Микроскоп для съемки в двух проекциях. Микрофотосъемка — фотографируем невидимый мир

В середине июля судьи конкурса микрофотографии Nikon Small World начали выбирать победителей (и на момент выхода статьи так ещё и не выбрали). Тем временем Bird In Flight поговорил с тремя учёными из США и России, как становятся микрофотографами, как раскрашивают образцы для съёмки и где может пригодиться фотография микромира.

Томас Диринк

Одним из тех, кто вдохновлял меня в юности, был шведский микрофотограф Леннарт Нилссон. Его работы, на которых были изображены, как тогда считалось, неподдающиеся фотографированию биологические объекты, изменили взгляды на жизнь многих людей, включая меня. Кроме того, мой отец был астрономом-любителем, что во многих отношениях напоминает микросокопию. После того как я прошёл специальное обучение, доктор Марк Эллисон, один из первопроходцев и энтузиастов в области микроскопии, взял меня на работу в NCMIR.
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_16.jpg", "text": "Drosophila melanogaster (плодовая мушка). Сканирующий электронный микроскоп"}

Здесь я имею доступ к наиболее сложным световым, рентгеновским и электронным микроскопам в мире, цена которых может достигать $5 миллионов. Если подумать, то микроскоп - это просто специфическая разновидность камеры. Один из моих любимых выполнен по проекту моего коллеги, доктора Роджера Тсиена, получившего в 2008 Нобелевскую премию за работу над генетически модифицированными флуоресцентными белками. Это фемтосекундный многофотонный лазерный микроскоп. Принцип его работы сложно объяснить вне профессиональной терминологии, но суть в том, что он использует мощный лазер и специальную оптику для возбуждения флуоресцентных молекул, которые мы внедряем в клетки и ткани.

Каждый микроскоп имеет свои требования к подготовке образцов, и они могут сильно различаться. Например, иногда мы используем разноцветные молекулы, генетически встроенные в ключевые структуры клетки в комбинации с избирательным химическим закрашиванием - такие образцы сделать очень сложно. Другие техники, такие как сканирующая электронная микроскопия, требуют лишь минимальной подготовки образца помимо простой химической фиксации, сушки и покрытия металлом.

Сидя перед микроскопом, который способен увеличить более чем в миллион раз, я чувствую себя первооткрывателем других миров.

Подготовка, которая может длиться дни и даже недели перед съёмкой, является одним из залогов того, что через микроскоп будет получено визуально яркое изображение. Я много работаю над визуализацией мозга, иногда это требует применения самых передовых методик. Обычно мне нужно законсервировать экземпляр с помощью серии химических обработок, затем разрезать его на тонкие секции специальной машиной. После этого я помечаю разные компоненты клетки особыми флуоресцентными пятнами, которые засветятся, как только на них упадёт луч лазера.
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_11.jpg", "text": "Слой мышиной сетчатки. Сосуды покрашены голубым, глиальные клетки - зелёным, ДНК - оранжевым, аксоны - красным. Многофотонный флуоресцентный микроскоп"}

Сидя перед мощными микроскопами, некоторые из которых способны увеличить более чем в миллион раз, я чувствую себя первооткрывателем других миров. Красота и чудо природы не ограничивается нашим несовершенным зрением, но простирается вниз по так называемой мезошкале: начиная с того, что лишь слегка скрыто от взгляда, до практически атомных величин. Даже вещи, которые вы не сочли бы красивыми, очаровывают: от бактерии, причудливо танцующей на кремниевой пластине, до выходящего из клетки ВИЧ.

У меня есть возможность работать со многими выдающимися учёными. Например, с доктором Майклом Карином - экспертом в области рака, воспалительных болезней и нарушения обмена веществ. В процессе своих исследований он создал трансгенную дрозофилу, у которой не хватало белка, предотвращающего преждевременное старение. Изучение этого вещества открывает нам возможность в перспективе сократить число возрастных болезней. Работу собирались опубликовать в журнале Science, и ему нужна была сногсшибательная фотография этой дрозофилы, которую можно поместить на обложку. Настроить сканирующий электронный микроскоп для такого снимка было нелегко - образец был не больше миллиметра, при этом я хотел придать ему вид живой мушки в полёте. Пришлось применить несколько фокусов, но в итоге я остался доволен результатом.
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_12.jpg", "text": "Мышиный мозжечок. Зелёным отмечены нейроны Пуркинье, пурпурным - глиальные клетки, голубым - ДНК. Многофотонная микроскопия"},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_13.jpg", "text": "Частицы ВИЧ лежат на поверхности клетки. Сканирующий электронный микроскоп"},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_14.jpg", "text": "Бессмертные (раковые) клетки HeLa, покрашенные в голубой (микротрубочки), красный (актин) и фиолетовый (ДНК). Многофотонный флуоресцентный микроскоп"},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_15.jpg", "text": "Бактерия E. coli (кишечная палочка) на силиконовой подкладке. Сканирующий электронный микроскоп"}

Игор Сиванович

Родился в Кракове, сейчас живёт в США. Последние несколько лет изучает нейроанатомию стрекоз в Janelia Research Campus Медицинского института Говарда Хьюза в Ашбурне, Северная Виргиния. Многократный победитель и призёр конкурсов микрофотографии Olympus BioScapes и Nikon Small World.

