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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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Es lassen sich mittels UV-Bestrahlung und/oder thermisch aushärtbare Klebstoffmaterialien verwenden, um ein Kameraobjektiv und einen Bildsensor während einer Ausrichtung einer Kameraeinheit starr miteinander zu verbinden. Problematisch ist jedoch die Konstruktion mit einer mechanischen Schnittstelle für Klebenaht, die zugänglich für die UV-Strahlung ist und die funktionalen Anforderungen erfüllen kann. Ferner kritisch ist die Schädigung von Materialien während einer solchen Aushärtung sowie eine Dislokation der zu verbindenden Komponenten während des Aushärtens der Klebstoffmaterialien.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Bildsensorverbund, ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensorverbunds, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm 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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Der hier vorgestellte Bildsensorverbund basiert auf dem Ansatz, ein Fixieren eines Kameraobjektivs mit einem auf einem Schaltungsträger angeordneten Bildsensor während einer Ausrichtung einer Kameraeinheit unter Verwendung eines elektrisch aktivierbaren Klebstoffmaterials vorzunehmen.
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Es wird ein Bildsensorverbund zur Aufnahme von zweidimensionalen Abbildungen eines Fahrzeugumfelds vorgestellt, wobei der Bildsensorverbund die folgenden Merkmale aufweist:
- - ein Bildsensor, der auf einem Schaltungsträger angeordnet ist;
- - ein Stützelement, das zumindest ein teilweise elektrisch leitfähiges Material aufweist und auf dem Schaltungsträger angeordnet ist, wobei das Stützelement den Bildsensor auf dem Schaltungsträger zumindest teilweise umgibt und elektrisch leitfähig ist mit einem während des Fügeprozesses von außen zugänglichen Kontakt;
- - ein Kameraobjektiv, das ausgebildet ist, Licht auf den Bildsensor zu leiten; und das zumindest lokal an der Fügestelle elektrisch leitfähige und kontaktierbare Oberflächen aufweist; und
- - ein Klebstoffmaterial, das zumindest teilweise elektrisch aktivierbar und/oder aktiviert ist und zumindest teilweise an einer Außenseite des Stützelements angeordnet ist, wobei das Klebstoffmaterial ausgebildet ist und räumlich so eingebracht ist, das Stützelement mit dem Kameraobjektiv zu fixieren.
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Bei einem Fahrzeugumfeld kann es sich beispielsweise um ein Gebiet, eine Gegend und/oder eine Landschaft handeln, die ein Fahrzeug umgibt. Hierbei können sich in dem Fahrzeugumfeld beispielsweise Personen, Objekte und/oder Infrastrukturmerkmale befinden, die beispielsweise mittels einer Kameraeinheit erfasst und abgebildet werden können, um eventuelle Unfälle zu vermeiden und ein sicheres Fahren des Fahrzeugs zu garantieren. Unter einem Bildsensor kann beispielsweise eine Vorrichtung zur Aufnahme von zweidimensionalen Abbildern, beispielweise eines Fahrzeugumfelds, aus Licht auf elektrischem oder mechanischem Wege verstanden werden. Hierbei werden in den meisten Fällen halbleiterbasierte Bildsensoren verwendet, die ein Licht bis ins mittlere Infrarot aufnehmen können. Bei einem Schaltungsträger kann es sich beispielsweise um einen spritzgegossenen Schaltungsträger handeln, auf dem ein Bildsensor angeordnet sein kann. Die Leiterbahnen können hierbei vorteilhaft in ein Gehäuse des Schaltungsträgers integriert werden und somit eine konventionelle Leiterplatte substituieren. Vorteilhaft können bei dieser Ausführung eines Schaltungsträgers Gewicht und Einbauraum effektiv reduziert werden, wodurch eine Miniaturisierung einer Kameraeinheit, beispielsweise zur Erfassung eines Fahrzeugumfelds, ermöglicht wird. Unter einem Stützelement kann eine zumindest teilweise elektrisch leitfähige Struktur verstanden werden, die beispielsweise auf einem Schaltungsträger angeordnet werden kann, um ein Kameraobjektiv zu fassen bzw. sich mit diesem zu verbinden. Hierbei kann das Stützelement beispielsweise auch eine tragende Aufgabe zur Stützung eines Kameraobjektivs erfüllen. Bei einem Kameraobjektiv kann es sich beispielsweise um ein sammelndes optisches System handeln, das eine reelle optische Abbildung eines Gegenstandes, also beispielsweise eines Objektes, einer Person und/oder eines Infrastrukturmerkmals in einem Fahrzeugumfeld, erzeugt. So kann es sich bei einem Kameraobjektiv um die wichtigste Komponente eines abbildenden optischen Geräts, wie beispielsweise einer Kameraeinheit, handeln. Unter einem Klebstoffmaterial kann beispielsweise ein elektrisch aktivierbarer Leitkleber verstanden werden, der sich zu einem festen Polymer umformt, sobald eine Spannung von beispielsweise unter 2 V angelegt wird. Der Aushärteprozess des Klebstoffmaterials kann hierbei sofort stoppen, sobald der Stromfluss unterbrochen wird.
