TW202107065A - 成像層、成像裝置、電子設備、波帶片結構及感光像元 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種成像層、成像裝置、電子設備、波帶片結構及感光像元，包括成像層和位於成像層下側的圖像感測器，成像層上設有若干個成像孔，每個成像孔內設有波帶片結構，波帶片結構包括遮光帶和透光帶，波帶片結構使經目標物反射的光線匯聚於所述圖像感測器上成像。在成像層上設置波帶片結構，使得匯聚在圖像感測器上的光均為相干增強光線，極大的放大了光強。同時，由於增加了透光面積，由光的波動性產生的干涉/繞射的次峰的相對高度和其與主峰之間的距離也會降低。從而進一步提高了光學解析度。

Description

成像層、成像裝置、電子設備、波帶片結構及感光像元

本發明要求於2019年5月22日提交中國知識產權局的申請號為201910430939.4的中國專利申請案，以及於2019年12月06日提交中國知識產權局的請號為201911243858.X的中國專利申請案的優先權，其全部內容通過引用結合在本發明中。

本發明關於圖像採集技術領域，具體關於一種成像裝置。此外，本發明還關於一種成像層、電子設備、波帶片結構及感光像元。

先前技術的行動終端機，如手機等，希望做到全面屏設計，並且將指紋識別和前置攝像頭集成於顯示幕下同時不影響顯示。先前技術中已經有將指紋識別集成於顯示幕下的技術，例如先前技術專利文獻CN201710086890.6中提出了一種矩陣式小孔成像系統（Matrix Pinhole Imaging System，MAPIS），用於近距離採集物體表面圖像，如指紋圖像、人臉圖像等。MAPIS可以被應用在手機、平板電腦、智慧手環等多種電子設備中。

MAPIS一般包括小孔板和圖像感測器。在小孔板上開設有多個成像孔。圖像感測器設置在小孔板的一側，並且與成像孔的位置對應。這樣，根據小孔成像原理，小孔板另一側的目標物上的光線，就可以穿過成像孔，在圖像感測器上形成目標物的倒立的像。穿過每一個成像孔的光線都可以在圖像感測器上形成一個相應的像，將這多個像進行拼接，就可以得到一個相對完整的關於目標物的圖像。

上述的MAPIS可以應用在具有顯示幕的電子設備中，以用於採集指紋圖像、人臉圖像等。電子設備的顯示幕包括陣列排布的發光像素，以及用於控制發光像素的電路。電路通常是不透明的，但是電路之間具有間隙，使顯示幕上方的光線可以通過這些間隙，到達顯示幕的下方。在顯示幕的下方設置小孔板，通過小孔板上的成像孔的位置、大小和形狀，來規範光線可以通過的區域。理想的小孔板上的成像孔孔徑約為10-15μm。此時，通過成像孔的光線強度合適，繞射很小，故而在圖像感測器上所形成的像的清晰度較高，解析度較好，能夠滿足應用在具有顯示幕的電子設備中的需求。

但是，隨著顯示幕的解析度越來越高，發光像素的排布越來越緊密，相應的電路也越來越多，這導致電路之間的間隙大幅減小（例如減小到約5μm），難以達到理想的成像孔孔徑的要求。在成像孔孔徑受到間隙的限制而大幅減小的情況下，通過成像孔的光線強度減小，繞射嚴重，進而導致這些光線難以被圖像感測器接收，容易淹沒在圖像感測器的熱雜訊之中。

另一方面，先前技術中還不存在將前置攝像頭集成於顯示幕下並不影響顯示的方案。最接近的方案有升降攝像頭，水滴框，顯示幕上開孔等。但是後兩者都對顯示有影響。

在專利文獻CN201811271636.4（申請號，尚未公開，有同日申請的實用新型）中，提出了一種屏下攝像頭的方案。但是該方案也需要開一個相對較大的中心孔，並且需要搭配透鏡使用。而由於透鏡需要安置在顯示幕下方，透鏡的厚度會阻礙組裝。

本發明通過充分利用光的干涉增強特性，提供解決上述技術問題的成像層、應用該成像層的成像裝置及電子設備。

第一方面，本發明提供一種成像裝置，包括成像層和位於所述成像層下側的圖像感測器，所述成像層上設有若干個成像孔，每個所述成像孔內設有波帶片結構，所述波帶片結構包括遮光帶和透光帶，所述波帶片結構使經目標物反射的光線匯聚於所述圖像感測器上成像。

結合第一方面，在第一方面第一種可能的實現方式中，當所述成像孔內波帶片結構的透光帶的面積總和大於遮光帶的面積總和時，將所述遮光帶去除。

第二方面，本發明提供一種電子設備，包括所述的成像裝置和顯示幕，所述顯示幕包括電路層； 當所述電路層包括若干第一透光部分時，所述成像層上設有若干成像孔，所述成像孔內設有波帶片結構，所述成像孔與所述第一透光部分對應；所述第一透光部分的面積足夠設置至少一個波帶片結構。

第三方面，本發明提供一種電子設備，包括顯示幕、成像層和圖像感測器； 所述顯示幕包括電路層，所述電路層包括若干第二透光部分； 所述成像層位於所述電路層下方或上方； 所述成像層包括若干成像孔，所述成像孔內設有波帶片結構，所述成像層與所述電路層對齊，使所述成像層的透光帶與所述電路層的第二透光部分重合，其中，一個所述波帶片結構與多個所述第二透光部分對應； 其中，所述波帶片結構包括遮光帶和透光帶；當目標物接觸所述顯示幕時，經過目標物反射後，射入的光線穿過所述第二透光部分和透光帶匯聚在所述圖像感測器上成像。

結合第三方面，在第一方面第一種可能的實現方式中，當所述成像層上開設有至少兩個成像孔時，相鄰的成像孔的像方視場不重合。

結合第三方面及上述可能的實現方式，在第一方面第二種可能的實現方式中，當所述成像層上開設有至少兩個成像孔時，相鄰的成像孔的物方視場重合。

結合第三方面及上述可能的實現方式，在第一方面第三種可能的實現方式中，所述成像孔的數量為3個。

結合第三方面及上述可能的實現方式，在第一方面第四種可能的實現方式中，所述電路層上還包括陣列排布的發光像素，減少單位面積內的發光像素數量，在缺失的發光像素對應的成像層上設有若干個成像孔，每個所述成像孔內設有波帶片結構。

結合第三方面及上述可能的實現方式，在第一方面第五種可能的實現方式中，相鄰兩個所述缺失的發光像素之間間隔有至少一個發光像素。

結合第三方面及上述可能的實現方式，在第一方面第六種可能的實現方式中，所述圖像感測器與所述成像層之間的距離設置滿足使物面上一點發出的光線匯聚於圖像感測器上的一點。

結合第三方面及上述可能的實現方式，在第三方面第七種可能的實現方式中，所述成像孔和所述波帶片結構的透光帶還用於電路線走線的通孔。

結合第三方面及上述可能的實現方式，在第三方面第八種可能的實現方式中，所述成像層與所述電路層對齊，使所述成像層的透光帶與所述電路層的第二透光部分的重合面積最大或重合面積滿足預設面積閾值範圍。

第四方面，本發明提供一種成像裝置，包括第三方面所述的成像層。

第五方面，本發明提供一種電子設備，包括顯示幕、成像層和圖像感測器； 所述顯示幕包括電路層，所述電路層包括若干透光部分； 所述成像層位於所述電路層下方； 所述成像層下方設有至少三個圖像感測器，所述三個圖像感測器分別用於接收紅光、綠光和藍光； 所述成像層與每個所述圖像感測器對應的部分均設有波帶片結構，所述波帶片結構包括遮光帶和透光帶； 當所述顯示幕外的目標物發射光線時，每個所述圖像感測器對應的波帶片結構使對應波長的光線匯聚於對應的圖像感測器上，並經過影像處理模組形成彩色圖像。

第六方面，本發明提供一種成像層，所述成像層包括由電路線排布的遮光部分和透光部分，所述透光部分使經目標物反射的光線匯聚於圖像感測器上成像。

第七方面，本發明提供一種成像層，所述成像層上設有波帶片結構，所述波帶片結構包括結構相同的第一波帶片和第二波帶片，所述第一波帶片和第二波帶片上下設置，使所述第一波帶片和第二波帶片的中心點之間的連線方向上的光線能夠通過第一波帶片和第二波帶片並成像。

第八方面，本發明提供一種成像層，所述成像層包括波帶片結構，所述波帶片結構包括遮光帶和透光帶，所述成像層採用導電材料製成。

結合第八方面，在第八方面第一種可能的實現方式中，各條遮光帶之間通過連接件連通，所述連接件採用導電材料製成。

結合第八方面，在第八方面第二種可能的實現方式中，所述成像層還用於供電。

第九方面，本發明提供一種傾斜的波帶片結構，所述傾斜的波帶片結構由如下方法得到： 將正波帶片結構放置在入射光線的法平面上，所述正波帶片結構與入射光光軸正交，其中，所述入射光線的入射角為θ； 以正波帶片結構的焦平面與入射光光軸的交點為中心，向所述正波帶片結構進行中心投影，落在繞射幕所在平面上的投影即是傾斜的波帶片結構。

結合第八方面的第一種實現方式，傾斜的波帶片結構的傾向角度背離環境光的入射方向，所述傾向角度為所述入射光線的入射角。

第十方面，本發明提供一種分視場成像裝置，包括至少兩個成像裝置，每個所述成像裝置包括波帶片結構，所述波帶片結構下方設有圖像感測器，其中，每個所述波帶片結構對應一個圖像感測器，或者，多個所述波帶片結構對應一個所述圖像感測器；每個所述波帶片結構用於將物方視場光線分別匯聚到對應的圖像感測器上，其中，對應傾斜的視場光線配合使用傾斜的波帶片結構。

第十一方面，本發明提供一種成像層，包括所述的傾斜的波帶片結構。

第十二方面，本發明提供一種窄視場感光像元，在所述感光像元上表面設有視場光闌，所述視場光闌上方設有所述的波帶片結構；所述波帶片結構包括遮光帶和透光帶，所述波帶片結構使經目標物反射的光線匯聚於所述圖像感測器上成像； 位於所述感光像元上方設定區域的物面，其像面落在所述視場光闌所在平面上；所述波帶片結構和視場光闌使所述感光像元在所述設定區域的物面上具有限定視場角的物方視場；所述物方視場內的物點，其像點或像斑落在所述視場光闌的小孔內；位於所述物方視場外的物點，其像點或像斑落在所述小孔之外。

結合第十方面的第一種實現方式，在相鄰的感光像元之間設有遮光牆，所述遮光牆位於所述感光像元上側。

本發明成像層可以應用到電子設備中，尤其是具有顯示幕的電子設備中，在成像層上設置波帶片結構，波帶片結構是根據光干涉的原理計算設計得到，使得經過透光帶的單色光相干增強匯聚於圖像感測器上，而對於遮光帶部分為經過計算單色光相干相消匯聚與於圖像感測器上的部分，進而使得匯聚在圖像感測器上的光均為相干增強光線，極大的放大了光強。同時，由於增加了透光面積，由光的波動性產生的干涉/繞射的次峰的相對高度和其與主峰之間的距離也會降低。從而進一步提高了光學解析度。

矩陣式多孔成像（MAPIS，MAtrix Pinhole Image Sensing）裝置，可以用在超薄式光學指紋採集、顯示幕上的指紋採集（FOD，Fingerprinting On Display）等場合。

參照圖1和圖2，圖1為MAPIS的成像光路圖，圖2為MAPIS小孔板的俯視圖，MAPIS一般包括小孔板101和圖像感測器102。在小孔板101上開設有多個成像孔。圖像感測器102設置在小孔板101的一側，並且與成像孔的位置對應。這樣，根據小孔成像原理，小孔板101另一側的目標物上的光線，就可以穿過成像孔，在圖像感測器102上形成目標物的倒立的像。穿過每一個成像孔的光線都可以在圖像感測器102上形成一個相應的像，將這多個像進行拼接，就可以得到一個相對完整的關於目標物的圖像。

但MAPIS技術存在如下一些缺點。例如：1.對於直徑5微米的小孔，根據艾裡斑計算公式，對0.55μm的綠光，在400微米的距離上，艾裡斑直徑=1.22×400×0.55/5=53.68微米。可見通過5微米的小孔的光其繞射斑擴大了大約10倍，面積相應的擴大了一百倍，從而光強減弱了一百倍，這對成像是很不利的。如果是高解析度的顯示幕，小孔的直徑可能會進一步縮小，從而繞射更加嚴重，能量急劇衰減。因此，小孔孔徑過大時導致圖像模糊，小孔孔徑較小時能量不足，同時導致能量不足和圖像模糊。2.一些場合限制使用合適尺寸的小孔。例如，將MAPIS技術應用於OLED顯示幕內時，受OLED顯示幕內驅動電路線路限制，只能在電路網的透光間隙放置成像小孔，不能自由調整小孔的形狀和尺寸，使小孔成像能量不足，性能下降。

