FI97264C - Menetelmä valoilmaisinrivin asemoimiseksi ja valojako- ja ilmaisinrakenne viivakameraa varten - Google Patents

Description

97264

Menetelmä valoilmaisinrivin asemointi seksi ja valojako- ja ilmaisinrakenne viivakameraa varten Tämän keksinnön kohteena on menetelmä valoilmaisin-5 rivin asemoimiseksi ja valojako- ja ilmaisinrakenne viivakameraa varten, joka rakenne käsittää ainakin takaa kotelon suojaaman valoilmaisinrivin asemoituna objektiivin fokustasoon ja liimattuna valojakoprisman ulostulopintaan tuki- ja asemointirakenteen välityksellä.

10 US-patenttijulkaisusta 4,323,918 ja JP-patenttijul kaisusta 63-90985 tunnetaan asemointirakenteita, joissa valoilmaisinrivi kiinnitetään valojakoprisman ulostulopintaan liimaamalla käyttäen valoilmaisinrivin ja valojakoprisman välissä välikappaletta. US-patenttijulkaisun 15 4,323,918 tapauksessa välikappale asetetaan valojakopris man ja valoilmaisinrivin väliin ja täten välikappaleen tulee olla tarkoin mitoitettu. JP-patenttijulkaisun 63-90985 mukaisessa ratkaisussa valoilmaisinrivi liimataan tukikappaleiden väliin, jolloin valoilmaisinriviä voidaan 20 ennen liimausta siirtää tukikappaleiden suhteen ja täten välikappaleiden prismakohtaista mitoitusta ei tarvita. US-patentti julkaisusta 4,916,529 tunnetaan lisäksi ratkaisu, jossa sekä valojakoprisman että valoilmaisinrivin kotelon vastinpinnat on ensin käsitelty juotoskelpoisiksi ja tämän 25 jälkeen kiinnitys on toteutettu vaikkapa tavanomaisen juo-tostinan avulla, joka samalla määrää valoilmaisinrivin etäisyyden valojakoprisman ulostulopinnasta. Kahden ensinmainitun ratkaisun ongelmana on erillisten välikappaleiden käytön tarve, mikä sekä monimutkaistaa valmistusta että 30 hankaloittaa kokoonpanoa. Viimemainitun ratkaisun ongelmina ovat puolestaan tarve erikseen valmistella sekä valoja-koprisma että valoilmaisinrivi juotosta varten ja erityisesti itse juottamisen hankaluus ja siihen liittyvät lämpöongelmat.

35 US-patenttijulkaisusta 5,315,384 tunnetaan puoles- 2 97264 taan asemointimenetelmä, jossa käytetään kolmesta linjassa olevasta pistemäisestä valolähteestä muodostettua kohdis-tuskohdetta, jonka synnyttämän kuvan perusteella valoil-maisinrivi ensin asemoidaan manuaalisesti mikrometrin 5 avulla karkeasti ja tämän jälkeen sähkömekaanisen manipulaattorin avulla tarkasti. Takaisinkytkentää valoilmaisin-riviltä on kuitenkin vaikea saada, koska valopisteiden välinen pimeä osa ei anna signaalia. Täten valoilmaisinri-vin tulee olla lähes samalla suoralla valopisteiden kanssa 10 ennen kuin saadaan säätöön tarvittava signaali. Lopuksi valoilmaisinrivi kiinnitetään valojakoprisman ulostulopin-taan liimaamalla niiden väliin ultraviolettivaloa läpäisevä välikappale. Tämä liimaus tapahtuu siten, että välikappale liimataan ensin ultraviolettivalon avulla kovetetta-15 vissa olevaa liimaa hyväksi käyttäen valoilmaisinrivin kotelon pintaan ja tämän välikappaleen vastakkainen pinta puolestaan liimataan samoin ultraviolettivalolla kovetettavan liiman avulla valojakoprisman ulostulopintaan. Tässä asemointimenetelmässä joudutaan käyttämään materiaaliltaan 20 huolellisesti valittuja ja tarkasti mitoitettuja ja valmistettuja välikappaleita, jotta vältetään tarpeettomat heijastukset välikappaleen pinnoista ja toisaalta saadaan valoilmaisinrivi fokusoitua optimaalisella tavalla. Lisäksi välikappaleet joudutaan valitsemaan valoilmaisinrivi-* 25 kohtaisesti.

