WO2009052793A1 - Verfahren und vorrichtung zur montage und justage einer bildaufnehmereinheit - Google Patents

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WO2009052793A1
WO2009052793A1 PCT/DE2008/001704 DE2008001704W WO2009052793A1 WO 2009052793 A1 WO2009052793 A1 WO 2009052793A1 DE 2008001704 W DE2008001704 W DE 2008001704W WO 2009052793 A1 WO2009052793 A1 WO 2009052793A1
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optical axis
lens
target
objective
lens holder
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PCT/DE2008/001704
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Andreas Gruber
Torsten Blaetter
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Adc Automotive Distance Control Systems Gmbh
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B5/00—Adjustment of optical system relative to image or object surface other than for focusing
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
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    • H04N23/50—Constructional details
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    • H04N23/50—Constructional details
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    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/57—Mechanical or electrical details of cameras or camera modules specially adapted for being embedded in other devices

Definitions

  • the invention relates to methods and a device for mounting and adjusting an image pickup unit according to claim 1 or 7.
  • the object of the invention is therefore to propose a method and a device for mounting and adjusting an image pickup unit, which allow accurate adjustment and fast and efficient mounting of image pickup units.
  • the present invention relates in one embodiment to a method comprising the steps of a) arranging along a optical axis of a lens a target, the objective, an objective holder and an imaging element, wherein an orientation of the target to the optical axis with respect to a lateral
  • a certain variability in the distance adjustment between the lens and the image pickup element can be produced by the lens holder.
  • the lens holder and the lens form a sliding fit with one another, such that the two elements are displaceable relative to one another in the direction of the optical axis.
  • the play of the sliding seat in the transverse direction that is, in a plane perpendicular to the optical axis, be dimensioned such that on the one hand good guidance of the two components is ensured in this plane, and on the other hand a sufficiently smooth sliding in the direction of the optical axis is ensured.
  • the required clearance in conjunction with an allowable tolerance can be determined as a function of the materials used, the required accuracy of the adjustment and other parameters. In particular, this game should be small enough so that a connection of the lens and the lens holder, for example by gluing, is possible.
  • the lens may have an outer contour with a circular cross-section
  • the lens holder has a cylindrical inner cross-section, which substantially, in particular with a small excess of, for example, some 1/100 mm corresponds to the outer diameter of the lens at its end facing the Jardinaufrichelement, so, that a sliding fit between lens holder and lens is created.
  • the objective holder is displaceable and in particular floating in a plane perpendicular to the optical axis during the adjustment process; this makes it considerably easier to introduce the lens holder and the lens for producing the sliding seat with little play into each other.
  • An embodiment of the method comprises carrying out the above-mentioned steps a) to d) and furthermore all steps a) to f) in the stated order.
  • Image pickup element to rotate about the optical axis or about an axis parallel to the optical axis.
  • the rotation is relative to the target and relative to the other elements of the imaging unit.
  • the rotational position of the objective holder is kept unchanged around the optical axis.
  • This setting step is executed, for example, between steps c) and d). It may also be carried out at another point in the process, for example between steps d) and e).
  • the latter requires a corresponding possibility, as the axis of rotation actually hit the optical axis, because otherwise the centering of the Jardinaufillonimplantations to the optical axis is again dejustiert, or it must adjust the angular position about the optical axis and the lateral centering by a shift in a plane perpendicular to the optical axis can be iterated several times.
  • the first possibility requires, of course, that the lateral adjustment at least already ensures an image of the target on the image sensor element.
  • the target advantageously has a direction of rotation indicator, that is to say the target has at least one structure which extends in a specific angular position with respect to the optical axis and can be unambiguously identified.
  • the image of this structure can then be assigned to the image sensor element and can be used to determine the angular position.
  • a further embodiment of the method is characterized by the fact that the image pickup element is connected to evaluation electronics before the start of the adjustment process and the recorded image is evaluated during the entire adjustment process. This makes it possible to carry out a target-actual comparison of the recorded image with a reference image in an embodiment of the method during the evaluation, and / or the displacement and / or rotation of the components relative to one another automated on the basis of the recorded image by an adjustment algorithm.
  • a further embodiment of the invention relates to a device for carrying out a method of the type described above.
  • a device basically comprises a device for fastening and / or adjusting the target, a receiving device for the objective, a
  • Receiving device for the lens holder and a receiving device for the Jardinaufêtelement are arranged in the direction of an optical axis in the order given.
  • At least the lens accommodating apparatus, the lens holder accommodating apparatus, and the image pickup member accommodating apparatus are relatively slidable in the longitudinal direction of the optical axis.
  • At least the lens pickup device and the image pickup element pickup device are slidable relative to one another in a plane perpendicular to the optical axis.
  • the optical axis is defined as the optical axis of a target inserted in the receiving device for the lens objective.
  • the device therefore comprises receiving elements for each of the components of the image recorder unit as well as for a target.
  • the receiving elements are mounted so as to be displaceable on a supporting element or basic element, for example a carrier extending essentially parallel to the optical axis, such that the components held as intended on the receiving elements are displaceable relative to one another in the directions required by the method.
  • the receiving elements and the components provided for mounting and adjusting are mutually superimposed agreed that the fixation of a component results in a receiving element by itself in a defined position of the device in the device.
  • the receiving device for the objective and the receiving device for the objective holder are aligned with each other such that in each case at least approximately coincide the optical axes of a lens and lens holder inserted in the appropriate recording device, or can be matched.
  • the lens holder which does not comprise any optical components, strictly speaking, has no optical axis; however, the lens holder has a certain positioning in a plane perpendicular to the optical axis and an orientation in which it is to be connected in an end position with the lens.
  • the person skilled in the art therefore, connects the "optical axis of the objective holder" casually with the axis which is defined in the end position by the optical axis of the objective, which is, for example, the central axis of a tube
  • the receiving device is mounted floating relative to the optical axis with respect both to the planar position in a plane perpendicular to the optical axis and to the angular orientation of an objective holder held therein Lens and lens holder in the best possible manner be brought into line with each other. This makes it easier in the above-mentioned manner to produce the sliding fit between the lens and the lens holder.
  • the target in one embodiment forms part of the device and is oriented such that the optical axis perpendicular to the surface of the target penetrates the center of the target.
  • the receiving device for the Jardinaufêtelement in a plane perpendicular to the optical axis is displaceable; In particular, it is displaceable exclusively in this plane, with displaceability here in particular an adjustment and / or adjustment possibility being to be understood. This must be clearly separated from a floating arrangement. This displacement in the entire plane, that is in at least two and in particular exactly two, for example, mutually perpendicular,
  • the device comprises means for the automatic adjustment of the recording device for the image pickup element in a plane perpendicular to the optical axis.
  • These means are for example stepper motors or piezo elements, hydraulic or pneumatic control elements, but also other suitable means. This makes it possible to automate the adjustment of the Jardinaufêtimplantations on the optical axis by means of a suitable algorithm in a continuous evaluation of the recorded image of the target.
  • the receiving device for the Jardinauf choirelement is designed to be rotatable about the optical axis or about an axis parallel to the optical axis.
