專利名稱：車輛攝相機(jī)和透鏡組裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛攝相機(jī)，更具體地，本發(fā)明涉及這種攝相機(jī)的低成本構(gòu)造和組裝。
背景技術(shù)：
車輛攝相機(jī)用于多種目的，例如倒車時(shí)輔助駕駛員避開車輛后面的障礙物，和在向前行駛時(shí)探測在車輛前面的逼近的碰撞。車輛攝相機(jī)包括透鏡，透鏡將視頻輸入聚焦在設(shè)置于成像器上的圖像傳感器上。一般來說，透鏡相對于圖像傳感器的位置能夠影響圖像傳感器所接收的視頻輸入的質(zhì)量。例如，如果透鏡定位成使得視頻輸入不在焦點(diǎn)上，則傳輸?shù)今{駛員的視頻可能是模糊不清的，并且其他車輛系統(tǒng)，例如碰撞探測系統(tǒng)，可能不象它們在別的情況下那樣能夠起作用。當(dāng)攝相機(jī)的大小減小時(shí)，透鏡相對于圖像傳感器的定位可能是相對更關(guān)鍵的，至少因?yàn)槲恢玫男〉淖兓軌驅(qū)е陆嵌绕畹南鄬Υ蟮母淖?。因此，透鏡相對于圖像傳感器的定位對車輛的后視攝相機(jī)可能是特別關(guān)鍵的。而且，重要的是，攝相機(jī)能夠在特定工作條件下在超過選擇的時(shí)間期間上保持透鏡就位，從而在超過有用的工作壽命上維持?jǐn)z相機(jī)的性能。攝相機(jī)的幾個(gè)方面可能對透鏡相對于圖像傳感器的位置的總?cè)莶钣胸暙I(xiàn)。例如， 對于透鏡和有螺紋的透鏡保持器，它們之間的螺紋連接具有與它相關(guān)聯(lián)的容差。透鏡保持器的管狀件(cast)的角度具有與它相關(guān)聯(lián)的容差。成像器的位置具有與它相關(guān)聯(lián)的容差。期望提供更集成的、成本更低的攝相機(jī)組件和用于在容差內(nèi)相對于成像器定位透鏡的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面中，本發(fā)明指向一種車輛攝相機(jī)，所述車輛攝相機(jī)具有安裝在透鏡保持器上且用選擇的粘合劑保持在適當(dāng)位置的透鏡。所述粘合劑能夠通過暴露于UV光初始比較快地固化，以相對于透鏡保持器支撐透鏡。所述粘合劑還能夠通過暴露于第二固化條件，例如通過暴露于熱，而進(jìn)行固化以得到完全固化的強(qiáng)度，這可能需要比較長的時(shí)間期間，例如幾分鐘或幾小時(shí)。通過提供一種粘合劑，所述粘合劑能夠初始快速固化，而不是達(dá)到選擇的完全固化強(qiáng)度和選擇的性能特性，所述攝相機(jī)適用于將所述透鏡通過機(jī)器人定位，然后使所述粘合劑快速固化以固定所述透鏡的位置，從而所述攝相機(jī)能夠從所述機(jī)器人傳送到用于暴露于所述第二固化條件的固化固定裝置以便完全固化所述粘合劑。這樣， 所述機(jī)器人可能是用于生產(chǎn)攝相機(jī)的系統(tǒng)的比較昂貴的部件，但能夠用于調(diào)整另一攝相機(jī)的透鏡，所述另一攝相機(jī)的透鏡然后被傳送到另一固化固定裝置。在一個(gè)特別的實(shí)施例中，本發(fā)明指向包括透鏡、透鏡保持器和成像器的車輛攝相機(jī)。所述透鏡利用粘合劑連接到所述透鏡保持器。所述粘合劑能夠通過UV光充分固化到將所述透鏡支撐在所述透鏡保持器中。當(dāng)所述粘合劑暴露于第二固化步驟時(shí)，所述粘合劑還能夠固化到完全固化的強(qiáng)度。所述粘合劑構(gòu)造成，當(dāng)暴露于對選擇的時(shí)間期間的至少一個(gè)選擇的工作條件時(shí)，在所述透鏡和透鏡保持器之間提供至少選擇的粘結(jié)強(qiáng)度。所述成像器包括用于接收來自所述透鏡的視頻輸入的圖像傳感器。所述攝相機(jī)構(gòu)造成傳輸與由所述成像器所接收的視頻輸入有關(guān)的至少一個(gè)其他車輛裝置系統(tǒng)信號。在進(jìn)一步特別的實(shí)施例中，所述粘合劑可以是被Delo Industrial Adhesives of Windach，Germany稱為粘合劑AD VE 43812的粘合劑。在另一方面中，提供一種車輛攝相機(jī)，所述車輛攝相機(jī)包括第一攝相機(jī)殼體，所述第一攝相機(jī)殼體具有用于保持光學(xué)部件的集成的筒體部分；光學(xué)部件，所述光學(xué)部件安裝在所述筒體部分中以形成透鏡；定位器帽，安裝在筒體部分上，用于容納和豎向地定位所述筒體部分中的光學(xué)部件；成像電路，其包括定位成接收來自所述透鏡的光學(xué)圖像的圖像傳感器；以及第二攝相機(jī)殼體，其連接到所述第一攝相機(jī)殼體以便封裝所述成像電路。在另一方面中，提供一種車輛攝相機(jī)，所述車輛攝相機(jī)包括透鏡，所述透鏡包括保持光學(xué)部件于其中的透鏡筒體；成像器，其用于接收來自所述透鏡的圖像；以及殼體，其封裝所述成像器和一部分透鏡筒體。所述透鏡筒體包括用于引導(dǎo)和安坐所述透鏡筒體的周緣于所述成像器的表面上的結(jié)構(gòu)。