Die Größe des Sensorformats und die Pixelgröße einer Digitalkamera wirken sich auf nahezu alle Leistungsmerkmale einer Kamera aus.
Die Formatgröße ist ein Schlüsselelement, das zu den Systembeschränkungen in Bezug auf die Leistung bei schwachem Licht, den Dynamikbereich, die Größe, die Kosten, den Stromverbrauch, den Objektivbedarf, die Anzahl der Pixel usw. beiträgt. Jedes dieser Elemente verändert die Form und Funktion der Kamera.
Es gibt allgemeine Faustregeln dafür, wie sich diese Faktoren auf die Bildqualität einer Kamera auswirken. Die Kompromisse sind in der Regel kontinuierlich und hängen über viele Freiheitsgrade hinweg eng miteinander zusammen.
Jeder Kameraeinsatz hat anwendungsspezifische Anforderungen, so dass die Auswahl eines CMOS-Bildsensors von Fall zu Fall getroffen werden muss. Wir haben unser Bestes getan, um die Verwendung von Sensortypen nach Branchen zu kategorisieren.
Digitalkamera-Sensorformate sind verwirrend wegen der Kathodenstrahl-Vidicon-Röhren
Der Formattyp eines Digitalkamerasensors ist einer der verwirrendsten in der Bildverarbeitungsbranche. Der Formattyp ist ein Überbleibsel der Bauweise von Videoröhren vor der Einführung von CCD- oder CMOS-Sensoren.
Diese"Videoröhren" hatten undurchsichtige Bereiche außerhalb des aktiven Bereichs der Kathodenröhre, wodurch der lichtempfindliche Bereich reduziert wurde. Diese waren auf die Mechanik zurückzuführen, die entweder die größere Röhre oder die Kathoden hielt.
Zum Beispiel:
- Ein 1″-Bildsensor mit einem Seitenverhältnis von 4:3 ist 12,8 mm horizontal * 9,6 mm vertikal * 16 mm diagonal
- Ein 1/3″-Bildsensor mit einem Seitenverhältnis von 4:3 ist 4,8 mm horizontal * 3,6 mm vertikal * 6 mm diagonal
Nun, das scheint keinen Sinn zu machen, oder? 1" ist 25,4mm und 1/3 von 1" ist 8,5mm! Selbst 1/3 der 1"-Formatdiagonale sollte 5 mm betragen!
Nehmen wir als Beispiel den 1"-Formattyp. Ein Teil des Durchmessers der Kathodenstrahlröhre war die Röhrenwand und wurde nicht für Bildgebungszwecke verwendet.
Die Fläche wurde also von 25,4 mm auf 16 mm reduziert.
Ein für eine 1"-Röhre geeignetes Objektiv brauchte also keinen Bildkreis, der sich über den gesamten Röhrendurchmesser von 25,4 mm erstreckt.
In einigen historischen Quellen wird die Sensorgröße mit 3/2 * Formattyp angegeben und dann gerundet, aber es gibt immer noch viele Unstimmigkeiten.
In der modernen Bildverarbeitung gibt es eine nahezu unendliche Anzahl von Bildsensor-Diagonalen, für die es keine entsprechende ursprüngliche Videoröhrengröße gab.
Daher haben wir unser Bestes getan, um eine "moderne" Gleichung abzuleiten, die den Typ des Bildsensorformats genauer definiert. Wir haben die allgemein anerkannten Werte 1" = 16,0 mm, 1/2" = 8,0 mm, 1/3" = 6,0 mm und 1/4" = 4,5 mm verwendet und eine passende Gleichung aufgestellt, wobei wir auf so viele andere Artikel wie möglich verwiesen haben.
Leider weist die Formel für den digitalen Bildsensortyp eine Diskontinuität auf, die zwischen dem 1/2"-Bildsensor und dem 1/2,3"-Bildsensorformat auftritt.
Was bedeutet es, wenn jemand ein CMOS-Bildsensorformat angibt
Diese subjektive Klassifizierung bedeutet, dass die Hersteller bei der Veröffentlichung eines Formattyps für ihren Sensor nach bestem Wissen und Gewissen vorgehen können.
