JP2007528161A - カメラの製造装置及びカメラ装置 - Google Patents

Abstract

カメラ、殊に車両用カメラの製造装置が提案されている。装置は、保持装置と該保持装置に取り付けられた較正領域を有しており、その際、装置は、イメージセンサが前記較正フィールドによって形成する、当該イメージセンサのイメージ信号に依存して、カメラのイメージセンサと、カメラの光学ユニットを相互に配向する。

Description

従来技術
本発明は、カメラ、殊に、車両カメラの製造装置、及び、カメラ装置に関する。

発明の利点
独立請求項１の各要件を有する後述のカメラ、殊に、車両カメラの製造装置は、当該製造装置が、カメラモジュール、例えば、イメージセンサ、ケーシング又は光学ユニットの製造技術上の不正確さを補償するという利点を有している。そのような不正確さには、不正確な機械的な部品全て、場合によっては生じる光学ユニット（対物レンズ）の光軸のずれ、斜めのねじ切り、プリント配線板上でのイメージャー（イメージセンサ）の位置精度の悪さ、パッケージ内へのイメージセンサチップの不正確な組込み、及び、プリント配線板の公差が入る。前述の装置の利点は、この不正確さが補償される点にのみあるのではなく、この高い公差が、カメラの個別の機械的な各構成部品及び各プロセスステップで許容される点にある。こうすることによって、構成部品をコスト上有利に製造することができるようになる。この装置により、更に正確に配向することができるようになる。こうすることによって、カメラを自動車内に組み込む際に許容範囲が一層広くなり、例えば、自動車内で生じる全温度範囲に亘ってシャープな領域にすることができるようになる。こうすることによって、総じて、カメラの製造時にコストを低くすることができるようになる。その際、カメラの構成部品の公差が、装置の補償領域から外れることはない。装置が有する利点は、製造公差を極めて小さくすることができ、総じて一連の公差を小さくすることができる点にある。更に、有利には、曲がらないように、及び、ねじれないように構成された保持装置により、装置の各構成部品の相互の位置が保持装置によって長時間安定して固定されるので、高い精度を達成することができるようになる。

特に有利には、ヘキサポッド（Ｈｅｘａｐｏｄ）により、相互に垂直な３つの並進方向及び相互に垂直な３つの回転方向に正確に移動することができるので、イメージセンサ及び/又は光学ユニットの移動のためにヘキサポッドが使われる。

有利には、更に、装置は、アクティブなイメージセンサ表面、カメラの較正領域及びケーシングエッジ（基準要素）を正確に配向し、このケーシングエッジ（基準要素）により、例えば、事後に、カメラを自動車内のウィンドウガラスの内側のガラスホルダに取り付けられる。ガラスホルダに公差がないとすると、カメラは、所望の方向を向いている。

更に有利には、光学ユニットは、配向中、位置固定して保持装置に取り付けられており、カメラのイメージセンサは、配向のために移動され、そのために、光学ユニットの配向は、較正領域に対して固定されていて、特に簡単に装置が構成される。

有利には、第１の較正領域は、少なくとも１つの偏向装置、殊に、少なくとも１つのミラーを有しており、その際、偏向装置は、少なくとも１つの第２の較正領域の少なくとも一部分をイメージセンサの少なくとも一部分に結像することができる。第１の較正領域上の、そのような偏向ミラーにより、比較的小さな第２の較正領域を、例えば、イメージセンサの５つの個所に結像することができる。ミラーなしでは、第２の較正領域は、非常に大きくなってしまい、明らかに多くのスペースを占有してしまうことは明らかである。従って、装置は小型で、スペースを節約して設置可能である。更に、ミラーは、配向に必要な、カメラと較正領域との、約１０〜１５メートル、有利には、１１メートルの距離を、有利なやり方で、簡単に製造作動中設置可能である、水平方向の配列に変える。第２の較正領域をイメージセンサ上に結像することによって、有利には、変調伝達関数（ＭＴＦ）を、殊に、イメージセンサの各コーナ又は各エッジで測定することができる。

特に有利には、装置は、少なくとも１つの結像ユニットを有しており、その際、結像ユニットは、光学ユニットと第１の較正領域との間に設けられており、この際、こうすることによって、装置の所要スペースを減らすことができ、更に、結像ユニットを交換することによって、装置を他のカメラタイプに適合することができる。

更に有利には、第１の較正領域と結像ユニットとの距離は変えることができ、この際、この距離は、目標までの距離を変えることに相応している。従って、例えば、目標までの距離に亘って、変調伝達関数（ＭＴＦ）の経過特性を測定することができる。

