(57)【要約】      （修正有）【課題】モニタ用カメラの光学ユニットとセンサボードとのアライメント調整行程が簡素なカメラ構成を提供する。【解決手段】カメラ構成１００は、光学ユニット１０２およびセンサボード１０４を備え、光学ユニットに面するセンサボードの第１の表面１０８に画像センサ１０６が取り付けられている。熱可塑性材料によって形成されたアライメント要素１１０が、光学ユニットに固定的に取り付けられ、付勢要素１１２Ａが、アライメント要素を付勢してセンサボードの接触領域１１４に当接させるように構成されている。抵抗加熱要素１１６は接触領域内に配置されており、作動するとアライメント要素に熱を伝達する。これにより、前記アライメント要素が、少なくとも部分的には、熱可塑性材料の少なくともガラス転移温度の温度に加熱されて、光学ユニットに対するセンサボードのアライメントを可能にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学ユニット（１０２）と、
センサボード（１０４）であって、前記光学ユニットに面する前記センサボードの第１の表面（１０８）に取り付けられた画像センサ（１０６）を有するセンサボードと、
熱可塑性材料によって形成され、前記光学ユニットに固定的に取り付けられたアライメント要素（１１０）と、
前記アライメント要素を付勢して前記センサボードの接触領域（１１４）に当接させるように構成された付勢要素（１１２Ａ；１１２Ｂ；１１２Ｃ）と、
前記接触領域内に配置され、作動時に前記アライメント要素に熱を伝達するように構成され、それにより、少なくとも部分的に、前記アライメント要素が前記熱可塑性材料の少なくともガラス転移温度の温度まで加熱されて、前記光学ユニットに対する前記センサボードのアライメントを可能にする加熱要素（１１６）と
を備える、カメラ構成（１００）。
【請求項２】
前記加熱要素（１１６）は抵抗加熱要素である、請求項１に記載のカメラ構成。
【請求項３】
前記接触領域（１１４）に当接するように構成された前記アライメント要素（１１０）の端部は、丸みを帯びた断面形状またはテーパ状の断面形状を有する、請求項１または２に記載のカメラ構成。
【請求項４】
前記アライメント要素（１１０）は、前記光学ユニット（１０２）と一体として形成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のカメラ構成。
【請求項５】
前記アライメント要素（１１０）は、前記光学ユニット（１０２）と前記センサボード（１０４）との間に位置しており、前記接触領域（１１４）は、前記画像センサ（１０６）を取り囲んでいる前記第１の表面（１０８）の領域内に位置している、請求項１から４のいずれか一項に記載のカメラ構成。
【請求項６】
前記付勢要素は、前記センサボード（１０４）を前記光学ユニット（１０２）に向かって付勢する第１のクリップ（１１２Ａ）を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のカメラ構成。
【請求項７】
前記付勢要素は、前記センサボード（１０４）および前記光学ユニット（１０２）に取り付けられた１つ以上の磁石（１１２Ｃ）を備え、前記１つ以上の磁石は、前記センサボードおよび前記光学ユニットのうちの少なくとも１つに弾性的に取り付けられている、請求項１から６のいずれか一項に記載のカメラ構成。
【請求項８】
前記アライメント要素（１１０）は、ねじ継手（１１８）を介して、または第２のクリップ（１２０）を介して前記光学ユニット（１０２）に固定的に取り付けられている、請求項１から３のいずれか一項に記載のカメラ構成。
【請求項９】
前記付勢要素（１１２Ｂ；１１２Ｃ）は、前記光学ユニット（１０２）と前記センサボード（１０４）との間に位置しており、前記接触領域（１１４）は、前記センサボード（１０４）の第２の表面（１２２）に位置しており、前記第２の表面は、前記第１の表面（１０８）の反対側にある、請求項８に記載のカメラ構成。
【請求項１０】
前記付勢要素は、弾性パッド（１１２Ｂ）、板ばね、または圧縮ばねを備える、請求項１から９のいずれか一項に記載のカメラ構成。
【請求項１１】
前記アライメント要素（１１０）は複数のピラーを備え、または、前記アライメント要素はフランジを備え、前記フランジは、少なくとも部分的にリング状であり、または、前記フランジは、互いに角度を成して配置された、もしくは互いに間隔を置いて配置された少なくとも２つのリッジを備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載のカメラ構成。
【請求項１２】
カメラ構成内でセンサボード（１０４）を光学ユニット（１０２）に位置合わせする方法であって、熱可塑性材料によって形成されたアライメント要素（１１０）が、前記光学ユニットに固定的に取り付けられ、付勢されて前記センサボードの接触領域（１１４）と当接し、前記方法は、
前記接触領域内に配置された加熱要素（１１６）を作動させ、それにより前記アライメント要素に熱を伝達させて、少なくとも部分的に、前記熱可塑性材料の少なくともガラス転移温度の温度まで前記アライメント要素を加熱させることと、
前記センサボードを前記光学ユニットに対して位置合わせすることと、
前記加熱要素を作動停止させて、前記ガラス転移温度を下回る温度まで前記アライメント要素を冷却させることと
を含む、方法。
【請求項１３】
前記センサボードを前記光学ユニットに対して位置合わせするステップは、
前記センサボードおよび前記光学ユニットを含む前記カメラ構成を光学アライメント治具内に配置することと、
前記センサボードまたは前記光学ユニットを調整要素に当接させることと
を含み、
前記調整要素は力を加え、それにより前記センサボードと前記光学ユニットとを互いに位置合わせさせる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記加熱要素を作動させる動作は、抵抗加熱要素を通して電流を供給することを含む、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記アライメント要素を冷却することを更に含む、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ構成における光学ユニットに対するセンサボードのアライメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
モニタ用カメラは、屋内および屋外の両方で、多くの異なる用途で使用されている。カメラに関する技術分野は継続的に発展しており、改良によって、例えば、より高い画像解像度、光学系の改善、および新規な機能性がもたらされている。
【０００３】
より高い画像解像度は、画素数を増加させた大型画像センサによって得られる。そのような画像センサを有するカメラはまた、画像センサと、描写されるシーンを表す光を画像センサに供給する光学ユニットとの間の位置ずれに対して、より敏感である。換言すると、画像センサ内の画素強度が高いほど、光学ユニットとセンサボード（画像センサＰＣＢＡ）との間の位置ずれが、撮像画像の品質に対して、より大きな影響をもたらすことになる。したがって、カメラ構成内の光学ユニットと画像センサとの間の正確なアライメントを確保することが益々重要である。
【０００４】
今日、カメラ製造において一般に使用されているアライメント技術はアクティブアライメントである。ここでは、画像センサを備えるセンサボードと、光学ユニットとが、アライメント工程中に取得した画像に基づき互いに対して調整されて、得られた画像の品質特性（焦点、および光軸を画像センサ上でセンタリングすることなど）が最適化される。
【０００５】
多くのアクティブアライメント技術では、画像センサを光学ユニットに固定するために紫外線硬化接着剤が使用される。紫外線硬化接着剤は画像センサと光学ユニットとの間に塗布される。その後、アライメント、すなわち画像センサと光学ユニットとの互いに対する位置決めが行われる。最後に、アライメントが充分と考えられる場合、接着剤は紫外線にさらされ、それにより接着剤は凝固し、よって画像センサと光学ユニットの互いに対する位置が固定される。紫外線硬化接着剤の使用には、接着剤を保管する必要があること、接着剤を塗布する必要があり工程が複雑になること、アウトガス、および接着剤の硬化は永続的でありしたがって元に戻すことができないこと、を含むいくつかの欠点がある。加えて、紫外線の適用は、接着剤が正しく硬化することを確実にするために、例えば紫外線の波長、出力強度、硬化時間、硬化程度等に関する特定の知識を必要とする場合がある。
【０００６】
アクティブアライメントの代替はパッシブアライメントである。この工程では、センサボード、光学ユニット、および一方を他方に取り付けるための手段、例えばねじ取り付け具またはクランプ装置は全て、低減された製造公差で設計され、その公差は、カメラ構成が組み立てられる場合に、センサボードと光学ユニットとの正しいアライメントが自動的に提供されるような程度である。パッシブアライメントは通常、より少ない時間を要し、より簡単な組み立て工程を提供するが、他方で、画素数が多いセンサに対して製造公差を許容可能な程度まで減らすことは難題であることが示され得る。
【０００７】
パッシブアライメント工程およびアクティブアライメント工程の両方において、画像センサと光学ユニットとの間に塵埃が入り、画像劣化を引き起こす場合がある。したがって、アクティブアライメント工程を含む取り付け工程の少なくとも一部は、清浄な室内環境で実施する必要がある。
【０００８】
カメラ構成における光学ユニットとセンサボードとの間のアライメントは、パッシブアライメントおよびアクティブアライメントの利点を組み合わせた形態で提供することが望ましいであろう。
【発明の概要】
【０００９】
