专利名称：白昼探测器系统及其所使用的滤色片的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有产生一种所需的光谱响应的滤色片的探测器系统。更具体地说，本发明涉及具有基本上与人类眼睛的光谱响应度匹配的探测器系统及其所用的滤色片。
背景技术：
在摄影及有关的领域中已经长期使用电子探测器来提供场景或客体的亮度测量。为了这种测量能至少粗略地代表象由人类眼睛所觉察到的亮度，已经使用了诸如硫化镉的光电池。这些探测器具有的光谱响应度使其峰值处于可见光范围，且至少粗略地近似于人类眼睛的响应度，不过，这种探测器具有的特性，在许多应用中使它们比理想的特性要少。
近来，已经利用与其它探测器组合起来的光学滤色片以提供与人类眼睛较为接近的响应。
在美国专利3,996,461(sulzbach等人)的一种方法中，把多层薄膜光学滤色片直接沉积在硅光电二极管的探测表面上。每一次沉积一层多层滤色片的个别电介质层(到至少50片硅片上，每片包括约300个探测器)直到建立一干涉堆叠为止。这多层滤色片被设计成减少到达光电二极管的作为波长函数的光，使得这探测器系统(带有多层滤色片的光电二极管)具有接近于人类眼睛响应的光谱响应。因为硅光电二极管它本身在可见光区域中具有偏重于向红光的光频响应，但它又很好地进入红外区域继续增加，这多层滤色片在红外区和可见光区中都减少了光的透射以给出所要的系统响应。
在另一方法中，含铜离子的以磷酸盐玻璃为基的滤色片作为用于探测器的滤色片。这些系统的一个缺点是磷酸盐玻璃抗潮性不良。另一缺点是不仅这玻璃有相对大的比重，而且在玻璃的制模，切割，和抛光操作的工艺中是不方便的和/或困难的。玻璃滤色片也往往是十分厚且重，而这对许多应用是不希望的。
在其它方法中，使用以合成树脂为基的滤色片来替代以玻璃为基的滤色片。例如，日本专利公告JP06-118,228和JP06-345,877揭示了一种由从含有特殊结构的磷酸族的单聚物和能与它被共聚合的单聚物的混合物共聚合的共聚体构成的合成树脂制成的光学滤色片，这滤色片也包含主要由铜盐组成的金属盐。包含单聚物的磷化物具有磷酸酯的键。这磷酸族造成多聚体具有差的耐老化性。结果是，如果把这种光学滤色片曝露于高温和高湿度下，有关变白(混浊度)和损失透明度(蔽光性)的问题开始扩大。
也曾经提出过其它以树脂为基的滤色片。日本专利公告2000-98130和2000-252482揭示了一种滤色片，它通过用具有特殊设计的化学结构的多聚体来改性耐用性。遗憾的是，这种滤色片在近红外区和紫外区具有差的光吸收。所以采用这种滤色片的探测器系统，对人类眼睛觉察不到的光是灵敏的。
所以对能模拟人类眼睛响应的另外可替换的探测器系统存在着连续不断的需要，尤其是，对具有良好的带外抑制(即，在近红外和紫外波长中的可忽略的响应)，对在可见光中所要响应的良好匹配，以及良好的耐老化性能的系统。
发明内容
本发明申请揭示一种在探测器前面设置滤色片的探测器系统，它以滤色片/探测器组合系统的方式，有选择地透射光，几乎相等地与人类眼睛响应相匹配。该滤色片包括干涉元件和吸收元件。较佳的是，该吸收元件是具有一种或多种特制的颜料或其它染料分布于其中的多聚体薄膜。这干涉元件较佳的也是多聚体的，在某些实施中是共挤压的多聚体多层薄膜。这干涉元件在正常入射时，在可见光范围中提供高的平均透射(至少约50％，更佳的是至少约70％)，而在延伸进近红外范围中的整个反射带时则是低透射(少于约5％，更佳的是少于约2％或1％)。该干涉元件的反射带延伸到红外的足够远处的保证探测器系统对近红外光的灵敏度可以忽略。该吸收元件具有一种或多种在可见光中提供非均匀透射的选择过的染料，较佳的是，当与干涉元件组合时，在光谱的可见光部分中具有适于为探测器系统提供具有接近人类眼睛响应的探测器系统的铃形特性。
该滤色片被制作成可供诸如哇光电二极管的半导体光电二极管之用。揭示了各种滤色片结构，包括涂敷于多聚物的干涉元件，或涂敷于探测器表面的吸收薄膜。也可用合适的粘合层把吸收元件粘合到干涉元件，或结合到干涉元件的一层或多层个别的薄层上。在某些实施例中，滤色片可跨越滤色组件的第一小孔延伸，而滤色片组件可包括于安装探测器组件的第二小孔。这个积木化设计相对于系统具有某些优点，在这系统中滤色片元件全被涂敷在探测器的表面。这系统可包括附加的诸如光的散射层的光学元件以减少对角度的相关性。
附图简述对附图进行说明书的参考，在附图中相同的参考数字表示相同的元件，其中
图1是探测器系统的透视图；图2是用于控测器系统的滤色片组件的横截面图，在该图中示出该探测器全部被啮合，且在局部的剖面图中；图2a和2b是类似于图2的横截面结构，但是属于另一替换的滤色片组件；图3是相对光谱透射图，即探测器系统各种部件的响应图；以及图4和图5是透射百分数对波长的关系曲线图。
具体实施例方式
下面描述的诸部分是关于可把探测器系统制作到接近所需的光谱响应到怎样的程度。为了这个应用的目的，下面的品质因数“FM”(表示为百分比)是用来定量探测器系统的归一化光谱响应D(λ)接近所需的即目标光谱响应T(λ)到怎样的程度FM=Σλ=380780|D(λ)-T(λ)|ΔλΣλ=380780T(λ)Δλ]]>(方程1)其中加号是在波长增量Δλ＝5nm的81个间隔上进行的。这与日本工业标准JIS-C-1609(1993)是一致的。为了这个应用的目的，如果品质因数FM小于25％就认为探测器系统响应D(λ)接近于目标函数T(λ)，更佳的是小于约20％。除非另有指出，品质因数是对光垂直入射到探测器系统上时计算的。
在重要的感兴趣的情况中，目标响应度T(λ)是人类眼睛的标准白昼响应V(λ)。也称为光谱发光效率函数的白昼响应V(λ)是在360-830nm范围内定义的一个铃形函数，且在555nm处有为1.0的极大值。在其它的情况中，这目标响应度可以是人类眼睛在低亮度水准时的响应，称之为微光响应V1(λ)。这V1(λ)函数是在507nm处有为1.0的最大值的铃形函数。V(λ)和V1(λ)这两个函数都可在题为物理光测学基�。珻IE公告第18.2号(1983)的Commission International de L’Eclairage(CIE)公告中找到。
为了这个应用的目的，除非另有指出，术语“紫外”指的是波长约小于400nm的电磁辐射，术语“可见光”指的是波长范围从约400到约700nm的电磁辐射，而术语“近红外”指的是波长范围从约700nm到约2500nm的电磁辐射。术语“探测器”指的是一种把电磁能量转换成电信号的结构，不管是在最后的组装形式或在构造的早期，包括半导体探测器的情况它具有在其内形成一个或多个有源结区的半导体晶片。合适的探测器示例包括，但并不限于，光电二极管和光电二极管阵列，和诸如CCD图象传感器和MOS图象传感器的固态相机元件。
图1示出探测器系统100的实施例。该探测器系统包括滤色片组件110和探测器组件112。滤色片组件110包括具有至少两个小孔116、118的滤色片外壳114。小孔116适于安装滤色片元件120。在一种结构中，外壳114是用不透明的热塑材料制成的，它是在滤色片材料的预先存在的狭条周围被注入模铸的。图2以剖面视图示出滤色片组件110，在图中滤色片外壳114的下面部分标以114a，而滤色片外壳114的上面部分标以114b。把滤色片元件120夹在部分114a、114b之间。较佳的是，二、三、四或更多的滤色片外壳114被同时形成在沿滤色片材料狭条的直线上。在注入模铸材料冷却之后，可在相邻外壳114的位置处，如在120a、120b的端部外切割这狭条，以得出各别的滤色片组件110。或者，可把个别的滤色片材料预先切割好的片加到在事前已制作好的滤色片外壳114上。
