红外宽波段截止滤波器及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种红外宽波段截止滤波器及其应用。该红外宽波段截止滤波器包括：透明基材层和近红外反射膜，近红外反射膜包括多个截止单元，截止单元形成m个膜堆，假设膜堆A

Infrared wide band cut-off filter and its application

【技术实现步骤摘要】
红外宽波段截止滤波器及其应用
本专利技术涉及光学膜领域，具体而言，涉及一种红外宽波段截止滤波器及其应用。
技术介绍
IRCF是红外截止滤光片的简称，红外截止滤光片是利用精密光学镀膜技术在光学基片上交替镀上高低折射率的光学膜，实现可见光区高透而红外截止的光学滤光片，主要应用于可拍照手机摄像头、电脑内置摄像头、汽车摄像头等数码成像领域，用于消除红外光线对CCD/CMOS成像的影响。通过在成像系统中加入红外截止滤光片，阻挡该部分干扰成像质量的红外光，可以使所成影像更加符合人眼的最佳感觉，传统的方法通过在基材上形成近红外线反射膜，其截止宽带在700～1100nm，如公开为CN103874940A的中国专利申请。虽然，公开号为CN103454709A的专利申请也公开了其红外截止滤光片对波长为825～1300nm的红外光线的透射率小于1％，但是，在实际应用中该透射率远远大于1％，即无法实现深度截止，且其无法实现825nm以下波段的红外光线的截止，同时还会出现半波孔现象。由此可见，现有技术尚无更宽范围的截止，其原因在于增加近红外线反射膜的膜层实现1100nm以上红外光线的截止时，会对截止宽带在700～1100nm的膜层性能产生显著影响，而且出现半波孔现象。因此，目前只能截止到波长1100nm的红外光，实现近红外截止。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种红外宽波段截止滤波器及其应用，以解决现有技术中的红外截止滤波器截止宽度窄的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种红外宽波段截止滤波器，包括：透明基材层；近红外反射膜，近红外反射膜设置在透明基材层的一个表面或者分布在透明基材层的相对两个表面上，用于截止波长范围在700～1300nm的光线，近红外反射膜包括多个截止单元，各截止单元包括一个高折射率材料层和与之相对的一个低折射率材料层，截止单元形成m个膜堆，假设膜堆Aθ的膜系结构为│Vθ(α1Hβ1Lα2Hβ2L...αnHβnL)│，其中，H表示高折射率材料层，L表示低折射率材料层，n、m为正整数，且3＜n≤80，同一个膜堆中的α1，α2，...，αn以及β1，β2，...，βn各自独立地满足同一个余弦或正弦波形上的同一递变规律；1≤m≤10；其中，对于第i个截止单元αiHβiL，1≤i≤n，αi为第i个高折射率材料层沿与透明基材层垂直的方向的光学厚度系数，βi表示第i个低折射率材料层沿与透明基材层垂直的方向上的光学厚度系数，Vθ表示相对于预设的监控波长相应膜堆中截止单元的光学厚度的调整倍数；αi、βi各自独立地在0.2～1.5范围内。进一步地，上述m个膜堆中，各膜堆的截止单元的数量相等或不等，同一个膜堆的各截止单元分布在透明基材层的同一个表面上。进一步地，λ为上述膜堆Aθ的监控波长，膜堆Aθ的截止中心波长为λθ，Vθ＝λθ/λ；优选Vθ在1.5～3.5范围内。进一步地，上述膜堆的数量为1≤m≤8，优选为1≤m≤5，进一步优选为1≤m≤3；各膜堆中截止单元的数量为3＜n≤70，优选3＜n≤60，优选3＜n≤55，更优选3＜n≤50，进一步优选3＜n≤45，再进一步优选3＜n≤40，最优选3＜n≤36。进一步地，上述m＝2，两个膜堆分别为膜堆A1、膜堆A2，膜堆A1的截止中心波长在700～900nm范围内；膜堆A2的截止中心波长在900～1300nm范围内；膜堆A1和膜堆A2叠置在透明基材层的两个表面上或者沿远离透明基材层的方向叠置在透明基材层的一个表面上；优选膜堆A1和膜堆A2的截止单元个数相当。进一步地，上述膜堆A1的光学厚度的调整倍数V1为1.6，膜堆A2的光学厚度的调整倍数V2为2.1。进一步地，上述m＝3，且三个膜堆分别为膜堆B1、膜堆B2、膜堆B3，膜堆B1的截止中心波长在700～900nm范围内；膜堆B2的截止中心波长在900～1100nm范围内；膜堆B3的截止中心波长在1050～1300nm范围内。进一步地，上述膜堆B1的截止中心波长在700～800nm范围内；膜堆B2的截止中心波长在900～1000nm范围内；膜堆B3的截止中心波长在1100～1300nm范围内，优选膜堆B1的截止中心波长为720nm；膜堆B2的截止中心波长为945nm；膜堆B3的截止中心波长为1200nm。进一步地，上述膜堆B1和膜堆B2的物理厚度之和S1与膜堆B3的物理厚度S2相差5％S1，膜堆B1和膜堆B2叠置在透明基材层的一个表面上，膜堆B3设置在透明基材层的另一个表面上；优选膜堆B1和膜堆B2的截止单元个数之和M1与膜堆B3的截止单元个数M2的数量关系为M1＝M2±(1、2或3)。进一步地，上述膜堆B1的光学厚度的调整倍数V1为1.6，膜堆B2的光学厚度的调整倍数V2为2.1，膜堆B3的光学厚度的调整倍数V3为2.65。进一步地，上述m＝4，四个膜堆分别为膜堆C1、膜堆C2、膜堆C3、膜堆C4，膜堆C1的截止中心波长在700～800nm范围内；膜堆C2的截止中心波长在800～900nm范围内；膜堆C3的截止中心波长在900～1000nm范围内；膜堆C4的截止中心波长在1100～1300nm范围内。进一步地，上述各截止单元中高折射率材料层和低折射率材料层之间的光学厚度差值为0.06～0.07中的任意一个值。进一步地，上述高折射率材料层中的高折射率材料为硫的化合物、钛的氧化物和晶体硅中的任意一种，优选为ZnS或二氧化钛，低折射率材料层为冰晶石、氟化镁或二氧化硅。根据本专利技术的另一方面，提供了一种滤光片，包括红外截止滤波器，该红外截止滤波器为上述任一种的红外宽波段截止滤波器。根据本专利技术的另一方面，提供了一种摄像头，包括滤光片，该滤光片为上述的滤光片。根据本专利技术的另一方面，提供了一种环境光传感器，包括滤光片，该滤光片为上述的滤光片。应用本专利技术的技术方案，相邻的高折射率层之间的距离以及相邻低折射率材料层之间的距离即相当于间隔层的距离，而根据法布里-珀罗干涉原理，间隔层的距离为λ/4的倍数时干涉达到最大，且根据光的波粒二象性传输的余弦波特性，余弦的周期逐渐变大，因此通过在反射膜系中设置膜系结构为│(α1Hβ1Lα2Hβ2L...αnHβnL)│的膜堆，由于膜堆的高折射率材料层和低折射率材料层的光学厚度系数(即α、β)遵循余弦波形的规律递变，即相邻的高折射率层之间的距离以及相邻低折射率材料层之间的距离呈现余弦波形的规律递变，就会使得频率较小的波长(比如近红外波长)的干涉效应得到增强，在此基础上通过设置Vθ来对光学厚度进行调整使得膜堆对于红外波长的反射带宽增加以及截止深度的增加，从而出现宽波段反射的效果，即实现了对700～1300nm波段的截止。同时，通过限定αi、βi各自独立地在0.2～1.5范围内，使得膜堆中膜层的光学厚度差值较小，因此避免了出现光学薄膜设计中常见的半波孔。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种红外宽波段截止滤波器，其特征在于，包括：/n透明基材层(10)；/n近红外反射膜(20)，所述近红外反射膜(20)设置在所述透明基材层(10)的一个表面或者分布在透明基材层(10)的相对两个表面上，用于截止波长范围在700～1300nm的光线，所述近红外反射膜(20)包括多个截止单元，各所述截止单元包括一个高折射率材料层和与之相对的一个低折射率材料层，所述截止单元形成m个膜堆，假设膜堆A

【技术特征摘要】
1.一种红外宽波段截止滤波器，其特征在于，包括：
透明基材层(10)；
近红外反射膜(20)，所述近红外反射膜(20)设置在所述透明基材层(10)的一个表面或者分布在透明基材层(10)的相对两个表面上，用于截止波长范围在700～1300nm的光线，所述近红外反射膜(20)包括多个截止单元，各所述截止单元包括一个高折射率材料层和与之相对的一个低折射率材料层，所述截止单元形成m个膜堆，假设膜堆Aθ的膜系结构为│Vθ(α1Hβ1Lα2Hβ2L...αnHβnL)│，其中，H表示高折射率材料层，L表示低折射率材料层，n、m为正整数，且3＜n≤80，同一个膜堆中的α1，α2，...，αn以及β1，β2，...，βn各自独立地满足同一个余弦或正弦波形上的同一递变规律；1≤m≤10；其中，对于第i个截止单元αiHβiL，1≤i≤n，αi为第i个高折射率材料层沿与所述透明基材层(10)垂直的方向的光学厚度系数，βi表示第i个所述低折射率材料层沿与所述透明基材层(10)垂直的方向上的光学厚度系数，Vθ表示相对于预设的监控波长相应膜堆中截止单元的光学厚度的调整倍数；αi、βi各自独立地在0.2～1.5范围内。


2.根据权利要求1所述的红外宽波段截止滤波器，其特征在于，m个所述膜堆中，各所述膜堆的截止单元的数量相等或不等，同一个膜堆的各所述截止单元分布在所述透明基材层(10)的同一个表面上。


3.根据权利要求1所述的红外宽波段截止滤波器，其特征在于，λ为膜堆Aθ的监控波长，膜堆Aθ的截止中心波长为λθ，Vθ＝λθ/λ；优选Vθ在1.5～3.5范围内。


4.根据权利要求1所述的红外宽波段截止滤波器，其特征在于，所述膜堆的数量为1≤m≤8，优选为1≤m≤5，进一步优选为1≤m≤3；各所述膜堆中所述截止单元的数量为3＜n≤70，优选3＜n≤60，优选3＜n≤55，更优选3＜n≤50，进一步优选3＜n≤45，再进一步优选3＜n≤40，最优选3＜n≤36。


5.根据权利要求1所述的红外宽波段截止滤波器，其特征在于，m＝2，两个膜堆分别为膜堆A1(21)、膜堆A2(22)，所述膜堆A1(21)的截止中心波长在700～900nm范围内；所述膜堆A2(22)的截止中心波长在900～1300nm范围内；所述膜堆A1(21)和所述膜堆A2(22)叠置在所述透明基材层(10)的两个表面上或者沿远离所述透明基材层(10)的方向叠置在所述透明基材层(10)的一个表面上；优选所述膜堆A1(21)和所述膜堆A2(22)的截止单元个数相当。


6.根据权利要求5所述的红外宽波段截止滤波器，其特征在于，所述膜堆A1(21)的光学厚度的调整倍数V1为1.6，所述膜堆A2(22)的光学厚度的调整倍数V2为2.1。


7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：于甄，
申请(专利权)人：张家港康得新光电材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32