  • the receiving devices for the lens and the lens holder are displaceable parallel to the optical axis, and in particular are displaceable only parallel to the optical axis. This enables the focus of the image of the target on the imaging element.
  • the device comprises means for the automatic adjustment of the receiving devices for the objective and / or the objective holder along the optical axis.
  • the recording device for the image pickup element is adjustable and adjustable both in a plane perpendicular to the optical axis and in the direction of the optical axis.
  • the receiving device for the lens may be fixed.
  • the receiving device for the lens holder should be arranged in any case movable along the optical axis as well as in a plane perpendicular thereto.
  • the device comprises a guide element, which is arranged parallel to the optical axis, and on which the receiving devices are arranged.
  • an exemplary embodiment of the device in which means for on-Iine evaluation of the signals of the image pickup element are arranged, wherein the means comprise in particular a transmitter. This allows in particular the automatic adjustment of the image recorder unit described above by means of automated adjustment elements.
  • Such a method comprises, for example, inserting a lens into the lens receiving device, inserting an objective holder into the lens holder holder, inserting an image pickup element into the image pickup element pickup, moving the lens and image pickup element along the optical axis relative to each other in that a target is imaged sharply on the image pickup element to displace the pickup device for the image pickup element in a plane perpendicular to the optical axis such that the target is centered on the image pickup element, holding the objective holder while maintaining the relative positions of the lens and image pickup element with the To connect and fix the image pickup element, and to fix the lens on the lens holder.
  • Another such method includes inserting a lens into the lens receiving apparatus, inserting an objective holder into the lens holder holder, inserting an image pickup member into the image pickup member pickup, moving the lens and the pickup member relative to each other along the optical axis in that a target is imaged sharply on the image pickup element to rotate the image pickup element pickup about the optical axis or about an axis parallel to the optical axis so as to image the target in a correct rotational position on the image pickup element, in particular the rotational angular position of the image pickup element Lens holder is held relative to the target, to move the recording device for the image pickup element in a direction perpendicular to the optical axis plane such that the target is centered on the Jardinaufrichelement mapped , the lens holder while maintaining the relative positions of the lens and Profaufêtelement to connect and fix with the image pickup element, and to fix the lens to the lens holder.
  • FIG. 1 shows the elements of an image recorder unit for illustrating the method
  • Fig. 2 shows an exemplary apparatus for carrying out the method.
  • a lens 11 and an image pickup element 13 are adjusted to each other such that the imaging of objects on the image pickup element by means of the lens takes place sharply and centrally on the image pickup element.
  • the method is therefore based on the distance of the objective 11 and the image pickup element 13 along the optical axis 160 of the objective and adjust their lateral position in a plane perpendicular to the optical axis accordingly.
  • the objective is held in a receiving device 130. This is so arranged and tuned to the lens that the optical axis 160 is reproduced identically with each insertion of a lens in the recording device.
  • a pickup device 150 is designed so that an image pickup element with its surface reproducibly comes to rest within permissible tolerances perpendicular to the optical axis.
  • the receiving device 150 for example, on means 151, which serve to fix the position of a arranged on a support 14 Jardinierlementes 13.
  • the Jardinaufrichelement 13 for example, an array of photosensitive elements
  • the carrier is a circuit board, which, for example, the signals of the Rickaufrichrion to a suitable interface device, such as a plug or Steckhesschen passes; It may also be arranged here for electronic components for operation of the Schmaufrichides.
  • the imaging element together with the carrier forms a prefabricated unit.
  • a target 120 is arranged. This has been set, for example, in advance with respect to the angular and lateral position so that the optical axis 160 forms a normal on the surface thereof, with a center of the target lying at the intersection with the optical axis.
  • optical axis is a normal of both the surface of the Schmaufrichettis as well as the target. Furthermore, an objective holder 12 is in a corresponding
  • Receiving device 140 is arranged.
  • the lens holder 140 is hollow and has an inner contour, in which the lens 12 is inserted and displaceable.
  • the procedure is as follows:
  • the objective and the imaging element are displaced relative to one another along the optical axis. This is done by moving the objective or imager element or both in the direction of the optical axis.
  • the corresponding receiving devices are arranged, for example correspondingly displaceable on a supporting element, as will be explained below in connection with FIG.
  • An embodiment of the method is characterized by the optional step of rotating the image pickup element about the optical axis or about an axis parallel to the optical axis.
  • the target has, for example, a direction indicator, and the rotation is carried out until the direction of rotation indicator is imaged in a desired rotational angle position on the target.
  • This optional step is suitable, for example, for compensating for a so-called "roll angle" which has arisen, in particular, when the image-recording element is applied to the carrier.
  • the Jardinauer termed by the patient is moved in a plane perpendicular to the optical axis level until the target is centered on thessenaufrichelement.
  • the distance between the lens and the image pickup element in the direction of the optical axis is kept constant.
  • the signal of the image-receiving element is continuously evaluated and compared with a desired value.
  • Such a SoII-I st comparison can serve to control an algorithm, which makes the adjustment automated by means of appropriate adjustment drives to the respective recording devices.
  • the lens holder 12 is moved toward the image pickup element while maintaining the position of both the lens 11 and the image pickup element 13 in the direction of the optical axis 160 and brought into contact therewith.
  • the lens holder 12 is fixed to thessenaufêtelement 13 and the carrier 14, and the axial position of the lens 11 on the lens holder 12 is fixed, for example by gluing.
  • Fig. 2 shows an example of a device suitable for carrying out the method described above and as further indicated above.
  • This comprises a supporting element 110, on which a target 120, a receiving device 130 for a lens, a receiving device 140 for a lens holder and a receiving device 150 for an image pickup element are arranged.
  • the receiving devices are, for example, such that elements provided for assembly can be used in a defined orientation relative to the receiving devices.
  • the optical axis of an objective used in the receiving device 130 as intended defines an axis 160 of the device, which in the context of the present disclosure is referred to simply as the optical axis.
  • the target 120 is preset so that a center of the target is cut from the optical axis, with the optical axis 160 being normal to the surface of the target.
  • the image pickup element receiving device 150 comprises receiving elements 151, which are a ensure a defined image of the Jardinaufrichides. In this case, the receiving device is in turn adjusted so that an intended arranged Profaufrichelement comes to rest so that the optical axis 160 is perpendicular to the photosensitive surface. This is achieved, for example, by presetting the corresponding receiving elements for the objective and the image recording element with regard to the angular position relative to each other.
  • the recording device 150 further comprises a connection, not shown, which makes it possible to read the signal of an image pickup element arranged there; Furthermore, in one embodiment, the device also comprises means not shown for evaluating the signal of the image pickup element, which is an image of the target, wherein the means in a development allow a desired-actual comparison of this signal. That is, the captured image of the target is compared with a pattern that results from a proper adjustment of a lens held in the pickup device 130.
  • the image pickup element receiving device 150 is disposed on the supporting member 110 so as to be adjustable in two directions in a plane perpendicular to the optical axis of the system 160, as indicated by the arrows 152 and 153. It is also possible, but not functionally primarily imperative that the receiving device 150 is arranged to be displaceable and adjustable in the direction of the optical axis; this degree of freedom will be discussed below.
