本發(fā)明涉及光學(xué)濾波器領(lǐng)域，具體涉及一種日夜兼用的雙通道濾波器以及廣角拍攝裝置。
背景技術(shù)：
：在安防電視等監(jiān)控系統(tǒng)中，24小時(shí)連續(xù)電視監(jiān)控的可見-近紅外成像技術(shù)得到了全社會(huì)的青睞，不僅在商場(chǎng)、銀行、金庫、博物館、檔案館、文獻(xiàn)庫、監(jiān)獄等部門得到了重要應(yīng)用，而且在道路交通監(jiān)控和車載控制系統(tǒng)中，乃至居民區(qū)等場(chǎng)合也得到了廣泛的應(yīng)用。所謂24小時(shí)連續(xù)電視監(jiān)控就是可以同時(shí)獲取可見光圖像和近紅外光圖像的日夜兼用的拍攝系統(tǒng)，白天拍攝彩色的可見光圖像，晚間拍攝黑白的近紅外光圖像。由于近紅外光攝像可以在夜間進(jìn)行拍攝，彌補(bǔ)了可見光攝像之不足，而且由于近紅外光波長(zhǎng)更長(zhǎng)，穿透性更好，所以拍攝距離更遠(yuǎn)，更重要的是，近紅外光拍攝隱蔽性強(qiáng)、性能穩(wěn)定，這就是日夜兼用的拍攝系統(tǒng)受到安防市場(chǎng)青睞的根本原因。對(duì)典型的日夜兼用的拍攝系統(tǒng)，其濾波器必須透過410～650nm的可見光和850nm附近的近紅外光，而從紫外直至近紅外1100nm的其他光均被截止。為區(qū)別于目前使用的可見光單通道濾波器，這種日夜兼用的濾波器又稱為雙通道濾波器。這種主動(dòng)式的近紅外拍攝技術(shù)利用850nm附近的近紅外led照明補(bǔ)光，產(chǎn)生人眼看不見而普通攝像機(jī)能捕捉到的近紅外圖像。但是，波長(zhǎng)850nm附近的近紅外led夜間使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生暗紅色的光，這種現(xiàn)象稱為“紅暴”。顯然，這會(huì)導(dǎo)致監(jiān)控系統(tǒng)自身的暴露，故在隱蔽性要求較高的場(chǎng)合，寧可使用光效率較低的940nmled來代替850nmled進(jìn)行補(bǔ)光。迄今，這些監(jiān)控系統(tǒng)主要是采用標(biāo)準(zhǔn)鏡頭進(jìn)行拍攝，其典型的水平視場(chǎng)角為30°左右，與人類肉眼的視場(chǎng)角基本相同，非常適用于長(zhǎng)廊、走道和小區(qū)周界的監(jiān)控，但對(duì)寬場(chǎng)景拍攝需要多個(gè)攝像頭。隨著人們對(duì)監(jiān)控要求的不斷提高和監(jiān)控技術(shù)的進(jìn)步，近年來安防監(jiān)控市場(chǎng)提出了采用廣角定焦鏡頭進(jìn)行監(jiān)控拍攝的要求，尤其是最近提出了采用廣角定焦鏡頭進(jìn)行日夜兼用監(jiān)控拍攝的要求。廣角鏡頭的視場(chǎng)角取決于焦距和ccd的尺寸，焦距越短，視場(chǎng)角越大，ccd尺寸越大，視場(chǎng)角亦越大，廣角鏡頭典型的水平視場(chǎng)角為60°～85°，適用于監(jiān)控寬場(chǎng)景的場(chǎng)、館、廳、室。相比標(biāo)準(zhǔn)鏡頭，廣角鏡頭具有以下優(yōu)勢(shì)：(1)亮度提高，有利于暗光拍攝，焦距越短，口徑越大，亮度越好；(2)涵蓋面積大，拍攝范圍廣，寬廣視場(chǎng)范圍內(nèi)的景物都能得到清晰的圖像；(3)不需要對(duì)焦就能極快抓拍到從近到遠(yuǎn)的整個(gè)景像，從而成為機(jī)動(dòng)性很強(qiáng)的快拍鏡頭；(4)廣角鏡頭更能體現(xiàn)近大遠(yuǎn)小的對(duì)比，在縱深方向上產(chǎn)生強(qiáng)烈的透視效果，得到很好的空間縱深感。這些優(yōu)點(diǎn)無疑將使安防監(jiān)控拍攝系統(tǒng)更新?lián)Q代，拍攝圖像質(zhì)量大大提升。但是，廣角鏡頭拍攝也帶來一些問題：首先是易產(chǎn)生影像畸變，焦距越短，或拍攝距離越近，變形越嚴(yán)重，這種變形主要產(chǎn)生在視場(chǎng)邊緣，鑒于此，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要選取廣角鏡頭，并非視場(chǎng)角越大越好，更不是盲目選用視場(chǎng)角大于90°的超廣角鏡頭；其次是由于視場(chǎng)角增大，導(dǎo)致日夜兼用的雙通道薄膜濾光片性能惡化，特別是近紅外透射通道，由于通帶較窄，通帶透射率的降低使其根本無法使用。