JP4658545B2 - Camera device - Google Patents
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Description
本発明は殊に自動車内のカメラ装置に関する。 The invention particularly relates to a camera device in an automobile.
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。 A circuit arrangement is known from DE 199 17 438 A1. This circuit device has a lens, a conductor plate, and an image photographing unit arranged on the conductor plate. In addition, a lens holder for accommodating and fixing the optical element is presented. DE 199 17 438 A1 does not make any suggestion regarding a camera device that can be adjusted and set accurately.
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。
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。 An object of the present invention is to provide a camera device that can be adjusted and set accurately at low cost.
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し、前記レンズ収容部は、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、当該各案内路は、1つの段部を有する1つの螺旋状経路として構成されており、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1つの勾配を有しており、ウェブによって制限された複数のみぞ内に設けられており、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前記案内路内に当接しており、当該支承部の幅は前記みぞの幅より狭いことを特徴とする、自動車内のカメラ装置によって解決される。 The above-described problem includes at least one lens housing portion and at least one lens, and the lens housing portion and the lens constitute a ball joint, and the lens housing portion has three or at least three rings arranged concentrically. Each guide path is configured as one spiral path having one step, and the three or at least three guide paths have a preset gradient. And the lens has three or at least three bearings, each of which is in contact with the guideway. in contact, the width of the bearing is characterized in that less than the width of the groove, is solved by the automatic car camera device.
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。 The cost for the camera device described below is very low. This is because the dimensional accuracy required for the component, that is, the dimensional accuracy of the component being used is low. This is achieved by the camera device described below allowing manufacturing engineering compensation of known tolerances. Manufacturing tolerance compensation for known tolerances is low cost when the number is large, such as mass production and / or serial production. The camera device described below is particularly advantageous for use in automobiles due to its compact and robust construction style as well as its low price in mass production. The camera devices described below are particularly suitable as components for night vision systems and / or driver assistance systems and / or back-travel systems.
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。 Advantageously, the lens housing is configured as a ball joint bearing and the lens is configured as a head of the ball joint.
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。 Further, in the camera device described below, the lens housing portion has three or at least three concentrically arranged ring-shaped guide paths each having a unique screw groove (Gewindegang), and adjustment of focusing Has the advantage of being easily implemented.
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。 Particularly advantageously, the guideway is in the groove. This is because the restriction of the tilt of the lens in the lens housing portion is determined by this.
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。 It is further advantageous that the lens receiving part is part of the housing. This is because a particularly compact and light construction form of the camera device is realized.
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。 Further advantages are described in the following description of the embodiments and the dependent claims in connection with the drawings.
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。 The invention will be described in more detail below on the basis of the illustrated embodiments.
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。 Hereinafter, a camera device, particularly a camera device used in an automobile will be described. This camera device includes a lens housing portion and a lens. Together they constitute a single ball joint. Alternatively or additionally, the lens housing part has three guide paths arranged concentrically in a ring shape. Each of these guide paths has one screw groove. Each guide path is in contact with at least one support portion of the lens.
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。 Camera devices provided for use in automobiles must be very robust on the one hand and at the same time very accurate. At the same time, a further criterion is that the camera device is inexpensive. In the camera apparatus, lateral alignment of the photodiode field (imager chip, image sensor chip) with respect to the optical system (optical unit) is required, and orthogonal orientation of the imager chip with respect to the lens of the optical unit is required. The depth of focus region where the photodiode field is present has an extension of about 20 μm. Here, this depth of focus depends on the focal length and / or the stop. Therefore, the optimum surface for the imager chip is the cut surface of the focal depth region. Such adjustment is preferably effected at a room temperature of 20 °. Accordingly, the displacement caused by material elongation during temperature fluctuations between −40 ° and + 85 ° does not deviate from the depth of focus region. Furthermore, compensation for the optical axis, which is different from the imager normal, is necessary. Such compensation is called shake compensation (Taumelausgleich).
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。 Orientation and / or position adjustment for image definition and / or orientation and / or position adjustment (blur compensation) for tilting of the optical axis is performed by feedback coupling with the image sensor. Feedback coupling is performed by the operation of the image sensor with the captured and transmitted images. This image is evaluated in subsequent processing units and / or calculators. Such a manufacturing step is located at the end of the mounting line for manufacturing the camera device.
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。 The lens housing design presented below compensates for blurring and / or focusing by tilting and rotating the lens in the lens housing.
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に示された段部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。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a camera device as a first drawing of a preferred embodiment camera device. The camera device includes a
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。
FIG. 2 shows the connection between the
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の箇所には段部13が存在する。この段部は丁度、ねじみぞの高さを有する。案内路のねじみぞの段部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段部は120°の間隔で配置されている。有利な実施例では段部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、従って段部13の高さも3つの全案内路12で同じである。
FIG. 3 shows a schematic plan view of the lens housing 4 as a third drawing of the camera device of an advantageous embodiment. Here, only the
図4は、有利な実施例のカメラ装置の第4の図面として、段部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。
FIG. 4 shows, as a fourth drawing of the camera device of an advantageous embodiment, a lens housing part with three
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。
FIG. 5 is a view for facilitating understanding of the
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。
FIG. 6 shows a second view for the sake of clarity of the
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。
FIG. 7 shows a diagram of another form of the camera device of an advantageous embodiment. This consists of a
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。 In this form of the preferred embodiment, the bearing part is constituted by a stand-inartige surface. This surface is configured such that the bearing part slides on the guide path.
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。 The described camera device is suitable for CCD image sensors and / or CMOS image sensors as imagers.
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。 The proposed ball joint and at least three guideways arranged in a ring, each with one screw groove, are used individually in another form of the preferred embodiment.
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。 Three or at least three guideways have a preset unique slope.
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 段部
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
DESCRIPTION OF
Claims (4)
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し、
前記レンズ収容部は、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、当該各案内路は、1つの段部を有する1つの螺旋状経路として構成されており、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1つの勾配を有しており、ウェブによって制限された複数のみぞ内に設けられており、
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前記案内路内に当接しており、当該支承部の幅は前記みぞの幅より狭い、
ことを特徴とするカメラ装置。 A automatic car camera device,
Comprising at least one lens housing and at least one lens;
The lens housing portion and the lens constitute a ball joint ,
The lens housing portion has three or at least three ring-shaped guide paths arranged concentrically, and each guide path is configured as one spiral path having one step portion. The three or at least three guide paths have a preset gradient and are provided in a plurality of slots limited by the web;
The lens has three or at least three support portions, and each of the support portions is in contact with the guide path, and the width of the support portion is narrower than the width of the groove.
A camera device characterized by that.
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。 The lens housing portion is configured as a ball joint bearing,
The camera device according to claim 1, wherein the lens is configured as a head of a ball joint.
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