Objektivrechner

Das Tool hilft Ihnen die passenden Objektive sowie das notwendige Zubehör für Ihr optisches System zu finden. Um mit der Berechnung zu starten, füllen Sie bitte die Eingabefelder möglichst präzise aus. Der Rechner hält sich an fest definierte Vorgaben. Das bedeutet, dass bereits geringfügige Größen bei einem Parameter dazu führen können, dass potenziell passende Objektive nicht in den Ergebnissen erscheinen.

• Ihre Parameter: Geben Sie Ihren Sensor, die Objektbreite/-höhe, den Arbeitsabstand und/oder die gewünschte Vergrößerung ein.
• Wählen Sie Anschluss und Filter: Definieren Sie Ihren Kamera Mount und ihren optischen Filter, die Sie verwenden möchten.
• Lösungen berechnen: Das System berechnet sofort eine Liste der kompatiblen Schneider-Kreuznach Objektive und zeigt diese an.
• Detaillierte Zubehörketten: Für jede Objektivlösung wird die genaue Zubehörkette einschließlich Zwischenringen, Adaptern und Unifoc-Systemen angezeigt.
• Durchsuchen und exportieren: Vergleichen Sie Lösungen, betrachten Sie technische Zeichnungen, laden Sie Datenblätter und STEP-Dateien herunter und speichern Sie Ihre komplette Kalkulation als PDF.
  
   

• Sensor: Wählen Sie Ihren Kamerasensor aus der Liste (Standardformate, spezifische Herstellermodelle oder geben Sie eine benutzerdefinierte Größe ein).
• Arbeitsabstand (WD): Stellen Sie sicher, dass im Dropdown-Menü "WD" ausgewählt ist und geben Sie Ihren gewünschten Arbeitsabstand in Millimetern ein. Dies ist der Abstand von der Vorderkante des Objektivs zum Objekt.
• Objektbreite / Objekthöhe: Definieren Sie die Abmessungen des Bereichs, den Sie erfassen möchten. Ein Wert ist ausreichend.

Der Rechner ermittelt aus diesen Angaben die benötigte Vergrößerung und sucht passende Objektive. Dieser Modus ist ideal, wenn Sie einen festen Arbeitsabstand haben und ein bestimmtes Sichtfeld (Field of View) abbilden müssen.

• Sensor: Wählen Sie Ihren Kamerasensor.
• Arbeitsabstand (WD): Geben Sie den gewünschten Arbeitsabstand ein (Dropdown auf "WD"). Sie können auch den Arbeitsabstand frei lassen, erhalten dadurch aber eine sehr große Auswahl an Objektiven.
• Vergrößerung: Tragen Sie die gewünschte optische Vergrößerung direkt ein. Die Felder für Objektbreite und -höhe werden daraufhin automatisch deaktiviert, da die Vergrößerung diese impliziert.

Dieser Modus ist nützlich, wenn die Vergrößerung eine primäre Anforderung Ihrer Anwendung ist und der Arbeitsabstand ebenfalls eine wichtige Rolle spielt.

• Sensor: Wählen Sie Ihren Kamerasensor.
• Brennweite (FL): Ändern Sie die Eingabe im Dropdown-Menü neben dem Arbeitsabstandsfeld von "WD" auf " Focal length ". Geben Sie dann die gewünschte Brennweite des Objektivs ein.
• Objektbreite / Objekthöhe oder Vergrößerung: Ergänzen Sie Ihre Eingabe entweder durch die Dimensionen Ihres Objekts oder durch die direkte Angabe der Vergrößerung.

Dieser Modus ist besonders hilfreich, wenn Sie bereits eine Vorstellung von der benötigten Objektivbrennweite haben oder mit spezifischen Objektivtypen arbeiten möchten und den resultierenden Arbeitsabstand ermitteln wollen.

• Wählen Sie den Mount-Typ Ihrer Kamera (z.B. C-Mount, F-Mount). Für viele gängige Mount-Typen wird das Auflagemaß (Abstand vom Montageflansch der Kamera zum Sensor) automatisch in das Feld "Camera Flange (mm)" eingetragen und das Feld schreibgeschützt.
• Bei Mounts ohne vordefiniertes Auflagemaß (z.B. M42x1) geben Sie das Auflagemaß Ihrer Kamera bitte manuell ein
• Falls Sie einen optischen Filter verwenden möchten (z. B. Bandpass), wählen Sie diesen aus der Liste aus. Der Objektivrechner berücksichtigt diesen bei der Zusammenstellung des Zubehörs und nennt Ihnen die passende Größe des Filters.

