CN104106004B - 用于摄像机系统的模块设备、保持弹簧装置和相应的摄像机系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于摄像机系统的模块设备(100)，所述模块设备具有壳体装置(140)、传感器保持装置(130)、镜组装置(120)、保持弹簧装置(170),所述壳体装置具有多个开口(140a)并且设计用于实现所述模块设备在机动车中的安装位置的调节，所述传感器保持装置具有上部区域(130a)和底座区域(130b)并且与所述壳体装置(140)通过至少一个承载元件(131a‑131c)耦合并且所述传感器保持装置设计用于容纳图像传感器(150)，所述镜头装置与所述传感器保持装置(130)在所述上部区域(130a)上通过至少一个连接元件(132a，132b)耦合并且所述镜头装置设计用于在所述图像传感器(150)上产生光学成像，所述保持弹簧装置与所述壳体装置(140)和所述传感器保持装置(130)的底座区域(130b)耦合并且所述保持弹簧装置设计用于将所述图像传感器压紧到所述传感器保持装置(130)上。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于摄像机系统的模块设备、一种保持弹簧装置和一种相应的摄像机系统。
背景技术
DE 10 2009 056 200 A1描述了一种用于车辆的摄像机模块，所述车辆具有摄像机、尤其视频摄像机和壳体，借助所述摄像机至少能够检测摄像机模块的周围环境的运动图像，摄像机至少局部容纳在所述壳体中并且所述壳体具有穿透口，通过所述穿透口能够借助摄像机检测运动图像，其中，壳体的指向周围环境的端面在穿透口的区域内设有环绕穿透口的密封元件，所述密封元件与壳体连接，以及在车辆的保持模块上设有固定装置。
DE 10 2008 001 675 A1描述了一种用于拍摄图像数据、尤其用于机动车领域的摄像机模块。摄像机模块包括至少一个图像传感器芯片、尤其一个未封装的图像传感器芯片。此外，摄像机模块包括至少一个珀耳帖元件(Peltierelement)，其具有至少一个冷却表面。图像传感器芯片通过至少一个集热元件、尤其至少一个集热薄膜与冷却表面相连。
DE 10 2007 017 238 A1描述了一种尤其用于车辆的摄像机模块，所述摄像机模块至少具有：具有壳体内部空间的壳体并且具有光学模块，所述光学模块设置在壳体内部空间中并且具有电路载体和电接触单元，所述电路载体具有图像拍摄芯片，其中，光学模块通过光学出口定向到壳体之外的外部空间，其中，光学模块的电接触单元通过壳体中的穿透单元向外引导用于摄像机模块的接触，其中，穿透单元在电绝缘所述接触单元的情况下通过玻璃密封单元来密封，其中，壳体内部空间相对于外部空间被严密地密封，其中，壳体具有至少两个壳体部件，其以严密地密封的连接(例如焊接连接或者焊锡连接)相互连接。
图6示例性示出用于摄像机模块10的壳体模块40。用于摄像机系统的模块设备由各个子系统构造。
在图6中示例性示出的摄像机模块10的壳体模块40能够通过锁定装置41a-41b与图像传感器模块30的承载元件31a-31b耦合。图像传感器模块30设计用于容纳图像传感器50并且在内部的开口30a中允许镜头模块20的容纳，所述镜头模块具有多个光学透镜61、62、63、64并且所述镜头模块在图像传感器50上产生对象的或者物体的真实的光学成像。
发明内容
本发明实现一种摄像机系统的模块设备、一种用于机动车的摄像机系统和一种保持弹簧装置。
