顯微攝影

顯微攝影優秀作品(14張)

顯微攝影是一門藉助顯微鏡拍攝“肉眼直接看不到的東西”的技術。19世紀中期以前，沒有攝影術的幫助，科學家只能不辭辛苦地將他們看到的東西通過繪圖記錄下來。其中最引人矚目的是羅伯特·胡克，他於1665 年發表《顯微術》一書，內有不少精確而美麗的素描，描繪了肉眼從來沒有看到過的顯微鏡觀察結果，如蜜蜂刺器官的形狀、跳蚤和蝨子的解剖圖、羽毛的結構以及黴菌的形成等。顯微攝影器材在相機發明後不久問世，由德國人威廉姆凱瑞發明，在認識世界、認識美的過程中，顯微攝影發揮了不容小覷的力量。與傳統攝影相同，顯微攝影也利用了光學成像原理，通過光的直線傳播性質和光的折射與反射規律，以光子為載體，把某一瞬間的被攝景物的光信息量，以能量方式經照相鏡頭傳遞給感光材料，最終成為可視的影像。顯微攝影一直緊隨傳統攝影的軌跡發展，從最初的膠片相機到數碼相機，顯微攝影技術也進行了一次華麗的變身。拍攝的樣品從螞蟻、蜜蜂等生物的細微結構到染色切片、活細胞，再到熒光下的亞細胞結構;成像作品也從膠片升級到電子照片，再到視頻錄像。顯微鏡下的觀察越來越清晰，拍攝到的圖片越來越奪目。

顯微攝影看似與人們的生活相距甚遠，其實它廣泛應用於生物醫學領域的各個學科當中，在真實記錄科學家們觀察、研究各種生物組織、微細結構等方面起着至關重要的作用，為守護美麗生命貢獻着巨大的力量。根據世界衞生組織數據顯示，預計到2020年前，全球癌症發病率將增加50%，即每年將新增1500萬個癌症患者。不僅如此，全球有20%的新發癌症病人在中國，癌症呈現年輕化、發病率和死亡率“三線”走高的趨勢。在癌症治療中，藥物治療是一個很重要的環節，有效抗癌藥物的使用，可以幫助患者獲得更長的生存時間。顯微攝影在檢測抗癌藥物治療效果方面“大有作為”，利用顯微攝影拍攝下來治療藥物與癌細胞的“鬥爭”過程，可以幫助研究者有效分析疾病的發展變化和藥物的治療效果，為確定新的治療方案提供可靠支持。

除了疾病防治之外，顯微攝影對病理的探索也很有幫助。比如在研究血栓形成的時候，就可利用顯微攝影技術拍攝血小板凝結成血栓的動態過程，生動且立體地感知疾病的變化。隨着科學技術的發展，顯微攝影能夠縱向延伸人們的視野，不斷探尋人類的奧秘，助力守護人們的生命安全。 ^[2]  。

在使用相機拍攝顯微圖片時，需要與顯微鏡或者顯微鏡頭連接，連接方式有兩種，第一種叫做目鏡後攝影，就是用相機鏡頭對準目鏡中的畫面進行拍攝。這種拍攝方式要求相機鏡頭小巧，一般來説手機、卡片機適用於這種拍攝，特別適用於IXUS系列之類的帶有變焦的卡片機使用。拍攝方法很簡單，先在顯微鏡中看到清晰的畫面，然後將相機鏡頭對準顯微鏡目鏡，用自動模式，自動對焦即可。因為鏡頭結構的原因，有時需要上下調整相機的位置，直至畫面大而清晰時，就可以按動快門進行拍攝。如果光線較暗，就可以自己做一個套筒，或者用三腳架進行固定，滿足較慢快門的拍攝。

如果使用單反、微單之類的可換鏡頭相機，我們可以採用第二種方法，叫做直焦攝影法，直接將相機的鏡頭拆除，顯微鏡的目鏡取下，然後通過一個簡單的裝置將相機和顯微鏡連接在一起（這個裝置很容易買到，比如佳能相機就採用顯微鏡轉EOS口即可），一般的顯微鏡只支持APS畫幅的相機，如果用全畫幅相機拍攝，會出現一個很大的黑圈，只有少數的顯微鏡可以支持全畫幅相機（通常是因為內部有擴束光路），所以用APS相機就足以應對絕大部分題材。

如果説日常攝影是一種快門攝影，那麼顯微攝影大多數情況下是慢門攝影，因為何顯微鏡進行了連接，相機得以固定妥當，不用再考慮手抖的問題，因此可以放心降低ISO來獲得高畫質。例如使用佳能600D進行拍攝，大多數情況下的拍攝參數是這樣：M擋拍攝，ISO100，快門速度2秒，或者5秒。為何選擇2秒到5秒這樣一個時間呢？首先，雖然相機已經足夠穩定，但反光板和快門的震動，以及按下快門時的力道，都會對穩定程度造成影響，成像容易出重影。當然，使用快門線加反光板預升，是可以部分解決這個問題，但快門的運動依然會產生抖動，好在這個抖動並不劇烈，而且會很快衰減，因此適當延長快門時間，會抵消掉抖動的影響。不過，過長時間的曝光是會帶來暗流噪聲的，所以曝光時間也不宜過長。

