Aus
der
EP 1 220 324 A2 ist
ein optisches Erfassungssystem bekannt, bei dem in einer Ausführung ein
Komponententräger
umfassend eine Linse, auf einem Detektorgehäuse aufgesetzt ist, in welchem
ein CCD- oder CMOS-Sensor angeordnet ist. Das Detektorgehäuse ist
auf eine Leiterplatte montiert. An jedem Eckbereich des viereckigen
Detektorgehäuses
ist jeweils ein separates Federelement angeordnet, wobei die Federelemente
untrennbar mit dem Detektorgehäuse
verbunden, beispielsweise angelötet,
sind. Das optische Erfassungssystem weist eine Mehrzahl an einzelnen
Federelementen auf, welche sich im Wesentlichen lediglich vertikal
in Richtung des Komponententrägers
erstrecken. Jedes Federelement weist eine Aussparung auf, in welche
jeweils ein stiftartiges Element, das an dem Komponententräger ausgebildet
ist, im zusammengesetzten Zustand des Komponententrägers und
des Detektorgehäuses
eingreift.
Optische
Erfassungssysteme werden in zunehmender Weise auch in Fahrzeugen
eingesetzt und zur Erfassung der Umgebung des Fahrzeugs verwendet.
Diese Informationen können
dann für
ein Fahrerassistenzsystem bereitgestellt werden, wobei das optische
Erfassungssystem ein Teil des Fahrerassistenzsystems ist. Das Fahrerassistenzsystem kann
dann abhängig
von den durch das optische Erfassungssystem detektierten Informatio nen,
insbesondere den Bildern, gegebenenfalls einen automatischen Eingriff
in das Fahrverhalten des Fahrzeugs durchführen. Die Informationen können auch
für ein Blind
Spot Detection-System oder für
eine Einparkhilfe bereitgestellt werden. Des Weiteren können optische
Erfassungssystem auch zur Beobachtung des Fahrzeuginnenraums, insbesondere
von Fahrzeuginsassen, bereitgestellt werden. Die dadurch erhaltenen
Informationen können
für ein
Sicherheitssystem bzw. ein Insassenschutzsystem bereitgestellt werden.
Beispielsweise kann abhängig
von diesen Informationen das Auslöseverhalten eines Airbags gesteuert
werden.
Derartige
optische Erfassungssysteme können
Kamerasysteme sein, die üblicherweise
einen Bildsensor, beispielsweise einen CCD-Sensor bzw. einen CMOS-Sensor,
und eine zugeordnete Optikvorrichtung aufweisen. Die Verbindung
zwischen der Optikvorrichtung und beispielsweise einer Flachbaugruppe,
welche auch den Bildsensor aufweist, muss äußerst präzise ausgeführt sein, damit prinzipiell
ein Bild auf dem Bildsensor aufgenommen werden kann. Durch sehr
enge Toleranzen kommt es zwangsweise zu geometrischen Überbestimmungen.
Erschwerend sind insbesondere beim Einsatz derartiger Systeme im
Automobiltechnikbereich auch thermische Belastungen zu berücksichtigen,
welche reversible Formveränderungen
der Elemente bewirken. Diese Formveränderungen aufgrund thermischer
Belastungen müssen über einen
relativ langen Zeitraum von mehreren Jahren kompensiert werden können. Darüber hinaus
ist durch immer strengere und restriktivere Recyclinganforderungen
auch das Erfordernis zu erfüllen,
dass eine sortenreine Trennung der verschiedensten Elemente und
Komponenten gegeben ist. Dadurch werden die möglichen Verbindungstechniken
der verschiedenen Elemente des optischen Erfassungssystems zusätzlich eingeschränkt.
In
der gegenwärtigen
Fertigungstechnik wird der Komponententräger mit der Detektoreinheit
beispielsweise durch eine Klebeverbindung fest verbunden und eine
Trennung dieser beiden Elemente ist nicht mehr möglich. Eine Bewegung, welche
durch thermische Effekte der Teile in allen drei Raumrichtungen
hervorgerufen wird, ist dadurch komplett blockiert. Reversible Bewegungen
sind daher nicht möglich.
Darüber
hinaus ist bei der Fertigung äußerste Präzision beim
Zusammenfügen
des Komponententrägers
mit der Detektoreinheit durch eine Klebeverbindung erforderlich,
um die einzelnen Teile, insbesondere einen Bildsensor und optische
Elemente, nicht durch Klebstoff zu verunreinigen. Da dies jedoch
nicht grundsätzlich
gewährleistet
werden kann, ist hierin eine hohe Fehlerquote begründet. Ein
nicht ordnungsgemäß funktionierendes
Erfassungssystem ist die Folge, welches ausgesondert werden muss. Nicht
zuletzt die hohe Anforderung an die Präzision bei einer Klebstoffverbindung
führt auch
zu einer relativ langen Fertigungsdauer, wodurch auch die Kosten
erhöht
werden.
Daher
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Erfassungssystem
zu schaffen, welches eine einfache und aufwandsarm erreichbare mechanische
Verbindung zwischen einem Komponententräger und einer Detektoreinheit
aufweist.
Diese
Aufgabe wird durch ein optisches Erfassungssystem, welches die Merkmale
nach Patentanspruch 1 aufweist, gelöst.
