DE102022200350A1

DE102022200350A1 - Optisches System und Fahrzeug mit wenigstens einem optischen System

Info

Publication number: DE102022200350A1
Application number: DE102022200350.0A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Schaub; Tim Kreiser; Thomas Bopp
Original assignee: Continental Autonomous Mobility Germany GmbH
Current assignee: Continental Autonomous Mobility Germany GmbH
Priority date: 2022-01-14
Filing date: 2022-01-14
Publication date: 2023-07-20
Also published as: WO2023134818A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches System, insbesondere für ein Fahrzeug, aufweisend: eine optische Vorrichtung, welche ein erstes Gehäuseteil mit einer Optik-Aufnahme aufweist, in welcher ein optisches Bauteil aufgenommen ist, wobei das erste Gehäuseteil einen ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist; ein Kompensationselement, welches in dem ersten Gehäuseteil aufgenommen ist und einen zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der größer als der erste Wärmeausdehnungskoeffizient ist; eine Erfassungsvorrichtung, welche ein zweites Gehäuseteil mit einer darin aufgenommenen Erfassungseinrichtung aufweist zum Erfassen der von dem optischen Bauteil übertragenen Strahlung, wobei das erste Gehäuseteil mit seiner Optik-Aufnahme und dem optischen Bauteil und das zweite Gehäuseteil mit der Erfassungseinrichtung in Längsrichtung miteinander verbunden sind, wobei das erste Gehäuseteil mit einer Hebelanordnung ausgebildet, welche durch das Kompensationselement betätigbar ist derart, dass wenn sich das erste Gehäuseteil aufgrund einer Temperaturerhöhung um einen Betrag in Längsrichtung ausdehnt, die Hebelanordnung das erste Gehäuseteil in die entgegensetzte Richtung in Längsrichtung drückt, vorzugsweise um denselben oder im Wesentlichen denselben Betrag.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches System, insbesondere für ein Fahrzeug, sowie ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem solchen optischen System.
Als optische Systeme werden optische Linsensysteme üblicherweise entweder fest auf ein Kameragehäuse oder mittels einem hochgenauen Bajonett als Wechselobjektiv montiert. Der meist rechteckige Bildsensor ist in dem Kameragehäuse eingebaut und muss für eine hohe Qualität des Kamerabildes in alle Raumrichtungen exakt auf die üblicherweise rotationssymmmetrisch ausgeführte Optik ausgerichtet sein. Für eine konstante Bildschärfe sind dabei eine longitudinale Justierung und eine lotrechte Orientierung zur optischen Achse von großer Bedeutung für eine konstante Bildschärfe. Hochwertige automotiv Kameras besitzen meist ein intrinsisch kalibriertes und nach Einmessung fest und gasdicht fixiertes System aus einem Gehäuse mit Bildsensor und einem Objektivkörper mit einem Linsensystem. Auswirkungen von Temperaturausdehnungen werden vermessen und die Systeme so ausgelegt, dass noch tolerierbare, negative Qualitätsauswirkungen im geforderten Bereich eingehalten werden können.
Temperaturausdehnungen mit negativer Auswirkung auf die Bildqualität werden einkalkuliert, in dem das Optimum auf eine Zieltemperatur ausgelegt und die Anforderungen im gesamten Betriebstemperaturbereich bestmöglichst angepasst werden. Damit entstehen bei alle den Temperaturen, welche von einer vorgegebenen Referenztemperatur abweichen, linear zunehmende Beeinträchtigungen der Abbildungsrealität. Diese Abbilungsrealität aktiv nachzujustieren ist meist zu aufwändig. Bei Human Vision Systemen werden diese Beeinträchtigungen der Abbildungsrealität als unvermeidbar toleriert und fallen nur Experten auf. Bei strengen Richtlinien und deren Testverfahren, wie z.B. Kamera-Monitor Systemen gemäß UN R. 46, können sie jedoch eine Homologation erschweren oder verhindern. Bei Computer Vision Systemen mit Objekterkennungsfunktion beinträchtigen diese Bildeinflüsse direkt die sichere Erkennung, insbesondere weiter entfernter Objekte und verringern damit die Sicherheit dieser Systeme für die Fahrerassistenz.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches System bereitzustellen, welches Temperataureinflüsse ausgleichen kann, um einer Beeinträchtigung der Funktionsweise des optischen Systems entgegenzuwirken.
Diese Aufgabe wird durch ein optisches System, insbesondere für ein Fahrzeug, und ein Fahrzeug mit wenigstens einem solchen optischen System mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einem ersten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung demnach ein optisches System, insbesondere für ein Fahrzeug, aufweisend: eine optische Vorrichtung, welche ein erstes Gehäuseteil mit einer Optik-Aufnahme aufweist, in welcher ein optisches Bauteil aufgenommen ist, wobei das erste Gehäuseteil einen ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist; ein Kompensationselement, welches in dem ersten Gehäuseteil aufgenommen ist und einen zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der größer als der erste Wärmeausdehnungskoeffizient ist; eine Erfassungsvorrichtung, welche ein zweites Gehäuseteil mit einer darin aufgenommenen Erfassungseinrichtung aufweist zum Erfassen der von dem optischen Bauteil übertragenen Strahlung, wobei das erste Gehäuseteil mit seiner Optik-Aufnahme und dem optischen Bauteil und das zweite Gehäuseteil mit der Erfassungseinrichtung in Längsrichtung miteinander verbunden sind, wobei das erste Gehäuseteil mit einer Hebelanordnung ausgebildet, welche durch das Kompensationselement betätigbar ist derart, dass wenn sich das erste Gehäuseteil aufgrund einer Temperaturerhöhung um einen Betrag in Längsrichtung ausdehnt, die Hebelanordnung das erste Gehäuseteil in die entgegensetzte Richtung in Längsrichtung drückt, vorzugsweise um denselben oder im Wesentlichen denselben Betrag.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem solchen optischen System.
