用于光幕的光學模塊和光學單元以及制造方法與流程

本發明涉及監控保護或監視區域的工業光幕，并且特別地涉及能夠用于該光幕的光學單元內的光學模塊。根據本發明，一個或更多個所述光學模塊與控制模塊可以組合以形成光學單元。

背景技術：
由一個或更多個輻射波束形成的光幕通常還被稱為光柵或光障。一些光幕檢測物體移動到或侵入到保護區域中，并且可以為與機器或其他工業設備一同工作的人類操作員提供保護。其他光幕系統被設計為控制并且監控工業自動化過程，并且特別地用于核實組裝過程、對物體計數、確認彈出過程、識別運送貨物的前緣、識別不規則的形狀以及許多其他應用。采用紅外或可見光束的安全光幕用于在多種工業應用中為操作員提供安全性。特別地，通過使用光幕可以確保諸如沖床、切斷機、成型機、自動組裝設備、線圈纏繞設備、機器人操作、鑄造操作等的安全。傳統的光幕典型地采用在保護區域一側沿傳送器排安裝在間隔位置的發光二極管（LED），以及在保護區域的相對側沿接收器排安裝的光電晶體管（PT）、光電二極管或其他光電接收器。LED沿分立的平行通道向接收器排處的PT傳送經調制的紅外光束。如果一個或更多個波束被諸如操作員的手臂的不透明的物體阻擋而不能穿透，則控制電路關閉機器，防止機器周期工作，或者另外保護該區域。如上文所述，波束的這種中斷還可以用于對物體計數或者核實貨物通過限定的區域而進入。通常，光幕包括常被稱為排、條或帶的兩個光學單元，它們針對不同的構造單元形成，光學單元之一具有發射器的功能并且另外的光學單元具有接收器的功能。然而，這種發射器和接收器的專用架構具有若干缺陷，例如，由于每種類型的光學單元必須以不同方式制造，因此制造成本高。因此，存在以下概念：使用其中每個光學單元同時具有光發射元件和光接收元件的架構。通過向光學單元提供既能夠作為接收器操作也能夠作為傳送器操作的相同的光學模塊，并且通過額外提供按功能將特定的光學單元區分成具有例如測試輸入的發射器或者具有例如輸出信號切換裝置（OSSD）的插件單元，可以實現用于大規模生產的制造光學單元的特別成本有效的方式。例如在歐洲專利申請EP11162263.5中提出了這種模塊化架構。然而，光學模塊常常受到每個輻射波束的光軸難于對準并且整個模塊的制造是昂貴的且由于缺陷牽涉大量的返工的問題的困擾。對于所組裝的光學單元所安裝的用于實際操作的各種表面，這種對準是特別困難的。

