用作模糊滤波器的具有双折射性表面的制品的制作方法

专利名称：用作模糊滤波器的具有双折射性表面的制品的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有相对于光路倾斜的双折射性表面的制品、以 及该制品的制造方法，其中所述制品用作与图像传感器一起使用的模 糊滤波器。所述制品具有这样的表面，该表面具有至少一个用于使电 磁信号(如光信号)发生折射的、电磁各向异性的双折射几何特征物。
背景技术：
数字成像中出现的相片颜色失真以及彩色条纹是由图像模式和 图像颜色传感器模式之间的相互作用而引起的。这些不利效果是由锐 利边缘(表示颜色发生突变)和在单个像素传感器的尺寸级别上具有 的重复的图像特征产生的。由于实际的颜色范围(real-world pattern spacing)绝对不会与数字传感器模式的完全匹配，因此，过重的颜色 会在整个图片的空间上随着这两种模式相位差的大小而改变。通常， 这会引起色彩循环，.并且在显示出的数字图像上产生通常被称为莫尔 效应(moir6 effects)的、彩虹状的颜色失真以及其它伪影。
有几种用于解决彩色莫尔效应的方法计算机后处理、传感器阵 列调整、以及使用特种滤波器。在这些方法中，数字计算机后处理法 包括使用诸如ADOBE PHOTOSHOP程序之类的软件，该方法需要用 户通过数字滤波器以及进行选择来手工解决彩色莫尔效应，这是一种 通常来说费时而麻烦的方法，可能要求用户具备高度的专业技能，并 且会导致图像质量降低。在照相机内进行后处理需要强大的微处理器 以及大量的工作内存，这有悖于低成本以及快速照相的目的。该方法 还会导致输入图像的本来状态不能得到保真。
此外，通过调整传感器阵列来解决莫尔效应的方式是一种可行 的、但是昂贵的方法，并且该方法不会确保能解决这种效应。 一种此
类方法涉及到六边形的传感器排布方式，而不是正方形的排布方式 (该排布方式似乎对彩色莫尔效应较不敏感)。然而，六边形的传感 器排布方式并没有消除莫尔效应，反而改变了其所能感应的模式，从 而带来其它不利的效果。另一种方法涉及到在不依靠滤色器的条件下
就会在各像素处感应到红色、绿色和蓝色的CMOS型传感器。这种 方法沿入射光信号的方向使用三级传感器，这种三级传感器利用了 红、绿和蓝光波长的光的不同穿透深度。然而，这种方法需要采用具 有晶体管三层叠堆(其中对每一个晶体管的运行都要求非常严格)的 集成电路，从而会导致高的制造成本、以及难以解决的可靠性问题。 其它方法涉及使用特种滤波器来从光学上解决上述问题，所述的 特种滤波器包括通常被称作模糊滤波器的光学低通滤波器。常规的光 学解决方法采用液晶聚合物、或者无机材料片(例如，石英片)的叠 堆，其中各个石英片都被研磨成使得其相对于石英轴呈现出不对称
性，从而制成双折射性的离散片(walk-offplate)的叠堆。通常，离 散片使偏振状态在横向上从一种形式转变为另一种形式。使这些离散 片以不同的定向方式堆叠，从而得到所需的模糊模式，并将其放置在 透镜和图像传感器之间的光路中。通常，这种离散片叠堆太厚(其厚 度一般为2毫米或更大)而远不能被装入到带有数码相机的手机或个 人数字助理中。此外，对某些实施方式来说石英片可能价格昂贵、并 且往往容易断裂，从而使其难于处理并且不是特别适合用于移动装置 中。
发明概述
符合本发明的模糊滤波器具有(a)本体，其具有(i)第一表面
和第二表面，以及(ii)第一面内轴、第二面内轴和第三轴，其中所述 第一面内轴和所述第二面内轴互相垂直，所述第三轴在所述本体的厚
度方向上、并且分别与所述第一面内轴和所述第二面内轴互相垂直； 以及(b)所述第一表面的一部分，该第一表面的一部分为双折射性 结构化表面。所述第一表面的所述部分是结构化的，从而使得在将该 模糊滤波器置于透镜与图像传感器之间的光路中时，所述的双折射性
结构化表面将该光路中的光信号折射成多个光信号，其中所述多个光 信号在入射到图像传感器上时至少部分地在空间上分开。
符合本发明的制备模糊滤波器的方法包括以下的步骤(a)提 供本体，该本体具有(i)第一表面和第二表面，以及(ii)第一面内轴、第 二面内轴和第三轴，其中所述第一面内轴和所述第二面内轴互相垂 直，所述第三轴在所述本体的厚度方向上、并且分别与所述第一面内 轴和所述第二面内轴互相垂直；以及(b)在所述第一表面的一部分 上形成双折射性结构化表面。该方法产生双折射性结构化表面，从而 使得在将该模糊滤波器置于透镜与图像传感器之间的光路中时，所述 的结构化表面将该光路中的光信号折射成多个光信号，其中所述多个 光信号在入射到图像传感器上时至少部分地在空间上分开。
符合本发明的具有模糊滤波器的光学组件包括壳体，该壳体具 有带有孔的第一端、带有孔的第二端、以及限定光路的内部部分。该 组件在第一端内还具有透镜，从而使得在将该组件放置到图像传感器 的上方、并且将第二端中的孔定位成与图像传感器相邻时，该透镜会 将入射光聚焦到图像传感器上。模糊滤波器被放置在位于壳体的第一 端和第二端之间的内部部分的光路中。该光学组件中的模糊滤波器具 有(a)本体，其具有(i)第一表面和第二表面，以及(ii)第一面内轴、 第二面内轴和第三轴，其中所述第一面内轴和所述第二面内轴互相垂 直，所述第三轴在所述本体的厚度方向上、并且分别与所述第一面内 轴和所述第二面内轴互相垂直；以及(b)所述第一表面的一部分， 该第一表面的一部分为双折射性结构化表面。所述第一表面的所述部 分是结构化的，从而使得在将上述组件放置到图像传感器的上方、以 便使透镜将入射光聚焦到该图像传感器上的时候，所述的双折射性结 构化表面使光路中的光信号折射成多个光信号，其中所述多个光信号 在入射到图像传感器上时至少部分地在空间上分开。
符合本发明的其它模糊滤波器可以采用这样一种双折射性本体，
该双折射性本体具有非结构化的表面，并且以相对于光路不为零的角 度被布置在透镜和图像传感器之间的光路中。
通过复制而形成的、用于模糊滤波器中的一个或多个几何特征
物可以为(例如)棱柱状、透镜状或正弦波状的几何特征物。所述的 几何特征物可以在宽度方向和长度方向上都是连续的、或者都是间断 的。其可为宏观特征物或微观特征物。其可具有如以下更充分讨论的 各种横截面轮廓。位于复制的结构化表面上的几何特征物可以重复或 不重复。复制的表面可具有多个其横截面形状相同的几何特征物。或 者，它可具有多个其横截面形状不同的几何特征物。 在本文中，以下术语和短语具有以下含义。 "双折射性表面"是指接近于本体内的双折射性材料的、本体的 表面部分。
"横截面形状"及其明显的变化用语是指由第二面内轴和第三轴 限定的几何特征物的外缘构形。几何特征物的横截面形状与物理尺寸 无关。
"色散"是指折射率随波长而变化的现象。色散可能会沿着各向 异性材料中的不同的轴而发生不同的变化。
"拉伸比"及其明显的变化用语是指沿着拉伸方向分开的两个点 在拉伸之后的距离与相应这两点在拉伸之前的距离之比。
"几何特征"及其明显的变化用语是指存在于结构化表面上的预 定的一种或多种形状。
"宏观"用作前缀是指其修饰的术语具有高度为大于1 mm的横 截面轮廓。
"金属表面"及其明显的变化用语是指由金属或者其中还可含有 类金属的金属合金涂敷或形成的表面。"金属"是指诸如铁、金、铝 之类的元素，其特征通常在于具有延展性、可锻性、有光泽、以及具 有导热性和导电性，该元素可与氢氧根形成碱，并可取代酸中的氢原 子而形成盐。"类金属"是指具有某些金属性质以及/或者与金属形 成合金(如半导体)的非金属元素，其还包括含有金属和/或类金属 掺杂物的非金属元素。
"微"或"微观"用作前缀是指其修饰的术语具有高度为1 mm 或更小的横截面轮廓。优选该横截面轮廓的高度为0.5 mm或更小。 更优选该横截面轮廓的高度为0.05 mm或更小。"取向的"是指具有各向异性的介电张量以及相应的各向异性的 折射率组合。
"取向"是指被取向的状态。
"单轴拉伸"及其明显的变化用语是指抓持住制品的相对的边缘 并且仅在一个方向上对该制品进行物理拉伸的行为。本发明所述的单 轴拉伸应该包括例如由于剪切作用(会在薄膜的多个部分中诱导瞬时 的或相对极少量的双轴拉伸)而在薄膜的均匀拉伸过程中产生的些许 非理想状态。
"单轴取向"是指主轴折射率中的两个是大体上相同的。 "结构表面"是指在其上面具有至少一个几何特征物的表面。 "结构化表面"是指通过任何会赋予表面所需的一个或多个几何
特征物的技术形成的表面。
"波长"是指在真空中测定的等效波长。 在叠层薄膜的情况中，除非另作说明，否则"单轴"或"真正单
轴"应该适用于薄膜中的各个单层。
附图简要说明
通过以下结合附图对本发明的多个实施方案所做的详细描述，可
以更完全地理解本发明，其中


图1为通过一种方法制备的膜的剖视图2A-2E为制品的一些可选实施方案的端视图3A-3W示出可通过一种方法制备的几何特征物的一些可供选
择的轮廓的剖视图4为用于制备结构化表面的一种方法的示意图。
图5为引起光线折射、以便用作模糊滤波器的结构化制品的示图。
图6为两个结构化制品的应用示图，这两个结构化制品将入射光 折射成四条入射到图像传感器的亚像素上的光束。
图7为在模糊滤波器中用于使光信号发生折射的结构化制品的 详细剖视图。
图8为在模糊滤波器中用于将光信号折射成四条光束的两个结 构化制品的详细剖视图。
图9为示出光学组件中用于与图像传感器一起使用的模糊滤波 器的布置方式的示图。
图10为带有IR滤波片和减反射涂层的、将入射光折射成四条光 束的两个结构化制品的应用示图11A-11C为包含使光信号发生折射的倾斜片式制品以用作模 糊滤波器的可选实施方案的示图IID为用于产生平行的出射光束的两片微结构化薄膜的示图12为示出光学组件中用于与图像传感器一起使用的倾斜片式 模糊滤波器的布置方式的示图13为示出用于制备用作模糊滤波器的结构化制品的制造工艺 的例子的示图14为示出用于制备倾斜片式模糊滤波器的制造工艺的例子的 示图。