Ein
lösungsgemäßes optisches
Erfassungssystem umfasst einen Komponententräger, in welchem zumindest ein
optisches Element angeordnet ist. Des Weiteren umfasst das optische
Erfassungssystem eine separate Detektoreinheit, welche mit dem Komponententräger mechanisch
verbunden ist. Die Detektoreinheit und der Komponententräger sind dabei
derart zueinander angeordnet, dass in den Komponententräger eintretendes
Licht durch das zumindest eine optische Element in dem Komponententräger zur
Detektoreinheit leitbar ist. Unter Licht wird sowohl der sichtbare
als auch der unsichtbare Wellenlängenbereich
verstanden, wodurch auch insbesondere der infrarote und der ultraviolette
Wellenlängenbereich
umfasst ist. Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin,
dass die mechanische Verbindung zwischen dem Komponententräger und der
Detektoreinheit lösbar
ausgebildet ist. Dazu ist ein Halte element als separates Teil bereitgestellt, welches
zum lösbaren
Verbinden des Komponententrägers
mit der Detektoreinheit ausgebildet ist. Das Halteelement selbst
ist ebenfalls sowohl mit dem Komponententräger als auch mit der Detektoreinheit lösbar verbunden.
Dies ermöglicht
einerseits eine einfache und aufwandsarme Verbindung dieser beiden
Elemente. Andererseits kann dadurch in reversibler Weise ein Lösen und
Befestigen der Elemente schnell und zuverlässig ermöglicht werden. Darüber hinaus
kann durch eine derartige lösbare
Ausgestaltung ein reversibles Bewegen dieser beiden Elemente in
allen drei Raumrichtungen relativ zueinander ermöglicht werden und dennoch eine
mechanische Verbindung geschaffen werden, welche ein sicheres und
präzises
Aufnehmen eines Bildes durch die Detektoreinheit ermöglicht.
Durch diese lösbare
Verbindung kann insbesondere hohen thermischen Anforderungen und
somit Ausdehnungen und Schrumpfungen der einzelnen Elemente Rechnung
getragen werden und ein zuverlässiger
Toleranzausgleich praktisch unter allen gegebenen Bedingungen ermöglicht werden.
Unter einer lösbaren
Verbindung werden hier alle Verbindungen verstanden, welche in reversibler
Weise ein zerstörungsfreies
Zusammenfügen
und Auseinandernehmen der miteinander verbundenen Elemente ermöglicht.
Das optische Erfassungssystem ist somit modulartig aufgebaut und kann
beispielsweise für
Reparaturen oder zum Austausch einfach getrennt und wieder zusammengefügt werden.
Einzelne Module können
separat begutachtet werden und hohe Flexibilität des genannten Systems ist
durch die separate Bereitstellung der einzelnen Elemente gewährleistet.
Bevorzugt
weist das optische Erfassungssystem lediglich ein einziges Haleelement
auf. Reduzierter Bauteilaufwand und schnellere Montage ist dadurch
möglich.
Dadurch kann auch dem Erfordernis der Kostenreduzierung Rechnung
getragen werden. Es können
jedoch auch zumindest zwei separate Haltelemente vorgesehen sein.
In
vorteilhafter Weise sind der Komponententräger und die Detektoreinheit
durch ein zumindest bereichsweise flexibles Halteelement lösbar miteinander
verbunden. In bevorzugter Weise ist das zumindest bereichsweise
flexible Halteelement als Federelement ausgebildet. Durch die flexible
Ausgestaltung kann ein sicherer Toleranzausgleich ermöglicht werden.
Es kann dabei gewährleistet
werden, dass ein ausreichender Anpressdruck erzeugt wird, durch
welchen in einer ersten Raumrichtung (z-Richtung) der Komponententräger und
die Detektoreinheit sicher zusammengehalten werden können und durch
Vibration der Baugruppe kein Abheben der beiden Elemente voneinander
erfolgt.
Das
zumindest bereichsweise flexible Halteelement kann in bevorzugter
Weise klammerartig ausgebildet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass
die Formgebung des Halteelements brückenartig ist. Das zumindest
bereichsweise flexible Halteelement kann derart gestaltet sein,
dass es einen Verbindungsbereich und zumindest zwei Haltebeine aufweist,
wobei die Haltebeine an gegenüberliegenden Seiten
des Verbindungsbereichs angeordnet sind. Das flexible Halteelement
kann eine derartige Größe aufweisen,
dass es mit den Haltebeinen an den Randbereichen der Detektoreinheit
anliegt und somit diese brückenartig
oder klammerartig umgreift.
Jedes
Haltebein weist in vorteilhafter Weise ein freies Ende auf, welches
einen gekrümmten
Verlauf aufweist. Dadurch kann ein sicheres Befestigen des Halteelements
ermöglicht
werden und eine kraftschlüssige
und gegebenenfalls auch formschlüssige Anbringung
des Halteelements an die Detektoreinheit und/oder den Komponententräger erreicht
werden.
In
vorteilhafter Weise liegt der gekrümmte Verlauf eines freien Endes
im zusammengesetzten Zustand des Erfassungssystems an einer dem
Komponententräger
abgewandten Unterseite der Detektoreinheit an. Dies ermöglicht eine
besonders effektive mechanische Verbindung, da das Halteelement die
Detektoreinheit und den Komponententräger umgreift und durch einen
erzeugten Anpressdruck zusammenhält.
Es kann vorgesehen sein, dass an dieser Unterseite des Komponententrägers Aussparungen angebracht
sind, in die der gekrümmte
Verlauf des freien Endes eingreift. Das Eingreifen kann dabei auch
einrastend erfolgen. Dadurch kann eine besonders sichere Positionierung
des Halteelements gewährleistet
werden. In dieser Ausgestaltung und Anordnung des Haltelements ist
dieses auf den Komponententräger
aufgesetzt und umgreift den Komponententräger und die Detektoreinheit
praktisch „von oben".
Es
kann auch vorgesehen sein, dass das Halteelement auf die Unterseite
der Detektoreinheit aufgesetzt ist und die Detektoreinheit und den
Komponententräger „von unten" umgreift. Die gekrümmten Verläufe des
Halteelements liegen dann bevorzugt an dem Komponententräger an.
Der
Verbindungsbereich des Halteelements kann in bevorzugter Weise topfförmig ausgebildet sein.
Es kann auch vorgesehen sein, dass der Verbindungsbereich zumindest
eine durchgängige
Aussparung aufweist, welche insbesondere eine Lochaussparung mit
einer eckigen oder eckenfreien Formgebung sein kann. In vorteilhafter
Weise erstreckt sich der Komponententräger im zusammengesetzten Zustand
des Erfassungssystems durch diese Aussparung, wobei der Verbindungsbereich zumindest
bereichsweise an dem Komponententräger anliegen kann. Durch das
Haltelement kann dadurch praktisch in allen drei Raumrichtungen
eine feste mechanische Verbindung zwischen dem Komponententräger und
der Detektoreinheit erreicht werden und dennoch ein erforderlicher
Toleranzausgleich zwischen diesen beiden Elementen gewährleistet
werden.
Die
Aussparung in dem Verbindungsbereich ist bevorzugt derart dimensioniert,
dass der Verbindungsbereich zumindest bereichsweise umlaufend an
dem Komponententräger
anliegt. Bevorzugt ist die Aussparung derart ausgebildet, dass der
Verbindungsbereich vollständig
umlaufend um den Komponententräger
ausgebildet ist und insbesondere vollständig umlaufend an dem Komponententräger anliegt.
Dadurch kann eine passgenaue Anordnung ermöglicht werden.
Es
kann vorgesehen sein, dass das zumindest bereichsweise flexible
Halteelement zumindest teilweise aus Metall oder zumindest teilweise
aus Kunststoff ausgebildet ist. Situationsabhängig und abhängig vom
Einsatzort kann dadurch ein Halteelement konzipiert werden, welches
den jeweiligen Anforderungen optimal Rechnung trägt. Diese Anforderung kann
im Hinblick auf Umgebungsbedingungen, Gewicht oder Kosten erfolgen.
Auch
der Komponententräger
kann zumindest teilweise aus Metall oder zumindest teilweise aus
Kunststoff ausgebildet sein.
In
vorteilhafter Weise weist die Detektoreinheit zumindest eine Arretierung,
insbesondere eine Nut, auf, in die ein Eingriffselement des Komponententrägers im
zusammengesetzten Zustand des Erfassungssystems eingreift. Dieses
Eingreifen kann insbesondere rastend erfolgen. Durch diese Ausgestaltung
kann ein Verdrehen der beiden Komponenten zueinander um eine Achse,
welche parallel zur Nutachse angeordnet ist, verhindert werden.
Prinzipiell kann auch eine beliebige andere Maßnahme vorgesehen sein, um
ein derartiges Verdrehen der beiden Elemente zueinander verhindern
zu können.
Die Arretierung der Detektoreinheit kann als Vertiefung, insbesondere
als Nut, ausgebildet sein, in die ein Bolzenelement des Komponententrägers eingreift.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass an der Detektoreinheit
ein erhabenes Eingriffselement ausgebildet ist, welches in eine
bevorzugt passgenaue Vertiefung oder Aussparung im Komponententräger eingreift.
In
vorteilhafter Weise ist des Weiteren vorgesehen, dass das zumindest
bereichsweise flexible Halteelement zur lösbaren Befestigung des gesamten
optischen Erfassungssystems an einem Gehäuse ausgebildet ist. Das Halteelement
kann somit nicht nur eine sichere lösbare Verbindung zwischen dem Komponententräger und
der Detektoreinheit gewährleisten,
sondern auch ein sicheres und aufwandsarmes Anbringen des gesamten
optischen Erfassungssystems an einem Gehäuse ermöglichen.
Die
Detektoreinheit umfasst in vorteilhafter Weise einen Bildsensor.
Der Bildsensor kann beispielsweise als MQFP (Metric Quad Flat Pack)-Sensor
ausgebildet sein. Dieser optische MQFP-Sensor kann ein CCD-Sensor
oder ein CMOS-Sensor sein. Derartige MQFP-Sensoren sind relativ
klein und somit platzsparend ausgebildet und ermöglichen eine vielfältige Kontaktierung,
da sie bevorzugt an allen Randbereichen elektrische Kontaktierungsmöglichkeiten
aufweisen.
