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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum optischen Ausrichten eines Objektivtubus einer Kamera. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Kamera, welche einen Objektivtubus umfasst, der nach diesem Verfahren optisch ausgerichtet ist.
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Stand der Technik
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Kamerasysteme finden in vielen Bereichen Anwendung. Beispielsweise werden solche Kamerasysteme in Kraftfahrzeugen als optisches Kamerasystem zum Erfassen von Informationen eingesetzt. Dabei erfassen die Kamerasysteme beispielsweise das Fahrzeugumfeld und liefern Informationen für weitere Fahrzeugsysteme.
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Bei der Montage von (automotive-) Kameras wird die Ausrichtung des Objektivs zum Gehäuse beim active-alignment durchgeführt. Hierbei wird das Objektiv zu einem Referenzpunkt ausgerichtet und damit das projizierte Bild auf dem Bildsensor scharf eingestellt. Um diese Position zu fixieren und auf Dauer zu halten wird in der Regel ein UV-aushärtender Kleber genutzt. Dieser wird vor dem active-alignment auf die Klebefläche des Objektivhalters aufgebracht und nach dem Ausrichten mit UV-Licht angeblitzt um eine initiale, partielle Aushärtung zu erfahren und damit die eingestellte Position temporär zu halten. Anschließend wird der Klebstoff mit dem Kameramodul im Ofen ausgehärtet, um eine Dauerfestigkeit zu erhalten.
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Die
DE 10 2021 206 458 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines Kameramoduls. Das Verfahren umfasst dabei die Schritte des optischen Ausrichtens eines Objektivs zu einem Bildsensor des Kameramoduls. Vor oder nach dem optischen Ausrichten werden wenigstens drei Lotelemente in einen Spalt zwischen dem Objektiv und einem das Objektiv haltenden Objektivhalter eingebracht. Diese Lotelemente werden anschließend mittels eines Laserstrahls aufgeschmolzen, so dass das Objektiv in einer ausgerichteten Stellung fixiert wird.
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In der
US 2022/0334339 A1 ist ein Kameramodul mit einer Linsenanordnung beschrieben. Die Linsenanordnung umfasst dabei mehrere Objektivtuben in denen Linsen angeordnet sind, wobei die mehreren Objektivtuben übereinander angeordnet sind. Die Objektivtuben werden dabei über Kleber oder eine Laserschweißverbindung miteinander in einer ausgerichteten Position verbunden.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe liegt darin, ein Verfahren zum optischen Ausrichten eines Objektivtubus der Kamera anzugeben, mit welchem ein optisches Ausrichten der optischen Elemente in dem Objektivtubus zueinander oder zu einem Bildsensor auch nach einer Befestigung der optischen Elemente auf einfache Weise möglich ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum optischen Ausrichten eines Objektivtubus einer Kamera mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1. Darüber hinaus wird die Aufgabe durch eine Kamera mit den Merkmalen nach Anspruch 7 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung gibt ein Verfahren zum optischen Ausrichten eines Objektivtubus einer Kamera an, wobei in dem Objektivtubus optische Elemente angeordnet sind, und das Verfahren wenigstens den Schritt des Ausbildens wenigstens einer Blindschweißung an einem Umfang des Objektivtubus umfasst, über welche die optischen Elemente optisch zueinander und/oder zu einem Bildsensor der Kamera ausgerichtet werden.
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Als optische Elemente werden Elemente verstanden, welche einen Strahlengang des einfallenden Lichts verändern. Vorzugsweise sind die optischen Elemente Linsen. Unter einer Blindschweißung wird eine Verschweißung verstanden, welche ohne ein Fügen bzw. eine Verbindung mit einem Drittgegenstand erfolgt. Durch die Blindschweißung wird das Material des Objektivtubus teilweise aufgeschmolzen, sodass es zu einer Schrumpfung bzw. Verkürzung in diesem Bereich kommt. Durch ein Vorsehen solcher Blindschweißungen ist es somit möglich, die optischen Elemente optisch zueinander bzw. zu dem Bildsensor auszurichten.
