DE112006002396T5

DE112006002396T5 - Temperaturkompensierte Laserfokussieroptik

Info

Publication number: DE112006002396T5
Application number: DE112006002396T
Authority: DE
Inventors: Tohru Warabi Takahashi
Original assignee: Optoelectronics Co Ltd; Opticon Inc
Current assignee: Optoelectronics Co Ltd; Opticon Inc
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2006-09-06
Publication date: 2008-07-10
Also published as: JP2009508333A; US7680161B2; WO2007032957A2; WO2007032957A3; US20070071044A1

Abstract

Laserquellenanordnung, welche aufweist:
eine erste Einheit und eine zweite Einheit, wobei eine der beiden Einheiten eine Laserquelle zum Erzeugen eines Laserstrahls und die andere der beiden Einheiten eine Fokussierlinse zum Fokussieren des Laserstrahls aufweisen; und einen Abstandshalter, der ausgebildet ist zum Halten der beiden Einheiten in einem vorbestimmten Abstand, wobei der Abstandshalter aus einem Material mit einem niedrigen Ausdehnungskoeffizienten besteht.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Symbollesetechniken, und insbesondere auf eine verbesserte Laserquellenanordnung, die in einer Symbollesevorrichtung wie einem Strichcodeabtaster verwendet wird.
Wie in 1 illustriert ist, wird in einer bestehenden Laserquellenanordnung 100 ein Laserstrahl 30a durch eine Laserquelle wie eine Laserdiode 10 erzeugt und wird dann durch eine Linse 20 fokussiert, um einen fokussierten Laserstrahl 30b zu bilden, der auf ein Symbol oder einen Strichcode (nicht gezeigt) während eines Abtastvorgangs zu projizieren ist. Um ein genaues Abtastergebnis zu erhalten, ist es kritisch, die Laserquelle 10 und die Fokussierlinse 20 in einem vorbestimmten genauen Abstand so zu halten, dass der Laserstrahl 30a ordnungsgemäß fokussiert bleibt. Her kömmlich sind, um Schwierigkeiten bei der Einstellung des Abstands zwischen der Laserdiode 10 und der Linse 20 auf den vorbestimmten Wert zu vermeiden, die Laserdiode 10 und die Linse 20 an einer inneren Wand eines Gehäuses 40, das mit zwei Schultern 41 und 42 gebildet ist, befestigt (z. B. durch feste Passung), wie in 1 illustriert ist. Insbesondere sind die zwei Schultern 41, 42 um einen Längsabstand voneinander entfernt, der genau gleich dem erforderlichen vorbestimmten Abstand zwischen der Laserdiode 10 und der Linse 20 ist. Wenn sie in ihrer Lage befestigt sind, liegt die Basis 21 der Linse 20 an der Schulter 41 an, während die Basis 11 der Laserdiode 10 an der Schulter 42 anliegt, wodurch sie den vorbestimmten Abstand voneinander aufweisen. Um genaue Konfigurationen zu realisieren, ist das Gehäuse 40 vorzugsweise ein einzelnes Druckgussstück aus einer Metalllegierung wie einer Magnesium-, Eisen-, Nickel- oder Kobaltlegierung.
Wenn sich jedoch die Umgebungstemperatur ändert, dehnt sich das aus den vorgenannten Metalllegierungen bestehende Gehäuse 40 aus oder schrumpft, wodurch eine Änderung des Abstands zwischen den Schultern 41 und 42 bewirkt wird. Dies führt zu einer Änderung des Abstands zwischen der Laserdiode 10 und der Fokussierlinse 20, was die Genauigkeit der Laserquellenanordnung herabsetzt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Laserquellenanordnung vorzusehen, bei der die Fokussiergenauigkeit des Laserstrahls durch eine Änderung der Umgebungstemperatur weniger beeinträchtigt wird.
Es ist eine weitere Aufgabe, eine verbesserte Laserquellenanordnung vorzusehen, bei der eine Laserquelle und die Fokussierlinse in einem vorbestimmten Abstand gehalten werden, ungeachtet einer Änderung der Umgebungstemperatur.
Es ist eine weitere Aufgabe, eine verbesserte Laseranordnung vorzusehen, die eine einfache Struktur hat und leicht zusammenzusetzen ist.