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on tuoda esiin valojako- ja ilmaisinrakenne ja valoilmaisinrivin asemointimenetelmä, joita käytettäessä päästään eroon kalliista ja hankalasti valmistettavista välikappaleista ja niiden . 30 valoilmaisinkohtaisesta valinnasta ja tästä huolimatta kyetään asemointi suorittamaan luotettavasti ja tarkasti helposti automatisoitavissa olevan menettelyn avulla, joka ei edellytä karkeaa, manuaalisesti suoritettavaa kohdis-tusvaihetta. Tähän päästään keksinnön mukaisen valojako-35 ja ilmaisinrakenteen avulla, jolle on tunnusomaista, että 3 97264 valoilmaisinrivin tuki- ja asemointirakenne käsittää va-loilmaisinriviä ympäröivien kotelon reuna-alueiden ja va-lojakoprisman ulostulopinnan väliin sovitetun liimakerrok-sen. Tämän liimakerroksen avulla valoilmaisinrivi saadaan 5 toisaalta kiinnitettyä valojakoprisman ulostulopintaan ja toisaalta, mikä on erityisen oleellista keksinnön kannalta, liiman ollessa vielä kovettumatonta voidaan liimakerroksen vahvuus asetella sellaiseksi, että valoilmaisinrivi asemoituu objektiivin fokustasoon.

10 Keksinnön mukaiselle menetelmälle valoilmaisinrivin asemoimiseksi objektiivin fokustasoon on puolestaan tunnusomaista, että se käsittää vaiheet, joissa suunnataan viivamainen tai viivamaisista osista muodostuva valo kohdistuskohteesta valojakoprisman läpi 15 sen ulostulopinnalle, sijoitetaan valoilmaisinrivi valojakoprisman ulostulopinnan läheisyyteen siten, että elementtirivi on ris-tikkäin ulostulopinnalla olevan kohdistuskohteen viivamai-sen kuvan kanssa, 20 asemoidaan valoilmaisinrivi valonjakoprisman ulos tulopinnalla olevan viivamaisen kuvan suhteen siten, että valoilmaisinrivin ilmaisimien valotasot vastaavat oleellisesti toisiaan, ja tuetaan valoilmaisinrivi kotelostaan valojakopris- 25 maan.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä hyödynnetään täten valoilmaisinrivin itsensä kehittämää sähköistä signaalia, jota tarkkailemalla kyetään kohdistus suorittamaan optimaalisella tavalla. Keksinnön mukainen menettely mah-30 dollistaa myös valoilmaisinrivin ja sen kotelon välisten mahdollisten asentovirheiden kompensoinnin, koska valoilmaisinrivi nyt asemoidaan oikeaan asemaan (fokustasoon) riippumatta sen asennosta kotelossa. Tämä perustuu siihen, että kiinteiden välikappaleiden asemasta valoilmaisinrivi 35 kiinnitetään kotelonsa välityksellä valojakoprisman ulos- 4 97264 tulopintaan edullisimmin vahvuudeltaan aseteltavissa olevan Ilmakerroksen avulla, mikä antaa mahdollisuuden etäi-syysasettelun lisäksi myös kotelon erilaisiin kallis-tusasentoihin valojakoprisman ulostulopinnan suhteen.

5 Täten on myös mahdollista, että keksinnön mukainen menetelmä käsittää lisävaiheen, jossa valoilmaisinrivi asemoinnin jälkeen kallistetaan haluttuun kulmaan valojakoprisman fokustason suhteen. Tällä tavoin virheet, joita syntyy, kun viivakamera joudutaan asentamaan vinosti koh-10 teeseen nähden, kyetään nyt kompensoimaan valoilmaisinri-vin halutulla tavalla kallistetun asennon avulla.

Oleellista keksinnön mukaisessa menetelmässä on, että kiinteä välikappale korvataan Ilmakerroksella. Liimaus käsittää edullisesti vaiheet, joissa 15 valoilmaisinrivi ja valojakoprisma loitonnetaan toisistaan, liimaa levitetään valoilmaisinrivin kotelon reuna-alueille, valoilmaisinrivi siirretään takaisin asemoidulle 20 etäisyydelleen valojakoprismasta, liiman annetaan kovettua/liima kovetetaan ja valoilmaisinrivin kotelon ja valojakoprisman välinen liitos tiivistetään liiman avulla.

Tällöin siis asemointi suoritetaan ennen liiman 25 levitystä. Tämä varmistaa asemoinnin onnistumisen. Vaih toehtoisesti ja varsinkin tapauksissa, joissa asemointi on jo muodostunut usein toistuvaksi rutiiniksi, voidaan menetellä siten, että menetelmä käsittää vaiheet, joissa ennen valoilmaisinrivin sijoitusta valojakoprisman 30 ulostulopinnan läheisyyteen levitetään liimauksessa käy tettävä liima valoilmaisinrivin kotelon reuna-alueille, kovetetaan liima asemoinnin jälkeen ja valoilmaisinrivin kotelon ja valojakoprisman välinen liitos tiivistetään liiman avulla.