設(shè)置例如粘合劑和可軟焊的固定銷的裝置，用于將透鏡筒體緊固到所述成像器。并且設(shè)置用于保證在所述透鏡和成像器之間的聚焦的裝置。所述透鏡筒體還可以集成有至少一部分所述殼體。在另一方面中，提供一種車輛攝相機(jī)，所述車輛攝相機(jī)包括透鏡，所述透鏡包括保持光學(xué)部件于其中的透鏡筒體；成像器，其用于接收來自所述透鏡的圖像；印刷電路板 (PCB)，其用于安裝所述成像器；透鏡保持器，其用于安裝所述透鏡筒體，所述透鏡保持器包括用于相對于所述成像器橫向地引導(dǎo)所述透鏡筒體的結(jié)構(gòu)；固定螺釘，其用于將所述PCB 安裝到所述透鏡保持器；以及例如壓縮墊圈、波形墊圈或鎖緊墊圈的裝置，其與所述固定螺釘組合以保持所述PCB和成像器相對于所述透鏡的軸向位置。在另一方面中，提供一種車輛攝相機(jī)，所述車輛攝相機(jī)包括第一攝相機(jī)殼體，所述第一攝相機(jī)殼體具有用于保持光學(xué)部件的集成的筒體部分；光學(xué)部件，其安裝在所述筒體部分中以便形成透鏡；成像器，其用于接收來自所述透鏡的圖像；印刷電路板(PCB)，其用于安裝所述成像器；以及第二攝相機(jī)殼體，所述PCB安裝于所述第二攝相機(jī)殼體上，其中， 組合的所述第一和第二攝相機(jī)殼體封裝所述成像器和PCB。所述第一和第二攝相機(jī)殼體經(jīng)由UV-固化的粘合劑緊固，所述UV-固化的粘合劑只有在所述第二攝相機(jī)殼體相對于所述第一攝相機(jī)殼體的位置設(shè)定成使所述透鏡聚焦并且與所述成像器在光學(xué)上中心對準(zhǔn)后才固化。在另一方面中，提供一種車輛攝相機(jī)，所述車輛攝相機(jī)包括攝相機(jī)殼體，所述攝相機(jī)殼體具有用于保持光學(xué)部件的集成的筒體部分；光學(xué)部件，其安裝在所述筒體部分中以形成透鏡；成像器，其用于接收來自所述透鏡的圖像；印刷電路板(PCB)，其用于安裝所述成像器。所述PCB利用UV-固化的粘合劑緊固到所述攝相機(jī)殼體，所述UV-固化的粘合劑只有在PCB相對于所述殼體的位置設(shè)定成使所述透鏡聚焦并且與所述成像器在光學(xué)上中心對準(zhǔn)后才固化。
在另一方面中，提供一種車輛攝相機(jī)，所述車輛攝相機(jī)包括透鏡，所述透鏡包括保持光學(xué)部件于其中的透鏡筒體；成像器，其用于接收來自所述透鏡的圖像；以及印刷電路板(PCB)，其用于安裝所述成像器。利用UV-固化的透明粘合劑將所述透鏡筒體固定到所述成像器和PCB中的至少一個(gè)上，所述透鏡筒體直接緊固到所述成像器。所述粘合劑只有在透鏡筒體相對于所述成像器的位置設(shè)定成使所述透鏡聚焦并且與所述成像器在光學(xué)上中心對準(zhǔn)后才固化。在另一方面中，提供一種改進(jìn)的車輛攝相機(jī)系統(tǒng)，其中，所述透鏡分辨率選擇成滿足但不顯著超過根據(jù)顯示器的大小、觀察者和所述顯示器之間的距離、關(guān)于對比靈敏度函數(shù)的選定點(diǎn)以及所述成像器感測表面的大小所確定的分辨率。在另一方面中，提供一種改進(jìn)的車輛攝相機(jī)系統(tǒng)，其中，所述透鏡省去消色差透鏡，而使用基于預(yù)定的色差測量的數(shù)字色彩校正。


現(xiàn)在將參照附圖，僅作為實(shí)例描述本發(fā)明，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的車輛攝相機(jī)的分解透視圖，其中，透鏡筒體經(jīng)由 UV-可固化的粘合劑粘合地緊固到透鏡保持器上；圖2是處于組裝狀態(tài)的圖1中所示的車輛攝相機(jī)的剖面?zhèn)纫晥D；圖3是第一實(shí)施例的變型的示意性截面圖；圖4是現(xiàn)有技術(shù)的透鏡的截面圖；圖5是本發(fā)明第二實(shí)施例的示意性截面圖，其中，透鏡筒體與攝相機(jī)透鏡保持器集成；圖6是本發(fā)明第三實(shí)施例的示意性截面圖，其中，透鏡筒體下落到成像器的表面上；圖6A是圖6的一部分的詳圖；圖7是本發(fā)明第三實(shí)施例的變型的示意性截面圖；圖8是第三實(shí)施例的細(xì)節(jié)截面圖；圖9是本發(fā)明第四實(shí)施例的示意性截面圖，其中，透鏡通過PCB安裝螺釘進(jìn)行聚
焦ο圖10是包括后殼體的第四實(shí)施例的示意性截面圖；圖11是本發(fā)明第五實(shí)施例的示意性截面圖，其中，透鏡通過攝相機(jī)前和后殼體的選擇性定位進(jìn)行聚焦；圖12是本發(fā)明第五實(shí)施例的變型的示意性截面圖；圖13是本發(fā)明第五實(shí)施例的變型的示意性截面圖，其中，PCB有選擇地進(jìn)行定位；圖14是本發(fā)明第六實(shí)施例的示意性截面圖，其中，透鏡通過用透明粘合劑將透鏡直接附接到成像器而進(jìn)行聚焦；圖15是對比靈敏度函數(shù)的曲線；以及圖16是透鏡色差的實(shí)例的曲線。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1—使用UV-可固化的粘合劑將透鏡安裝到保持器圖1顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的車輛攝相機(jī)10的分解圖。