物鏡20和圖像傳感器24的感應(yīng)平面A設(shè)置成以預(yù)定距離山彼此分隔開(圖3)，理想地，Cl1與透鏡物鏡20的后焦距相對應(yīng)，從而圖像焦距位于圖像傳感器24的感應(yīng)平面中。優(yōu)選地圖像傳感器24是二維圖像傳感器，尤其是在可見波長區(qū)域中具有最大敏感度的光傳感器，并且圖像傳感器24適于將入射光轉(zhuǎn)換成包含將被檢測到的物體的圖像信息的電信號。例如，圖像傳感器24可以是CCD傳感器或CMOS傳感器。
[0031]優(yōu)選地，剛性背板32由金屬制成，尤其由鋼制成。優(yōu)選地，印制電路板83是設(shè)置在背板32具有傳感器的一側(cè)的柔性印刷電路板。透鏡架53在沒有被印制電路板83覆蓋的空白區(qū)域部位直接附接至背板32。
[0032]圖像和圖像傳感器24之間的溫度依賴距離a(T)由兩個參數(shù)確定，參見圖3。第一參數(shù)是透鏡物鏡20和圖像傳感器24之間的依賴溫度距離Cl1 (T)。在此之上，由于透鏡物鏡20中的機(jī)械位移，透鏡物鏡20中的光學(xué)元件或透鏡的折射率的改變，透鏡物鏡20中的尺寸變化等，透鏡物鏡20和像平面A之間的距離d2(T)將隨著溫度變化。那么相對于圖像傳感器24的成像位置A通過a(T) = Cl1(T)-Cl2(T)確定。
[0033]理論上，圖像應(yīng)該總是位于傳感24的感應(yīng)平面內(nèi)，SP，a(T) = 0，從而(I1 (T)=d2(T)o為了實現(xiàn)這個目標(biāo)，透鏡物鏡20設(shè)計成使得d2(T)隨著增加的溫度T而增加，SP，Δ d2/ Δ T是正的。隨著溫度升高，透鏡架53的管狀部件54膨脹，即，透鏡架53的沿著光軸的高度hH(T)增加，并且因此Cl1(T)也增加。由于Ad2/Λ T是正的，因此能夠抵消Cl1 (T)的增加。這對將像平面A保持在圖像傳感器24的感應(yīng)平面內(nèi)起作用。理論上，透鏡物鏡20設(shè)計成使?jié)M足方程hH - Ch = AcI2/Δ T，其中，Ch代表透鏡架53的熱膨脹系數(shù)。熱膨脹系數(shù)Ch通過Λ h H= h.C Η.Λ T定義成線性熱膨脹系數(shù)。此外，透鏡架53的高度hH被理解成表示透鏡架53的自由高度，即，透鏡架53在與背板32的連接以及與能夠自由移動的透鏡物鏡20的連接之間的部分。透鏡架53的自由或有效長度hH能夠大大小于透鏡架53的實際長度。特別地，通過在透鏡架53的下部區(qū)域提供膠81，尤其在管狀部件54的下半部提供膠81，能夠?qū)⑼哥R架53的有效長度hH做小，這使得通過對d 2 (T)仔細(xì)設(shè)計更容易對溫度進(jìn)行補償。
[0034]關(guān)于圖6，透鏡物鏡20包括透鏡筒63和一個或多個透鏡64_69，透鏡64_69容納在透鏡筒63中，并且使用環(huán)狀間隔件70相互隔開。透鏡64-69中的每個透鏡可以是球形的或非球形的。優(yōu)選地，透鏡筒63和間隔裝置70由金屬制成，特別地由銅制成。透鏡物鏡20設(shè)計成使Λ d2/ Δ T是正的，優(yōu)選地，在攝像模塊12運行時發(fā)生的溫度范圍內(nèi)使hH.Ch=Δ d2/ Δ T能夠利用不同方法實現(xiàn)。特別地，透鏡物鏡20可以包括由不同材料(例如玻璃和塑料)制成的透鏡64-69。在圖6的實施例中，例如，透鏡65和69可以由塑料制成，其它透鏡64、66、68可以由玻璃制成。此外，透鏡64-69可以包括正透鏡65、66、68、69和負(fù)透鏡64、67。同樣，透鏡64-69和透鏡間隔件70的尺寸和布置也可以不同和特別設(shè)計。例如，一些透鏡可以不使用透鏡間隔件70而處于接觸狀態(tài)。
[0035]透鏡筒63或透鏡物鏡20的外部形狀大體上呈圓柱體形，并且能夠與管狀部件54或透鏡架53的內(nèi)部圓柱體形狀緊密地配合，從而透鏡物鏡20緊密地導(dǎo)入透鏡架53中。特別地，與管狀部件54在其整個長度上的壁厚相比，透鏡物鏡20和透鏡架53之間的縫隙較小。
