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Stand der Technik
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In Fahrzeugen eingesetzte Kamerasysteme weisen im Allgemeinen ein Kameragehäuse, einen Schaltungsträger mit weiteren elektronischen Komponenten und ein Imagermodul auf, das mit dem Schaltungsträger kontaktiert ist. Das Imagermodul selbst weist im Allgemeinen einen Bildsensor, einen Sensorträger zur Aufnahme des Bildsensors, und ein Objektiv auf. Das Objektiv ist mit dem Sensorträger über zum Beispiel eine Objektivaufnahme bzw. lens holder verbunden. Der Bildsensor und das Objektiv legen somit eine optische Achse fest. Der Bildsensor kann direkt oder über einen Chipträger an dem Sensorträger montiert werden und wird über den Sensorträger kontaktiert, zum Beispiel mittels Leiterbahnen des Sensorträgers, die zum Schaltungsträger führen.
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Ein derartiges Imagermodul wird zunächst als Einheit montiert und fokussiert, indem das Objektiv entlang der optischen Achse gegenüber dem Bildsensor verstellt wird. Das fertige Imagermodul kann dann nachfolgend mit dem Schaltungsträger kontaktiert und in dem Kameragehäuse aufgenommen werden.
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Die laterale Positionierung des Objektivs kann zum einen über eine Spielpassung zum Tubus der Objektivaufnahme oder Linsenhalters erfolgen. Die axiale Positionierung des Objektivs gegenüber der Objektivaufnahme und somit die Fokussierung erfolgt zum Beispiel durch Reibwirkung oder über eine Gewindesteigung. Der Linsenhinterraum, das heißt der optische Raum zwischen der hinteren Linse des Objektivs und dem Bildsensor, wird gegen die Spalte der Spielpassung zum Beispiel durch einen Dichtring oder O-Ring abgedichtet.
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Gewindeausbildungen sind jedoch im Allgemeinen relativ aufwendig. Weiterhin ist ein Gewinde immer mit Spiel auszulegen ist, um ein Festsetzen bzw. Verblocken des Gewindes beim Fokussieren zu vermeiden. Das Spiel kann wiederum zu einer Verlagerung des Objektivs bei einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt und damit zu einem Schärfeverlust führen. Durch die Gewindeausbildung mit der Längsposition wird auch die Winkelstellung des Objektivs festgelegt, so dass nicht ergänzend zu der Längspositionierung die Wahl einer geeigneten Azimut-Ausrichtung bzw. Drehposition relativ zur optischen Achse oder Symmetrieachse gewählt werden kann. Auch sind Schraubvorgänge zeitaufwendiger als rein lineare Bewegungen.
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Längsverstellungen mit Reibwirkung haben den Nachteil, dass durch die Relativverschiebung an den Kontaktflächen, dass heißt der Reibung der Passflächen und der Dichtung beim Fügen des Objektivs, Partikel generiert werden können. Bei unverpackten Bildsensoren, die somit mit ihrer sensitiven Fläche frei zum Objektiv ausgerichtet sind, wirken die so generierten Partikel im Allgemeinen beeinträchtigend bzw. schädlich, da die Partikel ab einer Größe im Bereich der Pixelgröße des Bildsensors, z. B. wenige Mikrometer, zu unerwünschten Clusterdefekten auf dem Bildsensor führen können.
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Die
DE 10 2006 000 641 A1 beschreibt eine Befestigung eines Objektivs in einer Objektivaufnahme, bei der ein Spannring außen um die Objektivaufnahme gesetzt und unter Verringerung seines Durchmessers verspannt wird. Derartige größere Verspannungen können jedoch zu dauerhaften Verformungen der Objektivaufnahme und somit zu einer Defokussierung führen. Auch können weiterhin beim Einbringen des Objektivs in die Objektivaufnahme Abschabungen auftreten, die auf den Bildsensor fallen und somit die Bildqualität beeinträchtigen.