本發(fā)明通過分析大視場(chǎng)角造成雙通道薄膜濾光片性能惡化的機(jī)理，從機(jī)理著手，對(duì)日夜兼用的雙通道薄膜濾光片進(jìn)行了重新構(gòu)思，終于獲得了具有實(shí)用價(jià)值的雙通道濾波器。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供了一種日夜兼用的雙通道濾波器以及廣角拍攝裝置，以用于構(gòu)建安防電視監(jiān)控系統(tǒng)、道路交通監(jiān)控和車載控制系統(tǒng)等。本發(fā)明的廣角定焦鏡頭視場(chǎng)角定為74°，半視場(chǎng)角37°。相比于標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的視場(chǎng)角30°或半視場(chǎng)角15°，廣角鏡頭的視場(chǎng)角顯著增大。但是這會(huì)誘發(fā)如下的問題：(1)大視場(chǎng)角的入射光使雙通道薄膜濾光片的過渡特性平坦化，這對(duì)通帶較窄的近紅外通道由于透射率大幅降低而成為一個(gè)致命性的問題；(2)通帶過渡波長(zhǎng)向短波漂移；(3)過渡區(qū)產(chǎn)生較大的偏振分離。這些問題將會(huì)嚴(yán)重影響拍攝亮度和彩色還原，因此，如何設(shè)計(jì)用于廣角鏡頭的雙通道濾波器受到了普遍的關(guān)注。本發(fā)明的構(gòu)思如下：由于拍攝時(shí)廣角定焦鏡頭的主光線入射角不變，變化的只是邊緣光的角度，因此，本發(fā)明把這種入射光束視為光錐角。光錐角與平行光傾斜入射時(shí)的入射角意義不同，光錐角表示從主光線向邊緣光線的入射角逐漸增大的錐光束入射到濾波器，由于入射光含有各種不同的入射角，而入射角越大，薄膜濾光片過渡特性向短波移動(dòng)越大，所以過渡特性平坦化是光錐角入射的固有特性，迄今沒有軟件可對(duì)光錐角入射時(shí)的過渡特性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；而平行光傾斜入射表示所有光線以某一角度傾斜入射到濾波器，即使入射角大至45°，仍可設(shè)計(jì)出特性優(yōu)良的透射通道，倘若碰到問題，還可借助于現(xiàn)有商用軟件進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。從上可見，對(duì)雙透射通道設(shè)計(jì)，特別是近紅外窄透射通道設(shè)計(jì)，光錐角照明要比平行光傾斜入射照明困難得多。光錐角越大，濾光片的過渡特性越平坦，過渡波長(zhǎng)越向短波漂移，偏振分離也越大，這就是我們常說的光錐角效應(yīng)。為了盡可能地減小光錐角效應(yīng)，本發(fā)明的構(gòu)思如下：1.根據(jù)兩個(gè)通道的各自特點(diǎn)，分別采取不同的措施。對(duì)可見光通道，直接利用太陽的連續(xù)光譜照明，由于通道的透射帶很寬，過渡特性平坦化并非其主要矛盾，更重要的問題是通帶過渡波長(zhǎng)向短波漂移和過渡區(qū)較大的偏振分離，為此，本發(fā)明試圖用一種特殊的吸收型光學(xué)塑料基底來限制其過渡特性，也就是說，把薄膜濾光片的波長(zhǎng)短波漂移和偏振分離都限制在基底吸收過渡區(qū)的長(zhǎng)波方向，從而使其不再影響可見光通道的光學(xué)特性。對(duì)近紅外光通道，利用窄光譜led補(bǔ)光照明，由于通道的透射帶很窄，過渡特性平坦化或波長(zhǎng)短移會(huì)使該通道的透射率大大下降，因而使其無法使用。前面已經(jīng)指出，過渡特性平坦化是光錐角入射時(shí)的固有特性，這種特性是無法改變的，因此只能適當(dāng)增加該通道的半寬，以確保850nm附近具有很高的透射率。這樣一來，考慮到半導(dǎo)體固體光源led的發(fā)光光譜都比較窄，若能把led發(fā)光光譜全部置于近紅外通道的通帶里面，則薄膜濾光片產(chǎn)生的波長(zhǎng)短移和偏振分離也就不再影響近紅外通道的光學(xué)特性。2.尋找并獲得最高折射率薄膜，依據(jù)是光在高折射率薄膜中的折射角最小，角效應(yīng)最小。為此選用現(xiàn)有材料中折射率最高的氧化鈦?zhàn)鳛楦哒凵渎时∧ぃ趸亸谋∧そY(jié)構(gòu)說，金紅石的折射率比銳鈦礦高得多，所以本發(fā)明優(yōu)選蒸發(fā)材料為ti3o5，優(yōu)化工藝條件為：在1.5*10-2pa氧氣氛中以0.5nm/s的速率蒸發(fā)，并采用高能離子輔助淀積：束壓為1000v，束流為100ma，以增加薄膜中金紅石的比例。