DE102013212748A1

DE102013212748A1 - Imagermodul für eine Kamera, Kamera und Verfahren zum Herstellen des Imagermoduls

Info

Publication number: DE102013212748A1
Application number: DE102013212748.0A
Authority: DE
Inventors: Werner Steinberger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2014-12-31
Also published as: US20150002737A1; US9247115B2; CN104253936A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Imagermodul (2) für eine Kamera, das mindestens einen Objektivhalter (6), einen an dem Objektivhalter (6) montierten Bildsensor (7), und ein in einem Tubusbereich (6b) des Objektivhalters (6) aufgenommenes Objektiv (8) aufweist, wobei zwischen einer Außenfläche (9a) des Objektivs (8) und der Innenfläche (6a) des Tubusbereichs (6b) des Objektivhalters (6) mehrere Kontaktbereiche (18a, 18b, 18c) durch Reibschluss ausgebildet sind. Hierbei ist vorgesehen, dass in dem Tubusbereich (6b) eine erste Klemmebene (E1) und eine von der ersten Klemmebene (E1) entlang einer Längsachse (Z) des Tubusbereichs (6b) versetzte zweite Klemmebene ausgebildet sind, wobei in der ersten Klemmebene (E1) mehrere erste Kontaktbereiche (18a, 18b, 18c) und in der zweiten Klemmebene mehrere zweite Kontaktbereiche (ausgebildet und in einer Umfangsrichtung (P) um die Längsachse (Z) herum verteilt angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Imagermodul für eine Kamera, eine Kamera mit einem derartigen Imagermodul und ein Verfahren zum Herstellen des Imagermoduls.
Stand der Technik
Derartige Imagermodule werden insbesondere in Kameras für Fahrzeuge eingesetzt, die im Innenraum des Fahrzeugs angebracht werden und z. B. einen Außenraum außerhalb des Fahrzeugs durch eine Scheibe oder auch den Innenraum des Fahrzeugs erfassen. Das Imagermodul ist in einem Kameragehäuse aufgenommen und kontaktiert und kann eine fertig hergestellte, fokussierte Einheit darstellen.
Das Imagermodul weist im Allgemeinen einen Objektivhalter auf, der einteilig oder auch mehrteilig ausgebildet sein kann und im Allgemeinen einen Tubusbereich bzw. rohrförmigen Bereich aufweist, in den das Objektiv in Längsrichtung eingeführt wird. Der Objektivhalter kann hierbei mehrteilig sein und einen Sensorträger aufweisen, auf dem der tubusförmige Objektivhalter angebracht wird; weiterhin sind auch Systeme mit einteiligem Objektivhalter bekannt, der somit einen Trägerbereich zur Aufnahme eines Bildsensors und den Tubusbereich aufweist. Der Bildsensor ist an dem Objektivhalter montiert und kontaktiert und definiert zusammen mit dem eingeführten Objektiv die optische Achse des Imagermoduls. Bildsignale des Bildsensors werden von einer Steuereinrichtung ausgelesen, die z. B. auf einer im Kameragehäuse aufgenommenen Schaltungsträgerplatte montiert ist.
Die optischen Eigenschaften der Kamera, d. h. insbesondere die Fokussierung oder Brennweite und mögliche Fehlstellungen, werden somit durch das Einführen und Montieren des Objektivs in dem Objektivhalter festgelegt
Bei Kamerasystemen mit fester Fokussierung (Fix-Fokus-Kameras) wird das Objektiv in dem Objektivhalter aufgenommen, entlang der Symmetrieachse des Tubusbereichs einmalig fokussiert und dann durch z. B. Verklebung bzw. einen Stoffschluss endgültig fixiert. Der Hinterlinsenraum zwischen der letzten Linse und dem Bildsensor sollte möglichst frei von störenden Partikeln sein. Die Positionierung des Objektivs in dem Objektivhalter und somit gegenüber dem Bildsensor sollte eine möglichst genaue Position in Längsrichtung der Symmetrieachse des Tubusbereichs und in der hierzu senkrechten Klemmebene aufweisen, weiterhin eine sehr genaue Ausrichtung in den drei Raumwinkeln aufweisen. Insbesondere für Stereokamera-Systeme zum Messen von Abständen sind sehr genaue Fokussierungen und Positionierungen erforderlich.
