Světelný filtr

Světelný filtr v optice, technologie - optické zařízení, které slouží k potlačení (výběru) části spektra elektromagnetického záření.

Klasifikace podle účelu

Filtry fotoaparátu

Světelný filtr ve fotografii a kině , střelecký světelný filtr  je optické zařízení, které slouží k potlačení, izolaci nebo přeměně části světelného toku, obvykle části spektra .

Montuje se na čočky optických přístrojů nebo fotoaparátů . Ve fotografii se světelné filtry používají ke korekci barev, změně jasu a kontrastu fotografovaných objektů již v procesu fotografování. Světelné filtry se také používají k reprodukci různých barevných a světelných efektů.

Světelné filtry se obvykle připevňují k objektivu pomocí závitového spojení před přední čočkou objektivu.

U ultraširokoúhlých objektivů je často umístěn držák za zadní čočkou objektivu. Optická konstrukce takových čoček je specifická, přední čočky jsou často velmi velké a přední filtry takových čoček musí mít ještě větší průměr, aby nedocházelo k vinětaci . Filtry požadovaných průměrů jsou velmi velké, drahé, těžké a neskladné, což vytváří předpoklad pro použití zadních filtrů.
Instalaci předního filtru na objektivy typu rybí oko je zásadně nemožné kvůli silně vypouklé přední čočce vyčnívající dopředu.

Ve schématech širokoúhlých objektivů se zadním filtrem je vždy jako zadní člen ND filtr, který lze libovolně vyměnit za jiný. Při vyjmutí vyměnitelného filtru se standardní neutrální vrátí na své místo, aby nedošlo ke změně optických charakteristik objektivu.

V projekčních a osvětlovacích systémech jsou filtry (zejména tepelné) často instalovány mezi světelný zdroj a zbytek optického systému.

Montáž filtrů na objektiv v kombinaci se světelnou clonou se nazývá kompendium .

Střelecké filtry jsou označeny průměrem připojovacího závitu, symbolem typu filtru a volitelným uvedením expozičního poměru (1 x  - není nutná změna expozice, 1,4 x  - nutná změna o půl kroku, 4 x  - je nutné zvýšit expozici o 2 kroky). Poměr filtrů závisí na spektrálním složení světla a na spektrální citlivosti fotografického materiálu. Například světelný filtr Zh-2x má zvětšení asi 6x pro izoortochromatické a 2x pro  panchromatické materiály se spektrálním složením světla blízkým dennímu světlu. [jeden]

Důležitá je přítomnost osvícení na světelném filtru. Snižuje podíl odraženého světla od optických povrchů filtru, což vám umožňuje zvýšit propustnost světla a, což je často důležitější, zvyšuje kontrast obrazu snížením rozptýleného odlesku a zlepšuje kvalitu obrazu odstraněním nebo omezením odlesků v obrazu. . Pro všechny typy světelných filtrů je důležitá osvěta.

Ochranný filtr

Navrženo k ochraně přední plochy čočky před mechanickými nárazy. Obvykle jsou tyto filtry označeny (N) - jednoduché průhledné čiré sklo. Často se v této roli používá ultrafialový filtr (UV - anglicky  UltraViolet ). Další hodnotu k ochranným filtrům poskytuje vícevrstvý nátěr (MC, HMC, UMC atd.), stejně jako voděodolný nátěr (WPC - Water  Proof Coat  - voděodolný nátěr). [2]

ND filtr

Slouží ke snížení efektivní clony objektivu bez změny geometrického tvaru a také ke snížení efektivní clony objektivu, který nemá clonu .

Filtry s neutrální hustotou se dodávají v různých hustotách, což je uvedeno v názvu. Nejlehčí je H-2 x nebo ND2. Číslo v názvu znamená podíl světla, které projde filtrem (u ND2 je podíl 1/2, tedy polovina), nebo jinými slovy, kolikrát je potřeba zvýšit expozici při fotografování s tento filtr. Tmavší bude ND4 nebo H-4 x , také označované HC8 (neutrální sklo typ 8), pak například ND8. Pokud vložíte několik filtrů za sebou, pak abyste našli konečnou násobnost této sady filtrů, musíte znásobit násobek všech nainstalovaných filtrů mezi sebou. Například, když jsou dva filtry ND2 a ND4 nainstalovány společně, konečná násobnost bude rovna 2×4=8, jako jeden filtr ND8.

Chcete-li fotografovat s rychlostí závěrky několik sekund za slunečného počasí, potřebujete ND400, ND1000 a další. [3]

Existují také ND filtry s plynulým nastavením hustoty (variabilní rozsah nd filtr) od ND2 do ND400 a dokonce i ND1000. Konstrukčně se jedná o dva polarizační filtry instalované v jednom rámu, které se otáčejí jeden vůči druhému. [čtyři]

Solární filtr

Extrémně hustý neutrální filtr, který umožňuje fotografování Slunce , elektrické svařování , jaderný výbuch a další jevy, které jsou mnohem jasnější než běžné předměty , aniž by došlo k poškození fotografa a fotografického materiálu . Pro fotografování se používají hustoty od ND400 a výše, pro vizuální pozorování pak hustší. Existují skleněné absorbující a filmové reflexní filtry. Ve fotografii jsou oblíbené skleněné filtry ve standardním závitovém rámu, které se našroubují na objektiv, a v amatérské astronomii se často používají filmové filtry Baader AstroSolar, jejichž rámeček je zpravidla vyroben z improvizovaných prostředků, nebo tělo je použit jiný světelný filtr.

Přechodový filtr

Vyrovnává jas scény ztmavením nebo změnou barvy části obrazu. Obvykle slouží ke kompenzaci nadměrného jasu oblohy ak získání různých uměleckých efektů. Používá se také termín „tónovaný světelný filtr“.

Spektrální (barva) Ultrafialové

Blokovací filtr ultrafialového záření (bezbarvý filtr) - navržený pro snížení dopadu ultrafialové části spektra v horských, vysokohorských a jiných podobných podmínkách fotografování. Relevantní pouze v případě, že čočka propouští ultrafialovou část spektra.

Ultrafialový přenosový filtr - pro speciální střelbu. Používá se ve vědeckém výzkumu.

Infračervené

Infračervený přenosový filtr - Propouští infračervenou část spektra a zpožďuje všechny ostatní části spektra.

Infračervený blokovací filtr - používá se zpravidla v systémech, jejichž optika není navržena pro práci s infračervenými vlnovými délkami, a proto nevytváří ostré obrazy.

Opravné

Korekční filtry se používají v černobílé fotografii; „Žlutý filtr“, „žlutozelený filtr“, „oranžový filtr“ a „červený filtr“ tlumí modrou část spektra v různé míře a činí obraz kontrastnějším. Opačné vlastnosti má „modrý filtr“.

  • Konverzní filtr – obecný název skupiny filtrů používaných k převodu (převodu) spektra
    • Pro barevnou fotografii se používají filtry různých barevných odstínů. Například „červeno-hnědé filtry“ a „modré filtry“ – pro vytvoření efektu umělého osvětlení při denním světle, nebo efekt denního světla – při umělém osvětlení.
    • Fluorescenční filtr  je speciální korekční světelný filtr, který přináší zářivkové osvětlení do rovnováhy blízké žárovkám.
    • Konverzní filtry pro fotografování pod světlem žárovek na barevný film určený pro sluneční světlo a naopak.
Mozaika

Mozaikový filtr je světelný filtr skládající se z velkého počtu prvků různých barev uspořádaných v určitém pořadí. Využívá se při získávání zkušebního barevného tisku, který slouží ke stanovení kombinace korekčních subtraktivních filtrů [5] .

V digitální fotografii se barevné filtry používají méně často, protože následné zpracování obrazu v počítači umožňuje získat výsledky, které jsou téměř totožné s jejich použitím.

Velkolepé

Existuje mnoho filtrů, které vytvářejí různé světelné efekty na snímku během procesu fotografování. Například svítící koruny kolem světelných zdrojů nebo hvězdy jiskřící na různých místech. Existují různé barevné filtry, které mění barevné přechody a barevné poměry.