因此，根据本发明设置一种用于摄像机系统的模块设备，所述模块设备：具有壳体装置，所述壳体装置具有内部开口并且其设计用于实现模块设备在机动车中的安装位置的调节；具有传感器保持装置，所述传感器保持装置具有上部区域和底座区域并且所述传感器保持装置与壳体装置通过至少一个承载元件耦合并且所述壳体装置设计用于容纳图像传感器；具有镜头装置，所述镜头装置与传感器保持装置在上部区域上通过至少一个连接元件耦合并且所述镜头装置设计用于在图像传感器上产生光学成像；并且具有保持弹簧装置，所述保持弹簧装置与传感器保持装置的底座区域耦合并且所述保持弹簧装置设计用于借助弹力将图像传感器连同导热的中间层压紧到传感器保持装置上并且在此通过导热的中间层构造导热路径。
本发明还涉及一种用于机动车的摄像机系统，所述摄像机系统：具有根据以上所述的模块设备；具有用于信号转换的摄像机电子器件，其中，摄像机电子器件集成在主印制电路板上并且与模块设备的图像传感器耦合并且所述模块设备设计用于将从图像传感器接收的信号转换成图像信息；并且具有摄像机壳体，所述摄像机壳体设计用于容纳模块设备和主印制电路板并且所述摄像机壳体具有调节凹部，所述调节凹部设计用于容纳保持弹簧装置并且用于将模块设备固定在摄像机壳体中。
此外，本发明实现一种保持弹簧装置，所述保持弹簧装置能够与传感器保持装置的底座区域耦合并且所述弹簧保持装置设计用于将图像传感器连同导热的中间层压紧到传感器保持装置上并且在此通过导热的中间层构造导热路径。
根据本发明的构思在于改善图像传感器与冷却体的作为散热器起作用的辐射面之间的导热。在此，通过保持弹簧装置借助保持弹簧装置的弹力实现传感器保持装置压紧到图像传感器上。
在此，通过构造为导热的保持弹簧的保持弹簧装置实现所述压紧，其中,通过导热的保持弹簧也构造至壳体装置的附加的导热路径，其中,壳体装置和保持弹簧装置自身设置为冷却体和/或散热器。
本发明的另一个优点在于,借助弹力将图像传感器连同导热的中间层压紧到传感器保持装置上并且在此通过导热的中间层构造导热路径。这允许在同时存在灵活性来降低可能出现的机械应力的情况下热耦合元件的持久固定，基于摄像机系统的组件的由温度引起的长度变化感应出机械应力。
这允许透镜与摄像机系统的光学轴线和机动车的行驶轴线的之间的机械公差链(Toleranzkette)的减小。因此，还得到摄像机系统通过相应设计的承载点的有利的耦合。
由以下描述得出有利的实施方式和扩展方案。
根据本发明的一种有利的扩展方案设置，保持弹簧装置实施为板簧、片簧、异形弹簧(Formfeder)或者冲弯件(Drahtbiegeteil)。因此，由保持弹簧装置导致的弹力可以有利匹配于以下：借助预先确定的弹力将图像传感器连同导热的中间层压紧到传感器保持装置上。
根据本发明的另一种有利的扩展方案设置，保持弹簧装置具有钢、弹簧钢、不锈钢、非铁金属、纤维复合材料或者玻璃纤维强化的塑料。这有利地允许保持弹簧装置的成本有利的制造。
根据本发明的另一种有利的扩展方案设置，通过三个承载元件构造传感器保持装置和壳体装置之间的三点承载。因此，可以无间隙地支承模块设备。
根据本发明的另一个有利的扩展方案设置，图像传感器包括光敏感的电子构件并且实施为CCD图像传感器。
根据本发明的另一个有利的扩展方案设置，传感器保持装置的至少一个连接元件实施为精确匹配的开口。由此可以简单装配模块设备和摄像机系统。
根据本发明的另一种有利的扩展方案设置，保持弹簧装置设置用于构造从图像传感器至壳体装置的导热路径。
根据本发明的另一种有利的扩展方案设置，保持弹簧装置设置为用于产热的图像传感器的余热的热辐射的冷却体。
根据本发明的另一种有利的扩展方案设置，摄像机系统还具有窗玻璃保持装置，所述窗玻璃保持装置与摄像机壳体耦合并且设计用于将摄像机系统与机动车连接。
只要有意义，就可以任意相互组合以上的构型和扩展方案。
本发明的其他可能的构型、扩展方案和实现也包括先前或者以下在实施例方面所描述的本发明特征的未明确提到的组合。在此特别地，本领域技术人员也将单个方面作为改进或补充添加至本发明的相应的基本形式。
由以下参考附图的描述得出本发明的实施方式的其它特征和优点。
附图说明
附图示出：
图1：用于根据本发明的一种实施方式的摄像机系统的模块设备的示意图；
图2：根据本发明的另一种实施方式的摄像机系统的示意图；
图3a-3c：根据本发明的三个其他的实施方式的调节装置和所属的承载元件的示意图；
图4：调节装置的和根据本发明的另一种实施方式的传感器保持装置的内部开口的示意图；
图5a：用于根据本发明的另一种实施方式的摄像机系统的模块设备的示意图；
图5b：根据本发明的另一种实施方式的传感器保持装置的示意图；
图5c：根据本发明的另一种实施方式的保持弹簧装置的示意图；
图5d：用于根据本发明的另一种实施方式的摄像机系统的模块设备的示意图；
图6：根据现有技术的摄像机模块的示例图。
具体实施方式
在附图的示图中，如果没有其他说明，相同和功能相同的元素、特征和元件分别设有相同的参考标记。
还要理解的是，为清楚起见和可理解性没有必要彼此成比例地复述附图中的元件和元素。
图1示出用于根据本发明的一种实施方式的摄像机系统的模块设备的示意图。
用于摄像机系统的模块设备100包括壳体装置140、传感器保持装置130、镜头装置120和保持弹簧装置170。
壳体装置140例如具有内部开口140a并且设计用于实现模块设备100在机动车中的安装位置的调节。
传感器保持装置130例如具有上部区域130a和底座区域130b并且与壳体装置140通过至少一个承载元件131a-131c耦合。此外，传感器保持装置130例如设计用于容纳图像传感器150。
壳体装置140还具有用于容纳至少一个承载元件131a-131c的至少一个调节装置141a-141c。
图像传感器150例如设计为用于通过光感应的电信号发生装置拍摄二维图像的传感器，尤其设计为CCD传感器或者CCD图像传感器或者具有并排或者重叠的颜色灵敏的传感器的CMOS传感器。在此，CCD表示“电荷耦合构件(charge-coupled device)”，德语“Ladungsgekoppeltes Bauelement”。
镜头装置120例如与传感器保持装置130在上部区域130a上通过至少一个连接元件132a、132b耦合并且还设计用于在图像传感器150上产生光学成像。镜头装置120例如具有多个光学透镜161、162、163、164、165。透镜161、162、163、164、165例如构成以具有光学轴线OA的光学透镜系统的形式的镜头。
保持弹簧装置170例如与传感器保持装置130的底座区域130b耦合并且设计用于将图像传感器150压紧到传感器保持装置130上。在此，保持弹簧装置170构造用于压向传感器保持装置130的底座区域130b。
例如在保持弹簧装置170与图像传感器150之间构造导热的中间层151，所述导热的中间层借助图像传感器150的表面的低的机械应力能够实现图像传感器150的导热接触。
保持弹簧装置170可以借助至少一个连接装置145a、145b与传感器保持装置130的底座区域130b耦合。对此，底座区域130b可以具有相应的切口元件(Einkerbungselement)146a、146b。
所述至少一个连接装置145a、145b构造为螺栓连接。所述至少一个连接装置145a、145b同样可以构造为铆钉连接或卡紧连接或者构造为其他的固定装置。
图2示出根据本发明的另一种实施方式的摄像机系统的示意图。
用于机动车的摄像机系统包括模块设备100、摄像机电子器件200和摄像机壳体300。
模块设备100包括壳体装置140、传感器保持装置130、镜头装置120和保持弹簧装置170。
传感器保持装置130例如由热塑性塑料或者由能够在某个温度区间成型的其他塑料制造并且例如设有结构化的金属化部，通过所述金属化部通过键合接线能够接触图像传感器150。
摄像机电子器件200设计用于信号转换，其中，摄像机电子器件200集成在主印制电路板210上并且与模块设备100的图像传感器150耦合并且设计用于将从图像传感器150接收的信号转换为图像信息。
摄像机壳体300设计用于容纳模块设备100和主印制电路板210并且具有卡锁保持装置，所述卡锁保持装置设计用于摄像机系统的装配。
模块设备100例如通过窗玻璃保持装置320锚定在机动车的前窗玻璃上。通过设置在轴承座300a中的调节芯轴320a相对于机动车调节摄像机壳体300。通过保持弹簧装置170，相对于摄像机壳体300调节模块设备。
在此，模块设备100的壳体装置140可以固定地与摄像机壳体300相连。
通过与主印制电路板210的键合接线实现图像传感器150的电接触。
可以通过夹紧连接、粘合连接、卡紧连接或者螺栓连接实现摄像机壳体300与窗玻璃保持装置320的机械耦合。通过调节装置141a-141c结合承载元件131a-131c实现承载点确定，所述承载元件例如实施为3点承载。
图3a、3b和3c示出根据本发明的三个其他的实施方式的调节装置和所属的承载元件的示意图。
如图3a中示出的那样，调节装置141a-141c例如构造为球形的凹部并且设置用于容纳至少一个锥形的承载元件131a-131c。
如图3b中示出的那样，调节装置141a-141c例如构造为切口形式的凹部并且设置用于容纳至少一个具有球状表面的承载元件131a-131c。
如图3c中示出的那样，调节装置141a例如构造为锥形的凹部并且设置用于容纳至少一个球形的承载元件131a。
在此，在图3c中示出，在传感器保持装置130的哪个位置上保持弹簧170施加压紧力F到传感器保持装置130的球形的承载元件131a上，以便使所述球形的承载元件131a压紧到球形的调节装置141a上。
通过相应设置的容纳元件131a-131c和所属的调节装置141a-141c的使用，可以借助通过保持弹簧装置170产生的压紧力F实现模块设备100的自身调节、尤其传感器保持装置130的位置相对于壳体装置140的位置的自身调节。
这允许，通过如此产生的压紧力F使传感器保持装置130和壳体装置140移动到以下位置中：所述位置能够实现保持弹簧装置170的最大延展。
图4示出调节装置141a-141c的和根据本发明的另一种实施方式的传感器保持装置130的内部开口143的示意图。
在传感器保持装置130的在图4中示出的实施方式中，通过V沟槽结构构造调节装置141a-141c。传感器保持装置130的内部开口143允许镜头装置120的容纳。
图5a示出用于根据本发明的另一种实施方式的摄像机系统的模块设备的示意图。
模块设备包括传感器保持装置130、壳体装置140以及保持弹簧装置170。
传感器保持装置130、壳体装置140、镜头装置120例如还构造为空间上注模的电路载体(Molded Interconnect Device，MID：模塑互连器件)。
图5b示出根据本发明的另一种实施方式的传感器保持装置的示意图。
例如一件式地构造传感器保持装置130。但传感器装置130也可以由多个部件构造。
图5c示出根据本发明的另一种实施方式的保持弹簧装置的示意图。
保持弹簧装置170例如设计为片簧并且由弧形地预拉伸的板状的金属带构成。保持弹簧装置170可以具有钢、弹簧钢、不锈钢、非铁金属、纤维复合材料或者玻璃纤维强化的塑料。
图5d示出用于根据本发明的另一种实施方式的摄像机系统的模块设备的示意图。
壳体装置140例如实施为空间上注模的模制件。
尽管以上借助优选实施例描述了本发明，但是本发明不限于此，而是可以通过多种方式方法进行修改。
Claims (14)
1.一种用于摄像机系统的模块设备(100)，所述模块设备具有：
壳体装置(140)，所述壳体装置具有内部开口(140a)并且设计用于实现所述模块设备(100)在机动车中的安装位置的调节；
传感器保持装置(130)，所述传感器保持装置具有上部区域(130a)和底座区域(130b)并且所述传感器保持装置与所述壳体装置(140)通过至少一个承载元件(131a-131c)耦合并且所述传感器保持装置设计用于容纳图像传感器(150)；
镜头装置(120)，所述镜头装置与所述传感器保持装置(130)在所述上部区域(130a)上通过至少一个连接元件(132a，132b)耦合并且所述镜头装置设计用于在所述图像传感器(150)上产生光学成像；
保持弹簧装置(170)，所述保持弹簧装置与所述传感器保持装置(130)的底座区域(130b)耦合并且所述保持弹簧装置设计用于借助弹力将图像传感器(150)连同导热的中间层(151)压紧到所述传感器保持装置(130)上并且在此通过构造在所述保持弹簧装置(170)与所述图像传感器(150)之间的导热的中间层(151)构造导热路径，其中，所述保持弹簧装置(170)设置用于构造从所述图像传感器(150)至所述壳体装置(140)的导热路径，其中，所述保持弹簧装置(170)同样设计成将所述传感器保持装置(130)压到所述壳体装置(140)上。
2.根据权利要求1所述的模块设备(100)，其中，所述保持弹簧装置实施为板簧、片簧、异形弹簧或者冲弯件。
3.根据权利要求1或2所述的模块设备(100)，其中，所述保持弹簧装置(170)具有钢、非铁金属或者纤维复合材料。
4.根据权利要求1或2所述的模块设备(100)，其中，通过三个承载元件(131a-131c)构造所述传感器保持装置(130)和所述壳体装置(140)之间的三点承载。
5.根据权利要求1或2所述的模块设备(100)，其中，所述图像传感器(150)包括光敏感的电子构件并且实施为CCD图像传感器。
6.根据权利要求1或2所述的模块设备(100)，其中，所述传感器保持装置(130)的至少一个连接元件(132a、132b)实施为精确匹配的开口。
7.根据权利要求1或2所述的模块设备(100)，其中，所述保持弹簧装置(170)设置为用于产热的图像传感器(150)的余热的热辐射的冷却体。
8.根据权利要求3所述的模块设备(100)，其中，所述保持弹簧装置(170)具有弹簧钢。
9.根据权利要求3所述的模块设备(100)，其中，所述保持弹簧装置(170)具有不锈钢。
10.根据权利要求3所述的模块设备(100)，其中，所述保持弹簧装置(170)具有玻璃纤维强化的塑料。
11.一种用于机动车的摄像机系统，所述摄像机系统具有：
根据权利要求1至10中任一项所述的模块设备(100)；
用于信号转换的摄像机电子器件(200)，其中，所述摄像机电子器件(200)集成在主印制电路板(210)上并且与所述模块设备(100)的图像传感器(150)耦合并且设计用于将从所述图像传感器(150)接收的信号转换为图像信息；
摄像机壳体(300)，所述摄像机壳体设计用于容纳所述模块设备(100)和所述主印制电路板(210)并且所述摄像机壳体具有调节凹部(305)，所述调节凹部设计用于容纳所述保持弹簧装置(170)并且用于将所述模块设备(100)固定在所述摄像机壳体中。
12.根据权利要求11所述的摄像机系统，所述摄像机系统还具有：
窗玻璃保持装置(320)，所述窗玻璃保持装置与所述摄像机壳体(300)耦合并且设计用于将所述摄像机系统与机动车连接。
13.一种用于根据权利要求1至10中任一项所述的模块设备(100)的保持弹簧装置(170)，所述保持弹簧装置能够与传感器保持装置(130)的底座区域(130b)耦合并且所述保持弹簧装置设计用于将图像传感器(150)连同导热的中间层(151)压紧到所述传感器保持装置(130)上并且在此通过所述导热的中间层(151)以及所述保持弹簧装置(170)自身构造导热路径，其中，所述保持弹簧装置(170)同样设计成将所述传感器保持装置(130)压到壳体装置(140)上。
14.根据权利要求13所述的保持弹簧装置，其中，所述保持弹簧装置(170)实施为板簧、片簧、异形弹簧或者冲弯件。
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