CN110018542A - 光学滤波器 - Google Patents

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Only Yahweh Communication Technology Co Ltd
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Abstract

本发明涉及光学滤波器。光学滤波器可以包括单片基底。光学滤波器可以包括设置在单片基底的第一区域上的第一分量滤波器。第一分量滤波器可以是近红外(NIR)带通滤波器。光学滤波器可以包括设置在单片基底的第二区域上的第二分量滤波器。第二分量滤波器可以包括红‑绿‑蓝(RGB)带通滤波器。第一分量滤波器和第二分量滤波器之间的间隔可以小于约50微米(μm)。

Description

光学滤波器
背景
可以利用光学传感器设备来捕获信息。例如，光学传感器设备可以捕获与一组电磁频率有关的信息。光学传感器设备可以包括捕获信息的一组传感器元件(例如，光学传感器、光谱传感器和/或图像传感器)。例如，传感器元件的阵列可用于捕获与多个频率有关的信息。在一个示例中，传感器元件的阵列可用于捕获关于特定光谱范围(例如从大约400纳米(nm)到大约700nm的光谱范围、从大约700nm到大约1100nm的光谱范围、其子范围等)的信息。传感器元件阵列中的传感器元件可以与滤波器相关联。滤波器可以包括与传递到传感器元件的第一光谱范围的光相关联的通带。滤波器可以与阻挡第二光谱范围的光被传递到传感器元件相关联。
概述
根据一些可能的实现，光学滤波器可以包括单片基底。光学滤波器可以包括设置在单片基底的第一区域上的第一分量滤波器。第一分量滤波器可以是近红外(NIR)带通滤波器。光学滤波器可以包括设置在单片基底的第二区域上的第二分量滤波器。第二分量滤波器可以包括红-绿-蓝(RGB)带通滤波器。第一分量滤波器和第二分量滤波器之间的间隔可以小于大约50微米(μm)。
根据一些可能的实现，光学系统可以包括光学滤波器，该光学滤波器包括配置为对输入光信号进行滤波并且提供滤波后的输入光信号的多个(a plurality of)分量滤波器。多个分量滤波器可以与两个或更多个光谱范围相关联。可以使用光刻过程将多个分量滤波器设置在单个基底上。光学传感器可以被配置为接收滤波后的输入光信号并提供输出电信号。
根据一些可能的实现，带通滤波器可以包括第一图案化分量滤波器。第一图案化分量滤波器可包括与第一折射率相关联并使用溅射沉积技术沉积的第一组滤波器层。第一图案化分量滤波器可以包括与小于第一折射率的第二折射率相关联并且使用溅射沉积技术沉积的第二组滤波器层。带通滤波器可以包括第二图案化分量滤波器。第二图案化分量滤波器可包括与第三折射率相关联并使用溅射沉积技术沉积的第三组滤波器层。第二图案化分量滤波器可包括与第四折射率相关联并使用溅射沉积技术沉积的第四组滤波器层。第一分量滤波器可以与第二分量滤波器分开小于大约30微米(μm)。第一分量滤波器可以与第一带通相关联，并且第二分量滤波器与不同于第一带通的第二带通相关联。
1)本申请公开了一种光学滤波器，包括：
单片基底；
第一分量滤波器，其设置在所述单片基底的第一区域上，
所述第一分量滤波器包括近红外(NIR)带通滤波器；和
第二分量滤波器，其设置在所述单片基底的第二区域上，
所述第二分量滤波器包括红-绿-蓝(RGB)带通滤波器，
所述第一分量滤波器和所述第二分量滤波器之间的间隔小于约50微米(μm)。
2)根据1)所述的光学滤波器，还包括：
吸收器，其设置在所述光学滤波器的过渡区域处，
所述过渡区域位于所述第一分量滤波器和所述第二分量滤波器的边缘处。
3)根据2)所述的光学滤波器，其中，所述第一分量滤波器和所述第二分量滤波器设置在所述吸收器和所述单片基底之间。
4)根据2)所述的光学滤波器，其中，所述吸收器设置在所述第一分量滤波器和所述第二分量滤波器之间。
5)根据2)所述的光学滤波器，其中，所述吸收器设置在所述第一分量滤波器和所述单片基底之间以及在所述第二分量滤波器和所述单片基底之间。
6)根据1)所述的光学滤波器，还包括：
抗反射涂层，其设置在所述单片基底的表面上，使得所述单片基底设置在所述抗反射涂层和所述第一分量滤波器之间以及在所述抗反射涂层和所述第二分量滤波器之间。
7)根据1)所述的光学滤波器，其中，所述单片基底是玻璃基底或二氧化硅基底。
8)根据1)所述的光学滤波器，其中，所述第一分量滤波器和所述第二分量滤波器使用溅射沉积过程设置在所述单片基底上。
9)根据1)所述的光学滤波器，其中，所述第一分量滤波器和所述第二分量滤波器使用光刻过程设置在所述单片基底上。
10)根据1)所述的光学滤波器，其中，所述第一分量滤波器与第一光谱范围相关联，并且所述第二分量滤波器与第二不同的光谱范围相关联。
