DE102009056658B4

DE102009056658B4 - Lens for a semiconductor camera and method for focusing a semiconductor camera

Info

Publication number: DE102009056658B4
Application number: DE102009056658.9A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Müller
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 2009-12-02
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2018-10-25
Anticipated expiration: 2029-12-03
Also published as: DE102009056658A1

Abstract

Objektiv für eine auf einem Träger (1) angeordnete Halbleiterkamera mit einem Objektivgehäuse (7), welches eine zylindrische Öffnung aufweist, in der sich ein aus mindestens einer Linse (4) bestehendes Linsenpaket (3) und ein federndes Element (10) befinden, wobei das Linsenpaket (3) auf dem federnden Element (10) aufliegt und das federnde Element (10) von einer Halterung (11), die in die zylindrische Öffnung hineinragt und den Durchmesser der zylindrischen Öffnung verkleinert, gehalten wird und die Halterung (11) sich auf der dem Träger (1) zugewandten Seite über der Halbleiterkamera befindet, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Objektivgehäuse (7) über dem Linsenpaket (3) auf der dem Träger (1) abgewandten Seite ein ringförmiges Element (9) mit einem Außengewinde zur Verstellung des Linsenpakets (3) in Bezug auf die Halbleiterkamera angeordnet ist, welches über das Außengewinde drehbar mit einem Bereich des Objektivgehäuses (7), der ein lnnengewinde aufweist, in Verbindung steht und dass das ringförmige Element (9) eine Verformung zur Eliminierung des Gewindespiels des Außengewinde des ringförmigen Elements (9) aufweist.Objective for a semiconductor camera arranged on a support (1) with a lens housing (7) which has a cylindrical opening in which a lens package (3) consisting of at least one lens (4) and a resilient element (10) are located the lens package (3) rests on the resilient element (10) and the resilient element (10) is held by a holder (11) which projects into the cylindrical opening and reduces the diameter of the cylindrical opening, and the holder (11) itself on the support (1) side facing the semiconductor camera is located, characterized in that in the lens housing (7) on the lens package (3) on the carrier (1) side facing away from an annular element (9) with an external thread for adjustment of the lens package (3) with respect to the semiconductor camera, which is rotatable about the external thread with a portion of the lens housing (7) having an internal thread in Verbi and that the annular member (9) has a deformation for eliminating the thread play of the external thread of the annular member (9).

Description

Die Erfindung betrifft ein Objektiv für eine Halbleiterkamera sowie ein Verfahren zum Fokussieren einer Halbleiterkamera gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a lens for a semiconductor camera and to a method for focusing a semiconductor camera according to the preamble of the independent claims.

Kameras mit einem lichtempfindlichen Chip als Bild gebende Einheit, z.B. CMOS- oder CCD-Chip, werden unter anderem in Fahrzeugen bei Fahrerassistenzsystem oder ähnlichen Systemen eingesetzt. Diese dienen dazu das Umfeld eines Fahrzeugs aufzunehmen und die aufgenommenen Bilder auszuwerten, um bei Gefahrensituationen den Fahrer zu warnen bzw. Sicherheitssysteme auszulösen. Der Chip wird bei bekannten Kamerasystemen auf einen Träger, z.B. eine Leiterplatte, gelötet und das Objektivgehäuse wird auf den Träger aufgesetzt. Nach dem Aufsetzen des Objektivgehäuses und der transversalen Justage des lichtempfindlichen Chips in Bezug auf die optische Achse, wird das Objektivgehäuse auf dem Träger mittels Füge- bzw. Klebeverfahren auf dem Träger fixiert. Anschließend erfolgt die Schnittweitenjustage, bei welcher der vertikale Abstand zwischen dem lichtempfindlichen Chip und einer letzten optischen Oberfläche einer Linse eingestellt wird. Dies erfolgt bei klassischen Kamerasystemen über ein Objektivgehäuse, das ein Außengewinde aufweist und in einen Objektivhalter mit einem Innengewinde geschraubt wird. Der Objektivhalter ist hierbei mit der Leiterplatte fest verbunden. Das Objektivgehäuse enthält ein Linsenpaket, das typischerweise aus mehreren Linsen und Distanzringen besteht, die zwischen den Linsen angeordnet sind. Über das Gewinde erfolgt die Schnittweitenjustage, bei welcher das Objektivgehäuse gedreht und somit der Abstand zwischen lichtempfindlichen Chip und der letzten optischen Oberfläche einer Linse verändert wird.Cameras with a photosensitive chip as the imaging unit, e.g. CMOS or CCD chip, are used, inter alia, in vehicles in driver assistance system or similar systems. These are used to record the environment of a vehicle and to evaluate the recorded images to warn the driver in dangerous situations or trigger safety systems. The chip is mounted on a carrier, e.g. a circuit board, soldered and the lens housing is placed on the support. After placing the lens housing and the transverse adjustment of the photosensitive chip with respect to the optical axis, the lens housing is fixed on the carrier by means of adhesive or bonding method on the support. Subsequently, the kerf adjustment takes place, in which the vertical distance between the photosensitive chip and a last optical surface of a lens is adjusted. This is done in classic camera systems via a lens housing, which has an external thread and is screwed into a lens holder with an internal thread. The lens holder is firmly connected to the circuit board. The lens housing includes a lens package that typically consists of a plurality of lenses and spacers disposed between the lenses. Through the thread, the Schnittweitenjustage, in which the lens housing is rotated and thus the distance between the photosensitive chip and the last optical surface of a lens is changed.

