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TWI734793B - 照射裝置及濾光片的製造方法 - Google Patents

照射裝置及濾光片的製造方法 Download PDF

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TWI734793B
TWI734793B TW106119220A TW106119220A TWI734793B TW I734793 B TWI734793 B TW I734793B TW 106119220 A TW106119220 A TW 106119220A TW 106119220 A TW106119220 A TW 106119220A TW I734793 B TWI734793 B TW I734793B
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迪朱羅 科魯嘉
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賽普勒斯商費爾旁特賽普勒斯有限公司
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Abstract

一濾光片可包括一基板，製成該基板的材料包括一光學透明的基質材料和分散在該基質材料裡有二十面體或十二面體對稱性的奈米光子材料。

Description

照射裝置及濾光片的製造方法
各種實施例係廣泛地有關於濾光片、包括濾光片的照射裝置和濾光片的製造方法。
光的傳播透過複合的介電質系統已經成為近幾年來熱門研究的主題。在複合介電質系統中，準晶體，特別是斐波那契(Fibonacci)類型的準晶體已經吸引了科學家的興趣，因為它們與光交互作用有異常的特徵(Luca Dal Negro,2003)。
藉由與準晶體的交互作用，特別是斐波那契類型的準晶體，可產生具有定義好(well-defined)的偏振狀態和定義好的角動量分布的光。這依序提供因以物質，例如以生物組織，而產生的光束的一定義好的交互作用的機會。
可藉由濾光片得到具有定義好的偏振狀態和定義好的角動量分布的光。
為了充分利用上述的機會，耐用的濾光片需要不隨時間衰減的光學性質。
依據本發明的一個型態，提供了一濾光片。該濾 光片可包括一基板，製成該基板的材料包括一光學透明的基質材料和分散在該基質材料裡的有二十面體或十二面體對稱性的奈米光子材料。
依據本發明的另一個型態，提供了濾光片的製造方法。該方法可包括產生液體混合物，該液體混合物包括基質材料和懸浮在混合物之中的奈米光子材料，將混合物澆鑄至模具裡，使混合物在模具裡凝固，從而形成濾光片，然後從模具裡取出濾光片。
100:照射裝置
102:光源
104:濾光片
106:非偏振光束
108:偏振光束
110:偏振元件
112:基板
116:基質材料
118:奈米光子材料
120:奈米光子粒子
122a、122b、122c:波長
124a、124b:光子的角動量
126:超偏振光
128:中心點
130a、130b、130c:不同波長的螺旋光子
132:膠原纖維
134:膠原分子
G35:間隙35奈米
G67:間隙67奈米
L:長度
在附圖裡，相同的附圖標記在不同的圖裡通常地指相同的部分。附圖未必按比例繪製，而重點通常地放在說明本發明的原理上。在下面描述裡，參考附圖描述本發明的各種實施例，其中：第1圖顯示包括依據本發明的一濾光片之照射裝置的示意圖；第2圖顯示該濾光片的一部分；以及第3圖係一表格顯示二十面體群的能量對稱關係；第4A圖係線性偏振光的示意圖；第4B圖係第4A圖所示線性偏振光的角動量分佈之示意圖；第5圖係超偏振光的示意圖；第6圖顯示超偏振光的光譜；第7圖顯示通過普通黃色濾光片後的線性偏振光之光譜；第8圖顯示第6圖和第7圖的組合光譜；第9圖顯示膠原纖維的部分示意圖； 