Fényszűrő

Fényszűrő az optikában, technológia - optikai eszköz, amely az elektromágneses sugárzás spektrumának egy részének elnyomására (kiválasztására) szolgál .

Cél szerinti besorolás

Kameraszűrők

Fényszűrő a fényképezésben és a moziban , a fényképezési fényszűrő  egy optikai eszköz, amely a fényáram egy részének, általában a spektrum egy részének elnyomására, elkülönítésére vagy átalakítására szolgál .

Optikai műszerek vagy fényképezőgépek lencséjére szerelhető . A fotózás során fényszűrőket használnak a színek korrigálására, a lefényképezett tárgyak fényerejének és kontrasztjának megváltoztatására már fotózás közben. A fényszűrőket különféle szín- és fényhatások reprodukálására is használják.

A fényszűrőket általában az objektív elülső lencséje előtti menetes csatlakozással rögzítik az objektívhez.

Az ultraszéles látószögű objektívek esetében gyakran a lencse hátsó lencséje mögött van rögzítés. Az ilyen objektívek optikai kialakítása specifikus, az elülső lencsék gyakran nagyon nagyok, és az ilyen lencsék elülső szűrőinek még nagyobb átmérőjűnek kell lenniük a vignettálás elkerülése érdekében . A szükséges átmérőjű szűrők nagyon nagyok, drágák, nehezek és terjedelmesek, ami megteremti a hátsó szűrők használatának előfeltételét.
A halszem objektívekre alapvetően lehetetlen elülső szűrőt felszerelni az előre kiálló erősen domború elülső lencse miatt.

A hátul elhelyezett szűrővel rendelkező nagylátószögű objektíveknél mindig van egy ND szűrő hátsó elemként, amely tetszés szerint cserélhető egy másikra. A cserélhető szűrő eltávolításakor a normál semleges szűrő visszatér a helyére, hogy elkerülje a lencse optikai jellemzőinek megváltoztatását.

A vetítési és világítási rendszerekben gyakran szűrőket (különösen hőszűrőket) helyeznek el a fényforrás és az optikai rendszer többi része közé.

A szűrők objektívre szerelését fényvédő napellenzővel kombinálva kompendiumnak nevezzük .

A felvételi szűrőket az összekötő menet átmérőjével, a szűrő típusának szimbólumával és az expozíciós arány opcionális jelzésével látják el (1 x  - expozíciós változtatás nem szükséges, 1,4 x  - fél lépésnyi változtatás szükséges, 4 x  - az expozíciót 2 lépéssel növelni kell). A szűrőarány a fény spektrális összetételétől és a fényképészeti anyag spektrális érzékenységétől függ. Például a Zh-2x fényszűrő körülbelül 6-szoros nagyítással rendelkezik izoortokromatikus és 2 - szeres  pankromatikus anyagok esetén, amelyek spektrális összetétele közel a nappali fényhez. [egy]

Fontos a megvilágosodás jelenléte a fényszűrőn. Csökkenti a szűrő optikai felületeiről visszavert fény arányát, ami lehetővé teszi a fényáteresztés növelését, és ami gyakran még fontosabb, növeli a kép kontrasztját azáltal, hogy csökkenti a szórt becsillanást, és javítja a képminőséget azáltal, hogy kiküszöböli vagy csökkenti a kép tükröződési hibáit. . A megvilágosodás minden típusú fényszűrő esetében fontos.

Védőszűrő

Úgy tervezték, hogy megvédje a lencse elülső felületét a mechanikai hatásoktól. Általában ezeket a szűrőket (N) jelölik - egy egyszerű átlátszó tisztított üveg. Gyakran ultraibolya szűrőt használnak ebben a szerepben (UV - angol  UltraViolet ). A védőszűrők további értékét a többrétegű bevonat (MC, HMC, UMC stb.), valamint a vízálló bevonat (WPC - Water  Proof Coat  - vízálló bevonat) biztosítja. [2]

ND szűrő

Csökkenti az objektív effektív rekeszértékét a geometria megváltoztatása nélkül, valamint csökkenti a membránnal nem rendelkező objektív effektív rekeszértékét .

