JP6101291B2 - カメラシステムのためのモジュール装置、保持スプリング装置、およびこれに対応するカメラシステム - Google Patents

Description

本発明は、カメラシステムのためのモジュール装置、保持スプリング装置、およびこれに対応するカメラシステムに関する。

特許文献１は、少なくともカメラモジュールの周囲の運動画像を検出可能であるカメラ、特にビデオカメラと、少なくとも部分領域でカメラが中に収容され、カメラにより運動画像を検出可能である貫通孔を有するハウジングとを有する、車両のためのカメラモジュールを記載しており、周囲のほうを向くハウジングの端面には貫通孔の領域で貫通孔を取り囲む、ハウジングと結合されたシール部材が設けられており、ならびに、車両の保持モジュールへのカメラモジュールの取付構造を記載している。

特許文献２は、特に自動車の分野で利用するための画像データを記録するためのカメラモジュールを記載している。このカメラモジュールは、少なくとも１つの画像センサチップ、特に、カプセル封じされていない画像センサチップを含んでいる。さらにこのカメラモジュールは、少なくとも１つの冷却表面を有する少なくとも１つのペリチエ素子を含んでいる。画像センサチップは、少なくとも１つの蓄熱部材によって、特に少なくとも１つの蓄熱フィルムによって、冷却表面と結合されている。

特許文献３は、ハウジング内部空間を備えるハウジングと、ハウジング内部空間に配置され、画像撮影チップを備える回路支持体と電気接触部を有する光学系モジュールとを少なくとも有する、特に車両のためのカメラモジュールを記載しており、光学系モジュールは光学的な出口を通じてハウジング外部の外部空間に向けられており、電気接触部はカメラモジュールの接触のために、光学系モジュールからハウジングのブッシングを介して外方へと案内されており、ブッシングはガラスシール材により接触部を電気的に絶縁しながら封止されており、ハウジング内部空間は外部空間に対して気密に封止されており、ハウジングは、気密に封止される結合によって、たとえば溶接結合やはんだ結合によって、相互に結合された少なくとも２つのハウジング部分を有している。

図６は、一例としてカメラモジュール１０のためのハウジングモジュール４０を示している。カメラシステムのためのモジュール装置は、個々のサブシステムから構成される。

図６に一例として示すカメラモジュール１０のハウジングモジュール４０は、係止装置４１ａ〜４１ｂを介して、画像センサモジュール３０の支持部材３１ａ〜３１ｂに結合可能である。画像センサモジュール３０は画像センサ５０を収容するために設計されており、多数の光学レンズ６１，６２，６３，６４を有し、対象物や物体の実像の光学的結像を画像センサ５０で生成する対物レンズモジュール２０の収容を内側の開口部３０ａで可能にする。

ドイツ特許出願公開第１０２００９０５６２００Ａ１号明細書 ドイツ特許出願公開第１０２００８００１６７５Ａ１号明細書 ドイツ特許出願公開第１０２００７０１７２３８Ａ１号明細書

本発明は、請求項１の構成要件を有するカメラシステムのためのモジュール装置、請求項９に記載の自動車のためのカメラシステム、および、請求項１１の構成要件を有する保持スプリング装置を提供する。

それによると本発明では、内側の開口部を有し、自動車でのモジュール装置の取付位置の調節を可能にするために設計されたハウジング装置と、上側領域および台座領域を有し、少なくとも１つの支持部材を介してハウジング装置と結合され、画像センサを収容するために設計されたセンサ保持装置と、少なくとも１つの結合部材を介してセンサ保持装置と上側領域で結合され、光学的結像を画像センサで生成するために設計された対物レンズ装置と、センサ保持装置の台座領域に結合され、画像センサを熱伝導性の中間層とともにセンサ保持装置へばね力により圧着し、その際に熱伝導性の中間層を介して熱伝導経路を形成するために設計された保持スプリング装置とを有するカメラシステムのためのモジュール装置が意図される。

