具有帶至少一個定徑切趾光圈的移位臺的光學(xué)機(jī)構(gòu)及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于具有相機(jī)光圈的相機(jī)的光學(xué)機(jī)構(gòu)，該光學(xué)機(jī)構(gòu)包括能夠在至少兩個獨(dú)立位置之間移動的移位臺。至少第一定徑切趾光圈安裝在所述移位臺上，并且構(gòu)造為在移位臺的獨(dú)立位置中的一個位置，第一定徑切趾光圈與所述相機(jī)光圈對準(zhǔn)，其中，在移位臺的獨(dú)立位置中的另一個位置，第一定徑切趾光圈不與相機(jī)光圈對準(zhǔn)。移位臺可以包括具有獨(dú)特有效直徑的多個定徑切趾光圈，多個定徑切趾光圈中的每一個可以選擇性地與相機(jī)光圈對準(zhǔn)。該機(jī)構(gòu)包括用于在各個獨(dú)立位置之間移動移位臺的致動器。本發(fā)明還公開了用于大規(guī)模生產(chǎn)定徑切趾光圈的方法，該方法使用了利用各種方法使染料擴(kuò)散到光學(xué)元件中的技術(shù)以及各種澆鑄與成型形成技術(shù)。
【專利說明】具有帶至少一個定徑切趾光圈的移位臺的光學(xué)機(jī)構(gòu)及其制造方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年3月27日提交的、發(fā)明名稱為“八II 01)1:1081 1601181118111
111(16X111^界;[七匕 3,1 1,685^ 0=6 卩1x6(1^0(1126(1 八061^111*6 3,11(1 16七 110(1 0？
1^1118 $￡11116(具有帶至少一個定徑切趾光圈的移位臺的光學(xué)機(jī)構(gòu)及其制造方法)”的美國臨時專利申請如.61/616152的優(yōu)先權(quán)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明整體涉及一種具有帶至少一個定徑切趾光圈的移位臺的光學(xué)機(jī)構(gòu)及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0004]基本上由于攝影的問世，可調(diào)節(jié)的相機(jī)設(shè)定在獲得正確曝光照片方面便變得至關(guān)重要。這些調(diào)節(jié)包括“快門速度”(“膠片”的可調(diào)節(jié)曝光時間)、“膠片速度”(膠片靈敏度的選擇)以及鏡頭光圈(鏡頭中的可調(diào)節(jié)光闌除了影響膠片曝光之外，這些調(diào)節(jié)還提供其他必要好處。例如快門速度調(diào)節(jié)允許拍攝者及時抓拍到快速移動的場景。膠片速度允許拍攝者得到所需的圖像顆粒111訪6加叫一)。鏡頭光圈調(diào)節(jié)允許拍攝者得到所需的景深。
[0005]在數(shù)碼相機(jī)中，通常電子快門控制(圖像傳感器的可調(diào)節(jié)積分時間)代替了機(jī)械快門，但這不會消除對鏡頭的光圈調(diào)節(jié)的需要，機(jī)械快門仍然是不可缺少的工具，不僅用于控制入射到成像傳感器上的光量，而且還用于獲得相關(guān)圖像中所需的景深。
[0006]數(shù)碼相機(jī)的鏡頭光圈調(diào)節(jié)的一種常見形式為機(jī)械虹膜式光闌或機(jī)械虹膜。機(jī)械虹膜由多個葉片組成，這些葉片能夠相對于彼此移動，以便形成可調(diào)節(jié)的偽圓形的多邊形光圈。這些葉片以相對于彼此移動的方式連接在內(nèi)圈和外圈上，以調(diào)節(jié)機(jī)械虹膜。大多數(shù)膠片相機(jī)和許多數(shù)碼攝像機(jī)采用機(jī)械虹膜或一些其他形式的鏡頭光圈調(diào)節(jié)(例如基本的光圈輪
[0007]然而，也有一些明顯的例外:一次性膠片相機(jī)、非常低價的數(shù)碼相機(jī)和許多手機(jī)。在這些領(lǐng)域中，不使用鏡頭光圈調(diào)節(jié)的主要原因是成本。例如廉價的機(jī)械虹膜設(shè)計可以是數(shù)碼相機(jī)的合理部件，而成本可能低于整個照相機(jī)單元的零售價的1%的1/2，但這個同樣廉價的虹膜部件的成本可能會超過一次性照相機(jī)的零售價的1/3或超過用于計算機(jī)或手機(jī)的相機(jī)組件的成本的1/3。因此，幾乎所有的手機(jī)相機(jī)(也被稱為手機(jī)相機(jī)組件)都不包括鏡頭光圈調(diào)節(jié)。
[0008]最初，手機(jī)相機(jī)并未設(shè)計為用來替代傳統(tǒng)相機(jī)。手機(jī)相機(jī)組件應(yīng)當(dāng)在不使用閃光燈的情況下在昏暗的光線條件下產(chǎn)生可以接受的圖像。因?yàn)檫@個原因，手機(jī)相機(jī)裝有具有大的固定光圈(例如￠72.8)的鏡頭，從而以景深為代價使靈敏度最大化，并且手機(jī)相機(jī)依賴于電子快門來調(diào)節(jié)曝光量。結(jié)果，這些沒有光圈調(diào)節(jié)的手機(jī)相機(jī)在低光照水平下因不良的散粒噪聲和讀出噪聲而在高光照水平下因較差的景深產(chǎn)生有質(zhì)量問題的圖像，并且因透鏡像差降低了清晰度。
[0009]然而，由于其巨大的人氣(銷量已經(jīng)超過了膠片相機(jī)和數(shù)碼相機(jī))，手機(jī)相機(jī)組件正在取代傳統(tǒng)相機(jī)。作為流行程度的參考點(diǎn)，在2010年底，全球有超過53億部移動手機(jī)的訂購量，或者說超過世界人口的3/4，其中，美洲有8.8億訂購量且歐洲有7.4億訂購量。關(guān)于手機(jī)相機(jī)的使用，根據(jù)2010年12月的研究，美國52.7%的移動手機(jī)用戶、歐洲57.5%的移動手機(jī)用戶和日本62.9%的移動手機(jī)用戶在使用他們的移動手機(jī)設(shè)備進(jìn)行拍照。
[0010]手機(jī)相機(jī)組件需要以傳統(tǒng)相機(jī)的成本的一小部分來接近或匹配傳統(tǒng)相機(jī)的成像質(zhì)量。這個問題因價格壓力和市場對更大量像素的需求而進(jìn)一步加劇了。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，圖像傳感器變得越來越清晰，而且像素變得越來越小，因此需要具有更寬光圈的鏡頭，以保持同樣的靈敏度。這種需要與更清晰的鏡頭(因?yàn)楦鼘挼墓馊?dǎo)致更大的透鏡像差)和增大的景深(因?yàn)楦鼘挼墓馊?dǎo)致景深的減小)的要求相沖突。
[0011]試圖改進(jìn)手機(jī)相機(jī)組件的兩個解決方案是使用“流體鏡頭”的光學(xué)自動對焦和使用圖像處理算法的“相位掩?！狈椒?。在使用流體鏡頭的光學(xué)自動對焦的情況下，景深不增大。更準(zhǔn)確地說，只是簡單地將焦距調(diào)節(jié)為特定的距離。在相位掩模方法的情況下，鏡頭的焦距實(shí)際上被減少了。相位掩模(放置在透鏡元件之一上)在整個擴(kuò)大的景深上引入相對恒定的散焦量。然后通過數(shù)字地使用圖像處理算法來部分地恢復(fù)清晰度。不幸的是，清晰度恢復(fù)算法同樣會在圖像中引入大量的噪聲。
[0012]顯然，這些解決方案都沒有真正消除對廉價可調(diào)節(jié)的鏡頭光圈的需要，也沒有合適的技術(shù)實(shí)施方案來滿足手機(jī)相機(jī)組件的這種需求。現(xiàn)有的機(jī)械虹膜太貴、體積太大、太脆弱而且太耗電，從而無法滿足預(yù)期的十億手機(jī)相機(jī)組件的市場。機(jī)械虹膜還具有另外一個嚴(yán)重的技術(shù)缺陷，即對于小光圈設(shè)置而言，透過虹膜的圓形光圈的衍射顯著降低了圖像的清晰度，例如高f數(shù)，諸如f/5.6或更高。