  • the receiving device for the image pickup element is furthermore arranged on the supporting element such that the pickup device for the image pickup element is rotatable about the optical axis or an axis parallel to the optical axis. This rotation must be made without rotation of the lens or lens holder relative to the target. This embodiment is in the light of present description for the skilled person without explicit representation in the drawing and reproducible.
  • the receiving device 130 is arranged in this embodiment on the supporting element 110 such that it is adjustable in the direction of the optical axis, as indicated at 132.
  • the receiving device 130 for the lens can also be arranged very firmly on the supporting element; then the imaging device pickup 150 should be adjustable in the optical axis direction. It is crucial that the distance between the lens pickup device 130 and the image pickup element pickup device 150 in the direction of the optical axis 160 are mutually displaceable and adjustable.
  • the receiving device 140 for the lens holder is also movable in the direction of the optical axis, as the arrow 142 illustrates. But this is still floating in a plane perpendicular to the optical axis 160, and further aligned either in the angular position to the optical axis such that the above-described sliding fit of an objective holder can be produced with the lens, or the receiving device 140 for the lens holder is in terms of the
  • Angle alignment also stored so loosely that the lens holder can be aligned in each case on the lens;
  • the axes of the lens and the lens holder can be particularly well matched, and the described sliding fit between the lens and the lens holder can be easily made even with relatively large manufacturing tolerances of the individual elements.
  • the device also comprises means (not shown) for the automatic adjustment of the recording devices in the stated degrees of freedom, which can furthermore be controlled in particular by a control unit in dependence on an image of the target detected by the image recording element.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage und Justage einer Bildaufnehmereinheit, wobei das Verfahren umfasst a) entlang einer optischen Achse (160) eines Objektivs ein Target (120), das Objektiv (11), einen Objektivhalter (12) und ein Bildaufnehmerelement (13) anzuordnen, wobei eine Ausrichtung des Target zur optischen Achse hinsichtlich eines lateralen Versatzes und der Rechwinkligkeit zwischen der Fläche des Targets und der optischen Achse gewährleistet und derart fixiert wird, dass das Target in seinem Zentrum von der optischen Achse senkrecht geschnitten wird; b) die Lage des Target (120) und des Objektivs (11) in einer zur optischen Achse (160) senkrechten Ebene konstantzuhalten; c) das Objektiv und das Bildaufnehmerelement in Richtung der optischen Achse solange relativ zueinander zu verfahren, dass das Target scharf oder mit einer definierten Schärfe auf dem Bildaufnehmerelement abgebildet wird, und den Abstand zwischen Objektiv und Bildaufnehmerelement anschliessend konstantzuhalten; d) das Bildaufnehmerelement und das Objektiv lateral, in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene (152, 153) relativ zueinander derart zu verfahren, dass das Zentrum des Targets in einer Mitte des Bildaufnehmerelements abgebildet wird; e) den Objektivhalter unter Beibehaltung der relativen Position von Bildaufnehmerelement und Objektiv mit dem Bildaufnehmerelement in Verbindung zu bringen und das Bildaufnehmerelement und den Objektivhalter aneinander zu befestigen; f) das Objektiv am Objektivhalter zu befestigen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Montage und Justage einer
Bildaufnehmereinheit
Die Erfindung betrifft Verfahren und eine Vorrichtung zur Montage und Justage einer Bildaufnehmereinheit gemäß Anspruch 1 bzw. 7.
Bei der Montage von Bildaufnehmereinheiten in großen Stückzahlen muss eine Ausrichtung eines Bildaufnehmerelementes zu einem Objektiv sowohl hinsichtlich des Fokus als auch hinsichtlich der lateralen Position in der Bildebene erfolgen. Bekannt ist im Stand der Technik, die miteinander zu verbindenden Komponenten mit mechanischen Ausrichtemerkmalen wie Zapfen, Bohrungen, Anschlägen und dergleichen aufzustauen. Dies ermöglicht eine Reduzierung des Fehlers bis zu einem gewissen Grade.
Soll darüber hinaus eine Verbesserung der Abbildungsqualität erreicht werden, so ist eine individuelle Ausrichtung von Objektiv und Bildaufnehmerelement erforderlich. Bei großen Stückzahlen und unter einem gewissen Kostendruck muss dieser Justage- und Montagevorgang sehr effizient bewerkstelligt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Montage und Justage einer Bildaufnehmereinheit vorzuschlagen, die eine genaue Justage und eine schnelle und effiziente Montage von Bildaufnehmereinheiten ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Montage und Justage einer Bildaufnehmereinheit mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und eine entsprechende Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 6 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß einer Ausführungsform ein Verfahren, das folgende Schritte umfasst a) entlang einer optischen Achse eines Objektivs ein Target, das Objektiv, einen Objektivhalter und ein Bildaufnehmerelement anzuordnen, wobei eine Ausrichtung des Target zur optischen Achse hinsichtlich eines lateralen
Versatzes und der Rechwinkligkeit zwischen der Fläche des Targets und der optischen Achse gewährleistet und derart fixiert wird, dass das Target in seinem Zentrum von der optischen Achse senkrecht geschnitten wird; b) die Lage des Targets und des Objektivs in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene konstantzuhalten; c) das Objektiv und das Bildaufnehmerelement in Richtung der optischen Achse solange relativ zueinander zu verfahren, dass das Target scharf oder mit einer definierten Schärfe auf dem Bildaufnehmerelement abgebildet wird, und den Abstand zwischen Objektiv und Bildaufnehmerelement konstantzuhalten; d) das Bildaufnehmerelement und das Objektiv lateral, in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene relativ zueinander derart zu verfahren, dass das Zentrum des Targets in der Mitte des Bildaufnehmerelements abgebildet wird; e) den Objektivhalter unter Beibehaltung der relativen Position von Bildaufnehmerelement und Objektiv mit dem Bildaufnehmerelement in
Verbindung zu bringen und das Bildaufnehmerelement und den Objektivhalter aneinander zu befestigen; f) das Objektiv am Objektivhalter zu befestigen.
Bei dem oben angegebenen Verfahren kann durch den Objektivhalter eine gewisse Variabilität der Entfernungseinstellung zwischen Objektiv und Bildaufnehmerelement hergestellt werden. Dabei bilden der Objektivhalter und das Objektiv einen Schiebesitz miteinander aus, derart, dass die beiden Elemente in Richtung der optischen Achse zueinander verschieblich sind.
