DE102017129238A1 - Adjustment device, camera module and method for adjusting an objective relative to an image sensor - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Justagevorrichtung (1a, 1b, 1c) zur Justage eines Objektivs (2) relativ zu einem Bildsensor (3). Die Justagevorrichtung (1a, 1b, 1c) umfasst dabei ein erstes Kugelgelenkelement (5), welches eine in eine Längserstreckungsrichtung (L) ausgedehnte erste Aussparung (5a) zur Aufnahme des Objektivs (2) aufweist, und ein zweites Kugelgelenkelement (6), welches auf einem Träger (10, 11, 13) für den Bildsensor (3) montierbar ist und welches eine zweite Aussparung (7) zur Aufnahme des ersten Kugelgelenkelements (5) aufweist. Dabei sind das erste Kugelgelenkelement (5) und das zweite Kugelgelenkelement (6) derart ausgebildet, dass das erste Kugelgelenkelement (5) in einem in der zweiten Aussparung (7) des zweiten Kugelgelenkelements (6) aufgenommenen Zustand um drei durch ein Rotationszentrum (Z) verlaufende Achsen relativ zum zweiten Kugelgelenkelement (6) rotierbar ist.The invention relates to an adjustment device (1a, 1b, 1c) for adjusting an objective (2) relative to an image sensor (3). The adjusting device (1a, 1b, 1c) comprises a first ball joint element (5) which has a first recess (5a) extending in a longitudinal direction (L) for receiving the objective (2), and a second ball joint element (6) on a support (10, 11, 13) for the image sensor (3) can be mounted and which has a second recess (7) for receiving the first ball joint element (5). In this case, the first ball joint element (5) and the second ball joint element (6) are designed such that the first ball joint element (5) in a state received in the second recess (7) of the second ball joint element (3) is rotated three times by a center of rotation (Z). extending axes relative to the second ball joint element (6) is rotatable.

Description

Die Erfindung betrifft eine Justagevorrichtung zur Justage eines Objektivs relativ zu einem Bildsensor. Zur Erfindung gehören auch ein Kameramodul mit einem Objektiv und einem Bildsensor sowie ein Verfahren zum Justieren eines Objektivs relativ zu einem Bildsensor mittels einer Justagevorrichtung.The invention relates to an adjustment device for adjusting an objective relative to an image sensor. The invention also includes a camera module with a lens and an image sensor and a method for adjusting an objective relative to an image sensor by means of an adjustment device.

Bei Kameras, insbesondere für Kraftfahrzeuge zur Erfassung von Objekten, ist es nötig, das Objektiv über einem Bildaufnehmer bzw. Bildsensor richtig zu positionieren. Dabei wird das Objektiv auf die richtige Entfernung zum Bildsensor eingestellt, sowie auch in transversaler Richtung zum Bildsensor ausgerichtet, zum Beispiel so, dass ich letztendlich der Bildsensor in der Brennebene des Objektivs befindet und die optische Achse des Objektivs durch die Mitte des Bildsensors verläuft. Hierzu werden üblicherweise Justagevorrichtung bzw. Haltevorrichtungen, auch Lensmount genannt, verwendet, die die Linse bzw. das Objektiv gegenüber einem Bildsensor halten, und mittels welchen sich das Objektiv relativ zum Bildsensor verschieben lässt, bis die richtige Position erreicht ist. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise in der DE 10 2004 044 503 B4 beschriebenen. Hierbei wird der Bildsensor gegenüber dem Objektiv in drei Raumrichtungen, gegenüber dem Objektiv ausgerichtet und anschließend fixiert, beispielsweise mittels Kleben oder Schweißen.In the case of cameras, in particular for motor vehicles for detecting objects, it is necessary to position the objective correctly via an image sensor or image sensor. The lens is adjusted to the correct distance from the image sensor, as well as aligned in the transverse direction to the image sensor, for example, so that I finally the image sensor in the focal plane of the lens and the optical axis of the lens passes through the center of the image sensor. For this purpose, usually adjustment device or holding devices, also called lens mount, used, which hold the lens or the lens relative to an image sensor, and by means of which the lens can be moved relative to the image sensor until the correct position is reached. Such a device is for example in the DE 10 2004 044 503 B4 described. Here, the image sensor with respect to the lens in three spatial directions, aligned with respect to the lens and then fixed, for example by gluing or welding.

Um Objektiv und Bildsensor möglichst präzise zueinander ausrichten zu können, sind bisweilen sehr aufwendige Justagevorrichtungen erforderlich. Zudem, wenngleich auch zur Fixierung der einzelnen Komponenten einer solchen Vorrichtung auch ein Verschweißen der einzelnen Komponenten miteinander in Betracht kommt, so kommen dennoch bei vielen solcher Justagevorrichtungen immer wieder Klebstoffe zum Einsatz. Diese haben wiederum den Nachteil, dass sie aushärten müssen, wodurch sich das Volumen dieser Klebstoffe verringert, was dazu führen kann, dass sich die eingestellte Relativposition zwischen Objektiv und Bildsensor wieder verschiebt.In order to align the lens and image sensor as precisely as possible to each other, sometimes very complicated adjustment devices are required. In addition, although also for the fixation of the individual components of such a device also a welding of the individual components with each other comes into consideration, so many adhesives are still used in many such adjustment devices. These in turn have the disadvantage that they must harden, whereby the volume of these adhesives is reduced, which can lead to the set relative position between the lens and the image sensor shifts again.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Justagevorrichtung, ein Kameramodul und ein Verfahren zum Justieren eines Objektivs relativ zu einem Bildsensor bereitzustellen, welche eine möglichst präzise Ausrichtung des Objektivs relativ zum Bildsensor ermöglichen.It is therefore an object of the present invention to provide an adjustment device, a camera module and a method for adjusting an objective relative to an image sensor, which enable the most precise possible alignment of the objective relative to the image sensor.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Justagevorrichtung, ein Kameramodul und ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung, sowie der Figuren.This object is achieved by an adjustment device, a camera module and a method having the features according to the respective independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims, the description, and the figures.

Eine erfindungsgemäße Justagevorrichtung zur Justage eines Objektivs relativ zu einem Bildsensor weist dabei ein erstes Kugelgelenkelement auf, welches eine in eine Längserstreckungsrichtung ausgedehnte erste Aussparung zur Aufnahme des Objektivs aufweist und ein zweites Kugelgelenkelement, welches auf einem Träger für den Bildsensor montierbar ist und welches eine zweite Aussparung zur Aufnahme des ersten Kugelgelenkelements aufweist. Darüber hinaus sind das erste Kugelgelenkelement und das zweite Kugelgelenkelement derart ausgebildet, dass das erste Kugelgelenkelement in einem in der zweiten Aussparung des zweiten Kugelgelenkelements aufgenommenen Zustand um drei durch ein Rotationszentrum verlaufende Achsen relativ zum zweiten Kugelgelenkelement rotierbar ist.An adjustment device according to the invention for adjusting an objective relative to an image sensor has a first ball joint element which has a first recess extending in a longitudinal extension direction for receiving the objective and a second ball joint element which can be mounted on a support for the image sensor and which has a second recess for receiving the first ball joint element. Moreover, the first ball joint member and the second ball joint member are formed such that the first ball joint member is rotatable relative to the second ball joint member in a state received in the second recess of the second ball joint member by three axes passing through a center of rotation.

Das erste und zweite Kugelgelenkelement stellen damit vorteilhafterweise ein Kugelgelenk bereit, welches seinerseits wiederum drei rotatorische Freiheitsgrade bereitstellt, was in Bezug auf die Justage eines Objektivs relativ zu einem Bildsensor ein besonders hohes Maß an Flexibilität bietet. Dadurch kann ein in der ersten Aussparung des ersten Kugelgelenkelements befindliches Objektiv um das Rotationszentrum um drei unabhängige Achsen, insbesondere auch um beliebige Achsen durch das Rotationszentrum, rotiert werden und damit besonders präzise gegenüber einem Bildsensor ausgerichtet werden. Das Objektiv wird auch hier, wie Eingangs beschreiben, mittels der Justagevorrichtung vorzugsweise so gegenüber dem Bildsensor justiert, dass idealerweise die optische Achse des Objektivs die Mitte des Bildsensors in einem rechten Winkel schneidet und sich der Bildsensor in der Fokusebene des Objektivs befindet. Da es aufgrund von Fertigungstoleranzen beim Aufbringen des Bildsensors auf dem Träger, zum Beispiel einer Leiterplatte, dazu kommen kann, dass der Sensor gegenüber dem Träger geneigt ist, ist die durch die Justagevorrichtung bereitgestellte Rotationsmöglichkeit eines in das erste Kugelgelenkelement aufgenommenen Objektivs besonders vorteilhaft, um das Objektiv auch bei leichter Schrägstellung des Bildsensors richtig gegenüber diesem ausrichten zu können. Zusätzlich wird die Bereitstellung dieser Freiheitsgrade durch die Verwendung eines Kugelgelenks durch besonders einfache konstruktive Maßnahmen ermöglicht, sodass sich die Justagevorrichtung dadurch besonders einfach und kostengünstig gestalten lässt.The first and second ball joint element thus advantageously provide a ball joint, which in turn provides three rotational degrees of freedom, which offers a particularly high degree of flexibility with respect to the adjustment of a lens relative to an image sensor. As a result, an objective located in the first recess of the first ball joint element can be rotated around the center of rotation about three independent axes, in particular also about arbitrary axes through the center of rotation, and thus aligned particularly precisely with respect to an image sensor. The objective is also here, as described in the introduction, adjusted by means of the adjustment device relative to the image sensor such that ideally the optical axis of the objective intersects the center of the image sensor at a right angle and the image sensor is in the focal plane of the objective. Since, due to manufacturing tolerances on application of the image sensor on the carrier, for example a printed circuit board, it may happen that the sensor is inclined relative to the carrier, the possibility of rotation of an objective received in the first ball joint element provided by the adjusting device is particularly advantageous in order to achieve this Lens to align even with slight inclination of the image sensor properly against this. In addition, the provision of these degrees of freedom is made possible by the use of a ball joint by particularly simple structural measures, so that the adjustment device can be made particularly simple and inexpensive.

