Vues : 0 Auteur : Éditeur du site Heure de publication : 2026-06-04 Origine : Site
Un module de caméra endoscopique est conçu pour voir là où vos yeux ne peuvent pas atteindre : à l’intérieur d’une articulation humaine, d’un moteur à réaction ou d’un tuyau de plomberie. La lentille située à l’extrémité de la lunette est la partie la plus critique. Dans des espaces ultra réduits (diamètres de 2 à 5 mm ou même moins), concevoir un objectif capable de capturer une image nette, large et bien éclairée constitue un défi optique de taille. Cet article explique comment les objectifs des caméras d'endoscope fonctionnent dans des environnements aussi confinés et comment différents types de modules – du module mini-caméra à usage médical au module de caméra USB pour les endoscopes industriels – y parviennent.
Un objectif d'appareil photo typique pour un smartphone a un diamètre d'environ 5 à 8 mm. Dans un endoscope, l’ensemble de la caméra doit s’insérer dans un tube souvent plus petit qu’un grain de riz. Cela signifie:
La lentille doit être extrêmement petite – parfois aussi petite que 0,6 mm de diamètre.
Le nombre d'éléments de lentille est limité (souvent juste un ou deux morceaux de verre ou de plastique).
L'objectif doit avoir une focale très courte pour voir des objets qui ne se trouvent qu'à quelques millimètres.
La profondeur de champ doit être grande pour que les objets de 3 mm à 50 mm apparaissent nets sans autofocus.
La lentille doit être étanche aux liquides et à la stérilisation (à usage médical).
Pour obtenir un large champ de vision (généralement 90° à 140°) et une profondeur de champ suffisante, les lentilles d'endoscope utilisent une ou une combinaison des techniques suivantes :
Surfaces asphériques – Une seule lentille asphérique peut remplacer deux lentilles sphériques, économisant ainsi de l'espace tout en corrigeant la distorsion et l'aberration sphérique.
Verre ou plastique à indice de réfraction élevé – Les matériaux à indice de réfraction élevé courbent davantage la lumière, permettant une distance focale plus courte et un objectif plus petit.
Optique au niveau de la tranche – Des centaines de minuscules lentilles sont gravées sur une tranche de verre puis découpées en dés. Ceci est utilisé pour les endoscopes jetables.
Lentille composée – Deux ou trois petits éléments de lentille empilés ensemble (par exemple, une lentille négative avant et une lentille positive arrière) pour améliorer la qualité de l'image tout en gardant un petit diamètre.
L'objectif concentre la lumière sur un capteur du module de caméra cmos. Dans un module de caméra d'endoscope typique, le capteur est également très petit – souvent 1/9″ à 1/6″ (environ 1,5 à 3 mm de diagonale). L'objectif projette un cercle d'image qui correspond à la zone active du capteur. L’objectif étant à mise au point fixe, il est réglé sur une distance hyperfocale. Tout, de la moitié de cette distance à l’infini, est suffisamment net. Par exemple, un objectif réglé sur 15 mm gardera la mise au point sur les objets compris entre 8 mm et l'infini.
Le capteur convertit la lumière en signaux électriques. Dans un module de caméra cmos moderne, la technologie rétroéclairée (BSI) améliore la sensibilité, compensant ainsi la petite ouverture.
Module mini-caméra (médical ou industriel) – Un module mini-caméra pour endoscope jetable (par exemple, 2 mm de diamètre) utilise une seule lentille asphérique en plastique. La lentille est collée directement sur le capteur grâce à un alignement actif. La distance de travail est fixe, généralement de 5 à 20 mm pour un usage médical. Il n'y a pas de mise au point automatique ; la grande profondeur de champ couvre la plage nécessaire.
Module de caméra USB (endoscope grand public) – Un module de caméra USB destiné à l'inspection de la maison possède souvent une pointe de 5,5 mm de diamètre avec une lentille en verre à trois éléments. Il peut inclure un anneau de LED blanches autour de la lentille. L'objectif est à mise au point fixe, réglé sur une distance de travail d'environ 30 à 100 mm. L'image est diffusée via USB 2.0 et la norme du module de caméra UVC la rend prête à l'emploi.