第10A圖至第10D圖顯示，從測試員的左手(上)和右手(下)皮膚有優良的(第10A圖)、非常好的(第10B圖)、標準的(第10C圖)、非標準的(第10D圖)生物物理皮膚狀態，由光磁成像光譜(OMIS)得到的光譜；第11A圖顯示在線性偏振光照射前，測試員的左手皮膚有標準的生物物理皮膚狀態之光磁成像光譜；第11B圖顯示在線性偏振光照射前，測試員的右手皮膚有標準的生物物理皮膚狀態之光磁成像光譜；第12A圖顯示在以線性偏振光通過普通黃色濾光片照射之後，測試員的左手皮膚有標準的生物物理皮膚狀態之光磁成像光譜；第12B圖顯示在以超偏振光照射後，測試員的右手皮膚有標準的生物物理皮膚狀態之光磁成像光譜；第13A圖顯示在以線性偏振光照射前，測試員的左手皮膚有非標準的生物物理皮膚狀態之光磁成像光譜；第13B圖顯示在以超偏振光照射前，測試員的右手皮膚有非標準的生物物理皮膚狀態之光磁成像光譜；第14A圖顯示在通過普通黃色濾光片以線性偏振光照射後，測試員的左手皮膚有非標準的生物物理皮膚狀態之光磁成像光譜；第14B圖顯示在超偏振光照射後，測試員的右手皮膚有非標準的生物物理皮膚狀態之光磁成像光譜；第15圖顯示濾光片示範製造方法的流程圖；第16圖顯示產生液體混合物之示範性步驟，該液體混合物 包括基質材料和奈米光子材料懸浮在混合物之中；以及第17A圖至第17D圖顯示投射到螢幕上的不同種類的光的光點。
下面詳述參考所示附圖，藉由附圖的方式，本發明的詳細細節和實施例可實現。
詞"示範"在這用來等同於"作為例子或圖例"。任一實施例或設計在這描述成"示範"並非一定解釋成較佳或有利於其他實施例或設計。
第1圖顯示示範照射裝置100的示意圖。該照射裝置100可包括光源102和濾光片104。光源102可配置為發射擴散非偏振光束106，意即光束包括不同能量的光子，其光子偏振狀態不相關。為了將非偏振光束106轉換成偏振光束108，照射裝置100可更包括偏振元件110，其位於光源102和濾光片104之間。偏振元件110被配置來讓特定偏振的光波通過和阻擋其它偏振的光波。以這種方式，通過偏振元件110的光有定義好的偏振(well-defined polarization)。
在示範的照射裝置裡，偏振元件110可被配置成線性偏振元件110，意即偏振元件將入射光束106轉換成線性偏振光束108。這在第1圖裡示意地指出。
線性偏振元件110可配置成吸收偏振器或光束分裂偏振器。在吸收偏振器中，具有不需要的偏振狀態之光波被偏振器吸收。光束分裂偏振器被配置來分裂入射光束成為有不同偏振狀態的兩光束。
與吸收偏振器不同，光束分裂偏振器不需要去消散有不需要的偏振狀態之光束的能量，因此能夠處理有高強度的光束。
光束分裂成兩束有不同偏振狀態的光束，可藉由反射實現。當光從兩個透明材料之間的介面在一角度反射時，對在入射平面偏振的光和與其垂直而偏振的光，該反射率是不同的。在一特定的入射角，整個反射光偏振在與入射的平面垂直之平面。這入射角為習知的布魯斯特角(Brewster’s angle)。基於這偏振方案的偏振器被稱為布魯斯特偏振器。
在示範實施例裡，線性偏振元件110可被配置成布魯斯特偏振器。以這種方式，可藉由簡單的設定提供線性偏振光束，且如上述，由於沒有光能必須在偏振元件110裡消散，所以線性偏振元件110能處理大的光線強度。
濾光片104的一部分示意地顯示在第2圖。濾光片104可包括基板112，組成該基板的材料包括一光學透明的基質材料116、和分散在基質材料116中具有二十面體或十二面體對稱性的奈米光子材料118。
奈米光子材料118可包括奈米光子粒子120，分散在基質材料116裡。奈米光子材料118可包括富勒烯分子如碳60或具有二十面體/十二面體對稱性的高碳富勒烯(higher fullerenes)。
奈米光子材料118被分散在基質材料116裡，意味著在內文裡至少一些奈米光子粒子120嵌入在基質材料116裡，意即它們整個地被基質材料116包圍。在示範濾光片104 裡，大部分的奈米光子粒子120或甚至全部的奈米光子粒子嵌入在基質材料116裡。在示範濾光片104裡，奈米光子材料118齊次地分布遍及在基質材料116裡。
由於奈米光子材料118分散在基質材料116裡，因此它受到高度有效地保護而免受外部影響。從而防止濾光片104的奈米光子含量隨時間改變，其將不可避免地改變濾光片104的光學特性。以這種方式，提供了堅固的濾光片104有可靠的光學特性。
在基板112裡的奈米光子材料118之質量分率(mass fraction)範圍從大約1．10-3至0.3。在示範實施例裡，在基板112裡的奈米光子材料118之質量分率大約為1.75．10-3。
基質材料116在可見光和/或紅外光波長範圍裡可為光學透明的。
