WO2013117430A1 - Modulvorrichtung für ein kamerasystem, haltefedereinrichtung und entsprechendes kamerasystem - Google Patents

Modulvorrichtung für ein kamerasystem, haltefedereinrichtung und entsprechendes kamerasystem Download PDF

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WO2013117430A1
WO2013117430A1 PCT/EP2013/051203 EP2013051203W WO2013117430A1 WO 2013117430 A1 WO2013117430 A1 WO 2013117430A1 EP 2013051203 W EP2013051203 W EP 2013051203W WO 2013117430 A1 WO2013117430 A1 WO 2013117430A1
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image sensor
sensor
heat
housing
camera system
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PCT/EP2013/051203
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Ulrich Seger
Nikolai Bauer
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • Modular device for a camera system retaining spring device and corresponding camera system
  • the invention relates to a modular device for a camera system, a
  • Holding spring device and a corresponding camera system Holding spring device and a corresponding camera system.
  • DE 10 2009 056 200 A1 describes a camera module for a vehicle with a camera, in particular a video camera, by means of which at least moving images of the environment of the camera module can be detected, and with a housing in which the camera is at least partially recorded and which one
  • Passage opening has, through which the moving images are detected by the camera, wherein on an environmental facing end face of the housing in the region of the passage opening a passage opening surrounding the sealing element is provided, which is connected to the housing, and a mounting arrangement of such a camera module to a holding module of a vehicle.
  • the camera module for recording image data, in particular for use in the motor vehicle sector.
  • the camera module comprises at least one image sensor chip, in particular a non-encapsulated image sensor chip.
  • the camera module comprises at least one Peltier element with at least one cooling surface.
  • the image sensor chip is connected to the cooling surface by at least one heat collecting element, in particular at least one
  • DE 10 2007 017 238 A1 describes a camera module, in particular for a vehicle, which has at least: a housing with a housing interior and a
  • Optics module which is arranged in the housing interior and a circuit carrier having an image pickup chip and electrical contacts, wherein the optical module is directed by an optical outlet on an Au ndraum au ßerrenz the housing, wherein the electrical contacts of the optical module through
  • Camera module wherein the bushings are sealed by glass seals with electrical insulation of the contacts, wherein the housing interior is hermetically sealed from the outside and wherein the housing has at least two housing parts, which in a hermetically sealed connection, for. B. a welded joint or solder joint, are interconnected.
  • FIG. 6 shows by way of example a housing module 40 for a camera module 10.
  • Module devices for camera systems are constructed from individual subsystems.
  • the housing module 40 of the camera module 10 shown by way of example in FIG. 6 can be coupled to support elements 31 a-31 b of an image sensor module 30 via locking devices 41 a-41 b.
  • the image sensor module 30 is designed to receive an image sensor 50 and allows in an inner opening 30a the receptacle of an objective module 20, which has a plurality of optical lenses 61, 62, 63, 64 and which is a real optical image of an object or an object on the Image sensor 50 generated.
  • the present invention provides a modular device for a camera system with the features of claim 1, a camera system for a motor vehicle according to claim 9 and a retaining spring device with the features of
  • Patent claim 1 1.
  • a module device for a camera system is provided with a housing device which has an inner opening and which is adapted to an adjustment of an installation position of the module device in a
  • a sensor mount having an upper portion and a pedestal portion and coupled to the housing via at least one support member and configured to receive an image sensor; with a lens device, which with the
  • Sensor mounting device at the top of at least one Coupling element is coupled and which is adapted to produce an optical image on the image sensor, and with a retaining spring means, which is coupled to the base region of the sensor mounting device and which is adapted to the image sensor with the heat-conductive intermediate layer to the
  • the invention further provides a camera system for a motor vehicle, with a
  • Module device with a camera electronics for signal conversion, wherein the camera electronics is integrated on a motherboard and is coupled to the image sensor of the module device and which is adapted to convert signals received from the image sensor into image information; and with one
  • Camera housing which is designed to receive the module device and the motherboard and having a Justieraus strictlyung, which for receiving the
  • Holding spring means and for fixing the module device is designed in the camera body.
  • the present invention provides a retaining spring device which can be coupled to a base region of a sensor mounting device and which is designed to connect an image sensor with a thermally conductive intermediate layer to a
  • the idea according to the invention lies in an improvement of the heat transfer between an image sensor and a radiating surface serving as a heat sink
  • Achieved holding spring means wherein by the heat-conducting retaining spring and an additional heat conduction path to the housing means is formed, wherein the housing means and the retaining spring device itself as a cooling body and / or
  • a further advantage of the invention is that the image sensor with the heat-conducting intermediate layer is pressed against the sensor mounting device by means of spring force and a heat conduction path is thereby formed via the heat-conducting intermediate layer. This allows a permanent fixation of a heat coupling element at the same time existing flexibility for reducing any occurring mechanical stress, which is induced due to temperature-induced change in length of the components of the camera system.
