[发明专利]用于成像的二向色截止滤光器

说明书

对相关申请的交叉引用

该申请要求其全部公开在此通过引用而被并入的、在2008年2月8日提交的、题目为“用于广角成像的二向色截止滤光器(Dichroic Cut Filter for Wide-Angle Imaging)”的美国临时申请No.61/027,338(SKGF参考号No.2525.0820000)的利益。该申请还要求其全部公开在此通过引用而被并入的、在2008年2月8日提交的、题目为“减轻具有二向色滤光器的透镜中的耀斑(Reducing Flare in a Lens Having a Dichroic Filter)”的美国临时申请No.61/027,334(SKGF参考号No.2525.1230000)的利益。

技术领域

本发明的实施例主要涉及影像领域。更加具体地，本发明的实施例涉及在图像装置中阻断非期望波长的光到达图像传感器和最小化回射。本发明的实施例还涉及减小包含二向色截止滤光器的光学系统中的耀斑。

背景技术

在图像装置的光学系统中使用了二向色截止滤光器以选择性地通过具有规定范围的波长的光而反射其它波长。在图像应用中，通常使用的二向色截止滤光器是紫外/红外(UV/IR)截止滤光器。UV/IR截止滤光器被用于阻断UV和IR波长的光并且透射可见光。传统的UV/IR截止滤光器是具有变化的折射率的薄膜被堆叠在透明表面上以实现特定的波长频率响应。

UV/IR截止滤光器的通带可以根据撞击在其上的光的入射角而改变。因为滤光器的透射曲线的通带特性随着变化的入射角而改变，所以当在最佳角度范围外接收光时，UV/IR截止滤光器可能泄漏并且向检测器透射不需要的光。然后图像的颜色逼真度成为更大的问题。

数字照相机传感器，例如CMOS和CCD传感器，对于从大致380nm到至少1000nm的波长是灵敏的。人眼，在另一方面，可以仅仅处理位于大约400-700nm范围中的颜色。这样，为了处理仅仅具有人眼可见的颜色的图像，应该从图像中过滤短的(例如，＜380nm)和长的(例如，＞700nm)波长的光。过滤这些非期望波长的光的一种技术是采用UV截止滤光器来过滤较短波长的光和采用IR截止滤光器来过滤较长波长的光。这些截止滤光器衰减较短和较长的波长的光而透射人眼可见的波长的光。

存在两种截止滤光器：吸收截止滤光器和反射截止滤光器。吸收截止滤光器是利用置于光学玻璃上的特殊染料制成的，而反射截止滤光器由置于光学表面上的几层亚波长材料构成。反射截止滤光器还可以被称作二向色截止滤光器。图1示意UV/IR截止滤光器的透射曲线，这里该滤光器透射在通带120内的光并且衰减在截止带110和130外侧的光。吸收和反射截止滤光器透射在通带120内的大多数光(例如，＞90％透光率)并且阻断在截止带110和130内的大多数的波长的光(例如，＜10％的透光率)，这里截止带110和130的跨度可以从例如20到50nm。

所期望的是，以锐利的截止带设计UV/IR截止滤光器从而滤光器不仅透射在通带120内的波长的光而且还在图像传感器上减轻“耀斑”的效果。将关于在图2中示意的图像装置200讨论耀斑。图2示意包含UV/IR截止滤光器205的带有光学系统202的图像装置200。数字单透镜反射式照相机是带有位于图像传感器201和光学系统202之间的UV/IR截止滤光器205的图像装置的一个实例。耀斑涉及在从光学系统202中的两个或者更多个表面反射离开之后到达图像传感器201的光207。例如，如在图2中所示意地，图像光203可以通过孔206进入光学系统202，穿过光学系统202，并且作为反射光207从UV/IR截止滤光器205的表面反射离开。在到达图像传感器201之前，反射光207被透镜表面204反射回去通过UV/IR截止滤光器205。反射光207然后引起重像在图像传感器201上出现。反射光207可以被光学系统202中的多个表面反射离开。例如，反射光207可以从光学系统202的组件中的壁、光学系统202中的尘粒、光学系统202中的光学表面上的瑕疵或者光学系统202中的空气/玻璃界面反射离开。由反射光207引起的每一个重像可以具有小于来自原像的光(例如，主光射线)的亮度数量级。然而，在于视场中利用明亮源(例如，背景中的太阳)的图像应用中，由于耀斑而使得亮度数量级高得多。