[0013]通過使導(dǎo)致衍射的銳邊最小，切趾光圈大大減少了小光圈尺寸(高f數(shù)，諸如F/7+)時的有害衍射效應(yīng)。其他人已經(jīng)注意到在更大光圈尺寸(F2.8以上)時的切趾光圈的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)光學(xué)傳感器的像素密度或數(shù)量增加和/或像素尺寸減小時，切趾光圈變得越來越有優(yōu)勢。
[0014]在試圖解決這些缺陷的專利文獻(xiàn)中已經(jīng)提出幾種方案，例如美國專利N0.7585122(其以引用的方式并入本文)公開了一種用于手機(jī)應(yīng)用等的電氣-機(jī)械可調(diào)節(jié)光圈相機(jī)，該可調(diào)節(jié)光圈相機(jī)由至少兩個電極和用于將電壓涂敷到電極以在電極之間產(chǎn)生電場的電路形成。美國專利N0.7，929，220(其以引用的方式并入本文)公開了一種使用光致變色材料構(gòu)造而成的可調(diào)節(jié)切趾鏡頭光圈。美國專利N0.6，621，616(其以引用的方式并入本文)公開了某些實(shí)施例，這些實(shí)施例提供了一種用于相機(jī)的電致變色元件，電致變色元件可以同時用作快門、可變透光率濾光片和虹膜。美國公開專利申請N0.2010-0134866(其以引用的方式并入本文)教導(dǎo)了一種具有電致變色切趾光圈的光學(xué)元件的廣義概念，該電致變色切趾光圈具有響應(yīng)于所涂敷的電壓幅度而可變的可變透光率。諸如在美國專利N0.6621616和/或美國公開專利申請N0.2010-0134866中特別公開的現(xiàn)有技術(shù)的寬電致變色切趾光圈的解決方案由于復(fù)雜性而可能無法實(shí)現(xiàn)為如下的方式:具有成本效益來進(jìn)行高效大規(guī)模生產(chǎn)。
[0015]除了成本問題之外，還需要保證在手機(jī)環(huán)境下的耐用性，因?yàn)槭謾C(jī)通常比傳統(tǒng)數(shù)碼相機(jī)或膠片相機(jī)經(jīng)受顯著更多的傷害。因此，在手機(jī)設(shè)備的設(shè)計中需要存在一定程度的牢固耐用。
[0016]仍然需要具有成本效益、耐用、牢固的機(jī)構(gòu)來改變諸如手機(jī)等中的相機(jī)的光圈。本發(fā)明的目的在于開發(fā)出具有向相機(jī)光圈提供獨(dú)立切趾光圈的能力的光學(xué)元件，并且提供制造適用于高效且有效制造光學(xué)元件的方法，從而將光學(xué)元件內(nèi)置到諸如手機(jī)等廉價相機(jī)單元中。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明提供了一種用于具有相機(jī)光圈的相機(jī)的光學(xué)機(jī)構(gòu)，例如手機(jī)中的光學(xué)機(jī)構(gòu)。光學(xué)機(jī)構(gòu)包括能夠在至少兩個獨(dú)立位置之間移動的移位臺。至少第一定徑切趾光圈安裝在所述移位臺上，并且構(gòu)造為在所述移位臺的獨(dú)立位置中的一個位置，所述第一定徑切趾光圈與所述相機(jī)光圈對準(zhǔn)，其中，在所述移位臺的獨(dú)立位置中的其它位置，所述第一定徑切趾光圈不與所述相機(jī)光圈對準(zhǔn)。致動器用于在各個所述獨(dú)立位置之間移動所述移位臺。
[0018]光學(xué)機(jī)構(gòu)還可以包括構(gòu)造為將所述移位臺對準(zhǔn)在各個獨(dú)立位置的對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，諸如線性致動器或旋轉(zhuǎn)致動器。移位臺可以構(gòu)造為用于在各個獨(dú)立位置之間進(jìn)行線性運(yùn)動或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。在非限制性實(shí)例中，在移位臺位于各種獨(dú)立位置中的情況下，光學(xué)元件可以提供相機(jī)的約F2.0至約Fll.0的所得F-光圈值。在一個示例性實(shí)例中，移位臺可以包括移位臺的至少兩個、三個或四個獨(dú)立位置。
[0019]可提供根據(jù)本發(fā)明的一個非限制性實(shí)施例的光學(xué)機(jī)構(gòu)，其中各個定徑切趾光圈包括擴(kuò)散到光學(xué)基板中的染料。另外，各個定徑切趾光圈可以包括透明外涂層。
[0020]本發(fā)明的另一方面提供了一種制造定徑切趾光圈的方法，該方法包括以下步驟:提供用于切趾光圈的光學(xué)基板；在基板上沉積掩模；將含有光學(xué)染料的材料沉積在基板上；以及使光學(xué)染料擴(kuò)散到光學(xué)基板中，其中，當(dāng)從掩模和基板的上方觀察時，染料將擴(kuò)散到基板中而至少部分地到掩模下方，從而形成切趾光圈。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，形成定徑切趾光圈的方法可以提供:所述切趾光圈的有效直徑由掩模的有效直徑和染料的擴(kuò)散程度決定。所述掩模可以為大致圓形掩模，且大體上在所述切趾光圈上居中，并且可以為光學(xué)透明涂層。另外，所述掩?？梢孕纬伤銮兄汗馊Φ囊徊糠帧?br> [0022]根據(jù)本發(fā)明的形成定徑切趾光圈的方法還可以包括平坦化步驟，其中該平坦化步驟包括至少部分地移除所述掩模，或者該平坦化步驟包括添加平坦化層。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的形成定徑切趾光圈的方法允許容易進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，其中，將多個掩模涂敷在單個光學(xué)基板上，以同時形成多個光圈。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的另一方面的制造定徑切趾光圈的方法包括以下步驟:提供用于切趾光圈的透明光學(xué)基板；圍繞用于所述切趾光圈的透明光學(xué)基板提供用于所述切趾光圈的含染料光學(xué)基板；以及使所述光學(xué)染料從所述含染料光學(xué)基板擴(kuò)散到所述透明光學(xué)基板中，從而形成所述切趾光圈。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一方面的制造定徑切趾光圈的方法包括以下步驟:提供用于所述切趾光圈的透明光學(xué)基板，該透明光學(xué)基板具有從所述透明光學(xué)基板的頂部到底部沿徑向向外漸擴(kuò)的側(cè)面；以及圍繞用于所述切趾光圈的側(cè)面漸擴(kuò)的透明光學(xué)基板澆鑄用于所述切趾光圈的含染料光學(xué)基板。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的另一方面的制造定徑切趾光圈的方法包括以下步驟:提供用于所述切趾光圈的透明光學(xué)基板；圍繞用于所述切趾光圈的透明光學(xué)基板提供用于所述切趾光圈的含染料光學(xué)基板；以及以允許所述光學(xué)染料從所述含染料光學(xué)基板擴(kuò)散到所述透明光學(xué)基板中從而形成切趾光圈的方式，同時提供所述透明光學(xué)基板和所述含染料光學(xué)基板。
[0027]本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點(diǎn)將在結(jié)合附圖的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述中闡明，其中，全部附圖中相同附圖標(biāo)記表示相同的元件。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的一個方面的由具有定徑切趾光圈的兩個止擋部移位臺形成的光學(xué)機(jī)構(gòu)；
[0029]圖2示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的另一方面的由具有一對獨(dú)立定徑切趾光圈的三個止擋部移位臺形成的光學(xué)機(jī)構(gòu)；
