本發(fā)明涉及熱微透鏡，并且更具體地涉及具有通過誘導溫度變化來改變其性質(zhì)的能力并因此可調(diào)諧的透鏡。

背景技術(shù)：

集成微光學元件在數(shù)據(jù)存儲、光學顯示器和成像系統(tǒng)中起到了核心作用。在這些系統(tǒng)中的精細對準和焦點調(diào)節(jié)通常通過機械部件來執(zhí)行，而這些機械部件往往是昂貴、脆弱和緩慢的。

為了克服由機械調(diào)節(jié)所引入的局限性，已經(jīng)提出了不同的基于電的發(fā)明。第一策略依賴于使用電信號重塑液體表面，而不改變材料的熱光性質(zhì)。例如，在美國專利申請公開號2013/0194323中描述的電濕潤透鏡表明可以通過施加電壓來改變液滴的形狀。施加到表面的局部電壓改變液滴和表面之間的接觸角，從而更改液滴的形狀，這導致與基于液體的微透鏡相關(guān)聯(lián)的焦點發(fā)生變化。然而，這種方法具有缺點，其包括(但不限于)集成困難、慢的時間響應(yīng)(在一些應(yīng)用中，系統(tǒng)的加速可能改變液滴的形狀并且將缺陷引入透鏡)，以及不能用單個透鏡同時成像多個平面。

第二策略使用電激勵來輸送改變位于兩個電極之間的透鏡材料的能量，并且調(diào)節(jié)其性質(zhì)。根據(jù)這種策略，已經(jīng)發(fā)明了電激勵熱光透鏡，如美國專利申請公開號2005/0117195中所公開的。在該專利中，熱光聚合物被封裝在兩個光學透明表面之間，其中一個表面是彎曲的，以及溫度控制器耦合到熱光材料。雖然該透鏡允許焦點性質(zhì)的改變，但是其不允許更精細的控制，例如焦點的局部調(diào)節(jié)。此外，當在矩陣配置中考慮本發(fā)明時，需要電尋址每個透鏡，這可能導致透鏡系統(tǒng)的復雜工程，禁止其在一些應(yīng)用中的使用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

響應(yīng)于本領(lǐng)域的當前狀態(tài)，并且更具體地響應(yīng)于透鏡裝置的問題和需要，已經(jīng)開發(fā)出本申請的主題。一般來說，已經(jīng)開發(fā)出本申請的主題以提供一種用于熱調(diào)制光學透鏡的裝置和系統(tǒng)，其克服了現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點中的至少一些缺點。

本發(fā)明的一個實施例涉及一種熱調(diào)制光學透鏡裝置，其包括具有圖案化特征的電阻元件。該圖案化特征可以是微米或更小的，并且可以在電阻元件上產(chǎn)生電阻密度。該電阻元件能夠電連接到可控電源。至少一個熱光材料與電阻元件的圖案化特征熱接觸。從電阻元件的圖案化特征傳遞到至少一個熱光材料的熱量在至少一個熱光材料中產(chǎn)生對應(yīng)于(例如，基于和/或是功能)電阻密度的光學折射率分布。

在熱調(diào)制光學透鏡裝置的一種實施方式中，圖案化特征在空間上被配置為使電阻密度不均勻，這又影響光學折射率分布。在另一種實施方式中，圖案化特征由多種不同材料制成，以使電阻密度不均勻，這又影響光學折射率分布。

在熱調(diào)制光學透鏡裝置的又一些實施方式中，使用多種制造技術(shù)來形成圖案化特征，以使電阻密度不均勻，這又影響光學折射率分布。多個制造技術(shù)中的一種是摻雜。

在熱調(diào)制光學透鏡裝置的一種實施方式中，電阻元件進一步包括襯底，在其上或其內(nèi)設(shè)置圖案化特征。襯底可以由半透明材料制成，使得熱調(diào)制光學透鏡可以用于光透射配置。例如，半透明材料可以選自包括玻璃、石英、二氧化硅、塑料和聚合物的組。另外，電阻元件也可以是半透明的。在一種實施方式中，襯底由非半透明材料制成，使得熱調(diào)制光學透鏡可以用于光反射配置。例如，非半透明材料可以選自包括二氧化硅和硅的組。熱調(diào)制光學透鏡裝置可以進一步包括傳熱介質(zhì)，其設(shè)置在電阻元件和至少一個熱光材料之間。

