Schärfentiefe und Abbildungstiefe

Schärfentiefe (Tiefenschärfe) und Abbildungstiefe sind zusammengehörende Größen der optischen Abbildung: Die Schärfentiefe entsteht auf der Gegenstandsseite, die Abbildungstiefe auf der Bildseite.

Bei der Fotografie wird als Schärfentiefe die Erscheinung bezeichnet, dass sich die schärfe 'nicht merklich ändert'. (Bild: robdomel / Fotolia.com)

Bei der Fotografie wird als Schärfentiefe die Erscheinung bezeichnet, dass sich die schärfe ’nicht merklich ändert‘. (Bild: robdomel / Fotolia.com)

Anzeige

Wird ein Gegenstand vor einem Objektiv entlang der optischen Achse verschoben, ändert sich die Schärfe des entstehenden Bildes. Bei der Fotografie wird als Schärfentiefe dabei die Erscheinung bezeichnet, dass sich die Bildschärfe´nicht merklich ändert. In der Bildverarbeitung wird damit beschrieben, dass die Lage des Hell-Dunkel-Übergangs einer Objektkante auch bei Änderungen der Bildschärfe konstant und zuverlässig erkannt wird. Der Entfernungsbereich vor dem Objektiv, in dem sich der Gegenstand für die ´nicht merklich unscharfe Abbildung/das Bild mit erkannter Objektkante befinden darf, ist der Schärfentiefebereich. Er wird durch die vordere und hintere Schärfentiefengrenze begrenzt. Werden diese Grenzen überschritten, so wird das Bild für die Erkennung zu unscharf. Praktisch bedeutsam ist die Schärfentiefe für die zuverlässige Erkennung von Bildinhalten, auch wenn sich die Gegenstände in unterschiedlicher Entfernung zum Objektiv befinden bzw. unterschiedlich scharf abgebildet werden. Ursache für das Auftreten der Schärfentiefe ist die begrenzte örtliche Auflösung des Bildsensors (Pixelgröße). Wären Pixel unendlich klein, könnte es keine Schärfentiefe geben. Drei Einflussfaktoren beeinflussen die Größe des Schärfentiefebereiches: (a) Die zulässige Unschärfe im Bild, (b) die Größe der Öffnungsblende und (c) der Abbildungsmaßstab. Er vergrößert sich bei größeren Pixeln (verringert geometrische Auflösung), geschlossener Blende (Grenzen der förderlichen Blende beachten) und kleinerem Abbildungsmaßstab. Berechnet wird der Schärfentiefebereich S wie folgt:

  • • Bei entozentrischen Objektiven:

S=u’*2k*(ß’eff.-1)/ß’eff.2 mit ß’eff.=k*(1-ß‘)

  • • Bei telezentrischen Objektiven:

S=u’*(ß‘-1)/(A’*ß’2)

u‘ zulässige Unschärfe im Bild

k Blendenzahl

ß‘ rechnerischer Abbildungsmaßstab (<0)

ß‘ eff. effektiver Abbildungsmaßstab (<0)

A‘ bildseitige numerische Apertur

Die Größenbereiche der Schärfentiefe sind sehr verschieden: Mikroskopische Aufnahmen haben bei großem Abbildungsmaßstab nur wenige µm Schärfentiefebereich. Aufnahmen großer Objekte (kleiner Abbildungsmaßstab) können Schärfentiefebereiche von vielen Metern bis km beinhalten. Bildseitige Begleiterscheinung der Schärfentiefe ist die Abbildungstiefe. Sie kennzeichnet den Bereich, in dem sich der Bildsensor entlang der optischen Achse um die ideal scharfe Abbildungsebene befinden darf, und dennoch ein hinreichend scharfes Bild entsteht. Abbildungstiefe und Schärfentiefe sind über den Abbildungsmaßstab miteinander verknüpft.

Schärfentiefe und Abbildungstiefe
Bild: robdomel / Fotolia.com


Das könnte Sie auch interessieren

Die IOSS Intelligente optische Sensoren und Systeme GmbH mit Sitz in Radolfzell am Bodensee feiert dieses Jahr ihr 20-jähriges Jubiläum. Seit der Gründung im Jahre 1998 entwickelt, produziert und vertreibt die Firma intelligente Lese- und Bewertungssysteme für direktmarkierte Data Matrix Codierungen.

www.ioss.de

Anzeige

Im Rahmen des Werth-Techniktages in Gießen hat die Dr.-Ing. Siegfried Werth Stiftung wissenschaftliche Arbeiten auf dem Gebiet der berührungslosen dimensionellen Messtechnik prämiert. Die Stiftung wurde 1988 von der Witwe des Firmengründers der Werth Messtechnik GmbH ins Leben gerufen und prämiert jährlich Arbeiten von Nachwuchswissenschaftlern. 2017 wurden die Arbeiten von Arno Klenke, Marc Fischer und Anton Sigl mit dem Stiftungs-Preis ausgezeichnet.

www.werth.de

Anzeige

Der Kamera-Hersteller Basler hat ein Produktionsjubiläum zu feiern: Vor kurzem lieferte das Unternehmen die millionste Ace-Kamera aus. Über das Jubiläumsmodell konnte sich das chinesische Unternehmen MVLZ freuen, einer der ersten Distributionspartner von Basler im asiatischen Raum. Seit ihrer Markteinführung ist die Ace-Serie auf drei Produktlinien mit insgesamt 120 verschiedenen Modellen angewachsen und eine der erfolgreichsten Kamerafamilien auf dem Vision-Markt.

www.baslerweb.com

Anzeige

Der slowakische 3D-Vision-Experte Photoneo hat eine Vertriebspartnerschaft mit dem Vision-Komponenten-Hersteller Multipix Imaging getroffen. Fortan wird Multipix Imaging den Vertrieb der 3D-Flächensensoren von Photoneo in Großbritannien und Irland übernehmen. Die patentierten 3D-Flächenscanner helfen z.B. kollaborativen Robotern dabei, Platzierungs- und Kommissionierungsaufgaben durchzuführen, oder können bei Drohnen sowie selbstfahrenden Fahrzeugen eingesetzt werden.

multipix.com

Anzeige

Für die europäische Bildverarbeitung hat sich das Geschäftsumfeld im Jahr 2017 äußerst positiv entwickelt. Die EMVA Marktdatenumfrage der ersten drei Quartale zeigt ein Wachstum im zweistelligen Bereich gegenüber dem Vorjahreszeitraum, weshalb das Gesamtwachstum 2017 voraussichtlich zwischen 12 bis 14% liegen wird. Dieser Trend dürfte laut Verband mindestens in den ersten sechs Monaten des laufenden Jahres anhalten

www.emva.org

Zum 1. April 2018 übernimmt die High Speed Vision GmbH aus Ettlingen den exklusiven Vertrieb für den US-amerikanischen Kamera-Hersteller Vision Research-Ametek in Deutschland, Österreich und der Schweiz. Die Kameras der Produktserie Phantom umfassen ein breites Spektrum von Leistungsmerkmalen für Forschung und Industrie. Die hochauflösenden High-Speed-Kameras erschließen per Zeitlupenanalyse mit bis zu 1Mio. Bildern pro Sekunde schnell ablaufende Vorgänge, die sich moderner Messtechnik entziehen.

www.hsvision.de

Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige