WO2014090466A1 - Kameraanordnung und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

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WO2014090466A1
WO2014090466A1 PCT/EP2013/072118 EP2013072118W WO2014090466A1 WO 2014090466 A1 WO2014090466 A1 WO 2014090466A1 EP 2013072118 W EP2013072118 W EP 2013072118W WO 2014090466 A1 WO2014090466 A1 WO 2014090466A1
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WO
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camera
image sensor
housing part
camera arrangement
imager module
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PCT/EP2013/072118
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Seger
Nikolai Bauer
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50Constructional details
    • H04N23/54Mounting of pick-up tubes, electronic image sensors, deviation or focusing coils
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/57Mechanical or electrical details of cameras or camera modules specially adapted for being embedded in other devices
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    • H04N23/50Constructional details
    • H04N23/51Housings

Definitions

  • the invention relates to a camera arrangement that can be used, in particular, in a vehicle, and to a method for producing the camera arrangement.
  • Camera arrangements are used in vehicles, in particular for detecting a lane area in front of the vehicle.
  • the camera arrangements are generally designed as a camera module, with an exterior
  • a camera body that houses a lens, an image sensor, and generally a circuit carrier with other electronic elements.
  • the lens mount can z. B. are bolted to the sensor carrier. This imager module is then subsequently inserted into the camera body, and the sensor carrier with z. B. contacted a circuit board.
  • the image module is adjusted in its manufacture by the lens in the lens mount along the optical axis is adjusted by evaluating image signals of the image sensor, wherein z. B. a test pattern is detected at a relevant distance, the image is evaluated for contrast.
  • DE 10 2009 0275 14 A1 shows such a camera module in which the objective is fixed by an adhesive after the adjustment in the objective receptacle (lens holder).
  • MID Molded Interconnected Devices, injection molded circuit carrier
  • injection-molded plastic carrier can be applied. This can be on electrical circuits realize spatially more complex structures, the structures can also take over mechanical functions at the same time, without additional parts to be attached. As a result, a high mechanical strength is achieved.
  • the image sensor is connected to a metallic housing part of the camera housing via a heat conducting means.
  • a housing part is in this case in particular a firmly connected to other parts of the camera body part to understand.
  • the metallic housing part advantageously has an outer surface of the camera housing, via which heat can thus be dissipated.
  • the heat conduction is in particular flexible or yielding.
  • the system preferably takes place via the rear side of the image sensor, on whose front side its sensitive surface is formed.
  • the system is tension-free, especially in the axial direction.
  • a resilient, flexible heat conducting means can be used, which allows a large-area contact with the back of the image sensor.
  • the direct heat dissipation to a metallic housing part allows this very efficient cooling and heat dissipation to the outside Shen.
  • the imager module is fixed or fastened to the camera housing in a direction perpendicular to the optical axis.
  • This recording is advantageously carried out by a tension, so that the imager module is pressed in a direction perpendicular to the optical axis against a first housing part of the camera body.
  • a carrier device of the image module which receives the lens and the image sensor, clamped against the housing part.
  • the fixation perpendicular to the optical axis cooperates in a special way with the cooling via a heat conduction to the metallic housing part in the direction of the optical axis to the rear.
  • the fixation is perpendicular to the optical axis, the cooling contact along the optical axis can be done without voltage to the rear, so that the image sensor is not affected by voltages is loaded and the - especially flexible - heat conduction can effectively and over a large area.
  • the first housing part may in particular have a support contour for a self-centering reception of the image module.
  • a spring device can press the imager module against this receiving contour of the first housing part from one side, so that the imager module is positioned in a self-centering manner.
  • the fixation becomes perpendicular to the axial direction, i. in the radial direction, also used for self-centering.
  • the support device is pressed against the support contour, in particular with its objective receptacle, which is advantageously cylindrical and accommodates the objective.
  • An effective self-centering is achieved in particular by a V-shaped receiving contour, d. H. with mutually inclined contour surfaces, which together form a V-shape.
  • four corresponding contour surfaces are provided, wherein two contour surfaces each give a V, and two such pre-formations are provided in the axial direction one behind the other, so that a self-centering is achieved perpendicular to the optical axis and tilting by the two V-shapes can be prevented.
  • the carrier device is formed in one piece, in particular as MID injection molded part.
  • the rigidity is improved to accommodate the entire support means without adjustment of the optical axis in the self-centering contour.
  • the conductor tracks for contacting the image sensor may also be formed in the MID carrier device.
  • the cylindrical lens holder and the substantially plate-shaped sensor carrier can be suitably formed as a single injection molded part, in particular with injection molding along the optical axis.
  • a contact can be made in particular to a circuit carrier provided below.
  • the metallic housing part which serves as a heat sink for the image sensor, is advantageously formed by the receiving body having the first housing part itself.
  • the bracing can be done in particular in the vertical direction.
  • the Imager module is placed from above or below in the metallic first housing part, and pressed by a spring element against the receiving contour.
  • the spring element may also be a housing part itself, z. B. an upper cover; Furthermore, a spring means between a housing part and the Imager module can be placed.
  • the further housing part can, for. B. positively locked to the first housing part, z. B. be clipped.
  • Fig. 1 shows a camera arrangement according to an embodiment of the invention in longitudinal section along the optical axis
  • FIG. 2 shows a perspective view from the front and from the top of a section of the metallic first housing part from FIG. 1 without and with the imager module inserted;
  • Fig. 3 shows the spring element in a perspective view from below
  • Fig. 4 shows a sectional view perpendicular to the optical axis
  • Fig. 5 shows an alternative to Fig. 1 further embodiment of the
  • FIG. 6 shows a slightly perspective bottom view of a portion of the metallic first housing part of Figure 5 without and with inserted Imager module.