Es ist eine weitere Aufgabe, einen Symbolleser vorzusehen, bei dem der Laserstrahl genau fokussiert wird, ohne durch eine Änderung der Umgebungstemperatur beeinträchtigt zu werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine verbesserte Lichtquellenanordnung vorgesehen, die eine Lichtquelleneinheit zum Erzeugen eines Lichtstrahls und eine Fokussierlinseneinheit zum Fokussieren des Lichtstrahls aufweist. Insbesondere ist ein Abstandselement vorgesehen, um die beiden Einheiten in einem vorbestimmten Abstand zu halten, und es besteht aus einem Material mit einem niedrigen Ausdehnungskoeffizienten. Somit wird, da das Abstandselement sich nicht ausdehnt oder schrumpft, wenn die Umgebungstemperatur sich ändert, der Abstand zwischen der Lichtquelleneinheit und der Fokussierlinseneinheit auf dem erforderlichen Abstand gehalten, selbst wenn die Umgebungstemperatur sich ändert, wodurch der Lichtstrahl genau fokussiert bleibt. Vorzugsweise besteht das Abstandselement aus einem Superinvarmaterial. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weise die Lichtquelleneinheit eine Laserdiode zum Erzeugen eines Laserstrahls auf.
Vorzugsweise ist die Subanordnung, die von der Lichtquelleneinheit, der Fokussierlinseneinheit und dem Abstandselement gebildet wird, in einem Gehäuse aufgenommen, das aus einem anderen Material besteht, das einen höheren Ausdehnungskoeffizienten haben kann. Vorzugsweise besteht das Gehäuse aus einer Magnesiumlegierung, einer Eisenlegierung, einer Nickellegierung oder einer Kobaltlegierung. Vorzugsweise ist das Gehäuse ein Druckgussstück. Vorzugsweise wird verhindert, dass die Subanordnung in der Längsrichtung bewegt wird, beispielsweise durch eine an einer Innenwand des Gehäuses ausgebildeten Schulter.
Vorzugsweise hat das Abstandselement eine Länge zwischen zwei Endflächen, und ein Mittel ist vorgesehen, um die Lichtquelleneinheit bzw. die Fokussierlinseneinheit an den beiden jeweiligen Endflächen anliegend zu halten. Vorzugsweise sind die beiden Endflächen einander gegenüberliegend, und das Abstandselement ist zwischen den beiden Einheiten eingeklemmt. Vorzugsweise weist das Mittel ein elastisches Element wie einen O-Ring oder eine Feder auf, um fortwährend eine Kraft auszuüben, die die beiden Einheiten an den beiden Endflächen des Abstandselements anliegend hält.
Alternativ ist das Abstandselement in der Form eines Gehäuses zur Aufnahme der Lichtquelleneinheit und der Fokussierlinseneinheit. Vorzugsweise sind zwei Schultern an einer Innenwand des Gehäuses ausgebildet, und sie sind in einem vorbestimmten Abstand voneinander angeordnet. Die Lichtquelleneinheit und die Fokussierlinseneinheit liegen jeweils an den beiden Schultern an.
KURZE ERLÄUTERUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehenden und andere Merkmale und Vorteile werden klarer nach dem Lesen der detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, in denen:
1 ist eine Schnittansicht, die schematisch eine Laserquellenanordnung nach dem Stand der Technik illustriert;
2 ist eine Schnittansicht, die schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der Lichtquellenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert;
3 ist eine Schnittansicht, die schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel der Lichtquellenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert; und
4 ist eine Schnittansicht, die schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel der Lichtquellenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun im Einzelnen beschrieben, und die ähnlichen Elemente sind in allen Ausführungsbeispielen durch dieselben Zahlen gekennzeichnet. Es ist festzustellen, dass die beispielhaften Ausführungsbeispiele nicht den Bereich der Erfindung beschränken.
2 illustriert ein erstes Ausführungsbeispiel der Lichtquellenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, die in einer Symbollesevorrichtung wie einem Strichcodeabtaster verwendbar ist. Ähnlich wie bei dem in 1 illustrierten Stand der Technik weist die Lichtquellenanordnung 10 im Allgemeinen eine Lichtquelleneinheit zum Erzeugen eines Lichtstrahls und eine Fokussierlinseneinheit zum Fokussieren des von der Lichtquelleneinheit emittierten Lichtstrahls auf. Genauer gesagt, bei dem Ausführungsbeispiel weist die Lichtquelleneinheit eine Laserquelle wie eine Laserdiode 10, die mit einer Leistungsquelle (nicht gezeigt) über Elektroden 12 zum Erzeugen eines Laserstrahls 30a verbunden ist, auf, und die Fokussierlinseneinheit weist eine Linse 20 zum Fokussieren des Laserstrahls 30a in einen fokussierten Laserstrahl 30b auf. Der fokussierte Laserstrahl 30b wird auf ein Symbol oder einen Strichcode (nicht gezeigt) während einer Abtastoperation zum Lesen des Strichcodes projiziert. Um den Laserstrahl 30a ordnungsgemäß zu fokussieren, um ein genaues Abtastergebnis zu erhalten, müssen die Laserdiode 10 und die Linse 20 in einem vorbestimmten Abstand gehalten werden.
Gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung ist ein Abstandshalter 50 aus einem Material mit einem niedrigen Ausdehnungskoeffizienten vorgesehen, um die Laserdiode 10 und die Linse 20 in dem vorbestimmten Abstand zu halten. Da der Abstandshalter 50 aus einem derartigen Material sich nicht bemerkenswert ausdehnt oder schrumpft, wenn sich die Umgebungstemperatur ändert, bleibt der Abstand zwischen der Laserdiode 10 und der Linse 20 ungeändert bei dem vorbestimmten Wert, selbst wenn sich die Umgebungstemperatur ändert. Vorzugsweise ist der Abstandshalter 50 aus ei nem Superinvarmaterial hergestellt.
Wie in 2 illustriert ist, hat der Abstandshalter 50 die Form einer im Allgemeinen zylindrischen Manschette mit zwei entgegengesetzten Endflächen 50a und 50b. Die Basis 21 der Linse 50 liegt an der Endfläche 50a an, und die Basis 11 der Laserdiode 10 liegt an der Endfläche 50b an, wodurch der Abstandshalter 50 zwischen ihnen eingeklemmt wird. Der Abstandshalter 50 hat eine Länge zwischen den beiden Endflächen 50a, 50b, die gleich dem erforderlichen vorbestimmten Abstand ist, wodurch die Laserdiode 10 und die Linse 20 um den vorbestimmten Abstand voneinander entfernt gehalten werden.
Wie in 2 illustriert ist, bilden die Laserdiode 10, der Abstandshalter 50 und die Linse 20 eine Subanordnung und sind in einem Gehäuse 40 aufgenommen. Vorzugsweise besteht das Gehäuse 40 aus einem Material, das von dem des Abstandshalters 50 verschieden ist, einen höheren Ausdehnungskoeffizienten haben kann und daher kostengünstiger als das Material des Abstandshalters 50 ist. Beispielsweise kann das Gehäuse 40 aus einer Magnesiumlegierung, einer Eisenlegierung, einer Nickellegierung, einer Kobaltlegierung usw. hergestellt sein. Vorzugsweise ist das Gehäuse ein Druckgussstück.
Vorzugsweise wird verhindert, dass sich die Subanordnung innerhalb des Gehäuses 40 in einer Längsrichtung bewegt. Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Innenwand 45 des Gehäuses 40 mit einer Schulter 42 ausgebildet, die in Eingriff mit einem Flansch 51 ist, der an der Endfläche 50b des Abstandshalters 50 ausgebildet ist, wodurch verhindert wird, dass der Abstandshalter 50 und damit die gesam te Subanordnung relativ zu dem Gehäuse 40 nach rechts bewegt werden.
Ein elastisches Element wie ein O-Ring 41 ist vorgesehen, um fortwährend eine Längskraft auf die Basis 21 der Linse 20 auszuüben, wodurch die Basis 21 an der Endfläche 50a anliegend gehalten wird sowie die Endfläche 50b an der Basis 11 der Laserdiode 10 anliegend gehalten wird. Vorzugsweise wird der O-Ring 41 zwischen einer an der Innenwand 45 des Gehäuses 40 ausgebildeten Schulter 41 und der Basis 21 der Linse 20 zusammengedrückt.
Vorzugsweise ist ein Rückhalteglied 62, das die Form einer zylindrischen Manschette haben kann, vorgesehen, um die Subanordnung in ihrer Lage innerhalb des Gehäuses 40 zu halten. Das Rückhalteglied 62 liegt an der Basis 11 der Laserdiode 10 an, um zu verhindern, dass die Subanordnung das Gehäuse 40 verlässt. Das Rückhalteglied 62 kann an der Innenwand 45 des Gehäuses 40 in einer ordnungsgemäßen Weise wie Passsitz, Schraubeingriff oder dergleichen befestigt sein.
