Anwendungsbezogene Grundlagen der Optik für die industrielle Bildverarbeitung:

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1 Anwendungsbezogene Grundlagen der Optik für die industrielle Bildverarbeitung: Firmenpräsentation : wurde 1919 in Tokio gegründet und ist somit schon über 80 Jahre auf dem Markt vertreten. Der Pentax-Mutterkonzern, die japanische Asahi Optical Co. Ltd. verfügt über 10 Fabriken, die sich in Japan, Hong Kong, Taiwan, Vietnam und auf den Philippinen befinden. In über 100 Ländern beschäftigt Pentax etwa 6000 Mitarbeiter in 17 Niederlassungen und mehr als 100 Vertriebsfirmen. Die deutsche Niederlassung in Hamburg wurde 1966 gegründet. Heute sind etwa 180 Mitarbeiter bei der GmbH angestellt, von denen ca.50 im Außendienst und 130 im Innendienst arbeiten. ist in Europa in den folgenden Geschäftsbereichen tätig : Foto/Optik Medizintechnik Vermessungstechnik Überwachungstechnik

2 Einführung : Die industrielle Bildverarbeitung ist ein stark wachsender Markt. liefert bereits eine breite Palette an Objektiven für Anwendungen in der Bildverarbeitung. Der Vortrag enthält einen Auszug aus den Grundlagen der Objektivlehre. Neben der Beschreibung von Fachbegriffen werden die für die Bildverarbeitung ausgelegten Objektive näher vorgestellt. Für verschiedene Themenbereiche sind Beispiele und Lösungsansätze aufgeführt. Sie sollen dem Anwender bei der praktischen Arbeit eine Grundlage bieten, um bei dem Aufbau einer optischen Messvorrichtung optimale Ergebnisse zu erzielen. Inhaltsverzeichnis: Brennweite [mm]... 3 Schnittweite (Eintauchtiefe)... 4 Auflagemaß... 4 Fokussierung... 4 MOD (Minimale Objektdistanz)... 4 Helligkeitsverteilung im Bildfeld...5 Künstliche Vignettierung:...5 Natürliche Vignettierung:...5 Schärfentiefe... 6 Hyperfokale Distanz... 6 Blende... 7 Förderliche Blende... 7 Beugung... 8 Blendenform... 8 Schärfe... 8 Auflösungsvermögen (MTF oder Kontrastübertragungsfunktion)... 9 Chromatische Aberration (Farblängsfehler und Farbquerfehler) Chromatische Aberration (Farblängsfehler): Chromatische Aberration (Farbquerfehler): Fünf Seidelsche Bildfehler: Sphärische Aberration (Öffnungsfehler): Komafehler (Asymmetriefehler): Astigmatismus (Punktlosigkeit ) Bildfeldwölbung: Verzeichnung (Distorsion) Vergütung (Entspiegelung) Reflexion, Absorbtion und Durchlässigkeit Das Format: 1/4", 1/3", 1/2", 2/3", 1" Objektive für die Bildverarbeitung

3 Brennweite [mm] Die Brennweite wird in Millimetern angegeben und ist der Abstand zwischen dem optischen Mittelpunkt eines Objektivs und dem Brennpunkt. Das ist der Punkt, an dem sich durch die Brechkraft der Linse, oder des Objektivs die Lichtstrahlen eines parallel einfallenden Lichtbündels schneiden. Charakteristisch für die Brennweite sind folgende Aussagen : Je größer der Bildwinkel, desto kürzer ist die Brennweite und umgekehrt. Objektive mit kurzer Brennweite besitzen eine große Schärfentiefe und umgekehrt Objektive mit kurzer Brennweite verzeichnen stärker als lange Brennweiten. Objektive mit kurzer Brennweiten und hoher Lichtstärken können kompakter gefertigt werden, als Objektive mit langen Brennweiten und hoher Lichtstärke (bei gleichem Bildkreisdurchmesser) Objektive mit veränderlicher Brennweite bezeichnet man als Zoom-, oder Vario Objektive. Die Abbildungsgleichung einer Linse lautet (f =Brennweite, g =Gegenstandsweite, b =Bildweite) F = Brennpunkt Ein Programm für die Berechnung von Brennweite, Arbeitsabstand und Zwischenringstärke bzw. Tubuslänge kann unter folgendem Link heruntergeladen werden : z.zt. Zyklop-Software V1.4 (ca. 300 KB) 3

