CN106405705A - 红外截止滤光片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种红外截止滤光片，具有小于0.3mm厚度的超薄基板，在基板的两个侧面分别设置透明镀膜，所述的透明镀膜为相对于基板对称设置的红外截止镀膜，所述的红外截止镀膜为17～21奇数层的红外截止镀膜的复合膜膜堆，所述的17～21奇数层的红外截止镀膜的复合膜膜堆为两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜的复合膜膜堆，所述的17～21奇数层的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜的复合膜膜堆为2100～2600nm叠加厚度的红外截止镀膜的复合膜膜堆。本发明在使用波段下的反射光残量可控制在0.1％以下，光的穿透率指标可以达到99.6％，采用本发明的红外截止滤光片后摄像头的成像无光晕现象，影像清晰。
Description
技术领域 本发明涉及光学成像设备中的滤光装置，直接涉及数码光学成像设备中使用的滤光片。
背景技术 当今，可拍照的手机摄像头、计算机内置摄像头、汽车摄像头及监视器摄像头等数码光学成像设备中，为消除红外光线对CCD及CMOS模式成像镜头色彩失真的影响，红外截止滤光片已成为不可或缺的元器件。现阶段数码光学成像设备的发展趋势是：一方面产品的外观尺寸要更加薄型化，另一方面设备的图像又能够在更大程度上得到真实的还原。而目前市场上出现的数码光学成像设备使用的红外截止滤光片，一般是在滤片基板的一侧镀32～40层、厚度为4000～5000nm的红外截止镀膜，即人们常说的IRcut镀膜；另一侧镀厚度为200～400nm的抗反射镀膜，即人们常说的AR镀膜。在对滤片基板实施上述镀膜后，滤片基板两侧膜厚存在巨大差异，导致滤片在使用波段下存有较多的反射光残量，光的穿透率指标最高只能达到96％，从而导致摄像头成像时的光晕现象，使影像清晰度难以达到理想的程度。在对数码光学成像产品外观尺寸更加薄型化的要求下，人们已将红外截止滤光片的滤片基板厚度降至0.3mm以下，有的甚至已经降至0.21mm，滤片基板的超薄化加之滤片基板两侧膜厚的巨大差异导致基板产生了巨大的内应力，使超薄基板产生了严重的弯曲变形，此时对滤片的切割加工通常也要在化学胶贴合状态下才能完成、对切割后的滤片通常还要使用对环境存在污染的溶剂才能清洗干净；同时还由于基板的弯曲，极易导致在机械加工过程中产品的破碎。因此，无论从产品外观尺寸的薄型化、还是从设备的图像能够得到真实的还原、还是从产品加工的破碎率、亦或是从加工工艺对环境的影响方面考虑，现有数码光学成像设备使用的红外截止滤光片都已经无法满足人们的要求。
发明内容 本发明的目的就是提供一种改进的红外截止滤光片，它能有效地解决现有数码光学成像设备使用的红外截止滤光片采用一侧镀IRcut镀膜、另一侧镀AR镀膜存在的在使用波段下反射光残量多、光的穿透率指标最高只能达到96％、摄像头成像时出现光晕现象、影像清晰度不理想的问题，而且它还能有效地解决现有数码光学成像设备使用的红外截止滤光片当基板厚度降至0.3mm以下时在一侧镀IRcut镀膜、另一侧镀AR镀膜因巨大厚度差异产生内应力致使基板弯曲变形的问题，同时它仍然能有效地解决现有数码光学成像设备使用的红外截止滤光片由于内应力导致基板弯曲需在化学胶贴合状态下切割加工、对切割后产品需使用对环境有污染的溶剂的问题，它依然能够有效地解决由于基板弯曲极易导致在机械加工过程中产品破碎的问题。
本发明的目的是这样实现的：红外截止滤光片，具有小于0.3mm厚度的超薄基板，在基板的两个侧面分别设置透明镀膜，基板上两个侧面设置的透明镀膜为相对于基板对称设置的红外截止镀膜，基板的每个侧面上设置的红外截止镀膜为17～21奇数层的红外截止镀膜的复合膜膜堆，基板每个侧面上设置的17～21奇数层的红外截止镀膜的复合膜膜堆为两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜的复合膜膜堆，基板每个侧面上设置的17～21奇数层的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜的复合膜膜堆为2100～2600nm叠加厚度的红外截止镀膜的复合膜膜堆。
作为本发明的进一步方案，红外截止滤光片的基板每个侧面上设置的17～21奇数层的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜的复合膜膜堆为由紧贴基板侧面设置相对高折射率红外截止镀膜层起始的、按照每层红外截止镀膜高低折射率由内向外间隔排列的复合膜膜堆。