11)根据1)所述的光学滤波器，其中，所述第一分量滤波器与从大约700nm到大约1100nm的光谱范围相关联。
12)根据1)所述的光学滤波器，其中，所述第二分量滤波器与从大约400nm到大约700nm的光谱范围相关联。
13)根据1)所述的光学滤波器，其中，所述第二分量滤波器与从大约420nm到大约630nm的光谱范围相关联。
14)根据1)所述的光学滤波器，其中，所述第一分量滤波器和所述第二分量滤波器之间的间隔小于约30μm。
15)本申请公开了一种光学系统，包括：
光学滤波器，其包括配置为对输入光信号进行滤波并且提供滤波后的输入光信号的多个分量滤波器，
所述多个分量滤波器与两个或更多个光谱范围相关联，
所述多个分量滤波器使用光刻过程设置在单个基底上；和
光学传感器，其配置为接收所述滤波后的输入光信号并提供输出电信号。
16)根据15)所述的光学系统，其中，所述滤波后的输入光信号包括与所述两个或更多个光谱范围相对应的两个或更多个分量滤波后的输入光信号。
17)根据15)所述的光学系统，其中，所述输出电信号涉及执行以下项中的至少一项：
虹膜检测功能，
虹膜识别功能，或
微光安全摄影功能。
18)本申请公开了一种带通滤波器，包括：
第一图案化的分量滤波器，包括：
第一组滤波器层，其与第一折射率相关联并使用溅射沉积技术进行沉积，
第二组滤波器层，其与小于所述第一折射率的第二折射率相关联并使用所述溅射沉积技术进行沉积；和
第二图案化的分量滤波器，包括：
第三组滤波器层，其与第三折射率相关联并使用所述溅射沉积技术进行沉积，
第四组滤波器层，其与第四折射率相关联并使用所述溅射沉积技术进行沉积，
其中，所述第一分量滤波器与所述第二分量滤波器分离小于约30微米(μm)；以及
其中，所述第一分量滤波器与第一带通相关联，并且所述第二分量滤波器与不同于所述第一带通的第二带通相关联。
19)根据18)所述的带通滤波器，其中，所述第一组滤波器层、所述第二组滤波器层、所述第三组滤波器层或所述第四组滤波器层中的至少一个滤波器层是以下项中的一项：
硅基材料，
氢化硅基材料，
锗基材料，
氢化锗基材料，
二氧化硅(SiO2)材料，
氧化铝(Al2O3)材料，
二氧化钛(TiO2)材料，
五氧化二铌(Nb2O5)材料，
五氧化二钽(Ta2O5)材料，或
氟化镁(MgF2)材料。
20)根据18)所述的带通滤波器，其中，所述第一组滤波器层、所述第二组滤波器层、所述第三组滤波器层或所述第四组滤波器层中的至少一个滤波器层被退火。
附图说明
图1A-1I是本文描述的示例实现的概览图；
图2是本文描述的光学滤波器的示例实现的视图。
图3是用于制造本文描述的光学滤波器的系统的视图；以及
图4是与本文描述的光学滤波器有关的特性的视图。
详细描述
以下示例实现的详细描述参考了附图。不同附图中的相同参考数字可以标识相同或相似的元件。
光学传感器设备可以包括接收从光源(诸如光发射器、灯泡、环境光源等)发出的光的传感器元件的传感器元件阵列。光学传感器设备可利用一种或更多种传感器技术(诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)技术、电荷耦合器件(CCD)技术等)。光学传感器设备的传感器元件(例如，光学传感器)可以获得关于一组电磁频率的信息(例如，光谱数据)。传感器元件可以是基于铟-镓-砷(InGaAs)的传感器元件、基于硅锗(SiGe)的传感器元件等。
传感器元件可以与滤波器相关联，该滤波器对到传感器元件的光进行滤波，以使传感器元件能够获得关于特定光谱范围的电磁频率的信息。例如，传感器元件可以与具有在大约400纳米(nm)至大约700nm的光谱范围、大约700nm至大约1100nm的光谱范围、其子范围等等中的通带的滤波器对准以使得导向传感器元件的光的一部分被滤波。滤波器可以包括多组介质层，以滤波该光的一部分。例如，滤波器可以包括交替的高折射率层和低折射率层(例如作为高折射率材料的氢化硅(Si:H或SiH)或锗(Ge)和作为低折射率材料的二氧化硅(SiO2)的交替层)的介质滤波器叠层。
一些传感器元件阵列可以被配置成接收多个波长的光。例如，对于用于执行虹膜识别的传感器元件阵列，传感器元件阵列可以被配置为接收近红外(NIR)光谱中的第一部分光和可见光光谱(例如，红-绿-蓝(RGB)光谱)中的第二部分光。在这种情况下，多个滤波器(例如，NIR通带滤波器和RGB通带滤波器)可以设置在传感器元件阵列和受试者之间。例如，第一滤波器可以设置在第一基底上以使NIR光能够通过第一滤波器，并且第二滤波器可以设置在第二基底上以使RGB光能够通过第二滤波器。在这种情况下，第一基底可以使用不透明粘合剂来附接到第二基底以形成对接接头，并与传感器元件阵列对准以使得NIR光和RGB光能够被导向传感器元件阵列。
