Что такое эндоскопическая камера с пластиковой линзой?

Когда покупатели сравнивают решения для эндоскопических камер, они обычно начинают с разрешения, размера сенсора или диаметра модуля. Но материал линз также имеет значение. Вот почему некоторые OEM-покупатели задают более конкретный вопрос: что такое эндоскопическая камера с пластиковой линзой?

Проще говоря, эндоскопическая камера с пластиковыми линзами — это эндоскопическая камера, в оптическом пути которой используются формованные пластиковые линзы вместо традиционных стеклянных линз. В компактных системах визуализации пластиковые линзы привлекательны тем, что они легкие, могут иметь сложную форму и объединять элементы крепления в одной детали. Edmund Optics также отмечает, что пластиковые асферические линзы часто выбирают из-за их стоимости и веса.

Это не означает, что конструкция пластиковой линзы автоматически лучше, чем конструкция стеклянной линзы. Это означает, что оптическая система оптимизирована для достижения определенного баланса размера, стоимости, веса, технологичности и качества изображения. Для эндоскопов этот баланс часто определяется тем, насколько маленькой должна быть головка камеры и предназначен ли продукт для одноразового, многоразового медицинского использования или промышленного контроля.

Что на самом деле означает «пластиковая линза» в камере эндоскопа?

В эндоскопической камере с пластиковыми линзами для формирования изображения используются полимерные линзы оптического класса. Во многих конструкциях компактных камер эти линзы представляют собой отлитые асферические элементы, а не простые сферические линзы. Это важно, поскольку асферическая оптика может уменьшить сферическую аберрацию и, в некоторых конструкциях, уменьшить количество оптических элементов, необходимых в системе. Edmund Optics особо отмечает, что асферические линзы могут упростить оптические сборки, уменьшить размер и вес и улучшить контроль аберраций.

На практике конструкция пластикового объектива часто выбирается, когда камера должна быть очень маленькой, легкой и подходящей для серийного производства. Это особенно актуально для миниатюрных головок камер, компактных встраиваемых устройств и некоторых эндоскопов, где важен каждый миллиметр.

Почему в камерах эндоскопов используются пластиковые линзы?

Основная причина – миниатюризация.

Эндоскопическим камерам часто приходится работать на кончике очень маленького зонда. В такой конструкции более легкая и литая оптика может помочь уменьшить размер корпуса и упростить сборку. Пластиковым линзам легче придать компактную асферическую форму, и иногда они могут сочетать оптические и механические характеристики в одном элементе. Это одна из причин, по которой они часто встречаются в OEM-продуктах с ограниченным пространством. Edmund Optics подчеркивает именно эти преимущества: малый вес, простота формования и возможность интеграции монтажных функций в один элемент.

Эта логика проектирования соответствует тому, что происходит на рынке миниатюрных медицинских изображений. Медицинские модули OMNIVISION на базе CameraCubeChip занимают чрезвычайно малую площадь, включая модули размером всего 0,65 мм × 0,65 мм , а модуль медицинской камеры OCHSA10 имеет 800 × 800 и разрешение частоту кадров 60 кадров в секунду для миниатюрных медицинских приложений. Эти примеры показывают, насколько сильно развитие эндоскопических камер движется в сторону меньших и более интегрированных оптических структур.

Где лучше всего использовать эндоскопическую камеру с пластиковыми линзами?

Решение с пластиковыми линзами обычно имеет наибольший смысл, когда продукту требуется небольшой размер, меньший вес и масштабируемое OEM-производство..

Например, модуль камеры медицинского эндоскопа, рассчитанный на очень малые пути введения, может отдавать предпочтение компактной оптике и тесной интеграции. При изготовлении одноразовых или полуодноразовых эндоскопов приоритетом также может быть технологичность и контроль затрат. Пластиковые асферические линзы малого диаметра продаются компанией Edmund Optics как подходящие для OEM-интеграции в медицинские устройства и диагностические приборы , что хорошо согласуется с разработкой компактных эндоскопов.

Использование пластиковых линз также может иметь смысл в некоторых проектах модулей промышленных эндоскопических камер , особенно там, где целью является компактная головка камеры для общего осмотра, а не высокотемпературная или узкоспециализированная оптическая система. В таких случаях разработчик может предпочесть меньший и более легкий оптический стек, если это позволяет операционная среда.

Означает ли пластиковая линза более низкое качество изображения?

Не обязательно.

Пластиковые линзы часто ассоциируются с более низкой стоимостью, но это не означает автоматически плохие оптические характеристики. Литая пластиковая асферическая линза по-прежнему может работать хорошо, если оптический рецепт правильно подобран в соответствии с датчиком, рабочим расстоянием, освещенностью и полем зрения. Edmund Optics отмечает, что пластиковые асферические линзы могут иметь низкую мутность, низкую автофлуоресценцию и подходят для OEM-приложений, а сама асферическая геометрия помогает уменьшить сферические аберрации.

