Светофильтр поляризационный: Поляризационный светофильтр — БИК Дом оптики

Поляризационный фильтр советы по использованию и для чего нужен

Каждый фотограф стремится сделать свои снимки уникальными. Очень многие прибегают к помощи различных графических редакторов. Но существуют приспособления, позволяющие создавать необычные эффекты, добиться которых почти невозможно при помощи Photoshop. Одним из подобных приспособлений является поляризационный фильтр.

 

Принцип работы и эффекты фильтра

 

Поляризационный фильтр (или просто «полярик») преобразует и задерживает поляризованный свет. Достигнуть этого эффекта позволяет специальная поляроидная плёнка, установленная между стёклами фильтра. Внешнее стекло свободно вращается, а внутреннее жёстко прикрепляется на объектив. 

 

На фотографиях, сделанных с применением светофильтра, отсутствуют блики, которые могут появиться при съёмке влажных поверхностей, стекла. Например, полярик поможет сделать воду глубокой и прозрачной. Можно в мельчайших деталях сфотографировать дно. Здесь важно отметить, что поляризатор способен убрать отражения только в одном положении. В определённых плоскостях он либо немного ослабит их, либо не тронет. Также невозможно убрать блики с предметов из металла. 

 

Поляризационный фильтр незаменим при фотографировании пейзажей. При выборе правильного направления съёмки достигается потрясающий эффект усиления насыщенности и контрастности. Небо становится тёмно-голубым, облака — яркими и более выразительными. Вращая внешнюю часть фильтра, фотограф может придать сочность цветам, добиться изменения оттенков. 

 

Использование поляризационных фильтров

 

Обычно светофильтр применяется при съёмке в солнечный день. Максимальной поляризации света можно достичь только в одном направлении. Объектив фотоаппарата должен располагаться под углом примерно девяносто градусов к потоку солнечных лучей. Уменьшение количества и яркости бликов и усиление насыщенности цветов достигаются посредством вращения кольца поляризатора.

Светофильтр не окажет влияния, если солнце находится перед фотографом или позади него. В этом случае свет, попадающий в объектив, не является поляризованным. Поляроид не фильтрует его.

 

Фильтр работает и в сырой пасмурный день. Когда воздух сильно насыщен влагой, можно сделать снимок с яркой зеленью.

 

Необходимо отметить, что поляризационные фильтры снижают светосилу объектива. При использовании подобных аксессуаров легко получить недоэкспонированный кадр. Поэтому очень важно перед снимком по гистограмме проверить правильность установки экспозиции.

 

Виды поляризационных фильтров

 

Фильтры бывают линейные и циркулярные (круговые).

 

1. Линейные фильтры (PL) оказывают влияние на точность экспозиции. В оснащённых автофокусировкой фотокамерах этот вид фильтров не используется, так как он искажает показания экспозамера.  

 

2. Циркулярные фильтры (CPL) имеют маркировку CIRCULAR или C. Такой вид фильтров традиционно используется в цифровой фотографии и не создаёт никаких проблем при работе с автофокусом. CPL-фильтры значительно дороже линейных.

 

Важным аспектом при выборе светофильтра является его диаметр, который должен точно совпадать с диаметром вашего объектива. 

 

Не рекомендуется использовать поляризатор на объективах с внешней фокусировкой. В противном случае вам придётся в первую очередь навести резкость вручную, а затем вращать фильтр. Кольцо объектива при этом необходимо придерживать.

 

Поляризационный фильтр — это полезный аксессуар для фотосъёмки, который выведет ваши снимки на новый уровень. Его можно использовать в сочетании с другими светофильтрами. Но важно помнить, что чем больше фильтров используется, тем сильнее эффект виньетирования по углам фотографии.

Любые вопросы по поляризационным фильтрам вы можете задать нашим фотографам: 

Наши телефоны:

 

+375-29-122-92-40 (Viber)

 

+375-29-122-92-40 (whatsApp)

 

E-mail: sales@sigma-foto. by

 

Skype: sigma-by

 

Пишите в чат фотографу!

← Выбор объектива для пейзажной съемки  |  Как правильно фотографировать здания и сооружения →

Принцип работы поляризационных фильтров

Среди многообразия светофильтров, используемых при съёмке, одними из самых эффективных и в каком-то смысле уникальных являются поляризационные фильтры или как их ещё называют по-простому «поляризаторы». Это вид фильтров используется для отсечения так называемого «поляризационного» света на изображении, получаемом камерой, что уменьшает эффекты бликов и отражений, а также одновременно усиливает насыщенность. Они востребованы в случаях, когда, например, стоит задача увеличить на изображении насыщенность цвета неба или ликвидировать блики с поверхности воды.

Поляризационные фильтры– это единственный вид светофильтров, эффект которых крайне сложно, а порой и невозможно воспроизвести в процессе пост-обработки с использованием компьютерных программ.

Распространение света

Поляризационные фильтры помещаются непосредственно перед объективом, а точнее сказать, перед его передней линзой. Принцип его действия основан на отражении света под различными углами. Видимый солнечный свет распространяется во всех направлениях и двигается по прямой. Он имеет волновую форму. Эта волна колеблется как вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. Поток такого света, падая на конкретный объект, отражается от его поверхности, в результате чего образуется отражённаю волна определённой частоты. Это явление и определяет цвет того или иного объекта съёмки. Все остальные цвета спектра оказываются поглощёнными объектом. В качестве примера можно рассмотреть любой предмет синего цвета. Он отражает исключительно синий цвет. Все остальные цвета спектра объектом поглощаются. Такой же эффект можно наблюдать с зелёными листьями дерева. Они отражают зелёный цвет и чуть-чуть жёлтого, поглощая при этом другие цвета спектра.

Что получается в итоге? Отражённый свет распространяется и колеблется в одном направлении. Именно его называют «поляризационным светом». Эта его особенность и приводит к бликам, а также к снижению интенсивности цвета поверхности отражения. Для того чтобы поляризационный свет удалить применяется поляризационный фильтр, который позволяет восстановить цветовую насыщенность конкретного объекта. Кроме того, поляризатор – это мощный инструмент, позволяющий выделять объекты, которые покрыты влагой, находятся под водой или за стеклом.

Устройство поляризатора

Основе конструкции этого вида фильтров – пластинка полароида. Она зажата двумя хорошо отполированными стеклянными пластинами. Если фильтр имеет круглую форму, его переднюю часть можно поворачивать, тем самым меняя угол поляризации, и, как следствие, количество поляризационного света, проходящего через фильтр. Эта возможность позволяет точно контролировать количество отражённого от объекта съёмки света, который нужно удалить.

На практике это работает следующим образом. Фильтр просто проворачивается, меняя величину эффекта поляризации до момента, который реализует художественную задумку автора съемки.

При попадании солнечного света в атмосферу Земли, он рассеивается. Причём процесс рассеивания синего цвета значительно выше, чем, например, красного. Именно поэтому цвет ясного неба всегда синий. Волнам рассеянного света свойственно колебаться в одном направлении. Это приводит к тому, что в случаях, когда съёмка ведётся в направлении, которое перпендикулярно к источнику света, в объектив попадает именно поляризационный свет, ведь его энергия направления исключительно в одну сторону.

Фильтр пропускает только свет, который направлен по одной из оси координат, поэтому в случае, когда солнце расположено перпендикулярно к направлению съёмки, эффективность фильтра максимальная. Именно в этом случае на изображении можно добиться эффекта насыщенного тёмно-синего неба. При других случаях, когда солнце расположено спереди или сзади эффект снижается и может достигнуть нуля, т.е. попадающий в объектив свет не поляризационный, а значит поляризатор ничего фильтровать не будет.

Виды поляризаторов

Всего выпускается два вида поляризаторов: линейные и круговые. Причём только круговые могут корректно функционировать с цифровыми камерами. Такое ограничение связано с тем, при использовании линейных поляризаторов получаются неточные результаты замера экспозиции. Причина в том, что в цифровых камерах из-за наличия функции автофокусировки часть света поляризуется внутри, что в итоге приводит к получению ошибочных показаний при замере экспозиции.

Круговые поляризаторы имеют пластинку, задерживающую световую волну. Её толщина равна 1⁄4 длины волны. Это позволяет свету, попадающему в измерительную систему камеры, превращаться в неполяризованный. Что делать если имеется только линейный фильтр? В этом случае надо снять показания до установки самого поляризатора, затем его установить и немного увеличить экспозицию. Эта технология позволяет хоть как-то компенсировать ошибки.

С плёночными камерами одинаково хорошо работают оба вида поляризаторов.

Вернуться к списку

Поляризатор | Как это работает

Назад ко всем ресурсам

Линейные поляризаторы используются в самых разных областях. Линейный поляризатор — отличное решение для приложений, требующих уменьшения бликов из-за отраженного света. Фильтры камеры, солнцезащитные очки и системы машинного зрения значительно выигрывают от использования линейного поляризатора.

