濾光鏡的工作原理及分類 

     一、濾光鏡的濾光原理是什么？
　　濾光鏡是攝影中不可缺少的光學(xué)器件，它能按照規(guī)定的需要改變進(jìn)射光的光譜強(qiáng)度分佈或使其偏振狀態(tài)發(fā)生變化。就光學(xué)行為而言，主要是透射、反射、偏振和密度衰減、散射等。圖4—93所示是光通過(guò)濾光片時(shí)反射和透射的示意圖。 測(cè)厚儀| 測(cè)速儀| 轉(zhuǎn)速表| 壓力表| 壓力計(jì)| 真空表| 硬度計(jì)| 探傷儀| 電子稱| 熱像儀| 頻閃儀| 測(cè)高儀| 測(cè)距儀| 金屬探測(cè)器|
　　實(shí)際在濾光鏡兩個(gè)表面處都同時(shí)發(fā)生透射和反射。從能量角度看，常以反射率、透射率及吸收率表示能量的分配狀況，根據(jù)不同的需要令它們有不同的分配情況。濾光鏡的材料吸收的輻射通常是以熱、螢光或在材料中進(jìn)行的光化學(xué)反應(yīng)的形式開釋出來(lái)。
　　二、濾光鏡有多少種？
　　濾光鏡的種類很多，而且可以從不同的角度來(lái)分，從用途方面可分為黑白攝影專用濾光鏡、彩色攝影專用濾光鏡、彩色、黑白攝影中通用的濾光鏡及特殊效果濾光鏡等。
　　1．黑白攝影專用濾光鏡有幾種？
　　黑白攝影專用濾光鏡從形態(tài)上區(qū)分有色膠膜濾光鏡、玻璃粘合色膠膜濾光鏡和玻璃濾光鏡等。
　　色膠膜濾光鏡是把染料混合到精膠之中製成的透明色膠膜，一般多是方形，用時(shí)加在鏡頭前面。其優(yōu)點(diǎn)是：因膠膜薄、對(duì)鏡頭的焦點(diǎn)影響很小；顏色種類多；透明度高；價(jià)廉等。其缺點(diǎn)是：輕易落上塵土和沾染指紋；不易擦試；溫度高時(shí)易腿色；怕濕潤(rùn)；假如使用時(shí)間長(zhǎng)，膠膜會(huì)變硬而裂碎等。
　　玻璃粘合色膠膜濾光鏡是將有顏色的膠膜粘在兩層玻璃中間。其優(yōu)點(diǎn)是：顏色深淺的等級(jí)多；透明度高；它比色膠膜濾光鏡堅(jiān)固；易於擦試。其缺點(diǎn)是：厚度大，假如玻璃磨制不精，對(duì)鏡頭的焦點(diǎn)可能會(huì)有影響；在受潮和震動(dòng)時(shí)，鏡邊輕易開膠，膠膜有斑點(diǎn)和起皺紋。
　　色玻璃濾光鏡是由基質(zhì)玻璃加著色劑構(gòu)成的�？煞譃閮纱箢悾耗z體著色玻璃和離子著色玻璃。典型的基質(zhì)玻璃是鉀、鈉、磷酸鹽、硼酸鹽、硼硅酸鹽和硅酸鹽玻璃。著色劑可以取金屬離子摻在基質(zhì)玻璃的溶液之中，例如二價(jià)和三價(jià)金屬離子錳、鉻、釩，二價(jià)銅或一價(jià)銅離子、鈷、鎳、鈾、鎢、鉬、鉍、鐠離子。它們也可以由非金屬元素或非金屬元素的化合物即硫、硫化物、硒、硒化物、碲或磷化物以及金屬原子如金、銀、銅原子懸浮於玻璃之中，構(gòu)成亞微觀晶體，僅經(jīng)過(guò)一個(gè)特殊的熱處理達(dá)到其有效大小。濾光鏡玻璃的光譜特性不但依靠於著色劑和所採(cǎi)用的基質(zhì)玻璃組合，同時(shí)也取決於煉玻璃爐子的氣氛。在壓鑄玻璃的情況下，還取決於連續(xù)熱處理的溫度和持續(xù)時(shí)間。
　　色玻璃濾光鏡因它是用有顏色的玻璃磨制而成，所以比玻璃粘合色膠膜濾光鏡薄。它對(duì)顏色的通過(guò)和吸收能力也比較強(qiáng)。不輕易受潮氣影響，也不易褪色。但它的顏色等級(jí)不如色膠膜多。
　　黑白攝影專用濾光鏡從顏色上可分為如下幾類。
　�、冱S濾光鏡，能通過(guò)黃、橙、紅、綠等色，吸收藍(lán)、紫二色。在光譜上通過(guò)的部位約由500至700納米，600納米的$部分通過(guò)量多。黃濾光鏡按顏色深淺又可分為深黃、中黃和淺黃等幾種。