Hierbei kann das Spiel des Schiebesitzes in Querrichtung, das heisst in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse, derart bemessen sein, dass einerseits eine gute Führung der beiden Bauelemente in dieser Ebene gewährleistet ist, und andererseits eine hinreichend leichtgängige Verschieblichkeit in Richtung der optischen Achse gewährleistet ist. Das hierzu notwendige Sollspiel in Verbindung mit einer zulässigen Toleranz kann in Abhängigkeit von den verwendeten Werkstoffen, der geforderten Genauigkeit der Justage und anderen Parametern bestimmt werden. Insbesondere soll dieses Spiel klein genug sein, damit eine Verbindung von Objektiv und Objektivhalter, beispielsweise durch Verkleben, möglich ist. Beispielsweise kann das Objektiv eine Aussenkontur mit einem kreisförmigen Querschnitt aufweisen, und der Objektivhalter einen zylindrischen Innenquerschnitt, welcher im Wesentlichen, insbesondere mit einem geringen Übermass von zum Beispiel einigen 1/100 mm dem Aussendurchmesser des Objektivs an seinem dem Bildaufnehmerelement zugewandten Ende entspricht, derart, dass ein Schiebesitz zwischen Objektivhalter und Objektiv entsteht.
Der Objektivhalter ist in einer Ausführungsform des Verfahrens während des Justagevorgangs in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene verschieblich und insbesondere schwimmend gelagert; dies vereinfacht es erheblich, den Objektivhalter und das Objektiv zur Herstellung des Schiebesitzes bei geringem Spiel ineinander einzuführen.
Eine Ausführungsform des Verfahrens umfasst, die oben angegebenen Schritte a) bis d) und weiterhin alle Schritte a) bis f) in der angegebenen Reihenfolge auszuführen.
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens umfasst, das
Bildaufnehmerelement um die optische Achse oder um eine zur optischen Achse parallele Achse zu drehen. Die Drehung erfolgt insbesondere relativ zum Target und relativ zu den anderen Elementen der Bildaufnehmereinheit. Hierbei wird insbesondere die Rotationslage des Objektivhalters um die optische Achse unverändert beibehalten. Mit diesem Einstellschritt kann ein sogenannter „Rollwinkel" der Bildaufnehmereinheit ausgeglichen werden, derart, dass das Bildaufnehmerelement bei zusammengesetzter Bildaufnehmereinheit so justiert ist, dass eine eindeutige und definierte Zuordnung von Achsen des Bildaufnehmerelementes zu Raumrichtungen bzw. Winkellagen bezüglich der optischen Achse möglich ist. Dies vereinfacht im späteren Einsatz die Weiterverarbeitung der entsprechenden Signale der Bildaufnehmereinheit, oder ist gar eine notwendige Voraussetzung für eine sinnvolle Weiterverarbeitung der Signale. Dieser Einstellschritt wird beispielsweise zwischen den Schritten c) und d) ausgeführt. Er kann auch an einer anderen Stelle des Verfahrens, so zum Beispiel zwischen den Schritten d) und e) ausgeführt werden. Letzteres bedarf aber einer entsprechenden Möglichkeit, als Drehachse auch tatsächlich die optische Achse zu treffen, weil ansonsten die Zentrierung des Bildaufnehmerelementes zur optischen Achse wieder dejustiert wird, oder es müssen die Einstellung der Winkellage um die optische Achse und die laterale Zentrierung durch eine Verschiebung in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene iterativ mehrfach vorgenommen werden. Die erstgenannte Möglichkeit hingegen erfordert selbstverständlich, dass die laterale Einstellung vorab wenigstens schon eine Abbildung des Target auf dem Bildaufnehmerelement gewährleistet.
Zur Ausführung dieses Schritts weist das Target mit Vorteil einen Drehrichtungsindikator auf, das heisst, das Target weist wenigstens eine sich in einer bestimmten Drehwinkellage bezüglich der optischen Achse erstreckende und eindeutig identifizierbare Struktur auf. Die Abbildung dieser Struktur ist dann auf dem Bildaufnehmerelement zuordenbar und kann zur Bestimmung der Drehwinkellage herangezogen werden.
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, vor Beginn des Justagevorgangs das Bildaufnehmerelement mit einer Auswerteelektronik zu verbinden und während des gesamten Justagevorgangs das aufgenommene Bild auszuwerten. Dies ermöglicht es, in einer Weiterbildung des Verfahrens während der Auswertung einen Soll-Ist- Vergleich des aufgenommenen Bildes mit einem Referenzbild vorzunehmen, und/oder die Verschiebung und/oder Drehung der Komponenten zueinander automatisiert anhand des aufgenommenen Bildes durch einen Justagealgorithmus vorzunehmen.
Selbstverständlich können die beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens auch untereinander kombiniert werden.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens der oben beschriebenen Art. Eine solche Vorrichtung umfasst grundlegend eine Vorrichtung zur Befestigung und/oder Justage des Target, eine Aufnahmevorrichtung für das Objektiv, eine
Aufnahmevorrichtung für den Objektivhalter und eine Aufnahmevorrichtung für das Bildaufnehmerelement. Diese Elemente sind in Richtung einer optischen Achse in der angegebenen Reihenfolge angeordnet. Wenigstens die Aufnahmevorrichtung für das Objektiv, die Aufnahmevorrichtung für den Objektivhalter, und die Aufnahmevorrichtung für das Bildaufnehmerelement sind in Längsrichtung der optischen Achse relativ zueinander verschiebbar. Wenigstens die Aufnahmevorrichtung für das Objektiv und die Aufnahmevorrichtung für das Bildaufnehmerelement sind in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse relativ zueinander verschiebbar. Dabei ist die optische Achse als die optische Achse eines bestimmungsgemäss in der Aufnahmevorrichtung für das Objektiv eingelegten Objektivs definiert.
Grundsätzlich umfasst die Vorrichtung demnach Aufnahmeelemente für jedes der Bauelemente der Bildaufnehmereinheit sowie für ein Target. Die Aufnahmeelemente sind an einem tragenden Element oder Grundelement, beispielsweise einem im Wesentlichen parallel zur optischen Achse verlaufenden Träger, derart verschiebbar gelagert, dass die an den Aufnahmeelementen bestimmungsgemäss gehaltenen Bauelemente relativ zueinander in den durch das Verfahren geforderten Richtungen verschiebbar sind.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Aufnahmeelemente und die zur Montage und Justage vorgesehenen Bauelemente derart aufeinander abgestimmt, dass die Fixierung eines Bauelementes an einem Aufnahmeelement von selbst in einer definierten Lage des Bauelementes in der Vorrichtung resultiert. Dies wird in einer Ausführungsform der Vorrichtung durch geeignet aufeinander abgestimmte Formelemente, wie zum Beispiel Prismen, an den Bauelementen und den jeweils zur Aufnahme der Bauelemente vorgesehenen Befestigungslementen erreicht.