  • FIG. 7 shows the step of inserting the spring element following FIG. 6; FIG. and
  • FIGS. 8 is a flowchart of a manufacturing method of the camera arrangement of FIGS. 1 to 4.
  • a camera arrangement 1 shown in FIGS. 1 to 4 is provided in particular for arrangement in a vehicle 2, not shown in more detail here, in particular for detecting an outside space by a vehicle window of the vehicle 2.
  • the camera arrangement 1 comprises a camera housing 3, 4, 5 with a vehicle body as a casting of a metal, in particular aluminum, manufactured first housing part 3, serving as a lower cover second housing part 4 and an upper cover 5 on.
  • the camera arrangement 1 has an imager module 6 and a circuit carrier 8, which are accommodated in the camera housing 3, 4, 5.
  • the imager module 6 is embodied as an assembly which comprises a carrier device 10 manufactured in MID (Molded Interconnect Device) technology, an objective 12 accommodated in the MID carrier device 10 and an image sensor 14 attached to the MID carrier device 10 (Imager chip). Through the lens 12 and the image sensor 14, an optical axis A is defined.
  • the MID carrier device 10 is produced as an injection-molded part from a suitable plastic or mold material and has a substantially cylindrical lens receiving area 10a for receiving the objective 12 and a plate-shaped sensor carrier adjoining the rear side of the objective receiving area 10a - Area 10b, on the back of the image sensor 14 is mounted.
  • the objective 12 is preferably longitudinally adjustable in the MID carrier device 10 for focusing the optical arrangement of the objective 12 and the image sensor 14 during the production of the imager module 6 with subsequent fixation.
  • the camera assembly 1 is thus preferably a fixed focus camera assembly with fixed object width, z. B. object infinite to capture an external space au- outside the vehicle 2, may be formed.
  • the lens 12 has a lens frame 12a and lenses 12b in a conventional manner.
  • the fixation of the lens 12 in the lens-receiving portion 10 a or on the cylindrical inner side is z. B. by means of an adhesive, for.
  • an adhesive for.
  • a UV-curing adhesive in UV-transparent plastic material of the support means 10 or by friction welding or by a frictional engagement possible.
  • the sensor carrier region 10b has a recess 16 through which the optical axis A extends, wherein the image sensor 14 is fastened to the rear side of the plate-shaped sensor carrier region 10b and is aligned with the lens 12 through the recess 16; the image sensor 14 is thus secured in flip-chip technology with alignment of its sensitive surface through the recess 16 to the lens 12.
  • the sensitive surface 14a of the image sensor 14 is protected from the outside.
  • Both the image sensor 14 and the lens 12 are thus attached to the common one-piece MID carrier device 10, so that no further tolerances occur between them.
  • the imager module 6 is inserted into the camera housing 3, 4, 5 and received spring biased.
  • the metallic first housing part 3 a of Fig. 2 apparent shape with a support contour 20, which by z. B. four contour surfaces 20a is described, each of which two contour surfaces 20a are arranged in the same plane perpendicular to the optical axis A and V-shaped to each other, i. to run down on each other.
  • the two V-shaped pairs of contour surfaces 20a are offset along the optical axis A, whereby the risk of tipping of the imager module 6 is eliminated.
  • Housing part 3 has a housing rear wall 22, to which the rear side 14b of the image sensor 14 by means of a heat conducting, in particular a thermal compound 24, is coupled. This coupling by means of the thermal paste 24 or z.
  • a flexible bathleitpads takes place stress-free and is not the fixation, but only the cooling of the image sensor 14 via the rear side 14b on a heat contact surface 23 of the metallic first Ge on the arrangement shown in Figure 2, the upper cover 5 shown in Figure 3 is set, wherein a fixing of the imager module 6 via a spring element acting from above takes place; in this embodiment, the upper cover 5 itself is formed as a spring element, that is, the spring element is integrated in the upper cover 5; Alternatively, it may be additionally set between the upper cover 5 and the lens accommodating portion 10a of the support means.
  • the fixation of the imager module 6 is thus perpendicular to the optical axis A; In the embodiment shown, this fixation is done in the vertical direction by the upper cover the
  • Imager module 5 down into the receiving contour 20 presses.
  • the upper cover 5 is advantageously locked to the metallic first housing part 3 by snapping or clipping and rests on its rear end region on the metallic first housing part 3. According to the embodiment shown, it is designed as a plastic injection-molded part, with an upper one
  • Imagermodul 6 prepared by in step St1 of FIG. 8, the image sensor 14 is mounted on the back of the support means 10 in flip-chip technology and contacted with the tracks 25 (the contacting can also follow). Subsequently, in step St2, the objective 12 is inserted into the objective receiving region 10a of the MID carrier device 10, wherein subsequently in step St3, a focusing of the optical arrangement by longitudinal adjustment of the objective 12 and evaluation of image signals of the image sensor 14 can take place, with which known per se - a test pattern is recorded and evaluated for maximum contrast.
  • step St7 serving as a spring element upper cover 5 is placed from above, or placed a spring means and then placed the top cover 5, which clings to the first housing part 3, whereby the self-centering recording of the image module 6 is ensured.
  • step St8 the contacting of the conductor tracks 25 with the circuit carrier 8 can take place, and the camera arrangement 1 can be completed in step St9 by placing the lower, second housing part 4 from below.