作为本发明的另一种进一步方案，红外截止滤光片的基板每个侧面上设置的17～21奇数层的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜的复合膜膜堆为由紧贴基板侧面设置相对低折射率红外截止镀膜层起始的、按照每层红外截止镀膜低高折射率由内向外间隔排列的复合膜膜堆。
作为本发明进一步方案的优选方案，红外截止滤光片的基板每个侧面上设置的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜为19～21奇数层的红外截止镀膜的复合膜膜堆，基板每个侧面上设置的19～21奇数层的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜的复合膜膜堆为2300～2600nm叠加厚度的红外截止镀膜的复合膜膜堆。
作为本发明的另一种进一步方案的优选方案，红外截止滤光片的基板每个侧面上设置的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜为19～21奇数层的红外截止镀膜的复合膜膜堆，基板每个侧面上设置的19～21奇数层的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜的复合膜膜堆为2300～2600nm叠加厚度的红外截止镀膜的复合膜膜堆。
作为本发明进一步方案的优选方案的更进一步的优选，红外截止滤光片的基板每个侧面上设置的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜为19层的红外截止镀膜的复合膜膜堆，基板每个侧面上设置的19层的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜的复合膜膜堆为2300～2400nm叠加厚度的红外截止镀膜的复合膜膜堆。
作为本发明另一种进一步方案的优选方案的更进一步的优选，红外截止滤光片的基板每个侧面上设置的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜为19层的红外截止镀膜的复合膜膜堆，基板每个侧面上设置的19层的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜的复合膜膜堆为2300～2400nm叠加厚度的红外截止镀膜的复合膜膜堆。
本发明由于在基板的两个侧面相对于基板是对称设置红外截止镀膜，因而滤片基板两侧镀膜厚度均等，在基板每个侧面上设置的红外截止镀膜为17～21奇数层、两种不同折射率的红外截止镀膜间隔排列、红外截止镀膜的叠加厚度为2100～2600nm条件下，滤片在使用波段下的反射光残量可控制在0.1％以下，光的穿透率指标可以达到99.6％，采用本发明红外截止滤光片的摄像头成像无光晕现象，影像清晰；本发明由于在基板的两个侧面相对于基板是对称设置红外截止镀膜，因而滤片基板两侧镀膜厚度均等，在基板每个侧面上设置的红外截止镀膜为17～21奇数层、两种不同折射率的红外截止镀膜间隔排列、红外截止镀膜的叠加厚度为2100～2600nm条件下，尽管滤片基板厚度在0.3mm以下，甚至已降至0.21mm，基板内部依不会存在因镀膜而生的附加内应力，因而基板也不存在因这种内应力而导致的弯曲变形；本发明尽管滤片基板厚度在0.3mm以下，甚至已降至0.21mm，因为基板内部不存在因镀膜而生的附加内应力、基板也不存在因这种内应力而导致的弯曲变形，因而对滤片的切割加工已经不需要在化学胶贴合状态下完成，对切割后的滤片只要在超音波纯水中洗净、甩干即可，而不需要再使用对环境存在污染的溶剂进行清洗，避免了对环境的污染；本发明尽管滤片基板厚度在0.3mm以下，甚至已降至0.21mm，因为基板内部不存在因镀膜而生的内应力、基板也不存在因这种内应力而导致的弯曲变形，因而由滤片的机械切割加工导致的产品破碎率极大地降低，产品的成品率得到极大地提升。不仅如此，本发明由于在基板的每个侧面上设置的红外截止镀膜选用了17～21奇数层、叠加厚度选择为2100～2600nm，因而在基板两个侧面上设置的红外截止镀膜的总层数及总叠加厚度和传统滤片设置红外截止镀膜选用32～40层、叠加厚度选择为4000～5000nm相当，而且还完全省去了传统滤片的抗反射光镀膜，简化了生产工艺，尤其是在基板的每个侧面上设置的红外截止镀膜选用19或21层、叠加厚度选择为2300～2600nm时，本发明的红外截止滤光片在使用波段下的反射光残量、光的穿透率以及采用本发明红外截止滤光片的摄像头成像的清晰度指标更能够得到保证；本发明中，基板的厚度虽在0.3mm以下，但没有镀膜内应力导致的弯曲变形，镀膜后的超薄基板与基板两个侧面上对称设置的奇数层红外截止镀膜构成了一个完整的膜系，加之红外截止镀膜层与层的排列呈现为两种不同折射率镀膜的间隔排列方式，充分利用光的干涉现象将膜面反射光消除，不仅使滤片在使用波段下的反射光残量、光的穿透率以及采用本发明红外截止滤光片的摄像头成像的清晰度指标进一步得到保证，而且还保证了光线在垂直于基板平面方向上的双向可逆传递。
附图说明 图1是本发明红外截止滤光片第一种实施方式的结构原理图，图2是本发明红外截止滤光片第二种实施方式的结构原理图，图3是本发明红外截止滤光片与传统红外截止滤光片的光谱曲线对比图，下面结合附图对本发明作进一步说明。
具体实施方式 图1示出了本发明红外截止滤光片第一种实施方式的结构，图中A表示“相对高折射率红外截止镀膜层”，B表示“相对低折射率红外截止镀膜层”，C表示“基板”。红外截止滤光片具有小于0.3mm厚度的超薄基板C，在基板C的两个侧面分别设置透明镀膜，基板C上两个侧面设置的透明镀膜为相对于基板C对称设置的红外截止镀膜，基板C的每个侧面上设置的红外截止镀膜为17～21奇数层的红外截止镀膜的复合膜膜堆，基板C每个侧面上设置的17～21奇数层的红外截止镀膜的复合膜膜堆为两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜的复合膜膜堆，基板C每个侧面上设置的17～21奇数层的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜的复合膜膜堆具体为由紧贴基板C侧面设置相对高折射率红外截止镀膜层A起始的、按照每层红外截止镀膜高低折射率由内向外间隔排列的复合膜膜堆，基板C每个侧面上设置的17～21奇数层的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜的复合膜膜堆为2100～2600nm叠加厚度的红外截止镀膜的复合膜膜堆，基板C每个侧面上设置的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜优先选用19～21奇数层的红外截止镀膜的复合膜膜堆，基板C每个侧面上设置的19～21奇数层的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜的复合膜膜堆优先选择2300～2600nm叠加厚度的红外截止镀膜的复合膜膜堆，基板C每个侧面上设置的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜进一步优选19层的红外截止镀膜的复合膜膜堆，基板C每个侧面上设置的19层的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜的复合膜膜堆进一步优选2300～2400nm叠加厚度的红外截止镀膜的复合膜膜堆，基板C所用的材料选用玻璃或石英晶体，相对高折射率红外截止镀膜层A选用折射率大于2.0的TiO2、Ta2O5、Nb2O3等电介质材料，相对低折射率红外截止镀膜层B选用折射率小于1.6的SiO2、MgF2等电介质材料。
图2示出了本发明红外截止滤光片第二种实施方式的结构，图中A表示“相对高折射率红外截止镀膜层”，B表示“相对低折射率红外截止镀膜层”，C表示“基板”。红外截止滤光片具有小于0.3mm厚度的超薄基板C，在基板C的两个侧面分别设置透明镀膜，基板C上两个侧面设置的透明镀膜为相对于基板C对称设置的红外截止镀膜，基板C的每个侧面上设置的红外截止镀膜为17～21奇数层的红外截止镀膜的复合膜膜堆，基板C每个侧面上设置的17～21奇数层的红外截止镀膜的复合膜膜堆为两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜的复合膜膜堆，基板C每个侧面上设置的17～21奇数层的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜的复合膜膜堆具体为由紧贴基板C侧面设置相对低折射率红外截止镀膜层B起始的、按照每层红外截止镀膜低高折射率由内向外间隔排列的复合膜膜堆，基板C每个侧面上设置的17～21奇数层的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜的复合膜膜堆为2100～2600nm叠加厚度的红外截止镀膜的复合膜膜堆，基板C每个侧面上设置的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜优先选用19～21奇数层的红外截止镀膜的复合膜膜堆，基板C每个侧面上设置的19～21奇数层的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜的复合膜膜堆优先选择2300～2600nm叠加厚度的红外截止镀膜的复合膜膜堆，基板C每个侧面上设置的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜进一步优选19层的红外截止镀膜的复合膜膜堆，基板C每个侧面上设置的19层的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜的复合膜膜堆进一步优选2300～2400nm叠加厚度的红外截止镀膜的复合膜膜堆，基板C所用的材料选用玻璃或石英晶体，高折射率红外截止镀膜层A选用折射率大于2.0的TiO2、Ta2O5、Nb2O3等电介质材料，低折射率红外截止镀膜层B选用折射率小于1.6的SiO2、MgF2等电介质材料。
