写真フィルム

写真フィルムは、透明なフィルムベースの片面に、微細な感光性ハロゲン化銀結晶を含むゼラチン 乳剤を塗布したストリップまたはシートです。結晶のサイズやその他の特性によって、フィルムの感度、コントラスト、解像度が決まります。 ^[1]フィルムは通常、フレームに分割され、個々の写真が作成されます。

乳剤は光にさらされると徐々に暗くなりますが、そのプロセスは実用的に使用するには遅すぎて不完全です。代わりに、カメラのレンズで形成された画像に非常に短時間さらすことで、各結晶が吸収した光の量に比例したごくわずかな化学変化のみを発生させます。これにより、乳剤に目に見えない潜像が作成され、化学的に現像して目に見える写真にすることができます。可視光に加えて、すべてのフィルムは紫外線、X線、ガンマ線、高エネルギー粒子に感光します。変更されていないハロゲン化銀結晶は可視スペクトルの青色部分にのみ感光するため、一部の色の被写体では不自然な表現になります。この問題は、増感色素と呼ばれる特定の染料がハロゲン化銀結晶に吸着されると、結晶が他の色にも反応するという発見により解決されました。最初にオルソクロマチック（青と緑に感光する）フィルムが開発され、最終的にパンクロマチック（すべての可視色に感光する）フィルムが開発されました。パンクロマティックフィルムは、すべての色を主観的な明るさにほぼ一致するグレーの色合いで表現します。同様の技術により、特殊用途のフィルムをスペクトルの赤外線（IR）領域に感度を持たせることができます。^[2]

白黒写真フィルムには、通常、ハロゲン化銀結晶の層が 1 つあります。露光されたハロゲン化銀粒子が現像されると、ハロゲン化銀結晶は金属銀に変換され、光を遮断してフィルムネガの黒い部分として現れます。カラーフィルムには、異なる組み合わせの増感色素を組み込んだ少なくとも 3 つの感光層があります。通常、青感光層が一番上にあり、次に黄色のフィルター層が続き、残りの青色光が下の層に影響を与えないようにします。その次は、緑と青の感光層、赤と青の感光層で、それぞれ緑の画像と赤の画像を記録します。現像中、露光されたハロゲン化銀結晶は、白黒フィルムの場合と同様に、金属銀に変換されます。しかし、カラーフィルムでは、現像反応の副産物が、フィルム自体または現像液に含まれるカラーカップラーと呼ばれる化学物質と同時に結合して、有色色素を形成します。副産物は露光量と現像量に正比例して生成されるため、形成される染料雲も露光量と現像量に比例します。現像後、銀は漂白工程でハロゲン化銀結晶に戻ります。銀は、チオ硫酸アンモニウムまたはチオ硫酸ナトリウム（次亜硫酸液または定着液）の溶液でフィルムに画像を定着させる過程でフィルムから除去されます。 ^[3]定着後、形成されたカラー染料だけが残り、これらが組み合わさってカラーの可視画像が作られます。コダカラーIIなどの後のカラーフィルムには、12層もの乳剤層があり、^[4]各層に20種類以上の化学物質が含まれています。

写真フィルムとフィルムストックは、構成と速度が似ている傾向がありますが、フレームのサイズや長さなどの他のパラメータは異なることがよくあります。銀塩写真用紙も写真フィルムに似ています。

写真フィルムには、次のようないくつかの種類があります。

• プリントフィルムを現像すると、明るい部分と暗い部分、および色 (カラーフィルムを使用した場合) がそれぞれの補色に反転された透明なネガが得られる。このタイプのフィルムは、通常は引き伸ばし機で、場合によってはコンタクトプリントで、印画紙にプリントするように設計されています。次に、印画紙自体を現像します。結果として生じる2回目の反転により、光、陰影、および色が通常の外観に戻ります。カラーネガには、不要な染料の吸収を補正し、プリントの色の精度を向上させるオレンジ色の色補正マスク^{[5] [6]}が組み込まれています。カラー処理は白黒処理よりも複雑で温度に敏感ですが、商業的なカラー処理が広く利用可能であり、白黒のサービスが不足していることから、標準的なカラーフィルムとまったく同じ方法で処理される白黒フィルムが設計されました。
• カラーリバーサルフィルムは、ポジティブとも呼ばれるポジティブ トランスペアレンシーを生成します。トランスペアレンシーは、拡大ルーペとライトボックスを使用して確認できます。スライドプロジェクターやスライドビューアーで使用するために小さな金属、プラスチック、またはボール紙のフレームに取り付けられている場合は、一般にスライドと呼ばれます。リバーサルフィルムは、「スライドフィルム」として販売されることがよくあります。大判のカラーリバーサルシートフィルムは、一部のプロの写真家によって使用され、通常は、大量の写真製版複製用にデジタルスキャンして色分解するための非常に高解像度の画像を作成するために使用されます。リバーサルフィルムのトランスペアレンシーから写真プリントを作成できますが、これを直接行うためのポジからポジへのプリント材料（エクタクローム紙、シバクローム/イルフォクロームなど）はすべて廃止されているため、現在はインターネガティブを使用してポジのトランスペアレンシー画像をネガのトランスペアレンシーに変換し、ポジプリントとして印刷する必要があります。 ^[7]
• 白黒リバーサルフィルムは存在するが、非常に珍しい。従来の白黒ネガフィルムは、dr5 Chromeのように反転処理して白黒スライドを作成することができる。^[8]白黒リバーサル処理用の化学薬品キットは、アマチュア暗室愛好家にはもはや入手できないかもしれないが、唯一珍しい必須成分である酸性漂白液は、簡単に一から作ることができる。白黒の透明フィルムは、ネガを特殊なポジプリントフィルムに印刷することによっても作成でき、一部の専門写真用品販売店では今でも入手可能である。^[9]

