装配加热元件的摄像头的制作方法
【专利说明】装配加热元件的摄像头
[0001]本公开涉及一种包含至少一个加热元件的摄像头，特别是包含至少一个加热元件的车载(例如，商务车)摄像头。
[0002]近来，人们除使用传统后视镜获得间接视野外，越来越多地考虑加装摄像头或使用摄像头替代后视镜，通过摄像头系统或图像采集系统获取间接视野，其中，图像采集单元(例如，摄像头)连续检测记录的图像，然后将采集到的(视频)数据(例如，通过计算单元并且经过可能的进一步处理后)提交给驾驶室内的显示单元，从而永久性地、始终可见地并且实时地显示相应采集到的视野，以及车辆周围区域的更多可能信息，例如碰撞通知、距离等。
[0003]摄像头通常安装在车辆外部，经对准后可采集车辆环境所需要的视野。因此，摄像头暴露在车辆所处位置的主要气象条件下。特别是在低温环境中(例如，冬天)，保护玻璃和/或摄像头镜头可能泛霜和/或结露，因此，可能给摄像头的功能造成不利影响。特别是位于外壳外部直接接触周围环境的摄像头光学元件，可能更容易泛霜和/或结露。另外，车载摄像头(例如，后视摄像头)的功能和图像质量也可能会受到泛霜和/或结露的影响。尤其是反复结露和/或泛霜后，这些组件可能最终会受到损坏。
[0004]为避免或解决摄像头外部光学元件的泛霜和/或结露问题，众所周知是在摄像头内部或光学元件附近(例如，在镜头和/或保护玻璃附近的物侧)安排加热元件。通常，制造过程中在摄像头外壳内部安装加热元件相对比较复杂。此外，相对于通常为塑料或玻璃材质的光学元件，通常为金属材质的摄像头外壳具有更好的导热性，因此，当外壳中装有加热元件时，其所产生的大部分热能会被摄像头外壳得到，或者，甚至可能远离光学元件，以至于可能只有小部分热能会造成光学元件发热。
[0005]DE 102 59 795 Al公开了一种安装在车顶或车外后视镜中的图像生成装置。为实现组件小型化以及出于热工技术原因，所公开的图像生成装置的特征在于其结构设计。该摄像头包含至少一个供高度复杂半导体使用的刚性电路板(配备至少一个光学图像采集传感器)，以及另一个供所有其他组件使用的电路板，这两块电路板都安排在这些组件中，优选使用胶水粘合到金属底板。
[0006]DE 10 2010 015 398 B3公开了一种适用于车辆的后视镜替代系统。该后视镜替代系统包含图像采集单元、供电单元和显示单元。显示单元适合于布置在车辆内部驾驶员看得见的位置。就密封而言，图像采集单元和供电单元布置在单独的安装空间内，并分别与显示单元分开。
[0007]DE 102011 199 594 Al公开了一种适用于机动车的装置，该装置包括一个外壳，并适用于处理图像采集单元的图像数据，外壳内至少有两个线路板并联布置且彼此分开，并带有可处理图像数据的电子元器件，此外，外壳内部和/或外部还布置有至少一个散热元件，用于消散掉电子元器件工作期间生成的热量。
[0008]DE 10 2012 019 647 Al涉及一种适用于数字后视镜的摄像头。所公开的摄像头包含镜头和图像传感器，二者均布置在共同外壳内。镜头至少一侧布置有用于操作摄像头的电子设备。因此，可通过摄像头电子设备电路板所散发出的热量使镜头升温，从而无需单独的加热器。其结果是，摄像头的功耗得到降低。
[0009]本公开旨在提供一种可永久可靠地在户外使用的摄像头，这种摄像头可防止温差造成泛霜和结露，因此，可以无故障工作，同时确保成本效益和制造简单。
[0010]该目的通过一种具有权利要求1特征的摄像头来解决。有关优选的实施例，参考从属权利要求。
[0011]本公开至少部分上基于提供一种车载(特别是商务车)摄像头的理念而产生，该摄像头包含一个外壳，其中布置至少一个光学元件和至少一组电路板(配备至少一个电路板)，电路板组带有至少一个用于执行直接摄像头功能的有源电路，以及至少一个用于加热电路板组、光学元件和/或外壳的加热元件。至少一个加热元件被直接附连到电路板组的其中一个电路板，其中，直接附连还包括将至少一个加热元件部分地集成或嵌入到电路板组的电路板中。将加热元件直接布置在电路板组的其中一个电路板上，可能会对摄像头中布置的其他加热装置造成选择性或附加性影响，例如在光学元件物侧所布置的加热装置。
[0012]对于直接接触环境而暴露于气象条件下的组件要进行优先加热。例如，如果摄像头配有保护玻璃，则主要是对也被认为是光学元件的保护玻璃进行加热，以消除其上面的泛霜或结露。如果摄像头没有保护玻璃，则主要是对直接接触环境的光学元件进行加热(例如，镜头)。摄像头通常是密封的，可防止湿气进入。
