TWI832911B - 電潤濕光學裝置 - Google Patents
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Abstract
選擇性的光學快門可包括第一窗口、第二窗口及設置在第一窗口和第二窗口之間的腔。可在光學快門的光路上佈置過濾器，從而過濾器阻擋紫外線（UV）光或紅外線（IR）光之一者，並使可見光中的每一者及UV光或IR光中之另一者通過。第一液體和第二液體可設置在腔內。第一液體和第二液體可基本上彼此不混溶，從而在第一液體和第二液體之間形成液體界面。可藉由電潤濕而可調節液體界面，以選擇性地使可見光或UV光或IR光中之另一者通過。
Description
根據專利法，本申請案主張2018年10月18日所申請之美國臨時專利申請案第62/747,304號的優先權的權益，其內容藉由引用之方式整體併入本文中。
本揭露係關於光學裝置；且更具體而言，係關於包括藉由電潤濕而可調節的液體界面的光學裝置。
基於電潤濕的光學裝置一般包括設置在腔室內的兩種不混溶的液體。改變液體所經受的電場可改變液體之一者相對於腔室壁的潤濕性，從而改變在兩種液體之間形成的彎月面的形狀。
本文揭露了包括藉由電潤濕而可調節的液體界面的光學裝置。
本文揭露了一種光學裝置，其包括第一窗口、第二窗口及設置在第一窗口和第二窗口之間的腔。第一液體和第二液體可設置在腔內。第一液體和第二液體可基本上彼此不混溶，從而在第一液體和第二液體之間形成液體界面。共通電極可與第一液體電連通。驅動電極可設置在腔的側壁上且與第一液體和第二液體絕緣。第一液體可使第一波長帶內的電磁輻射衰減。第二液體可使與第一波長帶不同的第二波長帶內的電磁輻射衰減。當在從光學裝置的物體側朝向光學裝置的圖像側的方向上使圖像輻射穿過光學裝置時，調節共通電極和驅動電極之間的電壓差可導致液體界面之（a）第一位置與（b）第二位置之間的移動；在（a）第一位置中，光學裝置阻擋落入第一波長帶內的圖像輻射的第一部分和落入第二波長帶內的圖像輻射的第二部分中的每一者，或使落入第一波長帶內的圖像輻射的第一部分和落入第二波長帶內的圖像輻射的第二部分中的每一者通過，及在（b）第二位置中，光學裝置阻擋落入第一波長帶內的圖像輻射的第一部分或落入第二波長帶內的圖像輻射的第二部分中的一者，及使落入第一波長帶內的圖像輻射的第一部分或落入第二波長帶內的圖像輻射的第二部分中的另一者通過。此種光學裝置可作為如本文所述的波長選擇光學快門。
本文揭露了一種選擇性的光學快門，其包括第一窗口、第二窗口及設置在第一窗口和第二窗口之間的腔。第一液體和第二液體可設置在腔內。第一液體和第二液體可基本上彼此不混溶，從而在第一液體和第二液體之間形成液體界面。可藉由在（a）第一位置及（b）第二位置之間進行電潤濕來調節液體界面，在（a）第一位置中光學裝置使可見光通過並阻擋紫外線（UV）光和紅外（IR）光中之每一者，及在（b）第二位置中，光學裝置使可見光和UV光或IR光中的一者通過，並阻擋UV光或IR光中的另一者。
本文揭露了一種選擇性光學快門，其包括第一窗口、第二窗口及設置在第一窗口和第二窗口之間的腔。可在光學快門的光路上設置過濾器，從而過濾器阻擋紫外線（UV）光或紅外線（IR）光中之一者，並使可見光及UV光或IR光中的另一者中之每一者通過。第一液體和第二液體可設置在腔內。第一液體和第二液體可基本上彼此不混溶，從而在第一液體和第二液體之間形成液體界面。可藉由電潤濕來調節液體界面，以選擇性地使可見光或UV光或IR光中的另一者通過。
應該理解，前文的一般描述和下文的詳細描述都僅是示例性的，且旨在提供概述或框架，以理解所要求保護的標的之性質和特徵。包括附圖以提供進一步的理解，且附圖被併入本說明書中並構成本說明書的一部分。附圖示出了一或多個實施例，且與說明書一起用於解釋各種實施例的原理和操作。
現在將詳細參考附圖中示出的示例性實施例。盡可能在所有附圖中將使用相同的元件符號來指代相同或相似的部分。附圖中的部件不必按比例繪製，而是將重點放在示出示例性實施例的原理上。
包括範圍端點在內的數值在本文中可表示為以術語「約」、「近似」等開頭的近似值。在這種情況下，其他實施例包括特定的數值。不管數值是否表示為近似值，本揭露中都包括兩個實施例：一個表示為近似值，而另一個不表示為近似值。亦將理解，每個範圍的端點相對於另一端點及獨立於另一端點都是重要的。
如本文所用，術語「莫耳衰減係數(molar attenuation coefficient)」是一種物質衰減特定波長處的光的強度的量度，且通常以每厘米每莫耳升（L∙mol-1
∙cm-1
）為單位表示。術語「莫耳消光係數(molar extinction coefficient)」可與術語莫耳衰減係數互換使用。
在各種實施例中，光學裝置包括第一窗口、第二窗口及設置在第一窗口和第二窗口之間的腔。在一些實施例中，第一液體和第二液體經設置在腔內，且第一液體和第二液體基本上彼此不混溶，從而在第一液體和第二液體之間形成液體界面。在一些實施例中，共通電極與第一液體電連通，及驅動電極經設置在腔的側壁上且與第一液體和第二液體絕緣。第一液體可以是在第一波長帶內的電磁輻射的衰減，及第二液體可以是在與第一波長帶不同的第二波長帶內的電磁輻射的衰減。在一些實施例中，當在從光學裝置的物體側朝向光學裝置的圖像側的方向上使圖像輻射穿過光學裝置時，調節共通電極和驅動電極之間的電壓差導致液體界面在（a）第一位置與（b）第二位置的移動；在（a）第一位置中，光學裝置阻擋落入第一波長帶內的圖像輻射的第一部分及落入第二波長帶內的圖像輻射的第二部分中的每一者，或使落入第一波長帶內的圖像輻射的第一部分及落入第二波長帶內的圖像輻射的第二部分中的每一者通過，及在（b）第二位置中，光學裝置阻擋落入第一波長帶內的圖像輻射的第一部分或落入第二波長帶之內的圖像輻射的第二部分中的一者，及使落入第一波長帶內的圖像輻射的第一部分或落入第二波長帶內的圖像輻射的第二部分中的另一者通過。此種光學裝置可用作如本文所述的波長選擇光學快門。
圖 1
是光學裝置100的一些實施例的示意性截面圖。在一些實施例中，光學裝置100包括主體102和形成在主體中的腔104。第一液體106和第二液體108經設置在腔104內。在一些實施例中，第一液體106是極性液體或導電液體。另外地或可替代地，第二液體108是非極性液體或絕緣液體。在一些實施例中，液體界面110設置在第一液體和第二液體之間。例如，第一液體106和第二液體108彼此不混溶，從而在第一液體和第二液體之間形成液體界面110。另外地或可替代地，第一液體106和第二液體108藉由經設置在液體界面110處的膜彼此分離。第一液體106和第二液體108可具有相同或不同的折射率。例如，第一液體106和第二液體108具有不同的折射率，使得界面110形成透鏡。具有光功率的界面110可有利地用作可變焦距及/或可變傾斜透鏡（例如，藉由改變如本文所述的界面的形狀）。替代地，第一液體106和第二液體108具有相同或基本上相同的折射率，使得界面110具有很少或沒有光功率。具有很少或沒有光功率的界面110可以有利地用作如本文所述的快門，該快門可在基本上不改變通過光學裝置100的圖像輻射的光路的情況下開啟或關閉。在一些實施例中，第一液體106和第二液體108具有基本上相同的密度，這可幫助避免由於改變光學裝置100的實體取向（例如，由於重力的結果）而導致的界面110的形狀改變。
