Tamaño del orificio de cámara estenopeica: Nitidez, brillo y compensaciones de profundidad de campo

El orificio es el lente. Su diámetro gobierna directamente tres propiedades de imagen en competencia. No hay almuerzo gratis — solo el compromiso óptimo.

La física

La luz viaja en líneas rectas. Un punto en el objeto emite rayos en todas direcciones. El orificio selecciona un cono estrecho. Orificio más pequeño → cono más estrecho → menos solapamiento de conos adyacentes en el plano de imagen → imagen más nítida. Pero menos rayos en total → imagen más oscura.

Diámetro óptimo del orificio

Lord Rayleigh (1891) derivó el óptimo limitado por difracción:

d = 1.9 × √(f × λ)

• d = diámetro óptimo del orificio (mm)
• f = distancia focal (distancia orificio-película, mm)
• λ = longitud de onda de la luz (mm) — usar 0.00055 mm (550 nm, sensibilidad máxima al verde)

Simplificado para f en mm: d ≈ 0.045 × √f

Ejemplos prácticos

Distancia focal	Diámetro óptimo	Número f	Exposición típica (ISO 100, Soleado)
25 mm (gran angular)	0.22 mm	f/113	~2–4 seg
50 mm (normal)	0.32 mm	f/156	~4–8 seg
100 mm (teleobjetivo)	0.45 mm	f/222	~8–15 seg
200 mm (largo)	0.63 mm	f/317	~15–30 seg

Tres efectos del tamaño del orificio

1. Nitidez (Resolución): Orificio más pequeño → más nítido *hasta que* la difracción domina. Por debajo del óptimo, el desenfoque por difracción > desenfoque geométrico. Óptimo = equilibrio.
2. Brillo (Tiempo de exposición): Área ∝ d². Reducir el diámetro a la mitad → 1/4 de luz → 2 paradas más de exposición. La falla de reciprocidad (película) o el ruido (digital) se convierten en factor en exposiciones largas.
3. Profundidad de campo: El orificio tiene profundidad de campo infinita *en teoría* (sin plano focal). En la práctica: desenfoque cercano/lejano por falta de nitidez geométrica. Orificio más pequeño → menos desenfoque geométrico a todas las distancias → *efectivamente* mayor DoF. Pero la difracción limita el detalle lejano por igual.

Ángulo de visión

Determinado por la distancia focal / formato de película, no por el tamaño del orificio. El tamaño del orificio afecta el viñeteo (caída en los bordes) — orificio más pequeño = iluminación más uniforme (caída cos⁴ reducida) pero exposición más larga.

Hacer el orificio

• Aguja en latón/lámina delgada (0.001–0.002″): Rotar la aguja, no perforar. Medir con microscopio o escáner + escala conocida.
• Taladrado láser: Preciso, limpio, repetible. Servicios: Lenox Laser, Pinhole Resource.
• Grabado químico: Fotolitografía — mejor para arreglos.

Placas de zona y rejillas de fotones (Alternativas)

• Placa de zona: Anillos concéntricos — enfoca por difracción, no por óptica geométrica. Más brillante (más captación de luz) pero menor contraste, aberración cromática.
• Rejilla de fotones: Arreglo de orificios en anillos de placa de zona — mayor eficiencia, usado en rayos X/EUV.

Para tu primera cámara estenopeica: construye una de 50 mm f/156 (orificio de 0.32 mm) en película 4×5″ o 120. Dispara negativos de papel (ISO 6–12) o positivo directo (Harman Direct Positive). Exposición: 30–60 seg soleado. Revela. Maravíllate con la profundidad de campo infinita y la suavidad onírica — el "aspecto estenopeico" es la *imperfección* en el diámetro óptimo.