一种近红外窄带滤光片及红外成像系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种近红外窄带滤光片及红外成像系统，其中近红外窄带滤光片包括：基板，设置在所述基板一侧的IR膜系；所述IR膜系包括交替镀制的第一高折射率膜层和第一低折射率膜层，所述IR膜系的最外层均为第一低折射率膜层；在800～1200nm的波长范围内，所述IR膜系具有一个通带波段、两个过渡波段和两个截止波段，所述通带波段位于两个所述两个截止波段之间，所述过渡波段位于所述通带波段与所述截止波段之间；所述通带波段具有中心波长，且在入射角从0°改变至30°的范围内，所述通带波段的中心波长漂移幅度介于7nm～13nm之间。在保证高透过率的前提下，降低窄带滤光片通带中心波长随角度漂移量，提高成像质量。

A Near Infrared Narrow Band Filter and Infrared Imaging System

The utility model relates to a near infrared narrowband filter and an infrared imaging system, in which the near infrared narrowband filter comprises a substrate and an IR film system arranged on one side of the substrate; the IR film system comprises an alternately plated first high refractive index film layer and a first low refractive index film layer, the outermost layer of which is the first low refractive index film layer; and the infrared film system is in the wavelength range of 800 to 1200 nm. The IR film system has one passband band, two transition bands and two cut-off bands, the passband band is between the two cut-off bands, the transition band is between the passband band and the cut-off band, the passband band has a central wavelength, and the central wavelength drift amplitude of the passband band is within the range of the incident angle changing from 0 degrees to 30 degrees. The degree ranges from 7 to 13 nm. On the premise of ensuring high transmittance, the center wavelength of narrowband filter passband drift with angle is reduced, and the imaging quality is improved.

【技术实现步骤摘要】
一种近红外窄带滤光片及红外成像系统
本技术涉及一种滤光片及红外成像系统，尤其涉及一种近红外窄带滤光片及红外成像系统。
技术介绍
随着科技的发展，在智能手机、车载激光雷达、安防门禁、智能家居、虚拟现实/增强现实/混合现实、3D体感游戏、3D摄像与显示等终端中逐步嵌入了人脸设备、手势识别等功能。在人脸识别、手势识别时需要用到近红外窄带滤光片，其能起到增透铜带中近红外光线，截止环境中可见光的作用。通常近红外窄带滤光片包括两个膜系，分别为IR带通膜系和长波通AR膜系。然而现有技术中的滤光片对近红外光线的增透效果以及截止可见光的效果较差，同时存在膜系膜层厚度较厚的问题，从而导致将滤光片组装到人脸识别、手势识别等装置后，成像效果较差、识别精度不高。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种近红外窄带滤光片及红外成像系统，解决近红外滤光片成像效果差的问题。