具体实施方式

在以下说明中参考附图，该附图形成本发明的一部分并且其中以举例说明的方式示出各种实施方案。附图未必按比例绘制。应当理解，在不脱离本说明书的范围或精神的情况下，可设想并进行其它实施方案和具体实施。因此，以下具体实施方式不应被视为具有限制意义。

多层光学膜，即至少部分地通过具有不同折射率的微层的布置提供期望的透射和/或反射特性的膜是已知的。众所周知，此类多层光学膜通过在真空室中将一系列无机材料以光学薄层(“微层”)的形式沉积于基底上而制成。无机多层光学膜描述在教科书中，例如H.A.Macleod，薄膜光学滤波器，第二版，麦克米伦出版公司(1986年)(H.A.Macleod,Thin-Film Optical Filters,2nd Ed.,Macmillan Publishing Co.(1986))和A.Thelan，光学干涉滤波器的设计，麦格劳希尔公司(1989年)(A.Thelan,Design of OpticalInterference Filters,McGraw-Hill,Inc.(1989))。

也已通过共挤出交替的聚合物层展示多层光学膜。参见例如美国专利3,610,729(Rogers)、4,446,305(Rogers等人)、4,540,623(Im等人)、5,448,404(Schrenk等人)以及5,882,774(Jonza等人)。在这些种聚合物多层光学膜中，聚合物材料主要或专门用于各个层的制备中。这些聚合物多层光学膜可以称为热塑性多层光学膜。此类膜适合高产量制造工艺，并且可制成大型片和卷材。在本公开的一些具体实施中，以下描述和示例涉及热塑性多层光学膜。

多层光学膜包括具有不同折射率特性的各个微层，使得在相邻微层之间的界面处反射一些光。微层是足够薄的，使得在多个界面处反射的光经受相长干涉或相消干涉作用，以便赋予多层光学膜期望的反射或透射特性。对于被设计成反射紫外光、可见光或近红外波长光的多层光学膜而言，每一个微层的光学厚度(物理厚度乘以折射率)可小于约1μm。层可通常被布置成最薄至最厚。在一些实施方案中，交替光学层的布置可根据层计数而基本上线性地变化。这些层分布可以称为线性层分布。也可以包括更厚的层，诸如在多层光学膜的外表面处的表层或者设置在多层光学膜内用以将微层的相干组(本文中称为“分组”)分开的保护边界层(PBL)。在一些情况下，该保护边界层可以是与至少一个多层光学膜的交替层相同的材料。在其他情况下，保护边界层可以是针对其物理或流变特性而选择的不同材料。保护边界层可在光分组的一侧或两侧上。在单分组多层光学膜的情况下，保护边界层可以在多层光学膜的一个或两个外表面上。

出于本说明书的目的，分组可为光学重复单元的单调变化厚度。例如，分组可单调增大、单调减小、增大和恒定或者减小和恒定。不沿循此图案的一层或若干层应被理解为对于某个光学重复层组作为分组的总体定义或识别是无关紧要的。在一些实施方案中，可能有帮助的是，将分组定义为连续非冗余层对的最大离散组，该最大离散组在感兴趣光谱(例如，可见光谱)的特定子范围内共同提供反射。

在一些情况下，微层具有提供1/4波长叠加的厚度和折射率值，即将微层布置于光学重复单元或单位单元中，每个光学重复单元或单位单元均具有相同光学厚度(f比＝0.5)的两个邻近微层，此类光学重复单元可通过相长干涉有效地反射光，被反射光的波长λ约是光学重复单元总光学厚度的两倍。其他层布置也是已知的，诸如具有f比不同于50％的双微层光学重复单元的多层光学膜，或光学重复单元包括多于两个微层的膜。可以配置这些光学重复单元设计以减少或增加某些更高阶反射。参见例如美国专利号5,360,659(Arends等人)和5,103,337(Schrenk等人)。沿膜的厚度轴(例如，z轴)的光学重复单元的厚度梯度可以用于提供加宽的反射谱带，诸如在人的整个可见区域内延伸并进入近红外区的反射谱带，以使当谱带以倾斜入射角转移至较短波长时，微层叠堆继续在整个可见光谱内反射。通过调整厚度梯度来锐化谱带边(即高反射与高透射之间的波长过渡)在美国专利6,157,490(Wheatley等人)中有所讨论。此外，多层光学膜可使用掺入其中的光学吸收剂来修改多层光学膜的透射光谱，该光学吸收剂可为颜料或染料。光学吸收剂可为涂层或可包括在沿穿过多层光学膜的光学路径的任何位置处。

如下将论述的，本公开提供了一种用于分析一个或多个区域的光谱的光学系统。通过各种元件和技术，可优化光学系统以收集具有特定吸收光谱的被测量的光学数据。非限制性应用可包括对指纹或其它生物计量学的多谱“活性”检测、包括远程医疗模式的保健诊断、使用光谱作为识别特征的部件认证以及许多其它可能的用途。

图1是反射膜的示意性透视图。图1示出了光线130，该光线以入射角θ入射在反射膜110上，从而形成入射平面132。反射膜110包括平行于x轴的第一反射轴线116和平行于y轴的第二反射轴线114。光线130的入射平面132平行于第一反射轴线116。光线130具有位于入射平面132内的p偏振分量以及与入射平面132正交的s偏振分量。光线130的p偏振光将被具有R_pp-x反射率的反射膜反射(光线130的p偏振光的电场到反射膜110的平面的投影平行于x方向)，同时光线130的s偏振光被具有R_ss-y反射率的反射膜反射(光线130的s偏振光的电场平行于y方向)。

