裝配加熱元件的攝像頭的制作方法
【專利說明】裝配加熱元件的攝像頭
[0001]本公開涉及一種包含至少一個(gè)加熱元件的攝像頭，特別是包含至少一個(gè)加熱元件的車載(例如，商務(wù)車)攝像頭。
[0002]近來，人們除使用傳統(tǒng)后視鏡獲得間接視野外，越來越多地考慮加裝攝像頭或使用攝像頭替代后視鏡，通過攝像頭系統(tǒng)或圖像采集系統(tǒng)獲取間接視野，其中，圖像采集單元(例如，攝像頭)連續(xù)檢測(cè)記錄的圖像，然后將采集到的(視頻)數(shù)據(jù)(例如，通過計(jì)算單元并且經(jīng)過可能的進(jìn)一步處理后)提交給駕駛室內(nèi)的顯示單元，從而永久性地、始終可見地并且實(shí)時(shí)地顯示相應(yīng)采集到的視野，以及車輛周圍區(qū)域的更多可能信息，例如碰撞通知、距離等。
[0003]攝像頭通常安裝在車輛外部，經(jīng)對(duì)準(zhǔn)后可采集車輛環(huán)境所需要的視野。因此，攝像頭暴露在車輛所處位置的主要?dú)庀髼l件下。特別是在低溫環(huán)境中(例如，冬天)，保護(hù)玻璃和/或攝像頭鏡頭可能泛霜和/或結(jié)露，因此，可能給攝像頭的功能造成不利影響。特別是位于外殼外部直接接觸周圍環(huán)境的攝像頭光學(xué)元件，可能更容易泛霜和/或結(jié)露。另外，車載攝像頭(例如，后視攝像頭)的功能和圖像質(zhì)量也可能會(huì)受到泛霜和/或結(jié)露的影響。尤其是反復(fù)結(jié)露和/或泛霜后，這些組件可能最終會(huì)受到損壞。
[0004]為避免或解決攝像頭外部光學(xué)元件的泛霜和/或結(jié)露問題，眾所周知是在攝像頭內(nèi)部或光學(xué)元件附近(例如，在鏡頭和/或保護(hù)玻璃附近的物側(cè))安排加熱元件。通常，制造過程中在攝像頭外殼內(nèi)部安裝加熱元件相對(duì)比較復(fù)雜。此外，相對(duì)于通常為塑料或玻璃材質(zhì)的光學(xué)元件，通常為金屬材質(zhì)的攝像頭外殼具有更好的導(dǎo)熱性，因此，當(dāng)外殼中裝有加熱元件時(shí)，其所產(chǎn)生的大部分熱能會(huì)被攝像頭外殼得到，或者，甚至可能遠(yuǎn)離光學(xué)元件，以至于可能只有小部分熱能會(huì)造成光學(xué)元件發(fā)熱。
[0005]DE 102 59 795 Al公開了一種安裝在車頂或車外后視鏡中的圖像生成裝置。為實(shí)現(xiàn)組件小型化以及出于熱工技術(shù)原因，所公開的圖像生成裝置的特征在于其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該攝像頭包含至少一個(gè)供高度復(fù)雜半導(dǎo)體使用的剛性電路板(配備至少一個(gè)光學(xué)圖像采集傳感器)，以及另一個(gè)供所有其他組件使用的電路板，這兩塊電路板都安排在這些組件中，優(yōu)選使用膠水粘合到金屬底板。
[0006]DE 10 2010 015 398 B3公開了一種適用于車輛的后視鏡替代系統(tǒng)。該后視鏡替代系統(tǒng)包含圖像采集單元、供電單元和顯示單元。顯示單元適合于布置在車輛內(nèi)部駕駛員看得見的位置。就密封而言，圖像采集單元和供電單元布置在單獨(dú)的安裝空間內(nèi)，并分別與顯示單元分開。
[0007]DE 102011 199 594 Al公開了一種適用于機(jī)動(dòng)車的裝置，該裝置包括一個(gè)外殼，并適用于處理圖像采集單元的圖像數(shù)據(jù)，外殼內(nèi)至少有兩個(gè)線路板并聯(lián)布置且彼此分開，并帶有可處理圖像數(shù)據(jù)的電子元器件，此外，外殼內(nèi)部和/或外部還布置有至少一個(gè)散熱元件，用于消散掉電子元器件工作期間生成的熱量。
