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Die
Erfindung betrifft Verfahren und eine Vorrichtung zur Montage und
Justage einer Bildaufnehmereinheit gemäß Anspruch 1 bzw. 7.
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Bei
der Montage von Bildaufnehmereinheiten in großen Stückzahlen muss eine Ausrichtung
eines Bildaufnehmerelementes zu einem Objektiv sowohl hinsichtlich
des Fokus als auch hinsichtlich der lateralen Position in der Bildebene
erfolgen. Bekannt ist im Stand der Technik, die miteinander zu verbindenden
Komponenten mit mechanischen Ausrichtemerkmalen wie Zapfen, Bohrungen,
Anschlägen
und dergleichen aufzustatten. Dies ermöglicht eine Reduzierung des
Fehlers bis zu einem gewissen Grade.
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Soll
darüber
hinaus eine Verbesserung der Abbildungsqualität erreicht werden, so ist eine
individuelle Ausrichtung von Objektiv und Bildaufnehmerelement erforderlich.
Bei großen
Stückzahlen
und unter einem gewissen Kostendruck muss dieser Justage- und Montagevorgang
sehr effizient bewerkstelligt werden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Montage und Justage einer Bildaufnehmereinheit vorzuschlagen, die eine
genaue Justage und eine schnelle und effiziente Montage von Bildaufnehmereinheiten
ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Montage und Justage einer Bildaufnehmereinheit
mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und eine entsprechende Vorrichtung
mit den Merkmalen nach Anspruch 6 gelöst. Weitere Ausgestaltungen
der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft gemäß einer Ausführungsform
ein Verfahren, das folgende Schritte umfasst
- a)
entlang einer optischen Achse eines Objektivs ein Target, das Objektiv,
einen Objektivhalter und ein Bildaufnehmerelement anzuordnen, wobei eine
Ausrichtung des Target zur optischen Achse hinsichtlich eines lateralen
Versatzes und der Rechwinkligkeit zwischen der Fläche des
Targets und der optischen Achse gewährleistet und derart fixiert
wird, dass das Target in seinem Zentrum von der optischen Achse
senkrecht geschnitten wird;
- b) die Lage des Targets und des Objektivs in einer zur optischen
Achse senkrechten Ebene konstantzuhalten;
- c) das Objektiv und das Bildaufnehmerelement in Richtung der
optischen Achse solange relativ zueinander zu verfahren, dass das
Target scharf oder mit einer definierten Schärfe auf dem Bildaufnehmerelement
abgebildet wird, und den Abstand zwischen Objektiv und Bildaufnehmerelement
konstantzuhalten;
- d) das Bildaufnehmerelement und das Objektiv lateral, in einer
zur optischen Achse senkrechten Ebene relativ zueinander derart
zu verfahren, dass das Zentrum des Targets in der Mitte des Bildaufnehmerelements
abgebildet wird;
- e) den Objektivhalter unter Beibehaltung der relativen Position
von Bildaufnehmerelement und Objektiv mit dem Bildaufnehmerelement
in Verbindung zu bringen und das Bildaufnehmerelement und den Objektivhalter
aneinander zu befestigen;
- f) das Objektiv am Objektivhalter zu befestigen.
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Bei
dem oben angegebenen Verfahren kann durch den Objektivhalter eine
gewisse Variabilität
der Entfernungseinstellung zwischen Objektiv und Bildaufnehmerelement
hergestellt werden. Dabei bilden der Objektivhalter und das Objektiv
einen Schiebesitz miteinander aus, derart, dass die beiden Elemente
in Richtung der optischen Achse zueinander verschieblich sind.
