CN105204274A - 用于制造摄像机的方法及用于车辆的摄像机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造摄像机的方法，具有至少以下骤：制造或者提供图像传感器、具有光轴的镜组、电路承载部和导电装置(St0)，将所述图像传感器安装在所述电路承载部上并且将所述图像传感器与用于接收所述图像传感器的图像信号的导电装置接通(St0)，在求取其光轴的倾斜角的情况下测量所述镜组(St1)，制造具有镜筒和支承销钉的镜组保持部(St2)，将具有其支承销钉的镜组保持部放置到所述电路承载部和/或所述图像传感器上(St3)，根据所求取的倾斜角将所述镜组以确定的旋转位置或者方位角置入所述镜筒中并且调节焦距(St4)。

Description

用于制造摄像机的方法及用于车辆的摄像机

背景技术

一般而言，用于车辆的摄像机具有电路承载部，在所述电路承载部上安置镜组保持部，所述镜组保持部又接收镜组。镜组通常具有由例如塑料构成的透镜框(barrel：筒)和在所述透镜框中多个借助间隔环间隔开的透镜。此外，图像传感器间接通过传感器承载部安装或者也间接安装在电路承载部上。图像传感器的直接安装也称作COB(chiponboard：板上芯片)。

图像传感器具有传感器表面，所述传感器表面是像平面。为了按照规定的对准，镜组轴线、即镜组的对称轴线应当与垂直于传感器表面的面法线重合，使得镜组轴线和面法线构成摄像机的光轴。因此，沿着光轴实现聚焦。

镜组轴线和面法线之间的角倾斜导致在传感器表面的边缘处并且因此在图像的边缘处在由于理想的聚焦向外推出的区段中的景深的相应损失。所述区段变得近视或者远视。这对生产中的可实现的产量具有不利影响，因为所述摄像机不可靠地工作并且必要时被剔除。

除制造摄像机时的连接公差和生产公差以外，光轴相对于面法线的角倾斜也由镜组的倾斜角引起，所述倾斜角例如可以由公差决定的移位或者镜组的各个透镜彼此的倾斜引起。所述倾斜是特征化镜组的且可测量的参量，所述参量又可以通过镜组的相应的相反倾斜(Gegenverkippung)来均衡。在此，所述倾斜可以称作所谓的图像壳倾斜(Bildschalenverkippung)，因为真实的对象通常成像在图像壳上(替代理想的对象的像平面)。

为了调节所述相反倾斜已知的是，在生产过程中在将镜组保持部施加到电路承载部上之后进行主动对准(″activealignment″)，在所述主动对准中读取图像传感器的测量对象的图像并且评估其锐度。然后，使镜组相对于图像传感器以其角位置倾斜，直至镜组轴线基本上再次位于图像传感器的面法线上并且所拍摄的图像在边缘区域中清晰，随后通过例如粘合剂或者焊接固定所述装置。

这种方法经历多个步骤并且是不仅时间耗费而且工作耗费的，因为在所有角方向和平移方向(6轴线对准)进行调节并且评估。

发明内容

摄像机具有电路承载部(例如钢板)、镜组保持部、安装在电路承载部上的图像传感器(imagerchip：成像器芯片)和在镜组保持部中接收的镜组，所述镜组保持部具有镜筒和支承销钉，其中镜组保持部借助其支承销钉支承在图像传感器表面或者电路承载部(衬底)上。

在此有利地设置三个支承销钉，因为原则上三个点限定一个平面并且因此三个例如以120度间隔开的支承销钉保证在电路承载部(衬底)或者传感器表面上的限定的支承。

本发明基于以下设想：通过镜组保持部借助支承销钉的相反倾斜来补偿图像壳倾斜或者镜组轴线的倾斜，其中所述支承销钉从镜组保持部的下方保持区域至图像传感器或者电路承载部、即向下突出并且是不一样长的，从而所述支承销钉能够实现用于均衡倾斜或者图像壳倾斜的相反倾斜。在此有利地设置，已经提供具有不同支承销钉的并且因此具有不同相反倾斜角的镜组保持部，使得不同的镜组保持部适于补偿具有不同图像壳倾斜的镜组。

