Una superficie de vidrio sin recubrimiento refleja aproximadamente el 4% de la luz que incide en ella. Un objetivo zoom profesional 24-70mm f/2.8 actual, como el Sony FE 24-70mm f/2.8 GM II, apila cerca de 30 de esas superficies en serie. Sin tratamiento, menos de un tercio de la luz que entra por el frontal llegaría al sensor como parte de la imagen. El resto rebota de vuelta, y cuando una fracción de esa luz vuelve a girar y aterriza en el sensor, obtienes lo que llamamos destello o flare.
Fantasmas ópticos: reflejos que rebotan un número par de veces
El destello es un término general para la luz que no forma imagen, es decir, luz que alcanza el sensor por una ruta que el diseñador óptico nunca trazó. Llega por dos vías no relacionadas, y separarlas es la clave para controlarla.
La primera vía es la reflexión especular. La luz golpea un elemento y una porción rebota en la superficie en lugar de atravesarla, volviendo hacia el frontal del objetivo. Un rebote y sale por donde entró. Un segundo rebote en otra superficie la gira de nuevo, ahora apuntando al sensor, donde llega desenfocada y en el lugar equivocado. Solo un número par de reflexiones puede devolver un rayo a la imagen, por eso los diseñadores de lentes dedican tiempo a rastrear rutas de fantasmas de dos o cuatro rebotes en un diseño.
Lo que aterriza raramente es una mancha informe. Muchos fantasmas, especialmente aquellos construidos a partir de reflejos en lados opuestos del diafragma, llegan como imágenes desenfocadas de la apertura, porque el diafragma limita ese haz errante igual que limita el real. Otros imitan la fuente de luz misma, o aparecen como anillos, o incluso llegan sorprendentemente enfocados. Cierra a f/16 y los que tienen forma de apertura se vuelven polígonos de bordes duros con tantos lados como palas tenga tu objetivo. Abre a f/1.4 y las palas se retraen fuera del camino de la luz, haciendo esos fantasmas redondos y suaves.
El Sony FE 24-70mm f/2.8 GM II, el objetivo detrás de ese recuento de 30 superficies, monta 20 elementos en 15 grupos detrás de un diafragma de 11 palas, así que sus fantasmas cerrados tienen forma de polígono de 11 lados. Ese conteo viene de los grupos más que de los elementos, y la distinción es la razón por la que los fabricantes publican ambos números. Un grupo es uno o más elementos cementados en un solo bloque, de modo que la luz solo encuentra aire en su cara frontal y trasera. Veinte elementos separados presentarían 40 superficies vidrio-aire; cementar cinco de ellos a un vecino reemplaza diez de esas caras con cinco uniones internas, dejando 30.
Velo de bruma: cuando el archivo simplemente se ve mal
La segunda vía es la dispersión, y no tiene forma alguna. La luz rebota en los bordes esmerilados de los elementos, en el interior del cañón, en las palas del diafragma, en el apilamiento del sensor, y en cada huella dactilar, mota de polvo y micro-rayón del elemento frontal. Nada de ello forma imagen de nada. Se extiende por el encuadre como un lavado amplio y uniforme que eleva el punto negro y saca el contraste de todo a la vez. El velo de bruma es por qué un encuadre a contraluz puede verse plano y gris sin artefacto visible en ninguna parte. Tus negros ya no son negros. Son gris oscuro con una capa fina encima, y arrastrar el deslizador de negros no recuperará el contraste local que ya fue difuminado.
La grasa es el peor culpable, porque una huella dactilar es un difusor adherido directamente a la primera superficie que toca la luz.
Noventa años haciendo desaparecer el vidrio
Ese 4% no es folklore, pero tampoco es universal. Sale de la ecuación de Fresnel para los índices de refracción a cada lado del límite: luz llegando de frente a vidrio óptico ordinario con un índice cerca de 1.5 pierde cerca del 4%, y la cifra sube para vidrios de mayor índice y para luz que incide en ángulos pronunciados, por lo que Canon a veces cita la pérdida típica sin recubrimiento más cerca del 5%.
Apila esa pérdida a través de cada superficie en un objetivo moderno y la aritmética se vuelve brutal, porque la fracción transmitida se compone en lugar de sumar. Un zoom de 30 superficies sin recubrimientos pasa solo cerca del 29% de la luz que entra como imagen. Esto cuenta solo el paso recto único. Sigue los rayos que rebotan hacia atrás y luego hacia adelante de nuevo y aproximadamente el 44% de la luz alcanza el sensor en total, con el 15% extra llegando fuera de ruta como destello.
