结构20离模时不易残留孤岛结构并且不易被拔除。

请参见图3，在其中一个实施例中，所述衍射光学元件100形成的亮点为3*3阵列排布。所述亮点为通过采用衍射光学元件100对入射激光进行分束投射出的激光散斑。即所述衍射光学元件100点阵数量为9，每点等强度分布。所述衍射光学元件100形成的亮点的数量及分布位置与每一个所述岛状结构20的位置及光强的大小有关。所述光强的大小与操作波长的值有关。而且，所述操作波长的值受到每一个所述岛状结构20沿垂直于所述基底10方向的深度影响。因此，所述衍射光学元件100形成的亮点的数量及分布位置与每一个所述岛状结构20的位置及每一个所述岛状结构20的深度有关。

本实施例中，通过将所述衍射光学元件100形成的亮点设置为3*3阵列排布，可以使得单点激光散斑经所述衍射光学元件100投射后形成3*3的投影散斑，以确保没有过多的高阶散斑，提高了衍射效率。

在其中一个实施例中，所述像素区域110的尺寸为190nm-200nm。可以理解的是，当所述像素区域110为圆形时，所述像素区域110的尺寸为圆形区域的直径的长度。当所述像素区域110为矩形时，所述像素区域110的尺寸为矩形区域的对角线的长度。需要通过刻蚀，以制备所述岛状结构20。每一次刻蚀过程中，可以刻蚀掉所述像素区域110的整数倍。如果所述像素区域110的尺寸太大，很容易使得每一个岛状结构20形成锯齿状的外边缘。锯齿状的外边缘会导致所述岛状结构20离模时易被拔除。因此，将所述像素区域110的尺寸设置为190nm-200nm，可以使得每一个岛状结构20的外边缘平滑，以进一步地确保所述岛状结构20离模时不易被拔除。

在其中一个实施例中，每一个所述岛状结构20沿垂直于所述基底10方向的高度为450nm-750nm，或者900nm-1μm。

将每一个所述岛状结构20沿垂直于所述基底10方向的高度设置为450nm-750nm，或者900nm-1μm，可以确保操作波长的范围在1um～900nm和750～450nm内。操作波长在此范围内时确保了光强分布，进而提高信号讯杂比。

在其中一个实施例中，相邻两个所述岛状结构20之间的中心距离为2.5μm-5μm。

可以理解的是，当所述岛状结构20为对称结构时，相邻两个所述岛状结构20之间的中心距离可以为两个所述岛状结构20的中心点的距离。当所述岛状结构20为非对称结构时，相邻两个所述岛状结构20之间的中心距离可以为一个所述岛状结构20的某一位置到另一个所述岛状结构20的相同位置之间的距离。相邻两个所述岛状结构20之间的中心距离为2.5μm-5μm即为最小单位周期，将相邻两个所述岛状结构20之间的中心距离设置为2.5μm-5μm，保证了所述衍射光学元件100的投影散斑的视场角的范围为40°-68°，重复周期小，进而提高了衍射效率。

在其中一个实施例中，任意两个所述岛状结构20的一致性大于82％。即任意两个所述岛状结构20的相似度大于82％，即所有的岛状结构20具有相似的结构参数，提高了对位容忍度。

本申请提供一种衍射光学元件。所述衍射光学元件的包括基底10和若干个岛状结构20。若干个岛状结构20等间隔阵列排列。所述像素区域110的尺寸为3μm。此种设置可以使得每一个岛状结构20的外边缘平滑，以进一步地确保所述岛状结构20离模时不易被拔除。每一个所述岛状结构20沿垂直于所述基底10方向的高度为0.94μm。可以确保操作波长为0.94μm。此种确保了光强分布，进而提高信号讯杂比。相邻两个所述岛状结构20之间的中心距离为4.7μm，保证了所述衍射光学元件100的投影散斑的视场角。即FOV：H：57.68°；V：48.84°。重复周期小，进而提高了衍射效率。上述衍射光学元件100形成的亮点设置为3*3阵列排布，可以使得单点激光散斑经所述衍射光学元件100投射后形成3*3的投影散斑，以确保没有过多的高阶散斑，提高了衍射效率。

上述衍射光学元件100，通过在基底10上形成若干个岛状结构20，并且每一个所述岛状结构20在所述基底10上的投影覆盖至少四个像素区域110，确保了衍射光学元件100的微结构中没有孤岛结构，即确保了衍射光学元件100的微结构中没有特别小的凸起结构，有利于通过纳米压印光刻技术进行大量的复制。上述衍射光学元件100抑制了孤立岛状结构20的产生，即确保了每一个岛状结构20的尺寸，进而确保了所述岛状结构20离模时不易残留孤岛结构并且不易被拔除。