本発明の目的は、上述の欠点のうちの少なくともいくつかを考慮して、センサボードと光学ユニットとの間のアライメントを改善する変更されたカメラ構成を提供することである。更なる目的は、そのような変更されたカメラ構成のアライメントのための方法を提供することである。
【００１０】
本発明の第１の態様によると、カメラ構成は、光学ユニットと、センサボードであって、光学ユニットに面するセンサボードの第１の表面に取り付けられた画像センサを有するセンサボードと、熱可塑性材料によって形成され、光学ユニットに固定的に取り付けられたアライメント要素と、アライメント要素を付勢してセンサボードの接触領域と当接させるように構成された付勢要素と、接触領域内に配置され、作動時にアライメント要素に熱を伝達するように構成され、それにより、少なくとも部分的には、アライメント要素が熱可塑性材料の少なくともガラス転移温度の温度まで加熱されて、光学ユニットに対するセンサボードのアライメントを可能にする加熱要素と、を備える。
【００１１】
本発明のカメラ構成の利点は、センサボードのアライメントを含む取り付けが、パッシブアライメント工程に従って単純な方法で実施でき、一方で依然として、必要であればアクティブアライメントなどの組み立て後のアライメントを可能にしていることである。これにより、様々な部品に必要な機械的公差への要件が低減されることになる。
【００１２】
加熱要素をセンサボードにおいて接触領域に配置することは、センサボードの相当に単純な修正を意味する。加熱要素は、例えば導電性トレースまたは導電性プレートの形態で提供され、導電性トレースまたは導電性プレートに電源が接続されて加熱されてもよい。センサボードへの既存の電源接続を介して、加熱要素に電力を供給することも、相当に単純である。
【００１３】
加えて、従来のカメラ構成は、典型的には、（センサボードの）画像センサと光学ユニットとの間の領域に塵埃が入ることを回避するために、光学ユニットとセンサボードの互いに対するアライメントを含めて、クリーンルーム内で取り付けられる必要がある。これは、例えば紫外線接着剤を使用する場合である。接着剤の塗布、（アクティブ）アライメント工程、および光学ユニットとセンサボードの位置を互いに対して固定するための接着剤の硬化などの、取り付け工程ステップはクリーンルーム内で実施される必要がある。
【００１４】
しかし、本発明の手法により、クリーンルーム内で実施する必要のある取り付け工程のステップ数が少ないという点で、単純な取り付け工程が可能になり得る。これは、全ての部品が組み立てられた時に画像センサに対して密閉された空間が提供されるように、アライメント要素、光学ユニット、付勢要素、およびセンサボードが配置される場合に、特に該当する。その時、カメラ構成の組み立て中はクリーンルーム環境が必要であるが、画像センサは密閉空間内に位置しており、したがって密閉空間によって保護されているので、その後のアライメント手順はクリーンルームを何ら必要としない。その結果、典型的には多くの空間を必要とし、（これもまたクリーンである必要がある）外部装置を伴うアライメント工程のために、クリーンルームを適合させる必要がない。それゆえ、本発明概念は、より単純で、よりコストが低い可能性のある取り付け工程を可能にし、一方で依然として、組み立て後のアライメントの実施を可能にする。
【００１５】
本発明のカメラ構成に関連する別の利点は、光学ユニットに対するセンサボードの単純なアライメント手順が可能になることである。いったん組み立てられると、アライメント手順用に制御するパラメータはほんの少数であり、例えば、いくつかの実施形態の場合のように、抵抗加熱要素の形態の加熱要素を使用する場合、電流量および電流の持続時間である。抵抗加熱要素は、接触領域内に配置された、例えばセンサボードの表面上に埋め込まれた、または配置された、導電性の線、トレースまたはプレートの形態で提供されてもよい。
【００１６】
本出願との関係において、熱可塑性材料は、特定の温度を越えると柔軟または成形可能になり、この特定の温度を下回る温度まで冷却すると凝固するプラスチック材料（ポリマー）を意味する。熱可塑性材料は、例えば非晶質ポリマーまたは液晶ポリマー（ＬＣＰ）であってもよく、またアクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリスチレン、およびポリカーボネート（ＰＣ）の群から選択されてもよい。ＰＣは加熱時の膨張率が比較的低いので、有利な材料であることに留意されたい。
【００１７】
熱可塑性材料は、ガラス転移温度、およびガラス転移温度よりも常に高い融解温度に関連付けられる。熱可塑性材料が、少なくともガラス転移温度であるが、融解温度を下回る温度まで加熱された場合、熱可塑性材料はガラス状態にある。ガラス状態では、熱可塑性材料は粘性状態またはゴム状態と称される場合もある状態をとり、その状態では熱可塑性材料は融解することなく変形可能である。ガラス転移温度はまた、軟化温度と称される場合もある。
【００１８】