另一方面，即使可以開很大的孔，光強也可能不足。這是因為雖然隨著孔的增大，透過的光總量增加了，但是形成的光斑也增大了，從而單位面積上的光強並沒有增大。

為了解決這一問題，在本發明提出可以應用到電子設備中的一種成像裝置，尤其是具有顯示幕的電子設備中，可以用來對接觸顯示幕的目標物成像或者對顯示幕外的目標物進行成像，能夠充分利用光的干涉增強特性。接觸顯示幕的目標物可以是指紋、掌紋等。

顯示幕內包括電路層4，通常電路層4是層疊交錯設計排布的，很難設計出足夠大的小孔，但是可以設計出許多較小的小孔，如圖5所示，圖5中，白色區域為電路層4的透光小孔，光線透過這些小孔後會相互干涉，形成複雜的干涉條紋，難以處理。在過去的方案中，可以選擇這些小孔中最大的一個，並且遮罩其他的小孔。這樣雖然降低了干擾，但同時也降低了光強。

仔細分析小孔之間的相干干涉，發現，對像面上的某一點來說，一般來說，總有一部分小孔的干涉是相干增強的，另一部分的小孔的干涉是相干相消的。從光程的角度分析，暫不考慮光源到小孔的光程，一部分小孔到像面上某點的光程之間的差是波長的整數倍，那通過這些小孔的光在像面上是相干增強的；通過另一部分小孔的光走過的光程與通過前述這些小孔的光的光程差是波長的半整數倍，即0.5倍，1.5倍，2.5倍等的時候，那相對於前述這些小孔，這部分光程差是波長的半整數倍的光線是相干相消的。從而，可以設置一層成像層1，將這些相干相消的小孔遮擋，只留下相干增強的小孔，這樣在像面上的該點，光線全都是相干增強的，從而光強會大大增強。由此在成像層1上形成由遮光帶和透光帶組成的波帶片結構。由於是相干疊加，光波的振幅是直接疊加的，而光的強度正比於振幅的平方，從而最終該點光的強度會正比於保留下的小孔數的平方。例如，如果保留了10個小孔，那該點光強會是只保留一個小孔時的一百倍，這樣就大大增加了光強。基於上述分析，在本發明的第一個實施例中，一種電子設備用於對接觸顯示幕5的目標物成像，如：通過顯示幕5進行指紋採集的指紋採集裝置，參見圖6，所述的電子設備包括：顯示幕5和成像裝置，所述成像裝置包括成像層1和圖像感測器2，所述成像層1位於所述圖像感測器2上方。

本實施中，成像層1為週期性成像板結構，上面週期性的設有多個遮光和透光部分。該週期可以與像素週期一致。

顯示幕5可以包括發光像素層和電路層4，成像層1緊貼在電路層4的下側或上側，或者，所述成像層1由電路層4本身的電路線排布構成。當將成像裝置應用到具有顯示幕5的電子設備中時，顯示幕5中的電路層4可以與以往的排布情況相同或者類似，此時，電路層4中仍然存在有間隙。光線可以通過這些間隙，故而這些間隙也可以統稱為電路層4的透光部分。通常電路層4是層疊交錯設計排布的，因此透光部分也通常是不規則的形狀，為此，成像層1上設置與透光部分相配合的波帶片結構3。

所述的波帶片結構3包括間隔設置的遮光帶和透光帶，波帶片結構3是根據光干涉的原理計算設計得到，使得通過波帶片結構3的光線總體的作用是增強的。例如，成像層1上的一個成像孔內設有的一個波帶片結構3包括兩個透光帶和一個遮光帶，當兩個透光帶的面積大於一個遮光帶的面積時，可以取消對遮光帶的遮擋，因為即使將遮光帶取消，通過該成像孔的總體效果還是相干增強的。

為了使效果達到最佳，可以將計算得到的所有相干增強的部分保留，形成透光帶，將所有相干相消的部分遮擋，形成遮光帶。使得經過透光帶的單色光相干增強匯聚於圖像感測器上，而對於遮光帶部分為經過計算單色光相干相消匯聚與於圖像感測器上的部分，進而使得匯聚在圖像感測器上的光均為相干增強光線，極大的放大了光強。

由於本發明技術方案利用了光的繞射/干涉等波動特性，而光的波動性是和光的波長相關的，從而在進行指紋採集時，顯示幕5發出單色光，單色光通過與顯示幕5接觸的手指6反射後分別經過電路層4的透光部分和成像層1的透光帶後，由於光的繞射和光的干涉匯聚在圖像感測器上成像，單色光可以是綠光、紅光和藍光中的任一種色光。設計波帶片結構時，根據單色光的顏色不同，對應的波帶片結構3的遮光帶和透光帶的位置不同。採用單色光照明，並且波帶片結構3只對某一單色光具有匯聚作用，是一個巨大的優勢。這意味著其他波長的外界干擾光無法匯聚，從而降低了背景雜訊。另一方面，OLED螢幕本身發光就是由單色光混合而成，從而讓螢幕發出單色光非常的容易實現。

顯示幕5是有一定透光能力的顯示幕，如OLED屏。在顯示幕5上設有指紋採集區域，在指紋採集區域下方對應有若干個發光像素，在與每個發光像素對應的電路層4上都有若干個透光部分，在一種可實現方式中，每個發光像素對應的透光部分下面均設置一個能夠將相干增強的光線匯聚在圖像感測器上的波帶片結構3，在另一種可實現方式中，多個發光像素對應的透光部分下面均設置一個能夠將相干增強的光線匯聚在圖像感測器上的波帶片結構3，這樣使得在使用該電子設備採集指紋時，手指接觸顯示幕5指紋採集區域後，射入到圖像感測器上的光都是相干增強部分的光線，極大的放大的光線的亮度，使得採集的指紋圖像亮度更高，更加清晰。

先前技術中，顯示幕5的指紋採集是利用小孔成像的原理，根據指紋的特性，即指紋包括脊的部分和谷的部分，當手指與顯示幕5接觸時，脊的部分與顯示幕5直接接觸，谷的部分與顯示幕5之間留有空隙，根據光線在不同介質中的折射率/反射率不同，故而在圖像感測器上形成明暗相間的條紋，但是由於只有一個小孔能夠透光，在圖像感測器上形成的亮條紋和暗條紋整體都比較暗，與先前技術相比，本發明中利用了絕大部分的透光部分，保證了進光量，同時波帶片結構3的設計保證了射入的光線總體是相加相關光線，極大的放大的光線的亮度，使得採集的指紋圖像亮度更高，更加清晰。同時，由於增加了透光面積，由光的波動性產生的干涉/繞射的次峰的相對高度和其與主峰之間的距離也會降低。從而進一步提高了光學解析度。