4 Schnittweite (Eintauchtiefe) Die Schnittweite oder Schnittlänge ist die Distanz vom Scheitelpunkt des hintersten Linsenelements bis zur Bildebene. Auflagemaß Man unterscheidet zwei verschiedene festgelegte Maße: C-Mount=17,526 mm und CS-Mount=12,5 mm. Dies ist der Abstand vom Objektiv-Auflageflansch an der Kamera bis zum CCD-Sensor der Kamera. Wegen fertigungsbedingter Toleranzen wird das Auflagemaß durch Feineinstellung an den Justagemöglichkeiten der Kamera korrigiert. Durch mechanische Toleranzen ist das Auflagemaß für jede Kombination von Zoomobjektiv und Kamera am Objektiv zu justieren. Ein falsches Auflagemaß führt zu Schärfeverlusten während der Veränderung der Brennweiten am Objektiv. Fokussierung Innerhalb der Entfernung vom Unendlichen ( bis zur minimalen Objektdistanz (MOD) wird die Bildschärfe durch Verdrehen des Fokusringes eingestellt. Unterhalb der MOD wird mit Hilfe von Zwischenringen, oder Verlängerungstuben scharfgestellt. Effekt: Einstellung der Bildschärfe. Testbild: Gut ausgeleuchtete Szene mit groben Strukturen. Technisch: Durch Abstandsveränderung zwischen Objektiv und CCD-Chip wird die Bildlage verändert. Je dicker die eingesetzten Zwischenringe bzw. Verlängerungstuben sind, desto kleiner werden minimale und auch die maximale Objektdistanz. Die maximale Objektdistanz verkleinert sich allerdings schneller als die minimale Objektdistanz. Man erreicht schließlich einen Punkt, bei der eine Verstellung des Fokusringes ohne Wirkung bleibt Typisch für diese Objektive: Alle Objektive MOD (Minimale Objektdistanz) Die Minimale Objektdistanz ist der kürzeste Abstand zwischen der vordersten Linse und dem Motiv, bei dem noch mit dem Fokusring (Einstellung auf "nah") scharf gestellt werden kann. Mechanische Grenzen des Verstellbereiches vom Fokusring und weitere Objektiveigenschaften, wie Brennweite und Lichtstärke bestimmen die Größe des Bereiches zwischen MOD und dem Unendlichen. 4

5 Helligkeitsverteilung im Bildfeld Künstliche Vignettierung: So bezeichnet man den Lichtabfall in den Bildecken durch mechanische (künstliche) Verengung, wobei der Strahlengang beschnitten wird. Wenn von vorn leicht schräg durch das Objektiv geschaut wird, ist der Grund für die Vignettierung sichtbar: Die Lichtdurchgangsöffnung reduziert sich auf eine Mandelform. Effekt: Lichtabfall in den Bildecken. Eine Vignettierung wird sichtbar ab einem Lichtabfall von etwa 1 Blendenwert. Testbild: Gleichmäßig ausgeleuchtete Fläche, z.b. blauer, strukturloser Himmel, oder Testbildschirm. Beseitigung: Durch den Anwender: Abblenden beseitigt künstliche Vignettierung. Technisch: Die künstliche Vignettierung entsteht durch Beschneidung des Strahlenganges. Sie wird bspw. durch die Linsenfassung im Objektivgehäuse, durch eine nicht angepasste Sonnenblende, oder Filter verursacht. Typisch für diese Objektive: Lange Brennweiten mit kleinen Frontlinsen, Zoomobjektive. Natürliche Vignettierung: So bezeichnet man den Lichtabfall in den Bildecken, der durch physikalische Effekte (natürliche) entsteht. Der Helligkeitsabfall ist proportional zur 4.Potenz vom Cosinus des Bildwinkels. Effekt: Lichtabfall in den Bildecken. Natürliche Vignettierung wird sichtbar ab einem Lichtabfall von ungefähr 1 Blendenwert. Testbild: Gleichmäßig ausgeleuchtete Fläche, z.b. blauer, strukturloser Himmel oder Testbildschirm. Beseitigung: Durch den Anwender: Einsatz eines an das Objektiv angepassten Center-Filters (Radial- Graufilter). Abblenden bringt kaum Besserung. Technisch: Die natürliche Vignettierung unterliegt physikalischen Gesetzmäßigkeiten und lässt sich nicht vermeiden. Typisch für diese Objektive: Lichtstarke Objektive, Weitwinkelobjektive. Fisheyeobjektive sind aufgrund ihrer anderen Projektionsart von natürlicher Vignettierung nicht betroffen. 5

