TW201807384A - 具有空間變化微複製層的濾光器 - Google Patents

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莎拉 蘇珊妮 梅瑞特
吉利斯 珍－貝普提司特 班諾特
詹姆士 密辛塔許 希利士
堵光磊
歐文 邁可 安德森
羅夫 溫納 畢爾納希
提摩西 喬瑟夫 尼維特
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Abstract

在實例中，實例物品可包括光學耦接至波長選擇濾光器的空間變化微複製層。波長選擇濾光器可具有光入射角相依之光學頻帶。空間變化微複製層可經組態以於第一預定入射角將光透射至波長選擇濾光器之第一光學區域，並且於第二預定入射角將光透射至波長選擇濾光器之第二光學區域。

Description

具有空間變化微複製層的濾光器
本揭露係關於濾光器及包括濾光器之感測器。本揭露亦係關於具有空間變化微複製層的濾光器。
濾光器係用在廣泛多樣的應用(例如，光學通訊系統、光感測器、成像、科學與工業光學設備、及顯示系統)中。濾光器可包括光學層，其等管控入射電磁輻射(包括光)的透射。濾光器可反射或吸收入射光之一部分並透射入射光之另一部分。一濾光器內的光學層在波長選擇性、光學透射性、光學清晰度、光學霧度、及折射率上可有所不同。
UV光、可見光、及近紅外光感測與通訊架構可包括感測器(或感測器陣列)，該感測器可偵測用以決定眾多所關注參數的光譜資訊。此外，感測器可用於可見光通訊(VLC或Lidar)諸如LiFi、手勢感測、及眾多其他應用。繼續尋求濾光器及感測器之光譜選擇性及敏感性之改良。
本揭露描述了一種實例物品，其包括光學耦接至波長選擇濾光器的空間變化微複製層。波長選擇濾光器可具有光入射角相依之光學頻帶。空間變化微複製層可經組態以於第一預定入射角將光透射至波長選擇濾光器之第一光學區域，並且於第二預定入射角將光透射至波長選擇濾光器之第二光學區域。
本揭露描述了一種實例物品，其包括於第一光入射角具有第一頻帶邊緣的波長選擇濾光器。實例物品可包括光學耦接至波長選擇濾光器的微複製層。微複製層可包括複數個微複製特徵。該複數個微複製特徵之至少一個微複製特徵可經組態以於第一光入射角將光透射至波長選擇濾光器之第一區域。
本揭露描述了一種實例技術，包括利用光源照亮樣本以獲得特性光。光源可發射寬頻帶、窄頻帶、或多頻帶光譜。光源可發射非偏振或偏振(線性、圓形、或橢圓形)光。實例技術可包括使特性光穿過光學耦接至波長選擇濾光器的空間變化微複製層以於複數個入射角之各別入射角將經過濾之特性光透射至波長選擇濾光器之複數個區域之各區域。各個各別入射角可與複數個窄頻帶之已知窄頻帶相關。實例技術可包括於複數個感測器元件之各別感測器元件處感測由波長選擇濾光器之各個各別區域透射的經過濾之特性光之各別強度。實例技術可包括藉由曲線擬合各經感測之各別強度與已知參考光譜來比較由複數個感測器元件感測的經過濾之特性光譜與相關於一物種之已知參考光譜。曲線擬合可包括將各經感測之各別強度與和各別窄頻帶相關之各別期望強度匹配，該各別窄頻帶與透射各別強度的經過濾 之特性光的各別區域相關。實例技術可包括基於該比較而判定物種在樣本中之存在。
本揭露描述了一種實例技術，其包括利用寬頻帶光源照亮樣本以獲得特性光。實例技術可包括使特性光穿過濾光器以於複數個預定角之各個各別預定角將經過濾之特性光透射至寬頻帶感測器。實例技術可包括藉由感測於各個各別預定角透射之經過濾之特性光的各別強度來判定在經過濾之特性光的角度空間中的累積光譜功率分佈。實例技術可包括基於濾光器之頻帶邊緣之角度色散而將在角度空間中之累積光譜功率分佈轉換為在波長空間中之累積光譜功率分佈。實例技術可包括藉由判定在波長空間中之累積光譜功率分佈之數學導數來判定經過濾之特性光的光譜功率分佈。實例技術可包括將光譜功率分佈與一物種之已知參考光譜功率分佈比較。實例技術可包括基於該比較而判定物種在樣本中之存在。
本揭露描述了一種實例物品，包括光學耦接至波長選擇濾光器的空間變化折射結構層。波長選擇濾光器可具有光入射角相依之光學頻帶。空間變化折射結構層可經組態以於第一預定入射角將光透射至波長選擇濾光器之第一光學區域，並且於第二預定入射角將光透射至波長選擇濾光器之第二光學區域。
於附圖及以下說明中提出本發明之一或多項態樣的細節。經由說明及圖式，並且經由申請專利範圍，本發明之其他特徵、目標、以及優點將顯而易見。
10a‧‧‧實例物品
10b‧‧‧實例物品
10c‧‧‧實例物品
10d‧‧‧實例物品
10e‧‧‧實例物品
12‧‧‧波長選擇濾光器
12a‧‧‧第一光學區域
12b‧‧‧第二光學區域
12c‧‧‧第三光學區域
12d‧‧‧第四光學區域
12e‧‧‧第五光學區域
14‧‧‧空間變化微複製層
15‧‧‧微複製特徵
16a‧‧‧子集
16b‧‧‧子集
16c‧‧‧子集
16d‧‧‧子集
16e‧‧‧子集
18‧‧‧光感測器
18a‧‧‧感測元件
18b‧‧‧感測元件
18c‧‧‧感測元件
18d‧‧‧感測元件
18e‧‧‧感測元件
24a‧‧‧平坦化區域
24b‧‧‧第二平坦化區域
30‧‧‧實例濾光器；濾光器
32‧‧‧表面
34‧‧‧信號光
36‧‧‧準直結構
38‧‧‧準直光
42‧‧‧去準直結構；準直結構
44‧‧‧去準直光
前述者及本發明之其他態樣在下列【實施方式】中與隨附圖式合併閱讀時將更為顯而易見。
圖1A係包括實例濾光器之實例物品的概念示意側向橫截面圖。
圖1B係包括實例濾光器之實例物品的概念示意側向橫截面圖。
圖1C係包括實例濾光器之實例物品的概念示意側向橫截面圖。
圖1D係包括實例濾光器之實例物品的概念示意俯視圖。
圖1E係包括實例濾光器之實例物品的概念示意俯視圖。
圖2A係圖示不具有微複製層之實例濾光器之側視圖的概念示意圖。
圖2B係圖示圖2A之實例濾光器之透視圖的概念示意圖。
圖2C係呈現針對圖2A之實例濾光器的隨極角及波長變化的反射率圖表。
圖2D係呈現針對圖2A之實例濾光器的隨極角及波長變化的透射率圖表。
圖3A係圖示包括準直結構之實例濾光器之分解側視圖的概念示意圖。
圖3B係圖示圖3A之實例濾光器之透視圖的概念示意圖。
圖3C係呈現針對圖3A之實例濾光器的隨極角及波長變化的反射率圖表。
圖3D係呈現針對圖3A之實例濾光器的隨極角及波長變化的透射率圖表。
