CN114764183A - 用于制造物镜的方法、物镜以及具有物镜的成像器模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造物镜(1)的方法，其中，有结冰风险的部件(2)、例如光学透镜或辐射能穿透的覆盖件在中间连接有由能导电的弹性体材料制成的加热环(3)的情况下装入到壳体(4)中并且与所述壳体(4)连接、优选张紧。本发明还涉及一种物镜(1)以及一种具有根据本发明的物镜(1)的成像器模块。

Description

用于制造物镜的方法、物镜以及具有物镜的成像器模块

技术领域

本发明涉及一种用于制造物镜的方法。此外，本发明涉及一种具有有结冰风险的部件、例如光学透镜和/或对于辐射或信号可穿透的覆盖件的物镜。此外，提出一种成像器模块、尤其是摄像机或传感器，其具有这种物镜。

本发明的更优选的应用领域是车辆中的摄像机和/或传感器，例如用于环境监视。

背景技术

在车辆中使用的摄像机或传感器暴露于恶劣天气，从而在低的外部温度时存在前透镜或覆盖玻璃结冰的危险。在这种情况下，摄像机或传感器未准备就绪使用，因为必须首先除去结冰的区域。为了除冰或为了保持无冰，可以在有结冰风险的部件附近安装电加热装置作为热源。借助于这种加热装置可以同时抵抗部件的雾气。

在摄像机中，透镜、尤其是前透镜必须被保护以防结冰。在传感器、例如超声波传感器或雷达传感器中，通常由塑料构成的、信号可穿透的覆盖件特别受到结冰风险。因此，在车辆冷启动时，相应的部件可能必须被除冰。如果为此使用电加热装置，则可替换的刮水器或喷射系统不是必需的。

例如，DE 10 2016 107 545 A1公开了一种用于加热摄影机的透镜的加热装置，所述摄影机以可拆卸的方式布置在摄影机的壳体上。该加热装置包括主体，该主体包括塑料材料和能传导的材料，该能传导的材料分布在塑料材料中以形成能传导的接地部。此外，加热装置具有至少两个电触点，所述电触点与能传导的接地部接触，从而能将电压施加到能传导的接地部上。

发明内容

本发明的任务在于，提出一种用于成像器模块、尤其是摄像机或传感器的物镜，其具有特别高效的电加热装置。同时，该物镜应当能够简单且成本有利地制造。

为了解决该任务，提出了一种用于制造物镜的方法以及具有根据本发明的特征的物镜。本发明的有利的改进方案在说明书中给出。此外，本发明还提供一种具有根据本发明的物镜的成像器模块。

在所提出的用于制造物镜的方法中，有结冰风险的部件、例如光学透镜或辐射能穿透的覆盖件在中间连接有由能导电的弹性体材料制成的加热环的情况下装入到壳体中并且与壳体连接、优选张紧。因此，加热环一方面贴靠在有结冰风险的部件上并且另一方面贴靠在壳体上，从而基于加热环的材料同时实现一种密封部。因此，附加的密封部可能不是必需的。相应地简化物镜的结构，从而可以简单和成本有利地制造物镜。同时确保了加热环与有结冰风险的部件之间的环绕的接触，从而通过环绕的面接触确保了在加热情况下部件的均匀的和快速的加热。如果部件和壳体被张紧，则由此可以增大加热环与部件之间的面接触并且由此改善该面接触。这同时对加热环的可能附加的密封功能是有利的。

在有结冰风险的部件装入到壳体中之前，加热环可以可选地布置在壳体上或部件上。在放置时，加热环已经被预紧，从而它已经与壳体或部件力锁合地连接。以这种方式，在将部件装入到壳体中时防止加热环滑动或扭转。优选地，在将部件装入到壳体中时，加热环被压紧，从而实现加热环不仅关于有结冰风险的部件而且关于壳体的径向预紧。同时，通过加热环能够实现有结冰风险的部件与壳体的张紧。