6 Schärfentiefe Den Bereich zwischen vorderem und hinterem Schärfepunkt bezeichnet man als Schärfentiefe. Effekt: Bei geringer Schärfentiefe erscheinen Bildelemente nur in einer bestimmten Aufnahmeentfernung scharf, bei großer Schärfentiefe erscheint das Bild von nah, bis zum Unendlichen scharf. Testbild: Gleichmäßig ausgeleuchtete Szene mit Bildelementen im Unendlichen. Als Faustregel für einen im Unendlichen liegenden Punkt wird die Brennweite des Objektivs mit 2000 multipliziert. Technisch: Vor und hinter dem Schärfebereich liegende Bildelemente besitzen einen Unschärfekreis, der größer ist, als der zulässige Unschärfekreis des verwendeten Sensors. Eine grobe Faustregel besagt, daß die Schärfentiefe sich zu 1/3 vor dem Schärfepunkt und 2/3 hinter dem Schärfepunkt bewegt. Typisch für diese Objektive: Lichtstarke- und Teleobjektive besitzen eine geringe Schärfentiefe. Der Bereich der Schärfentiefe ist abhängig von folgenden Parametern: Blende: Je weiter abgeblendet wird, desto größer ist die Schärfentiefe Objektivbrennweite: Je kurzbrennweitiger das Objektiv ist, desto größer ist die Schärfentiefe Aufnahmeentfernung: Je weiter die Entfernung vom Motiv, desto größer ist die Schärfentiefe Hyperfokale Distanz Wird ein Objektiv auf ein Objekt scharfgestellt, das sich in der hyperfokalen Distanz zur Kamera befindet, wird der Bereich der Schärfentiefe hinter dem Objekt unendlich. Diese Position variiert je nach Objektivbrennweite und Blende F: Lichtstärke H: Hyperfokale Distanz f: Brennweite B: Objektentfernung T 1 : Nahpunkt T 2 : Fernpunkt C: zul. Zerstreuungskreis 1/2 :0.0015mm 1/ mm) 6

7 Blende Die Blende reduziert die durch das Objektiv fallende Lichtmenge, indem der Strahlengang vom Rand her beschnitten wird. Sie dient zur mechanischen Regelung der Belichtung (Mit der Veränderung der Sensor Auslesezeit (Shutter) regelt man die Belichtung auf elektronischem Wege). Durch das Zusammenspiel von Beleuchtungsstärke, Blendeneinstellung und der Sensor Auslesezeit für die Einstellung der Belichtung bietet sich die Möglichkeit, die Wirkungen verschiedener Blendenöffnungen gezielt einzusetzen. Durch das Abschneiden der Randstrahlen werden beim Abblenden bestimmte Linsenfehler verringert und die Schärfentiefe erhöht sich. Die Größe der Blende gibt man in Blendenwerten (k) an, die sich aus dem Verhältnis Brennweite (f) durch effektive Eintrittspupille (D) berechnen läßt. f k D Blendenwerte sind international genormt. Die Blendenstufen verändern sich mit Faktor 2. Von einer Blendenstufe zur nächsten verdoppelt bzw. halbiert sich die Lichtmenge, bei Verdoppelung der Blendenzahl (z.b. von 8 auf 16) reduziert sich die Lichtmenge also auf ein Viertel. Große Blende (lichtstark) Kleine Blende (lichtschwach) 0, Effekt: Die Bildhelligkeit ändert sich. Schließen verdunkelt, öffnen erhellt. Die Schärfentiefe ändert sich. Schließen vergrößert und öffnen verkleinert die Schärfentiefe. Empfehlung für den Anwender: Bei Makroaufnahmen nicht unnötig stark Abblenden (maximal bis zur förderlichen Blende). Optimale Abbildungsergebnisse finden sich zwischen Blende 5,6 und 8. Technisch: Eine mechanische Belichtungsregelung erzeugt kontrastreichere Bilder mit höherer Schärfentiefe, als eine elektronisch geregelte Belichtung. Ausschließlich bei bewegten Motiven kann mit einem Mix aus beiden Regelungsarten eine optimale Abbildung erreicht werden. Typisch für diese Objektive: Alle Objektive mit einer Blende. Förderliche Blende Wenn sich der Abbildungsmaßstab bei etwa 1:1 und darüber bewegt, tritt der Effekt des Schärfeverlustes durch Beugung in Erscheinung. Bei 1:1 liegt die förderliche Blende bei 22, was eine Schärfentiefe von 2,5 Millimetern ermöglicht. Bei einer fünffachen Vergrößerung (Maßstab 5:1) ist bereits Blende 8 das Optimum - auch wenn man wegen des sehr geringen Schärfebereiches von gerade mal einem Zehntelmillimeter gerne weiter abblenden würde. k f = förderliche Blende u = Zerstreuungskreis m = Abbildungsmaßstab = Lichtwellenlänge in mm (mittlerer Wert: 550 nm = 0, mm) 7

