CN108983533B - 光学装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

光学装置及其制造方法。一种光学装置包括：印刷电路板，该印刷电路板包括电子图像拍摄电路；包括至少一个光学透镜的透镜保持部，所述透镜保持部被安装在印刷电路板上，以使电子图像拍摄电路和光学透镜沿着光学装置的光轴对准；加热部件，该加热部件设置在透镜保持部上，加热部件通过位于透镜保持部上的至少一个导电迹线电连接至印刷电路板。

Description

光学装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及车用光学装置，并且更具体地，涉及包括加热部件的光学装置。
背景技术
用于机动车辆的电子单元(所述单元位于车辆外部)经受诸如寒冷和冰的环境应力。为了不使这些电子单元经受这些应力的持续影响，这些电子单元通常配备有可以清除这些应力影响的电装置。例如，可以找到配备有电装置的电子单元，例如防止结霜的加热部件。
这些电装置通常通过将电子控制板连接至所述电装置的线束和连接器来控制。
用于这些电装置的电气连接的当前解决方案体积庞大、昂贵且繁琐。
因此，提出解决这些问题的新颖解决方案至关重要。
发明内容
根据本发明，一种光学装置包括：印刷电路板，该印刷电路板包括电子图像拍摄电路；透镜保持部，该透镜保持部包括至少一个光学透镜，所述透镜保持部安装在所述印刷电路板上，以使所述电子图像拍摄电路和所述光学透镜沿着所述光学装置的光轴对准；加热部件，该加热部件位于所述透镜保持部上，所述加热部件通过位于所述透镜保持部上的至少一个导电迹线电连接至所述印刷电路板。
所述导电迹线可以包括电接触区域，该电接触区域与所述印刷电路板的电连接焊盘直接电接触。
所述印刷电路板可以包括柔性部分，在该柔性部分上，所述电连接焊盘与所述导电迹线的所述电接触区域接触地设置。
所述透镜保持部可以由单个部分形成，其中，上外壳安装在下外壳中，所述电接触区域位于所述上外壳的筒壁的外面上，并且所述柔性部分夹在所述上外壳的筒壁与所述下外壳的筒壁之间。
所述导电迹线可以延伸直至所述透镜保持部的外自由端，以便形成所述加热部件，例如通过形成环。
所述透镜保持部可以包括第一绝缘层，该第一绝缘层上设置有所述导电迹线。
所述透镜保持部可以包括第二绝缘层，该第二绝缘层覆盖所述导电迹线，除了所述导电迹线的电接触区域以外。
根据本发明，一种制造如上所述的光学装置的方法包括以下步骤：
提供安装在印刷电路板上的透镜保持部，该印刷电路板包括刚性部分以及包括电连接焊盘的柔性部分；
将加热部件设置在所述透镜保持部上；
将第一绝缘层施敷至所述透镜保持部；
在所述第一绝缘层上制造导电迹线，该导电迹线从所述加热部件延伸直至形成所述导电迹线的电接触区域的端部；
施敷第二绝缘层，该第二绝缘层完全覆盖所述导电迹线，除了所述导电迹线的所述电接触区域以外；
将所述透镜保持部插入下外壳中，以将所述柔性部分的所述电连接焊盘夹在所述下外壳的壁与位于所述透镜保持部的所述电接触区域之间。
根据以下描述，本发明的其它目的和优点将显现。
附图说明
通过阅读下面的详细说明并参照作为非限制示例给出的附图，本发明的其它特征、目的以及优点将显现，并且其中：
图1是根据本发明的光学装置的示意性立体分解图。
图2是图1的组装形式的光学装置的示意性立体截面图。
图3是图1的组装形式的光学装置的示意性立体截面图，其中，连接器的主体被示出没有电端子组。
图4是图1的光学装置的下外壳及其外壳底部的示意性立体图，该外壳底部被示出具有电端子组的电触头。
图5是与第一印刷电路板组装的上外壳的示意性立体截面图，该截面使得可以看到上外壳的管道。
