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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kamera für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zur Herstellung einer Kamera gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
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Stand der Technik
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Die
DE 10 2019 200 061 A1 offenbart eine Objektivelementgruppe für eine die Objektivelementgruppe und einen Sensorträger umfassende Bilderfassungsvorrichtung. Dabei weist die Objektivelementgruppe einen Tubus auf, der ausgeformt ist, um zumindest eine Linse aufzunehmen. Der Tubus weist dabei einen Kragen mit einem Tubusklebebereich auf, wobei der Tubusklebebereich im montierten Zustand der Bilderfassungsvorrichtung auf einer dem Sensorträger abgewandten Seite des Kragens angeordnet ist. Außerdem weist die Objektivelementgruppe eine Halteeinrichtung auf, 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 der Halteeinrichtung weist sie einen zweiten Halteklebebereich auf, der im montierten Zustand auf einer dem Tubusklebebereich zugewandten Seite angeordnet ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Kamera für ein Kraftfahrzeug umfassend eine optische Einheit aufweisend ein Kameraobjektiv mit einem Objektivtubus und wenigstens einer optischen Linse; und eine elektronische Einheit aufweisend ein Trägerelement, wobei auf einer dem Kameraobjektiv zugewandten Seite des Trägerelements ein Bildsensor angeordnet ist, und wobei auf einer dem Kameraobjektiv abgewandten Seite des Trägerelements wenigstens ein elektrischer Stecker angeordnet ist; und wobei die optische Einheit und die elektronische Einheit in einem Verbindungsbereich mittels eines Verbindungselements miteinander verbunden ausgebildet sind.
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Erfindungsgemäß umfasst der Verbindungsbereich weiterhin ein Spritzgusselement, welches die optische Einheit und die elektronische Einheit in dem Verbindungsbereich formschlüssig umgibt.
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Die hier beschriebene Kamera kann insbesondere zur Erfassung eines Umfeldes eines Fahrzeugs verwendet werden.
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Das Kameraobjektiv kann eine oder mehrere optische Linsen aufweisen, welche in einem Inneren des Objektivtubus angeordnet sind. Das Kameraobjektiv ist insbesondere in einer ausgerichteten Stellung zum Bildsensor angeordnet. Die optische Einheit kann neben dem Kameraobjektiv weitere optische Elemente, wie beispielsweise optische Filter, optische Linsen oder ähnliches umfassen. Die optische Einheit kann zusätzlich auch elektrische Elemente, wie beispielsweise elektrische Verbindungen, ein elektrisches Heizelement oder ähnliches umfassen.
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Die elektronische Einheit kann neben dem Bildsensor weitere elektrische Bauelemente umfassen. Die elektronische Einheit kann zusätzlich auch optische Elemente, wie beispielsweise einen oder mehrere optische Filter, eine oder mehrere optische Linsen oder ähnliches umfassen. Das Trägerelement ist insbesondere als eine Leiterplatte ausgebildet. Der elektrische Stecker kann als rigider Koaxial-Stecker ausgebildet sein.
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Das Verbindungselement kann beispielsweise aus Lot oder aus Kleber ausgebildet sein. Die Verbindung zwischen der optischen Einheit und der elektronischen Einheit kann als eine Lötverbindung oder als eine Klebverbindung ausgebildet sein.
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Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die optische und die elektronische Einheit im Verbindungsbereich mittels des Spritzgusselements vor äußeren Einflüssen geschützt werden. Es wird eine Kamera zur Verfügung gestellt, bei der auf Gehäuseschalen, wie sie bei bekannten Kameras genutzt werden, verzichtet werden kann. Es kann auf eine rigide, separate Unterschale (mit anderen Worten einen Deckel) verzichtet werden. Es kann auf eine Oberschale, die zum Beispiel das Trägerelement umfassen würde, verzichtet werden. Hierdurch kommt es zu einer deutlichen Kosteneinsparung. Zudem ist die Kamera wesentlich kleiner ausgebildet. Insbesondere ist die Kamera minimal breit. Hierdurch ergeben sich mehr Möglichkeiten, die Kamera z.B. auch an beengten Stellen in einem Fahrzeug einbauen zu können. Indem die Kamera ohne Schrauben auskommen kann, ist zudem kein Materialvorhalt für Schrauben notwendig. Mittels des Spritzgusselements wird eine Abdichtung bewirkt. So kann eine axiale Abdichtung am Stecker erreicht werden, ohne dass eine weitere Abdichtung nötig ist. Darüber hinaus wird die Notwendigkeit eines Toleranzausgleichs am Stecker vermieden. Der Stecker muss hierdurch nicht beweglich ausgebildet sein. Bei einem rigiden Stecker kann auf einen flexiblen Dichtring verzichtet werden.
