CN107153316B - 相机装置和相机模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种相机装置，在该相机装置中，相机壳体从车辆的车厢内固定至挡风玻璃。相机模块包括光学单元和相机基板。光学单元包括透镜。相机基板包括图像传感器。光学单元包括镜筒部和基部。镜筒部将透镜保持在其中。基部具有在将相机模块固定至相机壳体时用作定位基准的基准面，并且镜筒部固定至基部以具有固定的位置关系。相机基板在使得透镜的光轴穿过图像传感器的光接收表面的中心并且垂直于图像传感器的光接收表面的位置处固定至光学单元。

Description

相机装置和相机模块

技术领域

本公开涉及一种用于车辆的相机装置和相机模块。

背景技术

近年来，为了进行驾驶辅助控制等，存在其中相机从车厢内安装在挡风玻璃上的车辆。作为在这样的车辆中使用的相机，已知的是在JP-A-2007-225991中描述的车载相机。JP-A-2007-225991中描述的车载相机包括镜筒和壳体。镜筒具有透镜和保持透镜的大致管状的透镜保持部。壳体具有镜筒保持部和壳体主体部。镜筒保持部大致为管状并保持镜筒。壳体主体部大致为箱状，并且将图像传感器容纳在其中。镜筒的端部装配到镜筒保持部中并固定在调整焦点的位置处。

通常，比如上述的车载相机与从下方覆盖车载相机的透镜的护罩一起固定至相机壳体。固定有车载相机和护罩的相机壳体附接至设置在车辆的挡风玻璃上的支承构件。从下方覆盖透镜的护罩阻挡光从透镜下方进入，并且抑制车载相机的视场范围之外的风景被反映在透镜中的情况。

通常，通过四轴调整来调整图像传感器的光接收表面相对于透镜的光轴的相对位置。然而，在四轴调整中，未调整图像传感器的光接收表面相对于透镜的光轴的倾斜。因此，可能出现部分模糊等。因此，提出了六轴调整技术。在该技术中，还调整图像传感器的光接收表面相对于透镜的光轴的倾斜。

在上述车载相机中，当六轴调整被应用于镜筒相对于镜筒保持部的定位时，镜筒可以相对于镜筒保持部倾斜。此处，典型车辆的挡风玻璃是倾斜的。因此，当相机壳体与挡风玻璃之间的间隙小时，如果镜筒向上倾斜，则挡风玻璃和镜筒接触。相机壳体不能被放置。因此，需要将支承构件设置在挡风玻璃上，使得挡风玻璃与相机壳体之间的间隙具有允许存在余地的尺寸。然而，当间隙增大时，需要使用于阻挡光的护罩更大。当护罩被制造得更大时，从挡风玻璃看的视野因此被阻挡。因此，护罩优选为较小的。

发明内容

因此，期望提供一种能够制造为更小尺寸的相机装置和使得相机装置能够变得更小的相机模块。

示例性实施方式提供了一种包括相机壳体和相机模块的相机装置。相机壳体从车辆的车厢内固定至车辆的挡风玻璃。相机模块包括光学单元和相机基板并且固定至相机壳体。光学单元包括透镜。相机基板包括图像传感器并且固定至光学单元的端部。光学单元包括镜筒部和基部。镜筒部将透镜保持在其中。基部具有在将相机模块固定至相机壳体时用作定位基准的基准面。镜筒部固定至基部以具有固定的位置关系。相机基板在使得固定至基部的镜筒部的透镜的光轴穿过图像传感器的光接收表面的中心并且垂直于图像传感器的光接收表面的位置处固定至光学单元。

在示例性实施方式中，光学单元由镜筒部和基部构成。相机模块构造成由固定至光学单元的端部的相机基板构成。相机模块相对于基部的基准面而固定至相机壳体。此处，由于相对于光学单元调整相机基板，因此不需要相对于基部调整镜筒部。因此，抑制了镜筒部相对于基部的基准面的倾斜。因此，当相机装置附接至挡风玻璃时，从锁定到挡风玻璃上的支承构件的相机壳体的闩锁部到镜筒部的顶端的公差变得小于当通过六轴调整来相对于基部调整镜筒部时的公差。因此，可以减小挡风玻璃与相机壳体之间的间隙，并且可以减小护罩的尺寸。

