DE102019204761A1

DE102019204761A1 - Method for arranging an optical device and camera device

Info

Publication number: DE102019204761A1
Application number: DE102019204761.0A
Authority: DE
Inventors: Andreas Kugler; Martin Winkler; Ulrich Seger; Istvan Denes; Alexander Fischer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-04-03
Filing date: 2019-04-03
Publication date: 2020-10-08
Also published as: WO2020200814A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anordnung einer optischen Einrichtung (22) zu einer mit der optischen Einrichtung (22) zusammenwirkenden bildaufnehmenden Einrichtung (14) auf einem Schaltungsträger (10), bei dem die optische Einrichtung (22) zu der bildaufnehmenden Einrichtung (14) in einer Soll-Position (SP) positioniert und anschließend die beiden Einrichtungen (14, 22) zueinander in der Soll-Position (SP) fixiert werden, wobei die optische Einrichtung (22) erste fertigungsbedingte Toleranzen (T) und die bildaufnehmende Einrichtung (14) zweite fertigungsbedingte Toleranzen (T) aufweist, die bei der Positionierung der beiden Einrichtungen (14, 22) in der Soll-Position (SP) berücksichtigt werden.The invention relates to a method for arranging an optical device (22) in relation to an image-recording device (14) cooperating with the optical device (22) on a circuit carrier (10), in which the optical device (22) is connected to the image-recording device (14) positioned in a target position (SP) and then the two devices (14, 22) are fixed to each other in the target position (SP), the optical device (22) first manufacturing-related tolerances (T) and the image-recording device (14 ) has second production-related tolerances (T) which are taken into account when positioning the two devices (14, 22) in the target position (SP).

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anordnung einer optischen Einrichtung zu einer mit der optischen Einrichtung zusammenwirkenden, bildaufnehmenden Einrichtung, wie sie insbesondere als Bestandteil eines Fahrerassistenzsystems in einem Fahrzeug eingesetzt werden kann. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Leiterplattennutzens mit einer Vielzahl von Schaltungsträgern sowie eine Kameraeinrichtung mit einer optischen Einrichtung und einer bildaufnehmenden Einrichtung.The invention relates to a method for arranging an optical device to form an image-recording device that interacts with the optical device, as can be used in particular as a component of a driver assistance system in a vehicle. The invention also relates to a method for producing a printed circuit board with a plurality of circuit carriers and a camera device with an optical device and an image-recording device.

Stand der TechnikState of the art

Aus der DE 10 2014 220 519 A1 der Anmelderin ist ein Verfahren zur Anordnung einer optischen Einrichtung zu einer mit der optischen Einrichtung zusammenwirkenden, bildaufnehmenden Einrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt. Bei der optischen Einrichtung handelt es sich um ein Linsensystem und bei der bildaufnehmenden Einrichtung um einen Imager, die zusammen ein Bestandteil einer Kamera, beispielsweise einer Kamera in einem Fahrerassistenzsystem in einem Fahrzeug, ausbilden.From the DE 10 2014 220 519 A1 A method for arranging an optical device to form an image-recording device which interacts with the optical device and has the features of the preamble of claim 1 is known to the applicant. The optical device is a lens system and the image recording device is an imager, which together form a component of a camera, for example a camera in a driver assistance system in a vehicle.

Bei der Montage der bilderzeugenden Teile der Kamera ist es wesentlich, die optische Einrichtung in einer definierten Position zur bildaufnehmenden Einrichtung zu positionieren. Die definierte Position ist deshalb wichtig, da die aufgenommenen Bilder eine bestimmten Qualität aufweisen sollen, damit deren Bilddaten beispielsweise im Rahmen eines Fahrerassistenzsystems verarbeitet werden können. Hierzu ist es erforderlich, das Linsensystem in Bezug zur lichtempfindlichen Oberfläche des Imagers sowohl in den drei Raumachsen, als auch in Bezug zu drei räumlich senkrecht zueinander angeordneten Kippachsen zu positionieren. Dies erfolgt bei dem in der genannten Schrift bekannten Verfahren bereits mittels eines modifizierten, eine kürzere Einrichtzeit benötigenden Verfahrens, wobei es das Verfahren vorsieht, das von dem Imager erzeugte Bild hinsichtlich seiner Qualität mit einem Testbild bzw. Bilddaten eines Testbilds zu vergleichen. Die Positionierung bzw. Fixierung der optischen Einrichtung zu der bildaufnehmenden Einrichtung erfolgt insbesondere mittels eines beispielsweise UV-härtenden Klebstoffs, wobei in noch nicht ausgehärtetem Zustand des Klebstoffs das Linsensystem zu dem Imager in die erforderliche Soll-Position gebracht werden kann. Wesentlich bei dem bekannten Verfahren ist es, dass die Positionierung und Fixierung der beiden Einrichtungen zueinander durch einen aktiven Positionierprozess des Linsensystems bei gleichzeitiger Auswertung von Bilddaten des Imagers erfolgt. Dies macht es erforderlich, dass der Imager zumindest soweit vormontiert und elektrisch mit einer Auswerteeinrichtung kontaktiert ist, dass dessen erfasste Bilddaten ausgewertet werden können. Der aktive Positionierprozess der optischen Einrichtung zur bildaufnehmenden Einrichtung ist aufgrund der unterschiedlichen Toleranzen bzw. Eigenschaften des Imagers und des Linsensystems erforderlich, die größtenteils fertigungsbedingt sind.When assembling the image-generating parts of the camera, it is essential to position the optical device in a defined position relative to the image-recording device. The defined position is important because the recorded images should have a certain quality so that their image data can be processed, for example, in the context of a driver assistance system. To this end, it is necessary to position the lens system in relation to the light-sensitive surface of the imager both in the three spatial axes and in relation to three tilt axes that are spatially perpendicular to one another. In the method known in the cited document, this is already done by means of a modified method requiring a shorter setup time, the method providing for the quality of the image generated by the imager to be compared with a test image or image data of a test image. The positioning or fixing of the optical device to the image-recording device takes place in particular by means of a UV-curing adhesive, for example, with the lens system being able to be brought to the imager in the required target position when the adhesive is not yet cured. In the known method, it is essential that the two devices are positioned and fixed to one another by an active positioning process of the lens system with simultaneous evaluation of image data from the imager. This makes it necessary for the imager to be preassembled and electrically connected to an evaluation device at least to the extent that its captured image data can be evaluated. The active positioning process of the optical device in relation to the image-recording device is necessary due to the different tolerances or properties of the imager and the lens system, which are largely production-related.

