一種圖像傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種圖像傳感器，采用日夜兼用的攝像濾波器，所述的日夜兼用的攝像濾波器包括基底以及依次設(shè)置在所述基底上的匹配膜系、第一主膜系和第二主膜系；所述的匹配膜系由高折射率膜和低折射率膜交替組成；所述的第一主膜系由高折射率膜和低折射率膜交替組成；所述的第二主膜系由高折射率膜、中間折射率膜和低折射率膜組成。本實(shí)用新型中，所述的匹配膜系、第一主膜系和第二主膜系構(gòu)成400～650nm和920nm～960nm的雙通膜。本實(shí)用新型采用的日夜兼用的攝像濾波器，不僅隱蔽性高，而且光穿透力強(qiáng)，拍攝距離遠(yuǎn)，成像質(zhì)量高，可廣泛應(yīng)用于安防電視監(jiān)控系統(tǒng)和車載影像系統(tǒng)等數(shù)碼產(chǎn)品中。
【專利說明】
一種圖像傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及圖像傳感器領(lǐng)域，具體涉及一種采用日夜兼用的攝像濾波器的圖 像傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 在安防電視監(jiān)控系統(tǒng)中，隨著人們安全防范意識的提高，24小時(shí)連續(xù)電視監(jiān)控的 可見-近紅外成像技術(shù)得到了全社會(huì)的青睞，不僅在銀行、金庫、博物館、檔案館、文獻(xiàn)庫、監(jiān) 獄等部門得到了重要應(yīng)用，而且在居民區(qū)等一般場合也得到了廣泛應(yīng)用。
[0003] 作為數(shù)碼攝像系統(tǒng)的圖像傳感器CCD或CMOS是一種離散像素的光電探測器，其光 敏感波長區(qū)約為400nm到1200nm。在此波長區(qū)中，人的肉眼能看到的波長為400~650nm的可 見光，可用于生成可見光彩色圖像，而波長700~1200nm的近紅外光人眼是看不見的，但(XD 或CMOS卻可生成近紅外黑白圖像。這就是說，圖像傳感器能同時(shí)對可見光和近紅外光成像， 但這兩幅圖像人眼看起來是不一樣的，所以現(xiàn)用的數(shù)碼相機(jī)和手機(jī)攝像頭都要把近紅外光 濾掉，而僅保留可見光彩色圖像，避免兩幅圖像疊在一起變模糊了。
[0004] 但是，近紅外光攝像具有重要的優(yōu)越性，首先是可以在黑暗的夜間進(jìn)行拍攝;其次 是因?yàn)楣獠ㄩL越長，穿透性越好，這不但使拍攝距離增加，而且適合于透過某些固體和液體 發(fā)現(xiàn)其他監(jiān)視監(jiān)測物;更重要的是，近紅外光拍攝隱蔽性強(qiáng)、性能穩(wěn)定。正因?yàn)檫@樣，人們一 直期望研發(fā)一種日夜兼用的圖像攝像系統(tǒng)。
[0005] 此前，人們?yōu)榱送瑫r(shí)獲取可見光圖像和近紅外光圖像，采用更換濾光片的辦法，即 白天換上隔紅外濾光片拍攝彩色的可見光圖像，晚間換上隔可見光濾光片拍攝黑白的近紅 外圖像，這種方法的缺點(diǎn)是極其不方便;或者同時(shí)裝上這兩套拍攝系統(tǒng)分別獲取兩種圖像， 顯然這種方法的缺點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致成本成倍增加。所以，這兩種方法都是不可取的。至今，已有新 的CCD和CMOS器件，每個(gè)像素都含有RGB可見光和近紅外的通光窗;而且解決了波長差異導(dǎo) 致的焦面位置不同而出現(xiàn)的虛焦和圖像模糊的問題；當(dāng)然還有作為照明補(bǔ)光的近紅外LED 固體光源在光強(qiáng)度和帶寬等方面的重要進(jìn)步。這些技術(shù)進(jìn)步使得近年來產(chǎn)生了日夜兼用的 攝像系統(tǒng)，對典型的攝像系統(tǒng)，其攝像濾波器能通過420~650nm的可見光和850nm的近紅外 光，而直至l〇〇〇nm或llOOnm的其他近紅外波長均被截止。這種主動(dòng)式的近紅外攝像技術(shù)是 利用850nm的近紅外LED燈照明補(bǔ)光，產(chǎn)生人眼看不見而普通攝像機(jī)能捕捉到的近紅外光圖 像。
[0006] 遺憾的是，對波長850nm的近紅外LED燈，夜間使用可以發(fā)現(xiàn)其暗紅色的光，這種現(xiàn) 象稱為"紅暴"。顯然，這會(huì)導(dǎo)致監(jiān)控目標(biāo)暴露，在隱蔽性要求較高的場合，用850nm的近紅外 LED燈補(bǔ)光是不合適的。為此，最近提出了采用940nm的LED燈作為補(bǔ)光，相對于850nm的LED 燈，940nm的LED燈不僅完全無紅暴，而且由于發(fā)光波長更長，穿透力更強(qiáng)，因而拍攝距離更 遠(yuǎn)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的目的是提供一種圖像傳感器，采用日夜兼用的攝像濾波器，可廣泛 應(yīng)用于安防電視監(jiān)控系統(tǒng)和車載影像系統(tǒng)等數(shù)碼產(chǎn)品中。
[0008] 本實(shí)用新型的攝像濾波器能透過400~650nm的可見光和940nm的近紅外光，為了 盡可能地減少背景光，抑制逆光條件下的鬼影和迷光，獲得相對高對比度的優(yōu)質(zhì)畫面，本實(shí) 用新型設(shè)想：1).選用光譜帶寬盡可能窄、光強(qiáng)度盡可能高的波長為940nm的LED燈，然后設(shè) 計(jì)與LED燈光譜帶寬完全匹配的940nm透射帶。對本實(shí)用新型，濾波器在940nm透射帶的帶寬 約為40nm(920nm~960nm);而對截止帶，除940nm透射帶外，從700nm直至1200nm的整個(gè)傳感 器響應(yīng)的近紅外光區(qū)均被截止。這種做法的實(shí)質(zhì)是："關(guān)近紅外光大門，開940nm小窗"。于 是，在日光條件下，由于攝像濾波器隔離了除940nm窄通帶外的所有近紅外光，所以仍可免 受紅外線的干擾，獲得不偏色的清晰的彩色圖像；而在夜間條件下，攝像濾波器能透射 940nm的近紅外光，借助于940nm的LED照明補(bǔ)光，獲得清晰的近紅外黑白圖像。2).把可見光 的透射帶從420~650nm擴(kuò)展為400~650腦，近紅外區(qū)截止波長從lOOOnm或llOOnm擴(kuò)展到 1200nm，以進(jìn)一步改善圖像質(zhì)量。理由是:第一，充分利用了CCD或CMOS具有光譜響應(yīng)的400 ~420nm波段的光參與可見光成像；第二，完全截止了CCD或CMOS具有光譜響應(yīng)的1000~ 1200nm或1100~1200nm的近紅外光對可見光彩色圖像和近紅外940nm黑色圖像的干擾?，F(xiàn) 有技術(shù)尚做不到這一點(diǎn)，原因是波長1200nm的高級次干涉截止帶恰好在400nm，且由于 400nm的截止帶具有一定帶寬，故設(shè)計(jì)人員只能讓可見區(qū)透射帶向長波移到420nm~650nm， 同時(shí)讓近紅外區(qū)截止波長縮短到11 〇〇nm，甚至1 OOOnrn。
[0009] 如果我們把現(xiàn)用的透射420~650nm可見光和截止700~llOOnrn近紅外光的濾波器 稱為單通道濾波器的話，則本實(shí)用新型的透射400~650nm可見光和940nm的近紅外光、截止 除940nm通帶以外的700~1200nm的其他近紅外光的濾波器也可稱為雙通道濾波器。
[0010]本實(shí)用新型的構(gòu)思是：（1).首先，在攝像應(yīng)用中，由于來自拍攝物體的光線入射到 圖像傳感器上的入射角是不同的，但是薄膜的厚度與入射角的余弦成正比，所以圖像的色 彩會(huì)因入射角不同而變化，即圖像產(chǎn)生色漸變，解決此難題的辦法是在波長650nm附近設(shè)置 一不隨入射角而變化的吸收型藍(lán)塑料基板或受抑波長漂移濾光片基板。現(xiàn)有單通道濾波器 中廣泛使用的藍(lán)玻璃由于其在波長940nm的透射率非常低而不能用于本實(shí)用新型的雙通道 濾波器中。當(dāng)然，在拍攝視場角不大的情況下，也可用光學(xué)玻璃作為基板，而在需要消除莫 爾條紋的情況下，可用水晶板作為基板。（2).其次是薄膜濾光片的構(gòu)思。第一步先構(gòu)造700 ~900nm的截止膜，由于要求400~650nm高透射，通常選用（0.5LH0.5L) m標(biāo)準(zhǔn)短波通膜系， 但是這種短波通膜系會(huì)在主截止帶附近630nm處出現(xiàn)一個(gè)大次峰，且在400nm附近出現(xiàn)了一 個(gè)半波孔，此半波孔對現(xiàn)有技術(shù)的420~650nm透射帶不會(huì)產(chǎn)生任何影響，但對本實(shí)用新型 濾波器必須消除，為此對標(biāo)準(zhǔn)膜系內(nèi)外各2層膜進(jìn)行膜厚修正，使其成為630nm和400nm的減 反射膜，從而抑制630nm大次峰和400nm半波孔生成。第二步再構(gòu)造1000~1200nm的截止膜， 并試圖用該截止膜與700~900nm截止膜一起來構(gòu)成940nm通帶的輪廓，而仍保持400~ 650nm高透射。但是由于本實(shí)用新型長波截止區(qū)擴(kuò)展至1200nm，使400nm附近出現(xiàn)一個(gè)高級 次截止帶（圖3e)。要消除這個(gè)截止帶不是一件容易的事，因?yàn)橛酶?H)、低(L)折射率二種材 料交替不可能構(gòu)成波長400nm附近的減反射膜，故本實(shí)用新型設(shè)想，用高(H)、中（M)、低(L) 折射率三種材料來構(gòu)成基本周期:LMHML，并把Η兩側(cè)的ML設(shè)計(jì)成波長400nm的減反射膜，于 是，基本周期LMHML在400nm附近就會(huì)高透射，而在1000~1200nm卻是增反的。然后把多個(gè) LMHML疊加起來，最終在400nm附近仍保持高透射，而在1000~1200nm形成高反射的截止膜 (圖3f)。第三步是把前面二步設(shè)計(jì)的膜系合起來，并適當(dāng)優(yōu)化每層膜的厚度，就可望獲得預(yù) 期的雙通道濾波器的目的。
[0011] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采取的具體技術(shù)方案是：
[0012] -種圖像傳感器，采用日夜兼用的攝像濾波器，所述的日夜兼用的攝像濾波器包 括基底以及依次設(shè)置在所述基底上的匹配膜系、第一主膜系和第二主膜系；
[0013] 所述的匹配膜系由高折射率膜和低折射率膜交替組成；
[0014] 所述的第一主膜系由高折射率膜和低折射率膜交替組成；
[0015] 所述的第二主膜系由高折射率膜、中間折射率膜和低折射率膜組成。
[0016] 本實(shí)用新型中，高折射率膜、中間折射率膜和低折射率膜為相對的概念，即只是表 示高折射率膜、中間折射率膜和低折射率膜三者折射率的相對高低，即高折射率膜的折射 率> 中間折射率膜的折射率>低折射率膜的折射率。
[0017] 本實(shí)用新型中，所述的匹配膜系、第一主膜系和第二主膜系構(gòu)成400~650nm和 920nm~960nm的雙通膜。
[0018] 以下作為本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案：
[0019] 所述的基底為光學(xué)玻璃、水晶板、用作光學(xué)低通濾波器的藍(lán)塑料板或鍍有受抑波 長漂移濾光片的各種基板。
[0020] 所述的匹配膜系、第一主膜系和第二主膜系從所述的基底向外（即遠(yuǎn)離所述基底 方向）依次設(shè)置。
[0021] 進(jìn)一步優(yōu)選，所述的匹配膜系中緊貼在所述基底上的第一層為高折射率膜，即所 述的匹配膜系設(shè)置在所述基底上的第一層為高折射率膜，然后是低折射率膜，再依次交替。
[0022] 所述的高折射率膜為Ti02膜，所述的中間折射率膜為Hf02膜，所述的低折射率膜為 Si〇2 膜；
[0023] 在波長550nm，所述的高折射率膜的折射率為2.426,所述的中間折射率膜的折射 率為1.994,所述的低折射率膜的折射率為1.460。
[0024] 本實(shí)用新型的濾波器能透過400~650nm的可見光和940nm的近紅外光，且在 940nm透射帶的帶寬為40nm;除940nm透射帶外，從700nm直至1200nm的整個(gè)近紅外光區(qū)為截 止帶。
[0025] 進(jìn)一步地，所述的匹配膜系的層數(shù)為8層，從所述基底向外（即遠(yuǎn)離所述基底方向） 各膜層的厚度依次為:24.9，15.6,51.1，173,42.4,36.1，12.6,96.8，單位為11111。
[0026] 所述的第一主膜系的層數(shù)為12層，從所述匹配膜系向外（即遠(yuǎn)離所述基底方向）各 膜層的厚度依次為：86·2，136,78·8，135·6,77·7，136·4,78·2，136·3,79·5，139·9,88·2， 184.5,單位為nm;
[0027] 所述的第二主膜系的層數(shù)為32層，從所述第一主膜系向外（即遠(yuǎn)離所述基底方向） 各膜層的厚度依次為：15.1，49·2,56·4,72·1，64·2,73·6,51·5,85·4,193.3,15.1，103.9， 185.1，39.7,88.4,171.4,89.9,35.3,174,116.8,3.8,167.4,66.9,32.5,74.3,173.6， 49.3,68.5,50.6，157.6,35.6,82.6,82.5，單位為歷；
[0028] 在第二主膜系中，第1、3、7、10、14、16、20、23、27、31層為高折射率膜，第5、9、12、 15、18、21、25、29、32層為低折射率膜，其余為中間折射率膜。第二主膜系中，第1至32層從所 述第一主膜系向外（即遠(yuǎn)離所述基底方向）開始計(jì)算，即第二主膜系中最靠近所述第一主膜 系的為第1層。
[0029] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：
[0030] 1).現(xiàn)有技術(shù)的單通道濾波器基本上只局限于日光條件下拍攝彩色圖像，但在安 防電視監(jiān)控系統(tǒng)和車載影像系統(tǒng)等數(shù)碼產(chǎn)品中，這種單通道濾波器已不敷應(yīng)用，因此必須 研發(fā)24小時(shí)連續(xù)工作的可見-近紅外雙通道濾波器，建立日夜兼用的攝像系統(tǒng)。本實(shí)用新型 的雙透射帶為:400~650nm可見光和帶寬為40nm的940nm的近紅外光，截止帶為：除940nm透 射帶以外的700~1200nm近紅外光，該雙通道濾波器，不僅隱蔽性高，而且光穿透力強(qiáng)，拍攝 距離遠(yuǎn)。
[0031] 2).現(xiàn)有技術(shù)的透射420~650nm可見光、截止700~llOOnm近紅外光的單通道濾波 器，沒有充分利用400~420nm和1100~1200nm這二個(gè)波段，這是因?yàn)檫@二個(gè)波段的特性由 于高級次干涉的緣故是互相沖突的，設(shè)計(jì)非常困難。但是這二個(gè)波段對CCD和CMOS都有光譜 相應(yīng)，這相當(dāng)于增加了 CCD和CMOS的背景光，降低了圖像的對比度和清晰度。本實(shí)用新型通 過設(shè)計(jì)一個(gè)五層膜周期結(jié)構(gòu)取代交替的二層膜結(jié)構(gòu)，突破了設(shè)計(jì)難題，從而不僅提高了圖 像對比度和清晰度，而且提高了光效率。
[0032] 3).現(xiàn)有技術(shù)已有采用420~650nm可見光和850nm近紅外光的雙通道濾波器，但 是，與本實(shí)用新型的雙通道濾波器相比，第一存在"紅暴"問題，易暴露監(jiān)控目標(biāo)，第二，LED 燈的光譜帶寬較寬，加上可見成像光譜較窄和紅外截止不夠?qū)挘瑘D像產(chǎn)生較大的干擾。本實(shí) 用新型采用窄光譜帶的940nm的LED燈作為補(bǔ)光，相對于850nm的LED燈，不僅完全無紅暴，而 且由于發(fā)光波長更長，穿透力更強(qiáng)，拍攝距離更遠(yuǎn)。得到的可見光彩色圖像和近紅外光黑白 圖像質(zhì)量顯著提高。
【附圖說明】
[0033]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的攝像濾波器和本實(shí)用新型中的攝像濾波器的光學(xué)特性比較圖， 其中，圖1中（a)為現(xiàn)有技術(shù)的攝像濾波器的光學(xué)特性圖，圖1中（b)為本實(shí)用新型的攝像濾 波器的光學(xué)特性圖；
[0034]圖2是構(gòu)成濾波器700~900nm截止膜的分光特性改進(jìn)前后的比較，其中，圖2中（c) 為構(gòu)成濾波器700~900nm截止膜改進(jìn)前的分光特性，圖2中（d)為構(gòu)成濾波器700~900nm截 止膜經(jīng)本實(shí)用新型改進(jìn)后的分光特性；
[0035]圖3是構(gòu)成濾波器1000~1200nm截止膜的分光特性改進(jìn)前后的比較，其中，圖3中 (e)為構(gòu)成濾波器1000~1200nm截止膜改進(jìn)前的分光特性，圖3中（f)為構(gòu)成濾波器1000~ 1200nm截止膜經(jīng)本實(shí)用新型改進(jìn)后的分光特性；
[0036] 圖4是本實(shí)用新型中的濾波器每層膜的膜厚和折射率的對應(yīng)關(guān)系圖；
[0037] 圖5是本實(shí)用新型中的濾波器的分光透射特性曲線；
[0038] 圖6為本實(shí)用新型中的攝像濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 如圖6所示，一種日夜兼用的攝像濾波器，包括基底1以及依次設(shè)置在基底1上的匹 配膜系2、第一主膜系3和第二主膜系4;匹配膜系2由高折射率膜和低折射率膜交替組成;第 一主膜系3由高折射率膜和低折射率膜交替組成;第二主膜系4由高折射率膜、中間折射率 膜和低折射率膜組成。
[0040] 圖2是現(xiàn)有技術(shù)的攝像濾波器和本實(shí)用新型的攝像濾波器的光學(xué)特性比較，其中， (a)為現(xiàn)有技術(shù)的攝像濾波器，（b)為本實(shí)用新型的攝像濾波器?，F(xiàn)有技術(shù)的濾波器一般要 求特性如下:透射420~650nm的可見光，截止700~llOOnm的近紅外光。本實(shí)用新型的濾波 器一般要求特性如下:透射400~650nm的可見光和940nm通帶(920~960nm)的近紅外光，截 止除940nm通帶以外的700~1200nm的其他近紅外光。兩種濾波器的重要區(qū)別在于：（1)可見 光透射帶由420~650nm展寬為400~650nm，不僅可減小彩色圖像的偏色，而且可增加光能 利用率、提高圖像對比度和清晰度；（2)由透射420~650nm的單通道變?yōu)橥干?00~650nm和 940nm通帶的雙通道，使其實(shí)現(xiàn)日夜兼用的目的，其中可見光通道獲取彩色圖像，近紅外光 通道獲取黑白圖像；（3)長波截止區(qū)從llOOnm擴(kuò)展到1200nm，以提高圖像對比度和清晰度。 對紫外區(qū)300~380nm，由于CCD和CMOS基本上已無光譜響應(yīng)，因此其特性要求并不嚴(yán)格，但 通常保持其一定截止度，以減少能量較大的紫外光子對CCD和CMOS長期使用造成損傷。
[0041] 本實(shí)用新型濾波器的薄膜濾光片設(shè)計(jì)根據(jù)前面所述的構(gòu)思分為三步:第一步先設(shè) 計(jì)透射400~650nm、截止700~900nm的短波通膜，第二步再設(shè)計(jì)透射400~650nm和940nm、 截止1000~1200nm的短波通膜，第三步把第一步和第二步的兩個(gè)設(shè)計(jì)合并，然后用TFCal商 用薄膜設(shè)計(jì)軟件作厚度優(yōu)化，直至獲得滿足要求的薄膜濾光片。
[0042]圖2是構(gòu)成本實(shí)用新型濾波器的透射400~650nm、截止700~900nm的短波通膜的 分光特性改進(jìn)前后的比較，其中，（c)為經(jīng)典的標(biāo)準(zhǔn)短波通膜，（d)為本實(shí)用新型改進(jìn)后的短 波通膜。如圖2中（c)所示，由于要求400~650nm高透射，采用（0.5LH0.5L) 9標(biāo)準(zhǔn)短波通膜， 監(jiān)控波長為765nm，但是這種短波通膜系會(huì)在主截止帶附近630nm出現(xiàn)一個(gè)較大次峰，且在 400nm附近出現(xiàn)一個(gè)"半波孔"，此半波孔主要是截止波長區(qū)700~900nm的中心波長800nm和 半波長400nm的材料色散不同引起的。這個(gè)半波孔對現(xiàn)有技術(shù)的420~650nm透射帶不會(huì)產(chǎn) 生任何影響，如圖2中（d)所示，但對本實(shí)用新型的400~650nm必須消除，為此本實(shí)用新型對 標(biāo)準(zhǔn)膜系（〇 . 5LH0.5L)9兩側(cè)最外2層膜進(jìn)行膜厚修正，使其同時(shí)成為630nm和400nm的減反 射膜，從而抑制了 630nm的大次峰和400nm的半波孔。
[0043] 圖3是構(gòu)成本實(shí)用新型濾波器的透射400~650nm和940nm、截止1000~1200nm的 短波通膜的分光特性改進(jìn)前后的比較，其中，（e)為經(jīng)典的標(biāo)準(zhǔn)短波通膜，（f)為本實(shí)用新型 改進(jìn)后的短波通膜。由于要求400~650nm和940nm同時(shí)高透射，仍可采用（0 · 5LH0 · 5L)9標(biāo)準(zhǔn) 短波通膜，但監(jiān)控波長變?yōu)?125nm，類似地，這種短波通膜會(huì)在主截止帶附近920nm出現(xiàn)一 個(gè)較大次峰，且在575nm附近出現(xiàn)一個(gè)"半波孔"，但是由于截止波長區(qū)1000~1300nm的中心 波長1150nm和半波長575nm的材料色散差減少，使575nm的半波孔相應(yīng)減小。顯然，現(xiàn)在最大 的問題是，在400nm附近出現(xiàn)了高級次截止帶（如圖3e)，這是波長1200nm的二級干涉帶，也 正因?yàn)榇藛栴}，現(xiàn)有技術(shù)都繞開1100~1200nm截止和400~420nm高透射。要消除這個(gè)高級 次截止帶，運(yùn)用現(xiàn)有技術(shù)已無濟(jì)于事，因?yàn)槌Ｓ玫母摺⒌投N折射率材料的基本周期交替只 會(huì)形成截止帶，不可能構(gòu)成減反射，故本實(shí)用新型提出用高、中、低折射率三種材料HML來構(gòu) 成基本周期LMHML。這相當(dāng)于在高折射率膜Η兩側(cè)各鍍上ML雙層減反射膜，使其與周圍媒質(zhì) 相匹配，于是，基本周期LMHML在400nm附近就會(huì)高透射，而在1000~1200nm卻是增反的。然 后把多個(gè)LMHML疊加起來，并使LMHML周圍媒質(zhì)無限變薄，則就變成結(jié)構(gòu)(LMHML) m，此結(jié)構(gòu)使 波長400nm附近隨著周期數(shù)m變大始終保持高透射，而波長1000~1200nm的反射越來越高， 最終成為截止帶。圖3(f)就是改進(jìn)后三種材料周期膜的分光透射特性，膜系結(jié)構(gòu)為(LMHML )1(3，監(jiān)控波長為455nm。可以看出，LMHML周期膜代替HL周期膜后，在波長400nm的高級次截止 帶向短波移到了波長小于300nm處。
[0044] 把上述圖2中（d)和圖3中（f)兩個(gè)膜疊在一起，基本能夠滿足本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)要 求：即透射400~650nm的可見光和940nm的近紅外光，截止700~900nm和1000~1200nm的近 紅外光。為了獲得更佳的特性，經(jīng)過商用薄膜設(shè)計(jì)軟件TFCal優(yōu)化，最終得到如圖4所示的本 實(shí)用新型濾波器每層膜的膜厚和折射率的對應(yīng)關(guān)系圖。在本實(shí)施例中，總膜層數(shù)為52層。從 圖4可以看出，本實(shí)用新型的薄膜濾光片可分為三部分：匹配膜系2、第一主膜系3和第二主 膜系4。其中匹配膜系2和第一主膜系3由高折射率膜和低折射率膜交替組成，第二主膜系4 由高折射率膜、中間折射率膜和低折射率膜三種材料組成，高折射率膜為Ti0 2膜，中間折射 率膜為Hf%膜，低折射率膜為Si02膜。在波長550nm，高折射率Ti0 2膜的折射率為2.426，中間 折射率Hf02膜的折射率為1.994,低折射率Si0 2膜的折射率為1.460。匹配膜系2共8層，用于 匹配濾波器基底1和二個(gè)主膜系之間的光學(xué)導(dǎo)納。第一主膜系3共12層，主要構(gòu)成400~ 650nm的可見光透射帶和700~900nm的截止帶，并提供940nm透射帶的短波側(cè)過渡區(qū)。第二 主膜系4共32層，主要提供940nm透射帶的長波側(cè)過渡區(qū)，從而構(gòu)成940nm透射帶，并形成 1000~1200nm的截止帶?；?采用光學(xué)玻璃，薄膜濾光片各層膜的設(shè)計(jì)參數(shù)列于表1。
[0045] 表 1
[0046]
[0051 ]續(xù)表 1
[0052]
?〇〇56?~圖5是本實(shí)用新型的濾波器的分光透射特性曲線。該曲線是按表1例示的結(jié)構(gòu)計(jì)算, 的，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，達(dá)到的性能為：紫外區(qū)300~380nm的平均透射率為 1.5%，可見光區(qū)400~650nm的平均透射率為98.7%，近紅外區(qū)700~900nm的平均透射率為 0.76%，920~955nm的平均透射率為98.5%，1000~1200nm的平均透射率為0.54%。實(shí)際使 用表明，該特性能滿足日夜兼用的攝像要求，獲得清晰的可見光彩色圖像和近紅外黑白圖 像。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種圖像傳感器，其特征在于，采用日夜兼用的攝像濾波器，所述的日夜兼用的攝像 濾波器包括基底以及依次設(shè)置在所述基底上的匹配膜系、第一主膜系和第二主膜系； 所述的匹配膜系由高折射率膜和低折射率膜交替組成； 所述的第一主膜系由高折射率膜和低折射率膜交替組成； 所述的第二主膜系由高折射率膜、中間折射率膜和低折射率膜組成。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述的基底為光學(xué)玻璃、水晶板或 者藍(lán)塑料板。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述的匹配膜系、第一主膜系和第 二主膜系從所述的基底向外依次設(shè)置。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像傳感器，其特征在于，所述的匹配膜系中緊貼在所述基底 上的第一層為高折射率膜。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述的高折射率膜為Ti02膜，所述的 中間折射率膜為Hf 02膜，所述的低折射率膜為Si02膜。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述的匹配膜系的層數(shù)為8層，從所 述基底向外各膜層的厚度依次為:24.9，15.6,51.1，173,42.4,36.1，12.6,96.8，單位為歷。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述的第一主膜系的層數(shù)為12層， 從所述匹配膜系向外各膜層的厚度依次為:86.2,136,78.8,135.6,77.7,136.4,78.2， 136 · 3，79 · 5，139 · 9，88 · 2，184 · 5，單位為 nm。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述的第二主膜系的層數(shù)為32層， 從所述第一主膜系向外各膜層的厚度依次為：15.1，49.2,56.4,72.1，64.2,73.6,51.5， 85.4,193.3,15.1,103.9,185.1,39.7,88.4,171.4,89.9,35.3,174,116.8,3.8,167.4, 66.9,32.5,74.3，173.6,49.3,68.5,50.6，157.6,35.6,82.6,82.5，單位為歷； 在第二主膜系中，第1、3、7、10、14、16、20、23、27、31層為高折射率膜，第5、9、12、15、18、 21、25、29、32層為低折射率膜，其余為中間折射率膜。
【文檔編號】H04N5/225GK205622731SQ201620389123
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】金波, 艾曼靈, 顧培夫, 吳江波, 寇立選, 陶占輝, 楊曉華
【申請人】杭州科汀光學(xué)技術(shù)有限公司