CN108897085A - 滤光片及包含该滤光片的红外图像传感*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种滤光片及包含该滤光片的红外图像传感***，所述滤光片包括玻璃基板和镀制在所述玻璃基板相对两个表面上的IR膜层和AR膜层，所述IR膜层包括第一折射率材料层、第二折射率材料层和第三折射率材料层；所述第三折射率材料层的折射率大于所述第一折射率材料层折射率，所述第二折射率材料层的折射率大于所述第三折射率材料层的折射率。本发明的滤光片对近红外光的增透效果好，从而保证对人脸识别、手势识别的精度较高。此外本发明滤光片的膜层厚度变得更薄的同时能够有效改善滤光片膜层的附着力。

Description

滤光片及包含该滤光片的红外图像传感***
技术领域
本发明属于光学传感技术领域，尤其涉及一种滤光片和包含该滤光片 的外红图像传感***。
背景技术
随着科技的发展，在智能手机、车载激光雷达、安防门禁、智能家居、 虚拟现实/增强现实/混合现实、3D体感游戏、3D摄像与显示等终端中逐步 嵌入了人脸设备、手势识别等功能。
在人脸识别、手势识别时需要用到近红外窄带滤光片，其能起到增透 通带中近红外光线，截止环境中可见光的作用。通常近红外窄带滤光片包 括两个膜系，分别为IR带通膜系和长波通AR膜系。然而现有技术中的滤 光片对近红外光线的增透效果以及截止可见光的效果较差，同时存在膜系 膜层厚度较厚并且膜层附着力较差的问题，从而导致将滤光片组装到人脸 识别、手势识别等装置后，成像效果较差、识别精度不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种滤光片及包含该滤光片的红外图像传感系 统，解决现有滤光片近红外光增透效果差、膜层附着力差的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种滤光片，包括玻璃基板和镀制在所 述玻璃基板相对两个表面上的IR膜层和AR膜层，
所述IR膜层包括第一折射率材料层、第二折射率材料层和第三折射率材料 层；
所述第三折射率材料层的折射率大于所述第一折射率材料层折射率， 所述第二折射率材料层的折射率大于所述第三折射率材料层的折射率。
根据本发明的一个方面，所述AR膜层包括第一折射率材料层和第二折 射率材料层或者包括第一折射率材料层、第二折射率材料层和第三折射率 材料层。
根据本发明的一个方面，沿远离所述玻璃基板的方向，所述IR膜层的 最外层和所述AR膜层的最外层为第一折射率材料层。
根据本发明的一个方面，沿远离所述玻璃基板的方向，所述IR膜层的 结构依次为M、(LH)*n、L，其中M表示第三折射率材料层、L表示第一折 射率材料层、H表示第二折射率材料层，(LH)*n表示第一折射率材料层 和第二折射率材料层交替设置n次，n为大于等于1的整数。
根据本发明的一个方面，沿着远离所述玻璃基板的方向，所述IR膜层 的结构依次为(LH)*s、L、M、(LH)*p、L，其中M表示第三折射率材料层、 L表示第一折射率材料层、H表示第二折射率材料层，(LH)*s表示第一 折射率材料层和第二折射率材料层交替设置s次，s为大于等于0的整数， (LH)*p表示第一折射率材料层和第二折射率材料层交替设置p次，p为大于等于1的整数。
根据本发明的一个方面，沿着远离所述玻璃基板的方向，所述AR膜层 的结构依次为(LH)*q、L，其中，L表示第一折射率材料层、H表示第二 折射率材料层，(LH)*q表示第一折射率材料层和第二折射率材料层交替 设置q次，q为大于等于1的整数。
根据本发明的一个方面，沿着远离所述玻璃基板的方向，所述AR膜层 的结构依次为M、(LH)*k、L，其中M表示第三折射率材料层、L表示第一 折射率材料层、H表示第二折射率材料层，(LH)*k表示第一折射率材料 层和第二折射率材料层交替设置k次，k为大于等于1的整数。
根据本发明的一个方面，沿着远离所述玻璃基板的方向，所述AR膜层 的结构依次为(LH)*i、L、M、(LH)*f、L，其中M表示第三折射率材料层、 L表示第一折射率材料层、H表示第二折射率材料层，(LH)*i表示第一 折射率材料层和第二折射率材料层交替设置i次，i为大于等于0的整数， (LH)*f表示第一折射率材料层和第二折射率材料层交替设置f次，f为大于等于1的整数。