Der Begriff Kugelgelenk impliziert dabei lediglich, dass durch ein solches Gelenk drei rotatorische Freiheitsgrade bereitgestellt werden, nicht jedoch, dass das erste Kugelgelenkelement kugelförmig und die durch das zweite Kugelgelenkelement bereitgestellte zweite Aussparung ebenfalls kugelförmig ausgebildet sein müssen. Beispielsweise kann das erste Kugelgelenkelement kugelförmig ausgebildet sein, während das zweite Kugelgelenkelement eine würfelförmige Aussparung aufweist, deren Kantenlänge dem Kugeldurchmesser des ersten Kugelgelenkelements entspricht. Auch hierdurch wird ein Kugelgelenk bereitgestellt, so dass das kugelförmige erste Kugelgelenkelement innerhalb der würfelförmigen Aussparung um drei Achsen rotierbar ist. Alternativ könnte die zweite Aussparung des zweiten Kugelgelenkelements auch zylinderförmig sein. Gemäß einem weiteren Beispiel kann die Aussparung des zweiten Kugelgelenkelements kugelförmig sein, während das erste Kugelgelenkelement beispielsweise als dünne kreisförmige Scheibe ausgebildet ist. Auch dies lässt eine Rotation dieser Scheibe innerhalb der kugelförmigen Aussparung um drei Rotationsachsen zu, die beliebigem Raum ausgerichtet sein können, und stellt damit ein Kugelgelenk bereit. Auch zahlreiche weitere Ausbildungsvarianten für das erste und zweite Kugelgelenkelement sind denkbar. Damit ist ein besonders hohes Maß an Flexibilität bereitgestellt.The term ball joint merely implies that three rotational degrees of freedom are provided by such a joint, but not that the first ball joint element spherical and the second recess provided by the second ball joint element must also be spherical. For example, the first ball joint element may be spherical, while the second ball joint element a cube-shaped recess whose edge length corresponds to the ball diameter of the first ball joint element. This also provides a ball joint, so that the spherical first ball joint element is rotatable within the cube-shaped recess about three axes. Alternatively, the second recess of the second ball joint element could also be cylindrical. As another example, the recess of the second ball joint element may be spherical while the first ball joint element may be formed as a thin circular disc, for example. Again, this allows for rotation of this disc within the spherical recess about three axes of rotation that can be aligned with any space, thereby providing a ball and socket joint. Numerous other training variants for the first and second ball joint element are conceivable. This provides a particularly high degree of flexibility.

Vorteilhaft ist es zudem, wenn durch die Justagevorrichtung nicht nur eine Rotationsmöglichkeit um die drei Raumachsen durch das Rotationszentrum bereitgestellt wird, sondern zusätzlich auch drei weitere translatorische Freiheitsgrade zur Bewegung eines in das erste Kugelgelenkelement aufgenommenen Objektivs gegenüber einem auf dem Träger angeordneten Bildsensor, wie dies nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen näher beschreiben wird.It is also advantageous if not only one rotation possibility about the three spatial axes through the rotation center is provided by the adjustment device, but also three further translational degrees of freedom for moving a lens received in the first ball joint element with respect to an image sensor arranged on the support, as described below will be described in more detail with reference to preferred embodiments.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Kugelgelenkelement derart ausgebildet, dass das zumindest zum Teil in die Aussparung aufgenommene Objektiv in der Längserstreckungsrichtung verschiebbar ist. Das Objektiv kann beispielsweise eine Objektivfassung sowie mindestens eine durch diese gehaltene Linse aufweisen. Die Objektivfassung kann in der Längserstreckungsrichtung damit vorteilhafterweise in das erste Kugelgelenkelement zumindest zum Teil eingeschoben werden. Dadurch, dass das aufgenommene Objektiv in der Längserstreckungsrichtung verschiebbar ist, lässt sich hierdurch vorteilhafterweise zusätzlich auch der Abstand des Objektivs zum Bildsensor auf eine gewünschte Position einstellen. Die erste Aussparung kann in ihrer Querschnittsgeometrie dabei korrespondierend zur Querschnittsgeometrie des Objektivs bzw. des aufnehmbaren Teils der Objektivfassung ausgebildet sein. In an advantageous embodiment of the invention, the first ball joint element is designed such that the at least partially received in the recess lens in the longitudinal extension direction is displaceable. The objective may, for example, have a lens mount and at least one lens held by it. The lens mount can thus be inserted at least partially into the first ball joint element in the longitudinal extension direction. As a result of the fact that the recorded objective is displaceable in the direction of longitudinal extent, this advantageously additionally allows the distance of the objective to the image sensor to be set to a desired position. The first recess may be formed in its cross-sectional geometry corresponding to the cross-sectional geometry of the lens or the receivable portion of the lens barrel.

Beispielsweise kann die Objektivfassung zylinderförmig ausgebildet sein, ebenso wie die erste Aussparung im ersten Kugelgelenkelement. Zudem sind die erste und zweite Aussparung jeweils als Durchgangsöffnungen ausgebildet. So kann Licht, welches auf das in das erste Kugelgelenkelement eingebrachte Objektiv trifft, das erste Kugelgelenkelement durchdringen und auf dem Bildsensor auftreffen.For example, the lens mount may be cylindrically shaped, as may the first recess in the first ball joint element. In addition, the first and second recesses are each formed as passage openings. Thus, light which strikes the lens introduced into the first ball joint element can penetrate the first ball joint element and impinge on the image sensor.

Weiterhin ist das erste Kugelgelenkelement vorzugsweise dazu ausgebildet, das in der ersten Aussparung zumindest zum Teil aufgenommene Objektiv an mehreren verschiedenen Positionen entlang der Längserstreckungsrichtung der ersten Aussparung, insbesondere an jeder Position zwischen einer entlang der Längserstreckungsrichtung definierten Anfangs- und Endposition, durch Kraftschluss zu halten. Eine reibschlüssige bzw. kraftschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Kugelgelenkelement und dem in dessen erste Aussparung eingeführten Objektiv hat den großen Vorteil, dass zur Fixierung des Objektivs im ersten Kugelgelenkelement kein Kleben erforderlich ist. Dies vermeidet die in Bezug auf Klebstoffe oben beschriebenen Nachteile. Alternativ oder zusätzlich ist es auch denkbar, die Verbindung zwischen dem ersten Kugelgelenkelement und dem Objektiv bzw. der Objektivfassung in der justierten Position stoffschlüssig auszuführen, zum Beispiel durch Laserschweißen. Eine kraftschlüssige Verbindung hat jedoch den besonders großen Vorteil, dass diese Verbindung reversibel ist und damit jederzeit, zum Beispiel für eine neue Justage oder Nachjustage, gelöst werden kann.Furthermore, the first ball joint element is preferably designed to hold the lens at least partially accommodated in the first recess at a plurality of different positions along the longitudinal extension direction of the first recess, in particular at each position between an initial and final position defined along the longitudinal extension direction. A frictional or non-positive connection between the first ball joint element and the lens inserted into its first recess has the great advantage that no gluing is required for fixing the lens in the first ball joint element. This avoids the disadvantages described above with respect to adhesives. Alternatively or additionally, it is also conceivable to make the connection between the first ball joint element and the lens or the lens mount in the adjusted position in a material-locking manner, for example by laser welding. However, a non-positive connection has the particularly great advantage that this connection is reversible and thus at any time, for example, for a new adjustment or readjustment, can be solved.

Beispielsweise kann das erste Kugelgelenkelement mit Klemmelementen ausgebildet sein, durch welche das Objektiv bei Einführen in die erste Aussparung eingeklemmt wird. Hierzu kann das erste Kugelgelenkelement zumindest zum Teil elastisch ausgebildet sein, zum Beispiel aus einem Kunststoff. Weiterhin kann das Kugelgelenkelement entsprechende Einschnitte oder Aussparungen aufweisen, zum Beispiel mäanderförmige Schlitze, um die Klemmelemente bereitzustellen, sodass beim Einführen des Objektivs in die erste Aussparung des Kugelgelenkelements die durch die Einschnitte separierten Teile des ersten Kugelgelenkelements nach außen gedrückt werden und dadurch eine Gegenkraft als Klemmkraft auf das Objektiv ausüben. Hierdurch lässt sich vorteilhafterweise das Objektiv in der ersten Aussparung durch entsprechende Kraftbeaufschlagung, die größer ist als die durch die Klemmkraft bedingte Reibungskraft zwischen der Objektivfassung und der Wandung der ersten Aussparung des ersten Kugelgelenkelements, in der Längserstreckungsrichtung in die gewünschte Position verschieben und gleichzeitig durch die kraftschlüssig fixieren.For example, the first ball joint element may be formed with clamping elements, through which the lens is clamped when inserted into the first recess. For this purpose, the first ball joint element may be at least partially elastic, for example made of a plastic. Furthermore, the ball joint element may have corresponding notches or recesses, for example meandering slots, to provide the clamping elements so that upon insertion of the lens into the first recess of the ball joint element, the parts of the first ball joint element separated by the cuts are pushed outwardly and thereby a counter force as a clamping force to exercise on the lens. As a result, advantageously, the lens in the first recess by appropriate application of force, which is greater than the friction force between the lens mount and the wall of the first recess of the first ball joint element caused by the clamping force, move in the longitudinal direction in the desired position and at the same time by the non-positively fix.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Justagevorrichtung den Träger für den Bildsensor auf und eine erste Befestigungseinrichtung, mittels welcher zumindest ein Teil des zweiten Kugelgelenkelements in verschiedenen in einer Ebene liegenden Positionen befestigbar ist, wobei in einem unbefestigten oder teilbefestigten Zustand der zumindest eine Teil des Kugelgelenkelements relativ zum Träger in der Ebene bewegbar ist. Der Träger kann zumindest zum Teil, insbesondere Großteil, eben ausgebildet sein, wobei dann die beschriebene Ebene parallel zum ebenen Trägerteil ist. Mit anderen Worten kann also das zweite Kugelgelenkelement auf dem Träger angeordnet werden, und ist im Wesentlichen parallel zur Trägerebene verschiebbar. Darüber hinaus ist das erste Kugelgelenkelement in der Aussparung des zweiten Kugelgelenkelements und das Objektiv zur Justage in der ersten Aussparung des ersten Kugelgelenkelements angeordnet, sodass letztendlich die mindestens eine Linse des Objektivs auf der dem Träger für den Bildsensor abgewandten Seite des Kugelgelenks angeordnet ist. Entsprechend korrespondiert die Ebene, in welcher das zweite Kugelgelenkelement relativ zum Träger bewegbar ist, zu einer Ebene, die im Wesentlichen senkrecht zur Längserstreckungsrichtung der ersten Aussparung des ersten Kugelgelenkelements ist, zumindest in einem justierten Zustand.In a further advantageous embodiment of the invention, the adjustment device on the support for the image sensor and a first fastening means, by means of which at least a portion of the second ball joint element in different lying in a plane positions can be fastened, wherein in an unsecured or partially fixed state of at least one part of Ball joint element is movable relative to the carrier in the plane. The support may be at least partially, in particular bulk, flat, in which case the plane described is parallel to the flat support member. In other words, therefore, the second ball joint element can be arranged on the carrier, and is displaceable substantially parallel to the carrier plane. In addition, the first ball joint element in the recess of the second ball joint element and the lens for adjustment in the first recess of the first ball joint element is arranged so that ultimately the at least one lens of the lens is disposed on the side facing away from the support for the image sensor side of the ball joint. Accordingly, the plane in which the second ball joint member is movable relative to the carrier corresponds to a plane that is substantially perpendicular to the longitudinal extension direction of the first recess of the first ball joint member, at least in an adjusted state.