車輛攝相機(jī)10包括成像器20、例如前攝相機(jī)殼體14的透鏡保持器和透鏡16。車輛攝相機(jī)10可以包括其他部件，例如用于處理由成像器20接收的視頻輸入的附加電路，如用于向視頻輸入提供圖形覆蓋的電路。車輛攝相機(jī)10還可以構(gòu)造成將視頻輸入傳輸?shù)狡渌囕v裝置，例如安裝在駕駛室的顯示器(未圖示)的顯示控制器(未圖示)。成像器20可以是電荷耦合器件(CCD)或互補(bǔ)氧化金屬半導(dǎo)體(CM0Q傳感器。附加地參照圖2，成像器20安裝到印刷電路板(PCB) 12上。成像器20定位成接收來自透鏡 16的光學(xué)圖像。在圖1中所示的示例性實(shí)施例中，成像器20通過多個(gè)帶螺紋的緊固件22 連接到透鏡保持器14。透鏡16在選擇的位置安裝到透鏡保持器/前攝相機(jī)殼體14，用于將視頻輸入聚焦到成像器20的感測表面上。透鏡16可以是現(xiàn)有技術(shù)中已知的任意類型的透鏡。透鏡16可以具有外表面對，外表面M構(gòu)造成接收在圓柱形孔隙沈中，圓柱形孔隙沈具有在透鏡保持器/前攝相機(jī)殼體14上的孔隙壁觀。外表面M和孔隙壁觀可以在二者之間具有選擇的量的間隙，顯示為間隔G。設(shè)置粘合劑30，用于將透鏡12保持在相對于透鏡保持器/前攝相機(jī)殼體14的特定位置中。更特別地，粘合劑30可以施加在透鏡保持器/前攝相機(jī)殼體14上的第一軸向表面32和透鏡16上的第二軸向表面34之間。透鏡16相對于成像器20的位置影響在由成像器20所接收的光學(xué)圖像中的聚焦度，并且因而影響攝相機(jī)20的性能和光學(xué)圖像在成像器上的光學(xué)對準(zhǔn)。為了控制透鏡16的位置，可以設(shè)置包括機(jī)器人(未顯示)的定位系統(tǒng)。在粘合劑 30硬化前，所述機(jī)器人保持和調(diào)整透鏡16相對于透鏡保持器/前攝相機(jī)殼體14的位置，直到目標(biāo)物體出現(xiàn)在合適的聚焦中和在成像器20上的合適位置處。通過提供在外透鏡16的外表面M和透鏡保持器/前攝相機(jī)殼體14的孔隙壁觀之間的間隙的選擇量便于透鏡16 相對于透鏡保持器/前攝相機(jī)殼體14的調(diào)整。附加地，在透鏡16和透鏡保持器/前攝相機(jī)殼體14之間的粘合劑30的層的厚度可以選擇成，提供在透鏡16和透鏡保持器14/前攝相機(jī)殼體之間的相對角度調(diào)整的合適量。粘合劑的層的厚度在調(diào)整透鏡16之間可以是大約 0. 75mm。一旦透鏡16已經(jīng)由所述機(jī)器人適當(dāng)定位，粘合劑30通過暴露于UV光而進(jìn)行初始固化，同時(shí)所述機(jī)器人保持透鏡16就位。UV光可以從圍繞在攝相機(jī)10的周緣的UV源提供。粘合劑30的初始固化可能導(dǎo)致粘合劑足夠堅(jiān)固以保持透鏡16在透鏡保持器/前攝相機(jī)殼體14中而不需要機(jī)器人夾緊透鏡16，并且可能需要小于7秒鐘。然而，如果在這個(gè)階段遭到比較小的擾動，透鏡16可能易受運(yùn)動的影響。在初始固化后，攝相機(jī)10可以由機(jī)器人比較溫柔地放置在運(yùn)送裝置(未顯示)上并且移動到UV固化站(未顯示)以進(jìn)入進(jìn)一步的UV固化期間，例如，如25秒鐘?？梢钥蛇x擇地設(shè)置另一 UV固化站(未顯示)以在攝相機(jī)10離開第一 UV固化站后，進(jìn)一步固化粘合劑30另一期間，例如25秒鐘。跟隨在UV 固化后，攝相機(jī)10可以被傳送到另一固化站，在這里，粘合劑30能夠被熱固化，或者通過暴露于一些其他第二固化條件而進(jìn)行固化，以達(dá)到完全固化的強(qiáng)度，從而粘合劑30能夠在車輛上使用過程中保持透鏡16就位。使用UV光初始固化粘合劑30的步驟可以是相對即時(shí)的。熱固化粘合劑的這個(gè)步驟可能需要幾分鐘或幾小時(shí)。作為附加或替代固化措施，粘合劑30可以是潮濕固化的。設(shè)置具有利用UV光的初始固化能力的粘合劑30是有利的，因?yàn)闄C(jī)器人不需要在超過第二固化條件所需要的充分硬化粘合劑30到自支撐的時(shí)間期間上保持透鏡16就位。 一旦攝相機(jī)10從機(jī)器人傳遞到固化固定裝置，機(jī)器人可以用于將另一透鏡16定位在另一透鏡保持器14/前攝相機(jī)殼體中。因?yàn)槎ㄎ煌哥R16和使用UV光初始固化粘合劑30的任務(wù)能夠需要少于粘合劑30的完全熱固化所需要的時(shí)間，單個(gè)機(jī)器人能夠?qū)⒕哂谐跏脊袒耐哥R的攝相機(jī)10進(jìn)給到多個(gè)固化固定裝置，藉此提供達(dá)到每個(gè)機(jī)器人相對高的生產(chǎn)率的能力。一旦完全固化，粘合劑30可能能夠在一個(gè)或多個(gè)選擇的工作條件下保持透鏡16 就位，在透鏡16和透鏡保持器/前攝相機(jī)殼體14之間具有至少選擇的粘結(jié)強(qiáng)度。