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Die
DE 69 628 120 T2 beschreibt eine Schmelzverankerung einer Haptik in einem optischen Element. Hierbei ist eine Mikroskop-Ausbildung vorgesehen, bei der vor einem Mikroskopobjektiv ergänzend ein weiteres Objektiv angebracht wird, um als Kollimator zu wirken. Das Objektiv ist mittels einer Messinghülse in einem schmaleren Abschnitt nahe dem Mikroskopobjektiv angeordnet. Eine Quetschhülse ist verschiebbar mit dem Mikroskopkörper im Eingriff und wird verwendet, um ein Laserzuführungssystem mit faseroptischem Kabel abzustützen. Die Quetschhülse besteht hierbei aus zylindrischen Abschnitten.
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Offenbarung der Erfindung
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Das Imagermodul gemäß der Erfindung weist eine Spanneinrichtung auf, die elastisch deformierbar ist und zwischen dem Sensorträger, insbesondere einer Abstützeinrichtung des Sensorträgers, und dem Objektiv vorgesehen und verspannt ist. Hierbei wird vorzugsweise ein Reibschluss zwischen Bereichen der Außenfläche des Objektivs und der Spanneinrichtung ausgebildet; insbesondere wird weiterhin ein Reibschluss zwischen der Außenseite der Spanneinrichtung und der Abstützeinrichtung ausgebildet.
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Die Abstützeinrichtung kann hierbei insbesondere als Teil des Sensorträgers ausgebildet sein, insbesondere bei komplexerer Formgebung des Sensorträgers. Die Abstützeinrichtung kann z. B. eine Aufnahmevertiefung mit einem Aufnahmerand sein, so dass der Aufnahmerand eine radial äußere Begrenzung darstellt, z. B. mit radial nach innen weisenden Abstüztrippen als Abstützmitteln Der Sensorträger kann zum Beispiel als Spritzgussteil ausgebildet werden, z. B. als MID(Moulded Interconnect Device)-Spritzgussteil, um zum einen eine geeignete dreidimensionale Konturierung zu ermöglichen und zum anderen Leiterband zur Kontaktierung des Bildsensors bereitzustellen. Grundsätzlich sind jedoch auch Anbringungen einer zusätzlichen Abstützeinrichtung am Sensorträger möglich.
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Die Spanneinrichtung wird vorteilhafterweise in einer Richtung senkrecht zur Symmetrieachse des Objektivs verspannt. Die Spanneinrichtung kann insbesondere als Spannhülse ausgelegt sein, dass heißt als sich in Längsrichtung der Symmetrieachse erstreckender, im Wesentlichen einen geschlossen Querschnitt aufweisender Körper. Die unverspannte Spannhülse kann zum Beispiel zylindrisch ausgebildet sein; grundsätzlich sind jedoch auch Ausbildungen der Spannhülse mit nicht kreisförmigen oder ringförmigen Querschnitt möglich. Die geschlossene Ausbildung der Spannhülse ermöglicht hierbei eine hohe Elastizität und weiterhin auch eine Abdichtung des rohrförmigen Objektivs in radialer Richtung nach außen.
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Die Spanneinrichtung wird insbesondere von ihrer Innenseite her durch das aufgenommene Objektiv verspannt, und von ihrer Außenseite her durch die Abstützmittel der Abstützeinrichtung des Sensorträgers.
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Die Abstützmittel der Abstützeinrichtung sind vorzugsweise in Umfangsrichtung beabstandet, insbesondere gleichmäßig beabstandet. Das Objektiv wird mit einem Einsetzbereich in die Spanneinrichtung gesetzt, der vorzugsweise nichtrund ausgebildet ist und radial nach außen ragende Auswölbungen aufweist, die somit Bereiche der Außenfläche des Objektvs ausbilden und an der Innenfläche der Spanneinrichtung anliegen und diese somit radial nach außen verspannen. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausbildung sind die Abstützmittel gegenüber den Auswölbungen in Umfangsrichtung versetzt, insbesondere mittig versetzt; somit wirkt die äußere, nach innen wirkende Verspannung der Spanneinrichtung in Umfangsrichtung versetzt zur innerern, nach außen wirkenden Verspannung.
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Erfindungsgemäß werden somit bereits einige Vorteile erreicht:
Durch die Verspannung mittels der Spanneinrichtung wird eine Fixierung des Objektivs gegenüber dem Sensortäge und somit gegenüber dem Bildsensor ermöglicht. Es ist ein axiales Einführen des Objektivs in die Spanneinrichtung, insbesondere Spannhülse, ohne Kontakt des Objektivs an einer äußeren Wand möglich. Somit ist ein axiales Einführen und ein Fokussieren durch Verstellen des Objektivs in Axialrichtung ohne Reibkontakt und ohne die Ausbildung von Partikeln möglich. Auch die Aufnahme der deformierten Spanneinrichtung in die Abstützeinrichtung erfolgt vorzugsweise zunächst ohne Kontakt. Die Spanneinrichtung kann durch äußere Krafteinwirkung verspannt werden, wobei die äußere Krafteinwirkung erst nach Anbringen in der Abstützeinrichtung und Längspositionierung des Objektivs gelöst wird.
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Die Verspannung der Spanneinrichtung kann insbesondere auch zur Zentrierung des Objektivs dienen, sodass die Symmetrieachse des Objektivs mittig in der Spannhülse und der Abstützeinrichtung liegt. Hierzu sind insbesondere drei in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Abstützmittel und drei gegenüber diesen versetzte, konvexe Auswölbungen des Objektivs vorgesehen.
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Zur Herstellung wird die Spanneinrichtung vorteilhafterweise an mehr als zwei Krafteinleitungs-Bereichen von außen verspannt, insbesondere mit dreizähliger Symmetrie. Hierdurch wird erreicht, dass beim Freigeben der Spanneinrichtung eine Entspannung der Spanneinrichtung, insbesondere ihrer zylindrischen Wand erfolgt, die das Objektiv symmetrisch aufnimmt und somit zentriert.
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Durch eine derartige Verspannung in radialer Richtung, dass heißt senkrecht zur Symmetrieachse, kann eine Fixierung nach der Fokussierung und ohne Veränderung der Längsposition entlang der Axialrichtung erfolgen.
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Somit kann eine Herstellung mit relativ wenigen Teilen erfolgen, insbesondere einem Objektiv, einer zum Beispiel als Spannhülse ausgelegten Spanneinrichtung, und einer Abstützeinrichtung am Sensorträger, die zum Beispiel als geeignete Formgebung des Sensortägers mit zum Beispiel radial nach innen weisenden Abstützrippen erfolgen kann.
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Auch die Montage einschließlich Fokussierung kann mit relativ wenig Schritten und hoher Genauigkeit erfolgen. Das Anlegen einer Spannvorrichtung ist mit relativ wenig Aufwand verbunden; es können zum Beispiel drei Spannbacken symmetrisch verteilt, das heißt im 120°-Abstand um die Symmetrieachse herum, von außen an die Spannhülse angelegt werden und diese mit gleichmäßiger Kraft nach innen verspannen. Die Verspannung erfolgt soweit, dass zwischen einer Innenfläche der verspannten Spannhülse und der Außenfläche des Einsetzbereiches des Objektivs ein Spalt verbleibt, insbesondere ein im Wesentlichen gleichmäßiger Spalt, dieser kann zum Beispiel im mm-Bereich liegen. Nach Festlegen einer geeigneten Fokussierung können die Spannbacken gelöst werden und die radiale Verklemmung senkrecht zur Symmetrieachse bewirken.
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Abschließend kann vorteilhafterweise eine Dichtung zwischen der Spannhülse und dem Objektiv und weiterhin eine Dichtung zwischen der Spannhülse und der Abstützeinrichtung erfolgen. Zur Verbesserung der Fixierung kann ein Stoffschluss, zum Beispiel durch eingegebenen Klebstoff erfolgen. Vorteilhafterweise wird ein Klebstoff eingefüllt, der sowohl eine stoffschlüssige Verbindung als auch eine Abdichtung erreicht. Somit wird zum Beispiel an einem oberen Ende der Spannhülse Klebstoff eingegeben, um einen Axialspalt zwischen der Spannhülse und einem oberen Teil des Objektivs abzudichten, und an einem unteren Bereich der Klemmhülse entsprechend eine Radialdichtung und/oder Axialdichtung zwischen dem unteren Ende der Klemmhülse und der Abstützeinrichtung ausgebildet.
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Somit ist eine kostengünstige, genaue und sichere Ausbildung ohne Beeinträchtigung der Leistungseigenschaften des Bildsensors möglich.
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Die Symmetrieachse des Objektivs kann grundsätzlich von der Symmetrieachse des Bildsensors abweichen; in diesem Fall wird die optische Achse des Imagermoduls, die durch das Objektiv und den Bildsensor festgelegt ist, nicht ganz mit der Symmetrieachse des Objektivs übereinstimmen.
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Eine bildgebende Verkippung, das heißt Abweichung der Symmetrieachse des Bildsensors gegenüber der Symmetrieachse des Objektivs, kann z. B. nach der Fokussierung durch Verkippung des Objektivs in der Spannhülse erfolgen. Somit können ergänzend zu einer Fokussierung in Richtung entlang der optischen Achse A, d.h. Z-Richtung, weiterhin Verkippungen senkrecht zu dieser, das heißt in X- und Y-Richtung erfolgen. Hierzu kann ein unteres Ende des Objektivs zum Beispiel nicht genau zylindrisch, sondern etwas ballig bzw. konvex, zum Beispiel nach unten gekrümmt verjüngt, ausgebildet sein. Hierzu werden vorteilhafterweise Kontaktpunkte statt Kontaktlinien zwischen den konvexen Aufwölbungen des Objektivs und der Spannhülse festgelegt; eine Verkippung ist hierbei ohne relevanten Kontakt möglich, insbesondere innerhalb eines Spiels, das heißt des Spaltes zwischen der Außenfläche des Objektivs bzw. dessen Einsetzbereichs und der Hülse. Die Verklemmung erfolgt dann nach Längs-Fokussierung und Bildebenenkorrektur.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt ein Imagermodul gemäß einer Ausführungsform in perspektivischer Ansicht;
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2 eine der 1 entsprechende auseinandergezogene Darstellung;
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3 Verfahrensschritte, jeweils im Querschnitt senkrecht zur optischen Achse;
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4 einen Schnitt entlang der Symmetrieachse vor Einfüllen des Klebstoffs;
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5 einen Schnitt durch das fertige Imagermodul entlang der Symmetrieachse;
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6 ein Kamerasystem mit dem Imagermodul; und
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7 ein Flussdiagramm eines Herstellungsverfahrens.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Ein Imagermodul 1 weist gemäß den Darstellungen der 1 bis 5 einen Sensorträger 2, einen an dem Sensorträger 2 montierten Bildsensor 3, eine im Wesentlichen rohrförmige, aus elastischem Material gebildete Spannhülse 4 sowie ein Objektiv 5 auf.
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Der Sensorträger 2 dient zur Montage und Kontaktierung des Bildsensors 3 sowie zur Aufnahme der Spannhülse 4. Der Sensorträger 2 kann z. B. ein MID (Moulded Interconnect Device) bzw. spritzgegossener Schaltungsträger sein und weist auf seiner Unterseite 2b Leitungen oder Leiterbahnen 6 auf, mit denen der Bildsensor 3 kontaktiert ist. In dem Sensorträger 2 ist eine Aussparung 7 ausgebildet. Der Bildsensor 3 ist in Flip-Chip-Technik mit seiner sensitiven Fläche durch die Aussparung 7 zu dem Objektiv 5 ausgerichtet und z. B. über nicht weiter gezeigte Löt-Bumps mit den Leiterbahnen 6 kontaktiert. Hierbei kann der Sensor insbesondere unverpackt sein und mit seiner sensitiven Fläche ohne weitere Abdeckung durch die Aussparung gerichtet sein; grundsätzlich ist aber auch eine Montage mit Abdeckung oder Chipgehäuse möglich.
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Das Objektiv 5 weist eine Symmetrieachse A auf; der Bildsensor 3 und das Objektiv 5 definieren eine optische Achse, die bei genauer Ausrichtung auf d Symmetrieachse A des Objektivs 5 liegt; im weiteren wird daher zunächst davon ausgegangen, dass die optische Achse auf der Symmetrieachse A liegt.
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Auf der Oberseite 2a des Sensorträgers 2 ist als Abstützeinrichtung eine Aufnahmevertiefung 8 ausgebildet; etwa in der Mitte der Aufnahmevertiefung 8 ist die Aussparung 7 ausgebildet. Das Objektiv 5 liegt vorteilhafterweise nicht auf dem Grund 8a der Aufnahmevertiefung 8 auf, sondern mit axialem Abstand zum Grund 8a. Die Aufnahmevertiefung 8 ist radial nach außen von einem Aufnahmerand 8b umgeben, der z. B. von der Oberseite 2a ringförmig vorsteht. Grundsätzlich ist jedoch die Ausbildung eines über die Oberseite 2a herausragenden Wulstes oder Vorsprungs für den Aufnahmerand 8b nicht erforderlich; relevant ist die Aufnahme der Spannhülse 4a in der Aufnahmevertiefung 8. Von dem Aufnahmerand 8b gehen drei in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnete Abstützrippen 9 radial nach innen und engen hierdurch den freien Querschnitt der Aufnahmevertiefung 8 entsprechend ein.
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Die Spannhülse 4 ist als relativ dünnwandiger Körper, vorzugsweise aus einem Metall, insbesondere Stahl, ausgebildet und in radialer Richtung, dass heißt nach innen bzw. zur optischen Achse bzw. zur Symmetrieachse A hin, elastisch deformierbar. Die Ausbildung aus Metall ermöglicht eine dünne Wand bei hoher Elastizität. Ein äußerer Radius r1 der Außenfläche 4a der Spannhülse 4 relativ zu der Symmetrieachse A ist in dem als Schritt 0. gezeigten unverformten Zustand größer als ein Abstand r2 der Abstützrippen 9 zur Symmetrieachse A. Ein Innenradius r3 des Aufnahmerandes 8b ist größer als der äußere Radius r1 der unverformten Spannhülse 4.
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Das Objektiv 5 weist eine Linsenfassung 10 aus Kunststoff-Material, zum Beispiel spritzgegossenes Kunststoff-Material, und in der Linsenfassung 10 eine oder mehrere, in 1 angedeutete Linsen 11 auf. Die Linsenfassung 10 ist mit einem in 2 und 4 unteren Einsetzbereich 14 und einen in 2 und 4 oberen, einen größeren Außendurchmesser aufweisenden Endbereich 15 ausgebildet; eine derartige Formgebung kann insbesondere durch ein Spritzgussverfahren, vorzugsweise mit Spritzrichtung entlang der Symmetrieachse A, ausgebildet werden.
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Zumindest der Einsetzbereich 14 ist an seinem Außenumfang unrund, d.h. nicht-rotationssymmetrisch ausgebildet; gemäß der gezeigten Ausführungsform weist er drei konvexe Auswölbungen 16 auf, dass heißt er kann zum Beispiel in Form eines abgerundeten Dreiecks ausgebildet sein. Eine minimale Radialerstreckung r6 des Einsetzbereichs 14 ist somit kleiner als eine maximale Radialerstreckung r5 des Einsetzbereichs 14 im Bereich der Auswölbungen 16. Ein Innenradius r4 der Innenfläche 4b der Spannhülse 4 liegt vorzugsweise zwischen der minimalen Radialerstreckung r6 des Einsetzbereichs 14 und der maximalen Radialerstreckung r5 des Einsetzbereichs 14.
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Zum Einsetzen des Objektiv 5 mit dem Einsetzbereich 14 seiner Linsenfassung 10 in die Spannhülse 4 wird zunächst gemäß 3, Schritt I. die Spannhülse 4 unsymmetrisch, vorzugsweise mit der gezeigten dreizähligen Symmetrie durch zum Beispiel hier angedeutete Spannbacken 18 von ihrer Außenfläche 4a her radial eingedrückt; es erfolgt somit eine äußere, radial nach innen wirkende Krafteinwirkung zur elastischen Verformung. Die Spannbacken 18 werden hierzu vorzugsweise symmetrisch um die Rotationsachse A verteilt, dass heißt in 120°-Unterteilung. Die Spannhülse 4 wird somit radial eingedrückt und in eine dreizählige Form verformt, die vorteilhafterweise in der Formgebung im Wesentlichen der Außenform des Einsetzbereiches 14 entspricht, dass heißt bei der gezeigten Ausführungsform in Form eines abgerundeten Dreiecks.
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Nach der elastischen Deformation der Spannhülse 4 in Schritt I wird nachfolgend in Schritt II die deformierte Spannhülse 4 in Richtung der optischen Achse A in die Aufnahmevertiefung 8 zwischen die Abstützrippen 9 geführt. Die deformierte Spannhülse 4 wird somit zentrisch zwischen die Abstützrippen 9 der Aufnahmevertiefung 8 des Sensorträgers 2 positioniert, insbesondere ohne Kontakt mit den Abstützrippen 9; hierbei wird die deformierte Spannhülse 4 wird in einer derartigen Winkelstellung relativ zum Aufnahmerand 8b gesetzt, dass sie an ihren verengten Bereichen, an denen die Spannbacken 18 anliegen, im Bereich der Abstützrippen 9 positioniert ist. Die Spannhülse 4 wird somit lediglich stirnseitig bzw. mit ihrem unteren Rand auf den Grund 8a der Aufnahmevertiefung 8 gelegt; bei diesem Vorgang tritt somit keine Reibwirkung bzw. keine spanende Belastung unter Abrieb des Materials der Spannhülse 4 auf.
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Nachfolgend wird das Objektiv 5 mit dem Einsetzbereich 14 seiner Linsenfassung 10 in Axsialrichtung A, dass heißt in 2 wie gezeigt von oben, in einer passenden Winkelstellung bzw. Rotations-Ausrichtung in die Spannhülse 4 zentrisch eingesetzt; dieser Einsetzvorgang erfolgt ohne Kontakt zwischen dem Objektiv 5 und der Spannhülse 4, das heißt insbesondere ohne Kontakt zwischen dem Einsetzbereich 14 und der Innenfläche 4b der Spannhülse 4. Die Winkelstellung der Objektivs 5 ist derartig gewählt, dass die Auswölbungen 16 etwa mittig zwischen den Abstützrippen 9 des Aufnahmerandes 8b liegen. Es verbleibt ein Spalt 17 bzw. Freiraum zwischen dem Einsetzbereich 14 und der Innenfläche 4b der Spannhülse 4. Der Spalt 17 kann insbesondere gleichmäßig sein. Somit tritt kein Reibvorgang zwischen der Linsenfassung 10 und der Spannhülse 4 auf.
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Bei dieser Längsverstellung des Objektivs 5 erfolgt eine Fokussierung durch Auswertung von Bildsignalen des Bildsensors 3, der über das Objektiv 5 z. B. ein Testpattern erfasst. Somit wird eine optimale axiale Position bzw. Längsposition des Objektivs 5 gefunden. Das Objektiv 5 gelangt somit vorzugsweise nicht auf den Grund 8a der Aufnahmevertiefung 8.
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Der Bildsensor 3 ist über die Aussparung 7 mit seiner sensitiven Fläche gegebenenfalls auftretenden Verunreinigungen ausgesetzt. Da jedoch kein Reibkontakt zwischen der Linsenfassung 10 und der Spannhülse 4 auftritt, treten auch keine Abspanungen bzw. kein Partikelabriebe auf, die durch die Aussparung 7 auf den Bildsensor 3 fallen könnten.
