衍射光学元件、分区匀光投射系统、电子设备技术方案

本实用新型专利技术涉及一种衍射光学元件，包括微结构面，微结构面上设置有至少一个微结构图案单元，衍射光学元件可接收分区光源阵列发射出的光束并在目标表面上投射出光场，其中分区光源阵列包括多个沿第一方向间隔开的光源阵列，微结构图案单元配置成可将多个光源阵列中的光源发出的光束沿着第一方向进行发散和匀光调制，使得相邻光源阵列在所述目标表面上的光场区域在第一方向上相互邻接或者重叠。本实用新型专利技术的实施例中，相邻分区之间存在有间隙，光源分区轮流点亮，每一块光源分区点亮时，目标光场中只有与该分区相对应的区域被均匀照明，且当所有分区一起点亮时，整个目标光场被均匀照明，没有因分区之间的间隙而引起的暗区，实现目标光场的分区均匀照明。

【技术实现步骤摘要】
衍射光学元件、分区匀光投射系统、电子设备
本技术大致涉及光学
，尤其涉及衍射光学元件、包括其的分区匀光投射系统、电子设备。
技术介绍
目前手机行业现有的TOF(Time-Of-Flight)方案是间接飞行时间(IndirectTime-Of-Flight),利用间接的方案，例如发射光场和接收光场的相位变化，计算目标物体的距离，与直接时间戳的飞行时间测距对比，间接测量的误差较大，例如测试多目标时，会折合成平均值，算出一个距离，而且间接测量环境噪声影响大。直接利用时间戳进行飞行时间测距，可以解决这些问题。索尼针对该市场需求，设计了用于直接飞行时间(DirectTime-Of-Flight)的传感器，为匹配该传感器工作，需要实现光场的分区均匀照明。另外，在很多的具体应用中，需要提供一定范围内的均匀分布的光场。垂直腔面发射激光器VCSEL是广泛使用的激光器。一些衍射光学元件DOE的匀光片是针对整个VCSEL芯片发射的光场进行匀光，但对于VCSEL芯片存在分区、且分区之间存在间隙的情况下，针对整体发射光场进行DOE匀光片的相位分布进行计算设计，可能会导致目标光场区域内与分区之间间隙相对应的部分的光场与其它区域不均匀的情况，从而影响3D信息的重建。
技术介绍
部分的内容仅仅是专利技术人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。
技术实现思路
有鉴于现有技术的至少一个问题，本技术提供一种衍射光学元件，包括微结构面，所述微结构面上设置有至少一个微结构图案单元，所述衍射光学元件可接收分区光源阵列发射出的光束并在目标表面上投射出光场，其中所述分区光源阵列包括多个沿第一方向间隔开的光源阵列，所述微结构图案单元配置成可将所述多个光源阵列中的光源发出的光束沿着所述第一方向进行发散和匀光调制，使得相邻光源阵列在所述目标表面上的光场区域在第一方向上相互邻接或者重叠。根据本技术的一个方面，所述多个光源阵列沿第二方向具有间隔，所述第二方向垂直于所述第一方向，其中所述微结构图案单元配置成可将所述多个光源阵列中的光源发出的光束沿着所述第二方向进行发散和匀光调制，使得相邻光源阵列在所述目标表面上的光场区域在第二方向上相互邻接或者重叠。根据本技术的一个方面，所述衍射光学元件具有光焦度以使得每个光源阵列的光束在第一方向和/或第二方向上发散，所述微结构图案单元配置成可在发散范围内进行匀光调制。根据本技术的一个方面，所述衍射光学元件在第一方向和第二方向上具有不同的光焦度，以使得所述分区光源阵列与所述目标表面上的光场区域在第一方向和第二方向上的比例相匹配。本技术还提供一种分区匀光投射系统，包括：分区光源阵列，所述分区光源阵列包括多个光源阵列，所述多个光源阵列沿第一方向具有间隔；如上所述的衍射光学元件，设置在所述分区光源阵列的光路下游并可接收所述多个光源阵列发射出的光束并在目标表面上投射出光场。本技术还提供一种电子设备，包括如上所述的分区匀光投射系统。本技术还提供一种衍射光学元件的设计方法，包括：获得分区光源阵列的参数，所述分区光源阵列包括多个光源阵列，所述多个光源阵列沿第一方向具有间隔，所述参数包括沿第一方向的所述间隔的宽度；获得目标表面上目标光场的参数，包括所述目标光场与所述分区光源阵列的距离；计算所述衍射光学元件的参数，以使得所述衍射光学元件可将所述多个光源阵列中的光源发出的光束沿着所述第一方向进行发散和匀光调制，使得相邻光源阵列在所述目标表面上的光场区域在第一方向上相互邻接或者重叠。根据本技术的一个方面，所述多个光源阵列沿第二方向具有间隔，所述第二方向垂直于所述第一方向，其中所述计算衍射光学元件的参数的步骤包括：计算所述衍射光学元件的参数以使得所述衍射光学元件可将所述多个光源阵列中的光源发出的光束沿着所述第二方向进行发散和匀光调制，使得相邻光源阵列在所述目标表面上的光场区域在第二方向上相互邻接或者重叠。