例如，粘合劑30可以能夠在暴露于選擇的溫度85°C和可選的濕度大約85%下1000小時(shí)的選擇時(shí)間期間后，保持透鏡16就位。任意的前述選擇值都可以選擇以適應(yīng)攝相機(jī)10在使用過程中所預(yù)計(jì)要經(jīng)歷的特殊環(huán)境。所述選擇的時(shí)間期間可以例如是某其他時(shí)間期間，例如大約 1200小時(shí)。選擇的粘合劑30可以在暴露于選擇的溫度零下40°C下選擇的時(shí)間期間后，還能夠保持透鏡16就位。完全固化的粘合劑30可以具有其他性能特性，包括在暴露于從零下40°C到95°C的溫度范圍的過程中維持至少70%的粘合劑30的強(qiáng)度(例如，拉伸強(qiáng)度)； 具有至少IOOOpsi的拉伸強(qiáng)度；具有至少50的肖氏D硬度；具有在30000和70000厘泊之間的粘度；不吸濕的(從而在暴露于濕氣時(shí)不顯著膨脹)；具有至少3mm的固化深度；具有粘結(jié)到聚對苯二甲酸丁二酯/聚碳酸酯和/或聚苯硫醚和/或液晶聚合物和/或陽極化鋁的能力；具有至少IOOOpsi的粘合剪切強(qiáng)度，在85°C時(shí)粘合剪切強(qiáng)度的減小小于60% ；很少或沒有除氣；能夠承受得住暴露于鹽霧；能夠承受得住典型的汽車化學(xué)物品，例如汽油和汽車清潔劑；具有至少90°C的玻璃過渡溫度和是“汽車等級”(即，一般適合在汽車中使用)。粘合劑30可以在相對于透鏡保持器/前攝相機(jī)殼體14調(diào)整透鏡16之前由機(jī)器人自身施加?？商娲?，粘合劑30可以在由機(jī)器人持有攝相機(jī)10之前(或期間)由一些其他裝置施加。除了相對于透鏡保持器/前攝相機(jī)殼體14固定透鏡16的位置外，粘合劑30還可以針對外部環(huán)境而不透氣地密封攝相機(jī)10的內(nèi)部。許多粘合劑都試圖用作粘合劑30。例如已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些粘合劑，例如UV-固化自由丙烯酸鹽具有使用UV光初始固化的能力，在暴露于如85°C的提高了的溫度下超過選擇期間的時(shí)間時(shí)具有減小了的強(qiáng)度(例如，拉伸強(qiáng)度)。還發(fā)現(xiàn)例如某UV-可固化的自由環(huán)氧樹脂混合物的粘合劑也在暴露于如85°C的提高的溫度下超過選擇期間的時(shí)間時(shí)具有減小了的強(qiáng)度(例如，拉伸強(qiáng)度)。試驗(yàn)的某些陽離子環(huán)氧樹脂在暴露于溫度85°C和濕度85%超過選擇期間的時(shí)間時(shí)也失去了它們的強(qiáng)度。試驗(yàn)的某些陰離子氰基丙烯酸酯是不適合的， 因?yàn)閷τ诠鈱W(xué)使用而言，它們產(chǎn)生了太多除氣。其他粘合劑，例如一些UV-固化自由硅酮具有比較低的尺寸穩(wěn)定性，因而是不適合的。令人驚奇的是，人們發(fā)現(xiàn)可以用作粘合劑的適當(dāng)粘合劑是Delo Industrial Adhesive of Germany生產(chǎn)的AD VE 43812。這種粘合劑是低溫固化，環(huán)氧樹脂-胺類粘合劑，能夠通過暴露于UV光初始比較快地固化。
圖3顯示后視攝相機(jī)10的變型100。這個(gè)實(shí)施例結(jié)合了透鏡112、前殼體/透鏡保持器130、后殼體132和成像器140。如圖4中更大的細(xì)節(jié)所示，透鏡112包括透鏡筒體 114，在透鏡筒體114中安裝透鏡光學(xué)部件120、0形環(huán)122、間隔件IM和紅外截止濾光片 126，并且透鏡筒體114由定位器帽116保持就位。前殼體130經(jīng)由螺紋連接或者經(jīng)由上述的粘合劑法蘭保持透鏡筒體114。具有成像器140的印刷電路板138安裝在由前和后殼體部分130、132限定的殼體中。螺釘134用于此目的。為了安裝透鏡112，透鏡112首先由機(jī)器人或多軸聚焦機(jī)(未顯示)定位在殼體130、132中以便提供相對于成像器140的聚焦圖像，并且一旦適當(dāng)?shù)貙?zhǔn)，透鏡112此后牢固地附接到前殼體130上。透鏡112和前殼體 130之間的密封優(yōu)選通過上述粘合劑提供，或者通過使用螺紋鎖緊裝置提供。然后，后殼體 132通過激光或超聲波焊接、粘合劑，或經(jīng)由壓配合而附接到前殼體130。實(shí)施例2—透鏡筒體和攝相機(jī)透鏡保持器的集成圖5顯示車輛攝相機(jī)的另一實(shí)施例110，其中，透鏡筒體114容納透鏡112的光學(xué)部件，透鏡筒體114和攝相機(jī)前殼體130形成單個(gè)集成件150。作為常規(guī)透鏡組裝方法的一部分，透鏡光學(xué)元件120、0形環(huán)和間隔件122、IM和紅外截止濾光片126(圖4)放置在集成的透鏡筒體和攝相機(jī)上部殼體件150的透鏡筒體部分114’的內(nèi)側(cè)，以提供透鏡112’ (圖 5)。