[0030]圖3示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的另一方面的由具有三個獨(dú)立定徑切趾光圈的四個止擋部移位臺形成的光學(xué)機(jī)構(gòu)；
[0031]圖4八是根據(jù)本發(fā)明的一個方面的光學(xué)基板上的一系列硬涂層掩模的示意性俯視平面圖，該光學(xué)基板用于用擴(kuò)散法形成一系列獨(dú)立開口尺寸的切趾光圈；
[0032]圖48是圖4八的光學(xué)基板上的一系列硬涂層掩模的示意性剖視圖；
[0033]圖5八是根據(jù)本發(fā)明的一個方面的在一系列獨(dú)特開口尺寸的切趾光圈的擴(kuò)散形成期間染料涂敷于具有圖4八和圖48的一系列硬涂層掩模的光學(xué)基板上的示意性俯視平面圖；
[0034]圖58是涂敷于具有圖5八的一系列硬涂層掩模的光學(xué)基板上的染料的示意性剖視圖；
[0035]圖6是在圖5八和圖58的染料涂敷之后的在具有一系列硬涂層掩模的光學(xué)基板內(nèi)的擴(kuò)散染料的示意性剖視圖；
[0036]圖7八和圖78是在獨(dú)特平坦化選擇之后的在圖6的光學(xué)基板內(nèi)的擴(kuò)散染料的示意性首彳視圖；
[0037]圖8八是根據(jù)本發(fā)明的另一方面的用于用擴(kuò)散法形成一系列獨(dú)特開口尺寸的切趾光圈的初始光學(xué)基板構(gòu)造的示意性俯視平面圖；
[0038]圖88是圖8八的用于形成一系列切趾光圈的初始光學(xué)基板構(gòu)造的示意性剖視圖；
[0039]圖8(:是在圖8八和圖88的設(shè)置之后的在光學(xué)基板內(nèi)的擴(kuò)散染料的示意性剖視圖；
[0040]圖9八是根據(jù)本發(fā)明的另一方面的用于用成型法形成一系列獨(dú)特開口尺寸的切趾光圈的初始光學(xué)基板構(gòu)造的示意性俯視平面圖；
[0041]圖98是用于形成圖9八的一系列切趾光圈的初始光學(xué)基板構(gòu)造的示意性剖視圖；
[0042]圖10八是位于圖9八和圖98的光學(xué)基板構(gòu)造上的燒鑄染料的不意性俯視平面圖；
[0043]圖108是圖104的用于形成一系列切趾光圈的染料和光學(xué)基板構(gòu)造的示意性剖視圖；
[0044]圖10(:是在平坦化步驟之后的圖10八和圖108的用于形成一系列切趾光圈的染料和光學(xué)基板構(gòu)造的示意性剖視圖；
[0045]圖1OD是用于形成從圖1OA的構(gòu)造稍作改動而來的一系列切趾光圈的染料和光學(xué)基板構(gòu)造的示意性剖視圖；
[0046]圖1lA是根據(jù)本發(fā)明的另一方面的用于用共成型法或印刷法形成切趾光圈的初始光學(xué)基板構(gòu)造的示意性俯視平面圖；
[0047]圖1lB是用于形成圖1lA的切趾光圈的初始光學(xué)基板構(gòu)造的示意性剖視圖；
[0048]圖1IC是用于用圖1lA和圖1lB的共成型法或印刷法形成切趾光圈的一體化光學(xué)基板構(gòu)造的示意性俯視平面圖；
[0049]圖1lD是用于形成圖1lC的切趾光圈的一體化光學(xué)基板構(gòu)造的示意性剖視圖；
[0050]圖12包括與位于附圖右側(cè)的綠色計數(shù)分布曲線相鄰的切趾光圈圖像，該綠色計數(shù)分布曲線示出了根據(jù)本發(fā)明而形成的測試切趾光圈的臺架測試的實(shí)例I的測試結(jié)果；
[0051]圖13是圖12的測試光圈的透射率分布曲線；
[0052]圖14包括與位于附圖右側(cè)的綠色計數(shù)分布曲線相鄰的切趾光圈圖像，該綠色計數(shù)分布曲線示出了根據(jù)本發(fā)明而形成的測試切趾光圈的臺架測試的實(shí)例2的測試結(jié)果；
[0053]圖15是圖14的測試光圈的透射率分布曲線；
[0054]圖16包括與位于附圖右側(cè)的綠色計數(shù)分布曲線相鄰的切趾光圈圖像，該綠色計數(shù)分布曲線示出了根據(jù)本發(fā)明而形成的測試切趾光圈的臺架測試的實(shí)例3的測試結(jié)果；
[0055]圖17是圖14的測試光圈的透射率分布曲線；以及
[0056]圖18和圖19是現(xiàn)有技術(shù)的針孔光圈的測試結(jié)果的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0057]應(yīng)注意的是，如在本說明書和所附權(quán)利要求書中所使用的那樣，單數(shù)形式“一個”、“一”和“該”包括多個指代對象，除非清楚且明確地限于一個指代對象。本文所描述的本發(fā)明的各個實(shí)施例和實(shí)例均應(yīng)被理解為對本發(fā)明的范圍是非限制性的。
[0058]本發(fā)明提供了一種用于具有相機(jī)光圈的相機(jī)的光學(xué)機(jī)構(gòu)，在下面進(jìn)一步詳細(xì)描述的圖1至圖3中示意性地示出了本發(fā)明的三個實(shí)施例。各實(shí)施例的光學(xué)機(jī)構(gòu)均包括能夠在至少兩個獨(dú)立位置之間移動的移位臺12?？梢愿鶕?jù)所需的獨(dú)特光學(xué)性能，使臺12包含任意數(shù)量的獨(dú)立位置，在每個獨(dú)立的臺位置處提供一個獨(dú)特光學(xué)性能。如本文示意性示出的那樣，臺12可以由光學(xué)透明材料形成。作為選擇，也可以用非光學(xué)透明材料(例如金屬)形成臺12，并且在這種情況下，臺12的與相機(jī)光圈對準(zhǔn)的獨(dú)立位置可以包括穿過臺12的開口和/或切趾光圈10可以形成為臺12中的插入窗口。
[0059]本說明書主要討論獨(dú)立切趾光圈10的開口尺寸，該開口尺寸產(chǎn)生用于相機(jī)光圈的獨(dú)特(獨(dú)立)有效光圈開口，諸如允許相機(jī)在任意所需的光圈值(f/stop)的范圍之間(例如F/2.0尺寸和F/11.0尺寸)高效和有效地移動。然而,本發(fā)明的切趾光圈10可以與諸如放大鏡頭(例如2倍的變焦鏡頭)和/或?yàn)V光片(例如彩色濾光片)等光學(xué)元件成一體，以在各個獨(dú)立的位置提供進(jìn)一步獨(dú)特期望性能。在本說明書中不再詳細(xì)討論鏡頭和/或?yàn)V光片自身的形成。
[0060]至少第一或一個定徑切趾光圈10安裝在臺12上，并且構(gòu)造為能夠選擇性地與移位臺12的獨(dú)立位置之一中的相機(jī)光圈對準(zhǔn)。在下述的某些實(shí)施例中可以設(shè)置多個獨(dú)立的定徑切趾光圈10。本發(fā)明示出了具有獨(dú)立定徑的獨(dú)立切趾光圈10 ;然而，在置入獨(dú)立光學(xué)元件的情況下，能夠獲得具有相同定徑的獨(dú)立光圈10。例如，臺12上的兩個獨(dú)立切趾光圈10可以具有相同的有效定徑(例如，出于說明的目的，提供用于相機(jī)光圈的有效F/6開口)，使得其中一個包括變焦鏡頭光學(xué)元件(例如4倍的變焦鏡頭)，從而這兩個相同尺寸的切趾光圈10是獨(dú)特的:提供具有有效F/6.0尺寸的4倍可變焦距和沒有光學(xué)元件的有效F/6.0尺寸。
[0061]另外，在本文中對獨(dú)立光圈10進(jìn)行了描述，并且獨(dú)立光圈10在用于形成根據(jù)本發(fā)明的臺12方面被認(rèn)為最為有效，但是如果一個或多個獨(dú)立切趾光圈10重復(fù)出現(xiàn)在臺12上，則無法阻止根據(jù)本發(fā)明的臺12的操作。例如，在具有大量獨(dú)立光圈(例如10+)的臺12的設(shè)計中，如果用于最常用設(shè)置的切趾光圈10沿著臺12重復(fù)出現(xiàn)在若干隔開的位置處，則光學(xué)機(jī)構(gòu)可能更為有效。一般來說，應(yīng)認(rèn)識到，如下面的示例性實(shí)例所示，如果獨(dú)立的光圈10僅在臺12上出現(xiàn)一次，則將變得最為有效和高效。
[0062]從下面的說明書中顯而易見的是，臺12上的各個定徑切趾光圈10能夠選擇性地不與相機(jī)光圈對準(zhǔn)，使得相機(jī)光圈位于移位臺12的獨(dú)立位置中的所選定的其它位置。
