CN106094241A - 水晶涂布式光学低通滤波器及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水晶涂布式光学低通滤波器，包括：UV‑IR截止膜、水晶片、油墨层和AR膜；其中所述UV‑IR截止膜可以由IR膜替换。本发明通过在水晶片上涂布具备红外吸收效果的油墨形成油墨层，在具备水晶自身双折射特性的同时又拥有了类似于红外吸收玻璃的效果；与传统使用红外吸收玻璃的OLPF相比，既降低了产品的厚度，又大大改善了传统红外吸收玻璃脆、抗跌落性差的情况；本发明可以广泛应用于智能手机、数码相机、车载摄像头、安防摄像头等领域，具有广阔的市场发展空间。
Description
技术领域
本发明涉及光学低通滤波器技术领域，更具体的说是涉及水晶涂布式光学低通滤波器及制造方法。
背景技术
光学低通滤波器大都是由两块或者多块石英晶体薄板构成的，放在CCD传感器的前面。目标图像信息的光束经过OLPF后产生双折射，根据CCD像素尺寸的大小和总感光面积计算出抽样截止频率，同时也可以计算出o光和e光分开的距离，改变入射光束将会形成差频的目标频率，达到减弱或消除低频干扰条纹的目的，特别是消除彩色CCD出现的伪彩色干扰条纹。
另外，在使用CCD或CMOS图象传感器拍摄彩色景物时，由于它们对颜色的反应与人眼不同，所以必须将它们能检测到而人眼无法检测的红外线部分除去，同时调整可见光范围内对颜色的反应，使影像呈现的色彩符合人眼的感觉。因此，一般在OLPF晶片中间加上一片红外吸收玻璃，能获得极佳的效果。然而与此同时也增加了产品厚度。
因此，如何降低光学低通滤波器产品的厚度是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种水晶涂布式光学低通滤波器，通过在水晶片表面涂布油墨，达到了类似于红外吸收玻璃的效果，同时在拥有水晶自身特性的基础上，相较于传统使用红外吸收玻璃的OLPF，既降低了产品的厚度，又可以大大改善传统红外吸收玻璃易脆、抗跌落性差的情况。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种水晶涂布式光学低通滤波器，包括：UV-IR截止膜、水晶片、油墨层和AR膜；其中所述UV-IR截止膜可以由IR膜替换。
优选的，在上述水晶涂布式光学低通滤波器中，所述水晶片针对不同型号的CCD与CMOS图像传感，以及兼顾不同方向所产生的杂讯可以由不同厚度、片数、角度的水晶片组合进行替换；其中所述水晶片是通过紫外胶进行贴合的。
优选的，在上述水晶涂布式光学低通滤波器中，所述油墨层是通过旋涂设备在所述水晶片上进行涂布的，并且采用的油墨具备红外吸收效果。
优选的，在上述水晶涂布式光学低通滤波器中，所述UV-IR截止膜、AR膜和所述IR膜均是通过真空镀膜装置蒸镀的。
一种水晶涂布式光学低通滤波器的制造方法，包括如下步骤：
(1)原石切割：与水晶Z轴约为45°夹角进行切断；
(2)水晶的研磨：①粗研磨：在控制研磨压力、磨削速度的条件下，将切断后的水晶使用粗研磨材对水晶片厚度进行加工，使水晶的厚度、平行度达到指定要求；②细研磨：在控制研磨压力、磨削速度的条件下，使用细研磨材对经过粗研磨的水晶片进行厚度的加工，进一步使水晶片的厚度、平行度达到指定标准；③抛光：在控制抛光盘的压力、抛光盘的转速的条件下，使用抛光粉配比水对经过细研磨的水晶片进行厚度的加工，使水晶片的厚度、平行度、光圈达到指定指标；
(3)水晶片的清洗：将经过步骤(2)处理的水晶片用自动清洗机进行外观的清洗；
