生体認証および指紋認識における要件は変化してきた—より薄い部品、より広い帯域、より過酷な環境—そしてその変化はレンズ保護窓サプライヤーに求められる品質を変えている。本稿では、需要の方向性、それが仕様に意味する内容、および設計が単一の工程に縛られないよう調達を構成する方法を検討する。
生体認証および指紋認識におけるレンズ保護窓
生体認証および指紋認識において、それは品質に対する一般的な好みではなく、特定の要件セットに翻訳される。生体認証システムは、シーン内の他のすべてから生信号を分離しなければならず、これがスペクトルフィルタリングを光学の主要機能とする。指紋および虹彩システムは、しばしば近赤外照明下で、定義された波長で動作し、誤った帯域を漏らすフィルタは汚れたセンサと同様に確実に認識を損なう。
規格・文書・トレーサビリティ
保護窓は、光学性能データに加えて環境耐久性証拠によって認定され、典型的には摩耗、密着性、および湿度についてMIL-C-48497に、スクラッチ・ディグについてMIL-PRF-13830Bに、塩水噴霧、UV暴露、または洗浄薬品耐性について顧客固有のプロトコルに従う。自動車プログラムは温度サイクル範囲とIATF 16949文書を追加する；医療機器は定義された消毒体制に対する洗浄可能性を必要とする可能性がある。環境コンプライアンスはRoHSおよびREACH宣言を通じて文書化される。生体認証および指紋認識において、顧客独自の認定プログラムがこれらのうちどれを必要とするかを早期に尋ねる価値がある。なぜなら標準湿度試験に合格するコーティングでも、特定の洗浄剤では失敗し得るからである。
コストと納期を左右する要因
コストはガラス面積ではなく、コーティングと基板によって支配される。両面広帯域ARコーティングは、通常、それが載る基板よりも高価である。サファイアは材料ラインを倍増させ仕上げ時間を追加し、内面のIRカットなどの機能的コーティングは別の成膜パスを追加する。サイズは部品がチャンバーの均一ゾーンを超える場合に重要となる；複雑な外形はレーザー切断またはCNCプロファイリングを追加する。生体認証および指紋認識において、実用的なトレードオフは、定期的に交換される安価なコーティングフロートガラスと、製品の寿命まで持続する高価なサファイア窓の間にある—正解は、窓がサービス可能なアイテムか密閉部品かに完全に依存する。
レンズ保護窓が実際にどのように機能するか
レンズ保護窓は、レンズまたはセンサと外界の間の透明な障壁である。その役割は、後方の光学面から水、ホコリ、塩、指紋、および衝撃を遠ざけながら、光をできるだけ変化させないことである。それは自明に聞こえるがそうではない：すべての追加表面は反射を導入し、すべてのコーティングは散乱を導入し、すべての機械的取付け決定は波面を変化させる。したがって設計目標は、光学的中性を維持しながら無コーティングガラスの透過率以上の透過率を測定し、さらには暴露される環境に耐える窓である。生体認証および指紋認識において、窓は頻繁に光学系の第1要素でもあるため、その平面度、厚み均一性、およびコーティング品質は、一般的な保護ではなく結像チェーンの一部である。
コストを下げる設計ルール
設計決定は暴露と取付けに集中する。窓が何に直面するかを決定する—雨、塩、砂、洗浄薬品、手袋をはめた手—そしてそれに応じて基板とコーティングを選ぶ。光学有効口径をコーティング領域内に保ち、シール圧力がコーティング上に決して乗らないよう、ガスケットと接着剤用に0.5〜1 mmの明確な未コーティングマージンを残す。面取りを指定する。窓がIRカットまたはバンドパス機能も担う場合、表裏の逆転は典型的な初回納品エラーであるため、コーティングが正しい面に成膜されていることを確認する。生体認証および指紋認識において、目標は光学的に不可視で機械的に目立たない部品であり、これこそがそれを悪く仕様規定しやすくするものである。
代替手段との比較
代替には、無コーティング窓、エッチングされた防眩表面、成形ポリマー窓、および単にレンズを機械的なカバーの後ろに露出させておくことが含まれる。無コーティングガラスは安価で光の約8%を失う；エッチングガラスは透過率を犠牲にしてグレアを散乱させる；ポリマー窓は軽く耐衝撃性があるが容易に傷つき、硬質酸化物コーティングを受けられない。レンズをむき出しにしておくことは、密閉され清潔で保護された筐体でのみ実行可能である。生体認証および指紋認識を支配する露出した結像システムについては、コーティングされたガラスまたはサファイア窓が、透過率を保持し、環境に耐え、同時に機能的コーティングを担える唯一の選択肢であり続ける。
生体認証および指紋認識に特有の要件
生体認証および指紋認識において、それは品質に対する一般的な好みではなく、特定の要件セットに翻訳される。生体認証システムは、シーン内の他のすべてから生信号を分離しなければならず、これがスペクトルフィルタリングを光学の主要機能とする。指紋および虹彩システムは、しばしば近赤外照明下で、定義された波長で動作し、誤った帯域を漏らすフィルタは汚れたセンサと同様に確実に認識を損なう。
- 動作波長での厳しいバンドパスまたはIRカット定義
- 耐擦傷性のユーザー側面
- 広い入射角にわたる安定した挙動
- 低電力照明用の高透過率
生体認証データ品質のISO/IEC 19794コンテキスト、ISO 10110図面、およびRoHSおよびREACH宣言。
選定データ一覧
| パラメータ | 標準値 | 備考 |
|---|---|---|
| 透過率 | 両面ARでT ≥ 98 % | センサ帯域ごと |
| 基板 | B270、ホウケイ酸ガラス、サファイア、石英 | 磨耗環境にはサファイア |
| 厚み | 0.3 - 5 mm | カメラ窓では0.5 - 1.1 mmが標準 |
| ヘイズ | ≤ 0.2 %、通常≤ 0.05 % | 結像に重要 |
| 硬度 | 9H鉛筆、0000スチールウール合格 | 硬質酸化物またはサファイア |
| 水接触角 | >= 100度（撥水性層付き） | 雨水および指紋の除去 |
| 環境 | 塩水噴霧、85/85湿度、UV、-40から+105°C | 暴露に応じてグレード |
| 外形公差 | ±0.05 mm、レーザー切断形状可 | 面取り0.1 - 0.3 mm |
| オプション | IRカットまたはバンドパス機能を統合 | 1つの窓、2つの役割 |
よくある質問
保護窓は画質を低下させますか？
適切に仕様規定されていれば低下させない。両面ARは透過率を98%以上に保ち、平面度と平行度の制御が窓を光学的中性に保つ。品質低下は通常、未コーティングの内面、または照明波長を見逃すコーティング帯域から生じる。
サファイアはいつ追加コストに値しますか？
表面が繰り返し触れられ、引きずられ、または磨耗性粒子にさらされる場合、および窓がサービス可能なコンポーネントではなく密閉されたコンポーネントである場合である。保護された屋内機器については、硬質コーティングされたホウケイ酸ガラスで通常十分である。
窓は赤外線もフィルタできますか？
はい。内面のIRカットまたはバンドパスコーティングにより、1つの部品でレンズを保護しスペクトルを整形でき、これはコンパクトモジュールでの厚みと組立ステップを節約する。