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Es besteht ein besonderer Bedarf Bildsensormodule für Kameraeinheiten weiter zu miniaturisieren, wobei es für die Temperaturkompensation erforderlich sein kann, einen Klebespalt zum Fixieren eines Kameraobjektivs mit einem Bildsensormodul an einer Position vorzusehen, die für die zur Vorhärtung erforderliche UV-Bestrahlung nicht mehr zugänglich ist. Vorteilhaft wäre insofern die Verwendung eines Klebstoffmaterials, das über ein anderes, geeigneteres Verfahren aktivierbar ist. Andernfalls sollten optisch zugängliche Stellen im Design des Bildsensormoduls geschaffen werden, wobei dies jedoch oft nachteilig ist wegen des Risikos, dass diese zugänglichen Stellen bzw. Lücken die Empfindlichkeit der Kameraeinheit gegenüber elektromagnetischer Einstrahlung oder deren Abstrahlung erhöhen. Weiterhin kann eine Abdichtung der Kameraeinheit gegen Partikel und Feuchtigkeit hierbei aufwendiger werden, sodass gegebenenfalls ein negativer Einfluss auf einen Temperaturgang des optischen Pfads vorliegen könnte.
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Die Vorteile des hier vorgestellten Bildsensorverbunds liegen somit insbesondere darin, dass zum Fixieren eines Kameraobjektivs mit einem Bildsensor ein elektrisch aktivierbares Klebstoffmaterial verwendet wird, das eine geringe Viskosität aufweist, sodass damit sehr gut Oberflächen benetzt und Teile exakt in Position gebracht werden können, bevor man die Klebung fixiert. Somit eignet sich der hier vorgestellte Ansatz insbesondere zur Anwendung während einer Ausrichtung einer Kameraeinheit. Die entstehenden Klebeverbindungen bleiben hierbei flexibel und widerstehen hohen Scherkräften. Derzeit werden schnell aushärtende Klebematerialien in der Industrie vor allem durch Licht, Hitze oder chemische Katalysatoren aktiviert, was beispielsweise eine Verwendung bei manchen Materialien und in manchen Umgebungen verhindert. Eine Aktivierung des Klebstoffmaterials mittels Licht ist beispielsweise lediglich dann möglich, wo transparente Materialien verarbeitet werden. Ein besonderer Vorteil ist dabei die Einstellbarkeit der Aushärtung des Klebstoffmaterials, um sie beispielsweise für bestimmte Vibrationsbelastungen, zum Beispiel bei Fahrzeugfahrten, tauglich zu machen. Auch in klassischen Mechanikbereichen wie der Automobilindustrie sind Anwendungen denkbar, bei denen eine Steuerbarkeit der Aushärtung vorteilhaft ist.
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Eine Fixierung des Kameraobjektivs mit dem Bildsensor mittels eines elektrisch aktivierbaren Klebstoffmaterials bietet weiterhin den Vorteil, dass eine Polymerisierung des Klebstoffmaterials auch innerhalb eines Bauteils erfolgen kann, wodurch beispielsweise das Zurückbleiben von unausgehärteten Klebstoffresten vermieden werden können. Im günstigsten Fall kann ebenso auf den üblicherweise nachfolgenden thermischen Aushärteschritt des Klebstoffmaterials verzichtet werden.
