專利名稱：具有集成光源的光學(xué)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)模塊，具有一個(gè)用于將電磁輻射投射于攝像機(jī)上的透
鏡裝置，以及一個(gè)布置于，^a入射區(qū)域周圍的光源，透鏡裝置和光源均具 有能M電磁輻射的蓋板，且蓋板具有一個(gè)輻射阻隔器，該輻射阻隔器無(wú)法透
過(guò)光源發(fā)出的輻射，并且可阻止光源發(fā)出的輻射直接iaAit鏡裝置之中。 在DE103 60 762 Al中已公開(kāi)了這種光學(xué)模塊。
這種光學(xué)模塊主要應(yīng)用于汽車工程領(lǐng)域。可將這些光學(xué)模塊安裝在基于 攝像頭的系統(tǒng)之中，用以提高舒適度，以及作為輔助駕駛系統(tǒng)。有些系統(tǒng)需 要有能夠發(fā)射紅外電磁輻射的光源，以便對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行觀測(cè)和分析。被觀 觀啲環(huán)境例如可以是汽車的內(nèi)部空間，例如用于識(shí)別乘客或者觀察駕駛員的反應(yīng)。
用于，類型攝像系統(tǒng)的光源通常安裝在有別于攝像頭的外殼之中，并且 布置在攝像頭的附近。這種方式的缺點(diǎn)在于車內(nèi)安裝的費(fèi)用較大。因?yàn)閿z像 頭與光源之間需要有導(dǎo)線連接，以便{頓源和攝像頭同步工作。
已知也有將光源布置在有別于攝像頭外殼的外殼中的結(jié)構(gòu)。
在WO 03/105465 Al中公開(kāi)了一種光學(xué)模塊，錢鏡裝置入射區(qū)域的周 圍布置有發(fā)光二極管(LED),以使得光學(xué)模±央即使在光線較差的情況下也能 工作。這些發(fā)光二極管呈環(huán)狀布置于透鏡裝置周圍，且發(fā)光二極管的軸線與 模塊的軸線交替形成不同的夾角。這樣就構(gòu)成一種漫散射照明裝置，從而可 以均勻照亮被檢測(cè)的對(duì)象。為了避免不希望的光學(xué)效應(yīng)，尤其是側(cè)面入射光 所引起的光學(xué)效應(yīng)，采取了涂黑或者全g設(shè)計(jì)。
本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題在于鄉(xiāng)一種不僅安裝簡(jiǎn)單、赫低廉，而且還具有可 靠的光學(xué)質(zhì)量的光學(xué)模塊。
該技術(shù)問(wèn)題可利用具有專利權(quán)利要求1所述特征的光學(xué)模塊加以解決。 /Ail專利權(quán)利要求所述內(nèi)容均為本發(fā)明有益的擴(kuò)展方案。
在本發(fā)明所述的一種光學(xué)模塊中，透鏡裝置與光源上均^a有育隨過(guò)電磁 輻射的蓋板，且蓋板上設(shè)置有輻射阻隔器，該輻射阻隔器使光源發(fā)出的輻射無(wú)
法穿過(guò)，并且能阻止光源發(fā)出的輻射直接iSAitli裝置之中。
這樣就可保證光源發(fā)出的電磁輻射不會(huì)作為,皿AM裝置的入射區(qū)
域，因此可以明顯改善成像質(zhì)量。這種蓋板設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于光學(xué)模塊不易
被弄臟，且即使被弄臟，也非常易于清潔。這種蓋板設(shè)計(jì)能透過(guò)光源發(fā)出的
電磁輻射以及透鏡裝置所接受的電磁輻射，因此還具有另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即可以將
光學(xué)模塊融于汽車的整體設(shè)計(jì)之中。
可以fOT旨,阻擋光源，電M射的任意一種材料制自射阻隔器。例
如可以用含有某種適當(dāng)添加劑(例1&碳黑)，且能阻止電磁輻射的塑料制成。原
貝Jj上也可將金屬作為制^^射阻隔器的^S材料。
