CN101233422A - 距离测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种距离测量仪，尤其是构造成手持式仪器的激光测距仪(10)，具有电路板(18)和发射或接收单元(20，22)，其用于发射或接收测量信号，并且还包括有外壳(30，46，82，96，130)，该外壳具有面向电路板(18)的底面(32，48，102，140)、侧面和信号面(38，50，98，142)。本发明提出，侧面构造成信号面(38，50，98，142)。

Description

距离测量仪

背景技术

本发明涉及一种按照权利要求1的前序所述的距离测量仪，尤其是一种构造成手持式仪器的激光测距仪。

由EP 1 351 070 A1已知一种距离测量仪，具有电路板，在g电路板上固定有用于产生测量信号的激光二极管以及用于接收测量信号的光电二极管，它们分别具有外壳，该外壳具有可被测量信号穿透的玻璃盖。

本发明的优点

本发明涉及一种距离测量仪，尤其是一种构造成手持仪器的激光测距仪，它具有电路板和发射或接收单元，其用于发射或接收测量信号；还包括有外壳，该外壳具有侧面、信号面和面向电路板的底面。

本发明提出：将侧面构造成信号面。可以有利地通过发射或接收单元的外壳，实现测量信号的侧面发射或者接收。特别有利地可以用一种简单的结构，使平行于电路板取向的测量信号实现发射或接收。为了使发射或接收单元达到高稳定性，底面可以贴靠在电路板上。底面可以附加地直接固定在电路板上，外壳可以通过材料配合连接方式直接固定在电路板上，因此通过材料配合连接方式可以附加地实现与电路板的可靠的电连接。底面优选构造成平整的平面。该平面可以有利地平行于电路板。所谓“侧面”按此关系应该是指外壳的表面，它与底面和与位于底面对面的顶盖面不同。底面和侧面优选呈30°和120°之间的角度。此外所谓“信号面”应该是指布置在测量信号的路径中的表面。发射或接收单元可以优选构造用于发射或接收可见的光线。发射单元更有利地构造成激光二极管，例如VCSEL二极管(Vertical Cavity Surface EmittingLaser(垂直腔面发射激光器))，也就是说具有垂直空腔的表面发射的激光器。备选地可以考虑将发射或接收单元构造成发射装置或接收装置，用于其它的电磁射线，例如红外射线、雷达射线等等，或者超声波。

外壳更有利地具有至少两个材料层，其中通过在材料层之间的界面建立起电连接。因此可以简单地并且通过外壳的紧凑结构建立起外壳的内部电连接。界面可以由材料层贴靠在相邻材料层上的贴合面来构成。外壳可以有利地具有多个材料层的层结构，这些材料层在层叠方向上涂覆于多个层面上。所谓“层叠方向”应该是指这样的方向，它横交于涂层方向，尤其是垂直于涂层方向。在一个层面上设有一个材料层。备选地可以在一个层面上设有多个材料层，这些材料层相互紧邻着。通过两个材料层之间的界面，可以在一个层面上或者在两个相邻的层面之间建立电连接。为了建立电连接，优选用导电的元素涂覆界面，例如一种焊料(Loetlegierung)。

发射或接收单元更有利地具有二极管芯片，它在至少两个层面上分别与界面电连接。因此可以实现二极管芯片的电接线，这种接线有效地，例如通过至少一个层厚相互电绝缘。

如果外壳具有焊接面，该焊接面与界面电连接，那么当将外壳直接焊接在电路板上时，就可以简单方便地使发射或接收单元在电路板上实现可靠的电连接。此外可以避免采用外部的电接线元件来实现电接通，例如柱脚状的接线柱，因此可以实现发射或接收单元的紧凑的结构。此外还可以使外壳的内腔向外实现良好的密封，因为可以避免将外部电接线穿过外壳引入内腔里。所谓“焊接面”尤其应该是指外壳的外表面，它涂有焊剂，用于将外壳焊接在电路板上。

