3D 打印如何用于制造无镜头 AI 相机

传统相机用玻璃折射光线，由传感器记录图像。无镜头设计正好相反。一片带图案的薄掩模位于传感器上方几毫米处，每个传感器像素记录一个编码阴影。软件再根据该图案重建场景。没有对焦环，没有镜筒，也不需要对准多片玻璃元件。

这听起来机械工作量更少。实际上它把精度问题转移到了别处。掩模图案决定角分辨率。50 μm 的孔不足以进行有效重建；需要特征尺寸在 5–20 μm 范围且边缘清晰。掩模与传感器之间的间隙必须在整个阵列上均匀，因为 20 μm 的倾斜误差会改变传感器一侧到另一侧的阴影几何。

所以壳体不是装饰性外壳，而是光学平台。每个接触掩模、垫片或传感器 PCB 的表面都决定最终图像质量。这正是 3D 打印用于制造首批原型的地方，也是 CNC 加工接手需要保持公差的零件的地方。

• 1
  掩模特征尺寸5–20 μm 开口；更小则衍射和打印分辨率都会受损。
• 2
  掩模到传感器间隙通常 0.5–5 mm，在整个阵列上保持均匀到几微米。
• 3
  平面度掩模和传感器平面足够平整，使编码阴影保持可预测。
• 4
  杂散光内壁做哑光；光泽打印表面会把光反射到传感器上。

增材制造的第一项任务是铣削不经济的几何形状。无镜头相机常需要内部挡光板组、曲面光陷阱以及沿传感器旁走线的电缆通道。一体打印时，这些特征不增加额外成本。从整块材料铣削则需要长悬伸刀具和多次装夹。

第二项任务是配合检查。打印壳体可测试 PCB、连接器和掩模框是否真能按 CAD 堆叠。一天内就能发现问题，而不是等模具开好后。对于 5 到 20 件的壳体迭代，0.05 mm 层高的树脂打印通常足以发现干涉。

第三项任务是低应力支架和盖板。打印的传感器护罩或背板不承载、不参与光学对准。打印后把内壁喷成哑光黑即可。让打印件远离两个关键表面：掩模座和传感器座。

• 1
  适合打印的零件挡光板、光陷阱、电缆走线、外壳、非关键支架。
• 2
  需重新考虑的零件掩模座、垫圈、传感器座、光路中的任何表面。
• 3
  典型工艺细节件用 SLA 或 DLP 树脂；更坚固的壳体用 SLS 尼龙。

打印分辨率是第一道限制。像素 50 μm、层高 25 μm 的树脂打印机无法干净地保持 10 μm 孔径边缘。开口会闭合，或边缘起毛。即使是高端投影打印机，也达不到编码孔径重建所需的锐度。

平面度是第二道限制。树脂固化时收缩，薄板会翘曲。打印平整的掩模座在后固化后可能偏离平面 30–50 μm。该误差直接进入光学间隙。机加工铝或不锈钢可将平面度保持在个位数微米范围，若设计需要，我们还可研磨座面。

温度和湿度是第三道限制。打印树脂垫片会随湿度改变厚度，并在弹簧载荷下蠕变。在 40 °C 波动下，间隙变化，重建模型漂移。金属不会这样。对于会出货并在户外使用的相机，这是决定性因素。我们用铝或不锈钢加工掩模座、垫圈和传感器座，然后阳极氧化或发黑以减少内部反射。

• 1
  公差关键座面 ±0.005 mm，用三坐标测量机报告验证。
• 2
  表面配合面 Ra 0.8–1.6 μm；哑光黑以减少杂散光。
• 3
  材料6061-T6 和 7075 铝、304 或 316L 不锈钢，视重量和刚度而定。

先在 CAD 中完成整个堆叠：传感器板、垫片、掩模、挡光板、外壳。外壳和挡光板用树脂打印。加工垫圈、掩模座以及任何接触传感器的座面。装配前用三坐标测量机测量垫片，因为该数值要输入重建模型。

在暗室中组装。盖上光圈，调高传感器增益，检查漏光。漏光会在原始帧中表现为渐变，破坏编码图案。所有内表面都要喷漆或阳极氧化；裸露的加工面反光足以造成影响。

几何结构稳定后，运行重建，看分辨率，而不是看照片观感。分辨率差通常源于掩模特征尺寸、间隙均匀性或传感器倾斜。每次只调整一个变量。设计冻结后，外壳可转注塑或压铸，掩模支架和垫片留在 CNC 线上。

• 1
  先打印壳体、遮光板、走线、试装件。
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  先加工掩模支架、垫片、传感器座、所有对位特征。
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  检测对垫片和掩模座做 CMM 检测；记录平面度和平行度。