Insgesamt ist so die Justagevorrichtung in sechs unabhängigen Raumrichtungen justierbar, das heißt, wird das Objektiv in der ersten Aussparung des ersten Kugelgelenkelements angeordnet, so ist dieses entlang von drei Raumrichtungen translatorisch gegenüber einem auf dem Träger angeordneten Bildsensor bewegbar, sowie gleichzeitig auch um drei beliebige Achsen um das Rotationszentrum rotierbar. Hierdurch wird eine besonders präzise Ausrichtung des Objektivs relativ zu einem Bildsensor ermöglicht.Overall, the adjustment device is adjustable in six independent spatial directions, that is, the lens is arranged in the first recess of the first ball joint element, this is translationally movable in three spatial directions relative to an image sensor arranged on the support, and at the same time to any three axes rotatable about the center of rotation. This allows a particularly precise alignment of the lens relative to an image sensor.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das zweite Kugelgelenkelement zumindest zwei Elementteile auf, die aneinander befestigbar sind, wobei ein jeweiliger Elementteil einen Teil der Aussparung bereitstellt. Hierdurch kann das erste Kugelgelenkelement vorteilhafterweise auf einfache Weise in die zweite Aussparung des zweiten Kugelgelenkelements eingebracht werden. Insbesondere kann zum Beispiel das erste Kugelgelenkelement auf ein Elementteil bzw. den durch dieses Elementteil bereitgestellten Teil der Aussparung eingelegt werden und anschließend das zweite Elementteil aufgesetzt werden. Diese beiden Elementteile können dann miteinander verschweißt werden. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Justagevorrichtung eine zweite Befestigungseinrichtung aufweist, mittels welcher die zwei Elementteile reversibel aneinander befestigbar sind. Beispielsweise lässt sich dies vorteilhafterweise durch eine Schraubverbindung bewerkstelligen.In a further advantageous embodiment of the invention, the second ball joint element on at least two element parts, which are fastened to each other, wherein a respective element part provides a part of the recess. As a result, the first ball joint element can advantageously be introduced in a simple manner into the second recess of the second ball joint element. In particular, for example, the first ball joint element can be placed on an element part or the part of the recess provided by this element part and then the second element part can be placed. These two element parts can then be welded together. However, it is particularly advantageous if the adjustment device has a second fastening device, by means of which the two element parts are reversibly fastened to each other. For example, this can advantageously be accomplished by a screw connection.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Justagevorrichtung derart ausgebildet, dass das erste Kugelgelenkelement in einer justierten Position in der Aussparung des zweiten Kugelgelenkelements mittels Kraftschluss fixierbar oder fixiert ist. Die Befestigung des Kugelgelenkelements mittels Kraftschluss hat wiederum den großen Vorteil das hierzu zum einen keine Klebstoffe notwendig sind und zum anderen eine derartige Fixierung wiederum reversibel ausgebildet ist, sodass im Falle einer möglicherweise notwendigen Nachjustierung dies problemlos durch Lösen der justierten Position möglich ist. Um eine solche Fixierung des ersten Kugelgelenkelements mittels Kraftschluss umzusetzen, kann das erste Kugelgelenkelement beispielsweise zwischen den beiden Elementteilen des zweiten Kugelgelenkelements eingeklemmt werden.In a further advantageous embodiment of the invention, the adjustment device is designed such that the first ball joint element is fixable or fixed in an adjusted position in the recess of the second ball joint element by means of frictional connection. The attachment of the ball joint member by means of traction in turn has the great advantage that on the one hand no adhesives are necessary and on the other hand, such fixation is in turn reversible, so in case of possibly necessary readjustment this is easily possible by loosening the adjusted position. In order to implement such a fixation of the first ball joint element by means of adhesion, the first ball joint element can be clamped, for example, between the two element parts of the second ball joint element.

Daher stellt es eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn zur kraftschlüssigen Befestigung des ersten Kugelgelenkelements in der Aussparung des zweiten Kugelgelenkelements die zweite Befestigungseinrichtung dazu ausgelegt ist, eine Kraft von den beiden Elementteilen in Richtung des ersten zwischen den beiden Elementteilen in der Aussparung angeordneten ersten Kugelgelenkelements auszuüben. Auch hier wiederum ist es vorteilhaft, wenn die zweite Befestigungseinrichtung beispielsweise durch eine Schraubverbindung umgesetzt ist. Zum Beispiel kann das erste Kugelgelenkelement in die Aussparung zwischen den beiden Elementteilen des zweiten Kugelgelenkelements eingebracht werden und anschließend die beiden Elementteilen gegeneinander so verschraubt werden, dass das erste Kugelgelenkelement in seiner Position gehalten wird. Um beispielsweise das Objektiv relativ zum Bildsensor zu justieren, kann diese Verschraubung auch zunächst so locker ausgeführt werden, dass eine Rotation des ersten Kugelgelenkelements in der zweiten Aussparung des zweiten Kugelgelenkelements zur Ausrichtung des Objektivs möglich ist, und erst in der richtigen Position des Objektivs die Schraubverbindung so fest angezogen wird, dass das erste Kugelgelenkelement kraftschlüssig in der Aussparung fixiert ist.Therefore, it represents a further advantageous embodiment of the invention, when the second fastening means is adapted to the frictional attachment of the first ball joint element in the recess of the second ball joint element, a force from the two element parts in the direction of the first arranged between the two element parts in the recess first Exercise ball joint element. Again, it is advantageous if the second fastening device is implemented for example by a screw connection. For example, the first ball joint element can be introduced into the recess between the two element parts of the second ball joint element and then the two element parts are screwed against each other so that the first ball joint element is held in position. To adjust, for example, the lens relative to the image sensor, this screw can also be initially carried out so loosely that a rotation of the first ball joint element in the second recess of the second ball joint element for alignment of the lens is possible, and only in the correct position of the lens, the screw is tightened so tightly that the first ball joint element is fixed non-positively in the recess.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Kugelgelenkelement kugelförmig oder als kreisförmige Scheibe ausgebildet, wobei die Längserstreckungsrichtung eine radiale Richtung darstellt. Entsprechend fällt auch das Rotationszentrum, um welches das erste Kugelgelenkelement in der zweiten Aussparung rotierbar ist, mit einem Kreismittelpunkt der kreisförmigen Scheibe oder dem Kugelmittelpunkt bei einer kugelförmigen Ausbildung des ersten Kugelgelenkelements dar. Die kugelförmige Ausbildung des Kugelgelenkelements hat gerade im Zusammenspiel mit einer sphärisch ausgestalteten Aussparung des zweiten Kugelgelenkelements den Vorteil, dass der zur Fixierung des ersten Kugelgelenkelements erforderlicher Kraftschluss über die relativ große Anlagefläche zwischen dem ersten und zweiten Kugelgelenkelement sehr einfach bereitgestellt werden kann. Dagegen ist die Ausbildung des Kugelgelenkelements als kreisförmige Scheibe besonders materialsparend und kostengünstig und spart Gewicht. In a further advantageous embodiment of the invention, the first ball joint element is spherical or formed as a circular disc, wherein the longitudinal direction of extension represents a radial direction. Correspondingly, the center of rotation about which the first ball joint element is rotatable in the second recess also coincides with a circular center of the circular disk or the ball center with a spherical configuration of the first ball joint element. The spherical configuration of the ball joint element is just in interaction with a spherically configured recess of the second ball joint element has the advantage that the force required for fixing the first ball joint element frictional connection can be provided very easily over the relatively large contact surface between the first and second ball joint element. In contrast, the formation of the ball joint element as a circular disc is particularly material-saving and inexpensive and saves weight.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die erste und zweite Befestigungseinrichtung als eine gemeinsame Befestigungseinrichtung derart ausgebildet, dass ein jeweiliges Elementteil des zweiten Kugelgelenkelements und der Träger jeweils ein erstes Durchgangsloch und mindestens ein zweites Durchgangsloch aufweisen, wobei die ersten und zweiten Durchgangslöcher derart korrespondierend ausgebildet sind, dass ein gerades, langgestrecktes erstes Befestigungsmittel, insbesondere eine erste Schraube, in alle ersten Durchgangsöffnungen gleichzeitig einführbar ist, und mindestens ein gerades, lang gestrecktes zweites Befestigungsmittel, insbesondere mindestens eine zweite Schraube, in alle zweiten Durchgangsöffnungen gleichzeitig einführbar ist. Mit anderen Worten lassen sich durch eine Schraubverbindung sowohl die beiden Elementteile und das dazwischen befindliche erste Kugelgelenkelement zueinander fixieren, sowie auch das zweite Kugelgelenkelement in Bezug auf den Träger für den Bildsensor. Dabei können nicht nur zwei solcher, bevorzugt gegenüberliegend angeordneter, Schraubverbindungen vorgesehen sein, sondern auch mehrere, zum Beispiel vier, um ein erhöhtes Maß an Stabilität bereitzustellen.In a further advantageous embodiment of the invention, the first and second fastening device are designed as a common fastening device such that a respective element part of the second ball joint element and the carrier each have a first through hole and at least one second through hole, wherein the first and second through holes formed in a corresponding manner in that a straight, elongated first fastening means, in particular a first screw, can be introduced simultaneously into all first through openings, and at least one straight, elongated second fastening means, in particular at least one second screw, can be inserted into all second through openings simultaneously. In other words, both the two element parts and the first ball joint element located therebetween can be fixed to one another by a screw connection, as can the second ball joint element with respect to the support for the image sensor. Not only two such, preferably oppositely arranged, screw connections can be provided, but also several, for example four, in order to provide an increased degree of stability.

Weiterhin lässt sich durch eine solche Schraubverbindung beispielsweise auch die variable Positionierbarkeit des zweiten Kugelgelenkelements in Bezug auf den Träger in der oben genannten zweidimensionalen Ebene realisieren. Hierzu können beispielsweise die Durchgangslöcher im Träger einen größeren Durchmesser aufweisen als jeweils das erste und zweite Befestigungsmittel, das heißt als die jeweiligen Schraubhälse. Der Durchmesser des Schraubenkopfes oder einer aufschraubbaren Schraubenmutter oder Beilagscheibe ist dagegen größer als der Lochdurchmesser der Durchgangslöcher im Träger. Die Anordnung aus dem ersten und zweiten Kugelgelenkelement, sowie das in das erste Kugelgelenkelement einführbare Objektiv lässt sich bei nicht angezogener oder zumindest nicht festangezogener Schrauben auf einfache Weise in der Ebene des Trägers in seiner Position variieren, da die Schraubenhälse in den größeren Löchern im Träger ein entsprechendes Spiel haben, zumindest bis maximal zu einer Länge, die der Differenz aus dem Lochdurchmesser der Durchgangslöcher im Träger und dem Durchmesser der langgestreckten Befestigungsmittel entspricht.Furthermore, by such a screw connection, for example, the variable positioning of the second ball joint element with respect to the carrier in the above-mentioned two-dimensional plane can be realized. For this purpose, for example, the through holes in the carrier may have a larger diameter than in each case the first and second fastening means, that is, as the respective threaded necks. The diameter of the screw head or a screw-on nut or washer, however, is greater than the hole diameter of the through holes in the carrier. The arrangement of the first and second ball joint element, as well as the insertable into the first ball joint element lens can be in unclamped or at least not tightened screws in a simple manner in the plane of the carrier in its position vary, as the screw necks in the larger holes in the carrier a have appropriate game, at least to a maximum of a length corresponding to the difference of the hole diameter of the through holes in the carrier and the diameter of the elongated fastening means.

