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Die vorliegende Erfindung betrifft eine optoelektronische Einrichtung mit einer Leiterplatte, die wenigstens einen ersten Leiterplatten-Abschnitt, einen separaten zweiten Leiterplatten-Abschnitt und einen flexiblen Verbindungsabschnitt umfasst, wobei zumindest der erste Leiterplatten-Abschnitt starr ist, wobei der zweite Leiterplattenabschnitt über den flexiblen Verbindungsabschnitt mit dem ersten Leiterplattenabschnitt in mechanischer Verbindung steht und jeweilige Kontaktelemente des ersten Leiterplattenabschnitts und des zweiten Leiterplattenabschnitts über Leiterbahnen des flexiblen Verbindungsabschnitts in elektrischer Verbindung stehen, und wobei eine optische Komponente auf dem zweiten Leiterplattenabschnitt angeordnet ist.
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Eine optoelektronische Einrichtung mit mehreren Leiterplattenabschnitten und einem flexiblen Verbindungsabschnitt ist beispielsweise in der
US 2009/0223300 A1 offenbart. Die Verwendung einer Leiterplatte oder Leiterkarte, die sowohl einen starren als auch einen flexiblen Abschnitt aufweist, ermöglicht eine optimale Ausnutzung des vorhandenen Bauraums. Insbesondere kann die Leiterplatte durch Falten in eine gewünschte Form gebracht werden.
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Nach dem Zusammenbau der bekannten optoelektronischen Einrichtung bleibt die Form der Leiterplatte unverändert. Es besteht jedoch das Bestreben, optoelektronische Einrichtungen mit beweglichen Teilen bereitzustellen.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine optoelektronische Einrichtung der vorstehend genannten Art anzugeben, die einfach aufgebaut ist und für Anwendungen mit beweglicher, beziehungsweise zu bewegender optischer Komponente einsetzbar ist.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine optoelektronische Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Erfindungsgemäß weist die optoelektronische Einrichtung für eine Positionsverstellung der optischen Komponente einen Antrieb zum gesteuerten Bewegen des zweiten Leiterplattenabschnitts gegenüber dem ersten Leiterplattenabschnitt unter Verformung des flexiblen Verbindungsabschnitts auf. Es ist somit möglich, die optische Komponente über einen relativ weiten Verfahrweg zu verstellen, obwohl sie auf dem zweiten Leiterplattenabschnitt angeordnet ist, also zum Beispiel in die Leiterplatte integriert ist. Es ist daher zum Beispiel auch nicht erforderlich, eine aufwendige separate Verstellvorrichtung wie einen drehenden Polygonspiegel oder einen Schwingspiegel bereitzustellen. Somit ist eine erfindungsgemäße optoelektronische Einrichtung einfach zu fertigen und leicht miniaturisierbar. Der flexible Verbindungsabschnitt der Leiterplatte dient nicht nur der elektrischen Verbindung der Kontaktelemente, sondern kann bei Bedarf auch als Gelenk verwendet werden. Auf die Bereitstellung eines eigenständigen Gelenks kann dann verzichtet werden, was eine Senkung der Herstellungskosten ermöglicht.
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Eine erfindungsgemäße optoelektronische Einrichtung ist beispielsweise in Laserscannern, Projektoren oder Kameras verwendbar.
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Unter einem starren Leiterplattenabschnitt ist ein Leiterplattenabschnitt zu verstehen, der hinsichtlich der Materialauswahl und der Bauform nicht für eine deutliche Verformung ausgelegt ist. Es versteht sich, dass solche Leiterplattenabschnitte bei der Handhabung dennoch in geringem Umfang und/oder für eine kurze Übergangszeit verformt werden können. Beispielsweise kann jeder starre Leiterplattenabschnitt einer erfindungsgemäßen optoelektronischen Einrichtung eine starre Trägerplatte aus einem Faserverbundwerkstoff umfassen. Die Dicke der Trägerplatte kann wenigstens 1 mm betragen. Der flexible Verbindungsabschnitt ist dagegen hinsichtlich der Materialauswahl und der Bauform für eine deutliche Verformung ausgelegt. Der flexible Verbindungsabschnitt kann eine Polyimidfolie umfassen, insbesondere eine kupferkaschierte Polyimidfolie. Vorzugsweise ist der flexible Verbindungsabschnitt weniger als 0,1 mm dick.
