專(zhuān)利名稱(chēng)：距離測(cè)量?jī)x的制作方法
距離測(cè)量?jī)x背景技術(shù)本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1的前序所述的距離測(cè)量?jī)x，尤其是 一種構(gòu)造成手持式儀器的激光測(cè)距儀。由EP 1 351 070 Al已知一種距離測(cè)量?jī)x，具有電^各板，在g電路板 上固定有用于產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)的激光二極管以及用于接收測(cè)量信號(hào)的光 電二極管，它們分別具有外殼，該外殼具有可被測(cè)量信號(hào)穿透的玻璃本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明涉及一種距離測(cè)量?jī)x，尤其是一種構(gòu)造成手持儀器的激光測(cè) 距儀，它具有電路板和發(fā)射或接收單元，其用于發(fā)射或接收測(cè)量信號(hào)； 還包括有外殼，該外殼具有側(cè)面、信號(hào)面和面向電路板的底面。本發(fā)明提出將側(cè)面構(gòu)造成信號(hào)面?？梢杂欣赝ㄟ^(guò)發(fā)射或接收單 元的外殼，實(shí)現(xiàn)測(cè)量信號(hào)的側(cè)面發(fā)射或者接收。特別有利地可以用一種 簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，使平行于電路板取向的測(cè)量信號(hào)實(shí)現(xiàn)發(fā)射或接收。為了使 發(fā)射或接收單元達(dá)到高穩(wěn)定性，底面可以貼靠在電路板上。底面可以附 加地直接固定在電路板上，外殼可以通過(guò)材料配合連接方式直接固定在 電路板上，因此通過(guò)材料配合連接方式可以附加地實(shí)現(xiàn)與電路板的可靠 的電連接。底面優(yōu)選構(gòu)造成平整的平面。該平面可以有利地平行于電路 板。所謂"側(cè)面"按此關(guān)系應(yīng)該是指外殼的表面，它與底面和與位于底 面對(duì)面的頂蓋面不同。底面和側(cè)面優(yōu)選呈30°和120。之間的角度。此外 所謂"信號(hào)面"應(yīng)該是指布置在測(cè)量信號(hào)的路徑中的表面。發(fā)射或接收 單元可以?xún)?yōu)選構(gòu)造用于發(fā)射或接收可見(jiàn)的光線。發(fā)射單元更有利地構(gòu)造 成激光二極管，例如VCSEL 二極管(Vertical Cavity Surface Emitting Laser (垂直腔面發(fā)射激光器))，也就是說(shuō)具有垂直空腔的表面發(fā)射的 激光器。備選地可以考慮將發(fā)射或接收單元構(gòu)造成發(fā)射裝置或接收裝 置，用于其它的電磁射線，例如紅外射線、雷達(dá)射線等等，或者超聲波。外殼更有利地具有至少兩個(gè)材料層，其中通過(guò)在材料層之間的界面 建立起電連接。因此可以簡(jiǎn)單地并且通過(guò)外殼的緊湊結(jié)構(gòu)建立起外殼的內(nèi)部電連接。界面可以由材料層貼靠在相鄰材料層上的貼合面來(lái)構(gòu)成。 外殼可以有利地具有多個(gè)材料層的層結(jié)構(gòu)，這些材料層在層疊方向上涂 覆于多個(gè)層面上。所謂"層疊方向"應(yīng)該是指這樣的方向，它橫交于涂 層方向，尤其是垂直于涂層方向。在一個(gè)層面上設(shè)有一個(gè)材料層。備選 地可以在一個(gè)層面上設(shè)有多個(gè)材料層，這些材料層相互緊鄰著。通過(guò)兩 個(gè)材料層之間的界面，可以在一個(gè)層面上或者在兩個(gè)相鄰的層面之間建 立電連接。為了建立電連接，優(yōu)選用導(dǎo)電的元素涂覆界面，例如一種焊料(Loetlegierung )。發(fā)射或接收單元更有利地具有二極管芯片，它在至少兩個(gè)層面上分 別與界面電連接。因此可以實(shí)現(xiàn)二極管芯片的電接線，這種接線有效地， 例如通過(guò)至少一個(gè)層厚相互電絕緣。如果外殼具有焊接面，該焊接面與界面電連接，那么當(dāng)將外殼直接 焊接在電路板上時(shí)，就可以簡(jiǎn)單方便地使發(fā)射或接收單元在電路板上實(shí)例如柱腳狀的接線柱，因此可以實(shí)現(xiàn)發(fā)射或接收單元的緊湊的結(jié)構(gòu)。