Das bedeutet, dass Ingenieure die genaue Anzahl der Ausgangspixel und den Pixelabstand (Größe) verwenden sollten, wenn sie ein Objektiv, z. B. ein CS-Mount-Objektiv oder ein M12-Objektiv, in Betracht ziehen.
Die meisten auf dem Markt befindlichen Sensoren entsprechen in etwa den unten aufgeführten Abmessungen des Formattyps, die anhand der obigen Formel berechnet werden können:
Herunterladen der Format Type Look Up TableBerechnen Sie die "35-mm-Äquivalent" EFL eines beliebigen Objektivs auf einem beliebigen Sensor
Wir haben einen einfachen Rechner entwickelt, um Ingenieuren und Hobbyisten, die das "35-mm-Äquivalent EFL" verwenden, die Übersetzung zu erleichtern, wenn es um das Sichtfeld geht.
Wenn Sie nach erweiterten Funktionen und Berechnungen suchen, sehen Sie sich bitte unseren erweiterten Sichtfeld-Rechner an, der auch die Verzeichnung berücksichtigt.
Die Quintessenz: Bei der Auswahl eines Objektivs gibt es keinen Ersatz für exakte Werte
Die meisten Hersteller sind bei der Klassifizierung ihrer Formattypen konsequent und genau. Wir sind jedoch auf zahlreiche Datenblätter gestoßen, die falsch klassifiziert sind.
Um es noch einmal zu wiederholen: Geben Sie bei der Suche nach einem Objektiv immer die genaue Anzahl der Ausgangspixel und den Pixelabstand (Größe) an!
Wenn Sie herausgefunden haben, welchen Sensor Sie verwenden, und das Kleinbildformat-Äquivalent EFL berechnen möchten, werfen Sie einen Blick auf unseren Kamera-Sichtfeld-Rechner.
Finden Sie M12-Objektive, indem Sie unten nach unserem M12-Objektiv-Rechner mit FoV-Berechnungen.
Häufig gestellte Fragen
Wie stelle ich mein M12-Objektiv richtig scharf?
Unscharfe Bilder werden in der Regel durch einen falschen Fokusabstand oder eine unsachgemäße Installation verursacht. Fädeln Sie zunächst Ihr M12-Objektiv in den Halter ein, bis Sie über den Fokus hinausgehen. Drehen Sie dann das Objektiv langsam gegen den Uhrzeigersinn (Lockerung) in kleinen Schritten (1/8 Umdrehungen), während Sie ein Live-Bild betrachten. gegen den Uhrzeigersinn (Lösen) in kleinen Schritten (1/8 Umdrehungen), bis Ihr Motiv scharfgestellt ist. Die 0,5 mm Gewindesteigung bedeutet, dass jede volle Umdrehung das Objektiv um 0,5 mm verschiebt, so dass kleine Anpassungen einen großen Unterschied.
Schnelle Fehlersuche: Wenn Sie nicht fokussieren können, überprüfen Sie, ob: (1) Ihr Motiv liegt außerhalb Mindestobjektabstand liegt (in der Regel 20 cm bei Weitwinkelobjektiven) und (2) die Höhe des Objektivhalters den den Anforderungen Ihres Sensors entspricht. Wenn Sie das Objektiv fokussiert haben, sichern Sie es mit Gewindesicherung oder einer Kontermutter, um zu verhindern, dass es sich während des Gebrauchs zu verhindern.
Eine vollständige Anleitung zur Fokussierung mit Testmustern und Tipps finden Sie in unserer Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Kamerafokussierung Anleitung.
Kann ich M12-Objektive mit einem Adapter an meiner C-Mount-Kamera verwenden?
Es gibt zwar Adapter von M12 auf C-Mount, aber es besteht die Möglichkeit, dass diese aufgrund von Inkompatibilitäten mit mechanischen Auflagemaßen (MBFL) nicht funktionieren. Inkompatibilitäten. Der kritische Punkt: In C-Mount-Kameras sind Filter mit einer Halterungsmechanik eingebaut, die verhindert, dass das Objektiv nahe genug an den Sensor herankommt: Das M12-Objektiv kann normalerweise nur bis auf 4-5 mm an den Sensor herangeführt werden. Wenn Ihr M12-Objektiv einen MBFL von weniger als ~4mm hat (üblich bei Weitwinkelobjektiven), kann es physikalisch nicht nah genug an den Sensor herankommen, um die Schärfe zu erreichen. zu fokussieren - das Bild wird unabhängig von der Objektiveinstellung dauerhaft unscharf sein.