Линейный поляризатор также можно использовать для модуляции интенсивности источника света. Поместив два поляризатора друг над другом и вращая один относительно другого, можно контролировать яркость. Окна салона самолета и фильтры телескопа являются идеальными приложениями.

Анализ фотоупругих напряжений выигрывает от использования поляризатора. В полярископе может использоваться как линейный, так и круговой поляризатор. Прозрачные пластмассы становятся двулучепреломляющими (двойное преломление) при нагрузке, как замедлитель волн. Линейный или круговой поляризатор позволяет зрителю визуально увидеть узоры напряжений, о чем свидетельствуют темные или изохроматические полосы.

Линейные поляризаторы (и круговые поляризаторы) также используются в пассивных 3D-приложениях. API предлагает очки с линейной и круговой поляризацией и проекционные фильтры.

Компания American Polarizers также производит многоосевой линейный поляризатор для анимации (Polarmotion) и демонстрации солнцезащитных очков. У нас есть возможность печатать поляризатор, выборочно размещая более одной оси на листе. Комбинируя многоосевой поляризатор с вращающимся линейным поляризатором, моделируется движение. Мы также создаем карты, на которых нет изображения, пока вы не наденете поляризованные солнцезащитные очки.

• Доступны различные толщины
• Возможности ламинирования акрила или стекла
• Различные цвета и светопропускание для акриловых ламинатов
• Услуги лазерной и гидроабразивной резки для ваших особых требований
• Замена для Polaroid и 3M HNCP10 (акрил) HNCP37 и HNCP37 NG

Как работает линейный поляризатор?

Линейный поляризатор пропускает свет, равномерно колеблющийся в одной плоскости, при этом поглощая плоскость ортаганола. Обычно мы описываем одну плоскость или пучок поляризованного света в терминах того, что мы называем паттерном вибрации. Если колебания происходят в одном направлении, свет линейно поляризован (см. рисунок 1).

Есть две оси: передающая и поглощающая. Передающую ось обычно называют «поляризующей осью». Свет, проходящий через один поляризатор, теряет не менее 50 % пропускания, в зависимости от класса используемого поляризатора (характеристики пропускания) и требований к поляризации.

Пересечение двух осей линейного поляризатора под углом 90 градусов друг к другу может привести к почти полному блокированию или подавлению света (см. рис. 2). Это называется вымиранием. Отношение пропускания двух поляризаторов с осями, параллельными к скрещенным, известно как эффективность поляризатора. Обратите внимание, что увеличение передачи не всегда приводит к повышению эффективности из-за увеличения передачи исчезновения.

 

Рисунок 1: Линейная поляризация Рисунок 2: Два линейных поляризатора (поглощение)

Методы получения линейно поляризованного света:

Существует множество способов получения линейно поляризованного света. Существует три широко известных механизма:

1. Двойное лучепреломление или двойное лучепреломление
2. Отражение
3. Дихроизм

Краткое описание этих методов приведено ниже.

Поляризаторы с двойным лучепреломлением или двулучепреломлением

Существуют природные кристаллы, такие как кальцит и кварц, которые делят один пучок неполяризованного света на два отдельных поляризованных луча равной интенсивности. Разделив два поляризованных луча, можно создать очень эффективный линейный поляризатор.

Поляризаторы отражения

Если одиночный луч неполяризованного света падает на плоскую гладкую неметаллическую поверхность под углом, отраженный луч (S) будет частично или полностью линейно поляризован. Степень поляризации зависит от угла падения и показателя преломления отражающей поверхности. Угол, при котором степень поляризации составляет 100%, определяется как угол поляризации или угол Брюстера.

Дихроичные поглощающие поляризаторы

API и большинство серийно выпускаемых поляризаторов являются дихроичными поляризаторами. Они проявляют дихроизм; свойство поглощать свет, поляризованный в определенном направлении. Дихроичный линейный поляризатор можно рассматривать как имеющий указанные оси поглощения и пропускания. Ось передачи также называется «осью поляризации». Растянутый поливиниловый спирт (ПВС) чаще всего используется в дихроичных поляризаторах.

Поделиться статьей|

Техника освещения: использование поляризационных фильтров в машинном зрении

При разработке эффективного и надежного решения для систем машинного зрения инженеры по машинному зрению часто сталкиваются с почти универсальным препятствием на производстве: нежелательными бликами. Этот блик обычно исходит от самих частей, предназначенных для осмотра, или от их непосредственного фона, но также может быть от заводского верхнего освещения, специального рабочего освещения или даже от естественных источников. Для целей этого обсуждения мы сосредоточимся на уменьшении бликов от визуального освещения, особенно от изогнутой зеркальной поверхности детали, которая является одним из наиболее распространенных применений поляризационных фильтров.

