Was ist die kleinste Linse, die in der Endoskopie verwendet wird?

Einleitung
In der Endoskopie bedeutet kleiner weniger invasiv und größer. Das Herzstück jedes ultradünnen Endoskops ist eine winzige Linse. Was ist also die kleinste Linse, die heute in der Endoskopie verwendet wird? Im Handel erhältliche Miniaturlinsen können einen Durchmesser von bis zu 0,65 mm haben – etwa so dick wie eine Nadel. Diese Linsen sind Teil eines Mikroendoskop-Kameramoduls , das durch Blutgefäße, Tränenkanäle oder Mikromaschinen navigieren kann. In diesem Artikel werden die Größenbeschränkungen, die Technologie dahinter und ihre Integration in Endoskopkameramoduldesigns untersucht .

Was ist eine „kleinste Linse“ in der Endoskopie?
Eine Linse in einem Endoskop ist ein optisches Mehrelementsystem, das Licht auf den Kamerasensor eines CMOS-Moduls fokussiert . Der „Kleinste“ bezieht sich auf den Außendurchmesser der gesamten Linsenbaugruppe. Für die medizinische Mikroendoskopie (z. B. die Betrachtung von Herzkranzgefäßen) sind bereits Objektive von 0,5 mm bis 1,0 mm im Einsatz. Der Rekord für die Massenproduktion ist das OmniVision OV6948-Sensorpaket, das eine integrierte Linse mit den Maßen 0,65 mm × 0,65 mm enthält – ein komplettes Mikroendoskop-Kameramodul, das zeigt, wie klein Optiken geworden sind.

Wie klein kann ein Objektiv sein?
Körperliche Grenzen ergeben sich aus:

• Beugung – Wenn die Blende zu klein wird, leidet die Auflösung.

• Fertigungstoleranz – Das Schleifen und Polieren von Glas im Submillimeterbereich ist sehr schwierig.

• Sensorpixelgröße – Das Objektiv muss Details auf Pixelebene auflösen (typischerweise 1,0–1,9 µm).

Die kleinsten Linsen von heute verwenden Wafer-Level-Optik (WLO) , bei der Hunderte von Linsen auf einen Glaswafer geätzt werden. Mit dieser Technik werden konsistente Linsen bis zu einem Durchmesser von 0,4 mm hergestellt . Für ein brauchbares Bild verwenden die meisten medizinischen Endoskope Linsen mit einer Größe von etwa 0,8–1,5 mm, um ausreichend Licht und Auflösung zu erhalten.

Anwendungen kleinster Objektive

Ein Mikroendoskop-Kameramodul mit einem Sub-Millimeter-Objektiv hat normalerweise einen festen Fokus und verwendet eine CMOS-Modulkamera mit sehr kleinen Pixeln (z. B. 1,0 µm). Die Auflösung beträgt oft VGA oder 720p – ein Kameramodul 1080p würde ein größeres Objektiv für ausreichend Licht benötigen.

CMOS-Sensoren und winzige Linsen
Ein Mikroendoskop-Kameramodul verbindet die winzige Linse mit einer passenden CMOS-Modulkamera . Um den Gesamtdurchmesser unter 1 mm zu halten, ist der Sensorchip selbst miniaturisiert. Beim OmniVision OV6948 wird beispielsweise das Objektiv auf den Sensor gestapelt, wodurch eine Kamera im Chipmaßstab entsteht. Dieser Chip passt in medizinische Einwegendoskope.

Für Plug-and-Play- Komfort kann das Modul als USB-Kameramodul mit einer externen Treiberplatine aufgebaut werden. Allerdings passen bei Submillimetergrößen nur Sensor und Objektiv in die Spitze – die USB-Schnittstelle wird in einem größeren Griff gehandhabt.

Warum nicht immer das kleinste Objektiv verwenden?
Zu den Kompromissen gehören:

• Bildqualität – Extrem kleine Objektive sammeln wenig Licht und haben eine begrenzte Auflösung.

• Kosten – Die Herstellung von Wafer-Level-Optiken ist teuer.

• Sichtfeld – Sehr kleine Objektive haben oft ein enges Sichtfeld (<70°).

• Schärfentiefe – Miniaturobjektive haben normalerweise einen geringen Schärfentiefebereich.

Für die meisten medizinischen und industriellen Endoskopien ist ein Objektivdurchmesser von 2–4 mm ideal und bietet eine Leistung des HD-Kameramoduls (1080p) mit guter Lichterfassung. Ein 1080p-Kameramodul , das in einem Standard-Endoskop verwendet wird, verfügt normalerweise über ein 3–5-mm-Objektiv.

Mikro-Endoskop-Kameramodule von Sincere
Bei Sincere fertigen wir sowohl Standard- als auch Mikro- Endoskop-Kameramodullösungen :

• Mikroendoskop-Kameramodul – Objektive mit einer Größe von nur 0,7 mm, mit Kamerasensoren des CMOS-Moduls bis hinunter zu 400×400.

• USB-Kameramodul – Für den unsterilen industriellen Einsatz bieten wir UVC-kompatible Module mit 1,0-mm-Spitzen an.

• Kameramodul 1080p – Für Anwendungen, bei denen die Auflösung wichtiger ist als die Größe, liefern unsere 2,8–5-mm-Module Full HD.

• HD-Kameramodul – 720p- und 1080p-Optionen mit UVC-Kameramodul -Plug-and-Play-Schnittstelle.

• Plug-and-Play – Unsere UVC-Kameramodulmodelle funktionieren sofort auf jedem PC.

Zusammenfassung
Die kleinste Linse, die heute in der Endoskopie verwendet wird, erreicht einen Durchmesser von 0,65 mm und ermöglicht damit echte mikroinvasive Eingriffe. Diese Objektive sind Teil eines Mikroendoskop-Kameramoduls, das Kamerasensoren kombiniert . des CMOS-Moduls mit Optik auf Waferebene Obwohl sie beeindruckend sind, werden in den meisten routinemäßigen Endoskopien Linsen mit einer Größe von 2–5 mm verwendet, um Bildqualität, Lichtempfindlichkeit und Kosten in Einklang zu bringen. Für Anwendungen, die eine ultimative Miniaturisierung erfordern, bietet Sincere kundenspezifische Endoskop-Kameramoduldesigns bis zu 0,7 mm an. Egal, ob Sie ein benötigen USB-Kameramodul für die industrielle Mikroinspektion oder ein 1080p-Kameramodul für Standard-Endoskope , wir passen die Objektivgröße an Ihre Bedürfnisse an.

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