JP2005092204A - カメラ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで、正確に調整設定可能なカメラ装置を提供すること。
【解決手段】少なくとも１つのレンズ収容部と少なくとも１つのレンズから成り、レンズ収容部およびレンズが球継ぎ手を構成する、ことを特徴とする殊に自動車内のカメラ装置。
【選択図】図１

Description

本発明は殊に自動車内のカメラ装置に関する。

ドイツ連邦共和国公開公報第１９９１７４３８号から回路装置が公知である。この回路装置はレンズと導体プレートと当該導体プレート上に配置された画像撮影部を有している。さらに光学素子を収容および固定するためのレンズ保持部が提示されている。ＤＥ１９９１７４３８Ａ１号では、正確に調整設定可能なカメラ装置に関する示唆はなされていない。

レンズ収容部とレンズが球形継ぎ手を形成する、以下に記載するカメラ装置は、カメラ装置のぶれを容易に補償することができるという利点を有している。さらに、提案されるカメラ装置は、カメラ装置の容易な構成と高い精度を同時に設定することができる。ハウジングおよび／またはハウジング部分および／または導体プレートおよび／または接続部（例えば接着部）および／またはねじおよび／または許容誤差を含んでいる光学ユニットにおける不正確性は、全体的に大きな公差を伴う長い公差の連鎖を生じさせてしまう。このような公差を小さく保つために、コンポーネントの構成および製造における多大なコストによって高い精度を得ることが可能である。これは、僅かな許容誤差、ひいては高い寸法精度（Masshaltigkeit）を有するピンおよび／またはストッパー縁等の構成部分が使用されることによって得られる。このような解決方法は一般的に製品が高精度の場合、高費用と結びついてしまう。
ドイツ連邦共和国公開公報第１９９１７４３８号

本発明の課題は、抵コストで、正確に調整設定可能なカメラ装置を提供することである。

上述の課題は、少なくとも１つのレンズ収容部と少なくとも１つのレンズから成り、レンズ収容部とレンズが球継ぎ手を構成する、ことを特徴とする、殊に自動車内のカメラ装置によって解決される。

以下に記載するカメラ装置にかかるコストは、非常に低い。なぜならコンポーネントに要求される寸法精度、すなわち使用されているコンポーネントの寸法の精度が低いからである。これは以下に記載するカメラ装置が既知の公差の製造技術的補償を可能にすることによって実現される。既知の公差の製造技術的な補償は、大量生産および／または連続生産のように個数が多い場合には低コストである。以下に記載するカメラ装置は、コンパクトかつ頑強な構造様式、並びに大量生産における低い価格によって、自動車内での使用に特に有利である。以下に記載するカメラ装置は殊に、暗視システムおよび／または運転手補助システムおよび／またはバック走行システムに対するコンポーネントとして適している。

有利には、レンズ収容部は球継ぎ手の軸受けとして構成され、レンズは球継ぎ手の頭部として構成される。

さらに以下に記載するカメラ装置で、レンズ収容部は、それぞれ唯一のねじみぞ（Gewindegang）を有する、３つまたは少なくとも３つの同心状に配置されたリング状の案内路を有し、焦点合わせの調整が容易に実行できるという利点を有する。

特に有利には、案内路はみぞ内にある。なぜならこれによってレンズ収容部内のレンズの傾動の制限が定められるからである。

レンズ収容部がハウジングの一部であるのはさらに有利である。なぜならこれによってカメラ装置の特にコンパクトかつ軽い構造形式が実現されるからである。

さらなる利点は、図面に関連する実施例の以下の説明および従属請求項に記載されている。

本発明を以下で、図示された実施形態に基づきより詳細に説明する。

以下でカメラ装置、殊に自動車内で使用されるカメラ装置を説明する。このカメラ装置はレンズ収容部とレンズを含む。これらは一緒になって１つの球継ぎ手を構成する。択一的または付加的にレンズ収容部はリング状の、同心状に配置された３つの案内路を有する。これらの案内路はそれぞれ１つのねじみぞを有している。この案内路内にはそれぞれ、レンズの少なくとも１つの支承部が当接している。

