DE19802816A1 - Image recording apparatus with image recording chip - Google Patents

Image recording apparatus with image recording chip

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Thomas Mueller
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Abstract

The apparatus includes light sensitive cells provided by an recording chip (14) forming a sensor field. An image window (5) masks the sensor field and screens the surroundings of the sensor field especially against infrared radiation. Preferably, the image recording chip is a CMOS sensor with logarithmic convertible light sensitive cells. The image window is arranged at the end of the body of a tube (1) which is turned to the imaging plane. The tube chamber encloses the optical path of the recording lens at the image side.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bildaufzeichnungsgerät, das zum Erfassen der bildgebenden Strahlen einen Bildaufnahme- Chip mit einer Vielzahl von lichtempfindlichen Zellen aufweist.The invention relates to an image recording device, the to capture the imaging rays Chip with a variety of photosensitive cells having.

Bei bekannten Bildaufzeichnungsgeräten sind die Bildauf­ nahme-Chips derart in der Abbildungsebene angeordnet, daß sowohl die zur Bildaufzeichnung dienenden lichtempfind­ lichen Zellen als auch deren Umgebung, z. B. das Bond­ bereich der Bildaufnahme-Chips von der bildgebenden Bestrahlung erfaßt werden. Insbesondere hochdynamische lichtempfindliche Zellen wie logarithmisch konvertierende MOS-Sensoren sind stark anfällig gegen jede Art von störender Bestrahlung, so daß bei deren Auftreten die Qualität der aufzuzeichnenden Bilder gefährdet ist.In known image recording devices, the image is on acceptance chips arranged in the imaging plane that both the light sensor used for image recording union cells as well as their environment, e.g. B. the bond field of imaging chips from the imaging Irradiation can be detected. In particular, highly dynamic photosensitive cells such as logarithmic converting MOS sensors are highly susceptible to any kind of disturbing radiation, so that when they occur the Quality of the images to be recorded is at risk.

Aufgabe der Erfindung ist eine von störender Bestrahlung weitgehend freie Anordnung des Bildaufnahme-Chips im Bildaufzeichnungsgerät.The object of the invention is one of disruptive radiation largely free arrangement of the image recording chips in Image recorder.

Erfindungsgemäß wird das durch Maßnahmen entsprechend dem Hauptanspruch erreicht. Zweckmäßige Ausführungen sind den nachgeordneten Ansprüchen zu entnehmen.According to the invention, this is achieved by taking measures corresponding to Main claim achieved. Appropriate designs are the subordinate claims.

Die Erfindung ist an Hand dargestellter und beschriebener Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigenThe invention is illustrated and described on hand Exemplary embodiments explained. Show it

Fig. 1 eine Anordnung zur Bildaufzeichnung im Schnitt A-A, Fig. 1 shows an arrangement for image recording in the section AA,

Fig. 2 die vergrößerte Darstellung der Anordnung des Bildaufnahme-Chips, Fig. 2 is an enlarged representation of the arrangement of the image sensing chips,

Fig. 3 die Rückansicht der Anordnung und Fig. 3 is the rear view of the arrangement and

Fig. 4 eine Darstellung mit Stereovorsatz. Fig. 4 is a representation with stereo attachment.

In einem nicht gezeigten Gehäuse eines Bildaufzeichnungs­ gerätes ist der vorzugsweise metallische Tubuskörper 1 vorgesehen (vergl. Fig. 1). An der Frontseite des Tubus­ körpers 1 befindet sich die Objektivplatte 2, in der zweckmäßig auswechselbar ein Aufnahmeobjektiv 3 befestigt ist. Den bildseitigen Strahlengang des Aufnahmeobjektives 3 umhüllt ein vorzugsweise treppenartig verjüngter Tubus­ raum 4. Der Tubusraum 4 endet mit einem Bildfenster 5 nahe der Abbildungsebene.The preferably metallic tube body 1 is provided in a housing of an image recording device (not shown ) (see FIG. 1). On the front of the tube body 1 is the lens plate 2 , in which a lens 3 is expediently exchangeably attached. The image-side beam path of the taking lens 3 is enveloped by a preferably tapered tube space 4 . The tube space 4 ends with an image window 5 near the imaging plane.

