CN110161607A - 可调滤光片及摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可调滤光片及摄像装置，涉及光学技术领域，该调光部件包括：光学膜层和电致变色层；调光部件用于通过光学膜层的波段固定滤光和电致变色层的电致调节滤光，输出滤光后的光束至基材。这样，可调滤光片通过光学膜层结合电致变色层的调光部件就实现了滤光片的可调节性能，与现有的可调滤光器件相比，结构简单，成本低，且由于不需要进行滤光片的切换，因此应用便捷，更加安全可靠。

Description

可调滤光片及摄像装置
技术领域
本发明涉及光学技术领域，尤其是涉及一种可调滤光片及摄像装置。
背景技术
传统的滤光片按照光谱特性可以分为带通滤光片、截止滤光片、分光滤光片、中性密度滤光片、反射滤光片等，例如数码相机镜头和各种电子产品上的摄像头里面安装的红外截止滤光片，是实现可见光区(400-630nm)高透，近红外(700-1100nm)截止的光学滤光片，用于消除红外光线对CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)/CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)成像的影响。通过在成像系统中加入红外截止滤光片，阻挡该部分干扰成像质量的红外光，可以使所成影像更加符合人眼的最佳感觉。
光学低通滤波器主要应用于数码相机、数码摄像机和视频监控摄像头中，目的是为消除红外光的伪色现象，通过空间滤波去掉莫尔条纹；而红外截止滤光片则主要应用于可拍照手机、电脑内置摄像头、汽车摄像头的镜头系统，这些下游产品目前对于图像的成像质量要求不高，不需要考虑空间滤波，而关注的是光波滤波，即红外光抑制。
目前精密的滤光片的结构是在基底(基材)上形成多层光学膜的结构，这种结构决定了滤光片只能按照设计滤除一定范围内的波长的光，而选择性地通过某一波段或多波段区域范围内的光，即滤光片本身的固定结构决定了其只具有特定的滤光功能而不能进行调节。若要调节该滤光片的滤光功能，则只能通过加载滤光片切换装置对多个滤光片进行切换来实现，而滤光片切换装置在进行滤光片切换时还会存在切换信赖性和可靠性不稳定的问题。因此现有的可调滤光器件存在结构复杂、成本高、切换信赖性和可靠性不稳定等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可调滤光片及摄像装置，以简化可调滤光器件结构，降低成本，提高应用的便捷性和可靠性。
第一方面，本发明实施例提供了一种可调滤光片，包括基材和设置在所述基材的上表面的调光部件；其中，所述调光部件包括：光学膜层和电致变色层；所述调光部件用于通过所述光学膜层的波段固定滤光和所述电致变色层的电致调节滤光，输出滤光后的光束至所述基材。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述电致变色层沿光的传播方向依次包括第二透明导电层、电致变色滤光层、电解质层、对电极层和第一透明导电层，所述第一透明导电层和所述第二透明导电层分别连接有电极。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述基材的材质包括PET、聚碳酸酯PC、PMMA、环烯烃聚合物COP或玻璃；所述基材的厚度为23-150μm。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述光学膜层为由低折射率材料和高折射率材料相互间隔堆垛形成的多层光学膜层。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述光学膜层设置在所述基材的上表面，所述第一透明导电层采用电镀、蒸镀、物理气相沉积PVD或化学气相沉积CVD方式设置在所述光学膜层的上表面。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述第一透明导电层和所述第二透明导电层的材质均包括导电玻璃ITO；所述第一透明导电层和所述第二透明导电层的厚度总和为250nm-15μm。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述对电极层的材质包括纳米银线、纳米碳管或金银镀层；所述对电极层的厚度为250nm-15μm。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述电解质层的材质包括MgF2、CaF2、ZrO2、Cr2O3、LiF、Ta2O5、LiNbO3、LiTaO3中的一种或多种；所述电解质层的厚度为1-100μm。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述电致变色滤光层的材质包括以下之一或多种：WO3、多钨酸、Zr(WO3)、MoO3、V2O5、Nb2O5、TiO2、IrOX、Ir(OH)X、Cr2O3、NiOX、Ni(OH)X、RhO2、CoOX、InN、聚噻吩类及其衍生物、紫罗精类、四硫富瓦烯、金属酞菁类化合物；所述电致变色滤光层的厚度为1-125μm。