使用可能な画像を生成するには、フィルムが適切に露出されている必要があります。許容できるレベルの品質を生成しながら、特定のフィルムが許容できる露出の変化の量を、露出ラチチュードと呼びます。カラー プリント フィルムは、通常、他の種類のフィルムよりも露出ラチチュードが広くなっています。また、プリント フィルムは印刷して見る必要があるため、印刷プロセス中に、不完全な露出を事後に修正することも可能です。

現像後にフィルム上に残っている染料またはハロゲン化銀結晶の濃度は、光学濃度、または単に濃度と呼ばれます。光学濃度は、現像されたフィルムの光透過係数の対数に比例します。ネガ上の暗い画像は、より透明な画像よりも濃度が高くなります。

ほとんどのフィルムは、銀粒子活性化の物理的性質 (単一の粒子を露光するために必要な最小光量を設定する) と、光子によるランダム粒子活性化の統計の影響を受けます。フィルムは露光を開始する前に最小量の光を必要とし、その後、すべての粒子が露光されるまで、広いダイナミック レンジの露光にわたって徐々に暗くなっていき、フィルムは (現像後に) 最大光学濃度に達します。

ほとんどのフィルムのアクティブダイナミックレンジでは、現像されたフィルムの濃度はフィルムが露光された光の総量の対数に比例するため、現像されたフィルムの透過係数は元の露光の明るさの逆数の累乗に比例します。露光の対数に対するフィルム画像の濃度のプロットは、H&D曲線として知られています。^[11]この効果は、粒子活性化の統計によるものです。フィルムが徐々に露光されるにつれて、各入射光子がまだ露光されていない粒子に影響を与える可能性が低くなり、対数的な動作が得られます。シンプルで理想的な統計モデルは、方程式密度= 1 - ( 1 - k )^{光 を}生成します。ここで、光 はフィルムの単位面積に当たる光子の数に比例し、kは単一の光子が粒子に当たる確率（粒子のサイズと粒子の間隔に基づく）、密度は少なくとも 1 つの光子が当たった粒子の割合です。写真フィルムの濃度と対数露出の関係は、H&D曲線の最大露出（D-max）と最小露出（D-min）の極端な範囲を除いて直線であるため、曲線は特徴的にS字型になります（有効露出範囲全体で線形応答するデジタルカメラセンサーとは対照的です）。^[12]フィルムの感度（つまりISO感度）は、現像の長さや温度を変えることで影響を受け、H&D曲線は左または右に移動します（図を参照）。^{[13] [14]}

画像の一部が、プリント フィルムの最大濃度に近づくほどに露出されると、最終的なプリントで色調の変化を示す能力が失われ始めます。通常、これらの領域は露出過剰とみなされ、プリント上では特徴のない白として表示されます。一部の被写体は、非常に強い露出にも耐えます。たとえば、電球や太陽などの明るい光源は、通常、プリント上では特徴のない白として最もよく表示されます。

同様に、画像の一部が、フィルムの光に対する感度、つまりスピードによって決まる露光開始しきい値レベルを下回ると、その部分のフィルムには目立った画像濃度がなく、プリントでは特徴のない黒として表示されます。写真家の中には、これらの限界に関する知識を利用して、写真の最適露光を決定する人もいます。一例として、ゾーン システムを参照してください。ほとんどの自動カメラは、代わりに特定の平均濃度を達成しようとします。

カラーフィルムは多くの層を持つことができる。フィルムベースには、ハレーション防止層を塗布するか、染色することができる。この層は、フィルム内部からの光が反射するのを防ぎ、画質を向上させる。また、これにより、フィルムの裏側からの露光を防ぐため、片面のみの露光が可能になる。この層は、現像後に漂白されて透明になり、フィルムが透明になる。ハレーション防止層には、光を吸収する黒色コロイド銀ゾル顔料に加えて、現像画像の耐光性を向上させる2種類の紫外線吸収剤、酸化現像剤スカベンジャー、印刷中の光学濃度を補正する染料、溶剤、ゼラチン、3,5-ジスルホカテコール二ナトリウム塩が含まれることもある。^[15] フィルムの裏側に塗布すると、引っかき傷防止、導電性炭素含有による帯電防止、およびフィルムを機構内で搬送する潤滑剤としての役目も果たす。帯電防止性は、湿度が低い状態でフィルムが曇るのを防ぐために必要であり、静電気を避けるメカニズムは、すべてのフィルムではないにしても、ほとんどのフィルムに存在します。裏面に塗布されている場合は、フィルム処理中に除去されます。塗布されている場合は、トリアセテートフィルムベースの場合はフィルムベースの裏面、PETフィルムベースの場合は乳剤スタックの下の前面に塗布されます。^[16]乳剤の下にハレーション防止層がある薄い高解像度フィルムには、カール防止層と別の帯電防止層が存在する場合があります。PETフィルムベースは、特にPETがライトパイプの役割を果たすことができるため、染色されることが多く、白黒フィルムベースには、より高度な染色が適用される傾向があります。フィルムベースは、透明でありながらある程度の密度があり、完全に平坦で、光に鈍感で、化学的に安定しており、引き裂きに強く、手作業やカメラのメカニズムやフィルム処理機器で取り扱えるほどの強度が必要であり、同時に、処理中に使用される湿気や化学薬品に対して化学的に耐性があり、強度、柔軟性を失ったり、サイズが変わったりしないことが必要です。