アライメント要素の少なくとも一部が少なくともガラス転移温度の温度まで加熱された場合、アライメント要素内の熱可塑性材料のその部分は柔らかくなり、ガラス状態を呈し、それにより、センサボードの位置または光学ユニットの位置を調整することによりセンサボードと光学ユニットとの間の相対位置を調整することができる。換言すると、センサボードおよび光学ユニットのうちの少なくとも１つを、他方に対する直線移動または傾き移動により、およびカメラ構成の光軸を考慮して移動させることができる。このようにして、センサボードの光学ユニットに対するアライメントが可能になる。加熱要素が作動停止され、それにより加熱要素からアライメント要素に熱がもはや伝達されない場合、アライメント要素はガラス転移温度を下回る温度まで冷却され、熱可塑性材料は凝固する。このようにして、センサボードと光学ユニットとの間の相対位置は再び固定され、調整することはできない。換言すると、このようにして、センサボードにとってアライメントの新しい平面が構築されたことになる。
【００１９】
本出願との関係において、「固定的に取り付けられた」とは、アライメント要素と光学ユニットとの間に非弾性の、または剛性の接続が存在することを意味する。これは、例えば、光学要素とアライメント要素とが一体として形成されることにより、または光学要素とアライメント要素とがねじ継手、または（非弾性の）第２のクリップもしくはクランプなどの剛性接続要素を介して接続される（固定的に取り付けられる）ことにより実現され得る。
【００２０】
本出願との関係において、「付勢して当接させる」とは、付勢要素が、アライメント要素を接触領域（に向かう方向）に対して押圧する、押し付けるか、または押し込み、より具体的には、接触領域と接触させるように構成されていることを意味する。このことは、アライメント要素の一部が、例えばアライメント工程中に圧縮されて高さが減少するなど、形が変わるように変形した場合、付勢要素は、例えば、より圧縮された状態から圧縮が減少された状態に少なくとも部分的に弾性的に拡張させることにより、または、拡張された（引き離された）状態から拡張が減少された状態に少なくとも部分的に弾性的に収縮させることにより、アライメント要素を接触領域に当接させ続けることになる。
【００２１】
一実施形態では、付勢要素はセンサボードを光学ユニットに向かって付勢する第１のクリップを備えてもよい。その時、アライメント要素は、センサボード上の接触領域に抗して（接触して）光学ユニットとセンサボードとの間で押圧され、クランプされ、または挟まれる。アライメントが実施されている際に、アライメント要素の一部が形状を変えた場合、典型的には高さを変えた場合、第１のクリップが弾性を有することに起因して、第１のクリップが、拡張された状態から拡張が減少された状態に少なくとも部分的に収縮させることにより、アライメント要素を接触領域に当接させ続けることになる。
【００２２】
一実施形態では、付勢要素は、センサボードおよび光学ユニットに取り付けられた１つ以上の磁石を備え、１つ以上の磁石は、センサボードおよび光学ユニットのうちの少なくとも１つに弾性的に取り付けられている。磁石が光学ユニット内に設けられる場合は、磁石は、例えばセンサボード上に配置された電磁鋼板に取り付けられることになり、磁石がセンサボード上に取り付けられる場合は、そのような電磁鋼板等は光学ユニット上に配置されることになる。１つ以上の磁石は、例えばリング状の磁石として、または磁石のセットとして設けられ、両方とも確実で安定した取り付けをもたらし得る。
【００２３】
磁石を用いてセンサボードを光学ユニットに取り付けることにより、簡単で迅速な組み立て工程がもたらされ、一方で、必要であれば、例えば画像センサから塵埃を取り除くためにカメラ構成を簡単に分解することが可能になる。
【００２４】
一実施形態では、付勢要素は弾性パッド、板ばね、または圧縮ばねを備える。この場合、アライメント要素は、圧縮された付勢要素によって接触領域に対して押圧されており、アライメントが実施されている際に、アライメント要素の一部が変形して形状（高さ）が変化した場合、パッドまたはばねは、その弾性ゆえに、圧縮された状態から圧縮が減少された状態に拡張され、アライメント要素を接触領域に当接させ続け、すなわち、アライメント要素を付勢して接触領域に当接させ続ける。
【００２５】
一実施形態では、アライメント要素が接触領域に当接するように構成された、アライメント要素の端部は、丸みを帯びた断面形状、またはテーパ状の断面形状を有する。これは、アライメント工程中に必要な熱の量を減らすことになる。その理由は、アライメント要素の高さを変化させるために加熱する必要のある熱可塑性材料の量が少ないからである。センサボード上の接触領域を、より小さくすることもでき、これはセンサボードの表面上の空間を節約するために有利である。加えて、アライメント中にアライメント要素に伝達される熱を減らすことにより、アライメント要素の形状を過度に変化させるリスクが低減される。そうしない場合は、要素の過剰な部分が加熱されることにより柔らかくなるとリスクとなり得る。
