JP2022527356A - センサアレイ分光計 - Google Patents

Abstract

光学システムが開示され、光学システムは、光学センサと、光学センサ上に配置された複数の感光性画素と、感光性画素と光学的に連通し光学センサから離れて配置されている波長選択性光学フィルターと、波長選択性光学フィルター内に配置された区域であって、この区域内にない波長選択性光学フィルターの部分の透過スペクトルとは異なる透過スペクトルを有する、区域と、反射体であって、波長選択性光学フィルター及び測定対象がそれぞれ、光路に沿って反射体と光学センサとの間に配置されている、反射体と、を含む。

Description

光学フィルターは、光通信システム、光学センサ、イメージング、科学光学機器、並びにディスプレイシステムを含む多種多様の用途において使用されている。そのような光学フィルターは、光を含む入射電磁放射の透過を管理する光学層を含む場合がある。

光学フィルターは、入射光のある部分を反射又は吸収し、入射光の他の部分を透過させることができる。光学フィルター内の層はまた、波長選択性、光透過率、光学的透明度、光学ヘイズ、及び屈折率が異なっていてもよい。光学センサ及び光学フィルターを含むシステムは、光学フィルターの性質によって特定の電磁データを収集することができる。

いくつかの態様では、本開示は、光学システムを提供する。光学システムは、光学センサと、光学センサ上に配置された複数の感光性画素と、感光性画素と光学的に連通し光学センサから離れて配置されている波長選択性光学フィルターと、を含み得る。光学システムは、波長選択性光学フィルター内に配置された区域であって、この区域内にない波長選択性光学フィルターの部分の透過スペクトルとは異なる透過スペクトルを有する、区域と、反射体であって、波長選択性光学フィルター及び測定対象がそれぞれ、光路に沿って反射体と光学センサとの間に配置されている、反射体と、を更に含み得る。

いくつかの態様では、本開示は、光学システムを提供する。光学システムは、光学センサと、光学センサ上に配置された複数の感光性画素と、感光性画素と光学的に連通し光学センサから離れて配置されている波長選択性光学フィルターと、を含み得る。光学システムはまた、光学フィルター内に配置された第１の複数の空間的に変化する区域と、光学フィルター内に配置された第２の複数の空間的に変化する区域と、を含み、第１の複数の空間的に変化する区域における区域は、第２の複数の空間的に変化する区域における区域の透過スペクトルとは異なる透過スペクトルを有し得る。

いくつかの態様では、本開示は、光学システムを提供する。光学システムは、光学センサと、光学センサ上に配置された複数の感光性画素と、感光性画素と光学的に連通し光学センサから離れて配置されている波長選択性光学フィルターと、波長選択性光学フィルター内に配置された区域であって、この区域内にない波長選択性光学フィルターの部分の透過スペクトルとは異なる透過スペクトルを有する、区域と、を含み得る。

本開示の例示的実現形態による反射フィルムの概略斜視図である。 本開示の例示的実現形態による光学システムの概略図である。 本開示の例示的実現形態による光学システムの概略図である。 本開示の例示的実現形態による光学システムの概略図である。 本開示の例示的実現形態による光学システムの概略図である。 本開示の例示的実現形態による光学システムの概略図である。 本開示の例示的実現形態による光学システムの概略図である。 本開示の例示的実現形態による光学システムの概略図である。 本開示の例示的実現形態による光学システムの概略図である。 本開示の例示的実現形態による光学システムの概略図である。 本開示の例示的実現形態による光学システムの概略図である。 本開示の例示的実現形態による光学システムの概略図である。 本開示の例示的実現形態による光学センサ及び含まれる画素の正面図である。 本開示の例示的実現形態による第１のフィルターシートの正面図である。 本開示の例示的実現形態による第２のフィルターシートの正面図である。 本開示の例示的実現形態による第１のフィルターシートの別の実現形態の正面図である。 本開示の例示的実現形態による、互いに隣接し光学フィルターを形成する第１のフィルターシート及び第２のフィルターシートの正面図である。 本開示の例示的実現形態による、互いに隣接し光学フィルターを形成する第１のフィルターシート及び第２のフィルターシートの上面図である。 本開示の例示的実現形態による、互いに隣接し光学フィルターを形成する第１のフィルターシート及び第２のフィルターシートの側面図である。 本開示の例示的実現形態による様々な領域形状を含む例示的な第１のフィルターシート又は第２のフィルターシートの正面図である。 本開示の例示的実現形態による光学フィルター及び光学センサの概略図を示す。 本開示の例示的実現形態による光学センサに近接する光学フィルターを示し、領域、区域、及び画素の相対位置を更に示す図である。 本開示の例示的実現形態による、角度Ａを中心とする角度選択フィルターを示す図である。 本開示の例示的実現形態による、角度Ｂを中心とする第２の角度選択フィルターを示す図である。 本開示の例示的実現形態による、角度Ａ及び角度Ｂを中心とする第１及び第２の角度選択フィルターをそれぞれ示し、可能な角度Ａの測定値及び可能な角度Ｂの測定値の範囲を画定する円弧が垂直平面を画定している図である。 本開示の例示的実現形態による角度選択フィルターの一部分を概略的に示す図である。 本開示の例示的実現形態による角度選択フィルターの一部分を概略的に示す図である。

以下の説明では、本明細書の一部を構成し、様々な実施形態が実例として示される、添付図面が参照される。図面は、必ずしも縮尺通りではない。本明細書の範囲又は趣旨から逸脱することなく他の実施形態及び実現形態が想到され、実施可能である点を理解されたい。したがって、以下の発明を実施するための形態は、限定的な意味では解釈されないものとする。

多層光学フィルム、すなわち、少なくとも部分的には、屈折率の異なるミクロ層を配置することによって、所望の透過特性及び／又は反射特性を提供するフィルムが公知である。真空チャンバの中で、一連の無機質材料を光学的に薄い層（「ミクロ層」）として基材に堆積させることによって、このような多層光学フィルムを作製することが公知である。無機質多層光学フィルムは、例えばＨ．Ａ Ｍａｃｌｅｏｄによる、Ｔｈｉｎ－Ｆｉｌｍ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｌｔｅｒｓ、第２版、Ｍａｃｍｉｌｌａｎ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏ．（１９８６）、及び、Ａ．Ｔｈｅｌａｎによる、Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｆｉｌｔｅｒｓ、ＭｃＧｒａｗ－Ｈｉｌｌ Ｉｎｃ．（１９８９）のテキストに記載されている。

多層光学フィルムは、交互ポリマー層を共押し出しすることによっても実証された。例えば、米国特許第３，６１０，７２９号（Ｒｏｇｅｒｓ）、同第４，４４６，３０５号（Ｒｏｇｅｒｓら）、同第４，５４０，６２３号（Ｉｍら）、同第５，４４８，４０４号（Ｓｃｈｒｅｎｋら）、及び同第５，８８２，７７４号（Ｊｏｎｚａら）を参照されたい。これらのポリマー多層光学フィルムにおいて、個々の層の作製には、ほとんど又は専ら、ポリマー材料が使用される。これらは、熱可塑性多層光学フィルムと呼ばれることがある。そのようなフィルムは、大量生産プロセスに適合しており、大きなシート及びロール品として作製することができる。本開示のいくつかの実現形態では、以下の説明及び実施例は、熱可塑性多層光学フィルムに関する。

多層光学フィルムは、異なる屈折率特性を有する個々のミクロ層を含み、それにより、一部の光は、隣接するミクロ層間の境界面で反射される。ミクロ層は十分に薄いため、複数の境界面で反射された光は、強め合う干渉又は弱め合う干渉を受けて、多層光学フィルムに所望の反射特性又は透過特性を与える。紫外線波長、可視波長、又は近赤外線波長の光を反射するように設計された多層光学フィルムでは、各ミクロ層は、約１μｍ未満の光学的厚さ（物理的厚さに屈折率を乗じたもの）を有し得る。層は一般に、最も薄いものから最も厚いものへと配置することができる。いくつかの実施形態において、光学層を交互にする配置は、層数の関数として実質的に線形に変化することがある。これらの層プロファイルは、線形の層プロファイルと呼ばれることがある。多層光学フィルムの外側表面のスキン層、又は、多層光学フィルム内に配置され、ミクロ層のひとまとまりの群（本明細書においては「パケット」と呼ぶ）を分離する保護境界層（protective boundary layer、ＰＢＬ）などの、より厚い層を含めることもできる。場合によっては、保護境界層は、多層光学フィルムの交互層のうちの少なくとも１つと同じ材料であってもよい。他の場合では、保護境界層は、物理的特性又はレオロジー特性のために選択される、異なる材料であってよい。保護境界層は、光学パケットの片側又は両側にあってもよい。単一パケットの多層光学フィルムの場合、保護境界層は、多層光学フィルムの外側表面の一方又は両方にあってよい。

