图像拍摄系统和机动车的制作方法

本发明涉及一种图像拍摄系统和一种机动车。

背景技术：

图像拍摄系统应用在多个领域中。一个例子是在机动车中的应用。在机动车中的光学摄像机系统(图像拍摄系统)感测例如车辆周围环境并且提供用于另外的车辆系统的信息。图像拍摄系统例如用于夜视应用(nightvision，夜视)、车道保持监控(lane-departurewarning，车道偏离警告)和用于监控车辆的前部区域或者尾部区域。

在此，图像拍摄系统包括光学系统保持架、具有多个透镜的光学系统支座(物镜)以及在支座板上的图像拍摄器(成像器芯片)。

光学系统保持架和光学系统支座彼此独立地制造。昂贵的物镜通常具有专门研磨的透镜。

在装配摄像机系统时要注意：包括光学系统的光学系统支座相对于图像拍摄器光学地对准，因为只有这样才确保，图像拍摄器感测正确的图像。

由de102006008230a1例如已知一种尤其用于汽车应用的图像拍摄系统，其具有基座、固定在基座上的图像传感器、布置在图像传感器前面的光学系统单元和与基座连接的光学系统保持架，光学系统单元被接收在该光学系统保持架中。

在ep1716018b1中说明了一种具有校正可能性的摄像机系统，在存在所述校正可能性的情况下光学系统支座可以相对于图像拍摄器对准。在ep2054270b1中基本上说明了摄像机系统的装配系统。

技术实现要素：

根据本发明，提供一种根据权利要求1所述的图像拍摄系统和一种根据权利要求10所述的机动车。

图像拍摄系统包括至少一个具有贯通孔的光学系统保持架、在一侧上以表面封闭贯通孔的支座板和布置在支座板的表面上的图像拍摄器。图像拍摄器的特征在于，设有从贯通孔至光学系统保持架的外侧贯穿光学系统保持架的针通道，其中，针通道适合用于注塑图像拍摄器的作为光学透镜起作用的包封部。

针通道允许在制造完光学系统保持架之后通过注塑制造作为透镜起作用的包封部。这又能够实现：制造作为透镜起作用的包封部，而不必在制造光学系统保持架期间保护包封部的表面。尤其使得能够直接在生产光学保持架之后在相同的注塑工具上生产微结构化的保护透镜。由于热固性材料的非常好的造型特性，可以简单地制造作为透镜起作用的包封部。总体上，本发明的特征导致：可以制造具有少的过程步骤和简化的生产供应的、成本低并且相对周围环境影响稳固的摄像机系统，所述摄像机系统在结构方面是简单并且节省空间的。

此外，用于包封部的透明的热固性材料的使用带来多个优点：例如能够完全在一个注塑机上通过仅一个注塑工具实现生产。此外，可以使用热固性材料的折射指数的与温度相关的变化，以便补偿物镜的热焦点位移。此外，热固性材料相对于如紫外光(uv光)这样的周围环境影响非常稳定。

在一实施方式中，图像拍摄系统还包括图像拍摄器的形状稳定的、作为光学透镜起作用的包封部，其中，包封部包括至少一种透明的热固性材料，其中，所述热固性材料经过针通道延伸至外侧。

支座板还可以装备有电路，该电路也被包封部包围。那么也保护电路免受周围环境影响。

支座板可以包括至少一个键合线电路。

由于热固性材料在密封时的有利特性，可以同时密封键合线电路，而不会担心损坏键合线电路。

热固性材料可以包括硅、聚氨酯和/或环氧树脂。

包封部可以具有起防反射作用的表面结构。防反射的表面结构由于热固性材料的非常好的造型特性可以非常简单地制造。

针通道可以平行于支座板的表面延伸。

光学系统保持架可以包括另一种热固性材料，所述另一种热固性材料包括苯酚甲醛化合物、环氧化物和/或块状模塑料，该块状模塑料50％至70％以导热颗粒置换。导热颗粒可以包括氮化硼、氢氧化铝和/或氢氧化镁。所述另一种热固性材料的纤维部分10％至30％可以由金属纤维构成。金属纤维可以包括铜、铝和/或银。金属纤维可以是编织物。

