DE102014110510A1

DE102014110510A1 - Circuit board set for the transmitting and receiving combination of an optoelectronic detection device, detection device with such a circuit board set and motor vehicle with such a detection device

Info

Publication number: DE102014110510A1
Application number: DE102014110510.9A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Nies; Jens Nicolai
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2014-07-25
Filing date: 2014-07-25
Publication date: 2016-01-28

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Leiterplattensatz für die Sende- und Empfangskombination einer abtastenden optoelektronischen Detektionseinrichtung, nämlich eines Laserscanners. Eine Senderplatine (26) trägt dabei elektronische Elemente (29) eines optischen Senders und eine Empfängerplatine (27) elektronische Elemente (30) eines optoelektronischen Detektors der Sende- und Empfangskombination. Eine Hauptplatine (25) trägt elektronische Elemente (28) eines Netzteils und/oder eines Spannungsreglers. Der Leiterplattensatz umfasst außerdem elektrische Verbindungen der Senderplatine (26) und der Empfängerplatine (27) mit der Hauptplatine (25). Die Erfindung betrifft außerdem eine optoelektronische Detektionseinrichtung mit einem derartigen Leiterplattensatz sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Detektionseinrichtung. Um mit möglichst geringem Bauraum eine elektrische Spannungsversorgung und sicheren optomechanischen Abgleich von optischem Sender und Detektor der Sende- und Empfangskombination zu schaffen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Hauptplatine (25) und wenigstens eine weitere Platine mehrschichtig ausgebildet sind und die elektrische Verbindung (31, 32, 33) der jeweiligen Platinen (35, 36, 37) durch zwei beiden Platinen (25, 26, 27) gemeinsame flexible Innenlagen (35) ausgebildet ist.The invention relates to a circuit board set for the transmitting and receiving combination of a scanning optoelectronic detection device, namely a laser scanner. A transmitter board (26) carries electronic elements (29) of an optical transmitter and a receiver board (27) electronic elements (30) of an optoelectronic detector of the transmitting and receiving combination. A motherboard (25) carries electronic elements (28) of a power supply and / or a voltage regulator. The circuit board set also includes electrical connections of the transmitter board (26) and the receiver board (27) to the motherboard (25). The invention also relates to an optoelectronic detection device with such a circuit board set and a motor vehicle with such a detection device. In order to provide an electrical power supply and reliable opto-mechanical adjustment of optical transmitter and detector of the transmitting and receiving combination with the least possible space, the invention provides that the main circuit board (25) and at least one further board are multilayered and the electrical connection (31, 32, 33) of the respective boards (35, 36, 37) by two two boards (25, 26, 27) common flexible inner layers (35) is formed.

Description

Die Erfindung betrifft einen Leiterplatinensatz für die Sende- und Empfangskombination einer abtastenden optoelektronischen Detektionseinrichtung, nämlich eines Laserscanners, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine abtastende optoelektronische Detektionseinrichtung, nämlich einen Laserscanner, mit einem Leiterplatinensatz für die Sende- und Empfangskombination der Detektionseinrichtung gemäß Anspruch 7. Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Detektionseinrichtung. The invention relates to a circuit board set for the transmitting and receiving combination of a scanning optoelectronic detection device, namely a laser scanner, according to the preamble of claim 1. The invention further relates to a scanning optoelectronic detection device, namely a laser scanner, with a circuit board set for the transmitting and receiving combination of Detection device according to claim 7. The invention further relates to a motor vehicle with such a detection device.

Im Automobilbereich werden zunehmend unterschiedlichste Fahrerassistenzsysteme eingesetzt, das heißt elektronische Zusatzeinrichtungen zur Unterstützung des Fahrers in bestimmten Fahrsituationen. Laser-basierte Systeme, auch unter der Bezeichnung LIDAR („Light detection and ranging“) bekannt, dienen der optischen Abstands- und Geschwindigkeitsmessung und ermöglichen die Erkennung von Objekten in einer relativ großen Reichweite bis etwa 200 Meter vom Fahrzeug mit einer hohen Messgenauigkeit. Die Detektionseinrichtung, beispielsweise ein Laserscanner, wird beispielsweise im vorderen Bereich des Fahrzeugs platziert, wie etwa hinter der Windschutzscheibe, oder am Kühlergrill, um unter anderem die Zeit bis zum Aufprall zu ermitteln. Solche Systeme können aber auch im seitlichen Bereich des Fahrzeugs platziert werden, um insbesondere den Totwinkel des Kraftfahrzeugs zu überwachen. In the automotive sector, a wide variety of driver assistance systems are increasingly being used, that is, electronic ancillary equipment to assist the driver in certain driving situations. Laser-based systems, also known as LIDAR ("light detection and ranging"), are used for optical distance and speed measurement and allow the detection of objects in a relatively long range up to about 200 meters from the vehicle with a high accuracy. The detection device, for example a laser scanner, is placed, for example, in the front region of the vehicle, such as behind the windshield, or on the radiator grille, in order, among other things, to determine the time until the impact. However, such systems can also be placed in the lateral area of the vehicle, in particular to monitor the blind spot of the motor vehicle.

