Всегда существует более одного способа решить оптическую задачу в биометрия и распознавание отпечатков пальцев, и варианты не одинаково хороши во всём. В этой статье цветное фильтровое стекло с покрытием сравнивается с материалами, процессами и подходами к проектированию, с которыми он конкурирует, по критериям, важным с коммерческой точки зрения: характеристики, долговечность, удельная стоимость и срок поставки.
Цветные фильтры с покрытием в Биометрия и распознавание отпечатков пальцев
Для биометрия и распознавание отпечатков пальцев это означает конкретный набор требований, а не общее предпочтение качества. Биометрические системы должны отделить живой сигнал от всего остального в сцене, что делает спектральную фильтрацию основной функцией оптики. Системы распознавания отпечатков пальцев и радужной оболочки работают на заданных длинах волн, часто при подсветке в ближнем инфракрасном диапазоне, и фильтр, пропускающий не ту полосу, подорвёт распознавание так же надёжно, как грязный сенсор.
Что определяет стоимость и срок поставки
Цена цветного фильтра с покрытием в основном определяется числом слоёв, размером подложки и выходом годных в цикле нанесения. Цветное покрытие из 20 слоёв — рутина; 60-слойный краевой фильтр с переходом 2 nm стоит в несколько раз дороже, потому что резко растут и время в камере, и чувствительность к ошибке толщины. Детали с рисунком добавляют операцию литографии или шелкографии, стоимость которой определяется маской или сеткой, поэтому первое изделие дорогое, а сотое — нет. Марка и толщина подложки дают меньше, чем ожидает большинство покупателей; реальные скачки цены приходят от жёстких спектральных допусков, от деталей крупнее равномерной зоны камеры и от малых объёмов, из-за которых камеру приходится запускать ради нескольких пластин. Объединение цветов, которые могут пройти в одном цикле, — самое эффективное снижение затрат в Биометрия и распознавание отпечатков пальцев.
Допуски, которые действительно важны
В работе с цветом есть две системы допусков, которые нужно указывать вместе. Спектральный допуск определяет, насколько далеко от номинала может находиться граница перехода или доминирующая длина волны: обычно ±5 nm для цветового чипа и ±2 nm для интерференционной границы в измерительном тракте. Геометрический допуск определяет, где на пластине расположен цвет, что важно для гобо, фильтров с рисунком и деталей с несколькими зонами. Добавьте фотометрический допуск на пропускание: фильтр, заявленный как 90 % пропускания, а поставленный с 82 %, для глаза имеет другой цвет. В Биометрия и распознавание отпечатков пальцев также зафиксируйте угол падения, при котором эти числа действительны, потому что покрытие, рассчитанное на 0 градусов и измеренное при 15 градусах, покажет на несколько нанометров меньше номинала, и заказчик назовёт это отклонением от спецификации, хотя ничего не сломано.
Сравнение с альтернативами
Пластины с интерференционным покрытием конкурируют с окрашенным или поглощающим стеклом, печатными гелями и в некоторых конструкциях — с обычной непокрытой цветной подложкой. Поглощающее стекло дешевле и совершенно нечувствительно к углу, что делает его привлекательным для систем с широким конусом, но оно не даёт крутой границы, выцветает при высоком потоке и не позволяет получить произвольные цвета. Гели — самый дешёвый вариант, и они расходуются в процессе, что подходит для временных инсталляций, а не для приборов, рассчитанных на десятилетие. Твёрдая оксидная пластина с покрытием стоит дороже на входе, держит цвет весь срок службы прибора и допускает нанесение рисунка или нескольких зон так, как два других варианта не умеют. В Биометрия и распознавание отпечатков пальцев решение обычно определяется потоком и сроком службы: ниже нескольких сотен милливатт на квадратный сантиметр более дешёвые варианты жизнеспособны, выше — стекло с покрытием остаётся единственным ответом, который выдерживает.
Выбор подложки и материала
Подложка задаёт потолок того, что способно выдержать покрытие. B270 и сверхпрозрачное флоат-стекло — рабочая лошадка для умеренных потоков и дают лучшее соотношение цены и прозрачности. Когда деталь стоит близко к лампе, применяют боросиликат или специально термостойкое стекло, потому что они переносят температурный градиент без растрескивания; подложки с низким расширением, такие как плавленый кварц или Eagle XG, идут дальше и сохраняют форму при повторяющемся термическом циклировании. Толщина важна не меньше марки: пластина 0.5 mm нагревается и остывает быстрее пластины 3 mm, поэтому тонкая безопаснее в условиях вспышек или работы затвора, но более хрупкая при сборке. Для Биометрия и распознавание отпечатков пальцев типичный отказ — не слишком слабый материал, а материал, который вообще не был задан, поэтому цех по умолчанию берёт натриево-известковое стекло, и первое же испытание высоким потоком раскалывает пластину.