Hierzu sind grundsätzlich unterschiedliche Arten der Fixierung mittels Kleber oder Reibschluss bekannt. Zum einen gibt es Presspassungen, z. B. mittels in Längsrichtung verlaufenden Pressrippen an der Außenseite des Objektivs und geeigneten Passflächen im Objektivhalter. Beim Einführen des Objektivs wird dieses somit mit seiner Außenseite und den an der Außenseite ausgebildeten Pressrippen an der Innenfläche des Objektivhalters verpresst, wonach anschließend eine Fixierklebung durch Einbringen eines Klebers erfolgen kann. Die Ausrichtung erfolgt somit bereits beim Einpressen des Objektivs in den Objektivhalter.
Nachteilig bei derartigen Systemen ist, dass bei der Presspassung ein Abrieb von Partikeln von den Pressrippen auftreten kann, die dann störend in den Hinterlinsenraum fallen und auf dem Bildsensor zu liegen kommen können, wodurch die Bildqualität erheblich beeinträchtigt werden kann. Insbesondere ein Fokussieren durch Hin- und Herschieben des Objektivs im Objektivhalter führt zu einem hohen Partikelabrieb. Weiterhin bringt der Presssitz je nach Toleranzlage zum Teil hohe Kräfte in das Objektiv und den Tubusbereich des Objektivhalters ein.
Weitere bekannte Ausbildungen sehen eine Fixierung des Objektivs im Objektivhalter durch eine Klemmwirkung zwischen der Innenfläche des Objektivhalters und der Außenfläche des Objektivs durch in Umfangsrichtung ansteigende oder absteigende Flächen, z. B. als Keilwirkung, vor. Nachteil bei derartigen Systemen ist jedoch, dass im Allgemeinen beide Fügepartner komplexe Flächen aufweisen; reelle Flächen weichen jedoch von der theoretischen Form im Allgemeinen ab, so dass die Berührpunkte oftmals zufällig sind, was einen negativen Einfluss auf die genaue Position der optischen Achse und die Ausrichtung in drei Raumwinkeln, d. h. eine Verkippung der optischen Achse des Objektivs gegenüber der Symmetrieachse des Tubusbereichs bewirken kann.
Offenbarung der Erfindung
Das Objektiv ist in dem Objektivhalter durch eine Klemmwirkung oder einen Reibschluss aufgenommen, der in zwei zueinander beabstandeten Klemmebenen entlang der Längsachse (Symmetrieachse) des Tubusbereichs ausgebildet ist. Somit ist eine erste Klemmebene mit einem Reibschluss zwischen der Außenfläche des Objektivs und der Innenfläche des Objektivhalters vorgesehen, und eine hierzu entlang der Symmetrieachse des Objektivhalters versetzte zweite Klemmebene.
Bei ordnungsgemäßer Ausrichtung des Objektivs in dem Tubusbereich des Objektivhalters entspricht die optische Achse der Symmetrieachse des Objektivhalters und somit auch der Symmetrieachse des Objektivs.
Zwischen den beiden Klemmebenen des Reibschlusses ist vorzugsweise ein Zwischenbereich vorgesehen, in dem keine Klemmwirkung und kein Reibschluss erfolgt. Somit liegt kein in axialer Richtung durchgehender, längerer Klemmbereich vor, sondern zwei beabstandete Klemmebenen.
Der Reibschluss erfolgt in jeder Klemmebene an mehreren in Umfangsrichtung beabstandeten Kontaktbereichen oder Punkten, insbesondere an drei punktförmigen Kontaktbereichen.
Hierdurch wird bereits der Vorteil erreicht, dass jede Klemmebene eindeutig durch die drei Punkte festgelegt und auch nicht überdefiniert ist; hierdurch wird erreicht, dass in jeder Klemmebene eine definierte Anlage an jedem der drei Kontaktpunkte vorliegt.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausbildung ist an einer der beiden Kontaktflächen – d. h. der Außenfläche des Objektivs oder der Innenfläche des Tubusbereichs – eine Ausbildung von Kontakterhebungen vorgesehen, d. h. insbesondere kleinflächigen Kontakterhebungen auf einem ansonsten z. B. zylindrischen Umfang. An der anderen Kontaktfläche sind Keilbereiche vorgesehen, die somit in einer Umfangsrichtung eine monotone Veränderung des Radius aufweisen, so dass bei einer Relativverdrehung eine Klemmung erfolgt.
Somit kann insbesondere an der Außenfläche des Objektivs in jeder der beiden Klemmebenen die Ausbildung von drei Kontakterhebungen, z. B. linsenförmigen Kontakterhebungen oder anderen Kontakterhebungen mit flach zulaufender Spitze vorgesehen sein, und an der Innenfläche des Objektivhalters die Ausbildung von Keilflächen, die sich in der Umfangsrichtung radial nach innen verjüngen. Grundsätzlich ist auch die entsprechende reziproke Ausbildung möglich, d. h. nach innen vorstehende Kontakterhebungen an der Innenfläche des Tubusbereichs und entsprechenden Keilfläche an der Außenfläche des Objektivs, die in Umfangsrichtung radial nach außen zunehmen.
