Dírková komora / camera obscura / pinhole camera
Dírková komora patří mezi nejstarší lidstvu známé projekční mechanismy.
Vzhledem ke své jednoduchosti (jedná se o (relativně) malý kruhový
otvor v jinak neprůhledné cloně), nachází dodnes dírková komora velkého
využití (od prstové štěrbiny zlepšující vizus při zapomenutých brýlích až
po stěžejní roli v určení rozlišovací schopnosti spektrometru).
Výhodou kvalitně provedené optické dírky je obrovská hloubka ostrosti
zobrazení, její protiváhou pak nutnost dlouhých expozic (tento
problém byl historicky vyřešen osazením dírky čočkou, čímž vznikl první
skutečný objektiv).
V této laboratorní úloze se pokusíme vytvořit objektiv fotoaparátu
pomocí optické dírky a sejmout s využitím takto vzniklé
camera obscury reálnou scénu na černobílý negativní film.
Použijeme středoformátovou zrcadlovku 6x6 cm a pořízený negativ
vyvoláme. http://blogs.egusd.net
Zobrazení optickou dírkou se vysvětluje tím, že pro dostatečně vzdálené objekty prochazí dírkou z jednotlivých
bodů zdroje prakticky rovnoběžné svazky světla, které následně, poslušny zákonů geometrické
optiky, vytváří světlé kotoučky v místě dopadu na stínítko. Toto chování přitom nezávisí na konktrétní
vzdálenosti zdrojového bodu a různě (avšak dostatečně) vzdálené předměty budou tedy vytvářet
prakticky stejně ostré obrazy. To je i příčinou vysoké hloubky ostrosti při zobrazení dírkovou komorou.
V tomto smyslu můžeme také vzdálenost l od dírky ke stínítku vykládat jako ohniskovou, f, a u
prosté dírky průměru D potom můžeme její clonu c a následně expoziční dobu t snímané scény určit
podle obvyklých vztahů
c =
f
D
t =
c2
A2Q
,
kde A[ASA] je citlivost použitého záznamového media a Q[EV] je expoziční hodnota snímané scény
(zjistíme expozimetrem).
Optimalizace zobrazení dírkovou komorou
Při fotografování dírkovou komorou proti sobě působí požadavek na eliminaci difrakce (dosahuje se
zvětšováním dírky) a redukci geometrického rozostření (dosahuje se zmenšováním dírky). Dá se ukázat
(Petzval), že optima pro vlnovou délku světla λ je zhruba dosaženo, když
D = 2.44fλ;
vystupující koeficient přitom podle způsobu odvození může nabývat míně odlišných hodnot.
Dalším parametrem dírkové komory je její zorný úhel
ξmax. Jeho hodnota je určena tloušťkou x použité
clonky a průměrem D dírky; přibližně můžeme nap-
sat
tan ξmax =
D
x
.
http://pinhole.stanford.edu/
Jevem úzce souvisejícím s velikostí zorného pole je vinětace: zatímco osový svazek projde v plném průřezu
D, plocha svazku přicházejícího pod úhlem ξ je redukována faktorem cos ξ a (v důsledku toho) světla
směrem k okraji obrazu (rychle) ubývá.
Úkoly:
1. vytvořte dírku vhodného průměru a spojte ji s fotoaparátem na svitkový film
2. pomocí digitálního fotoaparátu s běžným objektivem stanovte expoziční hodnotu několika zvolených
scén
3. vyfoťte zvolené scény pomocí dírkové komory v několika krocích korekce EV
4. exponovaný film vyvolejte
Provedení:
1. U dírek pro komory je důležité dosáhnout co nejpravidelnějšího tvaru, tak aby nedocházelo k deformaci
obrazu. Za tím účelem je vhodné vytvářet dírky v hliníkové folii, položené na tvrdé podložce (sklo)
jemným vpichem například hrotu špendlíku. Vytvořené dírky vložte do zkaliborvaného mikroskopu a
odhadněte jejich průměry. Z tohoto údaje odhadněte clony a zorné úhly vytvořerných dírek.
2.-3. U vybrané scény nelezněte nejsvětlejší a nejtmavší místa zvolené scény a určete dobu, po kterou je
třeba exponovat. Za tím účelem odečtěte z fotoaparátu nastavenou citlivost jeho čipu a použité clonové
číslo objektivu. Expoziční dobu stanovenou digitálním fotoaprátem je třeba dle výše uvedených vztahů
přepočíst na odhadnutou clonu dírky a citlivost použitého negativu.
4. Vyvolání filmu zahrnuje zpracování negativu ve vývojce, promývání filmu a následně ustálení filmu v
ustalovači. Postupujte dle pokynů uvedených na vývojce a na ustalovači. Film se vyvolává ve světlotěsné
vývojnici; vyjmout film z fotoapáratu a přemístit jej do vývojnice je třeba v temné komoře.