Aus der DE 10 2016 221 664 A1 ist darüber hinaus ein weiteres Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt. Dort ist es zwar erwähnt, dass fertigungsbedingte Toleranzen der Bauteile berücksichtigt werden, diese fertigungsbedingten Toleranzen bewirken jedoch nur, dass eine Vorpositionierung eines Bauteils an dessen vorhandene Toleranzen angepasst wird. Insbesondere bei Kamerasystemen ist es jedoch erwähnt, dass weiterhin ein aktiver Einstellvorgang der Einrichtungen (mit Auswertung von Bilddaten) zueinander vorgesehen ist.From the DE 10 2016 221 664 A1 a further method with the features of the preamble of claim 1 is also known. Although it is mentioned there that production-related tolerances of the components are taken into account, these production-related tolerances only have the effect that a pre-positioning of a component is adapted to its existing tolerances. In the case of camera systems in particular, however, it is mentioned that an active setting process of the devices (with evaluation of image data) to one another is also provided.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Anordnung einer optischen Einrichtung zu einer mit der optischen Einrichtung zusammenwirkenden, bildaufnehmenden Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass es ohne den in der Fertigungslinie bei der Montage der optischen Einrichtung zur bildaufnehmenden Einrichtung vorgesehenen aktiven Ausrichtprozess auskommt, bei dem eine aktive Auswertung von Daten des Imagers erforderlich ist. Dadurch erfolgt das erfindungsgemäße Positionier- und Fixierverfahren besonders schnell und damit kostengünstig.The method according to the invention for arranging an optical device to form an image-recording device interacting with the optical device and having the features of claim 1 has the advantage that it does not require the active alignment process provided in the production line when the optical device is assembled with the image-recording device which requires an active evaluation of data from the imager. As a result, the positioning and fixing method according to the invention takes place particularly quickly and therefore inexpensively.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, fertigungsbedingte Toleranzen sowohl der optischen Einrichtung als auch der bildaufnehmenden Einrichtung in vorgelagerten Prozessen genau zu erfassen und mittels eines Algorithmus auf Grundlage der erfassten fertigungsbedingten Toleranzen eine Soll-Position der Einrichtungen zueinander zu ermitteln, bei der mit hinreichender Sicherheit gewährleistet ist, dass Bilder mit gewünschter Qualität durch die bildaufnehmende Einrichtung erzeugt werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es darüber hinaus grundsätzlich, in Kenntnis der fertigungsbedingten Toleranzen sowohl der optischen Einrichtung als auch der bildaufnehmenden Einrichtung Paarungen zwischen den einzelnen Einrichtungen vornehmen zu können, beispielsweise derart, dass sich die fertigungsbedingten Toleranzen der jeweiligen Einrichtung zumindest teilweise egalisieren. Dadurch wird der Vorteil erzielt, dass die Soll-Positionen der optischen Einrichtung zur bildaufnehmenden Einrichtung sich während der fortlaufenden Fertigung nur relativ wenig ändern. Insbesondere wird dadurch auch der Vorteil erzielt, dass beispielsweise die Menge von Hilfsstoffen, insbesondere Klebstoffen, die einerseits im ausgehärteten Zustand der Fixierung der beiden Einrichtungen zueinander dient, und andererseits den gewünschten Toleranzausgleich zur Erzielung der Soll-Position ermöglicht, verringert werden kann.The invention is based on the idea of precisely recording production-related tolerances of both the optical device and the image-recording device in upstream processes and using an algorithm on the basis of the recorded production-related tolerances to determine a target position of the devices relative to one another that is guaranteed with sufficient reliability is that images of desired quality can be generated by the image-taking device. The method according to the invention also makes it possible in principle to be able to make pairings between the individual devices with knowledge of the production-related tolerances of both the optical device and the image-recording device, for example in such a way that the production-related tolerances of the respective device are at least partially equalized. This has the advantage that the target positions of the optical device in relation to the image-recording device change only relatively little during the ongoing production. In particular, this also The advantage achieved is that, for example, the amount of auxiliary materials, in particular adhesives, which on the one hand serves to fix the two devices to one another in the cured state and on the other hand enables the desired tolerance compensation to achieve the target position, can be reduced.

Vor dem Hintergrund der oben angeführten Überlegungen schlägt die Lehre der Erfindung gemäß des Anspruchs 1 daher vor, dass die Soll-Position der beiden Einrichtungen anhand eines Algorithmus unter Einbeziehung der ersten und zweiten Fertigungstoleranzen der beiden Einrichtungen ermittelt wird, und dass eine Ist-Position der optischen Einrichtung zur bildaufnehmenden Einrichtung mittels eines Messsystems erfasst wird, um die Soll-Position mittels einer Handlingseinrichtung einzustellen. Das Messsystem dient somit der Kontrolle bzw. Sicherstellung der mittels des Algorithmus ermittelten Soll-Position der optischen Einrichtung zur bildaufnehmenden Einrichtung anhand der erfassten Ist-Position.Against the background of the above considerations, the teaching of the invention according to claim 1 therefore proposes that the target position of the two devices is determined using an algorithm taking into account the first and second manufacturing tolerances of the two devices, and that an actual position of the Optical device for the image-recording device is detected by means of a measuring system in order to set the target position by means of a handling device. The measuring system thus serves to control or ensure the desired position of the optical device in relation to the image-recording device, which is determined by means of the algorithm, on the basis of the recorded actual position.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen aufgeführt.Advantageous developments of the method according to the invention are listed in the subclaims.

Um eine bestmögliche Qualität der von der bildaufnehmenden Einrichtung erzeugten Bilder zu erzielen bzw. die fertigungsbedingten Toleranzen der Einrichtungen optimal ausgleichen zu können, ist es vorgesehen, dass die Soll-Position eine durch drei senkrecht zueinander angeordnete Raumachsen und drei senkrecht zueinander angeordnete Kippachsen definierte Position ist.In order to achieve the best possible quality of the images generated by the image-taking device or to be able to optimally compensate for the manufacturing-related tolerances of the devices, it is provided that the target position is a position defined by three perpendicular spatial axes and three perpendicular tilting axes .

Zur Fixierung der optischen Einrichtung zur bildaufnehmenden Einrichtung in der Soll-Position findet bevorzugt ein Hilfsstoff, insbesondere ein wärmeleitender Klebstoff oder ein Lot Verwendung, wobei der Hilfsstoff in noch nicht ausgehärtetem Zustand eine Positionierung der beiden Einrichtungen zueinander innerhalb bestimmter Toleranzen ermöglicht. Dies ermöglicht es insbesondere, mit ein und derselben Menge von Hilfsstoff unterschiedliche Positionierungen der optischen Einrichtung zur bildaufnehmenden Einrichtung zu ermöglichen, um die fertigungsbedingten Toleranzen auszugleichen. Es sind durch den Hilfsstoff auch keine beispielsweise eine bestimmte Dicke o.ä. aufweisender Distanzelemente o.ä. erforderlich. Auch ist kein mechanischer Verbindungsvorgang im Sinne einer Verschraubung o.ä. zwischen den Einrichtungen erforderlich. Insbesondere wenn ein wärmeleitender Klebstoff als Hilfsstoff bzw. ein Lot verwendet wird, wird ein verbesserter Wärmeübergang der Elemente der Einrichtungen zum Schaltungsträger ermöglicht, der einerseits thermische Spannungen reduziert, und andererseits durch den Temperaturausgleich auch Ausdehnungen der Bauteile entgegenwirkt, die ggf. die Qualität von aufgenommenen Bildern aufgrund der veränderten Geometrie verschlechtern könnten.An auxiliary material, in particular a thermally conductive adhesive or solder, is preferably used to fix the optical device for the image-recording device in the desired position, the auxiliary material allowing the two devices to be positioned relative to one another within certain tolerances in the not yet cured state. This makes it possible, in particular, to use one and the same amount of auxiliary material to enable different positioning of the optical device in relation to the image-recording device in order to compensate for the manufacturing-related tolerances. There are also no, for example, a certain thickness or the like due to the auxiliary. having spacer elements or the like. required. There is also no mechanical connection process in the sense of a screw connection or the like. required between facilities. In particular, if a thermally conductive adhesive is used as an auxiliary material or a solder, an improved heat transfer of the elements of the devices to the circuit carrier is made possible, which on the one hand reduces thermal stresses and on the other hand counteracts expansion of the components through the temperature compensation, which may affect the quality of the recorded Images could deteriorate due to the changed geometry.

In Weiterbildung des zuletzt gemachten Vorschlags bei Verwendung eines Hilfsstoffs ist es vorgesehen, dass die Menge des Hilfsstoffs unter Berücksichtigung der Soll-Position der Einrichtungen dosiert wird. Damit wird stets nur diejenige Menge an Hilfsstoff verwendet, die einerseits noch eine Ausrichtung der Bauteile bzw. Einrichtungen zueinander im noch nicht ausgehärteten Zustand des Hilfsstoffs ermöglicht, und die andererseits die erforderliche feste Verbindung sicherstellt.In a further development of the last suggestion made when using an auxiliary, it is provided that the amount of auxiliary is dosed taking into account the target position of the devices. In this way, only that amount of auxiliary material is used which, on the one hand, enables the components or devices to be aligned with one another in the not yet hardened state of the auxiliary substance, and which, on the other hand, ensures the required firm connection.

Es kann in einer Weiterbildung der Fixierung auch vorgesehen sein, zusätzlich zum Hilfsstoff feste Partikel bzw. Elemente o.ä. zur Einstellung der Soll-Position zu verwenden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Hilfsstoff ansonsten in einer relativ großen Schichtdicke aufgetragen werden müsste bzw. um andere spezifische Eigenschaften, z.B. den Wärmeübergang, zu optimieren.It can also be provided in a further development of the fixation, in addition to the auxiliary substance, solid particles or elements or the like. to be used to set the target position. This is particularly advantageous if the auxiliary material would otherwise have to be applied in a relatively large layer thickness or to have other specific properties, e.g. optimize the heat transfer.

Das soweit grundsätzlich beschriebene erfindungsgemäße Verfahren setzt voraus, dass der Algorithmus anhand der Toleranzen der beiden Einrichtungen eine optimale Soll-Position ermittelt. Jedoch können ggf. auch andere Umstände die Qualität der Bilder der bildaufnehmenden Einrichtung beeinflussen, beispielsweise die Genauigkeit, mit der die Soll-Position durch entsprechende Einrichtungen eingehalten werden kann. Ergibt sich beispielsweise ein Verschleiß an der Fertigungseinrichtung zur Positionierung bzw. zur Einstellung der Soll-Position der optischen Einrichtung zur bildaufnehmenden Einrichtung, so ergibt sich eine Abweichung der Ist-Position zur Soll-Position, die zu qualitativ schlechteren Aufnahmen bzw. Bildern führen kann. Um derartige Einflüsse zu vermeiden bzw. eine Optimierung der Ist-Position zur Soll-Position zu ermöglichen, sieht ein weiteres bevorzugtes Verfahren vor, dass die optische Einrichtung und die bildaufnehmende Einrichtung nach deren Positionierung und Fixierung zu einer Kameraeinheit o.ä. vervollständigt werden, dass vorzugsweise stichprobenartig die Qualität der von der bildaufnehmenden Einheit erzeugten Bilder bewertet wird, und dass anhand der bewerteten Qualität der erzeugten Bilder und unter Berücksichtigung der ersten und zweiten Toleranzen der beiden Einrichtungen und der Ist-Position der beiden Einrichtungen zueinander der untersuchten Kameraeinheit o.ä. eine Anpassung des Algorithmus zur Ermittlung der Soll-Position bei noch nicht zueinander angeordneten Einrichtungen erfolgt.The method according to the invention, which has basically been described so far, assumes that the algorithm uses the tolerances of the two devices to determine an optimal target position. However, other circumstances can possibly also influence the quality of the images of the image-recording device, for example the accuracy with which the desired position can be maintained by appropriate devices. If, for example, there is wear on the manufacturing device for positioning or setting the target position of the optical device in relation to the image recording device, there is a deviation of the actual position from the target position, which can lead to poor quality recordings or images. In order to avoid such influences or to enable an optimization of the actual position in relation to the target position, a further preferred method provides that the optical device and the image-recording device after their positioning and fixing to a camera unit or the like. be completed that preferably randomly the quality of the images generated by the image recording unit is assessed, and that based on the assessed quality of the images generated and taking into account the first and second tolerances of the two devices and the actual position of the two devices to each other of the camera unit examined or similar the algorithm for determining the target position is adapted in the case of devices that are not yet arranged in relation to one another.

Weiterhin umfasst die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines Leiterplattennutzens, mit einer Vielzahl von Schaltungsträgern, wobei jeder Schaltungsträger zumindest eine optische Einrichtung und eine bildaufnehmenden Einrichtung aufweist, die nach einem soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren zueinander auf dem Leiterplattennutzen positioniert werden. Ein derartiger Leiterplattennutzen hat den Vorteil, dass unter fertigungstechnisch optimierter Sicht, ohne die Daten der bildaufnehmenden Einrichtungen auswerten zu müssen, die in diesem Zustand ggf. noch gar nicht mit entsprechenden Bauelementen verbunden sind, die Positionierung der optischen Einrichtung zur der bildaufnehmenden Einrichtung ermöglicht wird.Furthermore, the invention also comprises a method for producing a printed circuit board panel with a plurality of circuit carriers, each circuit carrier having at least one optical Device and an image-recording device, which are positioned relative to one another on the printed circuit board using a method according to the invention described so far. Such a circuit board benefit has the advantage that the optical device can be positioned in relation to the image recording device with a view that is optimized in terms of production technology and without having to evaluate the data from the image recording devices, which may not yet be connected to the corresponding components in this state.

In Weiterbildung des zuletzt beschriebenen Verfahrens ist es vorgesehen, dass vor der Positionierung und Fixierung der optischen Einrichtung die bildaufnehmende Einrichtung auf dem Schaltungsträger, vorzugsweise unter Verwendung einer weiteren Klebe- oder Lotschicht, verbunden wird, dass anschließend die bildaufnehmende Einrichtung mit einer elektrisch leitenden Struktur des Schaltungsträgers verbunden wird, und dass anschließend die Positionierung und Fixierung der optischen Einrichtung zur bildaufnehmenden Einrichtung erfolgt.In a further development of the method described last, it is provided that before the positioning and fixing of the optical device, the image-receiving device is connected to the circuit carrier, preferably using a further adhesive or solder layer, that the image-receiving device is then connected to an electrically conductive structure of the Circuit carrier is connected, and that the positioning and fixing of the optical device to the image-receiving device then takes place.

Weiterhin umfasst die Erfindung eine Kameraeinrichtung, umfassend eine optische Einrichtung und eine bildaufnehmende Einrichtung, wobei die beiden Einrichtungen nach einem erfindungsgemäßen Verfahren zueinander positioniert und fixiert sind.The invention further comprises a camera device comprising an optical device and an image-recording device, the two devices being positioned and fixed to one another according to a method according to the invention.

Insbesondere umfasst die optische Einrichtung ein Linsensystem mit wenigstens einer Linse, die mittels eines mit der wenigstens einen Linse verbundenen Linsenhalters unter Zwischenlage eines Hilfsstoffs mit einem Schaltungsträger verbunden ist, sowie mit einer als Imager ausgebildeten bildaufnehmenden Einrichtung, die ebenfalls unter Verwendung eines Hilfsstoffs mit dem Schaltungsträger verbunden ist.In particular, the optical device comprises a lens system with at least one lens, which is connected to a circuit carrier by means of a lens holder connected to the at least one lens with the interposition of an auxiliary material, as well as with an image-recording device designed as an imager, which is likewise connected to the circuit carrier using an auxiliary material connected is.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of preferred exemplary embodiments and with reference to the drawings.

FigurenlisteFigure list

1 shows a partial area of a circuit carrier with an image-recording device and optical device arranged thereon in a simplified longitudinal section,
2 a flowchart to explain the essential method steps for positioning and fixing the optical device for the image-receiving device on the circuit carrier according to FIG 1 ,
3 a schematic representation of a plurality of circuit carriers having a printed circuit board panel and
4th a further flow chart to explain the essential steps in the production of the printed circuit board panel according to FIG 3 .

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.The same elements or elements with the same function are provided with the same reference numbers in the figures.

In der 1 ist ausschnittsweise ein Schaltungsträger 10 in Form eines Substrats bzw. einer Leiterplatte ausschnittsweise dargestellt. Auf der Oberseite des Schaltungsträgers 10 weist dieser einen Imager 12 als bildaufnehmende Einrichtung 14 sowie eine elektrisch leitende Struktur 16, beispielsweise in Form von Leiterbahnen o.ä., auf. Die elektrisch leitende Struktur 16 ist vorzugsweise auch an der Unterseite sowie ggf. in Zwischenschichten des Schaltungsträgers 10 vorgesehen, wobei in bekannter Art und Weise die einzelnen Strukturen 16 mittels Durchkontaktierungen o.ä. verbunden sein können. Der Imager 12 ist unter Zwischenlage eines Hilfsstoffs 18, insbesondere in Form einer Klebstoff- oder Lotschicht, mit dem Schaltungsträger 10 im Bereich der elektrisch leitenden Struktur 16 verbunden. Weiterhin ist der Imager 12 beispielhaft über Drahtbondverbindungen 20 mit anderen Bereichen der elektrisch leitenden Struktur 16 verbunden.In the 1 is part of a circuit carrier 10 shown in the form of a substrate or a printed circuit board. On the top of the circuit board 10 assigns this to an imager 12 as a picture taking device 14th as well as an electrically conductive structure 16 , for example in the form of conductor tracks or the like. The electrically conductive structure 16 is preferably also on the underside and optionally in intermediate layers of the circuit carrier 10 provided, the individual structures in a known manner 16 by means of vias or similar can be connected. The imager 12 is with an auxiliary material in between 18th , in particular in the form of an adhesive or solder layer, with the circuit carrier 10 in the area of the electrically conductive structure 16 connected. Furthermore, the imager 12 for example via wire bonds 20th with other areas of the electrically conductive structure 16 connected.

Der Imager 12 ist über die elektrisch leitende Struktur 16 in Wirkverbindung mit einer elektronischen Schaltung o.ä. verbunden, der die von dem Imager 12 erzeugten elektrischen Impulse aufgrund eines Lichteinfalls in Bilder bzw. Bilddaten transformiert (nicht dargestellt). Da dieser Vorgang an sich bekannt und nicht erfindungswesentlich ist, wird diesbezüglich im weiteren Verlauf nicht näher eingegangen.The imager 12 is about the electrically conductive structure 16 in operative connection with an electronic circuit or the like. connected to that of the imager 12 generated electrical impulses are transformed into images or image data due to the incidence of light (not shown). Since this process is known per se and is not essential to the invention, it will not be discussed further in this regard.

Oberhalb des Imagers 12 ist in Wirkverbindung mit diesem eine optische Einrichtung 22 angeordnet. Die optische Einrichtung 22 umfasst beispielhaft einen ein- oder mehrteilig ausgebildeten Linsenhalter 24, der zur Befestigung wenigstens einer Linse 25, im dargestellten Ausführungsbeispiel dreier Linsen 25, eines Linsensystems 26 ausgebildet ist. Die wenigstens eine Linse 25 bzw. das Linsensystem 26 kann beispielsweise bei einer Ausbildung des Linsenhalters 24 als Kunststoff-Spritzgussteil durch Umspritzen mit dem Linsenhalter 24 verbunden worden sein.Above the imager 12 is in operative connection with this an optical device 22nd arranged. The optical device 22nd includes, for example, a one-part or multi-part lens holder 24 for attaching at least one lens 25th , in the illustrated embodiment, three lenses 25th , a lens system 26th is trained. The at least one lens 25th or the lens system 26th can, for example, when the lens holder is designed 24 as a plastic injection molded part by overmolding with the lens holder 24 have been connected.

Der beispielhaft topfförmig ausgebildete Linsenhalter 24 weist auf der dem Schaltungsträger 10 zugewandten Seite eine radial um eine Längsachse 28 umlaufende Kontaktfläche 30 auf, die unter Zwischenlage eines Hilfsstoffs 32 mit einer Dicke d mit der Oberseite des Schaltungsträgers 10 verbunden ist. Der Hilfsstoff 32, der vorzugsweise als UV-härtender Klebstoff oder als Lotschicht ausgebildet ist, ermöglicht in noch nicht ausgehärtetem bzw. festem Zustand eine Positionierung bzw. Relativbewegung der optischen Einrichtung 22 bzw. des Linsensystems 26 zur Oberfläche des Imagers 12, und dient andererseits im ausgehärtetem Zustand des Hilfsstoffs 32 der Fixierung der optischen Einrichtung 22 bzw. des Linsensystems 26 in einer Soll-Position SP zum Imager 12. Die Soll-Position SP der optischen Einrichtung 22 zum Imager 12 bzw. zur bildaufnehmenden Einrichtung 14 ist gekennzeichnet durch Soll-Positionen in drei senkrecht zueinander angeordneten Raumachsen x, y und z sowie um drei, senkrecht zueinander angeordnete Kippachsen k_x, k_y und k_z. Insbesondere ergibt sich die Soll-Position SP der optischen Einrichtung 22 zum Imager 12 dadurch, dass mittels des Imagers 12 bzw. der bildaufnehmenden Einrichtung 14 Bilddaten erzeugt werden sollen, die beispielsweise die von dem Linsensystem 26 auf den Imager 12 projizierte Bilder der Umgebung möglichst wahrheitsgetreu abbilden bzw. eine bestimmte Mindestqualität aufweisen müssen. Dies vor dem Hintergrund, dass die soweit beschriebenen Elemente vorzugsweise Bestandteil einer Kamera 35 sind, die beispielsweise in einem Fahrerassistenzsystem eines Fahrzeugs zur Erfassung der Umwelt eingesetzt werden kann.The lens holder, for example, of cup-shaped design 24 points to the circuit board 10 facing side a radially about a longitudinal axis 28 circumferential contact surface 30th on that under Interlayer of an auxiliary material 32 with a thickness d with the top of the circuit board 10 connected is. The auxiliary 32 , which is preferably designed as a UV-curing adhesive or as a solder layer, enables positioning or relative movement of the optical device in a not yet cured or solid state 22nd or the lens system 26th to the surface of the imager 12 , and serves on the other hand in the hardened state of the auxiliary 32 the fixation of the optical device 22nd or the lens system 26th in a target position SP to the imager 12 . The target position SP the optical device 22nd to the imager 12 or to the image receiving device 14th is characterized by target positions in three spatial axes x, y and z arranged perpendicular to one another and around three tilting axes k _x , k _y and k _z arranged perpendicular to one another. In particular, the target position results SP the optical device 22nd to the imager 12 in that by means of the imager 12 or the image-receiving device 14th Image data are to be generated, for example those from the lens system 26th on the imager 12 project projected images of the environment as truthfully as possible or must have a certain minimum quality. This against the background that the elements described so far are preferably part of a camera 35 which can be used, for example, in a driver assistance system of a vehicle to record the environment.

Sowohl der Imager 12 als auch das Linsensystem 26 bzw. die optische Einrichtung 22 weisen fertigungsbedingte Toleranzen T₁₂ bzw. T₂₂ auf, die bei der Fertigung der optischen Einrichtung 22 bzw. des Imagers 12 durch entsprechende Testeinrichtungen detektiert werden können. Diese Toleranzen T₁₂ sowie T₂₂ können im einfachsten Fall geometrische Abweichungen von Idealmaßen der Bauteile sein, oder aber beispielsweise funktionale Toleranzen, z.B. hinsichtlich der Fokuslage des Linsensystems 26.Both the imager 12 as well as the lens system 26th or the optical device 22nd have manufacturing tolerances T ₁₂ or. T ₂₂ on that in the manufacture of the optical device 22nd or the imager 12 can be detected by appropriate test equipment. These tolerances T ₁₂ as T ₂₂ can in the simplest case be geometric deviations from the ideal dimensions of the components, or, for example, functional tolerances, for example with regard to the focus position of the lens system 26th .

Zur Positionierung der optischen Einrichtung 22 zur bildaufnehmenden Einrichtung 14 bzw. zum Imager 12 weist eine Fertigungseinrichtung neben einer lediglich schematisch dargestellten Handlingseinrichtung 34, die dazu ausgebildet ist, die optische Einrichtung 22 bzw. den Linsenhalter 24 in der Soll-Position SP zum Imager 12 zu positionieren auch ein Messsystem 36 auf, beispielsweise ein optisches auf Laserstrahlen o.ä. basierendes Messsystem 36, um die Einhaltung der Soll-Position SP der optischen Einrichtung 22 zur bildaufnehmenden Einrichtung 14 bzw. zum Imager 12 zu kontrollieren. Hierzu ist es erforderlich, auch die Ist-Position der bildaufnehmenden Einrichtung 22 zu kennen bzw. zu erfassen, was entweder mittels des Messsystems 36 erfolgt, oder auf andere Art und Weise. Ferner umfasst die Fertigungseinrichtung eine Steuereinrichtung 38, die in Wirkverbindung mit der Handlingseinrichtung 34 bzw. dem Messsystem 36 angeordnet ist, um die Soll-Position SP der optischen Einrichtung 22 zur bildaufnehmenden Einrichtung 14 auf Grundlage der von dem Messsystem 36 erfassten Ist-Position P_ist der optischen Einrichtung 22 einzustellen.For positioning the optical device 22nd to the image receiving device 14th or to the imager 12 has a manufacturing facility in addition to a handling facility that is only shown schematically 34 , which is designed, the optical device 22nd or the lens holder 24 in the target position SP to the imager 12 to position also a measuring system 36 on, for example an optical laser beam or the like. based measuring system 36 to ensure compliance with the target position SP the optical device 22nd to the image receiving device 14th or to the imager 12 to control. For this it is necessary to also check the actual position of the image-recording device 22nd to know or to record what either by means of the measuring system 36 takes place, or in some other way. Furthermore, the manufacturing device comprises a control device 38 that are in operative connection with the handling device 34 or the measuring system 36 is arranged to the target position SP the optical device 22nd to the image receiving device 14th based on the measurement system 36 recorded actual position P _is the optical device 22nd adjust.

Die Steuereinrichtung 38 umfasst einen Algorithmus 40, der insbesondere in Kenntnis der Toleranzen T₁₂ und T₂₂ der bildaufnehmenden Einrichtung 12 bzw. der optischen Einrichtung 22, die der Steuereinrichtung 38 bzw. dem Algorithmus 40 als Eingangsgröße zugeführt werden, die erforderliche Soll-Position SP der optischen Einrichtung 22 zur bildaufnehmenden Einrichtung 14 berechnet, um die gewünschte Qualität der Bilddaten bzw. Bilder, die von dem Imager 12 erzeugt werden, sicherzustellen. Die Steuereinrichtung 38 berechnet somit die Soll-Position SP und steuert die Handlingseinrichtung 34 entsprechend der erfassten Ist-Position P_ist an, um die optische Einrichtung 22 bzw. das Linsensystems 26 in der Soll-Position SP zu der bildaufnehmenden Einrichtung 14 positionieren. Weiterhin steuert die Steuereinrichtung 38 eine Dosiereinrichtung 42 zur Dosierung einer bestimmten Menge an Hilfsstoff 32 an. Solange der Hilfsstoff 32, also beispielsweise Klebstoff bzw. Lot, noch nicht ausgehärtet bzw. fest ist, kann die Handlingseinrichtung 34 die optische Einrichtung 22 in der Soll-Position SP positionieren. Die Einhaltung der Soll-Position SP muss solange gewährleistet sein, bis der Hilfsstoff 32 ausgehärtet ist.The control device 38 includes an algorithm 40 who, in particular, is aware of the tolerances T ₁₂ and T ₂₂ the image-receiving facility 12 or the optical device 22nd that the control device 38 or the algorithm 40 are supplied as an input variable, the required target position SP the optical device 22nd to the image receiving device 14th calculated to the desired quality of the image data or images produced by the imager 12 are generated. The control device 38 thus calculates the target position SP and controls the handling device 34 according to the recorded actual position P _is to the optical device 22nd or the lens system 26th in the target position SP to the imaging device 14th position. The control device also controls 38 a metering device 42 for dosing a certain amount of excipient 32 on. As long as the excipient 32 , so for example adhesive or solder, is not yet hardened or solid, the handling device 34 the optical device 22nd in the target position SP position. Compliance with the target position SP must be guaranteed until the excipient 32 is cured.

Sollte sich anhand von bereits gefertigten Kameras 50 herausstellen, dass bei diesen Kameras 50 die Soll-Position mit Blick auf die optimale Qualität von Bilddaten bzw. Bildern des Imagers 12 nicht optimal ist, so kann der Algorithmus 40 darüber hinaus über einen Korrekturwert KW derart modifiziert werden, dass nicht nur die Toleranzen T₁₂ und T₂₂ aktueller optischer Einrichtungen 22 bzw. bildaufnehmender Einrichtungen 12 bei der Berechnung der Soll-Position SP berücksichtigt werden, sondern auch andere Einflüsse, die bei bereits gefertigten Kameras 50 zu einer Abweichung der Qualität der erzeugten Bilddaten geführt haben.Should be based on already manufactured cameras 50 turn out that with these cameras 50 the target position with a view to the optimal quality of image data or images from the imager 12 is not optimal, the algorithm can 40 in addition, a correction value KW be modified in such a way that not only the tolerances T ₁₂ and T ₂₂ current optical equipment 22nd or image recording facilities 12 when calculating the target position SP are taken into account, but also other influences that occur in cameras that have already been manufactured 50 have led to a deviation in the quality of the image data generated.

In der 2 werden die wesentlichen Verfahrensschritte zur Positionierung der optischen Einrichtung 22 zur bildaufnehmenden Einrichtung 14 wie folgt erläutert: In einem ersten Schritt 101 werden die Toleranzen T₁₂ und T₂₂ der bildaufnehmenden Einrichtung 14 sowie der optischen Einrichtung 22 ermittelt. In einem zweiten Schritt 102 werden die Toleranzen T₁₂ und T₂₂ dem Algorithmus 40 als Eingangsgröße zugeführt. Im dritten Schritt 103 berechnet der Algorithmus 40, ggf. unter Berücksichtigung eines Korrekturwertes KW, die Soll-Position SP einer speziellen optischen Einrichtung 22 zu einer speziellen bildaufnehmenden Einrichtung 14 auf Grundlage der Toleranzen T₁₂ und T₂₂ und ggf. des Korrekturwerts KW. In einem vierten Schritt 104 wird sowohl die Dosiereinrichtung 42 angesteuert, um eine bestimmte Menge an Hilfsstoff 32 zu dosieren, als auch die Handlingseinrichtung 34 zur Positionierung der optischen Einrichtung 22 in der Soll-Position SP. Gleichzeitig wird in Kenntnis der Ist-Position der bildaufnehmenden Einrichtung 14 auf dem Schaltungsträger 10 die Messeinrichtung 36 derart mit der Handlingseinrichtung 34 in Wirkverbindung geschaltet, dass die Soll-Position SP zwischen den Einrichtungen 14, 22 mit gewünschten Toleranzen eingehalten werden kann.In the 2 are the essential procedural steps for positioning the optical device 22nd to the image receiving device 14th explained as follows: In a first step 101 are the tolerances T ₁₂ and T ₂₂ the image-receiving facility 14th as well as the optical device 22nd determined. In a second step 102 are the tolerances T ₁₂ and T ₂₂ the algorithm 40 supplied as an input variable. In the third step 103 the algorithm calculates 40 , possibly taking into account a correction value KW , the target position SP a special optical device 22nd to a special image-taking facility 14th based on the tolerances T ₁₂ and T ₂₂ and, if necessary, the correction value KW . In a fourth step 104 becomes both the metering device 42 driven to a certain amount of excipient 32 to dose, as well as the handling device 34 for positioning the optical device 22nd in the target position SP . At the same time, knowledge of the actual position of the image recording device is made 14th on the circuit board 10 the measuring device 36 such with the handling device 34 connected in operative connection that the target position SP between the facilities 14th , 22nd can be maintained with the desired tolerances.

In der 3 ist ein Leiterplattennutzen 50 dargestellt, der eine Vielzahl von soweit oben beschriebenen Schaltungsträgern 10 umfasst, die beispielhaft lückenfrei aneinander anschließend innerhalb des Leiterplattennutzens 50 angeordnet sind, und die nach deren Fertigung insbesondere durch Trennen bzw. Sägen voneinander getrennt bzw. vereinzelt werden. Weiterhin erkennt man bereits im Bereich jedes Schaltungsträgers 10 eine bildaufnehmende Einrichtung 14 bzw. einen Imager 12 sowie eine optische Einrichtung 22. Mit Blick auf die Fertigung eines derartigen Leiterplattennutzens 50 wird nachfolgend auf das Ablaufdiagramm entsprechend der 4 eingegangen. Dort ist erkennbar, dass in einem ersten Schritt 201 die bildaufnehmende Einrichtung 14 bzw. der Imager 12 unter Zwischenlage des Hilfsstoffs 18 bzw. Lots mit dem jeweiligen Schaltungsträger 10 verbunden werden. Anschließend werden in einem zweiten Schritt 202 die Verbindungen zwischen dem jeweiligen Imager 12 bzw. der jeweiligen bildaufnehmenden Einrichtung 14 und dem jeweiligen Schaltungsträger 10 hergestellt. In einem dritten Schritt 203 folgt anschließend die jeweils individuelle Positionierung und Fixierung der optischen Einrichtung 22 in ihrer jeweiligen Soll-Position SP zu der jeweiligen bildaufnehmenden Einrichtung 14 anhand der jeweiligen Toleranzen T₁₂ , T₂₂ , wie dies anhand eines einzigen Schaltungsträgers 10 bzw. einer einzigen bildaufnehmenden Einrichtung 14 und einer optischen Einrichtung 22 oben erläutert wurde. Anschließend erfolgt in einem vierten Schritt 204 eine Vereinzelung der einzelnen Schaltungsträger 10 aus dem Leiterplattennutzen 50. Zuletzt erfolgt in einem fünften Schritt 205 eine weitere Bestückung bzw. Montage des Schaltungsträgers 10 zu einer Kamera 50.In the 3 is a PCB benefit 50 shown, of a variety of circuit carriers as described above 10 includes, which, for example, adjoin one another without gaps within the printed circuit board panel 50 are arranged, and which are separated from one another or isolated after their production, in particular by cutting or sawing. You can also see it in the area of each circuit carrier 10 a picture taking device 14th or an imager 12 as well as an optical device 22nd . With a view to the production of such a PCB panel 50 is followed by the flow chart according to 4th received. There it can be seen that in a first step 201 the image-taking device 14th or the imager 12 with the auxiliary material in between 18th or lots with the respective circuit carrier 10 get connected. Then in a second step 202 the connections between the respective imager 12 or the respective image recording facility 14th and the respective circuit carrier 10 manufactured. In a third step 203 This is followed by the individual positioning and fixing of the optical device 22nd in their respective target position SP to the respective image recording facility 14th based on the respective tolerances T ₁₂ , T ₂₂ how this is done using a single circuit carrier 10 or a single image-recording device 14th and an optical device 22nd was explained above. This is followed by a fourth step 204 a separation of the individual circuit carriers 10 from the PCB benefit 50 . Last takes place in a fifth step 205 further equipping or assembly of the circuit carrier 10 to a camera 50 .

Die soweit beschriebenen Verfahren bzw. der Schaltungsträger 10 und die bildaufnehmende Einrichtung 14 und die optische Einrichtung 22 können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.The methods described so far or the circuit carrier 10 and the image-taking device 14th and the optical device 22nd can be changed or modified in many ways without deviating from the inventive concept.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102014220519 A1 [0002]
DE 102016221664 A1 [0004]

Claims

Method for the arrangement of an optical device (22) in relation to an image-recording device (14) which interacts with the optical device (22) on a circuit carrier (10), in which the optical device (22) is in a target position for the image-recording device (14). Position (SP) and then the two devices (14, 22) are fixed to each other in the target position (SP), the optical device (22) first manufacturing-related tolerances (T ₂₂ ) and the image-recording device (14) second manufacturing-related Has tolerances (T ₁₄ ) which are taken into account when positioning the two devices (14, 22) in the target position (SP), characterized in that the target position (SP) of the two devices (14, 22) is based on an algorithm (40) taking into account the first and second manufacturing tolerances (T ₁₄ , T ₂₂ ) is determined, and that an actual position (P _ist ) of the optical device (22) for the image-recording adjustment attention (14) is detected by means of a measuring system (36) in order to set the target position (SP) by means of a handling device (34).

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the target position (SP) is a position defined by three spatial axes (x, y, z) arranged perpendicular to one another and three tilting axes (k _x , k _y , k _z ) arranged perpendicular to one another.

Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that an auxiliary material (32) is used to fix the two devices (14, 22) in the desired position (SP), in particular a thermally conductive adhesive or a solder, and that the auxiliary material (32) is not yet hardened or fixed state enables the two devices (14, 22) to be positioned relative to one another in the desired position (SP).

Procedure according to Claim 3 , characterized in that the amount of auxiliary substance (32) is dosed taking into account the target position (SP).

Procedure according to Claim 3 or 4th , characterized in that in addition to the auxiliary substance (32) solid particles, elements or the like. can be used to set the target position (SP).

Method according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the optical device (22) and the image-recording device (14) after their positioning and fixing to a camera (35) or the like. be completed that the quality of the image recording device (14) generated images is preferably assessed randomly, and that based on the assessed quality of the images generated and taking into account the first and second tolerances (T ₁₄ , T ₂₂ ) of the two devices (14, 22) and the actual position (P _ist ) of the two devices (14, 22) to one another of the examined camera (35) or the like. the algorithm (40) for determining the target position (SP) is adapted by means of a correction value (KW) when devices (14, 22) are still to be arranged in relation to one another.

A method for producing a printed circuit board panel (50) with a plurality of circuit carriers (10), each circuit carrier (10) having at least one optical device (22) and an image-receiving device (14) which, according to a method according to one of the Claims 1 to 6th to each other on the printed circuit board (50) are positioned.

Procedure according to Claim 7 , characterized in that prior to the positioning and fixing of the optical device (22), the image-receiving device (14) is connected to the circuit carrier (10), preferably using an adhesive or solder layer as auxiliary material (18), that then the image-receiving device (14) is connected to an electrically conductive structure (16) of the circuit carrier (10), and that the optical device (22) is then positioned and fixed to the image-recording device (14) in the target position (SP).

A camera (35) comprising an optical device (22) and an image-recording device (14) which are produced by a method according to one of the Claims 1 to 6th are positioned and fixed to each other.

Camera after Claim 9 , characterized in that the optical device (22) comprises a lens system (26) with at least one lens (25) which by means of a lens holder (24) connected to the at least one lens (25) with an auxiliary material (32) interposed with a Circuit carrier (10) is connected, as well as to an image-recording device (14) designed as an imager (12) which is connected to the circuit carrier (10) using a further auxiliary material (18).