CN204462433U

CN204462433U - 日夜两用宽带通滤光片

Info

Publication number: CN204462433U
Application number: CN201520086745.4U
Authority: CN
Inventors: 朱元强
Original assignee: FOCTEK PHOTONICS Inc
Current assignee: FOCTEK PHOTONICS Inc
Priority date: 2015-02-06
Filing date: 2015-02-06
Publication date: 2015-07-08
Anticipated expiration: 2025-02-06

Abstract

本实用新型涉及一种日夜两用宽带通滤光片。该滤光片包括透明玻璃基体以及镀设于透明玻璃基体上的滤光膜，滤光膜由32层膜层组成，该32层膜层由高折射率介质材料Nb2O5膜层和低折射率介质材料MgF2膜层多次交替堆叠组成。该滤光片采用Nb2O5作为高折射率材料，同时采用MgF2作为低折射率材料，进一步增大高低折射率材料间的折射率差异，以制备牢固度好、硬度强、吸收小、层数少、膜厚薄且有效消除超薄层的滤光膜，其可见光通带波段为400-640nm，平均透过率大于98％；透过红外光通带波段为840-970nm，平均透过率大于98％；截止带波段为670-800nm，平均透过率小于0.4％，能高效过滤杂光。

Description

日夜两用宽带通滤光片

技术领域

本实用新型涉及一种滤光片，特别涉及一种日夜两用宽带通滤光片。

背景技术

日夜两用带通滤光片是指能同时通过可见光和近红外光，同时截止部分可见光和近红外光的滤光片，主要应用于数码相机、数码摄像机、手机摄像、可视对讲、电子玩具、安全监控、生物医药等CCD或CMOS成像系统领域，保证白天可分别获得抗强光和抗杂光干扰能力强，色彩失真少的彩色图像，而夜晚也可获得同样清晰的黑白图像。在现有应用中，红外灯常用有红爆的红外LED发射管(使用波长为850nm)，因此常用日夜两用带通滤光片往往选择通过可见光和850nm近红外光；但其无法满足其它无红爆红外LED发射管(使用波长为940nm)的补光应用要求，甚至增强激光(使用波长为950nm)夜视等要求。此外，现有技术的日夜两用带通滤光片截止带透过率较高(一般仅为平均透过率小于1％)，且通带和截止带过渡区较宽，容易在成像时出现偏色或色差，难以满足CCD或CMOS成像系统对日夜两用滤光片的要求。且现有技术的日夜两用带通滤光片常用高折射率介质材料TiO2(n＝2.35550nm)和低折射率介质材料SiO2(n＝1.45550nm)交替堆叠制备，主要存在以下不足之处：(1)滤光膜层数较多(多达50多层)，膜层较厚(厚达4-5微米)，而且存在较多超薄层(单层膜厚小于10nm)，超薄层的精确控制对镀膜生产来说是个难点，较多超薄层的结构必然影响批量化生产的良品率和稳定性，(2)TiO2材料在蒸发沉积过程中容易失氧，形成其它低价氧化物薄膜，导致吸收增大，且TiO2薄膜长期暴露在紫外线照射下，会导致小于450nm的短波吸收增加，这必然影响到滤光片的长期使用性能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服以上缺点，提供一种日夜两用宽带通滤光片，该滤光片采用折射率比常用TiO2略低但蒸发特性和吸收特性更稳定的Nb2O5作为高折射率材料，同时采用折射率比常用SiO2更低的MgF2作为低折射率材料，进一步增大高低折射率材料间的折射率差异，以制备牢固度好、硬度强、吸收小、层数少、膜厚薄且有效消除超薄层的滤光膜，其可见光通带波段为400-640nm，平均透过率大于98％；透过红外光通带波段为840-970nm，平均透过率大于98％；截止带波段为670-800nm，平均透过率小于0.4％，能高效过滤杂光且有效避免色差或偏色问题。

