TW201803135A - 光電裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種光電裝置，該光電裝置具有承載裝置、至少一個第一光學元件、第二光學元件、第三光學元件、以及固定裝置。該承載裝置具有至少一個光電發送器及/或至少一個光電接收器位在上側。該第一光學元件、第二光學元件及第三光學元件是以分層安排方式而配置在該承載裝置之上方，該第二光學元件是配置在該第一光學元件之上方，而該第三光學元件是配置在該第二光學元件之上方，並且每一個該至少三個光學元件包括透鏡元件、光圈元件或濾波器元件(92)。該固定裝置相對於該承載裝置而固定至少該第一光學元件及該第二光學元件及部分圍繞至少該第一光學元件及該第二光學元件，該固定裝置復相對於該承載裝置固定該第三光學元件及部分地圍繞該第三光學元件或形成該第三光學元件。

Description

光電裝置
本發明係關於具有承載裝置之光電裝置，該承載裝置具有位在上側之至少一個光電發送器及/或至少一個光電接收器。該承載裝置可以同時用於該光電發送器及該光電接收器之電性接觸。至少一個光學元件是配置在該承載裝置之上方，意即，相對於該垂直方向在該發送器及/或該接收器之上方，而用於輻射結合該發送器及/或該接收器之光學影響。
此類的光電裝置尤其經配置為光電感測器裝置，使能夠光學式掃描及電性上偵測物件之性質。
此類感測器裝置之應用是在於市售的印表機裝置之行業中，意即，藉由已知的列印技術(例如，雷射列印技術或噴墨列印技術)用於紙本之電腦輔助列印之裝置。為了允許印表機(或包括印表機之多功能裝置)之操作儘可能完全地自動化及對使用者友善，該印表機之不同的操作參數(諸如放置在該印表機之接收拖盤內之紙張的數量或類型、提供的紙張形式、紙張邊緣之相對位置及類 似的參數)是必須要做決定及監控。更進一步的需求為具有相應的列印結果或欲掃描的紙張之自動分析，藉以參考列印結果例如檢查欲掃描的紙張之內容類型(影像相對文字)或正確配置(例如該印機之列印單元之機械對準)。
對於每一個欲量測的操作參數通常提供個別搭配的光電裝置並且經由配置以比較發出的光訊號與偵測(例如反射)的光訊號，以能夠由這些光訊號之差異性決定該相對的操作參數。該光訊號通常是可見或非可見波長之電磁輻射，尤其是紅外線。該裝置經常包括光電發送器及(至少)一個光電接收器兩者。該裝置可以因此例如當作近接感測器。具有複數個發送器及接收器之裝置也是有可能的，裝置例如能夠(尤其是同時)決定複數個操作參數(例如藉由在漫射及反射之間之區別)。
由於欲量測之操作參數數量龐大，因此需要相對應各種光電裝置，該各種光電裝置是結合不必要的成本耗費於製造及儲存上。此外，用於量測相對的操作參數之光電裝置必須滿足特定的光學性質，該特定的光學性質可能在依賴該相對的操作參數上具有很大的不同，並且在這個領域需要高度的開發耗費。該光學性質尤其是欲理解為由該光電發送器所發送及/或由該光電接收器所接收之光束或光訊號之導引、成形或濾波而用於該相對的操作參數之量測。在這個方面，該光束之幾何上的限制亦可能是必要的，尤其橫截面延伸及/或該光束之角度範圍是固定的。
本發明之目的在於提供該初始所謂其光學性 質可以以簡單的方式固定之類型的裝置。
本發明之目的是藉由具有申請專利範圍第1項之特徵的光電裝置所滿足，並且尤其在於該光電裝置包括以分層安排配置在該承載裝置上方之至少一個第一光學元件、第二光學元件及第三光學元件，其中該第二光學元件是配置在該第一光學元件上方，而該第三光學元件是配置在該第二光學元件上方，並且每一個該至少三個光學元件包括透鏡元件、光圈元件或濾波元件。固定裝置復提供，以固定至少該第一光學元件及該第二光學元件相對於該承載裝置及部分地圍繞至少該第一光學元件及該第二光學元件，其中該固定裝置復固定該第三光學元件相對於該承載裝置及部分地圍繞該第三光學元件或其中該固定裝置形成該第三光學元件。
該裝置相對於該光電發送器或接收器之該相對的光學性質是由該至少三個光學元件所固定。在這個方面，一個或一個以上之該三個光學元件可以一起形成用於該發送器或接收器之光學通道。此類的光學通道因此形成該光電裝置之入射或發出路徑之光學路徑，該光學通道具有虛軸，該虛軸較佳延伸穿越該光電發送器或接收器及定義該光電裝置部分延伸穿越該光電裝置之輻射穿透區域之該幾何及/或之光學中心。該光學通道之該軸線可以例如相對於該承載裝置之延伸平面而垂直或傾斜延伸。個別結合的光學通道較佳提供給配置在該光電裝置處之每一個光電發送器及接收器。
本發明之優點包括提供至少三個個別的光學元件。該光學通道之該光學性質在此可以以簡單的方式而固定並且仍然具有高精度。
該光電裝置具有模組化設計之特徵，其中該裝置是以來自不同的、個別的組件之模組系統之方式所組裝。這些個別的組件包括至少該承載裝置、該第一光學元件、該第二光學元件及該固定裝置，該第三光學元件同樣地能夠個別地形成或能夠整合於該固定裝置內。該個別的組件較佳是可釋放地連接於彼此或相互固定。該組件尤其可以以力量傳遞及/或形狀匹配方式而相互固定。該組件可以沿著所謂的垂直方向實質上彼此前後配置，意即以分層配置或以三明治結構。該承載裝置、該光學元件以及連同視情況的組件之不同的變體在此可以依據通用模組化平台而彼此組合，以生產不同的光電裝置，該不同的光電裝置之某些組件能夠相同的(例如該固定裝置)。