在一些實施例中，腔104包括第一部分(或頂部空間)104A和第二部分(或底部部分)104B。例如，腔104的第二部分104B由如本文所述的光學裝置100的中間層中的孔限定。另外地或可替代地，腔104的第一部分104A由光學裝置100的第一外層中的凹部限定及/或如本文所述地設置在中間層中的孔的外部。在一些實施例中，第一液體106的至少一部分經設置在腔104的第一部分104A中。另外或替代地，第二液體108經設置在腔104的第二部分104B中。例如，第二液體108之基本上全部或一部分經設置在腔104的第二部分104B內。在一些實施例中，界面110的周邊（例如，與腔的側壁接觸的界面的邊緣）經設置在腔104的第二部分104B內。
可經由電潤濕來調節界面110。例如，可在第一液體106和腔104的表面之間施加電壓（例如，如本文所述之位於腔的表面附近且與第一液體絕緣的電極）以增加或減小腔表面相對於第一液體的可潤濕性及改變界面110的形狀。在一些實施例中，調節界面110改變了界面的形狀，這可改變光學裝置100的焦距或焦點及/或光學裝置的光學透射率，如本文所述。焦距的改變可使光學裝置100能執行自動聚焦功能。另外或替代地，調節界面110相對於光學裝置100的光軸112傾斜界面(例如，以執行光學圖像穩定(OIS)功能及/或光束轉向功能)。另外或替代地，光學傳輸的改變可使光學裝置100能夠選擇性地使一或多個特定波長的圖像輻射通過或被阻擋(例如，以執行選擇性的光學快門功能)。可在沒有光學裝置100相對於圖像感測器、固定透鏡或透鏡堆疊、殼體、顯示器或其中可結合有光學裝置的成像裝置的其他部件的實體移動的情況下實現調節界面110。
在一些實施例中，光學裝置100的主體102包括第一窗口114和第二窗口116。在一些此種實施例中，腔104經設置在第一窗口114和第二窗口116之間。在一些實施例中，主體102包括協作地形成主體的複數個層。例如，在圖1所示的實施例中，主體102包括第一外層118、中間層120和第二外層122。在一些此種實施例中，中間層120包括穿過其形成的孔。第一外層118可結合到中間層120的一側(例如，物體側)。例如，第一外層118在接合部134A處結合到中間層120。接合部134A可以是黏合劑結合、雷射結合(例如，雷射焊接)或能夠將第一液體106和第二液體108保持在腔104內的另一種合適的結合。另外或替代地，第二外層122可結合至中間層120的另一側(例如，圖像側)。例如，第二外層122在接合部134B及/或接合部134C處結合到中間層120，每個接合部可如本文所述相對於接合部134A
進行配置。在一些實施例中，中間層120經設置在第一外層118和第二外層122之間，中間層中的孔在相對側上由第一外層和第二外層覆蓋，及腔104的至少一部分在孔內定義。因此，第一外層118之覆蓋腔104的部分作為第一窗口114，及第二外層122之覆蓋腔的部分作為第二窗口116。
在一些實施例中，腔104包括第一部分104A和第二部分104B。例如，在圖1所示的實施例中，腔104的第二部分104B由中間層120中的孔限定，且腔的第一部分104A經設置在腔的第二部分和第一窗口114之間。在一些實施例中，第一外層118包括凹部，如圖1所示，且腔104的第一部分104A經設置在第一外層的凹部內。因此，腔104的第一部分104A經設置在中間層120中的孔的外部。
在一些實施例中，腔104或其一部分(例如，腔的第二部分104B)是錐形的(如圖1所示)，使得腔的橫截面積沿光軸112在從物體側到圖像側的方向上減小。例如，腔104的第二部分104B包括窄端105A和寬端105B。術語「窄」和「寬」是相對術語，意味著窄端比寬端窄。此種錐形腔可幫助保持第一液體106和第二液體108之間的界面110沿著光軸112對準。在其他實施例中，腔是錐形的使得該腔的橫截面積沿光軸在從物體側到圖像側的的方向上增加，或腔為非錐形的使得腔的橫截面積沿光軸保持基本上恆定（例如，如參考圖 4 至圖 8
和圖 11
所示和所述）。
在一些實施例中，圖像輻射通過第一窗口114進入光學裝置100、穿過第一液體106、界面110及/或第二液體108，及通過第二窗口116離開光學裝置。在一些實施例中，第一外層118及/或第二外層122包括足夠的透明度以使圖像輻射能夠通過。例如，第一外層118及/或第二外層122包括聚合物、玻璃、陶瓷或玻璃陶瓷材料。在一些實施例中，第一外層118及/或第二外層122的外表面是基本上平坦的。在其他實施例中，第一外層及/或第二外層的外表面是彎曲的（例如，凹面或凸面）。因此，光學裝置包括經整合的固定透鏡。在一些實施例中，中間層120包括金屬、聚合物、玻璃、陶瓷或玻璃陶瓷材料。因為圖像輻射可穿過中間層120中的孔，故中間層可以是透明的或可以不是透明的。
儘管光學裝置100的主體102被描述為包括第一外層118、中間層120和第二外層122，但其他實施例也包括在本揭露中。例如，在一些其他實施例中，一或多個層被省略。例如，中間層中的孔可經配置成不完全延伸穿過中間層的盲孔，且可省略第二外層。儘管腔104的第一部分104A在本文中被描述為設置在第一外層118中的凹部內，但在本揭露中包括其他實施例。例如，在一些其他實施例中，省略了凹部，且腔的第一部分經設置在中間層中的孔內。因此，腔的第一部分是孔的上部，而腔的第二部分是孔的下部。在一些其他實施例中，腔的第一部分經部分地設置在中間層中的孔內且經部分地設置在孔的外部。
在一些實施例中，光學裝置100包括與第一液體106電連通的共通電極124。另外或替代地，光學裝置100包括驅動電極126，該驅動電極126設置在腔104的側壁上且與第一液體106和第二液體108絕緣。可向共通電極124和驅動電極126供應不同的電壓(例如，可在共通電極和驅動電極之間施加電壓差)以改變界面110的形狀，如本文所述。
在一些實施例中，光學裝置100包括導電層128，其至少一部分設置在腔104內。例如，導電層128包括在結合第一外層118及/或第二外層122至中間層之前施加到中間層120的導電塗層。導電層128可包括金屬材料、導電聚合物材料、另一種合適的導電材料或其組合。另外或替代地，導電層128可包括單層或複數層，其中一些或全部可以是導電的。在一些實施例中，導電層128限定共通電極124及/或驅動電極126。例如，在結合第一外層118及/或第二外層122到中間層之前，可將導電層128施加到中間層120的基本上整個外表面。在將導電層128施加到中間層120之後，可將導電層分段成各種導電元件(例如，如本文所述的共通電極124及/或驅動電極126)。在一些實施例中，光學裝置100在導電層128中包括劃片130A，以將共通電極124和驅動電極126彼此隔離（例如，電隔離）。在一些實施例中，劃片130A在導電層128中包括間隙。例如，劃片130A是具有約5 μm、約10 μm、約15 μm、約20 μm、約25 μm、約30 μm、約35 μm、約40 μm、約45 μm、約50 μm或所列值定義的任何範圍之寬度的間隙。
