Visningar: 0 Författare: Webbplatsredaktör Publiceringstid: 30-05-2026 Ursprung: Plats
Ultraminiatyrkameramoduler är de dolda ögonen inuti medicinska endoskop, industriella boreskop, bärbara enheter och till och med mikrodrönare. Att designa en kamera som passar in i ett rör med en diameter på 2 mm samtidigt som den levererar skarpa, färgexakta bilder är en allvarlig teknisk utmaning. I den här artikeln förklarar vi de viktigaste stegen och avvägningarna för att designa ultraminiatyrkameramoduler, från val av modulkamerasensor till montering av slutprodukten.
En kameramodul anses vara 'ultra-miniatyr' när dess ytterdiameter är mindre än 4 mm, och ofta så liten som 1 mm till 2 mm. Sådana moduler används vanligtvis i endoskopkameramodulapplikationer, där spetsen måste navigera i trånga blodkärl, tårkanaler eller små motorkomponenter. Trots storleken kan de behöva mata ut 720p, 1080p eller till och med 4K-video.
Viktiga egenskaper hos en ultraminiatyrdesign:
Extremt liten linshylsa (ofta specialtillverkat glas eller plast).
Bare-die-sensor monterad med Chip-on-Board (COB)-teknik.
Flexibel tryckt krets (FPC) istället för ett styvt PCB.
Integrerad LED-belysning runt linsen.
Vattentät tätning (IP67/IP68) för medicinsk eller industriell användning.
Sensorn är hjärtat i vilken kamera som helst. För ultraminiatyrdesigner kan du inte använda en standardförpackad sensor. Istället behöver du en blank dyna som kan bindas direkt till flexkretsen. Vanliga val inkluderar:
OmniVision OV6948 – en 0,65 mm × 0,65 mm sensor med integrerad lins, som används i endoskop för engångsbruk.
Sony IMX290 (fri version) – 1/2,8 tums sensor, mycket större, men fortfarande möjlig i en 4-5 mm spets.
För högre upplösning kan en 4k-endoskopkameramodul använda en Sony IMX415 blottad stans, men detta ökar spetsdiametern till cirka 4 mm.
För en grundläggande 720p kameramodul är sensorer som OV9732 (1/9″) populära. Modulkamerasensorn bestämmer minsta möjliga diameter, så välj den minsta formen som uppfyller dina krav på upplösning och svagt ljus.
Istället för ett styvt PCB använder ultraminiatyrmoduler en flexibel tryckt krets (FPC). FPC:n är utformad för att lindas runt sensorn och linshållaren, vilket sparar utrymme. Sensorns blotta form är fäst vid FPC:n med hjälp av Chip-on-Board (COB) -teknik:
Formen limmas på FPC med epoxi.
Guldtrådar är bundna från sensorkuddarna till FPC-spåren.
En glob top (epoxi) skyddar ledningarna.
COB eliminerar sensorpaketet och minskar höjden med upp till 1 mm – avgörande när den totala tjockleken bara är 2 mm.
Linsen måste vara lika liten som sensorn. För ultraminiatyrmoduler finns det två alternativ:
Wafer-level optics (WLO) – Linser etsas på en glaswafer och skärs sedan i tärningar. Dessa kan vara så små som 0,6 mm i diameter.
Precisionsglaskullinser – Små sfäriska linser som limmas in i en metall- eller plasthållare.
För en 720p kameramodul kan det räcka med en enda asfärisk plastlins. För en 4k-endoskopkameramodul behöver du en glaslins med flera element för att lösa de höga detaljerna – detta ökar spetsdiametern.
Linsen måste placeras direkt över sensorn. Brännvidden och arbetsavståndet är fasta; autofokus är nästan omöjligt i denna skala.
Även en 10-mikrons förskjutning mellan linsen och sensorn kommer att förstöra bilden. Därför, under montering, positioneras linsen aktivt – medan sensorn är strömförande, flyttas linsen i X, Y, Z, lutning och rotation medan mjukvaran analyserar skärpan. När den optimala positionen har hittats limmas linsen på plats med UV-härdande lim. Detta aktiva inriktningssteg är obligatoriskt för alla endoskopkameramoduler som strävar efter konsekvent kvalitet.
De flesta endoskopkameramoduler inkluderar en eller flera små lysdioder runt linsen. Lysdioderna är också blanka dies (chips) monterade direkt på FPC:n. De är kopplade i serie eller parallellt och ofta täckta med en transparent epoxi. Lysdioderna måste placeras så nära linsen som möjligt för att undvika skuggor.