基質材料可包括玻璃和塑膠的至少之一。塑膠可為熱塑性塑料。在示範的濾光片104裡，基質材料116可包括或可完全地由聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA；poly(methyl methacrylate))製成。聚甲基丙烯酸甲酯為堅固且輕的材料。密度為1.17克/立方公分至1.20克/立方公分，小於玻璃的密度一半。另外，聚甲基丙烯酸甲酯對光有達90%的高透射率，其對於作為濾光片的基質材料116特別有關聯的。
現在轉到濾光片104的工作原理。如前面提到，奈米光子材料118可包括富勒烯(fullerence)，例如碳60(C60)。碳60由60個碳原子以12個五邊形和20個六邊形組成。
碳60有兩個鍵長。第一個鍵長沿著兩個六邊形的 邊緣，而第二個鍵長在六邊形和五邊形之間的邊緣，第一鍵長較長於第二鍵長。
碳60是展現了古典和量子力學特性的分子(參照文獻：Markus Arndt et al,Wave-particle duality,Science,Vol.401,pp.680-682,1999)。碳60直徑約1奈米。碳60分子以固體狀態旋轉，例如，在晶體或薄膜裡，每秒大約3．1010次，而在溶液裡，每秒大約1.8．1010次。碳60分子的旋轉是異向性(在所有方向)。碳60團為斐波那契型態的分子晶體(準晶體)。
準晶體為非週期性結構，其結構按照簡單確定性的規則建造。斐波那契準晶體為確定性非週期性結構，其根據斐波那契生產方案藉由堆疊兩種不同化合物A和B而形成；其中，斐波那契生產方案為：Sj+1={Sj-1,Sj}對於j
Figure 106119220-A0305-02-0009-1
1，其中S0={B}和S1={A}。低階數列為S2={BA},S3={ABA}，S4={BAABA}等。
除了它的空間結構係根據斐波那契方案建構，碳60也有遵循斐波那契方案的能量本徵態。在第3圖的乘法表描述了碳60的能量本徵態與對應的對稱元素。碳60關鍵特性的其中之一為基於能量本徵態T1g，T2g，T1u和T2u與對稱元素C5，C5 2，S10，和S10 3一致為黃金比例。
在數學上，如果它們的比例相同於它們總和與兩數之中較大者之比例，則兩個數呈黃金比例Φ。Φ可以用數學表示成
Figure 106119220-A0305-02-0009-4
。
藉由碳60的上述本徵態之共振發射，入射線性偏振光轉換成超偏振光。更特別地，超偏振光可被產生成碳60的能量本徵態T1g，T2g，T1u和T2u之共振發射。具有對稱性的C5， C5 2，S10，和S10 3(第3圖)的那些能量狀態之光子，不被排列在線性平面，但成為具有遵循斐波那契法則(“向日葵”，sunflower)之角度的彎曲度。
線性地偏振光和超偏振光之間的差異將隨後地參考第4A圖、第4B圖和第5圖解釋。
第4A圖示意地顯示三個不同波長122a、122b、122c的線性偏振光之性質，其波長排列成平行於傳播方向的筆直相鄰平面。光子按照波長排列，然而，並非基於它們的角動量(左和右)排列。這是示意地顯示在第4B圖。在第4B圖裡，附圖標記124a和124b代表不同角動量的光子。從第4B圖中可以清楚地看見，光子的角動量是整個地擴散在線性偏振光裡。
第5圖示意地顯示超偏振光126的性質。在第5圖裡，許多不同波長的光子發源於中心點128，且藉由波長和角動量沿著各別的螺旋排列。
具有不同角動量的光子的螺旋圖案，相似於向日葵種子圖案。向日葵種子排列呈螺旋，一組螺旋為左旋，而一組螺旋為右旋。右旋螺旋數和左旋螺旋數是斐波那契級數。關於準晶體，斐波那契生產方案係如上述所定義。這生產方案源於基本的斐波那契級數，其斐波那契級數給定為：0,1,1,2,3,5,8,13,21,34,55...。在斐波那契級數裡的下個數字，可藉由級數裡前面各別的兩個數字相加來計算。在斐波那契級數裡，數字與前一數字的比接近地給定的黃金比例Φ。
第5圖裡顯示在超偏振光下，左旋螺旋數和右旋螺旋數與角動量相關聯，也由斐波那契級數決定。更特別地，在 第5圖裡，可以找到21個左旋螺旋數和34個右旋螺旋數，其兩數字皆在斐波那契級數裡。超偏振光也因此被稱為“黃金光”。
此外，如在第5圖也可清楚地看見，在不同波長的每一螺旋光子130a、130b、130c，在相鄰的平行平面裡被線性偏振。
有上述特徵的超偏振光是透過偏振元件110所產生的線光偏振光108與出現在濾光片104的奈米光子材料118的交互作用而產生。更特別地，超偏振光係透過與出現在濾光片104中的具有二十面體對稱性像是碳60之奈米光子材料118或具有十二面體對稱性之奈米光子材料的交互作用而產生。
在第6圖裡描繪通過濾光片104後的光譜，即超偏振光的光譜。第7圖裡顯示通過比較普通黃色濾光片後的線性偏振光光譜。兩個光譜在第8圖相同的圖裡描繪。在第8圖裡，標號131a表示超偏振光的光譜，且標號131b表示通過比較普通黃色濾光片的線性偏振光光譜。
在第6圖至第8圖所描繪的強度分布，其波長範圍從大約200奈米到大約1100奈米，意即從紫外光到近紅外光。
如第6圖至第8圖所示，濾光片104抑制約400奈米之下的波長，且在藍光波長範圍內有低透射率。濾光片104的最大透射率是大約在740奈米，由於與藍光和紫外光相比有較高穿透深度，這有利於有效刺激生物組織。
如第7圖和第8圖所示，比較普通黃色濾光片抑制約475奈米之下的波長(紫外光和藍光)。比較普通黃色濾光片最大透射率是大約在720奈米，接近濾光片104最大透射率的波長。
即使根據本發明的濾光片104和比較普通黃色濾光片在相似的波長有其最大透光度，如第8圖可以清楚看到，根據本發明的濾光片104，在紅光和紅外光波長裡有更高完整的透射率，範圍從660奈米至1100奈米。
然而由這個原因，根據本發明的濾光片104比起比較普通的黃色濾光片更能有效刺激生物組織。考慮到生物組織的刺激，根據本發明的濾光片104之一更重要優點，係起源於產生超偏振光的能力，超偏振光與生物組織、特別是與膠原的交互作用，與線性偏振光相比，主要是量子力學的性質。
膠原是細胞外蛋白質，且佔人體皮膚大約30%。膠原和水佔人體皮膚大約60%至65%，為人體皮膚主要組成。因此人體皮膚的生物物理之狀態主要由水和膠原的交互作用決定。
第9圖顯示部分膠原纖維132的示意圖，包括複數膠原分子134，顯示成箭頭。如第9圖所示，膠原分子排列成複數列R1至R6。單獨膠原分子的長度L大約是300奈米。緊鄰之列中的相鄰的膠原分子134被67奈米的間隙G67置換。在同一列中的相鄰的膠原分子134被35奈米的間隙G35置換。
膠原的生物物理狀態由胜肽平面(peptide plane)的振盪狀態決定。一胜肽平面的振盪由相鄰的兩胜肽平面振盪決定。相鄰平面的振盪頻率的比例給定為黃金比例Φ。因此，膠原的胜肽平面之振盪行為可受到根據斐波那契定律基於光子的角動量而被排列之光子的影響，例如受到超偏振光的影響。
在細胞外空間的膠原透過整合素(Integrin)和細胞 骨架蛋白質(Cytoskeleton protein)與細胞核連接，而因此與去氧核糖核酸(DNA)連接。因此，在細胞外空間裡，膠原的介質藉由超偏振光存在影響細胞核的機會。
超偏振光對人體皮膚狀態的影響已經用30名測試人員研究。在測試人員的皮膚暴露在超偏振光前，測試人員的左手和右手之皮膚狀態藉由光磁成像光譜(OMIS)描繪特徵。然後，在測試人員的皮膚暴露在超偏振光和線性偏振光後，做為比較的例子，經過10分鐘，皮膚再次藉由光磁成像光譜描繪特徵，用來研究線性偏振光和超偏振光在皮膚上的各別影響。
光磁成像光譜為診斷技術，基於樣本材料間有價電子的電磁輻射之交互作用，能夠檢查樣本材料的電子性質。以這種方式，可以得到樣本材料(不成對/成對電子)的順磁性和反磁性。
以下將簡短地討論光磁成像光譜的物理背景。更多關於光磁成像光譜的細節可見於以下文獻：D.Koruga等人，“Epidermal Layers Characterisation by Opto-Magnetic Spectroscopy Based on Digital Image of Skin”,Acta Physica Polonica A,Vol.121,No.3,p.606-610(2012)、或D.Koruga等人，“Water Hydrogen Bonds Study by Opto-Magnetic Fingerprint”,Acta Physica Polonica A,Vol.117,No.5,p.777-781(2010)、或L.Matija，“Nanophysical approach to diagnosis of epithelial tissues using Opto-magnetic imaging spectroscopy”,p.156-186 in“Nanomedicine”,Eds.Alexander Seifalian,Achala del Mel and Deepak M.Kalaskar,ONE CENTRAL PRESS,Manchester,UK(2015)、或P.