一种光学滤波器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种光学滤波器，包括基片以及设置在所述基片两侧的光学膜，所述基片为蓝塑料基片，采用蓝塑料基片取代蓝玻璃基片，能够降低生产成本、减轻产品重量、减小产品体积以及提高产品的成品率。在优选的技术方案中，为了提高基片与基片两侧的光学膜之间的附着性，所述基片与光学膜之间设有HfO2过渡层。为了改善蓝塑料基片的变形，所述光学膜为设置在基片一侧的隔红外滤光膜以及设置在基片另一侧的隔红外-紫外滤光膜。本实用新型专利技术光学滤波器成本低、重量轻、体积小，可广泛用于图像芯片面积较小的卡片式相机、手机摄像头和监控监测系统等，特别是目前正在快速增长的智能手机。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及用于数码摄像的滤波器领域，特别涉及ー种主要应用于卡片式数码相机、手机摄像头和监控摄像等影像采集系统的低应カ塑料光学滤波器。
技术介绍
用于数码影像技术的图像传感器CCD (Charge-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)，是ー种离散像素的光电探测器。根据奈奎斯特定理，一个图像传感器能够分辨的最高空间频率等于它的空间采样频率的一半，这个频率称为奈奎斯特极限频率。用图像传感器CCD和图像传感器CMOS摄像获取目标图像吋，当抽样图像超过系统的奈奎斯特极限频率 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，这时图像将产生周期性的频谱交叠，甚至出现彩色条纹，严重影响图像清晰度，因此必须采取措施消除这种空间高频谐波引起的图像干扰，为了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。光学滤波器能抑制图像传感器CCD以及图像传感器CMOS光敏面上光学图像的频谱混叠，提高成像质量。现用光学滤波器包括基片以及光学薄膜，光学薄膜为设置在基片ー侧的减反射膜以及设置在基片另ー侧的隔红外-紫外滤光膜，通常采用ー种特殊的蓝玻璃作为基片，这种蓝玻璃基片的特点是透射-截止过渡区中透射率τ = 50%的波长为650 ±10nm，且这个波长不会因目标图像的光线入射角变化而产生任何移动，因而能获得彩色均匀的图像。蓝玻璃基片的两个表面上通常分别镀上减反射膜和隔红外-紫外滤光膜以构成光学滤波器。这种采用蓝玻璃的光学滤波器的优点是1).由于蓝玻璃基片厚度需0. 5_左右才能得到勉強符合要求的透射-截止过渡区陡度，基片比较厚，因而薄膜应カ造成的蓝玻璃基片变形很小；2).由于蓝玻璃基片和光学薄膜都是无机材料，因而蓝玻璃基片和光学薄膜之间具有优良的附着力。但是它的缺点很明显首先是这种蓝玻璃基片迄今只有日本独家能供，由于供不应求，价格昂贵，而且重量重、体积大；其次是这种蓝玻璃的机械、化学性能较差，镀膜后切割成小片时极易破碎、腐蚀，制造成品率低下；更有甚者，由于这种采用蓝玻璃的光学滤波器直接贴在图像传感器CCD或图像传感器CMOS前，因而，这种光学滤波器的厚度容易造成不可忽视的像差。由于蓝塑料同样可获得与蓝玻璃相似的透射-截止过渡区中透射率T = 50%的波长650±10nm，且这个波长不随目标图像的光线入射角变化而产生移动，因而同样能获得彩色均匀的图像效果。将基片从蓝玻璃基片换为蓝塑料基片后，较薄的蓝塑料基片就可以具有足够陡度的透射-截止过渡区，但是整体上存在两个新问题蓝塑料基片做薄后易变形以及蓝塑料基片与光学薄膜之间的附着性需要进ー步提高，若这两个新问题得到妥善解决，则该光学滤波器不仅可以降低价格、减小体积和重量，而且因采用蓝塑料的光学滤波器厚度减薄、像差减小而产生比采用蓝玻璃的光学滤波器更佳的图像效果。
技术实现思路
