光學(xué)衰減片綜合介紹及科普
上篇,我們?yōu)榇蠹曳窒磉^(guò)關(guān)于濾光片的兩大類(lèi),無(wú)鍍膜的有色濾光片以及鍍膜濾光片的定義及幾個(gè)分類(lèi),今天我們?yōu)榇蠹抑v述關(guān)于濾光片的另外一個(gè)分支---光學(xué)衰減片,很多人對他的第一個(gè)認識就是攝影的防過(guò)曝濾鏡,今天我們就帶大家進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的綜合性介紹,也方便大家更加清楚地認識光學(xué)衰減片!
一、光學(xué)衰減片定義命名
光學(xué)衰減片,又稱(chēng)中性密度濾光片,其作用如名字一般,負責光透過(guò)的衰減,一般分為吸收型和反射型兩種。
(衰減片)
1.吸收型中性濾光片定義
吸收型中性濾光片,其制作方式與有色濾光片類(lèi)似,一般是指材料本身或在材料中摻雜某些吸光元素后,對一些特定波長(cháng)的光起到吸收作用,而對其它波長(cháng)的光不發(fā)生或少發(fā)生影響。通常吸收式衰減片的損傷閾值要低一些,而且長(cháng)時(shí)間使用后,可能會(huì )有發(fā)熱現象(部分光能被吸收后轉化為熱能),使用時(shí)需要注意。
吸收型中性濾光片能夠減少可見(jiàn)光或 YAG 激光(1064nm)的光量。由于是吸收型濾光片,反射引起的雜散光很少,透過(guò)光的特性不會(huì )隨光量的減少發(fā)生大的變化。透過(guò)率分類(lèi)細致,可以減少各種光量,組合數個(gè)濾光片還可以對光量進(jìn)行微調。
(吸收性中性密度濾光片)
吸收型中性濾光片注意!
1.不可用于高能量激光,否則濾光片會(huì )有損壞的危險。高能量激光請使用反射型衰減片。
2.可通過(guò)改變?yōu)V光片厚度調節實(shí)際的透過(guò)率性能。因此,每個(gè)濾光片厚度都不一樣。需要保持(5mm 以下)厚度一致時(shí),請使用帶框濾光片??蛇M(jìn)行帶框濾光片定制。
3.透過(guò)率的波長(cháng)特性隨制造批號的不同而不同,尤其是適用波長(cháng)之外的波長(cháng)特性變化隨制造批號的不同變化較大。如果使用波長(cháng)超出指定波長(cháng)范圍時(shí),請使用反射型衰減片。
4.由于衰減片未蒸鍍增透膜,會(huì )產(chǎn)生 3% 左右的反射??山邮苷翦冊鐾改ざㄖ?,可使得表面反射率低于 1%。
(反射型中性密度濾光片)
2.反射型中性濾光片定義
反射型中性濾光片,屬于鍍膜濾光片的一種,采用薄膜反射原理,將一部分光透過(guò),而將另一部分光反射(通常不再利用這些反射光),這些反射光容易形成雜散光而降低實(shí)驗精度,此時(shí),請使用光線(xiàn)收集器收集反射光。
反射型中性濾光片用于減少高能量激光或寬波長(cháng)譜區光量的中性濾光片。由于未透過(guò)的光線(xiàn)沒(méi)有被玻璃吸收,不必擔心高溫時(shí)玻璃破損,且由于使用金屬膜(一般鍍鉻或鉑金金屬)反射,從紫外到紅外光譜有比較穩定的透過(guò)率波長(cháng)特性。
(各反射型中性密度濾光片光譜)
反射型中性濾光片注意
1.因為鉻膜有吸收,不能用于高能量的脈沖激光。
2.高能量激光射入濾光片時(shí),因為熱透鏡效應光束可能會(huì )聚光。
3.濾光片正面反射的激光光束是危險的,請妥善終止反射光束以防止照射到操作人員。
4.激光光束垂直射入濾光片時(shí),濾光片反射的光線(xiàn)會(huì )返回到激光光源。這樣的返回光會(huì )使激光器的振動(dòng)變得不穩定,請稍微傾斜濾光片后使用,以防止反射光返回到激光光源。
二、中性濾光片指標
玻璃在可見(jiàn)光中各波長(cháng)的光線(xiàn)無(wú)選擇地均勻吸收,其光譜特性指標是以平均透射比 Tp,平均透射比允許偏差范圍 △ Tp,最大允許偏差值 Qz 來(lái)表示。
