Wissen

Was ist Schärfe?

Definition aus Wikipedia:

„Die Unterscheidbarkeit von Details in einem Bild wird Schärfe genannt.“

Je mehr Details in einem Bild unterscheidbar sind, desto schärfer ist dieses.

Diese Theorie kann man u.a. bei Testaufnahmen von Objektiven oder auch Kameras auf diversen Webseiten, wie dkamera.de, in dargestellten Schärfemustern einsehen.

Siemensstern

Ein Schärfemuster besteht aus vielen feinen 

schwarzen Linien auf weißem Grund 

in unterschiedlichen Größen und Winkeln.

Fokussierung durch Phasenvergleich

Die 1976 durch Honeywell realisierte Autofokussierung durch Verwendung des Phasenvergleiches hat zwar den Nachteil, dass weitere Sensoren verwendet werden müssen, aber zugleich den Vorteil, dass die Fokussierungsrichtung mit der ersten Messung erfolgen kann. Hinzu kommt, dass die Fokussierung weniger Rechenleistung gegenüber bspw. der Kontrastmessung benötigt.

Die Funktionsweise ähnelt der des Schnittbildindikator´s, welcher ein Hilfsmittel bei rein mechanischen Kameras in den 60ern als Zubehör darstellte.

In der oberen Darstellung tritt das Licht durch die Objektivlinse in die Kamera auf den Schwingspiegel. Dieser ist teilweise transparent und spiegelt sowohl einen Teil in den Sucher und lässt einen anderen Teil durch - auf den Hilfsspiegel. Dieser spiegelt nun die beiden Strahlen, die aus den gegenüberliegenden Seiten des Objektivs kommen, durch eine große Linse. Anschließend fallen die Strahlen durch weitere Mikrolinsen hindurch auf den CCD-Autofokus-Messsensor.

Stimmen die beiden Bilder, gemessen an Hand des Lichtintensitätsmusters, überein, dann ist das Bild scharf.

Fokussierung durch Kantenkontrastmessung

Wird der Auslöser halb durchgedrückt, versucht die Kamera durch die Fokussierung den höchstmöglichen Kontrast im jeweiligen Fokussierungspunkt zu finden. Je stärker also der Übergang von Hell auf Dunkel "wahrgenommen" wird, desto schärfer wird die Aufnahme werden.

Die folgende Abbildung verdeutlicht die Fokussierung - Schritt für Schritt.

Der Kontrast ist auf dem linken Bild sehr weich und nimmt langsam zu den rechten Bildern zu.

Stärker werdender Kontrast von links nach rechts

Wenn der höchste Kontrast gefunden wurde, hören wir das "Piep-Piep"-Signal, welches die vollständige Fokussierung verdeutlicht.

Begrifflichkeiten des optischen Systems

Die folgende, hoch professionelle Abbildung soll die Begrifflichkeiten am Beispiel einer Kamera verdeutlichen, welche auf ein Objekt fokussiert.

Die Schärfeebene bzw. Gegenstandsebene beschreibt das fokussierte Objekt, bspw. eine Blume.

Die Hauptebene befindet sich, Modell-abhängig, innerhalb des Objektiv´s.

Die Bildebene durchläuft den Sensor.

Schärfentiefe

Die Schärfentiefe macht einen besonderen Teil der Fotografie aus. Sie beschreibt, in welchem Bereich des Motiv's eine Schärfe vorhanden ist und kann u.a. durch die Blende reguliert werden.

Sensor-Pixelgröße, Lichtkegel, Abbildungsmaßstab und die Blende haben Einfluss auf die Schärfentiefe.

Hier kommt man um die Begrifflichkeit des Zerstreuungskreises nicht umher. 

Dieser beschreibt in der Fotografie, die Größe des auf den Sensor einfallenden Lichtkegels. Wird die Spitze des Lichtkegels vor dem Sensor "abgeschnitten" oder nach dem Sensor projiziert, so entsteht eine Unschärfe.

Eine bildliche Erläuterung am menschlichen Auge.

Der Lichtkegel fällt durch die Linse in das Auge ein und die Spitze des Lichtkegel´s landet punktgenau auf der Netzhaut. Das Ergebnis ist eine Scharfe Abbildung.

Der Lichtkegel fällt durch die Linse in das Auge ein und die Spitze des Lichtkegel´s wird vor der Netzhaut abgeschnitten. Das Ergebnis ist eine unscharfe Abbildung.

Der Lichtkegel fällt durch die Linse in das Auge ein und die Spitze des Lichtkegel´s wird hinter der Netzhaut projiziert. Das Ergebnis ist eine unscharfe Abbildung.

Da unser Auge im Vergleich zum Kamerasensor sehr tolerant ist, was die Abbildung angeht, sehen wir einen größeren Schärfebereich - hinzu kommt die Iris.

Wenden wir das neue Wissen auf einen Kamerasensor an, kommen wir zu folgenden Schwierigkeiten, die den Zusammenhang zwischen Sensor-Pixel-Größe und dem Zerstreuungskreis verdeutlichen.

Ein Pixel eines Vollformatsensors hat ca. einen maximaen Zerstreuungskreis von 0.03mm und ist somit recht klein. Ist also der Durchmesser des eintreffenden Lichtkegels zu groß, so wird Unschärfe abgebildet.

Das Rechteck ist der Pixel und der Lichtkegel trifft passend und somit scharf abbildend ein.

Das Rechteck ist der Pixel und der Lichtkegel trifft zu groß und somit unscharf abbildend ein.

Demnächst kommt...

Wie beeinflusst die Blende die Schärfentiefe