Um die Komponenten zusammenzusetzen, wird der O-Ring 41 zuerst an der Schulter 41 des Gehäuses 40 angeordnet, und dann werden die Linse 20, der Abstandshalter 50 und die Laserdiode 10 aufeinander folgend innerhalb des Gehäuses 40 angeordnet, wobei die Basis 21 der Linse 20 an dem O-Ring 41 anliegt. Schließlich wird das Rückhalteglied 62 in das Gehäuse 40 eingeführt und drückt gegen die Basis 11 der Laserdiode 10.
Wenn alle Komponenten in ihrer Lage sind, ist der O-Ring 41 in einem komprimierten Zustand, wodurch kontinuierlich eine Kraft in der Richtung nach links auf die Basis 21 der Linse 20 ausgeübt wird, und die Basis 21 der Linse 20, der Abstandshalter 50 und die Basis 11 der Laserdiode 10 werden in einen festen Kontakt miteinander gedrückt. Somit wird der Abstand zwischen der Basis 21 der Linse 20 und der Basis 11 der Laserdiode 10 kontinuierlich auf dem erforderlichen Wert gehalten, der durch die Länge des Abstandshalters 50 bestimmt ist. Wie vorstehend erläutert ist, ändert sich, da der Abstandshalter 50 aus einem Material mit einem niedrigen Ausdehnungskoeffizienten besteht, die Länge des Abstandshalters 50 nicht merklich, wenn sich die Umgebungstemperatur ändert, wodurch der Abstand zwischen den Basen 11 und 21 ungeändert bleibt, solange wie sie an den Endflächen 50a, 50b des Abstandshalters 50 anliegend gehalten werden.
Wenn die Umgebungstemperatur zunimmt, dehnt sich das Gehäuse 40 aus, und daher nimmt die Längsabmessung des Gehäuses 10 zu. Da sich der Abstandshalter 50 nicht ausdehnt, lässt die Zunahme der Längsabmessung des Gehäuses 40 einen kleinen Raum für die Komponenten der Subanordnung, um lose zu werden. Jedoch wird, solange wie die Zunahm nicht ausreichend groß ist, um den O-Ring 41 aus dem komprimierten Zustand zu befreien, die Basis 21 der Linse 20 die elastische Kraft des O-Rings 41 tragend gehalten. Dies hält die Basis 21 der Linse 20, den Abstandshalter 50 und die Basis 11 der Laserdiode 10 in engem Kontakt miteinander und hält somit die Basen 11 und 21 in dem vorbestimmten Abstand gleich der Länge des Abstandshalters 50.
Wenn die Umgebungstemperatur abnimmt, schrumpft das Gehäuse 40, und daher wird der O-Ring 41 stärker komprimiert, wodurch die Komponenten der Subanordnung in festeren Kontakt miteinander gezwungen werden. Es ist darauf hinzuweisen, dass der Flansch 51 des Abstandshalters 50, der zwischen der Basis 11 der Laserdiode 10 und der Schulter 42 des Gehäuses 40 eingeklemmt ist, einer durch das Schrumpfen des Gehäuses 40 bewirkten Beanspruchung ausgesetzt sein kann. Um dieses Problem zu mildern, ist es vorteilhaft, einen kleinen Raum zwischen der Basis 11 und der Schulter 42 für den Flansch 51 bei normaler Umgebungstemperatur zu lassen anstatt die Basis 11 fest gegen den Abstandshalter 50 zu drücken.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die Struktur des Gehäuses 40 in 2 im Wesentlichen dieselben ist wie die bei dem in 1 gezeigten Stand der Technik. Daher kann erkannt werden, dass das in 2 gezeigte Ausführungsbeispiel keine Änderung der Struktur des bestehenden Gehäuses 40 erfordert.
3 illustriert ein zweites Ausführungsbeispiel der Lichtquellenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel haben die Basis 11 der Laserdiode 10 und die Basis 21 der Linse 20 im Wesentlichen dieselbe radiale Abmessung. Vorzugsweise hat der Abstandshalter 50 die Form einer einfachen zylindrischen Manschette mit einer durchgehenden Dicke, und des ist kein Flansch 51 wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel vorhanden. Die Innenwand 45 des Gehäuses 40 bildet eine im Allgemeinen zylindrische Kammer mit konstantem Durchmesser, mit der Ausnahme, dass eine Schulter 41 an einem Ende der Kammer gebildet ist. Es ist erkennbar, dass die einfachen Strukturen des Gehäuses 40 und des Abstandshalters 50 bei diesem Ausführungsbeispiel vorteilhaft für die Verringerung der Herstellungskosten sind. Der Abstandshalter 50 besteht bevorzugt aus einem Material mit einem niedrigen Ausdehnungskoeffizienten, wäh rend das Gehäuse 40 aus einem unterschiedlichen Material besteht, das einen höheren Ausdehnungskoeffizienten haben kann. Vorteilhaft besteht der Abstandshalter 50 aus einem Superinvarmaterial, während das Gehäuse 40 aus einer Magnesiumlegierung, einer Eisenlegierung, einer Nickellegierung, einer Kobaltlegierung oder dergleichen hergestellt ist.
