CN216526559U - 衍射光学元件、发射模组及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种衍射光学元件。包括：基底；及多个衍射单元，形成于基底且呈阵列排布，每一个衍射单元均包括：第一微结构组，形成于基底，第一微结构组的出射光线强度沿第一方向呈不均匀分布，第一方向平行于基底；及第二微结构组，形成于基底，第二微结构组由第一微结构组绕第二方向翻转180°后得到，以使得第二微结构组的出射光线强度与第一微结构组的出射光线强度沿第一方向互补，第二方向平行于基底且垂直于第一方向。上述衍射光学元件，光束经过衍射单元的第一微结构组和第二微结构组所分束出来的光线将在空间分布上进行能量互补，进而使得经衍射光学元件所分束的光线的强度均匀。本申请同时公开了一种发射模组及电子设备。

Description

衍射光学元件、发射模组及电子设备

技术领域

本申请涉及光学元件技术领域，具体涉及一种衍射光学元件、发射模组及电子设备。

背景技术

衍射光学元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(DOE，Diffractive Optical Element)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进行设计。衍射光学元件可用于结构光的测距模组中，该结构光的测距模组中，通常会使用衍射光学元件来产生散斑投射效果，足够多的散斑数量才能支持算法进行结构光深度信息的重建。

在实现本申请的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：受限于现有的加工条件，衍射光学元件在设计时通常采用二元的方式实现，这会导致衍射光学元件在设计时会产生分束强度的不对称分布现象，这种不对称分布现象进一步导致衍射光学元件的分束均匀度变差，影响结构光的测距模组对结构光深度信息的重建。

实用新型内容

鉴于以上内容，有必要提出一种衍射光学元件、发射模组及电子设备，以改善衍射光学元件因不对称分布而造成的均匀度变差的现象。

本申请提供一种衍射光学元件，包括：基底；及多个衍射单元，形成于所述基底且呈阵列排布，每一个所述衍射单元均包括：第一微结构组，形成于所述基底，所述第一微结构组的出射光线强度沿第一方向呈不均匀分布，所述第一方向平行于所述基底；及第二微结构组，形成于所述基底，所述第二微结构组由所述第一微结构组绕第二方向翻转180°后得到，以使得所述第二微结构组的出射光线强度与所述第一微结构组的出射光线强度沿所述第一方向互补，所述第二方向平行于所述基底且垂直于所述第一方向；所述第二微结构组与所述第一微结构组相间隔。

如此，上述衍射光学元件，通过将每一个衍射单元设计为第一微结构组及第二微结构组，并设计第二微结构组由第一微结构组绕第二方向翻转180°后得到，第一微结构组经过简单的空间变化形成第二微结构组，衍射单元的设计简单；第一微结构组的出射光线强度沿第一方向呈不均匀分布，第二微结构组由第一微结构组绕第二方向翻转180°形成，第二微结构组的出射光线强度也沿第一方向呈不均匀分布，且与第一微结构组的出射光线强度分布方向相反，即与第一微结构组的出射光线强度沿第一方向互补。光束经过衍射单元的第一微结构组所分束出来的光线和第二微结构组所分束出来的光线将在空间分布即第一方向上进行能量互补，进而使得经衍射光学元件所分束的光线的强度均匀，最终经衍射光学元件所投射的分束的均匀度效果得以提升。

在一些实施例中，所述第一微结构组的出射光线强度沿所述第二方向呈不均匀分布，所述第二微结构组由所述第一微结构组依次绕所述第一方向翻转180°和绕所述第二方向翻转180°后得到，以使得所述第二微结构组的出射光线强度与所述第一微结构组的出射光线强度沿所述第一方向和沿所述第二方向互补。

如此，第一微结构组的出射光线强度还沿第二方向呈不均匀分布，第二微结构组由第一微结构组依次绕第一方向翻转180°和绕第二方向翻转180°后得到，第二微结构组的出射光线强度也沿第二方向呈不均匀分布，且与第一微结构组的出射光线强度分布方向相反，即与第一微结构组的出射光线强度沿第一方向和沿第二方向互补。光束经过衍射单元的第一微结构组所分束出来的光线和第二微结构组所分束出来的光线将在空间分布上进行能量互补，进而使得经衍射光学元件所分束的光线的强度均匀。

在一些实施例中，所述第一微结构组的出射光线强度沿第一方向呈递增或递减趋势。

如此，第一微结构组的出射光线强度沿第一方向的变化平缓，光束经过衍射单元的第一微结构组所分束出来的光线和第二微结构组所分束出来的光线能够在空间分布上进行能量互补，有利于使得经衍射光学元件所分束的光线的强度均匀。

