JP6559243B2 - 画像記録システムおよび自動車 - Google Patents

Description

本発明は、画像記録システムおよび自動車に関する。

画像記録システムは多くの分野で使用されている。例えば自動車に使用されている。自動車内の光学式のカメラシステム（画像記録システム）は、例えば車両周辺を検出し、別の車両システムのために情報を提供する。画像記録システムは、例えば夜間視認（Ｎｉｇｈｔ Ｖｉｓｉｏｎ）のために、車線維持監視（ｌａｎｅ−ｄｅｐａｒｔｕｒｅ ｗａｒｎｉｎｇ）のために、および車両の前部領域または尾部領域の監視のために使用される。

この場合、画像記録システムは、光学系ホルダ、複数のレンズを備えた光学系支持体（対物レンズ）、並びにキャリアプレート上の画像記録装置（Ｉｍａｇｅｒ−Ｃｈｉｐ：イメージャチップ）を有している。

光学系ホルダおよび光学系支持体は、互いに別個に製造される。高価な対物レンズはしばしば特別に研磨されたレンズである。

カメラシステムを取り付ける際には、光学系を含む光学系支持体が画像記録装置に向かって光学的に整列されるように注意しなければならない。何故ならば、それによってのみ画像記録装置が正しい画像を検出することが保証されるからである。

特許文献１には、例えば特に自動車に使用するための画像記録システムが公知であり、この画像記録システムは、基板と、基板上に固定された画像センサと、画像センサの前に配置された光学系ユニットと、基板に接続された光学系ホルダとを有しており、この光学系ホルダ内で光学系ユニットが保持されている。

光学系支持体を画像記録装置に対して整列させることができる調節可能性を有するカメラシステムが特許文献２に記載されている。特許文献３には、主にカメラシステムの取り付けシステムが記載されている。

ドイツ連邦共和国特許公開第１０２００６００８２３０号明細書 ヨーロッパ特許第１７１６０１８号明細書 ヨーロッパ特許第２０５４２７０号明細書

本発明によれば、請求項１に記載した画像記録システムおよび請求項１０に記載した自動車が提供される。

画像記録システムは、貫通孔を備えた少なくとも１つの光学系ホルダと、表面を備えた側で貫通孔を閉鎖するキャリアプレートと、このキャリアプレートの表面上に配置された画像記録装置とを有している。この画像記録システムは、貫通孔から光学系ホルダの外側まで光学系ホルダを貫通するニードル通路を有することを特徴としており、この場合、ニードル通路は、光学レンズとして作用する、画像記録装置のカプセル包囲部を射出成形するために適している。

ニードル通路は、光学系ホルダが製造された後で、レンズとして作用するカプセル包囲部を射出成形によって製造することを可能にする。しかも、光学系ホルダの製造中にカプセル包囲部の表面を保護する必要なしに、レンズとして作用するカプセル包囲部を製造することを可能にする。特に、微細加工された保護レンズの製造は、光学系ホルダの製造後に直接、同じ射出成形工具で可能である。熱硬化性の材料の非常に良好な型取り特性により、レンズとして作用するカプセル包囲部は簡単に製造可能である。全体的に、本発明の特徴によれば、少ないプロセスステップおよび簡略化されたロジスティックで安価にかつ環境の影響に対して安定した、構造が簡単で場所をとらないカメラシステムが得られる。

さらに、カプセル包囲部のために透明な熱硬化性の材料を使用することによって、多くの利点が得られる。製造は、例えば１つの射出成形工具だけを有する１つの射出成型機で完全に行うことができる。また、対物レンズの熱的な焦点移動を補正するために、熱硬化性の材料の屈折率の、熱に依存する変化を利用することができる。さらに、熱硬化性の材料は、環境の影響例えば紫外線光線（ＵＶ光線）に対して非常に耐性がある。

１実施例では、画像記録システムはさらに、光学レンズとして作用する、画像記録装置の形状の安定したカプセル包囲部を有しており、この場合、カプセル包囲部は少なくとも１つの透明な熱硬化性の材料を有しており、この場合、熱硬化性の材料はニードル通路を通って外側まで延在している。

キャリアプレートはさらに、回路を備えており、この回路は、カプセル包囲部によっても包囲されている。これによって、回路は環境の影響に対して保護もされている。

キャリアプレートは、少なくとも１つのボンディングワイヤ回路を有していてよい。

熱硬化性の材料の良好な特性に基づいて、ボンディングワイヤ回路はヒートシールの際に、ボンディングワイヤ回路の損傷を恐れることなしに、一緒にヒートシールされてよい。

熱硬化性の材料は、シリコーン、ポリウレタンおよび／またはエポキシドを含有していてよい。

カプセル包囲部は、反射防止として作用する表面構造を有していることができる。反射防止をする表面構造は、熱硬化性の材料の非常に良好な型取り特性に基づいて簡単に製造可能である。

ニードル通路は、キャリアプレートの表面に対して平行に延在していてよい。

光学系ホルダは、別の熱硬化性の材料を有していてよく、この別の熱硬化性の材料は、フェノールフォルムアルデヒドコンパウンド、エポキシドおよび／またはバルク成形コンパウンドを含有しており、５０〜７０％までが、熱伝導性の粒子で置き換えられている。熱伝導性の粒子は、窒化硼素、水酸化アルミニウムおよび／または水酸化マグネシウムを含有していてよい。別の熱硬化性の材料の繊維成分は１０〜３０％まで金属繊維によって形成されてよい。金属繊維は、銅、アルミニウムおよび／または銀を含有していてよい。金属繊維は織物であってよい。

熱伝導性の粒子によって、キャリアプレートおよび画像記録装置は加熱される。金属繊維は、特に織物の形だけではないが、光学系ホルダに必要な強度を提供する。追加的にまたは選択的に、電磁放射線に対する保護が得られる。

画像記録システムはさらに、対物レンズを形成するレンズを有しており、このレンズは光学系ホルダによって保持位置で保持される。

本発明に従って提案された自動車は、本発明に従って提案された画像記録システムを有している。

本発明の好適な実施態様は、従属請求項に挙げられていて、明細書に記載されている。

本発明による画像記録システムを示す図である。 本発明による射出成形工具の１実施例を示す図である。 図２に示した射出成形工具の閉じた状態を示す図である。 図３に示した射出成形工具の閉じた状態の詳細を示す図である。

本発明の実施例を、図面および以下の説明を用いて詳しく説明する。図面は１例の概略図を示す。

図１は、本発明による画像記録システム１００を示す。画像記録システム１００は、光学系ホルダ１２０および画像記録装置１３０、例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳチップ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ「電荷結合デバイス」若しくはＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ「相補型金属酸化膜半導体」）を含む。光学系ホルダ１２０は、貫通孔を包囲（射出成形で鋳包む）しており、この貫通孔は一端部がキャリアプレート１４０の表面によって閉鎖されていて、この表面上に画像記録装置１３０が配置されている。金属織物３２０が光学系ホルダ１２０内に組み込まれている。この表面に対して平行に、ニードル通路１２１が光学系ホルダ１２０を貫通して光学系ホルダ１２０の外側１２５まで延在している。ニードル通路１２１は、光学レンズとして作用する、画像記録装置のカプセル包囲部１７０を射出成形するために適している。光学系ホルダ１２０は、金属織物３２０によって、対物レンズとして作用するレンズ装置が、直接的に光学系ホルダ１２０によって保持位置１２６を用いて保持され得る程度に安定化されている。保持位置１２６は、図示の実施例では、貫通孔の、キャリアプレート１４０に向かう方向で次第に先細りする階段状の先細り部である。選択的に、光学系ホルダ１２０は、対物レンズ支持体のための保持位置を有しており、対物レンズ支持体は、対物レンズとして作用するレンズ装置を支持する。

画像記録装置１３０は、流し込み樹脂で充てんされたボンディングワイヤ１５０によってプリント基板に接続されている。画像記録装置１３０は、キャリアプレート１４０の表面に形状の安定したカプセル包囲部１７０によって封止されており、カプセル包囲部１７０は、少なくとも１つの透明な熱硬化性の材料を有している。熱硬化性の材料は、光学系ホルダ１２０内のニードル通路１２１を通って光学系ホルダ１２０の外側１２５まで延在している。この場合、カプセル包囲部１７０は、光学レンズとして作用する。

画像記録システムはセンタリングを含んでおり、このセンタリングは、レンズおよび画像記録装置の光軸が焦点面に位置して一致するように、配慮する。

この場合、レンズ装置は、画像記録装置が光学系の焦点内に配置されている、レンズと画像記録装置との共通の光軸に沿った位置に配置されてよい。

図２は、本発明による射出成形工具２００の１実施例の開放された状態における断面図を示す。この場合、画像記録装置１３０の光軸は、焦点面内に位置している。射出成形工具２００は、３つの部分２００ａ，２００ｂ，２００ｃを有している。これらの部分２００ａ，２００ｂ，２００ｃを組み合わせると、ダイ２１０，２１１によって２つのキャビティが形成され、これらのキャビティは、所属のゲート通路２２０，２２１を介して熱硬化性の材料によって充填され得る。射出成形を改善するために、加熱パトローネ２５０が射出成形工具２００内に配置されている。ダイ２１１によって形成される一方のキャビティは光学系ホルダ１２０の母型である。ダイ２１０によって形成される他方のキャビティは、キャリアプレート１４０上に配置された画像記録装置１３０をカプセル包囲するためのカプセル化されたレンズ１７０の母型である。ダイ２１０は、微細加工された表面を有していてよい。

部分２００ａは部分２００ｂ，２００ｃに対して回転可能であるので、キャリアプレート１４０上に配置された画像記録装置１３０は一方のキャビティ内で光学系ホルダ１２０によって包囲され、次いで回転させられて他方のキャビティ内に入れ替えられて、レンズ１７０によってカプセル包囲されてよい。

このために、部分２００ａ内の受けピン２６０が、キャリアプレート１４０内の受け部内に挿入される。次いで、キャリアプレート１４０によって、一方のキャビティが閉鎖され、キャリアプレートが光学系ホルダ１２０によって包囲される。任意選択的に、金属織物３２０が光学系ホルダ１２０内に組み込まれる。この場合、鋳包む前にコアトラクタ３１０によってキャビティ内に導入され得るニードル３００は、光学系ホルダ１２０内にニードル通路１２１が残存するように作用する。

部分２００ａを回転させることによって、キャリアプレート１４０は包囲された画像記録装置１３０と共に、他方のキャビティがそれによって閉鎖され得るように、入れ替えられる。次いで、中空室が、光学系ホルダ１２０の外側１２５からアクセス可能な、光学系ホルダ１２０内のニードル通路１２１を通して、例えば光学レンズの形のカプセル包囲部によって充填される。

空気通路２８０を介して、部分２００ａは、部分２００ｂ，２００ｃおよびキャリアプレート１４０から圧縮空気によって分離され得る。次いで、エジェクタ２７０が画像記録システムを、包囲された画像記録装置１３０および光学系ホルダ１２０と共に、キャリアプレート１４０から突き出すことができる。

キャリアプレートは、部分２００ａが部分２００ｂ，２００ｃからエジェクタ２７０によって分離されると、真空によって部分２００ａに固定されることも可能である。

図３は、図２に示した射出成形工具の閉じられた状態を示す。キャビティは、画像記録装置を有するキャリアプレート１４０およびダイ２１１によって形成され、ダイ２１１の端部に、例えばＰｅｒｆｌｕｏｒａｌｋｏｘｙ−Ｐｏｌｙｍｅｒ「パーフルオロアルコキシ−ポリマー」（ＰＦＡ射出成形可能なテフロン（登録商標））より成るシール体２９０が配置されている。コアトラクタ３１０によってニードル３００が、シール体２９０内の凹部内まで延在するように、キャビティ内に配置されている。加熱パトローネ２５０を介して射出成形工具が加熱され、それによってシール体２９０が膨張し、画像記録装置およびボンディングワイヤをシールする。ゲート通路２２１を通してキャビティが充填され、それによって光学系ホルダ１２０が形成され、この場合、画像記録装置およびボンディングワイヤがシール体２９０によって保護されている。光学系ホルダ１２０の射出成形時に、ニードル３００は、光学系ホルダ１２０内にシールエレメント２９０まで貫通するニードル通路１２１が開放維持されるように作用する。

別のキャビティへの入れ替え後に、ニードル通路１２１を通じて光学レンズの形のカプセル包囲部１７０が射出成形され得る。

部分２００ａが部分２００ｂからエジェクタ２７０によって分離されると、空気通路２８０内の負圧力によってキャリアプレート１４０は、包囲された画像記録装置１３０と共に部分２００ａに保持される。

本発明の別の１実施例は、例えば車両の周辺検出システムのための画像検出システム（カメラシステム）を製造するための方法に関する。画像検出システムは、光学系ホルダと光学系支持体とを有しており、画像検出システムの光学系は、入射した光を画像記録装置にガイドするために用いられ、またイメージャチップを含む所属の電子回路を媒体密に実装するために用いられる。

この１実施例は、適切な方法を提供し、この方法によって、安価でしかも環境の影響に対して安定したカメラシステムを製造することができる。適切な機能集積および機能的に正しい材料を使用することによって、少ないプロセスステップおよび少数の個別部品が必要とされるだけである。しかも、構造が簡単であって、場所をとらず、製造およびロジスティックのためのコストおよび消費時間が低減される。

この１実施例は、熱硬化性のプラスチックより成る形状の安定したハウジング、およびカメラ画像記録装置によって形成された透明なレンズの、２つの成分によるカプセル包囲部を備えた、例えば周辺検出システムのための新規なカメラモジュールの製造を可能にする。製造は、完全に１つの射出成形機だけおよび１つの射出成形工具だけで行うことができる。透明な成分の小さい粘性に基づいて、射出工程中に僅かな圧力しか発生しないので、ボンディングワイヤ回路を備えた回路を使用することもでき、若しくはボンディングワイヤ回路の別個の射出成形プロセスを省くことができる。それと同時に保護層が形成され、この保護層は、回路およびチップをヒートシールし、粒子を遠ざけることによるピクセルエラーが避けられる。

さらに、対物レンズの熱的な焦点移動を補正するために、特殊な透明の封止材の屈折率の温度依存的変化を適切に使用することができる。

透明な熱硬化性の材料は非常に良好に成形され、次いで架橋結合されるので、透明なレンズ内に追加的な光学機能、例えば特殊な微細構造による反射防止加工を組み込むことができる。

特定のケースでは、このような層を設計することによって対物レンズ支持体内の最も下に位置するレンズを節約することができる。

この材料は非常に安定しているので、例えば紫外線等の環境の影響が層の内部または外側にいつまでも痕跡を残すことはない。

この実施例の第１のステップで処理システムを介して、イメージャチップおよび回路を備えた基板（キャリアプレート）が、開放された射出成形工具内に設置され、保持ピンおよび真空により固定される。

工具の閉鎖後に、コアトラクタを用いて、ニードルがキャビティ内に配置される。イメージャチップおよび、プリント基板を包囲する中空室の部分が、工具の閉鎖により、例えばパーフルオロアルコキシポリマー（ＰＦＡ射出成形可能なテフロン（登録商標））より成るシール体によってキャビティに対してシールされる。シール体は、温度が高くなると膨張し、柔らかくなり、相手側の表面に最適に適合するので、粘性の小さい材料が侵入することはない。約５００サイクル後にシール体を交換することが望ましい。次いでキャビティ内に金属織物が配置され、キャビティが、熱伝導性の熱硬化性樹脂、例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂またはバルク成形コンパウンド（ＢＭＣ）で、場合によっては相応の充てん材、例えば５０〜７０％が熱伝導性の固形物粒子で充てんされてよい。この場合、レンズ装置のための保持位置を有する光学系ホルダが成形され、この際に、ニードルがニードル通路を開けておく。

ホルダと回路担体との間の堅固な接続のために追加的な接着プロセスステップは必要ない。

所定の架橋結合時間後に、コアトラクタがニードルを引き戻す。次いでプレ射出成形体が突き出され、ターンテーブルを介してエジェクタ側の工具部分を回転させることによって第２のキャビティに入れ替えられる。この場合、吸い込まれた回路担体が光学系ホルダと共に圧縮空気によって離型される。選択的に、このステップは、例えばサイクルの終わりに、完成された画像記録システムを光学系ホルダおよび包囲された画像記録装置から取り出す処理システムを介しても行うことができる。

回転運動によって、再び閉鎖された射出成形工具内のニードル通路は、ＬＳＲ射出成形ユニットの冷却通路の前に配置されていて、この冷却通路およびニードル通路を通じて、イメージャチップおよびプリント基板の部分が透明なプラスチックでさらに射出成形される。この場合、透明な成分は例えばポリウレタンまたはエポキシドをベースとした透明な封止材または液体シリコーンであってよい。この材料は、例えばＦａ．Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ「モメンティブ社」のＳｉｌｏｐｒｅｎ ＬＳＲ ７０９０であってよい。粘性の低い材料が射出成形工具内に侵入せず、基板が最適に密着するように、例えばパーフルオロアルコキシポリマー（ＰＦＡ射出成形可能なテフロン（登録商標））より成るシールフレームがエジェクタ側に固定されていてよい。

レンズキャビティを形成するダイは、交換インサートによって選択的に凹状、凸状または面平行に構成されてよい。レンズ表面の反射防止のために、工具インサートは微細加工を有しており、この微細加工は粘性の低いプラスチックによって最適に成形される。射出成形工具は、好適な形式で例えば電気式の加熱パトローネによって１２０℃から１６０℃に加熱されるので、透明な成分が架橋結合される。レンズを回路担体上に良好に付着保持するために、基板裏側に形状締結のための個別の溝が設けられてよい。

次いで、レンズ装置が直接的にまたは光学系ホルダを用いて貼り付けられる。

良好な材料を使用する以外に、形状付与および光学的な特性の機能集積によって、作業コストおよび設備コスト並びに製造コストおよびロジスティック時間が節約される。

この実施例に従ってカプセル包囲するために、２成分射出成形工具並びに２成分射出成形機が必要とされる。射出成形機は、熱硬化性装置およびエラストマー装置並びにターンテーブルおよび処理システムを装備しなければならない。

イメージャチップを除熱するために、熱伝導性かつ熱硬化性の材料が使用されてよい。この材料は、フェノールフォルムアルデヒドコンパウンド（ＰＦ）であっても、またエポキシド（ＥＰ）またはバルク成形コンパウンド（ＢＭＣ）であってもよく、標準的な充填材料の代わりに、５０〜７０％が熱伝導性の固形物粒子、例えば窒化硼素、水酸化アルミニウムまたは水酸化マグネシウムまたはこれらの組み合わせで充填されている。標準的なガラス繊維の１０〜３０％が、追加的に、例えば銅、アルミニウム、銀またはこれらの組み合わせより成る熱伝導性の金属繊維によって、ハウジングの必要な強度に応じて、置き換えられてよい。金属繊維は織物を形成してよい。

この金属繊維は、追加的にＥＭＶ保護（電磁両立性）を配慮することができる。

同じ架橋結合温度に基づいて、２つの成分は２つのキャビティを有する射出成形工具内で並行して製造することができる。

所定の架橋結合時間後に、完全な光学系ホルダが操作によって工具から取り出され、別個の組み立てラインで光学系支持体が接着によって装着される。

１００ 画像記録システム
１２０ 光学系ホルダ
１２１ ニードル通路
１２５ 外側
１２６ 保持位置
１３０ 画像記録装置
１４０ キャリアプレート
１５０ ボンディングワイヤ
１７０ カプセル包囲部
２００ 射出成形工具
２００ａ，２００ｂ，２００ｃ 部分
２１０，２１１ ダイ
２２０，２２１ ゲート通路
２５０ 加熱パトローネ
２７０ エジェクタ
２８０ 空気通路
２９０ シール体、シールエレメント
３００ ニードル
３１０ コアトラクタ
３２０ 金属織物

Claims (9)

1. 画像記録システム（１００）であって、該画像記録システム（１００）が、貫通孔を備えた少なくとも１つの光学系ホルダ（１２０）と、表面を備えた側で前記貫通孔を閉鎖するキャリアプレート（１４０）と、該キャリアプレート（１４０）の前記表面上に配置された画像記録装置（１３０）とを有している形式のものにおいて、
   前記貫通孔から前記光学系ホルダ（１２０）の外側（１２５）まで前記光学系ホルダ（１２０）を貫通するニードル通路（１２１）が設けられており、前記ニードル通路（１２１）が、光学レンズとして作用する、前記画像記録装置のカプセル包囲部（１７０）を射出成形するために適していて、
   前記画像記録装置の、光学レンズとして作用する前記カプセル包囲部（１７０）がさらに設けられており、該カプセル包囲部（１７０）が少なくとも１つの透明な熱硬化性の材料を有していて、前記熱硬化性の材料が、前記ニードル通路（１２１）を通って前記外側（１２５）まで延在していて、
   前記画像記録装置（１３０）の周囲を前記光学レンズの形の前記カプセル包囲部（１７０）によって充填することにより、前記画像記録装置（１３０）は前記キャリアプレート（１４０）の表面に封止されていることを特徴とする、画像記録システム（１００）。
2. 前記キャリアプレート（１４０）がさらに、前記カプセル包囲部（１７０）によって包囲された回路を備えている、請求項１記載の画像記録システム（１００）。
3. 前記熱硬化性の材料が、シリコーン、ポリウレタンおよび／またはエポキシドを含有している、請求項１または２記載の画像記録システム（１００）。
4. 前記カプセル包囲部（１７０）が、反射防止として作用する表面構造を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の画像記録システム（１００）。
5. 前記キャリアプレート（１４０）が少なくとも１つのボンディングワイヤ回路（１５０）を有している、請求項１から４のいずれか１項記載の画像記録システム（１００）。
6. 前記ニードル通路が前記キャリアプレート（１４０）の表面に対して平行に延在している、請求項１から５のいずれか１項記載の画像記録システム（１００）。
7. 前記光学系ホルダ（１２０）が別の熱硬化性の材料を有しており、該熱硬化性の材料が、フェノールフォルムアルデヒドコンパウンド、エポキシドおよび／またはバルク成形コンパウンドを含有しており、５０〜７０％までが、窒化硼素、水酸化アルミニウムおよび／または水酸化マグネシウムを含有する熱伝導性の粒子で置き換えられていて、および／または、別の熱硬化性の材料の繊維成分の１０〜３０％までが、銅、アルミニウムおよび／または銀を含有する金属織物（３２０）によって形成される、請求項１から６のいずれか１項記載の画像記録システム（１００）。
8. さらに、対物レンズを形成するレンズが設けられており、該レンズが前記光学系ホルダ（１２０）によって保持位置（１２６）で保持される、請求項１から７のいずれか１項記載の画像記録システム（１００）。
9. 請求項１から８のいずれか１項記載の画像記録システム（１００）を備えた自動車。

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