〔DIY〕完全針孔相機自製指南

我們曾介紹不少自製針孔相機 (可用 “針孔” 來搜尋本網站)，而通常都是使用已經提供好的紙模來製作。而來自加拿大的攝影師 Matt Bechberger，則分享了一個非常完整的針孔相機製作指引，還包括了數學上及物理學上的講解，如果你也想自製一台如此認真的針孔相機，可以來參考參考！

基礎概念

針孔相機其實是最原始的相機，光線在物體身上反射出來，然後透過相機上的小孔，聚焦於相機內的底片上，而任何可以遮擋著針孔的東西都可成為快門，手動控制曝光時間。就是這麼簡單。

數學計算

製作方面，首先你要製造出一個好的針孔，在互聯網上都可以買得到，又或你能夠自製一個。建議材料是一般的鋁罐皮，越薄越好。然後使用小鎚及針，輕輕地戳一個洞，在戳的時候最後在底先墊一塊橡皮擦，以防止變形。完成後再用砂紙把鋁片磨平，並且用顯微鏡或平板素描器之類 (如果有)，去檢視針孔的圓度及質素。如果你選用一些硬質金屬，則可能要特地使用電鑽之類了。

然後你要找出針孔的直徑，知道後就可以計算出所需焦距﹐也就是針孔與底片之間的距離。算式如下︰焦距 = (針孔直徑 / 0.03679)²

例如 0.3mm 針孔

焦距 = (0.3mm / 0.03679)^{2

= (8.17438)²

= 66.49mm}

接下來要計算的就是「視角」(viewing angle)，即是光線進入的最大角度，這取決於針孔的直徑與物料的厚度。

這個需要動用直角三角形的公式，要用上計數機。d 就是針孔直徑，而 t 就是物料厚度，簡化版公式如下︰視角 = tan^-1( (d/2)/(t/2) ) x 2

例如︰

視角 = tan^-1( (0.3/2)/(0.0762/2) ) x 2
= tan^-1 (3.937) x 2
= 75.74 x 2
= 151.5 度

視角的重要性，在於讓你判斷光線能否恰當覆蓋到底片，如果覆蓋不足的話，就會出現黑角及黑邊。例如上圖般，底片的對角線不應長於成像圈的直徑。而成像圈的直徑算式如下︰成像圈直徑 (mm) = 2 x 焦距 x tan ((視角)/2)

例如︰

成像圈直徑 (mm) = 2 x 66.49 x tan (151.5/2)
= 132.98 x tan (75.75)
= 132.98 x 3.937
= 523.61 mm

在這個例子裏，成像圈非常大，所以配合弧面底片的話，就可以在 120 底片上拍出 17cm x 6cm 的超廣角影像。

相機製作

按圖放大

完成了數學計算後，就到物理上的實踐。弧面底片的就可以讓整塊底片都與針孔保持相等距離，從而得到均勻曝光。

相機材料方面沒太大限制，最重要是能夠阻止光線進入。

捲動底片方面，則要使用如下圖的扁狀金屬條 + 結他旋鈕的東西，兩邊各一個，以鬆開底片及收緊底片之用。

快門方面，豐儉由人，你可以像作者一樣，自製一個以彈簧及快門線控制的快門。

在相機背後需要鑽一個小孔，以確定底片的使用量，最好在相機內部塗上黑漆，以消除任何雜散光。

曝光計算

接下來要計算的是光圈值，這個會影響你所需要的曝光時間。算式如下︰光圈值 = 焦距 / 針孔直徑

例如︰

光圈值 = 焦距 / 針孔直徑
= 66.49mm / 0.3mm
= 221

這個世界恐怕沒有甚麼相機或測光錶有 f/221，所以我們要做下一步計算。

根據「標準全級光圈值尺度」，每一級光圈值之間，光線量是減半，亦即是光圈的面積也是每級減半。數字如下︰1.4，2，2.8，5.6，8，11，16，22，32，44，64，88，128，176，256，352。但是超過 f/22 的測光錶是不存在的，因此我們可以透過計算自行找出倍數。

不過放心，一般的針孔攝影不是精準的科學，所以也不需要精確的數學。在這情況下 f/221 大概接近 f/256，就當作 f/256 可以了。相比起 f/16 即是有 8 級的差異，也就是說 f/16 的光量是 f/256 的 2^8 倍，也就是 256 倍。

因此你可以透過測光錶之類，以相同的 ISO 值但用 f/16 作測量，得快門值後再乘以 256 倍，就是所需的曝光時間了。例如我們測出要曝光 1 秒，那麼在此針孔相機上則要曝光 256 秒。

倒易律失效 (Reciprocity Failure)

直至現時為止，所有東西都很直接很數學，但是在攝影上來說，還有一樣東西稱為「倒易律」。簡單說就是在同一感光物料上，曝光時間與曝光量是成正比例上升的，曝光時間兩倍，則曝光量也有兩倍。但在實際拍攝上，當曝光時間超過一定秒數，就會出現「倒易律失效」，兩者不再成正比例，如果想得到正確曝光，則需要額外曝光時間。

下圖就是額外曝光簡表，很有用，留著它︰