Cámara estéreo para el registro del entorno.

Cámara estéreo para el registro del entorno con un sensor derecho de la imagen y un sensor izquierdo de la imagen

(1), a los que está asociado, respectivamente, un objetivo (9) para la reproducción del entorno sobre los sensores de la imagen (1), en la que los sensores de la imagen (1) están retenidos por medio de un soporte (3) adyacentes entre sí y a distancia uno del otro y con una placa de circuito impresor (13), que está dispuesta sobre el soporte (3) y que presenta al menos las líneas de señales y las líneas de alimentación de ambos sensores de la imagen (1), caracterizada porque cada uno de los sensores de la imagen (1) está montado sobre un sustrato de soporte (8) separado, los objetivos (9) y los dos sustratos de soporte (8) están dispuestos sobre el soporte (3) y a distancia de la placa de circuito impreso (13) y los sensores de la imagen (1) están conectados por medio de conexiones flexibles (15) con las líneas de señales y de suministro, en la que un contacto flexible está configurado entre la placa de circuito impreso y los sustratos de soporte.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E08169991.

Solicitante: Silicon Micro Sensors GmbH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Königsbrücker Strasse 96 01099 Dresden ALEMANIA.

Inventor/es: BUSSE,ERIK.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > TRANSMISION DE IMAGENES, p. ej. TELEVISION > H04N13/00 (Sistemas de televisión estereoscópica; Sus detalles (adaptados especialmente para televisión en color H04N 15/00))

PDF original: ES-2541914_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Cámara estéreo para el registro del entorno La invención se refiere a una cámara estéreo para el registro del entorno con un sensor derecho de la imagen y un sensor izquierdo de la imagen, a los que está asociado, respectivamente, un objetivo para la reproducción del entorno sobre los sensores de la imagen, en la que los sensores de la imagen están retenidos por medio de un soporte adyacentes entre sí y a distancia uno del otro y con una placa de circuito impresor, que está dispuesta sobre el soporte y que presenta al menos las líneas de señales y las líneas de alimentación de ambos sensores de la imagen.

Tales cámaras de estéreo se emplean para diferentes aplicaciones, para controlar sobre la base de la detección óptica y de la evaluación del entorno tridimensional el movimiento de un dispositivo móvil. Para la realización de las funciones posibles del dispositivo, para su posicionamiento y también para la prevención de colisiones durante el movimiento es necesario detectar continuamente objetos del entorno y su distancia con respecto al dispositivo y conducirlos a una evaluación en tiempo real.

La detección espacial del entorno se basa, como se conoce, en el registro síncrono de imágenes con dos unidades de registro, que presentan una distancia lateral entre sí, en la dirección de la visión del objeto, de manera que de los objetos respectivos del entorno están disponibles continuamente dos imágenes desde direcciones que se desvían ligeramente una de la otra para la evaluación. Estas imágenes estéreo son sometidas a un procesamiento especial de la imagen para detectar tridimensionalmente de forma continua el entorno.

La estructura de una cámara estéreo de este tipo comprende regularmente dos sensores electrónicos de la imagen, a los que está asociado un objeto adaptado al caso de aplicación respectivo y también al sensor. Un sensor de la imagen y un objetivo forman, respectivamente, una de las unidades de registro descritas anteriormente. Los sensores de la imagen están montados sobre una placa de circuito impreso, sobre la que están dispuestas líneas de señales, líneas de alimentación y, dado el caso, al menos unidades de procesamiento previo de señales.

La placa de circuito impreso incluyendo las estructuras descritas está montada sobre un soporte. Sobre cada sensor de la imagen con la distancia necesaria de manera correspondiente al sistema óptico del objetivo está dispuesto el objetivo. Está montado sobre el soporte y la placa de circuito impreso de tal manera que el sensor de la imagen está totalmente envuelto y la luz solamente índice a través de las lentes sobre el sensor de la imagen. Dado el caso, el objetivo presenta a tal fin una carcasa propia. Esta estructura básica se describe con diferentes detalles de realización, por ejemplo, en el documento DE 102 59 795 A1 y en el documento US 6.392.688 B1.