圖4A係圖示包括去準直結構之實例濾光器之分解側視圖的概念示意圖。
圖4B係圖示圖4A之實例濾光器之透視圖的概念示意圖。
圖4C係呈現針對圖4A之實例濾光器的隨極角及波長變化的反射率圖表。
圖4D係呈現針對圖4A之實例濾光器的隨極角及波長變化的透射率圖表。
圖5A係經過包括微複製特徵之實例濾光器之光色散的概念示意圖，該等微複製特徵包括0°稜鏡。
圖5B係呈現針對圖5A之實例濾光器的隨極角及波長變化的反射率圖表。
圖5C係比較5A之濾光器之光譜與樣本之參考光譜的圖表。
圖5D係呈現經過圖5A之實例濾光器過濾之信號光譜的圖表。
圖6A係經過包括微複製特徵之實例濾光器之光色散的概念示意圖，該等微複製特徵包括20°稜鏡。
圖6B係呈現針對圖6A之實例濾光器的隨極角及波長變化的反射率圖表。
圖6C係比較6A之濾光器之光譜與樣本之參考光譜的圖表。
圖6D係呈現經過圖6A之實例濾光器過濾之信號光譜的圖表。
圖7A係經過包括微複製特徵之實例濾光器之光色散的概念示意圖，該等微複製特徵包括40°稜鏡。
圖7B係呈現針對圖7A之實例濾光器的隨極角及波長變化的反射率圖表。
圖7C係比較7A之濾光器之光譜與樣本之參考光譜的圖表。
圖7D係呈現經過圖7A之實例濾光器過濾之信號光譜的圖表。
圖8A係經過包括微複製特徵之實例濾光器之光色散的概念示意圖，該等微複製特徵包括60°稜鏡。
圖8B係呈現針對圖8A之實例濾光器的隨極角及波長變化的反射率圖表。
圖8C係比較8A之濾光器之光譜與樣本之參考光譜的圖表。
圖8D係呈現經過圖8A之實例濾光器過濾之信號光譜的圖表。
圖9A係經過包括微複製特徵之實例濾光器之光色散的概念示意圖，該等微複製特徵包括70°稜鏡。
圖9B係呈現針對圖9A之實例濾光器的隨極角及波長變化的反射率圖表。
圖9C係比較9A之濾光器之光譜與樣本之參考光譜的圖表。
圖9D係呈現經過圖9A之實例濾光器過濾之信號光譜的圖表。
圖10A係經過包括微複製特徵之實例濾光器之光色散的概念示意圖，該等微複製特徵包括80°稜鏡。
圖10B係呈現針對圖10A之實例濾光器的隨極角及波長變化的反射率圖表。
圖10C係比較10A之濾光器之光譜與樣本之參考光譜的圖表。
圖10D係呈現經過圖10A之實例濾光器過濾之信號光譜的圖表。
圖11A係呈現針對穿過包括血紅素之樣本的光，藉由結合來自圖5A至圖10A之實例濾光器的信號所獲得之光譜的圖表。
圖11B係呈現針對穿過包括氧血紅素之樣本的光，藉由結合來自圖5A至圖10A之實例濾光器的信號所獲得之光譜的圖表。
圖12A係呈現針對實例GBO(大型雙折射光學元件)濾光器的隨極角及波長變化的反射率圖表。
圖12B係呈現針對實例GBO濾光器的隨極角及波長變化的透射率圖表。
圖13A係呈現葉綠素a、β-胡蘿蔔素、及葉綠素b之各別吸收光譜的圖表。
圖13B係呈現針對藉由圖12A之實例GBO濾光器過濾的、穿過包括葉綠素a、β-胡蘿蔔、及葉綠素b之樣本組成物之光的隨入射角變化的累積光譜功率分佈圖表。
圖13C係呈現隨藉由數學轉換圖13B之圖表所獲得之波長變化的光譜功率分佈圖表。
圖14係實例物品的照片，該物品包括實例濾光器，該實例濾光器包括微複製特徵及基材。
應理解本揭露之某些圖式的特徵可不必依比例繪製，且圖式呈現本文所提出之技術的非排他性實例。
濾光器可用以改變經反射或透射光之光譜。例如，多層光學膜(MOF)可用於濾光器中。MOF可使用多層薄膜技術製成，並 且，MOF之波長範圍及其他光學性質可隨層之厚度範圍及折射率變化。然而，由於諸如MOF之濾光器之光學性質取決於各種內層之結構及組成，改變或調整濾光器之光學性質可能需要相對昂貴之製造過程的改變。例如，針對待生產之具有不同光學性質之各個樣本或批次的濾光器，該製造過程可能必須停止、重新校準、並重新開始。
本揭露提供了允許製造後或下游調整MOF及其他濾光器之光學性質的實例技術及濾光器，例如，藉由將微複製層施加在基底濾光器之主表面上。因此，入射在膜上之角度範圍可經調整為不同光學性質，藉此實質上相同基底或下層濾光器可產生不同光學回應，而避免了對改變基底濾光器本身之性質的需求。例如，在單次運行中生產之一批基底濾光器可藉由將適宜微複製層設置在基底濾光器上而經定製為不同產品線，各者具有不同預定光學性質。
圖1A係包括實例濾光器之實例物品10a的概念示意側向橫截面圖。在一些實例中，實例濾光器可包括光學耦接至空間變化微複製層14的波長選擇濾光器12。在一些實例中，空間變化微複製層14可將光透射至波長選擇濾光器12。實例濾光器或波長選擇濾光器12可經光學耦接至光感測器18。在一些實施例中，光感測器18可感測由波長選擇濾光器12透射的光。例如，光感測器18可感測由波長選擇濾光器12透射的光，其由波長選擇濾光器12從空間變化微複製層14接收。在一些實例中，一或更多層光學清透黏著劑可用以光學耦接一或更多個波長選擇濾光器12、空間變化微複製層14、及光感測器18。光學耦接之光學元件可透射並接收光而無針對預定波長之任何 預定光學特性(例如，強度)之實質改變。光學元件可藉由將其等充分靠近彼此來設置以允許在光學元件之間透射光，或藉由在光學元件之各別光透射及接收表面之間設置空氣、玻璃、聚合物、折射介質、光學清透黏著劑、導件、或任何適宜光學介質來光學耦接。在一些實例中，波長選擇濾光器12、空間變化微複製層14、及光感測器18中之一或多者之一或更多個表面可相對於彼此設置使得藉由一個表面透射或反射之光可由第二表面接收。在一些實例中，波長選擇濾光器12、空間變化微複製層14、及光感測器18中之一或多者可藉由光導、膜、鏡子、光學清透黏著劑、或其他光學路徑來光學耦接。在一些實例中，由光感測器18感測之光可係藉由光源照亮之樣本或物品透射或反射之光。光可包括可見光、紫外光、紅外光、或近紅外光波長中之一或多者、或任何其他波長。在到達光感測器18之前，光可由波長選擇濾光器12或空間變化微複製層14中之一或兩者透射或反射。
