§ 1 . Понятие и особенности макрофотографии

Обычные аппараты позволяют фотографировать предметы с рассто­яния от 0,5 м до бесконечности. При этом на получаемых снимках хорошо просматриваются только крупные детали. Чтобы разглядеть и мелкие, приходится увеличивать изображение при проекционной печати. Это возможно лишь в определенных пределах, поскольку с увеличением изображения проявляется его зернистая структура, ухудшающая резкость.

В ходе расследования преступлений нередко возникает необходи­мость детального изучения небольших по размерам предметов — вещественных доказательств и следов. Поэтому при осмотре места происшествия или экспертном исследовании такие объекты фото­графируют в натуральную величину либо с увеличением, используя макрофотографию.

Макрофотография — это специальный вид съемки, который по­зволяет получать изображения мелких объемных предметов в более крупном, чем при обычной съемке, масштабе. Ее задача состоит в передаче на снимке таких деталей, которые наблюдаются невоору­женным глазом. Областью макрофотографии принято считать мас­штабы изображений от 1:10 до 20:1. При меньших масштабах имеет место обычный вид съемки, а большие увеличения получают с помо­щью оптической системы микроскопа.

Макрофотографию используют при решении различных науч­ных и технических задач в биологии, археологии, геологии, метал­лургии. Криминалисты применяют ее для фотографирования орудий взлома и инструментов, пуль, гильз, монет и других мелких предме­тов — вещественных доказательств; следов, обнаруженных на месте происшествия, и др. Макрофотография используется при трасологи-ческих и баллистических экспертизах, судебно-техническом исследо-

где М — масштаб изображения;

/ — линейные размеры изображения;

L — линейные размеры изображаемого объекта.

Масштаб выражается в виде соотношения, в котором одна часть равна единице, а другая больше ее. Если съемка велась с уменьше­нием, например в 5 раз, то масштаб изображения записывают в виде дроби 1:5. Если изображение больше предмета в 5 раз, то масштаб равен 5:1. При съемке объектов в натуральную величину М=1:1.

Во время обычной съемки, когда предметы расположены на до­статочно большом удалении от фотоаппарата, изображение строится вблизи фокальной плоскости объектива (рис. 32). Масштаб изобра­жения в этом случае определяют из следующего соотношения:

•Ч-

Рис. 32. Построение изображения объективом при обычной съемке

где / — фокусное расстояние объектива; L — расстояние до объекта съемки.

236

237

Рис. 33. Построение изображения при различных положениях предмета и объектива

Изменение масштаба изображения очевидно, если при съемке использовать объективы с различными фокусными расстояниями. Например, фотографируя объект, расположенный на расстоянии 10 м, объективами с / = 100 мм и f — 1000 мм, получим значения масштаба изображения: 1:100 и 1:10, т.е. с увеличением фокусного расстояния объектива увеличивается и масштаб изображения.

Получать большие размеры объекта на негативе можно и путем его приближения к объективу, но лишь до определенных пределов. У современных объективов этот предел равен 0,65—0,55 м. Располо­женные ближе предметы воспроизводятся нерезкими, поскольку не­возможно сфокусировать их изображение вращением фокусировоч-ного кольца.

Иногда для выражения величины изображения и других парамет­ров съемки используют величину, обратную масштабу — знамена­тель масштаба (т):

Особенности макросъемки. Макрофотография отличается ря­дом особенностей.

Выдвижение объектива. Во время обычной съемки объект распо­лагают не ближе 10—15 фокусных расстояний от объектива. Получе­ние резкого изображения обеспечивает собственное выдвижение объектива в оправе, составляющее лишь незначительную часть фо­кусного расстояния. Для получения большего масштаба необходимо приблизить объект к объективу. Изменение изображения при раз­личных положениях объекта и объектива наглядно показано на рис. 33.

С приближением объекта к объективу плоскость его фокусиро-вания удаляется на достаточно большее расстояние. В ней и необ­ходимо помещать фотоматериал во время съемки. Фотоаппараты общефотографического назначения не приспособлены для этого. Для макросъемки объектив выдвигают с помощью различных при­способлений (колец, тубусов, макроприставок) до тех пор, пока плоскость фокусирования не совместится с фокальной плоскостью фотокамеры.

С помощью графического метода построения изображений можно наглядно проследить за изменением масштаба изображения для различных вариантов макросъемки, а необходимые параметры рассчитывают по формулам сопряженных расстояний:

где а — расстояние от предмета до передней главной плоскости объ­ектива (предметное расстояние);

Ъ — растяжение меха фотокамеры, т.е. расстояние от задней глав­ной плоскости объектива до фотоматериала;

/ — фокусное расстояние объектива;

М— масштаб изображения.