-O.Milena等人，“Opto-Magnetic Method for Epstein-Barr Virus and Cytomegalovirus Detection in Blood Plasma Samples”Acta Physica Polonica A,Vol.117,No.5,p.782-785(2010)。
光跟電磁波一樣有彼此垂直的電波和磁波。藉由偏振光，磁波和電波可以被分開。偏振的一個特別型態發生在光以布魯斯特角入射，前面已經有討論過。這個角度是存在於照射樣本中材料的特徵。
由於電分量可被選擇地檢測，所以磁分量可藉由從反射白光的強度扣除反射偏振光(電分量)的強度來確定。從此得到的磁分量可得到分析樣本之磁的特性。
藉由光磁成像光譜得到的典型光譜，包括複數個正峰和負峰，負峰代表樣本材料的反磁性，而正峰代表樣本材料的正磁性。
藉由光磁成像光譜得到的30名測試人員左手和右手皮膚特徵測量之結果，顯示在第10A圖至第10D圖。在這些圖裡，橫坐標對應於以奈米測量的波長差，而縱坐標對應於以任意單位(a.u.)的強度。在這些圖的上面的圖，顯示各別的左手之結果，而下面的圖顯示各別的右手之結果。
第10A圖顯示測試人員的結果，其皮膚特徵有“優良的”生物物理皮膚狀態，因為在圖裡看見明顯的峰，雙手的圖是相似。4名測試人員的生物物理皮膚狀態已經被分類成“優良的”。
第10B圖顯示測試人員的結果，其皮膚特徵有“非 常好的”生物物理皮膚狀態，因為在圖裡仍看見明顯的峰，雙手的圖是相似。16名測試人員的生物物理皮膚狀態已經被分類成“非常好的”。
第10C圖顯示測試人員的結果，其皮膚特徵有“標準的”生物物理皮膚狀態。如同第10C圖中可見，比起在第10A圖和第10B圖之優良和非常好的狀態，峰相較不明顯。此外，在各別測試人員的雙手的光譜之間有明顯差別。8名測試人員的生物物理皮膚狀態已經被分類成“標準的”。
第10D圖顯示測試人員的結果，其皮膚特徵有“非標準的”生物物理皮膚狀態。如同第10D圖中可見，比起在第10A圖和第10B圖之優良和非常好的狀態，峰相較不明顯。此外，在光譜之間有明顯差別。2名測試人員的生物物理皮膚狀態已經被分類成“非標準的”。
由於從測試人員得到的光譜有優良和非常好的生物物理皮膚狀態，並不適合比較線性偏振光和超偏振光之間的由照射之可達到的效果。由於生物物理皮膚狀態幾乎不能改善，之後將僅詳細討論關於測試人員之標準和非標準的生物物理皮膚狀態。
第11A圖和第11B圖顯示光磁成像光譜，表示在照射前有標準的生物物理皮膚狀態測試人員，各別的左手和右手生物物理皮膚狀態。第12A圖和第12B圖顯示光磁成像光譜，表示在各別地照射線性偏振光和超偏振光後，有著標準的生物物理皮膚狀態的測試人員各別的左手和右手生物物理皮膚狀態。第12A圖顯示照射線性偏振光後的左手皮膚之光磁成像光 譜。第12B圖顯示照射超偏振光後的右手皮膚之光磁成像光譜。
線性偏振光的影響，在有標準的生物物理皮膚狀態的測試人員之生物物理皮膚狀態，可從第11A圖和第12A圖比較中扣除。
如這些圖所示，在照射前和後，峰的波長差(WLD)相似。這表示在個別測試員的皮膚裡，膠原和水膠原複合物皆為穩定的。
關於有波長差103奈米至110奈米的峰，形狀和強度(從大約-4.3任意單位至-9.15任意單位)有變化，表示正常的膠原間隙為35奈米。
在波長差110奈米至120奈米之間，形狀和強度(從6.25任意單位至10.94任意單位和從21.6任意單位至23.56任意單位)有輕微改變。峰從121.4奈米至119.1奈米也有輕微移動，表示膠原水複合物為穩定的。
在波長差120奈米至130奈米之間，峰的強度改變從-21.75任意單位至-19.6任意單位。這表示膠原間隙為67奈米的動態是不滿意的。
超偏振光的影響，在有標準的生物物理皮膚狀態的測試人員之生物物理皮膚狀態，可從第11B圖和第12B圖比較中看見。
如這些圖所示，在照射前和後，峰的波長差(WLD)相似。這表示在個別測試員的皮膚裡，膠原和水膠原複合物皆為穩定的。
