WO2007090694A1 - Optisches erfassungssystem - Google Patents

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WO2007090694A1
WO2007090694A1 PCT/EP2007/050131 EP2007050131W WO2007090694A1 WO 2007090694 A1 WO2007090694 A1 WO 2007090694A1 EP 2007050131 W EP2007050131 W EP 2007050131W WO 2007090694 A1 WO2007090694 A1 WO 2007090694A1
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component carrier
optical device
detector unit
detection system
holding element
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PCT/EP2007/050131
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English (en)
French (fr)
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Henryk Frenzel
Harald Schmidt
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to an optical detection system with a component carrier, in which at least one optical element is arranged, and a separate detector unit which has a mechanical connection with the component carrier, wherein the component carrier and the detector unit are arranged in such a way that in the
  • Component carrier entering light through the at least one optical element to the detector unit is conductive.
  • an optical detection system in which, in one embodiment, a component carrier comprising a lens is mounted on a detector housing, in which a CCD or CMOS sensor is arranged.
  • the detector housing is mounted on a printed circuit board.
  • a separate spring element is arranged in each case, wherein the spring elements inseparably connected to the detector housing, for example, are soldered, are.
  • the optical detection system has a plurality of individual spring elements, which are substantially only vertical in the direction of
  • Component carrier extend.
  • Each spring element has a recess into which in each case engages a pin-like element which is formed on the component carrier, in the assembled state of the component carrier and the detector housing.
  • Optical detection systems are also being increasingly used in vehicles and used to detect the environment of the vehicle. This information may then be provided to a driver assistance system, the optical detection system being part of the driver assistance system. The driver assistance system may then be dependent on the detected by the optical detection system Information, in particular the pictures, possibly perform an automatic intervention in the driving behavior of the vehicle. The information can also be provided for a Blind Spot Detection system or for a parking aid. Furthermore, optical detection systems can also be provided for observing the vehicle interior, in particular vehicle occupants. The information obtained thereby can be provided for a security system or an occupant protection system. For example, depending on this information, the triggering behavior of an airbag can be controlled.
  • Such optical detection systems may be camera systems that typically include an image sensor, such as a CCD sensor or CMOS sensor, and an associated optical device.
  • the connection between the optical device and, for example, a printed circuit board, which also has the image sensor, must be made extremely precise, so that in principle an image can be recorded on the image sensor. Due to very tight tolerances, it is inevitable to geometric Uberbehlenen. To make matters worse especially when using such systems in the automotive industry and thermal stresses that cause reversible shape changes of the elements.
  • Shape changes due to thermal stress must be compensated over a relatively long period of several years.
  • ever stricter and more restrictive recycling requirements mean that it is also necessary to meet the requirement that a separation of the most diverse elements and components is possible. This further restricts the possible bonding techniques of the various elements of the optical detection system.
  • the component carrier is firmly connected to the detector unit, for example, by an adhesive bond and a separation of these two elements is no longer possible.
  • a movement which is caused by thermal effects of the parts in all three spatial directions, is thereby completely blocked. Reversible movements are therefore not possible.
  • utmost precision is required in assembling the component carrier with the detector unit through an adhesive bond in order not to contaminate the individual parts, in particular an image sensor and optical elements, with adhesive.
  • this since this can not be guaranteed in principle, this is due to a high error rate.
  • a malfunctioning detection system is the consequence that must be discarded.
  • the high requirement for precision in an adhesive connection also leads to a relatively long production time, which also increases the cost.
  • optical detection system having the features of claim 1.
  • a solution-based optical detection system comprises a component carrier in which at least one optical element is arranged. Furthermore, the optical detection system comprises a separate detector unit, which is mechanically connected to the component carrier.
  • Detector unit and the component carrier are arranged in such a way to each other that in the component carrier entering light through the at least one optical element in the component carrier to the detector unit can be conducted.
  • light is meant both the visible and the invisible wavelength range, which also includes in particular the infrared and the ultraviolet wavelength range.
  • An essential thought of Invention is that the mechanical connection between the component carrier and the detector unit is detachable.
  • a holding element is provided as a separate part, which is designed for detachable connection of the component carrier to the detector unit.
  • the holding element itself is also detachably connected both to the component carrier and to the detector unit. On the one hand, this enables a simple and low-effort connection of these two elements.
  • a releasable connection is here understood as meaning all connections which, in a reversible manner, enable non-destructive assembly and disassembly of the interconnected elements.
  • the optical detection system is thus modular and can be easily separated and reassembled for repair or replacement, for example. Individual modules can be inspected separately and high flexibility of the mentioned system is ensured by the separate provision of the individual elements.
  • the optical detection system has only a single shark element. Reduced component costs and faster assembly is possible. This can also take into account the requirement of cost reduction.
  • at least two separate holding elements can also be provided.
  • the component carrier and the detector unit are releasably connected to each other by a retaining element that is at least partially flexible.
  • the at least partially flexible retaining element is designed as a spring element. Due to the flexible design, a secure tolerance compensation can be made possible. It can thereby be ensured that a sufficient contact pressure is generated, by means of which the component carrier and the detector unit can be securely held together in a first spatial direction (z-direction) and no lifting of the two elements takes place by vibration of the module.
  • the at least partially flexible retaining element may be formed in a preferred manner of a clip. It can also be provided that the shape of the holding element is bridge-like.
  • the at least partially flexible retaining element may be designed such that it has a connecting region and at least two retaining legs, wherein the retaining legs are arranged on opposite sides of the connecting region.
  • the flexible holding element may have a size such that it rests with the holding legs on the edge regions of the detector unit and thus surrounds them in a bridge-like or clip-like manner.
  • Each retaining leg advantageously has a free end which has a curved course. Thereby, a secure fastening of the retaining element can be made possible and a non-positive and optionally also positive attachment of the retaining element to the detector unit and / or the component carrier can be achieved.
  • the curved course of a free end in the assembled state of the detection system is located on a side facing away from the component carrier Underside of the detector unit. This allows a particularly effective mechanical connection, since the holding element engages around the detector unit and the component carrier and holds together by a contact pressure generated. It can be provided that at this bottom of the
  • Component support recesses are mounted, in which engages the curved course of the free end.
  • the intervention can also be done latching.
  • a particularly secure positioning of the retaining element can be ensured.
  • this is placed on the component carrier and engages around the component carrier and the detector unit practically "from above”.
  • the holding element is placed on the underside of the detector unit and encompasses the detector unit and the component carrier "from below.”
  • the curved progressions of the holding element then preferably rest on the component carrier.
  • the connecting region of the holding element may be designed cup-shaped in a preferred manner. It can also be provided that the connecting region has at least one continuous recess, which can be in particular a hole recess with an angular or corner-free shaping. In an advantageous manner, the component carrier extends in the assembled state of the detection system through this recess, wherein the connection region can at least partially abut against the component carrier.
  • connection region is preferably dimensioned such that the connection region bears against the component carrier, at least in regions, circumferentially.
  • the recess is formed such that the connection region is formed completely circumferentially around the component carrier and in particular rests completely peripherally on the component carrier.
  • the at least partially flexible retaining element is at least partially made of metal or at least partially made of plastic.
  • a holding element can thus be designed which optimally takes into account the respective requirements. This requirement may be in terms of environmental conditions, weight or cost.
  • the component carrier may be at least partially made of metal or at least partially made of plastic.
  • the detector unit has at least one detent, in particular a groove, into which engages an engagement element of the component carrier in the assembled state of the detection system.
  • This intervention can be done in particular latching.
  • a rotation of the two components to each other about an axis which is arranged parallel to the groove axis can be prevented.
  • any other measure can be provided in order to prevent such a rotation of the two elements to each other.
  • the locking of the detector unit can be formed as a recess, in particular as a groove, into which a bolt element of the component carrier engages.
  • a raised engagement element is formed on the detector unit, which engages in a preferably precisely fitting recess or recess in the component carrier.
  • the at least partially flexible retaining element is designed for releasably securing the entire optical detection system to a housing. The holding element can thus not only a secure releasable connection between the
  • the detector unit advantageously comprises an image sensor.
  • the image sensor can be designed, for example, as an MQFP (Metrie Quad Fiat Pack) sensor.
  • This optical MQFP sensor may be a CCD sensor or a CMOS sensor.
  • Such MQFP sensors are relatively small and thus space-saving and allow a variety of contacting, since they preferably have electrical contacting options on all edge regions.
  • the component carrier is advantageously designed as a lens barrel.
  • a plurality of lenses is arranged in the component carrier through which the incident light can be conducted to the detector unit.
