一种相机的制作方法

本实用新型涉及相机技术领域，尤其涉及一种相机。

背景技术：

为了提高拍摄质量，目前的相机通常配备有制冷装置，制冷装置能够使得相机的图像传感器在温度较低的环境中进行工作，从而能够减少暗电流的产生，进而能提高长时间弱光拍摄图像的信噪比，最终能够拍摄出较为理想的荧光或化学发光图案。

目前的制冷装置在对相机制冷的过程中，制冷对象为相机整体，这导致分摊到图像传感器上的制冷量不足。很显然，目前的整机制冷方式存在制冷效率较低的问题，最终不但会导致能耗增大，最重要的是，还会导致图像传感器获取的图像质量较差，无法满足要求。

技术实现要素：

本实用新型公开一种相机，以解决目前的相机存在制冷效率较低的问题。

为了解决上述问题，本实用新型采用下述技术方案：

一种相机，包括图像传感器、TEC模块、主控板组件和壳体，所述壳体具有内腔，所述TEC模块设置在所述内腔中、且将所述内腔隔成制冷腔和散热腔，所述图像传感器设置在所述制冷腔中，所述主控板组件设置在所述散热腔中、且与所述图像传感器电连接。

本实用新型采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本实用新型公开的相机中，TEC模块为相机中的制冷模块，TEC模块将壳体的内腔隔成制冷腔和散热腔，图像传感器设置在制冷腔中，进而由TEC模块专门对其进行制冷，相机的主控板组件则设置在散热腔中。此种装配结构下，TEC模块能够针对性地对制冷腔内的图像传感器进行单独制冷，无需为相机的整机进行制冷，TEC模块的制冷量能够较为集中地施加在图像传感器上，因此能提高相机的制冷装置的制冷效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例公开的相机的结构示意图；

图2为图1所示相机的剖视图，图2未示出散热齿；

图3为本实用新型实施例公开的相机的爆炸结构示意图；

图4为本实用新型实施例公开的第一电路板的结构示意图；

图5为本实用新型实施例公开的第一电路板和第二电路板的连接示意图；

图6为本实用新型实施例公开的相机的部分结构的剖视图；

图7和图8分别为图2中部分结构在不同视角下的示意图，图7未示出散热齿；

图9为相机的部分结构的剖视图；

图10为后盖的结构示意图；

图11为线缆与盖板的配合示意图。

附图标记说明：

100-图像传感器、110-支撑板、200-TEC模块、210-TEC本体、220-热端构件、221-散热齿、230-冷端构件、300-后盖组件、310-后盖、311-散热凸台、312-导光柱、313-接口通孔、314-航空插头通孔、320-盖板、330-凹槽、331-倾斜引风面、340-风扇防护罩、341-螺钉、400-前盖、410-转接环、420-滤光片、500-散热风扇、600-第一电路板、610-内框、620-外框、630-柔性电路板、700-主控板组件、710-接口板、711-避让孔、720-第二电路板、721-芯片、730-接口、740-散热片、750-导热垫、800电转接件、810第一板对板连接器、820-第二板对板连接器、900-线缆、910-密封圈、911-倒钩、912-挡环、1000-航空插头；

A-散热风道、B-制冷腔、C-容纳腔、D-防尘腔、a-密封圈、b-密封圈。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

以下结合附图，详细说明本实用新型各个实施例公开的技术方案。

请参考图1-图11，本实用新型实施例公开一种相机，所公开的相机包括图像传感器100、TEC模块200、主控板组件700和壳体。

壳体具有内腔，TEC模块200设置在壳体的内腔中、且将内腔隔成制冷腔B和散热腔。TEC模块200为相机的制冷装置，TEC(Thermo Electric Cooler)模块200，是一种利用半导体材料的珀尔帖效应制成的半导体制冷器。TEC模块200为公知设备。TEC模块200在工作的过程中，其一端吸热，另一端放热。本实施例中，TEC模块200吸热的一端用于实现制冷腔B的制冷，TEC模块200放热的一端则向散热腔放热，最终由散热腔实现散热。

图像传感器100为相机的图像采集部件，也是相机中需要在低温环境中工作的器件，图像传感器100设置在制冷腔B中。主控板组件700为相机的主控部分，主控板组件700在工作的过程中会产生较多的热。主控板组件700设置在散热腔中、且与图像传感器100电连接，进而实现对图像传感器100供电及控制。

