Објава резултата

Наша серија удаљених кућишта „Гуангхенг“ специјално дизајнирана за{0}}врхунске визуелне ендоскопе успешно је подигла прецизност инсталације и поравнања оптичких компоненти на нанометарску скалу. Кроз две основне технологије, „нанометарску прецизну обраду референтне површине“ и „помоћну структуру оптичког поравнања на лицу места“, овај производ обезбеђује да је толеранција релативне позиције између сензора камере, оптичког сочива и прозора за осветљење стабилна унутар ±3 микрометра, елиминишући изобличење слике, хроматску аберацију и тамне аберације. Овај производ је постао незаменљива основна компонента за 4К/8К ендоскопе ултра-високе-дефиниције, ендоскопе за 3Д стереоскопски вид и ендоскопе за флуоресцентно снимање.

Изазови у позадини истраживања и развоја

Квалитет ендоскопских снимака служи као "очи" за дијагнозу и операцију, а његово уско грло често лежи у оптичком поравнању на дисталном крају. У традиционалној производњи шкољке, кључне референтне равни као што су површина за уградњу камере, површина прстена за причвршћивање сочива и излазна површина светлосних влакана се обрађују различитим процесима одвојено, а кумулативне грешке могу лако довести до одступања оптичке осе, нагиба сензора или дефокусирања објектива. Чак и мало одступање (као што је нагиб сензора од 0,02 милиметара) ће, након оптичког увећања, изазвати очигледно трапезоидно изобличење слике, замућење ивица или неравномерно осветљење. Штавише, скупљање лепкова и ослобађање напрезања током процеса монтаже ће додатно довести до неконтролисаних грешака у поравнању. У клиничким условима, проблеми као што су „омекшавање ивица“ слика, „тамне сенке на угловима“ или „поремећај вергенције“ у 3Д виду узрокован лошим оптичким поравнањем озбиљно утичу на тачност посматрања и операције лекара, а такође су кључни фактори који доприносе разликама у перформансама и искуству ендоскопских производа.

Основна технолошка иновација

• Једнократни-процес формирања површине са више{0}}упоредних вредности:Разбијајући традиционални начин-по-корак по корак, развили смо решење за ултра{2}}прецизну обраду „једнократног-стезања, формирања пуне карактеристике“. На ултра-високе крутости 5-осних микро-центра, кроз саморазвијен-алгоритам „компензације грешке термичко-термичке спреге“, све кључне оптичке површине за мерење вредности, шупљина цеви сочива, оптичко влакно, утичница за оптичко влакно могу бити континуално обрађена утичница у једном клемпном каналу. Ово елиминише грешку конверзије бенчмарка узроковану поновљеним стезањем и смањује паралелизам, перпендикуларност и грешку у положају између сваке оптичке референтне површине за више од 80%, постижући производни концепт „дизајн поравнања“.
• Интегрисани дизајн-ознака за калибрацију и мерење на лицу места:У не-функционалној области шкољке, иновативни жлебови у облику микро-в-, попречне линије или хемисферичне удубљења се обрађују као-ин ситу калибрационе ознаке. Ове ознаке могу послужити као референтне вредности за високу{5}}прецизност за систем машинског вида у накнадном процесу активног поравнања (АА) оптичких компоненти, значајно побољшавајући ефикасност и прецизност поравнања. Истовремено, наменска микро-мерна раван је дизајнирана на кућишту, омогућавајући коришћење ласерских интерферометара или конфокалних сензора за-мерење на лицу места током склапања,-надгледање кључних димензија у реалном времену, формирање затворене петље за тестирање{10}}монтаже{11}}производње.
• Третман интерфејса везе са малим стресом и високом стабилношћу:За област везивања оптичких компоненти развијена је специјална микро-технологија обраде површине са текстуром. Кроз ласерско површинско текстурирање, формира се правилна дистрибуција микро- конусних низова на површини везивања, што не само да значајно повећава ефективну површину везивања и механичку силу спајања, већ такође обезбеђује стабилан проток и простор за очвршћавање за лепак, смањујући напрезање нагиба компоненти узроковано неравномерним скупљањем слоја лепка за 70%. У комбинацији са медицинским{5}}епоксидним лепком са ниском стопом скупљања и високом топлотном проводљивошћу, обезбеђује се дугорочна-стабилност положаја оптичких компоненти под температурним циклусом од -40 степени до 135 степени и поновљена стерилизација.

