CN108572408B - 光源装置及其光滤波组件 - Google Patents

Abstract

一种光滤波组件包括第一干涉膜与第二干涉膜。第一干涉膜包括多层第一膜层与多层第二膜层。这些第一膜层与这些第二膜层彼此交替堆迭。第二干涉膜包括多层第三膜层与多层第四膜层。这些第三膜层与这些第四膜层彼此交替堆迭。第一膜层的光学常数与第三膜层的光学常数相同，第二膜层的光学常数与第四膜层的光学常数相同，而第一干涉膜所产生的光程差不同于第二干涉膜所产生的光程差。

Description

光源装置及其光滤波组件

技术领域

本发明是有关于一种光源装置及其光滤波组件，且特别是有关于一种利用干涉(interference)来滤光的光滤波组件以及使用此光滤波组件的光源装置。

背景技术

现在的光学技术已发展出一种干涉滤波片(interference filter)。一般而言，干涉滤波片具有多层膜(multilayer)，其是由两种不同光学常数(optical constant)的膜层(film)彼此交替堆迭而成，而这两种膜层都是透明(transparent)。依据这两种膜层的厚度分布以及光学常数，光线能在多层膜中进行建设性干涉(constructive interference)与破坏性干涉(destructive interference)，使得干涉滤波片能让波长在特定范围内的光线通过，并且滤除波长在特定范围外的光线。然而，上述多层膜中的设计极限及膜层厚度制造误差(tolerance)而影响到干涉滤波片的滤光效果，以至于当干涉滤波片应用于例如光谱仪(spectrometer)、单光仪(monochromator)或干涉仪(interferometer)等光学量测仪器时，有可能会影响到精密度(precision)与准确度(accuracy)。

发明内容

本发明提供一种光滤波组件，其利用两干涉膜所产生的不同光程差(OpticalPath Difference，OPD)来改善滤光效果。

本发明另提供一种光源装置，其包括上述光滤波组件。

本发明所提供的光滤波组件包括一第一干涉膜与一第二干涉膜。第一干涉膜包括多层第一膜层与多层第二膜层，其中这些第一膜层与这些第二膜层彼此交替堆迭。第二干涉膜包括多层第三膜层与多层第四膜层，其中这些第三膜层与这些第四膜层彼此交替堆迭。第一膜层的光学常数相同于第三膜层的光学常数，而第二膜层的光学常数相同于第四膜层的光学常数。第一干涉膜与第二干涉膜皆位于一光束的传递路径上，而第一干涉膜所产生的光程差不同于第二干涉膜所产生的光程差。

本发明所提供的光源装置包括上述光滤波组件以及一光源，其中光源配置于光滤波组件旁，并用于朝向光滤波组件发出光束。

基于上述，本发明的光滤波组件利用厚度比例为常数的多层干涉膜来产生的不同光程差与干涉，进而改善滤光效果，从而帮助提升精密度与准确度。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1A是本发明一实施例的光源装置的剖面示意图。

图1B是图1A中的光束个别通过第一与第二干涉膜之后的光谱(spectrum)示意图。

图1C是图1A中的光束通过光滤波组件之后的光谱示意图。

图2A是本发明另一实施例的光源装置的剖面示意图。

图2B是本发明另一实施例的光源装置的剖面示意图。

图2C至图2I是本发明另一实施例中的干涉膜的光学薄膜设计之示意图。

图3是本发明另一实施例的光源装置的剖面示意图。

图4A是本发明另一实施例的光源装置的剖面示意图。

图4B是本发明另一实施例的光源装置的剖面示意图。

图4C是本发明另一实施例的光源装置的剖面示意图。

图5A是本发明另一实施例的光源装置的剖面示意图。

图5B与图5C是图5A中的光束通过第一干涉膜与第二干涉膜之后的光谱示意图。

图6是本发明一实施例的光源装置的剖面示意图。

具体实施方式

图1A是本发明一实施例的光源装置的剖面示意图。请参阅图1A，光源装置10a包括光滤波组件100以及光源10。光源10配置于光滤波组件100旁，并用于朝向光滤波组件100发出光束(light beam)L1，其含有多条光线(ray)，其中光源10例如是发光二极体或卤素灯。光滤波组件100配置于光束L1的传递路径上，并包括两层干涉膜。这两层干涉膜可采用现有的光学薄膜设计来制造，而现有一些文献已有揭露前述光学薄膜设计，例如李正中先生所著作的书籍：「薄膜光学与镀膜技术」(ISBN：9789863940142)。

在图1A所示的实施例中，光滤波组件100包括第一干涉膜110与第二干涉膜120，而两者皆为多层膜。以图1A为例，第一干涉膜110包括多层第一膜层111与多层第二膜层112，其中第一膜层111具有厚度T1，而第二膜层112具有厚度T2。第二干涉膜120包括多层第三膜层123与多层第四膜层124，其中第三膜层123具有厚度T3，而第四膜层124具有厚度T4。这些第一膜层111与这些第二膜层112彼此交替堆迭，而这些第三膜层123与这些第四膜层124彼此交替堆迭。