根据本发明的一个方面，所述第二折射率材料层物理厚度与所述第一 折射率材料层物理厚度满足关系式：0.05≤DL/DH≤20,所述第三折射率材料 层物理厚度与所述第二折射率材料层物理厚度满足关系式：0.02≤DM/DH≤ 50。
根据本发明的一个方面，所述IR膜层的第二折射率材料层为氢化硅层， 在800-1200nm波长范围内的折射率大于3.5，消光系数小于0.002；
所述第二折射率材料层在850nm处折射率大于3.6，在940nm处折射 率大于3.55。
根据本发明的一个方面，所述氢化硅层为溅射反应镀制材料层，溅射 温度范围为80-300摄氏度、氢气流量为10-50sccm、溅射速率为 0.1nm/s-1nm/s。
根据本发明的一个方面，在800-1200nm波长范围内，所述中折射率材 料层的折射率小于4，所述低折射率材料层的折射率小于3。
根据本发明的一个方面，所述IR膜层在800-1200nm波长范围内具有 一个通带波段、两个截止波段和两个过渡波段，所述两个过渡波段分别位 于所述通带波段的两侧，所述两个截止波段分别两个过渡波段的外侧；
所述通带波段宽度小于400nm，透过率大于90％；
所述过渡波段的透过率为0.1％-90％；
所述截止波段的透过率小于0.1％。
根据本发明的一个方面，所述AR膜层在350-1200nm波长范围内具有一 个通带波段、一个截止波段和一个过渡波段，沿着从350nm至1200nm的方 向，所述截止波段、所述过渡波段和所述通带波段顺序排布；
所述通带波段的透过率大于90％；
所述过渡波段的透过率为0.1％-90％；
所述截止波段的透过率小于0.1％.。
根据本发明的一个方面，所述滤光片的半高全宽值小于120nm，所述IR 膜层和所述AR膜层的总厚度小于9.8微米。
根据本发明的一个方面，在入射角度从0°改变至30°时，所述滤光片 通带的中心波长偏移量小于20nm。
为实现上述目的，本发明提供一种包含上述滤光片的外红外图像传感***， 包括光源单元和接收单元，
所述光源单元包括IR发射光源和第一镜头组件；
所述接收单元包括第二镜头组件、滤光片和红外图像传感器。
根据本发明的一个方案，按照上述方式设置IR膜层和AR膜层，在有效 保证近红外光线高透过率的同时，能够将滤光片通带中心波长随角度的漂移量 控制在20nm以下。此外，由于IR膜层和AR膜层中设置了第三折射率材料层 M，并按照上述布置形式排布，使得本发明滤光片的总膜层厚度有效减小，同 时能够改善膜层的附着力。
根据本发明的一个方案，本发明提供一种包含本发明滤光片的红外图像传 感***，由于设有本发明的滤光片，在拍摄时可以增透近红外光、截止其他波 段的光，从而能够提高最终人脸识别、手势识别的精度。
附图说明
图1是示意表示根据本发明一种实施方式的IR膜层的结构示图；
图2是示意性表示根据发明一种实施方式的AR膜层的结构示图；
图3是示意性表示实施例1中IR膜层的光线波长透过率曲线图；
图4是示意性表示实施例1中AR膜层的光线波长透过率曲线图；
图5是示意性表示实施例2中IR膜层的光线波长透过率曲线图；
图6是示意性表示实施例2中AR膜层的光线波长透过率曲线图；
图7是示意性表示实施例3中IR膜层的光线波长透过率曲线图；
图8是示意性表示实施例3中AR膜层的光线波长透过率曲线图；
图9是示意性表示包含本发明滤光片的红外图像传感***的结构示图。
附图中各标号所代表的含义如下：
1、玻璃基板。2、IR膜层。3、AR膜层。L、低折射率材料层。M、中折射 率材料层。H高折射率材料层。4、光源单元。41、IR光源。42、第一镜 头组件。5、接收单元。51、第二镜筒组件。52、滤光片。53、红外图像 传感器。6、人脸/手。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实 施方式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 仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，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。