　�、诔壬珵V光鏡，能通過(guò)黃、橙、紅諸色，吸收藍(lán)、紫和少量綠光。在光譜上通過(guò)的部位由560～700納米。
　�、奂t橙濾光鏡，能通過(guò)黃、橙、紅諸色，吸收藍(lán)、紫和相當(dāng)多的綠。光譜上通過(guò)的部位由590～700納米。
　　④紅濾光鏡，能通過(guò)紅、橙、黃三色，紅色通過(guò)量最多，吸收綠、青、藍(lán)、紫。在光譜上通過(guò)的部位約由600到700納米。
　�、菥G濾光鏡，通過(guò)黃、綠二色，綠色通過(guò)量最多，吸收紫、藍(lán)、紅三色，也能吸收大部分橙色。在光譜上通過(guò)的部位約由500～600納米。
　�、匏{(lán)濾光鏡，能通過(guò)的光為藍(lán)、青、紫三色，藍(lán)色通過(guò)量多，吸收黃、橙、紅及紫紅諸色。在光譜上通過(guò)的部位約由380～500納米。
　�、咛炜諡V光鏡，鏡面上一半為$，一半無(wú)色，使用時(shí)，把$部分放在上面，用於吸收天空紫光，其無(wú)色部分可使地面景物的光線完全通過(guò)。用這種濾光鏡拍攝風(fēng)景時(shí)，不用增加曝光時(shí)間。
　　黑白攝影專用濾光鏡也可從顏色深淺來(lái)區(qū)分，各種濾光鏡在顏色上均有深淺之分。濾光鏡顏色的深淺，影響色光的通過(guò)和吸收能力。通常是色愈深通過(guò)量愈少。
　　2．黑白濾光鏡有什么作用？
　　濾光鏡對(duì)各色光都起著通過(guò)、限制和阻止等方面的作用。色光通過(guò)量多時(shí)，照片就成了明亮的色調(diào)；色光通過(guò)量少時(shí)，則照片上就形成深暗的色調(diào)；若光線完全被阻止，膠片上沒(méi)有感光，此處照片色調(diào)是暗玄色的。其具體作用如下所述。
　　①校正顏色的作用
　　我們知道不同波長(zhǎng)的光對(duì)人眼的視覺(jué)靈敏度是不同的，通凡人眼對(duì)黃綠光最靈敏，對(duì)藍(lán)紫光最不靈敏。但感光底片卻對(duì)藍(lán)、紫光最敏感，而對(duì)黃綠光較遲鈍。因此照片所紀(jì)錄的光譜顏色的黑白影調(diào)與人眼所見(jiàn)到的色調(diào)有差別。例如照片所記錄的藍(lán)色天空比人眼所看到的藍(lán)天空更為明亮，幾乎成為白的音調(diào)，而綠樹則比人眼所見(jiàn)的更為深暗。為了真實(shí)地再現(xiàn)自然景物的色調(diào)，需要在拍攝時(shí)對(duì)光進(jìn)行校正。校正的方法常採(cǎi)用適當(dāng)?shù)臑V光鏡。如拍攝天空彩云時(shí)可加黃濾光鏡（吸收藍(lán)和紫光），使天空色調(diào)壓低，云彩顯現(xiàn)出來(lái)。一般說(shuō)來(lái)，天空越藍(lán)，使用濾光鏡的顏色越淺；天空顏色越淡，使用濾光鏡的顏色越深；假如天空呈現(xiàn)灰白色時(shí)，則濾光鏡不起作用。
　　②調(diào)節(jié)空氣透視
　　由於空氣中布滿著大量的空氣介質(zhì)，這些介質(zhì)對(duì)藍(lán)、紫短波光散射作用大。這種作用跟空氣介質(zhì)層厚度有關(guān)，空氣介質(zhì)層愈厚，散射的藍(lán)、紫光愈多，顏色愈平淡，影紋愈不清，色調(diào)愈明亮。因此，近處景物顏色鮮艷，影紋清楚，色調(diào)正常；遠(yuǎn)處景物顏色平淡，影紋不清，色調(diào)明亮。這種現(xiàn)象叫做空氣透視現(xiàn)象。在照片中再現(xiàn)出自然界中的空氣透視現(xiàn)象，有助於表現(xiàn)景物的空間深度感。在實(shí)際拍攝中，經(jīng)常需要靠濾光鏡來(lái)調(diào)節(jié)空氣透視。當(dāng)遠(yuǎn)景物影調(diào)太淡時(shí)，為了增強(qiáng)遠(yuǎn)景的清楚度，可用黃、橙或UV鏡；當(dāng)遠(yuǎn)處景物影調(diào)深，影像過(guò)於清楚，空氣透視感不強(qiáng)時(shí)，可使用藍(lán)、青濾光鏡或霧鏡。
