อธิบายการกรองด้วยแสง: ประเภท สเปกตรัม และวิธีการเลือกตัวกรองที่เหมาะสม

การกรองด้วยแสงคืออะไร และเหตุใดจึงมีความสำคัญ

กล้องวิชันซิสเต็มในสายการผลิตเริ่มอ่านหมายเลขชิ้นส่วนผิดเมื่อแสงแดดยามบ่ายท่วมเลนส์ กล้องจุลทรรศน์ฟลูออเรสเซนซ์สูญเสียความเปรียบต่างเนื่องจากแสงกระตุ้นจะตกเข้าไปในช่องเปล่งแสง เซ็นเซอร์อุณหภูมิเคลื่อนไปเนื่องจากการดูดซับแสงที่มองเห็นได้จะทำให้ตัวเครื่องร้อนเร็วกว่าที่องค์ประกอบการตรวจจับจะตอบสนอง ความล้มเหลวเหล่านี้ดูไม่เกี่ยวข้องกัน แต่มีสาเหตุร่วมหนึ่งประการ นั่นคือ ความยาวคลื่นที่ไม่ต้องการไปถึงตัวตรวจจับ วิธีแก้ไขมาตรฐานคือการกรองด้วยแสง ซึ่งเป็นการเลือกโดยเจตนาว่าความยาวคลื่นใดจะผ่านส่วนประกอบและส่วนใดถูกบล็อกหรือดูดซับ

การกรองด้วยแสงถูกนำมาใช้ในสองวิธีที่แตกต่างกันทางกายภาพ ตัวกรองสัญญาณรบกวนจะเรียงชั้นอิเล็กทริกบางๆ หลายสิบชั้นเพื่อสะท้อนความยาวคลื่นที่เลือก พวกมันมีขอบสเปกตรัมที่คมชัดแต่จะเปลี่ยนไปตามมุมตกกระทบ ในทางตรงกันข้าม ตัวกรองดูดซับจะทำงานภายในตัวกระจกเอง โลหะออกไซด์และสารเจือปนอื่นๆ จะถูกละลายในการหลอม ดังนั้นวัสดุจะดูดซับพลังงานโฟตอนจำเพาะในขณะที่ส่งพลังงานอื่นๆ ไป เนื่องจากสายพันธุ์ดูดซับถูกกระจายไปตามปริมาณมาก ตัวกรองกระจกสีจึงคงความเสถียรเมื่อเกิดอุบัติการณ์ที่ไม่ปกติ ภายใต้อุณหภูมิปานกลาง และตลอดอายุการใช้งานที่ยาวนาน

บทความนี้จะอธิบายวิธีการทำงานของการกรองด้วยแสงในทางปฏิบัติ โดยที่ตัวกรองแก้วสีมีประสิทธิภาพดีกว่าตัวกรองแบบเคลือบ และสิ่งที่ต้องตรวจสอบก่อนที่คุณจะระบุตัวกรองสำหรับระบบของคุณ

การกรองด้วยแสงทำอะไรได้บ้างในระบบจริง

การกรองทำหน้าที่จริงสี่งานในระบบออปติคัล:

สำหรับอุปกรณ์อุตสาหกรรม ตัวกรองกระจกแบบตัดออกมักเป็นตัวเลือกแรก เนื่องจากตัวกรองเหล่านี้รวมเอาขอบการเปลี่ยนที่มีความเสถียรเข้ากับโครงสร้างที่เรียบง่ายและทนทาน ก ฟิลเตอร์ตัดแสงยูวี ปิดกั้นแถบความถี่ 100–400 นาโนเมตรขณะผ่านแสงที่มองเห็นได้ ตัวกรองดูดซับความร้อนจะกลับด้านโดยการส่งแสงที่มองเห็นและดูดซับอินฟราเรด ทั้งสองอย่างนี้เป็นโซลูชันในชีวิตประจำวันสำหรับวิชันซิสเต็ม ระบบไฟส่องสว่าง เครื่องมือวัด และอุปกรณ์ความปลอดภัย

