Kuinka pienennät kameramoduulin kokoa?

Johdanto
Monissa nykyaikaisissa laitteissa – lääketieteellisen endoskoopin kameramoduulissa , droneissa, puettavissa laitteissa ja älypuhelimissa – tila on ylellisyyttä. Pienempi kamera mahdollistaa ohuemmat tuotteet, vähemmän invasiiviset lääketieteelliset työkalut ja enemmän tilaa muille osille. Mutta kameran pienentäminen kuvanlaadun heikkenemättä ei ole helppoa. Tämä artikkeli jakaa käytännöllisiä tapoja minimoida kameramoduulin koko, olitpa sitten suunnittelemassa mukautettua OEM-kameramoduulia tai valitsemassa tavallista USB-kameramoduulia tai HD-kameramoduulia..

Miksi koolla on väliä

• Lääketieteelliset endoskoopit – pienempi kärki vähentää potilaan epämukavuutta ja ulottuu kapeampiin käytäviin.

• Kulutuselektroniikka – älypuhelimet, älylasit, droonit tarvitsevat erittäin kompakteja kameroita.

• Teolliset boreskoopit – pienet kamerat sopivat tiukempiin tarkastusreikiin.

Suuri kamera pakottaa suunnittelussa kompromisseihin. Pienentämällä sitä saat joustavuutta.

1. Valitse pienimuotoinen anturi
Kuvakenno on suurin osa. Pienentääksesi sen:

• Valitse pienempi anturisuulake (esim. 1/9″ 1/3″ sijaan). Tämä vähentää pikselikokoa ja suorituskykyä heikossa valaistuksessa – kompromissi.

• Käytä kiekkotason pakkausta (WLP) – anturi on pakattu ilman tilaa vievää keraamista tai muovista koteloa.

• varten Endoskooppikameramoduulia OmniVision OV6948 integroi linssin ja anturin yhdeksi 0,65 mm × 0,65 mm:n siruksi.

2. Käytä Chip-on-Board (COB) -kokoonpanoa
Perinteiset anturit toimitetaan suojapakkauksessa (PLCC, CSP). COB kiinnittää paljaan muotin suoraan piirilevylle ja poistaa pakkauksen. Edut:

• Alempi korkeus – ei pakkauksen paksuutta.

• Pienempi jalanjälki – ei ylimääräisiä johtoja tai marginaaleja.

• Parempi lämmönsiirto – kuole suoraan laivaan.

COB on yleinen suuren volyymin OEM-kameramoduulien tuotannossa, erityisesti HD-kameramoduulien suunnittelussa.

3. Käytä taululinssiä M12:n sijasta
Monet USB-kameramoduulit käyttävät M12-objektiivia (halkaisijaltaan 12 mm:n kierre). Kompakti:

• Valitse levylinssi (S-mount) – liimattu suoraan anturiin tai pieneen pidikkeeseen. Ei lankaa, ei lukitusrengasta.

• Hallituslinssit voivat olla halkaisijaltaan jopa 3 mm. Niissä on kiinteä tarkennus, mikä sopii moneen käyttöön.

Endoskooppikameramoduulissa kartongin linssit ovat ainoa käytännöllinen valinta – kärjen tulee olla alle 5 mm.

4. Käytä joustavia piirilevyjä
Anturia ja komponentteja sisältävää levyä voidaan pienentää seuraavilla tavoilla:

• käyttäminen Joustavan painetun piirin (FPC) jäykän levyn sijaan. Jousto voidaan taittaa, jolloin kamerapää on erittäin ohut.

• Passiivisten komponenttien sijoittaminen jousteen päälle tai integrointi anturin omaan alustaan.

• Jos käytät USB-kameramoduulia , aseta siltapiiri ja USB-liitin pienelle jäykälle flex-levylle, joka taittuu anturin taakse.

5. Yksinkertaista Interface
Interface elektroniikka lisää massaa. Pienentääksesi:

• Käytä MIPI CSI-2:ta suoraan – ei siltapiiriä. Anturi lähettää videon suoraan prosessoriin. Säästää koko IC:n.

