850nmフィルター選択ガイド
このガイドでは、2 つの重要なアプリケーション向けに 850nm フィルターを選択することに焦点を当て、実際の使用例から構成要件を導き出し、各仕様の背後にある技術的な根拠を説明します。
1. セキュリティ監視用暗視システム
アプリケーションコンテキスト
低照度環境や夜間において、防犯カメラは鮮明な画像を撮影するために850nmの赤外線（IR）照明装置を必要とします。フィルターは、可視光と干渉する近赤外線（NIR）波長を抑制しながら、IR光を選択的に透過させる必要があります。
フィルタ構成要件
スペクトル特性
- 中心波長: 850nm ±2nm (IR光源に正確に一致)
- 通過帯域範囲: 840～860nm（半値幅≤20nm）、850nmのIR光の効率的な透過を保証（透過率≥90%）
- カットオフ範囲：
- 可視光（400～700nm）: 周囲光による色の歪みを防ぐため、透過率は5%以下
- NIR干渉（例：940nm）: 他の赤外線光源からのクロストークを避けるため、透過率は5%以下
- カットオフ深度: 迷光抑制効果の高いOD ≥3（透過率≤0.1%）
材料とプロセス
- 基板オプション：
- 青いガラス（吸収性）: 高解像度カメラ（8MP以上）に適しており、銅イオン吸収により赤外線反射干渉を排除します。
- コーティング付き石英ガラス（反射）: 98%以上の透過率を達成するために反射防止（AR）コーティングを必要とする低解像度アプリケーションに費用対効果が高い
- コーティング技術: 真空蒸着（非化学コーティング）により、均一で耐久性のあるフィルム層を確保し、温度による性能低下を防ぎます。
選択理由
- 耐干渉性: 可視光線と不要な近赤外線波長を厳密に遮断することで、日中の周囲光による色の歪みや、夜間の複数光源の赤外線照明によるクロストークを排除します。
- 画質向上: 狭帯域（≤20nm）により信号対雑音比が向上し、画像の鮮明度を低下させる赤外線の散乱が低減されます。青色ガラスは赤外線の反射を効果的に抑制し、高ダイナミックレンジの用途に最適です。
- システム互換性: IR CUT スイッチ (昼間は可視光透過フィルター、夜間は 850nm パスバンド フィルターを使用) と連動して、昼夜サイクル全体でカラー レンダリングと IR イメージングのバランスをとります。
2. 虹彩認識システム
アプリケーションコンテキスト
虹彩認証には、角膜を透過して虹彩のテクスチャ特徴を捉える850nmの赤外線が必要です。フィルターは、生体認証データの取得を妨げる可能性のある周囲光や迷光を遮断しながら、対象波長を効率的に透過させる必要があります。
フィルタ構成要件
スペクトル特性
- 中心波長: 850nm ±2nm (IR光源と厳密に一致)
- 通過帯域範囲: 830～870nm（半値幅≤40nm）、信号強度と干渉耐性のバランス
- カットオフ範囲：
- 可視光（400～700nm）: 透過率≤0.1% (OD ≥3) で、可視光下での瞳孔収縮を防ぎ、虹彩画像を歪ませます。
- NIR干渉（例：780nm、940nm）: 重複する生体特徴（血管など）による誤認を避けるため、透過率は1%以下
材料とプロセス
- 基質の選択: コンパクトな光モジュールに適合する超薄型ガラス（0.3～0.75mm）と、限られた厚さ内で高いカットオフ深度を実現するための両面コーティング（主通過帯域＋カットオフ層）を組み合わせました。
- コーティング設計：
- プライマリパスバンドレイヤー: 狭帯域透過を実現するために、高屈折率材料と低屈折率材料（例：TiO₂/SiO₂）を40～55層交互に積層
- カットオフレイヤー: 30～45層のスタックにより全帯域抑制（400～630nm）を実現し、システムの周囲光に対する耐性を強化
選択理由
- 信号純度狭帯域設計（≤40nm）により、虹彩表面反射によるスペクトル拡散を最小限に抑え、鮮明なテクスチャ撮影を実現します。高いカットオフ深度（OD≥3）により、太陽光などの周囲光源からのノイズを抑制します。
- 生体認証の安全性と特異性850nmの赤外線は目に安全で、効果的に透過し、虹彩実質層のテクスチャを捉えます。他の近赤外線波長を厳密に抑制することで、関連のない生体認証機能（例：静脈認証）の誤作動を防ぎます。
- システムの小型化超薄型基板と両面コーティングにより、小型デバイス（アクセス制御システム、モバイル端末など）のモジュールの厚さが軽減され、応力バランスが取れた設計により、画像精度を低下させる可能性のあるガラスの反りを回避します。
3. コア選択ロジックのまとめ
パラメータセキュリティ監視虹彩認識中心波長IR光源（850nm±2nm）との厳密な整合IR光源（850nm±2nm）との厳密な整合帯域幅高SNRを実現する狭帯域（≤20nm）信号干渉バランスを実現する中帯域（≤40nm）可視光カットオフ周囲光を抑制する高カットオフ深度（OD≥3）瞳孔収縮を防止する超高カットオフ深度（OD≥4）NIR抑制940nmおよびその他の干渉NIR波長をブロック生体測定クロストークを回避するため780nm/940nmを抑制材質とプロセス青色ガラス（高解像度）またはコーティングされた石英（低解像度）両面真空コーティングを施した超薄型ガラス
主要な問題解決策
- セキュリティ監視: 正確なスペクトル フィルタリングにより、昼夜の色の歪みを解決し、低照度画像のコントラストを高めて、一貫した監視パフォーマンスを確保します。
- 虹彩認識: 狭帯域ハイカットオフ フィルターにより、固有の虹彩特徴の識別が保証され、周囲光や重複する生体認証信号による誤読が排除されます。
これらの構成を順守することで、850nm フィルターは信号強化と干渉抑制の最適なバランスを実現し、対象アプリケーションにとって重要なパフォーマンスを実現する役割を果たします。
