本实用新型涉及3d成像技术领域，特别是涉及一种光学元件、摄像模组及电子设备。
背景技术：
衍射光学元件(英文名称为diffractiveopticalelement，简称doe)作为摄像模组等成像装置的主要光学元件，承担着对光源的光线整形作用。在实际使用中，为了获得更好地整形效果，在光线传播至衍射光学元件之前，需要先对光源发出的光线进行准直，此时便需要在摄像模组内设置相应的准直镜组，这不利于摄像模组的小型化设计。
技术实现要素：
基于此，有必要针对现有摄像模组中需要额外设置准直镜组件而导致摄像模组体积过大的问题，提供一种光学元件、摄像模组及电子设备。
一种光学元件，包括：第一微结构单元、第二微结构单元，以及设置在所述第一微结构单元和所述第二微结构单元之间，以将所述第一微结构单元和所述第二微结构单元连接在一起的第一连接层；其中，所述第一微结构单元用于将光线转换为准直光，所述第二微结构单元位于所述第一微结构单元的出光侧，用于将经过所述第一微结构单元准直的光线转换为结构光。
在本实施例中，通过第一微结构单元的设置使得doe具有准直镜组的功能，故摄像模组中无需再设置准直镜组，从而可以降低摄像模组的成本，并利于摄像模组的小型化设计。同时，这样设置减少了摄像模组发射端的器件数目，降低了摄像模组的组装难度，改善摄像模组的成像质量。
进一步的，所述第一连接层的折射率大于所述第一微结构单元的折射率。这样光线从第一微结构单元射入第一连接层时，光线的折射角会小于入射角，即可以使光线的准直度更高。同时这样设置也可以在一定程度上减小第一微结构单元准直性能的要求，从而降低第一微结构单元的设计难度。或者，所述第一连接层的折射率小于所述第一微结构单元的折射率。
进一步的，所述第一连接层的折射率与所述第一凸起结构的折射率的差值为0.2-0.6，以进一步降低第一微结构单元的设计难度。
进一步的，所述第一微结构单元包括多个间隔设置的第一凸起结构，所述第一凸起结构用于对光线进行准直，所述第一连接层填充所述第一凸起结构之间的间隙。
进一步的，所述第一连接层覆盖所述第一凸起结构靠近所述第二微结构结构单元的表面，所述第一连接层用于与所述第二微结构单元相接的表面的平整度小于3um；或者所述第一连接层用于与所述第二微结构相接的表面与所述第一凸起结构靠近所述第二微结构单元的表面平齐，所述第一连接层用于与所述第二微结构相接的表面以及所述第一凸起结构靠近所述第二微结构单元的表面所在的表面的平整度小于3um；及/或所述第一连接层为固化的胶液。
进一步的，所述第一微结构单元包括第一基底和多个第一凸起结构，其中，所述第一凸起结构用于对光线进行准直，各所述第一凸起结构间隔设置在所述第一基底上，并位于所述第一基底和所述第二微结构之间；及/或所述第二微结构单元包括第二基底和多个第二凸起结构，其中，所述第二凸起结构用于将光线转换为结构光，所述第二基底与所述第一连接层相接，所述第二凸起结构设置在所述第二基底远离所述第一微结构单元的表面。在本实用新型中，第一凸起结构可以设置在第一基底和第二微结构单元之间，降低第一凸起结构因受到刮碰等而损坏的概率，提高整个光学元件的使用寿命。
进一步的，所述第一微结构单元为菲涅尔微结构单元，以使第一微结构单元的生产更加方便。
进一步的，所述光学元件还包括基板，所述基板能够使光线穿过，所述第一微结构单元远离所述第二微结构单元的表面与所述基板相接。在本实用新型中，第一微结构低钠盐设置在基板和第二微结构单元之间，降低第一微结构单元因受到刮碰等而损坏的概率，提高整个光学元件的使用寿命。
进一步的，所述光学元件还包括第二连接层，设置在所述基板和所述第一微结构单元之间，用于提高所述基板和所述第一微结构单元之间的连接强度。
一种摄像模组，包括：光源；光学元件，与所述光源相对，用于对所述光源发出的光线进行整形，以便向目标物体投射整形后的光线，其中，所述光学元件如上任意一项所述；接收单元，用于接收从所述目标物体反射回来的光线，以进行成像。
一种电子设备，包括如上所述的摄像模组。
附图说明
图1为本实用新型提供的摄像模组的模块示意图；
