專利名稱：一種成像光譜濾光片及其制備技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于濾光片，尤其涉及成像光譜濾光片及其制備技術(shù)。
背景技術(shù)：
成像光譜系統(tǒng)硬件的核心器件包括照相鏡頭、成像光譜濾光片、成像探測器CMOS/(XD。成像鏡頭及成像探測器已經(jīng)實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，有多種型號的產(chǎn)品可以選用，所以設(shè)計與制備成像光譜濾光片就成為硬件系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。成像光譜濾光片通?？赡馨瑪?shù)萬至數(shù)十萬個像素元，并且尺寸范圍在幾個微米至20微米左右，所以無法想象使用機械組裝的方式進行制備，而是采用半導(dǎo)體中的刻蝕技術(shù)與物理氣相沉積技術(shù)相結(jié)合的方法，在同一個基片上制備各個透射波段的像素群。為了制備能夠耐受各種惡劣環(huán)境的影響，同時保證光譜特性穩(wěn)定的干涉薄膜系，通常使用荷能鍍膜工藝，使得膜層的微觀結(jié)構(gòu)非常致密。這種結(jié)構(gòu)會在膜層的斷面產(chǎn)生張應(yīng)力，導(dǎo)致成像光譜濾光片的形變。此形變的尺度與基片的厚度有關(guān)，基片愈厚，形變愈小，但是基片愈厚，圖像會產(chǎn)生更大的象散，影響圖像的質(zhì)量。但如果使用的基片很薄(例如厚度為0. 3-0. 5mm)，形變增加，需要克服應(yīng)力效應(yīng)。采用普通制備掩模和鍍膜工藝存在的問題
I陷阱效應(yīng)大
在基片上制備掩模時，基片的裸露部分就構(gòu)成陷阱，掩膜的厚度成為陷阱的深度。為了提高濕法刻蝕的速度，通常掩模的厚度應(yīng)是膜層厚度的2倍以上?？梢娔拥暮穸戎涤螅葳寰陀?；而陷阱愈深，進行物理氣相沉積時產(chǎn)生的邊緣陰影效應(yīng)就愈明顯，像素元的有效面積就愈小。像素元的邊長與厚度的比值，是表明陷阱效應(yīng)的特征量。較厚的像素元，其邊長不能太??；反之，高分辨率的成像光譜濾光片，其像素元的厚度應(yīng)該足夠小。因此，為克服陷阱效應(yīng)，在進行設(shè)計時應(yīng)盡量降低膜系層的總厚度。2膜層的應(yīng)力效應(yīng)大
現(xiàn)有技術(shù)中，每個波長像素元的構(gòu)成方式包括以下方式
I)由相應(yīng)波段的金屬誘導(dǎo)膜系構(gòu)成方式。缺點是光譜性能較差，通帶透過率偏低，過渡特性不夠陡峭，容易產(chǎn)生信號串?dāng)_。同時膜層強度欠佳，在濕熱環(huán)境中耐久性得不到保證。2)由全介質(zhì)帶通膜系加截止膜系的構(gòu)成方式
缺點是膜系結(jié)構(gòu)復(fù)雜，總厚度偏厚，導(dǎo)致不能勝任較高分辨率的要求。3)由相應(yīng)波段的彩色感光膠固化構(gòu)成方式。此方案只能產(chǎn)生寬帶通的光譜特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述缺點，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊的成像光譜濾光片，并能實現(xiàn)一次性曝光同時輸出對應(yīng)于不同波長的多光譜影像。、
