Hvordan fungerer endoskopkameraer i dårlig lys?

Introduksjon
Endoskopkameraer fungerer ofte i mørke, trange rom – inne i rør, motorsylindre eller menneskekroppen. God ytelse i lite lys er avgjørende. Hvis kameraet ikke ser godt under svake forhold, blir bildet støyende, mørkt eller uskarpt, noe som gjør det vanskelig å oppdage defekter eller vevsproblemer. Denne artikkelen forklarer hvordan design av endoskopkameramoduler håndterer dårlig belysning, hva som begrenser deres evne til svakt lys, og hvordan du velger riktig hd-endoskopkameramodul for dine behov.

Hvorfor lite lys er utfordrende
I motsetning til en smarttelefon som kan bruke en skarp blits, har en endoskopkameramodul svært lite plass til lysdioder. Belysning kommer vanligvis fra noen få små lysdioder rundt linsen. Kameraet må fungere med svært lite reflektert lys. I dårlig lys oppstår to problemer:

• Mørkt bilde – ikke nok fotoner når sensoren.

• Støy – sensoren forsterker signalet, som også forsterker tilfeldig elektronisk støy, og forårsaker et kornete bilde.

Produsenter bruker flere teknikker for å forbedre ytelsen ved lite lys .

1. Velg en sensitiv CMOS-sensor
De fleste moderne skoper bruker en CMOS-endoskopkameramodul . CMOS-sensorer er naturlig nok mer følsomme enn eldre CCD-er med samme effekt. Bakgrunnsbelyst (BSI) teknologi plasserer ledningene bak pikslene, slik at mer lys treffer det følsomme området. En cmos-endoskopkameramodul med BSI kan være 30–50 % mer følsom i lite lys enn en ikke-BSI-sensor med samme pikselstørrelse.

For eksempel er Sony IMX290 populær i medisinske og industrielle sikter på grunn av sin utmerkede ytelse i svakt lys takket være BSI.

2. Øk pikselstørrelsen (eller bruk en større sensor)
Større piksler samler mer lys. En 2,0 µm piksel fanger fire ganger så mange fotoner som en 1,0 µm piksel. I en gitt endoskopkameramodul er sensorstørrelsen begrenset av spissendiameteren. Svært tynne skoper (under 3 mm) må bruke små sensorer (f.eks. 1/9″) med små piksler, slik at de sliter i dårlig lys . En hd-endoskopkameramodul (1080p) med en 1/4' eller 1/3' sensor har større piksler og mye bedre ytelse ved lite lys.

3. Bruk høykvalitetsoptikk
Et objektiv med større blenderåpning (mindre f-tall) lar mer lys nå sensoren. Et f/2.0-objektiv sender dobbelt så mye lys som f/2.8. I en fleksibel endoskopkameramodul er objektivet ofte den begrensende faktoren – den må være liten og billig. Avanserte skoper bruker flerelementsglassobjektiver med f/1.8 til f/2.4 for å forbedre med lite lys . fangst

4. Optimaliser LED-belysning
De innebygde LED-ene er hovedlyskilden. For å forbedre med lite lys : bildebehandling

• Bruk lysdioder med høyere lyseffekt per watt.

• Plasser lysdioder så nær linsen som mulig.

• Pulser LED-ene synkronisert med sensorens eksponering (globale lukkersensorer tillater dette uten flimmer).

Noen fleksible design av endoskopkameramoduler bruker fiberoptiske lysledere i stedet for LED-er, og kobles til en ekstern lyskilde med høy intensitet – vanlig i medisinske laparoskoper.

5. Bruk digital støyreduksjon
Selv med god maskinvare gjenstår det noe støy. Kameraets ISP (bildesignalprosessor) bruker romlig og tidsmessig støyreduksjon. Romlig NR jevner ut gjeldende ramme; temporal NR gjennomsnitt flere rammer. Begge reduserer korn, men kan også uskarpe fine detaljer. En god hd-endoskopkameramodul balanserer støyreduksjon og detaljbevaring.

6. Lavere bildefrekvens for å øke eksponeringstiden
I svært mørke scener kan kameraet øke eksponeringstiden. For eksempel, fall fra 30 fps (33 ms per bilde) til 15 fps (66 ms per ramme) dobler lyset som samles inn. Avveiningen er hakkere video – akseptabelt for stasjonær inspeksjon, men ikke for rask bevegelse.

Lite lysytelse etter endoskoptype

Praktiske tips for bedre endoskopi med lavt lys

• Legg til ekstern belysning – Bruk en separat lyskilde (fiberoptisk eller lyssterk LED-ring) hvis mulig.

• Velg en BSI-sensor – Spør om cmos-endoskopkameramodulen bruker BSI-teknologi.

• Reduser bildefrekvens – Mange programvareverktøy lar deg senke fps, noe som øker eksponeringstiden.

• Rengjør linsen – Støv eller fuktighet reduserer lysoverføringen.

• Øk LED-lysstyrken – Noen endoskoper har justerbar LED-strøm; sett den til maksimum.

Sinceres endoskopkameramoduler med lite lys
Hos Sincere designer vi produkter for endoskopkameramoduler med lite lys som en nøkkelberegning:

• Cmos endoskopkameramodul – BSI-sensorer for høy følsomhet.

• HD-endoskopkameramodul – 1080p med 1/3' store pikselsensorer.

• Fleksibel endoskopkameramodul – Alternativer med fiberoptiske lyslederporter.

Sammendrag
Lite lysytelse i en endoskopkameramodul avhenger av sensorfølsomhet (BSI CMOS), pikselstørrelse (sensorformat), linseåpning, LED-belysning og støyreduksjon. En hd-endoskopkameramodul med en 1/3' BSI-sensor gir utmerkede resultater for de fleste inspeksjoner. For svært trange plasser vil en fleksibel endoskopkameramodul med en liten sensor ha dårligere evne til dårlig lys – du kan trenge ekstern belysning. Å forstå disse faktorene hjelper deg å velge riktig cmos-endoskopkameramodul for mørke, krevende miljøer.