本实用新型实施例公开的相机通过TEC模块200将壳体的内腔分隔成制冷腔B和散热腔，将图像传感器100设置在制冷腔B中，专门为其进行制冷，将散热较多的主控板组件700则布设在散热腔内，避免其对图像传感器100制冷的影响。此种情况下，相机的TEC模块200产生的制冷量能够集中用于对图像传感器100进行制冷，避免对相机整机进行制冷，也就能避免对一些无需降温的构件进行制冷，这无疑能提高制冷效率。

为了进一步减少换热，制冷腔B通常为密封腔。制冷腔B内可以填充有惰性气体，例如氮气、氦气等，惰性气体的热交换作用较差，进而能够较好地保持制冷腔B内的低温环境。

图像传感器100可以通过第一电路板600与主控板组件700电连接，第一电路板600设置在制冷腔B中，图像传感器100安装在第一电路板600上。第一电路板600不但为图像传感器100提供安装基础，而且还能实现图像传感器100与主控板组件700之间的电气连接。

TEC模块200通常包括TEC本体210和分别设置在TEC本体210两端的热端构件220和冷端构件230。TEC本体210是TEC模块200的主体部件，TEC本体210由两种半导体材料制成的电偶。热端构件220为设置在TEC本体210放热的一端，以进行放热。冷端构件230为设置在TEC本体210吸热的一端，以进行吸热。为了提高换热效率，热端构件220和冷端构件230均可以采用换热效率较高的结构或材料成型。

在工作的过程中，热端构件220会放热，冷端构件230会吸热。通常情况下，图像传感器100的一侧为感应侧，另一侧为安装侧。如上文所述，图像传感器100可以安装在第一电路板600上，图像传感器100的安装侧连接在第一电路板600上，第一电路板600为图像传感器100供电。在工作的过程中，冷端构件230吸热会使得制冷腔B的温度下降，进而实现对图像传感器100的制冷。

为了进一步提高制冷及散热效果，优选的方案中，TEC本体210与冷端构件230以及TEC本体210与热端构件220之间均可以设置有导热性能良好的导热件。一种具体的实施方式中，导热件可以为印刷成形的导热硅脂层。

在实际的组装过程中，冷端构件230和热端构件220的体积较大，为了使得两者更好地与TEC本体210的连接，优选的方案中，冷端构件230与热端构件220之间可以通过螺钉锁紧，即TEC本体210被夹紧固定在冷端构件230与热端构件220之间。

具体的，冷端构件230与热端构件220之间可以采用由绝热材料制成的绝热螺钉连接，绝热螺钉能减少冷端构件230与热端构件220之间的热交互。一种具体的实施方式中，绝热材料可以是尼龙材料。绝热螺钉与冷端构件230的连接孔和热端构件220的连接孔之间均可以设置绝热材料，以进一步减少热交换。

为了进一步提高对图像传感器100的制冷效率，优选的方案中，第一电路板600可以开设有穿孔，TEC模块200的冷端构件230可以穿过穿孔、且与图像传感器100接触。此种情况下，冷端构件230不影响第一电路板600与图像传感器100电连接的前提下，能够实现冷端构件230与图像传感器100的直接接触，这无疑能提高对图像传感器100的制冷效率。

能够满足上文所述要求的第一电路板600的具体结构有多种。请参考图4，一种具体的实施方式中，第一电路板600可以包括内框610和围绕内框610设置、且与之电连接的外框620。图像传感器100安装在内框610上，冷端构件230穿过内框610的中心孔、且与图像传感器100接触。内框610的中心孔即为上文所述的穿孔。内框610与外框620电连接，外框620与主控板组件700电连接，图像传感器100安装在内框610上，可以依次通过内框610和外框620实现与主控板组件700之间的电连接。

在安装电子元器件的过程中，内框610可以设置图像传感器100和一些必要、且功率较小的电子元器件，外框620上可以布设一些必要、且功率较大的电子元器件。此种设置方式能够使得冷端构件230将制冷量输送给内框610，避免输送给不必要的外框620，很显然，这无疑能进一步提高TEC模块200的制冷效率。当然，此种情况下，在图像传感器100的制冷量需求确定的前提下，TEC模块200的功耗会降低，设计人员可以为相机配置功率较小的TEC模块200实施制冷。当然，此种结构下，若采用较大功率的TEC模块200进行制冷，则能够达到更低的制冷温度，进而满足用户的特殊应用或功率更高的图像传感器100的设计需求。

