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コーティング豆知識

光学薄膜フィルター

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光学薄膜フィルター

1. 光学薄膜フィルターとは

光学薄膜フィルターとは、特定の波長範囲の光を透過させる、または、反射(カット)させる機能の薄膜が付いたコーティング製品(フィルター)のことをいいます。
数種類の屈折率の異なる薄膜の組み合わせにより、光の反射や干渉を利用したフィルターとなり、数十~数百層の積層となります。主にガラス基材に真空蒸着法や、IAD(Ion Assisted Deposition)法により作製します。数層であるARコート(反射防止膜)品と比較すると作製には多くの時間を要することになります。
用途としては、余分な光をカットできるため、特定の波長のみを検出する検査装置や、レーザー装置等に使用されています。
代表的な光学薄膜フィルターにバンドパスフィルターがありあますが、以下の様なイメージとなります。 

mame_2109_kensa_09.png

2. 光学薄膜フィルターの種類

光学薄膜フィルターは、大きく分けると以下の4種類となります。使用したいシーン(要望)に合わせて選択します。

種類 要望 用途
バンドパスフィルター 特定波長を透過させたい 蛍光顕微鏡
医療機器
分析装置
カメラ・センサー
高出力レーザー発振窓
エッジフィルター 特定の範囲の波長を透過させたい 赤外/紫外カットフィルター
医療機器
光通信機器
コールドミラー
分析装置
カメラ・センサー
ダイクロイックフィルター 光を2波長域に分離させたい
(主に45°入射にて使用)
プロジェクター
カメラ・センサー
ノッチフィルター
(バンドストップフィルター)
特定の波長をカットしたい ラマン分光器
各種分析装置
カメラ・センサー
レーザー保護窓


バンドパスフィルター

mame_2110_kougaku_04_band.png


エッジフィルター

mame_2110_kougaku_04_band.png


ダイクロイックフィルター

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ノッチフィルター(バンドストップフィルター)

mame_2110_kougaku_04_band.png

3. 光学薄膜フィルターの膜構成

基本的な光学薄膜フィルターの膜構成は、高屈折率層(H)と低屈折率層(L)を繰り返す交互層(H  L)の積み重ねにより設計します。この設計は、専用の光学薄膜シミュレーションソフトを用いて行うことになりますが、特性の種類によって基本的な構成はおおよそ決まっております。
例として、バンドパスフィルター(シングルキャビティ―)の膜構成を以下に挙げます。

基材=ガラス、H=高屈折率層(TiO2)、L=低屈折率層(SiO2)、m=定数
(シミュレーションの屈折率:n(基材)=1.52、n(H)=2.30、n(L)=1.46)
とすると、以下の16層膜の構成で以下の様な光学特性(透過率)となります。

膜構成 : 基材 | (H  L)3   H   (2 × m)L   H   (L  H)3   2L | 空気(16層)

定数mのスペーサー層の膜厚により、バンドバスフィルターの透過帯域幅が変化します。

 mame_2110_kougaku_03_2LHd.png

4. 最近の動向

最近では、紫外線照射装置(殺菌、滅菌)用の紫外線バンドパスフィルター/エッジフィルターや、車載用のLiDARセンサー用の近赤外域バンドパスフィルターとしての要望も多くなってきています。光を操作・活用する様々な新規製品に光学薄膜フィルターの活躍の場が広がって来ております。

ニデックでは、紫外域~可視域~赤外域までと幅広い波長範囲へ光学薄膜フィルターの対応をしております。また、コート → ダイシングカットまでの対応と、一品からの対応もしております。(サイズはご相談)
光学薄膜フィルターについて、お困りの際、ご検討の際は、お気軽にお問い合わせください。



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