Die Basis 21 der Linse 20 ruht direkt auf der Schulter 41, wodurch verhindert wird, dass die Subanordnung relativ zum Gehäuse 40 nach rechts bewegt wird. Eine komprimierte Schraubenfeder 41 ist vorgesehen, um fortdauernd eine Kraft auf die Basis 11 der Laserdiode 10 in Längsrichtung nach rechts auszuüben, wodurch die Subanordnung an der Schulter 41 gehalten wird sowie die Basis 11 der Laserdiode 10, der Abstandshalter 50 und die Basis 21 der Lins 20 aneinander anliegend gehalten werden. Somit wird der Abstand zwischen den Basen 11 und 21, der durch die Länge des Abstandshalters 50 bestimmt ist, auf dem erforderlichen Wert gehalten, der gleich der Länge des Abstandshalters 50 ist.
Ein Rückhalteglied 62 ist vorgesehen, um die Schraubenfeder 41 und die Subanordnung, die von der Laserdiode 10, dem Abstandshalter 50 und der Linse 20 gebildet wird, in ihrer Lage zu halten. Das Rückhalteglied 62 kann an der Innenwand 45 des Gehäuses 40 in geeigneter Weise wie Passsitz, Schraubverbindung usw. befestigt sein.
Wenn die Umgebungstemperatur zunimmt, dehnt sich das Gehäuse 40 aus, was mehr Raum für die darin aufgenommene Subanordnung lässt. Dies kann den engen Kontakt der Diode 10, des Abstandshalters 50 und der Linse 20 zueinander lockern. Solange die Schraubenfeder 41 je doch in einem komprimierten Zustand ist, hält die Kraft der Feder 41 die Komponenten der Subanordnung weiterhin aneinander anliegend.
Wenn die Umgebungstemperatur abnimmt, schrumpft das Gehäuse 40. Die Schraubenfeder 41 wird stärker komprimiert, wodurch die auf die Basis 11 ausgeübte Kraft zunimmt und die Komponenten der Subanordnung in engerem Kontakt miteinander gehalten werden.
4 illustriert ein drittes Ausführungsbeispiel der Lichtquellenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Abstandshalter 50, der vorzugsweise aus einem Material mit einem niedrigen Ausdehnungskoeffizienten besteht, mit einer Innenwand 55 ausgebildet, die ähnlich der Innenwand 45 des Gehäuses 40 wie bei dem in 1 gezeigten Stand der Technik ist. Vorzugsweise besteht der Abstandshalter 50 aus einem Superinvarmaterial.
Genauer gesagt, der Abstandshalter 50 ist eine im Allgemeinen zylindrische Manschette mit zwei Schultern 52 und 53, die an der Innenwand 55 ausgebildet sind. Die Basis 21 der Linse 20 ist in Eingriff mit der Innenwand 55, beispielsweise durch Passsitz, und liegt an der Schulter 52 an. Die Basis 11 der Laserdiode 10 kann in ähnlicher Weise in Eingriff mit der Innenwand 55 des Abstandshalters 50 sein und liegt an der Schulter 53 an. Alternativ kann die Basis 11 durch ein Rückhalteglied 54 an der Schulter 53 anliegend gehalten werden, das an der Innenwand 55 des Abstandshalters 50 beispielsweise durch Schraubeingriff, Passsitz usw. befestigt sein kann. Der Abstand zwischen den beiden Schultern 52, 53 bestimmt den Abstand zwischen den Basen 11, 21, wodurch der Abstand zwischen der Laserdiode 10 und der Linse 20 auf dem geforderten Wert gehalten wird.