Statt der Linsenform können die Kontakterhebungen z. B. auch als Zylinderstücke oder Kegel ausgebildet sein. Die Ausbildung einer flachen Spitze ermöglicht den Vorteil eines geringen Abriebs bei der Verdrehung zur Fixierung.
Somit wird der Vorteil erreicht, dass lediglich einer der beiden Fügepartner eine komplexere Fläche aufweist, z. B. als logarithmische Spirale. Selbst bei Fehlern in der Formgebung in dieser komplexeren Fläche liegt dennoch eine definierte Anlage vor, da die Gegenfläche durch die simplere Konstruktion, z. B. sehr gut definierbare linsenförmige Erhebungen, eine definierte Anlage ermöglicht.
Derartige Ausbildungen weisen auch den Vorteil einer Selbstzentrierung in jeder der Klemmebenen auf.
Das Objektiv wird somit in Axialrichtung bzw. Längsrichtung eingeführt; hierzu wird der Vorteil erreicht, dass die Keilbereiche Stellen mit einem hinreichenden Freiraum aufweisen, so dass das Objektiv ohne Reibwirkung, gegebenenfalls auch ganz kontaktfrei in Längsrichtung eingeführt werden kann. Es ist somit auch eine Fokussierung durch Hin- und Herfahren des Objektivs entlang der Axialrichtung bzw. Längsrichtung möglich, so dass, anders als bei herkömmlichen Systemen mit Presspassung, eine genaue Bestimmung der Fokuslage durch Hin- und Herfahren ermöglicht ist.
Nach Ermittlung der genauen Fokuslage kann dann die Fixierung durch Drehen des Objektivs im Objektivhalter erfolgen, wobei in jeder Klemmebene eine Selbstzentrierung erfolgt und die Klemmwirkung in beiden Klemmebenen zu einer hohen Stabilität führt, nämlich einer Stabilisierung in zwei parallelen Klemmebenen, insbesondere nach dem Prinzip eines Dreibeinstativs.
Abschließend kann dann eine endgültige Fixierung und Abdichtung durch Einbringung eines Klebermaterials erfolgen, insbesondere in dem freien Bereich zwischen den Klemmebenen, weiterhin auch in den Klemmebenen zwischen den Kontaktbereichen.
Beide Kontaktpartner, d. h. sowohl die Kontakterhebungen als auch die Keilbereiche, sind symmetrisch vorgesehen, d.h. insbesondere in 120°-Winkel- Unterteilung. Sie sind insbesondere auch in gleichen Winkelpositionen bzw. Azimutstellung vorgesehen, d. h. in Längsrichtung hintereinander. Hierdurch wird auch der Vorteil des kontaktfreien bzw. reibungsarmen Einführens des Objektivs in den Objektivhalter in definierten Stellungen ermöglicht, bei denen auch die hinteren Kontakterhebungen durch die erste Klemmebene mit den ersten Keilbereichen des Tubusbereichs geführt werden, ohne dass hier ein Abrieb auftritt, und nachfolgend jeweils die erste und zweite Klemmebene durch ihre Kontaktpartner definiert werden.
Die Richtungsangaben „vorne“ und „hinten“ beziehen sich auf die Ausrichtung des Objektivs, d.h. das Objektiv ist nach vorne offen zur Erfassung eines Erfassungsbereichs.
Erfindungsgemäß werden somit einige Vorteile erreicht:
Es ist ein einfacher Aufbau möglich. Die Kontaktbereiche zur Ausbildung des Reibschlusses können ohne großen Formaufwand gefertigt werden, insbesondere auch ohne zusätzliche Bauteile oder nachfolgende Fertigungsschritte, durch entsprechende Formgebung der Außenfläche des Objektivs und der Innenfläche des Tubusbereichs.
Indem lediglich einer der Kontaktpartner eine komplexere Fläche aufweist, sind die Fertigungs-Ungenauigkeiten gering und können durch geeignete Formgebung der Kontakterhebungen und der selbstzentrierenden Wirkung in jeder Klemmebene minimiert werden.
Das Objektiv kann ohne Kontakt, insbesondere auch mit Spiel, axial gefügt werden; es ist eine genaue Fokussierung durch Hin- und Herfahren möglich.
Das nachfolgende Fügen durch Verdrehen des Objektivs im Objektivhalter erfolgt zunächst mit Spiel, bis der Reibschluss einsetzt. Es werden somit keine unerwünschten Partikel generiert.
Das Objektiv kann in der ermittelten Fokuslage bis in die Selbsthemmung verdreht werden. Die hierbei entstehenden Kräfte in den sechs punktförmigen Kontaktbereichen bzw. Auflagepunkten sind nicht von den Bautoleranzen abhängig, sondern vom gewählten Anzugmoment, d. h. dem Drehmoment beim Eindrehen des Objektivs in den Objektivhalter.
Die Ausbildung flacher Spitzen der Kontakterhebung ermöglicht eine hohe Partikelvermeidung.
Es sind keine großen Flächenüberdeckungen wie bei komplexeren Welle-Nabe-Verbindungen erforderlich, da erfindungsgemäß keine relevanten Drehmomente zu übertragen sind.
Durch die Selbstzentrierung in zwei zueinander beabstandeten Klemmebenen wird eine sehr genaue Ausrichtung in Position und den Raumwinkeln erreicht.
Durch die nachfolgende Verklebung wird eine sichere Verbindung und gute Abdichtung erreicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Kamera gemäß einer Ausführungsform mit einem Imagermodul gemäß einer Ausführungsform in einem Schnitt entlang der optischen Achse;
2 zeigt das Objektiv aus 1 in perspektivischer Ansicht;
3 zeigt eine Vorderansicht des Objektivhalters;
4 zeigt eine schematisierte Detailvergrößerung aus 1 mit den wesentlichen Komponenten des Imagermoduls;
5 zeigt einen Schnitt senkrecht zur optischen Achse des Imagermoduls vor der Fixierung;
6 den auf 5 folgenden Schritt der Fixierung durch Relativverdrehung des Objektivs im Objektivhalter;
7 eine perspektivische Ansicht in teilweiser Durchsicht des Imagermoduls; und
8 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens
Beschreibung der Ausführungsformen
Eine Kamera 1 ist zur Anbringung in einem Fahrzeug, z. B. an der Innenseite einer Frontscheibe des Fahrzeugs, vorgesehen und weist ein in den nachfolgenden Figuren detaillierter gezeigtes Imagermodul 2 auf. Weiterhin weist die Kamera 1 ein z. B. zweiteiliges Kameragehäuse 3 und eine Schaltungsträgerplatte 4, z. B. Leiterplatte 4, mit hier nicht weiter gezeigten elektronischen Komponenten wie einer Steuereinrichtung und einer Datenschnittstelle auf. Das Imagermodul 2 ist mit der Schaltungsträgerplatte 4 über eine Verbindung, z. B. Drahtbonds 5 oder ein flexibles Leitungskabel, kontaktiert.
Das Imagermodul 2 bildet eine in sich geschlossene Einheit, die nachfolgend in dem Kameragehäuse 3 aufgenommen wird, und weist einen Objektivhalter 6, einen Bildsensor 7 und ein in dem Objektivhalter 6 aufgenommenes Objektiv 8 auf. Das Objektiv 8 weist wiederum eine Linsenfassung 9 und mehrere in der Linsenfassung 9 aufgenommene Linsen 10 auf. Der Bildsensor 7 und das Objektiv 8 definieren eine optische Achse A.
Der Objektivhalter 6 weist einen Tubusbereich 6b mit einer zylindrischen Innenfläche 6a und weiterhin einen Sensorträgerbereich 6c und einen Leitungsbereich 6d auf; der Bildsensor 7 ist hier in Flip-Chip-Technik auf dem Trägerbereich 6c montiert und mit Leiterbahnen 12 kontaktiert, die von dem Trägerbereich 6c zu dem Leitungsbereich 6d verlaufen und dort mit den Drahtbonds 5 oder einer flexiblen Leitung kontaktiert sind. Vor dem Bildsensor 7 ist in dem Trägerbereich 6c eine Aussparung 11 ausgebildet. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Montagen des Bildsensors 7 möglich, z. B. auf der Vorderseite des Trägerbereichs 6c.
Der Objektivhalter 6 definiert ein kartesisches Koordinatensystem XYZ, wobei Z die Längsachse und somit eine Symmetrieachse des Tubusbereichs 6b darstellt und XY die Ebene senkrecht zu der Längsachse Z, d.h. die Ebene des Sensorträgerbereichs 6c und Leitungsbereichs 6d, in der auch die Leiterbahnen 12 liegen. Bei ordnungsgemäßer Justierung liegt somit die optische Achse A in der Längsachse Z (Symmetrieachse) des Objektivhalters 6.