Die DE 103 44 768 B3 beschreibt ein Optisches Modul mit federndem Element zwischen Linsenhalter und Schaltungsträger. Dieses optische Modul weist ein federndes Element auf, welches ein Halbleiterelement, das auf der Unterseite eines Schaltungsträgers angebracht ist, von einer Linseneinheit weg gegen ein formschlüssig zur Linseneinheit ausgebildetes Anschlagelement presst. Die Justierung erfolgt dabei nur über das federnde Element, das für den geforderten Abstand zwischen Halbleiterelement und letzter optischen Oberfläche einer Linse sorgt. Es ergeben sich aber bei Halbleiterkameras dieser Bauart fertigungstechnisch bedingt Abweichungen von dem geforderten Abstand der Linse zu dem Halbleiterelement. Vor allem für die Anwendung bei Sicherheitssystemen im Fahrzeug muss ein genauer Abstand eingehalten werden bzw. können keine Abweichungen von einem geforderten Abstand toleriert werden.The DE 103 44 768 B3 describes an optical module with resilient element between lens holder and circuit carrier. This optical module has a resilient element, which presses a semiconductor element, which is mounted on the underside of a circuit carrier, away from a lens unit against a stop element formed in a form-locking manner with respect to the lens unit. The adjustment takes place only via the resilient element, which ensures the required distance between the semiconductor element and the last optical surface of a lens. However, in the case of semiconductor cameras of this type, production-related deviations from the required distance between the lens and the semiconductor element result. Above all, for use in safety systems in the vehicle, a precise distance must be maintained or deviations from a required distance can not be tolerated.

Die DE 103 42 526 B4 beschreibt eine Kameraanordnung, die über Befestigungsmittel, die mit der Auflagefläche zur Auflage der Bildsensoreinheit in Verbindung stehen, eine Fokussierung ermöglicht. Dabei wird die Leiterplatte samt Bildsensoreinheit über die Befestigungsmittel und unter Zuhilfenahme einer Führung relativ zu der Optikeinheit, die in einem Gehäuse sitzt, bewegt. Diese Anordnung weist einen komplexen Aufbau auf, der die Anforderungen an eine gewünschte Halbleiterkamera nicht erfüllt. Durch die Verschraubung der Leiterplatte an dem Gehäuse der Kamera ergeben sich über die Befestigungsmittel weitere Toleranzen, die den geforderten Abstand zwischen einer letzten optischen Oberfläche einer Linse zu der Bildsensoreinheit nicht dauerhaft sicherstellen.The DE 103 42 526 B4 describes a camera arrangement, which allows focusing via fastening means, which are in communication with the support surface for supporting the image sensor unit. In this case, the printed circuit board together with the image sensor unit via the fastening means and with the aid of a guide relative to the optical unit, which sits in a housing moves. This arrangement has a complex structure that does not meet the requirements of a desired semiconductor camera. The screwing of the printed circuit board to the housing of the camera results in further tolerances via the fastening means which do not permanently ensure the required distance between a last optical surface of a lens and the image sensor unit.

Die Druckschrift DE60 2004 011659 T2 beschreibt ein Abbildungsmodul umfassend einen eine Linse haltenden Linsenhalter, einen einen Bildsensorchip haltenden Fuß, Kupplungsmittel zum Verbinden des Linsenhalters und des Fußes. Das Abbildungsmodul umfasst eine sich zwischen dem Linsenhalter und einer Auflagefläche des Fußes erstreckende Schraubenfeder, welche geneigt ist, um den Linsenhalter vom Fuß wegzudrücken.The publication DE60 2004 011659 T2 describes an imaging module comprising a lens holding lens holder, a foot holding an image sensor chip, coupling means for connecting the lens holder and the foot. The imaging module includes a coil spring extending between the lens holder and a support surface of the foot, which is inclined to push the lens holder away from the foot.

Aus der Druckschrift US20070196094 A1 ist ein Linsenmodul, umfassend ein Objektiv, einen fokussierenden Mechanismus eine Feder und eine Sitzfläche„ in der das Objektiv montiert ist.From the publication US20070196094 A1 is a lens module comprising a lens, a focusing mechanism, a spring and a seat surface in which the lens is mounted.

Das Dokument KR1020050027376 A beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Kameramoduls, wobei ein Objektiv über eine Verschraubung im Abstand zu einem Bildsensor einstellbar ist.The document KR1020050027376 A describes a method for producing a camera module, wherein an objective is adjustable via a screw connection at a distance from an image sensor.

Nachteilig bei den dem Stand der Technik bekannten Halbleiterkameraanordnungen ist einerseits der komplexe Aufbau, der über eine Vielzahl von verschiedenen Elementen größere Toleranzen in den Aufbau einbringt. Auf der anderen Seite erfolgt die Fokussierung von Halbleiterkameras in den bekannten Systemen über Elemente die nicht dauerhaft den eingestellten Abstand gewährleisten können, ohne zu sehr den Aufbau zu erweitern oder zu komplex zu gestalten bzw. weitere Toleranzen in den Aufbau zu bringen. A disadvantage of the semiconductor camera arrangements known from the prior art is, on the one hand, the complex structure which introduces greater tolerances into the structure via a plurality of different elements. On the other hand, the focus of semiconductor cameras in the known systems via elements that can not permanently ensure the set distance, without too much to expand the structure or to make complex or bring more tolerances in the structure.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Objektiv für eine Halbleiterkamera, mit einem einfachen und zuverlässigen Aufbau, der eine schnelle und sichere Fokussierung von Halbleiterkameras ermöglicht, sowie ein Verfahren zum Fokussieren einer Halbleiterkamera, anzugeben.The invention is based on the object of a lens for a semiconductor camera, with a simple and reliable structure that allows fast and secure focusing of semiconductor cameras, and a method for focusing a semiconductor camera to specify.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sind aus den Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar sind.This object is solved by the features of the independent claims. Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims, wherein also combinations and Further developments of individual features are conceivable with each other.

