双通道滤波器及采用旋涂蓝色染料制备双通道滤波器的方法技术

本发明专利技术公开了一种双通道滤波器及采用旋涂蓝色染料制备双通道滤波器的方法，双通道滤波器包括：玻璃基底；设置在所述玻璃基底一侧表面上的蓝色染料层；设置在所述蓝色染料层上的粘附层；设置在所述粘附层上的超宽带减反射膜；以及，设置在所述玻璃基底另一侧表面上的双通道滤光片。制备双通道滤波器方法，包括：在玻璃基底采用旋涂法涂制蓝色染料层；釆用真空镀膜法并结合低能离子辅助淀积粘附层；釆用真空镀膜法并结合高能离子辅助淀积超宽带减反射膜和双通道滤光片。该旋涂染料层的玻璃基底及其双通道滤波器在手机拍摄系统、安防电视系统等领域具有广阔的应用前景。

Double channel filter and the method of using a spin coating preparation of blue dye double channel filter

The invention discloses a method for preparing a dual channel filter and double channel filters using spin coating blue dye system, including two channel filter: glass substrate; glass substrate is arranged on the side of the blue dye layer on the surface of the adhesive layer; setting in the blue dye layer; arranged on the adhesive layer. The super broadband antireflection film; and set the double channel filter on the other side of the glass substrate on the surface. Preparation of double channel filter method, including: on a glass substrate by spin coating method for coating blue dye layer; using vacuum coating method combined with ion assisted deposition of adhesive layer; using vacuum coating method combined with high-energy ion assisted deposition of super broadband antireflection film and double channel filter. The glass substrate and double channel filter with spin coating dye layer have broad application prospects in the field of mobile phone shooting system and security TV system.

