DE102017201460A1

DE102017201460A1 - Kamera und verfahren zur herstellung der kamera

Info

Publication number: DE102017201460A1
Application number: DE102017201460.1A
Authority: DE
Inventors: HeeJin RO; Jong Bok Lee; Gideok Kwon
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2016-09-21
Filing date: 2017-01-30
Publication date: 2018-03-22
Anticipated expiration: 2037-01-31
Also published as: US20180084161A1; DE102017201460B4; CN108307093A; KR20180032699A; KR101851146B1; CN108307093B; US10306113B2

Abstract

Eine Kamera enthält einen Objektivteil, in dem ein Objektiv installiert, einen mit dem Gehäuse gekoppelten Objektivteil und ein Substrat, das mit dem Objektivteil elektrisch gekoppelt ist, wobei das Gehäuse eine Metallverbindung enthält, eine Heizelementnut über eine oder mehrere Oberflächen des Gehäuses ausgebildet ist und ein Heizelement mit einem leitfähigen Material in der Heizelementnut angeordnet ist, und wobei das Substrat ein mit dem Heizelement gekoppeltes Kopplungsteil enthält.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung betreffen eine Kamera und ein Verfahren zur Herstellung der Kamera und insbesondere eine Kamera, in der Heizdrähte installiert sind, und ein Verfahren zur Herstellung der Kamera.
HINTERGRUND
Mit der schnellen Entwicklung der Fahrzeug- und der Elektronikindustrie und der steigenden Anzahl von Luxusfahrzeugen finden eine digitale Video-Aufzeichnungs-(DVR)Kamera und eine Rückfahr-Überwachungskamera in Fahrzeugen breite Anwendung, um die Untersuchung von Vorkommnissen zu unterstützen sowie Unfälle und Raub- und Diebstahlsdelikte zu verhindern.
Im Allgemeinen sind die DVR-Kamera und die Rückfahr-Überwachungskamera an der Außenseite des Fahrzeugs installiert. Wenn es zu regnen beginnt oder wenn ein großer Temperaturunterschied zwischen dem Innern und dem Äußeren der Kamera vorliegt, können die Kameraobjektive aufgrund der Feuchtigkeit oder Nässe beschlagen. Eine herkömmliche DVR-Kamera und Rückfahr-Überwachungskamera sind nicht in der Lage, normal Bilder aufzunehmen, wenn die Kameraobjektive aufgrund einer Temperaturdifferenz durch einen Witterungsumschwung oder unterschiedlicher Temperaturen beschlagen sind.
Um die oben genannten Probleme anzugehen, ist vor kurzem eine Technologie zum Installieren von Heizelementen in Fahrzeugkameras entwickelt worden. Zum Beispiel ist eine Technologie zum Entfernen der Feuchtigkeit durch die Wärme, die entsteht, wenn ein Strom durch mit einer Fahrzeugbatterie verbundene Heizelemente fließt, im Koreanischen Patent, Eintragungs-Nr. 10-0862247 , offenbart worden.
Die Heizelemente der herkömmlichen Fahrzeugkamera sind so konzipiert, dass sie mittels Nichrom-Drähten auf eine hohe Temperatur von ca. 200°C erwärmt werden, wobei diese hohe Temperatur die in der Nachbarschaft der Heizelemente befindlichen Umgebungsmaterialien unvermeidlich modifiziert.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung, eine Kamera bereitzustellen, in der Heizelemente mittels eines Laser-Direktstrukturierungs-(LDS)Herstellungsverfahrens ausgebildet werden, und ein Verfahren zur Herstellung derselben.
Es ist ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung, eine Kamera zur Erzeugung von Wärme mittels hochfrequenter Signale und ein zur Herstellung derselben bereitzustellen.
Weitere Aspekte der Offenbarung sind teilweise in der folgenden Beschreibung angegeben oder teilweise aus dieser offenkundig oder lassen sich durch die praktische Umsetzung der Offenbarung erfahren.
Gemäß einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung enthält eine Kamera einen Objektivteil, in dem ein Objektiv installiert ist, ein mit dem Objektivteil gekoppeltes Gehäuse und ein mit dem Objektivteil elektrisch gekoppeltes Substrat. Das Gehäuse enthält eine Metallverbindung, eine Heizelementnut ist über eine oder mehrere Oberflächen des Gehäuses ausgebildet und ein Heizelement, das ein leitfähiges Material enthält, ist in der Heizelementnut angeordnet. Das Substrat enthält ein mit dem Heizelement gekoppeltes Kopplungsteil.
Das Gehäuse kann enthalten: ein Harz, das mindestens eines der folgenden Materialien enthält: Polycarbonat (PC), Polyamid (PA) und Acrylonitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS); und ein Metalloxid, das mindestens eines der folgenden Metalle enthält: Magnesium (Mg), Chrom (Cr), Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Barium (Ba), Eisen (Fe), Titan (Ti) und Aluminium (Al).
Das Gehäuse kann geformt werden, indem der Grundkörper mit dem Metalloxid auf einer Oberfläche aus mindestens entweder Harz, Glas, Gummi oder Leder beschichtet wird.
Das Heizelement kann auf einer Oberfläche des Gehäuses in der Nähe des Objektivteils vorgesehen sein.
Das Gehäuse kann einen Aufnahmeteil enthalten, in dem eine den Objektivteil enthaltende Aufnahmeöffnung ausgebildet ist; und das Heizelement kann an der Innenumfangsfläche der Aufnahmeöffnung oder an einem Endteil des Aufnahmeteils vorgesehen sein.