本发明可具有各种变化形式和替代形式。本发明的细节仅以举 例的方式显示在附图中。但其目的并不是将本发明限定于所描述的具 体的实施方案。相反，其目的在于涵盖落入本发明的精神实质和范围 内的所有的变化形式、等同形式和可供选择的形式。
发明详述
由一种示例性方法制备的制品和薄膜通常具有本体部分和表面 结构部分。图1表示根据各实施方案制备的薄膜的端视图。图2A-2E 是可通过一种特定的方法制备的一些可选实施方案的薄膜的端视图。 图3A-3W示出具有结构化表面的制品的几何特征物的一些可选实施 方案。
参照图1，薄膜9具有具有一定厚度(Z)的本体或基体部分11， 和具有一定高度(P)的表面部分13。表面部分13具有一系列平行的、 在此表示为直角棱柱的几何特征物15。几何特征物15各自具有底宽 (BW)和峰-峰间距(PS)。该薄膜的总厚度T等于P + Z之和。
本体或基体部分11包含制品中的位于薄膜9的底面17与表面部
分13的最低点之间的那部分。在一些情况中，这一部分可在制品的 整个宽度(w)上具有恒定的尺寸。在其它情况下，该尺寸可能会由于 存在着其峰高不同的几何特征物而发生改变。参见图2E。
薄膜9具有第一面内轴18、第二面内轴20和第三轴22。在图1 中，第一面内轴18与几何特征物15的长度方向大体上平行。在图1 中，第一面内轴垂直于薄膜9的端面。这三个轴彼此互相垂直。
有多种方法可用于制备单轴取向薄膜。单轴取向可通过测定薄膜 沿着第一面内轴的折射率(nO、沿着第二面内轴的折射率(112)、和沿着 第三轴的折射率(ri3)的差值来确定。由上述方法制备的单轴取向薄膜 可表现为！^^ri2且ni^n3。此外，n2与ni的差和n3与rii的差基本上 彼此相等。优选通过一种特定的方法而制备的薄膜可以为真正单轴取 向的。
还可以使用一种方法来提供在所感兴趣的波长处的相对双折射 率为小于或等于0.3的薄膜。在另一个实施方案中，相对双折射率小 于0.2，并且在又一个实施方案中，相对双折射率小于O.l。相对双折 射率是根据下式计算得到的绝对值
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可以采用一种方法来制备具有至少一个棱柱状或透镜状的几何 特征物的薄膜。该几何特征物可以为通常平行于薄膜的第一面内轴的 长形结构体。如图1所示，结构化表面具有一系列的直角棱柱15。然 而，可采用其它的几何特征物及其组合。例如，参见图2A-2E和图 3A-3W。图2A表示多个几何特征物的底部不必彼此接触。图2B表 示几何特征物可具有圆形的顶部和弯曲的面。图2C表示几何特征物 的顶部可为平坦的。图2D表示薄膜的两个相背的表面均可具有结构 化的表面。图2E表示几何特征物可具有不同的基体厚度、峰高和底 宽。
图3A-3W示出可用于提供结构化表面的其它横截面形状。这些 图进一步说明几何特征物可具有凹陷(参见图3A-3I和3T)或凸起(参 见图3J-3S和3U-3W)。在特征物具有凹陷的情况中，位于所述凹陷
之间的升高区域可被认为是图2C中所示的凸起型特征物。
有多种方法可用于提供可以以任何方式组合的各种特征物实施 方案，以便得到所需结果。例如水平表面可具有分开的、带有圆弧型 顶部或平坦式顶部的特征物。此外，可以对任何这些特征物使用曲面。 如图所示，可用上述方法来提供具有任何所需几何形状的特征 物。这些特征物可以相对于薄膜的Z轴(厚度方向)对称或不对称。 结构化表面可具有单一一个特征物、排布成所需图案的多个相同的特 征物、或者排布成所需图案的两种或多种特征物的组合。另外，特征 物的尺寸(如高度和/或宽度)在整个结构化表面上可以相同。或者，各 个特征物的尺寸有所不同。
制备结构化制品的一种方法包括提供能够形成所需结构化表面 的聚合物树脂的步骤，其中所述的结构化表面是通过压印、流延、挤 出或其它非机械加工技术而赋予该制品上的，该方法不涉及对固体材 料进行切割的步骤或其它成形步骤；而是涉及流体或粘弹性材料的流 动机理，该流体或粘弹性材料通过上述方法成形、然后经定形而成为 固体。可以在形成所需制品的同时提供结构化表面，或者可以在制品 形成之后将结构化表面赋予树脂的第一表面。参照图4进一步说明该 方法。
图4是用于制备具有结构化表面的薄膜的一种方法的示意图。在 该方法中，提供工具24 (其具有薄膜所需结构化表面的负像)，并且 通过主动辊26A和26B来推动工具24经过模头28中的口模(图中未 示出)。模头28包含熔融装置组件(melt train)的出口，所述的熔融 装置组件在此包括挤出机30，其具有用于接受颗粒、粉末等形式的干 态聚合物树脂的进料斗32。熔融树脂离开模头28来到工具24上。在 模头28和工具24之间形成空隙33。熔融树脂接触工具24并且硬化， 从而形成聚合物薄膜34。然后在剥离辊36的位置处将薄膜34的前端 边缘从工具24上剥离下来。随后，如果需要的话，可将薄膜34送至 拉伸装置38。然后可在位置40处将所得的薄膜34巻绕成连续的巻。
有多种技术可用于赋予薄膜结构化的表面。这些技术包括间歇技 术和连续技术。它们包括以下步骤提供工具，所述工具具有一个为
所需的结构化表面的负像的表面；使聚合物薄膜的至少一个表面接触 该工具，其中接触操作的时间和条件使得聚合物足以产生所需的结构
化表面的正像；以及从该工具上取下所得到的具有结构化表面的聚合
物。通常，所述工具的负像表面包含一般施加有脱膜剂的金属表面。
虽然模头28和工具24被描述为彼此相对地垂直布置，但是也可 采用水平布置或其它布置方式。无论采用哪种具体的布置方式，模头 28都会在空隙33处将熔融树脂提供给工具24。
模头28以使得它可以朝着工具24移动的方式安装。这样就允许 将空隙33调节为所需的间距。空隙33的尺寸是熔融树脂的组成、熔 融树脂的粘度、以及用熔融树脂实质性地完全填满该工具所需压力的 函数。
熔融树脂的粘度为使得其优选地(可任选地在施加真空、压力、 温度、超声波振动、或机械方式的条件下)大体上填满工具24中的空 腔。当树脂大体上填满工具24中的空腔时，所得的薄膜的结构化表 面被称为是复制而成的。
在上述树脂是热塑性树脂的情况中，通常以固体形式将其供应到 进料斗32中。挤出机30提供足够的热量以将固体树脂转化为熔融物 料。通常，采用使上述工具通过被加热的主动辊26A的方式将该工具 加热。可以采用(例如)使循环热油通过主动辊26A的方式或者采用 感应加热的方式来加热该主动辊。在辊26A的位置处工具24的温度 通常高于树脂的软化点温度、但低于树脂的分解温度。
在可聚合树脂(包括部分聚合的树脂)的情况中，可以将该树脂 直接倒入或泵送到为模头28供料的分配器中。如果该树脂是活性树 脂，则上述方法包括一个或多个使该树脂固化的附加步骤。例如，可 通过将该树脂在适当的辐射能量源下暴露一段时间而使其固化，其中 该时间为足以使该树脂硬化并且使得可将其从工具24上取下的这样 一段时间，所述的辐射能量源例如为诸如紫外光、红外辐射、电子束 辐射、可见光之类的光化辐射。
可以采用各种方法将熔融的薄膜冷却以便使该薄膜硬化，从而用 于进一步加工。这些方法包括将水喷到挤出的树脂上、使上述工具的
非结构化表面与冷却辊接触、或者使空气直接冲击到薄膜和/或工具 上。
前述讨论集中于同时形成薄膜与结构化表面的技术。另一种可用 的技术包括使工具接触预成形的薄膜的第一表面。然后对薄膜/工具 的组合施加压力、加热、或施加压力并加热，直到薄膜表面被软化至 足以在该薄膜上产生所需的结构化表面为止。优选的是，使薄膜表面 软化至足以完全填满该工具中的空腔。随后，将薄膜冷却并且从母模 上取下。
如以上指出的那样，工具具有所需的结构化表面的负像(即，负 像表面)。因此，该工具具有形成预定图案的凸起和凹陷(或空腔)。 可使工具的负像表面与树脂接触，以便产生位于结构化表面上的、相 对于第一面内轴或第二面内轴为任何排列方式的几何特征物。由此， 例如图1所示的几何特征物可以沿制品的加工方向、长度方向、横向、 或宽度方向排列。
在复制步骤的一个实施方案中，至少50%的工具空腔被树脂填
充。在另一个实施方案中，至少75%的工具空腔被树脂填充。在又一 个实施方案中，至少90%的工具空腔被树脂填充。在再一个实施方案 中，至少95%的工具空腔被树脂填充。在另一个实施方案中，至少 98%的工具空腔被树脂填充。
当被树脂填充的空腔为至少75%时，许多应用可以取得足够的负 像保真度。然而，当被树脂填充的空腔为至少90%时，可以取得较好 的负像保真度。当被树脂填充的空腔为至少98%时，可以取得最佳的 负像保真度。
用于产生所需结构化表面的工具可以在负像表面上具有含有含
氟苯并三唑的涂层。含氟化合物的存在是优选的； 一些聚合物不需要
使用含氟化合物，而其它的聚合物则需要使用含氟化合物。优选的是，
含氟苯并三唑在工具上形成基本连续的单分子层膜。所述的"基本连 续的单分子层膜"是指单个分子以其分子结构所允许的密集程度堆积
在一起。据信，该膜的自组装方式为分子中的三唑基团附着在工具 的金属/类金属表面所提供的可用区域上，而碳氟化合物尾部侧基则
基本朝界面外排列。
单分子层膜的效果和在表面上形成单分子层膜的程度通常取决 于化合物与工具的具体的金属表面或类金属表面之间的结合强度以 及涂膜表面的使用条件。例如， 一些金属表面或类金属表面可能会需 要粘附性强的单分子层膜，而其它的此类表面则需要结合强度较低的 单分子层膜。可用的金属表面和类金属表面包括可与化合物成键的任 何表面，并且优选的是，该表面会形成单分子层膜或基本连续的单分 子层膜。用于形成所述单分子层膜的合适表面的实例包括含有铜、镍、 铬、锌、银、锗及它们的合金的那些。