第一膜层111与第三膜层123可由高折射率材料所制成，例如五氧化二钽或二氧化钛(titanium dioxide)。第二膜层112与第四膜层124可由低折射率材料所制成，例如二氧化硅(silicon dioxide)。所以，第一干涉膜110与第二干涉膜120皆为由至少两种光学常数不同的膜层交替堆迭而成，其中此光学常数例如是折射率。此外，第一膜层111与第三膜层123可由同一种材料所制成，而第二膜层112与第四膜层124可由其他同一种材料所制成，但是构成第一膜层111与第三膜层123的材料不同于构成第二膜层112与第四膜层124的材料。所以，第一膜层111的光学常数相同于第三膜层123的光学常数，第二膜层112的光学常数相同于第四膜层124的光学常数，但第一膜层111与第三膜层123的光学常数不同于第二膜层112与第四膜层124的光学常数。

第一干涉膜110与第二干涉膜120皆位于光束L1的传递路径上，并且被光束L1穿透，其中图1A所示的光束L1会先穿透第二干涉膜120，之后再穿透第一干涉膜110。当光束L1进入第一干涉膜110与第二干涉膜120时，光束L1会在第一干涉膜110中各膜层(即第一膜层111与第二膜层112)之间的交界处(bondary)以及在第二干涉膜120中各膜层(即第三膜层123与第四膜层124之间的交界处反射及折射，以产生干涉。如此，在光束L1中，一部分具特定波长的光线会因为建设性干涉而增强，另一部分不具特定波长的光线则因为破坏性干涉而消除，进而达到滤光的功能。

须说明的是，虽然以上实施例的描述是以第一膜层111与第三膜层123为高折射率层，第二膜层112与第四膜层124为低折射率层为例，但在其他实施例中，第一膜层111与第三膜层123可改为低折射率层，第二膜层112与第四膜层124可改为高折射率层。所以，这里不限定第一膜层111与第三膜层123一定要是高折射率层，也不限定第二膜层112与第四膜层124一定要是低折射率层。

在图1A所示的实施例中，光束L1是依序穿透第二干涉膜120、第一透明基板101以及第一干涉膜110，但在其他实施例中，光束L1也可依序穿透第一干涉膜110、第一透明基板101以及第二干涉膜120，其中光束L1在第一干涉膜110中是依序穿透第一膜层111、第二膜层112、第一膜层111、第二膜层112…，或是依序穿透第二膜层112、第一膜层111、第二膜层112、第一膜层111…，而光束L1在第二干涉膜120中是依序穿透第三膜层123、第四膜层124、第三膜层123、第四膜层124…，或是依序穿透第四膜层124、第三膜层123、四膜层124、第三膜层123…。因此，光束L1穿透第一膜层111至第四膜层124的顺序不限定如图1A所示。

另外，在图2A所示的实施例中，第二干涉膜120位于第一透明基板101与第二透明基板102之间，而第一透明基板101位于第一干涉膜110与第二干涉膜120之间。然而，在其他实施例中，例如在图2B所示的光源装置20b的光滤波组件200b中(请参阅图2B)，第一干涉膜110与第二干涉膜120皆位于第一透明基板101与第二透明基板102之间，因此光束L1会从第二透明基板102进入第二干涉膜120，接着从第一干涉膜110进入第一透明基板101，之后从第一透明基板101离开光滤波组件200b，如图2B所示。

在本实施例中，其中一层第一膜层111与其相邻的第二膜层112的两者厚度比例可以相同于其中一层第三膜层123与其相邻的第四膜层124的两者厚度的比例。举例来说，第一干涉膜110中依序堆迭的各第一膜层111厚度T1与各第二膜层112厚度T2的比例(ratio)可以相同第二干涉膜120中依序堆迭的各第三膜层123厚度T3与各第四膜层124厚度T4的比例。又例如，在第一干涉膜110的其中相邻四层膜层中，第一膜层111：第二膜层112：第一膜层111：第二膜层112的厚度比为1：2：3：6，而在第二干涉膜120的其中相邻四层膜层中，第三膜层123：第四膜层124：第三膜层123：第四膜层124的厚度比也为1：2：3：6。此外，第一干涉膜110的厚度110t可不等于第二干涉膜120的厚度120t，其中厚度T1可不等于厚度T3，而厚度T2可不等于厚度T4。

由此可知，第一干涉膜110与第二干涉膜120两者具有相同膜层分布，而光束L1在第一干涉膜110的光程(Optical Path Length，OPL)会不同于光束L1在第二干涉膜120的光程(OPL)，即光束L1在第一干涉膜110所产生的光程差(OPD)会不同于光束L1在第二干涉膜120所产生的光程差(OPD)。因此，第一干涉膜110与第二干涉膜120皆会改变光束L1中部分光线的相位(phase)，而且第一干涉膜110对光束L1所造成的相位差(phaseshift)不同于第二干涉膜120对光束L1所造成的相位差，即光束L1在第一干涉膜110与第二干涉膜120中的干涉(包括建设性干涉与破坏性干涉)并不相同。

一般来说，现有的干涉滤波片通常会产生涟波(ripple)，其不仅会影响滤光效果，而且也会降低光学量测仪器的精密度及准确度。详细而言，当现有的干涉滤波片对光束进行滤光时，滤光后的光束，其光谱会出现波浪状曲线，如图1B所示，而这种波浪状曲线就是所谓的涟波。

请参阅图1B，其为光束L1个别通过第一干涉膜110与第二干涉膜120之后的光谱示意图。以实线表示的曲线C1代表光束L1仅通过第一干涉膜110滤光之后的光谱，其含有第一干涉膜110对光束L1产生第一涟波效果。以虚线表示的曲线C2代表光束L1仅通过第二干涉膜120滤光之后的光谱，其含有第二干涉膜120对光束L1产生第二涟波效果。

