WO2007124994A1 - Optical module, and method for the production of an optical module - Google Patents

Optical module, and method for the production of an optical module Download PDF

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WO2007124994A1
WO2007124994A1 PCT/EP2007/053065 EP2007053065W WO2007124994A1 WO 2007124994 A1 WO2007124994 A1 WO 2007124994A1 EP 2007053065 W EP2007053065 W EP 2007053065W WO 2007124994 A1 WO2007124994 A1 WO 2007124994A1
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WO
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lens device
optical module
sensor
sensor carrier
carrier
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/053065
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German (de)
French (fr)
Inventor
Oliver Menke
Christian Meyer
Harald Schmidt
Andreas Winterl
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/57Mechanical or electrical details of cameras or camera modules specially adapted for being embedded in other devices
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50Constructional details
    • H04N23/55Optical parts specially adapted for electronic image sensors; Mounting thereof

Definitions

  • the invention relates to an optical module and a method for producing an optical module
  • DE 102 26 135 A1 discloses an optical module which has a lens device for projecting electromagnetic radiation, an image sensor and a sensor carrier with an opening and a support surface on which the image sensor is attached by flip-chip technology in the region of the opening , having.
  • the sensor carrier is attached to the optical module such that the carrier surface is remote from the lens device and the lens device projects the electromagnetic radiation onto the sensitive surface of the image sensor.
  • the components of the optical module must be geometrically relatively precisely matched to each other.
  • the tolerance range for the distance from the image sensor to the lens device in the direction of that axis which is aligned at right angles to the sensitive area of the image sensor should be kept as accurately as possible and preferably be within a range ⁇ 0.5 mm.
  • the sensor carrier has a not significant thickness tolerance or if different sensor carriers are used for the optical module, then it may be necessary to adjust the optical module, for example, with a thread on the housing of the optical module. Such an adjustment is relatively expensive, especially in mass production of optical modules.
  • the object of the present invention is therefore to design an optical module such that sensor carriers of different thickness can be used without readjusting the lens device for the optical module.
  • the task It is also an object of the invention to provide a corresponding method for producing such an optical module.
  • an optical module comprising a lens device for projecting electromagnetic radiation, an image sensor with a sensitive surface, a sensor carrier with an opening and a support surface, on which the image sensor in particular by means of flip-chip technology in the Opening is fixed, and a sensor holder holder for mounting the sensor carrier such that the support surface facing away from the lens device and the lens device projects the electromagnetic radiation on the sensitive surface of the image sensor, characterized in that the sensor holder holder is designed such that the lens device facing away from Carrier surface of the sensor carrier is aligned relative to the lens device in a fixed predetermined distance.
  • the electromagnetic radiation is, in particular, visible light which impinges on the sensitive surface of the image sensor, so that the image sensor converts it into electrical signals in a generally known manner, whereby an image data record assigned to an image is produced.
  • the image sensor is for example a CMOS or CCD image sensor and is in particular in flip-chip technology on the sensor carrier, which is for example a printed circuit board attached.
  • the image sensor is fastened in the region of the opening of the sensor carrier on the support surface facing away from the lens device, and the lens device projects the electromagnetic radiation into the region of the opening so that the electromagnetic radiation falls on the sensitive surface.
  • the optical module further comprises the sensor holder holder with which the sensor carrier is mounted.
  • the image sensor is preferably attached to the sensor carrier by flip-chip technology, whereby high tolerances due to the attachment, for example by solders, remain within relatively narrow tolerances.
  • the sensitive surface is substantially in the plane determined by the carrier surface of the sensor carrier facing away from the lens device, ie the sensitive surface of the image sensor, has the predetermined distance to the lens device, regardless of the thickness of the sensor carrier used.
  • the focusing of the lens device should be aligned as possible on the sensitive surface of the image sensor. Since, however, the distance between the lens device and the support surface facing away from the lens device of the sensor carrier is always the same regardless of the thickness of the sensor carrier, the lens device can be pre-set to this distance without an adjustment is necessary during the assembly of the optical module. As a result, the optical module can be produced relatively quickly and therefore cost-effectively.
  • this comprises a housing in which the lens device is mounted, and the sensor holder holder is part of the housing.
  • the housing with integrated sensor holder, for example by injection molding, relatively simple, but also relatively accurate tolerance.
  • the optical module whose sensor support holder is designed such that the assembly of the optical module facing away from the lens device carrier surface of the sensor carrier self-aligning reference lent to the lens device in the fixed predetermined distance aligns.
  • the optical module of the sensor holder is designed such that aligns the opening of the sensor sensor self-aligning in a predetermined position relative to the lens device when assembling the optical module, the optical module is not only relatively simple and fast and therefore cost but there are also advantages statements for a relatively consistently high quality of the optical module given.
  • the sensor carrier holder of the module comprises z. B. holding means on which the lens device facing away from the support surface of the sensor carrier and which ensure that the distance between the lens device remote from the carrier surface of the sensor carrier and the lens device does not exceed the fixed predetermined distance.
  • the optical module whose sensor carrier holder comprises at least one compression spring which presses the sensor carrier against the holding means, it can be achieved with relatively simple means that the lens surface facing away from the carrier device self-adjusting occupies the fixed predetermined distance.
  • the compression spring is, for example, collar-shaped and / or annular and / or is made of an elastomeric material. Such a compression spring not only presses the sensor holder against the holding means, but can additionally protect the image sensor or the lens device against environmental influences, such as dust or moisture.
  • the holding means also prevent a displacement of the circuit carrier in the plane defined by the sensor carrier.
  • the image sensor not only has the predetermined distance to the lens device, but the lens device always projects the electromagnetic radiation to the sensitive surface of the image sensor.
  • the holding means have at least one snap-action hook in which the sensor carrier snaps, a screw, a pin and / or a bolt and / or the sensor carrier holder has a partial surface which forms a common surface with the carrier surface of the sensor carrier facing away from the lens device forms a flat surface and the holding means are fixed to the part surface.
  • the object of the invention is also achieved by a method for producing an optical module, comprising the following method steps: attaching a lens device for projecting electromagnetic radiation in a housing such that the lens device focuses the electromagnetic radiation to a predetermined location at a predetermined distance from the lens device and attaching a sensor carrier having an opening and a support surface to which an image sensor in the region of the opening is preferably secured by flip-chip technology such that the support surface facing away from the lens device and the lens device facing away from the support surface the predetermined distance to the lens device Has.
  • the sensor carrier is attached to the housing by applying the sensor carrier to the housing such that the carrier surface is remote from the lens device. Subsequently, a stop member is applied to the housing and the sensor wearer such that the stop member against the image sensor and / or the lens device facing away from carrier surface prints such that the lens device facing away Tragerflache has the predetermined distance to the lens device. Finally, the sensor carrier is attached to the housing with an adhesive. By the stop member is ensured that the lens device facing away from Tragerflache regardless of the thickness of the sensor carrier has the fixed predetermined distance to the lens device.
  • the abutment part is also designed such that it holds the opening in a predetermined position relative to the lens device, then the opening of the sensor carrier and thus the sensitive surface of the image sensor is always at a predetermined position relative to the lens device, so that the Focusing the lens device does not need to be readjusted.
  • the sensor carrier is fastened to the housing on a sensor carrier holder of the housing.
  • the sensor carrier holder preferably comprises holding means, which align the sensor carrier self-aligning with respect to the lens device in the fixed predetermined distance.
  • FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of an optical module
  • FIG. 2 shows the optical module of FIG. 1 in an exploded view
  • FIG. 3 is a sectional view of a second embodiment of an optical module
  • FIG. 4 shows the optical module shown in FIG. 3 in an exploded view
  • Figure 5 shows a third embodiment of an optical module in a sectional view
  • FIG. 6 shows the optical module of Figure 5 in an exploded view.
  • FIG. 1 shows an optical module 1 in a sectional representation and
  • FIG. 2 shows the optical module 1 in an exploded view.
  • the optical module 1 comprises a housing 2, in which optical lenses 3 are firmly anchored during assembly of the optical module 1, so that no further optical adjustment is possible. Furthermore, the lenses 3 are focused during assembly to a point at a fixed predetermined distance from the lenses 3.
