Icon up Overzicht

Scherptediepte

Onderwerp: Licht, Optica (licht en lenzen) (havo)

In de fotografie kom je het het begrip scherptediepte tegen. Wat is dat eigenlijk?

Halsje en mondstuk van een saxofoon, een mooi voorbeeld van scherptediepte

Je ziet op de foto het halsje van een saxofoon. De krassen zijn goed te zien (instrument is ruim vijfendertig jaar oud) de voorkant van dit halsje is scherp in beeld. Meer naar achteren op de foto zie je het mondstuk een beetje minder scherp. Hoe kan dat?

Wat is scherptediepte?

 Scherptediepte is het gebied dat scherp in beeld komt op een foto. In het bovenstaande geval van de saxofoonhals, is er een kleine scherptediepte. Dat heeft er vooral mee te maken dat de foto van heel dichtbij het object genomen is.

Hoe ontstaat scherptediepte?

 Bij een foto wordt door een lens een afbeelding gemaakt op een lichtgevoelige chip. Stralen vallen in op de lens en de lens buigt die stralen bij zodat er op de lichtgevoelige chip een (hopelijk) scherp beeld ontstaat. Hiervoor geldt de lenzenformule die in de onderbouw wordt behandeld. Het verband tussen voorwerpafstand v, brandbuntafstand f en beeldafstand b voldoet aan de volgende vergelijking:

Wanneer twee van deze drie variabelen bekend zijn, ligt de derde variabele automatisch vast.

Nu geeft de bovenstaande vergelijking één exacte uitkomst voor de voorwerpafstand. Het kan natuurlijk ook dat een voorwerp een klein beetje verder staat dan volgens de berekening zou moeten. Stel dat de berekening aangeeft dat een voorwerp op een afstand van 2,0 m moet staan om scherp in beeld te komen, dan is het voorwerp ook nog scherp in beeld als het op 1,9 m of 2,1 m staat. Hoewel de beeldafstand nog steeds 2,0 m is, is er een gebied rond die 2,0 m waarbinnen het voorwerp zich kan bevinden om scherp in beeld te komen. Dit gebied wordt de scherptediepte genoemd. Voor de foto van de saxofoonhals (genomen vanaf zo'n 30 cm van de saxofoon) is deze scherptediepte het gebied tussen de 25 cm en 35 cm, het mondstuk valt daar buiten.

Hoe kun je de scherptediepte vergroten?

De manier om de scherptediepte te vergroten is het diafragma verkleinen. Bij camera op je mobieltje of bij eenvoudige compact camera's kan dat meestal niet maar bij meer geavanceerde camera's is dit wel mogelijk. Door het diafragma te verkleinen, gebruik je een kleiner deel van de lens. Lichtstralen die wat verder van het optisch middelpunt van de lens binnenvallen, worden wat verder van het berekende beeldpunt afgebeeld en maken het beeld onscherp. Door de buitenste randen van de lens af te schermen, komen de lichtstralen ook niet op de foto en is de foto dus scherper. Het gebruik van een kleiner diafragma heeft wel tot gevolg dat je de belichtingstijd moet vergroten om een even heldere foto te krijgen.

De werking van een diafragma

In bovenstaande constructie kun je goed het effect van het diafragma zien. We zien een lens met links daarvan een voorwerp dat rechts van de lens wordt afgebeeld. Het beeld van het voorwerp zou scherp moeten worden afgebeeld op het scherm, daar waar de achtergrond overgaat van zwart in wit. Op de linker afbeelding worden drie lichtstralen getekend die samenkomen in een punt net voor dit scherm (bij een camera is dat de lichtgevoelige chip). Op het scherm zijn de drie lichtstralen alweer een beetje van elkaar verwijderd waardoor een vlek ontstaat in plaats van een punt.Twee van de drie stralen liggen nog redelijk dichtbij elkaar maar de derde (de straal die voor de lens aan de onderkant binennkomt en na de lens horizontaal loopt) ligt relatief ver van de andere twee af. Door nu een diafragma voor de lens te plaatsen, wordt deze derde lichtstraal niet doorgelaten en kan deze ook het beeld niet wazig maken. De twee (in deze constructie) overgebleven lichtstralen maken een naar vehouding scherp beeld. Zoals eerder gezegd moet wel de belichtingstijd aangepast worden om een even helder beeld te krijgen.

Bovenstaande constructie is uitgevoerd met behulp van de Optics Bench Physlet

Gebruik van scherptediepte

Natuurlijk kan het handig zijn om de scherptediepte van je foto te vergroten maar in veel gevallen is het ook mooi om gebruik te maken van de scherptediepte. Door bepaalde objecten onscherp in beeld te nemen, krijg je letterlijk en figuurlijk meer diepte in je foto, zoals de foto van de saxofoonhals bovenaan dit artikel of zoals op de foto hieronder.

 Scherptediepte in beeld

Foto afkomstig van deze Engelstalige website, op deze site vind je ook meer uitleg over scherptediepte. Wanneer je meer afbeelingen wilt rond dit thema, dan zou je eens met google kunnen zoeken op de term depth of field