さまざまなフィルターの種類と主な仕様

さまざまなフィルターの種類と主な仕様

光学フィルターは原理的にいくつかの種類に分けられますが、以下ではそれぞれの光学フィルターについて紹介します。

1. 吸収フィルター：樹脂やガラス素材に特殊な染料を混ぜた吸収フィルターです。異なる波長の光を吸収する能力に応じて、フィルタリングの役割を果たすことができます。色ガラスフィルターは、市場で最も広く使用されています。その利点は、安定性、均一性、良好なビーム品質、および製造コストの低さですが、パスバンドが比較的大きく、30nm を下回ることはめったにありません。

2.干渉フィルター：干渉フィルターは真空コーティングの方法を採用し、特定の厚さの光学フィルムの層がガラスの表面にコーティングされています。通常、ガラスは多層膜でできており、干渉の原理を使用して特定のスペクトル範囲の光波を通過させます。干渉フィルターには多くの種類があり、その応用分野も異なります。その中で、最も広く使用されている干渉フィルターは、バンドパス フィルター、カットオフ フィルター、およびダイクロイック フィルターです。

(1) バンドパスフィルターは、特定の波長や狭帯域の光だけを透過させ、通過帯域外の光は透過させません。バンドパス フィルターの主な光学指標は、中心波長 (CWL)、半値幅 (FWHM)、および透過率 (T%) です。帯域幅のサイズに応じて、帯域幅が30nm未満の狭帯域フィルターに分割できます。帯域幅が 60nm を超えるブロードバンド フィルター。

(2) カットオフ フィルター (Cut-off filter) は、スペクトルを 2 つの領域に分割できます。一方の領域の光は、カットオフ領域と呼ばれるこの領域を通過できませんが、他方の領域の光は完全に通過できます。これは、パスバンド領域と呼ばれます。代表的なカットオフフィルターは、ロングパスフィルターとショートパスフィルターです。長波パスフィルター：特定の波長範囲を指し、長波方向は透過し、短波方向はカットオフされ、短波を分離する役割を果たします。短波パスフィルター：短波パスフィルターは特定の波長範囲を指し、短波方向は透過し、長波方向はカットオフされ、長波を分離する役割を果たします。

(3) ダイクロイック フィルター (Dichroic filter) 必要に応じて光を通過させたい小さな範囲の色を選択し、他の色を反射することができます。他にもいくつかの種類のフィルターがあります: ニュートラル デンシティ フィルター (ニュートラル デンシティ フィルター) は、減衰フィルムとも呼ばれ、強い光源がカメラのセンサーや光学部品を損傷するのを防ぐために使用され、吸収されなかった光を吸収または反射することができます。 .スペクトルのある部分の透過率を一様に低下させる透過光の部分。

蛍光フィルターの主な機能は、生物医学的蛍光検査および分析システムにおいて、物質の励起光および放出された蛍光の特徴的なバンド スペクトルを分離および選択することです。これは、生物医学および生命科学機器で使用される重要なコンポーネントです。

天文フィルターは、天体写真を撮影する過程で光害が写真の品質に与える影響を軽減するために使用される一種のフィルターです。

減光フィルターは、一般的に吸収型と反射型に分けられます。反射減光フィルターは、薄膜干渉の原理を採用して、光の一部を透過し、光の他の部分を反射します (通常、これらの反射光は使用しません)。これらの反射光は、迷光を形成しやすく、実験の精度を低下させます。ですので、反射光の集光にはABCシリーズ集光器をご利用ください。吸収性減光フィルターは、一般に、特定の波長の光を吸収しますが、他の波長の光にはまったくまたはほとんど影響を与えない、材料自体または材料にいくつかの要素が混合された後のことを指します。一般的に吸収減光フィルターは損傷閾値が低く、長期間使用すると発熱することがありますので、ご使用の際はご注意ください。

光学フィルターの主な仕様

通過帯域: 光が通過できる波長の範囲は、通過帯域と呼ばれます。

帯域幅 (FWHM): 帯域幅は、入射エネルギーによってフィルターを通過するスペクトルの特定の部分を表すために使用される波長範囲であり、透過率が大きい方の半分の幅 (半値幅とも呼ばれます) で表されます (nm)。例: フィルターのピーク透過率が 80% の場合、1/2 は 40% で、40% に対応する左右の波長は 700nm と 750nm で、半値幅は 50nm です。半値幅が20nm未満のものを狭帯域フィルター、半値幅が20nmを超えるものをバンドパスフィルターまたは広帯域パスフィルターと呼びます。

