紫外线 UV-B(320-290 nm)摄影  

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UV 光谱的常见且普遍接受的细分是 UV-A (400-320 nm)、UV-B (320-290 nm) 和 UV-C (290-200 nm). 紫外线还包括一直低至 10 纳米(或根据某些来源为 4 纳米)的波长,

 

 我讨论了近紫外线 (NUV) 摄影,即在最接近可见光范围的紫外线部分进行摄影。NUV 的边界没有“硬”正式定义,一般来说,它是指 400 nm 之间的 UV 部分(这是可见光和 UV 范围之间普遍和正式接受的边界)和任何消费类数码相机带有拜耳传感器的传感器可以记录,一旦通过去除其紫外线阻挡、红外线阻挡和抗混叠过滤器进行修改。

凭借强大的宽带紫外线源具有高紫外线透射能力的镜头特别适合紫外线摄影的相机,可以稍微推动可以记录的紫外线范围的极限,超出合理认为“接近”的范围紫外线。此时,最好对不同的 UV 子带使用更精确的定义。根据The Free Dictionary,UV 光谱的常见且普遍接受的细分是 UV-A (400-320 nm)、UV-B (320-290 nm) 和 UV-C (290-200 nm). 紫外线还包括一直低至 10 纳米(或根据某些来源为 4 纳米)的波长,但即使使用专用设备也难以记录,此外,紫外线会迅速被氧气吸收并且只能在大气中短距离传播. 氮气可传输低至 125 nm 的紫外线。低于 125 nm,即使是氮也会电离并迅速吸收这种高能紫外线,而且只能在真空中使用。

很长一段时间以来,有一些证据表明,除了 UV-A 之外,拜耳传感器还对 UV-B 略微敏感(例如,请参阅“隐形世界摄影”博客)。此外,拜耳传感器似乎也以一致的方式对不同的紫外线波长做出反应,尽管由多家公司使用不同的制造工艺生产。特别是,根据以下近似模式,不同的 UV 波长被成像为(假)颜色。此架构在不同传感器之间仅略有变化,但受给定相机上设置的自定义色彩平衡的显着影响。

 紫外线 UV-B(320-290 nm)摄影  
?-300 nm
蓝色
 紫外线 UV-B(320-290 nm)摄影  
310-320 nm
青色
 紫外线 UV-B(320-290 nm)摄影  
330-345 nm
绿色
 紫外线 UV-B(320-290 nm)摄影  
350-365 nm
黄色
 紫外线 UV-B(320-290 nm)摄影  
375-385 nm
“灰色/锈色”
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390 nm
 紫外线 UV-B(320-290 nm)摄影  
395-405 nm
蓝紫色

上表包含我从使用窄带通滤镜拍摄的实际图片中挑选的颜色,并且相当准确。然而,对这些颜色的感知可能受到多种因素的影响,包括例如它们的强度(例如,深黄色通常被感知为橙色或棕色)。此外,随着波长的变化,这些“颜色”会相互融合。我不知道这些波长的颜色的名称,原因很简单,人类无法看到它们,所以在本次讨论中,我将使用拜耳传感器记录的相应可见颜色,并用引号限定它们的名称分数。完全有可能发明新名称(“fuggle”、“mue”和“rallow”怎么样?

在 UV-A 范围的短端和 UV-B 范围内对 UV 波长进行成像时发现的一个实际问题是拜耳传感器的灵敏度在这些波长下迅速下降。大多数宽带紫外线源,如氙气闪光灯,在这些波长下也产生明显较低的输出。例如,“黄色”波长需要相对于“灰色/锈色”波长增加约 1 档的输出功率。对于上表中的每个较短波长的“颜色”,还有 1 到 2 个停止点之间的进一步下降。

可以注意到上述光谱的两端如何被记录为近似“蓝色”。那么,有没有一种实用的方法来区分这两种由截然不同的波长产生的可比较的颜色呢?我们如何确定某些图片确实显示了记录的 300 nm 辐射而不是 395 nm 辐射?最简单和最安全的解决方案是使用窄带通滤波器,通常通带为 10 nm。这确实表明我的一些测试对象在 300 nm 左右(可能还有更低的波长)具有很强的反射性。例如,干净的、未阳极氧化的铝表面在 UV-A 和 UV-B 上具有几乎平坦的反射率曲线。然而,根据我的经验,具有更宽传输带宽的过滤器更有用,因为它们允许多种紫外线“颜色”