8 Beugung Im Objektiv findet Beugung an der Blende statt, so dass ab einem bestimmten Punkt die Abbildungsqualität mit weiterem Abblenden abnimmt. Effekt: Die Bildschärfe nimmt über das gesamte Bildfeld ab. Beseitigung: Durch den Anwender: Nicht unnötig stark Abblenden. Technisch: Die Beugung hat physikalischen Ursprung und lässt sich nicht vermeiden. Typisch für diese Objektive: Alle Objektive, deren Blenden sehr weit schließen, bzw. Objektive mit Blenden ohne mechanischen Anschlag. Blendenform Jeder Punkt außerhalb der Schärfeebene wird vergrößert dargestellt. Dabei nimmt der abgebildete (unscharfe) Punkt die Form der Blende an. Bei einer Blende mit 5 Ecken wird der ganze Hintergrund aus 5-Ecken bestehen. Hochöffnende Objektive sollten deshalb über eine Blende mit vielen Lamellen verfügen. Idealerweise sind diese so geschnitten, dass sie einen Kreis bilden. Sternförmige-, oder halbmondförmige Blenden verursachen Schärfentiefeunterschiede im Bild durch formabhängige, unterschiedliche Öffnungsdiagonalen. Schärfe Wenn Licht auf einen Punkt fokussiert wird, dann ergibt sich um diesen Punkt ein Lichtschleier, eine Art Lichthof. Je kleiner der Schärfepunkt, desto größer der Lichthof. Dies liegt in der Wellennatur des Lichts begründet und lässt sich nicht verhindern. Wenn Licht sehr scharf fokussiert wird, dann wird der Schärfepunkt sehr klein und man erreicht die höchste Bildauflösung. Aufgrund des Lichthofs ist allerdings der Lichtabfall am Rande des Schärfepunktes nur gering. Man erhält bei feinen Strukturen nur geringen Kontrast. Wird der Schärfepunkt geringfügig größer gemacht, dann wird der Lichthof kleiner. Die Auflösung ist geringer, dafür wird der Lichtabfall am Rand des Schärfepunktes steiler, der Kontrast erhöht sich. Die maximale Schärfe befindet sich Irgendwo im Kompromiss "Auflösung gegen Kontrast". 8

9 Auflösungsvermögen (MTF oder Kontrastübertragungsfunktion) Mit Hilfe eines Testbildes mit zunehmend feiner werdender Strukturierung (Linienpaare pro Millimeter) kann der Kontrast einer Optik gemessen werden. Bei der Abbildung dieser Testvorlage werden die Strukturen mit zunehmender Feinheit und gewöhnlich auch zum Bildrand hin "flauer". Die höchste optische Leistung eines Objektivs liegt üblicherweise in der Bildmitte. Die feinsten Strukturen, die gerade noch zu erkennen sind, stellen die Auflösungsgrenze dar. Bezeichnet man die Helligkeit von kalkweiß mit 100% und die Dunkelheit der tief schwarzen Fläche mit Helligkeit 0%,dann wird der Helligkeitsunterschied mit zunehmender Linienpaardichte immer kleiner, der Kontrast wird geringer. Die Abbildungsleistung einer Optik wird in einem Diagramm angegeben, in dem die Strukturfeinheit (Lp/mm) in Abhängigkeit zum wiedergegebenen Kontrast abgelesen werden kann und zwar vom optischen Zentrum bis hin zum Bildrand. 9