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種成像光譜濾光片，它包括基片、像素層，其要點在于在基片的正、反兩表面都覆蓋有像素層。將像素層分解到基片的兩個表面，減少像素元中膜系的層數(shù)，降低膜系的總厚度，同時確保優(yōu)異的光譜成像特性，結(jié)構(gòu)緊湊，有效地克服了陷阱效應(yīng)。正、反兩表面的像素層均為干涉薄膜系或一面為干涉薄膜系、另一面為彩色感光膠的組合?；瑸楣鈱W(xué)玻璃或其他在工作波段透明的光學(xué)材料制成。所述的干涉薄膜系是指 由Nb205 (也可用Ta2O5代替)和SiO2膜層重復(fù)相間鍍膜構(gòu)成，即Nb2O5和SiO2膜層相間，多次重復(fù)，但每層膜的厚度各異，利用多層膜相互之間的干涉原理，實現(xiàn)需要的光譜特性，干涉薄膜系的薄膜數(shù)目為20-80層。像素層具有二維周期結(jié)構(gòu)，相鄰的n個波段像素為一個周期，n為大于或等于2的自然數(shù)，所述的二維周期結(jié)構(gòu)是指在濾光片表面沿X或Y軸方向成像光譜濾光片按一定排列方式呈周期性排列，每個周期中包含n個不同的中心透過波長，所述每個周期波段像素只允許相應(yīng)的一組波段的光通過，這組n個波段像素的幾何形狀和尺寸都是一樣的，周期性排列的波段像素形成重復(fù)單元，該重復(fù)單元分別沿濾光片表面的X軸方向、Y軸方向重復(fù)排列，直至覆蓋探測器的所有工作像素，所述周期性排列的行列數(shù)可以是幾百或幾千或更多。二維周期結(jié)構(gòu)的排列方式是指沿Y軸方向即濾光片表面的寬度方向進行順序排列，排好一列后再按順序排第二列，一直到最后，最后一列不能占滿時用空白格填滿，形成重復(fù)單元，該重復(fù)單元分別沿表面的X軸方向、Y軸方向重復(fù)排列，直至覆蓋探測器的所有工作像素。具體可以所述的二維周期結(jié)構(gòu)是指沿Y軸方向即濾光片表面的寬度方向進行順
序排列，先排第一列1、2，再排第二列3、4，一直到最后,排成兩行,第一行為1、3、5......,第
二行為2、4、6......,當(dāng)n為偶數(shù)時,兩行剛好排齊,成為重復(fù)單元，當(dāng)n為奇數(shù)時,第二行的最
后一方格為空白，形成重復(fù)單元，該重復(fù)單元分別沿表面的X軸方向、Y軸方向重復(fù)排列，直至覆蓋探測器的所有工作像素。也可以一列有三行、四行……。上述成像光譜濾光片像素層的每個波長像素元的構(gòu)成方式在于使用短波通膜系(SP)與長波通膜系(LP)合成對應(yīng)波段Ui)的帶通膜系，或者使用邊帶截止膜系來構(gòu)成濾光片的像素元。像素層是由相應(yīng)波段ni的彩色感光膠與干涉薄膜系組合構(gòu)成濾光片的像素元，對于特定的待測的周期光譜組合，通過改變感光膠的組分，調(diào)節(jié)長波通特性的邊界波長位置，再與適配的短波通膜系組合，得到需要的帶通特性，并且可有效減少像素結(jié)構(gòu)的厚度。上述成像光譜濾光片的制備技術(shù)是用刻蝕技術(shù)和物理氣相沉積技術(shù)方法，在同一個基片的正、反兩個表面相應(yīng)位置處，同時進行濕法刻蝕，制備同一透射波段像素群的掩模，使用鍍膜設(shè)備，在基片的正、反兩個表面同時鍍膜。所述的刻蝕和物理氣相沉積技術(shù)工藝流程如下I):制備基片；2):用刻蝕法制備正、反兩個表面第i個波段像素群的掩膜；3):用物理氣相沉積法制備正、反兩個表面第i個波段的干涉薄膜系；4):用刻蝕法剝離掩模；5):檢測是否為最后一個波段；檢測如不是最后一個波段，重復(fù)流程2)-5)，直到檢測到最后一個波段，所有像素群掩膜及物理氣相沉積過程的工藝流程結(jié)束。所述基片厚度為0. 3-0. 5毫米。