[0063]本發(fā)明的光學(xué)機(jī)構(gòu)通常包括用于在各個獨(dú)立位置之間移動臺12的致動器16，例如電動線性致動器或電動旋轉(zhuǎn)致動器?？赡艿氖牵鈱W(xué)機(jī)構(gòu)可以具有手動操作的致動器來代替自動化電動線性致動器或自動化電動旋轉(zhuǎn)致動器，然而假定在本發(fā)明的光學(xué)機(jī)構(gòu)的最優(yōu)選應(yīng)用中，需要自動化致動器16。
[0064]下面描述在圖1中具體示出的本發(fā)明的光學(xué)機(jī)構(gòu)的實(shí)例，該圖示意性地示出了具有開口固定的單個切趾光圈10和開放空間14的兩個止擋部移位臺12，當(dāng)單個切趾光圈10與相機(jī)光圈對準(zhǔn)時，單個切趾光圈10與一個有效開口尺寸相關(guān)聯(lián)，當(dāng)開放空間14與相機(jī)光圈對準(zhǔn)時，開放空間14與相機(jī)的現(xiàn)有光圈尺寸相關(guān)聯(lián)。使用開放空間允許臺12利用固有相機(jī)開口作為相機(jī)的一個有效光圈值尺寸。如圖所示，若臺12由光學(xué)透明材料形成，則開放空間14可以形成為空的空間。如果臺12由非光學(xué)透明材料(例如金屬基板)形成，則開放空間14可以形成為臺12中的開口或形成為光學(xué)透明窗口。
[0065]在圖1的示例性兩個止擋部或兩個位置臺12中，諸如螺線管等線性移動機(jī)構(gòu)16可以使臺12在兩個位置之間移位，這兩個位置中的一個位置設(shè)置為使單個光圈10與相機(jī)開口對準(zhǔn)，并且開放空間14不用于第一有效相機(jī)光圈開口，而兩個位置中的另一個位置設(shè)置為單個光圈10不與相機(jī)開口對準(zhǔn)，并且開放空間14與相機(jī)開口對準(zhǔn)，以用于第二有效相機(jī)光圈開口(其等同于固有相機(jī)開口)。
[0066]在本發(fā)明的光學(xué)機(jī)構(gòu)中，如圖1示意性所示，臺可以包括與諸如圖示彈簧偏置樞轉(zhuǎn)制動部件20等機(jī)械止擋件相關(guān)聯(lián)的對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)18。對于臺12的各個獨(dú)立位置而言，對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)能夠確保臺12相對于相機(jī)正確地定位。
[0067]圖2示意性地示出了三個止擋部移位臺12，其具有一對獨(dú)特尺寸固定開口的切趾光圈10和與相機(jī)現(xiàn)有光圈尺寸相關(guān)聯(lián)的開放空間14。該實(shí)施例示出了三個位置，這三個位置允許相機(jī)的有效開口落入從固有相機(jī)開口至兩個替代的獨(dú)特有效開口尺寸的范圍內(nèi)。因此，如圖所示，恰存在安裝在移位臺上的兩個定徑切趾光圈10，其中，在臺位于獨(dú)立位置中的一個位置的情況下，光學(xué)元件例如可以提供相機(jī)的約F/2.0至約F/4.0的所得F-光圈值；在臺位于獨(dú)立位置中的第二位置的情況下，提供相機(jī)的約F/4.5至約F/7.5的所得？-光圈值；以及在相機(jī)光圈位于獨(dú)立位置中的第三位置的情況下，提供約5/8.0至約5/11.0的？-光圈值。可以根據(jù)需要選擇針對各個位置選擇的特別有效的光圈開口尺寸，并且這些示例性實(shí)例僅意欲表明或暗示本發(fā)明的廣泛通用性。
[0068]圖2的示例性實(shí)施例包括諸如螺線管等自動化線性運(yùn)動機(jī)構(gòu)16，其能夠使臺12在光圈10之一與相機(jī)開口對準(zhǔn)或開放空間14與相機(jī)開口對準(zhǔn)的多個位置之間移位。臺12還可以包括與諸如圖示彈簧偏置樞轉(zhuǎn)制動部件20等機(jī)械止擋件相關(guān)聯(lián)的對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)18。臺12被示出為安裝在樞軸22上的樞轉(zhuǎn)部件，其中狹槽24與致動器16的銷26接合，由此臺12的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動適應(yīng)線性致動器16并由線性致動器16驅(qū)動。
[0069]圖3示意性地示出了四個止擋部移位臺12的示例性實(shí)例，移位臺12具有一組獨(dú)特尺寸固定開口的三個獨(dú)立切趾光圈10和與相機(jī)現(xiàn)有光圈尺寸相關(guān)聯(lián)的開放空間14。諸如旋轉(zhuǎn)電動機(jī)等旋轉(zhuǎn)運(yùn)動機(jī)構(gòu)16能夠在光圈10之一與相機(jī)開口對準(zhǔn)或開放空間14與相機(jī)開口對準(zhǔn)的多個位置之間移位臺12。臺12可以包括與諸如圖示上述彈簧偏置樞轉(zhuǎn)制動部件20等機(jī)械止擋件相關(guān)聯(lián)的對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)18。臺12被示出為安裝在輪轂或樞軸22上的旋轉(zhuǎn)部件。
[0070]圖示的實(shí)例示出了圖1中的具有線性致動器16的線性移動臺12、圖2中的具有線性致動器16的旋轉(zhuǎn)移動臺12以及圖3中的具有旋轉(zhuǎn)致動器16的旋轉(zhuǎn)移動臺12。這些設(shè)計中的任一者可以包括若干切趾光圈10。特定運(yùn)動機(jī)構(gòu)16和臺12的運(yùn)動可能由最終裝置中的空間限制來決定，并且這些僅為示例性實(shí)例。
[0071]可提供根據(jù)本發(fā)明的一個非限制性實(shí)施例的光學(xué)機(jī)構(gòu)，其中各個定徑切趾光圈10包括擴(kuò)散到光學(xué)基板30中的染料。另外，各個定徑切趾光圈可以包括下文所述的透明外涂層 32、36。
[0072]本發(fā)明的另一方面提供一種高效且有效地制造(例如大規(guī)模生產(chǎn))如圖4八-圖6示意性所示的定徑切趾光圈10的方法，并且該方法可能包括圖7八和圖78所示的平坦化步驟。如下文進(jìn)一步所述，該方法包括以下步驟:提供用于切趾光圈10的光學(xué)基板30 ；在基板30上沉積掩模32 ；將含有光學(xué)染料的材料34沉積在基板30上；以及使光學(xué)染料擴(kuò)散到光學(xué)基板30中，其中，當(dāng)從掩模32和基板30的上方觀察時，染料擴(kuò)散到基板30中而至少部分地到掩模32下方，從而形成切趾光圈10。
[0073]基板30可以由多種已知光學(xué)材料形成，可以將所選定的染料擴(kuò)散在該光學(xué)材料中。用于光學(xué)基板30的材料的非排他性清單包括:，固化(陽離子聚合、陰離子聚合、自由基)型材料、熱固化(熱固性物-自由基、縮合聚合物、醇/胺+異氰酸酯等)型材料、非固化性聚合物(熱塑性塑料)-硅氧烷、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、聚氨酯、聚脲、？—、聚苯乙烯、環(huán)烯烴聚合物。掩模32可以由類似材料清單形成，然而，不管是否基于涂層的滲透率(關(guān)于溶解度或擴(kuò)散系數(shù))，材料必須選擇為充當(dāng)用于抑制染料的阻擋物。實(shí)際上，適合于掩模32和基板30的材料或多或少為同一清單，但在控制交聯(lián)密度/柔韌性以及相關(guān)參數(shù)的情況下，可以使材料對于基板30而言更易于擴(kuò)散或?qū)τ谘谀?2而言更不易于(或?qū)嶋H上不存在)擴(kuò)散。
[0074]用于形成定徑切趾光圈10的方法可以提供:切趾光圈10的有效直徑由掩模32的有效直徑和來自材料34的染料的擴(kuò)散程度決定。在多數(shù)實(shí)施例中，掩模32可以為大致圓形掩模32，且大體上在切趾光圈10上居中，并且可以形成為光學(xué)透明涂層。另外，掩模32可以形成最終切趾光圈10的一部分。
