이분필터

Dichroic filter
이분필터

이분필터, 박막필터, 간섭필터 등은 다른 색상을 반영하면서 작은 범위의 빛을 선택적으로 통과시키기 위해 사용하는 컬러필터다. 그에 비해 이분법적 거울과 이분법적 반사체는 지나가는 색보다는 반사되는 빛의 색상으로 특징지어지는 경향이 있다.

이분법 필터는 흰색 광원에서 나오는 빛을 걸러내 인간이 인지하는 빛을 색상으로 매우 포화상태로 만들 수 있다. 그러한 필터는 건축과[1] 연극에서 인기가 있다.

차가운 거울로 알려진 이분법 반사체는 눈에 보이는 빛을 앞으로 반사하는 동시에 보이지 않는 적외선 빛이 고정장치 후면에서 빠져나올 수 있도록 하기 위해 광원 뒤에 흔히 사용된다. 이러한 배열은 조명이 들어오는 물체를 덜 가열하여 강렬한 조명을 가능하게 한다. 많은 쿼츠 할로겐 램프는 이러한 목적을 위해 통합된 이분법 반사경을 가지고 있는데, 원래는 슬라이드가 녹지 않도록 슬라이드 프로젝터에 사용하도록 설계되었지만, 현재는 실내 조명과 상업 조명에 널리 사용되고 있다. 이는 과도한 적색을 제거함으로써 희박성을 개선하지만, 적외선을 그러한 적외선에 허용함으로써 적외선 침적 또는 밀폐된 적외선에 사용될 경우 심각한 화재 위험을 야기한다. 이러한 애플리케이션에는 비냉각빔(ALU 또는 실버백) 램프를 사용해야 한다.

이론

이분필터는 박막 간섭 원리를 사용하며, 물 위의 유막과 같은 방식으로 색상을 생산한다. 빛이 유막을 비스듬히 내리칠 때, 어떤 빛은 기름의 상단 표면에서 반사되고, 어떤 빛은 물과 접촉하는 하단 표면에서 반사된다. 아래에서 반사되는 빛이 약간 더 긴 경로를 이동하기 때문에, 어떤 빛 파장은 이 지연에 의해 강화되는 반면, 다른 빛 파장은 취소되는 경향이 있어 보이는 색상을 만들어 낸다.

이분법 거울이나 필터에서는 오일 필름을 사용하여 간섭을 생성하는 대신, 서로 다른 굴절 지수를 가진 광학 코팅의 교대 층이 유리 기판 위에 쌓인다. 서로 다른 굴절률의 층들 사이의 인터페이스는 단계적 반사를 생성하여 빛의 특정 파장을 선택적으로 보강하고 다른 파장을 간섭한다. 이 층들은 보통 진공 증착에 의해 추가된다. 층의 두께와 개수를 조절함으로써 필터의 패스밴드의 주파수를 튜닝하여 원하는 만큼 넓거나 좁게 만들 수 있다. 원치 않는 파장은 흡수되지 않고 반사되기 때문에 이분법 필터는 작동 중에 이 원치 않는 에너지를 흡수하지 못하므로 동등한 기존 필터(패스밴드 내 에너지를 제외한 모든 에너지를 흡수하려고 시도)만큼 뜨거워지지 않는다. (효과에 대한 수학적 설명은 Fabry-Pérot interferometer를 참조하십시오.)

백색광을 의도적으로 다양한 색 띠(예를 들어 컬러 비디오 프로젝터나 컬러 텔레비전 카메라 안)로 분리하고 있는 곳에서는 이와 유사한 이분법 프리즘을 대신 사용한다. 그러나 카메라의 경우 이제 단일 CCD 배열에서 개별 픽셀을 필터링하는 흡수 필터 배열을 갖는 것이 더 일반적이다.

적용들

IEC 60598 냉각 빔 없음 기호

이분 반사경 조명과 함께 사용하기에 부적합한 오목하거나 밀폐된 조명장치는 IEC 60598 No Cool Beam 기호로 식별할 수 있다.

형광 현미경 검사에서 이분법 필터는 표본에 대한 흥분 주파수를 직접 조명하는 빔 분할기로 사용되며, 분석기에서 동일한 흥분 주파수를 거부하지만 특정 방출 주파수를 통과하기 위해 사용된다.

