可調(diào)式光譜再合成裝置的制作方法

本發(fā)明有關(guān)分光裝置，尤指一種使用楔形濾光器的可調(diào)式光譜再合成裝置。

背景技術(shù)：

檢測不同物體需要不同光譜的光線，但一般的分光裝置只能提供單一種特定頻段的輸出光，所以應(yīng)用的范圍非常受限。

有些傳統(tǒng)的架構(gòu)是將不同頻段的多個濾光片設(shè)置在轉(zhuǎn)輪等機械式的切換裝置上，并藉由轉(zhuǎn)動切換裝置的方式，將適合的特定濾光片移動到特定的位置進(jìn)行濾光，以提供所需頻段的輸出光。

然而，機械式的切換裝置體積較大且需要較長的切換時間，而且能提供的輸出光頻段數(shù)量仍受限于所使用的濾光片特性及個數(shù)，導(dǎo)致其應(yīng)用彈性仍然十分有限。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，如何有效增加輸出光的頻段變化彈性，并更有效地縮短切換頻段所需的時間，實為業(yè)界有待解決的問題。

本說明書提供一種可調(diào)式光譜再合成裝置的實施例，其包含：一楔形濾光器，包含多個濾光區(qū)段，分別用于過濾一入射光以同時產(chǎn)生多道不同頻段的光線；一液晶模塊，包含有多個閘控區(qū)段，分別用于閘控該楔形濾光器所產(chǎn)生的該多道不同頻段的光線；一驅(qū)動電路，耦接于該液晶模塊，設(shè)置成驅(qū)動該液晶模塊中的液晶分子；一參數(shù)設(shè)定電路，設(shè)置成依據(jù)使用者的控制產(chǎn)生一或多個設(shè)置參數(shù)；一控制電路，耦接于該驅(qū)動電路與該參數(shù)設(shè)定電路，設(shè)置成依據(jù)該一或多個設(shè)置參數(shù)控制該驅(qū)動電路分別調(diào)整該多個閘控區(qū)段， 以選擇性地將該多個閘控區(qū)段中的一或多個選定閘控區(qū)段設(shè)置為可透光狀態(tài)，并同時將其他閘控區(qū)段設(shè)置為不可透光狀態(tài)，以使該多道不同頻段的光線在同一時間中只有部分頻段的光線得以通過該液晶模塊；以及一光路徑調(diào)整裝置，設(shè)置成調(diào)整通過該液晶模塊的光線的行進(jìn)路徑，以合成出光譜成分異于該入射光的一輸出光。

上述實施例的優(yōu)點之一，是驅(qū)動電改變液晶模塊中的液晶分子旋轉(zhuǎn)角度所需的時間很短，因此控制電路可非常迅速地改變光路徑調(diào)整裝置的輸出光線的光譜成分。

上述實施例的另一優(yōu)點，是無需在可調(diào)式光譜再合成裝置中設(shè)置切換多個濾光片所需的移動部件，故可有效減少可調(diào)式光譜再合成裝置體積大小及重量。

本發(fā)明的其他優(yōu)點將藉由以下的說明和附圖進(jìn)行更詳細(xì)的解說。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本申請的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。