Ein Laserscanner arbeitet nach dem Lichtlaufprinzip, wobei elektromagnetische Strahlen (Laserpulse) ausgesendet werden und die von einem Zielobjekt in der Umgebung des Fahrzeugs reflektierten Strahlen detektiert werden. Bekannte Laserscanner weisen eine Sende- und Empfangskombination auf, welche einen optischen Sender zum Aussenden elektromagnetischer Strahlen und einen optoelektronischen Detektor zum Empfangen von reflektierten Strahlen und zur Bereitstellung eines elektrischen Empfangssignals in Abhängigkeit der empfangenen Strahlen aufweist. Dabei werden die ausgesendeten elektromagnetischen Strahlen (kurze Laserpulse) über einen schwenkbaren Spiegel so abgelenkt, dass eine Abtastung des gesamten Sichtfelds innerhalb eines bestimmten Abtastwinkelbereichs stattfindet. Pro Abtastwinkel wird dabei ein Laserimpuls ausgesendet. Im selben Winkelschritt werden die reflektierten Strahlen mittels des optoelektronischen Detektors empfangen und ein entsprechendes elektrisches Empfangssignal bereitgestellt. Während Echos, beziehungsweise Pulse, im Empfangssignal erkannt, so sind diese grundsätzlich auf Reflektionen der ausgesendeten Strahlen an Zielobjekten in der Umgebung zurückzuführen. Die Laufzeit zwischen dem Aussenden und dem Empfangen des Echos ist proportional zur Distanz zum Objekt. Aus der Lichtlaufzeitmessung wird die Entfernung für den jeweiligen Winkelschritt ermittelt. A laser scanner works according to the light-propagation principle, wherein electromagnetic radiation (laser pulses) are emitted and the rays reflected by a target object in the vicinity of the vehicle are detected. Known laser scanners have a transmitting and receiving combination which has an optical transmitter for emitting electromagnetic radiation and an optoelectronic detector for receiving reflected beams and for providing an electrical received signal as a function of the received beams. In this case, the emitted electromagnetic beams (short laser pulses) are deflected by a pivotable mirror so that a scan of the entire field of view takes place within a certain scanning angle range. Per scanning angle while a laser pulse is emitted. In the same angular step, the reflected beams are received by means of the optoelectronic detector and a corresponding electrical reception signal is provided. While echoes, or pulses, detected in the received signal, so these are basically due to reflections of the emitted rays to target objects in the environment. The time between sending and receiving the echo is proportional to the distance to the object. From the time of flight measurement, the distance for the respective angular step is determined.

Der optische Sender und der optoelektronische Detektor bilden eine Sende- und Empfangskombination der optoelektronischen Detektionseinrichtung, das heißt dem Laserscanner. Die Sende- und Empfangskombination wird auch als Transceiver bezeichnet. Der optische Sender und der optoelektronische Detektor müssen dabei auf einander abgestimmt beziehungsweise abgeglichen werden, um ein Scannen nach dem Prinzip der Lichtlaufzeitmessung zu gewährleisten. The optical transmitter and the optoelectronic detector form a transmitting and receiving combination of the optoelectronic detection device, that is the laser scanner. The transmit and receive combination is also called a transceiver. The optical transmitter and the optoelectronic detector must be tuned or adjusted to one another in order to ensure scanning according to the principle of light transit time measurement.

DE 10 2010 047 984 A1 offenbart einen derartigen Laserscanner mit einer Sende- und Empfangskombination sowie einer Umlenkspiegelanordnung. Eine Sendereinheit umfasst dabei eine Senderplatine, auf welcher ein gepulster Laser als optischer Sender angeordnet ist. Eine Empfängerplatine trägt die elektronischen Elemente des optoelektronischen Detektors. Die Umlenkspiegeleinheit umfasst einen den Sender zugeordneten Sendespiegel, welcher die ausgesendeten Strahlen des optischen Senders auf die zu vermessende Szene umlenkt. Dem Empfänger ist ein Empfangsspiegel zugeordnet, welcher die von Zielobjekten reflektierten Strahlen auf dem optoelektronischen Detektor umlenkt. Der Sendespiegel und der Empfangsspiegel sind von einer Antriebseinheit um eine gemeinsame Rotationsachse drehbar. DE 10 2010 047 984 A1 discloses such a laser scanner with a transmitting and receiving combination and a Umlenkspiegelanordnung. A transmitter unit in this case comprises a transmitter board on which a pulsed laser is arranged as an optical transmitter. A receiver board carries the electronic elements of the optoelectronic detector. The deflecting mirror unit comprises a transmitting mirror associated with the transmitter, which deflects the emitted beams of the optical transmitter onto the scene to be measured. The receiver is assigned a reception mirror which deflects the beams reflected by target objects on the optoelectronic detector. The transmitting mirror and the receiving mirror are rotatable by a drive unit about a common axis of rotation.

Der Leiterplatinensatz für die Sende- und Empfangskombination umfasst neben der Sendeplatine und der Empfängerplatine eine Hauptplatine, welche elektronische Elemente eines Netzteils und/oder eines Spannungsreglers für den optoelektronischen Detektor trägt. Zur elektrischen Versorgung der Sende- und Empfangskombination sind die Platinen des Leiterplatinensatzes mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden. Alternativ sind die Senderplatine und die Empfängerplatine über elektrische Verbindungen mit der Hauptplatine verbunden, welche mit der Spannungsquelle verbunden ist. Die elektrische Verbindung der Platinen erfolgt herkömmlich über Steckverbindungen. The printed circuit board set for the transmit and receive combination comprises, in addition to the transmission board and the receiver board, a motherboard which carries electronic elements of a power supply and / or a voltage regulator for the optoelectronic detector. For electrical supply of the transmitting and receiving combination, the circuit boards of the printed circuit board set are connected to an electrical voltage source. Alternatively, the transmitter board and the receiver board are connected via electrical connections to the motherboard, which is connected to the voltage source. The electrical connection of the boards is done conventionally via connectors.