Der
Komponententräger
ist in vorteilhafter Weise als Linsentubus ausgebildet. Bevorzugt
ist in dem Komponententräger
eine Mehrzahl an Linsen angeordnet, durch welche das einfallende
Licht zur Detektoreinheit geleitet werden kann.
Die
optische Erfassungseinheit ist in vorteilhafter Weise einem Fahrerassistenzsystem
oder einem Insassenschutzsystem zugeordnet und in einem Fahrzeug,
insbesondere in einem Innenraum des Fahrzeugs, oder außen am Fahrzeug,
beispielsweise in einem Stoßfänger oder
einem Außenspiegel,
angeordnet. Damit können
das oder diese System von der optischen Erfassungseinheit erfasste
Daten, z.B. Außenrauminformation
wie etwa Abstand zu einem anderen Fahrzeug oder Innenrauminformation
wie etwa die genaue Belegung des Sitzplatzes insbesondere als Eingangsdaten,
d.h. als Daten welche für eine
nachfolgende Aktion wie etwa Bremsen oder Abschalten des Airbags,
z.B. wenn ein Kindersitz sich darauf befindet, verwendet werden.
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
1 eine Querschnittdarstellung
eines Ausführungsbeispiels
des optischen Erfassungssystems;
2 eine weitere Schnittdarstellung
des optischen Erfassungssystems entlang der Schnittlinie AA gemäß 1;
3 eine zusammengefügte Darstellung von
Teilbereichen der Ausführungen
in 1 und 2;
4 eine perspektivische Darstellung
eines Halteelements des optischen Erfassungssystems gemäß einer
ersten Ausführung;
5 eine perspektivische Darstellung
eines Komponententrägers
des optischen Erfassungssystems gemäß einer ersten Ausführung;
6 eine perspektivische Darstellung
einer Detektoreinheit des optischen Erfassungssystems gemäß einer
ersten Ausführung;
7 eine erste perspektivische
Darstellung eines zusammengesetzten optischen Erfassungssystems
gemäß einer
ersten Ausführung;
8 eine zweite perspektivische
Darstellung eines zusammengesetzten optischen Erfassungssystems
gemäß der ersten
Ausführung;
9 eine schematische Draufsichtdarstellung
auf ein Sensorgehäuse
der Detektoreinheit einer ersten Ausführung;
10 eine Schnittdarstellung
entlang der Schnittlinie BB gemäß 9;
11 eine perspektivische
Darstellung eines Komponententrägers
des optischen Erfassungssystems gemäß einer zweiten Ausführung;
12 eine perspektivische
Darstellung einer Detektoreinheit des optischen Erfassungssystems
gemäß einer
zweiten Ausführung;
13 eine perspektivische
Darstellung eines Halteelements des optischen Erfassungssystems
gemäß einer
zweiten Ausführung;
und
14 eine zweite perspektivische
Darstellung eines zusammengesetzten optischen Erfassungssystems
gemäß der zweiten
Ausführung.
In
den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den
gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine schematische
Querschnittdarstellung eines optischen Erfassungssystems 1 gezeigt.
Das optische Erfassungssystem 1 ist im Ausführungsbeispiel
in einem Innenraum eines Fahrzeugs angeordnet und zur Erfassung
von Umgebungsbedingungen des Fahrzeugs ausgebildet. Die durch das
optische Erfassungssystem 1 erfassten Umgebungsbedingungen
werden für
ein Fahrerassistenzsystem, dem das optische Erfassungssystem 1 zugeordnet
ist, bereitgestellt. Abhängig
von diesen erfassten Umgebungsbedingungen kann gegebenenfalls ein
automatischer Eingriff in das Fahrverhalten des Fahrzeugs durch
das Fahrerassistenzsystem durchgeführt werden. Das Fahrerassistenzsystem kann
dabei als LDW (Lane Departure Warning) oder als ACC (Adaptive Cruise
Control)-System ausgebildet sein. Dies ist jedoch lediglich beispielhaft
und das Fahrerassistenzsystem kann auch anderweitig ausgelegt sein.
Das
optische Erfassungssystem kann auch zur Innenraumüberwachung
ausgebildet und angeordnet sein und beispielsweise einem Insassenschutzsystem
zugeordnet sein, welches abhängig von
den Informationen des optischen Erfassungssystems beispielsweise
eine Auslösung
eines oder mehrerer Airbags steuert.
Das
optische Erfassungssystem 1 weist einen Komponententräger 2 und
eine optische Detektoreinheit 3 auf. Der Komponententräger 2 ist
im Ausführungsbeispiel
als Linsentubus ausgebildet, in dem eine Mehrzahl an optischen Elementen,
insbesonde re Linsen, angeordnet sind. Beispielhaft ist dabei in 1 eine Linse 21 zu
erkennen.
Der
Komponententräger 2 und
die Detektoreinheit 3 sind durch ein einziges zumindest
bereichsweise flexibel ausgebildetes Halteelement 4 lösbar miteinander
mechanisch verbunden. Das Halteelement 4 ist als separates
Teil ausgebildet und lösbar mit
dem Komponententräger 2 und
der Detektoreinheit 3 verbunden. Durch das Halteelement 4 kann eine
mechanische Verbindung zwischen dem Komponententräger 2 und
der Detektoreinheit 3 geschaffen werden, welche einen Toleranzausgleich
in allen drei Raumrichtungen (z-, y-, x-Richtung) ermöglicht. Das
Halteelement 4 gewährt
eine schnelle und aufwandsarme sowie zerstörungsfreie und reversible Befestigung
bzw. Verbindung und ein entsprechendes Lösen des Komponententrägers 2 mit
bzw. von der Detektoreinheit 3.