本明細書の目的では、パケットは、単調に変化する厚さの光学的繰り返し単位であり得る。例えばパケットは、単調に増加、単調に減少、増加及び不変の両方、又は減少及び不変の両方であってよい。このパターンに従わない１つ又はいくつかの層は、特定の光学的繰り返し層の群をパケットとして定義又は識別すること全体にとって重要ではないと理解すべきである。いくつかの実施形態において、対象のスペクトル（例えば可視スペクトル）の特定の部分範囲にわたって反射を集合的にもたらす、連続した非冗長な層のペアの最も大きな個別の群として、パケットを定義することが有用であり得る。

場合によっては、ミクロ層は、１／４波長積層体をもたらす厚さ及び屈折率の値を有する（すなわち、等しい光学的厚さ（ｆ比＝５）の２つの隣接したミクロ層を各々が有する光学的繰り返し単位又は単位セルとして構成され、このような光学的繰り返し単位は、波長λが光学的繰り返し単位の全体の光学的厚さの約２倍である、強め合う干渉光による反射に有効である）。ｆ比が５０％とは異なる、２種のミクロ層光学繰り返し単位を有する多層光学フィルム、又は光学繰り返し単位が２種より多いミクロ層を含むフィルムなどの他の層構成も知られている。これらの光学繰り返し単位の設計は、特定の高次反射を減少又は増加させるように構成することができる。例えば、米国特許第５，３６０，６５９号（Ａｒｅｎｄｓら）及び同第５，１０３，３３７号（Ｓｃｈｒｅｎｋら）を参照されたい。光学的繰り返し単位の、フィルムの厚さ軸（例えば、ｚ軸）に沿った厚さ勾配を利用することで、人の可視領域全体及び近赤外領域まで広がる反射帯域等の拡張した反射帯域を提供することが可能であり、これにより、斜め入射角において帯域が短波長側にシフトする際でも、微細層積層体は、可視スペクトル全体にわたって反射し続ける。帯域端を鋭くするように調整された厚さ勾配、すなわち高反射と高透過の間の波長遷移は、米国特許第６，１５７，４９０号（Ｗｈｅａｔｌｅｙら）に記述されている。更に、多層光学フィルムは、その中に組み込まれた光吸収体を使用することができ、これは多層光学フィルムの透過スペクトルを変更する顔料又は染料であり得る。光吸収体は、コーティングとすることができる、又は多層光学フィルムを通る光路に沿った任意の場所に含めることができる。

以下で論じるように、本開示は、１つ以上の区域の光学スペクトルを分析するための光学システムを提供する。様々な要素及び技術を通じて、光学システムは、特定の吸収スペクトルを有する測定量の光学データを収集するように最適化できる。非限定的な用途としては、指紋又は他のバイオメトリクス用のマルチスペクトル「生存性」検出、遠隔医療モードを含むヘルスケア診断、識別特徴としてスペクトルを使用する部品の認証、及び多くの他の可能な用途を挙げることができる。

図１は、反射フィルムの概略斜視図である。図１は、入射角θで反射フィルム１１０に入射することにより、入射面１３２を形成する光線１３０を示している。反射フィルム１１０は、ｘ軸に平行な第１の反射軸１１６及びｙ軸に平行な第２の反射軸１１４を含んでいる。光線１３０の入射面１３２は、第１の反射軸１１６と平行である。光線１３０は、入射面１３２内にあるｐ偏光成分、及び入射面１３２と直交するｓ偏光成分を有する。光線１３０のｐ偏光が、反射率Ｒ_ｐｐ－ｘで反射フィルムによって反射される（光線１３０のｐ偏光の電場の反射フィルム１１０の平面上への投射は、ｘ方向に平行である）のに対して、光線１３０のｓ偏光は反射率Ｒ_ｓｓ－ｙで反射フィルムによって反射される（光線１３０のｓ偏光の電場は、ｙ方向に平行である）。

更に、図１は、フィルム１１０の第２の反射軸１１４に平行な入射面１２２内における、反射フィルムに入射する光線１２０を示す。光線１２０は、入射面１２２内にあるｐ偏光成分、及び入射面１２２と直交するｓ偏光成分を有する。光線１２０のｐ偏光が、反射率Ｒ_ｐｐ－ｙで反射フィルムによって反射されるのに対して、光線１２０のｓ偏光は反射率Ｒ_ｓｓ－ｘで反射フィルムによって反射される。任意の入射面に対するｐ偏光及びｓ偏光の透過量及び反射量は、反射フィルムの特性によって決まる。

図２Ａは、例示的な光学システム１５０を概略的に示す。いくつかの実現形態では、光学システム１５０は、光学センサ１５４と、光学フィルター１５８と、光源１６２と、反射体１６３とを含む。測定対象１７０も示されている。いくつかの実現形態では、光源１６２から放出された光が、光学フィルター１５８及び測定対象１７０を通過し、反射体１６３で反射し、次いで測定対象１７０及び光学フィルター１５８を再び通過してから、光学センサ１５４に到達する。光路１７３Ａは、光源１６２から始まり、反射体１６３で反射し、次いで光学センサ１５４に到達することが分かる。

図２Ｂは、例示的な光学システム１５０を概略的に示す。いくつかの実現形態では、光学システム１５０は、光学センサ１５４と、光学フィルター１５８と、光源１６２と、反射体１６３とを含む。測定対象１７０も示されている。いくつかの実現形態では、光源１６２から放出された光が、測定対象１７０及び光学フィルター１５８を通過し、反射体１６３で反射し、次いで光学フィルター１５８及び測定対象１７０を再び通過してから、光学センサ１５４に到達する。光路１７３Ｂは、光源１６２から始まり、反射体１６３で反射し、次いで光学センサ１５４に到達することが分かる。

図２Ｃは、図２Ａに示すものと同様の、例示的な光学システム１５０を概略的に示す。しかしながら、光学センサ１５４及び光源１６２は、光学デバイス１６０内に含まれ得る。光学デバイス１６０は、携帯電話、タブレット、コンピュータ、又は任意の他の医療、電気、若しくは電気機械デバイスであり得る。光路１７３Ｃが、光源１６２から反射体へと進み、次いで光学センサ１５４に到達することが分かる。

図２Ｄは、図２Ｂのものと同様の、例示的な光学システム１５０を概略的に示す。しかしながら、光学センサ１５４及び光源１６２は、光学デバイス１６０内に含まれ得る。光路１７３Ｄが、光源１６２から反射体１６３へと進み、次いで光学センサ１５４に到達することが分かる。

図２Ｅは、例示的な光学システム１５０を概略的に示す。いくつかの実現形態では、周囲光及び／又は測定対象１７０から放出された光が、光学フィルター１５８を通過してから、光学センサ１５４に到達する。測定対象１７０と光学センサ１５４との間に光路１７３Ｅが見える。

図２Ｆは、例示的な光学システム１５０を概略的に示す。いくつかの実現形態では、周囲光が、光学フィルター１５８を通過してから光学センサ１５４に到達する。光学フィルター１５８と光学センサ１５４との間に光路１７３Ｆが見える。

図２Ｇは、例示的な光学システム１５０を概略的に示す。いくつかの実現形態では、光源１６２から放出された光及び／又は周囲光が、測定対象１７０及び光学フィルター１５８を通過してから光学センサ１５４に到達する。光源１６２と光学センサ１５４との間に光路１７３Ｇが見える。

図２Ｈは、例示的な光学システム１５０を概略的に示す。いくつかの実現形態では、光源１６２から放出された光及び／又は周囲光が、光学フィルター１５８及び測定対象１７０を通過してから光学センサ１５４に到達する。光源１６２と光学センサ１５４との間に光路１７３Ｈが見える。

図２Ｉは、例示的な光学システム１５０を概略的に示す。いくつかの実現形態では、光学システム１５０は、角度選択フィルター１６６を含む。光源１６２から放出された光が、光学システム１５０の要素を通過し、反射体１６３で反射し、次いで測定対象１７０、光学フィルター１５８、及び角度選択フィルター１６６を通過してから、光学センサ１５４に到達する。光路１７３Ｉが、光源１６２から始まり、反射体１６３で反射し、次いで光学センサ１５４に到達することが分かる。

図２Ｊは、図２Ｉに示すものと同様の、例示的な光学システム１５０を概略的に示す。いくつかの実現形態では、光学システム１５０は、後述するように、光路１７３Ｊに沿って配置された第２の角度選択フィルター１６７を含む。

