WO2008080739A1 - Vorrichtung zur entfernungsmessung - Google Patents

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WO2008080739A1
WO2008080739A1 PCT/EP2007/063283 EP2007063283W WO2008080739A1 WO 2008080739 A1 WO2008080739 A1 WO 2008080739A1 EP 2007063283 W EP2007063283 W EP 2007063283W WO 2008080739 A1 WO2008080739 A1 WO 2008080739A1
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distance measuring
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frequency
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PCT/EP2007/063283
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Reiner Krapf
Juergen Hasch
Michael Mahler
Susanne Hoelterhoff
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the present invention is based on a device for distance measurement, in particular of a hand-held distance measuring device according to the preamble of claim 1.
  • Distance measuring devices and in particular optical distance measuring devices as such have been known for some time. These devices send out a modulated measuring beam, for example a light or laser beam, which is aligned with a desired target object whose distance from the device is to be determined. The reflected or scattered from the targeted target object, returning a modulated measuring beam, for example a light or laser beam, which is aligned with a desired target object whose distance from the device is to be determined. The reflected or scattered from the targeted target object, returning
  • Measurement signal is partially detected by the device again and used to determine the desired distance.
  • rangefinders generally includes distances in the range of a few millimeters to several hundred
  • EP 0 885 3999 B1 discloses an optical method for measuring distances according to the pulse transit time method, in which both a rough measuring procedure and a fine measuring procedure are carried out.
  • the object of the present invention is to extend the distance range which is possible with a compact, in particular hand-held measuring device for distance measurement, by means of which a distance measurement with the device is possible, by simple means.
  • a measuring time interval is determined, which is longer than an estimated propagation time of the light signal from the measuring device to the target object and back.
  • a series of sub-measurements are performed, whereby for each sub-measurement, a measurement light signal is only measured if it falls within a suitable measurement time area, which was determined during the coarse measurement procedure.
  • the distance to be determined is then obtained by averaging the results of the individual fine measurement procedures.
  • the object underlying the present invention is to be realized by a suitable sensor, a cost-effective, flexible distance measurement, and to enable a compact, especially hand-held, measuring device for distance measurement.
  • the device according to the invention for distance measurement which can be realized, for example, in the form of a hand-held distance measuring device, has at least one distance measuring module for emitting a high-frequency signal for the purpose of distance measurement.
  • this distance measuring module also has a corresponding receiving unit for detecting the measuring radiation reflected or scattered on an object.
  • the device has an operating unit for activating the distance measurement, which can be integrated in the device or can be connected to the device via a corresponding interface.
  • Device is in a frequency range of greater than or equal to 100 GHz.
  • the frequency lies in a frequency range of 100-150 GHz, in particular in a range of 122-123 GHz.
  • a measurement signal for the inventive device for distance measurement for example, a pulse, a FSK (Frequency Shift Keying) signal or a
  • FMCW Frequency Modulated Continuous Wave
  • Antenna element which is designed, for example, as a patch antenna, and the measurement signal is emitted and / or also received in or on the semiconductor material.
  • the substrate of the semiconductor element advantageously consists essentially of silicon germanium (SiGe).
  • a particularly advantageous embodiment results when the device according to the invention has at least one further high-frequency distance measuring module, so that, for example, a distance measurement in two directions is simultaneously possible or else a slope or a slope can be measured by two parallel measuring signals at a defined distance.
  • first distance measuring module and the second distance measuring module can be coupled to one another in a mechanically and data-technically manner by means of connecting means such that a distance measurement of the first distance measuring module is triggered upon actuation of the operating unit.
  • the data transmission between the individual distance measuring modules or between the distance measuring module and an evaluation unit can be effected by radio, optical signal or other transmission means.
  • the distance measuring device according to the invention can be coupled in an advantageous manner to a power tool, in particular a hand tool, which is provided for a drilling and / or beating driving a tool, or be integrated directly into such a device. Further advantages of the measuring device according to the invention will become apparent from the following description of an embodiment.
  • Figure 1 shows an embodiment of a device according to the invention for
  • FIG. 2 shows the embodiment of the device according to the invention for
  • Figure 3 is a schematic representation of the circuit construction for generating the measurement signal for an inventive
  • FIG. 4 shows a representation of a semiconductor element including antenna element for a device according to the invention for distance measurement
  • FIG. 5 an alternative representation of a semiconductor element inclusive
  • Antenna element and polyrod for a distance measuring device shows an illustration of a semiconductor element including antenna element and polyrod and associated housing for a device according to the invention for distance measurement.