Я был очарован природой с тех пор, как себя помню. Мои родители - биологи, и я рос в окружении научных книг. Мне нравилось рассматривать иллюстрации и фотографии задолго до того, как я научился читать. В 26 лет я купил первую камеру и сам начал фотографировать природу, сфокусировавшись на макросъёмке. Я быстро понял, что микроскопия идеально дополнит моё увлечение. Шесть лет назад, после того как я ушёл из химии белка в нейробиологию, я наконец-то получил доступ к конфокальному (высококонтрастному. - Прим. ред.) микроскопу.

Конфокальный микроскоп - высококлассный образец научного оборудования, в базовой комплектации стоит около $100 тысяч, поэтому если вы не занимаетесь исследованиями в области клеточной или нейробиологии, ваши шансы воспользоваться им очень малы. Конечно, необязательно использовать именно этот вид оборудования, чтобы получить захватывающие снимки - обычный световой микроскоп обойдётся в несколько сотен долларов, и вы можете найти адаптеры, которые позволят подключить любой тип камеры.

Чтобы сделать видимой целлюлозу или хитин, я использую красители, которые изначально применялись в текстильной промышленности.

Разные образцы и техники визуализации требуют различных методов обработки. Для флуоресцентных техник (как в конфокальной микроскопии) в большинстве случаев требуется применение красителей или сопряжённых антител, прилипающих к определённым компонентам внутри или снаружи клетки. Чтобы сделать видимой целлюлозу (из которой состоят стенки растительных клеток) или хитин (экзоскелеты членистоногих), я использую два красителя: Congo Red и Calcofluor White. Оба они изначально использовались в текстильной промышленности из-за свойства связываться с волокнами целлюлозы.

В микрофотографии работают те же принципы, что и в других видах визуального искусства: композиция, свет, контраст и цвет - все они вносят свою лепту в то, как изображение действует на зрителя.

Результат чаще всего удивителен, ведь микроскоп «видит» образец совсем иначе, чем человек, и возможность отобразить крошечные детали - это ещё не всё. Чувствительность микроскопа к коротким и длинным световым волнам значительно превосходит наши возможности, поэтому в результате мы получаем изображение, которое совсем не похоже на то, что можно увидеть невооружённым глазом. Эффект практически невозможно предсказать, но почти всегда он восхищает и поражает.
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_17.jpg", "text": "Часть передней ноги жука-плавунца. Нога покрыта множеством присосок, которыми самец удерживает самку во время спаривания."},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_18.jpg", "text": "Глаз стрекозы."},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_19.jpg", "text": "Коловратки вокруг одноклеточной зелёной водоросли."},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_20.jpg", "text": "Открытая ловушка плотоядного растения пузырчатки с одноклеточными организмами внутри."},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_21.jpg", "text": "Клубочек заполненных спорами спорангиев и защитных волосков, называемых парафизами, у папоротника."},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_22.jpg", "text": "Глаз стрекозы голубой обыкновенной (Enallagma cyathigerum)"}

Анна Игнатова

Я занимаюсь редкими материалами - каменным литьём, синтетическими минеральными сплавами. Вопреки ожиданиям, камни расплавить не так сложно: температура нужна чуть выше, чем для стали. Такой неметаллический расплав похож на вулканическую лаву. Структура этих материалов разнообразна, как и мир минералов в естественной среде. Когда я начала заниматься этим направлением, то не ожидала, что микроструктура окажется такой интересной - до этого я была знакома только с металлами, а там такого не увидишь.

В работе мы с коллегами используем оптическую (до 500×) и электронную (20 000-30 000×) микроскопию. Качество изображения зависит не столько от оборудования, сколько от качества подготовки самих образцов. Скажем, для оптической микроскопии сначала приходится отшлифовывать материал до состояния тоненькой прозрачной плёнки. Затем эту плёнку приклеивают на стекло и наблюдают в окуляр микроскопа. Насыщенность изображения во многом зависит от толщины образца: чем толще, тем лучше. При электронной микроскопии образец приходится напылять углеродом, в противном случае из-за плохой проводимости материала мы просто ничего не сможем увидеть.