图6是图5的、与本发明的光学装置的下外壳组装的上外壳的示意性立体截面图。
图7是图1的光学装置的第一印刷电路板的上面的示意性立体图。
图8是图1的光学装置的第一印刷电路板的下面的示意性立体图。
图9是插入图1的光学装置的上外壳与下外壳的中间步骤的示意性立体截面图。
图10是图1的组装形式的光学装置的示意性局部立体截面图，例示了第一印刷电路板到上外壳和到下外壳的电连接。
图11是图10的第一印刷电路板到上外壳和外下外壳的电连接处的示意性放大图。
图12是配备有导电迹线的上外壳的示意性立体图。
图13是配备有导电迹线并配备有第一印刷电路板的上外壳的示意性立体图，该第一印刷电路板的柔性部分被示出与导电迹线接触。
图14是加热部件及其供电系统的示意性描绘图。
图15、图16、图17及图18是用于制造根据本发明的光学装置的导电迹线和保护层的四个步骤中的上外壳的示意性立体图。
图19是本发明的光学装置的示意性立体局部分解图，例示了用于组装光学装置的方法。
图20是组装形式的光学装置的示意性立体图。
具体实施方式
为了便于描述并且以非限制性的方式，定义了包括纵轴L、横轴T以及垂直轴V的正交参照系。沿垂直方向定义了取向“低”、“高”、“顶”、“底”、“下”及“上”。沿横向定义了取向“左”、“右”及“侧向”。还沿纵向定义了取向“前”和“后”。
图1和图2示出了光学装置10并且更具体地用于车辆的摄像机。这种类型的摄像机旨在被安装在车辆外部，并因此经受车辆外部条件(如天气)的影响。
在图1中，光学装置10包括上外壳12和下外壳14。
上外壳12包括配备有光学透镜15的管状透镜保持部16，并且上面盖设有通过保持盖20保持在透镜保持部16上的保护性外透镜18。上外壳12还包括筒状基部22、处于其底端24处的开口以及上端壁50；第一印刷电路板26旨在经由第一粘性密封件28附接至底端24以密封地封闭上外壳12。
第一印刷电路板26包括电子图像拍摄电路30，电子图像拍摄电路30沿着光学装置10的光轴O与透镜对准。
下外壳14具有带矩形基部的中空圆筒形状。下外壳14包括具有连接器34的外壳底部32。连接器34包括与下外壳14一体的连接器主体36，并且还包括一组电端子38，这些电端子38旨在插入到连接器36的主体中并且旨在与第二印刷电路板40电接触。
第二印刷电路板40包括用于与第一印刷电路板26电连接的装置42；更具体地，电连接装置42由附接至第二印刷电路板40并通过压缩与第一印刷电路板26接触的柔性突出片形成。
上外壳12经由第二粘性密封件44附接至下外壳14。更具体地，上外壳12的基部22包括设置在上外壳12的基部22的筒壁48的外表面上的外部筒状凸缘(rim)46。凸缘46位于基部22的上端壁50与底端24之间，以限定上外壳12的基部22的顶部54和底部52。基部22的底部52被插入下外壳14中，直到上外壳12的基部22的凸缘46抵靠位于下外壳14的顶部56的上表面上的第二粘性剂密封件44。下外壳14的顶端56的上表面由此形成承载表面。
作为另选例，下外壳的承载表面可以位于除下外壳14的顶端56之外的其它某处。举例来说，该承载表面可以由下外壳14的筒壁116的内表面118内的凸缘形成。
可选地，第二粘性密封件44可以通过将粘接剂淀积到下外壳14的顶端56的上表面上或者上外壳12的基部22的凸缘46上而形成。
更详细地，在图2中，上外壳12的基部22的上端壁50被管状透镜保持部16穿过。透镜保持部16沿着光学装置10的光轴O，从其位于基部22内部的第一端起延伸至其位于基部22的上端壁50外侧的第二端。所述第二端是透镜保持部16的外自由端60。透镜保持部16的位于基部22内部的那部分限定了透镜保持部16的下段59，而透镜保持部16的位于基部22外侧的那部分限定了透镜保持部16的上段57。所示出的透镜保持部16包括整体规则地分隔开的四个透镜。这种排布结构允许多透镜结构，同时使光学装置10的沿着光轴O长度最小化。