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Ein solches optisches Ausrichten ist dabei auch nach einer Befestigung der optischen Elemente in dem Objektivtubus möglich. Die Vorgaben für die Positionierung der optischen Elemente in dem Objektivtubus können dadurch eine geringere Genauigkeit aufweisen. Die Herstellung einer Kamera mit einem solchen Objektivtubus wird dadurch vereinfacht und ist dementsprechend wirtschaftlicher möglich. Durch die nachträgliche optische Ausrichtung ist es zusätzlich möglich, eine Genauigkeit der optischen Ausrichtung zu erhöhen, sodass ein von der Kamera erhaltenes Bild verbessert ist. Ebenso ist es möglich, einen während des Betriebs der Kamera auftretenden Abbildungsfehler zu korrigieren.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird wenigstens ein optisches Element über die Blindschweißung in dem Objektivtubus fixiert. Durch eine Befestigung des optischen Elements über die Blindschweißung kann auf andere Befestigungsverfahren verzichtet werden. Im Gegensatz zu anderen Befestigungsverfahren ist eine Befestigung über eine Blindschweißung einfacher ausbildbar. Insbesondere werden keine zusätzlichen Befestigungsmaterialien zur Befestigung des optischen Elements in dem Objektivtubus benötigt. Eine Befestigung über eine Blindschweißung ist daher wirtschaftlich ausbildbar.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die Blindschweißung als umfängliche Schweißnaht ausgebildet, um eine axiale Länge des Objektivtubus in diesem Bereich zu verringern. Die Blindschweißung verläuft dabei durchgehend über den gesamten Umfang des Objektivtubus. Dadurch kann die Länge des Objektivtubus in dem Bereich, in welchem die Blindschweißung ausgebildet ist, über den gesamten Umfang konstant verringert werden. Durch eine Anpassung einer Höhe der Blindschweißung kann zudem ein Längenänderungsbetrag eingestellt werden. Es ist somit auch nach einer Fixierung der Linsen möglich, einen Abstand zwischen den Linsen oder zu dem Bildsensor zu verändern. Eine Bildqualität kann dadurch weiter gesteigert werden.
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Vorzugsweise werden eine Vielzahl an in axialer Richtung des Objektivtubus ausgerichteter und zueinander in Umfangsrichtung beabstandeter Blindschweißungen an einem Umfang des Objektivtubus ausgebildet, um eine axiale Länge des Objektivtubus in diesem Bereich zu verringern. Die Blindschweißungen weisen dabei alle eine vorbestimmte axiale Länge auf. Eine axiale Länge bestimmt sich dabei daran, inwieweit ein Abstand zwischen optischen Elementen verringert werden soll. Die Blindschweißungen sind dabei in gleicher Höhe über den gesamten Umfang angeordnet. Im Gegensatz zu einer durchgängigen Schweißnaht hat eine solche Ausbildung der Blindschweißungen den Vorteil, dass eine größere Verringerung der axialen Länge in diesem Bereich erzielbar ist.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Blindschweißung in einem Bereich eines Umfangs des Objektivtubus ausgebildet, um einen Winkel wenigstens eines optischen Elementes zu dem Bildsensor und/oder einem weiteren optischen Element zu verändern. Die Blindschweißung ist somit nicht am gesamten Umfang vorgesehen. Vielmehr ist die Blindschweißung punktuell oder über einen bestimmten Umfangsbereich angeordnet. Dadurch wird lediglich eine axiale Länge in diesem Bereich verringert. Entsprechend kommt es zu einer Verkippung, sodass ein Winkel veränderbar ist. Durch eine entsprechende Position der Blindschweißung kann somit auch eingestellt werden, wo das optische Element verkippt werden soll. Dadurch ist auf einfache Weise auch nach einer Befestigung der optischen Elemente ein Winkel der optischen Elemente zueinander oder zu dem Bildsensor möglich.
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Vorteilhafterweise wird die Blindschweißung mittels eines Lasers ausgebildet. Durch die Verwendung eines Lasers zum Ausbilden der Blindschweißungen, ist es möglich eine solche Verschweißung auch sehr klein auszubilden.
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Entsprechend ist es möglich, durch Anpassen einer Größe der Blindschweißung, einen Längenänderungsbetrag bzw. einen Winkeländerungsbetrag mit hoher Genauigkeit einzustellen. Es ist dadurch möglich, die optischen Elemente mit hoher Genauigkeit zueinander auszurichten, sodass die Bildqualität verbessert ist. Darüber hinaus ermöglicht eine Verschweißung mittels eines Lasers eine automatisierte Fertigung, sodass ein solches optisches Ausrichten wirtschaftlich durchführbar ist.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird zusätzlich gelöst durch eine Kamera, welche einen Objektivtubus umfasst, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren optisch ausgerichtet wurde. In dem Objektivtubus sind dabei optische Elemente angeordnet, und an einem Umfang des Objektivtubus ist wenigstens eine Blindschweißung vorgesehen. Eine solche Kamera weist die zuvor beschriebenen Eigenschaften und Vorteile auf.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist die wenigstens eine Blindschweißung zwischen zwei optischen Elementen des Objektivtubus angeordnet. Eine solche Blindschweißung dient, im Gegensatz zu anderen Schweißverbindungen, nicht zum Ausbilden einer Haltefunktion. Eine solche Blindschweißungen dient somit ausschließlich zur Verringerung einer axialen Länge zwischen optischen Elementen. Über solche Blindschweißungen ist somit eine optische Ausrichtung eines Objektivtubus einer Kamera wirtschaftlich möglich.