In einer Ausführungsform der Vorrichtung sind die Aufnahmevorrichtung für das Objektiv und die Aufnahmevorrichtung für den Objektivhalter derart aufeinander ausgerichtet, dass jeweils die optischen Achsen eines in die entsprechende Aufnahmevorrichtung bestimmungsgemäss eingelegten Objektivs und Objektivhalters wenigstens näherungsweise zusammenfallen, oder miteinander in Übereinstimmung gebracht werden können. Zwar weist der Objektivhalter, der keine optischen Komponenten umfasst, streng genommen keine optische Achse auf; jedoch weist der Objektivhalter eine bestimmte Positionierung in einer senkrecht zur optischen Achse liegenden Ebene und eine Ausrichtung auf, in der er in einer Endbaulage mit dem Objektiv verbunden sein soll. Der Fachmann verbindet daher die „optische Achse des Objektivhalters" zwanglos mit der Achse, die in der Endlage durch die optische Achse des Objektivs definiert ist. Es ist dies zum Beispiel die Mittelachse eines Tubus. Dabei ist in einer Ausgestaltung die Aufnahmevorrichtung für den Objektivhalter in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene schwimmend gelagert angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform ist die Aufnahmevorrichtung sowohl hinsichtlich der planaren Lage in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene als auch hinsichtlich der Winkelorientierung eines darin gehaltenen Objektivhalters relativ zur optischen Achse schwimmend gelagert. Damit können die Achsen von Objektiv und Objektivhalter in bestmöglicherweise miteinander in Übereinstimmung gebracht werden. Dies erleichtert es in der oben angegebenen Weise den Schiebesitz zwischen dem Objektiv und dem Objektivhalter herzustellen. Das Target stellt in einer Ausgestaltung einen Bestandteil der Vorrichtung dar, und ist derart ausgerichtet, dass die optische Achse senkrecht zur Oberfläche des Target das Zentrum des Target durchdringt. Eine solche fixe Anordnung des Target erleichtert die Justage gesamthaft, da das Target bei jedem Justagevorgang einer Bildaufnehmereinheit bereits fest vorjustiert ist und keinen Justageaufwand mehr erfordert.
In einer Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Aufnahmevorrichtung für das Bildaufnehmerelement in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse verschiebbar; insbesondere ist es ausschliesslich in dieser Ebene verschiebbar, wobei unter Verschiebbarkeit hierbei insbesondere eine Verstell- und/oder Justagemöglichkeit zu verstehen ist. Dies muss ganz klar von einer schwimmend gelagerten Anordnung getrennt werden. Diese Verschiebbarkeit in der gesamten Ebene, das heisst in wenigstens zwei und insbesondere genau zwei, beispielsweise zueinander senkrechten,
Richtungen, ermöglicht es, die Mitte des Bildaufnehmerelementes auf die optische Achse auszurichten. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung Mittel zur selbsttätigen Verstellung der Aufnahmevorrichtung für das Bildaufnehmerelement in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene. Diese Mittel sind beispielsweise Schrittmotoren oder Piezoelemente, hydraulische oder pneumatische Stellelemente, aber auch andere geeignete Mittel. Dies ermöglicht es, bei einer fortwährenden Auswertung des aufgenommenen Bildes des Target die Justage des Bildaufnehmerelementes auf die optische Achse mittels eines geeigneten Algorithmus zu automatisieren.
Weiterhin wird eine Ausführungsform der Vorrichtung angegeben, bei der die Aufnahmevorrichtung für das Bildaufnehmerelement um die optische Achse oder um eine zur optischen Achse parallele Achse drehbar ausgestaltet ist. In der vorstehend angegebenen Weise sind in einer Weiterbildung dieser
Ausgestaltung Mittel zur selbsttätigen Durchführung der Drehung angeordnet. Weiterhin sind in einer Ausführungsform die Aufnahmevorrichtungen für das Objektiv und den Objektivhalter parallel zur optischen Achse verschiebbar, und sind insbesondere ausschliesslich parallel zur optischen Achse verschiebbar. Dies ermöglicht die Scharfstellung des Bildes des Target auf dem Bildaufnehmerelement. Auch hier umfasst die Vorrichtung in einer Ausführungsform Mittel zur selbsttätigen Verstellung der Aufnahmevorrichtungen für das Objektiv und/oder den Objektivhalter entlang der optischen Achse. Damit kann einerseits der Objektivhalter selbsttätig auf das Bildaufnehmerelement gesetzt werden, und zum anderen kann der Abstand zwischen dem Objektiv und dem Bildaufnehmerelement automatisch auf eine bestmögliche Abbildungsschärfe eingestellt werden.
In einer alternativen Ausführungsform ist die Aufnahmevorrichtung für das Bildaufnehmerelement sowohl in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene als auch in Richtung der optischen Achse verstellbar und justierbar. In diesem Falle kann die Aufnahmevorrichtung für das Objektiv fest angeordnet sein. Die Aufnahmevorrichtung für den Objektivhalter soll hingegen in jedem Falle entlang der optischen Achse wie auch in einer dazu senkrechten Ebene beweglich angeordnet sein.
Wie bereits oben angedeutet, umfasst die Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform ein Führungselement, welches parallel zur optischen Achse angeordnet ist, und an welchem die Aufnahmevorrichtungen angeordnet sind.
Weiterhin ist eine beispielhafte Ausführungsform der Vorrichtung offenbart, bei der Mittel zur on-Iine Auswertung der Signale des Bildaufnehmerelementes angeordnet sind, wobei die Mittel insbesondere eine Auswerteelektronik umfassen. Dies ermöglicht insbesondere die oben beschriebene automatische Justage der Bildaufnehmereinheit mittels automatisierter Verstellelemente.
Die spezifischen Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung sind untereinander kombinierbar. Offenbart ist weiterhin ein Verfahren der in den Ansprüchen gekennzeichneten Art unter Verwendung einer vorstehend beschriebenen Vorrichtung. Ein solches Verfahren umfasst beispielsweise, ein Objektiv in die Aufnahmevorrichtung für das Objektiv einzusetzen, einen Objektivhalter in die Aufnahmevorrichtung für den Objektivhalter einzusetzen, ein Bildaufnehmerelement in die Aufnahmevorrichtung für das Bildaufnehmerelement einzusetzen, das Objektiv und das Bildaufnehmerelement entlang der optischen Achse relativ zueinander derart zu verfahren, dass ein Target scharf auf dem Bildaufnehmerelement abgebildet wird, die Aufnahmevorrichtung für das Bildaufnehmerelement in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene derart zu verschieben, dass das Target mittig auf dem Bildaufnehmerelement abgebildet wird, den Objektivhalter unter Beibehaltung der relativen Positionen von Objektiv und Bildaufnehmerelement mit dem Bildaufnehmerelement zu verbinden und zu fixieren, und das Objektiv am Objektivhalter zu fixieren.
Ein weiteres solches Verfahren umfasst, ein Objektiv in die Aufnahmevorrichtung für das Objektiv einzusetzen, einen Objektivhalter in die Aufnahmevorrichtung für den Objektivhalter einzusetzen, ein Bildaufnehmerelement in die Aufnahmevorrichtung für das Bildaufnehmerelement einzusetzen, das Objektiv und das Bildaufnehmerelement relativ zueinander entlang der optischen Achse derart zu verfahren, dass ein Target scharf auf dem Bildaufnehmerelement abgebildet wird, die Aufnahmevorrichtung für das Bildaufnehmerelement um die optische Achse oder um eine zur optischen Achse parallele Achse derart zu drehen, dass das Target in einer korrekten Drehwinkellage auf dem Bildaufnehmerelement abgebildet wird, wobei insbesondere die Drehwinkellage des Objektivhalters relativ zum Target konstantgehalten wird, die Aufnahmevorrichtung für das Bildaufnehmerelement in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene derart zu verschieben, dass das Target mittig auf dem Bildaufnehmerelement abgebildet wird, den Objektivhalter unter Beibehaltung der relativen Positionen von Objektiv und Bildaufnehmerelement mit dem Bildaufnehmerelement zu verbinden und zu fixieren, und das Objektiv am Objektivhalter zu fixieren.
