CH698665B1

CH698665B1 - Justierbare optische Baugruppe.

Info

Publication number: CH698665B1
Application number: CH00893/07A
Authority: CH
Inventors: Roman Steffen; Lieu-Kim Dang; Detlev Juesten
Original assignee: Hilti Ag
Priority date: 2006-07-17
Filing date: 2007-06-05
Publication date: 2009-09-30
Also published as: US20080074751A1; FR2903784A1; DE102006000343B3; JP5276286B2; FR2903784B1; JP2008026897A; US7593172B2

Abstract

Eine optische Baugruppe mit einem bezüglich einer Achse (A) justierbaren Optikträger (2), mit dem zumindest zwei optische Bauelemente fest verbunden sind, wobei der Optikträger (2) aus zumindest zwei, je ein optisches Bauelement fixierenden, Teilträgern (5a, 5b) besteht, wobei die beiden Teilträger (5a, 5b) über zumindest drei flächig beabstandete, axial längliche, biegeschlaffe Verbindungsglieder (6) miteinander verbunden sind, die axial versetzbar in passend zugeordneten Verbindungsöffnungen (8) reibkraftschlüssig fixiert sind.

Description

[0001] Die Erfindung bezeichnet eine justierbare optische Baugruppe, insbesondere eine fokussierbare Kollimatoroptik für Laserdioden und ein fokussierter Strahlteiler für optoelektronische Vermessungsinstrumente.

[0002] Laserdioden benötigen zur Parallelisierung des Strahlungsbündels zusätzlich eine Kollimatoroptik. Bei einer Kollimatoroptik muss nach der Montage der Laserdiode sowie der Kollimatorlinse in einem Optikträger eine Justierung der gegenseitigen Lage zueinander erfolgen, die axiale Verschiebungen (Fokus) und Neigungen aufweist.

[0003] Bei einfachen Kollimatoroptiken werden bei der Herstellung die Laserdioden und die Kollimatorlinse erst nach dem Justieren fixiert. Dieser Fixierungsprozess, bspw. ein Verkleben, benötigt eine Zeitspanne, welche bei der Massenproduktion störend ist.

[0004] Nach der DE 9 002 698U ist bei einer Kollimatoroptik ein Zentrierring der Laserdiode vorgesehen, der von einem Haltebauteil im Gehäuse axial festlegbar ist und mit Hilfe der Einstellelemente, die mit einer Umfangsfläche des Zentrierrings zusammenwirken, in der XY-Ebene verstellt werden kann. Diese, jederzeit nachjustierbare Kollimatoroptik besteht aus vielen einzelnen Komponenten.

[0005] Nach der US 6 657 788 weist eine justierbare optische Baugruppe mit einer Kollimatoroptik und einem Prisma zwischen diesen dünne, axial orientierte sowie deformierbare Deformationsstege auf, die sich um, in einer als Optikträger dienenden Zylinderhülse umfänglich versetzte, Löcher ausbilden, durch welche vom Prisma reflektierte Teilstrahlen austreten. Eine Justierung der Kollimatoroptik erfolgt über die plastisch deformierten Deformationsstege nicht.

[0006] Nach der JP 2003 101 119 ist eine Laserdioden-Kollimatorlinsen-Trägereinheit bekannt, wobei die Laserdiode im rohrförmigen Trägerteil axial justierbar eingepresst ist und die Kollimatorlinsen über einen plastisch deformierbaren Rohrabschnitt lateral versetzbar verbunden ist.

[0007] Nach der DE 19 702 573 ist eine rohrförmige Laserdioden-Kollimatorlinsen-Trägereinheit bekannt, wobei die Kollimatorlinse mit einer Teilträgerhülse über Innenkufen der Trägerhülse im Presssitz verbunden ist.

[0008] Nach der US 4 930 858 sind plastische Biegebalken zur Justage in einer einstückigen Trägereinheit vorbekannt.

[0009] Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Realisierung einer einfachen und zur Massenproduktion geeigneten justierbaren optischen Baugruppe mit grossem Justierbereich.

[0010] Die Aufgabe wird im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.