根据本发明的一个优选实施方式，在有结冰风险的部件装入到壳体中之前，将加热环布置或构造在部件上。只要部件还未装入到壳体中，则加热环保持可见并且因此可控制。尤其可以检验，加热环是否与部件具有环绕的面接触。必要时可以修正加热环的配合。加热环在部件上的布置可以在一个简单的装配步骤中实现。加热环在部件上的构造例如可以在注射或注塑成型过程中实现。这具有的优点是，省去了一个装配步骤。

有利地，具有侧凹地实施的环绕的外轮廓的、有结冰风险的部件被用于形状锁合地与加热环连接。侧凹地实施的环绕的外轮廓例如可以通过外周侧的环形槽构成。该环形槽可以具有任意的横截面，该横截面例如是有角的或圆形的。然后，加热环接合到环形槽中，从而实现形状锁合。形状锁合防止加热环在部件装入到壳体中时滑动。然而，侧凹地实施的环绕的外轮廓也可以由部件的锥形地成形的区段构成，加热环接合到该区段中。该锥形可以朝着凸肩延伸，从而构成一种槽，加热环至少部分地容纳在该槽中。然后通过该凸肩最佳地支撑加热环。

有结冰风险的部件的侧凹地实施的外轮廓还使得能够增大加热环与部件之间的接触面。这导致热量从加热环传递到部件上。此外，加热环在运行中被加热并通过热膨胀而扩大，从而侧凹地实施的区域不仅完全被加热环的弹性体材料填满，而且加热环被压抵部件的外轮廓。热传递在这种情况下是最佳的。

此外提出，加热环在至少两个部位上电接触并且连接到引流构件上。该连接可以直接或间接地通过导线和/或引脚实现。有利地，用于电接触的部位以相同的角间距彼此布置，也就是说，在两个部位的情况下，这些部位在加热环上径向对置。在角间距相同的情况下，电流路径在周向方向上也一样长，从而确保加热环沿着其周边均匀地被加热。这又导致有结冰风险的部件的均匀加热。

为了制造加热环，优选地从以下组中选择弹性体材料：天然橡胶、热塑性弹性体、三元乙丙橡胶(EPDM)、氟橡胶和/或硅树脂。这些弹性体材料具有的优点是，它们交联(vernetzen)。交联导致包含在弹性体材料中的能导电的填料不可移动地固定在网状结构内。同时，弹性体材料能够在温度变化和与此相关的长度变化时灵活地做出反应。具体地，弹性体材料可以扩大，使得弹性体材料在预紧下贴靠到待加热部件上。这种预紧优化了从加热环到部件的热传递。

此外提出，为了制造加热环，弹性体材料填充有至少一种能导电的填料，例如填充有金属颗粒、炭黑、石墨、碳纤维和/或碳纳米管。这些材料能导电并且因此导致在加热环内部构成电流路径。

为了解决开头所述的任务还提出的物镜包括有结冰风险的部件，例如光学透镜或辐射能穿透的覆盖件，所述部件在中间连接有由能导电的弹性体材料制成的加热环的情况下装入到壳体中并且与壳体连接、优选张紧。通过加热环的中间连接同时实现了密封部，该密封部可能使得附加的密封部不是必需的。以这种方式，可以减少构件的数量，使得物镜可以相对简单且成本有利地制造。优选地，根据之前描述的根据本发明的方法来制造物镜。

此外，加热环的能导电的弹性体材料改善了加热环与有结冰风险的部件之间的面接触，从而优化了热传递。这在有结冰风险的部件和壳体被张紧而使得加热环被压抵部件时尤其适用。

此外提出，有结冰风险的部件具有侧凹地实施的外轮廓，该外轮廓被加热环从后方接合。也就是说，加热环至少区段地贴靠在部件的侧凹地实施的外轮廓上。优选地，加热环完全填满侧凹地实施的外轮廓，使得在加热环与部件之间获得最大的面接触。因为面接触越大，从加热环到部件的热传递就越好。

加热环优选由来自以下组的弹性体材料制成：天然橡胶、热塑性弹性体、三元乙丙橡胶(EPDM)、氟橡胶和/或硅树脂。这些弹性体材料的优点在上面已经提到，因而对此进行参考。