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Gemäß einer zweckmäßigen Ausführung ist über die wenigstens eine Blindschweißung ein optisches Element in dem Objektivtubus befestigt. Durch eine Befestigung des optischen Elements über die Blindschweißung, ist eine Fixierung des optischen Elements in dem Objektivtubus vereinfacht.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist die Blindschweißung eine Laserschweißung. Eine solche Verschweißung weist die zuvor beschriebenen Eigenschaften und Vorteile auf.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 Schnittdarstellung eines Objektivtubus einer Kamera nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 2 Schnittdarstellung eines Objektivtubus einer Kamera nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 3 Schnittdarstellung eines Objektivtubus einer Kamera nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 4 Schnittdarstellung eines Objektivtubus einer Kamera nach einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
- 5 Außenansicht eines Objektivtubus einer Kamera nach einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
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In 1 ist eine Schnittdarstellung eines Objektivtubus 10 einer Kamera 14 nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Objektivtubus 10 als Hohlzylinder ausgebildet. In dem Objektivtubus 10 sind entlang einer axialen Länge des Objektivtubus 10 mehrere optische Elemente 18 angeordnet. Die optischen Elemente 18 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Linsen ausgebildet. Zusätzlich ist ein Bildsensor 22 der Kamera 14 dargestellt, zu welchem der Objektivtubus 10 optisch ausgerichtet werden soll.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist an einem Umfang des Objektivtubus 10 eine Blindschweißung 26 ausgebildet. Die Blindschweißung 26 ist dabei zwischen zwei Linsen 18 positioniert und erstreckt sich über den gesamten Umfang des Objektivtubus 10. Die Blindschweißung 26 kann dabei über einen Laser ausgebildet sein. Durch die Blindschweißung 26 ist eine axiale Länge Z des Objektivtubus um einen Längenbetrag ΔZ verringert. Entsprechend ist somit ein Abstand Z zwischen zwei Linsen 18 verringerbar, sodass die Linsen 18 zueinander oder zu dem Bildsensor 22 optisch entlang einer Längsachse 30 ausgerichtet werden können.
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2 zeigt eine Schnittdarstellung eines Objektivtubus 10 der Kamera 14 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel in 1 erstreckt sich die Blindschweißung 26 nicht über den gesamten Umfang des Objektivtubus 10. Die Blindschweißung 26 ist vielmehr punktuell oder bereichsweise ausgebildet. Auch diese Blindschweißung 26 ist zwischen zwei Linsen 18 vorgesehen. Entsprechend ist lediglich ein Abstand der Linsen 18 an der Seite, wo die Blindschweißung 26 ausgebildet ist, verringerbar. Dadurch ist eine Ausrichtung der Linsen 18 zueinander um einen Winkelbetrag Δα verstellbar.
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In 3 ist eine Schnittdarstellung eines Objektivtubus 10 der Kamera 14 nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen dadurch, dass zwei Blindschweißungen 26 an dem Objektivtubus 10 vorgesehen sind. Die zwei Blindschweißungen 26 sind dabei derart ober- und unterhalb einer der Linsen 18 vorgesehen, dass diese innerhalb des Objektivtubus 10 befestigt ist. Für diese Linse 18 kann somit auf andere Befestigungsverfahren verzichtet werden. Die Blindschweißung 26 oberhalb der Linse 18 ist dabei derart ausgebildet, dass darüber zusätzlich eine axiale Länge Z zwischen Linsen verringert ist. Über die dargestellten Blindschweißungen 26 ist somit nicht nur die Linse 18 innerhalb des Objektivtubus 10 befestigbar, sondern die Linsen 18 zusätzlich optisch zueinander ausrichtbar.
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4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Objektivtubus 10 der Kamera 14. Das in dieser Figur gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel aus 3 dadurch, dass lediglich punktuell an einer Seite des Objektivtubus 10 eine größere Blindschweißung 26 ausgebildet ist. Entsprechend sind die Linsen 18 durch einen Winkelbetrag Δα verstellbar. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist eine Linse 18 über ober- und unterhalb der Linse 18 angeordnete Blindschweißungen 26 in dem Objektivtubus 10 befestigt. Zusätzlich zeigt diese Figur, dass die Linsen 18 auch durch eine Blindschweißung 26 direkt im Bereich der Linse 18 innerhalb des Objektivtubus 10 befestigbar sind.
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In 5 ist eine Außenansicht eines Objektivtubus 10 der Kamera 14 nach einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Im Gegensatz zu der Blindschweißung 26 aus 1, ist bei diesem Ausführungsbeispiel keine durchgehende Blindschweißung 26 entlang des Umfangs des Objektivtubus 10 ausgebildet. Vielmehr sind hierbei eine Vielzahl in axialer Richtung des Objektivtubus 10 verlaufende Blindschweißungen 26 vorgesehen, welche zueinander beabstandet und umfangsseitig an dem Objektivtubus 10 ausgebildet sind. Über eine derartige Ausbildung der Blindschweißungen 26 ist im Vergleich zu der 1, ein Abstand Z zwischen den Linsen um einen Längenbetrag ΔZ verringerbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10 2021 206 458 A1 [0004]
- US 2022/0334339 A1 [0005]