Befindet sich dann letztendlich die Anordnung aus den beiden Elementteilen, dem ersten Kugelgelenkelement und dem Objektiv in der richtigen Position relativ zum Träger bzw. dem darauf befindlichen Bildsensor, so kann diese Anordnung durch Anziehen der Schrauben fixiert werden. Auch hierzu ist vorteilhafterweise kein Kleben notwendig. Zusätzlich ist eine derartige Befestigung bzw. Fixierung wiederum reversibel und kann somit jederzeit bei Bedarf, zum Beispiel für eine Nachjustierung, gelöst werden.If the arrangement of the two element parts, the first ball joint element and the objective is then in the correct position relative to the carrier or the image sensor located thereon, then this arrangement can be fixed by tightening the screws. Also, this is advantageously no sticking necessary. In addition, such attachment or fixation is in turn reversible and can thus be solved at any time if necessary, for example, for a readjustment.

Wenngleich hier als Befestigungsvorrichtung exemplarisch Schraubverbindungen genannt wurden, so gibt es dennoch vielzählige weitere Möglichkeiten, um die entsprechenden Befestigungen und Fixierungen der einzelnen Komponenten zueinander reversibel auszuführen. Beispielsweise können hierzu auch Spannelemente, Klemmen, oder Ähnliches zum Einsatz kommen.Although screw connections have been mentioned here by way of example as fastening devices, there are still numerous other possibilities for reversibly carrying out the respective fastenings and fixings of the individual components relative to one another. For example, clamping elements, clamps or the like can also be used for this purpose.

Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Kameramodul mit einem Objektiv und einem Bildsensor. Das Kameramodul weist dabei ein erstes Kugelgelenkelement auf, welches eine in eine Längserstreckungsrichtung ausgedehnte erste Aussparung aufweist, in welcher das Objektiv aufgenommen und in einer Position entlang der Längserstreckungsrichtung gehalten ist. Weiterhin weist das Kameramodul ein zweites Kugelgelenkelement auf, welches auf einem Träger, auf welchem der Bildsensor angeordnet ist, fixiert ist, und welches eine zweite Aussparung aufweist, in welcher das erste Kugelgelenkelement relativ zum zweiten Kugelelement fixiert ist.Furthermore, the invention also relates to a camera module with a lens and an image sensor. In this case, the camera module has a first ball joint element which has a first recess, which is extended in a longitudinal extension direction, in which the objective is received and held in a position along the longitudinal extension direction. Furthermore, the camera module has a second ball joint element, which is fixed on a support on which the image sensor is arranged, and which has a second recess, in which the first ball joint element is fixed relative to the second ball element.

Wird also ein Objektiv relativ zu einem auf dem Träger angeordneten Bildsensor mittels einer erfindungsgemäßen Justagevorrichtung justiert und anschließend die einzelnen Elemente der Justagevorrichtung wie beschrieben fixiert, so ergibt sich daraus vorteilhafterweise ein erfindungsgemäßes Kameramodul. Damit gelten die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Justagevorrichtung beschriebenen Vorteile in gleicher Weise auch für das erfindungsgemäße Kameramodul. Darüber hinaus ermöglichen die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Justagevorrichtung beschriebenen Weiterbildungen entsprechende Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kameramoduls.Thus, if a lens relative to an image sensor arranged on the support is adjusted by means of an adjustment device according to the invention and then the individual elements of the adjustment device are fixed as described, this advantageously results in a camera module according to the invention. Thus, the advantages described in connection with the adjustment device according to the invention apply in the same way for the camera module according to the invention. In addition, the developments described in connection with the adjustment device according to the invention allow corresponding developments of the camera module according to the invention.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Fixierung des Objektivs in der ersten Aussparung des ersten Kugelgelenkelements, die Fixierung des ersten Kugelgelenkelements in der zweiten Aussparung des zweiten Kugelgelenkelements und die Fixierung des zweiten Kugelgelenkelements am Träger kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig und/oder formschlüssig ausgebildet ist. Insbesondere lässt sich die stoffschlüssige Ausbildung der Fixierung vorzugsweise durch Laserschweißen realisieren. Bevorzugt ist jedoch eine reversible Befestigung mittels Kraftschluss, was wie zur Justagevorrichtung bereits beschrieben realisiert werden kann.Furthermore, it is advantageous if the fixing of the lens in the first recess of the first ball joint element, the fixation of the first ball joint element in the second recess of the second ball joint element and the fixation of the second ball joint element on the carrier is positively and / or cohesively and / or positively formed. In particular, the cohesive formation of the fixation can preferably be realized by laser welding. However, a reversible attachment by means of adhesion is preferred, which can be realized as already described for the adjustment device.

Darüber hinaus ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn das zweite Kugelgelenkelement zumindest zwei Elementteile aufweist, die aneinander stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig befestigt sind, wobei ein jeweiliger Elementteil einen Teil der Aussparung bereitstellt. Auch hier wiederum lassen sich die oben beschriebenen Elementteile durch Laserschweißen miteinander verbinden oder, bevorzugt, wiederum durch eine kraftschlüssige Verbindung, zum Beispiel mittels der beschriebenen Schraubverbindung. Auch sind Kombinationen hiervon denkbar, das heißt eine kraftschlüssige Befestigung kann zusätzlich durch Laserschweißen fixiert werden.Moreover, it is also advantageous if the second ball joint element has at least two element parts, which are fastened to one another cohesively and / or non-positively, wherein a respective element part forms part of Recess provides. Again, the above-described element parts can be connected to each other by laser welding or, preferably, in turn by a non-positive connection, for example by means of the screw connection described. Combinations thereof are also conceivable, that is, a non-positive attachment can additionally be fixed by laser welding.

Zudem ist das Kameramodul bevorzugt als Kameramodul für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Umfelderfassung des Kraftfahrzeugumfelds, ausgebildet. Beispielsweise kann das Kameramodul zumindest ein Haltelement aufweisen, mit welchem das Kameramodul am Kraftfahrzeug anbringbar ist bzw. befestigbar ist. Ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Kameramodul oder eines seiner Ausgestaltungen soll damit ebenfalls als zur Erfindung gehörend gelten.In addition, the camera module is preferably designed as a camera module for a motor vehicle, in particular for detecting the surroundings of the motor vehicle environment. For example, the camera module can have at least one holding element, with which the camera module can be attached to the motor vehicle or can be fastened. A motor vehicle with a camera module according to the invention or one of its embodiments should therefore also be considered as belonging to the invention.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Justieren eines Objektivs relativ zu einem Bildsensor mittels einer erfindungsgemäßen Justagevorrichtung oder eines ihrer Ausgestaltungen. Bei dem Verfahren wird das erste Kugelgelenkelement in der zweiten Aussparung des zweiten Kugelgelenkelements angeordnet, das zweite Kugelgelenkelement auf dem Träger angeordnet, auf welchem der Bildsensor angeordnet ist, das Objektiv in der ersten Aussparung des ersten Kugelgelenkelements angeordnet und das Objektiv zumindest durch Rotieren des ersten Kugelgelenkelements gegenüber dem zweiten Kugelgelenkelement um das Rotationszentrum justiert.Moreover, the invention also relates to a method for adjusting an objective relative to an image sensor by means of an adjustment device according to the invention or one of its embodiments. In the method, the first ball joint element is arranged in the second recess of the second ball joint element, the second ball joint element is arranged on the support on which the image sensor is arranged, the lens is arranged in the first recess of the first ball joint element and the lens is at least rotated by rotating the first ball joint element adjusted relative to the second ball joint element about the center of rotation.

Vorzugsweise wird auch hier das Objektiv zusätzlich durch Bewegen des Objektivs innerhalb der ersten Aussparung entlang der Längserstreckungsrichtung in seinem Abstand gegenüber dem Bildsensor justiert. Zusätzlich kann diese Anordnung zur richtigen Einstellung der Position des Objektivs gegenüber dem Bildsensor auch in der beschriebenen Ebene, die im Wesentlichen senkrecht zur Längserstreckung ist, bewegt werden. Insgesamt lässt sich so das Objektiv zum Justieren in sechs unabhängige Raumrichtungen bewegen, von denen drei translatorisch ausgeführt werden können, und drei rotatorisch.In this case as well, the objective is additionally adjusted in its distance from the image sensor by moving the objective within the first recess along the longitudinal extension direction. In addition, this arrangement can also be moved in the described plane, which is substantially perpendicular to the longitudinal extent, in order to properly adjust the position of the objective relative to the image sensor. All in all, the lens can thus be adjusted for adjustment in six independent spatial directions, three of which can be translationally executed, and three rotationally.

Auch hier gelten die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Justagevorrichtung und ihren Ausgestaltungen beschriebenen Vorteile in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren. Darüber hinaus ermöglichen die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Justagevorrichtung und ihren Ausgestaltungen beschriebenen gegenständlichen Merkmale die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch weitere Verfahrensschritte.Again, the advantages described in connection with the adjustment device according to the invention and its embodiments apply in the same way for the inventive method. In addition, the subject features described in connection with the adjustment device according to the invention and its embodiments allow the development of the method according to the invention by further method steps.

Die Justage des Objektivs relativ zum Bildsensor durch Ausrichtung des Objektivs entlang der Längserstreckungsrichtung der ersten Aussparung des ersten Kugelgelenkelements, durch Rotation des ersten Kugelgelenkselements gegenüber dem zweiten Kugelgelenkelement, sowie auch die Ausrichtung dieser Anordnung in der Trägerebene erfolgt dabei automatisiert und computergestützt, bis sich das Objektiv in der Soll-Position befindet. Hierzu wird üblicherweise ein Testbild verwendet, welches durch das Objektiv auf den Bildsensor projiziert wird. Das so vom Bildsensor erfasste Testbild wird ausgewertet und mit Soll-Vorgaben verglichen. Die Justage des Objektivs, das heißt dessen Bewegung um in die sechs möglichen Raumrichtungen erfolgt dabei bis das letztendlich vom Bildsensor erfasste Testbild den entsprechenden Soll-Vorgaben genügt.The adjustment of the lens relative to the image sensor by alignment of the lens along the longitudinal extension direction of the first recess of the first ball joint element, by rotation of the first ball joint member relative to the second ball joint element, as well as the orientation of this arrangement in the carrier plane is carried out automatically and computer-aided until the lens is in the desired position. For this purpose, a test image is usually used, which is projected by the lens on the image sensor. The test image thus captured by the image sensor is evaluated and compared with target specifications. The adjustment of the lens, that is, its movement in order in the six possible spatial directions is carried out until the final captured by the image sensor test pattern meets the appropriate target specifications.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegeben Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder abweichen.Further features of the invention will become apparent from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations, without departing from the scope of the invention , Thus, embodiments of the invention are to be regarded as encompassed and disclosed, which are not explicitly shown and explained in the figures, however, emerge and can be produced by separated combinations of features from the embodiments explained. Embodiments and combinations of features are also to be regarded as disclosed, which thus do not have all the features of an originally formulated independent claim. Moreover, embodiments and combinations of features, in particular by the embodiments set out above, are to be regarded as disclosed, which go beyond or deviate from the combinations of features set out in the back references of the claims.