Ein erfindungsgemäßes Objektiv für eine Halbleiterkamera weist ein Objektivgehäuse mit einer zylindrischen Öffnung auf, in der sich ein aus mindestens einer Linse bestehendes Linsenpaket und ein federndes Element befinden. Das Linsenpaket kann mehrere Linsen umfassen, die durch Abstandselemente in Form von Distanzringen getrennt sein können und wird von einer Halterung, die in die zylindrische Öffnung hineinragt und den Durchmesser der zylindrischen Öffnung verkleinert, gehalten. Die Halterung befindet sich auf der dem Träger zugewandten Seite über der Halbleiterkamera. Das Objektivgehäuse weist auf der dem Träger abgewandten Seite in einem Bereich der Objektivöffnung, ein Innengewinde auf. Ein ringförmiges Element mit einem Außengewinde steht zur Verstellung des Linsenpakets in Bezug auf die Halbleiterkamera oberhalb des Linsenpakets drehbar mit dem Innengewinde des Objektivgehäuses in Verbindung. Das erfindungsgemäße Objektivgehäuse kann auf einen Träger, der die bildgebende Einheit, d.h. die Halbleiterkamera (CMOS- oder CCD-Chip), trägt, mittig über der Halbleiterkamera aufgesetzt und mittels Füge- oder Klebeverfahren fixiert werden. Der Träger kann eine Leiterplatte, eine Aluminiumplatte mit Flex-Leiterplatte oder ein Keramiksubstrat sein. Mit dem erfindungsgemäßen Halbleiterkameraobjektivgehäuse kann über das ringförmige Element die Fokussierung bzw. die Einstellung des Abstands zwischen einer letzten optischen Oberfläche einer Linse und der Halbleiterkamera sehr genau und auf einfache Art und Weise erfolgen und es werden von dem federnden Element unterschiedliche thermische Ausdehnungen aufgenommen. Darüber hinaus wird mit dem kompakten und einfachen Aufbau ein Objektiv für eine Halbleiterkamera geschaffen, das unanfällig gegen äußere Einflüsse ist und sich dadurch durch seine Langlebigkeit auszeichnet. Bei diesem Aufbau kann ebenso auf einen Objektivhalter oder ähnliche Vorrichtungen verzichtet werden.An objective according to the invention for a semiconductor camera has a lens housing with a cylindrical opening in which a lens package consisting of at least one lens and a resilient element are located. The lens package may comprise a plurality of lenses, which may be separated by spacers in the form of spacers and is held by a holder which projects into the cylindrical opening and reduces the diameter of the cylindrical opening. The holder is located on the side facing the carrier over the semiconductor camera. The lens housing has on the side facing away from the carrier in an area of the lens opening, an internal thread. An annular element with an external thread is rotatably connected to the internal thread of the objective housing in order to adjust the lens package with respect to the semiconductor camera above the lens package. The objective housing according to the invention may be mounted on a support supporting the imaging unit, i. the semiconductor camera (CMOS or CCD chip), carries, placed centrally above the semiconductor camera and fixed by means of joining or gluing process. The carrier may be a printed circuit board, an aluminum plate with flex circuit board or a ceramic substrate. With the semiconductor camera lens housing according to the invention, the focusing or adjustment of the distance between a last optical surface of a lens and the semiconductor camera can be done very accurately and in a simple manner via the annular element and different thermal expansions are absorbed by the resilient element. In addition, a lens for a semiconductor camera is created with the compact and simple design, which is not susceptible to external influences and is characterized by its longevity. In this structure can also be dispensed with an objective holder or similar devices.

Erfindungsgemäß weist das ringförmige Element eine Verformung auf. Dadurch werden ein Gewindespiel, welches das ringförmige Element, das über das Außengewinde mit dem Innengewinde des Objektivgehäuses verbunden ist, und fertigungstechnisch bedingte Toleranzen des ringförmigen Elements eliminiert.According to the invention, the annular element has a deformation. As a result, a thread play, which eliminates the annular element, which is connected via the external thread with the internal thread of the lens housing, and production-related tolerances of the annular element.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung der Verformung des ringförmigen Elements mit zumindest drei Ausbuchtungen. Diese gleichen beim Eindrehen des ringförmigen Elements federnd das Gewindespiel aus. Drüber hinaus liegt eine Linse über drei Punkte, die sich zwischen den Ausbuchtungen für den Gewindespielausgleich befinden, an. Damit kann eine optimale Ausrichtung der Linse und ein Gewindespielausgleich auf eine besonders einfache und genaue Weise bereitgestellt werden.Particularly advantageous is an embodiment of the deformation of the annular element with at least three bulges. These same during insertion of the annular element resiliently from the thread play. In addition, there is a lens over three points located between the notches for thread play compensation. Thus, optimal alignment of the lens and thread play compensation can be provided in a particularly simple and accurate manner.

