DE102015212123A1

DE102015212123A1 - Kameragehäuse zur Justierung einer Optik

Info

Publication number: DE102015212123A1
Application number: DE102015212123.2A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Seger; Nikolai Bauer; Dmitriy Aranovich; Peter Diesel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2017-01-05
Anticipated expiration: 2035-07-01
Also published as: GB201611325D0; CN106405988A; DE102015212123B4; GB2540875A; US9973667B2; US20170006197A1; CN106405988B

Abstract

Erfindungsgemäß wird ein Gehäuse 101 zur Anbringung eines einen Bildsensor 105 umfassenden Bauelements 103 beschrieben, wobei im Innenraum 106 des Gehäuses 101 ein fester Einbauplatz 108 zur Aufnahme wenigstens eines optischen Bauteils 104 vorgesehen ist. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass das Gehäuse 101 wenigstens eine, räumlich vom Innenraum 106 des Gehäuses 101 getrennte, äußere Aufnahme 107 aufweist. Diese äußere Aufnahme 107 ist dafür vorgesehen, wenigstens ein Positionierungselement 102 derart aufzunehmen, dass das Positionierungselement 102 eine Auflageebene in Bezug auf das Gehäuse 101 definiert, und dass das den Bildsensor 105 umfassende Bauelement 103 auf dem Positionierungselement 102 auflegbar ist, sodass das den Bildsensor 105 umfassende Bauelement 103 in der definierten Auflageebene liegt. Hierbei ist das den Bildsensor 105 umfassende Bauelement 103 derart in der definierten Auflageebene auflegbar, dass kein direkter Kontakt zwischen dem den Bildsensor 105 umfassenden Bauelement 103 und dem Gehäuse 101 besteht.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung beschreibt ein Kameragehäuse bzw. eine Vorrichtung zur Anbringung eines einen Bildsensor umfassenden Bauelements.
Aus dem Stand der Technik ist eine Anordnung eines optischen Aufbaus bekannt, bei welchem ein verwendetes Linsensystem zunächst in ein separates Gehäuse eingebaut wird. Dieses Gehäuse wird im Anschluss daran, beispielsweise durch eine Drehbewegung / durch Verschrauben in einem weiteren Gehäuse eingesetzt, an welchem bereits ein Bildsensor fixiert wurde. Der Abstand des optischen Systems zum Bildsensor wird hierbei durch Verdrehen des das Linsensystem beinhaltenden Gehäuses in Bezug zu dem den Bildsensor enthaltenden Gehäuse verändert.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Gehäuse zur Anbringung eines einen Bildsensor umfassenden Bauelements beschrieben, wobei im Innenraum des Gehäuses ein fester Einbauplatz zur Aufnahme wenigstens eines optischen Bauteils vorgesehen ist. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass das Gehäuse wenigstens eine, räumlich vom Innenraum des Gehäuses getrennte, äußere Aufnahme aufweist. Diese äußere Aufnahme ist dafür vorgesehen, wenigstens ein Positionierungselement derart aufzunehmen, dass das Positionierungselement eine Auflageebene in Bezug auf das Gehäuse definiert, und dass das den Bildsensor umfassende Bauelement auf dem Positionierungselement auflegbar ist, sodass das den Bildsensor umfassende Bauelement in der definierten Auflageebene liegt. Hierbei ist das den Bildsensor umfassende Bauelement derart in der definierten Auflageebene auflegbar, dass kein direkter Kontakt zwischen dem den Bildsensor umfassenden Bauelement und dem Gehäuse besteht.
Dieses Gehäuse bietet den Vorteil, dass mittels der wenigstens einen äußeren Aufnahme am Gehäuse wenigstens ein Positionierungselement am Gehäuse angebracht werden kann. Das wenigstens eine Positionierungselement kann derart angebracht werden, dass durch dessen Anbringung relativ zum Gehäuse eine Auflagefläche definiert wird. Durch Auflage des den Bildsensor umfassenden Aufnahmeelements auf dem wenigstens einen Positionierungselement wird das den Bildsensor umfassendes Bauelement in dieser Ebene positioniert. Die Ebene wird durch das wenigstens eine Positionierungselement definiert und ist nicht zwangsweise an die Form oder Ausrichtung des Gehäuses gebunden. Die Geometrie des Gehäuses muss separat betrachtet nicht zur direkten Auflage des den Bildsensor umfassenden Bauelements geeignet sein.
Unter einem einen Bildsensor umfassenden Bauelement werden hierbei alle Bauelemente verstanden, die als Bestandteil wenigstens einen Bildsensor haben. Der Bildsensor muss hierbei nicht von dem Bauelement umschlossen sein, das Bauelement kann jedoch am Rand des Bildsensors befestigt sein. Explizit sind hier Trägerstrukturen gemeint, auf denen ein Bildsensor angebracht werden kann, wobei es sich jedoch auch ausschließlich um einen Bildsensor handeln kann.