第一干涉膜110与第二干涉膜120两者具有类似的膜层结构，因此第一干涉膜110与第二干涉膜120两者对光束L1所产生的光谱(即图1B中的曲线C1与C2)彼此相似。例如，曲线C1与C2中的涟波大致上都具有相同或相近数量的波峰与波谷，但两者波峰跟波谷的所在位置(whereabouts)与半高宽(Full Width at Half Maximum，FWHM)却明显不同。

在本实施例中，厚度T1大于厚度T3，厚度T2大于厚度T4，即第一干涉膜110的厚度110t大于第二干涉膜120的厚度120t。因此，第一干涉膜110所产生的涟波(曲线C1)具有较宽半高宽的波峰跟波谷，而第二干涉膜120所产生的涟波(曲线C2)具有较窄半高宽的波峰跟波谷，所以曲线C1看起来像是沿水平方向延展的曲线C2，而曲线C2看起来像是沿水平方向压缩的曲线C1。此外，在一定的波长范围内，例如图1B中的200纳米至350纳米的波长范围内，曲线C1的波峰对应(aligning to)曲线C2的波谷，而曲线C1的波谷对应曲线C2的波峰，以产生破坏性干涉，即第一涟波效果与第二涟波效果能彼此相抵，如图1C所示。

请参阅图1B与图1C，其中图1C所示的曲线C3代表光束L1依序通过第二干涉膜120与第一干涉膜110之后的光谱。由于在200纳米至350纳米波长范围内的曲线C1与曲线C2之间会产生破坏性干涉，造成第一涟波效果与第二涟波效果彼此相抵，因而降低涟波的影响，从而产生较为平滑分布的曲线C3，而曲线C3在200纳米至350纳米波长范围内的部分，其形状会近似于平滑的水平线。由此可知，经过光滤波组件100滤光后的光束L1的光谱在一定波长范围内(例如200纳米至350纳米)会呈现较为平滑的分布。相较于现有的干涉滤波片，光滤波组件100具有较佳的滤光效果，帮助提升光学量测仪器的精密度与准确度。

请参阅图1A，在图1A所示的实施例中，第一干涉膜110与第二干涉膜120都是形成在同一块基板上。具体而言，光滤波组件100还包括第一透明基板101，而第一透明基板101可以是玻璃板或蓝宝石基板(sapphire substrate)。第一干涉膜110与第二干涉膜120都形成于第一透明基板101上，其中第一透明基板101位在第一干涉膜110与第二干涉膜120之间，而且也位在光束L1的传递路径上。也就是说，第一干涉膜110与第二干涉膜120分别形成在第一透明基板101的相对两侧(side)，而第一干涉膜110与第二干涉膜120更可接触第一透明基板101。

第一干涉膜110与第二干涉膜120两者可用沉积(deposition)来形成。例如，第一膜层111至第四膜层124都可以用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)来形成，而且第一干涉膜110与第二干涉膜120可以是原地形成(fromed in situ)。也就是说，第一干涉膜110与第二干涉膜120都是在同一个腔体(chamber)的真空环境下而形成，即第一膜层111、第二膜层112、第三膜层123以及第四膜层124都是原地形成。

图2A是本发明另一实施例的光源装置的剖面示意图。请参阅图2A，在本实施例的光源装置20a中，光滤波组件200a与前述实施例的光滤波组件100相似。例如，光滤波组件200a包括第一干涉膜110、第二干涉膜120与第一透明基板101。不过，有别于光滤波组件100，光滤波组件200a还包括第二透明基板102，且第二干涉膜120形成于第二透明基板102上，并接触第二透明基板102，但不形成于第一透明基板101上。

具体而言，第一干涉膜110仍形成于第一透明基板101上，以形成第一干涉滤波片201，但第二干涉膜120却形成于第二透明基板102上，以形成第二干涉滤波片202。所以，第一干涉膜110与第二干涉膜120分别形成在两个不同的透明基板上，也就是第一透明基板101与第二透明基板102上，而光滤波组件200a包括至少两个干涉滤波片：第一干涉滤波片201与第二干涉滤波片202。此外，第二透明基板102与第一透明基板101两者构成材料可以相同。

第一干涉膜110、第二干涉膜120、第一透明基板101以及第二透明基板102都位于光束L1的传递路径上，即光束L1会依序穿透第二干涉滤波片202与第一干涉滤波片201。第二干涉膜120位于第一透明基板101与第二透明基板102之间，而第一透明基板101位于第一干涉膜110与第二干涉膜120之间，因此光束L1可从第二透明基板102进入第二干涉膜120，接着从第一透明基板101进入第一干涉膜110。之后，光束L1从第一干涉膜110离开光滤波组件200a。此外，第一干涉滤波片201可与第二干涉滤波片202平行，所以光束L1可沿着第一干涉滤波片201与第二干涉滤波片202两者光轴(optical axis)来传递。

必须说明的是，本申请的”发明说明书”与”权利要求书”所述的「平行」包括「实质上平行」。详细而言，当两块基板(例如第一干涉滤波片201与第二干涉滤波片202)经由一般人以肉眼直接观测，且不使用例如尺或量角器等测量工具的条件下，被大部分一般人认定是平行时，这种平行属于上述「实质上平行」。所以，一般人用肉眼直接观测第一干涉滤波片201与第二干涉滤波片202时，会普遍认为第一干涉滤波片201与第二干涉滤波片202平行。

