TWM630622U

TWM630622U - 攝像裝置

Info

Publication number: TWM630622U
Application number: TW111200625U
Authority: TW
Inventors: 潘駿豪; 李文樞; 吳宗勳; 林文賢
Original assignee: 廣達電腦股份有限公司
Priority date: 2022-01-18
Filing date: 2022-01-18
Publication date: 2022-08-11

Abstract

一種攝像裝置，包括一外殼、一電路板組件、一鏡頭、一防水膠、以及一加熱排線。外殼包括相互連接的一頂殼及一底殼，其中頂殼具有一鏡頭開口。電路板組件設置於外殼中，並包括一印刷電路板及安裝於印刷電路板上的一感光元件。鏡頭設置於外殼中且通過鏡頭開口暴露，其中鏡頭具有對應於感光元件及鏡頭開口的一光軸。沿著鏡頭的周邊靠近鏡頭開口處形成一凹槽，其中凹槽從鏡頭的周邊朝向光軸凹陷。防水膠佈置於鏡頭的周邊與鏡頭開口之間的介面處，並填滿凹槽。加熱排線連接印刷電路板及鏡頭。

Description

攝像裝置

本創作係關於一種攝像裝置；特別係關於一種車用攝像裝置。

車用影像系統為現今車輛常配備的電子裝置，其通常包括多個裝配在車輛上不同位置的攝像裝置，以拍攝車輛周圍的影像，使駕駛能夠感知車輛周圍的路況。

目前車用影像系統一般用來提供例如道路監控或駕駛行為偵測等先進駕駛輔助系統(Advanced Driver Assistance Systems，ADAS)的功能。這些應用對於環境的要求不斷提高。舉例來說，當遇到雨天、大霧天等寒冷天氣時，由於運作中的攝像裝置內部會發熱，其與外部低溫環境之間的溫度差容易使攝像裝置之鏡頭起霜或起霧，造成無法即時地獲取車外的信息，而嚴重影響到攝像裝置的使用及行車安全。

另外，攝像裝置的防水能力也是影響其可靠性之要件之一。目前最新的防水/防塵等級IP69K是根據德國標準DIN 40050 PART9所定義的高溫高壓水保護測試等級(例如，將約80攝氏度的水從指定形狀的喷嘴以約80至100帕(bar)的水壓噴射到樣品上，且持續一段指定時間)，各大車廠現多要求其車用影像系統中所採用的攝像裝置需達到IP69K等級。

因此，本創作之一目的在於提供一種改良的攝像裝置，能夠具有除霜除霧功能且同時達到IP69K防水/防塵等級。

本創作之另一目的在於提供一種生產優化的車載攝像裝置組裝技術，進而達到可量產性。

根據上述本創作之目的，提供一種攝像裝置，包括一外殼、一電路板組件、一鏡頭、一防水膠、以及一加熱排線。外殼包括相互連接的一頂殼及一底殼，其中頂殼具有一鏡頭開口。電路板組件設置於外殼中，並包括一印刷電路板及安裝於印刷電路板上的一感光元件。鏡頭設置於外殼中且通過鏡頭開口暴露，其中鏡頭具有對應於感光元件及鏡頭開口的一光軸。沿著鏡頭的周邊靠近鏡頭開口處形成一凹槽，其中凹槽從鏡頭的周邊朝向光軸凹陷。防水膠佈置於鏡頭的周邊與鏡頭開口之間的介面處，並填滿凹槽。加熱排線連接印刷電路板及鏡頭。

於一實施例中，在一垂直截面圖中，凹槽具有至少一結構轉折。

於一實施例中，在垂直截面圖中，凹槽呈”ㄈ”字型形狀。

於一實施例中，在垂直截面圖中，凹槽呈”ㄑ”字型形狀。

於一實施例中，在一垂直截面圖中，防水膠與凹槽之間的介面係非線性的。

於一實施例中，一對限位結構形成於鏡頭的周邊，並位於加熱排線的兩側。

於一實施例中，所述一對限位結構包括兩個彼此平行的平面結構。

於一實施例中，印刷電路板上具有一排線連接器，用以連接加熱排線，且所述一對限位結構位於排線連接器的兩側。

於一實施例中，電路板組件更包括一鏡頭支架，固定於印刷電路板上，用以支持鏡頭。

於一實施例中，所述攝像裝置更包括一黏合膠，佈置於鏡頭支架與鏡頭之間的介面處。

為使本創作之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明。

在以下說明中，所稱的方位“上”、“下”或類似的用語，僅係用來表示圖中所示部分或部件的相對位置關係，並非用來限制本創作。當述及一第一元件位於一第二元件上時，可能包括第一元件與第二元件直接接觸或間隔有一或更多其他元件之情形。在不同的實施例附圖中，相似或相同之部分或部件可能使用相同之符號，此係為了簡化的目的，並非用以限定所討論的各個實施例及/或結構之間有特定的關係。

另要強調的是，根據本產業的一般作業，圖式中各個特徵未必按照比例繪製。事實上，可能任意放大或縮小各個特徵的尺寸，以簡化或者方便標示。在圖式中未繪示或描述之元件，為所屬技術領域中具有通常知識者所知的形式。

首先參照第1A及1B圖，根據本創作一實施例之(車用)攝像裝置1主要包括一外殼10、一鏡頭11、一電路板組件12、一黏合膠13、一防水膠14、以及一訊號連接器15。一些附加的部件或特徵可進一步添加到攝像裝置1中，及/或下面所描述的一些特徵可在其他實施例中被替換、變更或消除。

在本實施例中，外殼10包括一頂殼10A(也可稱為前殼)及一底殼10B(也可稱為後殼)，其中頂殼10A與底殼10B可通過多個鎖合件(例如螺絲，為簡單起見而未顯示)相對地組合在一起，並在兩者之間形成一容納空間，以容納和保護所述鏡頭11、電路板組件12及其他部件。

如第1A圖所示，鏡頭11的外型大致上呈一圓柱狀，其中具有一個光學鏡片(未顯示)。雖然未單獨繪示，鏡頭11可與一音圈馬達(Voice Coil Motor，VCM)耦接，以在例如對焦時由音圈馬達驅動鏡頭11中的光學鏡片進行移動。音圈馬達的驅動原理及機構為本領域普通技術人員所知悉的，故在此不多做贅述。在本實施例中，鏡頭11還包括一相連接的加熱排線111，用以加熱鏡頭11(後面將進一步描述)。

為了收容鏡頭11，頂殼10A的上側具有一鏡頭容納部101(請一併參照第3F圖)。在本實施例中，鏡頭容納部101自頂殼10A的上側面向上延伸(凸起)，鏡頭容納部101大致上呈一圓柱狀的凹陷孔洞(匹配於鏡頭11的外型)。更具體而言，鏡頭容納部101包括一圓柱狀的環形側壁，且在側壁的頂端形成有一圓形的鏡頭開口102。當組裝完成後(如第1B圖所示)，鏡頭11可容納於鏡頭容納部101的內部空間中，且其頂表面(例如最外側的鏡頭玻璃，未單獨繪示)通過鏡頭開口102暴露。防水膠14佈置於鏡頭11的(外)周邊與鏡頭開口102之間的介面處(後面將進一步描述)，用以防止水氣/灰塵進入到攝像裝置1中。

在本實施例中，電路板組件12包括一印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)121以及一感光元件122(未顯示於第1A及1B圖中，請參照第3A圖)，其中感光元件122安裝於印刷電路板121朝向鏡頭11的一側(如圖中所示的上側)且與印刷電路板121電連接。電路板組件12可通過多個鎖合件(例如螺絲，為簡單起見而未顯示)同時穿過印刷電路板121及底殼10B而鎖固於底殼10B上(即，外殼10中)。在本實施例中，印刷電路板121為一軟性印刷電路板，且感光元件122為一互補式金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)影像感測器晶片，但是本創作不以此為限，也可以使用其他類型的印刷電路板121及感光元件122。

在本實施例中，電路板組件12還包括一鏡頭支架123，用以支持鏡頭11。鏡頭支架123可通過多個鎖合件(例如螺絲S)固定於印刷電路板121上，如第3A圖所示。黏合膠13佈置於鏡頭11與鏡頭支架123之間的介面處(例如在鏡頭11周邊上的凸緣112與鏡頭支架123的頂部承載面之間)，用以將鏡頭11黏合到鏡頭支架123頂部，如第3D圖所示。在本實施例中，鏡頭支架123具有與鏡頭11的外型匹配的一圓柱形/環形結構。當組裝完成後(如第3D圖所示)，感光元件122可被鏡頭支架123圍繞(即，位於環形鏡頭支架123的內部空間中)，且在鏡頭支架123上方之鏡頭11的光軸O基本上對準於感光元件122(同時對應於頂殼10A上的鏡頭開口102)。因此，自攝像裝置1外部進入鏡頭11的光線可被感光元件122接收，進而達到攝像之目的。

電路板組件12還可以包括其他電子部件。舉例來說，在本實施例中，印刷電路板121上還具有一排線連接器124，用以連接加熱排線111，如第1A及3D圖所示。因此，加熱排線111可將來自印刷電路板121的電訊號轉變為熱能，從而對鏡頭11(之例如最外側的鏡頭玻璃)進行加熱，以實現除霜除霧功能。

在本實施例中，訊號連接器15可通過多個鎖合件(例如螺絲，為簡單起見而未顯示)固定於底殼10B的下側，如第1B及3H圖所示。另外，訊號連接器15之一端(如圖中所示的上端)可穿過底殼10B與設置於印刷電路板121下側的訊號端子125連接，其另一端(如圖中所示的下端)則與車用影像系統的連接電纜線(未顯示)連接，從而使車用攝像裝置1與車用影像系統相連接，以傳遞訊號及電力。

接著參照第2圖。第2圖是根據本創作一實施例之一攝像裝置(例如第1A及1B圖所示的攝像裝置1)之組裝方法2的簡化流程圖。為了說明，將配合第3A至3H圖中所示的圖式來描述流程圖。在不同的實施例中，一些所述的操作可被取代或消除。或者，可以在不同的實施例中添加一些操作。

組裝方法2從操作20開始，其中提供一電路板組件12，主要包括一印刷電路板121、安裝於印刷電路板121上的一感光元件122、以及固定於印刷電路板121上的一鏡頭支架123，如第3A圖所示。電路板組件12的結構特徵與先前參照第1A及1B圖所描述的相同或相似，故在此不再贅述。在一些實施例中，鏡頭支架123可以選用塑膠、金屬或其他可以提供足夠支撐力的材料。

組裝方法2接著進行到操作21，其中在鏡頭支架123的頂部承載面上進行一電漿清潔處理，如第3A圖中的虛線箭頭所示。在鏡頭支架123為塑膠材質的實施例中，電漿清潔處理可使用例如氧離子/電漿對鏡頭支架123的頂部承載面進行表面活化(例如潤濕)處理，以利於與隨後施加的黏合膠形成連接。而在鏡頭支架123為金屬材質(例如鋁)的實施例中，電漿清潔處理可使用例如氬離子/電漿對鏡頭支架123的頂部承載面進行粒子轟擊，以去除表面的氧化鋁，從而利於與隨後施加的黏合膠形成連接。在一些其他實施例中，可使用不同的電漿氣體來進行清潔，這取決於鏡頭支架123所選用的材料。

組裝方法2接著進行到操作22，其中施加一黏合膠13於鏡頭支架123的頂部承載面上。在本實施例中，如第3B圖所示，可使用一注射器N沿著鏡頭支架123之圓形中央開口(參照第1A圖)將黏合膠13分配至鏡頭支架123的頂部承載面上，以形成一圓環狀的黏合膠13。然而，本創作不限制黏合膠13的形狀，其可依據鏡頭及/或鏡頭支架123的形狀做改變。在本實施例中，黏合膠13包括環氧樹脂、樹脂、助黏劑、填充材料等或其他合適的材料，並可通過紫外線(UV)輻射及/或加熱固化。