• Jos USB tarvitaan, valitse USB-siltasiru pieneen WLCSP-pakkaukseen (esim. 3 mm × 3 mm) ja yhdistä se anturin kanssa yhdelle levylle.

• raaka HD-kameramoduulissa -MIPI-lähtö on paljon kompaktimpi kuin USB.

6. Vähennä linssielementtien määrää
Laadukkaat linssit käyttävät useita elementtejä (5–6 lasipalaa). Jokainen lisää pituutta ja halkaisijaa. Pienentääksesi:

• Käytä asfäärisiä muovilinssejä – yksi asfäärinen voi korvata kaksi pallomaista linssiä.

• Hyväksy hieman heikompi kuvanlaatu (esim. pehmeämmät kulmat), jos sovelluksesi ei tarvitse täydellisiä reunoja.

• Endoskooppikameramoduulissa yksi muovinen asfäärinen linssi on yleinen – toimii hyvin 2 mm: n halkaisijalla.

7. Integroi LEDit samalle alustalle
Monissa kameramoduuleissa on LEDit valaisua varten. Erillisen LED-levyn sijaan:

• Aseta LEDit suoraan samalle piirilevylle tai jousta anturiin.

• Käytä paljaita LED-suulakkeita (LED-siruja) pakattujen LEDien sijasta.

• Boreskoopina käytettävälle USB-kameramoduulille tämä säästää halkaisijaltaan noin 1–2 mm.

8. Mukauta muotoa (OEM-kameramoduuli)
Valmiit moduulit ovat neliömäisiä tai pyöreitä. OEM -kameramoduuli voidaan muotoilla juuri sinun koteloosi sopivaksi:

• Tee piirilevystä ei-suorakulmainen – L-muotoinen, leikattu tai puoliympyrä.

• Aseta liitin joustavaan jatkeeseen, joka kulkee poispäin kameran päästä.

• Lääketieteellisen endoskoopin kameramoduulin koko kärki on usein mukautettu sylinteri, jossa on linssi, anturi ja LEDit, jotka on sijoitettu ohuen metalliputken sisään.

9. Poista tarpeettomat ominaisuudet
Jokainen lisäominaisuus lisää kokoa. Kysy itseltäsi:

• Tarvitsetko automaattitarkennusta? Kiinteä tarkennus säästää VCM-toimilaitteen (1–2 mm).

• Tarvitsetko irrotettavan infrapunasuodattimen? Vain näkyvälle valolle kiinteä suodatin on pienempi.

• Tarvitsetko erillisen Internet-palveluntarjoajan? Integroi ISP anturiin tai isäntäprosessoriin.

Jos HD-kameramoduulia käytetään vain kirkkaissa olosuhteissa, IR-leikkaussuodattimen poistaminen ja yksinkertaisen objektiivin käyttäminen voi leikata kokoa 20 %.

10. Työskentele kokeneen OEM-valmistajan kanssa
Pienen kameran suunnittelu vaatii mekaanista, optista ja sähköistä osaamista. Kokenut OEM-kameramoduulien toimittaja, kuten Sincere, voi:

• Optimoi asettelu mahdollisimman vähäiseksi.

• Hanki pienimmät komponentit (anturit, passiivit, liittimet).

• Käytä edistynyttä kokoonpanoa (COB, kiekkotason optiikka).

Yhteenveto
Voit minimoida kameramoduulin koon keskittymällä anturin pakkaukseen (COB, kiekkotaso), objektiivin tyyppiin (levylinssi M12:n sijaan), liitäntään (MIPI USB:n kautta) ja mukautettuun muotoiluun (joustavat piirilevyt, epäsäännölliset levyt). Endoskooppikameramoduulissa jokainen millimetri on tärkeä – COB- ja piirilevylinssit ovat välttämättömiä. USB -kameramoduulia voidaan pienentää pienellä siltapiirillä ja sisäänrakennetuilla LED-valoilla. HD -kameramoduuli hyötyy MIPI:stä ja asfäärisista muovilinsseistä. Tasapainottamalla näitä tekniikoita voit saavuttaa pienimmän mahdollisen kameran projektiisi.

Ota yhteyttä Sincereen keskustellaksesi OEM-kameramoduulien miniatyrisointiprojektistasi.