CN205720755U - 截止滤光片 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种截止滤光片，其包括蓝玻璃基板，以及分别设于蓝玻璃基板两侧的红外光截止膜堆和紫外光截止膜堆，红外光截止膜堆以第一折射率的第一高折射膜层以及具有第二折射率的第二低折射膜层交互堆栈形成，紫外光截止膜堆以具有第三折射率的第三高折射膜层以及具有第四折射率的第四低折射膜层交互堆栈形成，其中，第一折射率大于第二折射率，第三折射率大于第四折射率，红外光截止膜堆和紫外光截止膜堆通过磁控溅射的方式沉积附着到蓝玻璃基板。本实用新型通过红外光截止膜堆及蓝玻璃基板截止红外光，通过紫外光截止膜堆截止紫外光，再通过磁控溅射的方式将红外光截止膜堆和紫外光截止膜堆沉积附着到蓝玻璃基板，以减小截止滤光片的厚度。

Description

截止滤光片

技术领域

本实用新型属于滤光片领域，尤其涉及一种截止滤光片。

背景技术

近年来随着智能手机和平板电脑的快速增长。尤其是iPhone的带动，引爆了全球镜头的需求，带动照相手机镜头及NB模块出货大幅成长，手机照相功能成为必备功能，高像素智能手机、高端数码相机的像素逐渐提高。像素越高，他对摄像系统的工艺技术就提出更高的要求，苹果从iPhone4/4S开始引入了“蓝玻璃滤光片”从而大幅提升了拍照品质。此后小米2、魅族MX2等配备了800万或以上像素的高端手机都开始流行内嵌蓝玻璃滤光片的背照式摄像头。目前采用蓝玻璃滤光片成为提高成像质量的主要手段。

任何物体在大于绝对零度(-273℃)的环境下都会对外发射红外线，而摄像头采用的都是CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)传感器，CCD和CMOS传感器可以灵敏地捕捉到所有可见光和部分红外光。不同波长的光线，折射率不一致，根据光的折射原理和定律可得知，当这些光线同时进入摄像机镜头，被镜头透镜折射后，可见光和红外光就会在不同的靶面成像，人眼主要感受可见光所成的实像，但是红外光线所成虚像必然会影响图像的颜色和质量，因此，现有技术中提供有用于截止红外光的截止滤光片。

此外，紫外光会引起色差、球差，会使成像的色彩饱和度降低，影响成像质量，并且紫外光会使高分子有机材料老化，影响物资的耐用性，缩短产品的使用寿命和精度，这对于在太空运行的卫星来讲截止紫外光显的就更加重要， 所以在高尖端领域紫外光也必须加以消除。

目前市场上的截止滤光片主要是针对红外光线进行截止，且截止滤光片的红外光截止膜堆的镀膜方式主要采用的是真空蒸发镀膜，这种镀膜主要是通过加热待形成薄膜的原材料，使其以原子或者分子的形式气化逸出，形成蒸气流入射到基底玻璃上形成膜层的方法，这种方式成膜因为入射分子动能低，所形成的膜层附着力较差，膜层结晶度差，这样的膜层较容易吸收可见光，降低产品的透过率，需要的膜层总数60-80层，这样膜层厚度大，设计和制备难度大，成本高。因此，亟需提供一种膜层较薄、并兼具有截止红外光、紫外光的截止滤光片。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种截止滤光片，其旨在解决膜层较厚、且不能兼具截止红外光和紫外光的问题。

本实用新型是这样实现的：

一种截止滤光片，包括蓝玻璃基板，以及分别设于蓝玻璃基板两侧的红外光截止膜堆和紫外光截止膜堆，所述红外光截止膜堆以第一折射率的第一高折射膜层以及具有第二折射率的第二低折射膜层交互堆栈形成，所述紫外光截止膜堆以具有第三折射率的第三高折射膜层以及具有第四折射率的第四低折射膜层交互堆栈形成，其中，所述第一折射率大于所述第二折射率，所述第三折射率大于所述第四折射率，所述红外光截止膜堆和所述紫外光截止膜堆通过磁控溅射的方式沉积附着到所述蓝玻璃基板。

可选地，各所述第一高折射膜层的厚度逐层递变，各所述第二低折射膜层的厚度与所述第一高折射膜层的递变规律对应地逐层递变。

可选地，各所述第一高折射膜层的厚度在80.8nm-122.3nm范围内逐层递变，各所述第二低折射膜层的厚度在117.2nm-177.3nm范围内与所述第一高折射膜层的递变规律对应地逐层递变。