將輻射阻隔器適當(dāng)置于蓋板之中，使fW"入蓋板的光線無(wú)法從橫向至腿入
射區(qū)域。
因此也可設(shè)計(jì)這樣一種適宜的方案即:將輻射阻隔器布置在透鏡裝置的入 射區(qū)域周圍，這樣就可保證不會(huì)有MtitM:蓋板到iiA射區(qū)域。
還可將輻射阻隔器設(shè)計(jì)成適當(dāng)?shù)臉?gòu)造，使其鄰^M裝置的纖支架。這 種方案也具有上述優(yōu)點(diǎn)，即能夠可靠阻止Mt)W31蓋板或^l蓋板到達(dá)入射區(qū)域。
另一種有益的方案為輻射阻隔器形狀匹配地(foraischluessig)與蓋板連接 在一起。這樣就十分便于裝配光學(xué)模塊，因?yàn)榭梢灶A(yù)先用蓋板和輻射阻隔器 制成半成品，只要以適當(dāng)方式將半成品與光學(xué)模塊的外皿接在一起即可。如 果將輻射阻隔器和蓋板設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，則尤其有益。例如可以采用雙組分 注塑工藝實(shí)現(xiàn)這一 目的。構(gòu)成輻射阻隔器的材料此時(shí)可以皿光源發(fā)出的以 及透鏡裝置所接受到的電磁輻射。而輻射阻隔器的材料則無(wú)法透過(guò)這些波長(zhǎng)
的輻射。財(cái)卜，這種制造工藝還可以可靠地保證阻止tmm^蓋板之中。
在另一種方案中蓋板至少在其朝向光源或者皿裝置的一側(cè)上具有某種
結(jié)構(gòu)，
在另一種方案中，這種結(jié)構(gòu)具有能夠使電磁輻射的光路偏轉(zhuǎn)的形狀。該 結(jié)構(gòu)能夠改變光源的反射角。這種方式的特殊優(yōu)點(diǎn)在于，可以將光源和半導(dǎo) 體元件置于一個(gè)或多個(gè)支架上，從而使其具有起初平行的光軸。該結(jié)構(gòu)可使
一部分電M射偏向不同的方向，從而獲得一種旨,均勻照射被檢測(cè)對(duì)象的漫
散射照明裝置。該結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)適當(dāng)設(shè)計(jì)，就能夠在入射區(qū)域內(nèi)起到透鏡裝置的
輔助透鏡功能。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因此可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求來(lái)改 學(xué)特性。
為了使蓋板以及光學(xué)模±央具有光學(xué)性能均勻的表面，W在朝向光源或者 透鏡裝置的一側(cè)上設(shè)計(jì)這種結(jié)構(gòu)。如果需要實(shí)現(xiàn)某些性能，還可以在蓋板的 外側(cè)設(shè)計(jì)這樣一種結(jié)構(gòu)?？上攵瑑H可在蓋板的外側(cè)設(shè)計(jì)上述結(jié)構(gòu)，并且 要對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)設(shè)計(jì)，使其不會(huì)對(duì)光學(xué)模塊的艦造成負(fù)面影響。
在另一種方案中，蓋板在其背向光源或者透鏡裝置的一側(cè)具有平整或者均 勻光滑的表面。除了光學(xué)模塊的外觀能夠得到^ia之外，也可減少易臟性、 且易于進(jìn)行清潔。
還可設(shè)計(jì)成用一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管或激光二極管構(gòu)成光源，且這些二極 管至少局部環(huán)繞在透鏡裝置周圍。可根據(jù)規(guī)定的照明要求確定這些二極管的 布置型式以及數(shù)量。發(fā)光二極管可以呈環(huán)狀布置于透鏡裝置周圍，但并非一 定如此。
還可以使蓋板形狀匹配地與光學(xué)模塊的外殼連接在一起。該措施可保證 不會(huì)有散射光到達(dá)外殼與蓋板之間，如果艦光iSA入射區(qū)域，般削弱光學(xué) 特性。