可以通过使表面与足以涂敷整个表面的量的含氟苯并三唑接触 来形成单分子层膜或基本连续的单分子层膜。可以将这种化合物溶解
于合适的溶剂中，将所得组合物施加到表面上，然而使其干燥。合适 的溶剂包括乙酸乙酯、2-丙醇、乙酸酯、2-丙醇、丙酮、水和它们 的混合物。或者，可以将含氟苯并三唑由气相沉积到表面上。可以通 过用溶剂洗涤基材和/或通过使用经处理的基材来除去任何过量的所 述化合物。
已经发现的是，含氟苯并三唑不仅与金属和类金属表面化学键 合，而且它们还为这些表面提供(例如)隔离特性和/或耐腐蚀特性。 这些化合物的特征在于它们具有可以与金属或类金属表面(例如上述 的母模工具)键合的头部基团，以及在极性和/或官能性方面与待隔离 的物质适当地不同的尾部。这些化合物形成单分子层或实质上单分子 层的、耐久的自组装膜。含氟苯并三唑包括由下式表示的那些
其中Rf为CnF2n+1-(CH2)m-，其中n为1到22的整数，m为0、或1 到22的整数；X为-C02-、-S03-、-CONH-、-0-、-S-、共价键、-S02NR-、页
或-NR-，其中R为H或d到Cs亚烷基；Y为-CH2-，其中z为0或 1; R1为H、低级垸基或RrX-Yz-，条件是当X为-S-或-O-时，m为0， 并且z为0， n2 7，而当X为共价键时，m或z至少为1。优选的是， n + m等于8到20的整数。
一类可用作脱模剂的、特别有用的含氟苯并三唑组合物包含一种 或多种由下式表示的化合物
其中Rf为CnF2n+1-(CH2)m-，其中n为1到22， m为0、或1到22的 整数；X为-CCV、 -S03-、 -S-、 -O-、 -CONH-、共价键、-S02NR-、 或-NR-，其中R为H或d到Cs亚垸基，并且q为0或1; Y为CrC4 亚烷基，并且z为0或l; Ri为H、低级烷基或RrX-Yz-。此类材料 在美国专利No. 6,376,065中有所描述。
一种方法可包括拉伸步骤。例如，所述制品可以是单轴取向(包 括单向取向)的或双轴取向的。此外，该方法可任选地包括在拉伸之 前进行的预处理步骤，例如提供烘箱或其它装置。预处理步骤可包括 预热区和均热区。该方法还可以包括后处理步骤。例如，可首先将薄 膜热定形并且随后淬火。
通常，用于制品或本体中的聚合物可为结晶、半结晶、液晶或无 定形的聚合物或共聚物。应该理解，在聚合物领域中普遍认为聚合物 通常不是完全结晶的，因此在所述的制品或本体中，结晶或半结晶的 聚合物是指非无定形的那些聚合物，并且包括任何通常称为结晶性、 部分结晶性、半结晶性材料等的那些材料。液晶聚合物(有时也称为 刚性棒状聚合物)在本领域中被理解为其具有不同于三维晶序的某种 长程有序的形式。
对于上述的制品或本体而言，可以使用可熔融加工成薄膜形式或
者可固化成薄膜形式的任何聚合物，从制备工艺或最终制品的稳定 性、耐久性或挠性来说，这种聚合物可能是特别有用的。这些聚合物 可包括(但不限于)以下种类的均聚物、共聚物、以及可以被固化成聚 合物的低聚物，所述种类为聚酯类(如，聚对苯二甲酸亚烷基二醇 酯(如，聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、以及聚对 苯二甲酸-l,4-环己烷二亚甲基二醇酯)、聚联苯甲酸亚乙基酯、聚萘 二甲酸亚垸基二醇酯(如，聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)及其异构体(如，
2,6-、 1,4-、 1,5-、 2，7-和2，3-PEN)和聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)及其异 构体)、以及液晶聚酯)；聚芳酯类；聚碳酸酯类(如，双酚A聚碳酸酯)； 聚酰胺类(如，聚酰胺6、聚酰胺ll、聚酰胺12、聚酰胺46、聚酰胺 66、聚酰胺69、聚酰胺610、和聚酰胺612、芳族聚酰胺和聚邻苯二 甲酰胺)；聚醚-酰胺类；聚酰胺-酰亚胺类；聚酰亚胺类(如，热塑性 聚酰亚胺和聚丙烯酸酰亚胺)；聚醚-酰亚胺类；聚烯烃或聚亚烷基 聚合物类(如，聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚异丁烯和聚(4-甲基)戊烯)； 离聚物类，例如SurlynTM(可得自位于美国特拉华州Wilmington市的 E. I. du Pont de Nemours & Co.);聚乙酸乙烯酯；聚乙烯醇和乙烯-乙 烯醇共聚物；聚甲基丙烯酸酯类(如，聚甲基丙烯酸异丁酯、聚甲基 丙烯酸丙酯、聚甲基丙烯酸乙酯和聚甲基丙烯酸甲酯)；聚丙烯酸酯 类(如，聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯和聚丙烯酸丁酯)；聚丙烯腈； 含氟聚合物类(如，全氟烷氧基树脂、聚四氟乙烯、聚三氟乙烯、氟 化乙烯-丙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚 乙烯-co-三氟乙烯、聚(乙烯-alt-三氟氯乙烯)、禾B THVtm(由3M公司 出品))；氯化聚合物类(如，聚偏二氯乙烯和聚氯乙烯)；聚芳醚酮类(如， 聚醚醚酮("PEEK"));脂肪族聚酮类(如，乙烯或丙烯与二氧化碳形 成的共聚物以及乙烯和丙烯与二氧化碳形成的三元共聚物)；任何立 构规整性的聚苯乙烯类(如，无规立构的聚苯乙烯、全同立构的聚苯 乙烯和间规立构的聚苯乙烯)和任何立构规整性的被环-或链-取代的 聚苯乙烯类(如，间规立构的聚-a-甲基苯乙烯、和间规立构的聚二氯 苯乙烯)；任何这些苯乙烯类材料的共聚物和共混物(如，苯乙烯-丁二 烯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚
物)；乙烯基萘；聚醚类(如，聚苯醚、聚(二甲基苯醚)、聚环氧乙烷 和聚甲醛)；纤维素类(如，乙基纤维素、醋酸纤维素、丙酸纤维素、 醋酸丁酸纤维素和硝酸纤维素)；含硫聚合物(如，聚苯硫醚、聚砜、 聚芳基砜和聚醚砜)；有机硅树脂类；环氧树脂类；弹性体类(如，聚 丁二烯、聚异戊二烯和氯丁橡胶)和聚氨酯类。也可使用两种或多种 聚合物或共聚物的共混物或掺混物。
难于用半结晶聚合物(尤其是聚酯)来复制表面。除非采用诸如 上述的含氟苯并三唑涂层之类的处理，否则它们在复制过程中通常会 强烈地粘附到工具上。结果，很难在不对复制的表面造成破坏的条件 下将它们从工具上取下。可用于制品或本体中的半结晶热塑性聚合物 的实例包括半结晶聚酯。这些材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚 萘二甲酸乙二醇酯。已经发现，包括聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二 甲酸乙二醇酯的聚合物具有许多合乎需要的性质。
用于聚酯的合适的单体和共聚单体可为二醇类或者二羧酸或二 羧酸酯类。二羧酸类共聚单体包括(但不限于)对苯二甲酸、间苯二甲 酸、邻苯二甲酸、所有同分异构的萘二甲酸(2，6-， 1,2-, 1，3-, 1,4-, 1，5-, 1,6-, 1，7-， 1，8-, 2,3-， 2，4-, 2,5-， 2，8-萘二甲酸)、联苯甲酸(例如4,4，隱 联苯二甲酸及其异构体)、反式-4,4，-l,2-二苯乙烯二甲酸及其异构体、 4，4'-二苯醚二甲酸及其异构体、二羧基4,4'-二苯砜及其异构体、二羧 基4，4'-二苯甲酮及其异构体、卤代的芳香族二羧酸(例如2-氯对苯 二甲酸和2,5-二氯对苯二甲酸)、其它取代的芳香族二羧酸(例如叔 丁基间苯二甲酸和磺化间苯二甲酸钠)、环烷烃二甲酸(例如1，4-环 己烷二甲酸及其异构体和2，6-十氢萘二甲酸及其异构体)、双环或多 环的二羧酸(例如各种同分异构的降莰烷二甲酸和降冰片烯二甲酸、 金刚烷二甲酸和双环辛垸二甲酸)、垸烃二甲酸(例如癸二酸、己二酸、 草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、壬二酸和十四垸双酸)、任何稠环 芳香族烃(例如茚、蒽、菲、苯并萘、芴等)的同分异构的二羧酸。可 使用其它的脂肪族、芳香族、环垸烃或环烯烃的二羧酸。或者，这些 二羧酸单体的任何的酯(例如对苯二甲酸二甲酯)可用于代替二羧酸
本身或与其组合使用。
合适的二醇共聚单体包括(但不限于)直链或支链的垸二醇或二元 醇(例如乙二醇、丙二醇(例如1,3-丙二醇)、丁二醇(例如1,4-丁二醇)
戊二醇(例如新戊二醇)、己二醇、2,2,4-三甲基-1，3-戊二醇和更高 级的二醇)、醚二醇(例如二甘醇、三甘醇和聚乙二醇)、链-酯二醇 (chain-ester diol)(如，丙酸3-羟基-2，2-二甲基丙基-3-羟基-2,2-二 甲基丙基-3-羟基-2,2-二甲酯)、环垸烃二醇(例如1,4-环己烷二甲醇 及其异构体和1，4-环己二醇及其异构体)、双环或多环的二醇(例如各
种同分异构的三环癸烷二甲醇、降莰烷二甲醇、降冰片烯二甲醇和双 环辛烷二甲醇)、芳香族二醇(例如1,4-苯二甲醇及其异构体、1,4-苯二 酚及其异构体、双酚(例如双酚A)、 2,2'-二羟基联苯及其异构体、4，4'-二羟甲基联苯及其异构体、以及1，3-双(2-羟基乙氧基)苯及其异构体)、 以及这些二醇的低级烷基醚或二醚(例如二醇的双甲醚或双乙醚 (dimethyl or diethyl diol))。可使用其它的脂肪族、芳香族、环垸基 和环烯基的二醇。
也可使用三官能或多官能的共聚单体，其可起到为聚酯分子赋予 分支结构的作用。它们可为羧酸、酉旨、含羟基化合物或醚类型的物质。 其实例包括(但不限于)偏苯三酸及其酯、三羟甲基丙烷和季戊四醇。