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Hierbei
kann das Spiel des Schiebesitzes in Querrichtung, das heisst in
einer Ebene senkrecht zur optischen Achse, derart bemessen sein,
dass einerseits eine gute Führung
der beiden Bauelemente in dieser Ebene gewährleistet ist, und andererseits eine
hinreichend leichtgängige
Verschieblichkeit in Richtung der optischen Achse gewährleistet
ist. Das hierzu notwendige Sollspiel in Verbindung mit einer zulässigen Toleranz
kann in Abhängigkeit
von den verwendeten Werkstoffen, der geforderten Genauigkeit der
Justage und anderen Parametern bestimmt werden. Insbesondere soll
dieses Spiel klein genug sein, damit eine Verbindung von Objektiv
und Objektivhalter, beispielsweise durch Verkleben, möglich ist. Beispielsweise
kann das Objektiv eine Aussenkontur mit einem kreisförmigen Querschnitt
aufweisen, und der Objektivhalter einen zylindrischen Innenquerschnitt,
welcher im Wesentlichen, insbesondere mit einem geringen Übermass
von zum Beispiel einigen 1/100 mm dem Aussendurchmesser des Objektivs an
seinem dem Bildaufnehmerelement zugewandten Ende entspricht, derart,
dass ein Schiebesitz zwischen Objektivhalter und Objektiv entsteht.
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Der
Objektivhalter ist in einer Ausführungsform
des Verfahrens während
des Justagevorgangs in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene
verschieblich und insbesondere schwimmend gelagert; dies vereinfacht
es erheblich, den Objektivhalter und das Objektiv zur Herstellung
des Schiebesitzes bei geringem Spiel ineinander einzuführen.
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Eine
Ausführungsform
des Verfahrens umfasst, die oben angegebenen Schritte a) bis d)
und weiterhin alle Schritte a) bis f) in der angegebenen Reihenfolge
auszuführen.
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Eine
weitere Ausführungsform
des Verfahrens umfasst, das Bildaufnehmerelement um die optische
Achse oder um eine zur optischen Achse parallele Achse zu drehen.
Die Drehung erfolgt insbesondere relativ zum Target und relativ
zu den anderen Elementen der Bildaufnehmereinheit. Hierbei wird
insbesondere die Rotationslage des Objektivhalters um die optische
Achse unverändert
beibehalten. Mit diesem Einstellschritt kann ein sogenannter „Rollwinkel" der Bildaufnehmereinheit
ausgeglichen werden, derart, dass das Bildaufnehmerelement bei zusammengesetzter
Bildaufnehmereinheit so justiert ist, dass eine eindeutige und definierte Zuordnung von
Achsen des Bildaufnehmerelementes zu Raumrichtungen bzw. Winkellagen
bezüglich
der optischen Achse möglich
ist. Dies vereinfacht im späteren
Einsatz die Weiterverarbeitung der entsprechenden Signale der Bildaufnehmereinheit,
oder ist gar eine notwendige Voraussetzung für eine sinnvolle Weiterverarbeitung
der Signale. Dieser Einstellschritt wird beispielsweise zwischen
den Schritten c) und d) ausgeführt.
Er kann auch an einer anderen Stelle des Verfahrens, so zum Beispiel
zwischen den Schritten d) und e) ausgeführt werden. Letzteres bedarf
aber einer entsprechenden Möglichkeit,
als Drehachse auch tatsächlich
die optische Achse zu treffen, weil ansonsten die Zentrierung des
Bildaufnehmerelementes zur optischen Achse wieder dejustiert wird,
oder es müssen
die Einstellung der Winkellage um die optische Achse und die laterale
Zentrierung durch eine Verschiebung in einer zur optischen Achse
senkrechten Ebene iterativ mehrfach vorgenommen werden. Die erstgenannte
Möglichkeit
hingegen erfordert selbstverständlich,
dass die laterale Einstellung vorab wenigstens schon eine Abbildung
des Target auf dem Bildaufnehmerelement gewährleistet.
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Zur
Ausführung
dieses Schritts weist das Target mit Vorteil einen Drehrichtungsindikator
auf, das heisst, das Target weist wenigstens eine sich in einer
bestimmten Drehwinkellage bezüglich
der optischen Achse erstreckende und eindeutig identifizierbare
Struktur auf. Die Abbildung dieser Struktur ist dann auf dem Bildaufnehmerelement
zuordenbar und kann zur Bestimmung der Drehwinkellage herangezogen
werden.
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Eine
weitere Ausführungsform
des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, vor Beginn des Justagevorgangs
das Bildaufnehmerelement mit einer Auswerteelektronik zu verbinden
und während
des gesamten Justagevorgangs das aufgenommene Bild auszuwerten.
