Курсовая работа (т): Методи і засоби судово-дослідницької фотографії

Співвідношення розмірів об’єкта та його величини на фотографічному знімку визначає масштаб зображення. Під масштабом розуміють відношення, що показує, у скільки разів лінійні розміри зображення більші чи менші лінійних розмірів самого об’єкта.

Масштаб виражається у вигляді співвідношення, в якому одна частина дорівнює одиниці, а інша більше неї. Під час звичайної зйомки, коли предмети розташовані на достатньо великій відстані від фотоапарата, зображення формується поблизу фокальної площини об’єктива. Зміна масштабу зображення відбувається, якщо при зйомці використовувати об’єктиви з різною фокусною відстанню. Одержувати великі розміри об’єкта на негативі можна і шляхом його наближення до об’єктиву, але лише до певних меж. Розташовані ближче предмети відтворюються нерізкими, оскільки неможливо сфокусувати їх зображення.

З наближенням об’єкта до об’єктиву площина його фокусування віддаляється на достатньо велику відстань. В ній і необхідно розміщати фотоматеріал під час зйомки. Фотоапарати загального призначення не пристосовані для цього. Для макрозйомки об’єктив відсувають за допомогою різних пристосувань (кілець, тубусів, макроприставок) до тих пір, поки площина фокусування не суміститься з фокальною площиною фотокамери.

Виходячи зі сказаного можна зробити наступні висновки:

з розтягуванням міха фотокамери зростає масштаб зображення;

те саме відбувається зі зменшенням фокусної відстані об’єктива;

Для макрозйомки розроблені спеціальні фотографічні об’єктиви - мікроанастигмати. Об’єктиви загального призначення розраховані на звичайний вид зйомки. Усі погрішності їх оптичної системи зводяться до мінімуму при фотографуванні предметів, розташованих не ближче 10-15 фокусних відстаней від фотокамери. Зі зменшенням предметного простору розрахункові умови роботи таких об’єктивів порушуються і, отже, погіршується якість зображення. Однак деякі фотографічні об’єктиви-анастигмати дозволяють одержувати в процесі макрозйомки зображення потрібної якості, якщо умови їх використання наблизити до розрахункових. Це досягається тим, що для зйомки використовують центральну частину поля зображення об’єктива, де він має максимальну роздільну здатність. Для цього об’єктив діафрагмують до значення 8-22. Однак сильне діафрагмування при великих масштабах зображення призводить до погіршення роздільної здатності об’єктива і, отже, різкості зображення. Тому для макрозйомки підбирають значення діафрагм (критичні), при яких об’єктив дає макси-мальне роздільне сприйняття деталей зображення. Для різних масштабів зйомки вони знаходяться в межах 1:5,6-1:11.

Освітленість в площині зображення характеризується величиною відносного отвору об’єктива та його світлосилою. Зі збільшенням масштабу відстань від об’єктива до площини зображення зростає, а освітленість цієї площини падає. Це пов’язано зі зміною величини відносного отвору. Якщо під час зйомки в масштабі 1:1 зображення знаходиться на відстані двох фокусів від об’єктива, відносний отвір зменшується в два рази, а світлосила об’єктива падає в чотири рази. Зі збільшенням масштабу освітленість в площині зображення може знижуватися в десятки і сотні разів.

Глибина різкості, яку необхідно забезпечити під час зйомки, визначається розмірами об’єкта. І хоча об’єкти макрофотографії невеликі за розмірами, одержати достатньо різке зображення нелегко, так як глибина різко зображуваного простору буває дуже обмежена. Так, при масштабах 1:1 і більше вона складає десяті і соті долі міліметра.

Глибина різко зображуваного простору залежить від відстані до площини наведення на різкість, фокусної відстані об’єктива, величини відносного отвору, діаметра допустимого кружка нерізкості. Оскільки глибина різко зображуваного простору пов’язана з відстанню до площини фокусування (а вона обумовлює масштаб зображення), то глибина різко зображуваного простору буде прямо пропорційна знаменникам відносного отвору об’єктива і масштабу, а також діаметру допустимого кружка нерізкості. Розмір допустимого кружка нерізкості для великоформатних негативів дорівнює 0,1 мм, а для малоформатних - не більше 0,03 мм.