10 Chromatische Aberration (Farblängsfehler und Farbquerfehler) Chromatische Aberration (Farblängsfehler): Die Chromatische Aberration tritt auf, weil die Lichtbrechung einer Linse von der Wellenlänge des Lichts und somit von dessen Farbe abhängt. Daraus resultiert, daß die Farben des Spektrums keinen gemeinsamen Brennpunkt besitzen. Diese Fokusdifferenz wird auch als Farblängsfehler bezeichnet. Effekt: Schlechte Korrektur führt im Bild zu Farbsäumen. Diese sind vor allem bei scharfkantigen Hell-Dunkel-Übergängen (schwarz nach weiß) sichtbar. Testbild: Eine dunkle Lochrasterplatte von hinten beleuchten. Dann Kanten der Leuchtpunkte beobachten. Beseitigung: Durch den Anwender: Abblenden bringt Verbesserung. Durch den Gewinn von Schärfentiefe werden die Unschärfepunkte nicht korrekt fokussierter Spektralanteile kleiner. Technisch: Chromatische Aberration kann durch Gruppierung zweier Glassorten (Kron- und Flintglas) oder durch den Einsatz von Gläsern mit anormaler Dispersion korrigiert werden. Fällt der rote und der blaugrüne Spektralanteil auf der Bildebene zusammen, so wird das Objektiv Achromat genannt, bei drei zusammenfallenden spektralen Anteilen Apochromat. Besonders betroffene Objektive: Überwiegend Teleobjektive mitlangen Brennweiten und vielen Linsenelementen Chromatische Aberration (Farbquerfehler): Der Farbquerfehler (auch Farbvergrößerungsfehler) entsteht aus der gleichen Ursache, wie der Farblängsfehler: Die farbigen Bildanteile werden unterschiedlich groß abgebildet. Effekt: Der Fehler tritt nicht in der Bildmitte auf. Zum Rand und zu den Ecken hin verstärkt er sich aber. Beseitigung: Durch den Anwender: Der Fehler ist blendenunabhängig. Abblenden bringt keine Verbesserung. Typisch für diese Objektive: Teleobjektive mit langer Brennweite und vielen Linsenelementen 10

11 Fünf Seidelsche Bildfehler: (sphärische Aberration, Koma, Astigmatismus, Bildfeldwölbung, Verzeichnung) Diese Abbildungsfehler beziehen sich auf monochromatisches Licht: Sphärische Aberration (Öffnungsfehler): Sphärische Linsen haben im Zentrum und am Rand unterschiedliche Brennweiten. Lichtstrahlen, welche die Linse am Rand passieren, werden deshalb in einer anderen Schärfeebene (hinter oder vor dem CCD-Sensor) fokussiert. Effekt: Das scharfe Kernbild wird von einem unscharfen überlagert. Das Bild wirkt weich Beseitigung: Durch den Anwender: Der Fehler wird überwiegend von achsfernen Lichtstrahlen verursacht und kann durch Abblenden verringert werden. Technisch: Durch asphärische Linsenkonstruktion. Typisch für diese Objektive: Überwiegend lichtstarke Objektive. 11

12 Komafehler (Asymmetriefehler): Der Komafehler kommt zustande, weil sich bei einem schräg einfallenden Strahlenbündel die sphärische Aberration aufgrund der Asymmetrie stärker auswirkt. Die so genannte Koma verstärkt sich mit zunehmendem Abstand von der Bildmitte (optische Achse). Es lassen sich zwei Formen der Koma unterscheiden: Die meridionale Koma erscheint als strahlenförmige Verwischung mit der optischen Achse als Zentrum; die Aberration besitzt hier eine tropfenähnliche Form. Die sagittale Koma bildet rautenförmige Flecken, die auf konzentrischen Kreisen um die Bildmitte herum entstehen. Effekt: Ein Lichtpunkt in der Bildecke wird bei einem unkorrigierten Objektiv oval mit unscharf verlaufender Seite (kometenartig) wiedergegeben. Am auffälligsten ist die Koma bei starken Kontrasten und großer Blende sichtbar. Testbild: Ein Sternenhimmel, oder eine dunkle Lochrasterplatte von hinten beleuchten. Beseitigung: Durch den Anwender: Abblenden bringt Besserung. Technisch: Eine Korrektur ist bei einem völlig symmetrischen Objektivaufbau mit mittiger Blende möglich. Typisch für diese Objektive: Lichtstarke Objektive, Weitwinkelobjektive, Zoomobjektive. 12

