最新の内視鏡カメラにはどのようなセンサーが使用されていますか?

はじめに内
視 鏡カメラ モジュールの性能 は、その内部のセンサーによって決まります。センサーは光を電子信号に変換し、鮮明さ、色、低照度でのパフォーマンスに影響を与えます。古い内視鏡は CCD センサーを使用していましたが、今日の設計はほぼ完全に CMOS カメラ モジュール テクノロジーに依存しています。この記事では最新の内視鏡カメラの一般的なセンサーについて説明します 、小型カメラ モジュールの設計を可能にする小さなチップから、 の高解像度センサーまで、 USB 内視鏡カメラ モジュール製品 。

CMOS が CCD に置き換わる理由
CCD センサーは、低ノイズで高品質であるため、かつては標準でした。現在、 CMOS カメラ モジュール センサーが主流となっている理由はいくつかあります。

• 低電力 – バッテリー駆動のハンドヘルドスコープにとって重要です。

• 高度な統合 – オンチップ ADC とタイミングにより、外付け部品が削減されます。

• より高速な読み出し - 高フレーム レートと少ないモーション ブラーをサポートします。

• より小さいサイズ – 小型カメラ モジュール設計が可能になります。 3 mm 未満の

一般的なセンサーのサイズと解像度

センサー カメラモジュールは 、ピクセル数、ピクセルサイズ（光感度）、および全体の直径のバランスをとる必要があります。 1.4 µm ピクセルの 1/9 インチ センサーは 1.5 mm チップに適合しますが、低照度での性能は劣ります。 1/3 インチ 1080p センサー (Sony IMX290 など) のピクセルは 2.9 µm で、感度は優れていますが、先端は 5 ～ 6 mm まで大きくなります。

人気のセンサー ファミリ

1. Sony IMX シリーズ (Starvis / Starvis 2)
Sony IMX センサーは、業務用内視鏡で最も広く使用されています。裏面照射型 (BSI) テクノロジーにより、低照度の感度が向上します。これは、LED 照明が限られている場合に重要です。一般的なモデル:

• IMX290 – 2.1 MP (1080p)、1/2.8 インチ、2.9 μm ピクセル。優れた低照度。腹腔鏡やボアスコープに使用されます。

• IMX307 – 2.1 MP、1/2.8 インチ、IMX290 に似ていますが、出力オプションが異なります。 で人気 USB内視鏡カメラモジュール製品 。

• IMX415 – 8 MP (4K)、1/2.8 インチ、1.45 μm ピクセル。ハイエンド4K内視鏡に採用されています。

2. OmniVision 医療用センサー
OmniVision は、使い捨ておよび微小内視鏡検査用の非常に小さなセンサーを製造しています。 OV6948 は完全な 小型カメラ モジュールです 。レンズが統合された 0.65 mm × 0.65 mm チップで、血管や涙管に適しています。その他のモデル:

• OV9732 – 1/9 インチ、720p、超薄型スコープ用。

• OV2740 – 1080p、一部の再利用可能な内視鏡で使用されます。

3. その他のメーカー (ST、ON Semi、GalaxyCore)
あまり一般的ではありませんが、低コストまたは特殊なスコープで使用されています。たとえば、ST の VD56G3 グローバル シャッターは、モーション ブラーを除去する必要がある工業用ボアスコープで使用されています。

内視鏡検査用の主要なセンサー機能

• グローバル シャッターとローリング シャッター – ローリング シャッターが一般的です (低照度で優れており、コストが低くなります)。速い動きの場合は、グローバル シャッターが推奨されます。

• ハイ ダイナミック レンジ (HDR) – 明るい反射と暗い影のあるシーンに不可欠です。多くの Sony IMX センサーは、スタガリング HDR を備えています。

• 低暗電流 – 長時間露光時のノイズを低減します。

• 裏面照射型 (BSI) – ほとんどすべての最新の内視鏡センサーは、光の捕捉を改善するために BSI を使用しています。

センサーが小型カメラ モジュールにどのように収まるか
センサーのパッケージングは​​サイズに影響します。

• CSP (チップ スケール パッケージ) – はんだボールを備えた小さなプラスチックまたはセラミック パッケージ内のセンサー。組み立ては簡単ですが厚みが増します。

• COB (チップ オン ボード) – ベア ダイを PCB に直接接着し、ワイヤボンディングします。パッケージなし - 最薄の 小型カメラモジュール。 COB は 5 mm 未満の内視鏡に推奨されます。

USB 内視鏡カメラ モジュール – センサーの選択
USB 内視鏡カメラ モジュールは、 コンピューターまたはスマートフォンに接続します。ほとんどの場合、Sony IMX307 や OmniVision OV2710 などの 1080p (2 MP) センサーが使用されます。これらが選ばれる理由は次のとおりです。

• これらは UVC (USB ビデオ クラス) ブリッジとうまく連携します。

• 低照度での性能は一般的な検査では許容可能です。

• 費用対効果が高いです。

ハイエンド USB 内視鏡の場合、IMX415 のような 4K センサーが使用される場合がありますが、それには USB 3.0 とより高価なブリッジ チップが必要です。

トレードオフ: 小型 vs. 高性能
小型 カメラ モジュール (先端 3 mm 未満) は 1/3 インチ センサーに適合しません。設計者は、低解像度 (720p または VGA) と低照度感度の低下を受け入れる必要があります。その代わりに、血管や小さな燃料噴射装置などの非常に狭い空間にアクセスできるようになります。

シンシアの内視鏡カメラ モジュール
シンシアでは、 内視鏡カメラ モジュール設計を提供しています。 多くのセンサー オプションを備えた

• 小型カメラ モジュール – より大きな先端には OV6948 またはそれ以上のセンサーを使用し、直径 1.5 mm まで。

• CMOS カメラ モジュール – Sony IMX307、IMX415、OmniVision OV9732 など。

• センサー カメラ モジュール – カスタム センサーの選択とパッケージ化 (CSP または COB)。

• USB 内視鏡カメラ モジュール – 1080p および 4K モデル、UVC 準拠。

まとめ
最新の内視鏡カメラは、ほぼ独占的に CMOS カメラ モジュール センサーを使用しています。人気のあるファミリーは、Sony IMX (低照度に最適) と OmniVision (超小型) です。センサー サイズ – 1/9 インチから 1/3 インチ – により、先端の直径と画質が決まります。 ます 。 1/9 インチセンサーを備えた小型カメラモジュールは狭いスペースに適合しますが、ディテールと感度が犠牲になりUSB 内視鏡カメラ モジュールは 通常、パフォーマンスとコストのバランスをとるために 1/2.8 インチ 1080p センサーを使用します。を理解すると、 センサー カメラ モジュールのオプション 医療または産業のニーズに適したスコープを選択するのに役立ちます。

については、シンシアにお問い合わせください 内視鏡カメラ モジュールセンサーの要件 。