集成件150能夠由塑料注射模制或金屬機(jī)加工形成。為了使成本低并且通過膠結(jié)、激光或超聲波焊接容易將后殼體132附接到集成件150，優(yōu)選塑料注射模制。具有成像器140的PCB138安裝到集成件110。透鏡112’通過應(yīng)用在實(shí)施例3至 6中所述的技術(shù)相對于成像器140聚焦。本實(shí)施例110的優(yōu)點(diǎn)包括因除去了一個(gè)昂貴的上部殼體塑料模具而節(jié)省了模具制造成本；由于使用更少的塑料材料和不需要昂貴的粘合劑或螺紋鎖緊環(huán)氧樹脂而節(jié)省了材料成本；以及因?yàn)槌チ藢⑼哥R附接到上部殼體上的步驟而更簡化了攝相機(jī)組裝方法。實(shí)施例3—透鏡筒體下降到成像器表面上圖6顯示車輛攝相機(jī)的另一實(shí)施例200，其中，集成件150的透鏡筒體114’下降到并且直接放置在成像器140的表面上。在攝相機(jī)組裝過程期間，如圖6所示，透鏡筒體114’直接下降到成像器140上。透鏡筒體114’包括特殊設(shè)計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，例如槽口 (rebate) 202(參見圖6A的細(xì)節(jié)圖)，從而當(dāng)透鏡筒體114，下降到成像器140上時(shí)，槽口 202引導(dǎo)透鏡112’適當(dāng)?shù)厮綄?zhǔn)，使得透鏡光學(xué)軸線與成像器感測區(qū)域的中心成一條直線。(光學(xué)軸線到成像器的中心的對準(zhǔn)也能夠通過成像器上的圖像感測窗的數(shù)字移動來實(shí)現(xiàn)。這個(gè)數(shù)字中心移動結(jié)構(gòu)能夠在一些成像器中發(fā)現(xiàn)，例如Aptina MT9V126 CMOS成像器。)如圖6所示，透鏡112’能夠通過圍繞透鏡筒體114’與成像器140和PCB138的界面施加粘合劑204(例如UV-固化的粘合劑)進(jìn)行緊固，因而固定透鏡聚焦位置。在圖7中所示的變型200’中，將透鏡112’固定到成像器140上的替代方式是包括透鏡筒體114’中的金屬嵌件銷206。金屬嵌件206然后在PCB回流過程期間釬焊到PCB138，以將透鏡112’ 固定到PCB138上。如圖8所示，從透鏡主平面LPP到透鏡落座表面(透鏡落座表面由與成像傳感器表面160間隔開的蓋板玻璃158限定)的距離H1，和成像傳感器表面160到蓋板玻璃158
10之間的距離H2需要滿足關(guān)系式H1+H2 = F+AF，其中，F(xiàn)表示透鏡的有效焦距，AF表示聚焦容差范圍。AF乘以2(AF*2)也稱為聚焦的深度，能夠從幾毫米變化到幾百毫米的范圍。對于典型的汽車攝相機(jī)，聚焦的深度是大約40到70毫米。Hl和H2是對聚焦的變化有貢獻(xiàn)的兩個(gè)源。透鏡筒體114’可以設(shè)計(jì)為緊(tightly)控制的長度容差。筒體長度能夠設(shè)計(jì)為， 使得當(dāng)筒體下降到成像器蓋板玻璃158上時(shí)，透鏡在標(biāo)稱上地恰好聚焦到成像器感測表面 160。成像器140還能夠設(shè)計(jì)為，使得成像器的感測表面160與頂部蓋板玻璃表面之間的距離H2具有緊容差。然而，生產(chǎn)的透鏡和成像器總是具有從它們的設(shè)計(jì)標(biāo)稱值的變化。Hl和 H2的變化能夠累積并且驅(qū)使透鏡成像器對不聚焦。為了控制聚焦容差和增加生產(chǎn)產(chǎn)量，能夠使用一個(gè)或多個(gè)下述方法第一，使用例如OmniVision所鼓勵的波前編碼的光學(xué)技術(shù)。所述技術(shù)使用特殊設(shè)計(jì)的透鏡元件和成像處理算法以增加透鏡的聚焦深度(AF)。更寬的透鏡聚焦深度允許更容許聚焦點(diǎn)的位置變化。能夠保持高的生產(chǎn)產(chǎn)量和產(chǎn)品聚焦質(zhì)量。第二，使用激光或其他裝置切割或熔化透鏡筒體114’的底部中的額外的透鏡筒體材料，從而能夠改變校正透鏡筒體長度以得到良好的聚焦。執(zhí)行預(yù)先激光熔化焦點(diǎn)測量以確定需要熔化多少筒體材料。為了克服透鏡太短的情況，透鏡筒體能夠設(shè)計(jì)成，使得透鏡筒體總是在較長的側(cè)中。第三，將透鏡112，和成像器140放入(bin)并且匹配透鏡112，和成像器140，以得到良好的下降聚焦。所述構(gòu)思是測量透鏡和成像器并且對透鏡和成像器進(jìn)行分類。把透鏡和成像器放入以匹配組。例如，具有正20到30毫米的太長的法蘭焦距的透鏡組，與具有負(fù)20到30毫米的太短的硅酮到頂部玻璃距離的成像器組相匹配。所述兩組將形成良好的聚焦攝相機(jī)。因此得知，通過將透鏡112’直接下降到圖像傳感器140，能夠避免攝相機(jī)生產(chǎn)過程中的需要主動檢索最佳聚焦位置的耗時(shí)的組裝步驟。這導(dǎo)致縮短了循環(huán)時(shí)間，提高了生產(chǎn)率，并且還避免使用非常昂貴的多軸聚焦機(jī)。