Die Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zum Fokussieren eines Objektivs für eine auf einem Träger angeordnete Halbleiterkamera mit einem Objektivgehäuse. Das Objektivgehäuse weist eine zylindrische Öffnung auf, in der sich ein aus mindestens einer Linse bestehendes Linsenpaket und ein federndes Element befinden. Das Linsenpaket The invention further comprises a method for focusing an objective for a semiconductor camera arranged on a carrier with a lens housing. The lens housing has a cylindrical opening in which a lens package consisting of at least one lens and a resilient element are located. The lens package

liegt auf dem federnden Element auf. Das federnde Element wird von einer Halterung, die in die zylindrische Öffnung hineinragt und den Durchmesser der zylindrischen Öffnung verkleinert, gehalten. Die Halterung befindet sich auf der dem Träger zugewandten Seite über der Halbleiterkamera. Das Objektivgehäuse weist ferner auf der dem Träger abgewandten Seite in einem Bereich der Objektivöffnung, ein Innengewinde auf. Ein ringförmiges Element mit einem Außengewinde wird zur Verstellung des Linsenpakets in Bezug auf die Halbleiterkamera oberhalb des Linsenpakets drehbar mit dem Innengewinde des Objektivgehäuses in Verbindung gebracht. Das ringförmige Element wird schrittweise verdreht und dadurch wird das Linsenpaket durch das ringförmige Element innerhalb der zylindrischen Öffnung des Objektivgehäuses verschoben. Während des Verdrehens des ringförmigen Elements, werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Bilder aufgenommen. Die aufgenommenen Bilder werden in verschiedenen Bildbereichen bezüglich ihrer Schärfe beurteilt bzw. ein Schärfe- oder ein Kontrastwert in mindestens einem Bildbereich bestimmt. Anschließend wird daraus eine optimale Position für das ringförmige Element ermittelt. Das ringförmige Element wird in diese Position gebracht und anschließend in dieser Position fixiert. Erfindungsgemäß wird das ringförmige Element so eingestellt, dass der Abstand zwischen Halbleiterkamera und letzter optischer Oberfläche einer Linse zu groß bzw. zu klein ist. Dann wird das ringförmige Element verdreht und durch den Abgleich einer vorgegebenen Aufnahme bezüglich der Schärfe bzw. eines Schärfe- oder ein Kontrastwertes in mindestens einem Bildbereich, wird aus den aufgenommenen Bildern die optimale Position für das ringförmige Element bestimmt. Dieses Verfahren ermöglicht die Fokussierung der Halbleiterkamera im zusammengebauten Zustand ohne Teile der Halbleiterkamera nach der Fokussierung zu entfernen bzw. anschließend Elemente zur Fixierung der Position des ringförmigen Elements sowie anderer Bestandteile der Halbleiterkamera hinzuzufügen.lies on the springy element. The resilient element is held by a holder, which projects into the cylindrical opening and reduces the diameter of the cylindrical opening. The holder is located on the side facing the carrier over the semiconductor camera. The lens housing further has on the side facing away from the carrier in an area of the lens opening, an internal thread. An annular member having an external thread is rotatably connected to the internal thread of the lens housing for adjusting the lens package with respect to the semiconductor camera above the lens package. The annular member is gradually rotated and thereby the lens package is displaced by the annular member within the cylindrical opening of the lens housing. During the twisting of the annular element, images are taken in the method according to the invention. The recorded images are evaluated in different image areas with respect to their sharpness or determines a sharpness or a contrast value in at least one image area. Subsequently, an optimal position for the annular element is determined. The annular element is brought into this position and then fixed in this position. According to the invention, the annular element is adjusted so that the distance between the semiconductor camera and the last optical surface of a lens is too large or too small. Then, the annular element is rotated and by matching a given image with respect to the sharpness or a sharpness or a contrast value in at least one image area, the optimal position for the annular element is determined from the recorded images. This method allows the focusing of the semiconductor camera in the assembled state without removing parts of the semiconductor camera after focusing or subsequently adding elements for fixing the position of the annular element and other components of the semiconductor camera.

Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor. Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Further advantages of the invention will become apparent from the description and the drawings. Embodiments are shown in simplified form in the drawing and explained in more detail in the following description.

Es zeigen

1: Ein Objektivgehäuse mit einem Objektivhalter gemäß dem Stand der Technik.
2: Ein auf einer Leiterplatte angeordnetes erfindungsgemäßes Objektivgehäuse mit einer zylindrischen Objektivöffnung, in der sich ein federndes Element und ein Linsenpaket befinden.
3a: Draufsicht eines erfindungsgemäßen Objektivgehäuses mit einem innenliegenden verformten ringförmigen Element.
3b: Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Objektivs mit einem verformten ringförmigen Element und einer Linse im Querschnitt.

Show it

1 : A lens housing with a lens holder according to the prior art.
2 A lens housing according to the invention arranged on a printed circuit board with a cylindrical lens opening in which a resilient element and a lens package are located.
3a : Top view of a lens housing according to the invention with an inner deformed annular element.
3b : Section of an objective according to the invention with a deformed annular element and a lens in cross-section.