So überprüfen Sie die Kompatibilität: Schlagen Sie den MBFL-Wert Ihres M12-Objektivs im Datenblatt nach - das ist der Dies ist der Abstand zwischen der Montagefläche des Objektivs und dem Sensor, wenn es auf unendlich fokussiert ist. Wenn der MBFL-Wert kleiner ist als 4 mm, kann das Objektiv mit den meisten C-Mount-Kameras nicht verwendet werden, auch nicht mit Adaptern. Außerdem haben viele C-Mount-Kameras überstehende IR-Sperrfilterhalter oder Schutzfenster, die den Mindestabstand auf 6-8 mm erhöhen, wodurch noch mehr M12-Objektive inkompatibel werden.
Arbeitsalternativen: (1) Wählen Sie M12-Objektive, die speziell mit langen MBFL (>8mm) für die C-Mount-Adaption ausgelegt sind - in der Regel Telebrennweiten. (2) Verwenden Sie eine C-Mount-Kamera mit versenktem Sensor oder einem abnehmbaren Filterhalter. (3) Fertigen Sie einen kundenspezifischen Adapter an, bei dem der M12-Halter in das C-Mount-Gewinde passt. (4) Wählen Sie stattdessen geeignete C-Mount-Objektive - sie sind für diesen Anschluss konzipiert und bieten besser. Denken Sie daran, dass der größere Sensor der C-Mount-Kamera den Bildkreis des M12-Objektivs überschreiten kann, selbst wenn Sie die Schärfe erreichen. Objektivs überschreiten und eine starke Vignettierung verursachen kann.
Wie berechne ich das Sichtfeld, das mir mein Objektiv bietet?
Das tatsächliche Sichtfeld hängt sowohl von der Brennweite des Objektivs als auch von der Sensorgröße ab. Zur schnellen Orientierung: Bei einem 1/2,8"-Sensor (6,2 mm Diagonale) ergibt ein 2,8-mm-Objektiv ~90° horizontales Sichtfeld, ein 3,6-mm-Objektiv ~70°, ein 6-mm ergibt ~45°, und ein 12-mm-Objektiv ergibt ~23°. Größere Sensoren erfassen einen größeren Teil des Bildkreises, was zu größeren Sichtfeld mit demselben Objektiv.
Important for wide angle lenses: Be aware that lens distortion affects your usable field of view. Standard wide angle lenses often have 5-15% barrel distortion, which curves straight lines but fits more content in the frame. Our low-distortion lenses (<1% distortion) maintain geometric accuracy but may have a slightly narrower field of view. Choose low-distortion for measurement/inspection applications, and standard distortion for general surveillance where maximum coverage matters more than geometric precision.
Verwenden Sie unseren Sichtfeld Rechner, um exakte Winkel für Ihre spezielle Objektiv/Sensor-Kombination zu erhalten - geben Sie einfach Ihre Brennweite Brennweite und Sensorabmessungen ein.
Warum kann ich nicht auf Objekte in der Nähe meiner Kamera fokussieren?
Jedes Objektiv hat eine Mindestobjektdistanz (MOD) - die geringste Entfernung, bei der es fokussieren kann. Standard M12 Objektive können bei jedem Objektabstand fokussieren, wenn der Objektivhalter mit der richtigen Höhe verwendet wird. 250 mm können die Ecken jedoch unscharf sein, wenn Sie ein unendlich konjugiertes M12-Objektiv verwenden. Außerdem ist zu beachten, dass die MOD von der Vorderseite des Objektivs und nicht vom Sensor aus gemessen wird, berücksichtigen Sie also die Höhe Ihres Objektivhalters.