另外，在图2A所示的实施例中，第二干涉膜120位于第一透明基板101与第二透明基板102之间，而第一透明基板101位于第一干涉膜110与第二干涉膜120之间。然而，在其他实施例中，例如在图2B所示的光源装置20b的光滤波组件200b中(请参阅图2B)，第一干涉膜110与第二干涉膜120皆位于第一透明基板101与第二透明基板102之间，因此光束L1会从第二透明基板102进入第二干涉膜120，接着从第一干涉膜110进入第一透明基板101，之后从第一透明基板101离开光滤波组件200b，如图2B所示。

在图2A与图2B的实施例中，第一膜层111各层的厚度T1彼此相同，第二膜层112各层的厚度T2彼此相同，第三膜层123各层的厚度T3彼此相同，第四膜层124各层的厚度T4可彼此相同，但其仅是一种选择实施例，本发明并不以此为限。在其他实施例中，干涉膜的各层厚度也可以是不相同或部分相同。本领域技术者可依其需求选用不同的膜层设计方式，膜层设计也可参考前述书籍「薄膜光学与镀膜技术」中的第三章，「光学薄膜设计之图示法」，在此则不再赘述膜层设计。

请再参阅图2C至图2F，其绘示本发明另一种实施例可采用的第一与第二干涉膜的光学薄膜设计之示意图。图2C绘示了第一干涉膜的奇数各层厚度，图2E绘示了第一干涉膜的偶数各层厚度。图2D绘示了第二干涉膜的奇数各层厚度，图2F绘示了第二干涉膜的偶数各层厚度。在图2C至图2F中，横轴是膜层编号，而纵轴是膜层厚度。以图2C与图2E来看，膜层编号1、3、5…分别与膜层编号2、4、6…交替堆迭，在本实施例中膜层编号愈大，离透明基板愈远。反之，膜层编号愈小，愈靠近透明基板。在本实施例中，第一干涉膜总层数为100层，奇数层采用相同的第一材料，偶数层采用相同的第二材料，第一材料与第二材料不同。第二干涉膜总层数为100层，奇数层采用相同的第一材料，偶数层采用相同的第二材料，第一材料与第二材料不同。

第一干涉膜包括第一连续膜层堆迭，而第二干涉膜包括第二连续膜层堆迭。在本实施例中，第一连续膜层堆迭以图2C与图2E中编号1到39的膜层为例进行说明，而第二连续膜层堆迭以图2D与图2F中编号1到39的膜层为例进行说明。需一提的是，第二膜层堆迭(膜层编号1到39)的厚度分别是第一膜层堆迭(膜层编号1到39)的厚度的0.6倍。但在本实施例中，第一干涉膜中膜层编号40到100与第二干涉膜中层编号40到100则没有相同的厚度比例关系。也就是说，第一连续膜层堆迭占第一干涉膜中总层数的39％，而第二连续膜层堆迭占第二干涉膜中总层数的39％。与前述实施例相似，本实施例占干涉膜39％的连续膜层堆迭(例如第一连续膜层堆迭)也能改善涟波的问题。本实施例的39％仅是一种选择实施例，在其他实施例中也可以用其他比率，例如30％以上。

另外，第一干涉膜也可以包含第一连续膜层堆迭与第三连续膜层堆迭，第二干涉膜包含第二连续膜层堆迭与第四连续膜层堆迭。第一连续膜层堆迭的各层膜层厚度(第一厚度分布)依序与该第二连续膜层堆迭的各层膜层厚度(第二厚度分布)存在一第一比例。第三连续膜层堆迭的各层膜层厚度(第三厚度分布)依序与该第四连续膜层堆迭的各层膜层厚度(第四厚度分布)存在一第二比例，第一比例与第二比例不相同，如此也可达成改善涟波的问题。

图2G至图2I是本发明其他多种实施例的光滤波组件的光谱示意图，其中对应图2G至图2I的光滤波组件分别如以下表格所示。

表一：第一与第二干涉膜各层比例为0.98(对应图2G)

表二：除第15层厚度相同，其他各层比例为0.98(对应图2H)

表三：第37-39层厚度相同，其他各层比例为0.98(对应图2I)

请参阅图2G至图2I。图2G与图2I是根据以上表格所列的参数，模拟绘制的光谱图，其中曲线C21代表第一干涉膜，曲线C22代表第二干涉膜，而曲线C23代表曲线C21与C22彼此干涉之后的光谱，也等于曲线C21与C22迭加之后的结果。从图2G至图2I来看，表一至表三所述的光滤波组件在波长580纳米之后会呈现较为平滑分布的光谱(曲线C23)，即第一与第二干涉膜所分别造成的第一与第二涟波效果会彼此相抵，因而降低涟波的影响，从而产生如图2I所示的较为平滑分布的曲线C23。如此，前述表格所揭露的光滤波组件亦具有较佳的滤光效果，因而能提升光学量测仪器的精密度与准确度。

图3是本发明另一实施例的光源装置的剖面示意图。请参阅图3，本实施例的光源装置30与图2A实施例的光源装置20a相似。例如，光滤波组件300包括第一干涉滤波片201与第二干涉滤波片202。不过，有别于图2A中的光滤波组件200a，光滤波组件300还包括第三干涉滤波片203。也就是说，光滤波组件300包括至少三片干涉滤波片，例如第一干涉滤波片201、第二干涉滤波片202以及第三干涉滤波片203，其中这三片干涉滤波片都在光束L1的传递路径上，并且彼此平行，如图3所示。