El soporte y de la misma manera sus conexiones con la placa de circuito impreso y con el objetivo o su carcasa debe cumplir diferentes requerimientos mecánicos, térmicos, químicos y eléctricos para los diferentes casos de aplicación. Debiendo garantizarse especialmente la estabilidad mecánica para la utilización en dispositivos móviles. Por este motivo, los soportes están fabricados la mayoría de las veces de metal.

Además, el comportamiento de dilatación térmica del soporte y de la placa de circuito impreso montada fijamente sobre el soporte influye sobre las imágenes registradas con la cámara. Los diferentes coeficientes de dilatación de ambos materiales conectados entre sí conducen, en virtud de del calor generado a través de los componentes electrónicos durante el funcionamiento a un desplazamiento de los sensores de la imagen con relación a sus objetivos. En virtud de ello, por ejemplo, en el caso de funcionamiento prolongado de una cámara estéreo se constatan pérdidas en la calidad de la imagen. Estos perjuicios están condicionados, por una parte, por un desplazamiento de los ejes ópticos de ambas unidades de registro relativamente entre sí como consecuencia de la diferente dilatación del soporte y de la placa de circuito impreso. De esta manera, las imágenes estéreo no se solapan ya totalmente entre sí, de manera que solamente es posible un registro espacial del entorno con condiciones o no es posible en absoluto. Por otra parte, los perjuicios están condicionados por luz dispersa, que incide debido a conexiones defectuosas entre el soporte y el objetivo sobre un sensor de la imagen 5. Las conexiones entre el soporte y el objetivo son la mayoría de las veces conexiones adhesivas, que se pueden desgarrar como consecuencia de las dilataciones térmicas del soporte y el objetivo.

Por lo tanto, la invención tiene el cometido de indicar una cámara estéreo, que garantiza una óptica estable en el tiempo de las dos unidades de registro por sí y relativamente entre sí también en el caso de carga térmica y mecánica.

Con la cámara estéreo descrita a continuación se impide una influencia de los ejes ópticos de las dos unidades de registro a través de la placa de circuito impreso o a través de la conexión de la placa de circuito impreso con el soporte en el caso de carga mecánica o térmica de la cámara. Tanto los objetivos como también los sensores de la imagen presenta una unión mecánica solamente todavía con el soporte.

A través de este desacoplamiento de la óptica desde la placa de circuito impreso se puede regular la posición y el ángulo del eje óptico relativamente entre sí de una manera muy estable en el tiempo. Se ha constatado una

desviación de los ejes ópticos de menos de un pixel y, en concreto, tanto en el caso de una carga de choque mecánica de hasta 150 veces la aceleración terrestre como también a temperaturas de funcionamiento en el intervalo entre -20ºC y 70ºC. Estos valores podrían conseguirse con un soporte, que presenta un espesor más reducido del material que los soportes conocidos, de manera que especialmente para materiales de alta calidad se puede conseguir un ahorro de costes.

Además, como consecuencia de la disposición de los sensores de la imagen sobre sustratos de soporte y como consecuencia de un contacto flexible entre la placa de circuito impreso y los sustratos de soporte, se pueden utilizar los sensores electrónicos de la imagen y los objetivos conocidos. Así, por ejemplo, en función de la configuración del objetivo se pueden utilizar sensores de la imagen tanto con carcasa como también sin carcasa, de manera que los sensores de la imagen con carcasa posibilitan realizar el montaje de la cámara fuera de 5 atmósferas de espacio limpio.

