Welche Sensoren werden in modernen Endoskopkameras verwendet?

Einleitung
Ein Endoskop-Kameramodul ist nur so gut wie der darin enthaltene Sensor. Der Sensor wandelt Licht in ein elektronisches Signal um, das sich auf Schärfe, Farbe und Leistung bei schlechten Lichtverhältnissen auswirkt. Ältere Endoskope verwendeten CCD-Sensoren, aber heutige Designs basieren fast ausschließlich auf der CMOS-Kameramodul -Technologie. Dieser Artikel befasst sich mit den gängigen Sensoren in modernen Endoskopkameras – von den winzigen Chips, die kleine Kameramoduldesigns ermöglichen , bis hin zu den hochauflösenden Sensoren in USB-Endoskopkameramodulprodukten .

Warum CMOS CCD ersetzte
CCD-Sensoren waren einst der Standard, weil sie rauscharm und von guter Qualität waren. Heutzutage dominieren CMOS-Kameramodulsensoren aus mehreren Gründen:

• Geringerer Stromverbrauch – wichtig für batteriebetriebene Handzielfernrohre.

• Höhere Integration – On-Chip-ADCs und Timing reduzieren externe Teile.

• Schnelleres Auslesen – unterstützt hohe Bildraten und weniger Bewegungsunschärfe.

• Kleinere Größe – ermöglicht kleine Kameramoduldesigns unter 3 mm.

Gängige Sensorgrößen und Auflösungen

Ein Sensorkameramodul muss Pixelanzahl, Pixelgröße (Lichtempfindlichkeit) und Gesamtdurchmesser ausbalancieren. Ein 1/9-Zoll-Sensor mit 1,4-µm-Pixeln passt in eine 1,5-mm-Spitze, aber die Leistung bei schlechten Lichtverhältnissen ist schlecht. Ein 1/3″ 1080p-Sensor (z. B. Sony IMX290) hat 2,9 µm Pixel – große Empfindlichkeit – aber die Spitze wächst auf 5–6 mm.

Beliebte Sensorfamilien

1. Sony IMX-Serie (Starvis / Starvis 2)
Sony IMX-Sensoren werden in professionellen Endoskopen am häufigsten verwendet. Die Back-illuminated-Technologie (BSI) erhöht die Empfindlichkeit bei schwachem Licht – entscheidend, wenn die LED-Beleuchtung begrenzt ist. Gängige Modelle:

• IMX290 – 2,1 MP (1080p), 1/2,8″, 2,9 µm Pixel. Hervorragendes Low-Light. Wird in Laparoskopen und Endoskopen verwendet.

• IMX307 – 2,1 MP, 1/2,8″, ähnlich IMX290 mit verschiedenen Ausgabeoptionen. Weit verbreitet in USB-Endoskop-Kameramodulprodukten .

• IMX415 – 8 MP (4K), 1/2,8″, 1,45 µm Pixel. Wird in High-End-4K-Endoskopen verwendet.

2. Medizinische Sensoren von OmniVision
OmniVision stellt sehr kleine Sensoren für die Einweg- und Mikroendoskopie her. Die OV6948 ist ein komplettes kleines Kameramodul – ein 0,65 mm × 0,65 mm großer Chip mit integrierter Linse, geeignet für Blutgefäße und Tränenkanäle. Weitere Modelle:

• OV9732 – 1/9″, 720p, für ultradünne Zielfernrohre.

• OV2740 – 1080p, wird in einigen wiederverwendbaren Endoskopen verwendet.

3. Andere Hersteller (ST, ON Semi, GalaxyCore)
Weniger verbreitet, aber in kostengünstigeren oder spezialisierten Zielfernrohren zu finden. Beispielsweise wird der Global Shutter VD56G3 von ST in industriellen Endoskopen verwendet, bei denen Bewegungsunschärfe beseitigt werden muss.

Wichtige Sensorfunktionen für die Endoskopie

• Global Shutter vs. Rolling Shutter – Rolling Shutter ist weit verbreitet (besser bei schlechten Lichtverhältnissen, geringere Kosten). Für schnelle Bewegungen wird der globale Verschluss bevorzugt.

• Hoher Dynamikbereich (HDR) – Unverzichtbar für Szenen mit hellen Reflexionen und dunklen Schatten. Viele Sony IMX-Sensoren verfügen über gestaffeltes HDR.

• Niedriger Dunkelstrom – Reduziert das Rauschen bei Langzeitbelichtungen.

• Von hinten beleuchtet (BSI) – Fast alle modernen Endoskopsensoren verwenden BSI für eine bessere Lichterfassung.

Wie Sensoren in ein kleines Kameramodul passen
Die Sensorverpackung wirkt sich auf die Größe aus:

• CSP (Chip Scale Package) – Sensor in einem kleinen Kunststoff- oder Keramikgehäuse mit Lötkugeln. Einfach zu montieren, erhöht aber die Dicke.

• COB (Chip on Board) – Nackter Chip, direkt auf die Leiterplatte geklebt und drahtgebunden. Kein Paket – das dünnste kleine Kameramodul . COB wird für Endoskope unter 5 mm bevorzugt.

USB-Endoskop-Kameramodul – Sensorauswahl
Ein USB-Endoskop-Kameramodul wird an einen Computer oder ein Smartphone angeschlossen. Die meisten verwenden 1080p-Sensoren (2 MP) wie den Sony IMX307 oder den OmniVision OV2710. Diese werden ausgewählt, weil:

• Sie funktionieren gut mit UVC-Brücken (USB Video Class).

• Die Leistung bei schlechten Lichtverhältnissen ist für die allgemeine Inspektion akzeptabel.

• Sie sind kostengünstig.

Für High-End-USB-Endoskope kann ein 4K-Sensor wie der IMX415 verwendet werden, aber dafür sind USB 3.0 und ein teurerer Bridge-Chip erforderlich.

Kompromisse: Klein vs. Leistungsfähig
Ein kleines Kameramodul (Spitze unter 3 mm) passt nicht auf einen 1/3-Zoll-Sensor. Designer müssen eine niedrigere Auflösung (720p oder VGA) und eine schlechtere Empfindlichkeit bei schlechten Lichtverhältnissen akzeptieren. Im Gegenzug erhalten sie Zugang zu sehr engen Räumen – wie einem Blutgefäß oder einem winzigen Einspritzventil.

Endoskop-Kameramodule von Sincere
Bei Sincere bieten wir Endoskop-Kameramoduldesigns mit vielen Sensoroptionen an:

• Kleines Kameramodul – bis zu 1,5 mm Durchmesser mit OV6948 oder größeren Sensoren für größere Spitzen.

• CMOS-Kameramodul – Sony IMX307, IMX415, OmniVision OV9732 und andere.

• Sensorkameramodul – kundenspezifische Sensorauswahl und -verpackung (CSP oder COB).

• USB-Endoskopkameramodul – 1080p- und 4K-Modelle, UVC-konform.

Zusammenfassung:
Moderne Endoskopkameras verwenden fast ausschließlich CMOS-Kameramodulsensoren . Beliebte Familien sind Sony IMX (großartig bei wenig Licht) und OmniVision (ultraklein). Die Sensorgröße – von 1/9″ bis 1/3″ – bestimmt den Spitzendurchmesser und die Bildqualität. Ein kleines Kameramodul mit einem 1/9-Zoll-Sensor passt in kleinste Räume, opfert jedoch Details und Empfindlichkeit. Ein USB-Endoskop-Kameramodul verwendet normalerweise einen 1/2,8-Zoll-1080p-Sensor für ein gutes Verhältnis von Leistung und Kosten. Wenn Sie die Optionen für Sensorkameramodule kennen , können Sie das richtige Oszilloskop für Ihre medizinischen oder industriellen Anforderungen auswählen.

Kontaktieren Sie Sincere, um Ihre des Endoskopkameramoduls zu besprechen. Anforderungen an den Sensor