Eine Lichtlaufzeitmessung mit der Sende- und Empfangskombination eines Laserscanners erfordert im Betrieb eine hohe Gleichspannung, sowohl zur Erzeugung der Laser-Impulsleistung als auch für die Vorspannung der Dioden des optoelektronischen Detektors, üblicherweise Avalanche-Photodioden. An die bauliche Konstruktion des Laserscanners besteht grundsätzlich die Anforderung, den Bauraum möglichst klein zu halten und außerdem die Spannung führenden Leitungen und elektronischen Bauteile vor unerwünschten Berührungen durch Personen zu sichern. Insbesondere beim optomechanischen Abgleich von Sender und Empfänger des Transceivers, aber auch grundsätzlich bei der Montage des Laserscanners und der Herstellung der Steckverbindungen der Platinen des Leiterplattensatzes kommt es immer wieder zu derartigen Berührungen, welche Fehlfunktionen zur Folge haben können. A light transit time measurement with the transmit and receive combination of a laser scanner requires a high DC voltage during operation, both for generating the laser pulse power and for biasing the diodes of the optoelectronic detector, usually avalanche photodiodes. In principle, the construction of the laser scanner has the requirement to keep the space as small as possible and also to secure the voltage-carrying lines and electronic components against undesired contact by persons. Especially in the optomechanical adjustment of transmitter and receiver of Transceivers, but also in principle during the installation of the laser scanner and the production of the connectors of the circuit boards of the circuit board set, there are always such touches, which can cause malfunction.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Leiterplatinensatz für eine optoelektronische Detektionseinrichtung sowie eine optoelektronische Detektionseinrichtung mit einem solchen Leitersatz für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug zu schaffen, welche mit möglichst geringem Bauraum eine elektrische Spannungsversorgung und sicheren optomechanischen Abgleich von optischem Sender und Detektor der Sende- und Empfangskombination der Detektionseinrichtung schaffen. The present invention has for its object to provide a circuit board set for an optoelectronic detection device and an optoelectronic detection device with such a ladder set for a motor vehicle and a motor vehicle, which with the least possible space an electrical power supply and secure optomechanical adjustment of optical transmitter and detector of the transmitter and receive combination of the detection device create.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Leiterplatinensatz mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe wird außerdem gemäß Anspruch 7 durch eine abtastende optoelektronische Detektionseinrichtung mit einem solchen Leiterplatinensatz gelöst. Ferner wird die Aufgabe gemäß Anspruch 9 durch ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Detektionseinrichtung gelöst. This object is achieved by a circuit board set with the features of claim 1. The object is also achieved according to claim 7 by a scanning optoelectronic detection device with such a printed circuit board set. Furthermore, the object is achieved according to claim 9 by a motor vehicle with such a detection device.

Erfindungsgemäß sind wenigstens die Hauptplatine, welche elektronische Elemente eines Netzteils und/oder eines Spannungsreglers für den Detektor der Sende- und Empfangskombination trägt, und eine weitere Platine mehrlagig ausgebildet sind, wobei die elektrische Verbindung dieser mehrlagigen Platinen durch zwei beiden Platinen gemeinsame flexible Lagen ausgebildet ist. Die flexiblen Lagen, welche die elektrische Verbindung schaffen, sind wenigstens in einem freien Abschnitt zwischen den elektrisch verbundenen Platinen flexibel. Auf diese Weise werden beide einzelnen Platinen flexibel in allen Achsen und hochspannungssicher ohne jegliche Steckverbindung verbunden. Die beiden erfindungsgemäß verbundenen Platinen können gemeinsam hergestellt werden, so dass die elektrischen Leitungen gegen Berührung, beispielsweise bei der Montage oder Wartung des Laserscanners, gesichert sind. Die einzelnen Platinen des Leiterplattensatzes (Hauptplatine, Empfängerplatine, Senderplatine) können als starre Leiterplatten ausgebildet sein, so dass mit den flexiblen elektrischen Verbindungen eine starr-flexible Leiterplatte geschaffen ist. According to the invention, at least the main board, which carries electronic elements of a power supply and / or a voltage regulator for the detector of the transmitting and receiving combination, and a further board are formed in multiple layers, wherein the electrical connection of these multilayer boards by two two boards common flexible layers is formed , The flexible layers that provide the electrical connection are flexible at least in a free portion between the electrically connected boards. In this way, both individual boards are flexibly connected in all axes and high voltage safe without any plug connection. The two boards connected according to the invention can be produced together, so that the electrical lines are secured against contact, for example during assembly or maintenance of the laser scanner. The individual boards of the circuit board set (motherboard, receiver board, transmitter board) can be designed as rigid circuit boards, so that the flexible electrical connections a rigid-flexible circuit board is created.

Durch Verwendung eines erfindungsgemäßen Leiterplattensatzes, welcher flexible elektrische Verbindungen aufweist, für Sende- und Empfängeranordnungen von Laserscannern kann eine Montage des Leiterplattensatzes auf engstem Bauraum erfolgen, wodurch sehr kompakt bauende Laserscanner möglich sind. By using a printed circuit board set according to the invention, which has flexible electrical connections, for transmitting and receiving arrangements of laser scanners, assembly of the printed circuit board set can take place in the smallest possible space, whereby very compactly constructed laser scanners are possible.

Vorteilhaft sind Senderplatine und Empfängerplatine in Überdeckung zueinander angeordnet, wobei in dem Zwischenraum elektronische Bauteile aufgenommen werden können. Auf diese Weise können Senderplatine und Empfängerplatine mit einem minimalen Bauraumbedarf angeordnet werden. Die Senderplatine und die Empfängerplatine werden dabei durch die hochflexible elektrische Leitung bei der Montage gegeneinander verschwenkt und in Überdeckung zueinander gebracht. Transmitter board and receiver board are advantageously arranged in overlap with each other, wherein electronic components can be accommodated in the intermediate space. In this way, transmitter board and receiver board can be arranged with a minimum space requirement. The transmitter board and the receiver board are pivoted by the highly flexible electrical line during assembly against each other and brought into overlap each other.

Die Justage der optischen Elemente erfolgt durch Verschwenken und/oder Verschieben der Platinen. The adjustment of the optical elements by pivoting and / or moving the boards.

