CN108779907B - 使用波导显示器的图像感测 - Google Patents

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Abstract

一种电子设备包括图像感测显示器。该显示器包括保护玻璃且被配置成波导。显示器中的体全息图光栅对来自位于显示器外部的对象的入射光进行衍射。经衍射入射光具有满足Bragg条件的相对于体全息图光栅的入射角。体全息图光栅将入射光以预定角度并使用预定波导出口距离衍射通过波导，以聚焦在图像传感器处。图像传感器定位在波导的输出处，以捕捉传播通过波导的经衍射入射光。图像处理电路***耦合至图像传感器以识别由图像传感器通过波导捕捉到的指纹图像。

Description

使用波导显示器的图像感测
背景技术
用于计算设备的指纹感测***可采用各种技术,包括电容式感测、透镜数码相机等。然而，这些方案带来了极大的限制。例如，无边框的或者边框非常小的设备没有在显示区域外部给指纹检测组件留有足够的区域。此外，电容式感测对于手指和电容式传感器之间的距离非常灵敏，使得计算设备的显示器的保护玻璃在电容式感测组件被放置在显示器之下的情况下可显著地降低电容式感测解析的有效性。透镜式数码相机往往是笨重且昂贵的。许多这样的方案也往往难以缩进在跨计算设备前端面或显示器的区域中。
发明内容
所描述的技术提供了一种电子设备的显示器中的图像感测能力，其中对象的图像可被检测，而对象无需与显示器的表面接触，在本文中称为“离面图像感测”。然而，应当理解，相同或相似图像感测能力也可在对象与显示器的表面接触的情况下感测对象的图像。使用(包括保护玻璃的)显示器作为波导，从对象接收到的光可被传送通过波导显示器到达电子设备内的图像传感器。
一种电子设备包括图像感测显示器。该显示器包括保护玻璃且被配置成波导。显示器中的体全息图光栅对来自位于显示器外部的对象的入射光进行衍射。经衍射入射光具有相对于体全息图光栅的满足Bragg条件的入射角。体全息图光栅将入射光以预定角度并使用预定波导出口距离衍射穿过波导朝向图像传感器。图像传感器定位在波导的输出到处，以捕捉传播通过波导的经衍射入射光。图像处理电路***耦合至图像传感器以识别由图像传感器通过波导捕捉到的指纹图像。
提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。
本文还描述和列举了其他实现。
附图简述
图1解说了使用波导显示器提供图像感测的示例电子设备。
图2解说了使用体全息图光栅以获得高角度选择性以及将显示器用作波导的示例图像感测***。
图3解说了将体全息图光栅用于高角度选择性以及将显示器用作波导的示例图像感测***的“展开式”描绘。
图4解说了在示例图像感测***中对体全息图光栅的使用。
图5解说了用于创建示例图像感测***的体全息图光栅的示例***。
图6解说了用于使用图像感测***的示例操作。
图7解说了在图像感测中与波导显示器联用的示例处理***。
详细描述
使用波导显示器的图像感测可以通过使用薄显示器组装件作为到图像捕捉设备的波导来提供用于电子设备的薄图像捕捉***。虽然可使用此类***来捕捉各种对象的图像，但此类图像感测***的一个示例实现包括指纹传感器(例如，用于验证用户的身份)。指纹传感器可被用来认证用户、对文档或其他数据进行电子签名、授权购买，等等。另外，离面指纹感测(它可准确地感测距传感器或感测表面几毫米内的指纹)可造成较快登录(例如，移动设备可在用户手指甚至接触设备时就认证用户并指示登录过程)并促进更卫生的计算(例如，不需要与可能脏或传染性的指纹感测表面(诸如在自动柜员机或医生办公室处)物理接触)。
图1解说了使用波导显示器102提供图像感测的示例电子设备100。如在图1中解说的场景中，该图像被示为包括对象上的特征(例如，用户的拇指104的指腹上的脊和谷——指纹)，但可使用所描述的技术来捕捉其他对象的图像。
