衍射光学元件及其制备方法、屏下光学系统及电子设备技术方案

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。

【技术实现步骤摘要】
衍射光学元件及其制备方法、屏下光学系统及电子设备
本专利技术涉及光学
，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。
技术介绍
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，专利技术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。
技术实现思路
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：Φ＝2π(n0-n)d/λ；其中，Φ为空间域相位，n0空气折射率，n为衍射光学元件材质的折射率，d为物理单元的结构深度，λ为波长。将第二空间域及多项参数代入公式后，可求得物理单元的结构深度，由于屏幕具有若干像素单元，故物理单元的数量也可为相对应的若干个。通过得到的若干物理单元的参数，使用晶圆级工艺在一块基板上加工出物理单元，进而得到衍射光学元件，衍射光学元件配合屏幕使用。一种衍射光学元件，包括：基板；及若干物理单元，通过晶圆级工艺设置于所述基板的至少一侧，用于消减高阶衍射；所述物理单元的参数依据上述的衍射光学元件制备方法确定。进一步地，所述衍射光学元件为一阶、二阶、四阶或八阶。在不同的实施例中，随着阶数的提升，其衍射效率会成倍的增加。进一步地，所述物理单元的结构深度范围为0.2μm-1μm，所述物理单元的线宽范围为0.5μm-4μm，所述物理单元于所述基板上相对应位置的对位精度范围为±1.5μm。在该范围内，物理单元具有较好高阶衍射消减效果的同时，不会过度影响光线的正常传播；能够较好地匹配透明显示屏内的像素单元，对应的高阶衍射消减效果也更精准；可较好的满足对透明显示屏20的高阶衍射消减效果。一种屏下光学系统，包括：透明显示屏，包括多个用于显示的周期性排列的像素单元；光学模组，用于接收来自所述透明显示屏的光束或透过所述透明显示屏向外发射光束；及上述任一实施例中所述的衍射光学元件，设置于所述透明显示屏与所述光学模组之间。屏下光学系统能够针对发射模组或接收模组穿过显示屏的光线进行高阶衍射的消减。进一步地，所述衍射光学元件与所述透明显示屏之间的空隙范围为0μm-5μm。在此范围内，能够使衍射光学元件实现较好的消减高阶衍射效果。一种电子设备，包括：本体；及上述任一实施例中的屏下光学系统。本专利技术实施例提供的衍射光学元件及其制备方法、具备该衍射光学元件的屏下光学系统及电子装置，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。附图说明图1为本专利技术实施例的衍射光学元件制备方法的流程图。图2为本专利技术第一实施例的屏下光学系统光路示意图。图3为本专利技术第二实施例的屏下光学系统光路示意图。图4为本专利技术实施例的衍射光学元件的平面示意图。图5为本专利技术实施例的透明显示屏的平面示意图。主要元件符号说明屏下光学系统100衍射光学元件10基板12物理单元14透明显示屏20像素单元22光学模组30被投射面40如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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它实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，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设置的元件。当一个元件被认为是“设置在”另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中设置的元件。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专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。请参阅图1，本专利技术实施例提供一种衍射光学元件制备方法，用于得出衍射光学元件表面物理单元的结构信息，并依据物理单元的结构信息制作出衍射光学元件。衍射光学元件(DOE，DiffractiveOpticalElement)用于置于显示屏的一侧，以抵消或减轻衍射产生的杂斑。该衍射光学元件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种衍射光学元件制备方法，其特征在于，包括步骤：/nS1：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；/nS2：通过傅里叶变换将第一空间域转换成频率域；/nS3：通过低通滤波减小所述频率域中的高阶衍射；/nS4：通过反傅里叶变换将经过低通滤波后的频率域转换成第二空间域；/nS5：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；/nS6：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；/nS7：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。/n

【技术特征摘要】
1.一种衍射光学元件制备方法，其特征在于，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过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。


2.如权利要求1所述的衍射光学元件制备方法，其特征在于，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：





3.如权利要求1所述的衍射光学元件制备方法，其特征在于，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。


4.如权利要求1所述的衍射光学元件制备方法，其特征在于，步骤S7中依据第二空间域...

【专利技术属性】
技术研发人员：鞠晓山，冯坤亮，李宗政，
申请(专利权)人：欧菲微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36