在一些实施例中，所述第一微结构组的出射光线强度沿所述第二方向呈不均匀分布；每一个所述衍射单元均还包括：第三微结构组，形成于所述基底，所述第三微结构组由所述第一微结构组绕第一方向翻转180°后得到，以使得所述第三微结构组的出射光线强度与所述第一微结构组的出射光线强度沿所述第二方向互补，所述第三微结构组和所述第二微结构组分别位于所述第一微结构组的相邻的两侧，且所述第三微结构组和所述第二微结构组均与所述第一微结构组相间隔。

如此，通过增加第三微结构组，使得光束经衍射单元所分束的光线在第一方向和第二方向均能够实现能量互补，使得经衍射光学元件所分束的光线的强度均匀。

在一些实施例中，每一个所述衍射单元均还包括：第四微结构组，形成于所述基底，所述第四微结构组由所述第一微结构组依次绕所述第一方向翻转180°和绕所述第二方向翻转180°后得到，以使得所述第四微结构组的出射光线强度与所述第一微结构组的出射光线强度沿所述第一方向和沿所述第二方向互补；所述第二微结构组和所述第三微结构组还分别位于所述第四微结构组的相邻的两侧，且所述第二微结构组和所述第三微结构组均与所述第四微结构组相间隔。

如此，通过增加第四微结构组，衍射单元的覆盖面积扩大，衍射单元得以覆盖光束，光束能够完整地通过衍射单元，使得光束经过衍射单元所分束出来的光线能够在空间分布上进行能量互补。

在一些实施例中，所述第一微结构组包括多个呈不规则形状的微结构。

如此，通过设置多个呈不规则形状的微结构，第一微结构组可实现对光束的分束。

在一些实施例中，所述衍射光学元件投射所形成的斑点为7*11阵列排布。

如此，光束经衍射光学元件分束后所投射的光斑的数量多，分束均匀度效果好，有利于实现对结构光深度信息的重建。

本申请同时提供一种发射模组，包括如上所述的衍射光学元件。

如此，上述发射模组，采用衍射光学元件对入射光束进行分束以形成投射散斑，衍射光学元件通过将每一个衍射单元设计为第一微结构组及第二微结构组，并设计第二微结构组由第一微结构组绕第二方向翻转180°后得到，第一微结构组经过简单的空间变化形成第二微结构组，衍射单元的设计简单；第一微结构组的出射光线强度沿第一方向呈不均匀分布，第二微结构组由第一微结构组绕第二方向翻转180°形成，第二微结构组的出射光线强度也沿第一方向呈不均匀分布，且与第一微结构组的出射光线强度分布方向相反，即与第一微结构组的出射光线强度沿第一方向互补。光束经过衍射单元的第一微结构组所分束出来的光线和第二微结构组所分束出来的光线将在空间分布上进行能量互补，进而使得经衍射光学元件所分束的光线的强度均匀，最终经衍射光学元件所投射的分束的均匀度效果得以提升，使得发射模组所投射的散斑的均匀度效果得以提升。

本申请还提供一种电子设备，包括如上所述的发射模组。

上述电子设备中的衍射光学元件，通过将每一个衍射单元设计为第一微结构组及第二微结构组，并设计第二微结构组由第一微结构组绕第二方向翻转180°后得到，第一微结构组经过简单的空间变化形成第二微结构组，衍射单元的设计简单；第一微结构组的出射光线强度沿第一方向呈不均匀分布，第二微结构组由第一微结构组绕第二方向翻转180°形成，第二微结构组的出射光线强度也沿第一方向呈不均匀分布，且与第一微结构组的出射光线强度分布方向相反，即与第一微结构组的出射光线强度沿第一方向互补。光束经过衍射单元的第一微结构组所分束出来的光线和第二微结构组所分束出来的光线将在空间分布上进行能量互补，进而使得经衍射光学元件所分束的光线的强度均匀，最终经衍射光学元件所投射的分束的均匀度效果得以提升，使得电子设备所投射的散斑的均匀度效果得以提升。