本实用新型是这样实现的：一种日夜两用宽带通滤光片，包括透明玻璃基体以及镀设于透明玻璃基体上的滤光膜，所述滤光膜由32层膜层组成，该32层膜层由高折射率介质材料Nb2O5膜层和低折射率介质材料MgF2膜层多次交替堆叠组成，该32层膜层从内至外依次为：第1层，Nb2O5膜层，厚度为99-101nm；第2层，MgF2膜层，厚度为181.2-184.8nm；第3层，Nb2O5膜层，厚度为27.7-28.3nm；第4层，MgF2膜层，厚度为33.7-34.3nm；第5层，Nb2O5膜层，厚度为28.7-29.3nm；第6层，MgF2膜层，厚度为30.7-31.3nm；第7层，Nb2O5膜层，厚度为99-101nm；第8层，MgF2膜层，厚度为148.5-151.5nm；第9层，Nb2O5膜层，厚度为80.2-81.8nm；第10层，MgF2膜层，厚度为144.5-147.5nm；第11层，Nb2O5膜层，厚度为95-97nm；第12层，MgF2膜层，厚度为40.6-41.4nm；第13层，Nb2O5膜层，厚度为30.7-31.3nm；第14层，MgF2膜层，厚度为20.8-21.2nm；第15层，Nb2O5膜层，厚度为48.5-49.5nm；第16层，MgF2膜层，厚度为156.4-159.6nm；第17层，Nb2O5膜层，厚度为79.2-80.8nm；第18层，MgF2膜层，厚度为144.5-147.5nm；第19层，Nb2O5膜层，厚度为82.2-83.8nm；第20层，MgF2膜层，厚度为170.3-173.8nm；第21层，Nb2O5膜层，厚度为14.9-15.2nm；第22层，MgF2膜层，厚度为169.3-172.7nm；第23层，Nb2O5膜层，厚度为84.2-85.9nm；第24层，MgF2膜层，厚度为151.5-154.5nm；第25层，Nb2O5膜层，厚度为106.9-109.1nm；第26层，MgF2膜层，厚度为20.8-21.1nm；第27层，Nb2O5膜层，厚度为121.8-124.2nm；第28层，MgF2膜层，厚度为41.6-42.4nm；第29层，Nb2O5膜层，厚度为23.8-24.2nm；第30层，MgF2膜层，厚度为49.5-50.5nm；第31层，Nb2O5膜层，厚度为21.8-22.2nm；第32层，MgF2膜层，厚度为99-101nm。

本实用新型的制造工艺包括：在真空镀膜机的真空腔内，利用真空镀膜技术在透明玻璃基体上，在透明玻璃基体上依次精确沉积规定厚度要求Nb2O5薄膜和MgF2薄膜，最终形成所述的32层滤光膜。本实用新型提供的滤光片对波长为400-640nm和840-970nm的光增透，平均透过率大于98％，对波长为670-800nm的光截止，平均透过率小于0.4％，能高效过滤杂光。能有效地保证白天可分别获得抗强光和抗杂光干扰能力强，色彩失真少的彩色图像，而夜晚也可获得同样清晰的黑白图像。

优选地，所述32层膜层的厚度依次为：第1层，Nb2O5膜层，厚度为100nm；第2层，MgF2膜层，厚度为183nm；第3层，Nb2O5膜层，厚度为28nm；第4层，MgF2膜层，厚度为34nm；第5层，Nb2O5膜层，厚度为29nm；第6层，MgF2膜层，厚度为31nm；第7层，Nb2O5膜层，厚度为100nm；第8层，MgF2膜层，厚度为150nm；第9层，Nb2O5膜层，厚度为81nm；第10层，MgF2膜层，厚度为146nm；第11层，Nb2O5膜层，厚度为96nm；第12层，MgF2膜层，厚度为41nm；第13层，Nb2O5膜层，厚度为31nm；第14层，MgF2膜层，厚度为21nm；第15层，Nb2O5膜层，厚度为49nm；第16层，MgF2膜层，厚度为158nm；第17层，Nb2O5膜层，厚度为80nm；第18层，MgF2膜层，厚度为146nm；第19层，Nb2O5膜层，厚度为83nm；第20层，MgF2膜层，厚度为172nm；第21层，Nb2O5膜层，厚度为15nm；第22层，MgF2膜层，厚度为171nm；第23层，Nb2O5膜层，厚度为85nm；第24层，MgF2膜层，厚度为153nm；第25层，Nb2O5膜层，厚度为108nm；第26层，MgF2膜层，厚度为21nm；第27层，Nb2O5膜层，厚度为123nm；第28层，MgF2膜层，厚度为42nm；第29层，Nb2O5膜层，厚度为24nm；第30层，MgF2膜层，厚度为50nm；第31层，Nb2O5膜层，厚度为22nm；第32层，MgF2膜层，厚度为100nm。

优选地，所述透明玻璃基体为光学玻璃基板K9或D263T或BK7。

较之现有技术而言，本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型提供的日夜两用宽带通滤光片，采用折射率比常用TiO2略低但蒸发特性和吸收特性更稳定的Nb2O5作为高折射率材料，同时采用折射率比常用SiO2更低的MgF2作为低折射率材料，进一步增大高低折射率材料间的折射率差异，以制备牢固度好、硬度强、吸收小、层数少、膜厚薄且有效消除超薄层的滤光膜，其可见光通带波段为400-640nm，平均透过率大于98％；透过红外光通带波段为840-970nm，平均透过率大于98％；截止带波段为670-800nm，平均透过率小于0.4％，能高效过滤杂光且有效避免色差或偏色问题；