根据本技术的一个方面，所述计算衍射光学元件的参数的步骤包括：计算所述衍射光学元件的第一相位分布，所述第一相位分布可提供光焦度以使得每个光源阵列的光束在第一方向和/或第二方向上发散；计算所述衍射光学元件的第二相位分布，所述第二相位分布可使得每个光源阵列的光束在第一方向和/或第二方向的发散范围内进行匀光调制；和叠加所述第一相位分布和第二相位分布。根据本技术的一个方面，所述计算衍射光学元件的参数包括：根据所述分区光源阵列在第一方向和第二方向上的比例、以及所述目标光场在第一方向和第二方向上的比例，计算所述衍射光学元件在第一方向和第二方向上不同的光焦度，以使得所述分区光源阵列与所述目标光场在第一方向和第二方向上的比例相匹配。本技术还提供一种光学调制元件，通过如上所述的设计方法设计。本技术的实施例中，光源阵列可以采用一列分区，也可以采用二列分区，分别可提供不同的解决方案。相邻分区之间存在有间隙，光源分区轮流点亮，每一块光源分区点亮时，目标光场中只有与该分区相对应的区域被均匀照明，且当所有分区一起点亮时，整个目标光场被均匀照明，没有因分区之间的间隙而引起的暗区，实现目标光场的分区均匀照明。附图说明构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1示出了根据本技术一个实施例的分区匀光投射系统的示意图；图2示出了根据本技术一个实施例的分区光源阵列的正面的示意图；图3示出了图2的分区光源阵列的局部放大图，并且示出了衍射光学元件如何将每个光源出射的光进行调制的方式；图4示出了根据本技术优选实施例投射出的光场分布；图5示出了根据本技术另一个实施例的分区光源阵列的正面的示意图，其中多个光源阵列沿着第一方向和第二方向均具有间隔；图6示出了图5的分区光源阵列的局部放大图，并且示出了衍射光学元件进行调制的示意图；和图7示出了根据本技术一个实施例的一种衍射光学元件的设计方法。具体实施方式在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本技术的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。在本技术的描述中，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"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"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技术和简化描述，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技术的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种衍射光学元件，其特征在于，包括微结构面，所述微结构面上设置有至少一个微结构图案单元，所述衍射光学元件可接收分区光源阵列发射出的光束并在目标表面上投射出光场，其中所述分区光源阵列包括多个沿第一方向间隔开的光源阵列，所述微结构图案单元配置成可将所述多个光源阵列中的光源发出的光束沿着所述第一方向进行发散和匀光调制，使得相邻光源阵列在所述目标表面上的光场区域在第一方向上相互邻接或者重叠。/n

【技术特征摘要】
1.一种衍射光学元件，其特征在于，包括微结构面，所述微结构面上设置有至少一个微结构图案单元，所述衍射光学元件可接收分区光源阵列发射出的光束并在目标表面上投射出光场，其中所述分区光源阵列包括多个沿第一方向间隔开的光源阵列，所述微结构图案单元配置成可将所述多个光源阵列中的光源发出的光束沿着所述第一方向进行发散和匀光调制，使得相邻光源阵列在所述目标表面上的光场区域在第一方向上相互邻接或者重叠。


2.如权利要求1所述的衍射光学元件，其特征在于，所述多个光源阵列沿第二方向具有间隔，所述第二方向垂直于所述第一方向，其中所述微结构图案单元配置成可将所述多个光源阵列中的光源发出的光束沿着所述第二方向进行发散和匀光调制，使得相邻光源阵列在所述目标表面上的光场区域在第二方向上相互邻接或者重叠。


3.如权利要求1或2所述的衍射光学...

【专利技术属性】
技术研发人员：王牧云，宋昱铭，陈鹏，尹晓东，
申请(专利权)人：杭州驭光光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33