在一些實施例中，光學裝置100包括經設置在腔104內的絕緣層132。例如，絕緣層132包括在將第一外層118及/或第二外層122結合到中間層120之前施加到中間層120的絕緣塗層。在一些實施例中，絕緣層132包括在將第二外層122結合到中間層120之後且在將第一外層118結合到中間層之前施加到導電層128和第二窗口116的絕緣塗層。因此，絕緣層132覆蓋腔104和第二窗口116內的導電層128的至少一部分。在一些實施例中，絕緣層132可足夠透明以使得圖像輻射能夠通過如本文所述的第二窗口116。絕緣層132可包括聚四氟乙烯（PTFE）、聚對二甲苯、另一種合適的聚合或非聚合絕緣材料或其組合。另外或替代地，絕緣層132包括疏水材料。另外或替代地，絕緣層132可包括單層或複數個層，該單層或複數個層中的一些層或全部層可以是絕緣的。在一些實施例中，絕緣層132覆蓋驅動電極126的至少一部分（例如，驅動電極之經佈置在腔104內的部分），以使第一液體106和第二液體108與驅動電極絕緣。另外地或可替代地，設置在空腔104內的共通電極124的至少一部分未被絕緣層132覆蓋。因此，共通電極124可與如本文所述的第一液體106電連通。在一些實施例中，絕緣層132包括腔104的第二部分104B的疏水表面層。此種疏水表面層可幫助將第二液體108保持在腔104的第二部分104B內（例如，藉由非極性第二液體和疏水材料之間的吸引），及/或使界面110的周邊能夠沿著疏水表面層移動（例如，藉由電潤濕）以改變界面的形狀，如本文所述。
圖 2
是從第一外層118看的光學裝置100的示意性前視圖，而圖 3
是從第二外層122看的光學裝置的示意性後視圖。為了清楚起見，在圖 2
和圖 3
中，除了一些例外，通常以虛線示出接合部、以粗線示出劃片、且以較淺的線示出其他特徵。
在一些實施例中，共通電極124被限定在劃片130A和接合部134A之間，且共通電極的一部分未被絕緣層132覆蓋，使得共通電極可如本文所述與第一液體106電連通。在一些實施例中，接合部134A被配置成使得在接合部內部（例如，腔104內部）的導電層128的部分和在接合部外部的導電層的部分之間保持電連續性。在一些實施例中，光學裝置100在第一外層118中包括一或多個切口136。例如，在圖 2
所示的實施例中，光學裝置100包括第一切口136A、第二切口136B、第三切口136C和第四切口136D。在一些實施例中，切口136包括光學裝置100之被去除第一外層118以暴露導電層128的部分。因此，切口136可使得能夠電連接到共通電極124，且導電層128在切口136處暴露的區域可用作觸點以使光學裝置100能夠電連接到控制器、驅動器或鏡頭或相機系統的另一部件。
在一些實施例中，驅動電極126包括複數個驅動電極段。例如，在圖2及圖3所示的實施例中，驅動電極126包括第一驅動電極段126A、第二驅動電極段126B、第三驅動電極段126C和第四驅動電極段126D。在一些實施例中，驅動電極段圍繞腔104的側壁基本上均勻地分佈。例如，每個驅動電極段佔據腔104的第二部分104B的側壁的約四分之一或一個象限。在一些實施例中，相鄰的驅動電極段藉由劃片彼此隔離。例如，第一驅動電極段126A和第二驅動電極段126B藉由劃片130B彼此隔離。另外或替代地，第二驅動電極段126B和第三驅動電極段126C藉由劃片130C彼此隔離。另外或替代地，第三驅動電極段126C和第四驅動電極段126D藉由劃片130D彼此隔離。另外或替代地，第四驅動電極段126D和第一驅動電極段126A藉由劃片130E彼此隔離。各種劃片130B-130E可參考如本文劃片130A所描述的那樣配置。在一些實施例中，如圖3所示，各個電極段之間的劃片延伸超過腔104並延伸到光學裝置100的背面上。此種構造可確保相鄰的驅動電極段彼此電隔離。另外或替代地，此種配置可使每個驅動電極段具有如本文所述的用於電連接的對應觸點。
儘管在此參考圖 1
至圖 3
描述了驅動電極126被分成四個驅動電極段，但其他實施例也包括在本揭露中。在一些其他實施例中，驅動電極包括單個電極（例如，未分割的驅動電極）。在一些其他實施例中，驅動電極被分成兩個、三個、五個、六個、七個、八個或更多個驅動電極段。
在一些實施例中，接合部134B及/或接合部134C經配置為使得在相應接合部內的導電層128的部分與相應接合部外的導電層的部分之間保持電連續性。在一些實施例中，光學裝置100在第二外層122中包括一或多個切口136。例如，在圖 3
所示的實施例中，光學裝置100包括第五切口136E、第六切口136F、第七切口136G和第八切口136H。在一些實施例中，切口136包括光學裝置100之被去除第二外層122以暴露導電層128的部分。因此，切口136可使得能夠電連接到驅動電極126，且導電層128之在切口136處暴露的區域可用作觸點，以使光學裝置100能夠電連接到控制器、驅動器或鏡頭或相機系統的另一部件。
可將不同的驅動電壓供應給不同的驅動電極段，以傾斜光學裝置的界面（例如，用於OIS功能）。另外或替代地，可將相同的驅動電壓供應給每個驅動電極段，以將光學裝置的界面保持在圍繞光軸的大致球形的定向上（例如，用於自動聚焦功能）。
圖 4
至圖 6
是光學裝置100的一些實施例的示意性截面圖，其中界面110分別處於第一位置、第二位置和第三位置。在一些實施例中，光學裝置100可用作如本文所述的選擇性的光學快門。圖 4
至圖 6
所示的光學裝置100可基本上類似於參考圖 1
至圖 3
示出和描述的光學裝置。例如，光學裝置100包括第一窗口114、第二窗口116及設置在第一窗口和第二窗口之間的腔104，如圖 4 至圖 6
所示。在一些實施例中，第一液體106和第二液體108經設置在腔104內。第一液體106和第二液體108可基本上彼此不混溶，從而在第一液體和第二液體之間形成液體界面110。在一些實施例中，光學裝置100包括與第一液體106電連通的共通電極124，及設置在腔104的側壁上並與第一液體和第二液體108絕緣的驅動電極126，儘管電極和絕緣層132未在圖 4
至圖 6
中示出。
在一些實施例中，第一液體106衰減第一波長帶內的電磁輻射。例如，第一波長帶包括波長範圍為約10 nm至約400 nm或約10 nm至約390 nm的紫外線（UV）輻射、波長範圍為約315 nm至約400 nm或約315 nm至約390 nm的紫外線A（UVA）輻射、波長範圍為約280 nm至約315 nm的紫外線B（UVB）輻射、波長範圍為約100 nm至約280 nm的紫外線C（UVC）輻射、波長範圍為約390 nm至約700 nm或約400 nm至約700 nm的可見光、波長範圍為約380 nm至約450 nm、或約390 nm至約450 nm或約400nm至約450 nm的紫光、波長範圍為約450 nm至約495 nm的藍光、波長範圍為約495 nm至約570 nm的綠光、波長範圍為約570 nm至約590 nm的黃光、波長範圍為約590 nm至約620 nm的橙光、波長範圍為約620 nm到約750 nm的紅光、波長範圍為約700 nm到約1 mm的紅外（IR）輻射、波長範圍為約700 nm到約1 μm、或約700 nm至約2.5µm、或約954 nm至約1166 nm（例如，1060 nm±10％）、或約846 nm至約1034 nm（ 例如，940 nm±10％）的IR輻射的子集、波長範圍為約780 nm至約3 µm的近紅外（NIR）輻射、波長範圍為約3 µm至約50 µm的中紅外（MIR）輻射、波長範圍為約50 µm至約1 mm的遠紅外（FIR）輻射、另一合適的波長範圍、其子範圍或其組合。在一些實施例中，第一液體106選擇性地衰減落在第一波長帶內的電磁輻射，而基本上不衰減落在第一波長帶之外的電磁輻射。例如，第一液體106（具有足夠的路徑長度）阻擋或過濾掉落在第一波長帶內的電磁輻射（例如，藉由吸收、反射或另一衰減機制），同時使落在第一波長帶之外的電磁輻射通過。
在一些實施例中，第二液體108使第二波長帶內的電磁輻射衰減。第二波長帶可包括在此參考第一波長帶描述的任何波長範圍，且可不同於第一波長帶。在一些實施例中，第二液體108選擇性地衰減落在第二波長帶內的電磁輻射，而基本上不衰減落在第二波長帶之外的電磁輻射。例如，第二液體108（具有足夠的路徑長度）阻擋或過濾掉落在第二波長帶內的電磁輻射（例如，藉由吸收、反射或另一衰減機制），同時使落在第二波長帶之外的電磁輻射通過。