Da die äußere Aufnahme getrennt vom Innenraum des Gehäuses angebracht ist, in welchem ebenfalls wenigstens ein optisches Bauteil anbringbar ist, können beim Anbringen des wenigstens einen Positionierungselements keine Partikel gelöst werden und dadurch den Innenraum des Gehäuses verschmutzen. Da der Bildsensor ebenfalls Kontakt zum Innenraum des Gehäuses haben kann, wird somit ebenfalls eine Verschmutzung des Bildsensors vermieden.
Durch den festen Einbauplatz für wenigstens ein optisches Bauteil im Inneren des Gehäuses können optische Bauteile, wie Linsen, Blenden, Dichtungen und Abstandselemente, direkt im Gehäuse platziert werden und benötigen kein separates und/oder zusätzliches Gehäuse.
In einer weiteren Ausführung kann das Gehäuse wenigstens drei äußere Aufnahmen aufweisen, insbesondere äußere Aufnahmen, die zur Aufnahme von stiftförmigen Positionierungselementen vorgesehen sind.
Der Vorteil bei der Verwendung von drei äußeren Aufnahmen besteht darin, dass ebenfalls drei Positionierungselemente angebracht werden können. Sind die Positionierungselemente beispielsweise stiftförmig und/oder weisen an der Seite, an der das den Bildsensor umfassende Bauelement aufgelegt werden soll, keine plane Fläche auf, sondern sind beispielsweise abgerundet, so ist durch wenigstens drei Positionierungselemente eine Ebene definierbar.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform des Gehäuses ist die wenigstens eine äußere Aufnahme durch eine Höhlung und/oder eine durchgängige Öffnung an einer Stelle des Gehäuses realisiert.
Dies hat den Vorteil, dass wenigstens ein Positionierungselement in die Aufnahme geführt und/oder gesteckt werden kann. Dadurch ergibt sich ein einfach zu realisierendes Stecksystem, wobei die Position des Positionierungselements beispielsweise durch Presspassung in der äußeren Aufnahme fixiert werden kann. Sowohl bei der Ausführung als Höhlung, wobei unter einer Höhlung eine ausgehöhlte Stelle, Vertiefung oder Einbuchtung verstanden werden kann, als auch bei einer durchgängigen Öffnung ist diese Art der Anbringung möglich.
Erfindungsgemäß wird außerdem eine Vorrichtung zur Anbringung eines einen Bildsensor umfassenden Bauelements beschrieben, bestehend aus einem Gehäuse, wobei im Innenraum des Gehäuses ein fester Einbauplatz zur Aufnahme wenigstens eines optischen Bauteils vorgesehen ist, und wenigstens einem Positionierungselement. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass das Gehäuse wenigstens eine, räumlich vom Innenraum des Gehäuses getrennte, äußere Aufnahme aufweist. Diese Aufnahme ist dafür vorgesehen, das wenigstens eine Positionierungselement derart aufzunehmen, dass das Positionierungselement eine Auflageebene in Bezug auf das Gehäuse definiert, und dass das den Bildsensor umfassende Bauelement auf dem Positionierungselement auflegbar ist, sodass das den Bildsensor umfassende Bauelement in der definierten Auflageebene liegt. Hierbei ist das den Bildsensor umfassende Bauelement derart in der definierten Auflageebene auflegbar, dass kein direkter Kontakt zwischen dem den Bildsensor umfassenden Bauelement und dem Gehäuse besteht.
Der Vorteil dieser Vorrichtung besteht darin, dass aufgrund des wenigstens einen Positionierungselements eine Fläche definiert wird, auf welcher das den Bildsensor umfassende Bauelement aufgelegt werden kann, sodass der Bildsensor in einer definierten Ebene liegt. Durch das wenigstens eine Positionierungselement kann die Ebene so definiert werden, dass in Abhängigkeit eines im Innenraum des Gehäuses angebrachten optischen Bauteils eine Auflageebene definiert wird, welche den Bildsensor nach Auflage des den Bildsensor umfassenden Bauelements in eine bevorzugte Position in Bezug auf das optische Bauteil bringt.
In einer optionalen Ausführungsvariante der Vorrichtung umfasst die Vorrichtung zusätzlich wenigstens ein optisches Bauteil, welches fest im Innenraum des Gehäuses an dem für wenigstens ein optisches Bauteil vorgesehenen festen Einbauplatz angebracht ist.
Der Vorteil bei einem bereits fest verbauten optischen Bauteil liegt darin, dass Toleranzen bezüglich des Einbaus von Optiken verkleinert werden. Zudem können Kamerasysteme auf diese Weise besser genormt werden, da weniger Spiel beim Einbau entsteht.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Vorrichtung können drei Positionierungselemente verwendet werden, insbesondere drei stiftförmige Positionierungselemente, insbesondere mit abgerundeten Enden.
Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass mittels drei Auflagepunkten, die durch die drei Positionierungselemente bereitgestellt werden können, eine eindeutige Ebene definiert wird, auf welcher das den Bildsensor umfassende Bauelement auflegbar ist.
Die Positionierungselemente können hierbei beispielsweise stiftförmig realisiert werden und an der dem Bildsensor umfassenden Bauelement zugewandten Seite abgerundete Enden haben. Die Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Elemente zum einen sehr einfach herstellbar sind, dass stiftförmige Elemente sehr einfach in eine Aufnahme geführt werden können und dass durch die abgerundeten Ecken die Winkelbeziehung zwischen dem Positionierungselement und dem den Bildsensor umfassenden Bauelement keinen Einfluss hat. Die Winkelbeziehung hat deshalb keinen Einfluss, da eine plane Auflagefläche in beliebiger Weise an einer Kugeloberfläche angebracht werden kann. Das den Bildsensor umfassende Bauelement weist in diesem Fall die plane Auflagefläche auf.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Position des wenigstens einen Positionierungselements durch eine Bewegung relativ zur äußeren Aufnahme veränderbar ist.
Dies hat den Vorteil, dass die Positionierungselemente zunächst keine definierten Maße besitzen müssen, welche derart auf die Form der Aufnahme angepasst sind, dass die Kombination aus äußerer Aufnahme und Positionierungselement ohne eine individuelle Anordnung zueinander die definierte Ebene festlegen.
Durch die Möglichkeit der Bewegung der Positionierungselemente in Bezug auf die äußere Aufnahme lassen sich mit Hilfe wenigstens einer vorgegebenen äußeren Aufnahme und wenigstens einem Positionierungselement unterschiedliche Ebenen zur Auflage des den Bildsensor umfassenden Bauelements festlegen.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Vorrichtung zusätzlich das den Bildsensor umfassende Bauelement umfasst, wobei das den Bildsensor umfassende Bauelement eine plane Auflagefläche aufweist, an welcher der Kontakt zu dem wenigstens einen Positionierungselement vorgesehen ist, insbesondere eine plane Auflagefläche zur lateralen Positionierung des Bildsensors.
Diese Vorrichtung bietet den Vorteil, dass das den Bildsensor umfassende Bauelement durch die plane Auflagefläche an dem den Bildsensor umfassenden Bauelement lateral verschoben werden kann, wodurch sich der Bildsensor an eine bevorzugte Position bewegen lässt.
Erfindungsgemäß wird zudem eine Vorrichtung zur Anbringung eines einen Bildsensor umfassenden Bauelements beschrieben, bestehend aus einem Gehäuse, wobei im Innenraum des Gehäuses ein fester Einbauplatz zur Aufnahme wenigstens eines optischen Bauteils vorgesehen ist, und wenigstens einem Positionierungselement. Diese Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass das wenigstens eine Positionierungselement derart außerhalb des Innenraums an dem Gehäuse angebracht ist, sodass durch Anpassung der Ausrichtung des wenigstens einen Positionierungselements relativ zum Gehäuse eine Auflageebene definiert wird und das den Bildsensor umfassende Bauelement durch die Auflage auf das wenigstens eine Positionierungselement in dieser positionierbar ist.
Diese Vorrichtung bietet den Vorteil, dass das wenigstens eine Positionierungselement bereits an dem Gehäuse angebracht ist und dadurch keine separaten Positionierungselemente nötig sind.
Da das Positionierungselement am Gehäuse fixiert ist, wird für eine Veränderung der Auflageebene die Ausrichtung des wenigstens einen Positionierungselements angepasst, beispielsweise durch Verbiegung oder Verformung des Positionierungselements. Die Ausrichtung bezeichnet in diesem Fall die Position des Bereichs des Positionierungselements, welcher für die Auflage des den Bildsensor umfassenden Bauelements vorgesehen ist, in Bezug auf das Gehäuse.
In einer bevorzugten Ausführungsform dieser Vorrichtung ist die Auflageebene durch Abtragen von Material des wenigstens einen Positionierungselements veränderbar.
Dies hat den Vorteil, dass das wenigstens eine Positionierungselement zunächst deutlich größer ausgelegt werden kann, als es zur Definition einer bevorzugten Auflageebene notwendig ist. Durch Abtragen von Material des wenigstens einen Positionierungselements kann anschließend eine genaue Anpassung und Definition der Auflageebene vorgenommen werden.
