УСТРОЙСТВО ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ РАЗРЕШЕНИЯ В ФОТОГРАФИИ

Полезная модель относится к области фотографии.
Известно, что одной из основных технических задач, решаемых в различных жанрах фотографии (художественной, рекламной, научной, промышленной и т.д.), является повышение разрешения фотографических снимков. Одним из путей решения этой задачи является следующий. При выполнении последовательной серии фотоснимков одного и того же объекта (предполагается, что при фотографировании состояние объекта не изменяется) фотоприемник (матрица цифрового фотоаппарата или пленка) перед каждым очередным снимком перемещается на некое малое расстояние, внося при этом в конечный результат дополнительный массив графической информации. После завершения фотографирования все снимки данной серии (в случае аналоговой фотографии - после сканирования пленки) объединяются посредством специального программного обеспечения в один результирующий снимок, который обладает более высоким разрешением, чем любой из отдельно взятых снимков серии. Данный метод реализован, например, в цифровом среднеформатном фотоаппарате Hasselblad H5D. Недостатком данного технического решения является его очень высокая цена. Кроме того, это решение реализовано в конкретной модели фотокамеры и не может быть использовано в другой фотокамере.
Более универсальным является метод, воплощенный в коммерчески доступной программе для обработки серии фотографий - Photoacute Studio ©. Согласно рекомендациям разработчиков этой программы следует произвести серию снимков объекта (предпочтительно с рук, но допустимо и со штатива). За счет небольших и непроизвольных перемещений фотоаппарата, неизбежно имеющих место между снимками, отдельные снимки несколько отличаются по содержанию графической информации. По завершении серии все снимки объединяются вышеуказанной программой в один, имеющий большее разрешение, т.е. передающий большее количество деталей в изображении. Достоинством данного метода является его значительно большая доступность как по цене, так и по применимости для тех или иных фотоаппаратов и объективов. Хотя список моделей камер и объективов, совместимых с Photoacute, ограничен, он довольно велик и регулярно расширяется.
Недостатком этого технического решения является невысокая воспроизводимость результата. При съемке с рук (что более желательно) величина и направление перемещения камеры с объективом зависят от физического состояния фотографа - его самочувствия, физической силы и выносливости, усталости, настроения; при съемке вне помещения - от наличия и силы ветра. При съемке со штатива амплитуда перемещений, обусловленных нажатием на кнопку спуска, движением зеркала в зеркальной камере значительно меньше, но она также непредсказуема по величине и направлению, и, как и при съемке с рук, не управляема.
Изложенный метод наиболее близок предлагаемому техническому решению и поэтому принят в качестве прототипа.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в увеличении разрешения фотографического снимка за счет обеспечения высокой точности и воспроизводимости малых перемещений.
Указанный технический результат в полезной модели по первому варианту достигается тем, что устройство для увеличения разрешения в фотографии, содержащее штативную головку для закрепления фотокамеры, снабжено, соединенным со штативной головкой позиционирующим приспособлением для осуществления высокоточных перемещений с минимальным шагом, по крайней мере, 0,1 мм и воспроизводимостью не хуже, чем 0,05 мм, по крайней мере, по одной координате.
Позиционирующее приспособление может быть выполнено в виде микроманипулятора, или прецизионных фотографических макрорельсов, или координатного столика.
Позиционирующее приспособление может быть установлено между фотокамерой и штативной головкой или между штативной головкой и штативом.
Устройство для увеличения разрешения в фотографии может быть снабжено дополнительной штативной головкой, при этом позиционирующее приспособление должно быть установлено между штативными головками.
В другом варианте полезной модели технический результат достигается тем, что устройство для увеличения разрешения в фотографии, содержащее штативную головку для закрепления фотокамеры с объективом, соединенным с камерой через меха и сдвигаемым в направлении, перпендикулярном оптической оси, или имеющим сдвигаемый передний оптический блок, снабжено соединенным с сдвигаемым объективом или его передним оптическим блоком позиционирующим приспособлением для осуществления высокоточных перемещений с минимальным шагом, по крайней мере, 0,1 мм и воспроизводимостью не хуже, чем 0,05 мм, по крайней мере, по одной координате.
Позиционирующее приспособление включает в себя насадку для поворота на малые и контролируемые углы ручки, смещающей объектив или передний оптический блок объектива.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 схематично показано устройство для увеличения разрешения в фотографии с одной штативной головкой; на фиг. 2 - то же с двумя штативными головками; на фиг. 3 - второй вариант полезной модели.