  • the optical detection unit is advantageously associated with a driver assistance system or an occupant protection system and arranged in a vehicle, in particular in an interior of the vehicle, or on the outside of the vehicle, for example in a bumper or an exterior mirror.
  • the system or systems can acquire data captured by the optical detection unit, such as exterior information such as distance to another vehicle or interior information such as the exact occupancy of the seat especially as input data, ie as data for subsequent action such as braking or turning off the airbag , eg if a child seat is on it, can be used.
  • FIGS. 1 and 2 shows an assembled representation of partial areas of the embodiments in FIGS. 1 and 2;
  • FIG. 4 shows a perspective view of a holding element of the optical detection system according to a first embodiment
  • FIG. 5 shows a perspective view of a component carrier of the optical detection system according to a first embodiment
  • FIG. 6 shows a perspective view of a
  • FIG. 7 shows a first perspective view of a composite optical detection system according to a first embodiment
  • FIG. 8 is a second perspective view of a composite optical detection system according to the first embodiment
  • FIG 9 shows a schematic plan view of a sensor housing of the detector unit of a first embodiment
  • 10 shows a sectional view along the section line BB according to FIG 9;
  • FIG. 11 is a perspective view of a component carrier of the optical detection system according to a second embodiment
  • FIG. 13 is a perspective view of a holding element of the optical detection system according to a second
  • FIG. 14 is a second perspective view of a composite optical detection system according to the second embodiment.
  • optical detection system 1 shows a schematic cross-sectional view of an optical detection system 1.
  • the optical detection system 1 is in the embodiment in one
  • the environmental conditions detected by the optical detection system 1 are provided to a driver assistance system to which the optical detection system 1 is assigned. Depending on these detected environmental conditions, an automatic intervention in the driving behavior of the vehicle may optionally be carried out by the driver assistance system.
  • the driver assistance system can be designed as LDW (Lane Departure Warning) or as ACC (Adaptive Cruise Control) system. However, this is merely exemplary and the driver assistance system can also be designed otherwise.
  • the optical detection system can also be designed and arranged for monitoring the interior and be associated, for example, with an occupant protection system which depends on the information of the optical system
  • Detection system controls, for example, a release of one or more airbags.
  • the optical detection system 1 has a component carrier 2 and an optical detector unit 3. Of the
  • Component carrier 2 is formed in the embodiment as a lens barrel, in which a plurality of optical elements, in particular lenses, are arranged.
  • a lens 21 can be seen in FIG.
  • the component carrier 2 and the detector unit 3 are mechanically connected to each other in a detachable manner by a single retaining element 4, which is designed to be flexible at least in certain areas.
  • the holding element 4 is formed as a separate part and releasably connected to the component carrier 2 and the detector unit 3. By the holding element 4, a mechanical connection between the component carrier 2 and the detector unit 3 can be created, which allows a tolerance compensation in all three spatial directions (z, y, x direction).
  • the holding element 4 provides a quick and low-effort and non-destructive and reversible attachment or connection and a corresponding release of the component carrier 2 with or from the detector unit. 3
  • the component carrier 2 and the detector unit 3 are arranged relative to one another such that light incident from outside via the lenses 21 can be conducted through the component carrier 2 or the optical elements arranged therein to the detector unit 3.
  • the component carrier 2 has a component housing 2 a, in which the optical elements are arranged.
  • the component housing 2a is on one Component bottom 2b mounted, in particular einstuckig formed with this.
  • the component carrier 2 is designed in such a way that the component housing 2 a and in particular the component base 2 b have a shape which enables a fitting fit on the detector unit 3.
  • the detector unit 3 is designed as a printed circuit board, which has a rigid printed circuit board 31, on which a plurality of electronic components are arranged.
  • a sensor housing 32 is arranged on the guide plate 31, in which a not shown image sensor 32a (for example, FIG 2) is arranged.
  • the image sensor 32a and the sensor housing 32 are formed as an MQFP sensor.
  • a plurality of electrical contacts 33 are circumferentially formed on the sensor housing 32 at all peripheral areas.
  • the at least partially flexible retaining element 4 is formed in the exemplary embodiment as a spring element and has a bridge-like structure. As can be seen from the representation in FIG. 1, the retaining element 4 is at least in the cross-sectional representation shown substantially as wide as the printed circuit board 31.
  • the retaining element 4 has a connecting region 41, which is designed to be cup-shaped.
  • the connecting region 41 comprises obliquely extending edge regions 41a and a horizontally extending part 41b, which is not visible in FIG. 1 (for example, FIG. 4).
  • the connecting portion 41 is curved on both sides
  • Transitions 42 via which then pass into substantially vertically oriented parts 43.
  • These vertical parts 43 which are shown in the illustration, then pass into free ends 44 in each case.
  • the free ends 44 each have a curved course 44 a, which in the
  • Exemplary embodiment is S-shaped, and a straight-line outlet 44b.
  • the holding element 4 thus surrounds the component carrier 2 and the detector unit 3 in the representation shown from above such that these two elements 2 and 3 are clamped by the holding element 4.
  • the component carrier 2 protrudes through a not shown recess in the connecting region 41 and the holding element 4 presses the component carrier 2 against the detector unit 3 due to the explained shape and arrangement.
  • the curved progressions are present 44 a on an underside 31 a of the circuit board 31 at.
  • the printed circuit board 31 has no recess in the region of the curved courses 44a.
  • Circuit board 31 recesses are mounted, such that the curved courses 44a at least partially engage in these recesses. This allows a particularly favorable positioning of the retaining element 4 can be ensured, which is positive and non-positive.
  • the shaping of the curved courses 44a and the extensions 44b is preferably such that a simple mounting of the retaining element 4 on the detector unit 3 and in particular the circuit board 31 is possible.
  • the extensions 44b are bent outwards to achieve a simple sliding and snapping the retaining element 4 in particular over the edge of the circuit board 31 and to prevent jamming or spreading.
  • the holding element 4 By the encompassing arrangement of the holding element 4 shown on the one hand, a contact pressure is generated in which no vibration of the entire assembly takes place of the component carrier 2 of the detector unit 3.
  • the holding element 4 can be designed such that the component carrier 2 is pressed against the detector unit 3 with a predetermined defined contact pressure. Even with a thermal load, which leads to shrinkage or extending the individual elements, it can be ensured by this configuration that the component carrier 2 always rests on the detector unit 3 and in particular on the sensor housing 32. It should be noted that in the exemplary embodiment, the component carrier 2 is seated directly only on the sensor housing 32 and thus an immediate mechanical connection is made only between the sensor housing 32 and the component carrier 2.
  • the embodiment of a releasable mechanical connection shown in addition to a simple and clean assembly process, the mechanical connection of relatively difficult to combine material combinations can be reliably enabled.
  • the possibility of relative mobility of the individual elements to each other can be ensured by this releasable mechanical connection, so that even between the component carrier 2 and the detector unit 3, in particular between lenses in the component carrier 2 and the sensor housing 32, trapped air can escape or at a negative pressure, a corresponding inflow of air can be achieved.
  • An always safe and precise operation of the optical detection system 1 can be achieved.
  • the shape of the holding element 4 is designed such that the most homogeneous possible stress distribution in the assembled state of the component carrier 2 and the detector unit 3 can be achieved.
  • an embodiment of the retaining element 4 is such that, in addition to the mechanical connection between the component carrier 2 and the detector unit 3, a reliable arrangement of the optical detection system 1 on a housing can additionally be made possible by the retaining element 4 has additional corresponding fastening elements. It can also be provided that on the component carrier 2 and / or on the detector unit 3 and / or the circuit board 31 fasteners for connecting to a housing in addition to or instead of these further fastening elements are formed on the holding element 4 for attachment to a housing.
  • the holding element 4 is narrower in width than the printed circuit board 31 is formed.
  • recesses are advantageously provided in the printed circuit board 31, through which the holding element 4, in particular holding legs 46a to 46d (FIG. 4), extend, in order to enable embracing holding and thus also secure connection of the component carrier 2 and the detector unit 3 to be able to.
  • FIG 2 is a further sectional view along the
  • a second lens 22 and a third lens 23 are arranged next to the lens 21.
  • the first lens 21 and the second lens 22 are spaced apart by a spacer 24.
  • the image sensor 32a is arranged in the sensor housing 32.
  • the image sensor 32a is positioned substantially centrally in the sensor housing 32.
  • cone elements 32b are formed on the side facing the component carrier 2.
  • a recess is mounted such that upon assembly of the optical detection system 1, the cone elements 32b engage precisely in this recess.