Dies ermöglicht
es, in einer Weiterbildung des Verfahrens während der Auswertung einen Soll-Ist-Vergleich des aufgenommenen
Bildes mit einem Referenzbild vorzunehmen, und/oder die Verschiebung
und/oder Drehung der Komponenten zueinander automatisiert anhand
des aufgenommenen Bildes durch einen Justagealgorithmus vorzunehmen.
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Selbstverständlich können die
beschriebenen Ausführungsformen
des Verfahrens auch untereinander kombiniert werden.
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Eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung eines
Verfahrens der oben beschriebenen Art. Eine solche Vorrichtung umfasst
grundlegend eine Vorrichtung zur Befestigung und/oder Justage des
Target, eine Aufnahmevorrichtung für das Objektiv, eine Aufnahmevorrichtung
für den
Objektivhalter und eine Aufnahmevorrichtung für das Bildaufnehmerelement. Diese
Elemente sind in Richtung einer optischen Achse in der angegebenen
Reihenfolge angeordnet. Wenigstens die Aufnahmevorrichtung für das Objektiv,
die Aufnahmevorrichtung für
den Objektivhalter, und die Aufnahmevorrichtung für das Bildaufnehmerelement
sind in Längsrichtung
der optischen Achse relativ zueinander verschiebbar. Wenigstens
die Aufnahmevorrichtung für
das Objektiv und die Aufnahmevorrichtung für das Bildaufnehmerelement
sind in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse relativ zueinander
verschiebbar. Dabei ist die optische Achse als die optische Achse
eines bestimmungsgemäss
in der Aufnahmevorrichtung für
das Objektiv eingelegten Objektivs definiert.
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Grundsätzlich umfasst
die Vorrichtung demnach Aufnahmeelemente für jedes der Bauelemente der
Bildaufnehmereinheit sowie für
ein Target. Die Aufnahmeelemente sind an einem tragenden Element
oder Grundelement, beispielsweise einem im Wesentlichen parallel
zur optischen Achse verlaufenden Träger, derart verschiebbar gelagert,
dass die an den Aufnahmeelementen bestimmungsgemäss gehaltenen Bauelemente relativ
zueinander in den durch das Verfahren geforderten Richtungen verschiebbar
sind.
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In
einer weiteren Ausführungsform
sind die Aufnahmeelemente und die zur Montage und Justage vorgesehenen
Bauelemente derart aufeinander abgestimmt, dass die Fixierung eines
Bauelementes an einem Aufnahmeelement von selbst in einer definierten
Lage des Bauelementes in der Vorrichtung resultiert. Dies wird in
einer Ausführungsform
der Vorrichtung durch geeignet aufeinander abgestimmte Formelemente,
wie zum Beispiel Prismen, an den Bauelementen und den jeweils zur
Aufnahme der Bauelemente vorgesehenen Befestigungslementen erreicht.
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In
einer Ausführungsform
der Vorrichtung sind die Aufnahmevorrichtung für das Objektiv und die Aufnahmevorrichtung
für den
Objektivhalter derart aufeinander ausgerichtet, dass jeweils die
optischen Achsen eines in die entsprechende Aufnahmevorrichtung
bestimmungsgemäss
eingelegten Objektivs und Objektivhalters wenigstens näherungsweise
zusammenfallen, oder miteinander in Übereinstimmung gebracht werden
können.
Zwar weist der Objektivhalter, der keine optischen Komponenten umfasst,
streng genommen keine optische Achse auf; jedoch weist der Objektivhalter
eine bestimmte Positionierung in einer senkrecht zur optischen Achse
liegenden Ebene und eine Ausrichtung auf, in der er in einer Endbaulage
mit dem Objektiv verbunden sein soll. Der Fachmann verbindet daher
die „optische
Achse des Objektivhalters" zwanglos
mit der Achse, die in der Endlage durch die optische Achse des Objektivs
definiert ist. Es ist dies zum Beispiel die Mittelachse eines Tubus.
Dabei ist in einer Ausgestaltung die Aufnahmevorrichtung für den Objektivhalter
in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene schwimmend gelagert
angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform ist die Aufnahmevorrichtung sowohl
hinsichtlich der planaren Lage in einer zur optischen Achse senkrechten
Ebene als auch hinsichtlich der Winkelorientierung eines darin gehaltenen Objektivhalters
relativ zur optischen Achse schwimmend gelagert. Damit können die
Achsen von Objektiv und Objektivhalter in bestmöglicher Weise miteinander in Übereinstimmung
gebracht werden. Dies erleichtert es in der oben angegebenen Weise
den Schiebesitz zwischen dem Objektiv und dem Objektivhalter herzustellen.
