发明名称 射束偏转器及扫描器
摘要 一种射束偏转器,含有一配对之具有该等阵列之一之结合的微棱镜阵列,该等阵列之一含有可变化折射系数材料,能选择性地改变以响应其大小或强度系藉调整所施加电压而调整之场,较佳地,另一阵列系由具有恒常折射系数之材料所构成,一导电层配置于该可变化折射系数阵列之两侧上,较佳地,玻璃片系配置于该等阵列之前面及后面,两配对之该等阵列可配置相互平行而具有大致垂直而形成两度空间偏转器之微棱镜,为获得一快于100微秒(μs)之偏转响应时间,各棱镜具有一不大于约20微米(μm)之高度及较佳地不大于约100微米之宽度,较佳地,各棱镜高度系小于约15至约10微米以获得30微秒响应时间或更快;一种制作该偏转器之方法含有利用直接写入电子射束微影术来制作一主体以用于棱制具有10微米或更小高度之阵列,一配对之偏转器可使用来偏转射束于两度空间中且可使用于扫描器之中,若该射束系雷射时,则该偏转器可使用于雷射成像雷达总成之中,此一扫描器及雷射成像雷达总成有利地提供物体及地区之快速扫描而无需在扫描期间移动该偏转器。
申请公布号 TW432223 申请公布日期 2001.05.01
申请号 TW088114397 申请日期 1999.08.23
申请人 物理光学公司 发明人 艾丁姆;嘉恩瑞 萨维特
分类号 G02B26/00 主分类号 G02B26/00
代理机构 代理人 林志刚 台北巿南京东路二段一二五号七楼
主权项 1.一种用于偏转电磁能量之射束的射束偏转器,包含:a)一第一棱镜,具有(1)一折射系数,能在电场或磁场存在时变化,(2)一第一面,透过该第一面该射束会进入该第一棱镜,及(3)一第二面,透过该第二面该射束会退出该第一棱镜;b)一第二棱镜,具有(1)一折射系数,其实质地维持恒常,(2)一第一面,透过该第一面该射束会进入该第二棱镜,及(3)一第二面,透过该第二面该射束会退出该第二棱镜;c)其中该第一棱镜与该第二棱镜结合,使得该第一透镜之该第二面毗邻该第二棱镜之该第一面;d)一电场源或磁场源,建构及配置使得该场至少延伸穿过该第一透镜;以及e)其中在该电场或该磁场之通量中之改变会改变该第一棱镜之该折射系数,藉此改变当射束通过该等棱镜时改变该射束所偏转之角度。2.如申请专利范围第1项之射束偏转器,其中该第一棱镜及该第二棱镜两者均具有一大致三角形之横剖面及一不大于100微米之节距,以用于响应该电场或该磁场中之改变而不会比100微秒慢。3.如申请专利范围第2项之射束偏转器,其中该节距包含在大致平行该射束方向之方向中的棱镜厚度。4.如申请专利范围第2项之射束偏转器,其中该射束具有一小于100微米之直径。5.如申请专利范围第2项之射束偏转器,其中该第一棱镜及该第二棱镜具有一不大于30微米之宽度。6.如申请专利范围第2项之射束偏转器,其中当响应于该电场或该磁场中之改变时,该第一棱镜会改变其折射系数。7.如申请专利范围第1项之射束偏转器,其中该第一棱镜及该第二棱镜两者均具有一大致三角形之横剖面及一不大于20微米之节距,使得该第一棱镜以不大于30微秒来响应于该电场或该磁场中之改变而改变其折射系数。8.如申请专利范围第1项之射束偏转器,其中该第一棱镜及该第二棱镜两者均具有一大致三角形之横剖面及一不大于15微米之节距及一不大于30微米之宽度,使得该第一棱镜以不大于30微秒来响应于电场或磁场中之改变而改变其折射系数。9.如申请专利范围第8项之射束偏转器,其中该第一棱镜与该第二棱镜之节距不大于10微米。10.如申请专利范围第8项之射束偏转器,尚包含一配置毗邻该第一棱镜之该第一面的第一导电层及一配置毗邻该第二棱镜之该第二面的第二导电层,以及一电压源,该电压源电气地连接于该第一导电层及该第二导电层以用于当来自该电压源之电压施加于该第一导电层及该第二导电层时,透过该第一棱镜来提供该电场或该磁场。11.如申请专利范围第10项之射束偏转器,其中该第一导电层与该第二导电层系由铟锡氧化物所构成。12.