CN115065776A - 车载摄像头及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及车载摄像头及其制造方法。具体而言，提供了一种制造高级驾驶辅助系统(ADAS)摄像头的方法，该摄像头包括镜头、镜头座、印制电路板组装件，印制电路板组装件包括印制电路板以及安装于其上的图像传感器，该方法包括：将胶水涂在所述印制电路板上；将镜头固定在载台上；对印制电路板组装件与镜头执行主动对准操作，以使得印制电路板组装件上的图像传感器与镜头达到目标成像效果；以及使胶水固化以粘接印制电路板组装件与镜头，其中印制电路板组装件不与镜头座粘接。
Description
技术领域
本发明一般涉及车载摄像头，尤其涉及高级驾驶辅助系统(ADAS)摄像头及其制造方法。
背景技术
随着自动驾驶行业的发展，高级驾驶辅助系统(ADAS)被广泛应用于智能驾驶领域。对ADAS的各种功能(例如，车道线识别，交通标识识别等)的性能要求也越来越高。作为实现ADAS功能的重要传感器——摄像头的要求也不断提高。目前业内常用的ADAS摄像头一般为100-200万像素。随着技术发展，对摄像头提出了更高的像素要求和更稳定的性能要求。现有的普通摄像头在实现更好的ADAS功能上开始捉襟见肘。
因此亟需提供更高的像素要求和更稳定的性能要求的ADAS摄像头及其制造方法。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种制造高级驾驶辅助系统(ADAS)摄像头的方法，所述摄像头包括镜头、镜头座、印制电路板组装件，所述印制电路板组装件包括印制电路板以及安装于其上的图像传感器，所述方法包括：
将胶水涂在所述印制电路板上；
将所述镜头固定在载台上；
对所述印制电路板组装件与所述镜头执行主动对准操作，以使得所述印制电路板组装件上的所述图像传感器与所述镜头达到目标成像效果；以及
使所述胶水固化以粘接所述印制电路板组装件与所述镜头，
其中所述印制电路板组装件不与所述镜头座粘接。
可任选地，所述印制电路板组装件与所述镜头底部表面的法兰粘接。
可任选地，该方法进一步包括，
使用螺纹和胶水将所述镜头与所述镜头座固定以组成镜头组装件；以及
将所述镜头组装件固定在所述载台上以用于所述主动对准操作。
可任选地，该方法进一步包括，使用UV光照使所述胶水固化。
可任选地，所述图像传感器安装于所述印制电路板组装件面向所述镜头的表面上。
可任选地，所述印制电路板组装件不与所述镜头座接触。
本发明的另一方面提供了一种高级驾驶辅助系统(ADAS)摄像头，所述摄像头包括：
镜头；
镜头座；以及
印制电路板组装件，所述印制电路板组装件包括印制电路板以及安装于其上的图像传感器，所述图像传感器与所述镜头的位置能达到目标成像效果；
其中所述镜头穿过所述镜头座与所述印制电路板组装件粘接，并且所述印制电路板组装件与所述镜头座不粘接。
可任选地，所述印制电路板组装件与所述镜头底部表面的法兰粘接。
可任选地，所述图像传感器安装于所述印制电路板组装件面向所述镜头的一侧。
可任选地，所述印制电路板组装件不与所述镜头座接触。
本发明的又一方面提供了一种包括前述高级驾驶辅助系统(ADAS)摄像头的机动车。
根据本发明的摄像头及其制造方法至少具有以下优点：
一、使得PCBA直接与镜头粘接，而不与镜头座粘接，使得镜头座随外部环境变化而发生的变形将不会影响PCBA与镜头之间的相对位置。从而减少了温漂中的影响因素，更有利于摄像头在温度变化时保持稳定的性能。
二、在镜头与图像传感器(PCBA)的AA对准时，固定重量较大的镜头，移动PCBA的位置以达到能够实现目标成像效果的位置，使得容易控制胶水补偿量，提高了摄像头的精度。
附图说明
图1是根据本发明的车载摄像头模组的爆炸图。
图2是根据本发明的车载摄像头的剖面图。
图3是根据本发明的制作车载摄像头的方法的流程图。
具体实施方式