Der Objektivteil kann ein aus dem Gehäuse hervorstehendes Objektivfixierteil und ein Kopplungsteil in der Aufnahmeöffnung enthalten. Das Endteil des Aufnahmeteils kann mit dem Objektivfixierteil in Kontakt stehen. Das Heizelement kann am Endteil des Aufnahmeteils und umgibt die Aufnahmeöffnung.
Das Gehäuse kann ferner einen Hauptkörper zur Halterung des Aufnahmeteils enthalten. Das Heizelement kann mit einem Kopplungsteil verbunden sein. Das Kopplungsteil erstreckt sich vom Endteil des Aufnahmeteils zur Seitenfläche des Aufnahmeteils und einer Seitenfläche des Hauptkörpers und ist auf dem Substrat angeordnet.
Das Substrat kann zumindest teilweise im Gehäuse untergebracht sein.
Das Substrat kann dem Heizelement über das Kopplungsteil ein hochfrequentes Funksignal (RF) bereitstellen.
Das Heizelement kann Frost oder Feuchtigkeit durch Konvektion vom Objektiv entfernen.
Das Gehäuse kann aus einem Spritzgussmaterial gebildet werden. Das Heizelement kann im Gehäuse integriert sein.
Eine Oberfläche des Gehäuses, in der die Heizelementnut ausgebildet ist, kann eine gekrümmte oder eine unzusammenhängende Oberfläche enthalten. Das Heizelement kann auf der gekrümmten oder der unzusammenhängenden Oberfläche des Gehäuses angeordnet sein.
Gemäß einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung enthält ein Verfahren zur Herstellung einer Kamera mit einem Gehäuse, das mit einem Objektivteil gekoppelt ist, in dem ein Objektiv installiert ist: Anfertigen des Gehäuses mit einer Metallverbindung oder einem Metalloxid; Ausbilden einer Heizelementnut über eine oder mehrere Oberflächen des Gehäuses; und Ausbilden eines Heizelements mit einem leitfähigen Material in der Heizelementnut.
Die Heizelementnut kann durch Bestrahlen einer Oberfläche des Gehäuses mit Laserlicht ausgebildet werden.
Das Heizelement kann durch Plattieren oder Abscheiden über der Heizelementnut gebildet werden.
Eine Metall-Keimschicht in der Heizelementnut kann mit Laserlicht bestrahlt werden, und das Heizelement kann durch Plattieren oder Abscheiden über der Metall-Keimschicht der Heizelementnut gebildet werden.
Das Gehäuse kann ein Aufnahmeteil enthalten, in dem das Objektivteil teilweise enthalten ist, und die Heizelementnut kann in einem Endteil des Aufnahmeteils in Kontakt mit dem Objektivteil ausgebildet sein.
Der Objektivteil kann das Substrat teilweise enthalten, und die Heizelementnut kann entlang einer Oberfläche des Gehäuses so ausgebildet sein, dass sie sich vom Endteil des Aufnahmeteils zum Substrat erstreckt.
Der Objektivteil kann das Substrat teilweise enthalten. Das Gehäuse kann geformt werden, indem ein Grundkörper mit einer Metallverbindung oder einem Metalloxid auf einer Oberfläche aus mindestens entweder Harz, Glas, Gummi oder Leder beschichtet wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und/oder andere Aspekte der Offenbarung erschließen sich und sind schneller verständlich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen; es zeigen:
1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Fahrzeugkamera gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung.
2 eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses, in dem Heizelemente installiert sind, gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung.
3 eine Draufsicht des Gehäuses von 2.
4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bilden der Heizelemente mittels eines LDS-Herstellungsverfahrens gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
5 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb der Heizelemente einer Fahrzeugkamera gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung.
6 eine Ansicht, die beispielhafte Einbaupositionen der Fahrzeugkameras gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nunmehr wird ausführlich auf die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung eingegangen, von denen Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind, wobei identische Bezugszeichen durchgängig gleiche Elemente kennzeichnen.
Der Begriff ”Fahrzeug” wie in der vorliegenden Offenbarung beschrieben kann ein Fahrzeug, ein Motorrad usw. umfassen. Zur Vereinfachung der Beschreibung und zum besseren Verständnis der vorliegenden Offenbarung konzentriert sich die folgende Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung auf das Fahrzeug.
Der Begriff ”Fahrzeug” wie in der vorliegenden Offenbarung beschrieben kann ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor, ein Elektrofahrzeug mit einem Elektromotor usw. enthalten.
Ein Fahrerassistenzsystem (DAS) wie in der vorliegenden Offenbarung beschrieben wird im Folgenden als weiterentwickeltes Fahrerassistenzsystem (ADAS) oder als weiterentwickelte Fahrerassistenzeinrichtung (ADAS) bezeichnet.
Ein weiterentwickeltes Fahrerassistenzsystem (ADAS) und ein Fahrzeug, in dem dieses gemäß verschiedener Ausführungsformen der Betrachtung installiert ist, wird nachfolgend beschrieben.
Eine Fahrzeugkamera für ein ADAS kann eine stereoskopische Kamera sein. Die stereoskopische Kamera kann eine Mehrzahl Kameras enthalten. Von einer Mehrzahl Kameras aufgenommene stereoskopische Bilder können vom ADAS verarbeitet werden.
Das ADAS mit der stereoskopischen Kamera kann von der Frontkamera stereoskopische Bilder in Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs gewinnen, kann Unterschiede auf Basis der stereoskopischen Bilder erkennen, kann Objekte auf Basis mindestens eines stereoskopischen Bildes aufgrund der unterschiedlichen Informationen erkennen und kann die Objektbewegung nach der Erkennung des Objekts kontinuierlich verfolgen.