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Das
Target stellt in einer Ausgestaltung einen Bestandteil der Vorrichtung
dar, und ist derart ausgerichtet, dass die optische Achse senkrecht
zur Oberfläche
des Target das Zentrum des Target durchdringt. Eine solche fixe
Anordnung des Target erleichtert die Justage gesamthaft, da das
Target bei jedem Justagevorgang einer Bildaufnehmereinheit bereits fest
vorjustiert ist und keinen Justageaufwand mehr erfordert.
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In
einer Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Aufnahmevorrichtung
für das
Bildaufnehmerelement in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse
verschiebbar; insbesondere ist es ausschliesslich in dieser Ebene
verschiebbar, wobei unter Verschiebbarkeit hierbei insbesondere
eine Verstell- und/oder Justagemöglichkeit
zu verstehen ist. Dies muss ganz klar von einer schwimmend gelagerten
Anordnung getrennt werden. Diese Verschiebbarkeit in der gesamten
Ebene, das heisst in wenigstens zwei und insbesondere genau zwei,
beispielsweise zueinander senkrechten, Richtungen, ermöglicht es,
die Mitte des Bildaufnehmerelementes auf die optische Achse auszurichten.
In einer weiteren Ausführungsform
umfasst die Vorrichtung Mittel zur selbsttätigen Verstellung der Aufnahmevorrichtung
für das
Bildaufnehmerelement in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene.
Diese Mittel sind beispielsweise Schrittmotoren oder Piezoelemente,
hydraulische oder pneumatische Stellelemente, aber auch andere geeignete
Mittel. Dies ermöglicht
es, bei einer fortwährenden
Auswertung des aufgenommenen Bildes des Target die Justage des Bildaufnehmerelementes
auf die optische Achse mittels eines geeigneten Algorithmus zu automatisieren.
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Weiterhin
wird eine Ausführungsform
der Vorrichtung angegeben, bei der die Aufnahmevorrichtung für das Bildaufnehmerelement
um die optische Achse oder um eine zur optischen Achse parallele
Achse drehbar ausgestaltet ist. In der vorstehend angegebenen Weise
sind in einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung Mittel zur selbsttätigen Durchführung der
Drehung angeordnet.
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Weiterhin
sind in einer Ausführungsform
die Aufnahmevorrichtungen für
das Objektiv und den Objektivhalter parallel zur optischen Achse
verschiebbar, und sind insbesondere ausschliesslich parallel zur
optischen Achse verschiebbar. Dies ermöglicht die Scharfstellung des
Bildes des Target auf dem Bildaufnehmerelement. Auch hier umfasst
die Vorrichtung in einer Ausführungsform
Mittel zur selbsttätigen
Verstellung der Aufnahmevorrichtungen für das Objektiv und/oder den
Objektivhalter entlang der optischen Achse. Damit kann einerseits
der Objektivhalter selbsttätig
auf das Bildaufnehmerelement gesetzt werden, und zum anderen kann
der Abstand zwischen dem Objektiv und dem Bildaufnehmerelement automatisch
auf eine bestmögliche
Abbildungsschärfe
eingestellt werden.
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In
einer alternativen Ausführungsform
ist die Aufnahmevorrichtung für
das Bildaufnehmerelement sowohl in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene
als auch in Richtung der optischen Achse verstellbar und justierbar.
In diesem Falle kann die Aufnahmevorrichtung für das Objektiv fest angeordnet sein.
Die Aufnahmevorrichtung für
den Objektivhalter soll hingegen in jedem Falle entlang der optischen Achse
wie auch in einer dazu senkrechten Ebene beweglich angeordnet sein.
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Wie
bereits oben angedeutet, umfasst die Vorrichtung in einer weiteren
Ausführungsform
ein Führungselement,
welches parallel zur optischen Achse angeordnet ist, und an welchem
die Aufnahmevorrichtungen angeordnet sind.