【００２６】
一実施形態では、アライメント要素は、光学ユニットとセンサボードとの間に位置しており、接触領域は、画像センサを取り囲んでいる第１の表面の領域内に位置している。本実施形態では、アライメント要素は、例えば光学ユニットと一体として設けられている。本実施形態では、付勢要素は、例えば、（弾性の）第１のクリップの形態で設けられ、センサボードを光学ユニットにクランプし、これら２つの間にアライメント要素を挟んでいる。
【００２７】
代替的実施形態では、付勢要素は、光学ユニットとセンサボードとの間に位置しており、接触領域は、センサボードの第２の表面に位置しており、第２の表面は、第１の表面の反対側にある。したがって、本実施形態では、アライメント要素は、センサボードの、画像センサが位置している側とは反対側に位置している。付勢要素は、例えば、弾性パッド、板ばね、または圧縮ばね、または、光学ユニットとセンサボードとの間で少なくとも部分的に圧縮され、それによりセンサボードを付勢して（押圧する、押し込む、押し付ける）アライメント要素と当接（接触）させる別の種類の圧縮可能な要素の形態で提供されてもよい。この実施形態では、アライメント要素は光学ユニットに、例えば、ねじ継手または第２の（非弾性）クリップを介して固定的に取り付けられている。
【００２８】
一実施形態では、アライメント要素は複数のピラーを備える。ピラーはセンサボードにおいて接触領域に当接するように配置されている。この場合、接触領域は、対応する複数の別個の接触領域を、各ピラーに対して１つずつ含み得る。有利には、少なくとも３つのピラーが設けられて、アライメントピラーに当接するセンサボードのために安定したアライメント平面を設け得ることが確保される。
【００２９】
一実施形態では、アライメント要素は、少なくとも部分的にリング状（円形）であるフランジを備えるか、または、互いに角度を成すか、または互いに距離を置いて配置された少なくとも２つのリッジを備え、それによりフランジによって安定したアライメント平面がセンサボードのために形成される。フランジは、センサボードの接触領域に当接するように配置されていてもよく、その結果、接触領域は、フランジの形状に対応する形状を有してもよい。フランジは、光学ユニットからセンサボードに光を伝えるための開口を画定してもよい。
【００３０】
本発明の第２の態様によると、センサボードを光学ユニットに位置合わせする方法が提供され、熱可塑性材料によって形成されたアライメント要素は、光学ユニットに固定的に取り付けられ、付勢されてセンサボードの接触領域と当接し、本方法は、
接触領域内に配置された加熱要素を作動させ、それによりアライメント要素に熱を伝達させて、少なくとも部分的に、熱可塑性材料の少なくともガラス転移温度の温度までアライメント要素を加熱させるステップと、
センサボードを光学ユニットに対して位置合わせするステップと、
加熱要素を作動停止させて、ガラス転移温度を下回る温度までアライメント要素を冷却させるステップと、を含む。
【００３１】
上記の開示された実施形態および利点は、第２の態様にも適用可能である。過度な繰り返しを避けるために、上記を参照する。
【００３２】
一実施形態では、センサボードを光学ユニットに対して位置合わせするステップは、カメラ構成を光学アライメント治具内に配置することと、センサボードまたは光学ユニットを調整要素と当接させて、調整要素が力を加えることにより、センサボードと光学ユニットとを互いに位置合わせさせることと、を含む。調整要素は、例えば、複数の調整ピン、調整プレート、またはセンサボードまたは光学ユニットの側部を把持するデバイスの形態で提供されてもよい。
【００３３】
加熱要素を作動させる動作は、抵抗加熱要素を通して電流を供給することを含み得る。
【００３４】
本方法は、アライメント要素を冷却させることを更に含み得る。これとの関係において、冷却とは、能動冷却、例えば空気流または類似のものを供給することを意味する。能動冷却は、アライメント要素をより速く凝固させるように、冷却工程を加速させ得る。
【００３５】
一般に、特許請求の範囲で使用される全ての用語は、本明細書で明確に別途定義されない限り、当該技術分野における通常の意味に従って解釈されるべきである。「１つの（ａ）／１つの（ａｎ）／その（ｔｈｅ）［要素、デバイス、構成要素、手段、ステップなど］」の参照は全て、明示的に他の記載がない限り、前述の要素、デバイス、構成要素、手段、ステップ等の少なくとも１つのインスタンスを参照するものと解釈されるべきである。本明細書で開示されたいかなる方法のステップも、明示的に他の記載がない限り、開示された厳密な順序で実施される必要はない。
【００３６】
次に、本発明の上述の態様および他の態様が、本発明の実施形態を示す添付図面を参照して、より詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】カメラ構成の様々な実施形態の断面図である。