所述流程的刻蝕工藝可選用濕法刻蝕或干法刻蝕，本工藝流程中采用濕法刻蝕工藝。采用半導(dǎo)體中的刻蝕技術(shù)與物理氣相沉積技術(shù)相結(jié)合的方法，在同一個基片的兩個表面，同時進行濕法刻蝕，以便實現(xiàn)將膜層分解到基片的兩個表面，分別制備對應(yīng)于各個透射波段的像素群的掩摸。在基片的兩個表面同時進行濕法刻蝕，在兩個表面的相應(yīng)位置處，制成某一波段像素群的掩膜后，使用特殊的鍍膜設(shè)備離子束濺射雙面鍍膜機設(shè)計方案或磁控濺射雙面鍍膜機設(shè)計方案的技術(shù)來制備該波段像素群的膜系。其中，所述離子束濺射雙面鍍膜機設(shè)計方案和磁控濺射雙面鍍膜機設(shè)計方案是在基片的兩個表面，對已制成的同一像素群的掩膜同時鍍膜，將膜層分解到基片的兩個表面， 減少像素元中膜系的層數(shù)，降低膜系的總厚度，使應(yīng)力達到平衡，同時確保優(yōu)異的光譜成像特性。其中，所述離子束濺射雙面鍍膜機設(shè)計方案和磁控濺射雙面鍍膜機設(shè)計方案使得選用更薄的基片(例如0. 3毫米)成為可能，所述選用0. 3毫米的基片能有效降低成像系統(tǒng)的象散，確保優(yōu)異的光譜成像特性。新型成像光譜濾光片制備技術(shù)的離子束濺射雙面鍍膜機設(shè)計方案是通過一組旋轉(zhuǎn)機構(gòu)帶動基片載盤I進行快速旋轉(zhuǎn)，通過另外兩組旋轉(zhuǎn)機構(gòu)分別帶動兩面Nb2O5和SiO2靶材在需要時進行慢速旋轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)更換靶材。在真空室里用離子束濺射物理氣相沉淀法在同一基片的兩個表面對制備的各個透射波段的像素群分別鍍膜，離子束濺射雙面鍍膜機設(shè)計方案在該像素群達到光譜特性要求的同時，使應(yīng)力達到平衡。其中，磁控濺射雙面鍍膜機設(shè)計方案是通過一組旋轉(zhuǎn)機構(gòu)帶動基片載盤進行快速旋轉(zhuǎn)。在真空室里用磁控濺射物理氣相沉淀法，在同一基片的兩個表面，對制備的各個透射波段的像素群分別同時鍍膜，所述磁控濺射雙面鍍膜機設(shè)計方案在該像素群達到光譜特性要求的同時，使應(yīng)力達到平衡。本發(fā)明的優(yōu)點在于使用全介質(zhì)膜系確保光譜性能優(yōu)異，膜層牢固，可經(jīng)受任何惡劣環(huán)境的考驗；使用外置濾光片簡化了成像濾光片本身的膜系結(jié)構(gòu)，使其仍勝任較高分辨率的要求；在基片的兩個表面同時鍍膜使其應(yīng)力基本平衡，基片不會變形，保證了膜層的精度，同時減少了工藝周期的時間，提高了生產(chǎn)效率，離子束濺射雙面鍍膜機設(shè)計方案和磁控濺射雙面鍍膜機設(shè)計方案有別于傳統(tǒng)的鍍膜方法的先進性和獨特性。


圖I為本發(fā)明的的結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為本發(fā)明的光譜濾光片表面薄膜二維周期n為4時的結(jié)構(gòu)示意圖 圖3為圖2中的光譜濾光片與成像探測器CM0S/CCD結(jié)合的使用狀態(tài)的橫截面結(jié)構(gòu)示
意圖
圖4為制作本發(fā)明光譜濾光片刻蝕技術(shù)和物理氣相沉積技術(shù)的工藝流程圖 圖5為制作本發(fā)明光譜濾光片離子束濺射雙面鍍膜機設(shè)計方案俯視截面圖 圖6為制作本發(fā)明光譜濾光片磁控濺射雙面鍍膜機設(shè)計方案側(cè)視截面圖 其中1、基片2、像素層3、基片載盤4、5102靶材41、中心轉(zhuǎn)軸5、Nb205/Ta205靶材
6、膜層厚度分布修正板 7、濺射離子源8、Nb孿生濺射靶 9、Si孿生濺射
靶10、真空機組 11、真空室12、氧化室 22、成像探測器CMOS/CXD。