因此，可以根据其特定的图像壳倾斜来分级或分类镜组，并且对于所述等级或者类别分别提供适合的镜组保持部。因此，镜组可以在其制造之后被测量并且根据其图像壳倾斜(倾斜角)分别借助所分配的类别或者等级的适合的镜组保持部用于构造摄像机，所述图像壳倾斜例如可以公差决定地通过制造由于各个透镜之间的微小倾斜出现。

因此，得到以下一些优点：

能够实现快速且工艺技术上简单的安装并且因此能够实现摄像机的制造。对于特定等级的镜组分别选择在此所设置的等级或者类别的镜组保持部，其中有利地通过标记等等来确定镜组和镜组保持部上的旋转位置(方位角)，以便确定它们之间的角位置(方位角)。

因此有利地，可以取消在安装过程期间的主动对准(activealignment)，由此能够实现显著的时间与成本节省。由此，也取消用于组件的相对调节的附加的测量与调节系统以及在调节步骤之间进行的测量，所述测量在主动对准时需要。

因为在制造期间也不需要镜组保持部的区域的热压制或者变形，所以在制造过程期间不出现重要的材料要求。成本有利且快速地实现制造。

支承销钉不需要重要的附加的材料耗费；所述支撑销钉可以限定地以不同的长度构造制造。具有不同长度的支承销钉的构造、即三个支承销钉彼此的偏差以产生相反倾斜可以直接在镜组保持部的例如注塑技术的整体的构造时实现，或者其方式是，首先构造整体具有其例如相同长度的初始销钉的镜组保持部，随后为了产生不同等级或者类别的镜组保持部例如通过材料去除(切削、铣削、磨削)或者热压制或冲压使初始销钉缩短。然后，将如此构造的具有其支承销钉的不同构造的镜组保持部例如暂存为不同等级或者类别的镜组保持部。

因此，在生产中对于一个等级的镜组可以分别从例如一个分类中选择并且使用一个适合的镜组保持部。

等级的数量并且因此倾斜或者图像壳倾斜的补偿的精细分级可以根据所需要的图像质量实现。例如可以给一个等级的镜组保持部分配镜组的倾斜角范围，以便将具有特定倾斜角(图像壳倾斜)的每一个镜组分配给恰好一个等级。

有利地，所述倾斜通过倾斜角和方位角确定，从而对于每一个镜组分别分配一个具有所述适合的值的镜组保持部。替代地，也可以分别仅仅确定倾斜角，而方位角可以通过镜组相对于图像传感器的相对旋转来调节，其方式是，例如将镜组在适合的旋转位置(方位角)处置入镜组保持部的镜筒中。因此，在镜组的用于确定其方位角的标记和镜组保持部的相应标记之间调节适于补偿的方位角。因此，仅仅要分级具有不同倾斜角的镜组保持部，因为在装配时要分别调节方位角位置。

聚焦如自身已知的那样通过镜组在镜组保持部的镜筒中的纵向调节进行，有利地在检测测试图案并且分析处理图像传感器的图像信号的情况下进行。

摄像机及其制造方法尤其也适于COB结构方式、即图像传感器(imagerchip)在电路承载部(衬底)上的板上芯片固定，因为在所述构造中通常不设置可能对准或者倾斜的芯片壳体。镜组保持部可以借助其支承销钉直接放置到电路承载部(衬底)上，所述电路承载部例如可以是钢板(stiffner：补强材)；此外，支承销钉然而也可以直接放置到图像传感器上或者其敏感的表面区域或者像素矩阵之外的传感器表面上。