权利要求中的括号内的附图标记表示与根据下文描述的作为一个方面的实施方式的具体装置的对应关系，并且不限制本公开的技术范围。

附图说明

在附图中：

图1是相机装置的外观的立体图；

图2是相机模块的外观的立体图；

图3是沿着图2中的线III-III截取的截面图；

图4是相机壳体的内部的俯视图；

图5是相机模块的分解立体图；

图6是对应于图4的在镜筒部和基部是分离部件的情况下的截面图；

图7是示意性地示出本实施方式的相机装置附接在车辆的挡风玻璃上的状态的侧视图；以及

图8是示意性地示出其中镜筒部和基部是分离部件的相机装置附接至挡风玻璃的状态的侧视图。

具体实施方式

在下文中将参照附图对相机模块和相机装置的实施方式进行描述。

1.配置

如图1所示，相机装置1包括相机壳体3、相机模块4和护罩5。相机装置1是从车辆100(参见图7和图8)的车厢101内附接至固定至车辆100的挡风玻璃7(参见图7和图8)的支架(未示出)的车载相机。在下文中，将相机装置1的各部件的向前、向后、向左、向右、向上、向下方向定义为在相机装置1附接至挡风玻璃7的状态下的部件的向前、向后、向左、向右、向上、向下方向。也就是说，基于该定义，部件的向前方向与车辆100的头部的方向一致。另外，图中的FR、UPR和RH方向分别表示向前方向、向上方向和向右方向。

相机壳体3是由金属或树脂构成的盒状部件。相机壳体3成形为使得厚度朝向前侧减小。相机模块4固定在相机壳体3内。护罩5固定至相机壳体3的前部。相机壳体3的顶表面3a包括前平面部3b、直立平面部3c和后平面部3d。前平面部3b、直立平面部3c和后平面部3d是具有不同的倾斜角的三个表面。前平面部3b是沿向前方向、向后方向、向左方向和向右方向延伸的表面。直立平面部3c是在前平面部3b的后侧端部处向上直立的表面。另外，后平面部3d是在直立平面部3c的上侧端部处沿向后方向延伸的表面。

此处，从直立平面部3c的中心沿上下方向朝向后平面部3d的前部附近形成有曝光孔3e。相机模块4从曝光孔3e露出。另外，前平面部3b具有梯形平面形状。内侧表面3f和3g形成在前平面部3b的左右两侧以便沿向上方向延伸。由前平面部3b、内表面3f和3g以及直立平面部3c形成梯形凹部3h。护罩5装配到凹部3h中。因此，在形成凹部3h的表面中，前平面部3b和内侧表面3f和3g隐藏在护罩5下方。

此外，在相机壳体3的外侧表面的左外侧表面3i和右外侧表面3j上设置有总共四个闩锁部3k。左外侧表面3i位于向左方向上。右外侧表面3j位于向右方向上。每个闩锁部3k设置在顶部表面3a附近并且以圆柱形状突出。在固定至挡风玻璃7的支架中设置有四个钩部(未示出)。相机壳体3通过分别闩锁至支架的钩部上的四个闩锁部3k而固定至挡风玻璃7。

护罩5是由树脂构成的黑色的部件。护罩5具有梯形底壁和直立在底壁的左侧和右侧上的一对侧表面。护罩5装配到相机壳体3的凹部3h中并固定至其上。护罩5从下方覆盖下述的透镜41。透镜41从相机壳体3中的曝光孔3e露出。由于以这种方式布置护罩5，从透镜41下方进入的光、比如由车辆100(图7和图8)的仪表板8反射的光被阻挡。因此，抑制了比如车辆100的仪表板8的风景、即相机模块4的视角外的风景反映在透镜41中。

接下来，将参照图2和图3对相机模块4的配置进行描述。相机模块4是包括光学单元42和相机基板43的单镜头相机。

光学单元42包括镜筒部42a和基部42b。镜筒部42a和基部42b由树脂一体地成型。热塑性树脂、比如聚苯硫醚(PPS)树脂被用作所述树脂。

镜筒部42a是管状的并且将透镜41保持在其中。透镜41由不同尺寸的多个透镜构成。透镜41中的各透镜在透镜41的光轴AX的方向上排列成使得光轴AX与镜筒部42a的中心轴线一致。镜筒部42a的内壁形成为包围透镜41的每个透镜的周缘。因此，透镜41中的各透镜位于镜筒部42a内。

根据本实施方式，如图3所示，透镜41中的各透镜被布置成使得透镜41的尺寸朝向后方变小。镜筒部42a的内径也变小。由于镜筒部42a以这种方式成形，因此，用于形成镜筒部42a的内壁表面的模具可以从镜筒部42a的前部被移除。因此，镜筒部42a和基部42b可以容易地一体地成型。

