Qual é a menor lente usada em endoscopia?

Introdução
Na endoscopia, menor significa menos invasivo e maior alcance. No coração de cada endoscópio ultrafino há uma lente minúscula. Então, qual é a menor lente usada em endoscopia hoje? As lentes miniatura disponíveis comercialmente podem ter apenas 0,65 mm de diâmetro – aproximadamente a espessura de uma agulha. Essas lentes fazem parte de um módulo de câmera microendoscópio que pode navegar pelos vasos sanguíneos, canais lacrimais ou micromaquinaria. Este artigo explora os limites de tamanho, a tecnologia por trás deles e como eles se integram aos designs dos módulos de câmera endoscópica .

O que é uma “lente menor” em endoscopia?
A lente de um endoscópio é um sistema óptico de múltiplos elementos que focaliza a luz em um sensor de câmera do módulo CMOS . O “menor” refere-se ao diâmetro externo do conjunto completo da lente. Para microendoscopia médica (por exemplo, visualização de artérias coronárias), 0,5 mm a 1,0 mm . já estão em uso lentes de O recorde de produção em massa é o pacote de sensores OmniVision OV6948, que inclui uma lente integrada medindo 0,65 mm × 0,65 mm – um módulo completo de câmera microendoscópio que mostra como a óptica se tornou pequena.

Quão pequena pode ser uma lente?
Os limites físicos vêm de:

• Difração – Quando a abertura fica muito pequena, a resolução é prejudicada.

• Tolerância de fabricação – Lixar e polir vidro submilimétrico é muito difícil.

• Tamanho do pixel do sensor – A lente deve resolver detalhes no nível do pixel (normalmente 1,0–1,9 µm).

As menores lentes atuais usam óptica de nível de wafer (WLO) , gravando centenas de lentes em um wafer de vidro. Esta técnica produz lentes consistentes com diâmetro de até 0,4 mm . Para uma imagem utilizável, a maioria dos endoscópios médicos usa lentes em torno de 0,8–1,5 mm para obter luz e resolução suficientes.

Aplicações das Lentes Menores

Um módulo de câmera microendoscópio com lente submilimétrica geralmente tem foco fixo e usa uma câmera de módulo CMOS com pixels muito pequenos (por exemplo, 1,0 µm). A resolução geralmente é VGA ou 720p – um módulo de câmera 1080p precisaria de uma lente maior para obter luz suficiente.

Sensores CMOS e lentes minúsculas
Um módulo de câmera microendoscópio emparelha a lente minúscula com uma câmera de módulo CMOS correspondente . Para manter o diâmetro total abaixo de 1 mm, a própria matriz do sensor é miniaturizada. Por exemplo, o OmniVision OV6948 empilha a lente na parte superior do sensor, criando uma câmera em escala de chip. Este chip cabe em escopos médicos descartáveis.

Para conveniência plug-and-play , o módulo pode ser construído como um módulo de câmera USB com uma placa de driver externa. No entanto, em tamanhos submilimétricos, apenas o sensor e a lente cabem na ponta – a interface USB é segurada em uma alça maior.

Por que nem sempre usar a menor lente?
As compensações incluem:

• Qualidade de imagem – Lentes extremamente pequenas captam pouca luz e têm resolução limitada.

• Custo – A óptica em nível de wafer é cara para usar.

• Campo de visão – Lentes muito pequenas geralmente têm FOV estreito (<70°).

• Profundidade de campo – Lentes miniatura normalmente têm DOF raso.

Para a maioria das endoscopias médicas e industriais, um diâmetro de lente de 2–4 mm é o ponto ideal, proporcionando desempenho de módulo de câmera HD (1080p) com boa captura de luz. Um módulo de câmera 1080p usado em um boroscópio padrão geralmente possui uma lente de 3–5 mm.

Módulos de câmera para microendoscópio da Sincere
Na Sincere, fabricamos soluções de módulos de câmera para endoscópio padrão e de tamanho micro :

• Módulo de câmera microendoscópio – Lentes tão pequenas quanto 0,7 mm, com sensores de câmera de módulo CMOS de até 400×400.

• Módulo de câmera USB – Para uso industrial não estéril, oferecemos módulos compatíveis com UVC com pontas de 1,0 mm.

• Módulo de câmera 1080p – Para aplicações onde a resolução é mais importante que o tamanho, nossos módulos de 2,8–5 mm oferecem Full HD.

• Módulo de câmera HD – opções de 720p e 1080p com do módulo de câmera UVC . interface plug-and-play

• Plug-and-play – Nossos modelos de módulos de câmera UVC funcionam imediatamente em qualquer PC.

Resumo
A menor lente usada atualmente em endoscopia atinge 0,65 mm de diâmetro, permitindo procedimentos verdadeiramente microinvasivos. Essas lentes fazem parte de um módulo de câmera microendoscópio que combina sensores de câmera de módulo CMOS com óptica de nível wafer. Embora impressionante, a maioria das endoscopias de rotina usa lentes de 2–5 mm para equilibrar qualidade de imagem, sensibilidade à luz e custo. Para aplicações que exigem miniaturização definitiva, a Sincere oferece designs de módulos de câmera endoscópica personalizados de até 0,7 mm. Se você precisa de um módulo de câmera USB para microinspeção industrial ou de um módulo de câmera 1080p para boroscópios padrão, adaptamos o tamanho da lente às suas necessidades.

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