Anunțul Rezultatelor

Seria noastră „Guangheng” de carcase la distanță concepute special pentru endoscoape vizuale de ultimă generație-a împins cu succes precizia instalării și alinierii componentelor optice la scara nanometrică. Prin două tehnologii de bază, „prelucrarea suprafeței de referință cu precizie nanometrică” și „structura auxiliară de aliniere optică in-in situ”, acest produs asigură că toleranța de poziție relativă între senzorul camerei, lentila optică și fereastra de iluminare este stabilă în ±3 micrometri, eliminând distorsiunea imaginii, aberația cromatică și zonele întunecate de iluminare din cauza rădăcină mecanică. Acest produs a devenit o componentă de bază indispensabilă pentru endoscoapele 4K/8K cu definiție ultra{-înaltă-, endoscoapele de vedere stereoscopică 3D și endoscoapele pentru imagistică cu fluorescență.

Cercetare și dezvoltare Context provocări

Calitatea imaginilor endoscopice servește drept „ochi” pentru diagnostic și intervenție chirurgicală, iar blocajul său central se află adesea în aliniamentul optic la capătul distal. În fabricarea tradițională a carcasei, planurile cheie de referință, cum ar fi suprafața de instalare a camerei, suprafața inelului de reținere a obiectivului și suprafața de ieșire a fibrei luminoase sunt procesate prin diferite procese separat, iar erorile cumulate pot duce cu ușurință la deviația axei optice, înclinarea senzorului sau defocalizarea obiectivului. Chiar și o mică abatere (cum ar fi o înclinare a senzorului de 0,02 milimetri) va cauza, după mărirea optică, distorsiunea trapezoidală evidentă a imaginii, neclaritatea marginilor sau iluminarea neuniformă. Mai mult, contracția adezivilor și eliberarea tensiunii în timpul procesului de asamblare vor introduce în continuare erori de aliniere necontrolabile. În mediile clinice, probleme precum „înmuierea marginilor” imaginilor, „umbrele întunecate la colțuri” sau „tulburarea vergenței” în vederea 3D cauzate de o aliniere optică slabă afectează serios acuratețea observării și operațiunii medicilor și sunt, de asemenea, factorii cheie care contribuie la diferențele de performanță și experiență ale produselor endoscopice.

Inovația tehnologică de bază

• Proces de formare-unic-de suprafață de referință:Încălcând modul tradițional de procesare-cu-pas cu pas, am dezvoltat o soluție de procesare ultra-de „strângere o dată-formare completă cu caracteristici”. În centrul de micro-axe cu rigiditate ultra-înaltă pe 5-axe, prin algoritmul de „compensare a erorii de cuplare termică-termică” dezvoltat de către sine, toate suprafețele de referință optice cheie, cavitatea cilindrului lentilei, soclul de fibră optică și canalul pot fi procesate continuu într-un singur canal. Acest lucru elimină eroarea de conversie a benchmark-ului cauzată de strângerea repetată și reduce paralelismul, perpendicularitatea și eroarea de poziție dintre fiecare suprafață optic de referință cu mai mult de 80%, realizând conceptul de fabricație de „aliniere a proiectării”.
• Design integrat-marcaj de calibrare și caracteristică de măsurare in situ:În zona ne-funcțională a carcasei, canelurile inovatoare în formă de micro{-v-, liniile transversale sau depresiunile emisferice sunt procesate ca semne de calibrare-situ. Aceste semne pot servi ca repere de referință de-înaltă precizie pentru sistemul de viziune artificială în procesul de aliniere activă (AA) ulterioară a componentelor optice, îmbunătățind considerabil eficiența și acuratețea alinierii. În același timp, pe carcasă este proiectat un plan de micro-măsurare dedicat, permițând utilizarea interferometrelor laser sau a senzorilor confocali pentru măsurarea in-situat în timpul asamblarii, monitorizarea-în timp real a dimensiunilor cheie, formând o testare-opțională de producție-asamblare.
• Tratament de interfață de conexiune de stres scăzut și stabilitate ridicată:Pentru zona de lipire a componentelor optice, a fost dezvoltată o tehnologie specială de tratare a suprafeței cu micro{0}}texturare. Prin texturarea suprafeței cu laser, se formează o distribuție regulată a matricei de micro-conuri pe suprafața de lipire, care nu numai că mărește semnificativ zona de lipire efectivă și forța de interblocare mecanică, dar oferă și un flux stabil și spațiu de întărire pentru adeziv, reducând stresul de înclinare a componentelor cauzat de contracția neuniformă a stratului adeziv cu 70%. Combinat cu adeziv epoxidic de calitate medicală-cu o rată scăzută de contracție și o conductivitate termică ridicată, este asigurată stabilitatea pozițională pe termen lung a componentelor optice la temperaturi de la -40 la 135 de grade și sterilizare repetată.