圖1為本發(fā)明一第一實施例的可調(diào)式光譜再合成裝置簡化后的分解示意圖。

圖2為圖1中的液晶模塊與偏振片組合后的示意圖。

圖3為圖1的可調(diào)式光譜再合成裝置產(chǎn)生另一種不同光譜成分的輸出光的示意圖。

圖4為本發(fā)明一第二實施例的可調(diào)式光譜再合成裝置簡化后的分解示意圖。

圖5為本發(fā)明一第三實施例的可調(diào)式光譜再合成裝置簡化后的分解示意圖。

【符號說明】

100、400、500可調(diào)式光譜再合成裝置

102入射光

104輸出光

110楔形濾光器

111-117濾光區(qū)段

120液晶模塊

121-127閘控區(qū)段

130驅(qū)動電路

140參數(shù)設(shè)定電路

150控制電路

160光路徑調(diào)整裝置

170第一偏振片

180第二偏振片

具體實施方式

以下將配合相關(guān)附圖來說明本發(fā)明的實施例。在附圖中，相同的標(biāo)號表示相同或類似的元件或方法流程。

圖1為本發(fā)明一第一實施例的可調(diào)式光譜再合成裝置(tunablelightspectrumresynthesizingdevice)100簡化后的分解示意圖。可調(diào)式光譜再合成裝置100包含一楔形濾光器(wedgefilter)110、一液晶模塊(liquidcrystalmodule)120、一驅(qū)動電路(drivercircuit)130、一參數(shù)設(shè)定電路(parametersettingcircuit)140、一控制電路150、一光路徑調(diào)整裝置(lightpathredirectingdevice)160、一第一偏振片170、以及一第二偏振片180。

在可調(diào)式光譜再合成裝置100中，楔形濾光器110包含多個濾光區(qū)段(filtersection)，分別用于過濾一寬頻段的入射光102以同時產(chǎn)生多道不同頻段的光線。前述寬頻段的入射光102，指的是頻段涵蓋范圍超過300nm寬的光線。實作上，楔形濾光器110可用一線性變化濾光器(linearvariablefilter)來實現(xiàn)，或者，亦可用一傳統(tǒng)的分光棱鏡來實現(xiàn)。

液晶模塊120位于楔形濾光器110的出光方向上，且包含有多個閘控區(qū)段(gatingsection)，分別用于閘控楔形濾光器110所產(chǎn)生的多道不同頻段的光線，亦即，分別用于控制是否讓楔形濾光器110輸出的多道不同頻段的光線通過液晶模塊120。

為了方便說明起見，以下假設(shè)楔形濾光器110包含濾光區(qū)段111-117且液晶模塊120包含閘控區(qū)段121-127。閘控區(qū)段121-127分別用于控制是否讓濾光區(qū)段111-117輸出的多道不同頻段的光線通過液晶模塊120。

例如，入射光102的頻段可以涵蓋350-850nm的范圍。在一實施例中，濾光區(qū)段111只允許入射光102中屬于一第一頻段(例如，350-420nm的頻段)的光譜成分通過，濾光區(qū)段112只允許入射光102中屬于一第二頻段(例如，421-490nm的頻段)的光譜成分通過，其余依此類推。因此，濾光區(qū)段117只允許入射光102中屬于一第七頻段(例如，771-850nm的頻段)的光譜成分通過。

閘控區(qū)段121用于控制是否讓濾光區(qū)段111輸出的第一頻段的光線通過液晶模塊120、閘控區(qū)段122用于控制是否讓濾光區(qū)段112輸出的第二頻段的光線通過液晶模塊120，其余依此類推。因此，閘控區(qū)段127用于控制是否讓濾光區(qū)段117輸出的第七頻段的光線通過液晶模塊120。

請注意，前述的濾光區(qū)段111-117可以只是虛擬的分段概念，而不局限相鄰的兩個濾光區(qū)段之間一定要存在實體間隔結(jié)構(gòu)。相仿地，前述的閘控區(qū)段121-127也可以只是虛擬的分段概念，而不局限相鄰的兩個閘控區(qū)段之間一定要存在實體間隔結(jié)構(gòu)。

驅(qū)動電路130耦接于液晶模塊120，設(shè)置成驅(qū)動液晶模塊120中的液晶分子(liquidcrystalcell)。參數(shù)設(shè)定電路140設(shè)置成依據(jù)使用者的控制，產(chǎn)生一或多個與可調(diào)式光譜再合成裝置100的輸出光譜組成成分有關(guān)的設(shè)置參數(shù)。實作上，參數(shù)設(shè)定電路140可以用各種指令或參數(shù)輸入裝置來實現(xiàn)。

