CN218998164U - 成像系统及摄像头 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种成像系统及摄像头，所述成像系统包括：PCB、图像传感器、平衡元件及镜头；其中，所述PCB用于与摄像头的支撑件或所述镜头连接；所述图像传感器设于所述PCB的正面上；所述平衡元件设于所述PCB的背面上；所述镜头位于所述PCB正面的一侧，所述镜头用于与所述支撑件连接，且所述镜头与所述图像传感器的相对位置固定；本申请中，通过在图像传感器所在的PCB上设置平衡元件，能够有效避免由于温度变化导致的图像传感器与镜头之间的距离发生变化，从而提升摄像头的性能稳定性。

Description

成像系统及摄像头

技术领域

本申请属于摄像头技术领域，涉及一种成像系统，特别是涉及一种成像系统及摄像头。

背景技术

随着自动驾驶行业的发展，ADAS(英文全称：Advanced Driver-AssistanceSystems，中文翻译：先进驾驶辅助系统)功能逐渐增加，各种功能的性能要求也越来越高。作为实现ADAS功能的重要传感器——摄像头的要求也随之发生变化。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，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。

当前各大汽车主机厂在前视ADAS摄像头方面逐渐将像素要求提高到800万，相比传统的100万或200万像素摄像头，800万摄像头工艺窗口更窄，对制造工艺提出了更高的要求。

在高像素ADAS摄像头这一细分领域，对摄像头的光轴精度要求更高，同时由于像素的大幅度提升，对其他干扰因素也更为敏感。传统的设计对制造工艺提出了非常严苛的要求，或者需求通过额外的调整才能达到产品的性能要求。因此也造成了良率较低的现状。

目前业内最为普遍的摄像头成像系统由光学镜头和图像传感器组成，其中，图像传感器一般都是通过SMT贴装到PCB上，再通过AA(主动对位)工艺将图像传感器与光学镜头调整到成像最佳的位置进行固定，完成摄像头最为重要的工艺过程。正常情况下，摄像头生产制造时在产线处于稳定的环境中，温度通常为室温，但车载摄像头工作的环境温度通常从-40℃到85℃，变化范围较大，当温度剧烈变化时，由于组成摄像头的各个零部件的CTE(英文全称：Coefficient of Thermal Expansion，中文翻译：热膨胀系数)存在差异，零部件的尺寸、距离发生变化，在室温下通过AA确定的图像传感器与镜头之间的最佳位置也将发生变化，从而造成摄像头成像清晰度下降，影响车载摄像头工作性能稳定性，进一步可能会造成行车过程中摄像头对检测目标的误识别、漏识别等问题，影响行驶安全。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种成像系统及摄像头，用于解决现有摄像头因受温度影响，图像传感器与镜头之间相对位置会发生变化，造成摄像头成像清晰度下降的问题。

第一方面，本申请提供一种成像系统，所述成像系统包括：PCB、图像传感器、平衡元件及镜头；其中，所述PCB用于与摄像头的支撑件或所述镜头连接；所述图像传感器设于所述PCB的正面上；所述平衡元件设于所述PCB的背面上；所述镜头位于所述PCB正面的一侧，所述镜头用于与所述支撑件连接，且所述镜头与所述图像传感器的相对位置固定。

本申请中，通过在图像传感器所在的PCB上设置平衡元件，能够有效避免由于温度变化导致的图像传感器与镜头之间的距离发生变化，从而提升摄像头的性能稳定性。

在第一方面的一种实现方式中，所述平衡元件包括：多个子元件；多个所述子元件在所述PCB的背面对称分布。

本实现方式中，考虑到不同应用场景下，可能在设计平衡元件时，需要避开PCB背面的中心区域，所以，将该平衡元件设计成多个小结构的子元件，从而实现将该多个子元件对称分布在PCB背面，而无需像单一整体的平衡元件那样，需要设置在PCB背面的中心区域，这种方式同样达到了对称的效果，进而能够尽可能地保证PCB各个区域的变形是对称的。

在第一方面的一种实现方式中，当所述PCB与所述镜头连接时，所述镜头通过胶水与所述PCB连接。

在第一方面的一种实现方式中，当所述PCB用于与所述支撑件连接时，所述PCB用于至少通过以下任意一种方式与所述支撑件连接：螺钉、焊接；和/或所述镜头用于至少通过以下任意一种方式与所述支撑件连接：螺纹连接、焊接、胶粘。