下地層は、本質的には、後続の層をフィルムベースに接着するための接着剤である。フィルムベースは当初、非常に燃えやすいセルロースナイトレートで作られていたが、セルロースアセテートフィルム、多くの場合セルローストリアセテートフィルム（安全フィルム）に置き換えられ、さらに多くのフィルム（すべてのプリントフィルム、ほとんどの複製フィルム、その他の特殊フィルムなど）でPET（ポリエチレンテレフタレート）プラスチックフィルムベースに置き換えられた。トリアセテートベースのフィルムは、酢症候群と呼ばれる温暖多湿の条件によって分解が促進され、酢の特徴的な成分である酢酸が放出されてフィルムに強い酢の臭いがつき、フィルム内部の損傷が促進され、場合によっては周囲の金属やフィルムを損傷することもある。^[17]フィルムは通常、特殊な粘着テープを使用して接合されるが、PET層のあるものは超音波接合するか、端を溶かしてから接合することができる。

フィルムの乳剤層は、純銀を硝酸に溶かして硝酸銀の結晶を作り、これを他の化学物質と混ぜてハロゲン化銀の粒子を作り、これをゼラチンに懸濁させてフィルムベースに塗布することで作られる。これらの粒子の大きさ、したがって光感度がフィルムの感度を決定する。フィルムには本物の銀（ハロゲン化銀）が含まれているため、結晶が大きく感度の高いフィルムはより高価で、銀金属の価格変動の影響を受ける可能性がある。また、感度の高いフィルムは粒子（結晶）が大きいため、粒子が多くなる。各結晶の大きさは0.2～2ミクロンであることが多い。カラーフィルムでは、ハロゲン化銀の結晶の周りに形成される染料雲は、直径25ミクロンであることが多い。^{[18]結晶は、立方体、平らな長方形、14角形、 [19]}の形をしており、平らで、角が切り取られたまたは切り取られていない三角形に似ている。このタイプの結晶は、T粒子結晶または平板状粒子（T粒子）として知られている。 T 粒子を使用したフィルムは、単に体積を増やすのではなく、結晶をより平らにしてフットプリントを大きくすることで光にさらされる表面積を増やすため、ハロゲン化銀をあまり使用せずに光に対する感度が高くなります。^[20] T 粒子は六角形の形状にすることもできます。これらの粒子は青色光に対する感度も低下しますが、これはハロゲン化銀が他の色の光よりも青色光に最も敏感であるため、利点です。これは従来、フィルム乳剤に青色をブロックするフィルター層を追加することで解決されていましたが、T 粒子ではこの層を除去できます。また、粒子には「コア」と「シェル」があり、ヨウ化臭化銀でできたコアはシェルよりもヨウ素含有量が高く、光感度が向上します。これらの粒子は Σ 粒子として知られています。^[15]

使用されるハロゲン化銀は、臭化銀、臭化塩化ヨウ化銀、または臭化銀、塩化銀、ヨウ化銀の組み合わせのいずれかである。^{[21] [22] [23]}ヨウ臭化銀はハロゲン化銀として使用されることがある。^[15]

ハロゲン化銀結晶は、写真フィルムに使用するためにいくつかの形状に作ることができます。たとえば、AgBrCl六角板状粒子はカラーネガフィルムに、AgBr八面体粒子はインスタントカラー写真フィルムに、AgBrl立方八面体粒子はカラーリバーサルフィルムに、AgBr六角板状粒子は医療用X線フィルムに、AgBrCl立方体粒子はグラフィックアートフィルムに使用できます。^[15]

カラーフィルムでは、各乳剤層にハロゲン化銀結晶があり、感光色素によって特定の色（光の波長）に感光するため、銀ハロゲン化物粒子は本質的に 450 nm 未満の波長（青色光）にのみ感光するため、銀ハロゲン化物結晶は 1 つの色の光にのみ感光し、他の色には感光しません。増感色素は、フィルム上の乳剤中の銀ハロゲン化物粒子の転位に吸収されます。増感色素は、増感色素の機能を補助し、銀ハロゲン化物による光子捕捉の効率を向上させる、超増感色素によって超増感される場合があります。^[15]各層には、異なるタイプのカラー色素形成カップラーがあります。青感性層では、カップラーはイエロー色素を形成します。緑感性層では、カップラーはマゼンタ色素を形成し、赤感性層では、カップラーはシアン色素を形成します。カラーフィルムには、多くの場合、紫外線遮断層があります。カラーフィルムの各乳剤層自体には、低速層、中速層、高速層の3つの層があり、フィルムがより高いコントラストの画像を撮影できるようにします。 ^[15]カラー染料カップラーは、ハロゲン化銀結晶の周りの乳剤に分散された油滴の中にあり、ハロゲン化銀粒子を形成します。ここで油滴は界面活性剤として機能し、ハロゲン化銀との化学反応や周囲のゼラチンからカップラーを保護します。現像中、酸化された現像主薬は油滴に拡散し、染料カップラーと結合して染料クラウドを形成します。染料クラウドは、露光されていないハロゲン化銀結晶の周囲にのみ形成されます。次に、定着液がハロゲン化銀結晶を取り除き、染料クラウドだけが残ります。これは、現像されたカラーフィルムには銀が含まれない可能性がある一方で、現像されていないフィルムには銀が含まれることを意味しています。これはまた、定着液に銀が含まれ始める可能性があり、その後電気分解によって除去できることも意味します。^[24]カラーフィルムには、光がフィルムを通過するときに特定の色を除去するための光フィルターも含まれています。多くの場合、青と緑の感光層の間に青色光フィルターがあり、赤の感光層の前に黄色のフィルターがあります。このようにして、各層は特定の色の光にのみ感光するようになります。