图3示出了本发明红外截止滤光片与传统红外截止滤光片的光谱曲线对比情况，图中水平坐标代表光的波段，以nm为单位，图中纵向坐标代表光的穿透率，以％为单位。本发明红外截止滤光片的光谱曲线用粗实线绘制，传统红外截止滤光片的光谱曲线用细实线绘制，传统红外截止滤光片在使用波段下的光穿透率最高值只能达到96％，而本发明红外截止滤光片在使用波段下的光穿透率最高值可以达到99.6％。
Claims (7)
1.一种红外截止滤光片，具有小于0.3mm厚度的超薄基板(C)，在基板(C)的两个侧面分别设置透明镀膜，其特征是：基板(C)上两个侧面设置的透明镀膜为相对于基板(C)对称设置的红外截止镀膜，基板(C)的每个侧面上设置的红外截止镀膜为17～21奇数层的红外截止镀膜的复合膜膜堆，基板(C)每个侧面上设置的17～21奇数层的红外截止镀膜的复合膜膜堆为两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜的复合膜膜堆，基板(C)每个侧面上设置的17～21奇数层的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜的复合膜膜堆为2100～2600nm叠加厚度的红外截止镀膜的复合膜膜堆。
2.根据权利要求1所述的红外截止滤光片，其特征是：基板(C)每个侧面上设置的17～21奇数层的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜的复合膜膜堆为由紧贴基板(C)侧面设置相对高折射率红外截止镀膜层(A)起始的、按照每层红外截止镀膜高低折射率由内向外间隔排列的复合膜膜堆。
3.根据权利要求1所述的红外截止滤光片，其特征是：基板(C)每个侧面上设置的17～21奇数层的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜的复合膜膜堆为由紧贴基板(C)侧面设置相对低折射率红外截止镀膜层(B)起始的、按照每层红外截止镀膜低高折射率由内向外间隔排列的复合膜膜堆。
4.根据权利要求2所述的红外截止滤光片，其特征是：基板(C)每个侧面上设置的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜为19～21奇数层的红外截止镀膜的复合膜膜堆，基板(C)每个侧面上设置的19～21奇数层的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜的复合膜膜堆为2300～2600nm叠加厚度的红外截止镀膜的复合膜膜堆。
5.根据权利要求3所述的红外截止滤光片，其特征是：基板(C)每个侧面上设置的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜为19～21奇数层的红外截止镀膜的复合膜膜堆，基板(C)每个侧面上设置的19～21奇数层的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜的复合膜膜堆为2300～2600nm叠加厚度的红外截止镀膜的复合膜膜堆。
6.根据权利要求4所述的红外截止滤光片，其特征是：基板(C)每个侧面上设置的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜为19层的红外截止镀膜的复合膜膜堆，基板(C)每个侧面上设置的19层的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜的复合膜膜堆为2300～2400nm叠加厚度的红外截止镀膜的复合膜膜堆。
7.根据权利要求5所述的红外截止滤光片，其特征是：基板(C)每个侧面上设置的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜为19层的红外截止镀膜的复合膜膜堆，基板(C)每个侧面上设置的19层的两种不同折射率的、间隔排列的红外截止镀膜的复合膜膜堆为2300～2400nm叠加厚度的红外截止镀膜的复合膜膜堆。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170215 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |