CN104412572A - 用于车辆的摄像机模块及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种尤其用于车辆的摄像机模块(1)，其中所述摄像机模块(1)至少具有：具有一个透镜框(5)和至少一个透镜(4)的镜组(3)、用于检测光学信号并且将光学信号转换成电信号的图像传感器(8)、承载装置(9)和用于容纳所述镜组(3)和所述承载装置(9)的摄像机壳体(10)，所述图像传感器(8)装配在所述承载装置上并且接通。在此设置，所述镜组(3)与所述摄像机壳体(10)、尤其第一壳体部件(11)连接并且由所述摄像机壳体(10)支承。所述承载装置(9)尤其可以固定在所述镜组(3)或者所述第一壳体部件(11)上。

Description

用于车辆的摄像机模块及其制造方法
背景技术
用于车辆的摄像机模块普遍具有镜组、图像传感器和承载装置，所述镜组具有一个透镜框和至少一个透镜，图像传感器装配在所述承载装置上并且接通。在此，承载装置例如构造为印制电路板。镜组可纵向调节地容纳在镜组容纳部(透镜保持器、lens holder)中，以便能够实现调节。镜组容纳部通常固定在承载装置上。
通过例如以相关的物距检测测试图样并且分析处理图像传感器的图像信号以便以尽可能好的对比度求取并且调节镜组的纵向位置来实现所述调节，由此使图像传感器位于图像面中。随后，将镜组固定在镜组容纳部中。然后，将由具有图像传感器的承载装置和固定在所述承载装置上的镜组构成的、通常称作成像器模块的结构单元安装到摄像机壳体中，所述摄像机壳体用于防止外部影响并且用于施加在车辆中。
应尽可能无力地实现图像传感器的电连接，以便保持对图像面中的位置稳定性的影响较低。由图像传感器和镜组构成的组件限定光学轴线并且优选应如此可装配到摄像机壳体中，使得可以准确限定中央视轴线、即检测区域或者张角的对称轴线。
DE 10 2009 027 514 A1示出这种摄像机模块，其中镜组通过在紫外线辐射下硬化的粘合剂固定在镜组容纳部(透镜保持器)上。
一般而言，不利的是由多个具有相应公差的部件的耗费制造和视轴线相对于摄像机壳体的固定的问题。
发明内容
根据本发明，镜组与摄像机壳体连接。借助所述连接，通过摄像机壳体支承或者保持镜组。根据不同的实施方式，承载装置可以固定并且由此保持在镜组上和/或第一壳体部件上。
因此，与在传统构造中不同地，镜组不是由承载装置保持和/或支承(所述承载装置又由摄像机壳体支承)，而是摄像机壳体、尤其第一壳体部件已用于容纳并且保持镜组。
有利地，相应的配合面(接触面)设置在镜组、例如透镜框的外侧和摄像机壳体的第一壳体部件上。所述连接可以直接地、即通过配合面的直接贴靠或者间接地通过设置在配合面之间的中间装置——例如间隔环(Distanzringe)构造。然后，具有已装配的图像传感器的承载装置固定在由第一壳体部件和镜组构成的所述结构单元上。
因此，在根据本发明的制造方法中，首先将镜组设置到第一壳体部件中，随后进行调节和/或聚焦，其中尤其通过沿着镜组的对称轴线的纵向调节使承载装置连同已装配的图像传感器相对于镜组定位，所述对称轴线由此构成光学轴线。因此，通过承载装置根据不同实施方式在镜组上和/或第一壳体部件上的随后固定来确定光学特性——尤其光学轴线和图像面相对于图像传感器的位置，此外也确定光学轴线相对于摄像机壳体的相对位置。为此，例如可以将承载装置的无力接触部与例如主电路载体连接，所述主电路载体与第一壳体部件连接。然后，摄像机壳体例如可以通过第二壳体部件封闭。
第一壳体部件尤其可以制造为由金属、例如铝构成的压铸部件，以便能够实现施加在其上的镜组的定位的高的形状不变性、稳定性和准确性。为此，可以在其用于容纳镜组的接触面方面优选精加工第一壳体部件。
根据本发明，已经由此得到一些优点。因此，通过镜组施加在第一壳体部件上已经确保承载装置和所述承载装置施加在壳体上的公差不影响镜组的对称轴线相对于摄像机壳体的位置并且因此也不像尤其在镜组在承载装置的镜组容纳部中的传统固定以及承载装置在摄像机壳体中的随后施加中可以实现的那样影响或者不再重要地影响视线方向。