In 1 ist ein klassischer Aufbau einer Halbleiterkameraanordnung mit einem Objektivgehäuse 7 und einem Objektivhalter 6 dargestellt. Auf einem Träger 1 ist ein lichtempfindlicher Chip 2 angebracht. Ebenso befindet sich auf dem Träger 1 ein Objektivhalter 6, der sich mittig über dem lichtempfindlichen Chip 2 befindet. Der Objektivhalter 6 weist ein Innengewinde auf, das über ein Außengewinde des Objektivgehäuses 7 mit diesem in Verbindung steht. In dem Objektivgehäuse 7 befindet sich ein Linsenpaket 3, das aus mehreren Linsen 4 und zwischen den Linsen 4 angeordnete Distanzringe 5, besteht. Das Objektivgehäuse 7 ist so ausgestaltet, dass es an seiner unteren dem Träger 1 zugewandten Seite eine Halterung aufweist, auf der das Linsenpaket 3 aufliegt. An der oberen Seite weist das Objektivgehäuse 7 einen Bereich auf, mit dem ein Fixierungsring 8, nach dem Einsetzen des Linsenpakets 3, zur Fixierung des Linsenpakets 3 in dem Objektivgehäuse 7, dauerhaft verbunden wird.In 1 is a classic structure of a semiconductor camera assembly with a lens housing 7 and a lens holder 6 shown. On a carrier 1 is a photosensitive chip 2 appropriate. Also located on the carrier 1 a lens holder 6 that is centered over the photosensitive chip 2 located. The lens holder 6 has an internal thread, which has an external thread of the lens housing 7 communicates with this. In the lens housing 7 there is a lens package 3 consisting of several lenses 4 and between the lenses 4 arranged spacer rings 5 , consists. The lens housing 7 is designed so that it is at the bottom of the carrier 1 facing side has a holder on which the lens package 3 rests. The lens housing is on the upper side 7 an area on which a fixation ring 8th after inserting the lens package 3 , for fixing the lens package 3 in the lens housing 7 , is permanently connected.

Anstelle eines Fixierungsrings 8 kann das Linsenpaket 3 nach dem Einsetzen in das Objektivgehäuse 7 an den Übergängen von den Randbereichen der Linse 4 zur Innenwand des Objektivgehäuses 7, durch eine Klebeverbindung dauerhaft im Objektivgehäuse 7 gehalten werden.Instead of a fixation ring 8th can the lens package 3 after insertion into the lens housing 7 at the transitions from the edge areas of the lens 4 to the inner wall of the lens housing 7 , by an adhesive bond permanently in the lens housing 7 being held.

Die Fokussierung bezüglich des Abstands des lichtempfindlichen Chips 2 zu der letzten optischen Oberfläche einer Linse 4 erfolgt über das Verdrehen des Objektivgehäuses 7, das über ein Außengewinde mit einem Innengewinde des Objektivhalters 6 in Verbindung steht und im Objektivhalter 6 drehbar gelagert ist.Focusing on the distance of the photosensitive chip 2 to the last optical surface of a lens 4 takes place via the rotation of the lens housing 7 that has an external thread with an internal thread of the lens holder 6 communicates and in the lens holder 6 is rotatably mounted.

Nach dem Einsetzen des Objektivgehäuses 7 in den Objektivhalter 6 wird das Objektivgehäuse 7 im Objektivhalter 6 schrittweise verdreht, um die optimale Position des Objektivgehäuses 7 im Objektivhalter 6 zu ermitteln. Beim Verdrehen des Objektivgehäuses 7 werden Aufnahmen von einem Gegenstand in verschiedenen Bildbereichen bezüglich ihrer Schärfe beurteilt bzw. ein Schärfe- oder ein Kontrastwert in mindestens einem Bildbereich bestimmt. Anschließend wird daraus eine optimale Position für das Objektivgehäuse 7 ermittelt. Ist die optimale Position für das Objektivgehäuse 7 gefunden worden, wird das Objektivgehäuse 7 im Objektivhalter 6 in dieser Position mittels Klebeverfahren fixiert.After inserting the lens housing 7 in the lens holder 6 becomes the lens housing 7 in the lens holder 6 gradually twisted to the optimum position of the lens housing 7 in the lens holder 6 to investigate. When turning the lens housing 7 For example, images of an object in different image areas are assessed for their sharpness, or a sharpness or a contrast value in at least one image area is determined. Then it becomes an optimal position for the lens housing 7 determined. Is the optimal position for the lens housing 7 been found, the lens housing 7 in the lens holder 6 fixed in this position by means of adhesive bonding.

Ein Nachteil einer derartigen Kamera ist der komplexe Aufbau einer solchen Kameraanordnung aus Objektivhalter 6 und Objektivgehäuse 7. Ebenso besteht die Möglichkeit, dass im Laufe des Betriebs einer solchen Kamera in einem Fahrzeug die Klebeverbindung unter mechanischen sowie thermischen Einflüssen derart leidet, dass die Verbindung das Objektivgehäuse 7 nicht mehr spielfrei im Objektivhalter 6 halten kann.A disadvantage of such a camera is the complex structure of such a camera arrangement of lens holder 6 and lens housing 7 , There is also the possibility that in the course of the operation of such a camera in a vehicle, the adhesive bond under mechanical and thermal influences suffers such that the connection of the lens housing 7 no longer free of play in the lens holder 6 can hold.