另外，根據(jù)熱調(diào)制光學透鏡裝置的一些實施方式，電阻元件可以包括電阻器陣列。該裝置可以進一步包括可控電線網(wǎng)絡(luò)，其用于選擇性地激活電阻器陣列的某些電阻器以控制電阻密度。

本發(fā)明的另一個實施例涉及一種熱調(diào)制光學透鏡系統(tǒng)，其包括具有圖案化特征的電阻元件。圖案化特征可以是微米或更小的，并且可以在電阻元件上產(chǎn)生電阻密度。該系統(tǒng)進一步包括電連接到電阻元件的可控電源，其用于控制在電阻元件的圖案化特征所產(chǎn)生的熱量。此外，熱調(diào)制光學透鏡系統(tǒng)包括與電阻元件的圖案化特征熱接觸的至少一個熱光材料。從電阻元件的圖案化特征傳遞到至少一個熱光材料的熱量在至少一個熱光材料中產(chǎn)生對應(yīng)于電阻密度的光學折射率分布。

在系統(tǒng)的一種實施方式中，可控電源是交流源，并且交流電流的波形有助于電子元件上的電阻密度。在系統(tǒng)的另一種實施方式中，電阻元件包括電阻器陣列。根據(jù)又一種實施方式，至少一個熱光材料包括設(shè)置在彼此頂部上的熱光學透鏡的堆疊。

在某些實施方式中，該系統(tǒng)可以進一步包括由至少一個熱光材料調(diào)制的至少一個光源。從光源發(fā)出的光的光譜、角度和偏振可以是可控的。例如，從至少一個光源發(fā)出的光的至少一部分可以通過穿過熱光材料和/或從熱光材料反射而進行調(diào)制/適配。

根據(jù)另一個實施例，本發(fā)明涉及一種熱調(diào)制光學透鏡系統(tǒng)，其包括多個具有圖案化特征的電阻元件。圖案化特征可以是微米或更小的，并且可以在電阻元件上產(chǎn)生電阻密度。該系統(tǒng)進一步包括電連接到多個電阻元件的可控電源，其用于控制在電阻元件的圖案化特征所產(chǎn)生的熱量。該系統(tǒng)還包括光源以及與電阻元件的圖案化特征熱接觸的至少一個熱光材料。從多個電阻元件的圖案化特征傳遞到至少一個熱光材料的熱量在至少一個熱光材料中產(chǎn)生對應(yīng)于電阻密度的光學折射率分布。從光源發(fā)出的光的至少一些根據(jù)至少一個熱光材料的光學折射率分布進行調(diào)制。

在又一個實施例中，本發(fā)明涉及一種用于調(diào)制光的方法。該方法包括提供至少一個具有圖案化特征的電阻元件。圖案化特征可以是微米或更小的，并且特征的配置/圖案可以在電阻元件上產(chǎn)生電阻密度。該方法進一步包括提供至少一個熱電材料，其與至少一個電阻元件的圖案化特征熱接收接觸。該方法還包括提供至少一個可控電源，其電連接到至少一個電阻元件。另外，該方法包括提供光源，其中從光源發(fā)出的光的至少一部分被引向至少一個熱光材料。該方法還包括致動至少一個可控電源以耗散來自至少一個電阻元件的熱量。耗散熱量或耗散熱量的至少一部分從至少一個電阻元件的圖案化特征傳遞到至少一個熱光材料，以便在至少一個熱光材料中產(chǎn)生對應(yīng)于電阻密度的光學折射率分布。從光源發(fā)出的光的至少一部分根據(jù)至少一個熱光材料的光學折射率分布進行調(diào)制。在一些實施方式中，光的透射、反射、極性、光譜和/或角度(以及其他性質(zhì))被控制、改變、調(diào)節(jié)、調(diào)制、適配或以其他方式受到熱光材料的光學折射率的影響。

