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Stand der Technik
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Die Erfindung geht von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
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Zur Positionierung von optischen Elementen relativ zu einem Bildwandler einer Fahrzeugkamera kann beispielsweise ein einstückiges Bauteil aus Metall oder Kunststoff eingesetzt werden, welches als Trommel und Haltevorrichtung fungieren kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Gehäusevorrichtung zum Positionieren einer Linseneinheit relativ zu einer Bildwandlereinrichtung eines optischen Systems für eine Fahrzeugkamera, ein optisches System für eine Fahrzeugkamera und ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Systems für eine Fahrzeugkamera gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
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Gemäß Ausführungsformen kann insbesondere eine Hybrid-Trommel als Gehäuse und Positioniereinrichtung für ein Linsensystem oder eine Linseneinheit für eine Fahrzeugkamera bereitgestellt werden. Beispielsweise kann die Hybrid-Trommel, welche direkt an einer Bildwandlerplatine der Fahrzeugkamera angebracht sein oder werden kann, zwei Elemente aus unterschiedlichen Materialien aufweisen. Hierbei kann insbesondere ein erstes Element zur Aufnahme der Linseneinheit aus einem Kunststoffmaterial ausgeformt sein, wobei ein zweites Element zur Anbringung an der Bildwandlerplatine beispielsweise aus Metall ausgeformt sein kann. Beispielsweise kann bezogen auf eine Längserstreckungsachse des ersten Elements in radialer Richtung ein mechanischer Kontakt zwischen den Elementen bestehen, wobei in axialer Richtung ein Zwischenraum vorgesehen sein kann, der durch einen Kontakt zwischen einem aus dem ersten Element vorstehenden optischen Element der Linseneinheit und dem zweiten Element wirkt sein kann.
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Vorteilhafterweise kann gemäß Ausführungsformen insbesondere ein Hybrid-Design bzw. ein Hybrid-Konzept für eine Trommel und eine Haltevorrichtung bereitgestellt werden, wobei eine Stabilität gegenüber einer Temperatur verbessert werden kann und Toleranzanforderungen an die Elemente bzw. mechanischen Bauteile entlang einer optischen Achse gelockert werden können. Insbesondere für videobasierte Fahrerassistenzsysteme und dergleichen kann somit ein optisches System für eine Fahrzeugkamera bereitgestellt werden, dass bei hoher mechanischer Stabilität für eine Automobilanwendung eine Reihe von strengen optischen Leistungsvorgaben erfüllen kann. Zudem kann eine mit einem solchen optischen System versehene Fahrzeugkamera beispielsweise auch eine niedrige Preisvorgabe für eine Massenfertigung einhalten.
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Es wird eine Gehäusevorrichtung zum Positionieren einer Linseneinheit relativ zu einer Bildwandlereinrichtung eines optischen Systems, insbesondere für eine Fahrzeugkamera, vorgestellt, wobei die Gehäusevorrichtung zumindest folgende Merkmale aufweist:
- ein Trommelelement, inbesondere ein zylinderförmiges Trommelelement, zum Aufnehmen der Linseneinheit, wobei das Trommelelement aus einem Kunststoffmaterial ausgeformt ist, wobei das Trommelelement ausgeformt ist, um die Linseneinheit mit einem Überstand eines endständigen optischen Elements der Linseneinheit über ein erstes Ende des Trommelelements aufzunehmen; und
- ein Anbringungselement zum Anbringen des Trommelelements an der Bildwandlereinrichtung, wobei das Anbringungselement aus Metall ausgeformt ist, wobei das Anbringungselement ausgeformt ist, um das erste Ende des Trommelelements zumindest partiell aufzunehmen, wobei in einem in dem Anbringungselement aufgenommenen Zustand des Trommelelements eine Umfangsoberfläche des Trommelelements im Bereich des ersten Endes des Trommelelements in radialer Richtung bezüglich einer Längsachse des Trommelelements in Anlage gegen das Anbringungselement angeordnet ist und in axialer Richtung bezüglich der Längsachse des Trommelelements ein Zwischenraum zwischen einer Stirnseite des Trommelelements und dem Anbringungselement angeordnet ist, wobei der Zwischenraum durch den Überstand des endständigen optischen Elements der Linseneinheit über das erste Ende des Trommelelements bewirkt ist.