Для меня микрофотография - как разговор по душам с тем, что по определению не может ничего сказать.

Но идеальная фотография получается тогда, когда и оборудование хорошее, и образец как следует подготовлен. В оптической микроскопии мне нравится использовать оборудование с немецкой оптикой, а в электронной нравится результат, полученный с помощью японской техники.

Справедливости ради надо сказать, что и профессионализм при обращении с оборудованием играет важную роль, поэтому фото - это всегда результат коллективного труда: тех, кто создаёт образец, тех, кто его обрабатывает, и тех, кто настраивает оборудование для съёмки.

Для меня фотографии - не просто часть исследования, а знакомство с материалом. Это как разговор по душам с тем, что по определению не может ничего сказать. По структуре видно, что делали с материалом, по внешнему виду обломков можно определить, как именно он разрушился.
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_01.jpg", "text": "Сплав металлургического шлака и минеральных пород"},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_02.jpg", "text": "Синтетический фторфлогопит"},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_03.jpg", "text": "Синтетический фторфлогопит"},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_04.jpg", "text": "Скопление кристаллов вокруг поры в силикатном сплаве"},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_05.jpg", "text": "Строение кристаллического материала из доломита и габбро"},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_06.jpg", "text": "Кристалл в силикатном сплаве"},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_07.jpg", "text": "Кристалл в силикатном сплаве"},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_08.jpg", "text": "Кристаллические образования в силикатном сплаве"},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_09.jpg", "text": "Кристалл в силикатном сплаве с «оболочкой»"},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_10.jpg", "text": "Кристалл эпидота (минеральное составляющее в силикатном сплаве"}

Майкл Перес любит фотографировать крошечные предметы окружающего мира. Профессор в сфере биомедицины Рочестерского института технологий, Перес специализируется на фотографии таких сложных мелких деталей с помощью микроскопа. В этой статье он делится своим опытом.

Я начал интересоваться фотографией крошечных вещей еще 40 лет назад, когда учился в медицинском колледже. Я окунулся в этот увлекательный невидимый человеку мир, узнавая, как отличить при помощи светового микроскопа мышечные ткани от соединительных. Я был вовлечен в каждый новый предмет, занимался этим много лет, и продолжаю изумляться, как все взаимосвязано.

Я люблю фотографировать снежинки, цветы и другие объекты природы. Я начал делиться своими работами в Instagram в марте 2014 года, и был изумлен количеством последователей по всему миру, которым интересны мои изображения.

Вверху вы видите микрофотографический снимок снежинки размером примерно 1 мм. Снежинка снята при температуре -10°C. Этот тип снежинок называют звездным дендритом.

Поиск предмета

Поиск хорошего предмета начинается с любопытства к окружающему миру. С моей точки зрения, очень важно быть открытым к появлению потенциальных объектов. На днях, после прогулки с моей собакой, она вернулась домой покрытой колючками. Я очистил, насколько мог, а потом к одной из них пригляделся под микроскопом. Это был простой сорняк, но под микроскопом он оказался элегантным и сложным.

Цветок Hepatica. Для освещения был использован оптоволоконный свет. Микрофотография включает тычинку и пестик цветка. На этом снимке они увеличены примерно в три раза.

Обнаружение и подготовка мелких объектов являет собой львиную долю успеха процесса. Поврежденные образцы или элементы артефактов будут выглядеть визуально иначе, чем целые объекты, важно не допустить, чтобы дефекты становились центром фотографии. Нахождение хороших образцов является первым приоритетом для моего типа съемки. Но нельзя сказать, что предметы для моих фотографий идеальны, это не так.

Есть две вещи, о которых я думаю, когда готовлю образец к съемке - это рассечение и изоляция, что из этого я буду применять, зависит от предмета и увеличения его изображения. Когда я фотографирую цветы, то обычно ножницами обрезаю лепестки для улучшения видимости структурных элементов.

Когда фотографирую организмы, живущие в воде, я стараюсь изолировать их в воде под покровным стеклом. Каждый предмет несет c собой уникальные проблемы и требует к себе разных подходов, чтобы стать достаточно мелким, плоским или тонким для фотографии.

Я также приобрел готовые биологические образцы, такие как сечения растений или тканей животных, такого рода образцы очень трудно приготовить без высокоточного оборудования.

