コレクション: ショートパスフィルター

ショートパス フィルターは、特定のカットオフ波長よりも短い波長の光を透過し、より長い波長の光を遮断または反射するタイプの光学フィルターです。ローパス フィルターまたはエッジ フィルターとも呼ばれます。

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ショートパスフィルターの主な仕様

  • カットオフ波長: これは、フィルターの透過率が最大値の 50% に低下する波長です。これは、フィルターの透過率と遮断率の境界を定義します。カットオフ波長は通常、600 nm などの単一の数字で示されます。
  • 透過範囲: これは、フィルターによって高効率で透過される波長の範囲です。透過範囲は通常、カットオフ波長よりも短く、フィルターの設計と品質によって異なります。透過範囲は通常、95% や 65% などの平均または最小透過率で指定されます。
  • 除去範囲: これは、フィルターによって高効率でブロックまたは反射される波長の範囲です。除去範囲は通常、カットオフ波長よりも長く、フィルターの設計と品質によって異なります。除去範囲は通常、1% や 3% などの平均または最大透過率で指定されます。
  • 勾配: これは、カットオフ波長付近でフィルターの透過率が高から低にどれだけ急激に変化するかの尺度です。勾配が急であればあるほど、透過率と遮断率の範囲の遷移が急峻であり、フィルターの性能が優れていることを示します。勾配は通常、10 nm や 25 nm などの遷移領域の幅で表されます。
  • 表面品質: これは、フィルターの表面がどれだけ滑らかで欠陥がないかを示す尺度です。表面品質が高いほど、フィルターの光学性能と耐久性に影響を与える可能性のある傷、へこみ、気泡、汚れ、その他の欠陥が少ないことを示します。表面品質は通常、80-50 スクラッチ-へこみまたは 13/1(0.25) 波面歪みなどの標準的な表記法で示されます。

ショートパスフィルターのFWHMとOD

FWHM は最大値の半分における全幅の略で、フィルターのピーク透過率の 50% における帯域幅の尺度です。これは、フィルターが最大量の光の半分を透過する上限波長と下限波長の差です。たとえば、フィルターのピーク透過率が 600 nm で 90%、580 nm と 620 nm で 45% の場合、FWHM は 620 nm - 580 nm = 40 nm です。FWHM が小さいほど、帯域幅が狭くなり、フィルターの選択性が高くなります。

OD は光学密度の略で、フィルターによってどれだけの光が遮断または減衰されるかの尺度です。透過率の負の対数として定義されます。透過率は、透過光強度と入射光強度の比です。たとえば、フィルターが入射光の 10% を透過する場合、透過率は 0.1 で、OD は -log(0.1) = 1 です。OD が高いほど透過率が低くなり、フィルターの効率が高くなります。OD は、透過率が非常に低い除去範囲でフィルターの遮断レベルを指定するためによく使用されます。たとえば、OD 2 フィルターは入射光の 99% を遮断し、OD 6 フィルターは入射光の 99.9999% を遮断します。