其它适合作为共聚单体的单体为具有混合官能团的单体，包括.-羟基羧酸类，例如对羟基苯甲酸和6-羟基-2-萘甲酸、以及它们的异 构体；以及具有混合官能团的三官能或多官能的共聚单体，例如5-羟基间苯二甲酸等。
合适的聚酯共聚物包括PEN的共聚物(如，2,6-、 1,4-、 1,5-、 2,7-和/或2，3-萘二甲酸或其酯与以下物质形成的共聚物(a)对苯二 甲酸或其酯；(b)间苯二甲酸或其酯；(c)邻苯二甲酸或其酯；(d)垸基 二醇；(e)环垸烃二醇(如，环己垸二甲醇)；(f)烷基二甲酸；禾n/或(g) 环烷烃二甲酸(如，环己烷二甲酸))、以及聚对苯二甲酸亚垸基二醇 酯的共聚物(对苯二甲酸或其酯与以下物质形成的共聚物(a)萘二甲 酸或其酯；(b)间苯二甲酸或其酯；(C)邻苯二甲酸或其酯；(d)烷基二 醇；(e)环烷烃二醇(如，环己垸二甲醇)；(f)垸基二甲酸；禾卩/或(g)环 烷烃二甲酸(如，环己烷二甲酸))。所述的共聚聚酯也可为颗粒料的
共混物，其中至少一个组分是基于某一种聚酯的聚合物，其它的一个 或多个组分是其它聚酯或聚碳酸酯(为均聚物或共聚物)。
在本发明的一些实施方案中，特别有用的聚合物是聚酯和聚碳 酸酯的挤出产物。普遍认为，当把从这两类聚合物中选出的聚合物共 挤出时，会发生一些酯交换反应，但是酯交换反应速度较慢，并且不 太可能在挤出过程中完成，这会导致产生真正无规的共聚物。由此， 通过将聚酯-聚碳酸酯挤出可以产生能够从双组分聚合物共混物形式 连续变化到均匀共聚物形式的挤出物，但最通常的是，会产生既具有 某些嵌段共聚物特征又具有某些聚合物共混物特征的挤出物。
模糊滤波器
上述的结构化双折射性制品可用来制备模糊滤波器，以便防止 或消弱数码影像中的伪影(如，不利的彩色莫尔效应)。模糊滤波器 可以有助于降低高频噪声成分的影响，并且还有可能抑制针点缺陷
(pinpoint defect)以及抑制在一些传感器中出现的散斑。图5为示 出模糊滤波器对光的折射作用的示图。入射光信号50 (例如，可见 光、红外光或紫外光)被制品52折射成两条光束54和56。入射光 信号通常为非偏振光。这两条光束54和56会入射到两个位置58和 60上。
制品52具有结构化表面，该结构化表面具有使光信号50发生折 射的特定几何特征物，并且这些几何特征物可包括(例如)上文所述 和图3A-3W中所示的那些。相互分开的两条光束54和56使入射光 信号50模糊化，从而将其过滤，以便为图像传感器所用。由用于模 糊滤波器中的任何制品所分裂出的光束可以具有基本上相同的强度 或具有任何程度的互不相同的强度。在本例子中，使上文所述的表面 部分结构化，以便在将模糊滤波器置于透镜与图像传感器之间的光路 中时，该结构化表面将该光路中的光信号折射成多个光信号，其中所 述多个光信号在入射到图像传感器上时至少部分地在空间上分开。由 此，模糊滤波器可以产生在空间上分开的发散光束，以便为图像传感 器所用。
结构化制品由一个或多个双折射性的本体组成。更具体地说，该 制品的结构包含至少一种双折射性材料。该制品主要是利用表面上的 折射作用而不是衍射作用来控制光，但是，仍然有可能发生较小程度 的(通常是程度不明显的)衍射作用。例如，就用于具有不同f-值的 系统中的模糊滤波器的设计而言，使用折射性模糊滤波器比使用(例 如)衍射性模糊滤波器可能更为容易。
色散量取决于模糊滤波器的材料以及入射光的波长。 一些实施 方案可以使用双折射性色散介质，该介质的两种折射率都是色散性 的，并且可以具有较低的色散量。色散量在一些实施方案中可用作设 计指标。可以将双折射性介质与衍射性介质组合。在一些实施方案中 可能有用的是，使所感兴趣的光谱范围内的光线的吸收和散射最小 化，从而增强透射性以及更严格地控制模糊化。此外，使用低损失性 材料对一些实施方案可能也是有用的。
双折射性制品或本体以薄片形式发挥偏振分束器的作用。当被 用作模糊滤波器时，它们使光分裂。然而，它们也可用在其它应用中 (有可能是在与LED (发光二极管) 一起使用时)以组合或混合光 信号。
图6为两个结构化双折射性制品的应用示图，这两个结构化制
品将入射光折射成四条入射到图像传感器的亚像素上的光束。入射光
信号62被第一结构化双折射性制品64折射成两条光束66和68。第 二结构化双折射性制品70将光束66和68分别折射成两条光束，从 而产生四条光束72、 74、 76和78，这些光束均与最初的入射光信号 62相对应。制品64和70可以具有结构化表面，其中该结构化表面 具有用于使光信号发生折射的几何特征物(如，上文所述以及图 3A-3W中所示的那些)。
所产生的四条光束72、 74、 76和78会分别入射到图像传感器 中的像素79的四个亚像素80、 82、 84和86上。用于全色数码影像 的图像传感器中的亚像素通常包括两个用于绿颜色的亚像素、一个用 于红颜色的亚像素和一个用于蓝颜色的亚像素，所有这四个亚像素一 起提供原色。通过将入射光信号62分裂为四条分别入射到四个亚像
素上的光束72、 74、 76和78，模糊滤波器确保了入射光信号62中 的图像内容入射到各个亚像素上，使得图像传感器可以更精确地表现 图像信息，由此，消弱所产生的数码图像上的伪影以及其它不利效果。
图6中所示的分裂光束只是为了示例的目的。分裂光束不必入 射到临近的像素或亚像素上，并且它们可以被构造成入射到图像传感 器的任意像素或亚像素上。虽然以上描述针对模糊滤波器与每个像素 具有四个亚像素的传感器一起使用的情况，但是，具有一个或多个结 构化或非结构化的双折射性制品的模糊滤波器也可以与这样的图像 传感器一起使用，该图像传感器在每个像素内具有任何数目或任何构 造的亚像素，并且其传感部分具有任何构造方式和排布方式(无论是 否为相邻方式、级联方式或者以上排布方式的组合)。模糊滤波器还 可以与不一定具有规定的像素或亚像素的图像传感器一起使用；该图 像传感器可以具有其它类型的传感部分。此外，还可以将结构化双折 射性制品或薄膜调制成基于亚像素的构造来使入射光信号分裂。
图7为用于使光信号发生折射的结构化双折射性制品90的详细 剖视图，并且制品90可以与图6中的制品64和70相对应。结构化 双折射性制品90可以具有带有结构化表面的本体，其中该结构化表 面是根据上文和实施例1所述的技术制成的。在2004年12月23曰 提交的题目为"Method of Making a Structured Surface Article"的美 国专利临时申请No. 60/639033中提供了具有结构化表面的本体的其 它例子，将这一专利文献以引用的方式并入本文，如同将其全部列出 一样。
结构化双折射性制品90包含具有结构化表面的双折射性材料 92，其中该结构化表面具有几何特征物94 (在本例子中为锯齿状图 案)。在一些实施方案中，可能有利的是，在锯齿上具有平坦的面或 具有相等的锯齿角度，以便对模糊度进行严格的控制。制品90还可
以在结构化表面上包含可任选的填充材料96。材料96可以为可任选 的折射率匹配材料，即，折射率匹配材料与其所匹配的材料具有大体 相同的折射率、或者对特定的实施方式而言沿着一个主方向具有充分 接近的折射率。例如，折射率匹配材料可以与折射率nl相匹配或大
体上与n2和n3相匹配，或者在n2和n3不相等的情况下其折射率被 设计成在n2和n3之间。当使用针对材料96的可任选的折射率匹配 材料时，制品90具有大体上平适的表面，这样可以在某些实施方案 中有利于将模糊滤波器安装到光学组件中、或者提供出于其它原因的 优点。折射率匹配材料可以包括折射率受控层。折射率匹配材料不一
定被用于模糊滤波器中；然而，对某些实施方式而言折射率匹配材料 可能是有用的。可任选的填充材料还可以包括其它类型的材料。例如， 其可以包括具有互补色散曲线的粘合剂材料，以便减轻色散效应。
入射到结构化双折射性制品90上的光信号98被几何特征物94 折射成两条光束100和102。当使用可任选的折射率匹配材料时，光 束102会在折射率匹配材料和相邻空气或另外的材料之间的界面处 被进一步折射。在本例子和垂直入射的情况下，光束100的偏振状态 为在结构化表面的取向方向的横交方向上振动，而光束102的偏振状 态为沿着结构化表面的取向方向振动。此外，在本例子中，制品90 被设置成使得具有几何特征物94的结构化表面"朝下"(远离入射 光信号98)的方式；然而，也可以将其设置或定向成其它的方式。 此外，由于折射光以发散光束的形式离开模糊滤波器(制品90)， 因此，可以利用模糊滤波器和图像传感器之间的距离来确定所需的折 射(发散)量，由此确定几何特征物的类型和参数，以便使分裂光束 入射到图像传感器的目标亚像素上。
在本发明的制品中，与结构化表面相背的表面可以是平坦的、 光滑的、粗糙的、结构化的或具有其它类型的轮廓。在一些实施方案 中可能有利的是，控制背表面上的轮廓，以便进一步对折射作用进行 微调。此外，在一些情况中便利的是，使模糊滤波器的第一面内方向 和第二面内方向与介电张量的主面内方向相关联，从而对垂直通过该 平面的光而言， 一个面内方向是最大折射率的方向，而另一个(垂直) 方向是最小折射率的方向。
图8为图6所示的用于将光信号折射成四条光束的、用作模糊 滤波器的两个结构化双折射性制品的详细剖视图。如图8所示，两片 薄膜或两个制品在两个维度上提供模糊化作用，而如图7所示， 一片薄膜或一个制品在一个维度上提供模糊化作用。如图8所示，为了将
入射光信号分裂成四条光束，一个实施方案采用其几何特征物的定向 方向互为非零度角的两个结构化双折射性制品。第一结构化双折射性
制品112具有"面朝下"设置的带有几何特征物114的结构化表面，
并且第二结构化双折射性制品116具有"面朝下"设置的带有几何特 征物118的结构化表面。