Die Linsenfassung 9 weist eine Außenfläche 9a und eine die Linsen 10 und ggf. Abstandshalter zwischen den Linsen 10 aufnehmende Innenfläche 9b auf. Zur Ausbildung des Imagermoduls 2 wird somit der Bildsensor 7 von hinten auf den Trägerbereich 6c des Objektivhalters 6 montiert und kontaktiert, z. B. gelötet oder mittels Leitkleber befestigt, und von vorne – in 4 somit von links – das fertiggestellte Objektiv 8 in dem Tubusbereich 6b eingeführt. Das Imagermodul 2 wird im Allgemeinen fokussiert, indem ein Testpattern erfasst wird und die Bildsignale des Bildsensors 7 ausgewertet werden, unter Längsverstellung des Objektivs 8 in dem Tubusbereich 6b in Richtung der Längsachse Z.
Zwischen der Außenfläche 9a der Linsenfassung 9 und der Innenfläche 6a des Objektivhalters 6 ist ein Reibschluss ausgebildet.
Der Reibschluss erfolgt in zwei Klemmebenen E1 und E2, die XY-Ebenen in unterschiedlichen Positionen der Längsachse Z darstellen, d.h. senkrecht auf der Längsachse Z und somit idealerweise auch senkrecht auf der optischen Achse A liegen und in Z-Richtung zueinander beabstandet sind. Ein Zwischenbereich 24 zwischen den Klemmebenen E1, und E2 ist hierbei ohne Klemmwirkung, so dass tatsächlich zwei Klemmebenen E1 und E2 vorliegen und nicht ein längerer Klemmbereich.
Vorteilhafterweise sind die Klemmebenen E1 und E2 im Wesentlichen in einem vorderen und hinteren Bereich des Tubusbereichs 6b vorgesehen, wodurch eine hohe Stabilität erreicht wird. In den Klemmebenen E1 und E2 sind auf der Außenfläche 9a der Linsenfassung 9 und somit des Objektivs 8 jeweils in Umfangsrichtung P verteilt erste Kontakterhebungen (Kontaktvorsprünge) 14a, 14b, 14c und entsprechend in Klemmebene E2 zweite Kontakterhebungen 16a, 16b, 16c ausgebildet. Die Kontakterhebungen 14a, 14b, 14c und 16a, 16b, 16c sind hierbei in Umfangsrichtung symmetrisch, d. h. in 120°-Winkelabstand um die Längsachse der Linsenfassung 9 und somit des Objektivs 8, die im Idealfall die optische Achse A darstellt, herum angeordnet, vorteilhafterweise auch in gleichen Winkelstellungen, so dass jeweils eine erste Kontakterhebung 14a und eine zweite Kontakterhebung 16a in Längsrichtung des Objektivs 8 (die im Idealfall der Z-Richtung des Tubusbereichs 6b entspricht) hintereinanderliegen. Vorteilhafterweise ist der Radius bzw. Abstand der ersten und zweiten Kontakterhebungen 14a, 14b, 14c, 16a, 16b, 16c zur Symmetrieachse der Linsenfassung 9 gleich.
Entsprechend sind an der zylindrischen Innenfläche 6a in der ersten Klemmebene E1 erste Keilbereiche 15a, 15b, 15c und in der zweiten Klemmebene E2 zweite Keilbereiche 17a, 17b, 17c ausgebildet, mit gleichem axialen Abstand und gleicher Winkelunterteilung wie die Kontakterhebungen 14a, 14b, 14c und 16a, 16b, 16c. Die Keilbereiche 15a, 15b, 15c und 17a, 17b, 17c verlaufen in Umfangsrichtung mit fortlaufender Steigung nach innen, d. h. der Radius ist in den Keilbereichen in Umfangsrichtung monoton fallend; sie verengen sich somit in Umfangsrichtung und nähern sich der Längsachse Z an. Die Keilbereiche 15a, 15b, 15c und 17a, 17b, 17c können insbesondere als logarithmische Spirale ausgebildet sein. In der Vorderansicht der 3 sind die Keilbereiche 15a, 15b, 15c und 17a, 17b, 17c übereinander liegend dargestellt.
Die Keilbereiche 15a, 15b, 15c und 17a, 17b und 17c können jeweils eine etwas größere axiale Länge aufweisen als die Kontakterhebungen 14a, 14b, 14c und 16a, 16b, 16c, damit ein Eingriff in unterschiedliche Längspositionen des Objektivs 8 im Objektivhalter 6, d.h. bei unterschiedlichen Fokussierungs-Einstellungen gegeben ist. Vorteilhafterweise laufen die Kontakterhebungen 14a, 14b, 14c und 16a, 16b, 16c nach außen mit einer flachen Spitze zu, so dass sie mit den gegenüberliegenden Keilbereichen 15a, 15b, 15c und 17a, 17b, 17c jeweils in punktförmigen Kontaktbereichen 18a, 18b, 18c in der ersten Klemmebene E1 und 20a, 20b, 20c in der zweiten Klemmebene E2 in Eingriff sind.