Erfindungsgemäß wird zudem ein Verfahren beschrieben welches zur Anbringung eines einen Bildsensor umfassenden Bauelements dient. Die für das Verfahren verwendete Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse, wobei im Innenraum des Gehäuses ein fester Einbauplatz zur Aufnahme wenigstens eines optischen Bauteils vorgesehen ist, sowie wenigstens einem fest im Gehäuse fixierten optischen Bauteil, wenigstens einem Positionierungselement, welches entweder getrennt vom Innenraum des Gehäuses angebracht ist und/oder an wenigstens einer getrennt vom Innenraum des Gehäuses äußeren Aufnahme des Gehäuses anbringbar ist, und einem einen Bildsensor umfassenden Bauelement. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:

• Vermessung der optischen Eigenschaften des wenigstens einen optischen Bauteils.
• Bestimmung einer bevorzugten Bildebene, in welcher der Bildsensor angebracht werden soll, bezüglich einer mechanischen Referenz am Gehäuse und/oder dem optischen Bauteil, auf Basis der Vermessung.
• Anpassung des wenigstens einen Positionierungselements derart, dass eine Auflageebene unter Berücksichtigung der bevorzugten Bildebene und dem den Bildsensor umfassenden Bauelement definiert wird und/oder Anbringung des wenigstens einen Positionierungselements an der wenigstens einen äußeren Aufnahme derart, dass eine Auflageebene unter Berücksichtigung der bevorzugten Bildebene und dem den Bildsensor umfassenden Bauelement definiert wird.
• Anbringung des den Bildsensor umfassenden Bauelements auf dem wenigstens einen Positionierungselement, derart, dass der Bildsensor in der bevorzugten Bildebene liegt.

Die Vorteile des Verfahrens liegen darin, dass bei bereits fest definierter Position und fest definierten optischen Eigenschaften einer Linse oder eines Linsensystems, die Position des den Bildsensor umfassenden Bauelements mithilfe des wenigstens einen Positionierungselements angepasst werden kann.
Da die optischen Bauteile schon fest im Gehäuse verbaut sind, muss deren Position nicht mehr angepasst werden.
Die Vermessung der optischen Eigenschaften des wenigstens einen optischen Bauteils erfolgt mit gängigen Analysemethoden wie beispielsweise dem „Active Alignment“. Durch dieses Verfahren wird ebenso die bevorzugte Bildebene bestimmt, wobei unter der bevorzugten Bildebene die Ebene verstanden wird, in welcher der gewünschte Gegenstand im Gegenstandsraum optimal auf dem Bildsensor abgebildet werden kann. Diese Ebene muss nicht zwangsweise planparallel zu irgendeiner Oberfläche des Gehäuses sein.
Das Verfahren sieht zwei alternative Vorgehensweisen vor, die abhängig davon sind, welches Gehäuse verwendet wird. Wird das Gehäuse verwendet, bei welchem bereits wenigstens ein Positionierungselement räumlich getrennt vom Innenraum des Gehäuses angebracht ist, erfolgt die Definition der Auflageebene durch die Anpassung des wenigstens einen Positionierungselements, beispielsweise durch Abtragen von Material.
Wird das Gehäuse verwendet, welches wenigstens eine äußere Aufnahme aufweist, so lässt sich die Auflageebene durch die Anbringung des wenigstens einen Positionierungselements an der wenigstens einen äußeren Aufnahme definieren. Dies geschieht beispielsweise durch eine Bewegung des Positionierungselements relativ zur äußeren Aufnahme.
Durch die Definition der Auflageebene mithilfe des wenigstens einen Positionierungselements lässt sich das den Bildsensor umfassende Bauelement sehr einfach auf dem wenigstens einen Positionierungselement anbringen, sodass der Bildsensor anschließend in der bevorzugten Bildebene liegt.
In einem optionalen zusätzlichen Schritt des Verfahrens wird das den Bildsensor umfassende Bauelement mit dem wenigstens einen Positionierungselement stoffschlüssig verbunden, vorzugsweise über eine Klebeverbindung.
Dies hat den Vorteil, dass hierdurch alle Bauteile miteinander verklebt und dadurch fixiert sind. Anstelle des Klebens können auch andere Verfahren verwendet werden, beispielsweise eine Punktschweißung oder ein Verfahren, bei dem die Materialien zunächst erhitzt werden und beim anschließenden Abkühlen eine feste Verbindung erzeugen.
In einem optionalen weiterführenden Schritt des Verfahrens wird das den Bildsensor umfassende Bauelement derart mit dem Gehäuse verbunden, dass der Zwischenraum zwischen dem Gehäuse und dem den Bildsensor umfassenden Bauelement form- und/oder stoffschlüssig geschlossen wird, vorzugsweise über eine Klebeverbindung.
Dies hat den Vorteil, dass das Gehäuse mit Hilfe des den Bildsensor umfassenden Bauelements verschlossen wird. Hierdurch können keine Partikel in den Innenraum des Gehäuses eindringen, welche den Strahlengang beeinflussen könnten. Zudem entstehen ein fester Zusammenschluss und eine feste Positionierung aller für die optischen Eigenschaften des Systems relevanten Komponenten. Anstelle der Klebeverbindung sind auch andere Methoden denkbar, mit denen der Innenraum vor Verschmutzung geschützt werden kann. Beispielsweise mittels Silikondichtungen oder einer Verformung des den Bildsensor umfassenden Bauelements oder des Gehäuses oder mittels eines Schweißverfahrens.
