DE102009001726A1

DE102009001726A1 - Linsenhalter

Info

Publication number: DE102009001726A1
Application number: DE102009001726A
Authority: DE
Inventors: Peter Wolf; Uwe Skultety-Betz; Joerg Stierle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2011-02-24
Also published as: WO2010108706A1; CN102362207B; EP2411855A1; CN102362207A

Abstract

Linsenhalter für ein optisches Messgerät, insbesondere einen Laserentfernungsmesser, mit einer Frontplatte (8), die wenigstens eine Aufnahme (10, 12) für eine Linse aufweist, und wenigstens einem Befestigungselement (13, 14) zur Verbindung der Frontplatte (8) mit einem Optikträger (2) des optischen Messgeräts, wobei an dem Befestigungselement (13, 14) wenigstens eine Verbindungsfläche definiert ist, in deren Bereich das Befestigungselement (13, 14) mit dem Optikträger (2) zu verkleben ist, und dass das Befestigungselement (13, 14) zumindest im Bereich der Verbindungsfläche aus einem lichtdurchlässigen Kunststoff besteht, so dass ein auf die Verbindungsfläche aufgebrachter Klebstoff durch das Material des Befestigungselements (13, 14) mit Licht gehärtet werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Linsenhalter für ein optisches Messgerät, insbesondere einen Laserentfernungsmesser, mit einer Frontplatte, die wenigstens eine Aufnahme für eine Linse aufweist, und wenigstens einem Befestigungselement zur Verbindung der Frontplatte mit einem Optikträger des optischen Messgeräts. Außerdem betrifft die Erfindung ein optisches Modul und ein optisches Messgerät mit einem solchen Linsenhalter.
Stand der Technik
Optische Messgeräte der vorbeschriebenen Art sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt und können insbesondere als Laserentfernungsmesser ausgebildet sein. Aus der DE 10 2005 041 980 A1 ist beispielsweise ein Laserentfernungsmesser bekannt, der als Handgerät ausgebildet ist. In dem Laserentfernungsmesser ist als zentrales Element ein Optikträger vorgesehen, an dem ein elektro-optisches Sende- und Empfangssystem gehalten ist. Dazu weist der Optikträger Aufnahmen und Befestigungsmittel für die optischen und/oder elektronischen Komponenten des Messgerätes auf. So ist an dem Frontbereich des Optikträgers einstückig ein Linsenhalter mit einer Aufnahme für eine Empfangsoptik vorgesehen. Des weiteren ist an der Rückseite des Optikträgers eine Leiterplatte mit einer Laserdiode mit davor montierter Kollimationslinse zur Erzeugung eines Laserstrahls und einer lichtempflichlichen Empfangsdiode gehalten. Die Leiterplatte ist in dem Messgerät derart positioniert, dass die Laserdiode den Lichtstrahl durch die Sendeoptik abstrahlen kann und die lichtempfindliche Empfangsdiode im Brennpunkt der Empfangsoptik positioniert ist. Zur Verbesserung der Messgenauigkeit und zur Reduktion von Messfehlern sind die Lichtpfade für das Senden und Empfangen parallel angeordnet. Dadurch wirken sich äußere Einflüsse auf den Optikträger gleichermaßen auf die beiden Lichtpfade aus.
Der Optikträger mit dem daran fixierten elektro-optischen Sende- und Empfangssystem ist zusammen mit einer Anzeigevorrichtung, einer Eingabevorrichtung und einer Energieversorungsvorrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse montiert. Im Betrieb erfolgt die Betätigung des Laserentfernungsmessers durch die Eingabevorrichtung. Daraufhin wird von der Laserdiode ein Laserstrahl auf einen Gegenstand abgestrahlt, zu dem der Abstand gemessen werden soll. Der auf den Gegenstand projektierte Lichtpunkt wird über die Empfangsoptik auf die lichtempfliche Empfangsdiode gebündelt und ausgewertet. Der durch die Messung gewonnene Abstandswert wird über die Anzeigevorrichtung ausgegeben.
Bei dem bekannten Laserentfernungsmessgerät ist der Linsenhalter als ein Flansch an der Vorderseite des Messgeräts ausgebildet, der mit dem Optikträger fest verbunden ist. Alternativ ist bekannt, den Linsenhalter und den Optikträger als separate Bauteile herzustellen, die dann im Rahmen der Montage miteinander fest verbunden werden. Die getrennte Ausbildung hat den Vorteil, dass der Linsenhalter bei der Montage noch gegenüber dem Optikträger positioniert werden kann. Dabei haben sich zur Fixierung des Linsenhalters an dem Optikträger Klebeverbindungen als vorteilhaft erwiesen, da sie eine freie Positionierung und damit die genaue Justierung des Linsenhalters an dem Optikträger ermöglichen. Außerdem kann das Anbringen des Linsenhalters an dem Optikträger durch Klebstoff weitgehend spannungsfrei erfolgen. Nachteilig an der Herstellung einer Klebeverbindung ist jedoch, dass der Klebstoff eine gewisse Zeit zum Aushärten benötigt, was den Montageschritt zeitlich verlängert. Außerdem sind insbesondere Epoxidharze als Klebstoffe zum Teil schwierig zu handeln.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Linsenhalter der eingangs genannten Art so auszubilden, dass er einfach und sicher zu montieren ist.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an dem Befestigungselement wenigstens eine Verbindungsfläche definiert ist, in deren Bereich das Befestigungselement mit dem Optikträger zu verkleben ist, und dass das Befestigungselement zumindest im Bereich der Verbindungsfläche aus einem lichtdurchlässigen Kunststoff besteht, so dass ein auf die Verbindungsfläche aufgebrachter Klebstoff durch das Material des Befestigungselements mit Licht gehärtet werden kann.