  • Camera assembly 1 can thus in the vehicle by z. B. an additional camera rahalterung on the vehicle window or z. B. also be attached in the area of the headliner or a rearview mirror mount.
  • 5 to 7 show a further embodiment of a camera arrangement 101, in which the metallic housing part 103 serves as the upper housing part; the otherwise unchanged Imagermodul 6 is thus inserted from below into the metallic first housing part 103, that is also perpendicular to the optical axis A, wherein correspondingly a spring element 105 from below against the Imagermodul 6, in particular its cylindrical lens receiving area
  • the spring element 105 can according to this training directly in a Recess of the metallic first housing part 103 may be added, z. B. as a bent metal plate.
  • Fig. 7 shows the spring element 105 which can be hung or clipped according to the metal plate or sheet metal plate and presses in the second embodiment from bottom to top.
  • the spring strengths of the spring element 5 and 105 are in this case designed so low that they compared to the stiffness or the modulus of elasticity of the
  • Imager module 6 are low; the carrier device 10 and its lens-receiving region 10a are thus not deformed, so that the optical properties of the imager module 6 are not impaired by this fixation.
  • This can already be done by a sufficiently thick design of the wall thicknesses, in particular of the lens receiving area 10a and also of the plate-shaped sensor carrier area 10b.
  • the first housing part 3 and 103 each z. B. with two parallel wall portions 25 and 125, the z. B. simulate the semicircular shape of the lens pick-up area 10a.
  • On the housing rear wall 22 and 122 may optionally be provided a projection 50 for forming the heat contact surface 23 for conditioning of the heat conducting 24 , Basically, this is not required. As already stated, there is no fixation or clamping in the axial direction.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kameraanordnung (1), insbesondere für ein Fahrzeug (2), wobei die Kameraanordnung (1, 101) mindestens aufweist: ein Kameragehäuse (3, 4, 5), in dem ein Imagermodul (6) aufgenommen ist, das eine Trägereinrichtung (10), ein in der Trägereinrichtung (10) aufgenommenes Objektiv (12) und einen an der Trägereinrichtung (10) aufgenommenen Bildsensor (14) aufweist, wobei durch den Bildsensor (14) und das Objektiv (12) eine optische Achse (A) der Kameraanordnung (1) festgelegt ist. Hierbei ist vorgesehen, dass der Bildsensor (14) über ein Wärmeleitmittel (24), insbesondere ein flexibles Wärmeleitmittel, an einem metallischen Gehäuseteil (3) des Kameragehäuses anliegt. Hierbei liegt vorzugsweise keine axiale Verspannung vor. Vorteilhafterweise ist das Imagermodul (6) in einer Richtung senkrecht zur optischen Achse (A) in dem Kameragehäuse fixiert. Somit wird vorteilhafterweise in radialer Richtung verspannt und axial nach hinten effektiv gekühlt.

Description

Beschreibung Titel
Kameraanordnunq und Verfahren zu deren Herstellung
Stand der Technik Die Erfindung betrifft eine Kameraanordnung, die insbesondere in einem Fahrzeug einsetzbar ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung der Kameraanordnung.
Kameraanordnungen werden in Fahrzeugen insbesondere zur Erfassung eines Fahrbahnbereichs vor dem Fahrzeug eingesetzt. Die Kameraanordnungen wer- den hierbei im Allgemeinen als Kameramodul ausgebildet, mit einem äu ßeren
Kameragehäuse, das ein Objektiv, einen Bildsensor und im Allgemeinen einen Schaltungsträger mit weiteren elektronischen Elementen aufnimmt.
Hierbei ist die Ausbildung eines Imagermoduls aus Objektiv, Objektivaufnahme (lens holder), Sensorträger und auf dem Sensor montiertem Bildsensor bekannt.
Die Objektivaufnahme kann z. B. an dem Sensorträger festgeschraubt werden. Dieses Imagermodul wird dann nachfolgend in das Kameragehäuse eingesetzt, und der Sensorträger mit z. B. einem Schaltungsträger kontaktiert. Bei Fix-Focus-Systemen wird das Imagermodul bei seiner Herstellung justiert, indem das Objektiv in der Objektivaufnahme entlang der optischen Achse verstellt wird unter Auswertung von Bildsignalen des Bildsensors, wobei z. B. ein Testpattern in einem relevanten Abstand erfasst wird, dessen Bild auf Kontrast hin ausgewertet wird. Die DE 10 2009 0275 14 A1 zeigt ein derartiges Kamera- modul, bei dem das Objektiv nach der Justierung in der Objektivaufnahme (Linsenhalter) durch einen Kleber fixiert wird.
Weiterhin sind grundsätzlich MID-(Moulded Interconnected Devices, spritzgegossene Schaltungsträger)-Trägereinrichtungen bekannt, bei denen metallische Lei- terbahnen für elektrische Verbindungen direkt auf z. B. spritzgegossene Kunststoffträger aufgebracht werden. Hiermit lassen sich elektrische Schaltungen auf räumlich komplexeren Strukturen verwirklichen, wobei die Strukturen gleichzeitig auch mechanische Funktionen übernehmen können, ohne dass zusätzliche Teile anzustücken sind. Hierdurch wird auch eine hohe mechanische Festigkeit erreicht.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß liegt der Bildsensor über ein Wärmeleitmittel an einem metallischen Gehäuseteil des Kameragehäuses an. Als ein Gehäuseteil ist hierbei insbesondere ein fest mit weiteren Teilen des Kameragehäuses verbundenes Teil zu verstehen. Das metallische Gehäuseteil weist vorteilhafterweise eine Außenfläche des Kameragehäuses auf, über die somit Wärme abgeführt werden kann.