具体而言，光滤波组件300包括第三透明基板103与第三干涉膜130，其中第三干涉膜130形成于第三透明基板103上，以形成第三干涉滤波片203。也就是说，第三干涉滤波片203包括第三干涉膜130与第三透明基板103。第三干涉膜130也是多层膜，并且包括多层第五膜层135与多层第六膜层136，其中这些第五膜层135与这些第六膜层136彼此交替堆迭。此外，而光束L1在第三干涉膜130所产生的光程差不同于光束L1在第一干涉膜110或第二干涉膜120所产生的光程差。

第五膜层135可由高折射率材料所制成，而第六膜层136可由低折射率材料所制成，其中第五膜层135的构成材料可相同于第一膜层111的构成材料，而第六膜层136的构成材料可相同于第二膜层112的构成材料。因此，第五膜层135的光学常数相同于第一膜层111的光学常数，而第六膜层136的光学常数相同于第二膜层112的光学常数。此外，第五膜层135与第六膜层136也可以用沉积来形成，例如化学气相沉积(CVD)。因此，第三干涉膜130也是由至少两种光学常数不同的膜层交替堆迭而成。此外，在本实施例中，第五膜层135由高折射率材料所制成，而第六膜层136由低折射率材料所制成，但在其他实施例中，第五膜层135可由低折射率材料所制成，而第六膜层136可由高折射率材料所制成。

在本实施例中，各第五膜层135具有厚度T5，而各第六膜层136具有厚度T6，其中第三干涉膜130中依序堆迭的各第五膜层135厚度T5与各第六膜层136厚度T6的比例可以相同第一干涉膜110与第二干涉膜120中各膜层厚度依序堆迭的比例。例如，在第一干涉膜110的其中相邻四层膜层中，第一膜层111：第二膜层112：第一膜层111：第二膜层112的厚度比为1：2：3：6，而在第三干涉膜130的其中相邻四层膜层中，第五膜层135：第六膜层136：第五膜层135：第六膜层136的厚度比也为1：2：3：6。此外，第三干涉膜130的厚度130t可不等于厚度110t与120t其中至少一者，其中厚度T1与T3至少一者可不等于厚度T5，而厚度T2与T4至少一者可不等于厚度T6。

图4A是本发明另一实施例的光源装置的剖面示意图。请参阅图4A，本实施例的光源装置40a与图2A实施例的光源装置20a相似。例如，光滤波组件400a也包括第一干涉滤波片201与第二干涉滤波片202。光滤波组件400a与光滤波组件200a两者差异在于：第一干涉滤波片201与第二干涉滤波片202既不平行也不垂直，其中这里的”说明书”以及”权利要求书”所述的「不平行」以及「不垂直」是指一般人经由肉眼直接观测，不需要使用例如尺或量角器等测量工具，就可以明显发现两块基板(例如第一干涉滤波片201与第二干涉滤波片202)不平行，也不垂直。

虽然在图2A与图4A中，光束L1都会穿透第一干涉滤波片201，但是由于第一干涉滤波片201与第二干涉滤波片202不平行也不垂直，所以光束L1不会沿着第一干涉滤波片201的法线201a而入射于第一干涉滤波片201。因此，光束L1在图2A中的第一干涉滤波片201的光程会不同于在图4A中的第一干涉滤波片201的光程，以至于图2A的第一干涉滤波片201所产生的光程差不同于图4A的第一干涉滤波片201所产生的光程差。所以，对于同一道光束L1而言，图4A的光滤波组件400a与图2A的光滤波组件200a两者滤光效果是彼此不相同。

第一干涉滤波片201的法线201a与光束L1的传递路径之间的夹角A1以30度为例进行说明。在其他实施例中，本领域技术者可依照想要改善的涟波范围调整夹角A1。从图4A来看，显然光束L1在第一干涉滤波片201的光程与夹角A1有关，因此夹角A1的大小能决定第一干涉滤波片201的光程差，进而控制光滤波组件400a对光束L1的滤光。此外，在本实施例中，第一干涉滤波片201可以相对于第二干涉滤波片202而转动。如此，利用第一干涉滤波片201的转动，可以调整光滤波组件400a的滤光。

图4B是本发明另一实施例的光源装置的剖面示意图。请参阅图4B，图4B实施例中的光源装置40b与图4A实施例中的光源装置40a相似。详细而言，光滤波组件400b与400a都包括相同的元件，例如第一干涉滤波片201，而两者的差异在于：光滤波组件400b包括两片相同的干涉滤波片。

光滤波组件400b包括第一干涉滤波片201与第二干涉滤波片402，其中第二干涉滤波片402包括第二透明基板102与第二干涉膜420，而第二干涉膜420形成于第二透明基板102上。第二干涉膜420与第一干涉膜110相同，即第二干涉膜420也是多层膜，并包括多层第一膜层111与多层第二膜层112(图4B未绘示)。此外，第二干涉膜420的厚度420t相等于第一干涉膜110的厚度110t。由此可知，第二干涉滤波片402其实是第一干涉滤波片201。也就是说，光滤波组件400b实质上包括两个相同的干涉滤波片(即第一干涉滤波片201)，其中第二干涉膜420与第一干涉膜110原地形成。换言之，在本实施例中，光滤波组件400b可利用同一批制程所产生的两片干涉滤波片，并通过两片干涉滤波片的配置方式(两片干涉滤波片之间产生一夹角)来改善滤波片原有的涟波问题。

