基于衍射光栅光波导的屏下摄像装置、方法、程序产品与流程

技术特征：
1.一种基于衍射光栅光波导的屏下摄像装置，其特征在于，所述基于衍射光栅光波导的屏下摄像装置设置有：玻璃盖板，所述玻璃盖板上设置有具有微小透光孔；显示面板，邻近玻璃盖板安装；衍射光栅光波导结构，一端与透光孔相对，另一端与前置摄像头相对；用于对光线进行耦合和传输，将外部光场耦合进波导并在波导内进行传输；透镜组，对传输的光线进行成像，其中成像模组的垂直投影至少部分地并完全位于显示面板内；cmos传感器，位于透镜组后，用于探测成像。2.根据权利要求1所述的基于衍射光栅光波导的屏下摄像装置，其特征在于，所述透镜组位于显示面板下方。3.根据权利要求1所述的基于衍射光栅光波导的屏下摄像装置，其特征在于，所述衍射光栅光波导结构在一定视场角内将场景中不同空间点发出的以不同角度入射的接近平行入射的光线衍射、全内反射传输和传递到成像透镜组前，透镜组再聚焦到cmos传感器的相应且唯一对应的空间位置点。4.根据权利要求1所述的基于衍射光栅光波导的屏下摄像装置，其特征在于，所述玻璃盖板具有透明中间区域和至少部分包围中间区域的不透明遮光区域，遮光区域具有透光孔。5.根据权利要求1所述的基于衍射光栅光波导的屏下摄像装置，其特征在于，所述显示面板后设置有照相机，照相机将来自衍射光栅光波导的光线进行聚焦成像到cmos探测器上；该照相机的投影部分或完全位于显示面板内。6.一种实现如权利要求1
‑
5任意一项所述的基于衍射光栅光波导的屏下摄像装置的基于衍射光栅光波导的屏下摄像方法，其特征在于，该基于衍射光栅光波导的屏下摄像方法包括以下步骤：步骤一、外部光线通过透光孔进入光波导系统中的耦入光栅，耦入光栅将外部光线耦合入波导，光线在波导内传播后到达耦出光栅；步骤二、耦出光栅将光线耦合出波导，到达透镜组；步骤三、透镜组对光进行成像，将成像信息传达给cmos传感器；步骤四、传感器将探测到的信息呈现在显示面板上。7.根据权利要求6所述的基于衍射光栅光波导的屏下摄像方法，其特征在于，在步骤一中，为了将前摄像机放置在显示面板下方而不占据屏幕面积，通过增加显示面板面积，让光通过显示面板开的透光孔进入在面板下方的前摄像机。8.根据权利要求6所述的基于衍射光栅光波导的屏下摄像方法，其特征在于，在步骤二中，所述耦出光栅工作在透射模式下，并且光栅在波导的不同侧；所有进入波导内的光将满足衍射以下方程：其中θ
i
,θ
r
分别代表入射角和衍射角，n
i
,n
r
为入射区域介质、衍射区域介质，λ
k
,λ
k
为入射波长和光栅周期，m
k
为工作阶数，k＝r,g,b代表红、绿、蓝三种工作波长。
9.根据权利要求8所述的基于衍射光栅光波导的屏下摄像方法，其特征在于，已知波导材料折射率情况下，在确定光栅结构的周期及需要的工作阶数后，即可得到能够进入波导的θ
i
范围，从而确定照相机的fov；光在波导内的传输需满足全内反射(tir)条件，即进入波导的衍射角θ
r
需大于波导的临界角θ
c
，其中θ
c
满足公式(3)：θ
r
＞θ
c
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)光在波导内沿着“z”字形不断反射传播。10.一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施如权利要求所述6
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9任意一项所述的基于衍射光栅光波导的屏下摄像方法。

技术总结
本发明属于移动终端及光学设计领域，公开了基于衍射光栅光波导的屏下摄像装置、方法、程序产品；玻璃盖板，所述玻璃盖板上设置有具有微小透光孔；显示面板，邻近玻璃盖板安装；衍射光栅光波导结构，一端与透光孔相对，另一端与前置摄像头相对；用于对光线进行耦合和传输，将外部光场耦合进波导并在波导内进行传输；透镜组，对传输的光线进行成像，其中成像模组的垂直投影至少部分地并完全位于显示面板内；CMOS传感器，位于透镜组后，用于探测成像。利用衍射光栅关波导对入射光进行传输耦合，将待成像场景传输到放置在显示面板下方的前摄像传感阵列，实现成像，从而可以极大减小前置摄像头在面板中所占面积。摄像头在面板中所占面积。摄像头在面板中所占面积。


技术研发人员：肖君军 龙尚雨 杨晓通
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（深圳）
技术研发日：2021.10.12
技术公布日：2022/1/4