术语"面朝下"是指结构化表面被设置在远离入射光信号的位 置。模糊滤波器还可以具有其结构化表面"面朝上"设置的一个或多 个制品，目卩，所述结构化表面面向入射光的方向。此外，模糊滤波器 可以采用多个制品，其中一些具有"面朝下"设置的结构化表面，而 其它的则具有"面朝上"设置的结构化表面。在一些实施方式中，结 构化表面是"面朝上"设置还是"面朝下"设置可以根据入射光信号 的折射量来确定。
在本例子中，几何特征物114和118都是如参照图7所说明的 锯齿状图案，它们具有大体上相同的参数、角度、节距和高度。用于 结构化表面的锯齿状图案可以提供特定的优点，该图案使得仅仅产生 两条发散光束(不包括在锯齿状图案的侧壁上产生的较少的或者可忽 略不计的漏光)，这样可允许对发散光束进行更严格的控制。锯齿状 图案可以具有以至多15°C (更通常为5°C)倾斜的表面，而其侧壁则 几乎与底膜垂直。 一些实施方案可以采用具有后切口 (backcut)的 锯齿状图案(参见图3S),这样可以消除漏光现象或者减少漏光量。
可供选择的方式是，这两个结构化双折射性制品可以具有不同 的几何特征物，例如， 一个具有锯齿状的几何特征物，另一个具有正 弦波状的几何特征物(参见图2B和3Q)。此外，在本例子中，制 品112和116被放置成使得它们的平面互相平行。制品116还被定向 成使得其几何特征物118与制品112的几何特征物114成45。角(角 120)。在这种放置条件下，制品112和116在接收到分别与制品112 和116的面内轴132和134垂直的光信号122时会将入射光信号122 折射成四条光束124、 126、 128和130。当制品112和116被用作模 糊滤波器时，优选的是，这四条光束124、 126、 128和130分别入射
到图像传感器像素内的不同的亚像素上。可以根据包括光束之间的相 对定位和能量平衡在内的设计考虑因素而采用其它的定向方式。
当被用作模糊滤波器时，制品112和116可任选地在其结构化
表面上包含折射率匹配材料。此外，制品112和116可任选地在它们 之间包含折射率匹配流体，这样可以通过(例如)降低制品112和 116之间的反射作用而改善滤波器的性能。此外，可任选地将制品112 和116互相粘合在一起(例如，用环氧树脂或丙烯酸类材料粘合)， 以便将其装配成模糊滤波器。
图9为示出用于与图像传感器一起使用的光学组件136中的模 糊滤波器的布置方式的示图。在本例子中，光学组件136具有壳体 138，壳体138具有用于接收入射光信号156的孔140和在图像传感 器152 (例如，互补型金属氧化物半导体(CMOS)、电荷耦合器件 (CCD)、红外或紫外传感器)上方的孔142。图像传感器152通常被 装配在印刷电路板(PCB) 154上，并使其与PCB 154上的电路形成 电连接。壳体138内的透镜144将来自于孔140的入射光聚焦到图像 传感器152上。图像传感器152将光转换为相应的电信号，这种电信 号被传输到PCB 154上的电路中，以用于做另外的处理，如存储或 在显示设备上显示为数码照片。术语"图像传感器"包括能够将光信 号转换为相应的电信号或其它类型的能量信号的任何器件。
在本例子中，模糊滤波器148被安装在透镜144和图像传感器 152之间的壳体138中。模糊滤波器148可以具有两个(例如)如参 照图8所说明的制品，这两个制品具有相对于彼此而定向的结构化表 面，该结构化表面具有几何特征物，并且该结构化表面被设置成其面 内轴与入射光信号156垂直的方式。模糊滤波器148可以包含可任选 的折射率匹配流体150，并且可以包含透明的密封片146 (例如，玻 璃或树脂玻璃)，以便将折射率匹配流体密封到模糊滤波器148的结 构化表面上。可以用(例如)PSA(压敏粘合剂)、UV固化(紫外固化) 或光固化体系将模糊滤波器148粘合到密封片146上。在本例子中， 模糊滤波器148以其结构化表面"朝下"(远离入射光信号156)的 方式装配。此外，模糊滤波器148以其面内轴垂直于被透镜144聚焦
到图像传感器152上的光信号156的光路的方式装配(参见图8)。 可以根据模糊滤波器148和图像传感器，152之间的距离对模糊 滤波器148中的几何特征物进行改变或调整。由于折射光以发散光束 的形式离开模糊滤波器148，因此，可以利用模糊滤波器148和图像 传感器152之间的距离来确定所需的折射(发散)量，由此确定几何 特征物的类型和参数，以便使分裂光束入射到图像传感器中的目标亚 像素上。可以将发散量用作设计参数，其基于模糊滤波器和图像传感 器之间的距离、以及发散角度来设计。或者，可以将模糊滤波器和图 像传感器之间的距离用作设计参数。其它设计参数可以包括来自于透 镜的入射光的性质(如，f-值)、模糊滤波器的厚度、折射率、匹配 层、折射角。可以使用(例如)光学建模技术得到优化参数或优选设 计，从而针对特定的实施方式得到所需的模糊量。
图IO是采用将入射光折射成四条光束的两个结构化双折射性制 品、以及附加涂层的可选实施方案中的模糊滤波器160的示图。模糊 滤波器160具有第一结构化双折射性制品164和第二结构化双折射性 制品168，这两者一起产生将入射光信号161折射成四条光束的作用。 如参照图8所说明的那样，制品164和168可以具有相对于彼此而定 向的结构化表面，该结构化表面具有几何特征物，并且该结构化表面 被放置成其面内轴与入射光信号161垂直的方式。
在模糊滤波器160中，制品164和168被膜166隔开，膜166 可以包括多层光学膜。根据多层光学膜内堆叠体的层叠情况，可以将 多层光学膜制成包括IR (红外)滤波片在内的膜。IR滤波片可以起
到四分之一波片的作用。或者，可以将其它类型的IR滤波片用在模 糊滤波器中。在一些实施方案中，可以在上述制品之间采用延迟片、 波片、多层光学膜、IR滤波片、圆偏振片，或所有这些制品一起使 用。
当膜或片166具有面内双折射性(即，具有折射率不同的两个 面内轴)时，膜或片166特别可用作延迟片。上述这些轴相对于膜 166的定向可用来改变沿着离开膜168的光束的能量分布。特别是， 四分之一波片可能是有用的。在模糊滤波器160中，制品164将入射
光信号161折射成两条光束，膜166可以具有IR反射片以反射IR 光，制品168将两条经过滤的光束折射成四条光束，从而使透射光入 射到图像传感器的像素内的亚像素上。制品164还可以具有减反射涂 层或膜162，从而降低或消除入射光信号161的反射，由此将光信号 161中的更多的图像信息提供给图像传感器。
图11A-11C为包含使光信号发生折射的倾斜片式双折射性制品 (可任选地被结构化)以用作模糊滤波器的可选实施方案的示图。与 使用结构化表面具有几何特征物、且面内轴垂直于入射光信号的制品 不同的是，这种可任选地被结构化的双折射性制品可以按照其至少一 个面内轴相对于入射光信号为非直角的方式定向。例如，图IIA示 出在可任选的材料174和176 (如，折射率匹配材料)之间具有双折 射性制品172的倾斜片式模糊滤波器。制品172相对于入射光信号 171是倾斜的，g卩，制品172的垂直于面内轴的第三轴以相对于入射 光信号171为非零度角的方式定向。
图11B示出采用被设置在折射率匹配材料182和184之间的第 一和第二可任选地被结构化的双折射性制品178和180的第二倾斜片 式模糊滤波器。制品178和180都被设置成相对于入射光信号181 倾斜的方式，即，它们的第三轴都以相对于入射光信号181为非零度 角的方式定向。
图11C示出采用被设置在折射率匹配材料190和192之间的第 一和第二可任选地被结构化的双折射性制品186和188的第三倾斜片 式模糊滤波器。制品186和188还被材料194隔开，材料194可以为 用于各种类型的滤光片(例如，IR滤光片或UV吸收片)的折射率 匹配材料。制品186和188都被设置成相对于入射光信号191倾斜的 方式，即，它们的第三轴都以相对于入射光信号191为非零度角的方 式定向。
图11A-11C所示的模糊滤波器可以具有非结构化表面，这是因 为非结构化表面本身在光路中倾斜时会产生折射作用。它们还可以针
对另外的折射量而具有结构化表面。图IIB和IIC所示的模糊滤波 器可以具有如参照图8所说明的相对于彼此而定向的结构化表面，该 结构化表面具有几何特征物，不同之处在于上述结构化表面相对于入 射光信号都是倾斜的(非零度角)。无论是否采用倾斜片，上述模糊 滤波器都可以具有相对于第一和第二表面中的第一平面以非零度角 定向的结构化表面。
在图11A-11C中所示的倾斜片式模糊滤波器中，材料174和176、 以及材料182、 184、 190和192都是可任选的，并且可以用于某些实 施方案中，以影响光束离开模糊滤波器的方式。材料174和176可以 提供以下作用它们可以用作楔形垫片；它们可以降低在制品172 的表面发生的反射；并且它们可以提供平行的出射光束。材料174 或176都不必与制品172的折射率相匹配。如果材料174和176具有 相同的折射率(而且是各向同性的)，并且该折射率与制品172的折 射率相匹配，那么第一光束会笔直地通过模糊滤波器，而第二光束(分 裂光束)会平行出射，并且与第一光束分开。如果材料174和176 具有相同的折射率(而且是各向同性的)，并且该折射率不与制品 172的折射率相匹配，那么两条光束都平行出射并且互相分开，而且 都会相对于入射光而"离散开"(不是笔直地通过)。如果材料174 和176具有不同的折射率，则出射光束将会是发散的。如果只使用材 料174或176中的一种，那么不管材料174或176是否具有与制品 172相同的折射率，出射光束都会是发散的。