[0075]再參考附圖，圖4A和圖4B示意性地示出了在光學(xué)基板30上涂敷透明硬涂層掩模32以形成具有獨(dú)特開口尺寸的一系列切趾光圈10。在示意性視圖中，利用根據(jù)本發(fā)明的擴(kuò)散法，在基板30上形成具有三種獨(dú)特尺寸的九個光圈10。因?yàn)樾纬删哂邢嗤叽绻馊?0的各個基板可能更高效，所以各個基板不需要具有獨(dú)特的尺寸。透明涂層或掩模32可以經(jīng)由一個或多個還可稱為打印頭的分配噴嘴進(jìn)行沉積。用于透明涂層32的分配噴嘴可以相對于基板30移動或可以不相對于基板30移動。例如，系統(tǒng)可以采用相對于一個或多個噴嘴移動基板30的移位工件保持器或輸送器。作為選擇，形成用于掩模32的分配噴嘴的打印頭可以設(shè)置在XY移位滑塊上，以在固定不動的基板30上移動。該沉積將控制掩模32的尺寸。透明涂層或掩模32還可以為氣相沉積(或其它沉積法)的二氧化硅(玻璃)。存在多種用于將掩模32沉積在基板30上的有效且具有成本效益的方法，這些僅為示例性實(shí)例。
[0076]圖5A和圖5B示意性地示出了染料層34在圖4A和圖4B的透明硬涂層掩模光學(xué)基板30上的涂敷。染料層34可以利用任何已知的工藝來涂敷，例如噴涂、澆注或其他已知的涂敷技術(shù)?？梢栽诤玖蠈?4中采用多種已知染料。本質(zhì)上，可以采用能夠吸收從425nm到650nm的足夠光的任何染料或染料組，以便除去不需要的光。適當(dāng)?shù)膶?shí)例為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知，例如可以參考“The Sigma-Aldrich Handbook of Stains, Dyes andIndicators (著色劑、染料和指不劑的 Sigma-Aldrich 手冊)，F(xiàn)loyd Green, 1990, AldrichChemical Company”。該特定的已知參考提供了可供選擇的大量合適染料和染料家族。
[0077]在沉積層34之后，將系統(tǒng)固化，以允許層34中的染料分散或擴(kuò)散到基板30中。圖6示出了圖5A和圖5B的染料分散到光學(xué)基板中從而形成切趾光圈10。如圖所示，通過包括掩模32，允許在基板中形成切趾光圈10。在這一點(diǎn)上，如公知技術(shù)那樣，可以使用常規(guī)切割和邊緣拋光技術(shù)從基板30中切出光圈10。
[0078]在單個光圈10從圖6的基板30分離出來之前，可以存在后續(xù)表面處理，例如對光圈10進(jìn)行平坦化處理。圖7A示出了圖6的切趾光圈10，該切趾光圈10還包括從光圈10有效移除硬涂層掩模32的諸如磨削和/或研磨等平坦化步驟。作為選擇，圖7B示出了圖6的切趾光圈10，該切趾光圈10還包括添加平坦化層36的平坦化步驟。平坦化層36將由類似于基板30和掩模32的已知可接受的光學(xué)材料形成。層36可以以任何已知的方式進(jìn)行涂敷，例如旋涂法。在最終的表面處理之后，可以從基板30(和層36，如果存在的話)的殘留部分中移除或分離出單個光圈10。
[0079]代替將光圈10分離成單個部件或光圈10并且將這些部件附接至臺12，基板30可以由臺12的材料形成，由此直接在臺12上形成光圈10。例如，圖4可以示出形成的三個線性致動臺12，各個臺12具有四個位置和三個光圈10。在臺12上形成光圈10之后，僅需要分離這三個臺12，并且添加對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)18以完成組裝。用形成臺12的材料形成基板30可因此提供需要使光圈10在基板30上適當(dāng)?shù)馗糸_的制造優(yōu)勢。作為選擇，可以在無間距約束的情況下進(jìn)行與眾多光圈10的大規(guī)模生產(chǎn)相關(guān)聯(lián)的成本節(jié)約，并且稍后將單個光圈10附接至獨(dú)立的臺12。
[0080]圖8A和圖SB示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于形成具有獨(dú)特開口尺寸的一系列切趾光圈的另一分散法的設(shè)置。該可選的“橫向”分散法以如下操作開始:提供形成各個光圈10的中心部分的大致透明光學(xué)基板42和含有光學(xué)基板44的含染料周邊。用于基板42、44的合適基板材料以及染料與上文結(jié)合所述基板30和層34中的染料所描述的基板材料以及染料相同。提供如圖8A和圖SB所示的基板可以利用若干組裝技術(shù)來進(jìn)行，這些組裝技術(shù)之一為:在層44中模切出開口，從材料層42模切出插入件，并且將材料42的插入件放置在材料44的開口中?？梢詫?shí)施其他可接受的大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)。
[0081]在如圖8A和圖8B所示提供光圈10的部件(相鄰層42、44)之后，該方法包括使光學(xué)染料從含染料的光學(xué)基板44擴(kuò)散到透明光學(xué)基板42中，從而形成切趾光圈10。圖SC示出了圖8A和圖8B的基板44的染料橫向分散在光學(xué)基板42中從而形成切趾光圈10。僅需要利用常規(guī)技術(shù)分離光圈10。也可執(zhí)行在分離光圈10之前(或之后)的后續(xù)處理，例如添加平坦化層或添加諸如濾光片等光學(xué)層，或其他所需處理。
[0082]本發(fā)明還包括整體在圖9A-圖1OD中示出的制造定徑切趾光圈的成型法或澆鑄法，包括如下的初始步驟:提供用于切趾光圈10的透明光學(xué)基板52，透明光學(xué)基板52具有從透明光學(xué)基板52的頂部至底部沿徑向向外漸擴(kuò)的側(cè)面。形狀可以為凸形、凹形、筆直形狀或其組合。在附圖中示出了具有凹形側(cè)面的平頂截錐形基板52，但可以使用充足的多種形狀。例如，液滴形狀可以是有效的，并且可以經(jīng)濟(jì)地形成。圖9A和圖9B示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于形成具有獨(dú)特開口尺寸的一系列切趾光圈10的這種澆注成型法或澆鑄法的設(shè)置(該圖中的具有三種獨(dú)特尺寸的六個光圈僅作為示例)。該方法以如下操作開始:大致透明光學(xué)基板52形成具有所提到的傾斜側(cè)面(凸形、凹形、筆直形狀或其組合)的各個光圈10的中心部分。基板52如圖所示可以設(shè)置在單獨(dú)的基底30上或可以為下文結(jié)合圖1OD所述的實(shí)施例中的基底30’的一部分。形成基板52的材料與上文結(jié)合基板30或掩模32所述的材料相同。
[0083]圖9-圖10的澆鑄法包括圍繞用于切趾光圈10的側(cè)面漸擴(kuò)的透明光學(xué)基板52澆鑄或澆注成型用于切趾光圈10的含染料的光學(xué)基板54。圖1OA和1B示出了將包括澆鑄染料的光學(xué)基板54添加至圖9A和圖9B的基底30和基板52，以形成根據(jù)本發(fā)明的切趾光圈10。此外，可以使用包括旋涂等在內(nèi)的眾多澆鑄技術(shù)。在該方法中，無需使染料從層54中分散到層52中，因此材料可以有效地形成為上述掩模層32?；?2的傾斜側(cè)面產(chǎn)生最終光圈10中的切趾效應(yīng)。
[0084]僅需要通過常規(guī)技術(shù)分離光圈10。也可執(zhí)行在分離光圈10之前(或之后)的后續(xù)處理，例如添加平坦化層或添加諸如濾光片等光學(xué)層，或其他所需處理(例如基底30的移除)。圖1OC示出了從圖1OA和圖1OB的成型形成的切趾光圈10移除基底30。
[0085]與圖1OA-圖1OB類似，圖1OD示出了用于澆鑄根據(jù)本發(fā)明的切趾光圈10的實(shí)施例，其中基板52與基底30’成一體。這可以通過基板52和基底30’的成型或?qū)⒒逍螤?2加工或壓制到基底30’中來實(shí)現(xiàn)。