【図２】カメラ構成の様々な実施形態の断面図である。
【図３】カメラ構成の様々な実施形態の断面図である。
【図４】カメラ構成の様々な実施形態の断面図である。
【図５】カメラ構成の様々な実施形態の断面図である。
【図６】センサボードを示す図である。
【図７】図１から図５に示すカメラ構成内で光学ユニットに対してセンサボードを位置合わせするための方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
明瞭にするために図面は必ずしも縮尺通りではないことに留意されたい。
【００３９】
ここで、現時点で好ましい本発明の実施形態が示されている添付図面を参照して、本発明が、より完全に説明されるであろう。しかし、本発明は多くの様々な形態で具現化されてもよく、本明細書に記載される実施形態に限定されると解釈するべきではない。
【００４０】
図１は、光学ユニット１０２およびセンサボード（ＰＣＢＡ）１０４を有するカメラ構成１００を示す。カメラ構成１００は典型的には監視カメラユニットの一部であり、シーンを監視するために使用される場合、カメラハウジング（図示せず）内に配置され得る。光学ユニット１０２はレンズ１０３を保持するように構成され、レンズ１０３を通して監視されたシーンからの光が画像センサ１０６に送られ、それにより監視されたシーンを示す画像が、更なる画像化および符号化用のソフトウェアまたはハードウェアにより形成され得る。画像センサ１０６はセンサボード１０４の第１の表面１０８上に配置されている。第１の表面１０８は光学ユニット１０２に面している。
【００４１】
カメラ構成１００は更に、熱可塑性材料によって形成されたアライメント要素１１０を備える。この実施形態では、アライメント要素１１０は光学ユニット１０２とセンサボード１０４との間に配置され、それにより構成の小型化に寄与している。アライメント要素１１０は、例えば、射出成形プロセスなどを介して、光学ユニット１０２と共に一部品として、すなわち一体化して作られ得る。アライメント要素１１０はまた、接着剤、ねじ継手、または固定取り付けを提供する他の種類の取り付け手段を介して光学ユニット１０２に固定的に取り付けられ得る。
【００４２】
アライメント要素１１０は複数のピラーの形態であってもよい。アライメント要素はまた、少なくとも部分的にリング状（例えば、円形または楕円形）であってもよいフランジの形態で提供されてもよい。アライメント要素１１０がリング状のフランジである場合は、アライメント要素は典型的には、レンズ１０３を介して画像センサ１０６に到達する光のための開口を形成することになる。別の選択肢として、アライメント要素１１０は、互いに角度を有して、または互いに間隔を置いて配置され得る、２つ以上のリッジを含み得る。
【００４３】
本質的には、アライメント要素１１０はそのような形状なので、センサボード１０４のために安定したアライメント平面を提供することができる。センサボード１０４および光学ユニット１０２が適切に位置合わせ（平面に平行）されていない場合、アライメント要素１１０の一部の形状、またはより正確には高さが、アライメント工程中に変化または変形されて新たなアライメント平面が提供される。
【００４４】
アライメント要素１１０は、センサボード１０４の第１の表面１０８の接触領域１１４に当接している。接触領域１１４は、センサボード１０４の表面１０８の１つの連続した領域を含むか、またはいくつかの別個の領域を含むかの、いずれかであってもよい。しかし、説明を簡単にするために、そのような別個の接触領域の集合体も「接触領域」と称することにする。図１の領域の接触領域１１４は、画像センサ１０６を取り囲む第１の表面１０８の領域に配置されている。
【００４５】
図１において弾性クリップの形態である付勢要素１１２Ａが、アライメント要素１１０を２つの間に挟んで、センサボード１０４を光学ユニット１０２にクランプすることにより、カメラ構成１００を一緒に保持している。そのようなクリップにより、カメラ構成１００用の簡単で効率的な組み立て工程が可能になる。カメラ構成１００を組み立てる場合、典型的には、アライメント要素１１０がセンサボード１０４に当接し、次いでクリップが単にスナップ嵌めされ、それによりクリップが光学ユニット１０２およびセンサボード１０４を互いに対して所定位置に保持し、アライメント要素１１０を付勢して接触領域１１４に当接させるように、光学ユニット１０２およびセンサボード１０４が位置決めされる。
【００４６】
図６により詳細に示すように、加熱要素１１６が接触領域１１４に配置されている。加熱要素１１６は、典型的には、センサボード表面内に埋め込まれ得る、またはセンサボード表面上に配置され得る抵抗加熱要素、例えば、導電性ねじ、フィラメント、トレースまたはプレートの形態で提供される。接続部１２４を介して加熱要素１１６に電流が供給された場合、抵抗加熱要素は加熱されアライメント要素１１０に熱を伝達し、それにより、接触領域１１４に最も近いアライメント要素１１０の少なくとも端部において、熱可塑性材料は少なくとも熱可塑性材料のガラス転移温度の温度まで加熱される。次に、これにより加熱された熱可塑性材料は軟化しかつ変形可能になり、光学ユニット１０２に対するセンサボード１０４のアライメントの平面を変更することが可能になるであろう。