此外，图1示出了在平行于膜110的第二反射轴线114的入射平面122中入射在反射膜上的光线120。光线120具有位于入射平面122内的p偏振分量以及与入射平面122正交的s偏振分量。光线120的p偏振光将被具有R_pp-y反射率的反射膜反射，同时光线120的s偏振光被具有R_ss-x反射率的反射膜反射。对于任何入射平面而言，p偏振光和s偏振光的透射和反射量将取决于反射膜的特性。

图2A示意性地示出了示例性光学系统150。在一些具体实施中，光学系统150包括光学传感器154、光学滤光器158、光源162和反射器163。还示出了测量对象170。在一些具体实施中，从光源162发射的光穿过光学滤光器158和测量对象170，从反射器163反射，并且然后返回穿过测量对象170和光学滤光器158，之后到达光学传感器154。可看到光学路径173A从光源162开始，从反射器163反射，并且然后到达光学传感器154。

图2B示意性地示出了示例性光学系统150。在一些具体实施中，光学系统150包括光学传感器154、光学滤光器158、光源162和反射器163。还示出了测量对象170。在一些具体实施中，从光源162发射的光穿过测量对象170和光学滤光器158，从反射器163反射，并且然后返回穿过光学滤光器158和测量对象170，之后到达光学传感器154。可看到光学路径173B从光源162开始，从反射器163反射，并且然后到达光学传感器154。

图2C示意性地示出了与图2A所示的示例性光学系统类似的示例性光学系统150。然而，光学传感器154和光源162可包括在光学装置160中。光学装置160可以是移动电话、平板电脑、计算机或任何其他医疗、电气或机电装置。可看到光学路径173C从光源162行进到反射器并且然后到达光学传感器154。

图2D示意性地示出了与图2B的示例性光学系统类似的示例性光学系统150。然而，光学传感器154和光源162可包括在光学装置160中。可看到光学路径173D从光源162行进到反射器163并且然后到达光学传感器154。

图2E示意性地示出了示例性光学系统150。在一些具体实施中，环境光和/或从测量对象170发射的光穿过光学滤光器158，之后到达光学传感器154。可看到光学路径173E位于测量对象170和光学传感器154之间。

图2F示意性地示出了示例性光学系统150。在一些具体实施中，环境光穿过光学滤光器158，之后到达光学传感器154。可看到光学路径173F位于光学滤光器158和光学传感器154之间。

图2G示意性地示出了示例性光学系统150。在一些具体实施中，从光源162发射的光和/或环境光穿过测量对象170和光学滤光器158，之后到达光学传感器154。可看到光学路径173G位于光源162和光学传感器154之间。

图2H示意性地示出了示例性光学系统150。在一些具体实施中，从光源162发射的光和/或环境光穿过光学滤光器158和测量对象170，之后到达光学传感器154。可看到光学路径173H位于光源162和光学传感器154之间。

图2I示意性地示出了示例性光学系统150。在一些具体实施中，光学系统150包括角度选择性滤光器166。从光源162发射的光穿过光学系统150的元件，从反射器163反射，并且然后穿过测量对象170、光学滤光器158和角度选择性滤光器166，之后到达光学传感器154。可看到光学路径173I从光源162开始，从反射器163反射，并且然后到达光学传感器154。

图2J示意性地示出了与图2I所示的示例性光学系统类似的示例性光学系统150。在一些具体实施中，光学系统150包括沿着光学路径173J设置的第二角度选择性滤光器167，如下文将描述的。

图2K示意性地示出了包括交叉偏振器171的示例性光学系统。在一些具体实施中，光源162为偏振光源，由此从偏振光源发射的至少一些光沿着光学路径173K从反射器163反射，使得仅由反射器163反射的光或基本上仅由该反射器反射的光被光学传感器154检测到，这是由于光的偏振性质和交叉偏振器171的对应通过性质。

在一些具体实施中，反射器163反射入射在反射器163上的光的全部、基本上全部或一部分。在一些具体实施中，反射器163可为镜面反射器、半镜面反射器、朗伯反射器、漫反射器或回射器。在反射器163为回射器的情况下，回射器163可为立体角反射器(诸如3MDiamond Grade sheeting)或基于珠粒的回射器(诸如3M Scotchlite)或相位共轭回射器中的一者。

在本公开的某些示例性具体实施中，术语“远离”可意指设置成与…相距一定距离，设置成与…相距最小距离，设置成与…相距至少1毫米、5毫米、10毫米、20毫米、30毫米、40毫米、50毫米、60毫米、70毫米、80毫米、90毫米、100毫米、150毫米、200毫米、250毫米、500毫米、1000毫米、2,000毫米或10,000毫米，与…相距至少1千米，与…分开，不与…接触，不与…相邻和/或不与…集成。如在图2A至图2K中可见，光学传感器154可远离测量对象170、光学滤光器158、反射器163、光源162、角度选择性滤光器166、第二角度选择性滤光器167和/或交叉偏振器171设置。光源162可远离测量对象170、光学滤光器158、反射器163、光源162、角度选择性滤光器166、第二角度选择性滤光器167、光学传感器154和/或交叉偏振器171设置。光学装置160可远离测量对象170、光学滤光器158、反射器163、光源162、角度选择性滤光器166、第二角度选择性滤光器167和/或交叉偏振器171设置。应当理解，测量对象170可沿任何公开的光学路径设置在任何地方，并且另外测量对象170可以是液体、固体或气体。

在一些具体实施中，光源162可包括以下中的一者或多者：有机发光二极管、无机发光二极管、迷你型发光二极管、微型发光二极管、白炽光灯丝、发光二极管、垂直腔面发射激光器，或者光学传感器154本身可发射光。

应当理解，光学系统150的前述元件可按任何排列、次序或布置设置，可接触、不接触、相邻、靠近或连结，同时仍然处于光学连通，并且仍然落在本发明所公开的光学系统150的范围内。图2A至图2K仅表示光学系统150的示例性具体实施。例如，图2A至图2K所示的任何示例性光学系统150可包括交叉偏振器171。另外，图2A至图2K所示的任何示例性光学系统150可包括角度选择性滤光器166、或角度选择性滤光器166和第二角度选择滤光器167。

