Quais sensores são usados ​​em câmeras endoscópicas modernas?

Introdução
Um módulo de câmera endoscópica é tão bom quanto o sensor dentro dele. O sensor transforma a luz num sinal eletrónico, afetando a nitidez, a cor e o desempenho em condições de pouca luz. Os endoscópios mais antigos usavam sensores CCD, mas os projetos atuais dependem quase inteiramente da tecnologia CMOS Camera Module . Este artigo analisa os sensores comuns nas câmeras endoscópicas modernas – desde os minúsculos chips que permitem projetos de módulos de câmera pequenos até os sensores de alta resolução em de módulos de câmera endoscópica USB . produtos

Por que o CMOS substituiu o CCD
Os sensores CCD já foram o padrão porque tinham baixo ruído e boa qualidade. Agora, os sensores do módulo de câmera CMOS dominam por vários motivos:

• Menor consumo de energia – importante para osciloscópios portáteis alimentados por bateria.

• Maior integração – ADCs e temporização no chip reduzem peças externas.

• Leitura mais rápida – suporta altas taxas de quadros e menos desfoque de movimento.

• Tamanho menor – permite designs de módulos de câmera pequenos com menos de 3 mm.

Tamanhos e resoluções comuns de sensores

Um módulo de câmera com sensor deve equilibrar a contagem de pixels, o tamanho dos pixels (sensibilidade à luz) e o diâmetro geral. Um sensor de 1/9″ com pixels de 1,4 µm cabe em uma ponta de 1,5 mm, mas o desempenho em pouca luz é ruim. Um sensor 1/3″ 1080p (por exemplo, Sony IMX290) possui pixels de 2,9 µm – ótima sensibilidade – mas a ponta cresce para 5‑6 mm.

Famílias de sensores populares

1. Série Sony IMX (Starvis / Starvis 2)
Os sensores Sony IMX são os mais amplamente utilizados em endoscópios profissionais. A tecnologia retroiluminada (BSI) aumenta a sensibilidade à luz fraca – fundamental quando a iluminação LED é limitada. Modelos comuns:

• IMX290 – 2,1 MP (1080p), 1/2,8″, pixels de 2,9 µm. Excelente pouca luz. Usado em laparoscópios e boroscópios.

• IMX307 – 2,1 MP, 1/2,8″, semelhante ao IMX290 com diferentes opções de saída. Popular em produtos de módulo de câmera endoscópica USB .

• IMX415 – 8 MP (4K), 1/2,8″, pixels de 1,45 µm. Usado em endoscópios 4K de última geração.

2. Sensores Médicos OmniVision
A OmniVision fabrica sensores muito pequenos para descartáveis ​​e microendoscopia. O OV6948 é um pequeno módulo de câmera completo – um chip de 0,65 mm × 0,65 mm com lente integrada, adequado para vasos sanguíneos e canais lacrimais. Outros modelos:

• OV9732 – 1/9″, 720p, para miras ultrafinas.

• OV2740 – 1080p, usado em alguns endoscópios reutilizáveis.

3. Outros fabricantes (ST, ON Semi, GalaxyCore)
Menos comuns, mas encontrados em escopos especializados ou de baixo custo. Por exemplo, o obturador global VD56G3 da ST é usado em boroscópios industriais onde o desfoque de movimento deve ser removido.

Principais recursos do sensor para endoscopia

• Obturador global vs. obturador de enrolar – O obturador de enrolar é comum (melhor luz fraca, menor custo). Para movimento rápido, o obturador global é o preferido.

• Alta faixa dinâmica (HDR) – Essencial para cenas com reflexos brilhantes e sombras escuras. Muitos sensores Sony IMX possuem HDR escalonado.

• Corrente escura baixa – Reduz o ruído durante longas exposições.

• Retroiluminado (BSI) – Quase todos os sensores de endoscópios modernos usam BSI para melhor captura de luz.

Como os sensores se encaixam em um módulo de câmera pequeno
A embalagem do sensor afeta o tamanho:

• CSP (Chip Scale Package) – Sensor em uma pequena embalagem plástica ou cerâmica com esferas de solda. Fácil de montar, mas adiciona espessura.

• COB (Chip on Board) – Matriz nua colada diretamente na PCB e ligada por fio. Sem pacote – o módulo de câmera pequeno mais fino . COB é preferido para endoscópios abaixo de 5 mm.

Módulo de câmera endoscópica USB – opções de sensor
Um módulo de câmera endoscópica USB se conecta a um computador ou smartphone. A maioria usa sensores 1080p (2 MP), como o Sony IMX307 ou OmniVision OV2710. Estes são escolhidos porque:

• Eles funcionam bem com pontes UVC (USB Video Class).

• O desempenho com pouca luz é aceitável para inspeção geral.

• São rentáveis.

Para endoscópios USB de última geração, um sensor 4K como o IMX415 pode ser usado, mas isso requer USB 3.0 e um chip ponte mais caro.

Vantagens: Pequeno versus Capaz
Um módulo de câmera pequeno (ponta inferior a 3 mm) não cabe em um sensor de 1/3″. Os designers devem aceitar resoluções mais baixas (720p ou VGA) e pior sensibilidade à luz fraca. Em troca, eles ganham acesso a espaços muito estreitos – como um vaso sanguíneo ou um pequeno injetor de combustível.

Módulos de câmera endoscópica da Sincere
Na Sincere, oferecemos designs de módulos de câmera endoscópica com muitas opções de sensores:

• Módulo de câmera pequeno – até 1,5 mm de diâmetro usando OV6948 ou sensores maiores para pontas maiores.

• Módulo de câmera CMOS – Sony IMX307, IMX415, OmniVision OV9732 e outros.

• Módulo de câmera com sensor – seleção e embalagem de sensor personalizado (CSP ou COB).

• Módulo de câmera endoscópica USB – modelos 1080p e 4K, compatível com UVC.

Resumo
As câmeras endoscópicas modernas usam de módulo de câmera CMOS . quase exclusivamente sensores As famílias populares são Sony IMX (ótima iluminação com pouca luz) e OmniVision (ultrapequena). O tamanho do sensor – de 1/9″ a 1/3″ – determina o diâmetro da ponta e a qualidade da imagem. Um pequeno módulo de câmera com sensor de 1/9 ″ cabe em espaços minúsculos, mas sacrifica detalhes e sensibilidade. Um módulo de câmera endoscópica USB normalmente usa um sensor 1/2,8″ 1080p para um bom equilíbrio entre desempenho e custo. Compreender as opções do módulo da câmera do sensor ajuda você a escolher o osciloscópio certo para suas necessidades médicas ou industriais.

Entre em contato com a Sincere para discutir os requisitos do sensor do módulo da câmera do seu endoscópio .