在此方面此外还提出：焊接面在层叠方向上被界面界定。如果外壳设有多个焊接面，通过这些焊接面分别与界面在层面上建立起电连接，那么因此就可以在界面之间实现有效的电绝缘。

在一种实施变型方案中，外壳具有带有焊接面的凹槽。在将外壳焊到电路板上去时，可以避免焊剂的不期望地扩散，其措施是焊剂例如在回流钎焊(Aufschmelzloetung)时装入被凹槽和电路板所界定的空腔里。如果焊接面在层叠方向上被界定了，那么就可以根据焊剂的扩散情况有利地避免层面超越焊接面边界而不期望地接通。

在本发明的一种有利的改进方案中提出：发射或接收单元具有固定机构，它用于将与底面和与信号面不同的外表面固定在电路板上。因此对于测量信号相对于电路板的取向，可以有利地扩展发射或接收单元的应用范围。如果外壳具有至少两个构造成焊接面的固定机构，这些固定机构布置在两个相互邻接的外表面上，那么可以方便地实现这种灵活性，其中附带地可以实现发射或接收单元的紧凑结构。相互邻接的外表面更为有利地相向成角度。

此外还提出：发射或接收单元具有转向机构，用于使测量信号转向，该转向机构布置在外壳里。因此可以简单地并用一种紧凑的结构针对在邻近范围里的目标物体实现更加精密的距离测量，并且在测量时，测量信号例如以相对于电路板的视差角(Parallaxenwinkel)取向。

在此方面，可以简单地通过使转向机构整体地模制在外壳上，来减少发射或接收单元的制造费用。

其它优点见以下对附图的说明。在附图中示出了本发明的实施例。附图、说明和权利要求书包含了许多特征的组合。专业人士更适宜地也能够分别地研究这些特征，并合并成合理的其它特征组合。

附图所示为：

图1距离测量仪，具有电路板、发射单元和接收单元；

图2具有固定在电路板上的外壳的发射单元；

图3发射单元的一种备选外壳的透视图；

图4在电路板上具有图3所示外壳的发射单元的局部剖视图；

图5图3所示外壳的接触部位；

图6在电路板上具有图3所示外壳的发射单元的俯视图；

图7具有三个凹槽的一种备选的外壳；

图8具有一种备选的外壳的发射单元，该外壳带有焊接面；

图9具有转向机构的接收单元；

图10具有备选的转向机构的接收单元。

实施例的说明

图1示出了一种构造成激光测距仪10的距离测量仪。这种距离测量仪具有外壳12和用于接通和断开距离测量仪、用于起动或配置测量过程的操纵元件14以及显示器16。在外壳12里设有电路板18，在该电路板上固定有构造成激光二极管的发射单元20和构造成光电二极管的接收单元22。为了测量从激光测距仪10至远离物体的距离，在激光测距仪10运行时，由发射单元20将发射测量信号以光线的形式沿着平行于电路板18的光线方向24通过发射光学装置26发射出。被远离物体的表面所反射的发射测量信号通过接收光学装置28作为接收测量信号由接收单元22接收。由发射测量信号和接收测量信号的比较就可以求出所要的距离。

电路板18和接收单元22示出于图2的剖视图中。接收单元22包括有外壳30，它具有焊接在电路板18上的底面32、对峙于底面32布置的顶盖面34、第一侧面36和构造成信号面38的第二侧面。接收单元22还包括有布置在外壳30里的用于对接收测量信号进行接受的二极管芯片40。信号面38布置在平行于电路板18取向的、用于接收测量信号的光学轴线42上，并由可被接收测量信号透过的玻璃盖44构成。