  • Mlha - vytváří efekt oparu, mlhy. Snižte kontrast a sytost barev
  • Difuzní (měkký filtr) - snížení ostrosti. Vyrobeny:
    • Refrakční. Nejjednodušší možností je vazelína na skle
    • Difrakční. Na skle bylo aplikováno velké množství jemných tahů
  • Hvězdný - proměňte obrazy bodových světelných zdrojů a jasných světel na "hvězdy". Obvykle se používá fenomén difrakce. Určeno počtem paprsků. Vyrábějí se nanesením několika skupin rovnoběžných přímočarých tahů na sklo, čímž se vytvoří difrakční obrazec. Počet vytvořených paprsků je vždy dvojnásobkem počtu skupin tahů. Některé filtry mají samostatné názvy:
    • Solární (spektakulární) - osmipaprskový
    • Astroidy - čtyřpaprskové
  • Iridescent - tvoří halo nebo iridescentní skvrnu difrakčního původu kolem obrazů bodových světelných zdrojů.
  • Barva a vícebarevná - změna barevného schématu snímané scény nebo její části
  • Multiplikační hranoly – vytvořte duplicitní obrázek
  • Syntetizované holografické filtry — holografický obraz optického systému je optický systém. Kromě natáčení stávajících optických systémů je však možné vypočítat optický systém, který není v látce technicky realizovatelný, načež lze hologram takového systému syntetizovat a takový hologram vytisknout (například vyrazit na průhledný plastický). Tímto způsobem jsou vyrobeny „koronové“, „spirální“ filtry, jejichž výsledkem je vytvoření určitého tvaru (nerealizovaný žádnými jinými filtry) kolem obrazů světelných zdrojů. V přísně matematickém smyslu jsou hvězdicové filtry speciálním případem syntetizovaných holografických filtrů.
  • Polarizované - viz níže
Nasazené čočky

Kvůli stejnému způsobu aplikace a upevnění na objektivu se nástavné čočky často označují jako střelecké filtry:

  • Poloviční čočka je polovina pozitivní čočky upevněná v otočném rámu. Vytváří efekt různých zaostřovacích vzdáleností pro části rámu. Zpravidla se používá v makrofotografii k získání ostrého obrazu dvou různých částí záběru, pokud nelze clonou dosáhnout požadované hloubky ostře zobrazeného prostoru.
  • Makroobjektiv  - používá se pro makrofotografii , používá se především na zařízeních s nevýměnnou optikou. Optická mohutnost se udává v dioptriích nebo ohniskové vzdálenosti.
  • Širokoúhlý konvertor  - nástavec dává efekt snížení ohniskové vzdálenosti.

Světelné filtry metod barevné reprodukce

Aditivní filtry

Aditivní světelné filtry ( lat.  additivus  - přidáno) jsou barevně oddělující zónové filtry, které oddělují tři prostorově oddělené (pomocí dalších optických prvků) toky původního světelného toku bílého světla: modrý, zelený a červený. Jakékoli barvy v rámci barevné škály systému těchto tří filtrů lze získat smícháním těchto tří proudů v různých poměrech. Toto míchání se nazývá aditivní syntéza barev . Obvykle se pro dosažení vysoké barevné věrnosti používají absorpční filtry a také kombinace absorpčních a interferenčních filtrů. Aditivní světelné filtry jsou důležitou součástí osvětlovacích systémů projekčních televizních systémů. Používají se v technologii kopírování filmů a ve speciálních zvětšovačích fotografií pro barevný tisk. S rozvojem digitální fotografie jsou široce používány v CCD matricích.

Subtraktivní filtry

Na rozdíl od aditivních filtrů, ve kterých jsou primární barvy červená, zelená a modrá, v subtraktivním modelu ( angl.  subtractive lat.  subtraho  - I extract) existují tři základní barvy: žlutá, purpurová a azurová (CMY). Při „odečtení“ purpurové a azurové od neutrálního bílého tónu se získá modrá; odečtením žluté a purpurové získáte červenou, odečtením žluté a azurové získáte zelenou. Současné použití všech tří subtraktivních barev dává černý tón.

Pro barevný tisk fotografií subtraktivní metodou byly vyrobeny sady korekčních světelných filtrů (33 kusů v sadě, po 11 žlutých, purpurových a azurových). Hustota světelných filtrů každé barvy je od 5 do 100 %. Do světelného toku mezi žárovkou a negativem byly zavedeny korekční subtraktivní světelné filtry ve fotografickém zvětšovacím přístroji . Informace o použití opravných filtrů naleznete v části Tisk fotografií .

