Чому в отворі камери, як правило, є коло?

Я знаю, що для наконечників і обскура камери отвори зазвичай круглі (вони круглі). Але я не бачу зв'язку між формою отвору і формуванням зображення.

optics pinhole-cameras

— Габріела Скарлатті
джерело

Чому ти вважаєш, що отвір завжди кругле? Кругові отвори мають деякі переваги, але люди роблять виїмкові камери з будь-якою формою отворів, про яку ви можете придумати.

— Арам Хаварнеану

Я роблю свої отвори голкою в алюмінієвій фользі, тому форма, ймовірно, більше, ніж у помаранчевому, який перебігає автомобіль ...

— PlasmaHH

Це ґрунтується на помилковій передумові. Хоча круглі наконечники, безперечно, є найпоширенішими, накопичувальні камери були побудовані з різними іншими формами - багато років тому я побудував одну зіркоподібним отвором, тому поза фокусом вийшло (кілька) зірка .

— Джеррі Труну

Круглий - основний тип опорного отвору при звичайному бурінні. Свердла малого діаметру для роботи з платою і в них роблять круглі отвори.

— Каз

Я писав завжди, щоб зробити питання точнішим та цікавішим. Я звертався в описі "отвори, як правило, круглі", тобто більшість з них. До речі, всім дякую за те, що поділилися :)

— Габріеле Скарлатті

Відповіді:

З статті камери Вікіпедії Pinhole ,

Найкраща щілина - ідеально кругла ( оскільки нерівності спричиняють дифракційну дію вищого порядку ) та у надзвичайно тонкому шматочку матеріалу. Прохідники, що виробляються в промисловості, виграють від лазерного травлення, але любитель все-таки може виготовити щілини досить високої якості для фотографічних робіт.

Існує теоретичний оптимальний розмір до діафрагми. З геометричної точки зору, чим менша діафрагма наконечника, тим чіткіше буде створене зображення - але це стосується лише точки. Менше, ніж цей розмір, різкість зображення стає дифракційною обмеженою . Хвильова поведінка світла, що взаємодіє зі стінками діафрагми, створює свій власний інтерференційний малюнок, і при (або поза ним) розмірі діафрагми, обмеженій дифракцією, це домінує в чіткості зображення.

Коло - єдина форма з постійною кривизною. Будь-яка інша форма матиме або більш жорсткі криві, або ближчі краї, ніж коло. Якщо ви чітко дотримуєтеся мінімальної кривизни та відстані до краю, але жодна з них не є постійною, то за визначенням у вас є частина форми, яка більша, ніж вона повинна бути. Таким чином, коло є оптимальною формою, щоб збалансувати прагнення до меншої діафрагми (для чіткості зображення) з нижньою межею розміру діафрагми через дифракційне обмеження.

— scottbb
джерело

Як і бічна примітка, у статті Wikipediea написано: "Найкращий проріз ідеально круглий (оскільки нерівності викликають дифракційні ефекти вищого порядку)" . Але іноді переважна дифракція з більш високим розміром, ніж дифрактограма низького порядку круглої діафрагми (наприклад, тому, що вона менш очевидна або має менш виражені максимуми та мінімуми). З цієї причини деякі оптичні програми використовують зубчасті отвори.

— Еміль

@Emil Я ніколи не чув про зубчасті діафрагми для свердловин, але бачив закодовані отвори для рентгенівських та гамма-знімків. Але оскільки множина діафрагм створює кілька накладених зображень, кодовані камери діафрагми потребують обчислювальних алгоритмів для відновлення корисного зображення. Не дуже підходить для фотографічних зображень на таких носіях, як паперова плівка.

— scottbb

Яка галузь виробляє пробоїни (або щілинні камери)?

— мартіно

@martineau Кодовані камери діафрагми - це всі космічні телескопи, щоб спостерігати високоенергетичне випромінювання (рентгенівські та гамма-промені). Для цих довжин хвиль лінзи чи дзеркала не працюють дуже добре. Камери з кодовою діафрагмою технічно є чіпкими, але вони нагадують камеру з віконним отвором з паперовою плівкою приблизно на стільки, наскільки Райт Флайер нагадує сучасний літак.

