会社のニュース オプティカルフィルターの包括的な分析

オプティカルフィルターの包括的な分析

• 1フィルターの定義と特徴
  フィルタは光学的な部品として 光の強度を減らし 光のスペクトル組成を変化させる機能があります様々な光学アプリケーションのための精密なスペクトルフィルタリングを提供しますフィルタが特定の色や被写体の明るさを 増やせても 天文画像の明るさを 増やせません画像の色が薄くなるようにする.
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• 2フィルター製造の原理
  フィルタは通常 プラスチックやガラスの基板から作られ 特殊染料と組み合わせます異なる色の光に対する 伝達特性に影響を与えます例えば,赤いフィルターは,他の色をすべて遮断しながら,赤い光を通過させるだけです.モノクロマターとして機能するしかし,彼らは本当に単色光を生成しないことに注意してください.
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• 3フィルターの応用
  レンズの前に適切なフィルターを追加することで,写真家は特定の色の光を効果的にブロックできます.特定のテーマや色を強調する例えば 黄色い花を撮影する際には レンズの前に黄色いフィルタを置いて 緑 (葉) と青 (空) の光を遮ります花の黄色をより鮮明にし,主題を効果的に強調しますこのテクニックは様々な写真のシナリオで広く使用されています 写真家がより芸術的な作品を作れるようにするためです
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• 4フィルターの分類
  フィルターは,スペクトルバンド,スペクトル特性,コーティング材料,およびアプリケーション機能などの異なる基準に基づいて分類することができます.

• Based on スペクトラルバンド:

  • 紫外線 (UV) フィルター:紫外線スペクトル地域のために設計された

  • 可視光フィルター:目に見えるスペクトル領域のために設計された

  • 赤外線 (IR) フィルター:赤外線スペクトル領域のために設計されています
    これらのフィルターは 特定の光学ニーズを満たすために 特定のスペクトル領域に合わせられています

• スペクトル特性に基づいて:

  • バンドパスフィルター:特定の波長帯を伝達します

  • カットオフフィルター (ロングパス/ショートパス):特定のカットオン/カットオフの波長を上 (Longpass) または下に送信します.

  • ディクロイックフィルター波長に基づいて光を選択的に伝達または反射します

  • 中性密度 (ND) フィルター光スペクトル全体に照明の強度を均等に減弱します

  • リフレクティブフィルター:主に特定の帯域内で光を反射します
    これらのタイプには 特定のスペクトルフィルタリング効果のための 異なる伝達とブロック特性があります

• コーティング素材に基づいて:

  • ソフトコーテッドフィルター:耐久性が低い 生物化学分析装置に適した

  • ハードコーティングフィルター:コーティングは優れた硬さと,より重要なことに,高レーザーダメージスレードル (LDT) を表しています.

• オプティカルインデックスとトランスミッション特性に基づいて:

  • バンドパスフィルター:Key parameters include Center Wavelength (CWL) and Full Width at Half Maximum (FWHM) キーパラメータには,CWLは,CWLは,CWLは,CWLは,CWLは,CWLは,CWLは,CWLは,CWLは,CWLは,CWLは,CWLは,CWLは,CWLは,CWLは,CWLは,CWLは,CWLは,CWLは,CWLは,CWLは,CWLは,CWLは,CWLは,CWLは,CWLは,CWLは,CWLは,CWLは,CWLは,CWLはNarrowband or Broadbandとして分類されています.

  • ショートパスフィルター:特定のカットオフ波長よりも短い波長を持つ光を伝達します

  • ロングパスフィルター:特定のカットオン波長よりも長い波長を持つ光を送信します
    特定の波長選択機能に使用されます

• 5キーフィルター用語説明

• 中心波長 (CWL): 帯域通過フィルターまたはノッチフィルターのためのピーク伝達量またはピーク反射量に対応する波長.,CWLとFWHMの例を図 1を参照してください. 波長がCWLとFWHMの真ん中にある場合,

• 帯域幅: FWHMとしても知られる,特定の量のエネルギーがフィルターを通過するスペクトラムの部分に対応する波長範囲 (図1参照).

