光源が時々星のように見えるのはなぜですか？

たとえば、この写真を参照してください。

私の経験から、露出が長くなればなるほど、この効果はより強く観察できます。これは正しいです？これらの星の作成に影響を与える他の要因はありますか（ちなみに、より良い言葉はありますか？）そして、正確に技術的に何が起こるのでしょうか？

これはフラウンホーファー回折の美しい例のようです。これは、光の波の性質によるものです。効果は波長（つまり、色）に依存します。実質的に無限の距離からの明るい光が狭いスリットを通過し、光がスリットに垂直に広がるときに最も顕著です。これにより、点状の光線が一対の縞に広がります。

小さな開口部を使用すると、隣接するブレードによって形成された角にスリット状の状況が作成されます。したがって、画像に比較的強い点状の単色光源と狭い開口の組み合わせがある場合、ブレードに垂直な2方向の点から発する縞模様（同じ色）が表示されるはずです。ダイアフラムがまっすぐな刃で形成されている場合、これにより2倍の数になるブレードとしての縞。ただし、平行ブレードの縞は一致します。したがって、奇数のブレードを備えたダイアフラム（2つのブレードが平行でない場合）には、放射状の縞がブレードの2倍ありますが、偶数のブレードを備えたダイアフラム（反対のブレードが平行している場合）は、縞が重なりますペア、ブレードと同じ数のストリークを与える（ただし、各ストリークは2倍明るい）。

古典的な例は、正方形の開口部を介したフラウンホーファー回折について、Wikipediaの回折に関する記事の最初の画像に示されています。明確に定義された4つのストリークが表示されます。

ここで理論をさらに説明します。この説明は1967年にCA Padghamによって発行されました。ケンロックウェルはボケの議論でそれに言及しています。

常に一定量の回折が存在することを期待する必要があります。通常、ほとんどの写真ではわずかで平均化されています。これは、よく見ると画像に存在するぼやけにわずかに寄与するだけです。いくつかの要因（強烈な単色光の点、小さな開口部、まっすぐな絞り羽根）をまとめた画像でのみ顕著になります。この情報は、露出のこれらの要因を（可能な範囲で）変更することにより、どのように星をより目立たせることができるか、またはどのようにそれらを抑制することができるかを示しています。

最後に、あなたが観察したように、露出の長さはこの効果の発生に関連していますが、それは、光の明るい点での露出がほとんど常に、光を記録するのに必要な時間よりもはるかに長くなるためです：シーンはずっと暗いです。回折縞の明るさは光源から急速に減少するため、ライト自体を適切に露光するために十分に短い露光を使用すると、縞は実際には見えなくなります。たとえば、背景には暗くても目立つ光源があります：遠くの窓のように見えます。それらも独自の縞を持たなければなりませんが、それらの縞は薄すぎて見えません。（適切なソフトウェアフィルタリングはそれらを引き出すことができるかもしれません。）

JohnとPearsonartphotoが述べたように、アパーチャブレードが出会う回折によるものです。あなたが持っている絞り羽根の数をテストするのに最適な方法です！

2番目の質問に答えるために、露出の長さは効果に直接影響しません。2つの主な要因があります。1つ目は絞りのサイズ（小さい必要があります）で、長い露出は小さい絞りで行く傾向があります。2番目の要因は、光源を撮影する必要があることです。これは夜間に人工光でのみ発生する傾向があるため、再び人々は長時間の露出を使用して終了する傾向があります。

ここに、ポイントを示すために非常に短い露出での効果の例（私のものではありません！）があります。

（c）photogeek133

ストロボに設定された移動フラッシュで長時間露光だったとうそをついたが、各ライトは非常に短い時間点灯していた。他の2つの成分-ストロボへの射撃、および小口径（f / 14）は、星のパターンを生成するものです。

表示されているのは、カメラの開口部の形状の結果です。たとえば、カメラの前面にハート型などの「フィルター」を配置すると、それらのライトの代わりに別の形状が表示されます。

露出が長くなればなるほど、この影響が強く観測されるという推測はほぼ正しいでしょう。実際に起こっているのは、口径が小さいほど、この影響が大きくなることです。

これを行うために設計されたフィルター、スターライトがありますが、フィルターなしでは、効果は通常、まっすぐな開口部の刃を持つレンズのより狭い開口部で見られます。刃がまっすぐになればなるほど、効果が顕著になります。

ですから、これらの明るくて固定された光源は、レンズの開口部によって光を曲げており、開口部の6つのブレードの六角形によって定義される鋭いポイントによって星のパターンが作成されています。あなたは星の光線がライトのためにすべて同じ方向に向かっていることに気付くでしょう、それはアパーチャーブレードのためです。

ちなみに、私はショットが好きです。

光源が時々星のように見えるのはなぜですか？さて、私は私の意見を変えて、星が回折効果から来るという一般的なものを共有します。反射よりも回折を優先するための最も強力な議論は、星のパターンの対称性に由来します。つまり、Nが奇数の場合、N個の虹彩ブレードは2 * N個のスパイクを生成します。

