So finden Sie das passende Objektiv für Ihr Vision System
Ein scharfes Bild erfordert mehr als nur eine gute Kamera – erst das passende Objektiv sorgt für optimale Bildqualität. Objektive unterscheiden sich nicht nur in Auflösung, Brennweite und Größe, sondern auch in ihrer Bauart. Welches Objektiv sich wann eignet, zeigen wir Ihnen im folgenden Artikel.
Letzte Aktualisierung: 02.02.2026
Lesedauer: ca. 12 Minuten
Schritte zur Objektivauswahl
Kameraanschluss (Mount) prüfen
Bildkreis passend zur Sensorgröße wählen
Brennweite anhand von Bildausschnitt und Arbeitsabstand bestimmen
Auflösung auf Sensor abstimmen
Blende, Arbeitsabstand, Spektralbereich und Spezialanforderungen berücksichtigen
Welche Objektivtypen gibt es
Grundsätzlich unterscheidet man verschiedene Objektivtypen. Dabei lassen sich Objektive sowohl nach ihrem Aufbau, als auch nach der Verstellbarkeit der Brennweite gruppieren.
Klassifizierung von Objektiven nach ihrem optischen Aufbau
Entozentrische Objektive kommen in einem Großteil von Machine Vision Anwendungen zum Einsatz und erzeugen eine perspektivische Abbildung – ähnlich dem menschlichen Auge: Entfernte Objekte erscheinen kleiner, nahe größer. Das menschliche Auge ist selbst ein Beispiel für eine entozentrische Optik.
Telezentrische Objektive eignen sich speziell für Anwendungen, bei denen maßstabsgetreue Abbildungen ohne perspektivische Verzerrung benötigt werden.
Unterscheidung nach Verstellbarkeit der Brennweite und des Fokusringes
Objektivtyp | Brennweite | Fokussierung | Typische Anwendung | Besonderheiten |
Fixfokus-Objektiv | Fest | Fest eingestellt (Monofocal) | Industriekameras, ältere Handys | Keine Verstellung möglich |
|---|---|---|---|---|
Festbrennweiten-Objektiv | Fest | Manuell oder automatisch einstellbar | Machine Vision, Industrielle Optik | Konstanter Bildwinkel, hohe Bildqualität |
Varifocal-Objektiv | Variabel | Nach Änderung der Brennweite neu justieren | IP-Kameras, Überwachung | Flexibel, Fokus muss nachjustiert werden |
Zoom-Objektiv | Variabel | Fokus bleibt beim Zoomen erhalten | Consumer-Kameras, Spezialanwendungen | Fokusiert automatisch beim Verstellen der Brennweite |
Wir konzentrieren uns im Folgenden auf entozentrische Objektive, wie sie in einem Großteil von Machine Vision Anwendungen verwendet werden.
Der passende Mount für den richtigen mechanischen Anschluss an die Kamera
Die Suche nach einem Objektiv beginnt mit einem Blick auf Ihre Kamera. Welchen Anschluss für das Objektiv hat sie? Dieser Anschluss, der sogenannte „Mount“, verbindet das Kameragehäuse fest mit dem Objektiv.
Das Auflagemaß
Das Auflagemaß ist der Abstand zwischen der Auflagefläche des Objektivs und dem Kamerasensor. Ein Objektiv ist hinsichtlich seiner optischen Leistung für ein bestimmtes Auflagemaß optimiert und sollte daher auch mit diesem Auflagemaß verwendet werden.
Es ist je nach Objektivanschluss unterschiedlich festgelegt. So hat z. B. der C-Mount ein Auflagemaß von 17,526 mm.
Mechanische Unterschiede der Mounts
Mechanisch werden dabei zwei Arten von Anschlüssen unterschieden:
Bajonett-Anschluss:
Rastender Drehverschluss, sehr stabil, findet nur bei F-Mounts Anwendung
Schraubgewinde:
verschraubt, kompakt
Bildkreisdurchmesser passend zum Sensor wählen
Der Bildkreis ist die Sensorfläche, die gleichmäßig und ohne Randabschattung (Vignettierung) belichtet wird. Der Mount eines Objektivs lässt nur bedingt Rückschlüsse auf den Bildkreis zu. Diese Angabe findet man in Datenblättern von Objektiven unter der Bezeichnung „Maximaler Bildkreis“ bzw. „Maximum image circle“.
Zu kleiner Bildkreis
Der Bildkreisdurchmesser wird wie die Sensorgröße in Zoll angegeben. Ein 1/3″-C-Mount-Objektiv passt ideal zu einer Kamera mit 1/3″-Sensor – der Bildkreis wird optimal ausgenutzt. Bei einem größeren Sensor (z. B. 1/2″) würde dasselbe Objektiv zu Vignettierung führen, wenn es nur für einen 1/3″-Sensor ausgelegt ist.
Zu großer Bildkreis
Wird ein 2/3″-Objektiv auf einem kleineren 1/3″-Sensor verwendet, entstehen keine Vignettierungen und die Bildschärfe bleibt bis zum Rand hoch. Da jedoch ein Großteil des Bildkreises ungenutzt bleibt und größere Objektive teurer sind, ist für kleinere Sensoren meist ein kleineres Objektiv kosteneffizienter.
