Objektivspezifikationen sind wichtig, also machen Sie Ihre Hausaufgaben

Ingenieure sind eine besondere Spezies, bekannt für ihre Liebe zur Präzision und Effizienz. Warum ist es also so, dass eine wachsende Zahl der E-Mails und Anrufe, die ich mit der Anfrage nach Objektiven für Imaging-Systeme erhalte, ungefähr so klingen:

Hi, Stuart:
Können Sie mir bitte ein Angebot für ein Objektiv für ein Immersionsmikroskop machen?
Mit freundlichen Grüßen,
X

Wie bitte? Glauben Sie, ich sei hellseherisch veranlagt?

Ich übertreibe nicht. Genau diese Anfrage habe ich bekommen, und ich erhalte solche Anfragen immer häufiger: Anfragen nach Objektiven für Imaging-Systeme, ohne dass zuvor über Spezifikationen, Leistungsanforderungen und den System- bzw. Designkontext nachgedacht wurde — also genau jene Informationen, die jede sachkundige Person benötigt, um die Anfrage zu erfüllen.

Das ist ein Problem, das sich zu einem Schneeballeffekt auswächst, und ich möchte dem Einhalt gebieten. Betrachten Sie diesen Artikel als eine große, den Schneeball stoppende Ziegelmauer — gebaut aus Herzblut, aus über 40 Jahren Erfahrung in Entwurf und Fertigung optischer Linsen und aus ernster Sorge um die nächste Generation optischer Ingenieure.
 

Warum?

Wie kam es dazu? Warum machen immer weniger Ingenieure ihre Hausaufgaben, bevor sie ihr Objektiv bestellen?

Vielleicht ist es ein Produkt der Amazon- und McDonald’s-Kultur — extrem schnelle Auftragsabwicklung, die wie Magie wirkt. Vielleicht. Aber in diesen Fällen wissen die Bestellenden, was sie wollen. Wenn Sie mich stattdessen bitten, herauszufinden, was Sie wollen, dann wirkt etwas anderes.

Ich habe drei Theorien und freue mich auf Ihre Meinung dazu.

Erstens: die Theorie der jugendlichen Torheit — es ist schlicht ein Anfängerfehler eines neuen Ingenieurs. Wenn das so ist: Macht eure Hausaufgaben, bevor ihr anruft oder mailt und um Objektiv-Hilfe bittet. Aber bevor Sie denken, ich würde hier junge Ingenieure kritisieren: tue ich nicht — junge Ingenieure lernen schnell, und ich helfe ihnen gerne. Kommen wir zu Theorie zwei und drei, die auch die erfahreneren Kollegen ins Visier nehmen.

Zweitens: Sie sind einfach faul geworden. „Ach komm, Anbieter von Objektivlösungen, es ist doch nur ein Objektiv — findet es schon heraus.“

„Find’s heraus? Nur ein Objektiv?“ Das Objektiv bestimmt die Leistung Ihres optischen Systems. Ich helfe Ihnen gern beim „Herausfinden“, denn das richtige Objektiv ist eine Zusammenarbeit. Es braucht zwei — Sie sind die eine Hälfte der Gleichung. Wenn Sie null Einsatz zeigen und ich 100 Prozent, dann landen wir trotzdem nur bei 50 Prozent. Das mag in der Uni auf einer Kurve noch reichen, aber in der Praxis zerstört es Ihr optisches System, kostet Ihrer Firma Zeit, Ressourcen und Geld. Und vielleicht Ihren Ruf.

Drittens: Selbst erfahrene Optikingenieure vergessen das manchmal. Lassen Sie diesen Artikel also als Erinnerung gelten: Je spezifischer Sie Ihrem Objektiv-Lieferanten von Anfang an Auskünfte geben, desto effizienter wird Ihr optisches System gebaut und letztlich funktionieren.
 

Sonntagsmechaniker-Syndrom

Ich bin hier etwas augenzwinkernd, damit Sie sich oder Kollegen wiedererkennen. Aber das beschriebene Problem ist real, ernst und wird immer häufiger.

