DE102011004284A1

DE102011004284A1 - Verfahren zur Herstellung einer optischen Vorrichtung sowie optische Vorrichtung

Info

Publication number: DE102011004284A1
Application number: DE102011004284A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Seger; Stefan Keith
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-02-17
Filing date: 2011-02-17
Publication date: 2012-08-23
Also published as: US20140043484A1; WO2012110155A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Vorrichtung umfassend die Schritte: Herstellen eines ersten Elementes aus einer ersten Komponente, Herstellen zumindest eines zweiten Elementes aus einer zweiten Komponente, wobei das erste und das zweite Element mittels eines Zweikomponentenspritzgießverfahrens hergestellt werden und wobei zumindest das erste Element als optisches Element ausgebildet wird. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine optische Vorrichtung, einen entsprechenden Bildsensor sowie eine entsprechende Verwendung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Vorrichtung sowie eine optische Vorrichtung, einen Bildsensor mit einer optischen Vorrichtung sowie eine entsprechende Verwendung.
Stand der Technik
Optische Vorrichtungen oder Vorrichtungen zur Verarbeitung von optischen Signalen werden beispielsweise im Videobereich, insbesondere bei Videokameras verwendet. Diese optischen Vorrichtungen können beispielsweise Glaslinsen umfassen, um ein Bild auf einen Film der Videokamera zu projizieren. Derartige Glaslinsen erfordern jedoch eine sehr genaue Justierung und ebenso eine äußerst genaue Fertigung sowohl der Glaslinse selbst als auch ihrer Fassung, um Bildfehler zu vermeiden.
Weiterhin ist es beispielsweise aus der DE 199 47 767 B4 und aus der DE 199 32 700 C1 bekannt geworden, Kunststoffgegenstände durch Mehrkomponenten-Spritzgießen herzustellen.
Offenbarung der Erfindung
In Anspruch 1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Einrichtung definiert, umfassend die Schritte:
Herstellen eines ersten Elementes aus einer ersten Komponente, Herstellen zumindest eines zweiten Elementes aus einer zweiten Komponente, wobei das erste und zweite Element mittels eines Zweikomponentenspritzgießverfahrens hergestellt werden und wobei zumindest das erste Element als optisches Element ausgebildet wird.
In Anspruch 5 ist eine optische Vorrichtung, insbesondere hergestellt mit einem Verfahren gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4 definiert, umfassend ein erstes Element bestehend aus zumindest einer ersten Komponente, ein zweites Element bestehend aus zumindest einer zweiten Komponente, sowie einen Träger, wobei zumindest eines der beiden Elemente auf dem Träger angeordnet ist und wobei zumindest das erste Element als optisches Element ausgebildet ist und wobei die erste und zweite Komponente ein Kunststoff ist.
In Anspruch 9 ist ein Bildsensor mit einer optischen Vorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 5 bis 8 und mit einem lichtempfindlichen Chip definiert und in Anspruch 10 ist eine Verwendung einer optischen Vorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 5 bis 8 in einem Kraftfahrzeug definiert.
Vorteile der Erfindung
Das in Anspruch 1 definierte Verfahren zur Herstellung einer optischen Vorrichtung sowie die in Anspruch 5 definierte optische Vorrichtung weisen den Vorteil auf, dass damit eine optische Vorrichtung hergestellt werden kann, welche äußerst kostengünstig hergestellt werden kann und gleichzeitig eine gewünschte Genauigkeit bei der Anordnung der beiden Elemente erreicht. Darüber hinaus ist eine äußerst kompakte Bauform der optischen Vorrichtung möglich.
Selbstverständlich ist es möglich nicht nur zwei, sondern auch drei oder eine Vielzahl von Elementen mittels eines Mehrkomponentenspritzgießverfahrens auf diese Weise herzustellen, wobei zumindest zwei dieser Elemente als optische Elemente ausgebildet sind.
Die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des betreffenden Gegenstandes der Erfindung.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden das erste und das zweite Element aus unterschiedlichen Komponenten hergestellt. Der damit erzielte Vorteil ist, dass damit sowohl die Flexibilität bei der Herstellung gesteigert wird, da unterschiedliche Materialien für unterschiedliche Bedürfnisse für die optische Vorrichtung verwendet werden können. Zudem können auch kostengünstigere Komponenten verwendet werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird zumindest eines der beiden Elemente auf einen Träger der optischen Vorrichtung aufgespritzt. Der Vorteil dabei ist, dass damit ein einfaches und kostengünstiges Festlegen des zumindest einen Elementes ermöglicht wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das zweite Element als Fassung für das optische Element ausgebildet. Der erzielte Vorteil dabei ist, dass sowohl die Fassung als auch das optische Element mittels des Zweikomponentenspritzgießverfahrens kostengünstig und zeitsparend hergestellt werden können.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der optischen Vorrichtung ist das zweite Element als Fassung für das erste Element ausgebildet. Der erzielte Vorteil dabei ist, dass sowohl die Fassung als auch das optische Element mittels des Zweikomponentenspritzgießverfahrens kostengünstig und zeitsparend hergestellt werden können.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das zweite Element als optisches Element, insbesondere als Lichtleiter ausgebildet. Der erzielte Vorteil dabei ist, dass damit unterschiedliche Anwendungen beispielsweise auf einem Bildsensor auf einem Träger, eingesetzt werden können. Ist das zweite Element, insbesondere in Form des Lichtleiters ausgebildet, kann eine zusätzliche Übertragungsmöglichkeit von optischen Informationen bereitgestellt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das erste Element als, insbesondere aspährische, Linse und/oder diffraktives optisches Element ausgebildet. Der hierbei erzielte Vorteil ist, dass damit eine einfach herzustellende optische Vorrichtung bereitgestellt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine optische Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnitt sowie
2a eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
2b eine Draufsicht auf einen lichtempfindlichen Chip der optischen Vorrichtung gemäß 2a.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt eine optische Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnitt.
In 1 ist in schematischer Darstellung in einer Seitenansicht eine optische Vorrichtung E in Form eine Bildsensors gezeigt. Der Bildsensor weist einen Träger 1 auf, auf dem mittig ein lichtempfindlicher Chip 2 angeordnet ist. Der lichtempfindliche Chip 2 ist mittels Drahtbonden 4 mit dem Träger 1, beispielsweise einer Leiterplatte, zur elektrischen Kontaktierung verbunden. Auf der Oberseite des lichtempfindlichen Chips 2 ist eine glasförmige Abdeckung 3 zum Schutz des lichtempfindlichen Chips 2 angeordnet. Diese ist zum Durchtritt von Licht L entsprechend durchlässig ausgebildet. Auf der jeweils linken und rechten Seite ist auf dem Träger 1 ein zweites Element 5a, 5b ausgebildet, welches sich im Wesentlichen halbkreisförmig von dem Träger 1 aus erstreckt und den lichtempfindlichen Chip 2 sowie die Glasabdeckung 3 umschließt. Im Wesentlichen senkrecht oberhalb des lichtempfindlichen Chips 2 beziehungsweise der Glasabdeckung 3 sind zwei Linsenelemente 6a, 6b übereinander angeordnet und werden seitlich durch das zweite Element 5a, 5b festgelegt. Durch die Linsenelemente 6a, 6b kann Licht L von oben durch diese hindurchtreten und über die Glasabdeckung 3 auf den lichtempfindlichen Chip 2 fallen und von diesem sensiert werden.
2a zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnitt.
In 2a ist im Wesentlichen der gleiche Aufbau der optischen Vorrichtung E wie in 1 gezeigt. Im Unterschied zur 1 ist im linken Bereich der Fassung 5 ein Lichtleiter 7 angeordnet, mit dem weiteres Licht L₁ auf die Oberfläche des lichtempfindlichen Chips 2 geleitet werden kann. Der Lichtleiter 7 ist dabei zumindest teilweise mittels der linken Fassung, also dem Element 5a, an dem Träger 1 festgelegt, so dass eine zuverlässige Lichtleitung durch den Lichtleiter 7 von Licht L₁ auf die Oberfläche des lichtempfindlichen Chips 2 ermöglicht wird.