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Weiterhin
ist eine beispielhafte Ausführungsform
der Vorrichtung offenbart, bei der Mittel zur on-line Auswertung
der Signale des Bildaufnehmerelementes angeordnet sind, wobei die
Mittel insbesondere eine Auswerteelektronik umfassen. Dies ermöglicht insbesondere
die oben beschriebene automatische Justage der Bildaufnehmereinheit
mittels automatisierter Verstellelemente.
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Die
spezifischen Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung
sind untereinander kombinierbar.
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Offenbart
ist weiterhin ein Verfahren der in den Ansprüchen gekennzeichneten Art unter
Verwendung einer vorstehend beschriebenen Vorrichtung. Ein solches
Verfahren umfasst beispielsweise, ein Objektiv in die Aufnahmevorrichtung
für das
Objektiv einzusetzen, einen Objektivhalter in die Aufnahmevorrichtung
für den
Objektivhalter einzusetzen, ein Bildaufnehmerelement in die Aufnahmevorrichtung
für das
Bildaufnehmerelement einzusetzen, das Objektiv und das Bildaufnehmerelement
entlang der optischen Achse relativ zueinander derart zu verfahren,
dass ein Target scharf auf dem Bildaufnehmerelement abgebildet wird,
die Aufnahmevorrichtung für
das Bildaufnehmerelement in einer zur optischen Achse senkrechten
Ebene derart zu verschieben, dass das Target mittig auf dem Bildaufnehmerelement
abgebildet wird, den Objektivhalter unter Beibehaltung der relativen
Positionen von Objektiv und Bildaufnehmerelement mit dem Bildaufnehmerelement
zu verbinden und zu fixieren, und das Objektiv am Objektivhalter
zu fixieren.
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Ein
weiteres solches Verfahren umfasst, ein Objektiv in die Aufnahmevorrichtung
für das
Objektiv einzusetzen, einen Objektivhalter in die Aufnahmevorrichtung
für den
Objektivhalter einzusetzen, ein Bildaufnehmerelement in die Aufnahmevorrichtung für das Bildaufnehmerelement
einzusetzen, das Objektiv und das Bildaufnehmerelement relativ zueinander
entlang der optischen Achse derart zu verfahren, dass ein Target
scharf auf dem Bildaufnehmerelement abgebildet wird, die Aufnahmevorrichtung
für das
Bildaufnehmerelement um die optische Achse oder um eine zur optischen
Achse parallele Achse derart zu drehen, dass das Target in einer
korrekten Drehwinkellage auf dem Bildaufnehmerelement abgebildet
wird, wobei insbesondere die Drehwinkellage des Objektivhalters
relativ zum Target konstantgehalten wird, die Aufnahmevorrichtung
für das
Bildaufnehmerelement in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene
derart zu verschieben, dass das Target mittig auf dem Bildaufnehmerelement
abgebildet wird, den Objektivhalter unter Beibehaltung der relativen
Positionen von Objektiv und Bildaufnehmerelement mit dem Bildaufnehmerelement
zu verbinden und zu fixieren, und das Objektiv am Objektivhalter zu
fixieren.
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Insbesondere
werden die Justageschritte jeweils in der beschriebenen Reihenfolge
vorgenommen.
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Weitere
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
in Verbindung mit dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel.
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In
der Beschreibung, in den Ansprüchen,
in der Zusammenfassung und in den Zeichnungen werden die in der
hinten angeführten
Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen
verwendet.
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Die
Zeichnung(en) zeigt/zeigen in
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1 die
Elemente einer Bildaufnehmereinheit zur Illustration des Verfahrens;
und in
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2 eine
beispielhafte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Im
Folgenden können
gleiche und/oder funktional gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen
versehen sein. Im Folgenden angegebene absolute Werte und Maßangaben
sind nur beispielhafte Werte und stellen keine Einschränkung der
Erfindung auf derartige Dimensionen dar.
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Anhand
der 1 wird nunmehr ein beispielhaftes Verfahren der
oben angegebenen Art erläutert.
