apertura

Una abertura es una abertura física, típicamente circular o a veces rectangular, que limita el diámetro de un haz de luz que pasa a través de un sistema óptico. En cámaras, microscopios, telescopios y proyectores, la abertura se encuentra en un plano específico en la trayectoria óptica y actúa como una restricción: los rayos de luz fuera de su diámetro se bloquean por completo, mientras que los que están dentro de él pasan para llegar al sensor, la muestra o la pantalla aguas abajo. El tamaño de esta abertura gobierna directamente el brillo de la imagen, la profundidad de campo y la resolución de los detalles finos.

Las aberturas se dividen en dos categorías principales: fijas y variables. Una abertura fija, esmerilada en vidrio óptico o moldeada en un barril de lente, no se puede ajustar y está dimensionada para una aplicación específica, como un colimador o una lente de retransmisión. Una abertura variable, controlada por un diafragma de iris o un conjunto de cuchillas ajustables, permite al operador cambiar el diámetro efectivo durante el uso. En fotografía, esta abertura variable se expresa como un número f: f/1.4, f/8, f/16, y así sucesivamente. Los números f más pequeños (como f/1.4) representan aberturas físicas más grandes y admiten más luz; los números f más grandes (como f/16) representan aberturas más pequeñas y reducen la transmisión de luz, pero aumentan la profundidad de campo.

Abertura y rendimiento óptico

El diámetro de una abertura afecta profundamente tanto la transmisión de luz como la calidad de la imagen. Una abertura más grande pasa más fotones, iluminando la imagen y reduciendo el tiempo de exposición necesario en condiciones de poca luz, pero también admite más luz fuera del eje y puede introducir aberraciones si la óptica circundante no está bien corregida. Una abertura más pequeña rechaza la luz de los márgenes de la lente, lo que a menudo reduce la aberración esférica y mejora la nitidez, pero también limita por difracción los detalles finos a grandes aumentos. En microscopía, la apertura numérica, definida como n veces el seno de la mitad del ángulo del cono de luz que converge hacia la muestra (donde n es el índice de refracción del medio), establece tanto la resolución como el poder de captación de luz; un objetivo de alta NA (1.3 a 1.4 para inmersión en aceite) resuelve estructuras más finas, pero requiere más iluminación que un objetivo seco de baja NA (0.25 a 0.4).

La desalineación o contaminación de un diafragma de abertura puede degradar gravemente el contraste y la uniformidad de la imagen. El polvo o las huellas dactilares en la superficie de la abertura dispersan la luz en la trayectoria óptica, creando neblina y reduciendo el contraste; por esta razón, los diafragmas de abertura en instrumentos de precisión están protegidos detrás de ventanas o sellados. En algunos sistemas, una abertura puede ser intencionalmente sobredimensionada durante la alineación para permitir la máxima luz para la visualización, luego se reduce al diámetro correcto durante el montaje final. El término 'diafragma de abertura' se refiere a la abertura que limita el ángulo del cono del haz de luz axial; otras aberturas en el sistema pueden ser más grandes y servir como 'diafragmas de campo' para definir la extensión de la imagen en lugar de su brillo.

El nombre 'apertura' proviene del latín 'apertura', que significa 'abertura'. En óptica industrial, el tamaño de la abertura siempre se especifica como un diámetro en milímetros o como una relación (número f), nunca como un radio o área, porque la relación entre el diámetro y el poder de captación de luz es lo que importa en la práctica. Al especificar un sistema óptico, la abertura se enumera junto con la distancia focal, la longitud de onda y la apertura numérica para definir la capacidad de captación de luz y el rendimiento limitado por difracción del sistema.