Какие датчики используются в современных эндоскопических камерах?

Введение
хорош Модуль камеры эндоскопа настолько, насколько хорош датчик внутри него. Датчик преобразует свет в электронный сигнал, влияя на резкость, цвет и качество изображения при слабом освещении. В старых эндоскопах использовались датчики CCD, но сегодняшние конструкции почти полностью основаны на технологии модуля камеры CMOS . В этой статье рассматриваются распространенные датчики в современных эндоскопических камерах – от крошечных микросхем, позволяющих создавать небольшие модули камер, до датчиков высокого разрешения в модулях USB-камер для эндоскопов .

Почему CMOS заменили CCD
ПЗС-сенсоры когда-то были стандартом, потому что они имели низкий уровень шума и хорошее качество. Сейчас датчики модуля камеры CMOS доминируют по нескольким причинам:

• Меньшая мощность – важно для портативных прицелов с батарейным питанием.

• Более высокая интеграция — встроенные АЦП и синхронизация уменьшают количество внешних компонентов.

• Более быстрое считывание — поддерживается высокая частота кадров и меньшее размытие изображения.

• Меньший размер – позволяет создавать небольшие модули камеры толщиной менее 3 мм.

Общие размеры и разрешения датчиков

Модуль сенсорной камеры должен сбалансировать количество пикселей, размер пикселей (светочувствительность) и общий диаметр. Сенсор размером 1/9 дюйма с размером пикселей 1,4 мкм подходит для наконечника диаметром 1,5 мм, но при слабом освещении его производительность оставляет желать лучшего. Датчик 1/3″ 1080p (например, Sony IMX290) имеет пиксели размером 2,9 мкм – отличная чувствительность – но кончик вырастает до 5‑6 мм.

Популярные семейства датчиков

1. Серия Sony IMX (Starvis/Starvis 2)
Датчики Sony IMX наиболее широко используются в профессиональных эндоскопах. Технология задней подсветки (BSI) повышает чувствительность при слабом освещении, что очень важно, когда светодиодное освещение ограничено. Распространенные модели:

• IMX290 — 2,1 МП (1080p), 1/2,8″, пиксели 2,9 мкм. Отличное освещение при слабом освещении. Используется в лапароскопах и бороскопах.

• IMX307 — 2,1 МП, 1/2,8″, аналогично IMX290, с другими вариантами вывода. Популярен среди продуктов с модулем камеры USB-эндоскопа .

• IMX415 — 8 МП (4K), 1/2,8″, пиксели 1,45 мкм. Используется в эндоскопах высокого класса 4K.

2. Медицинские датчики OmniVision
Компания OmniVision производит очень маленькие датчики для одноразовой эндоскопии и микроэндоскопии. OV6948 — это полноценный небольшой модуль камеры — чип размером 0,65 × 0,65 мм со встроенным объективом, подходящий для исследования кровеносных сосудов и слезных протоков. Другие модели:

• OV9732 – 1/9″, 720p, для ультратонких телескопов.

• OV2740 – 1080p, используется в некоторых эндоскопах многоразового использования.

3. Другие производители (ST, ON Semi, GalaxyCore).
Менее распространены, но встречаются в недорогих или специализированных прицелах. Например, глобальный затвор ST VD56G3 используется в промышленных бороскопах, где необходимо устранить размытие изображения при движении.

Основные характеристики датчиков для эндоскопии

• Глобальный затвор против роллетного ставня . Рольставни распространены (лучше при слабом освещении, ниже стоимость). Для быстрого движения предпочтительнее использовать глобальный затвор.

• Широкий динамический диапазон (HDR) — необходим для сцен с яркими отражениями и темными тенями. Многие сенсоры Sony IMX поддерживают HDR в шахматном порядке.

• Низкий темновой ток – снижает шум при длительной выдержке.

• Обратная подсветка (BSI) . Почти все современные датчики эндоскопов используют BSI для лучшего улавливания света.

Как датчики помещаются в небольшой модуль камеры
Упаковка датчика влияет на размер:

• CSP (Chip Scale Package) – датчик в небольшом пластиковом или керамическом корпусе с шариками припоя. Легко собирается, но увеличивает толщину.

• COB (чип на плате) – голый кристалл, приклеенный непосредственно к печатной плате и соединенный проводами. Никакой упаковки — самый тонкий маленький модуль камеры . COB предпочтителен для эндоскопов диаметром менее 5 мм.

USB-модуль эндоскопической камеры — выбор датчиков
USB -модуль эндоскопической камеры подключается к компьютеру или смартфону. Большинство из них используют датчики 1080p (2 МП), такие как Sony IMX307 или OmniVision OV2710. Их выбирают потому, что:

• Они хорошо работают с мостами UVC (USB Video Class).

• Характеристики при слабом освещении приемлемы для общего осмотра.

• Они экономически эффективны.

Для высококачественных USB-эндоскопов можно использовать датчик 4K, такой как IMX415, но для этого требуется USB 3.0 и более дорогой мостовой чип.

Компромиссы: маленький или мощный.
Небольшой модуль камеры (наконечник менее 3 мм) не может вместить сенсор размером 1/3 дюйма. Дизайнерам приходится мириться с более низким разрешением (720p или VGA) и худшей чувствительностью при слабом освещении. Взамен они получают доступ к очень узким пространствам – например, к кровеносному сосуду или крошечному топливному инжектору.

Модули эндоскопических камер
от Surese Мы предлагаем конструкции модулей эндоскопических камер со многими вариантами датчиков:

• Маленький модуль камеры — диаметром до 1,5 мм при использовании датчиков OV6948 или большего размера для насадок большего размера.

• Модуль камеры CMOS — Sony IMX307, IMX415, OmniVision OV9732 и другие.

• Модуль сенсорной камеры – индивидуальный выбор и упаковка сенсора (CSP или COB).

• USB-модуль камеры эндоскопа — модели 1080p и 4K, совместимый с UVC.

Резюме:
Современные эндоскопические камеры модуля камеры CMOS . почти исключительно используют датчики Популярные семейства — Sony IMX (отличные модели для слабого освещения) и OmniVision (сверхкомпактные). Размер сенсора – от 1/9″ до 1/3″ – определяет диаметр иглы и качество изображения. Небольшой модуль камеры с сенсором 1/9 дюйма подходит для небольших помещений, но при этом жертвует детализацией и чувствительностью. обычно В модуле камеры USB-эндоскопа используется датчик 1/2,8 дюйма с разрешением 1080p, обеспечивающий хороший баланс производительности и стоимости. Понимание вариантов модуля сенсорной камеры поможет вам выбрать правильный объем для ваших медицинских или промышленных нужд.

Свяжитесь с искренним, чтобы обсудить требования к датчику модуля камеры эндоскопа .