  • Holding spring means is designed as a flat spring, as a leaf spring, as a shape spring or as a wire bending part.
  • the spring force applied by the retaining spring device can advantageously be adapted to press the image sensor with the heat-conducting intermediate layer against the sensor mounting device with a predetermined spring force.
  • the retaining spring means steel, spring steel, stainless steel, non-ferrous metal, a
  • a three-point support between the sensor mounting device and the housing device is formed by three support elements.
  • the image sensor comprises photosensitive electronic components and is designed as a CCD image sensor.
  • the at least one connecting element of the sensor mounting device is designed as a precisely fitting opening. This allows the module device and the
  • Image sensor is provided to the housing device.
  • the retaining spring device is provided as a heat sink for heat radiation of the waste heat of the heat-producing image sensor.
  • the camera system further comprises a disc holder, which is coupled to the camera body and which is adapted to connect the camera system with the motor vehicle.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a modular device for a
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a camera system according to a further embodiment of the invention
  • Fig. 3a-3c three schematic representations of adjusting devices and associated
  • Fig. 4 is a schematic representation of adjusting devices and an inner
  • Fig. 5a is a schematic representation of a modular device for a
  • 5b is a schematic representation of a sensor mounting device according to another embodiment of the invention.
  • 5c is a schematic representation of a holding spring device according to another embodiment of the invention.
  • 5d is a schematic representation of a modular device for a
  • Fig. 6 is an exemplary illustration of a camera module according to the prior
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a modular device for a
  • a module device 100 for a camera system comprises a housing device 140, a sensor mounting device 130, an objective device 120 and a
  • the housing device 140 has, for example, an inner opening 140a and is designed to allow an adjustment of an installation position of the modular device 100 in a motor vehicle.
  • the sensor mounting device 130 has, for example, an upper region 130a and a base region 130b and is coupled to the housing device 140 via at least one support element 131a-131c. Furthermore, the
  • Sensor mounting device 130 for example, adapted to receive an image sensor 150.
  • the housing device 140 comprises at least one adjusting device 141 a- 141 c for receiving the at least one support element 131 a-131 c.
  • the image sensor 150 is designed, for example, as a sensor for taking two-dimensional images by a light-induced electrical signal generation,
  • CCD designates "charge-coupled device.”
  • the objective device 120 is coupled to the sensor mounting device 130 at the upper region 130a via at least one connecting element 132a, 132b and is further configured to form an optical image on the image sensor
  • the lens device 120 includes, for example, a plurality of optical lenses 161, 162, 163, 164, 165.
  • the lenses 161, 162, 163, 164, 165 form
  • an objective in the form of an optical lens system with an optical axis OA for example, an objective in the form of an optical lens system with an optical axis OA.
  • the retaining spring device 170 is, for example, attached to the base region 130b of FIG.
  • Sensor mounting device 130 coupled and adapted to press the image sensor 150 to the sensor mounting device 130.
  • the retaining spring device 170 may be configured to bear against the base portion 130b of FIG.
  • a thermally conductive intermediate layer 151 is formed, which allows a thermally conductive contacting of the image sensor 150 with low mechanical stress of the surface of the image sensor 150.
  • the retaining spring device 170 may be connected to the base region 130b of FIG.
  • Sensor holding device 130 can be coupled by means of at least one connecting device 145a, 145b.
  • the base region 130b can have corresponding notch elements 146a, 146b.
  • the at least one connecting device 145a, 145b is designed, for example, as a screw connection. Likewise, the at least one
  • Connecting means 145a, 145b may be formed as a rivet or clamping connection or as another fastening means.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a camera system according to a further embodiment of the invention.
  • the camera system for a motor vehicle comprises a modular device 100, a camera electronics 200 and a camera housing 300.
  • the modular device 100 comprises the housing device 140, which
  • the sensor mounting device 130 is made, for example, from a thermoplastic or from another plastic that can be deformed in a specific temperature range, and is provided, for example, with a structured metallization, by means of which the image sensor 150 can be contacted by bond wiring.
  • the camera electronics 200 is designed for signal conversion, wherein the camera electronics 200 is integrated on a motherboard 210 and connected to the image sensor 150 of the Module device 100 is coupled and adapted to convert signals received from the image sensor 150 in image information.
  • the camera body 300 is for receiving the module device 100 and the
  • Motherboard 210 has a latching holder, which is designed for mounting the camera system.
  • the module device 100 is anchored, for example, by the disk holder 320 on the windshield of the motor vehicle. By adjusting mandrels 320a resting in bearing seats 300a, the camera body 300 is adjusted with respect to the motor vehicle. By the retaining spring means 170, the module device is compared to the
  • the housing device 140 of the module device 100 can be fixed to the
  • Camera body 300 are connected.
  • the mechanical coupling of the camera body 300 with the disc holder 320 can be done via clips, adhesive, clamping, or screw.
  • Location determination is made via the adjusting device 141 a-141 c in conjunction with the support elements 131 a-131 c, which are designed for example as a 3-point support.
