Haga su propia cámara estenopeica digital

Jun 17, 2023

mi hogar de Port Townsend en Washington es una comunidad llena de creadores y tipos artísticos. Las convocatorias para participar en actividades culturales locales no son infrecuentes, pero cuando vi una para un concurso de fotografía con cámara estenopeica me llamó la atención. Había jugado con cámaras estenopeicas hace muchos años y me preguntaba si las habilidades electrotecnológicas que había acumulado desde entonces podrían usarse para mejorar la cámara estenopeica tradicional, conservando al mismo tiempo sus características únicas. ¿Podría hacer una cámara estenopeica digital?

Ópticamente hablando, los poros tienen algunas características convincentes que las lentes no pueden igualar. Por un lado, una cámara estenopeica tiene una profundidad de campo efectivamente infinita: todo lo que está en su campo de visión está enfocado, independientemente de qué tan cerca o lejos esté el objeto. Y no hay distorsiones, como la aberración cromática, que producen las lentes. En los últimos años se ha visto un aumento en el interés por la fotografía estenopeica, con la venta comercial de una variedad de cámaras y eventos fotográficos internacionales.

En el lado negativo, tanto las cámaras estenopeicas disponibles en el mercado como las de bricolaje utilizan película o papel fotográfico. El costo de comprar y revelar la película aumenta rápidamente y, por supuesto, hay un gran retraso entre tomar una fotografía y ver los resultados. Quizás lo más significativo es que tomar fotografías con una cámara estenopeica de película requiere tiempos de exposición prolongados (normalmente varios segundos, incluso a plena luz del sol), lo que aumenta la posibilidad de que una toma se arruine por un movimiento no deseado.

Los accesorios del marco y de la lente estenopeica están hechos de piezas de madera cortadas con láser. Estos contienen la placa del microcontrolador [centro], el sensor de imagen y el microinterruptor que actúa como control del obturador [centro superior].James Provost

Mi corazonada era que usar un sensor digital resolvería ambos problemas. Me sobró una placa ESP32-Cam de 10 dólares de un proyecto anterior que me di cuenta de que sería perfecta para este esfuerzo. La placa integra el popular microcontrolador ESP32 habilitado para Wi-Fi con un zócalo para tarjeta microSD, un indicador LED y una interfaz para varios sensores de imagen de bajo costo. Utilicé un módulo de cámara OV2460, que puede admitir una resolución máxima de 1600 por 1200 píxeles cuando se usa con ESP32-CAM. Quité la lente del OV2460 para exponer el sensor de imagen.

Conecté un microinterruptor a uno de los pines de entrada/salida de uso general de la placa y escribí algo de firmware para usar el interruptor como control del obturador y guardar imágenes en la tarjeta microSD. También programé el indicador LED para que parpadeara algunos códigos de error en caso de que algo saliera mal, como intentar escribir en una tarjeta microSD llena. Escribir este código adhesivo no llevó mucho tiempo gracias a la gran cantidad de bibliotecas de software disponibles para ESP32-CAM.

Hice una caja de madera para sostener el sensor, la placa ESP32-CAM y el interruptor del obturador usando mi cortadora láser Glowforge. El conjunto de orificio crítico se puede desmontar, lo que me permite ajustar la distancia focal (y, por lo tanto, el campo de visión de la cámara) intercambiando diferentes conjuntos. Esto aporta la flexibilidad de las lentes desmontables a la fotografía estenopeica, ¡otra gran ventaja!

Sin embargo, nada viene gratis. Los orificios varían en tamaño, y la contrapartida de todas estas ventajas digitales es que hay que fabricar un orificio para cámara con un diámetro más pequeño del que se puede lograr con una cámara estenopeica tradicional. Esto se debe a que el sensor es mucho más pequeño que un fotograma de película: 4 milímetros de ancho para el sensor frente a, digamos, 35 o 120 mm para la película. En consecuencia, para garantizar que la imagen completa creada por el orificio caiga sobre la superficie del sensor, el sensor debe estar mucho más cerca del orificio que con la película. Cuando se calcula la óptica necesaria para esa disposición, el resultado es un agujero más pequeño.

Si estuviera produciendo esta cámara en masa, el proceso al que recurriría sería el grabado químico. Una vez que hayas marcado todos los parámetros, podrás hacer agujeros muy pequeños con precisión durante todo el día. Pero el tiempo y el esfuerzo que implicaba establecer un proceso de grabado significaban que quería encontrar otra manera.

Mi primera solución fue coger una pieza delgada de latón y hacerle una abolladura con un punzón. Luego lijé el latón del otro lado hasta llegar a la abolladura. Esto hizo un pequeño y agradable agujero, pero requirió mucho trabajo y sabía que querría tener algunos agujeros a mano mientras probaba la cámara.

No todos los poros son iguales. Las cámaras estenopeicas tradicionales tienen distancias focales relativamente largas debido al tamaño de un fotograma de película, lo que permite realizar orificios más grandes y más fáciles de hacer. Debido a que los sensores digitales son mucho más pequeños, se requiere una distancia focal más corta, lo que a su vez exige un orificio mucho más pequeño. James Provost

Así que volví a lo básico e intenté estirar un poco de papel de aluminio y perforarlo con una aguja. Normalmente, esto daría como resultado un agujero demasiado grande. Sin embargo, descubrí que si colocaba el papel de aluminio sobre la superficie de plástico de mi mesa de trabajo y presionaba suavemente la aguja contra el papel de aluminio, el plástico permitiría que sólo la punta de la aguja penetrara el papel de aluminio. Aunque no es muy fiable, este método me permite hacer muchos agujeros rápidamente y comprobarlos para encontrar los que tienen el diámetro ideal.

Luego llegó el momento de probar la cámara, así que la llevé a un faro local y le conecté una batería. La sensibilidad del sensor de imagen significa que el tiempo de exposición requerido es sólo una fracción de segundo, y pude descargar mis fotos de la tarjeta microSD y comprobarlas allí mismo, en la orilla. Sin embargo, las fotografías conservaron el aspecto luminoso característico de la fotografía estenopeica tradicional. ¡Éxito!

Una mejora obvia sería recubrir el interior de los conjuntos ópticos intercambiables con algún material negro mate, ya que los reflejos internos añaden algo de borrosidad a mis fotos. Otra sería agregar una pantalla LCD para que pueda ver exactamente lo que ve la cámara en tiempo real: el controlador ESP32 tiene potencia de cálculo adicional más que suficiente para controlar una pantalla pequeña.

Mientras tanto, ¡todavía estoy esperando saber cómo me fue en ese concurso de fotografía!