Objektivrechner für die Bildverarbeitung

Die Objektivwahl hängt an drei Zahlen: der Sensorgröße, dem Arbeitsabstand und dem benötigten Sichtfeld. Zusammen legen sie die Brennweite fest, die näherungsweise der Sensorgröße mal dem Arbeitsabstand geteilt durch das Sichtfeld entspricht. Das Objektiv muss dann zwei weitere Bedingungen erfüllen: den gesamten Sensor ohne dunkle Ecken abdecken und genug Detail für die Pixel der Kamera auflösen. Dieser Rechner erledigt all das und stellt ein passendes Objektiv aus unserem Programm in die engere Wahl.

Das Sensorformat ist die optische Größe des Sensors, angegeben in Zoll, etwa 2/3 Zoll oder 1,1 Zoll, oder als Diagonale in Millimetern. Es ist wichtig, weil jedes Objektiv einen Bildkreis fester Größe projiziert, und dieser Bildkreis muss gleich groß oder größer als der Sensor sein, sonst werden die Bildecken dunkel, was als Vignettierung bezeichnet wird. Zu beachten ist, dass dieselbe Zollangabe je nach Sensorhersteller leicht unterschiedliche Millimetermaße bedeuten kann. Entscheidend sind daher die tatsächliche Breite und Höhe in Millimetern, weshalb dieses Werkzeug sie aus Ihrer Auflösung und Pixelgröße ableitet.

Die Brennweite bestimmt den Bildwinkel. Eine kürzere Brennweite liefert ein weiteres Blickfeld und erlaubt es, das Objekt näher zu platzieren, während eine längere Brennweite ein engeres Blickfeld mit stärkerer Vergrößerung liefert und für weiter entfernte Objekte geeignet ist. Als Richtwert entspricht die Brennweite etwa der Sensorgröße multipliziert mit dem Arbeitsabstand und geteilt durch das Sichtfeld. Geben Sie Ihren Arbeitsabstand und die Objektgröße ein, dann liefert der Rechner die Brennweite und ordnet ihr die nächstgelegenen Objektive aus unserem Lager zu.

Ein Objektiv hat sein eigenes Auflösungsvermögen, häufig angegeben als Megapixelwert oder als unterstützte Pixelgröße in Mikrometern. Das Objektiv muss Detail bis zur Größe der Kamerapixel auflösen. Ein Objektiv, das nur für eine geringe Auflösung ausgelegt ist, begrenzt daher einen hochauflösenden Sensor, ganz gleich wie gut die Kamera ist. Als Faustregel sollte die Angabe des Objektivs die des Sensors erreichen oder übertreffen, und moderne Sensoren mit Pixeln von etwa 2,74 bis 3,45 Mikrometern erfordern Objektive, die für dieses Niveau ausgelegt sind.

Die Blendenzahl bestimmt, wie viel Licht das Objektiv durchlässt und wie viel Schärfentiefe Sie erhalten. Eine größere Blendenöffnung, also eine kleinere Blendenzahl, sammelt mehr Licht und eignet sich für schnelle Linien und kurze Belichtungszeiten, liefert aber weniger Schärfentiefe. Eine kleinere Blendenöffnung, also eine größere Blendenzahl, vergrößert den Schärfebereich, macht das Bild aber irgendwann durch Beugung weicher. Der Rechner zeigt diesen Kompromiss und warnt Sie, wenn die Blende für Ihre Pixel zu weit geschlossen ist.

Das Schließen der Blende erhöht die Schärfentiefe, doch ab einem bestimmten Punkt wird die Beugungsunschärfe, das sogenannte Airy-Scheibchen, größer als ein Pixel und feines Detail geht verloren. Es gibt daher für jede Kombination aus Sensor und Objektiv eine maximal empfohlene Blendenzahl. Der Rechner ermittelt sie für Ihren Aufbau und weist darauf hin, wenn Ihre gewählte Blende darüber liegt, sodass Sie weiter öffnen oder den Kompromiss zugunsten von mehr Schärfentiefe akzeptieren können.

Die Schärfentiefe ist der Abstandsbereich vor und hinter dem Fokuspunkt, der ausreichend scharf bleibt. Mehr davon erhalten Sie mit einer kleineren Blendenöffnung oder einer kürzeren Brennweite, weniger im Nahbereich bei hoher Vergrößerung. Es ist immer eine Abwägung, denn eine kleinere Blendenöffnung kostet Licht und bringt letztlich Beugung ins Spiel. Deshalb hilft es, alle drei Größen gemeinsam zu betrachten, so wie der Rechner sie zeigt.

Der Anschluss von Objektiv und Kamera muss zusammenpassen. C-Mount ist in der Bildverarbeitung am weitesten verbreitet, mit einem Auflagemaß von 17,526 mm, und deckt Sensoren bis etwa 1,1 Zoll ab. CS-Mount sitzt mit 12,5 mm näher am Sensor und findet sich an kompakten Kameras. Größere Sensoren wechseln zu F-Mount, TFL-Mount oder M42, die einen größeren Bildkreis projizieren. Am sichersten prüfen Sie den Anschluss Ihrer Kamera und das Sensorformat gemeinsam.

Telezentrische Objektive halten den Abbildungsmaßstab konstant, unabhängig davon, wo sich das Objekt innerhalb ihres Bereichs befindet. Damit entfällt der Perspektivfehler gewöhnlicher Objektive. Das macht sie zur richtigen Wahl für genaues Messen und Prüfen von Maßen, wenn ein Merkmal überall im Feld gleich groß erscheinen muss. Für Prüfungen, bei denen es um Anwesenheit, Fehler oder Codes statt um genaue Maße geht, ist ein Objektiv mit fester Brennweite in der Regel das bessere Preis-Leistungs-Verhältnis.

Ein Objektiv mit fester Brennweite ist auf eine Brennweite eingestellt und hält sie, was an einer Produktionslinie das stabilste und am besten reproduzierbare Ergebnis liefert. Es ist daher die übliche Wahl in der Bildverarbeitung. Varifokal- und Zoomobjektive erlauben es, die Brennweite zu verstellen, was bei der Inbetriebnahme hilft oder wenn eine Kamera mehrere Produktgrößen abdecken muss, allerdings auf Kosten der Reproduzierbarkeit. Für eine feste Station ist das Objektiv mit fester Brennweite normalerweise vorzuziehen.

Ja. Die meisten Objektive für die Bildverarbeitung sind für sichtbares Licht und das nahe Infrarot korrigiert, doch sie verhalten sich nicht über alle Wellenlängen gleich, und der Fokus kann zwischen sichtbarem Licht und Infrarot wandern. Kurzwelliges Infrarot, also SWIR, erfordert Objektive, die speziell für diesen Bereich korrigiert sind. Deshalb filtert der Rechner die Vorauswahl nach dem von Ihnen gewählten Spektralbereich. Wenn Sie außerhalb des normalen sichtbaren Lichts arbeiten, nennen Sie uns den Wellenlängenbereich und wir bestätigen die Optik.