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
车载摄像头是高像素的摄像头，对图像的清晰度有着较高要求。光轴精度是其核心性能之一，而光轴精度受到图像传感器与镜头之间的相对位置的影响。为了实现图像传感器和镜头的精确对准，通常采用主动对准(AA，active alignment)工艺。AA工艺在装配过程中实时监测摄像头成像效果，并不断调整图像传感器和镜头的相对位置直到摄像头达到目标成像效果(例如，成像的图片达到目标清晰度等)，随后将图像传感器和镜头进行固化以固定两者的相对位置。
在现有技术中，在镜头与图像传感器的AA过程中，通常是由治具固定图像传感器，由AA设备的夹爪夹持镜头并调整镜头的位置，在确定合适的位置后使用对紫外线(UV)光照敏感的胶水固化，从而实现镜头与图像传感器的固定。但是由于胶水在UV固化时会发生收缩，通常在AA时会进行胶水补充，即预先考虑胶水的收缩量，适当将镜头与图像传感器之间距离拉大，由此在胶水收缩后能达到合适的位置。随着摄像头分辨率的增加，对应的镜头的结构也变得更加复杂并且越来越重，在镜头与图像传感器的AA对准过程中难以控制胶水补偿量，造成摄像头的精度下降。
针对以上问题，本发明在镜头与图像传感器的AA过程中，首先将镜头固定在载台(例如，治具)上，使用AA设备的夹爪来夹持其上安装有图像传感器的PCBA，调整PCBA的位置直至镜头与图像传感器的相对位置达到目标成像效果(例如，目标清晰度)，随后使用UV光照使胶水固化来固定镜头和图像传感器的相对位置。
车载摄像头的使用环境较为恶劣，通常环境温度需要覆盖-40℃～85℃。在环境温度变化时，摄像头的各部分的材料由于热胀冷缩的特性，图像传感器与镜头之间的位置会发生细微变化，从而导致摄像头成像的清晰度下降，即所谓的温漂。传统摄像头通常将PCBA(印制电路板组装件)和镜头分别安装(例如，粘接)在Holder(在本文被称为镜头座，或被称为包覆件或固定器)的两侧。在温度变化时，镜头座的变形会影响镜头与PCBA(图像传感器)之间的相对位置，是影响成像效果的重要因素。
针对以上问题，本发明将镜头穿过镜头座与PCBA直接粘接，例如，可将PCBA粘接在镜头底部的法兰上，使得镜头座随外部环境变化而发生的变形将不会影响PCBA与镜头之间的相对位置。从而减少了温漂中的影响因素，更有利于摄像头在温度变化时保持稳定的性能。
图1是根据本发明的车载摄像头模组的爆炸图。图2是根据本发明的车载摄像头的剖面图。
如图1所示，本发明的车载摄像头模组可包括镜头101、镜头座102、和PCBA 104。PCBA 104面向镜头101的一侧预涂有胶水103，例如，可在PCBA 104上对应于镜头101的底部表面的位置预涂有一圈胶水103。
如图2所示，PCBA 104可包括PCB(印制电路板)1042，PCB 1042面向镜头的表面上可安装有图像传感器1041，PCB 1042背向镜头的表面上可安装有端子座1043。
镜头101由透镜组成，能够将所要拍摄的物体在图像传感器1041上成像。图像传感器1041接收通过镜头的光线，将光信号转化成电信号。电信号通过端子座1043和连接器106传送到处理器(未示出)进行处理。
镜头101和镜头座102可通过螺纹和胶水连接，组成镜头组装件(如图2中的101和102所示)。
具体而言，镜头座102中间的通孔部分可容适镜头101的一部分(如图2所示)，换言之，镜头座102可包覆镜头101的一部分的外周侧。例如，镜头101的一部分(即，与镜头座102接触的部分)可具有外螺纹，镜头座102的内部可具有内螺纹。可通过内外螺纹将镜头101和镜头座102连接。优选地，可在镜头101的外螺纹和镜头座102的内螺纹的表面涂上胶水，以进一步固定镜头101与镜头座102。
