광학 필터

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광학 필터는 파장이 다른 빛을 선택적으로 투과하는 장치이며, 일반적으로 광로 내에서 유리 평면 또는 플라스틱 장치로 구현되며, 대량으로 염색되거나 간섭 코팅이 되어 있습니다.필터의 광학적 특성은 필터에 ^[1]의해 입력 신호의 각 주파수 성분의 크기와 위상이 어떻게 수정되는지를 지정하는 주파수 응답으로 완전히 설명됩니다.

필터는 대부분 두 가지 범주 중 하나에 속합니다.물리적으로 가장 간단한 필터는 흡수 필터입니다.그 후 간섭 필터 또는 이분 필터가 있습니다.많은 광학 필터가 광학 이미징에 사용되며 투명하게 제조됩니다. 일부 광학 필터는 반투명할 수 있습니다.

광학 필터는 파장의 특정 범위, 즉 색상으로 빛을 선택적으로 전송하면서 나머지를 흡수합니다.일반적으로 장파장(롱패스), 단파장(쇼트패스) 또는 파장대역을 통과하여 장파장과 단파장(밴드패스)을 모두 차단할 수 있습니다.통과 대역은 폭이 좁거나 넓을 수 있으며, 최대 전송과 최소 전송 사이의 전환 또는 차단은 날카롭거나 점진적일 수 있습니다.전송 특성이 더 복잡한 필터가 있습니다. 예를 들어 단일 ^[2]밴드가 아닌 두 개의 피크가 있는 필터는 일반적으로 사진에 사용되는 오래된 설계이며, 보다 규칙적인 특성을 가진 필터가 과학 및 기술 ^[3]작업에 사용됩니다.

광학 필터는 사진(일부 특수 효과 필터와 흡수 필터가 간혹 사용됨), 많은 광학 기기 및 컬러 스테이지 조명에 일반적으로 사용됩니다.천문학에서 광학 필터는 관심 스펙트럼 대역에 전달되는 빛을 제한하기 위해 사용된다. 예를 들어, 가시광선 없이 적외선을 연구하기 위해 사용되며, 이는 필름이나 센서에 영향을 미치고 원하는 적외선을 압도한다.광학 필터는 형광 현미경법 및 형광 분광법과 같은 형광 응용 분야에서도 필수적이다.

사진 필터는 광학 필터의 특수한 경우이며, 여기에 기재되어 있는 소재의 대부분이 적용됩니다.사진 필터는 과학적 작업을 위해 설계된 필터의 정확하게 제어된 광학 특성 및 정확하게 정의된 투과 곡선을 필요로 하지 않으며, 많은 실험실 필터보다 그에 상응하는 저렴한 가격에 대량으로 판매됩니다.스타 효과 필터와 같은 일부 사진 효과 필터는 과학적 작업과 관련이 없다.

측정.

일반적으로 소정의 광필터는 파장의 변화에 따라 입사광의 일정 비율을 투과한다.이것은 분광 광도계로 측정된다.선상 재료로서 각 파장의 흡수는 다른 파장의 존재와는 무관하다.극소수의 물질은 비선형이며 투과율은 입사광의 강도와 파장의 조합에 따라 달라집니다.투명 형광 물질은 흡수 스펙트럼을 가진 광학 필터로서, 또한 발광 스펙트럼을 가진 광원으로도 작동할 수 있습니다.

또한 일반적으로 투과되지 않은 빛은 흡수되며, 강한 빛은 필터를 상당히 가열할 수 있습니다.단, 광학적 용어 흡광도는 입사광이 감쇠하는 메커니즘에 관계없이 입사광의 감쇠를 말합니다.거울, 간섭 필터 또는 금속 메시와 같은 일부 필터는 투과되지 않은 빛의 대부분을 반사하거나 산란시킵니다.

특정 빛의 파장에서 필터의 (무차원) 광학 밀도는 다음과 같이 정의됩니다.

여기서 T는 해당 파장에서 필터의 (무차원) 투과율입니다.

흡수성

광학 필터링은 액체로 채워진 유리벽 ^{[citation needed]}셀을 사용하여 처음 수행되었습니다. 이러한 셀은 여전히 특수 용도로 사용됩니다.현재는 동물 젤라틴으로 만든 컬러 필름 필터로 가장 다양한 색상 선택이 가능하지만, 용도에 따라 아세테이트, 아크릴, 폴리카보네이트 또는 폴리에스테르와 같은 열가소성 수지를 사용할 수 있습니다.그것들은 20세기 초에 Wratten에 의해 사진용으로 표준화되었고, 극장용 컬러 젤 제조업체에 의해서도 표준화되었다.

현재 다양한 무기 또는^{[citation needed]} 유기화합물이 첨가된 유리로 만들어진 흡수 필터가 많이 있다.컬러 유리 광학 필터는, 정확한 투과율 사양으로 제작하는 것은 어렵지만,^{[citation needed]} 일단 제조되면 내구성과 안정성이 향상됩니다.