さらに本発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載のモジュール装置と、信号変換をするためのカメラエレクトロニクスとを有し、カメラエレクトロニクスは主配線板に組み込まれていてモジュール装置の画像センサと結合されるとともに、画像センサから受信された信号を画像情報へと変換するために設計されており、および、モジュール装置と主配線板を収容するために設計され、カメラハウジングでの保持スプリング装置の収容およびモジュール装置の固定のために設計された調節切欠きを有しているカメラハウジングを有する、自動車のためのカメラシステムを提供する。

さらに本発明は、センサ保持装置の台座領域に結合可能であり、画像センサを熱伝導性の中間層とともにセンサ保持装置へ圧着し、その際に熱伝導性の中間層を介して熱伝導経路を形成するために設計された保持スプリング装置を提供する。

本発明の思想の要諦は、画像センサと、ヒートシンクとしての役目をする冷却体の放射面との間の熱移行を改善することにある。画像センサへのセンサ保持装置の圧着は、保持スプリング装置により、保持スプリング装置のばね力によって行われる。

この圧着は、熱伝導性の保持スプリングとして構成された保持スプリング装置によって実現され、熱伝導性の保持スプリングによってハウジング装置への追加の熱伝導経路も形成され、ハウジング装置と保持スプリング装置はそれ自体で冷却体および／またはヒートシンクとして設けられている。

本発明のさらに別の利点は、画像センサが熱伝導性の中間層とともにセンサ保持装置へばね力により圧着され、その際に、熱伝導性の中間層を介して熱伝導経路が形成されるという点にある。このことは、温度に起因するカメラシステムの各コンポーネントの長さ変化に基づいて誘発される、場合により発生する機械的なストレスを低減するための柔軟性を同時に成立させながら、熱結合部材の恒常的な固定を可能にする。

このことは、レンズ・カメラシステムの光学軸と、自動車の走行軸との間の機械的な許容差の連鎖の削減を可能にする。それにより、相応に構成された支持点を介して、カメラシステムの好ましい結合がさらにもたらされる。

好ましい実施形態と発展例は、従属請求項ならびに図面を参照して行う説明から明らかとなる。

本発明の１つの好ましい発展例では、保持スプリング装置は平型スプリング、板ばね、成形スプリング、またはワイヤ曲げ部品として施工されていることが意図される。それにより、画像センサを熱伝導性の中間層とともにセンサ保持装置へ事前設定されたばね力で圧着するように、保持スプリング装置から及ぼされるばね力を適合化することができるという利点がある。

本発明の別の好ましい発展例では、保持スプリング装置は鋼材、ばね鋼、特殊鋼、非鉄金属、繊維複合素材、またはガラス繊維強化プラスチックを有していることが意図される。このことは、保持スプリング装置の低コストな製作を可能にするという利点がある。

本発明の別の好ましい発展例では、センサ保持装置とハウジング装置との間の３点支持部が３つの支持部材によって構成されることが意図される。それにより、モジュール装置をクリアランスなしに支承することができる。

本発明の別の好ましい発展例では、画像センサは感光性の電子デバイスを含んでおり、ＣＣＤ画像センサとして施工されていることが意図される。

本発明の別の好ましい発展例では、センサ保持装置の少なくとも１つの結合部材は正確に適合する開口部として施工されていることが意図される。それにより、モジュール装置とカメラシステムを容易に組み付けることができる。

本発明の別の好ましい発展例では、保持スプリング装置は画像センサからハウジング装置まで熱伝導経路を形成するために設けられていることが意図される。

本発明の別の好ましい発展例では、保持スプリング装置は熱生産をする画像センサの廃熱を熱放射するための冷却体として設けられていることが意図される。

本発明の別の好ましい発展例では、カメラシステムは、カメラハウジングと結合され、カメラシステムを自動車と結合するために設計されたウィンドガラス保持部をさらに有していることが意図される。

