Классификация светофильтров

Светофильтры классифицируются по различным признакам. По способу изготовления и конструкции они бывают жидкостными и твердыми.

Жидкостные светофильтры применяются в основном в лабораторных исследованиях. Они представляют собой прозрачные кюветы с плоскопараллельными стенками, в которые наливается раствор красителя. В зависимости от концентрации красителя и расстояния между стенками кюветы изменяется плотность светофильтра.

Твердые светофильтры бывают желатиновые и стеклянные. Желатиновые светофильтры представляют собой окрашенные пленочки задубленного желатина, нанесенные на гибкую прозрачную подложку (триацетатную) или на стекло. Гибкие желатиновые светофильтры (фолии) применяются в том случае, когда от светофильтра требуется высокое оптическое качество. Имея незначительную толщину, они практически не уменьшают резкость изображения. Для обычных фотографических работ эти светофильтры применяются редко, так как они чувствительные к свету, сырости, перегреву, легко запыляются и покрываются неудаляемыми царапинами.

Для предохранения от механических воздействий желатиновую пленочку помещают между двумя плоскопараллельными стеклянными пластинками из оптического стекла, склеивают канадским бальзамом.

Недостатком этих светофильтров является неустойчивость к длительному воздействию света, температуры и влажности воздуха. При неправильном хранении и использовании желатин плесневеет, покрывается матовыми пятнами, краситель выцветает.

Преимущество желатиновых светофильтров - простота изготовления и возможность более точно подбирать кривые пропускания.

Наиболее высокими эксплуатационными свойствами обладают стеклянные светофильтры из окрашенного в массе стекла. Они устойчивы к влиянию света, температуры, влажности и механическим повреждениям.

По характеру кривой спектрального пропускания светофильтры делятся на монохроматические, селективные (зональные), субтрактивные, нейтрально-серые.

Монохроматические светофильтры пропускают очень узкую часть спектра (10-15 нм) и применяются в основном в научной фотографии. К монохроматическим светофильтрам можно отнести и интерференционные, пропускающие излучения очень узкой зоны спектра (5-10 нм). Избирательное пропускание в этих светофильтрах происходит не за счет красителя, а вследствие интерференции света в тонком слое.

Селективные светофильтры пропускают довольно широкую часть спектра (примерно ¹/₃). Они делят спектр на 3 зоны, поэтому их называют зональными. Это синий, зеленый и красный зональные светофильтры. Их применяют для получения цветоделенных негативов и при печати в цветной фотографии.

Субтрактивные светофильтры большую часть спектра пропускают и поглощают сравнительно небольшую его зону. Они широко применяются в фотографии.

Нейтрально-серые светофильтры имеют нейтрально-серый цвет различной плотности и неизбирательно поглощают свет. Излучения с различной длиной волны они поглощают одинаково, следовательно, не изменяют спектрального состава света, а уменьшают только его интенсивность.

По назначению светофильтры делятся на защитные, компенсационные, конверсионные (согласующие), зональные (цветоделительные), корректирующие, мозаичные.

Защитные светофильтры называют еще светофильтрами неактиничного света. Их используют для освещения рабочего места при лабораторной обработке фотоматериала. Защитными они называются потому, что пропускают те лучи света, к которым обрабатываемый фотоматериал не светочувствителен (неактиничные лучи) или имеет минимальную светочувствительность. Цвет защитного светофильтра выбирается в зависимости от спектральной светочувствительности фотоматериала. Так, например, черно-белые позитивные фотоматериалы обладают только собственной спектральной светочувствительностью солей галоидного серебра к коротковолновой сине-фиолетовой области спектра. Поэтому цвет светофильтра может быть желто-зеленым, желтым, оранжевым, красным. Лучше использовать желто-зеленый светофильтр, так как глаз человека имеет максимум чувствительности к этим лучам (рис. 16).

Рис. 16. Кривые спектрального пропускания защитных светофильтров: 3,5 - желто-оранжевый для позитивных фотопленок, диапозитивных пластинок; Р-7 - светло-красный для несенсибилизированных репродукционных пластинок, фотобумаги общего назначения; 107 - красный для изоортохроматических пластинок и пленок; 208 - темно-красный для изохроматических пластинок и пленок; 103 - темно-зеленый для панхроматических фотослоев

Для обработки цветных фотоматериалов применяются светофильтры № 166 и № 170 (рис. 17). Светофильтр № 170 - темно-зеленый, очень плотный. Используют для освещения рабочего места при обработке цветных негативных фотоматериалов. Следить за процессом обработки при этом светофильтре невозможно, он дает только возможность ориентировки в пространстве.