在一些实施例中，所述电子设备还包括一接收模组，所述接收模组用于接收所述发射模组所发射的光束。

如此，通过接收模组接收发射模组所发射的光束，电子设备可用作结构光的探测。

附图说明

图1是本申请第一实施例提供的衍射光学元件的主视结构示意图。

图2是本申请第一实施例提供的衍射光学元件的俯视结构示意图。

图3是一束激光经第一微结构组的衍射效果示意图。

图4是一束激光经第二微结构组的衍射效果示意图。

图5是一束激光经第一微结构组和第二微结构组的衍射效果示意图。

图6是本申请第二实施例提供的衍射光学元件的俯视结构示意图。

图7是本申请第三实施例提供的衍射光学元件的俯视结构示意图。

图8是本申请第四实施例提供的发射模组的结构示意图。

图9是本申请第五实施例提供的电子设备的结构示意图。

主要元件符号说明

电子设备 1000

发射模组 100

衍射光学元件 10、110、210

基底 12

入射面 122

出射面 124

衍射单元 14

第一微结构组 142

微结构 1422

第二微结构组 144

第三微结构组 146

第四微结构组 148

第一方向 16

第二方向 18

发光元件 20

接收模组 200

图像传感器 30

壳体 300

被测目标 2000

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本申请的目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施例对本申请进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。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，所述描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

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所述特征。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。

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“和/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。

本申请实施例提供一种衍射光学元件，包括：基底；及多个衍射单元，形成于所述基底且呈阵列排布，每一个所述衍射单元均包括：第一微结构组，形成于所述基底，所述第一微结构组的出射光线强度沿第一方向呈不均匀分布，所述第一方向平行于所述基底；及第二微结构组，形成于所述基底，所述第二微结构组由所述第一微结构组绕第二方向翻转180°后得到，以使得所述第二微结构组的出射光线强度与所述第一微结构组的出射光线强度沿所述第一方向互补，所述第二方向平行于所述基底且垂直于所述第一方向；所述第二微结构组与所述第一微结构组相间隔。

上述衍射光学元件，通过将每一个衍射单元设计为第一微结构组及第二微结构组，并设计第二微结构组由第一微结构组绕第二方向翻转180°后得到，第一微结构组经过简单的空间变化形成第二微结构组，衍射单元的设计简单；第一微结构组的出射光线强度沿第一方向呈不均匀分布，第二微结构组由第一微结构组绕第二方向翻转180°形成，第二微结构组的出射光线强度也沿第一方向呈不均匀分布，且与第一微结构组的出射光线强度分布方向相反，即与第一微结构组的出射光线强度沿第一方向互补。光束经过衍射单元的第一微结构组所分束出来的光线和第二微结构组所分束出来的光线将在空间分布即第一方向上进行能量互补，进而使得经衍射光学元件所分束的光线的强度均匀，最终经衍射光学元件所投射的分束的均匀度效果得以提升。

本申请实施例同时提供一种发射模组，包括如上所述的衍射光学元件。

上述发射模组，采用衍射光学元件对入射光束进行分束以形成投射散斑，衍射光学元件通过将每一个衍射单元设计为第一微结构组及第二微结构组，并设计第二微结构组由第一微结构组绕第二方向翻转180°后得到，第一微结构组经过简单的空间变化形成第二微结构组，衍射单元的设计简单；第一微结构组的出射光线强度沿第一方向呈不均匀分布，第二微结构组由第一微结构组绕第二方向翻转180°形成，第二微结构组的出射光线强度也沿第一方向呈不均匀分布，且与第一微结构组的出射光线强度分布方向相反，即与第一微结构组的出射光线强度沿第一方向互补。光束经过衍射单元的第一微结构组所分束出来的光线和第二微结构组所分束出来的光线将在空间分布即第一方向上进行能量互补，进而使得经衍射光学元件所分束的光线的强度均匀，最终经衍射光学元件所投射的分束的均匀度效果得以提升，使得发射模组所投射的散斑的均匀度效果得以提升。

本申请实施例还提供一种电子设备，包括如上所述的发射模组。

上述电子设备中的衍射光学元件，通过将每一个衍射单元设计为第一微结构组及第二微结构组，并设计第二微结构组由第一微结构组绕第二方向翻转180°后得到，第一微结构组经过简单的空间变化形成第二微结构组，衍射单元的设计简单；第一微结构组的出射光线强度沿第一方向呈不均匀分布，第二微结构组由第一微结构组绕第二方向翻转180°形成，第二微结构组的出射光线强度也沿第一方向呈不均匀分布，且与第一微结构组的出射光线强度分布方向相反，即与第一微结构组的出射光线强度沿第一方向互补。光束经过衍射单元的第一微结构组所分束出来的光线和第二微结构组所分束出来的光线将在空间分布即第一方向上进行能量互补，进而使得经衍射光学元件所分束的光线的强度均匀，最终经衍射光学元件所投射的分束的均匀度效果得以提升，使得电子设备所投射的散斑的均匀度效果得以提升。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。

