CN102449524A - 车辆摄相机和透镜组装 - Google Patents

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Abstract

车辆摄相机的低成本建造使用用于相对于所述成像器对准和安装所述摄相机透镜的各种方法。这种方法包括使用UV可固化的粘合剂的粘合安装，其中，所述透镜可以在固化所述粘合剂之前聚焦。其他方法包括利用粘合剂直接附接所述透镜到成像器；集成所述透镜筒体和摄相机透镜保持器；将所述透镜筒体下降到所述成像器的表面上；使用PCB安装和调焦螺钉聚焦所述透镜；并且通过摄相机前和后壳体的相对定位聚焦所述透镜。成本还能够包括通过利用匹配所述透镜的分辨率与人类的对比灵敏度函数相一致，并且通过用数字色差代替光学色差。

Description

车辆摄相机和透镜组装
相关申请的交叉引用
本发明要求于2009年3月25日提交的美国临时申请No.61/163,240和2009年8月10日提交的美国临时申请No.61/232,544的权益，这两份申请的内容合并于此。
技术领域
本发明涉及车辆摄相机，更具体地，本发明涉及这种摄相机的低成本构造和组装。
背景技术
车辆摄相机用于多种目的，例如倒车时辅助驾驶员避开车辆后面的障碍物，和在向前行驶时探测在车辆前面的逼近的碰撞。车辆摄相机包括透镜，透镜将视频输入聚焦在设置于成像器上的图像传感器上。一般来说，透镜相对于图像传感器的位置能够影响图像传感器所接收的视频输入的质量。例如，如果透镜定位成使得视频输入不在焦点上，则传输到驾驶员的视频可能是模糊不清的，并且其他车辆系统，例如碰撞探测系统，可能不象它们在别的情况下那样能够起作用。当摄相机的大小减小时，透镜相对于图像传感器的定位可能是相对更关键的，至少因为位置的小的变化能够导致角度偏差的相对大的改变。因此，透镜相对于图像传感器的定位对车辆的后视摄相机可能是特别关键的。而且，重要的是，摄相机能够在特定工作条件下在超过选择的时间期间上保持透镜就位，从而在超过有用的工作寿命上维持摄相机的性能。
摄相机的几个方面可能对透镜相对于图像传感器的位置的总容差有贡献。例如，对于透镜和有螺纹的透镜保持器，它们之间的螺纹连接具有与它相关联的容差。透镜保持器的管状件(cast)的角度具有与它相关联的容差。成像器的位置具有与它相关联的容差。
期望提供更集成的、成本更低的摄相机组件和用于在容差内相对于成像器定位透镜的装置。
发明内容
在一个方面中，本发明指向一种车辆摄相机，所述车辆摄相机具有安装在透镜保持器上且用选择的粘合剂保持在适当位置的透镜。所述粘合剂能够通过暴露于UV光初始比较快地固化，以相对于透镜保持器支撑透镜。所述粘合剂还能够通过暴露于第二固化条件，例如通过暴露于热，而进行固化以得到完全固化的强度，这可能需要比较长的时间期间，例如几分钟或几小时。通过提供一种粘合剂，所述粘合剂能够初始快速固化，而不是达到选择的完全固化强度和选择的性能特性，所述摄相机适用于将所述透镜通过机器人定位，然后使所述粘合剂快速固化以固定所述透镜的位置，从而所述摄相机能够从所述机器人传送到用于暴露于所述第二固化条件的固化固定装置以便完全固化所述粘合剂。这样，所述机器人可能是用于生产摄相机的系统的比较昂贵的部件，但能够用于调整另一摄相机的透镜，所述另一摄相机的透镜然后被传送到另一固化固定装置。
在一个特别的实施例中，本发明指向包括透镜、透镜保持器和成像器的车辆摄相机。所述透镜利用粘合剂连接到所述透镜保持器。所述粘合剂能够通过UV光充分固化到将所述透镜支撑在所述透镜保持器中。当所述粘合剂暴露于第二固化步骤时，所述粘合剂还能够固化到完全固化的强度。所述粘合剂构造成，当暴露于对选择的时间期间的至少一个选择的工作条件时，在所述透镜和透镜保持器之间提供至少选择的粘结强度。所述成像器包括用于接收来自所述透镜的视频输入的图像传感器。所述摄相机构造成传输与由所述成像器所接收的视频输入有关的至少一个其他车辆装置系统信号。在进一步特别的实施例中，所述粘合剂可以是被Delo IndustrialAdhesives of Windach，Germany称为粘合剂AD VE 43812的粘合剂。
在另一方面中，提供一种车辆摄相机，所述车辆摄相机包括第一摄相机壳体，所述第一摄相机壳体具有用于保持光学部件的集成的筒体部分；光学部件，所述光学部件安装在所述筒体部分中以形成透镜；定位器帽，安装在筒体部分上，用于容纳和竖向地定位所述筒体部分中的光学部件；成像电路，其包括定位成接收来自所述透镜的光学图像的图像传感器；以及第二摄相机壳体，其连接到所述第一摄相机壳体以便封装所述成像电路。
