Wie man eine Kamera fokussiert

Erste Schritte bei der Fokussierung Ihres Kameraobjektivs

Originally published Mar 27, 2021 and last updated Nov 1, 2023
Max Henkart

Whether you're working on cameras for autonomous robotics, surveillance systems, or other projects, image resolution and sharpness can greatly impact the performance and accuracy of your embedded vision system. That's why understanding how to focus a camera lens is a must-have skill for every robotics engineer or camera hobbyist. In this guide, we provide the techniques, tools, and best practices to help you perfectly focus your camera lens.

1.) Suchen Sie Ihre Kamera-Fokuskarte oder drucken Sie ein Testziel aus

First, you need a test chart to focus the lens/camera. There are numerous different test charts such as USAF test chart, Siemens Star Charts, ISO12233 slant-edge, hyperbolic wedge, etc....

The best quality objective image measurements and focus process should be completed using software and properly mounted test charts from Imatest or Image Engineering.

We know that not everyone has an Imatest or Image Engineering license, so we include several focus cards in the majority of our shipments. The 2" FocusCard 36 is a Siemens star chart with 36 square wave spoke line pairs and a contrast ratio of 80:1. This is a subjective focus tool and is not suitable for objective eSFR measurements.

We also sell these cards as at-cost to make your life a bit easier: Commonlands Focus Cards

Möchten Sie eine Focus-Karte oder eine Testtabelle herunterladen? Klicken Sie hier

2.) Bestimmen Sie den nominalen Objektabstand für Ihre Kamera

Überlegen Sie sich alle Objekte, die Sie mit Ihrem Bildverarbeitungssystem erfassen wollen.

Welches ist das nächstgelegene? Welches ist das am weitesten entfernte? Was ist der Median der Objektentfernungen?

Verwenden Sie unseren Schärfentiefe-Rechner, um die Entfernung für die Ziele zu berechnen. Geben Sie die EFL, F# und die Pixelgröße ein. Bewegen Sie dann den Schieberegler für die nominelle Fokusentfernung, bis die Nah- und Fernentfernung Ihren gesamten Bereich abdeckt. Dieser Wert für die nominelle Fokusentfernung ist die Entfernung, auf die Sie Ihre Ziele einstellen sollten.

Möglicherweise haben Sie eine von dieser theoretischen Berechnung abweichende Vorstellung davon, was scharf genug ist. Probieren Sie daher verschiedene Entfernungen auf der Grundlage von 2px und 4px Unschärfe aus.

Kameraobjektiv Siemens Star Focus Karten

3.) Bereiten Sie Ihre Kameraeinstellung vor

Setzen Sie 1 Fokussierkarte in jeder diagonalen Richtung zu 50 % von der Mitte zu den Ecken. Verwenden Sie die in Schritt #2 berechneten Werte. Diese sollten näher an der in Schritt 3 berechneten nominalen Objektdistanz oder der hyperfokalen Distanz liegen.

Sie können die Karten verschieben, aber wenn Sie nur ein einziges Ziel in der Mitte verwenden, ist die Schärfe im gesamten Bild nicht optimal.

Wir empfehlen die Verwendung eines neutralen grauen Hintergrunds, um die Überschneidung der automatischen Belichtung zu minimieren.

Die gesamte Montage sollte in einer sauberen Umgebung erfolgen. Jeder Staub, der auf dem Sensor landet, führt zu"Unreinheiten" im Bild. Bei Mengen von mehr als 100 Stück können wir unsere Objektive mit unseren Objektivhaltern in einer halbautomatischen Maschine mit einer Leistung von ca. 200 Stück pro Stunde montieren; dadurch werden Anodisierungsrückstände reduziert, die sonst während der Montage auf dem Sensor landen würden.

4.) Starten Sie Ihre Kamera. Gehen Sie am Fokus vorbei. Kommen Sie zurück.

1.) Öffnen Sie einen Echtzeit-Stream von der Kamera. Einzelheiten hierzu finden Sie beim Kamerahersteller.

2.) Reinigen Sie den Sensor, die Objektivgewinde, die Objektivanschlussgewinde und die Objektivrückseite mit einem Luftstaubwerkzeug. Verwenden Sie kein Aerosol, sondern ausschließlich Raumluft oder Stickstoff.

3.) Fädeln Sie das Objektiv langsam in den Fokus ein.

4.) Gehen Sie etwa eine 1/4 bis 1/2 Umdrehung über den Fokus hinaus. Sie müssen deutlich erkennen können, dass die Kamera unscharf ist.

5.) Nachdem das Objektiv unscharf geworden ist, kehren Sie in Schritten von 1/16 Umdrehungen zum optimalen Fokus zurück.

Auf diese Weise stellen Sie sicher, dass Sie den tatsächlichen Spitzenkontrast erreichen.

5.) Fokus sperren und zur Konsole zurückkehren

Wenn Sie eines unserer M12-Objektive verwenden, stellen Sie den Fokus der Kamera mit einer der 3 unten empfohlenen Methoden ein bzw. fixieren ihn.

1.) Verwenden Sie einen ausgasungsarmen Klebstoff, um den Fokus zu sichern. Die beste Methode (die von Herstellern von Automobil- und Großserien-Kameramodulen verwendet wird) ist die Verwendung eines UV+Wärme aushärtenden Klebstoffs. Bei dieser Art von Klebstoff können Sie die Schärfe einstellen und den Klebstoff dann durch die Fadenschattenzonen aushärten. Sie können auch reine Wärmeklebstoffe testen, die eine niedrige Aushärtungstemperatur haben; dies setzt voraus, dass Sie einen Linsenhalter aus Metall und eine Metalltubuslinse verwenden. Wir empfehlen, Ihren bevorzugten Klebstoffanbieter (z. B. Delo, Loctite, ThreeBond) zu kontaktieren, um genauere Empfehlungen zu erhalten, da diese von den Materialien des Objektivhalters und des Objektivtubus abhängen.

2.) Wenn Sie keinen Klebstoff oder keine Aushärtungsausrüstung haben, können Sie einen Fokussicherungsring verwenden.

3.) Wenn Sie weder Klebstoff noch einen Schärfesicherungsring haben, können Sie ein paar Lagen Teflonband (Klempnerband) verwenden. Dies kann auch zusätzlich zum Kleber und/oder zum Fokussicherungsring verwendet werden, um die Gewindetoleranzabweichung (Wackeln) zwischen Objektiv und Objektivhalterung zu verringern.

Wir empfehlen nicht, eine Stellschraube in der Objektivfassung zu verwenden, da sie das Objektiv in eine Richtung drückt und eine Neigung der Bildebene verursacht. Dies führt dazu, dass eine/zwei Ecken oder Seiten unscharf werden.

Teilen Sie uns mit, wenn Sie Anregungen oder Fragen zu dieser Anleitung haben.