在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、 “前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所 表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便 于描述本发明和简化描述，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，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此 一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
图1是示意表示根据本发明一种实施方式的IR膜层的结构示图。图2是 示意性表示根据发明一种实施方式的AR膜层的结构示图。结合图1和图2所 示，本发明的滤光片包括玻璃基板1、IR膜层2和AR膜层3。本发明的玻璃 基板1可以采用D263T或者AF32，IR膜层2为红外截止膜层，AR膜层3为减 反膜，即增透膜，可以对特定范围内的波长起到增透效果。IR膜层2和AR膜 层3分别镀制在玻璃基板1相对的两个表面上，在本实施方式中，IR膜层2 镀制在玻璃基板1的上表面，AR膜层3镀制在玻璃基板1的下表面。
如图1所示，在本实施方式中，本发明的滤光片IR膜层2包括第一折射 率材料层L、第三折射率材料层M和第二折射率材料层H。在本实施方式中， IR膜层2共包括四层材料层，沿着远离玻璃基板1的方向，分别为第三折射 率材料层M、第一折射率材料层L、第二折射率材料层H和第一折射率材料层 L。此结构可以表示为M、(LH)、L，即在本实施方式中，IR膜层2包括三层结 构，分别是镀制在玻璃基板1上表面的第三折射率材料层M、最外层的第一折射率材料层L以及位于第三折射率材料层M和最外层的第一折射率材料层L 之间的中间材料层，在本实施方式中，中间材料层依次包括第一折射率材料层 L和第二折射率材料层H。本发明的IR膜层2的中间材料层，可以包括多个第 一折射率材料层L和第二折射率材料层H交替设置，即本发明的IR膜层2的 结构可以表示为M、(LH)*n、L，即沿着远离玻璃基板1的方向，IR膜层2 依次包括第三折射率材料层M、中间材料层和第一折射率材料层L，中间材料层为第一折射率材料层L和第二折射率材料层H交替设置n次构成，n为大 于等于1的整数。
此外，本发明的IR膜层2除了上述实施方式的结构形式之外，还可以有 其他实施方式，在根据本发明IR膜层2的第二种实施方式中，IR膜层2结构 为(LH)*s、L、M、(LH)*p、L，即沿着远离玻璃基板1的方向，IR膜层2 共包括五层结构，第一层结构由第一折射率材料层L和第二折射率材料层 H交替设置s次构成，s为大于等于0的整数。第二层结构为第一折射率材 料层L，第三层为第三折射率材料层M，第四层结构由第一折射率材料层L 和第二折射率材料层H交替设置p次构成，p为大于等于1的整数，第五 层结构即最外层为第一折射率材料层L。
本发明的IR膜层2包括第三折射率材料层M、第一折射率材料层L和 第二折射率材料层H，并按照上述实施方式进行设置，可由有效改善膜层 的附着力，改善近红外光透过率曲线特性。
如图2所示，本发明的AR膜层3镀制在玻璃基板1的下表面，在本实施 方式中，AR膜层3包括低折射率材料层L和高折射率材料层H，具体来说，沿 着远离玻璃基板1的方向，AR膜层3依次包括第一折射率材料层L、第二折射 率材料层H和第一折射率材料层L。在本实施方式中，AR膜层3结构可以表示 为(LH)、L，即沿着远离玻璃基板1的方向，AR膜层3共包括两层结构，依 次为由第一折射率材料层L和第二折射率材料层H交替镀制而成的第一结 构层和最外层的第一折射率材料层L。此外，本发明AR膜层3中的第一结 构层中第一折射率材料层L和第二折射率材料层H交替也可以为多次，即 AR膜层3结构可以表示为(LH)*q、L，(LH)*q表示第一折射率材料层 L和第二折射率材料层H交替设置q次，q可取大于等于1的整数。
