Светофильтры

Светофильтры — оптические детали, изготовленные из сред, обладающих избирательным пропусканием света, и предназначенные для изменения спектрального состава или уменьшения интенсивности проходящего через них светового потока.

Классификация светофильтров

Применяемые в чёрно-белой фотографии светофильтры подразделяются на цветные (используются для регулирования относительной яркости цветовых тонов) и контрастирующие (для получения тонального контраста, различные краски которого при съёмке на панхроматическую плёнку дают одинаковые малоконтрастные серые тона).

Набор M77×0,75 светофильтров и насадочная линза для кинокамеры Красногорск-3

В цветной фотографии, чтобы исключить ошибки в зональных экспозициях, используют конверсионные светофильтры. Эти светофильтры предназначены для подгонки световых условий освещения объекта к балансу светочувствительности фотоплёнки.

Как для цветной, так и для чёрно-белой фотографии также используются нейтральные (для уменьшения интенсивности света во избежание передержки) и поляризационные (для уменьшения или устранения бликов на изображении) светофильтры.

Существующая классификация светофильтров из-за обилия классифицируемых признаков носит достаточно условный характер.

Светофильтры различают по: форме кривой спектрального пропускания (поглощения), по целевому назначению, по способу изготовления и конструкции и некоторым другим признакам.

По форме кривой спектрального пропускания светофильтры принято делить на три основные группы: монохроматические, селективные и нейтрально-серые. Первые из перечисленных пропускают только узкий диапазон волн; вторые, наоборот, задерживают часть спектра, а остальное — пропускают; третьи — поглощают свет равномерно для всех длин волн.

По целевому назначению выделяют: компенсационные, аддитивные, субтрактивные, корректирующие, защитные (фильтры неактиничного света) и другие. К защитным относятся и теплозащитные фильтры.

В цифровых фотокамерах перед светоприёмной матрицей обычно устанавливается несъёмный светофильтр (который можно считать частью матрицы), назначение которого состоит в той или иной коррекции итоговой спектральной чувствительности сенсора, в частности — поглощения излишней для целей фотографии чувствительности современных сенсоров в инфракрасной области спектра.

Эффектные светофильтры

Так называемые «эффектные фильтры» используются для решения различных творческих задач в фотографии. Подразделяются на туманные (для создания эффекта тумана, дымки, понижения контраста и степени насыщенности цвета изображения), диффузные (для снижения, смягчения резкости изображения, приглушения мелких деталей), звёздные (для преобразования света точечных источников и ярких бликов в различные «звёзды»), цветные и многоцветные (для изменения цветового решения сюжета или его части).

К «эффектным фильтрам» относятся также и различные множительные призмы, предназначенные для многократного повторения изображения.

Характеристики светофильтров

Основная пользовательская характеристика светофильтров — кратность — множитель, на который необходимо увеличить экспозицию при использовании светофильтра для фотоаппаратов, не имеющих системы светоизмерения TTL и для коррекции измеренного системой экспонометрии фотокамеры.

Общая светочувствительность фотоматериала определяется всей областью спектра, в которой он светочувствителен, и является суммарной. Изменение спектральной чувствительности изменяет и общую светочувствительность материала. Применение светофильтра в сравнении со съёмкой без него снижает общую светочувствительность. Значение светочувствительности фотоматериала при его экспонировании за светофильтром называется эффективной светочувствительностью. Кратность светофильтра — отношение общей светочувствительности к эффективной.

Кратность светофильтра — величина непостоянная, она изменяется как при изменении спектральной светочувствительности фотоматериала, так и при изменении спектрального состава экспонирующего света. Так, например, кратность светофильтра Ж-2^x при постоянном спектральном составе экспонирующего света, близкого к дневному, по отношению к изоортохроматическому фотоматериалу равна примерно 6, а к панхроматическому — только 2. Чем дальше сенсибилизирован фотоматериал, тем меньше кратность одного и того же фильтра. В то же время, если в этом же примере перейти к кратности Ж-2^x при свете ламп накаливания, то для изоортохроматического материала она окажется большей, а для панхроматического — меньшей.

Спектральная характеристика светофильтров выражается численными значениями показателя поглощения для различных длин волн, спектральными кривыми оптической плотности и коэффициентами пропускания стекла и самого светофильтра.

Для поляризационных светофильтров определяются следующие параметры: коэффициент светопропускания (у фильтров серии ПФ он равен 32–40%), степень поляризации (98%), разрешающая способность (8 угловых секунд).

Типы светофильтров

В фотографической оптике применяются главным образом абсорбционные светофильтры, основанные на поглощении света. Они представляют собой или плоско-параллельные пластины из окрашенного в массе стекла или две плоско-параллельные пластинки из бесцветного стекла, между которыми помещена плёнка из окрашенной желатины.

Для желатиновых светофильтров помимо стекла, могут использоваться и иные — нитроцеллюлозные, триацетатные и другие подложки. Иногда желатиновые светофильтры используют в виде гибкой плёнки — фолии, которую сначала поливают на стеклянную подложку, а затем отделяют от стекла. Желатиновые светофильтры пользуются успехом благодаря простоте изготовления и возможности более точно подбирать кривые пропускания.

Поляризационный светофильтр представляет собой поляроид — поляризирующую свет плёнку, заключенную между защитными стёклами, — в оправе.