組裝方法2接著進行到操作23，其中將一鏡頭11放置於鏡頭支架123上(如第3C圖中的箭頭所示)，並使鏡頭11與鏡頭支架123上的黏合膠13達到初步黏合。在本實施例中，可使用一夾爪C夾持鏡頭11(如第4B圖所示)，並將鏡頭11放置於鏡頭支架123上方，使鏡頭11周邊上的凸緣112與鏡頭支架123上的黏合膠13彼此接觸且黏合。須瞭解的是，在操作23中，由於黏合膠13尚未固化，因此鏡頭11仍可在夾爪C夾持的情況下進行移動(後面將進一步說明)。

在操作23中，在放置鏡頭11之後，可進一步將與鏡頭11連接的一加熱排線111連接到印刷電路板121上之一排線連接器124(如第3D圖所示)。已經觀察到，在鏡頭11具有圓柱狀外型的情況下，由於其不具方向性，因此在夾爪C將鏡頭11放置於鏡頭支架123上後，加熱排線111可能不與排線連接器124對準，造成組裝上之不便(例如需要添加調整/轉動鏡頭11及其加熱排線111的位置之步驟)。

為了解決上述問題，在本實施例中，在鏡頭11的周邊還形成有一對限位結構113(例如兩個彼此平行的平面結構)，用以配合夾爪C夾取，其中所述一對限位結構113位於加熱排線111的兩相對側，如第4A圖所示(由於視角關係，圖中僅顯示其中一個限位結構113)。如此一來，當夾爪C夾持住所述一對限位結構113(如第4B圖所示)，並將鏡頭11放置(例如，以所述一對限位結構113位於排線連接器124的兩相對側的方位進行放置)於鏡頭支架123上時，可確定加熱排線111的方向性(即，使加熱排線111與排線連接器124對準)，從而便於後續加熱排線111與排線連接器124之間的連接。

組裝方法2接著進行到操作24，其中在夾爪C夾持鏡頭11的同時，進行主動對焦(Active Alignment，AA)。在本實施例中，主動對焦可在一高精密主動式攝像裝置對焦調整機(未顯示)中進行，其中通過多軸式(例如六軸)的主動精密調教(即，調整鏡頭11與鏡頭支架123間的相對位置及角度)，來使鏡頭11的光軸O中心與感光元件122的光軸中心重疊(如第3D圖所示)，從而達到攝像品質最佳化。

組裝方法2接著進行到操作25，其中在主動對焦完成後，對黏合膠13進行固化處理。在本實施例中，固化處理包括兩個階段。第一階段先使用紫外線光UV照射黏合膠13一段時間，使膠水表面固化(此步驟也稱為UV預固化)，如第3E圖所示。此UV預固化之目的在於，避免已達成的對焦(focus)位置因鏡頭11本身的重量而發生位移(在膠水完全固化之前)。在本實施例中，UV預固化處理可以在上述對焦調整機中進行，且係在夾爪C夾持並固定鏡頭11位置的狀態下進行。

固化處理的第二階段包括將第3E圖所示的結構先從對焦調整機中取出，然後放入一烤箱(未顯示)中，進行約85攝氏度及約2小時的烘烤處理，來使黏合膠13完全(熱)固化。經上述UV預固化及熱固化處理後，鏡頭11即可通過黏合膠13固定於鏡頭支架123之上，同時達到其理想的對焦位置。

組裝方法2接著進行到操作26，其中將一頂殼10A安裝於電路板組件12上方，如第3F圖所示。在此操作後，鏡頭11可容納於頂殼10A的鏡頭容納部101的內部空間中，且鏡頭11之頂表面(例如最外側的鏡頭玻璃)通過鏡頭容納部101頂端的鏡頭開口102(如第1A圖所示)暴露。在本實施例中，頂殼10A可選用塑膠、金屬(例如鋁)或其他適合的材料。