ตระกูลตัวกรองหลักสี่ตระกูลในการกรองแสง

มีการออกแบบตัวกรองหลายร้อยแบบ แต่ความต้องการด้านทัศนศาสตร์อุตสาหกรรมส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสี่กลุ่ม ตามสรุปในตารางที่ 1

ตัวกรองกระจกแบบตัดออก

ตัวกรองลองพาสจะบล็อกความยาวคลื่นที่สั้นกว่าและส่งคลื่นที่ยาวกว่า ตัวกรองชอร์ตพาสจะย้อนกลับ การออกแบบถูกกำหนดโดยความยาวคลื่นการเปลี่ยนแปลง แบบฉบับ ฟิลเตอร์กระจกตัดแสงยูวี ตัวอย่างเช่น ระงับรังสีที่ต่ำกว่าประมาณ 380–400 นาโนเมตรในขณะที่ผ่านสเปกตรัมที่มองเห็นได้ กลุ่มการผลิตประกอบด้วยกระจกตัดแสงสีเหลืองทอง สีส้ม และสีแดงที่มีตำแหน่งเปลี่ยนผ่านแถบที่มองเห็นได้ทั้งหมด เช่นเดียวกับเวอร์ชันอัลตราไวโอเลตและอินฟราเรด

ผู้ผลิตตัวกรองกระจกตัดแสง UV แบบกำหนดเอง - Nantong Xiangyang Optical Element Nantong Xiangyang Optical Element Co., Ltd. เป็นผู้ผลิตตัวกรองกระจก UV Cut-off ของจีนและบริษัท เราให้บริการ ODM/OEM แบบกำหนดเอง ดูผลิตภัณฑ์ →

ฟิลเตอร์กระจกดูดซับแบบเลือกสรร

แทนที่จะเป็นขอบด้านเดียว ตัวกรองการดูดกลืนแสงแบบเลือกสรรจะลบแถบที่กำหนดไว้ภายในสเปกตรัม กระจกดูดซับความร้อนจะส่งผ่านแสงที่มองเห็นได้ในขณะที่ดูดซับรังสีอินฟราเรดใกล้ ซึ่งเป็นสาเหตุที่พบบ่อยในระบบการฉายภาพ ระบบไฟส่องสว่าง และการแสดงผล ครอบครัวเดียวกันได้แก่ กระจกกรองความร้อน สำหรับการจัดการระบายความร้อน รวมถึงการแก้ไขสี การสอบเทียบความยาวคลื่น และแว่นตาดูดซับแสง UV สำหรับการใช้งานด้านการวิเคราะห์และการถ่ายภาพ

ผู้ผลิตกระจกกรองฉนวนแบบกำหนดเอง - องค์ประกอบแสง Nantong Xiangyang Nantong Xiangyang Optical Element Co., Ltd. เป็นผู้ผลิตกระจกกรองฉนวนของจีนและบริษัท เราให้บริการ ODM/OEM ที่กำหนดเอง... ดูผลิตภัณฑ์ →

ตัวกรองความหนาแน่นเป็นกลาง

เมื่อเป้าหมายคือการลดทอนมากกว่าการเลือกความยาวคลื่น กระจกความหนาแน่นเป็นกลางคือเครื่องมือมาตรฐาน ฟิลเตอร์ ND ลดความเข้มของแสงอย่างสม่ำเสมอ ทำให้กล้อง สเปกโตรมิเตอร์ และระบบเลเซอร์ทำงานภายในช่วงการตอบสนองเชิงเส้นโดยไม่เปลี่ยนความสมดุลของสี โดยระบุด้วยความหนาแน่นของแสง ซึ่งแมปโดยตรงกับเปอร์เซ็นต์แสงที่ส่งผ่าน