所述的本發(fā)明主題的特征、結(jié)構(gòu)、優(yōu)點和/或特性可以在一個或多個實施例和/或?qū)嵤┓绞街幸匀魏魏线m的方式組合。在下面的描述中，提供了多個具體細節(jié)以充分理解本發(fā)明主題的實施例。相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認識到，可以在沒有特定實施例或?qū)嵤┓绞降奶囟ㄌ卣?、細?jié)、組件、材料和/或方法中的一個或多個的情況下實現(xiàn)本發(fā)明的主題。在其他情況下，可以認識到在某些實施例和/或?qū)嵤┓绞街械母郊犹卣骱蛢?yōu)點，可能不存在于所有實施例或?qū)嵤┓绞街?。此外，在一些情況下，尅有詳細示出或描述已知的結(jié)構(gòu)、材料或操作，以避免模糊本發(fā)明主題的各方面。本發(fā)明主題的特征和優(yōu)點，通過以下描述和所附權(quán)利要求將變得更加顯而易見，或者可以通過下文所闡述的主題實踐來了解。

附圖的簡要描述

為了可以更容易地理解主題的優(yōu)點，將通過參考在附圖中示出的具體實施例來呈現(xiàn)上面簡要描述的主題的更具體的描述。應(yīng)當理解的是，這些附圖僅描繪了主題的典型實施例，并且因此不被認為是對其范圍的限制，將通過使用附圖以附加的具體說明和細節(jié)來描述和解釋主題，其中：

圖1A-C是根據(jù)一個實施例的具有圖案化電阻器的自適應(yīng)熱透鏡的原理的示意圖；

圖2A-C示出了微米或納米級電阻器的空間圖案的各種示意性示例；

圖3A-C示出了電阻器的不同圖案以及對本發(fā)明微透鏡的透鏡特性所產(chǎn)生的影響；

圖4A-4B示出了微米級圖案化的單個電阻器的光學顯微鏡圖像以及電阻器電連接的方式；

圖5A-5D示出了有關(guān)施加到電阻元件的電能和由感應(yīng)透鏡所產(chǎn)生的焦點位移的透鏡傳遞函數(shù)表征；

圖6A-6B示出了由不同電壓激勵的圖案化電阻器感應(yīng)的焦點位移圖；

圖7A-7B示出了由微米級不同圖案化電阻元件感應(yīng)的焦點位移圖；

圖8是用于調(diào)制光的方法的一個實施例的示意性流程圖。

詳細描述

本發(fā)明的自適應(yīng)熱微透鏡至少包括具有圖案化特征的電阻元件。圖案化特征以微米或納米級圖案化，并且由可控電源和與電阻元件熱接觸的熱光材料驅(qū)動。電阻元件內(nèi)部所產(chǎn)生的熱導致以可控/可預測的方式修改熱光材料的光學折射率的溫度圖案。術(shù)語“圖案化”和“制造圖案化特征”是指將具有微米或納米級特征的預定空間設(shè)計引入到電阻元件，以獲得對局部電阻的控制。電阻元件的圖案化以這樣的方式設(shè)計，使得當電壓被施加到電阻元件上時，在預定位置感應(yīng)熱量耗散。圖案化電阻器特征的配置/布局被定義為電阻密度。當電壓被施加到電阻元件時，從電阻圖案化特征散發(fā)的熱量的至少一部分被直接和/或間接地傳遞到熱光材料，以修改材料的光學性質(zhì)并且產(chǎn)生與電阻密度相關(guān)的光學折射率分布。因此，以微米和納米級圖案化電阻器用于在電阻密度的對應(yīng)級上在熱光材料中動態(tài)地產(chǎn)生特定的透鏡分布(即，光學折射率分布)，因此允許用戶給予熱光材料特定的透鏡特性。例如，在一個實施例中，光學折射率分布根據(jù)特定函數(shù)或映射而與電阻密度相關(guān)。在一個實施例中，空間設(shè)計包括每單位長度上空間密度的變化，使用性質(zhì)在空間中被修改的材料(例如，通過制造技術(shù)，例如摻雜、雜質(zhì)注入以及替代等)，或者不同材料的組合。換句話說，可以通過修改圖案化特征的空間布局、修改圖案化特征的應(yīng)用/制造方法和/或修改形成圖案化特征的材料等，來修改電阻密度(即，使其不均勻)。