用于保持并且接通图像传感器的承载装置优选以MID技术(MoldedInterconnect Devices(模塑互联器件)＝Spritzgegossene (模塑电路载体))制造。在MID部件中，用于电连接的金属印制导线直接位于例如模塑的塑料载体上。借此，能够在空间更复杂的结构上实现电路，其中所述结构同时也可以承担机械功能，而不需要连接附加的部件。由此，也实现高的机械强度。
因此，可以取消施加在承载装置上的附加的镜组保持装置(透镜保持器)，从而也能够由此减小部件数量和所出现的公差。承载装置以MID技术的构造尤其能够实现用于在镜组上引导和定位以及用于密封和/或也用于在第一壳体部件上的固定的适合成型。因此，在聚焦之后的固定时替代在镜组上也可以在与镜组刚性连接的第一壳体部件上固定承载装置，这根据不同的实施方式可以通过第一壳体部件和承载装置的大范围内的可自由构型性实现，以便通过例如粘合确保密封性、高稳定性和在工艺技术上容易的固定。
因此，承载装置的三维的、整体的(MID)构造结合镜组在第一壳体部件上的直接连接能够实现特别的优点。
第二壳体部件例如也可以构造为金属压铸部件。
根据本发明能够实现，对于光学特性——包括图像传感器的调节、定位和成像器模块的视线方向在摄像机壳体中的定向、优选也包括用于摄像机模块的其他有源的和无源的部件的主电路载体的容纳以及可能也包括摄像机保持器的施加，仅仅第一壳体部件是重要的并且第二壳体部件因此仅仅用于摄像机壳体的完整和密封。
因此，根据本发明也能够实现快速的、可靠的、准确的以及低成本的制造。在此，在能够以更高的精确度生产的组件的数量较少的情况下可以实现紧凑的成型。
附图说明
图1以纵剖图示意性示出摄像机模块的第一实施方式；
图2示出图1的实施方式的由镜组和承载装置构成的组件；
图3以纵剖图示出摄像机模块的第二实施方式；
图4示出图3的实施方式的由镜组和承载装置构成的组件；
图5以纵剖图示出摄像机模块的第三实施方式；
图6示出图5的实施方式的由镜组和承载装置构成的组件；
图7示出不同实施方式的细节放大以显示一些重要的面；
图8示出根据本发明的制造方法的流程图。
具体实施方式
图1、2和3的摄像机模块1分别施加在(没有详细示出的)车辆6的车辆玻璃2、尤其前窗玻璃或后窗玻璃的下方。辐射27、尤其可视范围内或红外范围中的光由摄像机模块1接收。辐射27尤其可以穿透车辆玻璃2——即来自外部区域和/或从车辆内部空间到内部空间监视装置；此外，对于玻璃外侧面的传感机构的情况例如也可以使光耦合到车辆玻璃2中并且随后由摄像机模块1感测。
摄像机模块1具有：
具有一个透镜框5和至少一个容纳在所述透镜框5中的透镜4的镜组3、图像传感器8、承载装置9以及摄像机壳体10。此外，例如可以设有用于将摄像机壳体10固定在车辆玻璃2上的摄像机保持器。
除如所示出的那样一个唯一的透镜4以外，也可以设有多个透镜4。用于检测光学信号并且将光学信号转换成电信号S1的图像传感器8尤其可以是成像器芯片。图像传感器8和镜组3限定光学轴线28。如尤其可由图7看到的那样，图像传感器8具有光敏感的传感器面7和信号线路30以及接触面31，所述接触面通过接触装置29、尤其凸点(Stud-Bumps)29与承载装置9的印制导线32接通。图像传感器8优选以倒装芯片技术(Flip-Chip-Technik)装配，使得在其前侧8a(上侧)上不仅设置光敏感的传感器面7而且设置信号线路30和接触面31。因此，在承载装置9中在光学轴线28的区域中设有用于光穿透的缺口35。
承载装置9由塑料构造为MID(Molded Interconnect Device：模塑互联器件)承载装置9并且三维轮廓化。除图像传感器8以外，所述承载装置也可以容纳用于图像信号S1的信号准备的电路的一部分，即可以在承载装置9上附加地施加用于信号调整的无源元件36，示出了其中一个。印制导线30施加在承载装置9的背侧9b上并且优选构成单层的布线层；为了改善的接通，所述印制导线可以如示出的那样延伸至承载装置9的侧棱边。更强地轮廓化承载装置9的前侧9a。