(2)本实用新型提供的日夜两用宽带通滤光片，通带宽、通带透过率高、截止带透过率极低，能广泛应用于数码相机、数码摄像机、手机摄像、可视对讲机、安全监控、生物医药等CCD或CMOS成像系统领域，保证白天可分别获得抗强光和抗杂光干扰能力强，色彩失真少的彩色图像，而夜晚也可在各种红外光源或激光光源的补光下获得同样清晰的黑白图像；

(3)本实用新型提供的日夜两用宽带通滤光片，利用MgF2膜层的张应力特性，能有效补偿Nb2O5膜层的压应力特性，通过MgF2膜层和Nb2O5膜层的交替叠加，能最终形成应力小的薄膜，减少滤光片(特别是基体较薄滤光片)的表面形变，提高成像质量。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型日夜两用宽带通滤光片的结构示意图；

图2是本实用新型日夜两用宽带通滤光片透过率特性图。

图中符号说明：1、透明玻璃基体，2、滤光膜，21、Nb2O5膜层，22、MgF2膜层，3、空气。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型内容进行详细说明：

如图1所示，为本实用新型提供的一种日夜两用宽带通滤光片，包括透明玻璃基体以及镀设于透明玻璃基体上的滤光膜，所述滤光膜由32层膜层组成，该32层膜层由高折射率介质材料Nb2O5膜层和低折射率介质材料MgF2膜层多次交替堆叠组成，该32层膜层从内至外依次为：第1层，Nb2O5膜层，厚度为99-101nm；第2层，MgF2膜层，厚度为181.2-184.8nm；第3层，Nb2O5膜层，厚度为27.7-28.3nm；第4层，MgF2膜层，厚度为33.7-34.3nm；第5层，Nb2O5膜层，厚度为28.7-29.3nm；第6层，MgF2膜层，厚度为30.7-31.3nm；第7层，Nb2O5膜层，厚度为99-101nm；第8层，MgF2膜层，厚度为148.5-151.5nm；第9层，Nb2O5膜层，厚度为80.2-81.8nm；第10层，MgF2膜层，厚度为144.5-147.5nm；第11层，Nb2O5膜层，厚度为95-97nm；第12层，MgF2膜层，厚度为40.6-41.4nm；第13层，Nb2O5膜层，厚度为30.7-31.3nm；第14层，MgF2膜层，厚度为20.8-21.2nm；第15层，Nb2O5膜层，厚度为48.5-49.5nm；第16层，MgF2膜层，厚度为156.4-159.6nm；第17层，Nb2O5膜层，厚度为79.2-80.8nm；第18层，MgF2膜层，厚度为144.5-147.5nm；第19层，Nb2O5膜层，厚度为82.2-83.8nm；第20层，MgF2膜层，厚度为170.3-173.8nm；第21层，Nb2O5膜层，厚度为14.9-15.2nm；第22层，MgF2膜层，厚度为169.3-172.7nm；第23层，Nb2O5膜层，厚度为84.2-85.9nm；第24层，MgF2膜层，厚度为151.5-154.5nm；第25层，Nb2O5膜层，厚度为106.9-109.1nm；第26层，MgF2膜层，厚度为20.8-21.1nm；第27层，Nb2O5膜层，厚度为121.8-124.2nm；第28层，MgF2膜层，厚度为41.6-42.4nm；第29层，Nb2O5膜层，厚度为23.8-24.2nm；第30层，MgF2膜层，厚度为49.5-50.5nm；第31层，Nb2O5膜层，厚度为21.8-22.2nm；第32层，MgF2膜层，厚度为99-101nm。

本实用新型的制造工艺包括：在真空镀膜机的真空腔内，利用真空镀膜技术在透明玻璃基体上，在透明玻璃基体上依次精确沉积规定厚度要求Nb2O5薄膜和MgF2薄膜，最终形成所述的32层滤光膜。

优选地，所述透明玻璃基体为光学玻璃基板K9或D263T或BK7。

如图2所示，为本实用新型日夜两用宽带通滤光片透过率特性图，从图中可以看出，本实用新型提供的滤光片对波长为400-640nm和840-970nm的光增透，平均透过率大于98％，对波长为670-800nm的光截止，平均透过率小于0.4％，能广泛应用于数码相机、数码摄像机、手机摄像、可视对讲、电子玩具、安全监控、生物医药等CCD或CMOS成像系统领域，保证白天可分别获得抗强光和抗杂光干扰能力强，色彩失真少的彩色图像，而夜晚也可获得同样清晰的黑白图像。能高效过滤杂光且有效避免色差或偏色问题；能满足各种LED红外发射管(有红爆或无红爆)的补光应用要求，甚至是增强激光(使用波长为950nm)夜视效果等要求。

