内視鏡カメラモジュールの作動距離と被写界深度の選択方法

簡単な回答

作動距離は、内視鏡カメラが最も有用な画像を生成すると予想される目標距離です。被写界深度は、焦点を合わせ直すことなく許容範囲内に鮮明なままである距離範囲です。正しい選択は、デバイスが何を観察する必要があるか、使用中に距離がどの程度変化するか、利用可能なカメラヘッドの直径、照明条件、および固定焦点か自動焦点が実用的かによって異なります。近距離キャビティ カメラでは、わずか数ミリメートルの強力な詳細が必要な場合がありますが、メンテナンス プローブでは、はるかに広い範囲にわたる使用可能な画像が必要な場合があります。 OEM 開発者は、最初に実際の検査距離を定義し、次に焦点の一貫性、視野、光の均一性、および最終デバイスの機械的適合性を評価する必要があります。

単一の解像度数値よりも作動距離が重要な理由

高解像度センサーは、ターゲットが有効な焦点範囲外にある場合、詳細を復元できません。狭い空間のイメージングでは、レンズ、センサー、絞り、カメラヘッド構造、照明が連携して動作する必要があります。デスクトップ チャートでは 50 mm で鮮明に見えるカメラでも、実際のデバイスが 8 mm で組​​織のような表面を観察したり、100 mm で機械の壁を観察したりすると、パフォーマンスが低下する可能性があります。

したがって、作動距離は後付けとしてではなく、アプリケーション要件として定義する必要があります。最も役に立つ質問は、「カメラのピクセル数は何ですか?」ではありません。しかし、「どのくらいの距離で、デバイスは必要な機能を繰り返し表示する必要がありますか?」

作動距離と被写界深度は関連していますが、同一ではありません

 

デバイスの動作に応じてフォーカス戦略を選択する

 

使用可能なフォーカス範囲を変える5つの要素

· カメラヘッド直径: 超小型ヘッドにより、より大型の光学系、移動焦点構造、統合照明を配置する余地が少なくなります。

· 視野: レンズが広いほど、より多くの領域を表示できますが、ターゲットの距離と一致しない場合、エッジの詳細が低下したり、歪みが増加したりする可能性があります。

· 絞りと照明: より多くの光により、より小さな絞りとより広いシャープネス範囲が可能になりますが、LED の熱、反射、画像ノイズを制御する必要があります。

· センサーと解像度: ピクセル数が高くなると、レンズがその詳細を解決し、ターゲットが焦点内に留まる場合にのみ、より多くの詳細が明らかになります。

· プローブの動き: 静止画像が鮮明であっても、手の動き、関節動作、振動により、狭い焦点範囲の使用が困難になる場合があります。

医療プロジェクトと産業プロジェクトでは同じ距離ロジックは使用されません

医療機器の視覚化では、多くの場合、小さな直径、制御された近距離観察、色の一貫性、安定した照明が重視されます。工業用検査では、より長い観察距離、金属表面の反射、側面観察、長いケーブル配線、またはキャビティ形状の変更が必要になる場合があります。サンプル評価を行わずに、同じカメラ モジュールが両方のプロジェクト タイプに適合すると想定しないでください。

代表的な製品の使用方法

超小型プロジェクトの場合、機械的アクセスが最初の制約である場合、0.9 mm ～ 2.0 mm の範囲のコンパクトな固定焦点モジュールが有用な開始点となります。主流の 3.0 mm ～ 3.9 mm デバイスの場合、開発者は直視、側面、一体型、分離型、およびシェルでサポートされた構造を比較できます。視距離が大きく変化する場合、SF-SP12-D12.5 や SF-SP12-D14.5 などのオートフォーカス製品ファミリーは、3.5 cm から無限大までの指定された被写界深度方向と USB2.0 統合を備えた異なる評価パスを提供します。

サンプル検証チェックリスト

1. 最も近いターゲット、通常のターゲット、および最も遠いターゲット距離をミリメートルまたはセンチメートルで定義します。

2. 一般的なデスクトップ チャートだけではなく、正確な表面、空洞、照明の状態をテストします。

3. 必要な距離ごとに中心とエッジの鮮明さを測定します。

4. LED の反射によって検査対象のフィーチャが隠れていないか確認します。

5. プローブが動いたり、曲がったり、回転したりするときの焦点の安定性を評価します。

6. 最終的なシェル、ウィンドウ、アセンブリの光学位置がずれていないことを確認します。

7. 実際のホスト、ケーブル長、アプリケーション ソフトウェアで出力を検証します。

見積依頼チェックリスト

· アプリケーションとターゲット デバイスのタイプ。

· 最小、標準、および最大の視聴距離。

・ カメラヘッドの最大径と前部の長さ。

· 必要な視野、解像度、フレーム レート。

· 固定フォーカスまたはオートフォーカスの設定。

·  LED、シェル、防水、ケーブルの要件。

· ホスト プラットフォーム、コネクタ、および出力形式。

よくある質問

被写界深度が広いほど常に良いのでしょうか?

いいえ。使用可能な範囲が広いほど操作は容易になりますが、絞り、明るさ、レンズ サイズ、画像の詳細の点でトレードオフが発生する可能性があります。正しいターゲットとは、実際のデバイスの移動と検査タスクを確実にカバーする最小範囲です。

ソフトウェアは焦点範囲外の画像を鮮明にすることができますか?

ソフトウェアはコントラストやエッジを強調できますが、取り込まれなかった光学的な詳細を完全に復元することはできません。レンズとターゲットの距離は、まず使用可能な画像を生成する必要があります。

オートフォーカスはあらゆる距離の問題を自動的に解決しますか?

いいえ、オートフォーカスにより、制御、サイズ、応答時間、安定性に関する考慮事項が追加されます。また、コントラストの低い面や反射面でもハンティングする可能性があります。距離の変化によってシステムの複雑さが増すことが正当化される場合に選択する必要があります。

医療用内視鏡カメラモジュールの作動距離はどのように選択すればよいですか?

実際のデバイス構造と観察タスクを使用します。必要な最も近い距離と最も遠い距離、利用可能な照明、カメラヘッドのサイズ、最終的なウィンドウまたはシェルを確認します。このモジュールは、臨床パフォーマンスを仮定することなく、デバイスの視覚化評価をサポートする必要があります。

同じレンズが最終組み立て後に異なって見えるのはなぜですか?

保護ウィンドウ、シェルの位置、接着剤の厚さ、レンズのシフトにより、有効光路が変化する可能性があります。最終検証では、裸のカメラヘッドのみではなく、組み立てられたプローブを使用する必要があります。

ThinkingFull はカスタム フォーカス範囲を評価できますか?

プロジェクトのレンズ、焦点、視野、LED、シェル、インターフェイスのオプションを評価できます。実現可能かどうかは、カメラヘッドのサイズ、センサーパッケージ、ターゲット距離、必要な生産構造によって異なります。

CTA

デバイスの適切なフォーカス範囲を定義するのにサポートが必要ですか?プロジェクトの評価のために、アプリケーション、カメラヘッドのサイズ、最小および最大観察距離、インターフェース、および画像要件を ThinkingFull に送信します。

注: この記事は、デバイス設計およびカメラ モジュール選択の参考用です。最終的な医療機器のコンプライアンスは、対象市場、アプリケーション、および適用される規制に従って評価される必要があります。