組裝方法2接著進行到操作27，其中施加一防水膠14至鏡頭11的(外)周邊與鏡頭開口102之間的介面處。在本實施例中，可使用一注射器N沿著圓形鏡頭開口102的內側壁(參照第1A圖)將防水膠14分配至鏡頭11靠近頂端的(外)周邊與鏡頭開口102之間的間隙G中，如第3G圖所示，以形成一圓環狀的防水膠14。然而，本創作不限制防水膠14的形狀，其可依據鏡頭11及/或鏡頭開口102的形狀做改變。在本實施例中，防水膠14包括環氧樹脂、樹脂、助黏劑、填充材料等或其他合適的材料，並可通過加熱固化。防水膠14可與黏合膠13包括相同或不同的材料及/或組成，例如防水膠14與黏合膠13選用同類型的黏合劑。

組裝方法2接著進行到操作28，其中對防水膠14進行固化處理。在本實施例中，固化處理包括將已塗布防水膠14的結構放入一烤箱(未顯示)中，進行約85攝氏度及約2小時的烘烤處理，來使防水膠14(完全)熱固化。經上述熱固化處理後，即可將鏡頭11與鏡頭開口102之間的間隙G完全密封。

為了提高攝像裝置1的防水能力，並使其達到IP69K防水/防塵等級，在本創作一些實施例中，在鏡頭11的(外)周邊靠近鏡頭開口102處進一步形成一凹槽114(參照第5A圖)。凹槽114沿著鏡頭11的(外)周邊設置，並從鏡頭11的(外)周邊朝向鏡頭11的光軸O(如第3D圖所示)或內側凹陷。在本實施例中，如第5A及5B圖所示，凹槽114(在垂直截面圖中)大致上可呈”ㄈ”字型形狀，具有兩個結構轉折(轉折角)T。塗布於鏡頭11的(外)周邊與鏡頭開口102之間的防水膠14可延伸至凹槽114中且填滿凹槽114。因此，防水膠14與凹槽114之間形成一非線性的(即，有轉折角的)介面，能夠阻擋水氣通過，進而可通過IP69K等級的高壓蒸氣J測試。相反地，在現有車用攝像裝置中，由於鏡頭的(外)周邊不具有凹槽結構，因此防水膠與鏡頭周邊之間的介面呈一直線，高壓蒸氣J的突破路徑僅為單一方向，導致防水能力有待改善。

在本實施例中，凹槽114的深度D約為0.6毫米，高度H約為1.5毫米，但是本創作不以此為限，也可以使用其他的尺寸大小(取決於實際設計需要，例如鏡頭尺寸大小)。

還可以對本創作實施例進行許多變化及/或修改。舉例來說，在另一實施例中，凹槽114(在垂直截面圖中)大致上可呈”ㄑ”字型形狀，具有一個結構轉折(轉折角)T，如第6圖所示。類似地，塗布於鏡頭11的(外)周邊與鏡頭開口102之間的防水膠14可延伸至凹槽114中且填滿凹槽114。因此，防水膠14與凹槽114之間也形成一非線性的(即，有轉折角的)介面，能夠阻擋水氣通過，進而可通過IP69K等級的高壓蒸氣J測試。

在不同的實施例中(未顯示)，凹槽114也可採用其他適合的形狀，只要具有至少一結構轉折而能夠有效阻擋水氣通過即可。

請再回到第2圖。組裝方法2接著進行到操作29，其中將一底殼10B安裝於電路板組件12下方，並通過如螺絲等鎖合件(為簡單起見而未顯示)與頂殼10A相連接，而形成攝像裝置1的外殼10，如第3H圖所示。在本實施例中，底殼10B可選用塑膠、金屬(例如鋁)或其他適合的材料。

在操作29中，接著將訊號連接器15通過如螺絲等鎖合件(為簡單起見而未顯示)固定於底殼10B的下側，並使訊號連接器15穿過底殼10B與印刷電路板121下側的訊號端子125連接。如此一來，即完成攝像裝置1的組裝。

須強調的是，本文中描述的上述組裝方法僅是用來說明，並無意圖也不應被解讀為限制本揭露。一旦由本揭露所提示，許多替代方案和修改對於本領域技術人員來說都是顯而易見的。舉例來說，在其他實施例中，也可將操作25(安裝頂殼)和操作29(安裝底殼)改成一併進行。