Im Tubuskörper 1 sind außerhalb des Bildfensters 5 die Gewindebolzen 6 befestigt, welche die Leiterplatte 7 tragen. Die Gewindebolzen 6 ragen durch Öffnungen 8 der Leiterplatte 7 (vergl. Fig. 2). Die Öffnungen 8 sind deutlich größer ausgebildet als der Durchmesser der Gewindebolzen 6. Auf der dem Tubuskörper 1 zugewandten Seite der Leiterplatte 7 ist jeder Gewindebolzen 6 mit einem flanschartigen Kranz 10 versehen, gegen den jeweils eine Schraubenfeder 11 drückt. Damit wird evtl. Gewinde­ spiel zwischen den Gewindebolzen 6 und dem Tubuskörper 1 unwirksam. Auf der vom Tubuskörper 1 abgewandten Seite der Leiterplatte 7 trägt jeder Gewindebolzen 6 eine Kontermutter 12. Zwischen jeder Kontermutter 12 und der Leiterplatte 7 liegt eine Scheibe 13, deren Außendurch­ messer größer ist als die entsprechende Öffnung 8 in der Leiterplatte 7. Jeweils eine weitere Scheibe 13 ist zwischen jedem Kranz 10 und der Leiterplatte 1 vorgesehen. Die Scheiben 13 bestehen zweckmäßig aus einem Material mit guter elektrischer und/oder Wärmeleitfähigkeit.The threaded bolts 6 , which carry the printed circuit board 7, are fastened in the tube body 1 outside the picture window 5 . The threaded bolts 6 protrude through openings 8 in the printed circuit board 7 (see FIG. 2). The openings 8 are designed to be significantly larger than the diameter of the threaded bolts 6 . On the side of the circuit board 7 facing the tube body 1 , each threaded bolt 6 is provided with a flange-like ring 10 against which a helical spring 11 presses. This will possibly thread play between the threaded bolt 6 and the tube body 1 ineffective. On the side of the circuit board 7 facing away from the tube body 1 , each threaded bolt 6 carries a lock nut 12 . Between each lock nut 12 and the circuit board 7 there is a disk 13 , the outside diameter of which is larger than the corresponding opening 8 in the circuit board 7 . A further disk 13 is provided between each ring 10 and the printed circuit board 1 . The disks 13 are suitably made of a material with good electrical and / or thermal conductivity.

Auf der dem Tubuskörper 1 zugewandten Seite der Leiter­ platte 7 ist der Bildaufnahme-Chip 14 befestigt, vorzugs­ weise aufgeklebt. Die nach Art eines zweidimensionalen Arrays angeordneten lichtempfindlichen Zellen 15 des Bildaufnahme-Chips 14 bilden das die bildgebenden Strah­ len in der Abbildungsebene empfangende Sensorfeld. Das Sensorfeld wird vom Bildfenster 5 rahmenartig maskiert, wobei die Umgebung des Sensorfeldes bzw. die Umgebung der bildaufzeichnenden lichtempfindlichen Zellen 15, vor allem das Bondbereich 16 des Bildaufnahme-Chips 14, gegen unerwünschtes Bestrahlen durch infrarotes Licht abge­ schirmt ist.On the tube body 1 facing side of the circuit board 7 , the image recording chip 14 is attached, preferably glued on. Arranged in the manner of a two-dimensional array, the photosensitive cells 15 of the image recording chip 14 form the sensor field receiving the imaging rays in the imaging plane. The sensor field is masked in a frame-like manner by the image window 5 , the surroundings of the sensor field or the surroundings of the image-recording light-sensitive cells 15 , in particular the bonding region 16 of the image recording chip 14 , being shielded against undesired irradiation by infrared light.

Vorteilhaft sind die zur Bildaufzeichnung dienenden licht­ empfindlichen Zellen 15 von einer abbildungsneutralen Glasplatte 17 abgedeckt, welche mit der die bildgebenden Strahlen empfangenden Frontfläche des Bildaufnahme-Chips 14 ebenfalls abbildungsneutral verkittet ist. Zum Aus­ blenden eines unerwünschten Spektralbereiches kann die Glasplatte 17 als optischer Filter ausgebildet sein.The light-sensitive cells 15 used for image recording are advantageously covered by an image-neutral glass plate 17 , which is also cemented neutral to the front surface of the image recording chip 14 receiving the imaging rays. To hide an undesired spectral range, the glass plate 17 can be designed as an optical filter.