  • the two cone elements 32b shown in the sectional view are formed in a perspective view as a completely circumferential ring.
  • FIG. 3 an assembled representation of one half each of the embodiment of the optical detection system 1 shown in FIG. 1 and FIG. 2 is shown.
  • 4 shows a perspective view of the retaining element 4 is shown.
  • the bridge-like structure of the holding element 4 can be clearly seen.
  • the holding element 4 four
  • Holding legs 46a, 46b, 46c and 46d Each of the retaining legs 46a to 46d in this case comprises the vertical parts 43 and the free ends 44. As can be seen, an arcuate recess 45 is formed between respective retaining legs 46a to 46d formed on one side.
  • the recess 41c formed in the connection region 41 can be seen.
  • the recess 41c extends in the horizontal part 41b of the connecting portion 41 and also in the inclined edge portions 41a. Through this recess 41c, the component housing 2a of the component carrier 2 protrudes.
  • the recess 41c is designed in the exemplary embodiment in such a way that the edge region of the recess rests essentially completely peripherally on the outside of the component housing 2a.
  • FIG 5 a perspective view of the component carrier 2 is shown.
  • the component bottom 2b and the component housing 2a are shown.
  • Recesses 21b and 22b are formed on the upper side of the base plate or component base 2b facing the retaining element 4, into which the connecting region 41 and in particular the horizontal part 41b of the retaining element 4 comes to rest in the assembled state of the optical detection system 1, in particular precisely.
  • FIG. 6 a perspective view of the detector unit 3 is shown. It is the majority of electronic components on the circuit board 31 can be seen.
  • the sensor housing 32 is shown with the electric contacts 33 formed on all four side edges with a plurality.
  • the raised annular cone member 32 b can be seen.
  • FIG. 7 shows a perspective view of an end-mounted optical detection system 1.
  • the retaining legs 46a to 46d also lie against the narrow edge regions of the printed circuit board 31.
  • Figure 8 is another perspective view of a fully assembled and assembled optical
  • Detection system 1 shown.
  • the illustration shows in particular a view of the underside 31a of the printed circuit board 31 and the thereby to be recognized attachment of the retaining element 4 at this bottom 31a.
  • FIG. 9 shows a schematic plan view of the MQFP sensor.
  • the sensor which is substantially quadrangular in the embodiment shown, comprises a plurality of electrical contacts 33 at all edge regions.
  • the image sensor 32a is positioned in the center. All around this image sensor 32a, the cone element 32b can be seen.
  • the sensor housing 32 has two depressions 32c and 32d on the upper side facing the component carrier 2.
  • the depressions 32c and 32d, each formed as a groove, are formed on opposite corner regions of the sensor housing 32. Both the number and the arrangement of these recesses 32c and 32d are merely exemplary and can be formed in many ways.
  • Recesses 32c and 32d be configured in many other ways. Not shown bolt elements, which are preferably formed on the component bottom 2b of the component carrier 2, engage in these recesses 32c and 32d in the assembled state of the optical detection system 1 a. Through this groove bolt connection, a rotation of the component carrier. 2 and / or the detector unit 3 in the z-direction (direction perpendicular to the plane of the figure) can be prevented.
  • FIG. 10 shows a sectional illustration along the section line BB according to FIG. 9. It's just one
  • FIG. 11 shows a perspective view of a second embodiment of a component carrier 2 '.
  • the component carrier 2 ' comprises a component housing 2a', in which a plurality of optical elements are arranged. At the top of a lens 21 'is arranged.
  • the component housing 2a ' is attached to a component bottom 2b', in particular integrally connected thereto.
  • FIG. 12 shows a perspective illustration of a further embodiment of a detector unit 3 '.
  • the detector unit 3 ' comprises a printed circuit board 31', wherein a plurality of electronic components is mounted at least on the side of the guide plate 31 'facing the component carrier 2'.
  • a sensor housing 32 ' is mounted on this upper side of the printed circuit board 31'.
  • On the component carrier 2 'facing upper side of the sensor housing 32' is a cone member 32b 'for engagement with the component bottom 2b' and optionally the component housing 2a 'is formed.
  • An image sensor 32a ' is arranged in the sensor housing 32', as is already the case in the first embodiment according to FIG.
  • FIG. 13 a perspective view of a further exemplary embodiment of a holding element 4 'is shown.
  • the holding element 4 in contrast to the retaining element 4 according to the first exemplary embodiment (for example, FIG. 4), no recess is formed in a connecting region 41 '.
  • the holding element 4 'fastening elements 47 which are each formed between two support legs 46a, 46b and 46c and 46d. The fastening elements 47 extend from the substantially vertically oriented part 43 in the opposite direction to the
  • Holding legs 46a, 46b and 46c and 46d At the end remote from the vertical part 43 of the fastening element 47 a hole-like recess 48 is formed in each case.
  • the fastening elements 47 are designed substantially as vertically oriented strips. By means of these fastening elements 47 and the recesses 48, a fastening, in particular a releasable arrangement of the retaining element 4 on a separate housing, not shown, can be made possible.
  • the entire optical detection system 1 ' can thus be arranged detachably on a housing.
  • the holding element 4 ' is formed as an integral part and can be detachably connected both to the component carrier 2' and to the detector unit 3 '. This modular design allows a flexible assembly and disassembly of various elements and also ensures optimal
  • the holding element 4 ' is brought to the detector unit 3' practically from below in the illustration shown and practically encompasses from below the detector unit 3 'and the component housing 2' for the mechanical connection of these elements.
  • FIG. 14 the composite state of the optical detection system 1 'is shown in perspective. It can be seen that the only holding element 4 'is guided from below to the detector unit 3' and in particular the printed circuit board 31 'and the mechanical connection is designed such that the connecting region 41' of the Retaining element 4 'at least partially against the underside of the printed circuit board 31', not shown.
  • the substantially vertically oriented parts 43 of the holding element 4 ' engage in recesses 34a' and 34b 'of the printed circuit board 31'.
  • These recesses or recesses 34a 'and 34b' are formed on opposite edge regions of the printed circuit board 31 '(FIG. 12).
  • the curved courses 44a of the four holding legs 46a to 46d engage in webs 2c ', 2d', 2e 'and 2f, which are formed in the component bottom 2b'.
  • the curved courses 44a thus snap over these webs 2c 'to 2f', whereby a position-stable attachment of the retaining element 4 'can be ensured.
  • Embodiment of the optical detection system 1 according to the illustrations in Figures 1 to 8 may be formed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches Erfassungssystem mit einem Komponententräger (2), in welchem zumindest ein optisches Element (21, 22, 23) angeordnet ist, und einer separaten Detektoreinheit (3), welche mit dem Komponententräger (2) eine mechanische Verbindung aufweist, wobei der Komponententräger (2) und die Detektoreinheit (3) derart angeordnet sind, dass in den Komponententräger (2) eintretendes Licht durch das zumindest eine optische Element (21, 22, 23) zur Detektoreinheit (3) leitbar ist, und wobei die mechanische Verbindung zwischen dem Komponententräger (2) und der Detektoreinheit (3) durch ein Haltelement (4) lösbar ausgebildet ist, wobei das Haltelement (4) lösbar mit dem Komponententräger (2) und der Detektoreinheit (3) verbunden ist.

Description

Beschreibung
Optisches Erfassungssystem
Die Erfindung betrifft ein optisches Erfassungssystem mit einem Komponententräger, in welchem zumindest ein optisches Element angeordnet ist, und einer separaten Detektoreinheit, welche mit dem Komponententräger eine mechanische Verbindung aufweist, wobei der Komponententräger und die Detektoreinheit derart zueinander angeordnet sind, dass in den
Komponententräger eintretendes Licht durch das zumindest eine optische Element zur Detektoreinheit leitbar ist.
Aus der EP 1 220 324 A2 ist ein optisches Erfassungssystem bekannt, bei dem in einer Ausführung ein Komponententräger umfassend eine Linse, auf einem Detektorgehäuse aufgesetzt ist, in welchem ein CCD- oder CMOS-Sensor angeordnet ist. Das Detektorgehäuse ist auf eine Leiterplatte montiert. An jedem Eckbereich des viereckigen Detektorgehäuses ist jeweils ein separates Federelement angeordnet, wobei die Federelemente untrennbar mit dem Detektorgehäuse verbunden, beispielsweise angelötet, sind. Das optische Erfassungssystem weist eine Mehrzahl an einzelnen Federelementen auf, welche sich im Wesentlichen lediglich vertikal in Richtung des
Komponententrägers erstrecken. Jedes Federelement weist eine Aussparung auf, in welche jeweils ein stiftartiges Element, das an dem Komponententräger ausgebildet ist, im zusammengesetzten Zustand des Komponententrägers und des Detektorgehäuses eingreift.
