JP2007501551A - 画像記録システム - Google Patents

Abstract

とりわけ自動車で使用する画像記録システム、およびこの画像記録システムの製造方法が提案される。画像記録システムは、画像センサ（１２）と、光学ユニット（１）と、ケーシング（２）と、画像センサ（１２）をケーシング（２）に対して固定するための固定手段とを有し、画像センサ（１２）の主軸と光学ユニット（１）の主軸を相互に軸方向に配向する。

Description

従来技術
本発明は、画像記録システムおよび画像記録システムの製造方法に関する。

ＤＥ１９９１７４３８Ａ１から、導体路板とこの導体路板の上に配置された画像記録器とを有する回路装置、およびこの回路装置の製造方法が公知である。さらに光学的エレメントを収容し、固定するための対物レンズホルダも提案されている。簡単な構造を有し、同時に高精度の画像記録システムはＤＥ１９９１７４３８Ａ１には記載されていない。

発明の利点
以下に説明する画像記録システムはとりわけ自動車で使用するためのものであり、少なくとも１つの画像センサと、少なくとも１つの光学ユニットと、少なくとも１つのケーシングと、画像センサをケーシングに対して固定するための固定手段とを有し、ケーシングは光学ユニットを収容するための手段を有し、ケーシングは内側に配向手段を有し、該配向手段はとりわけ画像センサの主軸と光学ユニットの主軸とを固定せずに相互に配向することができる。このような画像記録システムは、高精度の画像記録システムを達成しながら同時に構造が簡単であるという利点を有する。

ケーシングの光学ユニットを収容する手段がネジ収容部であると有利である。ネジ収容部は多数の利点を有する。１つには、光学ユニットを回転することによりケーシングに簡単に、かつ正しい位置で取り付けることできる。さらにネジ収容部は、画像センサの画像鮮鋭度を光学ユニットのねじ込みまたはねじ出しにより簡単に調整する手段を提供する。

特に有利には、画像センサは導体路板の上に配置されている。なぜならこの場合に、後置接続された電子ユニットへの信号供給経路およびエネルギー供給経路を短くすることができるからである。このことは有利には画像記録システムのコンパクトな構造に寄与する。さらにここで導体路板が第２の配向手段によって、とりわけ少なくとも１つのスペースホルダによってケーシングに対して位置決め可能であると有利である。このことにより、画像記録システムの高い機械的安定性と高い振動耐性が達成され、これによりこの画像記録システムはとりわけ自動車技術で使用するのに、すなわち自動車に取り付けるのに特に適する。

有利には張力バネを、画像センサをケーシングに対して固定するための固定手段として使用する。なぜなら張力バネは解除可能な接続部として簡単な取り付けを可能にするからである。

特に有利には、配向手段の少なくとも一部を調整可能にする。なぜならこれにより画像センサおよび／またはケーシングの製造の際に公差を調整することができるからである。ここでは少なくとも３つのスペースホルダが第１の配向手段として、画像センサをケーシングから離間させるために使用すると有利であることが示された。ここで有利には、少なくとも３つのスペースホルダのうちの少なくとも２つが間隔方向で調整可能である。

以下に示す方法は、画像記録システム、とりわけ請求項のいずれか一項記載の画像記録システムの製造方法である。ここでは、画像記録システムの画像センサと光学ユニットの主軸を、画像記録システムのケーシングの内側に取り付けられた配向手段によって相互に固定なしで軸方向に配向し、画像センサの主軸と光学ユニットの主軸を、画像センサの画像データに依存して、画像センサがケーシングの外にあるテストパターンの画像データを形成するように相互に半径方向に配向する。このことの利点は、画像センサないし導体路板を光学ユニットないしケーシングに対して帰還取り付けすることにより高精度が達成されることである。さらに有利にはテストパターンの画像データに依存して画像鮮鋭度を調整する。この調整は光学ユニットの位置を画像記録システムのケーシング内で調整装置により調整することで行われる。なぜならここでは製造プロセスで、画像センサの光学ユニットに対する配向も、画像鮮鋭度も調整されるからである。

特に有利には、テストパターンの画像データに依存して画像センサの少なくとも１つの調整パラメータ、例えば内部較正のための少なくとも１つの調整パラメータおよび／または固定パターンノイズ補正の少なくとも１つの調整パラメータを検出し、場合により調整すると有利である。なぜならこの場合にさらに別の調整過程が画像記録システムの製造の際に組み込まれて実行されるからである。このことにより有利には、画像記録システムの製造コストが低減され、同時に画像記録システムは高精度を有する。