Die Erfindung ermöglicht es, durch eine Hebelanordnung und ein Kompensationselement, Temperaturerhöhungen und damit verbundene Ausdehnungen des Gehäuseteils mit dem optischen Bauteil auszugleichen bzw. zu kompensieren, so dass eine Bilderfassung bei einem optischen System, wie z.B. einem optischen Linsensystem mit einem Bildsensor, nicht beeinträchtigt wird und insbesondere geometrisch über einen weiten Temperaturbereich im Qualitätsoptimum gehalten wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des optischen Systems sind das in der Optik-Aufnahme aufgenommene optische Bauteil und die Erfassungseinrichtung auf einer gemeinsamen Längsachse, insbesondere der optischen Achse, angeordnet. Das optische Bauteil weist einen vorbestimmten Erfassungsabstand in Längsrichtung von der Erfassungseinrichtung auf. Dieser Erfassungsabstand ist dabei vorzugsweise derart gewählt, dass eine optimale Bildschärfe im Fall eines Bildsensors als Erfassungseinrichtung erzielt werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des optischen Systems ist das optische Bauteil eine Linse, ein Spiegel, ein Prisma und/oder ein optisches Gitter ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des optischen Systems ist die Erfassungseinrichtung ein Bildsensor. Solche Bildsensoren werden insbesondere im Bereich Automotiv zur Objekterfassung usw. eingesetzt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des optischen Systems entspricht der vorbestimmte Erfassungsabstand dem Bildabstand, insbesondere dem Bildabstand bei einer vorbestimmten Referenztemperatur. Der Bildabstand wird beispielsweise bei einem Bildsensor (engl. Imager) als Erfassungseinrichtung gewählt und dabei beispielsweise zusätzlich in Abhängigkeit von einer gewünschten Ziel- oder Referenztemperatur gewählt bzw. bestimmt, in welchem das optische System z.B. bevorzugt eingesetzt wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des optischen Systems weist die Hebelanordnung einen Hebelabschnitt und ein Basisgelenk auf, um welchen der Hebelabschnitt drehbar ist. Der Hebelabschnitt weist einen ersten Hebelarm und einen zweiten Hebelarm auf. Der erste Hebelarm ist mit der Optik-Aufnahme verbunden und der zweite Hebelarm ist mit dem Kompensationselement verbunden oder gekoppelt. Eine solche Hebelanordnung lässt sich sehr einfach einstückig oder integral in einem Gehäuse bzw. hier Gehäuseteil ausbilden. Das Basisgelenk kann dabei beispielsweise als Filmscharnier ausgebildet oder in dem Gehäuseteil ausgeformt werden. Das ist besonders einfach und kostengünstig in der Herstellung. Des Weiteren erlauben solche Filmscharniere, dass optische Systeme, insbesondere Kamera-Systemen mit Linsen, gasdicht geschlossen hergestellt werden können, was bei Automotive Anwendungen meist erforderlich ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des optischen Systems sind die Länge des ersten Hebelarms und die Länge des zweiten Hebelarms derart gewählt, dass sich der Betrag um den sich das erste Gehäuseteil aufgrund einer Temperaturerhöhung in Längsrichtung ausdehnt und der Betrag, um den die Hebelanordnung das erste Gehäuseteil dabei durch den Druck des Kompensationselements auf den zweiten Hebelarm in die entgegensetzte Richtung bewegt, gegenseitig aufheben. Die Länge der Hebelarme und damit ihre Anbindung an die Optik-Aufnahme und das Kompensationselement können sehr einfach angepasst an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst und bei Bedarf variiert werden. Insbesondere können die Hebelverhältnisse, insbesondere die Länge des ersten und zweiten Hebelarms, in einem weiten Bereich beliebig und stufenlos angepasst und variiert werden. Durch die gezielte Einstellbarkeit der Hebelverhältnisse ist eine Feinkompensation bei dem optischen System, insbesondere in Form eines Kamera-Systems mit einer Linse, möglich.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des optischen Systems weist das erste Gehäuseteil ein Zusatzgelenk auf zum Drehen des Hebelabschnitts der Hebelanordnung. Das Zusatzgelenk ist an dem ersten Gehäuseteil insbesondere zwischen der Optik-Aufnahme für das optische Bauteil und dem ersten Hebelarm vorgesehen. Im Falle eines relativ starren, ersten Gehäuseteils und einer Optik-Aufnahme mit einer starren Linse, stellt das Zusatzgelenk eine sehr einfache Möglichkeit dar, die Drehbarkeit des Hebelabschnitts in dem ersten Gehäuseteil sicherzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des optischen Systems sind das erste Gehäuseteil und/oder das Kompensationselement aus Metall und/oder Kunststoff hergestellt. Das erste Gehäuseteil und das Kompensationselement sind beispielsweise als Mehrkomponente-Spritzgussteil, z.B. als zwei Komponenten Spritzgussteil, hergestellt. Ein Spritzgussteil ist einfach und kostengünstig in der Herstellung und es können verschiedene Kunststoff miteinander kombiniert werden. Ebenso kann beispielsweise das erste Gehäuseteil aus Metall und z.B. das Kompensationselement aus Kunststoff oder einem anderen Metall mit einem jeweils größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das erste Gehäuseteil, hergestellt werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des optischen Systems weist das erste Gehäuseteil eine Kompensationselement-Aufnahme auf, in welcher das Kompensationselement dem zweiten Hebelarm gegenüberliegend aufgenommen ist, insbesondere in Längsrichtung des ersten Gehäuseteils dem zweiten Hebelarm gegenüberliegend aufgenommen ist. Der zweite Hebelarm weist eine Auflage, insbesondere einen Vorsprung, zur Auflage für das Kompensationselement auf. Eine vorzugsweise ringförmige (im Schnitt z.B. spitze) Auflage an dem zweiten Hebelarm, welche insbesondere koaxial mit der optische Achse 12 in 1 und 2 ist, als Auflage für das Kompensationselement sorgt dafür, dass die Hebellängen über den Hub weitestgehend konstant bleiben. Die Auflage hat den Vorteil, dass der Hebelabschnitt eine definierte Auflage für das Kompensationselement bereitstellt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des optischen Systems ist das Kompensationselement ein geschlossener Ring, welcher um die Längsachse des ersten Gehäuseteils und dem zweiten Hebelarm zur Betätigung der Hebelanordnung gegenüberliegend angeordnet ist. Ein geschlossener Ring ist besonders einfach und kostengünstig in der Herstellung und leicht zu montieren.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des optischen Systems ist das Kompensationselement in Form wenigstens eines oder mehrerer Blöcke um die Längsachse des ersten Gehäuseteils und den zweiten Hebelarm gegenüberliegend angeordnet zum Betätigung der Hebelanordnung. Im Falle von mehreren Blöcken, sind diese beispielsweise regelmäßig oder gleichmäßig um die Längsachse verteilt vorgesehen. Mehrere Blöcke haben den Vorteil, dass sie bei einem ersten Gehäuseteil, z.B. aus Metall usw., leicht von innen montiert werden können.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des optischen Systems sind das Basisgelenk und/oder das Zusatzgelenk als Filmscharnier ausgebildet, insbesondere als geschlossenes Filmscharnier. Ein Filmscharnier ist besonders einfach in der Herstellung, sowohl bei einem ersten Gehäuseteil aus Kunststoff als auch Metall. Insbesondere kann ein Filmscharnier geschlossen und damit dicht, insbesondere flüssigkeitsdicht, z.B. wasserdicht, und/oder gasdicht ausgebildet werden, so dass keine Verunreinigungen durch das Gelenk in das erste Gehäuseteil eindringen können.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des optischen Systems weist das erste Gehäuseteil eine Gehäuseteil-Anbindung insbesondere einen Flansch auf, zur Verbindung des ersten Gehäuseteils mit seiner Optik-Aufnahme und dem optischen Bauteil und dem zweiten Gehäuseteil mit der Erfassungseinrichtung in Längsrichtung miteinander. Das erste Gehäuseteil kann dabei eine zugeordnete Öffnung des zweiten Gehäuseteils beispielsweise ein- oder außen auf das zweite Gehäuseteil aufgesteckt werden.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung des Prinzips des erfindungsgemäßen optischen Systems aus einer optischen Vorrichtung und einer Erfassungsvorrichtung; und
2 eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen optischen Systems gemäß 1, und
3 eine schematische Ansicht des Hebelabschnitts des optischen Systems und des Kompensationselements gemäß 2.