FPC:n sträcker sig från kamerahuvudet till en kontakt. För en USB-kameramodul kan FPC:n sluta i en USB-kontakt eller en miniatyr ZIF-kontakt. För ett inbyggt system kan kabeln bära MIPI CSI‑2-signaler. Kabellängden begränsas av signalintegritet; för MIPI, håll den under 30 cm; för USB är upp till 3 m möjligt.
Kabelgenomföringspunkten måste tätas med epoxi eller en övergjuten kåpa för att förhindra att vätska tränger in (IP67/IP68).
För medicinsk eller industriell användning måste kamerahuvudet vara vattentätt. Hela enheten (sensor, kablar, linshållare) är ingjuten med epoxi eller silikon av medicinsk kvalitet. Linsfönstret förblir exponerat. Tätningen testas genom nedsänkning eller tryckfall.
Varje ultraminiatyrkameramodul genomgår:
Optiska tester – Upplösning (MTF), synfält, distorsion och skärpedjup.
Defekt pixeldetektering – Kartläggning och korrigering av döda pixlar.
Vitbalanskalibrering – För att säkerställa konsekvent färg över modulerna.
Vattentät test – om specificerat.
För en 4K-endoskopkameramodul måste testutrustningen ha tillräcklig upplösning för att verifiera 4K-skärpa.
Ofta passar en standardmodul inte en specifik produkt. En OEM-kameramodultillverkare som Sincere kan anpassa:
Diameter – Från 1,5 mm till 8 mm.
Kabellängd – Från 10 cm till 3 m.
Objektivparametrar – Synfält (60° till 140°), arbetsavstånd (makro till oändlighet).
Gränssnitt – USB (UVC), MIPI eller analog.
En OEM-kameramodul för ett medicinskt endoskop kräver också biokompatibla material och steriliseringstolerans.
Anta att du behöver en billig, ultraminiatyr USB-kameramodul för bilinspektion. Designvalen:
Sensor: OV9732 (720p, 1/9″, bar form) – prisvärd och liten.
Objektiv: Enkelt asfäriskt plast, 90° FOV, fast fokus på 30 mm.
Montering: COB på FPC, aktiv uppriktning.
Kabel: 1,5 m lång USB 2.0 med övergjuten dragavlastning.
Hus: Rostfritt stålrör, IP67 klassad.
Utgång: UVC-kompatibel, plug-and-play.
Denna modul skulle ha en spetsdiameter på cirka 4 mm.
En avancerad medicinsk endoskopkameramodul kräver:
Sensor: Sony IMX415 blank form (8 MP, 1/2,8 tum).
Objektiv: 5-elements glaslins, 110° FOV, fast fokus.
Montering: COB på rigid-flex PCB, aktiv inriktning.
Kabel: MIPI CSI-2 över skärmat koaxialbunt (kort, <30 cm) till ett separat DSP-kort.
Hus: Titanrör, biokompatibelt, IP68.
Sterilisering: Autoklavkompatibel.
Diametern kommer att vara cirka 5-6 mm – större än 720p-versionen, men klarar av 4K-upplösning.
Bildkvalitet kontra storlek – Mindre sensorer har mindre pixlar, som fångar mindre ljus. En 720p kameramodul med 1,4 µm pixlar kommer att brusa mer än en 1080p modul med 2,0 µm pixlar, men den senare kräver en större spets.
Värmeavledning – En 4k-endoskopkameramodul genererar mer värme. I ett tätt förslutet 4 mm rör kan värme försämra bilden eller skada sensorn. Pulsera lysdioderna och minska bildfrekvensen för att hantera värmen.
Yield – Ultra-miniatyr COB-enhet har en högre kasseringsgrad än standard SMT. Förvänta dig en inlärningskurva.
Att designa ultraminiatyrkameramoduler kräver en djup förståelse av sensorförpackningar (bar die, COB), mikrooptik, aktiv inriktning och vattentät tätning. Modulens kamerasensor bestämmer den minsta möjliga diametern, medan objektivets komplexitet dikterar bildkvaliteten. För en grundläggande 720p kameramodul räcker det med en enda asfärisk plastlins och en liten sensor som OV9732. För en 4k-endoskopkameramodul krävs en glaslins med flera element och en större sensor (t.ex. IMX415), vilket ökar spetsdiametern. Med en OEM-kameramodul kan du anpassa varje aspekt – diameter, kabellängd, synfält och gränssnitt – för att passa din specifika applikation, oavsett om det är ett medicinskt engångskopi eller ett industriellt kikarsikte. Om du behöver en USB-kameramodul med ultraminiatyrmått gäller samma principer, men gränssnittet är förenklat till UVC över USB.
På Sincere designar och tillverkar vi ultraminiatyrkameramoduler för medicinska, industriella och konsumenttillämpningar. Kontakta oss för att diskutera ditt endoskopkameramodulprojekt.