具體實施例方式為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實施方式并配合附圖1、2、3、4、5、6詳細(xì)說明。如圖I所示，本發(fā)明的成像光譜濾光片包括基片I、像素層2，在基片I的正、反兩表面都覆蓋有像素層2。像素層2的兩面均為干涉薄膜系或一面為干涉薄膜系、另一面為彩色感光膠的組合，干涉薄膜系是指由Nb2O5(也可用Ta2O5代替)和SiO2膜層重復(fù)相間鍍膜構(gòu)成，即Nb2O5和SiO2膜層相間，多次重復(fù)，但每層膜的厚度各異?；琁為光學(xué)玻璃或其他在工作波段透明的光學(xué)材料制成，厚度為0. 3-0. 5毫米。如圖2所示，成像光譜濾光片的像素層2 (包括干涉薄膜系和彩色感光膠)具有二維周期結(jié)構(gòu)，相鄰的n個波段像素為一個周期，n為大于或等于2的自然數(shù)，所述的二維周期結(jié)構(gòu)是指在濾光片表面沿X或Y軸方向，成像光譜濾光片按一定排列方式呈周期性排列，每個周期中包含n個不同的中心透過波長，所述n個不同的中心透過波長按一定排列方式排列成一組一定個數(shù)的波段像素，所述每個周期波段像素只允許相應(yīng)的一組波段的光通過，這組n個波段像素的幾何形狀和尺寸都是一樣的，并且，這組波段像素的排列，幾何形狀和尺寸，對于不同的周期波段像素來說也都是一樣的，周期性排列的波段像素形成重復(fù)單元，該重復(fù)單元分別沿濾光片表面的X軸方向、Y軸方向重復(fù)排列，直至覆蓋探測器的所有工作像素，所述周期性排列的行列數(shù)可以是幾百或幾千或更多。二維周期結(jié)構(gòu)的排列方式是指沿Y軸方向即濾光片表面的寬度方向進行順序排列,排好一列后再按順序排第二列，一直到最后，最后一列不能占滿時用空白格填滿，形成重復(fù)單元，該重復(fù)單元分別沿濾光片表面的X軸方向、Y軸方向重復(fù)排列，直至覆蓋探測器的所有工作像素，可能包含數(shù)萬，數(shù)十萬乃至更多的像素元。由于成像光譜濾光片需要放置在成像探測器之前，并且距離要盡可能?。豢紤]到在成像方插入平板會產(chǎn)生象散，所以應(yīng)該盡量降低基片的厚度。舉例說明當(dāng)每列兩行時，所述的二維周期結(jié)構(gòu)是指沿Y軸方向即表面薄膜的寬度方向進行順序排列，先排第一列1、2，再排第二列3、4，一直到最后,排成兩行,第一行為I、
3、5......,第二行為2、4、6......，當(dāng)n為偶數(shù)時,兩行剛好排齊,成為重復(fù)單元,當(dāng)n為奇數(shù)時，
第二行的最后一個方格為空白，形成重復(fù)單元，該重復(fù)單元分別沿表面薄膜的X軸方向、Y軸方向重復(fù)排列，直至覆蓋探測器的所有工作像素。圖2中n為4，每列兩行，先排第一列1、2，再排第二列3、4，形成重復(fù)單元，該重復(fù)單元分別沿表面薄膜的X軸方向、Y軸方向重復(fù)排列，直至覆蓋探測器的所有工作像素。也可以一列有三行、四行......。如圖3所示，為圖2中的成像光譜濾光片和成像探測器CM0S/CXD22結(jié)合的使用狀態(tài)。當(dāng)n=4時，排列如圖，干涉薄膜系每周期像素數(shù)為4，分別對應(yīng)4個不同中心透過波長入i、X 2、X 3、X 4。當(dāng)包含波長\ \ 2、\\ ~的混合光束照射在基片上表面像素層2時，該表面的干涉薄膜系對光波長進行初步選擇性透過，初步過濾后的光經(jīng)過基片1，到達基片下表面像素層2，下表面的干涉薄膜系對過濾后的光再次進行選擇性透過，最后在Ii1處只允 許波長為、!的波段光透過，在n2處只允許波長為\ 2的波段光透過，在n3處只允許波長為入3的波段光透過……，照射在成像探測器CM0S/C⑶22上，從而實現(xiàn)對不同中心透過波長的波段光的選擇性透過并成像。其中，不同中心透過波長的波段光的選擇性透過是通過基片上表面的干涉薄膜系和下表面的干涉薄膜系共同 逐層對光波長的過濾而實現(xiàn)的。上述成像光譜濾光片像素層的每個波長像素元的構(gòu)成方式在于使用短波通膜系(SP)與長波通膜系(LP)合成對應(yīng)波段Ui)的帶通膜系，或者使用邊帶截止膜系來構(gòu)成濾光片的像素元。由相應(yīng)波段(Iii)的彩色感光膠與干涉薄膜系組合構(gòu)成濾光片的像素元，對于一定的周期光譜組合，通過改變感光膠的組分，調(diào)節(jié)長波通特性的邊界波長位置，再與適當(dāng)?shù)亩滩ㄍは到M合，得到需要的帶通特性，并且可有效減少像素結(jié)構(gòu)的厚度。