原则上，可以在其顺序方面改变根据本发明的制造方法的步骤；因此，与其它部件的制造无关地测量镜组，图像传感器在电路承载部上的安装和接通也与此无关地实现，从而可以在其顺序方面交换所述步骤。原则上，例如也可以首先将镜组置入镜组保持部的镜筒中，然后借助其支承销钉将镜组保持部放置到电路承载部或者图像传感器上。

附图说明

图1示出根据本发明的一种实施方式的摄像机；

图2以后方透视图借助所示出的图像传感器示出所述实施方式的具有镜组的镜组保持部；

图3示出将镜组保持部放置到电路承载部上之前的剖面图；

图4示出由初始销钉的支承销钉的根据一种实施方式借助热压制的构造；

图5示出根据图4构造的支承销钉；

图6示出用于制造摄像机的方法步骤。

具体实施方式

图1示出摄像机1，其具有在此构造为金属板(stiffener)的电路承载部(承载装置、衬底)6、镜组保持部4、镜组2、图像传感器7和柔性的导电带8。镜组保持部4是整体的，例如构造为塑料注塑部件并且具有镜筒4.3、与镜筒4.3连接的下方保持区域4.4和在保持区域4.4的下侧4.2上向下、即在图1和2中向左伸出的支承销钉5.1、5.2和5.3。例如，镜组2通常构造有透镜框2a(barrel)和通过间隔环彼此间隔开的、在透镜框中接收的透镜，如在此没有进一步示出的那样。

图像传感器7借助其下侧7.3安装、例如粘合到电路承载部表面6.1上。在此，图像传感器7也可以固定、例如粘合到柔性的导电带8上，然后将所述导电带粘合到电路承载部表面6.1上。因此，图像传感器7借助其上侧7.4指向镜组2，其中在上侧7.4上构造敏感的区域10(成像面)，例如通常构造为像素的矩阵布置。图像传感器7通过引线键合7.1和/或通过构造在其下侧7.3上的芯片键合7.2与柔性的导电带8接通，以便所述图像传感器可以通过柔性的导电带8输出图像信号S1以便进一步分析处理。

镜组保持部4借助其支承销钉5.1、5.2和5.3安装；根据所示出的实施方式，镜组保持部4借助其支承销钉5.1、52和5.3安装在电路承载部表面6.1上。替代地，原则上也可能的是，支承销钉5.1、5.2和5.3设置在图像传感器7的上侧7.4上、即横向地设置在敏感区域10之外。

为了具有高的图像锐度的好的对准，一方面进行倾斜的补偿，此外进行聚焦；所述聚焦以通常的方式通过镜组2在镜筒4.3中的纵向调节、即通过在图1的安装方向M上的调节实现，所述安装方向因此相应于镜筒4的对称轴线14。

对于观察由于图像壳倾斜或者倾斜的图像锐度而言，要观察对称轴线。

镜筒4具有对称轴线14。

镜组2具有光轴3，所述光轴通常不平行于透镜框2a延伸。光轴3尤其可以通过镜组2与外透镜框2a、内部间隔环和透镜的组装时的公差来确定，除可能的透镜误差以外。因此，镜组2的光轴3通常不平行于透镜框2a或者其外表面或者不平行于对称轴线延伸。

图像传感器7具有面法线13，所述面法线垂直于传感器表面7.4的敏感区域10。

在最优的对准时，所述三个轴线或者直线、即对称轴线14、光轴3和面法线13彼此重合。小的横向的偏差通常仅仅导致图像相应横向移位地在敏感区域10上成像，这通常不是那么重要，尤其在检测车辆周围环境时。聚焦、即纵向方向上的相对位置也是没有问题的并且在镜组2在镜组保持部4中的纵向移位的情况下通过镜组2在镜筒4.3中的纵向调节、尤其以通常的方式通过测试图案或者参考图样的检测以及图像信号S1在分析处理装置中的分析处理实现。