La solución siempre ha sido atacar la reflexión en la superficie misma. En 1935, Alexander Smakula, trabajando en Zeiss, patentó un proceso práctico de deposición en vacío para colocar una película delgada de bajo índice sobre una superficie de lente; el propio ejemplo del trabajo fue fluoruro de calcio, y la industria pronto estandarizó en el más duradero fluoruro de magnesio. El fluoruro de magnesio tiene un índice de refracción cerca de 1.38, situado entre aire a 1.0 y vidrio óptico típico alrededor de 1.5, y con un grosor de aproximadamente un cuarto de longitud de onda hace que el reflejo en la parte superior de la película y el reflejo en la parte inferior se cancelen entre sí. Esa única capa lleva una superficie de aproximadamente 4% hacia abajo a cerca de 1.3% cerca de la longitud de onda para la que está sintonizada, según explica Fstoppers.
Una sola capa alcanza su reflectancia más baja a una longitud de onda de diseño y deriva hacia arriba a ambos lados, por eso los objetivos con recubrimiento simple tienden a generar destello con matiz coloreado. Apilar películas de diferentes índices y espesores mantiene la reflectancia más baja y más uniforme a través de la banda visible. Asahi Optical llevó esa idea a fotógrafos aficionados a escala en 1971, basándose en patentes de la firma estadounidense Optical Coating Laboratory, Inc., y renombró toda su línea de objetivos Super-Multi-Coated Takumar. El proceso de siete capas llevó cada superficie vidrio-aire hacia abajo a aproximadamente el 0.2%.
Nanoestructuras: cuando el índice cambia sin frontera
Las películas delgadas aún dejan un borde duro donde un índice de refracción se encuentra con otro, y los recubrimientos modernos atacan ese borde en lugar de la reflexión. El Subwavelength Structure Coating de Canon, anunciado en septiembre de 2008 y usado por primera vez en el EF 24mm f/1.4L II USM, cultiva un bosque de estructuras en forma de cuña de óxido de aluminio de 220 nanómetros de altura directamente sobre el vidrio. Debido a que cada cuña es más pequeña que una longitud de onda de luz visible, la luz nunca resuelve los picos individuales. Ve un medio cuyo índice de refracción sube suavemente de aire a vidrio sin frontera que refleje, y Canon sitúa la reflexión residual en aproximadamente el 0.05%.
Estructuras antirreflejantes en el ojo de una polilla funcionan con el mismo principio. Cada fabricante tiene una versión de la idea. El Nano Crystal Coat de Nikon construye una película porosa de partículas a escala nanométrica con huecos de aire entre ellas, bajando el índice efectivo de la capa hacia el del aire, y su más reciente Meso Amorphous Coat, introducido en 2022, usa partículas amorfas aún más pequeñas para abrir más huecos en una estructura mesoporosa ultra-fina y empujar el índice más bajo. El Air Sphere Coating de Canon suspende esferas de aire de 10 nm en una capa de sílice por la misma razón. El Nano AR Coating de Sony usa una nanoestructura regular, y la versión de segunda generación fue diseñada para aplicarse uniformemente sobre elementos grandes y fuertemente curvados.
Dos industrias ahora tiran de la misma física en direcciones opuestas. Un zoom de 20 elementos puede mantener su contraste contra un sol situado justo fuera del encuadre de una manera que un objetivo de cuatro elementos sin recubrimiento de los años 1920 nunca pudo. Cada una de esas superficies es también una oportunidad más de fallar, y cada recubrimiento en ellas está sintonizado para un rango particular de ángulos y longitudes de onda. Alimenta luz desde un ángulo que nadie optimizó y el apilamiento completo puede rendirse de golpe, por eso dos objetivos con especificaciones idénticas pueden comportarse completamente diferente con el sol en el borde del encuadre.
Estrellas solares: difracción, no reflexión
Los picos que irradian de una farola cerrada se archivan bajo destello constantemente, y vienen de física diferente. Nada refleja. Las ondas de luz se doblan al pasar el borde recto de una pala de apertura, extendiéndose perpendicular a ese borde, y cada borde lanza un par de picos a 180 grados. Eso te da una regla que puedes contar con los dedos. Un diafragma con un número par de palas produce ese número de picos, porque el par lanzado por cada pala se alinea con el par de la pala directamente opuesta y ambos se fusionan. Un número impar de palas produce el doble del recuento de palas, porque ninguna pala se sienta opuesta a ninguna otra para fusionarse. Nueve palas te dan 18 picos. Siete dan 14. Seis dan seis, por eso algunos objetivos más antiguos lanzan estrellas tan audaces y limpias. Ese Sony de 11 palas da 22.
La forma de la pala importa tanto como el recuento de palas. Los fabricantes redondean las palas para que los resaltes desenfocados permanezcan circulares a aperturas moderadas, y un borde redondeado es un pobre difractor, así que objetivos elogiados por bokeh cremoso usualmente producen estrellas solares blandas. Palas rectas dan picos nítidos y bokeh ligeramente poligonal en su lugar.