多层微透镜阵列匀光结构、TOF镜头及设备的制作方法

多层微透镜阵列匀光结构、tof镜头及设备
技术领域
1.本实用新型涉及三维感知领域，尤其涉及一种多层微透镜阵列匀光结构、tof镜头及设备。


背景技术：

2.tof(time of flight，飞行时间)技术可以进行三维感知与距离测量， tof的光学部分主要分为三部分：激光阵列光源、匀光结构和tof镜头。
3.由于匀光结构中的微透镜阵列所要达到的匀光光斑形状、视场角与匀光光斑能量分布是特定的，现有阵列激光光源通过微透镜阵列后达到的视场角相对较小，不能满足较大的探测范围。
4.激光阵列光源通过现有微透镜阵列后由于阵列激光光源发出光的相干性未能被微透镜阵列消除，最终形成的光斑会出现干涉条纹。
5.现有微透镜阵列的设计加工难度较高，难以制作出视场角大、无干涉条纹，且光学效果良好的匀光结构。
6.因此，亟需提出一种新的技术方案来解决上述问题。


技术实现要素：

7.本实用新型为解决目前匀光器件对于激光光源会出现干涉条纹，视场角较小并且加工难度较高的问题。一方面，提出一种多层微透镜阵列匀光结构，具体技术方案如下：
8.一种多层微透镜阵列匀光结构，其包括至少两层微透镜阵列，每层所述微透镜阵列由若干个子透镜排布组成，组成同一层所述微透镜阵列的若干个所述子透镜的光学面型相同。
9.上述技术方案进一步的，若干个所述子透镜错位排布形成一层所述微透镜阵列，所述微透镜阵列中，相邻两个所述子透镜的中心间距的最大值与最小值的比值不大于二分之三。
10.在一种优选的实施方式中，进一步的，至少有一层所述微透镜阵列由若干个偶次非球面面型的子透镜组成，若干个所述子透镜错位排布形成所述微透镜阵列。
11.再进一步的，组成所述微透镜阵列的若干个偶次非球面面型的所述子透镜的曲率半径的范围为30μm～100μm，圆锥系数的范围为-1～-1.2。
12.更进一步的，组成所述微透镜阵列的若干个偶次非球面面型的所述子透镜的曲率半径的范围为20μm～40μm，圆锥系数的范围为-1～-1.2。
13.在一种优选的实施方式中，进一步的，至少有一层所述微透镜阵列由若干个变形非球面面型的子透镜组成，若干个所述子透镜阵列排布形成所述微透镜阵列。
14.再进一步的，组成所述微透镜阵列的若干个变形非球面面型的所述子透镜在第一坐标方向上的曲率半径的范围为10μm～15μm，在第二坐标方向上的曲率半径的范围为6μm～15μm，若干个所述子透镜的圆锥系数的范围为-1～-1.2，任意相邻的两个所述子透镜的
中心间距的范围为25 μm～45μm。
15.更进一步的，组成所述微透镜阵列的若干个变形非球面面型的所述子透镜的曲率半径的范围为10μm～20μm，若干个所述子透镜的圆锥系数的范围为-1～-1.2，任意相邻的两个所述子透镜的中心间距的范围为25 μm～45μm。
16.在一种优选的实施方式中，进一步的，所述多层微透镜阵列匀光结构包括两层微透镜阵列，一层所述微透镜阵列由若干个偶次非球面面型的子透镜错位排布组成，组成该层所述微透镜阵列的若干个所述子透镜的曲率半径的范围为30μm～100μm，圆锥系数的范围为-1～-1.2；
17.更进一步的，另一层所述微透镜阵列由若干个变形非球面面型的子透镜阵列排布组成，任意相邻的两个所述子透镜的中心间距的范围为25μ m～45μm，组成所述微透镜阵列的若干个变形非球面面型的所述子透镜在横向坐标方向上的曲率半径的范围为10μm～15μm，在纵向坐标方向上的曲率半径的范围为6μm～15μm，若干个所述子透镜的圆锥系数的范围为-1～-1.2。
18.在一种优选的实施方式中，进一步的，所述多层微透镜阵列匀光结构包括三层微透镜阵列，第一层所述微透镜阵列由若干个偶次非球面面型的子透镜错位排布组成，组成该层所述微透镜阵列的若干个所述子透镜的曲率半径的范围为30μm～100μm，圆锥系数的范围为-1～-1.2；
19.再进一步的，第二层所述微透镜阵列由若干个偶次非球面面型的子透镜错位排布组成，组成该层所述微透镜阵列的若干个所述子透镜的曲率半径的范围为20μm～40μm，圆锥系数的范围为-1～-1.2；
