(57)【要約】【課題】カメラ装置の精度を高めながらも構造を簡単にしたカメラ装置ならびにその製造方法を提供する。【解決手段】カメラ装置は画像センサユニットを有しており、これは３つの取り付け手段を介してケーシングと接続されている。取り付け手段として螺合可能な３つのスペーサボルトが用いられ、画像センサユニットのフォーカシングの設定および傾斜補償の実施のためにこれらのスペーサボルトが用いられる。画像センサユニットはねじ留めによってスペーサボルトの雌ねじに取り付けられる。同時にこのねじ留めによってスペーサボルトの調整状態が固定され、ケーシングに対しスペーサボルトがシールされる。【選択図】図１
2005094731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの画像センサユニットと、少なくとも１つのケーシングと、３つの取り付け手段または少なくとも３つの取り付け手段から成るカメラ装置において、
ケーシング内部における前記取り付け手段の支承領域は、画像センサユニットを支承するための調整可能な支承面を成し、
該取り付け手段の支承領域において前記画像センサユニットの取り付けが行われることを特徴とする、
カメラ装置。
【請求項２】
前記ケーシングは少なくとも１つの光学ユニットを収容するための手段を有する、請求項１記載のカメラ装置。
【請求項３】
前記画像センサユニットは支持ユニットたとえばプリント配線板の支持ユニットを有しており、該支持ユニット上に少なくとも１つの画像センサが取り付けられており、該支持ユニットを介して前記画像センサユニットは前記取り付け手段の支承領域に取り付けられている、請求項１または２記載のカメラ装置。
【請求項４】
前記取り付け手段はケーシングに取り付けられており、および／または該取り付け手段を前記ケーシングに調整可能に取り付けることにより該取り付け手段の支承領域の調整が行われる、請求項１から３のいずれか１項記載のカメラ装置。
【請求項５】
前記取り付け手段はケーシングに対する螺合接続により調整可能に取り付けられている、請求項１から４のいずれか１項記載のカメラ装置。
【請求項６】
前記取り付け手段は中空円筒状に形成されており、前記ケーシングに該取り付け手段を取り付けるための雄ねじと、該取り付け手段に前記画像センサユニットを取り付けるための雌ねじとを有している、請求項１から５のいずれか１項記載のカメラ装置。
【請求項７】
前記取り付け手段の支承領域に画像センサを取り付けることにより、前記ケーシングに対する該取り付け手段の取り付けが固定され、および／または前記ケーシングに対し該取り付け手段がシールされる、請求項１から６のいずれか１項記載のカメラ装置。
【請求項８】
前記画像センサユニットは接着結合により前記取り付け手段に取り付けられ、該接着結合によりケーシングに対する前記取り付け手段の取り付けが固定される、請求項１から７のいずれか１項記載のカメラ装置。
【請求項９】
調整可能な前記支承面の調整範囲は、前記画像センサユニットから供給される画像のフォーカシングおよび／または前記画像センサユニットの傾斜補償調整が実行できるように設定されている、請求項１から８のいずれか１項記載のカメラ装置。
【請求項１０】
カメラ装置の製造方法において、
少なくとも１つの画像センサユニットを３つの取り付け手段または少なくとも３つの取り付け手段によって少なくとも１つのケーシングに取り付け、
該ケーシングに対し相対的に前記取り付け手段を調整して、ケーシング内部で取り付け手段支承領域により形成される画像センサユニット支承用の支承面を調整することによって、前記画像センサユニットから供給される画像がフォーカシングされるよう、および／または前記画像センサユニットの傾斜補償調整が実行されるよう、前記画像センサユニットをケーシング内の少なくとも１つの光学ユニットに対し相対的に配向することを特徴とする、
