CN110620855B - 包括加热元件的车辆用光学装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供包括加热元件的车辆用光学装置(10)，包括：印刷电路板(32)，其包括刚性主要部分(34)和设置在刚性主要部分(34)周边的至少一个柔性部分(42)，刚性主要部分(34)包括电子图像捕获电路(36)；透镜架(14)，其包括至少一个光学透镜(22)，透镜架(14)包括形成腔(21)的壁(31)，腔沿着装置(10)的光轴(O)从其顶端(19)延伸到其底端(30)，底端(30)在所述刚性主要部分(34)上安装成沿装置(10)的光轴(O)使电子图像捕获电路(36)和光学透镜(22)对准；至少一个加热元件(50)，其布置在印刷电路板(32)的柔性部分(42)上，印刷电路板(32)的柔性部分(42)通过直接支承在透镜架(14)的壁(31)上而布置。

Description

包括加热元件的车辆用光学装置
技术领域
本发明涉及一种车辆用光学装置，更具体地涉及一种包括加热元件的光学装置。
背景技术
布置在车辆外部的用于机动车辆的电子构件必须受到诸如冷和冰之类的环境约束。为了不遭受这些约束的持续影响，这些电子构件通常配备有允许摆脱这些约束的影响的电气装置。例如，可以发现配备有这样的电气装置的电子构件，该电气装置例如加热元件以防冻。
这些电气装置通常通过连接电子控制板和电气装置的线束和连接器来引导。
用于这些电气装置的电连接的当前解决方案体积大、昂贵且重。
因此，提出解决这些问题的新解决方案非常重要。
发明内容
根据本发明，一种光学装置包括：印刷电路板，其包括刚性主要部分并包括设置在所述刚性主要部分周边的至少一个柔性部分，所述刚性主要部分包括电子图像捕获电路；透镜架，其包括至少一个光学透镜，所述透镜架包括形成腔的壁，所述腔沿着所述装置的光轴从所述透镜架的顶端延伸直到所述透镜架的底端，所述底端在所述印刷电路板的所述刚性主要部分上安装成沿所述装置的所述光轴使所述电子图像捕获电路和所述光学透镜对准；至少一个加热元件，其布置在所述印刷电路板的所述柔性部分上，所述印刷电路板的所述柔性部分通过直接支承在所述透镜架的所述壁上而布置。
所述透镜架的所述壁的所述顶端可以包括凸缘，所述凸缘向所述透镜架的所述壁外侧取向，形成平坦支承表面，所述印刷电路板的所述柔性部分通过仅支承在所述壁的所述平坦支承表面上而布置。所述加热元件可以通过直接支承在所述壁上而布置。金属夹紧环可以围绕所述透镜架的所述壁布置，使得所述印刷电路板的每个柔性部分夹在所述金属环和所述透镜架的所述壁之间。所述印刷电路板的每个柔性部分可以夹在透镜架的所述壁和所述光学装置的保护壳的壁之间。所述加热元件可以是所述印刷电路板的柔性部分的导电迹线图案。
所述印刷电路板的所述柔性部分可以包括加热部分和中间部分，所述中间部分被包括在所述加热部分和所述印刷电路板的所述刚性主要部分之间，所述中间部分包括所述印刷电路板的所述刚性主要部分的基板的变薄部分，所述加热部分包括加热元件。所述印刷电路板的所述刚性主要部分的每一侧可以与包括加热元件的柔性部分连续。
根据本发明，一种组装以上所述的光学装置的方法，该方法包括以下步骤：
设置印刷电路板，其包括：刚性主要部分，该刚性主要部分包括电子图像捕获部件；以及至少一个柔性部分，所述柔性部分包括加热元件并且大致在所述刚性主要部分的平面内延伸；
将所述印刷电路板的所述刚性主要部分布置在透镜架上，该透镜架包括至少一个光学透镜并且包括壁，该壁形成沿着所述装置的光轴延伸的腔，以便沿着所述装置的所述光轴使所述电子图像捕获电路和所述光学透镜对准；
折叠所述印刷电路板的所述柔性部分，直到所述柔性部分抵靠在所述透镜架的所述壁上；
固定所述印刷电路板的支承在所述透镜架的所述壁上的所述柔性部分。