在另一方面中，提供一种车辆摄相机，所述车辆摄相机包括透镜，所述透镜包括保持光学部件于其中的透镜筒体；成像器，其用于接收来自所述透镜的图像；以及壳体，其封装所述成像器和一部分透镜筒体。所述透镜筒体包括用于引导和安坐所述透镜筒体的周缘于所述成像器的表面上的结构。设置例如粘合剂和可软焊的固定销的装置，用于将透镜筒体紧固到所述成像器。并且设置用于保证在所述透镜和成像器之间的聚焦的装置。所述透镜筒体还可以集成有至少一部分所述壳体。
在另一方面中，提供一种车辆摄相机，所述车辆摄相机包括透镜，所述透镜包括保持光学部件于其中的透镜筒体；成像器，其用于接收来自所述透镜的图像；印刷电路板(PCB)，其用于安装所述成像器；透镜保持器，其用于安装所述透镜筒体，所述透镜保持器包括用于相对于所述成像器横向地引导所述透镜筒体的结构；固定螺钉，其用于将所述PCB安装到所述透镜保持器；以及例如压缩垫圈、波形垫圈或锁紧垫圈的装置，其与所述固定螺钉组合以保持所述PCB和成像器相对于所述透镜的轴向位置。
在另一方面中，提供一种车辆摄相机，所述车辆摄相机包括第一摄相机壳体，所述第一摄相机壳体具有用于保持光学部件的集成的筒体部分；光学部件，其安装在所述筒体部分中以便形成透镜；成像器，其用于接收来自所述透镜的图像；印刷电路板(PCB)，其用于安装所述成像器；以及第二摄相机壳体，所述PCB安装于所述第二摄相机壳体上，其中，组合的所述第一和第二摄相机壳体封装所述成像器和PCB。所述第一和第二摄相机壳体经由UV-固化的粘合剂紧固，所述UV-固化的粘合剂只有在所述第二摄相机壳体相对于所述第一摄相机壳体的位置设定成使所述透镜聚焦并且与所述成像器在光学上中心对准后才固化。
在另一方面中，提供一种车辆摄相机，所述车辆摄相机包括摄相机壳体，所述摄相机壳体具有用于保持光学部件的集成的筒体部分；光学部件，其安装在所述筒体部分中以形成透镜；成像器，其用于接收来自所述透镜的图像；印刷电路板(PCB)，其用于安装所述成像器。所述PCB利用UV-固化的粘合剂紧固到所述摄相机壳体，所述UV-固化的粘合剂只有在PCB相对于所述壳体的位置设定成使所述透镜聚焦并且与所述成像器在光学上中心对准后才固化。
在另一方面中，提供一种车辆摄相机，所述车辆摄相机包括透镜，所述透镜包括保持光学部件于其中的透镜筒体；成像器，其用于接收来自所述透镜的图像；以及印刷电路板(PCB)，其用于安装所述成像器。利用UV-固化的透明粘合剂将所述透镜筒体固定到所述成像器和PCB中的至少一个上，所述透镜筒体直接紧固到所述成像器。所述粘合剂只有在透镜筒体相对于所述成像器的位置设定成使所述透镜聚焦并且与所述成像器在光学上中心对准后才固化。
在另一方面中，提供一种改进的车辆摄相机系统，其中，所述透镜分辨率选择成满足但不显著超过根据显示器的大小、观察者和所述显示器之间的距离、关于对比灵敏度函数的选定点以及所述成像器感测表面的大小所确定的分辨率。
在另一方面中，提供一种改进的车辆摄相机系统，其中，所述透镜省去消色差透镜，而使用基于预定的色差测量的数字色彩校正。
附图说明
现在将参照附图，仅作为实例描述本发明，在附图中：
图1是根据本发明第一实施例的车辆摄相机的分解透视图，其中，透镜筒体经由UV-可固化的粘合剂粘合地紧固到透镜保持器上；
图2是处于组装状态的图1中所示的车辆摄相机的剖面侧视图；
图3是第一实施例的变型的示意性截面图；
图4是现有技术的透镜的截面图；
图5是本发明第二实施例的示意性截面图，其中，透镜筒体与摄相机透镜保持器集成；
图6是本发明第三实施例的示意性截面图，其中，透镜筒体下落到成像器的表面上；
图6A是图6的一部分的详图；
图7是本发明第三实施例的变型的示意性截面图；
图8是第三实施例的细节截面图；
图9是本发明第四实施例的示意性截面图，其中，透镜通过PCB安装螺钉进行聚焦。
图10是包括后壳体的第四实施例的示意性截面图；
图11是本发明第五实施例的示意性截面图，其中，透镜通过摄相机前和后壳体的选择性定位进行聚焦；
图12是本发明第五实施例的变型的示意性截面图；
图13是本发明第五实施例的变型的示意性截面图，其中，PCB有选择地进行定位；
图14是本发明第六实施例的示意性截面图，其中，透镜通过用透明粘合剂将透镜直接附接到成像器而进行聚焦；
