工业内窥镜选型之摄像头模组光学参数选择

　　摄像头模组作为工业内窥镜最核心零部件之一，其中参数分为有光学镜头参数，传感器成像原理类型，传感器输出图像数据格式差异，不同的参数直接影响到内窥镜的显示清晰度，传输距离，显示系统差异，设备整体功耗等。下面介绍各个参数的差异从而对内窥镜产生的直接变化。

　　镜头参数中分为镜头的光学景深、焦距、视场角。景深定义为镜头或其他成像器前沿能够取得清晰图像的成像所测定的被摄物体前后距离范围。通俗讲即被拍摄物体对焦点（focus point）平面处的景物，在显示屏上会形成清晰影像，在对焦点平面的前方某处到其后方某处有一个范围，其内的景物都能形成清晰影像，这一范围称为景深，讨论景深，一般我们用“深浅”形容，即浅景深（narrow depth of field）或大景深(large depth of field)。在内窥镜选型中，大景深的摄像头效果是最为理想的，但是由于内窥镜的镜头外径都是相当小的，我们在设计景深过程中根据外径、长度及装配难易度进行最优设计，所以在选择内窥镜时，景深越大是越好，而相对价格也较为昂贵些。深圳杰泰科技的THX系列则是大景深5~120mm。

　　焦距是指镜头的光学中心点到形成清晰影像的影像传感器等成像介质之间的距离，通常以毫米(mm)为计量单位。焦距在内窥镜中分为近焦距和远焦距，用户根据使用场景选择焦距。近焦镜头，一般视场角较为大，图像存在少许鱼眼畸变的现象，一般在检测管道，近距离观察被检物体表面裂痕等选用近焦内窥镜。远焦镜头则视场角较小，远景深较为长，图像还原好，一般用于远程监测，安检防爆等应用。

　　视场角则是在光学工程中又称视场，视场角的大小决定了光学仪器的视野范围，通俗的讲就是两个不同视角的内窥镜放在一块，视场角大的内窥镜所能看到范围更大，但是图像的清晰度及细节稍微较差。而视场角小的所能看到范围较小，但是图像的清晰度及细节就较好，所以用户也需要根据实际应用进行选择视角不同的内窥镜。看管道及腔体等选用视角大的看的范围广，看表面及远距离的则选用视角小的，图像更为清晰。

　　传感器成像原理可分为CCD及CMOS成像。CCD成像过程是拍摄景物时，景物反射的光线通过相机的镜头透射到CCD上。当CCD曝光后，光电二极管受到光线的激发释放出电荷，感光元件的电信号便由此产生。CCD控制芯片利用感光元件中的控制信号线路对光电二极管产生的电流进行控制，由电流传输电路输出，CCD会将一次成像产生的电信号收集起来，统一输出到放大器。经过放大和滤波后的电信号被送到A/D，由A/D将电信号（此时为模拟信号）转换为数字信号，数值的大小和电信号的强度即电压的高低成正比。这些数值其实就是图像的数据了。不过单依靠上一步所得到的图像数据还不能直接生成图像，还要输出到数字信号处理器（DSP）。在DSP中，这些图像数据被进行色彩校正、白平衡处理等后期处理，编码为相机所支持的图像格式、分辨率等数据格式，然后才会被存储为图像文件。

　　CMOS主要是利用硅和锗这两种元素所作成的半导体，通过CMOS上带负电和带正电的晶体管来实现基本功能的。这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片记录和解读成影像。由于CMOS工艺越来越成熟，集成度越来越高，传感器设计的越来越小，在内窥镜应用中越来越具有优势，1/9英寸大小的传感器就可达到HD高清分辨率。杰泰科技THX百万高清内窥镜即为此款传感器，成像效果好，还原度高，清晰度高。