Фотография за пределами видимого диапазона
24.08.2004 12:59 | Сергей Щербаков/iXBT.com

Немного теории

Границами видимого (глазом) диапазона принято считать ультрафиолетовую УФ (380 нм) и инфракрасную ИК (760 нм). Все что находится за ними, глаз не различает. Сетчатка, на самом деле, чувствительна и к более коротковолновой зоне спектра. Но хрусталик и стекловидное тело защищают ее от относительно "жесткого" излучения. Тем не менее, сетчатка может воспринимать "остатки" ультрафиолета в виде флюоресцентного голубоватого свечения хрусталика (переизлучения в более длинноволновой зоне спектра). В ИК диапазоне мы не видим, так как в противном случае слепили бы себя своим же теплом.

За пределами видимой зоны спектра излучение не кончается. И механизмы и принципы оптики продолжают действовать (там есть и линзы и зеркала). Радиолокаторы видят в невидимой глазу зоне радиодиапазона (еще более длинноволновой, чем ИК), а зеркала-тарелки для радиоволн повсеместно портят архитектурные виды. Источники света светят и в ИК и в УФ диапазоне. А в горах и у моря без УФ фильтра не обойтись, иначе то, что невидимо глазу может существенно испортить снимки (у моря и в горах нет дымки, поглощающей ультрафиолет). Рассеянный свет, дымка создает впечатление глубины пространства, но если вам нужна четкость черно-белого снимка и для далеких предметов - поставьте на камеру оранжевый фильтр.

Зона УФ условно распространяется до 1 нм, а ИК до 1 мм. Атмосфера (озон, пар, пыль) сильно поглощает и рассеивает участок диапазона 10-300 нм, а стекло отсекает и более длинные волны, поэтому для фотографии (без дополнительных источников света и специальных объективов) можно использовать фактически только ближнюю зону УФ - 300-400 нм.

Главное ограничение все же фотоматериалы. Несенсибилизированные светочувствительные материалы чувствительны в диапазоне 350-450 нм, поэтому на заре фотографии ничего кроме "синего" цвета и УФ запечатлеть было нельзя. Зато в фотолаборатории при печати можно использовать красные и зеленые светофильтры и контролировать процесс проявки визуально. Для съемки в ИК диапазоне нужны специальные фотоматериалы. Обычно ИК пленки требуют соблюдения особых условий хранения и эксплуатации, а корпус камеры не должен быть "прозрачным" для лучей, засвечивающих ИК пленку.

Отметим следующие важные для фотосъемки моменты:

1) спектральные состав света, когда Солнце находится в зените позволяет снимать и в ИК и в УФ диапазоне и это единственный мощный и универсальный источник света; свет Солнца над горизонтом практически полностью лишен УФ составляющей;

2) лампа накаливания хорошо подойдет только для ИК съемки;

3) свет вспышки содержит как ИК, так и УФ излучение;

4) максимум чувствительности глаза при нормальном освещении лежит около 555 нм, а в сумерках около 510 нм (эффект Пуркинье);

5) практически все фотоматериалы подходят для УФ съемки, а для ИК только инфрахроматические;

6) оптическое стекло с увеличением толщины "отрезает" все больше ультрафиолета; для фотосъемки лучше использовать старые объективы или специальные современные;

7) фильтр на матрице цифровой камеры отрезает значительную часть ИК и УФ излучения;

8) степень пропускания излучения фильтров и оптического стекла зависит от их толщины; некоторые фильтры, непрозрачные для видимого света могут пропускать одновременно и ИК и УФ.

Практика

Для фотосъемки в "невидимых" лучах будем использовать цифровые фотокамеры. Известный тест на "чувствительность" к ИК диапазону - снять пульт ДУ (источник ИК направлен в объектив камеры, кнопка на пульте нажата) позволяет определить подходит ли камера для ИК съемки. Если на фотографии или дисплее компактной камеры хорошо видно свечение ИК источника пульта - подходит. На матрице обычно установлен фильтр, существенно отрезающий ИК и УФ излучение, поэтому чтобы снимать в этом диапазоне, потребуются длинные выдержки и фильтры, еще более эффективно отрезающие видимый свет (используются и тонкие эбонитовые пластины). Далее приведена таблица распространенных ИК фильтров различных производителей, в которой указаны границы полного отсечения и 50% пропускания ИК излучения.

Фильтр Kodak	B+W	Hoya	Heliopan и здесь	0%	50%
WRATTEN 88 A	-	-	5715 (RG715)	720	750
WRATTEN 87	-	-	5780	740	795
WRATTEN 87 C	093	-	5830	790	850
WRATTEN 87 B	-	RM90	5850	820	930
WRATTEN 87 A	094	RM100	5100	880	1050

Для фотосъемки использовались отечественные светофильтры УФС 6 (4 мм), ИКС 1 и более контрастный ИКС 3 (2,5 мм), фотокамеры Canon EOS 300D и Canon PowerShot G2, комплекты крепления Cokin. Установить сравнительно толстые фильтры в стандартные держатели для фильтров Cokin оказалось невозможно, поэтому фильтр просто крепился резинками к кольцу Cokin. Если все же вам удастся прикрепить фильтр к держателю Cokin стандартным образом, хорошо закройте все щели фольгой, иначе на длинных выдержках остатки видимого света засветят матрицу сильнее ИК.

Фильтры на Canon 300D	Фильтры на Canon G2

При фотосъемке в ИК и УФ диапазоне есть две "трудности", в которых эксплуатационные особенности "цифры" оказываются очень полезными. Эти трудности - определение экспозиции и наводка на фокус. Так как "на глаз" не то ни другое в случае "невидимого" света не настроишь, то приходится делать несколько дублей и по снимку на дисплее уже вводить необходимые коррективы. Определить экспозицию проще, чем правильный фокус. Ведь фокус для "зеленых " видимых лучей и ИК или УФ не совпадают (поэтому в хороших современных объективах эти невидимые глазу, но видимые пленкой лучи стараются полностью отрезать, чтобы они не уменьшали видимую на отпечатке резкость и контраст). Приходится устанавливать дистанцию на глаз и диафрагмировать объектив. Компактные цифровые камеры типа Canon G2, обладая маленькой матрицей и большей относительной глубиной резкости при той же диафрагме, удобней для первого метода (фокусировка на глаз). Но при выдержке в 10 секунд и чувствительности 400 картинка у них получается очень шумной. С зеркальной камерой придется сделать больше дублей, пробую различные дистанции фокусировки, но изображение будет более чистым.

Фотографии

Солнечный день

Пасмурный день

Обратите внимание на зелень, отражения на воде и стены домов, а так же на "глубину пространства" на ЧБ вариантах снимков, сделанных с разными фильтрами и без них.

Источники:

• Д.С. Гурлев. Справочник по фотографии (Светотехника и материалы). (Киев, "Техника").
• Р. Хейман. Светофильтры. (Издательство "МИР").

Ссылки:

• WJ's Photo Homepage (www.a1.nl/phomepag/markerink/irfilter.htm)
• Sony DSC-V1 (обзор на iXBT.com)
• Sony Cybershot DSC-F828 (обзор на iXBT.com)
• Анатомия цифровой камеры в картинках (статья на iXBT.com)
  

(Статья перепечатана с сайта iXBT.com)