此 外還可以使外殼的內(nèi)腔向外實(shí)現(xiàn)良好的密封，因?yàn)榭梢员苊鈱⑼獠侩娊?線穿過(guò)外殼引入內(nèi)腔里。所謂"焊接面"尤其應(yīng)該是指外殼的外表面， 它涂有焊劑，用于將外殼焊接在電路板上。在此方面此外還提出焊接面在層疊方向上被界面界定。如果外殼 設(shè)有多個(gè)焊接面，通過(guò)這些焊接面分別與界面在層面上建立起電連接， 那么因此就可以在界面之間實(shí)現(xiàn)有效的電絕緣。在一種實(shí)施變型方案中，外殼具有帶有焊接面的凹槽。在將外殼焊 到電路板上去時(shí)，可以避免焊劑的不期望地?cái)U(kuò)散，其措施是焊劑例如在 回流釬焊(Aufschmelzloetung)時(shí)裝入被凹槽和電路板所界定的空腔里。 如果焊接面在層疊方向上被界定了 ，那么就可以根據(jù)焊劑的擴(kuò)散情況有 利地避免層面超越焊接面邊界而不期望地接通。在本發(fā)明的一種有利的改進(jìn)方案中提出發(fā)射或接收單元具有固定 機(jī)構(gòu)，它用于將與底面和與信號(hào)面不同的外表面固定在電路板上。因此 對(duì)于測(cè)量信號(hào)相對(duì)于電路板的取向，可以有利地?cái)U(kuò)展發(fā)射或接收單元的 應(yīng)用范圍。如果外殼具有至少兩個(gè)構(gòu)造成焊接面的固定機(jī)構(gòu)，這些固定 機(jī)構(gòu)布置在兩個(gè)相互鄰接的外表面上，那么可以方便地實(shí)現(xiàn)這種靈活 性，其中附帶地可以實(shí)現(xiàn)發(fā)射或接收單元的緊湊結(jié)構(gòu)。相互鄰接的外表面更為有利地相向成角度。此外還提出發(fā)射或接收單元具有轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，用于使測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)向， 該轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置在外殼里。因此可以簡(jiǎn)單地并用一種緊湊的結(jié)構(gòu)針對(duì)在 鄰近范圍里的目標(biāo)物體實(shí)現(xiàn)更加精密的距離測(cè)量，并且在測(cè)量時(shí)，測(cè)量信號(hào)例如以相對(duì)于電路板的視差角(Parallaxenwinkel)取向。在此方面，可以簡(jiǎn)單地通過(guò)使轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)整體地模制在外殼上，來(lái)減 少發(fā)射或接收單元的制造費(fèi)用。其它優(yōu)點(diǎn)見(jiàn)以下對(duì)附圖的說(shuō)明。在附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例。 附圖、說(shuō)明和權(quán)利要求書(shū)包含了許多特征的組合。專(zhuān)業(yè)人士更適宜地也 能夠分別地研究這些特征，并合并成合理的其它特征組合。附圖所示為

圖1 距離測(cè)量?jī)x，具有電路板、發(fā)射單元和接收單元；圖2 具有固定在電路板上的外殼的發(fā)射單元；圖3 發(fā)射單元的一種備選外殼的透視圖；圖4 在電路板上具有圖3所示外殼的發(fā)射單元的局部剖視圖；圖5 圖3所示外殼的接觸部位；圖6 在電路板上具有圖3所示外殼的發(fā)射單元的俯視圖；圖7 具有三個(gè)凹槽的一種備選的外殼；圖8 具有一種備選的外殼的發(fā)射單元，該外殼帶有焊接面；圖9 具有轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的接收單元；圖10 具有備選的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的接收單元。實(shí)施例的說(shuō)明圖1示出了一種構(gòu)造成激光測(cè)距儀10的距離測(cè)量?jī)x。這種距離測(cè) 量?jī)x具有外殼12和用于接通和斷開(kāi)距離測(cè)量?jī)x、用于起動(dòng)或配置測(cè)量 過(guò)程的操縱元件14以及顯示器16。在外殼12里設(shè)有電路板18，在該 電路板上固定有構(gòu)造成激光二極管的發(fā)射單元20和構(gòu)造成光電二極管 的接收單元22。