Войти
Самодельная камера-обскура A камера-обскура - это простая камера без объектива, но с крошечным размером апертура (так называемое точечное отверстие ) - по сути светонепроницаемая коробка с небольшим отверстием с одной стороны. Свет от сцены проходит через апертуру и проецирует перевернутое изображение на противоположную сторону рамки, что известно как эффект камера-обскура.
Камера-обскура или точечное изображение - это естественное оптическое явление. Ранние известные описания можно найти в китайских Моцзы письмах (около 500 г. до н.э.) и аристотелевских проблемах (около 300 г. до н.э. - 600 г. н.э.).
Диаграмма, изображающая наблюдения Ибн аль-Хайсама за поведением света через точечное отверстие 
Ранняя камера-обскура. Свет проникает в темный ящик через маленькое отверстие и создает перевернутое изображение на стене напротив отверстия. Ибн аль-Хайтам (965–1039), арабский физик, также известный как Альхазен, был первым, кто тщательно изучил и описал эффект камеры-обскуры. На протяжении столетий другие начали экспериментировать с ним, в основном в темных комнатах с небольшим отверстием в ставнях, в основном для изучения природы света и безопасного наблюдения солнечных затмений.
Джамбаттиста Делла Порта, писал в 1558 году в его Magia Naturalis об использовании вогнутого зеркала для проецирования изображения на бумагу и его использовании в качестве вспомогательного средства для рисования. Однако примерно в то же время было введено использование линзы вместо точечного отверстия. В XVII веке камера-обскура с линзой стала популярным средством для рисования, которое впоследствии превратилось в мобильное устройство, сначала в небольшой палатке, а затем в коробке. Фотографическая камера , разработанная в начале XIX века, была в основном адаптацией коробчатой камеры-обскуры с линзой.
Термин «точечное отверстие» в контексте оптики был найден в книге Джеймса Фергюсона 1764 года «Лекции по избранным предметам механики, гидростатики, пневматики и оптики».
Первое известное описание фотографии крошечных отверстий можно найти в книге 1856 года «Стереоскоп» шотландского изобретателя Дэвида Брюстера, включая описание идеи как «камеры без линз и только с булавкой». отверстие".
Сэр Уильям Крукс и Уильям де Вивелсли Абни были другими первыми фотографами, которые попробовали технику точечного отверстия.
По словам изобретателя Уильяма Кеннеди Диксона, первые эксперименты по созданию движущихся изображений, проведенные Томасом Эдисоном и его исследователями, проводились около 1887 года и включали в себя «микроскопические точечные фотографии, помещенные на цилиндрическая оболочка ». Размер цилиндра соответствовал их цилиндру фонографа, поскольку они хотели объединить движущиеся изображения со звуковыми записями. Возникли проблемы с записью четких изображений «с феноменальной скоростью» и «грубостью» фотоэмульсии при увеличении изображений. От микроскопических точечных фотографий вскоре отказались. В 1893 году был наконец представлен кинетоскоп с движущимися изображениями на целлулоидной пленке. Камера, записывающая изображения, получившая название «Кинетограф», была оснащена объективом.
Эжен Эстанав экспериментировал с интегральной фотографией, продемонстрировав результат в 1925 году и опубликовав свои открытия в La Nature. После 1930 года он решил продолжить свои эксперименты с отверстиями, заменяющими лентикулярный экран.
Изображение камеры-обскуры можно проецировать на полупрозрачный экран для просмотра в реальном времени (используется для безопасное наблюдение солнечных затмений) или для отслеживания изображения на бумаге. Но его чаще используют без полупрозрачного экрана для фотографии с обскуром с фотопленкой или фотобумагой, помещенной на поверхность, противоположную апертуре с обскуром.
Обычное использование фотографии-обскуры - это захват движения солнца в течение длительного периода времени. Этот вид фотографии называется солярография. Пинхол-фотография используется в художественных целях, а также в образовательных целях, чтобы ученики узнали об основах фотографии и поэкспериментировали с ними.
Камеры-обскуры с ПЗС-матрицами (устройства с зарядовой связью ) иногда используются для наблюдения, поскольку их трудно обнаружить.
Сопутствующие камеры, устройства формирования изображения или разработки на их основе включают широкоугольную камеру-обскур Franke, камеру-булавочную головку и зеркало с булавочной головкой.
Современное производство позволило производить высококачественные линзы с отверстиями, которые можно использовать в цифровых камерах; позволяя фотографам и видеооператорам добиться эффекта камеры-обскуры.
