Vilken är den minsta linsen som används vid endoskopi?

Inledning
Inom endoskopi betyder mindre mindre invasiv och större räckvidd. I hjärtat av varje ultratunt endoskop finns en liten lins. Så vilken är den minsta linsen som används inom endoskopi idag? Kommersiellt tillgängliga miniatyrlinser kan vara så små som 0,65 mm i diameter - ungefär tjockleken på en nål. Dessa linser är en del av en mikroendoskopkameramodul som kan navigera i blodkärl, tårkanaler eller mikromaskiner. Den här artikeln utforskar storleksbegränsningarna, tekniken bakom dem och hur de integreras i endoskopkameramoduldesigner .

Vad är en 'minsta lins' i endoskopi?
En lins i ett endoskop är ett optiskt system med flera element som fokuserar ljus på en CMOS-modulkamerasensor . Den 'minsta' avser ytterdiametern på hela linsenheten. För medicinsk mikroendoskopi (t.ex. visning av kranskärl) 0,5 mm till 1,0 mm . används redan linser på Rekordet för massproduktion är sensorpaketet OmniVision OV6948, som inkluderar en integrerad lins som mäter 0,65 mm × 0,65 mm – en komplett kameramodul för mikroendoskop som visar hur liten optik har blivit.

Hur liten kan en lins vara?
Fysiska gränser kommer från:

• Diffraktion – När bländaren blir för liten blir upplösningen lidande.

• Tillverkningstolerans – Slipning och polering av submillimeterglas är mycket hårt.

• Sensorpixelstorlek – Linsen måste lösa detaljer på pixelnivå (vanligtvis 1,0–1,9 µm).

Dagens minsta linser använder wafer-level optics (WLO) , etsar hundratals linser på en glaswafer. Denna teknik ger konsekventa linser ner till 0,4 mm diameter. För en användbar bild använder de flesta medicinska endoskop linser runt 0,8–1,5 mm för att få tillräckligt med ljus och upplösning.

Tillämpningar av de minsta linserna

En kameramodul för mikroendoskop med en sub-millimeterlins har vanligtvis fast fokus och använder en CMOS-modulkamera med mycket små pixlar (t.ex. 1,0 µm). Upplösningen är ofta VGA eller 720p – en kameramodul 1080p skulle behöva ett större objektiv för tillräckligt med ljus.

CMOS-sensorer och små linser
En kameramodul för mikroendoskop kopplar ihop den lilla linsen med en matchande CMOS-modulkamera . För att hålla den totala diametern under 1 mm är själva sensormatrisen miniatyriserad. Till exempel staplar OmniVision OV6948 linsen ovanpå sensorn, vilket skapar en kamera i chipsskala. Detta chip passar i medicinska engångskopor.

För plug-and-play- bekvämlighet kan modulen byggas som en USB-kameramodul med ett externt drivrutinskort. Men vid sub-millimeterstorlekar passar bara sensorn och linsen i spetsen – USB-gränssnittet hanteras i ett större handtag.

Varför inte alltid använda den minsta linsen?
Avvägningar inkluderar:

• Bildkvalitet – Extremt små linser samlar lite ljus och har begränsad upplösning.

• Kostnad – Optik på wafer-nivå är dyr att bearbeta.

• Synfält – Mycket små linser har ofta ett smalt FOV (<70°).

• Skärpedjup – Miniatyrlinser har vanligtvis ytlig DOF.

För de flesta medicinska och industriella endoskopi är en linsdiameter på 2–4 mm den söta punkten, som ger hd-kameramodul (1080p) prestanda med bra ljusfångst. En kameramodul 1080p som används i ett standardboreskop har vanligtvis en 3–5 mm lins.

Sinceres mikroendoskopkameramoduler
På Sincere tillverkar vi både standard- och mikroendoskopkameramodullösningar :

• Mikroendoskopkameramodul – Linser så små som 0,7 mm, med CMOS-modulkamerasensorer ner till 400×400.

• USB-kameramodul – För icke-steril industriell användning erbjuder vi UVC-kompatibla moduler med 1,0 mm spetsar.

• Kameramodul 1080p – För applikationer där upplösningen betyder mer än storleken, levererar våra 2,8–5 mm-moduler Full HD.

• HD-kameramodul – 720p och 1080p alternativ med UVC-kameramodul plug-and-play-gränssnitt.

• Plug-and-play – Våra UVC-kameramodulmodeller fungerar direkt på vilken dator som helst.

Sammanfattning
Den minsta linsen som används inom endoskopi idag når 0,65 mm i diameter, vilket möjliggör verkliga mikroinvasiva procedurer. Dessa linser är en del av en mikroendoskopkameramodul som kombinerar CMOS-modulens kamerasensorer med optik på wafer-nivå. Även om det är imponerande, använder de flesta rutinmässiga endoskopi linser på 2–5 mm för att balansera bildkvalitet, ljuskänslighet och kostnad. För applikationer som kräver den ultimata miniatyriseringen erbjuder Sincere anpassade endoskopkameramoduldesigner ner till 0,7 mm. Oavsett om du behöver en USB-kameramodul för industriell mikroinspektion eller en kameramodul 1080p för standardboreskop, matchar vi linsstorleken efter dina behov.

Kontakta Sincere för att diskutera mikroendoskopkameramoduler . kraven på dina