Тем не менее, качество изображения в камере эндоскопа по-прежнему зависит от всей оптической системы , а не только от того, пластиковая или стеклянная линза. Выбор сенсора, освещение, рабочее расстояние, конструкция защитного окна и настройка изображения — все это влияет на конечный результат. Таким образом, эндоскопическую камеру с пластиковой линзой следует оценивать по реальным эксплуатационным характеристикам, а не только по материалу.

Каковы недостатки конструкции пластиковых линз?

Самый большой компромисс заключается в том, что пластик не всегда является лучшим материалом для любой среды.

В многоразовых медицинских и суровых промышленных системах термостойкость, метод стерилизации и долговременная стабильность окружающей среды становятся гораздо более важными. ШОТТ отмечает, что оптические волокна на основе стекла, используемые в медицинских эндоскопах, могут выдерживать автоклавирование при 134 °C и оставаться стабильными при температуре до 350 °C , в то время как полимерные волокна обычно выдерживают температуры только до 80 °C . Это не означает напрямую, что каждая пластиковая линза выйдет из строя в таких условиях, но это показывает, почему выбор материала для оптики эндоскопа должен соответствовать требованиям к очистке, стерилизации и температуре конечного устройства.

Поэтому, если продукт представляет собой модуль камеры медицинского эндоскопа многоразового использования , который должен выдерживать многократную обработку, или модуль камеры промышленного эндоскопа, используемый в жарких или химически требовательных средах, совместимость материалов следует проверять очень тщательно. В таких случаях правильным ответом может быть смешанная оптическая конструкция, а не чисто пластиковая.

Достаточно ли эндоскопическая камера с пластиковой линзой для получения изображений высокой четкости?

Это может быть.

Качество HD -камеры эндоскопа зависит не только от материала линз. Это зависит от того, поддерживает ли конструкция объектива заданное разрешение и рабочее расстояние. Если оптическая конструкция подобрана правильно, система пластиковых линз по-прежнему может обеспечивать полезную визуализацию высокой четкости в компактных эндоскопах. Важно то, спроектированы ли объектив, сенсор и подсветка вместе для реального применения.

Это особенно важно при разработке OEM. Покупатели иногда сначала просят «HD», но лучший вопрос заключается в том, может ли модуль обеспечить четкое, стабильное, подходящее для приложения изображение в предполагаемой среде использования. Хорошо спроектированный модуль пластиковых линз может превзойти плохо подобранный модуль стеклянных линз, если общая интеграция системы лучше. Это инженерное решение, а не материальный лозунг.

Как покупателям OEM следует выбирать между эндоскопическими камерами с пластиковыми линзами и стеклянными линзами?

Практический способ принятия решения — начать с приложения:

Если проект требует очень небольшого размера, легкого веса и масштабируемого производства , то эндоскопическая камера с пластиковыми линзами может быть правильным решением. Если проект требует повторной стерилизации, устойчивости к высоким температурам или большей устойчивости к окружающей среде , оптические конструкции на основе стекла или смешанных материалов могут заслуживать большего внимания. Если целью является HD-камера эндоскопа , решение должно основываться на реальных характеристиках изображения, а не только на материале линзы.

Для разработки OEM наиболее полезными являются следующие вопросы:
насколько маленькой должна быть головка камеры, какое рабочее расстояние имеет наибольшее значение, какой метод очистки или стерилизации будет использоваться и насколько требовательна окружающая среда? Как только эти моменты будут ясны, выбор материала линз станет намного проще.

SureFull поддерживает разработку специального модуля камеры для эндоскопов.

В компании SureFull мы понимаем, что выбор эндоскопической камеры с пластиковой линзой на самом деле означает выбор правильного баланса оптических характеристик, размера, технологичности и пригодности для применения.

Нужен ли вашему проекту компактный модуль камеры медицинского эндоскопа , камера эндоскопа HD для более четкого изображения или модуль камеры промышленного эндоскопа для практического использования при проверке, лучшее решение зависит от конечной структуры продукта и рабочей среды.

Обладая опытом в производстве модулей камер и настройке OEM, компания SureFirst поддерживает клиентов в разработке решений для камер для эндоскопов, соответствующих реальным требованиям к продуктам, вместо того, чтобы полагаться на универсальный оптический выбор.

Заключительные мысли

Итак, что же такое эндоскопическая камера с пластиковыми линзами?

Это эндоскопическая камера, в оптической конструкции которой используются формованные пластиковые линзы. Основными причинами его выбора обычно являются компактный размер, меньший вес, более простое формование сложной оптики и интеграция с OEM-совместимостью. Но правильный выбор все равно зависит от применения. Для некоторых продуктов идеально подходит раствор для пластиковых линз. В других случаях, особенно в многоразовых системах или системах, работающих в суровых условиях, лучшим вариантом могут оказаться стеклянные или гибридные оптические конструкции.

Если вы разрабатываете продукт на базе эндоскопа и нуждаетесь в поддержке при выборе модуля или настройке OEM, SureFirst может помочь вам оценить правильное решение модуля камеры для вашего приложения.

Свяжитесь с SureFull, чтобы обсудить проект камеры для эндоскопов.