Нежелательные блики: поиск лучшего решения

До появления структурированного освещения с множественной геометрией решение проблемы нежелательных бликов заключалось в использовании набора поляризационных фильтров. Один фильтр, известный как поляризатор, прикреплен к свету, а другой, известный как анализатор, прикреплен к объективу камеры (рис. 1). Обе детали состоят из одного и того же материала с линейной поляризацией, но называются по-разному в зависимости от их положения на оптическом пути. Следуя традиции, а также простоте использования, анализатор обычно поворачивают относительно поляризатора в надежде, что анализатор заблокирует попадание отраженного света, создающего блики, в объектив камеры.

Рисунок 1 – Типичная поляризация зрения

Ограничения традиционных поляризаторов

Это решение может быть эффективным; однако есть ограничения. При вращении 1 из 2 сложенных поляризаторов светопропускание меняется от максимума до минимума через каждые 90 градусов вращения (360 градусов — это 1 оборот). В случае минимумов пропускания мы близки к полному угасанию, и очень мало, если пропускается свет (< 3% рис. 2а - центральная область), что делает его непригодным для многих визуальных проверок.

И даже в максимумах пропускания мы видим в лучшем случае частичное пропускание (30% рис. 2б – центральная область). Это приводит к менее чем эффективному решению, даже когда блики эффективно блокируются на максимумах передачи, особенно в высокоскоростных приложениях.

Рисунок 2а – Скрещенные поляризаторы: минимумы на красной подсветке. Значения представляют интенсивность; самые светлые области не имеют крышки поляризатора.

Рисунок 2b – Скрещенные поляризаторы: максимумы (повернуты на 90 градусов относительно рис. 2a).

Решение №1: Кросс-поляризованный кольцевой источник света

Рис. 3a. Геометрия коаксиального кольцевого источника света, без поляризаторов относительно высокие линейные скорости, очевидно, требуют большего количества света, чтобы компенсировать соответственно более короткое время экспозиции датчика, необходимое для заморозки движения части до значения 1 пиксель или меньше. Следующий пример с использованием кросс-поляризованного кольцевого источника света (см. рис. 3а, пример RL1424-660) обеспечивает эффективный и надежный результат проверки печати на крышке.

В этом примере мы видим, что в стандартной геометрии коаксиального освещения (кольцо света вокруг линзы, оба установлены перпендикулярно поверхности детали) неполяризованный свет (рис. 3b), который отражается от плоской, перпендикулярной поверхности этой желейной крышки, как нежелательные блики полностью исключаются при поляризации (рис. 3с), что обеспечивает эффективную и надежную проверку печати на крышке.

Учтите, однако, что для сохранения одинаковой общей интенсивности освещения сцены между неполяризованным и поляризованным светом диафрагма объектива была открыта на 2½ ступени диафрагмы, что может быть проблемой в относительно высокоскоростных приложениях, испытывающих недостаток света.

Рисунок 3b – Геометрия коаксиального кольцевого света, без поляризаторов

Рисунок 3c – Та же геометрия с поляризованным светом. Примечание. Диафрагма объектива открыта 2 1/2X

Кроме того, следует отметить, что даже с одним поляризатором (без анализатора на оптическом пути) пропускание света снижается до 40% от общего доступного света. Кроме того, использование одного поляризатора во многих случаях действует как разумный фильтр нейтральной плотности (ND).

Наконец, с появлением светодиодов с очень высокой выходной мощностью, особенно версий с концентрирующими линзами, стандартный материал линейного поляризатора из ацетатной пластиковой пленки подвергается термическому разрушению и разрушению при поглощении энергии, в некоторых случаях всего через 100 часов воздействия. Недавние неофициальные данные и данные испытаний подтверждают, что как тепло, так и свет с более короткой длиной волны (синий и более короткий) неблагоприятно влияют на долговечность поляризатора, в частности, выжигая пятна в материалах перед линзой светодиода.

В продаже имеется несколько решений для решения этой проблемы, в том числе стойкие к высоким температурам пластмассы, а также сэндвич-стекло и даже поляризаторы из проволочной сетки. В то время как эти материалы, как правило, обеспечивают лучшую защиту от нагревания и разрушения поляризатора с более короткой длиной волны, некоторые из них особенно дороги и их труднее адаптировать ко многим размерам и формам, необходимым для установки световых головок.

