用于校准光具的摄像机壳体的制作方法

本发明描述一种摄像机壳体或一种用于安置包括图像传感器的结构元件的装置。

背景技术：

从现有技术中已知一种光学结构的布置，在该光学结构中，首先将所使用的透镜系统装入到独立的壳体中。紧接着，例如通过旋转运动/通过旋拧将该壳体置入到另一壳体中，在该另一壳体上已经固定了图像传感器。在此，所述光学系统与图像传感器的间距通过相对于包含所述图像传感器的壳体扭转包含所述透镜系统的壳体来改变。

技术实现要素：

根据本发明，描述一种用于安置包括图像传感器的结构元件的壳体，其中，在该壳体的内室中设置有固定装入位置，用于接收至少一个光学构件。本发明的核心在于：该壳体具有在空间上与该壳体的内室分开的至少一个外部接收部。所述外部接收部设置用于这样接收至少一个定位元件，使得所述定位元件相对于该壳体限定一支承平面；并且使得包括所述图像传感器的所述结构元件可放置在所述定位元件上，从而包括所述图像传感器的所述结构元件位于限定的所述支承平面中。在此，包括所述图像传感器的所述结构元件可这样放置在限定的所述支承平面中，使得在包括所述图像传感器的所述结构元件与所述壳体之间不存在直接接触。

所述壳体提供以下优点：可借助所述壳体上的所述至少一个外部接收部将至少一个定位元件安置在该壳体上。可这样安置所述至少一个定位元件，使得通过其相对于所述壳体的安置而限定一支承面。通过包括所述图像传感器的所述结构元件放置在所述至少一个定位元件上，将包括所述图像传感器的该结构元件定位在该平面中。该平面通过所述至少一个定位元 件来限定，并且并不强制受所述壳体的形状或取向制约。所述壳体的几何形状单独地看时不必适用于直接放置包括所述图像传感器的所述结构元件。

在此，“包括图像传感器的结构元件”理解为所有具有至少一个图像传感器作为组成部分的结构元件。在此，所述图像传感器不必被所述结构元件包封，然而所述结构元件可固定在所述图像传感器的边缘上。准确地说，在这里指的是可以安置图像传感器的承载结构，然而也可仅仅涉及图像传感器。

因为所述外部接收部与所述壳体的内室(在所述内室中同样可安置至少一个光学构件)分开安置，所以在安置所述至少一个定位元件时不会掉落颗粒并且不会由此污染所述壳体的内室。因为所述图像传感器同样可以与所述壳体的内室有接触，因此同样避免图像传感器被污染。

通过所述壳体内部中的、用于至少一个光学构件的固定装入位置，可将光学构件如透镜、光阑以及密封件和间隔元件直接定位在所述壳体中，并且不需要独立的和/或附加的壳体。

在另一实施方案中，所述壳体可具有至少三个外部接收部，尤其是设置用于接收棒状定位元件的外部接收部。

在使用三个外部接收部的情况下的优点在于，同样可安置三个定位元件。如果所述定位元件例如是棒状的和/或所述定位元件在应放置包括所述图像传感器的所述结构元件的一侧并不具有平坦面而是例如被倒圆角，则通过至少三个定位元件可限定一个平面。

在所述壳体的另一优选实施方式中，所述至少一个外部接收部通过所述壳体的一个部位上的空腔和/或贯通开口实现。

这具有以下优点：至少一个定位元件可被导入和/或可被插接到所述接收部中。由此得到可简单实现的插接系统，其中，例如可通过在外部接收部中过盈配合来固定定位元件的位置。不仅在实施为空腔的情况下，而且在贯通开口的情况下，这类安置都是可能的，“空腔”可以理解为挖空部位、凹进部或凹处。

根据本发明，还描述一种用于安置包括图像传感器的结构元件的装置，该装置包括壳体和至少一个定位元件，其中，在所述壳体的内室中设置有固定装入位置，用于接收至少一个光学构件。本发明的核心在于，该壳体 具有在空间上与该壳体的内室分开的至少一个外部接收部。该接收部设置用于这样接收所述至少一个定位元件，使得所述定位元件相对于所述壳体限定一支承平面；并且使得包括所述图像传感器的所述结构元件可放置在所述定位元件上，从而包括所述图像传感器的所述结构元件位于限定的所述支承平面中。在此，包括所述图像传感器的所述结构元件可这样放置在限定的所述支承平面中，使得在包括所述图像传感器的所述结构元件与所述壳体之间不存在直接接触。

所述装置的优点在于：基于所述至少一个定位元件限定可放置包括所述图像传感器的所述结构元件的面，使得所述图像传感器位于一限定的平面中。通过所述至少一个定位元件，可这样限定该平面，使得根据安置在所述壳体的内室中的光学构件限定一支承平面，在放置包括所述图像传感器的所述结构元件之后，该支承平面将该图像传感器引入到相对于所述光学构件的优选位置中。