如申请专利范围第8项之射束偏转器,尚包含一配置毗邻该第一棱镜之该第一面的第一导电层及一配置在该第一棱镜与该第二棱镜间的第二导电层,以及一电压源,该电压源电气地连接于该第一导电层及该第二导电层以用于当来自该电压源之电压施加于该第一导电层及该第二导电层时,透过该第一棱镜来提供该电场或该磁场。13.如申请专利范围第1项之射束偏转器,其中该第一棱镜及该第二棱镜均具有(1)大致三角形横剖面,(2)不大于10微米之节距,及(3)在45度与60度间之顶角。14.如申请专利范围第13项之射束偏转器,其中该节距在大致平行于该射束方向之方向中含有最大横剖面厚度,该第一棱镜之顶角含有在该第一棱镜之第一面与第二面间之角度,及该第二棱镜之顶角含有在该第二棱镜之第一面与第二面间之角度。15.如申请专利范围第13项之射束偏转器,其中该第一棱镜及该第二棱镜均系至少一公分长。16.如申请专利范围第3项之射束偏转器,其中该第一棱镜含有可变化折射系数材料,其折射系数可根据所施加之该电场或磁场之通量而改变多到0.2。17.如申请专利范围第7项之射束偏转器,含有:复数配对之该第一棱镜,配置于第一阵列中;以及复数配对之该第二棱镜,配置于第二阵列中,其中(1)该第一棱镜之第一阵列与该第二棱镜之第二阵列系结合在一起,以及(2)该第一阵列与第二阵列系大致地定向垂直于该射束的方向。18.如申请专利范围第17项之射束偏转器,尚含有:(1)一第一玻璃片,配置于该第一及第二阵列之一例上,以及(2)一第二玻璃片,配置于该第一及第二阵列之另一侧上,其中(1)该第一玻璃片及第二玻璃片系大致地定向垂直于该射束之方向,以及(2)该第一玻璃片,该第一阵列,该第二阵列及该第二玻璃片界定一面板总成。19.如申请专利范围第18项之射束偏转器,尚含有一射束偏光镜,配置于该面板前面,使得该射束会在通过该面板总成之前通过该偏光镜。20.如申请专利范围第18项之射束偏转器,尚含有:(1)一第一导电层,配置于该等玻璃片之一与该等阵列之一间;(2)一第二导电层,配置于该等玻璃片之另一与该等阵列之另一间;以及(3)一电压源,电气连接于(i)该第一导电层及(ii)该第二导电层,使得施加于各该等第一棱镜之该电场之大小系实质地相等。21.如申请专利范围第20项之射束偏转器,其中该第一导电层系配置于该第一玻璃片与该第一阵列之间;以及该第二导电层系配置于该第二玻璃片与该第二阵列之间。22.如申请专利范围第20项之射束偏转器,其中该等导电层之一系配置于该第一阵列与该第二阵列之间以用于产生一非均匀电场或磁场于各该等第一棱镜之中。23.如申请专利范围第18项之射束偏转器,含有用于以可以与该面板总成操作连系之用于补偿该面板总成之温度的装置。24.如申请专利范围第23项之射束偏转器,其中该温度补偿装置含有一温度感测器及一与该面板总成接触之加热器。25.如申请专利范围第24项之射束偏转器,其中该温度感测器并未接触于该面板总成;以及该加热器含有一与该面板总成接触之电气加热式热覆层,其选择性地加热该面板总成来响应于该温度感测器所感测之温度。26.如申请专利范围第18项之射束偏转器,含有复数之射束,该等射束之一通过各该第一及第二棱镜且由各该第一及第二棱镜予以偏转。27.如申请专利范围第18项之射束偏转器,尚含有:(1)一正微棱镜阵列,配置于该面板总成前面,使得射束在通过该面板总成之前先通过该正微棱镜阵列;以及(2)一负微棱镜阵列,配置于该面板总成后面,使得射束在通过该负微棱镜阵列之前先通过该面板总成。28.如申请专利范围第18项之射束偏转器,尚含有:(1)一正微棱镜阵列,配置于该面板总成前面,使得射束在通过该面板总成之前先通过该正微棱镜阵列;以及(2)一负微棱镜阵列,配置于该正微棱镜阵列与该面板总成之间。29.如申请专利范围第18项之射束偏转器,其中(1)该第一阵列及该第二阵列均含有至少5个棱镜,(2)该等第二棱镜之第一具有第一宽度,该等第二棱镜之第二具有第二宽度,该等第二棱镜之第三具有第三宽度,该等第二棱镜之第四具有第四宽度,及该等第二棱镜之第五具有第五宽度,(3)该等宽度无一相同,以及(4)该第一宽度,该第二宽度,该第三宽度,该第四宽度,及该第五宽度之加和大于该射束之波长100倍以用于减低绕射杂讯。