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PLフィルターの原理、なぜ反射が消えるの?正しい使い方は?

   

PLフィルター(偏光フィルター)の原理はどうなってるの?なぜガラス面や水面の反射が消えるの?他にどんな効果があるの?正しい使い方は?その疑問にプロがお答えします!

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PLフィルターの原理、なぜ反射が消えるの?偏光の正体って何?

PLフィルターを使って「効果」を見てみましょう!

テレビの画面への映り込みを消せるかな?

  • テレビ画面にベランダの風景が映り込んでいるので、偏光フィルターを使って映り込みを除去してみましょう!

(1)偏光フィルターなし 

pl-p81009921

(1)偏光フィルター使用

pl-p81009911

  • 見事にテレビ画面への映り込みを完全ではないですがほぼ除去することができましたね!
  • では、PL(偏光)フィルターはなぜこのように映り込み(反射)を消すことができるのでしょうか?
  • 実はこの映り込み(反射)の正体、テレビ画面やガラス、水面に反射する際に光の振動の向きが変化しているんです。その変化した光を「偏光」と言います。
  • ではショーウィンドウを例に、図を見ながら正体を探っていきましょう!

「偏光」の正体ってなに?

  • 光は電磁波の一種です。人間の目には見えない光である「紫外線」「赤外線」、そして紫外線と赤外線の波長の間にある可視光線(可視放射)を総称して「光」と呼んでいます。
  • 「光」が電磁波の仲間だということから、電波と同じように「光」には固有の周波数の波長で振幅運動を繰り返しながら進んでいくことが分かりますね。(振動と言った方がわかり易いと思います。)
  • この振幅運動は光が進む直線方向に対して直角、そしてあらゆる方向に波のように運動(以降イメージしやすいように「振動」という言葉で表します。)を繰り返して進んでくるのです。
  • そして、その光がガラス面や水面などに反射すると「横方向の振動の大きな光に変化する特性」を持っています。この変化した光が「偏光」なのです(偏光=偏った光)。
  • つまり縦方向への振動が極端に減少して、横方向の振動のみの振動に近い光に変化するということです。
  • ショーウィンドウなどを覗く時、周りの風景などがガラスに反射して中が見えにくいということが良くありますが、この時の映り込み(反射して見えている周りの風景)が、ガラスに反射する際に横方向の振動に変化した光!、つまり「偏光」の正体なのです。
  • 但し、金属の表面では偏光現象は起こらないので偏光フィルターの出番はありません。

PLフィルターの原理、なぜ反射が消えるの?正しい使い方と誤った使い方!

なぜ偏光フィルターでショーウィンドウの反射が消えるの?使い方は?

光が偏光フィルターを通りぬける様子 (誤った使い方)

  • まずは偏光フィルターの効果が最も低くなるフィルター回転位置での様子を見てみましょう!

pl-filter-zu1

  • 偏光フィルター解説図1を見てください。
  • ガラスに反射して横方向に振動が偏った「偏光」がフィルターの格子を通り抜けようとしています(赤い実線矢印「イ」「ロ」)。
  • この時、格子も横方向になるような位置にフィルターを回転させると、解説図1のように、この偏光は通りぬけてしまうので、カメラのファインダー内ではガラスに映りこんだ青い車は反射(偏光)として見えています(赤い実線矢印「ヘ」)。当然、ショーウィンドウ内の花と重なって写真に写ってしまうことになります。
  • 補足説明1 : 青い車から反射してくる自然光A(太陽のようなマークはあらゆる方向に振動している光の状態を表しています。)は、「イ」の進路でショーウィンドウのガラスに当たり、通りぬけずにガラスに反射して「ロ」の進路をとります。
  • そしてガラスに反射する時に偏光作用により太い横往復矢印のように、横方向の振動の「偏光」に変化していることがわかります。
  • 次にこの光は偏光フィルターを通りぬけようとします。この図では偏光フィルターの格子は横方向になっているので、横方向の振動の「偏光」も通りぬけることができ、「ヘ」のようにガラスに映った反射光として青い車は写真に写ります。
  • また、自然光Bは「ハ」の進路でショーウィンドウを突き抜け、黄色い花に当たって、黄色い花の像として再びガラスを突き抜け、「ニ」の進路で偏光フィルターを通ろうとします。
  • この自然光Bはガラスを突き抜けている為、偏光作用を受けていないので、あらゆる方向に振動する正常な光です。
  • そしてあらゆる方向に振動するこちらの光からは、横方向の振動部分の光のみが、横方向の格子を抜けて行きます(この時に「偏光」に変化します)。
  • よってこの光の一部も「ホ」の位置にゴールイン!黄色い花も写真に写ります。
  • 結果、目でショーウィンドウを見た時と同じように、ショーウィンドウ内の黄色い花の手前のガラスに、青い車が映り込んで重なって写真に写ることになります。
  • つまりこれは、PLフィルターをせっかく回転させても、その位置があっていないため効果が出なかった悪い例、誤った使い方の例と言うことになります。
  • この場合一眼レフカメラのファインダーを通して見ても、反射は除去されずに見えています。
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光が偏光フィルターでカットされる様子(正しい使い方)!

