DE102018004978A1

DE102018004978A1 - Kamera mit einem Positionierungselement für einen Bildsensor

Info

Publication number: DE102018004978A1
Application number: DE102018004978.8A
Authority: DE
Inventors: Henrik Richter; Ulrich Geisler; Torsten Wehner
Original assignee: Baumer Optronic GmbH
Current assignee: Baumer Optronic GmbH
Priority date: 2017-08-09
Filing date: 2018-06-21
Publication date: 2019-02-14
Anticipated expiration: 2038-06-22
Also published as: DE102018004978B4

Abstract

Kamera (1), umfassend ein Gehäuse (2), eine Leiterplatte (13), einen an der Leiterplatte (13) befestigten Bildsensor (21), eine optische Einrichtung, zwei Positionierungsstifte (6) zur Ausrichtung des Bildsensors (21) zu der optischen Einrichtung indem die zwei Positionierungsstifte (6) in einer vorgegebenen Position zu dem Gehäuse (2) ausgerichtet sind, wobei ein Positionierungselement (9) in Ergänzung zu der Leiterplatte (21) in einer vorgegebenen Position zu den zwei Positionierungsstiften (6) ausgerichtet ist und der Bildsensor (21) in einer vorgegebenen Position zu dem Positionierungselement (9) ausgerichtet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kamera gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer Kamera gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 10.
Kameras werden in den verschiedensten technischen Anwendungen zur optischen Erfassung von Gegenständen eingesetzt. Beispielsweise bei einer Verwendung von Bildverarbeitungssoftware können Kameras technische Prozesse überwachen, d. h. den Aufdruck auf Etiketten erkennen oder Mängel bei der Herstellung von Flaschen optisch erfassen. Die Kameras umfassen ein Gehäuse sowie eine Leiterplatte mit einem Bildsensor. Wenigstens eine Linse an der Kamera bildet ein Objektiv als eine optische Einrichtung und dient dazu, das Auftreffen des Lichts auf den Bildsensor zu richten.
Damit die optische Einrichtung das Licht gezielt auf den Bildsensor entsprechend ausrichten kann, ist es notwendig, dass der Bildsensor geometrisch zu dem Objektiv bei der Herstellung der Kamera ausgerichtet wird. Die optische Einrichtung ist an einer Öffnung des Gehäuses in einer vorgegebenen Position fixiert. Aus diesem Grund ist es notwendig, zu dieser feststehenden und nicht veränderlichen Position der optischen Einrichtung an dem Gehäuse den Bildsensor mit einer ausreichenden Genauigkeit bei der Herstellung der Kamera auszurichten. Für die Ausrichtung des Bildsensors zu der optischen Einrichtung werden Positionierungsstifte eingesetzt. Die Positionierungsstifte als Gewindestifte werden an dem Gehäuse fixiert indem die Gewindestifte in Gewindebohrungen an dem Gehäuse eingeschraubt werden. Nach der Herstellung der Leiterplatte ist es notwendig, auf einer Vorderseite der Leiterplatte den Bildsensor elektrisch und mechanisch zu befestigen. In die Leiterplatte werden zwei Bohrungen eingearbeitet und die Positionierung des Bildsensors auf der Leiterplatte vor der elektrischen und mechanischen Verbindung des Bildsensors mit der Leiterplatte erfolgt dahingehend, dass der Bildsensor mit einer hohen Fertigungsgenauigkeit ausgerichtet zu den zwei Bohrungen an der Leiterplatte an der Leiterplatte elektrisch und mechanisch befestigt wird. Diese hohe Fertigungsgenauigkeit ist aufwendig und teuer. Anschließend werden die in dem Gehäuse eingeschraubten Positionierungsstifte in die Bohrungen an der Leiterplatte eingeführt, sodass dadurch der Bildsensor zu der optischen Einrichtung ausgerichtet ist, weil die Geometrie der Bohrungen an dem Gehäuse abgestimmt ist und der Bildsensor entsprechend zu den Bohrungen an der Leiterplatte befestigt ist. Die Positionierungsstifte bilden zusätzlich Gewindestifte, weil die Gewindestifte in Gewindebohrungen an dem Gehäuse eingeschraubt sind und eine Rückseite der Leiterplatte auf zwei Stege an dem Gehäuse drücken zur kraftschlüssigen Befestigung der Rückseite der Leiterplatte an den Stegen des Gehäuses. Die zwei Bohrungen an der Leiterplatte sind seitlich zu dem Bildsensor an der Leiterplatte ausgebildet, so dass die Breite des Bildsensors wesentlich kleiner ist als die Breite Leiterplatte. Damit können in nachteiliger Weise an der Kamera lediglich Bildsensoren mit einer kleinen Breite und damit kleinen Pixelzahl eingesetzt werden.
