Filtre (optik)

Olarak optik bir filtre aksi takdirde yolu etkilemeden geçişine ışık radyasyonunun bir kısmını sağlayan bir cihazdır.

Filtreler fotoğrafçılıkta , astronomide kullanılanlar gibi birçok optik enstrümanda ve ayrıca aydınlatma sahne şovunda kullanılmaktadır .

Üç filtreleme yöntemi vardır:

Goruntuyu seçilmesi için bir optik yöntemi kullanabilir mekansal frekansı bilgileri. Belirli optik aletlerde ve dijital fotoğraf sensörleriyle temas halinde kenar yumuşatma filtresi olarak kullanılırlar .

Absorpsiyona göre filtreleme

Bu filtreler, bir destek içinde dağılmış bir boyadan oluşur . Bu boyalar belirli dalga boylarını emer; enerji ısı şeklinde geri döner . Destek değişir:

Renk filtreleme

Görünür spektrumdaki ışık geçirgenliğinin dağılımı , filtrenin rengini belirler. "Spektral iletim faktörü" bir filtreyi karakterize eder. Genellikle "yoğunluk" (optik) olarak adlandırılan , geçirgenliğin tersinin ondalık logaritması olan absorbans kavramı da kullanılabilir .

Bu tip filtrelerin absorbansı dalga boyuna göre kademeli olarak değişir; varlığı sadece teorik olan optimal bir renk veren bir blok filtrenin keskin geçişlerinden ziyade dalgalanmalar, tümsekler ve vadiler sunan bir eğri üzerinde temsil edilir . Bazen bir absorbans eşiği ayarlayarak bu varyasyonu bir geçiş bandına indirmek uygun olabilir . Bu bant genişliği, 300 nm görünür dalga boyu aralığında ,  onlarca nanometre genişliğindedir . Bu filtreler ayrıca kolorimetrik olarak baskın dalga boyu ve saflık veya CIE xyY katsayıları ile karakterize edilebilir . Bu durumda, filtrenin kullanımını belirten bir uyarı olmalıdır, çünkü çok farklı iki iletim eğrisi aynı kolorimetrik özellikleri verebilir.

Kırmızıdan sarıya ve mavi filtreler, ışık kaynakları arasındaki renk, renk sıcaklığı ve eğilimindeki küçük farkları telafi eden renk düzeltme filtrelerinde olduğu gibi, hassas modülasyonlu renklerin yanı sıra %95'i aşan çok yüksek uyarma saflık indekslerine sahip olabilir .

Yandaki şekil, renkli bir camın geçirgenliğinin bir örneğini göstermektedir. Bu eğride, renkli bir filtrenin hepsini zayıflatırken birçok dalga boyunu geçirmesine izin verdiğini fark ederiz.

Bu gözlükler kullanılır:

UV filtreleri

Genellikle camdan yapılan ultraviyole filtreler şeffaf görünürler, ancak ultraviyole ışığı emerek fotoğraf filminin görünmez ışınlarla örtülmesini önlerler. Gökyüzünün maviliğinin solmasını önlerler.

Kızılötesi filtre

Sensörden hemen önce biçimlendirici akış görüntüsünde, genellikle dijital kameralarda araya giren görünmez radyasyonu emen kızılötesi filtreler, kızılötesine duyarlıdır, böylece bunlar görüntüyü örtmez ve d 'Alandaki herhangi bir kızılötesi kaynak olarak görünmez. parlak noktalar. Ek olarak, optikler genellikle görünür alandaki renk sapmalarını düzeltmek için tasarlandığından , kızılötesi değil, kızılötesi filtreler , sensörü kızılötesi duyarlı olan görüntüleme sistemlerinin damgalanmasını iyileştirmek için kullanılır .

Tersine, termografide ışık akısına yalnızca kızılötesinin geçmesine izin veren filtreler eklenir .

Nötr yoğunluk filtreleri

Nötr yoğunluk filtreleri veya "ND filtreleri", görünür aralıktaki dalga boyundan bağımsız olarak parlaklığı azaltmayı amaçlayan absorpsiyon filtreleridir. Bu alanın dışında emilmeleri her zaman garanti edilmez. Fotoğrafik kullanıma yönelik nötr bir filtre, düzensizliklerin hassas yüzeyi telafi etmesi koşuluyla, görünür aralıktaki dalga boyuna göre değişen bir absorpsiyon spektrumuna sahip olabilir. Böyle bir filtre, yalnızca amaçlandığı kullanım için nötrdür.