20.更进一步的，第三层所述微透镜阵列由若干个变形非球面面型的子透镜阵列排布组成，任意相邻的两个所述子透镜的中心间距的范围为25μ m～45μm，组成所述微透镜阵列的若干个变形非球面面型的所述子透镜的曲率半径的范围为10μm～20μm，若干个所述子透镜的圆锥系数的范围为-1～-1.2。
21.在一种优选的实施方式中，其还包括基底层，以及形成于所述基底层表面的匀光层，所述匀光层背离所述基底层的表面形成有所述微透镜阵列；所述微透镜阵列在所述匀光层的表面形成连续的面。
22.进一步的，一层所述微透镜阵列和与之相邻的另一层微透镜阵列的基底层相对间隔设置，所述微透镜阵列与相邻的另一层所述微透镜阵列的所述基底层间隔设置的距离范围为0.1mm～0.3mm。
23.进一步的，组成所述微透镜阵列的所述子透镜的光学面型包括非球面面型。
24.进一步的，每层所述微透镜阵列的厚度范围为0.2mm～0.5mm。
25.另一方面，本实用新型还提供一种tof镜头，其包括上述的多层微透镜阵列匀光结构，所述多层微透镜阵列匀光结构包括至少两层微透镜阵列，靠近激光阵列光源的所述微透镜阵列与所述激光阵列光源之间设置有厚度范围为0.1mm～0.5mm的空气层。
26.再一方面，本实用新型还提供一种装设有tof镜头的设备，其包括上述的tof镜头，所述tof镜头上安装有上述的多层微透镜阵列匀光结构。
27.与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果中的一个或多个：
28.1.本实用新型所述多层微透镜阵列匀光结构由两层或两层以上微透镜阵列组成，
每层微透镜阵列对激光阵列光源发出的光造成一定的扩散效果，经过多层微透镜阵列所造成的扩散效果的叠加，形成所期望的光斑以及期望的能量分布，本实用新型提出的多层微透镜阵列匀光结构可以破坏通过多层微透镜阵列结构的激光的相干性，使得到光斑没有干涉条纹。
29.2.本实用新型提供的多层微透镜阵列匀光结构在多层微透镜阵列中至少有一层微透镜阵列会对子透镜进行非规则的错位排布，进一步破坏了激光阵列光源透过微透镜阵列后的光线的相干性，消除光斑的干涉条纹。
30.3.本实用新型提供的多层微透镜阵列匀光结构中各层微透镜阵列之间紧密排布，每层微透镜阵列中的子透镜的曲率半径较大，矢高较低，易于加工，降低了加工难度以及加工误差。
31.4.本实用新型提供的多层微透镜阵列匀光结构，可以使子透镜在曲率半径较大的情况下，激光阵列发出的光通过多层微透镜阵列匀光结构后得到较大的视场角，以便tof模组可以探测到更多的区域。
32.5.本实用新型提供的多层微透镜阵列匀光结构中，每一层的子透镜之间没有断层，平滑过度，形成连续的面，提高了光透过率以及加工过程中的压印良率。
附图说明
33.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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实用新型的一些实施例，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它附图。
34.图1是一种具有两层微透镜阵列的匀光结构的结构示意图；
35.图2为双层微透镜阵列结构的侧视图；
36.图3为双层微透镜阵列结构中的一层微透镜阵列的主视图；
37.图4为图3中所示微透镜阵列的部分放大图；
38.图5为双层微透镜阵列结构中的另一层微透镜阵列的主视图；
39.图6(a)为多层微透镜阵列匀光结构远场出射光光斑示意图；
40.图6(b)为图6(a)所示的光斑示意图对应的灰度能量比例图；
41.图7为双层微透镜阵列结构的侧视图；
42.图8为双层微透镜阵列结构中的一层微透镜阵列的主视图；
43.图9为图8中所示微透镜阵列的部分放大图；
44.图10为双层微透镜阵列结构中的另一层微透镜阵列的主视图；