从波导显示器102发出的光108以及可能环境光反射离开用户的拇指104(例如，示例对象)的指腹透过波导显示器102的保护玻璃。在图1中，用户拇指104的指腹与波导显示器102的表面分开达距离d，其中距离d在零毫米和几毫米(例如，在一个示例中，10mm)之间的范围中，因而使用了术语“离面图像感测”。可例如通过增加对象上的照明的强度、增加图像捕捉传感器的灵敏度来达到较长距离，等等。然而，还应理解，所描述的技术的一些实现可感测与波导显示器102的表面相接触(例如，d等于零)的对象的图像。
虽然在本申请中描述的指纹感测实现的示例，但其他实现可采用所描述的技术，包括运动检测器、脸部或模式识别、姿势识别、邻近感测、图像捕捉、文档扫描，等等。在一些实现中，显示器所发出的光可足以允许图像感测***使用足够分辨率来捕捉对象的图像以获得有用图像，诸如用于模式识别或光学字符识别。在其他实现中，环境光照(包括黑光)可增强(或在一些示例中，降级)该***的图像感测保真度。
在反射离开用户的拇指104的指腹的光108传播到并透过波导显示器102的表面时，反射光的一些部分撞击波导显示器102内的体全息图光栅(例如，粘附到/结合到与波导显示器102的显示表面相对的保护玻璃的表面)。体全息图光栅可被定位在(即，夹在)保护玻璃和透明或半透明基板之间，但可以采用其他构造。
当传播的光波照射折射界面时(诸如在保护玻璃和底层基板之间)，该光波与该界面的相互作用可取决于折射界面每一侧上的材料的相对折射率和波的入射角(即光波相对于该界面法线照射折射界面的角度)而变化。在入射光被由传输或折射率调制作出的周期性结构(例如，体全息图光栅)衍射时，Bragg衍射发生，并且经历相长干涉。在入射光波和衍射光波满足Bragg条件时，相长干涉使得衍射光波保持同相。根据Bragg定律，相长干涉在满足2dcosθ＝nλ(Bragg条件)时最强，其中n是正整数，d是(例如，衍射光栅条纹的)周期性距离，λ是入射光波的波长，且θ是入射角。
如果光波的入射角小于折射界面的临界角θ，则光波中的一些将透过折射界面，而光波中的一些将被反射回到显示器中。(根据Snell定律，临界角θ取决于折射界面每侧上的材料的相对折射率。)如果入射角精确地等于临界角θ，则光波沿折射界面折射。如果入射角大于临界角θ，则根据全内反射(TIR)原理，整个光波被反射回到显示器中而不会传输透过折射界面。
在所解说的实现中，体全息图光栅经由夹在两个显示***层之间的光栅材料薄层内的折射率调制来衍射入射光108。根据入射角和光栅中折射率调制的取向和频率，入射光108以与Bragg条件相对应的角度来衍射。然而，衍射效率是入射角与相对于由光栅体内的折射率调制所形成的条纹的衍射角之间的关系的强函数。如果入射角和体全息图光栅满足Bragg条件(它还取决于光栅体的深度和光栅条纹的调制深度)，则高峰值衍射效率(接近100％)是可能的。光栅性能通常由在光栅的区域上其折射率变差(Δn)、光栅厚度、以及光栅向量——光栅的连贯条纹之间的取向和频率——来表征。
在一个实现中，体全息图光栅包括使用采用全息图干涉图案的技术制造的衍射光栅。两个交叉激光束产生投影到布置在体全息图光栅基板上的光聚合物膜上的干涉条纹。在光聚合物膜中，光致聚合作用发生以与条纹的强度成比例地改变衍射光栅的折射率，从而得到体全息图光栅。
具有对体全息图光栅的满足Bragg条件的入射角的碰撞光波(称为入射波)被衍射进入波导显示器102。衍射角被设计成超过波导显示器102的全内反射(TIR)角。经衍射波退出体全息图光栅，以经由TIR在波导显示器102内传播到图像传感器(例如，相机)。图像传感器捕捉经衍射波作为从中反射入射波的对象(例如，用户的拇指104的指腹)的图像。
可以按各种方式触发图像感测。在一个实现中，提示用户将待成像对象带到波导显示器102的特定区域的领域内，诸如通过在显示器的区域中显示亮框并指令用户将手指带到该框附近。在另一实现中，显示器的特定区域中的邻近传感器可检测显示器的紧密领域中的对象，并触发显示器的该区域中的与领域信号相对应的图像感测。一些实现可以在波导显示器102的小区域中提供体全息图光栅(并且因此提供图像感测能力)，而其他实现可以跨波导显示器102的大区域提供体全息图光栅，潜在地包括波导显示器102的整个区域。在任何特定时间管理图像感测的触发、历时、以及区域可影响电子设备内的功率利用。