Рис. 17. Кривые спектрального пропускания защитных светофильтров для цветных фотоматериалов

Светофильтр № 166 - зеленовато-коричневый, более прозрачный, применяется при обработке цветных позитивных фотоматериалов.

Чем плотнее окраска светофильтра, тем больше гарантия неактиничности освещения, но тем меньше освещенность рабочего места. Плотность окраски светофильтра зависит от времени освещения фотоматериала, поэтому чтобы использовать более яркое освещение, время пребывания фотоматериала под неактиничным освещением должно быть минимальным, обусловленным только потребностями технологического процесса.

К защитным светофильтрам можно отнести ультрафиолетовые и теплозащитные. Ультрафиолетовые светофильтры УФ применяются при съемке в высокогорных районах и на море на черно-белые и цветные фотопленки. Они защищают эмульсионные слои фотоматериала от вредного воздействия ультрафиолетовых лучей, длина волн которых 300-400 нм. При сильном воздействии ультрафиолетовых лучей уменьшаются резкость и контраст изображения, а на цветных фотоматериалах появляется синеватый оттенок вследствие повышенного их действия на синечувствительный слой. Теплозащитные светофильтры СЗС задерживают тепловые инфракрасные лучи. Они применяются в кинопроекторах и измерительной аппаратуре.

Компенсационные светофильтры применяются при фотографической съемке на черно-белых фотоматериалах и предназначены для компенсации излишней светочувствительности негативных фотоматериалов к коротковолновой области спектра (рис. 18).

Рис. 18. Кривые спектрального поглощения компенсационных светофильтров

Качество передачи яркостей фотографируемых объектов на фотоматериалах сравнивается с визуальным впечатлением при их рассматривании. Оптимальные результаты получают при условии, когда фотоматериал имеет такую же спектральную чувствительность, как глаз, но кривые спектральной чувствительности глаза и фотоматериала не совпадают. Глаз имеет максимум чувствительности к желто-зеленым лучам спектра (556 нм), все же фотоматериалы имеют повышенную светочувствительность к коротковолновым излучениям (фиолетовые, синие лучи), которые для глаза являются наиболее темными. Поэтому предметы, отражающие коротковолновые лучи, на фотоотпечатках изображаются гораздо светлее, чем их видит глаз.

При съемке на черно-белых фотоматериалах применяются желтые и желто-зеленые компенсационные светофильтры различной плотности (табл. 1). В зависимости от плотности они поглощают большее или меньшее количество сине-фиолетовых лучей, подавляя чрезмерную светочувствительность негативного фотоматериала к этим лучам. В результате тональная передача цветов объекта на черно-белых фотоматериалах приближается к зрительному восприятию их яркостей. Поэтому такие компенсационные светофильтры называются также светофильтрами правильной цветопередачи.

Таблица 1. Характеристика компенсационных светофильтров

Иногда в фотографической практике приходится отказываться от правильной цветопередачи. Бывает, когда два соприкасающихся цвета различаются глазом, а на фотоизображении передаются почти одинаковыми серыми тонами. В этом случае с помощью светофильтров усиливают контраст между ними. Такие светофильтры называются контрастирующими (контрастными) и имеют довольно узкую зону пропускания. К ним относятся оранжевые, красные, зеленые, синие.

Если на изображении необходимо получить предмет более светлым, используют светофильтр такого же цвета, как предмет, а более темным - противоположного цвета. Желательно теплые цвета передавать более светлыми, так как они светлее для глаза, а холодные - темными.

Чем больше плотность светофильтра, тем большее количество лучей он поглощает, тем выдержка при съемке должна быть больше.

Число, показывающее, во сколько раз нужно увеличить выдержку при съемке со светофильтром по сравнению с выдержкой без светофильтра, называется кратностью, или фактором светофильтра. Кратность светофильтра не является постоянной величиной. Она зависит от спектральной светочувствительности фотоматериала и спектрального состава света, при котором производится съемка.

Чем больше светочувствительность фотоматериала к той части спектра, лучи которой пропускает светофильтр, тем кратность его будет меньше. И чем меньше в спектральном составе света лучей той зоны спектра, которую светофильтр поглощает, тем меньше его кратность.

Если фотографировать с желтым светофильтром при дневном свете, содержащем много сине-фиолетовых лучей, и при лампах накаливания, свет которых содержит больше длинноволновых лучей, то в первом случае кратность светофильтра будет больше, чем во втором.