所述折叠步骤和所述固定步骤可以通过将所述透镜架插入所述光学装置的所述保护壳中以便将所述柔性部分夹在所述保护壳的所述壁与所述透镜架的所述壁之间来完成，或者通过在所述透镜架的所述壁和所述柔性部分周围插设夹紧环以便将所述柔性部分夹在所述夹紧环和所述透镜架的所述壁之间而完成。
根据以下描述，本发明的其他目的和优点将变得显而易见。
附图说明
通过阅读以下详细描述并参考附图，本发明的其他特征、目的和优点将变得显而易见，附图以非限制性实施例的方式给出，并且在附图中：
图1是根据本发明的光学装置的示意性立体图；
图2是图1的光学装置的示意性立体分解图；
图3是图1的光学装置的剖面的局部示意性立体图，示出了布置在透镜架上的加热元件；
图4、图5、图6、图7、图8和图9组装根据本发明的光学装置的六个步骤的示意性立体图。
具体实施方式
为了便于描述，非排他地限定了包括纵向轴线L、横向轴线T和竖直轴线V的正交参考系。沿着竖直方向限定“底部”、“顶部”、“上方”、“下方”、“下部”和“上部”取向。根据横向方向限定“左”、“右”和“横向”取向。而且，沿纵向方向限定“前”和“后”取向。
根据图1和图2，示出了光学装置10，更具体地，示出了用于车辆的摄像机。这种类型的摄像机设置成安装在车辆的外部，因此承受车辆的诸如气候之类的外部条件。
根据图1，光学装置10包括保护壳12，保护壳12包括大致圆柱形的壁15，壁15沿竖直轴线V从其顶端18延伸到其底端20。保护壳12的底端20由壳底部26封闭。壳底部26包括从保护壳12竖直向外延伸的连接器主体28，连接器主体28与壳底部26一体形成。
光学装置10包括在保护壳12中竖直延伸的透镜架14。透镜架14是开放的中空结构，形成从其顶端19延伸到其底端30的腔21，顶端19布置在保护壳12的外部，底端30插入保护壳12中。透镜架14的顶端19包括沿光学装置10的光轴O对准的光学透镜22。
透镜架14保持与保护壳体12的顶端18邻接。因此，透镜架14包括支承板16，支承板16设置成与保护壳12的顶端18邻接。透镜架14借助第一粘合密封件13支撑在保护壳12的顶端18上，以气密地密封保护壳12。支承板16包括圆形孔，该圆形孔开在透镜架14的腔21上并包括至保护壳体12的上壁17，该上壁17竖直向上延伸到透镜架14的顶端19。光学透镜22抵靠上壁17的内表面布置，并借助固定在上壁17上的保持帽24沿光学装置10的光轴O保持对准。
根据图2，透镜架包括布置在支承板16上方的上壁17，并且包括至保护壳12的下壁31，下壁31从支承板16竖直延伸到透镜架14的底端30。底端30形成大致平行六面体形状的底座30。
光学装置10包括印刷电路板32，印刷电路板32包括刚性主要部分34。
刚性主要部分34通常为矩形。刚性主要部分34在其上表面上包括沿光学装置10的光轴O与光学透镜22对准的电子图像捕获电路36。刚性主要部分34设置成借助第二粘合密封件38固定在透镜架14的底端30上，以便气密地密封透镜架14的腔21。刚性主要部分34在其下表面上还包括电端子40，电端子40竖直延伸并设置成插入连接器28的主体中。因此，刚性主要部分34设置成位于壳26的底部，从而可以将其电端子40布置在连接器28的主体中。
印刷电路板32还包括布置在刚性主要部分34的周边的四个柔性部分42、44、46、48。更具体地，刚性主要部分34的每一侧借助柔性部分42、44、46、48的材料连续性延伸，每个柔性部分42、44、46、48竖直向上折叠，以便支承在透镜架14的下壁31上。
为了维持支承在透镜架14的下壁31上的柔性部分42、44、46、48，夹紧环52构造成围绕柔性部分42、44、46、48布置，以便压缩柔性部分42、44、46、48并将其夹在透镜架14的下壁31和夹紧环52之间。
另选地，可以借助保护壳12的圆柱形壁15的内表面实现保持柔性部分42、44、46、48抵靠透镜架14的下壁31，圆柱形壁15允许压缩柔性部分42、44、46、48并将其夹在透镜架14的下壁31和保护壳12的圆柱形壁15的内表面之间。
