¿Por qué establecer una apertura más pequeña crea una profundidad de campo más profunda?
Tome una habitación con al menos una pared exterior que esté opuesta a una pared blanca paralela. Taladre un agujero en el centro de la pared exterior (supongamos que es una pared arbitrariamente delgada para simplificar) y se formará una imagen en la pared blanca de la vista exterior, boca abajo, como si una lente proyectara la imagen. Esta es una cámara oscura, la cámara estenopeica.
Una cámara oscura funciona porque sirve para eliminar la mayor parte de la luz que podría estar brillando en la pared blanca desde el exterior. Lo elimina de una manera para que la mayor parte de la luz proveniente de ángulos descentrados ingrese a la habitación desde un ángulo relacionado con la distancia desde el centro. Imagine un punto alto y a la derecha en la vista fuera de la habitación. Dibuja una línea desde ese punto, a través del agujero y hasta la pared blanca. Para mantener esta orientación, la luz golpeará la esquina inferior opuesta. Ahora elija un punto en la esquina superior izquierda. Nuevamente, para atravesar el agujero, un rayo de luz debe viajar de manera que golpee la esquina inferior opuesta. Ahora complete todos los puntos, punto por punto y formará la imagen estenopeica. Literalmente, cada punto en el exterior refleja rayos de luz hacia la pared exterior, pero el agujero de alfiler solo permite una porción muy limitada, aquellos que pasarán con éxito a través del agujero de alfiler, hacia la habitación y así hacia la pared blanca.
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Si existe una fuente de luz puntual dentro de la escena, se mostrará en su posición correspondiente en la pared blanca, pero su tamaño será equivalente a un poco más grande que el tamaño del agujero de alfiler. Esto se debe a que, incluso si la fuente de luz fuera un verdadero punto geométrico, los rayos de luz se extenderían ligeramente al llegar al agujero y así se extenderían proporcionalmente más dentro de la habitación. Ningún detalle único resuelto por una cámara estenopeica puede ser más pequeño que el tamaño del agujero. Digamos que el agujero tiene 1 pulgada de diámetro. Eso significa que cualquier detalle de la escena que sea de 1 pulgada o menos se resolvería como un punto borroso de poco más de una pulgada.
Duplicar el diámetro del orificio significa que 4 veces más luz ingresa a la habitación, pero los detalles que se representan son más borrosos, donde el orificio de 1 pulgada no pudo resolver ningún detalle de una pulgada o menos, la resolución del orificio de 2 pulgadas solo se reduce a un Detalle de 2 pulgadas y así sucesivamente.
Dentro de la lente de una cámara, la apertura es un agujero de alfiler variable, pero también tiene elementos de lente para organizar los rayos de luz que ingresan a la cámara. Por sí solo, la lente sin diafragma para reducir la apertura, resolverá una imagen dentro de la profundidad de campo de apertura máxima. Configurar un diafragma en el centro óptico de la lente permite que el diafragma seleccione aún más los rayos de luz que provienen solo de ciertos ángulos, tal como lo hizo el agujero de la cámara oscura, para llegar al plano focal donde se graba la imagen. Esa combinación de restringir los ángulos desde los cuales la luz puede viajar junto con las propiedades de flexión de la luz de los elementos de la lente es lo que determina la profundidad de campo para una lente de cámara.
