광학 필터 유형

 

Fluorescence, Dichroic, Narrow Bandpass, Multi-Bandpass, Notch, Edge (SWP & LWP), ND, Polarizing 등의 필터 유형

 

마운트형 또는 비마운트형 선택 가능

 

하드 스퍼터링, 일반적인 소프트 코팅, 다양한 컬러 글래스 및 플라스틱 옵션 이용 가능

 

기성 제품에 없는 사이즈 및 파장을 위한 맞춤형 옵션

에드몬드 옵틱스는 의료 진단 및 바이오 테크놀로지 등의 다양한 생명 과학 분야를 비롯해 반도체, 계측 기술, 항공우주, 자동차, 로봇공학과 같은 산업 분야에 필요한 광학 필터를 제조하고 공급하는 광학 전문 업체입니다.

정밀 광학 필터는 레이저, LED, 광대역 조명 광원을 포함한 광원에서 선택된 파장(waveband로 불림)을 차단, 투과, 반사시키는 데 사용됩니다. 이와 같은 정밀 광학 필터는 형광 현미경, 유동 세포 분석, 공장 자동화, 광학 문자 판독(OCR: optical character recognition), 자율 주행 차량과 같은 다양한 용도에 적용될 수 있습니다.

필터 유형

Bandpass Filter

Optical bandpass filter는 스펙트럼에서 원하는 일부 구간은 투과시키고 투과 대역 외부에 있는 기타 파장은 모두 차단하는 데 사용됩니다.

그림 1 (우측): Bandpass filter는 특별히 원하는 파장이나 파장 대역은 투과시키는 동시에 투과 대역 외부에 있는 기타 파장은 전부 차단함.

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Bandpass Filters

Shortpass Filter

Optical shortpass edge filter는 특정 컷오프 파장보다 짧은 파장을 투과시키는 데 사용됩니다.

그림 2 (좌측): Shortpass egde filter로도 알려진 shortpass filter는 특정 컷오프 파장보다 짧은 파장을 투과시킴.

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Shortpass Filters

Longpass Filter

Optical longpass edge filter는 필터의 특정 컷온 파장보다 긴 파장을 투과시키도록 설계되었습니다.

그림 3 (우측): Longpass edge filter로도 알려진 longpass filter는 특정 컷온 파장보다 긴 파장을 투과시킴.

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Longpass Filters

Notch Filter

Notch filter는 빛의 스펙트럼을 선별적으로 차단하고 기타 파장은 전부 투과시킵니다.

그림 4 (우측): Notch filter의 투과 프로파일

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Notch Filters

Dichroic Filter

Dichroic filter는 스펙트럼에서 원하는 구간은 투과시키면서 원치 않는 파장은 반사시킵니다. 빛은 파장에 의해 두 개의 경로로 분리될 수 있어 이러한 효과를 일부 어플리케이션에 적절히 사용할 수 있습니다.

그림 5 (우측): Dichroic mirror로도 알려진 dichroic filter는 스펙트럼의 원치 않는 파장은 반사시키고 원하는 구간은 투과시킴. 이와 같은 효과는 시스템 내 멀리 위치한 지점에서 반사광과 투과광을 둘 다 사용해야 하는 용도에 유용함.

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Dichroic Filters

Neutral Density (ND)

Neutral density filter는 투과되지 않는 빛의 일부를 흡수 또는 반사시키면서 빛의 스펙트럼 전체 구간에서 투과율을 고르게 감소시키도록 설계되었습니다.

그림 6 (우측): Neutral density filter의 투과 프로파일

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Neutral Density (ND)

Polarizing

Polarizer, 즉 편광 필터는 한 편광 상태의 빛을 기타 편광 상태의 빛보다 우선적으로 투과시킵니다.

그림 7 (우측): Single, parallel, crossed polarizing filter의 투과 프로파일

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Polarizing

Colored Glass & Absorptive

Colored glass & absorptive filter는 소재 고유의 속성을 활용해가며 작동합니다.

그림 8 (우측): Colored glass filter는 흡수율과 두께를 알고 있는 글래스 기판으로 구성됨

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Polarizing

광학 필터의 구성 방식

3D printed mechanics used for prototyping
그림 9: Traditional filter(좌)와 hard-sputtered filter(우)

광학 용어

FAQ  Bandpass
파장 대역, 투과 대역, 밴드폭으로도 알려진 밴드패스는 필터를 통과해 입사 에너지를 전달하는 스펙트럼의 특정 부분을 나타내기 위해 사용되는 파장 범위입니다. 첫 번째 차수는 항상 필터의 설계 파장에 위치합니다.

