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Tiefenschärfe (Schärfentiefe):

Es gibt hervorragende Formelsammlungen und Rechner zum Thema Tiefenschärfe im Internet, warum also ein weiterer Rechner ?
Mein Ziel war es, die diversen Einflußfaktoren, wie Brennweite, Blende, Formatfaktor, Abbildungsmaßstab usw. zu variieren, und die Auswirkung auf die Tiefenschärfe sofort in Tabellenform zu sehen, wie bei Excel.
Die verwendeten Formeln gehen von einer einfachen Linse aus, daher sind die Ergebnisse als Näherungswerte zu betrachten.
Aktuelle Objektive sind komplexe Systeme aus vielen Linsenelementen, einige Parameter wie Hauptebenenabstand, Pupillenmaßstab, der Einfluß einer evtl. Auszugsverlängerung sind oft unbekannt.
Beispiel: Objektive mit Innenfokussierung fokussieren zumindest teilweise durch Veränderung der Brennweite.

Grundlegendes:

Prinzipiell wird ein Bild nur in der Scharfstellebene eines Objektives scharf abgebildet, also der eingestellten Entfernung.
Vor bzw. hinter dieser Ebene nimmt die Schärfe kontinuierlich ab, bis das menschliche Auge ein Bild als unscharf wahrnimmt.
Die Tiefenschärfe ist jener Bereich, der einem normalsichtigen Auge vor und hinter der Scharfstellebene noch scharf erscheint.
Definitionen:

• Ein normalsichtiges Auge kann 2 Punkte unterscheiden, die ???" voneinander entfernt sind.    ⇒⇒⇒
• Der Standard-Betrachtungsabstand entspricht der Diagonale des Bildes.    ⇒⇒⇒

In der Tabelle rechts kann der Betrachtungsabstand und damit die Auflösung variiert werden.   ⇒⇒⇒
Jetzt kann mit Hilfe der Trigonometrie die erforderliche Auflösung eines Bildes berechnet werden. (siehe Tabelle rechts)
Die Auflösung in Bilddiagonale muß 1500 Punkte betragen, damit das Bild unter Standard-Bedingungen als scharf wahrgenommen wird.
Dieser Wert kann variieren wenn abweichende Anforderungen bestehen, zB. ein anderer Betrachtungsabstand.   ⇒⇒⇒
Es kann auch sein, daß dieser Wert bei den aktuellen Bedingungen nicht erreichbar ist, z.B. wegen der Objektivqualität.

• Gewünschte Auflösung in Bilddiagonale (Betrachtungsabstand): ???    ⇐⇐⇐
• Erzielbare Auflösung in Bilddiagonale (Sensor-Auflösung & Objektiv): ???    ⇐⇐⇐

Um den zulässigen Zerstreuungskreisdurchmesser zu berechnen, braucht man Angaben über die Sensorgröße.
Die Anzahl der Sensor-Pixel begrenzt die mögliche Bildschärfe, früher das verwendete Filmmaterial.
Die Qualität der Optik sollte der Auflösung des Sensors entsprechen, dies ist leider nicht immer der Fall.
Es gibt aber hochwertige und entsprechend teure Smartphones, welche Sensoren vergleichbar mit guten Kompaktkameras besitzen, z.B. das Huawei P30pro mit einem 1/1,7" Sensor.
In der Tabelle rechts können Sensor-Auflösung und -Format und die Objektiveigenschaften eingestellt werden   ⇒⇒⇒

• max. Zerstreuungskreisdurchmesser (Sensor-Format & Bildschärfe): ??? µm    ⇐⇐⇐
• min. Zerstreuungskreisdurchmesser (Sensor-Auflösung & Objektiv): ??? µm    ⇐⇐⇐

Optional gibt es noch folgende Objektiveigenschaften, die modifiziert werden können:
Der Hauptebenenabstand (Abstand zwischen bildseitiger und gegenstandsseitiger Hauptebene) ist meistens nicht bekannt.
Man braucht diesen, wenn man die Entfernung zwischen Gegenstand und Film/Sensor-Ebene berechnen will, normalerweise wird die Entfernung bis zur gegenstandsseitigen Objektiv-Hauptebene berechnet.
Es gibt Objektive, die nicht durch Auszugsverlängerung fokussieren, sondern durch Innenfokussierung (Veränderung der Brennweite), daher entfällt der Einfluß auf die Blende im Makrobereich.
Dadurch kann sich die Brennweite erheblich verringern, z.B. von 200mm auf 80mm im Nahbereich beim Nikon 18-200 VR Objektiv.
Daher sind alle Berechnungen bei Objektiven mit Innenfokussierung im Nahbereich mit Vorsicht zu bewerten !!!
In der Tabelle rechts können die entsprechenden Einstellungen vorgenommen werden   ⇒⇒⇒

• Hauptebenenabstand: ???   ⇐⇐⇐
• Innenfokussierung: ???   ⇐⇐⇐

Die Schärfe ist jedoch nicht nur von der Abweichung von der Scharfstellebene abhängig, sondern auch von der Objektiv-Qualität und vom sogenannten Beugungseffekt, der von der Sensorgröße und der Blende abhängt.

Große Tiefenschärfe kann sowohl:

• erwünscht sein, z.B. bei der Makro-Fotografie, aber auch
• unerwünscht sein, z.B. bei Portrait-Fotos

Für geringe Tiefenschärfe gibt es eine einfache Regel: Kleinstmöglicher Blendenwert.
(Sofern die Abbildungsleistung des Objektives bei ganz geöffneter Blende ausreicht).

Für große Tiefenschärfe gibt es leider keine so einfache Regel, da der Beugungseffekt besonders im Makrobereich das Nutzen beliebig großer Blendenwerte ausschließt.
Details siehe Tabellen unten.