偏振镜CPL.pdf

偏振镜 也叫偏光镜 简称 PL 镜 是一种滤色镜 偏振镜的出色功用是能有选择地让 某个方向振动的光线通过 在彩色和黑白摄影中常用来消除或减弱非金属表面的强反光 从 而消除过减轻光斑 基本概念基本概念 偏振镜 也叫偏光镜 简称PL镜 是一种滤色镜 偏振镜的出色功用是能有选择地让某 个方向振动的光线通过 在彩色和黑白摄影中常用来消除或减弱非金属表面的强反光 从而 消除或减轻光斑 例如 在景物和风光摄影中 常用来表现强反光处的物体的质感 突出玻 璃后面的景物 压暗天空和表现蓝天白云等 由两片光学玻璃夹着一片有定向作用的微小偏 光性质晶体 如云母 组成 还有另一种制造方法 两片光学玻璃之间的夹层涂有聚乙烯膜 或聚乙烯氰一类的结晶物 这一聚合物涂层可产生极细的栅栏状的结构 好像是一道细密的 栅栏 只允许振动方向与缝隙相同的光通过 再将这两片玻璃各自独立地安装在可以旋转的 环圈里 通过旋转其中一镜片便可以消除被摄物体表面的偏振反射光 这层涂膜会逐渐老化 失效 而且受潮和撞击 震动也会缩短使用寿命 说到底 使用聚合物涂层的PL就是消耗 品 不是耐用品 在正常情况下 使用五六年没问题 光线本身是一种电磁波 它与无线电波没有本质的区别 只是波长更短一些而已 电磁 波经反射和漫反射之后 某个方向的振动会减弱 从而产生偏振光 偏振镜分类偏振镜分类 根据过滤偏振光的机理不同 偏光镜可以分为圆偏光镜 简称CPL 和线性偏光镜 简 称LPL 两种 这两种的作用是相同的 LPL主要用于老式的手动对焦相机 出现较晚的CPL 增加了一层 1 4 波长的薄膜 这种薄膜有一种特殊的性质 可以对一个方向 假设为x 的 偏振电矢量产生 2 相移 而对与它垂直方向 假设为y 的电矢量没有任何作用 所以可 以使上述偏振光沿x和y的角平分线方向通过 1 4 波片 于是出射光线就是一束有两种偏振方 向垂直 相位差 2 的偏振光合成的 光线了 也就是所谓的圆偏振光 这种设计使得其更适合新式的自动对焦和自动曝光相 机 目前采用 AF 镜头 自动调焦功能的交换式照相机镜头 的相机 都采用 CPL 作为偏光 镜 在一些光线条件下 线性偏光镜有可能误导机内测光元件进行测光 因此 DC 和大多数 自动对焦相机都使用圆偏光镜 圆偏振镜 CPL 偏振镜 PL 镜的作用是过滤反射光线 增加成像反差 其工作原理是选择性地过滤来自某个方 向的光线 通过过滤掉漫反射中的许多偏振光 从而减弱天空中光线的强度 把天空压暗 并增加蓝天和白云之间的反差 具体实拍时要看着取景器并旋转前镜 取景器中天空最暗时 的效果最明显 最暗与最亮相差 90 度 你可根据需要转到最暗与最亮间的任意角度 PL 镜也可以有效减弱或者消除非金属表面的反光 这种反射光是典型的偏振光 金属 表面反射回的光线不是偏振光 偏光镜对其不起作用 通过调整偏光镜就可以滤掉这一部 分的反光 从而改善被摄物体的画质 并提高画面的清晰度 例如 通过使用偏光镜 可以 减弱水面的反光 从而清晰的拍摄到水中的鱼 在拍摄这样的场景时 光源的投射角度与相 机拍照的角度要趋近一致 并且其最大的偏折角度需介于 30 40 度之间 使用的时候可以 通过慢慢转动滤镜前组的镜片来进行调整 力求把景物表面的反光降到最低程度 另外 偏光镜可以有效提高色彩的饱和度 提高反差 这是因为偏光镜可以吸收大气中 雾气或灰尘反射出的各种方向的杂光 从而使拍摄出的影像更加纯净 例如 在拍摄花卉静 物等摄影中 经常使用偏光镜去拍色彩艳丽的照片 在风景摄影 花卉摄影和拍摄某些特定 的反光比较强烈的景物时很有用处 偏光镜运用在拍摄风景照时 