上述した実施形態と発展例は、有意義である限りにおいて、互いに任意に組み合わせることができる。

本発明のその他の考えられる実施形態、発展例、および具体化形態は、上記および下記に実施例に関して説明している本発明の各構成要件の、明示的には挙げていない組み合わせも含んでいる。特に当業者であれば、本発明のそれぞれの基本形態の改良または補足としての個別態様を付け加えることができる。

本発明の実施形態の上記以外の構成要件や利点は、添付の図面を参照して行う以下の説明から明らかとなる。

本発明の１つの実施形態に基づくカメラシステムのためのモジュール装置を示す模式図である。 本発明の別の実施形態に基づくカメラシステムを示す模式図である。 図３ａ〜３ｃは、本発明の３通りの異なる実施形態に基づく調節装置と、これに付属する支持部材を示す模式図である。 本発明の別の実施形態に基づく調節装置とセンサ保持装置の内側の開口部とを示す模式図である。 本発明の別の実施形態に基づくカメラシステムのためのモジュール装置を示す模式図である。 本発明の別の実施形態に基づくセンサ保持装置を示す模式図である。 本発明の別の実施形態に基づく保持装置を示す模式図である。 本発明の別の実施形態に基づくカメラシステムのためのモジュール装置を示す模式図である。 従来技術に基づくカメラモジュールを示す一例の図である。

図面の各図では、同一および機能が同一である部材、構成要件、およびコンポーネントには（別段の断りがない限り）それぞれ同じ符号が付されている。

さらに、図面中のコンポーネントおよび部材は、見やすさおよびわかりやすさの理由から、必ずしも互いに縮尺どおりに再現されているわけではないと理解される。

図１は、発明の１つの実施形態に基づくカメラシステムのためのモジュール装置の模式図を示している。

カメラシステムのためのモジュール装置１００は、ハウジング装置１４０と、センサ保持装置１３０と、対物レンズ装置１２０と、保持スプリング装置１７０とを含んでいる。

ハウジング１４０は、たとえば内側の開口部１４０ａを有しており、自動車へのモジュール装置１００の取付位置の調節を可能にするために設計されている。

センサ保持装置１３０はたとえば上側領域１３０ａと台座領域１３０ｂとを有しており、少なくとも１つの支持部材１３１ａ〜１３１ｃを介してハウジング装置１４０と結合されている。さらにセンサ保持装置１３０は、たとえば画像センサ１５０を収容するために設計されている。

さらにハウジング装置１４０は、少なくとも１つの支持部材１３１ａ〜１３１ｃを収容するための少なくとも１つの調節装置１４１ａ〜１４１ｃを含んでいる。

画像センサ１５０は、たとえば光誘導式の電気信号生成によって二次元の結像を記録するためのセンサとして設計されており、たとえば相並んで、もしくは相上下して位置する感色性センサを備えたＣＣＤセンサ、またはＣＣＤ画像センサ、またはＣＭＯＳセンサとして設計されている。ＣＣＤは“ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ”を意味しており、ドイツ語では「電荷結合素子」を意味する。

対物レンズ装置１２０は、たとえば少なくとも１つの結合部材１３２ａ，１３２ｂを介してセンサ保持装置１３０と上側領域１３０ａで結合されており、さらに、画像センサ１５０で光学的な結像を生成するために設計されている。対物レンズ装置１２０は、たとえば多数の光学レンズ１６１，１６２，１６３，１６４，１６５を有している。レンズ１６１，１６２，１６３，１６４，１６５は、たとえば光学軸ＯＡを有する光学レンズシステムの形態の対物レンズを形成する。

保持スプリング装置１７０は、たとえばセンサ保持装置１３０の台座領域１３０ｂに結合されており、画像センサ１５０をセンサ保持装置１３０へ圧着するために設計されている。保持スプリング装置１７０は、センサ保持装置１３０の台座領域１３０ｂに対して押圧されるように設計されていてよい。