在一个实现中，诸如用于访问处理器***的指纹扫描仪的实现中，图像处理电路***和软件(未示出)评估图像以确定该图像是否被识别且与访问该设备的授权相关联。另选地，图像处理电路***和软件可以使用所捕捉的图像来对文档、数据文件等进行签名。在其他实现中，图像处理电路***和软件可以捕捉图像以用于各种用途，包括但不限于检测定位或悬停在显示器或其他电子设备组件表面上方的对象、区分显示器的表面处的指示笔和手掌以用于在墨水操作中的手掌误触，等等。
在各种实现中，图像感测波导显示器可结合其他传感器来使用，诸如邻近传感器、压力传感器、触敏屏幕、面向前方的相机、或其他设备控件(例如，按钮、音频输入/输出、显示器的选择性照明)。例如，邻近传感器可以触发显示器的所定义区域中的显示密度的变化以更好地照亮感兴趣对象。
在又一实现中，通过使用具有特定波长的光来使体全息图光栅上的光敏材料曝光来制造体全息图光栅。在执行图像感测操作时，显示面板之中或之后的光源被开启以发出该特定频率的光来增强体全息图光栅的衍射效率。示例光源可包括但不限于发光元件(例如，发光二极管)、在液晶显示面板层之后的背光元件，等等。
图2解说了使用体全息图光栅202以获得高角度选择性以及将显示器用作波导的示例图像感测***200。光波206反射离开用户的拇指208的指腹，传播通过波导显示器(包括波导显示器的保护玻璃204)。图2中的波导显示器还包括透明或半透明基板212、低折射率层217，且显示面板层214结合到基板212，从而形成折射界面216。
经反射光206撞击体全息图光栅202，体全息图光栅202被制造来产生引导经反射光206通过波导显示器朝向图像捕捉传感器210(例如，相机)的角度和波导出口距离。波导出口距离表示从体全息图光栅202上的入射点到光波从波导显示器的出口点211的距离。在一个实现中，一个或多个光学组件(诸如透镜)收集退出波导显示器的光，并将它引导到图像捕捉传感器210。在另一实现中，图像捕捉传感器210直接收集退出波导显示器的光。还构想了其他实现。
满足Bragg条件的相对于体全息图光栅202的经反射光波206被衍射通过波导显示器(包括保护玻璃204)到达图像捕捉传感器210。诸如透镜等其他光学组件(未示出)可被定位在退出波导的光的光程上。如此，体全息图光栅202的折射角被设计成将选择性地衍射的波传送通过波导显示器，聚焦在图像捕捉传感器210处。
在一个实现中，经衍射光波在保护玻璃204的表面与基板212和低折射率层217之间的界面之间在波导显示器内在折射界面处经由全内反射来反射。在另一实现中，基板212被省略，且经衍射光波在保护玻璃204的表面与保护玻璃204和低折射率层217间的界面之间在波导显示器内在折射界面处经由全内反射来反射。可采用其他实现。
在所解说的实现中，取决于特定制造参数，体全息图光栅202可选择性地衍射经准直光波、会聚光波、和/或发散光波。例如，在一个实现中，体全息图光栅202可被制造成使得经准直光波由体全息图光栅202选择性地衍射，尤其是具有基本上垂直于保护玻璃的显示表面的入射角的光波。在此类配置中，在体全息图光栅202的制造中使用经准直光导致体全息图光栅202对具有相对于显示表面主要是垂直入射角的光的选择性衍射。
在其他实现中，体全息图光栅202可被制造成选择性地衍射汇聚和/或发散光波，诸如会聚到或扩展到显示表面的光。此类配置可在它较接近显示表面时分别导致对象的缩小或放大。在创建体全息图光栅时，此类配置的制造采用会聚或扩展光源来提供参考光。
在图2中，体全息图光栅202被示为沿着波导显示器的长度，但应当理解，体全息图光栅202可跨波导显示器的整个区域或者在波导显示器的一个或多个所选子区域处。
图3解说了将体全息图光栅302用于高角度选择性以及将显示器用作波导的示例图像感测***300的“展开式”描绘。图3中的描绘的“展开式”性质旨在示出透过波导显示器的光的光程319的直线等效318。光波306反射离开拇指308的指腹，传播通过展开式波导显示器(包括保护玻璃304)。图3中的展开式波导显示器还包括透明或半透明基板312、低折射率层317，且显示面板层314结合到基板312，从而形成折射界面316。