Vorteilhaft sind sowohl die Senderplatine als auch die Empfängerplatine über eine elektrische Verbindung mit zwei jeweils mit der Hauptplatine gemeinsame flexible Lagen elektrisch verbunden. Dadurch kann alternativ zu den herkömmlichen Bauweisen mit einzelnen Leiterplatten der verschiedenen Baugruppen die Platinen als eine gemeinsame Leiterplatte hergestellt werden. Advantageously, both the transmitter board and the receiver board are electrically connected via an electrical connection with two flexible layers common to the motherboard in each case. As a result, as an alternative to the conventional construction methods with individual circuit boards of the various components, the circuit boards can be produced as a common circuit board.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Hauptplatine über eine flexible elektrische Verbindung mit einem Anschlussstecker verbunden, wodurch größtmögliche Flexibilität bei der Anordnung der Platinen gegeben ist und zudem eine elektrische Versorgung aller Platinen des Leiterplattensatzes sichergestellt ist. Der Anschlussstecker und die flexible elektrische Verbindung zwischen der Hauptplatine und dem Anschlussstecker sind vorzugsweise Bestandteil einer einteiligen Leiterplatte, welche neben dem Anschlussstecker die Hauptplatine, die Senderplatine, die Empfängerplatine sowie die elektrischen Verbindungen durch jeweils zwei Platinen gemeinsame flexible Lagen umfasst. In an advantageous embodiment of the invention, the motherboard is connected via a flexible electrical connection with a connector, whereby the greatest possible flexibility in the arrangement of the boards is given and also an electrical supply of all boards of the circuit board set is ensured. The connector and the flexible electrical connection between the motherboard and the connector are preferably part of a one-piece circuit board, which in addition to the connector, the motherboard, the transmitter board, the receiver board and the electrical connections by two boards common flexible layers comprises.

Vorzugsweise liegen die jeweils zwei gemeinsamen flexiblen Lagen der elektrischen Verbindungen durch eine flexible Isolierschicht getrennt und sind zwischen zwei Deckschichten eingeschlossen, wodurch die elektrischen Verbindungen sicher gegen Berührungen geschützt sind, wobei zugleich eine größtmögliche Flexibilität und dadurch leichte Handhabbarkeit des Leiterplattensatzes gegeben ist. Preferably, the two common flexible layers of the electrical connections are separated by a flexible insulating layer and are enclosed between two cover layers, whereby the electrical connections are securely protected against contact, at the same time the greatest possible flexibility and thus easy handling of the PCB set is given.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die flexiblen Lagen der elektrischen Verbindungen Innenlagen der mehrlagigen Platinen, wodurch ein größtmöglicher Schutz der die elektrischen Verbindungen bildenden Innenlagen bei gleichzeitiger größtmöglicher Freizeit zur Konzipierung der jeweiligen Platinen gegeben ist. In a preferred embodiment of the invention, the flexible layers of the electrical connections are inner layers of the multilayer boards, whereby the greatest possible protection of the electrical connections forming inner layers while maximizing the free time for designing the respective boards is given.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Embodiments of the invention are explained below with reference to the drawing. Show it:

1 eine Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einer optischen Messvorrichtung mit mehreren Laserscannern, 1 a top view of a motor vehicle with an optical measuring device with multiple laser scanners,

2 eine perspektivische Ansicht eines Laserscanners gemäß dem Stand der Technik, 2 a perspective view of a laser scanner according to the prior art,

3 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leiterplattensatzes, 3 a top view of an embodiment of a circuit board set according to the invention,

4 eine schematische Ansicht der Lagen zweier erfindungsgemäß elektrisch verbundener Platinen, 4 a schematic view of the layers of two electrically interconnected according to the invention boards,

5 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer optoelektronischen Detektionseinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Leiterplattensatz. 5 a perspective view of an embodiment of an optoelectronic detection device with a circuit board set according to the invention.

1 zeigt eine Draufsicht eines Kraftfahrzeugs 1 mit einer optischen Messvorrichtung zur Erkennung von Zielobjekten im Umfeld des Kraftfahrzeugs 1. Die optische Messvorrichtung umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei optoelektronische Detektionseinrichtungen, nämlich Laserscanner 2, 3. Die Laserscanner 2, 3 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel an den Seiten 4, 5 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Die Laserscanner 2, 3 ragen dabei aus der Karosserie des Kraftfahrzeugs 1 hervor und erfassen jeweils ein seitliches Sichtfeld 6, 7 des Kraftfahrzeugs 1. Die Laserscanner 2, 3 können dabei in die Außenspiegel 8 des Kraftfahrzeugs 1 integriert sein. 1 shows a plan view of a motor vehicle 1 with an optical measuring device for detecting target objects in the environment of the motor vehicle 1 , In the exemplary embodiment shown, the optical measuring device comprises two optoelectronic detection devices, namely laser scanners 2 . 3 , The laser scanner 2 . 3 are in the illustrated embodiment on the sides 4 . 5 of the motor vehicle 1 arranged. The laser scanner 2 . 3 protrude from the body of the vehicle 1 and capture each a lateral field of view 6 . 7 of the motor vehicle 1 , The laser scanner 2 . 3 can do this in the exterior mirrors 8th of the motor vehicle 1 be integrated.

Die Laserscanner 2, 3 weisen jeweils ein Fenster auf, durch welches Laserstrahlen zum Scannen des jeweiligen Sichtfelds 6, 7 auf die zu erfassende Szene ausgesendet werden und an Zielobjekten reflektierte Strahlen in das Gehäuse des Laserscanners 2, 3 eindringen können. Dem Fenster ist in einem Ausführungsbeispiel durch eine Abdeckscheibe abgedeckt. Die Abdeckscheibe ist vorteilhaft nur im Spektralbereich der der elektromagnetischen Strahlen transparent ausgebildet, das heißt vorzugsweise im Infrarotbereich. Die Abdeckscheibe dient somit als Sperrfilter für Tageslicht. The laser scanner 2 . 3 each have a window through which laser beams for scanning the respective field of view 6 . 7 be emitted to the scene to be detected and reflected at target objects rays in the housing of the laser scanner 2 . 3 can penetrate. The window is covered by a cover in one embodiment. The cover is advantageously formed transparent only in the spectral range of the electromagnetic radiation, that is preferably in the infrared range. The cover thus serves as a barrier filter for daylight.