In 1 ist eine schematisch und stark vereinfachte Darstellung des Prinzips des erfindungsgemäßen optisches Systems 1 aus einer optischen Vorrichtung 2 und einer Erfassungsvorrichtung 3 gezeigt. Genauer ist in 1 ein Ausschnitt des erfindungsgemäßen Systems 1 dargestellt.
Wie in 1 und nachfolgender 2 gezeigt ist, weist die optische Vorrichtung 2 ein optisches Bauteil 4 und ein erstes Gehäuseteil 5 mit einer Optik-Aufnahme 6 zur Aufnahme und Befestigung des optischen Bauteils 4 auf und eine Gehäuseteil-Anbindung 7 zur Befestigung des ersten Gehäuseteils 5 an einem weiteren Gehäuseteil. Das optische Bauteil 4 ist beispielsweise wenigstens eine Linse 8, wie in 1 und nachfolgender 2 gezeigt ist, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
Die Erfassungsvorrichtung 3 weist wiederum ein zweites Gehäuseteil 9 auf, in welchem eine Erfassungseinrichtung 30 aufgenommen ist, wie in nachfolgender 2 gezeigt ist. Die Erfassungsvorrichtung 3 ist mit ihrem zweiten Gehäuseteil 9 mit der Gehäuseteil-Anbindung 7 des ersten Gehäuseteils 5 verbunden und so die beiden Gehäuseteile 5, 9 aneinander befestigt. Des Weiteren ist die Erfassungseinrichtung 30 derart ausgebildet, die von dem optischen Bauteil 4 übertragene Strahlung zu Erfassen. In der nachfolgenden 2 ist die Erfassungseinrichtung 30 beispielsweise ein Bildsensor (engl. Imager) 10, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
Das optische Bauteil, 4 z.B. Linse 8, in dem ersten Gehäuseteil 5 und die Erfassungseinrichtung 30, z.B. Bildsensor (engl. Imager) 10, in dem zweiten Gehäuseteil 9, sind auf einer gemeinsamen Längsachse 11, insbesondere der optischen Achse 12, angeordnet. Das optische Bauteil 4 in dem ersten Gehäuseteil 5 weist dabei in Längsrichtung einen vorbestimmten Erfassungsabstand zu der Erfassungseinrichtung 30 in dem zweiten Gehäuseteil 9 auf.
Der vorbestimmte Erfassungsabstand des optischen Bauteils 4 in dem ersten Gehäuseteil 5 von der Erfassungseinrichtung 30 in dem zweiten Gehäuseteil 9 ist derart gewählt, dass die Erfassungseinrichtung 30 die von dem optischen Bauteil 4 übertragene Strahlung, z.B. Lichtstrahlen, in einem vorbestimmten Maß, z.B. in einer vorbestimmten Genauigkeit oder Bildschärfe, insbesondere bei einer vorbestimmten Temperatur oder Referenztemperatur erfassen kann, z.B. einer Umgebungstemperatur, bei welcher das optische System hauptsächlich oder vorzugsweise betrieben wird.
Bei einer Linse 8 als optischem Bauteil 4 und einem Bildsensor 10 als Erfassungseinrichtung 30 kann der Erfassungsabstand 31 der Linse 8 von dem Bildsensor 10, wie in 2 angedeutet, derart gewählt werden, dass der Erfassungsabstand 31 beispielsweise der Bildweite entspricht, um das Bild der Linse 8 mit einer maximalen Bildschärfe durch den Bildsensor 10 zu erfassen. Je nach z.B. optischer Linseneigenschaft muss der Erfassungsabstand 31 aber nicht zwingend der Bildweite entsprechen. Eine Linse mit Festbrennweite als Beispiel für ein optisches Bauteil hat einfach einen vorbestimmten Erfassungsabstand zur Erfassungseinrichtung 30, hier zu dem Bildsensor 10 und insbesondere seiner Sensorfläche, in dem sie scharf abbildet. Mit andere Worten, der vorgegebene oder definierte Erfassungsabstand des optischen Bauteils 4, z.B. der Linse 8, von der Erfassungseinrichtung 30, z.B. Bildsensor 10, kann beispielsweise abhängig von einer gewünschten oder vorgegebenen Erfassungsqualität, z.B. Bildschärfe usw., gewählt werden. Dieser Erfassungsabstand 31 wird mittels einer nachfolgend beschriebenen Hebelanordnung und einem zugeordneten Kompensationselement in einem vorbestimmten Temperaturbereich konstant gehalten.
Wie in nachfolgender 2 gezeigt ist, tritt das von außen einfallende Licht 13 durch die Linse 8 als optisches Bauteil 4 hindurch und wird anschließend von der Erfassungseinrichtung 30 in dem zweiten Gehäuseteil 9 erfasst.
Die optische Achse 12 in 2 ist dabei die auf der Linsenebene senkrecht stehende Gerade durch die Linsenmitte.
Wie zuvor ausgeführt, ist der Erfassungsabstand 31 zwischen der Linse 8 als optischem Bauteil 4 und der Erfassungseinrichtung 30, hier Bildsensor 10, derart gewählt, dass die Erfassungseinrichtung 30, die von der Linse 8 übertragenen Lichtstrahlen 13, z.B. in einer vorbestimmten Erfassungsqualität, insbesondere Bildschärfe, erfassen kann. Im Automotive Bereich kommen derzeit vorallem Fixfokus-Kameras zum Einsatz. Autofokus- Kameras werden in diesem Bereich dagegen seltener eingesetzt. Erfindungsgemäß wird ein für die Funktion oder genauer die Erfassungsqualität erforderlicher Abstand, hier Erfassungsabstand 31, zwischen dem optischen Bauteil, z.B. der Linse 8, und der Erfassungseinrichtung 30, z.B. Bildsensor 10, vorgegeben bzw. definiert und über einen vorbestimmten Temperaturbereich konstant gehalten. Dies geschieht erfindungsgemäß durch die Hebelanordnung und das Kompensationselement, welche im Folgenden noch im Detail beschrieben werden. Durch das Zusammenwirken der Hebelanordnung und des Kompensationselements können Temperaturschwankungen ausgeglichen und dadurch der vorbestimmte Erfassungsabstand 31 von optischen Bauteil 4 und Erfassungseinrichtung 30 in einem vorbestimmten oder gewünschten Temperaturbereich, z.B. einem Nenn- oder Betriebstemperaturbereich, konstant gehalten werden.