控制電路150耦接于驅(qū)動電路130與參數(shù)設(shè)定電路140，設(shè)置成依據(jù)參數(shù)設(shè)定電路140產(chǎn)生的一或多個設(shè)置參數(shù)，控制驅(qū)動電路130分別調(diào)整液晶模塊120中的多個閘控區(qū)段121-127，以選擇性地將閘控區(qū)段121-127中的一或多個選定閘控區(qū)段(selectedgatingsection)設(shè)置為可透光狀態(tài)，并同時將其他未選定的閘控區(qū)段設(shè)置為不可透光狀態(tài)，以使濾光區(qū)段111-117輸出的多道不 同頻段的光線，在同一時間中只有部分頻段的光線得以通過液晶模塊120。

光路徑調(diào)整裝置160位于液晶模塊120的出光方向上，并設(shè)置成調(diào)整通過液晶模塊120的光線的行進(jìn)路徑，以合成出光譜成分異于入射光102的一輸出光104。實作上，光路徑調(diào)整裝置160可以用分別連接到多個閘控區(qū)段121-127的出光面的多束光纖或多個導(dǎo)光裝置來實現(xiàn)，也可以用設(shè)置于液晶模塊120的出光面方向上的單一聚光透鏡來實現(xiàn)。

在圖1的實施例中，第一偏振片170位于楔形濾光器110與液晶模塊120之間，而第二偏振片180則位于液晶模塊120與光路徑調(diào)整裝置160之間。第一偏振片170與第二偏振片180兩者的偏振方向與液晶模塊120相配合，以共同控制光線是否可輸出到光路徑調(diào)整裝置160。

實作上，可以直接將第一偏振片170與第二偏振片180直接設(shè)置在液晶模塊120的入光面及出光面上，如圖2所示，以減少可調(diào)式光譜再合成裝置100的體積。

由前述說明可知，使用者只要利用參數(shù)設(shè)定電路140調(diào)整設(shè)置參數(shù)，控制電路150便會控制驅(qū)動電路130改變各閘控區(qū)段121-127中的液晶分子旋轉(zhuǎn)角度，以個別控制閘控區(qū)段121-127是否允許光線通過。

例如，當(dāng)使用者需要可調(diào)式光譜再合成裝置100輸出的光線是由入射光102中屬于第一頻段、第三頻段、及第六頻段的光譜成分所組成時，使用者可利用參數(shù)設(shè)定電路140設(shè)置對應(yīng)的參數(shù)。此時，如圖1所示，控制電路150會控制驅(qū)動電路130將分別與入射光102中的第一頻段、第三頻段、及第六頻段的光譜成分相對應(yīng)的選定閘控區(qū)段121、123、及126都設(shè)置為可透光狀態(tài)，并同時將其他的閘控區(qū)段122、124、125、及127設(shè)置為不可透光狀態(tài)，以使楔形濾光器110輸出的多道不同頻段的光線在同一時間中只有第一頻段、第三頻段、及第六頻段的光譜成分得以通過液晶模塊120。

如此一來，光路徑調(diào)整裝置160所合成的輸出光104的光譜成分，便會是僅由入射光102中屬于第一頻段、第三頻段、及第六頻段的光譜成分所組成，而不會包含其他頻段的光譜成分。

又例如，當(dāng)使用者需要可調(diào)式光譜再合成裝置100輸出的光線是由入射 光102中屬于第三頻段、第四頻段、及第五頻段的光譜成分所組成時，使用者可利用參數(shù)設(shè)定電路140設(shè)置對應(yīng)的參數(shù)。此時，如圖3所示，控制電路150會控制驅(qū)動電路130將分別與入射光102中的第三頻段、第四頻段、及第五頻段的光譜成分相對應(yīng)的選定閘控區(qū)段123、124、及125設(shè)置為可透光狀態(tài)，并同時將其他的閘控區(qū)段121、122、126、及127設(shè)置為不可透光狀態(tài)，以使楔形濾光器110輸出的多道不同頻段的光線在同一時間中只有第三頻段、第四頻段、及第五頻段的光譜成分得以通過液晶模塊120。

