Filtrado espacial
Cuando se ilumina una matriz sinusoidal de frecuencia T, la recíproca del grado, con un haz coherente monocromático plano, se obtiene el patrón de difracción de Fraunhofer que proyecta una óptica de distancia focal f que se compone de dos puntos de luz equidistantes fuera del en los cuales la distancia radial y es
y α (λf / T)
Podemos considerar una imagen diapositiva, por ejemplo una transparencia, como un gran número de matrices sinusoidales de varias frecuencias orientadas de forma aleatoria (según el análisis de Fourier) que proporciona un patrón de difracción característico en el plano focal o plano de transformación de Fourier del elemento óptico que forma la imagen. Este patrón se transforma en una imagen del sujeto cuando se le aplica otro elemento óptico.
FILTRADO ESPACIAL
P, onda del plano. G, matriz sinusoidal de periodo a. Q, Imagen de la transformada de Fourier de G. M, Filtro de paso bajo Mb, filtro de paso alto. M3, filtro de paso de banda.
Si se coloca una máscara opaca de forma adecuada en el plano del patrón de difracción, es posible eliminar determinadas frecuencias espaciales para mejorar la imagen, como –por ejemplo– las frecuencias características de rasgos irregulares.
Polarización
Luz natural
En general, la luz –como onda transversal– no muestra preferencia por ningún ángulo de orientación θ respecto a la dirección z de propagación y por eso la calificamos como no polarizada. De hecho, el valor de θ cambia aleatoriamente en intervalos de tiempo de unos 10-8 segundos, y cada valor es igualmente probable. No obstante, para la vibración en un plano con un valor de θ fijo, la luz se considera polarizada linealmente. Muy a menudo, debido a las circunstancias de propagación, la luz puede estar parcialmente polarizada, presentando preferencia por algunos valores de θ.
LUZ POLARIZADA
(a) No polarizada. (b) Parcialmente polarizada (c) Polarizada en el plano (a lo largo del eje z). (d) Representación gráfica de luz no polarizada y de los componentes P y S.
Una forma muy útil de representar la luz natural no polarizada es dividirla en dos componentes ortogonales polarizadas linealmente, normalmente denominadas componentes S y P, en las que el vector eléctrico es perpendicular y paralelo al plano de incidencia respectivamente. Las condiciones para la interferencia vienen dadas por las leyes de Fresnel-Arago.
Luz polarizada y polarizadores
La luz polarizada puede producirse de muchas maneras a partir de la luz natural. Ye he mencionado los efectos de polarización de la reflexión en un artículo anterior. Otros medios por los que se puede producir son la dispersión, la birrefringencia (doble refracción), la refracción y el dicroísmo. Este último, el dicroísmo, se refiere a la fuerte absorción selectiva por parte de algunos materiales birrefringentes de uno de los componentes de los dos haces polarizados producidos por la doble refracción. Un material polarizante natural es el sulfato de yodoquinina. A nivel comercial se han empleado diversos materiales sintéticos a lo largo de la historia de la fotografía para producir láminas de materiales polarizantes de tipo H con la marca comercial Polaroid.
Con tal fin se estiraban direccionalmente finas láminas de plástico de alcohol polivinílico (PVA) para alinear las moléculas de cadena larga en una matriz de cadenas paralelas. Los tratamientos químicos adicionales conferían propiedades polarizadoras de longitud de onda específicas. La capa de PVA se laminaba por ambos lados con materiales como vidrio, acrílico o butirato de celulosa. La transmisión en estos casos es de aproximadamente el 50%. Pueden utilizarse polarizadores en láminas de diferentes tipos en una gama de longitudes de onda de 280 nm a 2,2 mm. Se pueden girar dos polarizadores lineales de este tipo en sentidos opuestos para atenuar la transmitancia de la luz. Si la transmitancia máxima de un filtro es T y el ángulo entre sus ejes de polarización es θ, entonces la transmitancia combinada Tc, viene dada por
Tc = T cos2 θ.
En la práctica, la absorción no es total, ya que hay una ligera «fuga del azul”.
Se pueden fabricar polarizadores hechos de películas finas multicapa para separar los componentes S y P, y se utilizan en dispositivos como los cubos polarizadores divisores de haces.
a) De tipo de placa.
b) De tipo de cubo.
Recordemos que según la ecuación de la ley de Brewster. el valor de B se calcula como
tan i = n
La reflexión de la luz polarizada según dicha ley a partir de estos revestimientos es normalmente una molestia en otras circunstancias en las que sólo se requiere la separación de colores o la división de haces. Para funcionar correctamente, como en el bloque divisor de color de una cámara broadcast con montura B4, estos dispositivos necesitan que la luz incidente tenga un ángulo de incidencia normal; de lo contrario, se producen efectos de «sombreado». Las ópticas pueden tener que diseñarse con la pupila de salida a una distancia considerable para proporcionar una incidencia casi ortogonal
(A) Respuesta espectral (R) del sensor. P, Imagen del tubo plumbicon C, matriz del sensor. R, Sensor con filtro IR. (b) Transmitancia espectral (T) de un bloque con prisma dicroico, placa de cuarto de onda y filtros de recorte (c) Respuesta espectral (R) de matriz del sensor con filtro de mosaico. IR, Filtro de absorción de infrarrojos.
Cuando los divisores de haces se utilizan en los sistemas ópticos de las cámaras para el muestreo de la luz, para determinar la exposición o para mejorar la nitidez de la imagen mediante un módulo de enfoque automático, el uso de un filtro polarizador lineal en la óptica combinado con la polarización selectiva del divisor de haces puede proporcionar resultados erróneos en la exposición o incluso afectar severamente a la función de enfoque automático, que en la práctica dejaría de funcionar de manera efectiva. Se debe emplear un filtro polarizador circular en su lugar.
(a) Con luz natural N, el divisor de haz B refleja luz al visor V y transmite a la fotocélula o al módulo de enfoque automático C en una proporción de 3:1. (b) Con filtro polarizador lineal L en un ángulo de 45º, la proporción es de 62:38. (c) Con filtro polarizador lineal en un ángulo de 135º, la proporción es de 88:12. (d) Con filtro polarizador circular hecho a partir del añadido de una placa de cuarto de onda Q, la proporción es una constante de 3:1 para todas las posiciones.
Los filtros polarizadores lineales cruzados son una característica esencial en el diseño de pantallas de cristal líquido (LCD).
Julio Gómez, ACTV / MBKS 