ピンホールカメラ

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ピンホールカメラの原理。物体から発した光は小さな穴をとおり像を結ぶ
ピンホールカメラの写真

ピンホールカメラ: pinhole camera)は、レンズを使わずに針穴(ピンホール)を利用したカメラである。針穴写真機ともいう。

固体撮像素子を利用した監視カメラにもピンホールカメラというのがあるが、ここでいうピンホールカメラとは異なる。構造が簡単で容易に製作できるため、中学校物理の授業において実験のため製作されることも多い。

概要[編集]

最も単純なピンホールカメラは、の中の一面に感光素材を貼り、反対面にピンホールを開けたものである。ピンホールを通り抜けたは、感光素材上にを結び、露光時間さえ十分であれば、現像によって像を得ることが可能である。箱の内部は黒く塗る等して、内部での反射を押さえることが望ましい。また、像を得るためには感光素材だけでなく、感光する素材であれば何でもよく、CCDイメージセンサ等でも問題ない。

ピンホールカメラには焦点距離という概念はなく、調節する機構が存在しない。はっきりした像を得るためには、ピンホールの大きさは、一般的に0.5mm以下にする必要があり(感光素材の大きさによって異なる)、光量を得られにくいので、通常のカメラと比較すると、非常に長い露出時間を必要とする。典型的露出時間は、1秒から数時間、場合によっては1日くらいまで露出することがある。

光の波長を λ、ピンホールの半径を r、蛇腹の長さを b とすると、

\bold{}\rm b = \frac{\rm r^2}{\lambda}

の関係にあるとき、最も鮮明な画像となる。近距離の被写体に対しては、

\bold{}\rm c = \frac{\rm u \rm b}{\rm u - \rm b}

ただし、u はピンホールから被写体までの距離、c は求める蛇腹の長さである。

仮にλを400nmとすると、ピンホールの直径(mm) - 蛇腹(mm)の長さは、0.2 - 25、0.3 - 56、0.4 - 100、0.5 - 156、0.6 - 225、0.7 - 306、0.8 - 400、0.9 - 506、1.0 - 625となる。


関連項目[編集]