JP2009503476A - 距離測定装置および電気光学ユニットを導体路支持体ユニットに固定する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、距離測定装置、殊に、手持ち式装置として構成されているレーザ距離測定装置に関する。ここで当該距離測定装置は導体路支持体ユニット（１８）および電気光学ユニット（２０、２６）を有しており、当該電気光学ユニットは、送信または受信ユニット（２２、２８）および光学系支持体ユニット（２４、３０、６２）を含んでいる。当該光学系支持体ユニット（２４、３０、６２）は導体路支持体ユニット（１８）によってサポートされている。

Description

従来技術
本発明は距離測定装置、殊に請求項１の上位概念に記載された、手持ち式装置として構成されたレーザ距離測定装置に関する。
さらに本発明は、請求項１０の上位概念に記載された、電気光学ユニットを導体路支持体ユニットに固定する方法に関する。

ＥＰ１３５１０７０Ａ１号から、光学系支持体および導体プリント基板を有する距離測定装置が公知である。この光学系支持体には、測定信号を形成するための光学素子が固定されており、導体プリント基板は光学系支持体内に配置されている。測定信号を生成するために、距離測定装置にはレーザダイオードが設けられている。ここでこのレーザダイオードは導体プリント基板と電気的に接続されている。

発明の利点
距離測定装置に関して本発明は距離測定装置、殊に手持ち式装置として構成されたレーザ距離測定装置から出発する。ここでこの距離測定装置は、導体路支持体ユニットおよび電気光学ユニットを有する。この電気光学ユニットは送信ユニットまたは受信ユニットおよび光学系支持体ユニットを含む。

光学系支持体ユニットが導体路支持体ユニットによってサポートされることが提示される。これによって、距離測定装置の簡易な構成およびコンパクトな設計が実現される。これは殊に、手持ち式装置として構成された距離測定装置において有利である。導体路支持体ユニットが送信または受信ユニットおよび光学系支持体ユニット用の共通の支持体部材として構成されている場合、付加的に、光学系支持体ユニットと送信または受信ユニットとの間に固定結合が実現される。これらは有利には同じように導体路支持体ユニットに、例えば電気的接続によって固定される。光学系支持体ユニットは有利には少なくとも１つの光学部材（例えばレンズ、ブラインド、ファンネル）を支持するために設けられており、例えば光学部材を収容する支持体スリーブとして構成されている。光学系支持体ユニットは導体路支持体ユニットによってサポートされている。ここで光学系支持体ユニットは導体路支持体ユニットと別個に構成されているか、または導体路支持体ユニットに一体的に形成されている。これは例えば、内部に光学部材が入れられている導体路支持体ユニットの切り欠きの形状で形成される。別の方法では、光学系支持体ユニットは、光学部材に一体的に形成されている。これは例えば、導体路支持体ユニットによってサポートされているレンズに形成されたサポート部材として形成されている。送信ユニットおよび内部に光学部材が例えば事前取り付けされている光学系支持体ユニットを有する電気光学ユニットは視準ユニットとして構成される。これは完全に、導体路支持体ユニットに組み込まれ得る。

送信または受信ユニットの高い安定性によって、送信または受信ユニットが、直接的に材料接続的に導体路支持体ユニットに固定されているハウジングを有することが可能になる。さらに、送信または受信ユニットのための付加的な支持体部材を回避することができる。送信または受信ユニットと導体路支持体ユニットとの間の電気接続は直接的に、ハウジングと導体路支持体ユニットの電気線路との間に、材料接続的接合を介して形成される。これによって、距離測定装置の作動中に送信または受信ユニットと導体路支持体ユニットとの間での電流のための特に短い距離が実現される。有利にはこのようにして送信または受信ユニットのアース線路が、導体路支持体ユニットのアース線路に接続される。短い距離にわたって電気接続を形成することによって、不所望な電磁放射が低減される。これは例えば距離測定に対して高周波変調された電気信号が使用されること、および送信または受信ユニットのためのハウジングおよび／または付加的な金属製支持体部材を通じた放射に起因する。さらに、この放射に対して設けられた遮蔽手段を使用することが回避される。不所望な干渉が、例えば距離測定装置の送信電子回路と受信電子回路との間で低減され、送信または受信ユニットと導体路支持体ユニットとの間で効果的な伝送が得られる。
さらに、送信または受信ユニットの付加的なアース接続手段（例えば接続フット）の固定が回避される。材料接続的な接合によって付加的に、送信または受信ユニットの作動時に生じる熱が有利には排出される。材料接続的な接合ははんだ付けとして構成され得る。択一的に、送信または受信ユニットを導体路支持体ユニットに接着させることが可能である。

