Objektive mit M12-Anschluss für Bildverarbeitungssysteme
M12-Objektive (auch als S-Mount- oder Board-Mount-Objektive bekannt) sind Miniatur-Objektive mit Gewinde, die für Embedded-Kameras und Computer-Vision-Anwendungen entwickelt wurden. Diese kompakten Objektive verwenden die Gewindesteigung M12 × 0,5 mm und sind der De-facto-Standard für Robotik, Drohnen, Sicherheitskameras und autonome Fahrzeuge, bei denen Größen- und Gewichtsbeschränkungen entscheidend sind. Moderne M12-Objektive bieten eine optische Leistung, die mit vielen größeren C-Mount-Objektiven vergleichbar ist, bei einem Gehäuse, das nur einen Bruchteil der Größe und des Gewichts aufweist.
Commonlands führt mehr als 80 optische M12-Ausführungen im Sortiment, von 0,8 mm Ultraweitwinkel- Fischaugenobjektiven (bis zu 226° DFOV) bis hin zu einem 100 mm Teleobjektiv (5° DFOV). Die Abdeckung der Sensorformate reicht von 1/6" bis 1/1,6" und unterstützt Auflösungen von bis zu 20 Megapixeln. Die Objektive von Commonlands werden vor dem Versand einem MTF-Test unterzogen; die Testdaten sind auf Anfrage erhältlich.
Welche CMOS-Sensoren sind mit M12-Objektiven kompatibel?
M12-Objektive sind mit CMOS-Sensoren der Sony IMX-, OmniVision OV- und onsemi AR-Familien kompatibel. Zur Überprüfung der Kompatibilität müssen drei Faktoren berücksichtigt werden: Der Bildkreis des Objektivs muss größer sein als die Diagonale des Sensors, der Hauptstrahlwinkel (CRA) muss bei Farbsensoren übereinstimmen und die hintere Brennweite muss mit der Höhe Ihres Leiterplatten-Stapels kompatibel sein.
Auf jeder Sensorseite sind empfohlene Objektive mit berechneten Sichtfeldern, Formatabmessungen und CRA-Hinweisen aufgeführt. Zwei gängige Kombinationen: der 12,3-MP-Sensor Sony IMX477 in der Raspberry Pi HQ-Kamera, der perfekt zu unserem verzerrungsarmen 8-mm-M12-Objektiv passt, und der IMX678, ein 8,3-MP-Sensor vom Typ 1/1,8" Starvis 2, der speziell für Sicherheitskameras bei schlechten Lichtverhältnissen entwickelt wurde.
M12-, C-Mount- und CS-Mount-Objektive
M12-Objektive verfügen über ein Gewinde mit 12 mm Durchmesser und 0,5 mm Gewindesteigung ohne standardisierten Flanschabstand. C-Mount-Objektive verfügen über ein Gewinde mit 1" (25,4 mm) Durchmesser und 32 TPI sowie einem Flanschabstand von 17,526 mm. CS-Mount-Objektive haben dasselbe Gewinde, jedoch einen Flanschabstand von 12,526 mm. M12-Objektive wiegen 3–15 g im Vergleich zu 50–200 g bei C-Mount-Objektiven, weshalb sie bevorzugt werden, wenn Größe, Gewicht und Kosten im Vordergrund stehen. Lediglich das M12 × 0,5-Gewinde selbst ist standardisiert: Der Durchmesser des Objektivtubus, die Länge und die Höhe des Objektivhalters variieren je nach Ausführung. Überprüfen Sie daher die Abmessungen des Anschlusses anhand der Objektivzeichnung, bevor Sie Ihr Gehäuse endgültig festlegen.
| Spezifikation | M12 / S-Mount | C-Mount | CS-Mount |
|---|---|---|---|
| Thema | M12 × 0,5 mm | 1" × 32 TPI | 1" × 32 TPI |
| Flanschabstand | Variable | 17,526 mm | 12,526 mm |
| Gewicht | 3–15 g | 50–200 g | 50–150 g |
| Am besten geeignet für | Robotik, Drohnen, Embedded-Systeme | Industrieinspektion | Kompakte Industrieausführung |
Maßgeschneiderte Entwicklung und Fertigung von M12-Objektiven
Unser Entwicklungsteam in San Diego bietet maßgeschneiderte optische Designs bis hin zur Serienfertigung. Zu den Optionen gehören spezifische Brennweiten, Blendenzahlen, IR-Filterwellenlängen (650 nm, 850 nm, 940 nm Bandpass), Gehäuseabmessungen für die Schutzart IP67/IP69K sowie sensorspezifische CRA-Optimierung. Die Serienkapazität beträgt mehr als 10.000 Einheiten pro Monat. Wenden Sie sich mit Ihrem Sensor-Datenblatt und Ihren Anforderungen an unser Entwicklungsteam.