實(shí)施例4—通過PCB安裝和調(diào)焦螺釘?shù)耐哥R聚焦圖9顯示車輛攝相機(jī)的另一實(shí)施例300，其中，攝相機(jī)前殼體330包括例如壁302 的機(jī)械引導(dǎo)結(jié)構(gòu)，用于將透鏡112引導(dǎo)到與成像器140適當(dāng)?shù)厮綄?zhǔn)，從而透鏡光學(xué)軸線與成像器感測表面的中心成一條直線。在本實(shí)施例中，具有成像器140的PCB138通過螺釘 304附接到前殼體330，而且還利用在PCB138和前殼體330的本體之間保持的壓縮墊圈、波形墊圈或鎖緊墊圈306。從透鏡112到成像器140之間的聚焦通過旋轉(zhuǎn)這些螺釘304和主動地監(jiān)測攝相機(jī)輸出完成。透鏡光學(xué)軸線和成像器中心的對準(zhǔn)能夠通過數(shù)字地移動成像器上的圖像窗口實(shí)現(xiàn)。附加地參照圖10，攝相機(jī)后殼體132附接到前殼體330(在這個(gè)附圖中未描繪)能夠利用激光或超聲波焊接、膠接、壓配合、螺釘一起或其他裝置實(shí)現(xiàn)。在本實(shí)施例中，如在參照實(shí)施例110中所討論的，攝相機(jī)前殼體還可以使用集成的透鏡筒體。實(shí)施例5—通過定位攝相機(jī)前和后殼體聚焦的透鏡
圖11顯示車輛攝相機(jī)的另一實(shí)施例400，其中，實(shí)施例110的集成的透鏡筒體和攝相機(jī)上部殼體件150利用UV固化的膠合劑402附接到攝相機(jī)后殼體132。所述膠合劑在聚焦前施加。執(zhí)行主動聚焦和對準(zhǔn)(使用多軸聚焦機(jī))以達(dá)到最佳透鏡聚焦和光學(xué)軸線對準(zhǔn)成像器中心。當(dāng)保持集成的透鏡筒體和攝相機(jī)前殼體件150在達(dá)到最佳聚焦和對準(zhǔn)的位置中時(shí)，機(jī)器人運(yùn)用UV照亮所述粘合劑以固化它并且固定透鏡112’的位置和密封攝相機(jī)。在本實(shí)施例中，PCB138利用螺釘134、PCB和后殼體之間的膠合劑或其他裝置安裝到后殼體。在圖12中所示的變型400，中，UV固化的粘合劑402，還代替用于將PCB138安裝到殼體的螺釘134。粘合劑402’因此將PCB132附接到后殼體138，固定集成件150到后殼體132，并且密封攝相機(jī)。在圖13中所示的另一變型400”中，成像器PCB被聚焦并且對準(zhǔn)，然后利用施加到 PCB138和集成件150的支座絕緣部分404”上的和施加到PCB138和集成件150的支座絕緣部分404”之間的UV固化的粘合劑402”而固定到透鏡筒體和攝相機(jī)前殼體件150。在聚焦組裝過程期間中，成像器PCB138被抓住并且在χ、y和ζ方向上移動，并且可選地在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到最佳的聚焦和對準(zhǔn)。當(dāng)成像器PCB138被保持就位時(shí)，施加UV照亮以固化粘合劑402”。實(shí)施例6—透鏡和成像器利用粘合劑直接附接圖14顯示車輛攝相機(jī)的另一實(shí)施例500，其中，UV-可固化的透明粘合劑502直接施加在透鏡112和成像器140和/或PCB138之間。粘合劑502提供為比較大的滴以粘結(jié)透鏡112到成像器140和/或PCB138。在UV光固化粘合劑之前執(zhí)行透鏡112的聚焦和對準(zhǔn)。粘合劑優(yōu)選包封成像器140，且作為成像器140的保護(hù)屏蔽。在優(yōu)選的組裝方法中，粘合劑以受控制的量施加到成像器上和成像器周圍。5軸機(jī)器人(未顯示，具有x、y、z方向的運(yùn)動和兩個(gè)正交旋轉(zhuǎn))還握緊透鏡并且將透鏡浸入到一批粘合劑中。然后，所述機(jī)器人將透鏡聚焦和對準(zhǔn)到成像器，在成像器上施加UV光以固化所述粘合劑。然后，所述機(jī)器人釋放所述透鏡。本實(shí)施例簡化了透鏡筒體的設(shè)計(jì)，并且減小了透鏡的大小。本實(shí)施例還能夠是比使用可能緩慢地聚焦或難于保持的帶螺紋的透鏡或只提供不精確的運(yùn)動并因而可能難于控制的壓配合的透鏡是更有利的。這樣，能夠得到更精確的對準(zhǔn)。在所有前述實(shí)施例中，還期望降低透鏡本身的成本。這能夠以一個(gè)或多個(gè)下述方式實(shí)現(xiàn)。第一，塑料可以用于透鏡筒體114和定位器帽116。所述筒體和帽優(yōu)選利用如PPS 的塑料材料注射模制進(jìn)行制造。該材料是密度大的、無孔的、剛性的，并且具有超低的吸濕特性，因而它滿足對后視攝相機(jī)透鏡的特定的環(huán)境和持續(xù)性要求。第二，可以結(jié)合僅一個(gè)玻璃元件作為透鏡的最外部元件120a (圖如)，并且利用兩個(gè)或三個(gè)塑料透鏡(由注射模制制造)作為內(nèi)部光學(xué)元件而形成透鏡112’。替代構(gòu)造可以包括兩個(gè)玻璃元件和一個(gè)或多個(gè)塑料透鏡。使玻璃元件的數(shù)量最小降低了光學(xué)部件的成本。