光学传感器154可感测单个区域上的光，或者可分成多个聚光感光图像元素或像素178。在示例性图3中可看见这些像素178。像素178中的一者或多者可充当基准像素182，如将在下文更详细描述的。光学传感器154可包括电荷耦合装置、互补金属氧化物半导体，或者可采用任何其它感光传感器技术。另外，光学传感器154可包括一个或多个光电传感器、有机光电传感器、光电二极管和/或有机光电二极管。

在一些具体实施中，光学传感器154是柔性的。此类柔性光学传感器154可具有可弯曲而不开裂的特性。此类柔性光学传感器154也可能够形成为卷。在一些具体实施中，柔性光学传感器154可围绕曲率半径为或至多为以下的卷芯弯曲：7.6厘米(cm)(3英寸)、6.4cm(2.5英寸)、5cm(2英寸)、3.8cm(1.5英寸)、2.5cm(1英寸)、1.9cm(3/4英寸)、1.3cm(1/2英寸)或0.635cm(1/4英寸)。

图4A示出了示例性第一滤片190，并且图4B示出了示例性第二滤片194。光学滤光器158可包括第一滤片190和/或第二滤片194。第一滤片190和第二滤片194可由一个或多个光学膜分组形成，如上所述。可在第一滤片190中限定或形成一个或多个写入区198。写入区198可为通过模切、激光烧蚀、加热、空间变化涂覆、印刷、喷墨印刷、激光印刷和/或水射流切割等其他工艺在第一滤片190中形成的物理孔。

此外，如图4C所示，第一滤片190的示例性具体实施包括写入区198以及一个或多个辅助写入区199。写入区198和辅助写入区199可在第一滤片190上具有不同的大小、形状和/或空间图案。辅助写入区199中的一个或多个辅助写入区可大于像素178中的一个像素或每个像素。此外，辅助写入区199中的一个或多个辅助写入区产生或限定辅助透射光谱，该辅助透射光谱可与由写入区198限定或产生的透射光谱相同或不同。应当理解，写入区198、204可以与辅助写入区199相同的方式形成。

写入区198也可使用空间定制的光学膜工艺(诸如在美国专利9,810,930(Merrill等人)中所述的那些，该专利以引用方式并入本文)来形成。具体地讲，激光工艺可局部破坏双折射，从而改变写入区(诸如写入区198)的光学性质和透射光谱。这些写入区可被制成完全透明的，或者可具有不同于第一滤片190的非写入区200的波长选择性功能(或透射光谱)。可通过在第一滤片190中形成写入区198的前述方式中的任何方式在第二滤片194中限定或形成一个或多个写入区204。此外，在图4B中示出了第二滤片194的非写入区206。因此，光学滤光器158可以是空间变化的光学滤光器、波长选择性光学滤光器或空间变化的波长选择性光学滤光器，如将进一步详细描述的。写入区198可在第一滤片190内具有不同的形状和/或大小，并且写入区204可在第二滤片194内具有不同的形状和/或大小。

写入区198可按某一图案或重复图案布置，使得写入区198以可预测的方式设置。类似地，写入区204可按某一图案或重复图案布置，使得写入区204以可预测的方式设置。当第一滤片190和第二滤片194彼此相邻、接触、靠近或连结时，写入区198和写入区204的图案可以相同、相似、相异、重叠、对应、部分重叠或不相关。换句话讲，当第一滤片190和第二滤片194以特定方式彼此相邻、接触、靠近或连结时，写入区198和写入区204可重叠、对应、部分重叠、不相关、相同、相似或相异。

在图5A中示出了光学滤光器158的具体实施。在一些具体实施中，光学滤光器158包括第一滤片190和第二滤片194，并且另外第一滤片190和第二滤片194可彼此接触、相邻或靠近。在一些具体实施中，第一滤片190和第二滤片194通过多种已知连结技术(包括焊接、粘合剂和层压等等)中的一种连结技术连结或层压在一起。

在一些具体实施中，如图5A、图5B和图5C所示，当第一滤片190和第二滤片194以特定方式彼此相邻、接触、靠近或连结而形成光学滤光器158时，写入区198和写入区204部分重叠。在此类布置中，入射在光学滤光器158的前表面209上或入射到光学滤光器158的整个前表面209的光线穿过四个不同区域中的每个区域：第一区域220，其中入射光穿过第一滤片190的非写入区200和第二滤片194的非写入区206；第二区域224，其中入射光穿过第一滤片190中的写入区198并穿过第二滤片194中的写入区204；第三区域228，其中入射光穿过第一滤片190的非写入区200并穿过第二滤片194中的写入区204；以及第四区域232，其中入射光穿过第二滤片194的非写入区206并穿过第一滤片190的写入区198。通过光学滤光器158的这种示例性具体实施，入射光的光线可穿过区域220、224、228和232中的每个区域，从而通过改变第一滤片190和第二滤片194的影响以四种不同的方式进行滤光。

在一些具体实施中，写入区198、204和/或区域220、224、228和232可具有各种形状，这些形状具有相同的透射光谱。具体地讲，写入区198、204和/或区域220、224、228和232中的一者可具有第一形状和第一透射光谱，而写入区198、204和/或区域220、224、228和232中的另一者可具有与第一形状不同的第二形状和与第一透射光谱不同的第二透射光谱。

在一些具体实施中，写入区198、204和/或区域220、224、228和232可包括各种吸收材料，诸如染料和/或颜料。吸收材料可粘附到第一滤片190、光学滤光器158和/或第二滤片194、插入该第一滤片、光学滤光器和/或第二滤片中或形成在该第一滤片、光学滤光器和/或第二滤片内，并且吸收材料可被印刷、使用弹性印刷或偏移技术来印刷、涂覆或挤出到第一滤片190、第二滤片194和/或光学滤光器158上。