Anwendungsbereiche für M12-Board-Kameraobjektive
M12-Objektive kommen in landwirtschaftlichen Drohnen und autonomen mobilen Robotern (AMR), bei der Fahrerüberwachung im Rahmen von Fahrerassistenzsystemen (ADAS), in der medizinischen Endoskopie, bei der Einzelhandelsanalyse, beim industriellen Barcode-Scannen sowie in Sicherheits- IP-Kameras zum Einsatz. Die kompakte Bauform ermöglicht die Integration in Gehäuse mit beengten Platzverhältnissen, in die C-Mount-Optiken physisch nicht passen. Bei Sicherheits- und CCTV-Kameras sollte die Brennweite auf den Erfassungsbereich abgestimmt werden: 4 mm für die Großflächenüberwachung, 6 mm für die allgemeine Überwachung und 12 mm für Detailaufnahmen aus größerer Entfernung.
M12-Objektive mit geringer Verzerrung für die industrielle Bildverarbeitung
For precision measurement, barcode reading, and inspection applications where geometric accuracy is critical, low distortion M12 lenses deliver <1% barrel distortion without software correction. Our zero-distortion 6mm M12 lens and IP67-rated low distortion model are designed specifically for dimensional measurement in industrial automation. For applications requiring weather sealing, IP67 M12 lenses eliminate protective windows that would degrade optical performance.
So wählen Sie das richtige S-Mount-Objektiv für Ihre Anwendung aus
Drei Faktoren sind für die Auswahl eines M12-Objektivs entscheidend: Sichtfeld, Auflösung (MTF) und mechanische Passgenauigkeit. Wenn diese richtig gewählt sind, ergeben sich die übrigen Spezifikationen (Blendenzahl, IR-Filterung, Abdichtung) aus Ihrer Betriebsumgebung. Die folgenden Hinweise behandeln jeden Parameter und die Kompromisse, die bei eingebetteten Systemen am wichtigsten sind.
Überlegungen zu Sichtfeld und Brennweite
- Anforderungen an das Sichtfeld (FOV) Die Brennweite bestimmt, wie viel von der Szene das Objektiv erfasst. Kurze Brennweiten bieten mobilen Robotern den weiten Erfassungsbereich, den sie für die Situationserkennung benötigen; lange Brennweiten geben feine Details für die Inspektion aus der Ferne wieder. Weitwinkel-M12-Objektive weisen in der Regel eine stärkere tonnenförmige Verzeichnung auf, die Sie jedoch per Software korrigieren oder durch ein verzeichnungsarmes Design gänzlich vermeiden können. S-Mount-Teleobjektive bieten geometrische Genauigkeit über ein enges Sichtfeld. Modellieren Sie den genauen Erfassungsbereich einschließlich Verzerrung mit unserem Sichtfeldrechner.
- Optimierung der Schärfentiefe (DOF) Die Schärfentiefe ist der Entfernungsbereich, in dem Bilder akzeptabel scharf wiedergegeben werden. Höhere Blendenzahlen vergrößern die Schärfentiefe, verringern jedoch den Lichtdurchsatz, was bei Board-Kameras unter wechselnden Lichtverhältnissen eine echte Einschränkung darstellt. M12-Module mit festem Fokus sind auf eine großzügige Schärfentiefe angewiesen, um ein Nachfokussieren zu vermeiden. Wenn Ihr Arbeitsabstand also variiert, überprüfen Sie die Schärfe an beiden Extremwerten und nicht nur bei der Nennentfernung. Unser Schärfentiefen-Rechner berücksichtigt den Pixelabstand bei der Abschätzung der akzeptablen Unschärfe.
- Kompatibilität mit dem Sensorformat Der Bildkreis des Objektivs muss mindestens so groß sein wie die Sensordiagonale, da es sonst in den Ecken zu Vignettierung kommt. Ein größerer Bildkreis als erforderlich ist optisch unbedenklich, da der Sensor den gut korrigierten Bildmittelpunkt abtastet. Sie zahlen jedoch für Größe, Gewicht und Glas, das Sie nie nutzen, sodass das formatangepasste Objektiv in der Regel kostengünstiger ist. Ein für 1/2,3" optimiertes S-Mount-Objektiv funktioniert gut auf einem 1/3"-Sensor; umgekehrt entstehen dunkle Ecken. Unser Brennweitenrechner ordnet das Sensorformat der Brennweite zu, mit der Sie Ihr gewünschtes Sichtfeld erzielen.