对云层的描绘有极好的效 果 蓝色天空的光线折射率比被白云散射后的光线来得大 利用偏光镜也可以使绿叶的颜色 更饱和及消除低角度拍摄城市景物的翳雾 偏振镜 偏振镜由镜片主体和一个与它相连并可旋转的后座框两部分组成 镜片主体由极细的水 晶玻璃组成光栅 旋转时 偏振镜的光栅将那些不与它平行的偏振光线阻挡 因此 偏振镜 能够控制和选择记录与它平行的反射光 此反射光为偏振光 数量 这就是偏振镜能够消除 或减弱非金属表面反光的道理 但大多数偏振镜有一点偏蓝色 同时在用与拍摄时也会阻挡 与偏振光振动方向相同的部分非偏振光 为避免画面色彩过于平淡 一般要增加一档以上的 曝光量 线偏和圆偏的区别线偏和圆偏的区别 偏振镜有两种 一种是线偏振镜 又称普通偏振镜 英文标志为PL 别一种是圆偏振镜 英文标志为CPL OL外观呈灰色 它能让与其偏振方向同向的线偏振光通过约 80 而令与 其偏振方向垂直振动的线偏振光透过不足 1 CPL 的外观呈灰色 是由一片线偏振镜与一片四分之一波片 为特殊双折射材料 胶合 而成 该四分之一波片的光轴与线偏振镜的偏振光振动方向形成 45 角 偏振镜的分析原理偏振镜的分析原理 自线偏振镜一段射入为正向 自四分之一波片一端射入为反向 正向射向圆偏振镜的自 然光 先后通过线偏振镜和四分之一波片后 即成为圆偏振光 根据线偏振镜之偏振方向与 四分之一拨片光轴成 45 夹角时的相对方位不同 可产生右旋圆偏振光或左旋圆偏振光 目前在市场上常见的圆偏振镜有 东芝 高坚 肯高 保谷 玛鲁米 尼康 哈马等 一般说来 线偏振镜和圆偏振镜都可以满足摄影的基本要求 不过 PL 会影响测光和 自动聚焦 一般不适合自动化程度较高的数码相机使用 因为现在的数码相机都具有自动对 焦和自动曝光的功能 在这些相机上 一部分光线要被反射到测光元件上去 如果这些光线 是通过半反射镜反射出去的 而这半反射镜又是有镀膜的非金属材料制成的 它们反射的光 线就是偏振光 自动化程度较高的数码相机使用普通的线偏振镜 部分光线信息会被滤除 从而有可能导致 AE 自动曝光 不准 AF 自动对焦 有可能失控 然而 CPL 在这类相机 上却能工作地很好 工作原理工作原理 许多偏振光在摄影中是有害的 玻璃表面的反射光 使我们拍摄不到玻璃橱窗里面的东 西 水面的反射光使我们拍摄不到水中的鱼 树叶表面的反射光使树叶变成白色 等等 晴 空的蓝天在与太阳方向成 90 度的垂直方向散射的也是偏振光 它使蓝天变的不那么幽深 如果消除了这些偏振光 许多照片会显得颜色更加饱和 画面更加清晰 能够滤除偏振光的滤镜叫做偏振镜 普通的偏振镜叫做线偏振镜 PL镜 把偏振镜装 到镜头的前端 仔细旋转偏振镜 使得有害眩光减至最小甚至消失 这样就能拍摄出没有眩 光的照片了 如果拍摄蓝天 天会显得更蓝 更暗 偏振镜不止滤掉了偏振光 还把非偏振 光中的与偏振光振动方向相同的部分也滤掉了 所以 使用偏振镜以后 一般要增加一档以 上的曝光量 但是 在AF 自动聚焦 和AE 自动曝光 相机中 一部分光线要被反射到测光元件上 去 如果这些光线是通过半反射镜反射出去的 而这半反射镜又是用非金属材料镀膜形成的 它们反射的光线就是偏振光 在这类相机中 如果使用了普通的线偏振镜 透过镜头的偏振 光射到半反射镜上 如果角度合适 会正常反射出来 如果角度不合适 又会没有光线反射 出来 因此 AE有可能不准 AF有可能失效 另外 有的相机取景器中有液晶显示器 某些 相机的液晶显示器是靠透过镜头的光线照明的 如果镜头使用了线偏振镜 这种液晶显示器 就会失效 光是一种电磁波 如何使偏振镜既能滤掉有害的偏振光 