第二方面，本发明实施例还提供一种摄像装置，所述摄像装置的摄像头包括如上述第一方面或其任一种可能的实施方式所述的可调滤光片。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本发明实施例中，可调滤光片包括基材和设置在基材的上表面的调光部件；其中，调光部件包括：光学膜层和电致变色层；调光部件用于通过光学膜层的波段固定滤光和电致变色层的电致调节滤光，输出滤光后的光束至基材。光学膜层滤除一定范围内的波长的光，而选择性地通过某一波段或多波段区域范围内的光，也即光学膜层固定地让一定波长范围的光束通过；改变施加在电致变色层上的电压，可以改变电致变色层的滤光波长范围，因此电致变色层可以根据实际需要选择性地透过一定波长的光。这样，可调滤光片通过光学膜层结合电致变色层的调光部件就实现了滤光片的可调节性能，与现有的可调滤光器件相比，结构简单，成本低，且由于不需要进行滤光片的切换，因此应用便捷，更加安全可靠。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种可调滤光片的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种可调滤光片的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的电致变色层的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种可调滤光片的结构示意图。
图标：
100-基材；200-光学膜层；300-电致变色层；301-第二透明导电层；302-电致变色滤光层；303-电解质层；304-对电极层；305-第一透明导电层；306-电极；400-外层封装胶。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
目前现有的单个滤光片不具有可调节性能，只能通过加载滤光片切换装置对多个滤光片进行切换来实现滤光功能的调节，因此现有的可调滤光器件存在结构复杂、成本高、切换信赖性和可靠性不稳定等问题。基于此，本发明实施例提供的一种可调滤光片及摄像装置，可以简化可调滤光器件结构，降低成本，提高应用的便捷性和可靠性。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种可调滤光片进行详细介绍。
实施例一：
本发明实施例提供了一种可调滤光片，该可调滤光片包括基材和设置在基材的上表面的调光部件；其中，调光部件包括：光学膜层和电致变色层；调光部件用于通过光学膜层的波段固定滤光和电致变色层的电致调节滤光，输出滤光后的光束至基材。
具体地，光学膜层按照其固定结构设计滤除一定范围内的波长的光，而选择性地通过某一波段或多波段区域范围内的光，也即光学膜层固定地让一定波长范围的光束通过。对于电致变色层，改变施加在电致变色层上的电压，可以改变电致变色层的滤光波长范围，因此电致变色层可以根据实际需要选择性地透过一定波长的光。这样，待滤光的光束通过光学膜层和电致变色层的调光部件，进行波段固定滤光和电致调节滤光，然后从基材射出，可以得到所需波长的光束。
本实施例提供的可调滤光片通过改变施加在电致变色层上的电压，即可实现滤光片的可调节性能，因此具有结构简单，成本低的优点；另外该可调滤光片避免了使用滤光片切换装置不断更换滤光片的麻烦，用户可以根据需求来改变其应用的场景，使得采用这种可调滤光片的装置更安全可靠，应用便捷。
在一些可能的实施例中，上述基材的材质包括PET(Polyethyleneterephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PC(Polycarbonate，聚碳酸酯)、PMMA(polymethyl methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)、COP(Cyclo Olefin Polymer，环烯烃聚合物)或玻璃。基材为光学级透明，要求其透过率＞90％，雾度＜0.1。其中，雾度是偏离入射光2.5°角以上的透射光强占总透射光强的百分数，雾度越大意味着基材的透明度及成像度下降。基材的厚度为23-150μm。
