自制一個(gè)簡單易用的針孔相機(jī)

文章來源：悅智網(wǎng)

原文作者：David Ehnebuske

膠片針孔相機(jī)相比透鏡相機(jī)來說，具有無限的景深，并且不會(huì)產(chǎn)生色差等畸變，可是拍攝時(shí)需要很長的曝光時(shí)間，且購買和沖洗膠卷使成本大大提升。但使用數(shù)字傳感器或許可以解決這兩個(gè)問題，讓我們一起來看看如何用一些“小技巧”自制一臺獨(dú)一無二的針孔相機(jī)吧！

從光學(xué)角度來說，針孔相機(jī)具備一些透鏡相機(jī)無法比擬的吸引人的特征。比如，針孔相機(jī)有無限的景深，無論物體遠(yuǎn)近，其視野中的一切都在焦點(diǎn)上。而且透鏡不會(huì)產(chǎn)生色差等畸變。

不利的一面是，現(xiàn)成的相機(jī)和套件都要使用膠卷或相紙。購買和沖洗膠卷的成本會(huì)迅速增加，而且從拍攝到看到效果有很長一段時(shí)間。也許最重要的是，使用膠片針孔相機(jī)拍照需要很長的曝光時(shí)間，即使在明亮的陽光下，通常也需要幾秒鐘，這增加了意外運(yùn)動(dòng)損毀拍攝的可能性。

但使用數(shù)字傳感器或許可以解決這兩個(gè)問題。

你需要準(zhǔn)備的是一塊ESP32-CAM開發(fā)板（集成了支持Wi-Fi的流行ESP32微控制器、一個(gè)microSD卡槽、一個(gè)LED指示燈和一個(gè)可用于多種低成本圖像傳感器的接口）和一個(gè)OV2460相機(jī)模塊（可以支持最大1600像素×1200像素的分辨率），拆下了OV2460的鏡頭，露出圖像傳感器。

把一個(gè)微型開關(guān)連接到開發(fā)板的一個(gè)通用輸入/輸出引腳上，并編寫了一些固件，將開關(guān)作為控制快門，同時(shí)將圖片保存到microSD卡中。此外，對LED指示燈進(jìn)行編程，使其出現(xiàn)問題時(shí)能閃爍提示錯(cuò)誤代碼，例如試圖寫入已滿microSD卡時(shí)給出提示。由于ESP32-CAM有大量可用的軟件庫，因此編寫這種中間代碼不需要很長時(shí)間。

用激光切割機(jī)制作了一個(gè)木箱來固定傳感器、ESP32-CAM開發(fā)板和快門開關(guān)。關(guān)鍵的針孔組件可以分離，這樣就可以通過更換不同的組件來調(diào)整焦距，以及相機(jī)的視野?？刹鹦剁R頭增加了針孔攝影的靈活性，是一個(gè)不錯(cuò)的意外收獲！

不過，任何事都是有代價(jià)的。針孔的大小各不相同，將這些轉(zhuǎn)化為數(shù)字化優(yōu)勢的代價(jià)是，你制造的相機(jī)針孔必須比傳統(tǒng)針孔相機(jī)直徑更小。這是因?yàn)閭鞲衅鞯某叽绫纫环z片小很多，傳感器的寬度為4毫米，而膠片的寬度為35毫米或120毫米。因此，為了確保針孔產(chǎn)生的完整圖像映射到傳感器表面，傳感器必須比膠片更靠近針孔。計(jì)算這種布局所需的光學(xué)部件后，會(huì)發(fā)現(xiàn)結(jié)果是一個(gè)很小的孔。

如果要大規(guī)模生產(chǎn)這種相機(jī)，必要的工藝是化學(xué)蝕刻。設(shè)置所有參數(shù)后，就可全天候精確地制造非常小的孔。不過，確定蝕刻工藝需要耗費(fèi)大量時(shí)間和精力，如何手動(dòng)解決這個(gè)問題呢？

第一個(gè)解決方案是拿一塊薄黃銅，用中心沖在上面打一個(gè)凹點(diǎn)。然后用砂紙打磨黃銅的另一邊，直到恰好磨破凹點(diǎn)。這樣做可以制造一個(gè)非常好的小孔，但這項(xiàng)工作量很大。

第二個(gè)方案是嘗試用針刺穿鋁箔。通常情況下，這樣做的孔徑太大。但如果把鋁箔放在工作臺的塑料臺面上，然后輕輕地用針刺鋁箔，那么塑料會(huì)讓針尖的很小一部分穿透鋁箔。雖然這種方法不是非?？煽浚梢杂盟焖俚刂圃齑罅酷樋?，測試并找到理想直徑的針孔。

好了，現(xiàn)在裝上電池就可以測試你的相機(jī)了！圖像傳感器的靈敏度所需的曝光時(shí)間只需零點(diǎn)幾秒，而且可從microSD卡下載照片，拍攝完后立即查看。這些照片仍然保留傳統(tǒng)針孔攝影鮮亮的特征。

一項(xiàng)明顯的改進(jìn)是在可互換光學(xué)部件的內(nèi)部涂上一些啞光黑色材料，因?yàn)閮?nèi)部反射會(huì)影響照片的清晰度。此外，還可以添加一個(gè)液晶屏幕，這樣就可以實(shí)時(shí)查看相機(jī)視野里的畫面了。ESP32控制器空閑的計(jì)算能力足夠驅(qū)動(dòng)一個(gè)小顯示器。

只需要一點(diǎn)“小技巧”，就可以擁有一臺更具性價(jià)比的自制針孔相機(jī)，你學(xué)廢了嗎？

審核編輯：湯梓紅