たとえば保持スプリング装置１７０と画像センサ１５０の間には、画像センサ１５０の表面の低い機械的応力で画像センサ１５０の熱伝導性の接触を可能にする、熱伝導性の中間層１５１が構成されている。

保持スプリング装置１７０は、ハウジング装置１４０に、少なくとも１つの結合装置１４５ａ，１４５ｂを用いて結合することができる。そのためにハウジング装置１４０は、対応する切込み部材１４６ａ，１４６ｂを有することができる。

少なくとも１つの結合装置１４５ａ，１４５ｂは、たとえばねじ結合部として構成される。同様に、少なくとも１つの結合装置１４５ａ，１４５ｂは、リベット結合部またはクランプ結合部として、あるいはその他の取付手段として構成されていてよい。

図２は、本発明の別の実施形態に基づくカメラシステムの模式図を示している。

自動車のためのカメラシステムは、モジュール装置１００と、カメラエレクトロニクス２００と、カメラハウジング３００とを含んでいる。

モジュール装置１００は、ハウジング装置１４０と、センサ保持装置１３０と、対物レンズ装置１２０と、保持スプリング装置１７０とを含んでいる。

センサ保持装置１３０は、たとえば熱可塑性樹脂または特定の温度範囲で変形することができるその他のプラスチックで製作されており、たとえば構造化された金属被覆を備えており、この金属被覆により、画像センサ１５０をワイヤボンディングにより接触させることができる。

カメラエレクトロニクス２００は信号変換をするために設計されており、カメラエレクトロニクス２００は主配線板２１０の上に組み込まれており、モジュール装置１００の画像センサ１５０と結合されており、画像センサ１５０から受信された信号を画像情報へと変換するために設計されている。

カメラハウジング３００は、モジュール装置１００および主配線板２１０を収容するために設計されており、カメラシステムを組み付けるために設計された係止保持部を有している。

モジュール装置１００は、たとえばウィンドガラス保持部３２０により、自動車のフロントガラスに固定される。ベアリングシート３００ａに載置された調節ピン３２０ａにより、カメラハウジング３００を自動車に対して調節することができる。保持スプリング装置１７０により、モジュール装置がカメラハウジング３００に対して調節される。

モジュール装置１００のハウジング装置１４０は、カメラハウジング３００と固定的に結合することができる。

画像センサ１５０の電気接触は、主配線板２１０とのワイヤボンディングを介して行われる。

カメラハウジング３００とウィンドガラス保持部３２０との機械的な結合は、クリップ、接着結合、クランプ結合、またはねじ結合を介して行うことができる。配置点の規定は、調節装置１４１ａ〜１４１ｃを介して、たとえば３点支持部として施工される支持部材１３１ａ〜１３１ｃとの関連で行われる。

図３ａ，３ｂおよび３ｃは、本発明の３通りの別の実施形態に基づく、調節装置およびこれに付属する支持部材の３つの模式図を示している。

調節装置１４１ａ〜１４１ｃは、図３ａに示すように、たとえば球形の切欠きとして構成されており、少なくとも１つの円錐形の支持部材１３１ａ〜１３１ｃを収容することが意図される。

調節装置１４１ａ〜１４１ｃは、図３ｂに示すように、たとえば切込みの形態の切欠きとして構成されており、球面状の表面を有する少なくとも１つの支持部材１３１ａ〜１３１ｃを収容することが意図される。

調節装置１４１ａは、図３ｃに示すように、たとえば球形の切欠きとして構成されており、少なくとも１つの円錐形の支持部材１３１ａを収容することが意図される。

図３ｃには、センサ保持装置１３０のどの個所で保持スプリング１７０が圧着力Ｆをセンサ保持装置１３０の円錐形の支持部材１３１ａに及ぼして、この円錐形の支持部材１３１ａを球形の調節装置１４１ａに圧着するかが示されている。

