CN109239827A - 用于人脸识别系统的低角度偏移光学薄膜滤光片 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于光学薄膜技术领域，提供了一种用于人脸识别系统的低角度偏移光学薄膜滤光片，包括基材和位于基材上的镀膜面，所述镀膜面包括截止面和带通面，所述基材厚度为0.1～1mm，所述截止面和带通面均包括若干层非晶硅材质层，且所述截止面总厚度为2～5um，所述带通面总厚度为3～10um。借此，本发明通带透过率高，且截止区光通量极低，能够有效提供高信噪比的光信号。

Description

用于人脸识别系统的低角度偏移光学薄膜滤光片
技术领域
本发明涉及光学薄膜加工技术领域，尤其涉及一种用于人脸识别系统的低角度偏移光学薄膜滤光片。
背景技术
氢化非晶硅薄膜制备技术已成为备受关注课题，由于其非凡的光电特性使得其在光电技术领域和太阳能技术领域具有重大的实用意义和广阔的应用前景。我们的世界是三维空间的，摄像技术从平面发展到现在的模拟立体场景，这里面需要获得大角度的深度视场，因此大角度条件下的成像技术越发重要。基于非晶硅材料的光学薄膜技术，低角度偏移滤光片开始应用于各种三维场景的应用，包括深度人脸识别、手势识别等智能场景。为此，人们提出了多种氢化非晶硅薄膜的制备新方法，但仍然未能很好的解决上述技术问题。
综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
发明内容
针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于人脸识别系统的低角度偏移光学薄膜滤光片，其可以提高通带透过率，增强光密度，有效提供高信噪比的光信号。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于人脸识别系统的低角度偏移光学薄膜滤光片，包括基材和位于基材上的镀膜面，所述镀膜面包括截止面和带通面，所述基材厚度为0.1～1mm，所述截止面和带通面均包括若干层非晶硅材质层，且所述截止面总厚度为2～5um，所述带通面总厚度为3～10um。
根据本发明的用于人脸识别系统的低角度偏移光学薄膜滤光片，所述截止面和带通面分别位于基材两侧，且所述基材厚度为0.3mm。
根据本发明的用于人脸识别系统的低角度偏移光学薄膜滤光片，所述基材材质为肖特D263t，所述非晶硅材质层设有29层，且所述非晶硅材质层包括SiH和SiO2。
根据本发明的用于人脸识别系统的低角度偏移光学薄膜滤光片，所述SiH的折射率为3.6，消光系数为1.3E～4。
根据本发明的用于人脸识别系统的低角度偏移光学薄膜滤光片，所述SiO2的折射率为1.465，消光系数为0.0。
根据本发明的用于人脸识别系统的低角度偏移光学薄膜滤光片，所述带通面以外的光密度：截止区的光通量大于10000:1。
根据本发明的用于人脸识别系统的低角度偏移光学薄膜滤光片，所述截止面总厚度为3.8um，所述带通面总厚度为7um。
用于制备人脸识别系统的低角度偏移光学薄膜滤光片的制备方法，包括以下步骤：
A、将膜层放置在旋转平台上，通过旋转平台对膜层进行旋转，旋转速度为60～250r/min；
B、对旋转平台上的膜层进行加热，使其温度为100～200℃；
C、在旋转平台对应的圆周位置安置孪生靶材，且所述孪生靶材分别连接中频的正负极；
D、对旋转平台所处的反应室进行真空处理，使其压力为0.1～6Pa；
E、通过孪生靶材分别注射溅射气体和反应气体，所述溅射气体为氩气，所述反应气体为氢气，所述溅射压力为1～1Pa。
根据本发明的用于人脸识别系统的低角度偏移光学薄膜滤光片的制备方法，所述旋转速度为200r/min，所述靶材材质为P型非晶硅靶材，所述孪生靶材均采用P型非晶硅靶材，且所述孪生靶材安装有两组。
根据本发明的用于人脸识别系统的低角度偏移光学薄膜滤光片的制备方法，所述步骤D中的压力为5Pa，所述溅射压力为0.5Pa，所述溅射气体与反应气体比例为4:1。
本发明提供了一种用于人脸识别系统的低角度偏移光学薄膜滤光片，包括基材和位于基材上的镀膜面，所述镀膜面包括截止面和带通面，所述基材厚度为0.1～1mm，所述截止面和带通面均包括若干层非晶硅材质层，且所述截止面总厚度为2～5um，所述带通面总厚度为3～10um。本发明的目的：通过截止面和带通面对光线进行筛选过滤，实现了0-45度范围内对940纳米波长的覆盖，提供高信噪比的940nm光信号。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中SiH折射率与消光系数示意图；
图3是本发明中SiO2折射率与消光系数示意图；
图4是本发明中第一面设计参数示意图；
图5是本发明中第二面设计参数示意图；