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Mittels des hier vorgestellten Ansatzes wird beispielsweise zusätzlich eine Lösung ermöglicht, bei der das Kameraobjektiv zuerst in ein Kameragehäuse montiert wird und der Schaltungsträger mit dem Bildsensor die auszurichtende Baugruppe ist. Hierbei kann vorteilhaft eine korrekte Geradeaussicht für die Kameraeinheit erreicht werden, was speziell bei Stereo-Kameras von großer Bedeutung ist.
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Weitere Vorteile des hier vorgestellten Ansatzes ergeben sich beispielsweise aus einer Reduzierung der Montageschnittstellen, wobei Temperatur- und Feuchteabhängige Einflüsse auf die Fokuslage der Kameraeinheit minimiert werden können. So können ferner beispielsweise auch Kosten für Montageschritte wie das Verpacken des Bildsensors und Montage eines Objektivhalters entfallen.
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So kann eine Anordnung des Klebstoffmaterials vorteilhaft so gewählt werden, dass das Klebstoffmaterial beispielsweise von zusätzlichen Bauteilen auf dem Schaltungsträger verdeckt angeordnet ist welches für ein UV-Strahlung somit nicht zugänglich wäre. Somit besteht kein Risiko, dass eine UV-Bestrahlung die Bilderfassung für das aktive Ausrichten der Kameraeinheit stört. So können weiterhin die Greifwerkzeuge für die Positionierung des beweglichen Fügepartners, also des Kameraobjektivs oder des Schaltungsträgers mit Bildsensor, für einen optimalen Verarbeitungsprozess so konstruiert werden, ohne, dass eine mögliche Verschattung der UV-Bestrahlung zu berücksichtigen ist.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Stützelement als ein umlaufender Ring und insbesondere als ein kreisrunder Ring ausgeformt sein. Eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil, dass ein Kameraobjektiv bzw. der Objektivtubus des Kameraobjektivs ebenfalls zylinderförmig ausgeformt ist, sodass das Kameraobjektiv sich formschlüssig mit dem Stützelement verbinden und fixieren lässt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Stützelement mittels eines Klebe- und/oder Lötverfahrens auf dem Schaltungsträger angeordnet und/oder befestigt sein. Eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil, dass mittels einer Klebeverbindung die Fügeteile, also der Schaltungsträger und das Stützelement, keinen hohen Temperaturen ausgesetzt werden. So können ferner mittels einer Klebeverbindung beispielsweise unterschiedliche Werkstoffe miteinander verbunden werden. Eine Klebverbindung kann zudem gleichzeitig als Dichtung wirken und ist oftmals kostengünstiger gegenüber anderen Fügungsverfahren realisierbar. Auch mittels einer Lötverbindung können unterschiedliche Werkstoffe miteinander verbunden werden. Zudem weist eine Lötverbindung eine dauerhaft dichte Verbindung auf. Ferner weist eine Lötverbindung sowohl eine gute Wärmeleitfähigkeit sowie auch eine gute elektrische Leitfähigkeit auf.
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Der Bildsensor kann gemäß einer Ausführungsform mittels Drahtbonden auf dem Schaltungsträger angeordnet sein. Eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil, dass mittels Drahtbonden als Verbindungstechnik beispielsweise eine niedrige Prozesstemperatur ermöglicht wird sowie ein Platzersparnis erreicht werden kann. Ferner kann das Drahtbonden beispielsweise vielfältige Substrat-Bauteil-Kombination ermöglichen und stellt zudem eine Möglichkeit zur Vereinfachung komplexer Schaltungen dar.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Stützelement ein Kontaktelement an einer dem Stützelement gegenüberliegenden Seite des Schaltungsträgers aufweisen, insbesondere wobei das Stützelement mittels des Kontaktelements mit einer Spannungsquelle zur Aktivierung des Klebstoffmaterials verbunden ist. Eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil, dass eine Spannungsquelle eine geringe elektrische Spannung von beispielsweise 2V liefert, die zur Aushärtung des Klebstoffmaterials verwendet wird, wobei das Klebstoffmaterial sich hierdurch beispielsweise zu einem festen Polymer umformt. Der Aushärteprozess stoppt dabei sofort, wenn der Stromfluss der Spannungsquelle unterbrochen wird. Auf diese Weise ergibt sich der enorme Vorteil, dass die Festigkeit und Flexibilität der Klebeverbindung zwischen dem Kameraobjektiv und dem Bildsensor der Kameraeinheit exakt steuerbar ist.