^{カプラーは、シアン、マゼンタ、イエローのいずれかの色に特化しているため、}フィルムの層間を移動して不正確な色再現を起こさないように、拡散に耐性（非拡散性）を持たせる必要があります。これは、親油性基（油保護）などのバラスト基を持つカプラーを作成し、油滴としてフィルムに適用するか、親水性基、または油保護されたカプラーを含むロード可能なラテックス層などのポリマー層に適用することで実現されます。この場合、それらはポリマー保護されていると見なされます。^[15]

カラーカップラーは、無色で発色性のものもあれば、色のついたものもある。カラーカップラーは、フィルムの色再現性を向上させるために使用される。青層に使用される最初のカップラーは、すべての光を通過させるために無色のままであるが、緑層に使用されるカップラーは黄色に着色されており、赤層に使用されるカップラーは薄いピンク色である。黄色が選択された理由は、残っている青色光が下にある緑層と赤層を露出するのを防ぐためである（黄色は緑と赤から作ることができるため）。各層は、単一​​の色の光にのみ感光し、他のすべての光を通過させる必要がある。これらのカラーカップラーのため、現像されたフィルムはオレンジ色に現れる。カラーカップラーは、印刷前にカラーフィルターによる補正を画像に適用する必要があることを意味する。^[20]印刷は、光学引き伸ばし機を使用するか、画像をスキャンしてソフトウェアを使用して補正し、デジタルプリンターを使用して印刷することによって実行できる。

コダクロームフィルムにはカップラーがなく、代わりに長い一連の工程を経て染料が形成されるため、小規模なフィルム処理会社による採用は限られています。

白黒フィルムはそれに比べると非常にシンプルで、ハレーション防止フィルムベース上に置かれたゼラチン乳剤に懸濁したハロゲン化銀結晶のみで構成されています。^[25]

多くのフィルムには、乳剤層を損傷から保護するためのトップコート層が含まれています。^[26]一部のメーカーは、日光、タングステン（白熱灯やハロゲンランプのタングステンフィラメントにちなんで名付けられた）、または蛍光灯を念頭に置いてフィルムを製造しており、色のバランスを維持するためにレンズフィルター、露出計、テスト撮影の使用を推奨しています。また、フィルムのISO値を被写体からカメラまでの距離で割って、レンズに設定する適切なf値を取得することを推奨しています。^{[27] [28]}

カラーフィルムの例としては、 K-14 プロセスで処理されることが多いコダクローム、E-6 プロセスで処理されることが多いコダカラー、エクタクローム、C-41 プロセスで処理される富士フイルム スーパーリアなどがあります。フィルムの現像に使用されるプロセスによって、フィルム上の化学物質やカラー染料カップラーが異なる場合があります。

フィルム感度は、フィルムの光に対する閾値感度を表します。フィルム感度を評価する国際標準はISOスケールで、ASA感度とDIN感度の両方を ASA/DIN の形式で組み合わせたものです。ISO 規格のフィルムでは、ASA 感度が 400 の場合、400/27° と表示されます。^[29] 4 番目の命名標準はGOSTで、ロシアの規格当局によって開発されました。ASA 、DIN、GOST フィルム感度間の変換表については、 フィルム感度の記事を参照してください。

一般的なフィルム感度には、ISO 25、50、64、100、160、200、400、800、1600 などがあります。消費者向けプリントフィルムは通常、ISO 100 から ISO 800 の範囲です。コダックのテクニカル パン^[30]などの一部のフィルムはISO 定格ではないため、写真家は露光と現像の前にフィルムの特性を慎重に調べる必要があります。ISO 25 フィルムは非常に「低速」で、使用可能な画像を生成するために「高速」な ISO 800 フィルムよりもはるかに多くの露光が必要です。したがって、ISO 800 以上のフィルムは、低照度の状況やアクション ショット (露光時間が短いため、受ける光の総量が制限される) に適しています。低速フィルムの利点は、通常、高速フィルムよりも粒子が細かく、色の再現性が高いことです。ポートレートや風景などの静的な被写体を撮影するプロの写真家は、通常これらの品質を求めているため、長時間露光のためにカメラを安定させるために三脚が必要です。動きの速いスポーツや暗い場所での撮影など、プロが被写体を撮影する場合は、必然的に高速フィルムを選択します。

特定の ISO 等級のフィルムは、通常よりも長い時間または高温で現像することにより、プッシュ処理、つまり「プッシュ」して、より高い ISO 等級のフィルムのように動作させることができます。 ^{[31] : 160}まれに、フィルムを「プル」して「低速」フィルムのように動作させることもできます。プッシュすると、通常、粒子が粗くなり、コントラストが増してダイナミック レンジが減少し、全体的な品質が低下します。ただし、難しい撮影環境では、代替案としてまったく使えるショットがない場合、これは有用なトレードオフになる可能性があります。

ポラロイドによって普及したインスタント写真では、特別なタイプのカメラとフィルムを使用して、追加の機器や化学薬品を必要とせずに、現像を自動化して統合します。このプロセスは、通常のフィルムが後で現像され、追加の化学薬品を必要とするのとは異なり、露光後すぐに実行されます。インスタントフィルムを参照してください。

フィルムは、目に見えない紫外線 (UV) と赤外線 (IR) を記録するために作ることができます。これらのフィルムには、通常、特別な装置が必要です。たとえば、ほとんどの写真レンズはガラス製であるため、ほとんどの紫外線を遮断します。代わりに、高価な石英製のレンズを使用する必要があります。赤外線フィルムは、赤外線バンドフィルターまたはロング パス フィルターを使用して標準的なカメラで撮影できますが、赤外線の焦点を補正する必要があります。