A semleges sűrűségű szűrők különböző sűrűségűek, és ezt a név is jelzi. A legkönnyebb a H-2 x , vagy ND2. A névben szereplő szám a szűrőn áthaladó fény arányát jelenti (ND2 esetében ez az arány 1/2, azaz fele), vagy más szóval azt, hogy hányszor kell növelni az expozíciót, ha fényképez ezt a szűrőt. Sötétebb lesz az ND4, vagy a H-4 x , más néven HC8 (semleges üvegtípus 8), majd például az ND8. Ha több szűrőt helyez el egymás után, akkor annak érdekében, hogy megtalálja a szűrőkészlet végső sokaságát, meg kell szoroznia az összes telepített szűrő többszörösét egymás között. Például, ha két ND2 és ND4 szűrőt együtt telepítenek, a végső multiplicitás 2×4=8 lesz, mint egyetlen ND8 szűrő esetében.

Napsütéses időben néhány másodperces záridővel való fényképezéshez ND400, ND1000 és egyebek szükségesek. [3]

Léteznek ND szűrők is egyenletes sűrűségű beállítással (változtatható tartományú szűrő) ND2-től ND400-ig, sőt ND1000-ig is. Szerkezetileg két polarizáló szűrőről van szó, amelyek egy keretben vannak elhelyezve, és egymáshoz képest elforgatják. [négy]

Napszűrő

Rendkívül sűrű semleges szűrő, amely lehetővé teszi a Nap , elektromos hegesztés , nukleáris robbanás és egyéb olyan jelenségek felvételét, amelyek sokkal fényesebbek, mint a hétköznapi tárgyak , anélkül, hogy károsítaná a fotóst és a fényképészeti anyagokat . Fényképezéshez ND400 és annál magasabb sűrűségeket, vizuális megfigyelésekhez pedig sűrűbbeket használnak. Vannak üvegelnyelő és filmvisszaverő szűrők. A fotózásban népszerűek az objektívre csavarozott szabványos menetes keretben lévő üvegszűrők, az amatőr csillagászatban pedig gyakran használják a Baader AstroSolar filmszűrőket, amelyek kerete általában rögtönzött eszközökből készül, vagy a test. másik fényszűrőt használnak.

Gradiens szűrő

Kiegyenlíti a jelenet fényességét a kép egy részének sötétítésével vagy színének megváltoztatásával. Általában az égbolt túlzott fényességének kompenzálására és különféle művészi hatások elérésére szolgál. A "színezett fényszűrő" kifejezést is használják.

Spektrális (színes) Ultraibolya

Ultraibolya blokkoló szűrő (színtelen szűrő) - úgy tervezték, hogy csökkentse a spektrum ultraibolya részének hatását hegyvidéki, nagy magasságban és más hasonló felvételi körülmények között. Csak akkor releváns, ha a lencse átengedi a spektrum ultraibolya részét.

Ultraibolya átviteli szűrő - speciális felvételekhez. Tudományos kutatásban használják.

Infravörös

Infravörös átviteli szűrő – Áthalad a spektrum infravörös részén, késleltetve a spektrum összes többi részét.

Infravörös blokkoló szűrő - általában olyan rendszerekben használatos, amelyek optikáját nem úgy tervezték, hogy infravörös hullámhosszakkal működjön, és ezért nem hoz létre éles képeket.

Javító

A fekete-fehér fényképezésben korrekciós szűrőket alkalmaznak; A „sárga szűrő”, „sárga-zöld szűrő”, „narancssárga szűrő” és „piros szűrő” különböző mértékben csillapítja a spektrum kék részét, és kontrasztosabbá teszi a képet. A "kék szűrő" ellentétes tulajdonságokkal rendelkezik.