【００４７】
アライメント要素１１０の端部は、その最端部が接触領域１１４と接触し、アライメント工程中に加熱要素１１６から熱を受け取り、（図１に示すように）丸みを帯びた断面形状、または（例えば図２に示すように）テーパ状の断面形状を有し得る。これが、熱可塑性材料を軟化させるのに必要な熱の量を減らす効果を有し、これが次いでアライメント工程に必要な電力を減らし、かつ時間を短縮させ得る。
【００４８】
アライメント工程は、典型的にはある種の光学アライメント治具を使用し、アライメント工程中に組み立て前のカメラ構成１００が治具内に配置され、加熱要素１１６が作動され、ある種の調整デバイス、例えば調整ピンもしくはプレート、または把持デバイスがセンサボード１０４または光学ユニット１０２に接触に、柔らかくなったアライメント要素１１０の一部の形状（高さ）を変化させることにより、これら２つを位置合わせさせて、センサボード１０４のための新しいアライメント平面を構築し、その時、レンズ１０３の光軸は画像センサ１０６に垂直である。
【００４９】
アライメントは、画像センサ１０６からの画像が分析されて、センサボード１０４および光学ユニット１０２の適切な相対位置を見つけるアクティブアライメントとして実施されるか、または、光学ユニット１０２に対するセンサボード１０４の表面または画像センサの機械的アライメントを実現するように治具が構成されているかの、いずれかであってもよい。最も簡単な形では、これはセンサボード１０４の平面を、センサボード１０４に面する光学ユニット１０２の側の平面に平行に位置合わせすることであり得る。
【００５０】
アライメントが達成されたら、加熱要素１１６によって供給される熱は遮断され、アライメント要素１１０の材料はガラス転移温度を下回る温度まで冷却され、よって材料は再び凝固し、それによりセンサボード１０４用の新しい安定なアライメント平面がもたらされる。冷却を加速させるために、能動的冷却を、例えば冷気を吹き付けるファンによって追加してもよい。次いでカメラ構成１００は治具から取り外される。
【００５１】
図７は、カメラ構成１００内でセンサボード１０４を光学ユニット１０２に位置合わせする方法を示す。
【００５２】
第１の（任意選択の）ステップ７０２では、カメラ構成１００は、センサユニット１０４と光学ユニット１０２を互いに対して位置合わせするために装着された光学アライメント治具内に配置される。次に、ステップ７０４において、センサボード１０４の接触領域１１４内の加熱要素１１６が作動されて、接触領域１１４に当接するアライメント要素１１０に熱が伝達され、それにより接触領域１１４に最も近いアライメント要素１１０の少なくとも一部が少なくともガラス転移温度まで加熱される。このようにして、センサボード１０４または光学ユニット１０２を介してアライメント要素に力を加えることにより、アライメント要素１１０の形状を、典型的には高さを変化させることが可能になるであろう。
【００５３】
任意選択のステップ７０６において、センサボード１０４または光学ユニット１０２（または両方）を、調整ピンのセット、調整プレート、またはセンサボード１０４または光学ユニット１０２を把持するある種のデバイスなどの調整要素と接触させる。次いで、ステップ７０８において、センサボード１０４および光学ユニット１０２は、例えばセンサボード１０４に、または光学ユニット１０２に力を加える調整要素によって互いに位置合わせされ、その結果、加熱されたアライメント要素１１０の一部の形状が変形または変化し、その結果、センサボード１０２にとって新しいアライメント平面が形成される。
【００５４】
ステップ７１０では、加熱要素１１６は作動停止され、アライメント要素１１０はガラス転移温度を下回る温度まで冷却される。任意選択のステップ７１２において、冷却を加速させるために、アライメント要素１１０に、例えば冷気（すなわち、ガラス転移温度よりも冷たい空気）を供給することにより、能動的冷却が提供される。
【００５５】
図１に示す実施形態に関連して説明してきたが、アライメント方法７００は、図２〜図５に示す実施形態に同様に適用可能であり、以下により詳細に説明されるであろう。図１に関連して説明したものと類似した、これら実施形態の特徴は、再び説明されないであろう。
【００５６】