ฟิลเตอร์โพลาไรซ์

สุดท้าย ฟิลเตอร์โพลาไรซ์จะควบคุมทิศทางของเวกเตอร์สนามไฟฟ้ามากกว่าสเปกตรัม สิ่งเหล่านี้จำเป็นสำหรับการลดแสงสะท้อนในการมองเห็นของเครื่อง การวิเคราะห์ความเครียดในส่วนที่โปร่งใส และการเพิ่มความคมชัดในจอแสดงผล การจับคู่อัตราส่วนการสูญพันธุ์ การส่งผ่าน และช่วงความยาวคลื่นกับการใช้งานมีความสำคัญมากกว่าข้อกำหนดเฉพาะใดๆ การทบทวนโดยเฉพาะของ ตัวกรองโพลาไรซ์ทำงานอย่างไร ถือเป็นจุดเริ่มต้นที่ดี

การอ่านเส้นโค้งสเปกตรัม: ตัวกรองจริงทำหน้าที่อะไร

ไม่มีฟิลเตอร์ออปติคอลที่มีขอบการส่งผ่านแบบสี่เหลี่ยมที่สมบูรณ์แบบ ตัวกรองจริงจะแสดงขอบเขตการเปลี่ยนแปลงโดยที่การส่งผ่านจะเปลี่ยนทีละน้อยจากการบล็อกเป็นการส่งสัญญาณ สำหรับตัวกรองผ่านกระจกสี การเปลี่ยนแปลงโดยทั่วไปจะครอบคลุมช่วงไม่กี่สิบนาโนเมตร ในขณะที่การเคลือบสัญญาณรบกวนสามารถเข้าถึงทางลาดชันได้มาก เส้นโค้งแผนผังด้านล่างแสดงรูปร่างที่เป็นตัวแทนของประเภทตัวกรองหลัก

รายละเอียดสามประการมีความสำคัญเมื่อคุณอ่านเส้นโค้ง ประการแรก ความยาวคลื่นคัตออฟ — จุดที่การส่งผ่านไปถึง 50% สูงสุด — กำหนดตำแหน่งที่แท้จริงของตัวกรอง ประการที่สอง ความชันของการเปลี่ยนแปลงจะกำหนดว่าตัวกรองแยกความยาวคลื่นทั้งสองได้สะอาดเพียงใด ประการที่สาม การส่งผ่านคลื่นความถี่ภายในย่านความถี่จะบอกคุณว่าระบบของคุณสูญเสียสัญญาณไปมากน้อยเพียงใด ตัวกรองกระจกสีที่ทำมาอย่างดีควรแสดงการส่งผ่านที่สูงและสม่ำเสมอข้ามแถบความถี่ และไม่มีคุณสมบัติการดูดซับรอง

วิธีการเลือกตัวกรองแสงที่เหมาะสม

เลือกตัวกรองโดยการทำงานย้อนกลับจากปัญหาออพติคอล แทนที่จะทำงานจากหน้าแค็ตตาล็อก เริ่มต้นด้วยคำถามห้าข้อ:

1. ความยาวคลื่นใดต้องผ่าน และคลื่นใดต้องถูกปิดกั้น
2. ระบบสามารถสูญเสียสัญญาณที่ส่งได้มากเพียงใด?
3. ตัวกรองจะเห็นมุมตกกระทบในการประกอบขั้นสุดท้ายอย่างไร
4. ต้องเผชิญกับอุณหภูมิ ความชื้น และรังสียูวีระดับใด
5. คุณต้องการขนาด รูปร่าง และปริมาตรเท่าใด

สำหรับหลายโครงการ การเปรียบเทียบโดยตรงไปตรงมาขึ้นอยู่กับกระจกสีแบบดูดซับกับการเคลือบอิเล็กทริก แผนภูมิเรดาร์ด้านล่างแสดงให้เห็นว่าแต่ละเทคโนโลยีมีความเป็นเลิศในด้านใด

ความหนาแน่นของแสง: คณิตศาสตร์อย่างง่ายเบื้องหลังตัวกรองความหนาแน่นเป็นกลาง

ข้อมูลจำเพาะความหนาแน่นเป็นกลางใช้ความหนาแน่นเชิงแสง (OD) ซึ่งกำหนดเป็น OD = log10(1/ตัน) โดยที่ T คือเศษส่วนที่ส่ง มาตราส่วนเป็นลอการิทึมดังนั้นทุกขั้นตอนของ 0.3 ใน OD ช่วยลดแสงที่ส่องผ่านลงครึ่งหนึ่ง .

