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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kamera und ein Verfahren zur Herstellung einer Kamera gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
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Stand der Technik
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Bei der Montage von Kameras kann das Objektiv zu einem Referenzpunkt ausgerichtet und damit ein projiziertes Bild auf einem Bildsensor scharf eingestellt werden. Um diese Position zu fixieren und auf Dauer zu halten, kann Klebstoff genutzt werden. Die
DE 10 2020 203 578 A1 offenbart ein Kameramodul für Kraftfahrzeuge bei dem ein Objektiv in einer ausgerichteten Stellung zu einem Bildsensor mittels einer Klebestelle am Objektivhalter befestigt ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Kamera für ein Kraftahrzeug. Die Kamera umfasst einen auf einem Trägerelement angeordneten Bildsensor; ein Kameraobjektiv mit einem Objektivtubus und wenigstens einer optischen Linse; einen an dem Trägerelement befestigten Objektivhalter, welcher dazu ausgebildet ist, das Kameraobjektiv zu halten. Hierbei sind das Kameraobjektiv und der Objektivhalter derart zueinander angeordnet, dass sie in einem Überlappbereich überlappen und im Überlappbereich ein Spalt zwischen dem Kameraobjektiv und dem Objektivhalter ausgebildet ist. Das Kameraobjektiv und der Objektivhalter sind mittels einer in einem Lötbereich des Spalts angeordneten Lötverbindung miteinander verbunden.
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Die hier beschriebene Kamera kann insbesondere zur Erfassung eines Umfeldes eines Fahrzeugs verwendet werden. Das Trägerelement ist insbesondere als eine Leiterplatte ausgebildet. Das Kameraobjektiv kann eine oder mehrere optische Linsen aufweisen, welche in einem inneren des Objektivtubus angeordnet sind. Der Objektivhalter kann zum Beispiel mittels einer Schraub-, Niet- oder Schweißverbindung an dem Trägerelement befestigt sein. Das Kameraobjektiv ist insbesondere in einer ausgerichteten Stellung zum Bildsensor angeordnet.
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Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Einsatz von Klebstoff bei der Herstellung der Kamera, insbesondere bei der Ausrichtung des Kameraobjektivs zum Bildsensor, vermieden werden kann. Es werden Veränderungen der optischen Eigenschaften der Kamera, zum Beispiel durch Temperaturänderungen, Feuchtigkeit oder über die Lebensdauer der Kamera, vermieden, wie sie bei bekannten, Klebstoffverbindungen aufweisenden Kameras erfahrungsgemäß auftreten. Zudem wird ein Trocknen der Klebstoffverbindungen bei hohen Temperaturen vermieden. Hierdurch kann das Herstellungsverfahren beschleunigt werden. Auch thermische Verformungen der mechanischen Komponenten der Kamera während des Trocknens treten bei der Ausbildung der Lötverbindung der hier beschriebenen Kamera nicht auf. Mittels der Lötverbindung ist es außerdem möglich, eine Kamera zur Verfügung zu stellen, bei der Kameraobjektiv und Objektivhalter aus unterschiedlichen Werkstoffen ausgebildet sind. Beispielsweise kann das Kameraobjektiv aus Aluminium und der Objektivhalter aus Stahl sein, oder andersherum. Hierdurch weist die beschriebene Kamera einen Vorteil auch gegenüber Kameras auf, deren Komponenten zum Beispiel mittels einer Schweißverbindung miteinander verbunden sind.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kameraobjektiv einen Objektivkragen aufweist. Hierbei ist der Spalt wenigstens teilweise zwischen dem Objektivkragen und dem Objektivhalter ausgebildet. Außerdem weist der Objektivkragen wenigstens eine zum Lötbereich des Spalt hin offen ausgebildete Lottasche auf. Der Objektivkragen ist insbesondere zylindrisch ausgebildet. Die Lottasche ist insbesondere dazu ausgebildet, Lot aufzunehmen. Die Lottasche ist in einer besonders bevorzugten Ausführungsform dazu ausgebildet, Lot in einer festen Form aufzunehmen. Ein Kameraobjektiv mit einem derartigen Objektivkragen, sprich mit in den Lottaschen aufgenommenem festen Lot, kann zum Beispiel während eines Herstellungsverfahrens der Kamera in den Objektivhalter eingeführt werden und zum Bildsensor ausgerichtet werden. Anschließend kann das Lot in den Lottaschen erwärmt werden, so dass sich eine Lötverbindung zwischen dem Kameraobjektiv und dem Objektivhalter ausbildet. Das Lot kann hierbei durch die Öffnung der Lottasche in den Spalt gelangen. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht somit darin, dass eine extra Zuführung von Lot während des Herstellungsverfahrens der Kamera vermieden werden kann. Es wird vermieden, während des Fügeprozesses Lot in einem zusätzlichen Schritt zuzuführen. Hierdurch kann die Taktzeit für die Herstellung der Kamera deutlich reduziert werden. Eine Herstellungsanlage für die Kamera lässt sich kostengünstig auslegen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Spalt im Lötbereich orthogonal zu einer optischen Achse der Kamera angeordnet ist. Der Spalt kann eine erste Öffnung zu einem Außenraum der Kamera und eine zweite Öffnung in einen Kamerainnenraum aufweisen. Der Spalt ist in dieser Ausführungsform insbesondere L-förmig ausgebildet. Der L-förmige Spalt kann zwei Schenkel aufweisen. Ein erster Schenkel kann zwischen der ersten Öffnung des Spalts entlang des Objektivkragens ausgebildet sein. Der erste Schenkel kann orthogonal zu einer optischen Achse des Objektivs ausgebildet sein. Ein zweiter Schenkel kann angrenzend an den ersten Schenkel zur zweiten Öffnung hin ausgebildet sein. Der zweite Schenkel kann parallel zur optischen Achse des Objektivs ausgebildet sein. Die Lötverbindung ist insbesondere in dem ersten Schenkel angeordnet. In dieser Ausführungsform kann die wenigstens eine Lottasche zum Lötbereich nach unten hin offen ausgebildet sein. Die wenigstens eine Lottasche kann in Richtung des Objektivhalters hin offen ausgebildet sein. Beim Herstellungsverfahren der Kamera kann bei einer Erwärmung des Lots dieses verflüssigt und gravitationsbedingt sehr schnell in den Spalt einfließen und dort zur Lötverbindung erstarren. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht somit darin, die Gravitation auszunutzen und die notwendige Zeit für den Herstellungsprozess weiter deutlich zu verkürzen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Objektivkragen eine Gesamthöhe aufweist und wobei eine Wandung des Objektivkragens eine Höhe aufweist, die geringer als die Gesamthöhe ist. Die Wandung begrenzt hierbei insbesondere die Lottasche auf einer vom Spalt abgewandten Seite. Die Wandung begrenzt hierbei insbesondere die Lottasche auf einer vom Objektivhalter abgewandten Seite. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass bei einem Herstellungsverfahren der Kamera eine Erwärmung des Lots in der Lottasche einfacher und schneller möglich ist. So kann zum vorteilhafter Weise eine einfachere Wärmeeinkopplung eines Laserstrahls durch die Wandung hindurch realisiert werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lottasche als eine das Kameraobjektiv umlaufende Nut ausgebildet ist oder bei der Objektivkragen wenigstens zwei Lottaschen aufweist. In der ersten Alternative kann bei der Herstellung der Kamera eine das Kameraobjektiv umlaufende Lötverbindung ausgebildet werden. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine Dichtwirkung erzielt. Der Kamera Innenraum kann zusätzlich abgedichtet sein. In der zweiten Variante mit den wenigstens zwei Lottaschen wird in vorteilhafter Weise weniger Lot-Material verbraucht. Die Gefahr einer Verschmutzung des Kamera Innenraums ist zudem geringer. Insbesondere weist der Objektivkragen drei Lottaschen auf. Die drei Lottaschen können beispielsweise versetzt um 120° um das Kameraobjektiv herum angeordnet sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Spalt eine Breite zwischen 0,2 und 0,6 mm aufweist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass eine axiale Bewegung des Kameraobjektivs während eines Ausrichtens des Kameraobjektivs zum Bildsensor gewährleistet werden kann. Außerdem kann eine Kapillarwirkung des Lots aus der Lottasche in den Spalt erzielt werden.
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in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass im Spalt zwischen dem Lötbereich und einem Kamerainnenraum eine Dichtung angeordnet ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass der Kamerainnenraum bei der Ausbildung der Lötverbindung noch besser vor Verschmutzungen geschützt sein kann.
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Die Erfindung geht weiterhin aus von einem Verfahren zur Herstellung einer Kamera. Das Verfahren umfasst die Schritte des Bereitstellens eines Trägerelements mit einem auf dem Trägerelement angeordneten Bildsensor; des Befestigens eines Objektivhalters an dem Trägerelement; des Bereitstellens eines Kameraobjektivs; des Einführens des Kameraobjektivs in den Objektivhalter derart, dass das Kameraobjektiv und der Objektivhalter in einem Überlappbereich überlappen und sich im Überlappbereich ein Spalt zwischen dem Kameraobjektiv und dem Objektivhalter ausbildet; des Ausrichtens des Kameraobjektivs zum Bildsensor; und der Erwärmung von Lot zur Ausbildung einer Lötverbindung in einem Lötbereich des Spalt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens weist das bereitgestellte Kameraobjektiv einen Objektivkragen auf. Weiterhin weist der Objektivkragen wenigstens eine zum Lötbereich des Spalt hin offen ausgebildete Lottasche auf, wobei in der Lottasche das Lot in einer festen Form bereitgestellt.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche oder gleichwirkende Elemente. Es zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung einer Kamera;
- 2 ein Ausführungsbeispiel einer Kamera in einer Schnittdarstellung;
- 3 ein Ausführungsbeispiel einer Kamera in der Draufsicht;
- 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kamera in der Draufsicht.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens 100 zur Herstellung einer Kamera. Das Verfahren 100 beginnt im Schritt 101. Im Schritt 102 wird ein Trägerelement mit einem auf dem Trägerelement angeordneten Bildsensor bereitgestellt. Im Schritt 103 wird ein Objektivhalter an dem Trägerelement befestigt. Im Schritt 104 wird ein Kameraobjektiv bereitgestellt. Im Schritt 105 wird das Kameraobjektiv in den Objektivhalter derart eingeführt, dass das Kameraobjektiv und der Objektivhalter in einem Überlappbereich überlappen und sich im Überlappbereich ein Spalt zwischen dem Kameraobjektiv und dem Objektivhalter ausbildet. Im Schritt 106 wird das Kameraobjektiv zum Bildsensor ausgerichtet. Im Schritt 107 wird Lot erwärmt zur Ausbildung einer Lötverbindung in einem Lötbereich des Spalts. Das Verfahren 100 endet im Schritt 108.
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Das in Schritt 104 bereitgestellte Kameraobjektiv weist insbesondere einen Objektivkragen auf, wobei der Objektivkragen wenigstens eine zum Lötbereich des Spalts hin offen ausgebildete Lottasche aufweist, und wobei in der Lottasche das Lot in einer festen Form bereitgestellt wird.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Kamera 200 in einer Schnittdarstellung. Die Kamera umfasst einen auf dem Trägerelement 210 angeordneten Bildsensor 211, ein Kameraobjektiv 201 mit einem Objektivtubus 203 und der optischen Linse 202. Das Kameraobjektiv 201 kann im Inneren des Objektivtubus 203 weitere optische Linsen aufweisen. Die Kamera umfasst weiterhin einen an dem Trägerelement 210 befestigten Objektivhalter 205. Der Objektivhalter 205 kann wie im hier gezeigten Beispiel mittels eines Verbindungselement 212 an dem Trägerelement 210 befestigt sein. Das Verbindungselement 212 kann beispielsweise eine Schraube, eine Niete oder auch eine Schweißverbindung sein. Der Objektivhalter 205 ist dazu ausgebildet, das Kameraobjektiv 201 zu halten. Das Kameraobjektiv 201 und der Objektivhalter 205 sind derart zueinander angeordnet, dass sie in dem Überlappbereich 222 überlappen. Hierbei ist im Überlappbereich 222 der Spalt 206 zwischen dem Kameraobjektiv 201 und dem Objektivhalter 205 ausgebildet. Der Spalt 206 kann eine Breite 207 aufweisen. Die Breite 207 kann zum Beispiel zwischen 0,2 und 0,6 mm sein. Das Kameraobjektiv 201 und der Objektivhalter 205 sind mittels einer in einem Lötbereich 213 des Spalt 206 angeordneten Lötverbindung 220 miteinander verbunden. Hierbei ist zu beachten, dass die Lötverbindung 220 nur im rechten Teil der 2 bereits ausgebildet ist. Im linken Teil der 2 ist beispielhaft die Kamera während des Herstellungsverfahrens gezeigt, bevor das Lot 217 erwärmt wird.
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Das Kameraobjektiv 201 weist im hier gezeigten Beispiel den Objektivkragen 204 auf. Der Spalt 206 ist hierdurch wenigstens teilweise zwischen dem Objektivkragen 204 und dem Objektivhalter 205 ausgebildet. Der Objektivkragen 204 weist wenigstens eine zum Lötbereich 213 des Spalts 206 hin offen ausgebildete Lottasche 208 auf. Die Lottasche 208 ist im gezeigten Beispiel zum Lötbereich 213 nach unten hin zum Spalt 206 offen ausgebildet. Oder anders ausgedrückt ist die gezeigte Lottasche 208 in Richtung des Objektivhalters 205 hin offen ausgebildet. Im linken Teil der 2 ist gezeigt, wie in der Lottasche 208 Lot 217 aufgenommen ist. Das Lot 217 kann wie hier gezeigt in fester Form bereitgestellt sein. Weiterhin ist im hier gezeigten Beispiel der Spalt 206 im Lötbereich 213 orthogonal zur optischen Achse 221 der Kamera angeordnet. Der Spalt 206 weist hier eine erste Öffnung 223 zu einem Außenraum der Kamera 200 und eine zweite Öffnung 224 in einen Kamerainnenraum 216 auf. Zudem ist der Spalt 206 hier L-förmig ausgebildet.
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Der Objektivkragen 204 des hier gezeigten Kameraobjektivs 201 weist eine Gesamthöhe 215 auf. Außerdem weist der Objektivkragen 204 eine Wanderung auf, deren Höhe 214 geringer ist als die Gesamthöhe 215 des Objektivkragens 204. Die Wandung begrenzt im hier gezeigten Beispiel die Lottasche 208 auf einer vom Objektivhalter 205 abgewandten Seite. Trifft während des Herstellungsverfahrens der Kamera, wie im rechten Teil der 2 gezeigt, beispielsweise ein Laserstrahl 218 unter einem Winkel 219 auf den Objektivkragen 204, und dabei insbesondere auf die Wandung mit der Höhe 214, so kann das Lot 217 in der Lottasche 208 schnell erwärmt werden. Es kann aufgrund der Gravitation aus der zum Spalt 206 hin offenen Lottasche 208 fließen. Hierbei wirken unterstützend Kapillarkräfte. Im Spalt 206 kann das erwärmte Lot 217 wieder abkülen und im Lötbereich 213 des Spalts 206 zur Lötverbindung 220 erstarren. Hierdurch können das Kameraobjektiv 201 und der Objektivhalter 205 verbunden sein.
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Wie im hier gezeigten Beispiel kann im Spalt zwischen dem Lötbereich 213 und dem Kamerainnenraum 216 eine Dichtung 209 angeordnet sein. Im hier gezeigten Beispiel ist die Dichtung 209 in der Nähe der zweiten Öffnung 224 angeordnet.
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In den 3 und 4 ist jeweils Ausführungsbeispiel einer Kamera 200 in der Draufsicht gezeigt. Zu erkennen sind in beiden Figuren jeweils die optische Linse 202 des Kameraobjektivs 201, sowie der Objektivhalter 205. in der Ausführungsform der 3 weist der Objektivkragen die drei Lottaschen 208-1, 108-2 und 208-3 auf. In der Ausführungsform der 4 ist die Lottasche 208 als eine das Kameraobjektiv 201 umlaufende Nut ausgebildet. Eine Lötverbindung kann hier zwischen dem Kameraobjektiv 201 und dem Objektivhalter 205 ringsum geschlossen ausgebildet sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102020203578 A1 [0002]