有利には光学系支持体ユニットは管状の部材として構成される。これによって、光学系支持体ユニット内に収容されている光学系部材が有利に保護される。

光学系支持体ユニットの特に高い安定性は次のことによって得られる。すなわち、光学系支持体ユニットが導体路支持体ユニット上の当接面に当接することによって得られる。

送信または受信ユニットが少なくとも部分的に光学系支持体ユニットによって被覆されている場合、送信または受信ユニットを有利に保護することができる。

さらに、被覆部内に段状の光減衰部材を配置することを提示する。これによって、送信または受信ユニットに対する光学系支持体ユニットのアライメントのために用いられる、送信または受信ユニットとの間のアライメントギャップによる不所望な放出が低減される。

有利には、光学系支持体ユニットはプラスチックから製造される。これによって、導体路支持体ユニットからの光学系支持体ユニットの有利な電気的絶縁、ひいては距離測定装置の送信電子回路と受信電子回路との間の電磁干渉の低減が実現される。さらに、温度による屈折率の変化に基づく送信光学系または受信光学系の燃焼点のずれが、光学系支持体ユニットの伸張によって補償される。さらに光学系支持体ユニットは例えば、プラスチックレンズに一体的に形成される。

本発明の別の構成では光学系支持体ユニットは接着箇所で、導体路支持体ユニットに接着される。これによって、距離測定装置の取り付け時に、光学系支持体ユニットが導体路支持体ユニットに確実に固定される。ここで熱供給、ひいては生じ得る光学系式体ユニットの損傷が回避される。

導体路支持体ユニットが接着箇所においてＵＶビームに対して透過性である場合、有利には光学系支持体ユニットが導体路支持体ユニットに無接触に固定される。これは接着箇所に載置された接着剤が、導体路支持体ユニットのＵＶ透過放射によって硬化されることによって行われる。この関連において「透過性」とは殊に、少なくとも１０％、有利には３０％を越え、殊に５０％を越える透過性のことである。
この方法に関して、本発明は、距離測定装置の製造時に電気光学ユニットを導体路支持体ユニットに固定する方法から出発する。ここで電気光学ユニットは、送信または受信ユニットおよび光学系支持体ユニットを有している。

まずは送信または受信ユニットが導体路支持体ユニットに固定され、次に光学系支持体ユニットが導体路支持体ユニットに固定されることが提案される。この方法の利点は、送信または受信ユニットを次のような箇所に固定することができるということである。すなわち、導体路支持体ユニットへの効果的な機械的固定、導体路支持体ユニットとの効果的な電気接続および／または所望の配向および導体路支持体ユニットに相対的な所望の高さでの信号の送出のために、所期のように、事前に定められている箇所に固定することができる。

送信または受信ユニットをこのような所望の位置に正確に固定することができるように、送信または受信ユニットは、送信または受信ユニットの固定時に有利には所定の目標位置に保持される。さらに、固定方法の前段階において目標位置を特定する際に、固定プロセス後に送信または受信ユニットが動き得ることが考慮される。ここでこれは例えば、はんだ付け後の冷却プロセス時または硬化プロセス時の圧力負荷または圧力緩和である。有利には接着箇所に接着剤が被着され、光学系支持体ユニットが接着箇所で導体路支持体ユニットにアライメント可能に配置される。これによって、接着剤が被着されたときに、送信または受信ユニットに対して相対的にアライメントされた、光学系支持体ユニットの位置が柔軟かつ正確に実現される。ここで次に光学系支持体ユニットが直接的に固定される。

導体路支持体ユニットへの固定時の、アライメントされた位置に配置された光学系支持体ユニットの不所望な調整は次のことによって回避される。すなわち、光学系支持体ユニットが接着剤の硬化過程によって導体路支持体ユニットに、アライメントされた位置に固定されることによって回避される。択一的に、光学系支持体ユニットを導体路支持体ユニットに無接触に固定する別の方法（例えば超音波溶接またはレーザ溶接）も可能である。

さらに、送信または受信ユニットが固定されている場合に、光学系支持体ユニットがアライメントされることも提案する。これによって光学系支持体ユニット内に事前取り付けされた光学部材が、光学系支持体ユニットのアライメントによって同時に、送信または受信ユニットに対して相対的にアライメントされる。これによって個々の光学部材のコストのかかるアライメントが回避される。

