Brevet FR2947784A1 — publié le 20110114

Domaine de l'invention La présente invention concerne un module de caméra, notamment pour un véhicule comportant au moins : - une installation de support, - un capteur d'image monté directement ou indirectement sur l'ins- tallation de support, - un support de lentille monté dans l'installation de support et un objectif avec au moins une lentille placée dans le support de lentille et fixée à l'aide d'une colle sensible au rayonnement ultraviolet. L'invention concerne également un procédé de fabrica- tion d'un tel module de caméra. Etat de la technique De tels modules de caméra à focale fixe ou distance foyer/objet, fixe, sont notamment utilisés dans les véhicules automo- biles ou de manière générale dans le domaine automobile pour saisir l'espace extérieur autour de véhicule et aussi pour son volume intérieur. Un capteur d'image en forme de composant semi-conducteur est installé sur un support de circuit ou support de capteur par exemple une plaque de circuit avec d'autres composants pour qu'ensuite on puisse placer un support de lentille sur le support de circuit, le support de lentille assure l'étanchéité du capteur d'image vis-à-vis de l'extérieur et permet de recevoir l'objectif. L'objectif est installé, positionné et fixé par le dessus dans le support de lentille. Pour avoir une fixation mécanique durable de la dis- tance entre l'objectif et le capteur d'image, on installe généralement l'objectif dans le support de lentille par l'intermédiaire d'un filetage et on le bloque dans sa position axiale appropriée. En plus des liaisons mécaniques telles que par exemple des blocages du vissage, on utilise également des liaisons soudées ou des collages. Le document US 2006/0119730 Al décrit un module de caméra avec un objectif comportant une lentille ; cet objectif est vissé par le haut dans un support de lentille, jusqu'à ce qu'il arrive par sa face frontale contre une cale qui fixe le décalage du support de lentille. Ainsi cette réalisation géométrique fixe la focalisation ou la distance objet sans permettre ensuite de corriger la mise au point. 2 Dans le cas de vissage bloqué, on peut avoir des efforts ponctuels agissant sur l'objectif et détériorant les caractéristiques op-tiques. Dans le cas de soudage par laser, il faut d'une part mettre en oeuvre des moyens techniques importants et d'autre part prendre des mesures de sécurité. En outre, on risque que l'action ponctuelle de la chaleur induise des tensions mécaniques dans le système qui risquent de le déformer. De façon générale, l'inconvénient des collages est que la prise de l'adhésif dure plus longtemps et que suivant le type d'adhésif, il faut appliquer une élévation de température. La manipulation des pièces entre le dernier contrôle optique dans l'installation de focalisation et les variations de pression en phase de chauffage, peuvent provoquer une défocalisation incontrôlable. Or, un module de caméra doit répondre en partie à des exigences optiques très strictes car il n'est plus possible de modifier à posteriori la mise au point. Cela rend cette construction très sensible vis-à-vis des variations de position de l'objectif par rapport au capteur d'image. Même un décalage de l'ordre de quelques 10 �m, peut détériorer la netteté de l'image à un point tel que le module de caméra ne pourra plus s'utiliser pour des applications de haute qualité. Le document DE 103 42 529 Al, décrit un dispositif de caméra utilisé notamment dans un véhicule automobile, dans ce dis-positif, le côté inférieur de l'objectif et le côté supérieur du logement de l'objectif comporte des nervures et des rainures constituant des che- mins de guidage concentriques. L'objectif présente une forme conique avec une face inférieure en forme de demi-sphère, c'est-à-dire une coupelle. La fixation se fait par une liaison collée dans l'intervalle entre le logement de l'objectif en forme de boîtier et l'objectif qui se rétrécit suivant une forme conique vers le bas, l'intervalle ayant lui- même une forme se rétrécissant vers le bas. Cela permet d'utiliser un adhésif sensible au rayonnement ultraviolet et que l'on irradie par le dessus à travers cet