如此一來，光路徑調(diào)整裝置160所合成的輸出光304的光譜成分，便會是僅由入射光102中屬于第三頻段、第四頻段、及第五頻段的光譜成分所組成，而不會包含其他頻段的光譜成分。

由于驅(qū)動電路130改變液晶模塊120中的液晶分子旋轉(zhuǎn)角度所需的時間很短(遠(yuǎn)少于0.1秒)，因此使用者只要通過參數(shù)設(shè)定電路140改變設(shè)置參數(shù)，控制電路150便可非常迅速地改變能通過液晶模塊120的光譜成分，進(jìn)而改變光路徑調(diào)整裝置160的輸出光線的光譜成分。

在部分實施例中，控制電路150還可依據(jù)參數(shù)設(shè)定電路140產(chǎn)生的該一或多個設(shè)置參數(shù)，控制驅(qū)動電路130分別設(shè)置前述各選定閘控區(qū)段(例如，121、123、126)的液晶分子旋轉(zhuǎn)角度，以分別控制各選定閘控區(qū)段的光通量大小。換言之，控制電路150可進(jìn)一步控制個別選定閘控區(qū)段的光通量大小，使不同選定閘控區(qū)段的光通量大小有所不同。藉此，可進(jìn)一步增加可調(diào)式光譜再合成裝置100可提供的輸出光線的多樣性與變化態(tài)樣。

請?zhí)貏e注意，在前述的楔形濾光器110與液晶模塊120之間并未設(shè)置有任何擴散片(diffusersheet)或擴散板(diffuserplate)，否則會干擾到閘控區(qū)段121-127所接收到的光線頻段彼此間的區(qū)別性，這點與傳統(tǒng)的液晶顯示器會在液晶模塊與背光源之間設(shè)置使光線均勻化的擴散片或擴散板架構(gòu)有很大不同。

在前述的實施例中，楔形濾光器110中的濾光區(qū)段個數(shù)以及液晶模塊120中的閘控區(qū)段個數(shù)，只是一示范性的實施例，而非局限本發(fā)明的實際實施方式。實作上，楔形濾光器110的濾光區(qū)段個數(shù)以及液晶模塊120的閘控區(qū)段個數(shù)都可增加或減少，還可將液晶模塊120的閘控區(qū)段個數(shù)設(shè)置成與楔形濾 光器110的濾光區(qū)段個數(shù)不同。

另外，在前述的實施例中，可調(diào)式光譜再合成裝置100同時使用了第一偏振片170與第二偏振片180，但這只是一示范性的實施例，而非局限本發(fā)明的實際架構(gòu)。

例如，圖4為本發(fā)明一第二實施例的可調(diào)式光譜再合成裝置400簡化后的分解示意圖?？烧{(diào)式光譜再合成裝置400的架構(gòu)很類似前述的可調(diào)式光譜再合成裝置100，但可調(diào)式光譜再合成裝置400中省略了前述的第二偏振片180，以減少所需的元件數(shù)量。

又例如，圖5為本發(fā)明一第三實施例的可調(diào)式光譜再合成裝置500簡化后的分解示意圖。可調(diào)式光譜再合成裝置500的架構(gòu)也很類似前述的可調(diào)式光譜再合成裝置100，但可調(diào)式光譜再合成裝置500中省略了前述的第一偏振片170，以減少所需的元件數(shù)量。

前述有關(guān)于可調(diào)式光譜再合成裝置100中的其他元件的運作、連接關(guān)系、實作方式、以及相關(guān)優(yōu)點的描述，亦適用于可調(diào)式光譜再合成裝置400及500中。為了簡明起見，在此不重復(fù)敘述。

由前述說明可知，控制電路150藉由控制驅(qū)動電路130改變各閘控區(qū)段121-127中的液晶分子旋轉(zhuǎn)角度的方式，可分別決定閘控區(qū)段121-127是否允許濾光區(qū)段111-117輸出的不同頻段的光線進(jìn)入光路徑調(diào)整裝置160。由于驅(qū)動電路130改變液晶模塊120中的液晶分子旋轉(zhuǎn)角度所需的時間極短，遠(yuǎn)少于傳統(tǒng)機械式的切換裝置切換濾光片所需的時間，因此，前述的可調(diào)式光譜再合成裝置100、400、或500改變光路徑調(diào)整裝置160的輸出光線的光譜成分的速度，遠(yuǎn)快于傳統(tǒng)的機械式架構(gòu)。