  관련 용어: Notch Filter , Filter , Full Width at Half Maximum (FWHM) , Cavity , Central Wavelength (CWL)

FAQ  Blocking
차단되는 양은 투과 대역 외부의 필터에 의해 투과하지 못하고 차단되는 빛의 양을 가리킵니다. 이는 곧 투과 대역 외부에서 투과되는 총 에너지 대비 투과 대역 내부에서 투과되는 총 에너지의 비율로 표기됩니다. 차단 값은 특정 파장 범위에서 주어집니다.

  관련 용어: Cavity , Blocking Range , Optical Density (OD)

FAQ  Blocking Range
저지 대역(stopband)으로도 알려진 차단 범위는 필터에 의해 투과되지 않는 에너지의 스펙트럼 영역을 지정하는 데 사용되는 파장 범위입니다. 이는 주로 광학 밀도(OD)로 표기됩니다.
FAQ  Central Wavelength (CWL)
필터를 투과하는 피크 파장을 나타내는 용어로 사용되며, 투과율이 피크 값의 50%인 투과 대역 파장으로 결정되는 중간 지점을 가리킵니다(Full-Width at Half Maximum으로 표시됨).

  관련 용어: Filter , Bandwidth

FAQ  Cut-Off Wavelength
컷오프 파장은 shortpass filter에서 투과율이 50%까지 감소하는 파장을 가리킵니다.

  관련 용어: Filter , Cut-On Wavelength

FAQ  Cut-On Wavelength

컷온 파장은 longpass filter에서 투과율이 50% 처리량까지 증가하는 파장을 가리키는 전문 필터 용어입니다.

  관련 용어: Cut-Off Wavelength

FAQ  Filter
필터는 특정 파장이나 빛의 주파수를 투과, 반사, 흡수시키는 광학 부품입니다. 필터의 유형으로는 bandpass, longpass, shortpass, interference notch, rugate notch, color, dichroic, neutral density 등이 있습니다.

  관련 용어: Cold Mirror , Cavity , Central Wavelength (CWL) , Stopband , Longpass Filter , Neutral Density Filter (ND) , Rugate Notch Filter , Heat Absorbing Glass , Notch Filter , Peak Transmittance , Shortpass Filter , Full Width at Half Maximum (FWHM) , Bandwidth , Fluorescent Filter , Hot Mirror , Dichroic Filter , Cut-Off Wavelength , WRATTEN Filter , Cut-On Wavelength , Interference Filter , Dichroic Coating

FAQ  Full Width at Half Maximum (FWHM)

투과율이 최대치(peak)의 50%인 투과 대역의 두 지점으로 정의되는 용어로서 필터 대역폭의 특정 파장 영역을 가리킵니다.

  관련 용어: Filter , Bandwidth , Central Wavelength (CWL)

FAQ  Longpass Filter

차단 영역에 비해 파장이 더 긴 영역이 투과 대역인 필터 유형을 가리킵니다.

  관련 용어: Shortpass Filter

FAQ  Neutral Density Filter (ND)

대역폭에 걸쳐 감쇠 또는 광학 밀도에 대해 일정한 값을 생성하는 필터 유형을 가리킵니다(예: 스펙트럼상 평평함). 이와 같은 필터는 시스템의 빛을 전반적으로 감쇠 또는 감소시킬 때 유용하게 사용할 수 있습니다.

FAQ  Notch Filter

사전에 선별된 대역폭을 차단하고 필터의 설계 범위 내에서 기타 모든 파장은 투과하도록 설계된 필터 유형을 가리킵니다. Notch filter는 굴절률을 번갈아가며 일련의 박막 유전체 소재 층을 적용하는 dielectric stack 방식을 사용해 제조됩니다.

FAQ  Optical Density (OD)

광학 밀도(OD)는 광학 소재를 투과하는 에너지의 양을 나타내는 값입니다. 광학 밀도는 소재의 투과성과 직접적인 관계가 있습니다. OD 값이 클수록 차단되는 빛이 증가합니다.

  관련 용어: Continuously Variable Apodizing Filter , Blocking , Neutral Density Filter (ND)

FAQ  Peak Transmittance

필터를 통과하는 빛의 최대 투과율 값을 가리킵니다.

  관련 용어: Filter

FAQ  Peak Wavelength

투과율 값이 최대일 때의 빛의 파장을 가리킵니다.

FAQ  Reflection

파장이 아닌, 소재의 표면과 접촉한 후 방향을 바꾸는 방사선을 가리킵니다.

  관련 용어: Transmission , Parity

FAQ  Shortpass Filter

투과 대역이 일반적으로 차단 영역보다 낮으면서 더 짧은 파장으로 이루어진 파장 범위를 갖는 필터의 유형을 가리킵니다.