Der
Komponententräger 2 und
die Detektoreinheit 3 sind derart zueinander angeordnet,
dass von außen über die
Linsen 21 einfallendes Licht durch den Komponententräger 2 bzw.
die darin angeordneten optischen Elemente zur Detektoreinheit 3 geleitet
werden kann. Wie aus der Darstellung in 1 zu erkennen ist, weist der Komponententräger 2 ein
Komponentengehäuse 2a auf,
in dem die optischen Elemente angeordnet sind. Das Komponentengehäuse 2a ist
auf einem Komponentenboden 2b angebracht, insbesondere
einstückig
mit diesem ausgebildet. Der Komponententräger 2 ist derart ausgebildet,
dass das Komponentengehäuse 2a und
insbesondere der Komponentenboden 2b eine Formgebung aufweisen,
welche ein passgenaues Aufsetzen auf die Detektoreinheit 3 ermöglicht.
Die
Detektoreinheit 3 ist als Flachbaugruppe ausgebildet, welche
eine starre Leiterplatte 31 aufweist, auf der eine Mehrzahl
an elektronischen Bauelementen angeordnet sind. Insbesondere ist
auf der Leitplatte 31 ein Sensorgehäuse 32 angeordnet,
in welchem ein nicht dargestellter Bildsensor 32a (beispielsweise 2) angeordnet ist. Der Bildsensor 32a und
das Sensorgehäuse 32 sind
als MQFP-Sensor ausgebildet. Wie dabei zu erkennen ist, sind an dem
Sensorgehäuse 32 an
allen Randbereichen umlaufend eine Mehrzahl an elektrischen Kontakten 33 ausgebildet.
Das
zumindest bereichsweise flexible Halteelement 4 ist im
Ausführungsbeispiel
als Federelement ausgebildet und weist eine brückenartige Struktur auf. Wie
dazu aus der Darstellung in 1 zu
erkennen ist, ist das Halteelement 4 zumindest in der gezeigten
Querschnittdarstellung im Wesentlichen genauso breit ausgebildet
wie die Leiterplatte 31. Das Halteelement 4 weist
einen Verbindungsbereich 41 auf, welcher topfförmig ausgebildet
ist. Dazu umfasst der Verbindungsbereich 41 schräg verlaufende Randbereiche 41a und
ein in 1 nicht zu erkennendes
horizontal verlaufendes Teil 41b (beispielsweise 4).
Der
Verbindungsbereich 41 geht beidseitig in gekrümmte Übergänge 42 über, welche
dann in im Wesentlichen vertikal orientierte Teile 43 übergehen. Diese
in der gezeigten Darstellung vertikalen Teile 43 gehen
dann jeweils in freie Enden 44 über. Wie zu erkennen ist, weisen
die freien Enden 44 jeweils einen gekrümmten Verlauf 44a,
welcher im Ausführungsbeispiel
S-förmig
ausgebildet ist, und einen geradlinigen Ausläufer 44b auf.
Im
zusammengesetzten Zustand umgreift somit das Halteelement 4 in
der gezeigten Darstellung von oben den Komponententräger 2 und
die Detektoreinheit 3 derart, dass diese beiden Elemente 2 und 3 durch
das Halteelement 4 geklammert werden. Wie dazu aus der
Darstellung in 1 zu
erkennen ist, ragt dabei der Komponententräger 2 durch eine nicht
gezeigte Aussparung im Verbindungsbereich 41 hindurch und
das Halteelement 4 presst den Komponententräger 2 aufgrund
der erläuterten
Formgebung und Anordnung gegen die Detektoreinheit 3. Dabei
liegen die gekrümmten
Verläufe 44a an
einer Unterseite 31a der Leiterplatte 31 an. In
der gezeigten Ausführung
weist die Leiterplatte 31 im Bereich der gekrümmten Verläufe 44a keine
Aussparung auf. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass im Bereich
des Anliegens der gekrümmten
Verläufe 44a an der
Unterseite 31a der Leiterplatte 31 Aussparungen angebracht
sind, derart, dass die gekrümmten
Verläufe 44a zumindest
bereichsweise in diese Aussparungen eingreifen. Dadurch kann eine
besonders günstige
Positionierung des Halteelements 4 gewährleistet werden, welche form-
und kraftschlüssig ist.
Die
Formgebung der gekrümmten
Verläufe 44a und
der Ausläufer 44b ist
bevorzugt derart, dass eine einfache Montage des Halteelements 4 an
der Detektoreinheit 3 und insbesondere der leiterplatte 31 möglich ist.
Dabei sind die Ausläufer 44b nach
aus gebogen, um ein einfaches Aufschieben und Einschnappen des Halteelements 4 insbesondere über den
Rand der Leiterplatte 31 erreichen und ein Verklemmen oder
Verspreizen verhindern zu können.