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Die Gehäusevorrichtung und/oder das optische System kann Teil einer Fahrzeugkamera sein. Die Fahrzeugkamera kann in einem Fahrzeug anordenbar oder angeordnet sein. Denkbar ist jedoch auch, dass die Gehäusevorrichtung und/oder das optische System Bestandteil eines anderen Kamerasystems wie beispielsweise einer Sicherheitskamera ist. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Land Fahrzeug, Fahrzeug oder Wasserfahrzeug handeln, insbesondere ein Kraftfahrzeug, beispielsweise einen Personenkraftwagen, Lastkraftwagen oder ein sonstiges Nutzfahrzeug. Das optische System kann auch als ein Bildwandlermodul bezeichnet werden. Die Linseneinheit kann zumindest ein optisches Element aufweisen. Insbesondere kann die Linseneinheit eine Mehrzahl von optischen Elementen aufweisen, die entlang einer optischen Achse aufgereiht oder gestapelt angeordnet sind. Ein optisches Element kann eine Linse oder dergleichen repräsentieren. Die Längsachse des Trommelelements kann einer optischen Achse der Linseneinheit in einem in dem Trommelelement aufgenommenen Zustand der Linseneinheit entsprechen oder ähneln. Das Trommelelement kann beispielsweise in der Form eines Zylinders ausgebildet sein. Unter einem endständigen optischen Element kann ein optisches Element verstanden werden, welches an einem Ende des Trommelelements (in Längsrichtung) angeordnet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Umfangsoberfläche des Trommelelements im Bereich des ersten Endes des Trommelelements in einem spitzen Neigungswinkel relativ zu der Längsachse des Trommelelements geneigt sein. Hierbei kann in einem in dem Anbringungselement aufgenommenen Zustand des Trommelelements die geneigte Umfangsoberfläche in Anlage gegen eine Aufnahmeoberfläche des Anbringungselements angeordnet sein. Dabei kann die Aufnahmeoberfläche in einem in dem Anbringungselement aufgenommenen Zustand des Trommelelements in einem spitzen Neigungswinkel relativ zu der Längsachse des Trommelelements geneigt sein. Die geneigte Umfangsoberfläche kann relativ zu der Längsachse des Trommelelements radial einwärts bezüglich der Aufnahmeoberfläche des Aufnahmeelements angeordnet sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine stabile, sichere und feste Verbindung von Trommelelement und Anbringungselement erzielt werden kann. Bei einer Temperaturerhöhung, beispielsweise bei einer Automobilanwendung, kann das Element dazu neigen, sich mehr als das Anbringungselement auszudehnen, und eine Verbindung zwischen denselben kann auch in einem solchen Fall fest bleiben.
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Ferner kann das Trommelelement zumindest einen Klemmabschnitt aufweisen. Hierbei kann der zumindest eine Klemmabschnitt relativ zu der Längsachse des Trommelelements normal oder quer von der Umfangsoberfläche des Trommelelements im Bereich des ersten Endes des Trommelelements vorstehend ausgeformt sein. Auch kann ein von der Umfangsoberfläche des Trommelelements abgewandtes Ende des zumindest einen Klemmabschnitts in einem in dem Anbringungselement aufgenommenen Zustand des Trommelelements in Anlage gegen eine von der Umfangsoberfläche des Trommelelements abgewandte Klemmoberfläche des Anbringungselements verformbar sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein noch sicherer und festerer Halt oder Sitz des Trommelelements in dem Anbringungselement realisiert werden kann. Im Falle einer Temperaturerhöhung, beispielsweise bei einer Automobilanwendung auf bis zu 125 Grad Celsius, neigt das Trommelelement bzw. Kunststoffelement dazu, sich mehr als das metallische Teil bzw. Anbringungselement auszudehnen, und ein radialer Kontakt zwischen denselben kann fest und stabil bleiben. Im Falle einer Verringerung der Temperatur, beispielsweise bei einer Automobilanwendung auf bis zu minus 40 Grad Celsius, kann mittels des Klemmabschnitts bzw. Klemmfingers des Kunststoffelements bzw. Trommelelements ebenfalls ein fester radialer Kontakt beibehalten werden.