Insbesondere werden die Justageschritte jeweils in der beschriebenen Reihenfolge vorgenommen.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel.
In der Beschreibung, in den Ansprüchen, in der Zusammenfassung und in den Zeichnungen werden die in der hinten angeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.
Die Zeichnung(en) zeigt/zeigen in
Fig. 1 die Elemente einer Bildaufnehmereinheit zur Illustration des Verfahrens; und in
Fig. 2 eine beispielhafte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Im Folgenden können gleiche und/oder funktional gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Im Folgenden angegebene absolute Werte und Maßangaben sind nur beispielhafte Werte und stellen keine Einschränkung der Erfindung auf derartige Dimensionen dar.
Anhand der Fig. 1 wird nunmehr ein beispielhaftes Verfahren der oben angegebenen Art erläutert. Bei der dargestellten Anordnung werden ein Objektiv 11 und ein Bildaufnehmerelement 13 derart zueinander eingestellt, dass die Abbildung von Gegenständen auf dem Bildaufnehmerelement mittels dem Objektiv scharf und mittig auf dem Bildaufnehmerelement erfolgt. Das Verfahren beruht also darauf, den Abstand von Objektiv 11 und dem Bildaufnehmerelement 13 entlang der optischen Achse 160 des Objektivs sowie deren Laterallage in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse entsprechend zu justieren.
Bei dem beispielhaft beschriebenen Verfahren wird das Objektiv in einer Aufnahmevorrichtung 130 gehalten. Diese ist so beschaffen und auf das Objektiv abgestimmt, dass die optische Achse 160 bei jedem Einlegen eines Objektivs in die Aufnahmevorrichtung identisch reproduziert wird.
Eine Aufnahmevorrichtung 150 ist so beschaffen, dass ein Bildaufnehmerelement mit seiner Oberfläche reproduzierbar innerhalb zulässiger Toleranzen senkrecht zur optischen Achse zu liegen kommt. Dazu weist die Aufnahmevorrichtung 150 beispielsweise Mittel 151 auf, welche der Lagefixierung eines auf einem Träger 14 angeordneten Bildaufnehmerlementes 13 dienen. Dabei ist das Bildaufnehmerelement 13 beispielsweise ein Array aus lichtempfindlichen Elementen, und der Träger eine Leiterplatte, welcher beispielsweise die Signale der Bildaufnehmerelemente zu einer geeigneten Interfaceeinrichtung, beispielsweise einem Stecker oder Steckfüsschen, leitet; es können hier auch bereits elektronische Bauelemente zum Betrieb des Bildaufnehmerelementes angeordnet sein. Typischerweise bildet das Bildaufnehmerelement zusammen mit dem Träger eine vorgefertigte Einheit.
Weiterhin ist ein Target 120 angeordnet. Dieses ist beispielsweise im Voraus hinsichtlich der Winkel- und Laterrallage so eingestellt worden, dass die optische Achse 160 eine Normale auf dessen Oberfläche bildet, wobei ein Zentrum des Target im Schnittpunkt mit der optischen Achse liegt.
Im Übrigen ist in der Zeichnung angedeutet, dass die optische Achse eine Normale sowohl der Oberfläche des Bildaufnehmerelementes wie auch des Target ist. Weiterhin ist ein Objektivhalter 12 in einer entsprechenden
Aufnahmevorrichtung 140 angeordnet. Der Objektivhalter 140 ist hohl und weist eine Innenkontur auf, in welche das Objektiv 12 einführbar und verschieblich ist. Bei der Justage der Bildaufnehmereinheit wird nun wie folgt vorgegangen:
In einem ersten Schritt werden das Objektiv und das Bildaufnehmerelement relativ zueinander entlang der optischen Achse verschoben. Dies erfolgt durch ein Verfahren des Objektivs oder des Bildaufnehmerelementes oder beider Elemente in Richtung der optischen Achse. Dazu sind die entsprechenden Aufnahmevorrichtungen beispielsweise entsprechend verschieblich an einem tragenden Element angeordnet, wie dies unten in Verbindung mit Fig. 2 erläutert wird.
Eine Ausführungsform des Verfahrens zeichnet sich durch den fakultativen Schritt aus, das Bildaufnehmerelement um die optische Achse beziehungsweise um eine zur optischen Achse parallele Achse zu drehen. Dabei weist das Target beispielsweise einen Richtungsindikator auf, und die Drehung wird derart ausgeführt, bis der Drehrichtungsindikator in einer Soll- Drehwinkellage auf dem Target abgebildet wird. Dieser fakultative Schritt ist beispielsweise dazu geeignet, um einen sogenannten „Rollwinkel" auszugleichen, der insbesondere beim Aufbringen des Bildaufnehmerelementes auf dem Träger enstanden ist.
Sodann wird das Bildaufnehmerelement in einer senkrecht zur optischen Achse stehenden Ebene solange verfahren bis das Target mittig auf dem Bildaufnehmerelement abgebildet ist. Der Abstand zwischen dem Objektiv und dem Bildaufnehmerelement in Richtung der optischen Achse wird dabei konstantgehalten. Insbesondere wird bei der Durchführung des Verfahrens das Signal des bildaufnehmenden Elementes fortwährend ausgewertet und mit einem Sollwert verglichen. Ein solcher SoII-I st-Vergleich kann zur Ansteuerung eines Algorithmus dienen, welcher die Justage automatisiert mittels entsprechender Verstellantriebe an den jeweiligen Aufnahmevorrichtungen vornimmt. Sobald die richtige Relativlage von Objektiv und Bildaufnehmerelement gefunden ist, wird der Objektivhalter 12 unter Beibehaltung der Position sowohl des Objektivs 11 als auch des Bildaufnehmerelementes 13 in Richtung der optischen Achse 160 zum Bildaufnehmerelement hin verfahren und mit diesem in Kontakt gebracht.
Danach wird der Objektivhalter 12 am Bildaufnehmerelement 13 beziehungsweise dem Träger 14 fixiert, und die axiale Lage des Objektivs 11 am Objektivhalter 12 wird fixiert, beispielsweise durch Verkleben.
Danach sind das Bildaufnehmerelement 13, dessen Träger 14, der Objektivhalter 12 sowie das Objektiv 11 fest zu einer korrekt justierten Bildaufnehmereinheit verbunden, welche aus den entsprechenden Aufnahmevorrichtungen 130, 140 und 150 entnommen und weiterverwendet werden kann.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer Vorrichtung, wie sie zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens geeignet ist und wie sie ferner oben angegeben ist. Diese umfasst ein tragendes Element 110, an welchem ein Target 120, eine Aufnahmevorrichtung 130 für ein Objektiv, eine Aufnahmevorrichtung 140 für einen Objektivhalter sowie eine Aufnahmevorrichtung 150 für ein Bildaufnehmerelement angeordnet sind. Die Aufnahmevorrichtungen sind beispielsweise derart beschaffen, dass zur Montage vorgesehene Elemente in definierter Ausrichtung zu den Aufnahmevorrichtungen einsetzbar sind. Dabei definiert die optische Achse eines in der Aufnahmevorrichtung 130 bestimmungsgemäß eingesetzten Objektivs eine Achse 160 der Vorrichtung, welche im Rahmen der vorliegenden Offenbarung einfach als optische Achse bezeichnet wird.