Компенсационные светофильтры применяются в основном для правильной передачи неба на фотоснимке. Обычно при съемке без светофильтра небо получается монотонно белым, без проработки облаков, так как оно отражает много синих лучей, к которым имеет повышенную светочувствительность негативный фотоматериал. Небо на негативе получается темным, а на позитиве белым. При применении желтых светофильтров часть синих лучей, излучаемых небом, поглощается, и оно на снимке притемняется. Но при использовании компенсационных светофильтров изменяются тона наземных предметов, их изображение становится более контрастным, ухудшается передача глубины пространства. Поэтому в фотографии применяются оттененные светофильтры, которые представляют собой стеклянные пластинки с нанесенным на определенную часть красителем. При фотосъемке оттененный светофильтр устанавливается так, что граница красителя совпадает с линией горизонта. В этом случае изменяется тон только неба, а наземные предметы передаются без изменения.

В практике фотографии применяются поляризационные светофильтры ПФ-4. Они предназначены для частичного или полного устранения бликов на изображении при съемке блестящих предметов.

Этот светофильтр представляет собой два оптических стекла, помещенных в двойную оправу, между которыми находится тонкая нитро- или ацетилцеллюлозная пленка, содержащая микроскопические кристаллы поляризующего свет вещества (герапатита), ориентированные в одном направлении.

Наружная оправа светофильтра служит для крепления его на объективе, внутренняя - для вращения светофильтра. Действие светофильтра основано на том, что при определенной ориентировке он не пропускает полностью или частично лучи, отраженные от блестящей поверхности, а все остальные пропускает.

Светофильтр надевают на оправу объектива и поворачивают до тех пор, пока блики не исчезнут. Наблюдения ведут по матовому стеклу.

Поляризационные светофильтры применяются как в черно-белой, так и цветной фотографии. Они ослабляют или полностью гасят рефлексы, блики, отражения на гладких полированных, стеклянных и водных поверхностях, улучшают передачу неба и выделяют облака на нем, усиливают насыщенность синего неба и цветов наземных предметов, устраняют синеву на зелени и ослабляют воздушную дымку.

Конверсионные светофильтры применяются при фотосъемке на цветных фотопленках для восстановления их баланса в условиях изменившейся цветовой температуры источника света. Так, на цветных негативных фотопленках при дневном свете получаются хорошие результаты в солнечную погоду при высоте солнца 22-46° над горизонтом. Освещение при изменении высоты солнца, облачном освещении, в тени, под влиянием атмосферной дымки является несбалансированным, так как отличается от прямого солнечного по спектральному составу, и при съемке в таких условиях на изображении появляются цветовые оттенки, заметные на белых и серых деталях объекта.

Цветные негативные фотопленки для ламп накаливания сбалансированы к источнику света с цветовой температурой 3200 К (т. е. перекальным лампам). Обычные же лампы накаливания в зависимости от мощности имеют цветовую температуру 2700-3000 К. Изображение, полученное при обычных лампах накаливания, также имеет цветовой оттенок. Если цветовая температура выше той, к которой сбалансирована фотопленка, то на позитиве оттенок получается голубовато-синим, а ниже - желтовато-красным.

Если некоторые из этих оттенков на негативных фотопленках можно устранить в процессе печати, то при съемке на цветные обращаемые фотопленки процесс печати отсутствует. Чтобы избежать этих оттенков в процессе съемки, применяют конверсионные светофильтры, повышающие или понижающие цветовую температуру источника света, приближая ее к той, к которой сбалансирована данная фотопленка.

При изменении цветовой температуры источников увеличивается доля синей или красной зон спектра. Фирма "Орво" выпускает конверсионные светофильтры двух групп. К первой группе относятся сине-голубые светофильтры (группа В), компенсирующие низкие цветовые температуры, а ко второй - желто-красные (группа R), компенсирующие высокие цветовые температуры. Кривые спектрального поглощения этих светофильтров приведены на рис. 19.

Рис. 19. Кривые спектрального пропускания конверсионных светофильтров: а - сине-голубых; б - коричнево-красных

Конверсионные светофильтры имеют двойное обозначение, указывающее номер, цвет светофильтра и число декамайред, характеризующее цветовую температуру. Например, К-10 (В 1,5) конверсионный № 10, В - сине-голубой, 1,5 декамайред; К-15 (R 1,5) № 15, желто-красный, 1,5 декамайред.

Один майред - величина, обратная цветовой температуре, увеличенная в миллион раз (декамайред равен 10 майредам).

Характеристика светофильтров и условия их применения приведены в табл. 2.

Таблица 2. Характеристика и применение конверсионных светофильтров

^* (Горицын В. Ф. Фотографические светофильтры. - К.: Техника. 1981, - С. 96.)