[0036]下面參照圖7，說明將透鏡物鏡20安裝到透鏡架53中的預(yù)聚焦步驟。
[0037]在這個預(yù)聚焦步驟中，通過將透鏡物鏡20連接到透鏡架53安裝透鏡架單元86。該預(yù)聚焦步驟，例如，可以在透鏡組件20的制造廠處完成。這里，膠81應(yīng)用到透鏡架53，特別地，應(yīng)用到螺紋58的區(qū)域，或應(yīng)用到透鏡物鏡20，特別地，應(yīng)用到螺紋72的下部區(qū)域，與最終的攝像單元12中的膠81的高度對應(yīng)的區(qū)域hs。然后將透鏡物鏡20旋入透鏡架86，直到到達(dá)與透鏡物鏡20在透鏡架86中的最終位置大體上對應(yīng)的位置。
[0038]預(yù)先安裝的圖像傳感器87不必與最終的圖像傳感器24相同，放置在與最終的攝像模塊12中的圖像傳感器24的位置相對應(yīng)的相對于透鏡架53的設(shè)置位置上。預(yù)先安裝的圖像傳感器87與信號處理器88 (例如可在電腦中實現(xiàn))連接。操縱器89可以由信號處理器88控制，或手動調(diào)節(jié)以在z方向上相對于透鏡架53的位置調(diào)節(jié)透鏡物鏡20的位置，這里通過繞著光軸旋轉(zhuǎn)透鏡物鏡20以將透鏡物鏡20旋入或旋出透鏡架53。優(yōu)選地，手動完成這個步驟，其中，操作人員旋轉(zhuǎn)透鏡直到例如質(zhì)量度量、圖像清晰度的表示最優(yōu)化。
[0039]當(dāng)透鏡物鏡20和透鏡架53由操作器沿著光z軸相對移動或運動時，通過利用預(yù)先安裝的圖像傳感器87連續(xù)獲取圖10中未示出的參考物體的參考圖像，應(yīng)用透鏡物鏡20和透鏡架53在z方向上的相對位置的主動預(yù)聚焦調(diào)節(jié)。在透鏡物鏡20和透鏡架53的每個相對位置，信號處理器88評估圖像質(zhì)量，并且評估的圖像質(zhì)量用來作為用于控制操作器89的反饋，以調(diào)節(jié)透鏡物鏡20。當(dāng)由預(yù)先安裝的圖像傳感器87確定的圖像質(zhì)量變?yōu)樽罴?，膠81特別地通過熱固化變硬(而透鏡物鏡20和透鏡架53通過摩擦保持在最佳相對位置)。當(dāng)膠81變硬，預(yù)先安裝的透鏡架單元86能夠例如運到視覺系統(tǒng)10的供應(yīng)商。上述預(yù)聚焦步驟有利地最小化膠接80的厚度的鋪開。
[0040]對于上述預(yù)聚焦步驟可選擇地，在透鏡物鏡20和透鏡架53之間設(shè)置止擋元件，止擋元件在明確的位置上限制透鏡物鏡20相對于透鏡架53沿著z方向的運動。
[0041]通過利用紫外線固化膠80將包括背板32、傳感器24和印制電路板83的安裝好的背板單元連接到安裝好的透鏡架單元86上，例如，由視覺系統(tǒng)10的供應(yīng)商最終完成攝像模塊12安裝。
【主權(quán)項】
1.一種用于機(jī)動車的攝像模塊(12)，包括透鏡物鏡(20)、支承所述透鏡物鏡(20)的透鏡架(53)、以及連接至所述透鏡架(53)的背板(32)，所述背板(32)將圖像傳感器(24)固持在所述透鏡物鏡(20)的像平面(A)內(nèi)或附近，其特征在于:所述透鏡物鏡(20)設(shè)計成使所述透鏡物鏡(20)與所述像平面(A)之間的距離在所述攝像模塊(12)的工作溫度范圍內(nèi)隨著溫度上升而增加。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像模塊(12)，其特征在于:所述透鏡物鏡(20)設(shè)計成將所述像平面(A)保持在所述圖像傳感器(24)的感應(yīng)平面內(nèi)或附近。3.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項所述的攝像模塊(12)，其特征在于:所述透鏡物鏡(20)設(shè)計成使Λ d2/ Δ T = hH.CH，其中，Λ d2/ Δ T是由所述透鏡物鏡(20)及其內(nèi)部的變化引起的所述透鏡物鏡(20)和所述像平面(A)之間的距離(12隨溫度的變化，Ch和hH分別是所述透鏡架(53)的熱膨脹系數(shù)和自由高度。