在一些可能的实施例中，上述光学膜层为由低折射率材料和高折射率材料相互间隔堆垛形成的多层光学膜层。其中，低折射率材料可以为SiOX或氧化铝，例如二氧化硅。高折射率材料可以为TiOX，例如二氧化钛、五氧化三钛、三氧化二钛或一氧化钛。考虑到不同滤光功能的滤光片，其光学膜层的层数及厚度等参数均不相同，此处对光学膜层的层数及厚度等参数不做限定。
考虑到上述可调滤光片的滤光效果与光束穿过光学膜层和电致变色层的先后顺序无关，滤光效果是二者的综合作用结果，本实施例提供了两种可调滤光片的基本结构，分别如图1和图2所示。
图1为本发明实施例提供的一种可调滤光片的结构示意图，参见图1，该可调滤光片包括基材100、光学膜层200和电致变色层300，光学膜层200设置在基材100和电致变色层300之间。具体地，光学膜层200设置在基材100的上表面，电致变色层300设置在光学膜层200的上表面。待滤光的光束先后经电致变色层300和光学膜层200射入基材100，从基材100的下表面射出。
图2为本发明实施例提供的另一种可调滤光片的结构示意图，参见图2，该可调滤光片包括基材100、光学膜层200和电致变色层300，电致变色层300设置在基材100和光学膜层200之间。具体地，电致变色层300设置在基材100的上表面，光学膜层200设置在电致变色层300的上表面。待滤光的光束先后经光学膜层200和电致变色层300射入基材100，从基材100的下表面射出。
图3为本发明实施例提供的电致变色层的结构示意图，如图3所示，电致变色层沿光的传播方向依次包括第二透明导电层301、电致变色滤光层302、电解质层303、对电极层304和第一透明导电层305，第一透明导电层305和第二透明导电层301分别连接有电极306。
上述电极306用于连接电源，从而为电致变色层提供电压，进而使该电致变色层实现电致调节滤光功能。图3中，与第一透明导电层305连接的电极306接电源的正极，与第二透明导电层301连接的电极306接电源的负极，但这里对两个电极306所连接的电源的正负极不做限定。
电致变色滤光层302起主要滤光的作用，可以根据不同需要改变第一透明导电层305和第二透明导电层301之间的电压来控制整个滤光片的滤光作用。电致变色滤光层302具有显色和消色的状态转变，其过程伴随着电子转移和保持材料电中性的离子传导，例如电压变化导致电致变色滤光材料的晶态发生变化，或者电致变色滤光材料发生氧化还原反应，从而改变电致变色滤光层302对光的吸收和反射，达到调节滤光波长的目的。
具体地，在一些可能的实施例中，上述第一透明导电层305和第二透明导电层301的材质均为导电玻璃ITO(Indium-Tin-Oxide，氧化铟锡)。第一透明导电层305和第二透明导电层301的厚度总和为250nm-15μm。优选地，第一透明导电层305和第二透明导电层301的厚度总和为500nm至3.5μm。
上述对电极层304可以阻止离子在第一透明导电层305上的沉积，又称为离子贮存层，在一些可能的实施例中，对电极层304的材质包括纳米银线、纳米碳管或金银镀层，对电极层304的厚度为250nm-15μm。
在一些可能的实施例中，上述电解质层303的材质包括MgF2、CaF2、ZrO2、Cr2O3、LiF、Ta2O5、LiNbO3、LiTaO3中的一种或多种。电解质层303的厚度为1-100μm，例如，电解质层303的厚度为0.1mm(100μm)。
在一些可能的实施例中，上述电致变色滤光层302的材质包括以下之一或多种：三氧化钨WO3、多钨酸、Zr(WO3)、MoO3、V2O5、Nb2O5、TiO2、IrOX、Ir(OH)X、Cr2O3、NiOX、Ni(OH)X、RhO2、CoOX、InN、聚噻吩类及其衍生物、紫罗精类、四硫富瓦烯、金属酞菁类化合物。电致变色滤光层302的厚度为1-125μm，例如，电致变色滤光层302的厚度为0.05mm(50μm)。
图4为本发明实施例提供的另一种可调滤光片的结构示意图，图4分别与图1和图3相对应。如图4所示，在基材100上依次形成有光学膜层200、第一透明导电层305、对电极层304、电解质层303、电致变色滤光层302和第二透明导电层301。