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Es wird eine Kameraeinheit zur Erfassung eines Fahrzeugumfelds vorgestellt, wobei die Kameraeinheit einen Bildsensorverbund aufweist. Bei einer Kameraeinheit kann es sich beispielsweise um eine fototechnische Apparatur handeln, die statische oder bewegte Bilder elektronisch auf ein magnetisches Videoband oder digitales Speichermedium aufzeichnet, oder über eine Schnittstelle übermitteln kann. Hierbei kann es sich bei der Kameraeinheit beispielsweise um eine digitale Fahrzeugkamera handeln, die beispielsweise an einem Fahrzeug angeordnet ist und ferner dazu ausgebildet ist, fortlaufend Bildinformationen oder Bilder eines Fahrzeugumfelds und der dort befindlichen Personen, Objekte und/oder Infrastrukturmerkmale zu erfassen und abzubilden.
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Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bildsensorverbunds vorgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- - Bereitstellen eines auf einem Schaltungsträger angeordneten Bildsensors, eines den Bildsensor zumindest teilweise auf dem Schaltungsträger umgebendes Stützelement, eines ein Licht auf den Bildsensor leitendes Kameraobjektiv sowie eines Klebstoffmaterials zum Fixieren des Stützelements mit dem Kameraobjektiv;
- - Auftragen des Klebstoffmaterials an einer Außenseite des Stützelements;
- - Verbinden des Kameraobjektivs mit dem Stützelement, wobei ein Radius des Kameraobjektivs größer ist als ein Radius des Stützelements, sodass das Klebstoffmaterial zwischen einer Innenseite des Kameraobjektivs und einer Außenseite des Stützelements angeordnet ist; und
- - Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen dem elektrisch leitenden Stützelement und einem elektrisch leitenden Objektivtubus des Kameraobjektivs zur elektrischen Aktivierung des Klebstoffmaterials, um den Bildsensorverbund herzustellen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Verbindens das Kameraobjektiv auf den Bildsensor fokussiert mit dem Stützelement verbunden werden. Eine Kameraeinheit sollte unter kontrollierten Umweltbedingungen, beispielsweise bei einer Luftfeuchtigkeit von maximal 55 %, einer Temperaturstabilität von 0,1 Kelvin sowie bei optimalen Reinraumbedingungen zusammengefügt werden, sodass die Bedingungen für eine kontaminationsarme Montage und exakte Ergebnisse bei einer Ausrichtung der Kameraeinheit erreicht werden können. Eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet somit den Vorteil, dass bei einer korrekten Fokusabstimmung bzw. Fokuslage Kosten und Arbeitsschritte bei der Montage der Kameraeinheit entfallen.
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Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
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Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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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 Ansicht einer Kameraeinheit zur Erfassung eines Fahrzeugumfelds gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 eine schematische Querschnittsansicht eines Bildsensorverbunds zur Aufnahme von zweidimensionalen Abbildungen eines Fahrzeugumfelds gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3 einen schematische Längsschnittansicht eines Bildsensorverbunds zur Aufnahme von zweidimensionalen Abbildungen eines Fahrzeugumfelds gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 4 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Herstellung eines Bildsensorverbunds gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 5 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung eines Bildsensorverbunds 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 Ansicht einer Kameraeinheit 100 zur Erfassung eines Fahrzeugumfelds 103 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Kameraeinheit 100 ist hierbei gemäß einem Ausführungsbeispiel auf einem Fahrzeug 105 angeordnet und weist beispielhaft ein Kameraobjektiv 110 und einen Bildsensor 115 auf.
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Die optischen Module einer Kameraeinheit 100 für ein Fahrerassistenzsystem eines Fahrzeugs 105 werden typischerweise mittels sogenannter aktiver Ausrichtungsverfahren gefertigt. Dabei wird eine Ausrichtung des Kameraobjektivs 110 zum Bildsensor 115 oder des Bildsensors 115 zum Kameraobjektiv 110 auf der Basis der vom Sensorchip der Kameraeinheit 110 unter Verwendung einer Mehrzahl wiederholt aufgenommener Videodaten durchgeführt, um die beste Position für die korrekte Fokussierung und die Blickrichtungsachse der Kameraeinheit 100 zu erreichen.