在一些實施例中，圖像輻射通常在從光學裝置的物體側到圖像側的方向上沿著光軸112行進通過光學裝置100。例如，圖像輻射通過第一窗口114進入光學裝置100，穿過第一液體106、界面110及/或第二液體108，並通過第二窗口116離開光學裝置。在一些實施例中，當落入特定波長帶內的圖像輻射通過光學裝置的透射率小於50％、約40％、約30％、約20％、約10％、約5％、約1％、約0.1％、約0.01％、約0％或由任何列出的值定義的範圍時，光學裝置100阻擋了落入該特定波長帶內的一部分圖像輻射。另外或替代地，當落入該特定波長帶內的圖像輻射通過光學裝置的透射率大於50％、約60％、約70％、約80％、約90％、約95％、約100％或由任何列出的值定義的任何範圍時，光學裝置100使落入該特定波長帶內的一部分圖像輻射通過。落入特定波長帶內的圖像輻射的透射率可指特定波長帶上的平均透射率或落入特定波長帶內的所有波長的透射率。
在一些實施例中，如本文所述，第一液體106和第二液體108選擇性地衰減落在不同波長帶內的電磁輻射。此種選擇性衰減可以使得能夠調節光學裝置100的透射特性。例如，界面110的位置可被調節以改變如本文所述的被光學裝置100阻擋和通過的電磁輻射的(多個)波長帶。此種調節可使光學裝置100能夠用作波長選擇光學濾波器。
在一些實施例中，第一液體106包括第一添加劑（例如，墨水或染料），其在第一波長帶上增加第一液體的衰減。例如，第一添加劑包括極性或親水化合物，其可幫助改善第一添加劑在第一液體106中的溶解及/或防止第一添加劑溶解在第二液體108中（例如，防止第一添加劑遷移到第二液體）。另外或替代地，第二液體108包括第二添加劑（例如，墨水或染料），其增加了第二液體在第二波長帶上的衰減。例如，第二添加劑包括非極性或疏水化合物，其可幫助改善第二添加劑在第二液體108中的溶解及/或防止第二添加劑在第一液體106中溶解（例如，防止第二添加劑遷移到第一液體）。在一些實施例中，第一添加劑包括偶氮苯（例如，草苷）、蒽醌（例如，茜素）、呫噸（例如，熒光素）、三苯甲烷（例如，對硝基苯胺）、另一種合適的添加劑或其組合。另外或替代地，第二添加劑包括蒽醌（例如，蒽啶黃、黃蒽酮黃、蒽酮橙、異紫蒽酮紫羅蘭、茚滿蒽酮藍紅及/或茚滿蒽酮藍）、硼二吡咯亞甲基（BODIPY）、油紅O染料、黑素、另一種合適的添加劑或其組合。儘管示例性的第一添加劑被描述為極性的，而示例性的第二添加劑被描述為非極性的，但其他實施例也包括在本揭露中。例如，可將描述為用作第一添加劑的任何添加劑用作第二添加劑，且描述為用作第二添加劑的任何添加劑可用作第一添加劑，儘管對相應添加劑進行的一些修改可有利於輔助溶解在相應的液體中。
第一液體106和第二液體108的衰減可取決於穿過相應液體的圖像輻射的路徑長度。例如，可使用比爾定律(Beer’s law)來估計相應液體對圖像輻射或其一部分的衰減，該定律可由等式（1）表示：
A=Ɛbc (1)
其中A是相應液體的吸光度、Ɛ是相應液體中衰減添加劑的莫耳衰減係數、b是通過相應液體的路徑長度，及c是相應液體中衰減添加劑的濃度。可使用等式（2）由吸光度來估計圖像輻射或其一部分在相應液體中的透射率；
A=-logT=log(1/T) (2)
其中A是相應液體的吸光度及T是相應液體的透射率。可在特定波長及/或特定波長帶上報告吸光度及/或透射率值。
在一些實施例中，可藉由調節通過第一液體106及/或第二液體108的圖像輻射的路徑長度來調節光學裝置100的衰減及/或透射。通過第一液體106或第二液體108的路徑長度可被描述為沿著光學裝置100的光軸112通過相應液體的線性距離。例如，圖 4
示出了具有位於第一位置的界面110的光學裝置100，其中圖像輻射通過第一窗口114進入光學裝置100、穿過第一液體106、界面和第二液體108，且通過第二窗口116離開光學裝置。在界面110處於第一位置的情況下，穿過第一液體106的第一路徑長度146和穿過第二液體108的第二路徑長度148中的每一者都足夠長，以至於光學裝置100阻擋第一波長帶內的圖像輻射的第一部分及在第二波長帶內的圖像輻射的第二部分中的每一者。在界面110處於第一位置的情況下，第一路徑長度146和第二路徑長度148可相等或基本上相等(如圖 4
所示)或可以不相等。另外或替代地，在界面110處於第一位置的情況下，界面可以是平坦的或基本上平坦的(如圖 4
所示)或可彎曲（例如，在凹或凸方向上）。
儘管參照圖 4
描述了界面110處於第一位置的第一路徑長度146和第二路徑長度148足夠長以使得光學裝置100阻擋第一波長帶內的圖像輻射的第一部分和第二波長帶內的圖像輻射的第二部分中的每一者，本揭露中仍包括其他實施例。例如，在一些實施例中，在界面110處於第一位置的情況下，穿過第一液體106的第一路徑長度146和穿過第二液體108的第二路徑長度148中的每一者都足夠短，以至於光學裝置100使在第一波長帶內的圖像輻射的第一部分和在第二波長帶內的圖像輻射的第二部分中的每一者通過。因此，在界面110處於第一位置的情況下，光學裝置可相對於第一波長帶和第二波長帶兩者都開啟，或相對於第一波長帶和第二波長帶兩者都關閉。
圖 5
示出了具有處於第二位置的界面110的光學裝置100，其中圖像輻射通過第一窗口114進入光學裝置100、穿過第一液體106、界面和第二液體108，且通過第二窗口116離開光學裝置。在界面110處於第二位置的情況下，穿過第一液體106的第一路徑長度146足夠長，以至於光學裝置100阻擋第一波長帶內的圖像輻射的第一部分，且穿過第二液體108的第二路徑長度148足夠短，以至於光學裝置使在第二波長帶內的圖像輻射的第二部分通過。
在一些實施例中，藉由減小共通電極124與驅動電極126之間的電壓差，界面110從圖 4
所示的第一位置移動到圖 5
所示的第二位置，這可減小腔104的側壁相對於第一液體106的可潤濕性。界面110的此種移動可充分減小第二路徑長度148以讓光學裝置100使第二波長帶內的圖像輻射的第二部分通過，及/或充分增加第一路徑長度146，以使光學裝置阻擋第一波長帶內的圖像輻射的第一部分。
圖 6
示出了具有在第三位置的界面110的光學裝置100，其中圖像輻射通過第一窗口114進入光學裝置100，穿過第一液體106、界面和第二液體108，且通過第二窗口116離開光學裝置。在界面110處於第三位置的情況下，穿過第一液體106的第一路徑長度146足夠短以至於光學裝置100使第一波長帶內的圖像輻射的第一部分通過，且穿過第二液體108的第二路徑長度148足夠長，從而使光學裝置阻擋第二波長帶內的圖像輻射的第二部分。
在一些實施例中，藉由增加共通電極124和驅動電極126之間的電壓差，界面110從圖 4
所示的第一位置移動到圖 6
所示的第三位置，這可增加腔104的側壁相對於第一液體106的可潤濕性。界面110的此種移動可充分減小第一路徑長度146以讓光學裝置100使第一波長帶內的圖像輻射的第一部分通過，及/或充分增加第二路徑長度148以使光學裝置阻擋第二波長帶內的圖像輻射的第二部分。
圖 7
至圖 8
是具有分別處於第二位置和第三位置之界面110的光學裝置100的一些實施例的示意性截面圖。在一些此種實施例中，光學裝置100可用作如本文所述的選擇性的光學快門。在一些實施例中，可藉由從穿過光學裝置的光路中去除第一液體106或第二液體108中的一者來調節光學裝置100的衰減及/或透射。例如，圖 7
