午後の太陽光がレンズに当たると、生産ラインのマシンビジョン カメラが部品番号を誤って読み取り始めます。蛍光顕微鏡では、励起光が発光チャネルに漏れ込むため、コントラストが失われます。吸収された可視光が検知素子の反応よりも早くハウジングを加熱するため、温度センサーはドリフトします。これらの障害は無関係に見えますが、根本的な原因は 1 つ共通しています。それは、不要な波長が検出器に到達することです。標準的な治療法は光学フィルタリングです。これは、どの波長がコンポーネントを通過し、どの波長がブロックまたは吸収されるかを意図的に選択することです。
光学フィルタリングは、物理的に異なる 2 つの方法で実装されます。干渉フィルターは何十もの薄い誘電体層を積み重ねて、選択された波長を反射します。それらは鋭いスペクトルエッジを提供しますが、入射角とともに変化します。対照的に、吸収フィルターはガラス自体の内部で機能します。金属酸化物やその他のドーパントが溶融物に溶解されるため、材料は特定の光子エネルギーを吸収し、他の光子エネルギーは透過します。吸収種がバルク全体に分布しているため、色ガラスフィルターは非垂直入射でも、適度な温度下でも、長い耐用年数にわたって安定した状態を保ちます。
この記事では、光学フィルタが実際にどのように機能するか、色ガラス フィルタがコーティングされた代替フィルタよりも優れている場合、およびシステムにフィルタを指定する前に何を確認する必要があるかについて説明します。
フィルタリングは、光学システム内で 4 つの実際的な仕事を実行します。
産業用機器の場合、安定した遷移エッジとシンプルで頑丈な構造を組み合わせたカットオフ ガラス フィルターが最初に選択されることがよくあります。あ UVカットフィルター 可視光を通過させながら 100 ～ 400 nm の帯域を遮断します。熱吸収フィルターは、可視光を透過し、赤外線を吸収することにより、その逆を行います。どちらもマシン ビジョン、照明、計測機器、安全装置における日常的なソリューションです。
何百ものフィルター設計が存在しますが、産業用光学におけるほとんどの需要は、表 1 にまとめられた 4 つのファミリーに分類されます。
| フィルターファミリー | 動作原理 | 代表的な用途 | キーの制限 |
|---|---|---|---|
| カットオフ（ロングパス/ショートパス） | 遷移エッジの片側で波長を吸収します | UV ブロック、色分離、IR 保護 | エッジの傾斜は急ではなく緩やかです |
| 選択的吸収 | 特定のスペクトルバンドを削除し、残りを通過させます | 断熱、波長校正、色補正 | バンドの位置はガラスの組成によって固定されます |
| ニュートラルデンシティ（ND） | 広範囲にわたって均一に光量を低減します。 | カメラのキャリブレーション、レーザー減衰、検出器の保護 | 吸収は波長によってわずかに異なります |
| 偏光 | 1 つの偏波面のみを透過します | グレア低減、応力検査、エリプソメトリー | ライトに対して正しい向きが必要です |
ロングパス フィルターは短い波長をブロックし、長い波長を透過します。ショートパスフィルターはその逆を行います。設計はその遷移波長によって定義されます。典型的な UVカットガラスフィルター たとえば、可視スペクトルを通過しながら、約 380 ～ 400 nm 未満の放射を抑制します。製造範囲には、可視帯域全体にわたる遷移位置を備えた黄金色、オレンジ色、赤色のカットオフ ガラスのほか、紫外線および赤外線バージョンが含まれます。
カスタム UV カット ガラス フィルター メーカー - 南通襄陽光学素子 Nantong Xiangyang Optical Element Co., Ltd.は、中国のUVカットガラスフィルターのメーカーおよび会社です。ODM/OEMのカスタマイズされたフィルターを提供しています。 製品を見る→ 選択的吸収フィルターは、単一のエッジの代わりに、スペクトル内の定義された帯域を除去します。熱吸収ガラスは可視光を透過し、近赤外線を吸収するため、プロジェクション、照明、ディスプレイシステムで一般的に使用されています。同じ家族には次のものが含まれます 断熱フィルターガラス 熱管理に加えて、色補正、波長校正、分析および写真用途向けの紫外可視吸収ガラスも含まれます。
カスタム断熱フィルターガラスメーカー - 南通襄陽光学素子 Nantong Xiangyang Optical Element Co., Ltd.は、中国の断熱フィルターガラスのメーカーおよび会社です。ODM/OEMのカスタマイズされたガラス製品を提供しています。 製品を見る→ 波長の選択ではなく減衰が目的の場合、減光ガラスが標準ツールとなります。 ND フィルターは光の強度を均一に低減し、カメラ、分光計、レーザー システムがカラー バランスを変えることなく線形応答範囲内で動作できるようにします。これらは光学濃度によって指定され、透過光のパーセンテージに直接マッピングされます。
最後に、偏光フィルターはスペクトルではなく電場ベクトルの方向を制御します。これらは、マシン ビジョンでのぎらつきの軽減、透明部品の応力解析、ディスプレイのコントラスト向上に不可欠です。消光比、透過率、波長範囲をアプリケーションに適合させることは、単一の仕様よりも重要です。の専用レビュー 偏光フィルターの仕組み は良い出発点です。
完全に正方形の透過エッジを持つ光学フィルターはありません。実際のフィルターには、透過率が遮断から透過へと徐々に変化する遷移領域が表示されます。色付きガラスのロングパスフィルターの場合、遷移は通常数十ナノメートルに及びますが、干渉コーティングはさらに急な勾配に達する可能性があります。以下の概略曲線は、主要なフィルター タイプの代表的な形状を示しています。
図 1. 4 つの主要なフィルタ ファミリの概略透過曲線。
曲線を読み取るときには 3 つの詳細が重要です。まずカットオフ波長、つまり透過率が到達する波長です。 50% 最大値の値 — フィルタの実際の位置を定義します。第 2 に、遷移の傾きによって、フィルターが 2 つの波長をどれだけきれいに分離するかが決まります。第三に、帯域内透過率によって、システムがどれだけの信号を失うかがわかります。適切に製造された色ガラス フィルターは、通過帯域全体にわたって均一な高い透過率を示し、二次吸収特性がありません。
カタログ ページからではなく、光学的な問題から逆算してフィルターを選択してください。まずは 5 つの質問から始めましょう。
多くのプロジェクトでは、正直な比較は、吸収性の色ガラスと誘電体コーティングに帰着します。以下のレーダー チャートは、各テクノロジーが通常どこで優れているかを示しています。
図 2. 吸収性の色ガラスと誘電体コーティングされたフィルターの一般的な強度。
色付きガラスは、角度の安定性、熱耐久性、および少量コストの点で優れています。誘電体コーティングはスペクトル精度で優れています。システムが非常に狭い帯域を必要とする場合、通常はコーティングされたフィルターが必要です。信頼性の高いエッジ、安定した熱負荷、または適度なボリュームでのカスタム形状が必要な場合は、色付きガラスフィルターがより現実的な方法です。このトピックについては、専用ガイドでさらに詳しく説明されています。 適切なカットオフガラスフィルターの選択 .
