CN112558195A - 光学片、摄像组件和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种光学片、摄像组件和电子设备,属于摄像技术领域,光学片包括:透明基板,所述透明基板的一侧设有亚波长结构,所述透明基板的另一侧设有滤光层;所述亚波长结构呈阵列分布,且所述亚波长结构朝向远离所述透明基板的方向突起。在本申请的光学片中,通过设置亚波长结构可以减小光线的反射率,通过滤光层可以滤除不需要的光线(比如红外线),减小大角度下透过率偏移量,同时增加光线的吸收量,避免产生杂光和鬼影,能够显著改善拍照效果。
Description
技术领域
本申请属于摄像技术领域,具体涉及一种光学片、摄像组件和电子设备。
背景技术
当光线进入摄像头镜头后,被镜片折射后,由于可见光与红外光的波长不同,其折射率也不同,就会在不同的靶面成像,图像中会出现杂光和鬼影,从而影响图像的颜色和质量。因此,我们可以用红外滤光片(IRCF)来滤除红外光,还原物体的真实颜色,从而解决图像色彩失真的问题。而IRCF通常采用白玻璃、蓝玻璃或者树脂片作为基材进行光学镀膜,实现可见光透过和红外光截止的功能。现有红外滤光片随着入射光角度的增大可见光波段透过率减小,反射率会增大,会产生杂光和鬼影,会使杂光更加明显。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种光学片、摄像组件和电子设备,用以解决现有红外滤光片随着入射光角度的增大可见光波段透过率减小,易产生杂光和鬼影的问题。
为了解决上述技术问题,本申请是这样实现的:
本申请实施例提供了一种光学片,包括:
透明基板,所述透明基板的一侧设有亚波长结构,所述透明基板的另一侧设有滤光层;
其中,所述亚波长结构呈阵列分布,且所述亚波长结构朝向远离所述透明基板的方向突起。
其中,所述亚波长结构具有柱状、多边体状、圆锥状中的至少一种。
其中,所述透明基板包括:
透明基片和透光层,所述透光层设置于所述透明基片的一侧,所述滤光层设置于所述透明基片的另一侧,所述亚波长结构设置于所述透光层的远离所述透明基片的一侧。
其中,所述透光层为光学胶层。
其中,所述光学胶层与所述亚波长结构一体成型。
其中,所述光学胶层中具有红外吸收剂。
其中,所述透光层上远离所述透明基片的一侧表面为背向所述透明基片的方向突出的曲面。
其中,所述亚波长结构为长方体状结构,相邻两列所述亚波长结构的形状、大小和旋转角度中的至少一个不同;或者
所述亚波长结构包括第一亚波长结构、第二亚波长结构和第三亚波长结构,所述第一亚波长结构构成第一阵列,所述第二亚波长结构构成第二阵列,所述第三亚波长结构构成第三阵列,所述第一阵列、所述第二阵列和所述第三阵列依次间隔开重复循环分布;
所述第一亚波长结构、所述第二亚波长结构和所述第三亚波长结构的形状、大小和旋转角度中的至少一个不同。
本申请实施例提供一种摄像组件,包括如上述实施例中所述的光学片。
本申请实施例提供一种电子设备,包括如上述实施例中所述的摄像组件。
根据本申请实施例的光学片,包括:透明基板,所述透明基板的一侧设有亚波长结构,所述透明基板的另一侧设有滤光层;所述亚波长结构呈阵列分布,且所述亚波长结构朝向远离所述透明基板的方向突起。在本申请的光学片中,通过设置亚波长结构可以减小光线的反射率,通过滤光层可以滤除不需要的光线(比如红外线),减小大角度下透过率偏移量,同时增加光线的吸收量,避免产生杂光和鬼影,能够显著改善拍照效果。
附图说明
图1是本申请实施例中光学片的一个结构示意图;
图2是本申请实施例中光学片的另一个结构示意图;
图3是在透明基片上形成亚波长结构的一个流程示意图;
图4是红外滤光片的一个光谱曲线示意图;
图5是红外滤光片的另一个光谱曲线示意图;
图6是红外滤光片和本申请中光学片的红外吸收光谱曲线示意图;
图7是红外滤光片和本申请中光学片的反射率曲线示意图;
图8是红外滤光片和本申请中光学片的透过率曲线示意图。
附图标记
透明基片10;
透光层20;亚波长结构21;
滤光层30;
子模40。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中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申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一,字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
下面结合附图1至图8,通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的光学片进行详细地说明。
