摄像头模块简化了内窥镜设计

成像子系统和摄像头模块在医疗设备市场中不断涌现，以帮助 OEM 加快产品上市时间，使他们能够专注于差异化产品设计。这部分归功于 CMOS 图像传感器的工艺和架构的进步，这些传感器提供了高灵敏度和信噪比 （SNR） 以及低功耗。

这也与医疗行业从可重复使用的内窥镜转向一次性内窥镜有关。Yole Group 旗下的 Yole Intelligence 表示，市场正在从可重复使用的产品商业模式转变为一次性产品的商业模式。这家市场分析公司表示，一次性和胶囊内窥镜解决方案设计为在使用后丢弃，具有低成本优势，消除了交叉污染和再处理的需要。

在选择图像传感器时，设计人员需要注意光学格式（传感器尺寸）和动态范围等关键规格，以及光学、热管理和功耗等其他因素。同时，他们面临着设计复杂性的问题。

这些图像传感器解决方案除了需要提高诊断准确性，即需要高图像质量外，还需要针对一次性内窥镜市场进行缩小。同时，图像传感器制造商还需要解决设计复杂性和集成度方面的问题。

为了解决这些问题，一些图像传感器制造商开发了集成成像子系统以及更小的相机模块。一些示例包括 ams OSRAM 的 NanEyeM 相机模块和 Omnivision 的 OVMed OCHSA 和 OCHTA 电缆模块以及 CameraCubeChip 相机模块。

图像传感器制造商表示，采购和采购电缆和 LED，然后与晶圆级模块配对需要时间和成本。借助完整的内窥镜成像子系统，它可以缩短设计人员的上市时间，同时让医生能够看到身体最小解剖结构的更多细节。

NanEyeM 摄像头模组

在过去一年中，艾迈斯半导体欧司朗通过用于一次性医用内窥镜检查的 NanEyeM 摄像头模块扩展了其 NanEye 产品组合。它是一个封装的数字内窥镜摄像头模块，包括电缆，提供高分辨率和小尺寸。

NanEyeM 相机模块的尺寸为 1 mm2，适用于一次性医用内窥镜。

凭借其 1 × 1 × 2.7 mm 的小尺寸，该模块可用于有尺寸限制的区域，例如支气管镜检查、泌尿内窥镜检查或肾脏内窥镜检查中的一次性应用。ams OSRAM 表示，在支气管镜检查等内窥镜手术中，Covid-19 大流行加速了从可重复使用设备到一次性设备的转变，这增加了对一次性支气管镜的需求。

NanEyeM 模块使用“尖端芯片”方法，其中图像传感器和光学器件放置在设备的尖端（远端）而不是另一端（近端），从而获得更好的图像质量，根据公司。

NanEyeM 是一个完全集成的成像模块，它使用晶圆级多元素光学器件来提供高质量的图像，以实现近距离的高性能。该镜头具有宽广的视野和扩展的景深，可减少失真，同时提供准确的图像。

其他关键特性包括具有高 SNR 的数字低压差分信号串行接口，使相机能够通过长电缆传输而不会损失信号完整性或增加噪声，帧速率高达每秒 49 帧（fps），分辨率为 320 × 320，适用于一系列标准接口上的低延迟显示，同时仍提供低功耗。

ams OSRAM 表示，图像传感器还提供高灵敏度，因此所需的照明更少。该公司表示，这有助于控制设备尖端的热量产生。它具有 102.4-Kpixel 分辨率和 2.4-µm 高灵敏度像素。

该模块还附带一根可定制长达 3 米的电缆，这也有助于节省成本。引用的其他好处包括全数字输出，它消除了外部模数转换器的成本，因为这是在芯片上完成的，并且对手术环境中医疗设备的磁干扰 （EMI/EMC） 的敏感性更低，消除了需要同轴电缆或屏蔽电缆。

NanEyeM 的预连接电缆可轻松集成到内窥镜中，同时降低成本。

OVMed OCHSA 和 OCHTA 电缆模块

Omnivision 的 OVMed OCHSA和OCHTA电缆模块专为一次性内窥镜和导管而设计。它们是经过全面测试和集成的医疗级成像子系统，带有小直径摄像头模块、电缆和 mini-LED 照明。