Weitere Einzelheiten, Merkmale, Merkmalskombinationen, Vorteile und Wirkungen auf Basis der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung und aus den Zeichnungen. Diese zeigen in schematischer Darstellung:
1 zeigt einen beispielhaften Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
2 zeigt einen beispielhaften Aufbau mit Visualisierung der bevorzugten Bildebene.
3 zeigt einen beispielhaften Aufbau des Gehäuses mit drei Positionierungselementen.
4 zeigt den schematischen Ablauf des Verfahrens zur Positionierung des den Bildsensor umfassenden Bauelements.
5 zeigt beispielhafte Ausführungen der äußeren Aufnahme.
Ausführungsbeispiel
1 zeigt den beispielhaften Aufbau einer der erfindungsgemäßen Vorrichtungen.
Das Gehäuse 101 sieht im Innenraum 106 einen festen Einbauplatz 108 zur Aufnahme wenigstens eines optischen Bauteils 104 vor. Zudem weist es eine äußere Aufnahme 107 auf, welche räumlich vom Innenraum 106 des Gehäuses 101 getrennt ist. Diese Aufnahme ist in diesem Beispiel als Aushöhlung realisiert. Unter Aufnahme 107 wird in dieser Anmeldung jedoch jede Struktur verstanden, an welcher ein beliebiges Positionierungselement 102 angebracht werden kann, worunter beispielsweise auch Klicksysteme verstanden werden können, also Aufnahmen 102, in welcher ein Positionierungselement 102 durch Einklicken fixiert wird. Eine derartige äußere Aufnahme kann auch seitlich am Gehäuse 101 angebracht werden.
An dem fest vorgesehenen Einbauplatz 108 sind im Ausführungsbeispiel mehrere optische Bauteile 104 angebracht.
In der äußeren Aufnahme 107 ist ein Positionierungselement 102 angebracht. Dieses Positionierungselement 102 definiert zusammen mit den zwei weiteren Positionierungselementen 301, welche deutlicher in 3 abgebildet sind, eine Auflageebene. Diese Auflageebene wurde derart bestimmt, dass nach Anbringung des den Bildsensor 105 umfassenden Bauelements 103 der Bildsensor 105 in einer bevorzugten Bildebene 201 positioniert wird.
Das den Bildsensor 105 umfassende Bauelement 103 liegt, wie in 2 zu sehen, auf den drei Positionierungselementen 102 auf. Um den Innenraum abzuschließen, wurde in dem Ausführungsbeispiel das den Bildsensor 105 umfassende Bauelement 103 stoffschlüssig mit dem Gehäuse 101 verklebt. Die Klebeverbindungen 109 verhindert das Eindringen von Schmutzpartikeln in den Innenraum 106 des Gehäuses 101.
Zur Konstruktion eines entsprechenden Kamerasystems und zur richtigen Positionierung des den Bildsensor 105 umfassenden Bauelements 103 wird beispielhaft ein Verfahren vorgestellt.
Gegeben ist ein Objektivgehäuse 101 mit wenigstens einem fest installierten optischen Bauteil 104, welches im Innenraum des Gehäuses 106 an dem dafür vorgesehenen festen Einbauplatz 108 befestigt ist. Das Gehäuse 101 weist zudem eine äußere Aufnahme 107 auf, welche räumlich getrennt vom Innenraum 106 des Gehäuses 101 angebracht ist.
Das Verfahren zur Anbringung des den Bildsensor 105 umfassenden Bauelements 103, welches das Ziel hat, den Bildsensor 105 in der bevorzugten Bildebene 201 zu positionieren, umfasst folgende Schritte:
Das Verfahren startet im Schritt 401. In Schritt 402 werden mithilfe gängiger optischer Methoden wie beispielsweise dem „Active Alignment“ die optischen Eigenschaften des wenigstens einen optischen Bauteils 104 vermessen. Hierfür werden definierte Lichtstrahlen durch das wenigstens eine optische Bauteil 104 gelenkt und am anderen Ende des optischen Bauteils 104 ein Bildsensor derart positioniert und verschoben, sodass die lichtempfindlichen Bereiche des Bildsensors 105 in Abhängigkeit der Position des Bildsensors 105 unterschiedliche stark beleuchtet werden. Mit Hilfe gängiger mathematischer Verfahren wird so die Position des Bildsensors bestimmt, sodass dieser in einer als optimal anzusehenden Bildebene liegt, die gemittelt auf seine gesamte Beleuchtungsfläche/lichtaktive Fläche die bestmöglichen Schärfeeigenschaften besitzt und dadurch das auf die Aufgabenstellung bezogene bestmögliche Bild liefert.
