UV-Filter

UV-Filter (UV-Sperrfilter) sind in der Fotografie spezielle Filter, die ultraviolettes Licht blockieren. Sie sehen farblos oder ganz schwach gelblich eingefärbt aus.

Wird Sonnenlicht an den Molekülen der Luft gestreut, liegt das Intensitätsmaximum des Streulichtes im UV-Bereich (Rayleigh-Streuung) . Diese besonders "blaulastige" Streulicht kann bei Farbfilmen einen Blaustich hervorrufen. Durch den Einsatz von UV-Sperrfiltern werden diese Effekte wirksam unterdrückt, die Fotografien gewinnen an Kontrast und Schärfe und Farbfehler werden vermieden. Eine Korrektur der Belichtungseinstellungen ist bei UV-Sperrfiltern nicht erforderlich.

Bei modernen Kameras mit viellinsigen, vergüteten Objektiven ist der Einsatz dieser Filter nicht erforderlich, da das in Summe dicke Glas der Objektive UV-Strahlung bereits ausreichend sperrt. Wird ein beliebiger anderes Farbfilter oder ein Polarisationsfilter eingesetzt, ist ein zusätzlicher UV-Sperrfilter überflüssig und verschlechtert nur unnötig die Leistung des Objektivs.

Viele Fotografen sehen die Hauptaufgabe eines UV-Sperrfilters daher (ähnlich wie beim Skylightfilter) im Schutz des Objektives vor mechanischen Beschädigungen, insbesondere Kratzern, da ein Filter nicht nur einfacher als die Frontlinse eines Objektivs auszuwechseln, sondern auch viel preiswerter ist. Allerdings haben UV-Sperrfilter, wie alle Objektivvorsätze, den Nachteil, dass sie Licht, das von der Frontlinse reflektiert wird, wieder in das Objektiv zurückreflektieren und somit zu unschönen Lichtpunkten bei Gegenlichtaufnahmen führen können. Zum Schutz der Frontlinse sind daher Streulichtblenden eher geeignet.


Grau-Filter bzw. Neutraldichtefilter

Unter Neutraldichtefilter (ND-Filter, Neutralfilter, meist: Graufilter) versteht man in der Fotografie gefasste Glas- oder Kunststoffscheiben von optischer Güte, die vor das Objektiv der Kamera geschraubt oder gesteckt werden, um gleichmäßige Abdunklung im Bild zu erzielen. Graufilter sind ebenfalls in der Filmkamera- und Fernsehkameratechnik sowie in der Lichttechnik in Gebrauch. Sie sind homogen neutralgrau eingefärbt, so dass die Farbwiedergabe nicht verfälscht wird.

In der Fotografie kann die Verminderung der durch das Objektiv einfallenden Lichtmenge erforderlich werden, wenn bei vorgegebener Filmempfindlichkeit das Aufnahmelicht zu hell ist und die Abblendmöglichkeit des Objektivs nicht ausreicht, um Überbelichtung zu vermeiden, oder gewünschte Blendenwerte oder Belichtungszeiten nicht eingehalten werden können. Das kann einmal der Fall sein, wenn sich das zu fotografierende Objekt durch die Wahl einer großen Blende vor unscharfem Hintergrund abheben oder auch durch Langzeitbelichtung ein Wisch- oder Fließeffekt erzielt werden soll.

Um etwa die Bewegung herabfallenden Wassers fotografisch darstellen zu können, benötigt man 1/60 sec Belichtungszeit oder länger. Ist nun das Aufnahmelicht so hell und / oder die Filmempfindlichkeit so hoch, dass sich zur korrekten Belichtung trotz kleinstmöglicher Blende am Objektiv diese 1/60 sec nicht einstellen lässt, kommt ein Graufilter zum Einsatz. Insbesondere bei Architekturaufnahmen stören Personen oder Fahrzeuge, die sich vor dem Gebäude bewegen. Hier lässt sich durch den Einsatz von Graufiltern die Belichtungszeit so verlängern, dass die Reizschwelle des Films oder Sensors unterschritten wird und Personen oder Fahrzeuge im Bild nicht sichtbar werden.

Auch in der Filmtechnik werden Graufilter verwendet. Da Filmkameras Bild für Bild mit konstanter Belichtungszeit arbeiten, reicht bei hellen Motiven oft die Abblendmöglichkeit der Objektive nicht aus, um ausgewogen belichtete Aufnahmen zu erzielen.