Um die Genauigkeit, hier z.B. Bildschärfe, aufgrund von Temperaturschwankungen nicht zu beeinträchtigen bzw. über einen definierten Temperaturbereich konstant zu halten, weist das erste Gehäuseteil 5 der optischen Vorrichtung 2 des erfindungsgemäßen Systems 1 eine Hebelanordnung 14 mit einem Kompensationselement 15 auf. Die Hebelanordnung 14 und das Kompensationselement 15 sind zwischen der Optik-Aufnahme 6 und der Gehäuseteil-Anbindung 7 an dem ersten Gehäuseteil 5 vorgesehen oder ausgebildet.
Die Hebelanordnung 14 und das Kompensationselement 15 des ersten Gehäuseteils 5 der optischen Vorrichtung 2 verhindern, dass wenn sich das erste Gehäuseteil 5 mit seiner Optik-Aufnahme 6 aufgrund einer Temperaturerhöhung ausdehnt, sich der vorbestimmte Erfassungsabstand 31 des optischen Bauteils 4 in dem ersten Gehäuseteil 1 gegenüber der Erfassungsvorrichtung 3 in dem zweiten Gehäuseteil 9 verändert, beispielsweise in dem Ausführungsbeispiel in 2 vergrößert, oder alternativ verkleinert (nicht dargestellt). Eine Vergrößerung des Erfassungsabstands 31 zwischen dem optischen Bauteil 4 und der Erfassungseinrichtung 30 bewirkt jedoch, dass die von dem optischen Bauteil 4 übertragene Strahlung nicht mehr in dem vorbestimmten Maß, hier z.B. der Bildschärfte, von der Erfassungseinrichtung 30 erfasst werden kann. Stattdessen vergrößert sich der Erfassungsabstand und entspricht nicht mehr, wie vorgesehen, dem vorbestimmten Erfassungsabstand, hierz.B. der Bildweite. Dem entsprechend kann durch die Vergrößerung des Erfassungsabstandes von optischem Bauteil 4 und Erfassungseinrichtung 30, die Erfassungseinrichtung 30, z.B. ein Bildsensor 10, das Bild der Linse 8 nur noch unzureichend, insbesondere unscharf, erfassen. Insbesondere bei optischen Systemen mit einer fixierten, unveränderlichen Entfernungseinstellung, wie bei Fixfokus-Kameras, kann mittels der erfindungsgemäßen Hebelanordnung und dem zugeordneten Kompensationselement der Erfassungsabstand 31 über einen vorbestimmten Temperaturbereich, insbesondere den Nenn- oder Betriebstemperaturbereich, konstant gehalten werden. Dadurch kann der Erfassungsabstand 31, welcher beispielsweise abhängig von der gewünschten Bildschärfe gewählt ist, über den Nenn- oder Betriebstemperaturbereich des optischen Systems konstant gehalten werden. Dies ist insbesondere beim Einsatz eines solchen optischen Systems als Fixfokus-Kamera von Vorteil, da Fixfokus-Kameras selbst keine Fokussiereinrichtung haben, mit der ansonsten Veränderungen des Erfassungsabstands ausgeglichen würden.
Die Hebelanordnung 14 weist daher einen Hebelabschnitt 16 mit einem Basisgelenk 17 auf, um den der Hebelabschnitt 16 drehbar oder schwenkbar ist, wie mit einem Pfeil FB in 1 angedeutet ist. Der Hebelabschnitt 16 bildet dabei einen ersten Hebelarm 18 mit der Optik-Aufnahme 6 um das Basisgelenk 17. Des Weiteren bildet der Hebelabschnitt 16 einen zweiten Hebelarm 19 mit dem Kompensationselement 15 um das Basisgelenk 17.
Wie in der schematischen Ansicht in 1 angedeutet ist, besteht das erste Gehäuseteil 5 mit seiner Optik-Aufnahme 6 für das optische Bauteil 4 aus einem ersten Material mit einem ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten αA. Das Kompensationselement 15 besteht wiederum aus einem zweiten Material mit einem zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten αB, wobei der zweite Wärmeausdehnungskoeffizienten αB größer ist als der erste Wärmeausdehnungskoeffizienten αA. Dem entsprechend dehnt sich das Kompensationselement 15 in Längsrichtung und damit entlang der Längsachse 11, hier optischen Achse 12, in 1 und nachfolgender 2, bei einer Temperaturerhöhung stärker aus als das erste Gehäuseteil 5 mit der Optik-Aufnahme 6.
Genauer verlängert sich das Kompensationselement 15 in Längsrichtung und drückt dem entsprechend auf den zweiten Hebelarm 19 des Hebelabschnitts 16, wie mit dem Pfeil FB in 1 angedeutet ist, um den Hebelabschnitt 16 zu betätigen. Dadurch wird der Hebelabschnitt 16 um das Basisgelenk 17 gedreht und der zweite Hebelarm 19 bewegt sich dabei durch den Druck des Kompensationselements 15 um den Betrag ΔB in Längsrichtung in Richtung der Optik-Aufnahme 6, während sich der erste Hebelarm 18 mit der Optik-Aufnahme 6 für das optische Bauteil 4 in die entgegensetzte Richtung, d.h. in Richtung der Erfassungseinrichtung 30, um den Betrag ΔA in Längsrichtung bewegt. Die Länge des ersten Hebelarms 18 der Optik-Aufnahme 6 und des zweiten Hebelarms 19 des Kompensationselements 15 sind so gewählt, dass die beiden Beträge ΔA und ΔB sich möglichst gegenseitig aufheben, so dass gilt ΔA - ΔB und sich vorzugsweise gegenseitig vollständig aufheben, so dass gilt ΔA = ΔB gilt. Damit ändert sich die Länge L des ersten Gehäuseteils 5, auch wenn eine Temperaturerhöhung auftritt, da diese durch die Hebelanordnung 14 und das Kompensationselement 15 ausgeglichen bzw. kompensiert werden kann.