Die Grundidee der Erfindung besteht somit darin, die Befestigungselemente des Linsenhalters derart lichtdurchlässig auszuführen, dass das Befestigungselement auf einfache Weise unter Verwendung eines lichthärtenden Klebstoffs mit dem Optikträger verklebt werden kann. Dazu wird auf die Verbindungsfläche(n) zwischen dem Befestigungselement und dem Optikträger der lichthärtende Klebstoff aufgebracht und dieser durch die Bestrahlung mit Licht durch das Befestigungselement hindurch ausgehärtet. Dadurch kann auf einfache Weise ein optisches System aus Linsenhalter und Optikträger für die Verwendung in dem optischen Messgerät hergestellt werden, indem der Klebstoff gezielt ausgehärtet wird.
Insbesondere kann das Befestigungselement aus einem im sichtbaren Lichtbereich und im UV-Bereich durchlässigen Kunststoff bestehen. Derartige Kunststoffe sind für die Herstellung einer Klebeverbindung besonders geeignet, da der Klebstoff während der Handhabung nicht ungewollt ausgehärtet wird. Der verwendete Klebstoff kann beispielsweise mit Licht in einem Wellenlängenbereich von ca. 320 bis 450 nm aushärten. Derartige Klebeverfahren sind im Stand der Technik bekannt, so dass darauf nicht weiter eingegangen wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Frontplatte lichtundurchlässig sein. Dadurch kann ein ungewolltes Eindingen des Laserlichtes über den Linsenhalter in das optische Messgerät verhindert und ein Messfehler durch optisches Übersprechen durch das Laserlicht vermieden werden. Weiterhin kann die Frontplatte an ihrem die Aufnahme umgebenden Bereich tubusförmig ausgebildet sein. Durch diese Ausgestaltung wird auch einem Eindringen von Laserlicht in den Empfangspfad des optischen Messgerätes entgegengewirkt.
Zweckmäßigerweise kann das Befestigungselement im Bereich der Verbindungsfläche zur Herstellung einer Steckverbindung mit dem Optikträger ausgebildet sein. Dabei kann es insbesondere wenigstens eine Aussparung aufweisen, so dass es auf einen Flansch des Optikträgers schiebbar ist. In diesem Fall ist dann die Verbindungsfläche an der Innenseite der Aussparung ausgebildet. Damit kann die Frontplatte mit dem Befestigungselement auf den Träger gesteckt und so eine provisorische Verbindung zwischen den Bauteilen hergestellt werden, bevor der Linsenhalter durch Aushärten des Klebstoffs endgültig an dem Optikträger fixiert wird. Durch das Zusammenstecken kann der Linsenhalter an dem Optikträger vorpositioniert und gehalten werden, ohne dass weitere Haltemittel erforderlich sind. Gleichzeitig ist beim Verkleben noch eine genaue Justierung von Linsenhalter und Optikträger möglich. Dabei kann an der Verbindungsfläche eine Schicht aus einem lichthärtenden Klebstoff vorgesehen sein. Das so präparierte Befestigungselement kann ohne weitere Vorbereitungsschritte zur Montage verwendet werden, wobei der lichthärtende Klebstoff zunächst ein einfaches Positionieren der beiden Bauteile und anschließend ein gezieltes Verkleben ermöglicht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Befestigungselement integral mit der Frontplatte ausgeführt. Dadurch kann das Befestigungselement mit hoher reproduzierbarer Genauigkeit und dem Linsenhalter angebracht werden. Somit können Toleranzen für die Positionierung der Linse, die bei Steckverbindungen üblicherweise dadurch auftreten, dass sie ein gewisses Spiel aufweisen, reduziert werden.
Erfindungsgemäß kann der Linsenhalter in einem 2-Komponenten-Spritzverfahren hergestellt sein, wobei die Frontplatte aus einem lichtundurchlässigen Kunststoff und das Befestigungselement aus einem lichtdurchlässigen Kunststoff besteht. Derartige Spritzverfahren erlauben die Herstellung eines integralen Bauteils aus unterschiedlichen gespritzten Kunststoffmaterialien, so dass verschiedene Bereiche des Bauteils unterschiedliche Materialeigenschaften aufweisen können. Außerdem sind sie besonders geeignet für die Herstellung der komplexen Formen des Linsenhalters.
Hinsichtlich weiterer Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche und die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt:
1 ein optisches Modul für optisches Messgerät mit einem Optikträger und einem daran fixierten Linsenhalter gemäß der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Ansicht,
2 den Linsenhalter des optischen Moduls aus 1 in perspektivischer Ansicht und