以這種方式，可以調(diào)節(jié)在至少一個位置的入射光源的波前。這可以用于局部地修改整個平面上的焦距或使入射光源折射。

至少一個可控電源被連接，或至少可連接到至少一個電阻元件，以在圖案化特征的特定位置產(chǎn)生熱量。電源可以通過連續(xù)地(直流)或調(diào)制的波形功率(交流)或其組合的方式輸送可控電功率。時間相關(guān)的電信號可以用于修改所考慮電阻元件的功率耗散特性，或者適時調(diào)制功率耗散。

本發(fā)明的自適應(yīng)微透鏡使用電激勵來輸送電能，該電能在電阻器中被轉(zhuǎn)換為熱量，該電阻器改變熱光材料的熱光特性，并且能夠微調(diào)其光學特性。以這種方式，在熱光裁量中產(chǎn)生預定的溫度分布。通過以微米或納米級圖案化電阻元件，即，引入具有微米或納米級特征的預定空間設(shè)計，獲得對局部電阻以及因此溫度的控制。再次，術(shù)語“空間設(shè)計”包括每單位長度上空間密度的變化，使用性質(zhì)在空間中被修改的材料(例如，通過摻雜、雜質(zhì)注入以及替代)，或者組合的不同材料。這允許對入射光源的焦點進行局部調(diào)節(jié)，以控制光方向(偏離入射光)。這導致由所考慮的入射光源的單個元件引起的不同焦平面的產(chǎn)生。注意的是，“光源”是指電磁輻射，包括但不限于X射線、紫外線、可見光、紅外線、近紅外線、短波紅外線、中波紅外線、長波紅外線、遠紅外線、無線電波和雷達源。

熱光材料的示例包括各種液體(例如水、辛烷、醇、甘油、生物介質(zhì)(血液、等離子體等))、氣體(例如空氣、氦氣)以及固體(例如玻璃、二氧化硅、石英、塑料或聚合物，包括：PMMA、環(huán)氧樹脂、溶膠、凝膠(有或沒有二苯基硅烷)、硅樹脂、PEMA、B-PEEK、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚氨酯丙烯酸酯彈性體)。折射率的變化由溫度分布驅(qū)動，導致折射率的局部圖案化。以這種方式，可以調(diào)節(jié)至少一個位置的焦距，以及可以局部地修改整個平面的焦距。這種修改可以以連續(xù)的方式(導致對焦距的連續(xù)控制)或以離散的步驟執(zhí)行。離散步驟可以通過圖案化單個電阻元件或通過使用單個熱透鏡的陣列/矩陣來實現(xiàn)。熱光材料可以是均勻的，或可以包括在相鄰溫度控制區(qū)域之間的絕熱層，以提供區(qū)域之間的熱隔離。可以通過蒸發(fā)或濺射并且使用掩膜來圖案化其位置來施加絕熱層。相同的過程可以應(yīng)用于固體、液體或氣相熱光材料。在本發(fā)明的又一個方面中，提出了一種修改現(xiàn)有透鏡的方法，其中利用如下所述的相同技術(shù)將電阻器被圖案化到現(xiàn)有透鏡上，其將作為熱光材料，并且當連接到電源時可以改變原始現(xiàn)有透鏡的焦點的焦點深度和側(cè)向位置。

在一個實施例(圖1A-1C)中，電阻器1被圖案化到襯底./表面2上或材料內(nèi)。電阻元件及其圖案化特征可以由導電材料制成，例如金、鋁、銅、鋅、鐵和銀等。接觸電阻元件的圖案化特征的表面或材料可以是熱光材料本身3或傳熱介質(zhì)4，只要電阻元件與熱光材料具有魔種行駛的熱接觸，并且因此可以修改后者中的溫度。這種材料可以是諸如玻璃的透明/半透明材料，以便在透射配置(即，透射模式)中使用自適應(yīng)透鏡。圖案化特征可以連接到電源(圖1A)。單個電源可以連接到一個或多個電阻元件，所述電阻元件可以通過并聯(lián)、串聯(lián)或其組合的方式彼此連接，如圖1A所示。