示出了具有處於第二位置的界面110的光學裝置100，其中圖像輻射通過第一窗口114進入光學裝置100，穿過第一液體106，且通過第二窗口116離開光學裝置，而沒有穿過第二液體108或界面。在界面110處於第二位置的情況下，穿過第一液體106的第一路徑長度146足夠長，以至於光學裝置100阻擋了第一波長帶內的圖像輻射的第一部分，且圖像輻射不通過第二液體108，從而光學裝置使第二波長帶內的圖像輻射的第二部分通過。
在一些實施例中，藉由減小共通電極124和驅動電極126之間的電壓差，界面110從圖 4
所示的第一位置移動到圖 7
所示的第二位置，這可減小腔104的側壁相對於第一液體106的可潤濕性。界面110的此種移動可使界面移動成與第二窗口116的內表面接觸，使得第一液體106接觸第二窗口，且從穿過光學裝置100的光路中去除第二液體108。例如，第二液體108被推到腔104的外圍區域，使得通過腔的中心區域的圖像輻射通過光學裝置100而不通過第二液體，如本文所述，
圖 8
示出了具有在第三位置的界面110的光學裝置100，其中圖像輻射通過第一窗口114進入光學裝置100，通過第二液體108，且通過第二窗口116離開光學裝置，而沒有通過第一液體106或界面。在界面110處於第三位置的情況下，圖像輻射不通過第一液體106，使得光學裝置100使在第一波長帶內的圖像輻射的第一部分通過，且穿過第二液體108的第二路徑長度148足夠長以使光學裝置阻擋第二波長帶內的圖像輻射的第二部分。
在一些實施例中，藉由增加共通電極124和驅動電極126之間的電壓差，界面110從圖 4
所示的第一位置移動到圖 8
所示的第三位置，這可增加腔104的側壁相對於第一液體106的可潤濕性。界面110的此種移動可使界面移動成與第一窗口114的內表面接觸，使得第二液體108接觸第一窗口，並且從通過光學裝置100的光路中去除第一液體106。例如，第一液體106被推到腔104的外圍區域，使得通過腔的中心區域的圖像輻射通過光學裝置100而不通過第一液體，如本文所述。
在一些態樣中，可考慮從通過光學裝置的光路中去除第一液體106或第二液體108中的一者，從而調節通過第一液體106或第二液體108的圖像輻射的路徑長度。例如，從光路中去除第一液體106可被認為是將通過第一液體的第一路徑長度146減小為零或基本為零，而將通過第二液體108的第二路徑長度148增加到等於或基本上等於腔104的高度的長度。另外或替代地，從光路中去除第二液體108可被認為是將通過第二液體的第二路徑長度148減小為零或基本上為零，同時將通過第一液體106的第一路徑長度146增加到等於或基本上等於腔104的高度的長度。
圖 9
至圖 10
是相對於第一波長帶分別處於關閉和開啟配置的光學裝置100的一些實施例的示意性頂視圖。在圖 9
所示的關閉配置中，光學裝置100阻擋第一波長帶內的圖像輻射的第一部分。例如，在關閉配置中，界面100處於圖 4
所示的第一位置、圖 5
所示的第二位置或圖 7
所示的第二位置。在圖 10
所示的開啟配置中，光學裝置使在第一波長帶內的圖像輻射的第一部分通過。例如，在開啟配置中，界面100處於圖 6
所示的第三位置或圖 8
所示的第三位置。在一些實施例中，在開啟配置中，光學裝置100的中心區域150使第一波長帶內的圖像輻射的第一部分通過，且光學裝置的外圍區域152阻擋第一波長帶內的圖像輻射的第一部分。外圍區域中的第一波長帶內的圖像輻射的第一部分的此種阻擋可能是由外圍區域中的第一液體106的相對較厚的主體引起的（例如，由於圖 6
及圖 8
所示的界面110的曲率），該主體充分衰減了外圍區域內的圖像輻射以防止圖像輻射的第一部分在外圍區域中通過。因此，在開啟配置中，中心區域150可用作光學裝置100的開放孔，其用作如本文所述的選擇性光學快門。可在不考慮光學裝置100阻擋還是使特定波長帶之外的圖像輻射通過的情況下，參考特定的波長帶使用術語「開啟」和「關閉」。例如，在關閉配置中，光學裝置100可阻擋或使第一波長帶之外的圖像輻射通過。類似地，在開啟配置中，光學裝置100可阻擋或使第一波長帶之外的圖像輻射通過。
圖 11
是光學裝置100的一些實施例的示意性截面圖，光學裝置100包括經設置在光學裝置的光路上的過濾器160。在一些實施例中，過濾器160包括IR截止過濾器。例如，過濾器160阻擋（例如，藉由吸收、反射和/或另一衰減機制）IR光譜內的電磁輻射或其一部分（例如，約720 nm至約1000 nm的波長）通過光學裝置100。另外或替代地，過濾器160包括UV過濾器。例如，過濾器160阻擋UV光譜內或其一部分（例如，小於約450 nm或小於約350 nm的波長）內的電磁輻射通過光學裝置100。
在一些實施例中，過濾器160經設置在第一窗口114及/或第二窗口116上或與第一窗口114及/或第二窗口116整合。例如，過濾器160如圖 11
所示設置在第一窗口114的外表面上。在一些實施例中，過濾器160與第一窗口114整合在一起。例如，第一窗口114可由衰減特定波長帶內的電磁輻射的材料（例如，吸收IR輻射的藍玻璃）形成。在一些實施例中，如參考第一窗口114所述的，過濾器160經設置在第二窗口116上或與第二窗口116整合。在一些實施例中，過濾器160包括複數個過濾器段。複數個過濾器段可經設置在第一窗口114或第二窗口116上或與第一窗口114或第二窗口116整合。另外或替代地，複數個過濾器段的一部分可設置在第一窗口114上或與第一窗口114整合，及可將複數個過濾器段的一部分設置在第二窗口116上或與第二窗口116整合。不同的過濾器段可使特定波長帶的不同部分衰減，使得過濾器160如預期的那樣使特定波長帶衰減。
在一些實施例中，過濾器160包括介電疊層。例如，介電疊層包括具有合適厚度的高折射率材料和低折射率材料的交替層，以反射一或多個特定波長帶或範圍內的輻射（例如，IR及/或UV輻射）。另外或替代地，過濾器160包括吸收一或多個特定波長帶或範圍內的輻射（例如，NIR輻射）的吸收性材料。因此，過濾器160可用作透射可見光並反射及/或吸收IR、NIR及/或UV輻射中的一或多者的帶通過濾器。
圖 12
是成像裝置200的一些實施例的示意圖。成像裝置200包括光學系統210和圖像感測器220。光學系統210可被定位成將圖像輻射10聚焦在如圖 12
所示的圖像感測器220上。成像裝置200可被配置成數位相機、測距裝置、測量裝置、另一合適的檢測裝置或其組合。
在一些實施例中，光學系統210包括複數個透鏡。例如，在圖 12
所示的實施例中，光學系統210從物體側到圖像側依次包括第一透鏡211、第二透鏡212、第三透鏡213、第四透鏡214、第五透鏡215和第六透鏡216。複數個透鏡可沿著光學系統210的光軸OA對準。
儘管本文參考圖 12
描述的光學系統210包括六個透鏡，但本揭露包括其他實施例。例如，在其他實施例中，光學系統210包括一個、兩個、三個、四個、五個、七個或更多個透鏡。
在一些實施例中，光學系統210包括可變焦距透鏡（例如，除了第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡或第六透鏡中的一者之外或替代第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡或第六透鏡中的一者）。例如，可變焦距透鏡是基於電潤濕起作用的液體透鏡或流體透鏡。可藉由改變透鏡內所包含的不同液體之間的界面的形狀來改變液體透鏡或流體透鏡的焦點，而無需相對於圖像感測器220平移、傾斜或以其他方式移動光學系統210。另外或替代地，可變焦距透鏡是靜液壓流體透鏡，其包括設置在撓性膜內的流體。可在不需相對於圖像感測器進行平移、傾斜或以其他方式移動光學系統的情況下，藉由改變流體的流體靜壓力及因此撓性膜的曲率來改變靜液壓流體透鏡的焦點。在其他實施例中，可變焦距透鏡是焦距可改變而無需相對於圖像感測器平移、傾斜或以其他方式移動光學系統的另一種類型的透鏡。可變焦距透鏡可使成像裝置200能夠執行自動聚焦及/或OIS功能。
在一些實施例中，光學系統210和圖像感測器220可相對於彼此平移。例如，光學系統210可被安裝在機械致動器（例如，音圈馬達）上，以引起光學系統相對於圖像感測器220的平移。此種平移可使成像裝置200能夠執行自動聚焦及/或OIS功能。
在一些實施例中，成像裝置200包括光學裝置100。例如，光學裝置100用作如本文所述的波長選擇光學快門。光學裝置100可經設置在光學系統210的物體端處(如圖 12
所示)或光學系統內或附近的另一位置處。另外或替代地，光學裝置100的光軸112可與光學系統210的光軸OA大體上對準。
在一些實施例中，成像裝置200用作經組合的可見相機和LiDAR感測器。例如，光學裝置100可使得可見光（例如，用於相機功能）和UV或IR光（例如，用於LiDAR功能）的選擇性透射被導引通過光學系統210到達圖像感測器220。此種感測器可能是有益的，例如，用於汽車應用。
在一些實施例中，成像裝置200用作經組合的可見相機或顯示器和距離量測感測器。例如，光學裝置100可以使可見光（例如，用於相機或顯示功能）和UV或IR光（例如，用於例如藉由飛行時間或結構光的距離量測功能）的選擇性透射被導引通過光學系統210到圖像感測器220。此種感測器例如對於增強現實應用可能是有益的。例如，在此種應用中，在連續地監視場景中的物體的深度的同時能夠選擇性地關閉、操作快門、調製或阻止顯示功能（例如，投影到場景上的增強物體）可能是有益的。
在其中成像裝置200使用不同波長的輻射執行不同功能的各種實施例中，光學裝置100可使特定波長的選擇性透射成為可能，從而使得可將通用光學元件（例如，透鏡或圖像感測器）用於不同的功能。例如，成像裝置200可交替地通過並阻擋不同的波長，以交替地將不同的波長導引至圖像感測器220。與具有用於不同功能的單獨部件的裝置相比，此種通用光學元件的使用可使成像裝置200的封裝尺寸減小。
在一些實施例中，當在從光學裝置的物體側朝向光學裝置的圖像側的方向上使圖像輻射通過光學裝置100時，調節共通電極124和驅動電極126之間的電壓差而使液體界面110在（a）第一位置與（b）第二位置之間移動，在（a）第一位置中，光學裝置阻擋落入第一波長帶內的圖像輻射的第一部分與落入第二波長帶內的圖像輻射的第二部分中的每一者或使落入第一波長帶內的圖像輻射的第一部分與落入第二波長帶內的圖像輻射的第二部分中的每一者通過，及在（b）第二位置中，光學裝置阻擋落入第一波長帶內的圖像輻射的第一部分或落入第二波長帶內的圖像輻射的第二部分中的一者及使落入第一波長帶內的圖像輻射的第一部分或落入第二波長帶內的圖像輻射的第二部分中的另一者通過。
儘管第一位置在本文中通常被描述為界面120的位置(在其中光學裝置100阻擋或通過落在第一波長帶內的圖像輻射的第一部分和落在第二波長帶內的圖像輻射的第二部分兩者)，但第二位置和第三位置可描述其中光學裝置阻擋落在第一波長帶內的圖像輻射的第一部分並使落在第二波長帶內的圖像輻射的第二部分通過的界面位置或其中光學裝置使落在第一波長帶內的圖像輻射的第一部分通過並阻擋落在第二波長帶內的圖像輻射的第二部分的界面位置。例如，第一位置可以是圖 4
所示的位置，及第二位置可以是圖 5
所示的位置或圖 7
所示的位置。另外或替代地，第一位置可以是圖 4
所示的位置，及第二位置可以是圖 6
所示的位置或圖 8
所示的位置。
在一些實施例中，在第一位置中，第一液體106設置在第二液體108和第一窗口114之間，及第二液體108設置在第一液體和第二窗口116之間，從而圖像輻射穿過第一窗口、第一液體、第二液體和第二窗口中的每一者。
在一些實施例中，在第二位置中，第一液體106接觸第二窗口116，從而圖像輻射穿過第一窗口114、第一液體和第二窗口中的每一者，而不穿過第二液體108。另外或替代地，在第二位置中，第二液體108接觸第一窗口114，從而圖像輻射穿過第一窗口、第二液體和第二窗口116中的每一者，而不穿過第一液體106。
在一些實施例中，在第一位置和第二位置的每一者中，第二液體108經設置在第一液體106和第二窗口116之間，從而圖像輻射穿過第一窗口114、第一液體、第二液體及第二窗口中的每一者，通過處於第二位置的第一液體的第一路徑長度146大於通過處於第一位置的第一液體的第一路徑長度，而通過處於第二位置的第二液體的第二路徑長度148小於通過處於第一位置的第二液體的第二路徑長度。另外或替代地，在第一位置中，第一液體106使落在第一波長帶內的圖像輻射的第一部分通過，且在第二位置中，第一液體阻擋落在第一波長帶內的圖像輻射的第一部分。另外或替代地，在第一位置中，第二液體108阻擋落在第二波長帶內的圖像輻射的第二部分，及在第二位置中，第二液體使落在第二波長帶內的圖像輻射的第二部分通過。
在一些實施例中，在第一位置和第二位置的每一者中，第一液體106設置在第二液體108和第一窗口114之間，從而圖像輻射穿過第一窗口、第一液體、第二液體及第二窗口116中的每一者，通過處於第二位置的第一液體的第一路徑長度146小於通過處於第一位置的第一液體的第一路徑長度，且通過處於第二位置的第二液體的第二路徑長度148大於通過處於第一位置的第二液體的第二路徑長度。另外或替代地，在第一位置中，第一液體106阻擋落在第一波長帶內的圖像輻射的第一部分，且在第二位置中，第一液體使落在第一波長帶內的圖像輻射的第一部分通過。另外或替代地，在第一位置中，第二液體108使落在第二波長帶內的圖像輻射的第二部分通過，且在第二位置中，第二液體阻擋在第二波長帶內的圖像輻射的第二部分。
在一些實施例中，調節共通電極124和驅動電極126之間的電壓差導致液體界面110在（a）第一位置、（b）第二位置和（c）第三位置之間移動，在（c）第三位置中光學裝置100使落入第一波長帶內的圖像輻射的第一部分或落入第二波長帶內的圖像輻射的第二部分中的一者通過，並阻擋落入第一波長帶內的圖像輻射的第一部分或落入第二波長帶內的圖像輻射的第二部分中的另一者。例如，第一位置可以是圖 4
所示的位置，第二位置可以是圖 5
所示的位置或圖 6
所示的位置中之一者，及第三位置可以是圖 5
所示的位置或圖 6
所示的位置中的另一者。另外或替代地，第一位置可以是圖 4
中所示的位置，第二位置可以是圖 7
所示的位置或圖 8
所示的位置之一者，及第三位置可以是圖 7
所示位置或圖 8
所示的位置中的另一者。另外或替代地，第一位置可以是圖 4
中所示的位置，第二位置可以是圖 5
所示的位置或圖 8
所示的位置之一者，及第三位置可以是圖 5
所示位置或圖 8
所示的位置中的另一者。另外或替代地，第一位置可以是圖 4
中所示的位置，第二位置可以是圖 7
所示的位置或圖 6
所示的位置之一者，及第三位置可以是圖 7
所示的位置或圖 6
所示的位置中的另一者。
在一些實施例中，第一液體106包括第一添加劑，該第一添加劑增加了第一波長帶內的電磁輻射的衰減。另外或替代地，第二液體108包括第二添加劑，該第二添加劑增加了第二波長帶內的電磁輻射的衰減。