Das Wärmeleitmittel ist insbesondere flexibel bzw. nachgiebig. Die Anlage erfolgt vorzugsweise über die Rückseite des Bildsensors, an dessen Vorderseite seine sensitive Fläche ausgebildet ist. Die Anlage ist insbesondere in axialer Richtung spannungsfrei. Somit kann ein nachgiebiges, flexibles Wärmeleitmittel eingesetzt werden, das einen großflächigen Kontakt mit der Rückseite des Bildsensors ermöglicht. Die direkte Wärmeableitung an ein metallisches Gehäuseteil ermöglicht hierbei eine sehr effiziente Kühlung und Wärmeabfuhr nach au ßen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausbildung wird das Imagermodul in einer Richtung senkrecht zur optischen Achse an dem Kameragehäuse fixiert bzw befestigt. Diese Aufnahme erfolgt vorteilhafterweise durch eine Verspannung, sodass das Imagermodul in einer Richtung senkrecht zur optischen Achse gegen ein erstes Gehäuseteil des Kameragehäuses gedrückt wird. Vorteilhafterweise wird hierbei eine Trägereinrichtung des Imagermoduls, die das Objektiv und den Bildsensor aufnimmt, gegen das Gehäuseteil verspannt.
Hierdurch werden bereits einige Vorteile erreicht:
So wirkt die Fixierung senkrecht zur optischen Achse in besonderer Weise mit der Kühlung über ein Wärmeleitmittel an das metallische Gehäuseteil in Richtung der optischen Achse nach hinten zusammen. Indem die Fixierung senkrecht zur optischen Achse erfolgt, kann der Kühlkontakt entlang der optischen Achse nach hinten spannungsfrei erfolgen, so dass der Bildsensor nicht durch Spannungen belastet wird und das - insbesondere flexible - Wärmeleitmittel effektiv und großflächig anliegen kann.
Das erste Gehäuseteil kann hierbei insbesondere eine Auflagekontur für eine selbstzentrierende Aufnahme des Imagermoduls aufweisen. Somit kann eine Federeinrichtung von einer Seite her das Imagermodul gegen diese Aufnahmekontur des ersten Gehäuseteils drücken, sodass das Imagermodul selbstzentrierend positioniert wird. Somit wird die Fixierung senkrecht zur axialen Richtung, d.h. in radialer Richtung, auch zur Selbstzentrierung genutzt.
Die Trägereinrichtung wird insbesondere mit ihrer Objektivaufnahme, die vorteilhafterweise zylindrisch ausgebildet ist und das Objektiv aufnimmt, gegen die Auflagekontur gedrückt. Eine effektive Selbstzentrierung wird insbesondere durch eine V-förmige Aufnahmekontur erreicht, d. h. mit zueinander geneigten Konturflächen, die zusammen eine V-Form ausbilden. Vorteilhafterweise sind vier entsprechende Konturflächen vorgesehen, wobei jeweils zwei Konturflächen ein V ergeben, und zwei derartige Vor-Ausbildungen in axialer Richtung hintereinander vorgesehen sind, sodass eine Selbstzentrierung senkrecht der optischen Achse erreicht wird und ein Verkippen durch die beiden V-Formen verhindert werden kann.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausbildung ist die Trägereinrichtung einteilig ausgebildet, insbesondere als MID-Spritzgussteil. Durch die einteilige Ausbildung wird die Steifigkeit verbessert, um die gesamte Trägereinrichtung ohne Verstellung der optischen Achse in der selbstzentrierenden Kontur aufzunehmen.
Bei Ausbildung als MID-Gussteil können auch die Leiterbahnen zur Kontaktie- rung des Bildsensors in der MID-Trägereinrichtung ausgebildet sein. Hierbei wird erkannt, dass eine Formgebung möglich ist, bei der die zylindrische Objektivaufnahme und der im wesentlichen plattenförmigen Sensorträger geeignet als ein einziges Spritzgussteil ausgebildet werden können, insbesondere mit Spritzgussrichtung entlang der optischen Achse. Eine Kontaktierung kann insbesondere zu einem unterhalb vorgesehenen Schaltungsträger erfolgen.
Das metallische Gehäuseteil, das als Wärmesenke für den Bildsensor dient, wird vorteilhafterweise durch das die Aufnahmekontur aufweisende erste Gehäuseteil selbst ausgebildet. Somit wird das Imagermodul gegen das erste Gehäuseteil gedrückt, an dem auch der Bildsensor gekühlt wird. Es ergibt sich eine stabile, sichere Aufnahme.
Die Verspannung kann insbesondere in vertikaler Richtung erfolgen. Somit wird das Imagermodul von oben oder unten in das metallische erste Gehäuseteil gelegt, und durch ein Federelement gegen dessen Aufnahmekontur gedrückt. Das Federelement kann auch ein Gehäuseteil selbst sein, z. B. eine obere Abdeckung; weiterhin kann auch ein Federmittel zwischen ein Gehäuseteil und das Imagermodul gelegt werden. Das weitere Gehäuseteil kann z. B. formschlüssig an dem ersten Gehäuseteil eingerastet werden, z. B. angeklipst werden.
