Suodatin (optinen)

On optiikka , joka on suodatin on laite, joka sallii osan valosta säteilyn syöttö, ilman, muutoin vaikuttamatta sen polku.

Suodattimia käytetään valokuvauksen monissa välineitä optiikan kuten ne, joita käytetään tähtitieteessä , sekä valaistus kohtaus näyttää .

Suodatusmenetelmiä on kolme:

Spatiaalinen suodatus voi käyttää optista menetelmää valitsemiseksi avaruustaajuus olevat tiedot. Niitä käytetään tietyissä optisissa laitteissa ja kosketuksessa digitaalivalokuva-antureiden kanssa aliasing-suodattimena .

Suodatus absorptiolla

Nämä suodattimet koostuvat alustassa hajotetusta väriaineesta . Nämä väriaineet absorboivat tiettyjä aallonpituuksia; energia palautuu lämmön muodossa . Tuki vaihtelee:

Värisuodatus

Jakelu valon läpäisevyys on näkyvän spektrin määrittää väri suodattimen. "Spektrin siirtokerroin" luonnehtii suodatinta. Voidaan käyttää myös absorbanssin käsitettä , jota usein kutsutaan "tiheydeksi" (optiseksi), läpäisevyyden käänteisen desimaalilogaritmi .

Tämän tyyppisen suodattimen absorbanssi vaihtelee asteittain aallonpituuden mukaan; se on esitetty käyrällä, joka esittää aaltoiluja, kolhuja ja laaksoja, eikä optimaalisen värin antavan lohkosuodattimen teräviä siirtymiä , joiden olemassaolo on vain teoreettista. Joskus on kätevää vähentää tämä vaihtelu päästökaistaksi asettamalla absorbanssikynnys. Tämä kaistanleveys on useita kymmeniä nanometrejä leveä , näkyvien aallonpituuksien 300  nm: n alueella. Nämä suodattimet voidaan myös karakterisoida kolorimetrisesti hallitsevalla aallonpituudella ja puhtaudella tai CIE xyY- kertoimilla . Sitten on ilmoitettava suodattimen käyttö, koska kaksi hyvin erilaista läpäisykäyrää voi antaa samat kolorimetriset ominaisuudet.

Puna-keltaisella ja sinisellä suodattimilla voi olla erittäin korkeat virityksen puhtausindeksit , yli 95%, sekä hienosti moduloivat värit, kuten värinkorjaavien suodattimien tapauksessa, jotka kompensoivat pienet värierot, värilämpötila ja valonlähteiden kehitys.

Vastakkaisessa kuvassa on esimerkki värillisen lasin läpäisykyvystä. Tässä käyrässä huomaamme, että värillinen suodatin päästää läpi monia aallonpituuksia vaimentamalla niitä kaikkia.

Näitä laseja käytetään:

UV-suodattimet

UV- suodattimet , tavallisesti lasista, läpinäkyvää, mutta ne absorboivat ultraviolettivaloa, estää valokuvaus- kalvo on verhota näkymätön säteet. Ne välttävät taivaan bluesin haalistumista.

Infrapunasuodatin

Suodattaa infrapuna, joka absorboi näkymättömän, tavallisesti digitaalikameroissa interkaloituneen säteilyn, muotoiluvirtauskuvassa juuri ennen anturia, herkkä infrapunasäteilylle, jotta nämä eivät peitä kuvaa, ja d 'Kentän kaikki infrapunalähteet eivät näy kirkkaat täplät. Lisäksi, koska optiikka on yleensä suunniteltu korjaamaan kromaattiset poikkeamat näkyvällä alueella, mutta ei infrapunassa, infrapunasuodattimia käytetään parantamaan infrapunaherkän anturin kuvantamisjärjestelmien leimautumista .

Sitä vastoin suodattimet, jotka sallivat vain infrapunan kulkemisen, asetetaan valovirtaan termografiassa .

Neutraalitiheyssuodattimet

Neutraali tiheys suodattimet tai ”ND suodattimet” ovat absorptiosuodattimet tarkoitus vähentää valoisuutta riippumatta aallonpituus näkyvällä alueella. Niiden imeytymistä ei aina taata tämän alueen ulkopuolella. Valokuvauskäyttöön tarkoitetulla neutraalilla suodattimella voi olla absorptiospektri, joka vaihtelee aallonpituuden mukaan näkyvällä alueella, edellyttäen, että epäsäännöllisyydet kompensoivat herkkää pintaa. Tällainen suodatin on vain neutraali sen käyttötarkoituksen kannalta.