然而，使用设置在多个基底上并附接在一起的多个滤波器可能导致差的机械耐久性。例如，由于对于第一基底和第二基底的部分-部分平面性以及对于粘合剂的粘结层变化，使用粘合剂将第一基底附接到第二基底可能导致相对差的机械强度。此外，使用粘合剂结合第一滤波器和第二滤波器可导致第一滤波器和第二滤波器之间大于50微米(μm)、大于100μm等的间距，从而增加传感器元件阵列和滤波器的总封装尺寸。
本文所述的一些实现通过将图案化涂层施加到公共基底的不同部分来提供集成到公共基底上的多个分量滤波器。例如，光刻过程、溅射沉积过程、图案化过程、蚀刻过程、其组合等可用于将多个分量滤波器集成到单个单片基底上以形成在单个光学滤波器的多个区域处具有多个通带的单个光学滤波器。以这种方式，光学滤波器可以能够实现光学感测(例如用于虹膜识别、低光安全摄影等的NIR光谱和可见光谱组合感测)。在本文所述的一些实现中，光学滤波器可以包括将NIR带通滤波器和红外(IR)截止滤波器、NIR带通滤波器和RGB带通滤波器、RGB带通滤波器和紫外(UV)带通滤波器等作为分量滤波器。
以这种方式，将多个分量滤波器集成到单个单片基底上可以相对于基于粘合剂的对接接头提供改进的机械耐久性。此外，利用光刻技术、溅射沉积技术、图案化技术等将多个分量滤波器集成到单个基底上可以将分量滤波器之间的间距减小到小于50μm、小于30μm、小于20μm、小于10μm等。以这种方式，可以减小包括具有多个分量滤波器的光学滤波器的传感器元件阵列的封装尺寸，从而提高用于虹膜识别、低光安全摄影等的光学传感器的小型化。
图1A-1I是本文所述的示例实现100-108的概览图。如图1A所示，示例实现100包括传感器系统110。传感器系统110可以是光学系统的一部分，并且可以提供与传感器决定相对应的电输出。传感器系统110包括光学滤波器结构120，其包括分量滤波器130-1、分量滤波器130-2和吸收器130–3(例如，具有小于阈值的反射率)；和光学传感器140。分量滤波器130-1、分量滤波器130-2和吸收器130-3可以统称为光学滤波器130。例如，光学滤波器结构120可以包括光学滤波器130，其对与分量滤波器130-1相关联的第一通带执行第一通带滤波功能并且对与分量滤波器130-2相关联的第二通带执行第二通带滤波功能。
尽管本文描述的一些实现可能是在传感器系统中的光学滤波器方面描述的，但是本文描述的实现可以在另一种类型的系统中使用，可以在传感器系统的外部使用等等。
如图1A并且通过参考数字150进一步所示，输入光信号被导向光学滤波器结构120。输入光信号可以包括但不限于与特定光谱范围(例如从大约400nm到大约700nm的光谱范围、从大约420nm到大约630nm的光谱范围、从大约700nm到大约1100nm的光谱范围、从大约750nm到大约950nm的光谱范围、从大约400nm到大约1100nm的光谱范围、其子范围等)相关联的光。例如，可见光和NIR光可以从受试者的虹膜向光学传感器140反射，并且可以被光学滤波器130滤波以向光学传感器140的第一部分提供可见光并且向光学传感器140的第二部分提供NIR光。在另一示例中，光发射器可以针对另一功能(例如测试功能、感测功能、通信功能等)将一光谱范围的光导向光学传感器140。
如图1A并且通过参考数字160进一步所示，具有第一光谱范围的光信号的第一部分不被传递通过光学滤波器130和光学滤波器结构120。例如，可包括光学滤波器130的高折射率材料层和低折射率材料层的介质薄膜层的介质滤波器叠层可使得第一部分的光在第一方向上被反射、被吸收等。在这种情况下，光的第一部分可以是入射到光学滤波器130上的不被包括在分量滤波器130-1和/或130-2的带通中的光的阈值部分(例如大于不在特定的光谱范围内的光的95％)。
在一些实现中，光信号的第一部分可以包括由分量滤波器130-1反射的第一分量部分、由分量滤波器130-2反射的第二分量部分和由吸收器130-3(其有时可以被称为“反射镜”、“暗反射镜”等)吸收和/或反射的第三分量部分。例如，分量滤波器130-1可以使可见光通过，并且可以反射NIR光和输入光信号的其他光。相反，分量滤波器130-2可以使NIR光通过，并且可以反射可见光和输入光信号的其他光。此外，吸收器130-3可以吸收和抑制所有光谱范围的光的反射，从而减少由分量滤波器130-1传递的光和由分量滤波器130–2传递的光之间的串扰。在一些实现中，诸如吸收器130-3的吸收器可以与吸收阈值百分比(例如大于约50％、大于约80％、大于约90％、大于约95％、大于约99％等)的光相关联。光信号的第二部分和第三部分可以作为滤波后的输入光信号通过。
如参考数字170-1所示，光信号的第二部分通过分量滤波器130-1和光学滤波器结构120。例如，分量滤波器130-1可以使具有第二光谱范围的光的第二部分在第二方向上朝向光学传感器140通过。在这种情况下，光的第二部分可以是入射在分量滤波器130-1上的在分量滤波器130-1的带通内的光的阈值部分(例如大于在对于可见光的光谱范围内的入射光的50％)。