在第一方面的一种实现方式中，所述平衡元件为中心对称的结构，且所述平衡元件的形状至少为以下任意一种：正方形、长方形、圆形及椭圆形。

本实现方式中，平衡元件为中心对称的结构，这样能够尽可能地保证PCB各个区域的变形是对称的。

在第一方面的一种实现方式中，所述平衡元件的厚度小于或等于所述PCB的厚度，且所述平衡元件的厚度大于或等于0.3mm。

考虑到当平衡元件的厚度过厚时，不利于产品结构的紧凑设计；而厚度过薄，又不能达到足够的强度，以平衡PCB的变形弯曲，所以，本实现方式中，将平衡元件的厚度设计为最大不超过PCB的厚度，最小不低于0.3mm。

在第一方面的一种实现方式中，当所述镜头用于通过螺纹连接方式与所述支撑件连接时，螺纹上涂有胶水。

本实现方式中，通过在螺纹上涂胶水，实现了螺纹放松以及密封的功能。

在第一方面的一种实现方式中，所述平衡元件与所述图像传感器的位置相对。

在第一方面的一种实现方式中，所述平衡元件至少采用以下任意一种材料制成：玻璃、金属及陶瓷。

在第一方面的一种实现方式中，所述平衡元件的尺寸和/或材料至少取决于所述PCB和所述图像传感器的热膨胀系数。

本实现方式中，通过考虑PCB、图像传感器等的热膨胀系数，确定平衡元件的尺寸和/或材料，使得该平衡元件能够在温度变化导致PCB的热膨胀变形无法自由释放，造成PCB发生弯曲时，实现调整PCB的变形程度，使之保持在成像清晰的状态。

第二方面，本申请提供一种摄像头，所述摄像头包括：支撑件和上述的成像系统；其中，所述成像系统与所述支撑件连接。

在第二方面的一种实现方式中，所述支撑件与所述成像系统的镜头一体成型。

如上所述，本申请所述的成像系统及摄像头，具有以下有益效果：

本申请通过应用平衡元件，有效地控制了PCB的热膨胀变形，使得图像传感器与镜头维持在相对稳定的位置，从而保证了在全温度范围内摄像头都能够保持成像清晰。

附图说明

图1显示为本申请一实施例所述的成像系统的剖面图。

图2显示为本申请另一实施例所述的成像系统的剖面图。

图3显示为本申请一实施例所述的平衡元件的结构示意图。

图4显示为本申请另一实施例所述的平衡元件的结构示意图。

元件标号说明

101      PCB

102      图像传感器

103      平衡元件

1031     子元件

104      镜头

105      胶水

201      支撑件

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，遂图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本申请以下实施例提供了一种成像系统及摄像头，解决了现有摄像头因受温度影响，图像传感器与镜头之间相对位置会发生变化，造成摄像头成像清晰度下降的问题。

以下将结合附图详细阐述本实施例的一种成像系统及摄像头的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本实施例的成像系统及摄像头。

如图1和图2所示，将本申请的成像系统应用于一摄像头；具体地，将该成像系统与该摄像头的支撑件201(为摄像头的本体结构，诸如，为该摄像头的外壳)连接。

于本实施例中，该成像系统的工作原理如下：

如图1和图2所示，本申请所述的成像系统包括：PCB101、图像传感器102、平衡元件103及镜头104。

具体地，所述PCB101用于与摄像头的支撑件201或所述镜头104连接；所述图像传感器102设于所述PCB101的正面(于本申请中，将PCB101上元器件所在面定义为该PCB101的正面)上；所述平衡元件103设于所述PCB101的背面上(于本申请中，将PCB101上元器件所在面的对立面定义为该PCB101的背面)；所述镜头104位于所述PCB101正面的一侧，所述镜头104用于与所述支撑件201连接，且所述镜头104与所述图像传感器102的相对位置固定。

如图1所示，于一实施例中，PCB101与镜头104连接。

具体地，PCB101与镜头104连接(图像传感器102和平衡元件103均设在PCB101上)；然后，再通过镜头104与支撑件201连接，从而实现将该成像系统整体设于摄像头上。