在一些實施例中，有以下各項中之一者:（a）第一波長帶從約10 nm延伸至約390 nm（例如，UV輻射），及第二波長帶從約700 nm延伸至約1000 nm（例如，UV輻射）; 或（b）第一波長帶從約700 nm延伸至約1000 nm（例如，IR輻射），而第二波長帶從約10 nm延伸至約390 nm（例如，UV輻射）。
在一些實施例中，當在第一位置和第二位置中的每一者中使圖像輻射在從光學裝置的物體側朝向光學裝置的圖像側的方向上通過光學裝置100時，光學裝置使落在第三波長帶內的圖像輻射的第三部分通過。另外或替代地，第三波長帶從約390 nm延伸到約700 nm（例如，可見光）。
在一些實施例中，有以下各項中之一者:（a）第一波長帶從約10 nm延伸至約390 nm（例如，UV輻射）或從約700 nm延伸至約1000 nm（例如，IR輻射），且第二波長帶從約390 nm延伸到約700 nm（例如，可見光）； 或（b）第一波長帶從約390 nm延伸至約700 nm（例如，可見光），而第二波長帶從約10 nm延伸至約390 nm（例如，UV輻射）或從約700 nm延伸至約1000 nm（例如，IR輻射）。另外或替代地，光學裝置100包括經設置在光學裝置的光路中的過濾器160，其中在使圖像輻射在從光學裝置的物體側朝向光學裝置的圖像側的方向上通過光學裝置時，有以下各項中之一者:（a）第一波長帶或第二波長帶從約10 nm延伸到約390 nm（例如，UV輻射），且過濾器吸收圖像輻射之落入從約700 nm延伸至約1000 nm（例如，IR輻射）的波長帶中的一部分；或（b）第一波長帶或第二波長帶從約700 nm延伸至約1000 nm（例如，IR輻射），且過濾器吸收圖像輻射之落入從約10 nm延伸至約390 nm（例如，UV輻射）的波長帶中的一部分。
在一些實施例中，選擇性的光學快門包括經設置在光學快門的光路中的過濾器160，從而過濾器阻擋紫外（UV）光或紅外（IR）光中之一者，並使可見光與UV光或IR光中之另一者中之每一者通過，及液體界面110可藉由電潤濕來調節以選擇性地使可見光或UV光或IR光中之另一者通過。另外或替代地，過濾器160經設置在第一窗口114或第二窗口116上或與第一窗口114或第二窗口116整合。另外或替代地，液體界面110可藉由在（a）第一位置、（b）第二位置及（c）第三位置之間的電潤濕來調節；在（a）第一位置中光學快門阻擋可見光及UV光或IR光中之另一者中之每一者，在（b）第二位置中光學快門使可見光通過並阻擋UV光或IR光之另一者，及在（c）第三位置中光學快門阻擋可見光及使UV光或IR光之另一者通過。
實例
藉由以下實例將進一步闡明各種實施例。
實例1
將第二衰減添加劑溶解在第二液體中，且在空氣中的聚對二甲苯C表面上量測第二液體與溶解在其中的第二衰減添加劑的接觸角。第二液體是油性材料，及第二衰減添加劑是油紅O染料。在量測接觸角之前，使其中溶解有第二衰減添加劑的第二液體通過0.2 µm過濾器。
圖 13
是示出了被標記為不同步驟編號的複數個樣品之量測到的接觸角的圖。曲線302對應於沒有第二衰減添加劑的第二液體。曲線304對應於具有0.2 mg/mL的第二衰減添加劑的第二液體。曲線306對應於具有0.5 mg/mL的第二衰減添加劑的第二液體。
曲線302、304和306的比較表明，向第二液體中添加第二衰減添加劑對基礎第二液體材料的界面表面能幾乎沒有影響或沒有影響，這進一步說明了光學裝置100的電潤濕功能基本上不受第二衰減添加劑的存在的影響。
實例2
製造具有圖 1
所示的一般配置的光學裝置。將第一衰減添加劑溶解在第一液體中，且將第二衰減添加劑溶解在第二液體中。第一液體是水性極性材料，且第一衰減添加劑是熒光素。第二液體是油料，且第二衰減添加劑是BODIPY。
圖 14
是光學裝置的共焦螢光圖像，其中第一液體包括摻雜在其中的第一添加劑及第二液體包括摻雜在其中的第二添加劑。綠色代表摻雜到第一液體中的第一添加劑，且紅色代表摻雜到第二液體中的第二添加劑。在第一液體和第二液體重疊並存在的地方觀察到黃色。第一添加劑和第二添加劑具有不同的光譜吸光度及不同的熒光光譜特性，其組合以產生圖 14
所示的圖像。因此，以不同厚度的第一液體和第二液體來阻擋不同波長並使不同波長通過光學裝置的不同區域。
對於所屬技術領域中具有通常知識者將顯而易見的是，在不脫離所要求保護的標的之精神或範疇的情況下，可進行各種修改和變化。因此，除非係根據所附申請專利範圍及其等同物，否則所要求保護的標的不受限制。
10:圖像輻射
100:光學裝置
102:主體
104:腔
104A:第一部分
104B:第二部分
105A:窄端
105B:寬端
106:第一液體
108:第二液體
110:液體界面
112:光軸
114:第一窗口
116:第二窗口
118:第一外層
120:中間層
122:第二外層
124:共通電極
126:驅動電極
126A:第一驅動電極段
126B:第二驅動電極段
126C:第三驅動電極段
126D:第四驅動電極段
128:導電層
130A-130E:劃片
132:絕緣層
134A-134C:接合部
136:切口
136A:第一切口
136B:第二切口
136C:第三切口
136D:第四切口
136E:第五切口
136F:第六切口
136G:第七切口
136H:第八切口
146:第一路徑長度
148:第二路徑長度
160:過濾器
200:成像裝置
210:光學系統
211:第一透鏡
212:第二透鏡
213:第三透鏡
214:第四透鏡
215:第五透鏡
216:第六透鏡
220:圖像感測器
302:曲線
304:曲線
306:曲線
圖1是光學裝置的一些實施例的示意性截面圖。
圖2是通過光學裝置的第一外層所看到的圖1的光學裝置的示意性前視圖。
圖3是通過光學裝置的第二外層所看到的圖1的光學裝置的示意性後視圖。
圖4至圖6是分別在第一、第二和第三位置中具有液體界面的光學裝置的一些實施例的示意性截面圖。
圖7至圖8是分別在第二位置和第三位置中具有液體界面的光學裝置的一些實施例的示意性截面圖。
圖9至圖10分別是處於關閉和開啟配置的光學裝置的一些實施例的示意性頂視圖。
圖11是光學裝置的一些實施例的示意性截面圖，該光學裝置包括經設置在光學裝置的光路中的過濾器。
圖12是包括光學裝置的成像裝置的一些實施例的示意圖。
圖13是示出複數個樣品之所量測的接觸角的圖。
圖14是光學裝置的一些實施例的共聚焦螢光圖像，該光學裝置具有其中摻雜有第一添加劑的第一液體和其中摻雜有第二添加劑的第二液體。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無
104:腔
106:第一液體
108:第二液體
114:第一窗口
116:第二窗口
118:第一外層
120:中間層
122:第二外層
146:第一路徑長度
148:第二路徑長度
Claims (21)