También el montaje del objetivo sobre el soporte cumple la elevada capacidad de carga mecánica y térmica de la cámara estéreo, de manera que el objetivo está dispuesto por medio de un porta-objetivo sobre el sensor de la imagen y en este caso crea un espacio hueco ópticamente hermético, con la excepción de la trayectoria óptica de objetivo, alrededor del sensor de la imagen. De esta manera es posible una fijación de superficie mayor del objetivo, que puede compensar, manteniendo una juntura entre los dos componentes a conectar y la utilización de material de juntura flexible para el establecimiento de la unión, tensiones mecánicas entre el soporte y el porta-objetivo. De esta manera se puede evitar el desgarro de la unión sobre una zona de carga térmica y mecánica grande.

Además, la fabricación de un espacio hueco alrededor del sensor de la imagen permite también la utilización de componentes sin carcasa, si cumplen los requerimientos de potencia planteados al sensor de la imagen. Es evidente que dentro del espacio hueco se pueden utilizar de la misma manera componentes con carcasa.

A través de la disposición... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Cámara estéreo para el registro del entorno con un sensor derecho de la imagen y un sensor izquierdo de la imagen (1) , a los que está asociado, respectivamente, un objetivo (9) para la reproducción del entorno sobre los sensores de la imagen (1) , en la que los sensores de la imagen (1) están retenidos por medio de un soporte (3) adyacentes entre sí y a distancia uno del otro y con una placa de circuito impresor (13) , que está dispuesta sobre el soporte (3) y que presenta al menos las líneas de señales y las líneas de alimentación de ambos sensores de la imagen (1) , caracterizada porque cada uno de los sensores de la imagen (1) está montado sobre un sustrato de soporte (8) separado, los objetivos (9) y los dos sustratos de soporte (8) están dispuestos sobre el soporte (3) y a distancia de la placa de circuito impreso (13) y los sensores de la imagen (1) están conectados por medio de conexiones flexibles (15) con las líneas de señales y de suministro, en la que un contacto flexible está configurado entre la placa de circuito impreso y los sustratos de soporte.

2. Cámara estéreo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque un porta-objetivo (11) de al menos un objetivo (9) está constituido de material ópticamente hermético y forma con el soporte (3) un espacio hueco alrededor del sensor de la imagen (1) , estando montado el porta-objetivo (11) ópticamente hermético sobre el soporte (3) .

3. Cámara estéreo de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque el porta-objetivo (11) presenta soportes (19) , con los que el porta-objetivo (11) se encuentra sobre el soporte (3) , de manera que entre el porta-objetivo (11) y el soporte (3) existe una juntura (21) , que está cerrada con material de juntura (25) flexible y ópticamente hermético.

4. Cámara estéreo de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 ó 3, caracterizada porque el porta-objetivo (11) presenta un paso (23) , a través del cual la placa de circuito impreso (13) se proyecta en el espacio hueco, de manera que existe una juntura (21) entre el porta-objetivo (11) y la placa de circuito impreso (13) y porque la juntura

(21) está cerrada con material de juntura (25) flexible y ópticamente hermético.

5. Cámara estéreo de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 ó 4, caracterizada porque el material de juntura

(25) es silicona.

6. Cámara estéreo de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizada porque el porta-objetivo (11) presenta medios de retención (27) , que se extienden en escotaduras (29) en el soporte (3) y cuyas áreas de la sección transversal, que están paralelas a la superficie de base 15 (33) de las escotaduras (29) se incrementan hacia la superficie de base (33) , porque cada medio de retención (27) se proyecta en una escotadura (29) del soporte (3) , porque entre la superficie de base (31) del medio de retención (27) y la superficie de base (33) de la escotadura (29) existe un espacio intermedio (20) y porque el espacio de la escotadura (29) que rodea el medio de retención (27) , incluyendo dicho espacio intermedio, está relleno con un material endurecible (35) .

7. Cámara estéreo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el foco de los objetivos (9) es regulable.

8. Cámara estéreo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los sensores de la imagen (1) presentan una carcasa.

9. Cámara estéreo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el soporte (3) está constituido de metal.