中心波長 (CWL): バンドパスまたはナローバンド フィルターのピーク透過波長、またはバンドストップ フィルターのピーク反射波長を指し、ピーク透過率の 1/2 波長の間の中点、つまり帯域幅の中点。を中心波長と呼びます。

透過率 (T): ターゲット帯域の通過能力をパーセンテージで表したものです。たとえば、フィルターのピーク透過率 (Tp) > 80% は、減衰後にフィルターを通過できる光を指します。最大値が80%を超えると透過率が高くなり、光透過能力が向上します。カットオフ範囲: フィルターによって失われるエネルギースペクトル領域の波長間隔、つまり通過帯域外の波長範囲を表すために使用されます。カットオフ率 (ブロック): カットオフ範囲の波長に対応する透過率。カットオフ深度は、フィルターのカットオフ度を表すために使用されます。光の透過率をゼロにすることはできません。フィルターの透過率をゼロに近づけることによってのみ、不要なスペクトルをより適切にカットできます。カットオフ率は透過率で測定でき、光学濃度（OD）で表すこともできます。それと透過率 (T) の変換関係は次のとおりです。オフ深度と透過率ピークの 1/2 位置。エッジの急峻さ: すなわち [(λT80-λT10)/λT10] *

高反射率 (HR): フィルターを通過する光のほとんどが反射されます。

高透過率（HT）：透過率が高く、フィルターを通過する光のエネルギー損失が非常に少ない。入射角: 入射光とフィルター面の法線との間の角度を入射角と呼びます。光が垂直に入射するとき、入射角は0°です。

有効開口: 光学デバイスで有効に使用できる物理的な領域は有効開口と呼ばれ、通常はフィルターの外観サイズに似ており、同心円状で、サイズがわずかに小さくなっています。開始波長: 開始波長とは、透過率が長波長通過フィルターのピークの 1/2 に増加するときに対応する波長を指し、帯域内のピークの 5% または 10% として定義できる場合があります。パスフィルター 透過率に相当する波長。

カットオフ波長：カットオフ波長とは、短波通過フィルターの透過率がピーク値の1/2になる波長をいいます。バンドパスフィルターではピーク透過率5%や10%と定義されることもあります。通過率に対応する波長。

フィルターの表面仕様と寸法パラメータ 表面品質

フィルターの表面品質は、主に表面に傷や穴などの欠陥があります。表面品質の最も一般的な仕様は、MIL-PRF-13830B で指定されたスクラッチとピットです。ピットの名前は、ミクロン単位のピット直径を 10 で割って計算されます。通常、スクラッチ ピットの仕様は、80 ～ 50 の範囲で標準品質と呼ばれます。60から40の範囲の品質;20 ～ 10 の範囲が高精度品質と見なされます。

表面品質: 表面品質は、表面精度の尺度です。鏡、窓、プリズム、平面鏡などの平面の偏差を測定するために使用されます。平滑度の偏差は、通常、波形値 (λ) によって測定されます。これは、複数の波長を持つテスト ソースで構成され、1 つのストライプは 1/2 波長に対応し、平滑度は 1λ であり、一般的な品質レベルを表します。滑らかさは品質レベルを表す λ/4 です。平滑度は λ/20 で、高精度の品質レベルを表します。

公差: フィルタの公差は主に中心波長と半値幅にあるため、フィルタ製品の公差範囲が示されています。

径公差：一般的にフィルター径公差の影響は大きくありませんが、光学素子をホルダーに取り付ける場合は、径公差を考慮する必要があります。通常、直径の公差（±0.1mm）を一般品、（±0.05mm）を精密品、（±0.01mm）を高級品と呼びます。

中心厚公差：中心厚とは、フィルターの中心部分の厚さです。通常、芯厚の公差（±0.2mm）を一般品、（±0.05mm）を精密品、（±0.01mm）を高級品と呼びます。