關於有波長差103奈米至110奈米的峰，形狀和強 度(從大約-11.0任意單位至-20.25任意單位)有巨大變化，表示有非常好動態的膠原間隙在35奈米。
在波長差110奈米至120奈米之間，各別的峰形狀和強度沒有改變。峰的波長也沒有改變，這表示膠原水複合物非常穩定。
在波長差120奈米至130奈米之間，峰強度改變從-21.4任意單位至-25.6任意單位。這表示膠原間隙為67奈米的動態是足夠好的。
第13A圖和第13B圖顯示光磁成像光譜，表示在照射前有非標準的生物物理皮膚狀態測試人員，各別的左手和右手生物物理皮膚狀態。第14A圖和第14B圖顯示光磁成像光譜，表示在照射後有非標準的生物物理皮膚狀態測試人員，各別的左手和右手生物物理皮膚狀態，其中第14A圖顯示光磁成像光譜，在照射線性偏振光後的左手皮膚，而第14B圖顯示光磁成像光譜，在照射超偏振光後的右手手臂。
線性偏振光的影響，在有非標準的生物物理皮膚狀態的測試人員之生物物理皮膚狀態，可從第13A圖和第14A圖看見。
如這些圖所示，在照射前和照射後，峰的波長差(WLD)相似。這表示在個別測試員的皮膚裡，膠原和水膠原複合物皆為不滿意的。
關於有波長差103奈米至110奈米的峰，形狀和強度(從大約-8.2任意單位至-15任意單位)有變化，然而，從104奈米至112奈米有8奈米大的波長差改變，這表示膠原間隙為35 奈米的動態是不滿意的。
在波長差110奈米至120奈米之間，形狀和強度(從20.00任意單位至27.15任意單位)有重大改變。
另外，在波長差約130奈米升起一新的峰。此外，負峰從124.00奈米移動至136.20奈米，從-19.4任意單位至-31.5任意單位有巨大強度差異。這表示膠原水複合物的不穩定。再者，波長差擴大了範圍，其表示膠原間隙為67奈米的動態是不滿意的。
超偏振光的影響，在有非標準的生物物理皮膚狀態的測試人員之生物物理皮膚狀態，可從第13B圖和第14B圖比較中看見。
如這些圖所示，在照射前和後，峰的波長差(WLD)在10奈米處有巨大移動。這表示在個別測試員的皮膚裡，膠原和水膠原複合物皆為不穩定的。
關於有波長差103奈米至110奈米的峰，光譜有顯著的改變導致有明顯的正峰和負峰。這意思為藉由用超偏振光照射的皮膚可建立一非常好的35奈米膠原間隙之動態。
在波長差110奈米至120奈米之間，有10奈米的巨大波長差偏移，且峰的強度和形狀改變。這表示膠原水複合物的不穩定。另外，二右偏峰的波長差範圍從123奈米移動至132奈米和從132奈米移動到142奈米，其表示膠原間隙為67奈米的動態是不滿意的。
這些測量顯示藉由照射人之皮膚，其皮膚有標準的生物物理皮膚狀態或非標準的生物物理皮膚狀態，特別是在 低波長差範圍下，用超偏振光照射皮膚達到更好的結果。
現在，藉由濾光片104將線性偏振光轉換成超偏振光的效率約為62%。較高轉換效率被預期改善上述的結果。
接著，將討論根據本發明濾光片104的製造方法。
一示範性方法顯示在第15圖的示範流程圖裡。方法200可包括：產生液體混合物，液體混合物可包括基質材料和懸浮在混合物中具二十面體或十二面體對稱性的奈米光子材料(202)，將液體混合物澆注至模具中(204)，在模具中固化混合物，以形成濾光片(206)，以及從模具中取出濾光片(208)。
一示範流程圖產生液體混合物，包括基質材料和分散在混合物裡的奈米光子材料(202)顯示在第16圖。產生液體混合物可包括：提供包括基質材料(202-1)的第一液體預混合物，混合第一預混合物經過第一段時間(202-2)，將溶解於溶劑中的混合奈米光子材料，混合到第一預混合物，以形成第二預混合物(202-3)，以及混合第二預混合物經過第二段時間，以蒸發溶劑而形成液體混合物，該液體混合物包括基質材料和懸浮在混合物裡的奈米光子材料(202-4)。
奈米光子材料有二十面體或十二面體對稱性且可包括碳60。基質材料可包括聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)。
第一預混合物可包括聚(甲基丙烯酸甲酯)和甲基 丙烯酸甲酯。在第一預混合物裡，聚甲基丙烯酸甲酯的重量分率範圍可從0.7至0.9。在第一預混合物裡，甲基丙烯酸甲酯的重量分率範圍可從0.1至0.3。
第一段時間可大約是24小時。第二段時間可大約是96小時。第二預混合物的混合可執行在增強溫度下，例如60℃至75℃來支持溶劑的蒸發，例如甲苯。