Das ADAS kann die Signalverarbeitung der von der stereoskopischen Kamera empfangenen stereoskopischen Bilder auf Basis von Computervision ausführen und fahrzeugbezogene Informationen erzeugen.
Die fahrzeugbezogenen Informationen können alle Fahrzeug-Steuerinformationen zur direkten Steuerung des Fahrzeugs sowie Informationen der weiterentwickelten Fahrerassistenz (ADS) zum Lotsen des Fahrzeugfahrers enthalten.
1 ist eine strukturelle Ansicht einer Fahrzeugkamera 100.
1 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Fahrzeugkamera 100 gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung.
Wie in 1 dargestellt kann die Fahrzeugkamera 100 einen Objektivteil 110 mit einem Objektiv 111 enthalten; ein mit dem Objektivteil 110 gekoppeltes Gehäuse 120; einen Bildsensor 142 zum Erfassen eines Bildes auf Basis von einfallendem Licht vom Objektiv 111; ein Substrat 140 zum Empfangen eines Bildsignals vom Bildsensor 142; und einen Steckverbinder 150 zum Ausgeben eines elektrischen Signals des Substrats 140 nach außen oder an ein anderes Gerät.
Der Objektivteil 110 kann abnehmbar mit dem Gehäuse 120 gekoppelt sein. Obwohl in 1 nicht dargestellt, kann der Objektivteil 110 auf das Gehäuse 120 geschraubt oder in das Gehäuse 120 geklemmt oder gepresst werden.
Der Objektivteil 110 kann ein Objektivfixierteil 112 enthalten, an dem das Objektiv 111 fixiert ist, und ein mit dem Gehäuse 120 gekoppeltes Kopplungsteil 113. Das Objektivfixierteil 112 kann z. B. eine zylindrische Form mit großem Durchmesser haben, und das Kopplungsteil 113 kann eine zylindrische Form mit kleinem Durchmesser haben. Das Objektivfixierteil 112 kann aus dem Gehäuse 120 herausragen, und das Kopplungsteil kann sich im Gehäuse 120 befinden.
Das Gehäuse 120 kann einen Aufnahmeteil 122 zur Aufnahme des Hauptkörpers 121 und des Objektivteils 110 enthalten. Obwohl der Hauptkörper 121 und der Aufnahmeteil 122 unterschiedliche Formen haben können und sich voneinander unterscheiden, werden zur Vereinfachung der Beschreibung und zum besseren Verständnis vorliegenden Offenbarung der Hauptkörper 121 und der Aufnahmeteil 122 nicht voneinander unterschieden.
Der Hauptkörper 121 kann das Substrat 140 zumindest teilweise enthalten. Obwohl der Hauptkörper 121 zur Vereinfachung der Beschreibung und zum besseren Verständnis vorliegenden Offenbarung das Substrat 140 teilweise enthält, sind Gültigkeitsbereich oder Geist der vorliegenden Offenbarung nicht darauf beschränkt, und das Substrat 140 kann auch vollständig im Hauptkörper 121 enthalten sein.
Der Aufnahmeteil 122 kann eine Aufnahmeöffnung 123 enthalten, die das Kopplungsteil 113 des Objektivteils 110 aufnimmt. Die Aufnahmeöffnung 123 kann z. B. eine zylindrische Form mit Innendurchmesser haben, der einem Außendurchmesser des Kopplungsteils 113 entspricht. Wenn außerdem davon ausgegangen wird, dass der Objektivteil 110 mit dem Gehäuse 120 gekoppelt ist, ist das Kopplungsteil in der Aufnahmeöffnung 123 aufgenommen und das Objektivfixierteil 112 kann aus dem Aufnahmeteil 122 herausragen.
Außerdem kann das Endteil des Aufnahmeteils 122 das Objektivfixierteil 112 stützen. Zum Beispiel kann das Endteil des Aufnahmeteils 122 ringförmig ausgebildet sein.
Das Substrat 140 kann eine Platine (PCB) sein. Das Substrat 140 kann einen Strom zum Ansteuern des Objektivteils 110 bereitstellen und einen Bildprozessor zum Verarbeiten eines Bildsignals vom Bildsensor 142 enthalten. Der Bildprozessor kann die Unterschiedsabbildung und das RGB-(rot, grün, blau)Bild auf Basis der vom Bildsensor 142 erfassten Bilder erzeugen. In diesem Fall kann das erzeugte RGB-Bild ein HDR-(High Dynamic Range)Bild (Bild mit hohem Dynamikumfang) auf Basis eines RGB-Bildes sein.
Das Substrat 140 kann unter dem Gehäuse 120 angeordnet und mit dem Gehäuse 120 gekoppelt sein. Die Außenwand der Bodenfläche des Gehäuses 120 kann z. B. entlang dem Außenrang herausragen, und das Substrat 140 kann mit der Außenwand des Gehäuses 120 gekoppelt sein.
Das Substrat 140 kann ein Kopplungsteil 141 enthalten, das elektrisch mit den Heizelementen 130 des Gehäuses 120 zum Übertragen eines elektrischen Signals verbunden ist. Es folgt eine detaillierte Beschreibung des Kopplungsteils 141 und der Heizelemente 130.
Die Fahrzeugkamera 100 kann ein sichtbares (oder optisches) Bild eines Zielobjekts vom Objektiv 111 empfangen und das sichtbare Bild an ein Infrarot-(IR)Filter (nicht dargestellt) senden. Das IR-Filter kann Infrarotlicht im empfangenen Lichtbild herausfiltern und das resultierende sichtbare Bild an den Bildsensor 142 abstrahlen. Der Bildsensor 142 kann das emittierte sichtbare Bild in ein elektrisches Signal wandeln.