Auflösung und Pixelgröße
Ein hochauflösendes Vision System benötigt nicht nur einen Sensor mit vielen Megapixeln, sondern auch ein Objektiv, das diese Auflösung tatsächlich abbilden kann. Die Auflösung eines Objektivs bestimmt, ob feine Details sichtbar bleiben – oder verloren gehen. In den folgenden Abschnitten erfahren Sie, warum die Auflösung und die Pixelgröße zusammen gedacht werden müssen und wie Sie die Leistungsfähigkeit eines Objektivs bewerten können.
Auflösung und Linienpaare pro Millimeter
Die Auflösung eines Objektivs wird in Linienpaaren pro Millimeter (lp/mm) angegeben. Dieser Wert beschreibt, wie viele feine Linien auf einem Millimeter noch klar voneinander getrennt dargestellt werden können. Je höher dieser Wert, desto schärfer ist das abgebildete Detail. Nur wenn die Objektivauflösung hoch genug ist, kann ein Sensor sein volles Potenzial ausschöpfen.
MTF-Kurven: Schärfe vom Zentrum bis zum Rand
Mit der MTF-Kurve (Modulationstransferfunktion) lässt sich das Auflösungsvermögen eines Objektivs über das gesamte Bildfeld hinweg darstellen – von der Bildmitte bis zum Rand. Die Kurve basiert auf einem Testchart mit schwarz-weißen Linien, deren Abstand immer kleiner wird. Bei einer idealen Auflösung wäre die Grenze zwischen den weißen und schwarzen Linien klar erkennbar. In der Praxis verschwimmen diese Grenzen und es entstehen Grautöne, die einen fließenden Übergang zwischen Schwarz und Weiß bilden. Je geringer die Auflösung eines Objektivs, desto unschärfer wird dieser Übergang – und der Kontrast nimmt ab.
Die MTF gibt an, bei welcher Auflösung (z. B. Linienpaare pro Millimeter, lp/mm, oder Pixelgröße) ein Objektiv welchen Kontrast (z. B. 25 %) erreicht.
Pixelgröße und Objektivwahl in der Praxis
Die Auflösung des Objektivs muss zur Pixelgröße des Sensors passen – nur dann wird jedes Pixel auch scharf abgebildet. Bei einem 5-Megapixel-Sensor beispielsweise benötigen Sie ein Objektiv, das diese 5 MP auch tatsächlich auflösen kann. Manche Objektive geben die unterstützte Sensorauflösung direkt in Megapixeln an – das vereinfacht die Auswahl, ersetzt aber nicht die Prüfung anhand technischer Daten wie lp/mm oder MTF-Kurven.
Nur wenn Sensorauflösung und Objektivleistung zusammenpassen, lässt sich das volle Potenzial eines Bildverarbeitungssystems ausschöpfen.
Zusammenspiel Brennweite & Sensorgröße
Als Brennweite bezeichnen wir den Abstand zwischen dem optischen Mittelpunkt eines Objektivs und dem Brennpunkt. Im Brennpunkt schneiden sich alle Lichtstrahlen der parallel einfallenden Lichtstrahlen. Die Brennweite f eines Objektivs ist somit abhängig von der Brechkraft der Linsen und wird in Millimetern angegeben.
Brennweite und Bildwirkung
Je größer die Brennweite, desto größere Tele-Eigenschaften hat das Objektiv. Die riesigen Objektive, die wir vielleicht von Sportfotografen oder Paparazzi kennen, haben also deutlich größere Brennweiten, als die Objektive an Consumer-Kameras. Weitwinkel- und Fisheye-Objektive haben dementsprechend geringere Brennweiten.
Typische Brennweiten
Brennweite (mm) | Objektivtyp | FOV bei 2/3"-Sensor | FOV bei 1/2,5"-Sensor |
|---|---|---|---|
2 | Fisheye | sehr groß | groß |
6 | Weitwinkel | groß | normal |
12 | Normal | mittel | klein |
35 | Tele | klein | sehr klein |
100 | Super-Tele | sehr klein | extrem klein |
Berechnung der Brennweite
Die Brennweite wird durch die Sensorbreite, die Objektbreite und den Arbeitsabstand bestimmt. Die meisten Objektivanbieter bieten auf ihren Webseiten Rechenprogramme an, mit denen Sie die Brennweite berechnen können.
Alternativ kann man die Brennweite mithilfe dieser Formel errechnen:
Wahl der richtigen Brennweite
Nicht jede berechnete Brennweite ist als Objektiv verfügbar. Gängige Werte sind 4, 6, 8, 12, 16, 25, 35, 50, 75 und 100 mm (Festbrennweiten). Liegt Ihr Wert dazwischen, wählen Sie tendenziell die kleinere Brennweite für einen größeren Bildausschnitt und eine höhere Auflösung. Zoom-Objektive sind flexibel, bieten aber meist eine geringere Bildqualität als Festbrennweiten.