45.图11(a)为多层微透镜阵列匀光结构远场出射光光斑示意图；
46.图11(b)为图11(a)所示的光斑示意图对应的灰度能量比例图；
47.图12为双层微透镜阵列结构的侧视图；
48.图13为双层微透镜阵列结构中的一层微透镜阵列的主视图；
49.图14为图13中所示微透镜阵列的部分放大图；
50.图15为双层微透镜阵列结构中的另一层微透镜阵列的主视图；
51.图16(a)为多层微透镜阵列匀光结构远场出射光光斑示意图；
52.图16(b)为图16(a)所示的光斑示意图对应的灰度能量比例图；
53.图17为三层微透镜阵列结构的侧视图；
54.图18为三层微透镜阵列结构中的第一层微透镜阵列的主视图；
55.图19为图18中所示微透镜阵列的部分放大图；
56.图20为三层微透镜阵列结构中的第二层微透镜阵列的主视图；
57.图21为三层微透镜阵列结构中的第三层微透镜阵列的主视图；
58.图22(a)为三层微透镜阵列匀光结构远场出射光光斑示意图；
59.图22(b)为图22(a)所示的光斑示意图对应的灰度能量比例图。
具体实施方式
60.下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
61.下面结合附图与实施例进一步说明本实用新型要旨。
62.实施例1
63.请参见图1，图1示意性的展示了一种具有两层微透镜阵列的匀光结构。其中，100-双层微透镜阵列匀光结构，110-第一层匀光结构，111
‑ꢀ
第一层匀光结构的基底层，112-第一层匀光结构的匀光层，113-第一层匀光结构的微透镜阵列；120-第二层匀光结构，121-第二层匀光结构的基底层，122-第二层匀光结构的匀光层，123-第二层匀光结构的微透镜阵列，d表示第一层匀光结构和第二层匀光结构之间的间距。
64.在一种实施例中，本实用新型所述的一种多层微透镜阵列匀光结构可以是具有两层微透镜阵列的匀光结构(双层微透镜阵列匀光结构)，继续参见图1，每层匀光结构包括基底层，以及形成于所述基底层表面的匀光层，所述匀光层背离所述基底层的表面形成有所述微透镜阵列，所述微透镜阵列在所述匀光层的表面形成连续的面。图1中的第一层匀光结构 110和第二层匀光结构120相对间隔设置，具体应用场景中，第一层匀光结构的微透镜阵列113和第二层匀光结构的微透镜阵列123均面向激光阵列光源，自激光阵列光源发出的光线依次经过第一层匀光结构的微透镜阵列113和第二层匀光结构的微透镜阵列123，共计得到两次扩散。以此类推，多层微透镜阵列匀光结构的排布方式也是多层依次间隔设置，使得光线能够依次经过多层微透镜阵列，得到多次扩散，使得光线更加均匀，无干涉条纹。
65.在一种实施例中，每层所述微透镜阵列由若干个子透镜排布组成，同一层微透镜阵列中的子透镜的光学面型相同，子透镜的光学面型包括偶次非球面或者变形非球面面型。
66.在一种实施例中,一层所述微透镜阵列和与之相邻的另一层微透镜阵列的基底层相对间隔设置(实际实现过程中可以将一层微透镜阵列与另一层微透镜阵列通过机械连接方式连接，以形成固定的间隔)，间隔设置的距离范围为0.1mm～0.3mm。请参照图1，图1中的匀光结构100包括两层微透镜阵列，每一层微透镜阵列设置在匀光层的一侧表面上，第二层匀光结构120的微透镜阵列123与第一层匀光结构110的基底层111相对设置形成间隔层(实际可理解为空气层或者真空层或是折射率符合应用实际的介质层等)，该间隔层的厚度范
围d为0.1mm～0.3mm。
67.在一种实施例中,每层所述微透镜阵列的厚度范围为0.2mm～0.5mm。
68.在一种实施例中,继续参见图1，本实用新型所述多层微透镜阵列匀光结构包括两层微透镜阵列，一层所述微透镜阵列由若干个偶次非球面面型的子透镜错位排布组成，组成该层所述微透镜阵列的若干个所述子透镜的曲率半径的范围为30μm～100μm，圆锥系数的范围为-1～-1.2。所述若干个偶次非球面面型的子透镜错位排布，可以理解为多个子透镜不规则排布，各个子透镜的边界形状随机，但多个子透镜不规则排列后可以形成连续的面，即形成的微透镜阵列是连续不间断的。当然，多个子透镜不规则排列也可以通过随机排列得到，也可以通过先阵列排列，再将阵列排列的结果随机打乱后形成不规则排列得到。