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Das Spritzgusselement ist insbesondere derart ausgebildet, dass es die dem Kameraobjektiv abgewandte Seite des Trägerelements formschlüssig umgibt. Das Spritzgusselement ist insbesondere derart ausgebildet, dass es einen Bereich einer Außenfläche der optischen Einheit formschlüssig umgibt. Das Spritzgusselement ist insbesondere derart ausgebildet, dass es den Stecker an einem ersten, zur Trägerplatte hinweisenden Ende formschlüssig umgibt. Das Spritzgusselement ist insbesondere quaderförmig ausgebildet. Das Spritzgusselement weist insbesondere eine quaderförmige Oberfläche auf. Hierdurch wird vorteilhaft sehr wenig Spritzgussmaterial verbraucht. Besonders bevorzugt sind hierbei die Ecken und Kanten der quaderförmigen Oberfläche abgerundet ausgebildet. Hierdurch wird die Kamera vorteilhaft gut handhabbar. Das Spritzgusselement kann alternativ andere Formen bzw. Oberflächen aufweisen. Je nach Anforderungen an die Kamera, zum Beispiel aufgrund eines Einbauorts in einem Fahrzeug, kann eine Form des Spritzgusselement individuell ausgestaltet sein. Die Kamera ist somit vorteilhaft sehr flexibel gestaltbar.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass auf der dem Kameraobjektiv abgewandten Seite des Trägerelements wenigstens ein weiteres elektrisches Bauelement angeordnet ist. Ein solches weiteres Bauelement kann beispielsweise eine Spannungsversorgungs-Einheit, ein Serializer oder Vergleichbares sein. Das Spritzgusselement ist insbesondere derart ausgebildet, dass es auch die weiteren elektrischen Bauelement formschlüssig umgibt. Hierdurch werden auch die weiteren elektrischen Bauelemente vorteilhaft abgedichtet.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die optische Einheit weiterhin einen an dem Trägerelement befestigten Objektivhalter aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, das Kameraobjektiv zu halten. Der Objektivhalter ist insbesondere aus Metall ausgebildet. Insbesondere ist der Objektivhalter mittels einer Lötverbindung an dem Trägerelement befestigt. Alternativ kann der Objektivhalter auch mittels einer Schweißverbindung an dem Trägerelement befestigt sein. Der Objektivhalter und das Kameraobjektiv können mittels einer Kleberverbindung miteinander verbunden sein. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass bei einem Herstellungsverfahren der Kamera zunächst der Objektivhalter mit der elektronischen Einheit verbunden und von dem Spritzgusselement formschlüssig umgeben werden kann. Das Kameraobjektiv kann im Anschluss zum Bildsensor ausgerichtet und am Objektivhalter befestigt werden. Das Ausrichten und Befestigen des Kameraobjektivs können somit die letzten Schritte im Herstellungsverfahren sein. Die Ausrichtung des Kameraobjektivs zum Bildsensor wird nicht durch darauffolgende Schritte negativ beeinflusst.
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Die Erfindung geht weiterhin aus von einem Verfahren zur Herstellung einer Kamera umfassend die Schritte Bereitstellen einer optischen Einheit aufweisend ein Kameraobjektiv mit einem Objektivtubus und wenigstens einer optischen Linse; Bestücken eines Trägerelements auf einer ersten Seite mit einem Bildsensor und auf einer zweiten Seite mit wenigstens einem elektrischen Stecker zur Ausbildung einer elektronischen Einheit; Anordnen der optischen Einheit und der elektronischen Einheit derart zueinander, dass die erste Seite des Trägerelements der optischen Einheit zugewandt ist; Ausrichten des Kameraobjektivs zum Bildsensor; und Verbinden der optischen Einheit und der elektronischen Einheit in einem Verbindungsbereich mittels eines Verbindungselements.