[0086]本發(fā)明還包括制造本發(fā)明的定徑切趾光圈10的共成型法。在圖1lA-圖1lD中示出了該方法，并且該方法包括以下步驟:提供用于切趾光圈10的透明光學(xué)基板62 ;圍繞用于切趾光圈的透明光學(xué)基板提供用于切趾光圈的含染料的光學(xué)基板64;以及以允許光學(xué)染料從含染料的光學(xué)基板64有效地擴(kuò)散到透明光學(xué)基板62中從而形成切趾光圈10的方式同時提供透明光學(xué)基板62和含染料的光學(xué)基板64。
[0087]與上述處理一樣，形成定徑切趾光圈10的共成型法可以提供:切趾光圈10的有效直徑由透明光學(xué)基板的有效直徑和擴(kuò)散程度決定。另外，如在該實(shí)施例所示的那樣，與上述其他方法一樣，透明光學(xué)基板62為大致圓形并且大致在切趾光圈10上居中。然而，應(yīng)注意的是，如相機(jī)光圈和光圈10的希望操作所述的那樣，可以根據(jù)本發(fā)明形成任何希望形狀的切趾光圈。
[0088]圖11八-圖110的共成型設(shè)計的“擴(kuò)散”處理可以與上文稍有不同，因?yàn)樵摗皵U(kuò)散”可以是兩種材料62、64在凝固成最終構(gòu)造之前的混合。另外，這種共成型可以是澆鑄類型的成型或注入類型的成型操作。
[0089]具體而言，出于說明的目的，圖11八-圖110示出了用于制造切趾光圈10的共成型技術(shù)，其中將透明可流動的中心基板62放置在基底30上，使得如圖11八和圖118所示，在中心基板62與環(huán)狀含有可流動染料的基板64之間存在初始清晰界限或空間66。如圖1X和圖110所示，在材料62、64的凝固期間，空間66充滿基板64、62的混合物，以形成切趾光圈。這種共成型可以用多種方法來實(shí)現(xiàn)，包括使用用于同時分配含染料的光學(xué)基板64和透明光學(xué)基板62的一對可移動打印頭?？焖僖苿拥拇蛴☆^可以允許足夠快速地放置材料64環(huán)，以允許所需的混合。作為選擇，可以使用一對同心分配噴嘴來分配含染料的光學(xué)基板和透明光學(xué)基板。
[0090]僅需要通過常規(guī)技術(shù)分離光圈10。也可執(zhí)行在分離光圈10之前(或之后)的后續(xù)處理，例如添加平坦化層或添加諸如濾光片等光學(xué)層，或其他所需處理。
[0091]固定切趾光圈10的臺架測試實(shí)例
[0092]吸液樹脂
[0093]將以下材料添加到具有攪拌器的合適容器中:4.88 1-甲基-2-吡咯烷酮戈7邑四氫糠醇“1.知二甘醇二甲醚務(wù)丙二醇正丁醚羥丙纖維素。將這些材料混合約2小時，直至溶液均勻?yàn)橹埂?br> [0094]染料吸液樹脂
[0095]將以下材料添加到具有攪拌器的合適容器中:10.08吸液樹脂辦308蘇丹黑。將混合物在60。的溫度攪拌60分鐘。
[0096]單體調(diào)配物
[0097]將以下材料添加到具有攪拌器的合適容器中:4.08 8？八220 0嫩辦08 8？八30200嫩；0.0158八I剛。將混合物攪拌2小時，以溶解八I剛。然后使該溶液在真空室中減壓脫氣。
[0098]掩模溶液
[0099]將以下材料添加到具有攪拌器的合適容器中:32.-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷；345.甲基三甲氧基硅烷；2928去離子水(18硝酸(圓00對7妬水)；22881-甲氧基-2-丙醇；0.458 I'嫩011(160?中的25%的四甲基氫氧化銨溶液)；8狀306 =2.08。將溶液攪拌至均勻。
[0100]聚合基板的制備
[0101]使用500 ^ III的塑料墊片將玻璃模具組裝在兩個玻璃的顯微鏡載片之間。使用31111注射器注入約101的單體調(diào)配物來用單體調(diào)配物填充模具。單體調(diào)配物在1201下固化2小時，然后冷卻至室溫。然后將透明的2” X〗”聚合物膜與玻璃載片分離。使用來自八3丁的微2500%視頻接觸角系統(tǒng)將掩模溶液作為單獨(dú)的液滴涂敷在透明聚合物基板上。按照5列液體(每列3滴)以不同的液滴尺寸(0.3 ^1^0.5 ^ [和0.7 ^ 1)打印三個薄片中每一者。在100°c將掩模溶液的液滴固化60分鐘。
[0102]通過在1200RPM的速度旋涂15秒來將約1.5ml的染料吸液樹脂涂敷在膜上。在135°C將涂覆樣品加熱60分鐘。使用肥皂和水洗滌所得到的膜，然后通過將膜浸入到10重量百分比的NaOH溶液中進(jìn)行超聲降解處理并加熱至60°C，來移除掩模溶液液滴。將該膜切割成條帶(每一條帶有3個光圈)，然后如實(shí)例中報告的那樣讓擴(kuò)散處理持續(xù)不同的時間長度，以使擴(kuò)散速率和切趾光圈的尺寸發(fā)生變化。
[0103]結(jié)果-切趾:
[0104]當(dāng)使用奧林巴斯(Olympus) SZHlO可變焦距立體顯微鏡通過光圈觀察I X Imm的網(wǎng)格時，選擇用于成像的光圈并沒有表現(xiàn)出明顯的圖像失真。該設(shè)置為1.5倍的物鏡和2.0倍的可變焦距鏡頭。使用光路中的2.5倍和0.3倍的兩個傳輸光學(xué)元件來適應(yīng)能夠通過相機(jī)產(chǎn)生4.25mmX 3.5mm視場的2/3”相機(jī)傳感器。
[0105]顯微鏡圖像:
[0106]使用安裝(CMount)在奧林巴斯(Olympus) SZH可變焦距立體顯微鏡上的AVTStingray 145C數(shù)碼相機(jī)(其能夠產(chǎn)生45倍的放大)獲取圖像。使用具有5.1mm孔徑的定制保持件將樣品保持在適當(dāng)位置，以切斷來自側(cè)面的雜散光。將顯微鏡虹膜設(shè)定為6，以得到最大的景深。按照以下設(shè)定使用相機(jī)中所包括的AVT軟件來設(shè)置相機(jī):曝光時間=115ms (50微秒X 2300步)，固定白平衡，高信噪比設(shè)定為開啟(ON)，其中平均每次獲取8個圖像-RAW16格式。奧林巴斯顯微鏡和目鏡上覆蓋有來自Thorlabs的光阻擋材料，以除去雜散光，特別是用于暗光獲取。通過關(guān)閉光源與顯微鏡臺上的樣品之間的手動快門收集暗光獲取。
[0107]使用可從WaveMetrics routines得到的定制IGOR PRO?來處理數(shù)據(jù)。
[0108]按如下方式獲取固定切趾虹膜的寬度。水平地或豎直地提取強(qiáng)度分布曲線。從該信息中減去暗水平(dark level)，并且執(zhí)行一些“矩形波串狀”的平均化(8個像素)，以改善信噪比。圖像傳感器的綠色響應(yīng)的分布曲線為用高斯函數(shù)擬合的曲線。來自伊戈爾(Igor)擬合曲線的高斯寬度是2的平方根(SQRT(2))，S卩，標(biāo)準(zhǔn)偏差的1.4142倍。為了得到束腰，將寬度除以1.4142，然后乘以2。
[0109]通過以下操作計算圖像傳感器的綠色響應(yīng)的透射率分布曲線:針對各個樣品拍攝玻璃載片而非聚合物膜的參考圖像、暗光圖像(手動快門關(guān)閉)和樣品圖像(樣品位于適當(dāng)位置)。使用以下公式和圖像的分布曲線上的數(shù)據(jù)計算圖像傳感器的綠色響應(yīng)的透射率分布曲線(參見下文的等式)。計算透射率圖像，并且沿著與綠色計數(shù)分布曲線相同的坐標(biāo)提取透射率綠色分布曲線。
[0110]透射率=(樣品圖像-暗光獲取)/(參考圖像-暗光圖像)
[0111]在圖12-圖13中示出的實(shí)例K2010-FRB-61)
[0112]切趾部分的圖像位于附圖的左側(cè)，而綠色計數(shù)曲線分布位于圖12的右側(cè)。液滴尺寸-0.3微升-吸液時間-2小時。綠色響應(yīng)(計數(shù))的束腰為0.88mm。
[0113]通過在Igor Pro中用高斯函數(shù)曲線擬合計數(shù)分布曲線來獲取束腰。通過將高斯寬度乘以2/SQRT(2)來將高斯寬度參數(shù)轉(zhuǎn)換為束腰。這以像素的形式提供束腰。通過使用I X Imm的校準(zhǔn)網(wǎng)格并且計算像素數(shù)/毫米(在這種情況下為303像素/毫米)來將像素轉(zhuǎn)換為mm。在圖13中示出了該部分上的透射率分布曲線。
