物镜20和图像传感器24的感应平面A设置成以预定距离山彼此分隔开(图3)，理想地，Cl1与透镜物镜20的后焦距相对应，从而图像焦距位于图像传感器24的感应平面中。优选地图像传感器24是二维图像传感器，尤其是在可见波长区域中具有最大敏感度的光传感器，并且图像传感器24适于将入射光转换成包含将被检测到的物体的图像信息的电信号。例如，图像传感器24可以是CCD传感器或CMOS传感器。
[0031]优选地，刚性背板32由金属制成，尤其由钢制成。优选地，印制电路板83是设置在背板32具有传感器的一侧的柔性印刷电路板。透镜架53在没有被印制电路板83覆盖的空白区域部位直接附接至背板32。
[0032]图像和图像传感器24之间的温度依赖距离a(T)由两个参数确定，参见图3。第一参数是透镜物镜20和图像传感器24之间的依赖温度距离Cl1 (T)。在此之上，由于透镜物镜20中的机械位移，透镜物镜20中的光学元件或透镜的折射率的改变，透镜物镜20中的尺寸变化等，透镜物镜20和像平面A之间的距离d2(T)将随着温度变化。那么相对于图像传感器24的成像位置A通过a(T) = Cl1(T)-Cl2(T)确定。
[0033]理论上，图像应该总是位于传感24的感应平面内，SP，a(T) = 0，从而(I1 (T)=d2(T)o为了实现这个目标，透镜物镜20设计成使得d2(T)随着增加的温度T而增加，SP，Δ d2/ Δ T是正的。随着温度升高，透镜架53的管状部件54膨胀，即，透镜架53的沿着光轴的高度hH(T)增加，并且因此Cl1(T)也增加。由于Ad2/Λ T是正的，因此能够抵消Cl1 (T)的增加。这对将像平面A保持在图像传感器24的感应平面内起作用。理论上，透镜物镜20设计成使满足方程hH - Ch = AcI2/Δ T，其中，Ch代表透镜架53的热膨胀系数。热膨胀系数Ch通过Λ h H= h.C Η.Λ T定义成线性热膨胀系数。此外，透镜架53的高度hH被理解成表示透镜架53的自由高度，即，透镜架53在与背板32的连接以及与能够自由移动的透镜物镜20的连接之间的部分。透镜架53的自由或有效长度hH能够大大小于透镜架53的实际长度。特别地，通过在透镜架53的下部区域提供胶81，尤其在管状部件54的下半部提供胶81，能够将透镜架53的有效长度hH做小，这使得通过对d 2 (T)仔细设计更容易对温度进行补偿。
[0034]关于图6，透镜物镜20包括透镜筒63和一个或多个透镜64_69，透镜64_69容纳在透镜筒63中，并且使用环状间隔件70相互隔开。透镜64-69中的每个透镜可以是球形的或非球形的。优选地，透镜筒63和间隔装置70由金属制成，特别地由铜制成。透镜物镜20设计成使Λ d2/ Δ T是正的，优选地，在摄像模块12运行时发生的温度范围内使hH.Ch=Δ d2/ Δ T能够利用不同方法实现。特别地，透镜物镜20可以包括由不同材料(例如玻璃和塑料)制成的透镜64-69。在图6的实施例中，例如，透镜65和69可以由塑料制成，其它透镜64、66、68可以由玻璃制成。此外，透镜64-69可以包括正透镜65、66、68、69和负透镜64、67。同样，透镜64-69和透镜间隔件70的尺寸和布置也可以不同和特别设计。例如，一些透镜可以不使用透镜间隔件70而处于接触状态。
[0035]透镜筒63或透镜物镜20的外部形状大体上呈圆柱体形，并且能够与管状部件54或透镜架53的内部圆柱体形状紧密地配合，从而透镜物镜20紧密地导入透镜架53中。特别地，与管状部件54在其整个长度上的壁厚相比，透镜物镜20和透镜架53之间的缝隙较小。
[0036]下面参照图7，说明将透镜物镜20安装到透镜架53中的预聚焦步骤。
[0037]在这个预聚焦步骤中，通过将透镜物镜20连接到透镜架53安装透镜架单元86。该预聚焦步骤，例如，可以在透镜组件20的制造厂处完成。这里，胶81应用到透镜架53，特别地，应用到螺纹58的区域，或应用到透镜物镜20，特别地，应用到螺纹72的下部区域，与最终的摄像单元12中的胶81的高度对应的区域hs。然后将透镜物镜20旋入透镜架86，直到到达与透镜物镜20在透镜架86中的最终位置大体上对应的位置。
[0038]预先安装的图像传感器87不必与最终的图像传感器24相同，放置在与最终的摄像模块12中的图像传感器24的位置相对应的相对于透镜架53的设置位置上。预先安装的图像传感器87与信号处理器88 (例如可在电脑中实现)连接。操纵器89可以由信号处理器88控制，或手动调节以在z方向上相对于透镜架53的位置调节透镜物镜20的位置，这里通过绕着光轴旋转透镜物镜20以将透镜物镜20旋入或旋出透镜架53。优选地，手动完成这个步骤，其中，操作人员旋转透镜直到例如质量度量、图像清晰度的表示最优化。
