Title:
Kameramodul für ein Fahrzeug
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Die Erfindung betrifft ein Kameramodul, welches insbesondere für Fahrzeuge vorgesehen ist. Es umfasst einen Linsenhalter (101), ein Formelement (107) und einen Sensorträger (103). Der Kern der Erfindung liegt darin, dass der Linsenhalter (101) über das Formelement (107) mittels eines Klebstoffs (104) an dem Sensorträger (103) befestigt wird.





Inventors:
Bauer, Nikolai (71696, Möglingen, DE)
Application Number:
DE102016208549A
Publication Date:
11/23/2017
Filing Date:
05/18/2016
Assignee:
Robert Bosch GmbH, 70469 (DE)
International Classes:
G03B17/02; G02B7/02
Domestic Patent References:
DE102014103473A1N/A2014-09-18
Claims:
1. Kameramodul, insbesondere für ein Fahrzeug, umfassend einen Linsenhalter (101) und einen Sensorträger (103), an welchem ein Formelement (107, 607) angebracht ist, wobei der Linsenhalter (101) mittels eines Klebstoffs (104) an dem Formelement (107) befestigt ist.

2. Kameramodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Linsenhalter (101) wenigstens eine Vertiefung (102, 702) aufweist, welche zur Aufnahme des Klebstoffs (104) und wenigstens eines Teilbereichs des Formelements (107, 607) ausgebildet ist.

3. Kameramodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (102, 702) auf einer dem Sensorträger (103) zugewandten Oberfläche des Linsenhalters (101) ausgebildet ist.

4. Kameramodul nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (102, 702) durchgängig ausgebildet ist, sodass sie den Linsenhalter (101) entlang eines gesamten Umfangs des Linsenhalters (101) umläuft, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Vertiefung (102) den Linsenhalter (101) entlang des dem Sensorträger (103) zugewandten Umfangs (311) des Linsenhalters (101) umläuft.

5. Kameramodul nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Linsenhalter (101) wenigsten zwei Vertiefungen (702) aufweist, wobei die wenigstens zwei Vertiefungen (702) räumlich voneinander getrennt angebracht sind.

6. Kameramodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Formelement (607) wenigstens zwei Teilbereiche aufweist, welche in den wenigstens zwei Vertiefungen (702) aufnehmbar sind.

7. Kameramodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formelement (607) derart ausgebildet ist, dass mittels des Formelements (607) ein Formschluss zwischen dem Sensorträger (103) und dem Formelement (607) gebildet wird.

8. Kameramodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorträger (103) einen Bildsensor (105) trägt und auf den Bildsensor (105) auftreffende Strahlung wenigstens teilweise durch eine Linse (106) geführt wird, welche durch den Linsenhalter (101) gehalten wird.

9. Linsenhalter (101) zur Montage in einem Kameramodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Linsenhalter (101) wenigstens eine Vertiefung (102, 702) aufweist, welche ausgebildet ist, Klebstoff (104) und wenigstens einen Teilbereich eines Formelements (107, 607) aufzunehmen, um den Linsenhalter (101) in Bezug zu einem Sensorträger (103) zu positionieren und mittels des Klebstoffs (104) an dem Formelement (107, 607) und/oder dem Sensorträger (103) zu befestigen.

10. Formelement (107, 607) zur Montage in einem Kameramodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Formelement (107, 607) wenigstens einen Teilbereich aufweist, welcher in einer Vertiefung (102, 107) eines Linsenhalters (101) aufnehmbar ist und das Formelement (107, 607) zur Anbringung auf einem Sensorträger (103) und/oder zur Befestigung an einem Sensorträger (103) ausgebildet ist.

11. Formelement (607) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Formelement (607) untere Ausformungen (611) und obere Ausformungen (612) aufweist, mittels welcher ein Formschluss zwischen einem Sensorträger (103) und dem Formelement (607) bildbar ist.

12. Verfahren zur Montage eines Kameramoduls nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend einen Sensorträger (103), ein Formelement (107, 607) und einen Linsenhalter (101), mit den folgenden Schritten:
– Aufbringen eines Klebstoffs (104) auf den Linsenhalters (101);
– Positionieren des Linsenhalters (101) und des Sensorträgers (103) zueinander;
– Fixieren des Linsenhalters (101) an dem Formelement (107, 607) und/oder dem Sensorträger (103).