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Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren den weiteren Schritt des Ausbildens eines Spritzgusselements, wobei das Spritzgusselement die optische Einheit und die elektronische Einheit in dem Verbindungsbereich formschlüssig umgibt.
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Insbesondere wird mittels dieses Verfahrens eine oben beschriebene Kamera hergestellt. Die hier beschriebene Reihenfolge der Schritte muss zudem nicht zwingend die Reihenfolge im realen Herstellungsprozess sein. So kann beispielsweise der Schritt des Ausrichtens des Kameraobjektivs zum Bildsensor zeitlich nach dem Schritt des Verbindens der optischen Einheit und der elektronischen Einheit durchgeführt werden. Der Schritt des Ausrichtens des Kameraobjektivs zum Bildsensor kann auch zeitlich nach dem Schritt des Ausbildens des Spritzgusselements durchgeführt werden. Das Ausrichten kann hierbei entlang von fünf Achsen, z.B. in der Art eines sogenannten 5-Achsen Active Aligments, stattfinden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die optische Einheit weiterhin einen Objektivhalter aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, das Kameraobjektiv zu halten, und wobei im Schritt des Verbindens der Objektivhalter der optischen Einheit an dem Trägerelement der elektronischen Einheit befestigt wird. Insbesondere wird der Objektivhalter mittels einer Lötverbindung an dem Trägerelement befestigt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Schritt des Ausrichtens zeitlich nach dem Schritt des Verbindens und des Ausbildens des Spritzgusselements stattfindet; und wobei das Verfahren den weiteren Schritt des Befestigens des Kameraobjektivs am Objektivhalter umfasst. Das Kameraobjektiv wird insbesondere mittels einer Kleberverbindung am Objektivhalter befestigt. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass das Ausrichten und Befestigen des Kameraobjektivs die letzten Schritte im Herstellungsverfahren sein können. Die Ausrichtung des Kameraobjektivs zum Bildsensor wird nicht durch darauffolgende Schritte negativ beeinflusst.
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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 erstes Ausführungsbeispiel einer Kamera in einem Seitenschnitt;
- 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Kamera in einem Seitenschnitt;
- 3 das zweite Ausführungsbeispiel in einer 3D-Ansicht von hinten;
- 4 das zweite Ausführungsbeispiel in einer 3D-Ansicht von vorne;
- 5 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung einer Kamera.
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1 zeigt beispielhaft ein erstes Ausführungsbeispiel einer Kamera 100 in einem Seitenschnitt. Die Kamera 100 umfasst die optische Einheit 110 aufweisend das Kameraobjektiv 101 mit dem Objektivtubus 102 und wenigstens einer optischen Linse 103; und die elektronische Einheit 111 aufweisend das Trägerelement 104, wobei auf der dem Kameraobjektiv 101 zugewandten Seite des Trägerelements 104 der Bildsensor 105 angeordnet ist, und wobei auf der dem Kameraobjektiv 101 abgewandten Seite des Trägerelements 104 der elektrische Stecker 107 angeordnet ist. Die optische Einheit 110 und die elektronische Einheit 111 sind in einem Verbindungsbereich 112 mittels des Verbindungselements 108 miteinander verbunden ausgebildet. Das Verbindungselement 108 ist insbesondere aus Kleber ausgebildet. Das Verbindungselement 108 ist insbesondere als eine Klebeverbindung ausgebildet. Der Verbindungsbereich 112 umfasst weiterhin das Spritzgusselement 109, welches die optische Einheit 110 und die elektronische Einheit 111 in dem Verbindungsbereich 112 formschlüssig umgibt.
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Auf der dem Kameraobjektiv 101 abgewandten Seite des Trägerelements 104 sind die weiteren elektrischen Bauelemente 106-1 und 106-2 angeordnet.
