Светофильтры для выделения инфракрасных лучей

Так как фо­тографические материалы (кинопленки), сенсибилизированные к инфракрасным лучам, обладают чувствительностью также и к лу­чам коротковолновой части видимого спектра, то при киносъемке в инфракрасных лучах необходимо применять светофильтры, выде­ляющие только инфракрасных лучи и задерживающие остальные.

Светофильтры могут быть установлены на осветительные при­боры либо перед объективом киносъемочного аппарата. При уста­новке светофильтров на осветительных приборах объекты съемки будут находиться в ”темноте” то есть они не будут видны, так как Глаз человека не чувствителен к инфракрасным лучам. Если же све­тофильтр установлен перед объективом киносъемочного аппарата, объекты съемки будут освещены смешанным инфракрасным и ви­димым светом, и съёмка будет производиться не в «темноте», а на свету. Ив том и другом случае мы не сможем увидеть снимаемое изображение на матовом стекле киноаппарата. Таким образом, ус­тановка кадра и наводка изображения на фокус должны произво­диться при отсутствии светофильтра.

В качестве светофильтров, устанавливаемых на осветительные приборы, могут быть использованы не только цветные стекла, но также и некоторые другие материалы, хорошо пропускающие инфракрасные лучи, как, например, листовой эбонит (толщиной 0,3…0,6 мм), все породы дерева (толщиной до 3 мм) и некоторые сорта бумаги, за исключением черной бумаги, применяемой для упаковки фотографических материалов, которая не пропускает инфракрасных лучей. Могут применяться жидкие светофильтры в кюветах, например раствор марганцово­кислого калия и др.

Светофильтры, предназначен­ные для установки перед объекти­вом киносъёмочного аппарата, должны отвечать строгим требованиям, предъявляемым к элементам оптических систем, чтобы не нарушить коррекцию объекти­ва. Поверхности стекол должны быть строго параллельны, а в массе стекла не должно быть сви­лей и пузырьков.

При съемках на инфрахроматическую пленку часто применя­ют красные светофильтры, про­пускающие не только инфракрас­ные, но и видимые красные лучи. Применение красных светофильт­ров оправдано тем, что инфра-хроматические пленки чувстви­тельны также и к красным лучам начиная с l= 650 нм. На рис. 6.9 приведены кривые пропускания окрашенных в массе красных и инфракрасных светофильтров отечественного производства.

Рис.6.9. Кривые пропускания КС и ИКС фильтров

Киносъемка в инфракрасных лучахможет производиться любым
киносъемочным аппаратом с установлением перед объективом
красным или инфракрасным светофильтром.

Одна из главных особенностей киносъемки в инфракрасных лу­чах заключается в необычности фокусирования изображения. Так как инфракрасные лучи невидимые, то проверка резкости изобра­жения объекта на матовом стекле киноаппарата невозможна. Если же, удалив инфракрасный светофильтр, сфокусировать изображение, образованное видимыми лучами света, а затем, снова установив на объектив светофильтр, произвести киносъемку в инфракрасных лу­чах, то полученное изображение будет нерезким. Это произойдет потому, что для видимых световых лучей и инфракрасных лучей фо­кусное расстояние объектива не одно и то же.

Преломление световых лучей разных длин волн линзами объек­тива не одинаково: коротковолновые световые лучи преломляются сильнее, а длинноволновыеслабее. Это явление носит название хроматической аберрации.

При расчете объективов стремятся максимально уменьшить раз­ницу фокусных расстояний, для лучей различных длин волн путем подбора сортов стекла и радиусов кривизны линз. Однако даже для световых лучей видимой области спектра хроматическую коррекцию осуществить удается не полностью. Инфракрасные лучи не прини­маются в расчет, так как они при обычных съемках в видимом све­те не воздействуют на фотографический слой пленки.

Специальные объективы для съемки в инфракрасных лучах из­готовляются из прозрачных кристаллов флюорита (СаF₂ – фторная соль кальция). Этот материал обладает очень малой дисперсией, что значительно упрощает конструкцию объектива, позволяя осу­ществить коррекцию также и для инфракрасных лучей.

Чтобы при съемке обычным объективом в инфракрасных лучах получить резкое изображение, необходимо вносить поправку на ве­личину фокусной разницы. Эта поправка имеет всегда положитель­ный знак и величина ее для большинства объективов составляет от 0,35 до 1% фокусного расстояния объектива.

Лучшим способом нахождения фокусной разницы следует при­знать способ пробных съемок и точной разметки дистанционной шкалы фокусирования объектива.

Зная величину необходимой поправки на фокусную разницу, це­лесообразно рассчитать и изготовить насадочную линзу, укорачи­вающую фокусное расстояние объектива на величину поправки. Та­кую насадочную линзу можно изготовить из цветного стекла, окра­шенного в массе в нужный цвет, чтобы она одновременно служила и светофильтром для выделения инфракрасных лучей.

Фокусную разницу можно не учитывать, когда киносъемка производится короткофокусным, объективом ¦=25 мм или короче, с диафрагмой 1:8 и более.