在另一個實施例中，本發(fā)明可以包括獨立控制的不同電阻元件的陣列(圖1B)。幾個這樣的陣列還可以堆疊在彼此的頂部上。

由于溫度擴散，以微米或納米級圖案化電阻元件提供比使用多個相鄰電阻元件更好的空間分辨率。電源可以通過連續(xù)地(直流)或以任何頻率適時調(diào)制(交流)或其組合的方式輸送電功率，并且在功率和/或頻率上是可控的。在交流模式的情況下，時間相關(guān)的電信號可以用于修改所考慮電阻元件的功率耗散特性。通過熱接觸，意味著物理接觸不是必須的。換句話說，本發(fā)明可以在電阻元件和熱光材料之間引入導熱介質(zhì)/材料，只要電阻元件在被所考慮的電源激勵時產(chǎn)生熱量。

透鏡的圖像焦平面可以通過來自源的控制電信號而動態(tài)地成形。該方法依賴于一些材料的折射率的溫度依賴性以及電阻元件產(chǎn)生熱量的能力，并且當通過電信號時產(chǎn)生預定的溫度分布。溫度的局部增加引起影響光傳播的折射率的變化。所有這些也適用于具有一個單獨電阻元件的實施例。

如圖1所示，圖案化電阻元件耗散電信號的至少一部分。這種能量耗散導致與電阻器的至少一部分熱接觸的熱光材料的溫度升高。因此，可以通過控制電源在空間上和時間上調(diào)制熱光材料的光學折射率。這種光學折射率調(diào)制可以在入射光源穿過熱光材料時折射入射光源。光源可以通過電阻元件的材料達熱光材料或直接到達熱光材料。此外，根據(jù)系統(tǒng)的反射率/透射率，本發(fā)明的主題可以用于透射和/或反射。

如圖2所示，圖案化特征在微米或納米級的圖案化可以用于產(chǎn)生具有比經(jīng)典透鏡中的一個更高程度的復雜性/控制的不同功能，同時僅使用由單個電源激勵的一個圖案化電阻器。所述電阻元件的圖案化以這樣的方式設(shè)計，使得當施加電壓到電阻元件上時，在預定位置感應(yīng)熱量耗散，因此能夠?qū)⑵谕姆蔷鶆蚬鈱W反射率圖投影到熱光材料。因此，以微米或納米級圖案化電阻元件可以用于動態(tài)地產(chǎn)生電阻密度，其通過熱傳遞將光學折射率分布給予熱光材料，從而在熱光材料中產(chǎn)生特定的透鏡分布。

圖2A-2C示出了如何利用電阻元件的特定圖案來獲得期望的空間電阻的三個示例的示意圖。重要的是要注意到，可以通過不同的方式獲得給定的電阻圖案，并且我們在這里僅示出具體示例。此外，可以實現(xiàn)的圖案不限于這三個示例，而通過使用例如圖4的描述中所提出技術(shù)可以實現(xiàn)電阻元件的任何期望的空間圖案。

圖3A-3C示出了當將電功率輸送到圖案化特征時，電阻元件的特定圖案化可以如何導致期望的局部焦點位移圖的示例性示例。

具體地，當將電功率施加到所述電阻元件時(圖3A-3C底部)，呈現(xiàn)了不同圖案化電阻元件的三個示意圖(圖3A-3C頂部)，以及它們對應(yīng)的焦點位移圖。對于每種情況，使用灰度彩色圖來呈現(xiàn)相對焦點位移幅度。當在圖3A-3C中通過電流時作為圖案化特征的結(jié)構(gòu)的尺寸和/或形狀之間的對應(yīng)性表明電阻元件的微米和/或納米圖案化直接影響微透鏡的透鏡特性。電阻元件的圖案化可以用于減少透鏡的尺寸和/或產(chǎn)生具有復雜形狀的透鏡，這使用很多單獨可尋址透鏡來實現(xiàn)可能是不可能或在技術(shù)上非常復雜/具有挑戰(zhàn)性以及成本很高。在圖3A-3C中給出了這樣的示例，其中使用通過上述過程制造的微米和納米結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生具有非均勻分布而是作用于入射光源的波前的空間梯度分布的透鏡，空間梯度是指每長度單位上電阻密度的變化。作為實際示例，還可以對電阻元件進行圖案化，以便通過在電阻器圖案中添加梯度來減少透鏡的像差。這些梯度圖案化電阻器提供使用傳統(tǒng)微透鏡不能實現(xiàn)的更復雜的結(jié)果。