承载装置9在其前侧9a上具有用于容纳和/或密封镜组3的镜组容纳装置18、19，它们根据实施方式不同地构造并且在光学轴线28的方向上分别能够实现镜组3的移位以便摄像机模块1的聚焦，从而在检测例如外部测试图样时能够实现图像传感器8在相应的图像面中的定位。镜组容纳装置18、19根据实施方式不同地构造；在此，在所述实施方式中分别设置内密封环19，所述内密封环嵌接到透镜框5的槽20中。
摄像机壳体10由用于容纳镜组3和承载装置9的第一壳体部件11和用于封闭第一壳体部件11的第二壳体部件12组成。壳体部件11和12优选分别制造为金属压铸部件并且尤其为铝压铸部件。在所示出的实施方式中，第一壳体部件11是上方的壳体部件并且通过下方的第二壳体部件12向后并且向下封闭。摄像机壳体10基本还可以具有其他的部件；然而，所示出的实施方式在低制造成本的情况下能够实现组件的完全容纳，因为壳体部件11、12不具有背侧钩卡装置(Hintergreifung)。
根据多种实施方式，可以不同地实施镜组3或者镜组3的透镜框5在第一壳体部件11上的固定。一般而言，第一壳体部件11具有第一壳体配合面37，借此所述第一壳体部件(直接或间接)贴靠在第一镜组配合面16上。如在图7中示出的那样，第一镜组配合面16优选分别在部分面16a和16b上延伸，其中部分面16a表示透镜框5的柱形的外侧面，而部分面16b构造在凸肩38的背侧上并且在将镜组3安装到壳体部件3中时用作止挡部。相应地，通过部分面37a和37b构成第一壳体部件11的第一壳体配合面37，其中部分面37a是柱形的，而部分面37b例如垂直于所述部分面37a延伸并且用于贴靠在部分面16b上。为了准确容纳，优选通过由压铸制造的壳体部件11的机器精加工、尤其也通过切削的精加工精确成型第一壳体配合面37。因此，第一壳体配合面用作第一壳体部件11中的用于配合镜组3的配合区段。
也可以在第一壳体配合面37和第一镜组配合面16之间设置中间装置、例如间隔环，其中间隔环与镜组3的焦距相协调。因此，根据本发明也能够实现面37和16通过所述中间装置的间接贴靠。重要的是镜组在第一壳体部件上通过配合面16和37的定位和固定。
尤其在MID承载装置9的固定以及配合面的构造方面区分图1至6的所示出的实施方式。
根据图1和2的实施方式，MID承载装置9仅仅固定在镜组3或者所述镜组的透镜框5上。为此，MID承载装置9除嵌接到槽20中的内密封环29以外还具有外承载环18，所述外承载环借助配合面41放置在柱形的第二镜组配合面39上，从而为了聚焦能够实现沿着光学轴线38的纵向可移位性。因此，第二镜组配合面39用作镜组3的第二配合区段，所述第二配合区段用于镜组3在承载装置9上的配合。因此，两个镜组配合面16和39是柱形的并且因此可精确构造并且在光学轴线38的方向上依次设置。通过环18、19和槽20也实现用于密封图像传感器8或者所述图像传感器的传感器面7与透镜4之间的后方透镜空间40的曲径式密封(Dichtlabyrinth)。内密封环19可以没有支承的功能并且仅仅用于引导和/或密封。
承载装置9通过其印制导线32和数据连接14——例如柔性电缆(Flex-Kabel)或引线键合与主电路载体——例如印制电路板13连接，所述主电路载体保证摄像机模块1的全部功能并且因此具有用于在车辆6中容纳并且处理图像信号S1、优选也用于接通的有源的和无源的元件42。
为了装配和/或制造图1、2的摄像机模块1，根据图8在步骤St0中的开始之后在步骤St1中首先将由透镜框5和透镜4构成的镜组3从前侧——即在图1、2中从左侧放置到第一壳体部件11中，使得面16和37贴靠——即透镜框5的凸肩38止挡在第一壳体部件11上。在此，可以在面16、37之间使用粘合剂，或者实现例如热敛缝或焊接。
