¿Qué es el número F en las cámaras para endoscopios?

Introducción
Si alguna vez ha utilizado un endoscopio en un tubo oscuro o en una cavidad corporal, sabrá que el brillo es importante. Una especificación clave que determina cuánta luz llega al sensor es el número F (también llamado f-stop o apertura de la lente ). En pocas palabras, un número F más pequeño significa una apertura más grande y una imagen más brillante. Este artículo explica qué significa el número F para los diseños de módulos de cámaras de endoscopios , cómo afecta la calidad de la imagen y por qué es fundamental para la inspección médica e industrial.

¿Qué es el número F?
El número F ( apertura óptica ) es la relación entre la distancia focal de la lente y el diámetro de la pupila de entrada. Se escribe como f/N, por ejemplo, f/2.0, f/2.8.

• Número F más pequeño (p. ej., f/1,8) = apertura más grande = más luz = imagen más brillante.

• Número F más grande (p. ej., f/8,0) = apertura más pequeña = menos luz = imagen más oscura.

En endoscopia, la principal preocupación es la captación de luz porque el ambiente es oscuro y el sensor es pequeño.

Por qué es importante el número F
Un módulo de cámara para endoscopio funciona en espacios reducidos y oscuros: una tubería, un cilindro de motor o una cavidad del cuerpo. La iluminación es limitada (pequeños LED o fibra óptica). Un número F bajo (p. ej., f/1,8) capta más luz, lo que permite que la cámara del módulo CMOS produzca una imagen brillante y con poco ruido sin un calor excesivo del LED.

Para un módulo de cámara de microendoscopio (diámetro inferior a 2 mm), la apertura es físicamente muy pequeña. Lograr un número F bajo es difícil; muchos tienen F-3.0 o superior, lo que los hace menos sensibles.

Número F y resolución
Un módulo de cámara endoscópica de 1080p (o módulo de cámara HD ) necesita suficiente luz para resolver detalles finos. Un número F alto (p. ej., f/4,0) oscurece la imagen, lo que fuerza una ganancia (amplificación) que añade ruido y reduce la resolución efectiva. Los productos de de alta calidad módulo de cámara USB y módulo de cámara UVC para uso profesional suelen tener números F de f/1,8 a f/2,4.

Números F típicos por tipo de endoscopio

Compensación: luz frente a profundidad de campo
Una apertura más grande (número F pequeño) proporciona más luz pero reduce la profundidad de campo; sólo un rango estrecho de distancias es nítido. Para la endoscopia, a menudo queremos enfocar todo, desde 5 mm hasta 50 mm. Para aumentar la profundidad de campo, usaría una apertura más pequeña (número F más alto), pero eso oscurece la imagen. Los diseñadores hacen concesiones (p. ej., f/2,4) y confían en lentes gran angular para obtener una profundidad de campo natural.

Número F en diferentes tipos de módulos

Módulo de cámara USB (UVC) : los endoscopios plug-and-play suelen tener aperturas fijas de alrededor de f/2,8. Un módulo de cámara UVC con f/2.0 funciona mejor en cavidades oscuras.

Módulo de cámara para endoscopio médico : los ámbitos quirúrgicos apuntan a f/1,8 a f/2,2, equilibrando el brillo y la profundidad de campo.

Módulo de cámara de microendoscopio : con menos de 2 mm de diámetro, las lentes son pequeñas. La mayoría son f/3.5+ y dependen de sensores de cámara con módulo CMOS sensibles y LED brillantes.

Elegir el número F correcto

Rendimiento del endoscopio USB y número F
Un módulo de cámara USB que se conecta a una computadora portátil obtiene energía del host. Si el número F es demasiado alto, la imagen será oscura, lo que obligará a una exposición más prolongada (desenfoque de movimiento) o ganancia (ruido). Un buen módulo de cámara UVC para inspección profesional debe especificar su apertura óptica : busque f/2,4 o menos.

Módulos de cámara para endoscopios de Sincere
En Sincere, diseñamos productos de módulos de cámaras para endoscopios con números F cuidadosamente seleccionados:

• Módulo de cámara endoscópica : apertura personalizada de f/1,8 a f/5,6.

• Módulo de cámara USB : compatible con UVC, f# bajo para imágenes brillantes.

• Apertura de la lente : optimizada para captación de luz o profundidad de campo.

• Módulo de cámara HD – Módulos 1080p con f/2.0 – f/2.8.

• Módulo de cámara UVC : plug-and-play con número F especificado.

• Módulo de cámara para microendoscopio : ultracompacto (hasta 1,5 mm) con la mejor apertura posible.

• Módulo de cámara para endoscopio de 1080p : óptica equilibrada para imágenes nítidas y brillantes.

Resumen
El número F ( apertura óptica ) es una especificación fundamental para cualquier módulo de cámara de endoscopio . Un número F bajo (p. ej., f/1,8) proporciona imágenes más brillantes pero con menor profundidad de campo. Un número F alto (p. ej., f/3,5) proporciona más profundidad de campo pero necesita más luz. Para la mayoría de las inspecciones médicas e industriales, un número F de f/2,0 a f/2,8 funciona bien para aplicaciones de módulos de cámara HD . Al elegir un módulo de cámara USB o un módulo de cámara UVC , verifique el número F. El módulo de cámara de un microendoscopio puede tener un número F más alto debido a límites de tamaño; compense con LED más brillantes. Para un módulo de cámara de endoscopio de 1080p , los números F inferiores a f/2,4 garantizan un excelente rendimiento en condiciones de poca luz.

Comuníquese con Sincere para analizar el módulo de la cámara de su endoscopio y los requisitos de apertura.