CN1926887A - 用于制造摄像机的装置 - Google Patents

Abstract

提出了一种用于制造摄像机、特别是车辆摄像机的装置。该装置包括一个固定装置和一个安装在所述固定装置上的校准区域，其中该装置根据图像传感器的图像信号能够实现摄像机的图像传感器和摄像机的光学单元的彼此定位，其中这些图像信号由图像传感器从校准区域产生。

Description

用于制造摄像机的装置

技术领域

[1]本发明涉及一种用于制造摄像机、特别是一种车辆摄像机的装置，以及一种摄像机装置。

本发明优点

[2]以下所描述的用于制造摄像机(或照相机)、特别是一种车辆摄像机(或照相机)的、具有独立权利要求1的特征的装置，具有这样的优点，即该装置补偿了摄像机部件如图像传感器、壳体或光学单元的加工技术上的不精确性。属于这些不精确性的有所有不精确的机械零件、光学单元(物镜)的光轴的可能的偏移、斜的攻丝、在印制电路板上的成像器(图像传感器)的差的定位精度、在封装中图像传感器芯片的不精确的安装以及印制电路板公差。所描述的装置的优点并不仅仅在于补偿这些不精确性，还在于它允许在摄像机的单个机械部件中以及工艺步骤中的高的公差。这能够实现部件的成本有利的制造。该装置此外还能够实现精确的定位。这使得摄像机在装进车辆时更宽容并且在例如在车辆中出现的整个温度范围上保证聚焦范围。这在摄像机的制造中总体地为低成本作出贡献。在此，摄像机部件的公差不允许超出装置的补偿范围。该装置具有这样的优点，即加工公差被最小化并且整个公差链被缩短。此外，优选被构造为抗弯和抗扭曲的固定装置有助于实现高精度，因为该装置的部件的相互位置通过该固定装置被长时间稳定地固定。

[3]特别有利的是，使用一个六腿装置(Hexapod)来使图像传感器和/或光学单元运动，因为六腿装置能够实现在三个彼此垂直的平移方向和三个彼此垂直的旋转方向上的精确运动。

[4]此外有利的是，该装置将摄像机的壳体边缘(参考元件)、校准区域和活动的图像传感器表面精确定位，该壳体边缘例如后来在将摄像机固定在车辆中的挡风玻璃内侧时止挡在玻璃支架上。在假定玻璃支架无公差时，摄像机视向所期望的方向。

[5]此外有利的是，光学单元在定位期间位置固定地安装在固定装置上，并且摄像机的图像传感器为了定位而被运动，因为由此光学单元相对校准区域的定位被确定并且给出了该装置的一种特别简单的构造。

[6]有利的是，第一校准区域具有至少一个转向装置，特别是至少一个反射镜，其中该转向装置保证了至少一个第二校准区域的至少一部分在图像传感器的至少一部分上的成像。在第一校准区域上的这种转向反射镜将相对小的第二校准区域例如在五个位置上成像在图像传感器上。若没有反射镜，则该第二校准区域将会大得多并且将会占用多得多的位置。该装置由此是紧凑的并且可节省位置地竖立。此外，反射镜使得对于定位所需的摄像机相对校准区域的距离从大约10至15米、优选11米以有利的方式转变到水平的布置中，它可以简单地在生产运行中被竖立。通过第二校准区域到图像传感器上的成像，可以以有利的方式特别是在图像传感器的角部中或在边缘上进行调制传递函数(MTF)的测量。

[7]特别有利的是，该装置具有至少一个成像单元，其中该成像单元设置在光学单元和第一校准区域之间，因为它有助于减少该装置的占位需求并且此外该装置可通过替换成像单元而简单地与其它的摄像机类型匹配。