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Es ist bevorzugt, dass der zweite Leiterplattenabschnitt ebenfalls starr ist, weil das Bewegen zweier starrer Bauteile gegeneinander mit besonders hoher Präzision möglich ist. In bestimmten Anwendungen kann es jedoch gewünscht sein, dass die optische Komponente auf einem flexiblen Leiterplattenabschnitt angeordnet ist.
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Der erste Leiterplattenabschnitt kann zur Befestigung an einem Trägerbauteil oder an einem Gehäuse der optoelektronischen Einrichtung ausgebildet sein, also zum Beispiel wenigstens ein Schraubloch oder dergleichen umfassen. Die hohe Steifigkeit des starren Leiterplattenabschnitts erleichtert hierbei die Befestigung.
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Grundsätzlich kann es sich bei der optischen Komponente um ein einfaches optisches Bauteil wie einen Spiegel, einen Filter oder eine Linse handeln. Bevorzugt ist die optische Komponente jedoch ein optoelektronisches Bauelement, das mit Kontaktelementen des zweiten Leiterplattenabschnitts elektrisch verbunden ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die optische Komponente ein Lichtsender oder ein Lichtempfänger. Insbesondere kann als Lichtsender eine Laserdiode vorgesehen sein. Als Lichtempfänger kann zum Beispiel eine Fotodiode, beispielsweise eine Avalanche-Photodiode (APD), oder ein Fotodioden-Array (Imager) vorgesehen sein. Durch eine Positionsverstellung des Lichtsenders kann zum Beispiel ein ausgesendeter Lichtstrahl in einer gewünschten Weise abgelenkt werden. Die Positionsverstellung eines Lichtempfängers ermöglicht beispielsweise eine Schärfenanpassung beim Empfang eines fokussierten Lichtstrahls. Es ist auch möglich, dass an dem zweiten Leiterplattenabschnitt sowohl ein Lichtsender als auch ein Lichtempfänger angeordnet ist. Die Positionsverstellung verläuft hierbei für beide Bauteile synchron.
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Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der zweite Leiterplattenabschnitt eine elektrische Schaltung aufweist, die eine Steuerschaltung des Lichtsenders oder des Lichtempfängers umfasst und/oder dass der erste Leiterplattenabschnitt eine elektrische Schaltung aufweist, die eine Signalverarbeitungsschaltung zur Verarbeitung von Signalen des Lichtsenders oder des Lichtempfängers umfasst. Die Elektronik für den Betrieb des Lichtsenders und/oder des Lichtempfängers muss somit nicht separat bereitgestellt werden, sondern kann in die Leiterplatte integriert werden. Dies ermöglicht eine weitergehende Miniaturisierung.
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Am ersten Leiterplattenabschnitt oder am zweiten Leiterplattenabschnitt kann eine Linse angeordnet sein, welche von einem am anderen Leiterplattenabschnitt angeordneten Lichtsender emittierte Lichtstrahlen in Abhängigkeit von einem Auftreffpunkt ablenkt. Die Linse setzt seitliche Verschiebebewegungen des Eingangsstrahls in Winkeländerungen des Ausgangsstrahls um. In vielen Fällen ist es einfacher, den zweiten Leiterplattenabschnitt zu verschieben anstatt zu verkippen. Durch die Linse kann dennoch eine Strahlablenkung bereitgestellt werden, wie sie beispielsweise bei Scannern erforderlich ist.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass an einer Vorderseite des zweiten Leiterplattenabschnitts ein Lichtsender angeordnet ist und an einer entgegengesetzten Rückseite des zweiten Leiterplattenabschnitts ein Lichtempfänger angeordnet ist, oder umgekehrt. Durch eine Bewegung des zweiten Leiterplattenabschnitts werden der Sendepfad und der Empfangspfad gleichermaßen verstellt. Es kann auch vorgesehen sein, dass an einer Vorderseite des ersten Leiterplattenabschnitts eine Linse angeordnet ist und an einer entgegengesetzten Rückseite des ersten Leiterplattenabschnitts eine gleichwirkende Linse angeordnet ist. Hierdurch kann eine synchrone Winkelablenkung für Sendestrahl und Empfangsstrahl sichergestellt werden.