Technische Daten zur optischen Leistung
- Auflösung und MTF-Leistung Die Modulationsübertragungsfunktion (MTF) beschreibt, wie viel Kontrast das Objektiv bei jeder räumlichen Frequenz bewahrt. Sie ist das Standardmaß für die Schärfe eines Objektivs. Ein gängiger Maßstab in der industriellen Bildverarbeitung ist ein MTF-Wert von über etwa 20 % bei der Nyquist-Frequenz des Sensors (1 / (2 × Pixelabstand)); unterhalb dieses Wertes begrenzt das Objektiv und nicht der Sensor die Systemauflösung. Eine überdimensionierte MTF verursacht zusätzliche Kosten ohne sichtbaren Nutzen, sobald die Pixelgröße die Grenze darstellt; passen Sie das Objektiv daher an den Sensor an, den Sie tatsächlich verwenden. Commonlands veröffentlicht auf Anfrage gemessene MTF-Daten.
- Blendenzahl und Lichtsammlung Die Blendenzahl bestimmt die Lichtsammlung: Die Beleuchtungsstärke in der Bildebene skaliert mit 1/N², sodass ein Objektiv mit F1,4 etwa doppelt so viel Licht liefert wie ein Objektiv mit F2,0. Große Blendenöffnungen (F1,4–F2,0) verbessern das Signal-Rausch-Verhältnis bei schwachem Licht und ermöglichen kürzere Belichtungszeiten, wodurch Bewegungsunschärfe reduziert wird; allerdings weisen sie typischerweise stärkere Aberrationen an den Bildrändern und eine geringere Schärfentiefe auf. Ist die Szene gut ausgeleuchtet und ist die Bildgeometrie wichtiger als die Lichtstärke, ist eine mittlere Blende um F2,8 oft die bessere Wahl.
- Anpassung an den Chief Ray Angle (CRA) Bei CMOS-Sensoren sind über jeder Fotodiode Mikrolinsen angebracht, die auf einen Strahleinfallswinkel abgestimmt sind, der zum Sensorrand hin zunimmt. Wenn der CRA der Linse zu stark vom Mikrolinsen-Design des Sensors abweicht, verfehlt das außerhalb der Achse einfallende Licht teilweise die Fotodioden und erzeugt wellenlängenabhängige Abschattungen: den rosa-grünen Farbstich in den Ecken, der sich in der Nachbearbeitung nur schwer beseitigen lässt. Halten Sie den CRA des Objektivs innerhalb weniger Grad der vom Sensor angegebenen Kurve; viele Sensorhersteller empfehlen, einen Bereich von etwa 5° einzuhalten. Maschinelles-Sehen-Sensoren mit Global-Shutter wie der OV9281 und der AR0234 geben ihre CRA-Kurven in ihren Datenblättern an. Vergleichen Sie diese mit dem CRA-Diagramm des Objektivs, bevor Sie sich entscheiden.
Umweltbedingte und mechanische Faktoren
- Anforderungen an den Schutzgrad Ein M12-Objektiv der Schutzklasse IP67 ist am Gehäuse abgedichtet, wodurch das Schutzfenster entfällt, das ein nicht abgedichtetes Objektiv im Außenbereich andernfalls benötigen würde. Der Wegfall dieser beiden Luft-Glas-Grenzflächen bedeutet weniger Streulicht und einen besseren Kontrast, und ein abgedichteter Objektivtubus verhindert das Beschlagen im Inneren, das bei Temperaturwechseln in feuchten Umgebungen auftritt. Für Außenanwendungen oder Anwendungen mit Hochdruckreinigung sollten Sie eine abgedichtete Linse spezifizieren oder die Kosten für ein hochwertiges Schutzfenster einkalkulieren; in kontrollierten Innenräumen können die Kosten durch Standard-Objektivtuben eingespart werden.
- Überlegungen zur thermischen Stabilität Optisches Glas weist eine geringe thermische Ausdehnung und einen niedrigen dn/dT-Wert auf, sodass M12-Konstruktionen aus Vollglas den Fokus über den Temperaturbereich von −40 °C bis +85 °C gut halten; viele sind zudem gezielt athermisiert. Hybride S-Mount-Konstruktionen aus Glas und Kunststoff sind kostengünstiger, verschieben jedoch den Fokus bei Temperaturänderungen, da optische Kunststoffe sich stärker ausdehnen und sich ihr Brechungsindex bei Wärme schneller ändert. Für Außenkameras, die starken Temperaturschwankungen ausgesetzt sind, sollte eine Vollglaskonstruktion gewählt werden; für temperaturgeregelte Innenanwendungen stellen Hybridkonstruktionen eine sinnvolle Kostenoptimierung dar.
M12-Objektive mit Schutzart Ingress Protected
Fisheye-Objektive M12
M12-Objektive mit Weitwinkel und geringer Verzerrung
M12-Teleobjektive
Montage des Kameramoduls
Benötigen Sie eine Komplettlösung für die Bildverarbeitung? Commonlands bietet die komplette Montage von Kameramodulen an: M12-Objektiv, Sensorplatine, Kabel und Gehäuse werden zu einer Einheit integriert und getestet. Reduzieren Sie die Komplexität Ihrer Lieferkette und beschleunigen Sie die Zeit bis zur Serienreife.
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