可选地，所述第一高折射膜层的层数为10-15，所述第二低折射膜层的层数与所述第一高折射膜层的层数相对应。

可选地，各所述第三高折射膜层的厚度逐层递变，各所述第四低折射膜层的厚度与所述第三高折射膜层的递变规律对应地逐层递变。

可选地，各所述第三高折射膜层的厚度在10.6nm-41.5nm范围内逐层递变，各所述第四低折射膜层的厚度在15.4nm-60.1nm范围内与所述第三高折射膜层的递变规律对应地逐层递变。

可选地，所述第三高折射膜层的层数为10-15，所述第四低折射膜层的层数与所述第三高折射膜层的层数相对应。

可选地，所述第一高折射膜层是由Nb2O5、TiO2、PbTe任一种制成的第一高折射膜层，所述第二低折射膜层是由SiO2制成的第二低折射膜层，所述第三高折射膜层是由CeO2、TiO2其中之一制成的第三高折射膜层，所述第四低折射膜层是由SiO2制成的第四低折射膜层。

可选地，所述红外光截止膜堆和/或所述紫外光截止膜堆在背离所述蓝玻璃基板的一侧附着有增透膜。

可选地，所述增透膜包括第五高折射膜层以及第六低折射膜层交互堆栈形成，所述第五高折射膜层是由Nb2O5制成的第五高折射膜层，所述第六低折射膜层是由SiO2制成的第六低折射膜层。

基于本实用新型的结果，首先，该截止滤光片通过红外光截止膜堆及蓝玻璃基板截止红外光，而通过紫外光截止膜堆截止紫外光，因此，该截止滤光片既能够截止红外光也能够截止紫外光。其次，本实用新型实施例中的红外光截止膜堆和紫外光截止膜堆均采用磁控溅射的方式进行沉积附着，其中，在磁控溅射时，高能入离子轰击靶材表面，使靶材的分子发生溅射，从靶材中溅射出来的分子动能高，成膜分子会快速沉积附着到待沉积附着对象，与此同时，在成膜分子沉积附着到待沉积附着对象时，成膜分子的动能会转化为热能，加热了待沉积附着对象，加快待沉积附着对象中的分子运动，使成膜分子与待沉积 附着对象之间能够紧密配合，提高附着力以及结晶效果，并减小截止滤光片的厚度。此外，成膜分子与待沉积附着对象之间能够紧密配合还可降低膜层对光线的吸收，并使截止滤光片的透光性更好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例提供的截止滤光片的膜层结构示意图；

图2是红外光、紫外光和可见光在本实用新型实施例提供的截止滤光片的光线传播结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的截止滤光片与现有的截止滤光片的透光率对比图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	蓝玻璃基板
20	红外光截止膜堆
				21	第一高折射膜层	22	第二低折射膜层
30	紫外光截止膜堆
				31	第三高折射膜层	32	第四低折射膜层
40	增透膜
				41	第五高折射膜层	42	第六低折射膜层

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型， 而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型实施例提供一种截止滤光片。

如图1所示，该截止滤光片包括蓝玻璃基板10，以及分别设于蓝玻璃基板10两侧的红外光截止膜堆20和紫外光截止膜堆30，其中，红外光截止膜堆20用于截止红外光，紫外光截止膜堆30用于截止紫外光。蓝玻璃基板10由蓝玻璃制成，并具有提升蓝光穿透率并降低红外光穿透率的特性，也即是蓝玻璃基板10也起到了截止部分红外光的作用，有利于提高截止滤光片的红外光截止性能。而红外光截止膜堆20以具有第一折射率的第一高折射膜层21以及具有第二折射率的第二低折射膜层22交互堆栈形成，紫外光截止膜堆30以具有第三折射率的第三高折射膜层31以及具有第四折射率的第四低折射膜层32交互堆 栈形成，其中，第一折射率大于第二折射率，第三折射率大于第四折射率，红外光截止膜堆20和紫外光截止膜堆30通过磁控溅射的方式沉积到蓝玻璃基板10。