カメラ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの画像センサユニットと、少なくとも１つのケーシングと、３つの取り付け手段または少なくとも３つの取り付け手段から成るカメラ装置たとえば自動車内に設けられたカメラ装置に関する。さらに本発明はこのカメラ装置の製造方法たとえば請求項１から９のいずれか１項記載のカメラ装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドイツ連邦共和国特許出願DE 199 17 438 A1により、プリント配線板およびその上に配置された画像記録装置を有する回路装置ならびにこの回路装置の製造方法が知られている。さらにこれによれば、光学素子の収容および取り付けのためのレンズホルダも提案されている。ただしDE 199 17 438 A1には、カメラ装置の精度を高めながらも構造を簡単にしたカメラ装置を示唆する記載は開示されていない。
【特許文献１】DE 199 17 438 A1
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、従来技術の欠点を克服し、カメラ装置に高い精度をもたせながらも構造を簡単にしたカメラ装置ならびにその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によればこの課題は、ケーシング内部における取り付け手段の支承領域は、画像センサユニットを支承するための調整可能な支承面を成し、該取り付け手段の支承領域において前記画像センサユニットの取り付けが行われることにより解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
上述の特徴を備えた以下で説明するカメラ装置たとえば自動車に設けられたカメラ装置のもつ利点とは、カメラ装置の高い精度を同時に保ちながらも簡単な構造が得られることである。カメラ装置のこのような高い精度は、イメージングデバイスを備えた画像センサユニットを光学ユニットに対し相対的にフィードバックを行いながら組み立てられるようにした取り付け手段によって実現される。有利であるのは、画像センサユニットの変位、それに続く取り付けならびに調整状態での固定が行われることである。ケーシングおよび／またはケーシング部材および／またはプリント配線板における不精確さ、および／または接着および／または螺合などのような接続における不精確さ、および／または公差を伴う光学ユニットによって、公差の連鎖が引き起こされ、全体として大きい公差が生じてしまう。このような公差を小さく抑える目的で考えられるのは、コンポーネントの構造や製造に多くの手間をかけて高い精度を達成することであり、これは公差が小さくつまりは厳密に仕様寸法どおりのピンおよび／またはストッパエッジのような部品を利用することによって達成される。一般にこのような解決策に付随して、高精度な製造によりコストが上昇してしまう。後述のカメラ装置の場合、コンポーネントに対し仕様寸法どおりという要求が小さく、つまり使用するコンポーネントの寸法精度に対する要求が小さいので、低コストにつながる。それというのも後述のカメラ装置によれば、既知の公差を製造技術的に補償調整できるようになるからである。既知の公差を製造技術的に補償調整することは、大量生産のように多くの個数を製造するときにコスト的に有利である。後述のカメラ装置はコンパクトかつロバストな構造ならびに安価であるがゆえに、大量生産において殊に有利なかたちで自動車に組み込まれる。後述のカメラ装置はたとえば、後方視界システムおよび／またはドライバ支援システムおよび／または後退走行システム用のコンポーネントとして適している。
【０００６】
ケーシングが少なくとも１つの光学ユニットを収容するための手段を有していると有利であって、その理由は、光学ユニットをケーシングに統合することはカメラ装置の構造が簡単になることにつながるからである。
【０００７】
以下のように構成すると殊に有利である。すなわち画像センサユニットが支持ユニットたとえばプリント配線板および／またはプラスチックプレートの支持ユニットを有しており、その上に少なくとも１つの画像センサが取り付けられていて、その際に支持ユニットは、それを介して画像センサユニットが取り付け手段の支承領域に取り付けられるように構成されている。このことが殊に有利である理由は、このような構成によってカメラ装置の精度を高く保ちながらロバストかつコンパクトな構造が得られるようになるからである。さらにこのことにより調整精度が高まるという利点も得られる。なぜならば、たとえばイメージングデバイス（画像センサ）にじかに取り付けるような構成よりもいっそう微細な調整をいっそう大きな変位で行えるからである。画像センサがプリント配線板上に配置されているとさらに有利であり、それというのもそのようにすれば後置接続された電子ユニットに対し短い信号路および短いエネルギー供給路が可能になるからである。有利なことに、このことはカメラ装置のコンパクトな構造に寄与する。
【０００８】
さらに殊に有利であるのは、取り付け手段がケーシングに取り付けられていること、および／または取り付け手段がケーシングに調整可能に取り付けられることによって取り付け手段支承領域の調整が実施されることである。その理由は、これによって支承領域の簡単な調整が可能になるからである。
【０００９】
有利であるのは、取り付け手段がケーシングに螺合によって調整可能に取り付けられることである。なぜならばそれによって取り付け手段の簡単な調整が得られるからである。
【００１０】
中空シリンダ状に構成され雄ねじと雌ねじないしは外ねじと内ねじを備えた取り付け手段が殊に有利であり、たとえば付加的な内ねじを備えた螺合可能なスペーサボルトが殊に有利である。なぜならばこのことは、画像センサユニットの格別簡単な取り付けならびに調整につながるからである。さらにこのような取り付け手段の重量は僅かであり、しかも安定性や強度が高い。
【００１１】
取り付け手段は以下のように構成されている。すなわち、画像センサユニットを取り付け手段支承領域に取り付けることによってケーシングに対する取り付け手段の取り付けが固定されるように、および／または取り付け手段がケーシングに対しシールされるように構成されている。これにより得られる利点とは、このように簡単かつ低コストの構造によって取り付け手段の調整も同時に精密に固定されること、ゴミや湿気の侵入からケーシングが確実に保護されることである。
【００１２】
画像センサユニットが接着接続によって取り付け手段に取り付けられ、その際、接着接続によってケーシングに対する取り付け手段の取り付けが固定されるようにすると有利であり、それというのも接着接続によって、取り付け手段の調整状態が確実に固定されながら画像センサユニットが簡単かつ低コストで取り付けられるからである。
【００１３】
殊に有利であるのは、調整可能な支承領域の調整範囲を、画像センサユニットから供給される画像のフォーカシングおよび／または画像センサユニットの傾斜補償調整が実行されるようなものとすることである。その理由は、このように構成された取り付け手段によって２つの機能が同時に果たされるからである。そして有利なことにこれは低コストのカメラ装置につながる。
【００１４】
カメラ装置についての上述の利点は、後述のカメラ装置の製造方法についてもあてはまる。
【００１５】
図面を参照しながら以下で述べる実施例の説明ならび従属請求項にはさらに別の利点が示されている。
【００１６】
次に、図面を参照しながら実施例に基づき本発明について詳しく説明する。
【実施例１】
【００１７】
以下では、たとえば自動車に設けられるカメラ装置ならびにその製造方法について説明する。このカメラ装置は画像センサユニットを有しており、これは３つの取り付け手段を介してケーシングと接続されている。ねじ留め可能なスペーサボルトが取り付け手段として用いられ、これは画像センサユニットのフォーカシング調整ならびに傾斜補償実施のために用いられる。画像センサユニットは、スペーサボルトの雌ねじとの螺合によって取り付けられる。この螺合により同時にスペーサボルトの調整状態が固定され、ケーシングに対しスペーサボルトの隙間が密にされる。
【００１８】
自動車組込用に想定されているカメラ装置は著しく剛性でなければならない一方、それと同時にきわめて精確でなければならない。しかもカメラ装置を安価にするという別の基準も存在する。カメラ装置においては、レンズ（レンズユニット）に対するフォトダイオードアレイ（イメージングチップ、画像センサチップ）の不可欠な横方向における配向のほか、レンズユニットのレンズに対するイメージングチップの垂直方向での配向も必要とされる。フォトダイオードアレイが設けられる焦点深度範囲は約２０μｍの大きさであり、ここで焦点深度範囲は焦点距離および／または絞りに依存する。したがってイメージングチップのための最適な平面は焦点深度範囲のセクションないしは断面である。−４０°Ｃ〜＋８５°Ｃの温度変動において材料の膨張により変位が生じても焦点深度範囲から離れないよう、この調整を２０°Ｃの室温で行うと有利である。さらにイメージングチップの法線から隔たった光軸の補償調整も必要である。この補償調整を傾斜補償Taumelausgleichと称する。
