CN216526367U - 一种五色滤光片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种五色滤光片，以蓝宝石为基板，氧化钛(TiO2)和二氧化硅(SiO2)为膜层材料，采用高真空加热条件下用物理气相沉积方式加以离子源辅助镀膜方法的制备；其一面采用五通道带通膜系结构，另一面配合高透过率增透膜系，具备优异的信噪比可很好的抑制干扰；该滤光片是高光谱相机的核心部件之一，适用于批量生产，产品光学性能和物理强度能很好的满足实际使用要求，广泛应用于医学诊断、航空航天等领域。

Description

一种五色滤光片

技术领域

本实用新型涉及滤光片技术领域，特别涉及一种五色滤光片。

背景技术

高光谱成像技术是基于非常多窄波段的影像数据技术，它将成像技术与光谱技术相结合，探测目标的二维几何空间及一维光谱信息，获取高光谱分辨率的连续、窄波段的图像数据。高光谱成像技术发展迅速，常见的包括光栅分光、声光可调谐滤波分光、棱镜分光、芯片镀膜等。可以应用在食品安全、医学诊断、航天领域等领域。

高光谱图像是在光谱维度上进行了细致的分割，不仅是传统的黑、白或者R、G、B的区别，而是在光谱维度上也有N个通道。通过高光谱传感器探测物体反射的电磁波而获得地物目标的空间和频谱数据，使得许多使用宽波段无法探查到的物体，更加容易被探测到。

五色滤光片作为高光谱相机的核心部件，在很长时间里一直只能由国外采购。通过本专利的设计和制造技术生产的五色滤光片在光谱透过率、波长定位精度和通道间尺寸精度等都可以与国外器件比拟，能很好满足国产相机相关需求。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种五色滤光片。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种五色滤光片，包括：

采用长约为90mm×宽约为50mm，厚度约1mm的蓝宝石作基板，其基底表面光圈N≤3，局部光圈ΔN≤0.3，平行度≤10″，表面光洁度优于40/20；

镀膜材料选择氧化钛TiO2和二氧化硅SiO2，在基板两侧表面上分别沉积多层干涉薄膜；

主膜系采用带通膜系结构，配高透过率增透膜系结构，增透膜系设计采用Sub|HLHLHLHLHLHL|Air；带通膜系设计采用以下结构：

Sub|a(0.5HL0.5H)^x+b(0.5HL0.5H)^x…+c(5LH0.5L)^x+d(0.5LH0.5L)^x…|Air；膜系中符号含义分别为：Sub为基板、Air为空气、H为λ/4氧化钛膜层、L为λ/4二氧化硅膜层、λ＝500nm、结构中a、b、c等为膜堆的厚度系数、结构中的指数x是膜堆累计的周期数。

其中，涉及的蒸发工艺条件：

在高真空(真空度≤10-3Pa)环境下进行100℃的加热烘烤，采用物理气相沉积方式加以离子源辅助镀膜；氧化钛和二氧化硅均采用电子枪蒸发，蒸发速率控制在1nm/S以内。

本申请通过设计、试验针对某型高光谱相机的特定需求，研制出五色滤光片。它以蓝宝石为基板，氧化钛TiO2和二氧化硅SiO2为镀膜材料，采用高真空热蒸发薄膜沉积的方法制备的。主膜系采用带通膜系结构，配高透过率增透膜系，具备优异的信噪比可很好的抑制干扰。产品光学性能和物理强度能很好的满足实际使用要求，广泛应用于医学诊断、航空航天等领域。

理论设计滤光片五通道分别为：BP490、BP550、BP660、BP830和BP680；每个通道带内透过率≥90％；带外抑制范围为：200nm～1100nm，带外抑制率≤0.5％。

综上所述，本实用新型对比于现有技术的有益效果为：

1、滤光片到达优秀的技术指标：波形矩形度好，带内透过率超过90％、带外抑制深度小于0.1％，波长定位精度小于5nm。从而可将背景干扰信号极好的抑制，获得优异的信噪比；

2、本申请内容滤光片工艺稳定成熟，已形成批量生产，性能可靠，能很好满足高光谱成像的需求；

3、本申请内容滤光片在波长定位精度、带内透过率和带外抑制率、通道间尺寸精度以及价格等方面，相对国外同类产品均有优势。

附图说明

图1为实施例的实测曲线图。

具体实施方式

以下结合附图对实用新型作进一步详细说明。

一种五色滤光片，包括：

采用长约为90mm×宽约为50mm，厚度约1mm的蓝宝石作基板，其基底表面光圈N≤3，局部光圈ΔN≤0.3，平行度≤10″，表面光洁度优于40/20；

镀膜材料选择氧化钛TiO2和二氧化硅SiO2，在基板两侧表面上分别沉积多层干涉薄膜；

主膜系采用带通膜系结构，配高透过率增透膜系结构，增透膜系设计采用Sub|HLHLHLHLHLHL|Air；带通膜系设计采用以下结构：

Sub|a(0.5HL0.5H)^x+b(0.5HL0.5H)^x…+c(5LH0.5L)^x+d(0.5LH0.5L)^x…|Air；膜系中符号含义分别为：Sub为基板、Air为空气、H为λ/4氧化钛膜层、L为λ/4二氧化硅膜层、λ＝500nm、结构中a、b、c等为膜堆的厚度系数、结构中的指数x是膜堆累计的周期数。

本申请内容滤光片采用一面镀带通膜系，保证各个工作谱段具有高透过率和波形矩形度；另一面镀高透过率的增透膜系，从而实现各个工作谱段的带内信号极大化、带外信号极小化的需求。

为了获得良好的性能，确保各工作谱段的中心波长定位精度在5nm以内，对通道面采用透过式光学膜厚控制镀制出性能优异的通带波形，同时获得很好的波长定位精度。

对高透面的增透膜系采用反射式光学膜厚控制进行镀膜控制，获得高透过率的技术要求。

使用安捷伦Carry7000光谱仪进行测试，参照图1所示，确认光学性能满足如下要求：

1、五通道BP490、BP550、BP660、BP830和BP680的波长定位精度5nm；

2、每个通道带内透过率≥92％；

3、每个通道在200nm～1100nm范围内，带外抑制率≤0.2％。

以上所述仅是本实用新型的示范性实施方式，而非用于限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (3)

1.一种五色滤光片，其特征在于，包括：

采用长约为90mm×宽约为50mm，厚度约1mm的蓝宝石作基板，其基底表面光圈N≤3，局部光圈ΔN≤0.3，平行度≤10″，表面光洁度优于40/20；

镀膜材料选择氧化钛TiO2和二氧化硅SiO2，在基板两侧表面上分别沉积多层干涉薄膜；

主膜系采用带通膜系结构，配高透过率增透膜系结构，增透膜系设计采用Sub|HLHLHLHLHLHL|Air；带通膜系设计采用以下结构：

Sub|a(0.5HL0.5H)^x+b(0.5HL0.5H)^x…+c(5LH0.5L)^x+d(0.5LH0.5L) ^x…|Air；膜系中符号含义分别为：Sub为基板、Air为空气、H为λ/4氧化钛膜层、L为λ/4二氧化硅膜层、λ＝500nm、结构中a、b、c、d为膜堆的厚度系数、结构中的指数x是膜堆累计的周期数。

2.根据权利要求1所述的一种五色滤光片，其特征在于，带通膜系结构的五通道分别为：BP490、BP550、BP660、BP830和BP680；每个通道带内透过率≥90％。

3.根据权利要求2所述的一种五色滤光片，其特征在于，每个通道的带外抑制范围为200nm～1100nm，带外抑制率≤0.5％。

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