在图2和图3中，连接器36的主体包括筒壁62，筒壁62具有从外壳底部32的外表面起垂直延伸直至其自由端64的圆形基部和从外壳底部32的厚度中挖空的部分66。连接器36的主体包括具有圆形基部的筒腔68，筒腔68包括具有不同直径并且彼此连续的三段。具有三段的空腔使得可以以固定方式设置该组电端子。
第一段70整体从外壳底部32的壁的内表面挖空直至外壳底部32的壁厚度的一半。第一段70是具有包括第一直径D1的圆形基部的筒形段。延续第一段70的第二段72形成具有第二直径D2的空腔，第二直径D2稍小于第一直径D1。第二段72贯穿外壳底部32的壁厚度从中途整体延伸至其在外壳壁32外侧的端部76。延续第二段72的第三段74包括第三直径D3，第三直径D3大于第二直径D2并且大于第一直径D1。
该组电端子38包括由插入第二印刷电路板40中的电触头76形成的上部和形成该组电端子38的基部78的第二筒形部分。更精确地，电触头76被强制插入到第二印刷电路板40中，从而实现连接器34与第二印刷电路板40之间的电接触。
第一直径D1与第二直径D2之间的差异使得可以在连接器主体36的空腔68的第一段70与第二段72之间的连接处形成阶状或筒状凸缘80，该组电端子38的基部78的上凸缘82承载在该阶状或筒状凸缘80上。在所示出的实施方式中，该组电端子38的基部78的上凸缘82位于基部78的上端部处。
第二段72的直径D2还被调节成使得该组电端子38的、与该组电端子38的基部78的上凸缘82延续的那部分以摩擦方式抵着第二段72的内壁插入，以使不能够侧向枢转。
该组电端子38的基部78最后包括位于第三腔74中的底端，以使该组电端子38能够电联接至插入第三腔74中的互补电端子。
在图4中，外壳底部32的内面84还包括筒壁86，筒壁86在下外壳14内部具有矩形基部并围绕该组电端子38的电触头76。下外壳14内部的筒壁86具有沿着垂直轴V的高度，该高度低于旨在插入第二印刷电路板40的电触头76，以使第二印刷电路板40能够承载在下外壳14内的筒壁86的上端88上。
因此，通过将电触头76组装在第二印刷电路板40中、通过将该组电端子38的基部78设置在连接器主体36的空腔68中并且通过将第二印刷电路板40抵着下外壳14内部的筒壁86的上端88定位，可以使第二印刷电路板40保持在外壳底部32中。
在图5中，上外壳12被示出为通过第一印刷电路板26经由第一粘性密封件28而在基部22的底端24处封闭，从而在上外壳12内部形成空腔90。更精确地，上外壳12的基部22内部的空腔90是由基部22的筒壁48和第一印刷电路板26限定的自由空间，而筒状基部22内的空间被位于基部22内的管状透镜保持部16的下部59占据。
以首先穿过内孔93通到基部22的筒壁48的内面上，接着穿过外孔95通到基部22的筒壁48的外面与基部22的凸缘46的下表面之间的接合点94处的方式定位管道92，以便在将上外壳12与第一印刷电路板26组装时，允许在空腔90中压缩的空气排出到上外壳12的外部。
具体而言，在将第一印刷电路板26与上外壳12的基部22的底端24组装的工序期间，空气在空腔90中压缩。特别是在第一粘性密封件28被加热以确保其粘接在第一印刷电路板26与上外壳12的基部22之间时，空气的体积增加。空气体积的增加或者同样其在空腔90中的压缩，可能导致透镜保持部16的透镜移动，并因此破坏透镜与电子图像拍摄电路30的初始对准。
因此，管道92使得可以消除透镜与电子图像拍摄电路30之间的错位风险。