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei auf dem Sensorträger (103) ein Bildsensor (105) angebracht ist und in dem Linsenhalter (101) wenigstens ein optisches Element angeordnet ist und wobei in dem Schritt des Positionierens Linsenhalter (101) und Sensorträger (103) derart zu zueinander positioniert werden, dass sich der Bildsensor (105) nach dem Fixieren des Linsenhalters (101) in einer bevorzugten Bildebene des wenigstens einen optischen Elements befindet.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Linsenhalter (101) wenigstens eine Vertiefung (102, 702) aufweist und beim Aufbringen des Klebstoffs (104) Klebstoff (104) in die wenigstens eine Vertiefung (102, 702) gegeben wird und im Schritt des Positionierens wenigstens ein Teilbereich des Formelements (107, 607) derart in der wenigstens einen, Klebstoff (104) enthaltenden Vertiefung (102, 702) bewegt wird, dass eine laterale Verschiebung des Sensorträgers (103) in Bezug zu dem Linsenhalter (101) und/oder eine Verkippung des Sensorträgers (103) in Bezug zu dem Linsenhalter (101) erfolgt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Formelement (607) untere Ausformungen (611) und obere Ausformungen (612) aufweist und in einem zusätzlichen Schritt durch ein Aufsetzen des Sensorträgers (103) auf die unteren Ausformungen (611) und einem anschließenden Umknicken der oberen Ausformungen (612) ein Formschluss zwischen dem Sensorträger (103) und dem Formelement (607) gebildet wird.

Description:
Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Kameramodul für ein Fahrzeug.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Aufbauten von Kameras bekannt In der DE 10 2014 103 473 A1 wird beispielsweise ein Sensorträger mittels einer Schraubverbindung befestigt.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Kameramodul, welches insbesondere für Fahrzeuge vorgesehen ist. Es umfasst einen Linsenhalter und einen Sensorträger, an welchem ein Formelement angebracht ist. Hierbei ist der Linsenhalter mittels eines Klebstoffs an dem Formelement befestigt.

Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass mittels eines Zwischenstücks bzw. Formelements, eine optimale Anbringung eines Linsenhalters an einem Sensorträger über einer Klebstoffverbindung möglich ist. Unter einem Linsenhalter wird eine Vorrichtung verstanden, welche dazu eingerichtet ist, wenigstens ein optisches Element aufzunehmen. Unter einem Sensorträger wird eine Vorrichtung verstanden, welche dazu eingerichtet ist, einen Bildsensor aufzunehmen, gegebenenfalls auch mit zusätzlichen Befestigungsteilen. Unter einem Formelement wird eine Vorrichtung verstanden, welche an dem Sensorträger anbringbar ist und zur Verbindung zwischen Sensorträger und Linsenhalter ausgebildet ist. Der Sensorträger kann bspw. als Leiterplatte ausgebildet sein. Hierbei kann ein Bildsensor in den Sensorträger integriert oder als separates Bauteil auf dem Sensorträger angebracht sein. Sowohl der Bildsensor als auch das Formelement können mittels eines Reflow-Verfahrens auf dem Sensorträger angebracht werden.

Durch den erfindungsgemäßen Aufbau wird die Klebestelle sehr nah an dem Sensorträger angeordnet, wodurch die Konstruktion insgesamt verschlankt und der erforderliche Bauraum verkleinert wird. Zudem entfallen Schraubverbindung sowie ein ggf. notwendiges weiteres Bauteil zum Halten des Linsenhalters. Da keine Schrauben, Bohrungen und Mindestdicken des Linsenhalters mehr notwendig sind, ist folglich eine Miniaturisierung des gesamten Aufbaus/Kameramoduls möglich. Der maximale Durchmesser des Kameramoduls kann theoretisch auf den Durchmesser / Außenumfang des Linsenhalters verkleinert werden. Durch die Miniaturisierung kann das Kameramodul vielseitiger eingesetzt werden, die Fertigung, die Lagerung und die Logistik werden kostengünstiger.

Der erfindungsgemäße Aufbau bietet zudem die Möglichkeit einer mehrachsigen Ausrichtung des Linsenhalters bzw. einer im Linsenhalter angebrachten Optik relativ zum Sensorträger bzw. einem auf dem Sensorträger angebrachten Bildsensor. Des Weiteren werden eine kompakte Bauweise und eine stabile Verbindung zwischen den einzelnen Komponenten ermöglicht. Nach der Aushärtung des Klebstoffs sind Linsenhalter und Formelement formschlüssig verbunden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Linsenhalter wenigstens eine Vertiefung aufweist. Diese Vertiefung ist zur Aufnahme des Klebstoffs und wenigstens eines Teilbereichs des Formelements ausgebildet.