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Dabei kann die Klemmoberfläche des Anbringungselements in einem in dem Anbringungselement aufgenommenen Zustand des Trommelelements in einem spitzen Neigungswinkel relativ zu der Längsachse des Trommelelements geneigt sein. Dabei kann ein die Klemmoberfläche aufweisender Teilabschnitt des Anbringungselements zwischen dem von der Umfangsoberfläche des Trommelelements abgewandten Ende des zumindest einen Klemmabschnitts und der Umfangsoberfläche des Trommelelements angeordnet sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Zuverlässigkeit und Robustheit der Verbindung zwischen Trommelelement und Anbringungselement weiter erhöht werden können und somit ein fester und sicherer Sitz des Trommelelements in dem Anbringungselement erreicht werden kann.
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Es wird auch ein optisches System für eine Fahrzeugkamera vorgestellt, wobei das optische System zumindest folgende Merkmale aufweist:
- eine Ausführungsform der vorstehend genannten Gehäusevorrichtung;
- die Linseneinheit, wobei die Linseneinheit mit dem Überstand eines endständigen optischen Elements der Linseneinheit über das erste Ende des Trommelelements der Gehäusevorrichtung in dem Trommelelement aufnehmbar oder aufgenommen ist; und
- die Bildwandlereinrichtung, wobei das Anbringungselement der Gehäusevorrichtung zum Anbringen des Trommelelements der Gehäusevorrichtung an der Bildwandlereinrichtung anordenbar oder angeordnet ist.
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In Verbindung mit dem optischen System kann somit eine Ausführungsform der vorstehend genannten Gehäusevorrichtung vorteilhaft eingesetzt oder verwendet werden, um die Linseneinheit zuverlässig und genau relativ zu der Bildwandlereinrichtung zu positionieren.
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Gemäß einer Ausführungsform kann in einem montierten Zustand des Systems und in einem in dem Trommelelement aufgenommenen Zustand der Linseneinheit das endständige optische Element der Linseneinheit in Anlage gegen das Anbringungselement der Gehäusevorrichtung angeordnet sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass das Trommelelement und das Anbringungselement in axialer Richtung relativ zu der Längsachse exakt voneinander beabstandet angeordnet sein können. Somit können Toleranzanforderungen gelockert werden.
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Auch kann der Zwischenraum zwischen der Stirnseite des Trommelelements und dem Anbringungselement in axialer Richtung bezüglich der Längsachse des Trommelelements zumindest einen Teil einer Abmessung des Überstands des endständigen optischen Elements der Linseneinheit über das erste Ende des Trommelelements der Gehäusevorrichtung in axialer Richtung bezüglich der Längsachse des Trommelelements betragen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine zuverlässige Beabstandung zwischen Element und Anbringungselement in axialer Richtung bezogen auf die Längsachse realisiert werden kann.
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Es wird ferner ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Systems für eine Fahrzeugkamera vorgestellt, wobei das Verfahren zumindest folgende Schritte aufweist:
- Einbringen einer Linseneinheit des optischen Systems in ein zylinderförmiges, aus einem Kunststoffmaterial ausgeformtes Trommelelement einer Gehäusevorrichtung des optischen Systems mit einem Überstand eines endständigen optischen Elements der Linseneinheit über ein erstes Ende des Trommelelements;
- Verbinden des Trommelelements mit einem aus Metall ausgeformten Anbringungselement zum Anbringen des Trommelelements an einer Bildwandlereinrichtung des optischen Systems, wobei das erste Ende des Trommelelements zumindest partiell in dem Anbringungselement aufgenommen ist, wobei eine Umfangsoberfläche des Trommelelements im Bereich des ersten Endes des Trommelelements in radialer Richtung bezüglich einer Längsachse des Trommelelements in Anlage gegen das Anbringungselement angeordnet ist und in axialer Richtung bezüglich der Längsachse des Trommelelements ein Zwischenraum zwischen einer Stirnseite des Trommelelements und dem Anbringungselement angeordnet ist, wobei der Zwischenraum durch den Überstand des endständigen optischen Elements der Linseneinheit über das erste Ende des Trommelelements bewirkt ist, wobei das endständige optische Element der Linseneinheit in Anlage gegen das Anbringungselement der Gehäusevorrichtung angeordnet ist; und
- Anordnen des Anbringungselements an der Bildwandlereinrichtung.
