Стенопеичен фотоапарат (фотоапарат с дупчица): принцип и приложения

Стенопеичен фотоапарат (фотоапарат с дупчица): принципи, техники, експонации и приложения — соларография, наблюдение и творческа фотография с дълги експозиции.

Фотоапаратът с дупчица е фотоапарат без конвенционална стъклена леща. Изключително малък отвор в тънък материал може да създаде изображение, когато всички светлинни лъчи от сцената преминават през една точка. За да се получи сравнително ясно изображение, отворът трябва да е около 1/100 от разстоянието до екрана или по-малко. Затворът на камерата с дупчица обикновено се състои от ръчно задвижвана клапа от някакъв светлоустойчив материал, която покрива и открива дупчицата.

Как работи

Принципът е прост: всяка точка от сцената излъчва или отразява светлина във всички посоки; само онези лъчи, които преминат през малкия отвор, попадат на вътрешната повърхност (екран, филм или цифров сензор) и формират изображение. Поради липсата на леща, изображението е обърнато и може да бъде по-меко в сравнение с този, получен чрез оптика, но със значителна дълбочина на рязкост.

Острота и компромиси

Остротата на изображението зависи от два основни фактора:

• Геометрична острота: по-малък отвор дава по-малък геометричен „размазващ“ ефект, затова в идеалния случай малката дупчица води до по-остро изображение.
• Дифракция: когато отворът е прекалено малък, светлината се разпръсква (дифрактира) и образът отново става размазан. Има оптимален размер на дупчицата за дадено разстояние (фокусно разстояние), при който компромисът между геометрична острота и дифракция е минимален.

Практична емпирична насока е отворът да бъде около 1/100 от разстоянието до екрана, но за най-добра острота може да се използва и следната формула (приближено): d ≈ 1.9 · sqrt(f · λ), където d и f са в милиметри, а λ е дължината на вълната на светлината (например за видима светлина λ ≈ 0.00055 мм). Пример: за f = 100 мм оптималният диаметър d е около 0.45 мм.

Експозиция и f-число

Пинахол камерите имат много малък отвор, затова изискват дълги времена на експозиция. Можете да пресметнете приблизителното f-число като разделите фокусното разстояние (разстоянието от дупчицата до екрана/филма) на диаметъра на дупчицата: f/# = f / d. Типични стойности за pinhole фотоапарати са в диапазона f/100 – f/300.

За да оцените колко по-дълга трябва да е експозицията в сравнение с обикновена леща, използвайте факта, че пропускливостта на светлината е пропорционална на (f/#)^2. Например, ако работите с f/200 вместо f/8, светлината е по-малко с фактор (200/8)^2 = 625, което означава експозиция ~625 пъти по-дълга (приблизително 9.3 стопа по-малко светлина).

Изграждане и материали

• Дупчицата: най-добре се прави в тънка метална пластина (алуминиево фолио, месингова или стоманена пластинка). За по-добра острота се използва технологията „пинахол“ с внимателно разширяване/полиране на отвора, вместо пробождане с дебела игла.
• Корпус: опаковка от картон, метална кутия или дървена кутия, боядисана матово черно отвътре, за да се избегнат отблясъци.
• Екран: снимъчен материал (филм, фотохартия) или цифров сензор. За реалновремево наблюдение се използва полупрозрачен екран, върху който се прожектира изображението.
• Затвор: прост капак, лента или малка вратичка; при дълги експозиции за соларография често липсва затвор и камерата остава открита през целия период.

Приложения

• Образователни демонстрации на основни оптични закони и camera obscura феномена.
• Артистична фотография — фини, меки и атмосферни изображения, със силна дълбочина на полето.
• Соларография — записване на движението на Слънцето върху фотохартия в продължение на часове, дни или дори месеци; това дава характерни светлинни пътеки и звездообразни следи.
• Безопасно наблюдение на слънчеви явления — проектиране на образа на Слънцето върху екран е сигурен начин за наблюдение на слънчеви затъмнения (не се гледа директно към Слънцето!). Вижте също камера обскура за по-големи проекции.

Практически съвети

• Пробвайте различни диаметри на дупчицата и фокусни разстояния, за да намерите оптимума за вашата камера.
• Боядисайте интериора на корпуса в матово черно, за да намалите вътрешни отражения.
• При използване на филм или фотохартия проверявайте експонацията чрез тестови кадри — скоростите могат да варират значително в зависимост от осветлението (слънчево/облачно) и чувствителността на материала (ISO/ASA).
• За соларография използвайте фотохартия и оставете камерата на неподвижно място: експозициите могат да продължат от няколко часа до месеци, в зависимост от желаната следа.

Безопасност

Проектирането на образ върху екран чрез дупчица е безопасен метод за наблюдение на Слънцето, защото не се гледа директно. Никога не поглеждайте директно към Слънцето през отвора или през оптични уреди без подходяща слънчево-филтрираща защита.

Фотоапаратът с дупчица е прост, устойчив и креативен инструмент, който свързва базовите принципи на оптиката с практическата фотография — подходящ както за любители, така и за учебни проекти и артистични експерименти.

Въпроси и отговори

В: Какво представлява камерата с дупчици?

В: Как размерът на отвора влияе на изображението, създавано от камерата с дупчица?

В: От какво е направен затворът на дупковата камера?

В: Какво е соларография?

В: Защо камерите с дупчици изискват по-дълго време за експониране от обикновените камери?

В: Как може да се види изображението, получено от камерата с дупчица?

В: Изображението, получено от дупкова камера, обърнато ли е с главата надолу или с дясната страна нагоре?

Търсене по буква