Beispielbilder für verschiedene Brennweiten
Der Bildvergleich zeigt, wie sich mit zunehmender Brennweite der Bildausschnitt verkleinert und der Zoom-Effekt verstärkt – entscheidend für die Wahl der richtigen Optik. Dabei muss die Brennweite immer zur Sensorgröße und zum konkreten Anwendungsaufbau passen.
Blende & Lichtverhältnisse
Die Wahl der Blendenöffnung hat direkten Einfluss auf die Bildqualität und die Helligkeit. Die Blendenzahl (engl. F-number) ist das Verhältnis von Brennweite zu Durchmesser der Blendenöffnung und gibt an, wie weit die Blende geöffnet ist.
Blendenzahl und Bildqualität
Eine hohe Blendenzahl bedeutet eine kleinere Blendenöffnung – es fällt weniger Licht auf den Sensor. Eine weit geöffnete Blende ist bei schlechten Lichtverhältnissen von Vorteil, da mehr Licht durchgelassen wird.
Kleinere Blendenöffnungen erhöhen zwar die Schärfentiefe und reduzieren Abbildungsfehler wie Vignettierung, können aber zu Beugungsunschärfe führen. Diese entsteht durch Lichtbeugung an der Blendenkante und mindert die Bildqualität.
Jedes Objektiv hat daher eine optimale Blendenzahl – als Kompromiss zwischen maximaler Schärfentiefe und minimaler Beugung.
Wählen Sie die Blendenöffnung so, dass sie zur Beleuchtungssituation Ihrer Anwendung passt – weder zu weit noch zu stark abgeblendet.
Arbeitsabstand / Abbildungsmaßstab
Die meisten Objektive für die industrielle Bildverarbeitung sind auf einen Arbeitsabstand von etwa 50 cm optimiert. Dieser Abstand entspricht dem typischen Abstand zwischen Kamera und Objekt in vielen industriellen Anwendungen.
Normale Machine Vision-Objektive liefern die beste Bildqualität bei Abbildungsmaßstäben zwischen 1:1 und 1:10 (Verhältnis Sensorgröße zu Objektgröße). Dieser Bereich wird oft durch den minimalen optischen Abstand (MOD) des Objektivs begrenzt.
Mit sogenannten Zwischenringen kann der Arbeitsabstand und damit auch die Vergrößerung erhöht werden. Allerdings sind Standard-Objektive nicht für diese größeren Vergrößerungen ausgelegt – die Bildqualität leidet meist deutlich. Für optimale Ergebnisse sollten Zwischenringe daher möglichst vermieden werden.
Wenn höhere Abbildungsmaßstäbe (größer als 1:10) benötigt werden, empfiehlt sich der Einsatz von Makro-Objektiven. Diese sind speziell für den Bereich von etwa 1:10 bis 1:1 konzipiert.
Für noch größere Vergrößerungen (ab etwa 5-fach, also Maßstab ≥ 5:1) kommen Mikroskop-Objektive zum Einsatz.
Spektralbereich
Herkömmliche Objektive sind für sichtbares Licht optimiert, also für Wellenlängen zwischen 400 und 700 nm. Infrarot-Licht (IR) wird von diesen Objektiven meist nur unscharf abgebildet. Bei reiner IR-Anwendung ist diese Unschärfe oft noch akzeptabel.
Sollen jedoch sowohl sichtbares Licht als auch Infrarot-Licht gleichzeitig scharf abgebildet werden, muss das Objektiv einen deutlich größeren Wellenlängenbereich von 400 bis 1000 nm abdecken. Diese Anforderung macht das Objektiv teurer oder führt zu Kompromissen bei anderen Leistungsparametern.
Checkliste zur Objektivwahl
Bevor Sie sich für ein Objektiv entscheiden, prüfen Sie die folgenden Punkte:
Objektivanschluss:
Bestimmt, welchen Mount das Objektiv haben muss, um es sicher am Kameragehäuse zu befestigen.
Bildkreis & Sensor:
Achten Sie auf die Übereinstimmung von Bildkreis des Objektivs und Sensorgröße der Kamera („Maximaler Bildkreis“ im Datenblatt).
Online-Selektoren:
Nutzen Sie Online-Objektivselektoren der Hersteller zur Berechnung der passenden Brennweite.
Objektivtyp:
Wählen Sie je nach Bedarf zwischen variabler oder fixer Brennweite.
Auflösung:
Prüfen Sie, ob das Objektiv die Sensorauflösung tatsächlich abbilden kann – hohe Megapixel allein reichen nicht.
Blendenzahl:
Machen Sie sich mit Blendenzahlen und -typen vertraut („Maximum relative aperture“ im Datenblatt).
Spektralbereich:
Definieren Sie, ob das Objektiv sichtbares oder auch IR-Licht abbilden soll.
Minimaler Abstand:
Beachten Sie den minimalen optischen Abstand (MOD) zwischen Kamera und Objekt, da dieser den Abbildungsmaßstab und die Bildqualität beeinflusst.
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