  • Figure 1 shows an embodiment of a device according to the invention for distance measurement in the form of a hand-held distance measuring device.
  • the device has a housing 10 in which the essential components for signal generation and processing are arranged. This is especially one
  • the device has an output unit in the form of an optical display 12 for
  • the output can also be made acoustically in addition or exclusively.
  • the device 10 has a control panel 14 with which distance measurements can be activated or different measurement menus can be called up.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 1 also has a second distance measuring module 16, in which an independent transmitting and receiving unit is integrated. In this way, it is possible to measure in two directions 18 and 20 simultaneously, for example, to determine the distance between two points 22 and 24 from each other, without the distance measuring device must be applied to one of these points as a reference point.
  • the first distance measuring module and the second distance measuring module are coupled to one another in a mechanically and data-technically manner by means of connecting means such that upon actuation of the operating unit 14, a distance measurement of the second distance measuring module 16 is triggered.
  • the second distance measuring module which is detachably connected to the distance measuring device 10, can be pulled out of it, for example by a measurement in a direction parallel to the measuring direction 18 of the distance measuring device.
  • a data transmission can then take place, for example, by radio or optically or by cable.
  • Figure 2 illustrates some of the possible measurement applications again.
  • a slope in the form of a ceiling inclination ⁇ for example, determine the ceiling 26 of a living room.
  • two distance measuring modules are fixed or held next to each other at a defined distance.
  • the distance between the floor 28 and the ceiling 30 of a building can be measured. To this end, it should be ensured that the device 10 is aligned with the ceiling and the floor. This can be done in a simple manner by the integration of a inclinometer with a corresponding optical or acoustic signal.
  • an optical signal can additionally be output in the measuring direction, for example by one or more light emitting diodes or laser diodes.
  • the distance measurement is carried out according to the invention with a high-frequency signal in the microwave range, with a frequency in the range of 100 to 150 GHz, advantageously in the frequency range of 122 to 123 GHz.
  • the frequency signals in the range of 122 GHz are thereby limited to the semiconductor chip. This integration saves you the Signal extraction via pins from the chip, which would not be easy to realize at frequencies in the range of 10 GHz and above.
  • DC (DC) and NF (low frequency) signals are routed via corresponding bond connections 40 to the outside for further signal processing and evaluation.
  • a single antenna which serves both as a transmitting and as a receiving element may be arranged, or else in each case a transmitting and a receiving antenna.
  • the high operating frequency in the range of 100 GHz makes it possible in an advantageous manner to integrate all the necessary H F components on one chip.
  • These may be for example: mixer, amplifier, signal generation, antenna with power supply.
  • the corresponding chip or the building on it may be for example: mixer, amplifier, signal generation, antenna with power supply.
  • Measuring system can be realized inexpensively.
  • the possibility of switching between different measuring ranges is maintained even in the case of two or more sensors in the device.
  • the inventive design of the measuring module on a semiconductor substrate to integrate an entire antenna array on one or more semiconductor elements and to integrate in a single measuring device.
  • the Sensor can be set and optimized for two or more distance ranges.
  • two (or more) applications can then be implemented in one device, for example a rangefinder, in particular a compact, hand-held rangefinder, for example, the sensor according to the invention can be used, for example, for distance measurement in the range of, for example 5 cm to 10 m
  • the same measuring system can then be used for drilling depth measurement in the range of, for example, learning up to 50 cm.
  • Antenna can be formed, a dielectric in the form of a plastic part, a so-called Polyrod find 42 use, as shown in Figure 5.
  • the polyrod 42 is arranged above the antenna element 38 and fastened, for example, via webs 44 to the substrate carrier 46.
  • An additional shaping of the directional geometry of the radiator element can be achieved via the housing geometry, for example a dome-shaped bulge 48, as shown in FIG.
  • the inventive device for distance measurement is characterized by versatile applications and uses and is not limited to the embodiments shown in the drawings.
  • inventive device for distance measurement can be integrated into other devices or components.
  • inventive device for distance measurement can be integrated into other devices or components.