借助于导热颗粒可以加热支座板和图像拍摄器。金属纤维尤其但不仅仅以编织物形式带给光学系统保持架所需强度。附加地或者替代地，所述金属纤维提供针对电磁辐射的保护。

此外，图像拍摄系统可以包括构成物镜的透镜，所述透镜被光学系统保持架保持在保持位置上。

根据本发明所提出的机动车包括根据本发明所设想的图像拍摄系统。

在从属权利要求中说明并且在说明书中描述本发明的有利扩展方案。

附图说明

参照附图和下面的说明详细地阐述本发明的实施例。示例性地并且示意性地示出：

图1根据本发明的图像拍摄系统，

图2根据本发明的注塑工具的实施方式，

图3在闭合状态下图2的注塑工具，和

图4在闭合状态下图3中示出的注塑工具的细节图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的图像拍摄系统100。图像拍摄系统100包括光学系统保持架120和图像拍摄器130、例如ccd芯片或者cmos芯片(chargecoupleddevice，电荷耦合装置，或者complementarymetaloxidesemiconductor，互补金属氧化物半导体)。光学系统保持架120(注塑地)包围贯通孔，该贯通孔在一端部上由支座板140的表面封闭，其中，在所述表面上布置有图像拍摄器130。金属编织物320集成到光学系统保持架120中。针通道121平行于所述表面地延伸经过物镜保持架120直至其外侧125。针通道121适合用于注塑图像拍摄器的、作为光学透镜起作用的包封部170。通过金属编织物320使光学系统保持架120如此稳定，使得作为物镜起作用的透镜组件可以直接由光学系统保持架120借助于保持位置126保持。在所述实施例中，保持位置126为贯通孔的向着支座板140的方向的、梯级式的缩窄部。替代地，光学系统保持架120可以具有用于物镜支座的保持位置，该物镜支座承载作为物镜起作用的透镜组件。

图像拍摄器130通过键合线150与印制导线连接，所述键合线填充以注塑树脂。图像拍摄器130在支座板140的表面上以形状稳定的包封部170密封。包封部170包括至少一种透明的热固性材料。热固性材料延伸经过光学系统保持架120中的针通道121直至其外侧125。在此，包封部170作为光学透镜起作用。

图像拍摄系统可以包括对中装置，该对中装置负责使透镜和图像拍摄器的光学轴线位于图像平面中并且重合。

在此，透镜组件可以沿着透镜和图像拍摄器的共同的光学轴线布置在以下位置中：在该位置时，图像拍摄器布置在光学系统的焦点上。

图2以截面示出在打开状态下的、根据本发明的注塑工具200的实施方式。在此，图像拍摄器130的光学轴线位于图像平面内。注塑工具200包括三个部件200a、200b、200c。在装配这些部件200a、200b、200c时，由凸模210、211产生两个空穴，所述空穴可以分别通过附属的浇道220、221填充以热固性材料。为了改进注塑，加热芯250布置在注塑工具200中。由凸模211产生的一个空穴是光学系统保持架120的凹模。由凸模210产生的另一个空穴是为了包封布置在支座板140上的图像拍摄器130而形成起包封作用的透镜170的凹模。凸模210可以具有微结构化表面。

部件200a可相对于部件200b、200c转动，使得布置在支座板140上的图像拍摄器130可以在所述一个空穴中由光学系统保持架120包围，然后通过转动可以转换到所述另一个空穴中并且由透镜170包封。

为此，在部件200a中的接收销260被导入在支座板140中的接收部中。然后，以支座板140封闭所述一个空穴并且以光学系统保持架120包围支座板。可选地，金属编织物320集成到光学系统保持架120中。在此，在浇注抽芯310之前可导入到空穴中的针300导致，在光学系统保持架120中保留针通道121。

通过部件200a的转动使得支座板140连同被包围的图像拍摄器130如此转换，使得此后所述另一个空穴可以被封闭。然后空室通过在光学系统保持架120中的、由光学系统保持架120的外侧125可进入的针通道121填充以例如呈光学透镜形式的包封部。

借助于空气通道280可以使部件200a通过压缩空气从部件200b、200c和支座板140脱开。然后，顶出器270能够实现将由支座板140连同所包围的图像拍摄器130和光学系统保持架120组成的图像拍摄系统推出。

也可能的是，当部件200a与部件200b、200c借助于顶出器270分开时，支座板借助于真空固定在部件200a上。

图3示出在闭合状态下的、图2的注塑工具。所述一个空穴通过支座板140连同图像拍摄器和凸模211形成，在所述凸模的端部上布置由例如全氟烷氧基聚合物(pfa-可注塑的聚四氟乙烯)制成的密封体290。通过抽芯310使针300这样布置在空穴中，使得所述针延伸直到密封体290中的凹部中。通过加热芯250能够加热注塑工具，从而密封体290膨胀并且密封图像拍摄器和键合线。经由浇道221能够填充所述一个空穴，使得产生物镜保持架120，其中，图像拍摄器和键合线由密封体290保护。在注塑物镜保持架120时，针300导致：直至密封元件290为止一直贯穿的针通道121在物镜保持架120中保持敞开。

在转换到所述另一个空穴中之后，可以通过针通道121注塑呈光学透镜形式的包封部170。

当部件200a与部件200b借助于顶出器270分开时，借助于在空气通道280中的负压将支座板140连同所包围的图像拍摄器130固定在部件200a上。

本发明的另一示例性的实施方式涉及一种用于制造例如用于车辆的周围环境感测系统的图像感测系统(摄像机系统)的方法。图像感测系统包括光学系统保持架和光学系统支座，该图像感测系统的光学系统用于对入射到图像拍摄器上的光导向以及使附属于所述光学系统的电子部件包括成像器芯片在内防介质密封地安装。