  • Konverziós szűrő - a spektrum átalakítására (konverziójára) használt szűrőcsoport általános neve
    • Színes fényképezéshez különféle színárnyalatú szűrőket használnak. Például "vörös-barna szűrők" és "kék szűrők" - mesterséges megvilágítás hatásának megteremtésére nappali fényben, vagy nappali fény hatására - mesterséges világításban.
    • A fluoreszkáló szűrő  egy speciális korrekciós fényszűrő, amely az izzólámpákhoz közeli egyensúlyba hozza a fluoreszkáló világítást.
    • Konverziós szűrők izzólámpák fényében való fényképezéshez napfényre szánt színes filmre és fordítva.
Mozaik

A mozaikszűrő egy fényszűrő, amely nagyszámú, különböző színű, meghatározott sorrendben elhelyezett elemből áll. Ezt a tesztszínnyomat készítésekor használják, amely a korrekciós kivonó szűrők kombinációjának meghatározására szolgál [5] .

A digitális fényképezésben a színszűrőket ritkábban használják, mivel a számítógépen végzett későbbi képfeldolgozás lehetővé teszi, hogy olyan eredményeket kapjon, amelyek szinte azonosak a használatukkal.

Látványos

Számos szűrő létezik, amelyek különféle megvilágítási hatásokat hoznak létre a képen a fotózás során. Például világító koronák a fényforrások körül vagy a különböző helyeken csillogó csillagok. Különféle színszűrők vannak, amelyek megváltoztatják a színátmeneteket és a színarányokat.

  • Ködös - köd, köd hatását kelti. Csökkentse a kontrasztot és a színtelítettséget
  • Diffúz (lágy szűrő) - csökkenti az élességet. Gyártva:
    • Fénytörő. A legegyszerűbb lehetőség a vazelin üvegen
    • Diffrakciós. Sok finom vonást alkalmaztak az üvegen
  • Csillagos – változtassa a pontszerű fényforrások képeit és a fényes fénypontokat "csillagokká". Általában használja a diffrakció jelenségét. A sugarak száma határozza meg. Úgy készülnek, hogy több csoport párhuzamos egyenes vonalú vonást alkalmaznak az üvegen, diffrakciós mintát hozva létre. A kialakult sugarak száma mindig kétszerese a stroke csoportok számának. Néhány szűrőnek külön neve van:
    • Napelemes (látványos) - nyolcsugaras
    • Astroidok - négysugaras
  • Irizáló – diffrakciós eredetű halo vagy irizáló foltot képeznek a pontszerű fényforrások képei körül.
  • Színes és többszínű – módosíthatja a felvett jelenet vagy annak egy részének színsémáját
  • Szorzóprizmák – másolatot készíteni
  • Szintetizált holografikus szűrők — egy optikai rendszer holografikus képe egy optikai rendszer. A meglévő optikai rendszerek felvétele mellett azonban lehetőség van egy anyagban műszakilag nem megvalósítható optikai rendszer kiszámítására is, amely után egy ilyen rendszer hologramja szintetizálható és egy ilyen hologram nyomtatható (például átlátszóra bélyegezhető). műanyag). Ily módon „korona”, „spirál” szűrők készülnek, aminek eredményeként a fényforrások képei köré egy bizonyos (más szűrővel nem megvalósított) forma jön létre. Szigorúan matematikai értelemben a csillagszűrők a szintetizált holografikus szűrők speciális esetei.
  • Polarizált - lásd alább
Rögzített lencsék

Az objektíven történő azonos felhelyezési és rögzítési mód miatt a felhelyezett objektíveket gyakran szűrőszűrőnek nevezik:

  • A féllencse egy forgó keretbe rögzített pozitív lencse fele. Különböző fókusztávolságok hatását hozza létre a keret egyes részein. Általános szabály, hogy a makrófotózásban a keret két különböző részének éles képének eléréséhez használják, ha a rekesznyílással lehetetlen elérni az élesen ábrázolt tér kívánt mélységét.
  • Makróobjektív  – makrófotózáshoz használatos, főleg nem cserélhető optikával rendelkező eszközökön. Az optikai teljesítmény dioptriában vagy gyújtótávolságban van megadva.
  • Széles konverter  - a rögzítés csökkenti a gyújtótávolságot.

