专利名称：具有集成光源的光学模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学模块，具有一个用于将电磁辐射投射于摄像机上的透
镜装置，以及一个布置于，^a入射区域周围的光源，透镜装置和光源均具 有能M电磁辐射的盖板，且盖板具有一个辐射阻隔器，该辐射阻隔器无法透
过光源发出的辐射，并且可阻止光源发出的辐射直接iaAit镜装置之中。 在DE103 60 762 Al中已公开了这种光学模块。
这种光学模块主要应用于汽车工程领域。可将这些光学模块安装在基于 摄像头的系统之中，用以提高舒适度，以及作为辅助驾驶系统。有些系统需 要有能够发射红外电磁辐射的光源，以便对周围环境进行观测和分析。被观 观啲环境例如可以是汽车的内部空间，例如用于识别乘客或者观察驾驶员的反应。
用于，类型摄像系统的光源通常安装在有别于摄像头的外壳之中，并且 布置在摄像头的附近。这种方式的缺点在于车内安装的费用较大。因为摄像 头与光源之间需要有导线连接，以便{顿源和摄像头同步工作。
已知也有将光源布置在有别于摄像头外壳的外壳中的结构。
在WO 03/105465 Al中公开了一种光学模块，錢镜装置入射区域的周 围布置有发光二极管(LED),以使得光学模±央即使在光线较差的情况下也能 工作。这些发光二极管呈环状布置于透镜装置周围，且发光二极管的轴线与 模块的轴线交替形成不同的夹角。这样就构成一种漫散射照明装置，从而可 以均匀照亮被检测的对象。为了避免不希望的光学效应，尤其是侧面入射光 所引起的光学效应，采取了涂黑或者全g设计。
本发明的技术问题在于鄉一种不仅安装简单、赫低廉，而且还具有可 靠的光学质量的光学模块。
该技术问题可利用具有专利权利要求1所述特征的光学模块加以解决。 /Ail专利权利要求所述内容均为本发明有益的扩展方案。
在本发明所述的一种光学模块中，透镜装置与光源上均^a有育隨过电磁 辐射的盖板，且盖板上设置有辐射阻隔器，该辐射阻隔器使光源发出的辐射无
法穿过，并且能阻止光源发出的辐射直接iSAitli装置之中。
这样就可保证光源发出的电磁辐射不会作为,皿AM装置的入射区
域，因此可以明显改善成像质量。这种盖板设计的优点在于光学模块不易
被弄脏，且即使被弄脏，也非常易于清洁。这种盖板设计能透过光源发出的
电磁辐射以及透镜装置所接受的电磁辐射，因此还具有另一个优点，即可以将
光学模块融于汽车的整体设计之中。
可以fOT旨,阻挡光源，电M射的任意一种材料制自射阻隔器。例
如可以用含有某种适当添加剂(例1&碳黑)，且能阻止电磁辐射的塑料制成。原
贝Jj上也可将金属作为制^^射阻隔器的^S材料。
将辐射阻隔器适当置于盖板之中，使fW"入盖板的光线无法从横向至腿入
射区域。
因此也可设计这样一种适宜的方案即:将辐射阻隔器布置在透镜装置的入 射区域周围，这样就可保证不会有MtitM:盖板到iiA射区域。
还可将辐射阻隔器设计成适当的构造，使其邻^M装置的纖支架。这 种方案也具有上述优点，即能够可靠阻止Mt)W31盖板或^l盖板到达入射区域。
另一种有益的方案为辐射阻隔器形状匹配地(foraischluessig)与盖板连接 在一起。这样就十分便于装配光学模块，因为可以预先用盖板和辐射阻隔器 制成半成品，只要以适当方式将半成品与光学模块的外皿接在一起即可。如 果将辐射阻隔器和盖板设计成一个整体，则尤其有益。例如可以采用双组分 注塑工艺实现这一 目的。构成辐射阻隔器的材料此时可以皿光源发出的以 及透镜装置所接受到的电磁辐射。而辐射阻隔器的材料则无法透过这些波长
的辐射。财卜，这种制造工艺还可以可靠地保证阻止tmm^盖板之中。
在另一种方案中盖板至少在其朝向光源或者皿装置的一侧上具有某种
结构，
在另一种方案中，这种结构具有能够使电磁辐射的光路偏转的形状。该 结构能够改变光源的反射角。这种方式的特殊优点在于，可以将光源和半导 体元件置于一个或多个支架上，从而使其具有起初平行的光轴。该结构可使
一部分电M射偏向不同的方向，从而获得一种旨,均匀照射被检测对象的漫
散射照明装置。该结构经过适当设计，就能够在入射区域内起到透镜装置的
辅助透镜功能。这种结构设计因此可以根据设计要求来改 学特性。
为了使盖板以及光学模±央具有光学性能均匀的表面，W在朝向光源或者 透镜装置的一侧上设计这种结构。如果需要实现某些性能，还可以在盖板的 外侧设计这样一种结构。可想而知，仅可在盖板的外侧设计上述结构，并且 要对其进行适当设计，使其不会对光学模块的舰造成负面影响。