顯微鏡與相機相連接，顯微鏡的物鏡充當了相機的鏡頭，而大多數顯微鏡頭是不帶光圈結構的，這是因為顯微鏡物鏡的最大光圈就是分辨率最佳的，使用光圈會降低成像分辨率。因此光圈是一個固定數值，而且需要換算參數才能得到，所以我們在拍攝時可以忽略光圈的影像，而是多拍攝幾張，試出一個合適的曝光參數。

顯微攝影是科學攝影的一種，它的拍攝策略與普通攝影不同，甚至與微距攝影也迥異。很多顯微攝影作品不單單隻靠一張照片拍出來的，有可能是多張照片的聯合。比如，有些亮度很低的目標，需要的曝光時間很長，帶來了大量噪點，畫質受到了很大損失，因此採用多張連續拍攝，疊加降噪的方式可以大大提高畫質，類似的方法還有暗場扣除法等。

顯微攝影由於倍數高，拍攝照片的景深很小，即便收縮光闌，景深的增大也很有限，反而由於衍射定律的限制，降低了圖像的分辨率。因此對於大景深拍攝，多采用焦點堆疊技術，也就是從上至下依次拍攝，後期通過軟件，將清晰的部分疊合起來，形成一張全景深圖片。這些技術都是在普通攝影中極少用到的。

空氣中細小的霾顆粒到底是什麼樣子呢？由顯微鏡1000倍（目視）拍攝，有複合體，有生物顆粒，有礦物質的，形狀各異，看上去觸目驚心

顯微攝影的光線運用也比普通攝影複雜很多，明堂五花八門。比如暗場效果的拍攝，使用專用的暗場聚光鏡，利用丁達爾散射效應，可以拍出背景漆黑，主體明亮的效果，而且分辨率比一般的顯微拍攝還要高。偏振光拍攝是專門拍攝晶體的一門技術，利用兩枚偏振片正交，這樣就將拍攝晶體的折射特性凸顯出來，營造出五彩繽紛的色彩。對於攝影者，會體會到這種神奇的效果，對於研究者，可以利用這些顏色從事分析工作。

高倍的顯微攝影存在着高分辨與高反差不能兼得的問題，利用光線的技術，可以達到分辨率和反差相對雙高的效果。常見的有相差、霍夫曼干涉、微分干涉等方法，其中相差法利用利用環形的結構實現較低分辨率的高反差，拍攝物體的邊緣極為分明，而且能將透明物體內部的模糊影像清晰呈現。微分干涉是在較高分辨率部分實現高反差，拍攝出來的物體有立體浮雕效果，細節變得更為顯著。

而普通攝影中的一些光線運用，也可以在顯微攝影中得到體現，比如斜射光照明、多色照明，特別是柔光技術運用在顯微攝影中後，可以將高反光物體的細節展示清晰，正因為這些技術的應用，讓顯微攝影的效果不斷刷新，達到一個又一個新的高度。 ^[3] 

雖然顯微攝影也有“攝影”二字，但其實它與傳統攝影還是有很大的差別。顯微攝影的拍攝光源很獨特，傳統攝影一般是利用自然光源或者人工光源，比如聚光燈、白熾燈等，而顯微鏡在機身內部需要使用激光、汞燈、鹵素燈、LED燈等光源拍攝，對光源的要求更加嚴格。第二個不同是拍攝方法，以往人們在拍照片時，只需按下快門即可成像，而現代的顯微攝影受益於電子感光元件和計算機技術的飛速發展，不是在顯微鏡的機身上控制拍攝，而是通過軟件在電腦上完成拍照過程。

此外，與傳統攝影的光學鏡頭有所不同，顯微攝影的鏡頭是由若干個透鏡組合而成的專業物鏡，可以將被攝物體放大，觀察微觀的對象。除了軟件、硬件上的種種差別外，在作品評判標準方面，顯微攝影也是“獨樹一幟”。現代人拍照時往往追求“完美”，相機自帶的濾鏡功能、後期的修圖軟件輪番上陣，缺一不可。顯微攝影剛好與之相反，追求百分之百的還原真實，不管是被攝物體的形態、數量、還是顏色，都力求“原汁原味”地呈現，過度修飾是作品評判時的致命硬傷。但是，這並不代表顯微攝影作品就不考慮美觀，拍攝者可以通過前期對標本染色來豐富畫面的色彩，在分享微觀世界的同時，將科學與藝術完美結合。