Die DE 10 2006 024 466 A1 zeigt einen Träger, mit dem ein Bauelement auf einer Platine in einem Gehäuse oder Gehäuseteil in einer definierten Lage gehalten wird, wobei der Träger wenigstens eine mechanische Codierung aufweist, die mit einer korrespondierenden mechanischen Codierung an der Platine zusammenwirkt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Kamera und ein Verfahren zur Herstellung einer Kamera zur Verfügung zu stellen, bei der der Bildsensor zuverlässig bei einer ausreichenden Genauigkeit und mit geringen Herstellungskosten zu der optischen Einrichtung positioniert bzw. ausgerichtet werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Kamera, umfassend ein Gehäuse, eine Leiterplatte, einen an der Leiterplatte befestigten Bildsensor, eine optische Einrichtung, zwei Positionierungsstifte zur Ausrichtung des Bildsensors zu der optischen Einrichtung indem die zwei Positionierungsstifte in einer vorgegebenen Position zu dem Gehäuse ausgerichtet sind, wobei ein Positionierungselement in Ergänzung zu der Leiterplatte in einer vorgegebenen Position zu den zwei Positionierungsstiften ausgerichtet ist und der Bildsensor in einer vorgegebenen Position zu dem Positionierungselement ausgerichtet ist. In vorteilhafter Weise ist es damit nicht notwendig, bei der Herstellung der Kamera den Bildsensor mit einer hohen Fertigungsgenauigkeit mit der Vorderseite der Leiterplatte mechanisch und elektrisch zu verbinden. Die Positionierung bzw. Ausrichtung des Bildsensors zu der optischen Einrichtung erfolgt mittels des Positionierungselements, sodass dadurch keine genaue Befestigung des Bildsensors an der Leiterplatte notwendig ist. Dabei ermöglicht eine Kette von vorgegebenen Ausrichtungen die vorgegebene Ausrichtung des Bildsensors zu der optischen Einrichtung, nämlich die vorgegebene Ausrichtung der optischen Einrichtung zu dem Gehäuse, die vorgegebene Ausrichtung der Positionierungselemente zu dem Gehäuse, die vorgegebene Ausrichtung des Positionierungselementes zu den Positionierungsstiften und die vorgegebene Ausrichtung des Bildsensors zu dem Positionierungselement. Damit können die Herstellungskosten für die Kamera wesentlich reduziert werden.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung liegt das Positionierungselement auf der Leiterplatte, insbesondere einer Vorderseite der Leiterplatte, mittelbar oder unmittelbar auf, insbesondere ist das Positionierungselement mit der Vorderseite der Leiterplatte stoffschlüssig verbunden. Zweckmäßig ist das Positionierungselement mittels Klebstoff mit der Leiterplatte verbunden.
Zweckmäßig ist bzw. sind an dem Positionierungselement wenigstens eine Positionierungsfläche, vorzugsweise zwei Positionierungsflächen, ausgebildet zur Auflage des Bildsensors und der Bildsensor, insbesondere eine Referenzfläche des Bildsensors, liegt auf der wenigstens einen Positionierungsfläche auf, so dass der Bildsensor in der vorgegebenen Position zu dem Positionierungselement ausgerichtet ist. Zweckmäßig ist die wenigstens eine Referenzfläche als ein Rand des Bildsensors ausgebildet. Vorzugsweise weist der Bildsensor zwei aufeinander senkrecht stehende Referenzflächen auf. In einer zusätzlichen Ausgestaltung ist die wenigstens eine Referenzfläche als eine ebene Fläche ausgebildet. Vorzugsweise ist die wenigstens eine Referenzfläche des Bildsensors komplementär zu der wenigstens einen Positionierungsfläche an dem Positionierungselement ausgebildet.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung umfasst das Positionierungselement zwei, vorzugsweise senkrecht aufeinander stehende, ebene Positionierungsflächen.
In einer ergänzenden Variante ist das Positionierungselement als ein Positionierungsrahmen mit einer Öffnung ausgebildet und die wenigstens eine Positionierungsfläche begrenzt die Öffnung. Zweckmäßig ist der Positionierungsrahmen im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet.
In einer ergänzenden Ausgestaltung sind die zwei Positionierungsstifte in je einer Positionierungsaussparung, insbesondere Positionierungsbohrung, an dem Positionierungselement angeordnet, so dass das Positionierungselement in einer vorgegebenen Position zu den zwei Positionierungsstiften ausgerichtet ist. Da der Bildsensor in der vorgegebenen Position zu dem Positionierungselement ausgerichtet ist aufgrund des Aufliegens von wenigstens einer Positionierungsfläche auf wenigstens einer Referenzfläche ist damit auch der Bildsensor zu der optischen Einrichtung ausgerichtet, da die Positionierungsstifte entsprechend zu der optischen Einrichtung an dem Gehäuse angeordnet sind.