小孔116可以是一种在滤色片外壳114上的实际开口，如在该图中所示，或者它可以是一种光学孔径，它把被探测器件112可探测到的光传输到探测器的有源区。这光学孔径可以是在不透明的滤色片外壳上的一个窗口，或者滤色片外壳可完全用一种把透光率到探测器有源区的材料构筑成。
小孔118适用于安装探测器组件112。在所示的实施例中，小孔118以滤色片外壳部分114a、114b这两个部分为界。把小孔118定好尺寸和做好形状以安装探测器组件112，在图1中示出是已被脱离开的。当把探测器组件全部插入由小孔118限定的空腔中时，探测器的有源区122基本上与小孔116对准，并位于滤色片元件120的后面。因此，沿垂直于那里的轴向小孔116传播的光，在入射到探测器有源区122之前，经滤色片120而通过。探测器组件112可任选地包括一常规的窗口或覆盖有源区122的透镜元件。把一种诸如环氧树脂的传输光的浇灌材料可在探测器组件的插入之前放进由小孔118限定的空腔内，使得当探测器组件112被全部插入时，这浇灌材料完全围着探测器组件112并固定在滤色片组件110内的适当位置上。金属线即导线124a、124b，响应照射到有源区122的光提供电信号。在半导体光电二极管的情况下，这信号是电流。对其它类型的探测器，该信号可以取诸如电阻变化或电位的其它格式，可在探测器组件112之内任意选择安装前置放大器电路系统。
如图2所示，较佳的是，滤色片元件120是由两个主要元件组成的相对薄的以多聚物为基的膜，这两个元件是(1)反射干涉元件121a和(2)吸收元件121b。为了设计灵活和为了与重量轻尺寸小的一致性，较佳的是，这两个元件的形式是薄膜的，或薄膜层压制品，这在某些探测器应用中是重要的考虑事项。在这一点上，“薄膜”指的是其厚度一般不超过约0.25mm(千分之十英寸，即“密尔”)的延伸光学体。在某些例子中，可把薄膜附接到或涂敷到另一光学体，诸如具有适宜的反射或透射性质的坚实基底或另一种薄膜，不管薄膜是独立式的或附着在其它的柔性薄层上，它在物理上也可以是柔性形式的。在此使用的术语“薄膜体”，不管由它本射或与其它部件组合，应指的是一层薄膜。
元件121a、121b都全部占着小孔116，并覆盖或在探测器有源区122上延伸。也有可能不使用小孔或使用比探测器有源区小的小孔。在某些实施例中，元件121a、121b彼此可在空间共同延伸。在其它实施例中，可把吸收元件121b直接镀覆在探测器122的有源区上，或混合到固定在探测器中应有位置的透射光的浇灌材料中，而干涉元件121a则覆盖着小孔116。无论是否使用小孔，要把部件设置成使得基本上所有照射到探测器有源区的光经干涉元件和吸收元件而通过。
较佳的是，干涉元件121a一般是由几十或几百层交替的多聚物共挤压而制成的多层多聚物薄膜(即薄膜体)，接着是经一个或多个多位模(multiplicationdie)而可任选地通过多层挤压制品，然后拉伸或调整挤压制品以形成最后的薄膜，最后得到的薄膜一般是由几十或几百层个别的微层(microlayer)所组成，把微层的厚度和折射率制作成能提供主要对付在光谱近红外区的反射带。较佳的是，相邻的微层对沿X-轴偏振的光显示出至少为0.05的折射率差(Δnx)，同样，对沿Y-轴偏振的光也显示出至少为0.05的折射率差(Δny)，而X-和Y-轴是相互垂直的并限定了薄膜121a的平面。较佳的是，邻近的微层也对沿垂直于X-和Y-轴的Z-轴偏振的光显示出折射率差(Δnz)，这微层被制作来获得对斜入射光的P-偏振分量所需的反射性质。
为易于解释下文，并于干涉薄膜任何感兴趣的点，将把X-轴看成是在该薄膜的平面内，使得Δnx的大小是最大的。因此Δny的大小可以是等于或小于(但不大于)Δnx的大小。而且，在计算差值Δnx、Δny、Δnz中选择哪个材料薄层开始是由要求Δnx是非负来决定的。换句话说，在形成交界面的两薄层之间的折射率差是Δnj＝n1j-n2j，此处j＝x.y，或z，且此处薄层指标1，2是这样来选择的，使得n1x≥n2x，即Δnx≥0。
为维持在斜角时P-偏振光的高反射率，可控制在微层间Z-折射率的失配Δnz基本上小于最大的在平面上折射率Δnx，使得Δnz≤0.5*Δnx。更佳的是，Δnz≤0.25*Δnx。零或接近于零数值的Z-折射率可使我们在微层之间得到其对P-偏振光的折射率是常数或作为入射角的函数的接近常数的交界面。而且，可控制Z-折射率失配Δnz以与在平面上的折射率差Δnx相比具有相反的极性，即Δnz＜0。这个条件使我们得到其对P-偏振光的折射率随入射角的增加而增加的交界面，好象是对S-偏振光的情形一样。合适的多聚物干涉薄膜更多的详情可在第5,882,774号美国专利(jonza等人)，和PCT公告WO 95/17303(Ouderkirk等人)和WO 99/39224(Ouderkirk等人)中找到。在一简单的实施例中，微层可以有相当于1/4一波堆的厚度，即，安排在光学重复单元即单元组织中的各个主要由相同光学厚度(f-比＝50％)的两层相邻的微层构成，这种光学重复单元对通过其波长λ是光学重复单元的总厚度的两倍的相长干涉光的反射是有效的。使用沿薄膜厚度轴(例如，Z-轴)的厚度梯度加宽反射带来扩展在所需的短波长和长波长之间的带边缘，将在下面作描述。也可使用已制作的厚度梯度来使这种带边缘明显，如在第6,157,490号美国专利(wheatley等人)所讨论的。
也设想过其它的配置，诸如具有其f-比不同于50％的2层微层的光学重复单元的多层薄膜，或其光学重复单元主要由多于2层微层组成的薄膜。这些可供选择的光学重复单元设计可减少或消除某些较高阶的反射，即，在设计波长λ的一部分波长的反射。例如，采用由以高和低交错的折射率、按相对的光学厚度为7∶1∶1∶7∶1∶1配置的六层微层主要构成的光学重复单元可消除二、三和四阶的反射(分别为λ/2、λ/3、和λ/4)，如在第5,360,659号美国专利(Arends等人)中所讨论的。采用主要由三种折射率分别为高、中和低的不同光学材料、H，M，L，按相对的光学厚度为2∶1∶2∶1依HMLM的次序来配置而构成的光学重复单元，也能消除二、三和四阶反射，如在第5,103,337号美国专利(Schreuk等人)中所讨论的。
在前面提到的简单的1/4-波堆产生显著的三阶反射。因此，包括在λ＝1200nm或较大处具有一阶反射的1/4波堆的干涉元件将在约λ/3＝400nm或较大处具有显著的反射。
对某些应用，不论是为了增加总的反射率，还是增加在其上光被反射的带宽希望把两层或更多的多层薄膜组合起来。这种组合，例如，可通过用适宜的光学净粘合剂把两层或更多的多层光学薄膜层压在一起而制成。
或者干涉元件121a可包括更多常规真空沉积的无机多层薄膜，它的微层(例如，TiO2用于高折射率微层，而SiO2则用于低折射率微层)的折射率是各向同性的。因为通�？苫竦帽扔霉布费苟嗑劢洗蟮牟愕讲愕脑谄矫嫔系恼凵渎什瞀x和Δny，所以，需要较少的微层来给出对垂直入射光(入射角＝0)的给定的折射率值。不过，通常不采用这种无机的多层薄膜，这是因为需要相当麻烦地真空沉积工艺(在这工艺中，各层必须分开敷设)，需要用坚实的高温基底(通常是厚玻璃)，以及随着入射角的增加，p-偏振光的折射率下降(且陪随透射的增加)。