Die Vertiefung im Linsenhalter bietet den großen Vorteil, dass der Klebstoff auch bei niedriger Viskosität nicht verläuft und somit an der gewünschten Position verbleibt. Hierdurch kann eine höhere Klebstoffsäule in z-Richtung erzeugt werden, als dies ohne die Vertiefung möglich wäre. Die z-Richtung beschreibt hierbei die Richtung eines Vektors, der senkrecht auf einer dem Sensorträger zugewandten Fläche des Linsenhalters steht und in Richtung des Sensorträgers zeigt. Die Richtung entspricht der Richtung der Hauptachse des Linsenhalters. Da zudem ein Teilbereich des Formelements in der Vertiefung aufnehmbar ist, steht durch die Menge und/oder Höhe des Klebstoffs mehr Spiel bei der Ausrichtung von Linsenhalters und Sensorträger zueinander in z-Richtung zur Verfügung. Folglich können Toleranzen in einer ggf. in dem Linsenhalter aufgenommenen Optik und/oder Toleranzen eines ggf. vom Sensorträger aufgenommenen Bildsensors und/oder Toleranzen des Linsenhalters und/oder Sensorträgers und/oder Formelements besser ausgeglichen werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Vertiefung auf einer dem Sensorträger zugewandten Oberfläche des Linsenhalters ausgebildet ist.

Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Geometrie des Formelements sehr einfach gestaltet werden kann. Denkbar wäre alternativ auch eine Vertiefung, die beispielsweise auf einer dem Sensorträger abgewandten Oberfläche des Linsenhalters ausgebildet ist. Das Formelement könnte in diesem Fall im Profil einem Haken ähneln, welcher sich ausgehend vom Sensorträger um einen Teil des Linsenhalters in dessen Vertiefung legt.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Vertiefung durchgängig ausgebildet, sodass sie den Linsenhalter entlang eines gesamten Umfangs des Linsenhalters umläuft. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass die Vertiefung den Linsenhalter entlang des dem Sensorträger zugewandten Umfangs des Linsenhalters umläuft.

Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine sehr stabile Verbindung zwischen Linsenhalter und Formelement und/oder Sensorträger möglich ist. Des Weiteren ist mittels des Klebstoffs eine hermetische Abschirmung des Bildsensors bzw. des Inneren des Kameramoduls möglich.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Linsenhalter wenigsten zwei Vertiefungen auf, wobei die wenigstens zwei Vertiefungen räumlich voneinander getrennt angebracht sind.

Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine flexible Anordnung der Vertiefungen an dem Linsenhalter möglich ist. Hierdurch kann beispielsweise der Bauraum auf dem Linsenhalter und dem Sensorträger optimal ausgenutzt werden. Beispielsweise kann der Linsenhalter auch drei Vertiefungen aufweisen, die jeweils um 120° versetzt zueinander entlang eines dem Sensorträger zugewandten Umfangs des Linsenhalters angebracht sind. Mittels drei Vertiefungen entsteht eine gegenüber Biegungen / seitlicher Belastung von Linsenhalter und/oder Sensorträger sehr stabile Verbindung. Es sind somit auch Ausführungsformen denkbar, bei welchen der Sensorträger drei oder mehr Vertiefungen aufweist. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Linsenhalter vier Vertiefungen auf, welche jeweils um 90° zueinander versetzt sind oder sich an Ecken oder abgerundeten Ecken des Linsenhalters befinden. Auch hier kann eine stabile Anordnung gewährleistet werden. Zudem können Teile des Formelements, welche nicht in den Vertiefungen aufgenommen werden, sinnvoll zur Lösung weiterer Aufgaben verwendet werden. Beispielsweise kann mittels dieser Teile ein Sensorträger formschlüssig aufgenommen werden, sodass eine feste Beziehung zwischen Formelement und Sensorträger und ggf. Bildsensor entsteht, welche vorteilhaft für die Ausrichtung der Komponenten zueinander ist.

Ist wenigstens ein Teilbereich des Formelements bis zum Boden der Vertiefung in der Vertiefung aufnehmbar, kann die gesamte Tiefe der Vertiefung für eine Ausrichtung des Linsenhalters zum Sensorträger und/oder Formelement in z-Richtung verwendet werden. Ist der Teilbereich derart gestaltet, dass er nur bis zu einer gewissen Tiefe aufnehmbar ist, so kann entsprechend diese Tiefe für die Ausrichtung in z-Richtung verwendet werden. Ist der Teilbereich derart ausgebildet, dass genügend laterales (bezogen auf die Fläche des Sensorträgers, auf welcher der Bildsensor anbringbar ist) Spiel in der Vertiefung besteht, so ist zudem eine Ausrichtung in lateraler Richtung möglich. Des Weiteren kann der Teilbereich derart ausbildet sein, dass genügend Spiel in der Vertiefung vorhanden ist, sodass eine Verkippung um eine beliebige Achse möglich ist. Durch die Gesamtkonstruktion entsteht somit die Möglichkeit einer stufenlosen Ausrichtung des Linsenhalters zu dem Sensorträger und/oder Formelements, wobei sowohl eine Verschiebung in alle Raumrichtungen als auch eine Verkippung um eine beliebige Achse möglich ist.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Formelement wenigstens zwei Teilbereiche auf, welche in den wenigstens zwei Vertiefungen aufnehmbar sind. Die zwei Teilbereiche sind hierbei zeitgleich in beiden Vertiefungen aufnehmbar, sodass zumindest jeweils ein Teilbereich in jeweils einer Vertiefung aufnehmbar ist.

Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass der Aufbau / die Struktur des Formelements optimal auf den Aufbau / die Struktur das Linsenhalters und/oder Sensorträgers abgestimmt werden kann. Die Teilbereiche können hierbei als Komplementärstrukturen zu den Vertiefungen ausgebildet sein, wobei ein gewisses Spiel vorteilhaft für eine variable Ausrichtung des Linsenhalters zu dem Sensorträger ist.

Die Teilbereiche können hierbei unterschiedlich realisiert sein. Beispielsweise in Form von zwei Positivkonturen, die z.B. als herausstehende Rundungen ausgestaltet sein können. Es sind auch Ausführungsformen denkbar, bei welchen das Formelement drei oder mehr Teilbereiche aufweist. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Formelement vier Teilbereiche auf, welche in wenigstens einer Vertiefung aufnehmbar sind. Hierdurch ist eine sehr stabile Verbindung zwischen Formelement und Linsenhalter möglich.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Formelement derart ausgebildet, dass mittels des Formelements ein Formschluss zwischen dem Sensorträger und dem Formelement gebildet wird.

Diese Ausführungsform der Erfindung bietet den Vorteil, dass der Sensorträger mittels des Formelements fest an diesem angebracht werden kann und folglich eine verbesserte Ausrichtung der Komponenten zueinander möglich ist. Zudem werden keine separaten Befestigungsmittel benötig, um das Formelement an dem Sensorträger zu befestigen. So können Prozesse vereinfacht und beschleunigt werden und Kosten für zusätzliche Teile eingespart werden. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Formelement untere Ausformungen und obere Ausformungen aufweist, durch welche der Formschluss zwischen dem Sensorträger und dem Formelement gebildet wird. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass der Formschluss durch ein Umknicken der oberen Ausformungen entsteht. Das Formelement ist folglich derart ausgebildet ist, dass bei ausgehärtetem Klebstoff mittels des Formelements ein Formschluss zwischen dem Sensorträger und dem Linsenhalter gebildet wird.

Zudem wird ein Kameramodul beansprucht, bei welchem der Sensorträger einen Bildsensor trägt und auf den Bildsensor auftretende Strahlung wenigstens teilweise durch eine Linse geführt wird, welche durch den Linsenhalter gehalten wird.

Des Weiteren wird ein Linsenhalter zur Montage in einem Kameramodul beansprucht. Der Linsenträger weist hierbei wenigstens eine Vertiefung auf, welche ausgebildet ist, Klebstoff und wenigstens einen Teilbereich eines Formelements aufzunehmen, um den Linsenhalter in Bezug zu dem Sensorträger zu positionieren und mittels des Klebstoffs an dem Formelement und/oder dem Sensorträger zu befestigen. Hierbei können alle Komponenten (Linsenhalter, Formelement, Sensorträger) in Bezug zu den jeweils anderen Komponenten angeordnet werden. Es können auch einzelne Komponenten festgehaltern werden und nur die jeweils anderen oder eine andere Komponenten zu den festgehaltenen Komponenten positioniert werden. Oder es werden alle Komponenten zueinander positioniert und dabei ggf. bewegt.

Die Vertiefung kann beispielsweise als rechteckiger Graben oder als abgerundete Rinne oder als ausgeformte Halbkugel ausgebildet sein.

Des Weiteren wird ein Formelement zur Montage in einem Kameramodul beansprucht. Das Formelement weist wenigstens einen Teilbereich auf, welcher in einer Vertiefung eines Linsenhalters aufnehmbar ist. Zudem ist das Formelement zur Anbringung auf einem Sensorträger und/oder zur Befestigung an einem Sensorträger ausgebildet.

Mittels dieses Formelements ist eine einfache und zuverlässige Verbindung zwischen einen Sensorträger und einem Linsenhalter möglich, wobei zudem alle Freiheitsgrade bei der Ausrichtung von Sensorträger zu Linsenhalter ausgenutzt werden können.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Formelements weist dieses untere Ausformungen und obere Ausformungen auf, mittels welcher ein Formschluss zwischen einem Sensorträger und dem Formelement bildbar ist.

Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, das Befestigungsmittel eingespart werden können und der Kameraaufbau verkleinert werden kann.

Zudem wird ein Verfahren zur Montage eines Kameramoduls beansprucht. Das Kameramodul umfasst hierbei ein Sensorträger, Formelement und einen Linsenhalter. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

  • – Aufbringen eines Klebstoffes auf den Linsenhalter;
  • – Positionieren des und des Sensorträgers zueinander;
  • – Fixieren des Linsenhalters an dem Formelement und/oder dem Sensorträger.

