CN211263841U - 一种可见光变角度带通滤光膜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可见光变角度带通滤光膜，该可见光角度带通滤光膜的膜系结构为：Sub/(HL)^S/Air；其中，Sub表示基底材料层，基底材料层为硼硅酸盐玻璃；H表示高折射率材料层，高折射率材料层为Ti3O5；L表示低折射率材料层，低折射率材料层为SiO2；S表示HL的重复次数，即反射周期数，反射周期数为26；Air表示空气。本带通滤光膜针对400‑700nm可见光工作波长，能够在0°‑33°的角度范围内工作，可以在手机、移动相机、地形勘测、航拍仪、生物医学仪器、分析仪器及各类先进的多维成像系统中得到广泛应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种带通滤光膜，尤其涉及一种可见光变角度带通滤光膜。
背景技术
目前随着可见光类仪器小型化、紧凑性的发展，在400－700nm范围内为了实现稳定地移动成像，可以实时、可靠、较高精度地获取未知图像信息，采用多维变角度的光学系统成为了通用设计方式。近年来，光学薄膜对于此类光学系统更加至关重要，例如多层滤光膜在移动成像、多维拍摄、分析仪器及先进的光学系统中被不断采用，另外不仅每种透镜和反射镜都需要镀膜,以达到特定的性能指标，而且为了提升图像质量，需要在可变角使用情况下对于可见光能量降低信噪比，提升响应度，以达到更好的输出，因此，可见光变角度带通滤光膜就成为应用于上述光学系统的典型代表。
然而，在现有技术中，带通滤光薄膜是针对特定单一角度入射光的情况，0°光谱满足的设计结构，在变角度如33°的情况下是难以使用，并且相关的滤光膜相对于其它种类的薄膜存在可变角度设计、材料选择的技术难点，在一定程度上已经制约了光学系统性能的有效提升。
实用新型内容
为了解决上述技术所存在的不足之处，本实用新型提供了一种可见光变角度带通滤光膜。
为了解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种可见光变角度带通滤光膜，其膜系结构为：
Sub/(HL)^S/Air
其中，Sub表示基底材料层，基底材料层为硼硅酸盐玻璃；H表示高折射率材料层，高折射率材料层为Ti3O5；L表示低折射率材料层，低折射率材料层为SiO2；S表示HL的重复次数，即反射周期数，反射周期数为26；Air表示空气。
进一步地，基底材料BK7玻璃。
进一步地，在该可见光变角度带通滤光膜中，与基底材料层相邻的膜层为第1层，与空气相邻的膜层为第52层，第1～52层的几何厚度值为：第1层9.717nm，第2层35.959nm，第3层114.587nm，第4层169.829nm，第5层103.565nm，第6层154.212nm，第7层99.783nm，第8层155.651nm，第9层97.957nm，第10层155.034nm，第11层97.565nm，第12层153.801nm，第13层97.891nm，第14层154.521nm，第15层96.652nm，第16层156.062nm，第17层97.239nm，第18层157.911nm，第19层98.739nm，第20层155.651nm，第21层99.065nm，第22层162.534nm，第23层100.891nm，第24层162.534nm，第25层105.261nm，第26层168.596nm，第27层109.696nm，第28层180.206nm，第29层116.478nm，第30层187.911nm，第31层119.544nm，第32层189.658nm，第33层121.37nm，第34层191.096nm，第35层121.696nm，第36层192.432nm，第37层120.848nm，第38层192.637nm，第39层121.435nm，第40层192.123nm，第41层121.565nm，第42层193.048nm，第43层121.174nm，第44层192.226nm，第45层121.565nm，第46层190.685nm，第47层120.717nm，第48层190.274nm，第49层119.022nm，第50层186.575nm，第51层117.522nm，第52层92.26nm。
进一步地，设计波长为600nm时，该可见光变角度带通滤光膜的具体膜系结构为：SUB\0.149H 0.350L 1.757H 1.653L 1.588H 1.501L 1.530H 1.515L 1.502H 1.509L1.496H 1.497L 1.501H 1.504L 1.482H 1.519L 1.491H 1.537L 1.514H 1.515L 1.519H1.582L 1.547H 1.582L 1.614H 1.641L 1.682H 1.754L 1.786H 1.829L 1.833H 1.846L1.861H 1.860L 1.866H 1.873L 1.853H 1.875L 1.862H 1.870L 1.864H 1.879L 1.858H1.871L 1.864H 1.856L 1.851H 1.852L 1.825H 1.816L 1.802H 0.898L\AIR。
本实用新型提供了一种可见光变角度带通滤光膜，其形成的薄膜产品针对400-700nm可见光工作波长，能够在0°-33°的角度范围内工作，具备膜层均匀性好、高峰值透过率、高带外抑制比、中心波长稳定性好、膜层损耗及应力小、牢固度高等优点；可以在手机、移动相机、地形勘测、航拍仪、生物医学仪器、分析仪器及各类先进的多维成像系统中得到广泛应用。
附图说明
图1为本实用新型的光学结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
本新型公开了一种可见光变角度带通滤光膜，其膜系结构为：
Sub/(HL)^S/Air