В практиці макрофотографії нерідко застосовують світлофільтри. Під час звичайної зйомки, тобто коли предмети достатньо віддалені від об’єктива, світлофільтр істотно не впливає на різкість зображення. При макрозйомці світлофільтр зміщає площину зображення і погіршує різкість. Це обумовлено явищем заломлення світла в середовищі світлофільтра (рис. 1.3). Величина зсуву залежить від предметної відстані, товщини світлофільтра і показника заломлення середовища. Зі скороченням предметної відстані і збільшенням товщини скла зсув зростає. Якщо світлофільтр встановлений перед об’єктивом, то зображення з фокальної площини переміщається ближче до лінз, що рівнозначно збільшенню предметної відстані. При установці світлофільтра за об’єктивом зображення переміщається в інший бік. Щоб забезпечити різкість при зйомці, необхідно зміщати площину фокусування на 1/3 товщини застосовуваного світлофільтра: в першому випадку стискаючи міх фотокамери, а у другому - розтягуючи його.

Рис. 1.3. Вплив світлофільтра на різкість зображення.

Отже, при макрозйомці фокусувати зображення можна лише при встановленому на об’єктиві світлофільтрі чи рівному йому за товщиною прозорому склі. Якщо візуальне наведення на різкість неможливе, його здійснюють за розрахунковими даними і змінюють предметну відстань на 1/3 товщини світлофільтра.

Площину фокусування зображення можна не зміщати, якщо встановлювати світлофільтри перед джерелом світла, тобто освітлювати об’єкт зйомки фільтрованим світлом. Однак через низку термостійкість світ-лофільтрів та їх невеликі розміри це незавжди можливо.

Перш ніж приступити до макрозйомки, необхідно визначити її основні параметри: масштаб зображення; фокусну відстань об’єктива; розтягнення міха фотокамери; предметну відстань; величину додаткового висування об’єктива; оптимальну (критичну) діафрагму для зйомки при великих збільшеннях; коефіцієнт збільшення видержки при зміні масштабу зображення, а потім, встановивши їх на фотографічній установці, провести макрозйомку (рис. 1.4).

Під час макрозйомки масштаб зображення або заздалегідь відомий, або його попередньо визначають. Для цього достатньо знати розміри об’єкта, його довжину чи ширину і формат кадру фотокамери. Необхідно враховувати, що між краями об’єкта і границями кадру повинен бути вільний простір 7-10 мм для розмі-щення масштабної лінійки, а також, щоб під час зйомки зображення випадково не вийшло за межі кадру. Для одержання максимального масштабу зображення більшу сторону об’єкта розташовують уздовж більшої сторони кадру. Якщо ця умова не виконується - приблизно 1/3 площі кадру залишається невикористаною.

Рис. 1.4. Схема побудови зображення при макрозйомці: F - фокусна відстань об’єктива; а - предметна відстань; b - розтягнення міха фотокамери; f - висування об’єктива; L - лінійні розміри об’єкта; l - лінійні розміри зображення.

В процесі макрофотографування на установках СБ-2 і “Уларус” використовуються всі наявні в їх комплекті об’єктиви. Заданий масштаб зображення можна одержати за допомогою об’єктивів з різними фокусними відстанями. Однак не кожним з них створюються найбільш сприятливі умови для фотозйомки. Фотокамера має великі можливості, якщо при зйомці дозволяє встановлювати різні види освітлення: від навскісного до вертикального. Серед об’єктивів з різними фокусними відстанями вибирають той, який забезпечує заданий масштаб зображення при максимальній предметній відстані. Щоб визначити, який об’єктив краще використовувати для зйомки, формулу розтягнення міха камери перетворюють так, щоб по ній можна було визначити фокусну відстань об’єктива. З наявних вибирають об’єктив з максимальною фокусною відстанню, що дозволяє одержати заданий масштаб.

