Микрофотография компактными цифровыми фотокамерами

Исследования микроструктуры и внешнего вида микроскопически малых объектов являются одними из основных составляющих судебно-медицинской экспертизы в целом. Применение для исследования различного рода увеличительных приборов и инструментов вызывает объективные затруднения при фотосъемке, требующей не только знаний и навыков, но и специального оборудования. В небольших судебно-медицинских учреждениях съемка, как правило, выполняется экспертами, ввиду отсутствия штатных фотографов, а специальные курсы для обучения экспертов основам судебной фотографии учебными программами в вузах РФ не предусмотрены. Имеющиеся практически в каждом учреждении и доступные по наличию на рынке и ценовому диапазону отечественные микрофотонасадки (типа МФК и МФН) предусматривают фотосъемку по аналоговому способу камерами вековой давности с примитивными экспонометрическими устройствами либо вообще без таковых. Применение их требует умения, значительных навыков и соответствующих расходных материалов [1, 2]. Современные специальные фотомикроскопы и микрофотонасадки, позволяющие производить микрофотосъемку объектов при различных увеличениях с высоким качеством, малодоступны. В литературе имеются сведения по усовершенствованию отечественных фотонасадок с целью адаптации их к зеркальным фотокамерам Nikon, Olympus, Pentax и др., стандартно снабжаемых высококачественными экспоустройствами и надлежащим ассортиментом выдержек, однако это не избавляет от недостатков аналогового процесса [3]. В специальной фототехнической литературе и периодике мы встретили ряд способов, которые при незначительном усовершенствовании позволяют без существенных материальных затрат применять на практике микрофотосъемку с приемлемым качеством фотоснимков при наличии только микроскопа (МК) и фотокамеры (ФК), однако отсутствуют сведения о легкодоступных способах с применением компактных цифровых камер (КЦФК).

Известно, что в оптической системе микроскопа имеются две системы увеличения. Первая из них является объективом, вторая окуляром. Объект (препарат) помещается на расстоянии от объектива несколько большем, чем его фокусное расстояние, что позволяет получать первично увеличенное обратное изображение объекта между точкой переднего фокуса и глазной линзой окуляра. Последняя, работая как лупа, позволяет глазу наблюдать мнимое и обратное, вторично увеличенное изображение, находящееся на удалении наилучшего зрения Р = 254 мм. Таким образом, микроскоп дает мнимое увеличенное изображение. Для микроснимка на светочувствительный элемент камеры требуется спроецировать действительное изображение объекта (препарата). Достигнуть этого возможно несколькими путями:

1. Перефокусировать объектив и всю оптическую систему микроскопа так, чтобы первично увеличенное изображение проецировалось между точками одинарного и двойного фокуса окуляра, последний в этом случае будет работать как проекционная система, вторично увеличивающая действительное изображение, которое можно спроецировать на светочувствительный слой. Указанный способ в микрофотографии является основным в стационарных фотомикроскопах и некоторых микрофотоустановках [4]. Существенным недостатком способа являются высокие требования к качеству окуляра, что достигается в большинстве своем применением специальных дорогостоящих фотографических окуляров или гомалей [5].
2. Используя лишь объектив собственно микроскопа и зеркальную фотокамеру без объектива [4]. Способ не требует специального оборудования и позволяет получать макроснимки достаточно высокого качества. Для этого у микроскопа снимают окуляр и на штатный тубус микроскопа надевают кустарно изготовленный переходной тубус, ввинченный (зафиксированный байонетом) непосредственно в зеркальную фотографическую камеру. Изображение при этом проецируется только объективом микроскопа, который работает как объектив фотокамеры при макрофотосъемке. Способ широко известен в практике судебно-медицинской фотографии и более 20 лет с успехом применялся автором, в том числе для крупномасштабной макрофотосъемки с помощью ЦФК [6]. Способ также не лишен недостатков, в том числе предъявлением высоких требований к разрешению и отсутствию аберрац ий объектива микроскопа и высокоточного переходного тубуса с глубоким внутренним мат ированием и идеально выполненным байонетом или резьбой для крепления камеры. Вышеизложенное, кроме требований к оптике, требует привлечения для изготовления деталей профессионала – токаря с токарным станком.
3. Используя всю оптическую систему микроскопа и объектив фотографического аппарата. Способ позволяет применять наравне с зеркальными камерами недорогие цифровые фотокамеры с несъемной оптикой (компакт-камеры), оснащенные жидкокристаллическим дисплеем. Принцип способа заложен в том, что окуляр стандартно настроенного микроскопа образует изображение в бесконечности. И если фотографический объектив камеры также установить на бесконечность, поднести к окуляру (совместив переднюю линзу объектива с глазной точкой окуляра) и проэкспонировать, то на светочувствительном фотослое (фотопленке, матрице ЦФК) будет получено резкое изображение препарата [7]. Для реального применения способа требуется вычислить глазную точку окуляра, совместить переднюю линзу сфокусированного на бесконечность объектива фотокамеры с глазной точкой, совместить оптические оси оптических элементов и создать условия неподвижности конструкции в момент экспонирования для избежания смазывания изображения («шевеленки»).