Lösungen für Nahaufnahmen: Wenn Sie näher fokussieren müssen, haben Sie drei Möglichkeiten: (1) Verwenden Sie einen höheren Objektivanschluss, um das Objektiv weiter vom Sensor zu entfernen, (2) fügen Sie Distanzringe zwischen Objektiv und Halterung, um das Auflagemaß zu erhöhen, oder (3) Sie wählen ein Objektiv mit kürzerer Brennweite, das im Allgemeinen eine näher fokussieren. Beachten Sie, dass die Bildfeldwölbung bei sehr geringen Entfernungen ausgeprägter wird, wenn Sie ein unendlich konjugiert optimierten M12-Objektiv stärker ausgeprägt ist - die Ecken können leicht unscharf sein, wenn die Mitte scharf ist. Die Verwendung einer kleineren Blendenöffnung (höhere Blendenzahl) hilft, die Schärfe von Rand zu Rand zu erhalten.
Setzen Sie sich mit uns in Verbindung, um Objektivempfehlungen auf der Grundlage Ihrer Anforderungen an den Arbeitsabstand zu erhalten. Unsere CIL945, CIL142 und CIL121 sind auf endliche Konjugation optimiert.
Ich sehe Farbabweichungen oder dunkle Ecken - ist mein Objektiv mit meinem Sensor kompatibel?
Dunkle Ecken (Vignettierung) bedeuten in der Regel, dass der Bildkreis Ihres Objektivs zu klein für Ihren Sensor ist. Prüfen Sie, ob Ihr Objektivformat (z. B. 1/2,8", 1/1,8") mit der Sensorgröße übereinstimmt oder diese übersteigt. Farbschattierungen an den Rändern deuten häufig auf eine Nichtübereinstimmung des Hauptstrahlwinkels (CRA) zwischen Objektiv und Sensor hin. Moderne CMOS-Sensoren haben Mikrolinsen, die erwarten, dass das Licht in bestimmten Winkeln eintrifft - wenn der CRA des Objektivs nicht mit dem CRA des Sensors übereinstimmt, sehen Sie Farbverschiebungen oder Helligkeitsabfall an den Bildrändern.
So überprüfen Sie die Kompatibilität: Vergleichen Sie die CRA-Spezifikation Ihres Sensors mit der CRA-Spezifikation des Objektivs die in der mechanischen Zeichnung angegeben ist. Eine Abweichung von mehr als 5° bei linearen CRA-Sensoren kann in der Regel zu Farbabweichungen Probleme verursachen.
Erfahren Sie mehr über die Vermeidung dieser Probleme in unserem Artikel über den Hauptstrahlwinkel von Objektiven und Sensoranpassung.
Wird alles in meiner Szene scharf sein, oder muss ich mich um die Tiefenschärfe kümmern?
Ob Ihr gesamtes Motiv scharf bleibt, hängt von der Schärfentiefe ab, die von drei Faktoren gesteuert wird Faktoren gesteuert wird: Blende, Brennweite und Abstand zum Motiv. M12-Weitwinkelobjektive (>80°) stellen normalerweise alles von 50 cm bis unendlich in akzeptabler Schärfe. Teleobjektive (12mm+) oder größere Blendenöffnungen (F1.4-F2.0) erzeugen eine viel geringere Schärfentiefe, die eine genauere Betrachtung erfordert.
Praktische Leitlinien: Für maschinelles Sehen, Barcode-Lesen oder Inspektionsanwendungen wo alles scharf sein muss, wählen Sie eine kleinere Blende (F2.8 oder höher) und stellen Sie sicher, dass Ihr Arbeitsabstand innerhalb des berechneten DoF-Bereichs liegt. Für die Überwachung oder allgemeine Bildgebung, bei der eine gewisse Hintergrundunschärfe akzeptabel ist, können Sie lichtstärkere Objektive verwenden. Denken Sie daran, dass kleinere Blendenöffnungen die Lichtdurchlässigkeit verringern, so dass Sie eine bessere Beleuchtung oder eine höhere Sensorverstärkung benötigen.
Berechnen Sie Ihren genauen Schärfentiefebereich mit unserem Schärfentiefe-Rechner - Geben Sie Ihre Objektivdaten und die Fokusentfernung ein, um die Nah- und Ferngrenzen der Schärfe zu ermitteln.
Sollte ich ein C-Mount- oder M12-Objektiv für meine Anwendung verwenden?
