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Stand der Technik
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Die Erfindung geht von einer Objektivelementgruppe für eine die Objektivelementgruppe und einen Sensorträger umfassende Bilderfassungsvorrichtung sowie von einer Bilderfassungsvorrichtung nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.
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Sowohl bei industriellen oder sicherheitstechnischen Anwendungen als auch in der Automobilbranche kommen zunehmend Bilderfassungsvorrichtungen zum Einsatz. Gerade in der Automobilbranche soll dem Kunden dadurch ein möglichst komfortables Fahrerlebnis ermöglicht werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine verbesserte Objektivelementgruppe für eine Bilderfassungsvorrichtung sowie eine verbesserte Bilderfassungsvorrichtung 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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Mit dem hier vorgestellten Ansatz kann eine Objektivelementgruppe der Bilderfassungsvorrichtung dauerhaft und zuverlässig an einer Position innerhalb der Bilderfassungsvorrichtung gehalten werden. Dabei kann vorteilhafterweise zumindest eine Axialklebung und zumindest eine Radialklebung eingesetzt werden.
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Es wird eine Objektivelementgruppe für eine die Objektivelementgruppe und einen Sensorträger umfassende Bilderfassungsvorrichtung vorgestellt, die einen Tubus und eine Halteeinrichtung aufweist. Der Tubus ist ausgeformt, um zumindest eine Linse aufzunehmen. Dabei weist der Tubus einen Kragen mit einem Tubusklebebereich auf, der im montierten Zustand der Bilderfassungsvorrichtung auf einer dem Sensorträger abgewandten Seite des Kragens angeordnet ist. Die Halteeinrichtung ist ausgebildet, um den Tubus an dem Sensorträger zu halten. Dabei weist die Halteeinrichtung an einem ersten freien Ende einen ersten Halteklebebereich auf, der im montierten Zustand der Bilderfassungsvorrichtung auf einer dem Sensorträger zugewandten Seite der Halteeinrichtung angeordnet ist. An einem zweiten freien Ende weist die Halteeinrichtung einen zweiten Halteklebebereich auf, der im montierten Zustand auf einer dem Tubusklebebereich zugewandten Seite angeordnet ist.
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Bei der Objektivelementgruppe handelt es sich um Objektivbauteile, die beispielsweise als Teil einer Bilderfassungsvorrichtung realisiert sein können. Die Bilderfassungsvorrichtung kann dabei beispielsweise als Kamera realisiert sein. Der Sensorträger kann beispielsweise als eine Platte ausgeformt sein, auf der ein Sensor angeordnet ist. Der Tubus kann zylinderförmig realisiert sein und weist beispielsweise einen Hohlraum in seinem Inneren auf, um zumindest eine Linse aufnehmen zu können. Der an dem Tubus angeordnete Kragen ist beispielsweise um eine Außenwand des Tubus herum angeordnet. Der Tubusklebebereich kann dabei an einer Fläche des Kragens angeordnet sein. Der Tubusklebebereich ist ausgebildet, um einen Klebstoff aufzunehmen. Die Halteeinrichtung kann beispielsweise als ein ein- oder mehrteiliges Konstrukt ausgeformt sein, das den Tubus halten kann. Der erste Halteklebebereich ist ein Klebebereich, über den mittels des Klebstoffs die Halteeinrichtung mit dem Sensorträger verbunden werden kann. Der zweite Halteklebebereich ist ein Klebebereich, über den mittels Klebstoff eine Klebeverbindung zwischen der Halteeinrichtung und dem Kragen hergestellt werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Kragen radial zu einer durch den Tubus verlaufenden axialen Achse ausgerichtet sein. Der Kragen kann also gemäß einer Ausführungsform quer zu der axialen Achse ausgerichtet sein. Vorteilhafterweise entsteht dadurch viel Fläche um den Tubus, die dem entsprechend viele unterschiedliche Haltemöglichkeiten bietet, um den Tubus zu halten.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der zweite Halteklebebereich kreisringförmig sein. Der erste Halteklebebereich kann ringförmig mit geradlinigen Abschnitten ausgeformt sein. Das bedeutet, dass der zweite Halteklebebereich gemäß einer Ausführungsform rund ausgeformt sein kann und der erste Halteklebebereich nahezu rechteckig und zusätzlich oder alternativ auch mit abgerundeten Kanten ausgeformt sein kann. Vorteilhafterweise können auf diese Weise zusätzliche und für die Bilderfassungsvorrichtung notwendige Komponenten innerhalb der Objektivelementgruppe untergebracht werden. Die hier beschriebene geometrische Anordnung kann dem entsprechend einen geeigneten Raum für die Komponenten schaffen.