其中，Sub表示基底材料层，基底材料层为硼硅酸盐玻璃；H表示高折射率材料层，高折射率材料层为Ti3O5；L表示低折射率材料层，低折射率材料层为SiO2；S表示HL的重复次数，即反射周期数，反射周期数为26；Air表示空气。
如图1所示，为本可见光变角度带通滤光膜的光学结构示意图，图中，
表示高折射率材料的四分之一波厚，
表示低折射率材料的四分之一波厚；以设计波长为600nm时为例具体膜系结构为：SUB\0.149H 0.350L 1.757H 1.653L 1.588H 1.501L 1.530H1.515L 1.502H 1.509L 1.496H 1.497L 1.501H 1.504L 1.482H 1.519L 1.491H 1.537L1.514H 1.515L 1.519H 1.582L 1.547H 1.582L 1.614H 1.641L 1.682H 1.754L 1.786H1.829L 1.833H 1.846L 1.861H 1.860L 1.866H 1.873L 1.853H 1.875L 1.862H 1.870L1.864H 1.879L 1.858H 1.871L 1.864H 1.856L 1.851H 1.852L 1.825H 1.816L 1.802H0.898L\AIR；
对应上述膜系结构，在该可见光变角度带通滤光膜中，设与基底材料层相邻的膜层为第1层，与空气相邻的膜层为第52层，第1～52层的几何厚度值为：第1层92.26nm，第2层117.522nm，第3层186.575nm，第4层119.022nm，第5层190.274nm，第6层120.717nm，第7层190.685nm，第8层121.565nm，第9层192.226nm，第10层121.174nm，第11层193.048nm，第12层121.565nm，第13层192.123nm，第14层121.435nm，第15层192.637nm，第16层120.848nm，第17层192.432nm，第18层121.696nm，第19层191.096nm，第20层121.37nm，第21层189.658nm，第22层119.544nm，第23层187.911nm，第24层116.478nm，第25层180.206nm，第26层109.696nm，第27层168.596nm，第28层105.261nm，第29层162.534nm，第30层100.891nm，第31层162.534nm，第32层99.065nm，第33层155.651nm，第34层98.739nm，第35层157.911nm，第36层97.239nm，第37层156.062nm，第38层96.652nm，第39层154.521nm，第40层97.891nm，第41层153.801nm，第42层97.565nm，第43层155.034nm，第44层97.957nm，第45层9.717nm，第46层35.959nm，第47层114.587nm，第48层169.829nm，第49层103.565nm，第50层154.212nm，第51层99.783nm，第52层155.651nm。
该膜系结构是通过薄膜设计软件设计而得，给定的入射角度范围为0°-33°，基底材料选择硼硅酸盐玻璃，以典型结构G/(HL)^S(mHmL)^S/A作为初始结构，选择氧化钛(Ti3O5)作为高折射率材料，氧化硅(SiO2)作为低折射率材料，利用长短波两个截止带通结合，逐步增加反射膜对，它们由光学厚度为设计波长的四分之一、折射率分别为nH和nL的单层膜叠加而成，以H、L表示，S代表了HL的重复次数，即反射周期，m代表两个反射带相对的中心波长比，最后以非等厚周期方法进行优化处理，修正了反射带平坦度，得到了本可见光变角度带通滤光膜的设计结构，即具体膜系结构；并且，在对多个角度同时优化计算的时候，是以33°最大偏移量进行均衡考虑。
对于本实用新型所公开的可见光变角度带通滤光膜的光学结构，其选择极低损耗和极高纯度的氧化钛(Ti3O5)、氧化硅(SiO2)分别作为高折射率材料、低折射率材料，利用两者的高折射率比、折射率高稳定性、仅需要标准的物理气相沉积镀膜技术、非常低的吸收系数以及很高的环境稳定性等优点，有效确保本通带滤光膜的反射率；同时，采用高、低折射率交替的介质多层膜得到更高的反射率，当膜系所有界面上的反射光束回到前表面时具有相同位相，从而产生相长干涉。在折射率为ng的基片上镀以光学厚度为λ0/4的高折射率(n1)膜层后，由于空气/膜层和膜层/基片界面的反射光同位相，使得反射率大大增加，以满足入射角度的增大，实现入射角最大可为33°，有效提高本可见光变角度带通滤光膜的适用范围。
下面结合具体的实施例，对本新型所公开的可见光变角度带通滤光膜做进一步说明。
在本实施例中，可见光变角度带通滤光膜的设计波长为600nm，设计角度为33°选择氧化钛(Ti3O5)作为高折射率材料，氧化硅(SiO2)作为低折射率材料，基底材料为BK7玻璃，具有的膜系结构为：
SUB\0.149H 0.350L 1.757H 1.653L 1.588H 1.501L 1.530H 1.515L 1.502H1.509L 1.496H 1.497L 1.501H 1.504L 1.482H 1.519L 1.491H 1.537L 1.514H 1.515L1.519H 1.582L 1.547H 1.582L 1.614H 1.641L 1.682H 1.754L 1.786H 1.829L 1.833H1.846L 1.861H 1.860L 1.866H 1.873L 1.853H 1.875L 1.862H 1.870L 1.864H 1.879L1.858H 1.871L 1.864H 1.856L 1.851H 1.852L 1.825H 1.816L 1.802H 0.898L\AIR；
各膜层的参数如表1所示：
表1