  • the housing 2 comprises in the case of the present exemplary embodiment, three snap hooks 5, of which only two snap hooks 5 are visible in Figures 1 and 2.
  • the snap hooks 5 are intended to receive a printed circuit board 6 with a thickness d and an opening 6a.
  • the printed circuit board 6 has a first board surface 6c and a second board surface 6c.
  • an image sensor 7 with a photosensitive surface in flip-chip technology is soldered in the region of the opening 6a such that the photosensitive surface is accessible through the opening 6a.
  • the second board surface 6b faces away from the lenses 3, so that a light bundle 13 passing through the lenses 3 and focused by the lenses 3 is directed onto the opening 6a of the printed circuit board 6 and thus strikes the photosensitive surface of the image sensor 7 ,
  • the sensor 7 converts this light into corresponding electrical signals which are further processed by electronic components 12 located on the printed circuit board 6, whereby an image data record is generated whose associated image is displayed, for example, with a screen, not shown in the figures can be.
  • an annular spring element 10 made of an elastomer, in the case of the present exemplary embodiment of silicone rubber, is placed in an annular groove 9 of the housing 2.
  • the annular spring element 10 is so thick that, when the printed circuit board 6 is snapped into the snap hooks 5, it is printed together and thus the printed circuit board 6 against bearing surfaces 4 of the snap hooks 5 prints. This ensures that the lenses 3 remote from the second support surface 6c of the printed circuit board 6 regardless of the thickness d in a fixed by the bearing surfaces 4 of the snap hook 5 level relative to the lenses 3 runs.
  • the annular spring element 10 not only prints the printed circuit board 6 against the bearing surfaces 4 of the snap hooks 5, but also seals the printed circuit board 6 and the housing 2, for example against moisture, dust or other environmental influences.
  • the housing 2 of the optical module 1 further comprises two centering pins 11, which engage in corresponding bores 8 of the printed circuit board 6 in the attached state of the printed circuit board 6.
  • the printed circuit board 6 is automatically adjusted when attaching the circuit board 6 to the housing 2 such that the opening 6a a predetermined position relative to the plane defined by the lenses 3 second support surface 6c plane is aligned relative to the lenses 3.
  • the image sensor 7 is angelotet at a fixed predetermined location on the lenses 3 remote from the second support surface 6c of the printed circuit board 6, and the sensitive surface of the image sensor 7 has set in the plane facing away from the lenses 3 second support surface 6c certain level Position.
  • the snap hook 5 thus results in a relatively simple mounting of the optical module 1, since during assembly, only the circuit board 6 with the already angelote- th image sensor 7 needs to be snapped.
  • the spring element 10 ensured in combination with the spring element 10 that the lens carrier 3 facing away from the second support surface 6c regardless of the thickness d of the printed circuit board 6 used in a fixed predetermined distance to the lenses 3 is aligned, which is already known and prior to assembly the support surfaces 4 of the snap hook is determined. This distance is also the distance with which the lenses 3 are focused during assembly.
  • FIG. 3 shows a sectional view of a further optical module 14 and FIG. 4 shows the optical module 14 in an exploded view.
  • components of the optical module 14 shown in FIGS. 3 and 4 which are substantially identical in construction and function to components of the optical module 1 shown in FIGS. 1 and 2, are given the same reference numerals.
  • the optical module 14 shown in FIGS. 3 and 4 differs substantially from the optical module 1 shown in FIGS. 1 and 2 in that the printed circuit board 6 only has two snap hooks 5, of which only one of the snap hooks in FIGS 5 is shown, in addition to a screw 15 is attached to the housing 2.
  • the housing 2 comprises a threaded bore 16 into which the screw 15 is screwed during assembly of the optical module 14.
  • the bore 16 is in the case of the present exemplary embodiment in a socket 17 of the housing 2.
  • the nozzle 17 in turn comprises at its end facing away from the housing 2 a taper 21 with a support surface 18, to which the screw contact surface 19 of the screw head 20 of Screw 15 in the assembled state of the optical see module 14 firmly.
  • the printed circuit board 6 has a further opening 22, in which the taper 21 of the nozzle 17 is inserted when the optical module 14 is assembled.
  • the support surface 18 of the nozzle 17 is der- aligned art that it lies in the same plane, which is defined by the support surfaces 4 of the two snap hooks 5.
  • the spring element 10 is placed in the groove 9 of the housing 2. Subsequently, the printed circuit board 6 is pushed with the image sensor 7 laterally into the snap hooks 5 and inserted with its further opening 22 in the taper 21 of the nozzle 17. Thereafter, the screw 15 is tightened. As a result, the opening 6a and thus the photosensitive surface of the image sensor 7 are in a fixed predetermined position relative to the lenses 3.
  • FIG. 5 shows a further optical module 23 in a sectional illustration and FIG. 6 shows the optical module 23 in an exploded view.
  • components of the optical module 23 shown in FIGS. 5 and 6, which are substantially identical in construction and function to components of the optical module 1 shown in FIGS. 1 and 2, are given the same reference numerals.
  • the optical module 23 in turn, comprises a housing 2, in which lenses 3 fixedly mounted fixedly at a fixed distance.
  • the printed circuit board 6 provided with the image sensor 7 is first held with a stop member 24 against abutment surfaces 25 of the housing 2.
  • the stopper part 24 has position cams 26 which can be pushed through corresponding openings 27 in the printed circuit board 6.
  • the stop member 24 also includes stop cams 28, which rest on the rear side of the optical sensor 7 and thereby limit the maximum distance of the lens 3 remote from the carrier surface 6c of the printed circuit board 6. If the printed circuit board 6 or the image sensor 7 prints against the stop cam 28 of the stop member 24, then a gap arises between the printed circuit board 6 and a lower boundary surface 29 of the housing 2. The gap is filled with an adhesive 30. After the adhesive 30 has cured, the circuit board 6 is fixed to the housing 2, so that the abutment member 24 can be removed. During the curing of the adhesive 30, the stop member 24 prints the image sensor 7 against the housing 2, so that the lens 3 remote from the carrier surface 6c of the board 6 is aligned after curing of the adhesive 30 at a fixed predetermined distance from the lenses 3. In the case of the present exemplary embodiment, the adhesive 30 also protects the image sensor 7 from dust, moisture or other environmental influences.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Lens Barrels (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Abstract

The invention relates to an optical module (1, 14, 23) comprising a lens device (3) for projecting electromagnetic radiation (13), an image sensor (7) with a sensitive area, a sensor support (6) with an opening (6a) and a support area (6c) on which the image sensor (7) is mounted in the zone of the opening, and a sensor support holder (5, 10, 15, 17, 30) for mounting the sensor support (6) such that the support area (6c) faces away from the lens device (3) and the lens device (3) projects the electromagnetic radiation (13) onto the sensitive area of the image sensor (7). The sensor support holder (5, 10, 15, 17, 30) is embodied in such a way that the support area (6c) of the sensor support (6), which faces away from the lens device (3), is disposed at a predefined distance from the lens device (3). The invention further relates to a method for producing such an optical module (1, 14, 23).