35 Liima voidaan levittää kotelon reuna-alueille edul- 5 97264 lisimmin liimatäplinä tai liimanauhana.

Keksinnön mukaista menetelmää käytettäessä voidaan myös menetellä siten, että se käsittää lisäksi vaiheen, jossa ennen valoilmaisinrivin sijoitusta valojakoprisman 5 ulostulopinnan läheisyyteen tai sitä mahdollisesti edeltävää liiman levitystä kotelon reuna-alueille valoilmaisinrivin kotelon suojalasi poistetaan. Suojalasin poistaminen merkitsee parempaa valoilmaisinrivin herkkyyttä, koska tällöin päästään eroon yhdestä valon kulkua estävästä la-10 sikerroksesta ja sen pinnoilla tapahtuvista heijastuksista.

Seuraavassa keksinnön mukaista menetelmää kuvataan yksityiskohtaisemmin viitaten oheiseen piirustukseen, jossa 15 kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen asemointimene- telmän perusperiaatetta, kuvio 2 esittää asemoinnissa käytettävän laitteiston lohkokaavion, kuvio 3 esittää valoilmaisinrivin asentoa asemoin-20 nin alkuvaiheessa takaapäin katsottuna ja kuvio 4 esittää liimatäplien levitystä valoilmaisinrivin kotelolle.

Keksinnön mukainen menetelmä perustuu kameran toimintaperiaatteen hyväksikäyttöön. Tätä toimintaperiaatetta 25 on havainnollistettu kuvion 2 lohkokaaviossa. Siinä valo ohjataan kohdistusvalolähteestä kameraoptiikan 7 ja valo-jakoprisman (ei esitetty kuviossa 2) läpi valoilmaisinri-ville, jota jatkossa tyypillisimmän toteutustavan perusteella jatkossa usein nimitetään CCD-ilmaisimeksi. CCD-30 ilmaisin on sovitettu koteloon 10. CCD-ilmaisimen elementtien havaitsemat valotasot välitetään A/D-muuntimelle 15, joka muuttaa signaalit digitaalisiksi. Tämän jälkeen signaalit johdetaan sopivan liitänpiirin 16 kautta kuvankä-sittelypiirille 17 ja siltä edelleen tietokoneelle 18. 35 Tietokone 18 tulkitsee kuvankäsittelypiiriltä vastaanotta- 6 97264 mansa signaalit ja ohjaa niiden perusteella moottoroitua asemointimekaniikkaa 8, jonka avulla CCD-ilmaisin asemoidaan haluttuun fokustasoon.

Menetelmän käytännön sovelluksessa käytetään kame-5 raa, jossa CCD-ilmaisimet 1 ja valojakoprisma 2, joka jakaa valon kahteen tai useampaan spektrialueeseen tai säteeseen, ovat kokoonpanoa varten erillisinä. Lisäksi menetelmään kuuluu viivamaisen tai viivamaisista osista koostuvan valojuovan tuottava valolähde 3 sekä kuvankäsittely-10 järjestelmä (kuviossa 2 lohkot 15, 16, 17 ja 18). Kohdistuksen periaate on esitetty kuviossa 1. Kohdistuksessa tarvittava valojuova muodostetaan valolähteellä, jonka verholevyssä on hyvin tarkka valorako 11. Verholevy 9 on valolähteen tarkin osa. Prisman vaakasuuntaisen kokoonpa-15 noasennon mahdollistamiseksi valolähde on pystyasennossa. Valolähteen tulee kyetä kehittämään objektiivin 7 ja valo-jakoprisman kautta valojuova, jonka leveys optimaalisesti vastaa valoilmaisinrivin yhden ilmaisinelementin leveyttä. Tällöin keksinnön mukainen asemointimenettely kyetään to-20 teuttamaan tarkimmin.

Menetelmässä objektiivi 7 on suunnattu valolähteen 3 viivamaiseen valojuovaan, jolloin valojuova taittuu optiikan läpi prisman 2 ulostulopinnoille 4 optisia akseleita pitkin. Asemointimekaniikkaan 8 kiinnitetty CCD-ilmai-25 sin 1 on kytketty elektroniikan kautta kuvankäsittelyjärjestelmään ja kohdistus tapahtuu CCD-ilmaisimesta luettavan kuvasignaalin avulla. Vietäessä CCD-ilmaisin valojako-prisman ulostulopintaan taittuneen valojuovan läheisyyteen, CCD-ilmaisimen elementit havaitsevat valojuovan ja 30 syntynyt kuvasignaali muodostaa takaisinkytkennän. CCD- ilmaisimet, joita tyypillisen väriviivakameran tapauksessa on kolme, kohdistetaan ja kiinnitetään yksi kerrallaan valojuovan suuntaisiksi ilmaisimilta saatavan kuvasignaalin avulla. Tällöin kohdistus voi perustua kaikkien il-35 maisimien osalta pelkästään kohdistusvalolähteen kuvaan 7 97264 valojakoprisman vastaavalla ulostulopinnalla, mutta vaihtoehtoisesti toista ja kolmatta valoilmaisinta kohdistettaessa saatetaan pyrkiä pelkästään siihen, että valoilmaisimet antavat keskenään samanlaisen kuvan kohdistusvalo-5 lähteestä eli että valoimaisinrivin toisiaan vastaavien elementtien antamat valotasot ovat keskenään mahdollisimman samankaltaisia.