该公司表示，这是第一个用于一次性内窥镜检查的商用集成 mini-LED 照明，它提供精确的亮度控制，使外科医生能够看到他们以前无法看到的解剖结构。主要特点包括在较小的局部区域内具有较高的对比度，适用于小封装尺寸。它为外科手术中的多光谱 （ RGB/IR ） 设备提供单独的亮度和调光控制。

电缆模块包含该公司的 CameraCubeChip 晶圆级 0.65 × 0.65-mm 相机模块。它为高质量图像提供 400 × 400 或 160-KPixel 分辨率。它们还采用纤细的微同轴外形尺寸的 OVMed 电缆。

有两种电缆模块可供选择。OCHSA 电缆模块提供 800 × 800 像素分辨率和高速 MIPI 数字接口，适用于更大外径的内窥镜，例如支气管镜、胸腔镜、胸膜镜、纵隔镜、十二内窥镜和氨基镜。它们可以定制并处理短距离（2.5 米或更短）和长距离（最长 5 米）。

具有模拟输出的 OCHTA 电缆模块集成了 Omnivision 的 OH0TA 图像传感器，该传感器体积更小，分辨率是其前身的四倍。电缆模块在单个组件中提供晶圆级光学器件。由于其体积小，它使内窥镜设备能够更深入地进入身体，并可用于一系列程序，包括神经、眼科、耳鼻喉科、心脏、脊柱、泌尿科、妇科和关节镜检查程序。它们也可用于牙科和兽医应用。

OVMed 电缆模块经过认证、鉴定和测试，包括禁用物质测试、灭菌、生物相容性、工艺、操作测试和压力测试。Omnivision 表示，这增加了医疗设备 OEM 获得 FDA 认证的可能性和速度。提供带有预测试 OVMed 图像信号处理器的评估套件。

OVMed 电缆模块经过全面测试，并集成了带有电缆和 mini-LED 照明的医疗级成像子系统。

OH0TA OVMed 医疗图像传感器的封装尺寸为 0.55 × 0.55 mm。

OH0TA OVMed CMOS 图像传感器采用 0.55 x 0.55 mm 的封装尺寸，具有 1.0-µ 像素和 1/31 英寸光学格式。与前代产品相比，OH0TA 以 30 fps 的速度将 RGB 图像分辨率提高了四倍，达到 400 × 400 或 160 Kpixels，同时将功耗降低了 20% 至 20 mW。Omnivision 表示，这可以改进一次性和可重复使用的内窥镜以及导管和导丝的成像，外径为 1-2 毫米。

该公司将改进的分辨率以及更小的像素尺寸和光学格式归功于其 PureCel Plus-S 堆叠芯片技术。据说这种像素技术可提供更高的色彩保真度、3，600 mV/lux-sec 的出色低光灵敏度和 37.5 dB 的高 SNR，从而获得更清晰的图像。其他好处包括更高的全阱容量、零光晕和更低的功耗。

Omnivision 去年还推出了 8-MP 分辨率传感器 - OH08A 和 OH08B，声称是一次性和可重复使用内窥镜的第一款传感器。OH08B 也是第一款使用该公司 Nyxel 近红外 （NIR） 技术的医疗级图像传感器。

OH08A/B 8-MP 图像传感器针对 外径为 10 至 12 毫米的内窥镜，例如胃镜、十二指肠镜、羊水镜、腹腔镜和结肠镜，可提供更高的图像质量，在 60 fps 时分辨率高达 4K2K。据称，采用 Nyxel 技术的 OH08B 可在 NIR、荧光、彩色内窥镜检查和虚拟内窥镜检查过程中提供更好的颜色和红外灵敏度性能，从而获得更清晰的视频。

Omnivision 表示，Nyxel 技术在 850-nm 和 940-nm NIR 波长上都提供了 3 倍的量子效率提高，它还允许使用低功率红外照明来显着降低芯片上芯片的功耗。

审核编辑：彭静