自分だけのデジタルピンホールカメラを作ろう

Apr 03, 2024

私の家ワシントン州のポート タウンゼントは、芸術家や制作者が集まるコミュニティです。 地域の文化活動への参加を呼びかけるのは珍しいことではありませんが、ピンホールカメラの写真コンテストへの参加を見たときに目に留まりました。 私は何年も前にピンホール カメラで遊んだことがあり、それ以来蓄積してきた電気技術のスキルを利用して、その独特の特性を維持しながら従来のピンホール カメラを改良できないか、と考えました。 デジタルピンホールカメラを作ってみませんか？

光学的に言えば、ピンホールにはレンズでは匹敵できない魅力的な特性がいくつかあります。 1 つは、ピンホール カメラの被写界深度は事実上無限であり、物体がどれだけ近いか遠いかに関係なく、視野内のすべてに焦点が合います。 また、レンズによって生じる色収差などの歪みもありません。 近年、ピンホール写真への関心が高まっており、さまざまなカメラが市販されたり、国際的な写真イベントが開催されたりしています。

欠点としては、既製のピンホール カメラと DIY ピンホール カメラの両方がフィルムまたは印画紙を使用することです。 フィルムの購入と現像のコストはすぐに加算され、当然のことながら、写真を撮ってから結果を確認するまでには長い時間がかかります。 おそらく最も重要なことは、フィルム ベースのピンホール カメラで写真を撮影するには長い露光時間が必要であり (明るい日光の下でも通常は数秒)、不要な動きによってショットが台無しになる可能性が高くなります。

フレームとピンホールレンズのアタッチメントはレーザーカットされた木片から作られています。 これらには、マイクロコントローラー ボード [中央]、イメージ センサー、およびシャッター コントロールとして機能するマイクロスイッチ [中央上部] が保持されています。James Provost

私の予感としては、デジタル センサーを使用すれば、これらの問題の両方が解決されるだろうということでした。 以前のプロジェクトで使用した 10 ドルの ESP32-Cam ボードが余っていましたが、これがこの取り組みに最適であることがわかりました。 このボードには、人気の Wi-Fi 対応 ESP32 マイクロコントローラーと、microSD カード ソケット、インジケーター LED、および多数の低コスト イメージ センサー用のインターフェイスが統合されています。 私は OV2460 カメラ モジュールを使用しました。これは、ESP32-CAM と使用すると最大解像度 1,600 x 1,200 ピクセルをサポートできます。 OV2460のレンズを取り外してイメージセンサーを露出させました。

マイクロスイッチをボードの汎用入出力ピンの 1 つに配線し、スイッチをシャッター コントロールとして使用し、画像を microSD カードに保存するファームウェアを作成しました。 また、満杯の microSD カードに書き込もうとするなど、何か問題が発生した場合に備えて、インジケーター LED をいくつかのエラー コードを点滅させるようにプログラムしました。 ESP32-CAM で利用できる多数のソフトウェア ライブラリのおかげで、このグルー コードの作成にはそれほど時間はかかりませんでした。

Glowforge レーザー カッターを使用して、センサー、ESP32-CAM ボード、シャッター スイッチを保持する木製ケースを作成しました。 重要なピンホール アセンブリは取り外すことができるため、別のアセンブリを交換することで焦点距離、つまりカメラの視野を調整できます。 これにより、ピンホール写真撮影に取り外し可能なレンズの柔軟性がもたらされ、もう 1 つの素晴らしい利点が得られます。

ただし、無料で得られるものは何もありません。 ピンホールのサイズはさまざまで、これらすべてのデジタルの利点と引き換えに、従来のピンホール カメラで使用できる直径よりも小さな直径のカメラ ピンホールを製造する必要があります。 これは、センサーがフィルムのフレームよりもはるかに小さいためです。センサーの幅は 4 ミリメートルですが、フィルムの場合は 35 または 120 mm です。 したがって、ピンホールによって作成された完全な画像がセンサーの表面に落ちることを保証するには、センサーをフィルムよりもはるかにピンホールに近づける必要があります。 その配置に必要な光学系を計算すると、結果として穴は小さくなります。

このカメラを大量生産する場合、主に使用されるプロセスは化学エッチングでしょう。 すべてのパラメータを設定すると、非常に小さな穴を一日中正確に開けることができます。 しかし、エッチングプロセスの設定には時間と労力がかかるため、別の方法を見つけたいと考えていました。