In einer ergänzenden Ausgestaltung liegt die Rückseite der Leiterplatte auf je einem Steg auf und die Positionierungsaussparungen sind an dem Positionierungselement, insbesondere im Wesentlichen mittig, zwischen den zwei Stegen ausgebildet. Im Wesentlichen mittig bedeutet vorzugsweise, dass die Positionierungsaussparungen mit einer Abweichung von weniger als 30 %, 20 %, 10 % oder 5 % mittig zwischen den zwei Stegen ausgebildet sind.
Zweckmäßig ist die Rückseite der Leiterplatte mit wenigstens einem stabförmigen Fixierungselement auf die Stege gedrückt.
In einer ergänzenden Ausgestaltung fungiert das wenigstens eine stabförmige Fixierungselement zusätzlich als je ein Positionierungsstift. Das wenigstens eine stabförmige Fixierungselement bringt auf das Positionierungselement eine Druckkraft auf und diese Druckkraft wird von dem Positionierungselement auf die Leiterplatte übertragen, sodass dadurch die Rückseite der Leiterplatte auf zwei Stege an dem Gehäuse gedrückt und damit die Rückseite der Leiterplatte kraftschlüssig an den zwei Stegen des Gehäuses befestigt ist.
Erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Kamera, insbesondere einer in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Kamera, mit den Schritten: zur Verfügung stellen eines Gehäuses, einer Leiterplatte, eines Bildsensors, einer optischen Einrichtung, mechanisches und elektrisches Verbinden des Bildsensors mit der Leiterplatte, Befestigen der optischen Einrichtung an einer Öffnung in dem Gehäuse für die optische Einrichtung, zur Verfügung stellen von zwei Positionierungsstiften zur Ausrichtung des Bildsensors zu der optischen Einrichtung und Ausrichten des Bildsensors zu der optischen Einrichtung indem die zwei Positionierungsstifte in einer vorgegebenen Position zu dem Gehäuse ausgerichtet werden, Montieren des Gehäuses, der Leiterplatte, des Bildsensors, der optischen Einrichtung und der zwei Positionierungsstifte zu der Kamera, wobei ein Positionierungselement in Ergänzung zu der Leiterplatte zur Verfügung gestellt wird und das Positionierungselement in einer vorgegebenen Position zu den zwei Positionierungsstiften ausgerichtet wird und der Bildsensor in einer vorgegebenen Position zu dem Positionierungselement ausgerichtet wird.
In einer ergänzenden Variante wird das Positionierungselement auf der Leiterplatte, insbesondere einer Vorderseite der Leiterplatte, mittelbar oder unmittelbar aufgelegt, insbesondere wird das Positionierungselement mit der Vorderseite der Leiterplatte stoffschlüssig verbunden. Das Positionierungselement, insbesondere der Positionierungsrahmen, ist stoffschlüssig mittels einer Klebeverbindung mit der Vorderseite der Leiterplatte verbunden. Vorzusweise fungiert der Klebstoff zusätzlich als ein elektrischer Isolator. Vorzugsweise weist eine Rückseite des Positionierungselements eine elektrisch isolierende Beschichtung auf und/oder das Positionierungselement ist aus einem elektrisch nichtleitenden Material ausgebildet. Während der Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Positionierungselement und der Leiterplatte liegt wenigstens eine Referenzfläche an dem Bildsensor auf wenigstens einer Positionierungsfläche des Positionierungselements auf, sodass dadurch nach dem Erhärten des Klebstoffs der Bildsensor zu dem Positionierungselement ausgerichtet ist.
In einer ergänzenden Ausgestaltung wird das Positionierungselement dahingehend zur Verfügung gestellt, dass an dem Positionierungselement wenigstens eine Positionierungsfläche, vorzugsweise zwei Positionierungsflächen, ausgebildet sind zur Auflage des Bildsensors und der Bildsensor, insbesondere wenigstens eine Referenzfläche des Bildsensors, auf der wenigstens einen Positionierungsfläche aufgelegt wird, so dass der Bildsensor in der vorgegebenen Position zu dem Positionierungselement ausgerichtet wird. Mittels der Positionierungsflächen an dem Positionierungselement und der Referenzflächen an dem Bildsensor wird der Bildsensor zu dem Positionierungselement ausgerichtet.