Dieses Verfahren bietet den Vorteil, dass eine sehr flexible und einfache Anbringung des Linsenhalters an den Sensorträger möglich ist. Mittels der Klebstoffverbindung kann hierbei eine Ausrichtung entlang aller Raumrichtungen und/oder eine entsprechende Drehung oder Neigung um eine beliebige Achse erfolgen.

Bei der Positionierung des Linsenhalters in Bezug zu dem Sensorträger können Aushärtungseffekte des Klebstoffs mitberücksichtigt werden. Folglich ist es möglich, dass sich die Position beim Positionieren des Linsenhalters von der endgültigen Position nach dem Aushärten des Klebstoffs unterscheidet.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist auf dem Sensorträger ein Bildsensor angebracht und in dem Linsenhalter wenigstens ein optisches Element angeordnet. Im Schritt des Positionierens Linsenhalter und Sensorträger derart zu zueinander positioniert werden, dass sich der Bildsensor nach dem Fixieren des Linsenhalters in einer bevorzugten Bildebene des wenigstens einen optischen Elements befindet.

Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine sehr exakte Positionierung des Linsenhalters bzw. einer im Linsenhalter vorhandenen Optik zu dem Bildsensor möglich ist. Hierdurch kann eine optimale Abbildung einer Umgebung auf dem Bildsensor ermöglicht werden. Unter der bevorzugten Bildebene wird hierbei eine Bildebene verstanden, in welcher ein Bildsensor angeordnet werden sollte, um ein bestmögliches Bild zu erzeugen. Die Positionierung kann beispielsweise über bekannte Verfahren wie das „active alignment“ erfolgen. Bei dem optischen Element kann es sich beispielsweise um eine oder mehrere Linsen oder weitere für ein Objektiv übliche optische Elemente handeln.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist der Linsenhalter wenigstens eine Vertiefung auf. Beim Aufbringen des Klebstoffs wird Klebstoff in die wenigstens eine Vertiefung gegeben. Im Schritt des Positionierens wird wenigstens ein Teilbereich des Formelements derart in der wenigstens einen, Klebstoff enthaltenden Vertiefung bewegt wird, dass eine laterale Verschiebung des Sensorträgers in Bezug zu dem Linsenhalter und/oder eine Verkippung des Sensorträgers in Bezug zu dem Linsenhalter erfolgt.

Dieser optional zusätzliche Schritt ermöglicht eine präzise Ausrichtung des Linsenhalters in Bezug zu dem Sensorträger. Hierbei sind eine Verschiebung entlang aller Raumrichtungen, sowie eine Verkippung um eine beliebige Achse möglich.

Es ist sowohl möglich, zuerst den Klebstoff in die Vertiefung einzubringen und anschließend die Ausrichtung vorzunehmen, als auch zunächst die Ausrichtung vorzunehmen und anschließend Klebstoff in die Vertiefung einzubringen.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist das Formelement untere Ausformungen und obere Ausformungen auf. In einem zusätzlichen Schritt wird durch ein Aufsetzen des Sensorträgers auf die unteren Ausformungen und einem anschließenden Umknicken der oberen Ausformungen ein Formschluss zwischen dem Sensorträger und dem Formelement gebildet.

Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass bei der Ausrichtung der Komponenten zueinander bereits eine feste Verbindung zwischen Sensorträger und Formelement besteht. Für diese Verbindung sind keine separaten Befestigungsmittel notwendig, sodass eine Vereinfachung des Anbringungsprozesses gewährleistet wird. Des Weiteren wird über den Formschluss eine gegenüber Umwelteinflüssen stabile und langlebige Verbindung geschaffen. Nach dem Umknicken der oben Ausformungen ist es auch denkbar, dass der Sensorträger zusätzlich mittels eines Klebstoffs an dem Formelement fixiert wird. Somit entsteht zu der formschlüssigen Verbindung eine zusätzliche stoffschlüssige Verbindung.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann dieses einen zusätzlichen Schritt des Anbringens des Formelements an dem Sensorträger beinhalten. Die Anbringung erfolgt hierbei insbesondere durch Löten und/oder Schweißen und/oder Kleben.

Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine sehr einfache Anbringung des Formelements an den Sensorträger möglich ist. Durch den entstehenden Stoffschluss ist diese auch stabil gegen äußere Einflüsse. In Abhängigkeit des verwendeten Linsenträgers können auch unterschiedliche Formelemente zum Einsatz kommen, die nachträglich an dem Sensorträger angebracht werden können. Somit können die gleichen Bauteile für unterschiedliche Linsenhalter verwendet werden, in dem das Formelement an unterschiedlichen Stellen auf dem Sensorträger angebracht wird. Generell entsteht somit ein flexibler Bausatz für die Konstruktion unterschiedlicher Kameramodule.

Zeichnungen

1 zeigt schematisch ein zusammengebautes Kameramodul in Schnittdarstellung.