有利には、結像ユニット及び/又は較正領域を、結像ユニット及び/又は較正領域がカメラのイメージ検出領域に入れたり、当該イメージ検出領域から出したりされるように、保持装置に取り付けられており、そうすることによって、保持装置に取り付けられた、少なくとも１つの別の較正領域を、カメラの製造のために使うことができ、つまり、この別の較正領域は、結像ユニット及び/又は第１の較正領域の回動後、カメラのイメージ検出領域内に現れるからである。

特に有利には、更に、後述の装置によって製造可能、及び/又は、後述の、カメラ装置の製造方法によって得られるカメラ装置が構成され、その際、この方法では、イメージセンサと光学ユニットを相互に３次元の並進運動及び/又は３次元の回転運動によって配向することができ、その際、少なくとも１つの較正領域のイメージセンサの各画像信号に依存して運動が行われる。このカメラ装置は、低価格及び高い精度で製造することができる。

さらなる利点は、以下の実施例の説明ないし従属請求項から明らかになる。

図面
以下、本発明について、図示の実施例を用いて詳細に説明する。

図１は、第１の実施例のカメラの製造装置の概略図を示し、
図２は、カメラの製造装置の概略図の一部分を示し、
図３は、第１の実施例の第１の較正領域の平面略図を示し、
図４は、第１の実施例の第１の較正領域の側面図を示し、
図５は、第２の実施例のカメラの製造装置の概略図を示し、
図６は、第３の実施例のカメラの製造装置の概略図を示す。

実施例の説明
以下、カメラ、殊に車両用カメラの製造装置について説明する。装置は、保持装置と該保持装置に取り付けられた較正領域を有しており、その際、装置は、イメージセンサが較正領域によって形成する、当該イメージセンサのイメージ信号に依存して、カメラのイメージセンサと、カメラの光学ユニットを相互に配向することができる。

既述の装置は、イメージセンサ（イメージャー）又は一般的に光学センサを光学ユニットの方に向ける調整装置である。光学ユニットは、有利には、カメラのケーシング内に設けられている。その際、光学ユニットは、調整のために、調整装置と固定して結合されている。イメージセンサチップを有するイメージセンサは、任意に光学ユニットの方に配向されて固定されており、その際、配向の目標は、光学ユニットの光軸がイメージセンサチップのフォトダイオード領域の中心に直交して配向されるようにすることである。配向過程で、イメージセンサは作動される。有利には、インターロックによって固定及び結合が行われている。インターロック部材の組込み及び硬化後、カメラ装置は製造され、ケーシングを密閉することができる。有利には、インターロック部材の硬化時間は、カメラの更に別の電気的及び/又は光学的な検査のために利用される。

装置は、イメージセンサ及び/又は光学ユニットを、デカルト座標系の全部で３つの軸内で制御する特性を有している。更に、全部で３つの軸を回転してもよい。従って、配向用に６つの自由度が得られる。

実施例では、カメラは、ケーシング及び画像変換素子から製造されている。カメラのケーシングは、アルミニウムダイカスト成型部であり、ほぼ矩形の基底面と、この基底面上に位置している側面を有しており、この側面は、カメラの内部に槽状容器部を形成する。更に、ケーシングの基底面は、外側に向いた折り返し部を有しており、この折り返し部内にカメラの光学ユニットが設けられている。ケーシングの内部には、基底面の４つの各コーナに容器（リザーバ）が設けられている。各容器内には、ケーシングの基底面に対してほぼ垂直方向に設けられた柱状部が設けられている。４つの柱状部は、リア部分を有するリベット状のボルトである。このリア部分は、ボルトをケーシングに取り付けるために用いられる側面に設けられている。画像変換素子は、処理用プリント配線板、プリント配線板フレーム、イメージセンサ用プリント配線板、ステー及びイメージセンサから構成されている。イメージセンサは、イメージセンサチップ及びガラスカバーから構成されている。プリント配線板フレームを介して、処理用プリント配線板とイメージセンサ用プリント配線板が相互にほぼ平行に結合されている。イメージセンサ用プリント配線板の外側に向いた側面上に、イメージセンサが、光学ユニットと一緒に１つの光学系を形成するようにイメージセンサが取り付けられている。プリント配線板フレームの各コーナには、イメージセンサ用プリント配線板に対してほぼ垂直方向にイメージセンサの側面上に４つのステーが設けられている。ステーは、皿ネジによって形成されており、この皿ネジは、プリント配線板フレーム内にネジ留めされ、従って、同様にリア部分を有している。プリント配線板とケーシングとの結合は、夫々ステーが容器内で、当該容器内にある柱状部との間隔が０．５ｍｍ〜３．５ｍｍになる迄浸漬（ｅｉｎｔａｕｃｈｅｎ）されるようにして行われる。実施例では、紫外線結合性のブロッキング材料が、ブロッキング材料供給部を介して液状状態で４つの容器内に注入される。続いて、ブロッキング材料は、紫外線放射（ＵＶ放射）により硬化され、その結果、ブロッキングが有効となる。