如附图标记170-2所示，光信号的第三部分通过分量滤波器130-2和光学滤波器结构120。例如，分量滤波器130-2可以使具有第三光谱范围的光的第三部分在第三方向上朝向光学传感器140通过。在这种情况下，光的第三部分可以是入射在分量滤波器130-2上的在分量滤波器130-2的带通内的光的阈值部分(例如大于在对于NIR光的光谱范围内的入射光的50％)。以这种方式，具有设置在单个光学滤波器结构120上(例如，使用光刻技术)的多个分量滤波器130的单个光学滤波器结构120可以将多个不同光谱范围的光传递到光学传感器140，从而实现多光谱感测以便执行基于NIR光和RGB光的虹膜识别、低光安全摄影等。
如图1A进一步所示，基于光信号的第二部分和第三部分被传递到光学传感器140，光学传感器140可以为传感器系统110提供输出电信号180(例如用于成像、虹膜识别、低光光感测、检测物体的存在、执行测量、促进通信等)。在一些实现中，可以使用分量滤波器130和光学传感器140的另一布置。例如，光学滤波器130可将光信号的第二部分和第三部分在另一方向上导向不同定位的光学传感器140，而不是将光信号的第二部分和第三部分与输入光信号共线地传递。
如图1B所示，另一示例实现101包括形成光学传感器140并集成到光学滤波器结构120的基底中的传感器元件阵列的一组传感器元件。在这种情况下，分量滤波器130直接设置在基底上(例如，使用光刻过程、溅射沉积过程、蚀刻过程、其组合等)。输入光信号150-1和150-2以多个不同角度被接收，并且输入光信号150-1和150-2的第一部分160-1和160-2以多个不同角度被反射。在这种情况下，输入光信号150-1和150-2的第二部分作为具有多个光谱范围的滤波后的输入光信号通过分量滤波器130传递给形成光学传感器140(其提供输出电信号180)的传感器元件阵列。例如，输入光信号150-1和150-2的第二部分可以包括由分量滤波器130-1传递的具有第一光谱范围的光(例如可见光)和由分量滤波器130-2传递的具有第二光谱范围的光(例如NIR光)。
如图1C所示，另一示例实现102包括形成光学传感器140并且与光学滤波器结构120分离(例如以在自由空间光学类型的光学系统中的自由空间)的传感器元件阵列的一组传感器元件。在这种情况下，分量滤波器130设置在光学滤波器结构120上(其可以是玻璃基底、二氧化硅基底等)。输入光信号150-1和150-2在光学滤波器130处以多个不同角度被接收。输入光信号150-1和150-2的第一部分160-1和160-2被反射并且输入光信号150-1和150-2的第二部分170-1和170-2由分量滤波器130和光学滤波器结构120传递。基于接收到第二部分170-1和170-2，传感器元件阵列提供输出电信号180。
尽管本文所述的一些实现是根据NIR光通带滤波器和可见光(例如RGB光)通带滤波器来描述的，但是滤波器的多个光谱范围的其他组合(例如第一NIR光通带滤波器和第二NIR光通带滤波器、可见光通带滤波器和IR阻断器滤波器、可见光通带滤波器和紫外(UV)光通带滤波器等)也是可能的。类似地，尽管本文所述的一些实现是根据设置在单个基底上的两个滤波器来描述的，但是其他数量的滤波器(例如3个滤波器、4个滤波器、10个滤波器、100个滤波器等)也是可能的。
如图1D所示，另一示例实现103包括用于光学滤波器的另一配置。例如，在示例实现103中，抗反射涂层182设置在光学滤波器结构120的表面上。附加地或可替换地，吸收器130-3被定位成使得分量滤波器130-1和130-2覆盖吸收器130-3的至少一部分。换句话说，吸收器130-3位于分量滤波器130-1和130-2的一部分与光学滤波器结构120之间。在这种情况下，输入光信号150被导向光学滤波器结构120的一侧(分量滤波器130设置在其上)。如图1E所示，在另一示例实现104中，输入光信号150可以被导向光学滤波器结构120的另一侧(抗反射涂层182设置在其上)。如图1F所示，在另一示例实现105中，吸收器130-3可以设置在分量过滤器130-1和130-2的表面上。换句话说，吸收器130-3可以覆盖分量滤波器130-1和130-2的一部分。在这种情况下，输入光信号150可以被导向光学滤波器结构120的抗反射涂层182侧。在另一示例中，输入光信号150可以被引导到光学滤波器结构120的分量滤波器130侧。尽管本文根据自由空间光学器件进行了描述，但是本文描述的示例实现可以用于自由空间光学器件、非自由空间光学器件、自由空间光学器件和非自由空间光学器件的组合等。