แผนภูมิด้านบนแสดงเปอร์เซ็นต์ที่ส่งสำหรับค่า ND ทั่วไป ตัวกรอง OD 0.9 ส่งสัญญาณประมาณ 12.6% ของแสงตกกระทบและเป็นทางเลือกที่พบบ่อยสำหรับการป้องกันเซ็นเซอร์ เมื่อตัวกรองซ้อนกัน ความหนาแน่นของแสงจะเพิ่มขึ้น: OD 0.6 บวก OD 0.3 เท่ากับ OD 0.9 คุณสมบัตินั้นทำให้ กระจกกรองความหนาแน่นเป็นกลาง สะดวกสำหรับการลดทอนแบบปรับได้ โดยที่ระบบส่งกำลังแบบรวมจะอยู่เหนือพื้นสัญญาณรบกวนของเครื่องตรวจจับ

ผู้ผลิตกระจกกรองสีเทากลางแบบกำหนดเอง - Nantong Xiangyang Optical Eleme Nantong Xiangyang Optical Element Co., Ltd. เป็นผู้ผลิตกระจกกรองสีเทากลางของจีนและบริษัท เราให้บริการ ODM/OEM แบบกำหนดเอง... ดูผลิตภัณฑ์ →

สิ่งที่ต้องตรวจสอบก่อนสั่งซื้อ

ประสิทธิภาพการกรองขึ้นอยู่กับกระบวนการผลิตพอๆ กับสูตรแก้ว การตรวจสอบสามประการมีความสำคัญในการประเมินซัพพลายเออร์ ขั้นแรก ให้ขอเส้นโค้งการส่งผ่านที่วัดได้ แทนที่จะขอเอกสารข้อมูลที่ระบุ ตำแหน่งขอบที่แท้จริงและการส่งข้อมูลในแถบความถี่คือสิ่งที่ระบบของคุณจะเห็น ประการที่สอง ยืนยันความหนา เส้นผ่านศูนย์กลาง และพิกัดความเผื่อของการเก็บผิวสำเร็จ ความเบี่ยงเบนทางกลส่งผลต่อการติดตั้ง และข้อบกพร่องที่พื้นผิวทำให้แสงกระจาย ประการที่สาม ตรวจสอบพฤติกรรมในสภาพแวดล้อมของคุณ อุณหภูมิ ความชื้น และการสัมผัสรังสียูวีในระยะยาวสามารถเปลี่ยนแปลงการส่งผ่านกระจกที่ผ่านการประมวลผลไม่ดีได้

ภายในฟิลเตอร์แก้วสี: วิธีการทำงานของการดูดซึม

แผนภาพสามมิติด้านล่างแสดงให้เห็นว่าฟิลเตอร์กระจกสีปฏิบัติต่อลำแสงสีขาวอย่างไร ตัวแก้วประกอบด้วยไอออนเจือปนที่ละลายในการหลอม โฟตอนที่พลังงานตรงกับแถบดูดกลืนสารเจือปนจะถูกจับไว้ภายในวัสดุและแปลงเป็นพลังงานสั่นสะเทือน ในทางปฏิบัติก็คือความร้อน สเปกตรัมที่เหลือผ่านไป โดยสูญเสียการสะท้อนบนพื้นผิวเพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์

กลไกการดูดกลืนแสงจำนวนมากนี้อธิบายว่าทำไมตัวกรองกระจกสีจึงไม่แสดงการเปลี่ยนแปลงความยาวคลื่นที่ขึ้นกับมุมซึ่งเป็นเรื่องปกติของการเคลือบสัญญาณรบกวน นอกจากนี้ยังหมายความว่าสามารถตัด กราวด์ และขัดเงาเป็นหน้าต่างสี่เหลี่ยม แผ่นกลม หรือช่องว่างที่มีรูปทรงได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนพฤติกรรมสเปกตรัม ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่แท้จริงสำหรับการกรองแสงแบบกำหนดเอง

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการกรองแสง