810nm 필터 선택 가이드: 주요 응용 분야 및 구성 논리
1. 생물의학 SpO₂ 모니터링 시스템
비침습적 펄스 옥시미터에서 810nm 필터는 정확한 혈중 산소 포화도(SpO₂) 측정에 중요한 구성 요소입니다. 이중 파장 감지 원리를 활용하는 이 시스템은 660nm 적색광과 810nm 근적외선(NIR)의 흡광도 차이를 통해 산소 농도를 계산합니다. 필터 구성은 다음과 같은 기술 요건을 충족해야 합니다.
1.1 협대역 통과 설계
중심 파장이 810nm이고 반치폭(FWHM)이 10nm인 필터를 선택하십시오. 이 설계는 검출 대역폭을 엄격하게 제한하여 다른 근적외선 파장(예: 760nm 또는 850nm)에서 헤모글로빈 흡수로 인한 간섭을 제거합니다. 예를 들어, 국방기술대학교에서 조달하는 필터는 순수한 광 신호 전송을 보장하기 위해 10nm 대역 통과를 지정합니다.
1.2 높은 광학 밀도(OD) 차단
필터는 통과 대역 밖에서 OD4(광학 밀도 4) 차단 효과를 제공하여 660nm 적색광 및 기타 비대상 파장을 99.99% 이상 억제해야 합니다. 차단 효과가 충분하지 않으면(예: OD3) 적색광 채널 간 혼선이나 주변광/LED 누설이 발생하여 측정 오차가 ±2%를 초과하여 의료용 정밀 기준에 미달할 수 있습니다.
1.3 기판 소재 및 코팅 기술
다층 유전체 코팅이 적용된 광학 유리 기판은 기계적 내구성을 보장하는 동시에 90% 이상의 최대 투과율을 제공합니다. 예를 들어, ams AS7038RB 센서는 웨이퍼 레벨 간섭 코팅을 통해 810nm 필터와 포토다이오드를 통합하여 0.65mm 초박형 패키지에서 의료용 수준의 신호대잡음비를 구현합니다.
선택 근거:
이 구성은 정밀한 파장 선택과 높은 차단 성능을 통해 신호 오염 문제를 해결합니다. 실험 데이터에 따르면 10nm 대역폭의 OD4 필터를 사용하는 장치는 움직임이나 저관류 조건에서 측정 오차를 ±1% 이내로 유지하여 기존 광대역 필터보다 훨씬 우수한 성능을 보입니다.
2. 보안 감시 적외선 야간 투시 시스템
저조도 모니터링 시나리오에서 810nm 필터는 적외선 LED와 함께 작동하여 보이지 않는 적외선과 가시광선을 분리하여 은밀한 이미징을 구현하고 선명한 회색조 표현을 보장합니다. 주요 구성 기준은 다음과 같습니다.
2.1 장파장 차단 특성
700nm 차단 파장의 장파장 통과 필터를 선택하면 400~700nm의 가시광선을 완전히 차단하고 810nm 이상의 적외선 파장은 투과시킵니다. 이 설계를 적용한 보안 카메라는 완전한 어둠(<0.01lux)에서도 필터링 없이 완전히 과다 노출된 흰색 이미지와 비교하여 30% 이상의 회색조 대비를 달성했습니다.
2.2 반사 방지(AR) 코팅 최적화
다층 AR 코팅은 810nm에서 표면 반사율을 0.2% 미만으로 줄여 렌즈와 필터 사이의 계면 반사를 최소화합니다. 이를 통해 IR 신호 전달이 15~20% 향상되어 저전력 IR LED(<50mW)의 유효 모니터링 범위가 10m에서 15m로 확장됩니다.
2.3 광범위한 스펙트럼 호환성
필터는 다양한 810nm/850nm IR 광원을 수용하기 위해 700~1100nm 파장 범위에서 85% 이상의 투과율을 유지해야 합니다. 한 사례에서는 이러한 필터를 사용한 카메라가 810nm와 850nm 조명을 전환할 때 재보정이 필요하지 않아 5% 미만의 편차 내에서 밝기 일관성을 유지했습니다.
선택 근거:
가시광선 차단 및 적외선 증강의 이중 설계는 기존 야간 투시 시스템에서 흔히 발생하는 "주간 과다 노출 및 야간 흐림" 문제를 해결합니다. 현장 테스트 결과, 700nm 차단 + AR 코팅 솔루션은 주야간 모드 전환 시 200ms 미만의 응답 속도를 달성하며, 오탐지율(False Trigger Rate)은 시간당 0.1회 미만입니다.
3. 선택 결정을 위한 중요 고려 사항
3.1 응용 프로그램별 스펙트럼 환경
고형광 환경(예: 생물학 연구실)에서는 OD5 레벨 필터를 우선시하고, 야외 감시의 경우 내후성에 중점을 둡니다(예: ASTM D3359에 따른 코팅 접착력 ≥5B).
3.2 시스템 광 효율 균형
협대역 필터의 높은 선택도는 신호 강도를 감소시킬 수 있습니다. 검출기 감도에 따라 광원 전력을 조정하십시오. 예를 들어, 산소포화도 측정기의 10nm 대역폭 필터는 10mW 이상의 810nm LED가 필요한 반면, 20nm 대역폭 솔루션은 동일한 SNR을 위해 5mW LED를 사용할 수 있습니다.
3.3 기계적 호환성
보안 애플리케이션은 렌즈 통합을 위해 엄격한 허용 오차 제어(예: 두께 허용 오차 ±0.02mm)가 필요한 반면, 의료 기기는 광학적 왜곡을 피하기 위해 표면 평탄도(λ/4@632.8nm)를 우선시합니다. 이러한 구성 논리를 따르면 810nm 필터는 파장 드리프트 및 광학적 손실의 위험을 완화하는 동시에 대상 애플리케이션에서 최적의 성능을 달성할 수 있습니다.