根据本发明AR膜层3的第二种实施方式，AR膜层3的结构为M、(LH)*k、 L，即沿着远离玻璃基板1的方向，AR膜层3依次包括第三折射率材料层M、 中间材料层和第一折射率材料层L，中间材料层为第一折射率材料层L和第 二折射率材料层H交替设置k次构成，k为大于等于1的整数。
此外，本发明的AR膜层3包括第一折射率材料、第二折射率材料和第 三折射率材料层时，AR膜层3的结构还可以为(LH)*i、L、M、(LH)*f、L， 即沿着远离玻璃基板1的方向，AR膜层3共包括五层结构，第一层结构由 第一折射率材料层L和第二折射率材料层H交替设置i次构成，i为大于 等于0的整数。第二层结构为第一折射率材料层L，第三层为第三折射率材料层M，第四层结构由第一折射率材料层L和第二折射率材料层H交替 设置f次构成，f为大于等于1的整数，第五层结构即最外层为第一折射 率材料层L。
本发明的滤光片上所包括的IR膜层2和AR膜层3可以选自上述实施 方式中的任一种，也就是说，本发明的IR膜层2有两种实施方式，AR膜 层3有三种实施方式，在制作本发明的滤光片时，IR膜层2和AR膜层3 的实施方式可以自由组合。应该注意的是，无论采用何种实施方式，IR膜 层2最外层和AR膜层3的最外层均为低折射率材料层。
本发明的滤光片，IR膜层2中所涉及的高折射率材料层H为氢化硅层， 氢化硅层在镀制时采用溅射反应的方式镀制，镀制时控制温度在80℃-300℃ 范围内，控制氢气流量为10-50sccm，控制溅射速度为0.1nm/s-1nm/s，从而 使得本发明第二折射率材料层H在800-1200nm范围内的折射率大于3，消光 系数小于0.002，在850nm处折射率大于3.6，在960nm处的折射率大于3.55， 进而有利于调节本发明滤光片通带中心波长的偏移量。本发明AR膜层3中涉 及的第二折射率材料层H可以选用氢化硅材料层，也可以使用其他材料来实现， 即保证第二折射率材料层的折射率大于第三折射率材料层和第一折射率材料 的折射率即可。
IR膜层2和AR膜层3中所涉及的第三折射率材料层M所用的材料可以选 自Sb2S3、Nb2O5、Ta2O5、TiO2、Al2O3、ZrO2、Pr6O11、La2O3、Si2N、SiN、Si2N3、 Si3N4中的一种或多种，IR膜层2和AR膜层3中所涉及的第一折射率材料层L 所用的材料可以选自SiO2、Nb2O5、Ta2O5、TiO2、Al2O3、ZrO2、Pr6O11、La2O3、 Si2N、SiN、Si2N3、Si3N4中的一种或多种。在800-1200nm波长范围内，第 三折射率材料层M的折射率范围小于4，第一折射率材料层L的折射率小 于3。需要保证第三折射率材料层M的折射率大于第一折射率材料层L的 折射率，即当第一折射率材料层L选用上述材料中的一种后，第三折射率 材料层M的材料选用，应满足第三折射率材料层选用的材料的折射率大于 第一折射率材料层L选用的材料的折射率。第三折射率材料层M和第一折 射率材料层L在镀制时可以采用溅射反应设备进行镀制，也可以利用真空 蒸发设备镀制。
以下通过具体的实施例对本发明的滤光片进行详细说明。
实施例1：
在本实施方式中，沿着远离玻璃基板1的方向，滤光片的IR膜层2的结 构为M、(LH)*n、L，其中第二折射率材料层H、第三折射率材料层M和第一 折射率材料层L的光学厚度分别为参考波长的四分之一，第二折射率材料层H 的物理厚度与第一折射率材料层L的物理厚度之间满足关系式：0.05≤DL/DH≤20，第三折射率材料层M物理厚度与第二折射率材料H层物理厚度满足 关系式：0.02≤DM/DH≤50。n＝11，IR膜层2的总厚度为3.41μm。沿着远离玻璃基板1的方向，AR膜层3的结构为(LH)*q、L，q＝12。第二折射率 材料层H的物理厚度与低折射率材料层L的物理厚度之间满足关系式：0.05 ≤DL/DH≤20，第三折射率材料层M物理厚度与第二折射率材料H层物理厚 度满足关系式：0.02≤DM/DH≤50。
也就是说，在本实施方式中，IR膜层2共包括24层材料层，AR膜层3共 包括25层材料层。在本实施方式中，选用氢化硅材料层作为第二折射率材料 层H，选用氧化铝作为第三折射率材料层M，选用二氧化硅作为第一折射率材 料层L。利用公式OTi＝OT(1+Acos(2×pi×f×i)sin(2×pi×f×i))，代入 方程获得膜层参数如下表：