図１は、保持装置１、ヘキサポッド２及び第１の較正領域５から構成された、第１の実施例のカメラの製造装置の略図を示す。カメラの製造装置は、曲げ及び捻れにくいように形状安定な保持装置、実施例では鋼製の保持装置（ラック）を有している。保持装置１は、４つのゴムバッファ１０を備えた重いスタンド脚９上に設けられている。こうすることによって、障害となる振動を小さくすることができる。イメージセンサ３は、ヘキサポッド２を介して保持装置と結合されている。ヘキサポッド２は、可動且つ長さが可変の６つのリフティング機構により、基底面が作業面と結合される装置である。ヘキサポッド２により、基底面に対して作業面を３次元で並進移動及び／又は３次元で回転移動することができる。イメージセンサ３の感光領域は、下向きに配向されている。イメージセンサ３の下側には、カメラケーシング４内に取り付けられた光学ユニットが、保持装置に位置固定して取り付けられている。装置は、光学ユニットが下向きに配向されているように設けられており、従って、ブロック材料供給部２７を介して供給された流体のブロック材料は、その上方にある貯蔵部から流れる。更に、光学ユニットの下側に、カメラの開角２５内に、較正領域５が設けられている。この実施例では、較正領域５は、焦点距離ｆ＝８ｍｍのカメラを製造するために、そのような高さｆ＝８ｍｍに設けられている。保持装置１は、例えば、アングル形状の機械的な装置を有しており、それにより、較正領域５を、例えば、焦点距離ｆ＝３ｍｍ，ｆ＝６ｍｍ又はｆ＝１２ｍｍに相応する別の高さに取り付けて、そのような焦点距離ｆのカメラを製造することができる。較正領域５は、アダプタ付きのスタンプ７、並びに、複数のミラー８を有している。カメラのフォーカシングを実施するために、第２の較正領域６とカメラとの間に、ほぼ１１ｍの距離が必要となる。ミラー８は、各ミラー８が夫々第２の較正領域６の少なくとも１つの部分を、イメージセンサ３の少なくとも一部分に結像するように取り付けられ、且つ、配向されている。装置は、更に、信号線路を介してイメージセンサ３及びヘキサポッド２と接続された制御装置２９を有している。制御装置２９は、イメージセンサ３のイメージ信号を受信し、このイメージ信号を評価し、ヘキサポッド２を調整し、その結果、閉じた制御ループが形成される。

図２は、図１の第１の実施例のカメラの製造装置の部分概略図である。プリント配線板フレームと接続されたイメージセンサ３は、イメージセンサフレーム１２を介してヘキサポッド２のコレット１１と結合されており、その際、ヘキサポッド２は、保持装置１に取り付けられている。光学ユニットを有するカメラケーシング４は、カメラケーシング収容部１３を介してコレット１４と結合されており、その際、コレット１４は、保持装置１に取り付けられている。コレット１１，１４は、ヘキサポッド２又は保持装置１と固定して結合する標準的な収容部である。コレット１１は、プリント配線板フレーム用のモジュール式イメージセンサ収容部１２を把持するために、電気コレットを有している。コレット１４は、保持装置１に設けられていて、標準化されたカメラケーシング収容部１３を収容し、その際、カメラケーシング収容部１３は、カメラケーシング４の負圧を有している。カメラケーシング収容部１３とコレット１４の光学ユニット用の開口部は、カメラの開角全体が利用可能であるように構成されている。コレット１１，１４として、有利な実施例では、バイス方式の機械的なコレットが用いられる。択一的又は付加的に、変形実施例では、電磁石による磁気的な固定が用いられる。