intervalle. Le document CN 1704786 A, décrit un module de caméra dans lequel l'objectif se visse par-dessus dans un support de lentille. Pour le montage, on visse d'abord l'objectif jusqu'à ce qu'il se 3 trouve dans la position appropriée ; puis on place de l'adhésif durcis-sable par rayonnement ultraviolet dans un grand nombre de trous réalisés dans la paroi périphérique du support de lentille et on fait durcir par un rayonnement ultraviolet appliqué à travers les trous. Ensuite, pour la fixation définitive, on place un adhésif thermodurcissable entre la rainure périphérique de l'objectif et le bord supérieur du support de lentille. La réalisation de trous dans le support de lentille, per-met certes de placer l'adhésif et aussi d'assurer l'irradiation par le rayonnement ultraviolet pour la prise; de tels perçages ou dégagements dans la paroi du support de lentille ne sont pas sans difficulté du point de vue technique car leur réalisation produit des bavures et des résidus qui risquent de se casser lors de l'étape de montage sui-vante, c'est-à-dire lorsqu'on visse l'objectif en partant du côté supé- rieur et ces résidus risquent d'arriver dans le chemin optique. Les particules ainsi introduites augmentent le risque de détérioration des caractéristiques optiques et de provoquer des pertes de rendement car en projetant de l'ombre ou en créant de la lumière diffractée, les para-sites peuvent détériorer considérablement la qualité de l'image. En outre, un collage en deux étapes est relativement compliqué. Le premier collage avec un adhésif à prise par rayonnement ultraviolet se fait tout d'abord uniquement dans les zones du bord des trous entre les filets du filetage de l'objectif et du support de lentille en ne créant ainsi que de petites surfaces si bien qu'il faut un collage supplémen- taire avec un adhésif thermodurcissable dans une rainure prévue à cet effet. Exposé et avantages de l'invention L'invention concerne un module de caméra du type dé-fini ci-dessus, caractérisé en ce que - le support de lentille comporte au moins une zone transparente au rayonnement ultraviolet, et - au moins une partie de la colle est prévue au niveau d'au moins une zone transparente au rayonnement ultraviolet. Selon l'invention, la fixation ou blocage de l'objectif dans le support de lentille se fait à l'aide d'une colle ou d'un adhésif 4 sensible au rayonnement ultraviolet, c'est-à-dire à un adhésif qui réagit au moins en partie lorsqu'il est irradié par un rayonnement ultra-violet. L'irradiation par le rayonnement ultraviolet se fait à travers une zone du support de lentille, transparente au rayonnement ultraviolet, c'est-à-dire que le rayonnement peut passer à travers la matière du support de lentille. Dans le cadre de l'invention, l'expression "transparent au rayonnement ultraviolet" désigne une zone du support de lentille laissant passer une quantité suffisante de rayonnement ultraviolet pour faire réagir l'adhésif sensible au rayonnement ultraviolet en ab- sorbant une certaine fraction du rayonnement ultraviolet fourni. Selon l'invention, on utilise une colle ou un adhésif activé par le rayonnement ultraviolet et qui, dans des conditions thermiques appropriées, réagit une fois activé par le rayonnement ultraviolet, c'est-à-dire par exemple à la température ambiante ou avec un apport de chaleur. L'adhésif est placé de préférence entre le côté extérieur de l'objectif et la surface intérieure cylindrique d'une zone de support du porte-lentille sous la forme d'un film d'adhésif non lié à l'espace extérieur, c'est-à-dire non relié à l'extérieur par une fenêtre ou une rainure. Les zones transparentes au rayonnement ultraviolet peuvent être des parties de parois minces. Selon l'invention, il suffit de répartir quelques zones à parois minces dans la direction périphérique de la zone de support du porte-lentille pour irradier l'adhésif, les autres zones de parois épaisses donnant une solidité suffisante de sorte que la stabilité des zones de parois minces ne constitue pas une difficulté. Les zones de parois minces peuvent être réalisées sous la forme de poches limitées localement entre lesquelles il y a des zones de parois épaisses. En