[發明專利]濾光器和傳感器系統

有效

• 申請號: 201380036656.2
• 申請日: 2013-07-16
• 公開（公告）號: CN104471449B
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 凱倫·丹尼絲·亨德里克斯;小查理德·A.·布蘭得利;馬呂斯·格里戈尼斯
• 申請（專利權）人: VIAVI科技有限公司
• 主分類號: G02B5/28
• 分類號: G02B5/28
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 鄭小粵

本發明提供了一種濾光器，其具有至少與800nm至1100nm波長范圍部分重疊的通帶。該濾光器包括由氫化硅層和低折射率層交替堆疊而成的濾光疊層。每個氫化硅層在800nm至1100nm波長范圍內的折射率均大于3，在800nm至1100nm波長范圍內的消光系數均小于0.0005。

技術領域

本發明涉及濾光器和包括濾光器的傳感器系統。更具體而言，本發明涉及包括氫化硅層的濾光器和包括該濾光器的傳感器系統。

背景技術

在典型的手勢識別系統中，光源向使用者發射近紅外光。三維(3D)圖像傳感器檢測所發射的被使用者反射的光，以提供使用者的三維圖像。隨后處理系統對三維圖像進行分析，以識別使用者作出的手勢。

采用濾光器，更具體而言即帶通濾波器，來將發射的光傳送至三維圖像傳感器，同時基本阻擋住環境光。換言之，濾光器用于屏蔽環境光。由此，需要有在近紅外波長范圍、即800nm至1100nm范圍內的窄通帶的濾光器。此外，濾光器必須具備在通帶內的高透光度水平和在通帶外的高阻光度水平。

常規情況下，濾光器包括涂覆在基底的相對表面上的濾光疊層和阻光疊層。每個疊層均由交替堆疊的高折射率層和低折射率層形成。高折射率層和低折射率層通常采用不同的氧化物形成，例如TiO2、Nb2O5、Ta2O5、SiO2及它們的混合物。例如，一些常規濾光器包括TiO2/SiO2濾光疊層和Ta2O5/SiO2阻光疊層，其中高折射率層分別由TiO2或Ta2O5組成，而低折射率層則由SiO2組成。

在被設計成用以讓829nm至859nm波長范圍內的光在入射角范圍為0°至30°的條件下透射的第一種常規濾光器中，濾光疊層包括71層，阻光疊層包括140層，總涂層厚度約為24μm。此濾光器在0°入射角下的透射譜100和在30°入射角下的透射譜101在圖1中分別繪出。在被設計成用以讓波長為825nm的光在入射角范圍為0°至20°的條件下透射的第二種常規濾光器中，濾光疊層包括43層，阻光疊層包括82層，總涂層厚度約為14μm。此濾光器在0°入射角下的透射譜200和在20°入射角下的透射譜201在圖2中分別繪出。在被設計成用以讓845nm至865nm波長范圍內的光在入射角范圍為0°至24°的條件下透射的第三種常規濾光器中，濾光疊層包括77層，阻光疊層包括148層，總涂層厚度約為26μm。此濾光器在0°入射角下的透射譜300和在24°入射角下的透射譜301在圖3中分別繪出。

參考圖1-3，第一、第二和第三種常規濾光器通常具有通帶內的高透光度水平和通帶外的高阻光度水平。然而，通帶的中心波長會隨著入射角的變化而發生較大的偏移。由此，通帶必須相對較寬，以便在所需的入射角范圍內接納光線，使被透射的環境光的量增加，并使采用這些常規濾光器的系統的信噪比降低。此外，濾光疊層和阻光疊層內大量的層數會增加生產這些常規濾光器的成本和涂覆時間。較大的總涂層厚度也會使這些常規濾光器難以通過例如光刻等技術進行圖案化。

為提高濾光器在手勢識別系統中的性能，理想的措施是減少層數、減小總涂層厚度以及中心波長隨入射角變化的偏移。一種方式是，對于高折射率層，采用在800nm至1100nm波長范圍上折射率高于常規氧化物的材料。除具備較高的折射率之外，該材料還必須在800nm至1100nm的波長范圍上具備低的消光系數，以在通帶內提供高透光度水平。