Die Erfindung wird nun anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.The invention will now be described with reference to preferred embodiments and with reference to the accompanying drawings.

Dabei zeigen:

  • 1 eine schematische Explosionsdarstellung einer Justagevorrichtung zur Justage eines Objektivs relativ zu einem Bildsensor gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 2a eine schematische Darstellung eines Trägers mit einem Bildsensor für eine Justagevorrichtung und ein Kameramodul gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 2b eine schematische Darstellung eines Elementteils des zweiten Kugelgelenkelements für eine Justagevorrichtung und ein Kameramodul gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 2c eine schematische Darstellung des ersten Kugelgelenkelements für eine Justagevorrichtung und ein Kameramodul gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 2d eine schematische Darstellung eines weiteren Elementteils des zweiten Kugelgelenkelements für eine Justagevorrichtung und ein Kameramodul gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 2e eine schematische Darstellung eines Objektivs für ein Kameramodul gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 3 eine schematische Darstellung eines aus den Komponenten aus 2a bis 2e zusammengesetzten Kameramoduls und einer Justagevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
  • 4 eine schematische Darstellung eines Kameramoduls und einer Justagevorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Showing:
  • 1 a schematic exploded view of an adjustment device for adjusting an objective relative to an image sensor according to an embodiment of the invention;
  • 2a a schematic representation of a carrier with an image sensor for an adjustment device and a camera module according to an embodiment of the invention;
  • 2 B a schematic representation of an element part of the second ball joint element for an adjustment device and a camera module according to an embodiment of the invention;
  • 2c a schematic representation of the first ball joint element for an adjustment device and a camera module according to an embodiment of the invention;
  • 2d a schematic representation of another element part of the second ball joint element for an adjustment device and a camera module according to an embodiment of the invention;
  • 2e a schematic representation of an objective for a camera module according to an embodiment of the invention;
  • 3 a schematic representation of one of the components 2a to 2e composite camera module and an adjustment device according to an embodiment of the invention; and
  • 4 a schematic representation of a camera module and an adjustment device according to another embodiment of the invention.

1 zeigt eine schematische Explosionsdarstellung einer Justagevorrichtung 1a zur Justage eines Objektivs 2 relativ zu einem Bildsensor 3 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Justagevorrichtung weist dabei ein Kugelgelenk 4 auf, welche es ermöglicht, das Objektiv 2 gegenüber dem Bildsensor in beliebige Raumrichtungen zu rotieren, insbesondere um ein Rotationszentrum Z, welches sich in einem Mittelpunkt eines hier exemplarisch kugelförmig bzw. kugelringförmig ausgebildeten ersten Kugelgelenkelements 5 befindet. Das erste Kugelgelenkelement 5 weist eine erste Aussparung 5a in einer Längserstreckungsrichtung L in Form einer Durchgangsöffnung auf, um das Objektiv 2 aufzunehmen. Dabei kann das Objektiv 2 insbesondere zur Justierung innerhalb der ersten Aussparung 5a in Längserstreckungsrichtung L verschoben werden. Das Objektiv 2 umfasst dabei insbesondere eine Linse 2a sowie eine Objektivfassung 2b, die die Linse 2a hält. Die erste Aussparung 5a kann so an die Formgebung der Objektivfassung 2b angepasst sein, dass das zumindest zum Teil in die erste Aussparung 5a aufgenommene Objektiv 2 durch Kraftschluss gehalten wird. 1 shows a schematic exploded view of an adjustment device 1a for adjusting a lens 2 relative to an image sensor 3 according to an embodiment of the invention. The adjustment device has a ball joint 4 on which allows the lens 2 relative to the image sensor to rotate in any spatial directions, in particular a rotation center Z , which is located in a center of a first ball joint element, which is designed in an exemplary spherical or spherical ring shape 5 located. The first ball joint element 5 has a first recess 5a in a longitudinal direction L in the form of a through hole to the lens 2 take. This can be the lens 2 in particular for adjustment within the first recess 5a in the longitudinal direction L be moved. The objective 2 includes in particular a lens 2a as well as a lens mount 2 B that the lens 2a holds. The first recess 5a so can the shape of the lens mount 2 B be adapted to that at least partially in the first recess 5a recorded lens 2 is held by adhesion.

Das Kugelgelenk 4 weist weiterhin ein zweites Kugelgelenkelement 6 auf, welches in diesem Beispiel durch 2 Elementteile 6a, 6b gebildet wird. Diese beiden Elementteile 6a, 6b stellen jeweilige Teile einer Aussparung 7 bereit, in welcher das erste Kugelgelenkelement 5 im zusammengesetzten Zustand der Justagevorrichtung 1a aufgenommen ist. Auch hierbei können das erste und zweite Kugelgelenkelement 5, 6 so aufeinander abgestimmt dimensioniert sein, dass die Außenfläche des ersten Kugelgelenkelements 5 mit der Wandung der durch das zweite Kugelgelenkelement 6 bereitgestellten Aussparung 7 im zusammengesetzten Zustand der beiden Elementteile 6a, 6b in Kontakt ist. Dies ermöglicht es vorteilhafterweise, das erste Kugelgelenkelement 5 in der gewünschten Position durch Kraftschluss relativ zum zweiten Kugelgelenkelement 6 zu halten. Mit anderen Worten kann das erste Kugelgelenkelement 5 also zwischen den beiden Elementteilen 6a, 6b des zweiten Kugelgelenkelements eingeklemmt sein und dadurch kraftschlüssig in seiner Position gehalten werden. Dies lässt sich beispielsweise durch eine Verschraubung der beiden Elementteile 6a, 6b bewerkstelligen, sodass eine entsprechend hohe Presskraft auf das erste Kugelgelenkelement 5 durch die beiden Elementteile 6a, 6b ausgeübt wird, welche das erste Kugelgelenkelement 5 in seiner Position relativ zum zweiten Kugelgelenkelement 6 fixiert. Zu diesem Zweck weisen die jeweiligen Elementteile 6a, 6b jeweils erste und zweite Durchgangslöcher 8a, 8b auf, durch welche korrespondierende Schrauben 9a, 9b durchführbar oder einschraubbar sind, wodurch die beiden Elementteile 6a, 6b miteinander verschraubt werden können. Die dadurch erzeugte Kraft auf das dazwischen befindliche erste Kugelgelenkelement 5 kann dabei so bemessen sein, dass dennoch eine Rotation des ersten Kugelgelenkelements innerhalb der Aussparung 6a des zweiten Kugelgelenkelements 6 durch eine entsprechende Kraftbeaufschlagung zur Justage möglich ist. Alternativ kann die Schraubverbindung während des Justagevorgangs auch gelockert sein, so dass die Ausrichtung des Objektivs 2 durch Rotation des ersten Kugelgelenkelements gegenüber dem zweiten Kugelgelenkelement mit geringerer Kraft erfolgen kann, und wenn letztendlich das Objektiv 2 in der gewünschten Position ist, kann die Schraubverbindung zur Fixierung der Position angezogen werden.The ball joint 4 also has a second ball joint element 6 on, which in this example by 2 element parts 6a . 6b is formed. These two element parts 6a . 6b represent respective parts of a recess 7 ready in which the first ball joint element 5 in the assembled state of the adjustment device 1a is included. Again, the first and second ball joint element 5 . 6 be dimensioned so matched to each other that the outer surface of the first ball joint element 5 with the wall of the second ball joint element 6 provided recess 7 in the assembled state of the two element parts 6a . 6b is in contact. This advantageously allows the first ball joint element 5 in the desired position by frictional connection relative to the second ball joint element 6 to keep. In other words, the first ball joint element 5 So between the two element parts 6a . 6b be clamped the second ball joint element and thereby held in its position frictionally. This can be done, for example, by screwing the two element parts 6a . 6b accomplish so that a correspondingly high pressing force on the first ball joint element 5 through the two element parts 6a . 6b is exercised, which is the first ball joint element 5 in its position relative to the second ball joint element 6 fixed. For this purpose, the respective element parts 6a . 6b each first and second through holes 8a . 8b on, by which corresponding screws 9a . 9b are feasible or screwed, whereby the two element parts 6a . 6b can be screwed together. The force generated thereby on the interposed first ball joint element 5 can be so dimensioned that still a rotation of the first ball joint element within the recess 6a of the second ball joint element 6 by a corresponding application of force for adjustment is possible. Alternatively, the screw connection may also be loosened during the adjustment process, so that the alignment of the objective 2 by rotation of the first ball joint element with respect to the second ball joint element can be done with less force, and if ultimately the lens 2 is in the desired position, the screw can be tightened to fix the position.

Im zusammengesetzten Zustand ragt das in die erste Aussparung 5a eingeschobene Objektiv 2 in der hier dargestellten z-Richtung noch über die dem ersten Kugelgelenkelement 5 abgewandte Öffnung des objektivseitigen Elementteils 6a des zweiten Kugelgelenkelements 6 hinaus. Damit das Objektiv 2 zur Justage rotiert werden kann, zum Beispiel um die hier dargestellte x-Achse oder y-Achse, ist dabei die Aussparung 7 des dem Objektiv 2 zugewandten Elementteils 6a mit einem minimalen Öffnungsdurchmesser ausgestaltet, der größer ist als der maximale Durchmesser der ersten Aussparung 5a des ersten Kugelgelenkelements 5 und insbesondere auch des Durchmessers des Objektivs 2 senkrecht zur Längserstreckungsrichtung L. Auf diese Weise kann das Objektiv 2 auch durch diese ihm zugewandten Öffnung des Elementteils 6a des zweiten Kugelgelenkelements durchgeführt und in die erste Aussparung 5a des ersten Kugelgelenkelements 5 eingeführt werden.In the assembled state that projects into the first recess 5a inserted lens 2 in the z-direction shown here still on the first ball joint element 5 remote opening of the lens-side element part 6a of the second ball joint element 6 out. So that the lens 2 can be rotated for adjustment, for example, the one shown here x -Axis or y -Axis, is the recess 7 of the lens 2 facing element part 6a designed with a minimum opening diameter which is greater than the maximum diameter of the first recess 5a of the first ball joint element 5 and in particular the diameter of the lens 2 perpendicular to the longitudinal direction L , That way, the lens can 2 also through this opening of the element part facing it 6a of the second ball joint element and into the first recess 5a of the first ball joint element 5 be introduced.

