光学设备和成像设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及光学设备和成像设备，该光学设备和成像设备各自配备有透镜组件、电路板以及容纳透镜组件和电路板的壳体。
【背景技术】
[0002]存在作为光学设备的示例的、配备有透镜组件、电路板和壳体的成像设备，该透镜组件包括透镜和用于保持该透镜的保持件(holder)，该壳体容纳透镜组件和电路板。在这样的成像设备中，电路板上冷凝的发生可能使得水滴在电路板中产生水迀移，从而导致电路板中的绝缘失效。
[0003]存在一些用于减小在电路板上发生冷凝的风险的方法。第一种方法是在电路板上涂覆防滴材料，以及第二种方法是在壳体中装入干燥剂或惰性气体。第三种方法是将壳体设计成具有在壳体的内部与外部之间连通的可闭通道并且在可闭通道中配装不透水的透湿材料(moisture permeable material)。在日本专利申请公布第2002-221748号和日本专利申请公布第2008-239017号中分别公开了第二种方法和第三种方法。
【发明内容】
[0004]然而，第一种方法可能由于防滴材料而增加成像设备的制造成本，并且需要使用防滴材料的涂覆工艺。第二种方法可能导致从电路板产生的热被过多地困在封闭壳体中。第三种方法可能由于壳体的特定设计以及由于透湿材料而增加成像设备的制造成本。
[0005]鉴于上述情况，本公开内容的一个方面试图提供光学设备和成像设备，光学设备和成像设备中的每一个均包括透镜组件、电路板以及容纳透镜组件和电路板的壳体，该光学设备和成像设备中的每一个均能够解决上述问题。
[0006]具体地，本公开内容的另一方面旨在提供这样的光学设备和成像设备，该光学设备和成像设备中的每一个均具有用于在不密封壳体的情况下减小在电路板上发生冷凝的风险的更简单结构。
[0007]根据本公开内容的第一示例性方面，提供了一种光学设备。该光学设备包括透镜组件，该透镜组件包括用于接收光的至少一个透镜和用于保持至少一个透镜的保持件。该光学设备包括用于基于所接收的光来执行至少一种处理的电路板。该光学设备包括壳体，该壳体具有开口并且被配置成将透镜组件和电路板容纳在其中以使得电路板的至少一部分面向透镜组件并且透镜组件经由开口暴露。该光学设备包括将位于透镜组件周围的通道限定成与开口连通的机构。通道将经由开口进入壳体的内部的空气引导成不被导向电路板。
[0008]根据本公开内容的第二示例性方面，提供了一种用于车辆的光学系统。该光学系统包括在第一示例性方面中所述的光学设备。壳体具有与该壳体的开口连通的凹部。光学设备被容纳在壳体中，其中透镜组件经由一组凹部和开口暴露以使得经由该组凹部和开口确保透镜组件的视野。该光学系统包括:盖，具有开口壁并且覆盖光学设备；以及支架，附接至车辆的挡风玻璃的内表面并附接至该盖。该支架覆盖该盖的开口壁以使得经由该组凹部和开口确保透镜组件的视野。该光学系统包括罩(hood)，该罩在透镜组件的视野未被阻挡的情况下至少部分地配装在凹部中。
[0009]根据本公开内容的第三示例性方面，提供了一种要安装在车辆中的成像设备。该成像设备包括:透镜组件，包括用于接收光的至少一个透镜和用于保持至少一个透镜的保持件；成像传感器，用于基于所接收的光来连续地拾取图像；以及电路板。该成像设备包括图像处理电路，该图像处理电路在电路板中实现，并且被配置成捕获连续地拾取的图像并对拾取的图像中的每一个执行图像处理。该图像处理电路包括3.3V信号线以及具有1.27mm或更小的间距的外部端子。该图像处理电路被配置成经由安装在车辆中的串行交互式通信总线接收从安装在车辆中的至少一个传感器输出的信号。该信号指示车辆的行进状况。该图像处理电路还被配置成基于图像处理电路的图像处理的结果和从至少一个传感器输出的信号中的至少一个，经由串行交互式通信总线将控制信号输出至车辆。该控制信号控制安装在车辆中的至少一个致动器。该成像设备包括壳体，该壳体具有开口并且被配置成将透镜组件、电路板以及成像传感器容纳在其中，以使得电路板的至少一部分面向透镜组件并且透镜组件经由开口暴露。该成像设备包括将位于透镜组件周围的通道限定成与开口连通的机构，该通道将经由开口进入壳体的内部的空气引导成不被导向电路板。