自動車で使用されるために設けられるカメラ装置は一方では非常に頑強でなければならず、また同時に他方では非常に正確でなくてはならない。同時に、カメラ装置が廉価であることがさらなる基準である。カメラ装置では、光学系（光学ユニット）に対するホトダイオードフィールド（イメージャチップ、画像センサチップ）のラテラル配向が必要である他に、光学ユニットのレンズに対するイメージャチップの直交配向が必要である。ホトダイオードフィールドが存在する焦点深度領域は、約２０μｍの伸長を有する。ここでこの焦点深度は焦点距離および／または絞りに依存する。従ってイメージャチップに対する最適な面は、焦点深度領域の切断面である。このような調整は、有利には２０°の室内温度で行われる。従って−４０°〜＋８５°の間の温度変動時に材料伸長によって生じた変位は、焦点深度領域を逸脱しない。さらに、イメージャ法線から相違している光軸の補償が必要である。このような補償はぶれ補償（Taumelausgleich）と称される。

画像鮮明度に関する配向および／または位置調整および／または光軸の傾動に関する配向および／または位置調整（ぶれ補償）は、画像センサとのフィードバック結合によって実行される。フィードバック結合は、撮影および伝送された画像による画像センサの作動によって行われる。この画像は、以降の処理ユニットおよび／または計算器において評価される。このような製造ステップは、カメラ装置を製造するための取付けラインの終端に位置する。

以下に提示されるレンズ収容部の設計によって、レンズ収容部内のレンズの傾動および回転によって、ぶれが補償されるおよび／または焦点合わせが行われる。

図１には有利な実施例のカメラ装置の第１の図面として、カメラ装置の横断面が示されている。カメラ装置はレンズ１７およびレンズ収容部４から成る。さらにカメラ装置は、画像センサユニットから成る。画像センサユニットは導体プレート５およびイメージャ８（画像センサ）から成る。イメージャ８は同じようにイメージャチップ２と防護カバー７を含む。導体プレート５上にはさらに機能的電子機器とデータ（例えば画像データ）およびエネルギー伝送のためのプラグとが配置されている。イメージャ８は、感光性シリコンを有するイメージャチップ２を含む。イメージャチップ２上には、透光性の防護カバー７が取付られており、この防護カバーはイメージャチップ２に対して面平行である。有利な実施例ではレンズ収容部４が導体プレート５上に固定、殊に接着されている。光学系１をイメージャチップ２に対して寸法的に正確に位置付けするためにレンズ１７は、球形キャップの形で半球状の下面３を備えた球形を有している。レンズ１７に対するレンズ収容部４は、レンズ１７の半球状下面３に対して負の押型（Negativabdruck）、すなわち逆の球状キャップである。有利な実施例では、レンズ１７はハウジング６に、殊に接着接続部１１によって接続されている。付加的または択一的にレンズ１７とハウジング６の間には密閉部１０が取り付けられている。さらに図１には光軸２０が示されている。この光軸は実質的に光学系１の対称軸によって定められている。レンズ収容部４とレンズ１７は球継ぎ手を構成する。ここで有利な実施例では、レンズ収容部４は球継ぎ手の軸受け（Pfanne）として構成され、レンズ１７は球継ぎ手の頭部として構成されている。レンズ１７とレンズ収容部４の間の半球状、すなわち球キャップ状の接続部には、有利な実施例では、３つの同心状の案内路１２が支持部として配置されている。ここで各区間は球状の一部である。有利な実施例では、案内路１２がみぞ１６内に配置されている。みぞの間にはウェブ１４がある。レンズ１７は光軸２０を中心とした旋回時に、案内路１２によって定められたスクリューみぞないしはねじみぞ上を上方に向かって動き、ここで焦点合わせが実行される。旋回は構造条件的に３６０°しか行われない。なぜなら再び初めの状態になり、レンズ１７が図３に示された節１３を介してねじの高さぶんだけ下降するからである。ねじみぞは、焦点合わせが実行可能であるために、許容誤差の範囲内になければならない。焦点合わせの実行時には有利には許容誤差範囲の下方終端部で開始され、最適な焦点に旋回される。さらに、有利な実施例では光軸２０がイメージャチップ２の画像面の中心に対してラテラルに、レンズ収容部４を導体プレート５上でシフトさせることによって変位される。有利な実施例では配向されたレンズ１７が光学系１とともに接着接続部を介してハウジング６と接着され、これによって固定される。最終的な硬化の前に事前に固定させるために、ＵＶ反応性接着剤、すなわち紫外線によって硬化する接着剤が用いられる。ここでは図１からわかるように、画像センサユニットおよびレンズ収容部４は硬化後にハウジング６内にレンズ１７のみを介して保持される。図１に示された有利な実施例のカメラ装置を製造するために、レンズ収容部４は接着剤によって導体プレート５上に載置される。引き続きレンズ１７が接着剤によってレンズ収容部４内に組込まれる。旋回および／または傾動および／または変位によって２つの部分、すなわちレンズ１７とレンズ収容部４は、処理ユニット内で実行される調整アルゴリズムによって配向される。以降のステップでは接着剤が紫外線、ＵＶフラッシュの照射によって固定および硬化される。

