Objektivtypen
Festbrennweitenobjektive
Für die meisten Anwendungen, vor allem in industriellen Applikationen und bei einem feststehenden Arbeitsabstand für eine bestimmte Objektgröße, werden Objektive mit fester Brennweite bevorzugt. Da sie für einen definierten Aufbau gewählt wurden, liefern sie dafür die beste Bildqualität. Einstellmöglichkeiten gibt es bei diesen Objektiven optional nur für Fokus und/oder Blende.
Zoomobjektive
Zoomobjektive verändern ihre Brennweite, indem die Position der Linsen zueinander verändert wird. Dadurch lassen sich verschiedenste Vergrößerungen realisieren, wodurch Zoomobjektive optimal für den Einsatz in dynamischen Umgebungen geschaffen sind. Für präzise Messaufgaben oder hohe Wiederholgenauigkeiten sind diese Objektive auf Grund des beweglichen Innenlebens eher ungeeignet.
Einige Zoomobjektive werden mit vorgeschalteten Widerständen geliefert, um die Position zu kontrollieren. Dies erleichtert den wiederholten Einsatz, ist aber nicht präzise. Einige motorisierte Makroobjektive nutzen jedoch Schrittmotoren, um die Vergrößerung präzise einzustellen. Ein Merkmal eines korrekt eingestellten Zoomobjektivs ist, dass es auch dann noch fokussiert bleibt, wenn der Zoom (die Vergrößerung) sich ändert. In diesem Zusammenhang liest man auch oft den Begriff Varifocal-Objektiv. Diese Objektive sind ähnlich wie Zoomobjektive aufgebaut, verändern jedoch den Fokus, wenn gezoomt wird. Daher eignen sie sich besonders für Anwendungen, bei denen die exakte Brennweite vor der Installation noch nicht bekannt ist, sich aber nach der Installation nicht mehr verändert. Da dies aber bei Bildverarbeitungsanwendungen selten auftritt, sind diese Objektive wenig verbreitet.
Objektive für Multi-Chip-Kameras
Multi-Chip-Optiken werden für Farbkameras mit 2, 3, 4 oder mehr Sensoren verwendet, bei denen Lichtstrahlen über ein Prisma auf die Sensoren gelenkt werden. Die Optiken hierfür müssen speziell farbkorrigiert sein und sollten für die Verwendung mit einem Prisma ausgelegt sein. Um mechanische Beschädigungen des Prismas zu verhindern, dürfen diese Objektive bildseitig nicht eintauchen.
Multi-Chip-Kamera
Da der Strahlengang von rotem, grünem und blauem Licht durch das Prisma der Kamera unterschiedlich ist, treten bei Verwendung von Standardobjektiven leichte chromatische Abweichungen auf, die als Farbsäume sichtbar sind. Farbkorrigierte Optiken sind für die Kombination mit Prismenkameras abgestimmt und eignen sich daher besonders für Farbanwendungen, die eine hohe Genauigkeit und Farbtreue erfordern.
Universalobjektive
Dies ist der gebräuchlichste Typ von Objektiven, die in festen Standardbrennweiten von 4,5 bis 100 mm zur Verfügung stehen. Diese Objektive sind für eine unendliche Fokussierung optimiert und weisen je nach Hersteller eine MTF von 70 bis 90 lp/mm mit geringer Verzeichnung und Vignettierung auf. Objektive mit kürzeren Brennweiten erzeugen normalerweise Bilder mit Fischaugeneffekt.
Präzisionsobjektive
Diese hochauflösenden Versionen der Standardobjektive bieten ausgezeichnete Abbildungsleistungen. Normalerweise sind Präzisionsobjektive für Brennweiten bis 75 mm mit einer MTF über 120 lp/ mm und sehr geringer Verzeichnung (<0,1 %) verfügbar. Sie eignen sich besonders für Kameras mit kleinen Pixeln und für präzise Messtechnikaufgaben.