- 一種光學裝置，包括：一第一窗口、一第二窗口及經設置在該第一窗口和該第二窗口之間的一腔；一第一液體和一第二液體，該第一液體和該第二液體經設置在該腔內；一液體界面，該液體界面在該第一液體和該第二液體之間；一共通電極，該共通電極與該第一液體電連通；及一驅動電極，該驅動電極經設置在該腔的一側壁上，並與該第一液體和該第二液體絕緣；其中該第一液體使一第一波長帶內的電磁輻射衰減；其中該第二液體使與該第一波長帶不同的一第二波長帶內的電磁輻射衰減；其中，當在從該光學裝置的一物體側朝向該光學裝置的一圖像側的一方向上使圖像輻射通過該光學裝置時，調節該共通電極和該驅動電極之間的一電壓差會導致該液體界面之(a)一第一位置與(b)一第二位置之間的移動，在該第一位置中該光學裝置阻擋落入該第一波長帶內的該圖像輻射的一第一部分和落入該第二波長帶內的該圖像輻射的一第二部分中的每一者， 或使落入該第一波長帶內的該圖像輻射的該第一部分和落入該第二波長帶內的該圖像輻射的該第二部分中的每一者通過，而在該第二位置中該光學裝置阻擋落入該第一波長帶內的該圖像輻射的該第一部分或落入該第二波長帶內的該圖像輻射的該第二部分中的一者，並使落入該第一波長帶內的該圖像輻射的該第一部分或落入該第二波長帶內的該圖像輻射的該第二部分中的另一者通過；及其中調節該共通電極和該驅動電極之間的該電壓差導致該液體界面在(a)該第一位置、(b)該第二位置和(c)一第三位置之間移動；在該第三位置中，該光學裝置使落入該第一波長帶內的該圖像輻射的該第一部分或落入該第二波長帶內的該圖像輻射的該第二部分中的該一者通過，並阻擋落入該第一波長帶內的該圖像輻射的該第一部分或落入該第二波長帶內的該圖像輻射的該第二部分中的該另一者。
- 如請求項1所述之光學裝置，其中在該第一位置中，該第一液體經設置在該第二液體和該第一窗口之間，且該第二液體經設置在該第一液體和該第二窗口之間，從而該圖像輻射穿過該第一窗口、該第一液體、該第二液體和該第二窗口中的每一者。
- 如請求項1所述之光學裝置，其中在該第二 位置中，該第一液體接觸該第二窗口，從而該圖像輻射穿過該第一窗口、該第一液體和該第二窗口中的每一者，而不穿過該第二液體。
- 如請求項1所述之光學裝置，其中在該第二位置中，該第二液體接觸該第一窗口，從而該圖像輻射穿過該第一窗口、該第二液體和該第二窗口中的每一者，而不穿過該第一液體。
- 如請求項1所述之光學裝置，其中：在該第一位置和該第二位置的每一者中，該第二液體經設置在該第一液體和該第二窗口之間，從而該圖像輻射穿過該第一窗口、該第一液體、該第二液體和該第二窗口中的每一者；在該第二位置中使該第一液體通過的一第一路徑長度大於在該第一位置中使該第一液體通過的該第一路徑長度；及在該第二位置中使該第二液體通過的一第二路徑長度小於在該第一位置中使該第二液體通過的該第二路徑長度。
- 如請求項5所述之光學裝置，其中：在該第一位置中，該第一液體使落入該第一波長帶內的該圖像輻射的該第一部分通過；及在該第二位置中，該第一液體阻擋落入該第一波長 帶內的該圖像輻射的該第一部分。
- 如請求項5所述之光學裝置，其中：在該第一位置中，該第二液體阻擋落入該第二波長帶內的該圖像輻射的該第二部分；及在該第二位置中，該第二液體使落入該第二波長帶內的該圖像輻射的該第二部分通過。
- 如請求項1所述之光學裝置，其中：在該第一位置和該第二位置的每一者中，該第一液體經設置在該第二液體和該第一窗口之間，從而該圖像輻射穿過該第一窗口、該第一液體、該第二液體和該第二窗口中的每一者；在該第二位置中使該第一液體通過的一第一路徑長度小於在該第一位置中使該第一液體通過的該第一路徑長度；及在該第二位置中使該第二液體通過的一第二路徑長度大於在該第一位置中使該第二液體通過的該第二路徑長度。
- 如請求項8所述之光學裝置，其中：在該第一位置中，該第一液體阻擋落入該第一波長帶內的該圖像輻射的該第一部分；及在該第二位置中，該第一液體使落入該第一波長帶內的該圖像輻射的該第一部分通過。
- 如請求項8所述之光學裝置，其中：在該第一位置中，該第二液體使落入該第二波長帶內的該圖像輻射的該第二部分通過；及在該第二位置中，該第二液體阻擋落入該第二波長帶內的該圖像輻射的該第二部分。
- 如請求項1所述之光學裝置，其中該第一液體包括一第一添加劑，該第一添加劑增加在該第一波長帶內的電磁輻射的衰減。
- 如請求項1所述之光學裝置，其中該第二液體包括一第二添加劑，該第二添加劑增加在該第二波長帶內的電磁輻射的衰減。
- 如請求項1所述之光學裝置，其中為以下各項中的一者：(a)該第一波長帶從約10nm延伸至約390nm，及該第二波長帶從約700nm延伸至約1000nm；或(b)該第一波長帶從約700nm延伸至約1000nm，及該第二波長帶從約10nm延伸至約390nm。
- 如請求項1所述之光學裝置，其中在該第一位置和該第二位置中的每一者中，當在從該光學裝置的該物體側朝向該光學裝置的該圖像側的該方向中使該圖像輻射通過該光學裝置時，該光學裝置使落入 一第三波長帶內的該圖像輻射的一第三部分通過。
- 如請求項14所述之光學裝置，其中該第三波長帶從約390nm延伸至約700nm。
- 如請求項1所述之光學裝置，其中為以下各項中的一者：(a)該第一波長帶從約10nm延伸到約390nm或從約700nm延伸到約1000nm，及該第二波長帶從約390nm延伸到約700nm；或(b)該第一波長帶從約390nm延伸至約700nm，及該第二波長帶從約10nm延伸至約390nm或從約700nm至約1000nm。
- 如請求項16所述之光學裝置，包括一過濾器，該過濾器設置在該光學裝置的一光路中，其中當在從該光學裝置的該物體側朝向該光學裝置的該圖像側的該方向上使該圖像輻射通過該光學裝置時，為以下各項中的一者：(a)該第一波長帶或該第二波長帶從約10nm延伸至約390nm，及該過濾器吸收該圖像輻射之落入從約700nm延伸至約1000nm的一波長帶內的一部分；或(b)該第一波長帶或該第二波長帶從約700nm延伸至約1000nm，及該過濾器吸收該圖像輻射之落 入從約10nm延伸至約390nm的一波長帶內的一部分。
- 一種成像裝置，包括如請求項1所述的光學裝置。
- 一種選擇性的光學快門，包括：一第一窗口、一第二窗口及經設置在該第一窗口和該第二窗口之間的一腔；一第一液體和一第二液體，該第一液體和該第二液體經設置在該腔內；及一液體界面，該液體界面在該第一液體和該第二液體之間；其中該液體界面可藉由在(a)一第一位置及(b)一第二位置之間的電潤濕來調節，在該第一位置中一光學裝置使可見光通過並阻擋紫外線(UV)光和紅外線(IR)光中的每一者，及在該第二位置中該光學裝置使可見光及UV光或IR光中的一者通過並阻擋UV光或IR光中的另一者；及其中該液體界面可藉由在(a)該第一位置、(b)該第二位置及(C)一第三位置之間的電潤濕來調節，在該第一位置中該光學裝置使可見光通過並阻擋UV光和IR光中的該每一者、在該第二位置中該光學裝置使可見光及UV光或IR光中的該一者通過並阻擋UV 光或IR光中的該另一者，及在該第三位置中該光學裝置使可見光和UV光或IR光中的該另一者通過並阻擋UV光或IR光中的該一者。
- 一種選擇性的光學快門，包括：一第一窗口、一第二窗口及經設置在該第一窗口和該第二窗口之間的一腔；一過濾器，該過濾器經設置在該光學快門的一光路上，從而該過濾器阻擋紫外線(UV)光或紅外線(IR)光中之一者，並使可見光和UV光或IR光中的另一者中的每一者通過；一第一液體和一第二液體，該第一液體和該第二液體經設置在該腔內；及一液體界面，該液體界面在該第一液體和該第二液體之間；其中該液體界面可藉由電潤濕來調節以選擇性地使可見光或UV光或IR光中的該另一者通過；及其中該液體界面可藉由電潤濕來調節，該電潤濕係在下列之間：(a)一第一位置，其中該光學快門阻擋可見光和UV光或IR光中的該另一者中的每一者，(b)一第二位置，其中該光學快門使可見光通過並阻擋UV光或IR光中的該另一者，及 (c)一第三位置，其中該光學快門阻擋可見光並使UV光或IR光中的該另一者通過。
- 如請求項20所述的選擇性的光學快門，其中該過濾器經設置在該第一窗口或該第二窗口上，或該過濾器與該第一窗口或與該第二窗口整合。
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