[发明专利]屏下光学系统、衍射光学元件的设计方法及电子设备

说明书

本发明适用于电子技术领域，提供了一种屏下光学系统、衍射光学元件的设计方法及电子设备，屏下光学系统包括透明显示屏和光发射模组，透明显示屏包括多个用于显示的周期性排列的像素单元，光发射模组包括光源以及衍射光学元件，用于透过所述透明显示屏向外发射图案化光束，衍射光学元件被配置成以接收来自光源的入射光束后投射出第一衍射光束，第一衍射光束入射到透明显示屏后被再次衍射并向外投射出所述图案化光束。本发明通过对光发射模组的光学衍射元件进行设计，使来自光源的入射光束经衍射光学元件和显示屏的两次衍射后得到预设图案化光束，以较低的成本和简单的方式提高了屏下光学系统的成像质量和效果。

技术领域

本发明属于电子技术领域，特别涉及一种屏下光学系统、衍射光学元件的设计方法及电子设备。

背景技术

拍照与显示是目前许多电子设备的必备功能，在电子设备的正面同时设置前置相机以及显示器以满足多种需求，比如自拍、内容显示、触控交互等。

随着人们对手机美感越来越高的要求，全面屏电子设备，比如全面屏手机逐渐成为手机创新的新方向，因为全面屏手机具有极高的屏占比，便于操控，同时具有极富美感的视觉冲击力。当前，全面屏电子设备所面临的挑战是前置相机与显示屏之间的冲突，前置相机的存在使得显示屏难以真正意义上充满整个手机正面，以达到较高的屏占比。

将光学模组设置于显示屏背面可以实现全面屏，显示屏位于前方用于显示画面，光学模组接收或发射的光束会经过显示屏，但由于显示屏由多个沿横向和纵向周期性排列的像素单元组成，多个像素单元构成了周期性的像元衍射结构，因此显示屏会对入射的光束产生衍射效应，最终导致设置在显示屏背面的光学模组的投影或者成像质量下降。

发明内容

本发明为了解决目前的透明显示屏会对入射的光束造成衍射效应的问题，提供一种屏下光学系统，包括：透明显示屏和光发射模组。其中，透明显示屏包括多个用于显示的周期性排列的像素单元；光发射模组包括光源以及衍射光学元件，用于透过所述透明显示屏向外发射图案化光束；所述衍射光学元件被配置成以接收来自所述光源的入射光束后投射出第一衍射光束，所述第一衍射光束入射到所述透明显示屏后被再次衍射，并向外投射出所述图案化光束。

在一些实施例中，所述光发射模组还包括设于所述光源与所述衍射光学元件之间的透镜，所述透镜用于准直或聚焦所述光源发出的光束。

在一些实施例中，所述衍射光学元件集成到所述透明显示屏内。

在一些实施例中，所述衍射光学元件包括至少两个子衍射光学元件。

在一些实施例中，所述至少两个子衍射光学元件中的至少一个集成到所述透明显示屏内。

在一些实施例中，所述光源包括边发射激光发射器、垂直腔面激光发射器、激光二极管中的一种，所述光源包括单个光源或者由多个子光源组成的阵列光源。

在一些实施例中，所述图案化光束包括结构光图案化光束、泛光光束、脉冲光束、调制光束中的一种。

在一些实施例中，所述衍射光学元件通过以下步骤设计而成：

获取所述透明显示屏的衍射性能；

基于所述衍射性能，由所述图案化光束经逆衍射计算获取所述第一衍射光束的复振幅空间分布；

由所述复振幅空间分布以及所述入射光束，计算所述衍射光学元件的衍射图样。

本发明还提供一种屏下光学系统中的衍射光学元件的设计方法，所述屏下光学系统包括透明显示屏、光源以及衍射光学元件，所述衍射光学元件被配置成以接收来自所述光源的入射光束后投射出第一衍射光束，所述第一衍射光束入射到所述透明显示屏后被再次衍射，并向外投射出所述图案化光束；

所述设计方法包括以下步骤：

获取所述透明显示屏的衍射性能；