Vorzugsweise wird zuerst der Bildsensor mit der Vorderseite der Leiterplatte elektrisch und mechanisch verbunden und anschließend wird der Bildsensor in der vorgegebenen Position zu dem Positionierungselement ausgerichtet. Die Ausrichtung des Bildsensors zu der optischen Einrichtung erfolgt durch die Ausrichtung des Bildsensors zu dem Positionierungselement, so dass dadurch der Bildsensor mit einer geringen Fertigungsgenauigkeit bei geringen Kosten mit der Leiterplatte elektrisch und mechanisch verbunden werden kann.
In einer ergänzenden Ausgestaltung werden die zwei Positionierungsstifte in je einer Positionierungsaussparung, insbesondere Positionierungsbohrung, an dem Positionierungselement angeordnet, so dass das Positionierungselement in einer vorgegebenen Position zu den zwei Positionierungsstiften ausgerichtet wird.
In einer zusätzlichen Variante werden die zwei Positionierungsstifte in der vorgegebenen Position zu dem Gehäuse ausgerichtet, indem die zwei Positionierungsstifte in Bohrungen, insbesondere Gewindebohrungen, an dem Gehäuse eingeführt, insbesondere eingeschraubt, werden. Die Geometrie der Bohrungen an dem Gehäuse, der Positionierungsaussparung an dem Positionierungselement und die Geometrie des Positionierungselements sowie die Geometrie der Referenzflächen an dem Bildsensor sind insgesamt geometrisch dahingehend zueinander ausgerichtet, sodass nach der Montage der Kamera der Bildsensor in der vorgegebenen Position zu der optischen Einrichtung ausgerichtet ist.
In einer weiteren Ausgestaltung sind die Positionierungsaussparungen an dem Positionierungselement als Passbohrungen für die Positionierungsstifte ausgebildet. Die Positionierungsstifte sind damit ohne Spiel bzw. Zwischenraum in den Passbohrungen angeordnet.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung sind die Positionierungsstifte in den Positionierungsaussparungen an dem Positionierungselement in radialer Richtung in den Positionierungsaussparungen unbewegbar, insbesondere ohne Berücksichtigung einer anderen Fixierung, angeordnet.
In einer weiteren Variante wird das Gehäuse mit zwei Ausnehmungen für die zwei Positionierungsstifte zur Verfügung gestellt und nach der Fixierung der zwei Positionierungsstifte an dem Gehäuse, insbesondere in Gewindebohrungen, in einer vorgegebenen Position relativ zu der optischen Einrichtung werden die zwei Positionierungsstifte in die zwei Positionierungsaussparungen an dem Positionierungselement eingeführt.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung wird, insbesondere nach dem Einführen der Positionierungsstifte in die Positionierungsaussparungen an dem Positionierungselement, die Leiterplatte zusätzlich mit wenigstens einem stabförmigen Fixierungselement, insbesondere einer Halteschraube, kraftschlüssig und/oder formschlüssig zusätzlich an dem Gehäuse fixiert.
Vorzugsweise sind die zwei Positionierungsstifte formschlüssig und/oder kraftschlüssig in je einer Positionierungsaussparung befestigt und damit zu dem Positionierungselement in der vorgegebenen Position ausgerichtet.
In einer weiteren Variante ist der wenigstens einen Positionierungsstift in einem mittelbaren mechanischen Kontakt zu dem Gehäuse indem zwischen dem wenigstens einen Positionierungsstift und dem Gehäuse ein Zwischenbauteil angeordnet ist.
In einer weiteren Variante ist die in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Kamera mit einem in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Verfahren hergestellt.
Vorzugsweise ist der Bildsensor ein SMD-Bauteil (surface-mount device) auf der Leiterplatte und/oder der Bildsensor ist mittels SMT (surface-mouting technology) mit der Leiterplatte mechanisch und elektrisch verbunden.
In einer weiteren Ausgestaltung wird der Bildsensor mit SMT (surface-mouting technology) mit der Leiterplatte mechanisch und elektrisch verbunden.
Vorzugsweise ist das wenigstens eine elektronische Bauelement ein SMD-Bauteil (surface-mount device) auf der Leiterplatte und/oder das wenigstens eine elektronische Bauelement ist mittels SMT (surface-mouting technology) mit der Leiterplatte mechanisch und elektrisch verbunden.
In einer weiteren Ausgestaltung wird das wenigstens eine elektronische Bauelement mit SMT (surface-mouting technology) mit der Leiterplatte mechanisch und elektrisch verbunden.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung ist der Bildsensor an einer Vorderseite der Leiterplatte elektrisch und mechanisch befestigt und vorzugsweise ist das wenigstens eine elektronische Bauteil an einer Rückseite der Leiterplatte elektrisch und mechanisch befestigt.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Gehäuse mehrteilig.
In einer weiteren Ausführungsform ist die optische Einrichtung mittelbar oder unmittelbar an dem Gehäuse befestigt.