接收单元22的外壳46的另一种实施方式示出于图3的透视图中。在接收单元22装配在电路板18上的状态下，如图6所示，外壳46的底面48固定在电路板18上。外壳46除此之外还包括有在图4中所示的构造成信号面50的侧面。为了将底面48焊接在电路板18上，外壳46设有两个凹槽52、54，它们分别包括焊接面56或58。焊接面56、58分别用焊料涂覆，这种焊料用阴影线简略示出。在将接收单元22固定在电路板18上时，如在图6中所示那样，在回流钎焊的情况下，用焊料填充由凹槽52或54和电路板18所界定的空腔。外壳46此外还具有凹陷部60，在该凹陷部里，在接收单元22组装起来的状态下布置有图4中所示的二极管芯片62。

具有外壳46的接收单元22示出于图4的部分剖视图里，其为组装起来的状态并装在电路板18上。外壳46具有四个材料层64、66、68、70，它们在层叠方向72上涂覆。材料层64、66、68、70由陶瓷组成。在凹陷部60里布置了二极管芯片62，它焊接在界面74上。二极管芯片62通过焊接连接与界面74电连接。此外，二极管芯片62与界面78同样也电连接，确切地说是通过键合线(Bonddraht)76，该键合线一边焊接在二极管芯片62上，另一边焊接在界面78上。为了焊接二极管芯片62和键合线76，界面74或78具有焊料。这种焊料如在图5中详细所示那样，与焊接面56或58接触，从而在界面74或78和焊接面56或58之间建立起电连接。因此二极管芯片62与电路板18一方面通过界面74和焊接面56在第一层面上电连接，另一方面通过界面78和焊接面58在第二层面上与电路板18电连接。凹陷部60由构造成信号面50的玻璃盖80向外实现绝缘。在一种实施变型方案中，可以由整体的塑料件制成外壳46，该塑料件具有冲压栅格。在这种情况下，外壳46具有在层叠方向上涂覆于多个层面上的材料层，其中层叠方向平行于栅格轴线。在两个不同的层面上和/或在一个层面里的相邻的材料层可以彼此用界面贴靠，其中界面由基本栅格室的界面构成。冲压栅格优选由导电的材料制成，因此通过冲压栅格在外壳46里建立起内部电接线，并建立起与焊接面的电连接，这个焊接面用于将外壳46焊接到电路板18上。

图5示出了外壳46的另一剖视图。可以见到材料层64、66、68、70以及具有焊接面56的凹槽52。二极管芯片62焊接在界面74上(图4)，该界面涂覆有焊料，它在材料层66之下直至接触部位81与焊接面56相连续。

图6示出了具有外壳46的接收单元22布置在电路板18上的俯视图。

图7中用透视图示出了接收单元22的外壳82的一种备选实施方式。以下的说明限于外壳46和82在结构上的区别。对于外壳46和82的相同的构件就不再用新的参考标号。外壳82具有三个凹槽84、86、88，它们分别有焊接面90、92、94，用于将底面48焊接在电路板18上。在接收单元22安装于电路板18上的状态下，通过焊接面90、94和界面74、78在两个层面上建立起电路板18和二极管芯片62之间的电连接，就是说按照图4和5已经说明过的类型和方式。通过沿着层叠方向72位于更低处的第三层面上的界面95建立起二极管芯片62到电路板18上的接地连接，其中界面95一方面与二极管芯片62电连接，另一方面与焊接面92电连接。为了在位于较低的层面和上面的层面之间实现有效的电绝缘，焊接面92一方面被界面78在层叠方向72上界定，另一方面焊接面90、94被界面74在层叠方向72上界定。

在图8中概略示出具有另一种实施方式的外壳96的接收单元22。该外壳具有信号面98，该信号面可以被由二极管芯片100所接收到的测量信号透过，并且上述外壳还有底面102，该底面焊接在电路板18上。此外外壳96还包括有与底面102和信号面98不同的外表面104、106、108、110。底面102和外表面104、106、108、110设有构造成焊接面的固定机构112、114、116、118、120、124、126、128。在一种装配变型方案中，外表面104、106、108、110之一可以借助于固定机构112、114、116、118、120、124之一而焊接到电路板18上，因此由二极管芯片100所产生的测量信号可以相对于电路板18实现不同的取向。