Оборудование для микросъемки

При съемке микроскопических объектов ключевыми элементами моего оборудования являются микроскопы, опто-волоконный свет, зеркальный фотоаппарат, макрообъектив, макромех и штатив. Когда я фотографирую снежинки, цветы или другие найденные в природе предметы, я провожу много времени в гараже; всегда поддерживаю чистоту моего микроскопа, стекол и на готове кусок черного бархата для использования в качестве фона. У меня также есть много игл, крошечные кисти и ватные палочки, которые я использую для перемещения образцов и очистки площадки вокруг них.

Обычно для фотографии я использую встроенную подсветку микроскопа. Микроскопы с подсветкой весьма распространены, их легко найти в продаже. Они могут быть дорогими или относительно дешевыми: студенческий микроскоп может стоить в пределах 250 долларов, в то время как стоимость исследовательского высококлассного микроскопа может быть и 200 000 долларов. Довольно хорошего уровня среднего класса микроскоп можно найти за 5000 долларов.

Микроскоп увеличивает объекты с помощью двух объективов. Первый этап увеличения производится объективом и второй этап осуществляется окуляром. Объектив в микроскопе имеет то же , что и традиционные фотообъективы, используемые в зеркальной камере.

Для такого рода фотографии рабочие расстояния очень малы - типичный диапазон увеличения для светового микроскопа может быть 2x, 4x, 10x, 20x, 40x, 60x или даже 100x крат. Я выбираю объектив микроскопа в соответствии с требованиями увеличения для образца. Увеличение влияет на глубину резкости (ГРИП), так для большого толстого образца (0.5 см) выгодно небольшое увеличение, в то время как плоские предметы можно увеличить больше.

При использовании светового микроскопа можно делать фотографии с помощью смартфона или камеры с фиксированным объективом. Тогда объектив нужно разместить в окуляр микроскопа, на расстоянии примерно 1 см. Для этого можно взять, бумажку, которая находится на расстоянии в около 1 см от окуляра микроскопа. На бумаге будет видно очень маленькое пятно света - это и есть точка фокусировки объектива, куда он должен быть направлен. Для того, чтобы закрепить камеру не помешает иметь в наличии небольшой штатив. Также, как для технического фотографа, тканевая липкая лента (скотч) часто мой лучший друг, она защищает мой телефон от разных нежелательных элементов системы во время съемок.

Хотя смартфона или камеры с несъемным объективом может быть вполне достаточно, мне нравится использовать Nikon D300s или D800 на котором снимаю объектив и закрепляю фотоаппарат над окуляром микроскопа, используя для этого штатив. Я также использую макрокольца или макромех чтобы ограничить попадание окружающего света в камеру который создает засветки и понижает контраст изображения. Зеркальную камеру точно также нужно сфокусировать на маленькое пятно света, выходящее из окуляра микроскопа.

Чтобы получить микроскопическое изображение я подстраиваю сенсор своего фотоаппарата под окуляр микроскопа на расстояние, когда световое пятно выходящее из окуляра микроскопа будет достаточной площади, чтобы полностью покрыть сенсор, без следов окружности по краям кадра.

Проверить покрытие матрицы световым пятном можно проверить по LCD дисплею фотоаппарата, включив режим LiveView. Будьте осторожны, устанавливайте камеру таким образом, чтобы удерживать ее на безопасном расстоянии, иначе окуляр микроскопа можно повредить, подвинув его близко к сенсору.

Фотостудия в гараже Майкла Переса

Освещение при микросъемке

В основном я использую микроскопы со встроенной подсветкой и еще добавляю опто-волоконное освещение. Когда я смотрю на образец впервые, я представляю его себе на фотографии и приступаю к работе.

Я делаю много крошечных коррективов в положение источника света, что в результате сильно влияет на результаты съемки. Некоторые из предметов для фотографии могут быть размером в один или два миллиметра, или даже меньше. На сколько фон нужно заполнить светом или как настроить правильный угол светового падения, - правильные решения нужно принять непосредственно перед началом съемки. Моя тактика в основном заключается в том, чтобы понять, как свет взаимодействует непосредственно с данным образцом. Три стиля освещения которые я использую чаще всего, - это Kohler, Darkfield и поляризованный свет.

Освещение Kohler

Когда я фотографирую подготовленное «тонкое сечение», например кальмара, я стараюсь создать нейтральное и равномерное заднее освещение, под названием Kohler. Этот тип освещения позволяет микроскописту максимизировать контраст и разрешение изображения, а также получить четкий контур предмета благодаря установке освещения позади образца.

На этой микрофотографии кальмар, незрелая особь из вида Loligo. Здесь он увеличен примерно в восемь раз. Это отобранный образец, который я купил. Его длинна примерно 1 мм.

Освещение Darkfield

Также я использую освещение Darkfield, которое позволяет объекту светиться на темном фоне, таким образом создается свечение, подобное астрономическому. Освещение Darkfield применяется при съемке прозрачных предметов, которые и просвечиваются отраженным светом.

