TWI360671B - Infrared filter and lens module using the same - Google Patents

Description

Ι36Ό671 丨100年日修正销 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 [0001] 本發明涉及一種濾光片，特別涉及一種紅外截止濾光片 以及悚用該紅外截止濾光片之鏡頭模組β 【先前技術】 [0002] 一般而言，數位相機、攝像機等取像裝置均包括用於攝 取光線之鏡頭模組，鏡頭模組之光學性此影響著成像畫 面之品質。鏡頭模組通常包括透鏡或者透鏡組以及影像 感測元件。透鏡或者透鏡組用於接收外界物體等發出之 光線，並將光線匯聚到影像感測元件上。影像感測元件 可以為CCD或者CMOS等半導體元件，用於將光訊號轉換成 電訊號，以供後續之電路處理。 [〇〇〇3] 由於光電效應，CCD或者CMOS等半導體元件不僅可以感應 可見光，也可以感應位於紅外波段（波長大於760nm)之 光線，使感應光之波段得到延伸，而原先相片黑色之部 分因此會偏紅，產生色偏現象。故而，現有之鏡頭模組 通常會在CCD或者CMOS之入射光路上設置一片紅外截止濾 光片’該紅外截止濾光片可以濾除紅外波段之光線，而 讓可見光透過，從而產生正常色彩之影像。 [0004]惟，先前之紅外截止濾光片一般由多層高低折射率材料 之薄膜堆疊而成，紅外光透過該多層膜時會發生光學干 涉相消。當光線以不同角度入射到該多層膜時，由於光 程差不一樣，使得截止光譜向短波方向偏移，從而造成 部分可見光被過濾，從而透過鏡頭模組所成之晝面，其 在中心與邊緣區域之色彩表現出較大之差異。 096144512 表單编號A0101 第3頁/共14頁 1003449329-0 1360671 100年12月05日核正替換頁 【發明内容】 [0005] 有鑒於此，有必要提供一種可有效抑制短波偏移之紅外 截止濾光片。 [0006] 還有必要提供一種使成像畫面具有較小色彩表現差異之 鏡頭模組。 [0007] —種紅外截止濾光片，包括基體層，第一膜堆，第二膜 堆及第三膜堆，第一膜堆，第二膜堆和第三膜堆依次形 成於基體層之上。第一膜堆，第二膜堆和第三膜堆分別 由高折射率材料和低折射率材料交替形成。第一膜堆， 第二膜堆和第三膜堆具有不同之光學厚度。 [0008] 一種鏡頭模組，從物方一側到像方一側依次包括透鏡組 : ，紅外截止濾光片和影像感測器件。紅外截止濾光片， 包括基體層，第一膜堆，第二膜堆及第三膜堆，第一膜 堆，第二膜堆和第三膜堆依次形成於基體層之上。第一 膜堆，第二膜堆和第三膜堆分別由高折射率材料和低折 射率材料交替形成。第一膜堆，第二膜堆和第三膜堆具 有不同之光學厚度。 [0009] 相對於先前之紅外戴止濾光片，藉由三種不同光學厚度 薄膜堆疊成之膜堆結構可有效抑制短波偏移，使可見光 有效透過紅外截止渡光片。 [0010] 相對於一般之鏡頭模組，藉由三種不同光學厚度薄膜堆 疊成之膜堆結構可有效抑制短波偏移，使不同角度入射 之光線透過鏡頭模組後，其成像晝面具有較小之色彩表 現差異。 096144512 表單编號A0101 第4頁/共14頁 1003449329-0 1360671 100年.12月的日修正替换頁 【實施方式】 [0011] 如圖1所示，鏡頭模組20可以用於數位相機，攝影機等成 像裝置中。鏡頭模組20從物方一側到像方一側依次包括 透鏡組200、紅外截止濾光片300和影像感測器件400。 透鏡組200可以包括單一透鏡元件，也邛以包括若干透鏡 元件，例如，透鏡元件202、204及206。透鏡組2〇〇用於 接收外界入射之光線，並可修正各種像差、色差等。各 透鏡元件202 ' 204 ' 206之間之位置也町加以調節，以 改變鏡頭之光學變焦參數。紅外截止滤光片300用於過濾 透過透鏡組200後之光線中位於紅外波段之光線，而使其 他波段之光線透過，以消除紅外光對影像感測器件400之 干擾。影像感測器件400可以為CCD或者CMOS等半導體元 件’用於接收從紅外截止濾光片入射過來之光線，並將 光訊號轉換成電訊號，以供後續之電路處理。 [0012] 如圖2所示’紅外截止濾光片300包括基底層310、第一膜 堆320、第二膜堆340及第三膜堆360 »基底層310為透明 材料，例如K9玻璃等。第一膜堆32〇、第二膜堆340及第 三膜堆360依次形成於基底層31〇之上。第一膜堆320、 第二膜堆340及第三膜堆360均由高折射率係數之材料和 低折射率係數之材料交替形成，其中，高折射率係數之 材料可以為15.¾ ’ ’ 7^@等，低折射率係數 之材料可以為沒.^等。第一膜堆320包括交替排列之高 折射率膜層322和低折射率膜層324 ;第二膜堆340包括 交替排列之高折射率膜層342和低折射率膜層344 ;第三 膜堆360包括交替排列之高折射率臈層362和低折射率膜 096144512 表單編號 A0101 第 5 頁/共 14 頁 1003449329-0 1360671 層364