【００１９】
画像のピントおよび／または光軸の傾き（傾斜補償）に関する配向および／または調整は、画像センサを用いたフィードバックによって実行される。フィードバックは画像センサの動作により記録され伝送された画像を用いて行われ、この画像は後続の処理ユニットおよび／またはコンピュータにより評価される。この仕上げステップは、カメラ装置製造の組み立てラインの最後に行われる。
【００２０】
それよりも前に光学ユニットつまりレンズがその鏡胴（lens barrel）を介してケーシングのレンズ収容部に螺合され、ついで接着される。後述のカメラ装置の有利な実施形態によれば、画像のピント調整ならびに光学ユニットの傾斜補償を３つのねじ留めで行えば済むようになり、それら３つのねじ留めは設計上の構造に基づき少なくとも２つの機能を担っている。有利な実施例によれば、プリント配線板の後続の取り付けによりケーシングがシールされ、求められた最適な状態で固定される。カメラ装置のこのような設計上の構造により、やはり２つの機能が同時に満たされる。
【００２１】
図１には有利な実施例によるカメラ装置の第１の図面として、画像センサユニットとケーシング３と取り付け手段としてのスペーサボルト５とから成るカメラ装置の断面図が示されている。このカメラ装置はさらに光学ユニット１とイメージングチップ２（画像センサチップ）によっても構成されており、イメージングチップ２はカメラ装置製造時に光学ユニット１に対し仕様寸法どおりに位置決めされる。
【００２２】
有利な実施例によれば光学ユニット１はシリンダとして構成されていて、これはじかにケーシング３のシリンダー状開口部４の中にねじによってストッパまでねじ留めされている。ケーシング３への光学ユニット１のねじ込みによって、有利な実施例ではフォーカシングが実行されない。シリンダ状開口部の周囲には有利な実施例によれば、３つのスペーサボルト５が雄ねじと雌ねじをもつ取り付け手段としてそれらが等辺三角形を成すよう配置されており、その等辺三角形の中心点にシリンダ状開口部の中心点がくるようにされている。スペーサボルト５を収容するためケーシング３には対応個所に、スペーサボルト５の雄ねじを受け入れるための螺合部が設けられている。さらにスペーサボルト５の雌ねじは、ケーシング３の内部にプリント配線板９を取り付けるためのねじ８を受け入れる。
【００２３】
画像センサユニットはプリント配線板９とイメージングデバイス６とから成り、このイメージングデバイス６自体にはイメージングチップ２と保護カバー７とが含まれている。さらにプリント配線板９上には所定の機能を果たす電子装置と、画像などのデータおよびエネルギーを伝送するためのソケットが設けられている。イメージングデバイス６は、光感応形シリコンを備えたイメージングチップ２を有している。このイメージングチップ２の上には、それに対し平行な平面上に光透過性の保護カバー７が取り付けられている。画像センサユニットの取り付けのため有利な実施例によれば、取り付けに対する別の可能性のために収容部を備えた螺合可能なスペーサボルト５が用いられ、有利な実施例ではねじ８が用いられる。
【００２４】
まず最初に光学ユニット１が補償調整を行わずに組み込まれる。有利な実施例では光学ユニット１がシリンダ状開口部４にねじ込まれる。この有利な実施例の変形として、光学ユニット１がシリンダ状開口部に挿入されて接着されるかまたは押し込まれる。ついでスペーサボルト５がケーシング３に有利には部分的にねじ込まれる。これらのスペーサボルト５は、後続のフォーカシングならびに傾斜補償調整の実施に必要とされる調整範囲をねじの長さというかたちでもっている。ついで存在するスペーサボルト５に向かって画像センサユニットが押圧され、ケーシング３内部におけるそれらスペーサボルト５の支承領域ないしは載設領域によって画像センサユニットを支承するための調整可能な支承面ないしは載設面が用意される。有利な実施例によればケーシング３の内面にさらに少なくとも１つのガイドピン１０が設けられ、これは画像センサユニットにおける開口部を貫通し、画像センサユニットを横方向でセンタリングするために用いられる。画像センサユニットのプリント配線板９をスペーサボルト５に向かって軽く付けながら、これらのスペーサボルト５をケーシング３の手前および／または外側から回転により変位させ、イメージングチップ２から供給される画像がフォーカシングされるよう調整される。