Этот стиль освещения дает драматический вид; недостатком является то, что будет освещено все, включая вещи, которые вы не хотите подсвечивать, такие как грязь, царапины или пузырьки воздуха.

Эта фотография была сделана из образца, который показывает развитие человеческой кости. Освещение Darkfield. Микрофотография показывает созревание костных клеток и губчатой кости, увеличение примерно в 75 раз.

Поляризованный свет

Когда я фотографирую образцы, которые при подсветке демонстрируют двойное лучепреломление, я использую поляризованный свет. При подсветке предмета поляризованным светом предмет может «раскладывать» свет на цвета радуги а может и не раскладывать.

Образцы, которые включают волоски, волокна, химические вещества, минералы, крылья некоторых насекомых, и многие синтетические объекты при воздействии поляризованного света будут выглядеть в радужных цветах.

Поляризованный свет используется для выявления в этих образцах внутренней информации, которую невозможно показать по-другому.

Эта фотография - лекарство Foradil компании Merck®, которое прописывают для лечения астмы. Микрофотография была сделана с использованием поляризованного света, она отображает кристаллы, которые были сформированы, как химические сгустки, высушенные в твердые таблетки, растворимые в горячей воде. Эта фотография также содержит край покровного стекла, которое я использовал при подготовке, его толщина 15 мм. Цвета соответствуют различным химическим компонентам. Картинка увеличена примерно в 15 раз.

Фокусировка при микросъемке

Чтобы сфокусировать увеличенное изображение на моей зеркальной камере я снимаю объектив и проецирую изображение непосредственно на саму матрицу. Затем для фокусировки изображения используются элементы управления микроскопом. Навести резкость порой бывает сложно. Видоискатель зеркалки не сравнить по детализации с окуляром микроскопа, поэтому через видоискатель предметы выглядят немного грубее чем в реальности на фотографии. В конечном итоге я рассматриваю изображение уже в RAW файле.

Вам потребуется практика, чтобы понимать, как будет выглядеть изображение на фотографии. Также возможно фокусироваться в режиме LiveView. Это особенно полезно для точной фокусировки в тускло освещенной комнате.

Если вы используете смартфон, который расположен над окуляром микроскопа, то сфокусировать изображение, отображаемое на дисплее телефона, можно манипулируя ручку фокусировки микроскопа.

Обработка полученных фото

Одной из самых больших сложностей при обработке фотографии является создание контраста и структурного разграничения внутренних деталей, и я стараюсь делать тяжелую работу в течение съемок. Когда я фотографирую, то работаю медленно шаг за шагом, чтобы в конечном итоге достичь хороших результатов, используя оптику и свет.

Я очень осторожно обрабатываю изображения. В пост-обработке мне больше всего интересно управление тоном, установка белых или черных точек и удаление ненужной грязи. Я снимаю в RAW, открываю RAW файл в Photoshop, делаю акцент на структурных деталях, которые присутствуют, но часто не очень заметны в файле. На данном этапе я также выполняю незначительную ретушь и добавляю резкость. После небольшой корректировки тона в Photoshop, я применяю высокочастотный фильтр (high band pass filter) для улучшения резкости.

Я считаю, что фотографии не должны быть полностью безупречными. Совершенству нет предела, и думаю, что если фото слишком идеальное, то может показаться сгенерированным компьютером.

Моей целью в этой работе является показать, как создать научную фотографию в ненаучной обстановке, что позволит людям расширить знания о мире в котором мы живем. Мои фотографии на самом деле показывают реальные вещи и реальную жизнь, хотя эти области малозаметны и оказываюся вне фокуса.

Фото к статье: Майкл Перес

Истосник: http://www.popphoto.com/tips-pro-microscopic-photography

Фотографировать через микроскоп объекты живой или неживой природы можно двумя способами, а какой из них применять на практике - решать пользователю, ведь многое в конечном счете зависит от бюджета, который можно выделить на дополнительный аксессуар.

Подключение адаптера для смартфона.

Эта процедура довольно простая и подойдет прежде всего тем, кто видит в микробиологии своеобразные научные развлечения, легкое и непринужденное занятие для всей семьи или желает отвлечь ребенка чем-то полезным. Очевидно, что в век интенсивного развития электронной техники практически у каждого есть сотовый телефон. Адаптер позволяет фактически «повесить» мобильный аппарат на микроскоп в точке заднего фокуса, поэтому картинка выводится на экран. Далее, активируя соответствующие функции, можно делать фото или снимать видео собственных исследований, сохраняя файлы в галерее.

Цифровая камера.

