Объявление результатов

Наша серия выносных корпусов Guangheng, специально разработанная для-высококлассных видеоэндоскопов, успешно довела точность установки и выравнивания оптических компонентов до нанометрового уровня. Благодаря двум основным технологиям, «обработке эталонной поверхности с нанометровой точностью» и «вспомогательной структуре оптического выравнивания на месте», этот продукт гарантирует, что допуск относительного положения между датчиком камеры, оптическим объективом и окном освещения стабильен в пределах ± 3 микрометров, устраняя искажение изображения, хроматические аберрации и темные области освещения по механическим причинам. Этот продукт стал незаменимым основным компонентом эндоскопов сверх-высокой- четкости 4K/8K, эндоскопов трехмерного стереоскопического зрения и эндоскопов флуоресцентной визуализации.

Основные проблемы исследований и разработок

Качество эндоскопических изображений служит «глазами» для диагностики и хирургического вмешательства, и его основным узким местом часто является оптическое выравнивание на дистальном конце. При традиционном производстве корпусов ключевые опорные плоскости, такие как поверхность установки камеры, поверхность стопорного кольца объектива и поверхность выхода световода, обрабатываются различными процессами отдельно, а совокупные ошибки могут легко привести к отклонению оптической оси, наклону датчика или расфокусировке объектива. Даже небольшое отклонение (например, наклон сенсора на 0,02 миллиметра) после оптического увеличения приведет к очевидному трапециевидному искажению изображения, размытию краев или неравномерному освещению. Более того, усадка клея и снятие напряжений в процессе сборки еще больше приведут к неконтролируемым ошибкам выравнивания. В клинических условиях такие проблемы, как «смягчение краев» изображений, «темные тени по углам» или «нарушение вергенции» трехмерного зрения, вызванные плохой оптической юстировкой, серьезно влияют на точность наблюдения и работы врачей, а также являются ключевыми факторами, обусловливающими различия в производительности и опыте использования эндоскопических продуктов.

Основные технологические инновации

• Многократный-поверхностный анализ-одноразовый процесс формирования:Отказавшись от традиционного режима пошаговой--поэтапной обработки, мы разработали сверх-прецизионное решение для обработки, обеспечивающее "однократное-зажим и полнофункциональное формирование". На 5-осном микро-центре сверх-высокой жесткости с помощью-саморазработанного алгоритма «компенсации ошибок термотермической связи» можно непрерывно обрабатывать все ключевые оптические эталонные поверхности, полость корпуса линзы, гнездо оптического волокна и канал за один зажим. Это устраняет ошибку преобразования эталонного образца, вызванную повторным зажимом, и уменьшает параллельность, перпендикулярность и ошибку положения между каждой оптической эталонной поверхностью более чем на 80%, достигая производственной концепции «выравнивания конструкции».
• Интегрированная конструкция-калибровочной отметки и функции измерения на месте:В не-функциональной зоне корпуса инновационные микро--v-бороздки, поперечные линии или полусферические углубления обрабатываются как-маркировки калибровки на месте. Эти отметки могут служить высокоточными эталонными-эталонами для системы машинного зрения в последующем процессе активной центровки (АА) оптических компонентов, что значительно повышает эффективность и точность центровки. В то же время на корпусе предусмотрена специальная микро-плоскость измерения, позволяющая использовать лазерные интерферометры или конфокальные датчики для измерений на месте-во время сборки, мониторинга в-ключевых размеров в реальном времени, формирования замкнутого контура производственного-сборочного-тестирования.
• Обработка интерфейса соединения с низким напряжением и высокой стабильностью:Для места склейки оптических компонентов была разработана специальная технология микро-текстурированной обработки поверхности. Благодаря лазерному текстурированию поверхности на склеиваемой поверхности формируется регулярное распределение массивов микро-конусов, что не только значительно увеличивает эффективную площадь склеивания и механическую силу сцепления, но также обеспечивает стабильное течение и пространство для отверждения клея, уменьшая напряжение наклона компонента, вызванное неравномерной усадкой клеевого слоя, на 70%. В сочетании с эпоксидным клеем медицинского-класса с низкой степенью усадки и высокой теплопроводностью обеспечивается долгосрочная-стабильность положения оптических компонентов при циклическом изменении температуры от -40 до 135 градусов и многократной стерилизации.