Alternativ oder zusätzlich zu der Anordnung von Laserscannern 2, 3 an den Seiten 4, 5 des Kraftfahrzeugs 1 können Laserscanner an der Front 9 und/ oder am Heck 10 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sein. Alternatively or in addition to the arrangement of laser scanners 2 . 3 on the sides 4 . 5 of the motor vehicle 1 can laser scanners at the front 9 and / or at the stern 10 of the motor vehicle 1 be arranged.

2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Laserscanners gemäß dem Stand der Technik, wie er beispielsweise in DE 10 2010 047 984 A1 offenbart ist. Ein Gehäuse des Laserscanners 2 ist in der Darstellung nicht gezeigt. Das Gehäuse wird zum Einschluss der dargestellten Bauteile des Laserscanners auf eine Bodenplatte 11 aufgesetzt. 2 shows a perspective view of a laser scanner according to the prior art, as it is for example in DE 10 2010 047 984 A1 is disclosed. A housing of the laser scanner 2 is not shown in the illustration. The housing is used to include the illustrated components of the laser scanner on a base plate 11 placed.

Der Laserscanner 2 umfasst einen als gepulsten Laser ausgeführten optischen Sender 12 zum Aussenden elektromagnetischer Strahlen und einen optoelektronischen Detektor 13. Der optoelektronische Detektor 13 ist mit Avalanche-Photodioden 14 bestückt, welche in Abhängigkeit empfangener Strahlen ein elektrisches Empfangssignal bereitstellen. Der optische Sender 12 und die optoelektronische Detektionseinrichtung 13 bilden eine Sende- und Empfangskombination 15, einen so genannten Transceiver, wobei der optische Sender 12 und die Detektionseinrichtung 13 derart aufeinander abgestimmt und abgeglichen sind, dass gesendete Strahlen und empfangene Strahlen sicher einander zugeordnet werden können. The laser scanner 2 comprises an optical transmitter designed as a pulsed laser 12 for emitting electromagnetic radiation and an optoelectronic detector 13 , The optoelectronic detector 13 is with avalanche photodiodes 14 equipped, which provide a received electrical signal in response to received rays. The optical transmitter 12 and the opto-electronic detection device 13 form a transmit and receive combination 15 , a so-called transceiver, the optical transmitter 12 and the detection device 13 are matched and matched so that transmitted beams and received beams can be safely assigned to each other.

Der Laserscanner 2 umfasst außerdem eine Umlenkspiegelanordnung 16, welche mittels einer Antriebseinheit 17 um eine Rotationsachse 18 antreibbar ist. Die Antriebseinheit 17 ist dabei als Schrittmotor ausgeführt. The laser scanner 2 also includes a deflection mirror assembly 16 , which by means of a drive unit 17 around a rotation axis 18 is drivable. The drive unit 17 is designed as a stepper motor.

Die Umlenkspiegelanordnung 16 umfasst Sendespiegel 19, welche dem optischen Sender 12 zugeordnet sind und auf Höhe des optischen Senders 12 angeordnet sind. Über den Sendespiegel 19 werden die Laserpulse des optischen Senders 12 entsprechend der Winkelstellung des umlaufenden Sendespiegels 19 umgelenkt und auf die zu vermessende Szene gelenkt. Dabei wird im Umlauf der Umlenkspiegelanordnung 16 das Sichtfeld 6 (1) in Winkelschritten gescannt. Die Umlenkspiegelanordnung 16 umfasst ferner Empfangsspiegel 21, welche dem Empfänger der Sende- und Empfangskombination 15 zugeordnet sind. Die Empfangsspiegel 20 lenken dabei die einfallenden Strahlen in Richtung auf eine Empfangsoptik 21 um, welche die empfangenen Strahlen auf den optoelektronischen Detektor 13 richten. Der optoelektronische Detektor 13 erzeugt in Abhängigkeit der empfangenen Strahlen ein elektrisches Empfangssignal, welches einer nicht gezeigten Auswertungseinheit, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Signalverstärkers, zugeführt wird. The deflecting mirror arrangement 16 includes transmission mirrors 19 , which the optical transmitter 12 are assigned and at the height of the optical transmitter 12 are arranged. About the transmission mirror 19 become the laser pulses of the optical transmitter 12 according to the angular position of the rotating transmission mirror 19 diverted and directed to the scene to be measured. In this case, the Umlenkspiegelanordnung is in circulation 16 the field of vision 6 ( 1 ) in angular increments. The deflecting mirror arrangement 16 further comprises receive mirrors 21 which is the receiver of the transmit and receive combination 15 assigned. The receiving mirror 20 In doing so, the incident rays guide in the direction of a receiving optics 21 around which the received beams on the optoelectronic detector 13 judge. The optoelectronic detector 13 generated in response to the received beams, an electrical received signal, which is supplied to an evaluation unit, not shown, optionally with the interposition of a signal amplifier.

Durch den mechanischen Abgleich des optischen Senders 12 und des optoelektronischen Detektors 13 können gesendete Strahlen und empfangene Strahlen einander zugeordnet werden und anhand der empfangenen Strahlen nach dem Prinzip der Lichtlaufzeitmessung Rückschlüsse auf Objekte im Überwachungsbereich gezogen werden. Due to the mechanical adjustment of the optical transmitter 12 and the optoelectronic detector 13 Sent beams and received beams can be assigned to each other and based on the received beams on the principle of the time of flight measurement conclusions on objects in the surveillance area are drawn.

