どうやって 14mm の位置に穴をあけるか

基本はマウントキャップで、これ加えマウント側に突き出す筒を作る。といっても元々マウントキャップ自体に突き出し分があって、この突き出し分はマウント内部の電子接点ぎりぎりの長さになっているので、この筒の長さでつくれば良い。回転して固定するマウント形状上、干渉せずにこれより焦点距離を短くするのはむずかしい。

ピンホール径

(2 * Math.sqrt(14e-3 * 550e-9)) * 1000 で計算すると最適なピンホール径は 0.175mm。

先端 0.1mm・30°のVカッターを適当に切り込めば最適な穴があけられるのではないかと考えたが、無理だった。どうしても0.2mm以上になってしまう。

結局は諦めてφ0.2mmの穴で妥協した。

撮ってみる

ごらんの通りで周辺光量減光が激しい。この写真はシーン的に中央に暗い被写体があって全体的に比較的バランスがとれているが、もっと均一なシーンだと周辺が真っ暗になる。

周辺部分も写ってないわけではないので何かにケラれているわけではないようだ。おそらく板厚 0.1mm だと厚すぎるのだろう。少しイメージサークルの中心が上にずれているように見える。正確に中心をとっていないから。

厚さ

ピンホール径 d、厚さ t のときの最大画角は

Math.atan( (d/2) / (t/2) ) * 2 * 180 / Math.PI;

d=0.2 t=0.1 だと 126度。これは光線が届くぎりぎり、光学的には写るという意味で、つまりケラれない範囲。14mmのときの対角画角は114度なのでケラれているわけではなく、写ることは写るのだが、実際は板厚による口径食が起こるため薄ければ薄いほど良い (はず)。

しかし手元には T=0.1mm のものしかないので、エンドミルでφ1mmほど0.5mmほど削ったりしてみた、がいまいち効果はなかった。むずかしい。合計で10個以上穴をあけている気がする。0.1mm 未満の工作は 10x ルーペで確認しても細かいところまで完全にわからない。0.05mm の板で試してみたいけど、あまり売ってないのと、そこまでやることではないよなという気持ちがある。

ちなみにピンホールガチ勢は T=0.03mm ぐらいらしい。ステンレスだと「シム」として 0.05mm までは買いやすいが、それより薄いのはむずかしい。アルミホイルだと 0.035mm などの製品も安いが、コシがなさすぎるので結構むずい (穴があけにくい) と思う。

ピンホール直径

Eマウントフランジバック 18mm、レンズキャップの厚み 7mm としてピンホール面は 25mm。これはレンズにおける焦点距離に相当する。

焦点距離を f、光の波長をλとしたとき、最も分解能が高くなるピンホール直径 d は以下の式で求められる (Wikipediaから)

例えば 550nm で f=25mm の場合 (2 * Math.sqrt(25e-3 * 550e-9)) で約0.235mm になる。

口径が 0.235mm なので、25/0.235 = 106 が F 値になる。

なので、Math.log2(Math.pow(106, 2)) ≒ 13.5。F8 (Av=6) よりも 7.5段暗いことになる。1/30sec (Tv=5) で撮影するなら Ev=18.5。快晴時の Ev の目安が 16 なのを考えると適正露出にはさらに光量が必要ということになるが、手持ち撮影は十分すぎるくらい可能。

許容錯乱円はほぼピンホールと同じサイズとなるため、画質はセンサーサイズで決まる。フルサイズだと36/0.235=153 24/0.235=102 と、0.015MP 相当。高画素カメラで撮影するのは全くの無駄で、でかい印画紙に直露光させるほうが本来は良い。

製作

撮影

ピンホールといえば長時間露光だろうという感じだけど、シャッタースピード優先、ISO AUTO で雑に撮影するという方法で撮った。EVF なので構図確認も簡単。

収差

ピンホールは収差がないため、純粋に回折効果とホール径のせいで解像度が低下する。