请参见图4，本申请提供一种TOF深度传感器。所述TOF深度传感器包括激光投射器200、衍射光学元件100以及图像传感器300。

所述激光投射器200用于向被探测空间投射带有相位信息的周期红外激光信号。所述衍射光学元件100设置于所述激光投射器200出光方向。所述衍射光学元件100用于将一束入射红外激光信号均匀的分配成L束出射红外激光信号。每一束出射红外激光信号投射至被测目标后，形成反射信号。其中L为大于1的正整数。所述图像传感器300用于根据所述出射红外激光信号和所述出射红外激光信号的反射信号获取深度信息。

所述衍射光学元件100包括基底10和若干个岛状结构20。所述基底10划分为若干个像素区域110。每一个像素区域110指能够构建所述岛状结构的最小单元。所述若干个岛状结构20形成于所述基底10。所述若干个岛状结构20阵列排布。每一个所述岛状结构20在所述基底10上的投影覆盖至少四个像素区域110。

可以理解的是，所述基底10的结构不做具体限定。在一个可选地实施例中，所述基底10为光透射基底10(例如透明基底10)。所述基底10可以为硅晶体或者二氧化硅的薄片。所述基底10的材料可以是鹏硅酸钠玻璃、蓝宝石或者熔融硅石中的一种或者多种。

可以理解的是，所述基底10还可以包括电介质材料层、光透明材料层或者抗反射材料层。所述抗反射材料在光行进通过所述衍射光学元件100时减小反射。在一个可选地实施例中，形成所述抗反射材料层的材料可以是二氧化钛。

可以理解的是，可以利用标准的光刻工艺在所述基底10上形成每一个所述岛状结构20。所述若干个岛状结构20的形状不做具体限定，只要每一个所述岛状结构20在所述基底10上的投影覆盖至少四个像素区域110以确保了衍射光学元件100的微结构中没有特别小的凸起结构即可。在其中一个可选地实施例中，每一个所述岛状结构20为狗骨头状或者蝴蝶结状。每一个所述岛状结构20为狗骨头状或者蝴蝶结状，没有孤岛结构且每一个岛状结构20的外边缘的平滑，以进一步地确保所述岛状结构20离模时不易残留孤岛结构并且不易被拔除。如图2所示，每一个所述岛状结构20与所述基底10相对的表面可以为平面。即每一个所述岛状结构20可以为一个台状结构。若干个岛状结构20不局限于等间隔阵列排布。

在一个可选地实施例中，所述岛状结构20可以通过实施以下步骤来进行制备：首先涂覆聚合物；其次使用具有所述岛状结构20的三维(3-D)轮廓的掩膜来进行纳米压印(imprint)；最后进行刻蚀。可以以N个光刻步骤来制作/构建3-D纳米压印掩模。

可以理解的是，为了制备所述衍射光学元件100，需要获得所述衍射光学元件100的设计数据。具体的，可以通过控制器例如计算机或者微处理器等设备获得所述衍射光学元件100的设计数据。例如通过在计算机写入相应的控制程序以此控制每一个所述岛状结构20在所述基底10上的投影覆盖至少四个像素区域110。

可选地，获得所述衍射光学元件100的设计数据的步骤可以为，确定初始参数。并根据点阵要求生成点阵目标图，确定点阵数量及分布位置。对所述点阵目标图中的每一个点的光强和坐标进行调整。具体的，以预设亮点分布为优化目标值，通过修正强度函数对每一个点的光强和坐标进行调整，循环迭代至目标误差值收敛，以生成所述衍射光学元件100的岛状结构20。判断每一个所述岛状结构20在所述基底上的投影是否至少覆盖四个像素区域110。当所述岛状结构20在所述基底上的投影覆盖的像素区域110数量小于四个时，将当前岛状结构20进行移除，以生成满足要求的岛状结构20，进而输出DOE相位图。所述DOE相位图中包括所述衍射光学元件100的设计数据。

当然可以理解的是，由于每一个迭代均会形成一个岛状结构20。判断每一个所述岛状结构20在所述基底上的投影是否至少覆盖四个像素区域110的步骤可以是在完成循环迭代的步骤之后。判断每一个所述岛状结构20在所述基底上的投影是否至少覆盖四个像素区域110的步骤还可以是在任意一次迭代的步骤之后。具体的，所述初始参数可以包括入射光强分布，波长，光斑数量，发射角度，工作距离，发光源的空间坐标，光学镜头参数。以产生散斑的角度频率散布图做为目标(例如，如图3所示)，利用反傅立叶变换使频域回到空间域(DOE域)，带入入射光强分布，其中随机相位以渐进法带入

其中，W1，W2为权重，

为新相位,

为n-1次叠代的相位，

为第n次叠代的相位。再以傅立叶变换使之回到频率，将目标带入修正强度，迭代3～5次后，在空间域搜寻所述孤岛结构，当所述岛状结构20的面积小于4个像素区域110的面积是视为孤岛结构，将当前岛状结构20进行移除，重复迭代，若目标误差值收敛，则完成迭代，输出DOE相位图。

