Foro stenopeico

lezione Foro stenopeico
	Tipo: lezione
	Materia: Fotogrammetria architettonica
	Avanzamento: lezione completa al 100%

Il foro stenopeico (dal greco stenos opaios, dotato di uno stretto foro) è un foro, sufficientemente piccolo, che si pratica sulla parete di una camera oscura, per vedere proiettata, sulla parete opposta, l'immagine di ciò che esiste, esternamente, di fronte al foro.

Camera oscura

Per capire il funzionamento della camera oscura si riportano le seguenti citazioni di Leonardo da Vinci e Giovan Battista Della Porta:

«Pruova come tutte le cose poste 'n un sito sono tutte per tutto e tutte nella parte. Dico che, se una faccia d'uno edifizio o altra piazza o campagna che sia illuminata dal sole, arà al suo opposito un'abitazione, e in quella faccia che non vede il sole sia fatto un piccolo spiraculo retondo, che tutte le alluminate cose manderanno la loro similitudine per detto spiraculo e appariranno dentro all'abitazione nella contraria faccia, la quale vol essere bianca, e saranno lì appunto e sottosopra, e se per molti lochi di detta faccia facessi simili busi, simile effetto sarebbe in ciascuno.»

(dal Codice Atlantico di Leonardo da Vinci)

«Per veder que le cose in oscuro in una camera che sono fuori illuminate dal Sole, e con i suoi colori, è bisogno che prima chiudate le fenestre della camera, e seria anchor meglio, se si otturassero tutte le fissure, che non entrasse alcun lume dentro, destruesse tutta l'apparenza, buserai una fenestra, farai il buco della grossezza d'un dito per lungo, e per largo, sopra vi accomoderai una tauletta di piombo, ovvero di rame, e ce la incollerai, della grossezza d'un cartone, nel cui mezo farai un buco rotondo della grossezza del dito piccolo della mano, all'incontro vi porrà lenzuola bianche, o panni biancheggianti, overo una carta, così tutte le cose che di fuori sono illuminate dal sole, le vedrai dentro, vedrai che coloro che passeggiano per le strade, rivolti con la testa in giù come antipodi, e le cose destre appariranno sinistre, e tutte le cose rivoltate, e quanto più seranno distanti dal buco, tanto appariranno più grandi. Se tu vi avvicinerai una carta, o lenzuolo bianco, le immagini si vedranno minori, ma più chiare; ma bisogna star un pochetto a vederle; perché non le vedrai cosi subito; perché una cosa sensata gagliarda, la grandissima impressione co'l senso, e vi fa tanta affettione, che non solo quando i sensi fanno la sensazione, ne detti sensori, et l'offendono, ma sono rimossi da sensi, pur vi restano fermi, il che si conosce chiaramente in questo esperimento, perché coloro che caminano per lo sole, quando entrano in una camera oscura anchora quell'affettione gli accompagna, che non si vede nulla, overo con gran fatica per serbarsi anchora ne gli occhi quella affettione fatta da quel lume; ma poi se parte a poco a poco, e veggiamo nelle tenebre assai bene. Ma hora aprirò quello che ho sempre taciuto, e stimava dover tacere sempre, se voi ponete al buco una lentecchia di cristallo, subito vedrai le cose assai più chiaramente, le faccie di coloro che vanno per le strade, i colori delle vesti, le vesti, e tutte le cose, come se proprio le vedessi da presso, non senza grandissimo piacere, che coloro che lo vedono non possono tanto meravigliarsi, che basti.»

(da Magiae naturalis di Giovan Battista Della Porta)

Principio di funzionamento

Partiamo dalla premessa che tutti i punti, appartenenti alla superficie di un corpo, emettano un fascio di raggi di luce (diretta o riflessa). Come riportato nella fig.1, posta a destra, il fascio di raggi, emesso da punto P, colpisce la superficie S, che supponiamo sia il fondo di una scatola. Chiudendo la scatola con il coperchio e praticando in esso un foro (Fig.2), il punto P si proietterà sulla superficie S in un piccolo cerchio, il cui diametro sarà:

Direttamente proporzionale al diametro del foro;
Inversamente proporzionale alla distanza del punto dal foro stesso.

Quando lo spessore della parete non è trascurabile, i raggi del fascio che colpiscono la superficie interna del foro, segnati in rosso nella fig.2, disturbano la proiezione di un cerchio-immagine nitido, per cui occorrerà fare attenzione affinché il foro sia a spigolo vivo, come in fig.3.

Se consideriamo un secondo punto P', avremo sulla superficie S due piccoli cerchi c e c' , che rischiano di fondersi se il foro non è sufficientemente piccolo.

Nella fig.4 è riportato un esempio di foro stenopeico, ottenuto con l'applicazione sul foro, di grandi dimensioni e realizzato su una parete spessa, di una lamina di rame resa di forma sferica e limata. Con tale soluzione è possibile disporre di una serie di diaframmi di diametro differente, da poter tarare ed utilizzare secondo le necessità.

Considerato che parliamo di fotogrammetria cioè di fotografia metrica, possiamo fissare alcuni parametri e precisamente definiamo:

Distanza di ripresa, la distanza d del centro del foro O dall'oggetto fotografato AB.
Angolo di ripresa, l'angolo AOB formato dai raggi prioettanti i pinti A' e B' quando questi cadono sui bordi della superficie S;
Distanza principale, la distanza c del centro del foro O dalla superficie S, su cui viene registrata l'immagine A'B';
Scala immagine, il rapporto tra una distanza A'B' misurata sull'immagine e la corrispondente distanza AB misurata sull'oggetto ripreso.
Cerchio di confusione, l'insieme dei punti intersezione, con la superficie S, dei raggi proiettanti un punto P. Rimane evidente che la nitidezza di un'immagine è tanto maggiore quanto minore è il diametro del cerchio di confusione;
Profondità di campo, la distanza tra il punto più vicino alla camera e quello più lontano, per i quali il diametro del cerchio di confusione risulta uguale o inferiore al valore massimo ritenuto accettabile;
Profondità di fuoco, la distanza tra la posizione dello schermo più vicina al foro e quella più lontana, per le quali il valore massimo del diametro del cerchio di confusione, dei punti proiettati, risulta uguale o inferiore al valore massimo ritenuto accettabile. Nel caso del foro stenopeico non esiste un piano focale come nel caso di una lente, per cui non sarebbe logico parlare di profondità di fuoco, ma in questa sede ne parliamo per sottolineare la profondità di fuoco infinita del foro stenopeico.

Dalla fig.4 prendiamo nota, infine, che un segmento AB, parallelo alla superficie S, si proietta sulla stessa in un'immagine A'B' capovolta. Dalla similitudine dei triangoli AOB e A'OB' si deduce facilmente che l'immagine A'B' è una riproduzione di AB nella scala c/d, principio che sarà sfruttato dalla fotogrammetria povera.