Die zumindest das Bondbereich 16 umfassende Umgebung des Bildaufnahme-Chips 14 ist mit einer elektrisch isolieren­ den Vergußmasse 18 abgedeckt. Über diese Vergußmasse 18 ist ein metallhaltiges und zweckmäßig elastisches Verguß­ material 19 gelegt, das in wärmeleitender Verbindung mit der Leiterplatte 7 sowie mit dem metallischen Tubus­ körper 1 steht.The surroundings of the image recording chip 14 , which at least encompass the bond area 16 , are covered with an electrically insulating casting compound 18 . About this potting compound 18 , a metal-containing and expediently elastic potting material 19 is placed, which is in thermally conductive connection with the circuit board 7 and with the metallic tube body 1 .

Am Tubuskörper 1 sind Positionierarme 20 und Haltearme 21 vorgesehen (vergl. Fig. 3). In den Positionierarmen 20 sind Positionierschrauben 22 angeordnet, die einenends an der Leiterplatte 7 liegen. Die Positionierschrauben 22 können durch Drehen in Richtung der Pfeile 24 bewegt werden. An den Haltearmen 21 sind Blattfedern 23 befe­ stigt, welche die Leiterplatte 7 gegen die Positionier­ schrauben 22 drücken.Positioning arms 20 and holding arms 21 are provided on tube body 1 (see FIG. 3). Positioning screws 22 are arranged in the positioning arms 20 and lie at one end on the printed circuit board 7 . The positioning screws 22 can be moved by turning in the direction of the arrows 24 . On the holding arms 21 leaf springs 23 are BEFE Stigt which screw the circuit board 7 against the positioning 22 press.

Im Tubuskörper 1 sind weiterhin Bohrungen 25 zum Befesti­ gen von optischem Zubehör vorgesehen. Beispielsweise (vergl. Fig. 4) sind in die Bohrungen 25 jeweils Säulen 26 eingesetzt, die einen Stereovorsatz 27 tragen.In the tube body 1 bores 25 are also provided for fastening gene optical accessories. For example (see FIG. 4), columns 26 are inserted into the bores 25 , which carry a stereo attachment 27 .

Infolge des nahe der Abbildungsebene vorgesehenen metalli­ schen Bildfensters 5 wird eine die Qualität der Bildauf­ zeichnung störende Bestrahlung der Umgebung des Sensor­ feldes mit insbesondere infrarotem Licht vermieden. Über das metallhaltige Vergußmaterial 19 erfolgt das Ableiten einer unerwünschten Betriebswärme von der Leiterplatte 7 in den Tubuskörper 1. Unterstützt wird dieses Ableiten durch ebenfalls metallische Scheiben 13, Gewindebolzen 6 und Blattfedern 23.As a result of the metallic image window 5 provided near the imaging plane, the quality of the image recording is disrupted by irradiation of the surroundings of the sensor field with in particular infrared light. Unwanted operating heat is dissipated from the printed circuit board 7 into the tube body 1 via the metal-containing potting material 19 . This derivation is supported by metallic disks 13 , threaded bolts 6 and leaf springs 23 .

Mittels einer Stellvorrichtung, die im wesentlichen durch die Gewindebolzen 6 und die Kontermuttern 12 gekennzeich­ net ist, kann der Bildaufnahme-Chip 14 parallel zur Abbildungsebene so ausgerichtet werden, daß die Ebene des Sensorfeldes mit der Abbildungsebene zur Deckung kommt. By means of an adjusting device, which is essentially characterized by the threaded bolts 6 and the lock nuts 12 , the image recording chip 14 can be aligned parallel to the imaging plane in such a way that the plane of the sensor field coincides with the imaging plane.