particulier, ces zones de parois minces peuvent être réalisées sur le côté extérieur du support de lentille ou de sa zone de support de forme cylindrique et de prévoir en dessous et entre les zones de parois minces, une forme à parois plus épaisses avec une plus grande résistance. Cette réalisation permet notamment une fa- brication économique du support de lentille sous la forme d'une pièce injectée ; le support de lentille est une pièce principalement en forme de bossage ou de pot, avec une zone de fixation plus large recevant le support de circuit et une zone de support essentiellement de forme 5 cylindrique, qui remonte vers le haut de manière adjacente avec une répartition de poches sur son côté supérieur. L'invention offre un certain nombre d'avantages. Ainsi, le support de lentille peut être réalisé dans une paroi de manchon, fermée, c'est-à-dire sans ouvertures, trous ou passages, tout en per-mettant un collage sur des surfaces suffisamment grandes. Ainsi on évite les problèmes évoqués ci-dessus comme dans le cas de trous ou de perçage réalisés dans la paroi du manchon créant en particulier lors du montage, des particules susceptibles d'arriver dans le chemin optique. Selon l'invention, on réalise une forme étanche, fermée évi- 15 tant toute pénétration de particules gênantes ou de saletés tout en garantissant un collage sur une surface importante. Le support de lentille se réalise de manière économique comme composant injecté en matière plastique. Malgré des parois minces dans certaines zones, l'invention garantit une solidité élevée. 20 L'utilisation d'un adhésif activé par un rayonnement ultraviolet, permet d'obtenir tout d'abord une résistance élevée des collages dans les zones à parois minces qui sont directement en prise et ensuite on peut améliorer le collage en poursuivant la réaction dans les autres zones qui n'auront pas reçu tout d'abord suffisamment 25 d'énergie par rayonnement ultraviolet. Selon un autre avantage de l'invention, à la place d'un filetage usuel pour la liaison entre l'objectif et le support de lentille, on peut également prévoir un coulissement purement axial, par exemple avec des surfaces cylindriques lisses. Cela permet un réglage linéaire 30 ou un entraînement linéaire pour le déplacement axial et le positionnement ce qui représente un degré de liberté supplémentaire suivant l'angle d'azimut, c'est-à-dire pour la rotation relative de l'objectif dans le plan perpendiculaire à l'axe optique, améliorant le cas échéant la qualité de l'image. L'invention permet ainsi un positionnement en site 35 et le blocage. Comme l'adhésif activé par le rayonnement ultraviolet 6 réagit très rapidement dans les zones directement irradiées, on pourra ainsi positionner par exemple par un entraînement linéaire en activant, le cas échéant, le capteur d'image activé pour utiliser les signaux d'image et lorsqu'on atteint la position appropriée, on applique le rayonnement ultraviolet pour assurer la prise, la position pourra en-suite directement être contrôlée sur le site pour permettre ainsi la sortie définitive de fabrication et le cas échéant une mise au rebut. Les zones à parois minces selon l'invention assurent une transmission d'efforts plus élevés que ce qui est possible par exemple par la liaison par un adhésif activé au rayonnements ultra-violet comme cela est décrit dans le document CN 1704786 A, dans la zone des bords des trous. En principe, les zones à parois minces, peu-vent développer une surface suffisante pour générer des efforts importants et le cas échéant on pourra durcir ensuite par activation par un rayonnement ultraviolet dans les autres zones ayant une paroi épaisse. La position et la forme des zones transparentes au rayonnement ultraviolet peuvent être conçues de manière variable selon l'invention pour permettre l'intégration d'une ou plusieurs sources de lumière ultraviolette à la distance de focalisation et permettre ainsi l'intégration des sources de lumière ultraviolette dans le procédé de fabrication. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un mode de réalisation représenté schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 montre la structure partiellement coupée d'un module de caméra selon l'invention, - la figure 2 montre le support de caméra selon une représentation en perspective, - la figure 3 montre un ordinogramme du procédé de fabrication de l'invention. Description de modes de réalisation La figure 1 montre une vue partiellement coupée d'un module de caméra 1 selon l'invention. Une installation de support ou 7 un support de circuit constitué par une plaque de circuit 2 porte un capteur d'image 3 ainsi que d'autres composants 4, branchés sur le circuit. Le capteur d'image 3 peut être notamment un composant semi-conducteur. Les autres composants 4 correspondent à un autre circuit intégré par exemple une installation de commande constituée par un microprocesseur 4. La face supérieure 2a de la plaque de circuit 2 comporte en outre un support de lentille 5 représenté de manière détaillée à la figure 2. Le support de lentille 5 a une zone de fixation 5a inférieure, élargie, et une zone de support 5b cylindrique, se poursuivant vers le haut. La zone de fixation 5a est représentée coupée à la figure 1 pour montrer la disposition du capteur d'image 3 dans cette zone de fixation 5a, étanche à la lumière. La zone de fixation 5a comporte des logements à vis (pattes de fixation) 6 munis de trous 7 alignés sur des trous 8 correspondants de la plaque de circuit 2 pour être traversés par les vis de fixation 9. Un objectif 10 placé dans la zone de fixation 5b comporte une lentille 11 non représentée de manière détaillée. Le réglage de la distance objet b, c'est-à-dire la distance entre la lentille 11 ou dans le cas de plusieurs lentilles 11 le plan optique des différentes lentilles par rapport à la surface sensible du capteur d'image 3 suivant l'axe optique A, se fait par le réglage longitudinal de l'objectif 10 dans la zone de fixation 5b du support de lentille 5. Selon l'invention, la position de l'objectif 10 dans la zone de fixation 5b, est réalisée par une couche 12 d'un adhésif (colle) durcissable par action de rayonnement ultraviolet. La couche d'adhésif 12 se trouve complètement entre la surface extérieure cylindrique 10a de l'objectif 10 et la surface intérieure cylindrique 5c de la zone de support 5b. Selon l'invention, dans la zone de fixation 5b, il y a des zones à parois minces, notamment des poches 14 à parois minces ré-parties dans la direction périphérique. Comme cela apparaît égale-ment à la figure 2, la zone de support 5b a une paroi d'une seconde épaisseur d2 plus petite que la première épaisseur de paroi dl dans les autres zones. Les poches 14 sont réparties dans la direction péri- phérique de la zone de fixation 5b, les poches peuvent être par 8 exemple à la même hauteur. Chaque poche 14 aura une extension à partir du côté extérieur 5d de la zone de support 5b, de sorte que la surface intérieure 5c de la zone de support 5b, est une surface cylindrique lisse qui reçoit de manière ajustée l'objectif cylindrique 10. A la figure 2, la couche d'adhésif 12 de la surface intérieure 5c, est représentée au niveau de la poche 14. La seconde épaisseur d2 des poches 14, se situe par exemple dans une plage inférieure à 0,2 mm, par exemple comprise entre 0,1 et 0,15 mm. La première épaisseur dl de la zone de fixation 5b peut être significativement plus élevée, par exemple se situer dans une plage comprise entre 0,5 et 1,0 mm. Comme la zone de support 5b a une paroi mince dis continue et située dans la zone périphérique entre les poches 14 et les zones à parois épaisses au-delà des poches 14, la solidité du support de lentille 5 n'est pas réduite du fait des poches 14. On peut utiliser des matières plastiques de haute qualité par exemple PCL (polymère à cristaux liquides) ou PPS (polysulfure de phénylène) qui, à l'état fondu, ont une très faible viscosité et per-mettent de garantir la fabrication de telles épaisseurs de parois ré-duites. On peut envisager différentes matières de renforcement ou de pièces de renforcement en matière plastique pour optimiser le produit. De manière avantageuse, la surface intérieure 5c et la surface extérieure cylindrique 10a, ne comportent pas de filetage et elles sont notamment cylindrique lisses. En principe, il est également