Das Target 120 ist derart voreingestellt, dass ein Zentrum des Target von der optischen Achse geschnitten wird, wobei die optische Achse 160 eine Normale zur Oberfläche des Target darstellt. Die Aufnahmevorrichtung 150 für das Bildaufnehmerelement umfasst Aufnahmeelemente 151, welche eine definierte Aufnahme des Bildaufnehmerelementes gewährleisten. Dabei ist die Aufnahmevorrichtung wiederum so eingestellt, dass ein bestimmungsgemäß angeordnetes Bildaufnehmerelement so zu liegen kommt, dass die optische Achse 160 senkrecht auf dessen lichtempfindlicher Fläche steht. Dies wird beispielsweise durch eine Voreinstellung der entsprechenden Aufnahmeelemente für das Objektiv und das Bildaufnehmerelement hinsichtlich der Winkellage zueinander erreicht.
Die Aufnahmevorrichtung 150 umfasst weiterhin einen nicht dargestellten Anschluss, welcher es ermöglicht, das Signal eines dort angeordneten Bildaufnehmerelementes auszulesen; weiterhin umfasst die Vorrichtung in einer Ausführungsform ebenfalls nicht dargestellte Mittel zur Auswertung des Signals des Bildaufnehmerelementes, welches eine Abbildung des Target ist, wobei die Mittel in einer Weiterbildung einen Soll-Ist-Vergleich dieses Signals ermöglichen. Das heißt, das erfasste Abbild des Target wird mit einem Muster verglichen, welches bei einer ordnungsgemäßen Justage eines in der Aufnahmevorrichtung 130 gehaltenen Objektivs entsteht.
Die Aufnahmevorrichtung 150 für das Bildaufnehmerelement ist derart am tragenden Element 110 angeordnet, dass es, wie durch die Pfeile 152 und 153 angedeutet, in zwei Richtungen in einer zur optischen Achse des Systems 160 senkrechten Ebene justierbar ist. Dabei ist es auch möglich, aber funktionell nicht primär zwingend, dass die Aufnahmevorrichtung 150 auch in Richtung der optischen Achse verschieblich und justierbar angeordnet ist; auf diesen Freiheitsgrad wird unten noch eingegangen. In einer hier nicht explizit dargestellten Ausführungsform der beschriebenen Vorrichtung ist die Aufnahmevorrichtung für das Bildaufnehmerelement weiterhin derart am tragenden Element angeordnet, dass die Aufnahmevorrichtung für das Bildaufnehmerelement um die optische Achse oder eine zur optischen Achse parallele Achse drehbar ist. Diese Drehung muss vorgenommen werden können, ohne dass eine Drehung des Objektivs oder des Objektivhalters relativ zum Target erfolgt. Diese Ausführungsform ist im Lichte der vorliegenden Beschreibung für den Fachmann auch ohne explizite Darstellung in der Zeichnung nachvollziehbar und nacharbeitbar.
Die Aufnahmevorrichtung 130 ist in diesem Ausführungsbeispiel derart am tragenden Element 110 angeordnet, dass sie in Richtung der optischen Achse justierbar ist, wie bei 132 angedeutet. Dabei kann die Aufnahmevorrichtung 130 für das Objektiv auch ganz fest am tragenden Element angeordnet sein; dann sollte die Aufnahmevorrichtung 150 für das Bildaufnehmerelement in Richtung der optischen Achse justierbar sein. Entscheidend ist, dass der Abstand zwischen der Aufnahmevorrichtung 130 für das Objektiv und der Aufnahmevorrichtung 150 für das Bildaufnehmerelement in Richtung der optischen Achse 160 zueinander verschieblich und justierbar sind.
Die Aufnahmevorichtung 140 für den Objektivhalter ist ebenfalls in Richtung der optischen Achse beweglich, wie der Pfeil 142 verdeutlicht. Dabei ist diese aber weiterhin in einer zur optischen Achse 160 senkrechten Ebene schwimmend gelagert, und weiterhin entweder in der Winkellage zur optischen Achse derart ausgerichtet, dass der oben beschriebene Schiebesitz eines Objektivhalters mit dem Objektiv herstellbar ist, oder die Aufnahmevorrichtung 140 für den Objektivhalter ist hinsichtlich der
Winkelausrichtung ebenfalls derart lose gelagert, dass der Objektivhalter jeweils auf das Objektiv ausgerichtet werden kann; damit können die Achsen des Objektivs und des Objektivhalters besonders gut miteinander in Übereinstimmung gebracht werden, und der beschriebene Schiebesitz zwischen Objektiv und Objektivhalter kann auch bei vergleichsweise großen Fertigungstoleranzen der einzelnen Elemente leicht hergestellt werden.
In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung auch nicht dargestellte Mittel zur selbsttätigen Verstellung der Aufnahmevorrichtungen in den genannten Freiheitsgraden, welche weiterhin insbesondere von einer Steuereinheit aus in Abhängigkeit von einem vom Bildaufnehmerelement erfassten Bild des Target ansteuerbar sind. Bezugszeichen
11 Objektiv 12 Objektivhalter
13 Bildaufnehmerelement
14 Träger
110 tragendes Element; Grundelement
120 Target 130 Aufnahmevorrichtung für das Objektiv
132 Verstellrichtung
140 Aufnahmevorrichtung für den Objektivhalter
142 Verstellrichtung
150 Aufnahmevorrichtung für das Bildaufnehmerelement 151 Zentrierelemente
152 Richtung in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse
153 Richtung in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse 160 optische Achse

Claims

Patentansprüche
. Verfahren zur Montage und Justage einer Bildaufnehmereinheit, wobei das Verfahren umfasst a) entlang einer optischen Achse (160) eines Objektivs ein Target (120), das Objektiv (1 1 ), einen Objektivhalter (12) und ein Bildaufnehmerelement (13) anzuordnen, wobei eine Ausrichtung des Target zur optischen Achse hinsichtlich eines lateralen Versatzes und der Rechwinkligkeit zwischen der Fläche des Targets und der optischen Achse gewährleistet und derart fixiert wird, dass das Target in seinem Zentrum von der optischen Achse senkrecht geschnitten wird; b) die Lage des Target (120) und des Objektivs (1 1 ) in einer zur optischen Achse (160) senkrechten Ebene konstantzuhalten; c) das Objektiv und das Bildaufnehmerelement in Richtung der optischen Achse solange relativ zueinander zu verfahren, dass das Target scharf oder mit einer definierten Schärfe auf dem Bildaufnehmerelement abgebildet wird, und den Abstand zwischen Objektiv und Bildaufnehmerelement anschliessend konstantzuhalten; d) das Bildaufnehmerelement und das Objektiv lateral, in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene (152, 153) relativ zueinander derart zu verfahren, dass das Zentrum des Targets in einer Mitte des Bildaufnehmerelements abgebildet wird; e) den Objektivhalter unter Beibehaltung der relativen Position von
Bildaufnehmerelement und Objektiv mit dem Bildaufnehmerelement in Verbindung zu bringen und das Bildaufnehmerelement und den Objektivhalter aneinander zu befestigen; f) das Objektiv am Objektivhalter zu befestigen.