Durch
die gezeigte umgreifende Anordnung des Halteelements 4 wird
einerseits ein Anpressdruck erzeugt, bei dem durch Vibration der
gesamten Baugruppe kein Abheben des Komponententrägers 2 von
der Detektoreinheit 3 erfolgt. Das Halteelement 4 kann
dabei derart ausgebildet sein, dass der Komponententräger 2 mit
einem vorgegebenen definierten Anpressdruck an die Detektoreinheit 3 angedrückt wird.
Auch bei einer thermischen Belastung, welche zu einem Schrumpfen
oder Ausdehnen der einzelnen Elemente führt, kann durch diese Ausgestaltung
gewährleistet
werden, dass der Komponententräger 2 stets
auf der Detektoreinheit 3 und insbesondere auf dem Sensorgehäuse 32 anliegt.
Es sei angemerkt, dass im Ausführungsbeispiel
der Komponententräger 2 lediglich
auf dem Sensorgehäuse 32 unmittelbar
aufsitzt und somit eine unmittelbare mechanische Verbindung nur
zwischen dem Sensorgehäuse 32 und
dem Komponententräger 2 hergestellt ist.
Durch die gezeigte Ausgestaltung einer lösbaren mechanischen Verbindung
kann neben einem einfachen und sauberen Montageprozess auch die
mechanische Verbindung von relativ schwierig zu verbindenden Werkstoffkombinationen
zuverlässig
ermöglicht
werden. Darüber
hinaus kann durch diese lösbare
mechanische Verbindung auch die Möglichkeit einer relativen Beweglichkeit
der einzelnen Elemente zu einander gewährleistet werden, so dass auch
zwischen dem Komponententräger 2 und
der Detektoreinheit 3, insbesondere zwischen Linsen in dem
Komponententräger 2 und
dem Sensorgehäuse 32,
eingeschlossene Luft entweichen kann oder bei einem Unterdruck ein
entsprechendes Einströmen von
Luft erreicht werden kann. Eine stets sichere und präzise Funktionsweise
des optischen Erfassungssystems 1 kann dadurch erzielt
werden.
Die
Formgebung des Halteelements 4 ist derart konzipiert, dass
eine möglichst
homogene Spannungsverteilung im zusammengesetzten Zustand des Komponententrägers 2 und
der Detektoreinheit 3 erreicht werden kann.
In
der Ausgestaltung in 1 nicht
gezeigt, dennoch auch möglich,
ist eine Ausgestaltung des Halteelements 4 derart, dass
neben der mechanischen Verbindung zwischen dem Komponententräger 2 und
der Detektoreinheit 3 zusätzlich eine zuverlässige Anordnung
des optischen Erfassungssystems 1 an ein Gehäuse ermöglicht werden
kann, indem das Halteelement 4 zusätzliche entsprechende Befestigungselemente
aufweist. Es kann auch vorgesehen sein, dass an dem Komponententräger 2 und/oder
an der Detektoreinheit 3 und/oder der Leiterplatte 31 Befestigungselemente
zum Verbinden mit einem Gehäuse
zusätzlich
oder anstatt dieser weiteren Befestigungselemente an dem Halteelement 4 zur
Anbringung an einem Gehäuse
ausgebildet sind.
Ebenso
kann vorgesehen sein, dass das Halteelement 4 in der Breite
schmäler
als die Leiterplatte 31 ausgebildet ist. In einer derartigen
Ausführung
sind vorteilhafter Weise Aussparungen in der Leiterplatte 31 vorgesehen,
durch welche sich das Halteelement 4, insbesondere Haltebeine 46a bis 46d (4), erstrecken, um ein umgreifendes
Halten und somit auch sicheres Verbinden des Komponententrägers 2 und
der Detektoreinheit 3 ermöglichen zu können.
In 2 ist eine weitere Schnittdarstellung entlang
der Schnittlinie AA gemäß der Darstellung
in 1 gezeigt. In dem
Komponentengehäuse 2a des Komponententrägers 2 ist
neben der Linse 21 eine zweite Linse 22 und eine
dritte Linse 23 angeordnet. Die erste Linse 21 und
die zweite Linse 22 sind durch ein Distanzelement 24 beabstandet
zueinander angeordnet. Wie des Weiteren zu erkennen ist, ist in dem
Sensorgehäuse 32 der
Bildsensor 32a angeordnet. Der Bildsensor 32a ist
im Wesentlichen mittig im Sensorgehäuse 32 positioniert.
An dem Sensorgehäuse 32 sind
auf der dem Komponententräger 2 zugewandten
Seite Konuselemente 32b ausgebildet. In dem Komponentenboden 2b und
dem Komponentengehäuse 2a ist
eine Aussparung derart angebracht, dass beim Zusammensetzen des
optischen Erfassungssystems 1 die Konuselemente 32b passgenau
in diese Aussparung eingreifen. Dadurch kann eine zuverlässige Zentrierung
in der x-, y-Ebene erreicht werden. Die in der Schnittdarstellung
gezeigten beiden Konuselemente 32b sind in einer perspektivischen
Darstellung als vollständig
umlaufender Ring ausgebildet.
In 3 ist eine zusammengefügte Darstellung
jeweils einer Hälfte
der in 1 und 2 gezeigten Ausgestaltung
des optischen Erfassungssystems 1 gezeigt.
