CN101424761B - 红外截止滤光片及使用该红外截止滤光片的镜头模组 - Google Patents

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Abstract

一种红外截止滤光片，包括基体层，第一膜堆，第二膜堆和第三膜堆，第一膜堆，第二膜堆和第三膜堆依次形成于基体层之上。第一膜堆，第二膜堆和第三膜堆分别由高折射率材料和低折射率材料交替形成。第一膜堆，第二膜堆和第三膜堆具有不同的光学厚度。所述第一膜堆包括N1个由所述高折射率材料和低折射率材料形成的复合层(1.2H 0.6L)，N1＝6~8，所述第二膜堆包括N2个复合层(1.1H 1.1L)，N2＝6~8，所述第三膜堆包括N3个复合层(1.3H1.3L)，N3＝7~9，其中，H表示厚度为四分之一截止波长的高折射率薄膜，L表示厚度为八分之一截止波长的低折射率薄膜。本发明还提供一种包括上述红外截止滤光片的镜头模组。

Description

红外截止滤光片及使用该红外截止滤光片的镜头模组
技术领域
本发明涉及一种滤光片，特别涉及一种红外截止滤光片以及使用该红外截止滤光片的镜头模组。
背景技术
一般而言，数码相机、摄像机等取像装置均包括用于摄取光线之镜头模组，镜头模组之光学性能影响着成像画面的品质。镜头模组通常包括透镜或者透镜组以及影像感测元件。透镜或者透镜组用于接收外界物体等发出的光线，并将光线汇聚到影像感测元件上。影像感测元件可以为CCD或者CMOS等半导体元件，用于将光信号转换成电信号，以供后续的电路处理。
由于光电效应，CCD或者CMOS等半导体元件不仅可以感应可见光，也可以感应位于红外波段(波长大于760nm)的光线，使感应光的波段得到延伸，而原先照片黑色的部分因此会偏红，产生色偏现象。所以，现有的镜头模组通常会在CCD或者CMOS之入射光路上设置一片红外截止滤光片，该红外截止滤光片可以滤除红外波段的光线，而让可见光透过，从而产生正常色彩的影像。
现有之红外截止滤光片一般由多层高低折射率材料的薄膜堆叠而成，红外光通过该多层膜时会发生光学干涉相消。而当光线以不同的角度入射到该多层膜时，由于光程差不一样，使得截止光谱向短波方向偏移，从而造成部分可见光被过滤，从而通过镜头模组所成的画面，其在中心与边缘区域的色彩表现出较大的差异。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可有效抑制短波偏移的红外截止滤光片。
还有必要提供一种使成像画面具有较小色彩表现差异的镜头模组。
一种红外截止滤光片，包括基体层，第一膜堆，第二膜堆和第三膜堆，第一膜堆，第二膜堆和第三膜堆依次形成于基体层之上。第一膜堆，第二膜堆和第三膜堆分别由高折射率材料和低折射率材料交替形成。第一膜堆，第二膜堆和第三膜堆具有不同的光学厚度。所述第一膜堆包括N1个由所述高折射率材料和低折射率材料形成的复合层(1.2H 0.6L)，N1＝6~8，所述第二膜堆包括N2个复合层(1.1H 1.1L)，N2＝6~8，所述第三膜堆包括N3个复合层(1.3H1.3L)，N3＝7~9，其中，H表示厚度为四分之一截止波长的高折射率薄膜，L表示厚度为八分之一截止波长的低折射率薄膜。一种镜头模组，从物方一侧到像方一侧依次包括透镜组，红外截止滤光片和影像感测器件。红外截止滤光片，包括基体层，第一膜堆，第二膜堆和第三膜堆，第一膜堆，第二膜堆和第三膜堆依次形成于基体层之上。第一膜堆，第二膜堆和第三膜堆分别由高折射率材料和低折射率材料交替形成。第一膜堆，第二膜堆和第三膜堆具有不同的光学厚度。所述第一膜堆包括N1个由所述高折射率材料和低折射率材料形成的复合层(1.2H 0.6L)，N1＝6~8，所述第二膜堆包括N2个复合层(1.1H 1.1L)，N2＝6~8，所述第三膜堆包括N3个复合层(1.3H 1.3L)，N3＝7~9，其中，H表示厚度为四分之一截止波长的高折射率薄膜，L表示厚度为八分之一截止波长的低折射率薄膜。
相对于一般的红外截止滤光片，通过三种不同光学厚度薄膜堆叠成的膜堆结构可有效抑制短波偏移，使可见光有效透过红外截止滤光片。
相对于一般的镜头模组，通过三种不同光学厚度薄膜堆叠成的膜堆结构可有效抑制短波偏移，使不同角度入射的光线通过镜头模组后，其成像画面具有较小的色彩表现差异。
附图说明
图1所示为包括若干光学元件的镜头模组的示意图，其中镜头模组包括红外截止滤光片。
图2所示为图1中红外截止滤光片的膜层结构示意图。
图3所示为图1中红外截止滤光片的透射光谱示意图。
