Größere Schärfentiefe

USB-Kamera mit P-Iris-Objektiv für optimierte Auflösungen

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.
Wenn ein Kamera-konfigurierbares Iris-Objektiv für eine bestimmte Anwendung notwendig war, bestand früher die einzige verfügbare Option aus einer Linse mit DC-Iris. Diese Technologie hat jedoch ihre Grenzen, da bei diesen Objektiven die Auswahl eines präzisen Iriswertes nicht immer möglich ist. Darüber hinaus verlässt die Linse über die Zeit oft den gewählten Iriswert. DC-Iris-Objektive wurden hauptsächlich verwendet, um den Lichtpegel einzustellen, der den Sensor erreicht, und sind nur zuverlässig, wenn die Blende vollständig geöffnet bzw. auf die kleinste Blende eingestellt ist. Folglich war das Erreichen genauer Mittelbereichswerte eine Herausforderung für diese Linsentechnologie.

Vorteile P-Iris-Objektive

Seit neuestem bietet die P-Iris Technologie für Visionanwendungen eine Alternative zu DC-Iris-Objektiven. P-Iris-Objektive halten einen präzisen Iriswert zuverlässig aufrecht und können auch zu einem präzisen Iriswert zurückzukehren. Zudem bieten sie die Möglichkeit zur Veränderung der Iris bei hellen oder dunklen Lichtverhältnissen. Der in P-Iris-Objektiven verwendete Schrittmotor ermöglicht die Einstellung und Aufrechterhaltung einer präzisen Iris-Öffnung, sodass das Objektiv auf eine Blende eingestellt werden kann, die die Schärfentiefe optimiert und die Beugung für längere Zeit minimiert. Typischerweise haben die Schrittmotoren etwa 72 bis 74 Positionen, was eine feine Körnigkeit ermöglicht, wenn der Blendenwert eingestellt wird. Dies führt zu einer verbesserten Genauigkeit bei der Auswahl der f-Nummer, die vom Objektiv verwendet werden soll. Dies ermöglicht dem Anwender, die Blende genau auf den Punkt einzustellen, an dem die Schärfentiefe am größten ist und bei der die Beugung keinen Einfluss auf den Sensor hat, wodurch ein scharfes Bild erzeugt wird. Da sowohl die Auflösung der Linse mit zunehmender Blendenöffnung zunimmt und auch die Schärfentiefe mit zunehmender Schließung zunimmt, besteht zwischen diesen beiden Extremen eine optimale Position der Blende. Hierbei kann die Linse eine hohe Schärfentiefe erreichen, ohne durch eine durch die Beugung bedingte Reduzierung der Auflösung bei kleinen Blendenwerten beeinträchtigt zu werden.

Kamera mit größerer Schärfentiefe

Wenn es um P-Iris-Objektive für die Bildverarbeitung geht, ist es wichtig sicherzustellen, dass die Kameras P-Iris unterstützen und mit einem Port zur Steuerung und Stromversorgung des Objektives ausgestattet sind. Derzeit ist die einzige USB3.1-Kamera, die P-Iris unterstützt, 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 6,8µm, also doppelt so groß wie der Pixeldurchmesser), wobei eine herkömmliche Linse bei f/5,6 beugungsbegrenzt wird und bei dem nächsten Blendenwert f/4,0 beträchtlich an Schärfentiefe verliert. Die Verwendung der Kamera mit einem P-Iris-Objektiv ermöglicht es, die Blende viel näher an f/5,06 zu stellen, was eine größere Schärfentiefe ermöglicht, ohne die Beugungsgrenze des Sensors zu überschreiten. Zusätzlich kann, wenn die Lichtverhältnisse sich ändern und die Grenzen der Belichtungszeit und der Verstärkung 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-Unterstützung auf den Markt zu bringen. Zusammen mit den Präzisionsvorteilen, die P-Iris bei der Verwendung mit den Pregius-Sensoren bietet, wird es auch eine Lösung für Global-Shutter-CMOS-Kameras für Outdoor-Anwendungen geben, bei denen die Beleuchtung variabel sein kann. Typische Anwendungen liegen hier im Straßenverkehr Geschwindigkeits-/Mauterfassung, Unbemannte Luftfahrzeuge (UAV), militärische Anwendungen und Highend-Überwachung.

Größere Schärfentiefe
Die USB3.1-Kamera Lt545R-Kamera mit dem Sony-Pregius-IMX250-Sensor ist bisher die einzige Kamera, welche die P-Iris-Technologie unterstützt.


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