2 zeigt einen schematischen Aufbau des Kameramoduls in Explosionsdarstellung.

3 zeigt einen Schnitt durch das Kameramodul in Explosionsdarstellung.

4 zeigt das Kameramoduls bei transparent dargestelltem Sensorträger.

5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Kameramoduls in Schnittdarstellung.

6 zeigt das weitere Ausführungsbeispiel des Kameramoduls in Explosionsdarstellung.

7 zeigt das weitere Ausführungsbeispiel des Kameramoduls mit formschlüssig aufgenommenem Sensorträger.

8 zeigt das weitere Ausführungsbeispiel des Kameramoduls bei transparent dargestelltem Sensorträger.

9 zeigt ein Verfahrensdiagramm.

10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Kameramoduls.

Ausführungsbeispiele

In 10 ist ein beispielhafter Aufbau des Kameramoduls gezeigt. Der Linsenhalter 101 fasst ein Objektiv, welches aus mehreren Linsen 106 besteht. Auf dem Sensorträger 103, welcher als Leiterplatte (PCB) ausgebildet ist, ist mittels einer Lötverbindung 113 ein Formelement 107 angebracht. Zudem ist auf dem Sensorträger 103 ein Bildsensor 105 angebracht. Sowohl das Formelement 107 als auch der Bildsensor 105 wurden in einem Reflow-Verfahren an dem Sensorträger 103 angebracht.

Das Formelement 107 ist zur Befestigung des Linsenhalters 101 mittels eines Klebstoffs 104 ausgebildet. Das Formelement 107 kann über den Umfang des Linsenhalters 101 durchgehend oder in Segmenten ausgeführt sein, sodass die Klebeverbindung mittels des Klebstoffs 104 komplett durchgehend oder partiell umgesetzt werden kann. Das Formelement 107 kann als Stanzbiegebauteil ausgeführt sein.

Das Formelement 107 kann aus einem Teil oder einer Teilegruppe bestehen. In diesem Ausführungsbeispiel besteht das Formelement 107 zumindest teilweise aus einem metallischen Werkstoff, welcher sich zum Löten eignet, beispielsweise aus einem Stanzbiegebauteil.

In 1 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Kameramoduls offenbart. Der Linsenhalter 101 weist hierbei eine Vertiefung 102 auf, in welcher Klebstoff 104 und zumindest ein Teilbereich wenigstens eines Formelements 107 aufnehmbar sind. Das Formelement 107, welches mittels einer Lötverbindung 113 auf dem Sensorträger 103 angebracht ist, umläuft den auf dem Sensorträger 103 angebrachten Bildsensor 105 vollständig. Das Formelement 107 kann alternativ auch an den Sensorträger 103 geklebt oder gesteckt werden. Hierfür können separate Bereiche 109 auf dem Sensorträger 103 vorgesehen sein, welche in 2 abgebildet sind.

Die Vertiefung 102 des Linsenhalters 101 ist in diesem Ausführungsbeispiel auf einer dem Sensorträger 103 zugewandten Oberfläche des Linsenhalters 101 angebracht. Die Vertiefung 102 ist durchgängig ausgebildet, sodass sie den Linsenhalter 101 entlang des dem Sensorträger zugewandten Umfangs 311 des Linsenhalters 101 umläuft. Die Vertiefung 102 ist hierbei zwischen äußerem und innerem Umfang 311 des Linsenhalters 101 angebracht. Die Vertiefung 102 ist in diesem Beispiel als wannenförmiger Graben ausgebildet, welcher etwa mittig auf der dem Sensorträger 103 zugewandten Oberfläche des Linsenhalters 101 positioniert ist. Die Vertiefung kann ebenso eckig oder rund ausgebildet sein, oder bei örtlich separierten Vertiefungen bspw. als zylinderförmige Bohrung / Vertiefung. Die Vertiefung 102 ist so positioniert, dass die verbleibende Wanddicke des Linsenhalters 101 eine ausreichende Stabilität aufweist. Je nach verwendetem Material kann die Restdicke mehrere Mikrometer oder sogar Millimeter betragen.

Die Vertiefung 102 weist eine Tiefe 313 von etwa 1mm auf. Unter der Tiefe wird hierbei die Höhe Verstanden bis zu welcher die Vertiefung 102 theoretisch mit Flüssigkeit befüllt werden kann (bei vernachlässigbarer Oberflächenspannung). Dies entspricht der Ausdehnung der Vertiefung 102 in z-Richtung. Eine mögliche Ausdehnung und Positionierung der Vertiefung 102 ist beispielshaft in 3 dargestellt.

Generell kann der Linsenhalter 101 auch Tiefen 313 von einigen Mikrometern bis zu mehreren Millimetern aufweisen. Um genügend Spiel für die Ausrichtung des Linsenhalters 101 zum dem Sensorträger 103 in z-Richtung zu gewährleisten, sollte die Tiefe 313 größer als 0,3 mm, insbesondere größer als 0,5 mm gewählt werden.