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Der Antrieb kann dazu ausgebildet sein, den zweiten Leiterplattenabschnitt relativ zum ersten Leiterplattenabschnitt zu verschieben, bevorzugt um einen Verschiebeweg von wenigstens 1 mm, besonders bevorzugt um einen Verschiebeweg von wenigstens 3 mm, weiter besonders bevorzugt um einen Verschiebeweg von wenigstens 10 mm. Ein zum Verschieben geeigneter Antrieb kann relativ einfach aufgebaut sein.
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Der Antrieb kann dazu ausgebildet sein, den zweiten Leiterplattenabschnitt in einer Basisebene des ersten Leiterplattenabschnitts, parallel zu einer Basisebene des ersten Leiterplattenabschnitts oder quer zu einer Basisebene des ersten Leiterplattenabschnitts zu verschieben. Eine Verschiebung quer zur Basisebene des ersten Leiterplattenabschnitts eignet sich insbesondere für eine Fokusverstellung eines Lichtempfängers. Sofern ausschließlich eine Verschiebung in einer Richtung gewünscht ist, ergibt sich eine besonders einfache Konstruktion dadurch, dass ein Einzelantrieb und eine Führungseinrichtung, also ein Führungsgestänge oder dergleichen, vorgesehen sind.
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Alternativ oder zusätzlich zu einer Verschiebung kann der Antrieb dazu ausgebildet sein, den zweiten Leiterplattenabschnitt gegenüber einer Basisebene des ersten Leiterplattenabschnitts zu verkippen, bevorzugt um einen Kippwinkel von wenigstens 3°, besonders bevorzugt um einen Kippwinkel von wenigstens 7°. Eine Verkippung ist insbesondere bei Scanner-Anwendungen vorteilhaft, wobei in diesem Fall keine Linse zur Umsetzung einer Verschiebebewegung in eine Winkelablenkung erforderlich ist.
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Gemäß einer speziellen Ausgestaltung ist der zweite Leiterplattenabschnitt in einer Draufsicht rechteckförmig, wobei an drei oder vier Eckbereichen des zweiten Leiterplattenabschnitts Einzelaktoren des Antriebs angeordnet sind. Der die optische Komponente tragende zweite Leiterplattenabschnitt kann dann in beliebiger Weise verkippt werden oder, bei gleicher Auslenkung aller Einzelaktoren, auch linear verschoben werden. Sofern ausschließlich eine Verkippung um eine feststehende Kippachse erforderlich ist, reicht ein Einzelaktor in Verbindung mit einem Schwenkgelenk aus. Beispielsweise kann ein seitlicher Rand des zweiten Leiterplattenabschnitts in eine am ersten Leiterplattenabschnitt angeordnete Tasche hineinragen oder von einer Klammer umgriffen sein, wodurch das Schwenkgelenk gebildet ist. Der Einzelaktor kann dann am entgegengesetzten Randbereich angreifen.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der erste Leiterplattenabschnitt eine rahmenartige Form aufweist und der zweite Leiterplattenabschnitt in einer zentralen Aussparung des ersten Leiterplattenabschnitts und/oder konzentrisch zu einer zentralen Aussparung des ersten Leiterplattenabschnitts angeordnet ist. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Bauweise.
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Die Leiterplatte kann einen zusätzlichen flexiblen Verbindungsabschnitt umfassen, über den der zweite Leiterplattenabschnitt mit dem ersten Leiterplattenabschnitt in mechanischer Verbindung steht, wobei jeweilige erste Enden der flexiblen Verbindungsabschnitte mit gegenüberliegenden Innenrandbereichen der Aussparung verbunden sind und/oder jeweilige zweite Enden der flexiblen Verbindungsabschnitte mit entgegengesetzten Außenrandbereichen des zweiten Leiterplattenabschnitts verbunden sind. Auf diese Weise ist der zweite Leiterplattenabschnitt zuverlässig am ersten Leiterplattenabschnitt gehalten.