In Schritt 403 wird auf Basis dieser Vermessung die bevorzugte Bildebene bestimmt, in welcher ein anzubringender Bildsensor 105 die bestmögliche Performance liefern kann, unter der Voraussetzung, dass ein bestimmter Bereich im Gegenstandsraum scharf abgebildet werden soll. Hierfür wird die geometrische Lage der Ebene in Bezug auf das Gehäuse oder auf wenigstens ein optisches Element bestimmt.
In Schritt 404 werden die Positionierungselemente 102 derart in den äußeren Aufnahmen 107 positioniert, dass die Positionierungselemente 102 eine Auflageebene unter Berücksichtigung der zuvor bestimmten bevorzugten Bildebene 201 und dem den Bildsensor 105 umfassenden Bauelement 103 definieren. Die Auflageebene ist demnach so definiert, dass nach Auflage des den Bildsensor 105 umfassenden Bauelements 103 der Bildsensor 105 in der zuvor bestimmten bevorzugten Bildebene 201 liegt. Hierfür muss die Geometrie des den Bildsensor 105 umfassenden Bauelements 103 mitberücksichtigt werden, bzw. die Position des Bildsensors 105 relativ zu dem den Bildsensor 105 umfassenden Bauelement 103.
In dem Ausführungsbeispiel ist die äußere Aufnahme 107 derart realisiert, dass die stiftförmigen Positionierungselemente 102 durch Presspassung an einer beliebigen Stelle in der äußeren Aufnahme 102 befestigt werden können, wodurch sich in Abhängigkeit dieser Stelle unterschiedliche Auflageebenen festlegen lassen.
In Schritt 406 wird das den Bildsensor 105 umfassende Bauelement 103 auf den Positionierungselementen aufgebracht, sodass der Bildsensor 105 in der bevorzugten Bildebene 201 liegt. Dies geschieht zunächst durch einfaches Auflegen des den Bildsensor 105 umfassenden Bauelements 103 auf den Positionierungselementen 102.
Durch die plane Fläche auf dem den Bildsensor 105 umfassenden Bauelement 103, lässt sich das den Bildsensor 105 umfassenden Bauelements 103 derart lateral verschieben, dass der Bildsensor 105 so ausgerichtet werden kann, dass dieser einen gewünschten Bildausschnitt bestmöglich abbilden kann. Bevorzugt wird der Bildsensor 105 derart positioniert, dass das durch das wenigstens eine optische Element 104 gebündelte Licht in dem Bereich des Bildsensors 105 auftrifft, welcher optisch aktiv ist.
In einem optionalen Schritt 407 kann das den Bildsensor 105 umfassende Bauelement 103 mithilfe einer Klebeverbindung mit den Positionierungselementen 102 verklebt und dadurch fixiert werden. Anstelle des Verklebens können die verschiedenen Teile auch auf eine andere Art fixiert werden.
Zur Abdichtung des Innenraums 106 kann das den Bildsensor 105 umfassende Bauelement 103 in einem weiteren optionalen Schritt 408 in seinem Randbereich mit dem Gehäuse 101 verklebt werden, sodass die Klebeverbindung 109 den Innenraum 106 des Gehäuses 101 gegen Schmutzpartikel schützt. Diese Abdichtung lässt sich alternativ beispielsweise auch mit Silikon realisieren oder durch die Verformung des Materials des Gehäuses 101 oder des den Bildsensor 105 umfassenden Bauelements.
Das Verfahren endet in Schritt 409 und kann beispielsweise bei einem weiteren optischen System mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erneut durchlaufen werden.
Durch die Anwendung dieses Verfahrens ist es möglich unverpackte Sensoren zu verwenden, worunter man Sensoren versteht, die keine zusätzliche Abschirmung, beispielsweise gegen Verschmutzungen, aufweisen, da im Innenraum des Gehäuses 101 bei der Positionierung der Positionierungselemente 102 keine Partikel gelöst werden, wie es beispielsweise bei einer Anpassung der Auflageebene durch eine Presspassung im Innenraum 106 des Gehäuses 101 oder durch die Einbringung eines Objektivs in den Innenraum 106 des Gehäuses 101 mittels eines Gewindes passieren könnte.
Alternativ zu dem in 1 verwendeten Gehäuse 101 kann auch ein Gehäuse 302 verwendet werden, bei welchem das wenigstens eine Positionierungselement 301, bzw. im Ausführungsbeispiel die drei Positionierungselemente 301 bereits fest an dem Gehäuse 302 angebracht sind und das Gehäuse 302 in diesem Fall keine äußeren Aufnahmen 107 zur Aufnahme von Positionierungselementen 102 aufweist.