Der Bildsensor 142 kann mit dem Substrat 140 elektrisch gekoppelt sein, um einen Strom vom Substrat 140 zu erhalten. Der Bildsensor 142 kann den Objektivteil 110 hindurchgegangenes Licht empfangen, das empfangene Licht in ein elektrisches Signal wandeln und das gewandelte Signal an das Substrat 140 senden.
Der Bildsensor 142 kann unter dem Gehäuse 120 angeordnet sein. Obwohl das Gehäuse 120, das Substrat 140 und der Bildsensor 142 nacheinander wie in 1 dargestellt angeordnet sind, kann die Reihenfolge des Gehäuses 120, des Bildsensors 142 und des Substrats 140 auch umgestellt werden, ohne vom Gültigkeitsbereich oder Geist der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. So kann z. B. die Außenwand des Gehäuses 120 herausragen, was in einer Abstandsbildung zwischen dem Gehäuse 120 und dem Substrat 140 resultiert. Der Bildsensor 142 kann in diesem Zwischenraum angeordnet werden.
Der Steckverbinder 150 kann elektrisch mit dem Substrat 140 gekoppelt werden, um einen Strom an das Substrat 140 zu liefern. Außerdem kann der Steckverbinder 150 mit einem externen Steuergerät (nicht dargestellt) über einen Verbindungsdraht 151 verbunden sein und das elektrische Signal an die Position zwischen dem externen Steuergerät und dem Substrat 140 ausgeben. Der Steckverbinder 150 kann z. B. unter dem Substrat 140 angeordnet sein.
Die im Gehäuse enthaltenen Heizelemente 130 werden nachstehend ausführlich beschrieben.
2 ist eine perspektivische Ansicht des Gehäuses 120, in dem die Heizelemente 130 installiert sind. 3 ist eine Draufsicht des Gehäuses 120 von 2. 4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ausbilden der Heizelemente 130 mittels eines LDS-Herstellungsverfahrens.
Wie in den 2 und 3 dargestellt können die Heizelemente 130 in der im Gehäuse 120 ausgebildeten Heizelementnut 131 angeordnet werden.
Das Gehäuse 120 kann die Heizelementnut 131 enthalten, die in einer Oberfläche des Gehäuses 120 vertieft ausgebildet wird. Obwohl die Heizelementnut 131 zur Vereinfachung der Beschreibung entlang der Außenoberfläche des Gehäuses 120 ausgebildet wird, kann die Heizelementnut 131 auch in der Innenfläche des Gehäuses 120 so ausgebildet werden, dass die Heizelementnut 131 nicht zur Außenseite freiliegt.
Die Heizelemente 130 und die Heizelementnut 131 können mittels des LDS-Herstellungsverfahrens in einer Oberfläche des Gehäuses 120 ausgebildet werden. Es folgt eine detaillierte Beschreibung des LDS-Herstellungsverfahrens. Das LDS-Herstellungsverfahren kann ein Stützelement aus einem nicht leitfähigen Metalloxidmaterial mit chemisch stabilen Eigenschaften bilden. Außerdem werden während der LDS-Herstellung einige Teile des Stützelements Laserlicht etwa von einem Ultraviolett-(UV)Laser oder einem Excimer-Laser ausgesetzt, die chemische Verbindung des Metalloxidmaterials wird zersetzt und legt eine Metallkeimschicht frei, und das Stützelement wird metallisiert, so dass eine leitfähige Struktur über dem Laserlist ausgesetzten Teil des Stützelements ausgebildet werden kann. Repräsentative Beispiele solcher LDS-Herstellungsverfahren sind im Koreanischen Patent, Eintragungs-Nr. 374667 , in der Koreanischen Offenlegungsschrift, Veröffentlichung Nr. 2001-0040872 und in der Koreanischen Offenlegungsschrift, Veröffentlichung Nr. 2004-21614 , offenbart worden, die hiermit einbezogen werden.
Die Heizelemente 130 können aus einem leitfähigen Material, z. B. einem Metallmaterial, gebildet werden. Die Heizelemente 130 können aus Kupfer (Cu) oder Nickel (Ni) gebildet werden, die aus den Metallen unter Gesichtspunkten der Leitfähigkeit und Wirtschaftlichkeit gewählt werden, und der Gültigkeitsbereich oder Geist der vorliegenden Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Außerdem können die Heizelemente 130 auch aus Gold (Au) hergestellt werden.
Das Gehäuse 120 kann aus einer Metallverbindung bestehen. Das Gehäuse 120 kann z. B. aus einer Verbindung aus einem Harz und einem Metalloxid bestehen. Dabei kann das Harz mindestens eines der folgenden Materialien enthalten: Polycarbonat (PC), Polyamid (PA) und Acrylonitril-Butadien-Styrolcopolymer (ABS). Das Metalloxid kann mindestens eines der folgenden Metalle enthalten: Magnesium (Mg), Chrom (Cr), Kupfer (Cu), Barium (Ba), Eisen (Fe), Titan (Ti) und Aluminium (Al). Das Gehäuse 120 kann enthalten: ein Harz, das mindestens eines der folgenden Materialien enthält: Polycarbonat (PC), Polyamid (PA) und Acrylonitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS); und ein Metalloxid, das mindestens eines der folgenden Metalle enthält: Magnesium (Mg), Chrom (Cr), Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Barium (Ba), Eisen (Fe), Titan (Ti) und Aluminium (Al)
Im Unterschied zu 2 kann die Basis (nicht dargestellt), die eine Metallverbindung enthält, über einer Oberfläche des Gehäuses 120 aufgebracht werden. In diesem Fall kann die Heizelementnut 131 in einer Oberfläche der Basis ausgeformt werden.