此外，弹性体材料优选地填充有至少一种能导电的填料，例如填充有金属颗粒、炭黑、石墨、碳纤维和/或碳纳米管。

能导电的弹性体材料中的能导电的填料关于能导电的弹性体材料的总体积的份额优选为10％至70％体积，进一步优选为30％至50％体积。试验表明，导体材料在弹性体材料中的份额应在10％至70％体积的范围内，以便在需要时实现足够的加热以对待加热的部件进行除冰，亦即没有过高的能量消耗。已证实在30％至50％体积的范围内的导体材料份额是特别有利的。通过具体的混合比例可以调设加热装置的特定电阻并且因此与相应存在的结构边界条件相匹配。此外，弹性体基底材料的通常非常高的热膨胀系数可以在所谓的PTC效果(PTC＝Positive Temperature Coefficient，正温度系数)的意义上用于加热装置的自调节。

因为根据本发明的物镜尤其可以在成像器模块中使用，所以还提出一种成像器模块、尤其是摄像机或传感器，其具有根据本发明的物镜。

附图说明

下面借助附图详细说明本发明的优选实施方式。这些附图示出：

图1a)根据本发明的第一物镜的透镜的示意性纵截面，

图1b)具有装配的加热环的图1a)的透镜的示意性纵截面，

图1c)具有装配的加热环的图1a)的透镜在装入到壳体中之后的示意性纵截面，

图2a)根据本发明的第二物镜的透镜的示意性纵截面，

图2b)具有装配的加热环的图2a)的透镜的示意性纵截面，

图2c)具有装配的加热环的图2a)的透镜在装入到壳体中之后的示意性纵截面，

图3a)根据本发明的第三物镜的透镜的示意性纵截面，

图3b)具有装配的加热环的图3a)的透镜的示意性纵截面，以及

图3c)具有装配的加热环的图3a)的透镜在装入到壳体中之后的示意性纵截面。

借助后面的附图描述用于成像器模块、尤其是摄像机或传感器的不同物镜1的制造。图1a)到1c)涉及根据本发明的物镜1的第一实施方式，图2a)到2c)涉及第二实施方式，并且图3a)到3c)涉及第三实施方式。

具体实施方式

图1a)示出根据本发明的第一物镜1的有结冰风险的部件2。在此，有结冰风险的部件2是光学透镜。为了在具有物镜1的成像器模块的后续运行中保持透镜无冰，该透镜应是可加热的。

为此，将加热环3布置在透镜上，亦即布置在侧凹地实施的外轮廓5的区域中(参见图1b))。加热环3由能导电的弹性体材料制成，从而其全面地贴靠到外轮廓5上。因此，通过侧凹的实施方案实现在加热环3与透镜之间的形状锁合。此外，加热环3与透镜之间的面接触最大化，这导致从加热环3到透镜上的改善的热传递。

在装配加热环3之后，透镜被装入到物镜1的壳体4中(参见图1c))。在此，加热环3的环绕的隆起部9贴靠在壳体4上。基于隆起部9相对于壳体4的径向过盈，加热环3在径向预紧下贴靠在壳体4上。也就是说，透镜和壳体4通过中间连接的加热环3彼此张紧。这导致在加热环3与透镜之间以及在加热环3与壳体4之间的环绕的密封接触，使得在该区域中不需要另外的密封部。

为了给加热环3供给电流，该加热环在其下侧具有至少两个用于电接触的部位6、7。这些部位6、7径向对置，从而使得通过加热环3的电流路径长度相同并且该加热环在通电时被均匀地加热。加热环3随着加热扩大，从而由此产生附加的压紧力，该压紧力使加热环3与透镜保持最佳的面接触。所有这些都有助于透镜的均匀且快速的加热。在此，部位6、7的电接触借助于电导体8实现，该电导体例如可以延伸直至具有物镜1的成像器模块的电路板(未示出)。