【技术实现步骤摘要】
双通道滤波器及采用旋涂蓝色染料制备双通道滤波器的方法
本专利技术涉及用于拍摄系统的双通道滤波器，具体涉及一种双通道滤波器及采用旋涂蓝色染料制备双通道滤波器的方法。
技术介绍
现有技术的单通道滤波器一般要求如下光学特性：透射420～650nm的可见光，截止350～400nm的紫外光和700～1100nm的红外光。迄今为止，实现这一特性的唯一办法是依靠光学薄膜，但光学薄膜从干涉原理讲势必存在角度效应，这会造成相同的物体由于进入拍摄系统的入射光角度不同而产生明显的色彩渐变和亮度渐变，为此，必须使用一块吸收型的蓝玻璃或蓝塑料来稳定波长650nm处的透射-截止过渡波长，以消除角度效应引起的波长漂移，从而消除图像色差和亮度不匀。而在安防电视监控等系统中，需要昼夜连续工作的可见-红外拍摄系统，这种监控拍摄系统不仅在银行、金库、博物馆、档案馆、文献库、监狱等部门得到了重要应用，而且在道路交通和居民区等一般场合也得到了广泛应用，因此得到了全社会的青睐。这种系统由于存在可见和红外两个拍摄通道，故为区别单通道滤波器，人们常称可见-红外拍摄系统为双通道滤波器。双通道滤波器仅是在单通道滤波器的红外截止区再构筑一个窄的透射带，以940nm透射带为例，其透射带宽约为40nm，而除940nm透射带外，从700nm直至1200nm的整个传感器响应的红外光区仍被充分截止，这种做法的实质是：“关红外光大门，开940nm小窗”。于是，在日光条件下，由于双通道滤波器隔离了除940nm窄通带外的所有红外光，仍可免受宽波段红外线的干扰而拍摄出清晰的可见光彩色图像；而在夜间条件下，双通道滤波器能透射940nm的红外光，借助于940nm的LED照明补光，获得清晰的红外黑白图像。由于蓝玻璃在红外区具有一定的截止度，故不能用于双通道滤波器，唯剩下蓝塑料的光学特性可作为双通道滤波器的基底使用，但是蓝塑料基底具有明显的缺点：(1)典型蓝塑料基底的厚度仅0.1mm，虽可忽略平板像差，但却带来了双通道滤光片应力造成的基底变形；(2)蓝塑料基底的刚性差，在图像传感器面积较大时应用受到限制；(3)蓝塑料是一种有机材料，而光学薄膜是无机材料，两者很难附着，或者说，滤光片薄膜很难镀到蓝塑料基底上去。为此，工程技术人员一直期待着能找到一种性能优良、价格便宜的其他新材料或新技术来替换现用双通道滤波器的蓝塑料基底。本专利技术提出用旋涂二胺类有机染料的玻璃作为基底来替换现用双通道滤波器的蓝塑料，由于二胺类有机染料价格便宜，加上旋涂法涂制成本低廉，而且能克服上述蓝塑料存在的主要问题，因而受到了市场的青睐。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种双通道滤波器及采用旋涂蓝色染料制备双通道滤波器的方法，以用于安防电视监控系统。由于这种旋涂蓝色颜料(即二胺水蓝染料或二胺哈瓦苏蓝玉染料)的玻璃基底能够使滤波器的透射-截止过渡区的波长漂移减小到接近于零，而且机械、化学性质稳定，因而可以替代现有双通道滤波器中的蓝塑料基底。蓝塑料基底的功效是提供一个不随光线入射角变化的稳定的透射-截止过渡区，该过渡区中透射率为50％的波长约为650nm。因为这个透射-截止过渡区是由蓝塑料基底的特征吸收形成的，所以这个透射率为50％处的波长650nm不会因目标图像的光线入射角变化而产生漂移，因而能使以不同入射角进入监控拍摄镜头的图像获得均匀的彩色和相同的亮度。为了保持蓝塑料滤波器稳定透射-截止过渡区的功效，而又能避免其存在的缺陷，专利技术人提出了以下构思：在玻璃基底一侧用旋涂法涂上一层类似于蓝塑料的有机染料来得到蓝塑料滤波器稳定过渡区的功能，控制玻璃基底的厚度使滤波器仍能忽略其平板像差，借助于玻璃基底的刚性克服滤波器的应变和提高整个滤波器的刚性；为增强有机染料与无机超宽带减反射膜之间的附着力，先在染料层上用真空镀膜法镀上一层粘附层，紧接着在粘附层上镀制超宽带减反射膜；然后在玻璃基底另一侧用真空镀膜法镀制双通道滤光片。基于以上构思，第一步，首先需要寻找在650nm附近产生吸收过渡区而在红外940nm透明的有机染料。由于蓝塑料刚好在650nm产生了吸收过渡区而在红外是透明的，我们知道，色坐标与过渡波长具有对应关系，所以可以用蓝塑料的色坐标或颜色作为参照来寻找新的材料。用这种方法，专利技术人找到了二胺水蓝染料、二胺哈瓦苏蓝玉染料、PR那不勒斯蓝染料、百利金4001绿松石染料等有机染料。其次是这些染料能否涂制成薄膜？本专利技术釆用最简单的旋涂法制备染料薄膜，旋涂法的原理是由高速旋转产生的离心力使染料溶胶由玻璃基底中央向周围扩散而形成一层均匀的染料薄膜。其主要设备为匀胶机，通过控制匀胶时间、转速、滴液量以及所用溶液的浓度、粘度、温度等来控制染料薄膜的厚度。但是决定能否成膜的关键：一是玻璃基底与溶胶之间能否互相表面湿润；二是玻璃基底与凝胶染料薄膜的膨胀系数是否接近，否则极易产生染料薄膜龟裂。实验表明上述染料中以二胺水蓝染料和二胺哈瓦苏蓝玉染料的成膜为更佳。第二步，为了增加有机染料与无机超宽带减反射膜之间的附着力，在染料层上需要镀制一层Al0.6Si0.7O2.3粘附层。粘附层釆用真空蒸发镀膜，为了尽可能地增加附着力，但又不致破坏染料分子的结构，选用低能离子辅助淀积Al0.6Si0.7O2.3粘附层。第三步，在粘附层上镀制超宽带减反射膜。由于本专利技术双通道滤波器的工作波段为可见光通道和940nm通道，因此减反射带宽应为400nm直到950nm，相对于现有技术410～680nm的宽带减反射膜，本专利技术的减反射膜可称为超宽带减反射膜。显然，此种超宽带减反射膜的设计制造是极具挑战性的。第四步，在玻璃基底另一侧表面设计制造双通道滤光片。本专利技术的双通道滤波器能透过400～650nm的可见光和940nm的红外光，为了尽可能地增加信号光的亮度和减少背景光，抑制逆光条件下的鬼影和迷光，获得高对比的优质画面，本专利技术选用光谱带宽尽可能窄、光强度尽可能高的940nmLED灯，然后设计与LED灯光谱带宽完全匹配的940nm透射带。对本专利技术的滤波器，940nm透射带的带宽约为40nm，除940nm透射带外，从700nm直至1200nm的整个图像传感器光谱响应区域均被截止。具体地说，为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案如下：一种双通道滤波器，包括：玻璃基底；设置在所述玻璃基底一侧表面上的蓝色染料层；设置在所述蓝色染料层上的粘附层；设置在所述粘附层上的超宽带减反射膜；以及，设置在所述玻璃基底另一侧表面上的双通道滤光片。以下作为本专利技术的优选技术方案：本专利技术的玻璃基底包括K系列冕玻璃、B270玻璃、Borofloat玻璃或D263T玻璃，玻璃基底任一侧表面上的蓝色染料层可采用二胺水蓝染料或二胺哈瓦苏蓝玉染料，蓝色染料层上的粘附层由氧化铝和氧化硅的混合单层膜组成，粘附层上的超宽带减反射膜由高折射率膜和低折射率膜两种材料交替组成，以及，玻璃基底另一侧表面上的双通道滤光片由玻璃基底向外依次设置的匹配膜系、第一主膜系和第二主膜系组成。所述的蓝色染料层的的厚度为500nm～2000nm；进一步优选，所述的蓝色染料层的的厚度为800nm～1200nm。所述的粘附层为由氧化铝和氧化硅摩尔混合比为3：7构成的Al0.6Si0.7O2.3混合单层膜，即所述的粘附层为Al0.6Si0.7O2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双通道滤波器，其特征在于，包括：玻璃基底；设置在所述玻璃基底一侧表面上的蓝色染料层；设置在所述蓝色染料层上的粘附层；设置在所述粘附层上的超宽带减反射膜；以及，设置在所述玻璃基底另一侧表面上的双通道滤光片。

