バンドパスフィルタ

バンドパス フィルターは、特定の範囲の波長を通過させ、他の波長をブロックするコンポーネントです。マシン ビジョン、ライダー、蛍光、分光法、天文学、太陽シミュレーションで広く使用されています。

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基本仕様

BP [CWL]-[FWHM] を検索してバンドパス フィルターを直接見つけることができます。

BP266-10 = 中心波長=266nm、FWHM=10nmのバンドパスフィルター

  • 中心波長 (CWL)

    中心波長とは、フィルターの通過帯域の中間点にある波長を指します。

    CWLによる分類

    • UV範囲（193nm-400nm）
    • VIS範囲（400nm-800nm）
    • NIR範囲（800nm-1400nm）
    • IR範囲（1400nm - 1mm）

    基板材料は中心波長範囲に応じて異なる場合があります。

  • FWHM (最大値の半分における全幅)

    FWHM は、フィルターがピーク透過率の 50% 以上で光を透過する波長範囲の幅を表します。

    FWHMによる分類

    • 狭帯域（FWHM≤ 10nm）は、レーザー精製および化学センシングに使用されます。
    • 標準バンド フィルター (FWHM 25-50nm) はマシン ビジョンに適しています。
    • 広帯域フィルター (FWHM > 50nm) は蛍光顕微鏡でよく使用されます。

  • ピーク透過率 (Tpk)

    ピーク透過率 (Tpk) は、透過領域内でフィルターを通過できる光の最大割合を表します。

  • ブロック領域

    遮断領域とは、光フィルタが効果的に減衰するか完全に遮断する波長または周波数の範囲を指します。

    通常の範囲:

    • 200～1100nm（VISおよびUV用）
    • 400～7000nm（IR用）

  • 光学密度

    光学密度 (OD) は、光が通過する際に物質によって吸収または遮断される光の量を測定するものです。

    ODの典型的な範囲

    • 商用利用: OD2 - OD4
    • 科学研究: OD5-OD6

UV バンドパス フィルターの透過率は、通常 15 ～ 30% です。この比較的低い透過率は、UV フィルターの設計と材料に固有のものです。

制限要因

伝送率が低下する要因はいくつかあります。

材料の制限

  • UVフィルターに使用されるほとんどの材料は、UV範囲で吸収する性質を持っています。
  • 材料による紫外線の吸収により、広い波長範囲にわたって深い遮断を維持しながら高い透過率を達成することが困難になります。

設計上の課題

  • 誘電体材料の屈折率の差は波長が短くなるにつれて減少するため、望ましいスペクトル制御を実現するにはより多くの層が必要になります。
  • 効果的な UV フィルタリングには、複数の層を持つ複雑な設計が必要であり、これにより光学散乱が増加し、透過率が低下する可能性があります。

コスト要因

IR バンドパス フィルターは、次の理由により、可視光フィルターや NIR フィルターよりも高価になる傾向があります。

  • IR波長に適した材料の選択肢が限られている
  • より複雑な製造プロセス

IR範囲用基板材料

ゲルマニウム（Ge）

  • MWIRからFIRの範囲で優れた伝送特性
  • 1.7µm以上の波長に特に効果的
  • 高い屈折率と高いヌープ硬度を特徴とする
  • 熱画像および堅牢なIR画像アプリケーションに最適

シリコン（Si）

  • IRアプリケーション向けのコスト効率の高いソリューション
  • 透過は約1.2µmから始まる
  • 優れた性能を備えた軽量素材
  • 分光法、MWIRレーザーシステム、THzイメージングでよく使用されます。

サファイア (Al₂O₃)

  • 優れた耐久性と耐傷性で知られています
  • 幅広い伝送機能を提供
  • NIRアプリケーションで特に効果的
  • IRレーザーシステム、分光法、および堅牢な環境装置に使用

使用条件

使用条件によりスペクトル特性が変化する場合があります。

  • 入射角

    バンドパス フィルターの入射角 (AOI) を大きくする場合。

    最も重要な変化はスペクトルシフトであり、AOI が増加するにつれて透過スペクトルがより短い波長にシフトします。

  • 温度の影響

    ほとんどのフィルターは、温度が上昇すると赤方偏移（波長が長くなる方向へのシフト）を示します。

    また、フィルターは温度が下がるとブルーシフト（波長が短くなる）します。

スペクトルの特徴

スペクトル性能は、コーティング設計、基板の選択、コーティング機によって決まります。

  • ガウス型バンドパスフィルタ

    ガウス型バンドパス フィルターは、ベル型 (ガウス) の伝送曲線を作成します。

    一般的に使用される

    • LEDベースのシステム
    • コスト重視のソリューション

  • フラットトップバンドパスフィルタ

    フラットトップタイプのバンドパスフィルターは、特定の波長範囲にわたって一貫した光透過率を提供します。

    一般的に使用される

    • レーザーベースのリモートセンシング
    • AOIがわずかに変化する可能性がある場所

フットプリントの伸長

レーザーのフットプリントが長くなる原因は次のとおりです。

  • 飛行中のスキャン角度の変化
  • 地形の傾斜の変化
  • AOIに影響を与える両方の要因の複合効果

光干渉フィルタが法線から傾いている場合:

  • 透過スペクトルは、より短い波長に向かって「青方偏移」する。
  • この変化はAOIが増加するにつれて顕著になる。
  • フラットトップ設計により、これらのシフトに対してより広い許容範囲が確保されます。

バンドパスフィルタの構造

  • ラミネートフィルター

    複数のフィルターを結合

    • シーリングとリングアセンブリによって保護されています
    • 保護ハウジングに取り付けられることが多い

    ラミネートフィルターの欠点

    • 耐久性が低い
    • 中程度のスペクトル性能
    • ゴーストイメージが発生する可能性がある

  • ハードコーティングフィルター

    ハードコートフィルターは、コンピューター制御の精度を備えたプラズマ蒸着プロセスを使用して製造されます。

    • 均一な層分布
    • 優れた環境耐久性

    ハードコーティングフィルターの欠点

    • 高い
    • 柔軟性の低い組み合わせ

マウントソリューション

  • マウント解除

    マウントされていない光学フィルターは、通常、両側に保護フィルムが付いたサンドイッチ構造で梱包され、輸送中および保管中の追加の保護のためにフォームまたは気泡緩衝材で包まれます。

  • ねじ込み式取り付け

    ねじ込み取り付けは、標準化されたねじリングを使用して光学フィルターをレンズまたは機器にしっかりと取り付ける機械的な方法です。

  • フィルターホイール

    フィルター ホイールは、複数の光学フィルターを保持し、それらを光路に順番に選択するように設計された回転可能な機械装置です。

  • 光ファイバーフィルター Muont

    光ファイバー フィルター マウントは、フィルターやその他の光学コンポーネントをファイバーベースの光路に統合するように設計された特殊な光学デバイスです。

  • フィルターキューブ

    フィルター キューブは、主に蛍光顕微鏡で特定の波長の光を制御および操作するために使用される特殊な光学アセンブリです。

  • カスタマイズされた構造

    当社では、お客様の 3D 図面からカスタム光学機械設計および製造サービスを提供しており、プロトタイプの構築は 150 ドルからとなります。

    • 最小注文数量は1個から

サービス

  • さいの目に切る

    弊社では、大型フィルターを小さなピースにカットするダイシング サービスを提供しています。

    例：

    • 直径100mm（1個） -> 10x10mm（40個）
    • 価格 = 50USD
    • 大量注文（カスタマイズ）の場合は、ダイシングサービスが無料となります。

  • トランスミッション検査

    バンドパスフィルターの検査にはCary分光光度計を使用しています。ご注文前に生データをご請求いただけます。

    • 既存のテストデータのリクエストは無料です
    • 追加のトランスミッションテストにはサンプルごとに35ドルかかります

    >> サンプルデータ.csv

  • フィルターは通常、最初にコーティングが施された大きなプレート（直径12インチまで）として製造されます。
  • コーティングされたプレートは、さまざまな方法を使用して必要な寸法に切断されます。
  1. 超薄刃で正確なカットを実現
  2. 正方形と長方形のCNC切断
  3. 円形のダイヤモンドコアドリル

フィルターの大型プレートアプローチには、いくつかの利点があります。

  • 1枚のコーティングプレートから複数のフィルターを製造可能
  • 個別処理に比べて全体的な生産時間を短縮
  • コーティングの均一性をより良く管理できます

バンドパスフィルタディレクトリ

紫外線（100-400nm）

可視光線（400-800nm）

近赤外（800-1400nm）

渦巻き状（1400-3µm）

赤外線（>3µm）

カスタマイズ

当社は、小規模および大規模プロジェクト向けにバンドパス フィルターのカスタマイズ サービスを提供しています。

  • カスタマイズ前に知っておくべきこと

    • 最小注文数量はコーティングチャンバーのサイズによって異なります。
    • 最小収量より少ない数量を要求しても、価格が大幅に下がることはありません。
    • 最低コストはチャンバーコーティング 1 つあたり 1,500 ドルから始まります。
    • 納期は通常2～6週間以内です

  • カスタマイズ範囲

    以下は、私たちが実現できる仕様です。（ただし、1 つの製品にまとめられるわけではありません）

    • 中心波長 = 220nm - 10500nm
    • 最小 FWHM = 0.8nm
    • 光学密度 = OD6