Optische Erfassungssysteme werden in zunehmender Weise auch in Fahrzeugen eingesetzt und zur Erfassung der Umgebung des Fahrzeugs verwendet. Diese Informationen können dann für ein Fahrerassistenzsystem bereitgestellt werden, wobei das optische Erfassungssystem ein Teil des Fahrerassistenzsystems ist. Das Fahrerassistenzsystem kann dann abhängig von den durch das optische Erfassungssystem detektierten Informationen, insbesondere den Bildern, gegebenenfalls einen automatischen Eingriff in das Fahrverhalten des Fahrzeugs durchfuhren. Die Informationen können auch für ein Blind Spot Detection-System oder für eine Einparkhilfe bereitgestellt werden. Des Weiteren können optische Erfassungssystem auch zur Beobachtung des Fahrzeuginnenraums, insbesondere von Fahrzeuginsassen, bereitgestellt werden. Die dadurch erhaltenen Informationen können für ein Sicherheitssystem bzw. ein Insassenschutzsystem bereitgestellt werden. Beispielsweise kann abhangig von diesen Informationen das Ausloseverhalten eines Airbags gesteuert werden.
Derartige optische Erfassungssysteme können Kamerasysteme sein, die üblicherweise einen Bildsensor, beispielsweise einen CCD-Sensor bzw. einen CMOS-Sensor, und eine zugeordnete Optikvorrichtung aufweisen. Die Verbindung zwischen der Optikvorrichtung und beispielsweise einer Flachbaugruppe, welche auch den Bildsensor aufweist, muss äußerst präzise ausgeführt sein, damit prinzipiell ein Bild auf dem Bildsensor aufgenommen werden kann. Durch sehr enge Toleranzen kommt es zwangsweise zu geometrischen Uberbestimmungen . Erschwerend sind insbesondere beim Einsatz derartiger Systeme im Automobiltechnikbereich auch thermische Belastungen zu berücksichtigen, welche reversible Formveranderungen der Elemente bewirken. Diese
Formveranderungen aufgrund thermischer Belastungen müssen über einen relativ langen Zeitraum von mehreren Jahren kompensiert werden können. Darüber hinaus ist durch immer strengere und restriktivere Recyclinganforderungen auch das Erfordernis zu erfüllen, dass eine sortenreine Trennung der verschiedensten Elemente und Komponenten gegeben ist. Dadurch werden die möglichen Verbindungstechniken der verschiedenen Elemente des optischen Erfassungssystems zusatzlich eingeschränkt .
In der gegenwartigen Fertigungstechnik wird der Komponententrager mit der Detektoreinheit beispielsweise durch eine Klebeverbindung fest verbunden und eine Trennung dieser beiden Elemente ist nicht mehr möglich. Eine Bewegung, welche durch thermische Effekte der Teile in allen drei Raumrichtungen hervorgerufen wird, ist dadurch komplett blockiert. Reversible Bewegungen sind daher nicht möglich. Darüber hinaus ist bei der Fertigung äußerste Präzision beim Zusammenfügen des Komponententrägers mit der Detektoreinheit durch eine Klebeverbindung erforderlich, um die einzelnen Teile, insbesondere einen Bildsensor und optische Elemente, nicht durch Klebstoff zu verunreinigen. Da dies jedoch nicht grundsätzlich gewährleistet werden kann, ist hierin eine hohe Fehlerquote begründet. Ein nicht ordnungsgemäß funktionierendes Erfassungssystem ist die Folge, welches ausgesondert werden muss. Nicht zuletzt die hohe Anforderung an die Präzision bei einer Klebstoffverbindung führt auch zu einer relativ langen Fertigungsdauer, wodurch auch die Kosten erhöht werden.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Erfassungssystem zu schaffen, welches eine einfache und aufwandsarm erreichbare mechanische Verbindung zwischen einem Komponententräger und einer Detektoreinheit aufweist.
Diese Aufgabe wird durch ein optisches Erfassungssystem, welches die Merkmale nach Patentanspruch 1 aufweist, gelöst.
Ein lösungsgemäßes optisches Erfassungssystem umfasst einen Komponententräger, in welchem zumindest ein optisches Element angeordnet ist. Des Weiteren umfasst das optische Erfassungssystem eine separate Detektoreinheit, welche mit dem Komponententräger mechanisch verbunden ist. Die
Detektoreinheit und der Komponententräger sind dabei derart zueinander angeordnet, dass in den Komponententräger eintretendes Licht durch das zumindest eine optische Element in dem Komponententräger zur Detektoreinheit leitbar ist. Unter Licht wird sowohl der sichtbare als auch der unsichtbare Wellenlängenbereich verstanden, wodurch auch insbesondere der infrarote und der ultraviolette Wellenlängenbereich umfasst ist. Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass die mechanische Verbindung zwischen dem Komponententräger und der Detektoreinheit lösbar ausgebildet ist. Dazu ist ein Halteelement als separates Teil bereitgestellt, welches zum lösbaren Verbinden des Komponententrägers mit der Detektoreinheit ausgebildet ist. Das Halteelement selbst ist ebenfalls sowohl mit dem Komponententräger als auch mit der Detektoreinheit lösbar verbunden. Dies ermöglicht einerseits eine einfache und aufwandsarme Verbindung dieser beiden Elemente. Andererseits kann dadurch in reversibler Weise ein Lösen und Befestigen der Elemente schnell und zuverlässig ermöglicht werden. Darüber hinaus kann durch eine derartige lösbare Ausgestaltung ein reversibles Bewegen dieser beiden Elemente in allen drei Raumrichtungen relativ zueinander ermöglicht werden und dennoch eine mechanische Verbindung geschaffen werden, welche ein sicheres und präzises Aufnehmen eines Bildes durch die Detektoreinheit ermöglicht. Durch diese lösbare Verbindung kann insbesondere hohen thermischen Anforderungen und somit Ausdehnungen und Schrumpfungen der einzelnen Elemente Rechnung getragen werden und ein zuverlässiger Toleranzausgleich praktisch unter allen gegebenen Bedingungen ermöglicht werden. Unter einer lösbaren Verbindung werden hier alle Verbindungen verstanden, welche in reversibler Weise ein zerstörungsfreies Zusammenfügen und Auseinandernehmen der miteinander verbundenen Elemente ermöglicht. Das optische Erfassungssystem ist somit modulartig aufgebaut und kann beispielsweise für Reparaturen oder zum Austausch einfach getrennt und wieder zusammengefügt werden. Einzelne Module können separat begutachtet werden und hohe Flexibilität des genannten Systems ist durch die separate Bereitstellung der einzelnen Elemente gewährleistet.
Bevorzugt weist das optische Erfassungssystem lediglich ein einziges Haieelement auf. Reduzierter Bauteilaufwand und schnellere Montage ist dadurch möglich. Dadurch kann auch dem Erfordernis der Kostenreduzierung Rechnung getragen werden. Es können jedoch auch zumindest zwei separate Haltelemente vorgesehen sein. In vorteilhafter Weise sind der Komponententräger und die Detektoreinheit durch ein zumindest bereichsweise flexibles Halteelement lösbar miteinander verbunden. In bevorzugter Weise ist das zumindest bereichsweise flexible Halteelement als Federelement ausgebildet. Durch die flexible Ausgestaltung kann ein sicherer Toleranzausgleich ermöglicht werden. Es kann dabei gewährleistet werden, dass ein ausreichender Anpressdruck erzeugt wird, durch welchen in einer ersten Raumrichtung (z-Richtung) der Komponententräger und die Detektoreinheit sicher zusammengehalten werden können und durch Vibration der Baugruppe kein Abheben der beiden Elemente voneinander erfolgt.
Das zumindest bereichsweise flexible Halteelement kann in bevorzugter Weise klammerartig ausgebildet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Formgebung des Halteelements brückenartig ist. Das zumindest bereichsweise flexible Halteelement kann derart gestaltet sein, dass es einen Verbindungsbereich und zumindest zwei Haltebeine aufweist, wobei die Haltebeine an gegenüberliegenden Seiten des Verbindungsbereichs angeordnet sind. Das flexible Halteelement kann eine derartige Größe aufweisen, dass es mit den Haltebeinen an den Randbereichen der Detektoreinheit anliegt und somit diese brückenartig oder klammerartig umgreift .