在一些具体实施中，可使用粘合剂将第一滤片190和第二滤片194粘附在一起以形成光学滤光器158，并且粘合剂可包括吸收材料。

在一些具体实施中，第一吸收材料可粘附到第一滤片190、插入该第一滤片中或形成在该第一滤片内并且可形成写入区198，而第二吸收材料可粘附到第二滤片194、插入该第二滤片中或形成在该第二滤片内并且可形成写入区204。第一吸收材料可具有与第二吸收材料的透射光谱不同的透射光谱。在一些具体实施中，第一吸收材料吸收波长为约400-700nm的光，而第二吸收材料吸收波长为约400-1000nm的光。鉴于第一吸收材料和第二吸收材料的不同阻挡和通过性质，以及用于形成如图5A所示的光学滤光器158的第一滤片190和第二滤片194的示例性构造，沿着光学路径的光可因此被滤光以在被光学传感器154吸收时提供关于测量对象170的有价值数据。

在光学滤光器158的一些具体实施中，由吸收材料形成的一个或多个吸收式滤光器可在反射干涉滤光器上被图案化。

在一些具体实施中，设置在第一滤片190中的写入区198和/或设置在第二滤片194中的写入区204可包括特定形状。例如，设置在第一滤片190中的至少一些写入区198和/或设置在第二滤片194中的至少一些写入区204可包括以下中的一者或多者：圆形、正方形、三角形、椭圆形、矩形、五边形、六边形、七边形、八边形、有机形状、部分有机形状、平行四边形、多边形和非多边形有机形状。这些形状的示例以非限制性方式在图6中示出。应当理解，第一滤片190中的写入区198和第二滤片194中的写入区204中的一者或多者可按任何次序、布置或排列形成这些形状中的一个或多个形状。此外，第一滤片190中的写入区198和第二滤片194中的写入区204中的一者或多者可以是相同的形状或者可以是不同的形状。

在一些具体实施中，第一滤片190中的写入区198和/或第二滤片194中的写入区204可包括特定的大小。此外，第一滤片190中的写入区198和第二滤片194中的写入区204中的一者或多者可以是相同的大小或者可以是不同的大小。写入区的各个大小可根据感测应用而变化，但可被选择为大于光学传感器154中使用的像素178大小，使得多个像素178用于收集光以增加由写入区限定的光谱区的检测力(detection power)。然后可通过硬件或软件方法对光学传感器像素178进行分组，以将那些像素178与写入区对准，从而导致测量层或测量对象的光谱空间映射。在某些具体实施中，写入区198、204、辅助写入区199和/或区域220、224、228、232中的任何一者或多者可大于一个像素178，大于两个像素178，大于五个像素178，大于十个像素178，大于一百个像素178，大于一千个像素178或大于任何数量的像素178。

如图7所示，光学滤光器158可与光学传感器154光学连通。换句话讲，入射在光学滤光器158上的光可穿过光学滤光器158的一个或多个区域(220,224,228,232)，然后到达光学传感器154。光学滤光器158可与光学传感器154相邻、接触、连结、靠近或在该光学传感器远侧，同时仍然与光学传感器154存在光学连通。图7示出了光学滤光器158和光学传感器154，由此使光学传感器靠近光学传感器154或与其相邻。图8示出了光学滤光器158和光学传感器154之间的可能关系，其中光学传感器154靠近光学滤光器158、与该光学滤光器邻近或接触。

这可在图7和图8中看出，在一些具体实施中，像素178中的至少一些像素小于第一滤片190中的写入区198、第二滤片194中的写入区204、第一区域220、第二区域224、第三区域228和/或第四区域232。此外，在一些具体实施中，像素178中的每个像素小于第一滤片190中的写入区198、第二滤片194中的写入区204、第一区域220、第二区域224、第三区域228和/或第四区域232。根据光学滤光器158的组成，至少一个像素178可与写入区198、写入区204、第一区域220、第二区域224、第三区域228和第四区域232中的一者光学连通，使得入射在光学系统150上并受光学滤光器158的前述部分影响的光被配准到至少一个像素178并由该至少一个像素记录。另外，如前所述，其它元件(诸如光源162或角度选择性滤光器166)的存在不排除光学滤光器158与光学传感器154光学连通，即使光学滤光器158不与光学传感器154相邻、接触或不靠近该光学传感器。

第一滤片190、第二滤片194和光学滤光器158的每个部分限定或产生一个或多个透射光谱。应当理解，此类一个或多个透射光谱限定透射、基本上透射、90％透射、基本上90％透射或部分透射的光的波长范围。类似地，波长在一个或多个透射光谱之外的光被阻挡、基本上阻挡或部分阻挡。在一些具体实施中，可见光谱被限定为400nm-700nm，或大约400nm-700nm，近红外光谱被限定为700nm-2000nm，或大约700nm-2000nm，并且近紫外光谱被限定版350nm-400nm，或大约350nm-400nm。

在一些具体实施中，第一滤片190的非写入区200的透射光谱为或包括可见光谱、近紫外光谱和/或近红外光谱。在一些具体实施中，第一滤片190的非写入区200的透射光谱为或包括大约可见光谱、大约近紫外光谱和/或大约近红外光谱。在一些具体实施中，第二滤片194的非写入区206的透射光谱为或包括可见光谱、近紫外光谱和/或近红外光谱。在一些具体实施中，第二滤片194的非写入区206的透射光谱为或包括大约可见光谱、大约近紫外光谱和/或大约近红外光谱。

在一些具体实施中，第一滤片190的写入区198的透射光谱为或包括可见光谱、近紫外光谱和/或近红外光谱。在一些具体实施中，第一滤片190的写入区198的透射光谱为或包括大约可见光谱、大约近紫外光谱和/或大约近红外光谱。在一些具体实施中，第一滤片190的辅助写入区199的透射光谱为或包括可见光谱、近紫外光谱和/或近红外光谱。在一些具体实施中，第一滤片190的辅助写入区199的透射光谱为或包括大约可见光谱、大约近紫外光谱和/或大约近红外光谱。在一些具体实施中，第二滤片194的写入区204的透射光谱为或包括可见光谱、近紫外光谱和/或近红外光谱。在一些具体实施中，第二滤片194的写入区204的透射光谱为或包括大约可见光谱、大约近紫外光谱和/或大约近红外光谱。

在一些具体实施中，第一区域220的透射光谱为或包括可见光谱、近紫外光谱和/或近红外光谱。在一些具体实施中，第一区域220的透射光谱为或包括大约可见光谱、大约近紫外光谱和/或大约近红外光谱。在一些具体实施中，第二区域224的透射光谱为或包括可见光谱、近紫外光谱和/或近红外光谱。在一些具体实施中，第二区域224的透射光谱为或包括大约可见光谱、大约近紫外光谱和/或大约近红外光谱。在一些具体实施中，第三区域228的透射光谱为或包括可见光谱、近紫外光谱和/或近红外光谱。在一些具体实施中，第三区域228的透射光谱为或包括大约可见光谱、大约近紫外光谱和/或大约近红外光谱。在一些具体实施中，第四区域232的透射光谱为或包括可见光谱、近紫外光谱和/或近红外光谱。在一些具体实施中，第四区域232的透射光谱为或包括大约可见光谱、大约近紫外光谱和/或大约近红外光谱。

在一些具体实施中，第一区域、第二区域、第三区域或第四区域(220,224,228,232)中的一者或多者的透射光谱为、基本上为、基本上包括或包括与第一区域、第二区域、第三区域或第四区域(220,224,228,232)中的其它区域中的一者或多者相同的透射光谱。在一些具体实施中，第一区域、第二区域、第三区域或第四区域(220,224,228,232)中的一者或多者的透射光谱与第一区域、第二区域、第三区域或第四区域(220,224,228,232)中的其它区域中的一者或多者的透射光谱不同、基本上不同、基本上部分不同或部分不同。

在一些具体实施中，光学滤光器158(其可为波长选择性光学滤光器)包括：第一多个区域或空间变化区域，该第一多个区域或空间变化区域可为第一区域、第二区域、第三区域或第四区域(220,224,228,232)中的一者或多者；以及第二多个区域或空间变化区域，该第二多个区域或空间变化区域可为第一区域、第二区域、第三区域或第四区域(220,224,228,232)中的一者或多者。第一多个区域或空间变化区域的区域的透射光谱可与第二多个区域或空间变化区域的区域的透射光谱不同。

在一些具体实施中，光学滤光器158是柔性的。此类柔性光学滤光器158可具有可弯曲而不开裂的特性。此类柔性光学滤光器158也可能够形成为卷。在一些具体实施中，柔性光学滤光器158可围绕曲率半径为、至多为以下的卷芯弯曲：7.6厘米(cm)(3英寸)、6.4cm(2.5英寸)、5cm(2英寸)、3.8cm(1.5英寸)、2.5cm(1英寸)、1.9cm(3/4英寸)、1.3cm(1/2英寸)或0.635cm(1/4英寸)。

此外，光学传感器154在特定波长范围内可以是活动的。换句话讲，光学传感器154可吸收和电子配准入射光，最佳地吸收和电子配准入射光，或者部分地吸收和电子配准可见光谱、近紫外光谱和/或近红外光谱中的入射光。

如所描述的，像素178中的一个或多个像素可以是或充当基准像素182。基准像素182可用于将一个或多个波长与已知阈值或值的查找表进行参考。此类基准像素182可用于校准光学系统150并且确保测量条件在执行测量之前、执行测量期间和/或执行测量之后保持为可接受的。

在一些具体实施中，光学系统150包括角度选择性滤光器166。角度选择性滤光器166限制光透射穿过角度选择性滤光器166的角度，使得阻止、基本上阻止或部分地阻止大于特定入射角、大于近似入射角、小于特定入射角、小于近似入射角、大于第一入射角且小于第二入射角和大于近似第一入射角且小于第二近似入射角的光线透射穿过角度选择性滤光器166。

在一些具体实施中，如图9A所示，角度选择性滤光器166居中于特定角度A，这意指入射到角度选择性滤光器166的一定范围的光线223居中于从角度选择性滤光器166测量的A度。在一些具体实施中，角度A等于5度、10度、15度、20度、25度、30度、35度、40度、45度、50度、55度、60度、65度、70度、75度、80度或85度。在一些具体实施中，角度A等于大约5度、10度、15度、20度、25度、30度、35度、40度、45度、50度、55度、60度、65度、70度、75度、80度或85度。

在一些具体实施中，如图9B所示，除了角度选择性滤光器166之外，第二角度选择性滤光器167用于光学系统150中。第二角度选择性滤光器167可居中于特定角度B，这意指入射到第二角度选择性滤光器167的一定范围的光线225居中于从第二角度选择性滤光器167测量的B度。在一些具体实施中，角度B等于5度、10度、15度、20度、25度、30度、35度、40度、45度、50度、55度、60度、65度、70度、75度、80度或85度。在一些具体实施中，角度B等于大约5度、10度、15度、20度、25度、30度、35度、40度、45度、50度、55度、60度、65度、70度、75度、80度或85度。

此外，当角度选择性滤波器166和第二角度选择性滤波器167以平行和/或平面平行的方式接触、靠近、相邻或连结时，角度选择性滤波器166和第二角度选择性滤波器167可被设置成使得限定一定范围的可能角度A测量值和可能角度B测量值的弧限定垂直平面，如图9C所示。在一些具体实施中，可在由限定一定范围的可能角度A测量值的弧和限定一定范围的可能角度B测量值的弧限定的平面之间形成任何其它角度。

