干涉滤光片、光学器件和制造干涉滤光片的方法技术

干涉滤光片包括基板、滤光片堆叠和至少一个吸收层。滤光片堆叠包括布置在基板上的具有不同折射率的光学涂层的交替层。至少一个吸收层由布置在基板上的光吸收材料组成。层由布置在基板上的光吸收材料组成。层由布置在基板上的光吸收材料组成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】干涉滤光片、光学器件和制造干涉滤光片的方法
[0001]本专利技术涉及一种干涉滤光片、光学器件和制造干涉滤光片的方法。
[0002]光学滤光片通常被认为是选择性地透射不同波长的光的器件。通常，光学滤光片使用诸如玻璃或塑料平面的基板来实现，该基板被整体染色，或者具有干涉涂层。关于滤光片设计，通常有两类滤光片。基于透射和反射来设计二向色或干涉滤光片。堆叠高折射率和低折射率材料层以形成多层。有意选择在所关注的波长区域内具有低吸收的材料。吸收滤光片通常由染色或有色玻璃或着色明胶树脂制成，并通过吸收特定波长而衰减光来进行操作。对于介质二向色滤光片，反射和透射是反向耦合的，这可能会导致某些特定应用(例如图像传感器应用)出现问题。
[0003]图4示出了具有来自现有技术的干涉滤光片的光学传感器装置。光学传感器装置包括光学传感器OS，例如图像传感器，其布置在干涉滤光片IF后面的壳体HO中。本示例中的干涉滤光片为例如红外(IR)截止滤光片或短通滤光片，因此例如设计为反射或阻挡中红外波长同时通过可见光。该滤光片的透射光谱在图4的插图中示出。该光谱显示了635nm处的工作波长(cut
‑
on wavelength)。截止波长(cut
‑
off wavelength)是用于表示在短通滤光片中透射降低到总量的50％时的波长的术语。截止波长用λ
cut
‑
off
表示。工作波长由λ
cut
‑
on
表示，并且对应于在长通滤光片中透射增加到总量的50％时的波长。带通滤光片具有工作波长和截止波长二者。
[0004]该图示出了在光学传感器装置的光学界面处透射或反射的入射光的几个箭头。图中的百分比以入射光强度I
in
等于100％的相对强度给出。图中箭头A1表示绿色或蓝色入射光。这种光以高透射率(例如99％)通过滤光片，如箭头A11所示。在干涉滤光片处，较少量(例如1％)的光被反射，如箭头A12所示。通过后的光照射到光学传感器OS并且大部分被传感器或传感器的基板吸收。一定量(例如10％)的光被反射回干涉滤光片IF，如箭头A13所示。大部分入射光再次通过滤光片，如箭头A14所示，例如大约9.9％的入射光通过滤光片和传感器被反射。
[0005]如果白光入射到光学传感器装置上，则情况会有所不同。白光具有与上述情况类似的绿色或蓝色入射光的贡献，并且如该图中箭头A2所示。箭头A3表示工作波长(例如635nm)处的光。这种光50％透射并且50％反射(分别参见箭头A31和A32)。同样，如箭头A33所示，一定量(例如5％)的光从传感器反射回干涉滤光片IF。然而，滤光片在工作波长下均等地通过和反射光。例如，滤光片通过另一定量(例如约2.5％)的入射光，如箭头A34所示。此外，如箭头A35所示，一定量(例如另外2.5％)的光被反射回光学传感器。这种背向反射或内反射是常见问题，并且会导致非期望信号，从而降低光学传感器系统中的信噪比。
[0006]图5A至图5C示出了现有技术干涉滤光片中的背向反射的示例。图5A描述了二向色滤光片，该二向色滤光片包括基板SB和具有不同折射率的光学涂层的交替层的滤光片堆叠FS。干涉滤光片布置在与光学传感器OS相距一定距离处。
[0007]光以表示为I
in
的强度入射。入射光在滤光片堆叠FS处被部分反射。反射光的强度为I
r
＝R
·
I
in
，其中R表示反射系数或相对反射贡献。然而，根据其透射光谱，一些光最终会透射穿过滤光片堆叠。透射强度以I
out
＝T
·
I
in
给出，其中T表示透射系数或相对透射贡献。
然后，可以在光学传感器处(例如在其基板处)反射透射光。反射强度以T
·
R
sub
·
I
in
给出，其中R
sub
表示传感器的反射系数或相对反射贡献。该反射光中的一部分可能会透射回滤光片堆叠FS，并可能在滤光片堆叠内部经历额外反射(参见图中的虚线箭头)。此外，在滤光片堆叠处可能存在朝向光学传感器的另一反射。这种“背向反射”光的强度为I