在所有已经叙述过的实施例中，发射单元20和接收单元22无论是在其结构方面，还是在将它们固定于电路板18上的方式和形式方面都是一样的。对于发射单元20和接收单元22的对应部分不再用新的参考标号。

在图9中示出了接收单元22的外壳130的一种备选实施方式的剖视图。外壳130具有多个材料层132、134、136、138，该外壳用底面140焊接在电路板18上。外壳130的一个侧面构造成信号面142，并由可以透过接收测量信号的玻璃盖144构成。备选地可以考虑取消掉玻璃盖144，或者考虑信号面142由一种铸造材料构成。在外壳130里设有二极管芯片146，它焊在界面148上。如上对于接收单元22按照图4所述的那样，二极管芯片146一方面与界面148电连接，并且通过键合线150与界面152电连接。界面148、152分别与图中未示出的外壳130的焊接面电连接，通过该焊接面将外壳130焊接在电路板18上。因此二极管芯片146电连接到电路板18上。在对布置在附近范围里的物体进行距离测量时，构造成光线153的接收测量信号以相对于电路板18的视差角射到信号面142上。为了能够通过二极管芯片146来接收这种测量信号，接收单元22设有转向机构154。该转向机构由材料层138的突出部构成，它必要时涂覆有反射物质。

图10示出了接收单元22的一种实施变型方案。这种接收单元具有转向机构156，它布置在外壳130里。

在另外一种实施例中，发射单元20按所述方式和形式构造，并固定在电路板18上，该电路板已在上面用于接收单元22作了说明。

Claims (10)

1.距离测量仪，尤其是构造成手持式仪器的激光测距仪(10)，具有电路板(18)和发射或接收单元(20，22)，其用于发射或接收测量信号，并且还包括有外壳(30，46，82，96，130)，该外壳具有面向电路板(18)的底面(32，48，102，140)、侧面和信号面(38，50，98，142)，其特征在于，侧面构造成信号面(38，50，98，142)。

2.按权利要求1所述的距离测量仪，其特征在于，外壳(46，82，130)具有至少两个材料层(64，66，68，70，132，134，136，138)，其中通过界面(74，78，95，148，152)在材料层(64，66，68，70，132，134，136，138)之间建立起电连接。

3.按权利要求2所述的距离测量仪，其特征在于，发射或接收单元(20，22)具有二极管芯片(62，146)，该二极管芯片在至少两个层面上分别与界面(74，78，148，152)电连接。

4.按权利要求2或3所述的距离测量仪，其特征在于，外壳(46，82)具有焊接面(56，58，90，92，94)，该焊接面与界面(74，78，95)电连接。

5.按权利要求4所述的距离测量仪，其特征在于，焊接面(90，92，94)在层叠方向上(72)由界面(74，78)界定。

6.按上述权利要求之一所述的距离测量仪，其特征在于，外壳(46，82)具有带有焊接面(56，58，90，92，94)的凹槽(52，54，84，86，88)  。

7.按上述权利要求之一所述的距离测量仪，其特征在于，发射或接收单元(20，22)具有固定机构(112，114，116，118，120，124)，该固定机构用于将与底面(102)和与信号面(98)不同的外表面(104，106，108，110)固定在电路板(18)上。

8.按权利要求7所述的距离测量仪，其特征在于，外壳(96)具有至少两个构造成焊接面的固定机构(112，114，116，118，120，124)，这些固定机构布置在两个相互邻接的外表面(104，106，108，110)上。

9.按上述权利要求之一所述的距离测量仪，其特征在于，发射或接收单元(20，22)具有用于使测量信号转向的转向机构(154，156)，该转向机构布置在外壳(130)里。

10.按权利要求9所述的距离测量仪，其特征在于，转向机构(154)整体地模制在外壳(130)上。

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