图4所示为本发明红外截止滤光片与现有红外截止滤光片对不同入射角度光线之波长偏移对比示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的较佳实施方式进行描述。
如图1所示，镜头模组20可以用于数码相机，摄影机等成像装置中。镜头模组20从物方一侧到像方一侧依次包括透镜组200、红外截止滤光片300和影像感测器件400。透镜组200可以包括单一透镜元件，也可以包括若干透镜元件，例如，透镜元件202、204及206。透镜组200用于接收外界入射的光线，并可修正像差、色差等。各透镜元件202、204及206之间的位置也可加以调节，以改变镜头的光学变焦参数。红外截止滤光片300用于过滤通过透镜组200后的光线中位于红外波段的光线，而让其他波段的光线透过，以消除红外光对影像感测器件400的干扰。影像感测器件400可以为CCD或者CMOS等半导体元件，用于接收从红外截止滤光片入射过来的光线，并将光信号转换成电信号，以供后续的电路处理。
如图2所示，红外截止滤光片300包括基底层310、第一膜堆320、第二膜堆340及第三膜堆360。基底层310为透明材料，例如K9玻璃等。第一膜堆320、第二膜堆340及第三膜堆360依次形成于基底层310之上。第一膜堆320、第二膜堆340及第三膜堆360均由高折射率系数的材料和低折射率系数的材料交替形成，其中，高折射率系数的材料可以为TiO3，Nb2O5，Ta2O5等，低折射率系数的材料可以为SiO2等。第一膜堆320包括交替排列的高折射率膜层322和低折射率膜层324；第二膜堆340包括交替排列的高折射率膜层342和低折射率膜层344；第三膜堆360包括交替排列的高折射率膜层362和低折射率膜层364。
在本实施方式中，以截止波长λ0＝760nm设计优化各个膜堆之光学厚度和膜的层数。单一层高折射率系数的材料和低折射率系数的材料形成一个复合层，如复合层323、343、363。第一膜堆320包括N1个复合层323(1.2H 0.6L)，N1＝6~8。第二膜堆340包括N2个复合层343(1.1H 1.1L)，N2＝6~8。第三膜堆360包括N3个复合层363(1.3H 1.3L)，N3＝7~9。其中，H表示厚度为λ0/4的高折射率薄膜，L表示厚度为λ0/8低折射率薄膜，1.2H代表1.2倍的厚度的λ0/4高折射率薄膜。
请参阅图3，红外截止滤光片300的透射光谱示意图，其横轴表示波长，纵轴表示透过率，即透过滤光片的光线能量与入射光线能量的比值。由图可知，700nm以外的向长波方向变化的光线通过该滤光片300时，透过率接近0％，即该滤光片300基本吸收掉位于红外波段的光线。而700nm以内的向短波方向变化的光线通过该滤光片300时，其透过率在一较小的波长范围内迅速变化为100％，即该滤光片300基本可完全透过可见部分的光线。
请一并参阅图4和表1，图4为红外截止滤光片300对于不同角度入射的光线产生的短波偏移与一般的红外截止滤光片的对比示意图，其中横轴表示光线入射角度，纵轴表示波长。表1表示图4所示的不同入射角度所对应的波长。
表1 本实施方式和一般的红外截止滤光片短波偏移对比
入射角 一般的红外截止滤光片 本发明的红外截止滤光片300
0度 650nm 650nm
10度 647nm 648nm
20度 637.5nm 642.5nm
30度 623nm 634nm
以光线透过率为50％时作为对照，当入射角度为0度时，本实施方式之红外截止滤光片300与一般的红外截止滤光片对应的波长均为650nm。当入射角度为10度时，一般的红外截止滤光片对应的波长为647nm，本实施方式的红外截止滤光片300对应的波长为648nm，即短波偏移较小。当入射角度为20度时，一般的红外截止滤光片对应的波长为637.5nm，本实施方式的红外截止滤光片300对应的波长为642.5nm，可见在入射角为20度时，红外截止滤光片300相对一般的红外截止滤光片抑制短波偏移效果较为明显。进一步，当入射角度为30度时，一般的红外截止滤光片对应的波长为623nm，本实施方式的红外截止滤光片300对应的波长为634nm。在此入射角度下，红外截止滤光片300比一般的红外截止滤光片更加抑制短波偏移，从而不会导致所需要的可见光部分光线被截止掉。
此外，本实施方式的红外截止滤光片300对不同角度入射的光线，例如从10度变换到30度，在透过率为50％时所对应的波长变化量为648nm-634nm＝14nm。而一般的红外截止滤光片则对应的波长变化量为647nm-623nm＝24nm，所以通过镜头模组20成像后的画面在不同区域所表现出来的色彩差异较小，提升了成像的质量。

Claims (6)

1.一种红外截止滤光片，用于过滤位于红外波段的光线，包括基体层，其特征在于：所述红外截止滤光片还包括第一膜堆，第二膜堆，第三膜堆，所述第一膜堆，第二膜堆和第三膜堆依次形成于所述基体层之上，所述第一膜堆，第二膜堆和第三膜堆分别由高折射率材料和低折射率材料交替形成，所述第一膜堆，第二膜堆和第三膜堆具有不同的光学厚度，所述第一膜堆包括N1个由所述高折射率材料和低折射率材料形成的复合层，N1＝6～8，每个所述第一膜堆的复合层由厚度为1.2倍四分之一截止波长的高折射率材料薄膜以及厚度为0.6倍八分之一截止波长的低折射率材料薄膜形成，所述第二膜堆包括N2个复合层，N2＝6～8，每个所述第二膜堆的复合层由厚度为1.1倍四分之一截止波长的高折射率材料薄膜以及厚度为1.1倍八分之一截止波长的低折射率材料薄膜形成，所述第三膜堆包括N3个复合层，N3＝7～9，每个所述第三膜堆的复合层由厚度为1.3倍四分之一截止波长的高折射率材料薄膜以及厚度为1.3倍八分之一截止波长的低折射率材料薄膜形成。
2.如权利要求1所述的红外截止滤光片，其特征在于：所述高折射率材料为TiO2或者Nb2O5或者Ta2O5中的一种，所述低折射率材料为SiO2。
3.如权利要求1所述的红外截止滤光片，其特征在于：所述截止波长为760nm。
4.一种镜头模组，从物方一侧到像方一侧依次包括透镜组，红外截止滤光片和影像感测器件，所述红外截止滤光片用于过滤从透镜组入射的光线中位于红外波段的光线，其特征在于：所述红外截止滤光片包括基体层，第一膜堆，第二膜堆和第三膜堆，所述第一膜堆，第二膜堆和第三膜堆依次形成于所述基体层之上，所述第一膜堆，第二膜堆和第三膜堆分别由高折射率材料和低折射率材料交替形成，所述第一膜堆，第二膜堆和第三膜堆具有不同的光学厚度，所述第一膜堆包括N1个由所述高折射率材料和低折射率材料形成的复合层，N1＝6～8，每个所述第一膜堆的复合层由厚度为1.2倍四分之一截止波长的高折射率材料薄膜以及厚度为0.6倍八分之一截止波长的低折射率材料薄膜形成，所述第二膜堆包括N2个复合层，N2＝6～8，每个所述第二膜堆的复合层由厚度为1.1倍四分之一截止波长的高折射率材料薄膜以及厚度为1.1倍八分之一截止波长的低折射率材料薄膜形成，所述第三膜堆包括N3个复合层，N3＝7～9，每个所述第三膜堆的复合层由厚度为1.3倍四分之一截止波长的高折射率材料薄膜以及厚度为1.3倍八分之一截止波长的低折射率材料薄膜形成。
5.如权利要求4所述的镜头模组，其特征在于：所述高折射率材料为TiO2或者Nb2O5或者Ta2O5中的一种，所述低折射率材料为SiO2。
6.如权利要求4所述的镜头模组，其特征在于：所述截止波长为760nm。
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