図２Ｋは、交差偏光子１７１を含む例示的な光学システムを概略的に示す。いくつかの実現形態では、光源１６２は偏光光源であり、偏光光源から放出された光の少なくとも一部が光路１７３Ｋに沿って反射体１６３で反射され、その結果、光の偏光性質及び交差偏光子１７１の対応する通過性質に起因して、反射体１６３で反射された光だけ、又は実質的にその光だけが、光学センサ１５４によって検出される。

いくつかの実現形態では、反射体１６３は、反射体１６３に入射する光の全て、実質的に全て、又は一部分を反射する。いくつかの実現形態では、反射体１６３は、鏡面反射体、半鏡面反射体、ランバート反射体、拡散反射体、又は再帰反射体であり得る。反射体１６３が再帰反射体である場合、再帰反射体１６３は、３Ｍ Ｄｉａｍｏｎｄ Ｇｒａｄｅシートなどのキューブコーナー反射体、又は３Ｍ Ｓｃｏｔｃｈｌｉｔｅなどのビーズベースの再帰反射体、又は位相共役再帰反射体のうちの１つであり得る。

用語「離れて」とは、本開示の特定の例示的実現形態では、対象に対して、配置されている距離が、若しくは配置されている最小距離が、若しくは配置されているのが少なくとも、１、５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１５０、２００、２５０、５００、１０００、２，０００、又は１０，０００ミリメートルであり、又は少なくとも１キロメートルである、離れている、接触していない、隣接していない、及び／又は一体化されていない、ことを意味し得る。図２Ａ～図２Ｋで分かるように、光学センサ１５４は、測定対象１７０、光学フィルター１５８、反射体１６３、光源１６２、角度選択フィルター１６６、第２の角度選択フィルター１６７、及び／又は交差偏光子１７１から離れて配置され得る。光源１６２は、測定対象１７０、光学フィルター１５８、反射体１６３、光源１６２、角度選択フィルター１６６、第２の角度選択フィルター１６７、光学センサ１５４、及び／又は交差偏光子１７１から離れて配置され得る。光学デバイス１６０は、測定対象１７０、光学フィルター１５８、反射体１６３、光源１６２、角度選択フィルター１６６、第２の角度選択フィルター１６７、及び／又は交差偏光子１７１から離れて配置され得る。測定対象１７０は、任意の開示された光路に沿った任意の場所に配置することができ、更に、測定対象１７０は、液体、固体、又は気体であり得ることを理解されたい。

いくつかの実現形態では、光源１６２は、有機発光ダイオード、無機発光ダイオード、ミニ発光ダイオード、マイクロ発光ダイオード、白熱フィラメント、発光ダイオード、垂直共振器面発光レーザーのうちの１つ以上を含むことができ、又は光学センサ１５４自体が光を放出することができる。

前述した光学システム１５０の要素は、任意の順列、順序、又は構成で配置される場合があり、かつ接触している、接触していない、隣接している、近接している、又は接合している場合があり、その一方で、依然として光学的に連通しており、かつ開示される光学システム１５０の範囲に依然として含まれることを理解されたい。図２Ａ～図２Ｋは、単に光学システム１５０の例示的実現形態を示す。例えば、交差偏光子１７１は、図２Ａ～図２Ｋに示す任意の例示的な光学システム１５０と共に含まれ得る。更に、角度選択フィルター１６６、又は角度選択フィルター１６６と第２の角度選択フィルター１６７は、図２Ａ～図２Ｋに示す任意の例示的な光学システム１５０と共に含まれ得る。

光学センサ１５４は、単一の区域にわたって光を感知できる、又は複数の集光感光性画像要素又は画素１７８に分割され得る。これらの画素１７８は、例示的な図３で見ることができる。画素１７８のうちの１つ以上は、以下で更に詳細に説明するように、基準画素１８２の役割を担うことができる。光学センサ１５４は、電荷結合デバイス、相補型金属酸化膜半導体を含むことができる、又は任意の他の光感知センサ技術を用いることができる。加えて、光学センサ１５４は、１つ以上の光学センサ、有機光学センサ、フォトダイオード、及び／又は有機フォトダイオードを含み得る。

いくつかの実現形態では、光学センサ１５４は可撓性である。このような可撓性光学センサ１５４は、クラックを伴わずに屈曲可能であるという性質を有し得る。このような可撓性光学センサ１５４はまた、ロールに形成することが可能である。いくつかの実現形態では、可撓性光学センサ１５４は、曲率半径が、又は曲率半径の最大値が、７．６センチメートル（ｃｍ）（３インチ）、６．４ｃｍ（２．５インチ）、５ｃｍ（２インチ）、３．８ｃｍ（１．５インチ）、２．５ｃｍ（１インチ）、１．９ｃｍ（３／４インチ）、１．３ｃｍ（１／２インチ）、又は０．６３５ｃｍ（１／４インチ）であるロールコアの周りで曲げることができる。

図４Ａは、例示的な第１のフィルターシート１９０を示し、図４Ｂは、例示的な第２のフィルターシート１９４を示す。光学フィルター１５８は、第１のフィルターシート１９０及び／又は第２のフィルターシート１９４を含み得る。上述したように、第１のフィルターシート１９０及び第２のフィルターシート１９４は、光学フィルムの１つ以上のパケットから形成され得る。１つ以上の書込み領域１９８が、第１のフィルターシート１９０内に画定され得る、又は形成され得る。書込み領域１９８は、他のプロセスの中でもとりわけ、ダイカット、レーザーアブレーション、加熱、空間的に変化するコーティング、印刷、インクジェット印刷、レーザー印刷、及び／又はウォータージェット切断によって、第１のフィルターシート１９０に形成された物理的な開口部であり得る。

更に、図４Ｃに示すように、第１のフィルターシート１９０の例示的実現形態は、１つ以上の予備書込み領域１９９と共に、書込み領域１９８を含む。書込み領域１９８及び予備書込み領域１９９は、第１のフィルターシート１９０上の異なるサイズ、形状、及び／又は空間的パターンであり得る。予備書込み領域１９９のうちの１つ以上が、画素１７８のうちの１つ又は各々よりも大きい場合がある。更に、予備書込み領域１９９のうちの１つ以上は、書込み領域１９８によって画定される又は生成される透過スペクトルと同じであり得る又は異なり得る予備透過スペクトルを生成する又は画定する。書込み領域１９８、２０４は、予備書込み領域１９９と同じ方式で形成され得ることを理解されたい。

書込み領域１９８はまた、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第９，８１０，９３０号（Ｍｅｒｒｉｌｌら）に記載されているものなどの、空間的に調整された光学フィルムプロセスを使用して形成することもできる。具体的には、レーザープロセスは複屈折を局所的に破壊し、したがって、書込み領域（例えば書込み領域１９８）の光学特性及び透過スペクトルを変化させることができる。これらの書込み領域は、完全に透明にすることができる、又は第１のフィルターシート１９０の非書込み領域２００とは異なる波長選択機能（又は透過スペクトル）を有することができる。１つ以上の書込み領域２０４は、第１のフィルターシート１９０に書込み領域１９８が形成される前述の方法のいずれかによって、第２のフィルターシート１９４に画定される、又は形成され得る。更に、第２のフィルターシート１９４の非書込み領域２０６を図４Ｂに示す。したがって、光学フィルター１５８は、更に詳細に説明するように、空間的に変化する光学フィルター、波長選択性光学フィルター、又は空間的に変化する波長選択性光学フィルターであり得る。書込み領域１９８は、第１のフィルターシート１９０内で異なる形状及び／又はサイズとすることができ、書込み領域２０４は、第２のフィルターシート１９４内で異なる形状及び／又はサイズとすることができる。

書込み領域１９８は、書込み領域１９８が予測可能な形で配置されるように、あるパターンにて又は反復パターンにて構成されてもよい。同様に、書込み領域２０４は、書込み領域２０４が予測可能な形で配置されるように、あるパターンにて又は反復パターンにて構成されてもよい。第１のフィルターシート１９０及び第２のフィルターシート１９４が互いに隣接している、接触している、近接している、又は接合しているとき、書込み領域１９８及び書込み領域２０４のパターンは、同一である、類似である、異なる、重なり合う、対応する、部分的に重なり合う、又は無関係である場合がある。換言すれば、第１のフィルターシート１９０及び第２のフィルターシート１９４が、特定の形態で互いに隣接している、接触している、近接している、又は接合しているとき、書込み領域１９８及び書込み領域２０４は、重なり合う、対応する、部分的に重なり合う、無関係である、同一である、類似である、又は異なる場合がある。

光学フィルター１５８の実現形態を図５Ａに示す。いくつかの実現形態では、光学フィルター１５８は、第１のフィルターシート１９０及び第２のフィルターシート１９４を含み、更に、第１のフィルターシート１９０及び第２のフィルターシート１９４は、互いに接触している、隣接している、又は近接している場合がある。いくつかの実現形態では、第１のフィルターシート１９０及び第２のフィルターシート１９４は、とりわけ、溶接、接着剤、及び積層（lamination）を含む複数の既知の接合技術のうちの１つによって一緒に接合又は積層される。

