Para entender cómo funciona un filtro óptico tenemos que entender básicamente qué es la luz y cómo se comporta desde un punto de vista meramente físico. La luz visible es una “porción” del espectro electromagnético de una determinada longitud de onda. De igual forma, la luz ultravioleta, la infrarroja o cualquiera de sus segmentos son rangos dentro del espectro electromagnético completo.
Anteponiendo un filtro en la óptica, podremos seleccionar qué longitud de onda llega a los fotorreceptores del sensor, captando únicamente aquellas que resulten más favorables para el objetivo del proyecto y rechazando las demás, que son absorbidas o reflejadas o deflectadas por el filtro. Igualmente se pueden usar filtros para actuar sobre la luz incidente sin tener necesariamente que cortar una parte y dejar pasar otra.
Los filtros de paso banda (pasa banda, nunca estoy seguro de la mejor forma de nominarlos) permiten el paso selectivo de longitudes de onda comprendidas en un rango determinado. Son ampliamente usados en multitud de aplicaciones, como visión artificial, microscopía, imagen espectral (multiespectral, hiperespectral), etc…
El rango de longitudes de onde de la banda pasante es típicamente de varias decenas hasta centenares de nanómetros. Existen filtros de paso banda estrechos que permiten tan sólo una o dos decenas.
Existen igualmente filtros que permiten el paso de varias bandas no adyacentes, son los filtros multibanda, especialmente apreciados en microscopía.
Para aplicaciones exigentes, existen filtros paso banda ultra estrechos que sólo permiten el paso de unos pocos nanómetros o incluso con banda pasante inferior al nanómetro.
Los filtros de paso alto (pasa alta, paso alta) son filtros de corte. Estos filtros permiten el paso de las longitudes de onda por encima de un determinado valor mientras que las que están por debajo son cruelmente rechazadas. Hay que resaltar que la denominación se refiere al dominio de longitudes de onda (lambda). De esta forma, “paso alto 700” dejar pasar las longitudes de onda por encima de 700 nm (o bien las frecuencias en hercios (Hz) por debajo de su equivalente en el dominio de frecuencias) mientras que bloquea las lambdas por debajo de 700 nm.
Los filtros de paso bajo (pasa baja, paso baja) son como los de paso alto pero al revés. Así el rango de longitudes de onde permitidas estará por debajo de la lambda de referencia.
Si lo que necesita es lo opuesto a un filtro paso banda, un filtro que deje pasar casi todo el espectro y rechace sólo una pequeña banda entonces tenemos los filtros notch o de muesca.
Entre las distintas tecnologías y calidades de filtros ópticos, los filtros por absorción son los más comunes. Estos filtros absorben las longitudes de onda rechazadas. Por el contrario, los filtros interferenciales reflejan las longitudes de onda rechazadas y gracias a las multicapas depositadas sobre el sustrato, la interferencia generada es destructiva, anulándose el reflejo.
Un tipo de filtro especial es el filtro dicroico (o espejo dicroico). Con él, la banda seleccionada es transmitida y el resto es reflejado con un ángulo específico, típicamente 0 o 45 grados.
Por supuesto, los filtros no son perfectos y por esta razón, sus paredes no son verticales. Por ello la transición entre lo que se bloquea y lo que se deja pasar no es abrupta (como sería normalmente deseable) sino que las paredes del filtro presentan una cierta pendiente. Cuanto mayor sea la pendiente, más preciso es el filtro y más caro también.
Existen igualmente filtros que atenúan todas las componentes de la luz, para evitar saturar o dañar determinados componentes como el mismo sensor. Tenemos entonces filtros de densidad neutra, caracterizados por la cantidad de luz que atenúan: su densidad óptica (OD por sus siglas en inglés “optical density”).
El uso de ventanas protectoras se recomienda habitualmente, aunque sea sin función de filtración, con el fin de proteger la óptica principal ante suciedad o deterioros.
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Aquí encontrará todos los filtros para aplicaciones de visión artificial.
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