图11D示出产生大体平行的分裂光束的结构的组合。双折射性 结构化制品191具有几何特征物193，而双折射性结构化制品187具 有几何特征物195。诸如折射率匹配层或其它类型的材料层之类的层 189被放置在双折射性结构化制品187和191之间。可供选用的方式 是，层189可以是不同的材料、或者甚至是具有将上述薄膜分开的端 面隔片(edge spacer)的气隙。入射光信号197被几何特征物193折 射成发散光束199和201，然后发散光束199和201被几何特征物195 折射成两条大体平行的光束203和205。在(例如)模糊滤波器和图 像传感器之间的距离可变的情况中，使用平行的分裂光束可能是有用 的。另一方面，在(例如)模糊滤波器和图像传感器之间的距离为设 计因素的情况中，使用发散的分裂光束可能是有用的。 图12为示出用于与图像传感器一起使用的光学组件200中的倾
斜片式模糊滤波器的布置方式的示图。在本例子中，光学组件200 具有壳体202，壳体202具有用于接收入射光信号214的孔204和在 图像传感器216 (例如，CMOS或CCD传感器)上方的孔206。图 像传感器216通常装配在PCB 218上，并且与PCB 218上的电路形 成电连接。壳体202内的透镜212将来自于孔204的入射光聚焦到图 像传感器216上。图像传感器216将光转换为相应的电信号，这种电 信号被传输到PCB 218上的电路中，以用于做另外的处理，如存储 或在显示设备上显示为数码照片。
在本例子中，倾斜式模糊滤波器210被安装在透镜212和图像 传感器216之间的壳体202中。例如，模糊滤波器210可以具有图 11A-11C所示的任何构造。模糊滤波器210可以包含可任选的透明密 封片20S (例如，玻璃或树脂玻璃)。在本例子中，模糊滤波器210 以其结构化表面"朝下"(远离入射光信号214)的方式设置。可以 用(例如)PSA、 UV固化或光固化体系将模糊滤波器210粘合到密 封片208上。此外，模糊滤波器210被装配成使得结构化双折射性制 品相对于被透镜212聚焦到图像传感器216上的光信号214的光路为 非直角。
模糊滤波器210可以包含图11A-11C中所示的可任选的材料211 和213。当将折射率匹配材料用作可任选的材料211和213时，折射 率匹配材料可用来形成具有相对于入射光信号为直角的平坦表面的 倾斜片式模糊滤波器，这样可有助于容易地将模糊滤波器装配在光学 组件中。可以根据模糊滤波器210和图像传感器216之间的距离对模 糊滤波器210中的几何特征物进行改变或调整。
图9和12中所示的光学组件可以具有与f-值有关的附加结构。 摄影师使用快门速度和f-值的组合来设定曝光情况，从而在膜上得到 适当的光量。快门速度调节该膜暴露于通过透镜的光下的时间长短。 f-值借助于改变光通过的孔的面积来调节允许通过透镜的光量。对于 任何特定的膜的感光度和光照的组合，都存在使膜适当曝光的合适光 量。可以使用f-值和快门速度的多种不同的组合来得到这种光量。光
路具有由f-值确定的光锥形，并且光学图像具有锥角，该锥角会决定
模糊滤波器相对于图像传感器的定位方式。
符合本发明的模糊滤波器可以采用结构化双折射性制品、非结
构化双折射性制品、在光路中倾斜的结构化双折射性制品、在光路中
倾斜的非结构化双折射性制品、或这些类型的制品的组合。这些制品 或其组合可以用来产生发散的出射光束或平行的出射光束。当采用双
折射性结构化制品时，该双折射性结构化制品可以具有相邻的几何特 征物，以便使入射光信号基本完全地模糊化，或者该双折射性结构化 制品可以在几何特征物之间具有平坦的部分，以便在这些部分中产生 一定量的非模糊化。例如，在具有用于二维模糊化的两个滤波器的系 统的情况中，与光源最近的第一滤波器上的平坦部分产生一定量的非 偏振的漏光，然后这些漏光可以被第二滤波器沿着不同的方向分裂。 这种构造可以免除对延迟片的需要，或者可以通过采用以接近90°或 90。的角度定向的方式来改善光束之间的相对定位和能量平衡。在本 例子中，平坦部分和锯齿的尺寸可以针对特定像素大小所需的或所期 望的模糊量来设计。
双折射性制品可任选地具有(例如)可产生滤光作用的涂层。 此外，它们可以在不同的轴之间具有匹配的折射率或具有不同的折射 率。如上所述，采用双折射性制品的模糊滤波器可以单独使用或与其 它元件(例如，石英片)组合使用。 一个特别有用的实施方案包含具 有单轴取向或近似单轴取向的双折射性材料(结构化制品或倾斜片)。
例如，单轴取向的一个量度是它们的相对双折射率(例如)小于0.3
或者更优选为小于O.l。
图13为示出用于制备结构化双折射性制品模糊滤波器(如参照 图6-10所述的那些)的制造工艺220的例子的示图。在该例子中， 工艺220可以包括以下的步骤挤出结构化双折射性制品用薄膜(步 骤222);将该薄膜单轴取向(步骤224);将粘合剂涂敷到该薄膜 上(步骤226);将交叉结构的第二结构化薄膜层叠到第一薄膜上(步 骤228);将这两片薄膜层叠到玻璃基片上(步骤230);使层叠后 的膜变成(分割成)多个单独的部分，例如，通过模切、激光切、旋
切或冲压(步骤232);对分开的多个部分进行检测并做标记(步骤
234);将单独的模糊滤波器封装(步骤236);并将模糊滤波器装 入照相机组件中(步骤238)。
图14为示出用于制备倾斜片式模糊滤波器的制造工艺220的附 加步骤的例子的示图。在制备了两片经取向并被粘合的薄膜的步骤 228之后，在粘合后的薄膜的两个表面上按照一定的图案来施加折射 率匹配材料(步骤242);将薄膜分割成多个单独的模糊滤波器(步 骤244);以及将单独的模糊滤波器旋转，以便将其层叠到工艺200 的步骤230中所用的玻璃上(步骤246)。由于倾斜的模糊滤波器已 经经过了分割，因此，可以对其进行检测和做标记(步骤234)、封 装(步骤236)，并将其装在照相机组件中(步骤238)。
提供图13和14所示的工艺仅仅是为了示例的目的。制备模糊 滤波器的其它工艺可以包括更多的步骤、更少的步骤、不同的步骤、
或以不同次序进行的所示步骤。所述的其它工艺可以包括层叠、粘合
(可能在模糊滤波器的边缘处粘合)，或者用定位针或夹具将模糊滤 波器与另外的制品相连的步骤。一些工艺可能会涉及到给制品涂敷各
种类型的涂层或者在加工过程中使用保护片。此外，当使用以上这些 示例性的步骤时，各个示例性的步骤均可以按照多种方式来实施。一 种基本的工艺可包括(例如)从双折射性结构化膜开始，然后检测 该膜并封装，以便用作模糊滤波器。
符合本发明的模糊滤波器可以包含具有本体的结构化双折射性
制品，其中该结构化双折射性制品是由上述的任何技术以及实施例1 和以上提及的其它例子中所述的任何技术制成的。虽然以上将模糊滤 波器描述为采用锯齿状图案，但是，它们可以使用具有任何类型的结 构化表面的结构化双折射性制品，其中，所述的结构化表面具有对光 产生折射作用的任何类型的几何特征物，如，图3A-3W中所示的那 些。
这些模糊滤波器可具有与对聚合物和料片进行加工、从而制备 结构化双折射性制品或膜相关的优点。具体而言，符合本发明的实施
方案可以使模糊滤波器具有以下特点使用容易处理、并且极为可调
的薄制品或薄膜，从而通过调节制品的参数(例如，材料、厚度、几 何特征物的类型、以及取向)来改变模糊量或其它特征；可以获得高 度的光学透明性；可以被放置在透镜和图像传感器之间的光路中的任 何位置；并且可以容易地与其它的膜技术(如IR滤波片、减反射涂 层、反射偏振片、圆偏振片、滤波片和粘合剂涂层)整合。可以将这 些示例性的涂层和膜中的任何一种施加到制品的结构化或非结构化 表面上，并且可以将其设置在制品上的任何部位(例如，制品之间或 至少一个制品的顶面或底面上)。
所述模糊滤波器可用于具有图像处理能力的任何装置中。例如， 它们可用于具有图像传感器的任何数字化成像装置(如数码相机、具
有数码相机的手机、具有数码相机的个人数字助理、或具有数码相机
的任何装置)中。所述模糊滤波器还可用于任何模拟成像装置中。例
如，在使用模拟视频照相机时，条纹衬衫通常会产生彩色莫尔效应，
模糊滤波器可有助于消除或减弱模拟成像装置中的这些效应。
模糊滤波器可以包含多个其结构化表面上具有相同的几何特征
物的制品(如参照图8所述的那样)-，或者模糊滤波器可以包含多个
其结构化表面上具有不同的几何特征物的制品，例如， 一个制品具有
锯齿状的几何特征物，而另一个制品具有正弦波状的几何特征物。模
糊滤波器可任选地在制品的一个或多个表面上、或者在制品之间包含
(但并非必须如此)折射率匹配材料或流体。它们还可任选地被层叠
或粘合到密封片(如，玻璃、树脂玻璃或塑料)上。可以采用图4
所示以及参照图4所述的方法，由(例如)以上所述和实施例1以及
以上提及的其它例子中所述的那些材料制成用于模糊滤波器的制品，
还包括金刚石车削膜(由金刚石车削法形成的膜)的使用或通过机械
加工、切削、烧蚀或其它技术形成的其它结构化膜的使用。除了所提
供的示例性参数以外，用于模糊滤波器的制品根据特定的实施方式还
可包括其它的参数(厚度、几何特征物的高度、以及节距)。模糊滤 波器可以与任何类型的无机介质(如离散片)组合，或者与衍射介质
组合。用于模糊滤波器的薄膜可以被压置并粘合到透镜(如透镜144) 上或者被嵌入到透镜(如透镜144)中。当被压置到透镜上时，模糊
滤波器会变弯曲，在这种情况下，本说明书中所用的术语"压置"是 指使弯曲表面局部相切。用于模糊滤波器的薄膜可以由多种不同的方 法制成，例如，将薄膜张紧而使其变平，将薄膜加热而使其达到初始 的软度，以及将弯曲表面压置到该薄膜上或者将该薄膜巻绕到圆筒 上，以赋予其结构化表面。
在上述说明中，元件的位置有时以术语"第一"、"第二"、"第 三"、"顶"和"底"的方式进行描述。使用这些术语仅仅是为了简 化对本发明各种元件(例如在附图中示出的那些)所做的说明。不应将 它们理解为对本发明的元件可用的方位产生任何限制。此外，作为用 轴进行描述的可替代方式，单个制品或一起使用的多个制品的定位可
以用它们的欧拉角(Euler angle)进行描述。
因此，不应将本发明看作是受限于上述的具体实例，而是应该理 解为涵盖权利要求书中清楚阐述的本发明的所有方面。可适用于本发 明的各种变化形式、等同形式、以及多种结构对于本发明所属领域的 技术人员来说，在阅览本发明的说明书之后都是显而易见的。权利要 求书旨在涵盖这些变化形式和手段。
实施例
实施例1一_经取向的微结构化薄膜的制备
将特性粘度(I.V.)为0.74的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)(可得自 位于美国田纳西州Kingsport市的Eastman Chemical公司)用于本实 施例。
将PET颗粒干燥以除去残余水分，并且在氮气吹扫的条件下， 将其装载到挤出机料斗中。在挤出机以及与之相连的熔融装置组件内 一直到模头为232'C到282。C的升温分布(其中模头被设置为282°C ) 的条件下将PET挤出。在沿着熔融装置组件设置的多个监控位置中的 最后监控位置处连续监控熔融装置组件的压力并且取平均值，然后使 模头紧密地靠近将在其上形成聚合物薄膜的工具(该工具同时使薄膜
的与之相对的第一表面结构化)。
所述工具为具体组成未知的镍合金材质的结构化带状物(由3M
公司制备)，其中经电铸、焊接的部分具有用于在流延薄膜上形成结 构化表面的负像。该结构化表面具有一系列重复而连续的三棱柱。该 三棱柱的三角形截面形成锯齿状图案。各个棱柱的位于基面上的顶点 由与之靠近的、相邻的结构体所共用。所述棱柱沿着流延或加工方向 (MD)排列。该工具的结构化表面涂有由下式表示的、如美国专利
6,376,065中所披露的含氟苯并三唑
其中Rf为C8F17， R为-(CH2)2-。将该工具安装在温度受控的转筒 (rotating can)上，所述转筒可以使工具表面沿着流延方向(MD)连续 运动。经测量，工具表面温度的平均值为92°C。
使模头口模(用于使熔融聚合物离开熔融装置组件)与旋转的带 状工具紧密靠近，从而在所述工具和模头之间形成最终的狭缝。随着
模头与该工具相距越来越近，沿着熔融装置组件设置的多个监控位置 中的最后监控位置处的压力会升高。这一最终压力与之前记录的压力 这二者之差被称为狭缝压降。本实施例中的狭缝压降为7.37X 106 Pa (1070 psi)，从而提供了足够的压力以便推动熔融聚合物进入由工具负 像形成的结构化腔中。由此形成的、并且被结构化的薄膜借助于工具 的转动而从狭缝中被传送出来，用附加空气对其进行冷却淬火，从工 具上将其剥离下来并且巻绕成巻。流延薄膜的总厚度(包括结构体的 高度)(T)为大约510微米。
经流延和巻绕而得到的聚合物薄膜精密地复制了上述工具所具 有的结构。使用显微镜观察横截面，结果在薄膜表面上识别出这样一 种棱柱状结构其顶角为约85。，其截面三角形的一个侧边相对于薄 膜基体的水平线倾斜成20° 、而与该侧边相对的那个侧边相对于垂直 线倾斜成15° 。所测的剖面表现出期望得到的、具有平直边缘和微圆 形顶部的、接近于直角三角形的形状。经测量，复制在聚合物薄膜表
面上的棱柱具有44微米的底宽(BW)和19微米的高度(P)。峰-峰间距 (PS)近似地与底宽(BW)相等。所得的薄膜并非毫无瑕疵，由于工具的 缺陷、复制工艺的缺陷和热收縮效应而使得该薄膜与标称尺寸之间有 小的偏差。
将结构化的流延薄膜切成纵横比为10:7 (沿着凹槽的尺寸:垂直 于凹槽的尺寸)的片，将其预热到约IO(TC (在拉幅机的气室中测得)， 使用间歇拉幅机工艺、以接近真正单轴的方式、沿着棱柱的连续长度 方向拉伸到6.4倍(标称拉伸比)并且立即松弛使得拉伸比达到6.3。 在拉伸温度下完成从6.4倍到6.3倍的松弛操作，以控制最终薄膜的
收縮情况。所得薄膜的结构化表面仍然保持棱柱形状，并且该棱柱形 状具有相当平直的横截面边缘(即，相当平坦的面)和近似相似的形状。
通过用显微镜对横截面进行测量，结果拉伸后的底宽(BW')为16.5微
米，拉伸后的峰高(P')为5.0微米。经测量，薄膜的最终厚度(包括结
构体的高度)(T')为180微米。使用Metricon棱镜耦合器(可得自位
于美国新泽西州Piscataway市的Metricon公司)在632.8nm的波长下、
在拉伸后的薄膜的背面上测量折射率。经测量，沿着第一面内方向(沿
着棱柱的方向)、第二面内方向(横跨棱柱的方向)和厚度方向上的折射
率分别为1.672、 1.549和1.547。因此，该拉伸材料的横截面内的相
对双折射率为0.016。
当把所得的薄膜放置在光路中时，该薄膜产生移位图像(重影)，
该移位图像随着被保持在薄膜和观看者之间的偏振片的转动而显著
地移位。
实施例2—一双层微结构化模糊滤波器
为了使薄膜1产生微结构，在拉伸之前，在车床上用金刚石车削
法把未取向(无定形状态)的流延PEN材料直接切成以下的尺寸
薄膜的一个表面上的棱柱的节距为约89微米，顶角为约86°，其截面 三角形的一个侧边相对于薄膜基体的水平线倾斜成4° 、而与该侧边 相对的那个侧边相对于垂直线倾斜成0° ，并且其深度为6.5微米。 以拉伸比为3的条件对所得的薄膜进行单轴拉伸，棱柱状复制表面在
拉伸后具有以下的尺寸和特征节距为49.8微米，顶角为约86° ，
其截面三角形的一个侧边相对于薄膜基体的水平线倾斜成4° 、而与 该侧边相对的那个侧边相对于垂直线倾斜成O。，并且其深度为4微 米。使用Metricon棱镜耦合器(可得自位于美国新泽西州Piscataway 市的Metricon公司)在632.8nm的波长下、在拉伸后的薄膜的背面上 测量折射率。经测量，沿着第一面内方向(沿着棱柱的方向)、第二面 内方向(横跨棱柱的方向)和厚度方向上的折射率分别为1.82、 1.575 和1.587，并且厚度为150微米(0.0059英寸)。
为了使薄膜2产生微结构，使用未取向(无定形状态)的流延 PEN材料。将薄膜拉伸三倍，拉伸后所得的薄膜具有以下的尺寸和特 征其具有折射率名义上与薄膜1相同的无规的正弦波状图案，并且 厚度为231微米(0.009英寸)。
使用VEO Velocity Connect USB 2.0照相机(参数BMP图像， 默认设置，"室外"，调节亮度使得任何像素都不会过饱和)、采用 起始透镜和透镜架对上述薄膜进行测试。该VEO照相机使用1.3兆 像素的图像传感器(得自位于美国加利福尼亚州的San Jose市的VEO Int'l公司)拍摄图像，并且像素的排布方式为正方形贝尔图案(Bayer pattern)，其中各个像素的中心相距6微米。
所用的测试图像为背后照明的具有动物图案的织物(棉织物，其 织物经纬密度标称值为100根纱线/英寸)，其中使用荧光照明的白 色光箱(得自位于美国加利福尼亚州St. Luis Obispo市的Hall Productions公司)。将模糊滤波器放置在图像传感器的保护性玻璃密 封片上。该玻璃片的厚度为580微米，并且在采用如图9所示的一般 放置方式时，从该玻璃片的底面到传感器的顶面的气隙距离为22微 米。经测量，从图像平面到传感器的保护玻璃片的顶部的观看距离为 约34cm 。
滤波器样品组件具有以下所述的双膜层。用手将底层("薄膜2")
放置成这样的方式使得其取向轴以与图像传感器阵列的正方形格子
成大约45度的角度而倾斜延伸。用手将顶层("薄膜1")放置在底 层上，使得薄膜1的取向轴与图像传感器格子的竖轴大致平行。将VEO透镜组件重新接合，并且所有的处理以及随后对照相机的使用都 在保持照相机被定向为透镜朝上的方式的条件下进行，以便在任何时 刻重力都足以将滤波器保持在适当的位置中。
以下是测试结果。在没有滤波器的条件下，可以看到极为明显的 彩色莫尔伪影，其具有平均为约8个像素的周期性的彩色条纹，在一
些区域中有色条带多达30个像素。将织物样品在面内转动，在转动 期间从任何角度都会观察到变化的彩色莫尔现象。由于VEO的数字 化图像(特别是中间色调范围内的图像)中的彩色莫尔现象，而丢失 了织物图案的许多细节(如织物的织法以及背景和动物中的色度最亮 部分)。在使用双层微结构化模糊滤波器的条件下,.几乎消除了彩色 莫尔伪影。在转动过程中也不会产生彩色莫尔伪影。与不用滤波器的 情况相比，在使用滤波器的条件下所得图像的对比度会稍稍较低；但 是会显现出更多的中间色调细节；例如，由于彩色莫尔伪影的消除和 图像粒度的降低，织物的针脚比未滤光的情况更容易辨认。普遍的观 点是虽然图像的对比度稍微降低，但是，图像整体质量得到提高。
实施例3——二维(2D)可控的光束分裂
拉伸之前，薄膜样品具有这样的棱柱状表面结构该棱柱状表面 结构的顶角为约90° ，其截面三角形的一个侧边相对于薄膜基体的水
平线倾斜成30° 、而与该侧边相对的那个侧边相对于垂直线倾斜成 30° ，并且棱柱节距为25微米。
以单轴拉伸比为6的条件对该薄膜样品进行单轴拉伸，拉伸后所 得的棱柱状复制表面具有以下的尺寸和特征节距为14.1微米，顶角 为约92° ，其截面三角形的一个侧边相对于薄膜基体的水平线倾斜成 28° 、而与该侧边相对的那个侧边相对于垂直线倾斜成30° ，并且其 深度为约3.6微米。使用Metricon棱镜耦合器(可得自位于美国新泽 西州Piscataway市的Metricon公司)在632.8nm的波长下、在拉伸后 的薄膜的背面上测量折射率。经测量，沿着第一面内方向(沿着棱柱 的方向)、第二面内方向(横跨棱柱的方向)和厚度方向上的折射率分别 为1.82、 1.59禾B 1.55，并且厚度为180微米(0.007英寸)。
