Visningar: 0 Författare: Webbplatsredaktör Publiceringstid: 2026-06-04 Ursprung: Plats
En endoskopkameramodul är utformad för att se var dina ögon inte kan nå – inuti en mänsklig led, en jetmotor eller ett VVS-rör. Linsen i spetsen av kikarsikten är den mest kritiska delen. I ultrasmå utrymmen (diametrar på 2–5 mm eller ännu mindre) är det en allvarlig optisk utmaning att designa ett objektiv som fångar en skarp, bred och väl upplyst bild. Den här artikeln förklarar hur endoskopkameralinser fungerar i sådana trånga miljöer, och hur olika typer av moduler – från en minikameramodul för medicinskt bruk till en USB-kameramodul för industriella boreskop – uppnår detta.
En typisk kameralins för en smartphone är cirka 5-8 mm i diameter. I ett endoskop måste hela kameraenheten passa in i ett rör som ofta är mindre än ett riskorn. Detta betyder:
Linsen måste vara extremt liten – ibland så liten som 0,6 mm i diameter.
Antalet linselement är begränsat (ofta bara en eller två bitar av glas eller plast).
Objektivet måste ha mycket kort brännvidd för att se objekt som bara är några millimeter bort.
Skärpedjupet måste vara stort så att föremål från 3 mm till 50 mm verkar skarpa utan autofokus.
Linsen måste vara förseglad mot vätskor och sterilisering (för medicinskt bruk).
För att uppnå ett brett synfält (vanligtvis 90° till 140°) och tillräckligt skärpedjup använder endoskoplinser en eller en kombination av följande tekniker:
Asfäriska ytor – En enda asfärisk lins kan ersätta två sfäriska linser, vilket sparar utrymme samtidigt som det korrigerar distorsion och sfärisk aberration.
Högindexglas eller plast – Material med högt brytningsindex böjer ljus mer, vilket möjliggör en kortare brännvidd och en mindre lins.
Optik på wafer-nivå – Hundratals små linser etsas på en glaswafer och skärs sedan i tärningar. Detta används för engångsendoskop.
Sammansatt lins – Två eller tre små linselement staplade ihop (t.ex. en främre negativ lins och en bakre positiv lins) för att förbättra bildkvaliteten samtidigt som diametern hålls liten.
Objektivet fokuserar ljuset på en CMOS-kameramodulsensor. I en typisk endoskopkameramodul är sensorn också mycket liten – ofta 1/9″ till 1/6″ (cirka 1,5‑3 mm diagonal). Linsen projicerar en bildcirkel som matchar sensorns aktiva område. Eftersom objektivet har fast fokus är det inställt på ett hyperfokalavstånd. Allt från halva det avståndet till oändligheten är acceptabelt skarpt. Till exempel kommer ett objektiv inställt på 15 mm att hålla objekt från 8 mm till oändligt i fokus.
Sensorn omvandlar ljuset till elektriska signaler. I en modern cmos-kameramodul förbättrar back-illuminated (BSI)-teknik känsligheten och kompenserar för den lilla bländaren.
Minikameramodul (medicinsk eller industriell) – En minikameramodul för ett engångsendoskop (t.ex. 2 mm diameter) använder en enda asfärisk plastlins. Linsen limmas direkt på sensorn med aktiv inriktning. Arbetsavståndet är fast, vanligtvis 5-20 mm för medicinskt bruk. Det finns ingen autofokus; det stora skärpedjupet täcker det nödvändiga området.
USB-kameramodul (Consumer Borescope) – En USB-kameramodul för heminspektion har ofta en spets på 5,5 mm i diameter med en glaslins med tre element. Den kan innehålla en ring av vita lysdioder runt linsen. Objektivet har fast fokus, inställt på ett arbetsavstånd på cirka 30–100 mm. Bilden streamas över USB 2.0 och UVC-kameramodulens standard gör den plug-and-play.
OEM-kameramodul (anpassad design) – För specialiserade applikationer kan en OEM-kameramodul utformas med ett anpassat objektiv. Till exempel en lins med ett mycket brett synfält (140°) för pipelineinspektion, eller en makrolins för inspektion av liten elektronik. OEM-leverantören väljer linsmaterial (glas för hållbarhet, plast för kostnad), antal element och beläggning (antireflekterande, hydrofob).
UVC-kameramodul – En UVC-kameramodul är i huvudsak en USB-kameramodul som följer standarden USB Video Class. Objektivets egenskaper är desamma, men den fasta programvaran rapporterar stödd upplösning och bildhastighet. Användaren behöver inte installera en drivrutin.
I alla utom de billigaste endoskopen skruvas linsen inte bara fast i en hållare. Istället använder tillverkaren en aktiv anpassningsprocess:
Sensorn är påslagen och visar ett testschema.
Linsen flyttas i sex axlar (X, Y, Z, tilt, pitch, yaw) av en robotmanipulator.
Programvaran analyserar bildens skärpa och centrering.
När den optimala positionen har hittats fixeras linsen med UV-härdande lim.
Aktiv inriktning kompenserar för små mekaniska toleranser i linshållaren och sensorplaceringen. Utan det skulle bilden vara suddig på ena sidan eller så skulle fokus vara avstängt. Denna process är kritisk för både en minikameramodul för ett 2 mm endoskop och ett 4K industriellt boreskop.
I ett extremt litet utrymme finns det inget utrymme för extern belysning. Därför har endoskopkameramodulen sina egna lysdioder placerade runt linsen. Lysdioderna måste placeras så att:
De skapar ingen skugga från linshylsan.
Ljuset riktas framåt (eller åt sidan med ett prisma).
Belysningen är enhetlig över synfältet.
Själva linshylsan kan ha en avfasad eller försänkt design så att lysdioderna kan placeras närmare den optiska axeln, vilket minskar mörka fläckar.
Överväg ett engångsureteroskop. Spetsens diameter är 2 mm. Inuti finns:
En enda asfärisk plastlins, 1,4 mm i diameter.
En 1/9-tums CMOS-sensor (400×400 pixlar).
Två vita LED-chips på sidorna av linsen.
En flexibel krets som ansluts till kabeln.
Objektivet har en brännvidd på 1,2 mm, vilket ger ett synfält på 90°. Arbetsavståndet är 3-15 mm. Bilden är mjuk i kanterna (tunnförvrängning) men acceptabel för att se en njursten. Hela aggregatet är ingjutet med epoxi för tätskikt och sterilisering.
Endoskopkameralinser för ultrasmå utrymmen förlitar sig på liten asfärisk optik, tillverkning på wafer-nivå och aktiv inriktning för att producera en skarp bild. Objektivet fungerar tillsammans med en cmos-kameramodulsensor, och hela sammansättningen är ofta förpackad i en minikameramodul för medicinsk eller industriell användning. För konsumenttillämpningar ger en USB-kameramodul med UVC-kameramodulkompatibilitet en plug-and-play-lösning med ett objektiv med fast fokus. För anpassade produkter ger en OEM-kameramodul full kontroll över linsdesign, arbetsavstånd och tätning.
Att förstå hur dessa små linser fungerar hjälper dig att välja rätt endoskopkameramodul för din applikation – oavsett om du behöver se inuti ett blodkärl, ett turbinblad eller ett hushållsavlopp.
Om du behöver en anpassad endoskopkameramodul – från en minikameramodul till en högupplöst USB-kameramodul – kontakta Sincere. Vi designar och tillverkar OEM-kameramoduler med precisionsoptik och aktiv uppriktning.