可见，上述结构的第一电路板600能够为电子元器件的布设提供条件，进而能使得TEC模块200的制冷损耗进一步降低，相应地，较大程度地提高制冷效率。

为了追求较为极致的制冷效果，内框610上可以只设置图像传感器100，而不设置其他电子元器件。为了提高设置的稳定性，图像传感器100可以通过支撑板110设置在内框610上，支撑板110可以作为主要机械支撑，内框610与支撑板110固定连接，图像传感器100安装在支撑板110上，同时与内框610电连接。当然，支撑板110上也需要设置供冷端构件230穿过的穿孔，以方便冷端构件230直接与图像传感器100接触。

为了较好地适应安装环境，优选的方案中，内框610与外框620之间可以通过柔性电路板630或柔性线缆电连接。柔性电路板630或柔性线缆具有较好的变形性能，能够较好地使得内框610与外框620之间的变形达到灵活适应安装环境的目的。内框610与外框620之间可以设置隔热材料，隔热材料能够降低外框620对内框610的热影响。

主控板组件700可以包括第二电路板720，相机的一些较大功率的电子器件可以布设在第二电路板720，由于第二电路板720位于制冷腔B之外，因此能够避免这些较大功率器件对制冷工作的影响，当然，也避免了TEC模块200对一些不必要的电子器件进行制冷，这无疑能降低制冷功耗。本实施例公开的相机采用在不同空间的电路板上布设电子器件，有利于为提高制冷效率实行较为有规划的布局。

第二电路板720可以通过自制冷腔B穿入散热腔的电转接件800与第一电路板600电连接。电转接件800能够实现分别位于制冷腔B和散热腔的主控板组件700与第一电路板600之间的电连接。一种具体的实施方式中，电转接件800可以为转接电路板。

一种具体的实施方式中，电转接件800与第一电路板600之间通过第一板对板连接器810相连，电转接件800与第二电路板720可以通过第二板对板连接器820相连。第一板对板连接器810和第二板对板连接器820能够实现第一电路板600和第二电路板720之间的电连接及信号连接，同时能够提高第一电路板600与第二电路板720之间连接的稳定性。

优选的方案中，第一板对板连接器810和第二板对板连接器820可以错位设置在电转接件800的两侧。第一板对板连接器810和第二板对板连接器820的错位分布，有利于电转接件800的密封，进而更容易实现制冷腔B与散热腔之间的密封隔离。

本实用新型实施例中，壳体可以包括后盖310和与后盖310对接形成内腔的前盖400。主控板组件700还可以包括接口板710，接口板710可以设置在第二电路板720与后盖310内的底壁之间。后盖310上开设有与接口板710电连接的接口730。相机可以通过接口730实现与外界的控制连接。

第二电路板720通常设置有芯片721，芯片721为相机的控制核心，在工作的过程中会产生较多的热，对芯片721实施较好的散热无疑更有利于相机的工作。基于此，优选的方案中，接口板710可以开设有避让孔711、且与芯片721接触。接口板710采用开孔的方式，能够使得散热凸台311与芯片721直接接触，最终能进一步提高对芯片721的散热效率。

在实际的设计过程中，考虑到信号的传递路径长短及电子元器件之间的衔接，后盖310上与芯片721正对的部位可以设置有接口730。很显然，散热凸台311无法较大面积地与芯片721进行接触散热。基于此，优选的方案中，散热凸台311与芯片721之间可以夹设有散热片740。散热片740的一端贴设在芯片721的表面，另一端穿过避让孔711后与后盖310接触。散热片740能够起到增大接触散热面积的作用，进而能提高对芯片721的散热效果。考虑到后盖310的内壁与芯片721的表面不在同一平面内，因此，散热片740通常为异形片，例如z字形散热片。

为了进一步提高散热效率，散热片740与芯片721之间以及散热片740与后盖310之间均可以设置有导热垫750。导热垫750通常采用导热性能更好的材料制成，进而来提高导热效率。