別の固定方法が提案される。ここではまずは光学系支持体ユニットが導体路支持体ユニットに固定され、次に送信または受信ユニットが導体路支持体ユニットに固定される。光学系支持体ユニットのアライメントを省くことができ、これによって距離測定装置の組み立て時の製造コストが低減される。

図面
さらなる利点は以下の図面の説明から明らかとなる。
図面には本発明の実施例が示されている。図面、明細書および請求項は多数の特徴および組み合わせを含む。当業者であればこれらの特徴を有利には単独でも考慮し、またそれらの特徴を有意にさらに組み合わせるであろう。

図１は、１つの導体路支持体ユニットと２つの電気光学ユニットを備えた距離測定装置の斜視図であり、
図２は、導体路支持体ユニットと、図１に示された、送信ユニットおよび光学系支持体ユニットを備えた電気光学ユニットのうちの１つとの平面図であり、
図３は、導体路支持体ユニットと、送信ユニットと、光学系支持体ユニットの切断図であり、
図４は、光学系支持体ユニットと導体路支持体ユニットの断面図であり、
図５は、導体路支持体ユニット、送信ユニットおよび突出部を有する択一的な光学系支持体ユニットの断面図であり、
図６は、光減衰部材を有する、図５に示された光学系支持体ユニットの突出部の断面図である。

実施例の説明
図１は、レーザ距離測定装置１０として構成された距離測定装置を示している。この距離測定装置はハウジング１２、距離測定装置をオンおよびオフするおよび測定過程を開始させるないし設定するための操作部材１４ならびにディスプレイ１６を有している。ハウジング１２内には、回路基板として構成された導体路支持体ユニット１８が配置されており、この導体路支持体ユニットには電気光学ユニット２０が固定されている。これはレーザダイオードとして構成された送信ユニット２２および光学系支持体ユニット２４を有している。導体路支持体ユニット１８には別の電気光学ユニット２６が配置されている。これはフォトダイオードとして構成された受信ユニット２８と光学系支持体ユニット３０を含む。レーザ距離測定装置１０と、離れた対象物との間の距離を測定するために、レーザ距離測定装置１０の作動時に、送信信号がレーザビームの形状で、送信ユニット２２から、導体路支持体ユニット１８に対して平行に配置された放射方向３２で生成され、光学系支持体ユニット２４内に配置された視準レンズ３３（図２）によって視準される。離れた対象物の表面によって反射されたレーザビームは、フォーカスレンズ３４を介して、受信ユニット２８によって受信信号として受信され、電気信号に変えられる。送信信号と受信信号との比較から、検出されるべき距離が求められる。送信ユニット２２および受信ユニット２８を制御するために、受信信号を処理するために並びに離れた対象物までの距離を評価するために、さらに、分かりやすくするために図示されていない電子構成部分が導体路支持体ユニット１８に配置される。

導体路支持体ユニット１８、送信ユニット２２および光学系支持体ユニット２４は図２の詳細な図面に示されている。レーザダイオードとして構成されている送信ユニット２２はハウジング３６と、送信ユニット２２に電流を供給する、脚部として構成されている２つの電気的接続部分３８とを有している。送信ユニット２２を固定するために導体路支持体ユニット１８の表面には４つのはんだ面４０が設けられている。これらのはんだ面には、固定手段４２、４４として構成されているはんだ付け合金が積層されている。電気的接続部３８は固定手段４４によって、導体路支持体ユニット１８に固定されている。ここで送信ユニット２２は固定手段４４を介して導体路支持体ユニット１８と電気的に接続されている。ハウジング３６は固定手段４２によって直接的に導体路支持体ユニット１８と材料接続的に固定されており、このような固定手段４２を介して、導体路支持体ユニット１８のアース線路４６に電気的に接続されている。送信ユニット２２に相対してアライメントされている、導体路支持体ユニット１８の位置に固定された光学系支持体ユニット２４は管状部材として構成されている。ここでこれは、光軸４８を中心に中心合わせされている管状基体５０並びにこの基体５０に一体形成されているウィング部材５２を有している。導体路支持体ユニット１８に当接しているこのようなウィング部材５２を介して光学系支持体ユニット２４は導体路支持体ユニット１８によってサポートされている。
さらに光学系支持体ユニット２４は延長部分５４を含み、この延長部にはコリメータレンズ３３が配置されている。