3.可見光通道透射區(qū)的次峰主要是因?yàn)楸∧V光片與基底導(dǎo)納失匹配引起的，故在基底和主膜系之間引入一個(gè)基底導(dǎo)納匹配膜系；由于主膜系和空氣之間的導(dǎo)納接近匹配，故只對(duì)主膜系的個(gè)別膜層用高折射率薄層稍作調(diào)節(jié)，不另增空氣導(dǎo)納匹配膜系。由于導(dǎo)納匹配膜系與主膜系是互相制約的，所以需用商用薄膜軟件tfcal整體優(yōu)化。在本發(fā)明優(yōu)化時(shí)，除了通帶透射率和截止帶反射率外，還須重點(diǎn)對(duì)過渡特性的陡度、過渡波長(zhǎng)短移和偏振分離進(jìn)行評(píng)價(jià)和優(yōu)化。4.本發(fā)明提出的一種特殊的吸收型光學(xué)塑料基底屬于有機(jī)材料，其表面能s基底較小，由于基底-薄膜界面的附著能為e＝s基底+s薄膜–s界面能，為提高薄膜附著性，選擇高表面能s薄膜的氧化鋁和氧化硅的混合無機(jī)單層膜作為基底粘附層，同時(shí)提出釆用束壓為500v、束流為50ma的低能離子輔助淀積減小基底-薄膜兩種材料共同的界面能s界面能，增大表面錨泊能。應(yīng)該指出的是，基底粘附層的氧化鋁與氧化硅摩爾混合比等于3：7時(shí)，得到al0.6si0.7o2.3混合膜的折射率為1.50，這與塑料基底的折射率1.51非常接近，所以基底粘附層不會(huì)對(duì)雙通道薄膜濾光片的光學(xué)特性產(chǎn)生影響，但對(duì)機(jī)械附著性能卻具有重要的作用。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的具體技術(shù)方案是：一種日夜兼用的雙通道濾波器，包括基底以及設(shè)置在基底上的雙通道薄膜濾光片；所述的雙通道薄膜濾光片包括基底粘附層、基底導(dǎo)納匹配膜系和主膜系組成；所述的基底粘附層為氧化鋁和氧化硅的混合單層膜；所述的基底導(dǎo)納匹配膜系由高折射率膜和低折射率膜交替組成；所述的主膜系由高折射率膜和低折射率膜交替組成；所述的高折射率膜為氧化鈦(ti3o5)，低折射率膜為氧化硅(sio2)；所述的基底為光學(xué)塑料。以下作為本發(fā)明的優(yōu)選方案：所述的雙通道薄膜濾光片的基底粘附層、基底導(dǎo)納匹配膜系和主膜系的總膜層數(shù)為41層，總膜層厚度為3827nm。所述的雙通道薄膜濾光片由基底向外，第一層為基底粘附層，膜層厚度為80nm。所述的雙通道薄膜濾光片由基底向外，第二至十七層為基底導(dǎo)納匹配膜系，各膜層的厚度依次為：8.4，60.5，38.7，13.8，53.4，193.5，52.8，17.0，43.1，56.9，20.4，223.4，55.1，10.0，36.9，358.3，單位為nm，第二至十七層中，偶數(shù)層均為高折射率的氧化鈦膜，奇數(shù)層均為低折射率的氧化硅膜；所述的雙通道薄膜濾光片由基底向外，第十八至四十一層為主膜系，各膜層的厚度依次為：91.7，150.1，86.1，152.4，98.6，59.2，9.8，236.0，94.4，151.8，86.5，154.7，92.6，200.3，26.6，31.9，49.0，23.1，28.2，185.2，103.2，188.5，109.4，95.4，單位為nm，在第十八至四十一層中，偶數(shù)層均為高折射率的氧化鈦膜，奇數(shù)層均為低折射率的氧化硅膜。所述的基底粘附層為al0.6si0.7o2.3混合單層膜，由摩爾混合比為3：7的氧化鋁和氧化硅組成。高折射率膜ti3o5在波長(zhǎng)500nm的折射率為2.45，低折射率膜氧化硅在波長(zhǎng)500nm的折射率為1.46。雙通道為可見光410～650nm和近紅外光820nm～880nm(中心波長(zhǎng)850nm)兩個(gè)波段。更進(jìn)一步地，雙通道也可以推廣到可見光410～650nm和近紅外光910nm～980nm(中心波長(zhǎng)940nm)波段。即所述的雙通道為可見光410～650nm和近紅外光820nm～880nm(中心波長(zhǎng)850nm)兩個(gè)波段；或者，所述的雙通道薄膜濾光片的基底粘附層、基底導(dǎo)納匹配膜系和主膜系的總膜層數(shù)為46層，總膜層厚度為3853nm。所述的雙通道為可見光410～650nm和近紅外光910nm～980nm(中心波長(zhǎng)940nm)波段。