Keksinnön menetelmässä CCD-ilmaisimet on mahdollista kiinnittää tarkasti paikoilleen, koska kohdistus tapah-10 tuu kuvailmaisimesta saatavan kuvasignaalin perusteella. Samalla koko säätöketjun virheet eliminoituvat takaisinkytkennän tullessa suoraan säädettävästä kohteesta. Kohdistuksen eteneminen on jatkuvasti seurattavissa. Lopputuloksena saatava komponentin toiminta on varmistettavissa, 15 koska komponentin toiminta kokoonpanon aikana vastaa sen toimintaa kamerakäytössä. Menetelmän automatisointi on helppo toteuttaa kuvankäsittelyjärjestelmästä saatavan optoelektronisen takaisinkytkennän avulla.

Kokoonpano jakautuu kahteen päävaiheeseen, joita 20 ovat CCD-kuvailmaisimen 1 kohdistus valojuovan avulla oikeaan asemaan, sekä asemoidun ilmaisimen kiinnitys prisman 2 pintaan 4.

Kohdistus tapahtuu tietokoneavusteisesti. Takaisinkytketty ohjausalgoritmi asemoi ilmaisimen asemaan, jossa 25 kohdistusvaatimukset täyttyvät.

Väriviivakameran kuvan ja värierottelun laatu ovat suurelta osin kiinni CCD-kuvailmaisimien asemista valojakoprisman pinnoilla ja toistensa suhteen. Valoilmaisinri-vin pienikin asentopoikkeama optisen akselin suhteen ja 30 toistensa suhteen heikentää kuvan laatua. Kolmen valoil-maisinrivin elementtien optinen päällekkäisyys onkin värierottelun ja kuvan terävyyden kannalta oleellisin asemoinnin vaatimus.

Oikean asennon lisäksi on huomioitava oikeat CCD-35 ilmaisimen elementtien tarkennusetäisyydet. Optisen etäi- 8 97264 syyden on oltava jokaiselle valoilmaisinrivin elementille mahdollisimman tarkasti sama, jotta kaikki elementit olisivat oikein tarkentuneita ja elementtirivin valotus olisi tasapuolista. Valotus on tehokkainta fokustasossa kuvan 5 ollessa tarkentuneena ilmaisimen elementtirivin pinnalle. CCD-ilmaisimen elementtirivin ollessa pituussuunnassa kallistunut prisman pintaan nähden elementtien tarkennusetäi-syydet muuttuvat ja valotus heikkenee ilmaisimen päädyissä. Kallistuneisuuserot vaikuttavat erityisesti värierot-10 teluun, koska värikomponenttien valotus ei tällöin ole tasapuolista eivätkä syntyvät värisävyt tällöin vastaa todellisuutta. Myös kuva on tällöin epätarkka, mikä puolestaan vaikuttaa myös erottelukykyyn.

Ilmaisinrivien yksittäisten valoilmaisimien koko on 15 tyypillisesti 13 x 13 mikrometriä tai vähemmän. Hyväksyttävän kuvan aikaansaamiseksi CCD-ilmaisimien elementtien optisen päällekkäisyyden tulisi olla vähintään 90%.

Perinteisillä menetelmillä ei voida päästä edellä mainittuihin tarkkuuksiin, vaan kohdistusmekaniikan toteu-20 tuksessa joudutaan käyttämään erikoistekniikoita.

