最小的医用CMOS图像传感器可以进行更深层次的内窥镜检查

文章作者:Nitin Dahad

OmniVision推出了其最小的医用CMOS图像传感器和相应的晶片级相机模块，使更深入的内窥镜程序进入解剖的最小部分。

其新的OH0TA OVMED医学图像传感器将封装尺寸缩小到0.55mm x 0.55mm，具有1.0微米像素和1/31“光学格式，将RGB图像分辨率从其前身进行了四倍到400×400，或160 k像素，每秒30帧，同时将功耗降低20％至20mW。

这使得设计者可以为一次性使用和可重复使用的内窥镜、导管和导丝增加超紧凑的可视化，外径只有1-2mm。另外，该传感器独特的小尺寸为医疗设备oem提供了灵活性，可以创建更大直径的范围和更大的工作通道。

综合发表embedded.com，Omnivision的医疗营销总监Tehzeeb Gunja表示，“现有的小型内窥镜使用光纤，我们正在使用CMOS而不是光纤，这使得能够较低的成本和更高的分辨率。我们已经有了一个小型传感器，但客户正在寻找400×400分辨率，尺寸较小，成本更低。“他补充说：“内窥镜尖端的CMOS正在变成更多的范式。”

该公司表示，由于现有的摄像机太大，可重复使用的内窥镜成本不高，在人体最小解剖结构上进行的医疗程序以前要么是盲目的，要么是通过纤维镜获得的低质量图像。

OH0TA提高的分辨率允许从人体最小的器官内捕获更高质量的彩色图像，使医疗设备能够深入人体，用于神经、眼科、耳鼻喉科、心脏、脊柱、泌尿科、妇科和关节镜检查，以及牙科和兽医诊断和外科手术。此外，该传感器的低功耗降低了“芯片尖端”相机的热量，为患者带来更大的舒适度和更长的手术时间，同时也减少了图像更清晰的噪音。

为了实现分辨率的提高，以及更小的像素大小和光学格式，OH0TA是建立在OmniVision的PureCel Plus-S堆叠模具技术。这一下一代像素技术还提供更高的色彩保真度和3600 mV/ luxo -sec的出色低光敏度，以及37.5dB的高信噪比，为更清晰的图像。此外，PureCel Plus-S能够实现OH0TA更高的全井产能(FWC)、零盛开和更低的功耗。

其他关键功能还包括15.5度的主光线角度，可以使用高视场和短焦距的镜头。它还支持4线接口，以及原始模拟数据输出，两者都可以通过长达4米的电缆传输，信号噪声最小。为了向后兼容和易于采用，该传感器与OmniVision现有的OV426模数转换桥接芯片接口。此外，它是高压灭菌可重复使用的内窥镜。

“由于其更大的成功率和较短的患者恢复时间，这种趋势朝着微创手术的趋势继续增长。然而，对于解剖学的最窄区域，特别是在神经和心脏手术中，先前的传感器没有高分辨率和极小尺寸的必要组合，“Ehsan Ayar，Medical Product Marketing Manager in Omnivision。“OH0TA是世界上第一个提供这种组合的传感器，实现了具有重要内窥镜的改进，特别是与具有有限的分辨率，成像仪质量和高成本具有有限的传统视频镜的传统视频镜。”

用于一次性内窥镜的晶片级相机模块

除了新的图像传感器，OmniVision还宣布了其OVMed OCHTA相机模块，其CameraCubeChip晶片级技术，使其能够匹配其前身的小尺寸，0.65毫米x 0.65毫米，用于深入解剖访问。该技术允许集成OmniVision的新的高分辨率OH0TA图像传感器，以及信号处理和晶片级光学在一个单一的紧凑封装。

使用OCHTA相机模块，内窥镜，导管和导管OEM现在可以开发大规模生产的单用设备，具有1-2毫米的光学直径和更高分辨率，以解决可重复使用的设备所带来的许多挑战，包括交叉污染风险和高维护成本。

OmniVision公司表示，他们仍然是唯一一家在尖端相机模块上提供超小芯片的公司，这种芯片具有背面照明(BSI)，可以提供出色的图像质量和更好的低光性能，帮助减少LED发热，提高灵敏度。BSI还允许使用优于同类竞争的正面照明相机的镜头技术，同时提高病人的舒适度和加速恢复时间。此外，凭借OmniVision的经济型摄像机芯片片级封装技术，OCHTA使高分辨率、一次性医疗成像设备的大规模生产成为可能。

通过将图像传感器、信号处理器和晶片级光学器件集成在一个单一的紧凑封装中，OCHTA还降低了处理多个供应商的复杂性，同时增加了供应可靠性和加快开发时间。此外，与传统相机不同的是，所有cameracuchip模块都是可再生的。这意味着，它们可以使用自动化表面贴装组装设备，与其他组件同时安装到印刷电路板上，这提高了质量，同时降低了组装成本。

分析师的观点

市场研究公司yoleDéveloppement（yole）表示，CMOS图像传感器（CIS）的先进节点技术带来了更高的分辨率，创新堆栈流程有助于优化性能以及模块大小。Chenmeijing Liang, technology and market analyst for imaging at Yole, said, “These state-of-the-art CIS technologies are meeting today’s key endoscopy requirements to support doctors in their diagnostic processes or surgical procedures with higher image quality and better contrast, while increasing patient comfort. They also allow less invasive imaging techniques for neurologic, ENT or pediatric applications without altering image resolution.” With regard to single-use medical endoscopes, Yole sees strong demand for CMOS image sensor camera modules, predicting a US$241 million market at the end of 2025. This is currently reinforced by the Covid-19 pandemic, with regulations from health authorities strongly changing the endoscopy industry landscape. The aim is to avoid cross contamination in high-risk imaging procedures that use tiny endoscopes, like bronchoscopies, ureteroscopies or pediatric imaging diagnostics. Key requirements from caregivers include strong miniaturization of cameras, image quality increases as well as high contrast at low power to avoid any heat disturbances during procedures.