用作模糊滤波器的具有双折射性表面的制品制造技术

本发明专利技术提供一种光学低通滤波器或模糊滤波器、以及制备所述滤波器的方法，其中，所述滤波器采用具有双折射性表面的制品，以便在其与图像传感器一起使用时，使入射光发生折射。使所述制品（如，薄膜）的双折射性表面结构化或倾斜，以便在将所述模糊滤波器置于透镜与所述图像传感器之间的光路中时，所述的双折射性表面将该光路中的光信号折射成多个光信号，其中所述多个光信号分别入射到该图像传感器的像素中的亚像素上，从而防止或减弱所得数码图像中的伪影（如不利的彩色莫尔效应）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有相对于光路倾斜的双折射性表面的制品、以及该制品的制造方法，其中所述制品用作与图像传感器一起使用的模糊滤波器。所述制品具有这样的表面，该表面具有至少一个用于使电磁信号(如光信号)发生折射的、电磁各向异性的双折射几何特征物。
技术介绍
数字成像中出现的相片颜色失真以及彩色条纹是由图像模式和图像颜色传感器模式之间的相互作用而引起的。这些不利效果是由锐利边缘(表示颜色发生突变)和在单个像素传感器的尺寸级别上具有的重复的图像特征产生的。由于实际的颜色范围(real-world patternspacing)绝对不会与数字传感器模式的完全匹配，因此，过重的颜色会在整个图片的空间上随着这两种模式相位差的大小而改变。通常，这会引起色彩循环，并且在显示出的数字图像上产生通常被称为莫尔效应(moiré effects)的、彩虹状的颜色失真以及其它伪影。 有几种用于解决彩色莫尔效应的方法计算机后处理、传感器阵列调整、以及使用特种滤波器。在这些方法中，数字计算机后处理法包括使用诸如ADOBE PHOTOSHOP程序之类的软件，该方法需要用户通过数字滤波器以及进行选择来手工解决彩色莫尔效应，这是一种通常来说费时而麻烦的方法，可能要求用户具备高度的专业技能，并且会导致图像质量降低。在照相机内进行后处理需要强大的微处理器以及大量的工作内存，这有悖于低成本以及快速照相的目的。该方法还会导致输入图像的本来状态不能得到保真。 此外，通过调整传感器阵列来解决莫尔效应的方式是一种可行的、但是昂贵的方法，并且该方法不会确保能解决这种效应。一种此类方法涉及到六边形的传感器排布方式，而不是正方形的排布方式(该排布方式似乎对彩色莫尔效应较不敏感)。然而，六边形的传感器排布方式并没有消除莫尔效应，反而改变了其所能感应的模式，从而带来其它不利的效果。另一种方法涉及到在不依靠滤色器的条件下就会在各像素处感应到红色、绿色和蓝色的CMOS型传感器。这种方法沿入射光信号的方向使用三级传感器，这种三级传感器利用了红、绿和蓝光波长的光的不同穿透深度。然而，这种方法需要采用具有晶体管三层叠堆(其中对每一个晶体管的运行都要求非常严格)的集成电路，从而会导致高的制造成本、以及难以解决的可靠性问题。 其它方法涉及使用特种滤波器来从光学上解决上述问题，所述的特种滤波器包括通常被称作模糊滤波器的光学低通滤波器。常规的光学解决方法采用液晶聚合物、或者无机材料片(例如，石英片)的叠堆，其中各个石英片都被研磨成使得其相对于石英轴呈现出不对称性，从而制成双折射性的离散片(walk-off plate)的叠堆。通常，离散片使偏振状态在横向上从一种形式转变为另一种形式。使这些离散片以不同的定向方式堆叠，从而得到所需的模糊模式，并将其放置在透镜和图像传感器之间的光路中。通常，这种离散片叠堆太厚(其厚度一般为2毫米或更大)而远不能被装入到带有数码相机的手机或个人数字助理中。此外，对某些实施方式来说石英片可能价格昂贵、并且往往容易断裂，从而使其难于处理并且不是特别适合用于移动装置中。 专利技术概述 符合本专利技术的模糊滤波器具有(a)本体，其具有(i)第一表面和第二表面，以及(ii)第一面内轴、第二面内轴和第三轴，其中所述第一面内轴和所述第二面内轴互相垂直，所述第三轴在所述本体的厚度方向上、并且分别与所述第一面内轴和所述第二面内轴互相垂直；以及(b)所述第一表面的一部分，该第一表面的一部分为双折射性结构化表面。所述第一表面的所述部分是结构化的，从而使得在将该模糊滤波器置于透镜与图像传感器之间的光路中时，所述的双折射性结构化表面将该光路中的光信号折射成多个光信号，其中所述多个光信号在入射到图像传感器上时至少部分地在空间上分开。 