[发明专利]衍射光学元件及其制备方法、屏下光学系统及电子设备

说明书

本申请提供一种衍射光学元件制备方法，使用了迭代傅里叶转换分析法，实现了消减光线穿过透明显示屏时的高阶衍射。本申请还提供一种使用该方法制备的衍射光学元件、一种具有该衍射光学元件的屏下光学系统及一种电子设备。本申请通过使用迭代傅里叶转换分析法得出衍射光学元件的物理单元参数，使得该衍射光学元件能够消减光线穿过对应的透明显示屏时发生的光学衍射效应，进而提升了影像质量。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种衍射光学元件及其制备方法、屏下光学系统及电子设备。

背景技术

目前，消费者对智能手机等电子设备显示屏的显示效果要求越来越高，但是由于衍射效应的影响，显示屏上会出现杂斑，影响了画面效果。为了消除衍射效应的影响，通常会在显示器下贴合一片光学补偿元件，该光学补偿元件可以抵消部分衍射效应的影响。

在实现本申请的过程中，发明人发现现有技术中还存在如下问题：显示器在高阶衍射效应与不同光线角度的影响下，现有补偿元件对衍射效应的抵消效果并不理想。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种衍射光学元件制备方法及装置，以解决上述问题。

一种衍射光学元件制备方法，包括步骤：

S1：获取二维屏幕穿透分布图，并加上一随机相位，以得到第一空间域，其中所述二维屏幕穿透分布图为二维屏幕的每个微结构的光穿透率的分布图；

S2：通过傅里叶变换将第一空间域转换成频率域；

S3：通过低通滤波减小所述频率域中的高阶衍射；

S4：通过反傅里叶变换将经低通滤波后的频率域转换成第二空间域；

S5：判断第二空间域的频率分量是否收敛到一预设截止频率范围内，其中所述截止频率即为正态分布的标准差σ，若为是，则执行步骤S7；若为否，则执行步骤S6；

S6：将第二空间域加上一随机相位，以使第二空间域转换成新的第一空间域，并执行步骤S2；

S7：依据该第二空间域，换算出衍射光学元件的物理单元参数，并依据该物理单元参数，使用晶圆级工艺在基板上加工出物理单元，以得到衍射光学元件。

本方法使用了迭代傅里叶转换分析法对空间域进行处理，多次迭代的目的是对高阶衍射一点一点的滤除，若一次即滤除至截止频率内，会导致滤除效果较差，对高阶衍射的消减效果不能完全匹配屏幕的像素单元。通过若干次迭代，高阶衍射逐渐滤除，并直至第二空间域的频率分量收敛至截止频率内，即可得到高阶衍射滤除状况较好的空间域，进而换算出的物理单元参数也更准确，衍射光学元件对应的高阶衍射消减效果也更好。

进一步地，步骤S2中傅里叶变换的公式为：

其中，ξ为频率域，i为虚数，ω为空间域；

步骤S4中反傅里叶变换的公式为：

依据傅里叶变换公式，即可完成由第一空间域到频率域的转换；通过执行反傅里叶变换，将经过低通滤波的频率域重新转换成新的空间域，且为区别于第一空间域的第二空间域。

进一步地，步骤S3中通过低通滤波减小高阶衍射的公式为：

其中，(x，y)为频率域在频空间内的坐标，σ为正态分布的标准差。

低通滤波器是二维正态分布,将其中心放在频率域中心再乘以该频率域即可滤除高阶衍射。

进一步地，步骤S7中依据第二空间域换算成衍射光学元件物理单元参数的公式为：