[0114]如圖14-圖15示出的實(shí)例2
[0115]液滴尺寸-0.5微升。吸液時間-8小時。綠色響應(yīng)(計數(shù))的束腰為1.21mm。在圖15中示出了該部分上的透射率分布曲線:
[0116]如圖16-圖17示出的實(shí)例3
[0117]液滴尺寸-0.7微升。吸液時間-8小時。綠色響應(yīng)(計數(shù))的束腰為1.21mm。在圖17中示出了該部分上的透射率分布曲線。
[0118]“正?！狈乔兄汉缒さ谋容^例:在圖18和圖19中示出了 1000微米直徑的針孔光圈(埃德蒙(Edmund)光學(xué)元件)。在圖19中示出了該部分上的透射率分布曲線。
[0119]已經(jīng)參考本發(fā)明的具體實(shí)施例的具體細(xì)節(jié)對本發(fā)明進(jìn)行了描述。并不意欲將這些細(xì)節(jié)視為對本發(fā)明的范圍的限制，只是這些細(xì)節(jié)在一定范圍內(nèi)和在一定程度上包含在所附權(quán)利要求書中。本發(fā)明的許多變化對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯而易見的，并且這些變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書及其等同內(nèi)容限定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于具有相機(jī)光圈的相機(jī)的光學(xué)機(jī)構(gòu)，所述光學(xué)機(jī)構(gòu)包括: a.移位臺，其能夠在至少兩個獨(dú)立位置之間移動； b.至少第一定徑切趾光圈，其安裝在所述移位臺上，并且構(gòu)造為在所述移位臺的一個獨(dú)立位置，所述第一定徑切趾光圈與所述相機(jī)光圈對準(zhǔn)，其中，在所述移位臺的其它獨(dú)立位置，所述第一定徑切趾光圈不與所述相機(jī)光圈對準(zhǔn)；以及 c.致動器，其用于在各個所述獨(dú)立位置之間移動所述移位臺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)機(jī)構(gòu)，還包括構(gòu)造為將所述移位臺對準(zhǔn)在各個獨(dú)立位置的對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)機(jī)構(gòu)，其中，所述致動器是線性致動器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)機(jī)構(gòu)，其中，所述移位臺構(gòu)造為用于在各個所述獨(dú)立位置之間進(jìn)行線性運(yùn)動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)機(jī)構(gòu)，還包括構(gòu)造為將所述移位臺對準(zhǔn)在各個所述獨(dú)立位置的對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，其中，存在所述移位臺的兩個獨(dú)立位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)機(jī)構(gòu)，其中，恰存在安裝在所述移位臺上的一個定徑切趾光圈。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)機(jī)構(gòu)，其中，在所述移位臺位于所述一個獨(dú)立位置的情況下，光學(xué)元件提供所述相機(jī)的約F2.0至約Fll.0的所得F-光圈值，并且在所述移位臺位于所述其它獨(dú)立位置的情況下，所述光學(xué)元件提供所述相機(jī)光圈的F-光圈值。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)機(jī)構(gòu)，其中，所述移位臺構(gòu)造為在各個所述獨(dú)立位置之間進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)機(jī)構(gòu)，還包括構(gòu)造為將所述移位臺對準(zhǔn)在各個獨(dú)立位置的對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，其中，存在安裝在所述移位臺上的至少兩個定徑切趾光圈，各個定徑切趾光圈均構(gòu)造為與所述移位臺位于所選定的獨(dú)立位置的情況下的所述相機(jī)光圈對準(zhǔn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)機(jī)構(gòu)，其中，存在用于所述移位臺的至少三個獨(dú)立位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)機(jī)構(gòu)，其中，恰存在安裝在所述移位臺上的兩個定徑切趾光圈，在所述移位臺位于所述一個獨(dú)立位置的情況下，光學(xué)元件提供所述相機(jī)的約F/2.0至約F/4.0的所得F-光圈值；在所述移位臺位于第二獨(dú)立位置的情況下，所述光學(xué)元件提供所述相機(jī)的約F/4.5至約F/7.5的所得F-光圈值；以及在所述相機(jī)光圈位于第三獨(dú)立位置的情況下，所述光學(xué)元件提供約F/8.0至約F/11.0的F-光圈值。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)機(jī)構(gòu)，其中，所述致動器是旋轉(zhuǎn)致動器，并且所述移位臺構(gòu)造為在各個所述獨(dú)立位置之間進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光學(xué)機(jī)構(gòu)，還包括構(gòu)造為將所述移位臺對準(zhǔn)在各個所述獨(dú)立位置的對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，其中，存在安裝在所述移位臺上的至少兩個定徑切趾光圈，各個定徑切趾光圈均構(gòu)造為與所述移位臺位于所選定的獨(dú)立位置的情況下的所述相機(jī)光圈對準(zhǔn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光學(xué)機(jī)構(gòu)，其中，存在所述移位臺的至少三個獨(dú)立位置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)機(jī)構(gòu)，其中，存在安裝在所述移位臺上的至少三個定徑切趾光圈，各個定徑切趾光圈均構(gòu)造為與所述移位臺位于所選定的獨(dú)立位置的情況下的所述相機(jī)光圈對準(zhǔn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光學(xué)機(jī)構(gòu)，其中，存在所述移位臺的至少四個獨(dú)立位置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光學(xué)機(jī)構(gòu)，其中，恰存在安裝在所述移位臺上的三個定徑切趾光圈，在所述移位臺位于所述一個獨(dú)立位置的情況下，光學(xué)元件提供所述相機(jī)的約F/2.0至約F/6.0的所得F-光圈值；在所述移位臺位于第二獨(dú)立位置的情況下，所述光學(xué)元件提供所述相機(jī)的約F/5.5至約F/8.0的所得F-光圈值；在所述移位臺位于第三獨(dú)立位置的情況下，所述光學(xué)元件提供所述相機(jī)的約F/8.0至約F/11.0的所得F-光圈值；以及在位于第四獨(dú)立位置的情況下，所述光學(xué)元件提供所述相機(jī)光圈的F-光圈值。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)機(jī)構(gòu)，其中，各個定徑切趾光圈包括擴(kuò)散到光學(xué)基板中的染料。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)機(jī)構(gòu)，其中，各個定徑切趾光圈包括透明外涂層。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)機(jī)構(gòu)，其中，各個定徑切趾光圈由含染料的光學(xué)基板成型而成。