いくつかの実現形態では、図５Ａ、図５Ｂ、及び図５Ｃに示すように、第１のフィルターシート１９０及び第２のフィルターシート１９４が、特定の形態で互いに隣接している、接触している、近接している、又は接合しており、したがって、光学フィルター１５８を形成するとき、書込み領域１９８及び書込み領域２０４は、部分的に重なり合っている。このような構成では、光学フィルター１５８の前面２０９に、又は光学フィルター１５８の前面２０９の全体に入射する光の光線が、４つの区域、すなわち、入射光が第１のフィルターシート１９０の非書込み領域２００及び第２のフィルターシート１９４の非書込み領域２０６を通過する第１の区域２２０、入射光が第１のフィルターシート１９０の書込み領域１９８を通過し第２のフィルターシート１９４の書込み領域２０４を通過する第２の区域２２４、入射光が第１のフィルターシート１９０の非書込み領域２００を通過し第２のフィルターシート１９４の書込み領域２０４を通過する第３の区域２２８、及び、入射光が第２のフィルターシート１９４の非書込み領域２０６を通過し第１のフィルターシート１９０の書込み領域１９８を通過する第４の区域２３２、の各々を通過する。光学フィルター１５８のこのような例示的実現形態により、入射光の光線が、区域２２０、２２４、２２８、及び２３２の各々を通過し、それにより、第１のフィルターシート１９０及び第２のフィルターシート１９４の変化する影響により、４つの異なる形態でフィルタリングされ得る。

いくつかの実現形態では、書込み領域１９８、２０４、及び／又は区域２２０、２２４、２２８及び２３２は、同じ透過スペクトルを有する様々な形状であり得る。具体的には、書込み領域１９８、２０４、及び／又は区域２２０、２２４、２２８、及び２３２、のうちの１つは、第１の形状、及び第１の透過スペクトルを有することができる一方で、書込み領域１９８、２０４、及び／又は区域２２０、２２４、２２８、及び２３２、のうちの別のものは、第１の形状とは異なる第２の形状、及び第１の透過スペクトルとは異なる第２の透過スペクトルを有することができる。

いくつかの実現形態では、書込み領域１９８、２０４、及び／又は区域２２０、２２４、２２８、及び２３２は、染料及び／又は顔料などの様々な吸収材料を含むことができる。吸収材料は、第１のフィルターシート１９０、光学フィルター１５８、及び／又は第２のフィルターシート１９４に接着される、挿入される、又はその内部に形成される場合があり、吸収材料は、第１のフィルターシート１９０、第２のフィルターシート１９４、及び／又は光学フィルター１５８上に、印刷される、フレキソ技術又はオフセット技術を使用して印刷される、コーティングされる、又は押出成形される場合がある。

いくつかの実現形態では、第１のフィルターシート１９０及び第２のフィルターシート１９４は、接着剤を使用して一緒に接着されて、光学フィルター１５８を形成することができ、接着剤は吸収材料を含むことができる。

いくつかの実現形態では、第１の吸収材料は、第１のフィルターシート１９０に接着される、挿入される、又はその中に形成される場合があり、書込み領域１９８を形成してもよい一方で、第２の吸収材料は、第２のフィルターシート１９４に接着される、挿入される、又はその中に形成される場合があり、書込み領域２０４を形成してもよい。第１の吸収材料は、第２の吸収材料の透過スペクトルとは異なる透過スペクトルを有し得る。いくつかの実現形態では、第１の吸収材料は、約４００～７００ｎｍの波長を有する光を吸収する一方で、第２の吸収材料は、約４００～１０００ｎｍの波長を有する光を吸収する。第１の吸収材料及び第２の吸収材料の異なる遮断特性及び通過特性、並びに図５Ａに示すような光学フィルター１５８を形成するための第１のフィルターシート１９０及び第２のフィルターシート１９４の例示的な構造を考慮すると、光路に沿った光は、このようにフィルタリングされて、光学センサ１５４によって吸収されたときに、測定対象１７０に関する有益なデータを提供し得る。

光学フィルター１５８のいくつかの実現形態では、吸収材料から形成された１つ以上の吸収フィルターを反射性干渉フィルター上にパターン形成できる。

いくつかの実現形態では、第１のフィルターシート１９０に配置された書込み領域１９８、及び／又は第２のフィルターシート１９４に配置された書込み領域２０４は、特定の形状を含み得る。例えば、第１のフィルターシート１９０に配置された少なくともいくつかの書込み領域１９８、及び／又は第２のフィルターシート１９４に配置された少なくともいくつかの書込み領域２０４は、円形、正方形、三角形、楕円形、矩形、五角形、六角形、七角形、八角形、有機形状、部分的有機形状、平行四辺形、多角形、及び非多角形有機形状のうちの１つ以上を含み得る。これらの形状の例を、図６に非限定的に示す。第１のフィルターシート１９０内の書込み領域１９８及び第２のフィルターシート１９４内の書込み領域２０４のうちの１つ以上が、これらの形状のうちの１つ以上を、任意の順序、構成、又は順列で形成できることを理解されたい。更に、第１のフィルターシート１９０内の書込み領域１９８及び第２のフィルターシート１９４内の書込み領域２０４のうちの１つ以上が、同じ形状であり得る、又は異なる形状であり得る。

いくつかの実現形態では、第１のフィルターシート１９０内の書込み領域１９８及び／又は第２のフィルターシート１９４内の書込み領域２０４は、特定のサイズを含み得る。更に、第１のフィルターシート１９０内の書込み領域１９８及び第２のフィルターシート１９４内の書込み領域２０４のうちの１つ以上が、同じサイズであり得る、又は異なるサイズであり得る。書込み領域の個々のサイズは、感知用途に応じて変化し得るが、書込み領域によって画定されるスペクトル領域の検出電力を増加させるために、複数の画素１７８を使用して光が収集されるように、光学センサ１５４で使用される画素１７８のサイズよりも大きく選択することができる。次いで、光学センサ画素１７８をハードウェア又はソフトウェア方法によってグループ化して、それらの画素１７８を書込み領域に位置合わせすることができ、その結果、測定層又は測定対象のスペクトル空間マッピングがもたらされる。特定の実現形態では、書込み領域１９８、２０４、予備書込み領域１９９、及び／又は区域２２０、２２４、２２８、２３２のうちの１つ以上は、１つの画素１７８、２つの画素１７８、５つの画素１７８、１０個の画素１７８、１００個の画素１７８、１０００個の画素１７８、又は任意の数の画素１７８、よりも大きい場合がある。

図７に示すように、光学フィルター１５８は、光学センサ１５４と光学的に連通していてもよい。換言すれば、光学フィルター１５８に入射した光は、光学フィルター１５８の１つ以上の区域（２２０、２２４、２２８、２３２）を通過し、次いで光学センサ１５４に到達してもよい。光学フィルター１５８は、依然として光学センサ１５４と光学的に連通した状態でありながら、光学センサ１５４に隣接している、接触している、接合している、近接している、又は遠位にある場合がある。図７は、光学フィルター１５８及び光学センサ１５４を示し、光学センサは、光学センサ１５４に近接している、又は隣接している。図８は、光学フィルター１５８と光学センサ１５４との間の可能な関係を示しており、光学センサ１５４は、光学フィルター１５８に近接している、隣接している、又は接触している。

図７及び図８から、いくつかの実現形態では、画素１７８のうちの少なくともいくつかは、第１のフィルターシート１９０の書込み領域１９８、第２のフィルターシート１９４の書込み領域２０４、第１の区域２２０、第２の区域２２４、第３の区域２２８、及び／又は第４の区域２３２よりも小さいことが分かる。更に、いくつかの実現形態では、画素１７８の各々は、第１のフィルターシート１９０の書込み領域１９８、第２のフィルターシート１９４の書込み領域２０４、第１の区域２２０、第２の区域２２４、第３の区域２２８、及び／又は第４の区域２３２よりも小さい。少なくとも１つの画素１７８が、光学フィルター１５８の構成に応じて、書込み領域１９８、書込み領域２０４、第１の区域２２０、第２の区域２２４、第３の区域２２８、及び第４の区域２３２のうちの１つと光学的に連通することができ、その結果、光学システム１５０に入射し、光学フィルター１５８の前述した部分によって影響された光が、少なくとも１つの画素１７８に合致し、これによって記録される。加えて、前述したように、他の要素（光源１６２又は角度選択フィルター１６６など）の存在は、光学フィルター１５８が光学センサ１５４と隣接していない、接触していない、又は近接していない場合であっても、光学フィルター１５８が光学センサ１５４と光学的に連通することを排除しない。