为克服上述问题，本技术提供了ー种光学滤波器，采用蓝塑料基片取代蓝玻璃基片，能够降低生产成本、减轻产品重量、减小产品体积以及提高产品的成品率。ー种光学滤波器，包括基片以及设置在所述基片两侧的光学膜，所述基片为蓝塑料基片。作为优选，所述蓝塑料基片的厚度为0. 05mm 0. 2mm，上述厚度的蓝塑料基片具有足够陡度的透射-截止过渡区，且因厚度比蓝玻璃基片薄得多，球差、色差等像差可大大减小，图像质量可显著提高。进ー步优选，所述蓝塑料基片的厚度为0. 08mm 0. 12mm,在降低基片厚度的同时保持具有足够陡度的透射-截止过渡区，进而提高图像质量。更进一歩优选，所述蓝塑料基片的厚度为0. 1_，采用日本JSR生产的型号为FLXL100AA的蓝塑料基片。为了提高基片与基片两侧的光学膜之间的附着性，作为优选，所述基片与光学膜 之间设有Hf02过渡层。基片和光学膜之间的附着力是由基片和光学膜之间的健合力决定的，由于附着出现在两种材料表面，因此它不仅与基片和光学膜各自的表面能Si和S2相关，而且还与两种材料共同的界面能S12相关，附着能可表示为Ead = Si+S2-S12。基于这一原理可知，高表面能的两种材料附着力最大，而低表面能的两种材料附着力最小，因此为确保足够的附着力，在蓝塑料基片も较小的情况下，只能选用S2尽可能大的高温氧化物Η 2作为过渡层来补偿。进ー步，界面能S12随接触界面的两种原子差异增大而增加，对于蓝塑料基片，为了减小S12，提出采用低能离子辅助淀积，这一方面可増加淀积分子的动能，另一方面也可増加基片表面的活化能和微粗糙度，増大表面附着能，为此，作为进ー步优选，所述Hf02过渡层在镀制前和镀制过程中都采用束压为600V 800V和束流为60mA 80mA的离子束进行辅助轰击，提高附着力。Η 2过渡层表面能很高，可最大限度地提高光学膜与蓝塑料基片之间的附着力，但是为了减小Hf02过渡层对滤波器光学特性的影响，所述Hf02过渡层的厚度优选为8nm 20nm。为了改善蓝塑料基片的变形，作为优选，所述光学膜为设置在基片ー侧的隔红外滤光膜以及设置在基片另ー侧的隔红外-紫外滤光膜，隔红外滤光膜在保证可见光区高透射的同时，通过反射截止短波段700 900nm的红外光，隔红外-紫外滤光膜除了要保证可见光区高透射和反射截止长波段900 1200nm的红外光外，还要截止对图像传感器(XD、图像传感器CMOS有害的紫外光。所述隔红外滤光膜由Ti02高折射率膜层和Si02低折射率膜层交替构成，所述隔红外-紫外滤光膜也由Si02低折射率膜层和Ti02高折射率膜层交替构成。由于Ti02和Si02的表面能都足够大，其界面具有足够强的附着力，因而Ti02高折射率膜层和Si02低折射率膜层之间有较强的附着力。通过蓝塑料基片两侧的隔红外滤光膜和隔红外-紫外滤光膜的厚度调节使得蓝塑料基片两个面的应カ处于平衡，从而减小了因光学膜应カ造成的蓝塑料基片变形。但是即使这样，有时应カ仍不能完全抵消，原因是蓝塑料基片两侧的隔红外滤光膜和隔红外-紫外滤光膜是分二次镀制的，由于エ艺条件的差异，应カ并不完全相等，因而需进一歩降低两个膜系的应力，进ー步优选，基片的温度为室温，以降低热应カ；所述Ti02高折射率膜层和Si02低折射率膜层的制备均采用离子辅助，离子辅助的条件束压为600V 800V，束流为60mA 80mA ;所述Ti02高折射率膜层的制备采用Ti305蒸发材料，且在1 X 10_2Pa 3X 10_2Pa氧气氛中以0. 2nm/s 0. 8nm/s的速率蒸发；所述Si02低折射率膜层的制备采用Si02蒸发材料，且在1 X 10_2Pa 3X 10_2Pa氧气氛中以0. 8nm/s 3. 2nm/s的速率蒸发。该条件下制备的Ti02高折射率膜层和Si02低折射率膜层能够降低隔红外滤光膜和隔红外-紫外滤光膜对蓝塑料基片的应力，从而使得蓝塑料基片的变形非常小。 进ー步优选，所述隔红外滤光膜中的Ti02高折射率膜层和Si02低折射率膜层总共为20 28层，所述隔红外滤光膜中的Ti02高折射率膜层(单层)厚度为75nm 95nm，所述隔红外滤光膜中的Si02低折射率膜层(单层)厚度为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学滤波器，包括基片以及设置在所述基片两侧的光学膜，其特征在于，所述基片为蓝塑料基片，所述蓝塑料基片的厚度为0.05mm~0.2mm。

【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，寇立选，张兰，潘帅，
申请(专利权)人：杭州科汀光学技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：