虽然在光滤波组件400b中，第二干涉滤波片402与第一干涉滤波片201相同，但由于第二干涉滤波片402与第一干涉滤波片201不平行也不垂直，所以第一干涉膜110所产生的光程差不同于第二干涉膜420所产生的光程差，其中第一干涉滤波片201的法线201a与光束L1传递路径之间的夹角A1可以大于等于0度且小于90度。须一提的是，夹角提高会降低光穿透滤波片的比例并提升光从滤波片反射出去的比例。在另一实施例中可以大于等于0度且小于等于70度。此外，与光滤波组件400a相同的是，第一干涉滤波片201也可以相对于第二干涉滤波片402而转动，以控制光滤波组件400a的滤光，以滤除不要的光线。

此外，由于第二干涉滤波片402与第一干涉滤波片201相同，且第二干涉膜420与第一干涉膜110原地形成，因此当光束L1沿着第二干涉滤波片402与第一干涉滤波片201两者的法线入射时，第二干涉滤波片402与第一干涉滤波片201两者所产生的涟波效果大致相同。不过，由于第二干涉滤波片402与第一干涉滤波片201不平行也不垂直，以至第一干涉膜110所产生的光程差不同于第二干涉膜420所产生的光程差，因此可通过调整夹角A1来使第二干涉滤波片402与第一干涉滤波片201两者产生不同且又彼此相抵的涟波效果，从而降低涟波的影响。

值得一提的是，在图4A与图4B所示的实施例中，光滤波组件400a与400b皆各自包括两片干涉滤波片，但是在其他实施例中，也可以在光滤波组件400a或400b中额外增加一片干涉滤波片，例如图4C实施例所示的光滤波组件400c。请参阅图4C，光源装置40c的光滤波组件400c包括至少三片干涉滤波片：第一干涉滤波片201、第二干涉滤波片202与第三干涉滤波片203，其中第三干涉滤波片203平行于第一干涉滤波片201或第二干涉滤波片202。以图4C为例，第三干涉滤波片203平行于第二干涉滤波片202，但却与第一干涉滤波片201不平行也不垂直。

在图4C所示的实施例中，光滤波组件400c所包括的第一干涉滤波片201、第二干涉滤波片202以及第三干涉滤波片203都是不同的干涉滤波片，且根据前面实施例的描述，这三片干涉滤波片的干涉膜的厚度都不相等。然而，在其他实施例中，光滤波组件400c可包括至少两片相同的干涉滤波片。因此，图4C所示的第一干涉滤波片201、第二干涉滤波片202以及第三干涉滤波片203其中至少一者可更换，以使光滤波组件400c包括至少两片相同的干涉滤波片。

举例来说，图4C中的第二干涉滤波片202可以更换成图4B的第二干涉滤波片402，以使光滤波组件400c包括两片相同的干涉滤波片。或者，图4C中的第二干涉滤波片202与第三干涉滤波片203皆可更换成第一干涉滤波片201，以使光滤波组件400c包括三片相同的干涉滤波片(即第一干涉滤波片201)。

在图4C所示的实施例中，第一干涉滤波片201位于第二干涉滤波片202与第三干涉滤波片203之间，且不平行也不垂直于第二干涉滤波片202与第三干涉滤波片203，但在其他实施例中，第一干涉滤波片201、第二干涉滤波片202与第三干涉滤波片203的配置(arrangement)可变动。例如，第二干涉滤波片202位于第一干涉滤波片201与第三干涉滤波片203之间，且不平行也不垂直于第一干涉滤波片201与第三干涉滤波片203。或者，第三干涉滤波片203位于第一干涉滤波片201与第二干涉滤波片202之间，而第二干涉滤波片202不平行也不垂直于第一干涉滤波片201及第三干涉滤波片203。所以，图4C仅供举例说明，并不限定第一干涉滤波片201、第二干涉滤波片202与第三干涉滤波片203的配置。

特别一提的是，在以上实施例中，光滤波组件100至400c所包括的干涉膜的厚度(例如第一干涉膜110的厚度110t)都是均匀，以及这些膜层(例如第一至第四膜层111、112、123与124)的厚度比例可以相同都是指「实质上均匀」与「实质上相同」。详细而言，在制作干涉膜的过程中，难免受到制造设备的限制而造成干涉膜中的膜层(例如第一膜层111)厚度出现误差(tolerance)，以至于在微观下所观测到的干涉膜具有不均匀厚度，以及这些膜层的厚度比例不相同的情形(例如第一膜层111与其相邻的第二膜层112的两者厚度比例不相同于第三膜层123与其相邻的第四膜层124的两者厚度)，但这种非刻意产生的不均匀厚度与不相同厚度比例基本上不会影响光滤波组件100至400c的滤光效果，而前述「厚度实质上均匀」涵盖这种不均匀厚度，「厚度比例实质上相同」涵盖这种不相同的厚度比例。不过，在其他实施例的光滤波组件中，干涉膜也可以具有被刻意制作出来的不均匀厚度，如图5A所示。