　　③調(diào)整反差，突出主體
　　在畫面中，利用色調(diào)對(duì)比可以達(dá)到突出主體的目的。當(dāng)主體與背景色調(diào)不輕易明顯區(qū)分時(shí)，可加用與主體顏色相同的濾光鏡，使照片中主體色調(diào)明亮，故可與背景相區(qū)分。比如拍攝紅花綠葉時(shí)，如不加濾光鏡，照片上的紅花與綠葉都是暗灰色。加用紅濾光鏡時(shí)，照片上的紅花明亮，綠葉深暗，兩者區(qū)分出來(lái)。另外也可利用濾光鏡調(diào)整畫面的反差，使用深黃、橙、紅濾光鏡，能增加畫面的反差；使用青、藍(lán)、灰濾光鏡以及柔光鏡、霧鏡，都能降低畫面的反差。
　　④用於翻拍取消顏色
　　在翻拍檔、圖表、字畫時(shí)，有時(shí)原稿上會(huì)有帶顏色的格子、線條、汙跡等，若想在翻拍過(guò)程中取消這種帶顏色的汙跡，可以使用與汙跡顏色相同顏色的濾光鏡，這樣拍出的照片，汙跡會(huì)消失。假如想得到相反效果，可以使用相補(bǔ)顏色的濾光鏡。如文件上的字跡是藍(lán)色，翻拍后字跡不清，加用紅色或橙色濾光鏡時(shí)，字跡會(huì)顯得非常清楚。
　　3．曝光補(bǔ)償?shù)囊勒加心男��?
　　在攝影時(shí)，在鏡頭前加用了濾光鏡，由于濾光鏡吸收了一部分光線，所以在感光時(shí)必須增加適當(dāng)?shù)钠毓饬�，才能獲得正確的曝光。因增加濾光鏡而增加感光的倍數(shù)，叫做濾光鏡的因數(shù)或倍數(shù)。由下列條件決定曝光因數(shù)的大�。�
　　①濾光鏡的顏色與因數(shù)的關(guān)係
　　濾光鏡的顏色不同，通過(guò)和吸收光線的數(shù)目不同，例如黃濾光鏡只吸收光譜上的紫、藍(lán)光，其他色光都能通過(guò)，感受波長(zhǎng)的范圍比較寬，故因數(shù)小，即增加曝光的倍數(shù)小。再如，紅、綠濾光鏡，除能吸收紫、藍(lán)光外，還吸收其他色光、感受波長(zhǎng)的范圍變窄，所以因數(shù)大，即增加曝光的倍數(shù)就大。故而濾光鏡的顏色對(duì)其因數(shù)影響很大。
　　②感光片的感色性能與因數(shù)的關(guān)係
　　全色片能感受光譜上的全部可見(jiàn)光顏色，使用黃濾光鏡時(shí)，由於它只能吸收藍(lán)、紫光，故光能損失未幾感光倍數(shù)增加的小；用色盲片攝影時(shí)，還是使用同樣的黃濾光鏡，因色盲片只能感受光譜上的藍(lán)、紫光，而黃濾光鏡又吸收藍(lán)紫光，因而光能損失的就多，感光增加的倍數(shù)就大。通常是使用色盲片時(shí)不加濾光鏡。例如一個(gè)中黃濾光鏡，對(duì)全色片因數(shù)是2，對(duì)分色片因數(shù)是2．5，對(duì)色盲片因數(shù)為20。
　　③濾光鏡顏色的深淺與因數(shù)的關(guān)係
　　由于濾光鏡顏色的深淺直接影響著通光能力的大小，顏色愈深吸收的光能量愈多，濾光鏡的因數(shù)就大；顏色淺吸收的能量就少，通過(guò)量多，濾光鏡的因數(shù)小。此外，濾光鏡與被攝體顏色相同時(shí)，因數(shù)小，與被攝體顏色不同時(shí)，因數(shù)大。
　　④與光源的色成分的關(guān)係