Рис. 1.5. Визначення масштабу зображення по фотознімку.

Масштаб, з яким проводилася зйомка, може бути встановлений, якщо поруч з об’єктом знаходилася лінійка з сантиметровими і міліметровими поділками. Тоді на негативі чи фотознімку буде зображення об’єкта з відомими розмірами. Для визначення масштабу на знімку вимірюють довжину ділянки лінійки, що відобразилася і по співвідношенню величин обмірюваної ділянки на знімку і самому об’єкті обчислюють значення масштабу (рис. 1.5).

Підготовляючи фотокамеру до зйомки, масштаб зображення визначають так. Як об’єкт використовують 25-30 см лінійку, зображення ділянки якої, одержане на матовому склі візира, вимірюють лінійкою довжиною не більше 10 см. Зі співвідношення розмірів зображення та об’єкта знаходять масштаб.

.2 Мікрофотозйомка

Під мікрофотографією розуміють фотографування з безпосереднім збільшенням за допомогою мікроскопа з метою одержання зображень дрібних деталей об’єкта, що не сприймаються оком при звичайному спостереженні.

Сучасні мікроскопи дуже різноманітні. Існують їх біологічні, металографічні, вимірювальні, порівняльні, стереоскопічні, люмінесцентні, поляризаційні, інтерференційні, телевізійні, електронні різновиди. Вони дозволяють з високою точністю вивчати об’єкти і в більшості випадків фотографувати їх зображення.

Фіксацію на світлочутливому матеріалі зображень, що створюються мікроскопом, вивчає мікрофотографія. За її допомоги досліджують форму, розміри, будову та інші характеристики мікрооб’єктів. Завдяки мікрофотографії стали доступними не тільки різні ділянки видимого спектра, але й невидимі для ока ультрафіолетові та інфрачервоні діапазони. З появою електронних мікроскопів можливості вивчення мікросвіту значно зросли.

Мікрофотографія дає можливість порівнювати і зіставляти дрібні деталі об’єктів. Порівняльний та інші методи широко використовуються в трасологічних, балістичних та інших криміналістичних дослідженнях. За допомогою мікрофотографії фіксуються і зіставляються деталі слідів знарядь злому та інструментів, сліди частин зброї на кулях і гільзах, мікрочастинки речовин, волокна тканин і паперу, об’єкти біологічного походження, структура металів і сплавів, фотоматеріалів, фотографічних зображень тощо.

В наш час мікрофотографія має свої специфічні об’єкти, апаратуру, методи і прийоми зйомки. Її завдання - вивчення за фотознімками невидимих людському зору деталей об’єкта, сприйнятих оптичною системою мікроскопа. Сучасні мікроскопи призначені для різних цілей, мають різні конструкції, але всі вони включають в себе одні і ті самі оптичні елементи і механічні вузли. Основними оптичними елементами мікроскопа є об’єктив, окуляр і освітлювальний пристрій; основними механічними вузлами - штатив, тубус, предметний столик, механізм для фокусування зображень.

Оптична система мікроскопа складається з двох систем лінз: об’єктива та окуляра. Останній дозволяє розглядати об’єкт під більшим, ніж це можливо, кутом зору і підвищує його роздільну здатність. Найважливішими оптичними характеристиками мікроскопа є загальне збільшення, роздільна здатність і глибина різкості.

Загальне збільшення характеризує масштаб, що визначається з відношення розмірів зображення до розмірів об’єкта. Об’єктиви та окуляри в мікроскопах виготовляють змінними, з різними фокусними відстанями, що забезпечує одержання різних збільшень.

Роздільну здатність мікроскопа обмежує хвильова природа світла - при великих збільшеннях в системі виникають дифракційні явища, і роздільне сприйняття деталей знижується. Максимальна роздільна здатність в звичайних мікроскопах складає половину світлової хвилі. Якщо довжина хвилі видимої границі фіолетових променів складає 400 нм, то мінімальна відстань між двома деталями, які сприймаються роздільно, складе 200 нм, або 0,0002 мм. Оскільки око людини сприймає роздільно дві сусідні точки з інтервалом в 0,2 мм, то корисне збільшення мікроскопа в цьому випадку складе 0,2 : 0,0002 = 1000×.