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Durch Ausführen des Verfahrens ist eine Ausführungsform des vorstehend genannten optischen Systems vorteilhaft herstellbar. Auch kann das Verfahren in Verbindung mit oder unter Verwendung von einer Ausführungsform der vorstehend genannten Gehäusevorrichtung ausgeführt werden. Dabei kann der Schritt des Verbindens vor oder nach dem Schritt des Anordnens ausgeführt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Verbindens eine Fügeverbindung oder eine Fügeverbindung mit einer Presspassung zwischen dem Trommelelement und dem Anbringungselement hergestellt werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass das Trommelelement und das Anbringungselement einfach, kostengünstig, fest und zuverlässig miteinander verbunden werden können.
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Ferner kann im Schritt des Verbindens ein von der Umfangsoberfläche des Trommelelements abgewandtes Ende zumindest eines Klemmabschnitts, der relativ zu der Längsachse des Trommelelements normal oder quer von der Umfangsoberfläche des Trommelelements im Bereich des ersten Endes des Trommelelements vorstehend ausgeformt sein kann, in Anlage gegen eine von der Umfangsoberfläche des Trommelelements abgewandte Klemmoberfläche des Anbringungselements verformt werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine feste und sichere Verbindung zwischen dem Trommelelement und dem Anbringungselement auch bei verschiedenen Temperaturschwankungen erreicht werden kann.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines optischen Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 einen Ausschnitt des optischen Systems aus 1;
- 3 eine schematische Darstellung eines optischen Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel in einem teilweise montierten Zustand;
- 4 eine schematische Darstellung des optischen Systems aus 3 in einem montierten Zustand;
- 5 einen Ausschnitt des optischen Systems aus 4; und
- 6 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines optischen Systems 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das optische System 100 ist für eine Fahrzeugkamera bzw. eine in einem Fahrzeug und montierbare oder montierte Kamera vorgesehen. Bei dem Fahrzeug handelt es sich beispielsweise um ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen oder ein anderes Landfahrzeug. Das optische System 100 kann auch als ein Bildwandlermodul bezeichnet werden.
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Von dem optischen System 100 sind in der Darstellung von 1 eine Bildwandlereinrichtung 110, eine Linseneinheit 120 und eine Gehäusevorrichtung 130 gezeigt. Hierbei ist die Linseneinheit 120 mittels der Gehäusevorrichtung 130 relativ zu der Bildwandlereinrichtung 110 positioniert. In der Gehäusevorrichtung 130 ist dabei die Linseneinheit 120 aufgenommen. Die Gehäusevorrichtung 130 ist an der Bildwandlereinrichtung 110 angeordnet bzw. angebracht.
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Die Bildwandlereinrichtung 110 weist insbesondere eine Bildwandlerplatine auf. In der Darstellung von 1 ist von der Bildwandlereinrichtung 110 insbesondere die Bildwandlerplatine gezeigt. Die Linseneinheit 120 weist gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von optischen Elementen auf. Bei den optischen Elementen handelt es sich insbesondere um Linsen. Zusätzlich weist die Linseneinheit 120 zumindest einen Abstandhalter zwischen den Linsen auf, auch wenn es in 1 nicht explizit gezeigt ist. Von der Linseneinheit 120 ist ein endständiges optisches Element 122 explizit bezeichnet. Das endständige optische Element 122 ist hierbei an einem der Bildwandlereinrichtung 110 zugewandten Ende der Linseneinheit 120 angeordnet.
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Die Gehäusevorrichtung 130 weist ein Trommelelement 140 und ein Anbringungselement 150 auf. Das Trommelelement 140 ist zylinderförmige ausgeformt. Auch ist das Trommelelement 140 aus einem Kunststoffmaterial ausgeformt. Das Trommelelement 140 ist ausgebildet, um die Linseneinheit 120 aufzunehmen. Ferner ist das Trommelelement 140 ausgeformt, um die Linseneinheit 120 mit einem Überstand des endständigen optischen Elements 122 über ein erstes Ende des Trommelelements 140 aufzunehmen. Anders ausgedrückt ist das Trommelelement 140 ausgebildet, um die Linseneinheit 120 aufzunehmen, wobei das endständige optische Element 122 der Linseneinheit 120 über ein erstes Ende des Trommelelements 140 vorsteht bzw. übersteht.