該光電裝置可以至少實質上具有平行六面形狀，至少某些該所謂的個別組件可以具有細長、實質上矩形的輪廓。
該光電裝置之承載裝置可以至少實質上具有平板形狀及/或可以包括包覆成型導線架。該承載裝置可以包括能夠連接至該承載裝置之特殊應用積體電路(ASIC，Application-Apecific Integrated Circuit)及/或連接至該光電發送器或接收器之複數個電性連接器。該承載裝置之該連接器可以由外部致能電性接觸。該連接器依據 本發明應用尤其可以提供用於該承載裝置之連接至連結該光電裝置之微控制器藉以致能操作該裝置。該初始所謂的垂直方向尤其可以延伸垂直於該承載裝置之延伸平面。
該固定裝置用於將至少該承載裝置及該第一及第二光學元件相對於彼此固定，該兩個光學元件相對於該承載裝置之對準經由具備該至少一個光電發送器及至少一個光電接收器而觀察。在這個方面，該固定裝置可以直接地或間接地牢固及/或固定該第一光學元件及/或該第二光學元件至該承載裝置。該固定裝置為了這個目的例如可以具有至少圍繞接合或由後面接合該承載裝置及該第一及第二光學元件之扣具或類似扣具的元件。額外地或另外，該固定裝置可以以殼體或支架之方式形成，此類固定裝置不必完全地圍繞該承載裝置、該第一光學元件及該第二光學元件，尤其不在該整體表面上方並且也不在該裝置之每一側處。該固定裝置因此可以至少功能上用於作為該裝置之殼體或甚至可以是真正的、至少主要封閉的殼體，至少確保該裝置之該組件之至少機械的封裝。應該要瞭解的是該第三光學元件(若該第三光學元件是個別地形成並且不是，例如，整合於該固定裝置內部)以及更多組件可以由該固定裝置所維持或固定。
該固定裝置尤其可以具有基座平板，擁有複數個側牆及/或具有複數個(尤其是兩個、四個或六個)固定臂或相對彼此成對配置之固定區段。該基座平板可以具有例如能夠配合該承載裝置及/或該光學元件之形狀及 尺寸之均勻的平板尺寸。該裝置在此可以是強健的及精巧的，相對地避免灰塵或類似污垢之附著或滲透至該裝置之上或之內。該基座平板較佳配置在該承載裝置之下側處及形成底部區段。該固定裝置可以具有至少部分地階梯形及/或U形橫載面及/或複數個開孔，使得放置在該固定裝置內及形成至少部分互補於該固定裝置之該裝置的組件，是經由側向抓取及/或於該固定裝置之該垂直方向上，而不需要為此目的之個別的固定裝置。例如，該承載裝置、該第一光學元件、該第二光學元件及、及(選擇性地)該第三光學元件，可以經抓取於該垂直方向上，意即，藉由在該垂直方向上之相互接觸，該個別的組件是固定在該固定裝置及該裝置之另一個組件之間或在該裝置之兩個其它組件之間。該固定裝置復可以以一個部分或以多個部分而形成，尤其是以兩個部分。
該光學元件可以至少實質上具有平板形狀，該平板尺寸及/或該平板形狀能夠符合均勻平板尺寸及/或該裝置之至少某些組件之平板形狀。
透鏡元件連結本發明應理解為尤其可以具有折射性質之影像元件。該透鏡元件尤其可以具有折射性質。該透鏡元件尤其可以具有用於該至少一個光電發送器之透鏡區段及/或用於該至少一個光電接收器之透鏡區段。
該個別的透鏡區段可以具有光束成形性質，尤其在於該個別的透鏡區段具有拱形在其中一側或在兩側 (例如，作為會聚透鏡、發散透鏡或菲涅耳透鏡)。另外或者額外地，該相對應的透鏡區段可以產生光束之偏轉，意即在發出的或接收的光束之傳遞的方向上之改變。該相對應的透鏡區段尤其可以具有楔形形狀(例如作為楔形透鏡的設計，該楔形透鏡具有兩個彼此對準成銳角的平坦表面)。該相對應的透鏡區段可以與該承載裝置之延伸的平面平行或傾斜對齊。該透鏡元件在該相對應的透鏡區段之外部可以是具有平板形狀。該相對應的透鏡區段可以是一體成型及/或可以配置在該光電發送器或接收器之上方。
若其中一個該光學元件包括光圈元件，則該光學元件可以定義用於入射在該至少一個光電接收器上之光束之入射之角度範圍。另外或額外地，該光圈元件定義用於透過由至少一個光電發送器之該光學通道所發出之光束之發出角度之範圍。該個別的角度範圍尤其可以由對齊及由開孔角度所定義，藉以光學通道是至少部分定義的。
該光圈元件尤其可以具有用於該至少一個光電發送器之光圈區段及/或用於至少一個光電接收器之光圈區段。個別的光圈區段可以藉由該個別的光圈元件之開孔而形成，該個別的光圈元件是例如圓形或橢圓形，並且該個別的光圈元件是相對於該形成的光學通道之該軸線而同軸地對齊或偏移。該光電元件之幾何光學性質可以固定的，並且不想要的干擾影響(例如，因為內部或外部反射)可以藉由該個別的光圈區段之該配置及形狀而受到抑制。為了配備個別的光圈元件之這個目的，複數個個別的光圈 元件可以有益於提供，每一個該光圈元件能夠產生由該結合的發送器及/或由該結合的接收器所發出之該光束之該橫截面的限制。例如，形成個別的光圈元件之兩個光學元件可以配置在與載承裝置不同的空間處，尤其在透鏡元件之不同的側端處。每一個該光圈元件因此可以針對該光學通道之該所需的光學性質產生貢獻，由該每一個光圈元件所實現之該光學性質可以疊加一起或以功能性方式組合(例如，入射之該角度之該範圍或發出角度之該範圍及作為散射光隔膜之功能之限制)。在其它文字中，用於實現該光電裝置之該設計的光學性質之該光束之該幾何限制之該措施可以分佈在超過兩個或兩個以上之光圈元件。該個別的光圈元件之該機械複雜度在此相較於單一光圈元件之該例子可以保持較小，另一方面，該個別的光圈元件簡化該設計，但是另一方面，亦簡化該光圈元件之該工業製造。
