Техника фотографии

ОСОБЕННОСТИ ОБЪЕКТИВА «РЫБИЙ ГЛАЗ»

Как видит рыба окружающий мир? Над этим вопросом в начале нынешнего столетия задумался американский физик-экспериментатор Роберт Вуд. Исходя из явления полного отражения, наблюдаемого, когда свет переходит из оптически более плотной среды в оптически менее плотную и полностью отражается от поверхности раздела сред, Вуд предположил следующее.

Поскольку критический угол для перехода вода — воздух составляет приблизительно 49°, рыбы внутри конуса в 98° видят все 180° внешней воздушной полусферы. Боковые части полусферы представляются рыбе искаженными: объект кажется сдавленным, сплющенным в вертикальном направлении, приподнятым и наклоненным под некоторым углом к поверхности воды. Кроме того, у рыбы есть еще дополнительная область обзора, поскольку поверхность воды, при условии, если она не покрыта рябью, служит для нее зеркалом, обращенным вниз. Пытаясь проверить свои предположения, Вуд изготовил герметичный ящик с небольшим отверстием, который наполнил водой. Он назвал его «камерой с рыбьей точкой зрения». Лучи света, проходящие через отверстие, создавали на противоположной стене ящика, где размещалась фотопластинка, изображение объекта.

Первые фотографии, сделанные таким способом, с полем зрения 180° были опубликованы Вудом в 1906 году. Необычность ракурса в этих снимках заинтересовала оптиков, и уже в 1924 году Роберт Хиль создал объектив с полем зрения 180°. Позднее такие объективы получили название «Рыбий глаз» («Фиш-Ай»). В настоящее время насчитывается несколько десятков разновидностей таких объективов. Поле зрения некоторых из них достигает 220°. Первоначально объективы «Рыбий глаз» предназначались для метеорологических и астрономических исследований. Они как нельзя лучше подходили для кругового обзора больших пространств, ледников, облачности. Постепенно сфера их применения расширялась. Несмотря на большое влияние дисторсии, в результате которой изображение оказывается сильно искаженным, объективы со специальной градусной сеткой стали использовать для измерительных целей. При съемке спортивных сюжетов, в рекламной фотографии, при пейзажной и архитектурной съемках объектив позволяет получать своеобразные эффектные снимки.

Фотография, полученная объективом «Рыбий глаз»

Основные технические характеристики некоторых объективов «Рыбий глаз» приведены в таблице.

На кинопленке объективы дают круглое изображение диаметром от 20 до 24 мм. Как правило, их максимальное относительное отверстие 1:2,8 — 1:5,6. Фокусное расстояние в большинстве случаев составляет 6 — 16 мм (для 35-мм камер), поэтому задний отрезок их также невелик и расстояние от последней поверхности объектива до затвора нередко не превышает 1 мм. В связи с этим объективы обычно подходят не ко всем камерам. Так, многие из объективов, выпускаемых фирмой «Никкор», можно использовать только с камерой «Никон-Ф», в которой зеркало в этом случае закрепляется в верхнем положении. Объектив «Зодиак» отечественного производства имеет достаточно большой задний отрезок — 42 мм и подходит к зеркальным фотоаппаратам типа «Зенит» и «Киев».

На рис. 1 представлена принципиальная оптическая схема «Рыбьего глаза». Он содержит два отрицательных мениска 1 и 2, позволяющих захватить и направить в объектив широкие пучки лучей света, и линзовые компоненты 3—6. Диаметр первого мениска достигает 80 — 240 мм, последующие компоненты составляют обычный объектив. Между компонентами 3 и 4 размещена апертурная диафрагма 7. Перед ней — светофильтр 8, который может быть установлен внутри на вращающейся турели.

Все упоминавшиеся выше объективы предназначены для камер с форматом кадра 24x36 мм. Создан ряд объективов и для съемки на пленку 60 мм и более.