如图1G所示，另一示例实现106可以包括直接设置在光学传感器140(其可以形成光学滤波器结构120并且可以包括一组传感器元件)上的分量滤波器130。在这种情况下，吸收器130-3可以设置在分量滤波器130-1和130-2之下。换句话说，分量滤波器130-1和130-2可以至少部分覆盖吸收器130-3，该吸收器可以设置在分量滤波器130-1和130-2与光学传感器140之间。在这种情况下，输入光信号被导向光学传感器140的分量滤波器130侧。如图1H所示，在另一示例实现107中，输入光信号150可以被导向光学传感器140的另一侧。在一些实现中，抗反射涂层可以设置在光学传感器140的另一侧上、光学传感器140和分量滤波器130之间、分量滤波器130的表面上等。在一些实现中，吸收器130-3可以与光学传感器140的一组传感器元件中的一个或更多个传感器元件对准、从一个或更多个传感器元件对准偏移等等。如图1I所示，在另一示例中，一组微透镜184可以与光学传感器140的一组传感器元件中的一个或更多个传感器元件对准。在这种情况下，分量滤波器130被设置在光学滤波器结构120上，该光学滤波器结构120与光学传感器140和该一组传感器元件分离了自由空间。在一些实现中，该一组微透镜184可以设置在光学传感器140的表面上。在一些实现中，该一组微透镜184可以设置在例如光学滤波器结构120、分量滤波器130等的表面上以将光引导到该一组传感器元件、使该一组传感器元件的光聚焦等。
如上所指示，图1A-1I仅作为示例提供。其它示例是可能的，并且可以不同于关于图1A-1I描述的内容。
图2是示例光学滤波器200的视图。光学滤波器200包括第一分量滤波器210，其设置在基底220上并且包括一组层230和一组层240。光学滤波器200包括第二分量滤波器250，其设置在基底220上并且包括一组层260和一组层270。在一些实现中，光学滤波器200包括吸收器280和/或滤波器层290(例如，抗反射涂层)。
分量滤波器210包括一组光学滤波器层。例如，分量滤波器210包括第一组层230-1至230-N(N≥1)(例如，高折射率层(H层))和第二组层240-1至240-(N+1)(例如，低折射率层(L层))。在一些实现中，层230和240可以以特定顺序(例如，(H-L)m(m≥1)顺序、(H-L)m-H顺序、(L-H)m顺序、L-(H-L)m顺序等)进行布置。例如，如所示，层230和240以(H-L)n-H顺序来定位，其中H层设置在光学滤波器200的表面处并且H层紧邻基底220的表面。在一些实现中，一个或多个其他层(例如一个或多个保护层、提供一个或多个其他滤波功能的一个或多个层(例如，阻断器、抗反射涂层等)等)可以包括在光学滤波器200中。
层230可包括一组H层(例如以下材料：在特定光谱范围(例如，约400nm至约700nm的光谱范围、约420nm至约630nm的光谱范围等)内，具有大于L层的折射率的折射率、大于2.0的折射率，大于3.0的折射率、大于4.0的折射率、大于4.5的折射率、大于4.6的折射率等。在一些实现中，层230可包括氢化锗层、氢化硅层、退火氢化锗等。
层240可以包括一组L层(例如一组二氧化硅(SiO2)层、一组氧化铝(Al2O3)层、一组二氧化钛(TiO2)层、一组五氧化二铌(Nb2O5)层、一组五氧化二钽(Ta2O5)层、一组氟化镁(MgF2)层等)。在这种情况下，层240可以被选择为包括在例如特定光谱范围(例如，约400nm至约700nm的光谱范围、约420nm至约630nm的光谱范围等)内低于层230的折射率的折射率。例如，层240可以被选择为与在特定光谱范围内、小于3的折射率相关联。
在另一个示例中，层240可以被选择为在特定光谱范围(例如，约400nm至约700nm的光谱范围、约420nm至约630nm的光谱范围等)内、与小于2.5的折射率相关联。在另一个示例中，层240可以被选择为在特定光谱范围(例如，约400nm至约700nm的光谱范围、约420nm至约630nm的光谱范围等)内、与小于2的折射率相关联。在另一个示例中，层240可以被选择为在特定光谱范围(例如，约400nm至约700nm的光谱范围、约420nm至约630nm的光谱范围等)内、与小于1.5的折射率相关联。在一些实现中，可以基于带外阻挡光谱范围的期望宽度、与入射角的变化相关联的期望中心波长偏移等来为层240选择特定材料。
在一些实现中，分量滤波器210可以与特定数量m的层相关联。例如，分量滤波器210可以包括大约20层的交替的H层和L层。在另一示例中，分量滤波器210可与另一数量(例如2层至100层的范围、4层至50层的范围等)的层相关联。在一些实现中，分量滤波器210的每一层可与特定厚度相关联。例如，层230和240可各自与在约5nm和约2000nm之间的厚度相关联，导致分量滤波器210与在约0.2μm和100μm之间、在约0.5μm和20μm之间、在约4μm和7μm之间等的厚度相关联。
在一些实现中，层230和240可以与多个厚度(例如，针对层230的第一厚度和针对层240的第二厚度、针对层230的第一子集的第一厚度和针对层230的第二子集的第二厚度、针对层240的第一子集的第一厚度和针对层240的第二子集的第二厚度等)相关联。在这种情况下，层厚度和/或层的数量可以基于预期的一组光学特性(例如预期的通带、预期的透射率等)来进行选择。例如，层厚度和/或层的数量可以被选择以允许光学滤波器200用于约1100nm至约2000nm、大约1550nm的中心波长的光谱范围等。
