Wie man eine Kamera fokussiert

Erste Schritte bei der Fokussierung Ihres Kameraobjektivs

Ursprünglich veröffentlicht am 27. März 2021 und zuletzt aktualisiert am 1. November 2023
Max Henkart

Ganz gleich, ob Sie an Kameras für autonome Roboter, Überwachungssysteme oder andere Projekte arbeiten, Bildauflösung und -schärfe können die Leistung und Genauigkeit Ihres eingebetteten Bildverarbeitungssystems erheblich beeinflussen. Deshalb ist das Wissen um die Fokussierung eines Kameraobjektivs ein Muss für jeden Robotik-Ingenieur oder Kamera-Bastler. In diesem Leitfaden stellen wir Ihnen die Techniken, Werkzeuge und bewährten Verfahren vor, mit denen Sie Ihr Kameraobjektiv perfekt fokussieren können.

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

Zunächst benötigen Sie eine Testtabelle zur Fokussierung des Objektivs/der Kamera. Es gibt zahlreiche verschiedene Testkarten, wie z.B. USAF Test Chart, Siemens Star Charts, ISO12233 Slant-Edge, Hyperbolic Wedge, etc....

Die beste Qualität der objektiven Bildmessungen und des Fokussierungsprozesses sollte mit Hilfe von Software und ordnungsgemäß montierten Testkarten von Imatest oder Image Engineering erfolgen.

Wir wissen, dass nicht jeder eine Imatest- oder Image Engineering-Lizenz hat, daher legen wir den meisten unserer Lieferungen mehrere Fokuskarten bei. Die 2" FocusCard 36 ist eine Siemens-Sternkarte mit 36 Rechteckspeichenlinienpaaren und einem Kontrastverhältnis von 80:1. Sie ist ein subjektives Fokuswerkzeug und eignet sich nicht für objektive eSFR-Messungen.

Wir verkaufen diese Karten auch zum Selbstkostenpreis, um Ihnen das Leben ein wenig zu erleichtern: Commonlands Fokus-Karten

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 die Verwendung eines einzigen Ziels in der Mitte führt in der Regel nicht zu einer optimalen Fokussierung des gesamten Bildes.

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 Sie 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 Metallobjektivhalter und ein Metalltubusobjektiv 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. Dieses Band kann auch zusätzlich zum Kleber und/oder zum Schärfesicherungsring verwendet werden, um die Gewindetoleranz zwischen dem Objektiv und dem Objektivhalter zu verringern.

Wir raten davon ab, 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.

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