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Auswahlkriterien für Optiken

Die Wahl des richtigen Objektivs ist direkt abhängig vom Sensor der verwendeten Kamera. Dabei sind in Bezug auf die Optikauswahl vor allem die Parameter Chipgröße und Pixelgröße von Bedeutung.

  • Sensorgröße ↔ Bildkreisdurchmesser

Das Objektiv muss in der Lage sein, die komplette Sensorfläche auszuleuchten, um Vignettierungen (Abschattungen) im Bild zu vermeiden.

  • Pixelgröße ↔ optische Auflösung

Das Objektiv muss in der Lage sein, die Pixelgröße aufzulösen. Je besser die optische Auflösung des Objektivs, desto feinere Strukturen können übertragen werden. Ein Maß für die optische Qualität ist dabei die sogenannte Modulationstransferfunktion (MTF) des entsprechenden Objektivs. Sie beschreibt mathematisch den Vergleich zwischen dem Detailkontrast an Kanten eines Objektes und dem Detailkontrast von dessen bildlicher Darstellung.

  • Objektauflösung ↔ Abbildungsmaßstab

Um ein Detail am Objekt auflösen zu können und eine eindeutige Kantenerkennung zu gewährleisten, sollte dieses Detail auf ca. 4 Pixel abgebildet werden. Somit hängt der benötigte Abbildungsmaßstab direkt von der gewünschten Objektauflösung bzw. der Pixelgröße ab.

Erst die Kenntnis all dieser applikationsspezifischen Parameter ermöglicht eine sorgfältige Auswahl eines optimal passenden Objektivs, um allen Anforderungen hinsichtlich Bildgröße und Bildqualität gerecht zu werden.

Sensorgrößen

Die Größe der Kamerasensoren wird in Zoll angegeben. Diese Angaben entsprechen jedoch nicht der tatsächlichen Größe des Sensors, sondern sind Relikte aus der Zeit vor der Einführung der Digitaltechnik, als viele Kameras noch Vakuumröhren nutzten.

Das ausgewählte Objektiv muss mindestens für die Sensorgröße ausgelegt sein, die der Sensor der verwendeten Kamera hat. Es kann jedoch auch eine Kamera mit einem kleineren Sensor verwendet werden. Die Angabe der maximalen Sensorgröße ist Teil der Beschreibung eines Objektivs. Manchmal wird auch der maximale Bildkreisdurchmesser angegeben; Dies ist ein Kreis mit der Sensordiagonalen als Durchmesser.

Der Kameraanschluss

Die Befestigung eines Objektivs an einer Kamera muss bestimmte Kriterien erfüllen: Neben der mechanischen Stabilität (ein wackelndes Objektiv liefert auch ein verwackeltes Bild!) muss auch der Abstand zum Sensor definiert sein. Um eine Kompatibilität zwischen den unterschiedlichsten Optiken und Kameras zu gewährleisten, wurden in der Vergangenheit verschiedene Standardkameraanschlüsse festgelegt:

Kleinere Adapter wie S-Mount werden meist bei Platinenkameras und Kameras mit abgesetzten Mikroköpfen verwendet, bieten aber nur geringe Einstellmöglichkeiten.

Der in der Bildverarbeitung am häufigsten eingesetzte Befestigungstyp ist der C-Mount. Für diesen Anschluss sind die meisten Produkte inklusive Zubehör verfügbar.

Der CS-Mount-Adapter entspricht prinzipiell einem C-Mount, verfügt aber über ein um 5 mm kürzeres Auflagemaß und wird häufig in CCTV-Anwendungen, jedoch weniger in der Bildverarbeitung verwendet. Besonders bei günstigen Objektiven mit kurzer Brennweite ist der geforderte Abstand zwischen Objektiv und Sensor kleiner als beim C-Mount.

Tip: Eine C-Mount-Optik kann bei Verwendung eines 5 mm Zwischenrings auch für eine Kamera mit CS-Mount verwendet werden. Umgekehrt ist dies aber nicht möglich.

Mit F-Mount bezeichnet man den SLR-Adapter von Nikon. Aufgrund der Größe des Bildkreisdurchmessers wird er häufig für Zeilenkameraanwendungen und große Matrixsensoren verwendet. Durch den Bajonettverschluss können Objektive einfach getauscht werden.

Die Kameraanschlüsse mit M42-Gewinde (manchmal auch als T-Mount bezeichnet), M58x0,75 und M72x1-Gewinde sind eine Alternative zu F-Mount und werden hauptsächlich für Zeilenkameras oder hochauflösende Sensoren eingesetzt, da sie robuster sind.