30.如申请专利范围第18项之射束偏转器,其中该面板总成含有至少1英寸长度及至少1英寸高度。31.如申请专利范围第30项之射束偏转器,其中该面板总成系长度至少3.5英寸及高度至少3.5英寸。32.如申请专利范围第31项之射束偏转器,其中该面板总成不大于10毫米厚。33.如申请专利范围第18项之射束偏转器,其中该射束具有小于100微米之直径,且当其通过该面板总成时可选择性地偏转一如30度之大的角度。34.如申请专利范围第33项之射束偏转器,其中该射束可选择性地偏转于0度与30度之间。35.如申请专利范围第33项之射束偏转器,其中该射束可选择性地偏转于所希求之偏转角度之0.5毫弪之内。36.如申请专利范围第33项之射束偏转器,其中该射束系由具有波长在0.3微米与30微米间之光线所构成。37.如申请专利范围第33项之射束偏转器,其中该射束系由准直之光线所构成。38.如申请专利范围第37项之射束偏转器,其中该准直之光线系由雷射所产生。39.如申请专利范围第38项之射束偏转器,其中该射束系由红外光所构成。40.如申请专利范围第39项之射束偏转器,其中该红外光具有1.2微米与1.5微米间之波长。41.如申请专利范围第18项之射束偏转器,含有一配对之该等面板总成,使得该等面板总成之一系配置毗邻该等面板总成之另一,其中该等面板总成之一之第一阵列之该等棱镜系正交于该等面板总成之另一之第一阵列之该等棱镜,及该等面板总成之一之第二阵列之该等棱镜系正交于该等面板总成之另一之第二阵列之该等棱镜,使得该等面板总成之一以一方向来偏转该射束及该等面板总成之另一以另一方向来偏转该射束。42.如申请专利范围第41项之射束偏转器,其中该等面板总成之一以一度空间来偏转该射束以及该等面板总成之另一以另一度空间来偏转该射束。43.如申请专利范围第42项之射束偏转器,其中该等面板总成之一水平地偏转该射束以及该等面板总成之另一垂直地偏转该射束。44.如申请专利范围第39项之射束偏转器,尚含有一偏光器板,配置于该等面板总成之间。45.如申请专利范围第16项之射束偏转器,其中该可变化折射系数材料系由液晶所构成。46.如申请专利范围第45项之射束偏转器,其中各该等第一棱镜系由铁电液晶所构成。47.如申请专利范围第45项之射束偏转器,其中各该等第一棱镜系由向列液晶所构成。48.一种射束偏转器,包含:a)一来源,光线射束系辐射自该来源;b)复数配对之棱镜,配置于一阵列中,该阵列配置横截于该光线射束之方向,其中(1)各该等棱镜具有(i)大致三角形横剖面,(ii)节距不大于20微米,及(iii)顶角在40度与65度之间,以及(2)各配对之毗邻棱镜界定一腔室于该处之间,使在该阵列中具有复数之该等腔室;c)一可变化折射系数材料,接纳于该阵列之各该等腔室中,其中该可变化折射系数材料具有一可变化至少0.15之折射系数;d)一第一端子,配置毗邻该阵列;e)一第二端子,配置毗邻该可变化折射系数材料;f)一电压源,电气连接于该等端子;g)其中电压至该等端子之施加会产生一电场于该可变化折射系数材料中,该电场会改变该可变化折射系数材料之折射系数;h)其中该电压源系建构及配置为选择性地可变化,使得施加于该等端子之电压之大小系可选择性地控制,以用于藉此选择性地控制该可变化折射系数材料之折射系数,使得当该射束通过该可变化折射系数材料及阵列时,该射束偏转之角度系可选择性地控制;以及i)其中该射束可偏转之角度大至30度。49.如申请专利范围第48项之射束偏转器,其中在该射束通过该阵列之该等棱镜之一时,该射束先通过该可变化折射系数材料。50.如申请专利范围第49项之射束偏转器,其中该可变化折射系数材料含有液晶,该液晶具有可变化大至0.2之折射系数。51.