　　以自然光為例，在中午左右是白色，紫、藍(lán)光較多，假如這時(shí)使用專吸收紫、藍(lán)光的黃濾光鏡感光因數(shù)就大。在清晨和傍晚時(shí)，大部分是黃橙色，所以濾光鏡的因數(shù)小。黃、紅濾光鏡在日光下因素大，在偏橙色燈光下因數(shù)小，這是燈光中含黃、橙光成分多，含藍(lán)、紫光成分少的緣故。
　　4．如何計(jì)算曝光補(bǔ)償因數(shù)？
　　在攝影時(shí)，加用濾光鏡后必須增加適當(dāng)?shù)钠毓饬�。使用時(shí)只要把曝光時(shí)間乘以濾光鏡的因數(shù)所得的商數(shù)即是加用濾光鏡后所需要的曝光時(shí)間。例如原來(lái)曝光時(shí)間是光圈16，1/100秒，假如加用因數(shù)為2的濾光鏡后，曝光時(shí)間為光圈16，1/100秒×2=1/50秒。
　　5．濾光鏡因數(shù)的測(cè)定方法有幾種
　　濾光鏡出廠時(shí)都附有因數(shù)表，它是在標(biāo)準(zhǔn)光線下（如中午的日光、標(biāo)準(zhǔn)鎢絲燈的燈光）測(cè)定的。假如濾光鏡沒(méi)有附帶因數(shù)表時(shí)，可用下列的方法來(lái)測(cè)定。
　�、倜芏葘�(duì)比測(cè)定
　　在實(shí)際工作條件下，選擇一個(gè)中性灰的被攝體，在未加濾光鏡前作一次正常曝光，然后加用濾光鏡按1/2檔光圈快門逐級(jí)增加到2～4檔，或更大的曝光量范圍，作一系列曝光。用目測(cè)或用密度計(jì)，將沒(méi)有使用濾光鏡的畫面的密度跟加用濾光鏡的一系列密度相比較，從兩張相同密度的畫面中計(jì)算出濾光鏡的因數(shù)。
　�、趯�(shí)拍測(cè)定
　　先用原有的速度、光圈拍一張，加濾光鏡后開大一級(jí)拍一張，開大兩級(jí)拍一張，開大三級(jí)拍一張。那一級(jí)的密度與原畫面密度相同時(shí)，那一級(jí)就是濾光鏡的因數(shù)。當(dāng)開大一級(jí)合適，因數(shù)為2；開大兩級(jí)合適，因數(shù)為4；開大三級(jí)合適，因數(shù)就是8。
　　③直接計(jì)量測(cè)定
　　把濾光鏡貼在曝光表的遮光欄上直接丈量。例如未加濾光鏡時(shí)，量出的光值是100，貼上濾光鏡后，光值為50，則濾光鏡的因數(shù)就是2。
　　三、彩色攝影專用濾光鏡有幾種？
　　在彩色攝影中，要求彩色照片能逼真地反映客觀景物的顏色，而彩色感光材料在控制色彩平衡方面，要同時(shí)適用不同光源的光譜功率分佈是比較困難的，因此彩色感光材料從^^^劑的製造上分為三類：①適用于日光的光譜成分，叫做日光型彩色感光材料；②適應(yīng)於攝影燈光的光譜成分叫做燈光型感光材料；③適用於日光與燈光的通用感光材料。
　　日光型彩色片的平衡色溫是5500K，在這個(gè)色溫下拍照景物的色彩才能被正確地反映出來(lái)。當(dāng)色溫低於平衡色溫時(shí)攝影，景物會(huì)被記錄成偏橙、紅的影調(diào)；在高於平衡色溫下攝影，景物會(huì)被記錄成偏青、藍(lán)的影調(diào)。
　　燈光型彩色片的平衡色溫是3200K，當(dāng)光源的色溫高於3200K時(shí)，景物會(huì)被記錄成偏青、藍(lán)的影調(diào)。
　　日光燈光型通用彩色片，可在日光或燈光下使用，不用校正光源色溫�？傊�，上述幾種彩色感光材料只要在正確色溫（平衡色溫）情況下，假如不想達(dá)到特殊效果時(shí)，都不用使用濾光鏡。但是，在光源色溫有了變化，如日光型片在燈光下使用，燈光型片在日光下使用，都需加用濾光鏡來(lái)校正色光。有時(shí)拍攝時(shí)，光線中呈現(xiàn)出不必要的過(guò)多的某種顏色時(shí)，也要加用濾光鏡來(lái)校正。