2. zeigt ein auf einem Träger 1, nachfolgend Leiterplatte 1, angeordnetes erfindungsgemäßes Objektivgehäuse 7 mit einer zylindrischen Objektivöffnung, in der sich ein federndes Element 10 und ein Linsenpaket 3 befinden, einer erfindungsgemäßen Kameraanordnung für eine mit einem lichtempfindlichen Chip 2 ausgestattete Halbleiterkamera. Auf einer Leiterplatte 1 ist ein lichtempfindlicher Chip 2 aufgebracht und das Objektivgehäuse 7 befindet sich mittig über dem lichtempfindlichen Chip 2. Das Objektivgehäuse 7 weist auf der der Leiterplatte 1 zugewandten Seite eine Halterung 11 auf, die in die zylindrische Öffnung des Objektivgehäuses 7 hineinragt und den Durchmesser der zylindrischen Öffnung des Objektivgehäuses 7 verkleinert. In der zylindrischen Öffnung des Objektivgehäuses 7 befindet sich ein federndes Element 10, das auf der Halterung 11 aufliegt, und ein aus mehreren Linsen 4 und dazwischen angeordneten Distanzringen 5 bestehendes Linsenpaket 3. Die Distanzringe 5 weisen in der Mitte eine Öffnung auf, die groß genug ist, dass ausreichende Strahlung durch die Distanzringe 5 und die Linsen 4, sowie das federnde Element 10 zu dem lichtempfindlichen Chip 2 gelangen. Das federnde Element 10 ist ebenfalls derart ausgestaltet, dass es den Einfall von Strahlen nicht behindert. In einer Ausführungsform der Erfindung ist das federnde Element 10 eine Wellscheibe oder ein sogenannter O-Ring. Es können alternativ auch eine Feder oder andere bekannte federnde Elemente 10 verwendet werden, um ein erfindungsgemäßes Objektivgehäuse 7 bzw. eine erfindungsgemäße Halbleiterkameraanordnung zu realisieren. Das Objektivgehäuse 7 weist an seiner der Leiterplatte 1 abgewandten Seite einen mit einem Innengewinde versehenen Bereich auf, in dem ein mit einem Außengewinde versehener Verschraubungsring 9 sitzt. Der Verschraubungsring 9 dient im Gegensatz zu dem Fixierungsring 8 aus 1 nicht nur dazu, das Linsenpaket sicher in dem Objektivgehäuse 7 zu halten, sondern zur Einstellung des Abstands zwischen lichtempfindlichen Chip 2 und letzter optischer Oberfläche einer Linse 4. 2 , shows one on a carrier 1 , below printed circuit board 1 , arranged according to the invention lens housing 7 with a cylindrical lens opening in which a resilient element 10 and a lens package 3 a camera arrangement according to the invention for a with a photosensitive chip 2 equipped semiconductor camera. On a circuit board 1 is a photosensitive chip 2 applied and the lens housing 7 is located in the middle above the photosensitive chip 2 , The lens housing 7 points to the circuit board 1 facing side a bracket 11 on that into the cylindrical opening of the lens housing 7 protrudes and the diameter of the cylindrical opening of the lens housing 7 reduced. In the cylindrical opening of the lens housing 7 there is a resilient element 10 on the holder 11 rests, and one of several lenses 4 and spacers between them 5 existing lens package 3 , The spacer rings 5 have in the middle of an opening that is large enough that sufficient radiation through the spacer rings 5 and the lenses 4 , as well as the springy element 10 to the photosensitive chip 2 reach. The springy element 10 is also designed so that it does not hinder the incidence of rays. In one embodiment of the invention, the resilient element 10 a wave washer or a so-called O-ring. Alternatively, it may be a spring or other known resilient elements 10 used to a lens housing according to the invention 7 or to realize a semiconductor camera arrangement according to the invention. The lens housing 7 indicates at its the circuit board 1 side facing away from an internally threaded area in which a with an externally threaded bolting ring 9 sitting. The screwing ring 9 serves as opposed to the fixation ring 8th out 1 not only to the lens package safely in the lens housing 7 but to adjust the distance between photosensitive chip 2 and last optical surface of a lens 4 ,

Die Leiterplatte 1 kann alternativ auch ein anderer Träger 1, wie z.B. eine Aluminiumplatte mit Flex-Leiterplatte oder ein Keramiksubstrat sein.The circuit board 1 may alternatively be another carrier 1 Such as an aluminum plate with flex circuit board or a ceramic substrate.

Beim Verdrehen des Verschraubungsrings 9 wird das Linsenpaket 3, bestehend aus den Linsen 4 und den dazwischen gelagerten Distanzringen 5, gegen das federnde Element 10, das auf der Halterung 11 aufliegt, in Richtung des Lichtempfindlichen Chips 2 gedrückt bzw. wird das Linsenpaket 3 von dem federnden Element 10 gegen den Verschraubungsring 9 gedrückt. Das federnde Element 10 verhindert jegliches Spiel in der Objektivöffnung, so dass das Linsenpaket 3 nur die Position einnehmen kann, welche durch den Verschraubungsring 9 vorgegeben wird. Nach einer Fixierung des Verschraubungsrings 9 in dem Objektivgehäuse 7, werden mechanische, thermische oder sonstige Einflüsse, welche zu einer Lageänderung des Linsenpakets 3 in der Objektivöffnung führen könnten, verhindert. Das federnde Element 10 gleicht etwaige höhere Drücke aus, die auf die Bestandteile des Linsenpakets 3 sowie das Objektivgehäuse 7, die Halterung 11 und den Verschraubungsring 9 wirken. Ebenfalls kann das federnde Element 10 einen Druckverlust kompensieren. Somit wird sichergestellt, dass die vorgegebene Position des Linsenpakets 3 im Objektivgehäuse 7 im Laufe des Betriebs der Halbleiterkamera auch bei Einflüssen auf die Halbleiterkamera, die sich negativ auf die einzelnen Elemente der Halbleiterkamera auswirken, beibehalten wird.When turning the screw ring 9 becomes the lens package 3 consisting of the lenses 4 and the spacers mounted therebetween 5 , against the springy element 10 on the holder 11 rests in the direction of the photosensitive chip 2 pressed or is the lens package 3 from the resilient element 10 against the screwing ring 9 pressed. The springy element 10 prevents any play in the lens opening, leaving the lens package 3 can only take the position, which through the screw ring 9 is given. After a fixation of the screw ring 9 in the lens housing 7 , are mechanical, thermal or other influences, resulting in a change in position of the lens package 3 in the lens opening could prevented. The springy element 10 compensates for any higher pressures on the components of the lens package 3 as well as the lens housing 7 , the holder 11 and the screw ring 9 Act. Also, the resilient element 10 compensate for pressure loss. This ensures that the given position of the lens package 3 in the lens housing 7 in the course of operation of the semiconductor camera even with influences on the semiconductor camera, which have a negative effect on the individual elements of the semiconductor camera is maintained.