В окулярную трубку вместо окуляра вставляется видеоокуляр , он выводит наблюдаемую картину на персональный компьютер, ноутбук или планшет. Оно обладает достаточно чувствительными фотоэлементами, поэтому качество транслируемого в реальном времени изображения остается на приемлемом уровне и почти не уступает тому, что наблюдатель увидел бы своими глазами. Коммуникация с периферией происходит через порт USB. Перед запуском программы надо инсталлировать диск, который обычно входит в комплектацию и содержит драйвера для нескольких операционных систем. Фотографировать на микроскоп с помощью видеоокуляра может научиться даже ученик начальной школы, так как интерфейс очень похож на веб-камеру. Стоимость данного прибора тем выше, чем больше количество мегапикселей. Для домашнего применения оптимально до 3 мгп (максимум), при этом нет никаких аналогий с привычным для фотоаппаратов разрешением матрицы, так как задействуются другие технологии.

Описанные методы действуют в рамках соблюдения необходимых правил работы: для просмотра непрозрачных предметов используется верхняя подсветка - это применимо, например, к монетам, цельным насекомым, бумажным или пластиковым изделиям. А если исследуется препарат, пропускающий свет, к примеру, капля воды или срезы растений, то включается нижний осветитель. Единственное отличие состоит в том, что при фокусировке надо смотреть не в оптику, а на дисплей, и регулировать четкость исходя из особенностей монитора.


Наверно не всем будет интересно как я выбирал камеру, но я скажу пару слов под спойлером.

Выбор камеры

Fujifilm X-A1 копия модели X-M1. Различие только в том что в ней стоит матрица со стандартным фильтром Байера и фильтром низких частот (АА-фильтр), в то время как во всех остальных камерах fuji устанавливается сенсор под звучным названием X-Trans. А пока маркетологи говорят что этот самый X-Trans лучше, резче, чётче, ярче, круче и вообще невероятный в интернете можно найти заметки о том что на самом деле разница не особо заметна и вообще не понятно какой лучше (при этом X-A1 стоит на 200$ меньше. чем X-M1).
Так что за свою цену X-A1 даёт отличную картинку, имеет удобное меню и довольно удобные элементы управления на корпусе, горячий башмак, хороший экран и отличный китовый объектив. А ещё остатки ретродизайна от X-M1 .

Постановка задачи

Сделать фотографии микропрепаратов с помощью микроскопа УШМ-1 , которые у меня уже есть.

Пульт управления

Последнее время в камеры встраивают Wi-Fi ведь всё становится лучше с bluetooth для просмотра фотографий и дистанционного управления камерой. Но в Fujifilm решили, что возможность быстро получить на телефон фото для инстаграмма нужна, а вот конкуренцию спусковым тросикам создавать не стоит (хотя в последней вышедшей X-T1 они исправились). Мне же необходим пульт дистанционного спуска затвора, чтобы исключить смазы. Можно конечно купить в магазине оригинальный за 1290 рублей или купить за ту же цену в Китае с большим функционалом. Но гугл внезапно нашёл схему пульта и тут возникло понимание, что Fujifilm просит более 1000 рублей за 3 резистора , кнопку, провод, разъём microUSB и немного пластика! Поэтому достав кучку резисторов, два старых советских микропереключателя и сломанный microUSB, я сделал свой собственный пульт. Методом подбора я пришёл к схеме изображённой ниже. Наверно стоило придерживаться оригинальной схемы, но подходящих резисторов не было, хотя он работает и меня это устраивает.

Мне немного стыдно за внешний вид пульта, так что его фото я спрячу…

...тут

Микроскоп

Чтобы сделать фотографии надо как-то подсоединить тушку фотоаппарата к тубусу микроскопа. Различные адаптеры можно найти на ebay или в Китае, но я попробую сделать сам. Первое что требуется - соединить механически, второе - установить рассеивающую или собирающую систему линз. Конечно линзы устанавливать не обязательно, так что мне требовалось только придумать как реализовать первый пункт. Как раз тогда мне и встретилась об OpenSCAD и это оказалось большой удачей. Конечно я знал о 3D принтерах, но до этого времени никогда не работал с ними и не делал модели, так что перечитал статью, посмотрел немного об OpenSCAD и скачав его, приступил к работе. Я не нашёл в интернете ни уже готовых моделей под байонет моего фотоаппарата, ни точных размеров, так что пришлось проводить измерения самому или если говорить модными словами - «реверсинжениринг».