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Die hier vorgestellte Objektivelementgruppe kann eine Halteeinrichtung aufweisen, die als ein einstückiges Halteelement ausgeführt ist. Das einstückige Halteelement kann ausgebildet sein, um den Tubus mit dem Sensorträger zu verbinden. Das Halteelement kann dabei gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen eckig, aber auch abgerundet ausgeformt sein. Vorteilhafterweise kann durch das einstückige Halteelement ein Fertigungsprozess der Objektelementgruppe vereinfacht werden.
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Das Halteelement kann gemäß einer Ausführungsform einen Deckabschnitt, einen an den Deckabschnitt anschließenden zylinderförmigen ersten Wandabschnitt, einen an den ersten Wandabschnitt anschließenden Zwischenabschnitt und einen an den Zwischenabschnitt anschließenden zweiten Wandabschnitt aufweisen, wobei der zweite Halteklebebereich am Deckabschnitt angeordnet ist. Dabei kann der erste Halteklebebereich am zweiten Wandabschnitt oder an einen an den zweiten Wandabschnitt anschließenden Bodenabschnitt angeordnet sein. Gemäß einer Ausführungsform ist der Deckabschnitt als Flansch realisierbar. Durch die Anordnung der unterschiedlichen Abschnitte kann das Halteelement vorteilhafterweise platzsparend angeordnet werden, wenn beispielsweise eine besonders kompakte Bilderfassungsvorrichtung realisiert wird.
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Gemäß einer Ausführungsform können die Wandabschnitte im Wesentlichen rechtwinklig zu dem Deckabschnitt und zusätzlich oder alternativ dem Zwischenabschnitt und zusätzlich oder alternativ dem Bodenabschnitt ausgerichtet sein. Durch die im Wesentlichen rechtwinklige Ausrichtung der Abschnitte zueinander kann die Objektivelementgruppe vorteilhafterweise besonders stabil realisiert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Deckabschnitt zumindest eine Aussparung aufweisen, die ausgebildet ist, um Strahlung zum Aushärten zumindest eines zwischen dem zweiten Halteklebebereich und dem Tubusklebebereich angeordneten Klebstoffs hindurch zu lassen. Die Aussparung kann beispielsweise als Loch oder Bohrung ausgeformt sein. Bei der Strahlung kann es sich beispielsweise um UV-Licht handeln, das vorteilhafterweise das Aushärten des Klebstoffs begünstigt.
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Die im Rahmen der Objektivelementgruppe vorgestellten Halteeinrichtung kann gemäß einer Ausführungsform einen Kompensierungshalter aufweisen, der einen zu dem Tubus radial angeordneten dritten Klebebereich aufweist. Außerdem kann die Halteeinrichtung ein Kompensierungselement aufweisen, das einen zu dem Tubus radial angeordneten vierten Klebebereich aufweist, wobei sich der dritte Klebebereich und der vierte Klebebereich in montiertem Zustand gegenüberliegen. Gemäß einer Ausführungsform ist der Kompensierungshalter an dem Sensorträger angeordnet und kann beispielsweise eckig oder abgerundet ausgeformt sein. Das Kompensierungselement kann gemäß einer Ausführungsform als Verbindungselement von dem Kompensierungshalter und dem an dem Tubus angeordneten Kragen ausgeformt sein. Durch eine solche Anordnung kann vorteilhafterweise eine Kompensation von verschiedenen Einflussfaktoren stattfinden, wie beispielsweise Feuchte oder schwankende Außentemperaturen, um beispielsweise eine Genauigkeit der Bilderfassungsvorrichtung wahren zu können.
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Ferner kann das Kompensierungselement einen Deckbereich und einen Wandbereich aufweisen und der dritte Klebebereich an einer dem Tubus zugewandten oder abgewandten Fläche angeordnet sein. Vorteilhafterweise ist auf diese Weise eine kompakte Bilderfassungsvorrichtung realisierbar.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Deckbereich und zusätzlich oder alternativ der Deckabschnitt parallel zu dem Kragen ausgerichtet sein. Weiterhin kann zusätzlich oder alternativ der Wandbereich und zusätzlich oder alternativ der Wandabschnitt parallel zu dem Tubus ausgerichtet sein.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Halteeinrichtung aus Metall, aus Kunststoff und zusätzlich oder alternativ aus Keramik ausgeformt sein. Somit können für ein jeweiliges Einsatzgebiet der Bilderfassungsvorrichtung geeignete Materialien verwendet werden.
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Es wird ferner eine Bilderfassungsvorrichtung vorgestellt, die eine genannte Objektivelementgruppe mit zumindest einer Linse und einen Sensorträger aufweist. Die Linse ist von dem Tubus der Objektivelementgruppe aufgenommen. Die Halteeinrichtung der Objektivelementgruppe ist an dem ersten Halteklebebereich mit dem Sensorträger und an dem zweiten Halteklebebereich an dem Tubus verklebt.