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Grundsätzlich kann es sich bei dem Antrieb um einen elektrostatischen, mechanischen, pneumatischen oder hydraulischen Antrieb handeln. Bevorzugt umfasst der Antrieb jedoch einen elektromagnetischen Aktor. Insbesondere kann ein elektromagnetischer Direktantrieb vorgesehen sein. Solche Aktoren sind einfach aufgebaut und beanspruchen nur wenig Bauraum.
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Eine spezielle Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der elektromagnetische Aktor eine an dem ersten Leiterplattenabschnitt oder an dem zweiten Leiterplattenabschnitt befestigte Magnetspule und ein mit der Magnetspule zusammenwirkendes Magnetelement umfasst, das am anderen Leiterplattenabschnitt oder an einem Trägerbauteil der optoelektronischen Einrichtung befestigt ist. Für eine Aktivierung des Aktors ist die Magnetspule unter Strom zu setzen. Dies kann beispielsweise über eine elektronische Schaltung erfolgen, die in den ersten Leiterplattenabschnitt oder in den zweiten Leiterplattenabschnitt integriert ist. Dies ermöglicht eine besonders einfache und kompakte Ausführung.
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Vorzugsweise ist das Magnetelement ein Dauermagnet. Eine Stromzufuhr ist dann lediglich für eine Komponente des elektromagnetischen Aktors erforderlich. Grundsätzlich könnte jedoch auch eine weitere Magnetspule als Magnetelement vorgesehen sein. Bei Bedarf kann jede der vorgesehenen Magnetspulen einen Eisenkern umfassen. Gemäß einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung umfasst der elektromagnetische Antrieb einen Tauchspulenmotor.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der elektromagnetische Aktor einen Magneten umfasst, der ein quer zu einer Basisebene des ersten Leiterplattenabschnitts ausgerichtetes Magnetfeld erzeugt, welches mit wenigstens einer Leiterbahn des zweiten Leiterplattenabschnitts zusammenwirkt, um eine Lorentzkraft auf den zweiten Leiterplattenabschnitt hervorzurufen. Wenn in der Leiterbahn Strom fließt, wird der zweite Leiterplattenabschnitt infolge der Lorentzkraft im ortsfesten Magnetfeld bewegt. Mehrere parallele Leiterbahnen können hierbei die Lorentzkraft verstärken. Durch Umkehr der Stromrichtung kann der betreffende Leiterplattenabschnitt in umgekehrter Richtung bewegt werden. Außerdem können rechtwinklig zueinander verlaufende Leiterbahnen vorgesehen sein, um eine Auslenkung des zweiten Leiterplattenabschnitts in verschiedenen Richtungen zu ermöglichen. Bei dieser Ausgestaltung muss nicht zwingend eine Magnetspule bereitgestellt werden.
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Um eine exakte Steuerung oder Regelung der Bewegung des zweiten Leiterplattenabschnitts zu gewährleisten, kann der Antrieb einen Sensor zur Bestimmung der Auslenkung des zweiten Leiterplattenabschnitts gegenüber dem ersten Leiterplattenabschnitt umfassen.
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Eine erfindungsgemäße optoelektronische Einrichtung kann auch eine inertiale Messeinheit (inertial measurement unit, IMU) umfassen, wobei eine Steuerschaltung der optoelektronischen Einrichtung dazu ausgebildet ist, die Positionsverstellung der optischen Komponente so vorzunehmen, dass mechanische Einflüsse von außen kompensiert werden. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Verwacklungsschutz für Bildsensoren bereitgestellt werden.
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Weiterbildungen der Erfindung sind auch den abhängigen Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen zu entnehmen.
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Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
- 1 ist eine Draufsicht auf eine optoelektronische Einrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
- 2 zeigt die optoelektronische Einrichtung gemäß 1 in einer seitlichen Schnittansicht.
- 3 ist eine Draufsicht auf eine optoelektronische Einrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
- 4 zeigt eine optoelektronische Einrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung von der Seite.