Код модели

$fn=120; rotate(a=-30, v=){ union (){ translate(v=){ difference(){ cylinder(h=3,d=39,center=true); cylinder(h=3,d=37,center=true); }} translate(v=){ difference(){ union () { difference(){ cylinder(h=1,d=41,center=true); cylinder(h=1,d=39,center=true);} } union () { rotate(a=30, v=){ translate(v=[-15,17,0]){ cube(, center=true);} } rotate(a=120+30, v=){ translate(v=[-15,17,0]){ cube(, center=true);} } rotate(a=240+30, v=){ translate(v=[-15,17,0]){ cube(, center=true);} } } }} union (){ translate(v=){ cube(, center=true);} rotate(a=120, v=){ translate(v=){ cube(, center=true);}} rotate(a=240, v=){ translate(v=){ cube(, center=true);}} } translate(v=){ difference(){ cylinder(h=16,d=42,d2=28,center=true); cylinder(h=16,d=36,d2=22,center=true); }} translate(v=){ difference(){ cylinder(h=1,d=28,center=true); cylinder(h=1,d=22,center=true); }} translate(v=){ difference(){ cylinder(h=17,d=30,center=true); cylinder(h=17,d=26,center=true); }} translate(v=){ difference(){ union (){ translate(v=){ cube(, center=true);} rotate(a=120, v=){ translate(v=){ cube(, center=true);}} rotate(a=240, v=){ translate(v=){ cube(, center=true);}} } union () { cylinder(h=40,d=29,center=true); translate(v=){ cylinder(h=16,d=41,d2=27,center=true);} } }} }}

Не самый красивый код, как и его оформление, да и комментарии я не писал, но использовать я его не советую, разве что как пример. Если вы соберётесь использовать его для своих целей, то рекомендую сделать выступы крепления (я не знаю как они называются правильно) чуть толще и длиннее на несколько миллиметров, а расстояние между ними и основной частью чуть-чуть (полмиллиметра?) меньше. Так же будьте внимательны, это крепление для байонета Fujifilm x-mount, для других придётся менять размеры (форму)!

Далее надо было найти способ распечатать модель. С этим мне помог робофорум.ру, где есть возможность найти людей, которые могли бы напечатать вашу модель. С печатью мне помог Gavzi , сделав за день с отличным качеством две штуки, напечатав их в разных положениях (как на картинке ниже).

Бонусные фотографии или как сделать макрофотографию

С помощью китового объектива не получить достаточно хорошее макро, но есть простой способ сделать макрофото. Просто перевернуть объектив! Для этого даже существуют оборотные кольца, которые вкручиваются в резьбу для фильтра с одной стороны, а с другой стороны крепятся к байонету фотоаппарата. Я же просто прислонил объектив к камере и сделал пару фотографий с рук. Конечно качество невысокое, да и малая ГРИП нужна не в макро, но попробовать было интересно. Есть и другие способы получения макро.


Сразу обнаружились небольшие тонкости, которые я не учёл, а именно горизонтальные выступы. При печати там образовывались наплывы и неровности - в разных положениях на разных поверхностях. В целом это не мешает их использованию. Так же при присоединении к камере я обнаружил вполне ожидаемые люфты, но в целом это оказались вполне рабочие экземпляры. Для того чтобы закрепить адаптер на тубусе я решил просто использовать винты.

На фотографиях получается засветка центра в связи с тем, что зеркало в микроскопе вогнутое.

В итоге

Вот что получилось



Берцовая кость человека:

Печать лазерным принтером:


Телескоп

Так же я планировал сделать подобное для телескопа и сфотографировать луну через телескоп Meade NG70-SM , но так как в силу некоторых причин это не представляется возможным, то я решил опустить эту часть. Надеюсь когда-нибудь у меня получится написать и об этом (и немного о пинхоле).

Микрофотосъемка – это особая область фотографии, предусматривающая съемку мельчайших объектов со значительным увеличением, обычно с помощью оптической системы микроскопа. Микрофотография сегодня используется не только в сугубо научных целях для изучения структуры объектов и выявления отдельных деталей, но и открывает широкие перспективы для обычных любителей фотосъемки. Ведь бесконечно малый мир таит в себе множество прекрасного и удивительного – необычных сочетаний линий, форм, цвета и фактуры.

А как же макро?

Когда речь заходит о фотосъемке с большим увеличением, сразу приходит на ум макросъемка, которая получила широкую популярность за последние годы. В линейке практически каждого уважающего себя производителя оптики обязательно присутствует хотя бы один макро объектив. Что же тогда микрофотография и чем она отличается от макро? На самом деле и то, и другое относится к категории съемки с увеличением, и граница между этими двумя видами съемки определяется лишь значением самого увеличения и размерами фотографируемых объектов.