此外，能夠通過去除常規(guī)地設(shè)置為玻璃板的紅外截止濾光片1 實(shí)現(xiàn)成本節(jié)省。 替代地，紅外截止濾光片能夠移動到成像器玻璃蓋片120a上。去除透鏡中的紅外截止濾光片的一個(gè)附加益處是它減少或消除了平坦的紅外截止濾光片和成像器玻璃蓋片120a之間的光的多層反射。該多層反射能夠引起透鏡閃爍和幻象。第三，通過降低透鏡分辨率減少透鏡的成本。所述透鏡分辨率能夠降低到適合攝相機(jī)的應(yīng)用要求的等級。更特別地，人眼的分辨率感覺能夠用圖15中所示的對比靈敏度函數(shù)(CSF)表示。CSF在每度1到8個(gè)循環(huán)的范圍內(nèi)達(dá)到峰值，其中，循環(huán)定義為從黑到白的一次過渡(或者反之亦然)，在文獻(xiàn)中可以稱為“線對”。這樣，能夠根據(jù)顯示器的大小、觀察者距離顯示器的距離、選擇的CSF和成像器感測表面的大小確定需要的分辨率。例如，考慮7英寸對角顯示器(16X9)屏幕寬高比。它具有155mm的水平尺寸。假設(shè)觀察者和顯示器之間的距離是600mm，這是駕駛員的眼睛和車輛中控臺中的顯示器之間的平均距離。選擇每度7循環(huán)的CSF，它是機(jī)器視覺和人類視覺要求之間的合理折衷。并且假設(shè)成像器具有水平感測寬度3. 58mm。一個(gè)角度度數(shù)(angular degree)代表在距離600mm 處的10. 5mm寬度。需要的顯示器分辨率是0. 67線對/毫米。因而，需要的攝相機(jī)分辨率是28. 9線對/毫米。因而，攝相機(jī)能夠產(chǎn)生足夠的分辨率，是它的透鏡得到28. 9線對/毫米的攝相機(jī)等級調(diào)制轉(zhuǎn)移功能。下表中提供足夠攝相機(jī)分辨率的其他實(shí)例
權(quán)利要求
1.一種車輛攝相機(jī)，包括透鏡，其包括保持光學(xué)部件于其中的透鏡筒體；透鏡保持器，其中，所述透鏡筒體通過粘合劑連接到所述透鏡保持器，其中，所述粘合劑是可用UV光固化到足以相對于所述透鏡保持器支撐所述透鏡，并且其中，當(dāng)所述粘合劑暴露于第二固化步驟時(shí)，所述粘合劑進(jìn)一步可固化到完全固化的強(qiáng)度，其中，當(dāng)所述粘合劑暴露于至少一種選擇的操作條件選擇的時(shí)間期間時(shí)，所述粘合劑構(gòu)造成在所述透鏡和透鏡保持器之間提供至少選擇的粘結(jié)強(qiáng)度；以及成像器，其包括定位成接收來自所述透鏡的視頻輸入的圖像傳感器， 其中，所述攝相機(jī)構(gòu)造成傳輸與由所述成像器接收的視頻輸入有關(guān)的至少一個(gè)其他車輛裝置信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛攝相機(jī)，其特征在于， 所述第二固化步驟包括將熱引入到所述粘合劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛攝相機(jī)，其特征在于， 所述至少一個(gè)選擇的操作條件包括大約85°C的溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車輛攝相機(jī)，其特征在于， 所述至少一個(gè)選擇的操作條件包括大約85%的濕度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛攝相機(jī)，其特征在于， 所述選擇的時(shí)間期間大于1000小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛攝相機(jī)，其特征在于， 所述選擇的粘結(jié)強(qiáng)度與所述完全固化的強(qiáng)度大約相同。
7.—種車輛攝相機(jī)，包括透鏡，其包括用于保持光學(xué)部件于其中的透鏡筒體；透鏡保持器，其中，所述透鏡筒體利用粘合劑型號AD VE 43812的粘合劑連接到所述透鏡筒體；以及成像器，其包括定位成接收來自所述透鏡的視頻輸入的圖像傳感器。
8.—種車輛攝相機(jī)，包括第一攝相機(jī)殼體，其具有用于保持光學(xué)部件的集成的筒體部分； 光學(xué)部件，其安裝在所述透鏡筒體中以便形成透鏡；定位器帽，其安裝到所述筒體部分，用于容納和豎向地定位所述筒體部分中的光學(xué)部件；成像電路，其包括定位成接收來自所述透鏡的光學(xué)圖像的圖像傳感器；以及第二攝相機(jī)殼體，連接到所述第一攝相機(jī)殼體以便封裝所述成像電路； 其中，所述攝相機(jī)構(gòu)造成傳輸與由所述成像電路接收的圖像有關(guān)的至少一個(gè)其他車輛裝置信號。