参考图10，示出了示例性角度选择性滤光器166或光控膜(LCF)166的剖视图。角度选择性滤光器166包括光输出表面300和相对的光输入表面304。光输出表面300可平行于光输入表面304。角度选择性滤光器166包括设置在光输出表面300和光输入表面304之间的交替的透射区308和吸收区312。

在一些实施方案中，如图10所示，透射区308通常与基体区“L”成一体，这意指在基体区和透射区308的基底部分316之间不存在界面。另选地，角度选择性滤光器可不含此类基体区L，或者在基体区L和透射区308之间可存在界面。在一些实施方案中，基体区设置在交替的透射区308和吸收区312与光输入表面304之间。

在一些实施方案中，表面300为光输入表面，并且表面304可为光输出表面。在此类实施方案中，基体区设置在交替的透射区308和吸收区312与光输出表面之间。

透射区308可由宽度“W_T”限定。除了基体区“L”之外，透射区308通常具有与吸收区312标称相同的高度。在典型的实施方案中，吸收区的高度H_A为至少30微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米或100微米。在一些实施方案中，该高度不大于200微米、190微米、180微米、170微米、160微米或150微米。在一些实施方案中，该高度不大于140微米、130微米、120微米、110微米或100微米。角度选择性滤光器通常包括具有标称相同的高度和宽度的多个透射区。在一些实施方案中，透射区域具有高度“H_T”、其最宽部分处的最大宽度“W_T”和至少1.75的高宽比H_T/W_T。在一些实施方案中，H_T/W_T为至少2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5或5.0。在其它实施方案中，透射区的高宽比为至少6、7、8、9或10。在其它实施方案中，透射区的高宽比为至少15、20、25、30、35、40、45或50。

吸收区312具有由底表面320和顶表面324之间的距离限定的高度“H_A”，此类顶表面和底表面通常平行于光输出表面300和光输入表面304。吸收区312具有最大宽度W_A，并且沿着光输出表面300间隔开间距“P_A”。

在基部(即，相邻于底表面320)处的吸收区的宽度W_A通常与相邻于顶表面324的吸收区的宽度标称相同。然而，当吸收区域在基部处的宽度不同于与顶表面相邻的宽度时，该宽度由最大宽度限定。多个吸收区域的最大宽度可针对感兴趣的区域诸如测量透射率(例如，亮度)的区域进行平均。角度选择性滤光器通常包括具有标称相同的高度和宽度的多个吸收区。在典型的实施方案中，吸收区通常具有不大于10微米、9微米、8微米、7微米、6微米、5微米、4微米、3微米、2微米或1微米的宽度。在一些实施方案中，吸收区通常具有不大于900纳米、800纳米、700纳米、600纳米或500纳米的宽度。在一些实施方案中，吸收区具有至少50纳米、60纳米、70纳米、80纳米、90纳米或100纳米的宽度。

吸收区域可由高宽比限定，即，吸收区域的高度除以吸收区域的最大宽度(H_A/W_A)。在一些实施方案中，吸收区的高宽比为至少1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。在一些实施方案中，选择一个或多个吸收区的高度和宽度，使得一个或多个吸收区具有甚至更高的高宽比。在一些实施方案中，吸收区域的高宽比为至少15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或100。在其它实施方案中，吸收区的高宽比为至少200、300、400或500。高宽比的范围可为高达10,000或更大。在一些实施方案中，高宽比不大于9,000、8,000、7,000、6,000、5,000、4,000、3000、2,000或1,000。

如图11所示，角度选择性滤光器166包括交替的透射区308和吸收区312，以及位于透射区308和吸收区312之间的界面330。界面330与垂直于光输出表面300的线334形成壁角度θ。

较大壁角度θ降低了法向入射或0度的视角处的透射率。优选较小壁角度，使得法向入射下的透射率可尽可能地大。在一些实施方案中，壁角度θ小于10度、9度、8度、7度、6度或5度。在一些实施方案中，壁角度不大于2.5度、2.0度、1.5度、1.0度、0.5度或0.1度。在一些实施方案中，壁角度为零或接近零。当壁角度为零时，吸收区和光输出表面300之间的角度为90度。根据壁角度，透射区域可具有矩形或梯形横截面。

当入射光从位于吸收区域与透射区域之间的界面发生全内反射(TIR)时，透射率(例如，亮度)可增加。根据光线与界面的入射角以及透射区和吸收区的材料的折射率差值，可确定光线是否将发生TIR。

如图11所示，吸收区312之间的透射区308具有由交替的透射区308和吸收区的几何形状限定的界面角θ_I。极面截止视角θP可等于极面截止半视角θ1和极面截止半视角θ2之和，两者中的每一者从光输入表面304的法线测量。在典型的实施方案中，极面截止视角θP是对称的，并且极面截止半视角θ1等于极面半视角θ2。另选地，极面截止视角θP可以是不对称的，并且极面截止半视角θ1不等于极面截止半视角θ2。

交替的透射区和吸收区或总角度选择性滤光器可在0度的视角处表现出增加的相对透射率(例如亮度)。在一些实施方案中，相对透射率(例如亮度)为至少75％、80％、85％或90％。相对透射率(例如，亮度)通常小于100％。在典型的实施方案中，角度选择性滤光器在其它视角处具有显著较低的透射率。例如，在一些实施方案中，在-30度、+30度或-30度和+30度的平均值的视角处的相对透射率(例如亮度)小于50％、45％、40％、35％、30％或25％。在其它实施方案中，在30度、+30度或-30度和+30度的平均值的视角处的相对透射率(例如，亮度)小于25％、20％、15％、10％或5％。在一些实施方案中，在+/-35度、+/-40度、+/-45度、+/-50度、+/-55度、+/-60度、+/-65度、+/-70度、+/-75度或+/-80度的视角处的相对透射率(例如亮度)小于25％、20％、15％、10％或5％，或者小于5％。在一些实施方案中，对于在+35度至+80度、-35度至-80度范围内或这些范围的平均值的视角的平均相对透射率(例如亮度)小于10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％或2％。