69.两层微透镜阵列中另一层所述微透镜阵列由若干个变形非球面面型的子透镜阵列排布组成，任意相邻的两个所述子透镜的中心间距的范围为 25μm～45μm，组成所述微透镜阵列的若干个变形非球面面型的所述子透镜在横向坐标方向上的曲率半径的范围为10μm～15μm，在纵向坐标方向上的曲率半径的范围为6μm～15μm，若干个所述子透镜的圆锥系数的范围为-1～-1.2。所述若干个变形非球面面型的子透镜阵列排布，实则是按照特定的顺序或者规则将多个子透镜排列组合的操作方式，比如阵列排列成矩阵状或蜂巢状等。
70.本实用新型所述偶次非球面面型的子透镜的参照公式如下：
[0071][0072]
其中，z为子透镜的矢高，c为子透镜的曲率，r为子透镜的径向坐标，k为子透镜圆锥系数，a
1-a8表示偶次非球面的偶次非球面系数。
[0073]
在一种实施例中，一层所述微透镜阵列由若干个偶次非球面面型的子透镜错位排布组成，该错位排布的排布方式可以根据如下步骤进行排布：
[0074]
1、将子透镜做阵列排布，相邻子透镜中心间距记为l，固定各个子透镜中心间距，其中，将子透镜做阵列排布是将各个子透镜排列为矩阵。该步骤即是将若干个子透镜进行排布形成一层矩阵排布的微透镜阵列。
[0075]
2、将每个子透镜中心做h的随机偏移，h的取值范围为0～0.1*l，即固定了偏移范围，但偏移方向随机。该步骤即是将矩阵排布的微透镜阵列中的每个所述子透镜向随机方向偏移预设距离形成错位排布的微透镜阵列。
[0076]
3、将做完随机偏移的所有子透镜做并集，除去子透镜之间相交的部分，即是将错位排布的微透镜阵列加工形成连续的面，此时得到的微透镜阵列具有一个或多个连续的面，组成该具有连续的面的微透镜阵列的子透镜的形状随机，比如四边形、五边形、六边形等任意多边形等。
[0077]
上述步骤2中将每个子透镜中心做h的随机偏移，h的取值范围为0～ 0.1*l，那么，错位排布的微透镜阵列中，相邻两个所述子透镜的中心间距的最大值与最小值的比值最大为二分之三。比如，设阵列排布的相邻两个子透镜的中心间距为l1，那么，将该两个子透镜做随机偏移后，该两个子透镜的中心间距的最大值为1.2*l1(即该两个子透镜反向运动 0.1*l1，那么该两个子透镜随机偏移后的间距为1.2*l1)；该两个子透镜的中心间距的最小值为0.8*l1(即该两个子透镜相向运动0.1*l1，那么该两个子透镜随机偏移后的间距为0.8*l1)，即相邻两个子透镜的中心间距的最大值与最小值的比值不大于(1.2*l1)/(0.8*
l1)。
[0078]
上述“两层微透镜阵列中另一层所述微透镜阵列由若干个变形非球面面型的子透镜阵列排布组成”，变形非球面面型的子透镜参照公式如下：
[0079][0080]
其中，z为子透镜的矢高，cx为子透镜x方向的曲率，cy为子透镜y 方向曲率，a
2n
与b
2n
为变形非球面的非球面系数。
[0081]
本实施例所述的匀光结构通过两层微透镜阵列对激光阵列光源发出的光进行扩散，通过扩散效果的叠加破坏通过多层微透镜阵列结构的激光的相干性，使得到光斑没有干涉条纹；也可以使子透镜在曲率半径较大的情况下，激光阵列光源发出的光通过两层微透镜阵列后得到较大的视场角，以便tof模组可以探测到更多的区域；且每一层微透镜阵列中的子透镜之间没有断层，平滑过度，提高了光透过率以及加工过程中的压印良率。
[0082]
实施例2
[0083]
在一种实施例中，本实用新型所述的一种多层微透镜阵列匀光结构可以是具有三层微透镜阵列的匀光结构，即与图1类似，在图1的基础上在设置一层匀光结构层，即形成了三层微透镜阵列。
[0084]