При съемке на цветных фотопленках используют и осветительные светофильтры, которые устанавливают перед источником света. Цветной светофильтр на фоновом источнике света позволяет изменить цвет нейтрально-серого или белого фона, и цветное освещение позволяет создавать различные цветовые эффекты. С его помощью можно одни цвета усилить, а другие ослабить или приглушить. Для усиления цвета нужно объект осветить светом того же цвета, а притемнить светом дополнительного цвета. Желтый светофильтр на контровом источнике света при портретной съемке создает красивые золотистые блики на светлых волосах. С помощью цветных светофильтров можно создавать освещение, имитирующее свет от костра, камина, пожара, лампы с окрашенным абажуром и т. д.

Зональные светофильтры - это синий, зеленый и красный. Они делят пучок белого света на три зоны (рис. 20) и используются при репродукционной съемке, в частности в полиграфии, а также при гидротипном способе цветной печати для получения цветоделенных негативов. Поэтому их называют еще и цветоделительными.

Рис. 20. Кривые спектрального пропускания зональных светофильтров: 1 - синего; 2 - зеленого; 3 - красного

Зональные светофильтры применяют в цветной фотографии при аддитивном (слагательном) способе цветной печати, где они называются аддитивными светофильтрами. Их изготавливают из окрашенного в массе оптического стекла.

Корректирующими светофильтрами принято называть субтрактивные светофильтры (желтый, пурпурный и голубой), применяемые при цветной печати по субтрактивному способу. Они изготовлены из окрашенных желатиновых пленок, помещенных между двумя плоскопараллельными стеклянными пластинками. Светофильтры каждого цвета имеют различные, строго определенные плотности, которые выражаются в процентах по отношению к самой большой плотности, принятой за 100%.

За 100% принимается такой светофильтр, который при сложении с соответствующими по плотности светофильтрами двух других цветов дает нейтрально-серую плотность, равную единице, т. е. ослабляет световой поток в 10 раз. В этом случае плотность каждого из трех светофильтров будет равна 100%.

Различие в плотности получается за счет различной концентрации красителей, которая подбирается так, чтобы три разных по цвету светофильтра одинаковой плотности образовывали эквивалентно-серую плотность, не изменяющую спектрального состава падающего на них света.

Корректирующие светофильтры выпускаются промышленностью в виде двух наборов - большого, состоящего из 60 светофильтров (по 20 светофильтров каждого цвета), и малого, состоящего из 33 светофильтров (по 11 светофильтров каждого цвета). В большом наборе каждый светофильтр отличается от предыдущего на 5%, т. е. 5, 10, 15, 20, 25,..., 100%. В малом наборе первый светофильтр является 5%-м, второй 10%-м, а все последующие отличаются друг от друга на 10%, т. е. 5, 10, 20, 30, ..., 100%. Наиболее распространен малый набор. Пользоваться им не совсем удобно, так как изменение плотности на 5% получается складыванием двух светофильтров (10+5 или 20+5), а в большом наборе одним. Корректирующие светофильтры выпускаются размерами 6×6; 7,5×7,5; 9×9; 13×13 см.

Для обозначения цвета и плотности светофильтра на каждом из них проставляется шестизначное число, где соседние две цифры обозначают плотность светофильтра, а их местоположение - цвет светофильтра. Две первые цифры выражают плотность желтого светофильтра, вторые - пурпурного, третьи - голубого. Например, 10%-й желтый светофильтр обозначается 100000, 10%-й пурпурный - 001000, 10%-й голубой - 0000 10. Для сохранения двухзначности чисел 100%-я плотность каждого светофильтра обозначается цифрой 99. Например, 990000 - желтый светофильтр с плотностью 100%. Эти светофильтры поглощают ¹/₃ часть видимого спектра и ²/₃ пропускают (рис. 21). Желтый светофильтр в зависимости от его плотности поглощает большую или меньшую часть синих, пурпурный - зеленых, а голубой - красных лучей.

Рис. 21. Кривые спектрального пропускания субтрактивных светофильтров: 1 - желтого; 2 - пурпурного; 3 - голубого

Мозаичные светофильтры используют при цветной печати для грубой цветокорректировки с целью сокращения числа проб. Набор состоит из трех мозаичных светофильтров, каждый из которых представляет комбинацию светофильтров двух цветов: желтые и пурпурные, желтые и голубые, пурпурные и голубые. Каждый светофильтр разделен на 25 участков, которые отличаются плотностью одного из цветов на 25% (рис. 22).

Рис. 22. Мозаичные светофильтры. а - желто-пурпурный; б - желто-голубой; в - пурпурно-голубой

Профессиональная пультовая охрана от службы безопасности Карабинер.