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Gr??ere Sch?rfentiefe

USB-Kamera mit P-Iris-Objektiv f?r optimierte Aufl?sungen

Bei der Auswahl eines Bildverarbeitungsobjektives entscheidet man sich typischerweise zwischen drei Linsenarten: einem festen Iris-Objektiv, einem manuell konfigurierbaren Iris-Objektiv oder einem motorisierten Iris-Objektiv mit DC-Iris-Technologie. Eine neue Alternative bieten P-Iris (Precision Iris) Objektive, die bereits in ersten Industriekameras integriert sind.

Die USB3.1-Kamera Lt545R-Kamera mit dem Sony-Pregius-IMX250-Sensor ist bisher die einzige Kamera, welche die P-Iris-
Technologie unterst?tzt. (Bild: Lumenera Corporation)

Die USB3.1-Kamera Lt545R-Kamera mit dem Sony-Pregius-IMX250-Sensor ist bisher die einzige Kamera, welche die P-Iris-
Technologie unterst?tzt. (Bild: Lumenera Corporation)


Wenn ein Kamera-konfigurierbares Iris-Objektiv f?r eine bestimmte Anwendung notwendig war, bestand fr?her die einzige verf?gbare Option aus einer Linse mit DC-Iris. Diese Technologie hat jedoch ihre Grenzen, da bei diesen Objektiven die Auswahl eines pr?zisen Iriswertes nicht immer m?glich ist. Dar?ber hinaus verl?sst die Linse ?ber die Zeit oft den gew?hlten Iriswert. DC-Iris-Objektive wurden haupts?chlich verwendet, um den Lichtpegel einzustellen, der den Sensor erreicht, und sind nur zuverl?ssig, wenn die Blende vollst?ndig ge?ffnet bzw. auf die kleinste Blende eingestellt ist. Folglich war das Erreichen genauer Mittelbereichswerte eine Herausforderung f?r diese Linsentechnologie.

Vorteile P-Iris-Objektive

Seit neuestem bietet die P-Iris Technologie f?r Visionanwendungen eine Alternative zu DC-Iris-Objektiven. P-Iris-Objektive halten einen pr?zisen Iriswert zuverl?ssig aufrecht und k?nnen auch zu einem pr?zisen Iriswert zur?ckzukehren. Zudem bieten sie die M?glichkeit zur Ver?nderung der Iris bei hellen oder dunklen Lichtverh?ltnissen. Der in P-Iris-Objektiven verwendete Schrittmotor erm?glicht die Einstellung und Aufrechterhaltung einer pr?zisen Iris-?ffnung, sodass das Objektiv auf eine Blende eingestellt werden kann, die die Sch?rfentiefe optimiert und die Beugung f?r l?ngere Zeit minimiert. Typischerweise haben die Schrittmotoren etwa 72 bis 74 Positionen, was eine feine K?rnigkeit erm?glicht, wenn der Blendenwert eingestellt wird. Dies f?hrt zu einer verbesserten Genauigkeit bei der Auswahl der f-Nummer, die vom Objektiv verwendet werden soll. Dies erm?glicht dem Anwender, die Blende genau auf den Punkt einzustellen, an dem die Sch?rfentiefe am gr??ten ist und bei der die Beugung keinen Einfluss auf den Sensor hat, wodurch ein scharfes Bild erzeugt wird. Da sowohl die Aufl?sung der Linse mit zunehmender Blenden?ffnung zunimmt und auch die Sch?rfentiefe mit zunehmender Schlie?ung zunimmt, besteht zwischen diesen beiden Extremen eine optimale Position der Blende. Hierbei kann die Linse eine hohe Sch?rfentiefe erreichen, ohne durch eine durch die Beugung bedingte Reduzierung der Aufl?sung bei kleinen Blendenwerten beeintr?chtigt zu werden.

Kamera mit gr??erer Sch?rfentiefe

Wenn es um P-Iris-Objektive f?r die Bildverarbeitung geht, ist es wichtig sicherzustellen, dass die Kameras P-Iris unterst?tzen und mit einem Port zur Steuerung und Stromversorgung des Objektives ausgestattet sind. Derzeit ist die einzige USB3.1-Kamera, die P-Iris unterst?tzt, die Lt545R. Diese verwendet den 5MP-IMX250-Pregius-Sensor von Sony bei etwa f/5,06 beugungsbegrenzt (unter der Annahme von 550nm Licht und einem Verteilungskreis von 6,8?m, also doppelt so gro? wie der Pixeldurchmesser), wobei eine herk?mmliche Linse bei f/5,6 beugungsbegrenzt wird und bei dem n?chsten Blendenwert f/4,0 betr?chtlich an Sch?rfentiefe verliert. Die Verwendung der Kamera mit einem P-Iris-Objektiv erm?glicht es, die Blende viel n?her an f/5,06 zu stellen, was eine gr??ere Sch?rfentiefe erm?glicht, ohne die Beugungsgrenze des Sensors zu ?berschreiten. Zus?tzlich kann, wenn die Lichtverh?ltnisse sich ?ndern und die Grenzen der Belichtungszeit und der Verst?rkung erreicht worden sind, die Iris des Objektives weiterhin dazu verwendet werden, die Lichtmenge zu steuern, die den Sensor erreicht. Lumenera plant, alle seine Pregius-basierten Kameras mit P-Iris-Unterst?tzung auf den Markt zu bringen. Zusammen mit den Pr?zisionsvorteilen, die P-Iris bei der Verwendung mit den Pregius-Sensoren bietet, wird es auch eine L?sung f?r Global-Shutter-CMOS-Kameras f?r Outdoor-Anwendungen geben, bei denen die Beleuchtung variabel sein kann. Typische Anwendungen liegen hier im Stra?enverkehr Geschwindigkeits-/Mauterfassung, Unbemannte Luftfahrzeuge (UAV), milit?rische Anwendungen und Highend-?berwachung.

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