В модулях эндоскопических камер светодиодные лампы, являясь основными компонентами освещения в тусклых условиях, их конфигурация количества напрямую влияет на качество изображения и надежность оборудования. Некоторые мнения придерживаются того, что «чем больше светодиодных ламп, тем лучше эффект освещения». Однако в сочетании с реальными сценариями применения, такими как промышленный контроль и медицинская диагностика, а также с параметрами продукта, количество светодиодных ламп необходимо точно согласовывать с производительностью модуля и требованиями использования, и просто большее количество не обязательно лучше. Взяв за пример этот модуль эндоскопической камеры, оснащенный 4 светодиодными элементами, его конфигурация подразумевает глубокую логику адаптации к реальным сценариям применения.
Типичные сценарии применения эндоскопов — это в основном узкие и замкнутые пространства, такие как трубопроводы, полости и внутренние органы. Основным требованием к свету в таких условиях является «равномерность и стабильность», а не «интенсивное накопление света». При промышленном контроле, если светодиодных ламп слишком много, свет склонен к многократным отражениям в узких трубопроводах, вызывая блики и передержку изображения, что вместо этого может скрыть незначительные дефекты, такие как трещины в сварных швах и коррозия трубопроводов. 4 светодиодных элемента этого модуля, благодаря симметричной конструкции распределения и в сочетании с тонким диаметром объектива 3,6 мм, могут формировать равномерное освещение в диапазоне фокусировки 10–100 мм, избегая локальной пересвеченности или теней. Он взаимодействует с датчиком с размером пикселя 1,4 мкм × 1,4 мкм, чтобы обеспечить четкое отображение деталей.
В сценариях медицинской диагностики сильный свет, создаваемый чрезмерным количеством светодиодных ламп, может раздражать внутренние ткани слизистой оболочки и вызывать проблему «отбеливания» на изображениях, мешая наблюдению за поражениями. 4 светодиодных элемента этого модуля имеют умеренную мощность. В сочетании со способностью регулировки света диафрагмы F4.0 они могут не только обеспечить достаточную яркость для тусклых условий, таких как пищеварительный тракт, но и восстановить истинный цвет тканей благодаря характеристике низких искажений (<-20%), удовлетворяя требованию «мягкости и точности» для медицинской визуализации. Видно, что суть освещения в практических приложениях — это «адаптация по требованию», а не накопление количества.
Превышение разумного диапазона по количеству светодиодных ламп приведет к множеству негативных последствий для производительности и стабильности модуля. С конструктивной точки зрения, диаметр объектива этого модуля составляет всего 3,6 мм, а интегрированная конструкция предъявляет чрезвычайно высокие требования к внутреннему пространству. Если количество светодиодных ламп будет увеличено слепо, необходимо будет сжать пространство компоновки основных компонентов, таких как датчики и объективы, что может привести к отклонению оптической структуры и, наоборот, снизить точность изображения. Однако этот модуль реализует совместимость между освещением и оптическими компонентами в ограниченном пространстве благодаря компактной компоновке 4 светодиодных элементов, что является именно оптимизированным результатом, гарантированным технологией SMT и процессом AA (процесс активного выравнивания).
С точки зрения энергопотребления и отвода тепла, светодиодные лампы выделяют тепло во время работы, и большее количество ламп приведет к более очевидному накоплению тепла. Из-за ограничений по объему модули эндоскопов имеют ограниченную способность отвода тепла. Чрезмерное количество светодиодных ламп может привести к повышению температуры модуля, что не только влияет на стабильность CMOS-датчика OV9734 (высокая температура легко вызывает повышенный шум), но и может сократить срок службы оборудования. 4 светодиодных элемента этого модуля обеспечивают баланс между энергопотреблением и эффектом освещения. В сочетании с путем отвода тепла интегрированной конструкции они могут поддерживать стабильную работу во время длительного обнаружения.
Кроме того, чрезмерное количество светодиодных ламп может также вызвать «избыточную трату» освещения. Когда диапазон фокусировки составляет 10–100 мм, наблюдение на близком расстоянии (например, проверка царапин на шестерне на расстоянии 10 мм) требует только концентрированного света, в то время как наблюдение на большом расстоянии (например, просмотр всего трубопровода на расстоянии 100 мм) требует рассеивания света. Однако фиксированное количество нескольких светодиодных ламп трудно гибко адаптировать к различным требованиям к расстоянию. Вместо этого 4 светодиодных элемента в сочетании с конструкцией ручной фокусировки могут реализовать динамическую адаптацию освещения путем регулировки положения объектива.
Выбор конфигурации 4 светодиодных элементов для этого модуля по сути является двойной оптимизацией «эффективности освещения» и «адаптации к сцене». При промышленном прецизионном контроле интенсивности света 4 элементов достаточно, чтобы в сочетании с разрешением 1280 × 720 четко отображать царапины уровня 0,1 мм при фокусировке на расстоянии 10 мм без помех от отражения металлической поверхности, вызванного сильным светом. В сценариях средней дальности (50–100 мм), таких как проверка внутренней структуры двигателя, свет может равномерно покрывать область в поле зрения DFOV 90°, позволяя охватить общую компоновку без частой регулировки яркости света.
С точки зрения гибкости интеграции, как голый модуль, его конструкция с 4 светодиодными элементами резервирует место для вторичной разработки для производителей, работающих ниже по потоку. По сравнению с многоэлементными модулями, упрощенная структура освещения более удобна для сочетания с различными корпусами эндоскопов и вспомогательным оборудованием, адаптируясь к индивидуальным потребностям в медицинской, промышленной и других областях. В то же время меньшее количество элементов снижает сложность конструкции схемы, повышает согласованность продукта с технологией SMT и снижает риск общей неисправности, вызванной выходом из строя одного элемента.
Конфигурация количества светодиодных ламп в модулях эндоскопических камер должна осуществляться вокруг четырех основных параметров: «равномерность освещения», «совместимость с пространством», «стабильность отвода тепла» и «адаптивность к сцене», а не просто стремиться к увеличению количества. Этот модуль, оснащенный 4 светодиодными элементами, благодаря точному контролю количества и дизайну компоновки, достигает баланса между эффектом освещения, стабильностью оборудования и гибкостью интеграции в узком пространстве 3,6 мм, полностью доказывая, что «разумная конфигурация» лучше, чем «накопление количества», для удовлетворения потребностей практических приложений. При разработке эндоскопической технологии направление оптимизации количества светодиодных ламп должно быть углубленным сотрудничеством с производительностью датчика, оптическим дизайном и требованиями к сцене, а не простым цифровым наложением.