이색 필터

또는 유리 기판을 일련의 광학 코팅으로 코팅함으로써 이색 필터('반사' 또는 '박막' 또는 '간섭' 필터라고도 함)를 만들 수 있습니다.이색 필터는 일반적으로 불필요한 빛의 부분을 반사하고 나머지를 투과합니다.

이분법 필터는 간섭 원리를 사용합니다.이들의 층은 원하는 파장과 공명하는 일련의 반사 공동을 형성합니다.다른 파장은 파도의 정점과 기압골이 겹치면서 파괴적으로 상쇄되거나 반사됩니다.

이색 필터는 코팅의 두께와 순서에 따라 정확한 색상 범위를 제어할 수 있기 때문에 정확한 과학적 작업에 특히 적합합니다.보통 흡수 필터보다 훨씬 비싸고 섬세합니다.

그것들은 카메라의 이색 프리즘과 같은 장치에 사용되어 빛의 빔을 다른 색깔의 부품으로 분리할 수 있다.

이런 유형의 기본적인 과학 장비는 파브리-페로 간섭계이다.두 개의 거울을 사용하여 공명 공동을 형성합니다.캐비티의 공진 주파수의 배수인 파장을 통과합니다.

에탈론은 또 다른 변종이다: 투명한 입방체 또는 섬유는 광택이 나는 끝이 특정 파장과 공명하도록 조정된 거울을 형성한다.이들은 장거리 광섬유에서 파장분할다중화를 사용하는 통신 네트워크에서 채널을 분리하기 위해 자주 사용됩니다.

단색

단색 필터는 좁은 파장 범위(기본적으로 단일 색상)만 통과시킬 수 있습니다.

적외선

"적외선 필터"라는 용어는 적외선을 통과(다른 파장을 차단)하거나 적외선을 차단(만)하는 필터에 적용될 수 있으므로 모호할 수 있습니다.

적외선 통과 필터는 가시광선을 차단하지만 적외선을 통과시키는 데 사용됩니다. 예를 들어 적외선 촬영에 사용됩니다.

적외선 차단 필터는 적외선 파장을 차단하거나 반사하지만 가시광선은 통과하도록 설계되어 있습니다.중적외선 필터는 적외선 방사선에 의한 불필요한 발열을 방지하기 위해 밝은 백열 전구(슬라이드 및 오버헤드 프로젝터 등)가 있는 장치에서 열 흡수 필터로 자주 사용됩니다.또한 많은 카메라 센서가 원치 않는 근적외선 빛에 대한 높은 감도로 인해 IR을 차단하기 위해 솔리드 스테이트 비디오 카메라에 사용되는 필터도 있습니다.

자외선

자외선(UV) 필터는 자외선을 차단하지만 가시광선은 통과시킵니다.사진 필름과 디지털 센서는 자외선에 민감하지만 인간의 눈은 그렇지 않기 때문에 그러한 빛은 걸러지지 않으면 사람들이 볼 수 있는 장면과 다르게 보일 수 있다. 예를 들어 먼 산의 이미지가 부자연스럽게 흐릿하게 보이게 한다.자외선 차단 필터는 영상을 장면의 시각적 외관에 가깝게 렌더링합니다.

적외선 필터와 마찬가지로 UV 차단 필터와 UV 통과 필터 사이에는 모호성이 있을 수 있습니다. UV 통과 필터는 훨씬 덜 일반적이며 일반적으로 UV 통과 필터 및 UV 대역 통과 필터로 ^[4]더 명확하게 알려져 있습니다.

중성 밀도

중성밀도(ND) 필터는 가시파장 범위에서 일정한 감쇠를 가지며 빛의 일부를 반사 또는 흡수함으로써 빛의 강도를 낮추기 위해 사용됩니다.필터의 광밀도(OD)에 의해 지정됩니다.이것은 전송 계수의 공통 로그의 음수입니다.사진 노출 시간을 연장하는 데 유용합니다.폭포는 밝은 빛에 찍혔을 때 흐릿하게 보이게 하는 것이 실용적인 예다.또는 사진작가는 더 큰 조리개(필드 깊이를 제한하기 위해)를 사용할 수 있습니다. ND 필터를 추가하면 가능합니다.ND 필터는 반사형(이 경우 부분 반사경처럼 표시됨) 또는 흡수형(회색 또는 검은색으로 표시됨)일 수 있습니다.

롱패스

롱패스(LP) 필터는 짧은 파장을 감쇠시켜 대상 스펙트럼(자외선, 가시광선 또는 적외선)의 활성 범위에서 긴 파장을 전송(통과)하는 광학 간섭 또는 컬러 유리 필터입니다.롱패스 필터는 매우 날카로운 경사(엣지 필터라고 함)를 가질 수 있으며 피크 전송의 50%에서 컷온 파장으로 표현됩니다.형광현미경법에서 롱패스 필터는 이색미러 및 장벽(방출) 필터에 자주 사용된다.롱패스 필터를 설명하기 위해 오래된 용어인 '로우패스'를 사용하는 것은 흔치 않습니다. 필터는 일반적으로 주파수가 아닌 파장으로 설명되며, "로우패스 필터"는 조건 없이 전자 필터로 이해됩니다.