Улучшенные решения с измененной геометрией освещения

Вместо использования поляризации для борьбы с бликами деталей может быть более эффективное решение: изменить геометрию освещения или трехмерное пространственное соотношение между деталью, источником света и камерой. В следующем примере мы исследуем использование стандартных поляризаторов в сравнении с изменением геометрии освещения, чтобы получить приемлемое изображение для проверки.

Эта пробная часть представляет собой флакон с гелем для укладки, изготовленный из прозрачного пластика, отражающий и изогнутый в обоих направлениях. С этими конкретными характеристиками мы могли бы ожидать создания большого количества отражающих бликов на поверхности этого типа, в зависимости от типа освещения и используемой геометрии.

На рисунках 4a и 4b бутылка изображена с той же общей геометрией коаксиального света, что и гелевая часть крышки на рисунке 3 выше, без и с поляризаторами соответственно. Как и следовало ожидать, эта конфигурация без поляризации (рис. 4а) демонстрирует значительное отражение бликов непосредственно от коаксиального кольцевого света.

Мы можем видеть, что изображение на рис. 4b демонстрирует значительно меньше бликов при скрещенных поляризаторах, но некоторые блики все же видны. Является ли кросс-поляризация эффективным и надежным решением, зависит от того, затеняет ли блики интересующие детали на этом изображении или, что более важно, на изображении следующей бутылки.

Рисунок 4a – Коаксиальный кольцевой светильник, без поляризаторов. Примечание: 2 F-Stop Требуется больше света

Рисунок 4b – Коаксиальный кольцевой источник света, поляризаторы.

Одно важное замечание в этом световом решении: объектив был открыт на 2 диафрагмы, чтобы получить примерно одинаковый уровень освещенности в камере. Кроме того, поскольку бутылка изогнута в двух направлениях, невозможно «набрать» все блики с помощью комбинации поляризатор/анализатор, по сравнению, например, с плоской поверхностью желейной крышки, приведенной выше, например.

Рисунок 4c – Кольцевая лампа вне оси, без поляризаторов

Однако, если мы теперь изменим геометрию освещения, переместив кольцевую лампу вне оси по отношению к камере и объективу, но в направлении, параллельном длинной оси бутылки, мы генерируем изображение, изображенное на рис. 4c. Как видите, такое изменение геометрии освещения приводит к тому, что на изображении отсутствуют остатки бликов, а также отсутствует эффект поляризации, ограничивающий интенсивность освещения. Внеосевой кольцевой свет является приемлемым решением, если источник света может находиться относительно близко над головой, но в этом случае он должен быть направлен параллельно длинной оси бутылки. Если эта геометрия будет недоступна из-за ограничений доступа, доступны ли другие решения по геометрии/структуре?

Дополнительные решения для уменьшения бликов в машинном зрении

Рис. 5a — Серия AL150, включая AL4424-660; Красный BALA

Рисунок 5b – BALA; Продольная ориентация

Рис. 5c – BALA; Поперечная ориентация

Чтобы проверить эту идею, мы провели исследование, используя широкополосный линейный матричный источник света (BALA), AL4424-660 (см. рис. 5a) как в продольном (рис. 5b), так и в поперечном (рис. 5c) направлениях. Результаты показывают, что поперечная ориентация BALA работает так же, как и внеосевое кольцевое освещение.

Какие преимущества дает ориентация на BALA? Он может быть установлен с большего расстояния и под меньшим углом к ​​горизонтали, что позволяет ближней зоне над головой оставаться открытой, в отличие от кольцевого света. Кроме того, его не нужно устанавливать соосно, что также может быть выгодно, если близкое расположение камеры и объектива ограничивает доступ света. На рис. 5d показана функциональная схема освещения BALA.

Рисунок 5d – Световая схема BALA

Другое применение поляризаторов

Существуют ли дополнительные подходящие применения поляризаторов в зрении?

Обычно используется для обнаружения физической анизотропии в прозрачных и полупрозрачных материалах, таких как пластмассы. Например, на рисунках 6a и 6b показаны изображения полипропиленовой пленки, освещенные сзади, с поляризаторами и без них, соответственно, иллюстрирующие поле деформации в том, что в остальном выглядит как обычный пластик при неполяризованном освещении сзади.

Рисунок 6a. Пластик с поляризованной подсветкой

Рисунок 6b. Пластик без поляризованной подсветки

В заключение, поляризация в машинном зрении может быть эффективной, если понимать ограничения и условия ее применения. В общем, изменение геометрии освещения является предпочтительным решением для минимизации бликов, когда это возможно.