在穿过镜头座102并与其连接(例如，使用螺纹和胶水连接)组成镜头组装件之后，镜头101的底部(即，背向被拍摄物体的一侧)可通过胶水103与PCBA 104粘接。例如，镜头101的底部的法兰可以通过胶水103与PCBA 104粘接(如图2中的放大示图所示)。
在操作中，PCBA 104上可预涂有胶水103(例如，AA胶)，以用于与镜头101(例如，镜头101底部的法兰)粘接。由此，PCBA 104可以只与镜头101粘接，而不与镜头座102粘接。优选地，PCBA 104可与镜头座102不接触。由此镜头座102因为温度变化而产生的变形将不会影响镜头101与PCBA 104的相对位置，由此不会影响成像效果，有效地缓解了温漂效应。
与传统摄像头将PCBA和镜头分别与镜头座粘接的方案相比，本发明使得PCBA直接与镜头粘接，而不与镜头座粘接。由此在温度变化时，镜头座的变形将不会影响PCBA与镜头的相对位置，由此不会影响安装于PCBA上的图像传感器与镜头的相对位置，进而不会影响摄像头的成像效果。
在将镜头101、镜头座102和印制电路板组装件104组装成摄像头前端组装件之后，可以将摄像头前端组装件与后盖105和连接器106进行组装(如图2所示)。
后盖105上预设有安装孔，可将连接器106插入安装孔并使用螺钉固定在后盖上。
当前的技术预先设计各个组件的位置(例如，端子座1043在PCB 1042上的位置以及后盖105上的安装孔的位置)。在安装过程中，首先将后盖105与摄像头前端组装件进行固定，随后将连接器106固定在后盖105上(例如，插入后盖105上的安装孔中)。当前技术的缺点在于，在摄像头前端组装件的组装过程(镜头101、镜头座102、PCBA 104的组装过程，如上所述)以及摄像头前端组装件与后盖105固定的过程中会产生一些位置偏差，这些位置偏差累积起来，使得端子座1043与连接器106之间存在较大位置偏差。在将连接器106插入后盖105的安装孔并由此与端子座1043对插时，端子座1043与连接器106之间的位置偏差会导致较大的应力，该应力作用于摄像头前端组装件并使得图像传感器1041和镜头101之间已经AA对准的相对位置发生偏移，由此使得成像模糊。
针对以上问题，本发明在将连接器106插入后盖105上的安装孔中并进行固定之后，将摄像头前端组装件的一部分插入后盖105，使得端子座1043与连接器106对插，随后使用激光焊接来将镜头座102和后盖105固定。镜头座102和后盖105均为金属材质。
在本发明的方案中，通过先将端子座1043与连接器106对插，随后再固定摄像头前端组装件和后盖105，避免了现有技术中端子座1043与连接器106的对插所产生的应力，由此不会对图像传感器1041和镜头101已对准能达到目标成像效果的相对位置产生影响，不会影响摄像头的成像效果。而在安装各组件的过程中累积的位置偏差最终转换为后盖105与镜头座102之间的位置偏移(例如，后盖102与镜头座1012周边的不对齐)，该位置偏移不会对摄像头的成像效果产生影响。进一步，由于镜头座102和后盖105均为金属材质，在激光焊接的过程中，金属的融化能够消除后盖102与镜头座1012周边的不对齐。
图3是根据本发明的制作车载摄像头的方法的流程图。
该车载摄像头可以是高级驾驶辅助系统(ADAS)摄像头。该摄像头可包括镜头101、镜头座102、印制电路板组装件(PCBA)104，例如，如图1和图2中所示。该印制电路板组装件104可包括印制电路板(PCB)1042以及安装于其上的图像传感器1041，例如，如图1和图2中所示。
在步骤302，可将胶水涂在印制电路板上。
具体而言，可以将胶水涂在印制电路板上面向镜头的一侧。
在步骤304，可将镜头固定在载台上。
在一方面，可以使用螺纹和胶水将镜头与镜头座固定以组成镜头组装件，并且将镜头组装件固定在载台上。
在步骤306，可对所述印制电路板组装件与镜头执行主动对准操作，以使得印制电路板组装件上的图像传感器与镜头达到目标成像效果。