Jedes Haltebein weist in vorteilhafter Weise ein freies Ende auf, welches einen gekrümmten Verlauf aufweist. Dadurch kann ein sicheres Befestigen des Halteelements ermöglicht werden und eine kraftschlüssige und gegebenenfalls auch formschlüssige Anbringung des Halteelements an die Detektoreinheit und/oder den Komponententräger erreicht werden .
In vorteilhafter Weise liegt der gekrümmte Verlauf eines freien Endes im zusammengesetzten Zustand des Erfassungssystems an einer dem Komponententräger abgewandten Unterseite der Detektoreinheit an. Dies ermöglicht eine besonders effektive mechanische Verbindung, da das Halteelement die Detektoreinheit und den Komponententräger umgreift und durch einen erzeugten Anpressdruck zusammenhält. Es kann vorgesehen sein, dass an dieser Unterseite des
Komponententrägers Aussparungen angebracht sind, in die der gekrümmte Verlauf des freien Endes eingreift. Das Eingreifen kann dabei auch einrastend erfolgen. Dadurch kann eine besonders sichere Positionierung des Halteelements gewährleistet werden. In dieser Ausgestaltung und Anordnung des Haltelements ist dieses auf den Komponententräger aufgesetzt und umgreift den Komponententräger und die Detektoreinheit praktisch „von oben".
Es kann auch vorgesehen sein, dass das Halteelement auf die Unterseite der Detektoreinheit aufgesetzt ist und die Detektoreinheit und den Komponententräger „von unten" umgreift. Die gekrümmten Verläufe des Halteelements liegen dann bevorzugt an dem Komponententräger an.
Der Verbindungsbereich des Halteelements kann in bevorzugter Weise topfförmig ausgebildet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Verbindungsbereich zumindest eine durchgängige Aussparung aufweist, welche insbesondere eine Lochaussparung mit einer eckigen oder eckenfreien Formgebung sein kann. In vorteilhafter Weise erstreckt sich der Komponententräger im zusammengesetzten Zustand des Erfassungssystems durch diese Aussparung, wobei der Verbindungsbereich zumindest bereichsweise an dem Komponententräger anliegen kann. Durch das Haltelement kann dadurch praktisch in allen drei
Raumrichtungen eine feste mechanische Verbindung zwischen dem Komponententräger und der Detektoreinheit erreicht werden und dennoch ein erforderlicher Toleranzausgleich zwischen diesen beiden Elementen gewährleistet werden.
Die Aussparung in dem Verbindungsbereich ist bevorzugt derart dimensioniert, dass der Verbindungsbereich zumindest bereichsweise umlaufend an dem Komponententräger anliegt. Bevorzugt ist die Aussparung derart ausgebildet, dass der Verbindungsbereich vollständig umlaufend um den Komponententräger ausgebildet ist und insbesondere vollständig umlaufend an dem Komponententräger anliegt. Dadurch kann eine passgenaue Anordnung ermöglicht werden.
Es kann vorgesehen sein, dass das zumindest bereichsweise flexible Halteelement zumindest teilweise aus Metall oder zumindest teilweise aus Kunststoff ausgebildet ist. Situationsabhängig und abhängig vom Einsatzort kann dadurch ein Halteelement konzipiert werden, welches den jeweiligen Anforderungen optimal Rechnung trägt. Diese Anforderung kann im Hinblick auf Umgebungsbedingungen, Gewicht oder Kosten erfolgen .
Auch der Komponententräger kann zumindest teilweise aus Metall oder zumindest teilweise aus Kunststoff ausgebildet sein .
In vorteilhafter Weise weist die Detektoreinheit zumindest eine Arretierung, insbesondere eine Nut, auf, in die ein Eingriffselement des Komponententrägers im zusammengesetzten Zustand des Erfassungssystems eingreift. Dieses Eingreifen kann insbesondere rastend erfolgen. Durch diese Ausgestaltung kann ein Verdrehen der beiden Komponenten zueinander um eine Achse, welche parallel zur Nutachse angeordnet ist, verhindert werden. Prinzipiell kann auch eine beliebige andere Maßnahme vorgesehen sein, um ein derartiges Verdrehen der beiden Elemente zueinander verhindern zu können. Die Arretierung der Detektoreinheit kann als Vertiefung, insbesondere als Nut, ausgebildet sein, in die ein Bolzenelement des Komponententrägers eingreift. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass an der Detektoreinheit ein erhabenes Eingriffselement ausgebildet ist, welches in eine bevorzugt passgenaue Vertiefung oder Aussparung im Komponententräger eingreift. In vorteilhafter Weise ist des Weiteren vorgesehen, dass das zumindest bereichsweise flexible Halteelement zur lösbaren Befestigung des gesamten optischen Erfassungssystems an einem Gehäuse ausgebildet ist. Das Halteelement kann somit nicht nur eine sichere lösbare Verbindung zwischen dem
Komponententräger und der Detektoreinheit gewährleisten, sondern auch ein sicheres und aufwandsarmes Anbringen des gesamten optischen Erfassungssystems an einem Gehäuse ermöglichen .
Die Detektoreinheit umfasst in vorteilhafter Weise einen Bildsensor. Der Bildsensor kann beispielsweise als MQFP (Metrie Quad Fiat Pack) -Sensor ausgebildet sein. Dieser optische MQFP-Sensor kann ein CCD-Sensor oder ein CMOS-Sensor sein. Derartige MQFP-Sensoren sind relativ klein und somit platzsparend ausgebildet und ermöglichen eine vielfältige Kontaktierung, da sie bevorzugt an allen Randbereichen elektrische Kontaktierungsmöglichkeiten aufweisen.
Der Komponententräger ist in vorteilhafter Weise als Linsentubus ausgebildet. Bevorzugt ist in dem Komponententräger eine Mehrzahl an Linsen angeordnet, durch welche das einfallende Licht zur Detektoreinheit geleitet werden kann.
Die optische Erfassungseinheit ist in vorteilhafter Weise einem Fahrerassistenzsystem oder einem Insassenschutzsystem zugeordnet und in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Innenraum des Fahrzeugs, oder außen am Fahrzeug, beispielsweise in einem Stoßfänger oder einem Außenspiegel, angeordnet. Damit können das oder diese System von der optischen Erfassungseinheit erfasste Daten, z.B. Außenrauminformation wie etwa Abstand zu einem anderen Fahrzeug oder Innenrauminformation wie etwa die genaue Belegung des Sitzplatzes insbesondere als Eingangsdaten, d.h. als Daten welche für eine nachfolgende Aktion wie etwa Bremsen oder Abschalten des Airbags, z.B. wenn ein Kindersitz sich darauf befindet, verwendet werden. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
FIG 1 eine Querschnittdarstellung eines
Ausführungsbeispiels des optischen Erfassungssystems;
FIG 2 eine weitere Schnittdarstellung des optischen
Erfassungssystems entlang der Schnittlinie AA gemäß FIG 1;
FIG 3 eine zusammengefügte Darstellung von Teilbereichen der Ausführungen in FIG 1 und 2 ;
FIG 4 eine perspektivische Darstellung eines Halteelements des optischen Erfassungssystems gemäß einer ersten Ausführung;
FIG 5 eine perspektivische Darstellung eines Komponententrägers des optischen Erfassungssystems gemäß einer ersten Ausführung;
FIG 6 eine perspektivische Darstellung einer
Detektoreinheit des optischen Erfassungssystems gemäß einer ersten Ausführung;
FIG 7 eine erste perspektivische Darstellung eines zusammengesetzten optischen Erfassungssystems gemäß einer ersten Ausführung;
FIG 8 eine zweite perspektivische Darstellung eines zusammengesetzten optischen Erfassungssystems gemäß der ersten Ausführung;
FIG 9 eine schematische Draufsichtdarstellung auf ein Sensorgehäuse der Detektoreinheit einer ersten Ausführung; FIG 10 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie BB gemäß FIG 9;
FIG 11 eine perspektivische Darstellung eines Komponententrägers des optischen Erfassungssystems gemäß einer zweiten Ausführung;
FIG 12 eine perspektivische Darstellung einer
Detektoreinheit des optischen Erfassungssystems gemäß einer zweiten Ausführung;
FIG 13 eine perspektivische Darstellung eines Halteelements des optischen Erfassungssystems gemäß einer zweiten
Ausführung; und
FIG 14 eine zweite perspektivische Darstellung eines zusammengesetzten optischen Erfassungssystems gemäß der zweiten Ausführung.
In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In FIG 1 ist eine schematische Querschnittdarstellung eines optischen Erfassungssystems 1 gezeigt. Das optische Erfassungssystem 1 ist im Ausführungsbeispiel in einem
Innenraum eines Fahrzeugs angeordnet und zur Erfassung von Umgebungsbedingungen des Fahrzeugs ausgebildet. Die durch das optische Erfassungssystem 1 erfassten Umgebungsbedingungen werden für ein Fahrerassistenzsystem, dem das optische Erfassungssystem 1 zugeordnet ist, bereitgestellt. Abhängig von diesen erfassten Umgebungsbedingungen kann gegebenenfalls ein automatischer Eingriff in das Fahrverhalten des Fahrzeugs durch das Fahrerassistenzsystem durchgeführt werden. Das Fahrerassistenzsystem kann dabei als LDW (Lane Departure Warning) oder als ACC (Adaptive Cruise Control) -System ausgebildet sein. Dies ist jedoch lediglich beispielhaft und das Fahrerassistenzsystem kann auch anderweitig ausgelegt sein . Das optische Erfassungssystem kann auch zur Innenraumüberwachung ausgebildet und angeordnet sein und beispielsweise einem Insassenschutzsystem zugeordnet sein, welches abhängig von den Informationen des optischen
Erfassungssystems beispielsweise eine Auslösung eines oder mehrerer Airbags steuert.
Das optische Erfassungssystem 1 weist einen Komponententräger 2 und eine optische Detektoreinheit 3 auf. Der
Komponententräger 2 ist im Ausführungsbeispiel als Linsentubus ausgebildet, in dem eine Mehrzahl an optischen Elementen, insbesondere Linsen, angeordnet sind. Beispielhaft ist dabei in FIG 1 eine Linse 21 zu erkennen.
Der Komponententräger 2 und die Detektoreinheit 3 sind durch ein einziges zumindest bereichsweise flexibel ausgebildetes Halteelement 4 lösbar miteinander mechanisch verbunden. Das Halteelement 4 ist als separates Teil ausgebildet und lösbar mit dem Komponententräger 2 und der Detektoreinheit 3 verbunden. Durch das Halteelement 4 kann eine mechanische Verbindung zwischen dem Komponententräger 2 und der Detektoreinheit 3 geschaffen werden, welche einen Toleranzausgleich in allen drei Raumrichtungen (z-, y-, x- Richtung) ermöglicht. Das Halteelement 4 gewährt eine schnelle und aufwandsarme sowie zerstörungsfreie und reversible Befestigung bzw. Verbindung und ein entsprechendes Lösen des Komponententrägers 2 mit bzw. von der Detektoreinheit 3.
Der Komponententräger 2 und die Detektoreinheit 3 sind derart zueinander angeordnet, dass von außen über die Linsen 21 einfallendes Licht durch den Komponententräger 2 bzw. die darin angeordneten optischen Elemente zur Detektoreinheit 3 geleitet werden kann. Wie aus der Darstellung in FIG 1 zu erkennen ist, weist der Komponententräger 2 ein Komponentengehäuse 2a auf, in dem die optischen Elemente angeordnet sind. Das Komponentengehäuse 2a ist auf einem Komponentenboden 2b angebracht, insbesondere einstuckig mit diesem ausgebildet. Der Komponententrager 2 ist derart ausgebildet, dass das Komponentengehause 2a und insbesondere der Komponentenboden 2b eine Formgebung aufweisen, welche ein passgenaues Aufsetzen auf die Detektoreinheit 3 ermöglicht.
Die Detektoreinheit 3 ist als Flachbaugruppe ausgebildet, welche eine starre Leiterplatte 31 aufweist, auf der eine Mehrzahl an elektronischen Bauelementen angeordnet sind. Insbesondere ist auf der Leitplatte 31 ein Sensorgehause 32 angeordnet, in welchem ein nicht dargestellter Bildsensor 32a (beispielsweise FIG 2) angeordnet ist. Der Bildsensor 32a und das Sensorgehause 32 sind als MQFP-Sensor ausgebildet. Wie dabei zu erkennen ist, sind an dem Sensorgehause 32 an allen Randbereichen umlaufend eine Mehrzahl an elektrischen Kontakten 33 ausgebildet.
Das zumindest bereichsweise flexible Halteelement 4 ist im Ausfuhrungsbeispiel als Federelement ausgebildet und weist eine bruckenartige Struktur auf. Wie dazu aus der Darstellung in FIG 1 zu erkennen ist, ist das Halteelement 4 zumindest in der gezeigten Querschnittdarstellung im Wesentlichen genauso breit ausgebildet wie die Leiterplatte 31. Das Halteelement 4 weist einen Verbindungsbereich 41 auf, welcher topfformig ausgebildet ist. Dazu umfasst der Verbindungsbereich 41 schräg verlaufende Randbereiche 41a und ein in FIG 1 nicht zu erkennendes horizontal verlaufendes Teil 41b (beispielsweise FIG 4) .
Der Verbindungsbereich 41 geht beidseitig in gekrümmte
Übergänge 42 über, welche dann in im Wesentlichen vertikal orientierte Teile 43 übergehen. Diese in der gezeigten Darstellung vertikalen Teile 43 gehen dann jeweils in freie Enden 44 über. Wie zu erkennen ist, weisen die freien Enden 44 jeweils einen gekrümmten Verlauf 44a, welcher im
Ausfuhrungsbeispiel S-formig ausgebildet ist, und einen geradlinigen Auslaufer 44b auf. Im zusammengesetzten Zustand umgreift somit das Halteelement 4 in der gezeigten Darstellung von oben den Komponententräger 2 und die Detektoreinheit 3 derart, dass diese beiden Elemente 2 und 3 durch das Halteelement 4 geklammert werden. Wie dazu aus der Darstellung in FIG 1 zu erkennen ist, ragt dabei der Komponententräger 2 durch eine nicht gezeigte Aussparung im Verbindungsbereich 41 hindurch und das Halteelement 4 presst den Komponententräger 2 aufgrund der erläuterten Formgebung und Anordnung gegen die Detektoreinheit 3. Dabei liegen die gekrümmten Verläufe 44a an einer Unterseite 31a der Leiterplatte 31 an. In der gezeigten Ausführung weist die Leiterplatte 31 im Bereich der gekrümmten Verläufe 44a keine Aussparung auf. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass im Bereich des Anliegens der gekrümmten Verläufe 44a an der Unterseite 31a der
Leiterplatte 31 Aussparungen angebracht sind, derart, dass die gekrümmten Verläufe 44a zumindest bereichsweise in diese Aussparungen eingreifen. Dadurch kann eine besonders günstige Positionierung des Halteelements 4 gewährleistet werden, welche form- und kraftschlüssig ist.
Die Formgebung der gekrümmten Verläufe 44a und der Ausläufer 44b ist bevorzugt derart, dass eine einfache Montage des Halteelements 4 an der Detektoreinheit 3 und insbesondere der leiterplatte 31 möglich ist. Dabei sind die Ausläufer 44b nach aus gebogen, um ein einfaches Aufschieben und Einschnappen des Halteelements 4 insbesondere über den Rand der Leiterplatte 31 erreichen und ein Verklemmen oder Verspreizen verhindern zu können.
Durch die gezeigte umgreifende Anordnung des Halteelements 4 wird einerseits ein Anpressdruck erzeugt, bei dem durch Vibration der gesamten Baugruppe kein Abheben des Komponententrägers 2 von der Detektoreinheit 3 erfolgt. Das Halteelement 4 kann dabei derart ausgebildet sein, dass der Komponententräger 2 mit einem vorgegebenen definierten Anpressdruck an die Detektoreinheit 3 angedrückt wird. Auch bei einer thermischen Belastung, welche zu einem Schrumpfen oder Ausdehnen der einzelnen Elemente führt, kann durch diese Ausgestaltung gewährleistet werden, dass der Komponententräger 2 stets auf der Detektoreinheit 3 und insbesondere auf dem Sensorgehäuse 32 anliegt. Es sei angemerkt, dass im Ausführungsbeispiel der Komponententräger 2 lediglich auf dem Sensorgehäuse 32 unmittelbar aufsitzt und somit eine unmittelbare mechanische Verbindung nur zwischen dem Sensorgehäuse 32 und dem Komponententräger 2 hergestellt ist. Durch die gezeigte Ausgestaltung einer lösbaren mechanischen Verbindung kann neben einem einfachen und sauberen Montageprozess auch die mechanische Verbindung von relativ schwierig zu verbindenden Werkstoffkombinationen zuverlässig ermöglicht werden. Darüber hinaus kann durch diese lösbare mechanische Verbindung auch die Möglichkeit einer relativen Beweglichkeit der einzelnen Elemente zueinander gewährleistet werden, so dass auch zwischen dem Komponententräger 2 und der Detektoreinheit 3, insbesondere zwischen Linsen in dem Komponententräger 2 und dem Sensorgehäuse 32, eingeschlossene Luft entweichen kann oder bei einem Unterdruck ein entsprechendes Einströmen von Luft erreicht werden kann. Eine stets sichere und präzise Funktionsweise des optischen Erfassungssystems 1 kann dadurch erzielt werden.