In der Lichttechnik werden Graufilter zur Verminderung der austretenden Lichtmenge eingesetzt, wenn das Dimmen der Scheinwerfer nicht erwünscht oder möglich ist, da dies die Farbtemperatur des Lichtes verändern würde.

Standardtypen der Graufilter besitzen den Verlängerungsfaktor 2, 4 oder 8. Auch ein variabler Typ, basierend auf dem Polfiltereffekt, mit dem Verlängerungsfaktor 3 – 8 ist üblich. Dabei werden zwei lineare Polarisationsfilter gegeneinander verdreht. Stehen beide Polfilter parallel, so tritt die geringste Abschwächung auf. Bei genau senkrechter Stellung zueinander wird das Licht idealerweise komplett blockiert.

Die Stärke der Abschwächung wird durch die Angabe NDx (Neutraldichte) oder ODx (optical density) mit einer nachgestellten Zahl x angegeben. Diese berechnet sich aus dem dekadischen Logarithmus des Quotienten aus der einfallenden Intensität und der nach dem Filter messbaren Intensität.

Zum Beispiel verbirgt sich hinter der Angabe ND3 eine Abschwächung der Intensität um den Faktor 1000, da der dekadische Logarithmus von 1000 genau drei ergibt.


Polarisationsfilter

Licht kann man als eine elektromagnetische Welle, die transversal (also rechtwinklig) zur Ausbreitungsrichtung schwingt, betrachten. Dabei kann es in allen möglichen Richtungen (beziehungsweise Ebenen) rechtwinklig zur Ausbreitungsrichtung schwingen. Wenn die transversale Schwingung zeitlich konstant ist, nennt man es polarisiert. Es gibt verschiedene Erscheinungsformen von polarisiertem Licht: linear polarisiert, zirkular polarisiert und elliptisch polarisiert. Linear polarisiertes Licht schwingt in Ausbreitungsrichtung nur in einer ganz bestimmten Ebene. Bei zirkular polarisiertem Licht schwingt das Licht senkrecht zur Ausbreitungsrichtung, wobei sich die Schwingungsebene in Form einer Helix in den Raum schraubt. Die Projektion dieser Helix auf die zur Ausbreitungsrichtung orthogonale Ebene ist der Kreis, woraus sich der Name Zirkular ableitet. Diese Helixstruktur kann dadurch erzeugt werden, dass 2 linear polarisierte Wellen addiert werden. Die Wellen stehen hierbei wiederum senkrecht aufeinander und sind 90° phasenverschoben. Stehen die beiden Wellen nicht senkrecht aufeinander, sind nicht 90° phasenverschoben oder haben unterschiedliche Amplituden wird die Abbildung der Helix elliptisch. Die Welle ist somit elliptisch polarisiert. Da die Phasenverschiebung positiv oder negativ sein kann, dreht die Polarisationsachse rechts bzw. links herum, weswegen bei zirkular oder elliptisch polarisierten Wellen auch immer die Drehrichtung rechts bzw. links angegeben wird. Unpolarisiertes Licht lässt sich als Licht auffassen, bei dem die Polarisation sich mit der Wellenlänge ändert bzw. dessen Polarisation sich ständig in nicht vorhersehbarer Weise ändert. Damit ist die Richtung des Lichtes statistisch verteilt.

Ein Polarisationsfilter lässt nur Licht einer bestimmten Polarisierung des Filters durch. Demzufolge ist das Licht, welches den Polarisationsfilter verlässt, immer polarisiert.

Man unterscheidet zwischen liniaren und zirkularen Polarisationsfiltern, je nach Art der Polarisation des austretenden Lichts. Die eigentliche Filterung ist dabei allerdings immer die der linearen Polarisation.

Beim linearen Polarisationsfilter ist das austretende Licht immer Licht einer bestimmten Polarisation, es schwingt also immer entlang einer gedachten Linie, die durch das Polarisationsfilter bestimmt wird, und wird liniar polarisiertes Licht genannt.

