(57)【要約】  本発明は、次のような電気光学的測定装置、すなわち、とりわけ、非接触距離測定のための手持ち式装置（１０）であり、測定信号を送信するために少なくとも１つの光学的送信器（２０）を有する光学的送信経路（２８）と、受信器（２６）の方向に測定信号を集束するための少なくとも１つの受信光学系を有する受信経路（２９）と、送信経路および受信経路のコンポーネントを収容する光学系担体（４０）とを備えている形式の電気光学的測定装置に関する。ここでは、光学系担体（４０）をプラスチックから形成することを提案する。さらに本発明は、このような電気光学的測定装置の製造方法にも関する。
2009507235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気光学的測定装置であって、
とりわけ、非接触距離測定のための手持ち式装置（１０）であり、
測定信号を送信するために少なくとも１つの光学的送信器（２０）を有する光学的送信経路（２８）と、受信器（２６）の方向に測定信号を集束するための少なくとも１つの受信光学系を有する受信経路（２９）と、送信経路および受信経路のコンポーネントを収容する光学系担体（４０）とを備えている形式のものにおいて、
該光学系担体（４０）はプラスチックから成ることを特徴とする、電気光学的測定装置。
【請求項２】
前記光学系担体（４０）は一体形で形成されている、請求項１記載の電気光学的測定装置。
【請求項３】
補強構造体（６２）が前記光学系担体（４０）と一体形で形成されている、請求項１または２記載の電気光学的測定装置。
【請求項４】
少なくとも１つの電気的なプリント基板（１８）に対する少なくとも１つのガイドエレメント（５６）が、前記光学系担体（４０）に一体形に形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の電気光学的測定装置。
【請求項５】
前記ガイドエレメント（５６）と前記電気的なプリント基板（１８）に対する収容部（５８）とが、前記光学系担体（４０）において前記補強構造体（６２）と反対側に形成されている、請求項３または４記載の電気光学的測定装置。
【請求項６】
受信光学系と受信器（２６）との間に配置されたチューブ（４４）が、前記光学系担体（４０）と一体形に形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の電気光学的測定装置。
【請求項７】
前記受信光学系に対する収容部（４２）が、前記光学系担体（４０）と一体形に形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の電気光学的測定装置。
【請求項８】
フィルタエレメントに対する収容部（４６）が、前記光学系担体（４０）と一体形に形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の電気光学的測定装置。
【請求項９】
ディスプレイ（１６）に対する収容部（６０）が、前記光学系担体（４０）と一体形に形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の電気光学的測定装置。
【請求項１０】
レーザ測距装置（１０）である、請求項１から９までのいずれか１項記載の電気光学的測定装置。
【請求項１１】
請求項１から８までのいずれか１項記載の電気光学的測定装置の製造方法であって、
該電気光学的測定装置は、とりわけ非接触距離測定用の手持ち式装置（１０）であり、
該電気光学的測定装置の前記光学系担体（４０）をプラスチック射出成形技術で成形することを特徴とする製造方法。
【請求項１２】
少なくとも１つの電子回路担体エレメント（１８）をまず最初に前記光学系担体（４０）に接続し、その後に該光学系担体（４０）と一緒に、前記電気光学的測定装置のケーシング（１２）に挿入し、
該電子回路担体エレメント（１８）は、とりわけ電気的なプリント基板である、請求項１１記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の電気光学的測定装置に関する。
【０００２】
従来技術
少なくとも１つの光学的送信器を有する光学的送信経路と少なくとも１つの受信光学系を有する光学的受信経路とを備えた電気光学的測定装置は、たとえば光学的送信経路および光学的受信経路の光軸が相互に位置調整されて延在するのを保証するために、より高度な機械的かつ熱的な安定性を必要とする。