在傳統光學中，菲涅爾波帶片被視為一個透鏡，具有焦距和景深。對於一個固定的物，像面在一定距離範圍內才能成像；對於一個固定的像面，物在一定範圍內才能將像落在該像面上。在屏下指紋檢測場景中，物距是固定的，從而像距也是固定的，且成的像應該落於感測器上。然而，由於配裝的精度限制，圖像感測器往往不能準確的位於像面上，而是有一定誤差。這時候，就需要有比較大的景深，來允許這個誤差。如果將波帶片結構設置成僅有一環或較小的數環，則可以有較大的景深來允許這個誤差。一般來說，在本發明中，可以認為景深=焦距/波帶數。

成像層1設置在圖像感測器之上，成像層1位於電路層4上方或下方，電路層4包括多層用於驅動發光像素的電路，多層所述電路層4中的電路交錯層疊，交錯的電路層4上有多個透光部分，透光部分可能是規則的形狀也可能是不規則的形狀，在實際應用時，其中，多個透光部分可能是如圖7A和圖7B所示的情況，包括幾個比較大的透光部分，為了方便描述，將比較大的透光部分稱為第一透光部分，第一透光部分是指在該透光部分足夠設置至少一個波帶片結構3；多個透光部分還可能是如圖5所示的情況，所有的透光部分的面積都相對比較小，為了方便描述，將比較小的透光部分稱為第二透光部分，第二透光部分是指在該透光部分不足以設置多條波帶。針對圖7A和圖7B所示的情況，選取其中面積比較大幾個透光部分（第一透光部分），在選取的第一透光部分下面對應的成像層1位置上設置對應波帶片結構3。參見圖8A和圖8B，成像層1上設有若干個波帶片結構3，每個波帶片結構3分別與對應的第一透光部分相互配合。需要說明的是，這種情況下的波帶片結構只是露出一部分，設置在第一透光部分的波帶片結構3是指包括間隔設置遮光帶和透光帶的結構，其相對一個完整的同心環結構來說，波帶片結構3相當於一個完整的同心環結構中的一部分（參見圖8A和圖8B）。不同形狀的第一透光部分對應的波帶片結構3不同。每個波帶片結構3都是根據光的干涉的原理計算設計得到，使得依此經過第一透光部分和透光帶的單色光相干增強匯聚於圖像感測器上，極大的放大了光強。針對上述情況對應的波帶片結構3，可以理解為先在選取的第一透光部分下面對應的成像層1位置上設置同樣形狀，同樣大小的成像孔，然後根據射入成像孔的單色光的波長計算光線通過成像孔到圖像感測器2上某一點的光程，計算得到相干增強干涉光和相干相消干涉光，其中，在相干增強部分保留透光的設置，將相干相消部分遮擋起來形成遮擋帶，這樣使得射入圖像感測器的光線都是相干相加的效果，極大的放大了光強。另一方面，由於加工精度的關係，過於細小的波帶片結構可能難以實現，所以當所述波帶片結構中透光帶的面積總和大於遮光帶的面積總和時，可以將所述遮光帶去除，同樣能夠保證通過該成像孔的光線總體是增強的效果。這樣雖然一定程度上降低了光強，但是加工起來更容易，而且也比遮掉該成像孔光強更強。

進一步的，波帶片結構3是有焦距的，其焦距為

，其中，k指第k個半波帶，λ是光波的波長，

是第k個半波帶的半徑，故而涉及成像視場角和景深的問題。也就是說，物像距的設置應該使一個物點發出的光線通過波帶片結構3後要匯聚到圖像感測器上。經過計算在電路層4選取3個透光部分，並且在三個透光部分設置對應的波帶片結構3，通過這3個透光部分的光線必定會在圖像感測器上找到一個光線加強點。這是由於3個點可以確定一個圓，從而在通過圓心的法線方向上，到這3個點的距離（光程）總是相同的，從而總是相干增強的。

針對如圖5所示的情況，第二透光部分的面積都比較小，每個第二透光部分都不足以對應設置多條波帶（間隔的遮光帶和透光帶），因此，可以在成像層1上設計一個完整的波帶片結構3，完整的波帶片結構3是指包括一系列同心環的結構，同心環是指包括間隔設置的閉環遮光帶和閉環透光帶，如圖9所示，將完整的波帶片結構3與電路層4的第二透光部分對齊，對齊的準則是使所述成像層的透光帶與所述電路層的第二透光部分重合，較佳的，電路層4的第二透光部分與波帶片結構3的透光帶重合面積滿足預設面積閾值範圍，或有最大的重合面積，使透光率達到最高。

進一步的，發光像素層包括陣列排布的發光像素。發光像素層的下方設置有電路層4，電路層4包括多層電路，其中包括用於驅動和控制發光像素的電路。此外，電路層4中還可以包括用於其他用途的電路。其中，發光像素由於塗抹有有機發光材料等，本身是不透光的，在各個發光像素之間是留有縫隙，而在縫隙對應的電路層4上存在透光部分，所以透光部分是存在發光像素周圍的，基於此，本發明中的波帶片結構3可以是對應於發光像素的外圈的電路層4的透光部分，相當於拋棄了中間的幾環，而保留外面的一環或幾環，其中，拋棄的部分的直徑與發光像素的直徑對應。

例如，一個像素週期是70μm，其中不透光的中心部分大約是40μm直徑，那麼就可以在不透光部分之外的40至70μm區域設置一環或多環透光區域。

另一方面，先前技術的波帶片設計是整數環，但在我們的方案中，並非一定需要從整數環開始。舉個例子，比如像素週期是70μm，其中不透光的中心部分大約是40μm直徑，但是根據光波波長和焦距設計出的波帶片，第一圈直徑是30μm,第二圈直徑是42μm，沒有恰好40μm的。但是根據公式計算，可以發現第1.9圈正好是40μm.這時候就可以保留第1.9圈至第2.9圈之間的透光部分，遮擋0至1.9圈之間的部分。這樣也是一個完整的波帶，具有相干增強的功能。並且，這樣設計的波帶，其透光面積比在電路內找透光面積更大。