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Solche Kameraeinheiten 100 für Fahrerassistenzsysteme finden beispielhaft Anwendung zur Umfelderfassung des Fahrzeugs 105 bei Parkassistenzsystemen und/oder als Rückspiegelersatzkameras. Entsprechend sind für die Kameraeinheit 100 Bauformen mit annähernd kubischer Auslegung und Kantenlängen kleiner 25mm angestrebt. Zum Fixieren des Kameraobjektivs 110 mit dem Bildsensor 115 während einer Ausrichtung der Kameraeinheit 100 erfasst der Bildsensor 115 mit seinem Sichtkegel eine Anordnung von geeigneten Test-Pattern für die Bestimmung der Schärfe- und Ausrichtungswerte. Der jeweils auszurichtende Fügepartner, also das Kameraobjektiv 110 bzw. der auf einem Schaltungsträger angeordnete Bildsensor 115, wird mittels eines Portalrobotersystems oder eines Hexapods mit einer Lagegenauigkeit im Mikrometerbereich in die Zielposition gebracht. Unter Verwendung eines mittels UV-Bestrahlung aushärtbaren Klebstoffmaterials werden die beiden Fügepartner 110 und 115 miteinander starr verbunden. Typischerweise wird die Klebenaht in einem anschließenden thermischen Schritt vollständig ausgehärtet. Die Lage der Schnittstelle zwischen den zwei zu fügenden Teilkomponenten 110 und 115 ist günstigerweise so zu wählen, dass temperaturabhängige Änderungen von optischen Parametern und mechanischen Abmessungen einen geringen Einfluss auf die korrekte Fokussierung der Kameraeinheit 100 über dem Temperaturbereich haben. So sollte aber auch sichergestellt werden, dass der Fügespalt ausreichend Spielraum lässt, um alle Fertigungstoleranzen des Kameraobjektivs 110 und des Schaltungsträgers mit Bildsensor 115 ausgleichen zu können, ohne dass Teile auf Block gefügt werden und/oder der Klebstoffspalt nicht geschlossen ist. Ferner sollte das Klebstoffmaterial für die UV-Bestrahlung zur Voraushärtung zugänglich sein.
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Ist die Konstruktion so ausgelegt, dass das Kameraobjektiv 110 schon in der Vormontage mit dem Kameragehäuse verbunden wurde und der Bildsensor 115 in die Zielposition geführt wird, können mittels eines Positioniersystems mit beispielsweise sechs Achsen alle Maßtoleranzen, die sich aus der Kameraobjektivfertigung und aus der Vormontage ins Kameragehäuse ergeben, ausgeglichen werden. Zur korrekten Fokuseinstellung ist die lineare Bewegung entlang einer optischen Achse, beispielsweise der Z-Achse, erforderlich. Mittels einer weiteren Bewegung in X- und Y-Richtung quer zur optischen Achse kann ein Schiefblick der Kameraeinheit 100 hierbei ausgeglichen werden. Die Drehung des Bildsensors 115 um eine Hoch- und Querachse des Bildfeldes dient zum Ausgleich einer möglichen Nicht-Parallelität von Bildfeld und Sensoroberfläche, wobei dieser Schritt auch als Bildfeldverkippung bezeichnet wird. Die Drehung um die optische Achse bewirkt die Richtigstellung des Horizonts im Bild, wobei dieser Schritt auch als Wankwinkelausgleich bezeichnet wird. Wird die Konstruktion so ausgelegt, dass das Kameraobjektiv 110 relativ zum Bildsensor 115 ausgerichtet wird, sind bis auf den Wankwinkelausgleich die gleichen Positionieraufgaben durchzuführen.
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2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Bildsensorverbunds 200 zur Aufnahme von zweidimensionalen Abbildungen eines Fahrzeugumfelds gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Bildsensorverbund 200 ist hierbei gemäß einem Ausführungsbeispiel in einer Kameraeinheit 100 zur Erfassung eines Fahrzeugumfelds angeordnet. Der Bildsensorverbund 200 weist beispielhaft einen auf einem Schaltungsträger 205 angeordneten Bildsensor 115, ein elektrisch leitfähiges Stützelement 210 für eine Klebeverbindung zum Kameraobjektiv 110, ein Klebstoffmaterial 215, das an einer Außenseite des Stützelements 210 angeordnet ist sowie eine elektrische Anbindungseinheit 220 zur elektrischen Anbindung des Bildsensors 115 zur Aufnahme von Bildsignalen auf.
