衍射光学元件、TOF深度传感器、光学系统及装置制造方法及图纸

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。

【技术实现步骤摘要】
衍射光学元件、TOF深度传感器、光学系统及装置
本申请涉及光学元件设计
，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。
技术介绍
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(DiffractiveOpticalElement，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。
技术实现思路
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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种衍射光学元件，其特征在于，包括：/n基底，划分为若干个像素区域；/n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。/n

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：鞠晓山，冯坤亮，李宗政，
申请(专利权)人：欧菲微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36