In 4 ist eine perspektivische
Darstellung des Halteelements 4 dargestellt. Die brückenartige Struktur
des Halteelements 4 ist dabei deutlich zu erkennen. In
der gezeigten Darstellung weist das Halteelement 4 vier
Haltebeine 46a, 46b, 46c und 46d auf.
Jedes der Haltebeine 46a bis 46d umfasst dabei die
vertikalen Teile 43 sowie die freien Enden 44.
Wie zu erkennen ist, ist zwischen jeweils an einer Seite ausgebildeten
Haltebeinen 46a bis 46d eine bogenförmige Aussparung 45 ausgebildet.
Darüber hinaus
ist die im Verbindungsbereich 41 ausgebildete Aussparung 41c zu
erkennen. Die Aussparung 41c erstreckt sich in dem horizontalen
Teil 41b des Verbindungsbereichs 41 und auch in die
schrägen
Randbereiche 41a. Durch diese Aussparung 41c ragt
das Komponentengehäuse 2a des Komponententrägers 2 hindurch.
Die Aussparung 41c ist im Ausführungsbeispiel der art gestaltet,
dass der Randbereich der Aussparung im Wesentlichen vollständig umlaufend
an der Außenseite
des Komponentengehäuses 2a anliegt.
In 5 ist eine perspektivische
Darstellung des Komponententrägers 2 gezeigt.
Es ist dabei der Komponentenboden 2b und das Komponentengehäuse 2a dargestellt.
Auf der dem Halteelement 4 zugewandten Oberseite der Bodenplatte
bzw. des Komponentenbodens 2b sind Vertiefungen 21b und 22b ausgebildet,
in welche der Verbindungsbereich 41 und insbesondere das
horizontale Teil 41b des Halteelements 4 im zusammengesetzten
Zustand des optischen Erfassungssystems 1, insbesondere passgenau,
zum Liegen kommt.
In 6 ist eine perspektivische
Darstellung der Detektoreinheit 3 gezeigt. Es ist dabei
die Mehrzahl an elektronischen Bauelementen auf der Leiterplatte 31 zu
erkennen. Darüber
hinaus ist auch das Sensorgehäuse 32 mit
den an allen vier Seitenrändern
mit einer Mehrzahl ausgebildeten elektrischen Kontakten 33 gezeigt.
An der Oberseite des Sensorgehäuses 32 ist
das erhabene ringförmige
Konuselement 32b zu erkennen.
In 7 ist eine perspektivische
Darstellung eines im Endzustand montierten optischen Erfassungssystems 1 gezeigt.
Die Haltebeine 46a bis 46d liegen dabei auch an
den schmalen Randbereichen der Leiterplatte 31 an.
In 8 ist eine weitere perspektivische
Darstellung eines vollständig
montierten und zusammengesetzten optischen Erfassungssystems 1 gezeigt. Die
Darstellung zeigt dabei insbesondere eine Ansicht auf die Unterseite 31a der
Leiterplatte 31 und die dabei zu erkennende Befestigung
des Halteelements 4 an dieser Unterseite 31a.
In 9 ist eine schematische
Draufsichtdarstellung auf den MQFP-Sensor gezeigt. Der in der gezeigten
Ausgestaltung im Wesentlichen viereckige Sensor umfasst an allen
Randbereichen eine Mehrzahl an elektrischen Kontakten 33.
In dem Sensorgehäuse 32 ist
der Bildsensor 32a mittig positioniert. Umlaufend um diesen
Bildsensor 32a ist das Konuselement 32b zu erkennen.
Des Weiteren weist das Sensorgehäuse 32 an
der dem Komponententräger 2 zugewandten
Oberseite zwei Vertiefungen 32c und 32d auf. Die
jeweils als Nut ausgebildeten Vertiefungen 32c und 32d sind
an gegenüberliegenden
Eckbereichen des Sensorgehäuses 32 ausgebildet.
Sowohl die Anzahl als auch die Anordnung dieser Vertiefungen 32c und 32d sind
lediglich beispielhaft und können
in vielfältiger
Weise ausgebildet sein. Ebenfalls kann die in 9 im Wesentlichen ovale Formgebung der
Vertiefungen 32c und 32d in vielfältiger anderer
Weise ausgestaltet sein. Nicht dargestellte Bolzenelemente, welche
in bevorzugter Weise an dem Komponentenboden 2b des Komponententrägers 2 ausgebildet
sind, greifen in diese Vertiefungen 32c und 32d im
zusammengesetzten Zustand des optischen Erfassungssystems 1 ein.
Durch diese Nut-Bolzenverbindung kann ein Verdrehen des Komponententrägers 2 und/oder
der Detektoreinheit 3 in z-Richtung (Richtung senkrecht
zur Figurenebene) verhindert werden.
In 10 ist eine Schnittdarstellung
entlang der Schnittlinie BB gemäß 9 gezeigt. Es ist lediglich
ein Teilbereich der gesamten Schnittfläche dargestellt, wobei zu erkennen
ist, dass die Vertiefung 32c am Rand des Eckbereichs des
Sensorgehäuses 32 ausgebildet
ist. Die in 9 und 10 erläuterte Nut-Bolzenverbindung
kann auch als Rastverbindung ausgebildet sein.