波長選擇濾光器12可具有光入射角相依光學頻帶。波長選擇濾光器12可具有選擇透射、反射、或散射頻帶中之一或多者。例如，波長選擇濾光器12可具有窄透射頻帶。在一些實例中，波長選擇濾光器12可包括具有預定角度偏移的干擾濾光器。例如，波長選擇濾光器12可包括邊緣濾光器、陷波濾鏡(notch filter)、或梳形濾光器(comb filter)。在一些實例中，波長選擇濾光器12可包括干涉濾光器，例如，MOF干涉濾光器、或大型雙折射光學元件干涉濾光器。干涉濾光器可包括干涉膜，該等干涉膜可包括無機層、有機層、各向同性層、及例如金屬/介電堆疊之混合。干涉濾光器可使用沉積(例如， 氣相、濺鍍、及原子層沉積)、共擠壓、或任何其他適宜技術來製造。在一些實例中，波長選擇濾光器12可包括MOF，例如，具有預定透射或反射頻帶之複數個光學層之多層介電堆疊。例如，複數個光學層之各個光學層可包括具有預定折射率之介電材料，並且在MOF之各別光學層之折射率之間的差異可產生預定光學頻帶。在一些實例中，MOF可包括聚合層、雙折射層、反射器、部分反射器、吸收染料、吸收顏料、有機材料、無機材料、各向同性材料、或各向異性材料中之一或多者。例如，層可經擠壓或共擠壓。波長選擇濾光器12可包括多層，各層具有預定折射率。在一些實例中，波長選擇濾光器12可包括相對高折射率(例如，具有大於約1.3、或約1.5之折射率)層。在一些實例中，波長選擇濾光器12可包括相對低折射率(例如，具有低於約1.3、或約1.5之折射率)層。與較低折射率層相比，較高折射率層可傾向於使光角度較少偏移。在一些實例中，較大角度偏移可增加與波長選擇濾光器12相關之光學波長頻帶廣度(breadth)。在一些實例中，波長選擇濾光器12可具有一或多個光學頻帶。例如，光學頻帶可包括反射頻帶、透射頻帶、窄頻帶、寬頻帶、可見光頻帶、近紅外光頻帶、通帶、或截止帶(stop band)中之一或多者。波長選擇濾光器12之一或多個光學頻帶(例如，透射或反射)可隨著入射光之光入射角改變。例如，與波長選擇濾光器相關之光學頻帶的一或更多個頻帶邊緣可隨著光之入射角偏移而偏移。例如，帶通窗之中心可從約當相對於在波長選擇濾光器12之表面上之法向軸之入射角為零時的第一波長偏移至於大於零之入射角的第二波長。因此，藉由改變光入射角，可 獲得不同光學頻帶。在一些實例中，波長選擇濾光器12具有相對窄光學頻帶，例如，具有由小於100nm、或小於50nm之頻寬分離之頻帶邊緣的光學頻帶。在一些實例中，波長選擇濾光器12具有相對寬光學頻帶，例如，具有由大於100nm、大於200nm、大於300nm、或大於500nm之頻寬分離之頻帶邊緣的光學頻帶。在一些實例中，波長選擇濾光器12可具有具有各別頻帶邊緣之一或更多個光學頻帶。
在一些實例中，波長選擇濾光器12可具有一或更多個光學區域，例如，第一光學區域12a、第二光學區域12b、第三光學區域12c、第四光學區域12d、及第五光學區域12e，如圖1A所示。在一些實例中，一或更多個光學區域可反射、或透射。例如，波長選擇濾光器12之至少一個光學區域可為反射區域。在一些實例中，波長選擇濾光器12之至少一個光學區域可為透射區域。在一些實例中，空間變化微複製層14可包括大於2、大於5、大於10、大於100、或大於1,000個區域。波長選擇濾光器12之各個光學區域可從空間變化微複製層14之對應預定區域接收光。在一些實例中，空間變化微複製層14可經組態以於第一預定入射角將光透射至波長選擇濾光器之第一光學區域12a，並且於第二預定入射角將光透射至波長選擇濾光器之第二光學區域12b。在一些實例，空間變化微複製層14可經組態以於複數個預定入射角之各別預定入射角將光透射至波長選擇濾光器12之複數個光學區域之各個光學區域。例如，複數個光學區域可包括第一及第二光學區域12a及12b，並且其中複數個預定入射角包含第一及第二預定入射角。在一些實例中，複數個預定入射角之各個預定入射角 可經組態以將波長選擇濾光器之角度相依光學頻帶偏移至複數個預定偏移頻帶之各別預定偏移頻帶。
為了於不同角度將光透射至波長選擇濾光器12，在一些實例中，空間變化微複製層14可包括複數個微複製特徵15。例如，複數個微複製特徵15可包括稜鏡、角度限制元件、或準直元件中之一或多者。在一些實例中，空間變化微複製層14可包括基材(未圖示)。例如，一或更多個微複製特徵15可經設置在基材表面上、或在基材體積內。在一些實例中，基材可實質上光學透明。在一些實例中，波長選擇濾光器12可作用為微複製特徵15之基材。微複製特徵15或基材可包括玻璃、聚合物、陶瓷、介電材料、或任何其他適宜光學材料。微複製特徵15可與基材共同製造、或可利用光學清透黏著劑附接至基材、或可以其他方式保持在基材上。在一些實例中，微複製特徵15可以預定圖案設置在基材上。在一些實例中，空間變化微複製層14可包括超過一個折射結構或微複製特徵之層。
微複製特徵15可具有預定幾何以偏移由微複製特徵15透射或反射之光束角度。例如，如圖1A所示，微複製特徵15可包括稜鏡、透鏡、柱狀透鏡元件、彎曲元件、圓形元件、或能夠偏移光入射角的任何其他適宜元件。微複製特徵15可對稱或不對稱於預定軸。微複製特徵15之各者可具有內部光學特徵，內部光學特徵可將入射在微複製特徵之表面上的光束角度改變為透射過之不同角度。例如，微複製特徵15之各者可界定內部光路徑角度，諸如稜鏡角度，其使光束角偏移達預定程度。在一些實例中，一或多個微複製特徵15可各別展 現在約0°與約90°之間的預定稜鏡面角度(相對於基材之稜鏡刻面傾斜)，例如，約0°、10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°、80°、90°、或任何其他適宜預定角度。在一些實例中，一或更多個微複製特徵15可各別展現在約0°與約180°之間的預定稜鏡頂角(在法向於表面之平面中由稜鏡頂點界定之角度)。取決於稜鏡面角或稜鏡頂角，該稜鏡可使入射光偏轉達不同角度。在一些實例中，一或更多個微複製特徵15可具有相同或不同折射率及相同或不同光偏移角度。在一些實例中，空間變化微複製層14包括至少兩個微複製特徵15，其等具有不同光偏移角度，例如，不同稜鏡角。因此，具有不同光偏移角之微複製特徵15可於不同角度將光透射至波長選擇濾光器12之不同區域。在一些實例中，複數個微複製特徵15之各微複製特徵可於各別預定入射角將光透射至各別光學區域。
在一些實例中，複數個微複製特徵15可包括複數個微複製特徵的子集(subplurality)。例如，如圖1A中所示，空間變化微複製層14可包括子集16a、16b、16c、16d、及16e。在一些實例中，空間變化微複製層14可包括大於2、大於5、大於10、大於100、大於1,000、或大於10,000個子集。微複製特徵16之各子集可於各別預定入射角將光透射至各別光學區域。例如，複數個微複製特徵15之各個各別微複製特徵可界定光偏移角度，該角度決定由各別微複製特徵透射至波長選擇濾光器12之各別光學區域的光之光入射角。