分量滤波器250包括一组光学滤波器层。例如，分量滤波器250包括第一组的层260-1至260-K(K≥1)(例如H层)和第二组的层270-1至270-K(例如L层)。在一些实现中，层260和270可以按特定顺序(例如(H-L)m(k≥1)顺序)布置。层260可包括一组H层(例如以下材料：在特定光谱范围(例如，约400nm至约700nm的光谱范围、约420nm至约630nm的光谱范围等)内，具有大于L层的折射率的折射率、大于2.0的折射率、大于3.0的折射率、大于4.0的折射率、大于4.5的折射率、大于4.6的折射率等)。在一些实现中，层260可包括氢化锗层、氢化硅层、退火氢化锗等。
层270可以包括一组L层(例如一组二氧化硅(SiO2)层、一组氧化铝(Al2O3)层、一组二氧化钛(TiO2)层、一组五氧化二铌(Nb2O5)层、一组五氧化二钽(Ta2O5)层、一组氟化镁(MgF2)层等)。在这种情况下，层270可以被选择为包括在例如特定光谱范围(例如，约400nm至约700nm的光谱范围、约420nm至约630nm的光谱范围等)内、低于层260的折射率的折射率。例如，层270可以被选择为在特定光谱范围内、与小于3的折射率相关联。在一些实现中，层260和/或层270的数量可以不同于层230和/或层240的数量、与层230和/或层240的数量相同等。在一些实现中，层260和/或层270的厚度可以不同于层230和/或层240的厚度、与层230和/或层240的厚度相同等。
在一些实现中，分量滤波器210和250可以被使用溅射过程和光刻过程来进行制造。例如，分量滤波器210可以使用基于脉冲磁控管的溅射过程以在玻璃基底上溅射交替的层230和240来进行制造。光刻过程和剥离过程可用于从基底220的一部分(其将用于分量滤波器250、用于吸收器280等)移除层230和240。类似地，分量滤波器250可以使用基于脉冲磁控管的溅射过程以在基底220上和在分量滤波器210上溅射交替的层260和270来制造。在这种情况下，光刻过程和剥离过程用于从分量滤波器210移除层260和270，导致分量滤波器210和分量滤波器250近似邻接(例如，邻接、被吸收器280分开等)。类似地，吸收器280可以使用基于脉冲磁控管的溅射过程以将吸收器280的层溅射到基底220上以及到分量滤波器210和250上来制造。在这种情况下，光刻过程和剥离过程用于从分量滤波器210和250移除吸收器280的层，导致分量滤波器210和250被设置在公共基底220上，其中吸收器280覆盖分量滤波器210和250之间的过渡区域。
在一些实现中，可以执行溅射沉积和剥离的特定顺序。例如，NIR带通滤波器(例如，分量滤波器210)可以被沉积，接着是在RGB带通滤波器(例如，分量滤波器250)被沉积，以及接着是吸收器(例如，吸收器280)被沉积。类似地，吸收器可以被沉积，接着是RGB带通滤波器被沉积以及接着是NIR带通滤波器被沉积。滤波器的另一排序和/或组合可以是可能的。
在一些实现中，分量滤波器210和250可以与入射介质(例如空气介质或玻璃介质)相关联。在一些实现中，光学滤波器200可以设置在一组棱镜之间。在一些实现中，分量滤波器210和250可以与一组微透镜对准。例如，微透镜阵列可以在分量滤波器210和250与传感器元件阵列之间对准以引导穿过分量滤波器210和250的光进入传感器元件阵列的传感器元件。在一些实现中，退火过程可用于制造分量滤波器210和/或250。例如，在层230和240在基底上的溅射沉积之后，在层260和270在基底上溅射沉积层之后等，光学滤波器200可被退火以改善光学滤波器200的一个或更多个光学特性，例如相对于未执行退火过程的另一光学滤波器降低光学滤波器200的吸收系数。
在一些实现中，分量滤波器210和250附接到基底(例如基底220)。例如，分量滤波器210和250可以使用涂覆技术、环氧树脂技术等附接到玻璃基底、二氧化硅基底等。在一些实现中，吸收器280可以设置在分量滤波器210和250的一部分上、分量滤波器210和250的一部分之间、分量滤波器210和250的一部分下方等。以这种方式，分量滤波器210和250之间的过渡区域可以被吸收器280阻挡，从而减少在穿过分量滤波器210的光和穿过分量滤波器250的光之间的串扰。
此外，基于使用光刻和溅射以在公共基底220上沉积分量滤波器210和250，分量滤波器210之间的间隔可以减小到小于大约50μm、小于大约30μm、小于大约20μm、小于大约10μm等。在一些实现中，滤波器层290可以设置在基底220上。例如，抗反射(AR)涂层可以设置在基底220的表面上以减少基底220和光学滤波器200附接到和/或对准的光学传感器之间的界面处的光损失。