[0013] 在本實施方式中，以設計波長A〇 = 760nm設計優化各個膜 堆之光學厚度和膜之層數。單一層高折射率係數之材料 和低折射率係數之材料形成一個複合層，如複合層323、 343、363。第一膜堆320包括[^個複合層323(1. 2H 0. 6L) ’ N/6-8。第二膜堆340包括\個複合層 343(1. 1H 1. 1L)，N2 = 6〜8。第三膜堆360包括\個複合 層363(1. 3H 1. 3L)，Nq = 7〜9。其中，Η表示厚度為λ / 6 0 4之高折射率薄膜，L表示厚度為λ/8低折射率薄膜， 1. 2Η代表1. 2倍之厚度之λ Q/4高折射率薄膜。 [0014] 請參閱圖3，紅外截止濾光片300之透射光譜示意圖，其 橫軸表示波長，縱軸表示透過率，即透過濾光片之光線 能量與入射光線能量之比值。由圖可知，70Onm以外之向 長波方向變化之光線透過該濾光片300時，透過率接近〇% ，即該濾光片3 0 0基本吸收掉位於紅外波段之光線。而 700nm以内之向短波方向變化之光線透過該濾光片3〇〇時 ，其透過率在一較小之波長範圍内迅速變化為1〇〇%，即 s亥渡光片300基本可完全透過可見部分之光線。 [0015] 請一併參閱圖4和表1，圖4為紅外截止濾光片300對於不 同角度入射之光線產生之短波偏移與一般之紅外截止濾 光’片之對比示意圖’其中橫軸表示光線入射角度.，縱轴 表示波長。表1表示圖4所示之不同入射角度所對應之波 長。 [0016] 表1本實施方式和先前之紅外戴止濾光片短波偏移對比 096144512 表單编號A0101 第6頁/共14頁 1003449329-0 [0017]1360671 100年.12月0立日 入射角 一般之紅外戴止據 光片 本發明之紅外戴止 濾光片300 0度 650nm 650nm 10度 647nm 648nm 20度 637.5nm 642.5nm 30度 623nm 634nm 以光線透過率為50%時作為參照，當入射I度為〇度時，~~ 本實施方式之紅外截止遽光片300與一趣之紅外截止遽光 片對應之波長均為650nm °當入射角度為1〇度時一般之 紅外截止濾光片對應之波長為647nra，本實施方气之红外 截止滤光片300對應之波長為648nra ’印短波偏移較小。 當入射角度為20度時’一般之紅外截止濾光片對應之波 長為637. 5nm ’本實施方式之紅外截止據光片·對應之 波長為642. 5mn，可見在入射角為20度時，紅外截止遽 光片300相對-般之紅外截止遽光波偏移效果較 為明顯。進一步，當入射角度為30度時，一般之紅外截 止濾光片對應之波長為623nm，本實施方式之紅外截止慮 光片300對應之波長為634nm。在此入射角度下，紅外截 止渡光片3DG比-般之紅外截止遽光片更加抑制短波偏移 ，從而不會導致所需要之可見光部分光線被截止掉。 [0018] 此外，本實施方式之紅外截止濾光片300對不同角度入射 之光線，例如從10度變換到30度，在透過率為5〇%時所對 應之波長變化量為648nm-634nm=14nm。而一般之紅外 截止遽光片則對應之波長變化量為647mn-623nm = 24nm ’所以透過鏡頭模組2〇成像後之畫面在不同區域所表現 096144512 表單编號A0101 第7頁/共14頁 1003449329-0 1360671 100年.12月拈日核正替换頁 出來之色彩差異較小，提升了成像之品質。 【圖式簡單說明】 [0019] 圖1所示為包括若干光學元件之鏡頭模組之示意圖，其中 鏡頭模組包括紅外截止濾光片。 [0020] 圖2所示為圖1中紅外截止濾光片之膜層結構示意圖。 [0021] 圖3所示為圖1中紅外截止濾光片之透射光譜示意圖。 [0022] 圖4所示為本發明紅外截止濾光片與現有紅外截止濾光片 對不同入射角度光線之波長偏移對比示意圖。 【主要元件符號說明】 [0023] 鏡頭模組：20 [0024] 第二膜堆：340 [0025] 透鏡組：200 [0026] 第三膜堆：360 [0027] 紅外截止濾光片：300 [0028] 複合層：323、343、363 [0029] 影像感測器件：400 [0030] 高折射率材料：322、342、362 [0031] 基體層：310 [0032] 低折射率材料：324、344、364 [0033] 第一膜堆：320 096144512 表單编號A0101 第8頁/共14頁 1003449329-0