Was passiert, wenn ein Objektivanbieter nicht die nötige Spezifität erhält, um eine Anfrage zu erfüllen? Ich nenne es das Sonntagsmechaniker-Syndrom. Klar, ich habe nichts dagegen, am Wochenende an Autos herumzubasteln — das passt zu meiner tinkererischen Natur. Wenn eine Reparatur nicht brillant gelingt — und das ist selten — kann ich später weiter fummeln.

Aber wollen Sie das für Ihre Objektive? Ihr Anbieter liefert ein Objektiv, das auf der besten Schätzung beruht, weil Sie kaum Vorgaben gemacht haben; es funktioniert nicht, Sie schicken es mit etwas mehr Richtung zurück; und Sie spielen so lange Hin- und Herschicken, bis es passt?

Das ist ein Narrenspiel — mit einem Narren auf jeder Seite. Denken Sie daran: es steht ein optisches System auf dem Spiel. Zwei Ingenieure sollten technisch miteinander kommunizieren können und das Objektiv beim ersten Mal 100 % richtig bekommen — ohne Mehrdeutigkeit. So geht’s:
 

Es gibt dafür eine Matrix

Optische Systeme nehmen zahllose Formen an, um sehr spezifische Zwecke zu erfüllen; jedes davon verlangt ein oder mehrere Objektive, die nach exakten Vorgaben gefertigt werden.

Wenn ich mit Ihnen telefoniere oder E-Mails austausche, nutze ich die Gelegenheit, so viele Informationen wie möglich von Ihnen herauszufragen, damit ich das beste Objektiv für Ihr System empfehlen und liefern kann. Dazu habe ich meine eigene „Top-10“ Liste von Fragen, die Sie erwarten sollten — und auf die Sie vorbereitet sein sollten:

Stus Top-10 Fragen zur Spezifikation optischer Systeme für die Objektivauswahl

Bitte sagen Sie mir so detailliert wie möglich, was folgende Punkte sind:

1. Objektgröße (L × B × H) oder Sichtfeld (Field of View, FOV)?
2. Bild (Fläche oder linear, L/B/H, Anzahl der Pixel)?
3. Sensormodell in der Kamera (Farbe, SW, Pixelgröße, IR-Sperrfilter)?
4. Wellenlängenbereich (monochrom, sichtbar, NIR)?
5. Kameramount (C-Mount, F-Mount etc.)?
6. Objektabstand (Arbeitsabstand)?
7. Gehäuse/„Black Box“-Maße (Objektiv: maximaler Durchmesser, Länge)?
8. Systemauflösung (Objektraum)?
9. Objektkontrast?
10. Systemumgebung (Temperaturbereich, Vibration, Staub)?

Ich denke, Sie verstehen den Punkt. Lustigerweise ist das noch lange nicht alles — nach Jahrzehnten der Zusammenarbeit mit Ingenieuren zur Entwicklung und Lieferung erstklassiger Objektive habe ich über 50 Fragen. Im Geiste, Ihnen zu helfen, an der Entwicklung und Lieferung der bestmöglichen optischen Systeme mitzuwirken, werde ich diese Fragen mit Ihnen teilen.

Willkommen in der „Matrix“. Füllen Sie sie mit so vielen Informationen wie möglich aus; ich erwarte nie, dass alle Fragen beantwortet werden.
 

^{Abbildung 1: Optische Systeme gibt es in unzähligen Formen und Ausführungen, um eine Vielzahl sehr spezifischer Zwecke zu erfüllen, für die jeweils ein oder mehrere Objektive erforderlich sind, die nach genauen Spezifikationen gefertigt werden müssen.}

Drei Wege zur Erfüllung

Wenn meine Top-10-Fragen und die technische Matrix das „Wie“ sind, um das richtige Objektiv zu finden und die verschwendete Zeit, das Geld und die Ineffizienz zu vermeiden, die entstehen, wenn Sie Ihren Objektivlieferanten bitten, hellsichtig zu sein, dann möchte ich auch das „Warum“ erläutern: Es gibt drei Wege, eine Objektivlösung zu liefern — jeder hat erhebliche Auswirkungen auf Zeit, Budget und Systemleistung. Sobald ich die nötigen Informationen habe, muss ich einen Weg wählen:

1. Commercial Off-the-Shelf (COTS) Objektiv: Die einfachste Lösung. Am nächsten an dem Amazon-Szenario, das ich oben beschrieb. Sie haben eine Anforderung, und ich habe ein Objektiv auf Lager, das die Spezifikationen größtenteils erfüllt. Ich mache ein Angebot — und wenn es passt, haben Sie Ihr Objektiv.

2. COTS modifiziertes Objektiv: Wenn ein Standard-Serienobjektiv Ihre Anforderungen nicht vollständig erfüllt, ist der beste Ansatz zu prüfen, ob der Objektivhersteller ein vorhandenes Design anpassen kann. Wegen der zusätzlichen Arbeit kostet das mehr als ein Standardprodukt und dauert länger. Je nach Umfang der Änderungen dauern solche Projekte meiner Erfahrung nach etwa 8–12 Wochen für die Entwicklung eines Prototyps; die Serienproduktion kann 12–16 Wochen nach Freigabe des Prototyps beginnen. Am Ende erhalten Sie ein leistungsfähiges Objektiv, ohne dass das Budget sprengt.

3. Individuell entwickeltes Objektiv: Manchmal lassen sich notwendige Änderungen nicht an einem Standardobjektiv vornehmen — dann führt kein Weg am Neukonzept vorbei. Hier ein grober Zeitrahmen, damit Sie wissen, was auf Sie zukommt:

• Grobe Aufwandsschätzung (ROM) = 4–8 Wochen
• Festpreisangebot (FFP) = 10–16 Wochen
• Prototypentwicklung und Lieferung (kleine Serie) = 16–24 Wochen nach Auftragseingang (ARO)
• Serienproduktion = 16–24 Wochen nach Kundenzulassung

Der Weg über ein kundenspezifisches Objektiv ist zeitaufwändiger und teurer als die anderen Optionen, aber manchmal der einzige Weg, es richtig zu machen. Meiner Erfahrung nach lohnt sich dieser Aufwand ökonomisch meist erst ab Bestellmengen von mehr als ca. 50 Stück.

Bei allen drei Wegen sehen Sie den Einfluss fehlender, fehlerhafter oder unvollständiger Objektiv-Spezifikationen. Wenn wir keinen klaren, intelligenten und detaillierten Informationsaustausch zu Beginn des Auswahlprozesses haben, landen wir schnell in einem „garbage in, garbage out“-Szenario. Glauben Sie mir: das wollen Sie nicht.
 

Seien Sie nicht dieser Kunde

Ich erinnere mich an eine frühe Erfahrung mit einem Kunden, die mir im Gedächtnis geblieben ist. Er rief an, hörte man seine Ungeduld deutlich. Er arbeitete für ein großes Unternehmen (Fortune-500) und sagte, er sei Optikingenieur und würde ein 50-mm-Objektiv für sein Inspektionssystem brauchen.

Meine Top-10-Fragen hatte ich damals noch nicht vollständig formuliert, aber sie reiften gerade. Also fragte ich: „Was schaut das System an? Wie groß ist das Objekt?“ — und erhielt die Antwort: „Schau, ich habe es eilig, schick mir einfach das Objektiv.“

Also tat ich das.

Etwa zwei Monate später erhielt ich eine E-Mail vom Kunden. Ratespiel: was stand drin?

„Dieses Objektiv war schrecklich.“

Ich rief ihn zurück. Ich wusste, dass das Objektiv nicht schlecht war — es gehörte zu unseren besten. Aber es war einfach nicht das richtige Objektiv für diese Aufgabe.

Nach etwas Nachfragen offenbarte der Kunde Details seines optisch sehr anspruchsvollen Systems: es ging z. B. darum, einzelne Blätter Papier auf einer Produktionslinie zu zählen, wenn sie in Bunde gepackt wurden. Ohne Angaben zu Pixelgröße, Objektabstand und Objektgröße war es von vornherein aussichtslos, das passende Objektiv zu liefern.

Seien Sie nicht dieser Kunde. Sie sind besser als das. Prüfen Sie die Matrix, machen Sie Ihre Hausaufgaben und seien Sie bereit zur Zusammenarbeit, damit die Objektivauswahl für Ihr optisches System ein wertschöpfender Schritt wird, der Sie — und die Systeme, mit denen Sie arbeiten — für Exzellenz bekannt macht.