本发明提供了一种衍射光学元件的设计方法，包括：S101：确定光源的参数以及所述衍射光学元件的目标光场；S102：根据所述光源的参数，确定所述衍射光学元件上多个第一微结构单元的分布；S103：将所述目标光场划分为多个目标图，所述多个目标图叠加后形成所述目标光场，每个所述第一微结构单元对应其中一个所述目标图；S104：对所述多个目标图分别进行畸变预校正；和S105：根据校正后的所述多个目标图以及所述光源的参数，分别设计对应的所述多个第一微结构单元的相位分布。本发明的实施例采用VCSEL分区光源与衍射光学元件相结合，可投射出清晰、无畸变的大视场角匀光光场；将该衍射光学元件应用于分区匀光照明系统中，为DTOF系统所需的匀光照明提供了技术保障。