Wie Sie die Tiefenschärfe zu Ihrem Vorteil nutzen können

Die Schärfentiefe ist wichtig, um ein scharfes Bild des zu untersuchenden Objekts zu erhalten. Mit dem richtigen Einsatz der Schärfentiefe können Sie sicherstellen, dass das zu prüfende Objekt scharf abgebildet wird, während der Hintergrund und der Vordergrund nicht scharf abgebildet werden. Auf diese Weise ist es für Ihre Bildverarbeitungssoftware einfacher, das Objekt zu erkennen.

Die Schärfentiefe ist ein wichtiger Faktor, der einige Vorteile bieten kann. In diesem Artikel wird erklärt, was Schärfentiefe ist und wie Sie sie nutzen können.

Was ist Schärfentiefe

Technisch gesehen ist die Schärfentiefe der Abstand zwischen dem nächstgelegenen und dem am weitesten entfernten Objekt im Bild, das zum Zeitpunkt der Aufnahme im Fokus ist. Auf dem Bild unten beträgt der Arbeitsabstand 250 mm. Das dem Objektiv am nächsten liegende Objekt ist 190 mm entfernt. Das am weitesten entfernte Objekt ist 250 mm entfernt und dazwischen liegt ein Objekt, das 210 mm vom Objektiv entfernt ist. 

Wenn Ihre Kameraeinstellung eine geringe Schärfentiefe hat, z. B. 30 mm, könnten Sie das nächstgelegene und das zweite Objekt scharf abbilden, aber die am weitesten entfernte Karte wäre unscharf. Durch Steuerung der Schärfentiefe könnten Sie alle drei Objekte scharf abbilden oder zum Beispiel zwei der drei Karten gezielt unscharf machen.

Steuerung der Schärfentiefe mit der Blende

Die Blendenöffnung hat einen großen Einfluss darauf, wie groß die Schärfentiefe ist. Wenn die Blende weit geöffnet ist, z. B. F1,4 oder F2,0, ist die Schärfentiefe relativ gering. In manchen Fällen (F1,4) kann die Schärfentiefe nur wenige Millimeter betragen. Alles außerhalb dieses Bereichs ist unscharf. Wenn die Blende fast geschlossen ist, z. B. bei F16, ist die Schärfentiefe größer und der größte Teil des Bildes ist scharf. Bitte beachten Sie, dass das Bild dunkler wird, wenn Sie die Blende schließen. Um dies auszugleichen, müssen Sie die Belichtungszeit, die Verstärkung oder das Licht erhöhen.
Um die Auswirkungen der Blende auf die Schärfentiefe zu veranschaulichen, führen wir einen Test durch. Im Beispiel fokussieren wir auf Objekte in unterschiedlichen Entfernungen zur Kamera.

Beispiel mit Blende F1.4

Wie bereits erwähnt, führt eine große Blendenöffnung (niedrige Blendenzahl) zu einer kleinen/geringen Schärfentiefe. Eine geringe Schärfentiefe ist erforderlich, wenn Sie Objekte im Vorder- oder Hintergrund haben, die Sie unscharf machen möchten.
Pro’s F1.4

• Sehr lichtempfindlich (kurze Belichtungszeit und wenig bis keine digitale Verstärkung erforderlich)
• Objekt im Vorder- oder Hintergrund unscharf machen (einfacher für Bildbearbeitungsprogramme)

Con’s F1.4 

• Geringe Schärfentiefe (wichtige Informationen sind möglicherweise nicht scharf)

Das Bild unten zeigt, dass die Karte bei 250 mm scharf ist, während die Karte bei 210 mm bereits nicht mehr perfekt fokussiert ist und Details für Ihre Bildbearbeitungssoftware möglicherweise nicht mehr klar erkennbar sind. Die Karte bei 190 mm ist sogar noch unschärfer und unbrauchbar. 


Die Bilder wurden vor dem Upload komprimiert

Beispiel mit Blende F8

Wie bereits erwähnt, führt eine kleine Blende (hohe F-Zahl) zu einer größeren Schärfentiefe. Eine große Schärfentiefe ist erforderlich, wenn Ihr Objekt unterschiedliche Höhen hat, die untersucht werden müssen. Außerdem ist sie erforderlich, wenn Sie mehrere Objekte haben, die näher oder weiter von der Kamera entfernt sein können. Mit einer größeren Schärfentiefe können beide Objekte scharf abgebildet werden.
Pro’s F8

• Große Schärfentiefe (ein größerer Bereich wird scharf abgebildet)

Con’s F8

• Weniger lichtempfindlich (längere Belichtungszeit oder mehr digitale Verstärkung erforderlich. Eventuell ist eine zusätzliche Lichtquelle erforderlich)
• Objekte im Vordergrund des Hintergrunds lassen sich schwerer verwischen

Wie Sie sehen können, sind die Karten bei 250 mm und 210 mm akzeptabel scharf. Die Karte bei 190 mm ist immer noch unscharf, aber nicht so unscharf wie im Beispiel mit F1,4. Der Lichtverlust wurde durch eine längere Belichtungszeit und digitale Verstärkung kompensiert. Eine längere Belichtungszeit kann bei sich bewegenden Objekten zu Bewegungsunschärfe führen. Ein hohes Maß an digitaler Verstärkung führt zu einem Rauschen im Bild.


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Tipps für die Arbeit mit Tiefenschärfe

1. Ist die Schärfentiefe zu gering, aber das Schließen der Blende ist keine Option? Versuchen Sie, den Abstand zwischen dem Objekt und der Kamera zu vergrößern. In diesem Fall verringert sich die Anzahl der Pixel pro Millimeter. Wenn dies problematisch wird, versuchen Sie es mit einem Objektiv mit größerer Brennweite.
2. Wenn Sie die Blende weiter schließen, um eine größere Schärfentiefe zu erzielen, werden die Bilder dunkler. Machen Sie diesen Verlust aus, indem Sie die Belichtungszeit verlängern, eine digitale Verstärkung hinzufügen oder eine zusätzliche Lichtquelle einsetzen. 
3. Wenn Ihr Objekt nicht ganz scharf ist, versuchen Sie, die Blende ein wenig zu schließen. Die höhere Blendenzahl führt zu einer größeren Schärfentiefe.
4. Versuchen Sie, wenn möglich, die Blende unter F8 zu halten. Wenn Sie die Blende weiter schließen, verlieren Sie aufgrund des optischen Auflösungsvermögens des Objektivs auch an Bildqualität (siehe Abbildung unten).

In diesem Beispiel haben wir F16 verwendet. Die Blende wurde fast vollständig geschlossen. Alle Karten sind gleichmäßig scharf, aber die Gesamtbildqualität ist nicht so gut, wie man es sich wünschen würde. 

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