Erfindungsgemäß werden somit weitere Vorteile erreicht:
Es ist eine schnelle, sichere Herstellung mit wenigen Bauteilen und wenigen Arbeitsschritten und somit auch kostengünstig möglich. Da die Aufnahme des Imagermoduls im Kameragehäuse sicher und selbstzentrierend erfolgt, ohne Verspannung des Imagermoduls entlang der optischen Achse, können auch Verzerrungen und Defokussierungen durch Verspannungen entlang der optischen Achse vermieden werden. Durch die direkte Kühlung des Bildsensors, insbesondere über dessen Rückseite und ein flexibles Wärmeleitmittel wie z.B. eine Wärmeleitpaste oder ein flexibles Wärmeleitpad direkt an ein metallisches Gehäuseteil kann eine sehr gute Kühlleistung erreicht werden, so dass die gute Abbildungseigenschaften des Bildsensors bzw. geringes Rauschen erreicht werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt eine Kameraanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung im Längsschnitt entlang der optischen Achse;
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht von vorne und oben eines Abschnitts des metallischen ersten Gehäuseteils aus Fig. 1 ohne und mit eingesetztem Imagermodul;
Fig. 3 zeigt das Federelement in perspektivischer Ansicht von unten;
Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht senkrecht zur optischen Achse;
Fig. 5 zeigt eine zu Fig. 1 alternative weitere Ausführungsform der
Kameraanordnung; Fig. 6 zeigt eine leicht perspektivische Unteransicht eines Abschnitts des metallischen ersten Gehäuseteils aus Fig. 5 ohne und mit eingesetztem Imagermodul;
Fig. 7 den auf Fig. 6 folgenden Schritt des Einsetzens des Federelementes; und
Fig. 8 ein Flussdiagramm eines Herstellungsverfahrens der Kameraanordnung aus Fig. 1 bis 4.
Ausführungsformen der Erfindung
Eine in Fig. 1 bis 4 gezeigte Kameraanordnung 1 ist insbesondere zur Anordnung in einem hier nicht detaillierter gezeigten Fahrzeug 2 vorgesehen, insbesondere zur Erfassung eines Au ßenraums durch eine Fahrzeugscheibe des Fahrzeugs 2. Die Kameraanordnung 1 weist ein Kameragehäuse 3, 4, 5 mit einem als Gussteil aus einem Metall, insbesondere Aluminium, gefertigten ersten Gehäuseteil 3, einem als untere Abdeckung dienenden zweiten Gehäuseteil 4 und einer oberen Abdeckung 5 auf. Weiterhin weist die Kameraanordnung 1 ein Imagermodul 6 und einen Schaltungsträger 8 auf, die in dem Kameragehäuse 3, 4, 5 aufgenommen sind. Das Imagermodul 6 ist als eine Baugruppe ausgebildet, die eine in MID (Moulded Interconnect Device = spritzgegossener Schaltungsträ- ger)-Technik gefertigte Trägereinrichtung 10, ein in der MID-Trägereinrichtung 10 aufgenommenes Objektiv 12 und einen an der MID-Trägereinrichtung 10 befestigten Bildsensor 14 (Imager-Chip) aufweist. Durch das Objektiv 12 und den Bildsensor 14 wird eine optische Achse A definiert.
Die MID-Trägereinrichtung 10 ist als Spritzguss-Teil aus einem geeigneten Kunststoff bzw. Mould-Material gefertigt und weist einen im Wesentlichen zylindrischen Objektivaufnahme-Bereich 10a zur Aufnahme des Objektivs 12 und einen sich an der Rückseite des Objektivaufnahme- Bereichs 10a anschließenden, plattenförmigen Sensorträger- Bereich 10b auf, an dessen Rückseite der Bildsensor 14 angebracht ist. Hierbei ist das Objektiv 12 vorzugsweise in der MID-Trägereinrichtung 10 zunächst längsverstellbar zur Fokussierung der optischen Anordnung aus Objektiv 12 und Bildsensor 14 während der Herstellung des Imagermoduls 6 mit anschließender Fixierung. Die Kameraanordnung 1 ist somit vorzugsweise eine Fix-Fokus- Kameraanordnung mit fester Gegenstandsweite, z. B. Gegenstandsweite unendlich zur Erfassung eines Au ßenraums au- ßerhalb des Fahrzeugs 2, ausgebildet sein kann. Das Objektiv 12 weist in an sich bekannter Weise eine Linsenfassung 12a und Linsen 12b auf. Die Fixierung des Objektivs 12 in dem Objektiv- Aufnahmebereich 10a bzw. an dessen zylindrischer Innenseite ist z. B. mittels eines Klebstoffs, z. B. eines UV-aushärtenden Klebstoffs bei UV-durchlässigem Kunststoffmaterial der Trägereinrichtung 10, oder auch durch Reibschweißen bzw. durch einen Reibschluss möglich.
Der Sensorträger-Bereich 10b weist eine Aussparung 16 auf, durch die die optische Achse A verläuft, wobei der Bildsensor 14 an der Rückseite des plattenför- migen Sensorträger-Bereichs 10b befestigt ist und durch die Aussparung 16 zu dem Objektiv 12 ausgerichtet ist; der Bildsensor 14 ist somit in Flip-Chip-Technik mit Ausrichtung seiner sensitiven Fläche durch die Aussparung 16 zum Objektiv 12 befestigt. Somit ist die sensitive Fläche 14a des Bildsensors 14 gegenüber dem Außenbereich geschützt. Sowohl der Bildsensor 14 als auch das Objektiv 12 sind somit an der gemeinsamen einteiligen MID-Trägereinrichtung 10 befestigt, sodass keine weiteren Toleranzen zwischen ihnen auftreten.
