Katselukerrat: 0 Tekijä: Site Editor Julkaisuaika: 2026-06-04 Alkuperä: Sivusto
Endoskooppikameramoduuli on suunniteltu näkemään paikka, johon silmäsi eivät yletä – ihmisen nivelen, suihkumoottorin tai putkiston sisään. Tähtäimen kärjessä oleva linssi on kriittisin osa. Erittäin pienissä tiloissa (halkaisija 2–5 mm tai jopa vähemmän) terävän, laajan ja hyvin valaistun kuvan ottavan objektiivin suunnittelu on vakava optinen haaste. Tässä artikkelissa kerrotaan, kuinka endoskooppikameroiden linssit toimivat näin ahtaissa ympäristöissä ja kuinka erityyppiset moduulit – lääketieteelliseen käyttöön tarkoitetusta minikameramoduulista teollisuusboreskooppien USB-kameramoduuliin – saavuttavat tämän.
Tyypillinen älypuhelimen kameran linssi on halkaisijaltaan noin 5–8 mm. Endoskoopissa koko kamerakokoonpanon on mahduttava putkeen, joka on usein pienempi kuin riisinjyvä. Tämä tarkoittaa:
Linssin on oltava erittäin pieni – joskus jopa 0,6 mm halkaisijaltaan.
Linssielementtien lukumäärä on rajoitettu (usein vain yksi tai kaksi lasi- tai muovipalaa).
Linssin polttovälin on oltava erittäin lyhyt, jotta voit nähdä vain muutaman millimetrin päässä olevia kohteita.
Terävyyden on oltava suuri, jotta 3–50 mm:n kohteet näyttävät teräviltä ilman automaattitarkennusta.
Linssi on suljettava nesteitä ja sterilointia vastaan (lääketieteelliseen käyttöön).
Laajan näkökentän (yleensä 90° - 140°) ja riittävän syväterävyyden saavuttamiseksi endoskoopin linssit käyttävät yhtä tai yhdistelmää seuraavista tekniikoista:
Asfääriset pinnat – Yksi asfäärinen linssi voi korvata kaksi pallomaista linssiä, mikä säästää tilaa ja korjaa vääristymiä ja pallopoikkeamia.
Korkean indeksin lasi tai muovi – Materiaalit, joilla on korkea taitekerroin, taivuttavat valoa enemmän, mikä mahdollistaa lyhyemmän polttovälin ja pienemmän linssin.
Kiekkotason optiikka – Sadat pienet linssit syövytetään lasikiekkoon ja leikataan sitten kuutioiksi. Tätä käytetään kertakäyttöisissä endoskoopeissa.
Yhdistelmälinssi – Kaksi tai kolme pientä linssielementtiä päällekkäin (esim. edessä oleva negatiivinen linssi ja takana oleva positiivinen linssi) parantavat kuvan laatua pitäen samalla halkaisijan pienenä.
Objektiivi kohdistaa valon CMOS-kameramoduulin tunnistimeen. Tyypillisessä endoskooppikameramoduulissa anturi on myös hyvin pieni – usein 1/9″–1/6″ (noin 1,5–3 mm diagonaali). Linssi heijastaa kuvaympyrän, joka vastaa anturin aktiivista aluetta. Koska objektiivissa on kiinteä tarkennus, se on asetettu hyperfocal-etäisyydelle. Kaikki puolesta etäisyydestä äärettömään on hyväksyttävän terävää. Esimerkiksi 15 mm:n objektiivi pitää kohteen 8 mm:stä äärettömään tarkennettuina.
Anturi muuttaa valon sähköisiksi signaaleiksi. Nykyaikaisessa CMOS-kameramoduulissa taustavalaistu (BSI) -tekniikka parantaa herkkyyttä ja kompensoi pientä aukkoa.
Minikameramoduuli (lääketieteellinen tai teollisuuskäyttöinen) – Minikameramoduuli kertakäyttöistä endoskooppia varten (esim. halkaisija 2 mm) käyttää yhtä muovista asfääristä linssiä. Linssi liimataan suoraan anturin päälle aktiivisen kohdistuksen avulla. Työetäisyys on kiinteä, tyypillisesti 5-20 mm lääketieteelliseen käyttöön. Automaattitarkennusta ei ole; suuri syväterävyys kattaa tarvittavan alueen.
USB-kameramoduuli (Consumer Borescope) – Kotitarkastusta varten tarkoitetussa USB-kameramoduulissa on usein halkaisijaltaan 5,5 mm:n kärki, jossa on kolmielementtinen lasilinssi. Siinä voi olla valkoisten LEDien rengas linssin ympärillä. Objektiivi on kiinteätarkennus, asetettu työetäisyydelle noin 30–100 mm. Kuva suoratoistetaan USB 2.0 -liitännän kautta, ja UVC-kameramoduulistandardi mahdollistaa sen plug-and-play-toiminnon.
