可切换光学元件制造技术

本发明专利技术描述了一种可切换光学元件，以及该元件的一种制造方法。可切换光学元件（１）包括：包含沿可切换光学元件（１）的光轴（Ａ）彼此相对设置的第一和第二流体（２０，２２）的流体腔室（２）。第二流体（２２）通过电润湿作用可沿离开光轴（Ａ）的方向运动，产生沿光轴（Ａ）方向透射率可变的可切换光学元件。该可切换光学元件（１）适用于光学衰减器，例如快门、滤光器或光阑，并且在诸如照相机、激光谐振腔、投影仪和用于扫描光学记录载体的装置的应用中，可方便地用于替代机械替换物。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可切换光学元件，和包括可切换光学元件的光学装置。本专利技术还涉及可切换光学元件的制造方法以及光学扫描装置的制造方法。可切换光学元件特别适合于但不限于用作光学光阑、快门或滤色器。
技术介绍
基于机械运动部件的包括快门、光阑等的可切换光学元件是已知的。基于机械运动部件的可切换光学元件具有可在不同光学透射率的预定状态，例如高或低幅度衰减状态之间切换的光学透射性质。然而，机械运动部件相对较大并且制造起来昂贵。此外，机械运动部件易于受到磨损，从而具有有限寿命，且在其寿命期间会发生可靠性问题。美国专利申请2001/0017985描述了一种光学装置，其不需要机械运动部件且具有可在预定状态之间切换的光学透射性质。图12和13表示装置100，其包括密封于容器103中的基本上不透明的第一流体101和基本上透明的第二流体102。流体不发生混合，并且设置在容器103中使其边界104形成大致球形表面的截面。利用电毛细现象(电润湿)，第一流体101与第二流体102之间的边界104的形状可在图12的结构与图13的结构之间改变。在图12的结构中，没有电压施加给装置100，入射在装置100上的光被基本不透明的第一流体101阻挡。向装置施加电压产生图13的结构。在图13中，第一流体101与第二流体102之间的边界104成形为使得将第一流体101从装置100的光路中排除。控制边界104的形状，使边界104与容器103的内部表面接触，迫使第一流体101离开接触区域。从而入射在装置100上的光不会被第一流体101阻挡，装置100基本上是透明的。装置100具有若干缺点。首先，装置100相对来说是不灵活的，因为接触区域的形状难以控制成除了圆形以外的其他形状。第二，实际上在从导通状态(图13)变到关断状态(图12)时，难以使第二流体102与容器103的内部表面分离。第二流体102在内部表面上的分离与粘附很可能表现出一种非单调转变。第三，在关断状态下，两种流体之间的界面104的弯曲表明在其区域上该装置可能不具有均匀透射性质。第四，由于弯曲表面，光学有效区明显小于装置的实际尺寸。第五，由于两种流体之间的边界104通常是弯曲的，流体必须具有基本相等的折射率，以避免在边界处引入透镜效应。其他要求涉及到流体能发生电润湿的性质，并且赋予透射性质所需的可变性。从而，可用在该装置中的流体的范围相对受到限制，并且为了获得工作装置必须在某些性质上作出折衷。
技术实现思路
本专利技术优选实施例的一个目的在于提供一种可切换光学元件，其解决了此处提到或者未提到的现有技术的一个或多个问题。另一目的在于提供一种制造这种元件的方法。第一方面，本专利技术提供一种可切换光学元件，包括流体腔室，其包括沿可切换光学元件的光轴彼此相对设置的第一和第二流体；与第一流体耦合的第一电极；以及第二电极，其中第二流体设置成响应于施加给第一和第二电极的电压，大致横穿光轴而运动，从而改变流体腔室沿光轴方向的透射率。可以将该装置设计成具有非圆形或其他形状的有效区。此外，第二流体无需与流体腔室的内部表面接触以提供透射率的相当大的改变，从而不会发生第二液体与该表面分离的问题。而且，第一与第二流体之间可为大致平面的界面，在元件上产生高度均匀性。这还避免了由于第一与第二流体之间的边界所带来的透镜效应，表明该可切换元件中可使用更宽范围的流体，从而在流体选择时必须进行的折衷可以更少。此外，大致平面的界面使元件较薄。另一方面，本专利技术提供包括可切换光学元件的光学装置，其中所述可切换光学元件包括流体腔室，该流体腔室包括沿可切换光学元件的光轴彼此相对设置的第一和第二流体；与第一流体耦合的第一电极；以及第二电极，其中第二流体设置成根据施加给第一和第二电极的电压大致横穿光轴而运动，从而改变流体腔室沿光轴方向的透射率。