受抑波长漂移的截止滤光片制造技术

本发明专利技术公开了一种受抑波长漂移的截止滤光片，它包括基板和镀在该基板上的截止滤光膜，截止滤光膜包括依次排列的第一匹配次膜系、主膜系和第二匹配次膜系，且第一匹配次膜系位于主膜系和基板之间；主膜系由高折射率膜层和低折射率膜层交替组成，主膜系中的每层高折射率膜层的厚度为每层低折射率膜层厚度的3倍以上；第一匹配次膜系由低折射率膜层和高折射率膜层交替组成；第二匹配次膜系由高折射率膜层、低折射率膜层和中间折射率膜层重复组成，且最近的同种类的膜层之间由两层不同种类的膜层分隔。本发明专利技术可以使用普通光学玻璃基板和光学塑料基板替换现有光学滤波器中的蓝玻璃基板或蓝塑料基板。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于数码图像传感器的截止滤光片，属于光学器件领域，主要应用于数码相机、手机摄像头和监控摄像等影像采集系统。
技术介绍
用于数码影像技术的图像传感器COKCharge-coupled Device,电荷稱合元件)和图像传感器CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor,金属氧化物半导体兀件)是一种离散像素的光电探测器。用CCD、CM0S摄像获取目标图像时，图像传感器中的高频谐波会和基频造成叠栅效应，产生莫尔条纹，影响图像质量，因此必须釆取措施消除这种空间高频谐波引起的图像干扰，光学滤波器就这样应运而生。光学滤波器常被置于图像传感器前面，以滤去高频谐波，改善图像质量。 现用的光学滤波器是采用一种特殊的蓝玻璃(型号为QB51)或蓝塑料(型号为FLXL100AA)基板以及隔红外和隔紫外滤光膜组成的，这种蓝玻璃或蓝塑料的特点是透射-截止过渡区中透射率为50%处的波长约为650nm，由于这个透射-截止过渡区是基板材料吸收产生的，所以这个650nm的波长基本上不会因目标图像的光线入射角变化而产生漂移，因而能对以不同入射角进入摄像摄影镜头的图像获得均匀的彩色效果。那么，现用的光学截止滤光膜为什么不能稳定透射-截止过渡区呢？这是因为现用光学截止滤光膜是基于光的干涉产生透射-截止过渡区的，而干涉与光线入射角有关，或者说光学截止滤光膜的厚度随着入射角的余弦而变化的。所以，摄像摄影镜头正前方的图像进入图像传感器的入射角最小，波长最长；镜头正前方两侧边缘视场的图像进入图像传感器的入射角最大，波长最短。这种现象常称为“波长漂移”。这样，同样颜色的物体因为入射角变化引起的波长漂移而形成了不同颜色的图像，这就是现用光学截止滤光膜必须采用一种特殊的蓝玻璃或蓝塑料作为基板的道理，也就是说，必须依靠蓝玻璃基板或蓝塑料基板来限制透射-截止过渡区的波长漂移。但是，无论是使用蓝玻璃基板还是蓝塑料基板，都有一些缺陷。对蓝玻璃基板而言(I)为保证透射-截止过渡区具有足够的陡度，要求蓝玻璃基板较厚，但这会引起球差、色差等像差；(2)这种蓝玻璃目前只有日本独家供应，由于供不应求，价格很贵；(3)蓝玻璃的某些性能较差，如膨胀系数大、化学稳定性差、机械应力大、脆性，所以镀膜后切割成小片时极易破碎，也易腐蚀，降低了制造成品率；(4)重量重、体积大，在智能手机上的应用受到一些限制。对蓝塑料基板而言，(I)虽然所用的蓝塑料基板的厚度较薄，但在缓解像差的同时，却由于蓝塑料的柔性而带来了薄膜应力造成的基板变形的难题；(2)蓝塑料基板是一种有机材料，而薄膜都是无机材料，两者附着极易失败，或者说，膜层很难镀到蓝塑料基板上去；(3)蓝塑料基板的刚性差，在单反相机等大面积的图像传感器中的应用尚有困难。事实上，一直以来，人们试图使用性能优良、价格便宜的其他玻璃或塑料来替换现用光学滤波器所用的蓝玻璃或蓝塑料基板，但始终无法实现。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种受抑波长漂移的截止滤光片，它能够使透射-截止过渡区的波长漂移减小到满足使用要求的范围内，从而使光学滤波器中的蓝玻璃基板或蓝塑料基板可以被普通光学玻璃或普通光学塑料替换。为了抑制截止滤光片的入射角引起的透射-截止过渡区的波长漂移，专利技术人提出了以下构思1)在尽可能减少膜层的情况下，选用折射率尽可能高的介质膜来制造截止滤光膜，因为根据折射定律，薄膜折射率越高，折射角越小；2)在由低折射率膜层和高折射率膜层交替组成的截止滤光膜的主膜系中，选用的高折射率膜层的厚度为低折射率膜层的厚度的3倍以上，使光线主要传播在截止滤光膜的高折射率薄膜材料中，可以期望波长漂移显著降低。在此基础上，再在主膜系的两侧分别加上第一匹配次膜系和第二匹配次膜系，使可见光区获得尽可能高而且平坦的透射率。