Description

Beschreibungdescription
Optisches Modul und Verfahren zum Herstellen eines optischen ModulsOptical module and method for manufacturing an optical module
Die Erfindung betrifft ein optisches Modul und ein Verfahren zum Herstellen eines optischen ModulsThe invention relates to an optical module and a method for producing an optical module
In der DE 102 26 135 Al ist ein optisches Modul offenbart, das eine Linsenvorrichtung zum Projizieren von elektromagnetischer Strahlung, einen Bildsensor und einen Sensortrager mit einer Öffnung und einer Tragerflache, auf der der Bildsensor mittels Flip-Chip-Technik im Bereich der Öffnung befestigt ist, aufweist. Der Sensortrager ist am optischen Mo- dul derart befestigt, dass die Tragerflache von der Linsenvorrichtung abgewandt ist und die Linsenvorrichtung die e- lektromagnetische Strahlung auf die sensitive Flache des Bildsensors projiziert. Um mit dem optischen Modul eine ausreichende Bildscharfe zu erreichen, müssen die Komponenten des optischen Moduls geometrisch relativ genau aufeinander abgestimmt sein. Der Toleranzbereich für den Abstand vom Bildsensor zur Linsenvorrichtung in Richtung derjenigen Achse, die rechtwinklig zum sensitiven Bereich des Bildsensors ausgerichtet ist, sollte möglichst genau eingehalten werden und bevorzugt in einem Bereich ≤ 0,5 mm liegen. Insbesondere wenn der Sensortrager eine nicht erhebliche Dickentoleranz aufweist bzw. wenn für das optische Modul verschiedene Sensortrager verwendet werden, dann ist es unter Umstanden notig, das optische Modul beispielsweise mit einem Gewinde am Gehäuse des optischen Moduls zu justieren. Eine solche Justa- ge ist insbesondere bei einer Massenfertigung von optischen Modulen relativ aufwandig.DE 102 26 135 A1 discloses an optical module which has a lens device for projecting electromagnetic radiation, an image sensor and a sensor carrier with an opening and a support surface on which the image sensor is attached by flip-chip technology in the region of the opening , having. The sensor carrier is attached to the optical module such that the carrier surface is remote from the lens device and the lens device projects the electromagnetic radiation onto the sensitive surface of the image sensor. In order to achieve a sufficient image sharpness with the optical module, the components of the optical module must be geometrically relatively precisely matched to each other. The tolerance range for the distance from the image sensor to the lens device in the direction of that axis which is aligned at right angles to the sensitive area of the image sensor should be kept as accurately as possible and preferably be within a range ≦ 0.5 mm. In particular, if the sensor carrier has a not significant thickness tolerance or if different sensor carriers are used for the optical module, then it may be necessary to adjust the optical module, for example, with a thread on the housing of the optical module. Such an adjustment is relatively expensive, especially in mass production of optical modules.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein op- tisches Modul derart auszufuhren, dass Sensortrager unterschiedlicher Dicke ohne Nachjustieren der Linsenvorrichtung für das optische Modul verwendet werden können. Die Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen eines solchen optischen Moduls anzugeben.The object of the present invention is therefore to design an optical module such that sensor carriers of different thickness can be used without readjusting the lens device for the optical module. The task It is also an object of the invention to provide a corresponding method for producing such an optical module.
Die Erfindung wird gelost durch ein optisches Modul, aufwei- send eine Linsenvorrichtung zum Projizieren von elektromagnetischer Strahlung, einen Bildsensor mit einer sensitiven Flache, einen Sensortrager mit einer Öffnung und einer Tragerflache, auf der der Bildsensor insbesondere mittels Flip- Chip-Technik im Bereich der Öffnung befestigt ist, und einen Sensortragerhalter zum Befestigen des Sensortragers derart, dass die Tragerflache von der Linsenvorrichtung abgewandt ist und die Linsenvorrichtung die elektromagnetische Strahlung auf die sensitive Flache des Bildsensors projiziert, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensortragerhalter derart ausgeführt ist, dass die der Linsenvorrichtung abgewandte Tragerflache des Sensortragers bezuglich zur Linsenvorrichtung in einem fest vorgegebenen Abstand ausgerichtet ist. Die elektromagnetische Strahlung ist insbesondere sichtbares Licht, die auf die sensitive Flache des Bildsensors auftrifft, sodass der Bildsensor diese in allgemein bekannter Weise in elektrische Signale umwandelt, wodurch ein einem Bild zugeordneter Bilddatensatz entsteht. Der Bildsensor ist beispielsweise ein CMOS- oder CCD-Bildsensor und ist insbesondere in Flip-Chip- Technik auf dem Sensortrager, der z.B. eine Leiterplatte ist, befestigt. Der Bildsensor ist im Bereich der Öffnung des Sensortragers auf der der Linsenvorrichtung abgewandten Tragerflache befestigt und die Linsenvorrichtung projiziert die e- lektromagnetische Strahlung in den Bereich der Öffnung, sodass die elektromagnetische Strahlung auf die sensitive FIa- che fallt. Das optische Modul umfasst ferner den Sensortragerhalter, mit dem der Sensortrager befestigt ist. Dieser ist derart ausgeführt, dass die der Linsenvorrichtung abgewandte Tragerflache des Sensortragers unabhängig von seiner Dicke stets den fest vorgegebenen Abstand hat. Der Bildsensor wird bevorzugt mit Flip-Chip-Technik an dem Sensortrager befestigt, wodurch Hohentoleranzen durch die Befestigung, beispielsweise durch Loten, innerhalb relativ enger Toleranzen bleiben. Somit liegt die sensitive Flache im Wesentlichen in der durch die von der Linsenvorrichtung abgewandten Tragerflache des Sensortragers bestimmten Ebene, d.h. die sensitive Flache des Bildsensors hat unabhängig von der Dicke des verwendeten Sensortragers den vorbestimmten Abstand zur Linsen- Vorrichtung.The invention is achieved by an optical module, comprising a lens device for projecting electromagnetic radiation, an image sensor with a sensitive surface, a sensor carrier with an opening and a support surface, on which the image sensor in particular by means of flip-chip technology in the Opening is fixed, and a sensor holder holder for mounting the sensor carrier such that the support surface facing away from the lens device and the lens device projects the electromagnetic radiation on the sensitive surface of the image sensor, characterized in that the sensor holder holder is designed such that the lens device facing away from Carrier surface of the sensor carrier is aligned relative to the lens device in a fixed predetermined distance. The electromagnetic radiation is, in particular, visible light which impinges on the sensitive surface of the image sensor, so that the image sensor converts it into electrical signals in a generally known manner, whereby an image data record assigned to an image is produced. The image sensor is for example a CMOS or CCD image sensor and is in particular in flip-chip technology on the sensor carrier, which is for example a printed circuit board attached. The image sensor is fastened in the region of the opening of the sensor carrier on the support surface facing away from the lens device, and the lens device projects the electromagnetic radiation into the region of the opening so that the electromagnetic radiation falls on the sensitive surface. The optical module further comprises the sensor holder holder with which the sensor carrier is mounted. This is designed such that the lens device facing away Tragerflache the sensor carrier regardless of its thickness always has the fixed predetermined distance. The image sensor is preferably attached to the sensor carrier by flip-chip technology, whereby high tolerances due to the attachment, for example by solders, remain within relatively narrow tolerances. Thus, the sensitive surface is substantially in the plane determined by the carrier surface of the sensor carrier facing away from the lens device, ie the sensitive surface of the image sensor, has the predetermined distance to the lens device, regardless of the thickness of the sensor carrier used.
Um eine ausreichende Tiefenscharfe des optischen Moduls zu erreichen, sollte die Fokussierung der Linsenvorrichtung möglichst auf die sensitive Flache des Bildsensors ausgerichtet sein. Da nun aber der Abstand zwischen der Linsenvorrichtung und der der Linsenvorrichtung abgewandten Tragerflache des Sensortragers unabhängig von der Dicke des Sensortragers stets derselbe ist, kann die Linsenvorrichtung auf diesen Abstand vorab eingestellt werden ohne dass wahrend des Zusam- menbaus des optischen Moduls ein Justieren notig ist. Dadurch kann das optische Modul relativ schnell und daher kostengünstig hergestellt werden.In order to achieve a sufficient depth of field of the optical module, the focusing of the lens device should be aligned as possible on the sensitive surface of the image sensor. Since, however, the distance between the lens device and the support surface facing away from the lens device of the sensor carrier is always the same regardless of the thickness of the sensor carrier, the lens device can be pre-set to this distance without an adjustment is necessary during the assembly of the optical module. As a result, the optical module can be produced relatively quickly and therefore cost-effectively.
Nach einer Variante des optischen Moduls umfasst dieses ein Gehäuse, in dem die Linsenvorrichtung befestigt ist, und der Sensortragerhalter Teil des Gehäuses ist. Somit ist es möglich, das Gehäuse mit integriertem Sensortragerhalter, beispielsweise durch Spritztechnik, relativ einfach, jedoch auch relativ toleranzgenau herzustellen.According to a variant of the optical module, this comprises a housing in which the lens device is mounted, and the sensor holder holder is part of the housing. Thus, it is possible to produce the housing with integrated sensor holder, for example by injection molding, relatively simple, but also relatively accurate tolerance.