经反射光306撞击体全息图光栅302，体全息图光栅302被制造来产生引导经反射光306通过波导到达图像捕捉传感器310(例如，相机)的角度和波导出口距离。波导出口距离表示从体全息图光栅302上的入射点到光波从波导显示器的出口点311的距离。在一个实现中，一个或多个光学组件(诸如透镜)收集退出波导显示器的光，并将它引导到图像捕捉传感器310。在另一实现中，图像捕捉传感器310直接收集退出波导显示器的光。还构想了其他实现。
满足Bragg条件的相对于体全息图光栅302的经反射光波306被衍射通过波导显示器(包括保护玻璃304)到达图像捕捉传感器310。诸如透镜等其他光学组件(未示出)可被定位在退出波导的光的光程319上。如此，体全息图光栅302的折射角被设计成将选择性地衍射的波传送通过波导显示器，聚焦在图像捕捉传感器310处。
在一个实现中，经衍射光波在保护玻璃304的表面与基板312和低折射率层317之间的界面之间在波导显示器内在折射界面316处经由全内反射来反射。在另一实现中，基板312被省略，且经衍射光波在保护玻璃304的表面与保护玻璃304和低折射率层317间的界面之间在波导显示器内在折射界面处经由全内反射来反射。可采用其他实现。
距离h表示波导显示器的展开尺寸，其中波导显示器中经折叠光波的光程319具有与展开式光波的光程318相同的角度和长度。取决于在波导显示器内反射弹跳的数目，距离h是一个或多个保护玻璃厚度(CG)、一个或多个光栅厚度(G)、以及一个或多个剩余基板厚度(S)的总和，其中剩余基板厚度是基板的完整厚度减去光栅厚度(G)。在所解说的示例中(如沿图3的左页边示出的)，在波导显示器内有六次反射弹跳的情况下，h等于
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角度θ在制造期间被设置在体全息图光栅302中，使得体全息图光栅302的折射角和背光出口距离使经反射光波306在传播通过波导显示器之后聚焦在图像传感器310。距离h的1/2C分量计及图像传感器310在波导显示器中间(相对于波导显示器的厚度)的定位。距离h的(CG+G)分量计及将基板312从展开式光程318的首次折叠的折射距离中排除(与按折叠光程319从体全息图光栅302初始衍射的光相对应)。距离h的四个(CG+G+S)分量计及在从体全息图光栅302初始衍射之后通过波导显示器的完整厚度的四次弹跳。距离h是体全息图光栅302的制造中的参数，用于获得与波导显示器尺寸相对应的所需波导出口距离。
在图3中，体全息图光栅302被示为沿着波导显示器的长度，但应当理解，体全息图光栅302可跨波导显示器的整个区域或者在波导显示器的一个或多个所选子区域处。
图4解说了在示例图像感测***400中对体全息图光栅402的使用。图像401表示示例对象(拇指406的指纹)的图像。多个光波404反射离开拇指406的指腹并传播通过波导显示器408的保护玻璃。这些光波404在距波导显示器408的显示表面的距离d内以足够保真度来被捕捉。光波404衍射离开体全息图光栅402并传播通过波导显示器408以聚焦在图像传感器410上。可在其中达到足够保真度的距离d取决于在图像传感器处的经聚焦光的衍射效率(例如，角选择性)和信噪比。所得的图像403可由例如图像处理电路***和软件412处理以用于指纹识别。
在图4中，体全息图光栅402被示为仅沿着波导显示器的长度的一部分，但应当理解，体全息图光栅402可跨波导显示器的整个区域或者在波导显示器的一个或多个所选子区域处。
图5解说了用于创建示例图像感测***的体全息图光栅502的示例***500。在图案化之前，体全息图光栅502包括矩阵中的高折射率单体。光敏高折射率单体被暴露到来自参考光508和对象光510的相干光图案，从而导致残余单体的光聚合和后续扩散，以形成体全息图光栅502中的光栅图案。