(4)水晶片的涂布：在水晶片表面进行油墨的涂布，首先通过调整旋涂设备的转数和时间，控制水晶片上油墨的涂布量，然后进行热处理；最后进行烘烤得到半成品；步骤(4)通过控制油墨的涂布量、烘烤温度和烘烤时间使最终产品达到要求的光谱曲线，光谱的半值偏差精确控制在±1％以内；
(5)半成品的检验和清洗：首先对步骤(4)制备的半成品进行外观、光学特性分布均一性的检验；然后再进行无损伤清洗，此时油墨涂布式的水晶片制备完毕。
(6)镀膜：在油墨耐受范围内使用真空镀膜装置进行水晶片常温或高温镀膜，并达到用户使用要求。
优选的，在上述水晶涂布式光学低通滤波器的制造方法中，在上述步骤(4)中关于水晶片表面进行油墨的涂布，其中根据产品可视光透过率、耐热性等要求选择是否需要进行前处理过程；所述前处理过程为：首先调整旋涂设备转数，然后在水晶片上进行前处理液的涂布，再进行热处理；前处理过程完毕之后再进行油墨的涂布。
优选的，在上述水晶涂布式光学低通滤波器的制造方法中，在上述步骤(4)中关于旋涂设备转数的设定范围在500rpm～4000rpm之间。
优选的，在上述水晶涂布式光学低通滤波器的制造方法中，在上述步骤(4)中烘烤的设定温度在85℃～400℃之间。
优选的，在上述水晶涂布式光学低通滤波器的制造方法中，在上述步骤(5)中的所述油墨涂布式的水晶片厚度可以达到0.1mm以下。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种水晶涂布式光学低通滤波器，一方面将油墨涂布在水晶片上替换传统使用的红外吸收玻璃，不仅降低了产品的厚度，而且大大改善了传统红外吸收玻璃易脆、抗跌落性较差的情况；另一方面油墨涂布式的水晶片在制作过程中根据产品可视光透过率、耐热性等要求选择是否需要进行前处理过程，不仅可以确保表面涂布量的偏差在允许的范围内，使光谱的半值偏差能精确控制在±1％以内，而且油墨涂布水晶片的过程中可以有效避免涂布过程中灰尘附着、翘曲等情况的发生。目前油墨涂布式的水晶片厚度最薄可以达到0.1mm以下，从整体上提高了产品质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为传统水晶涂布式光学低通滤波器的结构示意图。
图2附图为本发明实施例1的结构示意图。
图3附图为本发明实施例2的结构示意图。
图4附图为本发明原石切割原理图。
图5附图为本发明与传统产品性能比较示意图。
图6附图为本发明的结构示意图。
在图1中：
1’为UV-IR截止膜或IR膜、21’为-45°水晶片、22’为0°水晶片、23’为+45°水晶片、4’为AR膜。
在图2中：
1为UV-IR截止膜或IR膜、21为-45°水晶片、22为0°水晶片、23为+45°水晶片、3为油墨层、4为AR膜。
在图3中：
1为UV-IR截止膜或IR膜、22为0°水晶片、3为油墨层、4为AR膜。
在图6中：
1为UV-IR截止膜或IR膜、2为水晶片、4为AR膜。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种水晶涂布式光学低通滤波器，采用油墨涂布水晶片替换了传统的玻璃，在具备水晶自身双折射特性的同时又拥有类似于红外吸收玻璃的效果；与传统使用红外吸收玻璃的OLPF相比，既降低了产品的厚度，又大大改善了传统红外吸收玻璃脆、抗跌落性差的情况。
本发明提供了一种水晶涂布式光学低通滤波器，包括：UV-IR截止膜1、水晶片2、油墨层3和AR膜4；其中UV-IR截止膜1可以由IR膜替换。
为了进一步优化上述技术方案，水晶片2针对不同型号的CCD与CMOS图像传感，以及兼顾不同方向所产生的杂讯可以由不同厚度、片数、角度的水晶片组合进行替换；其中水晶片2是通过紫外胶进行贴合的。