为了提高散热腔的散热性能，优选的方案中，散热腔内可以设置有散热风道A，壳体上设置有散热风扇500，散热风扇500的出风口与散热风道A的进风口连通，散热风道A的出风口用于与外界环境连通。在工作的过程中，散热风扇500驱动气流进入到散热风道A中，最终在散热风道中换热后从散热风道A的出风口排出到外界环境，进而完成散热。这种主动散热的方式，无疑能进一步提高相机的散热性能。

在实际的工作过程中，TEC模块200的热端构件220的散热效率直接影响TEC模块200的制冷效率。若热端构件220散热效率较差，热量则会堆积进而抵消冷端构件230的制冷量，严重时甚至会损坏TEC模块200。基于此，优选的方案中，壳体可以包括后盖组件300，后盖组件300包括上文所述的后盖310。TEC模块200包括热端构件220，热端构件220与后盖组件300之间可以形成散热风道A。热端构件220直接构成散热风道A，这无疑能使得热端构件220更加高效地与流经的气流进行充分换热，达到提高换热效率的目的。

热端构件220可以采用散热性能良好的形状，一种具体的实施方式中，热端构件220可以包括散热齿221，散热齿221能够提高热端构件220与气流的换热面积，进而能提高热端构件220的散热效率。

本实施例中，后盖组件300可以包括后盖310和盖板320，后盖310具有朝向热端构件220的开口。盖板320密封封盖在后盖310的开口上、且与后盖310形成容纳腔C，主控板组件700可以设置在容纳腔C内。具体的，盖板320与热端构件220形成散热风道A。容纳腔C能够为主控板组件700提供封闭的安装空间，进而能避免主控板组件700受外部环境的影响。

实现盖板320与后盖310的开口密封配合的方式有多种，例如，盖板320的表面与后盖310的开口的端面可以通过面与面贴合密封。此种情况下，盖板320的表面和后盖310的端面均为高精度加工面。此种情况下，盖板320与后盖310形成的容纳腔C具有较好的密封性能，进而能够起到防水、防尘的作用。很显然，这更有利于对主控板组件700的保护。

为了提高相机的整体外观，同时使得相机的体积较小，优选的方案中，壳体开设有凹槽330，凹槽330与散热风道A连通，散热风扇500安装在凹槽330中。凹槽330的槽口可以设置有风扇防护罩340，风扇防护罩340可以通过螺钉341固定在后盖组件300上，进而实现散热风扇500在凹槽330中的固定安装。

进一步优选的方案中，散热风扇500至少部分位于散热风道A的进风口，进而能够使得散热风扇500排出的气流直接进入到散热风道A中。具体的，散热风扇500的一部分可以与后盖310相对，另一部分可以与散热风道A相对，此种布置方式不仅能对热端构件220散热，还能为后盖310进行散热，进而间接对主控板组件700工作时产生的热进行散除。

上述凹槽330内与散热风扇500相对的底面可以为倾斜引风面331，倾斜引风面331用于将凹槽330内的气流导向散热风道A中。倾斜引风面331有利于将吹向后盖310的气流最终在其引导下更多地流向散热风道A中。当然，上述倾斜引风面331的倾斜角度决定着容纳腔C的形状，进而会影响其内部的主控板组件700的正常布设。本实施例中，倾斜引风面331的倾斜角度不应该影响主控板组件700的安装。在此前提下，倾斜引风面331的倾斜角度及距散热风扇500的距离可以用流体仿真确定，进而使得经过散热风道A的风量达到最大。

散热风扇500安装在凹槽330中，而且散热风道A穿过相机的中部，因此上述装配方式还能够在一定程度上提升相机的外观性能。

主控板组件700可以为相机的其他部件供电，例如指示灯。通常，指示灯用于显示相机的通电状态。一般情况下，当指示灯发光时则说明相机处于通电状态或工作状态，否则，则说明相机处于非工作状态或非通电状态。指示灯通常布设在容纳腔C中，指示灯通过导光柱将光线导出后盖310之外以供显示。一种具体的实施方式中，后盖310内可以设置有导光柱312，导光柱312的一端穿过后盖310的侧壁，导光柱312的另一端可以穿过后盖310的底壁。当然，导光柱312两端之间至少有部分位于容纳腔C之内，以接收指示灯的光线。指示灯的光线经过导光柱312的传导后能够从后盖310的底壁和侧壁射出。此种情况下，用户可以在朝向后盖310的底壁方向和朝向后盖310的侧壁方向均能观察到指示灯的光线。此种结构能方便用户的观察，同时也能够使得相机适应更多的安装环境，具有较好的安装灵活性。一种具体的实施方式中，导光柱312为L形导光柱。当然，导光柱312还采用其他形状，本实用新型实施例不限制导光柱312的具体结构。