M12-Objektive (S-Mount) sind ideal für kompakte Anwendungen, Boardlevel-Kameras und Sensoren bis zu 1/1,8". Sie sind kostengünstig, leicht (typischerweise 2-10 g) und perfekt für Drohnen, Embedded Vision und hochvolumige Produkte. Der Durchmesser von 12 mm begrenzt die optische Komplexität, so dass sie am besten mit Sensoren unter 12MP und bei guten Lichtverhältnissen.
C-Mount-Objektive sind die professionelle Wahl für die maschinelle Bildverarbeitung und industrielle Anwendungen. Mit einem Gewindedurchmesser von 25,4 mm und einem Flanschabstand von 17,526 mm eignen sie sich für größere und mehr Optiken. Wählen Sie C-Mount, wenn Sie Folgendes benötigen: Optimierung über einen großen Arbeitsabstand, Sensoren mit einer Größe von über 1", Auflösung über 12 MP, motorisierte Blende/Fokus/Zoom oder Spezialoptiken wie telezentrische Designs. Der Kompromiss sind Größe (10-50x schwerer) und Kosten (5-20x teurer). C-Mount-Objektive haben nicht unbedingt bessere Leistung als M12-Objektive, da das mechanische Auflagemaß mehr / größere Glaselemente zur Korrektur erfordert. größere Glaselemente zur Korrektur.
Schnelle Entscheidungshilfe: Verwenden Sie M12 für Embedded/OEM-Anwendungen, bei denen Größe und Kosten eine Rolle spielen. Verwenden Sie C-Mount für industrielle/wissenschaftliche Anwendungen, bei denen die optische Leistung entscheidend ist. Beachten Sie, dass C-Mount C-Mount eine Kamera mit C-Mount-Gewinde erfordert - eine Anpassung von M12 an C-Mount ist aufgrund der unterschiedlichen Flanschbrennweiten Abstände.
Brauche ich einen IR-Sperrfilter, und sollte er sich im Objektiv oder auf dem Sensor befinden?
CMOS-Sensoren sind empfindlich für Infrarotlicht (700-1100 nm), das Menschen nicht sehen können. Ohne einen IR-Sperrfilter, erscheinen Tageslichtbilder verwaschen und mit falschen Farben - die Vegetation wirkt weiß/rosa und schwarze Stoffe erscheinen lila. Sie benötigen einen IR-Sperrfilter für eine genaue Farbwiedergabe in allen Anwendungen mit sichtbarem Licht-Bildern.
Objektiv-integrierte Filter: In das Objektiv integrierte IR-Filter (wie unsere M12A650-Serie) sind sind praktisch und schützen das hintere Element des Objektivs, aber sie sind geklebt und können nicht entfernt werden, also achten Sie darauf, die die richtige Variante zu kaufen. Für Kameras für den Außenbereich/Doppelverwendung sollten Sie Folgendes in Betracht ziehen motorisierte IR-Sperrfilter , die je nach Lichtverhältnissen automatisch umgeschaltet werden, oder die Verwendung eines Dualen Bandpassfilter.
Wann Sie den IR-Filter weglassen sollten: Verwenden Sie Objektive ohne IR-Filterung (unsere M12ANIR-Serie) für: Nachtsicht mit IR-Beleuchtung, multispektrale Bildgebung oder Anwendungen, die speziell auf IR Strahlung. Denken Sie daran, dass Sie ohne IR-Filter auch bei richtiger ISP-Abstimmung keine genaue Abbildung in sichtbaren Farben erzielen können. richtigen ISP-Abstimmung.
Wie verhindere ich, dass sich mein Objektiv während des Betriebs dreht und den Fokus verliert?
Die beste Lösung für M12-Objektive: Vibrationen, Temperaturschwankungen und Handhabung können dazu führen, dass sich M12-Objektive rotieren und den Fokus verlieren. Die zuverlässigste Lösung ist die Verwendung eines UV+Wärme-Doppelklebstoffs oder eines Standard-UV-Klebstoffs. Klebstoff. Tragen Sie einen kleinen Tropfen auf die Linsengewinde auf und stellen Sie dann die endgültige Fokussierung fertig - er bleibt während der Einstellung. Härten Sie dann mit einer UV-Lichtquelle aus, bevor Sie die Kamera bewegen, und härten Sie schließlich mit Wärme aus, um sicherzustellen, dass dass der Klebstoff innerhalb der Schattenzonen vollständig ausgehärtet ist.
Alternative M12-Linsenlösungen: Sie können auch eine M12 S-Mount Kontermutter verwenden, die nach dem Fokussieren gegen das Objektiv gedrückt wird. Oder Sie verwenden handelsübliches Klempnerband / Teflonband, das um das Objektivgewinde gewickelt wird.
Für C-Mount-Objektive: Diese haben in der Regel eine Stellschraube im Objektivtubus. Industrielle C-Mount Objektive mit industriellem C-Mount verfügen oft über einen in den Fokusring integrierten Verriegelungsmechanismus. Vergewissern Sie sich immer, dass die Verriegelung eingerastet ist, bevor bevor die Kamera eingesetzt wird. Allerdings sind C-Mount-Objektive aufgrund dieser beweglichen Innenteile im Allgemeinen störanfälliger als aufgrund dieser internen beweglichen Teile.
Wie wähle ich die richtige Objektivbrennweite für meine Anwendung?
Wählen Sie Ihre Brennweite auf der Grundlage von: (1) dem, was Sie sehen müssen (Sichtfeld), (2) der Entfernung (Arbeitsabstand), und (3) der Sensorgröße. Die Grundformel: Brennweite = (Arbeitsabstand × Sensor Größe) / Breite des Sichtfelds. Um zum Beispiel einen 2 Meter breiten Bereich aus 3 Metern Entfernung mit einem 1/2,8"-Sensor Sensor (4,8 mm Breite): 3000 mm × 4,8 mm / 2000 mm = 7,2 mm Brennweite erforderlich.
Denken Sie daran, dass kürzere Brennweiten (Weitwinkel) mehr Fläche, aber weniger Details zeigen, während längere Brennweiten Brennweiten (Tele) weniger Fläche, dafür aber mehr Details abbilden. Wenn Sie unsicher sind, wählen Sie ein C-Mount-Objektiv mit variabler Brennweite (Bereich 2,8-12 mm), um zu experimentieren, bevor Sie sich auf eine feste Brennweite festlegen.
Kann Commonlands mir helfen, ein komplettes Kameramodul zu entwerfen und zu montieren?
Ja! Commonlands bietet komplette Kameramodule und die Montage von Kameramodulen mit Fokus+Kleber Dienstleistungen für OEM-Kunden an. Wir kümmern uns um alles, vom optischen Design und der Sensorauswahl bis zur Endmontage und Qualitätsprüfung. Unsere Dienstleistungen umfassen: für Ihren Sensor und Ihre Anwendung optimierte Objektive, Sensor Sensorintegration mit führenden Bildsensoren von Sony, OmniVision und OnSemi, Auswahl von Objektivhaltern und Montagelösungen sowie die komplette Modulmontage einschließlich Objektivfokussierung und Gewindesicherung.
Typischer Projektumfang: Wir arbeiten mit Kunden vom Prototyp bis zum Produktionsvolumen (100 bis 100.000+ Einheiten jährlich). Unser Team kann bestehende Designs zur Kostensenkung optimieren, die optische Leistung verbessern oder völlig neue Kameramodule nach Ihren Vorgaben entwickeln. Wir halten einen Bestand an gängigen Objektiven für schnelle Prototypen, mit Produktionsvorlaufzeiten von 6-12 Wochen je nach Anpassungsgrad.
Erste Schritte: Wenden Sie sich an unser Entwicklungsteam und teilen Sie uns Ihre Zielvorgaben mit: Auflösung, Sichtfeld, Arbeitsabstand, Umweltanforderungen (IP67, Betriebstemperatur), Schnittstellentyp (MIPI, USB, LVDS) und Preisvorstellungen. Wir unterbreiten Ihnen ein detailliertes Angebot mit optischen Simulationsergebnissen Ergebnisse, mechanische Zeichnungen und die Verfügbarkeit von Mustern. Die meisten Kunden beginnen mit unseren Standardkombinationen aus Objektiv und Sensor Sensor-Kombinationen, bevor sie zu kundenspezifischen Designs übergehen.