如上所指示，图2仅作为示例被提供。其它示例是可能的并且可以不同于关于图2描述的内容。
图3是用于制造本文所述的光学滤波器的溅射沉积系统的示例300的视图。
如图3所示，示例300包括真空室310、基底320、阴极330、靶331、阴极电源340、阳极350、等离子体活化源(PAS)360和PAS电源370。靶331可以包括要溅射沉积到基底320上的材料(例如锗材料、硅材料、二氧化硅(SiO2)材料等)。PAS电源370可用于为PAS 360供电，并可包括射频(RF)电源。阴极电源340可用于为阴极330供电，并可包括脉冲直流(DC)电源。
关于图3，靶331在氢气(H2)以及惰性气体(如氩气)的存在下溅射以沉积例如氢化锗材料作为基底320上的层。惰性气体可以经由阳极350和/或PAS 360提供到腔室中。氢通过用于活化氢的PAS 360引入真空室310。另外，或者替代地，阴极330可引起氢活化(例如，在这种情况下，氢可从真空室310的另一部分引入)或者阳极350可引起氢活化(例如，在这种情况下，氢可通过阳极350引入真空室310)。在一些实现中，氢可以采取氢气、氢气和惰性气体(例如氩气)的混合物等形式。PAS 360可以位于阴极330的阈值接近度内，允许来自PAS360的等离子体和来自阴极330的等离子体重叠。PAS 360的使用允许以相对高的沉积速率来沉积溅射沉积层。在一些实现中，以大约0.05nm/s至大约2.0nm/s的沉积速率、以大约0.5nm/s至大约1.2nm/s的沉积速率、以大约0.8nm/s的沉积速率等沉积溅射沉积层。
光刻过程可以与溅射过程结合使用以将多个分量滤波器(例如，NIR带通滤波器和RGB带通滤波器)沉积到基底320上。例如，光刻胶材料和光掩模可用于将基底320的第一部分暴露于对于第一分量光学滤波器的一个或更多个层的沉积，而另一光刻胶材料和另一光掩模可用于将基底320的第二部分暴露于对于第二分量光学滤波器的一个或更多个层的沉积。类似地，光刻胶材料和光掩模可用于将吸收剂附接到第一分量光学滤波器和第二分量光学滤波器的边缘处的过渡区域。在一些实现中，可以溅射沉积第一分量滤波器的一组层，并且第一分量滤波器可以是图案化(例如，使用应用于第一分量滤波器的该一组层的光刻技术或蚀刻技术来图案化)的第一分量滤波器，并且可以溅射沉积第二分量滤波器的一组层，以及第二分量滤波器可以是图案化的第二分量滤波器。
尽管本文描述的溅射过程是就特定几何形状和特定实现而言的，但是其他几何形状和其他实现也是可能的。例如，可以从另一个方向、从在阴极330的阈值接近度内的气体歧管等注入氢。尽管本文就部件的不同配置方面进行了描述，但是还可以使用不同的材料、不同的制造工艺等来实现溅射材料的不同相对浓度。
如上所指示，图3仅作为示例被提供。其它示例是可能的并且可以不同于关于图3描述的内容。
图4示出了本文描述的光学滤波器的示例实现400。如图4所示，图表410-440提供了本文描述的光学滤波器的一组横截面视图。
如在图4中并通过图表410-440所示，多个分量滤波器可以设置在公共基底上。如图表430和440所示，吸收器的一组层可以设置在分量滤波器的边缘处的过渡区域中以阻挡光穿过过渡区域。以这种方式，可以减少来自穿过接近过渡区域的第一分量滤波器的光和穿过接近过渡区域的第二分量滤波器的光的串扰。
如上所指示，图4仅作为示例被提供。其它示例是可能的，并且可以不同于关于图4描述的内容。
以这种方式，多个分量滤波器可以集成到单个基底上，以形成用于多光谱感测(例如，用于虹膜识别功能、虹膜检测功能、低光安全摄影功能等)的光学滤波器。基于利用溅射沉积过程和/或光刻过程将多个分量滤波器沉积到单个基底上，可以相对于使用粘合剂附接多个基底减少多个分量滤波器之间的间隔。此外，可以通过将多个分量滤波器沉积在单个基底上相对于将多个基底附接在一起提高光学滤波器的机械耐久性。
前述公开内容提供了说明和描述，但并不旨在穷举或将实现限于所公开的精确形式。根据以上公开内容，修改和变化是可能的或者可以从实现的实践中获得修改和变化。
本文结合阈值描述了一些实现。如本文所使用的，满足阈值可以指值大于阈值、多于阈值、高于阈值、大于或等于阈值、小于阈值、少于阈值、低于阈值、小于或等于阈值、等于阈值等。
尽管在权利要求中陈述和/或在说明书中公开了特征的特定组合，但是这些组合并不旨在限制可能的实现的公开内容。事实上，这些特征中的许多可以以权利要求中未具体陈述和/或说明书中未公开的方式组合。尽管以下列出的每个从属权利要求可以直接从属于仅仅一个权利要求，但是可能的实现的公开内容包括每个从属权利要求与权利要求书中的每个其他权利要求相结合。