首先，该截止滤光片通过红外光截止膜堆20及蓝玻璃基板10截止红外光，而通过紫外光截止膜堆30截止紫外光，因此，该截止滤光片既能够截止红外光也能够截止紫外光。其次，本实用新型实施例中的红外光截止膜堆20和紫外光截止膜堆30均采用磁控溅射的方式进行沉积附着，其中，在磁控溅射时，高能入离子轰击靶材表面，使靶材的分子发生溅射，从靶材中溅射出来的分子动能高，成膜分子会快速沉积附着到待沉积附着对象，与此同时，在成膜分子沉积附着到待沉积附着对象时，成膜分子的动能会转化为热能，加热了待沉积附着对象，加快待沉积附着对象中的分子运动，使得成膜分子与待沉积附着对象之间能够紧密配合，提高附着力以及结晶效果，并减小截止滤光片的厚度。此外，成膜分子与待沉积附着对象之间能够紧密配合还可降低膜层对光线的吸收，并使截止滤光片的透光性更好。

在此需要说明的是，红外光截止膜堆20中第一高折射膜层21和第二低折射膜层22的厚度至少是满足反射红外光其中一个波长，而紫外光截止膜堆30中第三高折射膜层31和第四低折射膜层32的厚度至少是满足反射紫外光其中一个波段长。

红外光截止膜堆20成型后，红外光截止膜堆20中的第一高折射膜层21与第二低折射膜层22随之成型，其中，通常情况下，红外光截止膜堆20中所有的第一高折射膜层21的厚度都是一样的，而第二低折射膜层22的厚度也是一样的，这样，红外光截止膜堆20就能够截止波长在特定区间内的红外光。

在本实用新型实施例中，为扩大红外光截止膜堆20能够截止红外光的波长区间，各第一高折射膜层21的厚度逐层递变，其中，递变包括递增或递减。各第二低折射膜层22的厚度与第一高折射膜层21的递变规律对应地逐层递变，这样，由于厚度的不同，每对第一高折射膜层21和第二低折射膜层22就能够 截止波长在特定区间内的红外光，且每对第一高折射膜层21和第二低折射膜层22截止红外光的波长区间不相同。

具体地，在本实用新型实施例中，各第一高折射膜层21的厚度在80.8nm-122.3nm范围内逐层递变，各第二低折射膜层22的厚度在117.2nm-177.3nm范围内与第一高折射膜层21的递变规律对应地逐层递变，也即是，第一高折射膜层21的厚度为80.8nm，对应的第二低折射膜层22的厚度为117.2nm；而第一高折射膜层21的厚度为122.3nm，对应的第二低折射膜层22的厚度为177.3nm；第一高折射膜层21的厚度取80.8nm-122.3nm的中间值101.5nm时，则对应的第二低折射膜层22的厚度为147.25nm。根据光学理论对光波的划分，将光波的波长范围为760nm-1150nm的划分为红外光，因此，红外光截止膜堆20需要尽可能将波长为760nm-1150nm的光波进行截止。而根据干涉定律，在15°入射角的情况下，各第一高折射膜层21和第二低折射膜层22的厚度尽量满足反射光线的光程差δ＝λ/2，相位差为0，这样相邻两束光线到达同一反射界面时正好是波峰与波峰叠加，则该波长的反射光获得最强烈的反射，入射光在每一膜层上都获得强烈的反射，经过若干层的反射之后，入射光就几乎全部被反射回去，从而实现了截止红外光波的目的。再基于前述的红外光截止膜堆20，厚度为80.8nm的第一高折射膜层21配合厚度为117.2nm的第二低折射膜层22能够很好地将760nm波长的红外光反射，厚度为122.3nm的第一高折射膜层21配合厚度为177.3nm的第二低折射膜层22能够很好地将1150nm波长的红外光反射，而厚度为101.5nm的第一高折射膜层21配合厚度为147.25nm的第二低折射膜层22则能够很好地将955nm波长的红外光反射，其中，955nm是760nm-1150nm的中间值。

进一步地，在本实用新型实施中，各第一高折射膜层21的厚度在80.8nm-122.3nm范围内逐层等差递变，各第二低折射膜层22的厚度在117.2nm-177.3nm范围内与第一高折射膜层21的递变规律对应地逐层等差递变，且第一高折射膜层21的层数为10-15，第二低折射膜层22的层数与第一高折 射膜层21的层数相对应，红外光截止膜堆20的厚度控制在1.9-2.1um。第一高折射膜层21和第二低折射膜层22的层数均为15，基于此，对于第一高折射膜层21和第二低折射膜层22的等差递变，等差原理计算即可，在此不展开细述。

紫外光截止膜堆30成型后，紫外光截止膜堆30中的第三高折射膜层31与第四低折射膜层随之成型，其中，通常情况下，紫外光截止膜堆30中所有的第三高折射膜层31的厚度都是一样的，而第四低折射膜层32的厚度也是一样的，这样，紫外光截止膜堆30就能够截止波长在特定区间内的紫外光。