如申请专利范围第48项之射束偏转器,尚包含:(a)一透明材料之第一玻璃片,配置毗邻该可变化折射系数材料,使得该射束在通过该可变化折射系数材料之前通过该第一玻璃片;以及(b)一透明材料之第二玻璃片,配置毗邻该阵列,使得该射束在通过该第二玻璃片之前通过该阵列之该等棱镜之一。52.如申请专利范围第51项之射束偏转器,其中该第一及第二玻璃片两者均由玻璃所构成。53.如申请专利范围第51项之射束偏转器,其中该阵列之各该等棱镜系由环氧所构成。54.如申请专利范围第51项之射束偏转器,其中该阵列之各该等棱镜系由玻璃所构成。55.如申请专利范围第48项之射束偏转器,其中在该射束通过该可变化折射系数材料之前先通过该阵列之该等棱镜之一。56.一种用于偏转光线射束之射束偏转器,包含:a)一第一阵列之微棱镜,各具有一可变化于电场或磁场存在时之折射系数及一不大于20微米之高度,使得该等微棱镜可以以小于100微秒来响应于该场中之改变;b)一第二阵列之微棱镜,与该第一阵列结合且其中各该等微棱镜具有一不大于20微米之高度;c)一电场源,建构及配置使得该电场至少延伸穿过该第一棱镜;以及d)其中在该电场或该磁场之通量中之改变会改变该第一阵列之微棱镜之折射系数,藉此改变当射束通过该等微棱镜时该射束偏转的角度。图式简单说明:第一图描绘此发明之正方形或矩形之射束偏转器的正视图;第二图描绘包含一与可变化折射系数材料之棱镜阵列结合之微棱镜阵列以用于当射束通过面板总成时选择性地偏转电磁能量射束之一度空间之射束偏转器单元或面板总成之侧面剖视图;第三图描绘该面板总成之后半面;第四图描绘该面板总成之正半面;第五图描绘一较佳之射束偏转器面板总成之横剖面视图;第六图描绘另一较佳之射束偏转器面板总成之横剖面视图;第七图系显示通过面板总成之射束偏转角度相对于施加在面板总成之电压之线图。第八图系又一较佳射束偏转器面板总成之横剖面视图;第九图描绘一用于补偿面板总成之温度的较佳配置;第十图描绘使用一配对之微透镜阵列以减低或防止发生于射束穿过射束偏转器之绕射杂讯;第十一图描绘用于减低或防止射束绕射杂讯之第二较佳配置;第十二图描绘一较佳之射束偏转器面板总成,其中棱镜组合之宽度系以非周期性之配置而相异以减低或较佳实际地排除射束绕射杂讯;第十三图系以藉选择性地施加于棱镜之电压所提供之电场或磁场之存在及不存在来描绘可变化折射系数材料之单一棱镜之操作;第十四图描绘制作主体中之第一步骤,该主体系稍后用来复制微棱镜阵列或用来制造使用于复制微棱镜阵列之主体;第十五图描绘制作主体中之第二步骤,在施加光线之后,蚀刻基板所承载之光敏材料以形成实质互补于所希求之微棱镜阵列之形状的背脊及谷;第十六图描绘制造微棱镜阵列之制型步骤,其中液态可硬化材料系提供于将制型之基板与一主体之间;第十七图描绘一固化步骤,其中可硬化之材料系藉光线之施加而固化;第十八图描绘制型及固化后之微棱镜阵列;第十九图描绘一预备于制造由可变化折射系数材料所组成之微棱镜阵列之步骤;第二十图及第二十一图以第一较佳方式描绘形成平行或单元面板总成之刷拭法;第二十二图以第二较佳方式描绘形成一反平行单元面板总成之刷拭法;第二十三图以第三较佳方式描绘形成一交叉单元之面板总成;第二十四图描绘在真空炉中形成藉可变化折射系数材料所组成之棱镜阵列;第二十五图描绘由一配对之交叉之面板总成所组成之两度空间射束偏转器;第二十六图描绘在Y空间中偏转复数配对之射束的两度空间射束偏转器之操作;第二十七图描绘在X方向中偏转复数配对之射束的两度空间射束偏转器;第二十八图描绘一用于控制两度空间射束偏转器之操作的控制示意图;第二十九图描绘一用于控制两度空间射束偏转器之控制器之较佳数位式电路示意图;第三十图描绘一利用两度空间射束偏转器之典型的两度空间扫描器总成;第三十一图描绘一利用两度空间射束偏转器之雷射成像雷达装置;第三十二图描绘火箭或飞弹上之可使用于例如搜索者应用或用于靶撷取之雷射成像雷达装置。
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