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Der Bildsensor 115 kann gemäß einem Ausführungsbeispiel hierbei als Bare-Die zusammen mit den hier nicht dargestellten Entkoppelkondensatoren auf einem Schaltungssubstrat und/oder dem Schaltungsträger 205 montiert und mittels Drahtbonden 225 elektrisch angeschlossen werden. Bei einem Bare-Die handelt es sich hierbei um ein integriertes elektronisches Bauelement, dass nicht wie herkömmlich in einem Plastik- oder Keramikgehäuse verbaut, sondern ohne Gehäuse weiterverarbeitet wird. So wird ein Bare-Die direkt auf einer Leiterplatte oder einem keramischen Substrat angeordnet und mittels Drahtbonden 225 elektrisch mit umliegenden Bauelementen verbunden. Zusätzlich oder alternativ kann der Bildsensor 115 auch als BGA-Bauelement auf dem Schaltungsträger 205 montiert sein. Bei einem BGA-Bauelement handelt es sich hierbei um eine Kugelgitteranordnung als eine Gehäuseform von integrierten Schaltungen, bei der die Anschlüsse für eine SMD-Bestückung kompakt auf der Unterseite des BGA-Bauelements angeordnet sind.
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Um den Bildsensor 115 bzw. die Mitte des aktiven Bildsensorfeldes ist beispielhaft das Stützelement 210 auf dem Schaltungsträger 205 angeordnet, wobei das Stützelement 210 zumindest teilweise ein elektrisch leitendes Material aufweist und beispielhaft als ein Ring ausgeformt ist, der den Bildsensor 115 komplett umgibt. Auf einer Außenseite des Stützelements 210 ist das Klebstoffmaterial 215 dispensiert, mittels dessen ein Kameraobjektiv nach dessen korrekter Positionierung bzw. Ausrichtung gegenüber des Bildsensors 115 formschlüssig mit dem Stützelement 210 fixierbar ist. Das Klebstoffmaterial 215 ist hierbei gemäß einem Ausführungsbeispiel als eine Klebstoffraupe ausgeformt, die das Stützelement 210 komplett umgibt.
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3 zeigt eine schematische Längsschnittansicht eines Bildsensorverbunds 200 zur Aufnahme von zweidimensionalen Abbildungen eines Fahrzeugumfelds gemäß einem Ausführungsbeispiel. Hierbei zeigt 3 den Längsschnitt des Bildsensorverbunds 200 an der gestrichelten Linie durch A und A' aus 2.
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Der Bildsensorverbund 200 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel in einer Kameraeinheit 100 zur Erfassung eines Fahrzeugumfeldes angeordnet. So weist der Bildsensorverbund 200 beispielhaft einen auf einem Schaltungsträger 205 angeordneten Bildsensor 115, ein elektrisch leitfähiges Stützelement 210 für eine Klebeverbindung zum Kameraobjektiv 110, das Klebstoffmaterial 215, das an einer Außenseite des Stützelements 210 angeordnet ist sowie das Kameraobjektiv 110 zur Lenkung von Licht auf den Bildsensor 110 auf. Die Längsschnittansicht zeigt weiterhin eine elektrische Anbindungseinheit 220 zur elektrischen Anbindung des Bildsensors 115 sowie eine Spannungsquelle 305 zur elektrischen Aktivierung des Klebstoffmaterials 215, wobei die Spannungsquelle 305 über je ein Kontaktelement 310 sowohl mit dem Stützelement 210 als auch mit dem Kameraobjektiv 110 verbunden ist.
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Der Bildsensor 115 und das Stützelement 210 sind auf dem Schaltungsträger 205 angeordnet, wobei das Stützelement 210, das beispielhaft als ein umlaufender Ring ausgeformt ist, den Bildsensor 115 bzw. die Mitte des aktiven Sensorfeldes auf dem Schaltungsträger 205 umgibt. Das Kameraobjektiv 110 weist einen Objektivtubus 315 sowie ein dreilinsiges Objektiv 320 auf. So handelt es sich bei dem dreilinsigen Objekt 320 beispielhaft um ein sogenanntes Cooke-Triplet, das mögliche perspektivische Fehler in der Abbildung eines Fahrzeugumfelds korrigiert. Das gesamte Kameraobjektiv 110 bzw. der Objektivtubus 315 ist als ein kreisrunder Zylinder ausgeformt, wobei dieser Zylinder einen größeren Radius als das ebenfalls kreisrund ausgeformte Stützelement 210 aufweist, sodass das Kameraobjektiv 110 auf das Stützelement 210 aufsteckbar ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Kameraobjektiv 110 mit dem Stützelement 210 formschlüssig verbunden, wobei zwischen einer Außenseite des elektrisch leitfähigen Stützelements 210 und einer Innenseite des elektrisch leitfähigen Objektivtubus 315 das Klebstoffmaterial 215 angeordnet ist.