儘管上文描述了空間變化微複製層14及微複製特徵15，在一些實例中，空間變化微複製層14可由表面起伏層替代。例 如，表面起伏層可包括具有預定直徑或弛垂深度之複數個光學元件或珠粒。在一些實例中，表面起伏層可不為空間變化的，而為實質上空間均勻。在一些實例中，層14可包括空間變化折射結構，該折射結構包括折射結構15而非微複製特徵15。
在一些實例中，波長選擇濾光器12之各別光學區域可接收由空間變化微複製層14之各別子集或區域透射之光。例如，如圖1A所示，空間變化微複製層14之子集16a可於第一預定角將光透射至第一光學區域12a，並且空間變化微複製層14之子集16b可於第二預定角度將光透射至第二光學區域12b。在一些實例中，空間變化微複製層14之各個子集16a至16e可於各別預定角將光透射至光學區域12a-12e之各別光學區域。如上文論述，空間變化微複製層14可包括任何數量適宜的子集，並且波長選擇濾光器12可包括任何數量適宜光學區域。在一些實例中，光學區域之數量可係相同於、大於、或小於微複製特徵15之子集數量。例如，超過一個微複製特徵可將光透射至波長選擇濾光器12之相同光學區域，並且波長選擇濾光器12之多個光學區域可接收從微複製特徵15之相同微複製特徵或相同子集所透射之光。
在一些實例中，波長選擇層12可包括未偏移區域。例如，圖1B係包括實例濾光器之實例物品10b的概念示意側向橫截面圖。波長選擇層12之未偏移區域12e可不光學耦接至任何微複製特徵或空間變化微複製層14之任何區域。例如，波長選擇濾光器之未偏移區域12e可經阻態以接收非經由空間變化微複製層14透射之光。
在一些實例中，空間變化微複製層14可包括一或多個平坦化區域。例如，圖1C係包括實例濾光器之實例物品10c的概念示意側向橫截面圖。在圖1C所示之實例中，空間變化微複製層14可包括平坦化區域24a。平坦化區域24a可經組態以將光透射至波長選擇膜12，而不實質上改變入射角。在一些實例中，平坦化區域24a可包括在空間變化微複製層14之目標區域上之光學材料的實質上平坦沉積以平坦化目標區域。例如，在平坦化之前，目標區域可展現至少一些微複製特徵15，或可不展現微複製特徵。在平坦化之後，目標區域可包括埋置在平坦化材料中之至少一些微複製特徵15以使得其等無法有效地實質上改變入射光，例如，因為平坦化材料之折射率可匹配至少一些微複製特徵15之折射率。在一些實例中，平坦化材料之折射率可不匹配微複製特徵15之折射率。一或多個平坦化區域可跨過空間變化微複製層14之二維表面區域延伸。例如，圖1D係包括實例濾光器之實例物品10d的概念示意俯視圖。如圖1D所示，在一些實例中，平坦化區域24a、及第二平坦化區域24b可各別地跨過預定表面區域延伸。在一些實例中，微複製特徵15之子集可跨過空間變化微複製層14之各別預定表面區域延伸。例如，圖1E係包括實例濾光器之實例物品10e的概念示意俯視圖。如圖1E所示，在一些實例中，子集16a、16b、及16c可跨過光學耦接至波長選擇濾光器12之預定區域各別地延伸，而波長選擇濾光器12之區域未光學耦接至空間變化微複製層14之任何區域。
在一些實例中，物品10a至10e可進一步包括光譜選擇吸收器，例如，染料或顏料。光譜選擇吸收器可在均勻層中施加或作為預定圖案施加至預定選擇之表面或在波長選擇濾光器12、空間變化微複製層14，微複製特徵15，黏著劑之一或兩者之主體內，在基材、或任何其他層中。
根據方程式NO.1，在實例物品中之空間變化微複製層14可使內部光傳播角度θ增加至大於平坦表面之內部傳播角度(θ平坦)，並且小於內部臨界角度(θ臨界)。
θ平坦<θ<θ臨界 方程式NO.1
另外，在空間變化微複製層14中之微複製特徵15可藉由改變在下層濾光器上之入射光角度而偏移波長，其可具有由方程式NO.2表徵之角度偏移，其中θ係入射角，λ-θ係於角度θ之所得波長，λ0係於法向入射之中心波長，n0係入射介質折射率，並且nf=有效濾光器折射率。
λθ<λ0(1-n0/nf(sin2 θ))1/2 方程式NO.2
因此，濾光器通過波長可藉由光學耦接空間變化微複製層14與波長選擇濾光器12來偏移，由於空間變化微複製層14可改變入射角。在一些實例中，空間變化微複製層14可在波長選擇濾光器12中於超臨界角度引入光。另外，在一些實例中，空間變化微複製層14可於不同區域或位置將入射角改變至不同度數，因此與空間變化微 複製層14組合之波長選擇濾光器12可於不同區域呈現不同濾光器通過波長。例如，空間變化微複製層14可設置成相鄰於波長選擇濾光器12以限制隨角度變化之濾光器頻帶偏移，改變帶通角度開始位置或範圍，於不同位置處提供不同光譜回應，並且在波長選擇濾光器12之面積上產生頻帶邊緣特性之二維變化。
由此，除了製造後調整波長選擇濾光器12之外，根據本揭露之實例物品可提供空間變化濾光器，該空間變化濾光器於不同區域展現不同光學性質。另外，根據本揭露之實例分光光度計可包括設置成相鄰於光感測器18的空間變化濾光器，以使得該濾光器將於不同區域之不同波長或波長頻帶之光透射至不同像素、感測器元件、或感測器之感測器區域上。根據本揭露之實例物品及技術可用於超光譜成像、或擷取光譜或光源影像二者。因此，感測器之各別像素之活化或信號強度可對應於在入射於分光光度計上之光內的特定波長或波長頻帶之強度。例如，光學干涉濾光器之內在角度分散可藉由結合濾光器與適當感測器而用於光譜分析。這可用以影響信號雜音比、角靈敏度、並實現多功能感測器。此影響可有用於裝飾及節能層壓窗膜並且用於諸如血液分析及相關生物統計學之感測器應用。修改之濾光器可用以在不需要透鏡之情況下控制膜格式的單波長LED之角度發射。
因此，在一些實例中，波長選擇濾光器12可於第一光入射角具有第一頻帶邊緣，並且複數個微複製特徵15中之至少一個微複製特徵可經組態以於第一光入射角將光透射至波長選擇濾光器12之第一區域。在一些實例中，微複製特徵15之子集之至少第一子集可包 括至少一個微複製特徵，並且微複製特徵15之第一子集之各個微複製特徵可經組態以於第一光入射角將光透射至波長選擇濾光器12之第一區域。在一些實例中，波長選擇濾光器可於第二光入射角具有第二頻帶邊緣，並且微複製特徵之第二子集之各個微複製特徵可經組態以於第二光入射角將光透射至波長選擇膜12之第二區域。