在一种实施例中，三层微透镜阵列中，第一层微透镜阵列由若干个偶次非球面面型的子透镜错位排布组成，组成该层微透镜阵列的若干个所述子透镜的曲率半径的范围为30μm～100μm，圆锥系数的范围为-1～-1.2；第二层所述微透镜阵列由若干个偶次非球面面型的子透镜错位排布组成，组成该层所述微透镜阵列的若干个所述子透镜的曲率半径的范围为20μ m～40μm，圆锥系数的范围为-1～-1.2；第三层所述微透镜阵列由若干个变形非球面面型的子透镜阵列排布组成，任意相邻的两个所述子透镜的中心间距的范围为25μm～45μm，组成所述微透镜阵列的若干个变形非球面面型的所述子透镜的曲率半径的范围为10μm～20μm，若干个所述子透镜的圆锥系数的范围为-1～-1.2。
[0085]
上述第一层所述微透镜阵列和第二层所述微透镜阵列均由若干个偶次非球面面型的子透镜错位排布组成，用到的错位排布的排布方法可与实施例1所述的排布方法一致，在此不在赘述。
[0086]
本实施例提供的三层微透镜阵列的匀光结构通过多重扩散效果的叠加破坏通过多层微透镜阵列结构的激光的相干性，使得到光斑没有干涉条纹，且可以得到更大的视场角，扩大tof模组探测到的区域。
[0087]
本实用新型实施例仅给了双层微透镜阵列匀光结构和三层微透镜阵列匀光结构的范例说明，但本实用新型提供的多层微透镜阵列匀光结构绝不仅仅限于实施例所述的单层、三层结构，本领域技术人员还可根据本实用新型提供的技术方案得到其他的多层微透镜阵列匀光结构的技术方案，本实用新型实施例不在一一举例说明。
[0088]
根据本实用新型所述多层微透镜阵列匀光结构，本实用新型还提供一种tof镜头，其包括上述的多层微透镜阵列匀光结构，所述多层微透镜阵列匀光结构包括至少两层微透镜阵列，靠近激光阵列光源的所述微透镜阵列与所述激光阵列光源之间设置有厚度范围为0.1mm～0.5mm的空气层。
[0089]
本实用新型还提供一种装设有tof镜头的设备，其包括上述的tof镜头，所述tof镜头上安装有上述的多层微透镜阵列匀光结构。
[0090]
实施例3：
[0091]
本实用新型实施例提出一种多层微透镜阵列匀光结构，结合图2至图 6，图2为双层微透镜阵列结构的侧视图；图3为双层微透镜阵列结构中的一层微透镜阵列的主视图；图4为图3中所示微透镜阵列的部分放大图；图5为双层微透镜阵列结构中的另一层微透镜阵列的主视图；图6(a)为多层微透镜阵列匀光结构远场出射光光斑示意图；图6(b)为图6(a)所示的光斑示意图对应的灰度能量比例图。
[0092]
其中，30-双层微透镜阵列匀光结构；31-第一层微透镜阵列；32-第二层微透镜阵列；33-激光阵列光源。
[0093]
在本实施例中，本实用新型所述双层微透镜阵列匀光结构包括两层微透镜阵列，分别是第一层微透镜阵列31和第二层微透镜阵列32，第一层微透镜阵列31的光学面型为偶次非球面面型，组成第一层微透镜阵列31 的子透镜的曲率半径为100μm、圆锥系数为-1.02；第二层微透镜阵列 32的光学面型为变形非球面面型，组成第二层微透镜阵列32的子透镜在横向方向上的曲率半径为14.2μm，圆锥系数为-1.02；在纵向方向上的曲率半径为8.7μm，圆锥系数为-1.02。
[0094]
所述第一层微透镜阵列31直接面向激光阵列光源33，且与激光阵列光源33的距离为0.1mm。第一层微透镜阵列31所依附的基底层和第二层微透镜阵列32相对设置形成间隔层，间隔层的厚度为0.2mm。
[0095]
参见图6(a)和图6(b)，当激光阵列光源通过本实施例所述的双层微透镜阵列匀光结构后，得到的扩散光斑为矩环形光斑，x方向能量在视场角65度处能量达到峰值，y方向在视场角38度处能量达到峰值，x方向能量在视场角80度处下降为峰值的一半，y方向能量在视场角57度处下降为峰值的一半(图示是在250mm距离处的投射光斑，把光斑线量转换为角量，然后分析各个角量处的灰度比值即可得到本实施例所述的能量峰值信息)。
[0096]
在本实施例中，参见图4，本实施例所述双层微透镜阵列匀光结构中每层微透镜阵列中的相邻两个子透镜的连接处过渡平滑，连接处无断面，填充率为100％。