導体路支持体ユニット１８上の送信ユニット２２および光学系支持体ユニット２４の配置は断面において、図２の軸IIIに沿って、図３内の光軸４８に対して平行に示されている。ハウジング３６並びに送信ユニット２２の電気接続端子３８のうちの１つが示されている。ここでこれは固定手段４２ないし４４を介して、導体路支持体ユニット１８に固定されている。光学系支持体ユニット２４のウィング部材５２は、実質的に平らな当接面５６とともに、導体路支持体ユニット１８に当接しており、２つの接着箇所５８で基体５０の両面で、接着剤６０によって導体路支持体ユニット１８に接着されている。当接面５６の面上では、ウィング部材５２は付加的に切り欠きないし収容部、例えば１つまたは複数の面取りを有している。この内部には余分な接着剤が押し出され、ウィング部材５２が平らに導体路支持体ユニット１８上に載置されることが確実にされる。択一的にこのような切り欠きが、導体路支持体ユニット１８上に構成されてもよい。

図４は、光軸４８に対して放射状の光学系支持体ユニット２４の配置を示している。内部にコリメータレンズ３３が配置されている延長部５４およびウィング部材５２が示されている。ここでこのウィング部材は、導体路支持体ユニット１８に当接しており、これを介して光学系支持体ユニット２４がサポートされている。 図５には図２の断面図における、導体路支持体ユニット１８、送信ユニット２２および択一的な光学系支持体ユニット６２が示されている。この実施形態ではこれは付加的に、基体５０に一体成型されている突出部６４を有している。ここでこの突出部は送信ユニット２２を部分的に被覆している。

光学系支持体ユニット６２の突出部６４の断面図が図６に示されている。送信ユニット２２の方を向いている突出部６４の内面は、送信ユニット２２の外郭に合わせて構成されており、段状の光減衰部材６６として構成されている。基体５０内で散乱されるレーザビームを減衰するために、この内面に光吸収性の手段が設けられる。

これまでに考察した実施例では受信ユニット２８および別の電気光学ユニット２６の光学系支持体ユニット３０は、電気光学ユニット２０に対する図２〜６に基づいて説明されているのと同じ方法で構成され、導体路支持体ユニット１８に固定されている。従って別の電気光学ユニット２６に対する説明は繰り返さず、受信ユニット２８および光学系支持体ユニット３０の相応する部分には新たな参照番号は付与されていない。

レーザ距離測定装置１０を製造する際に、電気光学ユニット２０は導体路支持体ユニット１８に固定される。電気光学ユニット２０の送信ユニット２２ないしハウジング３６はここでまずは補助手段を介して所定の目標位置まで動かされる。このために送信ユニット２２の実際位置、殊に導体路支持体ユニット１８に相対する送信ユニット２２の高さが、光学測定を用いて検出される。送信ユニット２２は、この実際位置が所定の目標位置と一致するまで動かされる。図２、３および５では送信ユニット２２はこの目標位置に位置づけされている。ハウジング３６および電気接続部３８ははんだ面４０にはんだ付けされている。ここで送信ユニット２２は補助手段によって、実現された目標位置に保持し続けられる。次に接着手段６０は接着箇所５８で導体路支持体ユニット１８上に被着され、光学系支持体ユニット２４は接着箇所５８で導体路支持体ユニット１８にアライメント可能に配置されている。送信ユニット２２がスイッチオンされ、レーザビームが生成される。導体路支持体ユニット１８に対するこのレーザビームの方向並びにその拡散は測定装置によって測定される。検出された測定データに基づいて、これらのデータが所定の目標値を有するまでないしはレーザビームが所望の方向を導体路支持体ユニット１８に対して所望の配向および所望の形状を有するまで、光学系支持体ユニット２４は送信ユニット２２に対して相対的にアライメントされる。引き続き、光学系支持体ユニット２４は、光学系支持体ユニット２４が図２および３内に位置決めされているアライメントされた位置において導体路支持体ユニット１８に固定される。詳細にはこれは接着剤６０が、接着箇所５８においてＵＶビームに対して透過性である導体路支持体ユニット１８のUV硬化によって硬化されることによって行われる。

電気光学ユニット２０の別の固定方法では、まずは光学系支持体ユニット２４を所定の目標位置において、導体路支持体ユニット１８に接着させ、その後で送信ユニット２２を光学系支持体ユニット２４に対して相対的にアライメントし、アライメントされた位置において導体路支持体ユニット１８にはんだ付けする。光学系支持体ユニット６２は、光学系支持体ユニット２４に関して説明したのと同じ方式で導体路支持体ユニット１８に固定される。さらに電気光学ユニット２６は導体路支持体ユニット１８に、有利には、電気光学ユニット２０に対して上述した固定方法を用いて固定される。