Все инфракрасные светофильтры (по аналогии с ультрафиолетовыми) можно также условно поделить на две группы: первые задерживают излучения инфракрасного диапазона, пропуская всё остальное, а вторые, наоборот, пропускают только инфракрасные лучи. Первые фильтры называются «Hot Mirror», а вторые так и называются, «инфракрасными» – ИК-фильтрами. О фильтрах Tiffen Hot Mirror можно сказать только то, что они, не имея никакого творческого применения, просто осключают попадание ИК-излучений на матрицу и предотвращают появление муара в цифровых видео- и фотокамерах. Сегодня их встраивают непосредственно в цифровые камеры, прямо перед матрицей. Задача этих фильтров – не допустить до сенсоров матрицы инфракрасных лучей с длиной волны, к примеру, больше, чем 820 нм. Они так и называются – "горячее зеркало" именно потому, что отражают инфракрасное тепловое излучение. Последней разработкой этих фильтров является модель Tiffen Full Spectrum IRND. Из отзыва оператораАрта Адамса (его фильмы «Дипломатическая неприкосновенность», «Кошмар на улице Вязов 4: Повелитель сна», «Пять горячих сердец», «Коммандо из пригорода», «Приказано уничтожить» и др.): «Фильтры Tiffen IRND – единственные фильтры, эффективно устраняющие избыток красного света в таких камерах как Panavision Genesis/Sony F35/F23. Я должен выразить свое восхищение тем, что компания Tiffen нашла формулу красителя, не пропускающего волны крайней красной части спектра. Это делает фильтры Tiffen IRND лучшим выбором по качеству, а благодаря отсутствию дихроичного покрытия Hot Mirror – сравнительно недорогими».

Фильтры Tiffen Full Spectrum IRND можно использовать в сочетании с Tiffen Clear Hot Mirror для цифровых кинокамер с CMOS-матрицей без внутреннего ИК-блокирующего фильтра, таких как RED ONE и SI2K, для полного преодоления ИК-загрязнения по всему диапазону. Tiffen Full Spectrum IRND также выпускаются в паре с Tiffen Hot Mirror для облегчения использования бленд или небольших боксов для комбинированных съемок.

Аналогичный фильтр Platinum Series IRND предлагает и Schneider Оptics вместе с другим фильтром True-Cut IR.

Вторая группа светофильтров – это ИК-фильтры, пропускающие инфракрасное излучение. Определенная часть таких фильтров пропускает как волны инфракрасного диапазона, так и часть красных волн видимого спектра, другие способны пропустить только инфракрасное излучение, начинающееся в районе 780нм. Среди производимых ИК-фильтров нет ни худших, ни лучших, все они хорошо подходят только для решения конкретных задач. Например, для цифровых камер со встроенным инфракрасным фильтром Hot Mirror (сегодня он есть во многих цифровых камерах) просто не рекомендуется применять фильтры B + W 093 или Hoya RM-90, потому, что они пропускают инфракрасное излучение начиная с 830нм (850нм), в то время как встроенный фильтр Hot Mirror, напомним, задерживает его уже на длине волны, близкой к 820нм (для разных камер эта величина варьируется вплоть до 1000нм). Как результат – до кино-фотопленки или матриц не дойдет никакое излучение, а, значит и никакого изображения мы не получим. Поэтому для «цифры» больше подойдут фильтры Сokin 89B (пропускает с 720 нм), НАМА IR (рабочий диапазон 720-900 нм), HOYA RM-72 (пропускает с 740 нм), B+W Infrared Dark Red 092 (пропускает, начиная с 650 нм и достигает на 700 нм – 50%) или Tiffen 87 (пропускает с 780 нм), пропускающие и красные излучения, как, например, отечественные стекла-фильтры КС-10, КС-11, КС-КС-13, КС-14, КС-17, 18, 19, пропускающие излучения начиная с 600-650 нм и заканчивая 1800 нм.

Рис. 9. ИК-фильтр Tiffen 87

При съемке на пленку жестких ограничений нет, но при этом следует осознавать, что сам по себе фильтр ещё ничего не регистрирует – изображение фиксируется эмульсией плёнки, и не обычной, а на специальной, инфрачувствительной. Таких пленок существует несколько разновидностей. Они обладают разными характеристиками чувствительности к инфракрасному излучению. Например, фирма Ilford выпускает псевдоинфракрасную плёнку, SFX200, чувствительную и к красной части спектра. Для такой плёнки подойдут фильтры начиная уже от простого тёмно-красного фильтра Red 2 (относящегося к разряду цветных светофильтров для чёрно-белой съёмки) до фильтра Cokin 89B. Для плёнки Kodak HIE, наоборот, использование красного фильтра нежелательно, лучше, если фильтр обрежет весь видимый диапазон вообще. Поэтому для неё подойдут «настоящие» инфракрасные фильтры, начиная от Hoya RM-72 и другие, указанные выше. А также ИК-фильтры серии ИКС-1, 2, 3, 5, 6,7.