请参见图1，本申请第一实施例提供一种衍射光学元件。衍射光学元件10包括基底12及多个衍射单元14。

基底12大致为平面板状，基底12具有相对设置的入射面122及出射面124，入射面122用于入射光束，出射面124用于出射经衍射单元14分束后的光线；多个衍射单元14形成于基底12的出射面124且呈阵列排布，每一个衍射单元14均包括第一微结构组142及第二微结构组144。第一微结构组142形成于基底12的出射面124，第一微结构组142的出射光线强度沿第一方向16呈不均匀分布，第一方向16平行于基底12，可以理解为第一方向16平行于基底12的平面；第二微结构组144形成于基底12的出射面124，第二微结构组144与第一微结构组142相间隔，第二微结构组144由第一微结构组142绕第二方向18(如图2所示)翻转180°后得到，以使得第二微结构组144的出射光线强度与第一微结构组142的出射光线强度沿第一方向16互补，第二方向18平行于基底12且垂直于第一方向16，可以理解为第二方向18也平行于基底12的平面。

上述衍射光学元件10，通过将每一个衍射单元14设计为第一微结构组142及第二微结构组144，并设计第二微结构组144由第一微结构组142绕第二方向18翻转180°后得到，在设计衍射单元14时，可以仅设计第一微结构组142，并由第一微结构组142变化形成第二微结构组144，第一微结构组142经过简单的空间变化形成第二微结构组144，衍射单元14的设计简单；第一微结构组142的出射光线强度沿第一方向16呈不均匀分布，第二微结构组144由第一微结构组142绕第二方向18翻转180°形成，第二微结构组144的出射光线强度也沿第一方向16呈不均匀分布，且与第一微结构组142的出射光线强度分布方向相反，即与第一微结构组142的出射光线强度沿第一方向16互补。光束经过衍射单元14的第一微结构组142所分束出来的光线和第二微结构组144所分束出来的光线将在空间分布即第一方向16上进行能量互补，进而使得经衍射光学元件10所分束的光线的强度均匀，也可以理解为经衍射光学元件10所投射的散斑的强度均匀，最终经衍射光学元件10所投射的分束的均匀度效果能够得以提升。

需要说明的是，多个衍射单元14之间间隔连接，相邻的两个衍射单元14中的第一微结构组142和第二微结构组144的排布方式可以相同也可以不相同。例如，其中一个衍射单元14从上至下依次为第一微结构组142和第二微结构组144，相邻的另一个衍射单元14从上至下依次为第二微结构组144和第一微结构组142，虽然相邻的两个衍射单元14的第一微结构组142和第二微结构组144的排布方式不同，但光束经任一衍射单元14所分束出来的光线仍然能够在空间分布上进行能量互补。

可以理解地，在其他的实施例中，多个衍射单元14还可以形成于基底12的入射面122且呈阵列排布。

基底12的出射面122和入射面124均大致为平面。

请一并参见图2，第一微结构组142包括多个呈不规则形状的微结构1422，每个微结构1422均大致为不规则的柱状，沿垂直于出射面124的方向，微结构1422的横截面积保持不变。微结构1422在出射面124上的投影可以为H型、曲线型或其他形状。

为了便于说明，本申请定义第一方向16与图2所示的Y轴相平行，第二方向18与图2所示的X轴相平行。其中，第一微结构组142绕第二方向18翻转180°可以理解为第一微结构组142“上下”翻转。可以理解地，在其他的实施例中，第一方向16也可以与图2所示的X轴相平行，第二方向18则与图2所示的Y轴相平行。

为了便于定义“翻转”，示例性地，微结构组具有靠近出射面122的第一面(图未示)和远离出射面122的第二面(图未示)，第一微结构组142绕第二方向18翻转180°形成第二微结构组144后，第一微结构组142的第一面的左上角与第二微结构组144的第二面的左下角相对应；第一微结构组142绕第一方向16翻转180°形成第二微结构组144后，第一微结构组142的第一面的左上角与第二微结构组144的第二面的右上角相对应；第一微结构组依次绕第一方向16翻转180°和绕第二方向18翻转180°形成第二微结构组144后，第一微结构组142的第一面的左上角与第二微结构组144的第一面的右下角相对应。