為了定義該所謂的入射及/或發出之該角度之範圍，該光圈元件之該個別的光圈區段可以在朝向該承載裝置之該方向上具有漸收縮橫截面。該個別的光圈區段尤其可以是藉由至少實質上截頭圓錐形開孔所形成，該截頭圓錐形開孔尤其可以修改成具有該光學通道之傾斜的軸線。
該光電裝置之至少一個該光學元件可以包括具有光譜濾波器性質之濾波元件。該濾波元件尤其可以具有平面平行濾波器區段，該平面平行濾波器區段具有光譜濾波器性質。
應該瞭解的是個別的光學元件不完全必須包括不論是透鏡元件、裝置元件或濾波元件。透鏡元件、光圈元件及濾波元件之組合亦是可能的。例如，本發明可以提供具有整合的光譜濾波器性質之透鏡元件。然而，這並不影響總是提供至少三個光學元件之該事實，其中每一個滿足至少一個該所謂的功能(折射、光圈、濾光)。
該裝置之該模組化設計尤其有利的是與該至少三個光學元件之組合，能夠廉價地製造具有僅僅些微不同之實質上一致性的組件之複數個不同的裝置類型。在這個方面，需要個別裝置類型之該光學性質，例如，可以是經定義在於其中一個該光學元件之光圈元件之至少一個光圈區段之該形狀及/或該位置、透鏡元件之透鏡區段之該形狀及/或位置及/或濾波元件之濾波區段之該形狀及/或位置是經由搭配的。為了這個目的，可以提供不同選擇的光圈元件及/或不同選擇的透鏡元件及/或不同選擇的濾波元件。該光電裝置之該基本設計(尤其是該獨立的組件之該外部形狀)在這個方面並不需要改變。
該三個光學元件之該分層配置之某些例示性的配置將於該下文中作說明。
依據實施例，該第一光學元件包括第一光圈元件，該第二光學元件包括透鏡元件，而該第三光學元件包括另一個光圈元件。易言之，該第一光圈元件是配置在該透鏡元件之下方，而及該另一個(第二)光圈元件是配置在該透鏡元件之上方。其中一方面，該第一光圈元件在 此是與該承載裝置之間隔較小於該第二光圈元件。在另一方面，該兩個光圈元件是透過該透鏡元件彼此間隔開來。光圈元件之此類的配置是有利於透過每一個光圈元件以實現特定的光學目的。例如，該第一(較低的)光圈元件可以配合以共同決定該光學通道之角度特性(該光學通道之該光學軸線相對於該承載裝置之該平面及該開孔角度之傾角)及/或以至少減少在該光電裝置內之散射光。在該光電裝置內之散射光例如可以是不應該透過該光學通道移動進入該裝置之該測量環境內之位在該承載裝置處所反射之光線。相反地，該第二(較高的)光圈元件可以經配合以減少或以阻擋散射光從該測量環境之穿透進入該裝置內。該光束之兩個階段光學限制可以以尤其有效及但是可以簡單實現之該方法而實現。應該瞭解的是該裝置元件之該所謂的目的僅是例示性的。
依據另一個實施例，該第一光學元件包括透鏡元件，該第二光學元件包括光圈元件，而該第三光學元件包括另一個透鏡元件。尤其所需的折射特性在此可以分佈在兩個光學元件上。
如同對於該上述配置之另一個替代，一個該三個光學元件可以包括透鏡元件，另一個該三個光學元件可以包括光圈元件，而又另一個該三個光學元件可以包括濾波元件。在這個方面中，該透鏡元件可以例如藉由該第三光學元件(意即該三個光學元件之最高層)所形成。
應該瞭解的是除了該所謂的配置外，光學元 件之還有其它的配置可以提供。超過三個光學元件亦尤其可以使用。該分層配置較佳包括至少一個光圈元件及一個透鏡元件。
依據另一個實施例，該第一光學元件及該第二光學元件於垂直向上是經抓取在該第三光學元件及該承載裝置之間，意即該第一及第二光學元件於至少該垂直方向上是間接固定至該裝置，使得這些光學性質之個別的固定並不是必要的，並且該裝置之該組件可以輕易地與不同的第一及第二光學元件組合。該第一及/或第二光學元件以及另一個組件，尤其亦是該第三光學元件，為了這個目的可以經配置至少部分地(例如，在該個別的周邊處)以互補的方式至該固定裝置。
依據另一個實施例，至少一個該至少三個光學元件具有用於另一個該至少三個光學元件之(部分的或完全的)接收之至少一個接收凹陷。該第一及/或第三光學元件較佳可以部分地接收及/或以形狀匹配的方式於該第二光學元件之接收凹陷內。該光電裝置在此可以以特別地精巧方式而配置，接收於該接收凹陷內之該第一及/或第三光學元件較佳終止於與該第二光學元件之外部表面對齊。該第一及/或第三光學元件之該位置復可以藉由該接收凹陷相對於該第二光學元件(側向地及/或在垂直方向上)以特別可靠的方式而固定，當該個別的光學元件是接收於該接收凹陷內時，該個別的光學元件之該光學區段(透鏡區段、光圈區段、濾波區段)是彼此完全對準而用於產 生該光學通道。
依據另一個實施例，該固定裝置以兩個部件而形成，該固定裝置具有下部件及上部件。該下部件及該上部件在這個方面尤其可以是可釋放地彼此固定，該下部件及/或該上部件能夠接合圍繞於或接合在該第一光學元件、該第二光學元件、該承載裝置、以及(選擇性地)該第三光學元件(若個別地形成)及該裝置之另一個選擇的組件之後面。該固定裝置之該下部件可以具有底部區段及由該底部區段向上突起之複數個連接區段。該固定裝置之該上部件復可以具有頂部區段及由該頂部區段向下突伸之複數個連接區段，該上部件之該連接區段與該下部件之該連接區段結合。該下部件及/或該上部件可以具有實質上U形的橫截面以形成至少用於該承載裝置及該透鏡元件之接收空間，該接收空間簡化該裝置之該生產。