Diese Kugelgelenkanordnung mit dem Kugelgelenk 4 und dem in die erste Aussparung 5a eingeführten Objektiv 2 ist weiterhin auf einer Leiterplatte 10 montiert, auf welcher der Bildsensor 3 angeordnet ist. Insbesondere kann hierbei noch ein Zwischenelement 11 vorgesehen sein, welches das Kugelgelenk 4 mit der Leiterplatte 10 verbindet. Durch das Zwischenelement 11 lässt sich vorteilhafterweise zusätzlich eine Justagemöglicheit in einer zur Leiterplatte 10 parallelen Ebene, die hier zur dargestellten x-y-Ebene korrespondiert, bereitstellen. Auch das Zwischenelement weist eine Durchgangsöffnung auf, um den Lichtdurchgang vom Objektiv 2 auf den Bildsensor 3 zu ermöglichen. Die Verbindung des Kugelgelenks 4 mit der Leiterplatte 10 über das Zwischenelement 11 kann dabei ebenfalls durch eine entsprechende Schraubverbindung erfolgen. Insbesondere können die einzelnen Teile, das heißt die Leiterplatte 10, das Zwischenelement 11 und die Elementteile 6a, 6b des zweiten Kugelgelenkelements 6 über ein und dieselbe Schraubverbindung miteinander verbunden werden. Zu diesem Zweck sind auch in der Leiterplatte 10 sowie auch im Zwischenelement 11 erste und zweite Durchgangslöcher 8a, 8b vorgesehen. Die dargestellten Schrauben 9a, 9b können dabei durch die betreffenden ersten und zweiten Durchgangslöcher 8a, 8b eingeschraubt werden und somit alle Teile der Justagevorrichtung 1a zueinander fixiert werden. Um eine Justage bzw. Ausrichtung des Objektivs 2 in der Leiterplattenebene, das heißt der dargestellten x-y-Ebene durch das Zwischenelement 11 zu bewerkstelligen, können zum Beispiel die Durchgangslöcher 8a, 8b in der Leiterplatte 10 und/oder dem Zwischenelement 11 mit einem größeren Durchmesser ausgebildet sein als die Schraubenhälse der entsprechenden Schrauben 9a, 9b, was eine Bewegung der übrigen Bauteile gegenüber dem Zwischenelement 11 und/oder der Leiterplatte 10 in der x-y-Ebene ermöglicht. Auch können die Durchgangslöcher 8a, 8b in der Leiterplatte 10 als jeweilige Langlöcher in x-Richtung und die Durchgangslöcher 8a, 8b im Zwischenelement 11 als jeweilige Langlöcher in y-Richtung oder umgekehrt ausgebildet sein, so dass eine gezielte Verschiebungen der übrigen Komponenten in y-Richtung und/oder y-Richtung ermöglicht wird. This ball joint assembly with the ball joint 4 and in the first recess 5a introduced lens 2 is still on a circuit board 10 mounted on which the image sensor 3 is arranged. In particular, this may still be an intermediate element 11 be provided, which is the ball joint 4 with the circuit board 10 combines. Through the intermediate element 11 Advantageously, it is additionally possible to adjust in one way to the printed circuit board 10 parallel plane, which corresponds here to the illustrated xy plane. Also, the intermediate element has a passage opening to the passage of light from the lens 2 on the image sensor 3 to enable. The connection of the ball joint 4 with the circuit board 10 over the intermediate element 11 can also be done by a corresponding screw. In particular, the individual parts, that is, the circuit board 10 , the intermediate element 11 and the element parts 6a . 6b of the second ball joint element 6 be connected to one another via one and the same screw connection. For this purpose are also in the circuit board 10 as well as in the intermediate element 11 first and second through holes 8a . 8b intended. The illustrated screws 9a . 9b can thereby through the respective first and second through holes 8a . 8b be screwed and thus all parts of the adjustment device 1a be fixed to each other. To an adjustment or alignment of the lens 2 in the circuit board plane, that is, the illustrated xy plane through the intermediate element 11 can accomplish, for example, the through holes 8a . 8b in the circuit board 10 and / or the intermediate element 11 be formed with a larger diameter than the screw necks of the corresponding screws 9a . 9b What causes a movement of the other components with respect to the intermediate element 11 and / or the circuit board 10 in the xy-level allows. Also, the through holes 8a . 8b in the circuit board 10 as respective slots in the x-direction and the through holes 8a . 8b in the intermediate element 11 as respective slots in y Direction or vice versa, so that a targeted shifts of the other components in y Direction and / or y Direction is enabled.

Durch diese Justagevorrichtung 1a lässt sich somit das Objektiv 2 relativ zum Bildsensor 3 in 6 unabhängigen Raumrichtungen einstellen, was eine besonders genaue Justage des Objektivs 2 relativ zum Bildsensor 3 erlaubt. Insbesondere lässt sich wie beschrieben das Objektiv 2 über das Zwischenelement 11 der Leiterplattenebene, das heißt in der dargestellten x-y-Ebene, ausrichten. Eine Ausrichtung in z-Richtung erfolgt durch die Verschiebemöglichkeit des Objektivs 2 innerhalb der ersten Aussparung 5a des ersten Kugelgelenkselements 5. Zusätzlich erlaubt die Rotationsmöglichkeit des ersten Kugelgelenkelements 5 relativ zum zweiten Kugelgelenkelement 6 eine Ausrichtung des Objektivs 2 durch Rotation um die x-Achse, y-Achse sowie auch um die z-Achse des dargestellten Koordinatensystems, sowie jedoch auch um jede beliebige andere Achse durch das Rotationszentrum Z.By this adjustment device 1a can thus be the lens 2 relative to the image sensor 3 set in 6 independent spatial directions, which is a particularly accurate adjustment of the lens 2 relative to the image sensor 3 allowed. In particular, as described, the lens can be 2 over the intermediate element 11 align the board level, that is in the illustrated xy plane. An orientation in z Direction is made by the possibility of moving the lens 2 within the first recess 5a of the first ball joint element 5 , In addition, the possibility of rotation of the first ball joint element allows 5 relative to the second ball joint element 6 an orientation of the lens 2 by rotation around the x -Axis, y Axis as well as around the z Axis of the illustrated coordinate system, but also about any other axis through the center of rotation Z.

Ein weiterer großer Vorteil dieser Justagevorrichtung 1a besteht zudem noch darin, dass sich die letztendlich eingestellte Position des Objektivs 2 relativ zum Bildsensor 3 ohne Kleben fixieren lässt. Insbesondere lässt sich diese Fixierung sogar reversibel, nämlich allein durch Kraftschluss, bewerkstelligen. Hierzu kann sowohl das Objektiv 2 im ersten Kugelgelenkelement 5 durch Kraftschluss gehalten werden, sowie auch die Position des ersten Kugelgelenkelements 5 relativ zum zweiten Kugelgelenkelement 6. Auch die in der x-y-Ebene eingestellte Position über das Zwischenelement 11 lässt sich durch Kraftschluss, insbesondere über die genannte Verschraubung, fixieren. Zusätzlich oder alternativ besteht auch die Möglichkeit, die jeweiligen Positionen der Elemente zueinander durch Stoffschluss zu realisieren, insbesondere durch Laserschweißen.Another big advantage of this adjustment device 1a There is also the fact that the ultimately set position of the lens 2 relative to the image sensor 3 fix without sticking. In particular, this fixation can even be reversible, namely solely by traction accomplish. This can be done both the lens 2 in the first ball joint element 5 be held by adhesion, as well as the position of the first ball joint element 5 relative to the second ball joint element 6 , Also the position set in the xy plane via the intermediate element 11 can be fixed by adhesion, in particular via the said screw. Additionally or alternatively, it is also possible to realize the respective positions of the elements to each other by material bond, in particular by laser welding.

Ist das Objektiv 2 letztendlich in seiner korrekten Position relativ zum Bildsensor 3 mittels der Justagevorrichtung 1 ausgerichtet und sind die genannten Komponenten letztendlich relativ zueinander durch Kraftschluss und/oder Formschluss und/oder Stoffschluss fixiert, so ist hierdurch ein Kameramodul 12a gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung bereitg estellt.Is the lens 2 ultimately in its correct position relative to the image sensor 3 by means of the adjustment device 1 aligned and the said components are ultimately fixed relative to each other by adhesion and / or positive engagement and / or material bond, so this is a camera module 12a according to an embodiment of the invention.

Die Figuren 2a, 2b, 2c, 2d, 2e und 3 zeigen eine Justagevorrichtung 1b gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Insbesondere zeigen hierbei die Figuren 2a, 2b, 2c, 2d, 2e die einzelnen Komponenten der Justagevorrichtung 1b und 3 die Justagevorrichtung 1b sowie das nach Fixierung resultierende Kameramodul 12b gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Justagevorrichtung 1b umfasst in diesem Beispiel ein in 2a schematisch dargestelltes Trägerelement 13, auf welchem der Bildsensor 3 angeordnet sein kann. Insbesondere kann dieses Trägerelement 13 dabei als Leiterplatte ausgebildet sein oder die Leiterplatte kann mit dem darauf montierten Bildsensor 3 auf diesem Trägerelement 13 angeordnet sein. Auch kann dieses Trägerelement 13 wie das Zwischenelement 11 aus 1 ausgebildet sein, und die Leiterplatte mit dem Bildsensor 3 unterhalb dieses Trägerelements, das heißt auf der dem Kugelgelenk 4 abgewandten Seite, angeordnet sein. In diesem Beispiel übernimmt als das Trägerelement 13 die Funktion der zu 1 beschriebenen Anordnung aus Leiterplatte 10 und Zwischenelement 11. Die Justagevorrichtung 1b weist weiterhin wieder ein zweites Kugelgelenkelement 6 mit einem ersten, insbesondere unterseitigen, Elementteil 6b, der in 2b schematisch dargestellt ist, auf, ein erstes Kugelgelenkelement 5, welches in 2c schematisch dargestellt ist, und ein zweites, insbesondere oberseitiges Elementteil 6a, welches in 2d schematisch dargestellt ist. Durch die die zweite Aussparung 7 freigebende Öffnung im oberseitigen Elementteil 6a kann ein Objektiv 2, welches schematisch in 2e dargestellt ist, in die erste Aussparung 5a des ersten Kugelgelenkelements 5, eingesetzt werden. Im zusammengesetzten Zustand, insbesondere auch im fixierten Zustand, wie dieser schematisch in 4 dargestellt ist, ragt ein Teil des Objektivs 2, insbesondere ein die zumindest eine Objektivlinse 2a umfassender Teil aus den ersten und zweiten Kugelgelenkelementen 5, 6 auf der dem Bildsensor 4 abgewandten Seite hinaus.The figures 2a . 2 B . 2c . 2d . 2e and 3 show an adjustment device 1b according to a further embodiment of the invention. In particular, the figures show here 2a . 2 B . 2c . 2d . 2e the individual components of the adjustment device 1b and 3 the adjustment device 1b as well as the resulting after fixation camera module 12b according to a further embodiment of the invention. The adjustment device 1b includes in this example a in 2a schematically illustrated support element 13 on which the image sensor 3 can be arranged. In particular, this support element 13 be designed as a printed circuit board or the circuit board can with the image sensor mounted thereon 3 on this carrier element 13 be arranged. Also, this support element 13 like the intermediate element 11 out 1 be formed, and the circuit board with the image sensor 3 below this support element, that is on the ball joint 4 facing away from, be arranged. In this example takes over as the carrier element 13 the function of too 1 described arrangement of printed circuit board 10 and intermediate element 11 , The adjustment device 1b also has a second ball joint element again 6 with a first, in particular underside, element part 6b who in 2 B is shown schematically on, a first ball joint element 5 . which in 2c is shown schematically, and a second, in particular top-side element part 6a which is in 2d is shown schematically. Through the second recess 7 releasing opening in the upper-side element part 6a can be a lens 2 which is shown schematically in FIG 2e is shown in the first recess 5a of the first ball joint element 5 , are used. In the assembled state, especially in the fixed state, as shown schematically in FIG 4 is shown protrudes a part of the lens 2 , in particular a the at least one objective lens 2a comprehensive part of the first and second ball joint elements 5 . 6 on the image sensor 4 far side away.

