Jaká je nejmenší čočka používaná v endoskopii?

Úvod
V endoskopii menší znamená méně invazivní a větší dosah. Srdcem každého ultratenkého endoskopu je malá čočka. Jaká je tedy nejmenší čočka používaná v dnešní endoskopii? Komerčně dostupné miniaturní čočky mohou mít pouhých 0,65 mm průměr – zhruba tloušťku jehly. Tyto čočky jsou součástí modulu kamery mikro endoskopu , který dokáže navigovat krevní cévy, slzné kanálky nebo mikrostroje. Tento článek zkoumá limity velikosti, technologii, která za nimi stojí, a způsob jejich integrace do návrhů modulů endoskopických kamer .

Co je to 'nejmenší čočka' v endoskopii?
Čočka v endoskopu je víceprvkový optický systém, který zaostřuje světlo na kamerový senzor modulu CMOS . 'nejmenší' označuje vnější průměr kompletní sestavy čočky. Pro lékařskou mikroendoskopii (např. prohlížení koronárních tepen) 0,5 mm až 1,0 mm . se již používají čočky o velikosti Rekordem pro sériovou výrobu je paket senzorů OmniVision OV6948, který obsahuje integrovanou čočku o rozměrech 0,65 mm × 0,65 mm – kompletní modul mikro endoskopické kamery, který ukazuje, jak malá se optika stala.

Jak malý může být objektiv?
Fyzické limity pocházejí z:

• Difrakce – Když je clona příliš malá, rozlišení trpí.

• Výrobní tolerance – Broušení a leštění submilimetrového skla je velmi tvrdé.

• Velikost pixelů snímače – Objektiv musí rozlišovat detaily na úrovni pixelů (obvykle 1,0–1,9 µm).

Dnešní nejmenší čočky používají wafer-level optics (WLO) a leptají stovky čoček na skleněnou destičku. Tato technika vytváří konzistentní čočky až do 0,4 mm . průměru Pro použitelný obraz používá většina lékařských endoskopů čočky kolem 0,8–1,5 mm , aby získaly dostatek světla a rozlišení.

Aplikace nejmenších čoček

se Modul kamery mikro endoskopu submilimetrovou čočkou má obvykle pevné ohnisko a používá kameru s modulem CMOS s velmi malými pixely (např. 1,0 µm). Rozlišení je často VGA nebo 720p – modul kamery 1080p by pro dostatek světla potřeboval větší čočku.

Snímače CMOS a malé čočky
spáruje Modul kamery mikro endoskopu malou čočku s odpovídající kamerou s modulem CMOS . Aby byl zachován celkový průměr pod 1 mm, je samotná matrice snímače miniaturizována. Například OmniVision OV6948 naskládá čočku na snímač a vytvoří kameru s čipem. Tento čip se hodí do jednorázových lékařských dalekohledů.

Pro pohodlí plug-and-play lze modul sestavit jako modul USB Camera Module s externí deskou ovladače. U submilimetrových velikostí se však do hrotu vejde pouze snímač a objektiv – USB rozhraní je řešeno ve větší rukojeti.

Proč ne vždy používat nejmenší objektiv?
Mezi kompromisy patří:

• Kvalita obrazu – Extrémně malé čočky sbírají málo světla a mají omezené rozlišení.

• Cena – optika na úrovni destiček je nákladná na nástroj.

• Zorné pole – Velmi malé objektivy mají často úzké FOV (<70°).

• Hloubka ostrosti – Miniaturní čočky mají obvykle mělkou DOF.

Pro většinu lékařských a průmyslových endoskopií je průměr čočky 2–4 mm ideálním místem, které poskytuje výkon modulu kamery HD (1080p) s dobrým zachycením světla. Modul kamery 1080p používaný ve standardním boroskopu má obvykle čočku 3–5 mm.

Moduly mikro endoskopických kamer od Sincere
Ve společnosti Sincere vyrábíme standardní i mikrorozměrová řešení modulů endoskopických kamer :

• Modul kamery mikro endoskopu – čočky o velikosti pouhých 0,7 mm, s kamerovými senzory modulu CMOS až 400×400.

• USB kamerový modul – Pro nesterilní průmyslové použití nabízíme UVC kompatibilní moduly s 1,0 mm hroty.

• Modul kamery 1080p – Pro aplikace, kde na rozlišení záleží více než na velikosti, poskytují naše 2,8–5 mm moduly Full HD.

• Modul kamery HD – možnosti 720p a 1080p s modulu kamery UVC . rozhraním plug-and-play

• Plug-and-play – Naše modely modulů UVC kamer fungují okamžitě na jakémkoli počítači.

Shrnutí
Nejmenší čočka používaná v dnešní endoskopii dosahuje průměru 0,65 mm , což umožňuje skutečné mikroinvazivní výkony. Tyto čočky jsou součástí modulu kamery mikro endoskopu, který kombinuje kamerové senzory modulu CMOS s optikou na úrovni destičky. I když je to působivé, většina rutinní endoskopie používá čočky 2–5 mm k vyvážení kvality obrazu, citlivosti na světlo a ceny. Pro aplikace vyžadující dokonalou miniaturizaci nabízí Sincere vlastní návrhy modulů endoskopických kamer až do 0,7 mm. Ať už potřebujete kamerový modul USB pro průmyslovou mikrokontrolu nebo kamerový modul 1080p pro standardní boroskopy, přizpůsobíme velikost objektivu vašim potřebám.

Kontaktujte společnost Sincere a prodiskutujte požadavky na modul kamery pro mikro endoskopy .