图5A是本发明另一实施例的光源装置的剖面示意图。请参阅图5A，在光源装置50中，光滤波组件500包括第一干涉膜510、第一透明基板101以及第二干涉膜520，其中第二干涉膜520可以是前述实施例的干涉膜，例如第一干涉膜110、第二干涉膜120或第三干涉膜130，而第一透明基板101位于第一干涉膜510与第二干涉膜520之间。不同于前述实施例，第一干涉膜510的厚度是不均匀，如图5A所示。

第一干涉膜510也是多层膜，并且包括多层第一膜层511与多层第二膜层512，其中这些第一膜层511与这些第二膜层512彼此交替堆迭，而第一膜层511与第二膜层512两者的构成材料可相同于第一膜层111与第二膜层112两者的构成材料。第一干涉膜510具有第一侧S1以及一相对第一侧S1的第二侧S2，而第一干涉膜510的厚度是从第一侧S1朝向第二侧S2递减，以使第一干涉膜510的顶面会形成一面斜面(inclined surface)，如图5A所示。此外，第一干涉膜510的形成方法可包括沉积，例如物理气相沉积。在进行化学气相沉积的过程中，可将第一透明基板101倾斜，或是利用档板(shelter)遮挡镀源，以形成厚度不均匀的第一干涉膜510。

当光束L1进入第一干涉膜510内时，光束L1中的至少两光线在第一干涉膜510内的光程会不相同。以图5A为例，在光束L1中，靠近第二侧S2的光程会小于靠近第一侧S1的光程。因此，第一干涉膜510对光束L1所产生的光程不会一致的，以使第一干涉膜510不仅能干涉光束L1而对光束L1进行滤光，而且还可以补偿刚穿透第二干涉膜520的光束L1，以降低涟波的影响。

请参阅图5A、图5B与图5C，由于第一干涉膜510的厚度是从第一侧S1朝向第二侧S2递减，因此在光束L1通过第一干涉膜510之后，光束L1中的多条光线在第一干涉膜510的多个不同部位(section)中会产生多个彼此不同的光谱，如图5B所示的多条彼此不同的曲线C5，其中这些曲线C5分别带有第一干涉膜510对光束L1所产生的多种不同涟波效果。如同前面图1B与图1C实施例所述，图5B中的这些不同曲线C5会彼此迭加，进而产生干涉，以形成较为平滑分布的光谱，如图5C所示的曲线C6。具体而言，在图5C中，在300纳米至500纳米波长范围内的这些曲线C5会产生破坏性干涉，以至于这些曲线C5的涟波效果彼此相抵，进而降低涟波的影响，从而产生曲线C6，其形状在300纳米至500纳米波长范围内是呈现近似平滑的水平线。

请参阅图6，其绘示本发明一实施例的光源装置60，其包括光滤波组件600，其中光滤波组件600的功效与前述实施例相似。光滤波组件600包括第一干涉滤波片以及第二干涉滤波片。以图6为例，第一干涉滤波片为干涉滤波片610，而第二干涉滤波片为干涉滤波片206，其中干涉滤波片206包括透明基板602以及形成于透明基板602上的干涉膜620。干涉膜620为前述实施例中的第一干涉膜110、第二干涉膜120以及第三干涉膜130其中一者，而透明基板602也为前述实施例中的第一透明基板101、第二透明基板102以及第三透明基板103其中一者。因此，干涉滤波片206可为前述实施例中的第一干涉滤波片201、第二干涉滤波片202或第三干涉滤波片203。

由此可知，干涉滤波片610可应用于前述实施例的光滤波组件200a、200b、300、400a、400b或400c。详细而言，在图2A至图4C所示的实施例中，第一干涉滤波片201、第二干涉滤波片202、402以及第三干涉滤波片203其中一者可以替换成干涉滤波片610。此外，图1A中的光滤波组件100与图5A中的光滤波组件500两者也可以还包括第一干涉滤波片201、第二干涉滤波片202、402、第三干涉滤波片203以及干涉滤波片610其中至少一者，所以图1A中的光滤波组件100与图5A中的光滤波组件500各自可包括三层以上的干涉膜。

综上所述，本发明一实施例的光滤波组件所包括的至少两层干涉膜具有类似的膜层结构，并能产生不同的光程差与干涉，改善滤光效果。例如，当光滤波组件对光束进行滤光时，光滤波组件能使经滤光后的光束具有强度较为平滑分布的光谱，以降低涟波的影响，从而帮助提升精密度与准确度。产生光程差的方式例如可通过两干涉膜的镀膜厚度不同及/或渐变厚度及/或两干涉片之间存在夹角等达成光程差。

以上所述，仅是本发明的实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (19)

1.一种光滤波组件，其特征在于，包括：

一第一干涉膜，包括多层第一膜层与多层第二膜层，其中该些第一膜层与该些第二膜层彼此交替堆迭；

一第二干涉膜，包括多层第三膜层与多层第四膜层，其中该些第三膜层与该些第四膜层彼此交替堆迭，该第一膜层的折射率相同于该第三膜层的折射率，该第二膜层的折射率相同于该第四膜层的折射率，该第一干涉膜与该第二干涉膜皆位于一光束的传递路径上，而该光束在该第一干涉膜所产生的光程差不同于该光束在该第二干涉膜所产生的光程差；

