Перестраиваемый жидкокристаллический фильтр - Liquid crystal tunable filter
Перестраиваемый фильтр жидкокристаллического ( LCTF ) представляет собой оптический фильтр , который использует с электронным управлением жидкокристаллическим (LC) элементами для передачи селектируемых длин волны света и исключить другие. Часто основной принцип работы основан на фильтре Лио, но можно использовать и многие другие конструкции. Основное отличие от оригинального фильтра Лио состоит в том, что фиксированные волновые пластины заменены переключаемыми жидкокристаллическими волновыми пластинами.
Оптические системы
LCTF известны тем, что обеспечивают высокое качество изображения и позволяют относительно простую интеграцию в отношении конструкции оптической системы и программного управления, но имеют более низкие пиковые значения пропускания по сравнению с обычными оптическими фильтрами с фиксированной длиной волны из-за использования нескольких поляризационных элементов. В некоторых случаях это можно смягчить, используя более широкую полосу пропускания , поскольку более широкая полоса пропускания приводит к большему количеству света, проходящего через фильтр. Некоторые LCTF предназначены для настройки на ограниченное количество фиксированных длин волн, таких как красный, зеленый и синий ( RGB ) цвета, в то время как другие можно настраивать с небольшими приращениями в широком диапазоне длин волн, таких как видимый или ближний инфракрасный спектр от 400 до предела тока 2450 нм. Скорость настройки LCTF зависит от производителя и конструкции, но обычно составляет несколько десятков миллисекунд, в основном определяемых скоростью переключения жидкокристаллических элементов. Более высокие температуры могут уменьшить время перехода для молекул жидкокристаллического материала, чтобы выровнять себя, и для фильтра, чтобы настроиться на определенную длину волны. Более низкие температуры увеличивают вязкость жидкокристаллического материала и увеличивают время настройки фильтра от одной длины волны к другой.
Последние достижения в области миниатюрных электронных схем драйверов позволили снизить требования к размеру корпусов LCTF без ущерба для больших размеров рабочей апертуры. Кроме того, новые материалы позволили расширить эффективный диапазон длин волн до 2450 нм.
Визуализация
LCTF часто используются в системах получения мультиспектральных изображений или гиперспектральных изображений из-за их высокого качества изображения и быстрой настройки в широком спектральном диапазоне. Несколько LCTF в разных трактах формирования изображения могут использоваться в оптических конструкциях, когда требуемый диапазон длин волн превышает возможности одного фильтра, например, в астрономических приложениях.
LCTF использовались для аэрокосмической съемки. Их легкий вес и низкое энергопотребление делают их хорошими кандидатами для приложений дистанционного зондирования. Их можно найти интегрированными в компактные, но высокопроизводительные научные цифровые камеры формирования изображений, а также в инструменты промышленного и военного назначения (многоспектральные системы формирования цветных изображений с высоким разрешением ). LCTF могут иметь длительный срок службы, обычно много лет. К факторам окружающей среды, которые могут вызвать деградацию фильтров, относятся длительное воздействие высокой температуры и влажности, тепловые и / или механические удары (в большинстве, но не во всех, LCTFs используют стекло в качестве основного основного материала) и долгосрочное воздействие высокой фотонной энергии, например как ультрафиолетовый свет, который может фотообесцвечивать некоторые материалы, из которых изготовлены фильтры.
Акустооптический перестраиваемый фильтр
Другой тип твердотельного перестраиваемого фильтра - это акустооптический перестраиваемый фильтр (AOTF), основанный на принципах акустооптического модулятора . По сравнению с LCTF, AOTF обладают гораздо более высокой скоростью настройки (микросекунды по сравнению с миллисекундами) и более широким диапазоном длин волн. Однако, поскольку они полагаются на акустооптический эффект звуковых волн для дифракции и сдвига частоты света, качество изображения сравнительно низкое, а требования к оптической конструкции более жесткие. Действительно, LCTF способны формировать изображения с ограничением дифракции на датчики изображений с высоким разрешением. AOTF имеют меньшие апертуры и более узкие характеристики угла приема по сравнению с LCTF, которые могут иметь размер рабочей апертуры до 35 мм и могут быть размещены в местах, где световые лучи проходят через фильтр под углами более 7 градусов от нормали.
Смотрите также
- Машинное зрение
- Многомерные оптические вычисления
- Оптическая микроскопия
- Доклиническая визуализация
- Дистанционное зондирование