[0010]根据本公开内容的第四示例性方面，提供了一种光学系统。该光学系统包括:透镜组件，包括用于接收光的至少一个透镜和用于保持至少一个透镜的保持件；以及电路板，用于基于所接收的光来执行至少一种处理。该光学系统包括壳体，该壳体具有开口并且被配置成将透镜组件和电路板容纳在其中，以使得电路板的至少一部分面向透镜组件并且透镜组件经由开口暴露。该光学系统包括将位于透镜组件周围的通道限定成与开口连通的机构。通道将经由开口进入壳体的内部的空气引导成不被导向电路板。该光学系统包括支架，该支架附接至车辆的挡风玻璃并且被配置成将透镜组件固定至挡风玻璃。该光学系统包括罩，该罩附接至支架并且围绕透镜组件的视野，以减小位于透镜组件的视野之外的对象被透镜组件的视野捕获的可能性。
[0011]根据第一示例性方面的光学设备、根据第二示例性方面的光学系统、根据第三示例性方面的成像设备以及根据第四示例性方面的光学系统中的每一个均包括下述机构。该机构将位于透镜组件周围的通道限定成与开口连通。通道将经由开口进入壳体的内部的空气引导成不被导向电路板。
[0012]因此，该机构减小了进入壳体的内部的空气碰撞电路板的可能性:，这是因为空气被引导而离开电路板。具体地，即使已被引导而离开电路板的空气最终碰撞电路板，空气在碰撞电路板以前也已行进了长距离。这是因为空气曾被引导而离开电路板。这导致已行进了如此长距离的空气在到达电路板时被充分冷却。这在不密封壳体的情况下减小了在电路板上发生冷凝的风险。
[0013]基于下述结合附图的描述，将进一步理解本公开内容的各方面的上述和/或其他特征和/或优点。在适当的情况下，本公开内容的各方面可以包括和/或不包括不同特征和/或优点。此外，在适当的情况下，本公开内容的各方面可以组合其他实施例的一个或更多个特征。对具体实施例的特征和/或优点的描述不应被解释为限制其他实施例或权利要求。
【附图说明】
[0014]根据以下参照附图对实施例的描述，本公开内容的其他方面将变得明显，在附图中:
[0015]图1是示意性地示出了根据本公开内容的实施例的成像设备的外观的示例的透视图；
[0016]图2是图1中所示的成像设备的平面图；
[0017]图3是图1中所示的成像设备的分解透视图；
[0018]图4是示意性地示出了包括成像设备并且附接至车辆的前挡风玻璃的相机系统的截面图；
[0019]图5是示意性地示出了图4中所示的相机系统的分解透视图；
[0020]图6是示意性地示出了包括相机系统的功能结构的示例的、车辆的功能结构的一部分的示例的框图；
[0021]图7是示意性地示出了在成像设备的控制电路板上实现的图像处理电路的一部分的视图；
[0022]图8是示意性地示出了图7中所示的图像处理电路的功能结构的示例的框图；
[0023]图9是图1中所示的成像设备的相机模块的透视图；
[0024]图10是图9中所示的相机模块的分解透视图；
[0025]图11是示意性地示出了在相机模块被安装在图1中所示的壳体中之前壳体的内部的透视图；
[0026]图12是示意性地示出了在相机模块被安装在图1中所示的壳体中之后壳体的内部的透视图；
[0027]图13是沿着图2的线X II1-X III得到的截面图；
[0028]图14是沿着图2和图13中的每幅图的线X IV -X IV得到的截面图；以及
[0029]图15是与图13中所示的截面图对应的根据实施例的第一变型示例的成像设备的截面图。
【具体实施方式】
[0030]在下文中参照附图描述本公开的实施例。