В точечное отверстие могут быть встроены другие специальные функции. камеры, такие как возможность делать двойные изображения с помощью нескольких точечных отверстий, или возможность делать снимки в цилиндрической или путем изгиба плоскости пленки.
Самодельная камера-обскура (слева), обернутая в черный пластик для предотвращения утечки света, и сопутствующие материалы для проявки Камеры-обскуры могут быть изготовлены фотографом вручную для определенных целей.. В своей простейшей форме фотографическая камера-обскура может состоять из светонепроницаемой коробки с отверстием на одном конце и куска пленки или фотобумаги, вколоченной или приклеенной на другом конце. Лоскут из картона с ленточным шарниром можно использовать как ставень. Точечное отверстие можно пробить или просверлить с помощью швейной иглы или сверла малого диаметра в куске фольги, тонком алюминиевом или латунном листе. Затем этот кусок приклеивается изнутри к светонепроницаемой коробке за отверстием, прорезанным в коробке. Цилиндрический контейнер для овсянки можно превратить в камеру-обскуру.
Внутренняя часть эффективной камеры-обскуры черная, чтобы избежать отражения падающего света на фотографический материал или экран просмотра.
Камеры-обскуры могут быть сконструированы со скользящим держателем пленки или задней стенкой, чтобы расстояние между пленкой и отверстием можно регулировать. Это позволяет изменять угол обзора камеры, а также эффективное диафрагменное соотношение камеры. Перемещение пленки ближе к отверстию приведет к расширению поля зрения и сокращению времени экспозиции. Перемещение пленки дальше от отверстия приведет к телефото или узкоугольному обзору и увеличению времени экспозиции.
Камеры-обскуры также могут быть сконструированы путем замены узла объектива в обычной камере на точечное отверстие. В частности, компактные 35-миллиметровые камеры, объектив и фокусирующий узел которых были повреждены, можно повторно использовать в качестве камер-обскур, сохраняя при этом затвор и механизмы наматывания пленки. В результате огромного увеличения f-числа при сохранении того же времени выдержки необходимо использовать светосильную пленку при прямом солнечном свете.
Точечные отверстия (самодельные или коммерческие) можно использовать вместо объектива на SLR. Использование с цифровой зеркальной фотокамерой позволяет производить замер и композицию методом проб и ошибок и, по сути, бесплатно, поэтому это популярный способ попробовать фотографию с отверстиями.
Для создания камер-обскур были использованы необычные материалы, например, китайское жаркое duck пользователя Martin Cheung.
До определенного момента, чем меньше отверстие, тем резче изображение, но тем тусклее проецируемое изображение. Оптимально, размер апертуры должен составлять 1/100 или меньше расстояния между ней и проецируемым изображением.
В определенных пределах меньшее отверстие (с более тонкой поверхностью, через которую проходит отверстие) приведет к более резкому разрешению изображения, поскольку проецируемый кружок нерезкости на плоскость изображения практически такого же размера, что и точечное отверстие. Однако чрезвычайно маленькое отверстие может создавать значительные эффекты дифракции и менее четкое изображение из-за волновых свойств света. Кроме того, виньетирование происходит, когда диаметр отверстия приближается к толщине материала, в котором оно пробито, поскольку стороны отверстия препятствуют проникновению света под углом, отличным от 90 градусов.
Лучшее точечное отверстие - идеально круглое (поскольку неровности вызывают дифракционные эффекты более высокого порядка) и в очень тонком куске материала. Для изготовления точечных отверстий, производимых в промышленных масштабах, требуется травление лазером, но любитель по-прежнему может создавать микроотверстия достаточно высокого качества для фотографических работ.
Метод расчета оптимального диаметра точечного отверстия впервые был опробован Йозефом Петцвалем. Наиболее резкое изображение получается при использовании размера крошечного отверстия, определяемого по формуле
где d - диаметр крошечного отверстия, f - фокусное расстояние длина (расстояние от точечного отверстия до плоскости изображения), а λ - длина волны света.
Для стандартной черно-белой пленки длина волны света, соответствующая желто-зеленому (550 нм ), должна давать оптимальные результаты. При расстоянии от отверстия до пленки в 1 дюйм (25 мм) получается отверстие диаметром 0,236 мм. Для 5 см соответствующий диаметр составляет 0,332 мм.
глубина резкости в основном бесконечна, но это не означает, что не происходит оптического размытия. Бесконечная глубина резкости означает, что размытие изображения зависит не от расстояния до объекта, а от других факторов, таких как расстояние от апертуры до плоскости пленки, размер апертуры, длина (-и) волны источника света., и движение объекта или холста. Кроме того, фотография с обскурным отверстием не может избежать эффекта дымки.
