フィルタとは何ですか？

フィルターは、異なる波長の光を選択的に透過する装置、典型的には染色されているか又は干渉コーティングを有する平面ガラス又はプラスチック装置である。 フィルタの光学特性は、周波数応答によって完全に記述されます。これは、入力信号の各周波数成分の振幅と位相がフィルタによって変更されることを示しています。

フィルタは、特定の波長範囲の光、すなわち異なる色の光を選択的に透過させながら、残りの光波を遮断する。 それらは通常、長波長（ロングパス）、短波長（ショートパス）または波長帯域を介してのみ、長波長および短波長（バンドパス）を遮断することができる。 通過帯域は狭くても広くてもよく、最大ピークと最小ピークとの間の遷移は鋭くても平坦でもよい。

フィルターは、写真撮影（特殊効果フィルターや吸収フィルターを使用することもあります）、多くの光学機器、およびカラーステージ照明で一般的に使用されています。 天文学では、光学フィルタを使用して、目的のスペクトル帯の光の透過を制限します。これは、蛍光顕微鏡や蛍光分光法などの蛍光用途にも必要です。

フィルター分類

それはいろいろな方法で作ることができます。フィルタはそのうちの1つです。フィルターは、ガスまたは溶液でも作ることができる。このフィルタは一般的に使用されているフィルタであり、分光特性に応じて通過帯域フィルタとカットオフフィルタに分けられ、分光分析では吸収フィルタと干渉フィルタに分けられる。スペクトル分光計で低次のスペクトルの重なりを排除するためのスペクトルグレードのセパレータとして使用されるように、それは主に補助分散として使用されます。モノクロメーターは、非常に狭い範囲の波長の光を分離するために干渉フィルターを使用します。

吸収フィルター

吸収フィルターは通常ガラスに様々な無機または有機化合物が添加されて作られています。これらの化合物はいくつかの波長の光を吸収し、他の波長の光を透過する。化合物をプラスチック（通常はポリカーボネートまたはアクリル）に加えて、ガラスベースのフィルターよりも軽量で安価なゲルフィルターを作り出すこともできる。

ダイクロイックフィルター（干渉フィルター）

二色性フィルタ（「反射」フィルタ、「フィルム」フィルタ、または「干渉」フィルタとも呼ばれる）は、ガラス基板を一連の光学コーティングでコーティングすることによって製造することができる。ダイクロイックフィルタは通常、不要な部分の光を反射し、残りを透過させます。

二色性フィルタは干渉の原理を使用する。それらの層は、所望の波長と共鳴する連続した一連の反射キャビティを形成する。山と谷が重なると、他の波長が破壊的に相殺または反射します。

ダイクロイックフィルターは、正確な色の範囲をコーティングの厚さと順序によって制御できるため、精密な科学的研究に特に適しています。それらは通常吸収性フィルターよりはるかに高価で繊細です。それらは、ビームを異なる色の成分に分離するためにカメラ二色性プリズムのような装置において使用され得る。

ファブリーペロー干渉計はこの原理に基づいています。それは共鳴キャビティを作成するのに2つのミラーを使用します。それが通過する波長は、空洞共振周波数の倍数である。他の変形例は、研磨された端部が特定の波長と共鳴するように調整された鏡を形成する透明な立方体またはファイバである。これらは通常、長距離ファイバを介した波長分割多重化を使用して電気通信ネットワーク内のチャネルを分離するために使用されます。

バンドパスフィルター

バンドパスフィルタは、特定の波長帯域のみを送信し、他の波長帯域を遮断します。そのようなフィルタの幅は、それが通過することを可能にする波長の範囲として表され、オングストロームよりはるかに小さいものから数百ナノメートルまでの任意の値であり得る。このようなフィルタは、ＬＰフィルタとＳＰフィルタとを組み合わせることによって作ることができる。

バンドパスフィルタの例は、LyotフィルタおよびFabry-Pérot干渉計です。これら２つのフィルタは、中心波長がユーザによって選択されることができるように調整可能フィルタとしても作られることができる。バンドパスフィルタは天文学で一般的に使用されているので、人々は関連する線を見たいと思うでしょう。

ショートパスフィルター

ショートパス（SP）フィルターは、ターゲットスペクトルの有効範囲内（通常は紫外および可視領域）で、より長い波長を減衰させ、より短い波長を透過（通過）させる、光学干渉または着色ガラスフィルターです。 。蛍光顕微鏡法において、ショートパスフィルターは、ダイクロイックミラーおよび励起フィルターにおいてしばしば使用される。

ロングパスフィルター

ロングパス（LP）フィルタは、短波長を減衰させ、ターゲットスペクトルの有効範囲（紫外、可視、または赤外）にわたって長波長を透過（通過）させる、光学干渉型または有色のガラスフィルタです。蛍光顕微鏡法では、ロングパスフィルターはダイクロイックミラーとブロッキング（透過）フィルターによく使われます。