Gemäß einer Ausfuhrungsform des optischen Moduls ist dessen Sensortragerhalter derart ausgeführt, dass sich beim Zusammenbauen des optischen Moduls die der Linsenvorrichtung abgewandte Tragerflache des Sensortragers selbstjustierend bezug- lieh zur Linsenvorrichtung in dem fest vorgegebenen Abstand ausrichtet. Insbesondere wenn nach einer Variante das optischen Moduls der Sensortragerhalter derart ausgeführt ist, dass sich beim Zusammenbauen des optischen Moduls die Öffnung des Sensortragers selbstjustierend in einer vorgegebene Stel- lung relativ zur Linsenvorrichtung ausrichtet, kann das optische Modul nicht nur relativ einfach und schnell und daher kostengünstig hergestellt werden, sondern es sind auch Vor- raussetzungen für eine relativ gleichbleibend hohe Qualität des optischen Moduls gegeben.According to one embodiment of the optical module whose sensor support holder is designed such that the assembly of the optical module facing away from the lens device carrier surface of the sensor carrier self-aligning reference lent to the lens device in the fixed predetermined distance aligns. In particular, according to a variant, the optical module of the sensor holder is designed such that aligns the opening of the sensor sensor self-aligning in a predetermined position relative to the lens device when assembling the optical module, the optical module is not only relatively simple and fast and therefore cost but there are also advantages statements for a relatively consistently high quality of the optical module given.
Der Sensorträgerhalter des Moduls umfasst z. B. Haltemittel, auf die die der Linsenvorrichtung abgewandte Trägerfläche des Sensorträgers aufliegen und die dafür sorgen, dass der Abstand zwischen der der Linsenvorrichtung abgewandten Trägerfläche des Sensorträgers und der Linsenvorrichtung nicht den fest vorgegebenen Abstand überschreitet. Insbesondere wenn nach einer Variante des optischen Moduls dessen Sensorträgerhalter wenigstens eine Druckfeder umfasst, die den Sensorträger gegen die Haltemittel drückt, kann es mit relativ einfachen Mitteln erreicht werden, dass die der Linsenvorrichtung abgewandte Trägerfläche selbstjustierend den fest vorgegebene Abstand einnimmt.The sensor carrier holder of the module comprises z. B. holding means on which the lens device facing away from the support surface of the sensor carrier and which ensure that the distance between the lens device remote from the carrier surface of the sensor carrier and the lens device does not exceed the fixed predetermined distance. In particular, if according to a variant of the optical module whose sensor carrier holder comprises at least one compression spring which presses the sensor carrier against the holding means, it can be achieved with relatively simple means that the lens surface facing away from the carrier device self-adjusting occupies the fixed predetermined distance.
Die Druckfeder ist beispielsweise kragenförmig und/oder ringförmig ausgebildet und/oder ist aus einem elastomerischen Material gefertigt. Eine solche Druckfeder drückt nicht nur den Sensorhalter gegen die Haltemittel, sondern kann auch zusätzlich den Bildsensor oder die Linsenvorrichtung gegen Umwelteinflüsse, wie Staub oder Feuchtigkeit, schützen.The compression spring is, for example, collar-shaped and / or annular and / or is made of an elastomeric material. Such a compression spring not only presses the sensor holder against the holding means, but can additionally protect the image sensor or the lens device against environmental influences, such as dust or moisture.
Nach einer Ausführungsform des optischen Moduls verhindern die Haltemittel auch ein Verschiebung des Schaltungsträgers in der vom Sensorträger definierten Ebene. Somit hat der Bildsensor nicht nur den vorgegeben Abstand zur Linsenvorrichtung, sondern die Linsenvorrichtung projiziert stets die elektromagnetische Strahlung auf die sensitive Fläche des Bildsensors.According to one embodiment of the optical module, the holding means also prevent a displacement of the circuit carrier in the plane defined by the sensor carrier. Thus, the image sensor not only has the predetermined distance to the lens device, but the lens device always projects the electromagnetic radiation to the sensitive surface of the image sensor.
Gemäß Ausführungsformen des optischen Moduls weisen die Haltemittel wenigstens einen Schnapphaken, in dem der Sensorträger einschnappt, eine Schraube, einen Stift und/oder einen Bolzen auf und/oder weist der Sensorträgerhalter eine Teilfläche auf, die mit der der Linsenvorrichtung abgewandten Trägerfläche des Sensorträgers eine gemeinsame ebene Fläche bildet und die Haltemittel an der Teilfläche befestigt sind. Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelost durch ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Moduls, aufweisend folgende Verfahrensschritte: Befestigen einer Linsenvorrichtung zum Projizieren von elektromagnetischer Strahlung in einem Gehäuse derart, dass die Linsenvorrichtung die elektromagnetisch Strahlung auf eine vorbestimmte Stelle mit einem vorbestimmten Abstand zur Linsenvorrichtung fokussiert, und Befestigen eines Sensortragers mit einer Öffnung und einer Tragerflache, an der ein Bildsensor im Bereich der Öffnung vorzugsweise durch Flip-Chip-Technik derart befestigt ist, dass die Tragerflache von der Linsenvorrichtung abgewandt ist und die der Linsenvorrichtung abgewandte Tragerflache den vorbestimmten Abstand zur Linsenvorrichtung hat.According to embodiments of the optical module, the holding means have at least one snap-action hook in which the sensor carrier snaps, a screw, a pin and / or a bolt and / or the sensor carrier holder has a partial surface which forms a common surface with the carrier surface of the sensor carrier facing away from the lens device forms a flat surface and the holding means are fixed to the part surface. The object of the invention is also achieved by a method for producing an optical module, comprising the following method steps: attaching a lens device for projecting electromagnetic radiation in a housing such that the lens device focuses the electromagnetic radiation to a predetermined location at a predetermined distance from the lens device and attaching a sensor carrier having an opening and a support surface to which an image sensor in the region of the opening is preferably secured by flip-chip technology such that the support surface facing away from the lens device and the lens device facing away from the support surface the predetermined distance to the lens device Has.
Gemäß einer Variante des Verfahrens wird der Sensortragers am Gehäuse befestigt, indem der Sensortrager an das Gehäuse derart angelegt wird, dass die Tragerflache von der Linsenvorrichtung abgewandt ist. Anschließend wird eine Anschlagteils an das Gehäuse und dem Sensortrager derart angelegt, dass das Anschlagteil gegen den Bildsensor und/oder der der Linsenvorrichtung abgewandten Tragerflache derart druckt, dass die der Linsenvorrichtung abgewandte Tragerflache den vorbestimmten Abstand zur Linsenvorrichtung hat. Schließlich wird der Sen- sortrager mit einem Klebstoff am Gehäuse befestigt. Durch das Anschlagteil wird gewahrleistet, dass die der Linsenvorrichtung abgewandte Tragerflache unabhängig von der Dicke des Sensortragers den fest vorgegebenen Abstand zur Linsenvorrichtung hat.According to a variant of the method, the sensor carrier is attached to the housing by applying the sensor carrier to the housing such that the carrier surface is remote from the lens device. Subsequently, a stop member is applied to the housing and the sensor wearer such that the stop member against the image sensor and / or the lens device facing away from carrier surface prints such that the lens device facing away Tragerflache has the predetermined distance to the lens device. Finally, the sensor carrier is attached to the housing with an adhesive. By the stop member is ensured that the lens device facing away from Tragerflache regardless of the thickness of the sensor carrier has the fixed predetermined distance to the lens device.
Wenn das Anschlagteil nach einer Variante auch derart ausgeführt ist, dass es die Öffnung in eine vorab festgelegte Position relativ zur Linsenvorrichtung halt, dann befindet sich die Öffnung des Sensortragers und somit die sensitive Flache des Bildsensors stets an einer vorbestimmten Position bezuglich der Linsenvorrichtung, sodass die Fokussierung der Linsenvorrichtung nicht nachjustiert zu werden braucht. Nach einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der Sensorträger am Gehäuse an einem Sensorträgerhalter des Gehäuses befestigt. Der Sensorträgerhalter umfasst bevorzugt Haltemittel, die den Sensorträger selbstjustierend bezüglich zur Linsenvorrichtung in dem fest vorgegebenen Abstand ausrichten .If the abutment part according to a variant is also designed such that it holds the opening in a predetermined position relative to the lens device, then the opening of the sensor carrier and thus the sensitive surface of the image sensor is always at a predetermined position relative to the lens device, so that the Focusing the lens device does not need to be readjusted. According to a further embodiment of the method, the sensor carrier is fastened to the housing on a sensor carrier holder of the housing. The sensor carrier holder preferably comprises holding means, which align the sensor carrier self-aligning with respect to the lens device in the fixed predetermined distance.
Mit einem derartigen optischen Modul bzw. Verfahren ist es möglich, eine relativ genaue Positionierung des Bildsensors bzw. dessen sensitive Fläche bei einer Positionierung in Z- Richtung, d.h. Fokussierung zur Linsenvorrichtung, zu erhalten. Weitere Vorteile sind eine dauerhafte Fokussierung und eine relativ zuverlässige Justage des optischen Moduls. Durch die Haltemittel ist auch eine relativ genaue Positionierung des Bildsensors in der der Linsenvorrichtung abgewandten Trägerfläche möglich.With such an optical module or method it is possible to achieve a relatively accurate positioning of the image sensor or its sensitive surface in the case of a positioning in the Z direction, ie. Focusing on the lens device to obtain. Further advantages are a permanent focus and a relatively reliable adjustment of the optical module. By the holding means and a relatively accurate positioning of the image sensor in the lens device facing away from the carrier surface is possible.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind beispielhaft in den schematischen beigefügten Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated by way of example in the schematic accompanying drawings. Show it:
Figur 1 eine erste Ausführungsform eines optischen Moduls in geschnittener Darstellung,FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of an optical module;
Figur 2 das optische Modul der Figur 1 in einer Explosions- darstellung,FIG. 2 shows the optical module of FIG. 1 in an exploded view;
Figur 3 eine zweite Ausführungsform eines optischen Moduls in geschnittener Darstellung,FIG. 3 is a sectional view of a second embodiment of an optical module;
Figur 4 das in der Figur 3 dargestellte optische Modul in einer Explosionsdarstellung,FIG. 4 shows the optical module shown in FIG. 3 in an exploded view;
Figur 5 eine dritte Ausführungsform eines optischen Moduls in geschnittener Darstellung undFigure 5 shows a third embodiment of an optical module in a sectional view and
Figur 6 das optische Modul der Figur 5 in einer Explosionsdarstellung. Die Figur 1 zeigt ein optisches Modul 1 in geschnittener Darstellung und die Figur 2 zeigt das optische Modul 1 in einer Explosionsdarstellung. Das optische Modul 1 umfasst ein Gehäuse 2, in dem optische Linsen 3 beim Zusammenbauen des op- tischen Moduls 1 fest verankert werden, sodass keine weitere optische Justage möglich ist. Des Weiteren werden die Linsen 3 beim Zusammenbau auf einen Punkt mit fest vorgegebenen Abstand zu den Linsen 3 fokussiert.6 shows the optical module of Figure 5 in an exploded view. FIG. 1 shows an optical module 1 in a sectional representation and FIG. 2 shows the optical module 1 in an exploded view. The optical module 1 comprises a housing 2, in which optical lenses 3 are firmly anchored during assembly of the optical module 1, so that no further optical adjustment is possible. Furthermore, the lenses 3 are focused during assembly to a point at a fixed predetermined distance from the lenses 3.
Das Gehäuse 2 umfasst im Falle des vorliegenden Ausfuhrungsbeispiels drei Schnapphaken 5, von denen in den Figuren 1 und 2 nur zwei Schnapphaken 5 sichtbar sind. Die Schnapphaken 5 sind dafür vorgesehen, eine Leiterplatine 6 mit einer Dicke d und einer Öffnung 6a aufzunehmen.The housing 2 comprises in the case of the present exemplary embodiment, three snap hooks 5, of which only two snap hooks 5 are visible in Figures 1 and 2. The snap hooks 5 are intended to receive a printed circuit board 6 with a thickness d and an opening 6a.
Die Leiterplatine 6 hat eine erste Platinenflache 6c und eine zweite Platinenflache 6c. Auf die zweite Platinenflache 6b der Leiterplatte 6 wird im Bereich deren Öffnung 6a ein Bildsensor 7 mit einer lichtempfindlichen Flache in Flip-Chip- Technik derart aufgelotet, dass die lichtempfindliche Flache durch die Öffnung 6a zuganglich ist. Durch die Flip-Chip- Technik ist es möglich, dass die lichtempfindliche Flache des Bildsensors 7 und die zweite Tragerflache 6c der Leiterplatine 6 im Wesentlichen in derselben Ebene liegen.The printed circuit board 6 has a first board surface 6c and a second board surface 6c. On the second board surface 6b of the circuit board 6, an image sensor 7 with a photosensitive surface in flip-chip technology is soldered in the region of the opening 6a such that the photosensitive surface is accessible through the opening 6a. By the flip-chip technique, it is possible that the photosensitive surface of the image sensor 7 and the second support surface 6c of the printed circuit board 6 are substantially in the same plane.
Im montierten Zustand ist die zweite Platinenflache 6b von den Linsen 3 abgewandt, sodass ein durch die Linsen 3 hindurchtretendes und durch die Linsen 3 fokussiertes Lichtbun- del 13 auf die Öffnung 6a des Leiterplatine 6 gerichtet ist und somit auf die lichtempfindliche Flache des Bildsensors 7 trifft. Dieses Licht wandelt der Sensor 7 in allgemein bekannter Weise in entsprechende elektrische Signale um, die mit auf der Leiterplatine 6 befindlichen elektronischen Bauelementen 12 weiterverarbeitet werden, wodurch eine Bildda- tensatz erzeugt wird, dessen zugeordnetes Bild z.B. mit einem in den Figuren nicht dargestellten Bildschirm dargestellt werden kann. Bevor die Leiterplatine 6 in die Schnapphaken 5 eingeschnappt wird, wird ein aus einem Elastomar, im Falle des vorliegenden Ausfuhrungsbeispiels aus Silikonkautschuk gefertigtes ringförmiges Federelement 10 in eine ringförmige Nut 9 des Gehau- ses 2 gelegt. Das ringförmige Federelement 10 ist derart dick, dass es, wenn die Leiterplatte 6 in die Schnapphaken 5 eingeschnappt ist, zusammengedruckt wird und somit die Leiterplatte 6 gegen Auflageflachen 4 der Schnapphaken 5 druckt. Dadurch ist sichergestellt, dass die den Linsen 3 abgewandte zweite Tragerflache 6c der Leiterplatine 6 unabhängig von dessen Dicke d in einer fest durch die Auflageflachen 4 der Schnapphaken 5 festgelegten Ebene relativ zu den Linsen 3 verlauft. Das ringförmige Federelement 10 druckt im Falle des vorliegenden Ausfuhrungsbeispiels außerdem nicht nur die Lei- terplatine 6 gegen die Auflageflachen 4 der Schnapphaken 5, sondern dichtet auch die Leiterplatine 6 und das Gehäuse 2 beispielsweise gegen Feuchtigkeit, Staub oder sonstigen Umwelteinflüssen ab.In the mounted state, the second board surface 6b faces away from the lenses 3, so that a light bundle 13 passing through the lenses 3 and focused by the lenses 3 is directed onto the opening 6a of the printed circuit board 6 and thus strikes the photosensitive surface of the image sensor 7 , In a generally known manner, the sensor 7 converts this light into corresponding electrical signals which are further processed by electronic components 12 located on the printed circuit board 6, whereby an image data record is generated whose associated image is displayed, for example, with a screen, not shown in the figures can be. Before the printed circuit board 6 is snapped into the snap hooks 5, an annular spring element 10 made of an elastomer, in the case of the present exemplary embodiment of silicone rubber, is placed in an annular groove 9 of the housing 2. The annular spring element 10 is so thick that, when the printed circuit board 6 is snapped into the snap hooks 5, it is printed together and thus the printed circuit board 6 against bearing surfaces 4 of the snap hooks 5 prints. This ensures that the lenses 3 remote from the second support surface 6c of the printed circuit board 6 regardless of the thickness d in a fixed by the bearing surfaces 4 of the snap hook 5 level relative to the lenses 3 runs. In the case of the present exemplary embodiment, the annular spring element 10 not only prints the printed circuit board 6 against the bearing surfaces 4 of the snap hooks 5, but also seals the printed circuit board 6 and the housing 2, for example against moisture, dust or other environmental influences.
Das Gehäuse 2 des optischen Moduls 1 umfasst im Falle des vorliegenden Ausfuhrungsbeispiels ferner zwei Zentrierstifte 11, die in entsprechende Bohrungen 8 der Leiterplatine 6 im befestigten Zustand der Leiterplatte 6 eingreifen. Durch die Zentrierstifte 11 wird beim Befestigen der Leiterplatte 6 an dem Gehäuse 2 die Leiterplatine 6 automatisch derart justiert, dass deren Öffnung 6a eine vorbestimmte Position bezuglich der durch die der Linsen 3 abgewandten zweiten Tragerflache 6c definierten Ebene relativ zu den Linsen 3 ausgerichtet ist. Da außerdem der Bildsensor 7 an einer fest vor- gegebenen Stelle an der den Linsen 3 abgewandten zweiten Tragerflache 6c der Leiterplatine 6 angelotet ist, hat auch die sensitive Flache des Bildsensors 7 eine in der durch die den Linsen 3 abgewandten zweiten Tragerflache 6c bestimmten Ebene festgelegte Position.In the case of the present exemplary embodiment, the housing 2 of the optical module 1 further comprises two centering pins 11, which engage in corresponding bores 8 of the printed circuit board 6 in the attached state of the printed circuit board 6. By the centering pins 11, the printed circuit board 6 is automatically adjusted when attaching the circuit board 6 to the housing 2 such that the opening 6a a predetermined position relative to the plane defined by the lenses 3 second support surface 6c plane is aligned relative to the lenses 3. In addition, since the image sensor 7 is angelotet at a fixed predetermined location on the lenses 3 remote from the second support surface 6c of the printed circuit board 6, and the sensitive surface of the image sensor 7 has set in the plane facing away from the lenses 3 second support surface 6c certain level Position.
Durch die Schnapphaken 5 ergibt sich somit eine relativ einfache Montage des optischen Moduls 1, da wahrend der Montage lediglich die Leiterplatte 6 mit dem darauf bereits angelote- ten Bildsensors 7 eingeschnappt zu werden braucht. Außerdem ist in Kombination mit dem Federelement 10 gewahrleistet, dass die den Linsen 3 abgewandte zweite Tragerflache 6c unabhängig von der Dicke d der verwendeten Leiterplatine 6 in ei- nem fest vorgegebenen Abstand zu den Linsen 3 ausgerichtet ist, der vor der Montage bereits bekannt und durch die Auflageflachen 4 der Schnapphaken bestimmt ist. Dieser Abstand ist auch der Abstand, bezuglich dem die Linsen 3 beim Zusammenbau fokussiert sind.By the snap hook 5 thus results in a relatively simple mounting of the optical module 1, since during assembly, only the circuit board 6 with the already angelote- th image sensor 7 needs to be snapped. In addition, it is ensured in combination with the spring element 10 that the lens carrier 3 facing away from the second support surface 6c regardless of the thickness d of the printed circuit board 6 used in a fixed predetermined distance to the lenses 3 is aligned, which is already known and prior to assembly the support surfaces 4 of the snap hook is determined. This distance is also the distance with which the lenses 3 are focused during assembly.
Die Figur 3 zeigt ein weiteres optisches Modul 14 in geschnittener Darstellung und die Figur 4 zeigt das optische Modul 14 in einer Explosionsdarstellung. Wenn folgend nicht anders beschrieben, sind Bestandteile des in Figuren 3 und 4 gezeigten optischen Moduls 14, welche mit Bestandteilen des in den Figuren 1 und 2 gezeigten optischen Moduls 1 weitgehend bau- und funktionsgleich sind, mit denselben Bezugszeichen versehen.FIG. 3 shows a sectional view of a further optical module 14 and FIG. 4 shows the optical module 14 in an exploded view. Unless otherwise described below, components of the optical module 14 shown in FIGS. 3 and 4, which are substantially identical in construction and function to components of the optical module 1 shown in FIGS. 1 and 2, are given the same reference numerals.
Das in Figuren 3 und 4 dargestellte optische Modul 14 unterscheidet sich im Wesentlichen von dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten optischen Modul 1 dadurch, dass die Leiterplatine 6 lediglich mit zwei Schnapphaken 5, von denen in den Figuren 3 und 4 nur einer der Schnapphaken 5 gezeigt ist, da- für zusatzlich mit einer Schraube 15 am Gehäuse 2 befestigt ist. Für die Befestigung der Schraube 15 umfasst das Gehäuse 2 eine mit einem Gewinde versehene Bohrung 16, in die die Schraube 15 bei der Montage des optischen Moduls 14 verschraubt wird. Die Bohrung 16 befindet sich im Falle des vor- liegenden Ausfuhrungsbeispiels in einem Stutzen 17 des Gehäuses 2. Der Stutzen 17 wiederum umfasst an seinem von dem Gehäuse 2 abgewandten Ende eine Verjüngung 21 mit einer Auflageflache 18, auf die die Schraubenanlageflache 19 des Schraubenkopfs 20 der Schraube 15 im montierten Zustand des opti- sehen Moduls 14 fest anliegt. Des Weiteren hat die Leiterplatine 6 eine weitere Öffnung 22, in die die Verjüngung 21 des Stutzens 17 gesteckt ist, wenn das optische Modul 14 zusammengebaut ist. Die Auflageflache 18 des Stutzens 17 ist der- art ausgerichtet, dass sie in derselben Ebene liegt, die durch die Auflageflachen 4 der beiden Schnapphaken 5 definiert ist.The optical module 14 shown in FIGS. 3 and 4 differs substantially from the optical module 1 shown in FIGS. 1 and 2 in that the printed circuit board 6 only has two snap hooks 5, of which only one of the snap hooks in FIGS 5 is shown, in addition to a screw 15 is attached to the housing 2. For the attachment of the screw 15, the housing 2 comprises a threaded bore 16 into which the screw 15 is screwed during assembly of the optical module 14. The bore 16 is in the case of the present exemplary embodiment in a socket 17 of the housing 2. The nozzle 17 in turn comprises at its end facing away from the housing 2 a taper 21 with a support surface 18, to which the screw contact surface 19 of the screw head 20 of Screw 15 in the assembled state of the optical see module 14 firmly. Furthermore, the printed circuit board 6 has a further opening 22, in which the taper 21 of the nozzle 17 is inserted when the optical module 14 is assembled. The support surface 18 of the nozzle 17 is der- aligned art that it lies in the same plane, which is defined by the support surfaces 4 of the two snap hooks 5.
Beim Zusammenbau des optischen Moduls 14 wird zunächst wiederum das Federelement 10 in die Nut 9 des Gehäuses 2 gelegt. Anschließend wird die Leiterplatine 6 mit dem Bildsensor 7 seitlich in die Schnapphaken 5 geschoben und mit ihrer weiteren Öffnung 22 in die Verjüngung 21 des Stutzens 17 gesteckt. Danach wird die Schraube 15 festgezogen. Dadurch befindet sich die Öffnung 6a und somit die lichtempfindliche Flache des Bildsensors 7 in einer fest vorgegebenen Position relativ zu den Linsen 3.When assembling the optical module 14, in turn, first the spring element 10 is placed in the groove 9 of the housing 2. Subsequently, the printed circuit board 6 is pushed with the image sensor 7 laterally into the snap hooks 5 and inserted with its further opening 22 in the taper 21 of the nozzle 17. Thereafter, the screw 15 is tightened. As a result, the opening 6a and thus the photosensitive surface of the image sensor 7 are in a fixed predetermined position relative to the lenses 3.
Die Figur 5 zeigt ein weiteres optisches Modul 23 in geschnittener Darstellung und die Figur 6 zeigt das optische Modul 23 in einer Explosionsdarstellung. Wenn folgend nicht anders beschrieben, sind Bestandteile des in Figuren 5 und 6 gezeigten optischen Moduls 23, welche mit Bestandteilen des in den Figuren 1 und 2 gezeigten optischen Moduls 1 weitgehend bau- und funktionsgleich sind, mit denselben Bezugszeichen versehen.FIG. 5 shows a further optical module 23 in a sectional illustration and FIG. 6 shows the optical module 23 in an exploded view. Unless otherwise described below, components of the optical module 23 shown in FIGS. 5 and 6, which are substantially identical in construction and function to components of the optical module 1 shown in FIGS. 1 and 2, are given the same reference numerals.