Dies hat den Vorteil, dass bei einer Temperaturerhöhung, der vorbestimmte Erfassungsabstand des in der Optik-Aufnahme 6 des ersten Gehäuseteils 5 aufgenommenen optischen Bauteils 4 von der Erfassungseinrichtung 30 unverändert oder nahezu unverändert bleibt und dadurch beispielsweise die Bildschärfe nicht beeinträchtigt wird, im Falle einer Linse 8 als optischem Bauteil 4 und eines Bildsensors 10 als Erfassungseinrichtung 30.
Um das Drehen des Hebelabschnitts 16 um das Basisgelenk 17 zu ermöglichen oder zu erleichtern, ist zwischen der Optik-Aufnahme 6 für das optische Bauteil 4 und dem ersten Hebelarm 18 ein Zusatzgelenk 20 vorgesehen. Dieses Zusatzgelenk 20 ermöglich, dass der erste Hebelarm 18 sich mit dem zweiten Hebelarm 19 um das Basisgelenk 17 drehen lässt. Bei einer völlig starren Verbindung der Optik-Aufnahme 6 mit ihrem optischen Bauteil 4, einer ebenfalls starren Linse 8, mit dem ersten Hebelarm 18 des Hebelabschnitts 16, könnte der erste Hebelarm 18 sich nicht oder nur ungenügend bewegen. Stattdessen könnte das Basisgelenk 17 und der Hebelabschnitt 16 ohne das Zusatzgelenk 20 beschädigt werden, wenn das Kompensationselement 15 sich ausdehnt und auf den zweiten Hebelarm 19 drückt.
Wie in 1 und nachfolgender 2 gezeigt ist, ist das erste Gehäuseteil 5 mit seiner Gehäuseteil-Anbindung 7 mit dem zweiten Gehäuseteil 9 verbunden und an diesem befestigt. Die Gehäuseteil-Anbindung 7 in den 1 und 2 ist stark vereinfacht, rein schematisch und lediglich beispielhaft.
Das Kompensationselement 15 ist in dem ersten Gehäuseteil 5 derart angeordnet, wie in den 1-3 angedeutet ist, dass es, wenn es sich aufgrund einer Temperaturerhöhung ausdehnt, auf den Hebelabschnitt 16 und genauer dessen zweiten Hebelarm 19 drücken und diesen um das Basisgelenk 17 drehen kann. Umgekehrt kann das Kompensationselement 15 auch derart angeordnet und mit der Hebelanordnung gekoppelt sein, dass es statt einem Druck auf den zugeordneten Hebelarm 16 einen Zug auf den Hebelarm 16 der Hebelanordnung aufbringt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kompensationselement 15 derart mit dem ersten Gehäuseteil verbunden, dass es gegen das erste Gehäuseteil vorgespannt ist. Mit anderen Worten, das Kompensationselement 15 ist derart mit dem ersten Gehäuseteil verbunden, dass das erste Gehäuseteil zurückfedert und das Kompensationselement so immer unter Druckbeanspruchung hält.
Das Kompensationselement 15 kann in der stark vereinfachten Darstellung in 1 und nachfolgender 2 in einer Kompensationselement-Aufnahme 21 des ersten Gehäuseteils 5 aufgenommen und als separates Bauteil (mit einem Ende) darin befestigt werden, z.B. mit dem Ende in der Aufnahme eingeklebt, eingeklemmt, eingerastet und/oder eingeschweißt usw., oder einstückig mit diesem ausgebildet werden, beispielsweise als Zweikomponenten-Spritzgussteil aus Kunststoff. Mit dem anderen oder freien Ende liegt das Kompensationselement 15 dagegen an einer Auflage 27 des zugeordneten zweiten Hebelarms 19 in 1 und 2 an und ist vorzugsweise gegen die Auflage 27, z.B. einen Vorsprung, des zweiten Hebelarms 19 zusätzlich vorgespannt. Die Auflage 27 des zweiten Hebelarms 19 wird im Folgenden noch näher beschrieben.
Das Kompensationselement 15 kann beispielsweise ein durchgehender Ring sein, wie in 1 und nachfolgenden 2 und 3 angedeutet ist, oder sich aus mehreren, z.B. bogenförmigen, Teilstücken (nicht dargestellt) zusammensetzen, die, vorzugsweise regelmäßig, um den Hebelabschnitt 16 bzw. die Längsachse 11 angeordnet sind.
In den 2 und 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines optischen Systems 1, hier beispielsweise eines Kamerasensors, z.B. für ein Fahrzeug und insbesondere im Bereich Automotiv, gezeigt. 2 zeigt dabei eine Längsschnittansicht des optischen Systems 1 und 3 den Schnitt A-A in 2.
Das optische System 1 weist dabei ein erstes Gehäuseteil 5 mit einer Optik-Aufnahme 6, z.B. eine Vertiefung, für beispielsweise eine Linse 8 als optischem Bauteil 4 auf. Das erste Gehäuseteil 5 weist des Weiteren eine Gehäuseteil-Anbindung 7 auf, z.B. einen Flansch 22 mit dem das erste Gehäuseteil 5 beispielsweise in einer Öffnung 23 des zweiten Gehäuseteils 9 aufgenommen ist und mit einem Flanschabschnitt 24 außen auf der Öffnung 23 des zweiten Gehäuseteils 5 aufliegt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese spezielle Ausgestaltung der Gehäuseteil-Anbindung 7 beschränkt. Es kann jede andere Gehäuseteil-Anbindung 7 vorgesehen werden, die geeignet ist mit einem zweiten Gehäuseteil 9 des optischen Systems 1 verbunden zu werden.
In dem zweiten Gehäuseteil 9 ist eine Leiterplatte (engl. Printed Circuit Board PCB) 25 mit einem Bildsensor (engl. Imager) 10 als Beispiel für eine Erfassungseinrichtung 30 angeordnet. Das zweite Gehäuseteil 9 weist einen Steckeranschluss 26 auf, der mit der Leiterplatte 25 im Inneren des zweiten Gehäuseteils 9 verbunden ist.
Das optische Bauteil 4, hier die Linse 8, und der Bildsensor 10 liegen auf einer gemeinsamen Längsachse 11, welche in dem Ausführungsbeispiel die optische Achse 12 bildet.
Um, wie zuvor beschrieben, die Genauigkeit, hier Bildschärfe, aufgrund von Temperaturschwankungen nicht zu beeinträchtigen, weist das erste Gehäuseteil 5 eine Hebelanordnung 14 mit einem Kompensationselement 15 auf. Die Hebelanordnung 14 und das Kompensationselement 15 sind zwischen der Optik-Aufnahme 6 und der Gehäuseteil-Anbindung 7 an dem ersten Gehäuseteil 5 ausgebildet, beispielsweise einstückig als Zweikomponenten-Spritzgussteil.