Классические широкоугольные объективы строятся по закону ортоскопической проекции, характеризующейся тем, что угол поля зрения их не превышает 150°. Объективы с углом поля зрения более 150° строятся в соответствии с ортографической и эквидистантной проекциями. Примером могут служить объективы «Никкор-ОП» (180°, 5,6/10 мм), построенный по закону ортографической проекции, и «Никкор-Фиш-Ай» (220°, 2,8/6 мм), построенный по закону эквидистантной проекции.

Последний наиболее пригоден для измерения углов между объектами в горном деле, астрономии, строительстве и т. д.

Особое место среди «широкоугольников» занимают панорамные объективы. Если их направить вверх так, чтобы оптическая ось заняла вертикальное положение, они создадут панорамное изображение пространства (360° по горизонту) в форме кольца. Центральная часть, охватываемая кольцом, как правило, не имеет изображения.

Очевидно, что панорамное изображение могут создавать и объективы «Рыбий глаз», если их направить вверх. Но наилучшее качество изображения они имеют в центральной части поля, которая в этом случае является практически бесполезной. Изображение же по краям поля невысокого качества и деформировано. Основу панорамного объектива «Пери-Аполлар» (ФРГ) составляет Пери-линза (рис. 2), передняя поверхность которой является асферической. Объектив изготовляется в разных вариантах и приспособлен почти ко всем зеркальным камерам под пленку от 16 до 70 мм. Объектив к камере с форматом кадра 24x36 мм содержит 8 линз и имеет поле зрения по горизонту 360°, по высоте 30°, фокусное расстояние 40 мм, максимальное относительное отверстие 1:5,6 и пределы фокусировки от 0,1 м до бесконечности. Изображение, даваемое объективом, имеет форму кольца с наружным диаметром 23 и внутренним 8 мм. Масса объектива 0,9 кг. Панорамный объектив отечественного производства для одновременного кругового обзора и фотографирования всего горизонта состоит из конической насадки и собственно фотографического объектива (рис. 3). Насадка телескопическая и составлена из двух соосных конических зеркал. Объектив имеет поле зрения по горизонту 360°, по высоте 25°, фокусное расстояние 66 мм и наружный диаметр изображения 60 мм.

Рис. 1. Принципиальная оптическая схема «Рыбьего глаза»	Рис. 2. Панорамный объектив «Пери-Аполлар»

В силу его конструктивных особенностей изображение сжато в направлении к центру кольца и растянуто по радиусу. Прямоугольный предмет имеет на снимке вид трапеции. В заключение упомянем еще об одном классе широкоугольных объективов, разрабатываемых у нас в стране; они дают прямое неперевернутое изображение без виньетирования, обладают одинаковой светосилой и высоким качеством изображения в пределах всего поля. Поле зрения 180°, фокусное расстояние 13 мм, диаметр изображения 60 мм и задний отрезок 50 мм.

Принципиальная оптическая схема такого объектива показана на рис. 4. Он состоит из переднего отрицательного зеркально-линзового компонента и заднего положительного линзового компонента. Передний компонент выполнен из вогнутого первичного зеркала 1 и вогнутого вторичного зеркала 4. Система из двух вогнутых и двух плоских зеркал 2 и 3 изготовлена из оптического стекла монолитным блоком, входная и выходная поверхности которого сферические. Центр первой из них совмещен с входным зрачком, а центр второй — с выходным. По данной схеме изготовлены лишь опытные образцы объективов.

Рис. 3. Панорамный объектив с конической зеркальной насадкой	Рис. 4. Принципиальная оптическая схема зеркально-линзового объектива

Объективы типа «Рыбий глаз» и панорамные сложны по конструкции и в изготовлении. Область их применения в широкой фотографической практике пока весьма ограниченна.

Е. ГОНЧАРЕНКО,
Л. ОСИПОВА,
М. ТОМИЛИН,
кандидаты технических наук