图2为本实用新型一实施例提供的摄像模组的光学元件的剖面示意图；
图3为本实用新型另一实施例提供的摄像模组的光学元件的剖面示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型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实用新型。但是本实用新型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实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”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实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型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，不是旨在于限制本实用新型。
如图1所示，在本实施例中，摄像模组100包括发光光源10、光学元件20以及接收单元30。其中，光源10发出的光线经过光学元件20整形成结构光后投射至目标物体，接收单元30用于接收从目标物体反射回来的光线进行成像。
如图2所示，光学元件20包括基板1、第一微结构单元2、第二微结构单元3以及第一连接层4。其中，基板1能够允许光线穿过，第一微结构单元2设置在基板1上，用于对穿过基板1的光线进行准直；第二微结构单元3设置在第一微结构单元2远离基板1的一侧，用于对第一微结构单元2准直后的光线进行整形，使之转换为结构光。第一连接层4设置在第一微结构单元2和第二微结构单元3之间，用于连接第一微结构单元2和第二微结构单元3。
在本实施例中，通过第一微结构单元2的设置使得光学元件20具有准直镜组的功能，故摄像模组100中无需再设置准直镜组，从而可以降低摄像模组100的成本，并利于摄像模组100的小型化设计。同时，这样设置减少了摄像模组100发射端的器件数目，降低了摄像模组100的组装难度，改善摄像模组100的成像质量。
在本实施例中，基板1可以是玻璃板、树脂板等透明板材。第一微结构以及第二微结构单元3可以是相应的光学胶水经模压固化后形成，且二者可以使用相同的光学胶水制成，比如环氧树脂、聚氨酯等黏接胶，当然在一些实施例中，二者也可以采用不同的光学胶水制成。第一连接层4由透明底漆等胶液固化后形成，其中，底漆可以是聚乙烯亚胺等。
在本实施例中，第一微结构单元2可以是菲涅尔微结构单元，即第一微结构单元2相当于一个简单的菲涅尔透镜，这样可以使第一微结构单元2的生产更加方便，第二微结构单元3可以是采用常规的光学元件20对应微结构设计。
在本实施例中，光学元件20的生产过程大致为：
步骤1，提供基板1(比如玻璃板)。
步骤2，对基板1进行清洁，其中，对基板1的清洁可以是采用等离子清洗等方式。
步骤3，在清洁后的基板1上设置第一光学胶水，并通过第一模具对第一光学胶水进行压印；其中，第一模具上设有与第一微结构单元2对应的图案，可在第一光学胶水上压印出第一微结构单元2。其中，如图2所示，第一微结构单元2包括多个间隔设置的第一凸起结构21，这些第一凸起结构21能够将从基板1一侧传入的光线转换为准直光，此时，第一模具上设有与第一凸起结构21对应的内凹结构。
步骤4，固化第一透明胶水，然后脱模以得到第一微结构单元2。
步骤5，在第一微结构单元2上设置底漆，并使之固化得到第一连接层4。
步骤6，在第一连接层4上设置第二光学胶水，然后再通过第二模具对第二光学胶水进行压印，其中，第二模具上设有与第二微结构单元3对应的图案，可在第二光学胶水上压印出第二微结构单元3。其中，如图2所示，第二微结构单元3包括多个间隔设置的第二凸起结构31，这些第二凸起结构31用于将光线转换为结构光，第二模具上设有与杜尔凸起结构对应的内凹结构。
步骤7，固化第二透明胶水，然后脱模以得到第二微结构单元3。