[0008]DE 10 2012 019 647 Al涉及一種適用于數(shù)字后視鏡的攝像頭。所公開的攝像頭包含鏡頭和圖像傳感器，二者均布置在共同外殼內(nèi)。鏡頭至少一側(cè)布置有用于操作攝像頭的電子設(shè)備。因此，可通過攝像頭電子設(shè)備電路板所散發(fā)出的熱量使鏡頭升溫，從而無需單獨(dú)的加熱器。其結(jié)果是，攝像頭的功耗得到降低。
[0009]本公開旨在提供一種可永久可靠地在戶外使用的攝像頭，這種攝像頭可防止溫差造成泛霜和結(jié)露，因此，可以無故障工作，同時(shí)確保成本效益和制造簡(jiǎn)單。
[0010]該目的通過一種具有權(quán)利要求1特征的攝像頭來解決。有關(guān)優(yōu)選的實(shí)施例，參考從屬權(quán)利要求。
[0011]本公開至少部分上基于提供一種車載(特別是商務(wù)車)攝像頭的理念而產(chǎn)生，該攝像頭包含一個(gè)外殼，其中布置至少一個(gè)光學(xué)元件和至少一組電路板(配備至少一個(gè)電路板)，電路板組帶有至少一個(gè)用于執(zhí)行直接攝像頭功能的有源電路，以及至少一個(gè)用于加熱電路板組、光學(xué)元件和/或外殼的加熱元件。至少一個(gè)加熱元件被直接附連到電路板組的其中一個(gè)電路板，其中，直接附連還包括將至少一個(gè)加熱元件部分地集成或嵌入到電路板組的電路板中。將加熱元件直接布置在電路板組的其中一個(gè)電路板上，可能會(huì)對(duì)攝像頭中布置的其他加熱裝置造成選擇性或附加性影響，例如在光學(xué)元件物側(cè)所布置的加熱裝置。
[0012]對(duì)于直接接觸環(huán)境而暴露于氣象條件下的組件要進(jìn)行優(yōu)先加熱。例如，如果攝像頭配有保護(hù)玻璃，則主要是對(duì)也被認(rèn)為是光學(xué)元件的保護(hù)玻璃進(jìn)行加熱，以消除其上面的泛霜或結(jié)露。如果攝像頭沒有保護(hù)玻璃，則主要是對(duì)直接接觸環(huán)境的光學(xué)元件進(jìn)行加熱(例如，鏡頭)。攝像頭通常是密封的，可防止?jié)駳膺M(jìn)入。
[0013]在本公開的含義中，術(shù)語“電路板”是指一種電子元器件的載體。電路板起到機(jī)械附連和電氣連接的作用。電路板優(yōu)先采用電絕緣材料制成并配有導(dǎo)線連接。
[0014]此外，有源電路是一種包含如半導(dǎo)體的電路。有源電路適用于執(zhí)行攝像頭的直接功能。這些直接功能包括與圖像生成直接相關(guān)的所有功能，例如，圖像采集、圖像處理和圖像顯示。舉例來說，不僅包括數(shù)字圖像采集單元(或圖像傳感器)、通過LVDS (低壓差分信號(hào))串化器的視頻傳輸、通過處理器的視頻傳輸，而且還包括攝像頭進(jìn)行直接功能所需要的全部電源。
[0015]與此相反，攝像頭的間接功能指的是與圖像生成無關(guān)的功能。舉例來說，包括加熱器、紅外光照或麥克風(fēng)。
[0016]加熱元件可以是有源組件(例如，半導(dǎo)體)或無源組件(例如，線圈、電阻等)。此外，利用電路板組上布置的電氣組件所生成的熱量來加熱光學(xué)元件，也可能會(huì)大有好處。
[0017]將至少一個(gè)加熱元件直接布置在一組電路板的其中一個(gè)電路板上，該電路板已經(jīng)提供在攝像頭中并且?guī)в锌蛇M(jìn)行直接攝像頭功能的有源電路，由于無需修改攝像頭外殼，因而可實(shí)現(xiàn)有效和劃算的生產(chǎn)。對(duì)優(yōu)先加熱組件的傳熱得到增加。優(yōu)先將至少一個(gè)加熱元件通過電阻層施加到電路板。例如，優(yōu)先將至少一個(gè)加熱元件與電源和控制裝置相連接，二者所提供的控制信號(hào)和電能轉(zhuǎn)化為熱能后傳遞給至少一個(gè)加熱元件。優(yōu)先地，將電源和/或控制裝置的電氣連接也印刷在電路板上。