Somit liegt in jeder der beiden Klemmebenen E1 und E2 jeweils ein Eingriff in drei in Umfangsrichtung verteilt positionierten Punkten vor; der Eingriff in jeder Klemmebene E1 und E2 ist somit eindeutig, da drei Punkte eine Klemmebene definieren. Durch den Kontakteingriff in zwei Klemmebenen wird eine hohe Stabilität, insbesondere ähnlich einem Dreibeinstativ, erreicht.
Vorteilhafterweise ist ergänzend in dem Radialspalt 22 zwischen der Außenfläche 9a des Objektivs 8 und der Innenfläche 6a des Objektivhalters 6 ein Klebematerial 23 eingebracht, z. B. vor der ersten Klemmebenen E1, das somit in Umfangsrichtung den Radialspalt 22 vollständig abdichtet und eine endgültige Fixierung durch Stoffschluss sicherstellt.
Somit ist ein Hinterlinsenraum 25 zwischen der hintersten Linse 10 und dem Bildsensor 7 hermetisch abgedichtet.
Die Kontakterhebungen 14a, 14b, 14c und 16a, 16b, 16c können insbesondere linsenförmig sein, d. h. zur Spitze hin flach zulaufend, damit sie im Eingriff mit den Keilbereichen 15a, 15b, 15c und 17a, 17b, 17c keinen bzw. keinen relevanten Abrieb produzieren, da die Kontaktbereiche 18a, 18b, 18c, und 20a, 20b, 20c praktisch punktförmig sind. Die Kontakterhebungen 14a, 14b, 14c und 16a, 16b, 16c können direkt bei der Formgebung der Linsenfassung 9 an der Außenfläche 9a mit ausgebildet werden; entsprechend werden auch die Keilbereiche 15a, 15b, 15c und 17a, 17b, 17c direkt an der Innenfläche 6a des Objektivhalters 6 mit ausgebildet.
Die Herstellung des Imagermoduls 2 erfolgt somit gemäß 8 in folgenden Schritten:
Nach dem Start in St0 werden in Schritt St1 der Objektivhalter 6 und das Objektiv 8 bereitgestellt oder hergestellt; der Objektivhalter 6 kann z. B. als spritzgegossener Schaltungsträger oder Moulded Interconnect Device in einem MID-Verfahren unter gleichzeitiger Ausbildung der Leiterbahn 12 hergestellt werden; insbesondere eignet sich die gezeigte Napf-Form für ein derartiges Herstellungsverfahren. Das Objektiv 8 kann in üblicher Weise ausgebildet werden, indem die Linsenfassung 9 z. B. als Spritzgussteil oder durch ein anderes Verfahren hergestellt wird und nachfolgend die Linsen 10, ggf. mit Abstandshalter zwischen ihnen, in die Linsenfassung 9 eingebracht werden. Bei der Herstellung der Linsenfassung 9 werden auf der Außenfläche 9a bereits die Kontakterhebungen 14a, 14b, 14c und 16a, 16b, 16c als linsenförmige Vorsprünge ausgebildet; entsprechend werden auch die Teilbereiche 15a, 15b, 15c und 17a, 17b, 17c bereits in der Innenfläche 16a des Objektivhalters 6 ausgebildet. In Schritt St1 wird weiterhin auch bereits der Bildsensor 7 auf dem Trägerbereich 6c des Objektivhalters 6 montiert und kontaktiert, so dass er vor der Aussparung 11 mit seiner sensitiven Fläche nach vorne liegt.
In Schritt St2 wird nachfolgend das fertige Objektiv 8 von vorne – in 4 somit von links – in Richtung der Längsachse Z in den Tubusbereich 6b des Objektivhalters 6 eingeschoben. Hierbei wird eine Winkelstellung gem. 5 gewählt, in der die Kontakterhebungen 14a, 14b, 14c – entsprechend auch die in der Schnittansicht der 5 nicht gezeigten zweiten Kontakterhebungen 16a, 16b, 16c – in Azimut-Richtung bzw. Umfangsrichtung in Bereichen mit großem Radius der Innenfläche 6a gelangen, d. h. außerhalb der Keilbereiche 15a, 15b, 15c und 17a, 17b, 17c. Somit ist in dieser Position der 5 ein Innendurchmesser r1 des Tubusbereichs 6b größer als ein Außendurchmesser r2 der Kontakterhebungen 14a, 14b, 14c, d.h. r1 > r2. Somit erfolgt das axiale Einführen des Objektivs 8 in den Tubusbereich 6b ohne Abrieb, vorteilhafterweise sogar ohne Kontakt. Als Teil des Schrittes St2 bzw. auch als nachfolgender Schritt erfolgt die Fokussierung, indem in verschiedenen Positionen entlang der Längsachse Z der Bildsensor 7 ein Testpattern erfasst und Bildsignale des Bildsensors 7 ausgewertet werden, so dass die optimale Längsposition in Z-Richtung ermittelt wird und somit die Fokussierung des Imagermoduls 2 erreicht wird. Da kein Abrieb vorliegt, kann das Objektiv 8 während der Fokussierung hin und her, d. h. entlang der Längsachse Z nach vorne und hinten geführt werden.