Dem optischen Sender 12 ist eine Senderplatine 22 zugeordnet, welche elektronische Bauteile des optischen Senders 12 trägt. Eine Empfängerplatine 23 trägt elektronische Elemente des optoelektronischen Detektors 13 der Sende- und Empfangskombination 15. Die Sende- und Empfangskombination 15 umfasst außerdem eine nicht dargestellte Hauptplatine, welche elektronische Elemente eines Netzteils und eines Spannungsreglers für den optoelektronischen Detektor 13 trägt. Die Hauptplatine, die Senderplatine 22 und die Empfängerplatine 23 sind an eine Spannungsquelle angeschlossen, wobei die Hauptplatine die Empfängerplatine 23 und die Senderplatine 22 mit elektrischer Hochspannung versorgt. Die Senderplatine 22, die Empfängerplatine und die Hauptplatine sind bei dem Laserscanner gemäß dem Stand der Technik getrennte Bauteile und bilden einen Leiterplatinensatz. Unter dem Leiterplatinensatz für die Sende- und Empfangskombination wird dabei die Gesamtheit der erforderlichen Platinen verstanden. The optical transmitter 12 is a transmitter board 22 associated with which electronic components of the optical transmitter 12 wearing. A receiver board 23 carries electronic elements of the optoelectronic detector 13 the transmitter and receiver combination 15 , The transmission and reception combination 15 also includes a main board, not shown, which electronic elements of a power supply and a voltage regulator for the optoelectronic detector 13 wearing. The motherboard, the transmitter board 22 and the receiver board 23 are connected to a voltage source, with the motherboard receiving the receiver board 23 and the transmitter board 22 supplied with electrical high voltage. The transmitter board 22 , the receiver board and the motherboard are separate components in the laser scanner according to the prior art and form a circuit board set. Under the Leiterplatinensatz for the transmitting and receiving combination is understood the entirety of the required boards.

3 zeigt einen erfindungsgemäßen Leiterplatinensatz 24 mit einer Hauptplatine 25, einer Senderplatine 26 und einer Empfängerplatine 27. Die Hauptplatine 25 trägt dabei elektronische Elemente 28 eines Netzteils und eines Spannungsreglers für den optoelektronischen Detektor. Der Spannungsregler ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Längsregler für die Avalanche-Photodioden ausgelegt. Entsprechende Schaltkreise sind auf der Hauptplatine 25 installiert. Die Senderplatine 26 trägt elektronische Elemente 29 des optischen Senders 12 (2). Die Empfängerplatine 27 trägt elektronische Elemente 30 des Empfängers beziehungsweise des optoelektronischen Detektors 13 (2). 3 shows a printed circuit board set according to the invention 24 with a motherboard 25 , a transmitter board 26 and a receiver board 27 , The motherboard 25 carries thereby electronic elements 28 a power supply and a voltage regulator for the optoelectronic detector. The voltage regulator is designed in the illustrated embodiment as a longitudinal regulator for the avalanche photodiodes. Corresponding circuits are on the motherboard 25 Installed. The transmitter board 26 carries electronic elements 29 of the optical transmitter 12 ( 2 ). The receiver board 27 carries electronic elements 30 the receiver or the optoelectronic detector 13 ( 2 ).

Die Senderplatine 26 mit dem optischen Sender und die Empfängerplatine 27, welche die Funktion des optoelektronischen Detektors gewährleistet, werden derart montiert und auf einander mechanisch abgeglichen, dass die in Zusammenhang mit 2 beschriebene Scanfunktion des Laserscanners gewährleistet ist. The transmitter board 26 with the optical transmitter and the receiver board 27 , which ensures the function of the optoelectronic detector, are mounted and mechanically aligned with each other in such a way that in connection with 2 described scanning function of the laser scanner is guaranteed.

Die Hauptplatine 25 ist über eine erste elektrische Verbindung 31 mit der Senderplatine 26 verbunden. Über eine zweite elektrische Verbindung 32 ist die Hauptplatine 25 mit der Empfängerplatine 27 verbunden. Auf diese Weise werden sowohl die Senderplatine 26 als auch die Empfängerplatine 27 über die Hauptplatine 25 elektrisch versorgt. Die Hauptplatine 25 ist ferner über eine dritte elektrische Verbindung 33 an einen Anschlussstecker 34 angeschlossen. The motherboard 25 is via a first electrical connection 31 with the transmitter board 26 connected. Via a second electrical connection 32 is the motherboard 25 with the receiver board 27 connected. In this way, both the transmitter board 26 as well as the receiver board 27 over the motherboard 25 electrically supplied. The motherboard 25 is also via a third electrical connection 33 to a connector 34 connected.

Erfindungsgemäß sind wenigstens die Hauptplatine 25 und eine weitere Platine mehrlagig ausgebildet („Multilayer-Platine“), wobei die elektrische Verbindung der jeweiligen Platinen durch zwei beiden Platinen gemeinsame flexible Innenlagen ausgebildet ist. Die Anordnung der Lagen der elektrisch verbundenen Platinen und der beiden verbundenen Platinen gemeinsamen flexiblen Innenlagen ist beispielhaft in 4 dargestellt. Die elektrisch leitenden Schichten einer Platine, beispielsweise der Hauptplatine 25, sind mittels Durchkontaktierungen 39 miteinander verbunden. Die elektrische Verbindung 31 der Hauptplatine 25 mit der Senderplatine 26 ist durch zwei beiden Platinen gemeinsame flexible Innenlagen 35, 36 bereitgestellt. Die Innenlagen 35 liegen durch eine Isolierschicht 36 getrennt und sind zwischen zwei Deckschichten 37 eingeschlossen. According to the invention, at least the motherboard 25 and a further multi-layer board formed ("multilayer board"), wherein the electrical connection of the respective boards by two two boards common flexible inner layers is formed. The arrangement of the layers of the electrically connected boards and the two interconnected boards common flexible inner layers is exemplary in 4 shown. The electrically conductive layers of a circuit board, for example, the motherboard 25 , are by means of vias 39 connected with each other. The electrical connection 31 the motherboard 25 with the transmitter board 26 is by two two boards common flexible inner layers 35 . 36 provided. The inner layers 35 lie through an insulating layer 36 separated and are between two cover layers 37 locked in.

