Hochauflösende Objektive

Hochauflösende Objektive sind in der Lage, feine Einzelheiten des Prüfobjektes optisch verlustarm in die Bildsensorebene zu übertragen. Das betrifft besonders die Bildschärfe, Farbtreue sowie den übertragenen Kontrast. Sie erzeugen ein geometrisch hochaufgelöstes Bild, das mit vielen Bilddetails die Grundlage schafft, Bildsensoren mit sehr kleinen Pixeln mit den notwendigen Informationen zu versorgen, um kleinste Fehler erkennen zu können.
Allgemein übliches Maß zur Einschätzung der Übertragungsgüte von Objektiven ist die Modulationsübertragungsfunktion. Sie macht Angaben darüber, wie die Ortsauflösung (in Linienpaaren/mm) des Objektivs über das Bildfeld des Sensors verteilt ist. Messmittel zur Bestimmung der Auflösung sind Testcharts mit waagerechten und senkrechten Streifenmustern schwarzer und weißer Linien, die einer geometrischen Reihe folgend, immer feiner werden (z.B. USAF 1951). Als hochauflösende Objektive im Umfeld der Bildverarbeitung gelten Objektive, die mehr als 100 Linienpaare/mm auflösen können. CCTV-Objektive, wie sie vielfach für einfache Anwendungen der Bildverarbeitung eingesetzt werden, können typischerweise max. 40 Linienpaare/mm auflösen. Auflösung bedeutet dabei, dass zwei kleine inhaltliche Details am Prüfobjekt noch als zwei mit Bildverarbeitungstools trennbare Einzelheiten im Bild auszuwerten sind. Branchenüblich gilt, dass dazu das Detail im Bild mindestens 20 Prozent Kontrast aufweisen muss. Die Fähigkeit von Objektiven, hoch auflösen zu können, unterliegt etlichen Parametern: der optischen Konstruktion, der eingesetzten Beleuchtungswellenlänge, der Lichtzusammensetzung, dem notwendigen Kontrast, der Strukturfeinheit, dem Abbildungsmaßstab sowie dem Bildort. In der Bildmitte herrscht bei rotationssymmetrischen Linsensystemen prinzipbedingt immer eine höhere Auflösung als am Bildrand. Begrenzt wird eine hohe Auflösung durch die Beugung des Lichtes. Sie macht abhängig von der Wellenlänge das Sichtbarmachen kleinerer Details als die Wellenlänge unmöglich. Objektive, die konstruktiv-optisch so weit perfektioniert sind, dass sie in der Lage sind, theoretisch feinere Strukturen als die Lichtwellenlänge aufzulösen, werden als beugungsbegrenzte Objektive bezeichnet. Einige hochauflösende Objektive tragen Bezeichnungen wie ‚Megapixelobjektiv‘ oder ‚x Megapixel‘. Derartige Aussagen sind technisch nicht hilfreich, da sie keine Auskunft darüber geben, wie klein die Pixel sind, die das Objektiv mit Informationen versorgen soll und mit welchem Kontrast dies geschehen muss. Beim Zusammenspiel einer Kamera mit Bildsensor mit vielen und kleinen Pixeln (hohe geometrische Auflösung) ist immer zu beachten, dass ein optisch hochauflösendes Objektiv Bedingung dafür ist, dass die kleinen Pixel mit detaillierter Information bedient werden können. Anderenfalls fungiert das Objektiv als Tiefpassfilter und filtert hochfrequente (feindetaillierte) Informationen heraus.

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