图6是本发明中入射角分别为0、15、30和45度时该设计的透过率曲线示意图；
图7是本发明中入射角分别为0、15、30和45度时该设计的光密度曲线示意图；
在图中，1-基材，21-截止面，22-带通面。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1，本发明提供了一种用于人脸识别系统的低角度偏移光学薄膜滤光片，包括基材1和位于基材1上的镀膜面，所述镀膜面包括截止面21和带通面22，所述基材厚度为0.1～1mm，所述截止面21和带通面22均包括若干层非晶硅材质层，且所述截止面21总厚度为2～5um，所述带通面22总厚度为3～10um，通过截止面21和带通面22对光线折射率进行控制，提高光线透过密度，使其能够提供较高信噪比的光信号。
优选的是，本发明的截止面21和带通面22分别位于基材1两侧，且所述基材1厚度为0.3mm，通过截止面21、基材1和带通面22对光线进行有效的折射，提高其透过性，保证光密度。
另外，本发明的基材1材质为肖特D263t，所述非晶硅材质层设有29层，且所述非晶硅材质层包括SiH和SiO2，通过29层的非晶硅材质对光线进行有效折射，提高其折射率和光线透过率，增强光信号。
进一步的，本发明的带通面22以外的光密度：截止面21的光通量大于10000:1，能够为3D识别系统提供高信噪比的光信号。
更好的，本发明的SiH的折射率为3.6，消光系数为1.3E～4，提高光线折射率的同时，能够有效保证光线的密度。
实施例一：
用于制备人脸识别系统的低角度偏移光学薄膜滤光片的制备方法，包括以下步骤：
A、将膜层放置在旋转平台上，通过旋转平台对膜层进行旋转，旋转速度为60r/min；
B、对旋转平台上的膜层进行加热，使其温度为100℃；
C、在旋转平台对应的圆周位置安置孪生靶材，且所述孪生靶材分别连接中频的正负极；
D、对旋转平台所处的反应室进行真空处理，使其压力为0.1Pa；
E、通过孪生靶材分别注射溅射气体和反应气体，所述溅射气体为氩气，所述反应气体为氢气，所述溅射压力为1Pa。
所述靶材材质为P型非晶硅靶材。所述孪生靶材均采用P型非晶硅靶材，且所述孪生靶材安装有两组。所述溅射气体与反应气体比例为4:1。孪生靶材通过运输管道连接流量控制器，通过流量控制器对流经孪生靶材的气体流量进行控制，运输管道包括氢气运输管道和氩气运输管道，流量控制器包括氢气流量控制器、氩气流量控制器和双气体流量控制器，能够对氢气和氩气的注入量分别进行控制，同时通过双气体流量控制器可以对混合气体进行控制，使氢气和氩气在流通混合过程中，能够得到有效控制，防止其出现混乱气体的无效注入，影响氢化非晶硅薄膜的加工质量。
实施例二：
用于制备人脸识别系统的低角度偏移光学薄膜滤光片的制备方法，包括以下步骤：
A、将膜层放置在旋转平台上，通过旋转平台对膜层进行旋转，旋转速度为200r/min；
B、对旋转平台上的膜层进行加热，使其温度为150℃；
C、在旋转平台对应的圆周位置安置孪生靶材，且所述孪生靶材分别连接中频的正负极；
D、对旋转平台所处的反应室进行真空处理，使其压力为5Pa；
E、通过孪生靶材分别注射溅射气体和反应气体，所述溅射气体为氩气，所述反应气体为氢气，所述溅射压力为0.5Pa。
所述靶材材质为P型非晶硅靶材。所述孪生靶材均采用P型非晶硅靶材，且所述孪生靶材安装有两组。所述溅射气体与反应气体比例为4:1。孪生靶材通过运输管道连接流量控制器，通过流量控制器对流经孪生靶材的气体流量进行控制，运输管道包括氢气运输管道和氩气运输管道，流量控制器包括氢气流量控制器、氩气流量控制器和双气体流量控制器，能够对氢气和氩气的注入量分别进行控制，同时通过双气体流量控制器可以对混合气体进行控制，使氢气和氩气在流通混合过程中，能够得到有效控制，防止其出现混乱气体的无效注入，影响氢化非晶硅薄膜的加工质量。
实施例三：
用于制备人脸识别系统的低角度偏移光学薄膜滤光片的制备方法，包括以下步骤：
A、将膜层放置在旋转平台上，通过旋转平台对膜层进行旋转，旋转速度为250r/min；
B、对旋转平台上的膜层进行加热，使其温度为200℃；
C、在旋转平台对应的圆周位置安置孪生靶材，且所述孪生靶材分别连接中频的正负极；
D、对旋转平台所处的反应室进行真空处理，使其压力为6Pa；
E、通过孪生靶材分别注射溅射气体和反应气体，所述溅射气体为氩气，所述反应气体为氢气，所述溅射压力为1Pa。
所述靶材材质为P型非晶硅靶材。所述孪生靶材均采用P型非晶硅靶材，且所述孪生靶材安装有两组。所述溅射气体与反应气体比例为4:1。孪生靶材通过运输管道连接流量控制器，通过流量控制器对流经孪生靶材的气体流量进行控制，运输管道包括氢气运输管道和氩气运输管道，流量控制器包括氢气流量控制器、氩气流量控制器和双气体流量控制器，能够对氢气和氩气的注入量分别进行控制，同时通过双气体流量控制器可以对混合气体进行控制，使氢气和氩气在流通混合过程中，能够得到有效控制，防止其出现混乱气体的无效注入，影响氢化非晶硅薄膜的加工质量。