— scottbb

Причина більшості шапок корпусу наконечника має шалене якість зображення, це те, що матеріал занадто товстий, а прорізи занадто великі, щоб тривалість експозиції не була занадто довгою. Хороша якісна щілинна камера з металевою пластиною та наконечником, що має кромку, як подвійне лезо ножа, може повернути зображення високої якості. alternativephotography.com/…

— Michael C

Шпилька-отвір відкидає (проектує) крихітні зображення на задній стінці камери. Це місце, де ми розміщуємо фоточутливий матеріал, щоб ми могли тиражувати це зображення на плівці чи папері або, можливо, навіть оцифровувати його. Щоб зображення вийшло різким, кола зображень повинні бути настільки крихітними, що вони виглядають як точки без помітної форми. Критерії: діаметр ½ мм, переглянутий із звичайної відстані читання 14 - 16 дюймів (355 - 400 мм).

Тепер зображення, відведене за допомогою отвору, дуже слабке. Ви б спокусилися збільшити отвір шпильки, намагаючись набути яскравості зображення. Коли ви збільшуєте отвір для штифтів, кола зображення збільшується, і це погіршує чіткість зображення.

Так само може виникнути спокуса зменшити діаметр отвору штифта, щоб отримати додаткову гостроту. У міру зменшення отвору для штифтів зображення тьмяніє, і гострота набувається до точки. Незабаром двійнята дифракція та інтерференція приймають свою справу. Дифракція - це крайовий ефект, світлові промені, що стикаються з гострим краєм, не різко зупиняються, вони кровоточать у безперешкодні промені поблизу меж перешкоди (межа штифтового отвору). Перешкоди також викликані на межі краю. Це і зведення нанівець, і посилення світлових променів. Ці два явища спільно спричиняють втрату гостроти, оскільки стискається отвір.

Зіткнувшись з цими близнюками, найкраще, якщо берегова лінія штирового отвору буде якомога коротшою. Це буде геометрична фігура, яка є регулярною і максимально ущільненою, іншими словами - круговою діафрагмою.

Додам, що лінзи замінюють штир-отвір для отримання гостроти. У більшості випадків діафрагма, якою вони займаються, - це також коло тих же причин, що і вище. Однак в сучасний час позафокусні фони вважаються привабливими. Вони додають м'якого маслянистого вигляду, що особливо цінується для деяких видів портретів. Цей ефект у жаргоні фотографії - боке (японське слово для цього ефекту). Якщо форма діафрагми лінзи буде змінена на 5 або 6 однобічну фігуру або наділені точковими придатками, боке посилюється, і деяким подібне дуже подобається.

— Алан Маркус
джерело

Власне, люди, здається, віддають перевагу боке, виготовленому круглими отворами, тому так важко знайти в наші дні лінзи з прямими лезами (або леза зігнуті «неправильним шляхом»), які дають набагато кращі сонячні зірки. Оскільки хтось, хто не хвилює ні боке, але бажає хороших сонячних зірок, це дуже засмучує.

— Арам Хаварнеану

Перш за все, я буду практичним. Ось приклад інструменту для заточення.

Хороший спосіб отримати гострий наконечник - це зробити круговий оберт, заточуючи олівець. Не тільки при використанні точилки для олівців, але ви також можете обертати олівець під час малювання на папері, щоб отримати дуже тонкий наконечник.

Давайте вивчимо інші фігури.

Я перебільшую форму еліпса, але очевидно, що в цьому випадку еліпс має більше площі, ніж коло. Інструмент, який створив цю форму, можна було ще більше загострити, зробивши круговий рух.

Але тепер давайте відповімо на другу частину питання

Я не бачу зв'язку між формою отвору і формуванням зображення.

Зображення, що утворюється за допомогою щіпки, не є ідеально різким. Він має невелике розмиття через кілька променів, які не потрапляють в ту саму точку.

Але якщо ви використовуєте некруглу форму, наприклад, еліпс, тепер ви вводите інший тип розмиття, астигматизм, який є розмиттям під тим же кутом, що і форма еліпса.

І, нарешті, форми, у яких в якийсь момент є гострі кути, роблять ці кути сприйнятливими для створення інтерференційних моделей за рахунок дифракції світла.

— Рафаель
джерело