該承載裝置、該第一光學元件、該第二光學元件以及(選擇性地)該第三光學元件(若個別地形成)可以配置在該固定裝置之該下部件及該上部件之間，並且尤其可以經抓取在該固定裝置於垂直方向上在該下部件及該上部件之間。由於至少該承載裝置、該第一光學元件及該第二光學元件並不需要個別地固定，該光電裝置因此可以特別有效率地組裝。例如，該承載裝置、該第一光學元件、該第二光學元件及(選擇性地)該第三光學元件(若個別地形成)可以放置在該下部件內，該下部件接著由該上部件所封閉，並且放置在該承載裝置上方中之該組件在 此為自動地固定至該承載裝置。
該固定裝置之該下部件及該上部件尤其可以是藉由閂鎖連接而彼此固定。
另外針對第三光學元件放置在該下部件內之該例子，該第三光學元件可以藉由該固定裝置之該上部件而形成。該第三光學元件(例如該光圈元件)是例如與該固定裝置之該上部件整合，該整合在有關於該光電裝置之精巧結構形狀及有關於於少量的組件是有利。
依據另一個實施例，該固定裝置以其中一種部件形成並且具有開啟的上部件，該第三光學元件是配置在該固定裝置之該上側處。該第三光學元件可以經由配置以關閉該開啟的上側(例如除了開孔之外)。該第三光學元件尤其可以藉由閂鎖連接固定至該固定裝置。
依據另一個實施例，其中一個該至少三個光學元件具有由該固定裝置突出及具有至少一個編碼元件用於該光電裝置識別之機械編碼區段。不同類型或種類的光電裝置在此可以彼此區隔，尤其在本身組裝之過程中。當複數個不同的光電裝置必須安裝一起於(印表機)裝置中時，這種方式例如是有利，其中該裝置因為均一模組化為極度相似的並且因此可能輕易地混淆。然而，在不同的光電裝置之間之混淆的風險藉由該編碼區段是有效地降低。
本發明依據任何一項該前述的實施例復係關於包括複數個不同的光電裝置之系統，其中該複數個不同的光電裝置之該第一光學元件的形狀彼此不同及/或其中 該複數個不同的光電裝置之該第二光學元件的形狀彼此不同及/或該複數個不同的光電裝置之該第三光學元件的形狀彼此不同。儘管具有類似元件之模組化設計，該不同的裝置之該光學性質仍可以因此以簡單的方式而配合。
本發明依據任何一項該上文的實施例復係關於包括複數個不同的光電裝置之系統，其中-另外地或額外地對於該前述的系統-至少某些該複數個不同的光電裝置之該光學元件相對於本身個別的配置為彼此不同，尤其相對於沿著該所謂的垂直方向之本身個別的順序。
例如，個別的光電裝置之至少兩個該光學元件可以包括個別的光圈元件，其中至少某些該不同的光電裝置之光圈元件相對於本身個別的配置及/或形狀不同於其它某些該不同的光電裝置之該光圈元件。
該不同的光電裝置之至少一個組件較佳為相同地形成在其中一個該所謂的系統內，尤其是該固定裝置及/或該承載裝置(除了提供在該光電裝置處之諸如發送器、接收器及特殊應用積體電路之該光電或電子元件以外)。
10‧‧‧光電裝置
12‧‧‧承載裝置
14‧‧‧第一光圈元件
16‧‧‧透鏡元件
18‧‧‧下部件
20‧‧‧上部件或第二光圈元件
22‧‧‧底部區段
24‧‧‧側端部件
24’、24”‧‧‧側部件
26‧‧‧插栓
28‧‧‧嚙合區段
30‧‧‧接收空間
32‧‧‧開孔
32’、32”‧‧‧矩形開孔
34‧‧‧閂鎖凸鼻
36‧‧‧閂鎖插栓
38‧‧‧腔室
40‧‧‧發送器
42‧‧‧接收器
44‧‧‧特殊應用積體電路
46‧‧‧連接器
48‧‧‧突出部
50‧‧‧區域
52‧‧‧光圈區段
52’、52”‧‧‧光圈區段
52a、52b、52c‧‧‧光圈區段
54‧‧‧突出部
54’、54”‧‧‧側向突出部
56‧‧‧區域
58‧‧‧閂鎖片
60‧‧‧編碼區段
62‧‧‧第一編碼元件
63‧‧‧第二編碼元件
64‧‧‧中空圓柱
66‧‧‧環形盤
68‧‧‧透鏡區段
70‧‧‧基座平板
72‧‧‧開孔
74‧‧‧閂鎖臂
76‧‧‧筒柱
78‧‧‧開孔
80‧‧‧第一解碼元件
81‧‧‧第二解碼元件
83‧‧‧解碼區段
84‧‧‧光學通道
90‧‧‧接合區段
92‧‧‧濾波器元件
94‧‧‧濾波器區段
K‧‧‧軸線
L‧‧‧軸線
本發明於下文中藉由參考該圖式之例子而作完全地描述，其中：第1圖係為光電裝置之實施例之分解呈現；第2圖係為第1圖之該裝置之組件之透視圖；第3圖係為第1圖之該裝置於組裝狀態中之 透視圖；第4圖係為第1圖之該裝置之透鏡元件之由上方的平面視圖；第5圖係依據第1圖包括用於裝置之安裝位置之兩個透視圖，(a)未具有安裝裝置，而(b)具有組裝裝置；第6圖係依據第1圖包括用於裝置之更進一步的安裝位置之兩個透視圖，(a)未具有安裝裝置，而(b)具有組裝裝置；第7圖係為光電裝置之概要縱向截面視圖。
第8圖係為另一個光電裝置之概要縱向截面視圖。以及第9圖係為另一個光電裝置之概要縱向截面視圖。
在該圖式中之相同的或類似的元件是藉由相同的圖式標號所標記。