9.一種車輛攝相機(jī)，包括透鏡，其包括保持光學(xué)部件于其中的透鏡筒體； 成像器，用于接收來自所述透鏡的圖像；以及殼體，其封裝所述成像器和一部分透鏡筒體；其中，所述透鏡筒體包括用于將所述透鏡筒體的周緣引導(dǎo)和安坐于所述成像器的表面上的結(jié)構(gòu)；用于將所述透鏡筒體緊固到所述成像器的裝置；以及用于保證所述透鏡和成像器之間聚焦的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的車輛攝相機(jī)，其特征在于， 所述透鏡筒體與至少一部分殼體集成。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的車輛攝相機(jī)，其特征在于，所述緊固裝置將所述透鏡筒體粘合連接到所述成像器安裝于其上的印刷電路板。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的車輛攝相機(jī)，其特征在于，所述緊固裝置是連接到所述透鏡筒體和連接到所述成像器安裝于其上的印刷電路板的定位銷。
13.—種車輛攝相機(jī)，包括透鏡，其包括保持光學(xué)部件于其中的透鏡筒體； 成像器，用于接收來自所述透鏡的圖像； 印刷電路板(PCB)，用于安裝所述成像器；透鏡保持器，用于安裝所述透鏡筒體，所述透鏡保持器包括用于相對于所述成像器橫向地引導(dǎo)所述透鏡筒體的結(jié)構(gòu)；固定螺釘，用于安裝所述PCB到所述透鏡筒體；以及與所述固定螺釘結(jié)合以保持所述PCB和成像器相對于所述透鏡的軸向位置的裝置。
14.一種車輛攝相機(jī)，包括第一攝相機(jī)殼體，其具有用于保持光學(xué)部件的集成的筒體部分； 光學(xué)部件，其安裝在所述筒體部分中以便形成透鏡； 成像器，用于接收來自所述透鏡的圖像； 印刷電路板(PCB)，用于安裝所述成像器；以及第二攝相機(jī)殼體，所述PCB安裝于所述第二攝相機(jī)殼體，所述第一和第二攝相機(jī)殼體共同封裝所述成像器和PCB ；其中，所述第一和第二攝相機(jī)殼體經(jīng)由UV-固化的粘合劑緊固，所述UV-固化的粘合劑只有在所述第二攝相機(jī)殼體相對于所述第一攝相機(jī)殼體的位置設(shè)定成使所述透鏡聚焦并與所述成像機(jī)在光學(xué)上中心對準(zhǔn)后才利用UV光固化。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的車輛攝相機(jī)，其特征在于， 所述粘合劑還將所述PCB固定到所述第二攝相機(jī)殼體。
16.一種車輛攝相機(jī)，包括攝相機(jī)殼體，其具有用于保持光學(xué)部件的集成的筒體部分； 光學(xué)部件，其安裝在所述筒體部分中以便形成透鏡； 成像器，其用于接收來自所述透鏡的圖像； 印刷電路板(PCB)，其用于安裝所述成像器；以及其中，所述PCB利用UV-固化的粘合劑緊固到所述攝相機(jī)殼體，所述UV-固化的粘合劑只有在所述PCB相對于所述殼體的位置設(shè)定成使所述透鏡聚焦且與所述成像器在光學(xué)上中心對準(zhǔn)后才固化。
17.一種車輛攝相機(jī)，包括透鏡，其包括保持光學(xué)部件于其中的透鏡筒體；成像器，用于接收來自所述透鏡的圖像；以及印刷電路板(PCB)，用于安裝所述成像器；其中，利用UV-固化的透明粘合劑將所述透鏡筒體固定到所述成像器和PCB中的至少一個(gè)上，所述透鏡筒體直接緊固到所述成像器，所述粘合劑只有在透鏡筒體相對于所述成像器的位置設(shè)定成使所述透鏡聚焦且與所述成像器在光學(xué)上中心對準(zhǔn)后才固化。
18.在一種車輛攝相機(jī)系統(tǒng)中，所述車輛攝相機(jī)系統(tǒng)包括透鏡、接收由所述透鏡提供的圖像的成像器，以及接收來自所述成像器的視頻的顯示器，改進(jìn)在于，所述透鏡分辨率選定成滿足但不顯著超過根據(jù)所述顯示器的大小、觀察者和所述顯示器之間的距離、對比靈敏度函數(shù)上的選定點(diǎn)以及所述成像器感測表面的大小確定的分辨率。
19.在一種車輛攝相機(jī)系統(tǒng)中，所述車輛攝相機(jī)系統(tǒng)包括透鏡、接收由所述透鏡提供的圖像的成像器，以及接收來自所述成像器的視頻的顯示器，改進(jìn)在于，所述透鏡省去了消色差透鏡，并且使用基于預(yù)定色差測量的數(shù)字色彩校正。
全文摘要
車輛攝相機(jī)的低成本建造使用用于相對于所述成像器對準(zhǔn)和安裝所述攝相機(jī)透鏡的各種方法。這種方法包括使用UV可固化的粘合劑的粘合安裝，其中，所述透鏡可以在固化所述粘合劑之前聚焦。其他方法包括利用粘合劑直接附接所述透鏡到成像器；集成所述透鏡筒體和攝相機(jī)透鏡保持器；將所述透鏡筒體下降到所述成像器的表面上；使用PCB安裝和調(diào)焦螺釘聚焦所述透鏡；并且通過攝相機(jī)前和后殼體的相對定位聚焦所述透鏡。成本還能夠包括通過利用匹配所述透鏡的分辨率與人類的對比靈敏度函數(shù)相一致，并且通過用數(shù)字色差代替光學(xué)色差。
文檔編號G02B7/02GK102449524SQ201080023297
公開日2012年5月9日 申請日期2010年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月25日
發(fā)明者J·S·吉布森, M·C·塞斯蒂, R·A·迪沃塔, S·V·伯爾納, 陸悅生 申請人:馬格納電子系統(tǒng)公司