Bei der dargestellten Anordnung werden ein Objektiv 11 und
ein Bildaufnehmerelement 13 derart zueinander eingestellt,
dass die Abbildung von Gegenständen
auf dem Bildaufnehmerelement mittels dem Objektiv scharf und mittig
auf dem Bildaufnehmerelement erfolgt. Das Verfahren beruht also
darauf, den Abstand von Objektiv 11 und dem Bildaufnehmerelement 13 entlang
der optischen Achse 160 des Objektivs sowie deren Laterallage
in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse entsprechend zu justieren.
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Bei
dem beispielhaft beschriebenen Verfahren wird das Objektiv in einer
Aufnahmevorrichtung 130 gehalten. Diese ist so beschaffen
und auf das Objektiv abgestimmt, dass die optische Achse 160 bei
jedem Einlegen eines Objektivs in die Aufnahmevorrichtung identisch
reproduziert wird.
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Eine
Aufnahmevorrichtung 150 ist so beschaffen, dass ein Bildaufnehmerelement
mit seiner Oberfläche
reproduzierbar innerhalb zulässiger
Toleranzen senkrecht zur optischen Achse zu liegen kommt. Dazu weist
die Aufnahmevorrichtung 150 beispielsweise Mittel 151 auf,
welche der Lagefixierung eines auf einem Träger 14 angeordneten
Bildaufnehmerlementes 13 dienen. Dabei ist das Bildaufnehmerelement 13 beispielsweise
ein Array aus lichtempfindlichen Elementen, und der Träger eine
Leiterplatte, welcher beispielsweise die Signale der Bildaufnehmerelemente
zu einer geeigneten Interfaceeinrichtung, beispielsweise einem Stecker
oder Steckfüsschen,
leitet; es können
hier auch bereits elektronische Bauelemente zum Betrieb des Bildaufnehmerelementes
angeordnet sein. Typischerweise bildet das Bildaufnehmerelement
zusammen mit dem Träger
eine vorgefertigte Einheit.
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Weiterhin
ist ein Target 120 angeordnet. Dieses ist beispielsweise
im Voraus hinsichtlich der Winkel- und Laterrallage so eingestellt
worden, dass die optische Achse 160 eine Normale auf dessen
Oberfläche
bildet, wobei ein Zentrum des Target im Schnittpunkt mit der optischen
Achse liegt.
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Im Übrigen ist
in der Zeichnung angedeutet, dass die optische Achse eine Normale
sowohl der Oberfläche
des Bildaufnehmerelementes wie auch des Target ist. Weiterhin ist
ein Objektivhalter 12 in einer entsprechenden Aufnahmevorrichtung 140 angeordnet.
Der Objektivhalter 140 ist hohl und weist eine Innenkontur
auf, in welche das Objektiv 12 einführbar und verschieblich ist.
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Bei
der Justage der Bildaufnehmereinheit wird nun wie folgt vorgegangen:
In einem ersten Schritt werden das Objektiv und das Bildaufnehmerelement
relativ zueinander entlang der optischen Achse verschoben. Dies
erfolgt durch ein Verfahren des Objektivs oder des Bildaufnehmerelementes oder
beider Elemente in Richtung der optischen Achse. Dazu sind die entsprechenden
Aufnahmevorrichtungen beispielsweise entsprechend verschieblich an
einem tragenden Element angeordnet, wie dies unten in Verbindung
mit 2 erläutert
wird.
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Eine
Ausführungsform
des Verfahrens zeichnet sich durch den fakultativen Schritt aus,
das Bildaufnehmerelement um die optische Achse beziehungsweise um
eine zur optischen Achse parallele Achse zu drehen. Dabei weist
das Target beispielsweise einen Richtungsindikator auf, und die
Drehung wird derart ausgeführt,
bis der Drehrichtungsindikator in einer Soll-Drehwinkellage auf dem Target abgebildet
wird. Dieser fakultative Schritt ist beispielsweise dazu geeignet,
um einen sogenannten „Rollwinkel" auszugleichen, der
insbesondere beim Aufbringen des Bildaufnehmerelementes auf dem
Träger
enstanden ist.