每个柔性部分42、44、46、48均包括加热装置50，加热装置50构造成加热透镜架14的下壁31。为了优化向透镜架14的热传递，加热装置50也通过抵靠透镜支架14的下壁31来布置。透镜架14的热扩散使得可以在必要时对布置在透镜架14上的透镜22进行除雾和/或除霜。
因为最常暴露于气候条件的透镜22是布置在透镜架14的顶端19处的透镜22，优选地，加热装置50在根据每个柔性部分42、44、46、48的竖直方向的自由端41、43、45、47处最靠近透镜架14的支承板16布置。
加热装置50可以是布置在印刷电路板32的柔性部分42、44、46、48上的电阻元件。电阻元件可以是例如包括导电迹线(例如铜导电迹线)的电阻图案，以锯齿状的形式描绘电迹线，以便最大化由穿过电迹线的电流产生的热。
以非限制性方式，电流可以由用于控制布置在摄像机外部的透镜22的除霜的电路产生。电流可以经由刚性主要部分34的电端子40在每个柔性部分42、44、46、48中循环。
根据图3，印刷电路板32的柔性部分42、44、46、48均包括加热部分54、56和中间部分64、66，中间部分64、66被包括在加热部分54、56和刚性主要部分34之间。每个中间部分64、66均由印刷电路板32的刚性主要部分34的基板的变薄部分形成。每个加热部分54、56均具有与印刷电路板32的刚性主要部分34的大致相似的基板厚度。
一般而言，每个中间部分64、66均包括电连接，该电连接允许供应布置在每个柔性部分54、56的每个加热部分54、56上的加热元件50。
夹紧环52围绕加热部分54、56布置，并且还布置成与透镜架14的支承板16接触。换句话说，夹紧环52围绕沿着加热部分54、56的竖直方向的自由端41、43、45、47布置，并且还形成朝向透镜架14的支承板16的热管。
另外，透镜架14的下壁31的顶端包括底壁31的向外取向的凸缘68，该凸缘68形成平坦支承表面，每个加热部分54、56通过仅抵靠底壁31的该平坦支承表面而布置。
因此，优化了朝向布置在透镜架14的顶端19上的光学透镜22的热扩散。金属夹紧环52允许最佳地优化朝向透镜架14并因此朝向光学透镜22的散热。金属透镜架14还允许最佳的热朝向光学透镜15扩散。
尽管图1、图2和图3所示的实施方式包括四个柔性部分42、44、46、48，但仅采用至少一个柔性部分42，该柔性部分42包括加热装置50并且通过支承成与透镜架14的下壁31接触而布置以允许朝向光学透镜22扩散热。然而，使用四个柔性部分42、44、46、48使得可以在透镜架14周围获得更高的热和更好的热分布。
根据图4、图5、图6、图7、图8和图9，示出了组装光学装置10的六个步骤。
根据图4，第一步骤包括设置包括电子图像捕获部件36的印刷电路板32。更具体地，印刷电路板32包括：刚性主要部分34，刚性主要部分34包括电子图像捕获部件36；以及四个柔性部分42、44、46、48，柔性部分42、44、46、48各自均包括加热元件50。在组装光学装置10之前，四个柔性部分42、44、46、48大致在刚性主要部分34的平面中延伸。第二粘合密封件38可以预先组装在刚性主要部分34上。
根据图5，步骤包括设置透镜架14。透镜架14包括形成透镜架的腔21的竖直壁。透镜架14的底端30设置成组装在印刷电路板32的刚性主要部分34上，透镜架14的顶端19构造成接纳光学透镜22，使得光学透镜22沿着光学装置10的光轴O与电子图像捕获部件36对准。根据所示的特定实施方式，透镜架14的竖直壁包括抵接板16，该抵接板16横向于透镜架14布置并包括围绕透镜支架14的腔布置的圆形孔。抵接板16将透镜架14的壁分隔在抵接板16的两侧。布置在抵接板16下方的竖直下壁31设置成插入光学装置10的保护壳12中。布置在抵接板16上方的竖直上壁17设置成布置在保护壳12的外部上。外壁17的顶端19可以特别地包括螺纹，以便通过旋拧固定保持帽24的光学透镜22。