  • FIGS. 3a, 3b and 3c show three schematic representations of
  • the adjusting devices 141 a-141 c are for example formed as spherical recesses and for receiving the at least one conical bearing element 131 a-131 c provided.
  • the adjusting devices 141 a-141 c are formed as recesses in the form of a notch and for receiving the at least a spherical surface having support member 131 a-131 c provided.
  • the adjusting device 141 a as shown in the figure 3c, for example, is formed as a spherical recess and provided for receiving the at least one conical bearing element 131 a.
  • Module device 100 in particular a self-adjustment of the position of
  • Sensor holding device 130 relative to the position of the housing device 140 can be achieved. This allows the sensor support device 130 and the housing device 140 thus generated to be displaced into the position which permits maximum extension of the retaining spring device 170 by the contact force F, thus generated.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of adjusting devices 141 a-141 c and an inner opening 143 of a sensor mounting device 130 according to another embodiment of the invention.
  • the alignment devices 141 a-141 c are formed by a V-trench structure.
  • An inner opening 143 of the sensor mounting device 130 allows the reception of the
  • FIG. 5a shows a schematic representation of a modular device for a
  • the module device comprises the sensor mounting device 130, the housing device 140, as well as the retaining spring device 170.
  • Objective device 120 are further designed, for example, as a spatial injection-molded circuit carrier, Molded Interconnect Device, MID.
  • FIG. 5b shows a schematic representation of a sensor mounting device according to a further embodiment of the invention.
  • the sensor mounting device 130 is formed, for example, in one piece.
  • the sensor device 130 can also be constructed from several parts.
  • FIG. 5c shows a schematic representation of a holding spring device according to a further embodiment of the invention.
  • the retaining spring means 170 is designed, for example, as a leaf spring and is formed from a flat metal band which is biased arcuately.
  • Retaining spring means 170 may comprise steel, spring steel, stainless steel, non-ferrous metal, a fiber composite material or a glass fiber reinforced plastic.
  • FIG. 5d shows a schematic representation of a modular device for a
  • the housing device 140 is designed as a spatially injection-molded part.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Modulvorrichtung (100) für ein Kamerasystem mit einer Gehäuseeinrichtung (140), die eine innere Öffnung (140a) aufweist dazu ausgelegt ist, eine Justage einer Einbauposition der Modulvorrichtung in einem Kraftfahrzeug zu ermöglichen, mit einer Sensorhalterungseinrichtung (130), die einen oberen Bereich (130a) und einen Sockelbereich (130b) aufweist und mit der Gehäuseeinrichtung (140) über mindestens ein Auflageelement (131 a-131 c) gekoppelt ist und die dazu ausgelegt ist, einen Bildsensor (150) aufzunehmen, mit einer Objektiveinrichtung (120), die mit der Sensorhalterungseinrichtung (130) an dem oberen Bereich (130a) über mindestens ein Verbindungselement (132a, 132b) gekoppelt ist und die dazu ausgelegt ist, eine optische Abbildung auf dem Bildsensor (150) zu erzeugen, und mit einer Haltefedereinrichtung (170), die an die Gehäuseeinrichtung (140) und den Sockelbereich (130b) der Sensorhalterungseinrichtung (130) gekoppelt ist und die dazu ausgelegt ist, den Bildsensor (150) an die Sensorhalterungseinrichtung (130) anzupressen.

Description

Beschreibung Titel
Modulvorrichtunq für ein Kamerasvstem, Haltefedereinrichtunq und entsprechendes Kamerasvstem
Die Erfindung betrifft eine Modulvorrichtung für ein Kamerasystem, eine
Haltefedereinrichtung und ein entsprechendes Kamerasystem.
Stand der Technik
Die DE 10 2009 056 200 A1 beschreibt ein Kameramodul für ein Fahrzeug mit einer Kamera, insbesondere einer Videokamera, mittels welcher zumindest Bewegtbilder von der Umgebung des Kameramoduls erfassbar sind, und mit einem Gehäuse, in welchem die Kamera zumindest bereichsweise aufgenommen ist und welches eine
Durchtrittöffnung aufweist, durch welche die Bewegtbilder mittels der Kamera erfassbar sind, wobei auf einer zur Umgebung weisenden Stirnseite des Gehäuses im Bereich der Durchtrittöffnung ein die Durchtrittöffnung umlaufendes Dichtungselement vorgesehen ist, welches mit dem Gehäuse verbunden ist, sowie eine Befestigungsanordnung eines solchen Kameramoduls an einem Haltemodul eines Fahrzeugs.
Die DE 10 2008 001 675 A1 beschreibt ein Kameramodul zur Aufnahme von Bilddaten, insbesondere für den Einsatz im Kraftfahrzeugbereich. Das Kameramodul umfasst mindestens einen Bildsensorchip, insbesondere einen nicht-gekapselten Bildsensorchip. Weiterhin umfasst das Kameramodul mindestens ein Peltierelement mit mindestens einer kühlenden Oberfläche. Der Bildsensorchip ist mit der kühlenden Oberfläche durch mindestens ein Wärmesammeielement, insbesondere mindestens eine
Wärmesammeifolie, verbunden.