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Nachfolgend wird gemäß 3, Schritt III. die Spannhülse 4 entlastet, dass heißt die Spannbacken 18 in radialer Richtung nach außen weg geführt. Die Spannhülse 4 versucht somit, aufgrund der Elastizität ihres Wandmaterials in ihre runde Ursprungsform, die in 3 Teilbild 0 gezeigt ist, zurückzukehren. Hierbei gelangt die Spannhülse 4 bei ihrer Entlastung und Rückverformung an ihrer Außenfläche 4a gegen die drei Abstützrippen 9; an ihrer Innenfläche 4b gelangt die Spannhülse 4 gegen die Auswölbungen 16 des Einsatzbereiches 14 der Linsenfassung 10.
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Nach dem vollständigen Entspannen der Spannhülse 4 wird somit die in 3, Schritt III gezeigte Ausbildung erreicht, bei der die Spannhülse 4 an ihre Außenfläche 4a an den drei Abstützrippen 9 anliegt; zwischen diesen Anlagepunkten oder Anlagebereichen an den Abstützrippen 9 drückt von innen der Einsetzbereich 14 mit seinen Auswölbungen 16 gegen die Innenfläche 4b der Spannhülse 4. Die Spannhülse 4 ist gemäß 3, Schritt III somit leicht elastisch verspannt.
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Somit wird eine Fixierung des Objektives 5 bzw. seiner Linsenfassung 10 in der Spannhülse 4, und eine Fixierung der Spannhülse 4 auf dem Sensorträger 2, nämlich durch die Abstützrippen 9 der als Abstützeinrichtung dienenden Aufnahmevertiefung 8 des Sensorträgers 2 erreicht. Diese Ausbildung führt hierbei zu einer Zentrierung des Objektivs 5 zwischen den Abstützrippen 9, so dass die Symmetrieachse A auch die optische Achse A bildet, da der Bildsensor 3 mittig zwischen den Abstützrippen 9 montiert ist.
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Somit ist eine Fixierung und Aufnahme des Objektivs 5 erreicht. Vorteilhafterweise kann vor dem Freigeben der Krafteinwirkung, d.h. vor Entfernen der Spannbacken 18, weiterhin eine Korrektur der Bildebenenverkippung erreicht werden, wie insbesondere aus 4 ersichtlich ist. Hierzu ist vorteilhafterweise die Linsenfassung 10 nicht nur in radialer Richtung ballig bzw. konvex gewölbt, sondern auch ergänzend in axialer Richtung ballig bzw. konvex ausgeführt. Hierzu können die zur radialen Auswölbung dienenden konvexen Auswölbungen 16 in axialer Richtung nach unten, dass heißt zum Grund 8a der Aufnahmevertiefung 8 hin, ballig bzw. konvex ausgeführt sein. Dies ist in 4 beispielhaft durch den Pfeil mit R angedeutet; die Rundung einer derartigen balligen bzw. konvexen Formgebung ist entsprechend deutlich größer als die oben beschriebenen Radien r1 bis r5. Es liegt somit eine axiale Wölbung 20 in der Ebene parallel zur optischen Achse A vor, dass heißt die Formgebung des Einsetzbereiches 14, insbesondere seiner Auswölbung 16, ist in entlang der optischen Achse und somit auch der Symmetrieachse A nicht gleichmäßig.
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Somit kann nach 3, Schritt II. eine leichte Verkippung des Objektivs 5 in der Spannhülse 4 erfolgen, insbesondere innerhalb des Spiels des Objektivs 5 in der Spannhülse 4, d.h. unter Veränderung des Spaltes 17, aber vorzugsweise ohne Kontakt. Hierbei kann um zwei Richtungen senkrecht zur Symmetrieachse A verkippt werden; dies Kipprichtungen können senkrecht zueinander stehen, sie können aber auch entsprechend der dreizähligen Symmetrie um 120° versetzt sein.
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Durch eine derartige Verkippung des Objektivs 5 werden minimale bildgebende Verkippungen, das heißt eine leichte Verkippung bzw. Schrägstellung des Bildsensors 3 gegenüber der Horizontalebene der optischen Achse A, bzw. eine Verkippung der Normalen des Bildsensors 3 gegenüber der optischen Achse A des Objektivs 4, kompensiert bzw. ausgeglichen werden. Anschließend erfolgt dann gemäß 3, Schritt III. die Entspannung und Fixierung.