成像光譜濾光片通?？赡馨瑪?shù)萬至數(shù)十萬個像素元，并且尺寸范圍在幾個微米至20微米左右，所以無法想象使用機械組裝的方式進行制備，而是采用半導(dǎo)體中的刻蝕技術(shù)與物理氣相沉積技術(shù)相結(jié)合的方法，在同一個基片上制備各個透射波段的像素群。為了能夠使用很薄的基片(例如0.3-0. 5mm)，需要克服應(yīng)力效應(yīng)。本發(fā)明采用半導(dǎo)體中的刻蝕技術(shù)與物理氣相沉積技術(shù)相結(jié)合的方法，在基片的兩個表面同時進行濕法刻蝕，在兩個表面的相應(yīng)位置處，制成同一像素群的掩膜，然后使用特殊的鍍膜設(shè)備，在基片的兩個表面對制備的同一像素群的掩膜同時鍍膜，使應(yīng)力達到平衡。這樣在同一個基片上制備各個透射波段的像素群。將膜層分解到基片的兩個表面，減少像素元中膜系的層數(shù)，降低膜系的總厚度，本項發(fā)明技術(shù)使得選用更薄的基片(例如0. 3毫米)成為可能，有效降低成像系統(tǒng)的象散。請一并參閱圖4、圖5和圖6。本發(fā)明的成像光譜濾光片兩種制備設(shè)計方案。成像光譜濾光片的制備技術(shù)工藝流程如圖4所示
I :制備基片；2 :用刻蝕法制備第i個波段像素群的掩膜；3 :用物理氣相沉積法制備第i個波段的干涉薄膜系；4 :用刻蝕法剝離掩模；5 :檢測是否為最后一個波段；檢測如不是最后一個波段，回復(fù)到流程2，重復(fù)流程2-5，直到檢測到最后一個波段，所有像素群掩膜及物理氣相沉積過程的工藝流程結(jié)束。其中，所述成像光譜濾光片的制備技術(shù)工藝流程，采用半導(dǎo)體中的刻蝕技術(shù)與物理氣相沉積技術(shù)相結(jié)合的方法，刻蝕工藝可選用濕法刻蝕或干法刻蝕；本實施例工藝流程中選用濕法刻蝕工藝。其中，所述成像光譜濾光片的制備技術(shù)工藝流程，采用半導(dǎo)體中的刻蝕技術(shù)與物理氣相沉積技術(shù)相結(jié)合的方法，在同一個基片的兩個表面同時進行濕法刻蝕，在兩個表面的相應(yīng)位置處，同時制備第i個波段的表面干涉子膜系，直到所述制備技術(shù)工藝流程制備完成各個透射波段的像素群膜系。新型成像光譜濾光片制備技術(shù)的兩種制備設(shè)計方案，如圖5和圖6所示。采用物理氣相沉積工藝包括真空蒸發(fā)，離子束濺射，磁控濺射。本實施例選用離子束濺射雙面鍍膜機設(shè)計方案或磁控濺射雙面鍍膜機設(shè)計方案，所述雙面鍍膜機設(shè)計方案是在同一基片的兩個表面，對制備的各個透射波段的同一像素群的掩膜同時鍍膜，將膜層分解到基片的兩個表面，減少像素元中膜系的層數(shù)，降低膜系的總厚度，使應(yīng)力達到平衡，同時確保優(yōu)異的光譜成像特性。如圖5所示，所述離子束濺射雙面鍍膜機設(shè)計方案是通過真空機組10實現(xiàn)真空條件，基片I固定裝在基片載盤3上，通過一組旋轉(zhuǎn)機構(gòu)帶動基片載盤3進行快速旋轉(zhuǎn)，通過另外兩組旋轉(zhuǎn)機構(gòu)分別帶動Si02靶材4、Nb205/Ta205靶材5在鍍完一層膜時繞其中心轉(zhuǎn)軸41進行慢速旋轉(zhuǎn)，至另一面，以實現(xiàn)更換靶材。當(dāng)每鍍完一層膜，需要更換一次靶材。在真空室11里用離子束濺射物理氣相沉積法，通過濺射離子源7發(fā)射離子到達靶材的表面，將靶材4、5上的材料通過到膜層厚度分布修正板6，濺射到基片表面上，膜層厚度分布修正板6修正膜層材料的分布，最后在基片I的兩個表面鍍上不同厚度的膜系。在同一基片的兩個表面對制備的各個透射波段的像素群同時鍍膜，獲得該像素群，同時使其應(yīng)力達到平衡。所述離子束濺射雙面鍍膜機設(shè)計方案，將膜層分解到基片的兩個表面，減少像素元中膜系的層數(shù)，降低膜系的總厚度，同時確保優(yōu)異的光譜成像特性。