Das Gehäuse 120 kann aus einem Spritzgussmaterial hergestellt werden. Das Gehäuse 120 kann z. B. durch Einspritzen eines Harzes, das eine Metallverbindung enthält, hergestellt werden. Die Heizelemente 130 können im Gehäuse 120 integriert werden. In diesem Fall können die im Gehäuse 120 integrierten Heizelemente 130 durch das irreversible Verfahren anstelle des Adhäsionsverfahrens gebildet werden.
Die Heizelementnut 131 kann durch Bestrahlen einer Oberfläche des Gehäuses 120 mit Laserlicht ausgebildet werden. In diesem Fall kann das Gehäuse 120 aufgrund der bei der Nutbildung entstehenden Wärme zu Metall reduziert (oder deoxidiert) werden.
In diesem Fall können die erste und zweite Basis (110, 130) aufgrund der bei der Nutbildung entstehenden Wärme zu Metall reduziert (oder deoxidiert) werden, und der zu Metall reduzierte Teil kann eine Metallkeimschicht in der Heizelementnut 131 bilden.
Die Heizelemente 130 können über der Heizelementnut 131 durch Plattieren ausgebildet werden. Dieser Plattierungsprozess über der Metallkeimschicht ist dem Fachmann hinreichend bekannt, so dass hierin auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet werden kann. Alternativ können die Heizelemente 130 auch durch einen Abscheidungsprozess gebildet werden. Alternativ können die Heizelemente 130 auch durch Kombinieren des Plattierungsprozesses mit dem Abscheidungsprozess gebildet werden. Zur Vereinfachung der Beschreibung und zum besseren Verständnis der vorliegenden Offenbarung wird in der folgenden Beschreibung davon ausgegangen, dass die Heizelemente 130 durch den Plattierungsprozess gebildet werden.
Die Heizelemente 130 können eine plattierte Kupfer-(Cu)Schicht enthalten und die plattierte Kupfer-(Cu)Schicht kann mit Nickel (Ni) plattiert werden, so dass das erste und zweite Erfassungsstruktur (120, 140) gegen Oxidation behandelt werden kann. Bei Annahme, dass Gold-(Au)Plattieren eingesetzt wird, kann außerdem die Leitfähigkeit der Heizelemente 130 erhöht werden.
Das Gehäuse 120 kann durch Auftragen einer Basis mit einem Metalloxidmaterial auf einer Oberfläche eines Grundmaterials (nicht dargestellt) aus unterschiedlichen Substanzen gebildet werden. Das Grundmaterial kann Harz, Glas, Gummi, Leder oder dgl. enthalten. Das Grundmaterial kann eine steife oder elastische Oberfläche haben. Außerdem kann das Grundmaterial gehärtet werden, so dass das Grundmaterial steif oder flexibel wird. Das Grundmaterial kann durch Spritzgießen aufgebracht werden. Das Grundmaterial kann z. B. zur Bildung unterschiedlicher Formen spritzgegossen werden. Außerdem können die erste und zweite Basis (110, 130), die jeweils ein Metalloxidmaterial enthalten, über einer Oberfläche des Grundmaterials aufgebracht werden.
Das Gehäuse 120 kann eine unzusammenhängende Oberfläche mit einer gekrümmten oder einer abrupt gebrochenen Oberfläche enthalten. Die Heizelementnut 131 und die Heizelemente 130 können in der bzw. über der gekrümmten Oberfläche oder der abrupt gebrochenen Oberfläche ausgebildet sein. Da in diesem Fall die Heizelementnut 131 durch Laserlicht und die Heizelemente 130 durch Plattieren oder dgl. ausgebildet werden, können die kompliziert geformten Heizelemente 130 ungeachtet der Form des Gehäuses 120 ausgebildet werden.
Die Heizelemente 130 können über der Heizelementnut 131 plattiert werden. In diesem Fall können die Heizelemente 130 ungeachtet der Form der Heizelementnut 131 entsprechend den Kenndaten des Plattierungsprozesses plattiert werden. Die Heizelemente 130 können selbst dann leicht über der Heizelementnut 131 plattiert werden, wenn die Heizelementnut 131 nicht gerade oder eben ausgebildet ist.
Ein Verfahren zum Ausbilden der Heizelemente 130 mittels des LDS-Herstellungsverfahrens wird nachstehend anhand von 4 beschrieben.
Das Gehäuse 120 kann durch Spritzgießen (S200) geformt werden. Das Gehäuse 120 kann durch Spritzgießen einer Metallverbindung oder durch Beschichten einer Oberfläche aus Harz, Glas, Gummi oder Leder mit der Metallverbindung gebildet werden.
Die Heizelementnut 131 kann durch Bestrahlen einer Oberfläche des Gehäuses 120 mit Laserlicht (z. B. mit einem UV-Laser oder Excimer-Laser) ausgebildet werden (S210). In diesem Fall kann die durch die Nutbildung erzeugte Wärme die chemischen Bindungen der Metallverbindung lösen, so dass die Metallverbindung zu Metall reduziert wird, was zur Ausbildung der Metallkeimschicht in der Heizelementnut 131 führt.
Die Heizelemente 130 können durch Metallisieren der Heizelementnut 131 ausgebildet werden, wobei die Metallkeimschicht freigelegt wird (S220). Der Metallisierungsprozess kann durch Plattieren oder Abscheidung erfolgen.
Die Heizelemente 130 können mit dem Kopplungsteil 141 auf dem Substrat 140 elektrisch gekoppelt sein. Das Kopplungsteil 141 kann aus einem leitfähigen Material, z. B. einem Metal, bestehen.