[0031]根据实施例的、作为光学设备的示例的成像设备I安装在例如车辆V中，在图4中示出了车辆V的一部分，诸如前挡风玻璃。成像设备I拾取在车辆V前方的区域的图像。成像设备I还对所拾取的图像进行分析，并且将分析结果发送至安装在车辆V中的一个或多个ECU，诸如前灯控制ECU和车道偏离检测ECU。
[0032]在说明书中，所描述的前方向、后方向、右方向和左方向示出了当车辆V在车辆V的前方向上行进时车辆V的前方向、后方向、右方向和左方向。前后方向对应于车辆V的纵向，而右左方向对应于车辆V的横向，即宽度方向。
[0033]参照图1和图2，成像设备I包括壳体2和安装在壳体2中的相机模块3。壳体2由例如金属制成，并且为具有内空容器空间的大致长方体形状。当成像设备2安装在车辆V中时，壳体2具有导向至车辆V的后侧的后壁2a。
[0034]壳体2具有朝向车辆V的前侧倾斜的顶壁2b。顶壁2b的后半部的矩形部分向上突出以形成突出壁25 ;突出壁25被定位成在壳体2的横向上相对于后半部的中间向右轻微偏移。
[0035]突出壁25用作至例如之后描述的车辆V的前挡风玻璃102 (参见图4)的附接壁。在下文中，将突出壁25称为附接壁25。
[0036]附接壁25具有在其前表面25s形成于附接壁25的大致中心的大致U形凹部21a，使得附接壁25的上表面具有大致凹形。换言之，附接壁25包括将U形凹部21a夹在中间的左手端26和右手端27。
[0037]壳体2具有向下形成在顶表面2b中的梯形凹部22。梯形凹部22具有被定位成靠近附接壁25的前表面25s的竖直壁22a。竖直壁22a具有与附接壁25的前表面25s相交的顶表面22b，使得竖直壁22a和附接壁25构成向下梯状部。竖直壁22a具有形成在顶表面22b中并且与U形凹部21a连通的凹部22c。U形凹部21a和凹部22c构成用于在壳体2的内部与外部之间进行连通的开口 21。
[0038]梯形凹部22具有为大致梯形形状的底表面22d。梯形底表面22d从竖直壁22a在前方向上延伸，以使得梯形底表面22d的延伸下基部比其上基部长。
[0039]包括U形凹部21a和凹部22c的开口 21以及梯形凹部22用作暴露结构(21，22)，该暴露结构(21，22)使得安装在壳体2中的相机模块3的透镜组件3A的一部分从壳体2暴露，即，未覆盖。这允许透镜组件3A接收来自车辆V的前面的光，并且允许相机模块3基于所接收的光来拾取在车辆V前方的图像。换言之，暴露结构(21，22)允许壳体2不干扰透镜组件3A(即，相机模块3)的视野。
[0040]参照图3，成像设备I还包括控制电路板4、电连接线束(harness) 5以及底盖6。相机模块3布置在控制电路板4和电连接线束5之上以使得开口 21面向控制电路板4。电连接线束5将相机模块3的电气部件与控制电路板电连接。底盖6布置在控制电路板4的下侧以与壳体2的底壁成一体。
[0041]成像设备I构成用作附接至车辆V的成像设备的示例的相机系统100。相机系统100例如附接至车辆V的前挡风玻璃102的内表面的顶部中心。换言之，相机系统100被定位成靠近车辆V的后视镜。
[0042]除成像设备I以外，相机系统100还包括板状支架8、罩9、第一导热构件114、第二导热构件115、设计盖7、通风扇117以及热线(hot wire) 118。图4和图5示意性地示出了前挡风玻璃102的一部分。在图5中，为了更简单地描述相机系统100，在图示中除去了通风扇117和热线118。
[0043]参照图4和图5，设计盖7为具有在其中的内空容器和开口顶壁的长方体形状。成像设备I包括在设计盖7的内空容器中以使得支架8覆盖成像设备I的顶部、同时罩9覆盖梯形凹部22。
[0044]支架8经由第二导热构件115附接至被定位成靠近后视镜(更具体地，位于后视镜后方)的前挡风玻璃102的内表面的顶部中心。