相応に構成された収容部材１３１ａ〜１３１ｃとこれに付属する調節装置１４１ａ〜１４１ｃを利用することで、保持スプリング装置１７０により生成される圧着力Ｆによって、モジュール装置１００の自動調節を実現することができ、特に、ハウジング装置１４０の位置に対するセンサ保持装置１３０の位置の自動調節を実現することができる。

このことは、このようにして生成された圧着力Ｆにより、保持スプリング装置１７０の最大の伸張を可能にする位置へと、センサ保持装置１３０とハウジング装置１４０を変位させることを可能にする。

図４は、本発明の別の実施形態に基づく、調節装置１４１ａ〜１４１ｃと、センサ保持装置１３０の内側の開口部１４３の模式図を示している。

図４に示すセンサ保持装置１３０の実施形態では、調節装置１４１ａ〜１４１ｃはＶ字溝構造によって構成されている。センサ保持装置１３０の内側の開口部１４３は、対物レンズ装置１２０の収容を可能にする。

図５ａは、本発明の別の実施形態に基づく、カメラシステムのためのモジュール装置の模式図を示している。

このモジュール装置は、センサ保持装置１３０と、ハウジング装置１４０と、保持スプリング装置１７０とを含んでいる。

さらに、センサ保持装置１３０、ハウジング装置１４０、および対物レンズ装置１２０は、たとえば立体的に射出成形された回路支持体すなわちＭｏｌｄｅｄ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｄｅｖｉｃｅ、ＭＩＤとして構成されている。

図５ｂは、本発明の別の実施形態に基づくセンサ保持装置の模式図を示している。

このセンサ保持装置１３０は、たとえば一体的に構成されている。しかしながらセンサ装置１３０は、複数の部分から構成することもできる。

図５ｃは、本発明の別の実施形態に基づく保持スプリング装置の模式図を示している。

この保持スプリング装置１７０はたとえば板ばねとして設計されており、円弧状に初期応力をかけられた平坦な帯状金属で形成されている。保持スプリング装置１７０は鋼材、ばね鋼、特殊鋼、非鉄金属、繊維複合素材、またはガラス繊維強化プラスチックを有することができる。

図５ｄは、本発明の別の実施形態に基づく、カメラシステムのためのモジュール装置の模式図を示している。

たとえばハウジング装置１４０は、立体的に射出成形された成形品として施工される。

好ましい実施例を参照しながら本発明について上に説明してきたが、本発明はこれらに限定されるものではなく、多種多様な形式で改変可能である。

１００ モジュール装置
１２０ 対物レンズ装置
１３０ センサ保持装置
１３０ａ 上側領域
１３０ｂ 台座領域
１３１ａ〜１３１ｃ 支持部材
１３２ａ，１３２ｂ 結合部材
１４０ ハウジング装置
１４０ａ 内側の開口部
１５０ 画像センサ
１５１ 熱伝導性の中間層
１７０ 保持スプリング装置
２００ カメラエレクトロニクス
２１０ 主配線版
３００ カメラハウジング
３０５ 調節切欠き
３２０ ウィンドガラス保持部

Claims (12)