Der Abstandshalter 50 mit der darin installierten Laserdiode 10 und Linse 20 ist in einem Gehäuse 40 aufgenommen. Das Gehäuse 40 besteht aus einem unterschiedlichen Material, das einen höheren Ausdehnungskoeffizienten haben kann, wie einer Magnesiumlegierung, einer Eisenlegierung, einer Nickellegierung, einer Kobaltlegierung usw. Eine Schulter 41 ist an der Innenwand 45 des Gehäuses 40 ausgebildet für die Anlage eines Endes 56 des Abstandshalters 50, wodurch verhindert wird, dass der Abstandshalter 50 nach rechts bewegt wird.
Ein O-Ring 41 ist zwischen einem gegenüberliegenden Ende 57 des Abstandshalters 50 und einem Rückhalteglied 62, das an der Innenwand 45 des Gehäuses 40 befestigt ist, komprimiert, wodurch der Abstandshalter 50 in seiner Lage innerhalb des Gehäuses 40 gehalten wird. Dies ermöglicht eine geringe relative Versetzung zwischen der Innenwand 45 des Gehäuses und einer äußeren Innenwand 59 des Abstandshalters 50, wenn sich das Gehäuse 40 aufgrund einer Änderung der Umgebungstemperatur ausdehnt oder schrumpft.
Da die Laserdiode 10 und die Fokussierlinse 20 an der Innenwand 55 des Abstandshalters 50 befestigt sind, der sich nicht ausdehnt oder schrumpft, wenn sich die Umgebungstemperatur ändert, bleibt der Abstand zwischen der Laserdiode 10 und der Linse 20 unverändert, wenn sie Umgebungstemperatur ändert.
Obgleich vorstehend die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist darauf hinzuweisen, dass zahlreiche Anpassungen, Modifikationen und Veränderungen für den Fachmann möglich sind, ohne den Geist der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Beispielsweise braucht der Abstandshalter 50 keine einteilige zylindrische Manschette zu sein, sondern kann einen oder mehrere getrennte längliche Stäbe aufweisen, wodurch das teure Superinvarmaterial sowie die Herstellungskosten aufgrund der einfachen Konfiguration gespart werden. Daher soll der Bereich der vorliegenden Erfindung nur durch die begleitenden Ansprüche definiert werden.
Zusammenfassung:
Eine Laserquellenanordnung (100), weist eine Laserdiode (10) zum Erzeugen eines Laserstrahls (30a, 30b) und eine Fokussierlinse (20) zum Fokussieren des Lichtstrahls aufweisen. Ein Abstandshalter (50) ist vorgesehen, um die Diode und die Linse in einem vorbestimmten Abstand zu halten, und er besteht aus einem Material mit niedrigen Ausdehnungskoeffizienten. Vorzugsweise ist die aus der Diode, dem Abstandshalter und der Linse gebildete Subanordnung in einem Gehäuse (40) aufgenommen, das aus einem anderen Material besteht, das einen höheren Ausdehnungskoeffizienten haben kann. Ein elastisches Element (41) ist vorgesehen, um die Diode und die Linse kontinuierlich an den entgegengesetzten Enden des Abstandshaltes anliegend zu halten.

Claims

Laserquellenanordnung, welche aufweist: eine erste Einheit und eine zweite Einheit, wobei eine der beiden Einheiten eine Laserquelle zum Erzeugen eines Laserstrahls und die andere der beiden Einheiten eine Fokussierlinse zum Fokussieren des Laserstrahls aufweisen; und einen Abstandshalter, der ausgebildet ist zum Halten der beiden Einheiten in einem vorbestimmten Abstand, wobei der Abstandshalter aus einem Material mit einem niedrigen Ausdehnungskoeffizienten besteht.
Laserquellenanordnung nach Anspruch 1, bei der der Abstandshalter eine Länge zwischen einer ersten Endfläche und einer zweiten Endfläche hat, welche Länge gleich dem vorbestimmten Abstand ist, und die Laserquellenanordnung weiterhin ein erstes Mittel zum kontinuierlichen Halten der ersten Einheit anliegend an der ersten Endfläche und Halten der zweiten Einheit anliegend an der zweiten Endfläche aufweist, wodurch die beiden Einheiten in dem vorbestimmten Abstand gehalten werden.
Laserquellenanordnung nach Anspruch 2, bei der das erste Mittel zumindest ein elastisches Element zum kontinuierlichen Ausüben der Kraft auf zumindest eine der beiden Einheiten aufweist, wodurch beide Einheiten an den jeweiligen Endflächen des Abstandshalters anliegend gehalten werden.
Laserquellenanordnung nach Anspruch 3, bei der das elastische Element eine komprimierte Feder aufweist.