Das optische Modul 23 umfasst wiederum ein Gehäuse 2, in dem Linsen 3 bezuglich einem festen Abstand fokussiert fest eingebaut sind. Für die Montage des optischen Moduls 23 wird jedoch zunächst die mit dem Bildsensor 7 versehene Leiterplatine 6 mit einem Anschlagteil 24 gegen Auflageflachen 25 des Gehäuses 2 gehalten. Um dies zu erreichen, hat das Anschlag- teil 24 Positionsnocken 26, die durch entsprechende Offnungen 27 in der Leiterplatine 6 durchgesteckt werden können.The optical module 23, in turn, comprises a housing 2, in which lenses 3 fixedly mounted fixedly at a fixed distance. For the assembly of the optical module 23, however, the printed circuit board 6 provided with the image sensor 7 is first held with a stop member 24 against abutment surfaces 25 of the housing 2. In order to achieve this, the stopper part 24 has position cams 26 which can be pushed through corresponding openings 27 in the printed circuit board 6.
Das Anschlagteil 24 umfasst außerdem Anschlagnocken 28, die auf der Ruckseite des optischen Sensors 7 anliegen und da- durch den maximalen Abstand der den Linsen 3 abgewandten Tragerflache 6c der Leiteplatine 6 begrenzen. Wenn die Leiterplatine 6 bzw. der Bildsensor 7 gegen die Anschlagnocken 28 des Anschlagteils 24 druckt, dann entsteht ein Spalt zwischen der Leiterplatine 6 und einer unteren Begrenzungsflache 29 des Gehäuses 2. Der Spalt wird mit einem Klebstoff 30 ausgefüllt. Nachdem der Klebstoff 30 ausgehartet ist, ist die Leiterplatine 6 am Gehäuse 2 befestigt, sodass das Anschlagteil 24 entfernt werden kann. Wahrend des Aushartens des Klebstoffs 30 druckt das Anschlagteil 24 den Bildsensor 7 gegen das Gehäuse 2, sodass die der Linsen 3 abgewandte Tragerflache 6c der Platine 6 nach Ausharten des Klebstoffs 30 in einem fest vorgegebenen Abstand zu den Linsen 3 ausgerichtet ist. Der Klebstoff 30 schützt im Falle des vorliegenden Ausfuhrungsbeispiels zudem den Bildsensor 7 vor Staub, Feuchtigkeit oder anderen Umwelteinflüssen.The stop member 24 also includes stop cams 28, which rest on the rear side of the optical sensor 7 and thereby limit the maximum distance of the lens 3 remote from the carrier surface 6c of the printed circuit board 6. If the printed circuit board 6 or the image sensor 7 prints against the stop cam 28 of the stop member 24, then a gap arises between the printed circuit board 6 and a lower boundary surface 29 of the housing 2. The gap is filled with an adhesive 30. After the adhesive 30 has cured, the circuit board 6 is fixed to the housing 2, so that the abutment member 24 can be removed. During the curing of the adhesive 30, the stop member 24 prints the image sensor 7 against the housing 2, so that the lens 3 remote from the carrier surface 6c of the board 6 is aligned after curing of the adhesive 30 at a fixed predetermined distance from the lenses 3. In the case of the present exemplary embodiment, the adhesive 30 also protects the image sensor 7 from dust, moisture or other environmental influences.
Durch die Positionsnocken 26 und den entsprechenden Offnungen 27 der Leiterplatine 6 wird diese außerdem derart automatisch ausgerichtet, dass sich die Öffnung 6a für den Bildsensor 7 wieder in einer fest vorgegebene Position relativ zu den Linsen 3 befinden. By the position cam 26 and the corresponding openings 27 of the printed circuit board 6, this is also aligned automatically so that the opening 6a for the image sensor 7 are again in a fixed position predetermined relative to the lenses 3.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 optisches Modul1 optical module
2 Gehäuse2 housings
3 Linsen3 lenses
4 Auflägeflachen4 support surfaces
5 Schnapphaken5 snap hooks
6 Leiterplatine6 printed circuit board
6a Öffnung6a opening
6b erste Tragerflache6b first carrier surface
6c zweite Tragerflache6c second support surface
7 Bildsensor7 image sensor
8 Bohrungen8 holes
9 Nut9 groove
10 Federelement10 spring element
11 Anschlagnocken11 stop cam
12 elektronische Bauelemente12 electronic components
13 Lichtbundel13 bundles of light
14 optisches Modul14 optical module
15 Schraube15 screw
16 Bohrung16 hole
17 Stutzen17 nozzles
18 Auflägeflache18 bearing surface
19 Schraubenanlageflache19 screw contact surface
20 Schraubenköpf20 screw head
21 Verjüngung21 rejuvenation
22 Öffnung22 opening
23 optisches Modul23 optical module
24 Anschlagteil24 stop part
25 Auflägeflachen25 bearing surfaces
26 Positionsnocken26 position cams
27 Offnungen27 openings
28 Anschlagnocken28 stop cam
29 untere Begrenzungsflache29 lower boundary surface
30 Klebstoff d Dicke 30 Adhesive d Thickness

Claims

Patentansprüche claims
1. Optisches Modul, aufweisend eine Linsenvorrichtung (3) zum Projizieren von elektromag- netischer Strahlung (13), einen Bildsensor (7) mit einer sensitiven Flache, einen Sensortrager (6) mit einer Öffnung (6a) und einer Tragerflache (6c), auf der der Bildsensor (7) im Bereich der Öffnung (6a) befestigt ist, und - einen Sensortragerhalter (5, 10, 15, 17, 30) zum Befestigen des Sensortragers (6) derart, dass die Tragerflache (6c) von der Linsenvorrichtung (3) abgewandt ist und die Linsenvorrichtung (3) die elektromagnetische Strahlung (13) auf die sensitive Flache des Bildsensors (7) proji- ziert, dadurch gekennzeichnet , dass der Sensortragerhalter (5, 10, 15, 17, 29) derart ausgeführt ist, dass die der Linsenvorrichtung (3) abgewandte Tragerflache (6c) des Sensortragers (6) bezuglich zur Linsenvor- richtung (3) in einem fest vorgegebenen Abstand ausgerichtet ist .1. An optical module comprising a lens device (3) for projecting electromagnetic radiation (13), an image sensor (7) having a sensitive surface, a sensor carrier (6) having an opening (6a) and a support surface (6c), on which the image sensor (7) is fixed in the region of the opening (6a), and - a sensor carrier holder (5, 10, 15, 17, 30) for fastening the sensor carrier (6) such that the carrier surface (6c) of the lens device (3) and the lens device (3) projecting the electromagnetic radiation (13) onto the sensitive surface of the image sensor (7), characterized in that the sensor holder holder (5, 10, 15, 17, 29) is designed in this way in that the carrier surface (6c) of the sensor carrier (6) facing away from the lens device (3) is aligned at a fixed predetermined distance relative to the lens device (3).
2. Optisches Modul nach Anspruch 1, aufweisend ein Gehäuse (2), in dem die Linsenvorrichtung (3) befestig ist, und der Sensortragerhalter Teil des Gehäuses (2) ist.2. An optical module according to claim 1, comprising a housing (2) in which the lens device (3) is fastened, and the sensor holder holder is part of the housing (2).
3. Optisches Modul nach Anspruch 1 oder 2, dessen Sensortragerhalter (5, 10, 15, 17) derart ausgeführt ist, dass sich beim Zusammenbauen des optischen Moduls (1, 14) die der Lin- senvorrichtung (3) abgewandte Tragerflache (6c) des Sensortragers (6) selbstjustierend bezuglich zur Linsenvorrichtung (3) in dem fest vorgegebenen Abstand ausrichtet.3. An optical module according to claim 1 or 2, the sensor carrier holder (5, 10, 15, 17) is designed such that when assembling the optical module (1, 14) of the lens device (3) facing away Tragerflache (6 c) the sensor carrier (6) self-aligning posted relative to the lens device (3) in the fixed predetermined distance.