为了进一步优化上述技术方案，油墨层3是通过旋涂设备在水晶片上进行涂布的，并且采用的油墨具备红外吸收效果。
为了进一步优化上述技术方案，UV-IR截止膜1、AR膜4和IR膜均是通过真空镀膜装置蒸镀的。
一种水晶涂布式光学低通滤波器的制造方法，包括如下步骤：
(1)原石切割：与水晶Z轴约为45°夹角进行切断；
(2)水晶的研磨：①粗研磨：在控制研磨压力、磨削速度的条件下，将切断后的水晶使用粗研磨材对水晶片厚度进行加工，使水晶的厚度、平行度达到指定要求；②细研磨：在控制研磨压力、磨削速度的条件下，使用细研磨材对经过粗研磨的水晶片进行厚度的加工，进一步使水晶片的厚度、平行度达到指定标准；③抛光：在控制抛光盘的压力、抛光盘的转速的条件下，使用抛光粉配比水对经过细研磨的水晶片进行厚度的加工，使水晶片的厚度、平行度、光圈达到指定指标；
(3)水晶片的清洗：将经过步骤(2)处理的水晶片用自动清洗机进行外观的清洗；
(4)水晶片的涂布：在水晶片表面进行油墨的涂布，首先通过调整旋涂设备的转数和时间，控制水晶片上油墨的涂布量，然后进行热处理；最后进行烘烤得到半成品；步骤(4)通过控制油墨的涂布量、烘烤温度和烘烤时间使最终产品达到要求的光谱曲线，光谱的半值偏差精确控制在±1％以内；
(5)半成品的检验和清洗：首先对步骤(4)制备的半成品进行外观、光学特性分布均一性的检验；然后再进行无损伤清洗，此时油墨涂布式的水晶片制备完毕。
(6)镀膜：在油墨耐受范围内使用真空镀膜装置进行水晶片常温或高温镀膜，并达到用户使用要求。
为了进一步优化上述技术方案，在上述步骤(4)中关于水晶片表面进行油墨的涂布，其中根据产品可视光透过率、耐热性等要求选择是否需要进行前处理过程；所述前处理过程为：首先调整旋涂设备转数，然后在水晶片上进行前处理液的涂布，再进行热处理；前处理过程完毕之后再进行油墨的涂布。
为了进一步优化上述技术方案，在上述步骤(4)中关于旋涂设备转数的设定范围在500rpm～4000rpm之间。
为了进一步优化上述技术方案，在上述步骤(4)中烘烤的设定温度在85℃～400℃之间。
为了进一步优化上述技术方案，在上述步骤(5)中的所述油墨涂布式的水晶片厚度可以达到0.1mm以下。
实施例1
请参阅相关附图为本发明提供的一种水晶涂布式光学低通滤波器，包括：UV-IR截止膜1、水晶片2、油墨层3和AR膜4；其中UV-IR截止膜1可以由IR膜替换。
为了进一步优化上述技术方案，水晶片2包含-45°水晶片21、0°水晶片22和+45°水晶片23；在-45°水晶片21的外表面设置有UV-IR截止膜1或IR膜，在+45°水晶片23的外表面贴合有油墨层3；其中水晶片2是通过紫外胶进行贴合的。
为了进一步优化上述技术方案，水晶片2针对不同型号的CCD与CMOS图像传感，以及兼顾不同方向所产生的杂讯可以由不同厚度、片数、角度的水晶片组合进行替换。
为了进一步优化上述技术方案，油墨层3是通过旋涂设备在水晶片上进行涂布的，并且采用的油墨具备红外吸收效果。
为了进一步优化上述技术方案，UV-IR截止膜1、AR膜4和IR膜均是通过真空镀膜装置蒸镀的。
一种水晶涂布式光学低通滤波器的制造方法，包括如下步骤：
(1)原石切割：与水晶Z轴约为45°夹角进行切断；
(2)水晶的研磨：①粗研磨：在控制研磨压力、磨削速度的条件下，将切断后的水晶使用粗研磨材对水晶片厚度进行加工，使水晶的厚度、平行度达到指定要求；②细研磨：在控制研磨压力、磨削速度的条件下，使用细研磨材对经过粗研磨的水晶片进行厚度的加工，进一步使水晶片的厚度、平行度达到指定标准；③抛光：在控制抛光盘的压力、抛光盘的转速的条件下，使用抛光粉配比水对经过细研磨的水晶片进行厚度的加工，使水晶片的厚度、平行度、光圈达到指定指标；