图15是对比灵敏度函数的曲线；以及
图16是透镜色差的实例的曲线。
具体实施方式
实施例1---使用UV-可固化的粘合剂将透镜安装到保持器
图1显示根据本发明第一实施例的车辆摄相机10的分解图。车辆摄相机10包括成像器20、例如前摄相机壳体14的透镜保持器和透镜16。车辆摄相机10可以包括其他部件，例如用于处理由成像器20接收的视频输入的附加电路，如用于向视频输入提供图形覆盖的电路。车辆摄相机10还可以构造成将视频输入传输到其他车辆装置，例如安装在驾驶室的显示器(未图示)的显示控制器(未图示)。
成像器20可以是电荷耦合器件(CCD)或互补氧化金属半导体(CMOS)传感器。附加地参照图2，成像器20安装到印刷电路板(PCB)12上。成像器20定位成接收来自透镜16的光学图像。在图1中所示的示例性实施例中，成像器20通过多个带螺纹的紧固件22连接到透镜保持器14。
透镜16在选择的位置安装到透镜保持器/前摄相机壳体14，用于将视频输入聚焦到成像器20的感测表面上。透镜16可以是现有技术中已知的任意类型的透镜。透镜16可以具有外表面24，外表面24构造成接收在圆柱形孔隙26中，圆柱形孔隙26具有在透镜保持器/前摄相机壳体14上的孔隙壁28。外表面24和孔隙壁28可以在二者之间具有选择的量的间隙，显示为间隔G。设置粘合剂30，用于将透镜12保持在相对于透镜保持器/前摄相机壳体14的特定位置中。更特别地，粘合剂30可以施加在透镜保持器/前摄相机壳体14上的第一轴向表面32和透镜16上的第二轴向表面34之间。
透镜16相对于成像器20的位置影响在由成像器20所接收的光学图像中的聚焦度，并且因而影响摄相机20的性能和光学图像在成像器上的光学对准。
为了控制透镜16的位置，可以设置包括机器人(未显示)的定位系统。在粘合剂30硬化前，所述机器人保持和调整透镜16相对于透镜保持器/前摄相机壳体14的位置，直到目标物体出现在合适的聚焦中和在成像器20上的合适位置处。通过提供在外透镜16的外表面24和透镜保持器/前摄相机壳体14的孔隙壁28之间的间隙的选择量便于透镜16相对于透镜保持器/前摄相机壳体14的调整。附加地，在透镜16和透镜保持器/前摄相机壳体14之间的粘合剂30的层的厚度可以选择成，提供在透镜16和透镜保持器14/前摄相机壳体之间的相对角度调整的合适量。粘合剂的层的厚度在调整透镜16之间可以是大约0.75mm。
一旦透镜16已经由所述机器人适当定位，粘合剂30通过暴露于UV光而进行初始固化，同时所述机器人保持透镜16就位。UV光可以从围绕在摄相机10的周缘的UV源提供。粘合剂30的初始固化可能导致粘合剂足够坚固以保持透镜16在透镜保持器/前摄相机壳体14中而不需要机器人夹紧透镜16，并且可能需要小于7秒钟。然而，如果在这个阶段遭到比较小的扰动，透镜16可能易受运动的影响。在初始固化后，摄相机10可以由机器人比较温柔地放置在运送装置(未显示)上并且移动到UV固化站(未显示)以进入进一步的UV固化期间，例如，如25秒钟。可以可选择地设置另一UV固化站(未显示)以在摄相机10离开第一UV固化站后，进一步固化粘合剂30另一期间，例如25秒钟。跟随在UV固化后，摄相机10可以被传送到另一固化站，在这里，粘合剂30能够被热固化，或者通过暴露于一些其他第二固化条件而进行固化，以达到完全固化的强度，从而粘合剂30能够在车辆上使用过程中保持透镜16就位。使用UV光初始固化粘合剂30的步骤可以是相对即时的。热固化粘合剂的这个步骤可能需要几分钟或几小时。作为附加或替代固化措施，粘合剂30可以是潮湿固化的。
设置具有利用UV光的初始固化能力的粘合剂30是有利的，因为机器人不需要在超过第二固化条件所需要的充分硬化粘合剂30到自支撑的时间期间上保持透镜16就位。一旦摄相机10从机器人传递到固化固定装置，机器人可以用于将另一透镜16定位在另一透镜保持器14/前摄相机壳体中。因为定位透镜16和使用UV光初始固化粘合剂30的任务能够需要少于粘合剂30的完全热固化所需要的时间，单个机器人能够将具有初始固化的透镜的摄相机10进给到多个固化固定装置，藉此提供达到每个机器人相对高的生产率的能力。