  • Distance measuring device can be in an advantageous manner to a power tool, in particular a hand tool, which are coupled to a drilling and / or beating driving a tool, or in such

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entfernungsmessung, insbesondere ein handgehaltenes Entfernungsmessgerät, mit zumindest einem Distanzmessmodul, zur Aussendung eines Hochfrequenzsignals zum Zwecke einer Entfernungsmessung, sowie mit einer Bedieneinheit (14) zur Aktivierung der Entfernungsmessung, und mit einer Ausgabeeinheit (12) zur Wiedergabe eines Entfernungsmesswertes. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das Hochfrequenzmesssignal in einem Frequenzbereich von größer/gleich 100 GHz liegt.

Description

Beschreibung
Titel
Vorrichtung zur Entfernungsmessung
Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Entfernungsmessung, insbesondere von einem handgehaltenen Entfernungsmessgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Entfernungsmessgeräte und insbesondere optische Entfernungsmessgeräte als solche sind seit geraumer Zeit bekannt. Diese Geräte senden einen modulierten Messstrahl, beispielsweise einen Licht- oder Laserstrahl aus, der auf ein gewünschtes Zielobjekt, dessen Abstand zum Gerät zu ermitteln ist, ausgerichtet wird. Das von dem angepeilten Zielobjekt reflektierte oder gestreute, rücklaufende
Mess-Signal wird von dem Gerät teilweise wieder detektiert und zur Ermittlung des gesuchten Abstandes verwendet.
Der Anwendungsbereich derartiger Entfernungsmessgeräte umfasst im Allgemeinen Entfernungen im Bereich von einigen wenigen Millimetern bis zu mehreren hundert
Metern. In Abhängigkeit von den zu messenden Laufstrecken, den Umweltbedingungen sowie der Rückstrahlfähigkeit des ausgewählten Zielobjektes ergeben sich unterschiedliche Anforderungen an die Leistungsfähigkeit eines solchen Messgerätes. Derartige Messgeräte werden mittlerweile in kompakter Ausführung kommerziell vertrieben und erlauben dem Anwender einen einfachen, handgehaltenen Betrieb.
Bekannt sind Laserentfernungsmesser, die eine definierte Messgenauigkeit aufweisen, die im Wesentlichen durch das dem Messgerät zugrundeliegende Messsystem definiert wird. Diese Genauigkeit des Entfernungsmessers wird für einen spezifizierten Messbereich des Messgerätes, beispielsweise herstellerseitig, garantiert. Aus der DE 198 11 550 Al ist beispielsweise eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zur optischen Distanzmessung bekannt, bei dem zumindest zwei unterschiedliche, eng benachbarte Messfrequenzen aus einem Oszillator abgeleitet werden. Um über einen möglichst großen Messbereich messen zu können und gleichzeitig eine möglichst hohe Messgenauigkeit bei der Entfernungsmessung zu erzielen, werden in dem Verfahren der DE 198 11 550 Al drei unterschiedliche Frequenzen im Bereich von ca. 1 MHz bis ca. 300 MHz genutzt und die gesuchte Strecke mit jeder dieser Frequenzen vermessen.
Aus der EP 0 885 3999 Bl ist ein optisches Verfahren zur Messung von Abständen nach dem Impulslaufzeit-Verfahren bekannt, bei dem sowohl eine Grobmessprozedur als auch eine Feinmessprozedur durchgeführt wird. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den mit einem kompakten, insbesondere handgehaltenen Messgerät zur Entfernungsmessung möglichen Entfernungs-bereich, über den eine Distanzmessung mit den Gerät möglich ist, mit einfachen Mitteln zu erweitern. Mittels einer vorgeschalteten Grobmessprozedur wird ein Messzeitintervall bestimmt, welches länger ist, als eine abgeschätzte Ausbreitungszeit des Lichtsignals vom Messgerät zum Zielobjekt und zurück. Während der anschließenden Feinmessprozedur werden eine Reihe von Untermessungen durchgeführt, wobei für jede Untermessung ein Messlichtsignal nur dann gemessen wird, wenn es innerhalb eines passenden Messzeitgebietes fällt, welches während der Grobmessprozedur ermittelt wurde. Die zu ermittelnde Distanz wird dann durch Mitteln über die Ergebnisse der einzelnen Feinmessprozeduren gewonnen.