possible de réaliser un filetage intérieur dans la surface intérieure 5c et un filetage extérieur correspondant dans la surface extérieure 10a. Pour une telle forme, l'ensemble du support de lentille 5 peut être réalisé comme pièce injectée dans la même matière plastique, car cette pièce a en principe une forme de pot. La réalisation des poches 14 au bord supérieur ou bord inférieur de la zone de sup- port 5b se fait directement par injection du fait que les poches 14 arrivent jusqu'à l'arête supérieure 5e de la zone de support 5b. La fabrication du module de caméra selon l'invention composé de trois ensembles c'est-à-dire du capteur d'image 3 et le cas échéant d'autres composants 4 garnissant la plaque de circuit 2 ainsi que du support de lentille 5 et comme troisième ensemble, de l'objectif 9 10, se fait selon l'ordinogramme de la figure 3, après l'étape de départ StO, dans l'étape suivant Stl, on installe le support de lentille 5 sur la plaque de circuit 2 par exemple à l'aide de trous 7, 8 et de vis 9 pour que l'axe optique A passant au milieu du capteur d'image 3, soit con- centrique et au milieu de la zone de support 5b. Selon l'étape St2, on installe ensuite l'objectif 10 en passant par le dessus et en le positionnant le long de l'axe optique A. Le capteur d'image 3 peut être activé pour permettre d'exploiter les signaux d'image et contrôler la mise au point appropriée. Lorsqu'on atteint le niveau souhaité ou la position souhaitée de l'objectif 10, alors dans l'étape St3, on expose les poches minces 14 avec de la lumière ultraviolette 16 dans la direction radiale pour qu'une partie du rayonnement ultraviolet 16 traverse les poches à parois minces 14 et arrive jusqu'à la couche d'adhésif 12 ; elle active pour durcir directe- ment la couche d'adhésif 12 sensible au rayonnement ultraviolet, dans le cas d'un adhésif 12 activé par rayonnement ultraviolet, on applique le rayonnement ultraviolet 16 et on démarre la réaction de l'adhésif 12 qui poursuit ensuite sa prise par la coopération entre la chaleur et le cas échéant également la température ambiante sur une durée prolongée. En principe, la couche d'adhésif 12 peut être appliquée sur toute la périphérie de la surface intérieure 5c et ne durcir que dans la zone des poches 14 lorsque cette couche est exposée au rayonnement ultraviolet, bloquant ainsi le positionnement, la prise se poursuivra ensuite dans les autres zones entre les poches 14. Le réglage longitudinal de l'objectif 10 dans la zone de support 5b peut se faire de préférence par une réalisation sans filetage, par exemple à l'aide d'un entraînement linéaire d'un système d'équilibrage. En particulier, on pourra choisir l'orientation ou l'azimut approprié, c'est-à-dire la position angulaire de l'objection 10 dans le support de lentille 5. Après irradiation par le rayonnement ultraviolet et la prise au moins partielle, dans l'étape St4 suivante, on contrôle la focalisation correcte, directement par le fonctionnement du capteur d'image 3.35 l0 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX module de caméra plaque de circuit face supérieure de la plaque de circuit 2 capteur d'image composant support de lentille zone de fixation zone de support surface intérieure de la zone de support 5b côté extérieur logement de vis/patte de fixation trous trous 5a l0 5b 5c 5d 6 7 15 8 9 vis objectif 10a surface extérieure 11 lentille 20 12 adhésif 14 poches 16 rayonnement ultraviolet dl première épaisseur de la paroi d2 seconde épaisseur de la paroi 25 REVENDICATIONS1 °) Module de caméra (1), notamment pour un véhicule comportant au moins : - une installation de support (2), - un capteur d'image (3) monté directement ou indirectement sur l'installation de support (2), - un support de lentille (5) monté dans l'installation de support (2) et un objectif (10) avec au moins une lentille (11) placée dans le sup- port de lentille (5) et fixée à l'aide d'un adhésif (12) sensible au rayonnement ultraviolet (16), module de caméra caractérisé en ce que - le support de lentille (5) comporte au moins une zone (14) transparente au rayonnement ultraviolet, et - au moins une partie de l'adhésif (12) est prévue au niveau d'au moins une zone (14) transparente au rayonnement ultraviolet. 