滤光镜的工作原理及分类

一、滤光镜的滤光原理是什么？
滤光镜是摄影中不可缺少的光学器件，它能按照规定的需要改变入射光的光谱强度分佈或使其偏振状態发生变化。就光学行为而言，主要是透射、反射、偏振和密度衰减、散射等。图4—93所示是光通过滤光片时反射和透射的示意图。

实际在滤光镜两个表面处都同时发生透射和反射。从能量角度看，常以反射率、透射率及吸收率表示能量的分配状况，根据不同的需要令它们有不同的分配情况。滤光镜的材料吸收的辐射通常是以热、萤光或在材料中进行的光化学反应的形式释放出来。 

二、滤光镜有多少种？
滤光镜的种类很多，而且可以从不同的角度来分，从用途方面可分为黑白摄影专用滤光镜、彩色摄影专用滤光镜、彩色、黑白摄影中通用的滤光镜及特殊效果滤光镜等。

1．黑白摄影专用滤光镜有几种？
黑白摄影专用滤光镜从形態上区分有色胶膜滤光镜、玻璃粘合色胶膜滤光镜和玻璃滤光镜等。
色胶膜滤光镜是把染料混合到精胶之中製成的透明色胶膜，一般多是方形，用时加在镜头前面。其优点是：因胶膜薄、对镜头的焦点影响很小；顏色种类多；透明度高；价廉等。其缺点是：容易落上尘土和沾染指纹；不易擦试；温度高时易腿色；怕潮湿；如果使用时间长，胶膜会变硬而裂碎等。 
玻璃粘合色胶膜滤光镜是將有顏色的胶膜粘在两层玻璃中间。其优点是：顏色深浅的等级多；透明度高；它比色胶膜滤光镜坚固；易於擦试。其缺点是：厚度大，如果玻璃磨制不精，对镜头的焦点可能会有影响；在受潮和震动时，镜边容易开胶，胶膜有斑点和起皱纹。
色玻璃滤光镜是由基质玻璃加著色剂构成的。可分为两大类：胶体著色玻璃和离子著色玻璃。典型的基质玻璃是钾、钠、磷酸盐、硼酸盐、硼硅酸盐和硅酸盐玻璃。著色剂可以取金属离子掺在基质玻璃的溶液之中，例如二价和三价金属离子锰、铬、钒，二价铜或一价铜离子、鈷、镍、铀、钨、鉬、鉍、鐠离子。它们也可以由非金属元素或非金属元素的化合物即硫、硫化物、硒、硒化物、碲或磷化物以及金属原子如金、银、铜原子悬浮於玻璃之中，构成亚微观晶体，仅经过一个特殊的热处理达到其有效大小。滤光镜玻璃的光谱特性不但依赖於著色剂和所採用的基质玻璃组合，同时也取决於炼玻璃炉子的气氛。在压铸玻璃的情况下，还取决於连续热处理的温度和持续时间。
色玻璃滤光镜因它是用有顏色的玻璃磨制而成，所以比玻璃粘合色胶膜滤光镜薄。它对顏色的通过和吸收能力也比较强。不容易受潮气影响，也不易褪色。但它的顏色等级不如色胶膜多。

黑白摄影专用滤光镜从顏色上可分为如下几类。 
①黄滤光镜，能通过黄、橙、红、绿等色，吸收蓝、紫二色。在光谱上通过的部位约由500至700纳米，600纳米的黄色部分通过量多。黄滤光镜按顏色深浅又可分为深黄、中黄和浅黄等几种。
②橙色滤光镜，能通过黄、橙、红诸色，吸收蓝、紫和少量绿光。在光谱上通过的部位由560～700纳米。
③红橙滤光镜，能通过黄、橙、红诸色，吸收蓝、紫和相当多的绿。光谱上通过的部位由590～700纳米。
④红滤光镜，能通过红、橙、黄三色，红色通过量最多，吸收绿、青、蓝、紫。在光谱上通过的部位约由600到700纳米。
⑤绿滤光镜，通过黄、绿二色，绿色通过量最多，吸收紫、蓝、红三色，也能吸收大部分橙色。在光谱上通过的部位约由500～600纳米。
⑥蓝滤光镜，能通过的光为蓝、青、紫三色，蓝色通过量多，吸收黄、橙、红及紫红诸色。在光谱上通过的部位约由380～500纳米。
⑦天空滤光镜，镜面上一半为黄色，一半无色，使用时，把黄色部分放在上面，用於吸收天空紫光，其无色部分可使地面景物的光线完全通过。用这种滤光镜拍摄风景时，不用增加曝光时间。
黑白摄影专用滤光镜也可从顏色深浅来区分，各种滤光镜在顏色上均有深浅之分。滤光镜顏色的深浅，影响色光的通过和吸收能力。通常是色愈深通过量愈少。