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In der Darstellung von 1 ist die Linseneinheit 120 in dem Trommelelement 140 aufgenommen. Von dem Trommelelement 140 sind ferner eine Umfangsoberfläche 142 im Bereich des ersten Endes des Trommelelements 140, eine Stirnseite 144 an dem ersten Ende des Trommelelements 140 und eine Längsachse 145 gezeigt. Die Längsachse 145 entspricht gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel auch einer optischen Achse des optischen Systems 100. Ferner ist das Trommelelement 140 rotationssymmetrisch bezüglich der Längsachse 145 ausgeformt. Auch ist die Gehäusevorrichtung 130 in einem zusammengefügten Zustand des Trommelelements 140 und des Anbringungselements 150 rotationssymmetrisch bezüglich der Längsachse 145 ausgeformt.
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Das Anbringungselement 150 ist ausgebildet, um das Trommelelement 140 an der Bildwandlereinrichtung 110 anzubringen. Dabei ist das Anbringungselement 150 ausgeformt, um das erste Ende des Trommelelements 140 zumindest teilweise aufzunehmen. Ferner ist das Anbringungselement 150 aus einem metallischen Material ausgeformt. Das Anbringungselement 150 ist an der Bildwandlereinrichtung 110 bzw. der Bildwandlerplatine der Bildwandlereinrichtung 110 angeordnet, angebracht bzw. befestigt.
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In der Darstellung von 1 ist das erste Ende des Trommelelements 140 in dem Anbringungselement 150 aufgenommen. Somit ist in 1 das Trommelelement 140 in einem in dem Anbringungselement 150 aufgenommenen Zustand gezeigt. Dabei ist in dem im Anbringungselement 150 aufgenommenen Zustand des Trommelelements 140 die Umfangsoberfläche 142 des Trommelelements 140 im Bereich des ersten Endes des Trommelelements 140 in radialer Richtung bezüglich einer Längsachse 145 des Trommelelements 140 in Anlage gegen das Anbringungselement 150 angeordnet. In axialer Richtung bezüglich der Längsachse 145 des Trommelelements 140 ist dabei ein Zwischenraum zwischen der Stirnseite 144 des Trommelelements 140 und dem Anbringungselement 150 angeordnet. Der Zwischenraum ist durch den Überstand des endständigen optischen Elements 122 der Linseneinheit 120 über das erste Ende des Trommelelements 140 bewirkt bzw. bedingt. Zwischen dem über das erste Ende des Trommelelements 140 überstehenden, endständigen optischen Element 122 und dem Anbringungselement 150 liegt eine Kontaktstelle 160 vor. Somit ist der Zwischenraum genauer gesagt durch den Kontakt zwischen dem endständigen optischen Element 122 und dem Anbringungselement 150 an der Kontaktstelle 160 bewirkt. In der Darstellung von 1 ist ferner ein Abstand d bzw. eine Dicke d eingezeichnet, wobei der Abstand d eine Abmessung des Anbringungselements 150 von der Bildwandlereinrichtung 110 bis zu der Kontaktstelle 160 entlang der Längsachse 145 repräsentiert.
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Anders ausgedrückt kann die Gehäusevorrichtung 130 auch als eine Hybrid-Trommel für das Linsensystem bzw. die Linseneinheit 120 für eine Fahrzeugkamera bezeichnet werden. Um das Trommelelement 140 mit der Bildwandlereinrichtung 110 zu verbinden, ist das Anbringungselement 150 als ein zusätzliches mechanisches Teil oder als Haltevorrichtung vorgesehen. Das Anbringungselement 150 kann in Kombination mit dem Trommelelement 140 Toleranzanforderungen hinsichtlich einer Länge entlang der optischen Achse bzw. Längsachse 145 lockern, um ein mittels der Linseneinheit 120 aufgenommenes Bild dennoch präzise auf die Bildwandlereinrichtung 110 projizieren zu können. Eine Lockerung solcher Toleranzanforderungen hat eine sinkende Auswirkung auf einen Preis des optischen Systems 100. Eine Fahrzeugkamera soll hohe Temperaturanforderungen an eine Automobilanwendung (-40 °C to +125 °C) erfüllen und dabei eine optische Leistungsfähigkeit beibehalten. Um eine vordefinierte mechanische und optische Stabilität im Hinblick auf die Temperatur zu erzielen, sind für das Trommelelement 140 und das Anbringungselement 150 geeignete Materialien ausgewählt, was einen Preis des optischen Systems 100 ebenfalls vorteilhaft beeinflussen kann. Um eine Preisvorgabe einzuhalten, brauchen bei dem optischen System 100 beispielsweise keine Anforderungen zugunsten anderer gelockert zu werden.