[8]此外有利的是，第一校准区域至成像单元的距离可改变，因为它相应于物距的改变。由此，例如可通过物距来执行调制传递函数(MTF)的曲线的测量。

[9]有利的是，当成像单元和/或第一校准区域被这样地安装在固定装置上，使得成像单元和/或第一校准区域可被从摄像机的图像检测区移出和引入，以便由此使用至少一个另外的被安装在固定装置上的校准区域来制造摄像机，因为该校准区域在成像单元和/或第一校准区域的摆动之后出现在摄像机的图像检测区中。

[10]此外，特别有利的是一个摄像机装置，它可通过以下描述的装置制造和/或通过以下描述的用于制造摄像机装置的方法获得，其中在该方法中，图像传感器和光学单元彼此通过三维的平移运动和/或三维的旋转运动而定位，其中该运动根据至少一个校准区域的图像传感器的图像信号进行。该摄像机装置成本合适并且可以高的精度制造。

[11]另外的优点参照附图从以下的实施例的描述中以及从属权利要求中得到。

附图说明

[12]本发明在以下借助在附图中所示出的实施形式进一步阐述。

[13]其中：

[14]图1示出了第一实施例的用于制造摄像机的装置的总览图，

[15]图2示出了用于制造摄像机的装置的总览图的一部分，

[16]图3示出了第一实施例的第一校准区域的俯视图，

[17]图4示出了第一实施例的第一校准区域的侧视图，

[18]图5示出了第二实施例的用于制造摄像机的装置的总览图，

[19]图6示出了第三实施例的用于制造摄像机的装置的总览图。

具体实施方式

[20]以下描述用于制造摄像机(照相机)、特别是一种车辆摄像机(照相机)的装置。该装置包括一个固定装置和一个安装在该固定装置上的校准区域，其中该装置使得摄像机的图像传感器和摄像机的光学单元的、根据图像传感器的图像信号的彼此定位成为可能，其中这些图像信号通过图像传感器由校准区域产生。

[21]所描述的装置是一种调整装置，借助该装置，图像传感器(成像器)或一般地来说光学传感器被相对一个光学单元定位。该光学单元优选地位于摄像机的壳体中。在此，该光学单元为了调整而与该装置固定连接。包含图像传感器芯片的图像传感器被最佳地相对于该光学单元定位并且固定，其中定位的一个目的是，光学单元的光轴正交地定向到图像传感器芯片的光电二极管区域的中心。在定位的过程中，图像传感器在工作。优选地，通过阻隔(Verblockung)来进行固定和连接。在阻隔材料的引入和硬化之后，摄像机装置被制造并且壳体可被封闭。优选的是，阻隔材料的硬化时间被用于摄像机上的其它的电和/或光学检测。

[22]该装置具有这样的特性，即，使图像传感器和/或光学单元在笛卡儿坐标系的所有三个轴上运动。此外可绕所有三个轴转动。由此产生6个自由度用于定位。

[23]在这些实施例中，制造了由一个壳体和图像变换元件组成的摄像机。摄像机的壳体是铝压铸件，并且具有基本上矩形的底面和位于该底面上的一些侧面，这些侧面向摄像机内形成一个池。此外壳体的底面具有向外翻的反拉伸结构(Ausstuelpung)，摄像机的光学单元位于其中。在壳体内部，在底面的四个角的每个中都有一个容器(Reservoir)。在每个容器中，基本上与壳体底面垂直地设置有一个柱(Poller)。这四个柱是具有侧凹的铆钉型的栓。该侧凹位于与在壳体上的栓的固定结构背离的侧上。该图像变换元件由一个处理印制电路板、一个印制电路板框、一个图像传感器印制电路板、多个锚栓(Ankern)和一个图像传感器构成。该图像传感器由所述图像传感器芯片和一个玻璃保护层组成。在所述印制电路板框上，处理印制电路板和图像传感器印制电路板基本上彼此平行地连接。在图像传感器印制电路板的向外的侧上，图像传感器被这样安装，使得该图像传感器与光学单元一起形成一个光学系统。在印制电路板框的每个角中，基本上与图像传感器印制电路板垂直地在图像传感器的一侧上有四个锚栓。这些锚栓由沉头螺钉构成，这些沉头螺钉被拧入印制电路板框中并且由此同样具有侧凹。印制电路板框与壳体的连接这样进行，即在每一个容器中分别沉入一个锚栓，直到相对于位于容器内的柱有0.5mm至3.5mm的距离为止，其中一旦图像传感器与光学单元定位了，则将容器用阻隔材料填满。在这些实施例中，紫外线交联(vernetzend)的阻隔材料在液态中通过一个阻隔材料供给装置注入四个容器中。接着该阻隔材料借助紫外线辐射(UV辐射)被硬化，这样，阻隔起作用。