Die Formgebung des Halteelements 4 ist derart konzipiert, dass eine möglichst homogene Spannungsverteilung im zusammengesetzten Zustand des Komponententrägers 2 und der Detektoreinheit 3 erreicht werden kann.
In der Ausgestaltung in FIG 1 nicht gezeigt, dennoch auch möglich, ist eine Ausgestaltung des Halteelements 4 derart, dass neben der mechanischen Verbindung zwischen dem Komponententräger 2 und der Detektoreinheit 3 zusätzlich eine zuverlässige Anordnung des optischen Erfassungssystems 1 an ein Gehäuse ermöglicht werden kann, indem das Halteelement 4 zusätzliche entsprechende Befestigungselemente aufweist. Es kann auch vorgesehen sein, dass an dem Komponententräger 2 und/oder an der Detektoreinheit 3 und/oder der Leiterplatte 31 Befestigungselemente zum Verbinden mit einem Gehäuse zusätzlich oder anstatt dieser weiteren Befestigungselemente an dem Halteelement 4 zur Anbringung an einem Gehäuse ausgebildet sind.
Ebenso kann vorgesehen sein, dass das Halteelement 4 in der Breite schmäler als die Leiterplatte 31 ausgebildet ist. In einer derartigen Ausführung sind vorteilhafter Weise Aussparungen in der Leiterplatte 31 vorgesehen, durch welche sich das Halteelement 4, insbesondere Haltebeine 46a bis 46d (FIG 4), erstrecken, um ein umgreifendes Halten und somit auch sicheres Verbinden des Komponententrägers 2 und der Detektoreinheit 3 ermöglichen zu können.
In FIG 2 ist eine weitere Schnittdarstellung entlang der
Schnittlinie AA gemäß der Darstellung in FIG 1 gezeigt. In dem Komponentengehäuse 2a des Komponententrägers 2 ist neben der Linse 21 eine zweite Linse 22 und eine dritte Linse 23 angeordnet. Die erste Linse 21 und die zweite Linse 22 sind durch ein Distanzelement 24 beabstandet zueinander angeordnet. Wie des Weiteren zu erkennen ist, ist in dem Sensorgehäuse 32 der Bildsensor 32a angeordnet. Der Bildsensor 32a ist im Wesentlichen mittig im Sensorgehäuse 32 positioniert. An dem Sensorgehäuse 32 sind auf der dem Komponententräger 2 zugewandten Seite Konuselemente 32b ausgebildet. In dem Komponentenboden 2b und dem Komponentengehäuse 2a ist eine Aussparung derart angebracht, dass beim Zusammensetzen des optischen Erfassungssystems 1 die Konuselemente 32b passgenau in diese Aussparung eingreifen. Dadurch kann eine zuverlässige Zentrierung in der x-, y-Ebene erreicht werden. Die in der Schnittdarstellung gezeigten beiden Konuselemente 32b sind in einer perspektivischen Darstellung als vollständig umlaufender Ring ausgebildet .
In FIG 3 ist eine zusammengefügte Darstellung jeweils einer Hälfte der in FIG 1 und FIG 2 gezeigten Ausgestaltung des optischen Erfassungssystems 1 gezeigt. In FIG 4 ist eine perspektivische Darstellung des Halteelements 4 dargestellt. Die brückenartige Struktur des Halteelements 4 ist dabei deutlich zu erkennen. In der gezeigten Darstellung weist das Halteelement 4 vier
Haltebeine 46a, 46b, 46c und 46d auf. Jedes der Haltebeine 46a bis 46d umfasst dabei die vertikalen Teile 43 sowie die freien Enden 44. Wie zu erkennen ist, ist zwischen jeweils an einer Seite ausgebildeten Haltebeinen 46a bis 46d eine bogenförmige Aussparung 45 ausgebildet.
Darüber hinaus ist die im Verbindungsbereich 41 ausgebildete Aussparung 41c zu erkennen. Die Aussparung 41c erstreckt sich in dem horizontalen Teil 41b des Verbindungsbereichs 41 und auch in die schrägen Randbereiche 41a. Durch diese Aussparung 41c ragt das Komponentengehäuse 2a des Komponententrägers 2 hindurch. Die Aussparung 41c ist im Ausführungsbeispiel derart gestaltet, dass der Randbereich der Aussparung im Wesentlichen vollständig umlaufend an der Außenseite des Komponentengehäuses 2a anliegt.
In FIG 5 ist eine perspektivische Darstellung des Komponententrägers 2 gezeigt. Es ist dabei der Komponentenboden 2b und das Komponentengehäuse 2a dargestellt. Auf der dem Halteelement 4 zugewandten Oberseite der Bodenplatte bzw. des Komponentenbodens 2b sind Vertiefungen 21b und 22b ausgebildet, in welche der Verbindungsbereich 41 und insbesondere das horizontale Teil 41b des Halteelements 4 im zusammengesetzten Zustand des optischen Erfassungssystems 1, insbesondere passgenau, zum Liegen kommt.
In FIG 6 ist eine perspektivische Darstellung der Detektoreinheit 3 gezeigt. Es ist dabei die Mehrzahl an elektronischen Bauelementen auf der Leiterplatte 31 zu erkennen. Darüber hinaus ist auch das Sensorgehäuse 32 mit den an allen vier Seitenrändern mit einer Mehrzahl ausgebildeten elektrischen Kontakten 33 gezeigt. An der Oberseite des Sensorgehäuses 32 ist das erhabene ringförmige Konuselement 32b zu erkennen.
In FIG 7 ist eine perspektivische Darstellung eines im Endzustand montierten optischen Erfassungssystems 1 gezeigt. Die Haltebeine 46a bis 46d liegen dabei auch an den schmalen Randbereichen der Leiterplatte 31 an.
In FIG 8 ist eine weitere perspektivische Darstellung eines vollständig montierten und zusammengesetzten optischen
Erfassungssystems 1 gezeigt. Die Darstellung zeigt dabei insbesondere eine Ansicht auf die Unterseite 31a der Leiterplatte 31 und die dabei zu erkennende Befestigung des Halteelements 4 an dieser Unterseite 31a.
In FIG 9 ist eine schematische Draufsichtdarstellung auf den MQFP-Sensor gezeigt. Der in der gezeigten Ausgestaltung im Wesentlichen viereckige Sensor umfasst an allen Randbereichen eine Mehrzahl an elektrischen Kontakten 33. In dem Sensorgehäuse 32 ist der Bildsensor 32a mittig positioniert. Umlaufend um diesen Bildsensor 32a ist das Konuselement 32b zu erkennen. Des Weiteren weist das Sensorgehäuse 32 an der dem Komponententräger 2 zugewandten Oberseite zwei Vertiefungen 32c und 32d auf. Die jeweils als Nut ausgebildeten Vertiefungen 32c und 32d sind an gegenüberliegenden Eckbereichen des Sensorgehäuses 32 ausgebildet. Sowohl die Anzahl als auch die Anordnung dieser Vertiefungen 32c und 32d sind lediglich beispielhaft und können in vielfältiger Weise ausgebildet sein. Ebenfalls kann die in FIG 9 im Wesentlichen ovale Formgebung der
Vertiefungen 32c und 32d in vielfältiger anderer Weise ausgestaltet sein. Nicht dargestellte Bolzenelemente, welche in bevorzugter Weise an dem Komponentenboden 2b des Komponententrägers 2 ausgebildet sind, greifen in diese Vertiefungen 32c und 32d im zusammengesetzten Zustand des optischen Erfassungssystems 1 ein. Durch diese Nut- Bolzenverbindung kann ein Verdrehen des Komponententrägers 2 und/oder der Detektoreinheit 3 in z-Richtung (Richtung senkrecht zur Figurenebene) verhindert werden.
In FIG 10 ist eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie BB gemäß FIG 9 gezeigt. Es ist lediglich ein
Teilbereich der gesamten Schnittfläche dargestellt, wobei zu erkennen ist, dass die Vertiefung 32c am Rand des Eckbereichs des Sensorgehäuses 32 ausgebildet ist. Die in FIG 9 und FIG 10 erläuterte Nut-Bolzenverbindung kann auch als Rastverbindung ausgebildet sein.
