TW201518763A - 複合型濾光元件 - Google Patents
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Abstract
一種複合型濾光元件，係於透明基板的表面上形成一反射干涉及/或紅外光吸收材料層(Reflection and/or absorption IR material)，該反射干涉及/或紅外光吸收材料層(Reflection and/or absorption material)可用於反射干涉及/或吸收紅外光，並且能夠提高透明基板的可見光穿透率；該反射干涉及/或紅外光吸收材料層(Reflection and/or absorption IR material)，包含一反射干涉型紅外線截止濾光(IRCF)膜，以及一紅外光吸收材料層，在透明基板上以有序或無序堆疊，或是透明基板的同一側及/或另一側堆疊，藉此形成之複合型濾光元件，其設於影像感光器前端，能夠避免產生炫光及/或鬼影影像，且透明基板可以做得很薄，甚或完全無基板，使得封裝尺寸厚度可以降低。
Description
本發明係有關一種複合型濾光元件，特別是指使用於高階影像鏡頭的複合型濾光元件，係於一透明基板的表面上被覆一反射干涉及/或紅外光吸收材料層(Reflection absorption material)所形成者。
一般攝影鏡頭，係在一鏡頭座內部設置多數光學鏡片、濾光片及影像感測器，以數位相機而言，其中所設的濾光片即是以過濾紅外線為主的紅外線截止濾光片(infrared cut filter,IRCF)，藉由阻止紅外線被影像感測器(電荷耦合裝置(CCD)或互補式金屬氧化半導體(CMOS))，以修正影像感測器的色偏現象。
傳統濾光片係在一玻璃材料的表面鍍上一層用以反射紅外線(波長為700奈米(nm)~1200奈米(nm))的紅外線(IR)膜，由於紅外線經該紅外線(IR)膜反射之後會在多數光學鏡片之間重複產生反射和折射，而且因為紅外線(IR)膜並不能將全部的紅外線反射，部份紅外線仍會穿過濾光片，使得當影像感測器感測到紅外線時，就會產生炫光及鬼影等影像。為此，可用以吸收紅外線的藍玻璃乃被
逐漸使用。
藍玻璃，是利用藍色波長具有較高穿透率，對紅橙色波長的穿透率較低等特性，而用於需要修正顏色、表現藍色或使用於需要低反射的光學儀器設備上。一般藍玻璃濾光片，係在玻璃原料中添加鐵、鎳等配方後熔製為玻璃磚，再經切鋸、研磨及拋光等加工程序所製成，其利用玻璃本身的材質吸收光線，進而達到沒有穿透性。
然而，由於該習見藍玻璃是在玻璃原料中混入其他材質所製成，其厚度無法作得很薄，多為0.3毫米(mm)-1毫米(mm)之間，且因為材料本身對水氣吸收嚴重，也僅能耐攝氏120度(℃)左右之溫度，因此，對於材料可靠性以及趨向輕薄的行動裝置而言，仍有待改進。
有鑑於此，本案申請人之研發團隊乃針對該些缺失研究改進之道，經長時研究終有本發明產生。
因此，本發明旨在提供一種複合型濾光元件，係使在同樣具備藍玻璃的光學特性下，濾光元件的厚度仍可以達到超薄型化(總厚度<0.3mm)要求者。
依本發明之複合型濾光元件，係在透明基板的表面被覆一反射干涉及/或紅外光吸收材料層(Reflection and/or absorption IR material)，以形成具有藍玻璃特性之濾光元件，為本發明之次一目的。
依本發明之複合型濾光元件，其形成於透明基板表面的反射干涉及/或紅外光吸收材料層(Reflection and/or absorption IR material)，包含有一反射干涉型紅外線截止濾光(IRCF)膜，以及一紅外光吸收材料層，使可以完全截住紅外光，使紅外線對影像感測器的干擾得以降到最低，為本發明之再一目的。
依本發明之複合型濾光元件，因為構成藍玻璃特性的反射干涉及/或紅外光吸收材料層(Reflection and/or absorption IR material)是形成在透明基板的表面，不是混在透明基板之內，故透明基板的厚度可做得很薄(總厚度<0.3mm)，以符合薄型化之要求，此為本發明之又一目的。
依本發明之複合型濾光元件，因為構成藍玻璃特性的反射干涉及/或紅外光吸收材料層(Reflection and/or absorption IR material)是形成在透明基板的表面，不是混在透明基板之內，而避免材料本身對水氣吸收而裂解，以達到高可靠性要求，此為本發明之又一目的。