作為圖案化電阻元件的實際示例，制成具有不同尺寸的螺旋電阻器特征在徑向方向上具有變化的密度，在圖4A-4B中示出了一個示例。這可以用作修改其他透鏡的方式。電阻元件被圖案化，使得實現(xiàn)期望的溫度分布以及因此局部焦點位移。圖案化特征限定加熱區(qū)域的尺寸和位置，由于它們與熱光材料的相互作用而產(chǎn)生透鏡效應(yīng)。因此，清楚的是，光學折射率被修改的區(qū)域的尺寸和/或位置與圖案化特征的物理尺寸不完全相同。在圖4A中，示出了以微米級圖案化的單個電阻元件的明視場(BF)顯微鏡圖像。在這種情況下，通過在給定的空間位置中以螺旋形狀卷繞導線而獲得電阻元件。然后，螺旋形狀區(qū)域?qū)⒊尸F(xiàn)比導線的其他部分高的多的電阻。為了制造這種電阻元件，將UV光刻和電子束光刻技術(shù)與蒸發(fā)技術(shù)組合以按照期望的圖案沉積金。這個過程能夠控制以微米或納米級對電阻元件進行空間圖案化。在圖4B中呈現(xiàn)了具有由金制成的不同特征的樣本中電阻元件的一個示例，其以不同的級進行圖案化并且具有不同的尺寸。這個第二BF圖像以更寬的視場拍攝，以示出電阻元件的電布線。用于連接圖案化特征的導線還連接到用作電極的大金屬焊盤，以提供與外部電源的連接。在標準電子工業(yè)中使用的其他技術(shù)可能是優(yōu)選的以產(chǎn)生基于本發(fā)明的實施方式，例如，光刻階段可以用激光寫入技術(shù)代替。

在一些實施方式中，電阻元件在襯底內(nèi)或上。襯底可以由玻璃、石英、二氧化硅、塑料或聚合物等制成。這使得能夠在透射配置中使用透鏡?；蛘撸r底可以由不透明材料(例如硅等)制成，這使得能夠在反射模式中使用自適應(yīng)透鏡。此外，襯底可以具有光透射的依賴性(例如光譜、角度或偏振依賴性)，這使得能夠同時在透射和反射模式中工作。這種襯底可以通過包括分層介質(zhì)或二向色元件的不同裝置來產(chǎn)生。

電阻元件和電布線可以被設(shè)置在襯底的頂部上，被圖案化到襯底上。它們可以由包括金屬(例如，金、鋁、銅、鐵、鋅或銀)和合金(例如，鐵合金)的不同材料制成?？梢酝ㄟ^電子束光刻、光刻、激光寫入、蒸發(fā)、濺射、反應(yīng)離子蝕刻(RIE)和/或化學氣相沉積(CVD)來進行圖案化。當電阻元件(多個)是透明或半透明的(例如，ITO，非常薄的導體或類似于螺旋或環(huán)的圖案，其具有小于50％的覆蓋面積)時，可以將其插入到光學路徑中。

圖5示出了電阻元件的透鏡傳遞函數(shù)表征。由本發(fā)明中外部電源輸送的電壓(圖5A)或電流(圖5B)表示的電功率，與穿過電阻元件的中心所得到的入射光源(波長473nm的藍色激光二極管)的焦點位移之間的關(guān)系(例如，傳遞函數(shù))，在相同的電阻元件(圖4A)上并且對于圖4B中所考慮的相同的電激勵配置進行測量。這種線性關(guān)系明確地表明這種裝置有能力微調(diào)入射光源的焦點的局部調(diào)節(jié)。此外，在圖5A中對于不同的電功率在相同條件下，還測量在沒有電阻器(“x”交叉符號)并且當使電流通過低電阻導線(“+”交叉符號)時的焦點位移。