另外，由于前述的可調(diào)式光譜再合成裝置100、400、或500中無需設(shè)置切換多個濾光片所需的移動部件(movingpart)，故可有效減少可調(diào)式光譜再合成裝置100、400、或500的體積大小及重量。

再者，液晶模塊120本身具有偏振性，因此利用液晶模塊120作為濾光區(qū)段111-117輸出的不同頻段光線的閘控裝置，可提供具有偏振效果的輸出光線，更適合某些領(lǐng)域中的應(yīng)用。

在說明書及權(quán)利要求書中使用了某些詞匯來指稱特定的元件。然而，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可理解，同樣的元件可能會用不同的名詞來稱呼。說明書及權(quán)利要求書并不以名稱的差異作為區(qū)分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區(qū)分的基準(zhǔn)。在說明書及權(quán)利要求書所提及的「包含」為開放式的用語，故應(yīng)解釋成「包含但不限定于」。另外，「耦接」在此包含任何直接及間接的連接手段。因此，若文中描述第一元件耦接于第二元件，則代表第一元件可通過電性連接或無線傳輸、光學(xué)傳輸?shù)刃盘栠B接方式而直接地連接于第二元件，或者通過其他元件或連接手段間接地電性或信號連接至該第二元件。

在此所使用的「及/或」的描述方式，包含所列舉的其中之一或多個項目的任意組合。另外，除非說明書中特別指明，否則任何單數(shù)格的用語都同時包含復(fù)數(shù)格的涵義。

在說明書及權(quán)利要求書當(dāng)中所提及的「元件」(element)一詞，包含了構(gòu)件(component)、層構(gòu)造(layer)、或區(qū)域(region)的概念。

附圖的某些元件的尺寸及相對大小會被加以放大，或者某些元件的形狀會被簡化，以便能更清楚地表達(dá)實施例的內(nèi)容。因此，除非申請人有特別指明，附圖中各元件的形狀、尺寸、相對大小及相對位置等僅是便于說明，而不應(yīng)被用來限縮本發(fā)明的專利范圍。此外，本發(fā)明可用許多不同的形式來體現(xiàn)，在解釋本發(fā)明時，不應(yīng)僅局限于本說明書所提出的實施例態(tài)樣。

為了說明上的方便，說明書中可能會使用一些與空間中的相對位置有關(guān)的敘述，對附圖中某元件的功能或是該元件與其他元件間的相對空間關(guān)系進(jìn)行描述。例如，「于…上」、「在…上方」、「于…下」、「在…下方」、「高于…」、「低于…」、「向上」、「向下」等等。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可理解，這些與空間中的相對位置有關(guān)的敘述，不僅包含所描述的元件在附圖中的指向關(guān)系(orientation)，也包含所描述的元件在使用、運作、或組裝時的各種不同指向關(guān)系。例如，若將附圖上下顛倒過來，則原先用「于…上」來描述的元件，就會變成「于…下」。因此，在說明書中所使用的「于…上」的描述方式，解釋上包含了「于…下」以及「于…上」兩種不同的指向關(guān)系。同理，在此所使用的「向上」一詞，解釋上包含了「向上」以及「向 下」兩種不同的指向關(guān)系。

在說明書及權(quán)利要求書中，若描述第一元件位于第二元件上、在第二元件上方、連接、接合、耦接于第二元件或與第二元件相接，則表示第一元件可直接位在第二元件上、直接連接、直接接合、直接耦接于第二元件，亦可表示第一元件與第二元件間存在其他元件。相對之下，若描述第一元件直接位在第二元件上、直接連接、直接接合、直接耦接、或直接相接于第二元件，則代表第一元件與第二元件間不存在其他元件。

以上僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。