具有互补角阻挡区域的光学滤光器制造技术

本发明专利技术公开一种示例性光学滤光器，该示例性光学滤光器可包括：角度阻挡层，该角度阻挡层具有相对于法向轴线的第一角光阻挡范围θAL；和邻近角度阻挡层的干涉滤光器，该干涉滤光器具有相对于法向轴线的第二角光阻挡范围θIF。θIF和θAL至少部分地重叠。示例性光学滤光器具有相对于主表面的法向轴线的预定的光透射区，该预定的光透射区包括从0°至最大光透射角度θTmax的角度。示例性光学滤光器具有预定的角光阻挡区θB，即θIF和θAL的并集。示例性光学滤光器可包括干涉滤光器，该干涉滤光器具有入射角相关的反射带和具有吸收带的吸收层。入射角相关的反射带和吸收带可在至少一个入射角处以至少一个波长重叠。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有互补角阻挡区域的光学滤光器
本公开涉及光学滤光器和包括光学滤光器的传感器。本公开还涉及具有互补角阻挡区域的光学滤光器。
技术介绍
光学滤光器可用于多种应用，诸如光学通信系统、光学传感器、成像、科学和工业光学设备以及显示系统。光学滤光器可包括管理入射电磁辐射(包括光)的透射的光学层。光学滤光器可反射或吸收入射光的一部分，并透射入射光的另一部分。光学滤光器内的光学层可在波长选择性、光学透射率、光学透明度、光学雾度和折射率方面有所不同。存在可用于上述应用的各种类型的光学传感器，包括硅光电传感器和CMOS图像传感器。这些传感器具有光谱灵敏度功能，该光谱灵敏度功能横跨可见光和近红外光并在该范围内是不均匀的。由于光学传感器具有宽的光谱灵敏度功能，因而环境光源可产生光学噪声并且干涉传感器的功能。不想要的光可能来自许多环境源，包括太阳、白炽光、LED、OLED等。除引起问题的环境源之外，在包含传感器的光学系统内的光源可能引起问题。例如，脉搏血氧仪是感测血液的充氧或脱氧的装置。这些装置可具有以两个不同波长发射的两个LED和与相应的LED配对的两个不同传感器。在这种情况下，来自第一LED的光可干涉第二传感器，因此防止传感器从错误LED接收光的光学滤光器可减少这种干涉。
技术实现思路
在示例中，本公开描述了包括主表面的示例性光学滤光器。示例性光学滤光器具有相对于主表面的法向轴线的预定的光透射区，该预定的光透射区包括从0°至最大光透射角度θTmax的角度。示例性光学滤光器具有预定的角光阻挡区θB，该角光阻挡区θB包括从90-θTmax至90°的角度。示例性光学滤光器包括角度阻挡层，该角度阻挡层具有相对于该法向轴线的第一角光阻挡范围θAL。示例性光学滤光器包括邻近角度阻挡层的干涉滤光器。干涉滤光器具有相对于法向轴线的第二角光阻挡范围θIF。θB是θIF和θAL的并集。θIF和θAL至少部分地重叠。在示例中，本公开描述了一种示例性光学滤光器，该示例性光学滤光器包括具有入射角相关的反射带的干涉滤光器。示例性光学滤光器包括具有吸收带的吸收层。入射角相关的反射带和吸收带在至少一个入射角处以至少一个波长重叠。本专利技术的一个或多个方面的细节在以下附图和具体实施方式中示出。从说明书和附图以及从权利要求中可显而易见本专利技术的其它特征、目的和优点。附图说明当结合附图阅读时，本专利技术的前述方面和其它方面在下列详细描述中更加明显。图1A和图1B是示出示例性角度阻挡层的角透射的图表。图1C是具有入射角改变的示例性干涉滤光器的带偏移的概念性图示。图2A和图2B是包括凹陷结构的示例性制品的概念性和示意性侧向横截面图。图2C是包括凹陷结构和干涉滤光器的示例性制品的概念性和示意性侧向横截面图。图2D是与仅包括凹陷结构的制品相比，包括凹陷结构和干涉滤光器的厚度减小的制品的概念性和示意性侧向横截面图。图3A、图3B和图3C是示出示例性吸收层的透射光谱的图表。图4A和图4B是包括角度阻挡层、干涉滤光器和吸收层的示例性光学滤光器的示意性和概念性分解横截面图。