CN115209015B - 组装光学装置的方法和根据该方法组装的光学装置 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及组装光学装置的方法和根据该方法组装的光学装置。在该方法中，提供支撑成像器(10)的电路板(1)，并且提供用于支撑电路板(1)的支撑件(4)。第一粘合剂层(9)施加到电路板(1)和支撑件(4)中的至少一者的接合区域(2、3)。使用至少一个紧固件(11)将电路板(1)固定到支撑件(4)。一旦电路板(1)被紧固，第一粘合剂层(9)在接合区域(2、3)之间被压紧。然后固化第一粘合剂层(2)以形成稳定的成像器组件(12)。然后使用第二粘合剂层(8)将透镜(6)固定到稳定的成像器组件(12)，其中固定包括将透镜(6)定位在支撑件(4)上以使其焦平面与成像器(10)对准，然后固化第二粘合剂层(8)。

Description

组装光学装置的方法和根据该方法组装的光学装置
技术领域
本公开涉及一种组装光学装置的方法。本公开还涉及一种使用该方法组装的光学装置。本公开尤其涉及一种组装汽车摄像头的方法，以及用于汽车应用的摄像头组件的制造。
背景技术
摄像头和其它光学装置是汽车应用中的重要传感器，特别是随着自主驾驶和安全辅助系统的日益普及。随着这些系统变得更加先进，它们促使了更高分辨率摄像头的使用。然而，随着数码摄像头的分辨率增加，其变得对由例如组件内的应变和变形而引起的光学未对准更加敏感。
在这方面，在摄像头的组装期间，焊接到印刷电路板(PCB)的成像器将使用螺钉经由PCB机械地固定到透镜架。然后将透镜主动对准成像器组件，以将其焦平面与成像器传感器的灵敏度平面对准，从而提供聚焦图像的输出。一旦处于其对准位置，就通过在透镜与透镜架之间的安装界面处固化粘合剂来固定透镜。照此，透镜的该主动对准步骤可用于校正由部件制造公差引起的微小位置变化。然而，随着成像器的分辨率增加，即使微米级的变形也会损害图像清晰度。这是一个特殊的问题，由于摄像头组件在正常使用期间被加热和冷却，部件内的残余应变可能导致PCB弯曲。虽然很小，但是由热循环引起的这些移动可能导致成像器的部件稍微偏离焦点移动1或2微米。这样，图像聚焦被减弱，从而最小化了使用较高分辨率成像器的一些好处。因此，需要另外的方式来改进摄像头组件内的光学系统的焦点保持。
发明内容
根据第一方面，提供了一种组装光学装置的方法，该方法包括：提供支撑成像器的电路板和用于支撑该电路板的支撑件；将第一粘合剂层施加到所述电路板和所述支撑件中的至少一者的接合区域；以及使用至少一个紧固件将所述电路板紧固到所述支撑件，其中，一旦所述电路板被紧固，所述第一粘合剂层在所述接合区域之间就会被压紧；固化所述第一粘合剂层以形成稳定的成像器组件；使用第二粘合剂层将透镜固定到稳定的成像器组件，其中，固定透镜的步骤包括将透镜定位在支撑件上以使其焦平面与成像器对准，并固化所述第二粘合剂层。
以此方式，在主动对准透镜的步骤之前，成像器组件可由固化的第一粘合剂层完全稳定。也就是说，除了成像器PCB与支撑件之间的标准机械紧固件之外，还使用粘合剂层来通过将这些部件的接合面结合在一起而加强固定。当此粘合剂层达到其完全粘合强度时，其由此稳定成像器相对于支撑件的位置。因此，当透镜随后装配到稳定的组件时，可以保持透镜与成像器之间的对准。例如，即使由于热循环而在螺钉紧固件周围出现应变，PCB与支撑件之间的粘合也将防止这些应变使PCB变形。由此允许保持位置精度。
在实施方式中，固化第一粘合剂层和第二粘合剂层的步骤中的至少一者包括加热粘合剂。以此方式，热固化粘合剂可用于确保完全固化以及固定部件之间的最大粘合强度。
在实施方式中，固化第一粘合剂层的步骤包括固化直到全强度。以此方式，在随后的对准步骤之前，在电路板与支撑件之间获得最大的粘合强度以稳定组件。
在实施方式中，固化第一粘合剂层的步骤包括加热到等于或大于光学装置的最大工作温度的温度。以此方式，固化温度被选择成高于装置的工作条件。由此可以确保在正常使用过程中不会降低部件之间的位置关系。
在实施方式中，固化第一粘合剂层的步骤包括加热一段时间直到粘合剂完全固化。
在实施方式中，固化的第一粘合剂层稳定了稳定的成像器组件中的接合区域之间的界面。以此方式，当电路板固定到支撑件上时，彼此接合的电路板和支撑件的相对面通过粘合剂结合在一起。