光源(诸如激光器503)发射光504到分束器506。第一光波(称为参考光508)从分束器506传播通过中性密度滤光片511到达镜512，镜512以与位于包含折射率匹配液522的棱镜520中的体全息图光栅502充分垂直的角度来引导参考光508。第二光波(称为对象光510)传播通过分束器506到达另一镜516，镜516将对象光510引导透过物镜514并进入棱镜520到达体全息图光栅502。参考光508和对象光510的能量在体全息图光栅502内耦合以在体全息图光栅502处生成干涉图案。体全息图光栅502上的光敏高折射率单体经历光聚合和扩散，以创建在体全息图光栅502的整个体积上包括周期性折射率(n)的衍射元件。
在相关于图5描述的制造过程期间，物镜514的输出与体全息图光栅502的远侧之间的距离h基本上对应于参考图3描述的距离h。相应地，通过在图5的制造过程期间控制距离h，波导显示器内的图像感测***的波导出口距离被控制。此外，目标光510相对应参考光508(如参考光轴524所解说的)的入射角θ基本上对应于体全息图光栅的衍射角。控制这一入射角θ提供了进入波导显示器到达图像传感器的光的衍射中的高角选择性，从而生成高质量图像。
图6解说了用于使用图像感测***的示例操作600。定位操作602将对象定位在图像感测***的波导显示器的显示表面的领域内。该对象可以或可以不与显示表面接触。接收操作604接收从对象反射通过显示表面到达图像感测***的波导显示器的体全息图光栅的光。衍射操作606在体全息图光栅处以预定角度和预定波导出口距离衍射满足Bragg条件的经反射光。
传播操作608朝着图像传感器将经衍射光传播通过波导显示器。预定角度和预定波导出口距离将经衍射光引导朝向图像传感器。图像捕捉操作610在图像传感器处捕捉经传播的光作为图像。处理操作612处理由图像传感器捕捉的图像，诸如通过识别指纹的图像，其中对象是手指的指腹。
图7解说了在图像感测中与波导显示器706联用的示例处理***700。处理***700(诸如电子设备)包括一个或多个处理器单元702(分立或集成的微电子芯片和/或单独但集成的处理器核)，至少一个存储器设备704(其可被集成到处理***700的***或芯片中)，显示器706(例如，触摸屏显示器，具有光电检测器的OLED显示器等)以及其他接口708(例如，键盘接口)。存储器设备704一般包括易失性存储器(例如RAM)和非易失性存储器(例如闪存)二者。诸如Microsoft
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操作***的变体之一的操作***710驻留在存储器设备704中并且由处理单元702中的至少一个来执行，但是应当理解，可以采用其他操作***。处理***700的其他特征可包括但不限于图像传感器、感测触发器(例如，压力传感器或邻近传感器)，等等。
一个或多个应用712(诸如图像扫描软件、触发软件、传感器控制指令等)被加载到存储器设备704中并由处理器单元702中的至少一个在操作***710上执行。处理***700包括电源716，该电源716由一个或多个电池和/或其他电源供电并且向处理***700的其他组件提供电能。电源716还可以连接到外部电源，该外部电源对内置电池或其他电源进行覆盖或充电。
处理***700包括一个或多个通信收发器730以提供网络连通性(例如移动电话网络、
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Figure BDA0001791498410000093
等等)。处理***700还包括各种其他组件，诸如定位***720(例如全球定位卫星收发机)、一个或多个加速度计722、一个或多个相机724、一个或多个音频接口734(例如，诸如话筒、音频放大器和扬声器和/或音频插孔)、一个或多个天线(732)以及附加的存储728。还可以采用其他配置。
在一示例实现中，移动操作***，各种应用，用于图像处理、模式识别、触发图像感测、认证、设备访问控制、安全性的模块以及其他模块和服务可通过存储在存储器设备704和/或存储设备728中并由处理单元702处理的指令来体现。安全、事务、身份、策略、访问控制参数、以及其他数据可以作为持久数据存储被存储在存储器设备704和/或存储设备728中。
