WO2005031423A1 - Halteelement der linsenanordnung eines optisches moduls bzw. systems - Google Patents

Halteelement der linsenanordnung eines optisches moduls bzw. systems Download PDF

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WO2005031423A1
WO2005031423A1 PCT/EP2004/052248 EP2004052248W WO2005031423A1 WO 2005031423 A1 WO2005031423 A1 WO 2005031423A1 EP 2004052248 W EP2004052248 W EP 2004052248W WO 2005031423 A1 WO2005031423 A1 WO 2005031423A1
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WO
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lens
lens unit
holding element
component
permanently elastic
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Application number
PCT/EP2004/052248
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English (en)
French (fr)
Inventor
Danut Bogdan
Josef Dirmeyer
Henryk Frenzel
Harald Schmidt
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/026—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses using retaining rings or springs

Definitions

  • the invention further relates to an optical module comprising the lens unit, with a circuit carrier, a semiconductor element arranged on the circuit carrier and a lens unit according to the invention for projecting electromagnetic radiation onto the semiconductor element.
  • the invention relates to an optical system with an optical module designed in this way.
  • Generic lens units are used in particular in optical modules and systems of automotive engineering.
  • the lens unit comprises a lens tester and a lens arrangement with at least one lens. In order to improve the optical quality, however, several lenses and possibly one or more diaphragms in the form of a package are regularly provided.
  • the lens unit is to be installed in an optical module without any adjustment or focusing effort, it is particularly advantageous in this context if work is carried out with only slightly tolerant lenses and apertures and said components are in direct contact with one another. As a result, fluctuations in the lens arrangement in the Z direction, that is, in the direction in which the lenses follow one another, are practically excluded. The tolerances are only dependent on the lens arrangement itself. It is also particularly useful that the relative positions of the lenses to one another are determined by the geometry of the lenses and, if appropriate, diaphragms themselves. The arrangement of the lenses can also be determined in the XY direction by the lenses themselves, namely by designing contact surfaces of the lenses or diaphragms accordingly.
  • the foremost lens of the lens arrangement is snapped into the lens holder. This also ensures exact positioning. It should also be emphasized that this makes it easier to separate the lenses from the other components, in particular the expensive semiconductor element.
  • special measures must be taken with regard to tightness.
  • the sealing effect is provided in connection with a snap assembly, in particular in that the lenses have a hard and a soft component, the soft component being arranged on the circumference of the lenses for sealing.
  • the soft component also supports the general requirement that when snapping, care must be taken not to introduce any tension into the lenses; Tensions would always have a negative impact on the optical properties.
  • it is disadvantageous that such snap mechanisms are relatively expensive to manufacture and are critical with regard to play and tolerances.
  • the permanently elastic component is preferably formed all the way round, so that it advantageously forms a water and / or dust-tight seal at the same time.
  • the hard component of the holding element preferably contains a thermoplastic material.
  • a permanently elastic component that contains, for example, thermoplastic elastomers (TPE) or silicone or the like has proven itself.
  • TPE thermoplastic elastomers
  • the permanently elastic component is preferably molded onto the hard component by a two-component injection molding process or vice versa.
  • the holding element is preferably connected to the lens holder with its hard component by means of ultrasound, laser welding and / or an adhesive or riveting method or similarly easily automated and thus cost-reducing connecting method.
  • the holding element can also be molded onto the lens holder by means of a plastic injection molding process.
  • screw or snap connections are conceivable, the latter in particular being now advantageously non-critical with regard to play and tolerances due to the permanently elastic component.
  • the elastic component advantageously initially releases a snap play during the snap process, so that even latch elements which are correspondingly manufactured without play can interlock without any problems, because after the intervention has taken place, the permanently elastic component can advantageously return to its starting position specified in terms of production technology.
  • the optical quality can be improved by a lens with a plurality of lenses and possibly one or more diaphragms in the form of a package, which is also possible within the scope of the present invention, in particular since it is possible to work with small tolerances.
  • the invention further consists in an optical module with a circuit carrier; a semiconductor element arranged on the circuit carrier; and one as previously described ⁇ lens unit for projecting electromagnetic radiation onto the semiconductor element.
  • optical module of this type it can be particularly advantageous that undesired optical effects, in particular due to the incidence of light from the side, are prevented by blackening and / or matting or by using total reflection. These are examples of suitable measures.
  • the invention is based on the finding that through the
  • the construction according to the invention provides, in a further development, a hermetically sealed lens unit which is optimally protected against environmental influences such as moisture or dust.
  • the lens unit also has a defined focus, it is particularly suitable for use in an optical module.
  • This can advantageously be developed without moving parts such as threads or fixing screws, which leads to lower assembly costs and higher reliability.
  • the structure of such a module can be made relatively compact, which has the advantage that the camera module can also be used in applications where space is limited.
  • the invention can be used particularly useful in the implementation of video systems, possibly in combination with radar systems, ultrasound systems or the like in the field of motor vehicles.
  • FIG. 2 shows the module according to FIG. 1 in a sectional view along the line A-A in the detail
  • FIG 3 shows the retaining ring according to the invention in a perspective view
  • Fig. 4 is an exploded perspective view of a second optical module.
  • FIGS. 1 to 4 show different sections and perspectives of optical modules with a circuit carrier 10, a semiconductor element 12 arranged on the circuit carrier 10 and a lens unit 14; 16, 18, 20; 21 for projecting electromagnetic radiation onto the semiconductor element 12.
  • the lens unit 14; 16, 18, 20; 21 comprises a lens holder 14 and a lens arrangement 16, 18, 20; 21 with at least one lens 20 and possibly an aperture 21.
  • the lens arrangement 16, 18, 20; 21 is held in the lens holder 14 via a one-piece holding element, for example a molded ring 15.
  • the retaining ring 15 has a hard component 15a, which preferably consists of a thermoplastic plastic and is suitable for an automatable one based on ultrasound, laser welding and / or an adhesive Connection method is suitable. It is also conceivable to form the retaining ring 15 on the lens holder 14 by means of a plastic injection molding process. Plastic riveting or hot caulking is also an advantageous connection.
  • the retaining ring 15 also has a permanently elastic component 15b, which is formed at least in sections on the periphery of the lens 20.
  • the permanently elastic component 15b of the holding ring or holding element 15 preferably contains thermoplastic elastomers (TPE) or silicone or the like.
  • TPE thermoplastic elastomers
  • a retaining ring 15 designed in this way can, depending on the expediency, also be connected to the lens holder by means of a screw or snap connection (not shown).
  • the lenses 16, 18, 20 or diaphragms 21 held in the lens holder 14 via the retaining ring 15 are preferably shaped such that they assume a defined position within the lens holder 14 relative to one another. Furthermore, at least one of the lenses 20 is designed such that it interacts with the retaining ring 15 arranged on the lens holder 14 and thus also assumes a defined position with respect to the lens holder 14 and thus ultimately with respect to the semiconductor element 12. In this way, all lenses 16, 18, 20 are adjusted with respect to the semiconductor element 12. This adjustment is also not called into question by the fact that, for example, between the lens arrangement 16, 18, 20; 21 and the semiconductor element 12, a circuit carrier 10 is provided. This circuit carrier 10 is glued to the lens holder 14, for example by means of an adhesive tape 22.
  • the semiconductor element 12 which is unhoused in the present exemplary embodiment can be designed as CMOS or CCD in accordance with the current state of the art.
  • an adhesive connection can also be provided.
  • An underfill can be applied for reinforcement.
  • a globtop 26 that is to say an attached dome, is provided.
  • a groove for ventilation can be provided in the adhesive strip 22 (not shown), for example. It is also possible to arrange an adhesive DAE (adhesive pressure compensation element) on an opening.
  • a lens / diaphragm arrangement 16, 18, 20; 21 By holding a lens / diaphragm arrangement 16, 18, 20; 21 in a lens holder 14 by means of a specially designed holding element 15 the advantageous construction of a camera module, in which mechanically and / or thermally, induced stresses within the lens unit 14; 16, 18 r 20; 21 can find a balance at any time.
  • the circuit carriers 10 and semiconductor elements 12 described above were, for example, flexible or unhoused. It goes without saying that the lens unit 14; 15; 16, 18, 20; 21 can also be used advantageously in optical modules with rigid circuit carriers and packaged chips or the like.
  • Camera modules with lens units 14; 15; 16, 18, 20; 21 are particularly suitable for specific low-cost applications such as surveillance systems in the interior and / or exterior of a motor vehicle, in industry, in digital cameras, mobile phones, in toys or the like.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Linseneinheit (14; 16, 18, 20; 21) zum Projizieren von elektromagnetischer Strahlung auf eine für elektromagnetische Strahlung sensitive Fläche; umfassend einen Linsenhalter (14) und eine Linsenanordnung (16, 18, 20; 21) mit mindestens einer Linse. Erfindungsgemäß ist die Linsenanordnung (16, 18, 20; 21) über ein Halteelement (15) im Linsenhalter (14) gehaltert; wobei das Halteelement (15) eine harte (15a) und wenigstens abschnittsweise eine dauerelastische (15b) Komponente aufweist, und wobei die dauerelastische Komponente (15b) an dem der Linse (20) anliegenden Umfang ausgebildet ist. Die vorliegende Erfindung ermöglicht durch die Halterung einer Linsen-/Blendenanordnung (16, 18, 20; 21) in einem Linsenhalter (14) mittels eines speziell ausgebildeten Halteelements (15) den vorteilhaften Aufbau eines Kameramoduls, bei welchem mechanisch und thermisch bedingte Spannungen innerhalb der Linseneinheit (14; 16, 18, 20; 21) jederzeit einen Ausgleich finden können. Kameramoduln mit erfindungsgemäß aufgebauten Linseneinheiten (14; 15; 16, 18, 20; 21) eignen sich insbesordere bei Anwendungen im Innen- und/oder Außenbereich eines Kraftfahrzeugs.

Description

Beschreibung
HALTEELEMENT DER LINSENANORDNUNG EINES OPTISCHEN MODULS BZW. SYSTEMS Die Erfindung betrifft eine Linseneinheit zum Projizieren von elektromagnetischer Strahlung auf eine für elektromagnetische Strahlung sensitive Fläche; umfassend einen Linsenhalter und eine Linsenanordnung mit mindestens einer Linse.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein die Linseneinheit umfassendes optisches Modul, mit einem Schaltungsträger, einem auf dem Schaltungsträger angeordnetes Halbleiterelement und einer Linseneinheit nach der Erfindung zum Projizieren von elektromagnetischer Strahlung auf das Halbleiterelement.
Die Erfindung betrifft schließlich ein optisches System mit einem derartig ausgebildeten optischen Modul.
Gattungsgemäße Linseneinheiten kommen insbesondere in opti- sehen Moduln und Systemen der Kraftfahrzeugtechnik zum Einsatz .
Dabei kann mit elektromagnetischer Strahlung aus verschiedenen Frequenzbereichen gearbeitet werden, wobei kumulativ zum sichtbaren Licht, mit welchem typischerweise Anwendungen im Außenraum eines Kraftfahrzeuges wie Lane Departure Warning (LDW) , Blind Spot Detection (BSD) oder Rear View Cameras arbeiten, insbesondere die für Menschten unsichtbare Infrarotstrahlung bei Anwendungen im Inneniraum eines Kraftfahrzeuges wie Out of Position Detection (OOP) oder bei zusätzlichen Außenbeleuchtungen eines Night Vision Systems bevorzugt wird. Die Linseneinheit umfasst einen Linsentialter und eine Linsenanordnung mit wenigstens einer Linse. Zwecks Verbesserung der optischen Qualität werden jedoch regelmäßig mehrere Linsen sowie ggf. eine oder mehrere Blenden in Form eines Pakets vorgesehen. Soll die Linseneinheit möglichst ohne Justage- bzw. Fokussieraufwand in einem optischen Modul verbaut werden, so ist in diesem Zusammenhang es besonders vorteilhaft, wenn mit nur gering toleranzbehafteten Linsen und Blenden gearbeitet wird und besagte Bauteile in direktem Kontakt zuein- ander stehen. Hierdurch werden Schwankungen der Linsenanordnung in Z-Richtung, das heißt in der Richtung, in der die Linsen aufeinander folgen, praktisch ausgeschlossen. Die Toleranzen sind nur noch von der Linsenanordnung selbst abhängig. Ebenso ist es besonders nützlich, dass die relativen Po- sitionen der Linsen zueinander durch die Geometrie der Linsen und ggf. Blenden selbst bestimmt sind. Auch in XY-Richtung kann die Anordnung der Linsen durch die Linsen selbst bestimmt werden, indem nämlich Anlageflächen der Linsen bzw. Blenden entsprechend ausgestaltet sind.
Da die Linsen untereinander ihre relativen Positionen festlegen, reicht es aus, genau eine Linse mit. dem Linsenhalter, vorzugsweise wasserdicht und staubdicht, zu verbinden. Auf diese Weise wird die gesamte Linsenanordnung in Bezug auf ei- ne sensitive Fläche, beispielsweise eines Halbleiterelements, ausgerichtet, wodurch vorteilhaft eine einreichend gute optische Qualität sichergestellt werden kann.
Es ist bekannt, die vorderste Linse der Linsenanordnung hier- für als diejenige Linse auszuwählen, die mit dem Linsenhalter zur Abdichtung zusammenwirkt. Dies kann beispielsweise so erfolgen, dass die genau eine Linse durch Ultraschall-, Laser- schweiß- und/oder Klebe- oder Kittvexfahren mit dem Linsenhalter verbunden ist.
Jedoch kann auf diese Weise nicht immer verhindert werden, dass Temperaturausdehnungen der verschiedenen Komponenten zu derart hohen Spannungen führen, dass diese die optischen Eigenschaften der Optik und die Bildabbildung stark stören oder mitunter die Verbindung oder gar die mit dem Linsenhalter verbundene Linse aufsprengen, womit das System schlagartig seine Tauglichkeit verliert.
Es ist auch bekannt, dass die vorderste Linse der Linsenanordnung in den Linsenhalter eingeschnappt ist. Auch hierdurch kann eine exakte Positionierung sichergestellt werden. Zudem ist zu betonen, dass auf diese Weise eine erleichterte Trennmöglichkeit zwischen den Linsen und den restlichen Bauteilen, insb. dem teuren Halbleiterelement, sichergestellt werden kann. Allerdings sind besondere Maßnahmen hinsichtlich der Dichtigkeit zu ergreifen. Die abdichtende Wirkung wird im Zu- sammenhang mit einer Schnappmontage insbesondere dadurch bereitgestellt, dass die Linsen eine harte und eine weiche Komponente aufweisen, wobei die weiche Komponente zum Abdichten am Umfang der Linsen angeordnet ist . Die Weichkomponente unterstützt auch die allgemeine Anforderung, dass beim Schnap- pen darauf zu achten ist, keine Spannungen in die Linsen einzubringen; Spannungen würden stets eine negative Beeinflussung der optischen Eigenschaften bewirken. Nachteilig jedoch ist, dass derartige Schnappmechanismen verhältnismäßig aufwendig zu fertigen und kritisch hinsichtlich Spiel und Tole- ranzen sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Linseneinheit, insb. für ein optisches Modul bzw. ein opti- sches System, bereitzustellen, welches die eingangs genannten Nachteile vermeidet.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Patent- ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche einzeln oder in Kombination miteinander einsetzbar sind, sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Insbesondere soll eine Linseneinheit bereitgestellt werden, welche gleichermaßen die Linsenanordnung im Linsenhalter stetig fi- xiert wie die aufgrund unterschiedlicher Temperaturgänge auftretenden Spannungen dazwischen ausgleicht.
Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Linsenhalter dadurch auf, dass die Linsenanordnung über ein Halteelement im Linsenhalter gehaltert ist, wobei das Halteelement eine harte und wenigstens abschnittsweise eine dauerelastische Komponente aufweist, und wobei die dauerelastische Komponente an dem der Linse anliegenden Umfang ausgebildet ist. Das erfindungsgemäß ausgebildete Halteelement vereint in vorteilhafter Wei- se die Möglichkeit einer zuverlässigen Befestigung am Linsenhalter über die harte Komponente und einen Spannungsausgleich innerhalb der Linsenanordnung mittels der dauerelastischen Komponente .
Bevorzugt ist die dauerelastische Komponente umlaufend ausgebildet, so dass diese vorteilhaft zugleich eine wasser- und/oder staubdichte Abdichtung ausbildet.
Vorzugsweise enthält die harte Komponente des Halteelements ein thermoplastisches Material. Demgegenüber hat sich eine dauerelastische Komponente bewährt, die beispielsweise thermoplastische Elastomere (TPE) oder Silikon oder dergleichen enthält. Zwecks Bereitstellung eines einheitlich und einfach handhabbaren Bauteils ist bevorzugt die dauerelastische Komponente nach einem Zweikomponenten-Spritzverfahren an der harten Komponente oder umgekehrt angeformt.
Das Halteelement ist erfindungsgemäß bevorzugt mit seiner harten Komponente durch Ultraschall-, Laserschweiß- und/oder einem Klebe- oder Nietverfahren oder ähnlich gut automati- sierbaren und damit kostensenkenden Verbindungsverfahren mit dem Linsenhalter verbunden. Insbesondere kann das Halteelement auch mittels eines Kunststoffspritzverfahrens am Linsenhalter angeformt werden. Darüber hinaus sind Schraub- oder Schnappverbindungen denkbar, wobei insb. letztere aufgrund der dauerelastischen Komponente nunmehr vorteilhaft unkritisch hinsichtlich Spiel und Toleranzen sind. So gibt die e- lastische Komponente während des Schnappvorgangs vorteilhaft zunächst ein Schnappspiel frei, so dass sogar faktisch spielfrei korrespondierend gefertigte Rastelemente problemlos in- einander greifen können, weil nach erfolgtem Eingriff die dauerelastische Komponente vorteilhaft ihre fertigungstechnisch vorgegeben Ausgangslage wieder einzunehmen vermag.
Die optische Qualität kann durch ein Objektiv mit mehreren Linsen sowie ggf. eine oder mehrere Blenden in Form eines Pakets verbessert werden, was auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich ist, insbesondere da mit geringen Toleranzen gearbeitet werden kann.
Die Erfindung besteht weiterhin in einem optischen Modul mit einem Schaltungsträger; einem auf dem Schaltungsträger angeordneten Halbleiterelement; und einer wie zuvor beschriebenen β Linseneinheit zum Projizieren von elektromagnetischer Strahlung auf das Halbleiterelement.
Für ein derartiges optisches Modul kann besonders vorteilhaft sein, dass unerwünschte optische Effekte insbesondere aufgrund von seitlichem Lichteinfall durch Schwärzung und/oder Mattierung oder unter Ausnutzung von Totalreflexion verhindert werden. Dabei handelt es sich um Beispiele geeigneter Maßnahmen .
Ebenso kann es vorteilhaft sein, insbesondere ein als sog. Flip-Chip ausgebildetes Halbleiterelement mittels eines kuppenähnlichen Globtop vor fremdlichtbedingter Strahlung oder anderen Umwelteinflüssen zu schützen.
Die Erfindung besteht weiterhin in einem optischen System mit einem optischen Modul der vorstehend genannten Art. Auf diese Weise kommen die Vorteile des optischen Moduls auch im Rahmen eines Gesamtsystems zur Geltung.
Nützlicherweise ist vorgesehen, dass das Modul über ein Flachkabel oder insb. bei Einsatz einer flexiblen Leiterplatte als Schaltungsträger mittels dieser mit einer starren Schaltungsplatine verbindbar (letztere werden auch als Starr- Flex-Systeme bezeichnet) , insbesondere (beispielsweise mittels Bügellöten) auflötbar, ist. Dies ist in Hinblick auf Winkel und Position etc. eine besonders flexible Lösung zur Verbindung des Systems mit einer Steuerung.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch die
Halterung einer Linsen/Blendenanordnung in einem Linsenhalter mittels eines speziell ausgebildeten Halteelements mechanisch und thermisch bedingte Spannungen innerhalb der Anordnung je- derzeit einen Ausgleich finden können, womit eine zuverlässige Linseneinheit aufbaubar ist, die vollautomatisch gefertigt werden kann, was bei großen Stückzahlen den Vorteil hat, das die Fertigungskosten geringer werden. Des weiteren stellt der erfindungsgemäße Aufbau in einer Weiterbildung eine hermetisch abgedichtete Linseneinheit bereit, welche gegen Umwelteinflüsse wie Feuchtigkeit oder Staub bestens geschützt ist.
Da die Linseneinheit zudem einen definierten Fokus aufweist, eignet sie sich insb. für den Einsatz in einem optischen Modul. Dieses kann vorteilhaft ohne bewegte Teile wie Gewinde oder Fixierschrauben entwickelt werden, was zu niedrigeren Montagekosten und zu einer höheren Zuverlässigkeit führt. Durch die geringen Toleranzen des Linsenaufbaus auch in x- und y-Achse muss die sensitive Oberfläche beispielsweise eines Halbleiterchip nicht unnötig groß sein, was den Kamerachip billiger macht. Der Aufbau eines solchen Moduls lässt sich verhältnismäßig kompakt gestalten was den Vorteil hat, dass sich das Kameramodul auch in Anwendungen bei begrenzten Platzverhältnissen einsetzen lässt.
Die Erfindung lässt sich besonders nützlich bei der Realisierung von Videosystemen, ggf. in Kombination mit Radarsystemen, Ultraschallsystemen oder dergleichen im Kraftfahrzeugbe- reich verwenden.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert .
Es zeigen schematisch: Fig. 1 die perspektivische Ansicht eines ersten optischen Moduls;
Fig. 2 das Modul nach Fig. 1 in einer Schnittansicht ent- lang der Linie A-A im Ausschnitt;
Fig. 3 den erfindungsgemäßen Haltering in einer perspektivischen Ansicht; und
Fig. 4 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines zweiten optischen Moduls .
Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausfüh- rungsformen der vorliegenden Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
Figuren 1 bis 4 zeigen in unterschiedlichen Ausschnitten und Perspektiven optische Moduln mit einem Schaltungsträger 10, einem auf dem Schaltungsträger 10 angeordneten Halbleiterelement 12 und einer Linseneinheit 14; 16, 18, 20; 21 zum Projizieren von elektromagnetischer Strahlung auf das Halbleiterelement 12. Die Linseneinheit 14; 16, 18, 20; 21 umfasst einen Linsenhalter 14 und eine Linsenanordnung 16, 18, 20; 21 mit mindestens einer Linse 20 und ggf. einer Blende 21.
Erfindungsgemäß ist die Linsenanordnung 16, 18, 20; 21 über ein einstückig ausgebildetes Halteelement, beispielsweise einen Haltering (moulded ring) 15, im Linsenhalter 14 gehal- tert. Dazu weist der Haltering 15 eine harte Komponente 15a auf, welche vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht und sich für ein auf Ultraschall-, Laserschweiß- und/oder einem Klebstoff basierten automatisierbaren Verbindungsverfahren eignet. Denkbar ist auch, den Haltering 15 mittels eines Kunststoffspritzverfahrens am Linsenhalter 14 anzuformen. Eine vorteilhafte Verbindung stellt auch das Kunststoffnieten oder Heißverstemmen dar. Zwecks Ausgleich mechanisch und/oder thermisch bedingter Spannungen innerhalb der Anordnung 16, 18, 20; 21 weist der Haltering 15 zudem eine dauerelastische Komponente 15b -auf, welche zumindest abschnittsweise an dem der Linse 20 -anliegenden Umfang ausgebildet ist. Die dauerelastische Komponente 15b des Halterings bzw. Halteelements 15 enthält bevorzugt thermoplastische E- lastomere (TPE) oder Silikon oder dergleichen. Ein derart ausgebildeter Haltering 15 kann je nach Zweckmäßigkeit auch mittels einer Schraub- oder Schnappverbindung (nicht dargestellt) mit dem Linsenhalter verbunden werden.
Die über den Haltering 15 im Linsenhalter 14 gehalterten Linsen 16, 18, 20 bzw. Blenden 21 sind vorzugsweise so geformt, dass sie relativ zueinander eine definierte Lage innerhalb des Linsenhalters 14 annehmen. Weiterhin ist mindestens eine der Linsen 20 so ausgestaltet, dass sie mit dem am Linsenhalter 14 angeordneten Haltering 15 zusammenwirkt und so auch eine definierte Lage bezüglich des Linsenhalters 14 und so letztlich bezüglich des Halbleiterelements 12 einnimmt. Auf diese Weise sind alle Linsen 16, 18, 20 bezüglich des Halb- leiterelementes 12 justiert. Diese Justierung wird auch nicht dadurch in Frage gestellt, dass beispielsweise zwischen der Linsenanordnung 16, 18, 20; 21 und dem Halbleiterelement 12 ein Schaltungsträger 10 vorgesehen ist. Dieser Schaltungsträger 10 wird beispielsweise mittels eines Klebebandes 22 auf den Linsenhalter 14 aufgeklebt. An dem entgegengesetzten Ende des vorliegend bevorzugt als flexible Leiterplatte ausgebildeten Schaltungsträgers 10 ist dieser mit Lötpads 28 versehen, so dass ohne Bemühung einer weiteren elektrischen Ver- bindung ein Kontakt zwischen dem optischen Modul und einer Schaltungsplatine (nicht dargestellt) , beispielsweise durch Bügellöten unter Verwendung der Lötpads 28 hergestellt werden kann. Auf dem Schaltungsträger 10 ist über Löt-Bumps 30 das Halbleiterelement 12 angeordnet . Das Halbleiterelement 12 wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch Flip-Chip- Technik auf dem Schaltungsträger 10 angeordnet. Damit elektromagnetische Strahlung von der Linsenanordnung 16, 18, 20; 21 zum Halbleiterelement 12 gelangen kann, weist die flexible Leiterplatte 10 eine Öffnung 24 auf. Ebenfalls hat das Klebeband 22 eine Öffnung 32. Durch diese Öffnungen kann elektromagnetische Strahlung zu der auf elektromagnetische Strahlung empfindlichen Fläche 34 des Halbleiterelementes 12 gelangen.
Das im vorliegenden Ausführungsbeispiel ungehäuste Halbleiterelement 12 kann dem heutigen Stand er Technik entsprechend als CMOS oder CCD ausgelegt sein. Es kann zusätzlich oder neben der Lötverbindung 30 auch eine Klebeverbindung vorgesehen sein. Zur Verstärkung kann ein Underfill appliziert werden. Um das teure Halbleiterelement 12 gegen z.B. fremdlichtbe- dingte IR-Strahlung und/oder andere Umwelteinflüsse zu schützen, wird ein Globtop 26, also eine aufgesetzte Kuppe, vorgesehen. Um bei, insbesondere starken, Temperaturschwankungen eine Entlüftung des optischen Moduls zu gestatten, kann bei- spielsweise in dem Klebestreifen 22 eine Nut zum Entlüften vorgesehen sein (nicht dargestellt) . Ebenfalls ist es möglich, ein Klebe-DAE (Klebe-Druckausgleichselement) auf einer Öffnung anzuordnen.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht durch die Halterung einer Linsen/Blendenanordnung 16, 18, 20; 21 in einem Linsenhalter 14 mittels eines speziell ausgebildeten Halteelements 15 den vorteilhaften Aufbau eines Kameramoduls, bei welchem mechanisch und/oder thermisch, bedingte Spannungen innerhalb der Linseneinheit 14; 16, 18 r 20; 21 jederzeit einen Ausgleich finden können. Die vorstehend beschriebenen Schaltungsträger 10 und Halbleiterelemente 12 waren beispielhaft flexibel bzw. ungehäust ausgebildet. Es versteht sich, dass die erfindungsgemäße Linseneinheit 14; 15; 16, 18, 20; 21 auch bei optischen Moduln mit starren Schaltungsträgern und gehäusten Chips oder dergleichen vorteilhaft Verwendung finden kann .