在将透镜41中的各透镜依次容置并定位在镜筒部42a内之后，镜筒部42a的处于透镜41中的各透镜的后部处的最靠近基部42b侧的内壁被加热。内壁的形状变形并形成固定部分42i。透镜41通过与形成镜筒部42a的管状壁的树脂一体地形成的固定部分42i而固定至管状壁的内部。也就是说，在透镜41容置在镜筒部42a中之后，透镜41通过热铆接而固定在镜筒部42a内。

基部42b具有在垂直于透镜41的光轴AX的方向上延伸并且在后部敞开的长方体形状。具体地，基部42b包括板状基准面42e和板状侧表面。当相机模块4固定至相机壳体3时，基准面42e用作定位的基准。侧表面是从基准面42e直立的上侧表面、下侧表面、左侧表面和右侧表面。上侧表面、下侧表面、左侧表面和右侧表面在向前-向后方向上的长度都相同。此外，基部42b包括用于将相机模块4固定至相机壳体3的附接部42c。附接部42c是从基准板42e沿向左方向和向右方向延伸的板状部分。附接部42c和基准面42e的向前侧上的表面彼此齐平地形成。在附接部42c上形成有螺纹孔42d。

基准面42e设置有于基准面42e的中心部分中穿过基准面42e的通孔42g。通孔42g形成为使得其直径小于镜筒部42a的直径。镜筒部42a设置在基准面42e的外壁表面侧上的覆盖通孔42g的位置中。也就是说，镜筒部42a的内部和通孔42g彼此连通。基准面42e的内壁表面42f设置有用于固定滤光器44的固定凹槽42h。固定凹槽42h形成为联接至通孔42g的内壁表面并且包围通孔42g。

滤光器44截止预定波长的光。例如，滤光器44是截止红外线的红外截止滤波器。红外截止滤波器设置在透镜41与图像传感器45之间，如下所述。因此，当在具有大量红外线的环境、比如户外中执行成像时，抑制了由于电荷饱和而导致图像变白的情况。滤光器44通过粘合剂而固定至形成在基准面42e中的固定凹槽42h。

镜筒部42a的形状相对于透镜41的光轴AX对称。基部42b的形状相对于透镜41的光轴AX对称。此处，当镜筒部42a和基部42b由树脂一体地模制而成时，出现了难以获得部件的精度的问题。根据本实施方式，由于镜筒部42a和基部42b的形状简单，因此能够抑制用树脂一体地模制的部件的精度的降低。

相机基板43是安装有图像传感器45和连接器46的板状部件。根据本实施方式，连接器46安装在与图像传感器45相同的板状部件的同一侧上。然而，连接器46可以安装在板状部件的相反侧上。相机基板43组装在基部42b的后部的敞开端部中以使得安装有图像传感器45的表面面向前方。也就是说，相机基板43组装在基部42b的后端部中以使得图像传感器45与设置在基准面42e的内壁表面上的滤光器44相对。

在相机基板43和基部42b组装在一起的状态下，相机基板43和基部42b成形为使得其相对位置可以调整，而不是紧密地配合在一起并且相互限制运动。如下所述，在调整相机基板43和基部42b的相对位置的状态下，使用粘合剂固定相机基板43和基部42b。

图像传感器45是比如电荷耦合装置(CCD)图像传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的半导体图像传感器元件。图像传感器45具有矩形板状。图像传感器45的表面由形成单个平面的光接收表面构成。图像传感器45拾取由透镜41在光接收表面上形成的被摄体图像并将图像信号输出。此时，当图像传感器45的光接收表面相对于透镜41的光轴AX倾斜时，会出现局部模糊等并且图像的质量劣化。因此，需要将光学单元42和相机基板43定位成使得图像传感器45的光接收表面精确地垂直于透镜41的光轴AX。将在下文对光学单元42和相机基板43的相对位置的调整进行描述。

如图4所示，相机模块4通过作为定位基准的基准面42e的表面而固定至相机壳体3。也就是说，相机模块4通过被螺钉30紧固至相机壳体3的左侧表面内壁3l和右侧表面内壁3m的附接部42c而固定至相机壳体3。

在相机壳体3中，在相机模块4下方设置有信号处理基板和连接配线(未示出)。信号处理基板是处理由相机模块4获取的图像信号的板状部件。信号处理基板在相机模块4的下方固定至相机壳体3。信号处理基板设置有连接器。信号处理基板的连接器和相机基板43的连接器46通过连接配线而电连接。此处，拍摄目标图像并生成图像信号的部件指的是相机模块4。还包括比如信号处理基板、连接配线、相机壳体3和护罩5的相机模块4的整体被称为相机装置1。