Mecanismul de acțiune

Funcția de bază a carcasei din seria „Guangheng” este de a stabili un „sistem de coordonate mecanice cu deriva zero-” pentru sisteme optice complexe. Fiecare caracteristică care servește componentele optice din carcasă a fost supusă unei analize și optimizare strictă a constrângerilor cinematice. De exemplu, suprafața de montare a senzorului camerei este proiectată cu o structură de „poziționare în șase-puncte” care asigură planeitatea și verticalitatea precise, limitând astfel cele șase grade de libertate de mișcare și asigurând că senzorul nu poate suferi nicio micro-mișcare după ce a fost fixat. Canalul de introducere al fibrei de iluminare și fața de capăt de ieșire au fost controlate cu precizie pentru concentricitate și unghi, asigurându-se că conul de lumină emis poate acoperi uniform câmpul vizual al camerei și menține un unghi prestabilit cu axa optică, evitând strălucirea directă a obiectivului. Pentru endoscoapele 3D, cele două cavități independente utilizate pentru instalarea modulelor camerei din stânga și din dreapta au distanța dintre axa optică, unghiul de convergență și coplanaritatea planurilor senzorului, toate procesate la o precizie sub-micronică. Aceasta este baza fizică pentru obținerea unei vederi stereoscopice naturale și neobositoare. Aceste relații mecanice precise constituie „scheletul invizibil” al imaginii optice de{12}}înaltă calitate.

Verificarea eficacității

Modulul endoscopic echipat cu carcasă „echilibrul luminii” funcționează excepțional de bine pe platforma de testare optică profesională: în testul standard de proiecție pe grilă, rata de distorsiune geometrică în întregul câmp vizual este mai mică de 1,5% (standardul de vârf al industriei este de obicei<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.

Strategie și Filosofie de cercetare și dezvoltare

Strategia noastră este „de a defini acuratețea mecanică pe baza performanței optice”. Suntem în fruntea designului optic al endoscopului și am stabilit o cooperare profundă cu companiile de top de proiectare optică și producătorii de senzori de imagine din lume. Nu înțelegem doar desenele mecanice, dar avem și o cunoaștere aprofundată a funcțiilor de modulație optică, teoria aberației și optica de iluminare. Intrările noastre de proiectare nu sunt doar modele CAD și benzi de toleranță, ci și curbe ale funcției de transfer de modulație (MTF), diagrame de iluminare relativă (RI) și grile de distorsiune ale sistemului optic al clientului. Transformăm acești indicatori optici de performanță prin analiza de sensibilitate în cerințe de toleranță mecanică cuantificabile și măsurabile pentru fiecare caracteristică relevantă a carcasei. Filozofia noastră este: o carcasă perfectă la distanță ar trebui să permită ca designul perfect al inginerilor optici să fie prezentat fără pierderi în lumea reală. Suntem „realizatorii” viselor optice.

Perspectivele viitoare

În viitor, alinierea optică va fi profund integrată cu compensarea inteligentă. Dezvoltăm o „carcasă de aliniere optică activă”, care integrează micro actuatoare piezoelectrice în interior. Înainte de producție sau în timpul utilizării, poate efectua un reglaj fin-la nivel de nanometri-nivelul de nanometru al poziției camerei sau a componentelor obiectivului pe baza semnalelor de imagine detectate pentru a compensa deviația minoră cauzată de utilizarea pe termen lung-sau medii extreme, obținând „precizie pe tot parcursul vieții”. În același timp, explorăm și ne integrăm cu imagistica computațională pentru a dezvolta structuri de locuințe optimizate special pentru noile tehnologii de imagistică, cum ar fi „imagini fără-lentile” sau „imagini în câmp luminos”. Aceste tehnologii pot avea cerințe diferite de precizie mecanică față de optica tradițională. Viziunea mai grandioasă este de a participa la cercetarea și dezvoltarea de „endoscoape la nivel de cip-, integrând senzori CMOS și componente micro optice la nivel de plachetă. Rolul nostru va fi să fabricăm cea mai bună bază de microstructură cu planeitate la nivel atomic-și potrivire termică care poartă acest „cip optic”, conducând endoscoapele în era „sistem-pe-un-cip".