由波長選擇濾光器12透射或從其反射(例如，由波長選擇濾光器12之一或多個光學區域透射或從其反射)之光可由光感測器18感測。例如，如圖1A所示，光感測器18可包括複數個感測元件18a、18b、18c、18d、及18e。一或更多個感測元件可經組態以感測預定波長，例如，在可見光、紫外光、紅外光、或近紅外光光譜、或其組合中之預定窄或寬波長頻帶。在一些實例中，光感測器18之複數個感測元件之各個感測元件可經組態以感測從波長選擇膜12之複數個光學區域之至少一個光學區域接收(例如，透射或反射)的光。例如，如圖1A所示，第一感測元件18a可感測由第一光學區域12a透射之光，第二感測元件18a可感測由第二光學區域12b透射之光，第三感測元件18c可感測由第三光學區域12c透射之光，第四感測元件18d可感測由第四光學區域12d透射之光，並且第五感測元件18e可感測由第三光學區域12e透射之光。在一些實例中，光感測器18可包括感測器陣列，例如，互補金屬氧化物半導體(complementary metal-oxide semiconductor；CMOS)或電荷耦合裝置(charge-coupled device；CCD)陣列感測器。在一些實例中，光感測器18可包括包含二或更多個獨立感測器的陣列。在一些實例中，光感測器18之至少一個感測元 件可接收未從波長選擇濾光器12接收之光，並且可從周圍環境或從空間變化微複製層14直接接收。在一些實例中，光感測器18之複數個感測元件之至少一個感測元件可經組態以感測從波長選擇濾光器12之至少一個光學區域反射之光。在一些實例中，光感測器18之複數個感測元件之至少一個感測元件可經組態以感測由波長選擇濾光器12之至少一個光學區域透射之光。光感測器18可經組態以將指示藉由各別感測器元件所感測之光量值或強度的電子信號透射至例如運算裝置。在一些實例中，電子元件可包括光感測器18，例如，個人運算裝置、膝上型電腦、桌上型電腦、蜂巢式電話、照相機、外部或內部汽車組件、醫療裝置、顏色分析器、日光感測器、分子分析儀、或手持電子裝置。
而在圖1A所示之實例物品10a中，光感測器18相鄰於波長選擇層12，在一些實例中，光感測器18可放置或設置成與波長選擇層12相對地分離或遠離波長選擇層12。例如，其他層可在光感測器18與波長選擇層12之間設置。在一些實例中，光感測器18可光學耦接至波長選擇層12以接收經過波長選擇層12之光。在一些實例中，光感測器18可光學耦接至波長選擇層12以接收從波長選擇層12表面反射之光。例如，復歸反射層或復歸反射器可於遠離空間變化微複製層14之表面設置成相鄰於波長選擇層12。來自光源之光可經過空間變化微複製層14及波長選擇層12二者透射，並且由復歸反射層反射至光感測器18。在一些實例中，在透射通過物品10a至10e之前，來自光源之光可透射通過樣本樣品。在一些實例中，光源及光感 測器18可放置成彼此相鄰使得由復歸反射器反射之來自光源之光沿著實質上相同光學路徑返回光源。在一些實例中，空間變化微複製層14可包括預定圖案，該預定圖案經組態以最終將預定反射之影像圖案反射至光感測器18。例如，光感測器18可偵測來自不同空間變化微複製層14的不同光譜圖案。因此，在一些實例中，空間變化微複製層14可呈現識別或資訊標籤，例如，光譜條碼。在一些實例中，光感測器18可感測光譜條碼且經感測之光譜符號可匹配於與各別光譜符號相關之元件表之元件。
在一些實例中，上文所述之實例物品可用以執行實例技術。例如，實例技術可包括利用光源照亮樣本以獲得特性光。實例技術可包括使特性光穿過光學耦接至波長選擇濾光器的空間變化微複製層以於複數個入射角之各別入射角將經過濾之特性光透射至波長選擇濾光器之複數個區域之各區域。各個各別入射角可與複數個窄頻帶之已知窄頻帶相關。實例技術可包括於複數個感測器元件之各別感測器元件處感測由波長選擇濾光器之各個各別區域透射的經過濾之特性光之各別強度。實例技術可包括藉由曲線擬合各經感測之各別強度與已知參考光譜來比較由複數個感測器元件感測的經過濾之特性光譜與相關於一物種之已知參考光譜。曲線擬合可包括將各經感測之各別強度與和各別窄頻帶相關之各別期望強度匹配，該各別窄頻帶與透射各別強度的經過濾之特性光的各別區域相關。儘管上文描述了感測強度及基於強度之曲線擬合，在一些實例中，實例技術可包括感測光譜特徵 (如峰或頻帶邊緣)及基於各別期望光譜特徵之曲線擬合。實例技術可包括基於該比較而判定物種在樣本中之存在。
實例技術可包括利用寬頻帶光源照亮樣本以獲得特性光。實例技術可包括使特性光穿過濾光器以於複數個預定角之各個各別預定角將經過濾之特性光透射至寬頻帶感測器。實例技術可包括藉由感測於各個各別預定角透射之經過濾之特性光的各別強度來判定在經過濾之特性光的角度空間中的累積光譜功率分佈。實例技術可包括基於濾光器之頻帶邊緣之角度色散而將在角度空間中之累積光譜功率分佈轉換為在波長空間中之累積光譜功率分佈。實例技術可包括藉由判定在波長空間中之累積光譜功率分佈之數學導數來判定經過濾之特性光的光譜功率分佈。實例技術可包括將光譜功率分佈與一物種之已知參考光譜功率分佈比較。在一些實例中，實例技術可包括比較第一光譜功率分佈與第二光譜功率分佈。例如第一及第二光譜功率分佈中之一者或兩者可由照亮一或更多個樣本判定。實例技術可包括基於該比較而判定物種在樣本中之存在。
根據本揭露之實例物品及技術可用於在近紫外光、可見光、及近紅外光(InfraRed；IR)，從約300nm至2000nm之範圍中的光譜分析中。例如，可進行食物、植物、體內生物材料(實例皮膚)或醫療樣本之分析。顏色分析及識別(項目、個人、安全錐體/號誌、或另一物品之顏色分析及識別)可基於其光譜符號進行。
本揭露中所述的技術可至少部分在硬體、軟體、韌體、雲端、或其任何組合中實施。例如，所述技術之各種態樣可在一或多 個處理器內實施，包括一或多個微處理器、數位信號處理器(DSP)、特殊應用積體電路(ASIC)、現場可程式化閘極陣列(FPGA)、或任何其他等效積體或離散邏輯電路系統，以及此類組件之任何組合。術語「處理器(processor)」或「處理電路系統(processing circuitry)」大致上可指任何前述邏輯電路系統，單獨或與其他邏輯電路系統組合，或任何其他等效電路系統。包括硬體之控制單元亦可進行本揭露之技術中之一或多者。