在一些实施例中，第二微结构组144位于第一微结构组142的下方且与第一微结构组142间隔连接。

可以理解地，在其他的实施例中，第二微结构组144还可以设于第一微结构组142的上方。

在一些实施例中，第一微结构组142的出射光线强度沿第一方向16呈递增或递减趋势。

请参见图3，示例性地，一束激光沿垂直于基底12的方向通过第一微结构组142后假定被分束成A、B、C三束出射光线。假定三束出射光线的能量强度沿平行于基底12的第一方向16上依次为A>B>C。

可以理解地，本申请中的“递增或递减趋势”可以为均匀递增或递减，也可以为不均匀递增或递减，示例性地，A与B的差值等于B与C的差值，可以理解为均匀递增或递减；A与B的差值大于或小于B与C的差值，可以理解为不均匀递增或递减。

可以理解地，在其他的实施例中，一束激光沿垂直于基底12的方向通过第一微结构组142后还可以被分束成四束或四束以上的出射光线，四束或四束以上的出射光线的能量沿第一方向16呈均匀递增或递减趋势，也可以呈不均匀递增或递减趋势。示例性地，一束激光通过第一微结构142后被分束成A、B、C、D、E五束出射光线，假定A>B>C>D>E，A与B的差值、B与C的差值、C与D的差值、D与E的差值均相等，则可以理解为均匀递增或递减；若A与B的差值、B与C的差值、C与D的差值、D与E的差值中至少有两个差值的数值不相等，则可以理解为不均匀递增或递减。

请参见图4，示例性地，一束激光沿垂直于基底12的方向通过第二微结构组144后被分束成a、b、c三束出射光线，由第二微结构组144为第一微结构组142经“上下”翻转形成可知，第二微结构组144的出射光线强度沿第一方向16呈不均匀分布，三束出射光线的能量强度沿平行于基底12的第一方向16上依次为a<b<c。

请参见图5，示例性地，一束激光沿垂直于基底12的方向通过第一微结构组142和第二微结构组144后被分束成Aa、Bb、Cc三束出射光线，其中，光线Aa可以被认为是光线A和光线a复合而成，光线Bb可以被认为是光线B和光线b复合而成，光线Cc可以被认为是光线C和光线c复合而成，且光线A和光线a、光线B和光线b、光线C和光线c将沿第一方向16上进行能量互补，三束出射光线的能量强度沿平行于基底12的第一方向16上的关系为(Aa)≈(Bb)≈(Cc)。需要说明的是，光线Aa的能量强度为光线A与光线a的强度的均值，光线Bb的能量强度为光线B与光线b的强度的均值，光线Cc的能量强度为光线C与光线c的强度的均值，由于A>B>C，a<b<c，则(Aa)≈(Bb)≈(Cc)。如此，光束经第一微结构组142所分束出来的光线和经第二微结构组144所分束出来的光线在空间分布即第一方向16上进行能量互补，所分束的光线的强度均匀，即经衍射光学元件10所投射的散斑的强度均匀，使得经衍射光学元件10所投射的分束的均匀度效果得以提升。

在一些实施例中，衍射光学元件10投射所形成的斑点为7*11阵列排布，可以理解为一束光束经过衍射单元14后分束为7*11束分束。

在一些实施例中，一束光束经过第一微结构组142后形成的7*11束分束的级次强度如表1所示。

表1

表1中，次级强度最大max为0.043518，次级强度最小min为0.022809，均匀度uni＝(max-min)/(max+min)＝(0.043518-0.022809)/(0.043518+0.022809)≈31.3％，即光束经过衍射单元14后所形成的7*11束分束的均匀度大致为31.3％。需要说明的是，均匀度越小，级次强度越接近，整体散斑强度越均匀，越有利于获取深度信息。

在一些实施例中，一束光束经过第二微结构组144后形成的7*11束分束的级次强度如表2所示。

表2

0.029953	0.026655	0.043516	0.027579	0.023586	0.030368	0.023123
							0.039400	0.041953	0.030813	0.033316	0.026717	0.023793	0.023186
0.022930	0.042487	0.042971	0.028719	0.023432	0.023201	0.028785
							0.043222	0.043021	0.037064	0.037747	0.043357	0.022809	0.042995
0.039242	0.037619	0.023725	0.038249	0.025800	0.040980	0.042899
							0.023015	0.033137	0.028834	0.038132	0.024849	0.027077	0.024864
0.025980	0.022755	0.040151	0.043213	0.027847	0.043052	0.023577
							0.022864	0.033210	0.024664	0.023374	0.032114	0.043409	0.022872
0.024932	0.025373	0.043296	0.023041	0.039839	0.024136	0.038621
							0.024794	0.038214	0.035466	0.043365	0.043392	0.043518	0.028310
0.032622	0.023078	0.034659	0.022873	0.043412	0.025285	0.023076