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Vorteilhafterweise ist eine solche Bilderfassungsvorrichtung in Fahrzeugen und zusätzlich oder alternativ für industrielle oder sicherheitsrelevante Kameraanwendungen als auch in Konsumprodukten einsetzbar.
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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 perspektivische Darstellung einer Objektivelementgruppe für eine Bilderfassungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 eine Darstellung einer Objektivelementgruppe für eine Bilderfassungsvorrichtung aus der Oberansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Objektivelementgruppe für eine Bilderfassungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 4 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Objektivelementgruppe für eine Bilderfassungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 5 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Objektivelementgruppe für eine Bilderfassungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 6 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Objektivelementgruppe gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 7 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Objektivelementgruppe für eine Bilderfassungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 8 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Objektivelementgruppe für eine Bilderfassungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 9 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Objektivelementgruppe für eine Bilderfassungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 10 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Objektivelementgruppe für eine Bilderfassungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 11 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Objektivelementgruppe für eine Bilderfassungsvorrichtung 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 perspektivische Darstellung einer Objektivelementgruppe 100 für eine Bilderfassungsvorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Bilderfassungsvorrichtung 102 ist dabei beispielsweise als eine Kamera realisierbar, die sowohl die Objektivelementgruppe 100 als auch einen Sensorträger 104 aufweist. Die Objektivelementgruppe 100 weist eine Halteeinrichtung 106 und einen Tubus 108 auf. Der Tubus 108 ist ausgeformt, um zumindest eine Linse aufzunehmen. Die Halteeinrichtung 106 ist ausgeformt, um den Tubus 108 an dem Sensorträger 104 zu halten und ist gemäß einem Ausführungsbeispiel einstückig, aber auch mehrstückig realisierbar. Die Halteeinrichtung 106 weist an einem ersten freien Ende einen ersten Halteklebebereich auf, der im montierten Zustand der Bilderfassungsvorrichtung 102 auf einer dem Sensorträger 104 zugewandten Seite angeordnet ist. Außerdem weist die Halteeinrichtung 106 an einem zweiten freien Ende einen zweiten Halteklebebereich auf, der im montierten Zustand auf einer dem Tubus 108 zugewandten Seite angeordnet ist. Dies wird in einer der nachfolgenden Figuren weiter beschrieben. Der Tubus 108 weist einen Kragen 110 mit einem Tubusklebebereich auf. Der Kragen 110 verläuft ringförmig um eine Außenwand des Tubus 108 und ist in 1 durch die Halteeinrichtung 106 verdeckt. Der Tubusklebebereich ist im montierten Zustand der Bilderfassungsvorrichtung 102 auf einer dem Sensorträger 104 abgewandten Seite des Kragens 110 angeordnet, wobei der zweite Halteklebebereich der Halteeinrichtung 106 dem Tubusklebebereich gegenüberliegend angeordnet ist. Im montierten Zustand besteht zwischen dem zweiten Halteklebebereich und dem Tubusklebebereich eine Klebverbindung, um den Tubus 108 an der Halteeinrichtung 106 zu fixieren. Ferner besteht im montierten Zustand zwischen dem ersten Halteklebebereich der Halteeinrichtung 106 und dem Sensorträger 104 eine Klebeverbindung, um die Halteeinrichtung 106 und den von der Halteeinrichtung 106 gehaltenen Tubus 108 an dem Sensorträger 104 zu fixieren.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Halteeinrichtung 106 einstückig realisiert und wird in diesem Fall auch als Halteelement bezeichnet. Die Halteeinrichtung 106 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel aus Metall, Kunststoff, Keramik oder einem Verbundwerkstoff ausgeformt.
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Die Halteeinrichtung 106 weist gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen Bodenabschnitt 112, einen zweiten Wandabschnitt 114, einen Zwischenabschnitt 116, einen ersten Wandabschnitt 118 und einen Deckabschnitt 120 auf. Die Abschnitte 112, 114, 116, 118, 120 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen rechtwinklig zueinander ausgerichtet. Genauer gesagt, ist der Deckabschnitt 120 im Wesentlichen rechtwinklig zu den Wandabschnitten 118, 114 ausgerichtet, die Wandabschnitte 118, 114 sind im Wesentlichen rechtwinklig zu dem Zwischenabschnitt 116 und/oder zu dem Bodenabschnitt 120 ausgerichtet und/oder der Zwischenabschnitt 116 ist im Wesentlichen rechtwinklig zu dem Bodenabschnitt 112 ausgerichtet.