在所述装置的可选的实施变型中，该装置附加地包括至少一个光学构件，所述光学构件在所述壳体的内室中固定地安置在设置用于至少一个光学构件的固定装入位置。

已经固定地组装的光学构件的优点在于，使关于光具安置方面的公差变小。此外，通过这种方式可使摄像机系统更好地标准化，其原因是，装入时仅形成小间隙。

在所述装置的一种优选实施变型中，可使用三个定位元件、尤其是三个棒状定位元件，所述定位元件尤其具有倒圆角的端部。

该实施方式提供以下优点：借助可通过所述三个定位元件提供的三个支承点限定可放置包括所述图像传感器的所述结构元件的确定平面。

在此，所述定位元件例如可棒状地实现并且在面向包括所述图像传感器的所述结构元件的一侧具有倒圆角的端部。该实施方式提供以下优点：所述元件能简单地制造；棒状元件可简单地被导入到接收部中；通过被倒圆角的棱角，所述定位元件和包括所述图像传感器的所述结构元件之间的角度关系不会产生影响。该角度关系不会产生影响，其原因是，可将平坦支承面以任意方式安置在球体表面上。包括所述图像传感器的所述结构元件在该情况下具有平坦支承面。

在另一实施方式中设置：所述至少一个定位元件的位置可通过相对于 所述外部接收部的运动而改变。

这具有以下优点：首先，所述定位元件不必具有限定尺寸，所述限定尺寸这样适配于所述接收部的形状，使得外部接收部与定位元件的组合在没有相互个性化地布置的情况下确定所述限定的平面。

通过所述定位元件相对于所述外部接收部的运动可能性，可借助至少一个预先给定的外部接收部和至少一个定位元件确定用于放置包括所述图像传感器的所述结构元件的不同平面。

在另一实施方式中设置：该装置附加地包括“包括所述图像传感器的所述结构元件”，其中，包括所述图像传感器的所述结构元件具有设置与所述至少一个定位元件接触的平坦支承面，尤其是用于所述图像传感器的横向定位的平坦支承面。

所述装置提供以下优点，包括所述图像传感器的所述结构元件可通过包括所述图像传感器的结构元件上的该平坦支承面被横向移动，使得该图像传感器可运动到优选位置。

根据本发明，还描述一种用于安置包括图像传感器的结构元件的装置，该装置包括壳体和至少一个定位元件，其中，在所述壳体的内室中设置有固定装入位置，用于接收至少一个光学构件。该装置的特征在于，所述至少一个定位元件在所述内室之外这样安置在所述壳体上，使得通过适配所述至少一个定位元件相对于所述壳体的取向来限定一个支承平面，并且包括所述图像传感器的所述结构元件可通过放置到所述至少一个定位元件上而定位在该支承平面中。

该装置提供以下优点，所述至少一个定位元件已经安置在壳体上并且由此不需要独立的定位元件。

因为所述定位元件固定在所述壳体上，所以为了改变所述支承平面而适配所述至少一个定位元件的取向，例如通过使定位元件弯曲或变形的方式。在该情况下，“取向”表示定位元件的、设置用于放置包括所述图像传感器的所述结构元件的区域相对于所述壳体的位置。

在所述装置的一种优选实施方式中，所述支承平面可通过对所述至少一个定位元件的材料进行去料来改变。

这具有以下优点，首先可将所述至少一个定位元件设计得与为限定优选支承平面所需的放置元件相比显著更大。通过对所述至少一个定位元件 的材料进行去料，可紧接着实施精确的适配和对所述支承平面的限定。

根据本发明，还描述一种方法，该方法用于安置包括图像传感器的结构元件。用于该方法的装置包括以下部分：壳体，其中，在该壳体的内室中设置有固定装入位置，用于接收至少一个光学构件；以及至少一个紧固地固定在该壳体中的光学构件；至少一个定位元件，所述定位元件或者与所述壳体的内室分开安置，和/或，所述定位元件可安置在所述壳体的至少一个与该壳体的内室分开的外部接收部上；包括图像传感器的结构元件。所述方法包括以下步骤：

·测量所述至少一个光学构件的光学特性；

·基于所述测量，相对于壳体和/或光学构件上的机械基准确定优选图像平面，所述图像传感器要安置在所述优选图像平面中；

·这样适配所述至少一个定位元件，使得在考虑优选图像平面和考虑包括所述图像传感器的所述结构元件的情况下限定支承平面，和/或，将所述至少一个定位元件这样安置在所述至少一个外部接收部上，使得在考虑优选图像平面和考虑包括所述图像传感器的所述结构元件的情况下限定支承平面；