接下来，将参照图5对光学单元42和相机基板43的相对位置的调整以及光学单元42和相机基板43的固定进行描述。如上所述，可以在光学单元42和相机基板43组装在一起的状态下调整光学单元42和相机基板43的相对位置。利用这种自由度，通过六轴调整来调整相机基板43相对于光学单元42的相对位置。

也就是说，相机基板43在使得透镜41的光轴AX穿过图像传感器45的光接收表面的中心并且垂直于图像传感器45的光接收表面的位置处固定至光学单元42。本文中的六轴调整是指在x轴线、y轴线和z轴线上的平移方向上以及绕每个轴线的旋转方向上的调整。根据本实施方式，通过调整粘合剂的形状——比如粘合剂的厚度或展开——来调整光学单元42和相机基板43的相对位置。

2.在车辆中的安装

接下来，将参照图7和图8对将相机装置1安装在车辆100中的状态进行描述。光学单元42由树脂一体地成型。因此，镜筒部42a相对于基部42b的基准面42e的角度是固定的。因此，从相机壳体3的闩锁部3k到镜筒座42a的顶端的总公差是从闩锁部3k到基准面42e的公差与从基准面42e到镜筒部42a的顶端的公差之和。

就此而言，在镜筒部420a和基部420b是分离的部件并且镜筒部420a相对于基部420b的相对位置通过如图6所示的相机模块40中的六轴调整来调整的情况下，镜筒部420a相对于基部420b的基准面420e的角度可以变大。在这种情况下，总公差是从闩锁部3k到基准面42e的公差、从基准面420e到镜筒部420a与基部420b之间的粘合部分的公差以及从粘合部分到镜筒部42a的顶端的公差的总和。因此，相机模块40的总公差变得大于根据本实施方式的总公差。

如图7所示，由于总公差相对较小，当相机装置1安装在车辆100中时，挡风玻璃7与相机壳体3之间的间隙CL可以相对较小。因此，能够使设置在挡风玻璃7和相机壳体3之间并且从下方覆盖透镜41的护罩5的前后方向上的尺寸相对较小。在这种情况下，护罩5的前后方向上的尺寸、即从护罩5的前顶端到相机壳体3的后表面的距离变为如图7所示的LL1。

在相机装置1中，通过六轴调整来调整相机基板43与相机模块4的相对位置。因此，相机基板43可以相对于基准面42e倾斜。因此，在相机装置1中，与通过六轴调整来调整镜筒部42a相对于基部42b的相对位置时的情况相比，需要使相机模块4的后表面与相机壳体3的后表面之间的间隙CL2更大。此处，当连接器46安装在基板的与图像传感器45相同的一侧上时，可以减小间隙CL2。

通常，相机装置1的透镜41的视角范围被设置为使得能够拍摄路面上的白线。因此，护罩5形成为上下方向上的高度较小，前后方向上的长度较大，从而不进入透镜41的视角范围。护罩5以这种方式填充挡风玻璃7与相机壳体3之间的区域。因此，当间隙CL1足够小时，可以抑制护罩5的前后方向上的尺寸。然而，随着间隙CL1的增大，护罩5的前后方向上的尺寸迅速增大。

当其中相机模块40固定至相机壳体3的相机装置10安装在车辆100中时，与相机装置1的公差相比，公差增加。如图8中的虚线所示，由于典型车辆100的挡风玻璃7朝向车辆100的车厢101的内部倾斜，所以当总公差较大时，除非使间隙CL1较大，否则相机装置10不能安装至车辆100。因此，当相机装置10安装至车辆100时，间隙CL1变得相对较大。因此，护罩50的前后方向上的尺寸增大。相机装置10的前后方向上的尺寸变为比相机装置1的前后方向上的尺寸大的LL2。相机装置10的尺寸变得比相机装置1大。

3.效果

根据上述实施方式，实现以下效果。

(1)光学单元42形成为使得镜筒部42a和基部42b由树脂一体地模制而成。因此，镜筒部42a相对于基部42b的基准面42e的角度是固定的。因此，当相机装置1固定至相机壳体3时，可以减小从相机壳体3的闩锁部3k到镜筒部42a的顶端的公差。此外，可以减小护罩5的尺寸，并且可以使相机装置1的尺寸更小。

(2)即使当镜筒部42a和基部42b是一体的部件时，仍可以因通过六轴调整来调整相机基板43而将透镜41与图像传感器45之间的相对位置设置为适当的位置。具体地，透镜41和图像传感器45的相对位置可以设置为适当的位置以使得透镜41的光轴AX穿过图像传感器45的光接收表面的中心并且垂直于图像传感器45的光接收表面。