此時(shí)如果將蓋板與布置于其上的輻射阻隔器一并卡入外鼓中，則鄉(xiāng)有 益。這樣可以特別方便M行裝配。還旨灘以簡(jiǎn)便的方式更換蓋板以及布置 于其上的輻射阻隔器，例如當(dāng)需要考慮變化了的環(huán)境時(shí)。
在另一種方案中，蓋板^ 裝置范圍內(nèi)具有不同于光源范圍內(nèi)的皿， 尤其是不同的橫截面。因此光學(xué)模i央蓋板的整個(gè)表面不必設(shè)計(jì)成同樣的構(gòu)造。 可以對(duì)蓋板進(jìn)行調(diào)整，使其適合光源、 裝置或者攝像頭的需要。
以下將依據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)解釋。相關(guān)附酣口下
附

圖1本發(fā)明所述光學(xué)模塊的第一種透視圖，
附圖2附圖1所示光學(xué)模塊的橫截面，
附圖3附圖2所示橫截面的局部放;^黃截面，
附圖4本發(fā)明所述模塊中艦的蓋板的透視圖，
附圖5附圖4所示蓋板的另一種透視圖，包括剖面視圖。
附圖1所示為本發(fā)明所述光學(xué)模塊1的透視圖。附圖2是附圖1所示 光學(xué)模塊1的剖面圖，從中可以更好地看出本發(fā)明所述光學(xué)模塊1的精確構(gòu) 造。 光學(xué)模塊i具有已知形式的透鏡裝置2，用來(lái)將電磁輻射投射到半導(dǎo)體 元件15上。該裝置也可作為攝像頭。3t^;裝置2在附圖中僅以示意方式表 示。透鏡裝置可以具有一個(gè)或者多個(gè)分開(kāi)的透鏡。可以根據(jù)要求選#^鏡的 構(gòu)造與布置型式。半導(dǎo)體元件15安裝在一個(gè)支架上，并且位于透鏡裝置的 光路之中。
與透鏡縫2的入射區(qū)域3的相鄰之處布置有安裝在另一個(gè)支架17上 的一個(gè)或者多個(gè)發(fā)光二極管5 (LED)。發(fā)光二極管5可以呈環(huán)狀布置于入 射區(qū)域3的周圍。但并非一定要如此布置；二極管的數(shù)量與布置型式原則上 可以任意，只要能夠保證被觀測(cè)的環(huán)境得到充分照射即可。支架17上的發(fā) 光二極管5相對(duì)于入射區(qū)域3退后放置，使其發(fā)出的電磁輻射(最好是不可 見(jiàn)光譜范圍內(nèi)的輻射)不會(huì)照射到透鏡裝置之中。
通過(guò)與透鏡裝置2的光路呈同心排列的透鏡支架11構(gòu)成入射區(qū)域3。 M支架11為漏斗形狀，使f鄉(xiāng)曬射來(lái)的電磁輻射不會(huì)對(duì)半導(dǎo)體元件的成像 質(zhì)量造成負(fù)面影響。
在3tl竟裝置2以及光源4的前面布置有蓋板6， lltM板可以透過(guò)光源4 發(fā)出的，以及攝像頭所接受的電磁輻射。蓋板6包括覆蓋光源的區(qū)域7，以 及覆蓋透鏡裝置的區(qū)域8。區(qū)域7、 8可以設(shè)計(jì)成單體或者雙體構(gòu)造。從外 側(cè)(參見(jiàn)附圖1)通過(guò)蓋板6構(gòu)成具有均勻光學(xué)特性的表面，這樣一方面有 利于光學(xué)模塊的光學(xué)系統(tǒng)，另一方面也有利于減少易臟性，或者有助于進(jìn)行清 潔。
輻射阻隔器9將蓋板9的兩個(gè)部分7、 8相互分開(kāi)，使得不，過(guò)蓋板 的這兩個(gè)部分7、 8皿光線。輻射阻隔器9不^Si光源4發(fā)出的光，且 至少可阻止這一頻譜以及半導(dǎo)體元件的敏感頻譜。最好對(duì)輻射阻隔器9進(jìn)行 適當(dāng)設(shè)計(jì)，使得不會(huì)從外側(cè)影響表面的均勻光學(xué)性能。輻射阻隔器9設(shè)計(jì)成 適當(dāng)?shù)臉?gòu)造，使得其顏色和形狀無(wú)法看見(jiàn)，或者難以看見(jiàn)。