Nachdem Sie alle relevanten Informationen eingegeben haben, klicken Sie auf "System berechnen".

• Ergebnisübersicht: Der Rechner zeigt eine Tabelle mit potenziell passenden Objektiven. Wichtige Parameter wie die effektive Brennweite, die resultierende Vergrößerung, der benötigte Bereich für Zwischenringe, der effektive Arbeitsabstand, der Flanschbrennpunktabstand, der Objekt-Bild-Abstand und der Objekt-Kamera-Abstand werden übersichtlich dargestellt.
• Klicken Sie auf den Namen eines Objektivs (gekennzeichnet mit einem "+"-Symbol davor), um die detaillierte Zubehörkette für dieses spezifische Objektivsystem anzuzeigen.
• Die aufgeklappte Ansicht zeigt alle Komponenten in der Reihenfolge vom (optionalen) Filter, über das Objektiv, eventuelle Zwischenringe, Adapter bis hin zum Kamera-Mount.
• UNIFOC Auswahl (falls verfügbar): Bei Objektiven, die einen UNIFOC Fokusschneckengang benötigen (z.B. PYRITE Serie), erscheint hier ein Dropdown. Sie können verschiedene UNIFOC Typen auswählen, was sich auf die Fokussierbarkeit und den Längenaufbau auswirkt. Die Tabelle und die Zubehörkette passen sich dynamisch an.
  
  

Bildwinkel / Öffnungswinkel (Angle of View)
Beschreibt den Winkelbereich einer Szene, der vom Objektiv erfasst bzw. abgebildet wird. In unserem Rechner wird dieser oft in horizontale (h) und vertikale (v) Werte unterteilt, abhängig vom Seitenverhältnis des gewählten Sensors. Ein größerer Bildwinkel erfasst mehr von der Umgebung (Weitwinkel), während ein kleinerer Winkel einen „Tele-Effekt“ erzeugt.

Blende / Blendenzahl (Aperture / F-Stop / F/#)
Auch als Iris oder Blendenöffnung bezeichnet. Es ist die verstellbare Öffnung im Objektiv, die reguliert, wie viel Licht auf den Sensor fällt. Eine weiter geöffnete Blende (kleinere Blendenzahl) lässt mehr Licht herein, kann aber optische Abbildungsfehler verstärken. Eine stärker geschlossene Blende (größere Blendenzahl) reduziert den Lichteinfall, erhöht aber meist die Schärfentiefe und Bildschärfe. Schließt man die Blende jedoch zu stark (über das empfohlene Maximum, Fₘₐₓ/# hinaus), kommt es zur Beugung (Diffraktion), was die Bildqualität wieder verschlechtert. Standard-Blendenzahlen sind: f/1.4, f/2.0, f/2.8, f/4.0, f/5.6, f/8, f/11, f/16 und f/22. Jeder Sprung zur nächstgrößeren Standardblende halbiert die durchgelassene Lichtmenge.

Zerstreuungskreis (Circle of Confusion / CoC)
Der maximal akzeptable Durchmesser eines Unschärfeflecks auf der Bildebene (gemessen in mm oder Pixeln), der vom Auge gerade noch als scharf wahrgenommen wird. Dies ist der zentrale Wert zur Berechnung der Schärfentiefe. Als grober Richtwert gilt: Nutzen Sie einen CoC von etwa 2 Pixeln für Monochrom-Sensoren und 4 Pixeln für Farbsensoren mit Bayer-Filter (Bayer-Pattern).

Schärfentiefe (Depth of Field / DoF)
Der Entfernungsbereich auf der Objektseite – also vor und hinter dem optimalen Fokuspunkt –, in dem das Motiv noch ausreichend scharf abgebildet wird (die Unschärfe ist hier kleiner oder gleich dem Zerstreuungskreis). Die Schärfentiefe nimmt zu, je weiter die Blende geschlossen wird (größere Blendenzahl), und nimmt bei steigendem Abbildungsmaßstab bzw. Vergrößerung drastisch ab (DoF ~ F/# / β²). Um eine größere Schärfentiefe zu erreichen, muss man also entweder die Blende weiter schließen oder den Abbildungsmaßstab verringern.

