レンズフィルター

レンズフィルターとは、写真フィルターとも呼ばれ、写真や映像を撮影する場合や望遠鏡などで観察する際に、レンズの先端、後端、あるいは中間部分に装着して、ある波長の光を透過・遮断するための特殊色ガラスなどのカラーフィルタやその他の光学フィルターである。特殊なものに偏光フィルターなども存在する。

光を波長や偏光で透過あるいは反射により制御する。いわゆるソフト効果や光条効果などを加えるフィルタもある。

1. 効果による分類
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1.1. シャープカットフィルター
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ある波長より短い波長の光をカットする。名称は「SC」+「カットする波長/10」で表示される。

元々フィルムの感光作用になる銀塩は、紫外線から紫付近までしか感じず、これを色素で染めて黄緑付近まで感じるようにさせたのがオーソフィルムといい、さらに改良して赤まで感じる物をパンクロフィルムというが、必然的にオーソフィルムやパンクロフィルムも「それらの色まで感じる」が、本来感じる紫外線や紫などの短波長側が最も強く感じやすかったため、白黒写真でも肉眼と明るさの差異が目立ちやすく、遠景などが見た目よりはっきり写らず、白くぼやけて霞や霧がかかった様に写る。

そこでそれを補正するために短波長側を吸収するフィルターとして、UVフィルター、スカイライトフィルター、白黒用コレクトフィルター、白黒用コントラスト調整フィルター、白黒用整色フィルターなどが使われていたが、時代と共にカラー・白黒共にフィルムの感色性が良くなったため、1960年代ごろにはすでに一般の撮影には感色性の補正目的で使う必要がなくなっており、日中戸外の撮影で遠景の強調などの特殊効果を目的とするのが主体になっていた。

1.1.1. UVフィルター
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UVフィルターは紫外線をカットするフィルターで、かつての乾板やフィルムが紫外線や青色光に敏感すぎる為、極淡黄色の濾光器やスクリーンを用いる事で風景を鮮明に捉えていたが、その後継的な物である。

無色透明と言われているが、実際は視認できないほど極めて淡い黄色を帯びていて、この極淡黄色が紫外線を吸収する役割を果たし、その濃さによって紫外線の吸収量が変わる。

紫外線が大気中の塵などに反射して散乱し、遠景がハッキリと写らない時にこれを使用する。装着しても色再現に影響はなく、また露出倍数がないので、つけたままでも撮影時間を変える必要がないことから、レンズ保護用フィルターの代用としてレンズ面の保護用に常用することもできる。ただし、埃が付着したり瑕が入る可能性がある為、やはり必要な時だけ装着した方が良い。

近年はレンズコーティングの技術が進んでレンズ自体が紫外線をカットするようになった事に加え、カメラのデジタル化に伴いカメラボディ内部側のCMOSセンサーの発達やローパスフィルタが搭載されたカメラの登場なども相まって、現在では本来の目的としてはあまり使われなくなってきている。

シャープカットフィルターとしての名称はSC37、SC39がこれに当たる。この他にL38、L40、L41も存在する。

L37やL38そしてL39は白紙上に置いても黄色を視認する事は難しいが、L40は仄かに黄色を視認する事ができる。L41は薄い紫色をしており、紫外線と青色光の一部を吸収する働きを持っているのでスカイライトフィルターに似ていて、UVフィルターとプロテクトフィルターを兼ねている。

1.1.2. スカイライトフィルター
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薄い小豆色もしくは薄紫色のフィルターで、紫外線をカットし且つ青色光の一部をカットする働きを有する。通常“1A”と“1B”の2種類があり、“1B”の方が効果が強い。

主に快晴時の山上や海、そして高原での屋外撮影、及び晴天時の屋外撮影で短波長の光の影響が強いと起こる「青被り」を防ぐため使用する。また、色温度が高く青味掛り易い曇天や日陰などでの撮影にもそれを防ぐために使用する場合がある。製品によって差異はあるものの、その原理は光の波長の内、おおよそ390 nm - 410 nm以下をカットする事にある。可視光線は380 nm - 750 nmであるため、紫外線と同時に該当する波長の可視光線、つまりは青みを僅かにカットし、青空の下で撮影した被写体の「青被り」を軽減する仕組みである。

紫外線をカットすると同時に被写体のカラーバランスを整えるので、カラーフィルムが一般に普及するに伴って常用される様になったが、カメラのデジタル化に伴い使われなくなった。UVフィルターはプロテクト・フィルターの代わりに現在でも使われる事があるが、これは上記の特性からデジタルカメラに装着して撮影すると、画像が僅かに赤味を帯びる「赤被り」が起きるので代替にはならない。また、フィルムでの撮影でも赤色光をより多く透過する事になるので、赤色系の部分に白飛びが発生する事がある。