図２には有利な実施例のカメラ装置の第２の図面としてレンズ１７とレンズ収容部４との間の接続部が示されている。案内路１２内に当接している支承部１５は、次のように構成されている。すなわち参照番号２３で示されているように、球継ぎ手の機能に相応して、レンズ１７の光軸２０がレンズ収容部４に相対して回動されるように構成されている。さらに図２には案内路１２がみぞ１６内に設けられていることが示されている。みぞ１６はウェブ１４によって制限されている。支承部１５の幅に対するみぞ１６の幅の違いは、可能な最大回動調整２３を定める。従ってこのウェブ・みぞ接続部は、球継ぎ手の傾動、ひいては可能なぶれ補償を定める。

図３は、有利な実施例のカメラ装置の第３の図面としてレンズ収容部４の概略的な平面図を示している。ここでは案内路１２のみが示されており、みぞおよびウェブは省かれている。有利な実施例ではレンズ収容部４は、同心状に配置された３つのリング状案内路１２を有している。ここでこの３つの案内路はそれぞれ１つのねじみぞを有している。各リングは１つのねじみぞを示しているので、各案内路１２の箇所には節１３が存在する。この節は丁度、ねじみぞの高さを有する。案内路のねじみぞの節は等間隔の角度で配置されており、殊に３つの案内路のねじみぞの節は１２０°の間隔で配置されている。有利な実施例では節１３は、円周上で１２０°ずらして配置されている。さらにねじみぞの高さ、従って節１３の高さも３つの全案内路１２で同じである。

図４は、有利な実施例のカメラ装置の第４の図面として、節１３を有する、光軸２０のまわりに同心状に配置されたリング状の３つの案内路１２を有するレンズ収容部の平面図を示している。

図５は、有利な実施例でのレンズ収容部の支持面１８を分かり易くするための図である。有利な実施例では、レンズの支承部は実質的にレンズ収容部の案内路１２の負の押型である。それにもかかわらず支承部は幅において案内路より狭く、みぞ内に十分に大きい遊びを有する。１８０°の旋回時には、レンズの支承部の面の５０％が当接する。各案内路１２上の支持面１８並びに光軸２０は図５に示されている。

図６は、有利な実施例でのレンズ収容部の支持面１８を分かり易くするための第２の図を示している。変位させることによって、３５０°で三本脚１９の形式で当接が行われる。各案内路１２上の三本脚１８形式での支持面、並びに光軸２０は図６に示されている。