上述TOF深度传感器，通过采用衍射光学元件100对入射激光进行分束投射激光散斑的方式，替代了现有的通过扩散片实现的泛光照明，提高了测距时的抗干扰能力。并且，上述衍射光学元件100抑制了孤立岛状结构20的产生，即确保了每一个岛状结构20的尺寸，进而确保了所述岛状结构20离模时不易残留孤岛结构并且不易被拔除。

目前主流的ToF发射器件，是由VCSEL加上Diffuser光学扩散片所构成。可以侦测人脸或者3D物体形貌。但是若遇到环境反射杂光，就会影响到判定结果。本实施例通过采用DOE将调制后的入射激光均匀地分配成L束出射光，子光束到达目标后形成激光散斑，并控制激光散斑投射出的图案，通过激光散斑与图像传感器300的像素位置和视场匹配，计算入射光与出射光的相位差，获取深度信息。相同功耗下使光线的单位面积能量更高，提高信噪比。

可以理解的是，L束出射光可以为9束出射光。即所述衍射光学元件100形成的亮点为3*3阵列排布。如图5所示，当所述激光投射器200有1/2pitch的错位排列8*8个发光点。经所述衍射光学元件100后形成24*24束出光束。24*24束出光束在距离所述衍射光学元件10070cm的被测目标上形成如图6所示的24*24的散斑分布。

通过将所述衍射光学元件100形成的亮点设置为3*3阵列排布，可以使得单点激光散斑经所述衍射光学元件100投射后形成3*3的投影散斑，以确保没有过多的高阶散斑，以提高信号讯杂比。例如，3*3的投影散斑，每个点能量为总能量除以九。假设输出功率为3W时，分给9投影散斑，每个投影散斑点分1/3W。如此相较于背景光噪声(<1mW)讯杂比自然提高。

本申请提供一种光学系统。上述光学系统包括上述实施例中任一项所述的衍射光学元件100。

上述光学系统中的衍射光学元件100，通过在基底10上形成若干个岛状结构20，并且每一个所述岛状结构20在所述基底10上的投影覆盖至少四个像素区域110，确保了衍射光学元件100的微结构中没有孤岛结构，即确保了衍射光学元件100的微结构中没有特别小的凸起结构，有利于通过纳米压印光刻技术进行大量的复制。上述衍射光学元件100抑制了孤立岛状结构20的产生，即确保了每一个岛状结构20的尺寸，进而确保了所述岛状结构20离模时不易残留孤岛结构并且不易被拔除。

本申请提供一种光学装置。所述光学装置包括上述实施例所述的光学系统。

上述光学装置，通过在基底10上形成若干个岛状结构20，并且每一个所述岛状结构20在所述基底10上的投影覆盖至少四个像素区域110，确保了衍射光学元件100的微结构中没有孤岛结构，即确保了衍射光学元件100的微结构中没有特别小的凸起结构，有利于通过纳米压印光刻技术进行大量的复制。上述衍射光学元件100抑制了孤立岛状结构20的产生，即确保了每一个岛状结构20的尺寸，进而确保了所述岛状结构20离模时不易残留孤岛结构并且不易被拔除。

以上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申请的几种实施方式，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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请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，包括：

基底，划分为若干个像素区域；

若干个岛状结构，形成于所述基底且呈阵列排布，每一个所述岛状结构在所述基底上的投影覆盖至少四个像素区域。

2.根据权利要求1所述的衍射光学元件，其特征在于，所述衍射光学元件投射形成的亮点为3*3阵列排布。

3.根据权利要求1所述的衍射光学元件，其特征在于，所述像素区域的尺寸为190nm-200nm。

4.根据权利要求1所述的衍射光学元件，其特征在于，每一个所述岛状结构沿垂直于所述基底方向的高度为450nm-750nm，或者900nm-1μm。

5.根据权利要求1所述的衍射光学元件，其特征在于，相邻两个所述岛状结构之间的中心距离为2.5μm-5μm。

6.根据权利要求1所述的衍射光学元件，其特征在于，任意两个所述岛状结构的一致性大于82％。

7.根据权利要求1所述的衍射光学元件，其特征在于，每一个所述岛状结构为狗骨头状或者蝴蝶结状。

8.一种TOF深度传感器，其特征在于，包括：

激光投射器，用于向被探测空间投射带有相位信息的周期红外激光信号；

如权利要求1-7中任一项所述的衍射光学元件，设置于所述激光投射器出光方向，用于将一束红外激光信号均匀的分配成L束出射红外激光信号，每一束出射红外激光信号投射至被测目标后，形成反射信号，其中L为大于1的正整数；以及

图像传感器，用于根据所述出射红外激光信号和所述出射红外激光信号的反射信号获取深度信息。

9.一种光学系统，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的衍射光学元件。

10.一种光学装置，其特征在于，包括权利要求9所述的光学系统。

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