【０００３】
ＤＥ１９８０４０５０Ａ１から、光学的送信装置と受信光学系と測定信号に対する変換器とが共通の構成ユニットを構成する光学的な距離測定用の装置が公知である。この共通の構成ユニットは、測距装置のケーシングに組み込まれている。構成ユニットは、亜鉛ダイキャストから製造された担体ボディを有する。ＤＥ１９８０４０５０Ａ１の測定装置の担体ボディは主にプレート形に形成されており、測定すべき対象物に対向する側にフレームを有する。このフレームは、２つの側方のリブを介してフレームボディで支持されている。測距装置の光学的装置の出射チャネルは、担体ボディに固定的に取り付けられている。こうするために、出射チャネルに舌片が一体成形されており、これを介して出射チャネルは、ねじによって担体ボディにねじ留めすることができる。プラスチックから形成された出射チャネルは外壁に、電気光学的変換器に対する収容部を形成する。
【０００４】
ＤＥ１０１５７３７８Ａ１から、非接触距離測定用の測定装置が公知である。この測定装置は、光学的送信器を有する光学的送信経路と、受信光学系および光学的受信器を有する光学的受信経路と、送信モジュールおよび受信モジュールのこれらのコンポーネントを収容するケーシングモジュールとを有する。高い測定精度を温度領域全体にわたって維持するためには、送信経路および受信経路のコンポーネントは次のように配置される。すなわち、温度に起因してケーシングモジュールが送信経路および受信経路の光軸の方向に湾曲する際に該光軸が等しい量だけ等しい方向に偏向されるように配置される。
【０００５】
発明の利点
本発明による電気光学的測定装置は、測定信号を送信するための少なくとも１つの光学的送信器を有する光学的送信経路と、測定信号を受信器の方向に集束するための少なくとも１つの受信光学系を有する受信経路とを備えている。さらに本電気光学的測定装置は、送信経路および受信経路のコンポーネントを収容する光学系担体ボディを有する。本発明による電気光学的測定装置の光学系担体ボディは、有利にはプラスチックで形成されている。
【０００６】
光学系担体ボディをプラスチックで形成することにより、このような担体ボディをより小さい公差で製造することができ、金属光学系担体で必要とされることが多い、たとえばダイキャスト部品の引張後処理を省略することができる。さらに、たとえば従来技術の装置で使用されるようなダイキャスト部品は、多かれ少なかれ金属性光沢を有する表面を有する。これによって通常は、たとえば受光レンズと本来の受信器との間の２次反射を回避するために別個のプラスチックファネルが必要になる。
【０００７】
プラスチックで成形された光学系担体ボディは、このような反射を初めから回避するために、所望のように容易に着色することができる。
【０００８】
有利には、光学系担体ボディは付加的に、電気的に絶縁性のエレメントとして作用し、たとえば、測定装置の電子的素子を担持するプリント基板の収容時および固定時に短絡が確実に回避されるのが保証されるように設けられる。このことにより、本発明による電気光学的測定装置において、たとえば光学系担体ボディと該装置の重要な電子的素子が設けられたプリント基板との間のセーフティ間隔を、格段に小さくすることができる。従来技術の装置で普及されているような金属性のティックキャリア（Ticktraeger）の電気伝導度に起因して、短絡の確実な回避を保証するために従来は、このようなプリント基板を光学系担体に固定する際に、より大きなセーフティ間隔または絶縁手段が必要とされていた。
【０００９】
このような光学系担体ボディをプラスチックで本発明のように形成することによってさらに、たとえばスナップホックを光学系担体ボディに簡単に直接形成することができ、これによって、光学系担体ボディの内部および表面への別の構成部品の簡単かつ低コストかつ取り付けしやすい組み込みが実現される。
【００１０】
従属請求項に記載された構成によって、本発明による電気光学的測定装置の有利な実施形態および発展形態が可能である。
【００１１】
有利には、本発明による測定装置の光学系担体ボディは一体形に形成される。たとえばこのような電気光学的測定装置は、プラスチック射出成形技術で直接成形された光学系担体ボディを有することができる。その際には、光学的コンポーネントと電子的コンポーネントとに対する固定手段を同時に一緒に、直接形成することができる。