밴드 패스

대역 통과 필터는 특정 파장 대역만 전송하고 다른 파장 대역은 차단합니다.이러한 필터의 폭은 필터가 통과하는 파장 범위로 표현되며, Ongström보다 훨씬 작은 것부터 수백 나노미터에 이르는 모든 것이 될 수 있습니다.이러한 필터는 LP-와 SP 필터를 결합하여 만들 수 있습니다.

밴드 패스 필터의 예로는 Lyot 필터와 Fabry-Péro 간섭계가 있습니다.또, 유저가 중심 파장을 선택할 수 있도록, 양쪽의 필터를 조정 가능하게 할 수도 있다.대역 통과 필터는 천문학에서 특정 스펙트럼 라인으로 특정 과정을 관찰하고자 할 때 종종 사용된다.Dutch Open^[5] Telescope와 Swedish Solar^[6] Telescope는 Lyot과 Fabry-Péro 필터가 사용되는 예입니다.

쇼트패스

쇼트패스(SP) 필터는 더 긴 파장을 감쇠시켜 대상 스펙트럼의 활성 범위(일반적으로 자외선 및 가시 영역)에 걸쳐 더 짧은 파장을 전송(통과)하는 광학 간섭 또는 컬러 유리 필터입니다.형광현미경법에서 쇼트패스 필터는 이색미러 및 들뜸 필터에 자주 사용된다.

유도 모드 공진 필터

1990년경 도입된 비교적 새로운 필터 클래스.이러한 필터는 일반적으로 반사 필터, 즉 전송 시 노치 필터입니다.이들은 가장 기본적인 형태의 기판 도파관과 서브파장 격자 또는 2D 홀 어레이로 구성됩니다.이러한 필터는 보통 투명하지만 도파관의 누출 유도 모드가 들뜨면 특정 편광, 각도 방향 및 파장 범위에 대해 반사율이 높아집니다(실험적으로 99%가 넘는 기록).필터의 파라미터는 그레이팅 파라미터의 적절한 선택에 의해 설계됩니다.이러한 필터의 장점은 초협대역폭 필터에 필요한 레이어가 적고(이중치 필터와 대조적으로), 2개 이상의 모드가 들뜨면 스펙트럼 대역폭과 각도 허용 오차 사이의 디커플링이 발생할 수 있다는 것입니다.

금속 메쉬 필터

천문학에서 준밀리미터 및 근적외선 파장용 필터는 금속 메시 그리드를 적층하여 이러한 파장에 대한 LP, BP, SP 필터를 형성합니다.

편광자

또 다른 종류의 광학 필터는 편광자 또는 편광 필터로, 편광에 따라 빛을 차단하거나 전달한다.그것들은 종종 폴라로이드와 같은 소재로 만들어지며 선글라스나 사진 촬영에 사용된다.특히 물이나 젖은 노면에서 반사되는 부분은 편광되며 편광된 선글라스는 반사된 빛의 일부를 차단하여 낚시꾼이 수면 아래를 더 잘 볼 수 있고 운전자의 시야가 더 좋아집니다.청명한 푸른 하늘로부터의 빛도 편광되어 조정 가능한 필터가 컬러 촬영에 사용되어 다른 물체에 색을 도입하지 않고 하늘의 외관을 어둡게 하거나 컬러 및 흑백 촬영에 사용되어 물체와 물체의 경도 반사를 제어한다.g.m.r.f(바로 위)보다 훨씬 오래된 것(그리고 일부는 여전히)은 렌즈에 통합된 미세한 망사를 사용합니다.

편광 필터는 또한 특정 유형의 스테레오그램을 보기 위해 사용되므로 각 눈은 단일 소스에서 다른 이미지를 볼 수 있습니다.

아크 용접

아아크 소스는 사람의 눈에 해로울 수 있는 가시광을 꺼낸다.따라서 용접 헬멧의 광학 필터는 인간의 시력을 보호하기 위해 ANSI Z87:1(안전 안경 규격)을 충족해야 합니다.

이러한 종류의 필터링을 제공하는 필터의 예로는 접지 요소가 유리에 내장되거나 코팅되는 경우가 있습니다. 그러나 실질적으로 완벽한 필터링은 불가능합니다.완벽한 필터는 특정 파장을 제거하고 충분한 빛을 남겨 작업자가 작업 중인 것을 볼 수 있도록 합니다.

웨지 필터

쐐기 필터는 두께가 연속적으로 또는 쐐기 모양으로 단계적으로 변화하도록 구성된 광학 필터입니다.필터는 방사선 빔의 강도 분포를 수정하는 데 사용됩니다.Linear Variable Filter(LVF; 선형 가변 필터)라고도 합니다.초분광 ^[7]센서와 같이 파장 분리가 필요한 다양한 광학 센서에 사용됩니다.

「 」를 참조해 주세요.

• 안티에이리어싱 필터
• 천문 필터
• 원자선 필터
• 이색 프리즘
• 필터(신호 처리)
• 필터 형광계
• 라이엇 필터
• 사진 필터
• 광도계
• 러그레이트 필터
• 웜 필터

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