一旦完全固化，粘合剂30可能能够在一个或多个选择的工作条件下保持透镜16就位，在透镜16和透镜保持器/前摄相机壳体14之间具有至少选择的粘结强度。例如，粘合剂30可以能够在暴露于选择的温度85℃和可选的湿度大约85％下1000小时的选择时间期间后，保持透镜16就位。任意的前述选择值都可以选择以适应摄相机10在使用过程中所预计要经历的特殊环境。所述选择的时间期间可以例如是某其他时间期间，例如大约1200小时。选择的粘合剂30可以在暴露于选择的温度零下40℃下选择的时间期间后，还能够保持透镜16就位。完全固化的粘合剂30可以具有其他性能特性，包括：在暴露于从零下40℃到95℃的温度范围的过程中维持至少70％的粘合剂30的强度(例如，拉伸强度)；具有至少1000psi的拉伸强度；具有至少50的肖氏D硬度；具有在30000和70000厘泊之间的粘度；不吸湿的(从而在暴露于湿气时不显著膨胀)；具有至少3mm的固化深度；具有粘结到聚对苯二甲酸丁二酯/聚碳酸酯和/或聚苯硫醚和/或液晶聚合物和/或阳极化铝的能力；具有至少1000psi的粘合剪切强度，在85℃时粘合剪切强度的减小小于60％；很少或没有除气；能够承受得住暴露于盐雾；能够承受得住典型的汽车化学物品，例如汽油和汽车清洁剂；具有至少90℃的玻璃过渡温度和是“汽车等级”(即，一般适合在汽车中使用)。
粘合剂30可以在相对于透镜保持器/前摄相机壳体14调整透镜16之前由机器人自身施加。可替代地，粘合剂30可以在由机器人持有摄相机10之前(或期间)由一些其他装置施加。
除了相对于透镜保持器/前摄相机壳体14固定透镜16的位置外，粘合剂30还可以针对外部环境而不透气地密封摄相机10的内部。
许多粘合剂都试图用作粘合剂30。例如已经发现一些粘合剂，例如UV-固化自由丙烯酸盐具有使用UV光初始固化的能力，在暴露于如85℃的提高了的温度下超过选择期间的时间时具有减小了的强度(例如，拉伸强度)。还发现例如某UV-可固化的自由环氧树脂混合物的粘合剂也在暴露于如85℃的提高的温度下超过选择期间的时间时具有减小了的强度(例如，拉伸强度)。试验的某些阳离子环氧树脂在暴露于温度85℃和湿度85％超过选择期间的时间时也失去了它们的强度。试验的某些阴离子氰基丙烯酸酯是不适合的，因为对于光学使用而言，它们产生了太多除气。其他粘合剂，例如一些UV-固化自由硅酮具有比较低的尺寸稳定性，因而是不适合的。
令人惊奇的是，人们发现可以用作粘合剂的适当粘合剂是DeloIndustrial Adhesive of Germany生产的AD VE 43812。这种粘合剂是低温固化，环氧树脂-胺类粘合剂，能够通过暴露于UV光初始比较快地固化。
图3显示后视摄相机10的变型100。这个实施例结合了透镜112、前壳体/透镜保持器130、后壳体132和成像器140。如图4中更大的细节所示，透镜112包括透镜筒体114，在透镜筒体114中安装透镜光学部件120、O形环122、间隔件124和红外截止滤光片126，并且透镜筒体114由定位器帽116保持就位。前壳体130经由螺纹连接或者经由上述的粘合剂法兰保持透镜筒体114。具有成像器140的印刷电路板138安装在由前和后壳体部分130、132限定的壳体中。螺钉134用于此目的。为了安装透镜112，透镜112首先由机器人或多轴聚焦机(未显示)定位在壳体130、132中以便提供相对于成像器140的聚焦图像，并且一旦适当地对准，透镜112此后牢固地附接到前壳体130上。透镜112和前壳体130之间的密封优选通过上述粘合剂提供，或者通过使用螺纹锁紧装置提供。然后，后壳体132通过激光或超声波焊接、粘合剂，或经由压配合而附接到前壳体130。
实施例2---透镜筒体和摄相机透镜保持器的集成
图5显示车辆摄相机的另一实施例110，其中，透镜筒体114容纳透镜112的光学部件，透镜筒体114和摄相机前壳体130形成单个集成件150。作为常规透镜组装方法的一部分，透镜光学元件120、O形环和间隔件122、124和红外截止滤光片126(图4)放置在集成的透镜筒体和摄相机上部壳体件150的透镜筒体部分114’的内侧，以提供透镜112’(图5)。集成件150能够由塑料注射模制或金属机加工形成。为了使成本低并且通过胶结、激光或超声波焊接容易将后壳体132附接到集成件150，优选塑料注射模制。
具有成像器140的PCB138安装到集成件110。透镜112’通过应用在实施例3至6中所述的技术相对于成像器140聚焦。
本实施例110的优点包括因除去了一个昂贵的上部壳体塑料模具而节省了模具制造成本；由于使用更少的塑料材料和不需要昂贵的粘合剂或螺纹锁紧环氧树脂而节省了材料成本；以及因为除去了将透镜附接到上部壳体上的步骤而更简化了摄相机组装方法。
实施例3---透镜筒体下降到成像器表面上