Die DE 10 2007 017 238 A1 beschreibt ein Kameramodul, insbesondere für ein Fahrzeug, das mindestens aufweist: ein Gehäuse mit einem Gehäuseinnenraum und ein
Optikmodul, das in dem Gehäuseinnenraum angeordnet ist und einen Schaltungsträger mit einem Bildaufnahme-Chip und elektrische Kontaktierungen aufweist, wobei das Optikmodul durch einen optischen Austritt auf einen Au ßenraum au ßerhalb des Gehäuses gerichtet ist, wobei die elektrischen Kontaktierungen von dem Optikmodul durch
Durchführungen im Gehäuse nach au ßen geführt sind zur Kontaktierung des
Kameramoduls, wobei die Durchführungen durch Glasdichtungen unter elektrischer Isolierung der Kontaktierungen abgedichtet sind, wobei der Gehäuseinnenraum gegenüber dem Außenraum hermetisch abgedichtet ist und wobei das Gehäuse mindestens zwei Gehäuseteile aufweist, die in einer hermetisch dichten Verbindung, z. B. einer Schweißverbindung oder Lötverbindung, miteinander verbunden sind.
Die Figur 6 zeigt beispielhaft ein Gehäusemodul 40 für ein Kameramodul 10.
Modulvorrichtungen für Kamerasysteme werden aus einzelnen Untersystemen aufgebaut.
Das Gehäusemodul 40 des in Figur 6 beispielhaft gezeigten Kameramoduls 10 ist über Arretierungseinrichtungen 41 a-41 b an Auflageelemente 31 a-31 b eines Bildsensormoduls 30 koppelbar. Das Bildsensormodul 30 ist zur Aufnahme eines Bildsensors 50 ausgelegt und erlaubt in einer inneren Öffnung 30a die Aufnahme eines Objektivmoduls 20, welches eine Vielzahl von optischen Linsen 61 , 62, 63, 64 aufweist und welches eine reelle optische Abbildung eines Gegenstandes oder eines Objektes auf dem Bildsensor 50 erzeugt.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft eine Modulvorrichtung für ein Kamerasystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 , ein Kamerasystem für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Patentanspruch 9 und eine Haltefedereinrichtung mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 1 .
Demgemäß ist erfindungsgemäß eine Modulvorrichtung für ein Kamerasystem mit einer Gehäuseeinrichtung vorgesehen, welche eine innere Öffnung aufweist und welche dazu ausgelegt ist, eine Justage einer Einbauposition der Modulvorrichtung in einem
Kraftfahrzeug zu ermöglichen; mit einer Sensorhalterungseinrichtung, welche einen oberen Bereich und einen Sockelbereich aufweist und welche mit der Gehäuseeinrichtung über mindestens ein Auflageelement gekoppelt ist und welche dazu ausgelegt ist, einen Bildsensor aufzunehmen; mit einer Objektiveinrichtung, welche mit der
Sensorhalterungseinrichtung an dem oberen Bereich über mindestens ein Verbindungselement gekoppelt ist und welche dazu ausgelegt ist, eine optische Abbildung auf dem Bildsensor zu erzeugen, und mit einer Haltefedereinrichtung, welche an den Sockelbereich der Sensorhalterungseinrichtung gekoppelt ist und welche dazu ausgelegt ist, den Bildsensor mit der wärmeleitenden Zwischenschicht an die
Sensorhalterungseinrichtung mittels Federkraft anzupressen und dabei einen
Wärmeleitungspfad über die wärmeleitende Zwischenschicht auszubilden.
Die Erfindung schafft ferner ein Kamerasystem für ein Kraftfahrzeug, mit einer
Modulvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einer Kameraelektronik zur Signalwandlung, wobei die Kameraelektronik auf einer Hauptplatine integriert ist und mit dem Bildsensor der Modulvorrichtung gekoppelt ist und die dazu ausgelegt ist, vom Bildsensor empfangenen Signale in Bildinformationen zu wandeln; und mit einem
Kameragehäuse, das zur Aufnahme der Modulvorrichtung und der Hauptplatine ausgelegt ist und das eine Justierausnehmung aufweist, welche zur Aufnahme der
Haltefedereinrichtung und zum Fixieren der Modulvorrichtung in dem Kameragehäuse ausgelegt ist.
Ferner schafft die vorliegende Erfindung eine Haltefedereinrichtung, welche an einen Sockelbereich einer Sensorhalterungseinrichtung ankoppelbar ist und welche dazu ausgelegt ist, einen Bildsensor mit einer wärmeleitenden Zwischenschicht an eine
Sensorhalterungseinrichtung anzupressen und dabei einen Wärmeleitungspfad über die wärmeleitende Zwischenschicht auszubilden.