上述具体实施方式只是对本实用新型的技术方案进行详细解释，本实用新型并不只仅仅局限于上述实施例，凡是依据本实用新型原理的任何改进或替换，均应在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种日夜两用宽带通滤光片，其特征在于：该滤光片包括透明玻璃基体以及镀设于透明玻璃基体上的滤光膜，所述滤光膜由32层膜层组成，该32层膜层由高折射率介质材料Nb2O5膜层和低折射率介质材料MgF2膜层多次交替堆叠组成，该32层膜层从内至外依次为：第1层，Nb2O5膜层，厚度为99-101nm；第2层，MgF2膜层，厚度为181.2-184.8nm；第3层，Nb2O5膜层，厚度为27.7-28.3nm；第4层，MgF2膜层，厚度为33.7-34.3nm；第5层，Nb2O5膜层，厚度为28.7-29.3nm；第6层，MgF2膜层，厚度为30.7-31.3nm；第7层，Nb2O5膜层，厚度为99-101nm；第8层，MgF2膜层，厚度为148.5-151.5nm；第9层，Nb2O5膜层，厚度为80.2-81.8nm；第10层，MgF2膜层，厚度为144.5-147.5nm；第11层，Nb2O5膜层，厚度为95-97nm；第12层，MgF2膜层，厚度为40.6-41.4nm；第13层，Nb2O5膜层，厚度为30.7-31.3nm；第14层，MgF2膜层，厚度为20.8-21.2nm；第15层，Nb2O5膜层，厚度为48.5-49.5nm；第16层，MgF2膜层，厚度为156.4-159.6nm；第17层，Nb2O5膜层，厚度为79.2-80.8nm；第18层，MgF2膜层，厚度为144.5-147.5nm；第19层，Nb2O5膜层，厚度为82.2-83.8nm；第20层，MgF2膜层，厚度为170.3-173.8nm；第21层，Nb2O5膜层，厚度为14.9-15.2nm；第22层，MgF2膜层，厚度为169.3-172.7nm；第23层，Nb2O5膜层，厚度为84.2-85.9nm；第24层，MgF2膜层，厚度为151.5-154.5nm；第25层，Nb2O5膜层，厚度为106.9-109.1nm；第26层，MgF2膜层，厚度为20.8-21.1nm；第27层，Nb2O5膜层，厚度为121.8-124.2nm；第28层，MgF2膜层，厚度为41.6-42.4nm；第29层，Nb2O5膜层，厚度为23.8-24.2nm；第30层，MgF2膜层，厚度为49.5-50.5nm；第31层，Nb2O5膜层，厚度为21.8-22.2nm；第32层，MgF2膜层，厚度为99-101nm。

2.根据权利要求1所述的日夜两用宽带通滤光片，其特征在于：所述32层膜层的厚度依次为：第1层，Nb2O5膜层，厚度为100nm；第2层，MgF2膜层，厚度为183nm；第3层，Nb2O5膜层，厚度为28nm；第4层，MgF2膜层，厚度为34nm；第5层，Nb2O5膜层，厚度为29nm；第6层，MgF2膜层，厚度为31nm；第7层，Nb2O5膜层，厚度为100nm；第8层，MgF2膜层，厚度为150nm；第9层，Nb2O5膜层，厚度为81nm；第10层，MgF2膜层，厚度为146nm；第11层，Nb2O5膜层，厚度为96nm；第12层，MgF2膜层，厚度为41nm；第13层，Nb2O5膜层，厚度为31nm；第14层，MgF2膜层，厚度为21nm；第15层，Nb2O5膜层，厚度为49nm；第16层，MgF2膜层，厚度为158nm；第17层，Nb2O5膜层，厚度为80nm；第18层，MgF2膜层，厚度为146nm；第19层，Nb2O5膜层，厚度为83nm；第20层，MgF2膜层，厚度为172nm；第21层，Nb2O5膜层，厚度为15nm；第22层，MgF2膜层，厚度为171nm；第23层，Nb2O5膜层，厚度为85nm；第24层，MgF2膜层，厚度为153nm；第25层，Nb2O5膜层，厚度为108nm；第26层，MgF2膜层，厚度为21nm；第27层，Nb2O5膜层，厚度为123nm；第28层，MgF2膜层，厚度为42nm；第29层，Nb2O5膜层，厚度为24nm；第30层，MgF2膜层，厚度为50nm；第31层，Nb2O5膜层，厚度为22nm；第32层，MgF2膜层，厚度为100nm。

3.根据权利要求1或2所述的日夜两用宽带通滤光片，其特征在于：所述透明玻璃基体为光学玻璃基板K9或D263T或BK7。