对于本实施例的可见光变角度带通滤光膜，其形成的薄膜产品针对400-700nm可见光工作波长，具备膜层均匀性好(制备基片直径φ27mm，波长公差±5nm)、高峰值透过率(大于90％)、高带外抑制比(小于10-3)、中心波长稳定性好(无漂移)、可变角度(0°-33°)、膜层损耗及应力小、牢固度高等优点。在光度计中利用角度附件对本带通滤光膜的透过率进行测试，在校准光路后进行能量参比计算，在27°至33°光谱偏移量较大的范围内，采用了加起偏器分别对于正交的偏振能量P光和S光进行测试，然后将两个方向矢量进行能量合并，最终获得具体技术指标如表2所示：
表2
| 类别 | 指标 |
| 波段 | 200nm－1100nm |
| 入射角 | 0°～±33° |
| 0°入射平均透过率 | 400nm<sub>0</sub><sup>-50</sup>～700nm<sub>0</sub><sup>+50</sup>≥90％ |
| 33°入射平均透过率 | 400nm<sub>0</sub><sup>-50</sup>～670nm<sub>0</sub><sup>+50</sup>≥80％ |
| 截止范围 | 200nm～400nm<sub>0</sub><sup>-50</sup>&700nm<sub>0</sub><sup>+50</sup>～1100nm |
通过表2是的数据可知，本实施例的可见光变角度带通滤光膜的可变角度更广，入射投过率高，性能佳。
上述实施方式并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种可见光变角度带通滤光膜，其特征在于：该可见光角度带通滤光膜的膜系结构为：
Sub/(HL)^S/Air
其中，Sub表示基底材料层，基底材料层为硼硅酸盐玻璃；H表示高折射率材料层，高折射率材料层为Ti3O5；L表示低折射率材料层，低折射率材料层为SiO2；S表示HL的重复次数，即反射周期数，反射周期数为26；Air表示空气。
2.根据权利要求1所述的可见光变角度带通滤光膜，其特征在于：所述基底材料为BK7玻璃。
3.根据权利要求1所述的可见光变角度带通滤光膜，其特征在于：在该可见光变角度带通滤光膜中，与基底材料层相邻的膜层为第1层，与空气相邻的膜层为第52层，第1～52层的几何厚度值为：第1层9.717nm，第2层35.959nm，第3层114.587nm，第4层169.829nm，第5层103.565nm，第6层154.212nm，第7层99.783nm，第8层155.651nm，第9层97.957nm，第10层155.034nm，第11层97.565nm，第12层153.801nm，第13层97.891nm，第14层154.521nm，第15层96.652nm，第16层156.062nm，第17层97.239nm，第18层157.911nm，第19层98.739nm，第20层155.651nm，第21层99.065nm，第22层162.534nm，第23层100.891nm，第24层162.534nm，第25层105.261nm，第26层168.596nm，第27层109.696nm，第28层180.206nm，第29层116.478nm，第30层187.911nm，第31层119.544nm，第32层189.658nm，第33层121.37nm，第34层191.096nm，第35层121.696nm，第36层192.432nm，第37层120.848nm，第38层192.637nm，第39层121.435nm，第40层192.123nm，第41层121.565nm，第42层193.048nm，第43层121.174nm，第44层192.226nm，第45层121.565nm，第46层190.685nm，第47层120.717nm，第48层190.274nm，第49层119.022nm，第50层186.575nm，第51层117.522nm，第52层92.26nm。
4.根据权利要求3所述的可见光变角度带通滤光膜，其特征在于：设计波长为600nm时，该可见光变角度带通滤光膜的具体膜系结构为：
SUB\0.149H 0.350L 1.757H 1.653L 1.588H 1.501L 1.530H 1.515L 1.502H 1.509L1.496H
1.497L 1.501H 1.504L 1.482H 1.519L 1.491H 1.537L 1.514H 1.515L 1.519H1.582L 1.547H
1.582L 1.614H 1.641L 1.682H 1.754L 1.786H 1.829L 1.833H 1.846L 1.861H1.860L 1.866H
1.873L 1.853H 1.875L 1.862H 1.870L 1.864H 1.879L 1.858H 1.871L 1.864H1.856L 1.851H
1.852L 1.825H 1.816L 1.802H 0.898L\AIR。
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|---|---|---|---|---|
| CN114063280A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-02-18 | 天津津航技术物理研究所 | 一种用于非平面透镜的宽角谱带通滤光薄膜结构及设计方法 |
-
2020
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| CN114063280B (zh) * | 2021-11-19 | 2024-02-09 | 天津津航技术物理研究所 | 一种用于非平面透镜的宽角谱带通滤光薄膜结构及设计方法 |
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