其中，OTi表示第i层膜层的光学厚度，OT0表示四分之一设计波长大小 的光学厚度，pi表示圆周率，f表示调制因子，大小介于0到1之间。
表1示出了IR膜层2的各材料层的参数：
表1
表2示出了AR膜层3的各材料层的参数：
1 2 3 4 5
材料 SiO2 Si:H SiO2 Si:H SiO2
厚度(nm) 118.99 144.41 121.91 40.98 99.76
6 7 8 9 10
材料 Si:H SiO2 Si:H SiO2 Si:H
厚度(nm) 38.13 108.77 46.76 96.72 40
11 12 13 14 15
材料 SiO2 Si:H SiO2 Si:H SiO2
厚度(nm) 21 105 114.2 162.36 134.9
16 17 18 19 20
材料 Si:H SiO2 Si:H SiO2 Si:H
厚度(nm) 20 20 20 86.73 41.24
21 22 23 24 25
材料 SiO2 Si:H SiO2 Si:H SiO2
厚度(nm) 117.94 60.05 45.65 53.89 139.6
表2
如图3所示，参照实施例1中各条件参数设置本发明的滤光片，在 800-1200nm波长范围内，本发明的IR膜层2具有一个通带波段、两个截止波 段和两个过渡波段，即沿着从800nm-1200nm的方向，IR膜层2依次具有截止 波段、过渡波段、通带波段、过渡波段和截止波段。通带波段是指光线能够 通过的波段，截止波段是指光线不能通过的波段，过渡波段位于截止波段和通 带波段之间。如图所示，通带波段的宽度小于400nm，透过率大于90％，过渡 波段的透过率为0.1％-90％，截止波段的透过率小于0.1％。
如图4所示，参照实施例中各条件参数设置本发明滤光片的AR膜层3， 在350-1200nm波长范围，AR膜层3具有一个通带波段、一个截止波段和一 个过渡波段，即沿着从350nm到1200nm的方向，AR膜层3依次具有截止 波段、过渡波段、通带波段。如图4所示，通带波段的光线透过率大于90％， 过渡波段的透过率为0.1％-90％，截止波段的透过率小于0.1％。
按照实施例1的各参数设置本发明的滤光片，能够保证本发明滤光片 的半高全宽值小于120nm，IR膜层2和AR膜层的总厚度小于9.8微米，在 入射角度从0°改变至30°时，滤光片通带的中心波长偏移量小于20nm。
实施例2：
在本实施方式中，沿着远离玻璃基板1的方向，滤光片的IR膜层2的结 构为(LH)*s、L、M、(LH)*p、L，其中第二折射率材料层H、第三折射率材料 层M和第一折射率材料层L的光学厚度分别为参考波长的四分之一，第二折射 率材料层H的物理厚度与第一折射率材料层L的物理厚度之间满足关系式： 0.05≤DL/DH≤20，第三折射率材料层M物理厚度与第二折射率材料层H物 理厚度满足关系式：0.02≤DM/DH≤50。s＝5，p＝6，IR膜层2的总厚度为3.2μm。沿着远离玻璃基板1的方向，AR膜层3的结构为(LH)*q、L，q＝12。 第二折射率材料层H的物理厚度与第一折射率材料层L的物理厚度之间满足关 系式：0.05≤DL/DH≤20，第三折射率材料层M物理厚度与第二折射率材料 层H物理厚度满足关系式：0.02≤DM/DH≤50。
也就是说，在本实施方式中，IR膜层2共包括25层材料层，AR膜层3共 包括25层材料层。在本实施方式中，选用氢化硅材料作为IR膜层2中的第二 折射率材料层H、选用氧化铝作为第三折射率材料层M、选用二氧化硅作为第 一折射率材料层L。在AR膜层3中，选用Nb2O5作为第二折射率材料层，选用 二氧化硅作为第一折射率材料层L。利用公式OTi＝OT(1+Acos(2×pi×f× i)sin(2×pi×f×i))，代入方程获得膜层参数如下表：
表3示出了IR膜层2的各材料层的参数：
1 2 3 4 5
材料 SiO2 Si:H SiO2 Si:H SiO2
厚度(nm) 216.82 241.04 157.35 258.55 110.97
