具有随空间或时间变化的光学性质的超薄、柔性薄膜滤波器及其制造方法技术

一种制造具有变化的光学性质的光学滤波器膜的方法，所述方法包括以下步骤：将多层聚合物预成型件拉伸成光学滤波器，并且改变至少一种环境条件，所述至少一种环境条件是包括以下各项的组中的成员：热量，压力，张力和拉伸速度，所述至少一种环境条件随时间或距离变化或随这两者变化，并导致光学滤波器内的层厚度发生变化。将预成型件拉伸通过炉子，使预成型件经受加热功率，该加热功率跨炉子的宽度或随时间变化，或者同时跨宽度和随时间变化。还可以将预成型件拉伸通过炉子，同时拉伸速度跨炉子的宽度或随时间变化，或者同时跨宽度和随时间变化。

Ultra thin and flexible thin film filters with optical properties varying with space or time and their manufacturing methods

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有随空间或时间变化的光学性质的超薄、柔性薄膜滤波器及其制造方法
本专利技术涉及制造具有至少在长度、宽度上或随时间变化的光学性质的薄膜滤波器的方法，以及制造这种柔性薄膜滤波器的方法。
技术介绍
多光谱成像和高光谱成像是相对较新的成像方法，在诸如药物发现和安全测试、生物显微镜、法医分析、安全性、环境监测、纺织品生产、食品安全和质量控制以及废物回收和分类等多个领域中具有增多的应用。高光谱成像(HSI)是一种将成像和光谱学结合起来以对场景进行勘测并提取详细信息的技术。HSI也称为成像光谱法，是一种功能强大的数据处理密集型方法，它创建一个“数据立方体”，其中包含有关系统视场内数百至数千个窄波长带中的目标物的性质的信息。高光谱成像与相关技术多光谱成像的不同之处主要在于波长带的数量及其它们有多窄。多光谱技术通常会产生几到一百个波长带的2D图像，每个波长带覆盖数十纳米。多光谱成像将带宽较大的两到五个光谱成像带组合到一个光学系统中。相比之下，高光谱成像获得了具有数百个甚至数千个图像的大型3D立方体，其尺寸为(x，y，λ)，每个图像仅代表几纳米的范围。多光谱成像使用较小的数据集更快、更轻松地进行处理，而高光谱成像则提供了更大的数据复杂性，更高分辨率的光谱，并且更加通用，除了基于卫星的成像之外，还有许多新兴应用。用于高光谱和多光谱成像的大多数技术都涉及随空间或时间可变滤波器。一些配置使用多个检测器阵列上的固定的滤波器，以同时捕获各种光谱带内的多个图像帧。一些其他配置使用单个检测器阵列前面的滤波器轮或线性平台来顺序捕获图像帧，其中各个滤波器依次覆盖检测器阵列。一些使用基于液晶的滤波器，基于液晶的滤波器是利用液晶腔体折射率的电刺激被调谐的，以改变其通带波长。一种趋势方法涉及离散或连续变化的线性滤波器，其频谱从滤波器的一端到另一端逐渐偏移。这些滤波器通常是边缘滤波器(短通或长通)或带通滤波器，其中在单个滤波器上边缘或中心波长扫过很宽的光谱范围。现有技术可变滤波器是通过昂贵的真空沉积工艺的复杂变化制成的，从而使这些滤波器比同类的均匀滤波器昂贵得多。尽管高性能均匀滤波器的生产非常昂贵，且可扩展性有限，但由于沉积工艺中增加了复杂的运动或光刻步骤，可变滤波器的生产甚至更加昂贵。此外，传统的可变滤波器是在厚玻璃基质上制造的，因此对于要求轻便或紧凑的光学系统而言，它们不是最佳选择。美国专利9,597,829和美国专利公开2017/0144915描述了使用结构化预成型件的热拉伸生产薄膜滤波器的方法。该方法允许生产全塑料柔性超薄膜和片形式的薄膜干涉滤波器。该方法除了要紧凑得多之外通过提供明显更高的可扩展性并且还提供可以弯曲并符合弯曲表面的超薄滤波器来解决传统真空镀膜式薄膜滤波器的两个主要缺点。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，一种制造具有变化的光学性质的光学滤波器膜的方法包括以下步骤：将多层聚合物预成型件拉伸成光学滤波器，并且改变至少一种环境条件，该至少一种环境条件是包括以下各项的组中的成员：热量，压力，张力和拉伸速度，所述至少一种环境条件随时间或距离变化或随这两者变化，并导致光学滤波器内的层厚度发生变化。实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。所述至少一种环境条件可以是热量，其中将预成型件拉伸通过炉子，该炉子使预成型件经受加热功率，该加热功率跨炉子的宽度或随时间变化，或者同时跨宽度和随时间变化。为此，该方法可以包括以下步骤：将加热器定位在预成型件的相对侧上，其中，预成型件的相对侧沿预成型件的拉伸方向延伸，炉子的宽度沿拉伸方向延伸；和沿拉伸方向将预成型件拉伸通过炉子。加热器中的至少一个可以使预成型件经受沿着炉子的宽度变化的加热功率。例如，可以通过定位至少一个加热器以与预成型件围成锐角来改变加热功率。另外地或替代地，可以通过沿着炉子的宽度将至少一个加热器加热到不同的温度来改变加热功率。另外地或可替代地，在将预成型件拉伸通过炉子的同时，炉子的加热功率也可以至少局部地随时间变化。另外地或替代地，所述至少一种环境条件可以是拉伸速度，其中，预成型件被拉伸通过炉子，同时将预成型件拉伸通过炉子的拉伸速度跨炉子的宽度或随时间或同时跨宽度和随时间变化，由此产生多层膜，该多层膜相比于暴露于较低拉伸速度的、具有较厚膜层的区域中，在暴露于较高拉伸速度的区域中具有较薄膜层。例如，在炉子的宽度的一侧上的拉伸速度可以比在相反侧上大，或者在炉子的宽度的中央部分中的拉伸速度可以比在侧向侧上的更大。另外地或可替代地，拉伸速度可以随着时间在较低的拉伸速度和较高的拉伸速度之间交替。该方法还可包括以下步骤：在形成从具有较薄膜层的区域中的一个到具有较厚膜层的区域中的一个的过渡区域的边界区域中，从多层膜中切出至少一个件(onepiece)。还可通过热和张力来实现变化的层厚度，其中将预成型件拉伸通过炉子，炉子使预成型件经受加热功率以形成中间滤波器膜，随后将中间滤波器膜在指定位置中暴露于热并至少受到沿中间滤波器膜的纵向或横向方向的张力，使得伸展中间滤波器膜直至层厚度在指定位置永久减小，从而形成具有局部减小的层厚度的光学滤波器。通过以下通过附图对各种示例的描述，进一步的细节和益处将变得显而易见。随附附图仅出于说明目的，并不意图限制本专利技术的范围。附图说明在附图中：图1示出了用于热拉伸多层薄膜滤波器的布置的第一示意图；图2A示出了在炉子的宽度上分布加热元件的第一示例；图2B示出了在炉子的宽度上分布加热元件的第二个示例；图3A、3B和3C示出了用于在炉子的宽度上提供变化的热量的替代布置；图4A、4B和4C示出了用于提供具有在炉的宽度上变化的厚度的预成型件的替代示例；图5A示出了穿过多层薄膜滤波器的示意性截面图；图5B、5C和5D示出了通过多层薄膜滤波器的局部放大截面图的三个不同示例；图6A和6B以示意图示出了用于改变薄膜滤波器的厚度的布置的两个示例；图7A和图7B示出了通过改变被移动穿过炉子的滤波器膜的速度来至少改变滤波器膜的厚度或宽度的示例；和图8A、8B和8C示出了通过施加热量和张力来至少改变薄膜滤波器的厚度或宽度的布置的示意图。具体实施方式本申请描述了热拉伸薄膜光学滤波器以产生可变滤波器的各种变型。本申请还公开了用于修改通过热拉伸工艺制成的均匀滤波器以产生变化的滤波器的各种后处理方法。在热拉伸工艺中生产可变滤波器的方法现在参考图1，为了热拉伸薄膜多层滤波器膜，使预型件10纵向移动通过炉子12，其在图1中对应于垂直于图像平面的方向。术语“预成型件”用于描述这样的聚合物块，其包括最终滤波器膜的光学层，但是层厚度比滤波器膜的所得层的最终厚度大许多倍。炉子12具有跨炉子12的宽度放置在预成型件10的相对侧上的加热器14，以在预成型件10移动通过炉子12、进入或离开图1的图像平面时加热预成型件10。为了制造具有均匀光谱形状的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造具有变化的光学性质的光学滤波器膜的方法，所述方法包括以下步骤：将多层聚合物预成型件拉伸成光学滤波器，并且改变至少一种环境条件，所述至少一种环境条件是包括以下各项的组中的成员：热量、压力、张力和拉伸速度，所述至少一种环境条件随时间或距离变化或随这两者变化，并导致光学滤波器内的层厚度发生变化。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170517 US 62/507,4321.一种制造具有变化的光学性质的光学滤波器膜的方法，所述方法包括以下步骤：将多层聚合物预成型件拉伸成光学滤波器，并且改变至少一种环境条件，所述至少一种环境条件是包括以下各项的组中的成员：热量、压力、张力和拉伸速度，所述至少一种环境条件随时间或距离变化或随这两者变化，并导致光学滤波器内的层厚度发生变化。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一种环境条件是热量，其中将预成型件拉伸通过炉子，使预成型件经受加热功率，该加热功率跨炉子的宽度或随时间变化，或者同时跨宽度和随时间变化。


3.根据权利要求2所述的方法，还包括以下步骤：
将加热器定位在预成型件的相对侧上，其中，预成型件的相对侧沿预成型件的拉伸方向延伸，炉子的宽度沿拉伸方向延伸，以及
在拉伸方向上将预成型件拉伸通过炉子。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，加热器中的至少一个使预成型件经受沿着炉子的宽度变化的加热功率。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，通过定位至少一个加热器以与预成型件围成锐角来改变加热功率。


6.根据权利要求4所述的方法，其中，通过沿着炉子的宽度将至少一个加热器加热到不同的温度来改变加热功率。


7.根据权利要求2所述的方法，还包括以下步骤：在将预成型件拉伸通过炉子的同时，使炉子的加热功率至少局部地随时间变化。


8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一种环境条件是拉伸速度，其中，预成型件被拉伸通过炉子，同时将预成型件拉伸通过炉子的拉伸速度跨炉子的宽度或随时间或同时跨宽度和随时间变化，由此产生多层膜，该多层膜相比于暴露于较低拉伸速度的、具有较厚膜层的区域中，在暴露于较高拉伸速度的区域中具有较薄膜层。


9.根据权利要求8所述的方法，其中，在炉子的宽度的一侧上的拉伸速...

【专利技术属性】
技术研发人员：E巴纳艾，PXC多门格，J博加，
申请(专利权)人：埃弗里克斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US