可以理解的是，本發明中所提及的波帶片結構3不是先前技術的圓形菲涅耳波帶片，而是根據電路層4實際情況而設計的，為了便於描述，而命名為波帶片結構3。

還需要說明的是，可以一個所述波帶片結構3對應一個發光像素像素，也可以一個所述波帶片結構3對應多個發光像素。最終所有匯聚在圖像感測器上的點合成一個完整的圖像。但是，最好不要一個所述波帶片結構3對應所有的發光像素，因為如果一個所述波帶片結構3對應所有的發光像素，那麼波帶片結構3的外沿，每個帶可能過細，從而無法加工。

還需要說明的是，所述成像孔和所述波帶片結構的透光帶除了可以用作光通路，還可以用作電路線走線的通孔。例如，可以充當上下層電路連接的通孔或者充當電路層與像素層連接的通孔，使得更有利於顯示幕的設計。

該指紋採集裝置一方面利用了多個透光部分，增加了進光量，同時與先前技術中只選取一個透光部分進行小孔成像相比，利用了多個透光部分相當於透光區的等效直徑變大了，從而使光的繞射現象變弱了；另一方面通過波帶片結構3提高了光強，使光線很輕易被圖像感測器接收，從而提高圖像清晰度和解析度。

在本發明的第二個實施例中，用於對顯示幕外的目標物成像的電子設備，提供充當攝像頭，尤其是前置攝像頭的功能。

先前技術的電子設備，如智慧手機、平板電腦等都包括前置攝像頭和後置攝像頭，前置攝像頭包括設置在顯示幕上的鏡光孔和位於鏡光孔後面的圖像感測器，目標物通過鏡頭生成的光學圖像投射到圖像感測器表面上，前置攝像頭主要用於自拍和視頻通話時使用。也就是說前置攝像頭需要在顯示幕上開孔，這也是導致先前技術的電子設備無法實現真正意義上的全面屏的原因。

本發明提出一種設置在顯示幕下的圖像採集裝置，應用在具有顯示幕的電子設備上，用來採集顯示幕外目標物的圖像，能夠解決先前技術中由於前置攝像頭的設置，無法實現全面屏的問題。

首先需要說明的是，人眼所能感受到的自然界中所有的顏色都可以用紅、綠、藍這三種顏色波長的不同強度組合而得，這就是三基色原理。

本發明提出的一種設置在顯示幕下的圖像採集裝置，參見圖10，包括電路層4、成像層1和三個圖像感測器，其中所述的三個圖像感測器為分別用於接收紅光的圖像感測器201、接收綠光的圖像感測器202和接收藍光的圖像感測器203，三個圖像感測器對應的成像層1上設有三種波帶片結構3，三種波帶片結構3分別根據光線為紅光、綠光和藍光設計得到。對顯示幕5外的目標物成像時，目標物發射的光線經過電路層4的透光部分、成像層1的透光帶，分別落在三個圖像感測器上，最終將三個圖像感測器上的影像處理成一個完成的彩色圖像。

本發明的第二個實施例是基於第一個實施例的原理而設計，其三種波帶片結構3的設計原理不在贅述。

進一步的，為了提高成像品質，參見圖11和圖12，在一種可實現方式中，可以在顯示幕的顯示區的部分區域實現低解析度顯示，具體的可以減少單位面積內的發光像素數量；例如，在顯示幕上選擇一個或幾個不是很重要的發光像素點，比如，在顯示電量的位置減少一個發光像素，從而在該發光像素對應的位置可以露出較完整的成像孔，從而可以在該成像孔位置設置一個相對完整的波帶片結構3，在另一種可實現方式中，可以通過電路層4的電路避讓，增大透光部分的面積。進一步的，為了減小對顯示效果的影響，間隔著去掉幾個發光像素，即相鄰兩個缺失的發光像素之間間隔有至少一個發光像素,對應的可以一個波帶片覆蓋這幾個去掉發光像素後留下的透光部分，從而大大增加光強。

進一步，選擇同一顏色的發光像素去除，也就是說，所有的缺失的發光像素均為同一顏色的發光像素。例如，顯示電量時，如果只需要綠色和紅色，那麼可以在顯示電量位置將藍色發光像素去除。

與上述兩種可實現方式相配合的成像裝置，包括成像層1和圖像感測器2。請參見圖3，成像層1包括若干個成像孔，每個所述的成像孔內設有一個波帶片結構3，如圖4所示，所述的波帶片結構3包括間隔設置的遮光帶和透光帶，每個波帶片結構3都是根據光干涉的原理計算設計得到，使得經過透光帶的單色光相干增強匯聚於圖像感測器上，而對於遮光帶部分為經過計算單色光相干相消匯聚於圖像感測器上的部分，進而使得匯聚在圖像感測器上的光為相干增強光線，極大的放大了光強。在成像時，每個波帶片結構3將產生一個像斑，將多個像斑拼接起來，可以得到完整的靶心圖表像。拼接的過程包括倒像糾正、亮度校正、拼接等步驟。

與先前技術的MAPIS成像相比，MAPIS成像利用的小孔成像，是自由繞射成像，本發明中通過波帶片結構3匯聚光線成像。因此在相同孔徑下，本發明的成像裝置有更高的解析度，在像點有更高的能量。這是由於波帶片結構3消除了相位相反的光波互相抵消，因此大大增強了匯聚點的能量。在波帶片結構3內有20個半波帶時，像點的能量是小孔的自由繞射時的400倍左右。另外，小孔成像不能使用較大的孔徑，否則圖像模糊；而本發明的成像裝置成像時，因為它類似於薄透鏡的匯聚光線作用，所以可以使用很大的孔徑，不必擔心圖像模糊，大孔徑還可以進一步增加透光率，增強成像的能量。

上述兩種可實現方式，可以使成像孔可匯聚更大的光能量進行成像。同時，對較遠目標物成像時，目標物表面上的每一點，會通過成像孔在圖像感測器上形成多個有視差的像點，從而可基於多個像點計算其深度資訊，或進行雜訊濾除或解析度增強。例如，假設成像孔的週期為0.5mm，即每0.5mm設置一個成像孔，並使用5mm x 5mm的圖像感測器，則一次成像，可以得到100個像斑。對於30mm以上的遠方目標物，它在這100個像斑內都有像。從而，我們可以基於這100個像斑進行充分的信號處理計算，消除雜訊、提升解析度或者計算準確的深度資訊。