【００１２】
とりわけ、たとえばハニカム構造体等の補強構造体を、光学系担体ボディと一体形で形成することにより、該光学系担体ボディに所要の剛性を与えることができる。
【００１３】
その際に有利なのは、光学系担体ボディに、該光学系担体ボディと接続すべきプリント基板と反対側で補強構造体を形成するのが有利である。このようにして、補強構造体は光学系担体ボディの面により高い安定性を実現することができ、それと同時に、光学系担体に接続されたプリント基板、たとえばねじ留めされたプリント基板は反対側の面で、プラスチック構成部品のより高い安定性を実現することができる。
【００１４】
本発明による測定装置の有利な実施形態では、たとえば測定装置の受光レンズと該測定装置の受信器との間に配置されたチューブが、光学系担体ボディと一体形で形成される。このようなチューブは有利には、光学系担体ボディ材料で直接形成される。
【００１５】
さらに有利には、受光レンズに対する収容部、および／または光学的フィルタエレメントに対する収容部、および／またはディスプレイに対する収容部も、光学系担体ボディと一体形で形成することができる。このような収容部は、光学系担体ボディと接続すべき測定装置の電気光学的コンポーネントに対する支持点ないしは当てつけ点を有する。たとえば有利には、電子的コンポーネントと、たとえば電気光学的受信器とを有するプリント基板に対する正確なガイドを、光学系担体ボディに直接形成することにより、このプリント基板と該プリント基板に接続された電気光学的受信器とが正確に位置調整され、たとえば受光レンズの焦点に位置調整されるようにすることができる。
【００１６】
本発明によるプラスチック光学系担体ボディによって有利には、コンパクトかつ低コストの測定装置、たとえば電気光学的測距装置を実現することができる。
【００１７】
このような装置の１つの実施例の以下の説明に、本発明による測定装置の別の利点が記載されている。
【００１８】
図面
図面に本発明の測定装置の実施例が示されており、これを以下で詳細に説明する。図面の各図、明細書および請求項には、多数の特徴および組み合わせが包含される。当業者であればこれらの特徴を単独でも考慮し、またそれらの特徴をさらに有利に組み合わせることができる。
【００１９】
図面
図１  送信ユニットと受信ユニットとを備えた電気光学的測距装置を斜視的に示す概観図である。
図２  本発明による光学系担体の実施例を示す斜視図である。
図３  図２と逆の観察方向で見た図２の光学系担体を示す。
図４  本発明による光学系担体の図３に相応する下面図である。
【００２０】
実施例の説明
図１は、測距装置１０として構成された電気光学的測定装置を示す。この測距装置は、ケーシング１２と、測距装置１０をスイッチオンおよびスイッチオフし測定過程を開始ないしは構築するための操作エレメント１４とを有している。操作エレメント１４の他に測定装置は、測定結果を再生し機器状態を示すためのディスプレイ１６も有する。測定装置１０のケーシング１２内部の電子的担体エレメント、たとえばプリント基板１８に、レーザダイオードとして構成された送信ユニット２０と、評価ユニットの電子的コンポーネントとが配置されている。この送信ユニット２０は、光学的な送信測定信号を生成するために設けられている。電子的担体エレメント１８は固定手段を介して、たとえばねじを介して、プラスチック光学系担体に固定されている。プラスチック光学系担体は、光チャネル２２と、送信測定信号を偏向するための偏向ユニット２４と、測定信号成分を受信ユニット２６に集束するための受信光学系とを有する。このことは、後で再度説明する。送信ユニット２０、光チャネル２２、偏向ユニット２４、および基準信号の基準経路３４は、図１では単に概略的にのみ示されている。
【００２１】
測距装置１０から離れた対象物までの距離を測定するため、該測距装置の動作時に送信測定信号が、送信ユニット２０から送信経路２８に沿って送信される。この送信測定放射は測距装置から、該測距装置のケーシング１２の窓３０を介して出射する。離れた測定すべき対象物の表面によって反射ないしは拡散された測定信号は窓３２を介して、一部はケーシングに入力結合され、図１に示されていない受信光学系によって、受信測定信号として受信ユニット２６によって、たとえばフォトダイオードによって検出される。このフォトダイオードは、たとえばＡＰＤである。択一的な実施形態では、入射窓は測定装置および受信光学系に一体形で形成することもできる。
