針孔成像源于公元前春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，據(jù)墨翟〈公元前468—前376年）及其弟子在所著的 《墨經(jīng)》中記載，春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期人們已經(jīng)知道針孔成像原理，并且會(huì)利用針孔成像來(lái)繪制陶瓷 器皿上的圖形。北宋時(shí)期的學(xué)者沈括〈 1031 —1095年）在他的《夢(mèng)溪筆談》一書(shū)中，對(duì)針孔成像原理作了進(jìn)一步的分析和說(shuō)明。

一、針孔成像原理

　　根據(jù)幾何光學(xué)的知識(shí)，我們知道發(fā)光物體所發(fā)射的光，是由無(wú)數(shù)個(gè)光點(diǎn)所組成的，這些小 光點(diǎn)通過(guò)針孔，投射到白色屏幕上，就形成了物體的影像。光線是直線傳播的，并會(huì)聚到投影 中心^針孔，因此物體上半部分所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，通過(guò)針孔在屏幕的下方成影；物體下半部分所 對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，通過(guò)針孔在屏幕上方成影。同理，左邊的光點(diǎn)成影于右邊，右邊的光點(diǎn)成影于左邊。 這樣，與景物所對(duì)應(yīng)的光點(diǎn)，通過(guò)針孔后，在屏幕上結(jié)成左右相反、上下倒置的景物影像。

二、針孔成像的規(guī)律

　　針孔是一個(gè)投影中心，從物體上反射的每一個(gè)光點(diǎn)都要會(huì)聚到這個(gè)投影中心，然后才能繼 續(xù)沿直線傳播、擴(kuò)散，最后在白色屏幕上結(jié)成該物體的影像。在針孔成像中，物體離投影中心 (針孔〉愈遠(yuǎn)，其影像愈小，觀察屏離投影中心（針孔〉愈遠(yuǎn)，其影像愈大。

　　從物體上反射的每一個(gè)光點(diǎn)，實(shí)際上都是一個(gè)極為窄小的光朿，這個(gè)小光束是發(fā)散性的， 我們稱(chēng)之為光錐，物體所對(duì)應(yīng)的小光點(diǎn)稱(chēng)為光錐的尖端，通過(guò)投影中心反映到屏幕上的光斑稱(chēng)為光錐的底。由于小光束成發(fā)射狀的緣故，落在屏幕上的光跡，并不是點(diǎn)，而是一片光斑，所以 在屏幕上結(jié)成的影像，實(shí)際上是由無(wú)數(shù)個(gè)光斑相交疊合組成的。這種光斑，在攝影術(shù)語(yǔ)中被稱(chēng)為分散圈。這些光斑直徑小于0.0254mm時(shí)，人眼不能分辨，因而視為光點(diǎn)。光斑的大小，取 決于針孔的大小，取決于物體發(fā)光點(diǎn)與針孔之間、針孔與屏幕之間的距離。針孔愈大，發(fā)光點(diǎn) 與針孔之間的距離愈近，屏幕與針孔之間的距離愈遠(yuǎn)，所得到的光斑愈大;反之，光斑則愈小。

　　針孔的大小，還決定了影像的清晰程度和影像的明暗程度，針孔愈大，影像愈明亮，但這時(shí) 光斑變大，影像變模糊；反之，針孔愈小，影像變暗，光斑變小，影像愈來(lái)愈清晰。矛盾的是，要 使影像明亮，針孔必須開(kāi)大，而針孔開(kāi)得太大，又不能結(jié)成清晰的影像；針孔也不能開(kāi)得過(guò)小， 如果開(kāi)得過(guò)小，不僅影像亮度減弱，而且還會(huì)發(fā)生光的衍射現(xiàn)象，也不能結(jié)成清晰的影像。

　　由于上述原理，針孔成像用于攝影時(shí)，就失去了其實(shí)際應(yīng)用的價(jià)值，人們不得不根據(jù)它的 成像原理，來(lái)逐漸發(fā)展透鏡成像。盡管如此，針孔成像箱，仍然是現(xiàn)代照相機(jī)的始祖。