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MFT-Objektive f?r die industrielle Bildverarbeitung
W?hrend in der Industrie viele Objektive mit festgeschraubter Blende und Fokus arbeiten, hat sich im Consumerbereich mit MFT (Micro Four Thirds) bereits ein leistungsf?higer Objektivstandard mit steuerbaren Objektiven etabliert. Die Frage ist nur, ob dieser auch f?r die industrielle Bildverarbeitung geeignet ist?
Die EXO304 Tracer mit MFT-Bajonett bietet durch die M?glichkeit Fokus, Zoom und Blende individuell zu steuern, neue Perspektiven f?r die Bildverarbeitung. (Bild: SVS-Vistek GmbH)
Vor knapp zehn Jahren stellten Olympus und Panasonic den Micro Four Thirds (MFT)-Standard f?r spiegellose Kameras der ?ffentlichkeit vor. Der Standard definiert die Rahmenbedingungen, um kompakte (Consumer-) Kamerasysteme mit Wechselobektiven zu bauen. Mittlerweile unterst?tzen namhafte Optikhersteller wie J.Schneider, Carl Zeiss oder Sigma den Standard.
Ziele von MFT
Um die (spiegellosen) Kamerasysteme kompakt zu halten wurde der Bildkreis auf 21,63mm festgelegt und der Abstand Objektivbajonett-Sensor deutlich verringert. Die Steuerung der Objektive erfolgt ?ber Aktoren im Objektiv (jedes Objektiv hat einen Prozessor) mit elf im Bajonett innenliegenden Kontakten. MFT in Machine Vision: Die Optikhersteller von Machine-Vision-Optiken sind mit den gro?formatigen Sensoren mit hoher Aufl?sung (z.B. Sony IMX304 mit 1,1″ und 12MP) konfrontiert. Jeden Monat kommen neue Objektive auf den Markt, dennoch sind Aufl?sungen von 12MP oder besser noch selten und meist auch teuer. MFT und MTF: Klassisch erfolgt die Messung der Aufl?sung ?ber die Auswertung der MTF (Modulations-Transfer-Funktion). Ein genaues Studium von Machine-Vision-Objektiven offenbart zum Bildrand hin oft deutliche Schw?chen in der Abbildungsleistung. Dieser Faktor gewinnt an Dramatik, da die Kameras immer h?her aufl?sen mit kleineren Pixeln und gr??erer Fl?che. Ein gro?er IMX304-Sensor befindet sich mit seiner 17,52mm Diagonale noch bequem im Bildkreis der MFT-Spezifikation. F?r diese Spezifikation liefern gro?e Optikhersteller exzellente und sehr gut dokumentierte MFT-Objektive mit hervorragender MTF bis an den Bildrand. Asph?rische Objektive mit niedrig brechenden Gl?sern sind hier Standard. MFT und CMOS: CMOS-Sensoren finden zunehmend Verbreitung, gerade die Sony-IMX-Sensoren versprechen hohe Qualit?t. Fast alle CMOS-Sensoren arbeiten zur Erh?hung der Lichtempfindlichkeit (und besseren Fl?chenabdeckung) mit Mikrolinsen. Hierbei hat jedes einzelne Pixel seine eigene Optik. F?r diese Mikrolinsen-Optik sollte der Einfallswinkel des abbildenden Strahles optimalerweise senkrecht zur Sensorebene stehen. Je gr??er die Sensordiagonale, desto schr?ger treffen die Strahlen bei konventionellen Objektiven an den R?ndern des Sensors auf. Die Folge ist ein Lichtverlust oder Shading bei gro?en Sensoren. Moderne MFT-Objektive sind meist bildseitig telezentrisch aufgebaut und sorgen so f?r eine gleichm??ige Ausleuchtung ?ber den gesamten Sensor hinweg. Nat?rlich k?nnte man das radiale Shading auch in der Kamera ausgleichen, aber wer will schon seinen teuren Dynamic Range an ein Objektiv-Shading opfern?
Mechanische Zuverl?ssigkeit
Moderne MFT-Objektive sind meist seitig telezentrisch aufgebaut und sorgen so f?r eine gleichm??ige Ausleuchtung ?ber den gesamten Sensor hinweg. (Bilder: SVS-Vistek GmbH)
MFT-Objektive haben auch Nachteile. In vielen Machine-Vision-Applikationen wird eine Optik einmal eingestellt und so soll sie dann auch bleiben. Ein variabler Fokus stellt da ein Unsicherheitsfaktor dar. Oftmals ist der Autofokus jedoch abschaltbar. Der normale Anwender behandelt seine Technik nicht immer gut. Dennoch erwiesen sich Objektive in nicht repr?sentativen Tests als erstaunlich robust und fokussierten auch nach ?ber einer Millionen Focusvorg?ngen noch einwandfrei (siehe inVision 2/14). Moderne magnetische Lager und enge Toleranzen bei der Serienfertigung ?berzeugen. Zudem ist das Angebot breit, Brennweiten von 7 bis 300mm stehen bereits zur Verf?gung. Machine Vision verl?sst mittlerweile den Bereich des Anlagenbaus mit seinen statischen Geometrien in der Abbildung. Immer ?fter sind neue Konzepte gefragt, die mit einem gesteuerten Objektiv (Fokus, Zoom, Blende) elegant zu l?sen sind, weil die Objektabst?nde eben nicht mehr statisch wie auf dem Flie?band sind, sondern immer wieder neu f?r jedes Objekt justiert werden m?ssen. Machine-Vision-Kameras wie die EXO304 Tracer mit MFT-Bajonett bieten hier neue M?glichkeiten. F?r Industrie 4.0 mit dem Ansatz Losgr??e 1 und vorsichtig agierenden Robotern (Beschleunigungswerte) ist eine individuell steuerbare Optik von Vorteil.