【００２２】
送信測定信号と受信測定信号との間で行われる、変調された測定信号の位相比較によって、装置の送信器と受信器との間の光伝搬時間を推定することができる。このようにして、光速の既知量を使用して、測定装置と測定すべき対象物との間の求められる距離を求めることができる。
【００２３】
測定装置と対象物との間の距離に依存しない次のような伝搬時間、すなわち、たとえば送信測定信号の生成時および／または受信測定信号の処理時に装置に発生する伝搬時間を考慮するために、距離測定の前に基準測定を行うことができる。その際には、送信測定信号を偏向ユニット２４によって偏向し、経路３４に沿った既知の基準区間を介して受信ユニット２６に直接方向づけする。
【００２４】
図２に、測定装置の本発明の光学系担体の実施例を、該測定装置の測定方向と逆方向で見た斜視図が示されている。図３は、ほぼ測定信号の方向で見た相応の斜視図を示す。光学系担体４０はプラスチックから一体形で製造され、たとえばＰＰＳ ＧＦ４０またはＰＢＴからガラスファイバ補強で（約３０％以上）製造されるか、または、高補強されたＰＡ６から製造され、たとえばグリボリーまたはＰＥＥＫからも製造される。このような光学系担体は、有利にはプラスチック射出成形技術で直接成形することができる。
【００２５】
この光学系担体は、測定装置の光学的コンポーネントおよび／または電子的コンポーネントに対する複数の収容部および固定手段を有する。プラスチック光学系担体４０は前面領域４８に、戻り伝搬した受信測定信号を相応の受信器に集束する受信光学系に対する収容部４２を有する。光学系担体４０と一体形でチューブ４４が形成されており、これは、測定装置のケーシング内側空間に対して受信測定信号を分離する。チューブ４４の端部に、光学的フィルタに対する収容部４６が設けられている。この光学的フィルタはたとえば、光学的な測定周波数を透過させ、かつ周辺光および散乱光をブロックするフィルタである。
【００２６】
光学系担体のプラスチック材料は有利には、受信光学系の屈折率が適切に熱的に変化することによって該プラスチック材料の熱的膨張が補償されるように選定される。こうするためには、受信光学系もプラスチックで形成することができる。さらに、本発明による光学系担体４０は前面領域４８に、送信測定ビームの出射窓に対する収容部５０を有する。
【００２７】
実質的にプレート形に形成された光学系担体は、２つの対向する長手方向側面に、プレート面５２に対して垂直に突き出す補強リブ５４を有する。これらの補強リブ５４間に、ガイドエレメント５６が電子的担体エレメント１８を位置調整および固定するために設けられている。この電子的担体エレメント１８は、とりわけプリント基板である。ここでは、光学系担体の材料ひいては膨張係数は次のように選択される。すなわち、該光学系担体の熱膨張がプリント基板の膨張に実質的に相応し、相互に固定されたこれらのコンポーネントの異なる膨張に起因して該光学系担体が決してねじれないように選択される。光学系担体の前面領域４８も、プラスチックボディの必要なねじれ剛性を保証するために、補強フレームとして形成される。
【００２８】
プリント基板には、本発明による測定装置を駆動制御する電子的コンポーネントおよび評価ユニットの他に、受信ユニットとして使用される受信ダイオードも固定されている。電子的担体エレメントにすでに取り付けられたこのようなモジュールは、光学系担体４０にスライド挿入される。電子的コンポーネントは受信ダイオードも含めて電子的担体エレメントにすでに固定されているので、この取り付けステップを特に簡単に行うことができる。この電子的担体エレメント１８を光学的担体４０に対して軸方向に方向づけすることにより、その後は受信光学系と受信フォトダイオードとの間隔を、受信器として使用される該フォトダイオードが該受信光学系の焦点にほぼ配置されるように適合するだけになる。その際には、補強リブ５４に当接エレメント５８が形成されており、これによって電子的担体１８を、すでに取り付けられた受信フォトダイオードも含めて、送信経路に沿って正確に移動できるようになる。