【技术特征摘要】
1.一种双通道滤波器，其特征在于，包括：玻璃基底；设置在所述玻璃基底一侧表面上的蓝色染料层；设置在所述蓝色染料层上的粘附层；设置在所述粘附层上的超宽带减反射膜；以及，设置在所述玻璃基底另一侧表面上的双通道滤光片。2.根据权利要求1所述的双通道滤波器，其特征在于，所述的粘附层为Al0.6Si0.7O2.3混合单层膜。3.根据权利要求1所述的双通道滤波器，其特征在于，所述的超宽带减反射膜由高折射率膜和低折射率膜交替组成，所述的高折射率膜为Ti3O5膜，所述的低折射率膜为MgF2。4.根据权利要求3所述的双通道滤波器，其特征在于，所述的超宽带减反射膜总层数共为10层，靠近粘附层的第一层为Ti3O5高折射率膜层，第二层为MgF2低折射率膜层，依次交替，厚度依次为5.6，52.6，19.6，33.2，39.5，7.3，79.1，21.5，22.8，108.3，单位为nm。5.根据权利要求1所述的双通道滤波器，其特征在于，所述的双通道滤光片包括：由玻璃基底向外依次设置的匹配膜系、第一主膜系和第二主膜系；所述的匹配膜系和第一主膜系由高折射率膜和低折射率膜交替组成，所述的第二主膜系由高折射率膜、中间折射率膜和低折射率膜组成；所述的高折射率膜为Ti3O5膜，中间折射率膜为HfO2膜，低折射率膜为SiO2膜。6.根据权利要求5所述的双通道滤波器，其特征在于，所述的双通道滤光片的总层数为52层。7.根据权利要求6所述的双通道滤波器，其特征在于，所述的匹配膜系层数为8层，从玻璃基底向外各膜层的厚度依次为：24.9，15.6，51.1，173，42.4，36.1，12.6，96.8,单位为nm，奇数层为高折射率膜Ti3O5，偶数层为低折射率膜SiO2；第一主膜系为12层，从匹配膜系向外各膜层的厚度依次为：86.2，136，78.8...

【专利技术属性】
技术研发人员：李冰霞，吴江波，金波，艾曼灵，顾培夫，刘俊鹏，
申请(专利权)人：杭州科汀光学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33