Laserquellenanordnung nach Anspruch 3, bei der das elastische Element einen O-Ring aufweist.
Laserquellenanordnung nach Anspruch 2, bei der die erste und die zweite Endfläche entlang der Länge in Längsrichtung einander entgegengesetzt sind und das erste Mittel ausgebildet ist, um den Abstandshalter zwischen den beiden Einheiten eingeklemmt zu halten.
Laserquellenanordnung nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend ein Gehäuse mit einer Kammer, die durch eine Innenwand gebildet ist, um eine Subanordnung, die aus den beiden Einheiten und dem Abstandshalter gebildet ist, aufzunehmen, wobei das Gehäuse aus einem Material besteht, das einen höheren Ausdehnungskoeffizienten als denjenigen des Materials des Abstandshalters hat.
Laserquellenanordnung nach Anspruch 2, weiterhin aufweisend ein Gehäuse mit einer Kammer, die durch eine Innenwand gebildet ist, zum Aufnehmen einer Unteranordnung, die aus den beiden Einheiten und dem Abstandshalter gebildet ist.
Laserquellenanordnung nach Anspruch 8, weiterhin aufweisend ein zweites Mittel zum Verhindern, dass die Subanordnung relativ zu dem Gehäuse in einer ersten Längsrichtung bewegt wird.
Laserquellenanordnung nach Anspruch 9, bei der das zweite Mittel eine an der Innenwand des Gehäuses ausgebildete Schulter und einen an dem Abstandshalter ausgebildeten seitlichen Vor sprung für den Eingriff mit der Schulter aufweist, wodurch verhindert wird, dass der Abstandshalter relativ zu dem Gehäuse in der ersten Längsrichtung bewegt wird.
Laserquellenanordnung nach Anspruch 10, bei der das erste Mittel ein elastisches Element aufweist, das ausgebildet ist zum kontinuierlichen Ausüben einer Kraft auf die erste Einheit in einer zweiten Längsrichtung entgegengesetzt zu der ersten Längsrichtung, wodurch die erste Einheit an der ersten Endfläche des Abstandshalters anliegend gehalten wird sowie die zweite Endfläche des Abstandshalters an der zweiten Einheit anliegend gehalten wird.
Laserquellenanordnung nach Anspruch 11, bei der die Innenwand des Gehäuses mit einer anderen Schulter ausgebildet ist und das elastische Element komprimierbar zwischen der anderen Schulter des Gehäuses und der ersten Einheit angeordnet ist.
Laserquellenanordnung nach Anspruch 12, bei der das elastische Element einen O-Ring aufweist.
Laserquellenanordnung nach Anspruch 11, bei der das zweite Mittel weiterhin ein Rückhalteglied aufweist, um zu verhindern, dass die zweite Einheit relativ zu dem Gehäuse in der zweiten Längsrichtung bewegt wird.
Laserquellenanordnung nach Anspruch 12, bei der das Rückhalteglied ausgebildet ist, um an der Innenwand des Gehäuses befestigt zu sein.
Laserquellenanordnung nach Anspruch 11, bei der der seitliche Vorsprung des Abstandshalters ein an einem Ende, das die zweite Endfläche bildet, ausgebildeter Flansch ist.
Laserquellenanordnung nach Anspruch 9, bei der das zweite Mittel eine an der Innenwand des Gehäuses ausgebildete Schulter aufweist, welche Schulter ausgebildet ist zum Verhindern einer Bewegung der ersten Einheit relativ zu dem Gehäuse in einer ersten Längsrichtung.
Laserquellenanordnung nach Anspruch 17, bei der das erste Mittel ausgebildet ist zum kontinuierlichen Ausüben einer Kraft auf die zweite Einheit in der ersten Längsrichtung, wodurch die zweite Einheit an dem Abstandshalter anliegend gehalten wird, der Abstandshalter an der ersten Einheit anliegend gehalten wird sowie die erste Einheit an der Schulter des Gehäuses anliegend gehalten wird.
Laserquellenanordnung nach Anspruch 18, bei der das erste Mittel ein elastisches Element zum kontinuierlichen Ausüben der Kraft aufweist.
Laserquellenanordnung nach Anspruch 19, bei der das elastische Element eine komprimierte Schraubenfeder ist.
Laserquellenanordnung nach Anspruch 18, bei der der Abstandshalter eine konstante seitliche Abmessung über die Länge hat.