在一些具体实施中，吸收区312可通过涂覆微结构化膜的表面而形成。此外，在一些具体实施中，角度选择性滤光器166和/或第二角度选择性滤光器167可包括折射结构。角度选择性滤光器166可在吸收解决方案特有的逐渐转变过程中提高波长分辨率。

在一些具体实施中，光学系统150、光学滤光器158和/或角度选择性滤光器166限定、产生或包括光谱急剧转变。与具有可引起反射或透过期望波长范围之外的适度倾斜谱带边缘的常见反射膜相比，光谱急剧转变提供被阻挡或反射的光的百分比的更突然的变化，以减少或消除光反射或透过期望波长范围之外。在一些具体实施中，这种光谱急剧转变发生在小于或小于约75nm、50nm、40nm、30nm、20nm或10nm处。在一些具体实施中，光谱急剧转变包括或包括约70％、75％、80％、85％、90％、95％或99％的透射率变化。在一些具体实施中，光谱急剧转变发生在小于或小于约75nm、50nm、40nm、30nm、20nm或10nm处，并且包括或包括约70％、75％、80％、85％、90％、95％或99％的透射率变化。

为了在反射谱带的第一边缘处获得根据本公开的谱带边缘锐化，将具有光学重复单元R1的多层叠堆M1与具有光学重复单元R2的多层叠堆M2组合。这两个多层叠堆被设计成在期望波长区内具有一阶反射谱带。可通过以下方式制备在光谱的特定区中具有一阶反射谱带的膜或其它光学主体：选择具有适当折射率的聚合物材料，以及操纵光学重复单元的各个聚合物层中的每个聚合物层的物理厚度，使得光学重复单元的光学厚度出现在期望波长处。通过改变多层膜中的光学重复单元的光学厚度，可获得在光谱的特定范围内的期望反射。多层叠堆M1的光学重复单元R1的光学厚度可单调变化，使得获得期望反射谱带。然而，也可使用包括不同光学重复单元的若干多层叠堆来处理期望反射谱带。

光学重复单元R1的光学厚度可沿着多层叠堆M1的厚度单调增大。多层叠堆M2可包括光学厚度基本上恒定的光学重复单元R2，或者光学重复单元R2的光学厚度可沿着多层叠堆M2的厚度单调减小。如果光学重复单元R2的光学厚度基本上恒定，则其光学厚度应大约等于光学重复单元R1沿着多层叠堆M1的厚度的最小光学厚度。光学重复单元R2的光学厚度可基本上等于光学重复单元R1的最小光学厚度。

在一些具体实施中，光学滤光器158是双折射的，这意指沿着光学滤光器158的三个主要且垂直的方向(x轴、y轴和z轴)中的至少两者行进的光的折射率不相等。此外，在某些具体实施中，沿着三个主要且垂直的方向(x轴、y轴和z轴)行进的光的折射率可能不相等。

在一些具体实施中，光学系统150包括偏振器。此类偏振器可为圆形偏振器、线性偏振器、反射偏振器或本领域技术人员通常已知的任何其它类型的偏振器。偏振器允许某些偏振的光透过，同时阻挡其它光。在一些具体实施中，光学系统150包括延迟器。延迟器用于改变从其中穿过的光的偏振态。通过偏振器的偏振性质和延迟器的偏振改变性质以及像素178相对于写入区198、204和区域220、224、228、232的小尺寸，由光学传感器154感测的光学数据可被细化，从而增加光学系统的信噪比和/或实现特定偏振以最适合光学传感器154的吸收性质。

此外，光学系统可包括多个偏振器。在一些具体实施中，光源可包括偏振器。在一些具体实施中，光学系统可包括第二偏振器。在一些具体实施中，光源包括偏振器，而光学系统150包括另一个偏振器。在一些具体实施中，光源包括的偏振器和/或光学系统150包括的偏振器是波长选择性的。

在一些具体实施中，光源包括的偏振器和/或光学系统150包括的偏振器是线性偏振器。在一些具体实施中，光源包括的偏振器和/或光学系统150包括的偏振器是圆形偏振器。在一些具体实施中，光源包括的偏振器和光学系统150包括的偏振器是线性偏振器，并且偏振器中的每个偏振器平行地布置，或者偏振器的偏振轴平行地或基本上平行地布置。在一些具体实施中，光源包括的偏振器和光学系统150包括的偏振器是线性偏振器，并且偏振器中的每个偏振器彼此正交地布置，或者偏振器的偏振轴彼此正交地或基本上彼此正交地布置。

在一些具体实施中，光源包括的偏振器和光学系统150包括的偏振器是圆形偏振器，并且偏振器中的每个偏振器平行地布置，或者偏振器的偏振轴平行地或基本上平行地布置。在一些具体实施中，光源包括的偏振器和光学系统150包括的偏振器是圆形偏振器，并且偏振器中的每个偏振器彼此正交地布置，或者偏振器的偏振轴彼此正交地或基本上彼此正交地布置。

在一些具体实施中，光源162具有、限定和/或产生光的发射光谱。在一些具体实施中，光源162的发射光谱比区域220、224、228、232、写入区198、204、非写入区200、206和/或辅助写入区199中的一者或多者的透射光谱更宽。在一些具体实施中，光源162包括一个或多个窄发射峰，其可被定义为80nm半峰全宽。