Kohdistusmekaniikka voidaan toteuttaa optiikan asemoinnissa käytettävillä liike-elementeillä ja moottoreilla, jotka on suunniteltu hyvin tarkoille liikkeille. Mekanismi on tällöin koottavissa valmiista rakenne-elemen-25 teistä, ja elementteihin on liitettävissä mikromoottorit korvaamaan manuaaliset mikrometriruuvit. Kohdistusmekaniikka voi tällöin käsittää kolme lineaarisen liikkeen aikaansaavaa liike-elementtiä, joiden siirtosuunnat ovat kohtisuorassa toisiinsa nähden (x-, y- ja z-suunta), ja 30 kaksi kiertoelementtiä, joiden kiertotasot ovat kohtisuorassa toisiinsa nähden (kierto z-akselin ympäri x-y-tasossa ja kierto x-akselin ympäri y-z-tasossa, kun va-loilmaisinrivi on y-akselin suuntainen ja sen kotelon taso vastaa x-y-tasoa). Tällä tavoin päästään eroon käsikäyt-35 töisillä mikrometriruuveilla varustetuista liike-elemen- il in i nm i l i te· i 9 97264 teistä, joiden käytössä ongelmina ovat olleet riittävän asemointitarkkuuden saavuttaminen sekä kosketuksesta aiheutuva rakenteen heiluminen ja tärinä kokoonpanon aikana.

Keskenään asemoitavien osien pinnat vaikuttavat 5 säädön onnistumiseen merkittävästi. CCD-ilmaisimen pinnalla on tavallisesti suojalasi, jonka koskettaessa lasisen prisman pintaa syntyy pintojen välille kuiva-adheesiota. Säätö vaikeutuu tämän vuoksi huomattavasti.

Kitkan aiheuttamat säädön ongelmat voidaan välttää, 10 jos lasiset kohdistuspinnat pysyvät kohdistuksessa irti toisistaan. Tällöin kuitenkin CCD:n pinnalla oleva suojalasi, prisma ja väliin jäävä ilmakerros aiheuttavat haitallisia heijastumia. Syynä ovat syntyneet lasi-ilma- ja ilma-lasi -rajapinnat, joista osa valosta heijastuu.

15 Ratkaisuna heijastusongelmaan on suojalasittoman CCD-ilmaisimen käyttö. Ilmaisimen riski likaantua tai vaurioitua ympäristöolosuhteiden, kuten kosteuden vaikutuksesta on tällöin suurempi, mutta puhdastilajärjestelyin minimoitavissa. Ilmaisimien metallipinnat on passivoitu, 20 eikä suojalasin poistamisen yhteydessä näin ollen tarvita suojakaasuja tai muita erityistoimenpiteitä.

Poistettaessa CCD-ilmaisimen lasipinta taittumisra-japintojen lukumäärä ei kasva, eikä heijastumishaittoja siis esiinny. Toisaalta ilmaisimen kiinnitys prismaan hän- « 25 kaloituu kiinnityspintojen pienentyessä. Ilmaisin on tällöin kiinnitettävä prismaan ainoastaan valoilmaisinriviä tukevan kotelon reuna-alueilta, joita on kuviossa 4 merkitty viitenumerolla 19.

Keksinnön mukaisessa automatisoidussa kohdistus-30 menetelmässä tietokoneohjattu liikutusmekanismi asemoi CCD-ilmaisimen haluttuun kohtaan prisman pintaan nähden. Optoelektronisesti takaisinkytketty säätöalgoritmi hakee ilmaisimelle aseman, jossa asetetut kohdistusvaatimukset täyttyvät.

35 Asemoinnissa sijoitetaan valoilmaisinrivi 1 valo- 10 97264 jakoprisman 2 ulostulopinnan 4 läheisyyteen siten, että elementtirivi 1 on ristikkäin ulostulopinnalla olevan koh-distuskohteen viivamaisen kuvan 5 kanssa. Tällöin on varmaa, että valoilmaisinrivi leikkaa kuvan 5 ja siitä saa-5 daan tällöin takaisinkytkentätieto. Tämän jälkeen valoilmaisinrivi siirretään fokustasoon z-akselin suunnassa tarkkailemalla valoilmaisinriviltä saatavaa valotasosig-naalia. Kun signaali saavuttaa maksiminsa on etäisyys ulostulopinnasta oikea ja ainakin valoilmaisinrivin ja 10 kuvan 5 leikkauspiste on fokustasossa. Seuraavaksi yhdensuuntaistetaan ilmaisinriviä valojuovan kanssa kiertämällä ilmaisimen päitä valojuovaa kohti x-y-tasossa tai z-akselin ympäri. Kierron aikana ohjaus pitää valojuovan ja il-maisinrivin leikkauskohdan jatkuvasti fokustasossa. Ills maisimelta saatava valotasojakauma alkaa vähitellen tasoittua, kun ilmaisimen päätyelementit lähestyvät valojuovaa. Kun valotasojakauma on riittävän tasainen, asemoi algoritmi ilmaisimen yhdensuuntaisuuden lisäksi elementti-rivin pituussuunnassa oikeaan kohtaan valojuovaan nähden. 20 Kun oikea asema on löytynyt, automatiikka pysähtyy ja ilmaisin voidaan kiinnittää prismaan.