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Der Deckabschnitt 120 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumindest eine Aussparung 122 auf, die ausgebildet ist, um Strahlung, wie beispielsweise UV-Licht, zum Aushärten zumindest eines zwischen dem zweiten Halteklebebereich und dem Tubusklebebereich angeordneten Klebstoffs hindurch zu lassen. Die Aussparung 122 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel halbkreisförmig ausgeformt. Beispielhaft sind vier Aussparungen 122 vorgesehen, von denen in 1 drei abgebildet sind. Durch die Aussparungen 122 hindurch ist der Kragen 110 erkennbar.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Tubus 108 zylinderförmig ausgeformt. Der Deckabschnitt 120 ist ringförmig und der erste Wandabschnitt 118 ist zylinderförmig ausgeformt. Dabei weisen der Deckabschnitt 120 und der erste Wandabschnitt 118 je einen Innendurchmesser auf, der größer als ein Außendurchmesser des Tubus 108 . Gemäß einem Ausführungsbeispiel schließt der Deckabschnitt 120 bündig mit der Außenwand des Tubs 108 ab. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weisen der Zwischenabschnitt 116, der zweite Wandabschnitt 114 und der Bodenabschnitt 112 im Wesentlichen rechteckige Außenkonturen mit abgerundeten Ecken und Kanten auf. Der Zwischenabschnitt 116, der zweite Wandabschnitt 114 und der Bodenabschnitt 112 bilden einen Sockel, auf dem der zylinderförmige Wandabschnitt 118 angeordnet ist. Dem entsprechend ist der an dem ringförmigen Deckabschnitt 120 angeordnete zweite Halteklebebereich gemäß diesem Ausführungsbeispiel kreisringförmig und der an dem Bodenabschnitt 112 angeordnete erste Halteklebebereich ringförmig mit geradlinigen Abschnitten ausgeformt.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der Tubus 108 auch als Linsengehäuse bezeichnet. Der Tubus 108 ist ausgebildet, um innenseitig ein Linsenpaket aufzunehmen, das aus einer Mehrzahl von Linsen bestehen kann. Auf einer äußeren Seite weist der Tubs 108 den Kragen 110 auf. Auf einer Oberseite des Kragens 110, das bedeutet auf der von dem Sensorträger 104 abgewandten Seite, ist der Tubus 104 mittels einer axialen Klebstoffverbindung mit der Halteeinrichtung 106 verbunden, die auch als Linsenhalter bezeichnet wird. Die Halteeinrichtung 106 ist mit der Oberseite des Kragens 110 über eine Planseite eines Tubusbereichs, das bedeutet über den Tubusklebebereich, durch eine Klebung axial verbunden. Der Tubusklebebereich weist zudem zumindest die eine Aussparung 122 für einen Zugang der Strahlung bei einem Aushärtevorgang der Klebeverbindung auf. Unten, das bedeutet an einem dem Sensorträger 104 zugewandten Ende der Halteeinrichtung 106, ist die Halteeinrichtung 106 mit ihrer Basiskontur, die beispielsweise als der Bodenabschnitt 112 bezeichnet wird, über eine Klebung axial mit dem Sensorträger 104 verbunden, der auch als Leiterplatte bezeichnet werden kann. Der Sensorträger 104 nimmt einen Bildsensor auf, der auch als Erkennungssensor bezeichnet werden kann, und ist mit der Halteeinrichtung 106 verbunden. Der Tubus 108 und die Halteeinrichtung 106 sind wahlweise aus Werkstoffen, wie beispielsweise Stahl, Metall, Kunststoff oder Keramik ausformbar. Durch die Wahl der Klebstoffart sowie der Gestaltung von geometrischen Abmessungen der Klebungen wird ein Fokusdrift zumindest teilweise kompensiert.
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2 zeigt eine Darstellung einer Objektivelementgruppe 100 für eine Bilderfassungsvorrichtung 102 aus der Oberansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die gezeigte Objektivelementgruppe 100 kann gemäß einem Ausführungsbeispiel der in 1 beschriebenen Objektivelementgruppe entsprechen. Gezeigt ist somit eine Draufsicht auf den Sensorträger 104, die Halteeinrichtung 106 und den Tubus 108.