如圖6所示，所述磁控濺射雙面鍍膜機設(shè)計方案是通過真空機組10實現(xiàn)真空條件，基片I固定裝在基片載盤3上，通過一組旋轉(zhuǎn)機構(gòu)帶動基片載盤3進行快速旋轉(zhuǎn)。在真空室11里用磁控濺射物理氣相沉積法，以磁控濺射的方式將Nb孿生濺射靶8、Si孿生濺射靶9上的材料通過膜層厚度分布修正板6上，濺射到基片表面。膜層厚度分布修正板6修正膜層材料的分布，最后在基片I的兩個表面鍍上不同厚度的膜系。在同一基片I的兩個表面分別對制備的各個透射波段的像素群同時鍍膜，獲得像素群，同時使其應(yīng)力達到平衡。濺射到掩膜基片上的Si膜層和Nb膜層，在通過氧化室12時分別氧化成Si02、Nb2O5膜層。其中，所述離子束濺射雙面鍍膜機設(shè)計方案或磁控濺射雙面鍍膜機設(shè)計方案，通過真空機組10實現(xiàn)真空條件。其中，所述磁控濺射雙面鍍膜機設(shè)計方案，將膜層分解到基片的2個表面，減少像素元中膜系的層數(shù)，降低膜系的總厚度，同時確保優(yōu)異的光譜成像特性。
權(quán)利要求
1.一種成像光譜濾光片，它包括基片(I)、像素層(2)，其特征在于在基片(I)的正、反兩表面都覆蓋有像素層(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種成像光譜濾光片，其特征在于正、反兩表面的像素層(2)均為干涉薄膜系或一面為干涉薄膜系、另一面為彩色感光膠的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種成像光譜濾光片，其特征在于所述的干涉薄膜系是指由Nb2O5和SiO2、或Ta2O5和SiO2膜層重復(fù)相間鍍膜構(gòu)成，即Nb2O5或Ta2O5和SiO2膜層相間，多次重復(fù)，每層膜的厚度各異。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種成像光譜濾光片，其特征在于干涉薄膜系的薄膜數(shù)目為20-80層。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種成像光譜濾光片，其特征在于基片(I)為光學(xué)玻璃或其他在工作波段透明的光學(xué)材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種成像光譜濾光片，其特征在于像素層(2)具有二維周期結(jié)構(gòu)，相鄰的n個波段像素為一個周期，n為大于或等于2的自然數(shù)，所述的二維周期結(jié)構(gòu)是指在濾光片表面沿X或Y軸方向成像光譜濾光片按一定排列方式呈周期性排列，每個周期中包含n個不同的中心透過波長，所述每個周期波段像素只允許相應(yīng)的一組波段的光通過，這組n個波段像素的幾何形狀和尺寸都是一樣的，周期性排列的波段像素形成重復(fù)單元，該重復(fù)單元分別沿濾光片表面的X軸方向、Y軸方向重復(fù)排列，直至覆蓋探測器的所有工作像素，所述周期性排列的行列數(shù)可以是幾百或幾千或更多。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種成像光譜濾光片，其特征在于所述的二維周期結(jié)構(gòu)排列方式是指沿Y軸方向即濾光片表面的寬度方向進行順序排列，排好一列后再按順序排第二列，一直到最后，最后一列不能占滿時用空白格填滿，形成重復(fù)單元，該重復(fù)單元分別沿表面的X軸方向、Y軸方向重復(fù)排列，直至覆蓋探測器的所有工作像素。