図７には、有利な実施例のカメラ装置の別の形態の図が示されている。これはレンズ１７およびレンズ収容部４から成る。この形態では、レンズ収容部４はハウジング６の一部である。このような形態においてもカメラ装置はさらに画像センサユニットから成る。画像センサユニットは、導体プレート５およびイメージャチップ２から成る。イメージャチップ２は、ボンディングワイヤを介して導体プレート５と接続されている。導体プレート５上にはさらに機能性電子機器およびデータ（例えば画像データ）およびエネルギー伝送のためのプラグが配置されている。導体プレート５は、ハウジング６の間隔ボルト２２にねじ２１によってねじ接続を介して固定される。この有利な実施例の形態では、配向されたレンズ１７は光学系１とともに接着接続部１１を介してハウジング６と接着および固定される。最終的な硬化の前に事前に固定させるために、ＵＶ反応性接着剤が用いられる。光学系１をイメージャチップ２に対して寸法的に正確に位置付けするためにレンズ１７は有利な実施例のこの形態においても、球形キャップの形で半球状の下面３を備えた球形を有している。レンズ収容部４は、上述の同心状に配置されたリング状案内路を有している。さらに図７には光軸２０が記載されている。

有利な実施例のこの形態では支承部は、軸足状（standbeinartige）の面によって構成されている。この面は支承部が案内路上で滑るように構成されている。

記載したカメラ装置は、イメージャとしてのＣＣＤ画像センサおよび／またはＣＭＯＳ画像センサに適している。

提示した球継ぎ手と、それぞれ１つのねじみぞを有するリング状に配置された少なくとも３つの案内路は、有利な実施例の別の形態において個別に使用される。

３つまたは少なくとも３つの案内路は、予め設定された唯一の勾配を有している。

有利な実施例のカメラ装置の第１の図である。

有利な実施例のカメラ装置の第２の図である。

有利な実施例のカメラ装置の第３の図である。

有利な実施例のカメラ装置のレンズ収容部の平面図である。

有利な実施例でのレンズ収容部の支持面を分かり易く示す第１の図である。

有利な実施例でのレンズ収容部の支持面を分かり易く示す第２の図である。

有利な実施例のカメラ装置の別の形態の図である。

符号の説明

１ 光学系
２ イメージャチップ
３ 下面
４ レンズ収容部
５ 導体プレート
６ ハウジング
７ 防護カバー
８ イメージャ（画像センサ）
１０ 密閉部
１１ 接着接続部
１２ 案内路
１３ 節
１４ ウェブ
１６ みぞ
１７ レンズ
１９ 三本脚
２０ 光軸
２１ ねじ
２２ 間隔ボルト
２３ 回動調整

Claims (7)

1. 殊に自動車内のカメラ装置であって、
   少なくとも１つのレンズ収容部と、少なくとも１つのレンズから成り、
   前記レンズ収容部およびレンズは球継ぎ手を構成する、
   ことを特徴とするカメラ装置。
2. 前記レンズ収容部は球継ぎ手の軸受けとして構成されており、
   前記レンズは球継ぎ手の頭部として構成されている、請求項１記載のカメラ装置。
3. 少なくとも１つのレンズ収容部と、少なくとも１つのレンズから成り、
   前記レンズ収容部は、それぞれ唯一のねじみぞを有する、同心状に配置された３つまたは少なくとも３つのリング状の案内路を有しており、
   前記レンズは、３つまたは少なくとも３つの支承部を有しており、当該支承部はそれぞれ案内路内に当接している、殊に請求項１または２に記載されたカメラ装置。
4. 前記案内路はみぞの中にある、請求項３記載のカメラ装置。
5. 前記案内路のねじみぞの節は等間隔の角度で配置されており、
   殊に３つの案内路のねじみぞの節は１２０°の間隔で配置されている、請求項３または４記載のカメラ装置。
6. 前記３つまたは少なくとも３つの案内路は、予め設定された唯一の勾配を有している、請求項３から５までのいずれか１項記載のカメラ装置。
7. 前記レンズ収容部はハウジングの一部である、請求項１から６までのいずれか１項記載のカメラ装置。

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