はじめに
暗いパイプや体腔内で内視鏡を使用したことがある方は、明るさが重要であることをご存知でしょう。センサーに到達する光の量を決定する重要な仕様の 1 つは、 F 値 ( F ストップ または レンズ絞りとも呼ばれます) です。簡単に言うと、F 値が小さいほど開口部が大きくなり、画像が明るくなります。この記事では、F ナンバーが 内視鏡カメラ モジュール 設計にとって何を意味するのか、F ナンバーが画質にどのような影響を与えるのか、また、F ナンバーが医療および工業用検査にとって重要である理由について説明します。
F‑ナンバーとは何ですか?
F ナンバー (光学絞り) は、レンズの焦点距離と入射瞳の直径の比です。 f/2.0、f/2.8 のように f/N と表記されます。
F 値が小さい (f/1.8 など) = 絞りが大きい = 光が多い = 画像が明るい。
F 値が大きい (f/8.0 など) = 絞りが小さい = 光が少ない = 画像が暗くなります。
内視鏡検査では、環境が暗く、センサーが小さいため、光の収集が主な関心事となります。
F ナンバーが重要な理由 内
視 鏡カメラ モジュールは 、パイプ、エンジン シリンダー、体腔などの狭く暗い空間で動作します。照明は限られています（小型 LED または光ファイバー）。 F 値が低い (f/1.8 など) と、より多くの光が集められるため、 cmos モジュール カメラは LED の過度の熱を発生させることなく、明るく低ノイズの画像を生成できます。
の場合 マイクロ内視鏡カメラ モジュール(直径 2 mm 未満) 、開口部は物理的に非常に小さいです。低い F 値を達成するのは困難です。多くは F‑3.0 以上なので、感度は低くなります。
F ナンバーと解像度1080p
内 視鏡カメラ モジュール (または HD カメラ モジュール) には、細部を解像するのに十分な光が必要です。 F 値が高いと (f/4.0 など)、画像が暗くなり、ゲイン (増幅) が強制的に行われるため、ノイズが追加され、実効解像度が低下します。業務用の高品質 USBカメラモジュール や UVCカメラモジュール 製品のF値はf/1.8～f/2.4のものが多いです。
内視鏡タイプ別の一般的な F ナンバー
タイプ |
典型的な F ナンバー |
なぜ |
|---|---|---|
医療用腹腔鏡 (10 mm) |
f/1.8 – f/2.2 |
レンズが大きく手術に適した明るさ |
工業用ボアスコープ (5 ～ 8 mm) |
f/2.0 – f/2.8 |
光と被写界深度のバランスをとる |
民生用 USB 内視鏡 (5.5 mm) |
f/2.8 – f/3.5 |
コストの最適化 |
微小内視鏡（≤2mm） |
f/3.5 – f/5.6 |
物理的なサイズにより絞りが制限される |
1080p 内視鏡カメラモジュール |
f/2.0 – f/2.8 |
優れた低照度パフォーマンス |
トレードオフ: 光 vs 被写界深度
絞りが大きい (F 値が小さい) と、より多くの光が得られますが、被写界深度が浅くなり、狭い範囲の距離のみがシャープになります。内視鏡検査では、多くの場合、5 mm から 50 mm までのすべてに焦点を合わせたいと考えられます。被写界深度を深くするには、より小さい絞り (より高い F 値) を使用しますが、画像が暗くなります。設計者は、自然な被写界深度を得るために妥協し（f/2.4 など）、広角レンズに依存します。
さまざまなモジュールタイプの F ナンバー
USB カメラ モジュール (UVC) – プラグアンドプレイ内視鏡は、多くの場合、f/2.8 付近の固定絞りを備えています。 f/2.0 のUVC カメラ モジュールは、 暗い空洞でより優れたパフォーマンスを発揮します。
医療用内視鏡カメラ モジュール – 外科用スコープは、f/1.8 ～ f/2.2 を目指し、明るさと被写界深度のバランスをとります。
マイクロ内視鏡カメラ モジュール – 直径 2 mm 未満のレンズは非常に小さいです。ほとんどは f/3.5+ で、高感度の cmos モジュール カメラ センサーと明るい LED に依存しています。
適切な F ナンバーの選択
応用 |
推奨F値 |
注記 |
|---|---|---|
外科手術 |
f/1.8 – f/2.2 |
最大輝度 |
工業検査 |
f/2.0 – f/2.8 |
バランスが良い |
家庭用DIY / 自動車 |
f/2.8 – f/3.5 |
手頃な価格、十分な |
非常に狭い空洞 (<3 mm) |
f/3.5 – f/5.6 |
より低い光を受け入れ、より多くの LED を使用します |
ハイエンド 1080p 内視鏡カメラ モジュール |
f/2.0 – f/2.4 |
シャープ、明るい、低ノイズ |
F ナンバーと USB 内視鏡のパフォーマンス ラップトップに接続する
USB カメラ モジュール はホストから電力を受け取ります。 F 値が高すぎると、画像が暗くなり、長時間露光 (モーション ブラー) またはゲイン (ノイズ) が強制されます。た UVC カメラ モジュールは、 専門的な検査に適し 光学絞りを指定する必要があります 。f/2.4 以下を探してください。
シンシアの内視鏡カメラ モジュール
シンシアでは、 内視鏡カメラ モジュール製品を設計しています。 慎重に選択された F 値を備えた
内視鏡カメラモジュール – f/1.8 ～ f/5.6 のカスタム絞り。
USB カメラ モジュール – UVC 準拠、低い f# で明るい画像を実現。
レンズの絞り – 集光または被写界深度を最適化します。
HD カメラ モジュール – f/2.0 – f/2.8 の 1080p モジュール。
UVC カメラ モジュール – 指定された F 番号でプラグアンドプレイ。
マイクロ内視鏡カメラ モジュール – 超小型 (最小 1.5 mm) で、可能な限り最高の絞りを備えています。
1080p 内視鏡カメラ モジュール – バランスの取れた光学系により、鮮明で明るい画像を実現します。
まとめ
F 値 (光学絞り) は、にとって重要な仕様です 内視鏡カメラ モジュール。 F 値が低いと (f/1.8 など)、画像は明るくなりますが、被写界深度は浅くなります。 F 値が高いと (f/3.5 など)、被写界深度は深くなりますが、より多くの光が必要になります。ほとんどの医療および工業用検査では、 では F 値 f/2.0 ～ f/2.8 が適切に機能します HD カメラ モジュールアプリケーション 。 を選択するときは USB カメラ モジュール または UVC カメラ モジュール、F 値を確認してください。マイクロ 内視鏡カメラ モジュールは、 サイズ制限により F 値が高くなる場合があります。より明るい LED で補ってください。 の場合 1080p 内視鏡カメラ モジュール、f/2.4 未満の F 値により、優れた低照度性能が保証されます。
については、シンシアにお問い合わせください 内視鏡カメラモジュールと絞りの要件 。