　　彩色攝影使用的濾光鏡，可分為四類：膠片換型濾光鏡，光線平衡濾光鏡，顏色補(bǔ)償濾光鏡和閃光燈前用濾光鏡。下面分別具體先容一下它們各自的特點(diǎn)。
　　1．膠片換型濾光鏡有什么特點(diǎn)？
　　各種類型的膠片都有自己特定的平衡色溫，只有光源色溫與彩色片的色溫平衡時(shí)，被攝體的色彩才能得到正確的表達(dá)。但是，當(dāng)日光型片在燈光下使用或燈光型片在日光下使用，光源的色溫與彩色片的色溫就不能平衡，這種不平衡就需要使用校色溫的濾光鏡加以校正。燈光日光型通用彩色負(fù)片，拍攝時(shí)可不加用濾光鏡，在放大時(shí)再校正它的偏^況。
　　彩色攝影用的換型濾光鏡有兩種：①琥珀色，供燈光片在日光下使用；②淡藍(lán)色，供日光片在燈光下拍攝使用。
　　2．光線平衡濾光鏡有什么特點(diǎn)？
　　光線平衡濾光鏡能將光線中過(guò)多的一些紅色或藍(lán)色的光線吸收掉。由于日光色溫變化很大：清晨和傍晚日光色溫較低，偏紅橙色；陰天或樹蔭下，又會(huì)偏藍(lán)紫色。用濾光鏡可以校正不平衡色光。在光線偏藍(lán)時(shí)，用一個(gè)“熱色調(diào)”濾光鏡，吸收過(guò)多的藍(lán)色光線。當(dāng)光線偏紅橙色，可用一個(gè)“冷調(diào)”濾光鏡，吸收過(guò)多的紅色光線。
　　光線平衡濾光鏡分兩種：①冷調(diào)（藍(lán)色）用來(lái)進(jìn)步少量色溫。例如使用燈光B型片（3200K）在普通家庭用的100瓦燈泡下拍攝，燈光色溫是2900K，光源色溫略低於膠片色溫。拍攝時(shí)加用冷調(diào)濾光鏡可進(jìn)步色溫，可以達(dá)到與膠片色溫相平衡的效果。②熱調(diào)（琥珀色）濾光鏡可以降低色溫。例如還是用燈光B型片（3200K）在攝影燈（3400K）下拍攝時(shí)，光源色溫略高於膠片色溫。拍攝時(shí)加用熱調(diào)濾光鏡來(lái)降低光源色溫，達(dá)到跟膠片色溫平衡。這種濾光鏡可以兩塊同時(shí)使用，但熱調(diào)與冷調(diào)濾光鏡不能混合在一起用。
　　3．顏色補(bǔ)償濾光鏡有什么特點(diǎn)？
　　①顏色補(bǔ)償濾光鏡的作用是什么？
　　顏色補(bǔ)償濾光鏡是用以改變彩色片的總的彩色效果，或者用以校正拍攝時(shí)色彩不理想的情況。如：
　　(a)由于彩色片在製作時(shí)的缺點(diǎn)，或因存放過(guò)久、貯存不得當(dāng)而出現(xiàn)色彩不平衡的情況，拍攝時(shí)要加用濾光鏡進(jìn)行色彩補(bǔ)償。
　　(b)彩色片因長(zhǎng)時(shí)間曝光而引起倒易律失效時(shí)，也需要用濾光鏡來(lái)補(bǔ)償色彩不平衡的情況。
　　(c)在水下進(jìn)行彩色攝影時(shí)，因水能吸收色光，故而需要用濾光鏡加以補(bǔ)償。
　　(d)相機(jī)鏡頭質(zhì)量也能影響色彩平衡的狀況。例如有的鏡頭拍出的照片會(huì)偏熱，又有的鏡頭拍出的照片會(huì)偏冷，這也需要加用一定的濾光鏡來(lái)加以補(bǔ)償。
　�、诓噬�補(bǔ)償濾光鏡怎么表示？
　　(a)彩色補(bǔ)償濾光鏡用C·C代表，濾光鏡的密度標(biāo)誌用兩個(gè)數(shù)位表示，最后的字母表示濾光鏡的顏色：C代表青、M代表品紅、Y代表黃。
　　(b)彩色印相濾光鏡（精膠的）
　　這種濾光片是專供彩色底片在彩色相紙上印放使用的。它與柯達(dá)C·C濾光鏡相同，簡(jiǎn)稱C·P。這種濾光片是設(shè)計(jì)用於光源和底片之間的，因而膠片是適合放大機(jī)屜架尺寸。例如“CP05R”濾光片，其中C·P是濾光片簡(jiǎn)稱，數(shù)位05表示濾光片的密度，最后字母表示濾光片的顏色（R為紅色）。