一第一透明基板，位于该光束的传递路径上，其中该第一干涉膜形成于该第一透明基板上，以形成一第一干涉滤波片；以及

一第二透明基板，位于该光束的传递路径上，其中该第二干涉膜形成于该第二透明基板上，以形成一第二干涉滤波片，其中该第一干涉滤波片与该第二干涉滤波片不平行也不垂直，

其中该第一干涉膜包括一第一连续膜层堆迭，而该第二干涉膜包括一第二连续膜层堆迭，该第一连续膜层堆迭占该第一干涉膜中的该些第一膜层与该些第二膜层两者总层数的30％以上，而该第二连续膜层堆迭占该第二干涉膜中的该些第三膜层与该些第四膜层两者总层数的30％以上，其中该第一连续膜层堆迭中的依序堆迭的各第一膜层厚度与各第二膜层厚度的比例相同该第二连续膜层堆迭中的依序堆迭的各第三膜层厚度与各第四膜层厚度的比例，

其中该第一干涉膜对该光束产生一第一涟波效果，该第二干涉膜对该光束产生一第二涟波效果，该第一涟波效果与该第二涟波效果彼此相抵。

2.根据权利要求1所述的光滤波组件，其特征在于，该第一干涉膜中依序堆迭的各第一膜层厚度与各第二膜层厚度的比例相同于该第二干涉膜中依序堆迭的各第三膜层厚度与各第四膜层厚度的比例。

3.根据权利要求1所述的光滤波组件，其特征在于，该第一干涉滤波片与该第二干涉滤波片相同。

4.根据权利要求1所述的光滤波组件，其特征在于，该第一干涉滤波片可以在竖直方向上相对于该第二干涉滤波片而转动。

5.根据权利要求1所述的光滤波组件，其特征在于，该第一干涉膜的厚度相等于该第二干涉膜的厚度。

6.根据权利要求1所述的光滤波组件，其特征在于，该光滤波组件还包括：

一第三干涉滤波片，位于该光束的传递路径上，并包括：

一第三透明基板；以及

一第三干涉膜，形成于该第三透明基板上，并包括多层第五膜层与多层第六膜层，其中该些第五膜层与该些第六膜层彼此交替堆迭，该第五膜层的折射率相同于该第一膜层的折射率，而该第六膜层的折射率相同于该第二膜层的折射率，该第三干涉膜位于该光束的传递路径上，而该光束在该第三干涉膜所产生的光程差不同于该光束在该第一干涉膜或该第二干涉膜所产生的光程差。

7.根据权利要求1所述的光滤波组件，其特征在于，该第一干涉膜具有一第一侧与一相对该第一侧的第二侧，而该第一干涉膜的厚度从该第一侧朝向该第二侧递减。

8.根据权利要求1所述的光滤波组件，其特征在于，该些第一膜层与该些第二膜层是同一批制程所产生，而该些第三膜层与该些第四膜层是同一批制程所产生。

9.根据权利要求1所述的光滤波组件，其特征在于，该第一干涉膜与该第二干涉膜是同一批制程所产生。

10.根据权利要求1所述的光滤波组件，其特征在于，该第一涟波效果与该第二涟波效果在一预定波段内彼此相抵。

11.一种光源装置，其特征在于，包括：

一光源，发出一光束；以及

一如权利要求1所述的光滤波组件，配置于该光束的传递路径上。

12.根据权利要求11所述的光源装置，其特征在于，该第一干涉滤波片与该第二干涉滤波片相同。

13.根据权利要求11所述的光源装置，其特征在于，该第一干涉滤波片可以在竖直方向上相对于该第二干涉滤波片而转动。

14.根据权利要求11所述的光源装置，其特征在于，该第一干涉膜对该光束产生一第一涟波效果，该第二干涉膜对该光束产生一第二涟波效果，该第一涟波效果与该第二涟波效果彼此相抵。

15.一种光滤波组件，其特征在于，包括：

一第一干涉膜，包括呈现一第一厚度分布的多层第一膜层与多层第二膜层，其中该些第一膜层与该些第二膜层彼此交替堆迭；以及

一第二干涉膜，包括呈现一第二厚度分布的多层第三膜层与多层第四膜层，其中该些第三膜层与该些第四膜层彼此交替堆迭，该第一膜层的折射率相同于该第三膜层的折射率，该第二膜层的折射率相同于该第四膜层的折射率，其中该第一厚度分布的该些第一膜层与该些第二膜层依序与该第二厚度分布的该些第三膜层与该些第四膜层存在一厚度比例，该厚度比例为一常数，该第一干涉膜与该第二干涉膜皆位于一光束的传递路径上，而该光束在该第一干涉膜所产生的光程差不同于该光束在该第二干涉膜所产生的光程差；

一第一透明基板，位于该光束的传递路径上，其中该第一干涉膜形成于该第一透明基板上，以形成一第一干涉滤波片；以及

一第二透明基板，位于该光束的传递路径上，其中该第二干涉膜形成于该第二透明基板上，以形成一第二干涉滤波片，该第一干涉滤波片与该第二干涉滤波片不平行也不垂直，

其中该第一干涉膜对该光束产生一第一涟波效果，该第二干涉膜对该光束产生一第二涟波效果，该第一涟波效果与该第二涟波效果彼此相抵。

16.根据权利要求15所述的光滤波组件，其特征在于，该常数为1。

17.根据权利要求15所述的光滤波组件，其特征在于，该常数不等于1。

18.根据权利要求15所述的光滤波组件，其特征在于，该第一干涉滤波片与该第二干涉滤波片相同。

19.根据权利要求15所述的光滤波组件，其特征在于，该第一干涉滤波片可以在竖直方向上相对于该第二干涉滤波片而转动。

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