(3)水晶片的清洗：将经过步骤(2)处理的水晶片用自动清洗机进行外观的清洗；
(4)水晶片的涂布：在水晶片表面进行油墨的涂布，首先通过调整旋涂设备的转数和时间，控制水晶片上油墨的涂布量，然后进行热处理；最后进行烘烤得到半成品；步骤(4)通过控制油墨的涂布量、烘烤温度和烘烤时间使最终产品达到要求的光谱曲线，光谱的半值偏差精确控制在±1％以内；
(5)半成品的检验和清洗：首先对步骤(4)制备的半成品进行外观、光学特性分布均一性的检验；然后再进行无损伤清洗，此时油墨涂布式的水晶片制备完毕。
(6)镀膜：在油墨耐受范围内使用真空镀膜装置进行水晶片常温或高温镀膜，并达到用户使用要求。
为了进一步优化上述技术方案，在上述步骤(4)中关于水晶片表面进行油墨的涂布，其中根据产品可视光透过率、耐热性等要求选择是否需要进行前处理过程；前处理过程为：首先调整旋涂设备转数，然后在水晶片上进行前处理液的涂布，再进行热处理；前处理过程完毕之后再进行油墨的涂布。
为了进一步优化上述技术方案，在上述步骤(4)中关于旋涂设备转数的设定范围在500rpm～4000rpm之间。
为了进一步优化上述技术方案，在上述步骤(4)中烘烤的设定温度在85℃～400℃之间。
为了进一步优化上述技术方案，在上述步骤(5)中的油墨涂布式的水晶片厚度可以达到0.1mm以下。
实施例2
请参阅相关附图为本发明提供的一种水晶涂布式光学低通滤波器，包括：UV-IR截止膜1、0°水晶片22、油墨层3和AR膜4；其中UV-IR截止膜1可以由IR膜替换。
为了进一步优化上述技术方案，0°水晶片22针对不同型号的CCD与CMOS图像传感，以及兼顾不同方向所产生的杂讯可以由不同厚度、片数、角度的水晶片组合进行替换。
为了进一步优化上述技术方案，油墨层3是通过旋涂设备在水晶片上进行涂布的，并且采用的油墨具备红外吸收效果。
为了进一步优化上述技术方案，UV-IR截止膜1、AR膜4和IR膜均是通过真空镀膜装置蒸镀的。
一种水晶涂布式光学低通滤波器的制造方法，包括如下步骤：
(1)原石切割：与水晶Z轴约为45°夹角进行切断；
(2)水晶的研磨：①粗研磨：在控制研磨压力、磨削速度的条件下，将切断后的水晶使用粗研磨材对水晶片厚度进行加工，使水晶的厚度、平行度达到指定要求；②细研磨：在控制研磨压力、磨削速度的条件下，使用细研磨材对经过粗研磨的水晶片进行厚度的加工，进一步使水晶片的厚度、平行度达到指定标准；③抛光：在控制抛光盘的压力、抛光盘的转速的条件下，使用抛光粉配比水对经过细研磨的水晶片进行厚度的加工，使水晶片的厚度、平行度、光圈达到指定指标；
(3)水晶片的清洗：将经过步骤(2)处理的水晶片用自动清洗机进行外观的清洗；
(4)水晶片的涂布：在水晶片表面进行油墨的涂布，首先通过调整旋涂设备的转数和时间，控制水晶片上油墨的涂布量，然后进行热处理；最后进行烘烤得到半成品；步骤(4)通过控制油墨的涂布量、烘烤温度和烘烤时间使最终产品达到要求的光谱曲线，光谱的半值偏差精确控制在±1％以内；
(5)半成品的检验和清洗：首先对步骤(4)制备的半成品进行外观、光学特性分布均一性的检验；然后再进行无损伤清洗，此时油墨涂布式的水晶片制备完毕。
(6)镀膜：在油墨耐受范围内使用真空镀膜装置进行水晶片常温或高温镀膜，并达到用户使用要求。
为了进一步优化上述技术方案，在上述步骤(4)中关于水晶片表面进行油墨的涂布，其中根据产品可视光透过率、耐热性等要求选择是否需要进行前处理过程；前处理过程为：首先调整旋涂设备转数，然后在水晶片上进行前处理液的涂布，再进行热处理；前处理过程完毕之后再进行油墨的涂布。