為了測(cè)量從激光測(cè)距儀IO至遠(yuǎn)離物體的距離，在激光 測(cè)距儀IO運(yùn)行時(shí)，由發(fā)射單元20將發(fā)射測(cè)量信號(hào)以光線的形式沿著平 行于電路板18的光線方向24通過(guò)發(fā)射光學(xué)裝置26發(fā)射出。被遠(yuǎn)離物 體的表面所反射的發(fā)射測(cè)量信號(hào)通過(guò)接收光學(xué)裝置28作為接收測(cè)量信號(hào)由接收單元22接收。由發(fā)射測(cè)量信號(hào)和接收測(cè)量信號(hào)的比較就可以 求出所要的距離。電路板18和接收單元22示出于圖2的剖視圖中。接收單元22包 括有外殼30,它具有焊接在電路板18上的底面32、對(duì)峙于底面32布 置的頂蓋面34、第一側(cè)面36和構(gòu)造成信號(hào)面38的第二側(cè)面。接收單元 22還包括有布置在外殼30里的用于對(duì)接收測(cè)量信號(hào)進(jìn)行接受的二極管 芯片40。信號(hào)面38布置在平行于電路板18取向的、用于接收測(cè)量信號(hào) 的光學(xué)軸線42上，并由可被接收測(cè)量信號(hào)透過(guò)的玻璃蓋44構(gòu)成。接收單元22的外殼46的另一種實(shí)施方式示出于圖3的透視圖中。 在接收單元22裝配在電路板18上的狀態(tài)下，如圖6所示，外殼46的 底面48固定在電路板18上。外殼46除此之外還包括有在圖4中所示 的構(gòu)造成信號(hào)面50的側(cè)面。為了將底面48焊接在電路板18上，外殼 46設(shè)有兩個(gè)凹槽52、 54，它們分別包括焊接面56或58。焊接面56、 58分別用焊料涂覆，這種焊料用陰影線簡(jiǎn)略示出。在將接收單元22固 定在電路板18上時(shí)，如在圖6中所示那樣，在回流釬焊的情況下，用 焊料填充由凹槽52或54和電路板18所界定的空腔。外殼46此外還具 有凹陷部60，在該凹陷部里，在接收單元22組裝起來(lái)的狀態(tài)下布置有 圖4中所示的二極管芯片62。具有外殼46的接收單元22示出于圖4的部分剖視圖里，其為組裝 起來(lái)的狀態(tài)并裝在電路板18上。外殼46具有四個(gè)材料層64、 66、 68、 70,它們?cè)趯盈B方向72上涂覆。材料層64、 66、 68、 70由陶瓷組成。 在凹陷部60里布置了二極管芯片62,它焊接在界面74上。二極管芯片 62通過(guò)焊接連接與界面74電連接。此外，二極管芯片62與界面78同 樣也電連接，確切地說(shuō)是通過(guò)鍵合線(Bonddraht) 76,該鍵合線一邊焊 接在二極管芯片62上，另一邊焊接在界面78上。為了焊接二極管芯片 62和鍵合線76,界面74或78具有焊料。這種焊料如在圖5中詳細(xì)所 示那樣，與焊接面56或58接觸，從而在界面74或78和焊接面56或 58之間建立起電連接。因此二極管芯片62與電路板18—方面通過(guò)界面 74和焊接面56在第一層面上電連接，另一方面通過(guò)界面78和焊接面 58在第二層面上與電路板18電連接。凹陷部60由構(gòu)造成信號(hào)面50的 玻璃蓋80向外實(shí)現(xiàn)絕緣。在一種實(shí)施變型方案中，可以由整體的塑料 件制成外殼46，該塑料件具有沖壓柵格。在這種情況下，外殼46具有在層疊方向上涂覆于多個(gè)層面上的材料層，其中層疊方向平行于柵格軸 線。在兩個(gè)不同的層面上和/或在一個(gè)層面里的相鄰的材料層可以彼此用 界面貼靠，其中界面由基本柵格室的界面構(gòu)成。沖壓柵格優(yōu)選由導(dǎo)電的材料制成，因此通過(guò)沖壓柵格在外殼46里建立起內(nèi)部電接線，并建立 起與焊接面的電連接，這個(gè)焊接面用于將外殼46焊接到電路板18上。 圖5示出了外殼46的另一剖視圖。可以見(jiàn)到材料層64、 66、 68、 70以及具有焊接面56的凹槽52。 二極管芯片62焊接在界面74上(圖 4),該界面涂覆有焊料，它在材料層66之下直至接觸部位81與焊接 面56相連續(xù)。圖6示出了具有外殼46的接收單元22布置在電路板18上的俯視圖。圖7中用透視圖示出了接收單元22的外殼82的 一種備選實(shí)施方式。 以下的說(shuō)明限于外殼46和82在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別。對(duì)于外殼46和82的相 同的構(gòu)件就不再用新的參考標(biāo)號(hào)。