In der so ermittelten Fokus-Lage erfolgt anschließend eine Fixierung gemäß Schritt St3 durch die Relativverdrehung, d. h. ein Drehen des Objektivs 8 in dem Tubusbereich 6b in Pfeilrichtung, d.h. in Umfangsrichtung P entsprechend 6, unter Ausbildung eines Reibschlusses bzw. einer Klemmwirkung, so dass die punktförmigen Kontaktbereiche 18a, 18b, 18c in der ersten Klemmebene E1 und 20a, 20b, 20c in der zweiten Klemmebene E2 ausgebildet werden. Diese Relativverdrehung erfolgt – anders als bei z. B. Gewindeausbildungen – ohne Änderung der Längsposition, d.h. bei festem Z-Wert.
Gemäß Schritt St4 wird nachfolgend der Kleber 23 in den Radialspalt 22 eingebracht und somit eine endgültige Fixierung und Abdichtung des Hinterlinsenraums 25 sicher gestellt.
Bezugszeichenliste

1: Kamera
2: Imagermodul
3: Kameragehäuse
4: Schaltungsträgerplatte
5: Drahtbond, flexible Leitung
6: Objektivhalter
6a: zylindrische Innenfläche
6b: Tubusbereich
6c: Trägerbereich
6d: Leitungsbereich
7: Bildsensor
8: Objektiv
9: Linsenfassung
9a: Außenfläche der Linsenfassung
9b: Linsenflächen-Innenfläche
10: Linsen
11: Aussparung
12: Leiterbahnen
14a, 14b, 14c: erste Kontakterhebungen in Klemmebene E1 von 8
15a, 15b, 15c: erste Keilbereiche in Klemmebene E1
16a, 16b, 16c: zweite Kontakterhebungen in Klemmebene E2
17a, 17b, 17c: zweite Keilbereiche in Klemmebene E2
18a, 18b, 18c: punktförmige Kontaktbereiche in Klemmebene E1, d.h. Kontakte zwischen 14a, 14b, 14c und 15a, 15b, 15c
20a, 20b, 20c: punktförmige Kontaktbereiche in Klemmebene E2, d.h. Kontakte zwischen 16a, 16b, 16c und 17a, 17b, 17c
22: Radialspalt
23: Klebematerial
25: Hinterlinsenraum
A: optische Achse
E1: erste Klemmebene
E2: zweite Klemmebene
r1: Innendurchmesser des Tubusbereichs 6b außerhalb der Keilbereiche 15a, 15b, 15c und 17a, 17b, 17c,
r2: Außendurchmesser der Kontakterhebungen 14a, 14b, 14c oder 16a, 16b, 16c
XYZ: kartesisches Koordinatensystem des Objektivhalters 6

Claims

Imagermodul (2) für eine Kamera (1), wobei das Imagermodul (2) mindestens aufweist: einen Objektivhalter (6), einen an dem Objektivhalter (6) montierten Bildsensor (7), und ein in einem Tubusbereich (6b) des Objektivhalters (6) aufgenommenes Objektiv (8), wobei zwischen einer Außenfläche (9a) des Objektivs (8) und der Innenfläche (6a) des Tubusbereichs (6b) des Objektivhalters (6) mehrere Kontaktbereiche (18a, 18b, 18c; 20a, 20b, 20c) durch Reibschluss ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Tubusbereich (6b) eine erste Klemmebene (E1) und eine von der ersten Klemmebene (E1) entlang einer Längsachse (Z) des Tubusbereichs (6b) versetzte zweite Klemmebene (E2) ausgebildet sind, wobei in der ersten Klemmebene (E1) mehrere erste Kontaktbereiche (18a, 18b, 18c) und in der zweiten Klemmebene (E2) mehrere zweite Kontaktbereiche (20a, 20b, 20c) ausgebildet und in einer Umfangsrichtung (P) um die Längsachse (Z) herum verteilt angeordnet sind.