Das Ausrichten des Bildaufnahme-Chips 14 geschieht nach Lösen der Kontermuttern 12 durch Drehen der Gewindebolzen 6, wodurch der Bildaufnahme-Chip 14 zusammen mit der ihn tragenden Leiterplatte 7 gegenüber der Abbildungsebene gekippt werden kann. Die Schraubenfedern 11 unterdrücken evtl. Gewindespiele zwischen den Gewindebolzen 6 und dem Tubuskörper 1. Nach beendeter Justage wird mit den Konter­ muttern 12 die Lage der Leiterplatte 7 arretiert.The image recording chip 14 is aligned after loosening the lock nuts 12 by turning the threaded bolts 6 , as a result of which the image recording chip 14 together with the circuit board 7 carrying it can be tilted relative to the imaging plane. The coil springs 11 suppress any thread play between the threaded bolt 6 and the tube body 1 . When adjustment is complete, the position of the circuit board 7 is locked with the lock nuts 12 .

Eine Positioniervorrichtung zum Verschieben des Bildauf­ nahme-Chips 14 parallel zur bzw. in der Abbildungsebene wird im wesentlichen durch die Positionierschrauben 22 und die Blattfedern 23 gebildet. Durch Drehen der Posi­ tionierschrauben 22 wird die Leiterplatte 7 mit dem Bild­ aufnahme-Chip 14 parallel zum Bildfenster 5 verschoben. Die gegenüber den Gewindebolzen 6 deutlich größeren Öffnungen 8 gestatten dieses Verschieben der Leiterplatte 7. Die Blattfedern 23 sichern das ständige Berühren der Leiterplatte 7 mit den Positionierschrauben 22. Vorteilhaft kann mit dieser Positioniervorrichtung beim Verwenden eines Stereovorsatzes 27 die zwischen den Teil­ bildern bestehende Trennlinie in Übereinstimmung mit der optischen Achse des Aufnahmeobjektives 3 gebracht werden.A positioning device for moving the image recording chip 14 parallel to or in the imaging plane is essentially formed by the positioning screws 22 and the leaf springs 23 . By turning the positioning screws 22 , the circuit board 7 with the image recording chip 14 is moved parallel to the image window 5 . The openings 8 , which are significantly larger than the threaded bolts 6, permit this displacement of the printed circuit board 7 . The leaf springs 23 ensure that the printed circuit board 7 is constantly touched with the positioning screws 22 . Advantageously, a stereo header 27 may be between the partial images existing parting line in accordance with the optical axis of the taking lens 3 associated with this positioning during use.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte und beschrie­ bene Ausführung beschränkt. Denkbar ist nicht nur das Gestalten eines Bildfensters durch entsprechende Form­ gebung des der Abbildungsebene zugewandten Endes des Tubusraumes 4, sondern auch durch einen Rahmen, der als separates Bauteil das Sensorfeld des Bildaufnahme-Chips 14 umgibt. Wesentlich ist vor allem, daß durch Maskierung die Umgebung des bildaufzeichnenden Sensorfeldes gegen Bestrahlung insbesondere mit infrarotem Licht abgedeckt wird. Die vorgesehenen Stell- und Positioniervorrich­ tungen sind bei Bildaufzeichnungsgeräten auch unabhängig von einer Maskierung des Sensorfeldes einsetzbar.The invention is not limited to the illustrated and described embodiment. It is conceivable not only to design an image window by appropriate shaping of the end of the tube space 4 facing the imaging plane, but also by a frame which surrounds the sensor field of the image recording chip 14 as a separate component. It is particularly important that masking covers the surroundings of the image-recording sensor field against radiation, in particular with infrared light. The intended positioning and positioning devices can also be used with image recording devices regardless of masking of the sensor field.

Claims (9)