此硬體、軟體、及韌體可在相同元件內或在不同元件內實施以支援本揭露中所述之各種技術。此外，任何所述單元、模組或組件可一起實施或分離實施為離散但交互運作之邏輯裝置。將不同特徵描述為模組或單元意欲強調不同的功能態樣並且並非必然暗示此等模組或單元必須由不同硬體、韌體、或軟體組件來實現。而是，與一或更多個模組或單元相關之功能性可藉由不同硬體、韌體、或軟體組件執行，或在共同或不同硬體、韌體、或軟體組件內整合。
本揭露中所述之技術亦可在含有指令之電腦系統可讀媒體(諸如電腦系統可讀儲存媒體)中實施或編碼。在包括電腦系統可讀儲存媒體之電腦系統可讀媒體中嵌入或編碼之指令可使一或更多個可程式化處理器或其他處理機器來實施一或更多個本文所述之技術，諸如當包括或編碼在電腦系統可讀媒體中之指令由一或更多個處理器執行時。電腦系統可讀儲存媒體可包括隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、可程式化唯讀記憶體(PROM)、可抹除可程式化唯讀記憶體(EPROM)、電子可抹除可程式化唯讀記憶體(EEPROM)、快閃 記憶體、硬碟、唯讀光碟(Compact Disk-Read Only Memory；CD-ROM)、軟碟、錄音帶、磁性媒體、光學媒體、或其他電腦系統可讀媒體。在一些實例中，製造物品可包含一或多個電腦系統可讀儲存媒體。
根據本揭露提供之實例物品及技術將藉由下列的非限制性實例來說明。
實例 實例1
建立具有窄透射頻帶之MOF帶通濾光器之反射率及透射率。圖2A係圖示不具有微複製層之實例濾光器30之側視圖的概念示意圖。圖2B係圖示圖2A之實例濾光器30之透視圖的概念示意圖。如在圖2A中可見，信號光34到達濾光器30之表面32。圖2C係呈現針對圖2A之濾光器30的反射率隨極角及波長變化的圖表。圖2D係呈現針對圖2A之濾光器30的透射率隨極角及波長變化的圖表。如在圖2C及圖2D中可見，在軸上(相對於在表面32上之法向軸的入射角零)，濾光器30具有約700nm之窄帶通窗。然而，隨著濾光器30傾斜，或信號光34之入射角改變，帶通窗之中心偏移，例如，於60°之入射角至約600nm。因此，藉由傾斜濾光器30及/或改變信號光34之入射角，以單個光學元件達成不同帶通光譜。
實例2
建立帶有準直結構層之具有窄透射頻帶的MOF帶通濾光器之反射率及透射率。圖3A係圖示包括準直結構36之濾光器30之分解側視圖的概念示意圖。圖3B係圖示圖3A之濾光器30之透視圖的概念示意圖。準直元件，例如，具有預定形狀(例如，半柱狀透鏡形狀)之複數個準直結構36經設置在信號光34之光源與濾光器30之表面32之間。準直結構將信號光34準直為在表面32上於實質上相同角度範圍入射之準直光38，不論準直結構36上之信號光34之入射角為何。於0°與90°之間的角度入射之光經準直為於0°與30°之間的角度的光。圖3C係呈現針對具有準直結構36之濾光器30的反射率隨極角及波長變化的圖。圖3D係呈現針對具有準直結構36之濾光器30的透射率隨極角及波長變化的圖。準直結構36可經定形狀，例如，為高折射率(n=2.0)玻璃透鏡以將入射至濾光器30之表面32上的角度範圍非常有效地減小到濾光器30之回應變得非常角度不敏感之程度，如在圖3C及圖3D中所見。例如，不同於在實例1中觀察到之100nm頻帶轉移，在存在準直結構36時頻帶轉移顯著較低。
實例3
可替代地，與如在實例2中之準直光不同，將高折射率表面結構(例如，去準直結構)光學耦接至濾光器30係用以增強濾光器30之角度色散。圖4A係圖示包括去準直結構42之濾光器30之分解側視圖的概念示意圖。圖4B係圖示圖4A之實例濾光器之透視圖的概念示意圖。去準直元件(例如，具有預定形狀，例如半柱狀透鏡形 狀之複數個準直結構42)經設置在信號光34之光源與濾光器30之表面32之間。去準直結構42將信號光34去準直為去準直光44，該去準直光以相對於在去準直結構42上信號光34之入射角之實質上發散的角度入射在表面32上。例如，去準直結構42注入超過折射限制之高角度光。圖4C係呈現針對具有去準直結構42之濾光器30的反射率隨極角及波長變化的圖表。圖4D係呈現針對具有去準直結構42之濾光器30的透射率隨極角及波長變化的圖表。如在圖4C及圖4D中可見，與實例1及實例2之偏移相比，窄通帶偏移至較大量值，例如，從在軸上(入射角0)之700nm至在空氣中於40°入射角之400nm。因此，回應於入射角改變，頻帶偏移增加。
實例4
單個窄帶通濾光器用於光譜分析以藉由以下而區分血紅素(Hb)與氧血紅素(HbO2)，藉由表徵由測試樣本誘發之消光光譜形狀、藉由將來自個別窄光譜頻帶之光譜(各個個別窄光譜頻帶對應於不同入射角)結合為一個光譜。已知光譜之光源照亮測試樣本。反射或透射之光譜使用包括像素陣列之感測器來表徵，各個像素包括感測元件、單個窄頻帶反射器及具有範圍在0°至80°之間之稜鏡面角(相對於基材的稜鏡平面之傾斜)的高折射率(n=1.65)稜鏡結構。未過濾之像素亦用以測量參考光譜。圖5A至圖10D圖示針對各個像素之濾光器回應及測量信號，假設輸入角之預定範圍係20°至40°。
圖5A係經過包括包括0°稜鏡之微複製特徵之濾光器的光色散的概念示意圖。圖5B係呈現針對圖5A之實例濾光器的隨極角及波長變化的反射率圖表。圖5C係比較5A之濾光器之光譜與樣本之參考光譜的圖表。圖5D係呈現經過圖5A之實例濾光器過濾之信號光譜的圖表。圖6A係經過包括微複製特徵之實例濾光器之光色散的概念示意圖，該等微複製特徵包括20°稜鏡。圖6B係呈現針對圖6A之實例濾光器的隨極角及波長變化的反射率圖表。圖6C係比較7A之濾光器之光譜與樣本之參考光譜的圖表。圖6D係呈現經過圖6A之實例濾光器過濾之信號光譜的圖表。圖7A係經過包括微複製特徵之實例濾光器之光色散的概念示意圖，該等微複製特徵包括40°稜鏡。圖7B係呈現針對圖7A之實例濾光器的隨極角及波長變化的反射率圖表。圖7C係比較7A之濾光器之光譜與樣本之參考光譜的圖表。圖7D係呈現經過圖7A之實例濾光器過濾之信號光譜的圖表。圖8A係經過包括微複製特徵之實例濾光器之光色散的概念示意圖，該等微複製特徵包括60°稜鏡。圖8B係呈現針對圖8A之實例濾光器的隨極角及波長變化的反射率圖表。圖8C係比較8A之濾光器之光譜與樣本之參考光譜的圖表。圖8D係呈現經過圖8A之實例濾光器過濾之信號光譜的圖表。圖9A係經過包括微複製特徵之實例濾光器之光色散的概念示意圖，該等微複製特徵包括70°稜鏡。圖9B係呈現針對圖9A之實例濾光器的隨極角及波長變化的反射率圖表。圖9C係比較9A之濾光器之光譜與樣本之參考光譜的圖表。圖9D係呈現經過圖9A之實例濾光器過濾之信號光譜的圖表。圖10A係經過包括微複製特徵之實例濾光器 之光色散的概念示意圖，該等微複製特徵包括80°稜鏡。圖10B係呈現針對圖10A之實例濾光器的隨極角及波長變化的反射率圖表。圖10C係比較10A之濾光器之光譜與樣本之參考光譜的圖表。圖10D係呈現經過圖10A之實例濾光器過濾之信號光譜的圖表。
