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    Optik

    Fehlerfreie Abbildung des Sichtbereichs

Minimale Objektdistanz und Zwischenringe

Ein weiterer wichtiger Begriff, der immer wieder von den Optik-Herstellern mit angegeben wird, ist die minimale Objektdistanz (MOD). Sie bezeichnet den kürzesten Arbeitsabstand zwischen der vordersten Linse und dem Motiv, bei dem noch mit dem Fokusring am Objektiv scharf gestellt werden kann. Parallel eintreffenden Lichtstrahlen vom Gegenstand treffen sensorseitig alle im Brennpunkt der Optik zusammen. Nähert sich der Prüfgegenstand der Optik, muss nachfokussiert werden, da mit kürzerem Abstand das erzeugte Bild zunehmend von der Linse wegwandert. Beim Fokussieren in den Nahbereich wird also die Linsengruppe vom Sensor wegbewegt.
Die MOD ist stark von der Linsenkonstruktion und Mechanik der Optik abhängig und stark herstellerspezifisch. So können klassische Standardobjektive des einen Herstellers zum Beispieleine Naheinstellgrenze von 200mm, andere Objektive eines anderen Herstellers eine MOD von 350mm aufweisen.

Prinzipiell hängt die minimale Objektdistanz von der Brennweite und damit stark von der Schärfentiefe des Objektivs ab. Besonders weitwinklige Objektive haben daher eine geringe MOD. Da sich durch Abblenden der Optik die Schärfentiefe vergrößern lässt, kann auch somit etwas die MOD verkleinert werden. Besser gelingt dies jedoch durch die Verwendung von Zwischenringen.

 

Zwischenringe zur Unterschreitung der MOD

Das Einfügen von Zwischenringen zwischen Anschlussgewinde und Kamera vergrößert die Bildweite, also den Abstand zwischen Sensor und Linsengruppe. Durch diesen Trick kann die Naheinstellgrenze des Objektivs unterlaufen werden: Durch weiteres Verkleinern des Arbeitsabstands kann so die Objektfeldgröße weiter verringert werden. Das Betrachten kleiner Bildausschnitte (z.B. 9mm x6mm) mit einfachen Standardobjektiven wird dadurch möglich und können so eine preiswerte Alternative zu einer Makro-Optik sein. Zwischenringe sind für verschiedenste Objektive universell einsetzbar und gehören zur Standardausrüstung eines Bildverarbeiters.

Verwendung von Zwischenringen in der industriellen Bildverarbeitung

 

  • Je kleiner der Arbeitsabstand wird, desto mehr Zwischenringe müssen eingefügt werden. Einen Assistenten zur Berechnung von Zwischenringen finden Sie im Bereich Service.
  • Je größer die Naheinstellgrenze der verwendeten Optik ist, desto mehr Zwischenringe werden benötigt, um denselben Bildausschnitt zu betrachten.
  • Je mehr Zwischenringe eingefügt werden, desto mehr sinkt die Lichtleistung der Optik. Eine Berechnung der effektive Blendenzahl finden Sie im Bereich Service.

 

Sinn der Minimalen Objektdistanz (MOD)

Durch geschicktes Anordnen und Kombinieren gelingt es Optikherstellern, mit vertretbarem Aufwand bezahlbare Objektive herzustellen, die möglichst wenig Abbildungsfehler aufweisen. Je nach Brennweite kommen unterschiedlich stark brechende Sammel- und Zerstreuungslinsen zum Einsatz, die verschieden kombiniert werden. Auch die Lage der Systemblende und weiterer mechanischer Fassungskanten haben einen Einfluss auf die Beschneidung des Strahlengangs am Bildrand und haben so einen großen Einfluss auf die Bildqualität und Verzeichnung. Weiterhin können sich Linsengruppen beim Fokussieren unterschiedlich zueinander oder zur Sensorposition bewegen, um eine optimale Bildqualität zu garantieren.

In der Regel werden Objektive so ausgelegt, dass sie etwa bis zu einem Abbildungsmaßstab von 1:20 ihre Abbildungsqualität erhalten. Wird die Naheinstellgrenze künstlich unterschritten, wird zwar das Objekt  größer abgebildet, aber Abbildungsfehler wie Verzeichnung, Astigmatismus und Koma nehmen stark zu.

Ob das Normal-Objektiv mit Hilfe von Zwischenringen auch als preiswerte Makro-Optik funktioniert und den Anforderungen an die Fehlerdetektion und Messgenauigkeit genügt, muss der Anwender entscheiden.

 

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