1.1.3. 白黒用コレクトフィルター
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匡正フィルターとも言われ、黄色フィルターがこれに当たる。ラッテン№6ないし9に相当し、かつてはK1、K1'1/2、K2、K3などと呼称されていたが、現在はY0、Y1、Y2、Y3の呼称が一般的で、JIS規格Y48に相応するY2が最も用いられ、附されている数字が大きい程その持てる効果が強くなる。

UVフィルターと同じく紫外線を吸収する事でこれをカットし、同時に青色光をもカットする働きがあり、例えば青空を少し暗くする事で白雲をハッキリと写し出したり、遠景に霞や霧が掛かるのを防いで鮮明に捉える、コントラストを高める、明暗や濃淡を見た目と同じくする整色などの効果がある。ただし、これらの効果が十二分に期待できるのはY2のみで、Y0やY1は黄色が薄いため紫外線はカットできるが青色光は少しカットするだけなので、画を鮮明にする事はできても、コントラストや整色などの効果は不十分で、他方Y3はこれらの効果が強く不自然な画になりやすい。

UVフィルター代わりにY2を常用する例があるが、埃の付着や瑕が入るなどの問題を防ぐ意味からも、必要な時のみ装着した方が良い。

黄色フィルターには他にアエロ1号、マイナスブルー、Gフィルター、フラバヂン、キノリンイエローが存在する。

アエロ1号は淡黄色のフィルターで空中撮影に主に使用され、紫外線を吸収する働きを有している。

マイナスブルーは僅かに橙色がかった黄色のフィルターで、空中写真の撮影に主に使用され、その名の通り紫外線や青色光を吸収するので紫外線などによる霞をカットする事ができる。また、満月を撮影した時に起こる「青被り」を防ぐ目的でも使用される。“コダック・エアロ・エクタクローム・インフラレッド”の指定フィルター。

Gフィルターは濃黄色もしくはクリアな黄色味がかった橙色のフィルターで、紫外線及び青色光の多くを吸収する働きを持っている。そのため青空がかなり暗く写るなどコントラストが強調される。

フラバヂンはGフィルターよりもコントラスを強調する働きを有し、パンクロマティックフィルム専用フィルターである。

キノリンイエローは天体写真などに使用されるフィルターで、紫外線を透過させ紫色光を吸収する働きがある。

1.1.4. 白黒用コントラスト調整フィルター
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紫外線や青色光をカットし、橙色や赤色、赤外線をより透過させることにより、寒色系を暗く、黒く、暖色系を明るく、白くしてコントラストを上げる為に使われるフィルターで、常用はされない。

橙は“O”や“YA”などで、また赤は“R”で表され、他のフィルター同様数字が大きい程その効果は強くなる。JIS規格O56に相当するO2やYA2、R60に相当するR2が標準的に用いられる。他に橙ならO1やYA1、YA3、赤ならR0やR1、R3が存在する。

コントラストを上げる効果がある為、数字が大きいフィルターを使うと、それだけ明暗や濃淡の差が極端になってしまうので、その性状から特殊効果フィルターという括りで扱われる事もある。

また、YA3やR0、R1で擬似赤外線写真を撮る事が出来る他、R2やR3は赤外フィルムを使用しての赤外写真の撮影にも使用される。

1.1.5. 白黒用整色フィルター
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シャープカットフィルターではないが、似た用途なのでここで解説する。

前述のように白黒フィルムの内、オーソクロマティックは黄緑付近、パンクロマティックは赤までの光に反応して感光するが、どちらも昔は長波長側より青以上の短波長に強く反応し、それでも赤はパンクロマティックに「超赤感パンクロ」という強く反応するものもあったが、「緑に強く反応する」というフィルムが長い間なく「緑欠」という欠点があった。

緑色フィルターはそれらを補正する目的で用いられる物で、紫外線や青色光の全て、赤色、橙色のおよそ半分を吸収し、緑色を補う性質を持っている。淡緑色や黄緑色、そして緑色または濃緑色のフィルターを使用して紫外線や青色光をカットし、赤色や橙色を弱める事で明暗や濃淡のバランスを調節していた。

だがその後の技術の進歩も相俟って、現在のパンクロマティックフィルムは、可視光すべての領域においてほぼ等しい感色性を持たせているので、緑色フィルターが使われる機会は非常に少なくなった。現在において全く使われなくなった訳ではなく、白黒フィルムでポートレートを撮る時に、肌や唇の赤みを抑えて濃淡や明暗をより自然なものにしたい場合や、新緑などを瑞々しく写したい場合、青葉繁れる森林内での人物撮影などに使われ、被写体や天候などの状況に応じ、各々淡緑色、黄緑色、緑色または濃緑色のフィルターを使い分けている。