为实现上述技术目的，本技术提供一种近红外窄带滤光片，包括：基板，设置在所述基板一侧的IR膜系；所述IR膜系包括交替镀制的第一高折射率膜层和第一低折射率膜层，所述IR膜系的最外层均为第一低折射率膜层；在800～1200nm的波长范围内，所述IR膜系具有一个通带波段、两个过渡波段和两个截止波段，所述通带波段位于两个所述两个截止波段之间，所述过渡波段位于所述通带波段与所述截止波段之间；所述通带波段具有中心波长，且在入射角从0°改变至30°的范围内，所述通带波段的中心波长漂移幅度介于7nm～13nm之间。根据本技术的一个方面，在入射角从20°改变至30°的范围内，入射角每变化1°，所述通带波段的中心波长漂移幅度小于5nm。根据本技术的一个方面，所述通带波段带宽小于400nm。根据本技术的一个方面，在800～1200nm的波长范围内，所述通带波段透过率大于90％，所述截止波段透过率小于0.1％。根据本技术的一个方面，所述通带波段UV侧和IR侧曲线陡度介于7nm～13nm之间。根据本技术的一个方面，所述第一高折射率膜层为氢化硅层；在800～1200nm的波长范围内，所述第一高折射率膜层的折射率大于3.5，且消光系数小于0.002。根据本技术的一个方面，在850nm波长处，所述第一高折射率膜层折射率大于3.6；在940nm波长处，所述第一高折射率膜层折射率大于3.55。根据本技术的一个方面，所述第一高折射率膜层为溅射反应膜层，在氢气存在的条件下，其溅射反应温度为80℃～300℃，溅射速率为0.1nm/s≤v≤1nm/s。根据本技术的一个方面，所述氢气以可调整的流量引入，且其流量满足10sccm≤v1≤50sccm。根据本技术的一个方面，所述第一高折射率膜层和所述第一低折射率膜层的物理厚度关系满足：0.01≤DL/DH≤100，其中，DL、DH分别表示第一低折射率膜层和第一高折射率膜层的物理厚度。根据本技术的一个方面，在入射角从0°改变至10°的范围内，所述通带波段的中心波长漂移幅度介于0.5nm～1.5nm之间，入射角每变化1°，所述通带波段的中心波长漂移幅度小于1.5nm；在入射角从0°改变至20°的范围内，所述通带波段的中心波长漂移幅度介于2.5nm～8nm之间，从10°改变至20°的范围内，入射角每变化1°，所述通带波段的中心波长漂移幅度小于6nm；在入射角从0°改变至40°的范围内，所述通带波段的中心波长漂移幅度介于12nm～20nm之间，从0°改变至10°的范围内，入射角每变化1°，所述通带波段的中心波长漂移幅度小于8nm。根据本技术的一个方面，还包括AR膜系；所述IR膜系和所述AR膜系相对的位于所述所述基板的两侧；所述AR膜系包括交替镀制的第二高折射率膜层和第二低折射率膜层，所述AR膜系的最外层均为第二低折射率膜层。根据本技术的一个方面，在350～1200nm的波长范围内，所述AR膜系具有一个通带区域，且其透过率大于90％，一个截止区域，且其透过率小于0.1％；在800～1200nm的波长范围内，所述AR膜系还具有一个过渡区域，且其透过率介于0.1％～90％之间。根据本技术的一个方面，所述IR膜系和所述AR膜系的膜层总厚度小于9.8μm。根据本技术的一个方面，所述近红外窄带滤光片的半高全宽值小于120nm。根据本技术的一个方面，所述第一低折射率膜层的折射率小于3，且其材料为SiO2、Nb2O5、Ta2O5、TiO2、Al2O3、ZrO2、Pr6O11、La2O3、Si2N、SiN、Si2N3、Si3N4中的一种或多种的组合；所述第二低折射率膜层的折射率小于3，且其材料为SiO2、Nb2O5、Ta2O5、TiO2、Al2O3、ZrO2、Pr6O11、La2O3、Si2N、SiN、Si2N3、Si3N4中的一种或多种的组合。为实现上述技术目的，本技术提供一种红外成像系统，其特征在于，包括IR发射系统和IR接收系统；所述IR发射系统包括IR发射光源和用于投射所述IR发射光源发出的光的第一镜头组件；所述IR接收系统包括近红外窄带滤光片、第二镜头组件和红外图像传感器；所述红外窄带滤光片位于所述第二镜头组件和所述红外图像传感器之间。根据本技术的一个方面，所述第一镜头组件包括红外光源准直镜头和设置在所述红外光源准直镜头上的衍射组件。根据本技术的一种方案，在保证本技术的近红外滤光片高透过率的前提下，能极大地降低窄带滤光片通带中心波长随角度漂移量，提升了窄带滤光片过渡区的陡度，从而提高了成像质量，进一步提高人脸识别、手势识别系统中信噪比，降低了膜层总厚度和镀膜总时间，降低了生产成本，为终端客户节约了使用成本。根据本技术的一种方案，通过将IR膜系和AR膜系的外侧分别设置成第一低折射率膜层和第二低折射率膜层，有利于IR膜系和AR膜系附着在基板上，并且其硬度高，耐磨性好，抗腐蚀性强，从而有利于保证本技术的IR膜系和AR膜系的结构稳定，以及提高IR膜系和AR膜系的使用寿命，进一步提高了本技术的红外窄带滤光片的使用寿命。