[0039]当透镜物镜20和透镜架53由操作器沿着光z轴相对移动或运动时，通过利用预先安装的图像传感器87连续获取图10中未示出的参考物体的参考图像，应用透镜物镜20和透镜架53在z方向上的相对位置的主动预聚焦调节。在透镜物镜20和透镜架53的每个相对位置，信号处理器88评估图像质量，并且评估的图像质量用来作为用于控制操作器89的反馈，以调节透镜物镜20。当由预先安装的图像传感器87确定的图像质量变为最佳，胶81特别地通过热固化变硬(而透镜物镜20和透镜架53通过摩擦保持在最佳相对位置)。当胶81变硬，预先安装的透镜架单元86能够例如运到视觉系统10的供应商。上述预聚焦步骤有利地最小化胶接80的厚度的铺开。
[0040]对于上述预聚焦步骤可选择地，在透镜物镜20和透镜架53之间设置止挡元件，止挡元件在明确的位置上限制透镜物镜20相对于透镜架53沿着z方向的运动。
[0041]通过利用紫外线固化胶80将包括背板32、传感器24和印制电路板83的安装好的背板单元连接到安装好的透镜架单元86上，例如，由视觉系统10的供应商最终完成摄像模块12安装。
【主权项】
1.一种用于机动车的摄像模块(12)，包括透镜物镜(20)、支承所述透镜物镜(20)的透镜架(53)、以及连接至所述透镜架(53)的背板(32)，所述背板(32)将图像传感器(24)固持在所述透镜物镜(20)的像平面(A)内或附近，其特征在于:所述透镜物镜(20)设计成使所述透镜物镜(20)与所述像平面(A)之间的距离在所述摄像模块(12)的工作温度范围内随着温度上升而增加。2.根据权利要求1所述的摄像模块(12)，其特征在于:所述透镜物镜(20)设计成将所述像平面(A)保持在所述图像传感器(24)的感应平面内或附近。3.根据上述权利要求任一项所述的摄像模块(12)，其特征在于:所述透镜物镜(20)设计成使Λ d2/ Δ T = hH.CH，其中，Λ d2/ Δ T是由所述透镜物镜(20)及其内部的变化引起的所述透镜物镜(20)和所述像平面(A)之间的距离(12随温度的变化，Ch和hH分别是所述透镜架(53)的热膨胀系数和自由高度。4.根据上述权利要求任一项所述的摄像模块(12)，其特征在于:所述透镜物镜(20)包括由不同材料制成的透镜(64-69)。5.根据上述权利要求任一项所述的摄像模块(12)，其特征在于:所述透镜物镜(20)包括由玻璃制成的透镜(64、66、68)和由塑料制成的透镜(65、69)。6.根据上述权利要求任一项所述的摄像模块(12)，其特征在于:所述透镜物镜(20)包括正透镜(65、66、68、69)和负透镜(64、67)。7.根据上述权利要求任一项所述的摄像模块(12)，其特征在于:所述透镜物镜(20)包括透镜筒￠3)和/或透镜间隔件(70)，所述透镜筒￠3)和/或透镜间隔件(70)由金属制成，优选地由铜制成。8.根据上述权利要求任一项所述的摄像模块(12)，其特征在于:所述透镜物镜(20)包括外螺纹(72)，所述透镜架(53)包括配合的内螺纹(58)。9.根据上述权利要求任一项所述的摄像模块(12)，其特征在于:所述透镜架(53)由金属制成。10.一种在用于上述权利要求任一项所述的摄像模块(12)的透镜架(53)中预聚焦透镜物镜(20)的方法，包括步骤:提供所述透镜物镜(20)、所述透镜架(53)和预先安装的图像传感器(87)，将胶(81)应用到透镜物镜(20)和/或透镜架(53)，将所述透镜物镜(20)和所述透镜架(53)相对于彼此放置并将预先安装的图像传感器(87)距离所述透镜架(53)一设定距离放置，获取参考图像，沿着光学z轴将所述透镜物镜(20)和所述透镜架(53)相对于彼此移动直到由所述预先安装的图像传感器(87)确定的图像质量变为最佳，以及硬化所述胶(81)。11.一种在用于权利要求1-9任一项所述的摄像模块(12)的透镜架(53)中预聚焦透镜物镜(20)的方法，包括步骤:提供所述透镜物镜(20)和所述透镜架(53)，在所述透镜物镜(20)和所述透镜架(53)之间提供止挡元件，沿着光学z轴将所述透镜物镜(20)和所述透镜架(53)相对于彼此移动直到所述止挡元件结束该运动，以及硬化胶(81)。12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，所述透镜物镜(20)被旋入所述透镜架(53)中。
【专利摘要】一种用于机动车的摄像模块(12)，包括透镜物镜(20)、支承透镜物镜(20)的透镜架(53)，以及连接至所述透镜架(53)的背板(32)，背板(32)将图像传感器(24)保持在透镜物镜(20)的像平面(A)内或附近。透镜物镜(20)的部件的材料、形状和/或相对位置设计成使像平面(A)在所述摄像模块(12)的工作温度范围内保持在所述图像传感器(24)的感应平面内或附近。
【IPC分类】H04N5/225, G02B7/02
【公开号】CN105163007
【申请号】CN201510229535
【发明人】P·克努特松, P·费雷德里克松, B·马姆博格, M·约翰松, M·居内斯
【申请人】奥托立夫开发公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年5月7日
【公告号】EP2942938A1, US20150326765