或者，干涉元件121a可包括一层胆甾相的(向列相的)液晶薄膜。这些薄膜由具有胆甾相序的多聚物材料层构成，此处胆甾相材料的分子螺旋线结构轴横向地延伸到该薄层。可这样来制造这薄膜，使得螺旋线结构的间距沿薄膜的厚度有变化以提供薄膜在所需的波长范围上有宽的反射带。可把右旋和左旋的胆甾相薄层组合起来以反射入射光的两个垂直偏振态—左旋和右旋圆偏振态。参考由第5,793,456号(Broer等人)和第6,181,395(Li等人)美国专利作出。或者，干涉元件121a可包括用金属/无机氧化物堆叠支持的多聚物，诸如在第4,799,745号美国专利中(Meyer等人)所描述的，或由在第5,440,446号(shaw等人)，第5,725,909号(shaw等人)，第6,010,751号(shaw等人)，和第6,045,864号(lyons等人)美国专利中所描述的方法制备的交错的多聚物无机氧化物堆叠。
不管选择何种技术，要把干涉元件121a制作得在主要位于近红外区中基本反射垂直入射光，并在大部分或基本上全部可见光波长范围上透射垂直入射光。该干涉元件较佳的是，在可见光范围内提供至少约50％的平均透射，更佳的是，至少约70％，而对通过延伸到近红外区中的反射带提供小于约5％的透射，更佳的是小于约2％或1％。对采用硅光电二极管的探测器系统，这5％，2％，和1％的透射较佳地限于覆盖从约800nm到约1100nm或从约700nm到约1200nm的一个范围。在许多情况下，干涉元件具有可忽略的吸收，使得在一给定的波长上，透射百分数加上反射百分数约为100％。
滤色片元件120的另一主要部件是吸收元件121b。为易于制造和设计灵活性，这较佳的也是一种以多聚物为基的薄膜即薄膜体。吸收元件121b包含一种或多种染料剂，它可包括在可见光波长上非均匀地吸收的颜料和染料。而且，已经发现合适的染料剂可为探测系统至少在可见光波长范围上，提供与人类眼睛的感光性紧密匹配的有效响应度(例如，标准白昼可见响应V(λ))。例如，如果探测器组件112的光谱响应度是函数DET(λ)，和在垂直入射时的吸收元件121b的光谱透射是函数AF(λ)，然后，定义为DET(λ)的函数乘以AF(λ)乘以合适选定的归一化常数将给出相对于白昼函数V(λ)，约为20％或更少的品质因数、FM(参见方程1)，更佳的是约为10％或更少。这样来选定这归一化常数，使得函数DET(λ)*AF(λ)的最大值等于1。
较佳的是，吸收元件121b包括分布在其内的绿色颜料。这颜料分布在形成薄膜的基质中，这基质材料对所设想的典型薄膜厚度在可见光波长上基本上是透明的。由于绿色在人类视觉中是占优势的，所以，绿色颜料对人类眼睛的光谱响应提供了第一近似。不过，注意到探测器系统的光谱响应在整个可见光范围改变到这种程度，即吸收元件112b的理想透射特性将被扭曲来作补偿以便产生与人类响匹配的探测器系统。有用的绿色颜料的例子包括绿色颜料(可从诸如Toyo Ganryon Kogyou，Japan的许多公司买到的一种氧化铬(III)粉末)(在本文称之为“PG-18”)，孔雀石湖绿(一种以铜基材料，可从Sansui ShiksoLtd；Japan购到) (在本文称之为“PG-4”)，酞菁绿(一种可从BASF Ltd.买到的有机材料)(在本文称之为“PG-7”)，以及酞菁绿6Y(一种可从ClariantInternational Ltd，Switzerland买到的有机材料) (在本文称之为“PG-36”)。在这些颜料中间，酞菁绿和酞菁绿6Y是较佳的，因为它们能够保证一个高的峰值透光率，并也能获得接近人类眼睛响应的匹配。一种类型的酞菁绿6Y是以商业名称Hostaperm绿色8G由Clariant International Ltd销售。可把这绿色颜料揉捏到基质材料或树脂先质中，并浇铸，挤压，或形成薄膜或其它薄层。应控制绿色颜料在基质中的浓度和薄膜的厚度以获得所需的光谱吸收特性。或者，可把这绿色颜料分布在含有粘合剂成分的溶剂中，并涂在预先形成的基底上来形成吸收元件121b，或可把这吸收元件121b直接镀在干涉元件121a上镀在源区122中的探测器表面上，或涂在覆盖有源区122的窗口或透镜元件上。对某些应用，可把这绿色颜料分布到诸如围绕在探测器组件112的环氧树脂的透射光的浇灌材料中，或者如果采用透明的热塑材料来形成滤色片外壳114的话，则可把这绿色颜料在注入浇铸之前分布到滤色片外壳材料中。
这绿色颜料在使探测器系统匹配目标响应能接近到何种程度方面，单一的绿色颜料是受到限制的。申请人已发现，在探测器系统的光路中包括黄色颜料对改善探测器系统使能愈加紧密地匹配目标响应也是较佳的。较佳的是，把这黄色颜色在吸收元件121b中和绿色颜料混和起来。有机和无机颜料都可采用，但是，由于有机颜料高的峰值透光率和可获得对目标响应的紧密匹配，所以它们是较佳的。这黄色颜料可包括至少两类黄色的混合物，一类是波长相对长(“带红色的”)的黄色，和一类是波长相对矩(“带兰色的”)的黄色，将在下面作较为详细的描述。
适宜的有机黄色颜料的例子包括乙酰醋酸苯胺单偶氮颜料，诸如，Hansa黄色G(C.I.NO.颜料黄-1，在本文缩写为PY-1)，Hans黄色10G(C.I.No.PY-3)，Hansa黄色RN(C.I.NO.PY-65)，Hansa艳黄5GX(C.I.NO.PY-74)，Hansa艳黄10GX(C.I.NO.PY-98)，不变色黄FGL(PY-97)，Simura Lake不褪色黄6G(PY-133)，Lionol黄K-2R(PY-169)；乙酰醋酸苯胺二偶氮颜料，诸如二偶氮黄G(PY-12)，二偶氮黄GR(PY-13)，二偶氮黄5G(PY-14)，二偶氮黄8G(PY-17)，二偶氮黄R(PY-55)，不变色黄HR(PY-83)；偶氮浓缩颜料，诸如，彩色酞(Chromophthal)黄3G(PY-93)，彩色酞黄6G(PY-94)，苯并咪唑酮单偶氮颜料；诸如Hostaperm黄H3G(PY-154)，Hostaperm黄H4G(PY-151)，Hostaperm黄H2G(PY-120)，Hostaperm黄H6G(PY-175)，Hostaperm黄HLR(PY-156)；异吲哚酮(isoindolinone)颜料，诸如Irgazin黄3RLTN(PY-110)，Irgazin黄2RLT，Irgazin黄2GLT(PY-109)，Fostogen超级黄GROH(PY-137)，Fastogen超级黄GRO(PY-110)，Sandrin黄6GL(PY-173)；以及其它颜料，例如，靛蒽醌颜料，诸如，Flavantrone(PY-24)，蒽亚胺(Anthramyrimidine)(PY-106)，邻苯二甲酰酰胺型蒽醌(PY-123)，Heliofast黄E3R(PY-99)，金属络合物颜料，诸如，偶氮镍络合物颜料(PY-150)，亚硝基镍络合物颜料(PY-153)，偶氮次甲基铜络合物颜料(PY-117)；喹啉并酞酮(phthalone)颜料，诸如，苯邻二甲酰亚胺喹啉并酞酮(PY-138)，Palitol黄D1819(PY-139)；异二氢吲哚颜料，例如，Paliotol黄D1155(PY-185)；以及苯并咪唑酮颜料，例如，Toner黄HGTRAN(PY-180)。在这些颜料之间，较佳的是PY-150，PY-138，PY-139，PY-185，PY-180和PY-110，这是由于采用这些颜料以获得与光谱发光效率较接近的一致性是可能的，且另外，这些颜具有高的耐老化性。为了添加的柔性，不论把不同的染料剂在单层中混合起来，或把们设置在光路中任何地方的各别层可把多种不同的染料剂组合起来以形成这吸收元件更紧密地与目标函数匹配。例如，至少可把两种不同的黄色颜料组合起来。黄色颜料通常对在约400-450nm之间的兰光具有高的吸收(透射百分数小于约10％)，对在约550-700nm之间的波长具有低的吸收(透射百分数大于约90％)。一个速变的渡越区把这两个区域分开，而这渡越区在波长上，各种黄色颜色是不同的。例如，黄色颜色PY-139是一种带红色的黄色，且在约520nm处具有速变的渡越区，而PY-180则在约490nm处具有速变的渡越区。