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Die Fahrzeugkamera weist ein Bildwandlermodul in Gestalt des optischen Systems 100 auf, das die Linseneinheit 120 aufweist, die mittels der Gehäusevorrichtung 130 auf die Bildwandlerplatine bzw. Bildwandlereinrichtung 110 adaptiert ist. Die Linseneinheit 120 weist eine Anzahl von Linsenelementen bzw. optischen Elementen und Abstandhaltern auf, die in das Trommelelement 140 eingepasst sind. Solche Abstandhalterelemente sorgen normalerweise für eine genaue Positionierung der optischen Elemente entlang der optischen Achse in dem Trommelelement 140. Ein Innendurchmesser des Trommelelements 140 ist für eine genaue Positionierung der optischen Elemente relativ zu der mechanischen und optischen Achse bzw. hier der Längsachse 145 zuständig.
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Die Hybrid-Trommel bzw. Gehäusevorrichtung 130, welche direkt an der Bildwandlerplatine bzw. Bildwandlereinrichtung 110 angebracht ist, weist zwei Elemente aus unterschiedlichen Materialien auf. Zum einen das Trommelelement 140 als vorderes Element, eine Kunststoffröhre, welche die Linsenelemente als optische Elemente der Linseneinheit 120 hält, um dieselben relativ zu der mechanischen Achse bzw. Längsachse 145 der Gehäusevorrichtung 130 präzise zu positionieren. Zum anderen das Anbringungselement 150 als hinteres Element, das aus Metall hergestellt ist und die Röhre des Trommelelements 140 verschließt, während es das Linsenpaket bzw. die Linseneinheit 120 durch Pressen des endständigen optischen Elementes 122 entlang der optischen Achse bzw. der Längsachse 145 fixiert. Das Anbringungselement 150 ist vom Durchmesser her in die radiale Richtung erweitert, um die in dem Trommelelement 140 aufgenommene Linseneinheit 120 an der Bildwandlereinrichtung 110 anzubringen.
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Die Kunststoffröhre bzw. das Trommelelement 140 kann verwendet werden, um Toleranzen für einen Dezentrierungsfehler von Linsenelementen bzw. optischen Elementen der Linseneinheit 120 durch Presspassung zu verbessern. Es braucht lediglich eine Toleranz des Abstands d bzw. der Dicke d für eine FBL-Toleranz (FBL = flange back length; dt. Auflagemaß) berücksichtigt zu werden. Anders ausgedrückt gilt: Toleranz(FBL) = Toleranz(d). Eine enge Toleranz für eine Trommellänge bei einem Kunststoffspritzguss ist bei dem Trommelelement 140 vollständig beseitigt. Eine Stufenkontur ist in dem Anbringungselement 150 aus Metall hergestellt, was ein vorhersehbares Verhalten gegenüber hohen Temperaturanforderungen ermöglicht. Eine Kostenreduzierung verglichen mit einer Gehäusevorrichtung 130 nur aus Metall, da der metallische Teil bzw. das Anbringungselement 150 lediglich ein Teilabschnitt der Gehäusevorrichtung 130 ist und Material- und Bearbeitungskosten für Metallteile hoch sind, wird ermöglicht durch eine kleinere Schwärzungsfläche (denn bei einer vollständig aus Metall ausgeformten Gehäusevorrichtung wäre eine Schwärzung der metallischen Innenoberfläche erforderlich, um Streulicht zu vermeiden), weniger Material, einen kürzeren Bearbeitungsprozess, eine Beseitigung enger Bearbeitungstoleranz in der radialen Richtung sowie dadurch, dass die Linseneinheit 120 unter Verwendung eines Fixierungsprozesses gepackt werden kann und eine aktive Ausrichtung (Active Alignment) zur Ausrichtung des Bildwandlermoduls bzw. optischen Systems 100 genügt.