Контроль и измерения
Каждый цветной фильтр должен отгружаться с измеренной кривой, а не с номинальной. Спектрофотометрия от 350 до 1050 nm при заданном угле падения — базовая линия; для деталей, работающих в лазерных или мощных световых системах, стоит запросить данные по порогу лазерного повреждения и карту пропускания по апертуре. Координаты цвета, если заказчик их задаёт, требуют определённого источника света и наблюдателя, и их нужно измерять на реальной детали, а не предсказывать по конструкции. В Биометрия и распознавание отпечатков пальцев входной контроль, который ловит больше всего утечек, — это физическая проверка зон с рисунком и качества кромки, потому что покрытие может быть спектрально идеальным и всё равно забраковано из-за скола или ошибки совмещения, которых стендовое измерение не видит.
Требования, специфичные для Биометрия и распознавание отпечатков пальцев
Для биометрия и распознавание отпечатков пальцев это означает конкретный набор требований, а не общее предпочтение качества. Биометрические системы должны отделить живой сигнал от всего остального в сцене, что делает спектральную фильтрацию основной функцией оптики. Системы распознавания отпечатков пальцев и радужной оболочки работают на заданных длинах волн, часто при подсветке в ближнем инфракрасном диапазоне, и фильтр, пропускающий не ту полосу, подорвёт распознавание так же надёжно, как грязный сенсор.
- Жёсткое определение полосового пропускания или ИК-отсечки на рабочей длине волны
- Царапиностойкая поверхность, обращённая к пользователю
- Стабильное поведение в широком диапазоне углов падения
- Высокое пропускание для подсветки малой мощности
Контекст ISO/IEC 19794 по качеству биометрических данных, чертежи по ISO 10110, плюс декларации RoHS и REACH.
Данные для выбора одним взглядом
| Параметр | Типичное значение | Примечания |
|---|---|---|
| Доминирующая длина волны | 450 - 660 nm, под заказ с точностью до ±5 nm | На каждый цветовой чип |
| Пропускание в полосе | >= 85 % (T>= 90 % на настроенных конструкциях) | При нормальном падении |
| Блокировка вне полосы | OD2 - OD4 | От видимого до ближнего ИК |
| Тип покрытия | Многослойный твёрдый оксид, IAD | Цвет за счёт интерференции |
| Подложка | B270, боросиликат, ultra-clear, кварц | Термостойкие марки для высоких потоков |
| Толщина | 0.3 - 3 mm | 1.1 mm типично для гобо |
| Допуск на размер | ±0.1 mm, ±0.05 mm по запросу | Круглые, квадратные, произвольный контур |
| Допуск на рисунок | Совмещение ±0.05 mm | Шелкография, литография или маска |
| Рабочая температура | до 400 °C в зависимости от подложки | Реальный предел — термоудар |
Часто задаваемые вопросы
Насколько цветной фильтр с покрытием смещается по углу?
Типичный стек для видимой области смещается в сторону коротких волн примерно на 1 % длины волны на каждые 10 градусов падения. Поэтому конструкция, заданная на 0 градусов и работающая в конусе 30 градусов, будет заметно синее номинальной кривой, и именно поэтому апертурный угол должен стоять на чертеже.
Можете ли вы напечатать логотип или рисунок заданным цветом?
Да. Рисунки создают маскированием или литографией до нанесения покрытия либо шелкографией слоя с рисунком, при совмещении обычно в пределах ±0.05 mm. Держите элементы не ближе 0.3 mm от кромки и предоставляйте макет в векторном виде.
Выцветет ли цвет со временем?
Нет. Интерференционные покрытия — это неорганические твёрдые оксидные слои; красителя, который мог бы выгореть, здесь нет. Изменение цвета в эксплуатации почти всегда связано с влажным покрытием, осаждённым без ионной ассистенции, или с конструкцией, рассчитанной на более низкую рабочую температуру, чем достигнута в применении.
Нужно коммерческое предложение на цветные фильтры с покрытием?
Пришлите чертёж, целевую спецификацию или требования к покрытию — оптический инженер ответит в течение 24 часов, указав цену и срок поставки.
Запросить предложение Написать инженеру