また、紫外線や青色光を吸収する事によって風景をより鮮明に写す働きもあるので、黄色フィルターの代わりに常用フィルターとして使用される場合がある。その場合は淡緑色やPO0またはX0といった黄緑色のフィルターが主に使われるが、黄色フィルターを使用した時に比べて青空がより暗く写ってしまうので注意が必要である。

1.1.6. 紫外線写真用フィルター
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シャープカットとは逆の効果になるが、使用目的は同じためここで記載する。

ここまでの説明にあるように通常のフィルムは紫外線に反応するので専用のフィルムでなくても「紫外線を撮る」ことはそのままできるが、紫外線写真を撮影する場合は可視光が写ってしまっては意味がないので、可視光を除去するフィルターが必要になる。著名なものだとコダックのラッテン18Aなど。

1.1.7. 赤外フィルム用フィルター
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赤外線写真に使われる赤外線フィルムは通常の光にも感光するので、フィルターなしでの撮影ではその利点が全く出ない。そのため600nm以下の光をカットするSC60以上の赤色フィルターを使用しなければならない。また、デジタルカメラの撮像素子も赤外線を感知する性質があるため、このフィルターを利用することで変わったイメージの画像を撮影できるが、機種により赤外線の感知領域が異なる他、可視光に比べ赤外線の波長が長いため、撮影は手動で調整する必要がある。

1.2. 光害カットフィルター
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天体写真を撮影する際に、ナトリウムランプの輝線スペクトルや水銀灯等の都市部での光害をカットする。薄膜干渉を利用して光をカットするフィルタが多く、光の入射角に応じてカットできる波長領域が波長の小さい側にシフトする。カットバンドがシフトしても輝線がバンド内に収まれば光害はカットできるため、通常は広角レンズでなければ影響は無視できる。

1.2.1. LPSフィルタ
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Light Pollution Suppressionフィルタ。LPRとも呼ばれる。ブロードバンドフィルタであるため透過する光量が多く暗くなり難い。従来はナトリウムランプや水銀灯、蛍光灯の波長領域をカットするフィルタが主だったが、2018年にはLEDの波長領域をカットするフィルタ、2019年には大気光もカットするフィルタが発売された。

1.2.2. UHCフィルタ
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Ultra-High-Contrastフィルタ。ナローバンドフィルタであり、Hβ線とOIII線を含む狭い波長領域のみを透過し、星雲の撮影に適する。

1.2.3. CLSフィルタ
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City Light Suppressionフィルタ。ナローバンドフィルタ。UHCフィルタより広い範囲を透過する。

1.2.4. 色吸収フィルタ
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スターリーナイトフィルタのように、特定の波長を吸収することで光害をカットする。薄膜干渉を用いたフィルタとは違い、レンズの焦点距離に関わらず特定の波長をカットできる。

1.2.5. HFグラス
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水銀灯やナトリウム灯の光をカットすることである程度光害の悪影響を減らすことができる天体撮影用フィルタ。

1.2.6. 103aE用フィルター
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スペクトロスコピックフィルム「103aE」は、640nm以下の光をカットする赤黒いSC64を使用しなければならなかったが、同時に光害もカットされた。

1.2.7. その他のフィルタ
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Moon&SkyGlowフィルタ、Quad BPフィルタ、Nebula Boosterフィルタ、O-III フィルタ、H-Alphaフィルタ等

1.3. 白黒用特殊効果フィルター
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濃青色フィルターがこれに当たるが、黄色・緑色・橙色・赤色の各フィルターと異なり白黒フィルム専用のものは存在せず、カラー原稿の写真原版を作る際に用いられる三色分離フィルターの一つである、ラッテン#47及びそれに相応するフィルターが使用される。

このフィルターは紫外線や青色光をより多く透過させるのに対し、赤外線や赤色、橙色、黄色は吸収し、緑色などは弱めたりする働きを有している。その為このフィルターをかけて撮影すると、青空が白く飛ぶ、遠景に強い霞や霧がかかる、暖色系が黒くなる、少しぼやける、コントラストが低くなる、遠近感がなくなるなどの影響が出て、画が平面的なものになってしまう。それゆえ通常の白黒撮影には殆ど使用されず、遠景に強い霧をかける、風景全体にぼやけた感じを出す、肌を褐色の様にするなどの特定の効果を狙う時にのみ用いられる。

1.4. 色彩強調・効果用フィルター
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カラーフィルム使用時に特定の色を強調する、または特定の色を加味する。モノクロフィルム用のシャープカットフィルターをカラー用の色彩強調用フィルターとして流用したり、また幻想的な写真にするためCC-M40を使用することがある。