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2 zeigt einen Ausschnitt des optischen Systems 100 aus 1. In dem Ausschnitt des optischen Systems 100, der in 2 dargestellt ist, sind von dem optischen System 100, teils in Teilabschnitten, das endständige optische Element 122, das Trommelelement 140, die Umfangsoberfläche 142, die Stirnseite 144, die Längsachse 145, das Anbringungselement 150, die Kontaktstelle 160 sowie eine Aufnahme 252 des Anbringungselements 150 und ein Neigungswinkel α gezeigt. Die Längsachse 145 ist hierbei als eine parallel zu der Längsachse aus 1 verschobene Variante veranschaulicht.
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In der Darstellung von 2 ist erkennbar, dass die Umfangsoberfläche 142 des Trommelelements 140 im Bereich des ersten Endes des Trommelelements 140 in dem Neigungswinkel α relativ zu der Längsachse 145 des Trommelelements 140 geneigt ist. Bei dem Neigungswinkel α handelt es sich um einen spitzen Winkel. Die geneigte Umfangsoberfläche 142 ist in Anlage gegen die Aufnahmeoberfläche 252 des Anbringungselements 150 angeordnet. Die Aufnahmeoberfläche 252 ist ebenfalls in dem spitzen Neigungswinkel α relativ zu der Längsachse 145 des Trommelelements 140 geneigt.
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Hierbei sind somit das Trommelelement 140 und das Anbringungselement 150 mittels einer Fügeverbindung mit Presspassung miteinander verbunden. Anders ausgedrückt erfolgt eine Verbindung mit Presspassung des Kunststoffelements bzw. Trommelelements 140 in das metallische Teil bzw. Anbringungselement 150. Die Kontaktstelle 160 zwischen endständigem optischen Element 122 und dem Anbringungselement 150 repräsentiert einen Anschlag für den Fügeprozess bzw. Pressprozess.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines optischen Systems 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel in einem teilweise montierten Zustand. Hierbei entspricht das optische System 100 dem optischen System aus 1 bzw. 2 mit Ausnahme dessen, dass das Trommelelement 140 zusätzlich zumindest einen Klemmabschnitt 346 und das Anbringungselement 150 eine Klemmoberfläche 354 aufweist.
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Der zumindest eine Klemmabschnitt 346 erstreckt sich als ein relativ zu der Längsachse des Trommelelements 140 normal oder quer von der Umfangsoberfläche des Trommelelements 140 vorstehender Abschnitt des Trommelelements 140 im Bereich des ersten Endes des Trommelelements 140. Die Klemmoberfläche 354 ist auf einer von der Umfangsoberfläche des Trommelelements 140 abgewandten Seite des Anbringungselements angeordnet.
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In der Darstellung von 3 ist das optische System 100 in dem teilweise montierten Zustand nach einem Fügeprozess mit Presspassung zwischen dem Trommelelement 140 und dem Anbringungselement 150 zum Fixieren des endständigen optischen Elements 122 an dem Anbringungselement 150 gezeigt.
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4 zeigt eine schematische Darstellung des optischen Systems 100 aus 3 in einem montierten Zustand. Hierbei ist ein von der Umfangsoberfläche des Trommelelements 140 abgewandtes Ende 448 des zumindest einen Klemmabschnitts 346 in Anlage gegen die Klemmoberfläche 354 des Anbringungselements 150 verformt. In der Darstellung von 4 ist das optische System 100 in dem montierten Zustand nach einem Festklemmen des Anbringungselements 150 an der Klemmoberfläche 354 an einer Außenseite des Anbringungselements 150 gezeigt. Bei dem Verformen oder Festklemmen kann z. B. auch eine Wärmebehandlung zum Einsatz kommen.