上に示した画像記録システムに対する利点は、本発明の画像記録システムの製造方法にも当てはまる。

さらなる利点は、図面を参照する以下の実施例の説明および従属請求項から明らかとなる。

図面
本発明を以下、図面に示された実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は、有利な実施例の画像記録システムを示す。
図２は、有利な実施例の画像記録システムの変形を示す。
図３は、有利な実施例の方法のフローチャートである。
図４は、画像記録システムのさらなる変形の斜視断面図である。
図５は、画像記録システムのさらなる変形の斜視断面図である。

実施例の説明
以下に、とりわけ自動車で使用する画像記録システム、およびこの画像記録システムの製造方法を説明する。

画像記録システムは、画像センサと、光学ユニットと、ケーシングと、画像センサをケーシングに対して固定するための固定手段とを有し、ケーシングは内側に配向手段を有し、この配向手段は、画像センサの主軸と光学ユニットの主軸を相互に軸方向に固定なしで配向する。
自動車に使用するための設けられた画像記録システムは非常に頑強でなければならず、また同時に非常に正確でなければならない。さらなる基準は、画像記録システムが安価であることである。高精度の画像記録システムは例えば構造的な付加コストによって達成することができ、高精度の寸法を有するピンおよび制限ストッパは重要な解決手段である。この解決手段は一般的には比較的に高いコストと結び付いている。このコストは取り付け過程に対して必要であるが、画像記録システムの使用には必要ない。

基本的に帰還結合されたシステムにより所要の精度を達成することができる。外部センサ、例えば位置センサを画像記録システムの製造時に組み込み、この位置センサが画像記録システムを完成時に測定し、偏差が存在する場合に調整介入することも考えられる。外部センサが固定すべき対象物上の特徴を観察することも考えられる。この特徴は構造の点で所要の精度と厳密な関係にあり、後で使用されるセンサ、とりわけ画像センサと厳密な関係にある印刷された円とすることができ、この円を観察する。従ってここでは有効信号が評価されるのではなく、特徴が外部センサによって評価される。しかしこの外部センサは、本来の使用センサと正確には既知でない関係を以て製造される。

以下に画像記録システムおよびこの画像記録システムの製造方法を説明する。ここでは本来の画像センサとの帰還結合が実行され、製造のために、対象物、すなわち画像センサ上に付加的特徴を必要としない。従って製造精度はほぼ正確に画像センサの有効精度に相当する。これに対する前提は、画像センサを備える画像記録システムがこの製造ステップで少なくとも部分的に機能できることである。そのために画像記録システムは、画像センサを備える導体路板がスライド可能であり、引き続きスライドされた状態で固定できるように構成される。