Fotoğrafçının diyaframı değiştirmeden pozlama süresini artırmasına, optik çözünürlüğün kırınım nedeniyle zayıflamasını önlemek için açıklığı parlak bir ortamda tutmasına veya alan derinliğini sanatsal olarak azaltmak için diyaframı açmasına izin verir . Sinema veya video çekiminde , hareketli nesneler ve kamera hareketleri sırasında iplik efekti sayesinde stroboskopik etkiyi sınırlamak için pozlama süresi görüntülerin süresinin mümkün olan en büyük bölümünü işgal etmelidir . Nötr filtreler diyaframı çalışma değerlerinde tutar.

Ayrıca, özellikle ışık kaynağı bir lazer olduğunda, ölçüm cihazları için parlaklığın çok yüksek olduğu laboratuvarda da kullanılırlar .

Köşe filtreleri

Köşe filtreler şeffaf bir parçaya ve bir filtre parçasına sahiptir, emme kademeli olarak birinden diğerine değişir.

Diyaframların ayarını değiştirmeden ışık akısının eşitlenmesi için fotometride kullanılırlar . Fotoğrafta üreticiler, 1910'lardan beri, konunun iki kısmı arasındaki parlaklık farklılıklarını, özellikle ve esas olarak, bir manzaradaki gökyüzü ve dünya arasındaki farkı telafi etmek için bunları sunuyorlar.

polarizasyon filtreleme

Işık bir elektromanyetik dalga olduğundan , zamanın bir fonksiyonu olarak bu dalganın elektrik alanının evrimini karakterize eden polarizasyon özellikleri sergiler . Bu alan genellikle bir elips tanımlar , düzenli olarak yayılma yönüne dik tüm yönleri alır. Bu nedenle “eliptik kutuplaşma”dan söz ediyoruz. Ancak bazı özel durumlarda, bu elips düzleşerek doğrusal bir polarizasyon sağlayabilir: bu durumda elektrik alanı her zaman aynı yönü korur.

Polarizörler veya polarizasyon filtreleri ile orantılı olarak ışık geçmesine sinüs eksenleri ve gelen ışığın polarizasyon arasındaki açı. Genellikle istenen sonuca göre yönlendirilmelerini sağlayan bir halka üzerine monte edilirler. Polarize olmayan ışığın yaklaşık dörtte üçünü emerler. Yoğunluklarının bir engel olmadığı dış mekan fotoğrafçılığında yaygın olarak kullanılırlar. Gökyüzünün saçtığı ışık ve metalik olmayan yüzeylerdeki kısmi yansımalar polarize olduğu için gökyüzünün mavisini derinleştirmek ve kamaşmayı azaltmak için kullanılırlar. Doğru konuma yerleştirilen filtre, bu radyasyonu diğerlerinden daha fazla emer. Bu filtreler, cihazın çalışmasını bozmamak için dairesel polarizasyon dağılımını geri yükleyen ikinci bir katman içerdiğinde, "dairesel polarizasyon filtresi" olarak adlandırılırlar.

Polarize filtreler ayrıca polarize ışık mikroskobu için ve malzemelerin yapılarını ve mekanik streslerini ortaya çıkaran incelemeler için kullanılır. Polarize ışıkta aydınlatma, aksi halde görünmez olan fenomenleri gösterir. Bir kabartma sinema işlemi , her bir göze yönelik görüntüleri ortogonal polarizasyonlarla ayırır.

Retardasyon plakalar , tersine, onlar aracılığıyla ışık geçen kutuplaşmayı değişen. Örneğin, çeyrek dalga plakaları veya çeyrek dalga filtreleri sayesinde gelen ışığın polarizasyonu ne olursa olsun dairesel bir polarizasyon elde etmek mümkündür. Polarizasyona bağlı olarak tepkisi değişen sensörlerden önce kullanılırlar.

Bu polarizasyonu manipüle etmek için kuvars veya İzlanda spar gibi çift ​​kırılımlı malzemeleri kullanabiliriz .

dikroik filtreler

Girişim filtreleri olarak da adlandırılan bu yansıma filtreleri, birbirini izleyen ince katmanlardan oluşur: ilkeleri, karşılaşılan her bir diyoptri üzerindeki ardışık yansımaların girişimine dayanır . Girişim, katmanların kalınlığına ve dalga boyuna bağlı olarak yapıcı veya yıkıcı olabilir. Renk filtreleme ile ilgili olarak, renkli camlara kıyasla , ışık spektrumunun çok daha ince bir bölümünün seçilmesine izin verirler : seçici filtrelerdir. İletilmeyen kısım yansıtılır. Birçok uygulama var.

mekansal filtreleme

Uzamsal filtreleme, bir değerin bir çizgide veya bir düzlemde göründüğü uzaysal frekansa göre bilgi seçilmesinden oluşur . Genellikle bilgisayar yoluyla gerçekleştirilir. Ancak, optik yollarla yapılabilir ve bazen gereklidir.