- 5 ist eine perspektivische Darstellung einer optoelektronischen Einrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
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Die in 1 und 2 gezeigte, gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung gestaltete optoelektronische Einrichtung 11 umfasst eine Leiterkarte oder Leiterplatte 13, die einen ersten Leiterplattenabschnitt 17 sowie einen davon getrennten zweiten Leiterplattenabschnitt 19 umfasst. Beide Leiterplattenabschnitte 17, 19 umfassen starre Trägerplatten, beispielsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff. Wie gezeigt ist der erste Leiterplattenabschnitt 17 rahmenartig gestaltet und weist eine zentrale Aussparung 21 auf. Der zweite Leiterplattenabschnitt 19 ist mittig innerhalb der zentralen Aussparung 21 angeordnet.
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Hier steht der zweite Leiterplattenabschnitt 19 mit dem ersten Leiterplattenabschnitt 17 über zwei flexible Verbindungsabschnitte 23, 24 in mechanischer Verbindung. Die flexiblen Verbindungsabschnitte 23, 24 umfassen vorzugsweise eine kupferkaschierte Polyimidfolie, die eine Dicke von 0,1 mm oder weniger aufweist und somit leicht verformbar ist. Leiterbahnen 25 der flexiblen Verbindungsabschnitte 23, 24 dienen zur elektrischen Verbindung von nicht dargestellten Kontaktelementen des ersten Leiterplattenabschnitts 17 und des zweiten Leiterplattenabschnitts 19. Leiterplatten wie die in 1 und 2 gezeigte Leiterplatte 13 werden auch als „starr-flexible Leiterplatten“ bezeichnet.
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Grundsätzlich könnte der zweite Leiterplattenabschnitt 19 auch über drei oder mehr flexible Verbindungsabschnitte 23, 24 mit dem ersten Leiterplattenabschnitt 17 in mechanischer Verbindung stehen.
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Der zweite Leiterplattenabschnitt 19 ist mit einer optischen Komponente, hier in Form eines Lichtempfängers 27, bestückt. Beispielsweise kann der Lichtempfänger 27 als Fotodiode ausgeführt sein. Bevorzugt ist der Lichtempfänger 27 mit Kontaktelementen des zweiten Leiterplattenabschnitts 19 elektrisch verbunden. Auf dem zweiten Leiterplattenabschnitt 19 kann außerdem eine elektrische Schaltung vorgesehen sein, die zum Beispiel eine Steuerschaltung und/oder eine Auswertungsschaltung des Lichtempfängers 27 umfasst. Auf dem ersten Leiterplattenabschnitt 17 kann zudem beispielsweise eine Signalverarbeitungsschaltung zur Verarbeitung von Signalen des Lichtempfängers 27 vorgesehen sein. Die elektronischen Schaltungen können auch auf die Leiterplattenabschnitten 17, 19 verteilt vorgesehen sein. Auch auf den flexiblen Verbindungsabschnitten 23, 24 können bei bestimmten Anwendungen elektrische Schaltungen der optoelektronischen Einrichtung 11 oder Teile davon vorgesehen sein.
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Wie in 2 erkennbar ist, befindet sich der Lichtempfänger 27 beim Betrieb der optoelektronischen Einrichtung 11 im Fokus einer Sammellinse 29. Für eine Fokusanpassung ist es gewünscht, die Position des Lichtempfängers 27 zu verstellen. Deshalb ist die optoelektronische Einrichtung 11 mit einem Antrieb 30 versehen, welcher in der Lage ist, den zweiten Leiterplattenabschnitt 19 gegenüber dem ersten Leiterplattenabschnitt 17 zu bewegen, wobei sich die beiden flexiblen Verbindungsabschnitte 23, 24 während der Bewegung verformen. Bei der in 1 und 2 dargestellten Ausführungsform erfolgt die Bewegung ausschließlich linear in einer quer zu einer Basisebene 33 des ersten Leiterplattenabschnitts 17 weisenden Verschieberichtung. Hierfür reicht ein einfacher elektromagnetischer Antrieb 30 aus, der beispielsweise einen Aktor 66 mit einer am ersten Leiterplattenabschnitt 17 angeordneten Magnetspule 35 und einem am zweiten Leiterplattenabschnitt 19 angeordneten Dauermagnet 37 umfasst. Für eine Verstellung des zweiten Leiterplattenabschnitts 19 wird die Magnetspule 35 unter Strom gesetzt, so dass sie den Dauermagneten 37 anzieht oder abstößt. Die Magnetspule 35 ist hier (in der Darstellung der 2) unterhalb des Dauermagneten 37 angeordnet. Auf diese Weise wird bei einer Wicklung der Magnetspule 35 derart, dass die Magnetfeldlinien in der 2 vertikal ausgerichtet sind, ein möglichst großer Teil der Feldstärke eingesetzt. Es sind jedoch vielfältige geometrische Anordnungen für die Magnetspule 35 und den Dauermagnet 37 möglich. Eine bevorzugte Gestaltung ist die Ausführung des Antriebs 30 als Tauchspulenmotor oder Schwingspulenmotor (voice coil motor). Die Magnetspule 35 kann hierbei insbesondere von einem Topfmagneten umgeben sein. Bei einem Stromfluss durch die Magnetspule 35 wird diese dann je nach Polarität in den Topfmagneten hineingezogen oder aus diesem herausgedrückt.