図１は有利な実施例の画像記録システムを示し、この画像記録システムはケーシング２、光学ユニット１，画像センサ１２（イメージチップ）、スペースホルダ４，並びに張力バネ１６を含む。画像記録システムは、光学ユニット１とイメージセンサ５からなり、イメージセンサは光学ユニット１に対して精密に位置決めされている。有利な実施例では、光学ユニット１はシリンダとして構成されており、ケーシング２のシリンダホール３に直接ねじ留めされている。ケーシング２の内側では光学ユニット１を備えるシリンダホール３を中心にして、有利な実施例では３つのスペースホルダ４が設けられている。３つのスペースホルダ４は、平面を規定するための最少数である。このようにして規定された平面はシリンダホール３の軸に対して垂直であり、ひいてはシリンダホール３内に存在する光学ユニット１の主軸に対して垂直である。この平面により画像センサ１２の主軸と光学ユニット１の主軸を相互に軸方向に配向することができる。画像センサ１２の主軸は、画像中心を通る画像センサの感光面に対して垂直である。スペースホルダ４により規定される平面とシリンダホール３の軸との間の厳密な寸法関係は、コンピュータ支援された製造方法により、例えばＣＮＣフライス盤での材料加工によって達成される。シリンダホール３の軸は所定の公差内で、画像記録システムの後での光軸に相当する。ここで画像記録システムの光軸の方向は２つの点、すなわち対物レンズ主点と画像センサ１２の中心によって規定される。スペースホルダ４により規定された平面には画像センサ１２（イメージチップ）が載置される。画像センサ１２はそのケーシング６内にイメージセンサ５、すなわち画像センサ１２の感光部分と、光透過性保護カバー７を含んでいる。この保護カバーはイメージセンサ５に対して面平行に取り付けられている。イメージセンサ５の保護カバー７に対する寸法精度は高品質のチップ製造で達成される。これに対して画像センサ１２の下面での電気接続部８、および導体路板９での画像センサ１２の位置は所要の精度に対して重要ではない。画像センサ１２の寸法に対して比較的に大きい、シリンダホール３までの間隔部には別のスペースホルダ１０が取り付けられている。このスペースホルダ１０は、シリンダホール３の領域のスペースホルダ４に対して比較的低い精度を以て製造され、取り付けられている。導体路板９上には電子回路とソケット１１が配置されている。このソケットはデータ、例えば画像データとエネルギーを伝送するためのものであり、これにより画像センサ１２を備える導体路板９を駆動制御することができる。画像センサ１２を取り付けるために、導体路板収容部を備えるｘ、ｙ走行台１３により、保護カバー７を備える画像センサ１２が導体路板９上で中央スペースホルダ４に押圧される。調整モータ１４が光学ユニット１をシリンダホール３へ、電子回路がソケットを介して先鋭な画像を送出するまで回転して押し込む。ｘ、ｙ走行台１３は択一的に操作者による手動で、および／または自動的に駆動制御することができ、これにより光学ユニット１前方の所定位置に存在するテストパターン上の特徴が、画像センサ１２により形成される画像データの形態の画像内の所望の位置へ移動される。鮮鋭度調整過程およびｘ、ｙ配向過程は、択一的変形実施例では、所望の精度が達成されるまでインタラクティブに反復される。前記の調整過程中ないし調整過程後に、有利な実施例では画像センサ１２の画像品質のさらなる調整パラメータが検出される。これはとりわけ、内部較正のための少なくとも１つの調整パラメータおよび／または固定パターンノイズ補正の少なくとも１つの調整パラメータである。所望の位置決めの後、導体路板９は張力バネ１６を介してケーシング２に押圧され、これにより画像センサチップシリンダホール３に対して運動することができなくなる。択一的にまたは付加的に、接着手段および／または少なくとも１つのネジ接続手段を、画像センサ１２をケーシング２に対して固定するために使用することができる。最後に裏面カバー２０が例えばネジにより取り付けられている。この裏面カバー２０は、導体路板９を挟み込み、および／またはアース接続により良好なＥＭＣを達成し、および／または画像センサ１２を冷却するために画像センサ１２と周囲との熱伝導を達成する。

図２は、有利な実施例の画像記録システムの変形を示す。ここには画像センサ１２と光学ユニット１を備える図１の中央部分だけが示されている。すでに図１で説明したコンポーネントについては後で説明しない。画像センサ１２上でのイメージセンサ５と保護カバー７との高精度の寸法関係は画像センサ１２の製造コストを上昇させる。従って有利な実施例のここに説明する変形では、適切な調整機構を介して傾斜角誤差、すなわちｘ軸および／またはｙ軸を中心にする画像センサ１２の回転ずれが、イメージセンサ５と保護カバー７との間で調整される。このために、使用される少なくとも３つのスペースホルダのうちの少なくとも２つが、この変形実施例ではネジ２１により置換される。調整モータ１４を介する鮮鋭度調整の際に、画像にわたって分散された特徴を同時に測定品柄、２つの別のネジ調整モータ１９が駆動制御され、このときに画像センサ１２内のイメージセンサ５が光学ユニット１に対して面一に調整される。

図３は、前記の変形に含まれる有利な実施例の画像記録システムの製造方法のフローチャートである。第１の方法ステップ３０で、保護カバーを備える画像センサが導体路板上で、シリンダホールの領域に存在するスペースホルダに押圧される。このスペースホルダは前記変形実施例ではネジとして構成されている。第２の方法ステップ３１で、光学ユニットが調整モータによりシリンダホールに、後置接続された評価ユニットが先鋭な画像を示す信号を送出するまで押し込まれる。続いて方法ステップ３２では、画像センサの主軸と光学ユニットの主軸を相互に半径方向に配向する。この配向は、ｘ、ｙ走行台１３を介して画像センサを所望のｘ、ｙ位置にもたらすことにより行われる。これに続く方法ステップ３３では、画像センサの主軸と光学ユニット１の主軸が相互に軸方向に、ネジの調整によって配向される。オプションとして方法ステップ３１，３２，３３は、配向の所望の精度が達成されるまでインタラクティブに反復される。引き続き方法ステップ３４で、テストパターンの画像データに依存して画像センサの少なくとも１つの別の調整パラメータ、例えば内部較正のための少なくとも１つの調整パラメータおよび／または固定パターンノイズ補正の少なくとも１つの調整パラメータが検出され、場合により調整される。最後の方法ステップ３６では、画像センサが固定手段によりケーシングに対して固定される。