１つの導体路支持体ユニットと２つの電気光学ユニットを備えた距離測定装置の斜視図 導体路支持体ユニットと、図１に示された、送信ユニットおよび光学系支持体ユニットを備えた電気光学ユニットのうちの１つとの平面図 導体路支持体ユニットと、送信ユニットと、光学系支持体ユニットの切断図 光学系支持体ユニットと導体路支持体ユニットの断面図 導体路支持体ユニット、送信ユニットおよび突出部を有する択一的な光学系支持体ユニットの断面図 光減衰部材を有する、図５に示された光学系支持体ユニットの突出部の断面図

Claims (15)

1. 距離測定装置、殊に、手持ち式装置として構成されているレーザ距離測定装置（１０）であって、
   当該距離測定装置は導体路支持体ユニット（１８）および電気光学ユニット（２０、２６）を有しており、
   当該電気光学ユニットは、送信または受信ユニット（２２、２８）および光学系支持体ユニット（２４、３０、６２）を含んでいる形式のものにおいて、
   当該光学系支持体ユニット（２４、３０、６２）は導体路支持体ユニット（１８）によってサポートされている、
   ことを特徴とする距離測定装置。
2. 前記送信ユニットまたは受信ユニット（２２、２８）はハウジング（３６）を有しており、当該ハウジングは材料接続的に直に導体路支持体ユニット（１８）に固定されている、請求項１記載の距離測定装置。
3. 前記光学系支持体ユニット（２４、３０、６２）は管状の部材として構成されている、請求項１または２記載の距離測定装置。
4. 前記光学系支持体ユニット（２４、３０、６２）は前記導体路支持体ユニット（１８）上で実質的に平らな当接面（５６）と当接している、請求項１から３までのいずれか１項記載の距離測定装置。
5. 前記送信ユニットまたは受信ユニット（２２、２８）は少なくとも部分的に、光学系支持体ユニット（６２）によって被覆されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の距離測定装置。
6. 前記被覆部内に、段状の光減衰部材（６６）が配置されている、請求項５記載の距離測定装置。
7. 前記光学系支持体ユニット（２４、３０、６２）はプラスチックから製造されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の距離測定装置。
8. 前記光学系支持体ユニット（２４、３０、６２）は少なくとも１つの接着箇所（５８）で前記導体路支持体ユニット（１８）に接着されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の距離測定装置。
9. 前記導体路支持体ユニット（１８）は接着箇所（５８）でＵＶビームに対して透過性である、請求項８記載の距離測定装置。
10. 距離測定装置の製造時に電気光学ユニット（２０、２６）を導体路支持体ユニット（１８）に固定する方法であって、
    前記電気光学ユニット（２０、２６）は送信ユニットまたは受信ユニット（２２、２８）および光学系支持体ユニット（２４、３０、６２）を有している形式のものにおいて、
    はじめに前記送信または受信ユニット（２２、２８）を導体路支持体ユニット（１８）に固定し、次に光学系支持体ユニット（２４、３０、６２）を導体路支持体ユニット（１８）に固定する、
    ことを特徴とする、電気光学ユニットを導体路支持体ユニットに固定する方法。
11. 前記送信ユニットまたは受信ユニット（２２、２８）の固定時に、送信または受信ユニット（２２、２８）を所定の目標位置に保持する、請求項１０記載の方法。
12. 接着箇所（５８）に接着剤（６０）を載せ、光学系支持体ユニット（２４、３０、６２）を当該接着箇所（５８）で導体路支持体ユニット（１８）にアライメント可能に配置する、請求項１０または１１記載の方法。
13. 前記光学系支持体ユニット（２４、３０、６２）を、接着剤（６０）の硬化プロセスによって、導体路支持体ユニット（１８）にアライメントされた位置に固定する、請求項１２記載の方法。
14. 前記送信または受信ユニット（２２、２８）が固定されている状態で前記光学系支持体ユニット（２４、３０、６２）をアライメントする、請求項１０から１３までのいずれか１項記載の方法。
15. はじめに前記光学系支持体ユニット（２４、３０、６２）を前記導体路支持体ユニット（１８）に固定し、次に前記送信ユニットまたは受信ユニット（２２、２８）を前記導体路支持体ユニット（１８）に固定する、請求項１０の上位概念に記載されている方法。

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