可視光用に設計されたカメラとレンズで UV または IR フィルムを使用すると、露出と焦点合わせが難しくなります。フィルム速度の ISO 規格は可視光にのみ適用されるため、可視スペクトルの露出計はほとんど役に立ちません。フィルム製造元は、さまざまな条件下での同等のフィルム速度の推奨値を提供でき、ヘビーブラケットを推奨します(例: 「特定のフィルターでは、日光の下では ISO 25、タングステン照明の下では ISO 64 と想定する」)。これにより、露出計を使用して露出を推定できます。IR の焦点は可視光よりもカメラからわずかに遠く、UV はわずかに近くなります。焦点を合わせるときにこれを補正する必要があります。スペクトル全体で焦点合わせが改善されるため、アポクロマートレンズが推奨されることがあります。

X線放射線の検出に最適化されたフィルムは、レンズを使用せずに、被写体をフィルムとX線またはガンマ線源の間に置くことで、医療用放射線写真や工業用放射線写真によく使用されます。これは、半透明の物体を光源と標準フィルムの間に置いて画像化するのと同じです。他の種類のフィルムとは異なり、X線フィルムはキャリア材料の両面に感光乳剤があります。これにより、許容できる画像を得るためのX線曝露量が減ります。これは、医療用放射線写真では望ましい特徴です。フィルムは通常、リン光体スクリーンおよび/または薄い鉛箔スクリーンに密着させて配置され、この組み合わせによりX線に対する感度が高くなります。フィルムはX線に敏感なので、フィルムの感度がISO 800を超えると、空港の手荷物検査で内容物が消去される可能性があります。^[32]この特性は、フィルムバッジ線量計に利用されています。

X 線やガンマ線の検出に最適化されたフィルムは、放射線量測定に使用されることがあります。

フィルムは科学的な検出器としては多くの欠点がある。測光のための較正が難しく、再利用できず、最適な較正のためには慎重な取り扱い（温度と湿度の管理を含む）が必要であり、フィルムを物理的に研究室に持ち帰って処理しなければならない。これに対して、写真フィルムは他のどのタイプの画像検出器よりも高い空間解像度で作ることができ、光に対する対数応答のため、ほとんどのデジタル検出器よりも広いダイナミックレンジを持っている。例えば、Agfa 10E56 ホログラフィックフィルムは、4,000 ライン/mm を超える解像度（0.125 マイクロメートルのピクセルサイズに相当）と、明るさのアクティブダイナミックレンジが 5 桁以上であるのに対し、一般的な科学的なCCD のピクセルサイズは約 10 マイクロメートルで、ダイナミックレンジは 3～4 桁である。^{[33] [検証失敗]}

天体写真撮影に必要な長時間露光には特殊なフィルムが使用される。^[34]

印刷業界で使用されるリスフィルム。特に、罫線ガラススクリーンまたはコンタクトスクリーンを介して露光すると、印刷に適したハーフトーン画像を生成できます。

一部のフィルムカメラには、フィルムカートリッジから メタデータを読み取ったり、フィルムネガにメタデータをエンコードしたりする機能があります。

ネガインプリンティングは一部のフィルムカメラの機能で、日付、シャッタースピード、絞り設定がフィルムの露光時にネガに直接記録される。このプロセスの最初のバージョンは1975年に米国で特許を取得したもので、半銀鏡を使用してデジタル時計の読み取りを導き、メインカメラレンズを通過する光線と混合する。^[35]現代の一眼レフカメラは、フィルムバッキングプレート上のカメラ背面に固定されたインプリンターを使用している。これは、照明用の小さなLEDディスプレイと、フィルムの特定の部分に光を集中させるための光学系を使用する。写真が撮影されると同時に、LEDディスプレイがネガに露光される。^[36] デジタルカメラは、多くの場合、すべての情報を画像ファイル自体にエンコードできます。Exif形式が最も一般的に使用されている形式です。

1980年代にコダックはDXエンコーディング（Digital indeXの略）、またはDXコーディングを開発し、この機能は最終的にすべてのカメラおよびフィルムメーカーによって採用されました。^[37] DXエンコーディングは、フィルムカセットとフィルムの両方に、フィルムの種類、露出回数、フィルムの速度（ISO / ASA定格）に関する情報を提供します。これは3種類の識別で構成されています。最初はカセットのフィルム開口部近くにあるバーコードで、メーカー、フィルムの種類、処理方法を識別します（左下の画像を参照）。これは、フィルム処理中に写真現像装置で使用されます。2番目はフィルムの端にあるバーコードで（右下の画像を参照）、これも処理中に使用され、画像のフィルムタイプ、メーカー、フレーム番号を示し、フレームの位置を同期します。 DXコードの3番目の部分は、DXカメラ自動感知（CAS）コードとして知られ、フィルムカセット上の12個の金属接点で構成されており、1985年以降に製造されたカメラからフィルムの種類、露出回数、ISOを検出し、その情報を使用してフィルムの速度に合わせてカメラの設定を自動的に調整できるようになりました。^{[37] [38] [39]}

出典: ^[40]

最も初期の実用的な写真撮影方法はダゲレオタイプで、1839年に導入され、フィルムは使用されませんでした。感光性化学物質は銀メッキされた銅板の表面に形成されました。^[41]カロタイプ法では紙のネガが作られました。^[42] 1850年代初頭、写真乳剤でコーティングされた薄いガラス板がカメラで使用する標準的な素材になりました。写真板に使用されたガラスは壊れやすく比較的重いものの、初期の透明プラスチックよりも光学品質が高く、当初は安価でした。ガラス板はフィルムの導入後も長く使用され続け、 2000年代初頭にデジタル記録方法に取って代わられるまで、天体写真^[43]や電子顕微鏡写真に使用されました。イルフォードは、特別な科学用途向けのガラス板を製造し続けています。^[44]

