ソフトコーティングは、物理的にデリケートで環境要因の影響を受けやすいことを特徴とする、従来型の光学薄膜コーティングです。最新のハードコーティングとは異なり、ソフトコーティングは通常、イオンビームによる緻密化を用いず、標準的な熱蒸着法で光学部品に成膜されます。物理的に脆弱で環境の影響を受けやすいため、ソフトコーティングを施した光学素子は通常、アセンブリ内に封止するか、保護ガラス層の間に挟んで積層します。
作用機序
ソフトコーティングは、意図的な光学的メカニズムと不可避な環境的メカニズムという2つの主要なメカニズムによって光を制御します。
薄膜干渉
ソフトコーティングは、基本的に薄膜干渉の原理で機能します。このコーティングは、屈折率の高い材料と低い材料を交互に積層した構造です。光がこれらの微細な層を通過すると、各界面で光の一部が反射します。層の厚さとそれぞれの屈折率に応じて、特定の波長の光は強め合う干渉によって反射し、別の波長の光は弱め合う干渉によって透過します。
毛管凝縮
ソフトコーティングは微視的な多孔質構造を持つため、毛管凝縮と呼ばれる二次的な物理現象の影響を受けます。コーティング内の微細な空隙がスポンジのように働き、周囲の空気から水蒸気を取り込みます。水（屈折率は約 n = 1.33）が空隙内の空気（屈折率 n = 1.0）と置き換わると、層全体の実効屈折率が変化し、干渉パターンが変わって光学性能がシフトします。
構造と構成
ソフトコーティング特有の挙動は、その物理構造と成膜時に使用される化学材料に直接関係しています。
微細構造
ソフトコーティングは標準的な真空蒸着法で形成されるため、気化した原子は非常に低い運動エネルギーで基板に到達します。
- 柱状成長：原子は到達した位置にそのまま付着する傾向があり、ガラス表面から上方へ成長する柱や石筍に似た微細構造を形成します。
- 低い充填密度: この柱状成長によって柱の間に微細な空隙や隙間が残るため、膜体積のかなりの割合が固体材料ではなく空間になります。
化学組成
ソフトコーティングには、比較的低温で容易に蒸着できる材料が使用されます。
- 低屈折率材料： 氷晶石（フッ化アルミニウムナトリウム）は、光学的透明性に優れているため広く使用されていますが、物理的に軟らかく、多少の水溶性があります。フッ化マグネシウム（MgF2）も頻繁に使用されます。
- 高屈折率材料: 硫化亜鉛（ZnS）は、氷晶石と組み合わせて使用されることがよくあります。蒸着しやすい一方で、最新の金属酸化物ほどの機械的硬度はありません。
- 金属層： ミラーやNDフィルターのソフトコーティングは、多くの場合、銀、金、アルミニウムなど、保護膜のない露出した金属で構成されています。
主な特性
従来の材料と多孔質構造の組み合わせにより、いくつかの特徴的な動作特性が得られます。
- 機械的脆弱性： ソフトコーティングは耐摩耗性が極めて低く、レンズクリーニングペーパーと光学用溶剤を使用する一般的な「ドロップ・アンド・ドラッグ」洗浄には耐えられません。表面を拭いたり触れたりするなどの物理的接触によって、拭き跡や傷が永久に残ることがあります。
- 湿度によるシフト： 毛管凝縮により、性能は一定ではありません。周囲湿度が上昇すると、透過帯域と反射帯域は通常、長波長側へシフトします（「レッドシフト」）。環境が乾燥すると、帯域は元の位置へ戻ります。
- 温度感度: 温度変化により、コーティング材料が熱膨張または収縮し、分光特性がわずかにシフトする場合があります。
- 高い初期光学性能: 物理的な短所はあるものの、ソフトコーティングは、光の透過域と遮断域の間に非常に急峻な遷移を持たせると同時に、高い光学濃度（OD）による遮断を実現するよう設計できます。
- コスト効率: 熱蒸着プロセスは比較的簡単で導入しやすいため、一般にハードコーティングよりも低コストかつ短時間で製造できます。
用途と保護
ソフトコーティングは壊れやすく環境安定性が低いため、「第一面」光学系（外部環境に直接さらされる面）として使用されることはほとんどありません。
その代わり、ほぼ必ずラミネート加工されます。これは、コーティングされた基板にスクライブ加工と切断を施し、2枚の保護ガラスの間に光学エポキシで封止することを意味します。このラミネート工程によって水分の侵入を防いで分光特性を安定させるとともに、物理的な接触による繊細な膜の損傷を防止します。
実用例
1. 従来型の積層バンドパスフィルター
最新のハードコーティングが広く採用される以前は、広帯域光源から特定の波長を分離するほぼすべての狭帯域バンドパスフィルターにソフトコーティング技術が使用されていました。
- 構造: 基板上に成膜された、硫化亜鉛や氷晶石などの一般的な軟質材料による、デリケートな交互積層で構成されています。
- 保護構造：これらの多孔質層は湿度変化や物理的な摩耗に非常に弱いため、露出したままにはできません。コーティングされたガラスは、光学エポキシを使用して外側の保護ガラス板の間に挟み込まれ（ラミネートされ）、通常は黒色アルマイト処理された金属リング内で端部が気密封止されます。金属リングに収められた厚い複数部品構成のフィルターは、ラミネートされたソフトコーティングである可能性が高いと考えられます。
2. ベアメタルミラー
広いスペクトル範囲、特に赤外域で高反射面が必要な場合、ガラス基板上に金属を蒸着する方法がよく用いられます。
- 構造: 金、銀、アルミニウムなどの金属の薄い単層をガラス上に成膜します。
- 脆弱性： 保護用の硬質誘電体「オーバーコート」が表面に施されていない場合、これらの金属層は実質的に軟質コーティングです。例えば、保護されていない金ミラーは物理的に非常に傷つきやすく、一般的な光学レンズ用クリーニングペーパーで表面を軽く拭いただけでも、性能を恒久的に低下させる微細な擦り傷（スリーク）が残ります。