Vizualizări: 0 Autor: Editor site Ora publicării: 2026-06-04 Origine: Site
Un modul de cameră endoscopică este proiectat pentru a vedea unde ochii nu pot ajunge - în interiorul unei articulații umane, a unui motor cu reacție sau a unei conducte sanitare. Lentila din vârful lunetei este partea cea mai critică. În spații foarte mici (diametre de 2–5 mm sau chiar mai puțin), proiectarea unui obiectiv care surprinde o imagine clară, largă și bine iluminată este o provocare optică serioasă. Acest articol explică cum funcționează lentilele camerei endoscopice în astfel de medii înguste și modul în care diferite tipuri de module - de la un mini modul de cameră pentru uz medical până la un Modul de cameră USB pentru boroscoape industriale - realizează acest lucru.
Un obiectiv tipic de cameră pentru un smartphone are un diametru de aproximativ 5-8 mm. Într-un endoscop, întregul ansamblu al camerei trebuie să se potrivească într-un tub care este adesea mai mic decât un bob de orez. Acest lucru înseamnă:
Lentila trebuie să fie extrem de mică – uneori chiar de 0,6 mm în diametru.
Numărul de elemente de lentilă este limitat (de multe ori doar una sau două bucăți de sticlă sau plastic).
Obiectivul trebuie să aibă o distanță focală foarte mică pentru a vedea obiectele aflate la doar câțiva milimetri distanță.
Adâncimea câmpului trebuie să fie mare, astfel încât obiectele de la 3 mm la 50 mm să apară clare fără autofocus.
Lentila trebuie etanșată împotriva fluidelor și sterilizării (pentru uz medical).
Pentru a obține un câmp vizual larg (de obicei 90° până la 140°) și o adâncime suficientă a câmpului, lentilele pentru endoscop utilizează una sau o combinație a următoarelor tehnici:
Suprafețe asferice – O singură lentilă asferică poate înlocui două lentile sferice, economisind spațiu în timp ce corectează distorsiunea și aberația sferică.
Sticlă sau plastic cu indice ridicat – Materialele cu indice de refracție ridicat se îndoaie mai mult, permițând o distanță focală mai mică și o lentilă mai mică.
Optică la nivel de plachetă – Sute de lentile minuscule sunt gravate pe o placă de sticlă și apoi tăiate cubulețe. Acesta este utilizat pentru endoscoapele de unică folosință.
Lentilă compusă – Două sau trei elemente de lentilă minuscule stivuite împreună (de exemplu, o lentilă negativă frontală și o lentilă pozitivă din spate) pentru a îmbunătăți calitatea imaginii, păstrând în același timp diametrul mic.
Obiectivul focalizează lumina pe un senzor al modulului camerei cmos. Într-un modul obișnuit al camerei endoscopice, senzorul este, de asemenea, foarte mic – adesea 1/9″ până la 1/6″ (aproximativ 1,5-3 mm diagonală). Obiectivul proiectează un cerc de imagine care se potrivește cu zona activă a senzorului. Deoarece obiectivul are focalizare fixă, este setat la o distanță hiperfocală. Totul, de la jumătatea acestei distanțe până la infinit, este acceptabil de ascuțit. De exemplu, un obiectiv setat la 15 mm va menține focalizate obiectele de la 8 mm la infinit.
Senzorul transformă lumina în semnale electrice. Într-un modul modern de cameră cmos, tehnologia retroiluminată (BSI) îmbunătățește sensibilitatea, compensând deschiderea mică.
Modul mini cameră (medical sau industrial) – Un modul mini cameră pentru un endoscop de unică folosință (de exemplu, cu diametrul de 2 mm) utilizează o singură lentilă asferică din plastic. Lentila este lipită direct pe senzor folosind aliniere activă. Distanța de lucru este fixă, de obicei 5-20 mm pentru uz medical. Nu există autofocus; adâncimea mare de câmp acoperă intervalul necesar.
Modulul camerei USB (boroscopul consumatorului) – Un modul camerei USB pentru inspecție acasă are adesea un vârf cu diametrul de 5,5 mm cu o lentilă de sticlă cu trei elemente. Poate include un inel de LED-uri albe în jurul lentilei. Obiectivul este cu focalizare fixă, setat la o distanță de lucru de aproximativ 30-100 mm. Imaginea este transmisă prin USB 2.0, iar modulul standard al camerei UVC o face plug-and-play.