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
Kameramoduln mit erfindungsgemäß aufgebauten Linseneinheiten 14; 15; 16, 18, 20; 21 eignen sich insbesondere für spezifische Low Cost Anwendungen wie Überwachungssysteme im Innen- und/oder Außenbereich eines Kraftfahrzeugs, in der Industrie, bei Digitalkameras, Handys, in Spielzeugen oder dergleichen mehr .

Claims

Patentansprüche
1. Linseneinheit (14; 16, 18, 20; 21) zum Projizieren von elektromagnetischer Strahlung auf eine für elektromagne- tische Strahlung sensitive Fläche; umfassend einen Linsenhalter (14) und eine Linsenanordnung (16, 18, 20; 21) mit mindestens einer Linse; d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Linsenanordnung (16, 18, 20; 21) über ein Halteelement (15) im Linsenhalter (14) gehaltert ist; wobei das Halteelement (15) eine harte (15a) und wenigstens abschnittsweise eine dauerelastische (15b) Komponente aufweist, und wobei - die dauerelastische Komponente (15b) an dem der Linse (20) anliegenden Umfang ausgebildet ist.
2. Linseneinheit (14; 16, 18, 20; 21) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die dauerelastische Komponente (15b) umlaufend ausgebildet ist.
3. Linseneinheit (14; 16, 18, 20; 21) nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die harte Komponente (15a) des Halteelements (15) ein thermoplastisches Material enthält.
4. Linseneinheit (14; 16, 18, 20; 21) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die dauerelastische Komponente (15b) des Halteelements (15) thermoplastische Elastomere (TPE) oder Silikon enthält.
5. Linseneinheit (14; 16, 18, 20; 21) nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die dauerelastische Komponente (15b) nach einem Zweikomponenten-Spritzverfahren an der harten Komponente (15a) oder umgekehrt angeformt ist.
6. Linseneinheit (14; 16, 18, 20; 21) nach einem der vorhe- rigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Halteelement (15) mit seiner harten Komponente (15a) durch Ultraschall-, Laserschweiß- und/oder einem Klebe- oder Nietverfahren oder mittels einer Schnapp- oder Schraubverbindung mit dem Linsenhalter (14) verbunden ist .
7. Linseneinheit (14; 16, 18, 20; 21) nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Linseneinheit (14; 16, 18, 20; 21) mehrere Linsen in Form eines Pakets umfasst, wobei die Linsen (16, 18, 20) und ggf. wenigstens eine Blende (21) vorzugsweise in direktem Kontakt zueinander stehen, und wobei die relativen Positionen der Linsen (16, 18, 20) und ggf. der Blende (21) zueinander vorzugsweise durch die Geometrie der Linsen bzw. Blende selbst bestimmt sind.
8. Optisches Modul mit - einem Schaltungsträger (10) ; einem auf dem Schaltungsträger (10) angeordneten Halbleiterelement (12) ; und einer Linseneinheit (14; 16, 18, 20; 21) nach einem der vorherigen Ansprüche zum Projizieren von elektromagnetischer Strahlung auf das Halbleiterelement (12) .
9. Optisches Modul nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass unerwünschte optische Effekte insbesondere aufgrund von seitlichem Lichteinfall durch Schwärzung und/oder Mattierung oder unter Ausnutzung von Totalreflexion verhindert werden.
10. Optisches Modul nach Anspruch 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Halbleiterelement (12) mit einem Globtop (26) abgedeckt ist.
11. Optisches System mit einem optischen Modul nach einem der Ansprüche 8 bis 10.
12. Optisches System nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Modul über ein Flachkabel oder aufgrund des Einsatzes einer flexiblen Leiterplatte (10) mit einer starren Schaltungsplatine verbindbar ist.
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