Színvisszaadási módszerek fényszűrői

Additív szűrők

Az additív fényszűrők ( lat.  additivus  - hozzáadva) színleválasztó zónaszűrők , amelyek három, egymástól térben elkülönülő (más optikai elemek segítségével) elválasztott fényáramot választják el a fehér fény eredeti fényáramától: kék, zöld és piros. E három szűrő rendszerének színskáláján belül tetszőleges színt kaphatunk e három folyam különböző arányú keverésével. Ezt a keverést additív színszintézisnek nevezik . Általában abszorpciós szűrőket, valamint abszorpciós és interferenciaszűrők kombinációit alkalmazzák a magas színhűség elérése érdekében. Az additív fényszűrők fontos részét képezik a vetítős televíziós rendszerek világítási rendszerének. A filmmásoló technológiában és a színes nyomtatáshoz használt speciális fotónagyítókban használják. A digitális fényképezés fejlődésével széles körben alkalmazzák a CCD-mátrixokban.

Kivonó szűrők

Ellentétben az additív szűrőkkel, amelyekben az elsődleges színek a piros, zöld és kék, a kivonó modellben ( eng.  subtractive lat.  subtraho  - I extract) három alapszín létezik: sárga, bíbor és cián (CMY). Ha a bíbort és a ciánt "kivonjuk" a semleges fehér tónusból, kéket kapunk; a sárga és a bíbor kivonása pirosat, a sárga és a cián kivonása zöldet eredményez. Mindhárom kivonó szín egyidejű alkalmazása fekete tónust ad.

A szubtraktív módszerrel történő színes fotónyomtatáshoz korrekciós fényszűrő készleteket készítettek (egy készletben 33 db, egyenként 11 db sárga, bíbor és cián szűrő). Az egyes színek fényszűrőinek sűrűsége 5-100%. Az izzólámpa és a negatív közötti fényáramba egy fényképészeti nagyítóban korrekciós szubtraktív fényszűrőket vezettek be . A korrekciós szűrők használatáról lásd: Fényképnyomtatás .

A digitális fényképezőgépek tervezésében

  • Zónaszűrők színleválasztáshoz. A színszűrő tömb részét képezik, és általában a mátrix szerves részét képezik .
  • AA szűrő ( angolul  Antialiasing filter), más néven "aluláteresztő szűrő", "aluláteresztő szűrő". A színszűrő tömb csempézett szerkezetéhez kapcsolódó színes moaré hatás kiküszöbölésére szolgál. Általában mátrixszal kombinálva.
  • IR szűrő - interferencia elleni infravörös szűrő (IR high-pass), amely a spektrum láthatatlan infravörös részének képre gyakorolt ​​hatásának kiküszöböléséhez szükséges. Általában a mátrix közvetlen közelében található.

Hőpajzsok

Hőszűrő , hőszűrő  - szelektíven nyeli el vagy veri vissza az infravörös sugárzást, és kis veszteséggel továbbítja a látható fény tartományát. Használják világítóberendezésekben, kivetítőkben a film védelmére, valamint mikrofotózásnál biológiai tárgyak felmelegedés elleni védelmére. Korábban gyengén színű kék ​​és zöld abszorpciós szűrőket használtak (SZS jelölés - kék-zöld üveg a Szovjetunióban gyártottak számára). A sokkal hatékonyabb interferencia-visszaverő szűrők gyártási költségének csökkenése tömeges alkalmazásukhoz vezetett.

A fényszűrők osztályozása a működés elve szerint

Felszívódás

( lat.  absorbeo  - felszívom). Spektrális szelektivitással rendelkeznek az elektromágneses sugárzás spektrumának különböző részeinek eltérő abszorpciója miatt. A legnépszerűbb szűrők. Színes optikai üvegekből vagy szerves anyagokból (például zselatinból) állítják elő.