符合本专利技术的制备模糊滤波器的方法包括以下的步骤(a)提供本体，该本体具有(i)第一表面和第二表面，以及(ii)第一面内轴、第二面内轴和第三轴，其中所述第一面内轴和所述第二面内轴互相垂直，所述第三轴在所述本体的厚度方向上、并且分别与所述第一面内轴和所述第二面内轴互相垂直；以及(b)在所述第一表面的一部分上形成双折射性结构化表面。该方法产生双折射性结构化表面，从而使得在将该模糊滤波器置于透镜与图像传感器之间的光路中时，所述的结构化表面将该光路中的光信号折射成多个光信号，其中所述多个光信号在入射到图像传感器上时至少部分地在空间上分开。 符合本专利技术的具有模糊滤波器的光学组件包括壳体，该壳体具有带有孔的第一端、带有孔的第二端、以及限定光路的内部部分。该组件在第一端内还具有透镜，从而使得在将该组件放置到图像传感器的上方、并且将第二端中的孔定位成与图像传感器相邻时，该透镜会将入射光聚焦到图像传感器上。模糊滤波器被放置在位于壳体的第一端和第二端之间的内部部分的光路中。该光学组件中的模糊滤波器具有(a)本体，其具有(i)第一表面和第二表面，以及(ii)第一面内轴、第二面内轴和第三轴，其中所述第一面内轴和所述第二面内轴互相垂直，所述第三轴在所述本体的厚度方向上、并且分别与所述第一面内轴和所述第二面内轴互相垂直；以及(b)所述第一表面的一部分，该第一表面的一部分为双折射性结构化表面。所述第一表面的所述部分是结构化的，从而使得在将上述组件放置到图像传感器的上方、以便使透镜将入射光聚焦到该图像传感器上的时候，所述的双折射性结构化表面使光路中的光信号折射成多个光信号，其中所述多个光信号在入射到图像传感器上时至少部分地在空间上分开。 符合本专利技术的其它模糊滤波器可以采用这样一种双折射性本体，该双折射性本体具有非结构化的表面，并且以相对于光路不为零的角度被布置在透镜和图像传感器之间的光路中。 通过复制而形成的、用于模糊滤波器中的一个或多个几何特征物可以为(例如)棱柱状、透镜状或正弦波状的几何特征物。所述的几何特征物可以在宽度方向和长度方向上都是连续的、或者都是间断的。其可为宏观特征物或微观特征物。其可具有如以下更充分讨论的各种横截面轮廓。位于复制的结构化表面上的几何特征物可以重复或不重复。复制的表面可具有多个其横截面形状相同的几何特征物。或者，它可具有多个其横截面形状不同的几何特征物。 在本文中，以下术语和短语具有以下含义。 “双折射性表面”是指接近于本体内的双折射性材料的、本体的表面部分。 “横截面形状”及其明显的变化用语是指由第二面内轴和第三轴限定的几何特征物的外缘构形。几何特征物的横截面形状与物理尺寸无关。 “色散”是指折射率随波长而变化的现象。色散可能会沿着各向异性材料中的不同的轴而发生不同的变化。 “拉伸比”及其明显的变化用语是指沿着拉伸方向分开的两个点在拉伸之后的距离与相应这两点在拉伸之前的距离之比。 “几何特征”及其明显的变化用语是指存在于结构化表面上的预定的一种或多种形状。 “宏观”用作前缀是指其修饰的术语具有高度为大于1mm的横截面轮廓。 “金属表面”及其明显的变化用语是指由金属或者其中还可含有类金属的金属合金涂敷或形成的表面。“金属”是指诸如铁、金、铝之类的元素，其特征通常在于具有延展性、可锻性、有光泽、以及具有导热性和导电性，该元素可与氢氧根形成碱，并可取代酸中的氢原子而形成盐。“类金属”是指具有某些金属性质以及/或者与金属形成合金(如半导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模糊滤波器，该模糊滤波器具有：（ａ）本体，该本体具有（ｉ）第一表面和第二表面，和（ｉｉ）第一面内轴、第二面内轴和第三轴，其中所述第一面内轴和所述第二面内轴互相垂直，所述第三轴在所述本体的厚度方向上、并且分别与所述第一面内轴和所述 第二面内轴互相垂直；以及（ｂ）所述第一表面和所述第二表面为非结构化的、并且是双折射性的，其中，当所述模糊滤波器被放置在透镜和图像传感器之间的光路中、并且使得所述第三轴与该光路成非零度角的时候，所述本体将所述光路中的光信号折射 成多个光信号，其中，所述多个光信号在入射到所述图像传感器上时至少部分地在空间上分开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗尔夫W比尔纳特，威廉W梅里尔，罗伯特L布劳特，安德鲁J欧德科克，托德R威廉姆斯，托德A巴连，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]