光学薄膜フィルターとは?

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1. 光学薄膜フィルターとは?

光学薄膜フィルターとは、特定の波長の光を透過させたり、反射(カット)したりする機能を持つ、薄膜コーティングを施したフィルターのことです。

このフィルターは、数種類の屈折率が異なる薄膜を積層することで、光の反射や干渉の原理を活かして機能します。数十層から数百層にも及ぶ構造になっており、主にガラス基材に対して、真空蒸着法やイオンアシスト蒸着(IAD: Ion Assisted Deposition)法などを用いて製造されます。

多層膜となるため、少数層で構成されるARコート(反射防止膜)と比べると、製造に多くの時間を要します。

用途としては、不要な波長の光をカットできる特性から、特定波長の光のみを検出する検査装置や、レーザー装置などに使用されています。

光学薄膜フィルターの代表例としては「バンドパスフィルター」があり、以下のイメージの透過特性を持ちます。 



2. 光学薄膜フィルターの種類

光学薄膜フィルターは、大きく分けて以下の4種類に分類されます。
目的や用途に応じて、適切な種類を選択します。

種類 目的 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


エッジフィルター


ダイクロイックフィルター


ノッチフィルター(バンドストップフィルター)



3. 光学薄膜フィルターの膜構成

光学薄膜フィルターの基本構成は、高屈折率層(H)と低屈折率層(L)を交互に積層することで設計されます。このような交互層(H-L)の構造は、専用の光学薄膜設計ソフトを用いて設計され、フィルターの種類に応じて基本的な構成がある程度決まっています。

以下に、バンドパスフィルター(シングルキャビティー)の膜構成例を示します。

・基材:ガラス
・H(高屈折率層):TiO2(n = 2.30)
・L(低屈折率層):SiO2(n = 1.46)
・基材の屈折率:n = 1.52
・m:スペーサー層の定数

この構成により、以下のような16層の膜設計になります。

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

なお、中央のmを定数とするスペーサー層((2 × m)L)の膜厚を調整することで、バンドパスフィルターの透過帯域幅をコントロールすることができます。

 

4. お問合せ

最近では、紫外線照射装置(殺菌・滅菌)用のUVバンドパスフィルター/エッジフィルターや、車載LiDARセンサー用の近赤外バンドパスフィルターへのニーズが高まっています。光を制御・活用する新たな製品群において、光学薄膜フィルターの活躍の場はますます広がっています。

1個から試作対応可能

ニデックでは、紫外域から可視域、赤外域まで幅広い波長範囲に対応した光学薄膜フィルターを提供しています。コーティングからダイシングカットまで一貫対応しており、サイズや数量も柔軟にご相談いただけます。
また、1個からの試作対応も承ります。
お困りの際やご検討の際は、お気軽にお問い合わせください。

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