変則的な実用性として、「流血のある犯罪現場」で、緑色系のフィルターを使うことで赤がほとんど黒に写ることを利用し、捜査官が血痕パターン分析に使いやすい写真を作る際などにも使用される。

1.5. NDフィルター
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減光フィルターであり、レンズに入る光の量を一律に減少させる効果がある。NDはNeutral Densityの略で、色に対して中立という意味である。これを使うことで撮影の際の絞りを開いたり、シャッター速度を下げることが可能になる。明るいレンズ使用時の屋外ポートレート撮影など晴天時でも開放状態で後ろをボカして撮影する、川の流れを糸の集まりのように撮影する、人通りのある街並みを人を消して撮影する、など長時間露出による特殊効果を出して撮影する等の用途がある。また、ビデオ撮影ではシャッター速度を変更できないため日中の屋外などでは白飛びすることがあるが、NDフィルターに用いて減光することで白飛びを防ぐことができる。

NDフィルターの中には大きな照度差がある被写体を撮影する目的で中央部だけND効果が得られたり、画面片側半分だけ減光効果が得られるものもある。一般的なNDフィルターは灰色または黒色で、その濃さの度合いによりND2、ND4、ND8、ND400などがあり、さらに日食など太陽の撮影を主たる用途とした、ND10000やND100000といった高い倍率のフィルターもある。ND2であれば光量は1/2、ND400であれば1/400の光量となる。

色再現に影響を与えずに減光することが目的であるが、製品によっては色再現に影響が出るものもあり特に濃度が高いものは黄色にカブるものが多い。フィルター自体は一般に吸収のために黒く見えるが、太陽撮影用などの高倍率のものでは反射能を併用しているものもあり、そういった製品では金属蒸着などで銀色に見える。

1.5.1. 可変NDフィルター
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構造上は偏光によるフィルターだが、NDフィルターと同じ目的で使われるのでこちらで説明する。

可変NDフィルターは光量の減少率を可変にしたフィルターで、通常2枚のレンズで構成され、被写体側のレンズを回転させることで減少率を変化させる。減少率の範囲は様々であるが、ND2-400やND2.5-1000という広範囲を連続的に変化させることができる。可変NDフィルターは円偏光フィルターの表側どうしを向き合わせて作られる。つまり可変NDフィルターでは被写体側から次のようにフィルターが並ぶことになる。

被写体-4分の1波長板1-偏光フィルタ1-偏光フィルタ2-4分の1波長板2

「偏光フィルタ1-偏光フィルタ2」の偏光方向の相対角に応じて減光される。4分の1波長板1は入射光を円偏光にすることで、どのような偏光方向の光でも偏光フィルタで一律に減光できるようにしている。4分の1波長板2は円偏光フィルターで記述したように、オードフォーカス等を正常に動作させるために用いられている。4分の1波長板1があるため、「偏光フィルタ1-偏光フィルタ2」の偏光方向をそろえても、可変NDフィルターを偏光フィルターとして用いることはできない。

1.6. 色温度変換フィルター
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光源は固有の色温度を持っており、色温度が高いと青く低いと赤く見える。人間の目は無意識のうちにこれを補正しているので極端に変わらないように見えるが、実際は大きく色が変わっていて、カラーフィルムはその辺の融通が利かない。

このためカラーフィルムは昼光用フィルムや電灯用フィルムなどがあり、撮影光源の色温度の想定がそれぞれ違い、昼間の太陽は6000K付近なので昼光用はこれに合わせてあるが、同じ太陽の光でも曇天・雨天・日陰では色温度が上がり、逆に朝夕や電球下での撮影など色温度が低い。これとは逆に電灯用は赤みがかった写真電球の光で正常に見えるように色を合わせてあるので、太陽光下で使用すると全体的に青くなってしまう。
これらを補正するために使われるのが色温度変換フィルターで、基本的に色温度を下げるアンバーと上げるブルーのフィルターを使い、アンバーは「昼光用で曇天・雨天・日陰時」や、「電灯用を屋外で使用する場合」など、逆にブルーが「昼光用で電球下」や「昼光用を屋外でも朝夕の時」などに使用する。

なお、補正と書いたが風景写真などは夕焼けのシーンで画面が赤っぽくなるのは自然なことであり、補正することでその場の雰囲気を殺してしまうことになるため、必ずしも使用が推奨されるものではなく、逆に夕日にLB-Aを使用して強調することもある。

デジタルカメラやビデオカメラでは内蔵されたホワイトバランス機能がこれらの代わりとなり、近年ではデジタルカメラの普及に伴い次第に使われなくなってきている。

=== 色補正