·将包括所述图像传感器的所述结构元件这样安置在所述至少一个定位元件上，使得该图像传感器位于所述优选图像平面中。

该方法的优点在于，在透镜或透镜系统的位置和光学特性已固定地限定的情况下，可借助所述至少一个定位元件来适配包括所述图像传感器的所述结构元件的位置。

因为光学构件已经固定地组装在所述壳体中，所以不必再适配其位置。

所述至少一个光学构件的光学特性的测量通过常用的分析方法例如“主动对准，Active Alignment”进行。同样通过该方法确定所述优选图像平面，其中，所述“优选图像平面”理解为这样的平面：物空间中的希望的物体在该平面中可最佳地在所述图像传感器上成像。该平面不必强制地与所述壳体的任一表面面式平行。

该方法设置两种替代做法，所述替代做法是根据使用哪种壳体而定的。如果在使用的壳体中已有至少一个定位元件在空间上与所述壳体的内室分开安置，则所述支承平面的限定通过适配所述至少一个定位元件来进行， 例如通过材料的去料。

如果使用的壳体具有至少一个外部接收部，则可通过所述至少一个定位元件在至少一个外部接收部上的安置来限定所述支承平面。这例如通过定位元件相对外部接收部的运动来发生。

通过借助所述至少一个定位元件来限定支承平面，可将包括所述图像传感器的所述结构元件很简单地安置在所述至少一个定位元件上，使得该图像传感器紧接着位于优选图像平面中。

在所述方法的可选附加步骤中，将包括所述图像传感器的所述结构元件与所述至少一个定位元件材料锁合地连接，优选通过粘接来连接。

这具有以下优点：由此使所有的构件相互粘接并从而相互固定。取代粘接，也可使用其他方法，例如点焊或首先加热材料并且在紧接着的冷却中产生固定连接的方法。

在所述方法的可选的另一步骤中，将包括所述图像传感器的所述结构元件与所述壳体这样连接，使得该壳体与包括所述图像传感器的该结构元件之间的中间室被形状锁合和/或材料锁合地封闭，优选通过粘接封闭。

这具有以下优点，借助包括所述图像传感器的所述结构元件来封闭所述壳体。由此，可能影响光路的颗粒不会侵入到所述壳体的内室中。此外形成所有与系统光学特性相关的部件的固定接合和固定定位。取代粘接，也可设想可用于保护所述内室不受污染的其他方法。例如借助硅酮密封件，或者借助包括所述图像传感器的所述结构元件的变形或所述壳体的变形，或者借助焊接方法。

附图说明

基于本发明的其他细节、特征、特征组合、优点和效果可由从属权利要求以及后面对本发明优选实施例的描述以及由附图得到。附图示意性地示出：

图1示出根据本发明的装置的示例性构造，

图2示出具有可视化的优选图像平面的示例性构造，

图3示出具有三个定位元件的壳体的示例性构造，

图4示出用于定位包括所述图像传感器的所述结构元件的方法的示意性流程，

图5示出外部接收部的示例性实施方案。

具体实施方式

图1示出根据本发明的装置的示例性构造。

壳体101在内室106中设置有固定装入位置108，用于接收至少一个光学构件104。该壳体还具有外部接收部107，该外部接收部在空间上与壳体101的内室106分开。在该示例中，该接收部实现为空心部。在该申请中，“接收部”107理解为所有在其上可安置任意一种定位元件102的结构，所述接收部例如也可理解为锁扣系统(Klicksysteme)，即理解为定位元件102可通过锁扣固定在其中的接收部107。这种外部接收部也可在侧面安置在壳体101上。

在实施例中，在固定地设置的装入位置108上安置有多个光学构件104。

定位元件102安置在外部接收部107中。该定位元件102与另外两个定位元件301(在图3中显示得更清楚)一起限定支承平面。已经这样确定该支承平面，使得在安置包括图像传感器105的结构元件103之后，图像传感器105被定位在优选图像平面201中。

如在图3中可看到的那样，包括图像传感器105的结构元件103位于三个定位元件102上。为了封闭所述内室，在该实施例中已将包括图像传感器105的结构元件103与壳体101材料锁合地粘接。粘接部109防止污染颗粒侵入到壳体101的内室106中。

为了构建相应的摄像机系统并且为了正确地定位包括图像传感器105的结构元件103，示例性地提出一种方法。

所给出的是物镜壳体101，其带有至少一个固定地安装的光学构件104，所述光学构件104在所述壳体的内室106中固定在为其设置的固定装入位置108上。此外，壳体101具有外部接收部107，所述外部接收部在空间上与壳体101的内室106分开安置。