2．黑白滤光镜有什么作用？
滤光镜对各色光都起著通过、限制和阻止等方面的作用。色光通过量多时，照片就成了明亮的色调；色光通过量少时，则照片上就形成深暗的色调；若光线完全被阻止，胶片上没有感光，此处照片色调是暗黑色的。其具体作用如下所述。

①校正顏色的作用
我们知道不同波长的光对人眼的视觉灵敏度是不同的，通常人眼对黄绿光最灵敏，对蓝紫光最不灵敏。但感光底片却对蓝、紫光最敏感，而对黄绿光较迟钝。因此照片所纪录的光谱顏色的黑白影调与人眼所见到的色调有差別。例如照片所记录的蓝色天空比人眼所看到的蓝天空更为明亮，几乎成为白的调子，而绿树则比人眼所见的更为深暗。为了真实地再现自然景物的色调，需要在拍摄时对光进行校正。校正的方法常採用適当的滤光镜。如拍摄天空彩云时可加黄滤光镜（吸收蓝和紫光），使天空色调压低，云彩显现出来。一般说来，天空越蓝，使用滤光镜的顏色越浅；天空顏色越淡，使用滤光镜的顏色越深；如果天空呈现灰白色时，则滤光镜不起作用。
②调节空气透视
由於空气中充满著大量的空气介质，这些介质对蓝、紫短波光散射作用大。这种作用跟空气介质层厚度有关，空气介质层愈厚，散射的蓝、紫光愈多，顏色愈清淡，影纹愈不清，色调愈明亮。因此，近处景物顏色鲜艳，影纹清晰，色调正常；远处景物顏色清淡，影纹不清，色调明亮。这种现象叫做空气透视现象。在照片中再现出自然界中的空气透视现象，有助於表现景物的空间深度感。在实际拍摄中，常常需要靠滤光镜来调节空气透视。当远景物影调太淡时，为了增强远景的清晰度，可用黄、橙或UV镜；当远处景物影调深，影像过於清晰，空气透视感不强时，可使用蓝、青滤光镜或雾镜。
③调整反差，突出主体
在画面中，利用色调对比可以达到突出主体的目的。当主体与背景色调不容易明显区分时，可加用与主体顏色相同的滤光镜，使照片中主体色调明亮，故可与背景相区分。比如拍摄红花绿叶时，如不加滤光镜，照片上的红花与绿叶都是暗灰色。加用红滤光镜时，照片上的红花明亮，绿叶深暗，两者区分出来。另外也可利用滤光镜调整画面的反差，使用深黄、橙、红滤光镜，能增加画面的反差；使用青、蓝、灰滤光镜以及柔光镜、雾镜，都能降低画面的反差。
④用於翻拍取消顏色
在翻拍档、图表、书画时，有时原稿上会有带顏色的格子、线条、汙跡等，若想在翻拍过程中取消这种带顏色的汙跡，可以使用与汙跡顏色相同顏色的滤光镜，这样拍出的照片，汙跡会消失。如果想得到相反效果，可以使用相补顏色的滤光镜。如文件上的字跡是蓝色，翻拍后字跡不清，加用红色或橙色滤光镜时，字跡会显得非常清晰。