3 den Linsenhalter aus 2 in einer leicht gedrehten perspektivischen Ansicht.
In der 1 ist ein optisches Modul 1 für ein ansonsten nicht näher gezeigtes optisches Messgerät wie beispielsweise einen Laserentfernungsmesser dargestellt. Das optische Modul 1 umfasst als zentrales Element einen Optikträger 2, der dazu dient, die optischen und elektronischen Komponenten des Messgeräts zu halten und hierfür entsprechende Befestigungsmittel und Aufnahmen aufweist. So besitzt der Optikträger 2 an seiner Rückseite einen Befestigungsflansch 3 zur Halterung einer Leiterplatte, an der im Falle des Einsatzes bei einem Laserentfernungsmessgeräts eine Laserdiode zur Erzeugung eines Laserstrahls und eine lichtempfindliche Empfangsdiode gehalten sind. Zur Halterung dieser Leiterplatte sind an dem Befestigungsflansch 3 insgesamt vier rückseitig abragende Vorsprünge 4 vorgesehen, die mit entsprechenden Aussparungen in der Leiterplatte in Eingriff bringbar sind, um diese an dem Befestigungsflansch 3 zu befestigen. Des weiteren sind in dem Befestigungsflansch 3 zwei Öffnungen 5 vorgesehen, durch welche die optischen Komponenten an der Leiterplatte Licht in Richtung der Vorderseite des Optikträgers 2 senden bzw. eingehendes Licht empfangen können.
An der Vorderseite des Optikträgers 2 ist ein Verbindungsflansch 6 vorgesehen, der im Wesentlichen zur Anbringung eines Linsenhalters 7 dient. Der Linsenhalter 7 umfasst eine Frontplatte 8, die einen optischen Durchtritt in Form einer seitlichen Öffnung 9, eine kreisrunde Linsenaufnahme 10 und einen Austritt 12 für abgestrahltes Laserlicht aufweist. Der Austritt 12 dient dabei zur Halterung einer Austrittsscheibe und die zentrale, größere Linsenaufnahme 10 für die Befestigung einer Empfangslinse. Die zentrale Linsenaufnahme 10 ist von einem in Richtung des Optikträgers 2 nach hinten abragenden, tubusartigen Fortsatz 11 umgeben, der eine Abschirmung bildet und im montierten Zustand an dem Verbindungsflansch 6 des Optikträgers 2 anliegt.
An etwa diametral gegenüber liegenden Seiten des Tubus 11 sind an der Rückseite der Frontplatte 8 zwei Befestigungselemente 13, 14 vorgesehen, über welche der Linsenhalter 7 mit dem Verbindungsflansch 6 des Optikträgers 2 verbunden ist. Die Befestigungselemente 13, 14 sind so ausgebildet, dass sie auf den Verbindungsflansch 6 des Optikträgers 2 gesteckt und dann mit diesem verklebt werden können. Dazu weisen die Befestigungselemente 13, 14 entsprechende Aussparungen 15, 16, 17 auf, über welche sie auf den Verbindungsflansch 6 geschoben werden können.
Konkret besitzt das Befestigungselement 13, welches oberhalb des seitlichen Öffnung 9 für die Zieloptik positioniert ist, eine nach unten offene Aussparung 15 sowie eine nach innen offene, seitliche Aussparung 16. An dem ansonsten rechteckigen Verbindungsflansch 6 ist die obere Ecke ausgespart bzw. weggeschnitten. An den Kanten dieser ausgesparten Ecke werden damit Verbindungsbereiche 18, 19 gebildet, auf welche das Befestigungselement 13 mit seinen Aussparungen 15, 16 geschoben werden kann. Das gegenüber hegende untere Befestigungselement 14, welches unterhalb des Austritts 12 für das Laserlicht positioniert ist, weist nur eine seitliche Aussparung 17 auf, die mit einem seitlichen Rand des Verbindungsflansches 6 in Eingriff kommt. Diese Anordnung ermöglicht es, den Linsenhalter 7 gegenüber dem Verbindungsflansch 6 und damit dem Optikträger 2 in horizontaler und vertikaler Richtung zu positionieren, um die Bauteile 6, 13, 14 dann an ihren Verbindungsflächen, d. h. an den Kontaktflächen zwischen den Aussparungen 15, 16, 17 und den Verbindungsbereichen 18, 19 des Verbindungsflansches 6 zu verkleben. Hierzu werden die entsprechenden Verbindungsflächen mit einem entsprechenden Klebstoff versehen, bevor der Linsenhalter 7 und der Optikträger 2 über die Befestigungselemente 13, 14 miteinander verbunden werden. Um den Härtevorgang zu beschleunigen, wird ein lichthärtender Klebstoff verwendet und bestehen die Befestigungselemente 13, 14 aus einem lichtdurchlässigen Kunststoff, so dass die Verbindungsstellen durch die Befestigungselemente 13, 14 hindurch mit dem gewünschten Licht bestrahlt werden können.
Dazu ist der Linsenhalter in einem 2-Komponenten-Spritzverfahren hergestellt. Die Frontplatte 8 mit dem Tubus 11 besteht dann aus einem lichtundurchlässigen, dunklen Kunststoff, während die Befestigungselemente 13, 14 aus einem UV-Licht durchlässigen Kunststoff hergestellt sind. In dem 2-Komponen-ten-Spritzgussverfahren werden die Frontplatte 8 und die Befestigungselemente 13, 14 integral zu dem Linsenhalter 7 ausgebildet. Um die Befestigungselemente 13, 14 dabei zu stabilisieren, weisen diese jeweils ein Stabilisierungselement 20 auf, das sich entlang der Außenwand des Tubus 11 erstreckt und integral damit verbunden ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005041980 A1 [0002]