Kohdistuksen aikana CCD-ilmaisimen muodostamasta valotasojakaumasta lasketaan jatkuvasti päivittäen saavutetun valotasojakauman tasaisuutta kuvaavaa tunnuslukua. 25 Lukua verrataan lopetusehtoon, joka on hyväksyttävän kohdistuksen rajatarkkuus. Kohdistusautomatiikka pysähtyy kohdistuksen tunnusluvun saavuttaessa lopetusehdon.

Valoilmaisinrivin saamiseksi oikeaan asemaan myös rivin pituussuunnassa käytetään valolähteen valoraossa 30 olevia kohdistusmerkkejä, jotka luovat valotasojakaumaan pimeäpiikkejä. Asemoimalla CCD-ilmaisimen tietty valoilmaisin pimeäpiikin kohdalle saadaan elementtirivi asemoitua myös pituussuunnassaan.

Suojalasillisen CCD-ilmaisimen kiinnitykseen on 35 perinteisesti käytetty liimaa, jonka optiset ominaisuudet u 97264 ovat vastanneet lasin vastaavia. Liima on muodostanut prisman ja CCD-ilmaisimen suojalasin väliin ohuen, yhtenäisen, lasin kaltaisen kerroksen. Keksinnön mukaisen koh-distusmenetelmän käyttö ja mahdollinen CCDsn suojalasin 5 poistaminen sallivat myös ei optisten liimojen käytön samalla kun aiheuttavat joitakin muutoksia liimaustekniikkaan.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä liiman ei tarvitse olla optista, jos sitä ei käytetä valon kulkureitillä. 10 Elektroniikkateollisuuden liimat, kuten epoksiliimat, ovat käyttökelpoisia, mikäli ne ominaisuuksiltaan soveltuvat ilmaisimien kiinnitykseen ja ovat viskositeetiltaan tarkoitukseen sopivia.

Asemoinnissa pintoja tarvittaessa puristetaan tai 15 vedetään irti toisistaan, jotta haluttu tarkennusetäisyys saavutetaan. Liiman tulee olla riittävän elastista seuratakseen kiinnityspintojen liikkeitä kiinnityksessä. Liima-patjan paksuus kiinnityksen aikana on noin 0,3 mm tai enemmän, mutta edullisesti alle 2 mm. Suojalasillisen va-20 loilmaisinrivin tapauksessa voidaan käyttää optista liimaa levitettynä koko suojalasin pinnan yli tai optista tai ei optista liimaa valoilmaisinriviä ympäröivien kotelon reuna-alueiden ja valojakoprisman välissä. Suojalasittoman valoilmaisinrivin yhteydessä vain jälkimmäinen liimaustapa 25 on mahdollinen.

Liimalla on oltava pieni kovettumiskutistuma. Epätasainen kovettuminen synnyttää kiinnitettäville pinnoille helposti kutistumisesta johtuvia jännityksiä, jotka saattavat liikuttaa kiinnityspintoja. Kokoonpanossa käytettä-30 villä liimalle sallitaan korkeintaan yhden prosentin ko vettumiskutistuma. Käyttämällä kiinnityksen ensi vaiheessa liimaa pistemäisesti kutistumisjännitysten riskejä voidaan pienentää, koska liiman epätasaisen kovettumisen aiheuttamat jännitykset ovat tällöin pienempiä.

35 Liiman kovettumisaika vaikuttaa huomattavasti ko- 12 97264 koonpanoaikaan. Lyhyellä kovettumisajalla liitospintojen liikkumisen riski on pieni. Toisaalta hyvin nopeasti kovettuvan liiman käyttö voi olla kyseenalaista. Lyhyt ko-vettumisaika voi johtaa kokoonpanovirheisiin, jos kiinni-5 tystä joudutaan kiirehtimään.

Parhaiten kokoonpanon vaatimuksiin soveltuu liima, jonka kuivuminen voidaan aloittaa hallitusti jollakin katalysaattorilla, esimerkiksi ultraviolettivalolla. Liimojen kovettumista voidaan yleensä tehostaa myös lämpötilaa 10 nostamalla. Tosin tällöin lämpölaajenemisvaurioiden riski on suuri.

Liiman tulee myös kestää kondensoitumatonta kosteutta 5-90%. Tärinän- ja iskunkestävyyden tulee olla vähintään elektroniikan vaatimusten mukaisia.

