CN110737038A - 低角度漂移的多带通滤光片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了低角度漂移的多带通滤光片，其包括基片，基片上具有由多个高折射率膜层和多个低折射率膜层交替堆叠而成的膜系，所述高折射率膜层的材料为SiH、SiOxHy或SiH与SiOxHy的混合物。高折射率膜层在800nm至1600nm波长范围内折射率均大于3。本发明的多带通滤光片，可以应用于多个波长同时运用的生物识别系统，并且有效的降低角度偏移，改善光学系统信噪比，提高识别准确率。
Description
技术领域
本发明涉及滤光片领域，尤其涉及低角度漂移的多带通滤光片。
背景技术
在生物识别领域，典型的技术方案是通过红外光来采集被识别生物的特征。利用光源发射红外波段的光线，通过传感器件如CCD搜集返回光线，加以计算机技术分析，建立3D模型(如人脸模型)并提取特征，从而实现身份特征的识别判定。
在该传感系统中，光学滤光片是最重要的器件之一。滤光片需要对工作波段有足够高的透射率，同时要对非工作波段、特别是可见光波段进行足够的阻隔，以实现过滤噪声的目的。随着光线入射角的增加，滤光片的通带往往存在向短波方向的移动。因此，当视场角较大时，需要降低滤光片的角度偏移来保证滤光片和光源的适配，提高信噪比。
除了提高信号的信噪比，在光学设计上提高准确率的另一个方法是同时采用多个光源，发射不同波段的光线，分别提取被识别对象的不同器官的特征。典型的例子是身份识别上，用850nm波段来进行虹膜特征识别，同时用940nm波段进行脸部特征识别，两种识别方式同时运用，大大提高了识别的准确率。
美国专利US 9588269公开了一种滤光片技术，可以有效降低单带通滤光片的角度偏移，实现了在入射角由0度变化至30度时，单个通带的中心波长偏移量小于20nm。然而，当应用于对多个波段同时运用的传感识别系统时，该技术无法提供满足低角度偏移特性的滤光片。
发明内容
为实现上述目的，本发明公开了一种低角度偏移的多带通滤光片，其应用在对多个波段同时运用的传感识别系统中，达到有效过滤噪声的目的。
本发明的具体技术方案为：
低角度漂移的多带通滤光片，其在800-1600nm波长范围具有大于或等于两个不互相重叠的通带，和大于或等于两个中心波长，其包括基片，基片上具有由多个高折射率膜层和多个低折射率膜层交替堆叠而成的膜系，高折射率膜层材料为SiH、SiOxHy 或SiH与SiOxHy的混合物，高折射率膜层在800nm至1600nm波长范围内折射率均大于3；其每个通带都具有中心波长，在入射角由0度改变至30度时，所述每个通带的中心波长的角度偏移量小于20nm。
作为优选，所述基片的材料为硅材料或基于二氧化硅材料的玻璃材料、有色玻璃或塑料。
作为优选，每个高折射率材料膜层的在800-1600nm的波长范围内折射率大于3.35。
作为优选，所述低折射率膜层的材料为TiO2、Nb2O5、Ta2O5、SiO2、SixNy的一种或两种以上的混合物组成。
作为优选，其在800-1100nm波长范围具有两个不互相重叠的通带，其两个通带对应的中心波长在入射角由0度改变至30度时，中心波长的角度偏移量均小于12nm。
本发明的多带通滤光片，可以应用于多个波长同时运用的生物识别系统，并且有效的降低角度偏移，改善光学系统信噪比，提高识别准确率。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明：
图1为本发明的示意图。
图2为本发明实施例1的透过率和波长的关系图。
具体实施方式
如图1所示，本发明低角度漂移的多带通滤光片，其在800-1600nm波长范围具有大于或等于两个不互相重叠的通带，和大于或等于两个中心波长，滤光片包括基片 1，该基片1上具有由多个高折射率膜层2和多个低折射率膜层3交替堆叠而成的膜系，所述高折射率膜层2的材料为SiH、SiOxHy或SiH与SiOxHy的混合物；其每个通带都具有中心波长，在入射角由0度改变至30度时，所述每个通带的中心波长的角度偏移量小于20nm。
所述基片的材料为硅材料或基于二氧化硅材料的玻璃材料、有色玻璃或塑料。所述高折射率膜层在800nm至1600nm波长范围内折射率均大于3。
低折射率膜层的材料为TiO2、Nb2O5、Ta2O5、SiO2、SixNy的一种或两种以上的混合物组成。
本发明的多带通滤光片在800-1100nm波长范围具有两个不互相重叠的通带，其两个通带对应的中心波长在入射角由0度改变至30度时，中心波长的角度偏移量均小于12nm。
在本实施例1中，基片材料为普通D263T材料的光学玻璃；高折射率膜层为SiH，其在850nm附近的折射率为3.6，在940nm附近的折射率为3.5；低折射率膜层材料为SiO2。具体实施1中各膜层的编号、材料选择、厚度，见表1。
实施例1的0度和30度入射时的透射谱图在图2中绘出。其同时存在850nm附近和940nm附近的两个通带，以下分别简称为通带1和通带2。如表2所示，其中通带1的波长为836nm到876nm，FWHM为47nm；通带2的波长为928nm到971nm， FWHM为49.5nm；二者没有交叠。在通带以内，滤光片的透射率均大于90％；在通带以外，滤光片的透射率低于OD2，以实现过滤噪声的目的。
在0度入射角下，通带1的中心波长为856.8nm，通带2的中心波长为949.2nm；在30度入射角下，通带1的中心波长为847.5nm，通带2的中心波长为938.6nm。0 至30度入射角范围内，两个通带的中心波长的偏移量分别为9.3nm和10.6nm。
本发明的多带通滤光片，可以应用于多个波长同时运用的生物识别系统，并且有效的降低角度偏移，改善光学系统信噪比，提高识别准确率。
表1
| 通带1 | 通带2 | |
| FWHM(nm) | 47 | 49.5 |
| 中心波长，0度(nm) | 856.8 | 949.2 |
| 中心波长，30度(nm) | 847.5 | 938.6 |
| 中心波长偏移量(nm) | 9.3 | 10.6 |
表2
Claims (5)
1.低角度漂移的多带通滤光片，其在800-1600nm波长范围具有大于或等于两个不互相重叠的通带，和大于或等于两个中心波长，其包括基片，基片上具有由多个高折射率膜层和多个低折射率膜层交替堆叠而成的膜系，其特征在于：高折射率膜层材料为SiH、SiOxHy或SiH与SiOxHy的混合物，高折射率膜层在800nm至1600nm波长范围内折射率均大于3；其每个通带都具有中心波长，在入射角由0度改变至30度时，所述每个通带的中心波长的角度偏移量小于20nm。
2.根据权利要求1所述的低角度漂移的多带通滤光片，其特征在于：所述基片的材料为硅材料或基于二氧化硅材料的玻璃材料、有色玻璃或塑料。
3.根据权利要求1所述的低角度漂移的多带通滤光片，其特征在于：每个高折射率材料膜层的在800-1600nm的波长范围内折射率大于3.35。
4.根据权利要求1所述的低角度漂移的多带通滤光片，其特征在于：所述低折射率膜层的材料为TiO2、Nb2O5、Ta2O5、SiO2、SixNy的一种或两种以上的混合物组成。
5.根据权利要求1所述的低角度漂移的多带通滤光片，其特征在于：其在800-1100nm波长范围具有两个不互相重叠的通带，其两个通带对应的中心波长在入射角由0度改变至30度时，中心波长的角度偏移量均小于12nm。
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