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 本专利技术包括基板和镀在该基板上的截止滤光膜，所述截止滤光膜包括依次排列的第一匹配次膜系、主膜系和第二匹配次膜系，且第一匹配次膜系位于主膜系和基板之间；主膜系由高折射率膜层和低折射率膜层交替组成，且主膜系中的每层高折射率膜层的厚度为每层低折射率膜层的厚度的3倍以上；第一匹配次膜系由低折射率膜层和高折射率膜层交替组成；第二匹配次膜系由高折射率膜层、低折射率膜层和中间折射率膜层重复组成，且最近的相同种类的膜层之间由两层不同种类的膜层分隔。进一步地，本专利技术可以仅由所述基板和镀在该基板上的截止滤光膜组成。进一步地，本专利技术的截止滤光膜的总层数为4(T60层。进一步地，本专利技术的基板的制作材料为透明的光学玻璃或透明的光学塑料。进一步地，本专利技术的光学玻璃为K系列冕玻璃、D263T玻璃、B270玻璃、Borofloat玻璃、Gorilla玻璃或EagleXG玻璃。进一步地，本专利技术的光学塑料为聚碳酸脂或聚甲基丙烯酸甲脂。进一步地，本专利技术的高折射率膜层的折射率大于2. 35。进一步地，本专利技术的高折射率膜层的制作材料为Ti02、Nb2O5或ZnS。进一步地，本专利技术的低折射率膜层的材料为Si02。进一步地，本专利技术的中间折射率膜层的材料为Ta2O5或HfO2。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是 相比于现有技术所用的蓝玻璃基板和蓝塑料基板，本专利技术的截止滤光片具有透射-截止过渡区陡度陡、可见光区透射高、红外光68(T770nm和紫外光35(T400nm的截止性能好等优点；与此同时，本专利技术的截止滤光片由于显著地抑制了入射角引起的透射-截止过渡区的波长漂移，所以可以取代现用蓝玻璃基板或蓝塑料基板的功效，从而使原有的蓝玻璃基板和蓝塑料基板能被普通光学玻璃和普通光学塑料替换；采用本专利技术的截止滤光片，后继只需在其基板的出射侧镀上另一个透射可见光而反射77(Tll00nm的普通隔红外滤光膜即可方便制作出完整的光学滤波器，而对现用蓝玻璃基板和蓝塑料基板，则需要制作比较复杂的透射可见光而反射68(T1100 nm的宽波段隔红外和隔紫外滤光膜后才完成整个滤波器。由于本专利技术的截止滤光膜可以镀在普通玻璃或普通塑料基板上，因此直接避免了现有技术使用蓝玻璃基板和蓝塑料基板的各种问题。特别是对蓝玻璃基板而言，由于其透射-截止过渡区陡度差、基板厚度厚，因此引起不可忽略的像差；蓝玻璃不仅价格昂贵，而且机械、化学性能差，制造成品率低；基板厚度厚、重量重，在智能手机中的应用受到一定限制。对蓝塑料基板而言，由于蓝塑料基板薄，在缓解像差的同时，由塑料的柔性而带来了薄膜应力造成的基板变形的难题；而且，无机的薄膜材料在有机的蓝塑料基板上附着性差。特别需要强调的是，本专利技术所用的普通玻璃或普通塑料基板厚度可以做得比较薄，通常0.ro. 2mm巳具有足够的刚性；而且价格非常便宜，性能非常优良。由于本专利技术在普通玻璃基板或普通塑料基板上镀制的截止滤光膜中选用了高折射率薄膜和增加了光在高折射率薄膜中传播的光程，因而大大抑制了不同入射角引起的透射-截止过渡区的波长漂移。基于此原理制成的截止滤光片可以取代现用的蓝玻璃基板和蓝塑料基板，解决了本领域一直以来未能解决的技术难题，取得了预料不到的技术效果。附图说明 图I是蓝玻璃基板(QB51)的透射光谱曲线 图2是蓝塑料基板(FLXL100AA)的透射光谱曲线 图3是本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种受抑波长漂移的截止滤光片，其特征在于：它包括基板(1)和镀在该基板上的截止滤光膜(5)，所述截止滤光膜(5)包括依次排列的第一匹配次膜系(7)、主膜系(6)和第二匹配次膜系(8)，且第一匹配次膜系(7)位于主膜系(6)和基板(1)之间；所述主膜系(6)由高折射率膜层(3)和低折射率膜层(2)交替组成，且主膜系(6)中的每层高折射率膜层(3)的厚度为每层低折射率膜层(2)的厚度的3倍以上；所述第一匹配次膜系(7)由所述低折射率膜层(2)和所述高折射率膜层(3)交替组成；所述第二匹配次膜系(8)由所述高折射率膜层(3)、所述低折射率膜层(2)和中间折射率膜层(4)重复组成，且最近的相同种类的膜层之间由两层不同种类的膜层分隔。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：艾曼灵，金波，顾培夫，张梅骄，陶占辉，潘帅，李冰霞，寇立选，
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：