あなたの質問に対する答えは http://www.stfmc.de/misc/diffcontrarefl/tlf.htmlにあります。

これは本当の答えではありませんが、@ whuberの答えから回折パターンを計算する拡張です。

まず、回折積分があります。関数U _pは、光軸からの距離（x _p、y _p）および光源（ピンホール、カメラの開口部などのある種の回折物体）からの距離L _zでの観測面での複素振幅を表します。 ） U _sは、ソースプレーンの複素振幅を記述する関数です。非常に小さなピンホールの場合、ディラックデルタ関数を使用できます。U _sの3番目の変数は0です。これは、便宜上、回折オブジェクトが座標系の原点であると言うためです。変数x _sそしてY _S引数には、オブジェクトが、いくつかのサイズを有することができるという事実のためにbookkeep X-Y平面。

これはこのようなひどい積分のようには見えないかもしれませんが、kとr _spはどちらも大きなものの単なる表記です：

eの分子と分母の両方で、平方項をもつラジカルと関数を積分することは、実に非常に厄介な積分です。

二項級数表現を使用して平方根を削除し、高次の項を切り捨てることにより、積分を単純化します。フラウンホーファーの積分は 1の2つの条件を必要とするとき保持しています。フレネル積分は 1の3つの条件を必要とするときのためです。その証拠にはいくつかの手掛かりがありますが、これはこの範囲外です。

これらの操作を開始してフレネルとフラウンホーファーの回折積分を取得すると、3つの量が取得されます。

場合Nfdを *（θの_D）² << 1、フレネル積分は有効です。それが真でNfs << 1の場合、フラウンホーファー積分が成り立ちます。

2つの積分は次のとおりです。

フレネル：

フラウンホーファー：

どこ

、

そしてνの_X及びνの_yは光倍の波長源までの距離で割った所定の寸法のソースのサイズです。通常それが書き込まれることになるνの_S = D /（λxをする_複数可）。

ウィキペディアが述べていることにもかかわらず、なぜどちらかが必要になるかもしれないという@whuberの質問に答えるには、少し考えが必要です。

「イメージングレンズの焦点面で...」というコメントはおそらく教科書から引用されており、その意味は、回折の原因（ピンホール、スリットなど）です。これらの方程式は、ソース）は非常に遠いです。残念なことに、レンズは、フラウンホーファー積分が許容する距離よりも近くにあるだけでなく、回折はカメラのレンズシステムの内部からも発生します。

カメラの開口部からの回折の正しいモデルであるN -sidedアパーチャ（Nレンズにおける絞り羽根の＃）でスターバーストパターンを生成する画像における物の位置に点光源によって照らさ。

オブジェクトが実際に遠く離れている場合（数メートルで問題ない場合）、ポイントソースは平面波のように動作し、Wikipediaで実行される派生は問題ありません。

たとえば、ダブルガウス50 mmレンズの開口部は、画像面から40〜60 mm程度です。それは、物理的ストップの後ろの数個のレンズによって、それよりも長い距離（これは射出瞳の位置です）で撮像されますが、射出瞳はU _s（x _s、y _s、0）関数が存在する場所ではありません中央に！

500 nmおよび半径1 mmのアパーチャライトの場合、フラウンホーファー積分が有効かどうかを確認できます。（0.001）² /（500 * 10 ^-9 * 50 * 10 ^-3）、または40に等しく、これは>> 1で、フラウンホーファー積分は無効です。可視光の場合、開口絞りが検出器からミリメートル程度である限り、Nfsは1に近くなることはありません。

これらの方程式は、Wikipediaのものとは多少異なる場合があります。Vamivakas教授が教えたロチェスター大学光学研究所のOPT 261、干渉と回折を参照します。HechtによるOpticsの方程式は、かなり似ているはずです。方程式は複素振幅に対するもので、放射照度（強度または明るさ）を取得するには、結果の2乗の大きさを取得します。

ここに例があり、個人的には、私はその効果が大好きです。リンク先の写真のように、写真にちょっとした芸術性を加えることができます。

原因は、気の利いた50mmの絞り羽根によるものです。

私が撮影しているすべての明るい光で写真を露出オーバーにしないために、絞りを閉じる必要があるため、露出は星の二次的なものです。照明だけのために露出した場合、建物を露出したい場所の写真には黒以外は表示されません。

したがって、小さな絞り設定（このショットではf / 20）を補正するには、適切な露出を得るために、露出時間（20秒）を増やす必要があります。したがって、開口部の数を増やすか、または露出を防ぐためにそれを閉じると、回折が発生するか、大幅に増幅されます。

exif情報に注意してください。

• Canon EOS-1Ds Mark III
• キヤノンEF50mm f / 1.8 II
• ƒ/ 20.0
• 25秒
• ISO-100

https://www.flickr.com/photos/eyeinfocus/25494167814/in/album-72157661802536456/