[0097]
实施例4：
[0098]
本实用新型实施例提出一种多层微透镜阵列匀光结构，结合图7至图 11，图7为双层微透镜阵列结构的侧视图；图8为双层微透镜阵列结构中的一层微透镜阵列的主视图；图9为图8中所示微透镜阵列的部分放大图；图10为双层微透镜阵列结构中的另一层微透镜阵列的主视图；图11(a) 为多层微透镜阵列匀光结构远场出射光光斑示意图；图11(b)为图11(a) 所示的光斑示意图对应的灰度能量比例图。
[0099]
其中，40-双层微透镜阵列匀光结构；41-第一层微透镜阵列；42-第二层微透镜阵列；43-激光阵列光源。
[0100]
在本实施例中，本实用新型所述双层微透镜阵列匀光结构包括两层微透镜阵列，分别是第一层微透镜阵列41和第二层微透镜阵列42，第一层微透镜阵列41的光学面型为偶次非球面面型，组成第一层微透镜阵列41 的子透镜的曲率半径为50μm、圆锥系数为-1.1；第二层微透镜阵列42 的光学面型为变形非球面面型，组成第二层微透镜阵列42的子透镜在横向方向上的曲率半径为14μm，圆锥系数为-1.02；在纵向方向上的曲率半径为8.7μm，圆
锥系数为-1.02。
[0101]
所述第一层微透镜阵列41直接面向激光阵列光源43，且与激光阵列光源43的距离为0.1mm。第一层微透镜阵列41所依附的基底层和第二层微透镜阵列42相对设置形成间隔层，间隔层的厚度为0.2mm。
[0102]
参见图11(a)和图11(b)，当激光阵列光源通过本实施例所述的双层微透镜阵列匀光结构后，得到的扩散光斑为矩环形光斑，x方向能量在视场角64度处能量达到峰值，y方向在视场角38度处能量达到峰值，x方向能量在视场角80度处下降为峰值的一半，y方向能量在视场角55度处下降为峰值的一半。
[0103]
在本实施例中，参见图9，本实施例所述双层微透镜阵列匀光结构中每层微透镜阵列中的相邻两个子透镜的连接处过渡平滑，连接处无断面，填充率为100％。
[0104]
实施例5：
[0105]
本实用新型实施例提出一种多层微透镜阵列匀光结构，结合图12至图16(b)，图12为双层微透镜阵列结构的侧视图；图13为双层微透镜阵列结构中的一层微透镜阵列的主视图；图14为图13中所示微透镜阵列的部分放大图；图15为双层微透镜阵列结构中的另一层微透镜阵列的主视图；图16(a)为多层微透镜阵列匀光结构远场出射光光斑示意图；图16(b)为图16(a)所示的光斑示意图对应的灰度能量比例图。
[0106]
其中，50-双层微透镜阵列匀光结构；51-第一层微透镜阵列；52-第二层微透镜阵列；53-激光阵列光源。
[0107]
在本实施例中，本实用新型所述双层微透镜阵列匀光结构包括两层微透镜阵列，分别是第一层微透镜阵列51和第二层微透镜阵列52，第一层微透镜阵列51的光学面型为球面面型，组成第一层微透镜阵列51的子透镜的曲率半径为33μm；第二层微透镜阵列52的光学面型为变形非球面面型，组成第二层微透镜阵列52的子透镜在横向方向上的曲率半径为 14μm，圆锥系数为-1.02；在纵向方向上的曲率半径为8.7μm，圆锥系数为-1.02。
[0108]
所述第一层微透镜阵列51直接面向激光阵列光源53，且与激光阵列光源53的距离为0.1mm。第一层微透镜阵列51所依附的基底层和第二层微透镜阵列52相对设置形成间隔层，间隔层的厚度为0.2mm。
[0109]
参见图16(a)和图16(b)，当激光阵列光源通过本实施例所述的双层微透镜阵列匀光结构后，得到的扩散光斑为矩环形光斑，x方向能量在视场角59度处能量达到峰值，y方向在视场角35度处能量达到峰值，x方向能量在视场角82度处下降为峰值的一半，y方向能量在视场角60度处下降为峰值的一半。
[0110]
在本实施例中，参见图14，本实施例所述双层微透镜阵列匀光结构中每层微透镜阵列中的相邻两个子透镜的连接处过渡平滑，连接处无断面，填充率为100％。
[0111]
实施例6：
[0112]
