К сожалению, широкоугольный объектив обладает и значительными недостатками. Чем под большим углом падает луч на поверхность стекла, тем сильнее разница в преломлении световых лучей различных длин воли, вследствие чего возникают хроматические аберрации[30].
С возрастанием угла наклона лучей стекло плоского иллюминатора меньше пропускает свет, в результате края готового кадра затемняются.
Как же избавиться от столь вредного в этом случае преломления световых лучей? Наиболее радикальный способ решить проблему — заполнить водой внутренность фотографической камеры, конечно, не обычного фотоаппарата — ведь стеклянная оптика такого объектива не сможет работать в воде. Показатели преломления воды и стекла отличаются слишком незначительно, и на снимке запечатлевалась бы примерно такая же картина, какую видит в воде ныряльщик без подводных очков. Для практического осуществления этой идеи следует воспользоваться наипростейшей камерой-обскурой с просверленной в металлической пластинке дырочкой вместо объектива. Если все пространство между отверстием и светочувствительной пластинкой, заполнить водой, лучи света, попадающие на пластинку, не будут испытывать никакого преломления.
Хотя с помощью такого устройства можно получать вполне удовлетворительные снимки подводного мира, возможности этой примитивной фотокамеры, конечно, сильно ограничены. А нет ли какого-нибудь другого способа избавиться от преломления лучей? Оказывается, есть. Если использовать систему со сферическим иллюминатором и оптический центр объектива поместить в центре сферы, то большинство лучей, попадающих в объектив и создающих изображение предмета на фотопленке, будет падать на иллюминатор перпендикулярно к его сферической поверхности. Такой луч, как известно, проходит через стекло не преломляясь (ведь если угол падения луча равен 0°, то и угол преломления также окажется равным 0°).
Сферический иллюминатор обладает еще одним преимуществом перед плоским — большей механической прочностью, а это особенно важно для съемок на больших глубинах, где сила давления воды на стекло иллюминатора может достигнуть нескольких тонн.
При использовании сферического иллюминатора оптический центр объектива должен находиться точно в центре сферы. Малейшее перемещение объектива относительно иллюминатора вызывает значительные искажения для лучей, падающих под большим углом.
Поскольку смещение объектива предотвратить полностью невозможно (хотя бы вследствие температурных деформаций), нужно искать, способ избавиться от этих искажений. Американский оптик Е. Торндайк предложил использовать для этого корректирующую линзу.
Для уничтожения хроматических аберраций применяют светофильтры, пропускающие лишь участок спектра, близкий к спектральной чувствительности черно-белой пленки.
Широкое распространение получили оптические системы для подводной фотографии, разработанные известным французским гидрооптиком А. А. Ивановым (рис. 60). Насадки, выполненные по его схеме, позволяют добиться хорошего качества изображения по всему кадру при достаточно широком угловом поле зрения системы. Центровка объектива относительно насадки не требует высокой точности и допускает небольшие смещения объектива вдоль оптической оси и в стороны от нее.
Отличные качества в эксплуатации показывают советские фотообъективы для подводной съемки — «Гидроруссары». Несмотря на большое угловое поле зрения этих объективов, при подводных съемках через плоский иллюминатор они практически не дают искажений. Идея оптической схемы принадлежит ленинградскому оптику профессору М. М. Русинову. Суть ее заключается в том, что система вода — плоский иллюминатор служит как бы одной из линз, а сам объектив рассчитан на исправление ее искажений. Большое достоинство схемы — свободное расположение объектива относительно плоскости иллюминатора.
30
Хроматическая аберрация — искажение изображения, возникающее из-за различия в преломлении световых волн разной длины.