13 Astigmatismus (Punktlosigkeit ) Astigmatismus ist ein Abbildungsfehler, bei dem die Brennpunkte der Meridionalebene und der Sagittalebene unterschiedlich sind. Die längere (meridionale) Schnittebene unterliegt daher einer stärkeren sphärischen Aberration als die kürzere (sagitale). Daraus folgt eine unscharfe Abbildung der Punkte der Gegenstandsebene in der Bildebene. Diese erscheinen als Striche oder Ovale. Effekt: Der Fehler verursacht einen Schärfeabfall zum Bildrand hin. Beseitigung: Durch den Anwender: Abblenden bringt Besserung Technisch: Astigmatismus kann durch kleine Blendenöffnungen verringert, jedoch nicht vollständig verhindert werden. Bildfeldwölbung: Die Bildfeldwölbung ist insbesondere bei Weitwinkelobjektiven ein Problem Die Punkte der Gegenstandsebene werden in der Bildebene zwar verzerrungsfrei, nicht jedoch an allen Stellen gleich scharf abgebildet. Dies kommt dadurch zustande, weil achsferne Punkte näher abgebildet werden als achsnahe. Effekt: Unschärfen am Bildrand, oder in der Mitte ( je nach Fokussierung ). Testbild: Testbildschirm mit Text, oder Streifenmuster. Beseitigung: Durch den Anwender: Abblenden bringt Besserung durch zunehmende Schärfentiefe und dadurch kleiner werdende Unschärfepunkte. Typisch für diese Objektive: Lichtstarke Objektive, Weitwinkelobjektive, Zoomobjektive 13

14 Verzeichnung (Distorsion) Nichtsymmetrischer Aufbau der Optik mit Blende vor (tonnenförmige Verzeichnung) oder hinter (kissenförmige Verzeichnung) dem optischen Zentrum der Optik. Effekt: Tonnen- oder kissenförmige Verzeichnung der Bildfläche. Testbild: Millimeterpapier, jede Gerade am Bildrand. Beseitigung: Durch den Anwender: Geometrische Verzeichnung können nicht beseitigt werden. Technisch: Durch symmetrischen Objektivaufbau mit mittiger Blende lässt sich die Distorsion vermeiden; geometrische Entzerrung mittels Bildverarbeitung Typisch für diese Objektive: Weitwinkelobjektive; teilweise extreme Verzeichnungen bei Zoomobjektiven, durch Lageänderung der Blende zur optischen Konstruktion beim Zoomen. 14

15 Vergütung (Entspiegelung) Eine besonders wichtige Eigenschaft bei Objektiven. Verminderung von Streulicht in der Optik, ist die Qualität der Vergütung. Wenn Aufnahmen bei hoher Beleuchtungsintensität gemacht werden, z.b. die Lichtquelle selbst, oder die Sonne mit im Bild sind, spielt die Vergütung eine besonders wichtige Rolle. Reflexe und Geisterbilder zu Bildstörungen führen, Streulicht vermindert Kontraste, das Bild kann unscharf werden. Aber auch bei sehr kontrastarmen Motiven kann durch ein hochvergütetes kontrastreich abbildendes Objektiv eine optimale Abbildung geschaffen werden. Effekt bei schlechter Vergütung: Bei Aufnahmen mit hoher Beleuchtungsintensität (Lichtquelle, oder Sonne im Bild) entstehen Reflexionen, Geisterbilder, oder Lichtschleier auf dem Bild. Unscharfe und kontrastarme (Dynamikverlust) Bilder entstehen. Die Abriebfestigkeit bei einer Reinigung ist nicht gegeben. Folge: Das Objektiv ist gänzlich unbrauchbar! Testbild: 1.) Heller Testbildschirm mit einem großflächigem Anteil weiß und mit einer Grautreppe. 2.) Gegenlichtaufnahme mit Sonne im Bild. 3.) Blendung der Frontlinse von außerhalb des Bildwinkels. Beseitigung: Durch den Anwender: Das Bild schlecht vergüteter Objektive kann kaum verbessert werden: Evtl. Verwendung von monochromatischem Licht, Einsatz von Filtern, Schutz vor Blendung Technisch: Die Vergütung ist das know how eines jeden Optik Herstellers und ein Kostenfaktor. Typisch für diese Objektive: Alle Objektive. Besonders jedoch Lichtstarke Objektive mit großen Frontlinsen, Konstruktionen mit vielen Linsen (z.b. Zoomobjektive), Weitwinkelobjektive mit großem Bildwinkel. 15