具体而言，可以在镜头被固定在载台上时，使印制电路板组装件与镜头接触并上下左右地移动印制电路板组装件的位置，直至镜头与印制电路板组装件上的图像传感器达到目标成像效果(例如，目标清晰度)。
在步骤308，可使印制电路板上的胶水固化以粘接印制电路板组装件与镜头。印制电路板组装件可以不与镜头座粘接。
在步骤306确定印制电路板组装件与镜头的相对位置(即，将印制电路板组装件与镜头AA对准)之后，可以使用UV光照使胶水固化以固定印制电路板组装件与镜头的相对位置。
在一方面，印制电路板组装件可以与镜头底部表面的法兰粘接。
在一方面，图像传感器可以安装于印制电路板组装件面向镜头的表面上。
在一方面，印制电路板组装件可以不与镜头座接触。
根据本发明的摄像头及其制造方法至少具有以下优点：
一、使得PCBA直接与镜头粘接，而不与镜头座粘接，使得镜头座随外部环境变化而发生的变形将不会影响PCBA与镜头之间的相对位置。从而减少了温漂中的影响因素，更有利于摄像头在温度变化时保持稳定的性能。
二、在镜头与图像传感器(PCBA)的AA对准时，固定重量较大的镜头，移动PCBA的位置以达到能够实现目标成像效果的位置，使得容易控制胶水补偿量，提高了摄像头的精度。
提供本文的描述是为了使得本领域技术人员能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对于本领域技术人员将是显而易见的，并且本文中定义的普适原理可被应用于其他变形而不会脱离本公开的范围。由此，本公开并非被限定于本文所描述的示例和设计，而是应被授予与本文所公开的原理和新颖特征相一致的最广范围。
Claims (11)
1.一种制造高级驾驶辅助系统(ADAS)摄像头的方法，所述摄像头包括镜头、镜头座、印制电路板组装件，所述印制电路板组装件包括印制电路板以及安装于其上的图像传感器，所述方法包括：
将胶水涂在所述印制电路板上；
将所述镜头固定在载台上；
对所述印制电路板组装件与所述镜头执行主动对准操作，以使得所述印制电路板组装件上的所述图像传感器与所述镜头达到目标成像效果；以及
使所述胶水固化以粘接所述印制电路板组装件与所述镜头，
其中所述印制电路板组装件不与所述镜头座粘接。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述印制电路板组装件与所述镜头底部表面的法兰粘接。
3.如权利要求1所述的方法，进一步包括，
使用螺纹和胶水将所述镜头与所述镜头座固定以组成镜头组装件；以及
将所述镜头组装件固定在所述载台上以用于所述主动对准操作。
4.如权利要求1所述的方法，进一步包括，使用UV光照使所述胶水固化。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述图像传感器安装于所述印制电路板组装件面向所述镜头的表面上。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述印制电路板组装件不与所述镜头座接触。
7.一种高级驾驶辅助系统(ADAS)摄像头，所述摄像头包括：
镜头；
镜头座；以及
印制电路板组装件，所述印制电路板组装件包括印制电路板以及安装于其上的图像传感器，所述图像传感器与所述镜头的位置能达到目标成像效果；
其中所述镜头穿过所述镜头座与所述印制电路板组装件粘接，并且所述印制电路板组装件与所述镜头座不粘接。
8.如权利要求7所述的摄像头，其中所述印制电路板组装件与所述镜头底部表面的法兰粘接。
9.如权利要求7所述的摄像头，其中所述图像传感器安装于所述印制电路板组装件面向所述镜头的一侧。
10.如权利要求7所述的摄像头，其中所述印制电路板组装件不与所述镜头座接触。
11.一种包括根据权利要求7-10中的任一项所述的高级驾驶辅助系统(ADAS)摄像头的机动车。
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