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Sodann
wird das Bildaufnehmerelement in einer senkrecht zur optischen Achse
stehenden Ebene solange verfahren bis das Target mittig auf dem Bildaufnehmerelement
abgebildet ist. Der Abstand zwischen dem Objektiv und dem Bildaufnehmerelement
in Richtung der optischen Achse wird dabei konstantgehalten. Insbesondere
wird bei der Durchführung
des Verfahrens das Signal des bildaufnehmenden Elementes fortwährend ausgewertet
und mit einem Sollwert verglichen. Ein solcher Soll-Ist-Vergleich
kann zur Ansteuerung eines Algorithmus dienen, welcher die Justage
automatisiert mittels entsprechender Verstellantriebe an den jeweiligen
Aufnahmevorrichtungen vornimmt.
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Sobald
die richtige Relativlage von Objektiv und Bildaufnehmerelement gefunden
ist, wird der Objektivhalter 12 unter Beibehaltung der
Position sowohl des Objektivs 11 als auch des Bildaufnehmerelementes 13 in
Richtung der optischen Achse 160 zum Bildaufnehmerelement
hin verfahren und mit diesem in Kontakt gebracht.
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Danach
wird der Objektivhalter 12 am Bildaufnehmerelement 13 beziehungsweise
dem Träger 14 fixiert,
und die axiale Lage des Objektivs 11 am Objektivhalter 12 wird
fixiert, beispielsweise durch Verkleben.
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Danach
sind das Bildaufnehmerelement 13, dessen Träger 14,
der Objektivhalter 12 sowie das Objektiv 11 fest
zu einer korrekt justierten Bildaufnehmereinheit verbunden, welche
aus den entsprechenden Aufnahmevorrichtungen 130, 140 und 150 entnommen
und weiterverwendet werden kann.
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2 zeigt
ein Beispiel einer Vorrichtung, wie sie zur Durchführung des
oben beschriebenen Verfahrens geeignet ist und wie sie ferner oben
angegeben ist. Diese umfasst ein tragendes Element 110, an
welchem ein Target 120, eine Aufnahmevorrichtung 130 für ein Objektiv,
eine Aufnahmevorrichtung 140 für einen Objektivhalter sowie
eine Aufnahmevorrichtung 150 für ein Bildaufnehmerelement
angeordnet sind. Die Aufnahmevorrichtungen sind beispielsweise derart
beschaffen, dass zur Montage vorgesehene Elemente in definierter
Ausrichtung zu den Aufnahmevorrichtungen einsetzbar sind. Dabei
definiert die optische Achse eines in der Aufnahmevorrichtung 130 bestimmungsgemäß eingesetzten
Objektivs eine Achse 160 der Vorrichtung, welche im Rahmen
der vorliegenden Offenbarung einfach als optische Achse bezeichnet
wird.
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Das
Target 120 ist derart voreingestellt, dass ein Zentrum
des Target von der optischen Achse geschnitten wird, wobei die optische
Achse 160 eine Normale zur Oberfläche des Target darstellt. Die
Aufnahmevorrichtung 150 für das Bildaufnehmerelement
umfasst Aufnahmeelemente 151, welche eine definierte Aufnahme
des Bildaufnehmerelementes gewährleisten.
Dabei ist die Aufnahmevorrichtung wiederum so eingestellt, dass
ein bestimmungsgemäß angeordnetes
Bildaufnehmerelement so zu liegen kommt, dass die optische Achse 160 senkrecht auf
dessen lichtempfindlicher Fläche
steht. Dies wird beispielsweise durch eine Voreinstellung der entsprechenden
Aufnahmeelemente für
das Objektiv und das Bildaufnehmerelement hinsichtlich der Winkellage
zueinander erreicht.
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Die
Aufnahmevorrichtung 150 umfasst weiterhin einen nicht dargestellten
Anschluss, welcher es ermöglicht,
das Signal eines dort angeordneten Bildaufnehmerelementes auszulesen;
weiterhin umfasst die Vorrichtung in einer Ausführungsform ebenfalls nicht
dargestellte Mittel zur Auswertung des Signals des Bildaufnehmerelementes,
welches eine Abbildung des Target ist, wobei die Mittel in einer
Weiterbildung einen Soll-Ist-Vergleich dieses Signals ermöglichen.
Das heißt,
das erfasste Abbild des Target wird mit einem Muster verglichen,
welches bei einer ordnungsgemäßen Justage
eines in der Aufnahmevorrichtung 130 gehaltenen Objektivs
entsteht.