图6显示车辆摄相机的另一实施例200，其中，集成件150的透镜筒体114’下降到并且直接放置在成像器140的表面上。在摄相机组装过程期间，如图6所示，透镜筒体114’直接下降到成像器140上。透镜筒体114’包括特殊设计的机械结构，例如槽口(rebate)202(参见图6A的细节图)，从而当透镜筒体114’下降到成像器140上时，槽口202引导透镜112’适当地水平对准，使得透镜光学轴线与成像器感测区域的中心成一条直线。
(光学轴线到成像器的中心的对准也能够通过成像器上的图像感测窗的数字移动来实现。这个数字中心移动结构能够在一些成像器中发现，例如Aptina MT9V126 CMOS成像器。)
如图6所示，透镜112’能够通过围绕透镜筒体114’与成像器140和PCB138的界面施加粘合剂204(例如UV-固化的粘合剂)进行紧固，因而固定透镜聚焦位置。在图7中所示的变型200’中，将透镜112’固定到成像器140上的替代方式是包括透镜筒体114’中的金属嵌件销206。金属嵌件206然后在PCB回流过程期间钎焊到PCB138，以将透镜112’固定到PCB138上。
如图8所示，从透镜主平面LPP到透镜落座表面(透镜落座表面由与成像传感器表面160间隔开的盖板玻璃158限定)的距离H1，和成像传感器表面160到盖板玻璃158之间的距离H2需要满足关系式H1+H2＝F+ΔF，其中，F表示透镜的有效焦距，ΔF表示聚焦容差范围。
ΔF乘以2(ΔF*2)也称为聚焦的深度，能够从几毫米变化到几百毫米的范围。对于典型的汽车摄相机，聚焦的深度是大约40到70毫米。H1和H2是对聚焦的变化有贡献的两个源。透镜筒体114’可以设计为紧(tightly)控制的长度容差。筒体长度能够设计为，使得当筒体下降到成像器盖板玻璃158上时，透镜在标称上地恰好聚焦到成像器感测表面160。成像器140还能够设计为，使得成像器的感测表面160与顶部盖板玻璃表面之间的距离H2具有紧容差。然而，生产的透镜和成像器总是具有从它们的设计标称值的变化。H1和H2的变化能够累积并且驱使透镜成像器对不聚焦。
为了控制聚焦容差和增加生产产量，能够使用一个或多个下述方法：
第一，使用例如OmniVision所鼓励的波前编码的光学技术。所述技术使用特殊设计的透镜元件和成像处理算法以增加透镜的聚焦深度(ΔF)。更宽的透镜聚焦深度允许更容许聚焦点的位置变化。能够保持高的生产产量和产品聚焦质量。
第二，使用激光或其他装置切割或熔化透镜筒体114’的底部中的额外的透镜筒体材料，从而能够改变校正透镜筒体长度以得到良好的聚焦。执行预先激光熔化焦点测量以确定需要熔化多少筒体材料。为了克服透镜太短的情况，透镜筒体能够设计成，使得透镜筒体总是在较长的侧中。
第三，将透镜112’和成像器140放入(bin)并且匹配透镜112’和成像器140，以得到良好的下降聚焦。所述构思是测量透镜和成像器并且对透镜和成像器进行分类。把透镜和成像器放入以匹配组。例如，具有正20到30毫米的太长的法兰焦距的透镜组，与具有负20到30毫米的太短的硅酮到顶部玻璃距离的成像器组相匹配。所述两组将形成良好的聚焦摄相机。
因此得知，通过将透镜112’直接下降到图像传感器140，能够避免摄相机生产过程中的需要主动检索最佳聚焦位置的耗时的组装步骤。这导致缩短了循环时间，提高了生产率，并且还避免使用非常昂贵的多轴聚焦机。
实施例4---通过PCB安装和调焦螺钉的透镜聚焦
图9显示车辆摄相机的另一实施例300，其中，摄相机前壳体330包括例如壁302的机械引导结构，用于将透镜112引导到与成像器140适当地水平对准，从而透镜光学轴线与成像器感测表面的中心成一条直线。在本实施例中，具有成像器140的PCB138通过螺钉304附接到前壳体330，而且还利用在PCB138和前壳体330的本体之间保持的压缩垫圈、波形垫圈或锁紧垫圈306。从透镜112到成像器140之间的聚焦通过旋转这些螺钉304和主动地监测摄相机输出完成。
透镜光学轴线和成像器中心的对准能够通过数字地移动成像器上的图像窗口实现。
附加地参照图10，摄相机后壳体132附接到前壳体330(在这个附图中未描绘)能够利用激光或超声波焊接、胶接、压配合、螺钉一起或其他装置实现。
在本实施例中，如在参照实施例110中所讨论的，摄相机前壳体还可以使用集成的透镜筒体。
实施例5---通过定位摄相机前和后壳体聚焦的透镜
