光学用バンドパスフィルターは、「必要な波長だけを通し、不要な波長を遮断する」ために不可欠なデバイスです。その用途は医療機器、カメラ、通信機器、FAセンサなど多岐にわたり、それぞれ求められる性能も異なります。今回バンドパスフィルターに共通して求められる基本機能に加え、用途別にどんな特性が重視されるのかを詳しく整理しました。フィルター選びで失敗したくない方、開発設計のヒントを得たい方はぜひ参考にしてください。

1.バンドパスフィルターに共通して求められる基本機能

◆中心波長（CWL）の正確な透過
◆必要な帯域のみ高透過率（90%以上が理想）
◆透過帯域外での高い遮断性能
◆入射角依存性の小ささ（角度による波長ズレ抑制）
◆耐久性（温度、湿度、紫外線への耐性）
◆反射防止処理（迷光・ゴーストの抑制）

2.バンドパスフィルターの構造（あくまでも一般的な事例）

バンドパスフィルターは、基本的に多層膜コーティング技術によって作られています。透明な基板（ガラス、石英など）の上に、屈折率の異なる薄膜（例えばSiO₂やTiO₂など）を何十層にも重ねることで、特定波長のみを透過させる性能を持たせています。

◆基板（Substrate）：主に石英、BK7ガラスなど
◆低屈折率膜（Low Index Layer）：SiO₂（酸化ケイ素）など
◆高屈折率膜（High Index Layer）：TiO₂（酸化チタン）、Ta₂O₅（五酸化タンタル）など
◆多層構成：たとえば「高-低-高-低-…」を数十層積み重ねる
◆補助層（Optional Layers）：反射防止層や耐久性向上層を追加することも。

このような積層構造を設計することで、「透過帯域」と「遮断帯域」を自由にコントロールできるわけです。高性能なバンドパスフィルターほど、膜構成が緻密で高精度になっています。

3.バンドパスフィルターの選び方チェックリスト

✅必要な中心波長（CWL）は？
✅必要な帯域幅（FWHM）は？（ナローかワイドか）
✅遮断帯域の範囲は？
✅使用環境（温度・湿度・光強度）は？
✅入射角は何度で使用するか？（角度依存性に注意）
✅必要な透過率はどれくらいか？
✅表面反射対策は必要か？（特に撮影用途など）
✅サイズや形状の制約はあるか？

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4.【用途別】求められるバンドパスフィルターの特性

医療機器用（内視鏡、蛍光検査など）

・高精度な波長制御が必要（ナローバンド幅フィルターが主流）
・生体組織に対する安全性が重視される（紫外領域使用時は特に注意）
・環境耐性（体温や湿気への耐性）が必須
・長時間使用でも性能が劣化しない耐久性

カメラ・撮影機器用（産業カメラ、天体観測など）

・画質重視のため、透過率と反射防止性能が重要
・入射角依存性が少ないフィルターが好まれる（広角レンズ対応）
・複数の波長を選択的に通すマルチバンドパスも需要あり

通信機器用（光ファイバー通信、LiDARなど）

・波長精度と安定性が最重要（通信波長：例えば1310nmや1550nm）
・高温環境や衝撃への耐性も求められる
・小型軽量化のため、フィルター自体も薄型が好ましい

分析・測定装置用（分光分析器、ラマン分光など）

・超ナローバンド幅（1～10nm幅など）が必要なケースも
・透過帯の平坦性と、遮断帯の急峻な立ち上がりが求められる
・スペクトルの歪みを抑えるため、超高精度の多層膜設計が必要

FAセンサ用

・特定波長の高精度な透過　中心波長の精度が非常に重要。
・高い遮断性能　外乱光(蛍光灯、太陽光など）をしっかりカットする必要あり。
・高透過率と信号強度の維持　低透過率では検出感度が不足し、不良品の見逃しに直結。
・入射角耐性　角度依存性の少ない設計が重要。
・耐久性と信頼性　油煙、粉塵、高温などの工場環境に耐えるハードコーティング仕様が推奨される。
・コストと量産性　当社にとっては・・一番悩ましい。

まとめ

バンドパスフィルターには、「通したい光を正確に通す」「不要な光を確実にカットする」という基本機能に加え、用途ごとに異なる細かな要求特性が求められます。医療・撮影・通信・分析・FAセンサ、それぞれの現場で最適なフィルターを選ぶことが機器性能の向上にも直結します。用途に合わせた最適なフィルター選定を、ぜひ意識してみてください。メールでも電話でもすぐにお答えしますので、お気軽にお問い合わせください。