21.一種制造定徑切趾光圈的方法，所述方法包括以下步驟: a.提供用于所述切趾光圈的光學(xué)基板； b.在所述光學(xué)基板上沉積掩模； c.將含有光學(xué)染料的材料沉積在所述光學(xué)基板上；以及 d.使所述光學(xué)染料擴(kuò)散到所述光學(xué)基板中，其中，當(dāng)從所述掩模和所述光學(xué)基板的上方觀察時，所述染料將擴(kuò)散到所述光學(xué)基板中而至少部分地到所述掩模下方，從而形成切趾光圈。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的制造定徑切趾光圈的方法，其中，所述切趾光圈的有效直徑由所述掩模的有效直徑和步驟d的擴(kuò)散程度決定。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的制造定徑切趾光圈的方法，其中，所述掩模為大致圓形掩模，所述掩模在所述切趾光圈上大體居中。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的制造定徑切趾光圈的方法，其中，所述掩模為光學(xué)透明涂層。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的制造定徑切趾光圈的方法，其中，所述掩模形成所述切趾光圈的一部分。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的制造定徑切趾光圈的方法，其中，所述掩模為大致圓形光學(xué)透明涂層。
27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的制造定徑切趾光圈的方法，還包括平坦化步驟。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的制造定徑切趾光圈的方法，其中，所述平坦化步驟包括至少部分地移除所述掩模。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的制造定徑切趾光圈的方法，其中，所述平坦化步驟包括添加平坦化層。
30.根據(jù)權(quán)利要求21所述的制造定徑切趾光圈的方法，其中，將多個掩模涂敷在單個光學(xué)基板上，以同時形成多個光圈。
31.根據(jù)權(quán)利要求21所述的制造定徑切趾光圈的方法，其中，所述光學(xué)基板由從UV固化型材料、熱固化型材料、熱塑性材料構(gòu)成的群組中選擇的材料形成。
32.根據(jù)權(quán)利要求21所述的制造定徑切趾光圈的方法，其中，所述染料由吸收從325nm到850nm的光的材料形成。
33.一種制造定徑切趾光圈的方法，所述方法包括以下步驟: a.提供用于所述切趾光圈的透明光學(xué)基板， b.圍繞用于所述切趾光圈的所述透明光學(xué)基板提供用于所述切趾光圈的含染料光學(xué)基板； c.使所述光學(xué)染料從所述含染料光學(xué)基板擴(kuò)散到所述透明光學(xué)基板中，從而形成切趾光圈。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的制造定徑切趾光圈的方法，其中，所述切趾光圈的有效直徑由所述透明光學(xué)基板的有效直徑和步驟c的擴(kuò)散程度決定。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的制造定徑切趾光圈的方法，其中，所述透明光學(xué)基板為大致圓形并且在所述切趾光圈上大體居中。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的制造定徑切趾光圈的方法，其中，所述透明光學(xué)基板為大致圓形并且在所述切趾光圈上大體居中。
37.根據(jù)權(quán)利要求33所述的制造定徑切趾光圈的方法，還包括平坦化步驟。
38.根據(jù)權(quán)利要求33所述的制造定徑切趾光圈的方法，其中，同時形成多個光圈。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的制造定徑切趾光圈的方法，還包括平坦化步驟。
40.一種制造定徑切趾光圈的方法，所述方法包括以下步驟: a.提供用于所述切趾光圈的透明光學(xué)基板，所述透明光學(xué)基板具有從所述透明光學(xué)基板的頂部到底部沿徑向向外漸擴(kuò)的側(cè)面， b.圍繞用于所述切趾光圈的側(cè)面漸擴(kuò)的所述透明光學(xué)基板澆鑄用于所述切趾光圈的含染料光學(xué)基板。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的制造定徑切趾光圈的方法，其中，所述切趾光圈的有效直徑由所述透明光學(xué)基板的有效直徑和所述漸擴(kuò)側(cè)面的形狀決定。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的制造定徑切趾光圈的方法，其中，所述透明光學(xué)基板為大致圓形并且在所述切趾光圈上大體居中。
43.根據(jù)權(quán)利要求40所述的制造定徑切趾光圈的方法，其中，所述透明光學(xué)基板為大致圓形并且在所述切趾光圈上大體居中。
44.根據(jù)權(quán)利要求40所述的制造定徑切趾光圈的方法，還包括平坦化步驟。
45.根據(jù)權(quán)利要求40所述的制造定徑切趾光圈的方法，其中，同時形成多個光圈。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的制造定徑切趾光圈的方法，還包括平坦化步驟。
47.一種制造定徑切趾光圈的方法，所述方法包括以下步驟: a.提供用于所述切趾光圈的透明光學(xué)基板， b.圍繞用于所述切趾光圈的所述透明光學(xué)基板提供用于所述切趾光圈的含染料光學(xué)基板；以及 c.以允許所述光學(xué)染料從所述含染料光學(xué)基板擴(kuò)散到所述透明光學(xué)基板中從而形成切趾光圈的方式，同時提供所述透明光學(xué)基板和所述含染料光學(xué)基板。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的制造定徑切趾光圈的方法，其中，所述切趾光圈的有效直徑由所述透明光學(xué)基板的有效直徑和步驟c的擴(kuò)散程度決定。
49.根據(jù)權(quán)利要求47所述的制造定徑切趾光圈的方法，其中，所述透明光學(xué)基板為大致圓形并且在所述切趾光圈上大體居中。
50.根據(jù)權(quán)利要求47所述的制造定徑切趾光圈的方法，其中，使用一對可移動打印頭來分配所述含染料光學(xué)基板和所述透明光學(xué)基板。
51.根據(jù)權(quán)利要求47所述的制造定徑切趾光圈的方法，其中，使用一對同心的分配噴嘴來分配所述含染料光學(xué)基板和所述透明光學(xué)基板。
52.根據(jù)權(quán)利要求47所述的制造定徑切趾光圈的方法，其中，在注入成型操作中提供所述透明光學(xué)基板和所述含染料光學(xué)基板。
【文檔編號】G03B9/04GK104335081SQ201380027960
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2013年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月27日
【發(fā)明者】羅伯特·W·瓦爾特斯, 羅伯特·H·唐, 凱文·W·賽貝特, 福里斯特·R·布萊克本 申請人:Ppg俄亥俄工業(yè)有限公司