Depth of field (ook wel scherptediepte genoemd) is belangrijk voor het maken van een scherp beeld van een object dat u inspecteert. Met het juiste gebruik van de depth of field kunt u ervoor zorgen dat het object dat u inspecteert scherp is, terwijl de achtergrond en voorgrond niet scherp/wazig zijn. Zo is het voor uw visiesoftware gemakkelijker om uw object te herkennen. Depth of field is een belangrijke factor die u in uw voordeel kunt gebruiken. Dit artikel legt uit wat depth of field is en hoe u het kunt toepassen.
Wat is depth of field?
Technisch gezien is depth of field de afstand tussen het dichtstbijzijnde en verst gelegen object in de afbeelding dat tijdens de eerste foto scherp is. In onderstaande afbeelding is de werkafstand 250mm. Het dichtstbijzijnde object bij de lens is hier 190 mm van verwijderd. Het verst gelegen object is 250mm verwijderd en daar tussenin bevindt zich een object op 210 mm afstand van de lens.
Afbeeldingen zijn gecomprimeerd voor het web.
Controleer depth of field met het diafragma
Het diafragma van de iris heeft een grote invloed op de grootte van de scherptediepte. Als de iris volledig geopend is, bijvoorbeeld F1.4 of F2.0, is de depth of field relatief klein. In sommige gevallen (F1.4) kan de depth of field slechts een paar millimeter zijn. Alles buiten dit gebied is onscherp. Als de iris bijna gesloten is, bijvoorbeeld F16, is de depth of field groter en zal het grootste deel van de afbeelding scherp zijn. Houd er rekening mee dat wanneer u het diafragma sluit, de afbeelding ook donkerder wordt. Om dit te compenseren, moet u de sluitertijd, de gain of het licht verhogen. Om het effect van het diafragma op het depth of field te illustreren, hebben we een test gedaan. In het voorbeeld wordt er scherp gesteld op objecten op verschillende afstanden van de camera.
Voorbeeld F1.4
Zoals eerder vermeld, zal een groot diafragma (lage F-waarde) resulteren in een kleine / ondiepe depth of field. Een kleine depth of field is vereist als u objecten in de voor- of achtergrond heeft die u wilt vervagen.
Pro’s F1.4
• Zeer lichtgevoelig (korte belichtingstijd en weinig tot geen digitale gain vereist)
• Onscherpe objecten in de voor- of achtergrond (gemakkelijker voor beeldverwerkingssoftware)
Con’s F1.4
• Klein depth of field (belangrijke informatie kan onscherp zijn)
De afbeelding laat zien dat de kaart op 250 mm scherp is, de kaart op 210 mm niet meer volledig in focus is en dat de details niet helder zijn voor uw beeldverwerkingssoftware. De kaart op 190 mm is te wazig en dus niet bruikbaar meer.
Afbeeldingen zijn gecomprimeerd voor het web.
Voorbeeld F8
Zoals eerder gemeld is, zal een klein diafragma (hoog F-nummer) resulteren in een marginaal grotere depth of field. Een grote depth of field is vereist als uw objecten verschillende hoogtes hebben die moeten worden geïnspecteerd. Daarnaast is het ook gewenst wanneer u meerdere objecten heeft die zich juist dichtbij of ver van de camera kunnen bevinden. Een grotere depth of field zorgt ervoor dat beide objecten scherp zijn en blijven.
Pro’s F8
• Groot depth of field (Groter gebied blijft scherp)
Con’s F8
• Minder lichtgevoelig (langere exposure time of meer digitale gain vereist. Het toevoegen van een extra lichtbron zou eventueel nodig kunnen zijn)
• Moeilijker om objecten in de voorgrond of achtergrond wazig te krijgen.
Zoals u kunt zien zijn de kaart op 250 mm en de kaart op 210 mm redelijk scherp. De kaart op 190 mm is nog steeds wazig, maar niet zo wazig als in het voorbeeld met de F1.4. Het verloren licht is gecompenseerd met een langere exposure time en digitale gain. Een langere exposure time kan leiden tot
bewegingsonscherpte (motion blur) voor bewegende objecten. Een hoge digital gain resulteert in zichtbare ruis.
Afbeeldingen zijn gecomprimeerd voor het web.
Tips voor het werken met depth of field
1. Is de depth of field te klein, maar is het diafragma sluiten geen optie? Probeer de afstand tussen het object en de camera te vergroten. In dit geval neemt het aantal pixels per millimeter af. Als dit eventueel een probleem is, probeer dan een lens met een langere focal length te gebruiken.
2. Het diafragma verder sluiten voor een grotere depth of field resulteert in wat donkerdere beelden. Je kan dit verlies compenseren door de exposure time te verlengen, digital gain toe te voegen of een extra lichtbron toe gebruiken.
3. Als uw object niet helemaal scherp is, probeer dan het diafragma gedeeltelijk te sluiten. Het hogere F-nummer resulteert in een grotere depth of field.
4. Probeer het diafragma onder F8 te houden als dat mogelijk is. Als u het diafragma wat meer sluit, verliest u ook beeldkwaliteit door het optisch oplossend vermogen van de lens (zie afbeelding hieronder).
In dit voorbeeld hebben we F16 gebruikt. Het diafragma was bijna vrijwel helemaal gesloten. Alle kaarten zijn even scherp, maar de totale beeldkwaliteit is niet zo perfect als dat je zou willen.
Afbeeldingen zijn gecomprimeerd voor het web.