In FIG 11 ist eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführung eines Komponententrägers 2' gezeigt. Der Komponententräger 2' umfasst ein Komponentengehäuse 2a', in welchem eine Mehrzahl an optischen Elementen angeordnet sind. An der Oberseite ist eine Linse 21' angeordnet. Das Komponentengehäuse 2a' ist an einen Komponentenboden 2b' befestigt, insbesondere einstückig mit diesem verbunden.
In FIG 12 ist eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführung einer Detektoreinheit 3' gezeigt. Die Detektoreinheit 3' umfasst eine Leiterplatte 31', wobei zumindest an der dem Komponententräger 2' zugewandten Seite der Leitplatte 31' eine Mehrzahl an elektronischen Bauelementen montiert ist. Darüber hinaus ist auf dieser Oberseite der Leiterplatte 31' auch ein Sensorgehäuse 32' montiert. An der dem Komponententräger 2' zugewandten Oberseite des Sensorgehäuses 32' ist ein Konuselement 32b' zum Eingriff mit dem Komponentenboden 2b' und gegebenenfalls dem Komponentengehäuse 2a' ausgebildet. In dem Sensorgehäuse 32' ist ein Bildsensor 32a' angeordnet, wie dies auch bereits in der ersten Ausführung gemäß der FIG 6 der Fall ist.
In FIG 13 ist eine perspektivische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Halteelements 4' gezeigt. Im Unterschied zum Halteelement 4 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel (beispielsweise FIG 4) ist in einem Verbindungsbereich 41' keine Aussparung ausgebildet. Des Weiteren weist das Halteelement 4' Befestigungselemente 47 auf, welche jeweils zwischen zwei Haltebeinen 46a, 46b sowie 46c und 46d ausgebildet sind. Die Befestigungselemente 47 erstrecken sich dabei von dem im Wesentlichen vertikal orientierten Teil 43 in entgegengesetzte Richtung zu den
Haltebeinen 46a, 46b bzw. 46c und 46d. An dem dem vertikalen Teil 43 abgewandten Ende des Befestigungselements 47 ist jeweils eine lochartige Aussparung 48 ausgebildet. In der gezeigten Darstellung sind die Befestigungselemente 47 im Wesentlichen als vertikal orientierte Streifen ausgebildet. Durch diese Befestigungselemente 47 und die Aussparungen 48 kann eine Befestigung, insbesondere eine lösbare Anordnung des Halteelements 4 an einem nicht dargestellten separaten Gehäuse ermöglicht werden. Das gesamte optische Erfassungssystem 1' kann somit lösbar an einem Gehäuse angeordnet werden. Auch in der Darstellung in FIG 13 ist das Halteelement 4' als einstückiges Teil ausgebildet und sowohl lösbar mit dem Komponententräger 2' als auch mit der Detektoreinheit 3' verbindbar. Diese modulartige Ausgestaltung ermöglicht ein flexibles Zusammenfügen und Auseinandernehmen der verschiedensten Elemente und gewährleistet darüber hinaus einen optimalen
Toleranzausgleich im zusammengesetzten Zustand des optischen Erfassungssystems 1'.
In der in den FIG 11 bis 13 gezeigten Ausgestaltung ist das Halteelement 4' praktisch von unten in der gezeigten Darstellung an die Detektoreinheit 3' herangeführt und umgreift praktisch von unten die Detektoreinheit 3' und das Komponentengehäuse 2' zur mechanischen Verbindung dieser Elemente .
In FIG 14 ist der zusammengesetzte Zustand des optischen Erfassungssystems 1' perspektivisch gezeigt. Es ist dabei zu erkennen, dass das einzige Halteelement 4' von unten an die Detektoreinheit 3' und insbesondere die Leiterplatte 31' herangeführt wird und die mechanische Verbindung derart ausgestaltet ist, dass der Verbindungsbereich 41' des Halteelements 4' zumindest bereichsweise an der nicht dargestellten Unterseite der Leiterplatte 31' anliegt. Darüber hinaus greifen die im Wesentlichen vertikal orientierten Teile 43 des Halteelements 4' in Aussparungen 34a' und 34b' der Leiterplatte 31' ein. Diese Vertiefungen bzw. Aussparungen 34a' und 34b' sind an gegenüberliegenden Randbereichen der Leiterplatte 31' ausgebildet (FIG 12). Des Weiteren greifen die gekrümmten Verläufe 44a der vier Haltebeine 46a bis 46d (nicht dargestellt) in Stege 2c', 2d' , 2e' und 2f ein, welche im Komponentenboden 2b' ausgebildet sind. Die gekrümmten Verläufe 44a schnappen somit über diese Stege 2c' bis 2f' , wodurch eine positionsstabile Anbringung des Halteelements 4' gewährleistet werden kann.
Sowohl die Stege 2c' bis 2f als auch die Aussparungen 34a' und 34b' können in analoger Weise im ersten
Ausführungsbeispiel des optischen Erfassungssystems 1 gemäß den Darstellungen in den FIG 1 bis 8 ausgebildet sein.

Claims

Patentansprüche
1. Optische Vorrichtung mit einem Komponententräger (2), in welchem zumindest ein optisches Element (21, 22, 23) angeordnet ist, wobei der Komponententräger (2) und die Detektoreinheit (3) derart angeordnet sind, dass in den Komponententräger (2) eintretendes Licht durch das zumindest eine optische Element (21, 22, 23) zur Detektoreinheit (3) leitbar ist, wobei ein Halteelement (4) zum lösbaren Verbinden des
Komponententrägers (2) mit der Detektoreinheit (3) ausgebildet ist, wobei das Halteelement (4) lösbar mit zumindest dem Komponententräger (2) oder/und der Detektoreinheit (3) verbunden ist.
2. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Halteelement (4) zumindest bereichsweise flexibel ausgebildet ist.
3. Optische Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das zumindest bereichsweise flexible Halteelement (4) ein Federelement ist.
4. Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Halteelement (4) brückenartig ausgebildet ist.
5. Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Halteelement (4) einen Verbindungsbereich (41) und zumindest zwei Haltebeine (46a bis 46d) aufweist, welche an gegenüberliegenden Seiten des Verbindungsbereichs (41) angeordnet sind.
6. Optische Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei jedes Haltebein (46a bis 46d) ein freies Ende (44) aufweist, welches einen gekrümmten Verlauf (44a) aufweist.
7. Optische Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der gekrümmte Verlauf (44a) eines freien Endes (44) im zusammengesetzten Zustand des Erfassungssystems (1) an einer dem Komponententräger (2) abgewandten Unterseite (31a) der Detektoreinheit (31) oder an dem Komponententräger (2) anliegt .
8. Optische Vorrichtung nach Anspruch einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der Verbindungsbereich (41) topfförmig ausgebildet ist.
9. Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei der Verbindungsbereich (41) eine durchgängige Aussparung (41c) aufweist.
10. Optische Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei sich der Komponententräger (2) im zusammengesetzten Zustand des Erfassungssystems (1) durch die Aussparung (41c) erstreckt, wobei der Verbindungsbereich (41) zumindest bereichsweise an dem Komponententräger (2) anliegt.
11. Optische Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Aussparung (41c) derart dimensioniert ist, dass der Verbindungsbereich (41) passgenau umlaufend an dem Komponententräger anliegt.
12. Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Halteelement (4) zumindest teilweise aus Metall oder zumindest teilweise aus Kunststoff ausgebildet ist.
13. Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Detektoreinheit (3) zumindest eine Arretierung (32c, 32d) aufweist in die ein Eingriffselement des Komponententrägers (2) im zusammengesetzten Zustand des Erfassungssystems (1) eingreift, insbesondere rastend eingreift.
14. Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest bereichsweise flexible Halteelement (4) zur lösbaren Befestigung des Erfassungssystems (1) an einem Gehäuse ausgebildet ist.
15. Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Detektoreinheit (3) einen Bildsensor (32a) aufweist.
16. Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Komponententräger (2) ein Linsentubus ist.
17. Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, welches in einem Fahrzeug angeordnet ist und einem Fahrerassistenzsystem oder einem Insassenschutzsystem des Fahrzeugs zugeordnet ist.
18. Fahrzeug mit einer optischen Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
19. Fahrzeug nach Anspruch 18 mit einem Fahrerassistenzsystem oder/und einem Insassenschutzsystem, welches oder welche von der optischen Vorrichtung erfasste Daten verwenden.
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