ฟิลเตอร์แบบมีลวดลาย คือองค์ประกอบสำคัญของการถ่ายภาพมัลติสเปกตรัมที่มีความแม่นยำและประสิทธิภาพสูง

ข้อจำกัดเหล่านี้พบได้มากในขอบเขตของอวกาศ ลองพิจารณาโครงการโคเปอร์นิคัสของยุโรปสำหรับการตรวจสอบสิ่งแวดล้อมดู โครงการนี้อาศัยดาวเทียมจำนวนมาก โดยแต่ละดวงมีหน้าที่เฉพาะในการศึกษาด้านสิ่งแวดล้อมของโลก (ดิน บรรยากาศ มหาสมุทร ธารน้ำแข็งขั้วโลก พืชพรรณ การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ)

หนึ่งในดาวเทียมเหล่านี้ คือ เซนติเนล 5 มีหน้าที่ศึกษาคุณภาพอากาศและอิทธิพลของก๊าซต่างๆ ที่ประกอบขึ้นเป็นอากาศ (โอโซน ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ คาร์บอนมอนอกไซด์ มีเทน…) ต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
ก๊าซแต่ละชนิดจะปล่อยแสงออกมาเฉพาะที่ความยาวคลื่นจำเพาะเท่านั้น ซึ่งเครื่องมือของดาวเทียมจะต้องสามารถปรับความยาวคลื่นดังกล่าวได้ เพื่อสังเกตและศึกษาเฉพาะก๊าซชนิดนั้น ๆ

ปัญหา: สำหรับตำแหน่งที่กำหนดเหนือพื้นดิน จำเป็นต้องถ่ายภาพก๊าซทุกประเภท พร้อมกัน อย่างไรก็ตาม ดาวเทียมเคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลาเหนือพื้นผิวโลกด้วยความเร็ว 27,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ดังนั้นจึงไม่สามารถถ่ายภาพต่อเนื่องโดยเปลี่ยนฟิลเตอร์หลังจากถ่ายแต่ละครั้งได้ เนื่องจากมีความเสี่ยงที่พื้นผิวที่สังเกตได้ด้วยฟิลเตอร์ตัวสุดท้ายอาจไม่เหมือนกับพื้นผิวที่เห็นได้ด้วยฟิลเตอร์ตัวแรก (ไม่นับรวมเมฆที่อาจเคลื่อนผ่านบริเวณที่สังเกตในระหว่างนั้น)

วิธีแก้ปัญหา: วางแผ่นกรองขนาดเล็กจำนวนมากที่ติดกาวเข้าด้วยกันไว้ด้านหน้าเครื่องมือถ่ายภาพ โดยแต่ละแผ่นมีความกว้างไม่เกินหนึ่งพิกเซล และครอบคลุมพื้นที่เซ็นเซอร์ทั้งหมด

ยกตัวอย่างเช่น สำหรับดาวเทียม Sentinel 5 ซึ่งทำงานในช่วงความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน 7 ช่วง จะใช้ฟิลเตอร์แบบ “แท่งไม้ขีดไฟ” 7 อันวางเรียงกัน และจะทำซ้ำเช่นนี้ไปตลอดความกว้างของเซ็นเซอร์ ดังนั้น ในภาพเดียว พื้นที่เดียวกันจะถูกมองเห็นผ่านฟิลเตอร์ที่จำเป็นทั้งหมด และการจับคู่จะสมบูรณ์แบบ

แน่นอนว่า ในท้ายที่สุดแล้ว จะมีเพียงส่วนหนึ่งของเซ็นเซอร์เท่านั้นที่ถูกจัดสรรให้กับแต่ละฟิลเตอร์ แต่เครื่องมือที่ทันสมัยในปัจจุบันมีจำนวนพิกเซลมากเกินพอ ดังนั้นพื้นที่เพียงเล็กน้อยของพื้นผิวทั้งหมดก็เพียงพอที่จะสร้างภาพที่ใช้งานได้อย่างสมบูรณ์แบบ

ในการสร้างฟิลเตอร์แบบ “มีลวดลาย” (หรือ “แบบแท่ง”) เหล่านี้ เราใช้เทคนิคการสร้างโครงสร้างบนกระจก โดยเคลือบพื้นผิวด้วยเรซิน ยกเว้นแถบแคบๆ ที่เราต้องการวางฟิลเตอร์ ฟิลเตอร์นี้ประกอบด้วยวัสดุ (ออกไซด์ของโลหะ) มากกว่าร้อยชั้นที่มีคุณสมบัติทางแสงที่ควบคุมได้อย่างสมบูรณ์แบบ ซึ่งจะถูกเคลือบโดยใช้เทคนิค “การระเหยด้วยไอออน” ซึ่งเป็นเทคนิคที่ HEF เชี่ยวชาญเป็นอย่างดี เมื่อเคลือบชั้นต่างๆ เหล่านี้แล้ว เฉพาะความยาวคลื่นแสงที่ต้องการเท่านั้นที่จะผ่านชั้นเหล่านี้ไปยังเซ็นเซอร์

จากนั้นจึงนำเรซินออก แล้วจึงเคลือบเรซินชั้นใหม่ลงไปอีกครั้ง โดยเว้นช่องเปิดไว้ข้างๆ เพื่อวางแผ่นกรองชนิดใหม่ลงไป และทำเช่นนี้ไปเรื่อยๆ จนกระทั่งพื้นผิวกระจกทั้งหมดถูกเคลือบด้วยความแม่นยำระดับไมโครเมตร

เมื่อพื้นผิวกระจกนี้ถูกปกคลุมด้วยแถบกรองแบบ “แท่งไม้ขีดไฟ” จำนวนมากเรียงขนานกันอย่างสมบูรณ์แล้ว จะมีการใช้ชั้นดูดซับแสงระหว่างแถบกรองเหล่านี้เพื่อป้องกันไม่ให้แสงที่ผ่านแถบกรองหนึ่งไปตกกระทบแถบกรองข้างเคียง จากนั้นจึงสามารถนำผลิตภัณฑ์ที่เสร็จสมบูรณ์ไปวางบนเซ็นเซอร์เพื่อประกอบขั้นสุดท้ายได้