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2 zeigt beispielhaft ein zweites Ausführungsbeispiel einer Kamera 200 in einem Seitenschnitt. Die Kamera 200 ist hierbei ähnlich zu der Kamera 100 aus 1 aufgebaut, so dass im Folgenden nur auf die Unterschiede zur Kamera 100 näher eingegangen wird.
Bei der Kamera 200 weist die optische Einheit 110 weiterhin den an dem Trägerelement 104 befestigten Objektivhalter 201 auf, welcher dazu ausgebildet ist, das Kameraobjektiv 101 zu halten. Das Verbindungselement mittels dem die optische Einheit 110 und die elektronische Einheit 111 miteinander verbunden ausgebildet sind, ist in 2 als Verbindungselement 202 dargestellt. Das Verbindungselement 202 ist insbesondere aus Lot ausgebildet. Das Verbindungselement 202 ist insbesondere als eine Lötverbindung ausgebildet. Zwischen dem Kameraobjektiv 101 und dem Objektivhalter 201 ist die Klebeverbindung 203 angeordnet, die dazu ausgebildet ist, das Kameraobjektiv 101 an dem Objektivhalter 201 zu befestigen.
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Die 3 und 4 zeigen jeweils beispielhaft das zweite Ausführungsbeispiel, sprich die Kamera 200 aus 2, in einer 3D-Ansicht. Die 3 zeigt eine Ansicht von vorne. In dieser Ansicht ist nur ein weiteres elektrisches Bauelement 106 zu erkennen. 4 zeigt beispielhaft das zweite Ausführungsbeispiel in einer 3D-Ansicht von hinten. Zu erkennen ist, dass in diesem Beispiel das Spritzgusselement 109 quaderförmig ausgebildet ist. Die Ecken und Kanten der quaderförmigen Oberfläche sind abgerundet ausgebildet.
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5 zeigt beispielhaft ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens 500 zur Herstellung einer Kamera. Hierbei kann es sich um eine in den 1 bis 4 beschriebene Kamera handeln. In Schritt 501 des Verfahrens 500 wird eine optischen Einheit aufweisend ein Kameraobjektiv mit einem Objektivtubus und wenigstens einer optischen Linse bereitgestellt. Im Schritt 502 wird eine Trägerelement auf einer ersten Seite mit einem Bildsensor und auf einer zweiten Seite mit wenigstens einem elektrischen Stecker zur Ausbildung einer elektronischen Einheit bestückt. Im Schritt 503 werden die optische Einheit und die elektronische Einheit derart zueinander angeordnet, dass die erste Seite des Trägerelements der optischen Einheit zugewandt ist. Im Schritt wird das Kameraobjektiv zum Bildsensor ausgerichtet. Im Schritt 505 werden die optische Einheit und die elektronische Einheit in einem Verbindungsbereich mittels eines Verbindungselements verbunden. Im Schritt 506 wird ein Spritzgusselement ausgebildet, wobei das Spritzgusselement die optische Einheit und die elektronische Einheit in dem Verbindungsbereich formschlüssig umgibt.
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Optional kann die optische Einheit der herzustellenden Kamera weiterhin einen Objektivhalter aufweisen, welcher dazu ausgebildet ist, das Kameraobjektiv zu halten. In diesem Fall wird im Schritt des Verbindens 505 der Objektivhalter der optischen Einheit an dem Trägerelement der elektronischen Einheit befestigt.
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Außerdem muss die hier beschriebene Reihenfolge der Schritte 501 bis 506 nicht zwingend die Reihenfolge im realen Herstellungsprozess sein. Dies wird in 5 mittels der gestrichelt dargestellten Verfahrensschritte verdeutlicht. So kann in einer Variante des Verfahrens 500 der Schritt des Ausrichtens 504 zeitlich nach dem Schritt des Verbindens 505 und des Ausbildens 506 des Spritzgusselements stattfinden. In diesem Fall umfasst das Verfahren 500, wie hier beispielhaft gezeigt, den weiteren Schritt des Befestigens 507 des Kameraobjektivs am Objektivhalter.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019200061 A1 [0002]