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Sowohl das Stützelement 210 als auch der Objektivtubus 315 des Kameraobjektivs 110 weisen beispielhaft je ein Kontaktelement 310 zu der Spannungsquelle 305 auf. Hierbei ist die Spannungsquelle 305 ausgebildet, eine Spannung von beispielsweise 2V zur elektrischen Aktivierung des Klebstoffmaterials 215 anzulegen, sodass dieser aushärtet und das Kameraobjektiv 110 mit dem Schaltungsträger 205, auf dem der Bildsensor 115 angeordnet ist, formschlüssig verbindet.
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4 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 400 zur Herstellung eines Bildsensorverbunds gemäß einem Ausführungsbeispiel. Hierbei weist die Vorrichtung 400 gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Bereitstelleinrichtung 410, eine Auftragseinrichtung 420, eine Verbindungseinrichtung 430 sowie eine Anlegungseinrichtung 440 auf.
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Die Bereitstelleinrichtung 410 ist beispielhaft ausgebildet, einen auf einem Schaltungsträger angeordneten Bildsensor, ein den Bildsensor zumindest teilweise auf dem Schaltungsträger umgebendes Stützelement, ein ein Licht auf den Bildsensor leitendes Kameraobjektiv sowie ein Klebstoffmaterial zum Fixieren des Stützelements mit dem Kameraobjektiv bereitzustellen. Die Auftragseinrichtung 420 ist im Folgenden beispielhaft ausgebildet, das Klebstoffmaterial an einer Außenseite des Stützelements aufzutragen. Die Verbindungseinrichtung 430 ist nun ausgebildet das Kameraobjektiv mit dem Stützelement zu verbinden, wobei ein Radius des Kameraobjektivs größer ist, als ein Radius des Stützelements, sodass das Klebstoffmaterial zwischen einer Innenseite des Kameraobjektivs und einer Außenseite des Stützelements angeordnet ist. Schließlich ist die Anlegungseinrichtung 440 beispielhaft ausgebildet, eine elektrische Spannung zwischen dem elektrisch leitenden Stützelement und einem elektrisch leitenden Objektivtubus des Kameraobjektivs zur elektrischen Aktivierung des Klebstoffmaterials anzulegen, um den Bildsensorverbund herzustellen.
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5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 500 zur Herstellung eines Bildsensorverbunds gemäß einem Ausführungsbeispiel. Hierbei kann das Verfahren 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel auf der Vorrichtung zur Herstellung eines Bildsensorverbunds aus 4 ausgeführt werden.
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Das Verfahren 500 weist zunächst einen Schritt 510 auf, bei dem ein auf einem Schaltungsträger angeordneter Bildsensor, ein den Bildsensor zumindest teilweise auf dem Schaltungsträger umgebendes Stützelement, ein ein Licht auf den Bildsensor leitendes Kameraobjektiv sowie ein Klebstoffmaterial zum Fixieren des Stützelements mit dem Kameraobjektiv bereitgestellt wird. In einem folgenden Schritt 520 des Verfahrens 500 wird das Klebstoffmaterial an einer Außenseite des Stützelements aufgetragen. Ferner wird nun in einem Schritt 530 des Verfahrens 500 das Kameraobjektiv mit dem Stützelement verbunden, wobei ein Radius des Kameraobjektivs hierbei größer ist als ein Radius des Stützelements, sodass das Klebstoffmaterial zwischen einer Innenseite des Kameraobjektivs und einer Außenseite des Stützelements angeordnet ist. Schließlich weist das Verfahren 500 einen Schritt 540 auf, bei dem eine elektrische Spannung zwischen dem elektrisch leitenden Stützelement und einem elektrisch leitenden Objektivtubus des Kameraobjektivs zur elektrischen Aktivierung des Klebstoffmaterials angelegt wird, um den Bildsensorverbund herzustellen.
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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.