일부 LCD 프로젝터에서는 프리즘 대신 이분필터를 사용해 램프의 흰색 빛을 3가지 색상으로 나눈 뒤 3개의 LCD 유닛을 통과한다.

DLP 프로젝터의 6개 세그먼트 이크루틱 컬러 휠. 세그먼트는 빨강, 녹색, 파랑을 전송하므로 청록, 자홍, 노랑을 반사한다.

구형 DLP 프로젝터는 일반적으로 (단색) 디지털 마이크로미러 장치를 통해 전송되는 색상을 빠르게 전환하기 위해 이분필터를 사용하는 컬러 휠을 통해 흰색 광원을 전송한다. 새로운 프로젝터는 원하는 빛의 파장을 직접 방출하기 위해 레이저 또는 LED 광원을 사용할 수 있다.

그것들은 레이저 고조파 분리기로 사용된다. 선택적 스펙트럼 반사 및 전송에 의해 주파수 2중 레이저 시스템의 다양한 고조파 성분을 분리한다.

고출력 조명 제품용 고보 생성에도 이분법 필터가 사용된다. 그림은 최대 4개의 컬러 이분필터를 겹쳐서 만든다.

사진확장기 컬러헤드는 이분필터를 사용해 인쇄물의 컬러 밸런스를 조절한다.

이점

이분법 필터는 기존 필터보다 수명이 훨씬 길다. 색상은 단단한 미세층을 구성하는 데 내재되어 있으며 필터의 수명 동안 "유출"할 수 없다(예: 젤 필터와 달리). 그것들은 어떤 통과 대역 주파수를 통과하도록 제작될 수 있고 선택한 양의 정지 대역 주파수를 차단할 수 있다. 스톱밴드의 빛이 흡수되기보다는 반사되기 때문에 기존의 필터에 비해 이분필터의 난방이 훨씬 적다. 이분법은 극도로 높은 레이저 손상 임계값을 달성할 수 있으며, 세계에서 가장 강력한 레이저인 국가 점화 설비의 모든 거울에 사용된다.

기타 용도

예술적인 유리 장신구는 때때로 이분법적인 필터로 작동하도록 조작된다. 필터가 선택한 빛의 파장은 빛의 발생 각도에 따라 다르기 때문에 그러한 보석류는 (예를 들어) 귀걸이 스윙처럼 색이 변하는 무지개빛 효과를 내는 경우가 많다. 이분법 필터의 또 다른 흥미로운 적용 분야는 공간 필터링이다.[2]

인피텍에서 허가받은 기법으로 돌비랩스는 3D 영화를 상영하는 데 이분법 필터를 사용한다. 돌비 3D 안경의 왼쪽 렌즈는 빨강, 녹색, 파랑 주파수의 특정한 좁은 띠를 전송하고, 오른쪽 렌즈는 빨강, 녹색, 파랑 주파수의 다른 세트를 전송한다. 프로젝터는 왼쪽과 오른쪽 눈에 대한 이미지를 표시하기 위해 일치하는 필터를 사용한다.[3]

일반 조명에 적용된 롱패스 이크루틱 필터는 곤충을 유인하는 것을 막을 수 있다. 어떤 경우에는 그러한 필터는 다른 야생동물의 유치를 방지하여 환경에 미치는 악영향을 줄일 수 있다.[4]

참고 항목

참조

  1. ^ "The Copenhagen Opera House". Archived from the original on 2009-05-10. Retrieved 2009-09-04.
  2. ^ 옵틱스 레터
  3. ^ Shankland, Stephen (2007-10-09). "Dolby Stakes Its Claim in 3D Movie Tech". CNET. CBS Interactive. Archived from the original on 2012-02-24. Retrieved 2016-12-08.
  4. ^ Witherington, Blair E.; Martin, R. Erik (2003). "Understanding, Assessing, and Resolving Light-Pollution Problems on Sea Turtle Nesting Beaches" (PDF). Florida Marine Research Institute Technical Report TR-2 (3rd ed.). Florida Fish and Wildlife Conservation Commission: 23. ISSN 1092-194X.

추가 읽기