Die erfindungsgemäße Idee liegt in einer Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen einem Bildsensor und einer als Wärmesenke dienenden Abstrahlfläche eines
Kühlkörpers. Dabei erfolgt ein Anpressen der Sensorhalterungseinrichtung an den Bildsensor durch eine Halterfedereinrichtung mittels einer Federkraft der
Haltefedereinrichtung. Das Anpressen wird dabei durch die als wärmeleitende Haltefeder ausgebildete
Haltefedereinrichtung erreicht, wobei durch die wärmeleitende Haltefeder auch ein zusätzlicher Wärmeleitungspfad zu der Gehäuseeinrichtung ausgebildet wird, wobei die Gehäuseeinrichtung und die Haltefedereinrichtung selbst als Kühlköper und/oder
Wärmesenke vorgesehen sind. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass der Bildsensor mit der wärmeleitenden Zwischenschicht an die Sensorhalterungseinrichtung mittels Federkraft angepresst wird und dabei einen Wärmeleitungspfad über die wärmeleitende Zwischenschicht ausgebildet wird. Dies erlaubt eine dauerhaften Fixierung eines Wärmekopplungselementes bei gleichzeitig vorhandener Flexibilität zur Reduzierung von eventuell auftretendem mechanischem Stress, welcher auf Grund von temperaturbedingten Längenänderung der Bauteile des Kamerasystems induziert wird.
Dies erlaubt eine Verringerung der mechanischen Toleranzkette zwischen der optischen Achse des Linsen- und Kamerasystems und der Fahrachse des Kraftfahrzeuges. Dadurch ergibt sich ferner eine vorteilhafte Ankopplung des Kamerasystems über entsprechend gestaltete Auflagepunkte.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den
Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die
Haltefedereinrichtung als eine Flachfeder, als eine Blattfeder, als eine Formfeder oder als ein Drahtbiegeteil ausgeführt ist. Dadurch kann die von der Haltefedereinrichtung aufgewendete Federkraft vorteilhaft daran angepasst werden, den Bildsensor mit der wärmeleitenden Zwischenschicht an die Sensorhalterungseinrichtung mit einer vorbestimmten Federkraft anzupressen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Haltefedereinrichtung Stahl, Federstahl, Edelstahl, Nichteisenmetall, einen
Faserverbundwerkstoff oder einen glasfaserverstärkten Kunststoff aufweist. Dies erlaubt vorteilhaft eine kostengünstige Herstellung der Haltefedereinrichtung.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Dreipunktauflage zwischen der Sensorhalterungseinrichtung und der Gehäuseeinrichtung durch drei Auflageelemente ausgebildet ist. Dadurch kann die Modulvorrichtung spielfrei gelagert werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Bildsensor lichtempfindliche elektronische Bauelemente umfasst und als ein CCD- Bildsensor ausgeführt ist. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das mindestens eine Verbindungselement der Sensorhalterungseinrichtung als eine passgenaue Öffnung ausgeführt ist. Dadurch kann die Modulvorrichtung und das
Kamerasystem einfach montiert werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Haltefedereinrichtung zu einem Ausbilden eines Wärmeleitungspfades von dem
Bildsensor zu der Gehäuseeinrichtung vorgesehen ist. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Haltefedereinrichtung als Kühlkörper zur Wärmeabstrahlung der Abwärme des wärmeproduzierenden Bildsensors vorgesehen ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kamerasystem ferner eine Scheibenhalterung aufweist, die mit dem Kameragehäuse gekoppelt ist und die dazu ausgelegt ist, das Kamerasystem mit dem Kraftfahrzeug zu verbinden.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren.
Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Modulvorrichtung für ein
Kamerasystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Kamerasystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3a-3c drei schematische Darstellungen von Justiereinrichtungen und zugehörigen
Auflageelementen gemäß dreier weiterer Ausführungsformen der
Erfindung;
Fig. 4 eine schematische Darstellung von Justiereinrichtungen und einer inneren
Öffnung einer Sensorhalterungseinrichtung gemäß einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5a eine schematische Darstellung einer Modulvorrichtung für ein
Kamerasystem gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5b eine schematische Darstellung einer Sensorhalterungseinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5c eine schematische Darstellung einer Haltfedereinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5d eine schematische Darstellung einer Modulvorrichtung für ein
Kamerasystem gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 6 eine beispielhafte Darstellung eines Kameramoduls nach dem Stand der
Technik.
Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche und funktionsgleiche Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts Gegenteiliges ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
Es versteht sich ferner, dass Komponenten und Elemente in den Zeichnungen aus Gründen der Übersichtlichkeit und Verständlichkeit nicht notwendigerweise
maßstabsgetreu zueinander wiedergegeben sind.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Modulvorrichtung für ein
Kamerasystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Eine Modulvorrichtung 100 für ein Kamerasystem umfasst eine Gehäuseeinrichtung 140, eine Sensorhalterungseinrichtung 130, eine Objektiveinrichtung 120 und eine
Haltefedereinrichtung 170.