Modul de cameră OEM (Design personalizat) – Pentru aplicații specializate, un modul de cameră OEM poate fi proiectat cu un obiectiv personalizat. De exemplu, o lentilă cu un câmp vizual foarte larg (140°) pentru inspecția conductelor sau o lentilă macro pentru inspectarea electronicelor mici. Furnizorul OEM selectează materialul lentilei (sticlă pentru durabilitate, plastic pentru cost), numărul de elemente și stratul de acoperire (antireflex, hidrofob).
Modul de cameră UVC – Un modul de cameră UVC este, în esență, un modul de cameră USB care urmează standardul USB Video Class. Caracteristicile obiectivului sunt aceleași, dar firmware-ul raportează rezoluția și ratele de cadre acceptate. Utilizatorul nu trebuie să instaleze un driver.
În toate, cu excepția celor mai ieftine endoscoape, lentila nu este pur și simplu înșurubat într-un suport. În schimb, producătorul folosește un proces de aliniere activ :
Senzorul este pornit și afișează o diagramă de testare.
Obiectivul este mișcat în șase axe (X, Y, Z, înclinare, înclinare, rotire) de un manipulator robot.
Software-ul analizează claritatea și centrarea imaginii.
Odată găsită poziția optimă, lentila este fixată cu adeziv UV-curing.
Alinierea activă compensează toleranțele mecanice mici în suportul lentilei și plasarea senzorului. Fără el, imaginea ar fi neclară pe o parte sau focalizarea ar fi dezactivată. Acest proces este critic atât pentru un mini modul de cameră pentru un endoscop de 2 mm, cât și pentru un boroscop industrial 4K.
Într-un spațiu ultra-mic, nu există loc pentru iluminatul extern. Prin urmare, modulul camerei endoscopice include propriile LED-uri plasate în jurul obiectivului. LED-urile trebuie poziționate astfel încât:
Nu creează o umbră din cilindrul obiectivului.
Lumina este îndreptată înainte (sau lateral cu o prismă).
Iluminarea este uniformă în câmpul vizual.
Butoiul lentilei în sine poate avea un design teșit sau încastrat pentru a permite LED-urilor să fie plasate mai aproape de axa optică, reducând petele întunecate.
Luați în considerare un ureteroscop de unică folosință. Diametrul vârfului este de 2 mm. În interior, există:
O singură lentilă asferică din plastic, cu diametrul de 1,4 mm.
Un senzor CMOS de 1/9 inch (400×400 pixeli).
Două cipuri LED albe pe părțile laterale ale lentilei.
Un circuit flexibil care se conectează la cablu.
Obiectivul are o distanta focala de 1,2 mm, oferind un camp vizual de 90°. Distanța de lucru este de 3-15 mm. Imaginea este moale la margini (distorsiune în baril), dar acceptabilă pentru a vedea o piatră la rinichi. Întregul ansamblu este acoperit cu epoxidice pentru hidroizolație și sterilizare.
Lentilele camerei endoscopice pentru spații foarte mici se bazează pe optică asferică minusculă, producție la nivel de placă și aliniere activă pentru a produce o imagine clară. Obiectivul funcționează împreună cu un senzor de modul de cameră cmos, iar întregul ansamblu este adesea împachetat într-un mini modul de cameră pentru uz medical sau industrial. Pentru aplicațiile consumatorilor, un modul de cameră USB cu conformitate cu modulul de cameră UVC oferă o soluție plug-and-play cu un obiectiv cu focalizare fixă. Pentru produsele personalizate, un modul de cameră OEM permite controlul deplin asupra designului obiectivului, distanței de lucru și etanșării.
Înțelegerea modului în care funcționează aceste lentile minuscule vă ajută să alegeți modulul de cameră endoscop potrivit pentru aplicația dvs. – indiferent dacă trebuie să vedeți în interiorul unui vas de sânge, a unei lame de turbină sau a unui canal de canalizare menajer.
Dacă aveți nevoie de un modul de cameră endoscop personalizat - de la un modul mini de cameră la un modul de cameră USB de înaltă rezoluție - contactați Sincere. Proiectăm și fabricăm module de cameră OEM cu optică de precizie și aliniere activă.