Niiden avulla valokuvaaja voi pidentää valotusaikaa aukkoa muuttamatta , pitää aukon kirkkaasti valaistussa ympäristössä, jotta vältetään diffraktiosta johtuva optisen resoluution heikkeneminen , tai avata kalvo taiteellisesti pienentääkseen syväterävyyttä . Vuonna elokuva tai video ammunta , valotusaika on peittää mahdollisimman osan aikaa kuvien rajoittamiseksi stroboskooppisen vaikutuksen ansiosta langan vaikutus liikkuviin esineitä aikana kameran liikkeitä. Neutraalit suodattimet pitävät kalvon työarvoissa.

Niitä käytetään myös laboratoriossa, kun valoisuus on liian korkea mittauslaitteille, varsinkin kun valonlähde on laser .

Kulmasuodattimet

Kulmasuodattimilla on selkeä osa ja suodatinosa, absorptio vaihtelee vähitellen toisistaan.

Niitä käytetään fotometriassa valovirran tasaamiseksi muuttamatta kalvojen asetusta . Valokuvauksessa valmistajat ovat tarjonneet niitä 1910-luvulta lähtien kompensoimaan kohteen kahden osan välisiä kirkkauseroja, etenkin ja lähinnä taivaan ja maan välistä eroa maisemassa.

Polarisaatiosuodatus

Valolla, joka on sähkömagneettinen aalto , on polarisaatio- ominaisuuksia, jotka kuvaavat tämän aallon sähkökentän evoluutiota ajan funktiona. Tämä kenttä kuvaa yleensä ellipsin , se vie säännöllisesti kaikki suuntaukset kohtisuorassa etenemissuuntaan nähden. Siksi puhumme "elliptisestä polarisaatiosta". Mutta tietyissä erityistapauksissa tämä ellipsi voi tasoittua suoraviivaisen polarisaation aikaansaamiseksi: sähkökenttä pitää sitten aina saman suunnan.

Polarisoijat tai Polarisaatiosuotimet kulkea valoa suhteessa sini ja niiden akseleiden välinen kulma ja polarisaatio tulevan valon. Ne on usein asennettu renkaaseen, jonka avulla ne voidaan suunnata halutun tuloksen mukaan. Ne absorboivat noin kolme neljäsosaa polarisoitumatonta valoa. Niitä käytetään yleisesti ulkokuvauksessa, jossa niiden tiheys ei ole este. Niitä käytetään taivaan sinisen syventämiseen ja häikäisyn vähentämiseen, koska taivaan sirottama valo ja osittaiset heijastukset ei-metallisiin pintoihin polarisoituvat. Oikeaan asentoon asetettu suodatin absorboi enemmän tätä säteilyä kuin loput. Kun nämä suodattimet sisältävät toisen kerroksen, joka palauttaa pyöreän polarisaation jakauman, jotta se ei häiritse laitteen toimintaa, niitä kutsutaan "pyöreiksi polarisoiviksi suodattimiksi".

Polarisointisuodattimia käytetään myös polarisoituun valomikroskopiaan ja tutkimuksiin, jotka paljastavat materiaalien rakenteet ja mekaaniset jännitykset . Polarisoidussa valossa näkyy muuten näkymättömiä ilmiöitä. Helpotus elokuva prosessi erottaa tarkoitettujen kuvien kullekin silmien ortogonaalisen polarisaation.

Hidastuslevyn vastoin, muuttaa polarisaation valon kulkevan niiden läpi. Esimerkiksi neljännesaaltolevyjen tai neljännesaaltosuodattimien ansiosta on mahdollista saavuttaa pyöreä polarisaatio tulevan valon polarisoinnista riippumatta. Niitä käytetään ennen antureita, joiden vaste vaihtelee polarisaatiosta riippuen.

Tämän polarisaation manipuloimiseksi voimme sitten käyttää kahtaistaittavia materiaaleja , kuten kvartsi tai Islannin spar .

Dikroottiset suodattimet

Näitä heijastussuodattimia kutsutaan myös häiriösuodattimiksi, ja ne koostuvat ohuiden kerrosten peräkkäistä: niiden periaate perustuu peräkkäisten heijastusten häiriöihin jokaisessa kohdatussa dioptrissa. Häiriöt voivat kerrosten paksuudesta ja aallonpituudesta riippuen olla rakentavia tai tuhoavia. Värisuodatuksen osalta värillisiin laskeihin verrattuna ne mahdollistavat paljon hienomman osan valospektristä valinnan : ne ovat valikoivia suodattimia. Osa, jota ei lähetetä, näkyy. Sovelluksia on monia.