外殼82具有三個(gè)凹槽84、 86、 88， 它們分別有焊接面90、 92、 94,用于將底面48焊接在電路板18上。在 接收單元22安裝于電路板18上的狀態(tài)下，通過(guò)焊接面90、 94和界面 74、 78在兩個(gè)層面上建立起電路板18和二極管芯片62之間的電連接， 就是說(shuō)按照?qǐng)D4和5已經(jīng)說(shuō)明過(guò)的類(lèi)型和方式。通過(guò)沿著層疊方向72 位于更低處的第三層面上的界面95建立起二極管芯片62到電路板18 上的接地連接，其中界面95—方面與二極管芯片62電連接，另一方面 與焊接面92電連接。為了在位于較低的層面和上面的層面之間實(shí)現(xiàn)有 效的電絕緣，焊接面92—方面被界面78在層疊方向72上界定，另一 方面焊接面90、 94一皮界面74在層疊方向72上界定。在圖8中概略示出具有另一種實(shí)施方式的外殼96的接收單元22。 該外殼具有信號(hào)面98,該信號(hào)面可以被由二極管芯片IOO所接收到的測(cè) 量信號(hào)透過(guò)，并且上述外殼還有底面102,該底面焊接在電路板18上。 此外外殼96還包括有與底面102和信號(hào)面98不同的外表面104、 106、 108、 110。底面102和外表面104、 106、 108、 IIO設(shè)有構(gòu)造成焊接面 的固定才幾構(gòu)112、 114、 116、 118、 120、 124、 126、 128。在一種裝配變 型方案中，外表面104、 106、 108、 IIO之一可以借助于固定機(jī)構(gòu)112、 114、 116、 118、 120、 124之一而焊接到電路板18上，因此由二極管芯 片100所產(chǎn)生的測(cè)量信號(hào)可以相對(duì)于電路板18實(shí)現(xiàn)不同的取向。在所有已經(jīng)敘述過(guò)的實(shí)施例中，發(fā)射單元20和接收單元22無(wú)論是 在其結(jié)構(gòu)方面，還是在將它們固定于電路板18上的方式和形式方面都 是一樣的。對(duì)于發(fā)射單元20和接收單元22的對(duì)應(yīng)部分不再用新的參考 標(biāo)號(hào)。在圖9中示出了接收單元22的外殼130的一種備選實(shí)施方式的剖 視圖。外殼130具有多個(gè)材料層132、 134、 136、 138,該外殼用底面 140焊接在電路板18上。外殼130的一個(gè)側(cè)面構(gòu)造成信號(hào)面142,并由 可以透過(guò)接收測(cè)量信號(hào)的玻璃蓋144構(gòu)成。備選地可以考慮取消掉玻璃 蓋144，或者考慮信號(hào)面142由一種鑄造材料構(gòu)成。在外殼130里設(shè)有 二極管芯片146,它焊在界面148上。如上對(duì)于接收單元22按照?qǐng)D4所 述的那樣，二極管芯片146—方面與界面148電連接，并且通過(guò)鍵合線 150與界面152電連接。界面148、 152分別與圖中未示出的外殼130的 焊接面電連接，通過(guò)該焊接面將外殼130焊接在電路板18上。因此二 極管芯片146電連接到電路板18上。在對(duì)布置在附近范圍里的物體進(jìn) 行距離測(cè)量時(shí)，構(gòu)造成光線153的接收測(cè)量信號(hào)以相對(duì)于電路板18的 視差角射到信號(hào)面142上。為了能夠通過(guò)二極管芯片146來(lái)接收這種測(cè) 量信號(hào)，接收單元22設(shè)有轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)154。該轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)由材料層138的突 出部構(gòu)成，它必要時(shí)涂覆有反射物質(zhì)。圖10示出了接收單元22的一種實(shí)施變型方案。這種接收單元具有 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)156,它布置在外殼130里。在另外一種實(shí)施例中，發(fā)射單元20按所述方式和形式構(gòu)造，并固 定在電路板18上，該電路板已在上面用于接收單元22作了說(shuō)明。
權(quán)利要求