同时，本技术的近红外窄带滤光片的厚度小，节约了本技术的生产成本。根据本技术的一种方案，通过上述条件设置，使得镀制的第一高折射率膜层具有良好的膜层特性，使得第一高折射率膜层达到较高的折射率，进一步使得本技术的近红外窄带滤光片的成像效果更好。附图说明图1示意性表示根据本技术的一种实施方式的近红外滤光片的结构图；图2示意性表示根据本技术的一种实施方式的近红外滤光片的IR膜系的波长与透过曲线关系图；图3示意性表示根据本技术的另一种实施方式的近红外滤光片的结构图；图4示意性表示根据本技术的一种实施方式的红外成像系统的结构图。图5示意性表示根据本技术的实施例1的IR膜层透过率与波长的曲线关系图；图6示意性表示根据本技术的实施例2的IR膜层透过率与波长的曲线关系图；图7示意性表示根据本技术的实施例3的IR膜层透过率与波长的曲线关系图；图8示意性表示根据本技术的实施例4的IR膜层透过率与波长的曲线关系图；图9示意性表示根据本技术的实施例4的AR膜层透过率与波长的曲线关系图；图10示意性表示根据本技术的实施例5的IR膜层透本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种近红外窄带滤光片，其特征在于，包括：基板(11)，设置在所述基板(11)一侧的IR膜系(12)；所述IR膜系(12)包括交替镀制的第一高折射率膜层(121)和第一低折射率膜层(122)，所述IR膜系(12)的最外层均为第一低折射率膜层(122)；在800～1200nm的波长范围内，所述IR膜系(12)具有一个通带波段、两个过渡波段和两个截止波段，所述通带波段位于两个所述两个截止波段之间，所述过渡波段位于所述通带波段与所述截止波段之间；所述通带波段具有中心波长，且在入射角从0°改变至30°的范围内，所述通带波段的中心波长漂移幅度介于7nm～13nm之间。

【技术特征摘要】
1.一种近红外窄带滤光片，其特征在于，包括：基板(11)，设置在所述基板(11)一侧的IR膜系(12)；所述IR膜系(12)包括交替镀制的第一高折射率膜层(121)和第一低折射率膜层(122)，所述IR膜系(12)的最外层均为第一低折射率膜层(122)；在800～1200nm的波长范围内，所述IR膜系(12)具有一个通带波段、两个过渡波段和两个截止波段，所述通带波段位于两个所述两个截止波段之间，所述过渡波段位于所述通带波段与所述截止波段之间；所述通带波段具有中心波长，且在入射角从0°改变至30°的范围内，所述通带波段的中心波长漂移幅度介于7nm～13nm之间。2.根据权利要求1所述的近红外窄带滤光片，其特征在于，在入射角从20°改变至30°的范围内，入射角每变化1°，所述通带波段的中心波长漂移幅度小于5nm。3.根据权利要求2所述的近红外窄带滤光片，其特征在于，所述通带波段带宽小于400nm。4.根据权利要求3所述的近红外窄带滤光片，其特征在于，在800～1200nm的波长范围内，所述通带波段透过率大于90％，所述截止波段透过率小于0.1％。5.根据权利要求4所述的近红外窄带滤光片，其特征在于，所述通带波段UV侧和IR侧曲线陡度介于7nm～13nm之间。6.根据权利要求1至5任一所述的近红外窄带滤光片，其特征在于，所述第一高折射率膜层(121)为氢化硅层；在800～1200nm的波长范围内，所述第一高折射率膜层(121)的折射率大于3.5，且消光系数小于0.002。7.根据权利要求6所述的近红外窄带滤光片，其特征在于，在850nm波长处，所述第一高折射率膜层(121)折射率大于3.6；在940nm波长处，所述第一高折射率膜层(121)折射率大于3.55。8.根据权利要求6所述的近红外窄带滤光片，其特征在于，所述第一高折射率膜层(121)为溅射反应膜层，在氢气存在的条件下，其溅射反应温度为80℃～300℃，溅射速率为0.1nm/s≤v≤1nm/s。9.根据权利要求8所述的近红外窄带滤光片，其特征在于，所述氢气以可调整的流量引入，且其流量满足10sccm≤v1≤50sccm。10.根据权利要求1或9所述的近红外窄带滤光片，其特征在于，所述第一高折射率膜层(121)和所述第一低折射率膜层(122)的物理厚度关系满足：0.01≤DL/DH≤100，其中，DL、DH分别表示第一低折射率膜层和第一高折射率膜层的物理厚度。11.根据权利要求1所述的近红外窄带滤光片，其特征在于，在入射角从0°改变至10°的范围内，所述通带波段的中心波长漂移幅度介于0.5nm～1.5nm之间，入射角每变化1°，所述通带波段的中心波长漂移幅度小于1....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈策，丁维红，肖念恭，陈吉利，
申请(专利权)人：信阳舜宇光学有限公司，
类型：新型
国别省市：河南,41