在另一种方案中，盖板在其背向光源或者透镜装置的一侧具有平整或者均 匀光滑的表面。除了光学模块的外观能够得到^ia之外，也可减少易脏性、 且易于进行清洁。
还可设计成用一个或多个发光二极管或激光二极管构成光源，且这些二极 管至少局部环绕在透镜装置周围。可根据规定的照明要求确定这些二极管的 布置型式以及数量。发光二极管可以呈环状布置于透镜装置周围，但并非一 定如此。
还可以使盖板形状匹配地与光学模块的外壳连接在一起。该措施可保证 不会有散射光到达外壳与盖板之间，如果舰光iSA入射区域，般削弱光学 特性。
此时如果将盖板与布置于其上的辐射阻隔器一并卡入外鼓中，则鄉有 益。这样可以特别方便M行装配。还旨滩以简便的方式更换盖板以及布置 于其上的辐射阻隔器，例如当需要考虑变化了的环境时。
在另一种方案中，盖板^ 装置范围内具有不同于光源范围内的皿， 尤其是不同的横截面。因此光学模i央盖板的整个表面不必设计成同样的构造。 可以对盖板进行调整，使其适合光源、 装置或者摄像头的需要。
以下将依据附图对本发明进行详细解释。相关附酣口下
附
图1本发明所述光学模块的第一种透视图，
附图2附图1所示光学模块的横截面，
附图3附图2所示横截面的局部放;^黄截面，
附图4本发明所述模块中舰的盖板的透视图，
附图5附图4所示盖板的另一种透视图，包括剖面视图。
附图1所示为本发明所述光学模块1的透视图。附图2是附图1所示 光学模块1的剖面图，从中可以更好地看出本发明所述光学模块1的精确构 造。 光学模块i具有已知形式的透镜装置2，用来将电磁辐射投射到半导体 元件15上。该装置也可作为摄像头。3t^;装置2在附图中仅以示意方式表 示。透镜装置可以具有一个或者多个分开的透镜。可以根据要求选#^镜的 构造与布置型式。半导体元件15安装在一个支架上，并且位于透镜装置的 光路之中。
与透镜縫2的入射区域3的相邻之处布置有安装在另一个支架17上 的一个或者多个发光二极管5 (LED)。发光二极管5可以呈环状布置于入 射区域3的周围。但并非一定要如此布置；二极管的数量与布置型式原则上 可以任意，只要能够保证被观测的环境得到充分照射即可。支架17上的发 光二极管5相对于入射区域3退后放置，使其发出的电磁辐射(最好是不可 见光谱范围内的辐射)不会照射到透镜装置之中。
通过与透镜装置2的光路呈同心排列的透镜支架11构成入射区域3。 M支架11为漏斗形状，使f鄉晒射来的电磁辐射不会对半导体元件的成像 质量造成负面影响。
在3tl竟装置2以及光源4的前面布置有盖板6， lltM板可以透过光源4 发出的，以及摄像头所接受的电磁辐射。盖板6包括覆盖光源的区域7，以 及覆盖透镜装置的区域8。区域7、 8可以设计成单体或者双体构造。从外 侧(参见附图1)通过盖板6构成具有均匀光学特性的表面，这样一方面有 利于光学模块的光学系统，另一方面也有利于减少易脏性，或者有助于进行清 洁。
辐射阻隔器9将盖板9的两个部分7、 8相互分开，使得不，过盖板 的这两个部分7、 8皿光线。辐射阻隔器9不^Si光源4发出的光，且 至少可阻止这一频谱以及半导体元件的敏感频谱。最好对辐射阻隔器9进行 适当设计，使得不会从外侧影响表面的均匀光学性能。辐射阻隔器9设计成 适当的构造，使得其颜色和形状无法看见，或者难以看见。
辐射阻隔器9原则上可釆用任意一种材料制成，只要能保证不会在光源 的工作区域内皿电磁辐射即可。 ;ft^OT塑料或者金属材料。
辐射阻隔器9可以作为与盖板6分开的构件，并且可在生产工序中形状 匹配地与其连接在一起。但也可将盖板6禾鹏射隔离器9制作成一个整体单 元，例如可以釆用双组分注塑工艺加以实现。
适当选择盖板6和辐射阻隔器9所构成的半成品的几何尺寸，使得辐射 阻隔器9邻接^I镜支架11上，赫如附图2和3所示，将纖支架包围 在其中。辐射阻隔器9 一，伸到盖板6的夕Mi，这样使得光线实际上不可 能沿摄像头的入射区域方向射入。
该实施例中的盖板6通过卡锁(Venastung)12与外壳10连接。如附 图2所示，可通过盖板6中的环形槽18实现以下连接在环形槽中可以压 入外壳10的适当部分。