Die Heizelemente 130 können aus Kupfer (Cu) oder Nickel (Ni) aus hinsichtlich Leitfähigkeit und Wirtschaftlichkeit infrage kommenden Metallen bestehen, und der Gültigkeitsbereich oder Geist der vorliegenden Offenbarung sind nicht darauf beschränkt. Das Kopplungsteil 141 kann jedoch auch aus Metallmaterial bestehen, wie Kupfer (Cu), Nickel (Ni) oder Gold (Au).
Außerdem kann das Kopplungsteil 141 mittels LDS-Herstellung gebildet werden. Zum Beispiel kann die die Metallverbindung enthaltende Basis auf die eine Oberfläche des Substrats 140 aufgebracht werden, oder das Substrat 140 kann die Metallverbindung enthalten. Eine Nut, in der das Kopplungsteil 141 gebildet wird, kann durch Laserlicht ausgebildet werden, und das Kopplungsteil 141 kann durch Plattieren oder Abscheidung ausgebildet werden.
Im Folgenden wird die Erzeugung von Wärme durch die Heizelemente 130 beschrieben.
Die Fahrzeugkamera 100 gemäß Ausführungsbeispielen kann mittels hochfrequenter Heizelemente ein Abtauen ausführen. Im Einzelnen kann zur Wärmeemission eine Radiofrequenz-(RF)Leistung mit einer spezifischen Frequenz (z. B. 100 kHz) an eine Heizeleementelektrode gelegt werden. Im Fall einer hohen Frequenz von ca. 100 kHz kann die Wärme nicht direkt auf das Gehäuse 120 oder den Objektivteil 110 einwirken, und die Temperatur eines peripheren Teils des Objektivs 111 steigt aufgrund der Konvektion, so dass Feuchtigkeit oder Frost vom Objektiv 111 entfernt werden können. Trotz der Erzeugung hoher Hitze wird deshalb eine Änderung des Gehäuses 120 oder des Objektivteils 110 verhindert.
5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens für den Betrieb der Heizelemente einer Fahrzeugkamera 100 gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung.
Die Heizelem2ente der Fahrzeugkamera 100 können unter verschiedenen Bedingungen betrieben werden. Drei Betriebsbedingungen für die Heizelemente sind in 5 dargestellt.
Unter der Annahme, dass bei der ersten Betriebsbedingung für die Heizelemente die Heizelement-Taste eingeschaltet ist und der Nutzer einen Scheibenwischer betätigt, bedeutet dies, dass die Fahrzeugaußenseite im nassen Zustand und der Kamera-Anzeigebereich so beschlagen ist, so dass die Heizelemente betrieben werden können. Die Heizelement-Taste kann dabei eine Taste zur Aktivierung der Heizelemente in der Windschutzscheibe oder eine Taste zur Aktivierung der Heizelemente in der Kamera sein.
Im Einzelnen wird bestimmt, ob die Heizelement-Taste betätigt ist (S300). Wenn die Heizelement-Taste betätigt ist (S300), wird bestimmt, ob der Scheibenwischer betätigt ist (S310). Wenn der Scheibenwischer betätigt ist (S310), werden die Hochfrequenz-Heizelemente aktiviert, um ein Abtauen auszuführen (S340). Wenn der Abtauprozess beendet ist, kann der gesamte Steuerungsprozess beendet werden.
In diesem Fall kann die Reihenfolge der Betriebszustandsbestimmung der Heizelement-Taste (S300) und der Betriebszustandsbestimmung des Scheibenwischers (S310) auch umgekehrt werden, ohne vom Gültigkeitsbereich oder Geist der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Dies bedeutet unter der Annahme, dass der Scheibenwischer ist und die Heizelement-Taste betätigt ist, dass die Hochfrequenz-Heizelemente aktiviert sind, um ein Abtauen auszuführen (S340). Wenn der Abtauprozess beendet ist, kann der gesamte Steuerungsprozess beendet werden.
Unter der Annahme, dass die Heizelement-Taste nicht betätigt ist, die Heizelement-Taste betätigt ist und der Scheibenwischer nicht betätigt ist, kann bestimmt werden, ob die andere Bedingung für den Betrieb der Heizelemente erfüllt ist. Bei manchen Ausführungsformen kann unter der Annahme, dass der Scheibenwischer nicht betätigt ist oder die Heizelement-Taste nicht betätigt ist, wohingegen der Scheibenwischer entsprechend der Bestimmungsreihenfolge betätigt ist, bestimmt werden, ob die andere Bedingung für den Betrieb der Heizelemente erfüllt ist, oder der Steuerungsprozess kann beendet werden.
Unter der Annahme, dass bei der zweiten Betriebsbedingung für die Heizelemente die Bedienertaste eingeschaltet ist, bedeutet dies, dass die Fahrzeugaußenseite nass ist und der Kamera-Anzeigebereich beschlagen ist, so dass die Heizelemente aktiviert werden können. Dabei kann die Bedienertaste die in der Kamera installierten Heizelemente aktivieren. Mit anderen Worten, der Nutzer kann mit der Bedienertaste die Heizelemente der Kamera direkt aktivieren.
Im Einzelnen wird bestimmt, ob die Bedienertaste betätigt ist (S320). Wenn die Bedienertaste betätigt ist (S320), werden die Hochfrequenz-Heizelemente zum Abtauen aktiviert (S340). Wenn der Abtauprozess beendet ist, kann der gesamte Steuerungsprozess beendet werden.
Wenn die Bedienertaste nicht betätigt ist, wird bestimmt, ob die andere Bedingung für den Betrieb der Heizelemente erfüllt ist, oder der Steuerungsprozess kann beendet werden.