为了进一步优化上述技术方案，在上述步骤(4)中关于旋涂设备转数的设定范围在500rpm～4000rpm之间。
为了进一步优化上述技术方案，在上述步骤(4)中烘烤的设定温度在85℃～400℃之间。
为了进一步优化上述技术方案，在上述步骤(5)中的油墨涂布式的水晶片厚度可以达到0.1mm以下。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种水晶涂布式光学低通滤波器，其特征在于，包括：UV-IR截止膜、水晶片、油墨层和AR膜；其中所述UV-IR截止膜可以由IR膜替换。
2.根据权利要求1所述的水晶涂布式光学低通滤波器，其特征在于，所述水晶片针对不同型号的CCD与CMOS图像传感，以及兼顾不同方向所产生的杂讯可以由不同厚度、片数、角度的水晶片组合进行替换；其中所述水晶片是通过紫外胶进行贴合的。
3.根据权利要求1所述的水晶涂布式光学低通滤波器，其特征在于，所述油墨层是通过旋涂设备在所述水晶片上进行涂布的，并且采用的油墨具备红外吸收效果。
4.根据权利要求1所述的水晶涂布式光学低通滤波器，其特征在于，所述UV-IR截止膜、AR膜和所述IR膜均是通过真空镀膜装置蒸镀的。
5.根据权利要求1所述水晶涂布式光学低通滤波器的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)原石切割：与水晶Z轴约为45°夹角进行切断；
(2)水晶的研磨：①粗研磨：在控制研磨压力、磨削速度的条件下，将切断后的水晶使用粗研磨材对水晶片厚度进行加工，使水晶的厚度、平行度达到指定要求；②细研磨：在控制研磨压力、磨削速度的条件下，使用细研磨材对经过粗研磨的水晶片进行厚度的加工，进一步使水晶片的厚度、平行度达到指定标准；③抛光：在控制抛光盘的压力、抛光盘的转速的条件下，使用抛光粉配比水对经过细研磨的水晶片进行厚度的加工，使水晶片的厚度、平行度、光圈达到指定指标；
(3)水晶片的清洗：将经过步骤(2)处理的水晶片用自动清洗机进行外观的清洗；
(4)水晶片的涂布：在水晶片表面进行油墨的涂布，首先通过调整旋涂设备的转数和时间，控制水晶片上油墨的涂布量，然后进行热处理；最后进行烘烤得到半成品；步骤(4)通过控制油墨的涂布量、烘烤温度和烘烤时间使最终产品达到要求的光谱曲线，光谱的半值偏差精确控制在±1％以内；
(5)半成品的检验和清洗：首先对步骤(4)制备的半成品进行外观、光学特性分布均一性的检验；然后再进行无损伤清洗，此时油墨涂布式的水晶片制备完毕。
(6)镀膜：在油墨耐受范围内使用真空镀膜装置进行水晶片常温或高温镀膜，并达到用户使用要求。
6.根据权利要求5所述的水晶涂布式光学低通滤波器的制造方法，其特征在于，在上述步骤(4)中关于水晶片表面进行油墨的涂布，其中根据产品可视光透过率、耐热性等要求选择是否需要进行前处理过程；所述前处理过程为：首先调整旋涂设备转数，然后在水晶片上进行前处理液的涂布，再进行热处理；前处理过程完毕之后再进行油墨的涂布。
7.根据权利要求5所述的水晶涂布式光学低通滤波器的制造方法，其特征在于，在上述步骤(4)中关于旋涂设备转数的设定范围在500rpm～4000rpm之间。
8.根据权利要求5所述的水晶涂布式光学低通滤波器的制造方法，其特征在于，在上述步骤(4)中烘烤的设定温度在85℃～400℃之间。
9.根据权利要求5所述的水晶涂布式光学低通滤波器的制造方法，其特征在于，在上述步骤(5)中的所述油墨涂布式的水晶片厚度可以达到0.1mm以下。
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