用UV固化的丙烯酸酯(折射率为1.57) (3MBEF2树脂)、 以使得该样品的微结构面朝内地抵靠在MOF上的方式将该样品粘附 到3M多层光学膜(MOF)上。丙烯酸酯的厚度为约84微米(0.0033 英寸)，从而产生总厚度为345微米(0.0136英寸)的结构。
测试组件包含功率为5mW、工作波长为532nm的激光器(由 位于美国加利福尼亚州Livermore市的Alpec-Team公司出品)， Glan-Thompson型偏振滤波器和匹配的半波片，以便在薄膜叠堆之前 使偏振光发生一系列的旋转。所述薄膜叠堆包含垂直对准排列的叠堆 (具有双折射性微结构化薄膜、丙烯酸酯和MOF)和水平对准排列 的叠堆(具有双折射性微结构化薄膜、丙烯酸酯和MOF) 。 MOF起 到双重作用四分之一波片和IR遮蔽片。到测试屏幕的投影长度为 8.5英尺(2.6米)。
结果，在调节半波片的旋转之后，单一一条偏振激光束被同时分 裂为能量大致相等的4条光束。由这4条分裂光束形成的图案为正方 形，沿正方形外侧顶点的中心到中心的距离为3.25英寸(8.26cm)， 并且相对于滤波器的发散角计算值为11.5度。
实施例4一一倾斜片
所用的薄膜为这样一种PEN薄膜其在632.8nm波长处的折射 率分别为1.83 (沿着凹槽的方向)、1.57 (横跨凹槽的方向)和1.55 (垂直于表面的方向)，厚度为11.5密耳，1层，并且倾斜角为4度。 增粘剂为丙烯酸酯共混物。在模具内，把由Eponex 1510 (46%)、 Epon 828RS (28.78%) 、 Epikure 3381 (25.22%)(全部得自位于美 国得克萨斯州Houston市的Resolution Performance Chemicals公司) 构成的环氧树脂共混物置于该薄膜上并且在6(TC下固化8小时。所得 到的环氧树脂的折射率为1.525。整个结构的厚度为0.13英寸。使用 与实施例2中相似的设置对其进行测试，不同之处在于使用ISO 12233 测试图进行测试。在没有滤波器的条件下，在条带的底排观察到明显 的彩色莫尔效应。在具有滤波器的条件下，莫尔效应被显著降低。
权利要求
1.一种模糊滤波器，该模糊滤波器具有(a)本体，该本体具有(i)第一表面和第二表面，和(ii)第一面内轴、第二面内轴和第三轴，其中所述第一面内轴和所述第二面内轴互相垂直，所述第三轴在所述本体的厚度方向上、并且分别与所述第一面内轴和所述第二面内轴互相垂直；以及(b)所述第一表面和所述第二表面为非结构化的、并且是双折射性的，其中，当所述模糊滤波器被放置在透镜和图像传感器之间的光路中、并且使得所述第三轴与该光路成非零度角的时候，所述本体将所述光路中的光信号折射成多个光信号，其中，所述多个光信号在入射到所述图像传感器上时至少部分地在空间上分开。
2. 权利要求1所述的模糊滤波器，其中，当所述模糊滤波器被 放置在所述光路中、并且与其中各个像素都具有多个亚像素的所述图 像传感器一起使用时，所述多个光信号入射到不同的亚像素上。
3. 权利要求1所述的模糊滤波器，其中，所述本体是由单轴取 向的聚合物膜构成的，所述聚合物膜具有(i)沿着所述第一面内轴的第一折射率(iM)， (ii)沿着所述第二面内轴的第二折射率(n2)， 和(iii)沿着所述第三轴的第三折射率(n3)，其中，in^ii2且m半 n3，并且ii2与im的差和113与rM的差基本上彼此相等。
4. 权利要求1所述的模糊滤波器，其中所述本体是由包含聚酯 材料的材料构成的。
5. 权利要求1所述的模糊滤波器，该模糊滤波器还具有(a)另一本体，其具有(i)第一表面和第二表面，和(ii)第一面内轴、第二面内轴和第三轴，其中所述第一面内轴和所述第二面内轴 互相垂直，所述第三轴在所述另一本体的厚度方向上、并且分别与所 述另一本体的所述第一面内轴和所述第二面内轴互相垂直；以及(b)所述另一本体的所述第一表面和所述第二表面为非结构化 的、并且是双折射性的，其中，所述本体的所述第一面内轴和所述第二面内轴以及所述第 三轴相对于所述另一本体的所述第一面内轴和所述第二面内轴以及 所述第三轴而定向。
6. 权利要求5所述的模糊滤波器，该模糊滤波器在所述本体和 所述另一本体之间还具有膜，其中，所述的膜包括以下制品中的至少 一种，所述制品为延迟片、波片、多层光学膜、IR滤波片或圆偏振 片。
7. 权利要求5所述的模糊滤波器，该模糊滤波器在所述本体的 表面上还具有减反射涂层。
8. —种制备模糊滤波器的方法，该方法包括以下的步骤-(a) 提供本体，该本体具有(i)第一表面和第二表面，以及(ii)第 一面内轴、第二面内轴和第三轴，其中所述第一面内轴和所述第二面 内轴互相垂直，所述第三轴在所述本体的厚度方向上、并且分别与所 述第一面内轴和所述第二面内轴互相垂直；以及(b) 形成非结构化的并且为双折射性的、具有所述第一表面和 所述第二表面的本体，其中，当所述模糊滤波器被放置在透镜和图像传感器之间的光路 中、并且使得所述第三轴与该光路成非零度角的时候，所述本体将所 述光路中的光信号折射成多个光信号，其中，所述多个光信号在入射 到所述图像传感器上时至少部分地在空间上分开。
9. 权利要求8所述的方法，其中，当所述模糊滤波器被放置在 所述光路中、并且与其中各个像素都具有多个亚像素的所述图像传感 器一起使用时，所述多个光信号入射到不同的亚像素上。
10. 权利要求8所述的方法，其中，所述的提供步骤包括由单轴 取向的聚合物膜形成所述本体的步骤，其中所述聚合物膜具有(i) 沿着所述第一面内轴的第一折射率(n。
， (ii)沿着所述第二面内轴的第二折射率(n2)，和(iii)沿着所述第三轴的第三折射率(n3)， 其中，n,^n2且iM弁n3，并且n2与m的差和n3与n,的差基本上彼此 相等。
11. 权利要求8所述的方法，该方法还包括由聚酯材料形成所述本体。
12. 权利要求8所述的方法，该方法还包括以下步骤(a) 提供另一本体，该另一本体具有(i)第一表面和第二表面， 以及(ii)第一面内轴、第二面内轴和第三轴，其中所述第一面内轴和 所述第二面内轴互相垂直，所述第三轴在所述另一本体的厚度方向 上、并且分别与所述另一本体的所述第一面内轴和所述第二面内轴互 相垂直；以及(b) 形成非结构化的并且为双折射性的、具有所述第一表面和 所述第二表面的所述另一本体，其中，所述本体的所述第一面内轴和所述第二面内轴以及所述第 三轴是相对于所述另一本体的所述第一面内轴和所述第二面内轴以 及所述第三轴而定向的。
13. 权利要求12所述的方法，该方法还包括在所述本体和所述 另一本体之间提供膜的步骤，其中，所述膜包括以下制品中的至少一种，所述制品为延迟片、波片、多层光学膜、IR滤波片或圆偏振 片。
14. 权利要求12所述的方法，该方法还包括在所述本体的表面 上形成减反射涂层的步骤。
15. —种具有模糊滤波器的光学组件，该光学组件具有 壳体，该壳体具有带有孔的第一端、带有孔的第二端和限定光路的内部部分；位于所述一端内的透镜，其中在将所述组件放到图像传感器的 上方、并且使所述第二端的所述孔定位成与所述图像传感器相邻时， 所述透镜将入射光聚焦到所述图像传感器上；以及模糊滤波器，该模糊滤波器被放置在所述壳体的所述第一端和 所述第二端之间的所述内部部分的所述光路中，所述模糊滤波器具 有(a) 本体，其具有(i)第一表面和第二表面，和(ii)第一面内轴、 第二面内轴和第三轴，其中所述第一面内轴和所述第二面内轴互相垂 直，所述第三轴在所述本体的厚度方向上、并且分别与所述第一面内 轴和所述第二面内轴互相垂直；以及(b) 所述第一表面和所述第二表面为非结构化的、并且是双折 射性的，其中，当所述模糊滤波器被放置在透镜和图像传感器之间的光路 中、并且使得所述第三轴与该光路成非零度角的时候，所述本体将所 述光路中的光信号折射成多个光信号，其中，所述多个光信号在入射 到所述图像传感器上时至少部分地在空间上分开。
16. 权利要求15所述的光学组件，其中，当所述模糊滤波器被 放置在所述光路中、并且与其中各个像素都具有多个亚像素的所述图 像传感器一起使用时，所述多个光信号入射到不同的亚像素上。
17. 权利要求15所述的光学组件，其中，所述本体是由单轴取 向的聚合物膜构成的，所述聚合物膜具有(i)沿着所述第一面内轴 的第一折射率(m) ， (ii)沿着所述第二面内轴的第二折射率(n2)， 和(iii)沿着所述第三轴的第三折射率(n3)，其中，n,^n2且n！^ n3，并且n2与ni的差和n3与ni的差基本上彼此相等。
18. 权利要求15所述的光学组件，其中，所述本体是由包含聚 酯材料的材料构成的。
19. 权利要求15所述的光学组件，该光学组件在所述壳体内的 所述光路中还具有膜，其中，所述的膜包括以下制品中的至少一种， 所述制品为延迟片、波片、多层光学膜、IR滤波片或圆偏振片。
20. 权利要求15所述的光学组件，该光学组件在所述本体的表 面上还具有减反射涂层。
全文摘要
本发明提供一种光学低通滤波器或模糊滤波器、以及制备所述滤波器的方法，其中，所述滤波器采用具有双折射性表面的制品，以便在其与图像传感器一起使用时，使入射光发生折射。使所述制品(如，薄膜)的双折射性表面结构化或倾斜，以便在将所述模糊滤波器置于透镜与所述图像传感器之间的光路中时，所述的双折射性表面将该光路中的光信号折射成多个光信号，其中所述多个光信号分别入射到该图像传感器的像素中的亚像素上，从而防止或减弱所得数码图像中的伪影(如不利的彩色莫尔效应)。
文档编号G02B5/30GK101111795SQ200680003870
公开日2008年1月23日 申请日期2006年1月23日 优先权日2005年2月2日
发明者威廉·W·梅里尔, 罗伯特·L·布劳特, 罗尔夫·W·比尔纳特 申请人:3M创新有限公司