又能使经过偏振镜进入镜头的光线成为非偏振光 呢 这种情况下就要使用圆偏振镜 CPL 镜 了 圆偏振镜可以看作由两部分组成 前一部分是一个普通的线偏振镜 能够滤除某个振动方向的偏振光 后一部分可以使透 过它的偏振光振动方向在一个圆周上旋转 这种特殊的偏振光称为圆偏振光 圆偏振镜也因 此而得名 圆偏振光对于绝大多数光学元件来说 与非偏振光没有什么区别 所以圆偏振镜 可以在任何相机上使用 利用这个原理 很容易识别一个偏振镜到底是PL 还是CPL 把偏振镜安装镜头的一方 靠近眼睛 透过偏振镜看非金属的反光 转动偏振镜到某个角度 反光会明显减弱甚至消失 把偏振镜反过来作同样的实验 PL镜会看到同样的结果 而CPL镜就和普通的墨镜差不多 如果把两个线偏振镜重叠起来 转动到互相垂直的方向 透过头一个偏振镜的偏振光会被第 二个偏振镜完全滤除 效果是完全不透光 转动其中的一个 透光率会逐渐增加 好象一个 可变灰度镜 可能会有一点偏色 如果其中一个是CPL CPL一定要放到后面 前面的偏振 镜如果是CPL 就看不到这个现象 许多变焦镜头尤其是一些低档的变焦镜头常常使用旋转前片的方法调焦 这种镜头使用 偏振镜十分困难 需要把相机安装在牢固的三脚架上 一只手固定调焦环 另一只手转动偏 振镜 眼睛还要在取景器中看效果 所以如果经常使用偏振镜 尤其是喜欢拍摄风景 购买 镜头时除了价格 成像质量等因素外 前片是否旋转也是一个选购的因素 偏振镜不是万能的 如果阳光角度不合适 非金属表面反射的眩光可能偏振光成分很小 例如 拍摄树叶往往不能消除所有反光 如果使用超广角镜头 很难在画面中取得一致的效 果 尤其拍摄天空时 与太阳夹角成 90 度的方向压的很暗 而其它方向几乎没有效果 造 成天空颜色和亮度不均匀 拍摄水面时 部分水面没有反光 而另一部分反光很强 偏振镜 由于有转动部分 厚度较大 用在超广角镜头上有可能挡角 使用偏振镜时 由于需要转动 滤镜 不宜使用遮光罩 应当尽量把相机放在阴影中拍摄 线偏振镜与圆偏振镜价格差异很大 一台相机能否使用 PL 要通过试验来确定 首先 确定 AF 转动 PL 镜到不同方向 半按快门开启自动对焦 有的机身有专门 AF 启动按键 如果任意方向都能正常自动聚焦 说明这种机身能够使用 PL 镜实现 AF 功能 反之 如果某 个方向 AF 失灵 那就必须购买 CPL 镜了 再试验 AE 镜头前面装上 PL 镜后 垂直对着均 匀白墙测光 旋转 PL 镜到不同方向 仔细观察测光值是否有变化 如果有变化 只好购买 CPL 了 如果 AE 和 AF 都没有问题 以后也不打算购买别的机身 那就可以购买 PL 镜了 选择技巧选择技巧 CPL 相对于 PL 比较贵 如果相机可以用 PL 就没必要买 CPL 那么自己的相机能否使 用 PL 呢 试验一下就知道了 首先试验 AF 转动 PL 镜到不同方向 半按快门开启自动对 焦 有的机身专门有 AF 按键 如果任意方向都能正常自动对焦 说明这种机身能够使用 PL 镜实现 AF 功能 反之 如果某个方向 AF 失灵 那就必须买 CPL 再实验 AE 镜头前面 装 PL 镜后 垂直对着均匀的白墙测光 旋转 PL 镜到不同方向 仔细观察测光值是否有变化 如果有变化 也只能买 CPL 由于偏光镜也可以减少 1 2 档曝光量 因此它在某些场合下可以替代 ND2 ND4 中性灰 度镜的作用 偏振镜 用好偏光镜需要一定的技巧 例如拍摄天空时 可以使用右手将大拇指与食指成 90 度 方向 将食指指向太阳 而大拇指方向就是最佳的拍摄方向 此外 由于偏光镜在最佳偏振 效果时 会损失 1 2 到 2 档的光圈 因此需要对曝光进行补偿 一般增加 1 至 2 档曝光量即 可 对于无法过滤掉的金属表面反光 可以在光源前面加一片大的偏振镜 这样金属反射出 的光线就是偏振光 就可以使用偏光镜滤掉金属表面的反光了 不过在进行人像摄影时 最 好不要使用偏光镜 这是因为偏光镜能过滤掉脸部的反光 使人脸失去立体感 使用场合使用场合 使用偏振镜的场合 1 清澈的蓝天 想把蓝天拍摄的更蓝 2 清澈的蓝天 蓝天给所有景物都染上了一层蓝色 想消除景物上的蓝色 使得景物 更饱和 3 当拍摄水中物体时水面反光而看不清物体 想拍摄清水中的物体 例如游鱼 或者 想让水面暗一些 4 拍摄静物 想消除物体表面的反光 5 想透过玻璃拍摄后面的东西 效果分析效果分析 1 改善蓝天影调和色调 偏振镜可在不或基本不影响景物其它部分原有影调 如明暗对 Lb 黑白反差 和色调 如色彩还原 色彩对Lb 的情况下 阻挡部分偏振天光 因而偏振镜 可压暗有偏振光的蓝天的亮度和影调 这既可把天空影调调节得更合适 更恰当 又缩小了 天空与地面景物间的反差 使二者间的反差和影调更趋平衡 合谐 同时 偏振镜还可改善 蓝天的色调 使彩色照片中的蓝天更蓝 饱和度更高 从而使白云更加突出 更加鲜明 由 于整个蓝色天空中 与阳光投射方向成 90 的区域上偏振光最强也最多 故早 晚时在南 北方和天顶的天空散射光中 以及中午时在北 东 西方 中国南部夏天还包括南方 的天空 散射光中均含有大量偏振光 显然 在用偏振镜调节和控制蓝色天空的影调和色调时 欲获 得最佳效果 宜使拍摄方向正好与阳光投射方向相垂直 即让摄影者食指与拇指间成 90 角 当食指指向太阳时 则摄影者拇指所指方向之蓝天中的偏振光最多 此时用偏振镜拍摄可获 得压暗蓝天的最佳效果 参见下图所示 用黑白胶片拍摄风光照片时 把偏振镜和黄滤光 镜组合后使用 可获得蓝天呈深灰色 而白云鲜明 突出的画面效果 2 模拟夜景效果 在黑白摄影中 由于偏振镜可压暗有偏振光的蓝天影调 故常与红滤色镜配合 在阳光下用 黑白胶片拍摄模拟月夜效果的画面 曝光应适当不足 在彩色摄影中也常用偏振镜压暗蓝天 影调 以在阳光下模拟夜景效果 拍摄时面对与阳光成 90 角的蓝天方位 在不加雷登 85B 的前提下用灯光B型彩色胶片直接拍摄 并通过摄影镜头前的偏振镜把天空影调压暗 为模 拟出逼真的月夜效果 拍摄时应使天空曝光不足约 1 5 级左右 并可用 3200K色温的灯光对 人物脸部的受光面和背光面 进行各自适当的补光照明 用此法拍摄时虽可进行推拉运动摄 影 但不宜进行水平摇摄 以免摇至不同方位角处时 天空密度的变化使影片的模拟 穿 帮 3 改善非金属物体表面耀斑部位的影像清晰度 质感和色彩饱和度 当一般白光照射 到普通物体上时 物体表面将会吸收一部分色光而反射另一部分色光 从而使人眼能从被反 射的色光获知该物体的固有色 但是当高强度的白光 如室外阳光 照射到光滑物体表面时 物体除反射出一部分反映物体固有色的色光外 还会把光源发出的全部色光中的相当一部分 无吸收地直接反射出 若光源为阳光则这部分反光为不显任何颜色的白光 在光滑物体的高 光部位 后一类反光的强度远远大于前者 从而使物体高光部位形成亮斑 耀斑 淡化了物 体本身的色调 使之偏向甚至呈现为光源色 从而使该处物体的色彩饱和度显著下降 例如 阳光下小汽车车顶表面高光部位反射出强烈白光 以至常使该部位的车身颜色不饱和 又如 带露珠 水珠的湿草地的绿色常显得较浅淡 晴天下的某些绿叶 绿草地围大量反射蓝色天 光 而呈现出偏淡蓝色冷调的倾向 当物体表面上亮斑的亮度过高 