在上述步骤中，在第一微结构单元2上设置底漆时，底漆填充各第一凸起结构之间的间隙。此时，第一连接层4的折射率大于第一微结构单元2的折射率，这样光线从第一微结构单元2射入第一连接层4时，光线的折射角会小于入射角，即可以使光线的准直度更高。同时这样设置也可以在一定程度上减小第一微结构单元2准直性能的要求，从而降低第一微结构单元2的设计难度。在本实施例中，第一连接层4的折射率大于第一微结构单元2折射率，且差值在0.2-0.6之间，以进一步降低第一微结构单元2的设计难度。当然，在一些实施例中，第一连接层4的折射率也可以是小于第一微结构单元2折射率。
在上述实施例中，第二微结构单元3是由涂设在第一连接层4上的第二透明胶水固化后形成，故在实际生产使需要底漆填充第一微结构单元2的间隙中以形成一个可以承载第二透明胶水的平面。
其中，底漆可以涂设的适当多一些，使底漆可以完全覆盖第一微结构单元2远离基板1的表面(即第一凸起结构21靠近第二微结构单元3的表面)，即实际产品中，第一微结构单元2与第二微结构单元3不直接接触。另外，可以在第一微结构单元2上设置底漆后通过离心旋转等方式(或者是通过离心喷涂的方式在第一微结构单元2上设置底漆)，来使底漆远离第一微结构单元2的表面平整，即使第一连接层4用于与第二微结构单元3相接的表面平整。其中，在本实施例中，第一连接层4用于与第二微结构单元3相接的表面的平整度小于3um，以便提高第二微结构单元3的制备效果。
另外，在一些实施例中，第一连接层4远离基板1的表面(定义为连接面)与第一微结构单元2远离基板1的表面(定义为抵接面)平齐，此时，第二微结构单元3可以与第一微结构单元2直接接触。当然，为了便于第二微结构单元3的制作，连接面和抵接面所在的平面的平行度也小于3um。
在本实施例中，将第一微结构单元和第二微结构单元设置在基板的同一侧，这样可以以基板的底面作为基准，依次在基板的顶面上设置第一微结构单元、在第一微结构单元元件基板的表面上设置第二微结构单元，可以提高第一微结构单元和第二微结构单元之间的对位精度。同时，第一微结构单元设置在基板和第二微结构单元之间，降低第一微结构单元因受到刮碰等而损坏的概率，提高整个光学元件的使用寿命。
实际生产中，受生产工艺等因素影响，在模压制作第一微结构单元2时，模具与基板1之间会存在一定量的透明胶水，这些透明胶水固化后会形成第一基底22(如图2所示)，即实际产品中第一微结构单元2除了包括第一凸起结构21之外还包括第一基底22，也即各第一凸起结构21间隔设置在第一基底22上，通过第一基底22将各第一凸起结构21连接在一起。同样的，在模压制作第二微结构单元3时，模具与基板1之间会存在一定量的透明胶水，这些透明胶水固化后会形成第二基底32(如图2所示)，即实际产品中第二微结构单元3除了包括第二凸起结构31和第二基底32，其中，第二微结构设置在第二基底32远离第一凸起结构21的表面，通过第二基底32将各第二凸起结构31连接在一起。
如图2所示，在本实施例中，光学元件20还包括第二连接层5。第二连接层5设置在基板1和第一微结构单元2之间，用于提高基板1和第一微结构单元2之间的连接强度。
在本实施例中，第二连接层5也为透明底漆，通过底漆可以改善基板1表面的活性能，增强基板1与第一微结构单元2之间的连接强度。在本实施例中，底漆的厚度为100nm-5um。
当然在一些实施例中，也可以不设置第二连接层5，即第一微结构单元2直接设置在基板1上。另外，在一些实施例中，最终的光学元件20中也可以没有基板1，即，在第二微结构单元3制作完成后或者是在第一微结构单元2制作完成后通过蚀刻等方式去掉基板1。
在一些实施例中，光学元件20也可以采用其他设置方式，第一微结构单元2和第二微结构单元3也可以通过其他方式制成，比如，直接在基板1上蚀刻形成第一微结构单元2，然后在另一基板1上蚀刻形成第二微结构单元3，然后通过第一连接层4将这两个基板1连接在一起，此时第一连接层4可以不填充第一微结构单元2的第一凸起结构21之间的间隙(如图3所示)。当然在一些实施例中，也可以省去第一连接层4，此时两个基板1之间可以通过卡接、螺纹紧固连接等方式连接在一起。