Пример 20-минутной экспозиции, сделанной с помощью камеры-обскуры 
Фотография, сделанная камерой-обскурой с временем экспозиции 2 с 
A график предела разрешения камеры-обскуры как функции фокусного расстояния (расстояния до изображения). В 1970-х Янг измерил предел разрешения камеры-обскуры как функцию диаметра крошечного отверстия и позже опубликовал учебное пособие в журнале The Physics Учитель. Частично для того, чтобы обеспечить разнообразие диаметров и фокусных расстояний, он определил две нормированные переменные: радиус точечного отверстия, деленный на предел разрешения, и фокусное расстояние, деленное на величину s / λ, где s - радиус крошечного отверстия, а λ - длина волны свет, обычно около 550 нм. Его результаты представлены на рисунке.
Слева большое отверстие с геометрической оптикой; предел разрешения составляет примерно 1,5 радиуса отверстия. (Паразитное разрешение также наблюдается в пределе геометрической оптики.) Справа точечное отверстие маленькое, и применяется дифракция Фраунгофера ; предел разрешения задается формулой дифракции в дальней зоне, показанной на графике, и теперь увеличивается по мере того, как точечное отверстие уменьшается. В области дифракции в ближней зоне (или дифракция Френеля ) точечное отверстие немного фокусирует свет, и предел разрешения минимизируется, когда фокусное расстояние f (расстояние между точечным отверстием и плоскостью пленки) равно задается формулой f = s / λ. На этом фокусном расстоянии точечное отверстие немного фокусирует свет, а предел разрешения составляет около 2/3 радиуса крошечного отверстия. Точечное отверстие в этом случае эквивалентно зонной пластине Френеля с единственной зоной. Значение s / λ в некотором смысле является естественным фокусным расстоянием точечного отверстия.
Соотношение f = s / λ дает оптимальный диаметр точечного отверстия d = 2√fλ, поэтому экспериментальное значение немного отличается от оценки Petzval, приведенной выше.
A пожарный гидрант, сделанный камерой-обскурой, сделанной из коробки для обуви, экспонированный на фотобумаге (вверху). Продолжительность воздействия составила 40 секунд. В правом нижнем углу изображения заметны блики, вероятно, из-за попадания постороннего света в корпус камеры. F-число камеры можно рассчитать, разделив расстояние от отверстия до плоскости изображения ( фокусное расстояние ) на диаметр отверстия. Например, камера с отверстием диаметром 0,5 мм и фокусным расстоянием 50 мм будет иметь f-число 50 / 0,5 или 100 (f / 100 в обычных обозначениях).
Из-за большого f-числа камеры-обскуры при экспозиции часто возникает ошибка взаимности. Когда время экспонирования превышает примерно 1 секунду для пленки или 30 секунд для бумаги, необходимо компенсировать нарушение линейной реакции пленки / бумаги на интенсивность освещения путем использования более длительных выдержек.
Экспозиции, проецируемые на современную светочувствительную фотопленку, обычно могут составлять от пяти секунд до нескольких часов, с меньшими отверстиями, требующими более длительных выдержек для получения изображения того же размера. Поскольку для камеры-обскуры требуется длительная выдержка, ее затвором можно управлять вручную, как и в случае с заслонкой, сделанной из непрозрачного материала, для закрытия и открытия отверстия-обскуры.
Нефокусирующая оптическая система с кодированной апертурой может рассматриваться как совокупность нескольких камер-обскур. За счет добавления точечных отверстий повышается светопропускная способность и, следовательно, чувствительность. Однако формируется несколько изображений, обычно требующих компьютерной деконволюции.
Возрождение популярности стало очевидным в последние годы благодаря успеху краудфандинговых кампаний на Kickstarter, предлагающих ряд продукты для фотографии с отверстиями. От камеры, сделанной из дерева, до Pinhole Pro - гладкого объектива, предназначенного для цифровых зеркальных фотокамер и цифровых фотокамер MILC - эти проекты привлекли инвестиции тысяч энтузиастов и собрали сотни тысяч долларов.
Реплика изображения частичного солнечного затмения.Эффект камеры-обскуры иногда может возникать естественным образом. Маленькие «дырочки», образованные листьями деревьев, будут создавать точные изображения солнца на плоских поверхностях. Во время затмения возникают небольшие полумесяцы в случае частичного затмения или полые кольца в случае кольцевого затмения.
Всемирный день пинхол-фотографии ежегодно отмечается в последнее воскресенье апреля.
СМИ, связанные с камерами-обскурами на Wikimedia Commons
