光学フィルタ
光学フィルタとは、入射する光の中から特定の波長域の光を透過させ、それ以外の不要な光を反射または吸収によって遮断する光学素子です。人間の目に見える可視光線だけでなく、紫外線（UV）や赤外線（IR）といった不可視光線の制御にも広く用いられています。
その原理は大きく分けて「吸収型」と「干渉型」の2種類に分類されます。
- 吸収型フィルタ：ガラス自体に着色剤を混ぜることで、特定の波長の光を素材内部で吸収し、熱エネルギーに変換して遮断します。角度依存性が少ないという特徴があります。
- 干渉型フィルタ（薄膜フィルタ）：ガラス基板上に屈折率の異なる誘電体薄膜を多層コーティングし、光の干渉効果を利用して特定の波長を透過・反射させます。急峻な透過特性を持たせることが可能です。
画像引用：Knight Optical
主な種類と特性｜主要メーカー
用途に応じて多種多様な光学フィルタが存在しますが、ここでは代表的な6つのカテゴリーと光響が取り扱っている主要メーカーを紹介します。
※本サイトでは各メーカーの一部製品のみをご紹介しています。最新情報はメーカー公式サイトにてご確認ください。気になる製品がございましたら、光響までお気軽にお問い合わせください。
カラーフィルタ
特定の色（波長域）の光を透過させ、補色関係にある色を吸収するフィルタです。画像処理におけるコントラスト向上や、特定の色の抽出に使用されます。例えば、赤色フィルタを通すと赤色の物体は明るく、青色や緑色の物体は暗く写ります
NDフィルタ（減光フィルタ）
NDは「Neutral Density」の略で、光の色味（分光特性）を変えずに、光量のみを均等に減少させるフィルタです。
- 特性： 可視光域全体で透過率が一定になるように設計されています。
- 用途： 強い光源下での露出オーバー防止、スローシャッター表現、レーザー光の出力調整など。
偏光フィルタ（PLフィルタ）
特定の方向に振動する光のみを透過させるフィルタです。
- 特性： ランダムな振動方向を持つ自然光から、特定の偏光成分を取り出します。
- 用途： 水面やガラス面の反射除去、青空のコントラスト強調、応力検査（光弾性）など。
UVフィルタ（紫外線カットフィルタ）
400nm以下の紫外線領域を遮断し、可視光を透過させるフィルタです。
- 特性： 目に見えない紫外線による画像の「霞み」や、センサー・フィルムへの悪影響を防ぎます。
- 用途： 風景撮影時の霞み除去、レンズの保護用フィルタとしての常用。
IRフィルタ（赤外線カット・透過フィルタ）
赤外線領域（約700nm以上）を制御するフィルタです。大きく分けて「IRカットフィルタ」と「IR透過フィルタ」があります。
- IRカット： CCD/CMOSセンサーは赤外線にも感度を持つため、人間の見た目に近い色再現をするために赤外線を遮断します。
- IR透過： 可視光を遮断し、赤外線のみを透過させます。暗視カメラやセキュリティ用途で使用されます。
バンドパスフィルタ
特定の波長幅（バンド）の光のみを透過させ、それ以外の短波長側および長波長側を遮断する高性能フィルタです。
- 特性： 干渉膜技術により、非常に狭い波長範囲（ナローバンド）のみを取り出すことが可能です。
- 用途： 蛍光顕微鏡、マシンビジョン、レーザーラインの抽出、生体認証など。
用途・応用例
光学フィルタは産業から民生まで幅広い分野で活用されています。
| 分野 | 主な用途 | 関連フィルタ |
|---|---|---|
| 産業・FA | マシンビジョン検査、異物検知、バーコード読み取り | バンドパス、偏光、カラー |
| 医療・バイオ | 蛍光顕微鏡観察、フローサイトメトリー、内視鏡 | 励起フィルタ、吸収フィルタ、ダイクロイックミラー |
| 車載・交通 | LIDARセンサー、車載カメラ、ナンバー認識 | IR透過、バンドパス |
| 写真・映像 | 風景撮影、スタジオ撮影、映画製作 | UV、ND、PL、ソフトフィルタ |
選定のポイント
最適な光学フィルタを選定するためには、以下のパラメータを確認する必要があります。
- 中心波長（CWL）と半値幅（FWHM）： 透過させたい光の波長と、その幅を明確にします。
- 透過率（%）： 必要な波長において、どれだけの光を通すか（高いほど明るい）。
- 阻止域（ブロッキング）とOD値： 不要な波長をどの程度遮断するか。OD値（Optical Density）が高いほど遮光性能が高くなります。
- 入射角度： 特に干渉型フィルタは、光が入射する角度によって透過波長がシフトするため注意が必要です。
- サイズと厚み： 設置する光学系のスペースに適合する形状を選定します。
光学フィルタメーカー
Semrock(IDEX Health & Science)
- 蛍光顕微鏡やバイオ用途に強い高性能フィルタ
光伸光学工業株式会社
- 多層膜干渉フィルタ、光学薄膜製品