16 Mit einer auf bestimmte Wellenlänge abgestimmten Peakbeschichtung kann auch die Transmission des Objektivs beeinflußt werden. Die Reflektionseigenschaften verschiedener Materialien sind bspw. für IR-Licht anderes, als bei sichtbaren Wellenlängen. Effekt: Durch den verlagerten Arbeitspunkt ist eine Schärfeeinstellung einfacher. Die Lichtdurchlässigkeit (Transmission) für IR-Licht kann zu 45% angehoben werden. In der Bildverarbeitung können kontrastreichere Aufnahmen bspw. von Lötstellen auf Platinen gemacht werden. Testbild: Außengelände nachts abwechselnd mit sichtbarem Scheinwerferlicht und IR-Halogenstrahler, oder LED-Strahler ausleuchten. Lötstellen auf einer Platine. Technisch: IR-Beleuchtung kann nur mit s/w-ccd Kameras ohne montiertem IR-cut Filter verwendet werden. Standard Zoom Objektive mit langen Brennweiten verlieren bei einer IR-Peakvergütung die Korrekturmaßnahmen für Abbildungsfehler und bilden dadurch an den Rändern unscharf ab. Außerdem verlieren sie trotz Auflagemaßeinstellung den Fokus beim Zoomen. Wichtig hierbei: Monochromatisches Licht verwenden, bzw. Einsatz von Tageslicht Sperrfiltern. Typisch für diese Objektive: Auf Anfrage für fast alle Objektive anwendbar. 16

17 Reflexion, Absorbtion und Durchlässigkeit Fällt auf einen Körper Licht, so wird wie bei der Wärmestrahlung ein Teil der Lichtenergie reflektiert; der andere Teil dringt in den Körper ein, wird dort entweder absorbiert und in Wärme umgewandelt, oder er durchdringt den Körper und tritt wieder aus. Der Reflexionsgrad ist abhängig vom Material und der Oberflächenbeschaffenheit. Der Absorptionsgrad und der Transmissionsgrad ändern sich mit der Materialdicke. Die obengenannten Effekte sind auch abhängig vom Frequenzspektrum des Lichts. Das Format: 1/4", 1/3", 1/2", 2/3", 1" Die Bezeichnung "Format" besagt, dass das ausgewählte Objektiv einen Bildkreis ausleuchtet, dessen Durchmesser dem Kamera-CCD-Chip mit der gleichen Größenangabe entspricht. Objektive mit großem Format sind ohne Einschränkungen an Kameras mit kleinerem CCD- Sensor-Format zu verwenden, jedoch nicht umgekehrt. Beim Einsatz von z. B. einem 2/3"- Objektiv an einer 1/3"-Kamera verändert sich jedoch der Bildwinkel. In einer Umrechnungstabelle für horizontale Bildwinkel sind die Änderungen dargestellt. 17

18 Objektive für die Bildverarbeitung Im Produktsortiment finden sich neben manuellen Objektiven mit Fixierschrauben für Fokus und Blende auch Objektive mit elektrisch ansteuerbaren Blenden und Motorzoom Objektive. Für die immer häufiger anzutreffenden Megapixel Kameras wurde eine spezielle Serie hochauflösender Objektive ins Programm aufgenommen: 1.) Objektive für die Bildverarbeitung mit Fixierschrauben (siehe ) 2.) Hochauflösende Objektive mit Fixierschrauben (siehe ) 3.) Fernsteuerbare Objektive mit galvanometrisch angetriebener Blende. Eine Spannung zwischen 1,5V und 5,5V öffnet und schließt die Blende stufenlos (siehe lhtml ) 4.) Motorzoom Objektive mit fernsteuerbarer Blende und Rückmeldepotentiometer für Zoom- und Fokusposition (alle Typen mit Endung F) (siehe ) 5.) 3 motorische Objektive mit und ohne Rückmeldepotentiometer) (siehe ) Zentrale/Auftragsabwicklung: C. Drescher: Telefon: 040/ Telefax: 040/ cosmicar-surveying@pentax.de Verkaufsleiter Nord/Mitte: Michael Broszio Anfangstr Solingen Telefon: 0212/ Telefax: 0212/ Mobil: 0172/ broszio.michael@pentax.de Verkaufsleiter Süd und Österreich: Thomas Feichtner Eichendorffstr St. Ingbert Telefon: 06894/ Telefax: 06894/ Mobil: 0172/ feichtner.thomas@pentax.de 18