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偏振镜

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。这层涂膜会逐圆偏振镜(CPL)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
  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π/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π/2的偏振光合成的偏振镜光线了,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。
 
  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偏振镜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

  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。光线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

  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,这样就能偏振镜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:偏振镜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偏振镜启动按键)。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

  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偏振镜代ND2、ND4中性灰度镜的作用。
 
  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。 
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