最初のフレキシブル写真ロールフィルムは1885年にジョージ・イーストマンによって販売されましたが^[45]、この最初の「フィルム」は実際には紙のベースにコーティングされたものでした。処理の一環として、画像保持層は紙から剥がされ、硬化した透明なゼラチンのシートに取り付けられました。最初の透明なプラスチックロールフィルムは1889年に続きました。^{[46]これは非常に可燃性の}セルロースナイトレートフィルムで作られました。

セルロースアセテートまたは「安全フィルム」は1908年にコダック社によって導入されましたが^[47] 、当初は、かなり丈夫で、わずかに透明で、安価という利点があった危険な硝酸塩フィルムの代替品として、いくつかの特別な用途にしか使用されていませんでした。X線フィルムへの切り替えは1933年に完了しましたが、安全フィルムは常に16mmおよび8mmの家庭用映画に使用されていましたが、硝酸塩フィルムは1951年に最終的に廃止されるまで、劇場の35mmフィルムの標準であり続けました。^[48]

ハーターとドリフィールドは1876年に写真乳剤の光感度に関する先駆的な研究を始めました。彼らの研究により、フィルム感度の最初の定量的な測定法が考案されました。 ^[49]彼らは、各フィルムと紙に固有のH＆D曲線を開発しました。これらの曲線は、写真の濃度を露出の対数に対してプロットし、乳剤の感度または感度を決定し、正しい露出を可能にします。^[11]

初期の写真乾板とフィルムは、青、すみれ色、紫外線にのみ感度がありました。その結果、シーンの相対的な色調の値は、濃い青のガラスを通して見た場合とほぼ同じように記録されました。興味深い雲の形をした青い空は、白い空白として撮影されました。大量の緑の葉の細部が見えるのは、主に色のない表面の光沢によるものでした。明るい黄色と赤はほぼ黒に見えました。ほとんどの肌の色調は不自然に暗くなり、不均一またはそばかすのある顔色は誇張されました。写真家は、雲の視認性を最適化するために露光および処理された別のネガから空を追加したり、問題のある色調値を調整するためにネガを手動で修正したり、肖像画のモデルの顔に厚くパウダーを塗ったりして、補正することがありました。

1873 年、ヘルマン ヴィルヘルム フォーゲルは、乳剤に特定の染料をごく少量加えることで、分光感度を緑と黄色の光にまで拡張できることを発見しました。初期の増感染料は不安定で、すぐに曇りが生じる傾向があったため、当初は研究室での使用に限られていましたが、1883 年に最初の市販の染料増感プレートが市場に登場しました。これらの初期の製品は、メーカーによってアイソクロマチックまたはオルソクロマチックと呼ばれ、色の付いた被写体をより正確に白黒画像に表現できるようになりました。それでも青に対する感度が不釣り合いに高かったため、拡張された感度を最大限に活用するには、黄色のフィルターを使用し、その結果として露出時間を長くする必要がありました。

1894年、リュミエール兄弟は、赤を含むすべての色に感度を持つリュミエール パンクロマチック プレートを発表しました。新しい改良された増感色素が開発され、1902年にはドイツの製造業者Perutzから、はるかに色感度が均一な Perchromo パンクロマチック プレートが販売されました。高度にパンクロマチックな白黒乳剤が市販されたことで、実用的なカラー写真の進歩も加速しました。カラー写真では、適切な露出時間で赤、緑、青の色情報チャネルをすべてキャプチャするために、スペクトルのすべての色に対して優れた感度が必要です。

しかし、これらはすべてガラス製のプレート製品でした。フィルムベースのパンクロマチック乳剤は 1910 年代まで市販されておらず、かなり後になってからようやく一般に普及しました。暗室作業を自分で行う多くの写真家は、従来の赤色暗室安全光を放棄して、完全な暗闇の中で露光したフィルム を現像するよりも、赤に対する感度という一見贅沢な機能を使わずに済むことを好みました。赤は自然界ではまれな色であり、人工物でもめったに見られない色です。1931 年に発売されたコダックの人気のベリクローム白黒スナップショット フィルムは、1956 年にベリクローム パンに置き換えられるまで、赤に鈍感なオルソクロマチック製品のままでした。その後、アマチュア暗室愛好家は、未現像のフィルムを触覚だけで扱わなければなりませんでした。

カラー写真の実験は写真そのものとほぼ同時に始まりましたが、すべての実用的なプロセスの基礎となる 3 色原理は 1855 年まで提示されず、1861 年まで実証されず、20 世紀初頭に否定できない商業的現実になるまで「本物の」カラー写真として一般に受け入れられませんでした。1890 年代までに高品質のカラー写真が作られていましたが、特別な装置、3 つのカラー フィルターを通した個別の長時間露光、複雑な印刷または表示手順、および高度に専門化されたスキルが必要だったため、当時は非常にまれでした。

最初の実用的かつ商業的に成功したカラー「フィルム」は、1907 年に発売されたガラス板製品である Lumière Autochromeでした。高価で、手持ちの「スナップショット」用途には感度が不十分でした。フィルムベースのバージョンは 1930 年代初頭に発売され、感度は後に改善されました。これらは「モザイク スクリーン」加色製品で、単純な白黒乳剤層と極小のカラー フィルター要素の層を組み合わせて使用​​していました。結果として得られる透明フィルムまたは「スライド」は非常に暗くなりました。これは、カラー フィルター モザイク層が通過する光のほとんどを吸収したためです。このタイプの最後のフィルムは 1950 年代に製造中止になりましたが、 1983 年に発売されたPolachrome「インスタント」スライド フィルムによって、この技術が一時的に復活しました。