在本实用新型实施例中，为扩大紫外光截止膜堆30能够截止紫外光的波长区间，各第三高折射膜层31的厚度逐层递变，各第四低折射膜层32的厚度与第三高折射膜层31的递变规律对应地逐层递变，这样，由于厚度的不同，每对第三高折射膜层31和第四低折射膜层32就能够截止波长在特定区间内的紫外光，且每对第三高折射膜层31和第四低折射膜层32截止紫外光的波长区间不相同。

具体地，在本实用新型实施例中，各第三高折射膜层31的厚度在10.6nm-41.5nm范围内逐层递变，各第四低折射膜层32的厚度在15.4nm-60.1nm范围内与第三高折射膜层31的递变规律对应地逐层递变，也即是，当第三高折射膜层31的厚度为10.6nm时，对应的第四低折射膜层32的厚度为15.4nm；而当第三高折射膜层31的厚度为41.5nm时，对应的第四低折射膜层32的厚度为60.1nm；第三高折射膜层31的厚度取10.6nm-41.5nm的中间值26.05nm时，则对应的第四低折射膜层32的厚度为38.75nm。根据光学理论对光波的划分，将光波的波长范围为100nm-390nm的划分为紫外光，因此，紫外光截止膜堆30需要尽可能将波长为100nm-390nm的光波进行截止。而根据干涉定律，在15°入射角的情况下，各第一高折射膜层21和第四低折射膜层32的厚度尽量满足反射光线的光程差δ＝λ/4，相位差为π，这样相邻两束光线到达同一反射界面时正好是波峰与波谷叠加，则该波长的反射光最弱，入射光在经过若干层干涉相消之后，反射光为0，入射光就几乎全部被透射出去。由能量守恒定律 进入膜层的光线：反射+投射+吸收＝1，吸收损耗由成膜效果决定，在镀膜完成后该数值已经固化，那么当反射为0时，那么透射光必然最强。再基于前述的紫外光截止膜堆30，厚度为10.6nm的第三高折射膜层31配合厚度为15.4nm的第四低折射膜层32能够很好地将100nm波长的紫外光反射，厚度为41.5nm的第三高折射膜层31配合厚度为60.1nm的第四低折射膜层32能够很好地将390nm波长的紫外光反射，而厚度为26.05的第三高折射膜层31配合厚度为38.75的第四低折射膜层32则能够很好地将955nm波长的紫外光反射，其中，245nm是100nm-390nm的中间值。

进一步地，在本实用新型实施中，各第三高折射膜层31的厚度在10.6nm-41.5nm范围内逐层等差递变，各第四低折射膜层32的厚度在15.4nm-60.1nm范围内与第三高折射膜层31的递变规律对应地逐层等差递变，且第三高折射膜层31的层数为10-15，第四低折射膜层32的层数与第四高折射膜层32的层数相对应，紫外光截止膜堆30的厚度控制在1.9-2.1um。在本实用新型实施例中，第三高折射膜层31和第四低折射膜层32的层数均为15，基于此，对于第三高折射膜层31和第四低折射膜层32的等差递变，等差原理计算即可，在此不展开细述。

此外，由于干涉截止滤光片有很强的角度依赖性，如果按光正入射设计，入射角度改变会使膜层的光学性能随之变化，入射角变大，中心波长向短波方向偏移，透过率变低。所以上述中，膜层是以15°的入射角作为设计基准，很好的控制了红外截止膜堆的中心波长，使得较大入射角的情况下红外截止膜的短波漂移并未覆盖到可见光到红外光的过渡区，这样可以保证在30°以上入射角条件下截止滤光片整体基本上没有光谱漂移现象。如图2所示，是红外光、紫外光和可见光在本实用新型实施例提供的截止滤光片的光线传播结构示意图，其中，Ⅰ是红外光的光线传播路线示意，Ⅱ是紫外光的光线传播路线示意，Ⅲ是可见光的光线传播路线示意。

本实用新型实施例中，第一高折射膜层21是由Nb2O5制成的第一高折射 膜层21，第二低折射膜层22是由SiO2制成的第二低折射膜层22，第三高折射膜层31是由CeO2制成的第三高折射膜层31，第四低折射膜层32是由SiO2制成的第四低折射膜层32。在其他实施中，第一高折射膜层21可是由TiO2、PbTe其中一种制成的第一高折射膜层21，第三高折射膜层31是由TiO2制成的第三高折射膜层31。