(3)光学单元42具有相对简单的形状。因此，光学单元42可以容易地由树脂一体地成型，并且可以容易地获得光学单元42的精度。

(其他实施方式)

以上对实施本公开的方式进行了描述。然而，本公开不限于上述实施方式。各种修改是可能的。

(1)根据上述实施方式，镜筒部42a和基部42b由树脂一体地模制。然而，本公开不限于此。例如，镜筒部42a和基部42b可以由金属一体地模制而成。另外，镜筒部42a和基部42b可以是分离的部件。镜筒部42a可以由螺钉或粘合剂紧固至基部42b，以具有固定的位置关系。在这种情况下，与将镜筒部42a和基部42b一体化的情况相比，总公差增大。然而，与通过六轴调整来调整镜筒部42a相对于基部42b的相对位置的情况相比，能够减小总公差。此外，可以使相机装置1的尺寸更小。

(2)根据上述实施方式，通过调整粘合剂的形状来执行光学单元42和相机基板43的相对位置的调整。然而，本公开不限于此。例如，光学单元42和相机基板43的相对位置可以通过放置在基部42b的端部与相机基板43之间的垫片部件等来进行调整。

(3)根据上述实施方式，相机模块4通过螺钉固定至相机壳体3。然而，本公开不限于此。例如，相机模块4可以使用粘合剂而固定至相机壳体3。

(4)由根据上述实施方式的单个构成元件提供的多个功能可以由多个构成元件实现。替代性地，由单个构成元件提供的单个功能可以由多个构成元件实现。此外，由多个构成元件提供的多个功能可以由单个构成元件实现。替代性地，由多个构成元件提供的单个功能可以由单个构成元件实现。此外，可以省略根据上述实施方式的配置的一部分。此外，根据上述实施方式的配置的至少一部分可以被添加至根据另一上述实施方式的配置或者替换根据另一上述实施方式的配置。包括在仅由权利要求书中记载的表达所指出的技术概念中的所有方面都是本公开的实施方式。

Claims (3)

1.一种相机装置，包括：

相机壳体，所述相机壳体从车辆的车厢内固定至所述车辆的挡风玻璃；以及

相机模块，所述相机模块包括光学单元和相机基板且固定至所述相机壳体，所述光学单元包括透镜，并且所述相机基板包括图像传感器且固定至所述光学单元的端部，

所述光学单元包括镜筒部和基部，所述镜筒部将所述透镜保持在其中，并且所述基部具有:

作为用于将所述相机模块相对于所述相机壳体定位以用于将所述相机模块固定至所述相机壳体的基准的基准面，并且所述镜筒部固定至所述基部以具有固定的位置关系；以及

附接部，所述附接部用于将所述相机模块固定至所述相机壳体，所述附接部具有第一表面；

其中，所述基部的所述基准面面向所述相机壳体的内壁并且平行于所述图像传感器和所述相机壳体的内壁，其中所述光学单元具有其中所述镜筒部和所述基部一体地成型的结构，并且其中所述基准面与所述第一表面平行，

所述相机基板在使得所述透镜的光轴穿过所述图像传感器的光接收表面的中心并且垂直于所述图像传感器的所述光接收表面的位置处固定至所述光学单元。

2.根据权利要求1所述的相机装置，其中，所述光学单元具有关于所述透镜的所述光轴对称的形状。

3.一种相机模块，所述相机模块固定至从车辆的车厢内固定至所述车辆的挡风玻璃的相机壳体，所述相机模块包括：

光学单元，所述光学单元包括透镜；以及

相机基板，所述相机基板包括图像传感器并且固定至所述光学单元的端部，

所述光学单元包括镜筒部和基部，所述镜筒部将所述透镜保持在其中，并且所述基部具有：

作为用于将所述相机模块相对于所述相机壳体定位以用于将所述相机模块固定至所述相机壳体的基准的基准面，并且所述镜筒部固定至所述基部以具有固定的位置关系；以及

附接部，所述附接部用于将所述相机模块固定至所述相机壳体，所述附接部具有第一表面；

其中，所述基部的所述基准面面向所述相机壳体的内壁并且平行于所述图像传感器和所述相机壳体的内壁，并且其中所述光学单元具有其中所述镜筒部和所述基部一体地成型的结构，并且其中所述基准面与所述第一表面平行，以及

所述相机基板在使得所述透镜的光轴穿过所述图像传感器的光接收表面的中心并且垂直于所述图像传感器的所述光接收表面的位置处固定至所述光学单元。

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