Makroobjektive
Diese Objektive sind speziell für kleine Objektfelder geeignet, die in etwa der Größe des Kamerasensors entsprechen. Makroobjektive werden hinsichtlich ihrer Vergrößerung in Relation zum Kamerasensor eingestuft und sind für die Fokussierung bei Nahaufnahmen optimiert. Sehr gute MTF-Eigenschaften und eine vernachlässigbare Verzeichnung machen sie zur Ideallösung für viele Bildverarbeitungsanwendungen. Allerdings sind sie weniger flexibel, da es nicht möglich ist, die Vergrößerung oder den Arbeitsabstand zu ändern. Bei einigen Standard- oder Präzisionsobjektiven ist es möglich, spezielle Umkehrringe zu nutzen und diese somit als eine Art Makroobjektiv zu verwenden.
Großformatige Objektive
Großformatige Objektive werden benötigt, wenn die Maße eines Kamerasensors die Abmessungen überschreiten, die mit C-Mount-Objektiven erfasst werden können. Typische Kameraanschlüsse sind Nikon-F-Bajonett, M42x1, M58x0,75 und M72x1. Häufig sind großformatige Objektive modular aufgebaut und müssen aus verschiedensten Komponenten wie Adaptern, Schneckengängen oder Zwischenringen zusammengesetzt werden. Objektive werden meist bei Zeilenkameraanwendungen eingesetzt.
Universalobjektiv
Hochauflösendes Objektiv
Large format lenses
Macro lens
Flüssiglinsen - einstellbare Polymerlinsen
Besonders bei Anwendungen, in denen schnelle Änderungen des Fokusbereichs erforderlich sind, z.B. wenn Barcodes auf unterschiedlich hohen Kisten gelesen werden müssen, kann die Verwendung von einstellbaren Polymerlinsen eine Lösung sein. In Millisekunden kann die Form der Linse und somit der Fokusbereich verändert werden, indem eine definierte Spannung angelegt wird. Dieses einzigartige Prinzip ermöglicht die Entwicklung von schnellen und kompakteren Optikinstallationen ohne komplizierte Mechanik und ermöglicht eine längere Einsatzdauer des Systems, da kaum bewegliche Teile eingesetzt werden.
Einstellbare Polymer-Flüssiglinsen ermöglichen es innerhalb von Millisekunden bei gleichbleibender Bildqualität, den Fokusbereich zu verändern. Sie werden entweder zwischen Optik und Kamera montiert oder direkt auf die Optik, je nachdem welcher Arbeitsabstand benötigt wird. Über einen Kreisring wird Druck auf die Membranmitte ausgeübt, wodurch die Krümmung und die optischen Eigenschaften beeinflusst werden und der Fokusbereich verändert wird.
Diese Technologie bietet eine Vielzahl von Vorteilen wie beispielsweise die Möglichkeit, über große Arbeitsabstände mittels eines Steuergeräts exakt fokussierte Bilder mit Antwortzeiten von 1,4 bis 15 ms und beeindruckenden MTBF-Werten von über 1 Millarde Bewegungen zu ermöglichen.
Anwendungen reichen von optischer Oberflächenkontrolle, dem Lesen von Codes auf unterschiedlichsten Verpackungen bis zu Überwachungsaufgaben oder Lösungen im Bereich der 3D-Mikroskopie.
Die Linsenform wird durch Anlegen eines Stroms an einen elektromechanischen Aktor eingestellt, der die Form der Flüssiglinse verändert. Telezentrische Objektive erfordern spezielle Objektivdesigns, um mit flüssigen Objektiven arbeiten zu können. SILL und Optotune haben eine komplette Serie solcher Objektive entwickelt, die ab Lager lieferbar sind.
Erfahren Sie - anhand eines Beispiels zum Barcode-Lesen bei unterschiedlich hohen Objekten - wie die elektrisch einstellbaren Linsen von Optotune Ihre Bildverarbeitungsanwendung vereinfachen und beschleunigen können.