OEM-kameramoduuli (mukautettu suunnittelu) – Erikoissovelluksia varten OEM-kameramoduuli voidaan suunnitella mukautetulla objektiivilla. Esimerkiksi linssi, jolla on erittäin laaja näkökenttä (140°) putkilinjan tarkastukseen, tai makrolinssi pienen elektroniikan tarkastamiseen. OEM-toimittaja valitsee linssin materiaalin (lasi kestävyyden vuoksi, muovi hinta), elementtien lukumäärän ja pinnoitteen (heijastamaton, hydrofobinen).
UVC-kameramoduuli – UVC-kameramoduuli on pohjimmiltaan USB-kameramoduuli, joka noudattaa USB Video Class -standardia. Objektiivin ominaisuudet ovat samat, mutta laiteohjelmisto ilmoittaa tuetun resoluution ja kuvanopeudet. Käyttäjän ei tarvitse asentaa ohjainta.
Kaikissa paitsi edullisimmissa endoskoopeissa linssiä ei vain ruuvata pidikkeeseen. Sen sijaan valmistaja käyttää aktiivista kohdistusprosessia:
Anturi on päällä ja näyttää testitaulukon.
Objektiivia liikutetaan kuudella akselilla (X, Y, Z, kallistus, kaltevuus, kierto) robottimanipulaattorilla.
Ohjelmisto analysoi kuvan terävyyden ja keskityksen.
Kun optimaalinen asento on löydetty, linssi kiinnitetään UV-kovettuvalla liimalla.
Aktiivinen kohdistus kompensoi pieniä mekaanisia toleransseja linssinpitimessä ja anturin sijoittelussa. Ilman sitä kuva olisi epäselvä toiselta puolelta tai tarkennus olisi poissa. Tämä prosessi on kriittinen sekä 2 mm:n endoskoopin minikameramoduulille että 4K teollisuusboreskoopille.
Erittäin pienessä tilassa ei ole tilaa ulkovalaistukselle. Siksi endoskooppikameramoduulissa on omat LEDit, jotka on sijoitettu linssin ympärille. LEDit on sijoitettava siten, että:
Ne eivät luo varjoa linssin kotelosta.
Valo suunnataan eteenpäin (tai sivulle prisman avulla).
Valaistus on tasainen koko näkökentässä.
Itse linssin kotelo voi olla viistetty tai upotettu, jotta LEDit voidaan sijoittaa lähemmäksi optista akselia, mikä vähentää tummia pisteitä.
Harkitse kertakäyttöistä ureteroskooppia. Kärjen halkaisija on 2 mm. Sisällä on:
Yksi muovinen asfäärinen linssi, halkaisija 1,4 mm.
1/9' CMOS-kenno (400 × 400 pikseliä).
Kaksi valkoista LED-sirua linssin sivuilla.
Joustava piiri, joka liitetään kaapeliin.
Objektiivin polttoväli on 1,2 mm, mikä antaa 90°:n näkökentän. Työetäisyys on 3-15 mm. Kuva on reunoista pehmeä (tynnyrivääristymä), mutta hyväksyttävä munuaiskiven näkemiseen. Koko kokoonpano on päällystetty epoksilla vedeneristystä ja sterilointia varten.
Endoskooppikameran linssit erittäin pieniin tiloihin perustuvat pieneen asfääriseen optiikkaan, kiekkotason valmistukseen ja aktiiviseen kohdistukseen terävän kuvan tuottamiseksi. Objektiivi toimii yhdessä cmos-kameramoduulianturin kanssa, ja koko kokoonpano pakataan usein minikameramoduuliin lääketieteelliseen tai teolliseen käyttöön. Kuluttajasovelluksiin USB-kameramoduuli, jossa on UVC-kameramoduulin yhteensopivuus, tarjoaa plug-and-play-ratkaisun kiinteän tarkennuksen objektiivilla. Mukautetuissa tuotteissa OEM-kameramoduuli mahdollistaa objektiivin suunnittelun, työetäisyyden ja tiivistyksen täyden hallinnan.
Näiden pienten linssien toiminnan ymmärtäminen auttaa sinua valitsemaan sovellukseesi sopivan endoskooppikameramoduulin – haluatko nähdä verisuonen, turbiinin siiven tai kotitalouksien viemärin.
Jos tarvitset mukautetun endoskooppikameramoduulin – minikameramoduulista korkearesoluutioiseen USB-kameramoduuliin – ota yhteyttä Sincereen. Suunnittelemme ja valmistamme OEM-kameramoduuleja, joissa on tarkkuusoptiikka ja aktiivinen kohdistus.