【００２５】
続くステップにおいて、少なくとも１つのスペーサボルト５を個々にねじって画像センサユニット９を光軸１１に対し傾斜させ、そのようにして傾斜補償が実施される。スペーサボルト５へ画像センサユニットを押し付ける作業は、有利な実施例では押圧装置を用いて行われる。さらにこの場合、スペーサボルトの調整は制御装置によって自動的に行われ、この制御装置はモータ駆動でスペーサボルト５をイメージングチップ２の信号に依存して調整する。補償調整が完了すると、ねじ８がプリント配線板９の開口部を貫通してスペーサボルト５の雌ねじにねじ込まれる。これによりプリント配線板９ひいては画像センサユニットが固定される。有利な実施例によればスペーサボルト５は壁厚と関連させて材料を選ぶことにより仕様が定められ、この場合、ねじ８が螺合されたときにスペーサボルト５がケーシング３の領域で押しつぶされてケーシング３がシールされ、これに加えてあるいはこの代案としてケーシング３におけるスペーサボルト５の取り付けが固定されるようになる。
【００２６】
この有利な実施例の別の変形によれば、画像センサユニットはねじ形のスペーサボルト５との接着結合により接続される。これによっても、ケーシング３におけるスペーサボルト５の調整状態が固定される。これら両方の変形実施例によれば、あとになって生じる変化に対し確実な取り付けが行われる。
【００２７】
図２には、本発明の有利な実施例によるカメラ装置の第２の図面としてカメラ装置の平面図が示されている。図２には、光学ユニットを収容するためのシリンダ状開口部４を備えたケーシング３が示されている。このシリンダ状開口部４の周囲に同心状に、等辺三角形を成すよう配置された３つのスペーサボルト５の頭部が描かれている。
【００２８】
図３には、図１および図２で描いた構成に対応する有利な実施例によるカメラ装置を製造する方法のフローチャートが示されている。第１のステップ２０において、光学ユニットがケーシングのシリンダ状開口部にねじ込まれ、たとえば接着結合により接続される。ついで第２のステップ２１において、画像センサユニットがスペーサボルトに押し付けられる。続く第３のステップ２２において、イメージングデバイスの画像信号を評価することにより、スペーサボルトを調整してフォーカシングが実行される。第４のステップ２３の役割は揺動補償の調整であり、その際に光軸からのイメージングデバイス法線の偏差が小さくなるよう個々のスペーサボルトが調整される。有利な実施例によるカメラ装置の製造方法の１つの変形によれば、フォーカシングと傾斜補償調整が所定の許容範囲内に収まるまで、第３のステップ２２と第４のステップ２３が繰り返される。最終ステップ２４において画像センサユニットとスペーサボルトの調整状態が固定され、これは画像センサユニットがねじによりスペーサボルトに取り付けられることにより行われる。
【００２９】
これまで説明してきたカメラ装置とこのカメラ装置の製造方法は、イメージングデバイスとして働くＣＣＤ画像センサおよび／またはＣＭＯＳ画像センサに適している。さらに上述の有利な実施例のさらに別の変形によれば、３つのスペーサボルトの代わりに４つあるいはそれ以上のスペーサボルトが用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の有利な実施例によるカメラ装置を示す断面図である。
【図２】本発明の有利な実施例によるカメラ装置を示す平面図である。
【図３】図１および図２で描いた構成に対応する有利な実施例によるカメラ装置を製造する方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３１】
１  光学ユニット
２  イメージングチップ
３  ケーシング
４  シリンダ状開口部
５  スペーサボルト
６  イメージングデバイス
７  保護カバー
８  ねじ
９  プリント配線板
１０  ガイドピン
１１  光軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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