Die Hebelanordnung 14 weist einen Hebelabschnitt 16 mit einem Basisgelenk 17 auf, um den der Hebelabschnitt 16 drehbar oder schwenkbar ist, wie mit einem Pfeil FB zuvor in 1 angedeutet ist.
Der Hebelabschnitt 16 bildet dabei einen ersten Hebelarm 18, der mit der Optik-Aufnahme 6 verbunden ist, und einen zweiten Hebelarm 19, der mit dem Kompensationselement 15 verbunden oder gekoppelt ist. Der Hebelabschnitt 16 ist dabei einstückig mit dem ersten Gehäuseteil 5 mit der Optik-Aufnahme 6 ausgebildet und kann beispielsweise auch einstückig mit dem Kompensationselement 15 in einem Ausführungsbeispiel, z.B. als Zweikomponenten-Spritzgussteil ausgebildet sein. Ebenso kann das Kompensationselement 15 auch als separates Teil an dem ersten Gehäuseteil 5 und insbesondere der Kompensationselement-Aufnahme 21 befestigt sein, wie zuvor beschrieben.
Das erste Gehäuseteil 5 mit seiner Optik-Aufnahme 6 für das optische Bauteil 4 besteht dabei aus einem ersten Material, z.B. Kunststoff und/oder Metall, mit einem ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten αA. Das Kompensationselement 15 besteht wiederum aus einem zweiten Material, z.B. Kunststoff und/oder Metall, mit einem zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten αB, wobei der zweite Wärmeausdehnungskoeffizienten αB größer ist als der erste Wärmeausdehnungskoeffizienten αA. Daher dehnt sich das Kompensationselement 15 in Längsrichtung und damit entlang der Längsachse 11, hier optischen Achse 12, bei einer Temperaturerhöhung stärker aus als das erste Gehäuseteil 5 mit der Optik-Aufnahme 6.
Dem entsprechend dehnt sich das Kompensationselement 15 in Längsrichtung und drückt dabei auf den zweiten Hebelarm 19 des Hebelabschnitts 16, wie zuvor in 1 mit dem Pfeil FB angedeutet ist. Wie in 1 und 2 gezeigt, kann der Hebelabschnitt 16 mit seinem zweiten Hebelarm 19 zusätzlich eine definierte Auflage 27, z.B. einen Vorsprung, aufweisen, auf dem das Kompensationselement 15, z.B. aufliegt und wenn der Temperaturschwellenwert überschritten ist, außerdem einen Druck auf die Auflage 27 und damit den zweiten Hebelarm 19 ausübt. Wie zuvor beschrieben, kann das Kompensationselement 15 auch gegen den zweiten Hebelarm 19 und seine Auflage 27, z.B. den Vorsprung, in fertig montiertem Zustand des optischen Systems zusätzlich vorgespannt vorgesehen sein.
Drückt das Kompensationselement 15 aufgrund einer Temperaturerhöhung und damit verbundenen Ausdehnung des Kompensationselements 15 auf den zweiten Hebelarm 19, so wird der Hebelabschnitt 16 um das Basisgelenk 17 gedreht und der zweite Hebelarm 19 mit dem Kompensationselement 15 bewegt sich dabei um den Betrag ΔB in Längsrichtung in Richtung der Optik-Aufnahme 9, während sich der erste Hebelarm 18 mit der Optik-Aufnahme 6 in die entgegensetzte Richtung in Richtung der Erfassungseinrichtung 30 um den Betrag ΔA in Längsrichtung bewegt. Die Länge des ersten Hebelarms 18 der Optik-Aufnahme 6 und des zweiten Hebelarms 19 des Kompensationselements 15 sind so gewählt, dass die beiden Beträge ΔA und ΔB sich im Wesentlichen gegenseitig aufheben, so dass gilt ΔA - ΔB oder sich vorzugsweise gegenseitig vollständig aufheben, so dass gilt ΔA = ΔB gilt.
Um das Drehen des Hebelabschnitts 16 um das Basisgelenk 17 zu erleichtern oder zu ermöglich, ist zwischen der Optik-Aufnahme 6 für das optische Bauteil 4 und dem ersten Hebelarm 18 ein Zusatzgelenk 20 vorgesehen. Dieses Zusatzgelenk 20 hat den Vorteil, dass der erste Hebelarm 18 sich definiert um das Zusatzgelenk 20 drehen lässt, wenn der Hebelabschnitt 16 sich um das Basisgelenk 17 dreht.
Das Basisgelenk 17 und das Zusatzgelenk 20 sind dabei beispielsweise jeweils als Filmscharnier 28 ausgebildet. Ein solches Filmscharnier, kann wie in 2 und 3 gezeigt ist, problemlos ringförmig und umlaufend vollständig geschlossen ausgebildet sein, so dass kein Staub oder Feuchtigkeit in das erste Gehäuseteil 5 über das Basisgelenk 17 und das Zusatzgelenk 20 eindringen können, da das jeweilige Filmscharnier selbst geschlossen und dem entsprechend dicht ist.
Auf diese Weise kann die Optik-Aufnahme 6, wie in 2 gezeigt, sehr stabil zur Aufnahme des optischen Bauteils 4 ausgebildet werden und trotzdem durch das Zusatzgelenk 20 ein Schwenken des Hebelabschnitts 16 um das Basisgelenk 17 gewährleistet werden. Erfindungsgemäß kann das erste Gehäuseteil 5 mit der Hebelanordnung sehr einfach mittels einer elastischen Geometrie hergestellt werden, insbesondere durch Verwendung von Filmscharnieren. Dadurch weist das Gehäuseteil einen sehr einfachen Aufbau auf und die Teilezahl kann dabei auf ein Minimum beschränkt werden. Beispielsweise kann lediglich das Kompensationselement als separates Bauteil an dem ersten Gehäuseteil vorgesehen werden oder alternativ mit diesem als Zweikomponenten-Spritzgussteil hergestellt werden.
Ein solches erstes Gehäuseteil 5 mit solch einem Basisgelenk 17 und einem Zusatzgelenk 20, welche vorzugsweise zusätzlich umlaufend geschossen und dem entsprechend dicht sind, kann auch aus Metall und/oder Kunststoff hergestellt werden. Das Kompensationselement 15 kann ebenfalls aus Metall und/oder aus Kunststoff mit einem größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten αB hergestellt sein.
Wie in 3 mit einer gestrichelten Linie angedeutet ist, kann das Kompensationselement 15 z.B. als Ring ausgebildet sein. Alternativ kann das Kompensationselement 15 z.B. auch aus mehreren Blöcken oder Teilstücken, z.B. bogenförmigen Blöcken oder Teilstücken, ausgebildet sein, die insbesondere in einem Kreis um die Längsachse 11, und hier optische Achse 12, und um das Basisgelenk 17 angeordnet sind.