从图2a)中可以看到作为有结冰风险的部件3的另外的透镜，其同样具有侧凹地实施的外轮廓5用于容纳加热环3。图1a)-c)中的透镜具有环绕的环形槽，用于构造侧凹地实施的外轮廓5，而图2a)-c)中的透镜构成锥形地成形的区段，该区段朝着凸肩10延伸。以这种方式同样构造一种环形槽。

加热环3以在轴向方向上通过凸肩10支撑的方式布置在透镜的锥形地成形的区段上(参见图2b)。

如果随后将透镜装入到壳体4中(参见图2c)，那么加热环3的隆起部9优选在径向预紧下贴靠在壳体4上。因为这引起加热环3的弹性变形，所述弹性变形提高加热环3在透镜上的压紧力，亦即不仅在侧凹地实施的外轮廓5的区域中而且在凸肩10的区域中。因此，实现了与先前结合图1a)-c)的实施方式所描述的相同的优点。类似于图1c)，在部位6、7上的电接触通过电导体8来实现。

从图3a)中可以看到用于物镜1的透镜，该透镜与图1a)的透镜只有不明显的区别。因为透镜的侧凹地实施的外轮廓5在此也通过环绕的环形槽实现。然而与图1a不同的是，该环形槽不具有有角的横截面，而是具有圆形的横截面。圆形的横截面使加热环3在外轮廓上的全面贴靠变得容易。此外，能够实现均匀的压紧力，所述压紧力将加热环3压抵外轮廓5(见图3b))。在装配加热环3之后将透镜装入到壳体4中，其中，加热环3的隆起部9优选在径向预紧下贴靠在壳体4上，以便由此产生附加的压紧力。此外，图3a)-c)的示例类似于图1a)-c)的示例实施。

Claims (12)

1.一种用于制造物镜(1)的方法，其中，有结冰风险的部件(2)、例如光学透镜或辐射能穿透的覆盖件在中间连接有由能导电的弹性体材料制成的加热环(3)的情况下装入到壳体(4)中并且与所述壳体(4)连接、优选张紧。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，在所述有结冰风险的部件(2)装入到所述壳体(4)中之前，例如在注射或注塑成型过程中将所述加热环(3)布置或构造在所述部件(2)上。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，具有侧凹地实施的环绕的外轮廓(5)的、有结冰风险的部件(2)被用于形状锁合地与所述加热环(3)连接。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，所述加热环(3)在至少两个部位(6、7)上电接触并且连接到引流构件上。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，为了制造所述加热环(3)，从以下组中选择弹性体材料：天然橡胶、热塑性弹性体、三元乙丙橡胶、氟橡胶和/或硅树脂。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，为了制造所述加热环(3)，所述弹性体材料填充有至少一种能导电的填料，例如填充有金属颗粒、炭黑、石墨、碳纤维和/或碳纳米管。

7.一种物镜(1)，所述物镜包括有结冰风险的部件(2)、例如光学透镜或辐射能穿透的覆盖件，所述部件在中间连接有由能导电的弹性体材料制成的加热环(3)的情况下装入到壳体(4)中并且与所述壳体(4)连接、优选张紧。

8.根据权利要求7所述的物镜(1)，

其特征在于，所述有结冰风险的部件(2)具有侧凹地实施的环绕的外轮廓(5)，所述外轮廓被所述加热环(3)从后方接合。

9.根据权利要求7或8所述的物镜(1)，

其特征在于，所述加热环(3)由来自以下组的弹性体材料制成：天然橡胶、热塑性弹性体、三元乙丙橡胶(EPDM)、氟橡胶和/或硅树脂。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的物镜(1)，

其特征在于，所述弹性体材料填充有至少一种能导电的填料，例如填充有金属颗粒、炭黑、石墨、碳纤维和/或碳纳米管。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的物镜(1)，

其特征在于，所述能导电的弹性体材料中的导体材料关于所述能导电的弹性体材料的总体积的份额为10％至70％体积，优选30％至50％体积。

12.一种成像器模块、尤其是摄像机或传感器，其具有根据权利要求7至11中任一项所述的物镜(1)。

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