适用于形成元件121b的基质材料包括，例如，聚酯，诸如聚对苯二酸乙二酯(PET)，以及具有良好的热稳定性的塑料，诸如，聚丙烯，玻璃纸，聚碳酸酯，乙酸纤维素，三乙酰纤维素，聚乙烯，聚氯乙烯，聚乙烯醇，含氟树脂，氯化橡胶，和离聚物。基底的厚度取决于材料，以能获得适宜的强度和透光率，但一般是在，例如，10到200μm。
为了形成元件121b，可采用能交叉连接的树脂合成剂，具体地说，包括用电子束可固化的产品或用UV(紫外)可固化具有不饱和键的单聚物和剂聚物的产品，以及用反应可固化的在带有聚异氰酸酯或缩水甘油基化合物的树脂中具有可反应固化的热塑产品。当在树脂中含有反应基的上述热塑树脂时，可采用在本技术领域熟知的树脂，例如，包括聚酯树脂，聚丙烯酸酯，聚丙烯酸，苯乙烯树脂，聚酯酸乙烯酯树脂，聚氨酯树脂，苯乙烯-丙烯酸酯树脂，聚丙烯酸酯树脂，聚丙烯酰胺树脂，聚酰胺树脂，聚醚树脂，聚苯乙烯树脂，聚乙烯树脂，聚烯烃树脂；乙烯基树脂，诸如，聚氯乙烯树脂和聚乙烯醇树脂；纤维素树脂，诸如，纤维素树脂，羟基乙基纤维素树脂和乙酸纤维素树脂；聚乙烯乙酰树脂，诸如，聚乙烯乙酰基乙缩醛树脂和聚乙烯丁缩醛树脂，用硅酮改性的树脂和长链用烷基改性的树脂。特别推荐的是聚丙烯酸酯树脂和聚丙烯酸苯乙烯树脂。
用于这种粘结剂树脂的固定(即，固化)方法并不受到特别的限制，可包括加热和用离子辐照来照射。已经按常规已知的各种异氰酸酯固定试剂，在它们之间，采用芳香族异氰酸酯的加合物形式是较佳的，包括，在市场中能买到的产品中的TAKENATE(由Takeka Chemical Industries，Ltd制造)，BURNOCK(由Dainippon Ink and Chemical，Inc.制造)，Koronate(由Nippon PolyureThane Industry Co.，制造)，以及Dismodule(由Bayer Co.，制造)。正如异氰酸酯固定试剂的情况一样，已经按常规已知的各种环氧树脂固定试剂，包括，作为在市场上能买到的产品，双榍A型环氧树脂，诸如，EPIKOTE828(由YUKA ShellEpoxy，Co.，制造)；和酚醛清漆树脂，诸如，EPIKOTE 180S80(由YUKA ShellEpoxy，Co.，制造)，和索氏体树脂，诸如，Denacol EX-614(由Nagase Chem Tex，Co.，制造)。在相对于上面所用的粘结剂树脂按重量100份来说，聚异氰酸酯和环氧树脂所添加的量，较佳的是，按重量的5到100份的范围内，更佳的是，按重量的20到80份的范围内。当添加剂的量太小时，交叉连接的密度变低，导致不充分的抗热性和抗化学性。当添加剂的量太大时，镀膜液体的浇灌有效时间变矩，而镀膜表面变得太粘性，导致诸如在制造过程期间难以处理的不方便。
因为这树脂复合物能够交叉连接，所以可采用电子束固定的产品或具有不饱和键的单聚物和齐聚物用UV固定的产品。可以采用具有至少一个可聚合的碳-碳不饱和键的化合物作为固定粘结剂。具体地说，在本文可采有的化全物包括丙烯酸芳基酯，丙烯酸苯甲基酯，丙烯酸丁氧基乙酯，丁氧基二甘醇丙烯酸酯，丙烯酸环已基酯，丙烯酸二环戊酯，丙烯酸2-乙基己酯，丙烯酸甘油酯，丙烯酸缩水甘油酯，丙烯酸2-羟基乙酯，丙烯酸2-羟基丙酯，丙烯酸异冰片基酯，丙烯酸异癸(isodexyl)酯，丙烯酸异辛酯，丙烯酸月桂酯，丙烯酸2-甲氧乙酯，甲氧基二甘醇丙烯酸酯，丙烯酸苯氧基乙酯，丙烯酸硬脂基酯，乙二醇二丙烯酸酯，二甘醇二丙烯酸酯，1，4-丁二醇二丙烯酸酯，1，5-戊二醇二丙烯酸酯，1，6-己二醇二丙烯酸酯，1，3-丙二醇二丙烯酸酯，1，4-环乙二醇二丙烯酸酯，二丙烯酸2，2-二羟甲基丙酯，二丙烯酸甘油酯，三丙二醇二丙烯酸酯，三丙烯酸甘油酯，三丙烯酸三羟甲基丙酯，聚氧乙基-三羟甲基丙基三丙烯酸酯，季戊四醇三丙烯酸酯，季戊四醇四丙烯酸酯，三乙二醇二丙烯酸酯，聚氧丙基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，丁二醇二丙烯酸酯，1，2，4-丁三醇三丙烯酸酯，2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇二丙烯酸酯，1，10-癸二醇二甲基丙烯酸酯，二季戊四醇六丙烯酸酯，以及由甲基丙烯酸酯基，1-甲基酰氧基丙基三乙氧基硅烷，1-乙烯基-2-吡咯烷酮，2-羟基乙烷基丙烯酰基磷酸酯，丙烯酸酯单聚体，诸如，丙烯酸四氢呋喃酯，丙烯酸二环戊烯基酯，丙烯酸二环戊烯基氧杂乙酯，3-丁二醇二丙烯酸酯，新戊基乙二醇二丙烯酸酯，聚乙二醇二丙烯酸酯，羟基新戊酸酯、新戊基乙二醇二丙烯酸酯，经苯酚-环氧乙烷改性的丙烯酸酯，经苯酚-环氧丙烷改性的丙烯酸酯，N-壬基(ninyl)-2-吡咯烷酮，经双酚A-环氧乙烷改性的二丙烯酸酯，季戊四醇二丙烯酸酯单硬脂酸酯，四乙二醇二丙烯酸酯，聚丙二醇二丙烯酸酯，经三羟甲基丙烷-环氧丙烷改性的三丙烯酸酯，经异氰酸环氧乙烷改性的三丙烯酸酯，经三羟甲基丙烷-环氧乙烷改性的三丙烯酸酯，季戊四醇五丙烯酸酯、季戊四醇六丙烯酸酯，季戊四醇四丙烯酸酯替代带有丙烯酸酯的上面的化合物，以及由甲基丙烯酸酯基，尿烷丙烯酸酯齐聚体，在其中丙烯酸酯基与具有聚氨酯结构的齐聚体结合，聚酯丙烯酸酯齐聚体，在其中丙烯酸酯簇与具有聚酯结构的齐聚体结合，环氧树脂丙烯酸酯齐聚体，在其中丙烯酸酯基与具有环氧树脂族的齐聚体结合，尿烷甲基丙烯酸酯齐聚体，在其中甲基丙烯酸酯与具有聚氨酯结构的齐聚体结合，聚酯甲基丙烯酸酯齐聚体，在其中甲基丙烯酸酯基与具有聚酯结构的齐聚体结合，环氧树脂甲基丙烯酸酯，在其中甲基丙烯酸酯基与具有环氧树脂族的齐聚体结合，具有丙烯酸酯基的尿烷丙烯酸酯，具有丙烯酸酯基的聚酯丙烯酸酯，具有丙烯酸酯基的环氧树脂丙烯酸酯树脂，具有甲基丙烯酸酯基的聚甲基丙烯酸氨基甲酸酯，具有甲基丙烯酸酯基的环氧树脂甲基丙烯酸酯替代带有丙烯酸酯的上面的化合物。
这仅仅是采用的固定粘合剂的例子，而可采用的固定粘合剂并不限于这些例子。这种固定粘合剂的含量，较佳的是在总的固体组分的按重量为10到40％的范围中。
较佳的是，吸收元件121b是在可见光范围内为探测器系统提供与目标函数紧密匹配的性能的首要系统部件。而干涉元件121a正相反，它在可见光范围内对探测器系统性能具有较小的影响，这是因为在整个可见光范围内，它的透射率是相对地不变的。但是，干涉元件121a在近红外区中最好具有能提供阻碍功能(低透射，高反射)的主要影响，以在那个波长区中抵消探测器组件112的这高的灵敏度。这个配置的优点在于干涉元件121a可以具有比为与人类眼睛响应匹配提供所需的在近红外区的阻碍和在可见光区的精密可变性(铃形函数)这两者的干涉元件有愈加简单的和愈加耐用的设计。这简单、耐用的设计为干涉元件产生较高的产量，并降低消耗量。这较佳配置的另一优点是较好的轴外性能。这吸收元件的透射光谱对作为入射角函数的波长位移不比干涉元件的透射光谱灵敏。在光学系统中用充分张开的圆锥入射光，来照射探测器系统100，日益成为重要。干涉元件的近红外反射带进入可见光谱红色部分的波长位移在性能上比用来提供在整个可见光区所需响应的铃形函数的相同波长位移具有较小的作用。因此，在可见光区把呈铃形的函数主要与吸收部件结合起来，并在可见光区之外(近红外和可选择紫外)把抑制光主要与干涉反射器结合起来是有利的。