2. Verfahren gemäss Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a) bis d) und insbesondere die Schritte a) bis f) in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
3. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch den Schritt, das Bildaufnehmerelement um die optische Achse oder um eine zur optischen Achse parallele Achse zu drehen, wobei die Rotationslage des Objektivhalters um die optische Achse unverändert beibehalten wird, und wobei dieser Schritt insbesondere zwischen den Schritten c) und d) ausgeführt wird.
4. Verfahren gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, vor Beginn des Justagevorgangs das Bildaufnehmerelement mit einer Auswerteelektronik zu verbinden und während des gesamten
Justagevorgangs das aufgenommene Bild auszuwerten.
5. Verfahren gemäss Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, während der Auswertung einen Soll-Ist-Vergleich des aufgenommenen
Bildes mit einem Referenzbild vorzunehmen.
6. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 4 oder 5, gekennzeichnet dadurch, die Verschiebung der Komponenten zueinander automatisiert anhand des aufgenommenen Bildes durch einen Justagealgorithmus vorzunehmen.
7. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend
Mittel zur Befestigung und/oder Justage des Target (120), eine Aufnahmevorrichtung (130) für das Objektiv, eine Aufnahmevorrichtung (140) für den Objektivhalter und eine Aufnahmevorrichtung (150) für das Bildaufnehmerelement, wobei diese Elemente in Richtung einer optischen Achse (160) in der angegebenen Reihenfolge angeordnet sind, und wobei wenigstens die
Aufnahmevorrichtung für das Objektiv, die Aufnahmevorrichtung für den Objektivhalter, und die Aufnahmevorrichtung für das Bildaufnehmerelement in Längsrichtung der optischen Achse relativ zueinander verschiebbar sind, und wobei wenigstens die Aufnahmevorrichtung für das Objektiv und die Aufnahmevorrichtung für das Bildaufnehmerelement in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse relativ zueinander verschiebbar sind, wobei die optische Achse als die optische Achse eines bestimmungsgemäss in der Aufnahmevorrichtung für das Objektiv eingelegten Objektivs definiert ist.
8. Vorrichtung gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung für das Objektiv und die Aufnahmevorrichtung für den Objektivhalter derart aufeinander ausgerichtet sind, dass jeweils die Achsen eines in die entsprechende Aufnahmevorrichtung bestimmungsgemäss eingelegten Objektivs und Objektivhalters wenigstens näherungsweise zusammenfallen oder miteinander in Übereinstimmung bringbar sind.
9. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung für den Objektivhalter in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene schwimmend gelagert angeordnet ist.
10.Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Target derart angeordnet und ausgerichtet ist, dass die optische Achse senkrecht zur Oberfläche des Target das Zentrum des Target durchdringt.
11.Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung für das Bildaufnehmerelement in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse verschiebbar ist, und insbesondere ausschliesslich in dieser Ebene verschiebbar ist.
12. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 7 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass, die Aufnahmevorrichtung für das Bildaufnehmerelement um die optische Achse oder eine zur optischen Achse parallele Achse drehbar ist.
13. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel zur selbsttätigen Verstellung der Aufnahmevorrichtung für das Bildaufnehmerelement in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene (152, 153) und/oder zur selbsttätigen Drehung der Aufnahmevorrichtung für das Bildaufnehmerelement um die optische Achse oder eine zur optischen Achse parallele Achse umfasst.
14. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtungen für das Objektiv und den Objektivhalter parallel zur optischen Achse verschiebbar sind, und insbesondere die Aufnahmevorrichtung für das Objektiv ausschliesslich parallel zur optischen Achse verschiebbar ist.
15. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel zur selbsttätigen Verstellung der
Aufnahmevorrichtungen für das Objektiv und/oder den Objektivhalter entlang der optischen Achse umfasst.
16. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein tragendes Element (1 10) umfasst, welches parallel zur optischen Achse (160) angeordnet ist, und an welchem die Aufnahmevorrichtungen angeordnet sind.
17. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass
Mittel zur on-line Auswertung der Signale des Bildaufnehmerelementes angeordnet sind, wobei die Mittel insbesondere eine
Auswerteelektronik umfassen.
18. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6 unter Verwendung einer Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 7 bis 17.
19. Verfahren gemäss Anspruch 18, umfassend, ein Objektiv in die Aufnahmevorrichtung für das Objektiv einzusetzen, einen
Objektivhalter in die Aufnahmevorrichtung für den Objektivhalter einzusetzen, ein Bildaufnehmerelement in die Aufnahmevorrichtung für das Bildaufnehmerelement einzusetzen, das Objektiv und das Bildaufnehmerelement relativ zueinander entlang der optischen Achse derart zu verfahren, dass ein Target scharf auf dem
Bildaufnehmerelement abgebildet wird, die Aufnahmevorrichtung für das Bildaufnehmerelement in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene derart zu verschieben, dass das Target mittig auf dem Bildaufnehmerelement abgebildet wird, den Objektivhalter unter Beibehaltung der relativen Positionen von Objektiv und Bildaufnehmerelement mit dem Bildaufnehmerelement zu verbinden und zu fixieren, und das Objektiv am Objektivhalter zu fixieren.
20. Verfahren gemäss Anspruch 18, umfassend, ein Objektiv in die Aufnahmevorrichtung für das Objektiv einzusetzen, einen Objektivhalter in die Aufnahmevorrichtung für den Objektivhalter einzusetzen, ein Bildaufnehmerelement in die Aufnahmevorrichtung für das Bildaufnehmerelement einzusetzen, das Objektiv und das Bildaufnehmerelement relativ zueinander entlang der optischen Achse derart zu verfahren, dass ein Target scharf auf dem Bildaufnehmerelement abgebildet wird, die Aufnahmevorrichtung für das Bildaufnehmerelement um die optische Achse oder um eine zur optischen Achse parallele Achse derart zu drehen, dass das Target in einer korrekten Drehwinkellage auf dem Bildaufnehmerelement abgebildet wird, wobei insbesondere die Drehwinkellage des Objektivhalters relativ zum Target konstantgehalten wird, die
Aufnahmevorrichtung für das Bildaufnehmerelement in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene derart zu verschieben, dass das Target mittig auf dem Bildaufnehmerelement abgebildet wird, den Objektivhalter unter Beibehaltung der relativen Positionen von Objektiv und Bildaufnehmerelement mit dem Bildaufnehmerelement zu verbinden und zu fixieren, und das Objektiv am Objektivhalter zu fixieren.
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