然后，在第二步骤St2中将具有已装配的并且接通的图像传感器8的承载装置9从右侧——即背侧设置到透镜框5上，使得内承载环19嵌接到槽20中而外承载环18贴靠在镜组配合面39上。在此，实现在检测测试图样并且分析处理图像信号S1的情况下承载装置9沿着光学轴线28的纵向移位，直至通过实现最优图像来实现调节。
然后，在步骤St3中将承载装置9固定在透镜框5上，例如通过将内承载环19粘合在槽20中和/或通过将外承载环18的配合面41粘合或焊接在第二镜组配合面39上。
在步骤St4中，使承载装置9通过数据线路14与印制电路板13接触，其中印制电路板13例如已经通过粘合固定在第一壳体部件11上。然而，也可以在之前已实现步骤St4的所述接通，使得具有其组件的印制电路板13已经用于分析处理图像信号S1。
在步骤St5中封闭摄像机壳体10，其方式是，将下方的第二壳体部件12固定在第一壳体部件11上，例如通过敛缝、粘合、焊接或其他在工业上可使用的固定类型。
在图3、4的第二实施方式中，镜组3仅仅具有第一镜组配合面16作为配合区段，所述配合区段保证镜组3在第一壳体部件11中的配合，然而不具有图1、2的第二镜组配合面41。
在所述第二实施方式中，在第一壳体部件11上在此例如通过外承载环18的端侧的、环形的接触面(配合面)22和相应的、环形的第二壳体配合面26例如通过尤其借助粘合剂层23的粘合实现步骤St3中的承载装置的固定，所述粘合剂层例如从外部施加并且填充面22、26之间的缝隙。
第二实施方式提供附加的自由度作为用于承载装置9的定位的公差均衡，借此可以在主动调节时直至一定程度地补偿镜组3——尤其图像面耦合部(Bildebenenverkoppung)或者承载装置9的一定偏差、尤其图像传感器8的横向错位。优选可以比在图1中更大地设计用于内密封环19(微粒屏蔽)的槽20，以便支持所述公差均衡。
在图5和6的第三实施方式中实现支承图像传感器8的承载装置9同样在第一壳体部件11上的固定；然而不设置外承载环19，而是设置点状锚定。为此，承载装置9如在图6中示出的那样具有一个或多个容纳部24(凹槽、穿透插孔)，第一壳体部件11的相应数量的优选平行于光学轴线28延伸的锚定元件25嵌接到所述一个或多个容纳部中。所述连接又可以通过粘合实现。
优选地，在承载装置9中设有至少三个容纳部24以及设有第一壳体部件11的锚定元件25，例如以对称的布置、尤其120°。通过多个点状连接实现高的机械稳定性。

Claims (16)

1.一种摄像机模块(1)，尤其用于车辆的摄像机模块，其中，所述摄像机模块(1)至少具有：
具有一个透镜框(5)和至少一个透镜(4)的镜组(3)；
用于检测光学信号以及将光学信号转换成电的图像信号(S1)的图像传感器(8)；
承载装置(9)，所述图像传感器(8)装配在所述承载装置上并且接通；
用于容纳所述镜组(3)和所述承载装置(9)的摄像机壳体(10)，
其特征在于，所述镜组(30)与所述摄像机壳体(10)连接并且由所述摄像机壳体(10)支承。
2.根据权利要求1所述的摄像机模块(1)，其特征在于，
所述摄像机壳体(10)具有第一壳体部件(11)，在所述第一壳体部件上构造有第一壳体配合面(37)；
所述镜组(3)具有第一镜组配合面(16)，其中，所述第一壳体配合面(37)和所述第一镜组配合面(16)直接地或者通过中间装置相互连接。
3.根据权利要求2所述的摄像机模块(1)，其特征在于，所述壳体配合面(37)和所述第一镜组配合面(16)至少局部柱形地构造；在所述镜组上和/或在所述第一壳体部件(11)上构造有止挡部(38)、尤其凸肩(38)以确定所述镜组(3)在所述第一壳体部件(11)中的位置。
4.根据以上权利要求中任一项所述的摄像机模块(1)，其特征在于，所述承载装置(9)构造为三维轮廓化的电路载体，所述电路载体具有用于接通所述图像传感器(8)的至少一个印制导线(32)和用于容纳和/或密封所述镜组(3)的镜组容纳装置(18，19)。