Vorzugsweise ist das Positionierungselement ein zusätzliches Bauteil in Ergänzung zu der Leiterplatte. Das Positionierungselement und die Leiterplatte sind somit zwei unterschiedliche Bauteile.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Leiterplatte mit wenigstens einem stabförmigen Fixierungselement, vorzugsweise mehreren stabförmigen Fixierungselementen, an dem Gehäuse, insbesondere kraftschlüssig und/oder formschlüssig, fixiert. Das wenigstens eine stabförmige Fixierungselement drückt die Leiterplatte mittelbar auf das Gehäuse, weil zwischen dem stabförmigen Fixierungselement und der Leiterplatte das Positionierungselement angerordnet ist, insbesondere auf ebene Auflageflächen an zwei Stegen des Gehäuses, auf, so dass die Leiterplatte mit einer Druckkraft auf dem Gehäuse aufliegt zur kraftschlüssigen Befestigung der Leiterplatte an dem Gehäuse.
In einer weiteren Ausgestaltung entspricht die Breite des Bildsensors im Wesentlichen der Breite der Leiterplatte. Im Wesentlichen bedeutet vorzugsweise, dass die Breite des Bildsensors der Breite der Leiterplatte mit einer Abweichung von weniger als 30%, 20%, 10% oder 5% entspricht.
Vorzugsweise ist die Breite des Bildsensors kleiner als die Breite der Leiterplatte.
Vorzugsweise ist die Höhe des Bildsensors kleiner als die Höhe der Leiterplatte. Über und unter dem Bildsensor ist die Leiterplatte nicht von dem Bildsensor abgedeckt, so dass an diesen nicht von dem Bildsensor abgedeckten Bereichen der Vorderseite der Leiterplatte das Positionierungselement auf der Leiterplatte aufliegt.
In einer ergänzenden Ausgestaltung umfasst die Kamera eine optische Einrichtung, insbesondere wenigstens eine Linse und/oder ein Prisma. Mittels der optischen Einrichtung wird das Licht zum Bildsensor gerichtet bzw. ein Bild auf dem Bildsensor abgebildet.
Vorzugsweise ist die optische Einrichtung mit einer Befestigungseinrichtung an dem Gehäuse befestigt bzw. fixiert.
In einer zusätzlichen Ausführungsform ist der Bildsensor ein lichtempfindlicher Sensor, insbesondere ein CMOS-Sensor oder ein CCD-Chip.
Zweckmäßig bildet die optische Einrichtung ein Objektiv, vorzugsweise umfasst das Objektiv mehrere Linsen.
In einer weiteren Variante wird als ein stabförmiges Fixierungselement eine Halteschraube, insbesondere ein Gewindestift, betrachtet, welches in einer Richtung in Längsrichtung des stabförmigen Fixierungselementes bewegbar und in unterschiedlichen Längspositionen festsetzbar bzw. fixierbar ist. Das Fixierungselement kann auch einer Rastverbindung in unterschiedlichen Längspositionen festsetzbar sein.
In einer ergänzenden Ausgestaltung ist an dem Gehäuse wenigstens eine Bohrung, insbesondere eine Gewindebohrung, für das stabförmige Fixierungselement ausgebildet.
Vorzugsweise umfasst die Kamera ein Positionierungselement.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Kamera wenigstens eine Zusatzleiterplatte mit elektronischen Bauelementen, vorzugsweise wenigstens zwei Zusatzleiterplatten je mit elektronischen Bauelementen. Die wenigstens eine Zusatzleiterplatte ist vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu der Leiterplatte ausgerichtet. Die wenigstens eine Zusatzleiterplatte ist in Ergänzung zu der Leiterplatte ausgebildet. Vorzugsweise sind elektronischen Bauelemente Dioden und/oder Transistoren und/oder Datenspeicher und/oder Chips.
In einer ergänzenden Variante ist das Positionierungselement aus einem elektrisch leitenden Material, vorzugsweise Metall, insbesondere Stahl, ausgebildet, vorzugsweise mit einer Isolierschicht, insbesondere Klebstoff als Isolierschicht.
Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

1 eine perspektivische Ansicht einer Kamera,
2 einen perspektivische Ansicht von Komponenten der Kamera gemäß 1 ohne Gehäuse,
3 eine vergrößerte Teilansicht aus 1 und
4 eine Explosionsdarstellung der Kamera gemäß 1 ohne einem zweiten Gehäuseteil.