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3 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Objektivelementgruppe 100 für eine Bilderfassungsvorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die gezeigte Objektivelementgruppe 100 kann gemäß einem Ausführungsbeispiel der in 1 beschriebenen Objektivelementgruppe entsprechen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Halteeinrichtung 106 einstückig realisiert, sodass sie als Halteelement 300 ausgeformt ist. Im Inneren des Tubus 108 sind eine Mehrzahl von Linsen, hier beispielhaft fünf Linsen aufgenommen.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ersichtlich, dass der Tubus 108 einen Kragen 110 aufweist, über den das Halteelement 300 den Tubus 108 an dem Sensorträger 104 hält. Der Sensorträger ist dabei plattenförmig und eben realisiert, sodass ein Bildsensor 304 an ihm anordenbar ist. Die Halteeinrichtung 106 und somit ebenfalls das Halteelement 300 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen ersten Halteklebebereich 306 sowie einen zweiten Halteklebebereich 308 auf. Der erste Halteklebebereich 306 ist dabei an einer dem Sensorträger 104 zugewandten Fläche der Halteeinrichtung 106, bzw. gemäß diesem Ausführungsbeispiel des Halteelements 300, angeordnet. Diese Fläche ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel an dem Bodenabschnitt 112 des Halteelements 300 angeordnet. Der zweite Halteklebebereich 308 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel im montierten Zustand auf einer einem Tubusklebebereich 310 zugewandten Fläche des Halteelements 300 angeordnet, die gemäß diesem Ausführungsbeispiel Teil des Deckabschnitts 120 ist. Dem entsprechend ist der zweite Halteklebebereich 308 am Deckabschnitt 120 angeordnet und der erste Halteklebebereich 306 am Bodenabschnitt 112. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel kann der erste Halteklebebereich 306 an einem der in 1 beschriebenen Wandabschnitte angeordnet sein.
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4 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Objektivelementgruppe 100 für eine Bilderfassungsvorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die gezeigte Objektivelementgruppe 100 kann gemäß einem Ausführungsbeispiel der in 3 beschriebenen Objektivelementgruppe entsprechen. Die Darstellung der hier gezeigten Objektivelementgruppe 100 weicht lediglich insofern ab, dass sie sich nicht in montiertem Zustand befindet.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ein erstes Greifarmpaar 400 dargestellt, das den Tubus 108 während der Montage in einer geeigneten Position über dem Sensorträger 104 hält. Ein zweites Greifarmpaar 402 ist ausgebildet, um das Halteelement 300 aus dem hier gezeigten nicht montierten Zustand in den montierten Zustand zu bringen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ein Klebstoff 404 auf dem Sensorträger 104 und ein weiterer Klebstoff 406 auf den am Kragen 302 angeordneten Tubusklebebereich angeordnet.
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In anderen Worten wird ein Greifersystem gezeigt, das das erste Greifarmpaar 400 und das zweite Greifarmpaar 402 aufweist. Das Greifersystem packt bei der Montage gemäß einem Ausführungsbeispiel zunächst das Halteelement 300 und fährt koaxial ausgerichtet auf eine bestimmte Höhenposition zum Tubus 108, der auch als Objektiv bezeichnet wird. Der Tubus 108 weist dabei den Kragen 110 mit einer darauf dispensten Klebstoffmenge auf. Danach packt das erste Greifarmpaar 400 den Tubus 108 und fährt auf eine Ausrichtposition relativ zum Sensorträger 104, der auch als Imagerleiterplatte bezeichnet wird. Der Sensorträger 104 weist ebenfalls eine darauf dispenste Klebstoffmenge auf. Anschließend wird der von dem ersten Greifarmpaar 400 gehaltene Tubus 104 zusammen mit dem Halteelement 300, der von dem zweiten Greifarmpaar 402 gehalten wird, relativ zum Bildsensor 304 ausgerichtet, der auch als Imager bezeichnet werden kann. Wenn der Tubus 108 eine Sollposition, also eine optimale Fokuslage, erreicht hat, wird das Halteelement 300 von dem zweiten Greifarmpaar 402 relativ zum Sensorträger 104 auf Stoß gefahren. Dabei werden sowohl die an dem Sensorträger 104 stattfindende Klebung wie auch die an dem Kragen 110 stattfindende Klebung durch eine Kontur des Halteelements 300 verdrängt. Beide Klebstellen werden nun im letzten Schritt durch einen Eintrag von Strahlung in der ausgerichteten Position fixiert.
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5 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Objektivelementgruppe 100 für eine Bilderfassungsvorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die gezeigte Objektivelementgruppe 100 kann gemäß einem Ausführungsbeispiel der in 4 beschriebenen Objektivelementgruppe entsprechen. Die Darstellung der hier gezeigten Objektivelementgruppe 100 weicht lediglich insofern ab, dass sie sich inm montiertem Zustand befindet. Hier wird deutlich, dass das zweite Greifarmpaar 402 das Halteelement 300 in Pfeilrichtung 500 in Richtung Sensorträger 104 drückt.
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6 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Objektivelementgruppe 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die gezeigte Objektivelementgruppe 100 kann gemäß einem Ausführungsbeispiel der in 5 beschriebenen Objektivelementgruppe entsprechen. Lediglich der Tubus 108 und das Halteelement 300 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel simplifiziert dargestellt. Der Tubus 108 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel so dargestellt, dass er eine einzige Linse 600 in seinem Inneren hält. Das Halteelement 300 weist im Gegensatz zu dem in 5 dargestellten Halteelement nur einen Wandabschnitt auf, der an einem Ende in den Deckabschnitt und an dem anderen Ende in den Bodenabschnitt übergeht.