图3以理想化的形式示出各种系统部件对探测器系统100综合的光谱响应的贡献。曲线200代表典型硅光电二极管探测器的光谱响应度(例如，单位为安倍/瓦)。这种探测器在可见光区具有斜向光谱长波长(红色)端的响应，并在它迅速下落之前，继续增加进入近红外区，在约1100-1200nm之间变得可以忽略，该探测器还在紫外区(约400nm以下)具有不可忽略的响应度。曲线202代表吸收元件121b的透射率百分数。较佳的是，这种薄层在其内包括分布的绿色和黄色颜料。曲线202在可见光区中提供近似的呈铃形的响应，但在其它波长处也(不希望有的)显示出相当大的光泄漏，在这些波长处，该探测器响应度200是显著的。正如所示出的，在近红外区中，大量的光泄漏并不是罕见的，如在紫外中的某些汇漏那样。代表在垂直入射时干涉元件的透射百分数的曲线204，具有由短波长带边缘204a和长度长边缘204b界定的强反射带。反射带的高反射率提供了低的透射百分数，在该带的大部分带上，较佳的是小于约5％，或更佳的是小于约2％，或甚至1％。作为半最大的透射点的是半最高反射点测量的带边缘204a，因为在上面所解释的理由，所以较佳的是靠近可见光区，较佳的是位于约630和770nm之间，可从约600到850nm之间任选。在700nm以外基本上配置带边缘204a的地方，可把如在第6,049,419号美国专利(wheatley等人)(通过引用结合于本文)描述的附加吸收器或反射器包括在吸收元件，干涉元件，或它们的任意组合之中，以在约700nm和带边缘204a之间的间隙中阻碍在垂直角时的近红外光。
作为半最大的透射点或半最大的反射点测量的长波长带边缘204b，较佳的是接近于为削弱探测器响应的长波长区，并取决于进入探测器响应度延伸到红外区如何远的程度，较佳的是配置在探测器响应度变得可忽略处的波长以外至少约50nm处，可为斜入射光和制造公差作好角位移的准备。在硅光电二极管的情况下，较佳的是，可把带边缘204b配置在约1150-1200nm之间，并从约1200nm到1350nm可任选。不过，注意到如果干涉元件包括产生显著的三阶反射的1/4-波堆或其它结构，则在紫外区中将存在较高阶的反射带(部分示于图3)，并且如果长波长带边缘240b位于约1200nm或较大处，则可部分地延伸进可见光谱的芝端中。如果吸收元件在那个紫外区中具有显著的透射，则三阶或更高阶反射带可在这紫外区中帮助保持这探测器系统的响应到可接受的低水准。当把长波长带边缘240b配置在一个波长处，而这波长长到不足以阻碍到达的并激活探测器的长波长光的情况下，尤其是当如果光以斜角入射直到(一个特殊的应用)最大设计角，要考虑到带边缘204b到较短波长的移动时，可把如在第6,049,419号美国专利(wheatly等人)中描述的附加吸收器或反射器包括进吸收元件，干涉元件，或它们的任意组合中，以阻碍其波长被配置在探测器响应的长波长端和斜角位移带边缘204b之间的间隙中的这种长波长。如果把垂直入射带边缘204b设置在(例如)1150和1200nm之间，这种带边缘对在合理的设计角之内的斜入射光可移动到基本上小于1150nm。
曲线204还在大部分可见光区上呈现出相当高的透射百分数，较佳的是，从400-700nm平均至少50％，更佳的是，至少70％或甚至至少80％。
探测器系统响应(在上面即D(λ))由曲线206代表。那根曲线是在入射光直到它照射到探测器表面时为止的光路上所有系统部件的光谱响应之积，在本例中这些系统部件的光谱响应就是曲线200，202和204。较佳的是，也把曲线206(和系统响应D(λ))归一化，就是乘以一个换算常数，使其最大值为1。结果，曲线206是较佳地接近匹配于人类白昼响应，即相似的目标响应。
某些系统部件比其它部件更易于控制以保证所需的综合性能。例如，虽然用于改性半导体光电二极管光谱响应度的诸技术很可能是存在着的，但是为了本描述的目的，该系统响应的探测器部件(曲线200)被认为是不可控制的易变部件。另一方面，可把干涉元件121a设计成具有所需额定透射或反射率的功能，正如已知的那样，但调节它的透射功能来对，例如，在其它系统部件中逐批的变化作补偿并不是较佳的，这是由于制造工工和困难的复杂性质和/或与改变这种工艺有关的高的重复成本之故。相比较，吸收元件121b的制造及其调节，相对来说是较简单的，涉及(在适宜的基质材料和颜料的选定之后)颜料浓度和元件厚度的控制。所以，较佳的是，吸收元件121b在探测器组件112，干涉元件121a，和任何其它系统部件的光谱特性被测量，和/或除非已知之后，再制造，通过计算和/或试凑法，可把颜料浓度和元件121b的厚度控制得使离目标响应的平均偏离减到最小。光学滤色片的光谱透射率的设计如下所述。
首先，至少在可见光区和近红外区测量探测器的光谱灵敏度，而且，至少在相同的波长区上测量干涉元件121a的光谱灵敏度(光谱传输)。此外，要在预定的波长区域测量在吸收元件121b中要用到的颜料消光系数。把该消光系数代入朗伯-皮尔(lambert-Bear)定律的通用公式中，以获得在计算吸收元件121b的光谱透射率所需的方程(但是该系数用作颜料浓度和薄膜或其它主体的厚度的独立变量)。如果要用两种或更多种的颜料，则假设它们独立地起作用，且是均匀地包含在元件121b中。
利用探测器灵敏度，干涉元件灵敏度，朗伯-皮尔方程，以及变换系统计算了归一化的系统响应函数D(λ)，并且以作为独立变量(颜料浓度和吸收元件的厚度)函数的数学形式，从上面的方程(1)获得了品质因数FM。然后，例如，采用单纯形法(一种在线性编程中使用的有限递推算法，以通过不断近似获得最佳近似)执行计算机模拟来确定对这些变量的最佳值，从而制作了诸如薄膜的这个元件。替代这计算的方法，也可利用诸如实验之类的试凑法来确定可见光校正构件的厚度，以及绿色颜料与黄色颜料浓度和比率的最佳值。
正如上面所描述的，在吸收元件121b中绿色和黄色颜料的浓度取决于该元件的厚度。因此，这浓度不是唯一限定的，而一般是在按它们所分布的薄层重量的10到50％的范围内，较佳的是20到40％。
在探测器系统中，还可采用附加的薄层和元件，诸如EMI屏蔽层，抗静电层，截止UV层，防污染层，以及类似的薄层，这些薄层都在PCT公告第WO99/39224号(Ouderkirk等人)中描述，附加薄层的另一例子是抗反射镀膜层。可采用一种漫射盖片来增加探测器系统的接受角，而使探测器系统对在入射光的空间和/或角度的易变性有较小的灵敏度。较佳的是，漫射片在整个可见光谱上具有高的透射百分数(至少约90％，更佳的是至少约95％)，但是也有高的混浊值(至少约80％，更佳的是至少约85％)，以致即使几乎所有的入射光经漫射片通过，但光却传播到宽大的圆锥角中，一种合适的漫射片可在100LSE型的商品标号下从kimoto ltd买到，它有95.4％的可见透光率和83.9％的混浊度。100LSE型漫射片包括在100μm厚的PMMA的膜上的PMMA粒子层(平均粒子大小为30μm)。另一合适的漫射片可在TRX-110型的商品标号下从Reyco Ltd.买到，它有97.7％的可见透光率和89.8％的混浊度。对某些应用来说，希望能把漫射元素混入吸收元件基质中，以便这两者能在单一的操作中被镀膜。
对滤色片组件110，探测器组件112，及它们的部件有很多种结构是可能的。可分开地制作元件121a，121b，然后用透明的粘合层粘合在一起。它们也可以简单地把一层堆叠在另一层的上面，具有或不具有插入的空间，窗口，或其它诸如在上面提及的那些其它的光学元件。在某些结构中，可把吸收元件121b作为已加入颜料的树脂涂敷到现成的干涉薄膜上，紧接着的是一次固化步骤，在这种情况下，可采用诸如旋转镀膜的间歇加工，或采用诸如刀具镀膜，模切镀膜等的连续加工。