[24]图1示出了第一实施例的用于制造摄像机的装置的总览图，该装置由一个固定装置1、一个六腿装置2和一个第一校准区域5构成。该用于制造摄像机的装置包括一个抗弯和抗扭曲的形状不变的固定装置1(架)，在该实施例中，该固定装置由钢制造。固定装置1位于一个具有四个橡胶减震器10的重的支撑脚件9上。由此减小了干扰的振动和振荡。图像传感器3通过一个六腿装置2与该固定装置相连接。该六腿装置2是一种装置，其中六个可运动的并且在长度上可改变的升降杆将一个底面与一个工作面连接。六腿装置2能够实现该工作面相对于该底面的三维平移和/或三维旋转运动。图像传感器3的光敏区域指向下方。在图像传感器3之下，装配到摄像机壳体4中的光学单元位置固定地安装在固定装置1上。该装置被这样设置，使得光学单元向下定向，以便使得通过阻隔材料供给装置27供给的、液态的阻隔材料不从位于上方的容器流出。此外，在光学单元下方在摄像机的视角25中设置了一个第一校准区域5。在该实施例中，校准区域5被设置在f＝8mm的高度上，以制造具有这种焦距f的摄像机。固定装置1包括一些机械单元，例如具有多个角铁(Winkeln)的形式，它们能够实现将校准区域5相应于例如焦距f＝3mm，f＝6mm或f＝12mm而安装在其它的高度上，以制造具有这些焦距f的摄像机。校准区域5包含具有多个适配器的支柱7以及多个反射镜8。为了执行摄像机的聚焦，第二校准区域6至摄像机的距离需要为大约11m。反射镜8被这样安装和定向，使得每个反射镜8分别将第二校准区域6的至少一部分成像到图像传感器3的至少一部分上。该装置此外还包括一个控制装置29，该控制装置通过信号线路与图像传感器3和六腿装置2相连接。控制装置29接收图像传感器3的图像信号，分析该信号并且调节六腿装置2，这样，有一个闭环的调节回路。

[25]图2示出了用于制造根据图1的第一实施例的摄像机的装置的总览图的一部分。与一个印制电路板框连接的图像传感器3通过一个图像传感器接收装置12与六腿装置2的弹簧卡头11相连，其中六腿装置2安装在固定装置1上。具有光学单元的摄像机壳体4通过一个摄像机壳体接收装置13与弹簧卡头14相连接，其中弹簧卡头14安装在固定装置1上。弹簧卡头11、14是标准夹具，它们固定地与六腿装置2或固定装置1相连接。弹簧卡头11具有电弹簧卡头用于夹持用于印制电路板的模块式的图像传感器接收装置12。弹簧卡头14位于固定装置1上并且接收标准化的摄像机壳体接收装置13，其中摄像机壳体接收装置13包含摄像机壳体4的一个反印痕(Negativabdruck)。用于摄像机壳体接收装置13和弹簧卡头14的光学单元的开口被这样构型，使得摄像机的整个视角都可被利用。在优选的实施例中，根据虎钳原理的机械夹爪被用作弹簧卡头11、14。替代地或附加地，在一个方案中使用了通过电磁体的磁固定。