Механизам деловања

Основна функција кућишта серије „Гуангхенг“ је да успостави „нулти{0}}механички координатни систем“ за сложене оптичке системе. Свака карактеристика која опслужује оптичке компоненте унутар кућишта је подвргнута стриктној анализи кинематичких ограничења и оптимизацији. На пример, површина за монтажу сензора камере је дизајнирана са структуром „позиционирања у шест-тачака“ која обезбеђује прецизну равност и вертикалност, чиме се ограничава шест степени слободе кретања и обезбеђује да сензор не може да претрпи микро-померање након фиксирања. Уводни канал светлосног влакна и излазна крајња страна су прецизно контролисани за концентричност и угао, обезбеђујући да емитовани светлосни конус може равномерно да покрије видно поље камере и одржава унапред подешен угао са оптичком осом, избегавајући директан одсјај од сочива. За 3Д ендоскопе, две независне шупљине које се користе за инсталирање модула леве и десне камере имају размак оптичких осе, угао конвергенције и копланарност равни сензора обрађене на суб-микронску прецизност. Ово је физичка основа за постизање природног стереоскопског вида који не{10}}замара. Ови прецизни механички односи чине „невидљиви костур“-оптичких слика високог квалитета.

Провера ефикасности

Ендоскопски модул опремљен кућиштем за „баланс светлости“ ради изузетно добро на професионалној платформи за оптичко тестирање: у стандардном тесту пројекције мреже, стопа геометријске дисторзије у пуном видном пољу је мања од 1,5% (највећи стандард у индустрији је обично<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.

Стратегија истраживања и развоја и филозофија

Наша стратегија је „да дефинишемо механичку тачност на основу оптичких перформанси“. Ми смо на челу оптичког дизајна ендоскопа и успоставили смо дубоку сарадњу са водећим светским компанијама за оптички дизајн и произвођачима сензора слике. Не само да разумемо механичке цртеже, већ имамо и темељно знање о функцијама оптичке модулације, теорији аберације и оптици осветљења. Наши пројектни улази нису само ЦАД модели и опсеге толеранције, већ и криве функције преноса модулације (МТФ), дијаграми релативног осветљења (РИ) и мреже изобличења оптичког система корисника. Конвертујемо ове индикаторе оптичких перформанси кроз анализу осетљивости у мерљиве захтеве механичке толеранције за сваку релевантну карактеристику кућишта. Наша филозофија је: савршено удаљено кућиште треба да омогући да се савршени дизајн оптичких инжењера представи без губитка у стварном свету. Ми смо „реализатори“ оптичких снова.

Будући изгледи

У будућности, оптичко поравнање ће бити дубоко интегрисано са интелигентном компензацијом. Развијамо „кућиште за активно оптичко поравнање“, које интегрише микро пиезоелектричне актуаторе унутра. Пре производње или током употребе, може да изврши нанометарско-фино-подешавање положаја камере или компоненти сочива на основу детектованих сигнала слике да би компензовао мањи помак изазван дуготрајном-употребом или екстремним окружењем, постижући „доживотну прецизност“. У исто време, истражујемо и интегришемо се са рачунарским снимањем да бисмо развили структуре становања посебно оптимизоване за нове технологије снимања као што су „без- снимања са сочива“ или „сликање светлосног поља“. Ове технологије могу имати различите захтеве за механичком прецизношћу од традиционалне оптике. Већа визија је учешће у истраживању и развоју „ендоскопа-на нивоу чипа“, интегришући ЦМОС сензоре и микро оптичке компоненте на нивоу плочице. Наша улога ће бити да произведемо врхунску микроструктурну основу са равношћу атомског-нивоа и термичким подударањем која носи овај „оптички чип“, уводећи ендоскопе у еру „система-на-а-чипу.