基底為日本jsr生產(chǎn)的厚度0.1mm的flxl100aa光學(xué)塑料，其折射率為1.51。一種廣角拍攝裝置，采用日夜兼用的雙通道濾波器，可用在安防電視監(jiān)控系統(tǒng)、道路交通監(jiān)控、車載控制系統(tǒng)、人臉識(shí)別系統(tǒng)和虹膜識(shí)別系統(tǒng)等場(chǎng)合。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：1).現(xiàn)有技術(shù)的單通道濾波器基本上只局限于日光條件下用標(biāo)準(zhǔn)鏡頭拍攝彩色圖像，但在安防電視監(jiān)控系統(tǒng)和道路交通監(jiān)控及車載控制系統(tǒng)等數(shù)碼產(chǎn)品中，這種可見光的單通道濾波器已不敷應(yīng)用，因此，近年來24小時(shí)連續(xù)工作的用于標(biāo)準(zhǔn)鏡頭拍攝系統(tǒng)的可見-近紅外雙通道濾波器正在迅速崛起。可是，技術(shù)的進(jìn)步永無止境，正當(dāng)人們還在熱衷于標(biāo)準(zhǔn)鏡頭拍攝系統(tǒng)的雙通道濾波器時(shí)，廣角鏡頭拍攝系統(tǒng)的雙通道濾波器已俏然而至。如前所述，這種廣角拍攝相比現(xiàn)有技術(shù)的拍攝系統(tǒng)具有許多優(yōu)勢(shì)，可以說廣角拍攝是安防監(jiān)控技術(shù)中的一項(xiàng)突破性進(jìn)展。本發(fā)明廣角鏡頭拍攝系統(tǒng)的雙通道濾波器具有以下主要特點(diǎn)：光錐半角為37°，波長(zhǎng)410～650nm的可見光和波長(zhǎng)820nm～880nm(中心波長(zhǎng)850nm)的近紅外光為兩個(gè)透射通道，或波長(zhǎng)410～650nm的可見光和波長(zhǎng)910nm～980nm(中心波長(zhǎng)940nm)的近紅外光為兩個(gè)透射通道。2).現(xiàn)有技術(shù)尚未涉及到視場(chǎng)角74°或光錐半角37°的雙通道濾光片設(shè)計(jì)，因?yàn)楝F(xiàn)用的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭視場(chǎng)角僅30°左右，所以其光錐半角僅15°，在這種情況下，光錐角效應(yīng)尚不明顯，即使對(duì)光錐角效應(yīng)影響最明顯的窄透射通帶，如日夜兼用雙通道濾波器中的波長(zhǎng)850nm或940nm透射通道，其透射通帶的光學(xué)特性與0°入射角的主光線基本上是重合的，故完全可以忽略光錐角效應(yīng)。但對(duì)光錐半角37°情況就完全不同了，非但光學(xué)特性嚴(yán)重惡化，而且無法優(yōu)化，原因前面已指出，光錐半角37°表示從主光線的0°入射角逐漸增加到邊緣光線的37°入射角，由于入射光中含有從0°～37°的各種入射角，而入射角越大，薄膜濾光片過渡特性向短波移動(dòng)越大，所以過渡特性平坦化是較大光錐角入射時(shí)的固有特性，且迄今沒有軟件可對(duì)光錐角入射時(shí)的過渡特性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。為此，本發(fā)明提出根據(jù)兩個(gè)通道的各自特點(diǎn)，分別采取不同的措施。對(duì)可見光通道，由于連續(xù)光譜的透射帶很寬，過渡特性平坦化的矛盾并非突出，主要矛盾是通道過渡波長(zhǎng)向短波的漂移和過渡區(qū)較大的偏振分離，為此提出采用一種特殊的吸收型光學(xué)塑料基底來限制其過渡特性，即把薄膜濾光片的波長(zhǎng)短波漂移和偏振分離都限制在基底吸收過渡區(qū)的長(zhǎng)波方向，從而不再影響可見光通道的光學(xué)特性；對(duì)近紅外光通道，led照明的帶寬很窄，過渡特性平坦化或波長(zhǎng)短移會(huì)使該通道的透射率大大下降，因而使其無法使用，考慮到過渡特性平坦化是光錐角入射時(shí)的固有特性，因此唯有適當(dāng)增加該通道的半寬，以確保850nm或950nm附近具有高的透射率。基于led的發(fā)光光譜寬度約為20nm，若能把led發(fā)光光譜全部置于近紅外通道的通帶內(nèi)，則薄膜濾光片產(chǎn)生的波長(zhǎng)短波漂移和偏振分離也就不再影響近紅外通道的光學(xué)特性了，這使日夜兼用的雙通道廣角拍攝走向市場(chǎng)成為現(xiàn)實(shí)。3).