光電裝置10包括承載裝置12、以第一光圈元件14之形式之第一光學元件、以透鏡元件16之形式之第二光學元件、以及包括下部件18及上部件20的固定裝置。於在此所顯示之該實施例中該固定裝置之該上部件20同時地形成以該光電裝置10之另一個光圈元件之形式的第三光學元件。所有這些組件在第1圖中由上方傾斜地顯示，意即該透視圖是直接傾斜至該組件之相對應的上側。
在下文中將描述該裝置10如何組裝，該光電裝置10之該個別的組件做更詳細的說明。
該承載裝置12首先放置在該下部件18內部。具有該插入的承載裝置12之該下部件18是顯示於第2圖中，於第2圖中之該比例相對應於第1圖是放大的。該下部件18具有底部區段22，其具有複數個連接區段由該底部區段22向上突出。詳言之，相對應於該下部件18之該縱向延伸為鏡向對稱之兩個側部件24’、24”向上延伸遠離該底部區段22，該側部件24’、24”為實質上對準垂直於該底部區段22。該底部區段22復具有端面插栓26以及嚙合區段28。以U形所形成之該下部件18在這個方式中具有用於接收該承載裝置12、該光圈元件14(第一光學元件)及該透鏡元件16之完全地向上開啟及部分側向地開啟之接收空間30。該接收空間30之尺寸及形狀部分地實質上符合該承載裝置12、該光圈元件14及該透鏡元件16之尺寸及形狀。該等組件12、14及16可以因此放置在具有精確匹配之該下部件18內部。
該側部件24’、24”每一個均具有兩個矩形開孔32’及32”以及兩個相互間隔配置的閂鎖凸鼻34在該外部側端。該側部件24’、24”每一個復具有中央配置的閂鎖插栓36在該外部處。該接收空間30相對應於在該嚙合區段28之該區域中之該中央區域是寬廣的。
該承載裝置12是以可以變化配備的包覆成型導線架(所謂的”預先成型導線架”)所形成。該承載 裝置12之周圍是與該下部件18之該接收空間30互補，使得該承載裝置12可以放置在該下部件18內如同於第2圖中所顯示，該承載裝置12是經側向抓取於在該插栓26、該嚙合區段28及該側部件24’、24”之間之該底部區段22之該平面中。該承載裝置12之該上側於該縱軸方向上是分隔成為複數個腔室38，光電發送器或光電接收器通常能夠連結及電性接觸於每一個腔室38中。在第1圖中所顯示之該承載裝置12具有光電發送器40、兩個光電接收器42及特殊應用積體電路44(ASIC，Application-Specific Integrated Circuit)。為了連接該承載裝置12至外部微控制器(未顯示)，複數個電性連接器46經由提供以均勻的拱形在該承載裝置12之窄端處延伸遠離該承載裝置12。當該承載裝置12是放置在該下部件18內時，該連接器46彈性地接合於該下部件18之該嚙合區段28內，藉以接觸區域是形成用於電子插入連接器(未顯示)之導入(第2圖)。
一旦該承載裝置12已經放置在該下部件18內部，該光圈元件14(第一光學元件)是放置在該下部件18之該接收空間30內部(未顯示)。在這個方面中，該光圈元件14之相對應的側向突出部48接合於該側部件24’、24”之相對應的開孔32’、32”內部(第1圖及第2圖)。再者，該第一光圈元件14之加寬區域50接合於加寬在該嚙合區段28之該區域中之該接收空間30內部。在這個方式中，該第一光圈元件14在該裝置10之該縱向方向上，尤其是不可位移的並且在這個方面是固定至該下部 件18。在第1圖中之該第一光圈元件14復具有在該第一光圈元件14處於該縱向方向上彼此前後配置之三個不同形成的光圈區段52a、52b及52c，並且是藉由於實質上截頭圓錐形之開孔邊界所形成。
接著，該透鏡元件16(第二光學元件)是放置在該下部件18之該接收空間30內部，相對應的側向突出部54’、54”接合於該側部件24’、24”之相對應的開孔32’、32”內部。再者，該透鏡元件16之加寬區域56接合於在該嚙合區段28之該區域中所加寬之該接收空間30之該區域內部。該透鏡元件16在這個方式中是固定至在該縱向及橫向方向上平行於該底部區段22之平面中的該下部件18。
最後，該固定裝置之該上部件20是藉由閂鎖連接而固定至該下部件18，該上部件20為了這個目的具有四個向下突出的閂鎖片58，該閂鎖片58每一個與該側部件24’、24”之一個該閂鎖凸鼻34扣鎖。該承載裝置12、該光圈元件14及該透鏡元件16現在為完全地抓取及彼此固定在該上部件20及該下部件18之間。該固定裝置之該下部件18、該承載元件12、該光圈元件14、該透鏡元件16及該固定裝置之該上部件20因此沿著垂直方向而彼此前後配置。
以這種方式所組裝之該裝置10是以透視圖顯示於第3圖中。該上部件20(該裝置10之另一個光圈元件或第三光學元件)具有兩個光圈區段52’、52”(參 考第1圖及第3圖)。可以更進一步認知到該上部件20接合於該透鏡元件16之互補的接合區段90內部(參考第1圖)，使得該上部件20終止於與該透鏡元件16齊平，並且實質上該裝置10之光滑的上側將形成。該透鏡元件16是復進一步額外地固定，並且該裝置10之該尺寸是保持較小。
該光電裝置10之該光學性質是藉由該第一光圈元件14之該三個光圈區段52a、52b及52c連同該另一個光圈元件或該上部件20之該兩個光圈區段52’、52”所固定，並且不想要的干涉影響是受到抑制，其中該發出的或接收的光束之該相對應的橫截面之幾何限制將產生。
該裝置10具有細長、實質上平行六面的基座本體，該裝置之外部表層是由實質上終止於彼此齊平之表面所特性化。該閂鎖片58尤其終止於與該側部件24’、24”之該外部側端齊平。