Claims (1)

1. ^ου67ΐ 七 申請專利_: .用於過遽位於紅外 ，體層，其改良在於:該紅外截止二 堆，第二膜堆及第三膜堆，該第-膜堆，第二膜丄！ 祺堆依次形成於該基體層上， 、— 忑第一膜堆，第二 二膜堆分別由高折射率# _ ^ 、 开〜、 』 材制層和储射铸_層交替 厚=該第;第二膜堆及第三膜堆具有不同之光學 又’其中該騎包括\個由一層高折射率材料膜層 和-層低折射率材料膜層堆疊形成之複合層，m 該第—膜堆之高折射率材料膜層之厚度為四分^一設計波 長之1.2倍’該第—骐堆之低折射率材料骐層之厚度又二 分之_設計波長之〇6倍；該第二膜堆包括~個由—層高 折射率材料膜層和-層低折射率材料膜層堆疊形成之H 層’ N2=6〜8 ’該第二膜堆之高折射率材料膜層之厚度為 四分之-設計波長之丨·丨倍，該第二_之⑽射^料 膜層之厚度為八分之一設計波長之hl倍；該第三膜堆包 括\個由-層高折射率材料膜層和一層低折射率材料膜層 堆疊形成之複合層，Ng =卜9，該第三膜堆之高折射率材 料膜層之厚度為四分之一設計波長之1.3倍，該第三膜堆 之低折射率材料膜層之厚度為八分之一設計波長之1. 3倍 〇 .如申請專利範圍第1項所述之紅外截止滤光片，其中該截 止波長為76〇nme .如申請專利範圍第1項所述之紅外截止遽光片，其中該高 折射率材料為吨或者賊£?s或者τ^Α中之—種，該 096144512 表單编號A0101 第9頁/共14頁 1003449329-0 1360671 ____ 100年12月05日核正替換頁

   4 . 一種鏡頭模組，從物方一側到像方一側依次包括透鏡組， 紅外截止濾光片和影像感測器件，該紅外截止濾光片用於 過濾從透鏡組入射之光線中位於紅外波段之光線，其改良 在於：該紅外截止濾光片包括基體層，第一膜堆，第二膜 堆及第三膜堆，該第一膜堆，第二膜堆和第三膜堆依次形 成於該基體層上，該第一膜堆，第二膜堆及第三膜堆分別 由高折射率材料膜層和低折射率材料膜層交替形成，該第 一膜堆，第二膜堆及第三膜堆具有不同之光學厚度；其中 該第一膜堆包括'個由一層高折射率材料膜層和一層低折 射率材料膜層堆疊形成之複.合層，1^ = 6〜8，該第一膜堆 之高折射率材料膜層之厚度為四分之一設計波長之1.2倍 ，該第一膜堆之低折射率材料膜層之厚度為八分之一設計 波長之0. 6倍；該第二膜堆包括^個由一層高折射率材料 膜層和一層低折射率材料膜層堆疊形成之複合層， N2 = 6〜8，該第二膜堆之高折射率材料膜層之厚度為四分 之一設計波長之1. 1倍，該第二膜堆之低折射率材料膜層 之厚度為八分之一設計波長之1. 1倍；該第三膜堆包括\ 個由一層高折射率材料膜層和一層低折射率材料膜層堆疊 形成之複合層，N3 = 7~9，該第三膜堆之高折射率材料膜 層之厚度為四分之一設計波長之1. 3倍，該第三膜堆之低 折射率材料膜層之厚度為八分之一設計波長之1.3倍。 5 .如申請專利範圍第4項所述之鏡頭模組，其中該載止波長 為760nm。 6 .如申請專利範圍第4項所述之鏡頭模組，其中該高折射率 096144512 表單编號A0101 第10頁/共14頁 1003449329-0 136.0671 .. 100年.12月05日核正替¥頁 材料為或者g或者0中之一種，該低折射 率材料為汶·〇ΐ。 / 096144512 表單編號Α0101 第11頁/共14頁 1003449329-0