使用宽带滤波器的一个主要问题是“黄色”不是原色,而是由拜耳传感器在红色和绿色通道中记录。在拜耳传感器记录的图像中,没有简单的方法可以将黄色与绿色区分开来,人们必须接受这一事实(另一方面,仅隔离绿色是完全可行的)。使用像Thorlabs FB340-10这样的窄带 340 nm 滤波器来拍摄额外的“纯绿色”图像是更可靠的解决方案。

“黄色”最好用Asahi Spectra XRR0340过滤器记录。这种“颜色”也会被记录下来,尽管程度较低且视觉效果不太清晰,但使用Baader U滤光片,只要对象在该波段反射大量辐射,而在“灰色/锈色”中反射的辐射量很小,并且“紫色”。

 紫外线 UV-B(320-290 nm)摄影  

一个可能的解决方案是将我最常用的两个过滤器堆叠在一起,Baader U(红线,来自Diglloyd,在上图中)和 Asahi Spectra XRR0340(紫线,来自Asahi Spectra)。这会产生组合透射光谱大约用黑线表示。堆叠的滤光片大约透射 345 到 380 nm,其中包括一些长波长的“紫色”,但既不包括短波长的“蓝色”,也不包括其长波长的对应物。换句话说,如果 XRR0340 记录的蓝色因添加 Baader U 而消失,则意味着这种“蓝色”是由 300 nm 或略低于 300 nm 的波长产生的。同样,Baader U 传输的“蓝色”应该随着两个过滤器的堆叠而消失。

由于拜耳传感器仅微弱地记录了短波长“蓝色”,因此在以下所有图片中,我在后期处理中增强了蓝色通道。

 紫外线 UV-B(320-290 nm)摄影  
XRR0340
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巴德尔大学
 紫外线 UV-B(320-290 nm)摄影  
XRR0340 + 巴德尔 U

上述测试对象是瑞典整个夏季常见的栽培花卉(可能是百日草)。我知道其他几种适合这种测试的花,包括在许多其他地方应该很常见的几种大的白色(在可见光下)“雏菊”物种。紫蓟花通常(但不总是)在 300 nm 附近具有高反射性,还有一些白色的兰花。另一方面,黄色和橙色(在可见光下)的花朵通常会反射 UV-A,但不会反射太多 UV-B(例外,如上面的那种)。

在前两幅图像中增强蓝色通道后,很明显两幅图像中都存在强烈的蓝色成分。然而,蓝色区域的分布有所不同(XRR0340 的情况更糟。使用堆叠的两个滤镜拍摄会产生蓝色很少的图像(即使在后期处理中增强了蓝色通道)。这意味着堆叠的滤镜会去除任何波长都被记录为蓝色。由于一个滤光片阻挡了最长的“蓝色”波长,另一个滤光片阻挡了最短的波长,这意味着测试图像中 XRR0340 传输的“蓝色”是短波长,因此被Baader U. 反过来,这意味着 XRR0340 图像中的“蓝色”是由 300 nm 左右的波长引起的。因此,

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上图显示了一些使用 Asahi Spectra XRR0340 滤光片记录为蓝色的 UV-B 的其他示例。当然,还有更多的图像实例在使用此过滤器时根本不显示蓝色成分。可以注意到上面图像中“蓝色”区域的分布通常是不均匀的。这可能意味着这些图像中高水平的 UV-B 是来自这些表面的辐射的高度定向反射的结果,而不是漫反射的结果。这种行为往往与一般观察结果一致,即紫外线辐射不会深入生物结构,而是被其表层吸收或反射。

结论

借助合适的设备,可以使用配备标准拜耳传感器(去除其紫外线和红外线阻挡滤光片)的相机以低至 300 nm 的波长(即在 UV-B 范围内)记录图像

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8月 ago

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