Die Gehäuseeinrichtung 140 weist beispielsweise eine innere Öffnung 140a auf und ist dazu ausgelegt, eine Justage einer Einbauposition der Modulvorrichtung 100 in einem Kraftfahrzeug zu ermöglichen. Die Sensorhalterungseinrichtung 130 weist beispielsweise einen oberen Bereich 130a und einen Sockelbereich 130b auf und ist mit der Gehäuseeinrichtung 140 über mindestens ein Auflageelement 131 a-131 c gekoppelt. Ferner ist die
Sensorhalterungseinrichtung 130 beispielsweise dazu ausgelegt, einen Bildsensor 150 aufzunehmen.
Ferner umfasst die Gehäuseeinrichtung 140 mindestens eine Justiereinrichtung 141 a- 141 c zur Aufnahme des mindestens einen Auflageelementes 131 a-131 c.
Der Bildsensor 150 ist beispielsweise als Sensor zur Aufnahme von zweidimensionalen Abbildern durch eine Licht-induzierte elektrische Signalerzeugung ausgelegt,
beispielsweise als CCD-Sensor oder CCD-Bildsensoren oder als CMOS-Sensor mit neben- oder übereinander liegenden farbsensitiven Sensoren. CCD bezeichnet hierbei "charge-coupled device", auf Deutsch„Ladungsgekoppeltes Bauelement". Die Objektiveinrichtung 120 ist beispielsweise mit der Sensorhalterungseinrichtung 130 an dem oberen Bereich 130a über mindestens ein Verbindungselement 132a, 132b gekoppelt und ferner dazu ausgelegt, eine optische Abbildung auf dem Bildsensor 150 zu erzeugen. Die Objektiveinrichtung 120 weist beispielsweise eine Vielzahl von optischen Linsen 161 , 162, 163, 164, 165 auf. Die Linsen 161 , 162, 163, 164, 165 bilden
beispielsweise ein Objektiv in Form eines optischen Linsensystems mit einer optischen Achse OA.
Die Haltefedereinrichtung 170 ist beispielsweise an den Sockelbereich 130b der
Sensorhalterungseinrichtung 130 gekoppelt und dazu ausgelegt, den Bildsensor 150 an die Sensorhalterungseinrichtung 130 anzupressen. Dabei kann die Haltefedereinrichtung 170 dazu ausgebildet sein, gegen den Sockelbereich 130b der
Sensorhalterungseinrichtung 130 gepresst zu werden.
Beispielsweise ist zwischen der Haltefedereinrichtung 170 und dem Bildsensor 150 eine wärmeleitende Zwischenschicht 151 ausgebildet, die eine wärmeleitfähige Kontaktierung des Bildsensors 150 mit geringer mechanischer Beanspruchung der Oberfläche des Bildsensors 150 ermöglicht.
Die Haltefedereinrichtung 170 kann an den Sockelbereich 130b der
Sensorhalterungseinrichtung 130 mit Hilfe von mindestens einer Verbindungseinrichtung 145a, 145b gekoppelt werden. Dazu kann der Sockelbereich 130b entsprechende Einkerbungselemente 146a, 146b aufweisen.
Die mindestens eine Verbindungseinrichtung 145a, 145b ist beispielsweise als eine Schraubverbindung ausgebildet. Ebenso kann die mindestens eine
Verbindungseinrichtung 145a, 145b als eine Niet- oder Klemmverbindung oder als ein sonstiges Befestigungsmittel ausgebildet sein.
Die Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Kamerasystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Das Kamerasystem für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Modulvorrichtung 100, eine Kameraelektronik 200 und ein Kameragehäuse 300. Die Modulvorrichtung 100 umfasst die Gehäuseeinrichtung 140, die
Sensorhalterungseinrichtung 130, die Objektiveinrichtung 120 und die
Haltefedereinrichtung 170.
Die Sensorhalterungseinrichtung 130 ist beispielsweise aus einem Thermoplast oder aus einem sonstigen Kunststoff, der sich in einem bestimmten Temperaturbereich verformen lässt, gefertigt und wird beispielsweise mit einer strukturierten Metallisierung versehen, durch welche der Bildsensor 150 per Bondverdrahtung kontaktiert werden kann.
Die Kameraelektronik 200 ist zur Signalwandlung ausgelegt, wobei die Kameraelektronik 200 auf einer Hauptplatine 210 integriert ist und mit dem Bildsensor 150 der Modulvorrichtung 100 gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, vom Bildsensor 150 empfangenen Signale in Bildinformationen zu wandeln.
Das Kameragehäuse 300 ist zur Aufnahme der Modulvorrichtung 100 und der
Hauptplatine 210 ausgelegt und weist eine Rasthalterung auf, die zur Montage des Kamerasystems ausgelegt ist.
