工業(yè)內(nèi)窺鏡選型之攝像頭模組光學參數(shù)選擇

　　攝像頭模組作為工業(yè)內(nèi)窺鏡最核心零部件之一，其中參數(shù)分為有光學鏡頭參數(shù)，傳感器成像原理類型，傳感器輸出圖像數(shù)據(jù)格式差異，不同的參數(shù)直接影響到內(nèi)窺鏡的顯示清晰度，傳輸距離，顯示系統(tǒng)差異，設備整體功耗等。下面介紹各個參數(shù)的差異從而對內(nèi)窺鏡產(chǎn)生的直接變化。

　　鏡頭參數(shù)中分為鏡頭的光學景深、焦距、視場角。景深定義為鏡頭或其他成像器前沿能夠取得清晰圖像的成像所測定的被攝物體前后距離范圍。通俗講即被拍攝物體對焦點（focus point）平面處的景物，在顯示屏上會形成清晰影像，在對焦點平面的前方某處到其后方某處有一個范圍，其內(nèi)的景物都能形成清晰影像，這一范圍稱為景深，討論景深，一般我們用“深淺”形容，即淺景深（narrow depth of field）或大景深(large depth of field)。在內(nèi)窺鏡選型中，大景深的攝像頭效果是最為理想的，但是由于內(nèi)窺鏡的鏡頭外徑都是相當小的，我們在設計景深過程中根據(jù)外徑、長度及裝配難易度進行最優(yōu)設計，所以在選擇內(nèi)窺鏡時，景深越大是越好，而相對價格也較為昂貴些。深圳杰泰科技的THX系列則是大景深5~120mm。

　　焦距是指鏡頭的光學中心點到形成清晰影像的影像傳感器等成像介質(zhì)之間的距離，通常以毫米(mm)為計量單位。焦距在內(nèi)窺鏡中分為近焦距和遠焦距，用戶根據(jù)使用場景選擇焦距。近焦鏡頭，一般視場角較為大，圖像存在少許魚眼畸變的現(xiàn)象，一般在檢測管道，近距離觀察被檢物體表面裂痕等選用近焦內(nèi)窺鏡。遠焦鏡頭則視場角較小，遠景深較為長，圖像還原好，一般用于遠程監(jiān)測，安檢防爆等應用。

　　視場角則是在光學工程中又稱視場，視場角的大小決定了光學儀器的視野范圍，通俗的講就是兩個不同視角的內(nèi)窺鏡放在一塊，視場角大的內(nèi)窺鏡所能看到范圍更大，但是圖像的清晰度及細節(jié)稍微較差。而視場角小的所能看到范圍較小，但是圖像的清晰度及細節(jié)就較好，所以用戶也需要根據(jù)實際應用進行選擇視角不同的內(nèi)窺鏡?？垂艿兰扒惑w等選用視角大的看的范圍廣，看表面及遠距離的則選用視角小的，圖像更為清晰。

　　傳感器成像原理可分為CCD及CMOS成像。CCD成像過程是拍攝景物時，景物反射的光線通過相機的鏡頭透射到CCD上。當CCD曝光后，光電二極管受到光線的激發(fā)釋放出電荷，感光元件的電信號便由此產(chǎn)生。CCD控制芯片利用感光元件中的控制信號線路對光電二極管產(chǎn)生的電流進行控制，由電流傳輸電路輸出，CCD會將一次成像產(chǎn)生的電信號收集起來，統(tǒng)一輸出到放大器。經(jīng)過放大和濾波后的電信號被送到A/D，由A/D將電信號（此時為模擬信號）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，數(shù)值的大小和電信號的強度即電壓的高低成正比。這些數(shù)值其實就是圖像的數(shù)據(jù)了。不過單依靠上一步所得到的圖像數(shù)據(jù)還不能直接生成圖像，還要輸出到數(shù)字信號處理器（DSP）。在DSP中，這些圖像數(shù)據(jù)被進行色彩校正、白平衡處理等后期處理，編碼為相機所支持的圖像格式、分辨率等數(shù)據(jù)格式，然后才會被存儲為圖像文件。

　　CMOS主要是利用硅和鍺這兩種元素所作成的半導體，通過CMOS上帶負電和帶正電的晶體管來實現(xiàn)基本功能的。這兩個互補效應所產(chǎn)生的電流即可被處理芯片記錄和解讀成影像。由于CMOS工藝越來越成熟，集成度越來越高，傳感器設計的越來越小，在內(nèi)窺鏡應用中越來越具有優(yōu)勢，1/9英寸大小的傳感器就可達到HD高清分辨率。杰泰科技THX百萬高清內(nèi)窺鏡即為此款傳感器，成像效果好，還原度高，清晰度高。