在实施方式中，将透镜固定到稳定的成像器组件的步骤包括用于补偿制造公差的光学系统对准。以此方式，透镜可与成像器光学对准以补偿由组件引起的任何位置变化，同时稳定的成像器组件中的固化的第一粘合剂层确保随后维持成像器的位置准确度。
在实施方式中，使用至少一个紧固件将电路板紧固到支撑件的步骤包括使用螺钉紧固件进行紧固。
在实施方式中，将透镜固定到稳定的成像器组件的步骤包括基于稳定的成像器组件中的成像器的固化位置来对准透镜。
在实施方式中，第一粘合剂层包围成像器。以此方式，第一粘合剂层提供了对围绕成像器的支撑件的固定。在实施方式中，第一粘合剂层在径向上比紧固件更靠近成像器。以此方式，减小了电路板可弯曲的距离。
根据第二方面，提供了一种光学装置，该光学装置包括：稳定的成像器组件，其包括支撑成像器的电路板、用于支撑所述电路板的支撑件、以及将所述电路板紧固到所述支撑件的至少一个紧固件，其中，所述紧固件通过压紧在所述电路板与所述支撑件的接合区域之间的固化的粘合剂的第一粘合剂层而被稳定；以及透镜，所述透镜通过固化的粘合剂的第二粘合剂层固定到所述支撑件上的一位置处，使得其焦平面与由所述第一粘合剂层稳定的位置处的成像器对准。
以此方式，可以提供一种改进的光学装置，例如摄像头，其中透镜已经与预先稳定的组件中的成像器的位置对准。也就是说，成像器相对于支撑件的位置在透镜对准之前由固化的粘合剂固定。因此，这允许在所得到的组件中保持聚焦。
在实施方式中，粘合剂是热固化的。
在实施方式中，第一粘合剂层固化至全强度，并且焦平面与由全强度固化的第一粘合剂层稳定的位置处的成像器对准。
在实施方式中，第一粘合剂层固化至完全固化，并且焦平面与由完全固化的第一粘合剂层稳定的位置处的成像器对准。
在实施方式中，固化的第一粘合剂层稳定了稳定的成像器组件中的接合区域之间的界面。
在实施方式中，透镜固定到支撑件，用于补偿光学系统对准中的制造公差。
在实施方式中，所述至少一个紧固件包括螺钉紧固件。
附图说明
现在将参照附图来描述说明性实施方式，其中：
图1示出了根据说明性实施方式的摄像头的截面等距视图；以及
图2是图1所示摄像头的一部分的截面图。
具体实施方式
图1和图2示出了根据说明性实施方式的摄像头。摄像头包括成像器组件，该成像器组件包括焊接到印刷电路板(PCB)1的成像器10。PCB 1固定到透镜架4，透镜架4形成透镜6的支撑并为摄像头组件提供壳体的一部分。在该实施方式中，透镜架4被形成为用于支撑其它部件的金属框架。
PCB 1位于设置在透镜架4的基部中的凹槽中。一旦就位，PCB 1上的成像器接合区域2就与透镜架4的相对架接合区域3接合。如图2所示，螺钉11用于将PCB 1固定在透镜架4上的固定位置。在该实施方式中，在PCB 1的相反侧上使用两个螺钉11，尽管在图2中仅可见一个螺钉。在其它布置中，可以使用多于两个的螺钉。第一可热固化粘合剂层9也设置在接合区域2和3之间以稳定螺钉固定。
透镜6设置有径向套环7，该径向套环7用于将透镜6固定到设置在透镜架4前部的透镜座5上。套环7通过第二粘合剂层8固定就位。透镜座5和套环7在透镜6与透镜架4之间提供接合区域，用于将透镜6对准成像器10。
在组装期间，将粘合剂珠施加到透镜架4的成像器接合区域3以形成第一粘合剂层9。然后，将包含成像器10的PCB 1安装到透镜架4上，并通过螺钉11将其固定就位。螺钉11穿过PCB 1中的螺钉孔，并且螺钉的头部将PCB 1压靠在壳体4上。这用于在架接合区域3与PCB1的表面上的相对的成像器接合区域2之间压紧第一粘合剂层9。一旦PCB 1被螺钉机械地固定，就对第一粘合剂层9进行热固化，直到其实现完全固化并获得其完全的结合特性。由此，这用于相对于透镜架4稳定PCB 1，并因此也稳定焊接到PCB 1的成像器10。
一旦第一粘合剂层9完全粘合，就形成包括PCB 1、成像器10和透镜架4的稳定的成像器组件12。透镜6可以在主动对准步骤中固定到透镜架4以对准光学系统。为此，在透镜座5与套环7之间施加粘合剂珠以形成第二粘合剂层8，并且调节透镜的位置直到透镜6的焦平面被最佳地对准以将图像聚焦到成像器10上。然后，第二粘合剂层8被UV固化以将透镜6固定在相对于透镜架4的对准位置。然后可使用热固化来完全固化第二粘合剂层8并实现最大粘合强度。
