一种窄带滤光片及光学系统的制作方法

本实用新型涉及光学器件领域，特别是涉及一种窄带滤光片及光学系统。

背景技术：

目前，在典型图像采集领域中，首先采用光源向被采集对象发射近红外光，从而采用图像传感器检测被采集对象反射的光以获得采集图像。目前市面上的光源虽然一般标称的中心波长都是比较常见的标准值，例如红外二极管，波长以850nm和940nm居多，市面上购买的红外LED标称值都是850nm或940nm，但在测量具体的LED产品中心波长时发现还是有不少偏差的，以850nm的LED为例，其实际中心波长有835nm的，也有865nm的。当采用多颗LED阵列构成光源时，由于各个LED的中心波长不一致，所有LED的光谱在叠加之后，综合的光谱带宽会展宽。单个850nm的LED带宽在50nm左右，如果由于中心波长不一致，多个LED叠加后的光谱带宽将会变成很宽。对于其它波长的光源，也存在同样的问题。因此需要采用滤光片来消除光源的波长偏移，传统的带通滤光片，虽然也能满足滤光需求，但是其需要较多的镀膜层数，制造工艺复杂，成本较高，而且滤光效果较差，导致滤光后光线的带宽较宽。

技术实现要素：

为了解决上述的技术问题，本实用新型的目的是提供一种窄带滤光片及光学系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种窄带滤光片，包括吸收基层、设置在吸收基层下方的滤光叠层以及设置在吸收基层上方的抗反射叠层；

所述抗反射叠层由五氧化三钛层和二氧化硅层交替堆叠构成；

所述滤光叠层由二氧化硅层和硅层交替堆叠构成。

进一步，所述吸收基层由玻璃基材以及涂覆在玻璃基材表面的用于吸收可见光及部分红外光的吸收层构成。

进一步，所述吸收层的厚度为1～10um。

进一步，所述抗反射叠层中，五氧化三钛层和二氧化硅层的总层数为4～10层。

进一步，所述抗反射叠层中，每个五氧化三钛层的单层厚度为30～200nm，每个二氧化硅层的单层厚度为30～250nm。

进一步，所述滤光叠层中，二氧化硅层和硅层的总层数为36～44层。

进一步，所述滤光叠层中，所述滤光叠层中，每个二氧化硅层的单层厚度为80～300nm，每个硅层的单层厚度为20～80nm。

本实用新型解决其技术问题所采用的另一技术方案是：

一种光学系统，应用所述的窄带滤光片。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过采用二氧化硅层和硅层交替堆叠构成滤光叠层，采用五氧化三钛层和二氧化硅层交替堆叠构成抗反射叠层后，从下到上由滤光叠层、吸收基层和抗反射叠层依次构成窄带滤光片，可以实现对红外光波段的较好的滤光效果，使得光线经滤光后带宽较窄，而且制造工艺较为简单，成本较低。

附图说明

图1是本实用新型的窄带滤光片的第一实施例的结构示意图；

图2是本实用新型的窄带滤光片的第二实施例的结构示意图；

图3是本实用新型的抗反射叠层采用4层和10层时的反射特性曲线图；

图4是传统的滤光片的透射光谱图；

图5是本实用新型的窄带滤光片的透射光谱图。

具体实施方式

参照图1，本实用新型提供了一种窄带滤光片，包括吸收基层2、设置在吸收基层2下方的滤光叠层1以及设置在吸收基层2上方的抗反射叠层3；

所述抗反射叠层3由五氧化三钛层和二氧化硅层交替堆叠构成；第一层为五氧化三钛层，第二层为二氧化硅层，第三层为五氧化三钛层，第四层为二氧化硅层……，依次交替堆叠，最后一层为二氧化硅层；

所述滤光叠层1由二氧化硅层和硅层交替堆叠构成；第一层为二氧化硅层，第二层为硅层，第三层为二氧化硅层，第四层为硅层……，依次交替堆叠，最后一层为硅层。

本实用新型的窄带滤光片结构，通过采用二氧化硅层和硅层交替堆叠构成滤光叠层1，采用五氧化三钛层和二氧化硅层交替堆叠构成抗反射叠层3后，从下到上由滤光叠层1、吸收基层2和抗反射叠层3依次构成窄带滤光片，可以实现对红外光波段的较好的滤光效果，使得光线经滤光后带宽较窄，而且制造工艺较为简单，成本较低。

进一步作为优选的实施方式，参照图2所示，所述吸收基层2由玻璃基材21以及涂覆在玻璃基材21表面的用于吸收可见光及部分红外光的吸收层22构成。具体的，吸收层22采用用于吸收可见光及部分红外光的色素旋转涂覆于玻璃基材21获得。本实施例中，窄带滤光片的截止范围为400～1100nm，主要吸收了可见光以及1100nm波长以下的红外光。

进一步作为优选的实施方式，所述吸收层22的厚度为1～10um。

进一步作为优选的实施方式，所述抗反射叠层3中，五氧化三钛层和二氧化硅层的总层数为4～10层。由于抗反射叠层3由五氧化三钛层和二氧化硅层交替堆叠构成，第一层为五氧化三钛层，最后一层为二氧化硅层，则这里五氧化三钛层和二氧化硅层的总层数具体为4、6、8或10层。

抗反射叠层3的总层数分别为4层和10层时，其反射谱如图3所示，反射特性对照数据如下表1所示：

表1

由图3和表1可知，本实用新型的抗反射叠层3对750～950nm波段的红外光具有良好的透过效果，可以实现对红外光的较好的增透作用。且总层数越高具有越好的增透效果，本方案从成本考虑，选择4～10层作为最优层数。

进一步作为优选的实施方式，所述抗反射叠层3中，每个五氧化三钛层的单层厚度为30～200nm，每个二氧化硅层的单层厚度为30～250nm。当五氧化三钛层的单层厚度在30～200nm内，二氧化硅层的单层厚度在30～250nm内时，抗反射叠层3可以保持较好的增透效果，其性能与图3和表1相似。厚度越厚，其增加红外光的透过效果越好，具体应用过程中，可以根据所应用的光学系统对滤光片的厚度要求来选择合适的五氧化三钛层和二氧化硅层的厚度。

进一步作为优选的实施方式，所述滤光叠层1中，二氧化硅层和硅层的总层数为36～44层。相似的，因为滤光叠层1是由二氧化硅层和硅层交替堆叠构成，第一层为二氧化硅层，最后一层为硅层，所以这里二氧化硅层和硅层的总层数为36、38、40、42或44层。

滤光叠层1的总层数分别为36层和44层时，其透射特性对照数据如下表2所示：

表2

由此可见，本实用新型的滤光叠层1对750～780nm波段的红外光具有良好的吸收滤光效果，可以实现对红外光的较好的滤光效果。且总层数越高具有越好的滤光效果，本方案从成本考虑，选择36～44层作为最优层数。

进一步作为优选的实施方式，所述滤光叠层1中，所述滤光叠层中，每个二氧化硅层的单层厚度为80～300nm，每个硅层的单层厚度为20～80nm。可以根据所应用的光学系统对滤光片的厚度要求和滤光要求来选择合适的二氧化硅层和硅层的厚度。

图4展示了传统的滤光片在0⁰入射角下的透射谱和在30°入射角下的透射光谱，图5展示了本实用新型的滤光片在0⁰入射角下的透射谱和在30°入射角下的透射光谱。由图4和图5的对比可获得本实用新型的窄带滤光片与传统的窄带滤光片的滤光特性对比数据如下表3所示：

表3

表3中，OD为optical density的缩写，表示光密度，具体表示被检测物吸收掉的光密度，是光学检测中出现的专有名词，一般情况下指的是可见光通过被检测物，前后的能量差异。在特定波长下，同一种被检测物的浓度与被吸收的能量成定量关系。检测单位用OD值表示，OD＝lg(1/trans)，其中trans为检测物的透光值。

因此，本实用新型窄带滤光片的带宽、角度偏移、光密度等方面的特性都明显优于传统的窄带滤光片。

相应的，应用上述窄带滤光片的光学系统也可以对应实现良好的滤光效果。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。