該實質上平板狀的透鏡元件16(該裝置10之第二光學元件)具有在該縱向方向上(第1圖)延伸遠離該其餘為平板狀透鏡元件16之一體成型的機械編碼區段60。該環狀編碼區段60具有由該透鏡元件16之在該縱向方向上彼此前後配置之三個透鏡區段68之延伸的平面垂直突出之中空圓柱64。該透鏡元件16之該透鏡區段68於在此所顯示之該實施例中具有光束成形性質並且可以例如包括凸透鏡、雙凸透鏡或菲涅耳透鏡。
在該透鏡元件16上之更進一步的細節是顯示於第4圖中，其中該透鏡元件16是以該透鏡元件16之該上側的平面視圖而顯示。顯示於第4圖中之該透鏡元件16具有第一編碼元件62及第二編碼元件63於該編碼區段60處。該第一編碼元件62是形成以矩形凹陷在該編碼區段60之該中空圓柱64之該外部周圍處，該第一編碼元件62與該圓柱軸線平行延伸(垂直於在第4圖中之該紙張的平面)，使得矩形溝槽是產生於該中空圓柱64之該圓柱套筒中。環形盤66在垂直於本身的縱軸之該中空圓柱64內延伸。經由配置成為實質上半圓形的凹陷並且延伸平行於該圓柱軸線成為圓形槽之該第二編碼元件63是提供在該環形盤66之該內部周圍處。
該第一編碼元件62僅藉由例子而提供用於確認該下層裝置10相對應於裝置類型之目的。裝置類型尤其是具有該透鏡元件16、該上部件及/或該第一光圈元件14之該相對應的配置及具備有光電發送器40或接收器42之該承載裝置12之特徵。在這個方面中，該透鏡元件16之透鏡區段68之該位置及該配置尤其可以是不同的。該第二編碼元件63是經由提供以確認相對應於經提供用於連接該承載裝置12至微控制器之匯流排的該裝置10。
該列表僅為例示性。在原則上，該編碼元件62、63可以確認該光電裝置10相對應於可自由定義的特徵。除了本身的形狀外，該編碼元件62、63僅定義為視本身角度位置關於該中空圓柱64之該縱軸而定，該相對應的 編碼元件62、63之該角度位置能夠對裝置10相對應於結合該個別的編碼元件62、63之特徵的明確識別。
對於光電裝置10之安裝位置之兩個透視圖為顯示於第5圖中，第5圖亦是所謂該光電裝置10結合本發明之安裝環境。在第5(a)圖中，該安裝位置如圖所示，意即未具有安裝相對應的裝置10。該安裝位置具有部分的基座平板70的特徵，該基座平板70具有矩形的開孔72，在該開孔72的內部縱向邊緣處提供兩個相互相對地配置的閂鎖臂74’、74”。鄰接該開孔72之窄側，筒柱76經形成延伸垂直於該基座平板70之該平面，並且提供具有中央開孔78。該開孔78可以具有用於螺絲之內部螺紋(未顯示)。
該筒柱76具有第一解碼元件80及第二解碼元件81。該第一解碼元件80是具有T形及在該徑向方向上與該筒柱76之套筒表面間隔配置。該解碼元件80之高度小於該筒柱76之該高度。該第二解碼元件81是形成在該筒柱76之該端面處並且具有部分圓柱狀。該筒柱76及該解碼元件80及81一起形成用於裝置10之該編碼區段60之解碼區段83。該解碼區段83是形成為該基座平板70之一部分。該筒柱76及該解碼元件80及81之邊緣具有促進該裝置10之該安裝之相對應的倒角。
欲安裝在第5(a)圖中所顯示之該安裝位置處之該裝置10是以該裝置10之該上側安裝在該前側處，使得該裝置10採取在第5(b)圖中所顯示之該位置，其 中該裝置10之該上側面對該基座平板70之該開孔72。藉由該解碼區段83可以確認只有具有形成互補於該解碼區段83及藉由形狀匹配而明確定義該裝置10在該相對應的安裝位置處的編碼區段60之該裝置10可以經由安裝。在該組裝的狀態中，該第一編碼元件62接合於該第一解碼元件80內部。該第二編碼元件63復進一步部分接合於該第二解碼元件81內部。該閂鎖臂74’、74”更進而閂鎖至該下部件18之該閂鎖插栓36，使得該裝置10是牢固地固定至該基座平板70。
用於裝置10之更進一步的安裝位置顯示於第6圖中，該裝置10於第6(b)圖中為反向安裝，不同於第5(b)圖之該例子，意即該裝置10之該輻射發出或輻射接收的上側是遠離該基座平板70。該裝置10因此可以以不同的方式彈性地安裝在實質上形成相同之安裝位置處，僅該編碼元件62、63之該位置及該解碼元件80、81之該位置為此目的必須彼此協調配合(比較第5(a)圖及第6(a)圖)。
該編碼區段60之該基座形狀(尤其是具有該環形盤66之該中空圓柱64)較佳相對應於該光電裝置10垂直於該垂直方向之中央平面而對稱形成。更進一步地較佳若用於固定該光電裝置10至安裝環境(尤其是用於該基座平板70之該閂鎖臂74’、74”之該固定裝置之該閂鎖插栓36)之固定裝置是相對應於該光電裝置10垂直於該垂直方向之中央平面而對稱形成。該裝置10在此尤其可以 選擇性地簡單固定於在該安裝環境處之本身的上側之兩個不同的對準之其中之一，如同參考第5及6圖已經作說明。