【００２９】
電子的担体エレメントの収容部およびガイドの他に、本発明によるプラスチック光学系担体は、測定装置のディスプレイ１６に対する収容部６０も有する。とりわけ、プラスチック光学系担体にディスプレイ収容部６０の領域で第２のプラスチックコンポーネントをソフトエレメントとして製造プロセス時に直接射出成形することにより、光学的ディスプレイの柔軟なベアリングを保証することができる。
【００３０】
プラスチック光学系担体の必要な安定性を保証するために、該プラスチック光学系担体は、補強リブ５４に対して付加的に、プレート面５２の面のうち電子的担体に対するガイドエレメント５６と反対側の面に、補強構造体６２を有する。これは、図４に例として示されている。この補強構造体６２は、有利にはハニカム状に、補強リブ５４に対して対角線上に延在する横方向補強リブ６４によって形成されている。プラスチック射出部材に対して必要な安定性を保証するために有利には、本発明の光学系担体の場合、付加的な横方向筋交いおよび長手方向筋交いを有する２重対角線構造体が形成されている。このようにして光学系担体は、１つの面では補強構造体６２によって安定化される。光学系担体４０の対向する面では、扁平な電子回路担体１８によって付加的な安定化が実現され、本発明による光学系担体はプラスチック材料にもかかわらず、高い安定性とねじれ剛性とを有する。さらに、フレームないしはフロントプレート６８として形成された前面領域４８は、プラスチック光学系担体４０の高い補強耐性を実現するのに寄与する。
【００３１】
有利にはプラスチック光学系担体は、さらに着色も有する。これによって、受信光学系と受信フォトダイオードとの間の２次反射が抑圧される。こうするためには、プラスチック材料をすでに生状態で、すなわち光学系担体の成形前にすでに着色することができる。金属性のダイキャスト部品の場合に必要とされる後の暗色かつ無光沢の塗装はこのようにして、本発明によるプラスチック光学系担体では回避される。
【００３２】
有利には本発明による測定装置では、電気的コンポーネントととりわけ受信ダイオードの電子的な遮蔽を省略することができる。このことによって初めて、光学系担体をプラスチック材料で形成することができる。電子的コンポーネントを電磁遮蔽するための金属ケージは必要ない。本発明の実施で、電子的構成部品を所期のように配置し、ＤＥ１０２３５５６２Ａ１に記載されたような受信ダイオードのディファレンシャルな変調を行い、電子的コンポーネントの電磁遮蔽を省略することができる。場合によっては、測定装置に課される特別な要求によって、本発明によるプラスチック光学系担体で、局所的な遮蔽エレメントを使用すること、たとえば自動装着可能な小さい装着薄板の使用が必要となる場合、これらを使用することができる。
【００３３】
本発明によるプラスチック光学系担体によって、コンパクトでありとりわけハンドヘルド式の測定装置を実現することができ、たとえばレーザ測距装置を実現することができ、とりわけ製造コストに関して、装置の大きさおよび質量が、従来技術の公知の装置より格段な進歩を示すようになる。とりわけ本発明のプラスチック光学系担体は、すでに取り付けられた電子回路担体とともに、測定装置のケーシングにスライド挿入することができ、このことによって本発明の測定装置を、簡単で機械に適応したステップで製造することができる。
【００３４】
本発明の測定装置は、本明細書に記載された実施形態に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】送信ユニットと受信ユニットとを備えた電気光学的測距装置を斜視的に示す概観図である。
【図２】本発明による光学系担体の実施例を示す斜視図である。
【図３】図２と逆の観察方向で見た図２の光学系担体を示す。
【図４】本発明による光学系担体の図３に相応する下面図である。
【図１】
2009507235.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2009507235.tif 000007
2009507235.tif 000008
2009507235.tif 000009
2009507235.tif 000010
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