Claims

Linsenhalter für ein optisches Messgerät, insbesondere einen Laserentfernungsmesser, mit einer Frontplatte (8), die wenigstens eine Aufnahme (10, 12) für eine Linse aufweist, und wenigstens einem Befestigungselement (13, 14) zur Verbindung der Frontplatte (8) mit einem Optikträger (2) des optischen Messgeräts, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Befestigungselement (13, 14) wenigstens eine Verbindungsfläche definiert ist, in deren Bereich das Befestigungselement (13, 14) mit dem Optikträger (2) zu verkleben ist, und dass das Befestigungselement (13, 14) zumindest im Bereich der Verbindungsfläche aus einem lichtdurchlässigen Kunststoff besteht, so dass ein auf die Verbindungsfläche aufgebrachter Klebstoff durch das Material des Befestigungselements (13, 14) mit Licht gehärtet werden kann.
Linsenhalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (13, 14) aus einem im sichtbaren Lichtbereich und im UV-Bereich lichtdurchlässigen Kunststoff besteht.
Linsenhalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (13, 14) im Bereich der Verbindungsfläche zur Herstellung einer Steckverbindung mit dem Optikträger (2) ausgebildet ist.
Linsenhalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (13, 14) wenigstens eine Aussparung (15, 16, 17) aufweist, so dass es auf einen Verbindungsflansch (6) des Optikträgers (2) schiebbar ist, und die Verbindungsfläche an der Innenseite der Aussparung (15, 16, 17) ausgebildet ist.
Linsenhalter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Verbindungsfläche eine Schicht aus einem lichthärtenden Kleber vorgesehen ist.
Linsenhalter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (13, 14) integral mit der Frontplatte (8) ausgebildet ist.
Linsenhalter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontplatte (8) lichtundurchlässig ist.
Linsenhalter nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (13, 14) und die Frontplatte (8) integral in einem 2-Komponenten-Spritzverfahren hergestellt sind, wobei die Frontplatte (8) aus einem lichtundurchlässigen Kunststoff und das Befestigungselement (13, 14) aus einem lichtdurchlässigen Kunststoff besteht.
Optisches Modul, insbesondere für einen Laserentfernungsmesser, mit einem Optikträger (2) und einem Linsenhalter (7), der eine Frontplatte (8) mit wenigstens einer Aufnahme (9, 10) für eine Linse aufweist und wenigstens ein Befestigungselement (13, 14) besitzt, über welches der Linsenhalter (7) mit dem Optikträger (2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Linsenhalter (7) nach einem der vorherigen Ansprüche ausgeführt ist und das Befestigungselement (13, 14) in dem Verbindungsbereich an dem Optikträger (2) durch einen lichthärtenden Kleber fixiert ist.
Optisches Messgerät, insbesondere ein Laserentfernungsmesser, mit einem optischen Modul nach Anspruch 9.