Die Modulvorrichtung 100 ist beispielsweise durch die Scheibenhalterung 320 an der Frontscheibe des Kraftfahrzeuges verankert. Durch in Lagersitzen 300a aufliegende Justierdornen 320a wird das Kameragehäuse 300 in Bezug auf das Kraftfahrzeug justiert. Durch die Haltefedereinrichtung 170 wird die Modulvorrichtung gegenüber dem
Kameragehäuse 300 justiert.
Die Gehäuseeinrichtung 140 der Modulvorrichtung 100 kann dabei fest mit dem
Kameragehäuse 300 verbunden werden.
Die elektrische Kontaktierung des Bildsensors 150 erfolgt über Bondverdrahtungen mit der Hauptplatine 210. Die mechanische Koppelung des Kameragehäuses 300 mit der Scheibenhalterung 320 kann über Clips, Klebe-, Klemm-, oder Schraubverbindungen erfolgen. Eine
Lagepunktbestimmung erfolgt über die Justiereinrichtung 141 a-141 c in Verbindung mit den Auflageelementen 131 a-131 c, welche beispielsweise als eine 3-Punkt-Auflage ausgeführt sind.
Die Figuren 3a, 3b und 3c zeigen drei schematische Darstellungen von
Justiereinrichtungen und zugehörigen Auflageelementen gemäß dreier weiterer
Ausführungsformen der Erfindung. Die Justiereinrichtungen 141 a-141 c, wie in der Figur 3a gezeigt, sind beispielsweise als kugelförmige Ausnehmungen ausgebildet und zur Aufnahme des mindestens einen kegelförmigen Auflageelementes 131 a-131 c vorgesehen.
Die Justiereinrichtungen 141 a-141 c, wie in der Figur 3b gezeigt, sind beispielsweise als Ausnehmungen in Form einer Einkerbung ausgebildet und zur Aufnahme des mindestens einen eine sphärische Oberfläche aufweisenden Auflageelementes 131 a-131 c vorgesehen.
Die Justiereinrichtung 141 a, wie in der Figur 3c gezeigt, ist beispielsweise als eine kugelförmige Ausnehmung ausgebildet und zur Aufnahme des mindestens einen kegelförmigen Auflageelementes 131 a vorgesehen.
Dabei ist in der Figur 3c dargestellt, an welcher Stelle der Sensorhalterungseinrichtung 130 die Haltefeder 170 eine Anpresskraft F auf das kegelförmige Auflageelement 131 a der Sensorhalterungseinrichtung 130 ausübt, um das kegelförmige Auflageelement 131 a an die kugelförmige Justiereinrichtung 141 a anzupressen.
Durch die Verwendung der entsprechend gestalteten Aufnahmeelemente 131 a-131 c und der zugehörigen Justiereinrichtungen 141 a-141 c kann mittels einer durch die
Haltefedereinrichtung 170 erzeugten Anpresskraft F eine Selbstjustierung der
Modulvorrichtung 100, insbesondere eine Selbstjustierung der Lage der
Sensorhalterungseinrichtung 130 gegenüber der Lage der Gehäuseeinrichtung 140 erreicht werden. Dies erlaubt, dass durch die so erzeugte Anpresskraft F, die Sensorhalterungseinrichtung 130 und die Gehäuseeinrichtung 140 in diejenige Position verschoben werden, die eine maximale Ausdehnung der Haltefedereinrichtung 170 ermöglicht.
Die Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung von Justiereinrichtungen 141 a-141 c und einer inneren Öffnung 143 einer Sensorhalterungseinrichtung 130 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Bei der in Figur 4 gezeigten Ausführungsform der Sensorhalterungseinrichtung 130 sind die Justiereinrichtungen 141 a-141 c durch eine V-Grabenstruktur ausgebildet. Eine innere Öffnung 143 der Sensorhalterungseinrichtung 130 erlaubt die Aufnahme der
Objektivreinrichtung 120.
Die Figur 5a zeigt eine schematische Darstellung einer Modulvorrichtung für ein
Kamerasystem gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die Modulvorrichtung umfasst die Sensorhalterungseinrichtung 130, die Gehäuseeinrichtung 140, sowie die Haltefedereinrichtung 170.
Die Sensorhalterungseinrichtung 130, die Gehäuseeinrichtung 140, die
Objektiveinrichtung 120 sind ferner beispielsweise als ein räumlicher spritzgegossener Schaltungsträger, Molded Interconnect Device, MID, ausgebildet.
Die Figur 5b zeigt eine schematische Darstellung einer Sensorhalterungseinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Die Sensorhalterungseinrichtung 130 ist beispielsweise einstückig ausgebildet. Die Sensoreinrichtung 130 kann aber auch aus mehreren Teilen aufgebaut werden.
Die Figur 5c zeigt eine schematische Darstellung einer Haltfedereinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Die Haltefedereinrichtung 170 ist beispielsweise als Blattfeder ausgelegt und wird aus einem flachen Metallband gebildet, das bogenförmig vorgespannt wird. Die
Haltefedereinrichtung 170 kann Stahl, Federstahl, Edelstahl, Nichteisenmetall, einen Faserverbundwerkstoff oder einen glasfaserverstärkten Kunststoff aufweisen.
