Comment minimiser la taille du module de caméra ?

Introduction
Dans de nombreux appareils modernes – module de caméra d'endoscope médical , drones, appareils portables et smartphones – l'espace est un luxe. Une caméra plus petite permet d’obtenir des produits plus fins, des outils médicaux moins invasifs et plus d’espace pour d’autres pièces. Mais réduire la taille d’un appareil photo sans perdre en qualité d’image n’est pas chose facile. Cet article présente des moyens pratiques de minimiser la taille du module de caméra, que vous conceviez un module de caméra OEM personnalisé ou que vous choisissiez un standard module de caméra USB ou un module de caméra HD..

Pourquoi la taille est importante

• Endoscopes médicaux – une pointe plus petite réduit l’inconfort du patient et atteint les passages plus étroits.

• L'électronique grand public – les smartphones, les lunettes intelligentes et les drones ont besoin d'appareils photo ultra-compacts.

• Endoscopes industriels – de minuscules caméras s’insèrent dans des trous d’inspection plus étroits.

Une grande caméra oblige à des compromis de conception. En le réduisant, vous gagnez en flexibilité.

1. Choisissez un capteur à petit facteur de forme
Le capteur d'image est la partie la plus importante. Pour le réduire :

• Choisissez une puce de capteur plus petite (par exemple, 1/9″ au lieu de 1/3″). Cela réduit la taille des pixels et les performances en basse lumière – un compromis.

• Utilisez un emballage au niveau de la tranche (WLP)  : le capteur est emballé sans boîtier volumineux en céramique ou en plastique.

• Pour un module de caméra d'endoscope , l'OmniVision OV6948 intègre l'objectif et le capteur dans une seule puce de 0,65 mm × 0,65 mm.

2. Utiliser un assemblage Chip-on-Board (COB)
Les capteurs traditionnels sont livrés dans un emballage de protection (PLCC, CSP). COB monte la puce nue directement sur le PCB, en retirant le boîtier. Avantages:

• Hauteur inférieure – pas d’épaisseur d’emballage.

• Encombrement réduit – pas de prospects ni de marges supplémentaires.

• Meilleur transfert de chaleur – mourir directement à bord.

Le COB est courant dans la production en grand volume de modules de caméra OEM , en particulier pour les conceptions de modules de caméra HD .

3. Utilisez un objectif de carte au lieu du M12
De nombreux modèles de modules de caméra USB utilisent un objectif M12 (filetage de 12 mm de diamètre). Pour la compacité :

• Choisissez un objectif embarqué (monture S) – collé directement sur le capteur ou sur un petit support. Pas de fil, pas de bague de verrouillage.

• Les lentilles du panneau peuvent avoir un diamètre aussi petit que 3 mm. Ils sont à mise au point fixe, ce qui convient à de nombreuses utilisations.

Pour un module de caméra d'endoscope , les lentilles sur carte sont le seul choix pratique : la pointe doit être inférieure à 5 mm.

4. Utilisez des PCB flexibles
La carte qui contient le capteur et les composants peut être réduite de :

• Utiliser un circuit imprimé flexible (FPC) au lieu d'une carte rigide. Le câble peut être plié, ce qui rend la tête de caméra très fine.

• Placer des composants passifs sur le câble ou les intégrer dans le propre substrat du capteur.

• Pour un module de caméra USB , placez la puce pont et le connecteur USB sur une petite carte rigide et flexible qui se replie derrière le capteur.

5. Simplifiez l'interface
L'électronique de l'interface ajoute du volume. Pour rétrécir :

• Utilisez MIPI CSI‑2 directement – ​​pas de puce pont. Le capteur transmet la vidéo directement au processeur. Enregistre un IC entier.

• Si l'USB est nécessaire, choisissez une puce de pont USB dans un petit boîtier WLCSP (par exemple, 3 mm × 3 mm) et combinez-la avec le capteur sur une seule carte.

• Pour un module caméra HD , une sortie MIPI brute est bien plus compacte qu'une sortie USB.

6. Réduisez le nombre d'éléments de l'objectif
Les objectifs de haute qualité utilisent plusieurs éléments (5 à 6 morceaux de verre). Chacun ajoute de la longueur et du diamètre. Pour rétrécir :

• Utilisez des lentilles asphériques en plastique – une asphérique peut remplacer deux lentilles sphériques.

• Acceptez une qualité d'image légèrement inférieure (par exemple, des coins plus doux) si votre application n'a pas besoin de bords parfaits.

• Pour un module de caméra d'endoscope , une seule lentille asphérique en plastique est courante – fonctionne bien dans un diamètre de 2 mm.

7. Intégrez des LED sur le même substrat
De nombreux modules de caméra disposent de LED pour l'éclairage. Au lieu d'une carte LED séparée :

• Placez les LED directement sur le même PCB ou flexible que le capteur.

• Utilisez des puces LED nues (puce intégrée pour les LED) au lieu de LED emballées.

• Pour un module de caméra USB utilisé comme endoscope, cela permet d'économiser environ 1 à 2 mm de diamètre.

8. Personnaliser la forme (module de caméra OEM)
Les modules disponibles dans le commerce sont carrés ou ronds. Un module de caméra OEM peut être façonné pour s'adapter exactement à votre boîtier :

• Rendez le PCB non rectangulaire – en forme de L, découpé ou en demi-cercle.

• Placez le connecteur sur une extension flexible qui s'éloigne de la tête de la caméra.

• Pour un module de caméra d'endoscope médical , l'ensemble de la pointe est souvent un cylindre personnalisé avec une lentille, un capteur et des LED enrobés dans un mince tube métallique.

9. Supprimez les fonctionnalités inutiles
Chaque fonctionnalité supplémentaire ajoute de la taille. Demandez-vous :

• Avez-vous besoin d'une mise au point automatique ? La mise au point fixe enregistre l'actionneur VCM (1 à 2 mm).

• Avez-vous besoin d'un filtre anti-IR amovible ? Pour la lumière visible uniquement, un filtre fixe est plus petit.

• Avez-vous besoin d'un FAI distinct ? Intégrez le FAI dans le capteur ou le processeur hôte.

Pour un module de caméra HD utilisé uniquement dans des conditions de luminosité, la suppression du filtre anti-IR et l'utilisation d'un simple objectif peuvent réduire la taille de 20 %.

10. Travaillez avec un fabricant OEM expérimenté
La conception d'une petite caméra nécessite un savoir-faire mécanique, optique et électrique. Un fournisseur expérimenté de modules de caméra OEM comme Sincere peut :

• Optimisez la disposition pour un encombrement minimal.

• Sourcez les plus petits composants (capteurs, passifs, connecteurs).

• Utilisez un assemblage avancé (COB, optique au niveau de la tranche).

Résumé
Pour minimiser la taille du module de caméra, concentrez-vous sur l'emballage du capteur (COB, niveau plaquette), le type d'objectif (objectif sur carte au lieu de M12), l'interface (MIPI sur USB) et la forme personnalisée (PCB flexibles, cartes irrégulières). Pour un module de caméra d'endoscope , chaque millimètre compte – les lentilles COB et embarquées sont essentielles. Un module de caméra USB peut être réduit à l'aide d'une petite puce de pont et de LED intégrées. Un module caméra HD bénéficie du MIPI et de lentilles asphériques en plastique. En équilibrant ces techniques, vous pouvez obtenir la caméra la plus petite possible pour votre projet.

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