附图4更好地描绘出安装于光学模尠卜壳10上的盖板6。该附图所示 为盖板6的透视图，从其背面B、14，也就是歸应于光源4禾口透镜體2的 一面进行观察。从该图可以看出，辐射阻隔器9为环状构造，并且延伸到盖 板6的背面13、 14之外。辐射阻隔器9的直径^aM当选择，使其与透镜 支架11的外径相配，并且只要轻微按压就可将其安装到透镜支架上(对比附 图3)。这样可保证不会有Mt光在辐射阻隔器9和透镜支架11之间进入 入射区域3的范围之内。
附图5是附图4所示盖板6的剖面透视图，从中可以看出，辐射阻隔 器m盖板6的，厚度。从附图中还可看出，盖板6对应于,装置2的 节段8具有与盖板6的节段7不同的横截面。可以对盖板6的节段7、 8进 4亍调整，使其适合摄像头或者光源的要求。可想而知，尤其可以将盖板6的 节段7设计成某种适当的构造，例如可将光源发出的电磁辐射在所需的范围 内偏转。同样也可将节段8设计成适当的构造，使得该节段肖辦起到与透镜 一样的光学作用。
最好仅在盖板6的背面13、 14设计成结构使得主要由盖板6的正面所 决定的光学系统不会受到影响。
如果育,使光学模块的光源与摄像头同步工作，也就是仅当摄像头滩确 而言是半导体元件)拍摄图像时，才开始照射周围环境，则较为适宜。这样 可保证不会因为光源而弓l起发热问题，而连续照明方式这会产生这样的情况。
〈OT本发明可以设计出一种适用于驾驶辅助系统的光学模块，既能够以不 显眼的方式将其安装于汽车之中，又可使摄像头所拍摄的图像具有良好的质 量。
权利要求
1.光学模块，所述光学模块具有一个用于将电磁辐射投射于摄像机(15)上的透镜装置(2)以及一个布置于透镜装置入射区域(3)周围的光源(4)，所述透镜装置(2)和光源(4)均具有能透过电磁辐射的盖板(6)，且盖板(6)上设置有一个辐射阻隔器(9)，该辐射阻隔器阻隔光源(4)发出的辐射，并且可阻止光源(4)发出的辐射直接进入透镜装置(2)之中，其特征在于该摄像机(15)由半导体元件构成，并且辐射阻隔器(9)集成在盖板(6)中使得进入盖板(6)的光线不会沿横向到达入射区域(3)。
2. 根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，繊射阻隔器(9) 布置于透镜装置(2)的入射区域(3)的周围。
3. 根据权利要求1或者2所述的光学模块，其特征在于，该辐射 阻隔器(9)设计成:使得该辐射阻隔器(9)邻接 装置(2)的M支架(11)。
4. 根据上述权利要求中任一权利要求所述的光学模块，其特征在于， 所述辐射阻隔器(9) J^R匹配地与盖板(6)连接在一起。
5. 根据权利要求1 3中任一权禾腰求所述的光学模块，其特征在 于，所述辐射阻隔器(9)和盖板(6)设计成一个 。
6. 根据上述权利要求中任一权利要求所述的光学模块，其特征在于， 盖板(6)至少在其朝向光源(4)或#^體(2)的一侧具有一种结构。
7. 根据权利要求6所述的光学模块，其特征在于，这种结构具有能 够使电磁辐射的光路偏转的形状。
8. 根据上述权利要求中任一权利要求所述的光学模块，其特征在于， 所述盖板(6)在其背向光源(4)或者透镜装置(2)的一侧具有一个平整或 者均匀光滑的表面。
9. 根据上述权利要求中任一权利要求所述的光学模块，其特征在于， 所述光源(4)由至少局部围绕透镜装置(2)的一个或者多个发光二极管或者 激光二极管构成。
10. 根据上述权禾腰求中任一权利要求所述的光学模块，其特征在于， 所述盖板(6)微匹鹏与光学模块(1)的夕卜壳(10)连接在一起。
11. 根据上述权利要求中任一权利要求所述的光学模块，其特征在于，所^M板(6)与布置于其上的辐射阻隔器(9)—并卡接在外壳(10)之中。
12. 根据上述权利要求中任一权利要求所述的光学模块，其特征在于， 所述盖板(6)在透镜装置(2)的区域内具有不同于光源(4)区域内形状的 皿，尤其是具有不同的横截面。
全文摘要
本发明涉及一种光学模块，具有一个用于将电磁辐射投射于半导体元件(15)上的透镜装置(2)以及一个布置于透镜装置入射区域(3)周围的光源(4)，透镜装置(2)和光源均具有能透过电磁辐射的盖板(6)，且盖板(6)上设置有一个辐射阻隔器(9)，该辐射阻隔器阻隔光源(4)发出的辐射，并且可阻止光源(4)发出的辐射直接进入透镜装置(2)之中。
文档编号H04N5/225GK101341520SQ200680014403
公开日2009年1月7日 申请日期2006年4月28日 优先权日2005年4月29日
发明者H·弗伦泽尔, H·施米特 申请人:西门子威迪欧汽车电子股份公司