In 4 ist das Kameramodul in zusammengebauten Zustand abgebildet, wobei der Sensorträger 103 halbtransparent dargestellt ist.

5 zeigt eine weitere Ausführungsform des Kameramoduls. In diesem Beispiel wird der Sensorträger 103 formschlüssig mit dem Formelement 607 verbunden. Für die formschlüssige Verbindung weist das Formelement 607 eine besondere Geometrie auf, welche in 6 dargestellt ist. Das Formelement 607 weist obere 612 und untere 611 Ausformungen auf. Die unteren Ausformungen 611 sind derart gestaltet, dass der Sensorträger 103 auf ihnen abgelegt werden kann. Hierfür wird er in das Formelement 607 eingeführt. Nach dem Ablegen des Sensorträger aus den unteren Ausformungen 611 können die oberen Ausformungen 612 derart umgebogen oder umgeknickt werden, dass diese den Sensorträger 103 umgreifen. Der Sensorträger 103 wird folglich von unten durch die unteren Ausformungen 612 und von oben durch die oberen Ausformungen 612 eingegrenzt. Die laterale Dimension des Formelements 607 ist hierbei so gewählt, dass der Sensorträger 103 auch nicht lateral verrutschen kann und folglich nach dem Umknicken der oberen Ausformungen 612 formschlüssig mit dem Formelement 607 verbunden ist.

In 7 ist der formschlüssig mit dem Formelement 607 verbundene Sensorträger 103 noch einmal abgebildet.

Der Linsenhalter 101 weist in diesem Ausführungsbeispiel vier Vertiefungen 702 auf, welche jeweils an den Ecken des Linsenhalters 101 positioniert sind. Die Tiefen der Vertiefungen 702 betragen auch hier etwa 1 mm und können entsprechend dem vorherigen Beispiel variiert werden. Die Vertiefungen 702 befinden sich auch hier auf einer dem Sensorträger 103 zugewandten Oberfläche des Linsenhalters 101. In diesem Beispiel ist die Außenwand 711 des Linsenhalters 101 höher gezogen, wodurch der Sensorträger 103 und das Formelement 607 nahezu vollständig in dem Linsenhalter 101 aufgenommen werden können. Die Wandhöhe 711 kann hierbei derart gestaltet sein, dass der Sensorträger 103 und das Formelement 607 vollständig oder nur zu Teilen aufnehmbar sind. Die hochgezogenen Wand 711 bietet zusätzlichen Schutz für das Kameramodul. Die laterale Ausdehnung des Sensorträgers 103 ist in diesem Beispiel kleiner, als die Innenmaße des Linsenhalters 101 in dem Bereich, in dem der Sensorträger 103 aufgenommen ist.

Die Vertiefungen 702 sind auch etwa mittig, bezogen auf die Dicke des Linsenhalters 101 angebracht. Dies hat den Vorteil, dass die verbleibende Wandstärke des Linsenhalters 101 in den Bereichen der Vertiefung 102, 702 noch eine ausreichende Stabilität gewährleistet.

Formelement 607 und Linsenhalter 101 sind bezüglich ihrer Geometrie aufeinander abgestimmt. Das Formelement 607 weist in diesem Ausführungsbeispiel vier Teilbereiche 707 auf, welche (zeitgleich) in den vier Vertiefungen 702 des Linsenhalters 101 aufnehmbar sind. Diese Teilbereiche 707 erstrecken sich jeweils um die vier Ecken des Formelements 607. 8 zeigt das Kameramodul in zusammengebautem Zustand, in welchem die vier Teilbereiche 707 in den vier Vertiefungen 702 aufgenommen sind. Das Formelement 607 kann als Stanzbiegebauteil ausgeführt sein.

In 9 ist ein beispielhafter Verfahrensablauf zur Montage des offenbarten Kameramoduls, bestehend aus einem Sensorträger 103, einem Formelement 107 und einen Linsenhalter 101, dargestellt. Das Verfahren startet in Schritt 901.

In Schritt 902 erfolgt das Aufbringen eines Klebstoffs 104 auf den Linsenhalter 101. Je nach Ausführung des Linsenhalters 101 kann der Klebstoff 104 eher dünn aufgetragen werden, oder es kann eine derartige Menge an Klebstoff 104 gewählt werden, dass bspw. eine Vertiefung 102, 702 des Linsenhalters 101 zu einer vorgegebenen Höhe aufgefüllt wird.