如图2所示，于一实施例中，PCB101与支撑件201连接。

具体地，通过将PCB101和镜头104均与支撑件201连接，实现将该成像系统整体设于摄像头上。

需要说明的是，在PCB101与支撑件201连接时，该PCB101无需再与镜头104连接(如图2所示)。

如图2所示，于一实施例中，PCB101通过焊接的方式与支撑件201连接。

需要说明的是，该PCB101不限于通过焊接的方式与支撑件201连接，诸如，还可通过螺钉连接、胶粘等方式；在实际应用中，可根据具体应用场景来选择合适的连接方式。

如图1和图2所示，镜头104与图像传感器102之间存在一定的间隔。

于一实施例中，当所述PCB101用于与所述支撑件201连接时，所述PCB101用于至少但不限于通过以下任意一种方式与所述支撑件201连接：螺钉、焊接。

诸如，PCB101通过螺钉锁附到支撑件201，或者通过锡焊焊接到支撑件201。

如图1所示，于一实施例中，当所述PCB101与所述镜头104连接时，所述镜头104通过胶水105与所述PCB101连接。

具体地，PCB101与镜头104之间通过胶水105粘接，两者之间的相对位置由AA设备确定。

需要说明的是，AA(Active Alignment)设备可调校镜头与图像传感器之间的姿态与相对位置等关系，从而确保拍照画面中心最清晰，使得画面四角具有均匀的清晰度。

于一实施例中，胶水105采用UV胶水。

具体地，在AA之前，预先在PCB101的正面上划一圈UV胶水，UV胶水将图像传感器102环绕在中心(图像传感器102通过SMT贴装到PCB101上)，通过AA设备找到最佳位置后，通过UV光照射，使得UV胶水预固化，随后再进行高温烘烤实现完全固化，从而实现图像传感器102与镜头104的准确对位并予以固定。

于一实施例中，所述镜头104用于至少但并不限于通过以下任意一种方式与所述支撑件201连接：螺纹连接、焊接、胶粘。

于一实施例中，当所述镜头104用于通过螺纹连接方式与所述支撑件201连接时，螺纹上涂有胶水，实现螺纹防松以及密封。

如图1至图3所示，于一实施例中，平衡元件103为一单一整体结构，且该平衡元件103为中心对称的结构。

需要说明的是，平衡元件103为中心对称的结构，这样能够尽可能地保证PCB101各个区域的变形是对称的。

于一实施例中，平衡元件103的形状至少但不限于以下任意一种：正方形、长方形、圆形及椭圆形。

需要说明的是，平衡元件103的形状可以根据产品具体设计来选择，只要能够达到平衡PCB101的变形即可，因此，不限于上述的正方形、长方形、圆形及椭圆形。

如图1和图2所示，于一实施例中，所述平衡元件103与所述图像传感器102的位置相对。

具体地，在PCB101的背面，与图像传感器102相对的区域设置平衡元件103。

如图3所示，于一实施例中，平衡元件103为一块板状结构，即平衡板。

具体地，将平衡板设于PCB101的背面。

于一实施例中，所述平衡元件103的尺寸和/或材料至少取决于所述PCB101和所述图像传感器102的热膨胀系数。

于一实施例中，所述平衡元件103至少采用但不限于以下任意一种材料制成：玻璃、金属及陶瓷。

需要说明的是，根据不同的设计方案和其他零件的CTE，平衡元件103的选择也有讲究，主要考虑其CTE、强度、刚度等，比如可以使用玻璃、金属、陶瓷等材质(包括但不限于上述材料)。

于一实施例中，平衡元件103的导热系数比PCB101的导热系数大(诸如，平衡元件103的材质选择玻璃、金属或陶瓷等)，这样，能够有效将图像传感器102工作时产生的热量传递到平衡元件103上，有利于降低图像传感器102自身温度，从而提升了产品的散热性能。

于一实施例中，所述平衡元件103的厚度小于或等于所述PCB的厚度，且所述平衡元件的厚度大于或等于0.3mm。

需要说明的是，根据平衡元件103的材料、刚度及强度等属性对该平衡元件103进行设计，将其厚度设计为最大不超过PCB101的厚度，最小不低于0.3mm；这样是考虑到当平衡元件的厚度过厚时，不利于产品结构的紧凑设计；而厚度过薄，又不能达到足够的强度，以平衡PCB的变形弯曲。

于一实施例中，平衡元件103贴设于PCB101的背面。

需要说明的是，平衡元件103采用贴设方式设于PCB101的背面，操作方便。

如图4所示，于一实施例中，所述平衡元件103包括：多个子元件1031。

具体地，多个所述子元件1031在所述PCB101的背面对称分布。

需要说明的是，考虑到不同应用场景下，可能在设计平衡元件103时，根据客户的不同需求，需要避开PCB101背面的中心区域，所以，于本实施例中，通过将该平衡元件103设计成由多个小结构的子元件1031组成，从而实现将该多个子元件1031对称分布在PCB101背面，而无需像图3中的单一整体的平衡元件103那样，需要设置在PCB101背面的中心区域，这种方式同样达到了对称的效果，进而能够尽可能地保证PCB101各个区域的变形是对称的。