根据图6，示出了将印刷电路板32与透镜架14组装在一起的第一步骤。透镜架14被倒置，使得其顶端19通过支承在基座60上而布置，透镜架14的底端30沿竖直轴线V向上取向。
印刷电路板32的刚性主要部分34通过支承在透镜架14的底端30上而固定，电子图像捕获部件36向透镜架14的腔21的内部取向。优选地，在第二粘合密封件38将印刷电路板32的刚性主要部分34永久固定在透镜架14的底端30上之前，沿着光学装置10的光轴O对准电子图像捕获部件36和光学透镜22。在该步骤，应该注意的是，印刷电路板32的均包括加热元件50的四个柔性部分42、44、46、48也大致在刚性主要部分34的平面中延伸。实际上，通常称为柔性-刚性印刷电路的这种类型的印刷电路板32的结构需要在柔性部分42、44、46、48上施加力F，以便沿着与刚性主要部分34的期望折叠角度折叠它们。
根据图7，示出了折叠柔性部分42、44、46、48的步骤。为了执行该折叠步骤，透镜架14始终保持其顶端19通过支承在基座60上而布置。支承力F已经施加在柔性部分42、44、46、48上以便使它们通过支承在透镜架14的壁31上而定位。为了将柔性部分42、44、46、48保持固定在透镜架14的壁31上，夹紧环52沿竖直方向D围绕柔性部分42、44、46、48插入。
根据图8，夹紧环52围绕柔性部分42、44、46、48插入，直到其抵靠透镜架14的支承板16。夹紧环52可以调节成压缩柔性部分42、44、46、48并将其夹在夹紧环52和透镜架14的壁31之间。
最佳地，折叠步骤和将夹紧环52围绕柔性部分42、44、46、48插入的步骤可以组合，使得夹紧环52沿竖直方向D的插入导致柔性部分42、44、46、48的折叠，夹紧环52在柔性部分42、44、46、48如图6中所示仍大致在刚性主要部分34的平面内延伸时预先布置在柔性部分42、44、46、48上。
根据图9，组装光学装置10的最后步骤包括插入保护壳12。保护壳12的插入也利用倒置透镜架14完成，使得透镜架14的顶端19总是支承在基座60上。保护壳12沿竖直方向D向下插入，直到其底端18抵靠透镜架14的抵接板16为止。在此步骤中，印刷电路板32的刚性主要部分34布置在壳底部26中，使得电端子40插入到保护壳12的连接器28的主体中。
作为折叠步骤和将夹紧环52围绕柔性部分42、44、46、48插入的步骤的另选，夹紧环52可以由保护壳12的壁15代替。根据该另选方案，在保护壳12的顶端18当柔性部分42、44、46、48如图6中所示仍大致在刚性主要部分34的平面中延伸时预先布置在柔性部分42、44、46、48上。正是保护壳12沿着竖直方向D的插入导致柔性部分42、44、46、48的折叠，于是柔性部分42、44、46、48能借助保护壳12的壁15通过抵靠透镜架14的壁31而被保持。
当保护壳12的壁15允许柔性部分42、44、46、48被折叠并通过抵靠透镜架14的壁31而被保持时，为了防止柔性部分42、44、46、48被损坏，保护壳12的壁15的顶端18包括倾斜的坡度边缘，每个边缘形成朝向保护壳12的壁45的内表面取向的倒角。每个倾斜的坡度边缘布置成与每个柔性部分42、44、46、48竖直对准，以便例如避免在该组装步骤期间剪切柔性部分42、44、46、48。

Claims (9)

1.一种光学装置(10)，该光学装置包括：
印刷电路板(32)，该印刷电路板包括刚性主要部分(34)并包括设置在所述刚性主要部分(34)周边的至少一个柔性部分(42)，所述刚性主要部分(34)包括电子图像捕获电路(36)；
透镜架(14)，该透镜架包括至少一个光学透镜(22)，所述透镜架(14)包括形成腔(21)的壁(31)，所述腔(21)沿着所述光学装置(10)的光轴(O)从所述透镜架(14)的顶端(19)延伸直到所述透镜架(14)的底端(30)，所述底端(30)在所述印刷电路板(32)的所述刚性主要部分(34)上安装成沿所述光学装置(10)的所述光轴(O)使所述电子图像捕获电路(36)和所述光学透镜(22)对准；