In Schritt 903 erfolgt das Positionieren von Linsenhalters 101 und Formelement 107 und/oder Sensorträger 103 zueinander. Aufgrund des verwendeten Klebstoffs 104 ist eine Ausrichtung in alle Richtungen möglich. Zudem kann der Linsenhalter 101 in alle Richtungen gekippt bzw. geneigt werden, da durch den Klebstoff 104 keine festen Drehachsen oder Bewegungsrichtungen vorgegeben werden. Ist im Linsenhalter 101 wenigstens eine Vertiefung 102, 702 ausgebildet, kann durch die Menge des Klebstoffs 104 und die Tiefe der Vertiefung 102, 702 eine sehr große Verschiebung in z-Richtung erfolgen.

In Schritt 904 erfolgt das Fixieren des Formelements 107, 607 an dem Linsenhalter 101. Zur Fixierung des Formelements 107, 607 wird der Klebstoff 104 ausgehärtet. Hierfür kommen je nach verwendetem Klebstoff 104 unterschiedliche Verfahren infrage. Der Klebstoff 104 kann beispielsweise mittels UV-Licht ausgehärtet werden. Alternativ ist auch eine Aushärtung durch Wärme oder Kälte möglich. Es können auch verschiedene Härtungsverfahren kombiniert werden, um die Prozesse zu beschleunigen. Beispielsweise kann eine Vorhärtung des Klebstoffs 104 mittels UV-Strahlung erfolgen und der Klebstoff 104 zur vollständigen Aushärtung in einem weiteren Prozessschritt mit einem weiteren Verfahren, bspw. durch weitere Erwärmung, behandelt werden.

Das Verfahren endet in Schritt 905.

Das offenbarte Verfahren kann einen zusätzlichen Schritt des Anbringens des Formelements 107 an den Sensorträger 103 beinhalten. In diesem Schritt wird das Formelement 107 beispielsweise durch Löten und/oder Schweißen und/oder Kleben angebracht. Dieser Schritt kann vorteilhafter Weise vor dem Schritt 902 ausgeführt werden.

Weist das Formelement 607 untere Ausformungen 611 und obere Ausformungen 612 auf, kann das Verfahren einen zusätzlichen Schritt beinhalten. In diesem wird durch ein Aufsetzen des Sensorträgers 103 auf die unteren Ausformungen 611 und einem anschließenden Umknicken der oberen Ausformungen 612 ein Formschluss zwischen dem Sensorträger 103 und dem Formelement 607 gebildet. Die formschlüssige Anbringung kann hierbei maschinell ausgeführt werden und zu einem beliebigen Zeitpunkt des Verfahrens möglich. Bevorzugt findet die formschlüssige Anbringung vor der Positionierung statt. Es ist auch denkbar, dass der Sensorträger 103 bereits bestückt mit Bildsensor 105 und Formelement 607 im Verfahren eingesetzt wird.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist auf dem Sensorträger 103 ein Bildsensor 105 angebracht und der Linsenhalter 101 trägt wenigstens ein optisches Element. Im Schritt 904 des Positionierens des Linsenhalters 101 wird der Linsenhalter 101 derart zu dem Sensorträger 103 positioniert, dass sich der Bildsensor 105 nach dem Fixieren des Linsenhalters 101 in einer bevorzugten Bildebene des wenigstens einen optischen Elements befindet. Möglicherweise entstehende Positionsänderungen des Linsenhalters 101 nach dem Aushärten des Klebstoffs 104 können bei dieser Positionierung berücksichtigt werden. Für die Positionierung können bekannte Verfahren, wie das „active alignment“ eingesetzt werden.

Generell können die Schritte 902 und 903 auch vertauscht werden, sodass zunächst eine exakte Ausrichtung des Formelements 107, 607 zu dem Linsenhalter 101 erfolgt und anschließend der Klebstoff in die wenigsten eine Vertiefung 102, 702 gegeben wird.

In 3 wird noch einmal verdeutlicht, welche Freiheitsgrade bei der Positionierung von Linsenhalters 101 und Sensorträger 103 zueinander ausgenutzt werden können. Es sind Verschiebungen in alle Raumrichtungen eines Kartesischen Koordinatensystems Sx, Sy, Sz und Drehungen φx, φy, φz um dessen drei Achsen möglich. Je nach Gestaltung der Vertiefungen 102, 702 und der Teilbereiche des Formelements 107, 607 kann mehr oder weniger Spiel bereitgestellt werden. Je nach Toleranzbereich der für das Kameramodul verwendeten Komponenten können folglich Linsenhalter 101 und Formelemente 107, 607 gewählt werden, bei denen die Vertiefungen 102, 702 und die Teilbereiche der Formelemente 107, 607 ein größeres oder ein kleineres Spiel aufweisen. Durch ein kleineres Spiel kann möglicherweise Bauraum und Klebstoff 104 eingespart werden. Durch ein größeres Spiel können Toleranzen besser ausgeglichen werden, wodurch auch Teile mit größerem Toleranzbereich verwendbar sind und folglich Kosten reduziert werden können.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • DE 102014103473 A1 [0002]