Neben den beschriebenen optischen Entfernungsmessgeräten sind darüber hinaus seit einiger Zeit auch kommerzielle Geräte auf Ultraschallbasis verfügbar.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist darin zu sehen, durch eine geeignete Sensorik eine kostengünstige, flexible Entfernungsmessung zu realisieren, und ein kompaktes, insbesondere handgehaltenes, Messgerät zur Entfernungsmessung zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Entfernungsmessung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 beziehungsweise durch ein Verfahren zur Distanzmessung mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Entfernungsmessung, die beispielsweise in Form eines handgehaltenen Entfernungsmessgerätes realisiert sein kann, weist zumindest ein Distanzmessmodul, zur Aussendung eines Hochfrequenzsignals zum Zwecke einer Entfernungsmessung auf. Darüber hinaus besitzt dieses Distanzmessmodul zudem auch eine entsprechende Empfangseinheit zur Detektion der an einem Objekt reflektierten oder gestreuten Messstrahlung. Ferner verfügt das Gerät über eine Bedieneinheit zur Aktivierung der Entfernungsmessung, die im Gerät integriert sein kann oder über eine entsprechende Schnittstelle mit der Vorrichtung verbindbar ist. Sowie eine Ausgabeeinheit zur Wiedergabe von Entfernungsmesswerten, die mit der Vorrichtung gemessen worden sind.
In vorteilhafter Weise liegt das Messfrequenzsignal der erfindungsgemäßen
Vorrichtung in einem Frequenzbereich von größer/gleich 100 GHz liegt.
In diesem Frequenzbereich ist eine komplette Integration der notwendigen Hochfrequenzkomponenten, d.h. Bauteile und Schaltungsanordnungen auf Halbleitermaterial möglich. Dadurch wird eine sehr kostengünstige Realisierung einer Entfernungsmessvorrichtung möglich.
Vorteilhafter Weise liegt die Frequenz in einem Frequenzbereich von 100 - 150 GHz insbesondere in einem Bereich von 122 - 123 GHz.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich.
Als Messsignal für die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Entfernungsmessung kann beispielsweise ein Puls, ein FSK (Frequency Shift Keying) Signal oder ein
FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) Signal verwendet werden.
In vorteilhafter Weise sind die Hochfrequenzkomponenten der Sende- und
Empfangseinheit auf bzw. in einem Halbleiterelement (IC) im Folgenden kurz „Chip" genannt, integriert sind. Insbesondere ist in vorteilhafter Weise auch das
Antennenelement, welches beispielsweise als Patch-Antenne ausgebildet ist, und das Messsignal aussendet und /oder empfängt ebenfalls in bzw. auf dem Halbleitermaterial angeordnet.
Das Substrat des Halbleiterelementes besteht dabei in vorteilhafter Weise im Wesentlichen aus SiliziumGermanium (SiGe).
Zur Auskopplung der Energie aus der Antenne kann in vorteilhafter weise ein Kunststoffteil, Polyrod, Verwendung finden.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung über zumindest ein weiteres hochfrequentes Distanzmessmodul verfügt, so dass beispielsweise eine Entfernungsmessung in zwei Richtungen gleichzeitig möglich ist oder aber auch durch zwei parallele Messsignale im definierten Abstand eine Schräge bzw. eine Steigung vermessen werden kann.
So ist es möglich, ein zweites Distanzmessmodul im Gerät direkt zu integrieren, oder ein solches zweites Distanzmessmodul über einen Adapter oder eine Schnittstelle an die erfindungsgemäße Vorrichtung mechanisch und mess- technisch anzukoppeln.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das erste Distanzmessmodul und das zweite Distanzmessmodul über Verbindungsmittel derart mechanisch und datentechnisch miteinander koppelbar sind, dass bei Betätigung der Bedieneinheit auch eine Entfernungsmessung des ersten Distanzmessmoduls ausgelöst wird.
Die Datenübertragung zwischen den einzelnen Distanzmessmodulen bzw. zwischen dem Distanzmessmodul und einer Auswerteeinheit kann dabei per Funk, optischem Signal oder anderen Übertragungsmitteln erfolgen.