Макро – это фотосъемка мелких объектов, предусматривающая их увеличение максимум в десять – сорок раз. Такую съемку можно сравнить с рассматриванием объекта через лупу, где роль последней играет специальный макро объектив. Иногда применяются и добавочные насадочные линзы, позволяющие разглядеть строение мелких объектов. Но в любом случае к помощи микроскопов при съемке макро не прибегают.

Микрофотография же предполагает использование именно оптической системы микроскопа, которая, по сути, заменяет здесь обычный объектив фотоаппарата. При этом съемка объектов может вестись с увеличением в десять раз и до предельного максимума, определяемого возможностями того или иного оптического прибора. Таким образом, это погружение в еще более малый мир объектов, открывающий для исследователей и фотографов неожиданную красоту. Микрофотография позволяет получать снимки мелких чешуек на крыльях прекрасной бабочки, живых клеток или мелких песчинок. Такие увеличенные изображения зачастую представляют научный интерес, в то же время они прекрасны сами по себе.

Оборудование для микрофотографии


Для съемки самых мельчайших объектов окружающего мира требуется создать микрофотографическую установку, главной частью которой, конечно, должен быть микроскоп. В принципе, микроскоп может быть любой конструкции и оптических качеств, но он должен обеспечивать возможность надежного и светонепроницаемого соединения с фотокамерой. Соединение обеспечивается с помощью специальной насадки, которая, с одной стороны, подключается к оптическому микроскопу на место съемного окуляра, а с другой – через резьбовое соединение к фотоаппарату. Сегодня цифровой фото насадкой может быть оборудован практически любой оптический микроскоп.

Конечно, при проведении научных исследований применяются сложные и крупногабаритные микро-фотоустановки, обеспечивающие огромное увеличение объектов. Однако и традиционные «биологические» микроскопы, хорошо знакомые каждому школьнику и представленные в продаже в достаточно широком разнообразии, при желании можно приспособить к микрофотографии, купив специальный переходник. Ведь даже примитивные по своей конструкции микроскопы позволяют получать темные изображения на светлом фоне (метод светлого поля), либо светлые изображения на темном фоне (метод темного поля), открывая доступ к рассмотрению особенностей строения различных объектов. А если использовать для съемки интересные минералогические или биологические образцы, то можно получить фотографии с действительно неожиданными формами, линиями и красками.


При выборе микроскопа одним из наиболее важных факторов является набор доступных увеличений. Тут все определяется тем, что вы планируете снимать. Например, для съемки волокон бумаги требуется увеличение в двести раз. Увеличение выше девятисот – тысячи раз не имеет большого смысла, поскольку очень мелкие детали все равно не даст рассмотреть волновая природа света.

Гнаться за возможностью очень большого увеличения не стоит и по той причине, что чем больше увеличение, тем меньше глубина резкости. А значит, при фотографировании сколько-нибудь «неплоских» объектов добиться получения резких изображений будет очень сложно. Поэтому далеко не всякий объект хорош для просмотра при значительном увеличении. Еще раз повторимся, что ориентироваться необходимо на размеры объектов, которые вы собираетесь снимать. Современные микроскопы могут иметь свои особенности и дополнительные возможности, но помните, что за каждую опцию придется доплачивать, так что выбор конкретной комплектации – дело сугубо индивидуальное.

Как вести микрофотосъемку

Часто в микрофотографии исследуют срезы различных объектов, чтобы сделать их достаточно тонкими. Чтобы сделать такие срезы, можно использовать простые бритвенные лезвия. Например, срезав очень тонкую часть кожуры фрукта. Далее исследуемый объект помещают на столик с предметным стеклом и микроскопом, подсоединенным к фотокамере. Если объект плохо прилегает к стеклу, его чуть смачивают водой. При необходимости образец закрывают покровным стеклом.

Пожалуй, один из наиболее значимых факторов для получения хороших микрофотографий – это освещение. В качестве осветительного прибора можно использовать лампу накаливанию, но лучше подойдет яркий светодиод, который меньше нагревается. В зависимости от особенностей фотографируемого объекта и преследуемых целей можно выполнять съемку в отраженном или проходящем свете. Если вы хотите немного «поиграть со светом», стоит выбрать микроскоп, предусматривающий установку дополнительного оборудования — конденсора темного поля, поляризаторов и пр.

Что снимать

Микрофотография клеща

Кожица фруктов и ягод также может являться объектом для микрофотографии, однако вам придется потрудиться, чтобы сначала сделать ее достаточно тонкой для исследования и фотографирования. А самые доступные объекты для микрофотосъемки – это листья различных деревьев, трава и зеленые водоросли, которые можно встретить в каждом водоеме. Начав с простого и постепенно набираясь опыта, впоследствии вы сможете расширить класс исследуемых объектов.