предыдущая главасодержаниеследующая глава

Особенности работы объективов при подводной фотографии

Во время подводных фотосъемок обыкновенные фотокамеры заключаются в специальные изолирующие их от воды коробки - фотобоксы. Оптические системы - объективы фотокамер - дополняются стеклянными иллюминаторами. Стеклянные пластины, выдерживающие статистическую нагрузку воды, герметически уплотняются в корпусах боксов.

Наиболее часто в боксах применяются простые, но дающие сравнительно хорошие результаты иллюминаторы, изготовленные из плоского стекла. Лучи от предмета (рис. 9), попадающие в объектив, проходят в этом случае границу вода - стекло - воздух.

Рис. 9. Схема преломления луча света на границах вода - стекло - вода и вода - стекло - воздух
Рис. 9. Схема преломления луча света на границах вода - стекло - вода и вода - стекло - воздух

В данном случае преломление лучей на границах вода - стекло и стекло - воздух рассматривается как преломление вода - воздух, преломление лучей в стекле опускается с допустимой для расчетов точностью.

Угол падения i1 - луча света в воздухе связан с углом преломления в воде следующей зависимостью:

n1*sin i1 = n2*sin i1'.(10)

где n2 - показатель преломления воды;

n1 - показатель преломления воздуха;

i1' - угол преломления луча света в воде;

i1 - угол падения луча света в воздухе.

Показатель преломления n2 для морской воды равен 1,337 при солености 30% о и температуре 20° С. С ростом температуры показатель преломления несколько уменьшается, а с увеличением солености - увеличивается. Для практических расчетов показатель преломления n2 можно принять равным 1,34. Показатель преломления воздуха n1 практически равен 1. Из уравнения (10) видно, что угол i1' всегда меньше i1, и угол i'1 при пользовании плоским иллюминатором не может быть больше 48°15'.

Легко подсчитать максимальный угол i'1max, который будет равняться 48°15'.

При пользовании плоским иллюминатором для наводки на объект в воде практически невозможно получить угол изображения больше 95,5°.

Угол изображения объектива при прохождении лучей света через границу вода - воздух уменьшается приблизительно в n2 раз, т. е. в 1,34. Углы изображения объективов на воздухе и в оводе и другие технические характеристики даны в сводной табл. 5.

При рассмотрении предметов через плоско-параллельное стекло иллюминатора видимые расстояния в воде изменяются примерно в n2 раза.

S2 = n2*S1,(11)

где S2 - расстояние в воде;

S1 - расстояние на воздухе (шкала объектива).

Видимое изменение расстояния, возникающее при визуальном наблюдении предметов, сохраняется и при рассматривании объекта через фотообъектив. Для объектива, стоящего за плоским иллюминатором, когда имеется граница вода - стекло - воздух, изменение расстояния S2 ведет к кажущемуся увеличению в n2 раз фокусного расстояния. У объектива с фокусным расстоянием f = 37 мм кажущееся фокусное расстояние при подводных съемках будет fk = 50 мм.

Поверхность раздела вода - воздух вносит хроматическую аберрацию, плоско-параллельное стекло иллюминатора вводит астигматизм, т. е. создает увеличение аберрации объектива на краю поля изображения.

Самый существенный недостаток обычных объективов, работающих через плоско-параллельное стекло при подводной фотографии,- уменьшение угла изображения и увеличение аберраций на краю поля. Технические же фотосъемки под водой требуют качественного изображения по всему полю снимка. Поэтому для сохранения угла изображения обычных объективов и устранения линейных искажений применяются различные оптические системы.

Так, между плоским иллюминатором и объективом устанавливается коррекционная оптическая система. Однако сложность изготовления такой оптики, ее громоздкость и неудовлетворительные результаты, полученные с ее помощью, вынуждают оптиков работать над дальнейшим усовершенствованием этой системы.

Подводный исследователь, работающий около зарослей морской капусты - ламинарии. Снимок сделан с помощью объектива 'Гидроруссар 5А' в Японском море на глубине 4-х метров, на фото пленке ДС-2, при экспозиции 1:60 и диафрагме 1:5,6. Фото автора
Подводный исследователь, работающий около зарослей морской капусты - ламинарии. Снимок сделан с помощью объектива 'Гидроруссар 5А' в Японском море на глубине 4-х метров, на фото пленке ДС-2, при экспозиции 1:60 и диафрагме 1:5,6. Фото автора

Более надежный способ устранения аберраций и сохранения угла изображения объектива - применение иллюминатора, имеющего форму коррекционной линзы.

Оптическая система с коррекционным иллюминатором состоит из двух компонентов, выполняющих функцию рассеивающей линзы. Коррекционный иллюминатор, устраняя аберрации, сохраняет поле изображения объектива, его фокусное расстояние и остальные оптические свойства такими же, как при съемке этим объективом на воздухе.

В проблемной лаборатории Ленинградского института точной механики и оптики группой сотрудников под руководством профессора М. М. Русинова рассчитаны коррекционные иллюминаторы для следующих объективов, пригодных для аппаратов с шириной пленки 35 мм:

  1. f = 50 мм; 2β = 59°; относительное отверстие 1:3,5;
  2. f = 35 мм; 2β = 63°; относительное отверстие 1:3,5;
  3. f = 37 мм; 2β = 60°; относительное отверстие 1:2,8.

Все корректирующие схемы применимы к существующим объективам, однако полностью аберрации объективов они не устраняют. Последнее возможно лишь при использовании специальных объективов для подводной фотосъемки.

предыдущая главасодержаниеследующая глава





© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2010-2016
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://istoriya-foto.ru/ "Istoriya-Foto.ru: Фотоискусство"