2°) Module de caméra selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'adhésif (12) sensible au rayonnement ultraviolet est activé par un rayonnement ultraviolet (16) pour durcir. 3°) Module de caméra selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support de lentille (5) comporte une zone de fixation (5a) pour être fixée à l'installation de support (2) et une zone de support (5b) essentiellement cylindrique pour recevoir l'objectif (10) et au moins une zone (14) transparente au rayonnement ultraviolet, sous la forme d'une zone (14) à parois minces réalisée dans la zone de support (5b). 4°) Module de caméra selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'adhésif (12) sensible au rayonnement ultraviolet (16) est une couche d'adhésif (12) entre la surface extérieure (l0a) de l'objectif (10) et la surface intérieure (5c) du support de lentille (5).35 12 5°) Module de caméra selon les revendications 3 ou 4, caractérisé par plusieurs zones (14) de parois minces réparties dans la direction périphérique de la zone de support (5b), et la zone de support (5b) comporte entre les zones (14) à parois minces, une première épaisseur de paroi (dl) supérieure à une seconde épaisseur de paroi (d2) qui est celle des zones de parois minces (14). 6°) Module de caméra selon la revendication 3, caractérisé en ce qu' au moins une zone de parois minces est réalisée à partir du bord supérieur (5e) de la zone de support (5b) et s'étend vers le bas en formant une poche (14). 7°) Module de caméra selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support de lentille (5) est une pièce injectée en matière plastique. 8°) Module de caméra selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface intérieure (5c) de la zone de support (5b) et la surface extérieure (l0a) de l'objectif (10), ne comportent pas de filetage et sont de préférence lisses. 9°) Module de caméra selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'installation de support (2) comporte un support de circuit, par exemple une plaque de circuit (2) et le support de lentille (5) est fixé sur la face supérieure du support de circuit (2), par exemple vissé, le capteur d'image (3) étant installé de manière étanche à la lumière à l'intérieur du support de lentille (5). 10°) Procédé de fabrication d'un module de caméra (1) comprenant au moins les étapes suivantes : 13 - fixation d'un support de lentille (5) sur une installation de support (2) recevant un capteur d'image (3), le support de lentille (5) ayant au moins une zone (14) transparente au rayonnement ultraviolet, - mise en place d'un objectif (10) dans le support de lentille (5) et po- sitionnement de l'objectif (10) par déplacement axial le long d'un axe optique (A) du support de lentille (5) et du capteur d'image (3), - application d'un adhésif (12) sensible au rayonnement ultraviolet, sur la surface extérieure (10a) de l'objectif (10) et/ ou la surface in- térieure (5c) du support de lentille (5), et - fixation de la position de l'objectif (10) par irradiation d'au moins une partie de l'adhésif (12) à partir de l'extérieur à travers au moins une zone (14) transparente au rayonnement ultraviolet du support de lentille (5). 11 °) Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que pendant le positionnement de l'objectif dans le support de lentille, on utilise le signal d'image fourni par le capteur d'image (3) et on règle la position en fonction de l'exploitation des signaux d'image fournis par le capteur d'image (3). 12°) Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu' après la fixation de la position de l'objectif (10) dans le support de len- tille (5), on effectue un contrôle en site du module de caméra (1) par l'exploitation des signaux d'image du capteur d'image (3). 13°) Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu' on positionne l'objectif (10) dans le support de lentille (5) par coulissement axial sans rotation par filetage. 14°) Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que 514 lors du positionnement, on règle l'angle d'azimut de l'objectif (10) dans le support de lentille (5). 10