因此，问题是轴线3、14和13彼此的倾斜。一般而言，镜组2因此尤其具有倾斜或者图像壳倾斜，其表现为其光轴3相对于其透镜框2a或者镜筒4.3的对称轴线14的倾斜角α；在此，对于其他设想，可以设置光轴3和镜筒4.3的对称轴线之间的倾斜角α，因为最终要校正所述偏差，并且透镜框2a在镜筒4.3中的引导借助例如构造在镜筒4.3的内表面中的压肋(Pressrippen)是非常准确的。

为了补偿倾斜角α，实现镜组保持部4在由具有所接收的图像传感器7的电路承载部6构成的单元上的倾斜或者相反倾斜；根据所示出的实施方式，因此通过在电路承载部6上的相反倾斜实现。为此，构造镜组保持部4的具有不同销钉长度12.1、12.2和12.3的支承销钉5.1、5.2和5.3，使得其支承面18.1、18.2和18.3与保持区域4的下侧4.2具有不同的间距并且贴靠在电路承载部表面6.2上。原则上，可以通过不同的销钉长度12.1、12.2和12.3在不仅大小而且其位置或者地点、即方位角γ(gamma)或者围绕对称轴线14的旋转位置方面补偿每一个倾斜角α。

因此，镜筒区域4的对称轴线14相对于图像传感器7的面法线13以相反倾斜角β倾斜，以便完全或者在很大程度上、即在公差T内补偿镜筒4中的镜组2的光轴3的倾斜角α，即β在量值和方位角γ(方位角位置或者角位置或者旋转位置)方面相应于倾斜角α，即β基本上应当是-α。

因此，在完全补偿的情况下，光轴3在公差T内平行于面法线13，在相应的横向位置中它们完全或者很大程度上完全彼此重合。

已经提前实现不同长度的支承销钉5.1、5.2和5.3的构造，而例如没有在测量图像误差时的测量状态中。更确切地说，在制造方法中尤其可以构造多个具有不同的相反倾斜角β的所述镜组保持部4，并且在其制造时测量镜组2之后进行适合的分配。在其制造和测量之后，尤其可以分类或者分级镜组2，具有多个等级K1、K2、K3……，或者仅仅根据倾斜角α的大小或者也根据倾斜角α的大小及其方位角γ(gamma)的大小。为了确定方位角γ，在镜组2、例如其透镜框2a上设置在此仅仅示出的标记30。保持部4相应地具有对应标记31，以便在借助方位角Y分类的情况下在安装时使标记30和对应标记31一致，并且在不借助方位角Y分类的情况下在安装时相应地调节标记30和对应标记31之间的方位角γ。因此，分别得到正确的方位角位置并且因此得到倾斜角α和相反倾斜角β的补偿，并且例如没有得到这些值的几何相加。也已经可以通过适合的参考点、例如镜组保持部4的可见棱边来构造对应标记31。

相应地分类或者分级多个镜组保持部4，其方式是，根据倾斜角α来构造其分别具有适合的不同销钉长度12.1、12.2和12.3的支承销钉5.1、5.2和5.3。

原则上，已经可以在注塑技术的制造时构造支承销钉5.1、5.2和5.3的不同的销钉长度12.1、12.2和12.3；然而有利地，首先构造具有初始销钉105.1、105.2和105.3的整体的镜组保持部4，所述初始销钉具有相同的初始长度112，以便随后通过选择性的缩短来相应地修整初始销钉105.1、105.2和105.3。所述缩短例如可以通过材料去除的加工或者切削的加工、例如通过各个初始销钉105.1、105.2和105.3的磨削或者铣削实现。