Die erfindungsgemäße Entfernungsmessvorrichtung kann in vorteilhafter Weise auch an ein Elektrowerkzeug, insbesondere eine Handwerkzeugmaschine, die zu einem bohrenden und/oder schlagenden Antreiben eines Werkzeugs vorgesehen ist, angekoppelt werden, bzw. in ein solches Gerät direkt integriert werden. Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Messvorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
Zeichnung
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäße Vorrichtungen zur Entfernungsmessung dargestellt, welche in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden sollen. Die Figuren der Zeichnung, deren Beschreibung sowie die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombinationen. Ein Fachmann wird diese Merkmale auch einzeln betrachten und zu weiteren sinnvollen
Kombinationen zusammenfassen. Insbesondere wird ein Fachmann auch Merkmale unterschiedlicher Ausführungsformen miteinander kombinieren und so zu weiteren Ausführungsformen gelangen.
Es zeigen:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur
Entfernungsmessung in einer Aufsicht,
Figur 2 das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur
Entfernungsmessung gemäß Figur 1 dargestellt in zwei Anwendungsfällen,
Figur 3 eine schematische Darstellung des schaltungstechnischen Aufbaus zur Erzeugung des Messsignals für eine erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Entfernungsmessung,
Figur 4 eine Darstellung eines Halbleiterelementes inklusive Antennenelement für eine erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entfernungs- messung,
Figur 5 eine alternative Darstellung eines Halbleiterelementes inklusive
Antennenelement und Polyrod für eine erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entfernungsmessung, Figur 6 eine Darstellung eines Halbleiterelementes inklusive Antennenelement und Polyrod sowie zugehörigem Gehäuse für eine erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entfernungsmessung.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entfernungsmessung in Form eines handgehaltenen Entfernungsmessgerätes.
Das Gerät besitzt ein Gehäuse 10, in dem die wesentlichen Komponenten zur Signalerzeugung sowie Verarbeitung angeordnet sind. Dies ist insbesondere ein
Distanzmessmodul mit einer entsprechenden Hochfrequenzerzeugung, einem
Sende- bzw. Strahlerelement und einem Empfängerelement. Darüber hinaus besitzt das Gerät eine Ausgabeeinheit in Form eines optischen Displays 12 zur
Wiedergabe von Daten, beispielsweise gemessenen Abstandswerten. In Alternativen Ausführungsformen kann die Ausgabe auch zusätzlich oder ausschließlich akustisch erfolgen.
Zudem weist das erfindungsgemäße Gerät 10 ein Bedienfeld 14 auf, mit dem Entfernungsmessungen aktiviert werden können oder verschiedene Messmenues aufgerufen werden können.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 weist zudem ein zweites Distanzmessmodul 16 auf, in dem eine selbständige Sende- und Empfangseinheit integriert ist. Auf diese Weise ist es möglich in zwei Richtungen 18 bzw. 20 gleichzeitig zu messen, um beispielsweise den Abstand zweier Punkte 22 bzw. 24 voneinander zu bestimmen, ohne dass das Entfernungsmessgerät an einen dieser Punkte als Referenzpunkt angelegt werden muss.
Dabei sind das erste Distanzmessmodul und das zweite Distanzmessmodul über Verbindungsmittel derart mechanisch und datentechnisch miteinander verkoppelt, dass bei Betätigung der Bedieneinheit 14 auch eine Entfernungsmessung des zweiten 16 Distanzmessmoduls ausgelöst wird.
Wie in Figur 1 angedeutet ist, kann das zweite Distanzmessmodul, welches lösbar mit dem Entfernungsmessgerät 10 verbunden ist, aus diesem herausgezogen werden, um beispielsweise ein Messung in paralleler Richtung zur Messrichtung 18 des Entfernungsmessgerätes durchzuführen. Hierbei kann eine Datenübertragung dann beispielsweise über Funk oder optisch oder kabelgetragen erfolgen.
Figur 2 veranschaulicht einige der möglichen Messanwendungen nochmals. Durch parallele Messung mit zwei Messsignalen, wie dies im linken Teil der Figur 2 angedeutet ist, lässt sich beispielsweise eine Schräge in Form einer Deckenneigung α beispielsweise der Decke 26 eines Wohnraumes bestimmen. Dazu werden zwei Distanzmessmodule im definierten Abstand nebeneinander fixiert oder gehalten.
Durch die Messung in zwei entgegen gesetzte Richtungen, wie dies im rechten Teil der Figur 2 angedeutet ist, lässt sich beispielsweise der Abstand zwischen dem Boden 28 und der Decke 30 eines Gebäudes vermessen. Dazu sollte hur sichergestellt sein, dass das Gerät 10 entsprechend zu Decke und Boden ausgerichtet ist. Dies kann in einfacher Weise durch die Integration eines Neigungsmessers mit einem entsprechenden optischen oder akustischen Signal erfolgen.