至於本發明之詳細構造，應用原理，作用與功效，則請參照下列依附圖所作之說明即可得到完全的了解。
100‧‧‧複合型濾光元件
200‧‧‧透明基板
21‧‧‧上表面
22‧‧‧下表面
300‧‧‧反射吸收性材料層
301‧‧‧反射干涉型紅外線截止濾光(IRCF)膜
302‧‧‧紅外光吸收材料層
400‧‧‧抗反射膜(Anti-reflection film)
500‧‧‧第二反射干涉型紅外線截止濾光(IRCF)膜
600‧‧‧複合型紅外截止濾光元件
第1圖為本發明之複合型濾光元件的剖面示意圖。
第2圖係本發明之複合型濾光元件和傳統藍玻璃(BG)之波長-穿透率特性表示圖。
第3圖係本發明之複合型濾光元件和傳統紅外截止濾光元件(IRCF)的波長-穿透率特性表示圖。
第4圖係本發明之複合型濾光元件和傳統紅外截止濾光元件(IRCF)分別在入射角為0度及30度的半穿透率(T50%)的特性表示圖。
第5圖係本發明之複合型濾光元件的第二實施例剖面示意圖。
第6圖係本發明之複合型濾光元件的第三實施例剖面示意圖。
第7圖表示本發明之第二實施例分別在入射角為0度、15度、20度、25度、30度及35度之波長-穿透率特性表示圖。
第8圖表示本發明之複合型紅外截止濾光元件和傳統紅外截止濾光元件(IRCF)在入射角為0度、15度、20度、25度、30度及35度之半穿透位置的容許偏差範圍值。
第9圖表示本發明之複合型紅外截止濾光元件(B-6)和傳統紅外截止濾光元件(IRCF)、藍玻璃A(BG-A)、藍玻璃B(BG-B)之場域測試圖。
本發明之複合型濾光元件，乃如第1圖所示，
該複合型濾光元件100，包括一透明基板200，該透明基板200以玻璃材質為較佳，其具有一上表面21以及一和上表面相對的下表面22；一反射干涉及/或紅外光吸收材料層(Reflection and/or absorption IR material)300，包含有一反射干涉型紅外線截止濾光(IRCF)膜301，以及一紅外光吸收材料層302，其反射干涉型紅外線截止濾光(IRCF)膜301和紅外光吸收材料層302分別形成在透明基板200的上表面21及下表面22。
該反射干涉及/或紅外光吸收材料層(Reflection and/or absorption IR material)300之紅外光吸收材料層302，係含有環己酮(cyclohexanone)、環氧樹脂(epoxy resin)、含金屬顏料(metal-containing pigment)成份之藍色染料，其被覆至透明基板200的表面後，可使透明基板200具備藍玻璃之特性，對於藍色光有較高穿透率，紅外光的穿透率則較低，並吸收紅外光。
第2圖係本發明之複合型濾光元件和傳統藍玻璃(BG)之波長-穿透率特性表示圖。如該圖所示，在人類可見光的波長範圍(400nm~700nm)，本發明之複合型濾光元件和傳統藍玻璃同樣都可達到95%~98%的穿透率。也就是說，本發明之複合型濾光元件具備和傳統藍玻璃相同的特性。
本發明之複合型濾光元件和傳統藍玻璃(BG)
相較，傳統藍玻璃無法以大尺寸生產，而產量會有所限制。本發明之複合型濾光元件，可以用8英吋的玻璃尺寸來大量生產，而且玻璃厚度可達到0.3毫米(mm)以下，0.21毫米(mm)，甚至0.145毫米(mm)，但傳統藍玻璃的玻璃厚度因為材質較脆的緣故，加工能力有所限制則無法製得該厚度，通常都為0.3毫米(mm)以上。而且，經過實驗證明，本發明之透明基板200的厚度可以達到0.145毫米(mm)~0.3毫米(mm)，紅外光吸收材料層302的厚度可為2微米(μm)，反射干涉型紅外線截止濾光(IRCF)膜301的厚度可為2.5微米(μm)。故整個複合型濾光元件之厚度可以很薄，遠較傳統藍玻璃濾光元件之厚度為小。
第3圖係本發明之複合型濾光元件和傳統紅外截止濾光元件(IRCF)的波長-穿透率特性表示圖，第4圖係本發明之複合型濾光元件和傳統紅外截止濾光元件(IRCF)分別在入射角為0度及30度的半穿透率(T50%)的特性表示圖，由該圖所示可知，本發明之複合型濾光元件在入射角為0度及30度的半穿透率(T50%)之容許偏差範圍為5nm，傳統紅外截止濾光元件(IRCF)在入射角為0度及30度的半穿透率(T50%)之容許偏差範圍則為28nm，故本發明之複合型濾光元件具有較高的控制精度。