Optik uzaysal filtreleme, çeşitli nedenlerle onu etkileyebilecek düzensizliklerin giderilmesinden oluşan bir lazer ışınının saflaştırılması için kullanılır.

Kaliteli kameralar, rolü sensörde oluşan görüntüden çok ince ayrıntıları kaldırmak ve böylece hare görünümünü önlemek olan, örtüşme önleyici filtre veya kenar yumuşatma filtresi adı verilen optik bir uzaysal düşük geçişli filtre ile donatılmıştır. veya takma ad .

Optik uzaysal filtreleme, bir veya daha fazla mercek içeren bir optik sistemdeki ışık akısı dağılımının özelliklerini kullanır. Işık ışınları , iletilen frekansları seçmek için yarıklar, ızgaralar, nokta dizileriyle delinmiş plakalar veya çift ​​kırılmalı malzemelerle görüntü odak noktasının yakınında yakalanır .

Filtre kalite kriterleri

Filtrelerde aranan nitelikler kullanımlarına bağlıdır. Görüntü oluşturan akışlarda olduklarında, optik homojenlikleri, yüzey durumları , çok katmanlı yansıma önleyici işlemleri , minimum difüzyon özellikleri, görüntüyü değiştirmeye yatkın tüm özellikleri özellikle önemlidir. Aydınlatma uygulamalarında olduğu gibi sadece ışığı kontrol etmek için kullanıldığında güç, kütle, ısı direnci ve fiyat gibi diğer nitelikler devreye girer.

Ekler

bibliyografya

İlgili Makaleler

Dış bağlantı

Notlar ve referanslar

  1. Richard Taillet , Loïc Villain ve Pascal Febvre , Dictionary of Physics , Brüksel, De Boeck,2013, s.  278.
  2. Aynı şekilde absorpsiyon spektrometrisinde de bir çözeltiden geçen radyasyonların spektral dağılımı , bileşiminin bir göstergesini verir.
  3. Kodak-Pathé 1981 , s.  8.
  4. Uluslararası Elektroteknik Komisyonu , “Aydınlatma. Emisyon, malzemelerin optik özellikleri ” , IEC 60050 - Uluslararası Elektroteknik Kelime Bilgisi'nde ,2019( 1 st  ed. 1987) ( okuma çizgi ) , s.  845-04-81 "spektral iletim faktörü".
  5. Yazılı filtreler, aydınlatma D65, n o  12, 15, 16, 21 ila 29, 39, 47 ila 50, Kodak-Pathé 1981 .
  6. Kodak-Pathé 1981 , s.  2: renk sıcaklığı düzeltmesinin önemine göre "dönüştürme filtreleri", "fotometrik filtreler", "düzeltme filtreleri" ve ışığın açık rengine kıyasla yeşilin fazlalığını veya eksikliğini telafi etmek için "renk dengeleme filtreleri" arasında ayrım yapar. siyah gövde .
  7. Kodak-Pathé 1981 , s.  29.
  8. "  Dereceli renk tonu ekranları  ", Fotoğraf indeksi ,20 Ekim 1912, s.  21-22 ( çevrimiçi okuyun ). Bu sırada filtre terimi , yeni hassas ortokromatik emülsiyonlar ile faydalı olan "renkli ekranları" belirtmek için görünmeye başladı .
  9. Philippe Bellaïche, Video görüntüsünün sırları: kolorimetri, aydınlatma, optik, kamera, video sinyali, dijital sıkıştırma, kayıt formatları , Paris, Eyrolles,2006, 453  s. ( ISBN  2-212-11783-3 ) , s.  135
  10. (içinde) Alfred Thelen, "  Sıcak ayna tasarımı: Yarışma sonuçları  " , Applied Optics , Cilt.  35, n o  25,1 st Eylül 1996, s.  4966-4977 ( çevrimiçi okuyun )
  11. Boudebs 2007 , Mekansal filtreleme ve optik bilgi işleme Giriş .