图11显示车辆摄相机的另一实施例400，其中，实施例110的集成的透镜筒体和摄相机上部壳体件150利用UV固化的胶合剂402附接到摄相机后壳体132。所述胶合剂在聚焦前施加。执行主动聚焦和对准(使用多轴聚焦机)以达到最佳透镜聚焦和光学轴线对准成像器中心。当保持集成的透镜筒体和摄相机前壳体件150在达到最佳聚焦和对准的位置中时，机器人运用UV照亮所述粘合剂以固化它并且固定透镜112’的位置和密封摄相机。在本实施例中，PCB138利用螺钉134、PCB和后壳体之间的胶合剂或其他装置安装到后壳体。
在图12中所示的变型400’中，UV固化的粘合剂402’还代替用于将PCB138安装到壳体的螺钉134。粘合剂402’因此将PCB132附接到后壳体138，固定集成件150到后壳体132，并且密封摄相机。
在图13中所示的另一变型400”中，成像器PCB被聚焦并且对准，然后利用施加到PCB138和集成件150的支座绝缘部分404”上的和施加到PCB138和集成件150的支座绝缘部分404”之间的UV固化的粘合剂402”而固定到透镜筒体和摄相机前壳体件150。在聚焦组装过程期间中，成像器PCB138被抓住并且在x、y和z方向上移动，并且可选地在两个旋转方向上旋转，以达到最佳的聚焦和对准。当成像器PCB138被保持就位时，施加UV照亮以固化粘合剂402”。
实施例6---透镜和成像器利用粘合剂直接附接
图14显示车辆摄相机的另一实施例500，其中，UV-可固化的透明粘合剂502直接施加在透镜112和成像器140和/或PCB138之间。粘合剂502提供为比较大的滴以粘结透镜112到成像器140和/或PCB138。在UV光固化粘合剂之前执行透镜112的聚焦和对准。粘合剂优选包封成像器140，且作为成像器140的保护屏蔽。
在优选的组装方法中，粘合剂以受控制的量施加到成像器上和成像器周围。5轴机器人(未显示，具有x、y、z方向的运动和两个正交旋转)还握紧透镜并且将透镜浸入到一批粘合剂中。然后，所述机器人将透镜聚焦和对准到成像器，在成像器上施加UV光以固化所述粘合剂。然后，所述机器人释放所述透镜。
本实施例简化了透镜筒体的设计，并且减小了透镜的大小。本实施例还能够是比使用可能缓慢地聚焦或难于保持的带螺纹的透镜或只提供不精确的运动并因而可能难于控制的压配合的透镜是更有利的。这样，能够得到更精确的对准。
在所有前述实施例中，还期望降低透镜本身的成本。这能够以一个或多个下述方式实现。
第一，塑料可以用于透镜筒体114和定位器帽116。所述筒体和帽优选利用如PPS的塑料材料注射模制进行制造。该材料是密度大的、无孔的、刚性的，并且具有超低的吸湿特性，因而它满足对后视摄相机透镜的特定的环境和持续性要求。
第二，可以结合仅一个玻璃元件作为透镜的最外部元件120a(图4a)，并且利用两个或三个塑料透镜(由注射模制制造)作为内部光学元件而形成透镜112’。替代构造可以包括两个玻璃元件和一个或多个塑料透镜。使玻璃元件的数量最小降低了光学部件的成本。
此外，能够通过去除常规地设置为玻璃板的红外截止滤光片126实现成本节省。替代地，红外截止滤光片能够移动到成像器玻璃盖片120a上。去除透镜中的红外截止滤光片的一个附加益处是它减少或消除了平坦的红外截止滤光片和成像器玻璃盖片120a之间的光的多层反射。该多层反射能够引起透镜闪烁和幻象。
第三，通过降低透镜分辨率减少透镜的成本。所述透镜分辨率能够降低到适合摄相机的应用要求的等级。更特别地，人眼的分辨率感觉能够用图15中所示的对比灵敏度函数(CSF)表示。CSF在每度1到8个循环的范围内达到峰值，其中，循环定义为从黑到白的一次过渡(或者反之亦然)，在文献中可以称为“线对”。这样，能够根据显示器的大小、观察者距离显示器的距离、选择的CSF和成像器感测表面的大小确定需要的分辨率。
例如，考虑7英寸对角显示器(16X9)屏幕宽高比。它具有155mm的水平尺寸。假设观察者和显示器之间的距离是600mm，这是驾驶员的眼睛和车辆中控台中的显示器之间的平均距离。选择每度7循环的CSF，它是机器视觉和人类视觉要求之间的合理折衷。并且假设成像器具有水平感测宽度3.58mm。一个角度度数(angular degree)代表在距离600mm处的10.5mm宽度。需要的显示器分辨率是0.67线对/毫米。因而，需要的摄相机分辨率是28.9线对/毫米。因而，摄相机能够产生足够的分辨率，是它的透镜得到28.9线对/毫米的摄相机等级调制转移功能。
下表中提供足够摄相机分辨率的其他实例：