5.根据权利要求4所述的摄像机模块(1)，其特征在于，所述镜组容纳装置(18，19)构造在所述承载装置(9)的朝向所述镜组(3)的前侧(9a)上，并且所述至少一个印制导线(32)作为布线层构造在所述承载装置(9)的背侧(9b)上。
6.根据权利要求4或5所述的摄像机模块(1)，其特征在于，所述承载装置(9)在所述光学轴线(28)的区域中具有缺口(35)，并且所述图像传感器(8)如此装配在所述承载装置(9)的背侧上，使得所述图像传感器的光敏感的传感器面(7)通过所述缺口(35)朝所述镜组(3)定向，优选以倒装芯片技术。
7.根据权利要求6所述的摄像机模块(1)，其特征在于，信号线路(8)、接触面(31)和所述图像传感器(8)的光敏感的传感器面(7)构造在所述图像传感器(8)的前侧(8a)上，其中，所述接触面(31)通过接触装置、尤其凸点(29)与所述承载装置(9)的至少一个印制导线(32)接通。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的摄像机模块(1)，其特征在于，所述承载装置(9)由塑料构造为整体的电路载体、尤其构造为模塑的电路载体(9)；所述镜组容纳装置(18，19)构造为在所述光学轴线(28)的方向上突出的轮廓、尤其环(18，19)。
9.根据权利要求8所述的摄像机模块(1)，其特征在于，所述镜组容纳装置(18，19)具有密封装置(18)、尤其同轴地围绕所述光学轴线(28)延伸的密封环(18)，所述密封环嵌接到所述镜组(3)的槽(20)或凹槽中并且在所述槽(20)或凹槽中可以在所述光学轴线(28)的方向上纵向移位用于所述图像传感器(8)相对于所述镜组(3)的聚焦。
10.根据以上权利要求中任一项所述的摄像机模块(1)，其特征在于，所述承载装置(9)固定并且保持在所述镜组(3)上、优选在所述透镜框(5)上。
11.根据权利要求10所述的摄像机模块(1)，其特征在于，所述镜组(3)具有用于固定在所述第一壳体部件(11)上的柱形的第一镜组配合面(37)和相对于所述第一镜组配合面沿着所述光学轴线(28)错开的用于固定所述承载装置(9)的柱形的第二镜组配合面(29)。
12.根据权利要求1至9中任一项所述的摄像机模块(1)，其特征在于，所述承载装置(9)固定并且保持在所述摄像机壳体(10)上、优选在所述第一壳体部件(11)上。
13.根据权利要求12所述的摄像机模块(1)，其特征在于，所述承载装置(9)具有基本平行于所述光学轴线(28)延伸的承载环(18)，所述承载环在端侧固定在所述第一壳体部件(11)上。
14.根据权利要求12所述的摄像机模块(1)，其特征在于，所述承载装置(9)具有容纳部(24)、尤其凹槽，在所述容纳部中连接有所述第一壳体部件(11)的锚定元件(25)。
15.根据以上权利要求中任一项所述的摄像机模块(1)，其特征在于，所述承载装置(9)尤其通过柔性的数据线路(14)与容纳在所述第一壳体部件(11)处的主电路载体(13)接通。
16.一种用于制造摄像机模块(1)、尤其根据以上权利要求中任一项所述的摄像机模块(1)的方法，所述方法具有至少以下步骤：
将镜组(3)固定在第一壳体部件(11)上(St1)；
将承载装置(9)设置到所述镜组(3)上并且在分析处理图像传感器(8)的图像信号(S1)的情况下通过所述承载装置(9)沿着所述镜组(3)的光学轴线(28)的纵向移位来进行调节(St2)，所述图像传感器(8)装配在所述承载装置上并且接通；
将所述承载装置(9)固定在所述镜组(3)和/或所述第一壳体部件(11)上(St3)；
在构造摄像机壳体(10)的情况下通过至少一个第二壳体部件(12)封闭所述第一壳体部件(11)，在所述摄像机壳体中容纳有所述镜组(3)和所述承载装置(9)(St5)。
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