图2是本发明中SiH材料的折射率和消光系数，在940纳米处，折射率为3.6，消光系数为1.3E-4。
图3是本发明中SiO2材料的折射率和消光系数，在940纳米处，折射率为1.465，消光系数为0.0。
图4是本发明中的截止面21膜系设计，由29层SiH/SiO2交替构成，物理厚度为～3.8um。
图5是本发明的带通面22设计，由29层SiH/SiO2交替构成，物理厚度～7um。
图6是本发明的膜系设计在0、15、30和45度入射角度条件下，透过率曲线图。从图中可见，中心波长从947纳米移动到927nm,即AOI:0～45度变化，中心波长移动了20nm,同时保证了940+/-4纳米范围内的通过率大于90％。
图7是本发明的膜系设计0、15、30和45度入射角度条件下，光密度曲线图。
从中看到，出去带通面22区域及附近的光密度较高，350纳米到910纳米及990纳米到1200纳米范围内的光密度高于4，平均值大于5。对比带通面22区极高的光密度，两者的比值达到～10000:1，因此该滤光片可以为3D识别系统提供高信噪比的光信号。该滤光片具有如下特点：工作中心波长940nm；通带半高宽41nm；通带透过率高，透过率大于90％，透过率平均值大于95％；截止区截止深度好，光密度大于4，光密度平均值大于5。
综上所述，本发明提供了一种用于人脸识别系统的低角度偏移光学薄膜滤光片，包括基材和位于基材上的镀膜面，所述镀膜面包括截止面和带通面，所述基材厚度为0.1～1mm，所述截止面和带通面均包括若干层非晶硅材质层，且所述截止面总厚度为2～5um，所述带通面总厚度为3～10um。本发明的目的：通过截止面和带通面对光线进行筛选过滤，实现了0-45度范围内对940纳米波长的覆盖，提供高信噪比的940nm光信号。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于人脸识别系统的低角度偏移光学薄膜滤光片，其特征在于，包括基材和位于基材上的镀膜面，所述镀膜面包括截止面和带通面，所述基材厚度为0.1～1mm，所述截止面和带通面均包括若干层非晶硅材质层，且所述截止面总厚度为2～5um，所述带通面总厚度为3～10um。
2.根据权利要求1所述的用于人脸识别系统的低角度偏移光学薄膜滤光片，其特征在于，所述截止面和带通面分别位于基材两侧，且所述基材厚度为0.3mm。
3.根据权利要求2所述的用于人脸识别系统的低角度偏移光学薄膜滤光片，其特征在于，所述基材材质为肖特D263t，所述非晶硅材质层设有29层，且所述非晶硅材质层包括SiH和SiO2。
4.根据权利要求3所述的用于人脸识别系统的低角度偏移光学薄膜滤光片，其特征在于，所述SiH的折射率为3.6，消光系数为1.3E～4。
5.根据权利要求3所述的用于人脸识别系统的低角度偏移光学薄膜滤光片，其特征在于，所述SiO2的折射率为1.465，消光系数为0.0。
6.根据权利要求1所述的用于人脸识别系统的低角度偏移光学薄膜滤光片，其特征在于，所述带通面以外的光密度：截止区的光通量大于10000:1。
7.根据权利要求1所述的用于人脸识别系统的低角度偏移光学薄膜滤光片，其特征在于，所述截止面总厚度为3.8um，所述带通面总厚度为7um。
8.用于制备权利要求1～7任一项所述的用于人脸识别系统的低角度偏移光学薄膜滤光片的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、将膜层放置在旋转平台上，通过旋转平台对膜层进行旋转，旋转速度为60～250r/min；
B、对旋转平台上的膜层进行加热，使其温度为100～200℃；
C、在旋转平台对应的圆周位置安置孪生靶材，且所述孪生靶材分别连接中频的正负极；
D、对旋转平台所处的反应室进行真空处理，使其压力为0.1～6Pa；
E、通过孪生靶材分别注射溅射气体和反应气体，所述溅射气体为氩气，所述反应气体为氢气，所述溅射压力为1～1Pa。
9.根据权利要求8所述的用于人脸识别系统的低角度偏移光学薄膜滤光片的制备方法，其特征在于，所述旋转速度为200r/min，所述靶材材质为P型非晶硅靶材，所述孪生靶材均采用P型非晶硅靶材，且所述孪生靶材安装有两组。
10.根据权利要求8所述的用于人脸识别系统的低角度偏移光学薄膜滤光片的制备方法，其特征在于，所述步骤D中的压力为5Pa，所述溅射压力为0.5Pa，所述溅射气体与反应气体比例为4:1。
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