第5圖係本發明之複合型濾光元件的第二實施例，如圖所示，本發明之複合型濾光元件，實施時亦可在
紅外光吸收材料層302的上表面，被覆一層抗反射膜(Anti-reflection film)400，使入射光的反射減少，提昇穿透率。
或者，可如第6圖所示，在紅外光吸收材料層302的上表面，被覆一第二反射干涉型紅外線截止濾光(IRCF)膜500，提昇對紅外光的截止，而構成一複合型紅外截止濾光元件600。
該複合型紅外截止濾光元件600，其透明基板200A的厚度可控制在0.10mm~0.55mm。
第7圖表示本發明之複合型紅外截止濾光元件分別在入射角為0度、15度、20度、25度、30度及35度之波長-穿透率特性表示圖。第8圖表示本發明之複合型紅外截止濾光元件和傳統紅外截止濾光元件(IRCF)在入射角為0度、15度、20度、25度、30度及35度之半穿透位置的容許偏差範圍，由該圖可知，本發明之複合型紅外截止濾光元件在各種入射角度的容許偏差範圍均具有較低的偏差值，亦即具備較高的控制精度。
第9圖表示本發明之複合型紅外截止濾光元件(B-6)和傳統紅外截止濾光元件(IRCF)、藍玻璃A(BG-A)、藍玻璃B(BG-B)之場域測試圖，由該圖所示可明顯看出，本發明之複合型紅外截止濾光元件(B-6)可避免產生眩光或光暈。
本發明之複合型濾光元件，經過實驗證實具有以下特性：
1.抗反射性(吸收性材料)。
2.減少炫光/鬼影。
3.提高色彩影像。
4.擴大入射角範圍。
5.降低成本。
6.可以大量生產。
7.可靠性高，通過攝氏85度(℃)，濕度85%，1000小時測試。
綜上所述，本發明之複合型濾光元件，確能改善習見藍玻璃濾光片之缺失，其並未見諸公開使用，合於專利法之規定，懇請賜准專利，實為德便。
以上所述者乃是本發明較佳具體的實施例，若依本發明之構想所作之改變，其產生之功能作用，仍未超出說明書與圖示所涵蓋之精神時，均應在本發明之範圍內，合予陳明。
100‧‧‧複合型濾光元件
200‧‧‧透明基板
21‧‧‧上表面
22‧‧‧下表面
300‧‧‧反射干涉及/或紅外光吸收材料層
301‧‧‧反射干涉型紅外線截止濾光(IRCF)膜
302‧‧‧紅外光吸收材料層
Claims (5)
- 一種複合型濾光元件，包括：一透明基板，該透明基板具有一上表面，以及一和上表面相對的下表面；一反射干涉及/或紅外光吸收材料層(Reflection and/or absorption IR material)，係含有環己酮(cyclohexanone)、環氧樹脂(epoxy resin)、含金屬顏料(metal-containing pigment)成份之藍色染料，其形成於該透明基板的表面，以吸收及/或截止紅外光線，並能提昇基板之可見光透光率者。
- 如申請專利範圍第1項所述之複合型濾光元件，其中反射干涉及/或紅外光吸收材料層(Reflection and/or absorption IR material)包括有一反射干涉型紅外線截止濾光(IRCF)膜，以及一紅外光吸收材料層，該反射干涉型紅外線截止濾光(IRCF)膜及紅外光吸收材料層分別形成在透明基板的上表面及/或下表面。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之複合型濾光元件，其中透明基板的厚度為0.1毫米(mm)-0.3毫米(mm)；紅外光吸收材料層的厚度為不超過4微米(μm)；反射干涉型紅外線截止濾光(IRCF)膜的厚度為不超過4微米(μm)。
- 如申請專利範圍第3項所述之複合型濾光元件，其中被覆反射干涉及/或紅外光吸收材料層(Reflection and/or absorption IR material)之透明基板，對波長為400奈米(nm)-700奈米(nm)之可見光透光率為95%-98%，對入射角為0度或30度之半穿透位置(T50%)的偏差範圍不超過10奈米(nm)。
- 如申請專利範圍第4項所述之複合型濾光元件，其中反射干涉及/或紅外光吸收材料層(Reflection and/or absorption IR material)之紅外光吸收材料層的上表面，可再形成一抗反射膜(Anti-reflection film)或一第二反射干涉型紅外線截止濾光(IRCF)膜。
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