中性密度の仕様では、次のように定義される光学密度 (OD) が使用されます。 OD = log10(1/T) ここで、T は透過率です。スケールは対数なので、各ステップは 外径0.3 インチでは透過光が半分になります .
図 3. ND フィルターの透過光パーセンテージと光学濃度の関係。
上のグラフは、一般的な ND 値の透過率を示しています。 OD 0.9 フィルターは約 12.6% 入射光の影響を受けにくいため、センサー保護のためによく選択されます。フィルターを積み重ねると、光学濃度が増加します: OD 0.6 プラス OD 0.3 は OD 0.9 に等しくなります。その特性により、 減光フィルターガラス 結合された伝送が検出器のノイズフロアより上にある場合、調整可能な減衰に便利です。
カスタムニュートラルグレーフィルターガラスメーカー - Nantong Xiangyang Optical Eleme Nantong Xiangyang Optical Element Co., Ltd.は、中国のニュートラルグレーフィルターガラスのメーカーおよび会社であり、カスタマイズされたODM / OEMを提供しています... 製品を見る→ 濾過性能は、ガラスの配合だけでなく製造プロセスにも依存します。サプライヤーを評価する際には 3 つのチェックが重要です。まず、公称データシートではなく測定された透過率曲線をリクエストしてください。実際のエッジ位置と帯域内伝送がシステムに表示されます。次に、厚さ、直径、エッジ仕上げの公差を確認します。機械的な偏差は取り付けに影響を与え、表面の欠陥は光を散乱させます。 3 番目に、環境内の動作を確認します。温度、湿度、および長期間の紫外線暴露はすべて、処理が不十分なガラスの透過率を変化させる可能性があります。
Nantong Xiangyang Optical Element Co., Ltd. は、1996 年以来、中国江蘇省の 10,000 平方メートルの施設で光学ガラスを生産してきました。同社は省のハイテク企業として認められており、ISO 9001品質管理と3C認証を取得しており、 100種類以上の色ガラス 紫外、可視、近赤外、赤外の領域にまたがります。試作から生産まで、カスタムのサイズ、厚さ、形状が可能です。同じ基準が範囲全体に適用されます。光学ガラスの品質要件は、弊社の文書に別途記載されています。 光学ガラスの品質ガイド .
以下の等角図は、色ガラス フィルターが白色光のビームをどのように処理するかを示しています。ガラス体には、溶融物中に溶解したドーパント イオンが含まれています。エネルギーがドーパントの吸収バンドと一致する光子は材料の内部に捕らえられ、振動エネルギー、つまり熱に変換されます。スペクトルの残りの部分は通過し、表面反射によって失われるのはわずか数パーセントです。
図 4. 色ガラスフィルターの等角図: 白色光がガラス本体に入り、スペクトルの一部が吸収され、残りの光が透過します。
このバルク吸収メカニズムは、色ガラスフィルターが干渉コーティングに典型的な角度依存の波長シフトを示さない理由を説明しています。また、スペクトル挙動を変えることなく、切断、研削、研磨して長方形の窓、円形プレート、または成形ブランクにすることができることも意味します。これは、カスタム光学フィルターにとって真の利点です。
カットオフ フィルター (ロングパスまたはショートパス) は、遷移波長の片側のすべてを透過します。バンドパス フィルターは、通常 2 つのカットオフ エッジを組み合わせるか、コーティングされたフィルターを使用することによって、狭いウィンドウのみを透過し、両側をブロックします。
吸収性ガラスは通常、ポリマーフィルターやコーティングされたフィルターよりも高い連続温度に対応しますが、安全限界は特定のガラスの種類、厚さ、取り付け方によって異なります。実際の部品での短い熱テストが信頼できる確認方法です。
はい。フィルターは、図面に合わせたエッジ処理と表面仕上げを施して、カスタムの直径、長方形のサイズ、厚さに切断、研削、研磨することができます。
分光光度計から測定された透過率曲線を求め、50% 転移点を合意された仕様と比較します。信頼できるサプライヤーがバッチ データを納品します。
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