第１のフィルターシート１９０、第２のフィルターシート１９４、及び光学フィルター１５８の各部分が、透過スペクトルを画定する又は生成する。そのような透過スペクトルは、透過される、実質的に透過される、９０％透過される、実質的に９０％透過される、又は部分的に透過される、光の波長範囲を画定することを理解されたい。同様に、透過スペクトルの外側の波長を有する光は、遮断される、実質的に遮断される、又は部分的に遮断される。いくつかの実現形態では、可視スペクトルは４００ｎｍ～７００ｎｍ、又は約４００ｎｍ～７００ｎｍとして定義され、近赤外スペクトルは７００ｎｍ～２０００ｎｍ、又は約７００ｎｍ～２０００ｎｍとして定義され、近紫外スペクトルは３５０ｎｍ～４００ｎｍ、又は約３５０ｎｍ～４００ｎｍとして定義される。

いくつかの実現形態では、第１のフィルターシート１９０の非書込み領域２００の透過スペクトルは、可視スペクトル、近紫外スペクトル、及び／又は近赤外スペクトルである、又はこれらを含む。いくつかの実現形態では、第１のフィルターシート１９０の非書込み領域２００の透過スペクトルは、概ね可視スペクトル、概ね近紫外スペクトル、及び／又は概ね近赤外スペクトルである、又はこれらを含む。いくつかの実現形態では、第２のフィルターシート１９４の非書込み領域２０６の透過スペクトルは、可視スペクトル、近紫外スペクトル、及び／又は近赤外スペクトルである、又はこれらを含む。いくつかの実現形態では、第２のフィルターシート１９４の非書込み領域２０６の透過スペクトルは、概ね可視スペクトル、概ね近紫外スペクトル、及び／又は概ね近赤外スペクトルである、又はこれらを含む。

いくつかの実現形態では、第１のフィルターシート１９０の書込み領域１９８の透過スペクトルは、可視スペクトル、近紫外スペクトル、及び／又は近赤外スペクトルである、又はこれらを含む。いくつかの実現形態では、第１のフィルターシート１９０の書込み領域１９８の透過スペクトルは、概ね可視スペクトル、概ね近紫外スペクトル、及び／又は概ね近赤外スペクトルである、又はこれらを含む。いくつかの実現形態では、第１のフィルターシート１９０の予備書込み領域１９９の透過スペクトルは、可視スペクトル、近紫外スペクトル、及び／又は近赤外スペクトルである、又はこれらを含む。いくつかの実現形態では、第１のフィルターシート１９０の予備書込み領域１９９の透過スペクトルは、概ね可視スペクトル、概ね近紫外スペクトル、及び／又は概ね近赤外スペクトルである、又はこれらを含む。いくつかの実現形態では、第２のフィルターシート１９４の書込み領域２０４の透過スペクトルは、可視スペクトル、近紫外スペクトル、及び／又は近赤外スペクトルである、又はこれらを含む。いくつかの実現形態では、第２のフィルターシート１９４の書込み領域２０４の透過スペクトルは、概ね可視スペクトル、概ね近紫外スペクトル、及び／又は概ね近赤外スペクトルである、又はこれらを含む。

いくつかの実現形態では、第１の区域２２０の透過スペクトルは、可視スペクトル、近紫外スペクトル、及び／又は近赤外スペクトルである、又はこれらを含む。いくつかの実現形態では、第１の区域２２０の透過スペクトルは、概ね可視スペクトル、概ね近紫外スペクトル、及び／又は概ね近赤外スペクトルである、又はこれらを含む。いくつかの実現形態では、第２の区域２２４の透過スペクトルは、可視スペクトル、近紫外スペクトル、及び／又は近赤外スペクトルである、又はこれらを含む。いくつかの実現形態では、第２の区域２２４の透過スペクトルは、概ね可視スペクトル、概ね近紫外スペクトル、及び／又は概ね近赤外スペクトルである、又はこれらを含む。いくつかの実現形態では、第３の区域２２８の透過スペクトルは、可視スペクトル、近紫外スペクトル、及び／又は近赤外スペクトルである、又はこれらを含む。いくつかの実現形態では、第３の区域２２８の透過スペクトルは、概ね可視スペクトル、概ね近紫外スペクトル、及び／又は概ね近赤外スペクトルである、又はこれらを含む。いくつかの実現形態では、第４の区域２３２の透過スペクトルは、可視スペクトル、近紫外スペクトル、及び／又は近赤外スペクトルである、又はこれらを含む。いくつかの実現形態では、第４の区域２３２の透過スペクトルは、概ね可視スペクトル、概ね近紫外スペクトル、及び／又は概ね近赤外スペクトルである、又はこれらを含む。

いくつかの実現形態では、第１、第２、第３、又は第４の区域（２２０、２２４、２２８、２３２）のうちの１つ以上の透過スペクトルは、第１、第２、第３、又は第４の区域（２２０、２２４、２２８、２３２）のうちの他の１つ以上の透過スペクトルと同じである、実質的に同じである、実質的に同じものを含む、又は同じものを含む。いくつかの実現形態では、第１、第２、第３、又は第４の区域（２２０、２２４、２２８、２３２）のうちの１つ以上の透過スペクトルは、第１、第２、第３、又は第４の区域（２２０、２２４、２２８、２３２）のうちの他の１つ以上、の透過スペクトルとは異なる、実質的に異なる、実質的に部分的に異なる、又は部分的に異なる。

いくつかの実現形態では、（波長選択性光学フィルターであり得る）光学フィルター１５８は、第１、第２、第３、及び第４の区域（２２０、２２４、２２８、２３２）のうちの１つ以上であり得る第１の複数の区域又は空間的に変化する区域と、第１、第２、第３、及び第４の区域（２２０、２２４、２２８、２３２）のうちの１つ以上であり得る第２の複数の区域又は空間的に変化する区域とを含む。第１の複数の区域又は空間的に変化する区域における区域は、第２の複数の区域又は空間的に変化する区域における区域の透過スペクトルとは異なる透過スペクトルを有し得る。

いくつかの実現形態では、光学フィルター１５８は可撓性である。このような可撓性光学フィルター１５８は、クラックを伴わずに屈曲可能であるという性質を有し得る。このような可撓性光学フィルター１５８はまた、ロールに形成することが可能である。いくつかの実現形態では、可撓性光学フィルター１５８は、曲率半径が、又は曲率半径の最大値が、７．６センチメートル（ｃｍ）（３インチ）、６．４ｃｍ（２．５インチ）、５ｃｍ（２インチ）、３．８ｃｍ（１．５インチ）、２．５ｃｍ（１インチ）、１．９ｃｍ（３／４インチ）、１．３ｃｍ（１／２インチ）、又は０．６３５ｃｍ（１／４インチ）であるロールコアの周りで曲げることができる。

更に、光学センサ１５４は、特定の波長範囲でアクティブであり得る。換言すれば、光学センサ１５４は、可視スペクトル、近紫外スペクトル、及び／又は近赤外スペクトルにおいて、入射光を吸収及び電子的に記録する、入射光を最適に吸収及び電子的に登録する、又は入射光を部分的に吸収及び電子的に記録することができる。

記載されているように、画素１７８のうちの１つ以上が、基準画素１８２であり得る、又は基準画素１８２として機能し得る。基準画素１８２は、１つ以上の波長を、既知の閾値又は値のルックアップテーブルにて参照するために使用され得る。そのような基準画素１８２を使用して、測定実行前、測定実行中、及び／又は測定実行後に、光学システム１５０を較正し、測定条件が許容可能な状態にあることを確実にできる。

いくつかの実現形態では、光学システム１５０は、角度選択フィルター１６６を含む。角度選択フィルター１６６は、角度選択フィルター１６６を通る光透過角度を限定し、その結果、特定の入射角を超える光線、概ね入射角を超える光線、特定の入射角未満の光線、概ね入射角未満の光線、第１の入射角を超え第２の入射角未満の光線、概ね第１の入射角を超え概ね第２の入射角未満の光線、が角度選択フィルター１６６を通って透過することが遮断される、実質的に遮断される、又は部分的に遮断される。

いくつかの実現形態では、図９Ａに示すように、角度選択フィルター１６６は特定の角度Ａを中心としている。これは、角度選択フィルター１６６に入射する光線２２３の範囲が、角度選択フィルター１６６から測定したときに、角度Ａを中心としていることを意味する。いくつかの実現形態では、角度Ａは、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０又は８５度に等しい。いくつかの実現形態では、角度Ａは、約５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０又は８５度に等しい。