1.距離測(cè)量?jī)x，尤其是構(gòu)造成手持式儀器的激光測(cè)距儀(10)，具有電路板(18)和發(fā)射或接收單元(20，22)，其用于發(fā)射或接收測(cè)量信號(hào)，并且還包括有外殼(30，46，82，96，130)，該外殼具有面向電路板(18)的底面(32，48，102，140)、側(cè)面和信號(hào)面(38，50，98，142)，其特征在于，側(cè)面構(gòu)造成信號(hào)面(38，50，98，142)。
2. 按權(quán)利要求1所述的距離測(cè)量?jī)x，其特征在于，外殼(46, 82, 130)具有至少兩個(gè)材料層(64, 66, 68, 70, 132, 134, 136, 138 ), 其中通過(guò)界面(74, 78, 95， 148, 152 )在材料層(64, 66, 68, 70, 132, 134， 136， 138)之間建立起電連接。
3. 按權(quán)利要求2所述的距離測(cè)量?jī)x，其特征在于，發(fā)射或接收單 元(20, 22 )具有二極管芯片(62, 146 ),該二極管芯片在至少兩個(gè) 層面上分別與界面(74, 78, 148, 152)電連接。
4. 按權(quán)利要求2或3所述的距離測(cè)量?jī)x，其特征在于，外殼(46， 82)具有焊接面(56, 58, 90， 92， 94),該焊接面與界面(74， 78, 95)電連接。
5. 按權(quán)利要求4所述的距離測(cè)量?jī)x，其特征在于，焊接面(90, 92, 94)在層疊方向上(72)由界面(74, 78)界定。
6. 按上述權(quán)利要求之一所述的距離測(cè)量?jī)x，其特征在于，外殼(46, 82)具有帶有焊接面(56, 58， 90, 92， 94)的凹槽(52, 54， 84, 86, 88)。
7. 按上述權(quán)利要求之一所述的距離測(cè)量?jī)x，其特征在于，發(fā)射或 接收單元(20， 22)具有固定機(jī)構(gòu)(112, 114， 116, 118, 120, 124), 該固定機(jī)構(gòu)用于將與底面(102)和與信號(hào)面(98)不同的外表面(104, 106, 108, 110)固定在電路板(18)上。
8. 按權(quán)利要求7所述的距離測(cè)量?jī)x，其特征在于，外殼(96)具 有至少兩個(gè)構(gòu)造成焊接面的固定機(jī)構(gòu)(112， 114, 116， 118， 120， 124), 這些固定機(jī)構(gòu)布置在兩個(gè)相互鄰接的外表面(104, 106, 108, 110)上。
9. 按上述權(quán)利要求之一所述的距離測(cè)量?jī)x，其特征在于，發(fā)射或 接收單元(20, 22)具有用于使測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(154， 156), 該轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置在外殼(130)里。
10. 按權(quán)利要求9所述的距離測(cè)量?jī)x，其特征在于，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(154)整體地模制在外殼(130)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種距離測(cè)量?jī)x，尤其是構(gòu)造成手持式儀器的激光測(cè)距儀(10)，具有電路板(18)和發(fā)射或接收單元(20，22)，其用于發(fā)射或接收測(cè)量信號(hào)，并且還包括有外殼(30，46，82，96，130)，該外殼具有面向電路板(18)的底面(32，48，102，140)、側(cè)面和信號(hào)面(38，50，98，142)。本發(fā)明提出，側(cè)面構(gòu)造成信號(hào)面(38，50，98，142)。
文檔編號(hào)G01S7/481GK101233422SQ200680027343
公開(kāi)日2008年7月30日 申請(qǐng)日期2006年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月27日
發(fā)明者B·哈澤, C·帕胡德, C·舒爾特, J·施蒂爾勒, K·倫茨, P·沃爾夫, U·施庫(kù)爾特蒂-貝茨 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司