br
＝BR
·
T
·
R
sub
·
I
in
，其中BR表示背向反射系数或相对背向反射贡献。
[0008]图5B示出了现有技术干涉滤光片的透射和反射贡献。所有曲线图均假设正入射。此外，假设基板反射为100％。曲线图g1和g2分别示出了上面介绍的作为波长函数的透射系数和反射系数。曲线图g3表示作为波长函数的滤光片堆叠FS的吸收。最后，曲线图g4示出了作为波长函数的背向反射系数。曲线图g1和g2在工作波长处相交，并且对于大于工作波长的波长基本是反向的。这是长通滤光片的特性。
[0009]图5C示出了现有技术干涉滤光片的透射和背向反射贡献。该曲线图表示作为波长函数的背向反射系数BR和透射系数T的乘积。峰表明截止处背向反射强度约为入射光的25％。
[0010]图6A和图6B示出了图5A的现有技术干涉滤光片IF中的背向反射的另一个示例。事实上，这些图与图5B和图5C中的图相对应，但针对不同的入射角AOI(即0
°
、15
°
、30
°
和40
°
)进行了模拟。这种情况类似于正入射，因为对于更高的AOI，最大背向反射强度基本上保持在25％。此外，对于更高的AOI，峰在光谱上变得更宽。
[0011]本专利技术的目的为提供一种干涉滤光片、一种光学器件和一种制造干涉滤光片的方法，其允许减少背向反射的影响。
[0012]这些目的通过独立权利要求的主题来实现。在从属权利要求中描述了其他发展和实施例。
[0013]应当理解，除非作为替选描述，否则关于任一实施例描述的任何特征可以单独使用，或与本文描述的其他特征结合使用，并且还可以与任何其他实施例的一个或更多个特征结合使用，或者与任何其他实施例的任何组合结合使用。此外，在不脱离所附权利要求中限定的干涉滤光片、光学器件和制造干涉滤光片的方法的范围的情况下，也可以采用下文未描述的等效物和修改。
[0014]以下涉及光学滤光片领域中的改进概念。所提出的概念提供了一种基于混合滤光片设计的对光学滤光片(例如二向色滤光片)中非期望的背向反射的解决方案。一方面涉及通过引入具有光吸收材料的吸收层来使透射和反射彼此解耦。背向反射可以偏移到更短的波长和更低的水平。例如，与全介质滤光片相比，背向反射强度可以降低约五倍。
[0015]在至少一个实施例中，干涉滤光片包括基板、滤光片堆叠和至少一个吸收层。滤光片堆叠包括布置在基板上的具有不同折射率的光学涂层的交替层。至少一个吸收层由布置在基板上的光吸收材料组成。
[0016]基板提供干涉滤光片或二向色滤光片的基底。例如，光学涂层通过涂层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种干涉滤光片，包括：
‑
基板(SB)，
‑
滤光片堆叠(FS)，所述滤光片堆叠(FS)包括布置在基板(SB)上的具有不同折射率的光学涂层的交替层，以及
‑
布置在基板(SB)上的光吸收材料的至少一个吸收层(AL)。2.根据权利要求1所述的干涉滤光片，其中，
‑
所述至少一个吸收层(AL)布置在滤光片堆叠(FS)的表面上，和/或
‑
所述至少一个吸收层(AL)布置在滤光片堆叠(FS)的层之间。3.根据权利要求1或2所述的干涉滤光片，其中，
‑
光学涂层的层由总透射光谱和总反射光谱表征，
‑
所述总透射光谱和所述总反射光谱耦合，使得总透射光谱的走向取决于总反射光谱的走向，反之亦然，并且
‑
所述至少一个吸收层具有吸收光谱，所述吸收光谱布置为将总透射光谱和总反射光谱解耦。4.根据权利要求3所述的干涉滤光片，其中，所述总透射光谱和所述总反射光谱互补，使得反射和透射反向纠缠。5.根据权利要求3或4所述的干涉滤光片，其中，
‑
总透射光谱和总反射光谱布置成为干涉滤光片赋予长通光谱，所述长通光谱具有至少一个光谱工作波长，或
‑
总透射光谱和总反射光谱布置成为干涉滤光片赋予短通光谱，所述短通光谱具有至少一个光谱截止波长，并且
‑
所述至少一个吸收层的吸收光谱的至少一个吸收峰与所述截止波长或工作波长匹配。6.根据权利要求3或4所述的干涉滤光片，其中，
‑
总透射光谱和总反射光谱布置成为干涉滤光片赋予带通滤光片光谱，所述带通滤光片光谱具有至少一个光谱截止或更多个光谱截止，并且
‑
所述至...

【专利技术属性】
技术研发人员：黛博拉，
申请(专利权)人：AMS欧司朗有限公司，
类型：发明
国别省市：