圖5C示出了類似于圖4B中所示的不同的電阻元件所產(chǎn)生的焦點位移的比較。該圖清楚地表明在襯底上的電阻元件的圖案化明顯影響其局部修改入射光源(波長473nm的藍色激光二極管)的焦點位移的能力。實際上，每個電阻元件相對于輸入電功率(圖5C中所示情況下的電壓)呈現(xiàn)出線性行為，但是斜率的精確值取決于所考慮電阻元件的微米和/或納米結(jié)構(gòu)。因此，對于相同的輸入電流，每個電阻器上方提供的焦點位移是不同的，這意味著根據(jù)相對于電阻器所考慮的空間位置，最終圖像聚焦在不同的平面上。

圖5D比較了對于相同的實驗條件以及相同的電阻元件，但是對于另一個入射光源(具有800nm波長的光源)沒在圖5A中所測量的焦點位移。這表明焦點位于還可以取決于所考慮的入射波長。因此，可以設(shè)計熱光材料或熱光材料的組合以有區(qū)別地調(diào)節(jié)不同光源或光源光譜分量的焦點，以便多路復用信號。

在圖6A中示出了由電阻元件的微米級圖案化所導致的復雜的空間相關(guān)焦點位移。此外，比較圖6A和6B示出了通過修改所施加的電功率有能力動態(tài)地改變給定電阻元件的局部焦點位移。在圖6A和6B中，2伏和4伏的電壓被施加到圖4A中所示的螺旋電阻元件，這分別引起高達4微米和7微米的焦點位移。類似地，在圖7A和7B中，4伏和3伏的電壓被分別施加到直徑為50微米和20微米的兩個螺旋電阻元件。在圖3B中示出了兩個所考慮的電阻元件的光學圖像。所施加的功率在電阻元件附近產(chǎn)生高達7微米的焦點位移。由于電阻元件的不同尺寸和圖案，可以獲得不同的焦點位移圖。這說明了對于所得到的透鏡的焦點位移，電阻元件的微米級圖案化的重要性。因此，這些圖提供了在圖3A-3C中所示的方案的實際示例。

圖8是一種用于調(diào)制光的方法800的一個實施例的示意性流程圖。方法800包括在810提供至少一個具有圖案化特征的電阻元件。如上所述，在一個實施例中，圖案化特征是微米或更小的，并且特征的配置/圖案在電阻元件上產(chǎn)生電阻密度。方法800進一步包括在820提供至少一個熱電材料，其與至少一個電阻元件的圖案化特征熱接收接觸。此外，方法800包括在830提供至少一個可控電源，其電連接到至少一個電阻元件，以及在840提供電源。在一個實施例中，從光源發(fā)出的光的至少一部分被引向至少一個熱光材料。

方法800還包括在850致動至少一個可控電源以耗散來自至少一個電阻元件的熱量。耗散熱量或耗散熱量的至少一部分從至少一個電阻元件的圖案化特征傳遞到至少一個熱光材料，以便在至少一個熱光材料中產(chǎn)生對應(yīng)于電阻密度的光學折射率分布。從光源發(fā)出的光的至少一部分根據(jù)至少一個熱光材料的光學折射率分布進行調(diào)制。換句話說，光的透射、反射、極性、光譜和/或角度(以及其他性質(zhì))被控制、改變、調(diào)節(jié)、調(diào)制、適配或以其他方式受到熱光材料的光學折射率的影響。