Fokustiefe (Depth of Focus)
Der Toleranzbereich auf der Bildseite (also direkt an der Sensorebene), innerhalb dessen das Bild noch eine akzeptable Schärfe aufweist. Nicht zu verwechseln mit der Schärfentiefe, die sich auf das physische Objekt vor der Kamera bezieht.

Zwischenring (Extension Tube)
Ein mechanischer Adapter, der zwischen Objektiv und Kameraanschluss montiert wird, um den Abstand zwischen Objektiv und Sensor zu vergrößern. Solche Ringe sind notwendig, wenn der benötigte freie Arbeitsabstand kürzer ist als die minimale Fokusdistanz (Naheinstellgrenze / MOD) des Objektivs.

Sichtfeld / Bildfeld (Field of View / FoV)
Die tatsächlichen physikalischen Abmessungen (horizontal, vertikal und/oder diagonal) des Bereichs am Objekt, der vom aktiven Sensor bei einem bestimmten Arbeitsabstand erfasst wird.

Auflagemaß (Flange Focal Distance / FFD)
Der exakte Abstand (in mm) vom mechanischen Befestigungsflansch (dem Bajonett/Gewinde) der Kamera oder des Objektivs bis zum Bildsensor. Damit ein System überhaupt korrekt fokussieren kann, muss das Auflagemaß von Objektiv und Kamera übereinstimmen. Standardisierte Auflagemaße sind zum Beispiel der C-Mount und TFL-Mount (17,526 mm) sowie der F-Mount (46,5 mm). Andere Gewindeanschlüsse (wie S/M12, M42, M58 etc.) haben keinen allgemeingültigen Standard; hier muss das korrekte Auflagemaß zwingend in den Herstellerdatenblättern überprüft werden.

Brennweite (Focal Length / f)
Eine Grundeigenschaft entozentrischer Objektive. In der physikalischen Optik ist es der Abstand von der bildseitigen Hauptebene H‘ zum Brennpunkt, wenn die Lichtstrahlen parallel (kollimiert) einfallen. Gängige Brennweiten sind 4.8, 6.5, 8, 12, 16, 25, 35, 50, 75 und 100 mm. Für ein gleichbleibendes Sichtfeld erfordert eine längere Brennweite einen größeren Arbeitsabstand und führt zu einem kleineren Öffnungswinkel.

Fokussiereinheit / Schneckengang (z. B. UNIFOC / Helical Mount)
Ein mechanischer Mechanismus zur Scharfstellung, der zwischen Objektiv und Kamera platziert wird. Viele Industrieobjektive haben keinen eingebauten Fokusring. Stattdessen nutzen sie externe Schneckengänge (wie ein UNIFOC-System), die einen sehr präzisen, einstellbaren Auszugsbereich bieten (z. B. 0 - 12 mm beim UNIFOC 12). Dadurch lässt sich die exakte Fokusdistanz für die jeweilige Anwendung feinjustieren.

Bildkreis (Image Circle)
Die kreisförmige Lichtfläche, die ein Objektiv auf die Bildebene projiziert. Damit ein Bild bis in die Ecken hinein komplett ausgeleuchtet wird, muss der Durchmesser dieses Bildkreises mindestens so groß sein wie die Sensordiagonale der Kamera. Ist der Sensor größer als der vom Objektiv unterstützte Bildkreis, werden die Bildecken abgedunkelt (ein Effekt, den man Vignettierung nennt).

Abbildungsmaßstab / Vergrößerung (Magnification / ß‘)
Das Verhältnis der auf den Sensor projizierten Bildgröße zur tatsächlichen physikalischen Größe des Objekts. Im Idealfall ist der Abbildungsmaßstab auf der horizontalen, vertikalen und diagonalen Achse identisch. Entozentrische Objektive sind in der Regel für bestimmte Abbildungsmaßstäbe oder -bereiche optimiert. Der Abbildungsmaßstab hat massiven Einfluss auf die Schärfentiefe: DoF ~ 1/β².

Modulationsübertragungsfunktion (Modulation Transfer Function / MTF)
Ein Maß zur Bewertung der optischen Auflösung und der Kontrastleistung eines Objektivs. Die MTF beschreibt, wie gut der Motivkontrast bei verschiedenen Ortsfrequenzen (gemessen in Linienpaaren pro mm, lp/mm) auf den Sensor übertragen wird. Ein guter Praxisrichtwert ist ein MTF-Wert von etwa 30 % bei zwei Dritteln der Nyquist-Frequenz des Sensors. Die Nyquist-Frequenz (in lp/mm) berechnet sich wie folgt: 1000 / (2 x Pixelgröße in µm).

Objekt-Bild-Abstand [OO′]
Die gesamte physikalische Distanz vom fokussierten Objekt bis zum Bildsensor der Kamera. Für eine bestimmte Kombination aus Kamera und Objektiv ist dieser Gesamtabstand bei einem Abbildungsmaßstab von 1:1 am geringsten. Hierbei gilt: [OO′] = 4·f + [HH′].

Arbeitsabstand (Working Distance)
Der Abstand vom Objekt zum ersten mechanischen Teil des Objektivs (in der Regel die Gehäusevorderkante). Bei Objektiven mit hervorstehender Frontlinse bezieht sich der Wert auf den Scheitelpunkt (den vordersten Punkt) dieser Linse.

Objektgröße (Object Width / Height)
Die physikalischen Abmessungen des Bereichs, der inspiziert werden soll. Objektbreite und -höhe definieren zusammen das benötigte Sichtfeld (FoV) in der Fokusebene. Gibt man diese Maße in den Objektivrechner ein, hilft das bei der Bestimmung der benötigten Sensorgröße, Brennweite und des Abbildungsmaßstabs.

Hauptebenen (Principal Planes / H, H′)
Die theoretischen objektseitigen (H) und bildseitigen (H′) Hauptebenen eines Objektivs. Zusammen mit der Brennweite (f) bestimmen sie, wie das Objektiv ein Motiv aus einer bestimmten Entfernung abbildet. Der Abstand zwischen diesen beiden Ebenen [HH′] (der Hauptebenenabstand) kann je nach Linsendesign positiv oder negativ sein. Für maximale Genauigkeit werden die exakten Positionen von H und H′ in unserem Rechner berücksichtigt.

Auflösung (Resolution)
In der Industrieoptik wird dieser Begriff auf zwei Arten verwendet:

• Laterale/Physikalische Auflösung: Die tatsächliche Abmessung am Objekt, die von einem einzelnen Sensorpixel erfasst wird (meist in µm/Pixel angegeben).

• Optische Auflösung: Die Fähigkeit des Objektivs, Details scharf aufzulösen. Dies wird oft über die MTF (lp/mm) gemessen, um sie auf eine bestimmte, minimale Pixelgröße abzustimmen.

Sensor
Das elektronische Bauteil, das in einem Vision-System als Bildebene fungiert. Er wird definiert durch seine physische Größe, seine Pixelanzahl (horizontal/vertikal) und die Größe der einzelnen Pixel (unsere Tools gehen aktuell von quadratischen Pixeln aus). Um dunkle Bildecken (Vignettierung) zu vermeiden, muss die Diagonale des Sensors kleiner sein als der maximale Bildkreis des gewählten Objektivs.

Wellenlänge (Wavelength / λ)
Eine Kerneigenschaft von Licht, die dessen Farbe und Photonenenergie bestimmt, meist gemessen in Nanometern (nm) oder Mikrometern (µm). Für grundlegende Berechnungen (z.B. den Durchmesser des Beugungsscheibchens/Airy-Scheibchens und die maximal empfohlene Blendenzahl) wird eine Standard-Wellenlänge für sichtbares Licht von λ = 550 nm verwendet. Gängige Spektralbereiche in der industriellen Bildverarbeitung sind: UV (< 400 nm), Sichtbares Licht (400–700 nm), Blau (400–490 nm), Grün (490–590 nm), Rot (590–700 nm), Nahes Infrarot / NIR (700–1000 nm) und Kurzwelliges Infrarot / SWIR (700–1700 nm).

Dieses Glossar wurde mit freundlicher Unterstützung von STEMMER IMAGING erstellt. Vielen Dank.