Для решения указанных задач требуется измерить расстояние от верхней плоскости оправы объектива микроскопа до глазной точки (высоту положения глазной точки). Глазной точкой именуют точку схождения конуса лучей над глазной линзой окуляра микроскопа. С этой целью в затемненном помещении, при включенном осветителе микроскопа, над окуляром помещают тонкую бумагу и, перемещая ее вверх или вниз, находят наименьшее световое пятно – положение глазной точки [8]. Далее необходимо изготовить адаптер, выполняющий роль фиксатора расстояния между окуляром микроскопа и объективом ЦФК (опорное кольцо) и исключающий попадание постороннего света в пространство между объективом ЦФК и окуляром МК (бленды). Чертежная схема адаптера приведена на рисунке 1. Для надлежащего выполнения своих функций и в то же время с целью избежания повреждений соприкасающихся деталей МК и КЦФК адаптер выполняют из плотной резины. Выполнить адаптер несложно в домашних условиях при наличии электрической дрели и набора сверл.

Рис. 1. Чертежная схема адаптера (переходного кольца): a – диаметр равен внешнему диаметру передней кромки объектива ЦФК; b – диаметр внешней линзы окуляра микроскопа +10,0 мм; c – толщина равна высоте положения глазной точки с учетом разницы выстояния над уровнем передней линзы объектива резьбы для светофильтров на ЦФ; d – диаметр равен внешнему диаметру тубуса микроскопа

Для придания неподвижности, во избежание взаимного смещения МК и КЦФК и дрожания («шевеленки») собственно камеры во время экспонирования, камеру необходимо фиксировать штативом. Нами предлагается довольно удобный штатив из подручных материалов. Основой конструкции служит лабораторный штатив (типа ШЛ, ПЭ и др.) с незначительной доработкой держателя. У последнего спиливается собственно рабочая часть и нарезается резьба 1/4 дюйма*. На указанную резьбу можно собственно укрепить КЦФК или штативную поворачиваемую головку. В последнем случае имеется возможность более простого и качественного совмещения объектива ЦФК и переходного кольца на окуляре МК посредством манипулирования положением камеры. Выполненный указанным способом держатель посредством узла крепления неплотно соединяется на стойке (штанге). КЦФК** штативным гнездом навинчивается на штативную головку. На основание штатива помещается микроскоп, и визуально регулируется равномерность освещения. Исследуемый препарат помещают на предметный столик и находят требуемое поле зрения. На окуляр микроскопа устанавливают переходное кольцо и совмещают с объективом фотокамеры. Последнюю передвижением вверх и вниз по штанге выставляют по высоте, а штативной головкой – по горизонтали. При совмещении, при максимальном значении фокусного расстояния объектива, на дисплее появится ровный освещенный круг, четко очерченный черным фоном. Далее зуммированием увеличивают угол зрения и заполняют дисплей визуальной информацией микропрепарата. Для наводки на резкость требуется заранее установить объектив на бесконечность либо, при отсутствии такой функции, установить программно соответствующей пиктограммой. Исследовать препарат можно, не демонтируя фотокамеры через дисплей ЦФК или (при наличии соответствующих портов, шнуров и программного обеспечения) подключая ЦФК к компьютеру, в реальном времени на экране монитора компьютера.

Для работы пригодны микроскопы как с вертикальным, так и с наклонным тубусами. При наличии бинокуляра на один из тубусов надевают переходное кольцо, а другой используют для контроля (изучения) исследуемого микропрепарата.

Таким образом, при незначительном вложении труда и практически без материальных затрат можно получать приемлемые по качеству микрофотоснимки, вполне пригодные для иллюстрации судебно-гистологических исследований и экспертиз. Способ может быть с успехом применен и в лаборатории клинического профиля.

• * Резьба 1/4 дюйма нарезается в том случае если штативное гнездо фотокамеры, предполагаемой для микрофотографии, имеет аналогичную резьбу. В настоящее время указанная резьба применяется в подавляющем большинстве КЦФК и зеркальных ЦФК формата 1/2 или 1/1 по отношению к 35 мм формату. В случае если предполагается применение зеркальной фототехники средних или больших форматов, резьба нарезается 3/8". В любом случае, необходимо убедиться, какой резьбой снабжено штативное гнездо камеры.
• ** Для микрофотографии целесообразно применять КЦФК типа «трансформера» (Nikon серии Coolpix 950, 990, 4500, S10, некоторые модели Minolta, Sony и др.) либо другие, но с неподвижной при зуммировании передней линзой объектива. В качестве «трансформера» мы ни в коей мере не подразумевали ЦФК блочной конструкции Ricoh GXR.

Список литературы:

1. Меркулов, Г. А. Курс патологогистологической техники. – 4-е изд. – Л.: МЕДГИЗ, 1961. – С. 248–265.
2. Тахо-Годи, Х. М. Пособие по основам научной фотографии в судебной медицине. – М.: Медицина, 1965. – 192 с.
3. Шишканинец, Н. И. Возможности применения судебно-медицинской микрофотографии без специальной техники / Н. И. Шишканинец, Ю. В. Шишканинец, А. Н. Кобенко // Избранные вопросы судебно-медицинской экспертизы. – Хабаровск, 2003. – Вып 6. – С. 71–74.
4. Blaker, Alfred A. Handbook for Scientific Photography. – San Francisco: RBP, W.H. Freeman and Company, 1977. – P. 97.
5. Schillaber, Ch. P. Photomicrography in theory and practice. – New York, 1944. – P. 440.
6. Молчанов, В. И. Огнестрельные повреждения и их судебномедицинская экспертиза: рук. / В. И. Молчанов, В. Л. Попов, К. Н. Калмыков. – Л.: Медицина, 1990. – С. 157–163.
7. Мурзаев, С. П. Микро-фотография для геологов: моногр. – М.: Недра, 1978. – 80 с.