4. Optisches Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dessen Sensortragerhalter (5, 10, 15, 17) derart ausgeführt ist, dass sich beim Zusammenbauen des optischen Moduls (1, 14) die Öffnung (6a) des Sensortragers (6) selbstjustierend in einer vorgegebene Stellung relativ zur Linsenvorrichtung (3) ausrichtet .4. Optical module according to one of claims 1 to 3, the sensor carrier holder (5, 10, 15, 17) is designed such that when assembling the optical module (1, 14), the opening (6 a) of the sensor carrier (6) self-adjusting in a Aligns predetermined position relative to the lens device (3).
5. Optisches Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dessen Sensorträgerhalter Haltemittel (5, 15, 17) umfasst, auf die die der Linsenvorrichtung (3) abgewandte Trägerfläche (6c) des Sensorträgers (6) aufliegen und die dafür sorgen, dass der Abstand zwischen der der Linsenvorrichtung (3) abgewandten Trägerfläche (6b) des Sensorträgers (6) und der Linsen- Vorrichtung (3) nicht den fest vorgegebenen Abstand überschreitet .5. Optical module according to one of claims 1 to 4, the sensor carrier holder holding means (5, 15, 17), on which the lens device (3) facing away from support surface (6c) of the sensor carrier (6) and ensure that the Distance between the lens device (3) facing away from the carrier surface (6b) of the sensor carrier (6) and the lens device (3) does not exceed the fixed predetermined distance.
6. Optisches Modul nach Anspruch 5, dessen Haltemittel (5, 15, 17) ein Verschiebung des Sensorträgers (6) in der vom Sensorträger (6) definierten Ebene verhindern.6. An optical module according to claim 5, wherein the holding means (5, 15, 17) prevent a displacement of the sensor carrier (6) in the plane defined by the sensor carrier (6).
7. Optisches Modul nach Anspruch 5 oder 6, dessen Haltemittel wenigstens einen Schnapphaken (5) aufweisen, in dem der Sensorträger (6) einschnappt.7. An optical module according to claim 5 or 6, the holding means comprise at least one snap hook (5) in which the sensor carrier (6) snaps.
8. Optisches Modul nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dessen Sensorträgerhalter (5, 10, 15, 17) eine Teilfläche (18) umfasst, die mit der die der Linsenvorrichtung (3) abgewandten Trägerfläche (6c) des Sensorträgers (6) eine gemeinsame ebene Fläche bildet und die Haltemittel (15) an der Teilfläche (18) befestigt sind.8. Optical module according to one of claims 5 to 7, the sensor carrier holder (5, 10, 15, 17) comprises a partial surface (18) facing away from the lens device (3) support surface (6c) of the sensor carrier (6) common flat surface forms and the holding means (15) are fixed to the partial surface (18).
9. Optisches Modul nach Anspruch 8, dessen Haltemittel eine Schraube (15), einen Stift und/oder einen Bolzen aufweisen.9. An optical module according to claim 8, wherein the holding means comprise a screw (15), a pin and / or a bolt.
10. Optisches Modul nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dessen Sensorträgerhalter (5, 15, 17) wenigstens eine Druckfeder (10) umfasst, die den Sensorträger (6) gegen die Haltemittel (5, 15, 17) drückt.10. Optical module according to one of claims 5 to 9, the sensor carrier holder (5, 15, 17) comprises at least one compression spring (10) which presses the sensor carrier (6) against the holding means (5, 15, 17).
11. Optisches Modul nach Anspruch 10, dessen Druckfeder (10) kragenförmig und/oder ringförmig ausgebildet ist und/oder aus einem elastomerischen Material gefertigt ist. 11. An optical module according to claim 10, wherein the compression spring (10) is collar-shaped and / or annular and / or is made of an elastomeric material.
12. Optisches Modul nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dessen Sensortrager (6) an dem Gehäuse (2) geklebt ist.12. An optical module according to any one of claims 2 to 11, the sensor carrier (6) is glued to the housing (2).
13. Verfahren zum Herstellen eines optischen Moduls (1, 14, 23), aufweisend folgende Verfahrensschritte:13. A method for producing an optical module (1, 14, 23), comprising the following method steps:
Befestigen einer Linsenvorrichtung (3) zum Projizieren von elektromagnetischer Strahlung (13) in einem Gehäuse (2) derart, dass die Linsenvorrichtung (3) die elektromagne- tisch Strahlung (13) auf eine vorbestimmte Stelle mit einem vorbestimmten Abstand zur Linsenvorrichtung (3) fokus- siert, undMounting a lens device (3) for projecting electromagnetic radiation (13) into a housing (2) such that the lens device (3) focuses the electromagnetic radiation (13) to a predetermined location at a predetermined distance from the lens device (3) - siert, and
Befestigen eines Sensortragers (6) mit einer Öffnung (6a) und einer Tragerflache (6c), an der ein Bildsensor (7) im Bereich der Öffnung (6a) derart befestigt ist, dass dieFixing a sensor carrier (6) having an opening (6a) and a support surface (6c), to which an image sensor (7) in the region of the opening (6a) is fastened such that the
Tragerflache (6c) von der Linsenvorrichtung (3) abgewandt ist und die der Linsenvorrichtung (3) abgewandte Tragerflache (6c) den vorbestimmten Abstand zur Linsenvorrichtung (3) hat.Carrier surface (6c) facing away from the lens device (3) and the lens device (3) facing away Tragerflache (6c) has the predetermined distance to the lens device (3).
14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem der Bildsensor (7) am Sensortrager (6) mittels Flip-Chip-Technik befestigt ist.14. The method of claim 13, wherein the image sensor (7) on the sensor carrier (6) is attached by flip-chip technology.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem der Schritt des Befestigens des Sensortragers (6) am Gehäuse (2) folgendermaßen durchgeführt wird:A method according to claim 13 or 14, wherein the step of attaching the sensor carrier (6) to the housing (2) is performed as follows:
Anlegen des Sensortrager (6) an das Gehäuse (2) derart, dass die Tragerflache (6c) von der Linsenvorrichtung (3) abgewandt ist, - Anlegen eines Anschlagteils (24) an das Gehäuse (2) und dem Sensortrager (6) derart, dass das Anschlagteil (24) gegen den Bildsensor (7) und/oder der der Linsenvorrichtung (3) abgewandten Tragerflache (6b) derart druckt, dass die der Linsenvorrichtung (3) abgewandte Tragerflache (6b) den vorbestimmten Abstand zur Linsenvorrichtung (3) hat, undApplying the sensor carrier (6) to the housing (2) such that the carrier surface (6c) is remote from the lens device (3), - applying a stop member (24) to the housing (2) and the sensor carrier (6) in that the abutment part (24) prints against the image sensor (7) and / or the carrier surface (6b) facing away from the lens device (3) such that the carrier surface (6b) facing away from the lens device (3) has the predetermined distance from the lens device (3) , and
Befestigen des Sensortragers (6) mit einem Klebstoff (30) an dem Gehäuse (2) . Attaching the sensor carrier (6) with an adhesive (30) on the housing (2).
16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das Anschlagteil (24) derart ausgeführt ist, dass es die Öffnung (6a) in eine vorab festgelegte Position relativ zur Linsenvorrichtung (3) halt.16. The method of claim 15, wherein the stop member (24) is adapted to hold the opening (6a) in a predetermined position relative to the lens device (3).
17. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem der Schritt des Befestigens des Sensortragers (6) am Gehäuse (2) folgendermaßen durchgeführt wird: Befestigen des Sensortragers (6) an einem Sensortragerhalter (5, 10, 15, 17) des Gehäuses (2).A method according to claim 13 or 14, wherein the step of attaching the sensor carrier (6) to the housing (2) is performed as follows: attaching the sensor carrier (6) to a sensor carrier holder (5, 10, 15, 17) of the housing ( 2).
18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der Sensortragerhalter Haltemittel (5, 15, 17) umfasst, die den Sensortrager (6) selbstjustierend bezuglich zur Linsenvorrichtung (3) in dem fest vorgegebenen Abstand ausrichten. 18. The method of claim 17, wherein the sensor holder holder comprises holding means (5, 15, 17) which align the sensor carrier (6) self-aligned with respect to the lens device (3) in the fixed predetermined distance.
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