  显示器对角线尺寸(英寸)   8   7   6   3.5   2.5
  宽高比   16X9   16X9   16X9   4X3   4X3
  水平尺寸(mm)   177   155   133   71.1   50.8
  眼睛到显示器的距离(mm)   600   600   600   500   500
  在显示器上毫米/度   10.5   10.5   10.5   8.7   8.7
  显示器分辨率(lp/mm)   0.668   0.668   0.668   0.802   0.802
  需要的摄相机分辨率(lp/mm)   33.0   28.9   24.8   15.9   11.4
因而，透镜分辨率能够减小到CSF所规定的限值以便降低成本。现有技术的透镜可以具有对人的视觉感觉而言的高分辨率，而高分辨率透镜反过来能够导致称为“莫尔效应”的负面结果。一些现有技术的摄相机设计利用光学低通滤光片以降低透镜的图像清晰度，消除“莫尔效应”。除更高成本的高分辨率透镜以外，光学低通滤光片增加了摄相机的成本。
第四，通过非光学上地克服透镜中的任何色差能够降低透镜成本。透镜色差能够导致合成图像在物体的边缘具有彩色边纹，以及更低的图像分辨率。透镜色差通常能够由接合在一起的一对玻璃透镜(所谓消色差透镜对)固定或减轻。然而，对于低成本透镜的解决方案，色差在透镜中不是固定的，而是成像器系统集成芯片(SOC)或附属数字处理器应用数字校正以校正色差。如图16的横向色差曲线图中所示，所述色差通常在特定的偏轴角时在不同的颜色中具有固定量的空间隔离。
数字校正色差的基本原理如下。
成像器的每个像素具有红、绿和蓝色的单个值。通过将一个像素颜色移动到一个或多个其他像素，并且对整个成像器重复该过程，能够校正或减小透镜色差效应。基于透镜的横向色差隔离，如图16中所示的实例曲线图，作为从中心到成像器的距离的函数的色差隔离是已知的。对于每个成像器像素，能够计算像素的每个单个颜色需要移动的距离。因为透镜是关于其轴线对称的，所述移动发生在径向位置上。在每个像素中，重新计算每个颜色的新位置坐标。然后，这个颜色值将发送到其坐标被计算的所述新像素。还计算这个像素的其他两个颜色，并且发送到新的像素。
所述像素颜色的这个移动或重新分布能够在成像器的系统集成芯片部分上执行，或者在成像器后的隔离处理器中执行。所述处理器能够是微处理器、DSP或FPGA或其他数字装置。将一些门电路或逻辑单元添加到现有的数字处理单元很可能比在透镜中添加消色差玻璃元件更便宜。透镜色差通常是关于光学轴线对称的，这降低了SOC或处理器中数字色差的复杂度。
透镜生产偏差可能导致色差不完全是圆柱对称的。每个成像器像素的光谱响应因此可以具有偏差。为校正对这两个偏差所引起的数字色差的负面影响，能够应用校准程序。在校准程序期间，具体目标、图像获取和图像处理算法用于计算每个像素处的横向色差隔离。然后，与横向色差值有关的像素使用在上述的数字色差校正过程中。
尽管上面描述了本发明的特殊实施例，但应当理解的是，在不偏离本发明的精神的条件下，可以对这些描述的具体实施例作出变型和改型。

Claims (19)

1.一种车辆摄相机，包括：
透镜，其包括保持光学部件于其中的透镜筒体；
透镜保持器，其中，所述透镜筒体通过粘合剂连接到所述透镜保持器，其中，所述粘合剂是可用UV光固化到足以相对于所述透镜保持器支撑所述透镜，并且其中，当所述粘合剂暴露于第二固化步骤时，所述粘合剂进一步可固化到完全固化的强度，其中，当所述粘合剂暴露于至少一种选择的操作条件选择的时间期间时，所述粘合剂构造成在所述透镜和透镜保持器之间提供至少选择的粘结强度；以及
成像器，其包括定位成接收来自所述透镜的视频输入的图像传感器，
其中，所述摄相机构造成传输与由所述成像器接收的视频输入有关的至少一个其他车辆装置信号。
2.根据权利要求1所述的车辆摄相机，其特征在于，
所述第二固化步骤包括将热引入到所述粘合剂。
3.根据权利要求1所述的车辆摄相机，其特征在于，
所述至少一个选择的操作条件包括大约85℃的温度。
4.根据权利要求3所述的车辆摄相机，其特征在于，
所述至少一个选择的操作条件包括大约85％的湿度。
5.根据权利要求1所述的车辆摄相机，其特征在于，
所述选择的时间期间大于1000小时。
6.根据权利要求1所述的车辆摄相机，其特征在于，
所述选择的粘结强度与所述完全固化的强度大约相同。