图4C是包括角度阻挡层并具有偏斜通过区的示例性光学滤光器的示意性和概念性分解横截面图。图4D是包括角度阻挡层和干涉滤光器并具有由延伸的阻挡区限定的偏斜通过区的示例性光学滤光器的示意性和概念性分解横截面图。图5A是由图4A的示例性光学滤光器进行的角透射和阻挡的示意性和概念性图示。图5B是由图5A的示例性光学滤光器进行的角透射和阻挡的示意性和概念性图示。图5C是由示例性光学滤光器进行的角透射和阻挡的示意性和概念性图示。图6A是具有包括干涉滤光器和吸收层的示例性光学滤光器的入射角改变的带偏移的概念性图示。图6B是比较由多层光学膜干涉滤光器、染料滤光器和包括多层光学膜干涉滤光器和染料滤光器的组合的制品进行的光透射和阻挡的照片。图7A是示出图6B的示例性多层光学膜干涉滤光器的透射光谱的图表。图7B是示出图6B的吸收层的透射光谱的图表。图7C是示出包括图7A的干涉滤光器和图7B的吸收层的示例性光学滤光器的透射光谱的图表。图8A是示出示例性多层光学膜干涉滤光器的透射光谱的图表。图8B是示出示例性吸收层的透射光谱的图表。图8C是示出包括图8A的干涉滤光器和图8B的吸收层的示例性光学滤光器的透射光谱的图表。图9是示出包括光学滤光器、源、传感器和反射器的示例性系统的示意性和概念性图。应当理解，本公开的某些图的特征未必按比例绘制，并且图呈现本文所公开的技术的非排他性示例。具体实施方式光学滤光器可用来改变反射光或透射光的光谱。例如，多层光学膜(MOF)可在光学滤光器中使用。MOF可使用多层薄膜技术来制成，并且MOF的波长范围和其它光学性质可以是层的厚度和折射率范围的函数。光学滤光器还可用来控制沿其透射或反射预先确定波长的光的角度。当入射角或视角改变时，例如MOF干涉滤光器的MOF反射带的带边缘的位置的波长变化可导致视觉上可检测的光学伪影。例如，尤其在包括干涉滤光器的光学滤光器的通过区和消光区之间的过渡角度处的微小厚度变化可以是可检测的，从而损坏在阻挡角与透射角之间视觉上均匀的过渡。这种变化可通过组合角度限制元件(例如，结构化表面膜)来减轻。结构化表面(例如，棱镜膜)可实现从通过到阻挡的尖锐过渡，但可能在可处于阻挡区的另一侧上的其它角度下漏光。甚至在高入射角下具有最小量的泄露的棱镜膜也可表现出可见的漏光。此外，具有最小高角度光发射的棱镜膜可能要求将从通过到阻挡的过渡角设计成比特定应用所需的更加远离法向入射。另外，棱镜膜可沿横向于棱镜的轴线的角度最佳地起作用，但沿直交平面不会很好地起作用。当单独使用时，棱镜膜可在某些条件下表现出金属外观。因此，虽然棱镜膜可表现出从通过角到阻挡角的相对尖锐的过渡，但是它们可能不会阻挡涵盖高角度的单个连续区。将光学滤光器中的干涉滤光器和角度限制元件组合可以克服它们相应的限制。例如，干涉滤光器可有效地阻挡角度限制元件可能不会阻挡的高角度下的光透射，而角度限制元件可减轻通过干涉滤光器表现出的带边缘变化。根据本公开的示例性光学滤光器可限制从窄波长源到检测器的光的角范围。在一些示例中，示例性光学滤光器可控制光在预定的波长带内的角强度分布。在一些示例中，示例性光学滤光器可包括干涉滤光器(例如，MOF干涉滤光器)和角度限制元件(例如，角度阻挡层)。角度阻挡层可通过光学现象(例如，吸收)以预定的角度折射光或物理地阻挡光。干涉滤光器和角度阻挡层可具有互补的角度阻挡区域。例如，干涉滤光器可在相对于法线的入射角的第一范围中阻挡光的透射，而角度阻挡层可在相对于法线的入射角的第二范围中阻挡光的透射。干涉滤光器和角度阻挡层中的一者未阻挡的至少一些角度可被干涉滤光器和角度阻挡层中的另一者阻挡。在一些示例中，由干涉滤光器阻挡的至少一个角度也可被角度阻挡层阻挡。在一些示例中，由干涉滤光器阻挡的第一角度范围和由角度阻挡元件阻挡的第二角度范围中的一者或两者可取决于光的波长。以下参考图1A–1C来讨论在根据本公开的示例性光学滤光器中使用的角度阻挡层和干涉滤光器的光学性质。图1A和图1B是示出示例性角度阻挡层的角透射的图表。图1A是示出用于包括3M光学照明膜(明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M,SaintPaul,MN))的示例性角度阻挡层的透本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学滤光器，包括：主表面，其中所述光学滤光器具有相对于所述主表面的法向轴线的预定的光透射区，所述预定的光透射区包括从0°至最大光透射角度θTmax的角度，其中所述光学滤光器具有预定的角光阻挡区θB，所述预定的角光阻挡区θB包括从90‑θTmax至90°的角度；角度阻挡层，所述角度阻挡层具有相对于所述法向轴线的第一角光阻挡范围θAL；和干涉滤光器，所述干涉滤光器邻近所述角度阻挡层，其中所述干涉滤光器具有相对于所述法向轴线的第二角光阻挡范围θIF，其中θB是θIF和θAL的并集，其中θIF和θAL至少部分地重叠。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.18 US 62/409,6801.一种光学滤光器，包括：主表面，其中所述光学滤光器具有相对于所述主表面的法向轴线的预定的光透射区，所述预定的光透射区包括从0°至最大光透射角度θTmax的角度，其中所述光学滤光器具有预定的角光阻挡区θB，所述预定的角光阻挡区θB包括从90-θTmax至90°的角度；角度阻挡层，所述角度阻挡层具有相对于所述法向轴线的第一角光阻挡范围θAL；和干涉滤光器，所述干涉滤光器邻近所述角度阻挡层，其中所述干涉滤光器具有相对于所述法向轴线的第二角光阻挡范围θIF，其中θB是θIF和θAL的并集，其中θIF和θAL至少部分地重叠。2.根据权利要求1所述的光学滤光器，其中θAL中的至少一个角度大于θIF中的一个角度。3.根据权利要求1或2所述的光学滤光器，其中θIF中的至少一个角度大于θAL中的一个角度。4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学滤光器，其中θIF和θAL中的一者或两者是波长相关的。5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学滤光器，其中所述干涉滤光器包括双折射多层光学膜或各向同性膜中的一者或两者。6.根据权利要求1至5中任一项所述的光学滤光器，其中所述角度阻挡层包括多个角度限制特征。7.根据权利要求6所述的光学滤光器，其中所述多个角度限制特征包括棱镜、菲涅耳结构、菲涅耳环、凹陷部、百叶窗、通道或微复制特征中的一者或多者。8.根据权利要求6或7所述的光学滤光器，其中所述多个角度限制特征具有特性尺寸，并且其中θAL与所述特性尺寸具有预定的关系。9.根据权利要求8所述的光学滤光器，其中当所述特性尺寸较小时，θAL较窄。10.根据权利要求6至9中任一项所述的光学滤光器，其中所述角度阻挡层包括转向膜或增亮膜中的一者或两者。11.根据权利要求1至10中任一项所述的光学滤光器，其中所述角度阻挡层具有预定的漏光角透射区。12.根据权利要求1至10中任一项所述的光学滤光器，其中所述干涉滤光器具有包括反射带的特性透射光谱，其中所述反射带具有在入射角度减小时偏移至较短波长的带边缘。13.根据权利要求12所述的光学滤光器，其中所述干涉滤光器的所述反射带包括通过所述角度阻挡层的预定的漏光角透射区透射的波长。14.根据权利要求1至13中任一项所述的光学滤光器，还包括波长选择性吸收体...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·A·惠特利，堵光磊，吉勒·J·伯努瓦，罗尔夫·W·比尔纳特，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US