Die Fixierung dieser in 2a bis 2d gezeigten Teile kann wiederum durch eine entsprechende Verschraubung erfolgen, wie zu 1 beschreiben. Hierzu sind wiederum Durchgangslöcher 8a, 8b, 8c, 8d vorgesehen, wobei nun ein jeweiliges Bauteil, nämlich die Trägerplatte 13 sowie das erste und zweite Elementteil 6a, 6b des zweiten Kugelgelenkelements 6 jeweils vier Durchgangslöcher aufweisen.The fixation of this in 2a to 2d shown parts can in turn be done by a corresponding screw, as to 1 describe. These are in turn through holes 8a . 8b . 8c . 8d provided, wherein now a respective component, namely the support plate 13 as well as the first and second element part 6a . 6b of the second ball joint element 6 each have four through holes.

Das Objektiv 2 kann wiederum durch Kraftschluss in der ersten Aussparung 5a des ersten Kugelgelenkelements gehalten werden. Hierzu kann das erste Kugelgelenkelement 5, wie dies in 2c dargestellt ist, auch mit Klemmelementen 5b ausgebildet sein, durch welche das Objektiv bei Einführen in die erste Aussparung eingeklemmt wird. Zu diesem Zweck kann das Kugelgelenkelement 5 entsprechende Einschnitte oder Aussparungen aufweisen, wie zum Beispiel mäanderförmige Spalte 5c. Diese Spalte 5c untergliedert in diesem Bespiel je eine Halbkugel des kugelförmigen Kugelgelenkelements in vier Segmente, die Klemmelemente 5b, wobei die Segmente oder beiden Halbkugeln um 45°zueinander versetzt sind. Es sind aber auch zahlreiche andere Ausbildungsmöglichkeiten, zum Beispiel mit mehr oder weniger Spalten 5c, möglich. Darüber hinaus kann das erste Kugelgelenkelement zumindest zum Teil elastisch ausgebildet sein, zum Beispiel aus einem Kunststoff.The objective 2 in turn, by traction in the first recess 5a held the first ball joint element. For this purpose, the first ball joint element 5 like this in 2c is shown, also with clamping elements 5b be formed, through which the lens is clamped when inserted into the first recess. For this purpose, the ball joint element 5 have corresponding cuts or recesses, such as meandering column 5c , This column 5c divided in this example each a hemisphere of the spherical ball joint element in four segments, the clamping elements 5b , wherein the segments or both hemispheres are offset by 45 ° to each other. But there are also many other training opportunities, for example with more or fewer columns 5c , possible. In addition, the first ball joint element may be at least partially elastic, for example made of a plastic.

4 zeigt eine schematische Darstellung einer Justagevorrichtung 1c sowie eines sich nach Fixierung der Justagevorrichtung ergebenden Kameramoduls 12c gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Beispiel ist das Kameramodul 12c zumindest zum Teil stoffschlüssig fixiert. Das Kameramodul 12c bzw. die entsprechende Justagevorrichtung 1c weist auch hier ein Kugelgelenk 4 auf, welches ein hier nicht zu sehendes erstes Kugelgelenkelement 5 umfasst, das in einer korrespondierenden Aussparung 7 eines zweiten Kugelgelenkelements 6 angeordnet ist. Auch das zweite Kugelgelenkelement 6 weist in diesem Beispiel zwei Elementteile 6a, 6b auf, die jedoch nun nicht miteinander verschraubt sondern stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Weiterhin umfasst das Kameramodul 12c wiederum ein Objektiv 2, welches in einer Aussparung 5a des ersten Kugelgelenkelements 5 aufgenommen ist. Die Fixierung des Objektivs 2 am ersten Kugelgelenkelement kann hierbei ebenfalls stoffschlüssig, also zum Beispiel durch Laserschweißen, realisiert sein, oder wie zuvor beschreiben durch Kraftschluss. Das Kameramodul 12c umfasst wiederum eine Leiterplatte 10 mit einem darauf angeordneten Bildsensor 3, der in dieser Darstellung ebenfalls nicht zu sehen ist, wobei die Leiterplatte 10 wiederum über einen Zwischenelement 11 mit dem Kugelgelenk 4 verbunden ist. Hieraus ergeben sich wiederum die gleichen Justage Möglichkeiten wie bereits zu 1 beschrieben, das heißt das Objektiv 2 lässt sich in z-Richtung innerhalb der durch das erste Kugelgelenkelement 5 bereitgestellten Aussparung 5a verschieben, sowie auch in drei unabhängige Raumrichtungen rotieren, was durch die Rotationsmöglichkeit des ersten Kugelgelenkelements 5 in der Aussparung 7 des zweiten Kugelgelenkelements 6 ermöglicht wird, sowie auch in der Leiterplattenebene, das heißt in der x-y-Ebene über das Zwischenelement 11 in seiner Position ausrichten. Befindet sich letztendlich das Objektiv 2 in der richtigen Position relativ zum Bildsensor 3 können die einzelnen Elemente zueinander, das heißt das Kugelgelenk 4 bezüglich des Zwischenelements 11 und dieses bezüglich der Leiterplatte 10 durch Laserschweißen fixiert werden. Optional kann auch das Objektiv 2 in der Aussparung 5a des ersten Kugelgelenkselements 5 sowie auch das erste Kugelgelenkelement 5 bezüglich des zweiten Kugelgelenkelements 6 durch Laserschweißen fixiert werden oder diese Fixierung ist bereits durch eine ausreichend hohe Reibung zwischen diesen Elementen als kraftschlüssige Fixierung bereitgestellt. 4 shows a schematic representation of an adjustment device 1c and a resulting after fixing the adjustment device camera module 12c according to a further embodiment of the invention. In this example, the camera module is 12c fixed at least partially cohesively. The camera module 12c or the corresponding adjustment device 1c also has a ball joint here 4 on, which is a first ball joint element not to be seen here 5 includes, in a corresponding recess 7 a second ball joint element 6 is arranged. Also the second ball joint element 6 has in this example two element parts 6a . 6b on, but now not bolted together but are materially interconnected. Furthermore, the camera module includes 12c again a lens 2 which is in a recess 5a of the first ball joint element 5 is included. The fixation of the lens 2 At the first ball joint element can here also be cohesively, so for example by laser welding, realized, or as previously described by adhesion. The camera module 12c again comprises a printed circuit board 10 with an image sensor arranged thereon 3 , which is also not visible in this illustration, the circuit board 10 again via an intermediate element 11 with the ball joint 4 connected is. This in turn results in the same adjustment possibilities as previously 1 described, that is the lens 2 can be in the z-direction within the through the first ball joint element 5 provided recess 5a move, as well as rotate in three independent spatial directions, which by the possibility of rotation of the first ball joint element 5 in the recess 7 of the second ball joint element 6 is possible, as well as in the circuit board level, that is in the xy plane via the intermediate element 11 align in his position. Finally, is the lens 2 in the correct position relative to the image sensor 3 can the individual elements to each other, that is, the ball joint 4 with respect to the intermediate element 11 and this with respect to the circuit board 10 be fixed by laser welding. Optionally, also the lens 2 in the recess 5a of the first ball joint element 5 as well as the first ball joint element 5 with respect to the second ball joint element 6 be fixed by laser welding or this fixation is already provided by a sufficiently high friction between these elements as non-positive fixation.

Insgesamt zeigen die Beispiele wie durch die Erfindung eine Justagevorrichtung und ein Kameramodul bereitgestellt wird, welche eine besonders flexible und präzise Ausrichtung eines Objektivs relativ zu einem Bildsensor ermöglichen, sowie auch eine besonders vorteilhafte Fixierung der Komponenten ohne Kleben, die zudem noch reversibel durch Kraftschluss realisiert werden kann.Overall, the examples show how an adjustment device and a camera module is provided by the invention, which allow a particularly flexible and precise alignment of a lens relative to an image sensor, as well as a particularly advantageous fixation of the components without gluing, which are also still reversible realized by adhesion can.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102004044503 B4 [0002]DE 102004044503 B4 [0002]

Claims (15)