現(xiàn)有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的安防單通道濾波器都釆用藍(lán)玻璃作為基底，藍(lán)玻璃雖剛性好，但價(jià)格貴，重量重、體積大，機(jī)械性能脆，切割易破碎，化學(xué)穩(wěn)定性差，易腐蝕，且基底厚度大，易造成像差。本發(fā)明釆用有機(jī)光學(xué)塑料基底，幾乎能克服藍(lán)玻璃的以上所有缺點(diǎn)，但是其使用厚度為0.1mm時(shí)剛性較差，且與無機(jī)薄膜的附著較弱，為此本發(fā)明從薄膜材料和工藝出發(fā)，盡可能地抑制薄膜應(yīng)力，同時(shí)釆用al0.6si0.7o2.3混合膜作為塑料基底和薄膜之間的粘附層，提高錨泊能，從而緩解了使用有機(jī)塑料作為基底時(shí)帶來的有機(jī)材料與無機(jī)薄膜之間附著差的難題。附圖說明圖1是現(xiàn)有技術(shù)的可見光和850nm雙通道濾光片用于光錐半角15°標(biāo)準(zhǔn)鏡頭時(shí)的透射分光曲線；圖2是圖1現(xiàn)有技術(shù)的雙通道濾光片用于光錐半角37°廣角鏡頭時(shí)的透射分光曲線；圖3為本發(fā)明的廣角拍攝的雙通道濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明可見光和850nm雙通道薄膜濾光片用于光錐半角37°廣角鏡頭時(shí)的透射分光曲線；圖5是本發(fā)明圖4雙通道薄膜濾光片每層膜的膜厚和折射率的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖；圖6是本發(fā)明厚度為0.1mm光學(xué)塑料基底的透射分光曲線；圖7為本發(fā)明圖4雙通道薄膜濾光片鍍于圖6塑料基底上后的雙通道濾波器的透射分光曲線；圖8是本發(fā)明可見光和940nm雙通道薄膜濾光片用于光錐半角37°廣角鏡頭時(shí)的透射分光曲線；圖9是本發(fā)明圖8雙通道薄膜濾光片每層膜的膜厚和折射率的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖；圖10為本發(fā)明圖8雙通道薄膜濾光片鍍于圖6塑料基底上后的雙通道濾波器的透射分光曲線。具體實(shí)施方式現(xiàn)有技術(shù)既有用標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的單通道濾波器拍攝可見光彩色圖像，也有用標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的雙通道濾波器拍攝可見光彩色圖像和近紅外黑白圖像。用標(biāo)準(zhǔn)鏡頭拍攝典型的視場(chǎng)角為30°，光錐半角為15°。圖1是現(xiàn)有技術(shù)的可見光410～650nm和近紅外850nm雙通道濾光片用于光錐半角15°標(biāo)準(zhǔn)鏡頭時(shí)的透射分光曲線，從圖1可以看出，光錐半角15°時(shí)的透射分光曲線與光錐半角0°時(shí)的透射分光曲線相比，或者說，光錐半角15°時(shí)的透射分光曲線與入射角0°的鏡頭主光線的透射分光曲線相比基本上沒有發(fā)生什么變化，這可從光錐角效應(yīng)非常敏感的850nm透射曲線看出：過渡特性平坦化、波長(zhǎng)短移和偏振分離均可忽略不計(jì)。這說明光錐半角15°的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭完全可以不考慮光錐角效應(yīng)。但是把標(biāo)準(zhǔn)鏡頭換成廣角鏡頭，情況就大變了，圖2是圖1現(xiàn)有技術(shù)的雙通道濾光片用于光錐半角37°廣角鏡頭時(shí)的透射分光曲線，從圖2可以看出，光錐角效應(yīng)使特性曲線明顯惡化，特別是850nm透射通道：(1).由于過渡特性平坦化導(dǎo)致最大透射率tav從98％下降至59％、半寬度從30nm增大到51nm；(2).透射帶中心波長(zhǎng)從850nm向短波移至829nm，使led的發(fā)光波長(zhǎng)850nm基本上移出了通道外面；(3).s,p偏振分離顯著增大。為此，對(duì)用于光錐半角37°廣角鏡頭的410～650nm和850nm雙通道濾光片必須進(jìn)行重新構(gòu)思設(shè)計(jì)。類似地，對(duì)光錐半角37°廣角鏡頭的410～650nm和940nm雙通道濾光片情況也是完全一樣的。