[0018]在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，有源電路是數(shù)字圖像采集單元。這種情況下，至少一個(gè)加熱元件與電路板上電源線相連接，并布置在裝有數(shù)字圖像采集單元的電路板上。在另一實(shí)施例中，有源電路適用于傳輸視頻數(shù)據(jù)，例如，傳輸?shù)杰囕v(特別是商務(wù)車)中駕駛員看得見的顯示單元。此外，在另一實(shí)施例中，有源電路可適用于處理視頻數(shù)據(jù)，處理后被輸送到顯示單元。在另一實(shí)施例中，有源電路是為至少一個(gè)加熱元件和/或電路板組其他電子元器件供電的電源。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，電路板組包括一個(gè)電路板，該電路板直接附連有數(shù)字圖像采集單元和至少一個(gè)加熱元件。在另一實(shí)施例中，電路板組包括至少兩個(gè)電路板，二者以電子或機(jī)械方式彼此相連。這種情況下，數(shù)字圖像采集單元被布置于電路板組的一個(gè)電路板上，至少一個(gè)加熱元件被直接附連到電路板組的至少一個(gè)其他電路板。
[0020]優(yōu)先地，在至少一個(gè)加熱元件與外殼之間布置至少一個(gè)導(dǎo)熱元件，用于將加熱元件和/或電路板組生成的熱量傳遞給外殼。優(yōu)選具有大表面的導(dǎo)熱元件，即大的導(dǎo)熱表面，將加熱元件生成的熱量有效地提供并傳遞給外殼，進(jìn)而傳遞給光學(xué)元件。在本公開的優(yōu)選實(shí)施例中，為了主要對(duì)光學(xué)元件加熱，使用導(dǎo)熱元件將加熱元件與外殼直接連接在光學(xué)元件附近。
[0021]在另一實(shí)施例中，至少一個(gè)加熱元件被附連在電路板組的電路板上背對(duì)著光學(xué)元件的一側(cè)?；蛘呋虼送?，至少一個(gè)加熱元件被附連在電路板組的電路板上面向光學(xué)元件的一側(cè)。而且，還可將加熱兀件布置成一個(gè)福射表面朝向光學(xué)兀件，和/或?qū)⑵渲苯硬贾迷诠鈱W(xué)元件附近，從而實(shí)現(xiàn)至少一個(gè)加熱元件為光學(xué)元件(例如，鏡頭及鏡頭系統(tǒng))提供對(duì)流換熱。在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于電路板組包括至少兩個(gè)電路板的情況，加熱元件可被布置在電路板組中至少一個(gè)電路板上背對(duì)和/或面向光學(xué)兀件的一側(cè)。
[0022]在優(yōu)選實(shí)施例中，至少一個(gè)導(dǎo)熱元件被直接布置在電路板組的電路板與外殼之間，和/或直接布置在至少一個(gè)加熱元件與外殼之間。導(dǎo)熱元件優(yōu)先采用具有良好導(dǎo)熱性的材料制成，如銀、銅和/或鋁。至少一個(gè)導(dǎo)熱元件優(yōu)選導(dǎo)熱膠、導(dǎo)熱膏和/或?qū)釅|。例如，導(dǎo)熱元件可能是由無溶劑反應(yīng)型樹脂制成的單組分環(huán)氧樹脂粘合劑，或者是為提高導(dǎo)熱性添加了固體組分填充劑(如石英粉、白堊粉、金屬粉、煙灰等)的膠合劑。在一個(gè)實(shí)施例中，電路板組的至少一個(gè)電路板通過至少一個(gè)導(dǎo)熱元件被固定到外殼。在優(yōu)選實(shí)施例中，導(dǎo)熱元件完全覆蓋至少一個(gè)加熱元件，該加熱元件被附連到電路板組的一個(gè)電路板，這樣使得表面?zhèn)鳠嵝首畲蠡?br>[0023]在另一實(shí)施例中，攝像頭外殼中提供有溫度傳感器以檢測(cè)外殼內(nèi)部溫度。溫度傳感器檢測(cè)到外殼內(nèi)的溫度后，將相應(yīng)的溫度信號(hào)提供給與之相連的控制單元，后者根據(jù)前者檢測(cè)到的溫度控制至少一個(gè)加熱元件。因此，可以有效控制至少一個(gè)加熱元件的熱性能，即，僅當(dāng)外殼內(nèi)溫度低于預(yù)定閾值時(shí)才會(huì)有至少一個(gè)加熱元件發(fā)出熱量。此外，至少一個(gè)導(dǎo)熱元件可以與外殼內(nèi)部溫度成正比例進(jìn)行熱輸出，即溫度越低輸出越高。另外，溫