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In 6 ist in den Tubus 108 einfallende Strahlung dargestellt, die durch die Linse 600 auf den Bildsensor 304 fokussiert wird.
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Das Halteelement 300 ist mittels erstem Klebstoffs 404 an dem Sensorträger 104 und mittels zweiten Klebstoffs 406 an dem Tubus 108 fixiert. In dem in 6 dargestellten Aufbauzustand weist der ausgehärtete erste Klebstoff 404 eine Höhe x1 und der ausgehärtete zweite Klebstoff 406 eine Höhe x2 auf.
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7 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Objektivelementgruppe 100 für eine Bilderfassungsvorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die gezeigte Objektivelementgruppe 100 kann gemäß einem Ausführungsbeispiel der in 6 beschriebenen Objektivelementgruppe entsprechen.
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In dem in 7 dargestellten Zustand weist der ausgehärtete erste Klebstoff 404 eine Höhe x1+Δx1 und der ausgehärtete zweite Klebstoff 406 eine Höhe x2+Δx2 auf. Dieser Höhenunterschied ist beispielsweise bedingt durch den Einfluss von Temperatur und/oder Feuchte. Aufgrund der Anordnung der Klebstoffe 404, 406 wirken die Höhenunterschiede in einander entgegengesetzte Richtungen. Dies für dazu, dass ein aus den Höhenunterschieden resultierender Defokus Δx1-Δx2 zwischen dem Bildsensor 304 und dem Tubus 108 und somit der Linse 600 gleich Null ist. Somit wird eine Kompensation von Defokus über Temperatur und Fechte ermöglicht.
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8 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Objektivelementgruppe 100 für eine Bilderfassungsvorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die gezeigte Objektivelementgruppe 100 kann gemäß einem Ausführungsbeispiel der in 1 beschriebenen Objektivelementgruppe entsprechen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die hier gezeigte Objektivelementgruppe 100 eine zweistückige Halteeinrichtung 106 auf. Die Halteeinrichtung 106 weist dem entsprechend gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen Kompensierungshalter 800 und ein Kompensierungselement 802 auf. Der Kompensierungshalter 800 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen zu dem Tubus 108, bzw. zu einer durch den Tubus 108 laufenden axialen Achse 804 radial angeordneten dritten Klebebereich 806 auf. Das bedeutet, dass der dritte Klebebereich 806 parallel zu der axialen Achse 804 angeordnet ist. Dem dritten Klebebereich 806 gegenüberliegend ist in montiertem Zustand ein vierter Klebebereich 808 an dem Kompensierungselement 802 angeordnet, der ebenfalls radial zu dem Tubus 108 ausgerichtet ist. Zwischen dem dritten Klebebereich 806 und dem vierten Klebebereich 808 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Klebeverbindung angeordnet. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Kompensierungselement 802 einen Deckbereich 810 und einen Wandbereich 812 auf. Der dritte Klebebereich 808 ist dabei an einer dem Tubus 108 zugewandten oder abgewandten Fläche angeordnet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der dritte Klebebereich 808 jedoch an einer dem Tubus 108 abgewandten Fläche des Kompensierungshalters 800 angeordnet. Der Kompensierungshalter 800 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel L-förmig realisiert.
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Die Objektivelementgruppe 100, die auch als Imagermodul bezeichnet wird, ist ausgebildet, um eine lediglich geringe Änderung eines Fokussierabstandes zwischen einer Linse 600 und dem Sensorträger 104 zu ermöglichen. Es wird also eine Ausdehnung über beispielsweise Temperatur und Quellung über Feuchte einer axialen Klebung 406 zwischen der Halteeinrichtung 106 und dem Tubus 108 vollzogen, die dem Verhalten einer zweiten axialen Klebung 404 entgegenwirkt und somit eine Änderung des Fokussierabstandes auf eine von Tiefenschärfe der Optik abgedeckten Korridor begrenzt oder ganz kompensiert. Kurzum wirken beide Klebestellen 404, 406 kompensierend aufeinander.