平均透射比是指規定厚的玻璃在規定波長(cháng)范圍內,玻璃每隔 20nm 測得的透射比的平均值,以 Tp 表示。
平均透射比允許偏差范圍是指該型號玻璃的平均透射比所允許的偏差值,以△ Tp 表示。
最大允許偏差值是指玻璃在規定波長(cháng)范圍內平均透射比偏差最大的透射比與平均透射比的絕對差值,以 Qz 來(lái)表示。
三、衰減片的其他分類(lèi)
衰減片(中性濾光片)根據其不同光譜需求,不僅僅只覆蓋了固定的中性密度衰減片,在實(shí)際使用上可制作成一種用于衰減過(guò)渡的中性密度(ND)濾光片(常見(jiàn)鍍鉻),我們一般稱(chēng)為漸變型中性(Gradient neutral density GND)濾光片,漸變?yōu)V光片一般常見(jiàn)如階梯漸變?yōu)V光片、軟漸變?yōu)V光片、環(huán)形漸變中性濾光片、徑向中心漸變?yōu)V光片等,其形狀一般有條形、圓形、方形等不同形態(tài)。
(階梯漸變中性密度濾光片)
(階梯漸變中性密度濾光片光譜)
階梯漸變?yōu)V光片,也是硬漸變?yōu)V光片最標準的稱(chēng)呼,其光學(xué)特性表現為過(guò)渡區非常短、非常明顯。從完全透明到最大密度(如 ND0.6, ND0.9等)的變化在很短的距離(幾毫米)內完成,形成類(lèi)似“階梯”狀的明暗分界(但實(shí)際是快速漸變的,并非絕對硬邊)。最適合拍攝地平線(xiàn)平直、清晰的場(chǎng)景,如海景、沙漠、草原。因為明暗分界線(xiàn)可以精確地對齊地平線(xiàn),壓暗天空而不影響地面。
(線(xiàn)性軟漸變中性密度濾光片)
軟漸變?yōu)V光片與硬漸變最大的區別就是它的過(guò)渡區很長(cháng)、很柔和。從完全透明到最大密度的變化在一個(gè)相對較寬的距離(1厘米到幾厘米)內平緩完成。最適合拍攝地平線(xiàn)不規則的場(chǎng)景,如山脈、森林、城市建筑群。柔和的過(guò)渡可以更好地融入前景中高低錯落的物體,避免產(chǎn)生生硬的明暗線(xiàn)。
(線(xiàn)性軟漸變中性密度濾光片光譜圖)
環(huán)形漸變中性濾光片與徑向中心漸變?yōu)V光片作為特殊的兩類(lèi)漸變鏡,漸變模式圍繞畫(huà)面中心或某個(gè)點(diǎn)呈環(huán)形/徑向分布,而不是像標準漸變鏡那樣是線(xiàn)性的(從一邊到另一邊),為漸變?yōu)V光片的另外一種變體!
(環(huán)形漸變中性密度濾光片)
環(huán)形漸變中心一般為鏤空(便于安裝到設備中),中心外圈覆蓋了一層軟漸變鍍膜,通過(guò)旋轉濾光片,可以改變透過(guò)率的反射型中性濾光片??梢杂糜谛枰饬空{節的計測實(shí)驗或使用照相機拍攝圖像時(shí)的灰度調節。光量可以連續調節,得到任意亮度。透過(guò)率相對調節量為對數變化,可以容易地調節光量。濾光片非常薄,可以插入到光學(xué)系統的很小的細縫中。
(環(huán)形軟漸變中性密度濾光片正面圖)
徑向中心漸變?yōu)V光片,也叫牛眼濾光片,視覺(jué)上很像射擊用的“牛眼靶”或眼睛的瞳孔,一般為外圈黑到內圈透明(常見(jiàn))或內圈黑外圈透明。其核心功能是通過(guò)不同環(huán)帶對光的波長(cháng)、偏振態(tài)、強度或相位進(jìn)行選擇性調控,從而實(shí)現對光場(chǎng)的空間分布管理。常見(jiàn)的牛眼濾光片也叫牛眼鏡,常見(jiàn)用于創(chuàng )意攝影壓暗四周邊緣,使畫(huà)面中心的主體(如人像、建筑、靜物)更加突出從而營(yíng)造氛圍感,以及無(wú)人機攝影校正鏡頭固有暗角和螺旋槳遮擋引起的邊緣變暗。
(徑向軟漸變牛眼濾光片)
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