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• 図1半最大で中心波長と全幅 (FWHM) のイラスト
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• フィルターパフォーマンスについて議論する際には,他の2つのキーコンセプトが目にします.

• ブロック範囲 (Blocking Band): エネルギーがフィルターによって指定された光学密度 (OD) レベルに減衰する波長範囲を記述します.これはフィルターによってブロックされたスペクトル領域を定義します.

• トランジション・レンジ (エッジ・ワイド): フィルタが高い伝達から高い遮断 (またはその逆) に移行する波長間隔,指定された伝達点 (e.g.,80%から5%T). これはエッジの鋭さです.

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• ブロック範囲/移行範囲と光学密度の関係

• Optical Density (OD): A crucial measure of a filter's light-blocking performance. It is logarithmically related to the transmittance (T) of the filter: OD = -log10 (T) フィルターの光阻害性能の重要な指標である.OD値が高くても 伝達性が非常に低い図3は3つの異なるOD値 (OD 1.0) の伝達性を視覚的に示しています.0オーダーワン3明らかに,伝達性は OD が増加するにつれて著しく減少します.

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  (1) ODと伝達性の関係: 光学密度 (OD) が増加すると伝達性が著しく減少します.低伝達性でこの現象は直感的に図3で示されています

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• ダイクロイクフィルター: 波長に基づいて光を選択的に伝達または反射できるフィルターの一種 (図4参照).他の波長を反射したり吸収したりしながらこのタイプはロングパスとショートパスアプリケーションで非常に一般的です

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  Fig 4: Dichroic Filter のコーティング特性

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  • カットオン波長 (λcut-on): Longpassフィルターでは,この波長で伝達性が50%に達します.

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    フィルタの長所をカットする

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  • カットオフ波長 (λcut-off): Shortpassフィルターでは,この波長で伝達性が50%に低下します.

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    ショートパスフィルターのカットオフ波長

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    短パスフィルターのパフォーマンスを議論する際には特に重要です.図6の λカットオフとして識別フィルターのパフォーマンスを理解するための重要な情報を提供します

• 6.フィルター製造技術
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  吸収性フィルターとダイクロイドフィルター
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• オプティカルフィルターフィルタリングメカニズムに大きく違いがある. フィルタリングメカニズムとフィルタリングメカニズムには大きな違いがある.

• 吸収フィルター: 光を遮断するために彩色のガラス基板の吸収特性に依存します. 遮断された光はフィルター材料内に完全に吸収され,反射されません. This type excels at handling noise caused by stray light within a system and is angle-insensitive – meaning their transmission and absorption properties remain consistent regardless of the angle of incident light.

• ダイクロイック (干渉) フィルター: 望ましくない波長を反射し,望ましいスペクトル部分を伝達することで動作します.このメカニズムは,光が波長によって異なる経路に分離される必要があるアプリケーションで望ましいです.これらのフィルターは 異なる屈折率を持つ材料の層で構成された薄膜コーティングを使用して 光波の建設的および破壊的な干渉を作成します

  • 層間のインターフェースから反射する光波が干渉する.他のものは破壊的に干渉し,反射されます (Fig.7).

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    グラス基板に堆積された高低屈折率材料の多層構造.

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  • 吸収フィルターとは異なり,二極フィルターは高度な角度敏感である. 設計角度以外の角度で使用すると,それらの伝達と波長仕様は満たされない可能性があります.波長が短くなると角度を減少させると,より長い波長 (例えば,赤のシフト) に移動します.

• バンドパスフィルター製造: トラディショナルコーティング vs. ハードスプート (IAD)
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  私たちは現在,多種多様な産業で広く使用されている 二酸化帯域通過フィルターに焦点を当てています.