Imagermodul (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder der beiden Klemmebenen (E1, E2) jeweils drei Kontaktbereiche (18a, 18b, 18c; 20a, 20b, 20c) in der Umfangsrichtung (P) verteilt ausgebildet sind.
Imagermodul (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbereiche (18a, 18b, 18c; 20a, 20b, 20c) in den beiden Klemmebenen (E1, E2) an jeweils der gleichen Winkelstellung ausgebildet sind und jeder zweite Kontaktbereich (20a, 20b, 20c) in Richtung der Längsachse (Z) jeweils genau hinter einem ersten Kontaktbereich (18a, 18b, 18c) der ersten Klemmebene (E1) angeordnet ist.
Imagermodul (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zwischenbereich (24) zwischen den Klemmebenen (E1, E2) frei von Kontaktbereichen ist.
Imagermodul (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Klemmebene (E1, E2) jeweils die Innenfläche (6a) oder die Außenfläche (9a) radial vorstehende Kontakterhebungen (14a, 14b, 14c; 16a, 16b, 16c) und die andere Fläche (9a. 6a) in einer Umfangsrichtung (P) ihren Radius ändernden Keilbereiche (15a, 15b, 15c; 17a, 17b, 17c) aufweist, zur Ausbildung des Reibschlusses bei Relativverdrehung des Objektivs (8) in dem Tubusbereich (6b).
Imagermodul (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakterhebungen (14a, 14b, 14c; 16a, 16b, 16c) in einer Ausgangs-Winkelstellung für einen kontaktfreien Einführvorgang außer Eingriff der Keilbereiche (15a, 15b, 15c; 17a, 17b, 17c) sind, wobei die Innenfläche (6a) in den Klemmebenen (E1, E2) in Winkelbereichen zwischen den Keilbereichen (15a, 15b, 15c; 17a, 17b, 17c) einen Innenradius (r1) aufweist, der größer als ein Außenradius (r2) der Kontakterhebungen (14a, 14b, 14c; 16a, 16b, 16c) ist.
Imagermodul (2) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Keilbereiche (15a, 15b, 15c; 17a, 17b, 17c) jeweils einen sich in der Umfangsrichtung (P) monoton änderndem Radius aufweisen, z. B. als logarithmische Spirale.
Imagermodul (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakterhebungen (14a, 14b, 14c; 16a, 16b, 16c) an der Außenfläche (9a) des Objektivs (8) ausgebildet sind, und die Keilbereiche (15a, 15b, 15c; 17a, 17b, 17c) an der Innenfläche (6a) des Tubusbereichs (6b) ausgebildet sind.
Imagermodul (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakterhebungen (14a, 14b, 14c; 16a, 16b, 16c) eine flach oder mit abnehmender Steigung zulaufende Spitze aufweisen, z. B. mit Linsenform.
Imagermodul (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Radialspalt (22) zwischen der Innenfläche (6a) des Objektivhalters (6) und der Außenfläche (9a) des Objektivs (8) ein Klebematerial (23) zur Abdichtung und/oder stoffschlüssigen Fixierung eingebracht ist.
Kamera (1), die ein Imagermodul (2) nach einem der vorherigen Ansprüche und ein Kameragehäuse (3) aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines Imagermoduls (2), mit mindestens folgenden Schritten: Bereitstellen oder Herstellen eines Objektivhalters (6) mit einem eine Innenfläche (9a) aufweisenden Tubusbereich (9b), eines an dem Objektivhalter (6) direkt oder indirekt montierten Bildsensors (7) und eines Objektivs (8) mit einer Außenfläche (9a) (St1), Einführen des Objektivs (8) in den Tubusbereich (9b) in Richtung einer Längsachse (Z) des Tubusbereichs (9b) (St2), Fokussieren durch Längsverstellung des Objektivs (8) in dem Tubusbereich (9b) unter Auswertung von Bildsignalen des Bildsensors (7) zur Ermittlung einer Längsposition (St2), Fixieren durch Relativdrehung des Objektivs (8) in dem Tubusbereich (9b) unter Ausbildung von reibschlüssigen Kontaktbereichen (18a, 18b, 18c; 20a, 20b, 20c) zwischen der Außenfläche (9a) des Objektivs (8) und der Innenfläche (6a) des Objektivhalters (6) in zwei entlang der Längsachse (Z) des Tubusbereichs (9b) beabstandeten Klemmebenen (E1, E2) (St3), Abdichten und/oder endgültiges Fixieren durch Einbringen eines Klebematerials (23) in einen Radialspalt (22) zwischen der Außenfläche (9a) und der Innenfläche (6a) (St4).