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Um eine exakte Bewegung sicherzustellen, kann der zweite Leiterplattenabschnitt 19 mittels einer Führungseinrichtung am ersten Leiterplattenabschnitt 17 geführt sein. Beispielsweise kann eine Gleitschienenanordnung als Führungseinrichtung vorgesehen sein. Sollte auch ein Verkippen des zweiten Leiterplattenabschnitts 19 gegenüber dem ersten Leiterplattenabschnitt 17 gewünscht sein, könnten drei elektromagnetische Aktoren an jeweiligen Eckbereichen 39 (1) des zweiten Leiterplattenabschnitts 19 angreifen.
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3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optoelektronischen Einrichtung 41. Die Gestaltung des ersten Leiterplattenabschnitts 17, des zweiten Leiterplattenabschnitts 19 sowie der flexiblen Verbindungsabschnitte 23, 24 ist wie bei der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform. Als optische Komponente ist hier jedoch kein Lichtempfänger vorgesehen, sondern ein Lichtsender 47, beispielsweise ein Kantenemitter. Dieser ist mit Kontaktelementen des zweiten Leiterplattenabschnitts 19 elektrisch verbunden und über diese an eine Steuerschaltung angeschlossen, die vorzugsweise in den zweiten Leiterplattenabschnitt 19 integriert ist.
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Der Lichtsender 47 emittiert parallel zur Oberfläche des zweiten Leiterplattenabschnitts 19. Am ersten Leiterplattenabschnitt 17 ist eine Ablenkungslinse 49 befestigt, die hier als Sammellinse ausgeführt ist. Je nachdem, an welchem Punkt der Eintrittsfläche der Ablenkungslinse 49 der Lichtstrahl des Lichtsenders 47 auftrifft, ergeben sich unterschiedliche Ablenkwinkel für den Lichtstrahl. Somit kann also durch eine Bewegung des zweiten Leiterplattenabschnitts 19 gegenüber dem ersten Leiterplattenabschnitt 17, beispielsweise gemäß 3 quer zur Papierebene, eine variable Strahlablenkung erzielt werden, wie sie insbesondere für Laserscanner gewünscht ist.
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Die in 4 gezeigte dritte Ausführungsform einer optoelektronischen Einrichtung 51 unterscheidet sich insofern von den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, als die Leiterplatte 13 nur einen flexiblen Verbindungsabschnitt 23 aufweist. Über diesen stehen zwei Randbereiche 53 des ersten Leiterplattenabschnitts 17 und des zweiten Leiterplattenabschnitts 19 in mechanischer Verbindung miteinander. An der dem flexiblen Verbindungsabschnitt 23 abgewandten Seite ist der zweite Leiterplattenabschnitt 19 in einer Tasche 57 aus Metall oder Kunststoff aufgenommen, wodurch ein Schwenklager gebildet ist. Der zweite Leiterplattenabschnitt 19 kann somit in besonders einfacher Weise gegenüber dem ersten Leiterplattenabschnitt 17 verkippt werden, wofür lediglich ein einzelner, an den Randbereichen 53 angreifender Aktor 67 erforderlich ist, der hier den Antrieb 30 bildet.