Die bereits vorinstallierten Positionierungselemente 301 können beispielsweise aus dem gleichen Material wie das Gehäuse 302 sein. Dadurch kann das gesamte Gehäuse 302 inklusive der Positionierungselemente 301 beispielsweise in einem Gießverfahren hergestellt werden.
Zur Definition der Auflageebene kann die Ausrichtung des wenigstens einen Positionierungselements 301 in einem alternativen Schritt 405 derart verändert werden, dass die Auflagefläche, welche durch einen flachen Bereich des einen Positionierungselements 301 gebildet wird, auf welchem das den Bildsensor 105 umfassende Bauelement 103 aufgelegt wird, die gewünschte Auflageebene definiert.
Bei mehreren Positionierungselementen 301 wird die Auflageebene durch die Ausrichtung der Bereiche der Positionierungselemente 301, auf welchen das den Bildsensor 105 umfassende Bauelement 103 aufgelegt wird, definiert.
Zur Anpassung der Ausrichtung des wenigstens einen Positionierungselements 301 können verschiedene Methoden angewandt werden. Das Positionierungselement 301 kann beispielsweise durch Verbiegung in eine bestimmte Position gebracht werden oder durch das Abtragen von Material angepasst werden.
Dabei kann das Positionierungselement 301 beispielsweise mechanisch durch Schneideverfahren verkleinert werden. Alternativ kann die Ausrichtung des wenigstens einen Positionierungselements 301 zum Beispiel durch die Abtragung von Material mit Hilfe eines Lasers durchgeführt werden.
Das den Bildsensor 105 umfassende Bauelement 103 ist in diesem Ausführungsbeispiel so ausgelegt, dass es im Bereich des Kontakts zwischen dem den Bildsensor 105 umfassenden Bauelement 103 und dem wenigstens einen Positionierungselement 301 plane Strukturen aufweist. Das bedeutet, dass die Positionierungselemente 301 nicht an einer festen Position am den Bildsensor 105 umfassenden Bauelement 103 angebracht werden müssen, sondern ein Bereich zur Anbringung gegeben ist. Dadurch ist es möglich, das den Bildsensor 105 umfassende Bauelement 103 derart lateral zu verschieben, dass der Bildsensor 105 an der gewünschten Position liegt.
Der Abstand der bevorzugten Bildebene 201 bzw. der Auflageebene in Bezug auf das Gehäuse 101 bzw. auf ein optisches Bauteil 104, wird durch die Positionierung der Positionierungselemente 102 festgelegt.
Da die Auflageebene nicht durch die Gehäusegeometrie vorgegeben ist, können auch, in Bezug zu einer beliebigen Stirnfläche des Gehäuses 101 windschiefe Auflageebenen, realisiert werden.

Claims

Gehäuse (101) zur Anbringung eines einen Bildsensor (105) umfassenden Bauelements (103), wobei im Innenraum (106) des Gehäuses (101) ein fester Einbauplatz (108) zur Aufnahme wenigstens eines optischen Bauteils (104) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass • das Gehäuse (101) wenigstens eine, räumlich vom Innenraum (106) des Gehäuses (101) getrennte, äußere Aufnahme (107) aufweist, welche dafür vorgesehen ist, wenigstens ein Positionierungselement (102) derart aufzunehmen, dass • das Positionierungselement (102) eine Auflageebene in Bezug auf das Gehäuse (101) definiert und dass • das den Bildsensor (105) umfassende Bauelement (103) auf dem Positionierungselement (102) auflegbar ist, sodass das den Bildsensor (105) umfassende Bauelement (103) in der definierten Auflageebene liegt, und dass • kein direkter Kontakt zwischen dem den Bildsensor (105) umfassenden Bauelement (103) und dem Gehäuse (101) besteht.
Gehäuse (101) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (101) wenigstens drei äußere Aufnahmen (107) aufweist, insbesondere äußere Aufnahmen (107), die zur Aufnahme von stiftförmigen Positionierungselementen (102) vorgesehen sind.
Gehäuse (101) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine äußere Aufnahme (107) durch eine Höhlung (501) und/oder eine durchgängige Öffnung (502) an einer Stelle des Gehäuses (101) realisiert ist.