いくつかの実現形態では、図９Ｂに示すように、角度選択フィルター１６６に加えて、第２の角度選択フィルター１６７が光学システム１５０で使用される。第２の角度選択フィルター１６７は特定の角度Ｂを中心とし得る。これは、第２の角度選択フィルター１６７に入射する光線２２５の範囲が、第２の角度選択フィルター１６７から測定したときに、角度Ｂを中心としていることを意味する。いくつかの実現形態では、角度Ｂは、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０又は８５度に等しい。いくつかの実現形態では、角度Ｂは、約５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、又は８５度に等しい。

更に、角度選択フィルター１６６及び第２の角度選択フィルター１６７が、平行及び／又は平面平行な形態で接触している、近接している、隣接している、又は接合しているときに、可能な角度Ａの測定値及び可能な角度Ｂの測定値の範囲を画定する円弧が図９Ｃに示すような垂直平面を画定するように、角度選択フィルター１６６及び第２の角度選択フィルター１６７が配置され得る。いくつかの実現形態では、可能な角度Ａの測定値の範囲を画定する円弧によって画定される平面と、可能な角度Ｂの測定値の範囲を画定する円弧によって画定される平面との間に、任意の他の角度が形成され得る。

図１０を参照すると、例示的な角度選択フィルター１６６、又は光制御フィルム（ＬＣＦ）１６６の断面図が示される。角度選択フィルター１６６は、光出力面３００及び反対側の光入力面３０４を含む。光出力面３００は、光入力面３０４に対して平行であり得る。角度選択フィルター１６６は、光出力面３００と光入力面３０４との間に配置された交互の透過領域３０８及び吸収領域３１２を含む。

いくつかの実施形態では、図１０に示すように、透過領域３０８は、典型的にはランド領域「Ｌ」と一体であり、これは、ランド領域と透過領域３０８のベース部３１６との間に界面が存在しないことを意味する。代替として、角度選択フィルターは、このようなランド領域Ｌを欠いていてもよく、又はランド領域Ｌと透過領域３０８との間に界面が存在してもよい。いくつかの実施形態では、ランド領域は、交互の透過領域３０８及び吸収領域３１２と光入力面３０４との間に配置されている。

いくつかの実施形態では、表面３００は光入力面であり、表面３０４は光出力面であってもよい。このような実施形態では、ランド領域は、交互の透過領域３０８及び吸収領域３１２と光出力面との間に配置されている。

透過領域３０８は、幅「Ｗ_Ｔ」によって画定され得る。ランド領域「Ｌ」を除くと、透過領域３０８は、典型的には吸収領域３１２と名目上同じ高さを有する。典型的な実施形態では、吸収領域の高さＨ_Ａは、少なくとも３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０又は１００ミクロンである。いくつかの実施形態では、高さは、２００、１９０、１８０、１７０、１６０又は１５０ミクロン以下である。いくつかの実施形態では、高さは、１４０、１３０、１２０、１１０、又は１００ミクロン以下である。角度選択フィルターは、典型的には、名目上同じ高さ及び幅を有する複数の透過領域を備える。いくつかの実施形態では、透過領域は、高さ「Ｈ_Ｔ」、その最も広い部分における最大幅「Ｗ_Ｔ」、及び少なくとも１．７５であるアスペクト比Ｈ_Ｔ／Ｗ_Ｔを有する。いくつかの実施形態では、Ｈ_Ｔ／Ｗ_Ｔは、少なくとも２．０、２．５、３．０、３．５、４．０、４．５、又は５．０である。他の実施形態では、透過領域のアスペクト比は、少なくとも６、７、８、９、又は１０である。他の実施形態では、透過領域のアスペクト比は、少なくとも１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、又は５０である。

吸収領域３１２は、底面３２０と上面３２４との間の距離によって画定される高さ「Ｈ_Ａ」を有し、このような上面及び底面は、典型的には光出力面３００及び光入力面３０４に対して平行である。吸収領域３１２は最大幅Ｗ_Ａを有し、光出力面３００に沿ってピッチ「Ｐ_Ａ」だけ間隔を空けている。

ベース（すなわち底面３２０に隣接している）における吸収領域の幅Ｗ_Ａは、典型的には上面３２４に隣接する吸収領域の幅と名目上同じである。しかしながらベースにおける吸収領域の幅が上面に隣接する幅と異なる場合、幅は、最大幅によって画定される。複数の吸収領域の最大幅は、透過率（例えば輝度（brightness））が測定される面積などの対象となる面積に対して平均化することができる。角度選択フィルターは、典型的には、名目上同じ高さ及び幅を有する複数の吸収領域を備える。典型的な実施形態では、吸収領域は、通常、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、又は１ミクロン以下の幅を有する。いくつかの実施形態では、吸収領域は、通常、９００、８００、７００、６００、又は５００ナノメートル以下の幅を有する。いくつかの実施形態では、吸収領域は、少なくとも５０、６０、７０、８０、９０、又は１００ナノメートルの幅を有する。

吸収領域は、吸収領域の高さを吸収領域の最大幅で割ったアスペクト比（Ｈ_Ａ／Ｗ_Ａ）によって画定することができる。いくつかの実施形態では、吸収領域のアスペクト比は、少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０である。いくつかの実施形態では、吸収領域の高さ及び幅は、吸収領域が更に高いアスペクト比を有するように選択される。いくつかの実施形態では、吸収領域のアスペクト比は、少なくとも１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、又は１００である。他の実施形態では、吸収領域のアスペクト比は、少なくとも２００、３００、４００、又は５００である。アスペクト比は、最大１０，０００以上の範囲であり得る。いくつかの実施形態では、アスペクト比は、９，０００、８，０００、７，０００、６，０００、５，０００、４，０００、３０００、２，０００、又は１，０００以下である。

図１１に示すように、角度選択フィルター１６６は、交互の透過領域３０８及び吸収領域３１２、並びに透過領域３０８と吸収領域３１２との間の界面３３０を含む。界面３３０は、光出力面３００に対して垂直である線３３４に対して壁角度θをなしている。

壁角度θが大きいほど、垂直入射において、すなわち０度の視野角において、透過率が減少する。垂直入射における光の透過率を可能な限り大きくすることができるように、より小さい壁角度が好ましい。いくつかの実施形態では、壁角度θは、１０、９、８、７、６、又は５度未満である。いくつかの実施形態では、壁角度は、２．５、２．０、１．５、１．０、０．５、又は０．１度以下である。いくつかの実施形態では、壁角度はゼロであるか、又はゼロに近づく。壁角度がゼロである場合、吸収領域と光出力面３００との間の角度は９０度である。透過領域は、壁角度に応じて、長方形又は台形の断面を有することができる。

入射光が吸収領域と透過領域との間の界面から内部全反射（ＴＩＲ）すると、透過率（例えば輝度）を高くすることができる。光線がＴＩＲを受けることになるか否かは、界面に対する入射角、並びに透過領域及び吸収領域の材料の屈折率の差から判定することができる。

図１１に示すように、吸収領域３１２同士間の透過領域３０８は、交互の透過領域３０８及び吸収領域の幾何学構造によって画定される界面角度θ_Ｉを有する。極性遮断視野角θＰは、極性遮断視野半角θ１と極性遮断視野半角θ２の合計に等しい場合があり、これらの各々は、光入力面３０４の法線から測定される。典型的な実施形態では、極性遮断視野角θＰは対称であり、極性遮断視野半角θ１は極性視野半角θ２に等しい。代替として、極性遮断視野角θＰは非対称である場合があり、極性遮断視野半角θ１は極性遮断視野半角θ２に等しくない。

交互の透過領域及び吸収領域、又は全角度選択フィルターは、０度の視野角において相対透過率（例えば輝度）の増加を示し得る。いくつかの実施形態では、相対透過率（例えば輝度）は、少なくとも７５、８０、８５、又は９０％である。相対透過率（例えば輝度）は、典型的には１００％未満である。典型的な実施形態では、角度選択フィルターは、他の視野角において著しく低い透過率を有する。例えばいくつかの実施形態では、－３０度、＋３０度の視野角における相対透過率（例えば輝度）、又は－３０度及び＋３０度の視野角における相対透過率（例えば輝度）の平均は、５０、４５、４０、３５、３０、又は２５％未満である。他の実施形態では、３０度、＋３０度の視野角における相対透過率（例えば輝度）、又は－３０度及び＋３０度の視野角における相対透過率（例えば輝度）の平均は、２５、２０、１５、１０、又は５％未満である。いくつかの実施形態では、±３５、±４０、±４５、±５０、±５５、±６０、±６５、±７０、±７５、又は±８０度の視野角における相対透過率（例えば輝度）は、２５、２０、１５、１０、若しくは５％未満、又は５％未満である。いくつかの実施形態では、＋３５～＋８０度、－３５～－８０度に及ぶ視野角に対する平均相対透過率（例えば輝度）、又はこれらの範囲の視野角に対する平均相対透過率（例えば輝度）の平均は、１０、９、８、７、６、５、４、３、又は２％未満である。