3．曝光补偿的依据有哪些？
在摄影时，在镜头前加用了滤光镜，因为滤光镜吸收了一部分光线，所以在感光时必须增加適当的曝光量，才能获得正確的曝光。因增加滤光镜而增加感光的倍数，叫做滤光镜的因数或倍数。由下列条件决定曝光因数的大小：
①滤光镜的顏色与因数的关係
滤光镜的顏色不同，通过和吸收光线的数量不同，例如黄滤光镜只吸收光谱上的紫、蓝光，其他色光都能通过，感受波长的范围比较宽，故因数小，即增加曝光的倍数小。再如，红、绿滤光镜，除能吸收紫、蓝光外，还吸收其他色光、感受波长的范围变窄，所以因数大，即增加曝光的倍数就大。故而滤光镜的顏色对其因数影响很大。

②感光片的感色性能与因数的关係
全色片能感受光谱上的全部可见光顏色，使用黄滤光镜时，由於它只能吸收蓝、紫光，故光能损失不多感光倍数增加的小；用色盲片摄影时，还是使用同样的黄滤光镜，因色盲片只能感受光谱上的蓝、紫光，而黄滤光镜又吸收蓝紫光，因而光能损失的就多，感光增加的倍数就大。通常是使用色盲片时不加滤光镜。例如一个中黄滤光镜，对全色片因数是2，对分色片因数是2．5，对色盲片因数为20。
③滤光镜顏色的深浅与因数的关係
因为滤光镜顏色的深浅直接影响著通光能力的大小，顏色愈深吸收的光能量愈多，滤光镜的因数就大；顏色浅吸收的能量就少，通过量多，滤光镜的因数小。此外，滤光镜与被摄体顏色相同时，因数小，与被摄体顏色不同时，因数大。
④与光源的色成分的关係
以自然光为例，在中午左右是白色，紫、蓝光较多，如果这时使用专吸收紫、蓝光的黄滤光镜感光因数就大。在清晨和傍晚时，大部分是黄橙色，所以滤光镜的因数小。黄、红滤光镜在日光下因素大，在偏橙色灯光下因数小，这是灯光中含黄、橙光成分多，含蓝、紫光成分少的缘故。

4．如何计算曝光补偿因数？
在摄影时，加用滤光镜后必须增加適当的曝光量。使用时只要把曝光时间乘以滤光镜的因数所得的商数即是加用滤光镜后所需要的曝光时间。例如原来曝光时间是光圈16，1/100秒，如果加用因数为2的滤光镜后，曝光时间为光圈16，1/100秒×2=1/50秒。

5．滤光镜因数的测定方法有几种
滤光镜出厂时都附有因数表，它是在標准光线下（如中午的日光、標准钨丝灯的灯光）测定的。如果滤光镜没有附带因数表时，可用下列的方法来测定。
①密度对比测定
在实际工作条件下，选择一个中性灰的被摄体，在未加滤光镜前作一次正常曝光，然后加用滤光镜按1/2档光圈快门逐级增加到2～4档，或更大的曝光量范围，作一系列曝光。用目测或用密度计，將没有使用滤光镜的画面的密度跟加用滤光镜的一系列密度相比较，从两张相同密度的画面中计算出滤光镜的因数。
②实拍测定
先用原有的速度、光圈拍一张，加滤光镜后开大一级拍一张，开大两级拍一张，开大三级拍一张。那一级的密度与原画面密度相同时，那一级就是滤光镜的因数。当开大一级合適，因数为2；开大两级合適，因数为4；开大三级合適，因数就是8。
③直接计量测定
把滤光镜贴在曝光表的遮光栏上直接测量。例如未加滤光镜时，量出的光值是100，贴上滤光镜后，光值为50，则滤光镜的因数就是2。

三、彩色摄影专用滤光镜有几种？
在彩色摄影中，要求彩色照片能逼真地反映客观景物的顏色，而彩色感光材料在控制色彩平衡方面，要同时適用不同光源的光谱功率分佈是比较困难的，因此彩色感光材料从乳剂的製造上分为三类：①適用于日光的光谱成分，叫做日光型彩色感光材料；②適应於摄影灯光的光谱成分叫做灯光型感光材料；③適用於日光与灯光的通用感光材料。
日光型彩色片的平衡色温是5500K，在这个色温下拍照景物的色彩才能被正確地反映出来。当色温低於平衡色温时摄影，景物会被记录成偏橙、红的影调；在高於平衡色温下摄影，景物会被记录成偏青、蓝的影调。
灯光型彩色片的平衡色温是3200K，当光源的色温高於3200K时，景物会被记录成偏青、蓝的影调。
日光灯光型通用彩色片，可在日光或灯光下使用，不用校正光源色温。总之，上述几种彩色感光材料只要在正確色温（平衡色温）情况下，如果不想达到特殊效果时，都不用使用滤光镜。但是，在光源色温有了变化，如日光型片在灯光下使用，灯光型片在日光下使用，都需加用滤光镜来校正色光。有时拍摄时，光线中呈现出不必要的过多的某种顏色时，也要加用滤光镜来校正。
彩色摄影使用的滤光镜，可分为四类：胶片换型滤光镜，光线平衡滤光镜，顏色补偿滤光镜和闪光灯前用滤光镜。下面分別具体介绍一下它们各自的特点。

1．胶片换型滤光镜有什么特点？
各种类型的胶片都有自己特定的平衡色温，只有光源色温与彩色片的色温平衡时，被摄体的色彩才能得到正確的表达。但是，当日光型片在灯光下使用或灯光型片在日光下使用，光源的色温与彩色片的色温就不能平衡，这种不平衡就需要使用校色温的滤光镜加以校正。灯光日光型通用彩色负片，拍摄时可不加用滤光镜，在放大时再校正它的偏色情况。
彩色摄影用的换型滤光镜有两种：①琥珀色，供灯光片在日光下使用；②淡蓝色，供日光片在灯光下拍摄使用。

2．光线平衡滤光镜有什么特点？
光线平衡滤光镜能將光线中过多的一些红色或蓝色的光线吸收掉。因为日光色温变化很大：清晨和傍晚日光色温较低，偏红橙色；阴天或树荫下，又会偏蓝紫色。用滤光镜可以校正不平衡色光。在光线偏蓝时，用一个“暖色调”滤光镜，吸收过多的蓝色光线。当光线偏红橙色，可用一个“冷调”滤光镜，吸收过多的红色光线。
光线平衡滤光镜分两种：①冷调（蓝色）用来提高少量色温。例如使用灯光B型片（3200K）在普通家庭用的100瓦灯泡下拍摄，灯光色温是2900K，光源色温略低於胶片色温。拍摄时加用冷调滤光镜可提高色温，可以达到与胶片色温相平衡的效果。②暖调（琥珀色）滤光镜可以降低色温。例如还是用灯光B型片（3200K）在摄影灯（3400K）下拍摄时，光源色温略高於胶片色温。拍摄时加用暖调滤光镜来降低光源色温，达到跟胶片色温平衡。这种滤光镜可以两块同时使用，但暖调与冷调滤光镜不能混合在一起用。

3．顏色补偿滤光镜有什么特点？
①顏色补偿滤光镜的作用是什么？
顏色补偿滤光镜是用以改变彩色片的总的彩色效果，或者用以校正拍摄时色彩不理想的情况。如：
(a)因为彩色片在製作时的缺点，或因存放过久、贮存不得当而出现色彩不平衡的情况，拍摄时要加用滤光镜进行色彩补偿。
(b)彩色片因长时间曝光而引起倒易律失效时，也需要用滤光镜来补偿色彩不平衡的情况。
(c)在水下进行彩色摄影时，因水能吸收色光，故而需要用滤光镜加以补偿。
(d)相机镜头质量也能影响色彩平衡的状况。例如有的镜头拍出的照片会偏暖，又有的镜头拍出的照片会偏冷，这也需要加用一定的滤光镜来加以补偿。
②彩色补偿滤光镜怎么表示？（以CC-05Y为例）
(a)彩色补偿滤光镜用C·C代表，滤光镜的密度標誌用两个数位表示，最后的字母表示滤光镜的顏色：C代表青、M代表品红、Y代表黄。
(b)彩色印相滤光镜（精胶的）
这种滤光片是专供彩色底片在彩色相纸上印放使用的。它与柯达C·C滤光镜相同，简称C·P。这种滤光片是设计用於光源和底片之间的，因而胶片是適合放大机屉架尺寸。例如“CP05R”滤光片，其中C·P是滤光片简称，数位05表示滤光片的密度，最后字母表示滤光片的顏色（R为红色）。