Das Imagermodul 6 ist in das Kameragehäuse 3, 4, 5 eingelegt und federvorgespannt aufgenommen. Hierzu weist das metallische erste Gehäuseteil 3 eine aus Fig. 2 ersichtliche Formgebung mit einer Auflagekontur 20 auf, die durch z. B. vier Konturflächen 20a beschrieben ist, von denen jeweils zwei Konturflächen 20a in der gleichen Ebene senkrecht zur optischen Achse A angeordnet sind und V-förmig zueinander verlaufen, d.h. nach unten auf einander zu laufen. Die beiden V-förmig angeordneten Paare von Konturflächen 20a sind entlang der optischen Achse A versetzt, wodurch die Kippgefahr des Imagermoduls 6 beseitigt wird.
Beim Einsetzen kommt der zylindrische Objektivaufnahme-Bereich 10a gemäß der rechten Darstellung der Fig. 2 von oben zur Auflage auf der Auflagekontur 20; es wird somit eine selbstzentrierende Aufnahme gebildet. Das metallische
Gehäuseteil 3 weist eine Gehäuse-Rückwand 22 auf, an die die Rückseite 14b des Bildsensors 14 mittels eines Wärmeleitmittels, insbesondere einer Wärmeleitpaste 24, angekoppelt ist. Diese Ankopplung mittels der Wärmeleitpaste 24 oder auch z. B. eines flexiblen Wärmeleitpads erfolgt spannungsfrei und dient nicht der Fixierung, sondern lediglich der Kühlung des Bildsensors 14 über dessen Rückseite 14b an einer Wärmekontaktfläche 23 des metallischen ersten Ge- häuseteils 3. Auf die in Fig. 2 gezeigte Anordnung wird die in Fig. 3 gezeigte obere Abdeckung 5 gesetzt, wobei eine Fixierung des Imagermoduls 6 über ein von oben wirkendes Federelement erfolgt; bei dieser Ausfführungsform ist die obere Abdeckung 5 selbst als Federelement ausgebildet, d.h., das Federelement ist in die obere Abdeckung 5 integriert; alternativ hierzu kann es auch ergänzend zwischen die obere Abdeckung 5 und den Objektiv-Aufnahmebereich 10a der Trägereinrichtung gesetzt werden. Die Fixierung des Imagermoduls 6 erfolgt somit senkrecht zur optischen Achse A; bei der gezeigten Ausführungsform erfolgt diese Fixierung in vertikaler Richtung, indem die obere Abdeckung das
Imagermodul 5 nach unten in die Aufnahmekontur 20 drückt.
Die obere Abdeckung 5 wird vorteilhafterweise an dem metallischen ersten Gehäuseteil 3 durch Einrasten oder Klipsen arretiert und liegt an ihrem hinteren Endbereich auf dem metallischen ersten Gehäuseteil 3 auf. Gemäß der gezeig- ten Ausführung ist sie als Kunststoff-Spritzgussteil ausgebildet, mit einer oberen
Platte 5a, die den Abschluss nach oben bildet und an ihrem hinteren (in Fig. 3 vorne gezeigten) Ende auf dem metallischen Gehäuseteil 3 aufliegt, weiterhin inneren Stegen 5b, die gemäß Fig. 4 an dem Objektivaufnahme-Bereich 10a anliegen und diesen vertikal nach unten drücken, äu ßeren Klips-Fingern 5c, die das metallische erste Gehäuseteil 3 umgreifen, und einer Anlagefläche 5d, die wiederum am Objektivaufnahme-Bereich 10a anliegt; das als obere Abdeckung 5 dienende Klips-Federelement liegt somit mit seiner Anlagefläche 5d und seinen inneren Stegen 5b an dem Objektivaufnahme-Bereich 10a an und drückt diesen vertikal von oben; mit den Klips-Fingern 5c hintergreift es das metallische erste Gehäuseteil 3. Wie bereits ausgeführt, ist auch die zusätzliche Anbringung eines
Federelementes zwischen der an dem Gehäuseteil 3 fixierten, z. B. dieses umgreifenden Abdeckung und dem Objektivaufnahme-Bereich 10a möglich.