[0013]在本公开的含义中，术语“电路板”是指一种电子元器件的载体。电路板起到机械附连和电气连接的作用。电路板优先采用电绝缘材料制成并配有导线连接。
[0014]此外，有源电路是一种包含如半导体的电路。有源电路适用于执行摄像头的直接功能。这些直接功能包括与图像生成直接相关的所有功能，例如，图像采集、图像处理和图像显示。举例来说，不仅包括数字图像采集单元(或图像传感器)、通过LVDS (低压差分信号)串化器的视频传输、通过处理器的视频传输，而且还包括摄像头进行直接功能所需要的全部电源。
[0015]与此相反，摄像头的间接功能指的是与图像生成无关的功能。举例来说，包括加热器、红外光照或麦克风。
[0016]加热元件可以是有源组件(例如，半导体)或无源组件(例如，线圈、电阻等)。此外，利用电路板组上布置的电气组件所生成的热量来加热光学元件，也可能会大有好处。
[0017]将至少一个加热元件直接布置在一组电路板的其中一个电路板上，该电路板已经提供在摄像头中并且带有可进行直接摄像头功能的有源电路，由于无需修改摄像头外壳，因而可实现有效和划算的生产。对优先加热组件的传热得到增加。优先将至少一个加热元件通过电阻层施加到电路板。例如，优先将至少一个加热元件与电源和控制装置相连接，二者所提供的控制信号和电能转化为热能后传递给至少一个加热元件。优先地，将电源和/或控制装置的电气连接也印刷在电路板上。
[0018]在本公开的一个实施例中，有源电路是数字图像采集单元。这种情况下，至少一个加热元件与电路板上电源线相连接，并布置在装有数字图像采集单元的电路板上。在另一实施例中，有源电路适用于传输视频数据，例如，传输到车辆(特别是商务车)中驾驶员看得见的显示单元。此外，在另一实施例中，有源电路可适用于处理视频数据，处理后被输送到显示单元。在另一实施例中，有源电路是为至少一个加热元件和/或电路板组其他电子元器件供电的电源。
[0019]在一个实施例中，电路板组包括一个电路板，该电路板直接附连有数字图像采集单元和至少一个加热元件。在另一实施例中，电路板组包括至少两个电路板，二者以电子或机械方式彼此相连。这种情况下，数字图像采集单元被布置于电路板组的一个电路板上，至少一个加热元件被直接附连到电路板组的至少一个其他电路板。
[0020]优先地，在至少一个加热元件与外壳之间布置至少一个导热元件，用于将加热元件和/或电路板组生成的热量传递给外壳。优选具有大表面的导热元件，即大的导热表面，将加热元件生成的热量有效地提供并传递给外壳，进而传递给光学元件。在本公开的优选实施例中，为了主要对光学元件加热，使用导热元件将加热元件与外壳直接连接在光学元件附近。
[0021]在另一实施例中，至少一个加热元件被附连在电路板组的电路板上背对着光学元件的一侧。或者或此外，至少一个加热元件被附连在电路板组的电路板上面向光学元件的一侧。而且，还可将加热兀件布置成一个福射表面朝向光学兀件，和/或将其直接布置在光学元件附近，从而实现至少一个加热元件为光学元件(例如，镜头及镜头系统)提供对流换热。在本公开的一个实施例中，对于电路板组包括至少两个电路板的情况，加热元件可被布置在电路板组中至少一个电路板上背对和/或面向光学兀件的一侧。
[0022]在优选实施例中，至少一个导热元件被直接布置在电路板组的电路板与外壳之间，和/或直接布置在至少一个加热元件与外壳之间。导热元件优先采用具有良好导热性的材料制成，如银、铜和/或铝。至少一个导热元件优选导热胶、导热膏和/或导热垫。例如，导热元件可能是由无溶剂反应型树脂制成的单组分环氧树脂粘合剂，或者是为提高导热性添加了固体组分填充剂(如石英粉、白垩粉、金属粉、烟灰等)的胶合剂。在一个实施例中，电路板组的至少一个电路板通过至少一个导热元件被固定到外壳。在优选实施例中，导热元件完全覆盖至少一个加热元件，该加热元件被附连到电路板组的一个电路板，这样使得表面传热效率最大化。
[0023]在另一实施例中，摄像头外壳中提供有温度传感器以检测外壳内部温度。温度传感器检测到外壳内的温度后，将相应的温度信号提供给与之相连的控制单元，后者根据前者检测到的温度控制至少一个加热元件。因此，可以有效控制至少一个加热元件的热性能，即，仅当外壳内温度低于预定阈值时才会有至少一个加热元件发出热量。此外，至少一个导热元件可以与外壳内部温度成正比例进行热输出，即温度越低输出越高。另外，温