Механизм действия

Основная функция корпусов серии Guangheng — создание «механической системы координат с нулевым дрейфом» для сложных оптических систем. Каждая деталь, обслуживающая оптические компоненты внутри корпуса, подверглась строгому анализу и оптимизации кинематических ограничений. Например, монтажная поверхность датчика камеры имеет структуру «шести-точечного позиционирования», которая обеспечивает точную плоскостность и вертикальность, тем самым ограничивая шесть степеней свободы перемещения и гарантируя, что датчик не может подвергаться никаким микро-подвижениям после фиксации. Вводной канал осветительного волокна и выходная торцевая поверхность точно контролируются на предмет концентричности и угла, гарантируя, что излучаемый световой конус может равномерно покрывать поле зрения камеры и сохранять заданный угол с оптической осью, избегая прямых бликов от объектива. В 3D-эндоскопах расстояние между оптическими осями, угол конвергенции и копланарность плоскостей сенсоров обрабатываются с суб-микронной точностью в двух независимых полостях, используемых для установки левого и правого модулей камеры. Это физическая основа для достижения естественного и не-стереоскопического зрения. Эти точные механические взаимоотношения составляют «невидимый скелет» высококачественного оптического изображения.

Проверка эффективности

Эндоскопический модуль, оснащенный корпусом «светового баланса», исключительно хорошо работает на профессиональной оптической испытательной платформе: в стандартном тесте на проекцию сетки уровень геометрических искажений в пределах всего поля зрения составляет менее 1,5% (высший отраслевой стандарт обычно составляет<3%); in the uniformity lighting test, the illumination uniformity within the field of view is greater than 90%; in the modulation transfer function (MTF) test, at the Nyquist frequency, the ratio of MTF values at the center and the edge is greater than 0.8, demonstrating excellent off-axis imaging performance. In the thermal stability test, during the temperature change from 10°C to 50°C, the image center drift is less than 2 pixels. The customer's complete machine test report shows that after using this housing, the 4K endoscope's geometric correction parameters at the factory are almost not requiring personalized adjustment, significantly simplifying the production process and improving the yield rate. In clinical simulations, the doctors' depth perception score for the 3D images using this housing significantly improved.

Стратегия и философия исследований и разработок

Наша стратегия заключается в том, чтобы «определить механическую точность на основе оптических характеристик». Мы находимся в авангарде оптического проектирования эндоскопов и наладили тесное сотрудничество с ведущими мировыми компаниями, занимающимися оптическим дизайном, и производителями датчиков изображения. Мы не только разбираемся в механических чертежах, но также обладаем глубокими знаниями функций оптической модуляции, теории аберраций и оптики освещения. Наши исходные данные для проектирования — это не только модели САПР и диапазоны допусков, но также кривые передаточной функции модуляции (MTF), диаграммы относительной освещенности (RI) и сетки искажений оптической системы заказчика. С помощью анализа чувствительности мы преобразуем эти оптические показатели производительности в количественные и измеримые требования к механическим допускам для каждой соответствующей особенности корпуса. Наша философия такова: идеальный удаленный корпус должен позволять без потерь представить идеальный проект инженеров-оптиков в реальном мире. Мы «реализаторы» оптических мечтаний.

Перспективы на будущее

В будущем оптическое выравнивание будет глубоко интегрировано с интеллектуальной компенсацией. Мы разрабатываем «корпус активной оптической юстировки», внутри которого интегрированы микропьезоэлектрические актуаторы. Перед производством или во время использования он может выполнять точную-точную-настройку положения камеры или компонентов объектива на основе обнаруженных сигналов изображения, чтобы компенсировать незначительный дрейф, вызванный длительным-использованием или экстремальными условиями окружающей среды, обеспечивая «точность на протяжении всей жизни». В то же время мы изучаем и интегрируем компьютерную визуализацию для разработки корпусных конструкций, специально оптимизированных для новых технологий визуализации, таких как «безлинзовая визуализация» или «визуализация светового поля». Эти технологии могут иметь другие требования к механической точности, чем традиционная оптика. Более масштабная цель заключается в участии в исследованиях и разработке эндоскопов уровня «чип-», объединяющих КМОП-сенсоры и микрооптические компоненты на уровне пластин. Наша роль будет заключаться в создании идеальной основы микроструктуры с плоскостностью на атомном-уровне и термическим согласованием, которая перенесет этот "оптический чип", переводя эндоскопы в эру "систем-на--чипе".