过于耀眼刺目 面积 过大 位置欠佳 或耀斑过多而连成一片时 常常对整个画面的影调 色调产生有害影响 使该亮斑 耀斑处影像的层次 细节 质感 纹理 清晰度以及色彩还原等 受到一定程度 的损害 且易干扰观众的视线 在现实生活的很多场合下 非金属物体表面上的亮斑 耀斑 处 所反射的能呈现物体固有色的那部分反光为自然光 即未被偏振 而所反射的呈现为光 源色的那部分强烈反光却被物体表面偏振了 变为偏振光 显然 此时运用偏振镜可以很 容易消除这些偏振光在影像上所 偏振镜形成的亮斑 耀斑 而又能真实记录下该处的固有色调和影调 再现其质感 例 如 当拍摄玻璃器皿 瓷器 涂漆后的物体 如家俱 汽车喷漆表面 打蜡的地板 塑料 表面生长有薄薄蜡质而光滑的绿叶和水果 带大面积水面 如海面 湖面 的风光 以及翻拍 美术作品和摄影作品 如照片 油画 资料等时 摄影者常利用偏振镜并恰当调节其方位 以适当降低 甚至完全消除所摄画面中的亮斑 耀斑 从而挽回该处所损失的细节 层次和 色彩 又如 晴天下某些绿叶和水果大量反射蓝色天光 并使之成为线偏振光 因此运用偏 振镜并适当调节其方位 可明显减弱这类绿叶 绿草地 水果等所反射的蓝色偏振光 从而 可纠正其因反光而呈现出的偏淡蓝色冷调的倾向 使绿色等更趋色饱和 总之 偏振镜可明 显减弱 甚至消除某些不透明非金属物体光滑表面 及透明物体表面上的强烈亮斑 耀斑等 亮度过高的有害反光 因此偏振镜既可显著改善这类亮斑处的影像清晰度 又可真实展现这 类亮斑处被高光所掩盖 遮蔽 冲淡的物体的固有颜色 显著提高其影像的色彩饱和度 从 而使所摄影像层次丰富 细节清晰 纹理鲜明 影纹细腻 影调和谐 质感强烈 并且色彩 鲜明 浓郁 瑰丽 丰富 悦目 4 改善透明物体内部或后面之景物的影像清晰度和色彩 饱和度 偏振镜还可通过明显减弱 甚至消除透明体光滑表面上的有害反光和镜面像 拍摄 厂该透明体内部或后面景物的完整而清晰影像 例如 玻璃表面 水面等透明物体的平滑表 面不但容易出现强烈反光 而且还容易映出其面前物体的较清晰影像 镜面像 如水面上 的倒影 橱窗玻璃上映现出的行人 街道 因此当摄影者拍摄水中或橱窗玻璃后面的被摄 主体时 上述强烈反光和镜面像具有的掩蔽 妨碍 干扰等不良影响 常使被摄主体的形状 和颜色在画面中显得不完整 且非常凌乱 模糊 不清晰 反差减弱 若恰当地运用偏振镜 则可明显减弱 甚至消除上述有害反光和镜面像对被摄主体的干扰和不良影响 使橱窗玻璃 水面等变得更加透明 从而使画面上显现出被掩蔽之被摄主体的清晰影像 28mm 超薄线性偏振镜 5 在应急情况 厂可作约 ND 5 中性密度滤光镜的代用品 由于偏振镜只容许与其振 动方向相同的光波通过 故各非偏振的色光经偏振镜后 将被均匀滤光而减弱 故在紧急情 况下 偏振镜可起相应中性密度镜的作用 例如在光线太强而又必须用较大的光圈或较长快 门时间拍摄时使用 6 一对偏振镜可组成可调减光镜 把一对线偏振镜互相叠合使用时 改变两偏振镜之 偏振方向间的夹角 可使其总阻光率改变 当两者偏振方向彼此相同时 总阻光率最小 随 着两者偏振方向之夹角的增大 总阻光率也愈来愈大 当两者偏振方向彼此互相垂直时 总 阻光率最大 总之 通过两片叠合线倡振镜可获得一系列阻光率值 从而可取代若干片ND 镜的作用 故两片叠合偏振镜又称可调中性减光镜 俗称可调减光镜 一线偏振镜与一片位 于前方的反向圆偏振镜 或与一片位于后方的正向圆偏振镜 也可构成可调减光镜 把两片线 偏振镜互相叠合后放在电影摄影镜头前端 边拍摄边均匀旋转其中一片偏振镜 即均匀改变 二镜片之偏振方向