  • Az üvegszűrőket stabil tulajdonságok, magas hőmérsékleti és egyéb hatásokkal szembeni ellenállás jellemzi.
  • A zselatin szűrők az optikai jellemzők szélesebb választéka ellenére mechanikailag törékenyek, gyorsan fakulnak, ezért sokkal kevésbé elterjedtek, mint az üvegszűrők.
  • A műanyag szűrőket az üvegekhez képest sokkal könnyebb színezés és a kapott tulajdonságok sokfélesége miatt használják. Tartósabbak, mint a zselatin.
  • A folyékony fényszűrők olyan üvegfalú edények, amelyek festékoldatokkal vannak feltöltve. Ritkán alkalmazzák őket, főleg tudományos kutatásban, ha a felhasznált anyag egyedi tulajdonságokkal rendelkezik.

Interferencia

A beeső sugárzás spektrumának egyik részét tükrözi, és egy másik részét továbbítja, a vékony dielektromos filmekben előforduló többutas interferencia jelensége miatt.

Fényvisszaverő

A visszaverő szűrők működése egy átlátszatlan anyag visszaverődésének spektrális függésén alapul. A fényvisszaverő szűrő előnye az abszorpciós szűrőkkel szemben az optikai rendszerben részt vevő felület egyedisége és a fénytörő átlátszó közegek által okozott kromatikus aberrációk hiánya.

Polarizáló

A fényképezéshez kétféle polarizáló szűrő létezik: körpolarizált és lineáris. Céljuk ugyanaz: a visszavert polarizált fényben gazdag területek elkülönítése vagy fordítva kiemelése. Például kiszűrheti a hullámok fényes visszaverődését a vízen úgy, hogy az alját lövöldözi, vagy lefényképezheti az ablakon kívüli tájat anélkül, hogy magában az ablakban tükröződne.

  • Lineáris polarizáció. A lineáris szűrők egy nagyon egyszerű funkciót látnak el - csak egy síkban polarizált fényt engednek át. A szűrő forgatásával kiválasztható a polarizációs sík, amelyen a fény áthalad. Vagyis a lineáris szűrő kimenete mindig lineárisan polarizált fény. Ezek nagyon egyszerű és olcsó szűrők, a régi nem autofókuszos fényképezőgépekhez tökéletesek, automatikus expozíciómérés nélkül, a modern tükörreflexes fényképezőgépekhez nem. Ha a fényképezőgép áttetsző tükröt használ, például automatikus expozícióhoz vagy autofókuszhoz, a polarizált fény megtéveszti az érzékelőket, és a kép tönkremegy.
  • Körkörös polarizáció. Van egy tévhit, miszerint a cirkulárisan polarizált szűrő csak a cirkulárisan polarizált fényt engedi át. A körkörös polarizációs szűrő jelentése azonban az, hogy bármilyen polarizációból körpolarizációt hoz létre. Ez azt jelenti, hogy egy ilyen szűrő minden fényképezőgéphez alkalmas, beleértve a régieket is, lehetővé teszi az expozíció helyes meghatározását, és nem akadályozza meg az autofókusz működését. Ebben az esetben a szükségtelen tükröződés pontosan ugyanúgy késik, mint egy egyszerű lineáris polarizációs szűrőnél. A cirkuláris polarizációjú szűrő bonyolultabb, mint a lineáris, ezért drágább. A külső oldalon egy közönséges lineáris szűrő található, belül pedig egy negyedhullámú lemez van ragasztva, amely lehetővé teszi a lineáris polarizáció körkörössé alakítását. [6] Azt is meg kell jegyezni, hogy a CPL szűrő csak bizonyos jellemző hullámhosszon biztosít „tiszta” körpolarizációt (például a HOYA HRT 526 nm-nél [7] ), amelyen a rendkívüli és a közönséges sugarak közötti optikai útkülönbség. a hullámlemez pontosan negyed hullámhossz. Minden más hullámhosszon ez a szűrő elliptikus polarizációt ad. [8] [9]