Намного реже используются жидкостные светофильтры, представляющие собой сосуды — кюветы со стеклянными стенками, наполненные растворами красителей.

Кроме абсорбционных, существуют интерференционные светофильтры, имеющие совершенно иной принцип поглощения световой энергии определённого диапазона длин волн. Избирательное поглощение света осуществляется не частицами растворенного красителя, а путем гашения почти всех волн (кроме одной заданной), вследствии интерференции в тонком слое, нанесённом на стеклянную подложку. Светофильтр пропускает свет только той длины волны, на которую рассчитана толщина интерференционного покрытия. Эти светофильтры обладают самой высокой монохроматичностью для любой длины видимой части спектра. Кривая пропускания интерференционных светофильтров представляет собой узкую симметричную «пиковую» полоску, занимающую диапазон длин волн порядка 5–10 нм.

Крепление светофильтров

Светофильтры, применяющиеся в отечественной практике при фото- и киносъёмке, обычно крепятся посредством резьбового соединения на передней части оправы объектива или за его последней линзой.

Для исключения влияния плоско-параллельной пластинки светофильтра на качество изображения, даваемого объективом, её помещают в параллельном пучке лучей, что имеет место, когда светофильтр расположен перед объективом.

В ряде фотографических объективов светофильтр приходится помещать внутри системы, либо за задней линзой, в непараллельном пучке лучей, что должно быть учтено при расчёте объектива и при использовании объектива без светофильтра. Примером такого объектива может служить объектив MC Зенитар 2,8/16 «рыбий глаз».

Маркировка светофильтров

Маркировка отечественных стеклянных светофильтров на оправах включает в себя: обозначение типа светофильтра (до 1974 года напрямую указывался сорт стекла), диаметр оправы или резьбы объектива, для которого предназначен светофильтр, и эмблему (товарный знак) завода-изготовителя.

Обозначение		Назначение	Цвет	Марка стекла	Кратность
Отечественное	Экспортное	Назначение	Цвет	Марка стекла	при дневном освещении	при освещении лампами накаливания
УФ-1^x	UV-1^x	Для уменьшения влияния ультрафиолетовых лучей на контраст получаемого изображжения при съёмках в горах или рано утром.	бесцветный	ЖС-10	1	1
ЖЗ-1,4^x	YG-1.4^x	Для приближения соотношения яркостей в чёрно-белом изображении к соотношению яркостей цветного объекта съёмки.	светло-жёлто-зелёный	ЖЗС-5	1,4	1,4
ЖЗ-2^x	YG-2^x	Дает аналогичный ЖЗ-1,4^x, но более ярко выраженный эффект.	жёлто-зелёный	ЖЗС-9	2	2
Ж-1,4^x	Y-1.4^x	Для ослабления воздействия сине-голубых лучей на эмульсионный слой фотоплёнки. При съёмке голубого неба с облаками усиливает контраст.	светло-жёлтый	ЖС-12	1,4	1
Ж-2^x	Y-2^x	Поглощает сине-голубые лучи в большей степени, чем светофильтр Ж-1,4^x. Голубое небо получается серым, средней плотности. Ослабляет влияние атмосферной дымки.	жёлтый	ЖС-17	2	1,4
О-2,8^x	O-2.8^x	Поглощает сине-зелёные и фиолетовые лучи. Голубое небо получается тёмно-серым. Повышает контраст изображения дальних планов, завуалированных атмосферной дымкой.	оранжевый	ОС-12	2,8	2
К-8^x	R-8^x	Поглощает синие, зелёные и фиолетовые лучи. Применяется при съёмках в целях уничтожения атмосферной дымки и для специальных эффектов, например, для съёмки днем «под ночь».	красный	КС-11	8	4
Г-1,4^x	B-1.4^x	Ослабляет оранжево-красные лучи. Позволяет уменьшать контраст изображения дальних планов с целью усиления эффекта воздушной перспективы.	голубой	СС-2	1,4	2
Н-4^x	N-4^x	Для уменьшения освещённости за объективом, когда уменьшить её с помощью диафрагмы невозможно или нежелательно.	нейтрально-серый	НC-8	4	4
ПФ-14^x	P-14^x	Для устранения бликов, гашения яркости фона и изменения контрастности различных объектов при фотографировании.	(поляроид)		14	14

Кратность светофильтров, указанная в вышеприведенной таблице, определена для изопанхроматических фото- и киноматериалов.

Примечания:

Основные источники:
Фотография. Энциклопедический справочник — «Беларуская Энцыклапедыя» имени Петруся Бровки, Минск, 1992 г.
Урмахер Л.С.: «Оптика фотографических и аэрофотограмметрических приборов» — «Недра», М., 1965 г.
«Оптические товары народного потребления. Каталог.» — «Дом оптики», М., 1985 г.
Тамицкий Э.Д., Горбатов В.А.: «Учебная книга по фотографии» — «Лёгкая индустрия», М., 1976 г.
Б.Н. Бегунов, Н.П. Заказнов: «Теория оптических систем» — «Машиностроение», М., 1973 г.

Фотография набора светофильтров M77×0,75 взята из объявления о продаже на аукционе eBay (www.ebay.com)

Ссылки по теме:

Вопросы и ответы: Насадки на объективы.
Вопросы и ответы: Цвет.
Руководства: Москва-2. Глава, посвященная светофильтрам.

Статьи: Основной недостаток сенсоров современных цифровых камер.