多層乳剤を使用した減法混色製品という現代的な意味での「カラーフィルム」は、 1935年にホームムービー用のコダクローム、1936年にスチールカメラ用の35mmフィルムとして登場したことにより誕生したが、各色層を別々に処理するため、複数の染色ステップを伴う複雑な現像プロセスが必要であった。^[50] 1936年には、映画やスチールカメラ用にカラー染料カップラーを組み込んだ初の減法混色3色リバーサルフィルムであるアグファカラーノイも発売された。カラー染料カップラーは、単一のカラー現像液で同時に処理できる。このフィルムには約278件の特許があった。^[51]カラーカップラーの組み込みは、その後のカラーフィルム設計の基礎となり、アグファのプロセスはフェラニア、富士、コニカによって最初に採用され、西欧では1970年代後半から1980年代前半まで、東欧では1990年代まで続いた。このプロセスでは、スルホン酸基で終端する染料形成化学物質を使用し、一度に 1 層ずつ塗布する必要がありました。これはコダックによるさらなる革新であり、末端が「脂肪」末端の染料形成化学物質を使用することで、1 回のパスで複数の層を同時に塗布できるようになり、製造時間とコストが削減されました。これは後にコダック C-41 プロセスとともに広く採用されるようになりました。

第二次世界大戦後、数十年間でカラーフィルムの入手が容易になったにもかかわらず、カラーフィルムは白黒フィルムよりはるかに高価で、より多くの光を必要とし、現像と印刷のコストが高いことと相まって、カラーフィルムの普及は遅れました。コストの低下、感度の向上、現像の標準化により、これらの障害は徐々に克服されました。1970 年代までに、カラーフィルムが消費者市場で主流となり、白黒フィルムの使用はフォトジャーナリズムと美術写真に限定されるようになりました。

写真レンズと装置は、使用するフィルムに合わせて設計されます。最初期の写真材料は、スペクトルの青紫色の端にのみ感度がありましたが、通常は部分的に色補正された無彩色レンズが使用されました。そのため、写真家が視覚的に最も明るい黄色の光線を鮮明に焦点を合わせると、視覚的には最も暗いが写真的には最も活発な紫色の光線も適切に焦点を合わせられました。オルソクロマティック乳剤の導入により、黄色から青までの全範囲の色を適切に焦点を合わせる必要が生じました。オルソクロマティックまたはアイソクロマティックと説明されるほとんどのプレートとフィルムは、赤色に対して実質的に感度がないため、赤色光を正しく焦点を合わせることは重要ではありませんでした。赤色光が裏紙の周囲に漏れてもフィルムが曇らないため、ロールフィルムの裏紙のフレーム番号を見るために赤色の窓を使用できました。また、赤色の照明は暗室で使用できました。パンクロマティックフィルムの導入により、可視スペクトル全体を許容できる程度に鮮明に焦点を合わせる必要が生じました。いずれの場合も、レンズガラスの色かぶりや画像内のかすかな色の反射は、コントラストをわずかに変えるだけなので、問題にはなりませんでした。カラーフィルムを使用する場合、これはもはや許容されませんでした。新しい乳剤用のより高度に補正されたレンズは、古いタイプの乳剤でも使用できますが、その逆は当てはまりません。

後期の乳剤用のレンズ設計の進歩は、大判の機器で今でもよく使用されている古いレンズの使用を考慮すると、実際上重要です。オルソクロマティック フィルム用に設計されたレンズは、カラー乳剤では目に見える欠陥がある場合があります。パンクロマティック フィルム用のレンズは、後期の設計よりは優れていますが、それほど優れているわけではありません。

使用されるフィルターはフィルムの種類によって異なりました。

21世紀初頭まで、フィルムは写真撮影の主流であり続けましたが、デジタル写真の進歩により消費者はデジタル形式に引き寄せられました。最初の消費者向け電子カメラであるソニーマビカは1981年に発売され、最初のデジタルカメラである富士フイルムDS-Xは1989年に発売されました。^{[52] 1989年に発売された}Adobe Photoshopなどのソフトウェアの進歩、消費者向けデジタルカラープリンターの改良、そして20世紀後半に家庭に普及したコンピューターと相まって、消費者によるデジタル写真撮影の普及が促進されました。^[12]

1990 年代のデジタルカメラの初期の普及は、価格が高く、画像の解像度が比較的低かった (35mm フィルムと比較して) ため、ゆっくりとしたものでしたが、コンパクト デジタル カメラ市場の消費者や、スタジアムから直接写真をアップロードする機能を含む結果のスピードが新聞の締め切りに間に合うために解像度よりも重要となるスポーツ写真などの専門的な用途で浸透し始めました。フィルムとの主な違いは、初期のデジタルカメラはすぐに時代遅れになり、テクノロジーが成熟し始めるまでユーザーは頻繁に買い替えを余儀なくされたのに対し、それ以前は、人々は生涯でフィルム カメラを 1 台か 2 台しか所有していなかったことです。その結果、中判フィルムが主流であった結婚式、ポートレート、ファッションなどの分野でより高い品質を求める写真家は、「フル フレーム」センサー、「デジタル バック」、中判デジタル カメラの登場により解像度が許容レベルに達し始めると、最後にカメラを切り替えました。