Устройство для увеличения разрешения в фотографии состоит из однокоординатного, (предпочтительно двух- или трехкоординатного) микроманипулятора, или прецизионных фотографических макрорельсов, или координатного столика, или иного позиционирующего приспособления 1, позволяющего осуществлять высокоточные, воспроизводимые малые перемещения с минимальным шагом по крайней мере 0,1 мм и воспроизводимостью не хуже чем 0,05 мм, по крайней мере по одной, предпочтительно по двум или трем координатам, объединенного с фотографической штативной головкой 2, например шаровой - фиг. 1. Двухкоординатный микропозиционер 1 устанавливается между фотокамерой 3 и штативной головкой 2, или между головкой 2 и штативом. В процессе выполнения серии фотографий, между каждыми двумя последовательными снимками осуществляются малые линейные или угловые перемещения заданной величины по одному или, предпочтительно, по двум направлениям, при этом векторы перемещений (ориентированные, например, по вертикали и горизонтали) параллельны плоскости, в которой расположена матрица или пленка камеры 3. Третья координата микропозиционера может быть использована для высокоточной фокусировки при фотосъемке.
Устройство по первому варианту имеет следующую модификацию: вместо одной штативной головки 2 используются две штативных головки 2 и 4, например, шаровых, между которыми размещается одно- или двухкоординатный позиционер 1 (фиг. 2), направление перемещения которого ориентировано под некоторым углом к горизонтали, например, параллельно диагонали матрицы (пленки); при этом камера 3 устанавливается на верхнюю головку 2 и вторая координата микропозиционера 1, ели она имеется, используется для прецизионной фокусировки.
Оптимальная величина перемещений может подбираться опытным путем, индивидуально для каждого конкретного сочетания фотоаппарата 1 (т.е. фотоприемника) и объектива 5, так как зависит от их разрешения.
Используемый в предлагаемом решении микропозиционер 1 (микроманипулятор, координатный столик) может иметь как ручной привод 6, так и автоматический. Известно также устройство (микрофокусировочные рельсы Stackshot , производимые компанией Cognisys Inc.), которое позволяет синхронизировать шаги микроперемещения со спуском затвора камеры 3.
Описанные выше устройства по существу представляют собой усовершенствованные конструкции штативных головок, в которых их основная функция (присоединение системы «камера-объектив» к фотоштативу и фиксация ее положения в пространстве) дополнена возможностью высокоточных и воспроизводимых перемещений.
Второй вариант устройства для увеличения разрешения в фотографии предлагает совместное использование камеры 3, рассчитанной на сменные объективы, например, зеркальной фотокамеры, и объектива, имеющего функцию сдвига (так называемый shift-, или tilt-shift объектив, или объектив с контролем перспективы), или же фотографического меха, имеющего функцию сдвига (shift), или же камеры большого формата с мехом; при этом объектив или фотографический мех, имеющий функцию сдвига, дополнительно оснащается позиционирующим устройством, обеспечивающим высокую точность и воспроизводимость малых перемещений «А» (фиг. 3). При этом направление, в котором осуществляется сдвиг, регулируется непрерывно, или с дискретным, но небольшим угловым шагом, предпочтительно не более 15°÷30°. Позиционирующее устройство может быть образовано ручкой 7, смещающей передний оптический блок 8 объектива и жестко соединенной с ручкой 7 насадкой 9, позволяющей поворачивать ручку 7 на малые и контролируемые углы, обеспечивая тем самым малые и контролируемые перемещения оптического блока 8.
Для повышения точности микроперемещений при фотографировании необходимо использовать спусковой тросик или иное устройство дистанционного управления процессом фотосъемки, исключающее нажатие пальцем на кнопку спуска с неконтролируемым усилием; в случае применения зеркальной камеры 3 следует использовать режим предварительного подъема зеркала, и, при использовании телеобъектива или иного объектива, имеющего массивный передний оптический блок, вынесенный на более или менее значительное расстояние от фотоприемника, использовать средства дополнительной механической поддержки этого блока.
При фотографировании через микроскоп предлагаемое техническое решение осуществляется путем применения прецизионного координатного микроскопического столика, имеющего минимальный шаг перемещения 1 мкм и меньше. При этом перед каждым снимком столик перемещается по одной, предпочтительно по двум координатам в плоскости, параллельной плоскости матрицы или пленки фотокамеры, установленной на микроскоп.Величина оптимального перемещения также подбирается опытным путем, исходя из разрешения объектива и фотоприемника, и свойств фотографируемого объекта.
После завершения серии снимков, сопровождающейся относительными микроперемещениями фотокамеры 3 и фотографируемого объекта, все снимки серии объединяются в один результирующий снимок с помощью специализированной программы Photoacute или более универсальной программы, например, Photoshop или RegiStax. Последний вариант более трудоемок, но и более универсален, т.к. не ограничен, в отличие от Photoacute, конкретными сочетаниями камеры 3 и объектива 5.
Необходимым условием применения предлагаемого технического решения для пленочных фотокамер является оцифровка всех аналоговых кадров серии для последующей обработки в какой-либо из вышеуказанных программ.
Осуществление предложенного технического решения позволяет увеличить разрешение фотографического снимка в по крайней мере 1,5-2,0 раза, при этом разрешение определяется объективными свойствами используемой оптики и фотоприемника, оно воспроизводимо и не зависит от субъективных факторов.