表2中，次级强度最大max为0.043518，次级强度最小min为0.022755，均匀度uni＝(max-min)/(max+min)≈31.3％，即光束经过衍射单元14后所形成的7*11束分束的均匀度大致为31.3％。

在一些实施例中，一束光束经过第一微结构组142和第二微结构组144后所形成的7*11束分束的级次强度如表3所示。

表3

表3中，各数值大致为表1和表2对应的数值求平均值取得。示例性地，表3中第一排第一列的次级强度数值为0.026514，表1中第一排第一列的次级强度数值为0.023076，表2中第一排第一列的次级强度数值为0.029953，由0.026514≈(0.023076+0.029953)/2可知，表3中第一排第一列的次级强度的数值为表1和表2对应的次级强度的数值求平均值取得。表3中第一排第七列的次级强度数值为0.027872，表1中第一排第七列的次级强度数值为0.032622，表2中第一排第七列的次级强度数值为0.023123，由0.027872≈(0.032622+0.023123)/2可知，表3中第一排第七列的次级强度的数值为表1和表2对应的次级强度的数值求平均值取得。

表3中，次级强度最大max为0.043464，次级强度最小min为0.023939，均匀度uni＝(max-min)/(max+min)≈29％，即光束经过第一微结构组142和第二微结构组144后所形成的7*11束分束的均匀度大致为29％。由表1、表2和表3可知，光束经过第一微结构组142和第二微结构组144后所形成的分束的均匀度最小，级次强度越接近，整体散斑强度越均匀。

请参见图6，本申请第二实施例提供了一种衍射光学元件。本实施例提供的衍射光学元件110与第一实施例提供的衍射光学元件10的结构大致相似，不同之处在于：第一微结构组142的出射光线强度沿第二方向18呈不均匀分布，第二微结构组144由第一微结构组142依次绕第一方向16翻转180°和绕第二方向18翻转180°后得到，以使得第二微结构组144的出射光线强度与第一微结构组142的出射光线强度沿第一方向16和沿第二方向18互补。其中，第一微结构组142绕第一方向16翻转180°可以理解为第一微结构组142“左右”翻转。

在一些实施例中，第一微结构组142的出射光线强度沿第一方向16和第二方向18上均呈递增或递减趋势。

第二微结构组144由第一微结构组142绕第一方向16翻转180°和绕第二方向18翻转180°后得到，第二微结构组144的出射光线强度也沿第一方向16和第二方向18上呈不均匀分布，且与第一微结构组142的出射光线强度分布方向相反，即与第一微结构组142的出射光线强度沿第一方向16和沿第二方向18互补。光束经过衍射单元14的第一微结构142所分束出来的光线和第二微结构组144所分束出来的光线将沿第一方向16和第二方向18上均进行能量互补，即光束经过衍射单元14的第一微结构142所分束出来的光线和第二微结构组144所分束出来的光线将在空间分布上进行能量互补，进而使得经衍射光学元件10所分束出来的光线的强度均匀。

在一些实施例中，第二微结构组144位于第一微结构组142的下方。可以理解地，在其他的实施例中，第二微结构组144还可以位于第一微结构组142的上方、左方和右方中的一者。

请参见图7，本申请第三实施例提供了一种衍射光学元件。本实施例提供的衍射光学元件210与第一实施例提供的衍射光学元件10的结构大致相似，不同之处在于：本实施例中，第一微结构组142的出射光线强度沿第一方向16和第二方向18均呈不均匀分布；每一个衍射单元14均还包括第三微结构组146及第四微结构组148。

第三微结构组146形成于基底12的出射面124，第三微结构组146由第一微结构组142绕第一方向16翻转180°后得到，以使得第三微结构146的出射光线强度与第一微结构组142的出射光线强度沿第二方向互补，第三微结构组146和第二微结构组144分别位于第一微结构组142的相邻的两侧。本实施例中，第二微结构组144位于第一微结构组142的下方，第三微结构组146位于第一微结构组的右方。