在一些具体实施中，光学系统150包括经由环境光和/或来自如上所述的光源162并穿过光学滤光器158之后到达光学传感器154的光进行的测量。在一些具体实施中，可在不同时间进行多次测量。在一些具体实施中，可进行多次测量，其中光学传感器154相对于光学滤光器158、测量对象170和反射器163中的一者或多者以不同的入射角、距离和/或取向进行设置。在一些具体实施中，可以不同的入射角测量光学滤光器158和/或测量对象170，这可证明是有价值的，因为不同的角度测量可由于所公开的光学路径、光学滤光器158以及第一角度选择性滤光器166和/或第二角度选择性滤光器167之间的角度关系而产生由光学传感器154收集的变化数据。在一些具体实施中，可由光学传感器154在不同时间进行多次测量，而在一些具体实施中，可由光学传感器154和第二光学传感器进行多次测量。

测量对象可以是有生命的或无生命的。在一些具体实施中，测量对象170可以是人、动物、植物、活组织或其他有生命对象。在一些具体实施中，测量对象可以是膜、电子显示器、非活体植物或动物组织或任何其他无生命对象。

在一些具体实施中，光学滤光器158可为弯曲的、球形弯曲的、圆柱形弯曲的、平面的、平坦的，或具有任何其他弯曲形状。类似地，在一些具体实施中，光学传感器154可为弯曲的、球形弯曲的、圆柱形弯曲的、平面的、平坦的，或具有任何其他弯曲形状。在一些具体实施中，光学滤光器158和光学传感器154可具有相同或不同类型的曲率。

项1.一种光学系统，包括：光学传感器；多个感光像素，该多个感光像素设置在该光学传感器上；波长选择性光学滤光器，该波长选择性光学滤光器与该感光像素光学连通，该波长选择性光学滤光器远离该光学传感器设置；区域，该区域设置在该波长选择性光学滤光器中，该区域的透射光谱与该波长选择性光学滤光器的不在该区域中的部分的透射光谱不同；和反射器，该波长选择性光学滤光器和测量对象各自沿着光学路径设置在该反射器和该光学传感器之间。

项2.根据项1所述的光学系统，还包括光源，其中该波长选择性光学滤光器和测量对象各自沿着光学路径设置在该光源和该反射器之间。

项3.根据项1所述的光学系统，其中该波长选择性光学滤光器沿着光学路径设置在该光学传感器和测量对象之间。

项4.根据项1所述的光学系统，其中测量对象沿着光学路径设置在该波长选择性光学滤光器和该光学传感器之间。

项5.根据项1所述的光学系统，其中该反射器是回射器。

项6.一种光学系统，包括：光学传感器；多个感光像素，该多个感光像素设置在该光学传感器上；波长选择性光学滤光器，该波长选择性光学滤光器与该感光像素光学连通，该波长选择性光学滤光器远离该光学传感器设置；第一多个空间变化区域，该第一多个空间变化区域设置在该光学滤光器中；和第二多个空间变化区域，该第二多个空间变化区域设置在该光学滤光器中，该第一多个空间变化区域的区域的透射光谱与该第二多个空间变化区域的区域的透射光谱不同。

项7.根据项6所述的光学系统，还包括光源，其中该波长选择性光学滤光器和测量对象各自沿着光学路径设置在该光源和该光学传感器之间。

项8.根据项6所述的光学系统，其中该波长选择性光学滤光器沿着光学路径设置在该光学传感器和测量对象之间。

项9.根据项6所述的光学系统，其中测量对象沿着光学路径设置在该波长选择性光学滤光器和该光学传感器之间。

项10.根据项6所述的光学系统，其中该光学传感器包括至少一个基准像素。

项11.一种光学系统，包括：光学传感器；多个感光像素，该多个感光像素设置在该光学传感器上；波长选择性光学滤光器，该波长选择性光学滤光器与该感光像素光学连通，该波长选择性光学滤光器远离该光学传感器设置；和区域，该区域设置在该波长选择性光学滤光器中，该区域的透射光谱与该波长选择性光学滤光器的不在该区域中的部分的透射光谱不同。

项12.根据项11所述的光学系统，还包括光源，其中该波长选择性光学滤光器和测量对象各自沿着光学路径设置在该光源和该光学传感器之间。

项13.根据项11所述的光学系统，其中该波长选择性光学滤光器沿着光学路径设置在该光学传感器和测量对象之间。

项14.根据项11所述的光学系统，其中测量对象沿着光学路径设置在该波长选择性光学滤光器和该光学传感器之间。

项15.根据项11所述的光学系统，其中该波长选择性光学滤光器是柔性的。

本公开不应被视为限于上述特定实施例和实施方案，因为详细描述此类实施方案是为了便于说明本公开的各个方面。相反，本公开应被理解为涵盖本公开的所有方面，包括落在由所附权利要求书及其等同物限定的本公开的范围内的各种修改、等同方法和替代装置。

诸如“约”的术语将在本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中理解。如果本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中对“约”应用于表达特征大小、数量和物理特性的量的使用不清楚，则“约”将被理解为是指在指定值的10％以内。给定为约指定值的量可精确地为指定值。例如，如果本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中对其不清楚，则具有约1的值的量是指该量具有介于0.9和1.1之间的值，并且该值可为1。

上述所有引用的参考文献、专利和专利申请以一致的方式全文据此以引用方式并入本文。在并入的参考文献部分与本申请之间存在不一致或矛盾的情况下，应以前述说明中的信息为准。

除非另外指明，否则针对附图中元件的描述应被理解为同样应用于其他附图中的对应的元件。虽然本文已经例示并描述了具体实施方案，但本领域的普通技术人员将会知道，在不脱离本公开范围的情况下，可用多种另选的和/或等同形式的具体实施来代替所示出和所描述的具体实施方案。本申请旨在涵盖本文所讨论的具体实施方案的任何改型或变型。因此，本公开旨在仅受权利要求及其等同形式的限制。