In 11 ist eine perspektivische
Darstellung einer zweiten Ausführung
eines Komponententrägers 2' gezeigt. Der
Komponententräger 2' umfasst ein
Komponentengehäuse 2a', in welchem
eine Mehrzahl an optischen Elementen angeordnet sind. An der Oberseite
ist eine Linse 21' angeordnet.
Das Komponentengehäuse 2a' ist an einen
Komponentenboden 2b' befestigt,
insbesondere einstückig
mit diesem verbunden.
In 12 ist eine perspektivische
Darstellung einer weiteren Ausführung
einer Detektoreinheit 3' gezeigt.
Die Detektoreinheit 3' umfasst
eine Leiterplatte 31',
wobei zumindest an der dem Komponententräger 2' zugewandten Seite der Leitplatte 31' eine Mehrzahl
an elektronischen Bauelementen montiert ist. Darüber hinaus ist auf dieser Oberseite
der Leiterplatte 31' auch
ein Sensorgehäuse 32' montiert. An der
dem Komponententräger 2' zugewandten
Oberseite des Sensorgehäuses 32' ist ein Konuselement 32b' zum Eingriff
mit dem Komponentenboden 2b' und
gegebenenfalls dem Komponentengehäuse 2a' ausgebildet. In dem Sensorgehäuse 32' ist ein Bildsensor 32a' angeordnet,
wie dies auch bereits in der ersten Ausführung gemäß der 6 der Fall ist.
In 13 ist eine perspektivische
Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels
eines Halteelements 4' gezeigt.
Im Unterschied zum Halteelement 4 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
(beispielsweise 4) ist
in einem Verbindungsbereich 41' keine Aussparung ausgebildet.
Des weiteren weist das Halteelement 4' Befestigungselemente 47 auf,
welche jeweils zwischen zwei Haltebeinen 46a, 46b sowie 46c und 46d ausgebildet
sind. Die Befestigungselemente 47 erstrecken sich dabei
von dem im Wesentlichen vertikal orientierten Teil 43 in
entgegengesetzte Richtung zu den Haltebeinen 46a, 46b bzw. 46c und 46d.
An dem dem vertikalen Teil 43 abgewandten Ende des Befestigungselements 47 ist
jeweils eine lochartige Aussparung 48 ausgebildet. In der
gezeigten Darstellung sind die Befestigungselemente 47 im
Wesentlichen als vertikal orientierte Streifen ausgebildet. Durch
diese Befestigungselemente 47 und die Aussparungen 48 kann
eine Befestigung, insbesondere eine lösbare Anordnung des Halteelements 4 an
einem nicht dargestellten separaten Gehäuse ermöglicht werden. Das gesamte
optische Erfassungssystem 1' kann
somit lösbar
an einem Gehäuse
angeordnet werden. Auch in der Darstellung in 13 ist das Halteelement 4' als einstückiges Teil
ausgebildet und sowohl lösbar
mit dem Komponententräger 2' als auch mit
der Detektoreinheit 3' verbindbar.
Diese modulartige Ausgestaltung ermöglicht ein flexibles Zusammenfügen und
Auseinandernehmen der verschiedensten Elemente und gewährleistet
darüber
hinaus einen optimalen Toleranzausgleich im zusammengesetzten Zustand
des optischen Erfassungssystems 1'.
In
der in den 11 bis 13 gezeigten Ausgestaltung
ist das Halteelement 4' praktisch
von unten in der gezeigten Darstellung an die Detektoreinheit 3' herangeführt und
umgreift praktisch von unten die Detektoreinheit 3' und das Komponentengehäuse 2' zur mechanischen
Verbindung dieser Elemente.
In 14 ist der zusammengesetzte
Zustand des optischen Erfassungssystems 1' perspektivisch gezeigt. Es ist
dabei zu erkennen, dass das einzige Halteelement 4' von unten an
die Detektoreinheit 3' und
insbesondere die Leiterplatte 31' herangeführt wird und die mechanische
Verbindung derart ausgestaltet ist, dass der Verbindungsbereich 41' des Halteelements 4' zumindest bereichsweise
an der nicht dargestellten Unterseite der Leiterplatte 31' anliegt. Darüber hinaus
greifen die im Wesentlichen vertikal orientierten Teile 43 des
Halteelements 4' in Aussparungen 34a' und 34b' der Leiterplatte 31' ein. Diese
Vertiefungen bzw. Aussparungen 34a' und 34b' sind an gegenüberliegenden Randbereichen der
Leiterplatte 31' ausgebildet
(12). Des Weiteren greifen
die gekrümmten
Verläufe 44a der
vier Haltebeine 46a bis 46d (nicht dargestellt)
in Stege 2c', 2d', 2e' und 2f' ein, welche
im Komponentenboden 2b' ausgebildet
sind. Die gekrümmten
Verläufe 44a schnappen
somit über
diese Stege 2c' bis 2f', wodurch eine
positionsstabile Anbringung des Halteelements 4' gewährleistet
werden kann.
Sowohl
die Stege 2c' bis 2f' als auch die Aussparungen 34a' und 34b' können in
analoger Weise im ersten Ausführungsbeispiel
des optischen Erfassungssystems 1 gemäß den Darstellungen in den 1 bis 8 ausgebildet sein.