Der Lichtleiter 7 ist dabei im Wesentlichen ebenfalls bogenförmig oder halbkreisförmig angeordnet, so dass dieser flächig auf der Glasabdeckung 3 des lichtempfindlichen Chips 2 anliegt und im Wesentlichen außerhalb der Fassung 5a parallel zu der Erstreckung des Trägers 1 verläuft.
2b zeigt eine Draufsicht auf einen lichtempfindlichen Chip der optischen Vorrichtung gemäß 2a.
In 2b ist die Draufsicht auf den lichtempfindlichen Chip 2 gezeigt. Der lichtempfindliche Chip 2 weist dabei zwei unterschiedliche Bereiche 2a, 2b auf. Der erste Bereich 2a kann mit Licht durch die Linsenelemente 6a, 6b beaufschlagt werden wohingegen der zweite Bereich 2b von dem Lichtleiter mit Licht L₁ beaufschlagt werden kann. Auf diese Weise ist ein Einkoppeln des Lichtes L₁ aus dem Lichtleiter 7 in einen selektierten Bereich des lichtempfindlichen Chips 2 möglich. Der Lichtleiter 7 wird ebenfalls aus dem selben Material beziehungsweise derselben Komponente hergestellt wie die Linsenelemente 6a, 6b. Durch die beiden unterschiedlichen Bereiche 2a, 2b auf dem lichtempfindlichen Chip 2 ist es möglich, unterschiedliche Anwendungen umzusetzen, beispielsweise eine Regensensorik mittels Licht L und ein Fahrerassistenzsystem beispielsweise ein automatisches Tagfahrlicht über den Lichtleiter 7 mittels Licht L₁.
Zusammenfassend weist die Erfindung den Vorteil auf, dass die optische Vorrichtung äußerst kostengünstig ist und geringen Bauraum beansprucht.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19947767 B4 [0003]
DE 19932700 C1 [0003]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer optischen Vorrichtung (E), umfassend die Schritte, Herstellen eines ersten Elementes (6a, 6b) aus einer ersten Komponente, Herstellen zumindest eines zweiten Elementes (5, 7) aus einer zweiten Komponente, wobei das erste und das zweite Element (5, 6a, 6b, 7) mittels eines Zweikomponentenspritzgießverfahrens hergestellt werden und wobei zumindest das erste Element (6a, 6b) als optisches Element ausgebildet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das erste und das zweite Element (5, 6a, 6b, 7) aus unterschiedlichen Komponenten hergestellt werden.
Verfahren gemäß zumindest einem der Ansprüche 1–2, wobei zumindest eines der beiden Elemente (5, 6a, 6b, 7) auf einen Träger (1) der optischen Vorrichtung (E) aufgespritzt wird.
Verfahren gemäß zumindest einem der Ansprüche 1–3, wobei das zweite Element (5, 7) als Fassung für das optische Element (6a, 6b) ausgebildet wird.
Optische Vorrichtung (E), insbesondere hergestellt mit einem Verfahren gemäß zumindest einem der Ansprüche 1–4, umfassend ein erstes Element (6a, 6b), bestehend aus zumindest einer ersten Komponente, ein zweites Element (5, 7) bestehend aus zumindest einer zweiten Komponente, sowie einen Träger (1), wobei zumindest eines der beiden Elemente (5, 6a, 6b, 7) auf dem Träger (1) angeordnet ist, und wobei zumindest das erste Element (6a, 6b) als optisches Element ausgebildet ist, und wobei zumindest die erste und zweite Komponente ein Kunststoff ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei das zweite Element (5, 7) als Fassung für das erste Element (6a, 6b) ausgebildet ist.
Vorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 5–6, wobei das zweite Element (5, 7) als optisches Element, insbesondere als Lichtleiter (7) ausgebildet ist.
Vorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 5–7, wobei das erste Element (6a, 6b) als insbesondere aspärische Linse und/oder als diffraktives optisches Element ausgebildet ist.
Bildsensor mit einer optischen Vorrichtung (E) gemäß zumindest einem der Ansprüche 5–8 und einem lichtempfindlichen Chip (2).
Verwendung einer optischen Vorrichtung (E) gemäß zumindest einem der Ansprüche 5–8 in einem Kraftfahrzeug.