15 Käyttötarkoitukseen sopivia, mekaaniset vaatimukset täyttäviä liimavaihtoehtoja on useita. Menetelmässä voidaan käyttää optisten komponenttien liittämiseen tarkoitettuja kaksikomponenttiliimoja, joiden ominaisuuksia on mahdollista säädellä komponenttisuhteita muuttamalla. 20 Vaihtoehtona ovat yksi- tai useampikomponenttiset ultraviolettivalolla kovetettavat liimat. Näiden liimojen käsittely on helppoa, työskentelyaika pitkä ja kovettumisen käynnistyminen hallittua.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä kiinnitysvaihe ’ 25 seuraa välittömästi asemointivaihetta, joka tapahtuu ilman liimaa. Kun ilmaisin on asemoitu haluttuun paikkaan ja asentoon, kohdistusliikkeet lukitaan paikoilleen. Tämän jälkeen valoilmaisinta liikutetaan ainoastaan prisman pintaan nähden kohtisuorassa suunnassa liimauksen suoritta-30 mistä varten.

Kohdistettu CCD-ilmaisin ja prisma erotetaan toisistaan, jotta liima voidaan asettaa CCDsn pinnalle. Liimalla varustettu CCD-ilmaisin siirretään kohtisuoralla liikkeellä takaisin asemoidulle etäisyydelleen prismasta. 35 Kun ilmaisin on oikeassa asemassa, käytetystä liimatyypis- « \ 13 97264 tä riippuen liima joko kovetetaan tai sen annetaan kovettua. Liima-alueiden kovettuessa ilmaisin kiinnittyy prisman pintaan. Tämän jälkeen liitos vahvistetaan ja tiivistetään liimaamalla ilmaisin reunoistaan kiinni prismaan.

5 Liimaa käytetään ensimmäisessä vaiheessa hyvin vä hän ja ainoastaan pistemäisesti tai nauhamaisesta pienille alueille esimerkiksi ilmaisimen kulmiin tai leveille reuna-alueille. Tällaisia liimatäpliä on merkitty kuviossa 4 viitenumerolla 6.

10 Liimattaessa ilmaisin ensin pienillä pistemäisillä alueilla saadaan pinnat nopeasti kovetettua, jolloin riski kovettumiskutistuman tai pintojen liikkumisen aiheuttamiin virheisiin on pienempi.

Vaihtoehtoisesti voidaan CCD-ilmaisin asemoida jo 15 valmiiksi liimatäplillä varustettuna. Tämä on mahdollista erityisesti sitten, kun asemointi on varmentunut kameroiden kokoonpanon rutiinitoimenpiteeksi.

Keksinnön mukainen menetelmä tarjoaa myös mahdollisuuden CCD-ilmaisimen sijoittamisen haluttuun kallistet-20 tuun asentoon valojakoprisman fokustason suhteen. Tällöin menetellään lähtökohtaisesti täysin samoin kuin edellä on kuvattu, mutta asemoinnin jälkeen annetaan asemointime-kaniikalle käsky kallistaa CCD-ilmaisin haluttuun kallistuskulmaan valojakoprisman fokustason suhteen. CCD-ilmai-25 sin liimataan sitten tässä kallistetussa asennossaan valojakoprisman ulostulopintaan. Liimausmenettelyt voivat olla edellä kuvatun kaltaisia eli liima voi olla joko valmiiksi levitettynä sopivina täplinä CCD-ilmaisimen reuna-alueille tai liima vasta tämän kallistuksen jälkeen tuo-30 daan näille pinnoille, kun CCD-ilmaisin on ensin viety sopivalle etäisyydelle valojakoprismasta. Tällainen hallitun kallistuksen käyttö antaa lukuisia uusia käyttömahdollisuuksia viivakameroille. Tällaisen kallistuksen avulla voidaan kompensoida erilaisia kulmavirheitä, joita syn-35 tyy silloin, kun viivakamera joudutaan asettamaan vinoon • > 14 97264 asentoon sillä tarkkailtavan kohteen suhteen. Luonnollisesti tällainen kallistusmahdollisuus antaa myös helpon ja yksinkertaisen tavan kompensoida mahdolliset kallistusvir-heet itse CCD-kuvailmaisinrivin ja sen kotelon välillä.

5 Tällainen vähäinen korjaus syntyy jo automaattisesti keksinnön mukaista asemointimenetelmää käytettäessä. Yllä keksinnön mukaista menetelmää on kuvattu vain joidenkin esimerkinomaisten suoritusmuotojen avulla ja on ymmärrettävää, että siihen voidaan tehdä joitakin muutoksia poik-10 keamatta kuitenkaan oheisten patenttivaatimusten määrittelemästä suojapiiristä.