处理***700可包括各种各样的有形处理器可读存储介质和无形处理器可读通信信号。有形处理器可读存储可由能由处理***700访问的任何可用介质来体现，并包含易失性和非易失性存储介质、可移动和不可移动存储介质两者。有形处理器可读存储介质不包括无形通信信号，而是包括以用于储存诸如处理器可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息的任一方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动存储介质。有形处理器可读介质包括但不限于，RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光学存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储设备、或能用于存储所需信息且可以由处理***700访问的任何其他有形介质。与有形处理器可读存储介质对比，无形处理器可读通信信号可用诸如载波或其他信号传输机制等已调制数据信号来体现处理器可读指令、数据结构、程序模块或其他数据。术语“已调制数据信号”指其一个或多个特征以这样的方式设置或改变以便在信号中对信息进行编码的信号。作为示例而非限制，无形通信信号包括通过诸如有线网络或直接有线连接的有线介质传播的信号，以及诸如声学，RF，红外和其他无线媒体的无线媒体。
一种示例成像***包括配置成波导的显示器。显示器包括保护玻璃和配置成衍射来自位于显示器外部的对象的入射光的体全息图光栅。经衍射入射光具有满足Bragg条件的相对于体全息图光栅的入射角。体全息图光栅以预定角度将入射光衍射通过波导。
如任何前述成像***所述的另一示例成像***进一步包括图像传感器，其定位在波导的输出处以捕捉传播通过波导的经衍射入射光。
如任何前述成像***所述的另一示例成像***，其中显示器进一步包括与体全息图光栅毗邻的透明或半透明基板。
如任何前述成像***所述的另一示例成像***，其中体全息图光栅选择性地衍射具有与体全息图光栅垂直的入射角的入射光以传输通过波导。
如任何前述成像***所述的另一示例成像***，其中体全息图光栅选择性地衍射会聚到体全息图光栅的入射光以传输通过波导。
如任何前述成像***所述的另一示例成像***，其中入射光从没有与显示器接触的对象的一特征反射。
如任何前述成像***所述的另一示例成像***，其中进入波导显示器的入射光的衍射的角选择性在制造期间通过对象光相对于参考光的入射角来设置，参考光在体全息图光栅处具有垂直入射角。
如任何前述成像***所述的另一示例成像***，其中经衍射光的波导出口距离在制造期间通过使对象光穿过到达体全息图光栅的物镜与体全息图光栅的参考光在制造期间撞击的那一侧之间的偏移来设置。
如任何前述成像***所述的另一示例成像***，进一步包括图像处理电路***，其耦合到图像传感器并被配置成识别由图像传感器通过波导捕捉到的指纹图像。
一种示例方法包括经由体全息图光栅衍射来自位于显示器外部的对象的入射光。显示器被配置成波导。经衍射入射光具有满足Bragg条件的相对于体全息图光栅的入射角。经衍射光以预定角度传播通过波导。
如任何前述示例方法所述的另一示例方法，进一步包括在波导的输出处捕捉传播通过波导的经衍射入射光。
如任何前述示例方法所述的另一示例方法，其中显示器包括保护玻璃以及与体全息图光栅毗邻的透明或半透明基板。
如任何前述示例方法所述的另一示例方法，其中体全息图光栅选择性地衍射具有与体全息图光栅垂直的入射角的入射光以传输通过波导。
如任何前述示例方法所述的另一示例方法，其中体全息图光栅选择性地衍射会聚到体全息图光栅的入射光以传输通过波导。
如任何前述示例方法所述的另一示例方法，其中入射光从没有与显示器接触的对象的一特征反射。
如任何前述示例方法所述的另一示例方法，进一步包括在制造期间基于对象光相对于参考光的入射角来设置进入波导显示器的入射光的衍射的角选择性，参考光在体全息图光栅处具有垂直入射角。