或者，可把元件121a、121b制作成单一的主体即薄膜，诸如通过把颜料或其它染料结合进干涉薄膜的一层或多层薄膜中，包括进入这干涉薄膜可能包括的任意表面层(光学厚的薄层)中。当干涉元件121a是由二层或更多的多层光学薄膜通过光学净的粘合层连结起来的层压制品时，也可把某些或全部吸收的染料结合进这层压制品的粘合层中。
此外，在另一方法中，可把吸收元件作为的添加颜料的树脂涂敷到另一表面上，包括直接涂到探测器的有源表面122上，然后进行固化。参阅图2a，在这种情况下，可把这已添加颜料的树脂旋转镀膜到半导体晶片上，从这晶片通过把它切成小片可获得大量的单个探测器。在切成小片之前，通过施加适当的热或辐照来固化这树脂。也可用标准的光刻技术进行做成这已固化树脂的图形，例如，暴露出用于电接触的基底的范围。吸收元件还可包括性能不同的薄层即薄膜，这些薄膜中的各层，部分地对所需的吸收功能产生影响。例如，吸收元件121b可包括一层添加有绿色颜料的薄膜和一层分开的添加有黄色的薄膜。可采用诸如喷墨印刷，丝网印刷诸如此类的其它方法，把已添加颜料的树脂涂敷到探测器或其它基底。
如果元件121a，121b作为性能不同的部件来层压，则在光路上可把吸收元件放在干涉元件的前面(即，朝着探测器有源区传播的光，在经干涉元件通过之前，先经吸收元件通过)或反过来亦行。如果吸收元件是在干涉元件的前面，被探测器系统反射的光较少，因此减少了杂散光。如果干涉元件是在吸收元件的前面，被光学滤色片吸收的总的光较少，这样有利于长的使用时间。
可把整个或部分的吸收元件结合在滤色片外壳114中。如图2b所示，滤色片外壳不需要具有滤色片小孔，而可用包括部分透明的上部114c来代替，在其中包括分布着的一种或多种染料。在这种情况下，这滤色片外壳可只有一个小孔118，用来探测器组件的插入。此外，可在前面提到的浇灌材料中分布一种或多种染料。这种浇灌材料可用来达到把探测器组件112固定在滤色片外壳中的合适部位，以及至少部分地滤色可见光的这双重目的。
为了使制造自动化，可从诸如成张的或成卷的这种薄膜的较大件中切出干涉元件121a的分主长条。如果这干涉薄膜由如上所述的多聚物微层的堆叠组成的活，则无接触激光切割技术还是比机械切割技术好，因为已发现前者对长条产生的边界即边缘裂为薄层的感受性较小。较佳的是，在激光切割操作期间，用可除去的衬垫覆盖干涉元件121a，然后用粘合带从对应的元件121a的长条上除去由于切割的结果而形成的分立的衬垫长条。可把诸如图1和2所示的多个半个滤色片外壳114a、114b同时粘结在一起来形成基本与滤色片外壳114一样的，沿元件121a的长条均匀地隔开的线性阵列。如果希望是单个的滤色片外壳，则元件121a的长条可在外壳之间起作用。参阅于2002年10月10日申请的，题为“用于清洁和迅速地细分多层光学薄膜的方法”的第10/268,118号美国专利申请。也可采用激光切割第系统以提供给干涉元件用溶融区来控制裂为薄层，如也于2002年10月10日申请的，题为“用熔融区法来控制多层光学薄膜裂为薄层”的第10/268,354号美国专利申请。
示例在下面的诸示例中，用以下的方法来制作即获得各种系统部件。
绿色油墨(G1)使用混砂机，把100份按重量的PG-36型绿色颜料(由Clariant GmbH以Hostaperm绿8G的商品名称销售)和35份按重量的颜料分散剂(由BYK Chemie以Disperbyk商品名称销售)在丙烯乙二醇单甲基酯醋酸酯和丁基熔纤剂的85∶15的溶剂混合物中分散，为了分析的目的，把该油墨在玻璃基底上涂敷到厚约0.5μm，并使用的80℃的对流炉固化。这样制备的绿色颜料的透射百分数在Hitachi型号为U-4000的光谱分析仪上从200到1300nm作测量，并作为曲线PG-36示于图4。
第一黄色油墨(Y1)
使用混砂机，把100份按重量的PY-139型黄色颜料(由BASF制造，Paliotol黄D1819)和15份按重量的颜料分散剂(由BYK以商品名称Disperbyk2000销售)在丙烯乙二醇单甲基酯醋酸酯和丁基溶纤剂的85∶15的溶剂混合物中分散。固体组分的含量为25％，为分析的目的，把该油墨在玻璃基底上涂敷到厚约0.5μm，并使用约80℃的对流炉固化。这样制备的共同色颜料的透射百分数在Hitachi型号为U-4000的光谱分析仪上从200到13000nm作测量，并作为曲线PY-139示于图4。
第二黄色油墨(Y2)使用混砂机，把100份按重量的PY-180型黄色颜料(由Clariant GmbH作为HGTRAN黄调色剂销售)和50份按重量的颜料分散剂(由BYK Chemie以商品名称Disperbyk 2000光销售)在丙烯乙二醇单甲基酯醋酸酯和丁基溶纤剂的85∶15的溶剂混合物中分散。固体组分的含量为25％，为了分析的目的，把该油墨在玻璃基底上涂敷到厚约0.5μm，并使用约80℃的对流炉固化。在此制备的黄色颜料的透射百分数在Hitachi型号为U-4000的光谱分析仪上从200到1300nm作测量，并作为曲线PY-180示于图4。
第一混合油墨的合成物(GY1)如上述制备的G1、Y1和Y2以PG-36∶PY-139∶PY-180＝54∶35∶11的最后颜料比混合起来。苯乙烯丙烯酸树脂(由Johnson Polymer以商品名称JohncryL 690销售)和环氧树脂(型号为Denachor EX614，由Nagase Chem Tex制造)以比率为3∶1作为粘结剂被加入，而诸颜料的最后比例被调节到按重量25％，最后油墨合成物的溶剂成分是丙烯乙二醇单甲基酯醋酸酯∶甲苯∶丁基溶纤剂＝75∶15∶10，而固体组分的含量为17％。为了分析的目的，这油墨合成物在玻璃基底上涂敷到厚约1.7μm，并使用约80℃的对流炉固化。这样制备的第一混合颜料的透射百分数在Hitachi型号为U-4000的光谱分析仪上从200到1300nm作测量，并作为曲线GY1示于图5。
第二混合油墨合成物(GY2)如上述制备的G1和Y1以PG-36∶PY-139＝50∶50混合起来。苯乙烯丙酸树脂(由Johnson Polymer以商品名称Johncryl 690销售)和环氧树脂(型号为Denachor EX614，由Nagase Chem Tex制造)以比率为3∶1作为粘结剂被加入，颜料的最后成分被调节到按重量25％。最后油墨合成物的溶剂成分是丙烯乙二醇单甲基酯醋酸酯∶甲苯∶丁基溶纤剂＝75∶15∶10，而固体组分的含量为17％，为了分析的目的，这油墨合物在玻璃基底上涂敷到厚约1.7μm，并使用约80℃的对流炉固化。这样制备的第二混合颜料的透射百分数在Hitachi型号为U-4000的光谱分析仪从200到1300nm作测量，并作为曲线GY2示于图5。
第一干涉元件(IF1)多聚物的多层干涉薄膜是在约277℃，由通过共挤压低熔体的COPEN制成的，这COPEN由聚乙烯萘二甲酸(PEN)/聚乙烯对酞酸酯(PET)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的90/10共聚物制成，以形成具有夹在两层由低熔体COPEN构成的外部表面层之间的224层各别薄层的挤压制品。这些薄层确定了一个光学包，它包括具有沿垂直于该堆叠的一根轴的近似线性的厚度梯度的112个单元光电元件。位于该包一侧最厚的单元光电元件约比位于该包另一侧最薄的单元光电元件约厚1.3倍。该光学包被反对称地接比例增加以给出具有在两个包之间带有外部表面层和内部多聚物边界层(PBL)的448层各别层的多层光学薄膜结构。是这样来执行层的按比例增加，使得光学包中的一个具有总厚度约为其它包的1.3倍。把这挤压制品放在急冷的滚筒上粹火以形成浇铸的多层薄膜。分别采用伸展比3.4∶1和3.4∶1使这浇铸薄膜连续地在机器方向(MD)和横向(TD)伸展，在COPEN层中，产生具有在平面内的折射率(n1x，n1y)和在平面外的折射率(n1z)分别约为1.744，1.720，和1.508以及在PMMA层中，具有在平面内的折射率(n2x，n2y)和在平面外的折射率(n2z)分别为1.495，1.495和1.495的已制成的薄膜。所有的折射率都用Metricon表面波特性装置在550nm作测试的。这已制成的薄膜包括各为1/4波设计的两个光学包，且每个都有沿垂直于薄膜平面的轴的近似于线性的厚度梯度，以给出在各光学包之内的被反射波长的范围。在这已制成的薄膜中最厚的单元光电元件具有的厚度比在这已制成的薄膜中最薄的单元光电元件的厚度约厚1.8倍，相当于约从665nm到1220nm的反射波长的范围。在这光学结构外侧上的表面层是具有厚度约为11μm(0.43密尔)的低溶体CoPEN 。总的薄膜厚度约为90μm(3.7密尔)。