7.一种车辆摄相机，包括：
透镜，其包括用于保持光学部件于其中的透镜筒体；
透镜保持器，其中，所述透镜筒体利用粘合剂型号AD VE 43812的粘合剂连接到所述透镜筒体；以及
成像器，其包括定位成接收来自所述透镜的视频输入的图像传感器。
8.一种车辆摄相机，包括：
第一摄相机壳体，其具有用于保持光学部件的集成的筒体部分；
光学部件，其安装在所述透镜筒体中以便形成透镜；
定位器帽，其安装到所述筒体部分，用于容纳和竖向地定位所述筒体部分中的光学部件；
成像电路，其包括定位成接收来自所述透镜的光学图像的图像传感器；以及
第二摄相机壳体，连接到所述第一摄相机壳体以便封装所述成像电路；
其中，所述摄相机构造成传输与由所述成像电路接收的图像有关的至少一个其他车辆装置信号。
9.一种车辆摄相机，包括：
透镜，其包括保持光学部件于其中的透镜筒体；
成像器，用于接收来自所述透镜的图像；以及
壳体，其封装所述成像器和一部分透镜筒体；
其中，所述透镜筒体包括用于将所述透镜筒体的周缘引导和安坐于所述成像器的表面上的结构；
用于将所述透镜筒体紧固到所述成像器的装置；以及
用于保证所述透镜和成像器之间聚焦的装置。
10.根据权利要求9所述的车辆摄相机，其特征在于，
所述透镜筒体与至少一部分壳体集成。
11.根据权利要求9所述的车辆摄相机，其特征在于，
所述紧固装置将所述透镜筒体粘合连接到所述成像器安装于其上的印刷电路板。
12.根据权利要求9所述的车辆摄相机，其特征在于，
所述紧固装置是连接到所述透镜筒体和连接到所述成像器安装于其上的印刷电路板的定位销。
13.一种车辆摄相机，包括：
透镜，其包括保持光学部件于其中的透镜筒体；
成像器，用于接收来自所述透镜的图像；
印刷电路板(PCB)，用于安装所述成像器；
透镜保持器，用于安装所述透镜筒体，所述透镜保持器包括用于相对于所述成像器横向地引导所述透镜筒体的结构；
固定螺钉，用于安装所述PCB到所述透镜筒体；以及
与所述固定螺钉结合以保持所述PCB和成像器相对于所述透镜的轴向位置的装置。
14.一种车辆摄相机，包括：
第一摄相机壳体，其具有用于保持光学部件的集成的筒体部分；
光学部件，其安装在所述筒体部分中以便形成透镜；
成像器，用于接收来自所述透镜的图像；
印刷电路板(PCB)，用于安装所述成像器；以及
第二摄相机壳体，所述PCB安装于所述第二摄相机壳体，所述第一和第二摄相机壳体共同封装所述成像器和PCB；
其中，所述第一和第二摄相机壳体经由UV-固化的粘合剂紧固，所述UV-固化的粘合剂只有在所述第二摄相机壳体相对于所述第一摄相机壳体的位置设定成使所述透镜聚焦并与所述成像机在光学上中心对准后才利用UV光固化。
15.根据权利要求13所述的车辆摄相机，其特征在于，
所述粘合剂还将所述PCB固定到所述第二摄相机壳体。
16.一种车辆摄相机，包括：
摄相机壳体，其具有用于保持光学部件的集成的筒体部分；
光学部件，其安装在所述筒体部分中以便形成透镜；
成像器，其用于接收来自所述透镜的图像；
印刷电路板(PCB)，其用于安装所述成像器；以及
其中，所述PCB利用UV-固化的粘合剂紧固到所述摄相机壳体，所述UV-固化的粘合剂只有在所述PCB相对于所述壳体的位置设定成使所述透镜聚焦且与所述成像器在光学上中心对准后才固化。
17.一种车辆摄相机，包括：
透镜，其包括保持光学部件于其中的透镜筒体；
成像器，用于接收来自所述透镜的图像；以及
印刷电路板(PCB)，用于安装所述成像器；
其中，利用UV-固化的透明粘合剂将所述透镜筒体固定到所述成像器和PCB中的至少一个上，所述透镜筒体直接紧固到所述成像器，所述粘合剂只有在透镜筒体相对于所述成像器的位置设定成使所述透镜聚焦且与所述成像器在光学上中心对准后才固化。
18.在一种车辆摄相机系统中，所述车辆摄相机系统包括透镜、接收由所述透镜提供的图像的成像器，以及接收来自所述成像器的视频的显示器，改进在于，所述透镜分辨率选定成满足但不显著超过根据所述显示器的大小、观察者和所述显示器之间的距离、对比灵敏度函数上的选定点以及所述成像器感测表面的大小确定的分辨率。
19.在一种车辆摄相机系统中，所述车辆摄相机系统包括透镜、接收由所述透镜提供的图像的成像器，以及接收来自所述成像器的视频的显示器，改进在于，所述透镜省去了消色差透镜，并且使用基于预定色差测量的数字色彩校正。
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