用于安置包括图像传感器105的结构元件103的方法具有以下目的：将图像传感器105定位在优选图像平面201中，所述方法包括以下步骤：

该方法以步骤401开始。在步骤402中，借助常用的光学方法例如“Active Alignment”测量所述至少一个光学构件104的光学特性。为此，通过所述至少一个光学构件104将限定的光路转向并且在所述光学构件104 的另一端部上这样定位和移动图像传感器，使得该图像传感器105的光敏区域根据图像传感器105位置被不同强度地照明。借助常用的数学方法来确定该图像传感器的位置，使得该图像传感器位于视为最佳的图像平面上，该图像平面平均到其整个照明面/光活性面上具有最佳清晰度并由此提供与任务相关的最佳图片。

在步骤403中，基于所述测量确定优选图像平面，在该优选图像平面中，待安置的图像传感器105在以下前提下可提供最佳性能：物空间中的确定区域应被清晰地成像。为此确定该平面相对于壳体或相对于至少一个光学元件的几何位置。

在步骤404中，将定位元件102这样定位在外部接收部107中，使得定位元件102在考虑之前确定的优选图像平面201和考虑包括图像传感器105的结构元件103的情况下限定一支承平面。因此，该支承平面这样限定，使得在放置包括图像传感器105的结构元件103之后，该图像传感器105位于之前确定的优选图像平面201中。为此，也必须考虑包括图像传感器105的结构元件103的几何形状或图像传感器105相对于包括该图像传感器105的结构元件103的位置。

在该实施例中，外部接收部107这样实现，使得棒状定位元件102可通过过盈配合固定在外部接收部102中的任意部位上，由此可根据所述部位确定不同的支承平面。

在步骤406中，将包括图像传感器105的结构元件103施加在定位元件上，使得图像传感器105位于优选图像平面201中。这首先通过将包括图像传感器105的结构元件103简单地放置在定位元件201上来发生。

通过包括图像传感器105的结构元件103上的平坦面，可将包括图像传感器105的结构元件103横向移动，使得可这样对图像传感器105进行取向，从而该图像传感器能最佳地成像希望的图像细节。优选将图像传感器105这样定位，使得通过至少一个光学元件104聚束的光照射在图像传感器105的光学活性区域中。

在可选的步骤407中，包括图像传感器105的结构元件103可借助粘接与定位元件102粘接并从而固定。取代粘接，也可以通过其他方式固定这些不同的部件。

为了密封内室106，可在另一可选步骤408中将包括图像传感器105的 结构元件103在其边缘区域与壳体101粘接，使得粘接部109保护壳体101的内室106不受污染颗粒影响。替代地，该密封例如也可通过硅酮来实现或者通过使壳体101的材料变形或使包括图像传感器105的结构元件的材料变形来实现。

该方法以步骤409结束，并且例如可在具有根据本发明的装置的另一光学系统中重新进行。

通过应用所述方法而可能的是：使用未包装的传感器(“未包装的传感器”理解为不具有例如针对污染的附加屏障的传感器)，因为在对定位元件102进行定位时在壳体101的内室中不会掉落颗粒，这种掉落颗粒的情况例如在通过壳体101内室106中的过盈配合或通过借助螺纹将物镜引入到壳体101的内室106中来适配支承平面时可能发生。

替代于在图1中使用的壳体101，也可使用壳体302，在该壳体中，所述至少一个定位元件301或者说在所述实施例中所述三个定位元件301已固定地安置在壳体302上，并且壳体302在该情况下没有用于接收定位元件102的外部接收部107。

已预先安装的定位元件301例如可以由与壳体302相同的材料制成。由此，例如可在一个铸造过程中制造连同定位元件301在内的整个壳体302。

为了限定所述支承平面，可在替代步骤405中这样改变所述至少一个定位元件301的取向，使得通过放置包括图像传感器105的结构元件103的所述一个定位元件301的平坦区域形成的支承面限定希望的支承平面。

在有多个定位元件301时，通过定位元件301的放置包括图像传感器105的结构元件103的区域的取向来限定支承平面。

为适配所述至少一个定位元件301的取向，可采取不同的方法。例如可通过弯曲到确定位置或通过去除材料来适配定位元件301。

在此，定位元件301例如可通过切割方法被机械地缩小。替代地，例如可通过借助激光去除材料来实施对所述至少一个定位元件301进行取向。

在该实施例中，包括图像传感器105的结构元件103这样设计，使得该结构元件在包括图像传感器105的该结构元件103和所述至少一个定位元件301之间的接触区域中具有平坦结构。这意味着，定位元件301不必安置在包括图像传感器105的结构元件103的固定位置上，而是存在用于安置的区域。由此可能的是，这样横向移动包括图像传感器105的结构元 件103，使得图像传感器105位于希望的位置。

所述优选图像平面201或所述支承平面相对于壳体101或相对于光学构件104的间距通过定位元件102的定位来确定。

因为所述支承平面并不通过壳体几何形状而预先给定，所以也可实现相对于壳体101的任意端面歪斜的支承平面。