いくつかの実現形態では、吸収領域３１２は、微細構造フィルムの表面をコーティングすることによって形成できる。更に、いくつかの実現形態では、角度選択フィルター１６６及び／又は第２の角度選択フィルター１６７は、屈折構造を含み得る。角度選択フィルター１６６は、吸収性溶液において典型的な緩やか移行にわたる波長分解能を改善することができる。

いくつかの実現形態では、光学システム１５０、光学フィルター１５８、及び／又は角度選択フィルター１６６は、スペクトル的に急峻な移行を画定する、生成する、又は含む。所望の波長範囲外の波長の反射又は通過を生じさせ得る適度に傾斜した帯域端を有する一般の反射フィルムとは対照的に、スペクトル的に急峻な移行は、遮断又は反射される光のパーセンテージのより急激な変化をもたらして、所望の波長範囲外の波長の光の反射又は通過を低減又は排除する。いくつかの実現形態では、このようなスペクトル的に急峻な移行は、７５ｎｍ、５０ｎｍ、４０ｎｍ、３０ｎｍ、２０ｎｍ、又は１０ｎｍ未満で起こり、又は約７５ｎｍ、５０ｎｍ、４０ｎｍ、３０ｎｍ、２０ｎｍ、又は１０ｎｍ未満で起こる。いくつかの実現形態では、スペクトル的に急峻な移行は、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、若しくは９９％の透過率の変化を含み、又は約７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、若しくは９９％の透過率の変化を含む。いくつかの実現形態では、スペクトル的に急峻な移行は、７５ｎｍ、５０ｎｍ、４０ｎｍ、３０ｎｍ、２０ｎｍ、若しくは１０ｎｍ未満で起こり、又は約７５ｎｍ、５０ｎｍ、４０ｎｍ、３０ｎｍ、２０ｎｍ、若しくは１０ｎｍ未満で起こり、かつ、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、若しくは９９％の透過率の変化を含み、又は約７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、若しくは９９％の透過率の変化を含む。

反射帯域の第１の端部において、本開示による帯域端の急峻化を得るために、光学繰り返し単位Ｒ１を有する多層積層体Ｍ１が、光学繰り返し単位Ｒ２を有する多層積層体Ｍ２と組み合わされる。両方の多層積層体は、所望の波長領域において１次反射帯域を有するように設計される。適切な屈折率を有するポリマー材料を選択することにより、そして光学繰り返し単位の光学的厚さが所望の波長において現れるように、光学繰り返し単位の個々のポリマー層の各々の物理的厚さを操作することにより、スペクトルの特定領域において１次反射帯域を有するフィルム又は他の光学体を製造することが可能である。多層フィルムにおける光学繰り返し単位の光学的厚さを変化させることにより、スペクトルの特定範囲にわたって所望の反射を得ることができる。多層積層体Ｍ１の光学繰り返し単位Ｒ１は、所望の反射帯域が得られるように、光学的厚さを単調に変化させることができる。しかしながら、所望の反射帯域をカバーするために、異なる光学的繰り返し単位を含むいくつかの多層積層体を使用することも可能である。

光学繰り返し単位Ｒ１の光学的厚さは、多層積層体Ｍ１の厚さに沿って単調に増加してもよい。多層積層体Ｍ２は、光学的厚さが実質的に一定である光学繰り返し単位Ｒ２を含んでもよい、又は光学繰り返し単位Ｒ２の光学的厚さは、多層積層体Ｍ２の厚さに沿って単調に減少してもよい。光学繰り返し単位Ｒ２の光学的厚さが実質的に一定である場合、その光学的厚さは、多層積層体Ｍ１の厚さに沿った、光学繰り返し単位Ｒ１の最小光学的厚さとほぼ等しくなるべきである。光学繰り返し単位Ｒ２の光学的厚さは、光学繰り返し単位Ｒ１の最小光学的厚さと実質的に等しい場合がある。

いくつかの実現形態では、光学フィルター１５８は複屈折性である。これは、光学フィルター１５８の３つの主要な垂直な方向（ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸）のうちの少なくとも２つの方向に沿って進む光の屈折率が等しくないことを意味する。更に、特定の実現形態では、３つの主要な垂直な方向（ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸）に沿って進む光の屈折率が等しくない場合がある。

いくつかの実現形態では、光学システム１５０は偏光子を含む。そのような偏光子は、円形偏光子、直線偏光子、反射型偏光子、又は当業者に一般的に知られている任意の他のタイプの偏光子であり得る。偏光子は、特定の偏光の光を通す一方で、他の偏光の光を遮断することを可能にする。いくつかの実現形態では、光学システム１５０はリターダを含む。リターダは、それを通過する光の偏光状態を変化させるように機能する。書込み領域１９８、２０４及び区域２２０、２２４、２２８、２３２に比較して小さいサイズの画素１７８と共に、偏光子の偏光特性及びリターダの偏光変化特性により、光学センサ１５４によって感知された光学データを精密化し、それにより、光学システムの信号対雑音比を増加させること、及び／又は光学センサ１５４の吸収特性に最も適合する特定の偏光を実現することができる。

更に、光学システムは、複数の偏光子を含み得る。いくつかの実現形態では、光源は偏光子を含み得る。いくつかの実現形態では、光学システムは第２の偏光子を含み得る。いくつかの実現形態では、光源は偏光子を含み、一方、光学システム１５０は別の偏光子を含む。いくつかの実現形態では、光源に含まれる偏光子及び／又は光学システム１５０に含まれる偏光子は波長選択性である。

いくつかの実現形態では、光源に含まれる偏光子及び／又は光学システム１５０に含まれる偏光子は直線偏光子である。いくつかの実現形態では、光源に含まれる偏光子及び／又は光学システム１５０に含まれる偏光子は円偏光子である。いくつかの実現形態では、光源に含まれる偏光子及び光学システム１５０に含まれる偏光子は直線偏光子であり、偏光子の各々は平行に構成されており、すなわち、偏光子の偏光軸は、平行に又は実質的に平行に構成されている。いくつかの実現形態では、光源に含まれる偏光子及び光学システム１５０に含まれる偏光子は直線偏光子であり、偏光子の各々は互いに直交して構成されており、すなわち、偏光子の偏光軸は、互いに直交して又は互いに実質的に直交して構成されている。

いくつかの実現形態では、光源に含まれる偏光子及び光学システム１５０に含まれる偏光子は円形偏光子であり、偏光子の各々は平行に構成されており、すなわち、偏光子の偏光軸は、平行に又は実質的に平行に構成されている。いくつかの実現形態では、光源に含まれる偏光子及び光学システム１５０に含まれる偏光子は円形偏光子であり、偏光子の各々は互いに直交して構成されており、すなわち、偏光子の偏光軸は、互いに直交して又は互いに実質的に直交して構成されている。

いくつかの実現形態では、光源１６２は、発光スペクトルを有する、画定する、及び／又は生成する。いくつかの実現形態では、光源１６２の発光スペクトルは、区域２２０、２２４、２２８、２３２、書込み領域１９８、２０４、非書込み領域２００、２０６、及び／又は予備書込み領域１９９のうちの１つ以上の透過スペクトルよりも広い。いくつかの実現形態では、光源１６２は、８０ｎｍの半値全幅として定義され得る、１つ以上の狭い発光ピークを含む。

いくつかの実現形態では、光学システム１５０は、周囲光及び／又は上述したような光源１６２からの光が、光学フィルター１５８を通過してから光学センサ１５４に到達したときに実施される測定を含む。いくつかの実現形態では、異なる時間で複数の測定を実施できる。いくつかの実現形態では、光学センサ１５４が、光学フィルター１５８、測定対象１７０、及び反射体１６３のうちの１つ以上に対して、異なる入射角、距離、及び／又は向きで配置される場合、複数の測定を実施できる。いくつかの実現形態では、光学フィルター１５８及び／又は測定対象１７０は、異なる入射角で測定することができ、これは有益であり得る。なぜなら、開示された光路と、光学フィルター１５８と、第１の角度選択フィルター１６６及び／又は第２の角度選択フィルター１６７との間の角度関係に起因して、異なる角度での測定により、光学センサ１５４によって収集された様々なデータを得ることができるからである。いくつかの実現形態では、複数の測定値は、光学センサ１５４によって異なる時間に測定され得る一方で、いくつかの実現形態では、複数の測定値は、光学センサ１５４及び第２の光学センサによって取得され得る。

測定対象は、生物又は無生物であり得る。いくつかの実現形態では、測定対象１７０は、人、動物、植物、生体組織、又は他の生物体であり得る。いくつかの実現形態では、測定対象は、フィルム、電子ディスプレイ、生きていない植物組織若しくは動物組織、又は任意の他の無生物体であり得る。