Unter der Annahme, dass bei der dritten Betriebsbedingung für die Heizelemente die Fahrzeugposition durch ein Navigationsgerät bestimmt wird und das Fahrzeug auf Basis von auf dem Navigationsgerät angezeigten Informationen in eine Tiefgarage fährt, bedeutet dies, dass die Fahrzeugaußenseite nass ist und der Kamera-Anzeigebereich so beschlagen ist, dass die Heizelemente aktiviert werden können. Mit anderen Worten, selbst wenn der Nutzer keine eigene Taste betätigt, wird bestimmt, dass der Kamera-Anzeigebereich so beschlagen ist, dass die Heizelemente der Kamera direkt aktiviert werden können. Der Grund, warum die Heizelemente der Kamera aktiviert werden ist, dass die Wahrscheinlichkeit von Frost oder Nebel bei einer hohen Temperaturdifferenz sehr hoch ist, wenn das Fahrzeug in die Tiefgarage fährt.
Bei manchen Ausführungsformen, nicht nur wenn das Fahrzeug in die Tiefgarage fährt, sondern auch bei Bestimmung hoher Feuchtigkeit durch ein Ausgangssignal des Regensensors, können die Kamera-Heizelemente ebenfalls aktiviert werden. Das heißt, unter der Annahme, dass durch das Ausgangssignal des Regensensors ein Zustand hoher Feuchtigkeit bestimmt wird und das Fahrzeug auf Basis von auf dem Navigationsgerät angezeigten Informationen in die Tiefgarage fährt, können die Heizelemente der Kamera aktiviert werden.
Bei manchen Ausführungsformen, nicht nur wenn das Fahrzeug in die Tiefgarage fährt, sondern auch wenn die Heizelement-Taste betätigt ist, werden die Kamera-Heizelemente ebenfalls aktiviert. Das heißt, wenn die Heizelement-Taste betätigt ist und das Fahrzeug auf Basis von auf dem Navigationsgerät angezeigten Informationen in die Tiefgarage fährt, können die Heizelemente der Kamera aktiviert werden.
Im Einzelnen wird bestimmt, ob das Fahrzeug unter Zuhilfenahme eines Navigationsgeräts in die Tiefgarage fährt (S330). Wenn das Fahrzeug in die Tiefgarage fährt (S330), werden die hochfrequenten Heizelemente zum Abtauen aktiviert (S340). Wenn der Abtauprozess beendet ist, ist der gesamte Steuerungsprozess beendet.
Wenn das Fahrzeug nicht in die Tiefgarage fährt, wird bestimmt, ob die andere Bedingung für den Betrieb der Heizelemente erfüllt ist, oder der gesamte Steuerungsprozess kann beendet werden.
Die Reihenfolge der Bestimmung der drei Betriebsbedingungen für die Heizelemente gemäß 5 kann wie erforderlich geändert werden.
6 ist eine Ansicht, die beispielhafte Einbaupositionen der Fahrzeugkameras 100 gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung zeigt.
Wie in 6 dargestellt kann eine Fahrzeugkamera 410 am vorderen Stoßfänger zum Aufnehmen von Bildern vor dem vorderen Stoßfängers installiert sein. Eine Fahrzeugkamera 460 kann am hinteren Stoßfänger zum Aufnehmen von Bildern hinter dem hinteren Stoßfängers installiert sein. Fahrzeugkameras 450 können an den Seitenspiegeln zum Aufnehmen von Bildern in seitlicher Richtung des Fahrzeugs installiert sein. Eine Fahrzeugkamera 440 kann am Lenkrad zum Aufnehmen des Zustands des Fahrers installiert sein. Eine Fahrzeugkamera 420 kann in Vorwärtsrichtung an der Windschutzscheibe zum Aufnehmen von Bildern des Fahrzeugs in Vorwärtsrichtung installiert sein. Eine Fahrzeugkamera 430 kann in Rückwärtsrichtung an der Windschutzscheibe zum Aufnehmen von Bildern, die die Operationen des Fahrers zeigen, installiert sein.
Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, wird der Herstellungsprozess vereinfacht und die Produktionskosten werden gesenkt, da die Herstellung der Fahrzeugkamera und das Verfahren zur Herstellung derselben gemäß Ausführungsbeispielen mittels eines Laser-Direktstrukturierungs-(LDS)Verfahrens erfolgen.
Selbst wenn das Kameragehäuse eine gekrümmte Oberfläche oder eine komplexe Form hat, können die Heizelemente in der Fahrzeugkamera leicht ausgebildet werden.
Da die Herstellung mittels Laser-Technik erfolgt, können die Heizelementnuten, die jeweils ca. 50 μm oder kleiner sind, auch in klein bauenden Komponenten ausgebildet werden.
Da zur Ausbildung der Heizelemente im Kameragehäuse kein adhäsives Verfahren eingesetzt wird, kann das Kameragehäuse gegen Vibrationen und Stoßbelastungen geschützt werden, was in einer verlängerten Dauerhaftigkeit des Kameragehäuses resultiert.
Die Fahrzeugkamera wird aufgrund der Laserbestrahlung unter Hochtemperaturbedingungen hergestellt. Obwohl die Fertigprodukte bei hohen Temperaturen im Einsatz sind, kann ihre Zuverlässigkeit verbessert werden.
Die Heizelemente werden aus einem Spritzgussmaterial hergestellt, so dass das Gesamtgewicht des Fertigprodukts nicht oder nur minimal erhöht wird.
Wärme entsteht durch Hochfrequenzerwärmung, so dass keine Veränderung des Objektivteils oder des Objektivgehäuses eintritt.
