Waarom heeft de grootte van het diafragma invloed op de scherptediepte in fotografie?

Het effect dat het diafragma geeft aan de scherptediepte wordt veroorzaakt door het” gebruikte deel van de lens “.

Aangezien het lenzenstelsel slechts op een bepaald punt kan worden scherpgesteld, is er een truc nodig om een grote scherptediepte te krijgen. Dit wordt (niet alleen maar ook) gedaan door het kleine diafragma.

Het verkleinen van het gebruikte deel van de lens leidt tot minder aberraties voor de niet perfect gerichte lichtpaden. Je ziet de delen (1) en (3) in de afbeelding die beter in kaart worden gebracht, gericht op de “fotoplaat” (5). De lichtpaden van (2) worden niet beïnvloed, omdat deze perfect gefocust zijn. Als u een kleiner deel van de lens gebruikt, wordt uw afbeelding donkerder, zoals wordt geïllustreerd in de donkere achtergrond van de “fotoplaat” aan de rechterkant.

Bron van afbeelding: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Depth_of_field_illustration.svg

Als je een intuïtief antwoord wilt, geeft de scherptediepte het interval van afstanden aan waarin het beeld ongeveer scherp zal zijn. Als je het diafragma verkleint, wordt de lichtkegel smaller. Dit betekent dat je zou opmerken dat de verwarringcirkels kleiner zijn. Daarom is het bereik van afstanden waarop het beeld is scherpgesteld, toegenomen.

Een formule voor de verre -veldgeval (grote afstanden) zou zijn:

$ \ mathbf {DoF} = \ frac {2Hs} {H ^ 2-s ^ 2} $

Waar $ H $ is de hyperbrandpuntsafstand : $ H = \ frac {f} {\ # fd} $, $ f $ is de brandpuntsafstand, $ \ # f $ de f getal en $ d $ is de grootte van de cirkel van verwarring.

Scherptediepte is een waarnemingsverschijnsel dat factoren in de HVS (menselijk visueel systeem). Het is echt een spel van “hoeveel vervaging kunnen we hebben totdat het verwerpelijk wordt?” Er is maar één “vlak” (meestal eigenlijk een segment van een bol) dat in focus is. Op dat moment presteert het beeldvormingssysteem in overeenstemming met verliezen zoals atmosferische eigenschappen en de MTF (modulatieoverdrachtfunctie) van de lens.

Als een object uit dat vlak beweegt, wordt het onmiddellijk “onscherp” en is er een puntspreidingsfunctie die een groeiende schijf beschrijft die in sommige cirkels (geen woordspeling bedoeld) wordt genoemd de “cirkel van verwarring. “

Bij kleinere openingen die gebruik maken van centrale delen van de lens, neemt het licht een kortere (en meer consistente) baan door de lens. Dit helpt de puntspreidingsfunctie te verminderen die de cirkel van verwarring beschrijft (en niet altijd een cirkel). De puntspreidingsfunctie van een optisch systeem wordt ook wel de impulsresponsie genoemd.

Het resulterende beeld is er een die de convolutie is van het doelbeeld en de puntspreidingsfunctie. Tenminste voor niet-coherente beeldvorming. Dus de perceptie van de scherptediepte is lineair met de f-stop en de brandpuntsafstand.

Helaas heeft de scherptediepte zijn grenzen, en een heel erg klein diafragma zal geen bijna oneindige scherptediepte opleveren, omdat diffractie een grotere rol speelt bij het vervagen van het beeld, naarmate het diafragma kleiner wordt.

Dus wat er echt gebeurt met scherptediepte, is dat objecten niet echt scherp zijn buiten het scherpgestelde vlak, maar eerder de vervaging wordt als verwaarloosbaar beschouwd. Zie het op deze manier: een miniatuurfoto ziet er misschien duidelijk uit, maar als hij wordt uitgevouwen tot een 8 x 10 inch foto, kan hij onaanvaardbaar wazig zijn. Een aanvaardbare scherptediepte is dus een bepaling van het effect van de impact van een niet-gefocust beeld op de waarnemer, gezien het optische systeem (sfeer, lens, sensor / film en rendering / printproces) en het perceptieperspectief (hoe groot is het bekeken beeld).

In praktische toepassing, een zogenaamde hyper -focale instelling op een lens, kan een acceptabel beeld geven van een scène wanneer deze wordt bekeken op een klein scherm of afdruk, maar wanneer deze wordt vergroot of verkleind, zal het een meer wazig uiterlijk geven omdat het in werkelijkheid niet volledig in focus is door de diepte van veld. “

Als fotograaf en natuurkundige probeer ik dit fenomeen uit te leggen aan mijn muzikant-vriend die heeft zojuist een dure camera gekocht.

Het beste wat ik kan bedenken is om in het uiterste geval een gaatjescamera te nemen met een oneindige scherptediepte. Als we een lens vooraan plaatsen en het diafragma vergroten, komt het dichter bij de vertrouwde situatie, waarbij het object en de beeldafstand worden bepaald door de brandpuntsafstand.