第四微结构组148形成于基底12的出射面124，第四微结构组148由第一微结构组142依次绕第一方向16翻转180°和绕第二方向18翻转180°后得到，以使得第四微结构组148的出射光线强度与第一微结构组142的出射光线强度沿第一方向16和沿第二方向18互补；第二微结构组142和第四微结构组148还分别位于第四微结构组148的相邻的两侧，同时，第四微结构组148的出射光线强度也与第二微结构组144的出射光线强度沿第二方向18互补，第四微结构组148的出射光线强度还与第三微结构组146的出射光线强度沿第一方向16互补。本实施例中，第四微结构组148位于第二微结构组144的右方，还位于第三微结构组146的下方。

本实施例中，第一微结构组142、第二微结构组144、第三微结构组146和第四微结构组148大致组成矩形结构。第一微结构组142、第二微结构组144、第三微结构组146和第四微结构组148的出射光线强度沿第一方向16和第二方向18上均呈不均匀分布，第二微结构组144的出射光线强度与第一微结构组142的出射光线强度沿第一方向16上分布相反，第三微结构组146的出射光线强度与第一微结构组142的出射光线强度沿第二方向18上分布相反，第四微结构组148的出射光线强度与第一微结构组142的出射光线强度沿第一方向16和第二方向18上分布均相反。光束经过衍射单元14的第一微结构142所分束出来的光线、第二微结构144所分束出来的光线、第三微结构146所分束出来的光线和第四微结构组148所分束出来的光线在空间分布上能量互补，进而使得经衍射光学元件10所分束出来的光线的强度均匀。

可以理解地，在其他的实施例中，第二微结构组144和第三微结构组146的位置可以互换。

可以理解地，在其他的实施例中，第四微结构组148可以省略，即衍射单元14包括第一微结构组142、第二微结构组144和第三微结构组146，光束经衍射单元14的第一微结构组142所分束出来的光线和第二微结构组144所分束出来的光线沿第一方向16上能量互补，第一微结构组142所分束出来的光线和第三微结构组146所分束出来的光线沿第二方向18上能量互补。如此，也能够使得经衍射光学元件10所分束出来的光线的强度均匀。

可以理解地，在其他的实施例中，第一微结构组142、第二微结构组144和第三微结构组146中的一者也可以省略。

请参见图8，本申请第四实施例提供了一种发射模组。发射模组100包括发光元件20及第一实施例至第三实施例中的任一衍射光学元件。本实施例以第一实施例的衍射光学元件10为例进行说明。

发光元件20可用于朝被测空间投射带有相位信息的周期信号，衍射光学元件10设置于发光元件20的出光方向。发光元件20可以为激光投射器，用于投射带有相位信息的红外激光周期信号。衍射光学元件10用于将发光元件20发出的一束入射红外激光信号均匀地分配为N束分束信号，其中，N为大于1的正整数。每一束分束信号投射至一被测目标2000后，形成反射信号。该反射信号可被一接收模组200中的图像传感器30所接收。图像传感器30用于根据分束信号和反射信号获取被测目标2000的深度信息。发射模组100和接收模组200可用于形成一飞行时间(TOF，Time Of Flight)传感器。

上述发射模组100，采用衍射光学元件10对入射光束进行分束以形成投射散斑，衍射光学元件10通过将每一个衍射单元14设计为第一微结构组142及第二微结构组144，并设计第二微结构组144由第一微结构组142绕第二方向18翻转180°后得到，在设计衍射单元14时，可以仅设计第一微结构组142，并由第一微结构组142变化形成第二微结构组144，第一微结构组142经过简单的空间变化形成第二微结构组144，衍射单元14的设计简单；第一微结构组142的出射光线强度沿第一方向16呈不均匀分布，第二微结构组144由第一微结构组142绕第二方向18翻转180°形成，第二微结构组144的出射光线强度也沿第一方向16呈不均匀分布，且与第一微结构组142的出射光线强度分布方向相反，即与第一微结构组142的出射光线强度沿第一方向16互补。光束经过衍射单元14的第一微结构组142所分束出来的光线和第二微结构组144所分束出来的光线将在空间分布上即第一方向16上进行能量互补，进而使得经衍射光学元件10所分束的光线的强度均匀，最终经衍射光学元件10所投射的分束的均匀度效果能够得以提升，有利于提升发射模组100所投射散斑的均匀度，还有利于获取被测目标2000的深度信息。

在一些实施例中，发光元件20可以为48发垂直腔面激光发射器，发光元件20发出的光束经衍射光学元件10后形成48*7*11束分束信号。48*7*11束分束信号在被测目标2000上形成投射散斑分布。

请参见图9，本申请第五实施例提供了一种电子设备。电子设备1000包括壳体300以及设置于壳体300内的第五实施例提供的发射模组100和接收模组200，接收模组200用于接收发射模组100所发射的光束。

上述电子设备1000中的衍射光学元件10，通过将每一个衍射单元14设计为第一微结构组142及第二微结构组144，并设计第二微结构组144由第一微结构组142绕第二方向18翻转180°后得到，在设计衍射单元14时，可以仅设计第一微结构组142，并由第一微结构组142变化形成第二微结构组144，第一微结构组142经简单的空间变化形成第二微结构组144，衍射单元14的设计简单；第一微结构组142的出射光线强度沿第一方向16呈不均匀分布，第二微结构组144由第一微结构组142绕第二方向18翻转180°形成，第二微结构组144的出射光线强度也沿第一方向16呈不均匀分布，且与第一微结构组142的出射光线强度分布方向相反，即与第一微结构组142的出射光线强度沿第一方向16互补。光束经过衍射单元14的第一微结构组142所分束出来的光线和第二微结构组144所分束出来的光线将在空间分布上即第一方向16上进行能量互补，进而使得经衍射光学元件10所分束的光线的强度均匀，最终经衍射光学元件10所投射的分束的均匀度效果能够得以提升，有利于提升电子设备1000所投射的散斑的均匀度，有利于获取被测目标2000的深度信息。

在一些实施例中，电子设备1000可以为手机、平板电脑、计算机电脑、车载装置、智能手环等其他具有深度识别功能的设备。本实施例中，电子设备1000可以为手机，发射模组100及接收模组200为该手机的飞行时间传感器。

可以理解地，在其他的实施例中，电子设备1000可以仅包括发射模组100。此时，发射模组100用于投射散斑，或者，发射模组100用于红外照明。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种衍射光学元件，其特征在于，包括：

基底；及

多个衍射单元，形成于所述基底且呈阵列排布，每一个所述衍射单元均包括：

第一微结构组，形成于所述基底，所述第一微结构组的出射光线强度沿第一方向呈不均匀分布，所述第一方向平行于所述基底；及

第二微结构组，形成于所述基底，所述第二微结构组由所述第一微结构组绕第二方向翻转180°后得到，以使得所述第二微结构组的出射光线强度与所述第一微结构组的出射光线强度沿所述第一方向互补，所述第二方向平行于所述基底且垂直于所述第一方向；

所述第二微结构组与所述第一微结构组相间隔。

2.如权利要求1所述的衍射光学元件，其特征在于，

所述第一微结构组的出射光线强度沿所述第二方向呈不均匀分布，所述第二微结构组由所述第一微结构组依次绕所述第一方向翻转180°和绕所述第二方向翻转180°后得到，以使得所述第二微结构组的出射光线强度与所述第一微结构组的出射光线强度沿所述第一方向和沿所述第二方向互补。

3.如权利要求1所述的衍射光学元件，其特征在于，

所述第一微结构组的出射光线强度沿第一方向呈递增或递减趋势。

4.如权利要求1所述的衍射光学元件，其特征在于，

所述第一微结构组的出射光线强度沿所述第二方向呈不均匀分布；每一个所述衍射单元均还包括：

第三微结构组，形成于所述基底，所述第三微结构组由所述第一微结构组绕第一方向翻转180°后得到，以使得所述第三微结构组的出射光线强度与所述第一微结构组的出射光线强度沿所述第二方向互补，所述第三微结构组和所述第二微结构组分别位于所述第一微结构组的相邻的两侧，且所述第三微结构组和所述第二微结构组均与所述第一微结构组相间隔。

5.如权利要求4所述的衍射光学元件，其特征在于，

每一个所述衍射单元均还包括：

第四微结构组，形成于所述基底，所述第四微结构组由所述第一微结构组依次绕所述第一方向翻转180°和绕所述第二方向翻转180°后得到，以使得所述第四微结构组的出射光线强度与所述第一微结构组的出射光线强度沿所述第一方向和沿所述第二方向互补；

所述第二微结构组和所述第三微结构组还分别位于所述第四微结构组的相邻的两侧，且所述第二微结构组和所述第三微结构组均与所述第四微结构组相间隔。

6.如权利要求1所述的衍射光学元件，其特征在于，

所述第一微结构组包括多个呈不规则形状的微结构。

7.如权利要求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所形成的斑点为7*11阵列排布。

8.一种发射模组，其特征在于，包括如权利要求1-7中任一项所述的衍射光学元件。

9.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求8所述的发射模组。

10.如权利要求9所述的电子设备，其特征在于，还包括一接收模组，所述接收模组用于接收所述发射模组所发射的光束。

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