又一方面，本专利技术提供一种可切换光学元件的制造方法，该方法包括以下步骤提供包括沿可切换光学元件的光轴彼此相对设置的第一与第二流体的流体腔室；和提供与第一流体耦合的第一电极，以及第二电极，其中第二流体设置成根据施加给第一和第二电极的电压大致横穿光轴而运动，从而改变流体腔室沿光轴的透射率。再一方面，本专利技术提供一种光学扫描装置的制造方法，该光学扫描装置用于扫描光学记录载体的信息层，该方法包括以下步骤提供用于产生第一辐射束的第一辐射源；提供用于将第一辐射束会聚到信息层上的物镜系统；以及提供用于控制第一辐射束的可切换光学元件，该方法的特征在于所提供的可切换光学元件包括包括沿可切换光学元件的光轴彼此相对设置的第一和第二流体的流体腔室，与第一流体耦合的第一电极，以及第二电极，其中第二流体设置成根据施加给第一和第二电极的电压大致横穿光轴而运动，从而改变流体腔室沿光轴方向的透射率。根据附图中给出的优选特征显然可以得出本专利技术的其他目的和优点。附图说明为了更好地理解本专利技术，并且表示本专利技术的实施例如何实现，现在将通过例子参照所附示意图，其中图1表示根据本专利技术第一优选实施例，处于第一状态的可切换光学元件的侧视图；图2表示图1的可切换光学元件处于第二状态时的侧视图；图3表示图1的可切换光学元件处于第一状态时的平面图；图4表示图1的可切换光学元件处于第二状态时的平面图；图5表示根据本专利技术第二优选实施例，放置于激光谐振腔内部的可切换光学元件的侧视图；图6表示根据本专利技术第三优选实施例，放置于对光学记录载体进行扫描的装置内的可切换光学元件的示意侧视图；图7表示根据本专利技术第四优选实施例，处于第一状态的双可切换光学元件的侧视图； 图8表示图7的可切换光学元件处于第二状态时的平面图；图9表示根据本专利技术的实施例，包括两个可切换光学元件的照相机装置的侧视图；图10表示根据本专利技术第五实施例的可切换光学元件的侧视图；图11表示根据本专利技术第六实施例的可切换光学元件的侧视图；图12表示处于关断状态的现有技术装置的侧视图；以及图13表示处于导通状态的图12装置的侧视图。具体实施例方式本专利技术实现了可以克服与图12和13的装置100有关的缺陷，并提供了一种紧凑的、没有机械运动部件、并且能用于多种应用中的可切换光学元件。通过提供一种可切换光学元件，其中将流体设置成大致横穿元件的光轴而运动，可实现多种效果，例如可变孔径光阑、可切换滤色器和快门。现在将描述作为快门的本专利技术第一实施例的操作。图1表示根据本专利技术第一优选实施例处于第一状态的可切换光学元件1的侧视图。可切换光学元件1的光轴平行于线A-A，并且该装置的有效区延伸到区域B上。可切换光学元件1包括用以形成快门的流体腔室2、第一流体20和第二流体22。第一流体20和第二流体22由基本不溶合的流体组成，并沿光轴彼此相对地置换。第二流体22基本上不透明，并且在第一状态下设置在可切换光学元件1内，以便在区域B上形成连续层，从而防止光在区域B处穿过可切换光学元件1。在第一状态下快门关闭。图2表示可切换光学元件1处于第二状态时的侧视图。在第二状态下，第二流体22设置成使光可以沿光轴A-A、并穿过区域B透射。在第二状态下，通过将第二流体22拉到一侧，并沿着远离且横穿光轴的方向远离区域B，从而打开快门。现在将更详细地描述可切换光学元件1的操作；特别是将要描述如何使用第二流体22将可切换光学元件1从第一状态切换到第二状态。图1和2中还本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可切换光学元件，包括：包含沿可切换光学元件的光轴彼此相对设置的第一和第二流体（２０，２２）的流体腔室（２）、与第一流体（２０）耦合的第一电极（２４）、以及第二电极（２６），其中第二流体（２２）设置成响应于施加给第一和第二电极（２４，２６）的电压大致地横穿光轴而移动，从而改变流体腔室（２）沿光轴方向的透射率。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：BJ菲恩斯特拉，RA哈耶斯，RM斯诺伊伦，S库伊佩，BHW亨德里克斯，APM范阿伦多克，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]