ODからブロック率

ショートパスフィルターの異なる基板

ショートパス フィルターに使用される一般的な基板には、次のようなものがあります。

  • 石英: 石英は、紫外線 (UV) および可視光線領域での透過率が高く、熱膨張率が低いシリカの結晶形態です。石英は、UV 範囲で動作するフィルターや高温安定性を必要とするフィルターに適しています。ただし、石英はガラスよりも高価で、研磨が困難です。
    - 溶融シリカ: 溶融シリカは、UV および可視領域での透過率が高く、熱膨張率が低い非晶質シリカです。溶融シリカは石英に似ていますが、複屈折が低く、純度が高いです。溶融シリカは、UV 範囲で動作するフィルターや高温安定性が必要なフィルターにも適しています。
  • ソーダ石灰フロートガラス: ソーダ石灰フロートガラスは、ナトリウムとカルシウムの酸化物を含むガラスの一種です。可視光線と近赤外線 (NIR) 領域での透過率が高く、低コストです。ソーダ石灰フロートガラスは、可視光線または近赤外線範囲で動作するフィルターや低コストが求められるフィルターに適しています。ただし、ソーダ石灰フロートガラスは、UV 領域での透過率が低く、熱膨張率が高く、耐薬品性が低いという欠点があります。
  • ボロフロートまたはホウケイ酸ガラス: ボロフロートまたはホウケイ酸ガラスは、酸化ホウ素を含むガラスの一種です。可視光線と近赤外線領域で高い透過率を持ち、熱膨張は中程度です。ボロフロートまたはホウケイ酸ガラスは、可視光線または近赤外線範囲で動作するフィルターや、中程度の温度安定性を必要とするフィルターに適しています。ただし、ボロフロートまたはホウケイ酸ガラスは、UV 領域での透過率が低く、ソーダ石灰フロートガラスよりもコストが高くなります。
  • BK-7: BK-7 は、可視光および近赤外線領域で高い透過率と優れた光学品質を備えた光学ガラスの一種です。BK-7 は、可視光または近赤外線範囲で動作するフィルターや、優れた光学品質を必要とするフィルターに適しています。ただし、BK-7 は紫外線領域での透過率が低く、熱膨張率が高く、ソーダ石灰フロートガラスよりもコストが高くなります。
  • 色付きガラス: 色付きガラスは、特定の波長の光を吸収する元素、染料、またはその他の着色剤を含むガラスの一種です。着色剤の組成と厚さに応じて透過率が異なります。色付きガラスは、広い遮断範囲や簡単な製造を必要とするフィルターに適しています。ただし、色付きガラスは透過効率が低く、遷移領域が広く、表面品質が低く、波面の歪みが大きく、温度依存性が高く、経年劣化が進みます。

カラーガラス製のショートパスフィルターにはコーティングが必要ですか?

カラーガラス フィルターは、必要な波長範囲を吸収し、他の波長範囲を透過する要素、染料、またはその他の着色剤を組み込んだ基板を使用します。吸収量は、基板の厚さと組み込まれた着色剤によって異なります。これらのフィルターには、バンドパス、ショートパス、ロングパス、または中性密度フィルタリングなど、さまざまな機能があります。コーティングされた干渉フィルターを使用して広い波長範囲にわたって強力な遮断を実現するのは困難で費用がかかるため、これらのフィルターは広範囲の波長を遮断するのに最適です。
ただし、カラーガラス フィルターには、コーティング フィルターと比較した場合、他の欠点もあります。カラーガラスは幅広い波長範囲で機能しますが、誘電体コーティングは通常、通過波長の透過率が高く、遮断波長と通過波長間の遷移がシャープになります。また、カラーガラス フィルターは、コーティング フィルターに比べて表面品質が低く、波面歪みが大きく、温度依存性が高くなります。さらに、カラーガラス フィルターは、高強度の光や環境要因にさらされると、時間の経過とともに劣化したり色あせたりすることがあります。
したがって、カラーガラス フィルターの性能と耐久性を高めるために、いくつかの種類のコーティングが適用される場合があります。たとえば、反射防止 (AR) コーティングを使用すると、反射損失を減らし、フィルターの透過効率を高めることができます。ハード コーティングを使用すると、フィルターの表面品質と傷に対する耐性を向上させることができます。保護コーティングを使用すると、湿気や紫外線による着色剤の退色や浸出を防ぐことができます。ただし、これらのコーティングにより、フィルターの製造と調整のコストと複雑さが増す可能性もあります。
要約すると、カラーガラス製のショートパス フィルターは、基本的なフィルターとして機能するためにコーティングする必要はありませんが、特定の用途でより高いパフォーマンスと品質基準を達成するにはコーティングが必要な場合があります。この回答が、カラーガラス フィルターにおけるコーティングの役割を理解するのに役立つことを願っています。

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