如圖3所示，本發(fā)明的一種用于廣角拍攝的雙通道濾波器，包括基底1以及依次設(shè)置在基底1上的基底粘附層2、基底側(cè)導(dǎo)納匹配膜系3和主膜系4；基底粘附層2由氧化鋁和氧化硅的混合單層膜al0.6si0.7o2.3組成，基底側(cè)導(dǎo)納匹配膜系3和主膜系4由高折射率膜(ti3o5)和低折射率膜(sio2)交替多層膜組成。實(shí)施例一：考慮到可見光410～650nm和近紅外850nm兩個(gè)通道具有完全不同的特點(diǎn)：對(duì)可見光通道，直接利用太陽連續(xù)光譜照明進(jìn)行拍攝，通道的透射帶寬為240nm，因此，過渡特性平坦化的問題不算太嚴(yán)重，更為嚴(yán)重的是通道長(zhǎng)波側(cè)過渡波長(zhǎng)向短波漂移和過渡區(qū)產(chǎn)生較大的偏振分離，因?yàn)榭梢姽馔ǖ篱L(zhǎng)波側(cè)過渡特性對(duì)亮度、彩色還原和偏振像差都是很靈敏的，所以必須重點(diǎn)加以應(yīng)對(duì)。為此，本發(fā)明提出用一種特殊的吸收型光學(xué)塑料基底來限制其過渡特性，因?yàn)槲招团c干涉型不同，吸收型是不受光錐角大小影響的，所以只要把薄膜濾光片的波長(zhǎng)向短波漂移和偏振分離都限制在基底吸收過渡區(qū)的長(zhǎng)波方向，可見光通道的長(zhǎng)波側(cè)過渡特性就可以是唯一的、不隨光錐角而變的。對(duì)近紅外光通道，利用窄光譜的led補(bǔ)光照明進(jìn)行拍攝，通道的透射帶很窄，過渡特性平坦化或波長(zhǎng)短移會(huì)使該通道的透射率大大下降，但是，由于這種過渡特性平坦化是較大光錐角入射時(shí)的固有特性，所以這種特性是無法改變的，為此只能適當(dāng)增加該通道的半寬度，以確保波長(zhǎng)850nm附近具有高的透射率。考慮到固體光源led的發(fā)光光譜寬度約為20nm，若能把led發(fā)光光譜全部置于近紅外通道的通帶里面，則薄膜濾光片產(chǎn)生的波長(zhǎng)短波漂移和偏振分離也就不再影響近紅外通道的光學(xué)特性。根據(jù)上述考慮，為盡可能地減小角效應(yīng)，選取最高折射率材料氧化鈦(ti3o5)作為高折射率薄膜，并采用離子輔助淀積，選擇高能離子輔助淀積的束壓為1000v，束流為100ma，增加薄膜中高折射率金紅石的比例。另一方面，為了盡可能減少膜層數(shù)，降低制造成本，提高成品率，選擇氧化硅(sio2)作為低折射率薄膜。但是，這樣的設(shè)計(jì)結(jié)果往往并不令人滿意，主要是在可見光通道透射區(qū)產(chǎn)生了較大次峰，這主要是因?yàn)楸∧V光片與基底之間的導(dǎo)納失匹配引起的，故需在基底和主膜系之間需引入一個(gè)基底導(dǎo)納匹配膜系。而在主膜系和空氣之間的導(dǎo)納接近匹配，故只對(duì)主膜系的個(gè)別膜層稍作調(diào)節(jié)，不另增空氣導(dǎo)納匹配膜系。由于導(dǎo)納匹配膜系與主膜系是互相制約的，所以需用商用薄膜軟件tfcal整體優(yōu)化，在優(yōu)化時(shí)，為了確保過渡特性，除了對(duì)通帶透射率和截止帶反射率進(jìn)行常規(guī)評(píng)價(jià)外，更須對(duì)過渡特性陡度、過渡波長(zhǎng)短移和偏振分離進(jìn)行評(píng)價(jià)，并加大權(quán)重因子。由于本發(fā)明提出釆用一種特殊的吸收型光學(xué)塑料作為基底，此基底屬于有機(jī)材料，其表面能s基底較小，所以與無機(jī)薄膜附著較弱。為此，本發(fā)明提出了基底-薄膜界面的附著能為e＝s基底+s薄膜–s界面能，為了提高薄膜在基底上的附著能，在s基底既定的情況下，只能盡量增加s薄膜、降低s界面能。為此，本發(fā)明選擇較高表面能s薄膜的氧化鋁和氧化硅的混合無機(jī)單層膜作為基底粘附層，以補(bǔ)償較小的s基底。由于塑料基底不宜高能離子轟擊，故釆用束壓為500v、束流為50ma的低能離子轟擊基底及輔助淀積，減小基底-薄膜兩種材料共同的界面能s界面能，增大表面錨泊能。應(yīng)該指出的是，基底粘附層的摩爾混合比為氧化鋁比氧化硅等于3：7時(shí)，得到的al0.6si0.7o2.3膜的折射率為1.50，這與塑料基底的折射率1.51差異很小，所以基底粘附層不會(huì)對(duì)雙通道薄膜濾光片的光學(xué)特性產(chǎn)生影響，但對(duì)機(jī)械附著性能卻具有重要的作用。