[0011] So weist eine bezüglich einer Achse justierbare optische Baugruppe einen Optikträger auf, mit welchem zumindest zwei optische Bauelemente fest verbunden sind, wobei der Optikträger aus zumindest zwei, je ein optisches Bauelement fixierenden, Teilträgern besteht, die über zumindest drei flächig beabstandete, axial längliche, biegeschlaffe Verbindungsglieder miteinander verbunden sind, die axial versetzbar in passend zugeordneten Verbindungsöffnungen reibkraftschlüssig fixiert sind.

[0012] Durch die reibkraftschlüssig versetzbaren länglichen Verbindungsglieder ist der Optikträger in sich axial versetzbar. Er ist zudem in sich neigbar, wobei die dazu notwendigen Biegedeformationen im Wesentlichen in den drei flächig beabstandeten, axial biegeschlaffen Verbindungsgliedern erfolgen, die gemeinsam zumindest eine Drei-Punkt-Fixierung ausbilden. Bei der Justage in einer geeigneten automatisierten Justageeinheit werden die Verbindungsglieder jeweils genau so weit in die zugeordneten Verbindungsöffnungen hineingepresst, dass sowohl der Axialabstand als auch die Axialneigung optimal zueinander justiert sind. Damit ist eine genaue Positionierung der Teilträger zueinander im Mikrometer- und Winkelsekundenbereich möglich.

[0013] Vorteilhaft sind die Verbindungsglieder und die zugeordneten Verbindungsöffnungen an den axialen Stirnflächen der Teilträger angeordnet und weiter vorteilhaft symmetrisch verteilt, wodurch bei gegebenem Reibkraftschluss je Verbindung die Bauteilsteifigkeit des justierten Optikträgers maximiert ist.

[0014] Vorteilhaft sind die Verbindungsglieder stiftförmig ausgebildet, d.h. prismatisch im geometrischen Sinne als ein Körper mit gleichen - parallel verschobenen - Querschnittflächen, also bspw. zylindrisch, dreikantig, vierkantig usw., wodurch die Passung der Verbindungsglieder in den zugeordnet passend ausgebildeten Verbindungsöffnungen invariant gegenüber einer axialen Versetzung ist.

[0015] Vorteilhaft sind die Verbindungsglieder als Zylinderstifte und die Verbindungsöffnungen als Zylinderbohrungen ausgebildet, wodurch bezüglich einer einzelnen Verbindung eine Rotationssymmetrie besteht.

[0016] Vorteilhaft sind die Verbindungsglieder mehrteilig mit dem Teilträger ausgebildet, wodurch als Massenware verfügbare standardisierte Verbindungsglieder verwendbar sind, bspw. hinreichend dünne, biegeschlaffe Metallstifte aus Kupfer oder Aluminium.

[0017] Alternativ vorteilhaft sind die Verbindungsglieder einteilig mit dem Teilträger ausgebildet, bspw. als Spritzgussbauteil, wodurch ein Verfahrensschritt zur Bestückung des Teilträgers mit separablen Verbindungsgliedern entfällt.

[0018] Vorteilhaft ist der Optikträger im Wesentlichen hülsenförmig (hohlzylindrisch oder hohlprismatisch), wodurch passend ausgeformte Bauelemente koaxial im Inneren angeordnet werden können. Zudem entspricht eine derartige Form der axialen Symmetrie.

[0019] Vorteilhaft ist die Baugruppe eine justier- und fokussierbare Kollimatoroptik mit einer Kollimatorlinse und einer Laserdiode, wodurch eine zur Massenproduktion geeignete justierbare fokussierte Strahlquelle realisiert ist.

[0020] Vorteilhaft ist die Baugruppe ein justier- und fokussierbarer Strahlteiler mit der Kollimatoroptik als fokussierte Strahlquelle und einem Strahlteilerprisma, wodurch ein zur Massenproduktion geeigneter justierbarer Strahlteiler realisiert ist.