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Im Falle einer Temperaturerhöhung, beispielsweise bei einer Automobilanwendung auf bis zu 125 Grad Celsius, neigt das Trommelelement 140 dazu, sich mehr als das Anbringungselement 150 auszudehnen, und ein radialer Kontakt zwischen denselben kann fest und stabil bleiben. Im Falle einer Verringerung der Temperatur, beispielsweise bei einer Automobilanwendung auf bis zu minus 40 Grad Celsius, wird mittels des Klemmabschnitts 346 bzw. Klemmfingers 346 des Trommelelements 140 ebenfalls ein fester radialer Kontakt beibehalten.
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5 zeigt einen Ausschnitt des optischen Systems aus 4. in dem Ausschnitt von 5 sind von dem optischen System hierbei, teils in Teilabschnitten, das endständige optische Element 122, das Trommelelement 140, die Längsachse 145, das Anbringungselement 150, der zumindest eine Klemmabschnitt 346, die Klemmoberfläche 354, das von der Umfangsoberfläche des Trommelelements 140 abgewandten Ende 448 des zumindest einen Klemmabschnitts 246 und ein weiterer Neigungswinkel β gezeigt.
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Insbesondere ist in 5 gezeigt, wie das von der Umfangsoberfläche des Trommelelements 140 abgewandte Ende 448 des zumindest einen Klemmabschnitts 346 in Anlage gegen die Klemmoberfläche 354 des Anbringungselements 150 angeordnet ist. Hierbei ist die Klemmoberfläche 354 des Anbringungselements 150 in einem weiteren spitzen Neigungswinkel β relativ zu der Längsachse 145 des Trommelelements 140 geneigt.
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6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 600 zum Herstellen gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 600 zum Herstellen ist ausführbar, um ein optisches System für eine Fahrzeugkamera herzustellen. Genauer gesagt ist das Verfahren 600 zum Herstellen ausführbar, um ein optisches System herzustellen, das dem optischen System aus einer der vorstehend beschriebenen Figuren entspricht oder ähnelt.
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In einem Schritt 610 des Einbringens wird bei dem Verfahren 600 zum Herstellen eine Linseneinheit des optischen Systems in ein zylinderförmiges, aus einem Kunststoffmaterial ausgeformtes Trommelelement einer Gehäusevorrichtung des optischen Systems eingebracht. Hierbei wird die Linseneinheit mit einem Überstand eines endständigen optischen Elements der Linseneinheit über ein erstes Ende des Trommelelements in das Trommelelement eingebracht.
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In einem bezüglich des Schrittes 610 des Einbringens nachfolgend ausführbaren Schritt 620 des Verbindens wird bei dem Verfahren 600 zum Herstellen das Trommelelement mit einem aus Metall ausgeformten Anbringungselement zum Anbringen des Trommelelements an einer Bildwandlereinrichtung des optischen Systems verbunden. Dabei ist das erste Ende des Trommelelements zumindest partiell in dem Anbringungselement aufgenommen. Eine Umfangsoberfläche des Trommelelements ist hierbei im Bereich des ersten Endes des Trommelelements in radialer Richtung bezüglich einer Längsachse des Trommelelements in Anlage gegen das Anbringungselement angeordnet. In axialer Richtung bezüglich der Längsachse des Trommelelements ist ein Zwischenraum zwischen einer Stirnseite des Trommelelements und dem Anbringungselement angeordnet. Der Zwischenraum ist durch den Überstand des endständigen optischen Elements der Linseneinheit über das erste Ende des Trommelelements bewirkt. Das endständige optische Element der Linseneinheit ist in Anlage gegen das Anbringungselement der Gehäusevorrichtung angeordnet.
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In einem bezüglich des Schrittes 610 des Einbringens nachfolgend ausführbaren Schritt 630 des Anordnens bei dem Verfahren 600 zum Herstellen das Anbringungselement an der Bildwandlereinrichtung angeordnet.
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Dabei ist bei dem Verfahren 600 zum Herstellen der Schritt 630 des Anordnens vor oder nach dem Schritt 620 des Verbindens ausführbar.
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Es kann bei dem Verfahren 600 zum Herstellen eine Gehäusevorrichtung verwendet werden, die der Gehäusevorrichtung aus einer der vorstehend beschriebenen Figuren entspricht oder ähnelt.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