根據(jù)上面討論，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一個(gè)用于廣角拍攝的可見光410～650nm和近紅外850nm的雙通道濾波器，該雙通道濾波器由塑料基底1及設(shè)置在塑料基底1上的雙通道薄膜濾光片組成，雙通道薄膜濾光片包括基底粘附層2、基底側(cè)導(dǎo)納匹配膜系3和主膜系4，總膜層數(shù)為41層，總膜層厚度為3827nm。由塑料基底1向外，第一層為光學(xué)塑料與多層薄膜之間的粘附層2，粘附層是氧化鋁和氧化硅摩爾混合比為3：7的單層混合膜al0.6si0.7o2.3，其折射率為1.50，膜層厚度為80nm。應(yīng)該指出的是，基底粘附層由于其折射率與基底幾乎相同，故粘附層的厚度不會(huì)影響濾光片的光學(xué)特性；第二至四十一層為基底側(cè)導(dǎo)納匹配膜系3和主膜系4，其中偶數(shù)層為高折射率的氧化鈦膜(ti3o5)，奇數(shù)層為低折射率的氧化硅膜。高折射率膜氧化鈦在波長(zhǎng)500nm的折射率為2.45，低折射率膜氧化硅在波長(zhǎng)500nm的折射率為1.46。下面表1列出了各層膜的材料、折射率和厚度。表1續(xù)表1續(xù)表1續(xù)表13738394041sio2ti3o5sio2ti3o5sio2空氣1.462.451.462.451.461.0185.2103.2188.5109.495.4圖4是本發(fā)明可見光410～650nm和850nm雙通道薄膜濾光片用于光錐半角37°廣角鏡頭時(shí)的透射分光曲線，該雙通道濾光片分光曲線是直接鍍?cè)谡凵渎逝c塑料基底相同的k9光學(xué)玻璃上的，圖5是本發(fā)明圖4雙通道薄膜濾光片每層膜的膜厚和折射率的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖，它與表1具有對(duì)應(yīng)關(guān)系。從圖4可見，第一，對(duì)可見光通道的長(zhǎng)波過渡區(qū)和850nm通道的過渡區(qū)，它們的陡度其實(shí)幾乎是相同的，但由于可見光通道比較寬，因此，其陡度認(rèn)為是可以接受的；相反，850nm通道比較窄，過渡區(qū)的陡度會(huì)使通道透射率下降，通道形態(tài)變差，所以只能適當(dāng)增大850nm通道的帶寬才能保持其高透射率。第二，隨著光錐角增大，兩個(gè)通道的過渡區(qū)都會(huì)產(chǎn)生波長(zhǎng)短移和偏振分離。本發(fā)明設(shè)可見光通道長(zhǎng)波側(cè)過渡區(qū)透射率50％的波長(zhǎng)650nm為參考波長(zhǎng)，為了把薄膜濾光片可見光通道長(zhǎng)波側(cè)過渡區(qū)的波長(zhǎng)短移和偏振分離都限制在圖6所示的塑料基底吸收過渡區(qū)650nm的長(zhǎng)波方向，本發(fā)明把設(shè)計(jì)的薄膜濾光片的參考波長(zhǎng)從650nm調(diào)長(zhǎng)到670nm。對(duì)近紅外850nm通道，適當(dāng)增加濾光片在該通道的半寬度后，由于led的發(fā)光光譜寬度約為20nm，所以可以確保波長(zhǎng)850nm附近具有90％以上的透射率，顯然，由于led發(fā)光光譜全部置于近紅外通道的通帶內(nèi)，因此薄膜濾光片產(chǎn)生的波長(zhǎng)短移和偏振分離基本上不會(huì)影響近紅外通道的光學(xué)特性。本發(fā)明實(shí)際釆用的基底為厚度0.1mm的光學(xué)塑料flxl100aa，其折射率為1.51，與廣泛使用的k9光學(xué)玻璃相同。圖6是這種光學(xué)塑料基底的透射分光曲線，從圖6可以看出其吸收帶的中心波長(zhǎng)約為700nm，吸收帶短波過渡區(qū)透射率t＝50％的波長(zhǎng)恰好為本發(fā)明期待的650±10nm，而在長(zhǎng)波850nm則完全是透明的，所以其光學(xué)特性非常適用于本發(fā)明的雙通道濾波器。除此以外，這種光學(xué)塑料相比于目前廣泛使用的藍(lán)玻璃還具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括價(jià)格低、體積小、重量輕，濾波器制造過程中易于機(jī)械切割成小片，化學(xué)上不易發(fā)霧、發(fā)霉，而且由于濾波器厚度減薄、像差減小，易于獲得更佳的圖像效果。其實(shí)，更重要的是，藍(lán)玻璃在近紅外，包括850nm和950nm的透射率很低，故不適用于本發(fā)明的雙通道濾波器。