6 7 8 9 10
材料 Si:H SiO2 Si:H SiO2 Si:H
厚度(nm) 72.68 110.1 281.69 31.92 105.95
11 12 13 14 15
材料 SiO2 AL2O3 SiO2 Si:H SiO2
厚度(nm) 115.24 269.55 20 229.1 85.05
16 17 18 19 20
材料 Si:H SiO2 Si:H SiO2 Si:H
厚度(nm) 244.25 20 163.62 80.54 70.93
21 22 23 24 25
材料 SiO2 Si:H SiO2 Si:H SiO2
厚度(nm) 141.73 265.31 72.69 235.3 92.66
表3
表4表示AR膜层3的各材料层的参数：
表4
如图5所示，参照实施例2中各条件参数设置本发明的滤光片，在 800-1200nm波长范围内，本发明的IR膜层2具有一个通带波段、两个截止波 段和两个过渡波段，即沿着从800nm-1200nm的方向，IR膜层2依次具有截止 波段、过渡波段、通带波段、过渡波段和截止波段。通带波段是指光线能够 通过的波段，截止波段是指光线不能通过的波段，过渡波段位于截止波段和通 带波段之间。如图所示，通带波段的宽度小于400nm，透过率大于90％，过渡 波段的透过率为0.1％-90％，截止波段的透过率小于0.1％。
如图6所示，参照实施例2中各条件参数设置本发明滤光片的AR膜层3， 在350-1200nm波长范围，AR膜层3具有一个通带波段、一个截止波段和一 个过渡波段，即沿着从350nm到1200nm的方向，AR膜层3依次具有截止 波段、过渡波段、通带波段。如图6所示，通带波段的光线透过率大于90％， 过渡波段的透过率为0.1％-90％，截止波段的透过率小于0.1％。
按照实施例2的各参数设置本发明的滤光片，同样能够保证本发明滤 光片的半高全宽值小于120nm，IR膜层2和AR膜层的总厚度小于9.8微米， 在入射角度从0°改变至30°时，滤光片通带的中心波长偏移量小于20nm。
实施例3：
在本实施方式中，沿着远离玻璃基板1的方向，滤光片的IR膜层2的结 构为M、(LH)*n、L，其中第二折射率材料层H、第三折射率材料层M和第一 折射率材料层L的光学厚度分别为参考波长的四分之一，第二折射率材料层H 的物理厚度与第一折射率材料层L的物理厚度之间满足关系式：0.05≤DL/DH≤20，第三折射率材料层M物理厚度与第二折射率材料H层物理厚度满足 关系式：0.02≤DM/DH≤50。n＝11，IR膜层2的总厚度为4.64μm。沿着远离玻璃基板1的方向，AR膜层3的结构为(LH)*q、L，q＝12。第二折射率 材料层H的物理厚度与第一折射率材料层L的物理厚度之间满足关系式：0.05 ≤DL/DH≤20。第三折射率材料层M物理厚度与第二折射率材料层H物理厚 度满足关系式：0.02≤DM/DH≤50。
也就是说，在本实施方式中，IR膜层2共包括24层材料层，AR膜层3共 包括25层材料层。在本实施方式中，IR膜层2中，选用氢化硅作为第二折射 率材料层H、选用Nb2O5作为第三折射率材料层M、选用二氧化硅作为第一折射 率材料层L。在AR膜层3中，选用氢化硅作为第二折射率材料层H，选用二氧 化硅作为第一折射率材料层L。利用公式OTi＝OT(1+Acos(2×pi×f× i)sin(2×pi×f×i))，代入方程获得膜层参数如下表：
表5示出了IR膜层2的各材料层的参数：
表5
表6示出了AR膜层3的各材料层的参数：
1 2 3 4 5
材料 SiO2 Si:H SiO2 Si:H SiO2
厚度(nm) 118.99 144.41 121.91 40.98 99.76
6 7 8 9 10
材料 Si:H SiO2 Si:H SiO2 Si:H
厚度(nm) 38.13 108.77 46.76 96.72 40
11 12 13 14 15
材料 SiO2 Si:H SiO2 Si:H SiO2
厚度(nm) 21 105 114.2 162.36 134.9
16 17 18 19 20
材料 Si:H SiO2 Si:H SiO2 Si:H
厚度(nm) 20 20 20 86.73 41.24
21 22 23 24 25
材料 SiO2 Si:H SiO2 Si:H SiO2
厚度(nm) 117.94 60.05 45.65 53.89 139.6
表6
如图7所示，参照实施例3中各条件参数设置本发明的滤光片，在 800-1200nm波长范围内，本发明的IR膜层2具有一个通带波段、两个截止波 段和两个过渡波段，即沿着从800nm-1200nm的方向，IR膜层2依次具有截止 波段、过渡波段、通带波段、过渡波段和截止波段。通带波段是指光线能够 通过的波段，截止波段是指光线不能通过的波段，过渡波段位于截止波段和通 带波段之间。如图所示，通带波段的宽度小于400nm，透过率大于90％，过渡 波段的透过率为0.1％-90％，截止波段的透过率小于0.1％。
如图8所示，参照实施例3中各条件参数设置本发明滤光片的AR膜层3， 在350-1200nm波长范围，AR膜层3具有一个通带波段、一个截止波段和一 个过渡波段，即沿着从350nm到1200nm的方向，AR膜层3依次具有截止 波段、过渡波段、通带波段。如图8所示，通带波段的光线透过率大于90％， 过渡波段的透过率为0.1％-90％，截止波段的透过率小于0.1％。
按照实施例3的各参数设置本发明的滤光片，同样能够保证本发明滤 光片的半高全宽值小于120nm，IR膜层2和AR膜层的总厚度小于9.8微米， 在入射角度从0°改变至30°时，滤光片通带的中心波长偏移量小于20nm。
本发明的滤光片，按照上述方式设置IR膜层2和AR膜层3，在有效保证 近红外光高透过率的同时，能够将滤光片通带中心波长随角度的漂移量控制在 20nm以下。此外，由于IR膜层2和AR膜层3中设置了第三折射率材料层M， 并按照上述布置形式排布，使得本发明滤光片的总膜层厚度有效减小，同时能 够改善膜层的附着力。
本发明还提供一种包含本发明滤光片的红外图像传感***。图9是示意性 表示包含本发明滤光片的红外传感***的结构示图。如图9所示，本发明的红 外图像传感***包括光源单元4和接收单元5。在本实施方式中，光源单元4 包括IR发射光源41和第一镜头组件42。接收单元5包括第二镜头组件51、 本发明的滤光片和红外图像传感器53。在本实施方式中，IR光源41可以为 VCSEL(垂直腔面发射激光器)、LD或LED，第一镜头组件42包括近红外光准 直镜头和光学衍射元件。第二镜头组件51可以采用普通光学镜头。本发明的 红外图像传感***的工作流程如下：
打开IR光源41，经第一镜头组件42准直后向人脸/手6投射光线，第二 镜头组件51拍摄图像，由红外图像传感器53经过算法计算生成3D图像，进 行人脸识别或手势识别。由于本发明滤光片52的存在，在拍摄时可以增透近 红外光、截止其他波段的光，从而能够提高最终人脸识别、手势识别的精度。
以上所述仅为本发明的一个方案而已，并不用于限制本发明，对于本 领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神 和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。

Claims (17)

1.一种滤光片，包括玻璃基板(1)和镀制在所述玻璃基板相对两个表面上的IR膜层(2)和AR膜层(3)，其特征在于，
所述IR膜层(2)包括第一折射率材料层、第二折射率材料层和第三折射率材料层，所述第三折射率材料层的折射率大于所述第一折射率材料层折射率，所述第二折射率材料层的折射率大于所述第三折射率材料层的折射率。
2.根据权利要求1所述的滤光片，其特征在于，所述AR膜层(3)包括第一折射率材料层和第二折射率材料层或者包括第一折射率材料层、第二折射率材料层和第三折射率材料层。
3.根据权利要求1所述的滤光片，其特征在于，沿远离所述玻璃基板(1)的方向，所述IR膜层(2)的最外层和所述AR膜层(3)的最外层均为第一折射率材料层。
4.根据权利要求3所述的滤光片，其特征在于，沿着远离所述玻璃基板(1)的方向，所述IR膜层(2)的结构依次为M、(LH)*n、L，其中M表示第三折射率材料层、L表示第一折射率材料层、H表示第二折射率材料层，(LH)*n表示第一折射率材料层和第二折射率材料层交替设置n次，n为大于等于1的整数。