对于材料去除替代地，长度缩短可以通过热压制或者冲压、即通过变形来实现。在图4和5中示出以上所述：将引导工具16引入到镜组保持部4的镜筒4.3中；随后使引导工具16以对应倾斜角β相对于变形工具17、例如已加热的冲压板或者热压制倾斜。为此，例如可以如在图4中所示出的那样使变形工具17倾斜，反之亦可。变形工具尤其可以具有三个冲压凹部21以构造所述三个支承销钉5.1、5.2和5.3。随后，抵抗变形工具17地引导引导工具16与镜组保持部4，使得到那时相同长度的初始销钉105.1、105.2和105.3到达冲压凹部21中并且通过热地软化并且变形。因此，构造具有不同的销钉长度12.1、12.2和12.3的支承销钉5.1、5.2和5.3，所述销钉长度相应于相反倾斜角β。此外由此也实现，支承销钉5.1、5.2和5.3的支承面18.1、18.2和18.3具有适合的成形，尤其也没有如支承销钉5.1、5.2、5.3自身那样地倾斜，而是例如以在图5中示出的成形构造有中央的中间置入区域19。

相应地，在电路承载部表面6.1中可以构造接收凹部20，所述接收凹部接收具有适合的对应轮廓的支承面18.1、18.2和18.3，即接收凹部20例如可以相应地或者略微更大地构造冲压凹部21，以便适合地中心化地接收支承面18.1、18.2和18.3的置入区域19。因此，在所述构造中已经调节正确的方位角位置。因此，可以有利地实现形状锁合的或者匹配的啮合。支承销钉5.1、5.2和5.3在电路承载部表面6.1上的随后的固定例如可以通过粘合实现。

因此，图6示出根据本发明的用于摄像机1的制造方法：在步骤St0中，首先制造或者提供原材料——即作为金属板的具有平面的电路承载部表面6.1的电路承载部6、以通常的方式借助柔性的导电带8安装并且接通在电路承载部6上的图像传感器7以及具有透镜框2a、透镜和透镜之间的间隔环的镜组2以及具有其初始销钉105.1、105.2和105.3的镜组保持部4。

随后，在步骤St1中在制造镜组2之后测量并且分级所述镜组、例如分别借助倾斜角α和方位角位置或者方位角Y分级成K1、K2、K3……。

根据步骤St2，实现根据图4和5的镜组保持部4的构造。因此有利地，根据等级K1、K2……构造多个镜组保持部4，以便在生产中可以分别选择在步骤St1中所测量的镜组2的相应等级K1、K2……的适合的镜组保持部4。

在步骤St3中，借助其支承销钉5.1、5.2、5.3将镜组保持部4放置到电路承载部6(或者图像传感器7)上并且通过例如粘合材料固定，使得对称轴线14具有相对于面法线13的相反倾斜或者相反倾斜角β。

在步骤St4中，然后将镜组2以适合的方位角位置或者方位角γ以安装方向M引入镜筒3中，其中在此有利地已经进行调节或者聚焦，其方式是，在分析处理图像传感器7的图像信号S1并且检测测试图案的情况下纵向地移位镜组2。

Claims (14)

1.一种用于制造摄像机(1)的方法，所述方法具有至少以下步骤：

制造或者提供图像传感器(7)、具有光轴(3)的镜组(2)、电路承载部(6)和导电装置(8)(StO)，

将所述图像传感器(7)安装在所述电路承载部(6)上并且将所述图像传感器(7)与用于接收所述图像传感器(6)的图像信号(S1)的导电装置(8)接通(StO)，

在求取其光轴(3)的倾斜角(α)的情况下测量所述镜组(2)(St1)，

制造具有镜筒(4.3)和支承销钉(5.1，5.2，5.3)的镜组保持部(4)(St2)，

将具有其支承销钉(5.1，5.2，5.3)的镜组保持部(4)放置到所述电路承载部(6)和/或所述图像传感器(7)上(St3)，

根据所求取的倾斜角(a)将所述镜组(2)以确定的旋转位置或者方位角(γ)置入所述镜筒(4.3)中并且调节焦距(St4)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述镜组保持部(4)如此放置到所述电路承载部(6)和/或所述图像传感器(7)上，使得所述镜组保持部(4)的镜筒(4.3)的对称轴线(14)具有相对于所述图像传感器(7)的面法线(13)的相反倾斜角(β)，所述相反倾斜角与所述镜组(2)的所求取的倾斜角(α)相反。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相反倾斜角(β)在公差(T)内相反地等于所述倾斜角(α)。