另外，在一些实施例中，第一微结构单元2也可以采用其他设置方式来实现对光线进行准直。比如，如图3所示，此时第一微结构单元2的第一凸起结构21便是设置在第一基底22上的准直柱210，其中，准直柱210的侧壁设有遮光层，第一基底22用于与准直柱210接触的表面上不与准直柱210接触的区域也设有遮光层，使得光线只能从准直柱210处射向第二微结构单元3。
本实用新型还提供了一种电子设备，该电子设备使用了上述任一实施例所述的摄像模组100，其中，该电子设备可以是手机、平板电脑等终端产品。
以上所述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实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
1.一种光学元件，其特征在于，包括：
第一微结构单元、第二微结构单元，以及设置在所述第一微结构单元和所述第二微结构单元之间，以将所述第一微结构单元和所述第二微结构单元连接在一起的第一连接层；
其中，所述第一微结构单元用于将光线转换为准直光，所述第二微结构单元位于所述第一微结构单元的出光侧，用于将经过所述第一微结构单元准直的光线转换为结构光。
2.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述第一连接层的折射率大于所述第一微结构单元的折射率；或者，所述第一连接层的折射率小于所述第一微结构单元的折射率。
3.根据权利要求2所述的光学元件，其特征在于，所述第一连接层的折射率与所述第一微结构单元的折射率的差值范围为0.2-0.6。
4.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述第一微结构单元包括多个间隔设置的第一凸起结构，所述第一凸起结构用于对光线进行准直，所述第一连接层填充所述第一凸起结构之间的间隙。
5.根据权利要求4所述的光学元件，其特征在于，所述第一连接层覆盖所述第一凸起结构靠近所述第二微结构结构单元的表面，所述第一连接层用于与所述第二微结构单元相接的表面的平整度小于3um；或者所述第一连接层用于与所述第二微结构相接的表面与所述第一凸起结构靠近所述第二微结构单元的表面平齐，所述第一连接层用于与所述第二微结构相接的表面以及所述第一凸起结构靠近所述第二微结构单元的表面所在的平面的平整度小于3um；及/或
所述第一连接层为固化的胶液。
6.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述第一微结构单元包括第一基底和多个第一凸起结构，其中，所述第一凸起结构用于对光线进行准直，各所述第一凸起结构间隔设置在所述第一基底上，并位于所述第一基底和所述第二微结构之间；及/或
所述第二微结构单元包括第二基底和多个第二凸起结构，其中，所述第二凸起结构用于将光线转换为结构光，所述第二基底与所述第一连接层相接，所述第二凸起结构设置在所述第二基底远离所述第一微结构单元的表面；及/或
所述第一微结构单元为菲涅尔微结构单元。
7.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述光学元件还包括基板，所述基板能够使光线穿过，所述第一微结构单元远离所述第二微结构单元的表面与所述基板相接。
8.根据权利要求7所述的光学元件，其特征在于，所述光学元件还包括第二连接层，设置在所述基板和所述第一微结构单元之间，用于提高所述基板和所述第一微结构单元之间的连接强度。
9.一种摄像模组，其特征在于，包括：
光源；
光学元件，与所述光源相对，用于对所述光源发出的光线进行整形，以便向目标物体投射整形后的光线，其中，所述光学元件如权利要求1-8任意一项所述；
接收单元，用于接收从所述目标物体反射回来的光线，以进行成像。
10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的摄像模组。
技术总结