本實施例中，顯示幕上沒有肉眼可見的孔，也不會對顯示產生嚴重影響，可以真正的實現全面屏。另外，由於沒有透鏡，厚度也可以大為降低，更易於安裝於顯示幕之下。

為了進一步降低光的繞射現象，較佳將電路層4與成像層1之間的距離盡可能縮短，如第一實施例和第二實施例中，將成像層1緊貼於電路層4。

為了實現這一目標，可以採用光刻技術，光刻技術是利用光學-化學反應原理和化學、物理蝕刻方法，將電路圖形傳遞到單晶表面或介質層上，形成有效圖形視窗或功能圖形的工藝技術。具體的，在光照作用下，借助光致抗蝕劑（又名光阻）將光罩上的圖形轉移到基片上。其主要過程為：首先紫外光通過光罩照射到附有一層光阻薄膜的基片表面，引起曝光區域的光阻發生化學反應；再通過顯影技術溶解去除曝光區域或未曝光區域的光阻（前者稱正性光阻，後者稱負性光阻），使光罩上的圖形被複製到光阻薄膜上；最後利用蝕刻技術將圖形轉移到基片上。

很顯然，採用光刻技術不可避免的需要使用光罩，申請人考慮到，如果生產商使用光刻技術將電路層4與成像層1同時生產，那就需要根據本發明的成像裝置重新設計一套光罩，然而光罩的價格十分昂貴，為了解決這一難題，本發明提出將成像層1固定在圖像感測器上。

如圖13所示的用於對接觸顯示幕的目標物成像的電子設備，其絕大部分與第一個實施例相同，不同之處在於：在圖像感測器2上設有透明玻璃層7，在透明玻璃層7上表面設置成像層1，成像層1上的波帶片結構3與上方電路層4的透光部分對應。

類似的，如圖14所示的用於對顯示幕外的目標物成像的電子設備，其絕大部分與第二個實施例相同，不同之處在於：在每個圖像感測器上都設有透明玻璃層7，在透明玻璃層7上表面設置成像層1，成像層1上的波帶片結構3與上方電路層4的透光部分對應。

成像層1通過透明玻璃固定在圖像感測器上，通過調整透明玻璃的厚度來調整電路網與成像層1之間的距離，在生產時，將生產好的成像裝置直接貼合在顯示幕下即可。透明玻璃不影響光線在圖像感測器上的匯聚，同時大大的降低了生產成本。

另外，對於波帶片結構的外沿，每個帶可能過細從而無法加工的情況下。通過將成像層1設在圖像感測器2上設有透明玻璃層7上表面的方式，更容易加工。

本發明上述實施例中的成像層1均為成像板結構，設置在電路層4上方或下方。本發明提出成像層1的另一種可實現的方式，利用電路層4本身，在設計電路的時候，將電路層4錯綜複雜的電路線設計成包括透光部分和遮光部分的構造，例如，在需要透光的部分，將電路設置成稀疏甚至是透明的，在不需要透光的部分，將電路設置成密集的不透光的。其中，透光部分和遮光部分起到波帶片結構的作用，即電路層本身就可以視為波帶片結構。透光部分為光線的相干增強部分，遮光部分為光線的相干相消部分，使光線穿過電路層4的透光部分後匯聚在圖像感測器上。

另外，所述成像層可以採用導電材料製成，成像層相當於一個大面積的導體，可以用來供電，與通過電線供電相比，其電阻更小、電壓更穩定。當成像層設置在顯示幕裡時，顯示幕裡的各個需要供電的部件，比如發光像素，距離感測器，環境光感測器等，都可以從成像層取電。

進一步地，當需要供電時，可以將各條遮光帶之間通過連接件連通，以保證整體等電壓，所述連接件採用導電材料製成。例如，可以通過若干個連接條將各條遮光帶連接起來。

對於波帶片結構3可以選用多種不同的樣式，例如偶數帶遮擋的波帶片、奇數帶遮擋的波帶片、圓環形波帶片、矩形柵格波帶片等，或其他特殊設計的波帶片，以適應不同成像條件的需要。

進一步的，本發明公開一種傾斜的波帶片結構，以將其用於傾斜角度光線的成像，參見圖15和圖16，圖15和圖16分別提供了適合兩種不同傾斜角度光線成像的傾斜的波帶片結構。傾斜的波帶片結構301的遮光帶與透光帶不是同心圓環，而是傾斜在一側。

參見圖17，圖17示出了如何獲得所述的傾斜的波帶片結構301的過程，首先，在入射光線的法面上（即入射平面波的波前）放置一個同心圓環的波帶片結構，即正波帶片結構302，與入射光光軸正交；然後取正波帶片結構302的焦平面與入射光光軸的交點，記為點F，它是正波帶片結構302的焦點；最後以點F為中心，對正波帶片結構302進行中心投影，落在繞射平面上的投影即是傾斜的波帶片結構301。傾斜的波帶片結構301對傾斜入射的光線有最佳的匯聚效果。

在一個具體例子中，參見圖18，包括圖像感測器2、傾斜波帶片結構301和透明玻璃板8。如圖19所示，本例子中傾斜的波帶片結構301的最佳成像角度θ為50°，透明玻璃板8折射率為1.5，則透明玻璃板8中的光線沿50°的方向向手指捺印面傳播時，在玻璃-空氣介面將發生全反射；而在玻璃-皮膚介面，全反射將被破壞，大部分光線將透射出透明玻璃板8。這樣，反射的光線穿過傾斜的波帶片結構301，匯聚成像後，谷線-脊線將在輸出圖像上有很強的對比度。另一方面，外部的環境光由空氣進入玻璃後，其角度將小於41.8°，不能經過傾斜的波帶片結構301很好地匯聚成像，從而降低了環境光雜訊。

進一步地，傾斜的波帶片結構301的傾向角度應背離環境光的入射方向。例如，應用傾斜的波帶片結構的成像裝置用於手機等可在室外移動的設備中時，其傾斜角度應當朝向顯示幕下端，這是通常情況下背離太陽光的方向。

需要說明的是，本發明中所述傾斜的波帶片結構的傾斜角度是指該傾斜的波帶片結構能夠使入射光線達到最佳的匯聚效果的入射角，也就是說，傾斜角度與該入射光線的入射角相對應。

本實施例中的傾斜的波帶片結構301可用於本發明中的其他所有實施例中。尤其是將傾斜的波帶片結構301應用在指紋採集中效果最佳，因為傾斜的波帶片結構傾斜的角度可以接受全反射的光線，其強度是正入射的6倍左右。