[0045]具体地，支架8具有面向壳体2的附接壁25的顶表面的至少一部分的开口 8a。支架8还具有与开口 8a连通并且面向壳体2的梯形凹部22的大致V形凹部(S卩，凹槽(notch))8b ;开口 8a和V形凹部8b使得支架8具有大致U形。支架8用来将成像设备I的壳体2固定到前挡风玻璃102的内表面。具体地，支架8具有经由第二导热构件115固定地安装(例如，粘附)在前挡风玻璃102的内表面上的第一主表面(即，顶表面)8c。壳体2经由第一导热构件114附接至固定地安装在前挡风玻璃102的内表面上的支架8，以使得壳体2的附接壁25面向前挡风玻璃102。
[0046]当壳体附接至支架8时，V形凹部Sb位于相机模块3的前面。V形凹部Sb具有大致梯形形状以使其朝向相机模块3的前侧在宽度上变得更宽的；凹部Sb在形状上对应于相机模块3的透镜组件3A的在透镜组件3A前面延伸的水平扇形成像区，即水平视角区。这使得充分确保了透镜组件3A(即，相机模块3)的视野。
[0047]罩9由树脂制成并且具有大致梯形底表面以及垂直于梯形底表面的各个斜边的一对相对侧表面。罩9用面向凹部8b的梯形底表面附接至支架8的下侧。具体地，当壳体2附接至支架8时，罩9安装在梯形凹部22的梯形底表面22d上或之上，以使得罩9的底表面和相对侧表面围绕相机模块3的大致扇形成像区(水平视角区)；该成像区大致对应于透镜组件3A的视野。这减小了相机模块3捕获到位于相机模块3的扇形成像区之外的对象的可能性。
[0048]第一导热构件114被设计为由例如具有从I [W/m.K]至50 [ff/m.K](包括I [W/m.K]和50[W/m.K])的导热率的硅树脂材料制成的底座构件(seat member) ο第一导热构件114经由开口 8a位于壳体2的附接壁25与前挡风玻璃102之间。例如，在实施例中，第一导热构件114粘附在附接壁25的顶表面上。此后，在第一导热构件114和/或附接壁25的顶部配装或放置在支架8的开口 8a中时，第一导热构件114经由第二导热构件115固定到前挡风玻璃102的内表面。这导致第一导热构件114粘附在前挡风玻璃102的内表面上。
[0049]第一导热构件114的形状和区域与附接壁25的顶表面的形状和区域大致相同。具体地，第一导热构件114具有大致凹形并且固定地安装在附接壁25的位于U形凹部21a的两侧的相应的左手端26和右手端27的区域25b上。第一导热构件114还固定地安装在位于U形凹部21a后面的附接壁25的凹形顶表面的区域25a上。
[0050]第二导热构件115被设计为由例如与第一导热构件114的材料相同的材料制成的底座构件。第二导热构件115被布置在支架8的顶表面8c与前挡风玻璃102的内表面之间以使其固定地安装在支架8的顶表面8c和前挡风玻璃102的内表面二者上。
[0051]第二导热构件115的形状和区域与支架8的顶表面Sc的形状和区域大致相同。具体地，第二导热构件115具有面向支架8的开口 8a的开口 115a、以及与开口 115a连通并且面向支架8的V形凹部Sb的大致V形凹部115b ;开口 115a和V形凹部115b导致第二导热构件115具有大致U形。
[0052]第二导热构件115粘附在支架8的整个顶表面8c上并且粘附在前挡风玻璃102的内表面上，同时开口 115a和凹部115b与相应的开口 8a和凹部8b对准。例如，用粘附剂将第二导热构件115附接在支架8的整个顶表面8c和前挡风玻璃102的内表面二者上。
[0053]在实施例中，为了减少对第二导热构件115与前挡风玻璃102的内表面之间的粘附剂的外部视觉识别，第二导热构件115粘附在面积大于第二导热构件115的面积的黑色陶瓷片103上。此后，黑色陶瓷片103紧密地接触在前挡风玻璃102的内表面上。黑色陶瓷片103具有面向第二导热构件115的V形凹部115b的透明开口 103a。透明开口 103a防止黑色陶瓷片103遮挡相机模块3的扇形成像区。
[0054]设计盖7从