4.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了构造所述镜组保持部(4)，构造相同初始长度的初始销钉(105.1，105.2，105.3)，随后不同地缩短所述初始销钉(105.1，105.2，105.3)并且由此构造所述支承销钉(5.1，5.2，5.3)。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述初始销钉(105.1，105.2，105.3)在其长度方面通过材料去除的方法或者变形、例如热压制缩短。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，具有所述初始销钉(105.1，105.2，105.3)的镜组保持部(4)以所述倾斜角(α)或者相反倾斜角(β)相对于工具、例如热冲压板(17)定位，

在处理所述初始销钉(105.1，105.2，105.3)的情况下彼此调节所述镜组保持部(4)和所述工具(17)，由此构造所述支承销钉(5.1，5.2，5.3)并且成形所述支承销钉(5.1，5.2，5.3)的支承面(18.1，18.2，18.3)，用于在电路承载部表面(6.1)和/或所述图像传感器(7)上的稍后的支承。

7.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，构造具有不同的相反倾斜角(β)的多个镜组保持部(4)并且被分配多个不同的等级(K1，K2，K3)，

在其测量之后，根据所求取的其倾斜角(α)分别给多个等级(K1，K2，K3)中的一个等级分配所述镜组(2)并且给一个镜组(2)分别分配相同等级(K1，K2，K3)的一个镜组保持部(4)。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述等级(K1，K2，K3)通过倾斜角(α)并且此外通过方位角(γ)或者围绕所述光轴(3)或者对称轴线(14)的旋转角确定，其中，通过所述镜组保持部(4)在所述电路承载部(6)或所述图像传感器(7)上的相对位置或者通过所述镜组(2)在所述镜组保持部(4)的镜筒(4.3)中的相对位置或方位角位置来调节所述方位角(γ)或者围绕所述光轴(3)的旋转角。

9.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，求取所述镜组(2)的光轴(3)相对于所述镜组(2)的透镜框(2a)或者镜组外表面的倾斜角(α)(St1)。

10.一种用于车辆的摄像机(1)，所述摄像机(1)至少具有：

电路承载部(6)，

安装在所述电路承载部(6)上的图像传感器(7)，

具有光轴(3)的镜组(2)，

镜组保持部(4)，所述镜组保持部具有用于接收所述镜组(2)的镜筒(4.3)、保持区域(4.4)和从所述保持区域(4.4)伸出的支承销钉(5.1，5.2，5.3)，

其中，所述支承销钉(5.1，5.2，5.3)支承在所述电路承载部(6)或者所述图像传感器(7)上，

其特征在于，

所述光轴(3)相对于所述镜筒(4.3)的对称轴线(14)具有倾斜角(α)并且所述对称轴线(14)相对于所述图像传感器(7)的面法线(13)具有相反倾斜角(β)，其中，所述倾斜角(α)和所述相反倾斜角(β)相反，以便至少部分补偿所述倾斜角(α)。

11.根据权利要求10所述的摄像机(1)，其特征在于，设置三个支承销钉(5.1，5.2，5.3)，所述支承销钉分别以约120°彼此错位地设置在所述保持区域(4.4)的下侧(4.2)上，

其中，所述相反倾斜角(β)通过所述支承销钉(5.1，5.2，5.3)的销钉长度(18.1，18.2，18.3)来调节。

12.根据权利要求10或11所述的摄像机(1)，其特征在于，所述镜组(2)具有标记(30)，而所述镜组保持部(4)具有用于调节方位角(γ)的对应标记(31)。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的摄像机(1)，其特征在于，所述镜组保持部(4)整体地构造，例如构造为注塑部件。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的摄像机(1)，其特征在于，所述图像传感器(7)以板上芯片技术安装在所述电路承载部(6)上。