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Die Halteeinrichtung 106 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel den Kompensierungshalter 800 sowie das Kompensierungselement 802 auf. Das Kompensierungselement 802 kann auch als oberer Linsenhalter bezeichnet werden und weist zumindest einen zylindrischen sowie einen planen Anteil, der auch als Deckbereich 810 bezeichnet wird, auf. Der Deckbereich 810 ist mit dem Kragen 110 axial verbunden. Der Kompensierungshalter 800 kann auch als unterer Linsenhalter bezeichnet werden und weist ebenfalls zumindest einen zylindrischen sowie einen planen Anteil auf. Der plane Anteil kann dem entsprechend als Bodenbereich bezeichnet werden und ist mit dem Sensorträger axial über eine Klebung verbunden. Die radiale Klebung zwischen dem Kompensierungshalter 800 und dem Kompensierungselement 8002 ist für eine Entkopplung von axialen Klebungen von einem Ausrichtvorgang, der beispielsweise als Alignement oder Fokussierung bezeichnet wird, vorgesehen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Kompensierungshalter 800 und das Kompensierungselement 802 aus dem gleichen Material oder optional aus unterschiedlichen Materialien mit einem vergleichbaren CTE, das bedeutet mit einer vergleichbaren thermischen Ausdehnung, gefertigt sind, sodass die radiale Klebung über Temperatur nicht belastet wird.
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Die zweistückige Halteeinrichtung 106, auch als zweiteiliger Linsenhalter bezeichnet, benötigt keine Aussparrungen im Deckbereich 810, da gemäß einem Ausführungsbeispiel die Einbringung des zur Aushärtung verwendeten UV-Lichts im Klebebereich 806 erfolgt. Der zweiteilige Linsenhalter ermöglicht eine Entkopplung von dem Alignment, also der Ausrichtung und Zentrierung, in der axialen Klebung 406 am Tubuskragen. Die axialen Klebung 406 agiert „nur“ als Gegenkompensator beim Defokus; das Alignment erfolgt in dem radialen Klebebereich 806.
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9 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Objektivelementgruppe 100 für eine Bilderfassungsvorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die gezeigte Objektivelementgruppe 100 kann gemäß einem Ausführungsbeispiel der in 8 beschriebenen Objektivelementgruppe entsprechen. Lediglich die Realisierung des Kompensierungshalters 800 weicht ab, da gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Kompensierungshalter 800 einen Zwischenbereich 900 aufweist, der parallel zu dem Kragen 302 des Tubus' 108 ausgerichtet ist. Umgekehrt weist das Kompensierungselement 812, wie schon in 8 dargestellt, einen Deckbereich 902 und einen Wandbereich 904 auf.
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10 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Objektivelementgruppe 100 für eine Bilderfassungsvorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die gezeigte Objektivelementgruppe 100 kann gemäß einem Ausführungsbeispiel der in 8 beschriebenen Objektivelementgruppe entsprechen. Lediglich die Ausrichtung des Kompensierungshalters 800 weicht gemäß diesem Ausführungsbeispiel ab, sodass der dritte Klebebereich 808 an einer dem Tubus 108 zugewandten Fläche des Kompensierungshalters 800 angeordnet ist. Der Kompensierungshalter 800 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel L-förmig realisiert.
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11 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Objektivelementgruppe 100 für eine Bilderfassungsvorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die gezeigte Objektivelementgruppe 100 kann gemäß einem Ausführungsbeispiel der in 9 beschriebenen Objektivelementgruppe entsprechen. Lediglich die Ausformung des Kompensierungshalters 800 weicht gemäß diesem Ausführungsbeispiel insofern ab, dass der Kompensierungshalter 800 keinen Bodenabschnitt aufweist. Stattdessen ist der erste Halteklebebereich an einer Stirnseite des Kompensierungshalters 800 angeordnet, die dem Sensorträger 104 zugewandt ist. Der Kompensierungshalter 800 und das Kompensierungselement 802 sind über die radiale Klebung 808 verklebt. Ferner ist der Kompensierungshalter 800 über die axiale Klebung 404 mit dem Sensorträger 104 und das Kompensierungselement 802 über die axiale kompensierende Klebung 406 mit dem Kragen 110 des Tubs 108 verklebt.
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Wie bereits anhand der vorangegangenen Figuren ausgeführt, weist die Bilderfassungsvorrichtung 102 den Tubus 108 mit Kragen 110 auf, der auch als Flansch bezeichnet wird. Der Flansch kann optional mit Taschen zur Einstellung einer definierten Klebstoffdicke von weniger als 1mm ausgeformt sein.
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Das Kompensierungselement 802 ist beispielsweise aus Metall oder Kunststoff ausgeformt. Für die Zuverlässigkeit der Klebung 406 ist es wichtig, dass der Temperaturausdehnungskoeffizient des Kompensierungselements 802 größer oder gleich dem Temperaturausdehnungskoeffizient des Kompensierungshalter 800 ist. Als Materialbeispiele für das Kompensierungselement 802 werden Edelstahl, Stahl oder Kunststoff (beispielsweise PEI, LCP, Xyron Blend wie Objektiv) genannt.
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Die axiale, kompensierende Klebung 406 weist eine konstante Schichtdicke auf. Die Schichtdicke des Klebstoffs entscheidet über das Maß der Verschiebung des Tubus 108. Dadurch, dass der Kragen 110 des Tubus 108 unten ist, kompensiert die Klebung 406 die Ausdehnung der Klebung 404 und gegebenenfalls ein Durchbiegen des Sensorträgers 104. Die Klebung 406 kann so gestaltet werden, dass auf Anschlag gefügt wird, wodurch eine einfache kostengünstige Fertigung ermöglicht wird.
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Die radiale Klebung 808 dient der Ausrichtung von Objektivelementgruppe 100 und Bildsensor 304. Durch die radiale Anordnung ist die Auswirkung auf den Defokus gering und theoretisch nicht vorhanden.
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Ferner weist die Bilderfassungsvorrichtung 102 den bereits genannten Kompensierungshalter 800 und den Bildsensor 304 und den Sensorträger 104 auf. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel kann das Kompensierungselement 802 entfallen. In diesem Fall kann die Halteeinrichtung 106, wie bereits beschrieben, einstückig ausgeführt sein.
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ie Bilderfassungsvorrichtung 102, beispielsweise in Form einer Kamera, kann beispielsweise für die Fahrerassistenz in einem Fahrzeug eingesetzt werden. Dabei ist ein Blickwinkel, auch Field-of-View genannt, mit Werten bis zu +/-60° bei einer zunehmenden Zahl von Pixeln auf dem Bildsensor 304 vorteilhaft. Gleichzeitig wird die Größe der Pixel reduziert, um eine benötigte Siliziumfläche ähnlich zu halten. Damit sinkt eine Empfindlichkeit des Sensors 304, was eine kleine Blendenzahl (=große Lichtmenge) bedingt.
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Dies stellt widersprechende Anforderungen an die Kameraoptik, da Abbildungsfehler der Kameraoptik wie Koma, Astigmatismus, sphärischer Längsfehler etc. durch Abblenden (=weniger Licht) reduziert werden. Weiterhin ist eine Schärfe-Mindestanforderung nur in einem definierten Bereich / Abstand vom Tubus 108 gegeben.
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Beispielsweise ist für eine definierte Abtastung von 41,6 Linienpaaren für eine genannte Objektivelementgruppe100 die Mindestschärfe von 30% ungefähr von - 0,1mm bis +0,08mm („Korridor = 180µm“) gegeben. Das heißt, dass der Bildsensor 304 immer innerhalb dieses Abstandsintervalls bleiben muss, um die Schärfeanforderung zu erfüllen.
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Da der Bildsensor 304 über Klebstoffschichten 404, 406, 808 und den Lensholder, das bedeutet der Halteeinrichtung 106, mit dem Tubus 108 verbunden ist, gibt es mehrere Beiträge zu einem Defokus:
- Bei einer Temperaturausdehnung der Halteeinrichtung 106 führt eine zunehmende Temperatur zu einem zunehmender Abstand zwischen dem Bildsensor 304 und dem Tubus 108. Bei einer Feuchteaufnahme der Halteeinrichtung 106 führt eine zunehmende Feuchte zu einem zunehmenden Abstand. Bei einer Temperaturausdehnung des Tubus 108 führt eine zunehmende Temperatur zu einem zunehmenden Abstand. Bei einer Feuchteaufnahme des Tubus 108 führt eine zunehmende Feuchte zu einem zunehmenden Abstand. Bei einer Temperaturausdehnung des Klebstoffs 404, 406 führt eine zunehmende Temperatur zu einem zunehmenden Abstand. Bei einer Feuchteaufnahme des Klebstoffs 404, 406 führt eine zunehmende Feuchte zu einem zunehmenden Abstand.
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Für einen Montageprozess und Materialeigenschaften (beispielsweise Schrumpf) ist eine Toleranz vorzusehen (Abstandstoleranz, Verkipptoleranz) im Bereich +/-10µm. Die Summe der Einzelbeiträge kann zu einem Zustand führen, dass der zulässige Korridor verlassen und das von dem Bildsensor 304 bereitgestellte Bild unscharf wird. Die Bildschärfe ist dann nicht mehr für eine Bilddarstellung oder Bilderverarbeitungsalgorithmen ausreichend. Die Bilderfassungsvorrichtung 102 erfüllt dann nicht mehr (sicher) ihre Funktion. Grundsätzlich kann über eine geeignete Materialauswahl oder Materialgestaltung versucht werden, die oben genannten Beiträge zu reduzieren.
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Um die Bildschärfe unabhängig von den Umgebungseinflüssen zu gewährleisten, wird gemäß einem Ausführungsbeispiel das Kompensierungselement 802 als kompensierendes Element mit der axialen, kompensierenden Klebung 406 ei ngesetzt.
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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.