Claims (15)

97264

1. Valojako- ja ilmaisinrakenne viivakameraa varten käsittäen ainakin takaa kotelon (10) suojaaman valoilmai- 5 sinrivin (1) asemoituna objektiivin (7) fokustasoon ja liimattuna valojakoprisman (2) ulostulopintaan (4) tukija asemointirakenteen välityksellä, tunnettu siitä, että tuki- ja asemointirakenne käsittää valoilmaisin-riviä (1) ympäröivien kotelon (10) reuna-alueiden (19) ja 10 valojakoprisman ulostulopinnan (4) väliin sovitetun liima-kerroksen (6).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen valojako- ja ilmaisinrakenne, tunnettu siitä, että valoilmaisin-rivin (1) kotelon (10) ja valojakoprisman välinen liitos 15 on tiivistetty.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen valojako- ja ilmaisinrakenne, tunnettu siitä, että mainittu liitos on tiivistetty liiman avulla.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen valojako- ja il-20 maisinrakenne, tunnettu siitä, että valoilmaisin- rivi (1) on kallistettu haluttuun kulmaan fokustason suhteen, jolloin liimakerroksen (6) vahvuus valoilmaisinrivin toisen pään kohdalla on suurempi kuin sen toisen pään kohdalla.

5. Menetelmä valoilmaisinrivin asemoimiseksi viiva- kamerassa objektiivin (7) fokustasoon ja kiinnittämiseksi tässä asemassa valojakoprisman ulostulopintaan tuki- ja asemointirakenteen välityksellä, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää vaiheet, joissa 30 suunnataan viivamainen tai viivamaisista osista - muodostuva valo kohdistuskohteesta (3) valojakoprisman (2) läpi sen ulostulopinnalle (4), sijoitetaan valoilmaisinrivi (1) valojakoprisman (2) ulostulopinnan (4) läheisyyteen siten, että valoil-35 maisinrivi (1) on ristikkäin ulostulopinnalla olevan koh- « 97264 distuskohteen viivamaisen kuvan (5) kanssa, asemoidaan valoilmaisinrivi (1) valonjakoprisman (2) ulostulopinnalla (4) olevan viivamaisen kuvan (5) suhteen siten, että valoilmaisinrivin ilmaisimien valotasot 5 vastaavat oleellisesti toisiaan, ja tuetaan valoilmaisinrivi (1) kotelostaan (10) valo-jakoprismaan (2).

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valoilmaisinrivi (1) tuetaan 10 kotelostaan (10) valojakoprismaan (2) liiman (6) avulla.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valoilmaisinrivi (1) liimataan kotelostaan (10) suoraan valojakoprisman (2) ulostu-lopintaan.

8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se lisäksi käsittää vaiheen, jossa valoilmaisinrivi (1) asemoinnin jälkeen kallistetaan haluttuun kulmaan fokustason suhteen.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 5-8 mukainen menetel-20 mä, tunnettu siitä, että liimaus käsittää vaiheet, joissa valoilmaisinrivi (1) ja valojakoprisma (2) loitonnetaan toisistaan, liimaa (6) levitetään valoilmaisinrivin kotelon 25 (10) reuna-alueille (19), valoilmaisinrivi (1) siirretään takaisin asemoidulle etäisyydelleen valojakoprismasta (2) ja liiman (6) annetaan kovettua/liima (6) kovetetaan.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 5-8 mukainen mene- 30 telmä, tunnettu siitä, että se lisäksi käsittää ‘ vaiheet, joissa ennen valoilmaisinrivin (1) sijoitusta valojako-prisman (2) ulostulopinnan (4) läheisyyteen levitetään liimauksessa käytettävä liima (6) valoilmaisinrivin (1) 35 kotelon (10) reuna-alueille (19) ja 97264 kovetetaan liima (6) asemoinnin jälkeen.

11. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liima levitetään liima-täplinä (6) ja että liiman kovettamisen/kovettumisen jäl- 5 keen valoilmaisinrivin (1) kotelon (10) ja valojakoprisman välinen liitos tiivistetään.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valoilmaisinrivin (1) kotelon (10) ja valojakoprisman välinen liitos tiivistetään liiman 10 avulla.

13. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 5-12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se lisäksi käsittää vaiheen, jossa ennen valoilmaisinrivin (1) sijoitusta valojakoprisman (2) ulostulopinnan (4) läheisyyteen 15 tai sitä mahdollisesti edeltävää liimatäplien (6) levitys tä kotelon (10) reuna-alueille valoilmaisinrivin (1) kotelon (10) suojalasi poistetaan.

14. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liiman kovettaminen kä- 20 sittää ultraviolettivalon kohdistamisen liimaan.

15. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 5-14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että viivamai-sen tai viivamaisista osista muodostuva valojuovan leveys valojakoprisman (2) ulostulopinnalla (4) vastaa oleelli- 25 sesti valoilmaisinrivin yhden ilmaisinelementin leveyttä. 97264