Module de caméra OEM (conception personnalisée) – Pour les applications spécialisées, un module de caméra OEM peut être conçu avec un objectif personnalisé. Par exemple, un objectif avec un champ de vision très large (140°) pour l'inspection des pipelines, ou un objectif macro pour inspecter de minuscules appareils électroniques. Le fournisseur OEM sélectionne le matériau de la lentille (verre pour la durabilité, plastique pour le coût), le nombre d'éléments et le revêtement (antireflet, hydrophobe).
Module de caméra UVC – Un module de caméra UVC est essentiellement un module de caméra USB qui suit la norme USB Video Class. Les caractéristiques de l'objectif sont les mêmes, mais les rapports du micrologiciel prennent en charge la résolution et les fréquences d'images. L'utilisateur n'a pas besoin d'installer de pilote.
Dans tous les endoscopes, sauf les moins chers, la lentille n’est pas simplement vissée dans un support. Au lieu de cela, le fabricant utilise un processus d’alignement actif :
Le capteur est allumé et affiche une mire de test.
L'objectif est déplacé selon six axes (X, Y, Z, inclinaison, inclinaison, lacet) par un manipulateur robotique.
Le logiciel analyse la netteté et le centrage de l'image.
Une fois la position optimale trouvée, la lentille est fixée avec un adhésif durcissant aux UV.
L'alignement actif compense les minuscules tolérances mécaniques dans le support d'objectif et le placement du capteur. Sans cela, l'image serait floue d'un côté ou la mise au point serait erronée. Ce processus est essentiel à la fois pour un module de mini-caméra pour un endoscope de 2 mm et pour un endoscope industriel 4K.
Dans un espace ultra réduit, il n’y a pas de place pour un éclairage extérieur. Par conséquent, le module caméra de l'endoscope comprend ses propres LED placées autour de l'objectif. Les LED doivent être positionnées de manière à :
Ils ne créent pas d'ombre sur le barillet de l'objectif.
La lumière est dirigée vers l’avant (ou vers le côté avec un prisme).
L'éclairage est uniforme sur tout le champ de vision.
Le barillet d'objectif lui-même peut avoir une conception chanfreinée ou encastrée pour permettre aux LED d'être placées plus près de l'axe optique, réduisant ainsi les taches sombres.
Envisagez un urétéroscope jetable. Le diamètre de la pointe est de 2 mm. A l'intérieur, il y a :
Une seule lentille asphérique en plastique de 1,4 mm de diamètre.
Un capteur CMOS 1/9″ (400×400 pixels).
Deux puces LED blanches sur les côtés de la lentille.
Un circuit flexible qui se connecte au câble.
L'objectif a une distance focale de 1,2 mm, donnant un champ de vision de 90°. La distance de travail est de 3 à 15 mm. L'image est douce sur les bords (distorsion en barillet) mais acceptable pour voir un calcul rénal. L’ensemble est recouvert d’époxy pour l’imperméabilisation et la stérilisation.
Les objectifs des caméras d'endoscope pour les espaces ultra-petits s'appuient sur de minuscules optiques asphériques, une fabrication au niveau des tranches et un alignement actif pour produire une image nette. L'objectif fonctionne avec un capteur de module de caméra cmos, et l'ensemble est souvent emballé dans un mini module de caméra à usage médical ou industriel. Pour les applications grand public, un module de caméra USB compatible avec le module de caméra UVC fournit une solution plug-and-play avec un objectif à mise au point fixe. Pour les produits personnalisés, un module de caméra OEM permet un contrôle total sur la conception de l'objectif, la distance de travail et l'étanchéité.
Comprendre le fonctionnement de ces minuscules lentilles vous aide à choisir le module de caméra d'endoscope adapté à votre application, que vous ayez besoin de voir à l'intérieur d'un vaisseau sanguin, d'une aube de turbine ou d'un drain domestique.
Si vous avez besoin d'un module de caméra d'endoscope personnalisé – d'un module de mini caméra à un module de caméra USB haute résolution – contactez Sincere. Nous concevons et fabriquons des modules de caméra OEM avec une optique de précision et un alignement actif.