Laserquellenanordnung nach Anspruch 1, bei der der Abstandshalter eine Kammer mit einer Innenwand zur Aufnahme der beiden Einheiten aufweist und die beiden Einheiten ausgebildet sind, um an der Innenwand des Abstandshalters an zwei Posi tionen, die um den vorbestimmten Abstand voneinander entfernt sind, befestigt zu werden.
Laserquellenanordnung nach Anspruch 22, bei der die Innenwand des Abstandshaltes mit zwei gestuften Schultern ausgebildet ist, die um den vorbestimmten Abstand voneinander entfernt sind, und die beiden Einheiten ausgebildet sind, um jeweils an den beiden Schultern anzuliegen.
Laserquellenanordnung nach Anspruch 23, weiterhin aufweisend ein Gehäuse zur Aufnahme des Abstandshalters, wobei das Gehäuse aus einem Material besteht, das einen höheren Ausdehnungskoeffizienten als den des Materials des Abstandshalters hat.
Laserquellenanordnung nach Anspruch 24, bei der das Gehäuse eine mit einer Schulter ausgebildete Innenwand aufweist und das Mittel ein elastisches Element zum kontinuierlichen Ausüben einer Längskraft, um den Abstandshalter an der Innenwand anliegend zu halten, aufweist.
Laserquellenanordnung nach Anspruch 1, bei der der Abstandshalter aus einem Superinvarmaterial hergestellt ist.
Laserquellenanordnung nach Anspruch 7, bei der der Abstandshalter aus einem Superinvarmaterial hergestellt ist und das Gehäuse aus einer Magnesiumlegierung, einer Eisenlegierung, einer Nickellegierung oder einer Kobaltlegierung hergestellt ist.
Lichtquellenanordnung eines Abtasters, welche aufweist: eine Subanordnung, enthaltend: eine Lichtquelleneinheit zum Erzeugen eines Lichtstrahls; eine Linseneinheit zum Fokussieren des Lichtstrahls; und ein Abstandshalterelement zum Halten der Lichtquelle der Linseneinheit in einem vorbestimmten Abstand; und ein Gehäuse zum Aufnehmen der Subanordnung, wobei das Abstandshalterelement aus einem Superinvarmaterial hergestellt ist, während das Gehäuse aus einer Legierung mit einem höheren Ausdehnungskoeffizienten aus dem des Superinvarmaterials hergestellt ist.
Lichtquellenanordnung nach Anspruch 28, weiterhin aufweisend ein Mittel zum Verhindern, dass die Subanordnung relativ zu dem Gehäuse in einer Längsrichtung bewegt wird.
Lichtquellenanordnung nach Anspruch 28, bei der das Abstandshalterelement eine Länge hat, die zwischen der Lichtquelleneinheit und der Fokussierlinseneinheit eingeklemmt ist, welche Länge gleich dem vorbestimmten Abstand ist, wodurch die Lichtquelleneinheit und die Linseneinheit in dem vorbestimmten Abstand voneinander gehalten werden.
Lichtquellenanordnung nach Anspruch 30, weiterhin aufweisend ein elastisches Element zum kontinuierlichen Ausüben einer Längskraft auf die Unteranordnung, wodurch die Länge des zwischen der Lichtquelleneinheit und der Linseneinheit eingeklemmten Abstandshalterelements gehalten wird.
Lichtquellenanordnung nach Anspruch 27, bei der die Lichtquelleneinheit eine Laserdiode zum Erzeugen eines Laserstrahls aufweist.
Abtaster, der eine Lichtquellenanordnung enthaltend eine Lichtquelleneinheit zum Erzeugen eines Lichtstrahls und eine Linseneinheit zum Fokussieren des Lichtstrahls aufweist, welche Lichtquelleneinheit und Linseneinheit in einem Gehäuse enthalten sind und durch einen Abstandshalter in einem vorbestimmten Abstand voneinander gehalten werden, wobei das Gehäuse aus einem ersten Material hergestellt ist und der Abstandshalter aus einem zweiten Material hergestellt ist, und wobei das erste Material einen höheren Ausdehnungskoeffizienten als den des zweiten Materials hat.
Abtaster nach Anspruch 33, bei dem das erste Material eine aus einer Magnesiumlegierung, einer Eisenlegierung, einer Nickellegierung und einer Kobaltlegierung ausgewählte Legierung ist und das zweite Material ein Superinvarmaterial ist.
Abtaster nach Anspruch 28, bei dem das Gehäuse ein Druckgussstück ist.