Bei zirkularen Polarisationsfiltern wird das linear polarisierte Licht anschließend noch in zirkular polarisiertes Licht umgewandelt. Dies wird erreicht, indem das Licht nach der linearen Polarisation durch ein so genanntes N4-Plättchen gesendet wird, welches für verschieden polarisiertes Licht verschiedene Ausbreitungsgeschwindigkeiten hat. Die optische Achse des λ/4-Plättchens muss hierzu um 45° gegen die Polarisationsrichtung des linearen Polarisationsfilters gedreht werden. Das nun zirkular polarisierte Licht hat gegenüber dem linear polarisierten Licht den technischen Vorteil, dass keine Schwingungsrichtung bevorzugt wird und sich somit in der weiteren Verarbeitung keine Abhängigkeiten von der ausgewählten Polarisationsrichtung mehr zeigen.

Mit Hilfe von Polarisationfiltern lässt sich auch die Polarisationsrichtung von linear polarisiertem Licht drehen. Lässt man Licht durch ein lineares Polarisationsfilter auf ein weiteres lineares Filter fallen, dessen Polarisierung z. B. um 45° gedreht ist, so tritt entsprechend linearisiertes Licht durch. Dies ist die Folge davon, dass man linearisiertes Licht auch als zwei linear polarisierte Lichtstrahlen beschreiben kann, die gegenüber dem Originalstrahl gedreht sind (solange die Drehung nicht 90° bzw. 270° beträgt). Lässt man das Licht auf ein weiteres lineares Polarisisationsfilter fallen, das gegenüber dem ersten um 90° gedreht ist, so wird das Licht nun um 90° gegenüber der ursprünglichen Polarisationsrichtung gedreht, wo bei es deutlich schwächer ist als das Licht, das aus dem ersten Filter kommt.

 

- Unerwünschte Reflexionen von glatten, nichtmetallischen Oberflächen (z. B. Wasser, Glas) lassen sich unterdrücken. An nichtmetallischen Oberflächen wird bevorzugt Licht mit einer bestimmten Polarisation reflektiert, insbesondere wenn der Austrittswinkel etwa 30° bis 40° beträgt, also nahe dem Brewster-Winkel liegt. Wenn der Polarisationsfilter geeignet ausgerichtet ist, werden die reflektierten Lichtwellen unterdrückt, so dass der unpolarisierte Hintergrund nicht von den Reflexionen überstrahlt wird. So ist es z. B. möglich, störende Reflexionen auf Fensterscheiben oder Wasseroberflächen auszublenden.
- Die Grünwiedergabe von Laub und Gräsern wird verbessert, weil das Polarisationsfilter störende (blaue) Reflexe des Himmels teilweise unterdrückt.
- Das Blau eines wolkenlosen Himmels ist teilweise polarisiert. Mit Hilfe eines Polarisationsfilters kann ein Großteil des hellen Himmels zurückgehalten werden, so dass der Himmel auf dem Foto dunkler und somit kräftiger in seiner Farbe erscheint. Weiße Wolken treten deutlicher vor dem blauen Himmel hervor. Dieser Effekt tritt besonders stark im Winkel von 90° zur Sonne auf, bei anderen Winkelwerten geringer bis gar nicht.
- Beim Fotografieren eines Regenbogens bewirkt ein Polfilter in seinen beiden Extremstellungen folgendes: Da die Farbenlinien polarisiertes Licht sind, werden sie bei geeigneter Polarisation unterdrückt – kein Regenbogen ist sichtbar. Dreht man den Polfilter 90° aus dieser Position heraus, wird der Regenbogen fast vollständig durchgelassen, das zufällig polarisierte Licht der Wolken rundherum wird zu etwas mehr als der Hälfte geschluckt. Relativ zur Umgebung scheint der Regenbogen so viel kräftiger.
- Unerwünschte Reflexionen an metallischen Oberflächen können beim Einsatz von Kunstlicht durch den Einsatz von Polarisationsfiltern an der Kamera und an den Beleuchtungskörpern unterdrückt werden. Da der finanzielle Aufwand durch die teuren großformatigen Filterfolien für die Scheinwerfer sehr hoch ist, wird dieses Verfahren jedoch nicht im nennenswerten Umfang eingesetzt.
- Es sollten insbesondere bei analogen und digitalen Spiegelreflexkameras zirkulare Polfilter verwendet werden, da linear polarisiertes Licht in einigen Bauelementen dieser Kameras (z. B. Autofokus und Belichtungsmessung) zu falschen Messergebnissen führen kann. Bei digitalen Kompaktkameras ohne halbdurchlässigen Spiegel genügt grundsätzlich ein lineares Polarisationsfilter.