散热风扇500通常由主控板组件700供电。由于散热风扇500通常布设在容纳腔C之外，而主控板组件700则布设在容纳腔C之内。因此，散热风扇500通常通过线缆900与主控板组件700电连接。通常情况下，线缆900穿过盖板320后实现接线。为了实现容纳腔C的防尘、防水，线缆900上可以套设有密封圈910，密封圈910可卡接固定在盖板320上。具体的，密封圈910可以为硅胶密封圈。密封圈910为开口硅胶圈，密封圈包括倒钩911和挡环912，开口硅胶圈可以通过开口套接在线缆900上，倒钩911和挡环912分别定位在盖板320的两侧的表面上，达到较好的密封效果，同时也有利于较好地定位线缆900。

本实用新型实施例中，具体的，前盖400上安装有转接环410，转接环410与图像传感器100相对的镜筒内安装有滤光片420。滤光片420、转接环410、第一电路板600、前盖400和TEC模块200可以围成制冷腔B。上述相连接的两个部件之间可以通过密封圈和密封胶密封连接，进而确保制冷腔B的密封。当然，相机形成制冷腔B的方式有多种，在不影响各相机各部件正常工作的前提下，还可以采用更多或较少的部件来形成制冷腔B。

为了进一步缓解冷凝现象，优选的方案中，制冷腔B内可以设置分子筛，分子筛具有较好的吸水性能。分子筛能够解决长期密封中难以避免的微量泄漏引起的冷凝问题。具体的，可以在制冷腔B内采用压板固定一定量的分子筛，这能使得制冷腔B的密封时间得以延长。

相机，特别是工业相机对成像面和图像传感器100的保护玻璃表面的清洁度要求非常高，常规的图像传感器的保护玻璃表面即便有微米级的落灰也会对成像产生影响。为了满足此种需求，相机内需要防尘的器件可以采用方便除尘及方便防尘的电子元器件，具体的，图像传感器100和滤光片420可以采用业内常用的光学器件除尘方式，例如采用无尘纸或超声波清洗的方式。

一种具体的实施方式中，滤光片420、转接环410、前盖400和图像传感器100可以围成防尘腔D，防尘腔D是制冷腔B的一部分。上述部件能够将受灰尘影响较大的部件围成防尘腔D，上述部件也较容易除尘。具体的，图像传感器100与前盖400之间可以采用点胶密封，点胶位置可以在图像传感器100的保护玻璃的外围一周上。

本实施例中，制冷腔B优选为密封腔，制冷腔B的密封是设计的关键之一，一旦密封失效，凝结的水珠可能会导致相机的内部电路短路，甚至会烧毁贵重的图像传感器100，本实施例公开的相机可以以真空密封标准为密封准则，在关键位置可以采用密封圈和点密封胶双重密封方式实现密封。

滤光片420装配到转接环410的过程中两者之间可以点密封胶进行密封。电转接件800可以通过螺钉固定在热端构件220上，分别在电转接件800两侧的第一板对板连接器810和第二板对板连接器820周围的点胶槽内灌满密封胶。

热端构件220与前盖400之间可以采用灌胶方式密封，转接环410与前盖400之间可以采用点胶的方式实现密封。当然，转接环410还可以通过密封圈a实现与前盖400之间的密封。前盖400与TEC模块200之间还可以通过密封圈b实现密封。

导光柱312需要伸出后盖组件300之外，因此后盖310上开设有可供导光柱312穿出的通孔处可以进行点密封胶进行密封防尘。后盖310上供接口730穿过的接口通孔313可以依靠接口730与后盖310之间的导电海绵进行搭接实现防尘。

相机通常包括航空插头1000。航空插头1000与后盖310上的航空插头通孔314之间可以依靠航空插头1000自身的结构实现密封以进行防尘。

本实用新型上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。