本發明還提供一種分視場成像裝置，包括至少兩個成像裝置，每個成像裝置包括波帶片結構，波帶片結構下方設有圖像感測器，其中，每個波帶片結構可以對應一個圖像感測器，也可以多個波帶片結構對應一個圖像感測器；對應傾斜的視場光線配合使用傾斜的波帶片結構301，每個波帶片結構用於將物方視場光線分別匯聚到對應的圖像感測器上。通過將目標物分成多個分視場在對應成像裝置上分別成像，最終通過影像處理將各個成像裝置上獲取的目標物部分圖像拼接成一個完整的目標物圖像。

針對上述分視場成像裝置，本發明還提供一種設備，包括顯示幕和上述分視場成像裝置，分視場成像裝置對應設置在顯示幕下方的透光部分。

圖像採集器中用於接收光信號的最小單位為感光像元（又稱感光像素，像素，pixel），圖像採集器中通常設置若干感光像元。市面上圖像採集器使用的感光像元都具有較寬的視場角。感光像元的視場角是指感光像元能回應的不同方向的入射光線所形成的最大角度。使用先前技術之圖像採集器直接進行成像時，視場角較大，往往得到的圖像不清晰。為此本發明進一步提供一種窄視場感光像元。

如圖20所示，一種窄視場感光像元，包括光電轉換單元，感光像元9，所述感光像元9上設置視場光闌10，所述視場光闌10即中間帶有開孔的光闌，開孔部分能夠透光，開孔外的部分不能透光，或者是在兩個感光像元9之間設置遮光牆11，或者同時設置視場光闌10和遮光牆11。在感光像元9上方設置有波帶片結構3，使得在設定視場之內的物點A，它發出的光線將通過波帶片結構3匯聚在感光像元9的視場光闌10的小孔內，相應地，光電轉換單元能夠接收較高強度的光線，從而使物方視場內的圖像能夠清晰成像，產生有效輸出；在設定視場之外的物點B，他發出的光線將通過波帶片結構3，匯聚感光像元的視場光闌10的小孔之外，從而光電轉換單元不能感受或只能以低強度感受到物方視場外的物點發出的光線，則物方視場外的圖像便不能被獲取或者獲取的部分不會影響物方視場內的光線在光電轉換單元上的成像，不能產生有效輸出。從而可對感光像元的視場角進行限定，另外，遮光牆11的設置可以防止大角度光線的串擾。

在上述實施例中，都採用一層波帶片結構，一個波帶片結構一般不會只對一個方向上的光線具有匯聚作用，而會對一個範圍內的光線都具有匯聚作用，這有時是有害的。本發明基於以上實施例提供另一個實施例，本實施例中與上述實施例大部分相同，不同之處在於，採用雙層波帶片結構即，結構相同第一波帶片和第二波帶片，也就是在上述實施例中單層波帶片結構的基礎上再加一層完全相同的波帶片結構，新加的一層波帶片結構可以設置在原有波帶片結構的上方或下方，兩層的波帶片結構的透光帶可以完全對齊或者有一定的偏移，設置兩個上下層疊的波帶片結構，如圖21和圖22所示。這兩個波帶片結構的中心點之間的連線方向上的光線能夠穿透這兩個波帶片並成像，其他方向的就不能了。在有些情況下，待測物體只在某個方向上光強特別強，比如導光板內全反射的情況。通過設置雙層波帶片結構，只接受某個方向上的光線，例如只接受由全反射產生的反射光線，可以大大增加光線強度，提高對比。另一方面，當視場很小時，雙層波帶片結構可以起到當准直器的作用。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語“上”、“下”、“前”、“後”、“左”、“右”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關係為基於圖式所示的方位或位置關係，僅是為了便於簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，在本發明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

本說明書中各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。以上所述的本發明實施方式並不構成對本發明保護範圍的限定。

1:成像層 2、102、201、202、203:圖像感測器 3:波帶片結構 4:電路層 5:顯示幕 6:手指 7:透明玻璃層 8:透明玻璃板 9:感光像元 10:視場光闌 11:遮光牆 101:小孔板 301:傾斜的波帶片結構 302:正波帶片結構 A、B:物點

為了更清楚地說明本發明的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的圖式作簡單地介紹，顯而易見地，對於本領域普通技術人員而言，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些圖式獲得其他的圖式。

圖1為先前技術中MAPIS的成像光路圖。

圖2為先前技術中MAPIS的小孔板的俯視圖；

圖3為本發明的成像裝置的一種實現方式中，匯聚光線的光路示意圖。

圖4為本發明的成像裝置的一種實現方式中，成像層的俯視圖。

圖5為本發明的一種電路層的俯視圖。

圖6為本發明的成像裝置應用在具有顯示幕的電子設備中的一種實現方式的結構示意圖。

圖7A為本發明的另一種電路層的俯視圖。

圖7B為本發明的另一種電路層的俯視圖。

圖8A為本發明對應圖7A電路層的成像層的俯視圖。

圖8B為本發明對應圖7B電路層的成像層的俯視圖。

圖9為本發明對應圖5電路層的成像層的俯視圖。

圖10為本發明的成像裝置應用在具有顯示幕的電子設備中的另一種實現方式的結構示意圖。

圖11為本發明減少單位面積內的發光像素數量後，成像裝置應用在具有顯示幕的電子設備中的另一種實現方式的結構示意圖。

圖12為根據圖11對應成像層的俯視圖。

圖13本發明的成像裝置應用在具有顯示幕的電子設備中的另一種實現方式的結構示意圖。

圖14本發明的成像裝置應用在具有顯示幕的電子設備中的另一種實現方式的結構示意圖。

圖15本發明的傾斜的波帶片結構的一種結構示意圖。

圖16本發明的傾斜的波帶片結構的另一種結構示意圖。

圖17本發明的傾斜的波帶片結構的設計原理圖。

圖18本發明的傾斜的波帶片結構應用在指紋採集裝置中的一種實現方式的結構示意圖。

圖19為本發明的傾斜的波帶片結構應用在指紋採集裝置中的光路示意圖。

圖20為本發明的波帶片結構應用在感光像元的一種實現方式的結構示意圖。

圖21為本發明的具有雙層成像層的一種實現方式的光路示意圖。

圖22為本發明的具有雙層成像層的另一種實現方式的光路示意圖。

1:成像層

2:圖像感測器

3:波帶片結構

Claims (25)

