Подводная широкоугольная фотография Dome Port, виртуальная визуализация, физика коррекции расстояния и точки фокусировки крупным планом

###1. Физическая мутация подводной оптики: уменьшен угол обзора и выход из строя плоского стекла

Когда камеру помещают в водонепроницаемый футляр и погружают под воду, среда распространения света кардинально меняется:

1. Наказание закона преломления Снелла:

• показатель преломления воды $n_{\text{water}} \около 1,333$, показатель преломления воздуха $n_{\text{empty}} \около 1,000$;
• Если используется обычная плоскодонная стеклянная крышка объектива (Flat Port): при попадании в воздух из воды свет сильно отклоняется внутрь, эквивалентное фокусное расстояние всех линз принудительно увеличивается в 1,33 раза (угол зрения уменьшается на 25%), а сверхширокоугольный объектив моментально уменьшается до посредственного среднефокусного объектива!

2. Оптическое спасение полусферического оптического купола:

• Использование концентрического полусферического оптического стекла/акрилового купольного покрытия;
• Когда свет падает на поверхность купола со всех сторон, угол падения почти строго перпендикулярен нормали сферического сечения ($\theta\approx 0^\circ$), и свет не преломляется, полностью сохраняя великолепное подводное поле зрения 16-миллиметрового сверхширокоугольного или даже 180-градусного объектива типа «рыбий глаз».

2. Фатальный физический побочный продукт купольной крышки: Виртуальное изображение (Виртуальное изображение)

Но полусферический купол приводит к экстремальному явлению оптической физики, которое противоречит здравому смыслу:

1. Эффект расхождения микровогнутых линз на границе с водой:

• Снаружи — плотная вода с высоким показателем преломления, а внутри — воздух с низким показателем преломления; Вся система купольной крышки эквивалентна установке мощной расходящейся вогнутой линзы перед линзой!

2. Весь реальный пейзаж на расстоянии сжимается в «миниатюрное виртуальное изображение в форме дуги» перед вами:

• Даже если черепахи и коралловые рифы находятся на глубине до 10 метров от дайвера;
• После проникновения через крышку купола оптическое реальное изображение, которое объектив камеры действительно видит и на котором может сфокусироваться, находится не на расстоянии 10 метров, а физически проецируется на дугообразную «Плоскость виртуального изображения (Virtual Image Plane)», которая находится всего в десятках сантиметров перед крышкой купола**!

3. Формула расчета расстояния до виртуального изображения:
   $$D_{\text{Виртуальное изображение}} \approx \frac{3 \times R}{2}$$
   (где $R$ — физический радиус кривизны купольного покрытия).

• Стандартный 6-дюймовый (радиус $R \около 7,5\text{см}$) купольный колпак: его виртуальное виртуальное изображение физически расположено всего на расстоянии 15–20 см перед объективом!

3. Жесткий порог коррекции фокуса и минимальная дистанция фокусировки объектива (MOD)

1. Причины трагедии виртуального фокуса:

• Если «Минимальное расстояние фокусировки» вашего сверхширокоугольного объектива составляет 35 см;
• при этом виртуальное изображение, формируемое 6-дюймовым куполом, находится на расстоянии 20 см;
• Даже если кольцо фокусировки объектива повернуто до упора, он не сможет сфокусироваться на расстоянии 20 см! Сильфон камеры полностью вышел из строя под водой, и вся пленка, должно быть, была размыта!

2. Решение А. Установите купольную крышку большего диаметра (от 8 до 9,25 дюйма):

• Увеличьте радиус кривизны $R$, переместите расстояние виртуального изображения наружу до 30–40 см и введите ближайший ход фокусировки объектива.

3. Решение Б. Установите высококачественную ахроматическую линзу для макросъемки +2 или +4 (диоптрии):

• Прикрутите высококачественную линзу для крупного плана +2 с двойным клеем к передней части широкоугольного объектива, чтобы принудительно сократить ближайший ход фокусировки объектива, что позволит ему резко и точно сфокусироваться на виртуальном виртуальном изображении на расстоянии 15 см перед вами.

4. Уменьшите диафрагму, чтобы избежать искривления поля зрения (f/8 ~ f/11):

• Виртуальное виртуальное изображение представляет собой сферическую поверхность с серьезной кривизной поля на краю линзы; При съемке подводных широкоугольных снимков обязательно уменьшите диафрагму до f/8 или f/11 и используйте большую глубину резкости, чтобы полностью компенсировать деформацию краев поля виртуального изображения, чтобы детали четырехугольного коралла были неудержимы.

---