如图1至图3所示,本申请实施例提供一种光学片,包括:透明基板,透明基板可以为玻璃板,透明基板的一侧可以设有亚波长结构21,透明基板的另一侧可以设有滤光层30;亚波长结构21呈阵列分布,且亚波长结构21朝向远离透明基板的方向突起。其中,亚波长结构21(Sub Wavelength Structures,SWS)是指表面结构的特征尺寸与波长相当或更小的精细结构,将不再“衍射”,仅有零级反射光和透射光传播,高级次衍射光因变成倏逝波而无法传播。可以通过压印或者刻蚀形成占空比随深度变化的亚波长结构,形成渐变的折射率分布,从而实现抗反射效果,理论上可实现零反射。在本申请的光学片中,通过设置亚波长结构21可以减小光线的反射率,同时增加光线的吸收量,通过滤光层可以滤除不需要的光线(比如红外线),减小大角度下透过率偏移量,避免产生杂光和鬼影,能够显著改善拍照效果。本申请的光学片可以应用于手机摄像头,也可以用于数码相机、笔记本电脑、安防器材等方面的摄像头模组和盖板镜片(包括屏幕盖板、电池后盖)等。
在一些实施例中,亚波长结构21可以呈阵列分布,且亚波长结构21朝向远离透明基板的方向突起,亚波长结构21可以均匀分布。其中,亚波长结构21的具体形状、大小以及数量可以根据实际的需要选择,比如,亚波长结构21可以具有柱状、多边体状、圆锥状中的至少一种。可选地,亚波长结构21可以为长方体状,亚波长结构21呈阵列均匀分布。
在另一些实施例中,透明基板可以包括透明基片10和透光层20,透光层20设置于透明基片10的一侧,滤光层30设置于透明基片10的另一侧,亚波长结构21设置于透光层20的远离透明基片10的一侧。透明基片10可以为透明玻璃板,透光层20可以为透光层20为光学胶层,亚波长结构21也可以为光学胶制备成,透明基片10和透光层20可以通过同一种光学胶制备。
可选地,光学胶层与亚波长结构21一体成型,亚波长结构21可以采用纳米压印工艺制作,加工制备方便。
在一些实施例中,光学胶层中可以具有红外吸收剂,通过红外吸收剂可以吸收红外线,比如吸收近红外。
在本申请的实施例中,透光层20上远离透明基片10的一侧表面为背向透明基片10的方向突出的曲面,通过设置曲面可以增强光线的吸收率。
在一些实施例中,亚波长结构21为长方体状结构,相邻两列亚波长结构21的形状、大小和旋转角度中的至少一个不同,通过相邻两列不同的亚波长结构21有利于降低色散;比如,亚波长结构21可以为长方体状,可以改变亚波长结构21排列的旋转方向(也即是旋转角度)、尺寸和形状等来调控色散,其中,旋转方向是亚波长结构21相对于所在阵列的排布方向的方向。
可选地,亚波长结构21包括第一亚波长结构、第二亚波长结构和第三亚波长结构,第一亚波长结构构成第一阵列,第二亚波长结构构成第二阵列,第三亚波长结构构成第三阵列,第一阵列、第二阵列和第三阵列依次间隔开重复循环分布;第一亚波长结构、第二亚波长结构和第三亚波长结构的形状、大小和旋转角度中的至少一个不同。通过有规律的设置亚波长结构21能够有效降低色散。比如,由第一亚波长结构形成的第一阵列可以与红光的波长相匹配来抵消色散,第二亚波长结构形成的第二阵列可以与绿光的波长相匹配来抵消色散,第三亚波长结构构成的第三阵列可以与蓝光的波长相匹配来抵消色散,通过亚波长结构21有利于降低色散。
对于具有减反射镀膜层和红外截止镀膜层的红外滤光片,在蓝玻璃的一侧表面具有减反射镀膜层(AR面),蓝玻璃的另一侧具有红外截止镀膜层(IR面),蓝玻璃镀膜后的光谱曲线如图4和图5所示,在图4中,曲线a1表示入射光角度为0度时的光谱曲线,曲线a2表示入射光角度为30度时的光谱曲线;在图5中,曲线b1表示入射光角度为5度时AR面的光谱曲线,曲线b2表示入射光角度为30度时AR面的光谱曲线,曲线b3表示入射光角度为5度时IR面的光谱曲线,曲线b4表示入射光角度为30度时IR面的光谱曲线;由图4和图5所示,随着入射光角度的增大,可见光波段透过率减小,反射率会增大,会产生杂光和鬼影;红外波段透过率曲线向左偏移,其中,650~750nm波段的局部偏移量大(如图4所示),会使杂光更加明显。
通常减反射镀膜层由多层低折射率/高折射率无机物膜对组成(比如氧化硅/氧化钛,由蒸镀或者溅射镀膜实现),本申请中具有亚波长结构的单层树脂膜(采用纳米压印工艺制作)也可以实现减反射的效果;同时通过在树脂中添加红外吸收剂可以具有红外吸收功能,如图6所示,曲线c1表示入射光角度为0度时玻璃板的光谱曲线,曲线c2表示入射光角度为0度时本申请光学片(如图1所示)的光谱曲线,曲线c3表示入射光角度为0度时红外滤光片的光谱曲线,从光谱曲线可知,本申请中的光学片在700-800nm波段具有很强的红外吸收特性。