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Die
Aufnahmevorrichtung 150 für das Bildaufnehmerelement
ist derart am tragenden Element 110 angeordnet, dass es,
wie durch die Pfeile 152 und 153 angedeutet, in
zwei Richtungen in einer zur optischen Achse des Systems 160 senkrechten
Ebene justierbar ist. Dabei ist es auch möglich, aber funktionell nicht
primär
zwingend, dass die Aufnahmevorrichtung 150 auch in Richtung
der optischen Achse verschieblich und justierbar angeordnet ist;
auf diesen Freiheitsgrad wird unten noch eingegangen. In einer hier
nicht explizit dargestellten Ausführungsform der beschriebenen
Vorrichtung ist die Aufnahmevorrichtung für das Bildaufnehmerelement
weiterhin derart am tragenden Element angeordnet, dass die Aufnahmevorrichtung
für das
Bildaufnehmerelement um die optische Achse oder eine zur optischen Achse
parallele Achse drehbar ist. Diese Drehung muss vorgenommen werden
können,
ohne dass eine Drehung des Objektivs oder des Objektivhalters relativ
zum Target erfolgt. Diese Ausführungsform
ist im Lichte der vorliegenden Beschreibung für den Fachmann auch ohne explizite
Darstellung in der Zeichnung nachvollziehbar und nacharbeitbar.
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Die
Aufnahmevorrichtung 130 ist in diesem Ausführungsbeispiel
derart am tragenden Element 110 angeordnet, dass sie in
Richtung der optischen Achse justierbar ist, wie bei 132 angedeutet.
Dabei kann die Aufnahmevorrichtung 130 für das Objektiv auch
ganz fest am tragenden Element angeordnet sein; dann sollte die
Aufnahmevorrichtung 150 für das Bildaufnehmerelement
in Richtung der optischen Achse justierbar sein. Entscheidend ist,
dass der Abstand zwischen der Aufnahmevorrichtung 130 für das Objektiv
und der Aufnahmevorrichtung 150 für das Bildaufnehmerelement
in Richtung der optischen Achse 160 zueinander verschieblich
und justierbar sind.
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Die
Aufnahmevorichtung 140 für den Objektivhalter ist ebenfalls
in Richtung der optischen Achse beweglich, wie der Pfeil 142 verdeutlicht.
Dabei ist diese aber weiterhin in einer zur optischen Achse 160 senkrechten
Ebene schwimmend gelagert, und weiterhin entweder in der Winkellage
zur optischen Achse derart ausgerichtet, dass der oben beschriebene Schiebesitz
eines Objektivhalters mit dem Objektiv herstellbar ist, oder die
Aufnahmevorrichtung 140 für den Objektivhalter ist hinsichtlich
der Winkelausrichtung ebenfalls derart lose gelagert, dass der Objektivhalter
jeweils auf das Objektiv ausgerichtet werden kann; damit können die
Achsen des Objektivs und des Objektivhalters besonders gut miteinander
in Übereinstimmung
gebracht werden, und der beschriebene Schiebesitz zwischen Objektiv
und Objektivhalter kann auch bei vergleichsweise großen Fertigungstoleranzen
der einzelnen Elemente leicht hergestellt werden.
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In
einer Ausführungsform
umfasst die Vorrichtung auch nicht dargestellte Mittel zur selbsttätigen Verstellung
der Aufnahmevorrichtungen in den genannten Freiheitsgraden, welche
weiterhin insbesondere von einer Steuereinheit aus in Abhängigkeit von
einem vom Bildaufnehmerelement erfassten Bild des Target ansteuerbar
sind.
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- 11
- Objektiv
- 12
- Objektivhalter
- 13
- Bildaufnehmerelement
- 14
- Träger
- 110
- tragendes
Element; Grundelement
- 120
- Target
- 130
- Aufnahmevorrichtung
für das
Objektiv
- 132
- Verstellrichtung
- 140
- Aufnahmevorrichtung
für den
Objektivhalter
- 142
- Verstellrichtung
- 150
- Aufnahmevorrichtung
für das
Bildaufnehmerelement
- 151
- Zentrierelemente
- 152
- Richtung
in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse
- 153
- Richtung
in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse
- 160
- optische
Achse