如在圖5A至圖10D中看到，由於藉由具有不同稜鏡角之稜鏡將在濾光器表面上之入射角改變至不同程度，通帶展現偏移，並且濾光器回應展現一偏移。例如，在濾光器回應光譜中的峰從0°稜鏡之約900nm偏移至80°稜鏡之約550nm，以及中值針對具有在0與80°之間的稜鏡角之稜鏡偏移。
結合此等光譜以獲得表示樣本光學回應之光譜。圖11A係呈現針對穿過包括血紅素(Hb)之樣本的光，藉由結合來自圖5A至圖10A之實例濾光器的信號所獲得之光譜的圖表。圖11B係呈現針對穿過包括氧血紅素(HbO2)之樣本的光，藉由結合來自圖5A至圖10A之實例濾光器的信號所獲得之光譜的圖表。圖11A及圖11B圖示針對Hb及HbO2測量之光譜，各者由對應於上文所示之6個稜鏡角度的6個資料點組成，並且將該等測量之光譜與其已知消光光譜比較。如在圖11A中可見，於各別稜鏡角測量之資料點實質上與針對Hb之已知曲線對準，指示準確識別了Hb。相比之下，如在圖11B中可見，於各別稜鏡角測量之資料點實質上與針對Hb02之已知曲線對準，指示準確識別了Hb02。因此，藉由結合經由對應於不同入射角之各種像素所獲得之資訊，重建測量信號之光譜形狀，實現與用於識別的已知資料庫之比較。因此，Hb與HbO2不同。
實例5
單個窄帶通濾光器用於光譜分析以藉由持續記錄隨角度變化之信號以獲得隨著波長變化之累積功率分佈函數來識別包括葉綠素a、葉綠素b、及β胡蘿蔔素之樣本組成。不同於其中使用移動窄頻帶濾光器直接測量光譜資訊的實例5之實例，現在處理測量之信號以提取所要光譜特性。GBO(大型雙折射光學元件)干涉濾光器係用以透射軸上所有可見波長及阻斷超過80°入射角之所有可見波長，於全部角度並且針對全部偏振維持高反射率。圖12A係呈現針對實例GBO濾光器的反射率隨極角及波長變化的圖表。圖12B係呈現針對實例GBO濾光器的隨極角及波長變化的透射率圖表。由於濾光器之組成材料之內在吸收，於所有角度針對小於約420nm之波長的透射率(未圖示)係低的。濾光器係用以獲得針對穿過樣本之光的隨入射角變化之累積光譜功率分佈，其經數學轉化以實現與葉綠素a、β胡蘿蔔素、及葉綠素b之已知吸收光譜比較。
圖13A係呈現葉綠素a、β胡蘿蔔素、及葉綠素b之已知各別吸收光譜的圖表。測試樣本之實際組成係50-30-20(β胡蘿蔔素、葉綠素a、及葉綠素b)。上文所述之寬頻帶光源、寬頻帶感測器、及邊緣濾光器，持續記錄隨角度變化的來自樣本之信號，表示隨角度變化之累積功率分佈函數。圖13B係呈現針對藉由圖12A之具有光學特性之GBO濾光器過濾之穿過包括葉綠素a、β-胡蘿蔔素、及葉綠素b之樣本組成物之光的累積光譜功率分佈隨入射角變化的圖表。 測量之信號在圖13B中圖示並且如期望(來自濾光器之透射特性)從0°至80°單調遞減。可容易測量或計算的濾光器之頻帶邊緣之角度色散係用以將資料從角度轉換至波長空間，因此測量之信號表示隨波長變化之累積功率分佈函數。藉由採用此信號之導數，計算信號之光譜功率分佈(SPD)。使用邊緣濾光器之角度色散將x軸從角度轉換至波長，採用導數以導出圖13C所示之測量光譜。圖13C係呈現隨藉由數學轉換圖13B之圖表所獲得之波長變化的光譜功率分佈圖表。在圖13C中之「信號(signal)」曲線係混合物之參考光譜。「測量(measured)」之曲線係藉由採用SPD之導數獲得的曲線，且「推測(inferred)」曲線係藉由最佳匹配混合模型(3個組成光譜特性之混合)與「測量」之曲線來獲得。
最後，最小平方擬合演算法係用以判定最佳匹配圖13C所示之測量光譜的三個組成光譜之組成。推測該組成等於55：38：7。
實例6
使用3M微複製膜(TRAF II)之MOF波長偏移。圖14係實例物品的照片，該物品包括實例濾光器，該實例濾光器包括微複製特徵及基材。使用具有CM500膜之AmScope Md500成像感測器獲得相片。感測器之整個蓋玻璃係由CM500膜覆蓋，該膜藉由可移除雙面黏性膠帶(「用於安裝之Scotch Restickable Tab」)固持至玻璃。在影像中外部分係平坦的，其上不具有微複製材料。內部分具有TRAF II 68度膜，其中稜鏡背對感測器。
在由具有3W CREE白色LED之Hausbell手電筒發射的白光下拍攝一個照片，該手電筒由單個鹼性AA電池供電。將手電筒之焦距設定為寬角度。各個照片之曝光時間係0.977ms，增益為零。啟用自動白光平衡。顏色調節係全部處於用於AmScope軟體之預設值，如同其他設定一樣。
清楚地展示顏色偏移效應。在白光下，膜顯示為從紫色至綠色之偏移顏色。在紅色過濾光下，膜顯示為從洋紅色/紅色至藍色/綠色之偏移。歸因於膜不與成像感測器接觸而是與蓋玻璃接觸，亦可看到暗影區域。
已描述了本發明的多種實施例。此等及其他實例係在以下申請專利範圍的範疇內。
10a‧‧‧實例物品
12‧‧‧波長選擇濾光器
12a‧‧‧第一光學區域
12b‧‧‧第二光學區域
12c‧‧‧第三光學區域
12d‧‧‧第四光學區域
12e‧‧‧第五光學區域
14‧‧‧空間變化微複製層
15‧‧‧微複製特徵
16a‧‧‧子集
16b‧‧‧子集
16c‧‧‧子集
16d‧‧‧子集
16e‧‧‧子集
18‧‧‧光感測器
18a‧‧‧感測元件
18b‧‧‧感測元件
18c‧‧‧感測元件
18d‧‧‧感測元件
18e‧‧‧感測元件

Claims (26)

  1. 一種物品，其包含：一波長選擇濾光器，其具有一光入射角相依之光學頻帶；及一空間變化微複製層，其光學耦接至該波長選擇濾光器，其中該空間變化微複製層經組態以於一第一預定入射角將光透射至該波長選擇濾光器之一第一光學區域，並且於一第二預定入射角將光透射至該波長選擇濾光器之一第二光學區域。