对于通过蒸镀或者溅射镀膜形成减反射镀膜层的红外滤光片,随着入射光角度的增大,可见光波段透过率减小,反射率会增大(如图4所示);本申请中采用纳米压印工艺形成的亚波长结构,可以使反射率降至0.1%以下,且随入射光角度改变的变化量小。如图7所示,曲线d1表示入射光角度为0度时AR面的反射率,曲线d2表示入射光角度为30度时AR面的反射率,曲线d3表示入射光角度为0度时IR面的反射率,曲线d1表示入射光角度为30度时IR面的反射率,从图7可知,红外滤光片的反射率在可见光区波段范围角度偏移量大,而本申请中通过亚波长结构可以减小该角度偏移量。在图8中,曲线e1表示入射光角度为0度时本申请光学片(如图1所示)的透过率,曲线e2表示入射光角度为30度时本申请光学片的透过率,曲线e3表示入射光角度为0度时红外滤光片的AR面的透过率,曲线e4表示入射光角度为30度时红外滤光片的AR面的透过率,从图8可知,红外滤光片的透过率在可见光区和红外光波段范围角度偏移量大,而本申请中通过亚波长结构可以减小该角度偏移量。
在制备过程中,可以将含有近红外吸收有机物的光学树脂涂覆在蓝玻璃的一侧表面上形成光学胶层,通过纳米压印工艺在光学胶层上形成亚波长结构;可以采用常规的蒸镀或者磁控溅射镀膜工艺在蓝玻璃的另一侧表面上形成滤光层。其中,纳米压印的微结构属于亚波长结构,可以根据等效介质理论(是亚波长增透结构的一种近似研究理论)和时域有限差分法(FDTD)对亚波长增透膜的周期性微结构进行设计实现的。
光学片的一个制备步骤如下:
步骤1、根据光学要求,结合光学树脂的光学特性,进行设计纳米压印的微结构,然后采用光刻法制备金属母模;
步骤2、依照金属母模制备特种硅胶(如PDMS)子模40,子模40上表面可以透过UV光;
步骤3、如图3所示,将光学树脂定量滴加在玻璃基材表面,采用旋涂工艺进行流平;
步骤4、通过压印设备将子模40压合在光学树脂的表面,然后对光学树脂进行UV固化,形成具有减反射功能的亚波长结构21,然后进行脱模,在玻璃上形成亚波长结构21;
步骤5、可以采用常规的蒸镀或者磁控溅射镀膜工艺在蓝玻璃的另一侧表面上形成滤光层30。(此步骤也可在步骤3之前完成)。
步骤6、可以按照摄像头模组的设计要求进行丝印处理,得到本申请中的光学片。
本申请实施例提供一种摄像组件,包括如上述实施例中所述的光学片。具有上述实施例中光学片的摄像组件,能够避免产生杂光和鬼影,能够显著改善拍照效果。
本申请实施例提供一种电子设备,包括如上述实施例中所述的摄像组件。具有上述实施例中摄像组件的电子设备,电子设备可以为数码相机、笔记本电脑、安防器材等,能够避免产生杂光和鬼影,能够提高拍照效果。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述,但是本申请并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本申请的启示下,在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,均属于本申请的保护之内。
Claims (10)
1.一种光学片,其特征在于,包括:
透明基板,所述透明基板的一侧设有亚波长结构,所述透明基板的另一侧设有滤光层;
所述亚波长结构呈阵列分布,且所述亚波长结构朝向远离所述透明基板的方向突起。
2.根据权利要求1所述的光学片,其特征在于,所述亚波长结构具有柱状、多边体状、圆锥状中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的光学片,其特征在于,所述透明基板包括:
透明基片和透光层,所述透光层设置于所述透明基片的一侧,所述滤光层设置于所述透明基片的另一侧,所述亚波长结构设置于所述透光层的远离所述透明基片的一侧。
4.根据权利要求3所述的光学片,其特征在于,所述透光层为光学胶层。
5.根据权利要求4所述的光学片,其特征在于,所述光学胶层与所述亚波长结构一体成型。
6.根据权利要求4所述的光学片,其特征在于,所述光学胶层中具有红外吸收剂。
7.根据权利要求3所述的光学片,其特征在于,所述透光层上远离所述透明基片的一侧表面为背向所述透明基片的方向突出的曲面。
8.根据权利要求1所述的光学片,其特征在于,所述亚波长结构为长方体状结构,相邻两列所述亚波长结构的形状、大小和旋转角度中的至少一个不同;或者
所述亚波长结构包括第一亚波长结构、第二亚波长结构和第三亚波长结构,所述第一亚波长结构构成第一阵列,所述第二亚波长结构构成第二阵列,所述第三亚波长结构构成第三阵列,所述第一阵列、所述第二阵列和所述第三阵列依次间隔开重复循环分布;
所述第一亚波长结构、所述第二亚波长结构和所述第三亚波长结构的形状、大小和旋转角度中的至少一个不同。
9.一种摄像组件,其特征在于,包括如权利要求1-8中任一项所述的光学片。
10.一种电子设备,其特征在于,包括如权利要求9中所述的摄像组件。
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