Auf dem Schaltungsträger 8 sind in an sich bekannter Weise weitere Bauelemen- te 8a, 8b zur Signalverarbeitung der Bildsignale des Bildsensors 14 und z. B. zum Anschluss an ein fahrzeuginternes Datennetz vorgesehen, der Bildsensor 14 ist mit dem Schaltungsträger 8 kontaktiert, wobei diese Kontaktierung über Leiterbahnen 25 der MI D-Trägereinrichtung 10 erfolgt, die sich hier vertikal bis zum Schaltungsträger 8 erstreckt. Zur Herstellung wird somit nach dem Start in Schritt StO zunächst das
Imagermodul 6 hergestellt, indem in Schritt St1 der Fig. 8 der Bildsensor 14 an der Rückseite der Trägereinrichtung 10 in Flip-Chip-Technik montiert und mit den Leiterbahnen 25 kontaktiert wird (wobei die Kontaktierung auch nachfolgend er- folgen kann). Anschließend wird in Schritt St2 das Objektiv 12 in den Objektivaufnahme-Bereich 10a der MID-Trägereinrichtung 10 eingesetzt, wobei nachfolgend in Schritt St3 eine Fokussierung der optischen Anordnung durch Längsverstellung des Objektivs 12 und Auswertung von Bildsignalen des Bildsensors 14 erfolgen kann, mit denen - in an sich bekannter Weise - ein Testpattern erfasst und auf einen maximalen Kontrast ausgewertet wird. Das in Schritt St4 durch Fixierung des Objektivs 12 im Objektivaufnahme-Bereich 10a fertig ausgebildete Imagermodul 6 wird nachfolgend in Schritt St5 von oben in das metallische erste Gehäuseteil 3 eingesetzt, indem der Objektivaufnahme-Bereich 10a auf der Auflagekontur 20 zur Auflage kommt, wobei z. B. bereits die Wärmeleitpaste 24 auf der Rückseite des Bildsensors 14a aufgetragen sein kann, sodass die thermische Ankopplung erfolgt; weiterhin kann die Wärmeleitpaste auch nachfolgend in Schritts St6 in den Spalt zwischen der Rückseite 14b des Bildsensors 14 und der Gehäuse-Rückwand 22 des ersten Gehäuseteils 3 eingebracht werden. Anschließend wird in Schritt St7 die als Federelement dienende obere Abdeckung 5 von oben aufgesetzt, oder ein Federmittel aufgelegt und dann die obere Abdeckung 5 aufgelegt, die am ersten Gehäuseteil 3 einklipst, wodurch die selbstzentrierende Aufnahme des Imagermoduls 6 gewährleistet ist. Anschließend kann in Schritt St8 die Kontaktierung der Leiterbahnen 25 mit dem Schaltungsträger 8 erfolgen, und die Kameraanordnung 1 in Schritt St9 durch Aufsetzen des unteren, zweiten Gehäuseteils 4 von unten fertig gestellt werden. Die so ausgebildete
Kameraanordnung 1 kann somit im Fahrzeug durch z. B. eine zusätzliche Kame- rahalterung an der Fahrzeugscheibe oder z. B. auch im Bereich des Dachhimmels oder einer Rückspiegel-Halterung befestigt werden. Fig. 5 bis 7 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Kameraanordnung 101 , bei der das metallische Gehäuseteil 103 als oberes Gehäuseteil dient; das ansonsten unveränderte Imagermodul 6 wird somit von unten in das metallische erste Gehäuseteil 103 eingesetzt, das heißt ebenfalls senkrecht zur optischen Achse A, wobei entsprechend ein Federelement 105 von unten gegen das Imagermodul 6, insbesondere dessen zylindrischem Objektivaufnahme-Bereich
10a, drückt. Das Federelement 105 kann gemäß dieser Ausbildung direkt in einer Aussparung des metallischen ersten Gehäuseteils 103 aufgenommen sein, z. B. als gebogene Metallplatte. Fig. 7 zeigt das Federelement 105, das entsprechend als Metallplatte bzw. Blechplatte eingehängt oder eingeklipst werden kann und bei der zweiten Ausführungsform von unten nach oben drückt.
Weiterhin sind auch Ausbildungen möglich, bei denen das Imagermodul 6 von der Seite her eingesetzt und verspannt wird.
Die Federstärken des Federelementes 5 bzw. 105 sind hierbei derartig gering ausgebildet, dass sie gegenüber der Steifigkeit bzw. dem Elastizitätsmodul des
Objektivaufnahme-Bereichs 10a der MID-Trägereinrichtung 10 des
Imagermoduls 6 gering sind; die Trägereinrichtung 10 und deren Objektivaufnahme-Bereich 10a werden somit nicht verformt, sodass die optischen Eigenschaften des Imagermoduls 6 durch diese Fixierung nicht beeinträchtigt werden. Dies kann bereits durch eine hinreichend dicke Ausbildung der Wandstärken, insbesondere des Objektivaufnahme-Bereichs 10a und auch des plattenförmigen Sensorträger-Bereichs 10b erfolgen.
Bei beiden Ausführungsformen erfolgt eine sichere Aufnahme des zylindrischen Objektivaufnahme-Bereichs 10a, in dem die Auflagekontur 20 vier Konturfilächen
20a aufweist, die V-förmig zueinander stehen, wobei zwei V-Formen somit in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind, um ein Verkippen des Objektivaufnahme-Bereichs 10a und somit des aufgenommenen Objektivs 12 zu vermeiden. Entsprechend ist das erste Gehäuseteil 3 bzw. 103 jeweils z. B. mit zwei pa- rallelen Wandbereichen 25 bzw. 125 ausgebildet, die z. B. die halbrunde Form des Objektivaufnahme-Bereichs 10a nachbilden. Relevant ist jedoch die Auflage auf den vier Auflageflächen der Auflagekontur 20 und deren V-Form zur Selbstzentrierung des Imagermoduls 6. An der Gehäuse-Rückwand 22 bzw. 122 kann ggf. ein Vorsprung 50 zur Ausbildung der Wärmekontaktfläche 23 zur Anlage des Wärmeleitmittels 24 vorgesehen sein. Grundsätzlich ist dies nicht erforderlich. Wie bereits ausgeführt, erfolgt keine Fixierung oder Klemmung in Axialrichtung.

Claims

Ansprüche
Kameraanordnung (1 , 101 ), insbesondere für ein Fahrzeug (2), wobei die Kameraanordnung (1 , 101 ) mindestens aufweist:
ein Kameragehäuse (3, 4, 5; 103, 104, 105), und
ein in dem Kameragehäuse (3, 4, 5; 103, 104, 105) aufgenommenes Imagermodul (6), das eine Trägereinrichtung (10), ein in der Trägereinrichtung (10) aufgenommenes Objektiv (12) und einen an der Trägereinrichtung (10) aufgenommenen Bildsensor (14) aufweist, wobei durch den Bildsensor (14) und das Objektiv (12) eine optische Achse (A) der Kameraanordnung (1 , 101 ) festgelegt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Bildsensor (14) über ein Wärmeleitmittel (24) an einem metallischen Gehäuseteil (3) des Kameragehäuses (3, 4, 5; 103, 104, 105) anliegt.