いくつかの実現形態では、光学フィルター１５８は、湾曲している、球形に湾曲している、円筒状に湾曲している、平面である、平坦である場合がある、又は任意の他の湾曲形状を有する場合がある。同様に、いくつかの実現形態では、光学センサ１５４は、湾曲している、球形に湾曲している、円筒状に湾曲している、平面である、平坦である場合がある、又は任意の他の湾曲形状を有する場合がある。いくつかの実現形態では、光学フィルター１５８及び光学センサ１５４は、同じ又は異なる種類の曲率を有し得る。

項目１．光学システムであって、光学センサと、光学センサ上に配置された複数の感光性画素と、感光性画素と光学的に連通し光学センサから離れて配置されている波長選択性光学フィルターと、波長選択性光学フィルター内に配置された区域であって、この区域内にない波長選択性光学フィルターの部分の透過スペクトルとは異なる透過スペクトルを有する、区域と、反射体であって、波長選択性光学フィルター及び測定対象がそれぞれ、光路に沿って反射体と光学センサとの間に配置されている、反射体と、を備える、光学システム。

項目２．光源を更に含み、波長選択性光学フィルター及び測定対象がそれぞれ、光路に沿って光源と反射体との間に配置されている、項目１に記載の光学システム。

項目３．波長選択性光学フィルターは、光路に沿って光学センサと測定対象との間に配置されている、項目１に記載の光学システム。

項目４．測定対象が、光路に沿って波長選択性光学フィルターと光学センサとの間に配置されている、項目１に記載の光学システム。

項目５．反射体は再帰反射体である、項目１に記載の光学システム。

項目６．光学システムであって、光学センサと、光学センサ上に配置された複数の感光性画素と、感光性画素と光学的に連通し光学センサから離れて配置されている波長選択性光学フィルターと、光学フィルター内に配置された第１の複数の空間的に変化する区域と、光学フィルター内に配置された第２の複数の空間的に変化する区域と、を備え、第１の複数の空間的に変化する区域における区域は、第２の複数の空間的に変化する区域における区域の透過スペクトルとは異なる透過スペクトルを有する、光学システム。

項目７．光源を更に含み、波長選択性光学フィルター及び測定対象がそれぞれ、光路に沿って光源と光学センサとの間に配置されている、項目６に記載の光学システム。

項目８．波長選択性光学フィルターは、光路に沿って光学センサと測定対象との間に配置されている、項目６に記載の光学システム。

項目９．測定対象が、光路に沿って波長選択性光学フィルターと光学センサとの間に配置されている、項目６に記載の光学システム。

項目１０．光学センサは、少なくとも１つの基準画素を含む、項目６に記載の光学システム。

項目１１．光学システムであって、光学センサと、光学センサ上に配置された複数の感光性画素と、感光性画素と光学的に連通し光学センサから離れて配置されている波長選択性光学フィルターと、波長選択性光学フィルター内に配置された区域であって、この区域内にない波長選択性光学フィルターの部分の透過スペクトルとは異なる透過スペクトルを有する、区域と、を備える、光学システム。

項目１２．光源を更に含み、波長選択性光学フィルター及び測定対象がそれぞれ、光路に沿って光源と光学センサとの間に配置されている、項目１１に記載の光学システム。

項目１３．波長選択性光学フィルターは、光路に沿って光学センサと測定対象との間に配置されている、項目１１に記載の光学システム。

項目１４．測定対象が、光路に沿って波長選択性光学フィルターと光学センサとの間に配置されている、項目１１に記載の光学システム。

項目１５．波長選択性光学フィルターは可撓性である、項目１１に記載の光学システム。

そのような実施形態は、本開示の様々な態様の説明を容易にするために詳細に記載されたものであるため、本開示は、上述の特定の実施例及び実施形態に限定されるものと見なされるべきではない。むしろ、本開示は、添付の特許請求の範囲及びそれらの同等物によって定義される本開示の範囲内に含まれる様々な変形形態、同等のプロセス、及び代替的デバイスを含めた、本開示の全ての態様を包含するものと理解されるべきである。

「約、ほぼ（about）」などの用語は、それらが本明細書の記載に使用され記載されている文脈において、当業者によって理解されよう。特徴部のサイズ、量、及び物理的性質を表す量に適用される「約」の使用が、本明細書に使用され記載されている文脈において、当業者にとって明らかではない場合、「約」は、指定された値の１０パーセント以内を意味すると理解されるであろう。特定の値の約として与えられる量は、正確に特定の値であり得る。例えば、本発明の記載に使用され記載されている文脈において、当業者にとって明らかではない場合、約１の値を有する量は、０．９～１．１の値を有する量であり、その値が１であり得ることを意味する。

前述の参照文献、特許、又は特許出願はいずれも一貫した方法でそれらの全体を参照することにより本明細書に組み込まれる。組み込まれた参照文献の一部と本出願との間に不一致又は矛盾がある場合、前述の記載における情報が優先するものとする。

図中の要素の説明は、別段の指示がない限り、他の図中の対応する要素に等しく適用されるものと理解されたい。具体的な実施形態を本明細書において例示し記述したが、様々な代替及び／又は同等の実施により、図示及び記載した具体的な実施形態を、本開示の範囲を逸脱することなく置き換え可能であることが、当業者には理解されるであろう。本出願は、本明細書において説明した具体的な実施形態のあらゆる適合例又は変形例を包含することを意図する。したがって、本開示は、特許請求の範囲及びその同等物によってのみ限定されるものとする。

Claims (15)

1. 光学システムであって、
   光学センサと、
   前記光学センサ上に配置された複数の感光性画素と、
   前記感光性画素と光学的に連通し前記光学センサから離れて配置されている波長選択性光学フィルターと、
   前記波長選択性光学フィルター内に配置された区域であって、前記区域内にない前記波長選択性光学フィルターの部分の透過スペクトルとは異なる透過スペクトルを有する、区域と、
   反射体であって、前記波長選択性光学フィルター及び測定対象がそれぞれ、光路に沿って前記反射体と前記光学センサとの間に配置されている、反射体と、を備える、光学システム。
2. 光源を更に含み、前記波長選択性光学フィルター及び測定対象がそれぞれ、光路に沿って前記光源と前記反射体との間に配置されている、請求項１に記載の光学システム。
3. 前記波長選択性光学フィルターは、光路に沿って前記光学センサと測定対象との間に配置されている、請求項１に記載の光学システム。
4. 測定対象が、光路に沿って前記波長選択性光学フィルターと前記光学センサとの間に配置されている、請求項１に記載の光学システム。
5. 前記反射体は再帰反射体である、請求項１に記載の光学システム。
6. 光学システムであって、
   光学センサと、
   前記光学センサ上に配置された複数の感光性画素と、
   前記感光性画素と光学的に連通し前記光学センサから離れて配置されている波長選択性光学フィルターと、
   前記光学フィルター内に配置された第１の複数の空間的に変化する区域と、
   前記光学フィルター内に配置された第２の複数の空間的に変化する区域と、を備え、前記第１の複数の空間的に変化する区域における前記区域は、前記第２の複数の空間的に変化する区域における前記区域の透過スペクトルとは異なる透過スペクトルを有する、光学システム。
7. 光源を更に含み、前記波長選択性光学フィルター及び測定対象がそれぞれ、光路に沿って前記光源と前記光学センサとの間に配置されている、請求項６に記載の光学システム。
8. 前記波長選択性光学フィルターは、光路に沿って前記光学センサと測定対象との間に配置されている、請求項６に記載の光学システム。
9. 測定対象が、光路に沿って前記波長選択性光学フィルターと前記光学センサとの間に配置されている、請求項６に記載の光学システム。
10. 前記光学センサは、少なくとも１つの基準画素を含む、請求項６に記載の光学システム。
11. 光学システムであって、
    光学センサと、
    前記光学センサ上に配置された複数の感光性画素と、
    前記感光性画素と光学的に連通し前記光学センサから離れて配置されている波長選択性光学フィルターと、
    前記波長選択性光学フィルター内に配置された区域であって、前記区域内にない前記波長選択性光学フィルターの部分の透過スペクトルとは異なる透過スペクトルを有する、区域と、を備える、光学システム。
12. 光源を更に含み、前記波長選択性光学フィルター及び測定対象がそれぞれ、光路に沿って前記光源と前記光学センサとの間に配置されている、請求項１１に記載の光学システム。
13. 前記波長選択性光学フィルターは、光路に沿って前記光学センサと測定対象との間に配置されている、請求項１１に記載の光学システム。
14. 測定対象が、光路に沿って前記波長選択性光学フィルターと前記光学センサとの間に配置されている、請求項１１に記載の光学システム。
15. 前記波長選択性光学フィルターは可撓性である、請求項１１に記載の光学システム。

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