Justagevorrichtung (1a, 1b, 1c) zur Justage eines Objektivs (2) relativ zu einem Bildsensor (3), gekennzeichnet durch - ein erstes Kugelgelenkelement (5), welches eine in eine Längserstreckungsrichtung (L) ausgedehnte erste Aussparung (5a) zur Aufnahme des Objektivs (2) aufweist; und - ein zweites Kugelgelenkelement (6), welches auf einem Träger (10, 11, 13) für den Bildsensor (3) montierbar ist und welches eine zweite Aussparung (7) zur Aufnahme des ersten Kugelgelenkelements (5) aufweist; - wobei das erste Kugelgelenkelement (5) und das zweite Kugelgelenkelement (6) derart ausgebildet sind, dass das erste Kugelgelenkelement (5) in einem in der zweiten Aussparung (7) des zweiten Kugelgelenkelements (6) aufgenommenen Zustand um drei durch ein Rotationszentrum (Z) verlaufende Achsen relativ zum zweiten Kugelgelenkelement (6) rotierbar ist.Adjusting device (1a, 1b, 1c) for adjusting an objective (2) relative to an image sensor (3), characterized by - a first ball joint element (5) which has a first recess (5a) extending in a direction of longitudinal extension (L) for receiving the Having lens (2); and - a second ball joint element (6) which can be mounted on a support (10, 11, 13) for the image sensor (3) and which has a second recess (7) for receiving the first ball joint element (5); - wherein the first ball joint element (5) and the second ball joint element (6) are formed such that the first ball joint element (5) in a in the second recess (7) of the second ball joint element (6) received state by three by a rotation center (Z ) extending axes relative to the second ball joint element (6) is rotatable. Justagevorrichtung (1a, 1b, 1c) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kugelgelenkelement (5) derart ausgebildet ist, dass das zumindest zum Teil in die erste Aussparung (5a) aufgenommene Objektiv (2) in der Längserstreckungsrichtung (L) verschiebbar ist.Adjusting device (1a, 1b, 1c) after Claim 1 , characterized in that the first ball joint element (5) is formed such that the at least partially in the first recess (5a) received lens (2) in the longitudinal direction (L) is displaceable. Justagevorrichtung (1a, 1b, 1c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kugelgelenkelement (5) dazu ausgebildet ist, dass das in die erste Aussparung (5a) zumindest zum Teil aufgenommene Objektiv (2) an mehreren verschiedenen Positionen entlang der Längserstreckungsrichtung (L) der ersten Aussparung (5a), insbesondere an jeder Position zwischen einer entlang der Längserstreckungsrichtung (L) definierten Anfangs- und Endposition, durch Kraftschluss zu halten.Adjusting device (1a, 1b, 1c) according to any one of the preceding claims, characterized in that the first ball joint element (5) is adapted to that in the first recess (5a) at least partially received lens (2) at several different positions along the longitudinal extension direction (L) of the first recess (5a), in particular at each position between an along the longitudinal direction (L) defined initial and final position to hold by adhesion. Justagevorrichtung (1a, 1b, 1c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Justagevorrichtung (1a, 1b, 1c) den Träger (10, 11, 13) aufweist und eine erste Befestigungseinrichtung (8a, 8b, 8c, 8d; 9a, 9b), mittels welcher zumindest ein Teil des zweiten Kugelgelenkelements (6) in verschiedenen in einer Ebene liegenden Positionen befestigbar ist, wobei in einem unbefestigten oder teilbefestigten Zustand der zumindest eine Teil des zweiten Kugelgelenkelements (6) relativ zum Träger (10, 11, 13) in der Ebene bewegbar ist.Adjusting device (1a, 1b, 1c) according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting device (1a, 1b, 1c) comprises the carrier (10, 11, 13) and a first fastening means (8a, 8b, 8c, 8d; 9a, 9b), by means of which at least a part of the second ball joint element (6) can be fastened in different in-plane positions, wherein in an unsecured or partially fixed state, the at least part of the second ball joint element (6) relative to the carrier (10, 11 , 13) is movable in the plane. Justagevorrichtung (1a, 1b, 1c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kugelgelenkelement (6) zumindest zwei Elementteile (6a, 6b) aufweist, die aneinander befestigbar sind, wobei ein jeweiliger Elementteil (6a, 6b) einen Teil der zweiten Aussparung (7) bereitstellt.Adjusting device (1a, 1b, 1c) according to one of the preceding claims, characterized in that the second ball joint element (6) at least two element parts (6a, 6b) which are fastened to each other, wherein a respective element part (6a, 6b) a part the second recess (7) provides. Justagevorrichtung (1a, 1b, 1c) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Justagevorrichtung (1a, 1b, 1c) eine zweite Befestigungseinrichtung (8a, 8b, 8c, 8d; 9a, 9b) aufweist, mittels welcher die zwei Elementteile (6a, 6b) reversibel aneinander befestigbar sind.Adjusting device (1a, 1b, 1c) after Claim 5 , characterized in that the adjusting device (1a, 1b, 1c) has a second fastening means (8a, 8b, 8c, 8d, 9a, 9b), by means of which the two element parts (6a, 6b) are reversibly fastened to each other. Justagevorrichtung (1a, 1b, 1c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Justagevorrichtung (1a, 1b, 1c) derart ausgebildet ist, dass das erste Kugelgelenkelement (5) in einer justierten Position in der zweiten Aussparung (7) des zweiten Kugelgelenkelements (6) mittels Kraftschluss fixierbar ist.Adjusting device (1a, 1b, 1c) according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting device (1a, 1b, 1c) is designed such that the first ball joint element (5) in an adjusted position in the second recess (7) of the second ball joint element (6) can be fixed by means of frictional connection. Justagevorrichtung (1a, 1b, 1c) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur kraftschlüssigen Befestigung des ersten Kugelgelenkelements (5) in der zweiten Aussparung (7) des zweiten Kugelgelenkelements (6) die zweite Befestigungseinrichtung (8a, 8b, 8c, 8d; 9a, 9b) dazu ausgelegt ist, eine Kraft von den beiden Elementteilen (6a, 6b) in Richtung des ersten zwischen den beiden Elementteilen (6a, 6b) in der zweiten Aussparung (7) angeordneten ersten Kugelgelenkelements (5) auszuüben.Adjustment device (1a, 1b, 1c) according to one of Claims 6 or 7 characterized in that, for frictionally securing the first ball joint element (5) in the second recess (7) of the second ball joint element (6), the second attachment means (8a, 8b, 8c, 8d; 9a, 9b) is adapted to apply a force of the two element parts (6a, 6b) in the direction of the first between the two element parts (6a, 6b) in the second recess (7) arranged to exert first ball joint element (5). Justagevorrichtung (1a, 1b, 1c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kugelgelenkelement (5) kugelförmig oder als kreisförmige Scheibe ausgebildet ist, wobei die Längserstreckungsrichtung (L) eine radiale Richtung darstellt.Adjustment device (1a, 1b, 1c) according to one of the preceding claims, characterized in that the first ball joint element (5) is spherical or formed as a circular disc, wherein the longitudinal extension direction (L) represents a radial direction. Justagevorrichtung (1a, 1b, 1c) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Befestigungseinrichtung (8a, 8b, 8c, 8d; 9a, 9b) als eine gemeinsame Befestigungseinrichtung (8a, 8b, 8c, 8d; 9a, 9b) derart ausgebildet sind, dass ein jeweiliges Elementteil (6a, 6b) des zweiten Kugelgelenkelements (6) und der Träger (10, 11, 13) jeweils ein erstes Durchgangsloch (8a) und mindestens ein zweites Durchgangsloch (8b, 8c, 8d) aufweisen, wobei die ersten und zweiten Durchgangslöcher (8a, 8b, 8c, 8d) derart korrespondierend ausgebildet sind, dass ein gerades langgestrecktes erstes Befestigungsmittel (9a), insbesondere eine erste Schraube (9a), in alle der ersten Durchgangsöffnungen (8a) gleichzeitig einführbar ist, und ein gerades, langgestrecktes zweites Befestigungsmittel (9b), insbesondere eine zweite Schraube (9b), in alle der zweiten Durchgangsöffnungen (8b) gleichzeitig einführbar ist.Adjustment device (1a, 1b, 1c) according to one of Claims 6 to 9 , characterized in that the first and second fastening means (8a, 8b, 8c, 8d; 9a, 9b) are designed as a common fastening means (8a, 8b, 8c, 8d; 9a, 9b) such that a respective element part (6a , 6b) of the second ball joint element (6) and the carrier (10, 11, 13) each have a first through hole (8a) and at least one second through hole (8b, 8c, 8d), the first and second through holes (8a, 8b , 8c, 8d) are formed correspondingly such that a straight elongate first attachment means (9a), in particular a first screw (9a), is insertable into all of the first passage openings (8a) simultaneously, and a straight, elongate second attachment means (9b) , in particular a second screw (9b), in all of the second passage openings (8b) can be inserted simultaneously. Justagevorrichtung (1a, 1b, 1c) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Durchgangslöcher (8a, 8b, 8c, 8d) im Träger (10, 11, 13) einen größeren Durchmesser aufweisen als jeweils das erste und zweite Befestigungsmittel (9a, 9b).Adjusting device (1a, 1b, 1c) after Claim 10 , characterized in that the first and second through holes (8a, 8b, 8c, 8d) in the carrier (10, 11, 13) have a larger diameter than in each case the first and second fastening means (9a, 9b). Kameramodul (12a, 12b, 12c) mit einem Objektiv (2) und einem Bildsensor (3), gekennzeichnet durch - ein erstes Kugelgelenkelement (5), welches eine in eine Längserstreckungsrichtung (L) ausgedehnte erste Aussparung (5a) aufweist, in welcher das Objektiv (2) aufgenommen an einer Position entlang der Längserstreckungsrichtung (L) gehalten ist; und - ein zweites Kugelgelenkelement (6), welches auf einem Träger (10, 11, 13), auf welchem der Bildsensor (3) angeordnet ist, fixiert ist, und welches eine zweite Aussparung (7) aufweist, in welcher das erste Kugelgelenkelement (5) relativ zum zweiten Kugelgelenkelement (6) fixiert ist.A camera module (12a, 12b, 12c) having a lens (2) and an image sensor (3), characterized by - a first ball joint element (5) having a first recess (5a) extended in a longitudinal extension direction (L), in which the Lens (2) is held at a position along the longitudinal direction (L) is held; and - a second ball joint element (6) which is fixed on a support (10, 11, 13) on which the image sensor (3) is arranged, and which has a second recess (7) in which the first ball joint element (FIG. 5) is fixed relative to the second ball joint element (6). Kameramodul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fixierung des Objektivs (2) in der ersten Aussparung (5a) des ersten Kugelgelenkelements (5), die Fixierung des ersten Kugelgelenkelements (5) in der zweiten Aussparung (7) des zweien Kugelgelenkelements (6) und die Fixierung des zweiten Kugelgelenkelements (6) am Träger (10, 11, 13) kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig und/oder formschlüssig ausgebildet ist.Camera module after Claim 12 , characterized in that a fixing of the lens (2) in the first recess (5a) of the first ball joint element (5), the fixation of the first ball joint element (5) in the second recess (7) of the two ball joint element (6) and the fixation of the second ball joint element (6) on the carrier (10, 11, 13) is formed non-positively and / or cohesively and / or positively. Kameramodul nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kugelgelenkelement (6) zumindest zwei Elementteile (6a, 6b) aufweist, die aneinander stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig befestigt sind, wobei ein jeweiliger Elementteil (6a, 6b) einen Teil der zweiten Aussparung (7) bereitstellt.Camera module after Claim 12 or 13 , characterized in that the second ball joint element (6) at least two element parts (6a, 6b), which are fastened to each other cohesively and / or non-positively, wherein a respective element part (6a, 6b) provides a part of the second recess (7). Verfahren zum Justieren eines Objektivs (2) relativ zu einem Bildsensor (3) mittels einer Justagevorrichtung (1a, 1b, 1c) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch die Schritte - Anordnen des ersten Kugelgelenkelements (5) in der zweiten Aussparung (7) des zweiten Kugelgelenkelements (6); - Anordnen des zweiten Kugelgelenkelements (6) auf dem Träger (10, 11, 13), auf welchem der Bildsensor (3) angeordnet ist; - Anordnen des Objektivs (2) in der ersten Aussparung (5a) des erste Kugelgelenkelements (5); und - Justieren des Objektivs (2) zumindest durch Rotieren des ersten Kugelgelenkelements (5) relativ zum zweiten Kugelgelenkelement (6) um das Rotationszentrum (Z).Method for adjusting an objective (2) relative to an image sensor (3) by means of an adjustment device (1a, 1b, 1c) according to one of Claims 1 to 11 characterized by the steps of - arranging the first ball joint element (5) in the second recess (7) of the second ball joint element (6); - arranging the second ball joint element (6) on the support (10, 11, 13), on which the image sensor (3) is arranged; - arranging the lens (2) in the first recess (5a) of the first ball joint element (5); and - adjusting the objective (2) at least by rotating the first ball joint element (5) relative to the second ball joint element (6) about the center of rotation (Z).
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