Das federnde Element 10 wird auf die Halterung 11 des Objektivsgehäuses 7 in das Objektivgehäuse 7 eingebracht. Anschließend wird das Linsenpaket 3 auf das federnde Element 10 aufgesetzt und in das Objektivgehäuse 7 eingesetzt. Der Verschraubungsring 9 wird in den der Leiterplatte 1 abgewandten, mit dem Innengwinde versehenen Bereich des Objektivgehäuses 7 eingeschraubt. Dabei wird der Verschraubungsring 9 außerhalb der design- und fertigungsbedingten Justagetoleranz gebracht. Anschließend wird das Objektivgehäuse 7 auf der Leiterplatte 1, nach dem Aufbringen des lichtempfindlichen Chips 2 auf die Leiterplatte 1, aufgebracht. In der Position des Verschraubungsringes 9 außerhalb der design- und fertigungsbedingten Justagetoleranz, wird eine Aufnahme eines geeigneten Ziels (Gegenstand, Fahrzeug, etc.) gemacht und diese Aufnahme wird bezüglich ihrer Schärfe beurteilt bzw. wird ein Schärfe- oder ein Kontrastwert in mindestens einem Bildbereich bestimmt. Der Verschraubungsring 9 wird anschließend schrittweise verdreht und nach jedem Verdrehschritt wird das Ziel von der Halbleiterkamera aufgenommen, und die Aufnahme bezüglich ihrer Schärfe beurteilt bzw. wird ein Schärfe- oder ein Kontrastwert in mindestens einem Bildbereich jeder Aufnahme bestimmt. Nach dem Vergleich der einzelnen Aufnahmen und den dazugehörigen Positionen des Verschraubungsrings 9 mit den Schärfe- und/oder Kontrastwerten, wird eine optimale Position für den Verschraubungsring 9 berechnet und der Verschraubungsring 9 in diese Position gebracht. Der Verschraubungsring 9 wird in dieser optimalen Position in Bezug auf den Abstand zwischen Halbleiterkamera und letzter optischen Oberfläche einer Linse 4 nach der Positionsbestimmung fixiert. Die Fixierung kann dabei mittels Füge- oder Klebeverfahren realisiert werden.The springy element 10 gets on the holder 11 of the lens housing 7 in the lens housing 7 brought in. Then the lens package 3 on the resilient element 10 put on and in the lens housing 7 used. The screwing ring 9 gets into the circuit board 1 facing away, provided with the Innengwinde area of the lens housing 7 screwed. This is the screw ring 9 brought outside the design and manufacturing adjustment tolerance. Then the lens housing becomes 7 on the circuit board 1 after applying the photosensitive chip 2 on the circuit board 1 , applied. In the position of the screw ring 9 outside of the design and production-related adjustment tolerance, a recording of a suitable target (object, vehicle, etc.) is made and this image is assessed for its sharpness or a sharpness or a contrast value is determined in at least one image area. The screwing ring 9 is then gradually rotated and after each twisting step, the target is picked up by the semiconductor camera, and the shot is judged for sharpness or a sharpness or contrast value is determined in at least one image area of each shot. After comparing the individual shots and the associated positions of the screw ring 9 with the sharpness and / or contrast values, will be an optimal position for the screw ring 9 calculated and the bolting ring 9 placed in this position. The screwing ring 9 becomes in this optimal position with respect to the distance between the semiconductor camera and the last optical surface of a lens 4 fixed after determining the position. The fixation can be realized by means of joining or gluing process.

Wird das Gewinde des Verschraubungsrings 9 beispielsweise auf einer Drehbank gefertigt und die Auflagefläche der Linse 4 in der gleichen Aufspannung hergestellt, so ist von einer optimalen Ausrichtung von Gewinde und Auflagefläche auszugehen. Um eine Verkippung der Linsen 4, die sich am Verschraubungsring 9 ausrichten, durch das Gewindespiel zu verhindern, wird das Gewindespiel durch eine Verformung des Verschraubungsrings 9 eliminiert. Die Verformung des Verschraubungsrings 9 erfolgt bevorzugt durch das Aufpressen des Verschraubungsrings 9 auf einen konischen Dreikantdorn. Möglich wäre auch eine Ausführung der Verformung des Verschraubungsringes 9 mir mehren Ausbuchtungen.Will the thread of the screw ring 9 for example, made on a lathe and the bearing surface of the lens 4 manufactured in the same clamping, it is assumed that an optimal alignment of thread and bearing surface. To tilt the lenses 4 , which are on the screw ring 9 align, by preventing the thread play, the thread play is due to a deformation of the screw 9 eliminated. The deformation of the screw ring 9 is preferably done by pressing on the screw 9 on a conical triangular thorn. It would also be possible to carry out the deformation of the screwing ring 9 me more bulges.