4.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項所述的攝像模塊(12)，其特征在于:所述透鏡物鏡(20)包括由不同材料制成的透鏡(64-69)。5.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項所述的攝像模塊(12)，其特征在于:所述透鏡物鏡(20)包括由玻璃制成的透鏡(64、66、68)和由塑料制成的透鏡(65、69)。6.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項所述的攝像模塊(12)，其特征在于:所述透鏡物鏡(20)包括正透鏡(65、66、68、69)和負(fù)透鏡(64、67)。7.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項所述的攝像模塊(12)，其特征在于:所述透鏡物鏡(20)包括透鏡筒￠3)和/或透鏡間隔件(70)，所述透鏡筒￠3)和/或透鏡間隔件(70)由金屬制成，優(yōu)選地由銅制成。8.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項所述的攝像模塊(12)，其特征在于:所述透鏡物鏡(20)包括外螺紋(72)，所述透鏡架(53)包括配合的內(nèi)螺紋(58)。9.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項所述的攝像模塊(12)，其特征在于:所述透鏡架(53)由金屬制成。10.一種在用于上述權(quán)利要求任一項所述的攝像模塊(12)的透鏡架(53)中預(yù)聚焦透鏡物鏡(20)的方法，包括步驟:提供所述透鏡物鏡(20)、所述透鏡架(53)和預(yù)先安裝的圖像傳感器(87)，將膠(81)應(yīng)用到透鏡物鏡(20)和/或透鏡架(53)，將所述透鏡物鏡(20)和所述透鏡架(53)相對于彼此放置并將預(yù)先安裝的圖像傳感器(87)距離所述透鏡架(53)一設(shè)定距離放置，獲取參考圖像，沿著光學(xué)z軸將所述透鏡物鏡(20)和所述透鏡架(53)相對于彼此移動直到由所述預(yù)先安裝的圖像傳感器(87)確定的圖像質(zhì)量變?yōu)樽罴?，以及硬化所述膠(81)。11.一種在用于權(quán)利要求1-9任一項所述的攝像模塊(12)的透鏡架(53)中預(yù)聚焦透鏡物鏡(20)的方法，包括步驟:提供所述透鏡物鏡(20)和所述透鏡架(53)，在所述透鏡物鏡(20)和所述透鏡架(53)之間提供止擋元件，沿著光學(xué)z軸將所述透鏡物鏡(20)和所述透鏡架(53)相對于彼此移動直到所述止擋元件結(jié)束該運動，以及硬化膠(81)。12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其中，所述透鏡物鏡(20)被旋入所述透鏡架(53)中。
【專利摘要】一種用于機(jī)動車的攝像模塊(12)，包括透鏡物鏡(20)、支承透鏡物鏡(20)的透鏡架(53)，以及連接至所述透鏡架(53)的背板(32)，背板(32)將圖像傳感器(24)保持在透鏡物鏡(20)的像平面(A)內(nèi)或附近。透鏡物鏡(20)的部件的材料、形狀和/或相對位置設(shè)計成使像平面(A)在所述攝像模塊(12)的工作溫度范圍內(nèi)保持在所述圖像傳感器(24)的感應(yīng)平面內(nèi)或附近。
【IPC分類】H04N5/225, G02B7/02
【公開號】CN105163007
【申請?zhí)枴緾N201510229535
【發(fā)明人】P·克努特松, P·費雷德里克松, B·馬姆博格, M·約翰松, M·居內(nèi)斯
【申請人】奧托立夫開發(fā)公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年5月7日
【公告號】EP2942938A1, US20150326765