図４と図５に基づいて、以下に本発明の有利な変形実施例を説明する。

図４に示された画像記録システム４０はケーシング４０．１，４４を有し、このケーシングは実質的に鉢状のケーシング本体４０．１と、ケーシング本体４０．１を閉鎖するカバー４４からなる。ケーシング本体４０．１とは光学的モジュール４１が接続されている。ケーシング本体４０．１には、光学的モジュール４１と作用結合した、イメージチップ４２を備える画像センサ４７が配置されている。作用接続とはこの関連で、光学的モジュール４１が、光学的モジュール４１の記録領域に相応する画像を画像センサ４７ないしより正確に言えば画像センサ４７のイメージチップ４２に結像することを意味する。感光性シリコンからなるイメージチップ４２を備える画像センサ４７は有利には第１導体路板４８と接着および／またはろう付けされている。画像センサ４７を指示する導体路板４８は中間支持体４９の第１上面に配置されている。中間支持体４９はその第２上面に第２の導体路板４０．２を支持する。この第２導体路板には、図に詳細に示されていないが、電子コンポーネント、プラグが配置されており、これらは回路技術的に第１導体路板４８に配置された画像センサ４７と電気接続している。中間支持体４９の外周囲の少なくとも部分領域は球外套面の形状を有する。中間支持体４９の外周囲のこのように構成された領域は、ケーシング本体４０．１の内壁の相応に形状適合する領域４３に形状的に係合する。この内壁は同様に球面の一部を示す。従って中間支持体４９は実質的に玉軸受けの形式で支承される。第１の変形実施例では、中間支持体４９の直径を制限する、中間支持体４９の外周囲の少なくとも２つの部分領域が球面形状に構成されており、ケーシング本体４０．１の内壁の少なくとも２つの形状適合する領域４３に係合する。別の変形実施例では、この種の領域が３つ設けられており、これらの領域は有利には回転対称に配置されており、従って相互に約１２０゜の角度で離間している。別の有利な変形実施例では、４つの部分領域を設けることができ、これらは９０゜の角度で相互に離間している。中間支持体を確実に支承することのできる別の有利な変形実施例では、中間支持体４９の外周囲が完全に円形であり、球外套面の一部として構成されており、この一部はケーシング本体４０．１の内側の形状適合したリング構造体に支承されている。前記すべての変形実施例で、中間支持体４９は玉軸受けに似た支承部によりケーシング本体４０．１内で容易に回転および傾斜するように配置されている。このようにして中間支持体４９の回転および／または傾斜によってイメージチップ４２を非常に容易に、かつ高精度で光学的モジュール４１に調整することができる。最適の位置に調整した後、中間支持体４９を例えば急速に硬化する接着剤により、その玉軸受け内で持続的に固定し、調整位置を確保することができる。

図５に示された画像記録システム５０の変形実施例では、３つの調整ネジ５１が設けられており、これらはケーシング底部４４内を回転可能に支承されている。有利にはこの調整ネジ５１は、画像記録システム５０の光軸を基準にして対称に配置されており、角度的に見て均等に円形に離間されており、１２０゜の角度間隔を有す調整ネジ５１の先端もまた、内側を向いた導体路板４０．２の外周囲に直接係合する。または変形実施例では、導体路板４０．２内の切欠部を通って、中間支持体４９の内側を向いた外表面に直接係合する。従ってこの調整ネジ５１は、中間支持体４９を所定の傾斜位置に微細に調整するための３点テーブル調整部を形成する。調整ネジ５１の回転によって最適の調整に相応する中間支持体４９の傾斜位置が達成されると、３つの調整ネジ５１は有利には接着剤によりその位置に確保される。

図４の画像記録システムは有利には以下のように製造される。ビーム透過性のカバーキャップ４５により正面が閉鎖された光学的モジュール４１は、接続手段４６，とりわけ接着剤によりケーシングのケーシング本体４０．１に結合されている。画像センサ、電子構成素子、プラグ等のコンポーネントが実装された導体路板４０．２、４８は中間支持体４９と結合されており、とりわけネジ留めされている。ケーシング本体４０．１の球外套面形状に構成された領域４３には、有利にはＵＶビームにより硬化する接着剤が塗布される。画像センサ４７が光学的モジュール４１の方向に配向されると、続いて中間支持体がケーシング本体４０．１に取り込まれ、そこで領域４３により形成される「玉軸受け」に支承される。中間支持体４９を玉軸受け内で回転および傾斜することにより、画像センサ４７は光学的モジュール４１を基準にして調整される。最適の調整位置に達した後、接着剤がＵＶ光の照射により硬化される。これにより中間支持体４９は持続的に固定される。引き続きカバー４４がケーシング本体４０．１と接着される。