第7圖依據本發明複製另一個例示性的光電裝置10之縱向截面視圖。該三明治設計符合在第1圖中所顯示之該光電裝置10之設計，其中承載裝置12、以第一光圈元件14形式之第一光學元件、以透鏡元件16形式之第二光學元件、以及具有光圈區段52’之以另一個光圈元件20形式之第三光學元件為部分顯示於第7圖中。該承載裝置12、該第一光圈元件14、該透鏡元件16及該另一個光圈元件20(第三光學元件)為藉由固定裝置(未顯示)相對於彼此而固定，該固定裝置能夠以一個部件而形成，並且在另一個方面實質上類似依據第1圖之該下部件18。光電發送器40是位在該承載裝置12之腔室38a中。光電接收器42是位在鄰接的腔室38b中。光學通道84a在該發送器40之上方延伸，並且本身的軸線K穿越該發送器40實質上延伸垂直於該承載裝置12之該延伸面。光學通道84b在該接收器42之上方延伸，並且本身的軸線L穿越該接收器42延伸傾斜於該承載裝置12之該延伸面。
該另一個光圈元件20之該光圈區段52‘在該水平方向上延伸於光學通道84a及84b兩者之上方，並且減少不想要的輻射輸入從側向方向進入該透鏡元件16，意即，極大不同該軸線K及L之該延伸之方向。該光學通道84a、84b每一個包括透鏡區段68a、68b於該透鏡元件16之該平面中。個別的實質上截頭圓錐的光圈區段 52a、52b是提供在該第一光圈元件14處之該透鏡68a、68b之下方。該一個光圈區段52是藉由實質上旋轉對稱的、截頭圓錐的開孔於該第一光圈元件14中而形成。其它光圈區段52b是藉由在該第一光圈元件14中之修改的截頭圓錐開孔所形成，藉以該光學通道84b之該軸線L是相對於該承載裝置12而傾斜。該光學性質可以特別有效地由位在相互不同的垂直位置上之該第一光圈元件14及該第二光圈元件20所配合。散射光透過該上部件20進入該光學通道84a、84b之該側向入射尤其可以經調整獨立於該第一光圈元件14之該橫截面限制的性質。因此例如只交換該第一光圈元件14便足以實現用於光學通道84之所需的角度特性。
另一個光電裝置10之縱向視圖是配置以類似於第7圖之光電裝置10之方式而顯示於第8圖中。不同於第7圖之該裝置，以具有兩個平行平面的濾波器區段94的濾波器元件92之形式之第三光學元件是配置在該第一光圈元件14(第一光學元件)之上方及該透鏡元件16(第二光圈元件)之上方。該濾波器區段94具有光譜濾波器性質(例如，紅外線帶通)，該濾波器區段94a是與該第一光學通道84a對齊，並且該濾波器區段94b是與該第二光學通道84b對齊。該濾波器元件92可以配置為兩個部件的固定裝置之上部件，或該濾波器元件92是由單一部件固定裝置(例如依據第1圖之下部件)所個別地配置，該濾波器元件92能夠形成該單一部件固定裝置(固定裝置未顯示於第8圖中)之端窗。
另一個可能的實施例是顯示於第9圖中。其中，該第一光學元件包括具有兩個透鏡區段68’a及68’b之透鏡元件16’。配置在該第一光學元件上方之該第二光學元件包括以類似於在第7及8圖中之方式所形成之具有兩個光圈區段52a及52b之光圈元件14。最後，該第三光學元件包括具有兩個透鏡區段68”a及68”b之另一個透鏡區段16”，該透鏡區段68”a及68”b相較於該透鏡區段68’a及68’b是較薄的。該透鏡元件16”可以經配置為兩個部件的固定裝置之上部件，或由單一部件固定裝置(固定裝置未顯示於第9圖中)所個別地配置，若該透鏡元件16”是個別地形成，則該透鏡元件16”可以藉由閂鎖連接固定至該固定裝置，並且可以同時形成該裝置10之該上側。
關於該說明的實施例仍然必須留意的是該承載裝置12可以變化配備，尤其是具有不同數量的光電發送器40及/或光電接收器42。簡單的合配不同的應用藉由該個別的光電裝置10之該模組化架構是可能的，尤其藉由更換個別的組件(光圈組件14、20、濾波器元件92或透鏡元件16)也能夠提供光圈區段52、透鏡區段68或濾波器區段94的數量對應於發送器40及接收器42的數量。
10‧‧‧光電裝置
12‧‧‧承載裝置
14‧‧‧第一光圈元件
18‧‧‧下部件
20‧‧‧上部件或第二光圈元件
24’、24”‧‧‧側部件
30‧‧‧接收空間
36‧‧‧閂鎖插栓
38‧‧‧腔室
40‧‧‧發送器
42‧‧‧接收器
44‧‧‧特殊應用積體電路
46‧‧‧連接器
48‧‧‧突出部
50‧‧‧區域
52’、52”‧‧‧光圈區段
52a、52b、52c‧‧‧光圈區段
54’、54”‧‧‧側向突出部
56‧‧‧區域
58‧‧‧閂鎖片
60‧‧‧編碼區段
64‧‧‧中空圓柱
68‧‧‧透鏡區段
76‧‧‧筒柱
90‧‧‧接合區段

Claims (21)

  1. 一種光電裝置(10)，包括：承載裝置(12)，該承載裝置(12)具有至少一個光電發送器(40)及/或至少一個光電接收器(42)位在上側；至少一個第一光學元件、第二光學元件及第三光學元件，該第一光學元件、第二光學元件及第三光學元件，以分層安排方式而配置在該承載裝置(12)之上方，該第二光學元件是配置在該第一光學元件之上方，而該第三光學元件是配置在該第二光學元件之上方，並且每一個該至少三個光學元件包括透鏡元件(16)、光圈元件(14)或濾波器元件(92)；以及固定裝置，該固定裝置相對於該承載裝置(12)而固定至少該第一光學元件及該第二光學元件及部分圍繞至少該第一光學元件及該第二光學元件，該固定裝置復相對於該承載裝置(12)固定該第三光學元件及部分圍繞該第三光學元件或形成該第三光學元件。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光電裝置(10)，其中一個該至少三個光學元件或複數個該至少三個光學元件一起形成用於該至少一個光電發送器(40)及/或用於該至少一個光電接收器(42)之光學通道(84)。