Neben einer Linse 8 als optischem Bauteil 4, kann das optische Bauteil 4 aber ebenso beispielsweise ein Spiegel, ein Prisma, ein optischer Filter, ein optisches Gitter usw. sein. Dem entsprechend ist als Erfassungseinrichtung 30 für das jeweilige optische Bauteil 4 und seine Übertragene Strahlung, z.B. Lichtstrahlen, Laserstrahlen, UV-Strahlen, radioaktive Strahlen usw., eine zur Erfassung dieser jeweiligen Strahlung geeignete Erfassungseinrichtung 30 vorgesehen. Die Erfindung ist nicht auf einen Bildsensor 10 als Erfassungseinrichtung 30 und eine Linse 8 als optischem Bauteil 4 beschränkt.
Bei dem mit Bezug auf die 1 bis 3 beschriebenen erfindungsgemäßen System übernimmt das erste Gehäuseteil 5 oder Trägerteil weitestgehend die Funktion z.B. der Objekterfassung mit der Gehäuseteil-Anbindung 7, z.B. Fixierflansch 22, zum zweiten Gehäuseteil 9, hier z.B. einem Kameragehäuse, wobei die Geometrie so ausgeführt ist, dass eine flexible Teilegeometrie eine Dehnung in Längsrichtung erlaubt. Das Material wird aus funktionalen Gründen beibehalten und besitzt einen gegebenen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Das Kompensationselement, 15, ein einfacher gestalteter Aktor-Ring aus einem zweiten Material mit einer größeren Wärmeausdehnung wird so in das erste Gehäuseteil 5 oder Trägerteil integriert, dass es durch seine überproportionale Längenänderung bei Temperaturänderung das erste Gehäuseteil 5 oder Trägerteil über eine frei gestaltbare Hebelgeometrie, hier den Hebelabschnitt 11 mit den beiden Gelenken 17, 20 umgekehrt proportional beeinflusst und somit seiner eigenen Wärmeausdehnung entgegenwirkt.
Durch individuelle Materialauswahl, insbesondere die Wahl des ersten und zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten, und die Gestaltung der Hebelgeometrie, z.B. die Position des Hebelabschnitts mit seinem Basisgelenk in dem ersten Gehäuseteil, die Länge des ersten Hebelarms und des zweiten Hebelarms des Hebelabschnitts, die Position des Zusatzgelenks in dem ersten Gehäuseteil, die Position des Kompensationselements und damit die Länge des zweiten Hebelarms usw., kann die Kompensationsfunktion in einem weiten Bereich variiert werden und die Kompensation mehrerer Fehlerquellen des Systems in einem Bauteil übernommen und Wärmeeinflüsse weitestgehend eliminiert werden.
Der Erfindung liegt ein sehr einfaches, robustes, festkörperphysikalisches Wirkprinzip zu Grunde mit vernachlässigbar wenig Fehlerquellen. Die Wärmeausdehnung der optischen Vorrichtung und insbesondere ihres ersten Gehäuseteils kann passiv mit eigenen Mitteln, d.h. der Hebelanordnung und dem Kompensationselement, und damit ohne toleranzkritische und verschleißkritische bewegte Teil kompensiert werden. Die Hebelanordnung mit dem Kompensationselement ist sehr flexibel variierbar für verschiedenste optische Systeme und Anwendungen und insbesondere auch ringförmig ausführbar. Das erste Gehäuseteil mit seiner Optik-Aufnahme, seiner Hebelanordnung, seinem Kompensationselement und seiner Gehäuseteil-Anbindung wird einmalig ausgelegt und bedarf keiner Nachjustierung. Damit ist eine sehr kostengünstige Massenfertigung z.B. als Zwei-Komponenten Spritzgussteil möglich.
Das erste Gehäuseteil erlaubt mit seinem Basisgelenk und optionalen Zusatzgelenk in Form von Filmscharnieren, eine geschlossene Teilegeometrie ohne Beeinflussung der technischen Funktion z.B. Umweltbeständigkeit, IP Dichtigkeitsklasse usw.. Durch das geschlossene Gehäuse des optischen Systems aus erstem und zweiten Gehäuseteil, wie zuvor mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben, und das Wirkprinzip, welches der Erfindung zugrunde liegt, ist das optische System von Umweltbedingungen unabhängig. Da insbesondere das erste Gehäuseteil mit seiner Hebelanordnung und dem Kompensationselement geschlossen und dicht ausgebildet werden kann, neben dem zweiten Gehäuseteil, sind somit Anwendungen des optischen Systems in einer Gasatmosphäre, in Vakuum und unter Wasser usw. möglich ist.
Daher eignet sich das erfindungsgemäße optische System insbesondere für den Einsatz im Bereich Automotiv, besonders mit einem Bildsensor als Erfassungseinrichtung und besonders bei FixFokusKamera-Systemen ohne Fokussiereinrichtung zur Einstellung bzw. Korrektur der Schärfe, und vor allem im Bereich von Fahrassistenzsystemen. Da optische Linsensysteme mit einem Bildsensor, als Beispiel für optische Systeme, einen bisherigen ergebnisverfälschenden Einfluss von Wärmeausdehnung bei Bauteilen, sehr einfach und effizient kompensieren können, eignen sich solche optischen Systeme besonders für den Einsatz in Bereichen, wo eine hohe Präzision erforderlich ist. Des Weiteren können mit dem erfindungsgemäßen optischen System die strengen CMS Richtlinien und Normen UNECE UN R.46 ISO 165005 und vergleichbare internationale Regelungen für Kamera-Monitor Systeme eingehalten werden. Das erfindungsgemäße optische System kann z.B. bei Automotive Kameras eingesetzt werden. Dabei lässt sich der nutzbare Temperaturbereich von Automotive Kameras mit dem erfindungsgemäßen optischen System erhöhen. Außerdem lässt sich eine Verringerung oder sogar Eliminierung von Temperatureinflüssen auf die Abbildungsqualität von optischen Linsensystemen auf digitale Bildsensoren bei dem erfindungsgemäßen optischen System erzielen.