5.根据权利要求3所述的滤光片，其特征在于，沿着远离所述玻璃基板(1)的方向，所述IR膜层(2)的结构依次为(LH)*s、L、M、(LH)*p、L，其中M表示第三折射率材料层、L表示第一折射率材料层、H表示第二折射率材料层，(LH)*s表示第一折射率材料层和第二折射率材料层交替设置s次，s为大于等于0的整数，(LH)*p表示第一折射率材料层和第二折射率材料层交替设置p次，p为大于等于1的整数。
6.根据权利要求2所述的滤光片，其特征在于，沿着远离所述玻璃基板(1)的方向，所述AR膜层(3)的结构依次为(LH)*q、L，其中，L表示第一折射率材料层、H表示第二折射率材料层，(LH)*q表示第一折射率材料层和第二折射率材料层交替设置q次，q为大于等于1的整数。
7.根据权利要求2所述的滤光片，其特征在于，沿着远离所述玻璃基板(1)的方向，所述AR膜层(3)的结构依次为M、(LH)*k、L，其中M表示第三折射率材料层、L表示低折射率材料层、H表示第二折射率材料层，(LH)*k表示第一折射率材料层和第二折射率材料层交替设置k次，k为大于等于1的整数。
8.根据权利要求2所述的滤光片，其特征在于，沿着远离所述玻璃基板(1)的方向，所述AR膜层(3)的结构依次为(LH)*i、L、M、(LH)*f、L，其中M表示第三折射率材料层、L表示第一折射率材料层、H表示第二折射率材料层，(LH)*i表示第一折射率材料层和第二折射率材料层交替设置i次，i为大于等于0的整数，(LH)*f表示第一折射率材料层和第二折射率材料层交替设置f次，f为大于等于1的整数。
9.根据权利要求3-8任一项所述的滤光片，其特征在于，所述第二折射率材料层物理厚度与所述第一折射率材料层物理厚度满足关系式：0.05≤DL/DH≤20；所述第三折射率材料层物理厚度与所述第二折射率材料层物理厚度满足关系式：0.02≤DM/DH≤50。
10.根据权利要求1所述的滤光片，其特征在于，所述IR膜层(2)第二折射率材料层为氢化硅层，在800-1200nm波长范围内的折射率大于3，消光系数小于0.002；
所述第二折射率材料层在850nm处折射率大于3.6，在940nm处折射率大于3.55。
11.根据权利要求10所述的滤光片，其特征在于，所述氢化硅层为溅射反应镀制材料层，溅射温度范围为80-300摄氏度、氢气流量为10-50sccm、溅射速率为0.1nm/s-1nm/s。
12.根据权利要求1所述的滤光片，其特征在于，在800-1200nm波长范围内，所述第三折射率材料层的折射率小于4，所述第一折射率材料层的折射率小于3。
13.根据权利要求1所述滤光片，其特征在于，所述IR膜层(2)在800-1200nm波长范围内具有一个通带波段、两个截止波段和两个过渡波段，所述两个过渡波段分别位于所述通带波段的两侧，所述两个截止波段分别位于两个过渡波段的外侧；
所述通带波段宽度小于400nm，透过率大于90％；
所述过渡波段的透过率为0.1％-90％；
所述截止波段的透过率小于0.1％。
14.根据权利要求1所述的滤光片，其特征在于，所述AR膜层(3)在350-1200nm波长范围内具有一个通带波段、一个截止波段和一个过渡波段，沿着从350nm至1200nm的方向，所述截止波段、所述过渡波段和所述通带波段顺序排布；
所述通带波段的透过率大于90％；
所述过渡波段的透过率为0.1％-90％；
所述截止波段的透过率小于0.1％.。
15.根据权利要求1所述的滤光片，其特征在于，所述滤光片的半高全宽值小于120nm，所述IR膜层(2)与所述AR膜层(3)的总厚度小于9.8微米。
16.根据权利要求1所述的滤光片，其特征在于，在入射角度从0°改变至30°时，所述滤光片通带的中心波长偏移量小于20nm。
17.一种包含如权利要求1-16任一项所述滤光片的红外图像传感***，其特征在于，包括光源单元(4)和接收单元(5)，
所述光源单元(4)包括IR发射光源(41)和第一镜头组件(42)；
所述接收单元(5)包括第二镜头组件(51)、滤光片(52)和红外图像传感器(53)。
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