図２は、カメラ構成の別の実施形態におけるカメラ構成１００を示す。この変形形態では、付勢要素１１２Ｂは、弾性パッド、板ばね、または圧縮ばねなどの弾性的に圧縮可能な要素の形態で提供され、これらはセンサボード１０４の第２の表面１２２に隣接するプレート１２６上に位置している。ねじ連結具１２８が、付勢要素１１２Ｂと共に、プレート１２６を光学ユニット１０２に固定的に取り付けている。ねじ連結具１２８を締め付けることにより、付勢要素１１２Ｂはある程度まで圧縮されることになり、それにより付勢要素１１２Ｂはセンサボード１０４を付勢してアライメント要素１１０と当接させることになる。アライメント要素１１０は、図１に示す実施形態と同様に、センサボード１０４と光学ユニット１０２との間に位置している。
【００５７】
図３はカメラ構成１００の別の実施形態を示す。この実施形態では、付勢要素１１２Ｂは光学ユニット１０２とセンサボード１０４との間に位置しており、弾性パッド、板ばね、または圧縮ばねなどの弾性的に圧縮可能な要素の形態で提供されている。この実施形態では、付勢要素１１２Ｂは、例えば、リング状であるか、楕円形の断面を有するか、または画像センサ１０６を少なくとも部分的に取り囲む２つ以上のリッジまたはピラーを有してもよい。付勢要素１１２Ｂは、センサボード１０４の第１の表面１０８と、光学ユニット１０２との間で少なくとも部分的に圧縮されており、それにより、センサボード１０４を付勢してアライメント要素１１０と当接させており、アライメント要素１１０は本実施形態ではセンサボード１０４の第２の表面１２２に当接して位置している。本実施形態では、加熱要素１１６を有する接触領域１１４は第２の表面１２２に位置している。
【００５８】
アライメント要素１１０は、プレート１３０によって保持されるか、またはプレート１３０に取り付けられており、次いでプレート１３０はねじ継手１１８によって光学ユニット１０２に固定的に取り付けられている。ねじ継手１１８を締め付けることにより、付勢要素１１２Ｂの圧縮がもたらされる。
【００５９】
図４は、図３に示す実施形態と類似の、カメラ構成１００の別の実施形態を示す。差異は、ねじ連結具または継手１１８の代わりに第２のクリップ１２０が設けられていることである。クリップ１２０は、簡便にはプレート１３０と一体として形成されていてもよい。この第２のクリップ１２０は本質的に非弾性であり、アライメント要素を接触領域１１４と接触させる付勢効果が、センサボード１０４の第１の表面１０８と、光学ユニット１０２との間に位置し、第２のクリップ１２０によって少なくとも部分的に圧縮されている付勢要素１１２Ｂによって提供されるように、寸法設定されている。
【００６０】
図５は、図１に示す実施形態と類似の、カメラ構成１００の更なる別の実施形態を示す。図５の変形形態では、１つ以上の磁石１１２Ｃがセンサボード１０４を光学ユニット１０２に取り付けている。２つの磁石１１２Ｃが示されているが、安定で確実な取り付けをもたらす任意の数、例えば３つ以上または１つのみを使用することができる。後者の場合、磁石１１２Ｃは典型的には細長い形状または円形を有する。磁石１１２Ｃは典型的には、光学ユニット１０２の中にモールド成形されることによって光学ユニット１０２に取り付けられ、磁石１１２Ｃが磁気的に引き付けられている金属要素１３２が、センサボード１０４おいて整合する位置に配置されている。金属要素１３２は典型的には、磁気的に取り付ける実施形態に弾性的特性をもたらす、弾性的に圧縮可能な板ばねの形態である。図１の実施形態と同様に、アライメント要素１１０はセンサボード１０４と光学ユニット１０２との間に配置されている。
【００６１】
当業者は、本発明が、上述の好ましい実施形態に決して限定されるものではないことを、理解するものである。むしろ、多くの修正形態および変形形態が、添付の請求項の範囲内で可能である。例えば、上で例示したものとは異なる他の種類の加熱要素を利用して、アライメント要素の少なくとも一部がガラス転移温度に到達するようにアライメント要素の加熱を実現してもよい。その上、所望の特性を実現するために、上記で例示されたもの以外の熱可塑性材料を使用してもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１００    カメラ構成
１０２    光学ユニット
１０３    レンズ
１０４    センサボード
１０６    画像センサ
１０８    第１の表面
１１０    アライメント要素
１１２Ａ    付勢要素
１１２Ｂ    付勢要素
１１２Ｃ    磁石
１１４    接触領域
１１６    加熱要素
１１８    ねじ継手
１２０    第２のクリップ
１２２    第２の表面
１２４    接続部
１２６    プレート
１２８    ねじ連結具
１３０    プレート
１３２    金属要素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
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2020008835000002.pdf
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