自制一个简单易用的针孔相机

文章来源：悦智网

原文作者：David Ehnebuske

胶片针孔相机相比透镜相机来说，具有无限的景深，并且不会产生色差等畸变，可是拍摄时需要很长的曝光时间，且购买和冲洗胶卷使成本大大提升。但使用数字传感器或许可以解决这两个问题，让我们一起来看看如何用一些“小技巧”自制一台独一无二的针孔相机吧！

从光学角度来说，针孔相机具备一些透镜相机无法比拟的吸引人的特征。比如，针孔相机有无限的景深，无论物体远近，其视野中的一切都在焦点上。而且透镜不会产生色差等畸变。

不利的一面是，现成的相机和套件都要使用胶卷或相纸。购买和冲洗胶卷的成本会迅速增加，而且从拍摄到看到效果有很长一段时间。也许最重要的是，使用胶片针孔相机拍照需要很长的曝光时间，即使在明亮的阳光下，通常也需要几秒钟，这增加了意外运动损毁拍摄的可能性。

但使用数字传感器或许可以解决这两个问题。

你需要准备的是一块ESP32-CAM开发板（集成了支持Wi-Fi的流行ESP32微控制器、一个microSD卡槽、一个LED指示灯和一个可用于多种低成本图像传感器的接口）和一个OV2460相机模块（可以支持最大1600像素×1200像素的分辨率），拆下了OV2460的镜头，露出图像传感器。

把一个微型开关连接到开发板的一个通用输入/输出引脚上，并编写了一些固件，将开关作为控制快门，同时将图片保存到microSD卡中。此外，对LED指示灯进行编程，使其出现问题时能闪烁提示错误代码，例如试图写入已满microSD卡时给出提示。由于ESP32-CAM有大量可用的软件库，因此编写这种中间代码不需要很长时间。

用激光切割机制作了一个木箱来固定传感器、ESP32-CAM开发板和快门开关。关键的针孔组件可以分离，这样就可以通过更换不同的组件来调整焦距，以及相机的视野。可拆卸镜头增加了针孔摄影的灵活性，是一个不错的意外收获！

不过，任何事都是有代价的。针孔的大小各不相同，将这些转化为数字化优势的代价是，你制造的相机针孔必须比传统针孔相机直径更小。这是因为传感器的尺寸比一幅胶片小很多，传感器的宽度为4毫米，而胶片的宽度为35毫米或120毫米。因此，为了确保针孔产生的完整图像映射到传感器表面，传感器必须比胶片更靠近针孔。计算这种布局所需的光学部件后，会发现结果是一个很小的孔。

如果要大规模生产这种相机，必要的工艺是化学蚀刻。设置所有参数后，就可全天候精确地制造非常小的孔。不过，确定蚀刻工艺需要耗费大量时间和精力，如何手动解决这个问题呢？

第一个解决方案是拿一块薄黄铜，用中心冲在上面打一个凹点。然后用砂纸打磨黄铜的另一边，直到恰好磨破凹点。这样做可以制造一个非常好的小孔，但这项工作量很大。

第二个方案是尝试用针刺穿铝箔。通常情况下，这样做的孔径太大。但如果把铝箔放在工作台的塑料台面上，然后轻轻地用针刺铝箔，那么塑料会让针尖的很小一部分穿透铝箔。虽然这种方法不是非常可靠，但可以用它快速地制造大量针孔，测试并找到理想直径的针孔。

好了，现在装上电池就可以测试你的相机了！图像传感器的灵敏度所需的曝光时间只需零点几秒，而且可从microSD卡下载照片，拍摄完后立即查看。这些照片仍然保留传统针孔摄影鲜亮的特征。

一项明显的改进是在可互换光学部件的内部涂上一些哑光黑色材料，因为内部反射会影响照片的清晰度。此外，还可以添加一个液晶屏幕，这样就可以实时查看相机视野里的画面了。ESP32控制器空闲的计算能力足够驱动一个小显示器。

只需要一点“小技巧”，就可以拥有一台更具性价比的自制针孔相机，你学废了吗？

审核编辑：汤梓红