本实用新型实施例提出一种多层微透镜阵列匀光结构，结合图17至图22(b)，图17为三层微透镜阵列结构的侧视图；图18为三层微透镜阵列结构中的第一层微透镜阵列的主视图；图19为图18中所示微透镜阵列的部分放大图；图20为三层微透镜阵列结构中的第二层微透镜阵列的主视图；图21为三层微透镜阵列结构中的第三层微透镜阵列的主视图；图22(a) 为三层微透镜阵列匀光结构远场出射光光斑示意图；图22(b)为图22(a) 所示的光斑示意图对应的灰度能量比例图。
[0113]
其中，60-双层微透镜阵列匀光结构；61-第一层微透镜阵列；62-第二层微透镜阵列；63-第三层微透镜阵列；64-激光阵列光源。
[0114]
在本实施例中，本实用新型所述三层微透镜阵列匀光结构包括三层微透镜阵列，分别是第一层微透镜阵列61、第二层微透镜阵列62和第三层微透镜阵列63，第一层微透镜阵列61和第二层微透镜阵列62的光学面型均为偶次非球面面型，组成第一层微透镜阵列61的子透镜的曲率半径为50μm，圆锥系数为-1.02；组成第二层微透镜阵列62的子透镜的曲率半径为25μm，圆锥系数为-1；第三层微透镜阵列63的光学面型为变形非球面面型，组成第三层微透镜阵列63的子透镜在横向方向上的曲率半径为16μm，圆锥系数为-0.98；在纵向方向上的曲率半径为12.5μm，圆锥系数为-0.98。
[0115]
所述第一层微透镜阵列61直接面向激光阵列光源64，且与激光阵列光源64的距离为0.1mm。第一层微透镜阵列61所依附的基底层和第二层微透镜阵列62相对设置形成间隔层，间隔层的厚度为0.2mm。
[0116]
参见图22(a)和图22(b)，当激光阵列光源通过本实施例所述的三层微透镜阵列匀光结构后，得到的扩散光斑为矩环形光斑，x方向能量在视场角50度处能量达到峰值，y方向在视场角42度处能量达到峰值，x方向能量在视场角67度处下降为峰值的一半，y方向能量在视场角52度处下降为峰值的一半。
[0117]
若单层的微透镜阵列要达到与多层的微透镜阵列相同的视场角，则单层的微透镜阵列中的子透镜的曲率半径及口径较多层的微透镜阵列中的子透镜的曲率半径及口径更大。在实际加工过程中越大曲率半径及口径的子透镜的加工难度更高，压印难度也更高。因此，本实用新型所述多层微透镜阵列匀光结构可以在满足光学效果和视场角的基础上降低加工难度。
[0118]
在本实施例中，参见图19，本实施例所述三层微透镜阵列匀光结构中每层微透镜阵列中的相邻两个子透镜的连接处过渡平滑，连接处无断面，填充率为100％。
[0119]
综上所述，与现有技术相比，本实用新型所述的一种多层微透镜阵列匀光结构，各层微透镜阵列之间紧密排布，并且多层微透镜每层子透镜的曲率半径较大，矢高较低，易于加工，降低加工难度以及误差。
[0120]
在一种实施例中，还可在多层微透镜阵列的第一层或者第二层对子透镜进行非规则排布，从而破坏激光阵列透过微透镜阵列后的光线的相干性，消除光斑的干涉条纹。
[0121]
进一步的，本实用新型所述的多层微透镜阵列结构，可以使子透镜在曲率半径较大的情况下，激光阵列发出的光通过多层微透镜阵列后得到较大的视场角，以便tof模组可以探测到更多的区域；且各层微透镜阵列中的子透镜之间没有断层，平滑过度，提高光透过率以及加工过程中的压印良率。
[0122]
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实用新型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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
[0123]
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是
示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改和变型。