[26]用于制造摄像机的方法规定，在将图像传感器装入图像传感器接收装置之后，将图像传感器相对位于摄像机壳体接收装置中的、带有光学单元的摄像机壳体通过六腿装置置于一个粗的起始位置上。处于工作中的并且与一个控制装置相连接的图像传感器被置于一个捕获区域中，在该捕获区域中，它摄取第二校准区域的图像信号，这些信号被用于调节定位。被光学识别的图像可被分析处理并且调节算法或反馈起作用。通过在起始位置上的粗定位，传感器区域的中心和光学单元被置于一个轴上。借助第二校准区域，在第一步骤中通过将图像传感器接近光学单元来测量对比度来调节图像清晰度，而在第二步骤中借助第一校准区域使图像传感器在x和y方向上以及在摆动方面被定位，其中该校准区域通过适配器(Adapter)和支柱而被设计为定向点区域(Passpunktfeld)。替代地，第一步和第二步被多次相继实施，直到实现图像传感器相对于光学单元的最佳定位。在最后的步骤中，将图像传感器与光学单元在定位的位置中连接，其中在优选的实施例中该连接通过阻隔实现。

[27]图3示出了第一实施例的第一校准区域5的俯视图，该区域由一个支柱7和多个示例地示出的适配器19构成。校准区域5设有多个任意的标记，这些标记以相对于标记的周围足够的对比度被设置在校准区域5上。在此，这些位置对于系统是已知的并且可通过图像处理方法确定对比度而求出。高的对比度例如通过在白色背景上的黑色标记或反过来实现。在此，这些标记是圆形和/或星形和/或矩形。适配器19和配合孔的优点是，一方面可使用适配器19或反射镜，其中这些位置对于系统是已知的。这一方面能够实现标记的可替换性以及标记的简单的可移动性。这些适配器19被安装在校准区域5的表面上和支柱7上。校准区域5的底平面为了保证稳定性而从后面被加撑。此外，校准区域5的表面为了避免起干扰作用的反射而被无光泽黑色地阳极氧化。适配器19为了避免起干扰作用的反射而为无光泽白色的。

[28]图4示出了第一实施例的根据图3的第一校准区域5的侧视图。在校准区域5中设置了均匀分布的配合孔21，它们用于接收支柱7和/或适配器19和/或反射镜20。在图4中通过箭头象征性地表示适配器19和反射镜20的接收。支柱由支柱脚17和支柱平面18构成。在支柱平面18上同样设置了配合孔，它们用于接收适配器19或反射镜20。反射镜20具有万向球接头，它被用于调节反射镜面的定位。

[29]图5示出了第二实施例的用于制造摄像机的装置的总览图。第二实施例的元件如第一实施例的相应元件那样标明并且以下不再阐述。此外，只举出相对于第一实施例的装置改变。在第二实施例中，测量和调整步骤没有远离地设置的并且很远的第二校准区域(对比度校准区域)并且没有在第一校准区域5上的转向反射镜地执行。为此，在第一校准区域5上的、在第一实施例中反射镜所装配的一些位置上安装了具有一些反差大的图案形式的缩小的校准目标22。在摄像机的光学单元4和第一校准区域5之间，作为成像单元23定位了一个具有移位装置24的中间透镜，其中移位装置24被这样构型，使得成像单元23可从通过摄像机的视角25确定的图像检测区中偏移出。为了确定聚焦平面(Schaerfeebene)，成像单元23被置于摄像机之前的中央。替代地，成像单元23包括一个有多个透镜的系统。为了图像传感器3的平移和旋转定位和/或为了借助第一校准区域5确定摄像机的本征参数，将成像单元23从摄像机的视场中移出。替代地或附加地，在第二实施例的一个方案中，在中间接有成像单元23时，进行图像传感器3的平移和旋转定位，即特别是摄像机的视角的定位和/或图像中点的定位，和/或本征摄像机参数的求得。