Vorrichtung zur Anbringung eines einen Bildsensor (105) umfassenden Bauelements (103), bestehend aus einem Gehäuse (101), wobei im Innenraum (106) des Gehäuses (101) ein fester Einbauplatz (108) zur Aufnahme wenigstens eines optischen Bauteils (104) vorgesehen ist, und wenigstens einem Positionierungselement (102), dadurch gekennzeichnet, dass • das Gehäuse (101) wenigstens eine, räumlich vom Innenraum (106) des Gehäuses (101) getrennte, äußere Aufnahme (107) aufweist, welche dafür vorgesehen ist, das wenigstens eine Positionierungselement (102) derart aufzunehmen, dass • das Positionierungselement (102) eine Auflageebene in Bezug auf das Gehäuse (101) definiert, und dass • das den Bildsensor (105) umfassende Bauelement (103) auf dem Positionierungselement (102) auflegbar ist, sodass das den Bildsensor (105) umfassende Bauelement (103) in der definierten Auflageebene liegt, und dass • kein direkter Kontakt zwischen dem den Bildsensor (105) umfassenden Bauelement (103) und dem Gehäuse (101) besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Vorrichtung zusätzlich wenigstens ein optisches Bauteil (104) umfasst, welches fest im Innenraum (106) des Gehäuses an dem für wenigstens ein optisches Bauteil (104) vorgesehenen festen Einbauplatz (108) angebracht ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 4 und/oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass drei Positionierungselemente (102) verwendet werden, insbesondere drei stiftförmige Positionierungselemente (102), insbesondere mit abgerundeten Enden.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 4 und/oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des wenigstens einen Positionierungselements (102) durch eine Bewegung relativ zur äußeren Aufnahme (107) veränderbar ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 4–7, wobei die Vorrichtung zusätzlich das den Bildsensor (105) umfassende Bauelement (103) umfasst, wobei das den Bildsensor (105) umfassende Bauelement (103) eine plane Auflagefläche aufweist, an welcher der Kontakt zu dem wenigstens einen Positionierungselement (102) vorgesehen ist.
Vorrichtung zur Anbringung eines einen Bildsensor (105) umfassenden Bauelements (103), bestehend aus einem Gehäuse (101), wobei im Innenraum (106) des Gehäuses (101) ein fester Einbauplatz (108) zur Aufnahme wenigstens eines optischen Bauteils (104) vorgesehen ist, und wenigstens einem Positionierungselement (102), dadurch gekennzeichnet, dass • das wenigstens eine Positionierungselement (102) derart außerhalb des Innenraums (106) an dem Gehäuse (101) angebracht ist, sodass • durch Anpassung der Ausrichtung des wenigstens einen Positionierungselements (102) relativ zum Gehäuse (101) eine Auflageebene definiert wird, auf welcher das den Bildsensor (105) umfassende Bauelement (103) auflegbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageebene durch Abtragen von Material des wenigstens einen Positionierungselements (102) veränderbar ist.
Verfahren zur Anbringung eines einen Bildsensor (105) umfassenden Bauelements (103), bestehend aus einem Gehäuse (101), wobei im Innenraum (106) des Gehäuses (101) ein fester Einbauplatz (108) zur Aufnahme wenigstens eines optischen Bauteils (104) vorgesehen ist, sowie wenigstens einem fest im Gehäuse fixierten optischen Bauteil (104), wenigstens einem Positionierungselement (102), welches entweder getrennt vom Innenraum (106) des Gehäuses (101) angebracht ist und/oder an wenigstens einer getrennt vom Innenraum (106) des Gehäuses (101) äußeren Aufnahme (108) des Gehäuses (101) anbringbar ist, und einem einen Bildsensor (105) umfassenden Bauelement (103), welches folgende Verfahrensschritte umfasst: • Vermessung der optischen Eigenschaften des wenigstens einen optischen Bauteils (104). • Bestimmung einer bevorzugten Bildebene (201), in welcher der Bildsensor (105) angebracht werden soll, bezüglich einer mechanischen Referenz am Gehäuse (101) und/oder dem optischen Bauteil (101), auf Basis der Vermessung. • Anpassung des wenigstens einen Positionierungselements (102) derart, dass eine Auflageebene unter Berücksichtigung der bevorzugten Bildebene (201) und dem den Bildsensor (105) umfassenden Bauelement (103) definiert wird und/oder Anbringung des wenigstens einen Positionierungselements (102) an der wenigstens einen äußeren Aufnahme (107) derart, dass eine Auflageebene unter Berücksichtigung der bevorzugten Bildebene (201) und dem den Bildsensor (105) umfassenden Bauelement (103) definiert wird. • Anbringung des den Bildsensor (105) umfassenden Bauelements (103) auf dem wenigstens einen Positionierungselement (102), derart, dass der Bildsensor (105) in der bevorzugten Bildebene (201) liegt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das den Bildsensor (105) umfassende Bauelement (103) in einem weiteren Schritt mit dem wenigstens einem Positionierungselement (102) stoffschlüssig verbunden wird, vorzugsweise über eine Klebeverbindung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 und/oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das den Bildsensor (105) umfassende Bauelement (103) in einem weiteren Schritt derart mit dem Gehäuse (101) verbunden wird, dass der Zwischenraum zwischen dem Gehäuse (101) und dem den Bildsensor (105) umfassenden Bauelement (103) form- und/oder stoffschlüssig geschlossen wird, vorzugsweise über eine Klebeverbindung.