可选地，第一粘性密封件24可以通过将粘接剂淀积到上外壳12的基部22的底端24的下表面上或者通过将粘接剂淀积到第一印刷电路板26的周边上而形成。
应注意到，在图6中，当组装上外壳12与下外壳14时，管道92的外孔95(通到基部22的筒壁48的外面与基部22的凸缘46的下表面之间的接合点94处)被第二粘性密封件44堵塞，使上外壳12的内腔90被气密密封。
为了容易定位管道92的外孔95，管道92从内孔93向外孔95相对于光轴O向斜下方挖空。
在图7和图8中，示出了在完成组装光学装置10之前的第一印刷电路板26，即，在组装上外壳12(该外壳的基部22的底端24被第一印刷电路板26封闭)与下外壳14之前。上外壳12和下外壳14由导电金属制成。第一印刷电路板26包括配备有电子图像拍摄电路30的刚性部分和位于该刚性部分96的任一侧上的两个柔性部分98。这种类型的印刷电路板通常被称作刚柔结合印刷电路板。柔性部分98通常包括相对于刚性部分96的基板变薄的基板。柔性部分98通常包括其上设置有导电迹线的塑料基板。第一印刷电路板的刚性部分96总体为矩形。每个柔性部分98被设置在刚性部分96的横向边缘100上。更具体地，刚性部分96连接每个柔性部分98的端部设置在形成在第一印刷电路板26的刚性部分96的每个横向边缘100上的凹口102中。
每个柔性部分98在其上面104上包括弯曲且具有圆形的总体形状的第一电连接焊盘106和第二电连接焊盘108。每个柔性部分98在其下面110上包括弯曲且具有圆形的总体形状的第三电连接焊盘112。这三个电连接焊盘106、108、112使得可以将第一印刷电路板26与该装置的其它电部件电连接。
在图9所示实施方式中，当配备有第一印刷电路板26的上外壳12与下外壳14组装时，即，当上外壳12的基部22的底部52插入下外壳14中时，第一印刷电路板26的每个柔性部分98逐渐弯曲直到垂直，以被压缩和夹紧在上外壳12的基部22的底部52的外表面114与下外壳14的筒壁116的内表面118之间。
为了避免在该组装步骤期间损坏第一印刷电路板26的每个柔性部分98，下外壳14的顶端56包括两个倾斜的斜边缘120，每个斜边缘120皆形成斜面，该斜面朝着下外壳14的筒壁116的内表面118取向。每个倾斜的斜边缘120被定位为与第一印刷电路板26的每个柔性部分98的竖直对准，以便例如避免在该组装步骤期间剪切每个柔性部分98。
在图10和图11中，当上外壳12与下外壳14的组装结束时，每个柔性部分98被压缩和夹紧在上外壳12的基部22的底部52的外表面114与下外壳14的筒壁116的内表面118之间。因此，每个柔性部分98的第一电连接焊盘106和第二电气连接焊盘108与上外壳12接触；每个柔性部分98的第三电连接焊盘112与下外壳14接触。
通过示例以非限制的方式，下外壳12的筒壁116的内表面118由导电金属制成，使得其具有平坦的电接触表面，每个第三弯曲电连接焊盘112抵靠该电接触表面以提供至电接地的电连接。
在图12和图13的实施方式中，第一印刷电路板26的每个柔性部分98的每个第一弯曲电连接焊盘106被定位成抵靠与上外壳12一体并设置在上外壳12的基部22的底部52的外表面114上的电接触表面122，以便将上外壳12连接至包括第一印刷电路板26和第二印刷电路板40的电路的电接地。
每个柔性部分98的每个第二弯曲电连接焊盘108被定位成抵靠电接触表面124，电接触表面124与上外壳12的金属部分电绝缘并且设置在上外壳12的基部22的底部52的外表面114上。
与金属部分电绝缘的每个电接触表面124形成从电接触区域126延伸直到透镜保持部16的外自由端60的导电迹线128的电接触区域126。
透镜保持部16的外自由端60包括加热部件130，加热部件130通过导电迹线128被供电，导电迹线128通过每个柔性部件98的与电接触区域126接触的每个第二弯曲电连接焊盘108电连接至第一印刷电路板26。
在图13所示并在图14中模拟的实施方式中，用于除霜(如需要的话)光学装置10的保护性外透镜18的加热部件130是位于透镜保持部16的外自由端60的顶部上的环形导电迹线，以便与光学装置10的保护性外透镜18接触。导电迹线128可以例如以非限制性的方式被制造在预先淀积到上外壳12的外表面上的绝缘层上。导电迹线128可以通过喷涂诸如含有导电微粒的涂料之类的导电材料或者通过电镀来制造。
另选地，加热部件130可以是产生热量的任何其它装置。举例来说，位于透镜保持部16的第二端顶部上的环形迹线可以用导电粘接剂的密封件代替，使得不仅可以保持保护性外透镜，而且可以通过允许电流经由导电迹线流入粘性密封件来加热该透镜。
在图14中，加热部件130的工作原理在于，使得由第一印刷电路板26产生的电流从第一印刷电路板26的柔性部分98之一的第二弯曲电连接焊盘108流过导电迹线128之一。产生的电流继续其通过加热部件130的电气路径，电气路径由具有环形形状的导电迹线形成并位于透镜保持部16的管壁的顶部上。电流通过另一导电迹线128完成其到第一印刷电路板的行程，该另一迹线的电接触区域126与另一柔性部分98的第二弯曲电连接焊盘108电接触。
本发明不限于使用第一印刷电路板26的柔性部分98作为用于光学装置10的电连接装置。具体来说，使用刚柔结合印刷电路板(其中配备有至少一个电连接焊盘108的柔性部分98以压缩方式插入两个壁之间，以便提供从刚柔结合印刷电路板到两个壁中的一个或另一个壁或两个壁的电连接)可以适用于需要这种连接的任何其它电子单元。
图15、图16、图17及图18示出了用于制造光学装置10的保护层的四个步骤。回想起所述光学装置10旨在被安装至机动车辆外部并因此经受该车辆外部的所有环境应力。
在图15中，上外壳12是包括由金属(举例来说，如铝合金)制成的外表面的壳体。
在图16中，上外壳12的金属外表面132被第一电绝缘层134完全覆盖。仅两个平坦的电接触表面136(其中仅一个可见)或金属接触区域未被第一电绝缘层134覆盖。这些平坦的电接触表面136与上外壳12的金属表面132成一体。这些接触区域旨在经由第一印刷电路板26的两个柔性部分98将上外壳12连接至由第一印刷电路板26和第二印刷电路板40形成的电路的电接地。
在图17中，与加热部件130和环形电迹线(执行加热部件130的任务并设置在透镜保持部16的外自由端60的顶部上)连接的两个导电迹线128(其中仅一个可见)被制造在第一电绝缘层134的顶部上。
在图18中，第二电绝缘层138(如清漆)完全覆盖导电迹线128并且还覆盖第一电绝缘层134，除了导电迹线128的电接触区域126并且除了两个平坦的电接触表面136以外。
另选地，第一电绝缘层134和第二电绝缘层138完全覆盖上外壳12的金属外表面132，导电迹线128仍然被制造在两个电绝缘层134、138之间，然后经由激光束执行局部去除电绝缘层134、138的操作，使得可以露出金属外壳132的平坦接触表面136以及导电迹线128的电接触区域126。
在图19中，用于组装通过本发明描述并在图20中示出的光学装置10的方法具体可以包括以下步骤。
一个步骤在于，将预先配备有一组电端子38的第二印刷电路板40插入外壳底部32中，这些电端子的电触头76已被强制插入第二印刷电路板40中。在该步骤期间，连接器36的主体用作插入第二印刷电路板40直到第二印刷电路板40抵靠在下外壳14的内筒壁86上的引导件。
