如何利用数字传感器制作一个针孔摄影机？-轻识

大数据文摘出品

来源：IEEE

最近人们对针孔摄影的兴趣逐年增加，相关活动越来越多，针孔相机也开始在各种商业和国际摄影活动中崭露头角。

从光学上来说，针孔有一些镜头无法比拟的特性。比如，针孔相机具有实际上无限景深，也就是说无论物体距离多近或多远，在相机视野中的所有物体都清晰可见，并且不会引起镜头产生的畸变，例如色差。

但针孔相机的缺点同样十分明显，不管是购买的还是DIY的针孔相机都需要使用胶片或相纸，这就让照相的成本迅速增加了不少。除此之外，拍照和看到结果之间还存在延迟。

也许最重要的是，正是因为针孔相机是基于胶片，其拍摄照片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，这就更增加了拍摄行为被破坏或打断的可能性。

不过，在这个名叫David的博主看来，使用数字传感器似乎可以解决上述问题。他有一个价值10美元的ESP32-Cam板，该板集成了支持Wi-Fi的ESP32微控制器、microSD卡插槽、LED指示灯以及用于多个低成本图像传感器的接口。

他使用的是OV2460摄像头模块，与ESP32-CAM配合使用时，其最大分辨率可达到1,600 x 1,200像素。

在制作过程中，他还将一个微型开关连接到该板的通用输入/输出引脚之一，编写了一些固件，以使用该开关作为快门控制并将图像保存到microSD卡。

除此之外，他对LED指示灯也进行了编程，使其在出现问题时闪烁一些错误代码，例如尝试写入完整的microSD卡。由于有大量可用于ESP32-CAM的软件库，编写这段粘合代码并不需要很长时间。

在硬件上，他使用Glowforge激光切割机制作了一个木箱来容纳传感器、ESP32-CAM板和快门开关，其中关键的针孔组件做成了可拆卸的样子，这样就可以通过更换不同的组件来调整焦距，从而调整相机的视野。

这也为针孔摄影带来了可拆卸镜头的灵活性。

不过，没有什么是免费的。针孔大小确实各不相同，所有这些数字优势的代价就是必须制造直径比传统针孔相机更小的相机针孔。这是因为传感器比胶片帧小得多：传感器宽度为4毫米，而胶片宽度为35或120毫米。

也就是说，为了确保针孔产生的完整图像落在传感器的表面上，传感器必须比胶片更靠近针孔。计算所需的光学器件时后发现，我们需要一个更小的针孔。

David先是找到了一块薄黄铜，用中心冲头在上面打一个凹痕。然后从另一侧打磨掉黄铜，直到刚好突破到凹痕。这制作了一个漂亮的小孔。但毫无疑问这项工作十分繁重，而且在测试相机时需要手头上有一些针孔。

因此最终David还是选择了铝箔，他尝试拉伸一些铝箔然后用针刺穿。通常这会导致出现太大的洞。但是如果将箔纸放在工作台的塑料表面上，然后将针轻轻压入箔纸中，塑料只会让针尖刺入箔纸。

虽然这个方法不是非常可靠，但能够让我们更加快速和便捷地制作很多针孔，并找出具有理想直径的针孔。

大功告成，接下来当然就是上手相机了！

David把相机带去了当地的一座灯塔，连接上电池。图像传感器的灵敏度意味着所需的曝光时间仅为几分之一秒，而且能够从microSD卡下载照片并就地进行查看。

David发现，这些拍摄的照片保留了传统针孔摄影特有的发光外观，可以说是大成功了。

在他看来，整个相机还存在可优化的地方，比如在可互换光学组件的内部涂上一些哑光黑色材料，因为内部反射会给照片带来一些模糊感。另一种方法是添加一个LCD屏幕，以便准确实时地查看相机所看到的内容——ESP32控制器有足够的备用计算能力来驱动小型显示器。

摩拳擦掌，David已经在期待明年4月的WPPD了！

赶紧上手试试吧，欢迎大家在评论区分享使用心得~