Bezugszeichenliste

1: optisches System
2: optische Vorrichtung
3: Erfassungsvorrichtung
4: optisches Bauteil
5: erstes Gehäuseteil
6: Optik-Aufnahme
7: Gehäuseteil-Anbindung
8: Linse
9: zweites Gehäuseteil
10: Bildsensor
11: Längsachse
12: optische Achse
13: Lichtstrahl
14: Hebelanordnung
15: Kompensationselement
16: Hebelabschnitt
17: Basisgelenk
18: erster Hebelarm
19: zweiter Hebelarm
20: Zusatzgelenk
21: Kompensationselement-Aufnahme
22: Flansch
23: Flanschabschnitt
24: Öffnung des zweiten Gehäuseteils
25: Leiterplatte
26: Steckeranschluss
27: Auflage
28: Filmscharnier
29: Brennpunkt
30: Erfassungseinrichtung
31: Erfassungsabstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 165005 [0065]

Claims

Optisches System (1), insbesondere für ein Fahrzeug, aufweisend: eine optische Vorrichtung (2), welche ein erstes Gehäuseteil (5) mit einer Optik-Aufnahme (6) aufweist, in welcher ein optisches Bauteil (8) aufgenommen ist, wobei das erste Gehäuseteil (5) einen ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten (αA) aufweist, ein Kompensationselement (15), welches in dem ersten Gehäuseteil (5) aufgenommen ist und einen zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten (αB) aufweist, der größer als der erste Wärmeausdehnungskoeffizient (αA) ist, eine Erfassungsvorrichtung (3), welche ein zweites Gehäuseteil (9) mit einer darin aufgenommenen Erfassungseinrichtung (30) aufweist zum Erfassen der von dem optischen Bauteil (8) übertragenen Strahlung, wobei das erste Gehäuseteil (5) mit seiner Optik-Aufnahme (6) und dem optischen Bauteil (8) und das zweite Gehäuseteil (9) mit der Erfassungseinrichtung (30) in Längsrichtung miteinander verbunden sind, wobei das erste Gehäuseteil (5) mit einer Hebelanordnung (14) ausgebildet, welche durch das Kompensationselement (15) betätigbar ist derart, dass wenn sich das erste Gehäuseteil (5) aufgrund einer Temperaturerhöhung um einen Betrag (ΔA) in Längsrichtung ausdehnt, die Hebelanordnung (14) das erste Gehäuseteil (5) in die entgegensetzte Richtung in Längsrichtung drückt, vorzugsweise um denselben oder im Wesentlichen denselben Betrag (ΔB).
Optisches System nach Anspruch 1, wobei das in der Optik-Aufnahme (6) aufgenommene optische Bauteil (4) und die Erfassungseinrichtung (30) auf einer gemeinsamen Längsachse (11), insbesondere der optischen Achse, angeordnet sind und das optische Bauteil (4) einen vorbestimmten Erfassungsabstand in Längsrichtung von der Erfassungseinrichtung (30) aufweist.
Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, wobei das optische Bauteil (4) eine Linse (8), ein Spiegel, ein Prisma, ein optischer Filter und/oder ein optisches Gitter ist.
Optisches System nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Erfassungseinrichtung (30) ein Bildsensor (10) ist.
Optisches System nach Anspruch 4, wobei der vorbestimmte Erfassungsabstand dem Bildabstand entspricht, insbesondere dem Bildabstand bei einer vorbestimmten Referenztemperatur.
Optisches System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hebelanordnung (14) einen Hebelabschnitt (16) und ein Basisgelenk (17) aufweist, um welchen der Hebelabschnitt (16) drehbar ist, wobei der Hebelabschnitt (16) einen ersten Hebelarm (18) und einen zweiten Hebelarm (19) aufweist, wobei der erste Hebelarm (18) mit der Optik-Aufnahme (6) verbunden ist und der zweite Hebelarm (19) mit dem Kompensationselement (15) verbunden oder gekoppelt ist.
Optisches System nach Anspruch 6, wobei die Länge des ersten Hebelarms (18) und die Länge des zweiten Hebelarms (19) derart gewählt sind, dass sich der Betrag (ΔA) um den sich das erste Gehäuseteil (5) aufgrund einer Temperaturerhöhung in Längsrichtung ausdehnt und der Betrag (ΔB), um den die Hebelanordnung (14) das erste Gehäuseteil (5) dabei durch den Druck des Kompensationselements (15) auf den zweiten Hebelarm (19) in die entgegensetzte Richtung bewegt, gegenseitig aufheben.
Optisches System nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei das erste Gehäuseteil (5) ein Zusatzgelenk (20) aufweist zum Drehen des Hebelabschnitts (16) der Hebelanordnung (14), wobei das Zusatzgelenk (20) an dem ersten Gehäuseteil (5) insbesondere zwischen der Optik-Aufnahme (6) für das optische Bauteil (4) und dem ersten Hebelarm (18) vorgesehen ist.
Optisches System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Gehäuseteil (5) und/oder das Kompensationselement (15) aus Metall und/oder Kunststoff hergestellt sind, und wobei das erste Gehäuseteil (5) und das Kompensationselement (15) vorzugsweise als zwei Komponenten Spritzgussteil hergestellt sind.
Optisches System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Gehäuseteil (5) eine Kompensationselement-Aufnahme (21) aufweist, in welcher das Kompensationselement (21) dem zweiten Hebelarm (19) gegenüberliegend aufgenommen ist, insbesondere in Längsrichtung des ersten Gehäuseteils (5) dem zweiten Hebelarm (19) gegenüberliegend aufgenommen ist, wobei der zweite Hebelarm (19) eine Auflage, insbesondere einen Vorsprung, zur Auflage für das Kompensationselement (15) aufweist.
Optisches System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Kompensationselement ein geschlossener Ring ist, welcher um die Längsachse (11)des ersten Gehäuseteils (5) und dem zweiten Hebelarm (19) zur Betätigung der Hebelanordnung (14) gegenüberliegend angeordnet ist, oder wobei das Kompensationselement in Form wenigstens eines oder mehrerer Blöcke um die Längsachse (11) des ersten Gehäuseteils (5) und dem zweiten Hebelarm (19) zur Betätigung der Hebelanordnung (14) gegenüberliegend angeordnet ist.
Optisches System nach Anspruch 1, wobei das Basisgelenk (17) und/oder das Zusatzgelenk (20) als Filmscharnier ausgebildet sind, insbesondere als geschlossenes Filmscharnier.
Optisches System nach Anspruch 1, wobei das erste Gehäuseteil (5) eine Gehäuseteil-Anbindung (7), insbesondere einen Flansch (22), aufweist, zur Verbindung des ersten Gehäuseteils (5) mit seiner Optik-Aufnahme (6) und dem optischen Bauteil (8) und dem zweiten Gehäuseteil (9) mit der Erfassungseinrichtung (30) in Längsrichtung miteinander.
Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem optischen System (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.
Fahrzeug nach Anspruch 14, wobei die Erfassungseinrichtung (30) des optischen Systems (1) ein Bildsensor (10) ist und das optische Bauteil (4) eine Linse (8), ein Spiegel, ein Prisma, ein optischer Filter und/oder ein optisches Gitter ist.