製作一個針孔攝影機的數位感測器應用指南

重新撰寫的內容：資料分析報告發布

來源：IEEE

#近年來，人們對針孔攝影的興趣不斷增長，相關活動也越來越多，針孔相機開始在各種商業和國際攝影活動中受到關注

針孔相機在光學方面具有一些無法比擬的特點。首先，它具有實際上的無限景深，也就是說不論物體離相機有多近或多遠，在相機視野中的所有物體都能清晰可見。其次，針孔相機不會產生色差等畸變問題

然而，針孔相機的缺點也同樣非常明顯。無論是購買的還是自己製作的針孔相機都需要使用膠卷或相紙，這使得拍照的成本迅速增加了許多。此外，拍照和看到結果之間還存在一定的延遲

針孔相機的最重要之處也許在於它基於膠片，拍攝照片需要很長的曝光時間。即使在明亮的陽光下，通常也需要幾秒鐘的時間，這增加了拍攝行為被破壞或打斷的可能性

在這個名為David的部落客看來，使用數位感測器似乎可以解決上述問題。他有一個價值10美元的ESP32-Cam板，該板集成了支援Wi-Fi的ESP32微控制器、microSD卡插槽、LED指示燈以及用於多個低成本圖像感測器的介面

他使用的相機模組是OV2460，當與ESP32-CAM配合使用時，最大解析度可達到1,600 x 1,200像素

在製作過程中，他還將一個微型開關連接到該板的通用輸入/輸出引腳之一，編寫了一些固件，以使用該開關作為快門控制並將圖像保存到microSD卡

此外，他還對LED指示燈進行了編程，以便在出現問題時閃爍一些錯誤代碼，例如嘗試寫入完整的microSD卡。由於ESP32-CAM有許多可用的軟體庫，編寫這段黏合程式碼並不需要很長時間

在硬體方面，他使用Glowforge雷射切割機製作了一個木箱，用於存放感測器、ESP32-CAM板和快門開關。其中，關鍵的針孔組件設計成可拆卸的形式，以便透過更換不同的組件來調整焦距，從而調整相機的視野

這也使得針孔攝影能夠擁有可拆解鏡頭的彈性

然而，沒有什麼是白白得來的。針孔的大小確實各不相同，所有這些數位優勢的代價就是必須製造比傳統針孔相機更小的相機針孔。這是因為感測器比膠片幀小得多：感測器寬度為4毫米，而膠片寬度為35或120毫米

為了確保針孔產生的完整影像落在感測器的表面上，感測器必須比膠片更靠近針孔。在計算所需的光學器件時，我們發現需要一個更小的針孔

大衛首先找到了一塊薄黃銅，然後用中心沖頭在上面打了一個凹痕。接著從另一側打磨黃銅，直到剛好突破到凹痕。這樣製作了一個漂亮的小孔。然而，毫無疑問，這項工作非常繁重，並且測試相機時需要準備一些針孔

#圖片

最終，David選擇了使用鋁箔，他試著拉伸一些鋁箔並用針刺穿。通常情況下，這會導致出現較大的洞。但是，如果將鋁箔放在工作台的塑膠表面上，然後輕輕將針壓入鋁箔中，塑膠只會讓針尖刺入鋁箔

儘管這種方法並不十分可靠，但它可以讓我們更快速、更方便地製作許多針孔，並找到理想直徑的針孔

大功告成，現在就是時候拿起相機了！

大衛帶著相機去了當地的燈塔，並連接了電池。由於影像感測器的敏感度很高，所以只需要幾分之一秒的曝光時間，他還能夠從microSD卡下載照片並在現場查看

大衛發現，這些拍攝的照片保留了傳統針孔攝影特有的發光外觀，可以說是非常成功的

在他看來，整個相機還有一些可以優化的地方。例如，在可互換光學組件的內部塗上一些霧面黑色材料，這樣可以減少內部反射，避免照片出現模糊感。另外，也可以考慮增加一個LCD螢幕，這樣可以即時準確地查看相機所拍攝的內容。 ESP32控制器具備足夠的運算能力，可以驅動小型顯示器

摩拳擦掌，大衛已經迫不及待地期待明年4月的WPPD了！

大家趕快動手試試吧，歡迎在留言區分享你們的使用心得~

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需要重新寫作的內容是：https://spectrum.ieee.org/a-digital-pinhole-camera

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