在模具裡固化混合物可包括加熱在模具裡的混合物從第一溫度，例如25℃，達到第二溫度，例如90℃，然後在既定的時間內冷卻混合物至第三溫度，例如25℃。既定的時間可為120小時至140小時。藉由選擇如此長的一段時間，以此形成的濾光片能有效地防止產生裂痕。
以這種方式，可製造板狀坯料，有示範性尺寸約1200x 1100x 2.5立方毫米。從如此的坯料，濾光片可切出示範性的直徑50毫米。
在第17A圖至第17D圖裡，不同種類的光投射在螢幕上。
在第17A圖裡，藉由環境擴散光照明螢幕。
在第17B圖裡，藉由線性偏振光束照明螢幕。如第17B圖顯示，因於光束的偏振含量，投射光點有白色核心區域。由於不完全偏振，核心區域被紅色環包圍，表示部分地偏振紅位移接近紅外光。
在第17C圖裡，藉由線性偏振光通過普通黃色濾光片後的光束照明螢幕。如這圖所示，因於光束的線性偏振含量，投射光點有白色核心區域。由於濾光片中的雜質，核心區 域被部分偏振光的黃色和紅色環包圍。
在第17D圖裡，藉由超偏振光通過根據本發明的濾光片後之光束照明螢幕。在這沒有明顯的內部白色核心區域是可見的，因為線性偏振光已經轉換成超偏振光。這顯示紅色和黃色光點在螢幕上。
在下文裡，將說明本發明的各個形態。
實施例1為一濾光片。該濾光片可包括由材料所製成基板，其材料包括一光學透明的基質材料和分散在基質材料裡有二十面體或十二面體對稱性的奈米光子材料。
在實施例2裡，實施例1的主要物可選擇性地包括奈米光子材料，其奈米光子材料包括富勒烯分子。
在實施例3裡，實施例2的主要物可選擇性地包括奈米光子材料，其奈米光子材料包括碳60富勒烯分子。
在實施例4裡，實施例1至實施例3的任一主要物可選擇性地包括基質材料，其基質材料在可見光和/或紅外光頻率範圍內是光學透明的。
在實施例5裡，實施例1至實施例4的任一主要物可選擇性地包括基質材料，其基質材料可包括玻璃或塑膠的至少其中之一。
在實施例6裡，實施例5的主要物可選擇性地包括塑膠為熱塑性塑料。
在實施例7裡，實施例6的主要物可選擇性地包括熱塑性塑料為聚(甲基丙烯酸甲酯)。
在實施例8裡，實施例1至實施例7的任一主要物， 可選擇性地包括在基板中的奈米光子材料之質量分率範圍從大約1．10-3至0.3。
在實施例9裡，實施例8的主要物可選擇性地包括奈米光子材料之質量分率為大約為1.75．10-3。
實施例10為一照射裝置。該照射裝置可包括一光源，以及實施例1至實施例9的任一濾光片。
在實施例11裡，實施例10的主要物可選擇性地更包括偏振元件，其偏振元件位於光源和濾光片之間。
在實施例12裡，實施例11的主要物可選擇性地包括偏振元件被配置成線性偏振元件。
在實施例13裡，實施例12的主要物可選擇性地包括線性偏振元件可被配置成布魯斯特偏振器。
實施例14為實施例1至實施例9的任一濾光片的製造方法，該方法可包括：產生液體混合物，液體混合物可包括基質材料和懸浮在混合物裡有二十面體或十二面體對稱性的奈米光子材料，將液體混合物澆注至模具中，在模具中固化混合物，以形成濾光片，以及從模具中取出濾光片。
在實施例15裡，實施例14的主要物可選擇性地包括產生液體混合物可包括：提供包括基質材料的第一液體預混合物，混合第一預混合物經過第一段時間，將溶解溶劑中的混合奈米光子材料，混合到第一預混合物，以形成第二預混合物，以及混合第二預混合物經過第二段時間，以蒸發溶劑而形成液體混合物，液體混合物包括基質材料和懸浮在混合物裡的奈米光子材料。
在實施例16裡，任一實施例14或實施例15的主要物可選擇性地包括第二預混合物的混合，係在高於室溫的溫度下執行。
在實施例17裡，任一實施例14至實施例16的主要物可選擇性地包括奈米光子材料，其奈米光子材料包括碳60和/或高碳富勒烯和/或其他有二十面體或十二面體對稱性材料。
在實施例18裡，任一實施例14至實施例17的主要物可選擇性地包括基質材料，其基質材料包括聚(甲基丙烯酸甲酯)。
在實施例19裡，實施例18的主要物可選擇性地包括第一預混合物，其第一預混合物包括聚(甲基丙烯酸甲酯)和甲基丙烯酸甲酯。
在實施例20裡，實施例19的主要物可選擇性地包括在第一預混合物裡，聚甲基丙烯酸甲酯的重量分率範圍為0.7至0.9。
在實施例21裡，任一實施例19或實施例20的主要物可選擇性地包括在第一預混合物裡，甲基丙烯酸甲酯的重量分率範圍為0.1至0.3。