2. Kameraanordnung (1 , 101 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitmittel (24) flexibel, z. B. als Wärmeleitpaste (24) oder flexibles Wärmeleitpad, ausgebildet ist.
3. Kameraanordnung (1 , 101 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- net, dass der Bildsensor (14) an seiner Vorderseite(14a) eine sensitive Fläche (14a) aufweist und mit seiner Rückseite (14b) über das Wärmeleitmittel (24) spannungsfrei an dem metallischen Gehäuseteil (3) anliegt.
4. Kameraanordnung (1 , 101 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildsensor (14) an einer Rückseite der Trägereinrichtung (10) befestigt ist, z.B. in Flip-Chip-Technik, und die sensitive Fläche (14a) des Bildsensors (14) durch eine Aussparung (16) der Trägereinrichtung (10) nach vorne zu dem Objektiv (12) gerichtet ist.
5. Kameraanordnung (1 , 101 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Imagermodul (6) in einer Richtung senkrecht zur optischen Achse (A) in dem Kameragehäuse (3, 4, 5; 103, 104, 105) fixiert ist
Kameraanordnung (1 , 101 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem ersten Gehäuseteil (3, 103) eine selbstzentrierende Auflagekontur (20J ausgebildet ist und das Imagermodul (6) durch ein Federelement (5, 105) gegen die Auflagekontur (20) gedrückt wird, zur selbstzentrierenden Aufnahme in dem Kameragehäuse (3, 4, 5).
Kameraanordnung (1 , 101 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagekontur (20) V-förmig angeordnete Konturflächen (20a) aufweist und die Trägereinrichtung (10) mit seinem das Objektiv (12) aufnehmenden Objektivaufnahme-Bereich (10a) in der Auflagekontur (4) aufgenommen ist.
Kameraanordnung (1 , 101 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei vordere und zwei hintere Konturflächen (20a) V-förmig zueinander verlaufen und die vorderen und hinteren Konturflächen (20a) in Richtung der optischen Achse (A) zueinander beabstandet sind, zur selbstzentrierenden Aufnahme und Abstützung des Imagermoduls (6) gegen Verkippungen.
Kameraanordnung (1 , 101 ) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (5, 105) als obere Abdeckung (5) ausgebildet oder zwischen dem Imagermodul (6) und der oberen Abdeckung (5) vorgesehen ist, und die obere Abdeckung (5) an dem ersten Gehäuseteil (3) befestigt, vorzugsweise eingerastet oder eingeklipst ist.
0. Kameraanordnung (1 , 101 ) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das die Auflagekontur (20) aufweisende erste Gehäuseteil (3) das metallische Gehäuseteil (3) mit einer Wärmekontaktfläche (23) zur Anlage des Wärmeleitmittels (24) ist.
Kameraanordnung (1 , 101 ) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung der Fixierung als vertikale Richtung ausgelegt ist und das Imagermodul (6) von unten oder oben in die Auflagekontur (20) eingesetzt ist. Kameraanordnung (1 , 101 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Bildsensor (14) und das Objektiv (12) aufnehmende Trägereinrichtung (10) einteilig ausgebildet ist.
Kameraanordnung (1 , 101 ) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägereinrichtung als einteiliges Spritzgussteil (10), vorzugsweise in MID-Technologie, ausgebildet ist und Leiterbahnen (25) zur Kontaktierung des Bildsensors (14) in oder auf der Trägereinrichtung (10) ausgebildet sind.
Kameraanordnung (1 , 101 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kameragehäuse das metallische Gehäuseteil (3) und ein zweites Gehäusteil (4) aufweist, wobei das metallische Gehäuseteil (3) als Metall-Gussteil, z. B. aus Aluminium ausgebildet ist, und zwischen dem ersten Gehäuseteil und einem zweiten Gehäuseteil (4) ein Schaltungsträger (8) zur Kontaktierung des Bildsensors (14) und Aufnahme weiterer Komponenten aufgenommen ist.
Verfahren zum Herstellen einer Kameraanordnung (1 , 101 ),
mit mindestens folgenden Schritten:
Ausbilden eines Imagermoduls (6) aus einer Trägereinrichtung (10), einem in der Trägereinrichtung (10) eingesetzten Objektiv (12) und einem an der Trägereinrichtung (10) befestigten Bildsensor (14), wobei der Bildsensor (14) und das Objektiv (12) eine optische Achse (A) der Kameraanordnung (1 , 101 ) festlegen (St1 -St4), und
Aufnehmen des Imagermoduls (6) in einem Kameragehäuse (3, 4, 5) und Kontaktieren mit einem Schaltungsträger (8) (St5-St9),
dadurch gekennzeichnet, dass
das Imagermodul (6) auf ein erstes Gehäuseteil (3) aufgelegt wird (St5) und in einer Richtung senkrecht zur optische Achse (A) durch eine Federeinrichtung (5, 105) gedrückt oder verspannt wird (St7),
wobei zwischen dem Bildsensor (14) und einem metallischen Gehäuseteil (3) ein nachgiebiges, spannungsfreies Wärmeleitmittel (24) eingebracht wird (St6).
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