本發(fā)明還涉及一種使用自適應(yīng)熱微透鏡的方法。該方法包括驅(qū)動至少一個自適應(yīng)熱微透鏡，同時提供至少一個可控電源。該方法進一步包括將至少一個電阻元件與至少一個可控電源連接，從而以受控方式調(diào)制熱光材料區(qū)域中的折射率，該受控方式取決于電阻器圖案以及由電源提供的功率。至少一個可控電源可以是單個源，并且微透鏡陣列可以進一步包括用于接觸/連接多個電阻元件和/或多個圖案化特征的電網(wǎng)。在這樣的實施例中，該方法可以進一步包括操縱電網(wǎng)(例如，通過電開關(guān)或?qū)β窂陀闷?demux))來改變加熱電阻器的位置。該方法可以還包括使用至少一個自適應(yīng)熱微透鏡來控制入射光源。例如，可以控制這個光源的波前以修改器焦點深度或控制光方向(例如，偏離光束)。

在本文中，術(shù)語“包括”及其派生詞(例如“包含”等)不應(yīng)該在排除的意義上理解，即，這些術(shù)語不應(yīng)被理解為排除描述和限定可以包括其他元件、步驟等的可能性。

在整個說明書中引用“一個實施例”、“實施例”或類似語言意味著結(jié)合該實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包含在本發(fā)明主題的至少一個實施例中。在整個說明書中出現(xiàn)短語“在一個實施例中”、“在實施例中”和類似語言可以但并不一定指的都是相同的實施例。類似地，使用術(shù)語“實施方式”意味著具有結(jié)合本發(fā)明主題的一個或多個實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性的實施方式，然而，沒有明確相關(guān)性以另外指示，實施方式可以與一個或多個實施例相關(guān)聯(lián)。

在上述描述中，可以使用某些術(shù)語，例如“向上”、“向下”、“上”、“下”、“水平”、“垂直”、“左”、“右”、“上面”、“下面”等。在適用的情況下，使用這些術(shù)語以在處理相對關(guān)系時提供一些清除的描述。但是，這些術(shù)語并不是指絕對的關(guān)系、位置和/或方向。例如，相對于物體，“上”表面可以簡單地通過翻轉(zhuǎn)物體而成為“下”表面。然而，它仍是同一個物體。此外，除非另有明確說明，術(shù)語“包括”、“包含”、“具有”及其變型意味著“包括但不限于”。除非另有明確說明，列舉的項目列表并不意味著任何或所有項目是相互排斥的和/或相互包含的。除非另有明確說明，術(shù)語“一”、“一個”和“該”也指“一個或多個”。此外，術(shù)語“多個”可以被定義為“至少兩個”。

另外，本說明書中一個元件“耦合”到另一個元件的實例可以包括直接和間接耦合。直接耦合可以被定義為一個元件耦合到另一個元件并且與另一個元件有一些接觸。間接耦合可以被定義為兩個元件之間耦合而彼此不直接接觸，并且在耦合的元件之間具有一個或多個附加元件。此外，如本文所使用的，將一個元件固定到另一個元件可以包括直接固定和間接固定。另外，如本文所使用的，“相鄰”并不一定表示接觸。例如，一個元件可以與另一個元件相鄰，而不與該元件接觸。

如本文所使用的，短語“至少一個”，當與項目列表一起使用時，意味著可以使用所列項目中的一個或多個的不同組合，并且可以僅需要列表中的項目中的一個。項目可以是特定的物體、事件、或類別。換句話說，“至少一個”是指可以從列表中使用任何項目的組合或項目的數(shù)量，但是可能不是需要列表中的所有項目。例如，“項目A、項目B和項目C中的至少要一個”可以表示項目A；項目A和項目B；項目B；項目A、項目B和項目C；或項目B和項目C。在一些情況下，“項目A、項目B和項目C中的至少要一個”可以表示，例如，但不限于，兩個項目A、一個項目B和十個項目C；四個項目B和七個項目C；或一些其他合適的組合。

在另一個方面，在權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的一般范圍內(nèi)，本發(fā)明顯然不限于本文所述的具體實施例(多個)，而是還包括本領(lǐng)域技術(shù)人員可以考慮的任何變化(例如，關(guān)于材料、尺寸、組件、配置等的選擇)。

本發(fā)明主題可以在不偏離其精神或本質(zhì)特征的情況下以其他具體形式來實施。所述實施例在所有方面都被認為僅是說明性的而不是限制性的。