上述中，在蓝玻璃基板10的两侧分别附着红外光截止膜堆20和紫外光截止膜堆30，蓝玻璃基板10两侧均受到相应的应力，避免该截止滤光片翘曲变形，确保截止滤光片的曲率不会发生变化。

本实用新型实施例中，如图1所示，红外光截止膜堆20和紫外光截止膜堆30均在背离蓝玻璃基板10的一侧附着有增透膜40。基于此结构，该截止滤光片不但可以截止红外光、紫外光，而且对可见光具有增透的作用，保证入射的可见光全部透射出截止滤光片。且对于利用该截止滤光片的摄像设备，能够提高摄像设备的影像的色彩饱和度、清晰度，使得该截止滤光片可应用与卫星侦查、无人机摄像等对成像环境复杂的领域。具体地，在本实用新型实施例中，增透膜40包括第五高折射膜层41以及第六低折射膜层42交互堆栈形成，其中，第五高折射膜层41是由Nb2O5制成的第五高折射膜层41，第六低折射膜层42是由SiO2制成的第六低折射膜层42。其中，第五高折射膜层41的厚度可为82.9nm-161.6nm，第六低折射膜层42的厚度可为120.2nm-234.3nm。在本实用新型实施中，第五高折射膜层41的厚度为161.6nm，第六低折射膜层42的厚度为234.3nm。

综合上述，本实用新型实施例的透光率可参加图3。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种截止滤光片，其特征在于，包括蓝玻璃基板，以及分别设于蓝玻璃基板两侧的红外光截止膜堆和紫外光截止膜堆，所述红外光截止膜堆以第一折射率的第一高折射膜层以及具有第二折射率的第二低折射膜层交互堆栈形成，所述紫外光截止膜堆以具有第三折射率的第三高折射膜层以及具有第四折射率的第四低折射膜层交互堆栈形成，其中，所述第一折射率大于所述第二折射率，所述第三折射率大于所述第四折射率，所述红外光截止膜堆和所述紫外光截止膜堆通过磁控溅射的方式沉积附着到所述蓝玻璃基板。

2.如权利要求1所述的截止滤光片，其特征在于，各所述第一高折射膜层的厚度逐层递变，各所述第二低折射膜层的厚度与所述第一高折射膜层的递变规律对应地逐层递变。

3.如权利要求2所述的截止滤光片，其特征在于，各所述第一高折射膜层的厚度在80.8nm-122.3nm范围内逐层递变，各所述第二低折射膜层的厚度在117.2nm-177.3nm范围内与所述第一高折射膜层的递变规律对应地逐层递变。

4.如权利要求3任意一项所述的截止滤光片，其特征在于，所述第一高折射膜层的层数为10-15，所述第二低折射膜层的层数与所述第一高折射膜层的层数相对应。

5.如权利要求1所述的截止滤光片，其特征在于，各所述第三高折射膜层的厚度逐层递变，各所述第四低折射膜层的厚度与所述第三高折射膜层的递变规律对应地逐层递变。

6.如权利要求5所述的截止滤光片，其特征在于，各所述第三高折射膜层的厚度在10.6nm-41.5nm范围内逐层递变，各所述第四低折射膜层的厚度在15.4nm-60.1nm范围内与所述第三高折射膜层的递变规律对应地逐层递变。

7.如权利要求6中任意一项所述的截止滤光片，其特征在于，所述第三高折射膜层的层数为10-15，所述第四低折射膜层的层数与所述第三高折射膜层的层数相对应。

8.如权利要求1所述的截止滤光片，其特征在于，所述第一高折射膜层是由Nb2O5、TiO2、PbTe任一种制成的第一高折射膜层，所述第二低折射膜层是由SiO2制成的第二低折射膜层，所述第三高折射膜层是由CeO2、TiO2其中之一制成的第三高折射膜层，所述第四低折射膜层是由SiO2制成的第四低折射膜层。

9.如权利要求1所述的截止滤光片，其特征在于，所述红外光截止膜堆和/或所述紫外光截止膜堆在背离所述蓝玻璃基板的一侧附着有增透膜。

10.如权利要求9所述的截止滤光片，其特征在于，所述增透膜包括第五高折射膜层以及第六低折射膜层交互堆栈形成，所述第五高折射膜层是由Nb2O5制成的第五高折射膜层，所述第六低折射膜层是由SiO2制成的第六低折射膜层。