除非明确如此描述，否则本文使用的任何元素、动作或指令都不应被解释为关键或必要的。此外，如本文所用的，冠词“一(a)”和“一(an)”旨在包括一个或更多个项，并且可以与“一个或更多个”互换使用。此外，如本文所使用的，术语“组(set)”旨在包括一个或更多个项(例如，相关项、不相关项、相关项和不相关项的组合等)，并且可以与“一个或更多个”互换使用。在旨在仅仅一个项的情况下，术语“一个”或类似的语言被使用。此外，如本文所使用的，术语“具有(has)”、“具有(have)”、“具有(having)”等旨在是开放式的术语。此外，除非另有明确说明，否则“基于”一词旨在表示“至少部分基于”。

Claims (20)

1.一种光学滤波器，包括：
单片基底；
第一分量滤波器，其设置在所述单片基底的第一区域上，
所述第一分量滤波器包括近红外(NIR)带通滤波器；和
第二分量滤波器，其设置在所述单片基底的第二区域上，
所述第二分量滤波器包括红-绿-蓝(RGB)带通滤波器，
所述第一分量滤波器和所述第二分量滤波器之间的间隔小于约50微米(μm)。
2.根据权利要求1所述的光学滤波器，还包括：
吸收器，其设置在所述光学滤波器的过渡区域处，
所述过渡区域位于所述第一分量滤波器和所述第二分量滤波器的边缘处。
3.根据权利要求2所述的光学滤波器，其中，所述第一分量滤波器和所述第二分量滤波器设置在所述吸收器和所述单片基底之间。
4.根据权利要求2所述的光学滤波器，其中，所述吸收器设置在所述第一分量滤波器和所述第二分量滤波器之间。
5.根据权利要求2所述的光学滤波器，其中，所述吸收器设置在所述第一分量滤波器和所述单片基底之间以及在所述第二分量滤波器和所述单片基底之间。
6.根据权利要求1所述的光学滤波器，还包括：
抗反射涂层，其设置在所述单片基底的表面上，使得所述单片基底设置在所述抗反射涂层和所述第一分量滤波器之间以及在所述抗反射涂层和所述第二分量滤波器之间。
7.根据权利要求1所述的光学滤波器，其中，所述单片基底是玻璃基底或二氧化硅基底。
8.根据权利要求1所述的光学滤波器，其中，所述第一分量滤波器和所述第二分量滤波器使用溅射沉积过程设置在所述单片基底上。
9.根据权利要求1所述的光学滤波器，其中，所述第一分量滤波器和所述第二分量滤波器使用光刻过程设置在所述单片基底上。
10.根据权利要求1所述的光学滤波器，其中，所述第一分量滤波器与第一光谱范围相关联，并且所述第二分量滤波器与第二不同的光谱范围相关联。
11.根据权利要求1所述的光学滤波器，其中，所述第一分量滤波器与从大约700nm到大约1100nm的光谱范围相关联。
12.根据权利要求1所述的光学滤波器，其中，所述第二分量滤波器与从大约400nm到大约700nm的光谱范围相关联。
13.根据权利要求1所述的光学滤波器，其中，所述第二分量滤波器与从大约420nm到大约630nm的光谱范围相关联。
14.根据权利要求1所述的光学滤波器，其中，所述第一分量滤波器和所述第二分量滤波器之间的间隔小于约30μm。
15.一种光学系统，包括：
光学滤波器，其包括配置为对输入光信号进行滤波并且提供滤波后的输入光信号的多个分量滤波器，
所述多个分量滤波器与两个或更多个光谱范围相关联，
所述多个分量滤波器使用光刻过程设置在单个基底上；和
光学传感器，其配置为接收所述滤波后的输入光信号并提供输出电信号。
16.根据权利要求15所述的光学系统，其中，所述滤波后的输入光信号包括与所述两个或更多个光谱范围相对应的两个或更多个分量滤波后的输入光信号。
17.根据权利要求15所述的光学系统，其中，所述输出电信号涉及执行以下项中的至少一项：
虹膜检测功能，
虹膜识别功能，或
微光安全摄影功能。
18.一种带通滤波器，包括：
第一图案化的分量滤波器，包括：
第一组滤波器层，其与第一折射率相关联并使用溅射沉积技术进行沉积，
第二组滤波器层，其与小于所述第一折射率的第二折射率相关联并使用所述溅射沉积技术进行沉积；和
第二图案化的分量滤波器，包括：
第三组滤波器层，其与第三折射率相关联并使用所述溅射沉积技术进行沉积，
第四组滤波器层，其与第四折射率相关联并使用所述溅射沉积技术进行沉积，
其中，所述第一分量滤波器与所述第二分量滤波器分离小于约30微米(μm)；以及
其中，所述第一分量滤波器与第一带通相关联，并且所述第二分量滤波器与不同于所述第一带通的第二带通相关联。
19.根据权利要求18所述的带通滤波器，其中，所述第一组滤波器层、所述第二组滤波器层、所述第三组滤波器层或所述第四组滤波器层中的至少一个是以下项中的一项：
硅基材料，
氢化硅基材料，
锗基材料，
氢化锗基材料，
二氧化硅(SiO2)材料，
氧化铝(Al2O3)材料，
二氧化钛(TiO2)材料，
五氧化二铌(Nb2O5)材料，
五氧化二钽(Ta2O5)材料，或
氟化镁(MgF2)材料。
20.根据权利要求18所述的带通滤波器，其中，所述第一组滤波器层、所述第二组滤波器层、所述第三组滤波器层或所述第四组滤波器层中的至少一个滤波器层被退火。
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