Die gemeinsamen flexiblen Innenlagen 35 der elektrische Verbindung 31 der Platinen 25, 26 gewährleisten eine in allen Raumachsen flexible und hochspannungssichere Anbindung. Die elektrische Verbindung wird dabei bereits bei der Herstellung der erfindungsgemäß elektrisch verbundenen Platinen hergestellt, so dass die Platinen 25, 26 ohne Steckverbindung installierbar sind. Auf diese Weise werden die Spannung führenden Bauteile gegen Berührungen durch Personen optimal gesichert. Durch die Flexibilität der elektrischen Verbindung 31 können darüber hinaus die elektrischen verbundenen Platinen des Leiterplatinensatzes 24 leicht in die vorgesehene räumliche Konstellation zueinander gebracht werden und zeitsparend montiert werden. Außerdem ist ein rascher optomechanischer Abgleich von Sender und Empfänger der Sende- und Empfangskombination 15 bei kompakter Anordnung der Bauteile gewährleistet, ohne dass die Spannung führenden Leitungen der Gefahr einer Berührung durch eine Person ausgesetzt sind. The common flexible inner layers 35 the electrical connection 31 the boards 25 . 26 ensure a flexible and high voltage safe connection in all spatial axes. The electrical connection is already made during the manufacture of the invention electrically connected boards, so that the boards 25 . 26 can be installed without plug connection. In this way, the voltage-carrying components are optimally secured against contact by persons. Due to the flexibility of the electrical connection 31 In addition, the electrical interconnected boards of the circuit board set 24 easily be brought into the intended spatial constellation to each other and mounted time-saving. In addition, a fast optomechanical adjustment of transmitter and receiver of the transmit and receive combination 15 ensured with a compact arrangement of the components, without the voltage-carrying lines are exposed to the risk of contact by a person.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel gem. 3 sind sowohl die Senderplatine 26 als auch die Empfängerplatine 27 und auch der Anschlussstecker 34 durch elektrische Verbindungen verbunden, welche durch zwei beiden jeweils verbundenen Platinen gemeinsame flexible Innenlagen 35 (4) gebildet sind. Dabei können die elektrisch verbindenden Innenlagen 35 sich sowohl durch die erste elektrische Verbindung 31 als auch durch die zweite elektrische Verbindung 32 als auch die dritte elektrische Verbindung 33 zum Anschlussstecker 34 erstrecken. Anders ausgedrückt sind in einem Ausführungsbeispiel sämtlichen im Leiterplatinensatz 24 elektrisch verbundenen Platinen zwei flexible Innenlagen gemeinsam. In weiteren Ausführungsbeispielen sind elektrische Verbindungen durch flexible Innenlagen durch unterschiedliche Innenlagen in den jeweils verbundenen Platinen vorgesehen. Dabei befinden sich die gemeinsamen flexiblen Innenlagen der ersten elektrischen Verbindung 31 zwischen Senderplatine 26 und Hauptplatine 25 in einer anderen Höhe beziehungsweise Lage der mehrschichtigen Platinen als die zweite elektrische Verbindung 32 zwischen der Hauptplatine 25 und der Empfängerplatine 27. In the illustrated embodiment acc. 3 are both the transmitter board 26 as well as the receiver board 27 and also the connector 34 connected by electrical connections, which by two two respectively connected boards common flexible inner layers 35 ( 4 ) are formed. In this case, the electrically connecting inner layers 35 itself through both the first electrical connection 31 as well as through the second electrical connection 32 as well as the third electrical connection 33 to the connector 34 extend. In other words, in one embodiment, all in the circuit board set 24 electrically connected boards together two flexible inner layers. In further embodiments, electrical connections are provided by flexible inner layers by different inner layers in the respective connected boards. Here are the common flexible inner layers of the first electrical connection 31 between transmitter board 26 and motherboard 25 in a different height or position of the multilayer boards as the second electrical connection 32 between the motherboard 25 and the receiver board 27 ,

Die Hauptplatine 25, die Senderplatine 26, die Empfängerplatine 27 und der Anschlussstecker 34 sowie die erste elektrische Verbindung 31, die zweite elektrische Verbindung 32 und die dritte elektrische Verbindung 33 sind vorzugsweise als einteilige Leiterplatte ausgebildet. Der gesamte Leiterplatinensatz 24 ist somit vor der Montage vorgefertigt. Dabei bilden die mehrschichtigen Platinen mit den flexiblen elektrischen Verbindungen eine starr-flexible Leiterplatte. Die elektrischen Verbindungen werden dabei mit einer derartigen Länge konfektioniert, dass die jeweiligen Platinen 25, 26, 27 und der Anschlussstecker 34 optimal in dem vorgesehenen Bauraum des Laserscanners installiert werden können. The motherboard 25 , the transmitter board 26 , the receiver board 27 and the connector 34 as well as the first electrical connection 31 , the second electrical connection 32 and the third electrical connection 33 are preferably formed as a one-piece circuit board. The entire circuit board set 24 is thus prefabricated before assembly. The multilayer boards with the flexible electrical connections form a rigid-flexible printed circuit board. The electrical connections are made up with such a length that the respective boards 25 . 26 . 27 and the connector 34 can be optimally installed in the intended space of the laser scanner.