具体地，光学膜层200设置在基材100的上表面。在一些可能的实施例中，第一透明导电层305采用电镀、蒸镀、PVD(Physical Vapor Deposition，物理气相沉积)或CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)方式设置在光学膜层200的上表面。
进一步地，如图4所示，该可调滤光片还包括外层封装胶400，外层封装胶400位于各层材料的四个侧面，用于封装、保护内部的各层材料。外层封装胶400预留有电极孔，两个电极306穿过电极孔分别与第一透明导电层305和第二透明导电层301连接。
本实施例中，光学膜层200反射对应波段的光，固定地让一定波长范围的光通过；电致变色滤光层302根据需要吸收和反射对应波段的光，选择性地透过一定波长的光；二者综合滤光，从而实现整个滤光片的可调节性能。
实施例二：
本实施例还提供了一种摄像装置，摄像装置的摄像头包括如上述实施例一的可调滤光片。
具体地，上述摄像装置可以但不限于为数码相机、数码摄像机或视频监控摄像机等。
本发明实施例中，可调滤光片包括基材和设置在基材的上表面的调光部件；其中，调光部件包括：光学膜层和电致变色层；调光部件用于通过光学膜层的波段固定滤光和电致变色层的电致调节滤光，输出滤光后的光束至基材。光学膜层滤除一定范围内的波长的光，而选择性地通过某一波段或多波段区域范围内的光，也即光学膜层固定地让一定波长范围的光束通过；改变施加在电致变色层上的电压，可以改变电致变色层的滤光波长范围，因此电致变色层可以根据实际需要选择性地透过一定波长的光。这样，可调滤光片通过光学膜层结合电致变色层的调光部件就实现了滤光片的可调节性能，因此包含该可调滤光片的摄像装置结构简单，成本低，且调节滤光功能时不需要进行滤光片的切换，应用便捷，更加安全可靠。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的摄像装置的具体工作过程，可以参考前述可调滤光片实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本发明实施例提供的摄像装置，与上述实施例提供的可调滤光片具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种可调滤光片，其特征在于，包括基材和设置在所述基材的上表面的调光部件；
其中，所述调光部件包括：光学膜层和电致变色层；
所述调光部件用于通过所述光学膜层的波段固定滤光和所述电致变色层的电致调节滤光，输出滤光后的光束至所述基材。
2.根据权利要求1所述的可调滤光片，其特征在于，所述电致变色层沿光的传播方向依次包括第二透明导电层、电致变色滤光层、电解质层、对电极层和第一透明导电层，所述第一透明导电层和所述第二透明导电层分别连接有电极。
3.根据权利要求1所述的可调滤光片，其特征在于，所述基材的材质包括PET、聚碳酸酯PC、PMMA、环烯烃聚合物COP或玻璃；
所述基材的厚度为23-150μm。
4.根据权利要求1所述的可调滤光片，其特征在于，所述光学膜层为由低折射率材料和高折射率材料相互间隔堆垛形成的多层光学膜层。
5.根据权利要求2所述的可调滤光片，其特征在于，所述光学膜层设置在所述基材的上表面，所述第一透明导电层采用电镀、蒸镀、物理气相沉积PVD或化学气相沉积CVD方式设置在所述光学膜层的上表面。
6.根据权利要求2所述的可调滤光片，其特征在于，所述第一透明导电层和所述第二透明导电层的材质均包括导电玻璃ITO；
所述第一透明导电层和所述第二透明导电层的厚度总和为250nm-15μm。
7.根据权利要求2所述的可调滤光片，其特征在于，所述对电极层的材质包括纳米银线、纳米碳管或金银镀层；
所述对电极层的厚度为250nm-15μm。
8.根据权利要求2所述的可调滤光片，其特征在于，所述电解质层的材质包括MgF2、CaF2、ZrO2、Cr2O3、LiF、Ta2O5、LiNbO3、LiTaO3中的一种或多种；
所述电解质层的厚度为1-100μm。
9.根据权利要求2所述的可调滤光片，其特征在于，所述电致变色滤光层的材质包括以下之一或多种：WO3、多钨酸、Zr(WO3)、MoO3、V2O5、Nb2O5、TiO2、IrOX、Ir(OH)X、Cr2O3、NiOX、Ni(OH)X、RhO2、CoOX、InN、聚噻吩类及其衍生物、紫罗精类、四硫富瓦烯、金属酞菁类化合物；
所述电致变色滤光层的厚度为1-125μm。
10.一种摄像装置，其特征在于，所述摄像装置的摄像头包括如上述权利要求1-9中任一项所述的可调滤光片。
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