Um die Messrichtung zu lokalisieren kann zusätzlich ein optisches Signal, beispielsweise durch eine oder mehrere Leucht- oder Laserdioden in Messrichtung ausgegeben werden.
Die Entfernungsmessung erfolgt dabei erfindungsgemäß mit einem Hochfrequenzsignal im Mikrowellenbereich, mit einer Frequenz im Bereich von 100 bis 150 GHz, vorteilhafter Weise im Frequenzbereich von 122 bis 123 GHz.
In diesem Frequenzbereich ist eine komplette Integration der Hochfrequenzkomponenten, wie beispielsweise Oszillatoren und Mischer auf einem Halbleitermaterial, beispielsweise einem SiGe-Chip 32 möglich, wie dies in Figur 3 angedeutet ist. Durch diese Möglichkeit erspart man sich einen Aufbau in Hohlleitertechnik, so dass die Systeme sehr klein und kostengünstig gefertigt werden können.
Eine weitere Besonderheit dieses Prinzips ist, dass neben der Frequenzerzeugung 34 und dem Empfängerelement 36 auch die Antenne 38 bzw. die Antennen inklusive Antennenspeisung sich auf dem Chip 32 befinden, wir dies in Figur 3 bzw.
4 angedeutet ist. Die Frequenzsignale im Bereich von 122GHz sind dadurch auf den Halbleiterchip begrenzt. Durch diese Integration erspart man sich die Signalauskopplung über Pins aus dem Chip, was bei Frequenzen im Bereich von lOOGhz und darüber nicht ganz einfach zu realisieren wäre.
Nur DC (Gleichstrom) und NF (Niederfrequenz) Signale werden über entsprechende Bondverbindungen 40 nach außen zur weiteren Signalverarbeitung und Auswertung geführt.
Auf einem derartigen Halbleiterchip kann beispielsweise eine einzelne Antenne, die sowohl als Sende- als auch als Empfangselement dient angeordnet sein, oder aber auch jeweils eine Sende und eine Empfangsantenne.
Die hohe Arbeitsfrequenz im Bereich von 100GHz gestattet es in vorteilhafter Weise alle notwenigen H F- Komponenten auf einem Chip zu integrieren. Dies können beispielsweise sein: Mischer, Verstärker, Signalerzeugung, Antenne mit Speisung. Durch diese Integration kann der entsprechende Chip bzw. das darauf aufbauende
Messsystem kostengünstig realisiert werden.
Dies hat darüber hinaus den Vorteil, dass beispielsweise mehrere Distanzmessmodule in einem einzelnen Gerät integriert werden können, wie dies in Figur 2 dargestellt ist. Auf diese Weise ist es dann beispielsweise möglich, gleichzeitige
Entfernungsmessungen in zwei Richtungen, insbesondere mit 180° Ausrichtung zwischen den Sensoren bzw. Messsystemen, kostengünstig zu realisieren. Dies würde dem Anwender dann beispielsweise das Anlegen des Messgerätes an einer Wand ersparen. Wie in dem zweiten Anwendungsfall der Figur 2 gezeigt, könnte das Messgerät beliebig zwischen den zu vermessenden Wänden angeordnet sein.
In vorteilhafter weise bleibt dabei die Möglichkeit der Umschaltung zwischen verschiedenen Messbereichen auch im Fall zweier oder mehrerer Sensoren im Gerät erhalten.
Auch ist es aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung des Messmoduls auf einem Halbleitersubstrat möglich, ein ganzes Antennenarray auf einem oder mehreren Halbleiterelementen zu integrieren und in einem einzelnen Messgerät zu integrieren.
Durch die Integration von H F- Komponenten und einfacher Logik kann bei dem erfindungsgemäßen System ein direkter Eingriff auf die H F- Eigenschaften des Messsystems vorgenommen werden. Dies bedeutet beispielsweise, dass der Sensor auf zwei oder mehr Entfernungsbereiche eingestellt und optimiert werden kann. Mit einer entsprechenden „Umstellung" zwischen diesen optimierten Bereichen, können dann zwei (oder mehr) Anwendungen in einem Gerät, beispielsweise einem Entfernungsmesser, insbesondere einem kompakten, handgehaltenen Entfernungsmesser realisiert werden. So lässt sich der erfindungsgemäße Sensor dann beispielsweise zur Entfernungsmessung im Bereich von beispielsweise 5 cm bis 10 m verwenden. Durch Umschaltung des Messsystems und Montage beispielsweise an einer Bohrmaschine kann das gleiche Messsystem dann zur Bohrtiefenmessung im Bereich von beispielsweise lern bis 50 cm genutzt werden.