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種成像光譜濾光片，其特征在于所述的二維周期結(jié)構(gòu)排列方式是指沿Y軸方向即濾光片的寬度方向進行順序排列，先排第一列I、2，再排第二列3、4，一直到最后，排成兩行，第一行為1、3、5……，第二行為2、4、6……，當(dāng)n為偶數(shù)時，兩行剛好排齊，成為重復(fù)單元，當(dāng)n為奇數(shù)時，第二行的最后一方格為空白，形成重復(fù)單元，該重復(fù)單元分別沿表面的X軸方向、Y軸方向重復(fù)排列，直至覆蓋探測器的所有工作像素。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種成像光譜濾光片，其特征在于像素層(2)是由相應(yīng)波段Iii的干涉薄膜系構(gòu)成濾光片的像素元，所述成像光譜濾光片的每個波長像素元的構(gòu)成方式在于使用短波通膜系與長波通膜系合成對應(yīng)波段Iii的帶通膜系。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種成像光譜濾光片，其特征在于像素層(2)是由相應(yīng)波段Iii的彩色感光膠與干涉薄膜系組合構(gòu)成濾光片的像素元，對于特定的周期光譜組合，通過改變感光膠的組分，調(diào)節(jié)長波通特性的邊界波長位置，再與適配的短波通膜系組合，得到需要的帶通特性，并且可有效減少像素結(jié)構(gòu)的厚度。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的一種成像光譜濾光片，其特征在于對于特定的周期光譜組合，可通過外置寬帶通濾光片或者外置截止濾光片實現(xiàn)邊帶截止，以減少像素元中膜系的層數(shù)，降低膜系的總厚度。
12.—種制備如權(quán)利要求I所述的成像光譜濾光片的方法，其特征在于所述制備技術(shù)使用刻蝕技術(shù)和物理氣相沉積技術(shù)方法，在同一個基片的正、反兩個表面相應(yīng)位置處，同時進行濕法刻蝕，制備同一透射波段像素群的掩模，使用鍍膜設(shè)備，在基片的正、反兩個表面同時鍍膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的成像光譜濾光片制備方法，其特征在于所述的刻蝕和物理氣相沉積技術(shù)工藝流程如下I):制備基片；2):用刻蝕法制備正、反兩個表面第i個波段像素群的掩膜；3):用物理氣相沉積法制備正、反兩個表面第i個波段的干涉薄膜系；4)用刻蝕法剝離掩模；5):檢測是否為最后一個波段；檢測如不是最后一個波段，重復(fù)流程上述步驟2) _5)，直到檢測到最后一個波段，所有像素群掩膜及物理氣相沉積過程的工藝流程結(jié)束。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種成像光譜濾光片，其特征在于所述基片(I)厚度為0. 3-0. 5 暈米。
全文摘要
一種成像光譜濾光片，它包括基片、像素層，其要點在于在基片的正、反兩表面都覆蓋有像素層，正、反兩表面的像素層均為干涉薄膜系或一面為干涉薄膜系、另一面為彩色感光膠的組合。像素層具有二維周期結(jié)構(gòu)，相鄰的n個波段像素為一個周期，分別沿濾光片表面的X軸方向、Y軸方向重復(fù)排列，直至覆蓋探測器的所有工作像素，本發(fā)明的優(yōu)點在于將像素層分解到基片的兩個表面，減少像素元中膜系的層數(shù)，降低膜系的總厚度，結(jié)構(gòu)緊湊，有效地克服了陷阱效應(yīng)，在基片的兩個表面同時鍍膜使其應(yīng)力基本平衡，基片不會變形，保證了膜層的精度，減少時間，提高生產(chǎn)效率，獨特的離子束濺射雙面鍍膜機設(shè)計方案和磁控濺射雙面鍍膜機設(shè)計方案。
文檔編號G02B5/28GK102645697SQ201210138698
公開日2012年8月22日 申請日期2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月8日
發(fā)明者孔令華 申請人:孔令華