该示例性的实施方式提供了一种合适的方法，通过该方法能够制造成本有利并且相对于周围环境影响稳固的摄像机系统。由于有针对性的功能集成和与功能相适应的材料使用，需要较少的过程步骤和零件。此外，结构变得简单和节省空间，并且用于制造和生产供应的成本花费和时间花费降低。

该示例性的实施方式能够实现例如用于周围环境感测系统的新型摄像机模块的制造，所述摄像机模块具有由热固性塑料制成的形状稳定的壳体和由摄像机图像拍摄器形成的透明透镜的双组份包封部。生产可以完全只在一个注塑机上和只在一个注塑工具中进行。由于透明组分的低粘度，在注入过程期间仅出现小的压力，使得也可以使用具有键合线电路的电路，例如可以省去键合线电路的单独注塑过程。同时构造保护层，该保护层密封电路和芯片并且通过远离颗粒而防止坏点。

此外，可以有针对性地利用特定透明注塑材料的折射指数的与温度相关的变化，以便补偿物镜的热焦点位移。

因为透明的热固性材料非常好地造型并且之后交联，可以将附加的光学功能(如由特定的微结构实施防反射)集成到该透明透镜中。

在确定情况下，可以通过该层的设计省去在光学系统支座中最下面的透镜。

因为材料非常稳定，如uv光这样的周围环境影响长期而言不在层中或者层上留下痕迹。

在该实施方式的第一步骤中，通过搬运系统将装备有成像器芯片和电路的电路板(支座板)放置到打开的注塑工具中并且通过接收销和真空固定。

在闭合工具之后，通过使用抽芯将针布置在空穴中。成像器芯片和包围印制导线的空室的一部分由于工具的闭合被例如由全氟烷氧基聚合物(pfa-可注塑的聚四氟乙烯)制成的密封体相对于空穴密封。密封体在温度升高时膨胀、变软并且优化地适配于相对侧的表面，使得没有低粘度的物质能够渗透。值得推荐的是，在大约500次循环之后更换密封体。接着，在空穴中布置金属编织物，并且空穴能够以导热的热固性塑料如苯酚树脂、环氧树脂或者块状模塑料(bulkmoldingcompounds，bmc)、可能以相应的填料例如50％至70％的导热的固体颗粒填充。在此，制作具有用于透镜组件的保持位置的光学系统保持架，其中，针使针通道保持畅通。

不需要附加的粘接过程步骤用于在保持架和电路载体之间的固定连接。

在预给定的交联时间之后，抽芯将针抽回。然后预注塑件被推出并且通过顶出器侧的工具部件在转盘加料机上的旋转运动被转换到第二空穴中。在此，被抽吸的电路载体连同光学系统保持架通过压缩空气脱模。替代地，该步骤也可以通过搬运系统进行，该搬运系统例如也在循环结束时将完成的、由光学系统保持架和所包围的图像拍摄器组成的图像拍摄系统取出。

由于转动运动，针通道在再次闭合的注塑工具中布置在lsr注射单元的冷通道前方，通过该冷通道与针通道一起以透明塑料注射成像器芯片和部分印制导线。在此，透明组分例如可以是液态硅或者在聚氨酯基底或者环氧化物基底上的透明注塑材料。所述材料例如可以是momentive公司的siloprenlsr7090。由此，低粘度的物质不流到注塑工具中并且优化地贴靠电路板，例如由全氟烷氧基聚合物(pfa-可注塑的聚四氟乙烯)制成的密封框可以固定在顶出器上。

共同构成透镜空穴的凸模可以由更换式嵌件而可选地实施为凹形、凸形或者平面平行。为了使透镜表面防反射，工具嵌件可以具有微结构，该微结构由低粘度的塑料优化地造型。注塑工具可以有利地例如通过加热芯加热到120℃至160℃，使得透明组分交联。为了得到透镜在电路载体上更好的附着，可以在电路板背侧上引入用于形锁合的各个槽。

接着可以直接地或者借助于光学系统支座粘接透镜组件。

除了使用便宜的材料之外，可以通过成型和光学特性的功能集成节省工作成本和设备成本以及制造成本和生产供应时间。

对于根据该实施方式的包封部，需要双组份注塑工具以及双组份注塑机。注塑机必须装备有热固性塑料机组和弹性体机组以及转盘加料器和搬运系统。

为了给成像器芯片排热，可以使用导热的热固性材料。这种材料不但可以是苯酚甲醛化合物(pf)而且可以是环氧化物(ep)或者块状模塑料(bulkmoldingcompounds，bmc)，该块状模塑料以50％至70％的导热固体颗粒如氮化硼、氢氧化铝或者氢氧化镁或者其组合代替标准填料来填充。根据壳体的必需强度，标准玻璃纤维的10至30％可以附加地通过例如铜、铝、银或者其组合来置换。金属纤维可以构成编织物。

所述金属纤维可以附加地提供emv保护(电磁兼容性)。

由于相同的交联温度，两种组分可以并行地在具有两个空穴的注塑工具中制造。

在预给定的交联时间之后，完整的光学系统保持架可以通过搬运系统从工具中取出并且在单独的装配线中通过粘接来装备以光学系统支座。