在實施例22裡，任一實施例14至實施例21的主要物可選擇性地包括固化在模具裡的混合物，包括加熱在模具裡的混合物從第一溫度至第二溫度，以及，然後冷卻混合物從第二溫度至第三溫度。
雖然本發明已經特別地展示和描述相關的實施例，但在本領域技術人員應了解，在不背離本發明的精神和範 圍，如同定義在所附的申請專利範圍情況下，可在形式和細節上改變。本發明的範圍在此指所附的申請專利範圍和所有變化，因此其包含落入申請專利範圍之等同的含義和範圍。
100:照射裝置
102:光源
104:濾光片
106:非偏振光束
108:偏振光束
110:偏振元件
126:超偏振光

Claims (14)

  1. 一種照射裝置，包括：一光源，一濾光片，包括由一材料所製成的一基板，該材料包括一光學透明的基質材料和分散在該基質材料中具有二十面體或十二面體對稱性的奈米光子材料，其中，該奈米光子材料包括富勒烯分子，以及一布魯斯特偏振器，位於該光源和該濾光片之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之照射裝置，其中，該奈米光子材料包括碳60富勒烯分子。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之照射裝置，其中，該基質材料在可見光和/或紅外光頻率範圍內是光學透明的。
  4. 如申請專利範圍第第1項或第2項所述之照射裝置，其中，該基質材料包括玻璃或塑膠的至少其中之一。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之照射裝置，其中，該塑膠為一熱塑性塑料。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之照射裝置，其中，該熱塑性塑料為聚(甲基丙烯酸甲酯)。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之照射裝置，其中，在該基板中的該奈米光子材料之質量分率範圍為1．10-3至0.3。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之照射裝置，其中，該奈米光子材料之質量分率為1.75．10-3。
  9. 一種製造一濾光片的方法，其中該濾光片包括由一材料所製成的一基板，該材料包括一光學透明的基質材料和分散在該基質材料中具有二十面體或十二面體對稱性的奈米光子材料，其中，該奈米光子材料包括富勒烯分子，該方法包括：產生一液體混合物，該液體混合物包括該基質材料和懸浮在該混合物中具有二十面體或十二面體對稱性之該奈米光子材料；將該液體混合物澆注至一模具中；在該模具中固化該混合物，以形成該濾光片；以及從該模具中取出該濾光片；其中產生該液體混合物包括：提供包含該基質材料的一第一液體預混合物；混合該第一預混合物經過一第一段時間；將溶解於一溶劑中的混合奈米光子材料，混合到該第一預混合物，以形成一第二預混合物；以及混合該第二預混合物經過一第二段時間，以蒸發該溶劑而形成該液體混合物，該液體混合物包括該基質材料和懸浮在混合物裡的該奈米光子材料；其中該基質材料包括聚(甲基丙烯酸甲酯)，且該第一預混合物包括聚(甲基丙烯酸甲酯)和甲基丙烯酸甲酯。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中，該第二預混合物的混合，係在高於室溫的溫度下執行。
  11. 如申請專利範圍第9項或第10項所述之方法，其中， 該奈米光子材料包括碳60和/或高碳富勒烯和/或其他有二十面體或十二面體對稱性的材料。
  12. 如申請專利範圍第9項或第10項所述之方法，其中，在該第一預混合物裡，該聚甲基丙烯酸甲酯的重量分率範圍為0.7至0.9。
  13. 如申請專利範圍第9項或第10項所述之方法，其中，在該第一預混合物裡，該甲基丙烯酸甲酯的重量分率範圍為0.1至0.3。
  14. 如申請專利範圍第9項或第10項所述之方法，其中，在該模具中固化該混合物，包括加熱該模具中的該混合物從一第一溫度至一第二溫度；以及，然後，冷卻該混合物從該第二溫度至一第三溫度。
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