Szétszórt

(a latin  dispersio szóból  - szóródás) a törésmutató hullámhossztól való függésén alapulnak. Reflexiós és/vagy interferenciaszűrőkkel, valamint raszterrel kombinálva gyakran használják felosztó optikai rendszerek – dikroikus prizmák – létrehozására. A modern multimédiás kivetítőkben használják , ahol a fő eszközt jelentik egy nagy teljesítményű izzólámpa fényáramának három spektrális tartományra történő felosztására. Hatékony szűrőként használják irizáló képek készítéséhez.

Osztályozás a kiosztott spektrumrész típusa szerint

Keskenysávú

Egyoldalú

Kétoldalú

Javító

Korrekciós, amelyek a spektrum egyes részein részben elnyelik a fényt, más részein pedig továbbítják. Például a BG34 szűrő csökkenti a wolfram halogénlámpa emissziós intenzitását 600 nm körül, miközben az összes sugárzást átengedi a vörös és kék tartományban, ahol az érzékelő érzékenysége alacsonyabb.

Osztályozás tervezés szerint

Egyetlen szűrők

Kerek szűrők csavaros vagy bajonett rögzítéssel.

Szűrőrendszerek

A Compendium (compounder) egy szűrőtartó, melynek fő jellemzője a behelyezett szűrő mérete.

Szűrők, amelyek meghatározó jellemzője a méret és az alak:

  • Négyzet – beillesztve a kompendiumba, és középen középre állítva.
  • Téglalap alakú: színátmenetes árnyékolás.
  • Kerek: polarizált, ritkábban a négyzet alternatívájaként.

A szűrőrendszer további elemei ( búrák , adaptergyűrűk stb.).

Lásd még

Jegyzetek

  1. V. G. Pell. A fényszűrő sokfélesége // Photokinotechnics: Encyclopedia / Ch. szerk. E. A. Iofis . — M .: Szovjet Enciklopédia , 1981. — 447 p.
  2. Mi az a védőszűrő. Mire való. . "Pro fotó". Letöltve: 2012. szeptember 12. Az eredetiből archiválva : 2012. október 17..
  3. Semleges sűrűségű szűrő . "Pro fotó". Letöltve: 2012. szeptember 12. Az eredetiből archiválva : 2012. október 17..
  4. Állítható sűrűségű ND  szűrő . Letöltve: 2017. szeptember 30. Az eredetiből archiválva : 2017. augusztus 11..
  5. Fotó-mozi technológia: Encyclopedia / Ch. szerk. E. A. Iofis. - M . : Szovjet Enciklopédia, 1981. - 447 p. — 100.000 példány.
  6. A polarizációs szűrő működése . "Pro fotó". Letöltve: 2012. szeptember 12. Az eredetiből archiválva : 2012. október 17..
  7. Személyes oldalak . Hozzáférés dátuma: 2013. július 31. Az eredetiből archiválva : 2013. augusztus 1..
  8. Vlagyimir Rodionov. Keverékek, szűrőtartók, szűrők, reflektorok . ixbt.com (2003. június 16.). Hozzáférés dátuma: 2013. július 19. Az eredetiből archiválva : 2013. szeptember 7..
  9. Polarizációs szűrő teszt - A fényről és a polarizációról - Lenstip.com . Letöltve: 2013. július 31. Az eredetiből archiválva : 2013. augusztus 4..

Irodalom

  • Hayman R. Filters (Rex Hayman. Filters)
  • Yaroslavsky L.P., Merzlyakov N.S. A digitális holográfia módszerei. - M .: "Nauka", 1977.
  • Fényképezési technológia: Encyclopedia / Ch. szerk. E. A. Iofis. - M . : Szovjet Enciklopédia, 1981. - 447 p. — 100.000 példány.
  • Chris Weston Szűrők a fotózásban. Szoftverek és optikai rendszerek. - M .: "Művészet tavasz", 2010

Linkek