Quel est le numéro F dans les caméras endoscopiques ?

Introduction
Si vous avez déjà utilisé un endoscope dans un conduit ou une cavité corporelle sombre, vous savez que la luminosité est importante. Une spécification clé qui détermine la quantité de lumière atteignant le capteur est le nombre F (également appelé f-stop ou ouverture de l'objectif ). En termes simples, un nombre F plus petit signifie une ouverture plus grande et une image plus lumineuse. Cet article explique ce que signifie le nombre F pour la conception de modules de caméra d'endoscope , comment il affecte la qualité de l'image et pourquoi il est essentiel pour l'inspection médicale et industrielle.

Qu'est-ce que le numéro F ?
Le nombre F ( ouverture optique ) est le rapport entre la distance focale de l'objectif et le diamètre de la pupille d'entrée. Il s'écrit f/N, par exemple f/2.0, f/2.8.

• Un nombre F plus petit (par exemple, f/1,8) = une plus grande ouverture = plus de lumière = une image plus lumineuse.

• Un nombre F plus grand (par exemple, f/8,0) = une ouverture plus petite = moins de lumière = image plus sombre.

En endoscopie, la principale préoccupation est la collecte de lumière car l’environnement est sombre et le capteur est petit.

Pourquoi le nombre F est important
Un module de caméra endoscopique fonctionne dans des espaces restreints et sombres : un tuyau, un cylindre de moteur ou une cavité corporelle. L'éclairage est limité (petites LED ou fibre optique). Un faible nombre F (par exemple, f/1,8) collecte plus de lumière, permettant à la caméra du module cmos de produire une image lumineuse et à faible bruit sans chaleur excessive des LED.

Pour un module caméra micro-endoscope (diamètre inférieur à 2 mm), l'ouverture est physiquement très petite. Il est difficile d’atteindre un faible nombre F ; beaucoup ont F‑3.0 ou supérieur, ce qui les rend moins sensibles.

Nombre F et résolution
Un module de caméra d'endoscope 1080p (ou module de caméra HD ) a besoin de suffisamment de lumière pour résoudre les détails les plus fins. Un nombre F élevé (par exemple, f/4,0) assombrit l'image, forçant un gain (amplification) qui ajoute du bruit et réduit la résolution effective. Les produits de de haute qualité modules de caméra USB et de modules de caméra UVC destinés à un usage professionnel ont souvent des nombres F compris entre f/1,8 et f/2,4.

Numéros F typiques par type d'endoscope

Compromis : lumière et profondeur de champ
Une ouverture plus grande (petit nombre F) donne plus de lumière mais réduit la profondeur de champ – seule une plage étroite de distances est nette. Pour l'endoscopie, nous voulons souvent une mise au point comprise entre 5 mm et 50 mm. Pour augmenter la profondeur de champ, vous utiliserez une ouverture plus petite (nombre F plus élevé), mais cela assombrit l'image. Les concepteurs font des compromis (par exemple f/2,4) et s'appuient sur des objectifs grand angle pour une profondeur de champ naturelle.

Numéro F dans différents types de modules

Module de caméra USB (UVC) – Les endoscopes plug-and-play ont souvent des ouvertures fixes autour de f/2,8. Un module de caméra UVC avec f/2.0 fonctionne mieux dans les cavités sombres.

Module de caméra pour endoscope médical – Les lunettes chirurgicales visent f/1,8 à f/2,2, équilibrant la luminosité et la profondeur de champ.

Module caméra micro-endoscope – En dessous de 2 mm de diamètre, les lentilles sont minuscules. La plupart sont f/3,5+ et s’appuient sur des capteurs de caméra à module cmos sensibles et des LED lumineuses.

Choisir le bon numéro F

Nombre F et performances de l'endoscope USB
Un module de caméra USB qui se connecte à un ordinateur portable est alimenté par l'hôte. Si le nombre F est trop élevé, l'image sera sombre, ce qui obligera à une exposition plus longue (flou de mouvement) ou à un gain (bruit). Un bon module de caméra UVC pour l’inspection professionnelle doit spécifier son ouverture optique – recherchez f/2,4 ou moins.

Modules de caméra d'endoscope de Sincere
Chez Sincere, nous concevons des produits de modules de caméra d'endoscope avec des numéros F soigneusement choisis :

• Module caméra endoscope – Ouverture personnalisée de f/1,8 à f/5,6.

• Module de caméra USB – conforme aux UVC, faible f# pour des images lumineuses.

• Ouverture de l'objectif – Optimisée pour la collecte de lumière ou la profondeur de champ.

• Module caméra HD – modules 1080p avec f/2.0 – f/2.8.

• Module de caméra UVC – Plug-and-play avec numéro F spécifié.

• Module caméra micro-endoscope – Ultra-compact (jusqu'à 1,5 mm) avec la meilleure ouverture possible.

• Module de caméra endoscopique 1080p – Optique équilibrée pour des images nettes et lumineuses.

Résumé
Le nombre F ( ouverture optique ) est une spécification essentielle pour tout module de caméra d'endoscope . Un nombre F faible (par exemple f/1,8) donne des images plus lumineuses mais une profondeur de champ plus faible. Un nombre F élevé (par exemple f/3,5) donne plus de profondeur de champ mais nécessite plus de lumière. Pour la plupart des inspections médicales et industrielles, un nombre F de f/2,0 à f/2,8 fonctionne bien pour les applications de module de caméra HD . Lorsque vous choisissez un module de caméra USB ou un module de caméra UVC , vérifiez le numéro F. Un module de caméra micro-endoscope peut avoir un nombre F plus élevé en raison des limites de taille – compensez par des LED plus lumineuses. Pour un module de caméra d'endoscope 1080p , les nombres F inférieurs à f/2,4 garantissent d'excellentes performances en basse lumière.

Contactez Sincere pour discuter de votre module de caméra d'endoscope et de vos exigences en matière d'ouverture.