Eine Kamera 1 umfasst ein zweiteiliges Gehäuse 2 mit einem ersten Gehäuseteil 3 und einem zweiten Gehäuseteil 4. Das erste Gehäuseteil 3 weist eine Öffnung 5 auf und in der Öffnung 5 ist eine optische Einrichtung 7 gebildet von Linsen 8 fixiert, so dass die optische Einrichtung 7 in einer vorgegebenen Position zu dem Gehäuse 2 ausgerichtet ist. An einer Vorderseite 14 einer Leiterplatte 13 ist ein Bildsensor 21 als ein SMD-Bauteil mechanisch und elektrisch an der Vorderseite 14 der Leiterplatte 13 befestigt. An der Rückseite der Leiterplatte 13 sind eine große Anzahl an elektronischen Bauelementen 23 als SMD-Bauteile mechanisch und elektrisch befestigt (nicht dargestellt). Ein Stutzen 25 dient dazu, nicht dargestellte elektrische Leitungen in die Kamera 1 zu führen.
Die Kamera 1 umfasst außerdem als ein Positionierungselement 9 einen im Wesentlichen rechteckförmigen Positionierungsrahmen 10. Der Positionierungsrahmen 10 weist eine im Wesentlichen rechteckförmige Öffnung 26 auf zur Einführung des Bildsensors 21 in die Öffnung 26. Die Öffnung 26 ist von vier inneren Rändern des im Wesentlichen rechteckförmigen Positionierungsrahmens 10 begrenzt, wobei zwei dieser inneren Ränder Positionierungsflächen 15 bilden, nämlich eine erste ebene Positionierungsfläche 16 und eine zweite ebene Positionierungsfläche 17. Die beiden Positionierungsflächen 16, 17 stehen senkrecht aufeinander. Gegenüberliegend zu der Ecke, an der die beiden Positionierungsflächen 16, 17 aufeinandertreffen, weist der Positionierungsrahmen 10 eine Orientierungsbohrung 18 (3) auf. Die Orientierungsbohrung 18 dient bei der Montage dazu, dass diese Orientierungsbohrung 18 das obere rechte Ende an der Öffnung 26 markiert. Der Bildsensor 21 weist zwei senkrecht aufeinanderstehende Referenzflächen 19 auf, jeweils gebildet von einem Rand 20 des im Wesentlichen rechteckförmigen Bildsensors 21. An der Ecke der beiden aufeinandertreffenden Referenzflächen 19 des Bildsensors 21 weist der Bildsensor 21 eine Phase auf, sodass dadurch die beiden ebenen Referenzflächen 19 des Bildsensors 21 auf die beiden ebenen Positionierungsflächen 16, 17 des Positionierungsrahmens 10 aufgelegt werden können bei einem ununterbrochenen bzw. stetigen Kontakt zwischen den ebenen Referenzflächen 19 des Bildsensors 21 und den ebenen Positionierungsflächen 16, 17 des Positionierungsrahmens 10. An dem Gehäuse 2 der Kamera 1 ist ferner ein Steg 22 ausgebildet.
An der Vorderseite des Positionierungsrahmens 10 sind zwei Positionierungsaussparungen 11 als Positionierungsbohrungen 12 ausgebildet. Die Positionierungsaussparungen 11 dienen zur Ausrichtung und Einführung eines Endes von zwei Positionierungsstiften 6. Die Positionierungsstifte 6 fungieren zusätzlich als stabförmige Fixierungselemente 27.
Bei der Herstellung der Kamera 1 wird zunächst der Bildsensor 21 mit der Leiterplatte 13 elektrisch und mechanisch mit einer geringen Fertigungsgenauigkeit bezüglich der Genauigkeit der Ausrichtung des Bildsensors 21 und damit geringen Kosten an der Leiterplatte 13 befestigt. Anschließend werden die beiden Referenzflächen 19 als Ränder 20 des Bildsensors 21 auf die beiden Positionierungsflächen 16, 17 des Positionierungsrahmens 10 aufgelegt, so dass der Bildsensor 21 in einer vorgegebenen Position zu dem Positionierungsrahmen 10 ausgerichtet wird und ist und anschließend erfolgt ein stoffschlüssiges Verbinden der Rückseite des Positionierungsrahmens 10 mit der Vorderseite 14 der Leiterplatte 13. Der Positionierungsrahmen 10 ist, insbesondere vollständig, aus einem elektrisch nichtleitenden Material, insbesondere Kunststoff, ausgebildet und der Klebstoff zur stoffschlüssigen Verbindung des Positionierungsrahmens 10 mit der Vorderseite 14 der Leiterplatte 13 hat zusätzlich eine elektrisch isolierende Funktion. Alternativ ist der Positionierungsrahmen 10 aus einem elektrisch leitenden Material, vorzugsweise Metall, insbesondere Stahl, ausgebildet mit einer Isolierschicht, insbesondere Klebstoff als Isolierschicht. Dadurch wird die Funktion der Leiterplatte 13, das heißt von Leiterbahnen (nicht dargestellt) auf der Vorderseite 14 der Leiterplatte 13, von dem Positionierungsrahmen 10 auf der Vorderseite 14 nicht beeinträchtigt. Anschließend wird das in 4 dargestellte Bauteil, umfassend die Leiterplatte 13, den Bildsensor 21 und das Positionierungselement 9 in das erste Gehäuseteil 3 eingeschoben, sodass dadurch eine Rückseite der Leiterplatte 13 auf den zwei Stegen 22 des Gehäuses 2 mit einer geringen Kraft aufliegt. Anschließend werden die beiden Positionierungsstifte 6 als stabförmige Fixierungselemente 27, das heißt Halteschrauben 27, in Gewindebohrungen (nicht dargestellt) an dem Gehäuse 2 eingeschraubt, sodass dadurch ein Ende der zwei Positionierungsstifte 6 in den zwei Positionierungsbohrungen 12 an dem Positionierungsrahmen 10 formschlüssig befestigt wird und der Positionierungsrahmen 10 in einer vorgegebenen Position zu den Positionierungsstiften 6 ausgerichtet wird und ist. Hierzu ist das Bauteil, umfassend die Leiterplatte 13, den Bildsensor 21 und den Positionierungsrahmen 10, entsprechend in vertikaler und/oder horizontaler Richtung zu bewegen. Die Breite des Bauteils ist kleiner als die Breite des Innenraumes des Gehäuses 2 vor den zwei Stegen 22, so dass das auf den zwei Stegen 22 aufliegende Bauteil auch in horizontaler Richtung bzw. in Richtung der Breite der Leiterplatte 13 bewegt werden kann zur Einführung der Positionierungsstifte 6 in die Positionierungsaussparungen 11. Darauffolgend werden die Positionierungsstifte 6 weiter in das Gehäuse 2 eingeschraubt, sodass dadurch das Ende der Positionierungsstifte 6 in den Positionierungsbohrungen 12 eine größere Kraft aufbringt und die Leiterplatte 13 mit einer größeren Kraft mit der Rückseite auf die zwei Stege 22 aufgedrückt wird. Dadurch ist die Rückseite der Leiterplatte 13 kraftschlüssig an den beiden Stegen 22 des Gehäuses 2 unbewegbar bzw. feststehend fixiert. Die zwei Positionierungsstifte 6 fungieren damit zusätzlich als Halteschrauben und bilden damit stabförmige Fixierungselemente 27 zur kraftschlüssigen Befestigung der Rückseite der Leiterplatte 13 an den beiden Stegen 22 des Gehäuses 2.
Insgesamt betrachtet sind mit der erfindungsgemäßen Kamera 1 und dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der Kamera 1 wesentliche Vorteile verbunden. Bei der mechanischen und elektrischen Verbindung des Bildsensors 21 mit der Leiterplatte 13 ist eine geringe Fertigungsgenauigkeit für die Ausrichtung des Bildsensors 21 bezüglich der Leiterplatte 13 ausreichend. Damit können die Kosten für die Herstellung der Kamera 1 reduziert werden. Die Breite des Bildsensors 21 entspricht im Wesentlichen oder ist geringfügig kleiner als die Breite der Leiterplatte 13, sodass dadurch der Bildsensor 21 eine große Fläche und damit eine große Pixelzahl aufweist. Der Positionierungsrahmen 10 fungiert zusätzlich zur Überbrückung der mit den Positionierungsstiften 6 auf den Positionierungsrahmen 10 aufgebrachten Kräfte, sodass dadurch die Leiterplatte 13 eine geringe Dicke und eine geringe Biegesteifigkeit aufweist und die notwendige Biegesteifigkeit für das Einbringen der Druckkräfte mit den Positionierungsstiften 6 im Wesentlichen von dem Positionierungsrahmen 12 zur Verfügung gestellt wird. Dadurch ist es möglich, die von den Positionierungsstiften 6 aufgebrachten Druckkräfte als die stabförmigen Fixierungselemente 27 diese im Wesentlichen mittig zwischen den beiden Stegen 22 aufzubringen. Dadurch kann die Breite des Bildsensors 21 im Wesentlichen der Breite der Leiterplatte 13 entsprechen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006024466 A1 [0004]

Claims

Kamera (1), umfassend - ein Gehäuse (2), - eine Leiterplatte (13), - einen an der Leiterplatte (13) befestigten Bildsensor (21), - eine optische Einrichtung (7), - zwei Positionierungsstifte (6) zur Ausrichtung des Bildsensors (21) zu der optischen Einrichtung (7) indem die zwei Positionierungsstifte (6) in einer vorgegebenen Position zu dem Gehäuse (2) ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Positionierungselement (9) in Ergänzung zu der Leiterplatte (21) in einer vorgegebenen Position zu den zwei Positionierungsstiften (6) ausgerichtet ist und der Bildsensor (21) in einer vorgegebenen Position zu dem Positionierungselement (9) ausgerichtet ist.
Kamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierungselement (9) auf der Leiterplatte (13), insbesondere einer Vorderseite (14) der Leiterplatte (13), mittelbar oder unmittelbar aufliegt, insbesondere das Positionierungselement (9) mit der Vorderseite (14) der Leiterplatte (13) stoffschlüssig verbunden ist.
Kamera nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Positionierungselement (9) wenigstens eine Positionierungsfläche (15), vorzugsweise zwei Positionierungsflächen (15), ausgebildet ist bzw. sind zur Auflage des Bildsensors (21) und der Bildsensor (21), insbesondere eine Referenzfläche (19) des Bildsensors (21), auf der wenigstens einen Positionierungsfläche (15) aufliegt, so dass der Bildsensor (21) in der vorgegebenen Position zu dem Positionierungselement (9) ausgerichtet ist.
Kamera nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierungselement (9) zwei, vorzugsweise senkrecht aufeinander stehende, ebene Positionierungsflächen (15) umfasst.
Kamera nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierungselement (9) als ein Positionierungsrahmen (10) mit einer Öffnung (26) ausgebildet ist und die wenigstens eine Positionierungsfläche (15) die Öffnung (26) begrenzt.
Kamera nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Positionierungsstifte (6) in je einer Positionierungsaussparung (11), insbesondere Positionierungs-bohrung (12), an dem Positionierungselement (9) angeordnet sind, so dass das Positionierungselement (9) in einer vorgegebenen Position zu den zwei Positionierungsstiften (6) ausgerichtet ist.
Kamera nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseite der Leiterplatte (13) auf je einem Steg (22) aufliegt und die Positionierungsaussparungen (11) an dem Positionierungselement (9), insbesondere im Wesentlichen mittig, zwischen den zwei Stegen (22) ausgebildet sind.
Kamera nach Anspruch einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseite der Leiterplatte (13) mit wenigstens einem stabförmigen Fixierungselement (27) auf die Stege (22) gedrückt ist.
Kamera nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine stabförmige Fixierungselement (27) zusätzlich als je ein Positionierungsstift (6) fungiert.
Verfahren zur Herstellung einer Kamera (1), insbesondere einer Kamera (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: - zur Verfügung stellen eines Gehäuses (2), einer Leiterplatte (13), eines Bildsensors (21), einer optischen Einrichtung (7), - mechanisches und elektrisches Verbinden des Bildsensors (21) mit der Leiterplatte (13), - Befestigen der optischen Einrichtung (7) an einer Öffnung (5) in dem Gehäuse (2) für die optische Einrichtung (7), - zur Verfügung stellen von zwei Positionierungsstiften (6) zur Ausrichtung des Bildsensors (21) zu der optischen Einrichtung (7) und Ausrichten des Bildsensors (21) zu der optischen Einrichtung (7) indem die zwei Positionierungsstifte (6) in einer vorgegebenen Position zu dem Gehäuse (2) ausgerichtet werden, - Montieren des Gehäuses (2), der Leiterplatte (13), des Bildsensors (21), der optischen Einrichtung (7) und der zwei Positionierungsstifte (6) zu der Kamera (1), dadurch gekennzeichnet, dass ein Positionierungselement (9) in Ergänzung zu der Leiterplatte (13) zur Verfügung gestellt wird und das Positionierungselement (9) in einer vorgegebenen Position zu den zwei Positionierungsstiften (6) ausgerichtet wird und der Bildsensor (21) in einer vorgegebenen Position zu dem Positionierungselement (9) ausgerichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierungselement (9) auf der Leiterplatte (13), insbesondere einer Vorderseite (14) der Leiterplatte (13), mittelbar oder unmittelbar aufgelegt wird, insbesondere das Positionierungselement (9) mit der Vorderseite (14) der Leiterplatte (13) stoffschlüssig verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierungselement (9) dahingehend zur Verfügung gestellt wird, dass an dem Positionierungselement (9) wenigstens eine Positionierungsfläche (15), vorzugsweise zwei Positionierungsflächen (15), ausgebildet sind zur Auflage des Bildsensors (21) und der Bildsensor (21), insbesondere wenigstens eine Referenzfläche (19) des Bildsensors (21), auf der wenigstens einen Positionierungsfläche (15) aufgelegt wird, so dass der Bildsensor (21) in der vorgegebenen Position zu dem Positionierungselement (9) ausgerichtet wird.