圖7為本發(fā)明圖4所示的雙通道薄膜濾光片鍍于圖6塑料基底上后的雙通道濾波器的透射分光曲線。從圖7可見，圖4所示濾光片可見光通道的長(zhǎng)波側(cè)過渡區(qū)的特性完全由塑料基底的過渡特性所取代，包括陡度、波長(zhǎng)短移和偏振分離，而且過渡區(qū)透射率t＝50％的波長(zhǎng)滿足650±10nm，這個(gè)過渡特性是不會(huì)隨入射光角度而變化的。對(duì)比圖6和圖7可知，本發(fā)明的光學(xué)濾波器在可見光通道的透射率明顯高于塑料基底的透射率。結(jié)果表明：塑料基底在波長(zhǎng)420～600nm的平均透射率tave＝86.7％，而鍍上雙通道薄膜濾光片后平均透射率上升到tave＝93.4％；塑料基底在波長(zhǎng)450～590nm的平均透射率tave＝88.6％，而鍍上雙通道薄膜濾光片后平均透射率上升到tave＝95.6％。這個(gè)結(jié)果說明，雙通道薄膜濾光片對(duì)塑料基底不僅具有減反射的作用，而且還具有誘導(dǎo)透射的作用，這種情況只有在吸收基底上才會(huì)出現(xiàn)，在完全透明的基底上是不可能出現(xiàn)的，如在波長(zhǎng)850nm，由于塑料基底已完全透明，所以只有減反射的作用。此外，從圖7的850nm通道還可以看出，塑料基底對(duì)薄膜濾光片近紅外通道的透射率、過渡區(qū)陡度、波長(zhǎng)短移和偏振分離都沒有影響，由于該通道是單獨(dú)用led補(bǔ)光照明的，所以該濾波器的特性可以與使用標(biāo)準(zhǔn)鏡頭時(shí)一樣正常工作。本發(fā)明的雙通道濾波器還具有優(yōu)良的附著性能、機(jī)械性質(zhì)和溫漂特性，將本發(fā)明的濾波器在水中煮1個(gè)小時(shí)后，每間隔1mm將膜面劃開，用測(cè)試膠帶紙拉5次，膜層沒有被拉脫；用蘸酒精的擦拭布，以200g的力來回摩擦50次，表面無劃傷出現(xiàn)；當(dāng)溫度變化50℃時(shí)，可見光通道過渡區(qū)中透射率50％的波長(zhǎng)漂移小于1nm，特性非常穩(wěn)定，各項(xiàng)試驗(yàn)均滿足實(shí)用要求。實(shí)施例二：上述實(shí)施例一可以方便地推廣到實(shí)施例二。實(shí)施例一的雙通道是指可見光410～650nm和近紅外光820nm～880nm(中心波長(zhǎng)850nm)兩個(gè)波段，雖然850nm的led光效很高，但在夜間使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生暗紅色的光，這種現(xiàn)象稱為“紅暴”。這對(duì)隱蔽性要求較高的場(chǎng)合是不甚合適的，所以在監(jiān)控系統(tǒng)自身要求保密的情況下寧可使用光效率較低的940nmled來代替850nmled進(jìn)行補(bǔ)光。實(shí)施例二的雙通道是指可見光410～650nm和近紅外910nm～980nm(中心波長(zhǎng)940nm)兩個(gè)波段，其設(shè)計(jì)思路與實(shí)施例一相同。圖8是本發(fā)明可見光410～650nm和940nm雙通道薄膜濾光片用于光錐半角37°廣角鏡頭時(shí)的透射分光曲線，圖9是本發(fā)明圖8雙通道薄膜濾光片每層膜的膜厚和折射率的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖。該雙通道薄膜濾光片的總膜層數(shù)為46層，總膜層厚度為3853nm。由塑料基底1向外，第一層為光學(xué)塑料與多層薄膜之間的粘附層2，粘附層同樣是氧化鋁和氧化硅摩爾混合比為3：7的單層混合膜al0.6si0.7o2.3，第二至四十六層為基底側(cè)導(dǎo)納匹配膜系3和主膜系4，其中偶數(shù)層為高折射率的氧化鈦膜，奇數(shù)層為低折射率的氧化硅膜。圖10為本發(fā)明圖8所示的雙通道薄膜濾光片鍍于圖6塑料基底上后的雙通道濾波器的透射分光曲線。從圖10可見，實(shí)施例二和實(shí)施例一的特性非常類似，只是近紅外通道的中心波長(zhǎng)從850nm向長(zhǎng)波移到了940nm而已。以上本發(fā)明提出的這種日夜兼用的廣角拍攝用的雙通道濾波器在安防電視監(jiān)控系統(tǒng)、道路交通監(jiān)控、車載控制系統(tǒng)、人臉識(shí)別系統(tǒng)和虹膜識(shí)別系統(tǒng)等場(chǎng)合具有重要的應(yīng)用前景。當(dāng)前第1頁12