1. カメラシステムのためのモジュール装置（１００）において、
   内側の開口部（１４０ａ）を有し、自動車での前記モジュール装置の取付位置の調節を可能にするために設計されたハウジング装置（１４０）と、
   上側領域（１３０ａ）および台座領域（１３０ｂ）を有し、少なくとも１つの支持部材（１３１ａ〜１３１ｃ）を介して前記ハウジング装置（１４０）と結合され、画像センサ（１５０）を収容するために設計されたセンサ保持装置（１３０）と、
   少なくとも１つの結合部材（１３２ａ，１３２ｂ）を介して前記センサ保持装置（１３０）と前記上側領域（１３０ａ）で結合され、光学的結像を画像センサ（１５０）で生成するために設計された対物レンズ装置（１２０）と、
   前記ハウジング装置（１４０）に少なくとも１つの結合装置（１４５ａ、１４５ｂ）を用いて結合され、前記画像センサ（１５０）と熱伝導性の中間層（１５１）を前記センサ保持装置（１３０）へばね力により圧着すると共に、前記センサ保持装置（１３０）を前記ハウジング装置（１４０）へばね力により圧着し、熱伝導性の前記中間層（１５１）を介して熱伝導経路を形成するために設計された保持スプリング装置（１７０）とを有しているモジュール装置。
2. 前記保持スプリング装置（１７０）は平型スプリング、板ばね、成形スプリング、またはワイヤ曲げ部品として施工されている、請求項１に記載のモジュール装置（１００）。
3. 前記保持スプリング装置（１７０）は鋼材、ばね鋼、特殊鋼、非鉄金属、繊維複合素材、またはガラス繊維強化プラスチックを有している、請求項１または２に記載のモジュール装置（１００）。
4. 前記センサ保持装置（１３０）と前記ハウジング装置（１４０）との間の３点支持部が３つの支持部材（１３１ａ〜１３１ｃ）によって構成されている、請求項１から３のうちいずれか１項に記載のモジュール装置（１００）。
5. 前記画像センサ（１５０）は感光性の電子デバイスを含んでおり、ＣＣＤ画像センサとして施工されている、請求項１から４のうちいずれか１項に記載のモジュール装置（１００）。
6. 前記センサ保持装置（１３０）の少なくとも１つの結合部材（１３２ａ，１３２ｂ）は正確に適合する開口部として施工されている、請求項１から５のうちいずれか１項に記載のモジュール装置（１００）。
7. 前記保持スプリング装置（１７０）は前記画像センサ（１５０）から前記ハウジング装置（１４０）まで熱伝導経路を形成するために設けられている、請求項１から６のうちいずれか１項に記載のモジュール装置（１００）。
8. 前記保持スプリング装置（１７０）は熱生産をする前記画像センサ（１５０）の廃熱を熱放射するための冷却体として設けられている、請求項１から７のうちいずれか１項に記載のモジュール装置（１００）。
9. 自動車のためのカメラシステムにおいて、
   請求項１から８のいずれか１項に記載のモジュール装置（１００）と、
   信号変換をするためのカメラエレクトロニクス（２００）とを有しており、
   前記カメラエレクトロニクス（２００）は主配線板（２１０）に組み込まれていて前記モジュール装置（１００）の前記画像センサ（１５０）と結合されるとともに、前記画像センサ（１５０）から受信された信号を画像情報へと変換するために設計されており、および、
   前記モジュール装置（１００）と前記主配線板（２１０）を収容するために設計され、カメラハウジングでの前記保持スプリング装置（１７０）の収容および前記モジュール装置（１００）の固定のために設計された切欠きを有するカメラハウジング（３００）を有しているカメラシステム。
10. 前記カメラハウジング（３００）と結合され、前記カメラシステムを自動車と結合するために設計されたウィンドガラス保持部（３２０）をさらに有している、請求項９に記載のカメラシステム。
11. 内側の開口部（１４０ａ）を有し、カメラシステムのためのモジュール装置の取付位置の調節を可能にするために設計されたハウジング装置（１４０）に少なくとも１つの結合装置（１４５ａ、１４５ｂ）を用いて結合可能であり、
    画像センサ（１５０）と熱伝導性の中間層（１５１）をセンサ保持装置（１３０）へ圧着すると共に、前記センサ保持装置（１３０）を、前記ハウジング装置（１４０）へ圧着し、熱伝導性の前記中間層（１５１）を介して熱伝導経路を形成するために設計されている保持スプリング装置（１７０）。
12. 前記保持スプリング装置（１７０）は平型スプリング、板ばね、成形スプリング、またはワイヤ曲げ部品として施工されている、請求項１１に記載の保持スプリング装置。

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