3a und b zeigen einen verformten Verschraubungsring 9. 3a zeigt die Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Objektivgehäuses 7 mit einem innenliegenden, verformten Verschraubungsring 9 und einer unterhalb des Verschraubungsring 9 liegenden Linse 4. Der Verschraubungsring 9 weist drei Ausbuchtungen auf, die sich um 120° versetzt befinden. Die Ausbuchtungen des Verschraubungsrings 9 bewirken, dass der Verschraubungsring 9 federnd gegen das Objektivgehäuse 7 gedrückt und somit ein mögliches Spiel im Gewinde ausgeglichen wird. Die unterhalb des Verschraubungsring 9 angeordnete Linse 4 liegt an drei Punkten des Verschraubungsrings 9 auf, die sich zwischen den Ausbuchtungen des Verschraubungsrings 9 befinden. 3a and b show a deformed threaded ring 9 , 3a shows the top view of an inventive lens housing 7 with an internal, deformed screw ring 9 and one below the threaded ring 9 lying lens 4 , The screwing ring 9 has three lobes, which are offset by 120 °. The bulges of the screw ring 9 cause the bolting ring 9 resilient against the lens housing 7 pressed and thus a possible play in the thread is compensated. The below the screwing ring 9 arranged lens 4 is located at three points of the screw ring 9 on, extending between the bulges of the screw ring 9 are located.

In 3b ist der Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Objektivs mit einem verformten ringförmigen Element 9 und einer Linse 4 zu sehen. Durch die Verformung des dargestellten Verschraubungsrings 9 weist dieser an den Stellen mit den Ausbuchtungen auf seinen innenliegenden Seiten Abschrägungen auf. Auf den der Ausbuchtung gegenüberliegenden Seiten steht der Verschraubungsring 9 nicht bzw. weniger über das Außengewinde mit dem Innengewinde des Objektivgehäuses 7 in Verbindung. Dadurch drückt der Verschraubungsring 9 in den drei Punkten der Ausbuchtung federnd gegen das Objektivgehäuse 7 und eliminiert ein mögliches Gewindespiel. Die darunter befindliche Linse 4 liegt an den drei den Ausbuchtungen gegenüberliegenden Punkten an und erfährt eine verkippsichere Ausrichtung und Positionierung.In 3b is the detail of an objective according to the invention with a deformed annular element 9 and a lens 4 to see. Due to the deformation of the screwed ring shown 9 this has at the points with the bulges on its inner sides chamfers. On the opposite sides of the bulge is the screw 9 not or less about the external thread with the internal thread of the lens housing 7 in connection. This presses the screwing ring 9 in the three points of the bulge resiliently against the lens housing 7 and eliminates a possible thread play. The underlying lens 4 abuts the three points opposite the bulges and experiences tilt-safe alignment and positioning.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Träger/LeiterplatteCarrier / circuit board
22: Lichtempfindlicher ChipPhotosensitive chip
33: Linsenpaketlens package
44: Linselens
55: Distanzringespacers
66: Objektivhalterlens holder
77: Objektivgehäuselens housing
88th: Fixierungsringfixing ring
99: Verschraubungsringbolting
1010: Federndes ElementSpring element
1111: Halterungbracket

Claims

Objective for a semiconductor camera arranged on a support (1) with a lens housing (7) which has a cylindrical opening in which a lens package (3) consisting of at least one lens (4) and a resilient element (10) are located the lens package (3) rests on the resilient element (10) and the resilient element (10) is held by a holder (11) which projects into the cylindrical opening and reduces the diameter of the cylindrical opening, and the holder (11) itself on the support (1) side facing the semiconductor camera is located, characterized in that in the lens housing (7) on the lens package (3) on the carrier (1) side facing away from an annular element (9) with an external thread for adjustment of the lens package (3) with respect to the semiconductor camera, which is rotatable about the external thread with a portion of the lens housing (7) having an internal thread in verb indung and that the annular element (9) has a deformation for eliminating the thread clearance of the external thread of the annular element (9).

Lens for a mounted on a support (1) semiconductor camera with a lens housing (7) according to Claim 1 characterized in that, by the deformation, the annular element (9) has at least three protrusions on the inside of the annular element (9) and / or three protrusions on the outside of the annular element (9), so that the diameter of the annular element (9) 9) at the bulges is greater than the diameter of the regular annular element (9).

Method for focusing an objective for a semiconductor camera arranged on a support (1) with a lens housing (7), the lens housing (7) having a cylindrical opening in which a lens package (3) consisting of at least one lens (4) and a lens package resilient element (10) are located, wherein the lens package (3) rests on the resilient element (10) and the resilient element (10) of a holder (11) which projects into the cylindrical opening and the diameter of the cylindrical opening is reduced held and the holder (11) is located on the side facing the carrier (1) over the semiconductor camera, characterized in that in the lens housing (7) on the lens package (3) on the side facing away from the carrier (1) an annular an externally threaded element (9) which is rotatably mounted via the external thread in a region of the objective housing (7) which has an internal thread; The ring-shaped element (9) mounted with an external thread and rotatable in the objective housing (7) via the internal thread of the objective housing (7) is gradually rotated and thereby the lens packet (3) through the annular element (9) within the cylindrical opening the lens housing (7) is displaced, images are recorded during the rotation of the annular element (9) provided with an external thread and rotatably mounted in the lens housing (7) via the internal thread of the lens housing (7), the images recorded in a sharpness or a contrast value is determined in at least one image area, from the determination / assessment of the recorded images an optimal position for the annular, provided with an external thread and the internal thread of the lens housing (7 ) rotatably mounted in the lens housing (7) element (9), ■ the ring-shaped element (9) which is provided with an external thread and is rotatably mounted via the internal thread of the objective housing (7) in the objective housing (7) is brought into this position, subsequently the ring-shaped, with an external thread provided and on the internal thread of the lens housing (7) rotatably mounted in the lens housing (7) element (9) is fixed in this position, and ■ The thread clearance is eliminated by a deformation of the screw 9.