重要的是，因为主动对准步骤发生在成像器组件已由固化的第一粘合剂层9稳定之后，所以可维持成像器10的位置稳定性。以此方式，由于PCB 1的位置通过其更可靠地固定到透镜壳体而稳定，因此所得到的摄像头组件较不易由于成像器10相对于透镜6之间的位置变化而引起散焦。这又使最终的光学系统在正常摄像头使用期间经受热循环时保持稳定。
应当理解，上述实施方式仅出于说明的目的而示出了应用。实际上，实施方式可以应用于许多不同的配置，详细的实施方式对于本领域技术人员来说是易于实现的。
关于这一点，例如，虽然上述说明性实施方式利用热固化第一粘合剂层9，但是应当理解，可以使用其它固化方法，例如UV固化。此外，应当理解，第一粘合剂层和第二粘合剂层可以是相同类型的粘合剂，或者在其它实施方式中可以使用不同的粘合剂。

Claims (15)

1.一种组装光学装置的方法，该方法包括：
提供支撑成像器的电路板以及用于支撑所述电路板的支撑件；
将第一粘合剂层施加到所述电路板和所述支撑件中的至少一者的接合区域；以及
使用至少一个紧固件将所述电路板紧固到所述支撑件上，其中，一旦所述电路板被紧固，所述第一粘合剂层就在所述接合区域之间被压紧；
固化所述第一粘合剂层以形成稳定的成像器组件；
使用第二粘合剂层将透镜固定到所述稳定的成像器组件，其中，固定所述透镜的步骤包括：将所述透镜定位在所述支撑件上以使其焦平面与所述成像器对准，并固化所述第二粘合剂层，其中，基于所述稳定的成像器组件中的所述成像器的固化位置来对准所述透镜。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，固化所述第一粘合剂层和所述第二粘合剂层的步骤中的至少一个步骤包括：加热粘合剂。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，固化所述第一粘合剂层的步骤包括：进行固化直到全强度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，固化所述第一粘合剂层的步骤包括：加热至等于或大于所述光学装置的最大工作温度的温度。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，固化所述第一粘合剂层的步骤包括：加热一段时间直到所述粘合剂完全固化。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，固化的第一粘合剂层稳定了所述稳定的成像器组件中的所述接合区域之间的界面。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述透镜固定到所述稳定的成像器组件的步骤包括：用于补偿制造公差的光学系统对准。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，使用至少一个紧固件将所述电路板紧固到所述支撑件的步骤包括：使用螺钉紧固件进行紧固。
9.一种光学装置，该光学装置包括：
稳定的成像器组件，该稳定的成像器组件包括支撑成像器的电路板、用于支撑所述电路板的支撑件、以及将所述电路板紧固到所述支撑件的至少一个紧固件，其中，所述紧固件通过在所述电路板的接合区域与所述支撑件的接合区域之间被压紧的固化的粘合剂的第一粘合剂层而被稳定；以及
透镜，该透镜通过固化的粘合剂的第二粘合剂层在所述支撑件上固定就位，使得其焦平面与由所述第一粘合剂层稳定的位置处的所述成像器对准，其中，基于所述稳定的成像器组件中的所述成像器的固化位置来对准所述透镜。
10.根据权利要求9所述的光学装置，其中，所述粘合剂是热固化的。
11.根据权利要求9或10所述的光学装置，其中，所述第一粘合剂层被固化至全强度，并且所述焦平面与由全强度固化的第一粘合剂层稳定的位置处的所述成像器对准。
12.根据权利要求9所述的光学装置，其中，所述第一粘合剂层被固化至完全固化，并且所述焦平面与由完全固化的第一粘合剂层稳定的位置处的所述成像器对准。
13.根据权利要求9所述的光学装置，其中，所述固化的第一粘合剂层稳定了所述稳定的成像器组件中的所述接合区域之间的界面。
14.根据权利要求9所述的光学装置，其中，所述透镜被固定到所述支撑件，用于补偿光学系统对准中的制造公差。
15.根据权利要求9所述的光学装置，其中，所述至少一个紧固件包括螺钉紧固件。
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