如任何前述示例方法所述的另一示例方法，进一步包括在制造期间通过使对象光穿过到达体全息图光栅的物镜与体全息图光栅的参考光在制造期间撞击的那一侧之间的偏移来设置经衍射入射光的波导出口距离。
如任何前述示例方法所述的另一示例方法，进一步包括在波导的输出处从传播通过波导的经衍射入射光捕捉指纹的图像，以及识别由图像传感器通过波导捕捉到的指纹图像。
一种示例电子设备，包括：保护玻璃；显示面板层；以及配置成使来自位于显示器外部的对象的入射光衍射通过包括保护玻璃的波导的体全息图光栅。该对象是透过保护玻璃从显示面板层的方向照亮的。经衍射入射光具有满足Bragg条件的相对于体全息图光栅的入射角。体全息图光栅以预定角度将入射光衍射通过波导。图像传感器定位在波导的输出到处，以捕捉传播通过波导的经衍射入射光。
如任何前述示例电子设备所述的另一示例电子设备，进一步包括图像处理电路***，其耦合到图像传感器并被配置成识别由图像传感器通过波导捕捉到的指纹图像。
一种示例***包括用于衍射来自位于显示器外部的对象的入射光的装置。显示器被配置成波导。经衍射入射光具有满足Bragg条件的相对于体全息图光栅的入射角。用于传播的装置使经衍射入射光以预定角度传送通过波导。
如任何前述示例***所述的另一示例***，进一步包括用于在波导的输出处捕捉传播通过波导的经衍射入射光的装置。
如任何前述示例***所述的另一示例***，其中显示器包括保护玻璃以及与体全息图光栅毗邻的透明或半透明基板。
如任何前述示例***所述的另一示例***，其中体全息图光栅选择性地衍射具有与体全息图光栅垂直的入射角的入射光以传输通过波导。
如任何前述示例***所述的另一示例***，其中体全息图光栅选择性地衍射会聚到体全息图光栅的入射光以传输通过波导。
如任何前述示例***所述的另一示例***，其中入射光从没有与显示器接触的对象的一特征反射。
如任何前述示例***所述的另一示例***，进一步包括用于在制造期间基于对象光相对于参考光的入射角来设置进入波导显示器的入射光的衍射的角选择性的装置，参考光在体全息图光栅处具有垂直入射角。
如任何前述示例***所述的另一示例***，进一步包括用于在制造期间通过使对象光穿过到达体全息图光栅的物镜与体全息图光栅的参考光在制造期间撞击的那一侧之间的偏移来设置经衍射入射光的波导出口距离的装置。
如任何前述示例***所述的另一示例***，进一步包括用于在波导的输出处从传播通过波导的经衍射入射光捕捉指纹的图像的装置，以及用于识别由图像传感器通过波导捕捉到的指纹图像的装置。
一些实施方式可包括制品。制品可包括用于存储逻辑的有形存储介质。存储介质的示例可包括能够存储电子数据的一种或多种类型的处理器可读存储介质，包括易失性存储器或非易失性存储器、可移动或不可移动存储器、可擦除或不可擦除存储器、可写或可重写存储器等。逻辑的示例可包括各种软件元素，诸如软件组件、程序、应用、计算机程序、应用程序、***程序、机器程序、操作***软件、中间件、固件、软件模块、例程、子例程、操作段、方法、过程、软件接口、应用程序接口(API)、指令集、计算代码、计算机代码、代码段、计算机代码段、文字、值、符号、或其任意组合。例如，在一个实施例中，制品可以存储可执行计算机程序指令，该指令在由处理器执行时使得该采取执行根据所描述的各实施例的方法和/或操作。可执行的处理器程序指令可包括任何合适类型的代码，诸如源代码、已编译代码、已解释代码、可执行代码、静态代码、动态代码等。可执行的处理器程序指令可根据用于指示处理器执行特定操作段的预定义的处理器语言、方式或句法来实现。这些指令可以使用任何合适的高级、低级、面向对象、可视、编译、和/或解释编程语言来实现。
在此所述的实现可以实现为一个或多个处理器***中的逻辑步骤。逻辑操作可被实现为：(1)在一个或多个处理器***中执行的处理器实现的步骤的序列；以及(2)一个或多个处理器***内的互连机器或电路模块。该实现是取决于被利用的处理器***的性能要求的选择问题。因此，组成在此描述的各实现的逻辑操作另外还可被称为操作、步骤、对象、或模块。此外，还应该理解，逻辑操作也可以以任何顺序执行，除非明确地声明，或者由权利要求语言固有地要求特定的顺序。

Claims (20)