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之光電裝置(10)，其中該個別的透鏡元件(16)具有用於該至少一個 光電發送器(40)之透鏡區段(68)及/或用於該至少一個光電接收器(42)之透鏡區段(68)。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中至少一項所述之光電裝置(10)，其中該個別的光圈元件(14、20)定義用於入射至該至少一個光電接收器(42)之光束的入射之角度範圍及/或定義用於由該至少一個光電發送器(40)所發出之光束的發出之角度範圍。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中至少一項所述之光電裝置(10)，其中該個別的光圈元件(14、20)具有用於該至少一個光電發送器(40)之光圈區段(52)及/或用於該至少一個光電接收器(42)之光圈區段(52)。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之光電裝置(10)，其中該個別的光圈區段(52)在朝向該承載裝置(12)的方向上具有橫截面漸收縮；及/或其中個別的光圈區段(52)是藉由至少實質上截頭圓錐形的開孔所形成。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中至少一項所述之光電裝置(10)，其中該個別的濾波元件(92)具有平行平面濾波器區段(94)，該平行平面濾波器區段(94)具有光譜濾波器性質。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中至少一項所述之光電裝置 (10)，其中該第一光學元件包括第一光圈元件(14)，該第二光學元件包括透鏡元件(16)，而該第三光學元件包括另一個光圈元件(20)。
  9. 如申請專利範圍第1至7項中至少一項所述之光電裝置(10)，其中該第一光學元件包括透鏡元件(16)，該第二光學元件包括光圈元件(14)，而該第三光學元件包括另一個透鏡元件(16)。
  10. 如申請專利範圍第1至7項中至少一項所述之光電裝置(10)，其中一個該至少三個光學元件包括透鏡元件(16)，另外一個該至少三個光學元件包括光圈元件(14)，而又另外一個該至少三個光學元件包括濾波器元件(92)。
  11. 如申請專利範圍第1至10項中至少一項所述之光電裝置(10)，其中該第一光學元件(14)及/或該第二光學元件(16)是經由抓取於垂直方向上在該第三光學元件(20)及該承載裝置(12)之間。
  12. 如申請專利範圍第1至11項中至少一項所述之光電裝置(10)，其中至少一個該至少三個光學元件具有至少一個接收凹陷(90)，用於接收另外一個該至少三個光學元 件。
  13. 如申請專利範圍第1至12項中至少一項所述之光電裝置(10)，其中該固定裝置是以兩個部件所形成，並且其中該固定裝置包括下部件(18)及上部件(20)。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之光電裝置(10)，其中至少該承載裝置(12)、該第一光電元件(16)及該第二光電元件(14)是經抓取在該固定裝置之該下部件(18)及該上部件(20)之間。
  15. 如申請專利範圍第13項或第14項所述之光電裝置(10)，其中該固定裝置之該下部件(18)及該上部件(20)是藉由閂鎖連接而彼此固定。
  16. 如申請專利範圍第13至15項中至少一項所述之光電裝置(10)，其中該第三光學元件是藉由該固定裝置之該上部件(20)所形成。
  17. 如申請專利範圍第1至12項中至少一項所述之光電裝置(10)，其中該固定裝置是以一個部件所形成並且具有開啟的上側，該第三光學元件(20)是配置在該固定裝置之該上側處。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之光電裝置(10)，其中該第三光學元件是藉由閂鎖連接固定至該固 定裝置。
  19. 如申請專利範圍第1至18項中至少一項所述之光電裝置(10)，其中一個該至少三個光學元件具有機械編碼區段(60)，該機械編碼區段(60)由該固定裝置突出並且具有用於識別該光電裝置(10)之至少一個編碼元件(62、63)。
  20. 一種系統，包括複數個不同的如申請專利範圍第1至19項中至少一項所述之光電裝置(10)，其中該複數個不同的光電裝置(10)之該第一光學元件形狀彼此不同及/或該複數個不同的光電裝置(10)之該第二光學元件的形狀彼此不同及/或該複數個不同的光電裝置(10)之該第三光學元件的形狀彼此不同。
  21. 一種系統，具有複數個如申請專利範圍第1至19項中至少一項所述之光電裝置(10)，其中至少某些該複數個不同的光電裝置(10)之該光學元件的個別配置彼此不同。
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