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Die 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer optoelektronischen Einrichtung 61, die ähnlich gestaltet ist wie die optoelektronische Einrichtung 11 gemäß der ersten Ausführungsform, wobei jedoch die zentrale Aussparung 21 des ersten Leiterplattenabschnitts 17 kleiner ist als der zweite Leiterplattenabschnitt 19. Der zweite Leiterplattenabschnitt 19 befindet sich nicht in der zentralen Aussparung 21, sondern ist hier konzentrisch zu dieser über dem ersten Leiterplattenabschnitt 17 angeordnet. Der zweite Leiterplattenabschnitt 19 könnte auch zu der zentralen Aussparung 21 seitlich versetzt angeordnet sein. In 5 sind auch beispielhaft Kontaktelemente 65 der Leiterplatte 13 gezeigt. Um die Herstellung des mit der zentralen Aussparung versehenen ersten Leiterplattenabschnitts 17 zu erleichtern, kann dieser aus zwei Teilen zusammengefügt sein, wie in 5 durch gestrichelte Linien dargestellt ist.
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Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung befindet sich der zweite Leiterplattenabschnitt 19 im weitgehend homogenen Magnetfeld eines Dauermagneten. Die Bewegung des zweiten Leiterplattenabschnitts 19 wird durch die Lorentzkraft hervorgerufen, die auftritt, wenn durch eine quer zum Magnetfeld ausgerichtete Leiterbahn des zweiten Leiterplattenabschnitts 19 ein elektrischer Strom fließt. Infolge der Lorentzkraft ergibt sich eine Verschiebung des zweiten Leiterplattenabschnitts 19.
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Es hat sich gezeigt, dass mittels eines einfachen elektromagnetischen Aktors Verfahrwege bis in den Zentimeter-Bereich möglich sind. Aufgrund der Elastizität des flexiblen Verbindungsabschnitts 23 ergibt sich eine Federkraft, die in vorteilhafter Weise genutzt werden kann. Grundsätzlich können Dauermagneten anstatt eines Eisenkerns eingesetzt werden, wobei das Magnetfeld durch den durch die Spule fließenden Strom abgeschwächt oder verstärkt werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, eine Vorspannung bereitzustellen, so dass sich im stromlosen Zustand ein Kräftegleichgewicht einstellt. Dies ist insbesondere bei mechanischen Erschütterungen vorteilhaft, weil auf diese Weise eine Schwingung in beide Richtungen möglich ist. Bei einer weiteren Ausgestaltung ragt ein nicht magnetisierter Eisenkern in eine Spule hinein. Der Eisenkern wird dann je nach Stromflussrichtung in die Spule hineingezogen oder nach außen gedrückt.
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Dadurch, dass zur beweglichen Lagerung des zweiten Leiterplattenabschnitts 19 am ersten Leiterplattenabschnitt 17 die flexiblen Verbindungsabschnitte 23, 24 genutzt werden, kann auf große und kostenträchtige Lagereinheiten oder Gelenke verzichtet werden und es ergeben sich vielfältige Möglichkeiten zur Miniaturisierung. Aktive optische Komponenten wie zum Beispiel Lichtsender 47 und Lichtempfänger 27 können über beträchtliche Strecken räumlich bewegt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 11
- optoelektronische Einrichtung
- 13
- Leiterplatte
- 17
- erster Leiterplattenabschnitt
- 19
- zweiter Leiterplattenabschnitt
- 21
- zentrale Aussparung
- 23
- flexibler Verbindungsabschnitt
- 24
- flexibler Verbindungsabschnitt
- 25
- Leiterbahn
- 27
- Lichtempfänger
- 29
- Sammellinse
- 30
- Antrieb
- 33
- Basisebene
- 35
- Magnetspule
- 37
- Dauermagnet
- 39
- Eckbereich
- 41
- optoelektronische Einrichtung
- 47
- Lichtsender
- 49
- Ablenkungslinse
- 51
- optoelektronische Einrichtung
- 53
- Randbereich
- 57
- Tasche
- 61
- optoelektronische Einrichtung
- 65
- Kontaktelement
- 66, 67
- Aktor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2009/0223300 A1 [0002]