輻射阻隔器9原則上可釆用任意一種材料制成，只要能保證不會(huì)在光源 的工作區(qū)域內(nèi)皿電磁輻射即可。 ;ft^OT塑料或者金屬材料。
輻射阻隔器9可以作為與蓋板6分開(kāi)的構(gòu)件，并且可在生產(chǎn)工序中形狀 匹配地與其連接在一起。但也可將蓋板6禾鵬射隔離器9制作成一個(gè)整體單 元，例如可以釆用雙組分注塑工藝加以實(shí)現(xiàn)。
適當(dāng)選擇蓋板6和輻射阻隔器9所構(gòu)成的半成品的幾何尺寸，使得輻射 阻隔器9鄰接^I鏡支架11上，赫如附圖2和3所示，將纖支架包圍 在其中。輻射阻隔器9 一，伸到蓋板6的夕Mi，這樣使得光線實(shí)際上不可 能沿?cái)z像頭的入射區(qū)域方向射入。
該實(shí)施例中的蓋板6通過(guò)卡鎖(Venastung)12與外殼10連接。如附 圖2所示，可通過(guò)蓋板6中的環(huán)形槽18實(shí)現(xiàn)以下連接在環(huán)形槽中可以壓 入外殼10的適當(dāng)部分。
附圖4更好地描繪出安裝于光學(xué)模尠卜殼10上的蓋板6。該附圖所示 為蓋板6的透視圖，從其背面B、14，也就是歸應(yīng)于光源4禾口透鏡體2的 一面進(jìn)行觀察。從該圖可以看出，輻射阻隔器9為環(huán)狀構(gòu)造，并且延伸到蓋 板6的背面13、 14之外。輻射阻隔器9的直徑^aM當(dāng)選擇，使其與透鏡 支架11的外徑相配，并且只要輕微按壓就可將其安裝到透鏡支架上(對(duì)比附 圖3)。這樣可保證不會(huì)有Mt光在輻射阻隔器9和透鏡支架11之間進(jìn)入 入射區(qū)域3的范圍之內(nèi)。
附圖5是附圖4所示蓋板6的剖面透視圖，從中可以看出，輻射阻隔 器m蓋板6的，厚度。從附圖中還可看出，蓋板6對(duì)應(yīng)于,裝置2的 節(jié)段8具有與蓋板6的節(jié)段7不同的橫截面?？梢詫?duì)蓋板6的節(jié)段7、 8進(jìn) 4亍調(diào)整，使其適合攝像頭或者光源的要求?？上攵绕淇梢詫⑸w板6的 節(jié)段7設(shè)計(jì)成某種適當(dāng)?shù)臉?gòu)造，例如可將光源發(fā)出的電磁輻射在所需的范圍 內(nèi)偏轉(zhuǎn)。同樣也可將節(jié)段8設(shè)計(jì)成適當(dāng)?shù)臉?gòu)造，使得該節(jié)段肖辦起到與透鏡 一樣的光學(xué)作用。
最好僅在蓋板6的背面13、 14設(shè)計(jì)成結(jié)構(gòu)使得主要由蓋板6的正面所 決定的光學(xué)系統(tǒng)不會(huì)受到影響。
如果育,使光學(xué)模塊的光源與攝像頭同步工作，也就是僅當(dāng)攝像頭灘確 而言是半導(dǎo)體元件)拍攝圖像時(shí)，才開(kāi)始照射周圍環(huán)境，則較為適宜。這樣 可保證不會(huì)因?yàn)楣庠炊璴起發(fā)熱問(wèn)題，而連續(xù)照明方式這會(huì)產(chǎn)生這樣的情況。
〈OT本發(fā)明可以設(shè)計(jì)出一種適用于駕駛輔助系統(tǒng)的光學(xué)模塊，既能夠以不 顯眼的方式將其安裝于汽車之中，又可使攝像頭所拍攝的圖像具有良好的質(zhì) 量。
權(quán)利要求
1.光學(xué)模塊，所述光學(xué)模塊具有一個(gè)用于將電磁輻射投射于攝像機(jī)(15)上的透鏡裝置(2)以及一個(gè)布置于透鏡裝置入射區(qū)域(3)周圍的光源(4)，所述透鏡裝置(2)和光源(4)均具有能透過(guò)電磁輻射的蓋板(6)，且蓋板(6)上設(shè)置有一個(gè)輻射阻隔器(9)，該輻射阻隔器阻隔光源(4)發(fā)出的輻射，并且可阻止光源(4)發(fā)出的輻射直接進(jìn)入透鏡裝置(2)之中，其特征在于該攝像機(jī)(15)由半導(dǎo)體元件構(gòu)成，并且輻射阻隔器(9)集成在蓋板(6)中使得進(jìn)入蓋板(6)的光線不會(huì)沿橫向到達(dá)入射區(qū)域(3)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)模塊，其特征在于，繊射阻隔器(9) 布置于透鏡裝置(2)的入射區(qū)域(3)的周圍。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的光學(xué)模塊，其特征在于，該輻射 阻隔器(9)設(shè)計(jì)成:使得該輻射阻隔器(9)鄰接 裝置(2)的M支架(11)。
4. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的光學(xué)模塊，其特征在于， 所述輻射阻隔器(9) J^R匹配地與蓋板(6)連接在一起。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一權(quán)禾腰求所述的光學(xué)模塊，其特征在 于，所述輻射阻隔器(9)和蓋板(6)設(shè)計(jì)成一個(gè) 。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的光學(xué)模塊，其特征在于， 蓋板(6)至少在其朝向光源(4)或#^體(2)的一側(cè)具有一種結(jié)構(gòu)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)模塊，其特征在于，這種結(jié)構(gòu)具有能 夠使電磁輻射的光路偏轉(zhuǎn)的形狀。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的光學(xué)模塊，其特征在于， 所述蓋板(6)在其背向光源(4)或者透鏡裝置(2)的一側(cè)具有一個(gè)平整或 者均勻光滑的表面。
9. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的光學(xué)模塊，其特征在于， 所述光源(4)由至少局部圍繞透鏡裝置(2)的一個(gè)或者多個(gè)發(fā)光二極管或者 激光二極管構(gòu)成。
10. 根據(jù)上述權(quán)禾腰求中任一權(quán)利要求所述的光學(xué)模塊，其特征在于， 所述蓋板(6)微匹鵬與光學(xué)模塊(1)的夕卜殼(10)連接在一起。
11. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的光學(xué)模塊，其特征在于，所^M板(6)與布置于其上的輻射阻隔器(9)—并卡接在外殼(10)之中。
12. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的光學(xué)模塊，其特征在于， 所述蓋板(6)在透鏡裝置(2)的區(qū)域內(nèi)具有不同于光源(4)區(qū)域內(nèi)形狀的 皿，尤其是具有不同的橫截面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光學(xué)模塊，具有一個(gè)用于將電磁輻射投射于半導(dǎo)體元件(15)上的透鏡裝置(2)以及一個(gè)布置于透鏡裝置入射區(qū)域(3)周圍的光源(4)，透鏡裝置(2)和光源均具有能透過(guò)電磁輻射的蓋板(6)，且蓋板(6)上設(shè)置有一個(gè)輻射阻隔器(9)，該輻射阻隔器阻隔光源(4)發(fā)出的輻射，并且可阻止光源(4)發(fā)出的輻射直接進(jìn)入透鏡裝置(2)之中。
文檔編號(hào)H04N5/225GK101341520SQ200680014403
公開(kāi)日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2006年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月29日
發(fā)明者H·弗倫澤爾, H·施米特 申請(qǐng)人:西門子威迪歐汽車電子股份公司