Від діючого отвору об’єктива залежить його світлосила та освітленість зображення. Чим він більше, тим більше світла попадає в об’єктив.

Глибина різкості при мікрозйомці дуже мала. На прикладі макрофотографії було показано, що вона зі збільшенням масштабу зображення зменшується. Оскільки розміри зображення у багато разів перевищують розміри об’єкта, то глибина різкості складає тисячні долі міліметра. При візуальному спостереженні незначність глибини різкості в мікроскопі не представляє особливих проблем, оскільки за рахунок акомодації око людини фокусує зір на різних за глибиною ділянках.

Глибина різкості мікрооб’єктивів визначається їх власним збільшенням і діючим отвором. Зі зменшенням власного збільшення вона зростає. Зі зменшенням останнього знижується освітленість зображення, а також роздільна здатність мікрофотографічної системи. Це необхідно враховувати в роботі, підбираючи при зйомці оптимальне співвідношення значень глибини різкості і роздільної здатності.

Мікроскоп - складний оптичний прилад, основним елементом якого є об’єктив, який формує первинне зображення об’єкта. Від об’єктива в першу чергу залежить збільшення та якість зображення. Для мікрозйо-мки доцільно використовувати різні об’єктиви.

Найбільш прості за конструкцією ахромати, що мають широкий діапазон власних збільшень від 1 до 100×. Для мікрозйомки вони застосовуються рідко.

Апохромати дають більш високу роздільну здатність деталей, мають менший діапазон власних збільшень. При мікрозйомці доцільно поєднання ахроматів з компенсаційними окулярами.

Мікроанастигмати - короткофокусні об’єктиви, що дають плоске по всьому полю зображення. Вони створюють велику глибину різкості, розраховані для зйомки з фотокамерою без об’єктива, дають збільшення до 25-30×.

Планахромати і планапохромати - це об’єктиви з усунутою кривизною поля зображення. Для зйомки рекомендується використовувати їх разом із компенсаційними окулярами.

Кожний об’єктив може застосовуватися тільки в тих умовах, для яких він розрахований. Позначення об’єктивів стандартизовано. Основні робочі характеристики вигравірувані на їх оправі у вигляді окремих літер і цифр. Буквений індекс позначає марку (тип) об’єктива. Цифрові індекси показують збільшення і діючий отвір об’єктива. Особливе значення при формуванні зображення в мікроскопі належить об’єктиву, який відтворює найбільш дрібні елементи досліджуваного об’єкта. Завдання окуляра - відтворити деталі зображення, сформованого об’єктивом, компенсувати деякі властиві йому недоліки. Основна характеристика окулярів - їх власне збільшення, яке може складати 3-20× і вигравірувано на оправі. Оптична система мікроскопа дає збільшене, але уявне зображення. Щоб сфотографувати об’єкт, необ-хідно одержати дійсне зображення і спроектувати його на площину фотоматеріалу. Для цього використову-ють наступні мікрофотографічні системи:

. З об’єктивом мікроскопа і фотокамерою без об’єктива - призначена для фіксації невеликих збільшень, коли потрібна значна глибина різко зображуваного простору. Мікроскоп при цьому є звичайним проекцій-ним приладом, зображення формується світловими променями так само, як при макрозйомці. Над тубусом мікроскопа встановлюють фотокамеру, а зображення на матовому склі фокусують зміною предметного простору, тобто переміщенням об’єктива. Застосовуються об’єктиви тільки з відносним отвором 0,2-0,1 або спеціальні - мікроанастигмати.

. З об’єктивом, окуляром мікроскопа і фотокамерою без об’єктива - дає дійсне зображення об’єкта. Окуляр при цьому виконує роль другого об’єктива, а створюване ним зображення проектується на матове скло фотокамери. Для мікрозйомки цим способом придатні проекційні або фотографічні окуляри, які за рахунок зміни положення очної лінзи переміщають головний фокус відносно первинного зображення.