V designu digitálních fotoaparátů

  • Zónové filtry pro barevné separace. Jsou součástí pole barevných filtrů a jsou obvykle nedílnou součástí matice .
  • AA filtr ( anglicky  Antialiasing filter), také nazývaný "low-pass filter", "low-pass filter". Slouží k odstranění efektu barevného moaré spojeného s dlaždicovou strukturou pole barevných filtrů. Obvykle v kombinaci s matricí.
  • IR filtr - interferenční anti-infračervený filtr (IR high-pass), nutný k eliminaci vlivu neviditelné infračervené části spektra na obraz. Obvykle se nachází v těsné blízkosti matrice.

Tepelné štíty

Tepelný filtr , tepelný filtr  - selektivně absorbuje nebo odráží infračervené záření a propouští oblast viditelného světla s nízkými ztrátami. Používají se v osvětlovacích zařízeních, v projektorech k ochraně filmu, stejně jako v mikrofotografii k ochraně biologických objektů před zahřátím. Dříve se používaly slabě zbarvené modré a zelené absorpční filtry (označení SZS - modrozelené sklo pro ty vyráběné v SSSR). Snížení nákladů na výrobu mnohem účinnějších filtrů odrážejících rušení vedlo k jejich masové aplikaci.

Klasifikace světelných filtrů podle principu působení

Absorpce

( lat.  absorbeo  - absorbuji). Mají spektrální selektivitu díky různé absorpci různých částí spektra elektromagnetického záření. Nejoblíbenější filtry. Vyrábějí se na bázi barevných optických skel nebo organických látek (například ze želatiny).

  • Skleněné filtry se vyznačují stabilní charakteristikou, vysokou odolností vůči teplotám a dalším vlivům.
  • Želatinové filtry jsou i přes větší rozmanitost optických charakteristik mechanicky křehké, rychle blednou, a proto jsou mnohem méně běžné než skleněné.
  • Plastové filtry se používají kvůli mnohem snadnějšímu barvení a rozmanitosti získaných vlastností ve srovnání se skleněnými. Jsou odolnější než želatina.
  • Kapalné světelné filtry jsou nádoby se skleněnými stěnami naplněné roztoky barviv. Používají se zřídka, hlavně ve vědeckém výzkumu, pokud má použitá látka jedinečné vlastnosti.

Rušení

Jednu odráží a druhou část spektra dopadajícího záření propouští v důsledku jevu vícecestné interference v tenkých dielektrických filmech.

Reflexní

Působení reflexních filtrů je založeno na spektrální závislosti odrazu neprůhledného materiálu. Výhodou reflexního filtru oproti absorpčním filtrům je jedinečnost povrchu podílejícího se na optickém systému a absence chromatických aberací vnášených refrakčním transparentním prostředím.

Polarizační

Existují dva typy polarizačních filtrů pro fotografii: kruhově polarizované a lineární. Jejich účel je stejný: oddělit nebo naopak zvýraznit oblasti bohaté na odražené polarizované světlo. Můžete například odfiltrovat jasné odlesky vln na vodě natáčením dna nebo natáčet krajinu za oknem bez vlastního odrazu v samotném okně.

  • Lineární polarizace. Lineární filtry plní jednu velmi jednoduchou funkci – propouštějí pouze světlo s polarizací v jedné rovině. Filtr lze otáčet a vybrat polarizační rovinu, ve které bude světlo procházet. To znamená, že výstupem lineárního filtru je vždy lineárně polarizované světlo. Jedná se o velmi jednoduché a levné filtry, perfektně se hodí pro staré fotoaparáty bez automatického ostření bez automatického měření expozice, nejsou vhodné pro moderní zrcadlovky. Pokud fotoaparát používá průsvitné zrcátko, například pro autoexpozici nebo autofokus, polarizované světlo oklame senzory a snímek se zkazí.
  • Kruhová polarizace. Existuje mylná představa, že kruhově polarizovaný filtr propouští pouze světlo, které je kruhově polarizované. Smyslem kruhového polarizačního filtru je však to, že z jakékoli polarizace vytvoří kruhovou polarizaci. To znamená, že takový filtr je vhodný pro všechny fotoaparáty, včetně starých, umožňuje správně určit expozici a nebrání fungování autofokusu. Zbytečné odlesky budou v tomto případě zpožděny úplně stejně jako u jednoduchého filtru s lineární polarizací. Filtr s kruhovou polarizací je složitější než lineární, proto je dražší. Zvenku je obyčejný lineární filtr a zevnitř je nalepen čtvrtvlnná destička, která umožňuje přeměnit lineární polarizaci na kruhovou. [6] Je třeba také poznamenat, že CPL filtr poskytuje „čistou“ kruhovou polarizaci pouze na nějaké charakteristické vlnové délce (například pro HOYA HRT 526 nm [7] ), při které je rozdíl optické dráhy mezi mimořádným a obyčejným paprskem v vlnová deska je přesně čtvrtinová vlnová délka. Pro všechny ostatní vlnové délky bude tento filtr poskytovat eliptickou polarizaci. [8] [9]