図５の画像記録システムの製造方法は前に説明した方法とは、中間支持体４９の傾斜位置が調整ネジ５１により微細に調整される点で異なる。

前記の画像記録システムおよび画像記録システムの製造方法は、ＣＣＤ画像センサおよび／またはＣＭＯＳ画像センサに適する。

図１は、有利な実施例の画像記録システムを示す。 図２は、有利な実施例の画像記録システムの変形を示す。 図３は、有利な実施例の方法のフローチャートである。 図４は、画像記録システムのさらなる変形の斜視断面図である。 図５は、画像記録システムのさらなる変形の斜視断面図である。

Claims (14)

1. とりわけ自動車で使用するための画像記録システムであって、少なくとも１つの画像センサと、少なくとも１つの光学ユニットと、少なくとも１つのケーシングと、前記画像センサをケーシングに固定するための固定手段とを有し、
   前記ケーシングは光学ユニットを収容する手段を有し、
   ケーシングは内側に配向手段を有し、該配向手段は画像センサの主軸と光学ユニットの主軸を相互に配向する、ことを特徴とする画像記録システム。
2. 請求項１記載の画像記録システムにおいて、配向手段は、画像センサの主軸と光学ユニットの主軸とを相互に軸方向に固定なしで配向する画像記録システム。
3. 請求項１または２記載の画像記録システムにおいて、ケーシングの光学ユニットを収容する手段はネジ収容部である画像記録システム。
4. 請求項１から３までのいずれか一項記載の画像記録システムにおいて、画像センサは導体路板上に配置されており、
   導体路板は２つの配向手段によって、とりわけ少なくとも１つのスペースホルダによってケーシングに対して位置決めされる画像記録システム。
5. 請求項１から４までのいずれか一項記載の画像記録システムにおいて、画像センサをケーシングに固定する固定手段は、接着剤および／または少なくとも１つのネジ接続手段および／または少なくとも１つの張力接続手段、とりわけ少なくとも１つの張力バネである画像記録システム。
6. 請求項１から５までのいずれか一項記載の画像記録システムにおいて、第１配向手段の少なくとも一部は調整可能である画像記録システム。
7. 請求項１から６までのいずれか一項記載の画像記録システムにおいて、第１配向手段は、画像センサをケーシングから離間するために少なくとも３つのスペースホルダを有し、当該３つのスペースホルダのうちの少なくとも２つは間隔方向で調整可能である画像記録システム。
8. 請求項１から７までのいずれか一項記載の画像記録システムにおいて、画像センサは、玉軸受けに支承された中間支持体（４９）に配置されている画像記録システム。
9. 請求項１から８までのいずれか一項記載の画像記録システムにおいて、玉軸受けは、中間支持体の球外套面形状に構成された縁部領域と、ケーシング本体（４０．１）の球外套面形状に構成された領域とにより形成され、
   両者の領域はケーシング本体（４０．１）の内側で相互に形状結合して係合する画像記録システム。
10. 請求項１から９までのいずれか一項記載の画像記録システムにおいて、画像記録システム（５０）は調整ネジ（５１）を有し、
    該調整ネジは一方ではケーシング（４０．１、４４）に支持され、他方では中間支持体（４９）に直接的または間接的に支持される画像記録システム。
11. とりわけ請求項１から１０までのいずれか一項記載の画像記録システムの製造方法であって、
    画像記録システムの画像センサの主軸と画像記録システムの光学ユニットの主軸とを、画像記録システムのケーシングの内側に取り付けられた配向手段によって相互に固定なしで軸方向に配向し、
    画像センサの主軸と光学ユニットの主軸を、画像センサの画像データに依存して、画像センサがケーシングの外にあるテストパターンの画像データを形成するように相互に半径方向に配向する、ことを特徴とする製造方法。
12. 請求項１１記載の方法において、画像センサを軸方向および／または半径方向に配向した後、画像センサを固定手段によりケーシングに対して固定し、
    当該固定を、接着剤および／または少なくとも１つのネジ接続手段および／または張力接続手段、とりわけ少なくとも１つの張力バネにより行う方法。
13. 請求項１１または１２記載の方法において、テストパターンの画像データに依存して画像鮮鋭度を調整し、
    当該調整は、光学ユニットの位置を画像記録システムのケーシング内で、調整装置により調整することにより行う方法。
14. 請求項１１から１３までのいずれか一項記載の方法において、テストパターンの画像データに依存して画像センサの少なくとも１つの調整パラメータ、例えば内部較正のための少なくとも１つの調整パラメータおよび／または固定パターンノイズ補正の少なくとも１つの調整パラメータを検出し、場合により調整する方法。

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