1.一种成像***，包括：
配置成波导的显示器，所述显示器包括保护玻璃以及配置成衍射来自定位在所述显示器外部的对象的入射光的体全息图光栅，经衍射入射光具有满足Bragg条件的相对于所述体全息图光栅的入射角，所述体全息图光栅将入射光以预定角度衍射通过所述波导。
2.如权利要求1所述的成像***，其特征在于，还包括：
图像传感器，其定位在所述波导的输出处以捕捉传播通过所述波导的所述经衍射入射光。
3.如权利要求1所述的成像***，其特征在于，所述显示器进一步包括与所述体全息图光栅毗邻的透明或半透明基板。
4.如权利要求1所述的成像***，其特征在于，所述体全息图光栅选择性地衍射具有与所述体全息图光栅垂直的入射角的入射光以传输通过所述波导。
5.如权利要求1所述的成像***，其特征在于，所述体全息图光栅选择性地衍射会聚到所述体全息图光栅的入射光以传输通过所述波导。
6.如权利要求1所述的成像***，其特征在于，所述入射光从没有与所述显示器接触的对象的特征反射。
7.如权利要求1所述的成像***，其特征在于，进入所述波导的入射光的衍射的角选择性在制造期间通过对象光相对于参考光的入射角来设置，所述参考光在所述体全息图光栅处具有垂直入射角。
8.如权利要求1所述的成像***，其特征在于，经衍射光的波导出口距离在制造期间通过使对象光通过到达所述体全息图光栅的物镜与所述体全息图光栅的参考光在制造期间所撞击的那一侧之间的偏移来设置。
9.如权利要求2所述的成像***，其特征在于，还包括：
图像处理电路***，其耦合至所述图像传感器并被配置成识别由所述图像传感器通过所述波导捕捉到的指纹图像。
10.一种成像方法，包括：
经由体全息图光栅衍射来自位于显示器外部的对象的入射光，所述显示器被配置成波导，经衍射入射光具有满足Bragg条件的相对于所述体全息图光栅的入射角；以及
使所述经衍射入射光以预定角度传播通过所述波导。
11.如权利要求10所述的成像方法，其特征在于，进一步包括：
在所述波导的输出处捕捉传播通过所述波导的所述经衍射入射光。
12.如权利要求10所述的成像方法，其特征在于，所述显示器包括保护玻璃和与所述体全息图光栅毗邻的透明或半透明基板。
13.如权利要求10所述的成像方法，其特征在于，所述体全息图光栅选择性地衍射具有与所述体全息图光栅垂直的入射角的入射光以传输通过所述波导。
14.如权利要求10所述的成像方法，其特征在于，所述体全息图光栅选择性地衍射会聚到所述体全息图光栅的入射光以传输通过所述波导。
15.如权利要求10所述的成像方法，其特征在于，所述入射光从没有与所述显示器接触的对象的特征反射。
16.如权利要求10所述的成像方法，其特征在于，进一步包括：
在制造期间基于对象光相对于参考光的入射角来设置进入所述波导的入射光的衍射的角选择性，所述参考光在所述体全息图光栅处具有垂直入射角。
17.如权利要求10所述的成像方法，其特征在于，进一步包括：
在制造期间通过使所述对象光通过到达所述体全息图光栅的物镜与所述体全息图光栅的参考光在制造期间所撞击的那一侧之间的偏移来设置经衍射光的波导出口距离。
18.如权利要求10所述的成像方法，其特征在于，进一步包括：
在所述波导的输出处从传播通过所述波导的所述经衍射入射光中捕捉指纹的图像；以及
识别由图像传感器通过所述波导捕捉到的指纹图像。
19.一种电子设备，包括：
保护玻璃；
显示面板层；
体全息图光栅，其被配置成将来自位于所述显示器外部的对象的入射光衍射通过包括所述保护玻璃的波导，所述对象是从所述显示面板层的方向透过所述保护玻璃照亮的，经衍射入射光具有满足Bragg条件的相对于所述体全息图光栅的入射角，所述体全息图光栅使所述入射光以预定角度衍射通过所述波导；以及
图像传感器，其定位在所述波导的输出处以捕捉传播通过所述波导的所述经衍射入射光。
20.如权利要求19所述的电子设备，其特征在于，还包括：
图像处理电路***，其耦合至所述图像传感器并被配置成识别由所述图像传感器通过所述波导捕捉到的指纹图像。
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