カメラの製造方法は、イメージセンサをイメージセンサ収容部内に装着した後、イメージセンサを、光学ユニットを備えたカメラケーシング収容部内にあるカメラケーシングに関して、ヘキサポッドによって、大まかな初期位置に位置づけるようにされる。作動中、制御装置と接続されるイメージセンサは、配向の制御に利用される、第２の較正領域のイメージ信号を検出する検査領域（Ｆａｎｇｂｅｒｅｉｃｈ）内に位置付けられる。光学的に検出されたイメージは、評価可能であり、制御アルゴリズム乃至フィードバックが機能する。スタート位置を大まかに配向することによって、センサフィールドの中心と光学ユニットが１本の軸上に位置付けられる。第２の較正領域を用いて、第１のステップで、イメージセンサを光学ユニットに近づけてコントラストを測定することによって、イメージのシャープさが調整され、第２のステップで、アダプタ及びスタンプによってパスポイント領域として構成された第１の較正領域を用いて、イメージセンサは、ｘ及びｙ方向に、並びに、揺動（Ｔａｕｍｅｌ）に関して配向される。択一的に、第１のステップ及び第２のステップを複数回順次実行して、光学ユニットに対してイメージセンサが最適に配向されるようにしてもよい。最後のステップでは、イメージセンサは、光学ユニットと、配向された位置で結合され、その際、この結合は、有利な実施例では、ブロッキングによって行われる。

図３は、スタンプ７及び例として示されたアダプタ１９からなる第１の実施例の第１の較正領域５の平面図を示す。較正領域５は、任意のメルクマールを備えており、このメルクマールは、較正領域５上のメルクマールの周囲環境に対して十分なコントラストで取り付けられている。システムは、その際、位置について認識しており、画像処理方法を介してのコントラスト特定によって位置は検出可能である。高いコントラストは、例えば、白い背景等の上での黒いメルクマールによって達成される。メルクマールは、その際円形及び／又は星形及び／又は矩形である。アダプタ１９及びパスホール（Ｐａｓｓｂｏｈｒｕｎｇｅｎ）の利点は、一方では、アダプタ１９又はミラーが装着可能であり、その際、位置がシステムに認識されるという点にある。こうすることによって、一方では、メルクマールを取り替えることができ、メルクマールの位置を簡単に変えることができる。 アダプタ１９は、較正領域５の表面及びスタンプ７上に取り付けられる。較正領域５の基底面は、安定化を保障するために後ろ側から補強される。 更に、較正領域５の表面は、妨害となる反射を回避するために無光沢黒色にアルマイト（アルミライト）がコーティング（ｅｌｏｘｉｅｒｅｎ）されている。アダプタ１９は、妨害となる反射を回避するために無光沢白色である。

図４は、第１の実施例の図３の第１の較正領域５の側面図を示す。較正領域５内には、均等に分布されたパスホール２１が取り付けられており、パスホールは、スタンプ７及び／又はアダプタ１９及び／又はミラー２０の収容のために使われる。アダプタ１９とミラー２０の収容は、図４で矢印によってシンボルで示されている。スタンプは、スタンプ脚部１７とスタンプ面１８とからなる。スタンプ面１８上に、同様にパスホールが取り付けられており、パスホールは、アダプタ１９又はミラー２０の収容のために使われる。ミラー２０は、ミラー面の配向を調節するために使われる玉継手を有している。

図５は、第２の実施例のカメラの製造装置の略図を示す。第２の実施例の各要素は、第１の実施例の相応の要素と同じものを示すので、以下説明しない。更に、第１の実施例の装置に対して変更した点だけ説明する。第２の実施例では、離隔して設けられた較正領域も広く離隔した第２の較正領域（コントラスト較正領域）もなしに、偏向ミラーもなしに、第１の較正領域５で測定ステップも調整ステップも実行される。このために、縮小された較正対象２２が、十分なコントラストのパターンの形で、第１の較正領域５上の、第１の実施例では、ミラーが取り付けられている個所に取り付けられている。カメラの光学ユニット４と第１の較正領域５との間に、結像ユニット２３として、摺動装置２４を有する中間レンズが位置付けられており、その際、摺動装置２４は、結像ユニット２３が、カメラの開角２５によって決められるイメージ検出領域から方向転換できるように構成されている。シャープな面を決めるために、結像ユニット２３は、カメラの前の中心に取り付けられている。択一的に、結像ユニット２３は、レンズ系を有していてもよい。イメージセンサ３を並進及び回転させて配向するために、及び／又は、第１の較正領域５を用いて、カメラの固有パラメータを決めるために、結像ユニット２３は、カメラの視野から離隔される。択一的に、又は、付加的に、第２の実施例の変形実施例では、イメージセンサ３の並進及び回転配向は、つまり、カメラの視野角の配向及び／又はイメージの中心点の配向、及び／又は、結像ユニット２３を一時的に接続して固有のカメラデータの検出が行われる。