Rozptýlené

(z lat .  disperzio  - rozptyl) jsou založeny na závislosti indexu lomu na vlnové délce. V kombinaci s reflexními a/nebo interferenčními filtry a také s rastrem se často používají k vytváření dělicích optických systémů - dichroických hranolů. Používají se v moderních multimediálních projektorech , kde jsou hlavním nástrojem pro rozdělení světelného toku výkonné žárovky do tří spektrálních rozsahů. Používají se jako účinné filtry k získání duhových obrazů.

Klasifikace podle typu přidělené části spektra

Úzké pásmo

Jednostranné

Bilaterální

Opravné

Korekční, které v některých částech spektra světlo částečně pohlcují a v jiných propouštějí. Například filtr BG34 snižuje intenzitu emise wolframové halogenové lampy kolem 600 nm, přičemž veškeré záření propouští v červené a modré oblasti, kde je citlivost detektoru nižší.

Klasifikace podle návrhu

Jednotlivé filtry

Kulaté filtry se šroubovým nebo bajonetovým uchycením.

Filtrační systémy

Compendium (compounder) je držák filtru, jehož hlavní charakteristikou je velikost vloženého filtru.

Filtry, jejichž definující charakteristikou je velikost a tvar:

  • Čtverec - vložen do kompendia a uprostřed uprostřed.
  • Obdélníkový: přechodové stínování.
  • Kulaté: polarizované, méně často jako alternativa ke čtvercovým.

Doplňkové prvky filtračního systému ( digestoře , adaptační kroužky atd.).

Viz také

Poznámky

  1. ↑ V.G. Pell. Mnohonásobnost světelného filtru // Fotokinotechnika: Encyklopedie / Kap. vyd. E. A. Iofis . — M .: Sovětská encyklopedie , 1981. — 447 s.
  2. ↑ Co je ochranný filtr. K čemu to je. . "Pro Photo". Získáno 12. září 2012. Archivováno z originálu 17. října 2012.
  3. ↑ Filtr neutrální hustoty . "Pro Photo". Získáno 12. září 2012. Archivováno z originálu 17. října 2012.
  4. ↑ ND  filtr s nastavitelnou hustotou . Získáno 30. září 2017. Archivováno z originálu 11. srpna 2017.
  5. ↑ Technologie fotokina: Encyklopedie / Kap. vyd. E. A. Iofis. - M. : Sovětská encyklopedie, 1981. - 447 s. — 100 000 výtisků.
  6. ↑ Jak funguje polarizační filtr . "Pro Photo". Získáno 12. září 2012. Archivováno z originálu 17. října 2012.
  7. ↑ Osobní stránky . Datum přístupu: 31. července 2013. Archivováno z originálu 1. srpna 2013.
  8. ↑ Vladimír Rodionov. Směsi, držáky filtrů, filtry, reflektory . ixbt.com (16. června 2003). Datum přístupu: 19. července 2013. Archivováno z originálu 7. září 2013.
  9. ↑ Test polarizačních filtrů - O světle a polarizaci - Lenstip.com . Získáno 31. července 2013. Archivováno z originálu dne 4. srpna 2013.

Literatura

  • Filtry Hayman R. (Rex Hayman. Filtry)
  • Yaroslavsky L.P., Merzlyakov N.S. Metody digitální holografie. - M.: "Nauka", 1977.
  • Fotografická technika: Encyklopedie / Ch. vyd. E. A. Iofis. - M. : Sovětská encyklopedie, 1981. - 447 s. — 100 000 výtisků.
  • Chris Weston Filtry ve fotografii. Software a optické systémy. - M.: "Umělecké jaro", 2010

Odkazy

 Fotografické procesy
Klasické fotoprocesy
Bezstříbrné fotoprocesy
Fáze zpracování
Barevná fotografie
Obrazová média
Zařízení
fotografické materiály
Dodatečné zpracování