はじめに 医療用
の多くの現代のデバイスでは、 内視鏡カメラ モジュール、ドローン、ウェアラブル、スマートフォンなどスペースは贅沢です。カメラが小型化すると、製品が薄くなり、医療ツールの侵襲性が低くなり、他の部品を配置するためのスペースが広がります。しかし、画質を落とさずにカメラを縮小するのは簡単ではありません。この記事では、カスタム カメラ モジュールのサイズを最小化する実用的な方法を紹介します。 を設計する場合でも OEM カメラ モジュール 、標準の USB カメラ モジュール や HD カメラ モジュールを選択する場合でも、.
なぜサイズが重要なのか
医療用内視鏡 – 先端が小さいため患者の不快感が軽減され、狭い通路にも届きます。
家庭用電化製品 – スマートフォン、スマートグラス、ドローンには超小型カメラが必要です。
工業用ボアスコープ – 小さなカメラが狭い検査穴に適合します。
カメラが大きいと、設計に妥協が必要になります。小さくすることで柔軟性が増します。
1. Small-Form-Factor センサーを選択する
イメージ センサーは最大の部分です。縮小するには:
を選択します より小さいセンサー ダイ (例: 1/3 インチではなく 1/9 インチ)。これにより、ピクセル サイズと低照度でのパフォーマンスが低下しますが、これはトレードオフになります。
使用します ウェハレベル パッケージング (WLP) を 。センサーは、かさばるセラミックやプラスチックのケースを使用せずにパッケージ化されます。
の場合 内視鏡カメラ モジュール、OmniVision OV6948 はレンズとセンサーを単一の 0.65 mm × 0.65 mm チップに統合します。
2. チップオンボード (COB) アセンブリを使用する
従来のセンサーは保護パッケージ (PLCC、CSP) で提供されます。 COB は、パッケージを取り外して、ベア ダイを PCB に直接マウントします。利点：
高さが低い – パッケージの厚みがありません。
設置面積が小さい - 余分なリードやマージンがありません。
熱伝達の向上 – 基板上で直接ダイを形成します。
COB は、 大量 OEM カメラ モジュールの 生産、特に HD カメラ モジュール 設計で一般的です。
3. M12 の代わりにボード レンズを使用する
多くの USB カメラ モジュール 設計では、M12 レンズ (直径 12 mm ネジ) を使用します。コンパクトにするために:
を選択します。 ボード レンズ(S マウント) センサーまたは小型ホルダーに直接接着されたネジもロックリングもありません。
ボードレンズは直径 3 mm まで小さくできます。固定焦点なので、多くの用途に適しています。
の場合 内視鏡カメラ モジュール、ボード レンズが唯一の実用的な選択肢であり、先端は 5 mm 未満でなければなりません。
4. フレキシブル PCB の使用
センサーとコンポーネントを保持するボードは、次の方法で削減できます。
を使用します。 フレキシブルプリント基板（FPC） リジッド基板の代わりにフレックスは折りたたむことができるため、カメラヘッドは非常に薄くなります。
受動コンポーネントをフレックス上に配置するか、センサー自体の基板に統合します。
の場合 USB カメラ モジュール、ブリッジ チップと USB コネクタを、センサーの後ろに折りたたまれる小さなリジッドフレックス ボード上に配置します。
5. インターフェースの簡素化
インターフェース電子機器はかさばります。縮小するには:
MIPI CSI‑2 を直接使用します (ブリッジ チップは使用しません)。センサーはビデオをプロセッサーに直接出力します。 IC全体を保存します。
USB が必要な場合は、 小型 WLCSP パッケージ (例: 3 mm × 3 mm) の USB ブリッジ チップを選択し、1 つのボード上のセンサーと組み合わせます。
の場合 HD カメラ モジュール、生の MIPI 出力は USB よりもはるかにコンパクトです。
6. レンズ要素の数を減らす
高品質レンズには複数の要素 (5 ～ 6 枚のガラス片) が使用されています。それぞれ長さと直径が追加されます。縮小するには:
を使用します 非球面プラスチック レンズ 。1 枚の非球面レンズを 2 枚の球面レンズの代わりに使用できます。
アプリケーションで完璧なエッジが必要ない場合は、わずかに低い画質 (コーナーが柔らかいなど) を受け入れます。
の場合 内視鏡カメラ モジュール、単一のプラスチック非球面レンズが一般的であり、直径 2 mm で適切に機能します。
7. 同じ基板上に LED を統合する
多くのカメラ モジュールには、照明用の LED が搭載されています。別個の LED ボードの代わりに:
LED をセンサーと同じ PCB またはフレックス上に直接配置します。
パッケージ化された LED の代わりにを使用します。 ベア LED ダイ (LED 用のチップオンボード)
場合 USB カメラ モジュールをボアスコープとして使用する 、これにより直径が約 1 ～ 2 mm 節約されます。
8. 形状のカスタマイズ (OEM カメラ モジュール) 既製の
モジュールは正方形または円形です。 OEM カメラ モジュールは、 エンクロージャに正確にフィットする形状にすることができます。
PCB を非長方形、つまり L 字型、切り欠き、または半円状にします。
コネクタをカメラヘッドから遠ざかるフレックスエクステンション上に配置します。
医療用内 視鏡カメラ モジュールの場合、先端全体は多くの場合、薄い金属チューブ内にレンズ、センサー、LED が埋め込まれたカスタム シリンダーです。
9. 不要な機能を削除する
余分な機能があるとサイズが大きくなります。自分自身に問いかけてください:
オートフォーカスは必要ですか?固定フォーカスにより、VCM アクチュエーターが節約されます (1 ～ 2 mm)。
取り外し可能な IR カットフィルターが必要ですか?可視光のみの場合、固定フィルターの方が小さくなります。
別の ISP が必要ですか? ISP をセンサーまたはホスト プロセッサに統合します。
明るい環境でのみ使用されるの場合 HD カメラ モジュール 、IR カット フィルターを取り外してシンプルなレンズを使用すると、サイズを 20% 削減できます。
10. 経験豊富な OEM メーカーと協力する
小型カメラの設計には、機械的、光学的、電気的なノウハウが必要です。 Thinking のような経験豊富な OEM カメラ モジュール サプライヤーは、次のことが可能です。
設置面積を最小限に抑えるためにレイアウトを最適化します。
最小のコンポーネント (センサー、パッシブ、コネクタ) を調達します。
高度なアセンブリ (COB、ウェーハレベル光学部品) を使用します。
まとめ
には カメラモジュールのサイズを最小化する 、センサーのパッケージング (COB、ウェハーレベル)、レンズタイプ (M12 の代わりにボードレンズ)、インターフェース (MIPI over USB)、およびカスタム形状 (フレックス PCB、不規則な基板) に焦点を当てます。では 内視鏡カメラ モジュール、1 ミリ単位が重要であり、COB レンズとボード レンズが不可欠です。 USB カメラ モジュールは、 小さなブリッジ チップとオンボード LED を使用して小型化できます。 HD カメラ モジュールは、 MIPI と非球面プラスチック レンズの恩恵を受けています。これらのテクニックのバランスをとることで、プロジェクトに必要な最小のカメラを実現できます。
について相談するには、シンシアにお問い合わせください OEM カメラ モジュールの小型化プロジェクト 。