Spatiaalinen suodatus

Spatiaaliseen suodatukseen koostuu valitaan tietojen mukaan spatiaalinen taajuus , jolla arvo näkyy viiva tai tasossa. Se suoritetaan yleisesti tietokoneella. Se voidaan kuitenkin tehdä optisilla keinoilla, ja se on joskus välttämätöntä.

Optista spatiaalista suodatusta käytetään lasersäteen puhdistamiseen, joka koostuu epäsäännöllisyyksien poistamisesta, jotka voivat vaikuttaa siihen eri syistä.

Laadukkaat kamerat on varustettu optisella alipäästösuodattimella, jota kutsutaan anti-aliasing-suodattimeksi tai anti-aliasing-suodattimeksi, jonka tehtävänä on poistaa liian hienot yksityiskohdat anturille muodostetusta kuvasta ja välttää siten moiren ulkonäköä tai aliaksia .

Optinen paikkasuodatus käyttää valovirran jakautumisen ominaisuuksia optisessa järjestelmässä, joka käsittää yhden tai useamman linssin. Valonsäteet siepataan kuvan polttopisteen lähellä rakoilla, ristikoilla, pisteillä matalilla lävistetyillä levyillä tai kahtaistaittavilla materiaaleilla lähetettyjen taajuuksien valitsemiseksi.

Suodata laatukriteerit

Suodattimilta vaaditut ominaisuudet riippuvat niiden käytöstä. Kun ne ovat kuvan muodostavia virtoja, niiden optiset homogeenisuus, niiden pinnan , niiden monikerroksinen heijastamaton hoitoa , niiden vähintään diffuusio ominaisuudet, kaikki ominaisuudet, jotka voivat muuttaa kuvan, ovat erityisen tärkeitä. Kun käytetään vain valon hallintaan, kuten valaistussovelluksissa, muut ominaisuudet, kuten vahvuus, massa, lämmönkestävyys ja hinta, tulevat esiin.

Liitteet

Bibliografia

Aiheeseen liittyvät artikkelit

Ulkoinen linkki

Huomautuksia ja viitteitä

  1. Richard Taillet , Loïc Villain ja Pascal Febvre , fysiikan sanakirja , Bryssel, De Boeck,2013, s.  278.
  2. Samalla tavalla absorptiospektrometriassa liuoksen läpi kulkevien säteilyjen spektrijakauma antaa osoituksen sen koostumuksesta.
  3. Kodak-Pathé 1981 , s.  8.
  4. Kansainvälinen sähkötekninen toimikunta , ”Valaistus. Materiaalien emissio, optiset ominaisuudet ” , standardissa IEC 60050 - Kansainvälinen sähkötekninen sanasto ,2019( 1 st  ed. 1987) ( lue linja ) , s.  845-04-81 "spektrin siirtokerroin".
  5. Wratten suodattimet, valaistus D65, n o  12, 15, 16, 21-29, 39, 47-50, Kodak-Pathé 1981 .
  6. Kodak-Pathé 1981 , s.  Kuvio 2: erottaa "muuntosuodattimet", "fotometriset suodattimet", "korjaussuodattimet" värilämpötilakorjauksen tärkeyden ja "väriä kompensoivat suodattimet" mukaan kompensoimaan vihreän liikaa tai puutetta verrattuna värisävyn vaaleaan väriin. musta runko .
  7. Kodak-Pathé 1981 , s.  29.
  8. "  Valmistuneet sävynäytöt  ", Valokuva-hakemisto ,20. lokakuuta 1912, s.  21–22 ( lue verkossa ). Juuri tällä hetkellä termi suodatin alkoi ilmestyä osoittamaan "värillisiä seuloja", jotka ovat hyödyllisiä uusien herkkien ortokromaattisten emulsioiden kanssa .
  9. Philippe Bellaïche, Videokuvan salaisuudet: kolorimetria, valaistus, optiikka, kamera, videosignaali, digitaalinen pakkaus, tallennusmuodot , Pariisi, Eyrolles,2006, 453  Sivumäärä ( ISBN  2-212-11783-3 ) , s.  135
  10. (in) Alfred Thelen, "  Design of kuuma peili: kilpailu tuloksia  " , Applied Optics , Voi.  35, n °  25,1. st syyskuu 1996, s.  4966-4977 ( lue verkossa )
  11. Boudebs 2007 , Spatiaalinen suodatus ja optinen tietojenkäsittely Johdanto .