綜上所述，本創作提供一種改良的攝像裝置及其組裝方法，所述攝像裝置通過上述配置及結構設計能夠具有除霜除霧功能且同時達到IP69K防水/防塵等級。

雖然本創作已以較佳實施例揭露於上，然其並非用以限定本創作，任何熟習此項技藝者，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1:攝像裝置 2:組裝方法 10:外殼 10A:頂殼 10B:底殼 101:鏡頭容納部 102:鏡頭開口 11:鏡頭 111:加熱排線 112:凸緣 113:限位結構 114:凹槽 12:電路板組件 121:印刷電路板 122:感光元件 123:鏡頭支架 124:排線連接器 125:訊號端子 13:黏合膠 14:防水膠 15:訊號連接器 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29:操作 C:夾爪 D:深度 G:間隙 H:高度 J:高壓蒸氣 N:注射器 O:光軸 P:部分 S:螺絲 T:結構轉折 UV:紫外線光

第1A圖是根據本創作一實施例之一攝像裝置的爆炸圖。第1B圖是第1A圖中之攝像裝置組裝後的示意圖。第2圖是根據本創作一實施例之一攝像裝置之組裝方法的簡化流程圖。第3A圖至第3H圖是根據本創作一實施例之一攝像裝置之組裝之中間階段的垂直截面圖。第4A圖是根據本創作一實施例之具有限位結構之鏡頭的立體圖。第4B圖是示出了使用夾爪夾持住鏡頭的限位結構，並將鏡頭放置於鏡頭支架上的示意圖。第5A圖是根據本創作一實施例之鏡頭的防水結構的垂直截面圖。第5B圖是第5A圖中P部分的放大圖，示出了形成於鏡頭周邊的凹槽具有多個結構轉折。第6圖是根據本創作一實施例之鏡頭的防水結構的垂直截面圖，示出了形成於鏡頭周邊的凹槽具有一個結構轉折。

10A:頂殼

101:鏡頭容納部

11:鏡頭

114:凹槽

14:防水膠

D:深度

H:高度

J:高壓蒸氣

T:結構轉折

P:部分

Claims

一種攝像裝置，包括：一外殼，包括相互連接的一頂殼及一底殼，其中該頂殼具有一鏡頭開口；一電路板組件，設置於該外殼中，並包括一印刷電路板及安裝於該印刷電路板上的一感光元件；一鏡頭，設置於該外殼中且通過該鏡頭開口暴露，其中該鏡頭具有對應於該感光元件及該鏡頭開口的一光軸，其中沿著該鏡頭的周邊靠近該鏡頭開口處形成一凹槽，該凹槽從該鏡頭的該周邊朝向該光軸凹陷；一防水膠，佈置於該鏡頭的該周邊與該鏡頭開口之間的介面處，並填滿該凹槽；以及一加熱排線，連接該印刷電路板及該鏡頭。
如請求項1之攝像裝置，其中在一垂直截面圖中，該凹槽具有至少一結構轉折。
如請求項2之攝像裝置，其中在該垂直截面圖中，該凹槽呈”ㄈ”字型形狀。
如請求項2之攝像裝置，其中在該垂直截面圖中，該凹槽呈”ㄑ”字型形狀。
如請求項1之攝像裝置，其中在一垂直截面圖中，該防水膠與該凹槽之間的介面係非線性的。
如請求項1之攝像裝置，其中一對限位結構形成於該鏡頭的該周邊，並位於該加熱排線的兩側。
如請求項6之攝像裝置，其中該一對限位結構包括兩個彼此平行的平面結構。
如請求項6之攝像裝置，其中該印刷電路板上具有一排線連接器，用以連接該加熱排線，且該一對限位結構位於該排線連接器的兩側。
如請求項1之攝像裝置，其中該電路板組件更包括一鏡頭支架，固定於該印刷電路板上，用以支持該鏡頭。
如請求項9之攝像裝置，更包括一黏合膠，佈置於該鏡頭支架與該鏡頭之間的介面處。