  2. 如請求項1之物品，其中該空間變化微複製層經組態以於複數個預定入射角中之一各別預定入射角將光透射至該波長選擇濾光器之複數個光學區域之各個光學區域，其中該複數個光學區域包含該等第一及第二光學區域，並且其中該複數個預定入射角包含該等第一及第二預定入射角。
  3. 如請求項1之物品，其中該複數個預定入射角中之各個預定入射角經組態以使該波長選擇濾光器之該角度相依光學頻帶偏移至複數個預定偏移頻帶之一各別預定偏移頻帶。
  4. 如請求項2或3之物品，其中該空間變化微複製層包含複數個微複製特徵，其中該複數個微複製特徵之各個微複製特徵於該各別預定入射角將光透射至一各別光學區域。
  5. 如請求項4之物品，其中該複數個微複製特徵包含複數個微複製特徵之子集(subplurality)，其中微複製特徵之各個子集於該各別預定入射角將光透射至該各別光學區域。
  6. 如請求項1至5中任一項之物品，其中該複數個微複製特徵之各個各別微複製特徵界定一光彎曲角，該光彎曲角決定由該各別微複製特徵透射至該波長選擇濾光器之該各別光學區域的光之該光入射角。
  7. 如請求項1至6中任一項之物品，其中該複數個微複製特徵中之各個 微複製特徵包含一稜鏡、一角度限制元件、或一準直元件中之一或多者。
  8. 如請求項1至7中任一項之物品，其中該波長選擇濾光器之至少一未偏移區域經組態以接收未經過該空間變化微複製層透射之光。
  9. 如請求項1至8中任一項之物品，其中該微複製層包含一平坦化區域，該平坦化區域經組態以將光透射至該波長選擇膜而不實質上改變該入射角。
  10. 如請求項1至9中任一項之物品，其中該波長選擇濾光器包含一多層光學膜。
  11. 如請求項10之物品，其中該多層光學膜包含一干涉膜。
  12. 如請求項1至11中任一項之物品，其中該複數個光學區域包含至少一個反射區域。
  13. 如請求項1至12中任一項之物品，其中該複數個光學區域包含至少一個透射區域。
  14. 如請求項1至13中任一項之物品，其進一步包含一光感測器，該光感測器光學耦接至該波長選擇濾光器，其中該光感測器包含複數個感測元件，其中該複數個感測元件中之各個感測元件經組態以感測來自該波長選擇膜之該複數個光學區域之至少一個光學區域的光。
  15. 如請求項14之物品，其中該複數個感測元件之至少一個感測元件經組態以感測從該至少一個光學區域反射的光。
  16. 如請求項14之物品，其中該複數個感測元件之至少一個感測元件經組態以感測由該至少一個光學區域透射的光。
  17. 如請求項1至16中任一項之物品，其中該光學頻帶包含一反射頻帶、一透射頻帶、一窄頻帶、一寬頻帶、一可見光頻帶、一近紅外光頻帶、一通帶、或一截止帶(stop band)中之一或多者。
  18. 一種物品，其包含： 一波長選擇濾光器，其於一第一光入射角具有一第一頻帶邊緣；及一空間變化微複製層，其光學耦接至該波長選擇濾光器，其中該空間變化微複製層包含複數個微複製特徵，其中該複數個微複製特徵中之至少一個微複製特徵經組態以於該第一光入射角將光透射至該波長選擇濾光器之一第一區域。
  19. 如請求項18之物品，其中該複數個微複製特徵包含複數個微複製特徵之子集，其中微複製特徵之該等子集之至少一第一子集包含該至少一個微複製特徵，且其中微複製特徵之該第一子集之各個微複製特徵經組態以於該第一光入射角將光透射至該波長選擇濾光器之該第一區域。
  20. 如請求項18或19之物品，其中該波長選擇濾光器於一第二光入射角具有一第二頻帶邊緣，其中該複數個微複製特徵包含微複製特徵之該等子集之至少一第二子集，並且其中微複製特徵之該第二子集之各個微複製特徵經組態以於該第二光入射角將光透射至該波長選擇膜之一第二區域。
  21. 如請求項18至20中任一項之物品，其中該波長選擇濾光器包含一邊緣濾光器、一陷波濾鏡(notch filter)、或一梳形濾光器(comb filter)中之一或多者。
  22. 如請求項18至21中任一項之物品，其中該波長選擇濾光器包含一偏振濾光器或一非偏振濾光器。
  23. 一種技術，其包含：利用一光源照亮一樣本以獲得一特性光；使該特性光穿過光學耦接至一波長選擇濾光器的一空間變化微複製層，以於複數個入射角之一各別入射角將經過濾之特性光透射至該波長選擇濾光器之複數個區域之各個區域，各個各別入射角與複 數個窄頻帶之一已知窄頻帶相關；於複數個感測器元件之一各別感測器元件處感測由該波長選擇濾光器之各個各別區域透射的該經過濾之特性光之各別強度；及藉由曲線擬合各個經感測之各別強度與和一物種相關的一已知參考光譜來將由該複數個感測器元件所感測的該經過濾之特性光譜與該已知參考光譜比較，其中該曲線擬合包含將各個經感測之各別強度與和該各別窄頻帶相關之一各別期望強度匹配，該各別窄頻帶與透射該經過濾之特性光之該各別強度的該各別區域相關；及基於該比較而判定該物種在該樣本中之存在。
  24. 一種技術，其包含：利用一寬頻帶光源照亮一樣本以獲得一特性光；使該特性光穿過一濾光器以於複數個預定角之各個各別預定角將經過濾之特性光透射至一寬頻帶感測器；藉由感測於各個各別預定角透射的該經過濾之特性光之各別強度來判定在該經過濾之特性光之一角度空間中的一累積光譜功率分佈；基於該濾光器之一頻帶邊緣之該角度色散而將在角度空間中之該累積光譜功率分佈轉換為在波長空間中之一累積光譜功率分佈；藉由判定在波長空間中之該累積光譜功率分佈之一數學導數來判定該經過濾之特性光的一光譜功率分佈；將該光譜功率分佈與一物種之一已知參考光譜功率分佈比較；及基於該比較而判定該物種在該樣本中之存在。
  25. 一種物品，其包含：一波長選擇濾光器，其具有一光入射角相依之光學頻帶；及一空間變化折射結構層，其光學耦接至該波長選擇濾光器，其中該空間變化折射層經組態以於一第一預定入射角將光透射至該波長 選擇濾光器之一第一光學區域，並且於一第二預定入射角將光透射至該波長選擇濾光器之一第二光學區域。
  26. 如請求項25之物品，其中該第一預定入射角及該第二預定入射角中之至少一者係一超臨界角。
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