CIPAの数字に基づくフィルムカメラの売上は1998年にピークを迎え^[53] 、 2000年以降急速に減少し、消費者が大量にデジタルカメラに切り替えたため、2005年末にはほぼゼロになりました（デジタルカメラの売上はその後2010年にピークを迎えました）。これらの変化は、フィルムの売上の同様の減少を予告していました。富士フイルムの数字によると、過去5年間で30％成長した世界のフィルム売上は、2000年頃にピークを迎えました。その後、フィルム売上は前年比で減少する時期に入り、2003年から2008年にかけてその規模は拡大し、年間30％に達した後、減速しました。2011年までに、売上はピーク時の10％未満になりました。^[54] 市場への露出度は異なるものの、他の製造業者も同じようなパターンを経験しており、1999年の世界のフィルム販売数は推定2億本から2009年には500万本にまで減少した。^[55]この時期は、大量生産向けに最適化されたフィルム製造業界とそのサプライチェーンに大混乱をもたらし、販売数の急落により各社は生き残りをかけて戦った。2004年にアグファ・ゲバルトが消費者向け部門（アグファフォト）を売却することを決定した後、既存のフィルム製造業者が次々と倒産した。2004年のイルフォード・イメージングUK、2005年のアグファフォト、2007年のフォルテ、2007年のフォトン、2001年と2008年のポラロイド、2009年のフェラニア、2012年のイーストマン・コダック（後者は大規模な人員削減を経てかろうじて生き残り、イルフォードは経営陣による買収で救済された）である。コニカミノルタは2006年にフィルム製造事業を閉鎖し、カメラの特許をソニーに売却して写真市場から完全に撤退し、富士フイルムは他の市場への急速な多角化に成功しました。この技術パラダイムシフトの影響は、その後、下流の写真処理および仕上げ事業に波及しました。

現代の写真撮影はデジタルユーザーが主流ですが、フィルムも愛好家によって使用され続けています。フィルムは、その独特の「見た目」のため、一部の写真家に好まれ続けています。^[a]

デジタルカメラが圧倒的に最も一般的に使用されている写真撮影ツールであり、入手可能な写真フィルムの選択肢が以前よりも大幅に少なくなっているという事実にもかかわらず、写真フィルムの売上は着実に増加傾向にあります。コダック（2012年1月から2013年9月まで破産保護下にあった）やその他の企業は、この増加傾向に気付いています。コダックアラリスのイメージングペーパー、写真化学品およびフィルム部門の社長であるデニスオルブリッチ氏は、写真フィルムの売上が過去3、4年で増加していると述べています。英国に拠点を置くイルフォードは、この傾向を確認し、この主題に関して広範な調査を実施しました。その調査によると、現在のフィルムユーザーの60％は、過去5年間にフィルムを使い始めたばかりであり、現在のフィルムユーザーの30％は35歳未満です。^[58]フィルムの年間販売数は、2009年に最低の500万ロールに達したと推定されていますが、その後2019年には約1000万ロールに倍増しました。^[55]業界にとっての重要な課題は、生産が需要のピーク時に建設された残りのコーティング施設に依存していることですが、需要が増加するにつれて、フィルムの変換など、他のプロセスステップの一部が縮小され、コダックなどの企業の生産のボトルネックが発生しています。

2013年、 2009年から2010年にかけて写真フィルムの生産を中止していたイタリアのフィルムメーカーFerrania が、新しい Film Ferrania SRL に買収され、旧研究施設を使用して旧会社の製造施設の一部を引き継ぎ、3年前にフィルムの生産を中止した際に解雇されていた従業員の一部を再雇用しました。同年11月、同社はクラウドファンディングキャンペーンを開始し、中止されていたフィルムの一部を再び生産する目的で、旧工場から工具や機械を購入するために25万ドルを集めることを目標としていました。キャンペーンは成功し、2014年10月に32万ドル以上を集めて終了しました。2017年2月、Film Ferrania は35mmフォーマットの「P30」80 ASA、パンクロマティック白黒フィルムを発表しました。

コダックは2017年1月5日、2012年から2013年にかけて製造中止になっていたコダックの最も有名な透明フィルムの一つであるエクタクロームを、35mm静止画およびスーパー8映画フィルムフォーマットで再配合して製造すると発表しました。 ^[59]この発売の成功を受けて、コダックはエクタクロームのフォーマットの入手可能性を拡大し、120および4x5フォーマットでもフィルムを発売しました。^[60]

日本の富士フイルムのインスタントフィルム「チェキ」カメラと印画紙も大きな成功を収め、従来の写真フィルムに代わる富士フイルムの主力フィルム製品となったが、同社は引き続き様々な形式や種類の従来の写真フィルムを提供している。^[61]

2023年、フィンランドの化学者サミ・ヴオリは、合成ハックマナイト（Na ₈ Al ₆ Si ₆ O ₂₄ (Cl,S) ₂）を感光媒体として使用する再利用可能なフィルムを発明した。このフィルムには、紫外線（例えば254 nm）にさらされると紫色に変わる小さなハックマナイト粒子が含まれており、その後フィルムをカメラに装填する。可視光によりハックマナイト粒子は白色に戻り、ポジ画像が形成される。その後、フィルムを一般的なドキュメントスキャナーでスキャンし、紫外線で再び着色することができる。ユーザーが画像を保存したい場合は、フィルムを暗い場所に置くことができる。光がないと漂白プロセスが完全に停止するためである。^[62]

再利用が可能で、現像や化学薬品が不要であることに加えて、このタイプのフォトクロミックフィルムのもう1つの利点は、ゼラチンが不要で、ビーガンの代替品となることです。しかし、主な欠点は、フィルムの露光が非常に遅く、何時間も露光する必要があることです。つまり、現在、このタイプのフィルムは、被写体が市街地などであり、写真家がすべての動きをフェードアウトさせたい場合の超長時間露光フィルム写真にのみ使用できます。^[62]

Liouらが発明したもう一つの再利用可能なフィルムは、9-メチルアクリジニウムをインターカレートした粘土粒子をベースにしているが、画像を消去するには材料を硫酸に浸す必要がある。^[63]

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• Jacobson, Ralph E. (2000)。『The Focal Manual of Photography: Photographic and Digital Imaging (第 9 版)』。ボストン: Focal Press。ISBN 978-0-240-51574-8。
• ミーズ、ケネス、ジェームズ、TH (1966)。写真プロセスの理論。コリアー・マクミラン社。ISBN 978-0023601903。

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