需要说明的是，图4中以平衡元件103包括四个子元件1031为例进行说明，其只是作为一种实施方式，即子元件1031的数量不作为限制本申请的条件，在实际应用中，可根据具体应用场景来设定，只要能够保证所有的子元件1031能够对称分布在PCB101的背面即可。

需要说明的是，如无上述的平衡元件103时，当温度发生变化，由于各个零部件(包括图像传感器102、PCB101)的CTE不同，其发生变形的程度也不一致，而PCB101与镜头104通过胶水105进行粘接，在胶水粘接的区域以及图像传感器102与PCB101接触的区域，PCB101无法发生自由形变，那么，就会产生一定程度的弯曲变形，这种弯曲变形会导致在PCB101正面的图像传感器102与镜头104之间的相对位置发生变化，从而降低摄像头成像清晰度。

本申请提供的成像系统，PCB101带有平衡元件103，在温度变化时，PCB101背面的平衡元件103可以限制PCB101的弯曲变形，从而减小图像传感器102与镜头104相对位置的变化。

如图1和图2所示，于一实施例中，本申请的摄像头包括：支撑件201和上述的成像系统。

具体地，所述成像系统与所述支撑件201连接。

于一实施例中，所述支撑件201与所述成像系统的镜头104一体成型。

需要说明的是，完整摄像头的其它零部件与本申请关联不大的结构未在图中展示。

于一实施例中，摄像头为车载摄像头。

需要说明的是，车载摄像头使用环境较恶劣，一般环境温度需要覆盖-40℃～85℃，在温度变化时，摄像头各部分材料由于热胀冷缩的特性，其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清晰度下降，即所谓的温漂。

传统摄像头通常在PCB上仅包含图像传感器和相应电路必要的元器件，而PCB在组装完成后必然处于固定的状态(无论时胶粘还是螺钉锁附等方式)。当温度变化时，PCB的热膨胀变形无法自由释放，造成PCB发生弯曲，不可避免地会降低摄像头成像清晰度。

于一实施例中，摄像头为ADAS摄像头。

本申请中，将平衡元件引入；具体地，在温度变化时，通过平衡元件来调整PCB的变形程度，使之保持在成像清晰的状态。

需要说明的是，该摄像头的工作原理与上述摄像头的工作原理相同，故在此不再详细赘述。

上述各个附图对应的结构的描述各有侧重，某个结构中没有详述的部分，可以参见其他结构的相关描述。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (12)

1.一种成像系统，其特征在于，所述成像系统包括：PCB、图像传感器、平衡元件及镜头；其中，

所述PCB用于与摄像头的支撑件或所述镜头连接；

所述图像传感器设于所述PCB的正面上；

所述平衡元件设于所述PCB的背面上；

所述镜头位于所述PCB正面的一侧，所述镜头用于与所述支撑件连接，且所述镜头与所述图像传感器的相对位置固定。

2.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述平衡元件包括：多个子元件；多个所述子元件在所述PCB的背面对称分布。

3.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，当所述PCB与所述镜头连接时，所述镜头通过胶水与所述PCB连接。

4.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，当所述PCB用于与所述支撑件连接时，

所述PCB用于至少通过以下任意一种方式与所述支撑件连接：螺钉、焊接；和/或

所述镜头用于至少通过以下任意一种方式与所述支撑件连接：螺纹连接、焊接、胶粘。

5.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述平衡元件为中心对称的结构，且所述平衡元件的形状至少为以下任意一种：正方形、长方形、圆形及椭圆形。

6.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述平衡元件的厚度小于或等于所述PCB的厚度，且所述平衡元件的厚度大于或等于0.3mm。

7.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，当所述镜头用于通过螺纹连接方式与所述支撑件连接时，螺纹上涂有胶水。

8.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述平衡元件与所述图像传感器的位置相对。

9.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述平衡元件至少采用以下任意一种材料制成：玻璃、金属及陶瓷。

10.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述平衡元件的尺寸和/或材料至少取决于所述PCB和所述图像传感器的热膨胀系数。

11.一种摄像头，其特征在于，所述摄像头包括：支撑件和权利要求1至10中任一项所述的成像系统；其中，

所述成像系统与所述支撑件连接。

12.根据权利要求11所述的摄像头，其特征在于，所述支撑件与所述成像系统的镜头一体成型。

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