Darüber hinaus ist eine Integration von weiteren digitalen Komponenten, wie beispielsweise schneller ADC und ECL-Logik in einfacher Weise möglich.
Zur Auskopplung der Energie aus der Antenne 38, die insbesondere als Patch-
Antenne ausgebildet sein kann, kann ein Dielektrikum in Form eines Kunststoffteils, ein so genanntes Polyrod 42 Verwendung finden, wie dies in Figur 5 dargestellt ist. Das Polyrod 42 wird dabei über dem Antennenelement 38 angeordnet und beispielsweise über Stege 44 an dem Substratträger 46 befestigt.
Eine zusätzliche Formung der Richtgeometrie des Strahlerelementes lässt sich über die Gehäusegeometrie, beispielsweise eine Kuppeiförmige Ausbauchung 48, wie in Figur 6 dargestellt erzielen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Entfernungsmessung zeichnet sich durch vielseitige An- und Verwendungen aus und ist nicht auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt.
Insbesondere kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Entfernungsmessung in andere Geräte oder Komponenten integriert werden. Die erfindungsgemäße
Entfernungsmessvorrichtung kann in vorteilhafter Weise an ein Elektrowerkzeug, insbesondere eine Handwerkzeugmaschine, die zu einem bohrenden und/oder schlagenden Antreiben eines Werkzeugs angekoppelt werden, bzw. in ein solches
Gerät direkt integriert werden. Bei der Montage der Entfernungsmessvorrichtung an oder in ein Elektrowerkzeug sollte die dort typische Anwendung entweder durch den
Anwender eingestellt werden oder durch eine „codierte" Aufnahme direkt am Gerät eingestellt werden.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zur Entfernungsmessung, insbesondere ein handgehaltenes Entfernungsmessgerät, mit zumindest einem Distanzmessmodul, zur Aussendung eines Hochfrequenzmesssignals zum Zwecke einer
Entfernungsmessung, sowie mit einer Bedieneinheit (14) zur Aktivierung der Entfernungsmessung, und mit einer Ausgabeeinheit (12) zur Wiedergabe eines Entfernungsmesswertes, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochfrequenzmesssignal in einem Frequenzbereich von größer/gleich 100 GHz liegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochfrequenzmesssignal in einem Frequenzbereich von 100 GHz bis 150 GHz liegt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochfrequenzmesssignal in einem Frequenzbereich von 122 -123 GHz liegt.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Hochfrequenzkomponenten zur Erzeugung eines Messsignals auf / in einem Halbleiterelement (IC) (32) integriert sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat des Halbleiterelementes (32) im Wesentlichen aus SiliziumGermanium (SiGe) besteht.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest ein Antennenelement (38) auf dem Halbleiterelement (32) befindet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Antennenelement (32) eine Patch-Antenne ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Antennenelement (32) unterhalb eines Polyrod (42) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein weiteres hochfrequentes
Distanzmessmodul (16), mit zumindest einem weiteren Antennenelement vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine weitere Distanzmessmodul (16) im Gehäuse (10) der Vorrichtung integriert ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (109 des ersten Distanzmessmoduls über einem Adapter mit einem Gehäuse des zweiten Distanzmessmoduls (16) mechanisch verkoppelbar ist.
12. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragung zwischen den Distanzmessmodulen per Funk erfolgt.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Distanzmessmodul und das zweite Distanzmessmodul über Verbindungsmittel derart mechanisch und datentechnisch miteinander koppelbar sind, dass bei Betätigung der Bedieneinheit (14) auch eine Entfernungsmessung des zweiten Distanzmessmoduls (16) ausgelöst wird.
14. Elektrowerkzeug, insbesondere eine Handwerkzeugmaschine, die zu einem bohrenden und/oder schlagenden Antreiben eines Werkzeugs vorgesehen ist, mit einer Entfernungsmessvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche.
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