  관련 용어: Filter , Longpass Filter

FAQ  Transmission

광학 매질을 통과하면서 흡수, 반사, 산란되지 않은 복사 에너지의 양을 가리킵니다.

  관련 용어: Reflection

FAQ  Wavelength

전자파의 한 주기를 커버하는 피크에서 피크 간의 거리를 가리키며, 주파수에 반비례합니다. 즉, 파장이 길수록 주파수는 낮아지며 파장이 짧을수록 주파수는 높아집니다.

광학 필터 용도

광학은 혈액 분석에 사용되는 다수의 최첨단 진단 기법 및 기술에서 매우 중요한 역할을 차지합니다. 빔스플리터를 비롯해 bandpass, dichroic, longpass, shortpass와 같은 여러 종류의 필터는 가장 많이 활용되는 광학 부품 중에서도 몇 가지에 불과합니다.

머신 비전

단색 카메라는 각기 다른 색상을 구별할 수 없기 때문에 컬러 필터를 추가하면 피사체 간의 콘트라스트를 크게 개선할 수 있습니다. 일반적으로 컬러 필터는 색상이 동일한 피사체를 밝게 하고 색상이 다른 피사체를 어둡게 합니다(그림 10).

광학 필터를 사용해 머신 비전 어플리케이션을 개선할 수 있는 방법에 관한 더 많은 정보는 당사 어플리케이션 노트 머신 비전의 필터링 편을 참고하십시오.

Sample
그림 10a: 선명도 향상: 검사 중인 샘플.
No Filter
그림 10b: 선명도 향상: 필터 없음.
Red Filter
그림 10c: 선명도 향상: 적색 필터.
Green Filter
그림 10d: 선명도 향상: 녹색 필터.

형광 현미경

형광 현미경은 흡수, 산란, 반사보다는 형광단(fluorophore)으로 유도되는 형광체(fluorescence)를 사용합니다. 일단 표본을 형광단으로 염색하면 excitation range로 불리는 특정 파장 범위의 에너지를 흡수한 다음, emission range로 불리는 다른 파장 범위에서 빛의 형태로 에너지를 재방출합니다.

일반적인 형광 현미경 시스템은 디텍터나 센서 뿐만 아니라 excitation filter, dichroic filter, emission filter를 반드시 필요로 합니다. 이와 같은 부품들이 형광 현미경 시스템에 어떠한 방식으로 적용되는지에 관한 자세한 내용은 당사 어플리케이션 노트 광학 현미경 어플리케이션: 형광 편을 참고하십시오.

그림 11 (우측): 미세구체(Microsphere)의 형광 이미지
Fluorescence Microscopy
Fluorescence Microscopy
그림 12: 형광단의 일반적인 스펙트럼 곡선. 형광 현미경에서 형광단의 중요성에 관한 자세한 내용은 형광 현미경에 적합한 형광단 및 광학 필터 편을 참고하십시오.
Fluorescence Microscopy
그림 13: 형광 현미경을 위한 기본적인 광학 필터링 배치. 형광 현미경에 관한 자세한 내용은 광학 현미경 어플리케이션: 형광 편을 참고하십시오.

유동 세포 & 입자 분석

유동 세포 계측법(Flow cytometry)은 혈액 샘플에서 혈구 등의 입자 수를 계산, 검사 및 분류하는 데 사용되는 분석 기술입니다. 이러한 입자들이 유체 소자의 하위 시스템을 흐르는 동안 레이저는 유동체 위에 초점을 맺게 됩니다. 그다음 유동액 내의 입자는 입자의 크기와 형태에 따라 빛을 산란시키고 산란된 빛은 필터를 통과한 후 디텍터로 포착됩니다. 이처럼 시스템 전반에 걸쳐 정확한 디텍터로 특정 파장의 빛을 전달하기 위해서는 dichroic filter를 추가해야 합니다. 광학 필터는 유동 세포 계측기 내부에서 이동하는 입자들을 정확하게 검출하기 위해 매우 중요하게 사용되는 광학 부품입니다. 에드몬드 옵틱스에서 취급하는 유동 세포 계측 관련 제품에 관한 기타 자세한 정보는 당사 웹페이지 혈액 진단 기술의 첨단화를 참고하십시오.

Flow Cytometry & Particle Analysis

기술 자료

 

광학 필터 개론

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Shortpass와 Longpass Filter를 이용한
Custom Bandpass Filter의 제작

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형광 현미경을 위한
형광단 및 광학 필터

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Neutral Density Filter
이해하기

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광학이 있기에 가능한
진단 기술의 첨단화

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자주 묻는 질문

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