1. Bildaufzeichnungsgerät, das zum Erfassen der bild­ gebenden Strahlen einen Bildaufnahme-Chip mit einer Viel­ zahl von lichtempfindlichen Zellen aufweist, gekennzeichnet dadurch, daß die zur Bildaufzeichnung dienenden lichtempfindlichen Zellen (15) ein Sensorfeld bilden und ein dieses Sensor­ feld maskierendes Bildfenster (5) vorgesehen ist, welches die Umgebung des Sensorfeldes insbesondere gegen Infrarot-Bestrahlung abschirmt.1. An image recording device which has an image recording chip with a large number of light-sensitive cells for detecting the imaging rays, characterized in that the photosensitive cells ( 15 ) used for image recording form a sensor field and an image window masking this sensor field ( 5 ). is provided, which shields the surroundings of the sensor field, in particular against infrared radiation. 2. Bildaufzeichnungsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Bildaufnahme-Chip (14) ein CMOS-Sensor mit logarithmisch konvertierenden lichtempfindlichen Zellen (15) ist.2. Image recording device according to claim 1, characterized in that the image recording chip ( 14 ) is a CMOS sensor with logarithmically converting photosensitive cells ( 15 ). 3. Bildaufzeichnungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Bildfenster (5) am der Abbildungsebene zuge­ wandten Ende eines Tubuskörpers (1) angeordnet ist, welcher mit seinem Tubusraum (4) den bildseitigen Strahlengang des Aufnahmeobjektives (3) umgibt.3. Image recorder according to claim 1 or 2, characterized in that the image window ( 5 ) at the imaging plane facing end of a tube body ( 1 ) is arranged, which surrounds with its tube space ( 4 ) the image-side beam path of the taking lens ( 3 ). 4. Bildaufzeichnungsgerät nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß am Tubuskörper (1) eine den Bildaufnahme-Chip (14) tragende Leiterplatte (7) ortsveränderlich gelagert ist, und daß eine Stellvorrichtung (6, 12) zum deckungs­ gleichen Ausrichten der Ebene des Sensorfeldes mit der Abbildungsebene sowie eine Positioniervorrichtung (22, 23) zum Verschieben des Sensorfeldes in der Abbildungs­ ebene vorgesehen sind. 4. Image recorder according to claim 3, characterized in that on the tube body ( 1 ) a the image recording chip ( 14 ) carrying circuit board ( 7 ) is mounted in a variable position, and that an adjusting device ( 6 , 12 ) for congruent alignment of the plane of the sensor field with the imaging plane and a positioning device ( 22 , 23 ) for moving the sensor field in the imaging plane are provided. 5. Bildaufzeichnungsgerät nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Leiterplatte (7) über metallische Bauteile der Stellvorrichtung (6, 12) mit einem metallischen Tubus­ körper (1) in wärmeleitender Verbindung steht.5. Image recording device according to claim 4, characterized in that the circuit board ( 7 ) via metallic components of the actuating device ( 6 , 12 ) with a metallic tube body ( 1 ) is in a heat-conducting connection. 6. Bildaufzeichnungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (7) außerhalb der elektrisch isolierten und zumindest das Bondbereich (16) umfassen­ den Umgebung des Sensorfeldes über ein vorzugsweise elastisches und metallhaltiges Vergußmaterial (19) mit einem metallischen Tubuskörper (1) in wärmeleitender Verbindung steht.6. Image recording device according to claim 4, characterized in that the circuit board ( 7 ) outside of the electrically insulated and at least the bonding area ( 16 ) comprise the surroundings of the sensor field via a preferably elastic and metal-containing potting material ( 19 ) with a metallic tube body ( 1 ) in is a thermally conductive connection. 7. Bildaufzeichnungsgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß der Tubuskörper (1) geeignete Mittel (25) zum Befestigen eines optischen Vorsatzes (28), für Stereobilder aufweist.7. Image recording device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the tube body ( 1 ) has suitable means ( 25 ) for attaching an optical attachment ( 28 ) for stereo images. 8. Bildaufzeichnungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß das Sensorfeld von einer abbildungsneutralen Glas­ platte (17) abgedeckt ist, welche mit der aktiven Front­ fläche des Bildaufnahme-Chips (14) ebenfalls abbildungs­ neutral verkittet ist.8. Image recorder according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor field is covered by an image-neutral glass plate ( 17 ) which is also cemented neutral with the active front surface of the image recording chip ( 14 ). 9. Bildaufzeichnungsgerät nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Glasplatte (17) ein optischer Filter zum Aus­ blenden eines unerwünschten Spektralbereiches ist.9. An image recording device according to claim 8, characterized in that the glass plate ( 17 ) is an optical filter for fading out an undesired spectral range.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1246456A1 (en) * 2001-03-28 2002-10-02 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Imaging device and manufacturing method thereof

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