Eine Installation des erfindungsgemäßen Leiterplatinensatzes 24 ist in der perspektivischen Darstellung einer Sende- und Empfangskombination 38 in 5 gezeigt. Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen optoelektronischen Detektionseinrichtung ist eine Anordnung der Sende- und Empfangskombination 38, gemäß 5 in einem Laserscanner gemäß 2. Dabei ersetzt die erfindungsgemäße Sende- und Empfangskombination 38 die in 2 dargestellte und beschriebene Sende- und Empfangskombination 15. Die erfindungsgemäße Sende- und Empfangskombination 38 unterscheidet sich dabei von der bekannten Anordnung durch die Ausbildung und Anordnung des Leiterplattensatzes 24. Der grundsätzliche Aufbau mit optischem Sender und Empfänger sowie die sich daraus ergebende Arbeitsweise der Sende- und Empfangskombination 38 und damit des Laserscanners nach dem Lichtlaufzeitprinzip ist ähnlich. An installation of the circuit board set according to the invention 24 is in the perspective view of a transmit and receive combination 38 in 5 shown. An exemplary embodiment of an optoelectronic detection device according to the invention is an arrangement of the transmitting and receiving combination 38 , according to 5 in a laser scanner according to 2 , In this case, the inventive transmission and reception combination replaces 38 in the 2 illustrated and described transmit and receive combination 15 , The transmission and reception combination according to the invention 38 differs from the known arrangement by the design and arrangement of the circuit board set 24 , The basic structure with optical transmitter and receiver and the resulting operation of the transmitter and receiver combination 38 and thus the laser scanner according to the light transit time principle is similar.

Der erfindungsgemäße Leiterplatinensatz 24, welcher als einteilige Leiterplatte mit flexiblen elektrischen Verbindungen der jeweils verbundenen Platinen 25, 26, 27 ausgebildet ist, ermöglicht eine Anordnung von Sender und Empfänger auf engstem Raum, so dass eine sehr kompakte Bauweise des Laserscanners ermöglicht ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Hauptplatine 25 und die Empfängerplatine 27 in Überdeckung zueinander angeordnet, das heißt im Wesentlichen parallel, so dass beide Platinen auf geringstem Bauraum untergebracht sind. Dabei ist eine rasche Montage durch die flexible Verbindung möglich. Ferner kann ein optomechanischer Abgleich von optischem Sender und Empfänger der Sende- und Empfangskombination 38 erfolgen, ohne dass Berührungen der erfindungsgemäßen flexiblen elektrischen Verbindungen zu einer Störung der Spannung führenden Leitungen führen. The printed circuit board set according to the invention 24 , which as a one-piece circuit board with flexible electrical connections of the respective connected boards 25 . 26 . 27 is formed, allows an arrangement of transmitter and receiver in a confined space, so that a very compact design of the laser scanner is possible. In the embodiment shown, the motherboard 25 and the receiver board 27 arranged in overlap with each other, that is substantially parallel, so that both boards are housed in the smallest space. In this case, a quick installation by the flexible connection is possible. Furthermore, an opto-mechanical adjustment of optical transmitter and receiver of the transmitting and receiving combination 38 done without touching the flexible electrical connections according to the invention lead to a disturbance of the voltage-carrying lines.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010047984 A1 [0005, 0027]

Claims

PCB set ( 24 ) for the transmit and receive combination ( 38 ) of a scanning optoelectronic detection device, namely a laser scanner ( 2 ), with a transmitter board ( 26 ), which electronic elements ( 28 ) of an optical transmitter ( 12 ) of the transmit and receive combination ( 38 ) transmits electromagnetic radiation, with a receiver board ( 27 ), which electronic elements ( 29 ) of an opto-electronic detector ( 13 ) of the transmit and receive combination ( 38 ), with a motherboard ( 25 ), which carries electronic elements of a power supply and / or a voltage regulator, as well as electrical connections of the transmitter board ( 26 ) and the receiver board ( 27 ) with the motherboard ( 25 ), characterized in that the motherboard ( 25 ) and at least one further board are multilayered and the electrical connection ( 31 . 32 . 33 ) of the respective boards ( 25 . 26 . 27 ) by two two boards ( 25 . 26 . 27 ) common flexible inner layers ( 35 ) is trained.

Circuit board set according to claim 1, characterized in that both the transmitter board ( 26 ) as well as the receiver board ( 27 ) over two each with the motherboard ( 25 ) common flexible inner layers ( 35 ) are electrically connected.

Circuit board assembly according to claim 1 or 2, characterized in that the motherboard ( 25 ) via a flexible electrical connection through common inner layers ( 35 ) with a connector ( 34 ) connected is.

Circuit board set according to one of the preceding claims, characterized in that the motherboard ( 25 ), the transmitter board ( 26 ), the receiver board ( 27 ), the connector ( 34 ) and the electrical connections ( 31 . 32 . 33 ) are formed as a one-piece printed circuit board.

Printed circuit boards according to one of the preceding claims, characterized in that the respective two common flexible inner layers ( 35 ) of electrical connections ( 31 . 32 . 33 ) by a flexible insulating layer ( 36 ) are separated and between two outer layers ( 37 ) are included.

Scanning opto-electronic detection device, namely laser scanner ( 2 ), with at least one transmit and receive combination ( 38 ), which is an optical transmitter ( 12 ) for emitting electromagnetic radiation and an optoelectronic detector ( 13 ) for receiving beams reflected at a target object in the vicinity of the detection device and providing an electrical received signal as a function of the received beams, and with a circuit board set ( 24 ) according to one of claims 1 to 5.

Detection device according to claim 6, characterized in that the transmitter board ( 26 ) and the receiver board ( 27 ) are arranged in overlap with each other.

Motor vehicle with a detection device according to claim 6 or 7.