図６は、第３の実施例のカメラの製造装置の略図を示す。第３の実施例の各要素は、第２の実施例の相応の要素と同じものを示すので、以下説明しない。更に、第２の実施例の装置に対して変更した点だけ説明する。第１の較正領域５は、この第３の実施例では、摺動装置２６に取り付けられていて、一方では、第１の較正領域５と結像ユニット２３の間隔が、ほぼカメラの光軸の方向に可変であり、他方では、結像ユニット２３は、カメラの開角２５によって決められるイメージ検出領域から回動可能であるように構成されている。光学ユニット４、結像ユニット２３及び較正領域５は、上下に相並ぶように設けられている。更に、保持装置１内には、第３の較正領域２８がスタンプ７と一緒に設けられている。第３の実施例の装置によると、変調伝達関数（ＭＴＦ）又はコントラスト特性が、少なくとも１つのイメージ点で、少なくともカメラ作動領域の一部分を介して検出され、このデータに基づいて、イメージセンサ３と光学ユニット４が、ヘキサポッド２を介して配向される。第１の較正領域５の回動後、択一的又は付加的に、図３及び図４に記載されているように、パスポイントとしてスタンプ７とアダプタ１９によって形成された第３の較正領域２８を用いて、カメラの固有パラメータが検出される。

第１の実施例のカメラの製造装置の概略図 カメラの製造装置の概略図の一部分 第１の実施例の第１の較正領域の平面略図 第１の実施例の第１の較正領域の側面図 第２の実施例のカメラの製造装置の概略図 第３の実施例のカメラの製造装置の概略図

Claims (12)

1. カメラ、殊に、車両用カメラの製造装置において、
   保持装置及び該保持装置に取り付けられた少なくとも１つの較正領域を有しており、
   前記保持装置は、カメラの少なくとも１つのイメージセンサと、前記カメラの少なくとも１つの光学ユニットを収容し、
   製造装置は、当該製造装置が、前記イメージセンサと前記光学ユニットを相互に当該イメージセンサのイメージ信号に依存して少なくとも第１の較正領域から配向するように構成されていることを特徴とする製造装置。
2. 製造装置は、当該製造装置が、イメージセンサと光学ユニットを相互に少なくとも１つの並進方向及び/又は少なくもと１つの回転方向に配向し、前記並進方向及び/又は回転方向での移動を、少なくとも第１の較正領域の前記イメージセンサのイメージ信号に依存して行う請求項１記載の製造装置。
3. 製造装置は、少なくとも１つのヘキサポッドを有しており、該ヘキサポッドは、イメージセンサと光学ユニットを相互に配向する請求項１又は２記載の製造装置。
4. 製造装置は、カメラの視線方向及び前記カメラのケーシングの少なくとも１つの基準要素を相互に配向する請求項１〜３迄の何れか１記載の製造装置。
5. 光学ユニットは、配向中保持装置に位置固定して取り付けられる請求項１〜３迄の何れか１記載の製造装置。
6. 第１の較正領域、光学ユニット及びイメージセンサは、ほぼ垂直方向に相互に設けられており、有利には、前記光学ユニットは、前記第１の較正領域の上側に設けられており、及び/又は、前記イメージセンサは、前記光学ユニットの上側に設けられている請求項１〜５迄の何れか１記載の製造装置。
7. 第１の較正領域は、少なくとも１つの偏向装置、例えば、少なくとも１つのミラーを有しており、前記較正領域は、少なくとも１つの第２の較正領域の少なくとも一部分を、イメージセンサの少なくとも一部分に結像し、有利には、前記第２の較正領域は、保持装置から離隔して設けられている請求項１〜６迄の何れか１記載の製造装置。
8. 製造装置は、少なくとも１つの結像ユニットを有しており、該結像ユニットは、光学ユニットと第１の較正領域との間に設けられている請求項１〜７迄の何れか１記載の製造装置。
9. 製造装置は、第１の較正領域と結像ユニットとの間隔が変えられるように構成されている請求項８記載の製造装置。
10. 結像ユニット及び/又は第１の較正領域は、前記結像ユニット及び/又は前記第１の較正領域が、カメラのイメージ検出領域に入れたり、当該イメージ検出領域から出したりすることができるように構成されている請求項８又は９記載の製造装置。
11. 製造装置は、当該製造装置がイメージセンサを光学ユニットの配向に応じて当該光学ユニットと接続するように構成されている請求項１〜１０迄の何れか１記載の製造装置。
12. 請求項１〜１１迄の何れか１記載の製造装置によって製造可能な、及び/又は、カメラ装置の製造方法によって得られる、少なくとも１つのイメージセンサと少なくとも１つの光学ユニットを有するカメラ装置において、前記方法で、前記イメージセンサと前記光学ユニットは、相互に３次元の並進運動及び/又は３次元の回転運動によって配向され、少なくとも１つの較正領域の前記イメージセンサの各画像信号に依存して前記運動が行われることを特徴とするカメラ装置。

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