其特征在于，
至少一个加热元件(50)布置在所述印刷电路板(32)的所述柔性部分(42)上，所述印刷电路板(32)的所述柔性部分(42)通过直接支承在所述透镜架(14)的所述壁(31)上而布置，
其中，所述透镜架(14)的所述壁的所述顶端(19)包括凸缘(68)，所述凸缘(68)向所述透镜架(14)的所述壁(31)外侧取向，形成平坦支承表面，所述印刷电路板(32)的所述柔性部分(42)通过仅支承在所述壁(31)的所述平坦支承表面上而布置。
2.根据权利要求1所述的光学装置(10)，其特征在于，所述加热元件(50)通过直接支承在所述壁(31)上而布置。
3.根据权利要求1或2所述的光学装置(10)，其特征在于，金属夹紧环(52)围绕所述透镜架(14)的所述壁(31)布置，使得所述印刷电路板(32)的每个柔性部分(42、44、46、48)夹在所述金属夹紧环(52)和所述透镜架(14)的所述壁(31)之间。
4.根据权利要求1或2所述的光学装置(10)，其特征在于，所述印刷电路板(32)的每个柔性部分(42、44、46、48)夹在所述透镜架(14)的所述壁(31)和所述光学装置(10)的保护壳(12)的圆柱形壁之间。
5.根据权利要求1或2所述的光学装置(10)，其特征在于，所述加热元件(50)包括所述印刷电路板(32)的柔性部分(42)的导电迹线图案。
6.根据权利要求1或2所述的光学装置(10)，其特征在于，所述印刷电路板(32)的所述柔性部分(42)包括加热部分(54)和中间部分(64)，所述中间部分(64)被包括在所述加热部分(54)和所述印刷电路板(32)的所述刚性主要部分(34)之间，所述中间部分(64)包括所述印刷电路板(32)的所述刚性主要部分(34)的基板的变薄部分，所述加热部分(54)包括所述加热元件(50)。
7.根据权利要求1或2所述的光学装置(10)，其特征在于，所述印刷电路板(32)的所述刚性主要部分(34)的每一侧与柔性部分(42、44、46、48)连续，所述柔性部分(42、44、46、48)中每一者均包括加热元件(50)。
8.一种用于组装光学装置(10)的方法，所述光学装置是根据前述权利要求中任一项所述的光学装置，其特征在于，该方法包括以下步骤：
设置印刷电路板(32)，该印刷电路板包括：刚性主要部分(34)，该刚性主要部分包括电子图像捕获部件(36)；以及至少一个柔性部分(42)，该柔性部分包括加热元件(50)并且大致在所述刚性主要部分(34)的平面内延伸；
将所述印刷电路板(32)的所述刚性主要部分(34)布置在透镜架(14)上，该透镜架(14)包括至少一个光学透镜(22)并且包括壁，该壁形成沿着所述光学装置的光轴(O)延伸的腔(21)，以便沿着所述光学装置(10)的所述光轴(O)使所述电子图像捕获电路(36)和所述光学透镜(22)对准；
折叠所述印刷电路板(32)的所述柔性部分(42)，直到所述柔性部分(42)抵靠在所述透镜架(14)的所述壁(31)的所述平坦支承表面上；
固定所述印刷电路板(32)的支承在所述透镜架(14)的所述壁(31)上的所述柔性部分(42)。
9.根据权利要求8所述的用于组装光学装置(10)的方法，其特征在于：
所述折叠步骤和所述固定步骤通过将所述透镜架(14)插入所述光学装置(10)的保护壳(12)中以便将所述柔性部分(42)夹在所述保护壳(12)的壁(15)与所述透镜架(14)的所述壁(31)之间来完成，或者通过在所述透镜架(14)的所述壁(31)和所述柔性部分(42)周围插设夹紧环(52)以便将所述柔性部分(42)夹在所述夹紧环(52)和所述透镜架(14)的所述壁(31)之间而完成。
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