如上述制作的两个基本相同的多层薄膜卷是在它们的光学性质基础上来选择的，且已处理过电晕以改善粘合。已处理过电晕的薄膜中的一层薄膜是在约122μm(5密尔)处用UV触发的粘合剂镀膜的，并用UV光辐照来激发粘合剂的固化过程。由采用热熔挤压成形工艺制作的这种粘合剂是热塑组分(乙烯乙烯基醋酸酯)可固化树脂组分(环氧树脂和多元醇的混合物)，和光触发组分(三芳基磺化hexafluoroantimonate盐)的均质混合物。然后把这两层多层薄膜层压在一起，并用25℃(80°F)热浸加速该层压制品粘合剂的固化。最后得到的薄膜体即干涉元件(IF1)由两层具有在它们之间清洁粘合层的多层光学薄膜构成。这元件是呈卷筒的形式，其厚度约为300μm(12.4密尔)。
这样构成的干涉元件IF1，对垂直入射光，在近红外波长区呈现出一个反射带，而在可见光区则呈现出一个通带。从约450-640nm的透射百分数约70％或更多，从约700-1140nm是小于1％，以及从680-700nm和从1140-1160nm小于5％。该透射百分数在Hitachi型号为U-4000的光谱分析仪采用从200到1300nm的非偏振的垂直入射光作测量，并作为曲线IF1示于图5和作为曲线204示于图3。
第二干涉元件(IF2)沉积在吸收玻璃滤色片基底的一层有机电介多层薄膜取自型号为03-146的Yahoo数字摄像机。原来就把这IF2结合到探测器，但是为了这些示例的目的，从那里剥离下来。这IF2薄膜-玻璃基底组合物即薄膜体具有实际的厚度约1mm，和大小约为10mm×10mm的方形小孔。在垂直入射时的透射光谱在Hitachi型号为U-4000光谱分析仪从200到1300nm作测量，其结果作为曲线IF2示于图5。
探测器从Hamamatsu Photonics Co.，得到了型号为S7329的硅PIN光电二极管探测器。该探测器包括清洁的塑料盒和2mm×2mm的有源区。采用Hitachi型号为U-4000的光谱分析仪从200nm到1300nm测量了这探测器的光谱响应度，其结果作为曲线200示于图3。
一般生产过程在示例1-6的每一示例中，把油墨合成物镀膜到基础层的第一主表面上，并固化以形成吸收薄膜。在某些情况下，该基础层是干涉元件IF1；在其它情况下，它是具有厚为约50μm的平坦的聚乙烯对酞酸酯(PET)薄膜(型号OX薄膜，由Teijin Co.，制造)。如果该基础层是这PET薄膜，则把丙烯酸的粘合剂镀膜到该基础层的第二主表面(在第一主表面的对面)，并把这已镀膜过粘合剂的表面粘合到一片干涉元件上(示例1，4)或到探测器的有源表面(示例5)。在各个情况中，吸收元件它本身的CIE三色激励值(X，Y，Z)使用OhtsukaDenshi型号为MCPD2000的光谱分析仪采用C光源作测量。根据三色激励值，对CIE1931标准色品度值(x，y，z)作了如下的计算和记录X=XX+Y+Z]]>Y=YX+Y+Z]]>Z=ZX+Y+Z]]>此外在各个情况中，把干涉元件和吸收元件都放在硅光电二极管上的规定位置上以产生探测器系统。这探测器系统的光谱灵敏度，使用Hitachi的单色仪，在380到1200nm的波长范围中作测量。对各个波长，使用电流到电压放大器把由光电二极管产生的电流转换成电压，并作为电压被测量。在各个波长上测量上这些值之后，通过把这测量值除以所得到的最大电压值，使得相对光谱灵敏度的最大值为1.0，就可获得探测器系统的相对光谱灵敏度。然后采用上面的方程1来计算这相对光谱灵敏度与标准的白昼人类眼睛响应的偏差(也是一个具有最大值为1.0的归一化函数)。由于方程1不考虑780nm以外的性能，所以，对在800，900，1000和1100nm处的相对光谱灵敏度分别作出说明。然后把这探测器系统放在85℃和相对湿度明。然后把这探测器系统放在85℃和相对湿度为85％的环境中250小时，在此之后用目测检查光学滤色片存在或不存在透明度的降低或损失。其结果示于表1。注意到，六个示例中的各个示例都显示出探测器系统的相对谱灵敏度，在近红外波长处不大于约1％，且每个示例都获得相对于白昼函数V(λ)的品质因数FM为小于20％，而在某些情况下则小于15％。
然后，按下列描述构作了比较示例，且然后对(1)与白昼人类眼睛响应的偏差，(2)在800，900，1000和1100nm处的相对光谱灵敏度，以及(3)以与示例相同的方式，在85℃和相对湿度为85％的环境下放置250小时之后，存在或不存在透明度的下降或损失作了测量。其结果也示于表1
示例1采用一横条(mayerbar)把混合的油墨合成物GY1镀覆到以PET为基的薄膜(Teijin Co.，)上，在80℃的炉子中使有机溶剂蒸发掉。在干燥之后，就获得一层具有1.7μm厚的绿/黄色颜料层的PET薄膜。这薄膜还要进一步在70℃的炉子中保留24小时以促使交叉连接反应。这绿/黄色吸收薄膜具有色品度值X＝0.368，y＝0.532。在用丙烯酸的粘合剂把吸收薄膜粘合到干涉薄膜IF1之后，把这已组合的薄膜放在探测器上面，使得入射光首先照射到吸收元件然后照射到干涉元件上。
示例2采用上面描述的在题为“适用于清洁地和迅速地细分多层光学薄膜的方法”的美国专利中描述的工艺过程用激光来切割干涉元件IF1以形成长条。在从底部衬垫除去这长条之前，采用旋转的镀膜机把混合的油墨合成物GY2镀覆到干涉元件IF1上，并在85℃的炉子中使有机溶剂蒸发掉，在干燥之后，就可获得在其上的具有1.7μm厚的绿/黄色吸收薄膜的多聚物多层干涉元件。这合成物还要在70℃的炉子中保留24小时以促使交叉连接反应。这绿/黄色吸收薄膜具有色品度值X＝0.391，y＝0.551。从放在注射浇铸机中的底部衬垫除去这合成物的长条，并且在这长条周围形成盒形的滤色片外壳(参见图1)。把最后得到的滤色片组件放在探测器上面，使得入射光首先照射到吸收元件上，然后照射到干涉元件上。
示例3采用上面描述的题为“适用于清洁地和迅速地细分多层光学薄膜的方法”的美国专利中描述的工艺过程用激光来切割干涉元件IF1以形成长条。在从底部衬垫除去这长条之前，采用旋转的镀膜机把混合的油墨合成物GY2镀覆在干涉元件IF1上，并在80℃的炉子中使有机溶剂蒸发掉。在干燥之后，就可获得在其上的具有1.7μm厚的绿/黄色吸收薄膜的多聚物多层干涉元件。这合成物还要在70℃的炉子中保留24小时以促使交叉连接反应。这绿/黄色吸收薄膜具有色品度值x＝0.391，y＝0.551。从放在注射浇铸机中的底部衬垫除去这合成物的长条，并且在这长条周围形成盒形的滤色片外壳(参见图1)。把最后得到的滤色片组件放在探测器上面，使得入射光首行照射到干涉元件上，然后照射到吸收元件上。