При этом можно сделать следующие важные выводы:

— с увеличением растяжения меха фотокамеры возрастает мас­штаб изображения;

— то же самое происходит с уменьшением фокусного расстояния объектива. Следовательно, для проведения макросъемки от 1:10 до 20:1 при заданных параметрах фотокамеры она должна быть уком­плектована объективами с различными фокусными расстояниями;

— с увеличением масштаба изображения предметное расстояние уменьшается.

239

238

Изменение коррекции объективов при макросъемке. Для макро­съемки разрабатывают специальные фотографические объективы — микроанастигматы (табл. 20). Объективы общефотографического назначения рассчитаны на обычный вид съемки. Все погрешности их оптической системы сводятся к минимуму при фотографии предме­тов, расположенных не ближе 10—15 фокусных расстояний от фото­камеры. С уменьшением предметного расстояния расчетные условия работы таких объективов нарушаются и, следовательно, ухудшается качество изображения.

Однако ряд фотографических объективов-анастигматов позволя­ет получать в процессе макросъемки изображения нужного качества,

Таблица 20

Некоторые фотографические объективы, применяемые при макросъемке в криминалистике

Наименование объектива	Техническая характеристика				Конструк­тивный тип	Тип аппарата
	Относи­тельное отверстие	Фокусное расстоя­ние, мм	Угол поля изобра­жения, °	Разреша­ющая сила, ЛИН. /ММ
Гелиос-40	1:1,5	85	28	32/16	Полусим-метричый анастимат	«Зенит»
Гелиос-44	1:2	58	40	35/14	Тоже	Тоже
Индустар-50	1:3,5	52	45	43/25	Несим-метричый анастимат	""
Индустар-69М	1:2,8	28	56	50/25	Тоже	«Зенит»
Индустар-55-У	1:4,5	140	56	50/25	-"-	СБ-2
Индустар-58	1:3,5	75	56	50/25	-"-	Тоже
Корректар	1:6,3	150	56	50/25	-"-	ФМН-2
Микропланар	1:4,5	100	56	50/25	-"-	Тоже
Микропланар	1:4,5	65	56	50/25	_ •• _	_ •• _
Микропланар	1:4,5	40	56	50/25	-"-	-"-
Мир-1	1:2,8	37	60	45/23	-"-	«Зенит»
Юпитер-9	1:2	85	29	32/23	-"-	Тоже
Юпитер- 1 1	1:4	135	19,0	42/29	-"-	-"-
Таир-11	1:4	135	18	44/24	-"-	-"-

если условия их использования приблизить к расчетным. Это дости­гается тем, что:

— несимметричные объективы устанавливают фронтальной лин­зой к фотокамере; с полусимметричными поступают аналогичным образом, но при съемке в масштабе 10:1 и больше. При такой уста­новке объективов разрешение деталей изображения повышается;

— для съемки используют центральную часть поля изображения объектива, где он имеет максимальную разрешающую силу. Для этого объектив диафрагмируют до значения 8—22. Однако сильное диафрагмирование при больших масштабах изображения приводит к ухудшению разрешающей силы объектива и, следовательно, рез­кости изображения. Поэтому для макросъемки подбирают значения диафрагм, называемых критическими, при которых объектив дает максимальное разрешение деталей на изображении. Для различных масштабов съемки они лежат в пределах 1:5,6—1:11.

Изменение относительного отверстия объектива и падение ос­вещенности в плоскости изображения. Освещенность в плоскости изображения характеризуется величиной относительного отверстия объектива и его светосилой. С увеличением масштаба расстояние от объектива до плоскости изображения возрастает, а освещенность этой плоскости падает. Это связано с изменением величины относи­тельного отверстия. Если во время съемки в масштабе 1:1 изображе­ние находится на расстоянии двух фокусов от объектива, то относи­тельное отверстие уменьшается в два раза, а светосила объектива падает в четыре раза. С увеличением масштаба освещенность в плос­кости изображения может снижаться в десятки и сотни раз. Следова­тельно, во столько же раз необходимо увеличить выдержку при мак­росъемке.

Глубина резко изображаемого пространства. Глубина резкости, которую необходимо обеспечить во время съемки, определяется раз­мерами объекта. И хотя объекты макрофотографии невелики по размерам, получить достаточно резкое изображение нелегко, так как глубина резко изображаемого пространства бывает весьма ограниче­на. Так, при масштабах 1:1 и более она составляет десятые и сотые доли миллиметра.