[0021] Die Erfindung wird bezüglich eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher erläutert mit:
<tb>Fig. 1<sep>als Kollimatoroptik im Querschnitt

<tb>Fig. 2<sep>als Kollimatoroptik im Längsschnitt

<tb>Fig. 3<sep>als Strahlteiler im Querschnitt

<tb>Fig. 4<sep>als Strahlteiler in Seitenansicht

[0022] Nach Fig. 1 und Fig. 2 weist eine bezüglich einer Achse A im Axialabstand und Axialneigung justierte optische Baugruppe in Form einer fokussierbaren Kollimatoroptik 1 einen hülsenförmigen Optikträger 2 auf, mit welchem zwei optische Bauelemente in Form einer Laserdiode 3 und einer Kollimatorlinse 4 fest eingepresst sind. Der Optikträger 2 besteht aus zwei, je ein optisches Bauelement fixierenden, Teilträgern 5a, 5b, die über drei, axial längliche, biegeschlaffe Verbindungsglieder 6 miteinander verbunden sind. Die auf der axialen Stirnfläche 7 des ersten Teilträgers 5a symmetrisch verteilten Verbindungsglieder 6 sind axial versetzbar in passend zugeordneten Verbindungsöffnungen 8 der axialen Stirnfläche 7 des zweiten Teilträgers 5b reibkraftschlüssig fixiert.

Die mit dem spritzgegossenen Teilträger 5a einteilig als Zylinderstifte ausgebildeten Verbindungsglieder 6 sind reibkraftschlüssig axial versetzbar in die als Zylinderbohrungen ausgebildeten Verbindungsöffnungen 8 eingepresst.

[0023] Nach Fig. 3 und Fig. 4 weist eine bezüglich der Achse A im Axialabstand und Axialneigung justierte optische Baugruppe 1 in Form eines fokussierbaren Strahlteilers einen hülsenförmigen Optikträger 2 auf, mit welchem zwei optische Bauelemente in Form einer eingepressten fokussierten Kollimatoroptik 1 (nach Fig. 1und Fig. 2) und einem Strahlteilerprisma 9 fest verbunden sind. Der Optikträger 2 besteht aus zwei, je ein optisches Bauelement fixierenden, Teilträgern 5a, 5b, die über drei, axial längliche, biegeschlaffe Verbindungsglieder 6 miteinander verbunden sind. Die auf der axialen Stirnfläche 7 des ersten Teilträgers 5a flächig verteilten Verbindungsglieder 6 sind axial versetzbar in passend zugeordneten Verbindungsöffnungen 8 der axialen Stirnfläche 7 des zweiten Teilträgers 5b reibkraftschlüssig fixiert.

Die mit dem Teilträger 5a fest verpressten, mehrteilig als übliche zylinderförmige bzw. vierkantige Metallstifte ausgebildeten Verbindungsglieder 6 sind reibkraftschlüssig axial versetzbar in die passend ausgebildeten Verbindungsöffnungen 8 eingepresst.

Claims

1. Optische Baugruppe mit einem bezüglich einer Achse (A) justierbaren Optikträger (2, 2), mit dem zumindest zwei optische Bauelemente fest verbunden sind, wobei der Optikträger (2, 2) aus zumindest zwei, je ein optisches Bauelement fixierenden, Teilträgern (5a, 5b, 5a, 5b) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teilträger (5a, 5b, 5a, 5b') über zumindest drei flächig beabstandete, axial längliche, biegeschlaffe Verbindungsglieder (6, 6) miteinander verbunden sind, die axial versetzbar in passend zugeordneten Verbindungsöffnungen (8, 8) reibkraftschlüssig fixiert sind.

2. Optische Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsglieder (6, 6) und die zugeordneten Verbindungsöffnungen (8, 8) an den axialen Stirnflächen (7, 7) der Teilträger (5a, 5b, 5a, 5b) angeordnet sind.

3. Optische Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsglieder (6, 6) stiftförmig ausgebildet sind.

4. Optische Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsglieder (6, 6) als Zylinderstifte und die Verbindungsöffnungen (8, 8) als Zylinderbohrungen ausgebildet sind.

5. Optische Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsglieder (6, 6) mehrteilig mit dem ersten Teilträger (5a) ausgebildet sind.

6. Optische Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsglieder (6, 6) einteilig mit dem ersten Teilträger (5a) ausgebildet sind.

7. Optische Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Optikträger (2, 2) hülsenförmig ist.

8. Optische Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als eine justier- und fokussierbare Kollimatoroptik (1) mit einer Kollimatorlinse (4) und einer Laserdiode (3).

9. Optische Baugruppe nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als ein justier- und fokussierbarer Strahlteiler (1) mit der Kollimatoroptik (1) und einem Strahlteilerprisma (9).