  • 次に偏光フィルターの効果が最も高くなるフィルター回転位置での様子を見てみましょう!

pl-filter-zu2

  • さきほどの「解説図1」に対し、こちらの「解説図2」では格子をタテ方向になるようににフィルターを回転させています。この場合だと横方向に振動が偏った偏光は通り抜けず、フィルターでカットされます。カメラのファインダー内ではガラスに映りこんだ反射(偏光)は除去され消えています。当然写真にも写らず、ショーウィンドウ内の花のみが綺麗に写るというわけです。
  • 補足説明2 : 解説図2では偏光フィルターの格子が縦方向になっています。よってガラスに反射して横方向の振動が大きい「偏光」となった赤い実線矢印「ロ」の光は、この縦の格子を通りぬけることができずシャットアウトされます。
  • あらゆる方向に振動する正常な光(オレンジの実線「ニ」)は。縦方向の振動部分の光のみが、縦方向の格子を抜けて行きます(この時に「偏光」に変化します)。
  • よってこの光の一部は「ホ」の位置にゴールイン!黄色い花が写真に写ります
  • 結果、目でショーウィンドウを見た時と違って、ショーウィンドウのガラスには、青い車は映り込まず、ショーウィンドウ内の黄色い花が綺麗に写真に写るということになります。
  • ガラスを綺麗に突き抜けて花に当たり、偏光せずに綺麗にガラスの外に飛び出して行く光「ハ」「ニ」(オレンジ色の実線「ハ」「ニ」)はあらゆる方向に振動する元のままの自然光ですから、格子がどの方向を向いていても、格子の方向に合った部分の光が、フィルターを綺麗に通りぬけて行くことになり、写真に写ると言う訳です。
  • 但し、この自然光も格子を通りぬける時に、格子の方向のみの振動の偏光に変わっています(オレンジの実線「ホ」)。
    つまり、「偏光フィルターは自然光を偏光に変換するフィルターでもある」ということが言えます。
  • 一眼レフのようにレンズを通して直接見ることができないカメラの場合は、フィルターだけを覗いて反射が消える位置を確認し、その時のフィルター枠の三角のマークの位置(方向)を覚えておき、レンズに装着してから覚えておいた位置に三角マークを合わせて撮影すればOKです!

摩周湖の湖面も鮮やかな摩周ブルーに!

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  • 偏光フィルターの効果により、摩周湖の「摩周ブルー」も鮮やかに表現することができました♪
  • まとめ

    • 偏光フィルターを使うと、水面の反射、ショーウィンドウなどガラスの表面の反射を除去することができる!
    • 偏光フィルターは、カラー撮影で唯一コントラストを変化させることができるフィルターである!
    • 偏光フィルターには大きく分けて2種類ある。但し、写真に現れる効果は2種とも同じである!
      1:偏光フィルター(PLフィルター)=フィルムカメラのMF機用
      2:円偏光フィルター(サーキュラPLフィルター)=フィルムカメラのAF機と偏光性ハーフミラー使用のMF機用及びデジタルカメラ用!
    • 偏光フィルターは回転させて効果を確かめながら使うフィルターである
    • 偏光フィルターは回転による効果の度合いによって露出倍数が変化するフィルターで、その露出倍数は3倍くらいから最大で6倍くらいである!
    • 露出倍数が連続可変していくフィルターなので、絞り優先AEなど、自動露出で撮影するのが良い!
    • 一眼レフカメラ以外で使用する場合は、フィルター回転枠についている△マークを太陽の方向に向ける事で最大の効果となります。また、順光で一番効果が上がり、逆光撮影では効果が上がらないので注意しましょう!

    当記事は、以前写真教室用に執筆したものをリメイクしたものです。

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