Глубина резко изображаемого пространства зависит от расстоя­ния до плоскости наводки на резкость, фокусного расстояния объек­тива, величины относительного отверстия, диаметра допустимого кружка нерезкости. Поскольку глубина резко изображаемого про­странства связана с расстоянием до плоскости фокусирования (а оно обусловливает масштаб изображения), то глубина резко изображае­мого пространства будет прямо пропорциональна знаменателям от-

241

240

16-171

носительного отверстия объектива и масштаба, а также диаметру допустимого кружка нерезкости.

Величина допустимого кружка нерезкости для крупноформатных негативов равна 0,1 мм, а для малоформатных — не более 0,03 мм.

На практике для определения глубины резко изображаемого про­странства пользуются табл. 21 и 22.

Таблица 2 1

Глубина резко изображаемого пространства при макросъемке малоформатными фотоаппаратами (Z = 0,03 мм), мм

Масштаб изображения	Относительное отверстие
	1:2	1:4	1:5,6	1:8	1:11	1:16	1:22
1:10	13,2	26,2	42	52,8	72,6	105,6	145,2
1:5	4,2	8,4	11,7	16,8	23,5	33,6	47
1:2	0,7	1,4	2,0	2,8	4	5,6	8
1:1	0,24	0,48	0,67	0,96	1,3	1,9	2,6
2:1	0,09	0,18	0,3	0,36	0,5	0,7	1,0
3:1	0,05	0,1	0,16	0,20	0,32	0,4	0,6
5:1	0,03	0,06	0,096	0,12	0,17	0,24	0,34
8:1	0,017	0,034	0,054	0,068	0,08	0,13	0,18
10:1	0,013	0,026	0,04	0,052	0,52	0,10	0,14

Таблица 22

Глубина резко изображаемого пространства при макросъемке крупноформатными камерами (Z = 0,1 мм), мм

Масштаб изображения	Относительное отверстие
	1:2	1:2,8	1:4	1:5,6	1:8	1:11	1:16
1:10	44	62	88	123	176	242	352
1:5	12	17	24	34	48	66	96
1:2	2,4	3,4	5	7	10	13	19
1:1	0,8	1,1	1,6	2,2	3,2	4,4	6
2:1	0,3	0,4	0,6	0,8	1,2	1,7	2,4
3:1	0,18	0,25	0,35	0,5	0,7	1,0	1,5
4:1	0,12	0,17	0,25	0,3	0,5	0,7	1,0
5:1	0,1	0,13	0,19	0,26	0,38	0,53	0,76
6:1	0,08	0,11	0,15	0,21	0,30	0,42	0,61
7:1	0,06	0,09	0,13	0,18	0,26	0,35	0,51
8:1	0,06	0,08	0,11	0,16	0,22	0,31	0,45
9:1	0,05	0,07	0,10	0,14	0,19	0,26	0,38
10:1	0,04	0,06	0,09	0,12	0,18	0,24	0,35

Влияние светофильтра на резкость изображения. В практике макрофотографии нередко применяют светофильтры. Во время обычной съемки, т.е. когда предметы достаточно удалены от объек­тива, светофильтр не оказывает существенного влияния на резкость изображения. При макросъемке же светофильтр смещает плоскость изображения и ухудшает резкость. Это обусловлено явлением пре­ломления света в среде светофильтра (рис. 34). Величина смещения (q) зависит от предметного расстояния, толщины светофильтра и показателя преломления среды. С сокращением предметного рассто­яния и увеличением толщины стекла смещение растет. Если свето­фильтр установлен перед объективом, то изображение из фокальной плоскости перемещается ближе к линзам, что равнозначно увеличе­нию предметного расстояния. При установке светофильтра за объек­тивом изображение перемещается в другую сторону. Чтобы обеспе­чить резкость при съемке, необходимо смещать плоскость фокусиро-вания на 1/3 толщины применяемого светофильтра: в первом случае сжимая мех фотокамеры, а во втором — растягивая его.

Рис. 34. Влияние светофильтра на резкость изображения

Отсюда следует, что при макросъемке фокусировать изображение можно лишь при установленном на объективе светофильтре или равном ему по толщине прозрачном стекле. Если визуальная наводка на резкость невозможна, ее осуществляют по расчетным данным и

|изменяют предметное расстояние на 1/3 толщины светофильтра. Плоскость фокусирования изображения можно не смещать, если

|устанавливать светофильтры перед источником света, т.е. освещать объект съемки фильтрованным светом. Однако из-за низкой термо­стойкости светофильтров и их небольших размеров это возможно лишь в редких случаях.

242

243

16»