然后，另一步骤在于，将第二粘性密封件44设置在下外壳14的顶端56的上表面上。
接着，另一步骤在于，将上外壳12的基部22的底部52插入下外壳14中，直到筒状凸缘46抵靠第二粘性密封件44为止。应注意，第一印刷电路板26已预先组装在上外壳12的底端上，使得在组装期间，第一印刷电路板26的柔性部分98将弯曲并且将其自身定位在上外壳12的基部22的底部52的筒壁48的外表面114与下外壳14的筒壁116的内表面118之间。

Claims (6)

1.一种光学装置(10)，所述光学装置包括：
印刷电路板(26)，所述印刷电路板包括电子图像拍摄电路(30)；
包括至少一个光学透镜(15)的透镜保持部(16)，所述透镜保持部(16)安装在所述印刷电路板(26)上，以使所述电子图像拍摄电路(30)和所述光学透镜(15)沿着所述光学装置(10)的光轴(O)对准；
加热部件(130)，所述加热部件设置在所述透镜保持部(16)上；
所述加热部件(130)通过设置在所述透镜保持部(16)上的至少一个导电迹线(128)电连接至所述印刷电路板(26)，
所述导电迹线(128)包括电接触区域(126)，所述电接触区域与所述印刷电路板(26)的电连接焊盘(108)直接电接触，
所述印刷电路板(26)包括柔性部分(98)，所述电连接焊盘(108)与所述导电迹线(128)的所述电接触区域(126)相接触地设置在所述柔性部分上，
其特征在于，所述透镜保持部(16)由单个部分形成，其中，上外壳(12)安装在下外壳(14)中，所述电接触区域(126)设置在所述上外壳(12)的筒壁(48)的外面(114)上，并且所述柔性部分(98)夹在所述上外壳(12)的筒壁(48)与所述下外壳(14)的筒壁(116)之间。
2.根据权利要求1所述的光学装置(10)，其特征在于，所述导电迹线(128)延伸直至所述透镜保持部(16)的外自由端(60)，以便形成所述加热部件(130)。
3.根据权利要求2所述的光学装置(10)，其特征在于，所述导电迹线(128)通过形成环来形成所述加热部件(130)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的光学装置(10)，其特征在于，所述透镜保持部(16)包括第一绝缘层(134)，所述导电迹线(128)设置在所述第一绝缘层上。
5.根据权利要求4所述的光学装置(10)，其特征在于，所述透镜保持部(16)包括第二绝缘层(138)，所述第二绝缘层覆盖所述导电迹线(128)，除了所述导电迹线的所述电接触区域(126)以外。
6.一种制造根据前述权利要求中任一项所述的光学装置(10)的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
提供安装在印刷电路板(26)上的透镜保持部(16)，所述印刷电路板包括刚性部分(96)以及包括电连接焊盘(108)的柔性部分(98)；
将加热部件(130)设置在所述透镜保持部(16)上；
将第一绝缘层(134)施敷至所述透镜保持部(16)；
在所述第一绝缘层上制造导电迹线(128)，所述导电迹线从所述加热部件(130)延伸直至形成所述导电迹线(128)的电接触区域(126)的端部；
施敷第二绝缘层(138)，所述第二绝缘层完全覆盖所述导电迹线(128)，除了所述导电迹线的所述电接触区域(126)以外；以及
将所述透镜保持部(16)插入下外壳(14)中，以将所述柔性部分(98)的所述电连接焊盘(108)夹在所述下外壳(14)的壁(116)与设置在所述透镜保持部(16)上的所述电接触区域(126)之间。
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