1. 一種成像裝置，包括成像層和位於所述成像層下側的圖像感測器，所述成像層上設有若干個成像孔，每個所述成像孔內設有波帶片結構，所述波帶片結構包括遮光帶和透光帶，所述波帶片結構使經目標物反射的光線匯聚於所述圖像感測器上成像。
2. 如請求項1所述之成像裝置，其中，當所述成像孔內的所述波帶片結構的所述透光帶的面積總和大於所述遮光帶的面積總和時，將所述遮光帶去除。
3. 一種電子設備，包括如請求項1或2所述之成像裝置；和顯示幕，所述顯示幕包括電路層； 當所述電路層包括若干第一透光部分時，所述成像層上設有若干成像孔，所述成像孔內設有波帶片結構，所述成像孔與所述第一透光部分對應；所述第一透光部分的面積足夠設置至少一個所述波帶片結構。
4. 一種電子設備，包括顯示幕；成像層；和圖像感測器； 所述顯示幕包括電路層，所述電路層包括若干第二透光部分； 所述成像層位於所述電路層下方或上方； 所述成像層包括若干成像孔，所述成像孔內設有波帶片結構，所述成像層與所述電路層對齊，使所述成像層的透光帶與所述電路層的所述第二透光部分重合，其中，一個所述波帶片結構與多個所述第二透光部分對應； 其中，所述波帶片結構包括遮光帶和透光帶；當目標物接觸所述顯示幕時，經過目標物反射後，射入的光線穿過所述第二透光部分和所述透光帶匯聚在所述圖像感測器上成像。
5. 如請求項4所述之電子設備，其中，當所述成像層上開設有至少兩個所述成像孔時，相鄰的所述成像孔的像方視場不重合。
6. 如請求項4所述之電子設備，其中，當所述成像層上開設有至少兩個所述成像孔時，相鄰的所述成像孔的物方視場重合。
7. 如請求項4所述之電子設備，其中，所述成像孔的數量為3個。
8. 如請求項4所述之電子設備，其中，所述電路層上還包括陣列排布的發光像素，減少單位面積內的發光像素數量，在缺失的發光像素對應的成像層上設有若干個成像孔，每個所述成像孔內設有波帶片結構。
9. 如請求項8所述之電子設備，其中，相鄰兩個所述缺失的發光像素之間間隔有至少一個發光像素。
10. 如請求項4所述之電子設備，其中，所述圖像感測器與所述成像層之間的距離設置滿足使物面上一點發出的光線匯聚於所述圖像感測器上的一點。
11. 如請求項4所述之電子設備，其中，所述成像孔和所述波帶片結構的所述透光帶還用於電路線走線的通孔。
12. 如請求項4所述之電子設備，其中，所述成像層與所述電路層對齊，使所述成像層的所述透光帶與所述電路層的所述第二透光部分的重合面積最大或重合面積滿足預設面積閾值範圍。
13. 一種成像裝置，包括成像層，所述成像層位於電路層下方或上方； 所述電路層包括若干第二透光部分，所述成像層包括若干成像孔，所述成像孔內設有波帶片結構，所述成像層與所述電路層對齊，使所述成像層的透光帶與所述電路層的所述第二透光部分重合，其中，一個所述波帶片結構與多個所述第二透光部分對應； 其中，所述波帶片結構包括遮光帶和透光帶；當目標物接觸顯示幕時，經過目標物反射後，射入的光線穿過所述第二透光部分和所述透光帶匯聚在圖像感測器上成像。
14. 一種電子設備，包括顯示幕；成像層；和圖像感測器； 所述顯示幕包括電路層，所述電路層包括若干透光部分； 所述成像層位於所述電路層下方； 所述成像層下方設有至少三個所述圖像感測器，三個所述圖像感測器分別用於接收紅光、綠光和藍光； 所述成像層與每個所述圖像感測器對應的部分均設有波帶片結構，所述波帶片結構包括遮光帶和透光帶； 當所述顯示幕外的目標物發射光線時，每個所述圖像感測器對應的波帶片結構使對應波長的光線匯聚於對應的圖像感測器上，並經過影像處理模組形成彩色圖像。
15. 一種成像層，所述成像層包括由電路線排布的遮光部分和透光部分，所述透光部分使經目標物反射的光線匯聚於圖像感測器上成像。
16. 一種成像層，所述成像層上設有波帶片結構，所述波帶片結構包括結構相同的第一波帶片和第二波帶片，所述第一波帶片和所述第二波帶片上下設置，使所述第一波帶片和所述第二波帶片的中心點之間的連線方向上的光線能夠通過所述第一波帶片和所述第二波帶片並成像。
17. 一種成像層，所述成像層包括波帶片結構，所述波帶片結構包括遮光帶和透光帶，所述成像層採用導電材料製成。
18. 如請求項17所述之成像層，其中各條所述遮光帶之間通過連接件連通，所述連接件採用導電材料製成。
19. 如請求項17所述之成像層，其中，所述成像層還用於供電。
20. 一種傾斜的波帶片結構，所述傾斜的波帶片結構由以下方法得到： 將正波帶片結構放置在入射光線的法平面上，所述正波帶片結構與入射光光軸正交，其中，所述入射光線的入射角為θ； 以所述正波帶片結構的焦平面與入射光光軸的交點為中心，向所述正波帶片結構進行中心投影，落在繞射幕所在平面上的投影即是所述傾斜的波帶片結構。
21. 如請求項20所述之傾斜的波帶片結構，其中，所述傾斜的波帶片結構的傾向角度背離環境光的入射方向，所述傾向角度為所述入射光線的入射角。
22. 一種分視場成像裝置，包括至少兩個成像裝置，每個所述成像裝置包括波帶片結構，所述波帶片結構下方設有圖像感測器，其中，每個所述波帶片結構對應一個所述圖像感測器，或者，多個所述波帶片結構對應一個所述圖像感測器；每個所述波帶片結構用於將物方視場光線分別匯聚到對應的圖像感測器上，其中，對應傾斜的視場光線配合使用請求像20所述之傾斜的波帶片結構。
23. 一種成像層，包括如請求項20或21中所述之傾斜的波帶片結構。
24. 一種窄視場感光像元，在所述感光像元上表面設有視場光闌，所述視場光闌上方設有波帶片結構，所述波帶片結構包括遮光帶和透光帶，所述波帶片結構使經目標物反射的光線匯聚於圖像感測器上成像； 位於所述感光像元上方設定區域的物面，其像面落在所述視場光闌所在平面上；所述波帶片結構和所述視場光闌使所述感光像元在所述設定區域的物面上具有限定視場角的物方視場；所述物方視場內的物點，其像點或像斑落在所述視場光闌的小孔內；位於所述物方視場外的物點，其像點或像斑落在所述小孔之外。
25. 如請求項24所述之窄視場感光像元，其中，在相鄰的所述感光像元之間設有遮光牆，所述遮光牆位於所述感光像元上側。

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