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Der Wert von unabhängigen Performance Messungen für Sensoren, Kameras und Objektive

Der Wert von unabhängigen Performance Messungen für Sensoren, Kameras und Objektive

Für Kunden und Systemintegratoren ist es oft gar nicht so einfach auf dem Bildverarbeitungsmarkt mit seiner großen Anzahl Hersteller, Modelle und diversester Funktionalitäten die passende Kamera oder den passenden Bildsensor für eine spezifische Applikation zu wählen. Die technischen Datenblätter enthalten oft nicht alle benötigten Informationen, sind je nach Hersteller mit differenzierenden Leistungskennzahlen aufgebaut und somit nicht vergleichbar. Hier setzt der FRAMOS Technical Support mit seinem umfangreichen Angebot an Test- und Messservices an. Mit dem daraus resultierenden Produkt-Knowhow ist es für die Bildverarbeitungsexperten essentiell, Ihre Services weiter zu verbessern und Kunden eine ausführliche und insbesondere hersteller-unabhängige Beratung zu bieten. Als erweiterter Service werden auch individuelle Tests unter Kunden- und Applikationsbedingungen durchgeführt sowohl Produktlinientests für Kamerahersteller angeboten.
Helke Gabele, FRAMOS Technical Support, erläutert die wichtigsten Beweggründe für ein herstellerunabhängiges Testing und ergänzende Messungen: „Abgesehen von der schwer vergleichbaren Datenblättern haben einige Kunden Bedarf die Sensoren mit den kundenspezifischen Einstellungen zu vermessen. Und auch wir lernen durch das genaue Vermessen unserer Produkte immer noch etwas dazu. So konnten wir bei der Dunkelstrommessung eines aktuellen CMOS Sensors sehen, dass bei langen Belichtungszeiten eine Black Level Clamping“-Funktion aktiv wurde. Nach Rücksprache mit dem Hersteller haben wir Registersettings bekommen, die dies ausschalten. So können wir unseren Kunden einen guten Mehrwert bieten, der Ihnen hilft die Produkte so einzusetzen, wie sie es für Ihre Anwendung optimal benötigen.“
FRAMOS arbeitet u.a. mit Messungen nach ISO- und EMVA1288-Standard. Tests nach dem ISO-Standard berücksichtigen immer das ganze bildgebende System und können so zur Ermittlung der passenden Kamera-Objektiv-Kombination einer individuellen Kundenapplikation eingesetzt werden. Messungen werden meist mit einer Ulbricht-Kugel und austauschbaren, transmissiven Charts durchgeführt, um das Zusammenspiel von Systemen bestehend aus Objektiv und Kamera zu beurteilen. Anhand genormter Test-Charts wie z.B. das Resolution Chart nach ISO 12233 oder dem OECF Chart nach ISO 14524 Informationen wie der Dynamikumfang, das Signal-Rausch-Verhalten und die Modulations-Transfer-Funktion / Auflösung ausgewertet werden. Ebenso besteht die Möglichkeit, Messgrößen wie die Verzeichnung des Objektivs, die Vignettierung und chromatische Aberrationsfehler des Objektivs mit weiteren Testcharts zu analysieren und dementsprechend geeignete Produkte und Einstellungen zu wählen. Die größtenteils visuell orientierten Werte lassen sich meist unkompliziert ermitteln und eignen sich für schnelle Systemeinschätzungen.
Nach dem EMVA1288 Standard wird eine Kamera oder ein Sensor-Demokit ohne Linse gemessen – der Sensor wird also direkt mit homogenem Licht beleuchtet. Das EMVA1288-Messgerät von FRAMOS misst die Sensor-Eigenschaften bei vier Wellenlängen – 465nm, 532nm, 630nm und 848nm. Das EMVA1288 Messverfahren liefert Werte von intrinsischen Parametern des Sensors wie Linearität, Empfindlichkeit, Rauschen, Inhomogenität (DSNU, PRNU), Dunkelstrom und spektraler Empfindlichkeit. Das Layout und die Darstellung des EMVA1288 Berichts ist dabei fest vorgegeben und die ermittelten Werte werden zumeist einheitlich in Elektronen bzw. Photonen wiedergegeben. Die Messungen dazu nehmen eine gewisse Zeit in Anspruch und liefern einen sehr detaillierten, eindeutigen und vor allem einheitlichen Vergleich zwischen verschiedenen Kameras oder Bildsensoren.
Stephanie Zahner, FRAMOS Technical Support: „ Von den Objektivherstellern haben wir oft nur Angaben wie „less distorsion“, „low ghost“ oder „corrected chromatic aberration“. Aber was heisst das genau? In den Portfolios der Objektivhersteller finden sich oft sehr ähnliche Linsen. Fast jeder C-Mount Objektivhersteller verfügt z.B. über eine 3 Megapixel Objektiv-Linie für 2/3“ Sensoren. Für den Kunden ist es schwierig zu beurteilen, wie sich diese Objektive in ihrer Performance unterscheiden. Für eine bessere Differenzierung vermessen wir die Objektive mit Kenndaten wie MTF, Vignettierung, Verzeichnung und chromatischer Aberration nach dem ISO Standard. So können wir bei der richtigen Objektivauswahl besser beraten.“

Sowohl der ISO- wie auch der EMVA1288-Standard setzen auf Transparenz und Objektivität durch zuverlässige und genaue Messmethoden nach vergleichbaren Richtlinien. Beide gewährleisten für den Kunden damit eine objektive Messung von Kameras und Bildsensoren. Einer der aktuellen Vergleichstests des FRAMOS Technical Support Teams stellt den aktuellen A0135 Sensor von On Semiconductor mit den Leistungswerten seines Vorgängers A0134 gegenüber.

Die hauseigene FRAMOS Imaging Experts Academy bietet zudem Expertenschulungen für Bildverarbeitungsanwender an, um sich mit den Testmethoden und deren eigener Nutzung vertraut zu machen. Die von Prof. Dietmar Wüller im Oktober stattfindende Schulung „Die Qualität von Kamerasystemen“ beschäftigt sich intensiv mit Messungen nach dem ISO-Standard. Der von EMVA1288-Kommiteemitglied Prof. Dr. Bernd Jähne gehaltene Workshop „Grundlagen, Anwendung und Applikationen des EMVA1288-Standards“ führt in 2 Tagen intensiv in die Messmethoden und deren spezifische Auswertung und Anwendung ein. Die nächsten Termine sind auf der Website der FRAMOS Imaging Experts Academy abrufbar.

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