Obwohl manche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung dargestellt und beschrieben worden sind, versteht es sich für den Fachmann, dass Änderungen an diesen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von den Prinzipien und dem Geist der Offenbarung abzuweichen, deren Gültigkeitsbereich in den Ansprüchen und ihren Äquivalenten definiert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

KR 10-0862247 [0004]
KR 374667 [0064]
KR 2001-0040872 [0064]
KR 2004-21614 [0064]

Claims

Kamera, aufweisend: einen Objektivteil, in dem ein Objektiv installiert ist; ein mit dem Objektivteil gekoppeltes Gehäuse; und ein Substrat, das mit dem Objektivteil elektrisch gekoppelt ist, wobei das Gehäuse eine Metallverbindung enthält, eine Heizelementnut ist über eine oder mehrere Oberflächen des Gehäuses ausgebildet und ein Heizelement, das ein leitfähiges Material enthält, ist in der Heizelementnut angeordnet, und wobei das Substrat ein mit dem Heizelement gekoppeltes Kopplungsteil enthält.
Kamera nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse ein Harz enthält, das mindestens eines der folgenden Materialien enthält: Polycarbonat (PC), Polyamid (PA) und Acrylonitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS); und ein Metalloxid, das mindestens eines der folgenden Metalle enthält: Magnesium (Mg), Chrom (Cr), Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Barium (Ba), Eisen (Fe), Titan (Ti) und Aluminium (Al).
Kamera nach Anspruch 2, wobei das Gehäuse durch Auftragen der Basis mit dem Metalloxid über einer Oberfläche aus mindestens entweder Harz, Glas, Gummi oder Leder gebildet wird.
Kamera nach Anspruch 1, wobei das Heizelement auf einer Oberfläche des Gehäuses nahe dem Objektivteil angeordnet wird.
Kamera nach Anspruch 4, wobei das Gehäuse einen Aufnahmeteil enthält, in dem eine Aufnahmeöffnung mit dem Objektivteil ausgebildet ist; und das Heizelement auf einer Innenumfangsfläche der Aufnahmeöffnung oder an einem Endteil des Aufnahmeteils angeordnet ist.
Kamera nach Anspruch 5, wobei der Objektivteil ein Objektivfixierteil enthält, das aus dem Gehäuses herausragt, und ein Kopplungsteil in der Aufnahmeöffnung aufgenommen ist; das Endteil des Aufnahmeteils mit dem Objektivfixierteil in Kontakt steht; und das Heizelement am Endteil des Aufnahmeteils angeordnet ist und die Aufnahmeöffnung umgibt.
Kamera nach Anspruch 6, wobei das Gehäuse ferner einen Hauptkörper zur Halterung des Aufnahmeteil enthält, und wobei das Heizelement mit einem Kopplungsteil verbunden ist, der sich vom Endteil des Aufnahmeteils zu einer Seitenfläche des Aufnahmeteils und einer Seitenfläche des Hauptkörpers erstreckt, und auf dem Substrat angeordnet ist.
Kamera nach Anspruch 1, wobei das Substrat mindestens teilweise im Gehäuse aufgenommen ist.
Kamera nach Anspruch 1, wobei das Substrat dem Heizelement ein hochfrequentes Funksignal (RF) über das Kopplungsteil bereitstellt.
Kamera nach Anspruch 9, wobei das Heizelement Frost oder Feuchtigkeit vom Objektiv durch Konvektion entfernt.
Kamera nach Anspruch 2, wobei das Gehäuse aus einem Spritzgussmaterial gebildet wird; und das Heizelement im Gehäuse enthalten ist.
Kamera nach Anspruch 1, wobei eine Oberfläche des Gehäuses, in der die Heizelementnut is ausgebildet ist, eine gekrümmt Oberfläche oder eine unzusammenhängenden Oberfläche enthält; und das Heizelement auf der gekrümmten Oberfläche oder der unzusammenhängenden Oberfläche des Gehäuses angeordnet ist.
Kamera nach Anspruch 1, wobei die Kamera in einem Fahrzeug verwendet wird.
Verfahren zur Herstellung einer Kamera mit einem mit einem Gehäuse gekoppelten Objektivteil, in dem ein Objektiv installiert ist, wobei das Verfahren aufweist: Anfertigen des Gehäuses mit einer Metallverbindung oder einem Metalloxid; Ausbilden einer Heizelementnut über eine oder mehrere Oberflächen des Gehäuses; und Ausbilden eines Heizelements mit einem leitfähigen Material in der Heizelementnut.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Heizelementnut durch Bestrahlen einer Oberfläche des Gehäuses mit Laserlicht ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Heizelement durch Plattieren oder Abscheiden über der Heizelementnut ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei eine Metallkeimschicht aufgrund der Bestrahlung der Heizelementnut mit Laserlicht freigelegt wird; und das Heizelement über der Metallkeimschicht der Heizelementnut plattiert oder abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Gehäuse ein Aufnahmeteil enthält, in das Objektivteil teilweise aufgenommen ist; und die Heizelementnut in einem Endteil des mit dem Objektivteil in Kontakt stehenden Aufnahmeteils ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Objektivteil ein Substrat teilweise enthält; und die Heizelementnut entlang einer Oberfläche des Gehäuses so ausgebildet wird, dass sie sich vom Endteil des Aufnahmeteils zum Substrat erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Objektivteil ein Substrat teilweise enthält; und das Gehäuse durch Auftragen einer Basis mit einer Metallverbindung oder einem Metalloxid über einer Oberfläche gebildet wird, die mindestens entweder aus Harz, Glas, Gummi oder Leder gebildet ist.