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Nachfolgend wird die so durch Verspannung fixierte Anordnung vorteilhafterweise stoffschlüssig endgültig fixiert; hierzu kann insbesondere gemäß 5 ein Klebstoff 12 zwischen das obere Ende der Spannhülse 4 und ein unteres Ende 12 des oberen Bereichs 15 der Linsenfassung 10 eingeführt werden und als Axialdichtung 20 bzw. axiale Abdichtung dienen; weiterhin wird Klebstoff 12 zwischen das untere Ende der Spannhülse 4 und den Sensorträger 2, das heißt im Bereich der Aufnahmevertiefung 8 als Dichtbereiche 21 bzw. Radialdichtung 21, oder auch als Axialdichtung zwischen der Spannhülse 4 und dem Aufnahmerand 8b eingeführt. Die radialen Dichtbereiche 21 liegen somit vorteilhafterweise auf dem Grund 8a auf und dichten zwischen der Außenfläche 4a der Spannhülse 4 und dem Aufnahmerand 8b den radialen Zwischenraum ab.
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Somit wird eine stoffschlüssige Fixierung und weiterhin auch Abdichtung über die Lebensdauer erreicht. Ein Einfüllen des Klebstoffes 12 vollständig in dem Spalt zwischen der Linsenfassung 10 und der Spannhülse 4 ist grundsätzlich nicht erforderlich.
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Gemäß 7 wird das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren somit ausgebildet durch die Schritte:
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St0 Beginn des Verfahrens,
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St1 elastische Deformation der Spannhülse 4 durch rotationsmetrisch verteilt angesetzte Spannbacken 18, zur nachfolgenden radialen Verspannung gemäß 3, Schritt I,
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Schritt St2 axiales Einsetzen der Spannhülse 4 in die Aufnahmevertiefung 8 des Sensorträgers 2, vorzugsweise auf den Grund 8a der Aufnahmevertiefung 8,
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Schritt St3 axiales Einführen des Einsetzbereiches 14 der Linsenfassung 10 des Objektivs 5 in die deformierte Spannhülse 4 gemäß 3, Schritt II, ohne Kontakt zwischen der Innenfläche 4a der Spannhülse 4 und dem Objektiv 5;
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Schritt St4 gegebenenfalls Korrektur der bildgebenden Verkippung durch Kippen des Objektivs 5 in einer oder mehreren Ebenen parallel zur optischen Achse, so dass der Bildsensor 3 entlang der Symmetrieachse A des Objektives 5 ausgerichtet ist und somit die gemeinsame optische Achse A durch den Bildsensor 3 und das Objektiv 5 festgelegt ist.
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Schritt St5 Entlastung der Spannhülse 4 durch Entfernen der Spannbacken 18, unter elastischer Rückverstellung der Spannhülse 4, wodurch die Fixierung durch Verklemmung der Spannhülse 4 zwischen den Abstützrippen 9 und dem Objektiv 5 bzw. den konvexen Auswölbungen 16 des Einsetzbereiches 14 der Linsenfassung 10 erreicht wird,
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Schritt St6 stoffschlüssige, endgültige Fixierung und Abdichtung durch Einfüllen von Klebstoff 12 als Dichtbereiche 20, 21.
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Das so ausgebildete Imagermodul 1 kann insbesondere gemäß 6 in einem Kamerasystem 24 eingebaut werden, mit weiterhin einem Kameragehäuse 25, einem Schaltungsträger 26, zum Beispiel Leiterplatte, zur Aufnahme weiterer elektronischer Komponenten, gegebenenfalls mit einer zusätzlichen Kamerahaltung zur Anbringung im Fahrzeug 28. Die Leiterbahnen 6 des Sensorträgers 2 werden hierbei mit dem Schaltungsträger 26 kontaktiert, zum Beispiel über Bondverbindungen 30.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006000641 A1 [0006]
- DE 69628120 T2 [0007]