Die Figur 5d zeigt eine schematische Darstellung einer Modulvorrichtung für ein
Kamerasystem gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Beispielsweise ist die Gehäuseeinrichtung 140 als räumliches spritzgegossenes Formteil ausgeführt.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.

Claims

Ansprüche
1 . Modulvorrichtung (100) für ein Kamerasystem mit:
- einer Gehäuseeinrichtung (140), welche eine innere Öffnung (140a) aufweist und welche dazu ausgelegt ist, eine Justage einer Einbauposition der Modulvorrichtung in einem Kraftfahrzeug zu ermöglichen;
- einer Sensorhalterungseinrichtung (130), welche einen oberen Bereich (130a) und einen Sockelbereich (130b) aufweist und welche mit der Gehäuseeinrichtung (140) über mindestens ein Auflageelement (131 a-131 c) gekoppelt ist und welche dazu ausgelegt ist, einen Bildsensor (150) aufzunehmen;
- einer Objektiveinrichtung (120), welche mit der Sensorhalterungseinrichtung (130) an dem oberen Bereich (130a) über mindestens ein Verbindungselement (132a, 132b) gekoppelt ist und welche dazu ausgelegt ist, eine optische Abbildung auf dem Bildsensor (150) zu erzeugen; und
- einer Haltefedereinrichtung (170), welche an den Sockelbereich (130b) der Sensorhalterungseinrichtung (130) gekoppelt ist und welche dazu ausgelegt ist, den Bildsensor (150) mit der wärmeleitenden Zwischenschicht (151 ) an die
Sensorhalterungseinrichtung (130) mittels Federkraft anzupressen und dabei einen Wärmeleitungspfad über die wärmeleitende Zwischenschicht (151 ) auszubilden.
2. Modulvorrichtung (100) nach Anspruch 1 , wobei die Haltefedereinrichtung (170) als eine Flachfeder, als eine Blattfeder, als eine Formfeder oder als ein Drahtbiegeteil ausgeführt ist.
3. Modulvorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Haltefedereinrichtung (170) Stahl, Federstahl, Edelstahl, Nichteisenmetall, einen Faserverbundwerkstoff oder einen glasfaserverstärkten Kunststoff aufweist.
4. Modulvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Dreipunktauflage zwischen der Sensorhalterungseinrichtung (130) und der
Gehäuseeinrichtung (140) durch drei Auflageelemente (131 a-131 c) ausgebildet ist.
5. Modulvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bildsensor (150) lichtempfindliche elektronische Bauelemente umfasst und als ein CCD-Bildsensor ausgeführt ist.
6. Modulvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Verbindungselement (132a, 132b) der Sensorhalterungseinrichtung (130) als eine passgenaue Öffnung ausgeführt ist.
7. Modulvorrichtung( 100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Haltefedereinrichtung (170) zu einem Ausbilden eines Wärmeleitungspfades von dem Bildsensor (150) zu der Gehäuseeinrichtung (140) vorgesehen ist.
8. Modulvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Haltefedereinrichtung (170) als Kühlkörper zur Wärmeabstrahlung der Abwärme des wärmeproduzierenden Bildsensors (150) vorgesehen ist.
9. Kamerasystem für ein Kraftfahrzeug, mit: - einer Modulvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8;
- einer Kameraelektronik (200) zur Signalwandlung, wobei die Kameraelektronik (200) auf einer Hauptplatine (210) integriert ist und mit dem Bildsensor (150) der Modulvorrichtung (100) gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, vom Bildsensor (150) empfangenen Signale in Bildinformationen zu wandeln; und
- einem Kameragehäuse (300), das zur Aufnahme der Modulvorrichtung (100) und der Hauptplatine (210) ausgelegt ist und das eine Justierausnehmung (305) aufweist, welche zur Aufnahme der Haltefedereinrichtung (170) und zum Fixieren der
Modulvorrichtung (100) in dem Kameragehäuse ausgelegt ist.
10. Kamerasystem nach Anspruch 9, weiterhin mit:
einer Scheibenhalterung (320), die mit dem Kameragehäuse (300) gekoppelt ist und die dazu ausgelegt ist, das Kamerasystem mit dem Kraftfahrzeug zu verbinden.
1 1 . Haltefedereinrichtung (170), welche an einen Sockelbereich (130b) einer
Sensorhalterungseinrichtung (130) ankoppelbar ist und welche dazu ausgelegt ist, einen Bildsensor (150) mit einer wärmeleitenden Zwischenschicht (151 ) an eine Sensorhalterungseinrichtung (130) anzupressen und dabei einen Wärmeleitungspfad über die wärmeleitende Zwischenschicht (151 ) auszubilden.
12. Haltefedereinnchtung nach Anspruch 1 1 , wobei die Haltefedereinrichtung (170) als eine Flachfeder, als eine Blattfeder, als eine Formfeder oder als ein Drahtbiegeteil ausgeführt ist.
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