• トラディショナルコーティング (マルチキャビティ)複数のコーティングスタック (Fig.7の構造のように) は,いくつかの別々の基板に堆積されます. これらのコーティング基板は,単一の厚いフィルター要素を形成するために一緒にセメントされます.複雑なフィルター複雑なプロファイルの能力がある一方で,この技術は,光が吸収され,または反射されるため,より厚いフィルターで,伝達が減少します..

• ハードスプートレッド/イオンアシストデポジション (IAD):必要なすべてのコーティングレイヤーは (しばしば1面あたり100層を超える) 単一の基板に堆積されます.これは,光が1つの基板を通過し,水泥層からの損失を回避するため,より高い伝達率を持つ薄いフィルターになります.利点には 改善された伝送,環境安定性,そして長寿が含まれます

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  図8 伝統的な (マルチサブストラート,セメント化) フィルター (左) とハードスプート (シングルサブストラート) フィルターの比較 (右)伝統的なフィルタの伝播は 基板やセメント層が加わると減少しますハードスプッターフィルターは 単一の基板を使用することで より高い伝達率を達成します

• これらの製造の違いを理解することは,アプリケーションのための適切なフィルターを選択する際に重要です.
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• 7フィルタータイプの導入と応用
  Edmund Opticsのフィルターを例として使用すると,一般的なフィルタータイプとそのアプリケーションの概要は以下です.

• バンドパスフィルター:特徴は非常にナローバンド (e.g., <2nm, 10nm) またはブロードバンド (e.g., 50nm, 80nm) の伝達が基板全体にわたって行われます.高度な角度感受性があり,慎重にマウントする必要があります.ハードスプッター (IAD) 帯域通過フィルターを選択すると 目標波長でのピーク伝達が著しく増加します.

• ロングパス (LP) フィルター:特定のカットオン波長 (λcut-on) よりも長いすべての波長を送信します. タイプには冷たい鏡,彩色のガラスフィルター,およびThermoset ADC (光学成形プラスチック) フィルターが含まれます.

• ショートパス (SP) フィルター:特定のカットオフ波長 (λcut-off) より短いすべての波長を送信する.タイプにはIRカットフィルター,ホットミラー,熱吸収ガラスが含まれます.

• 熱吸収ガラス吸収されたエネルギーは熱として周りの空気に散らばります建築や自動車用で熱制御に使われていますショートパスフィルターとしても機能します

• コールドミラーズ:一種の二酸化フィルターで 視覚スペクトルで高い反射性を示し 赤外線 (IR) で高い伝達性を維持します発生した熱がダメージや有害な効果を引き起こす場合 (e)熱感受性サンプルを照らす.

• ホット・ミラーズ赤外線 (IR) スペクトルで高反射性を示し 可視線では高伝達性を維持する 二酸化フィルターの一種です熱を消すために投影や照明システムに広く使用されています.

• ノッチフィルター:前もって選択された完全にブロックされたバンド (notch) を除いてすべての波長を送信するように設計されています.

• カラーされた基板 (吸収性) フィルター:基板処理 (例えば,染色ガラス,プラスチック) を使って作成された. 特定のスペクトル領域の横断で特徴的な吸収/伝達プロフィールを示す. 長いパスまたはバンドパスフィルターとしてしばしば使用される.配線/ブロックエッジは コーティングフィルターより 鋭くないが 角度感受性がない.

• ディクロイックフィルター:特定のスペクトル帯で望ましい伝達/反射を thin-film coating によって達成する.吸収フィルターよりも角度感受性がある複雑な干渉バンドパス/ノッチフィルターより 敏感ではありません

• 中性密度 (ND) フィルター光の強度を均等に減弱させるように設計されています (UV,可視,IRスペクトルを通して) スペクトルバランスを著しく変えることなく

  • 吸収性ND: 非伝達光を吸収することで働く.

  • 反射 ND: 事故経路に沿って非伝達光を反射して作業する. 反射光がセットアップに干渉しないように注意が必要です.照明や過剰曝光からカメラ/検出器を保護するために使用されます.