示例4采用一横条把混合的油墨合成物GY1镀覆到以PET为基的薄膜(TeijinCo.，)上，在80℃的炉子中使有机溶剂蒸发掉。在干燥后，就可获得一层具有1.7μm厚的绿/黄色层的PET薄膜。这薄膜还要进一步在70℃的炉子中保留24小时以促使交叉连接反应。这绿/黄色吸收薄膜具有色品度值x＝0.368，y＝0.532。在用丙烯酸的粘合剂把吸收薄膜粘合到干涉元件IF2之后，把这合成物放在探测器上，使得入射光首先照射到吸收元件，然后照射到干涉元件上。
示例5采用一横条把混合的油墨合成物GY1镀覆到以PET为基的薄膜(TeijinCO.，)上，在80℃的炉子中使有机溶剂蒸发掉。在干燥后，就可获得一层具有1.7μm厚的绿/黄色层的PET薄膜。这薄膜还要进一步在70℃的炉子中保留24小时以促使交叉连接反应。这绿/黄色吸收膜具有色品度值x＝0.368，y＝0.532。把丙烯酸的粘合剂镀覆到在已添加颜料的薄层对面的PET的第二主表面上，而这薄膜通过丙烯酸粘合剂被直接粘合到探测器的有源区。然后，把干涉元件IF1放在已添加颜料的薄层上面以产生探测器系统。
示例6采用旋转镀膜机，把混合的油墨合成物GY2镀覆在干涉元件EF1上，并在80℃的炉子中使有机溶剂蒸发掉。在干燥后，就可获得具有在其上形成的1.7μm厚的绿/黄色吸收薄膜的多聚物多层干涉薄膜。这合成物还要进一步在70℃的炉子保留24小时以促使交叉连接反应。这绿/黄色吸收薄膜具有色品度值x＝0.391，y＝0.551。用简单的剪刀来切开一片合成物。氢丙烯酸粘合剂涂敷到在已添加颜料薄膜对面的合成物表面，这最后得到的结构通过丙烯酸粘合剂被直接粘到擦器的有源区。
比较示例1从由I-O Data Device，Inc.制造的USB CCD相机获得了由KurehaChemical Industry Co.，制造的塑料光学滤色片，这滤色片被连接到探测器，而用与前面示例一样的方法来测量和评估最后得到的探测器系统。
比较示例2获得了由Hoya Co.，Ltd.制造的，型号为CM500的商品吸收玻璃滤色片。这滤色片被连接接到探测器，而用与前面示例一样的方法来测量和评估最后得到的探测器系统。
比较示例3把干涉元件IF2连接到探测器，用与前面示例一样的方法来测量和评估最后得到的探测器系统。
比较示例4获得了具有人类眼睛响应校正的滤色片的以硅光电极管为基的探测器系统。这探测器系统由Hamamatsu Photonics Co.以型号为S7160-01在市场上销售。这校正的滤色片具有与吸收玻璃结合的无机的气相镀膜电介质多层薄膜。这校正的滤色片与其余的商品探测器系统是分开的，并连接到在前面诸示例中所用的探测器。
表1
在不背离本发明的范围和精神实质的情况下，本发明的各种改性和变化，对本领域的技术人员来说是显然的，并且应知道，本发明并不局限于在本文中公布的用图来说明的诸实施例。
权利要求
1.一种适用于探测器的滤色片，该滤色片包括干涉元件，在近红外波长的频带上反射垂直入射光，并在可见光波长上透射垂直入射的光；以及吸收元件，非均匀地吸收可见光波长上的光，该吸收元件包括一种分布在聚合物基质中的染料剂；其中当该滤色片与探测器结合时产生探测系统，它的相对响应接近于人类眼睛的视觉响应。
2.根据权利要求1所述滤色片，其特征在于，其中按在约400-700nm之间的平均数来说，该干涉元件透射至少约70％的垂直入射光。
3.根据权利要求2所述滤色片，其特征在于，其中在约700-1100nm之间，该透射元件透射小于约5％的垂直入射光。
4.根据权利要求3所述滤色片，其特征在于，其中在约700-1100nm之间，该透射元件透射小于约2％的垂直入射光。
5.根据权利要求1所述滤色片，其特征在于，其中该近红外波长带具有处于约600-850nm之间的短波长带边缘。
6.根据权利要求1所述滤色片，其特征在于，其中干涉元件和吸收元件中的至少一个被配置在适于安装这探测器的框架上。
7.根据权利要求1所述滤色片，其特征在于，其中该染料剂包括至少一种颜料。
8.根据权利要求7所述滤色片，其特征在于，其中该至少一种颜料包括绿色颜料。
9.根据权利要求8所述滤色片，其特征在于，其中该至少一种颜料还包括至少一种黄色颜料。
10.根据权利要求1所述滤色片，其特征在于，还包括一种分布剂。
11.根据权利要求1所述滤色片，其特征在于，其中该探测器包括硅光电二极管。
12.根据权利要求1所述滤色片，其特征在于，其中相对响应与人类眼睛的白昼响应的平均比值小于约20％。
13.根据权利要求1所述滤色片，其特征在于，其中干涉元件包括一种层压制品结构，且该吸收元件至少被部分地配置在该层压制品结构中的至少一层薄层中。
14.根据权利要求13所述滤色片，其特征在于，其中该层压制品结构包括一层粘合层，且其中该吸收元件被配置在该粘合层中。
15.一种探测器系统，包括在权利要求1中的所述滤色片与探测器结合。
16.根据权利要求15所述探测器系统，其特征在于，其中该吸收元件的至少一部分被配置在该探测器上。
17.根据权利要求15所述探测器系统，其特征在于，其中该干涉元件与该探测器被分开。
18.根据权利要求15所述探测器系统，还包括滤色片框架，其中该干涉元件被连接到该滤色片框架。
19.根据权利要求18所述探测器系统，还包括在该探测器和该干涉元件之间的一种浇灌材料，其中该浇灌材料包括该吸收元件的至少一部分。
20.根据权利要求15所述探测器系统，还包括滤色片框架，其特征在于，其中该滤色片框架的至少一部分包括该吸收元件的至少一部分。
21.一种适用于制造供探测器之用的滤色片方法，该方法包括提供干涉元件，它在近红外波长带上反射垂直入射的光，并在可见光波长上透射垂直入射的光；掺入一种吸收的染料到树脂中，它非均匀地吸收在可见光波长上的光；把该树脂做成某种形状以形成吸收元件；以及把该干涉元件与该吸收元件组合起来以制成滤色片；其中该滤色片当与该探测器组合起来时得出探测器系统，它对垂直入射光的相对响应近似于人类眼睛的视觉响应。
22.根据权利要求21所述方法，其特征在于，其中该相对响应与人类眼睛的白昼响应的偏离的平均比值小于约20％。
23.根据权利要求21所述方法，其特征在于，其中该方法包括在基底上形成树脂的薄膜。
24.根据权利要求23所述方法，其特征在于，其中该基底包括该干涉元件。
25.根据权利要求23所述方法，其特征在于，其中该基底包括该探测器。
26.根据权利要求21所述方法，其特征在于，其中该方法包括把该干涉元件连接到滤色片框架。
27.根据权利要求26所述方法，其特征在于，其中该滤色片框架至少部分透明，并包括掺入染料的树脂。
28.根据权利要求26所述方法，其特征在于，其中该滤色片框架具有空腔，以安装该探测器，且其中该方法包括把包括掺入染料的树脂的浇灌材料放入该空腔中，并把该探测器嵌入这空腔中。
29.根据权利要求21所述方法，其特征在于，其中提供的步骤包括形成一种层压制品结构，且该层压制品结构中的至少一层包括该掺入染料的树脂。
全文摘要
揭示了一种探测器系统，为其所用的滤色片，以及制作上述之物的方法。该滤色片包括具有主要配置在近红外中的反射带，并具有在大部分可见光区上高透射率的干涉元件。这滤色片还包括在可见光区上非均匀吸收光的吸收元件。该滤色片当与半导体光电二极管或其它合适的探测器组合时使我们得出一探测器系统，该系统的光谱响应度与人类眼睛的视觉响应几乎相等地匹配。
文档编号G01J3/50GK1672020SQ03817368
公开日2005年9月21日 申请日期2003年5月21日 优先权日2002年5月21日
发明者原田孝, 水野一彦, J·A·维特利, T·J·内维特, A·J·欧德科克 申请人:3M创新有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