[30]图6示出了第三实施例的用于制造摄像机的装置的总览图。第三实施例的元件如第二实施例的相应元件那样标明并且以下不阐述。此外，仅举出相对于第二实施例的装置的改变。在该第三实施例中，第一校准区域5被设置在一个移位装置26上，该装置被这样构造，使得一方面，第一校准区域5至成像单元23的距离近似地在摄像机的光轴方向上可改变，并且另一方面，成像单元23可从通过摄像机的视角确定的图像检测区中偏移出。光学单元4、成像单元23和校准区域5相继设置。此外，在固定装置1中设置了一个具有支柱7的第三校准区域28。根据第三实施例的装置能够实现，检测在摄像机工作区的至少一部分上的至少一个像点上的调制传递函数(MTF)或对比度曲线，并且基于这些数据通过六腿装置2进行图像传感器3相对于光学单元4的定位。在第一校准区域5摆出之后，替代地或附加地借助一个第三校准区域28进行本征摄像机参数的求得，其中第三校准区域28被作为定向点区域通过支柱7和适配器19构成，如在图3和4中所描述的那样。

Claims (12)

1.用于制造一种摄像机、特别是一种车辆摄像机的装置，

包括一个固定装置和至少一个安装在所述固定装置上的第一校准区域，

其中，所述固定装置保证了所述摄像机的至少一个图像传感器以及所述摄像机的至少一个光学单元的接收，

其中，所述装置被这样构造，使得所述装置根据所述图像传感器至少由第一校准区域产生的图像信号将所述图像传感器和所述光学单元彼此定位。

2.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述装置被这样构型，使得所述装置将所述图像传感器和所述光学单元彼此在至少一个平移方向和/或至少一个旋转方向上定位，其中在所述平移方向和/或旋转方向上的运动根据所述图像传感器至少由所述第一校准区域产生的图像信号进行。

3.根据前述权利要求之一的装置，其特征在于，所述装置至少包括一个六腿装置，该六腿装置将所述图像传感器和所述光学单元彼此定位。

4.根据前述权利要求之一的装置，其特征在于，所述装置将所述摄像机的视向和所述摄像机的一个壳体的至少一个参考元件彼此定位。

5.根据前述权利要求之一的装置，其特征在于，所述光学单元在定位期间被位置固定地安装在所述固定装置上。

6.根据前述权利要求之一的装置，其特征在于，所述第一校准区域、所述光学单元和所述图像传感器基本上垂直地上下重叠设置，其中优选的是，所述光学单元设置在所述第一校准区域上方和/或所述图像传感器设置在所述光学单元上方。

7.根据前述权利要求之一的装置，其特征在于，所述第一校准区域具有至少一个转向装置，特别是至少一个反射镜，其中所述转向装置保证至少一个第二校准区域的至少一部分成像到所述图像传感器的至少一部分上，其中优选的是所述第二校准区域远离所述固定装置地设置。

8.根据前述权利要求之一的装置，其特征在于，所述装置具有至少一个成像单元，其中所述成像单元设置在所述光学单元和所述第一校准区域之间。

9.根据权利要求8的装置，其特征在于，所述装置被这样构型，使得所述第一校准区域相对于所述成像单元的距离可改变。

10.根据权利要求8或9之一的装置，其特征在于，所述成像单元和/或所述第一校准区域这样安装在所述固定装置上，使得所述成像单元和/或所述第一校准区域可由所述摄像机的一个图像检测区域中移出和引入。

11.根据前述权利要求之一的装置，其特征在于，所述装置被这样构型，使得该装置将所述图像传感器与所述光学单元在它们定位之后连接。

12.摄像机装置，包括至少一个图像传感器和至少一个光学单元，其中所述摄像机装置可通过根据前述权利要求至少之一的装置而制造，和/或通过用于制造摄像机装置的方法而获得，其中在所述方法中，所述图像传感器和所述光学单元彼此通过三维的平移运动和/或三维的旋转运动而定位，其中所述运动根据至少一个校准区域的所述图像传感器的图像信号而进行。

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