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一代内窥镜成像技术,就此江湖再见

一代内窥镜成像技术,就此江湖再见 镜影flex行业笔记
2025-12-01
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内窥镜的CCD时代真的过去了,从开始时不声不响的换,到全面换装,现在所有的4k系列内窥镜都换装了CMOS。曾记多年前还在争论CCD好还是CMOS好,以进口内镜企业为首的CCD阵营和国产内镜企业应用CMOS的阵营争论不休。其实,当时也没啥好争论的,当时1080p级别成像质量CCD是盖过CMOS的,只是CCD成本高。




CCD/CMOS



那就奇怪了,为何4k换装CMOS?他们怎么不用CCD了?曾经CCD有哪些牛逼技术?现在CMOS有哪些牛逼技术?今天汇集一下,不当之处,还请一定指出,共探内窥镜技术发展。
先说下什么是CCD、CMOS,这小东西就是采集光信号然后转换为电信号,传回给主机的一个元件。
CCD叫电荷耦合器件,由所有电荷都经由同一个高质量放大器处理。

CMOS叫互补金属氧化物半导体,每个像素和放大器独立工作。

特点
CCD
CMOS
像质
图像均匀性好,噪声低,在早期提供高质量图像
早期噪点大,4K分辨率下细节表现更优异
成本
需外部电,复杂、能耗高,成本高
集成度高、功耗低、成本低
速度
读取慢
直接读取、成像快
应用
高清高端
4k主流


4K为何普遍换装CMOS呢?



(1)哪些4K换装了CMOS呢?

硬镜史托斯3D荧光镜头26606BCA,摄像头TH121,120

奥林巴斯的摄像头CH-S400-XZ,CH-S700-XZ

奥林巴斯的胃肠镜GIF-EC1500,XZ1200,

富士的胃肠镜840

澳华的300、400  ,以及国产的超级多品牌

等等等等,如有不准,请纠正哈

(2)换装原因有:性能、成本、特殊光

性能:上表CCD读取速度,在处理3830*2160的像素(829万像素)时,数据比全高清(约207万像素)的处理量大了4倍以上。内窥镜有限空间下的CCD,缓慢的串行读取方式可能会导致图像延迟,不利于医用诊疗场景。

成本:工艺复杂、材料要求高、技术(日)垄断、应用减少成本均摊。

特殊光:CMOS并行读取更好的兼容处理近红外光。


曾经CCD有哪些牛逼技术?



顺次成像 (RGB) 使用黑白CCD,通过高速旋转的红、绿、蓝三原色滤光片轮,分三次曝光,获取三张单色图像,再合成为彩色图像,这个在奥林巴斯290胃肠镜上广泛应用。而彩色CCD需要在每个像素前覆盖微型滤光片,导致分辨率损失和色彩摩尔纹。顺次成像分辨率更高、色彩更纯正,曾是顶级图像质量的象征。

隔行转移CCD :将感光像素和用于转移电荷的垂直寄存器在空间上分开,避免转移过程干扰曝光。早期帧转移CCD在电荷转移时,整个区域无法感光,会产生“拖影”。显著减少了高速移动下的拖影,提高了动态图像的清晰度。

全局曝光:通过技术手段,让CCD上所有像素在同一瞬间开始和结束曝光。实现了真正的全局曝光,可以捕捉快速移动的手术画面。



现在CMOS有哪些牛逼技术?



背照式 CMOS:传统传感器接收光线,电路会遮挡部分光线。背照技术将它翻转过来,让光线直达感光区,显著提升进光量和灵敏度。在内窥镜弱弱光环境下,图像可以更明亮、噪点更少。

堆栈式 CMOS:更进一步,将像素层和电路层分开,像盖楼一样垂直堆叠。这不仅释放了像素空间,允许集成更复杂的处理电路,节约了横向面积,意味着可以封装在更细的镜身内。

不巧的是,上述两种技术是都索尼(sony)发明的。

单帧高动态范围:就是HDR,我们手机上经常见但是手机相机需要拍2张1明1暗再合成,单帧CMOS的牛逼之处就是可以单像素点1次曝光后的算法融合。那画面就会暗部更清晰。

低功耗:减少发热,减少能耗可以电池续航,体积小,提高更多外观设计可能性。要不超细镜、胶囊镜怎么来的?


当代CMOS比CCD在内窥镜领域中的画面、兼容性、体积方面给我们更多处理空间。怪不得都悄无声息的换装了CMOS。便宜、好用、后期处理强。可以使内窥镜镜子更小、更亮、技术更多。果然,技术改变认知,认知再改进技术。

CCD再见

ps:各内窥镜厂家,给CMOS打工呢?比这好那好的,兴许揉碎了一看,哟,cmos是一款型号。




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