技術實現要素：
因此本發明的根本問題在于提供一種光學模塊、一種光學單元和一種制造方法，從而能夠實現光學部件的特別成本有效的和可靠的制造和調整。該問題通過獨立權利要求的主題內容解決。有利的改進方案是從屬權利要求的主題內容。本發明基于如下思想：提供一種用于光學單元的改進的光學模塊，該光學單元具有用于使光學模塊在形成光學單元的外殼體的支承元件內對準的對準部件。特別地，根據本發明的光學模塊具有至少一個輻射發射和/或輻射接收元件，其用于傳送和/或接收形成光幕的輻射波束。設置模塊本體，其用于安裝輻射傳送器/接收器載體，并且模塊本體具有至少一個對準元件，該對準元件允許光學模塊在支承元件內對準。通過確保模塊本體在支承元件內準確對準，可以高效地控制輻射波束相對于支承元件所安裝到的任何表面的位置。根據本發明，該對準元件可以包括在沿輻射波束的光軸的方向上延伸的突出部。該對準突出部與跨越輻射波束的光軸延伸的支承元件的內表面相互作用。通過以這種方式選擇安裝位置的參照物，可以實現光學模塊在其殼體內的特別準確的對準，導致輻射波束的光軸和支承元件之間的最小的安裝公差。根據本發明，支承元件可以由基本上U形的鋁型材形成。在該情況下，相對于另一方面用于將光幕安裝在例如機器上的外部底表面最準確的型材表面是鋁型材的內部底部。通過將該特定平面選擇為對準元件的參照物，可以實現最小的安裝公差。通過將模塊本體直接固定在支承元件內，即使在諸如溫度變化和振動的粗糙的環境條件下，仍可以維持該對準位置。該固定部件可以例如包括彈性卡扣元件，該彈性卡扣元件與設置在支承元件處的相應的連接器協作。這種例如使用彈性金屬彈簧或由塑料制成的卡扣鉤的卡扣裝配連接的優點在于它們一方面提供了牢固的固定，另一方面允許簡單的分解。特別地，對于承載多個光學模塊的光學單元，在一個光學模塊故障的情況下，有利的是在不必處置整個光學單元的情況下容易地更換它們。當使用具有集成透鏡載體的光學模塊時，可以實現輻射波束在支承元件內的特別高效的對準，該集成透鏡載體具有用于聚焦形成光幕的輻射波束的至少一個透鏡。該透鏡載體可以例如通過利用透明材料對透鏡掩模進行二次成型而形成。在透鏡載體上形成多個透鏡的情況下，借助于這種同時的二次成型步驟，可以在一個公差嚴格的二次成型步驟中制造所有透鏡并且使它們相對彼此對準。由于不必單獨使具有較小的幾何尺寸的多個透鏡對準，而是可以使更大的透鏡陣列同時對準，因此可以顯著提高對準精度。在將透鏡和透鏡掩模形成為一個組合部件時，對于透鏡掩模相對于透鏡的位置，在組裝期間不必執行分立的對準步驟。因此，可以達到安裝光幕的極高精度。特別地，應用的可用角度較大，并且對準和設置光幕更為容易。特別地，在用沖壓金屬片制造透鏡掩模時，可以實現透鏡載體的改進的熱膨脹特性。可以表明，由利用塑料透鏡材料二次成型的金屬透鏡掩模構成的復合透鏡載體的熱膨脹由金屬片的特性值確定。然而，這些值一方面與印刷電路板兼容，并且另一方面與周圍的金屬型材兼容。因此，即使對于溫度差異可觀的粗糙環境下的應用，仍可以改進所組裝的光學模塊的牢固性和可靠性。存在若干種通過成型技術制造透鏡的相當高級的技術并且根據本發明可以在透鏡載體上實現多種不同的透鏡形式，這對于本領域技術人員是已知的。特別地，可以在透鏡載體上形成平凸或雙凸透鏡。然而，也可以制造菲涅耳透鏡，其具有比平凸或雙凸透鏡更薄的優點。形成透鏡的透明材料可以包括聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）或聚碳酸酯（PC）。對于本領域技術人員清楚的是，具有所需的化學和物理特性的所有其他透明材料顯然也可以用于制造這種透鏡載體。例如在DeSchipper,R.等人的“Kunststoffoptik”,Optik&Photonik,Oktober2006,Nr.2,p.47-49中可以找到關于合適材料的概述。根據本發明的光學模塊包括整體形成的透鏡載體和用于安裝輻射傳送器/接收器載體的模塊本體，該輻射傳送器/接收器載體包括用于傳送和/或接收輻射的至少一個傳送器和/或接收器。在大部分情況下，載體將由印刷電路板（PCB）形成。然而，也可以使用任何其他電路載體，例如成型互連裝置（MID）載體。可以首先在同一成型步驟中與模塊本體一同制造該MID載體，并且隨后該MID載體提供制造三維電路載體結構的可能。模塊本體自身可以是MID部件，其中導電引線和光電子部件直接設置在模塊本體上。在該情況下，可以避免用于光電子部件的額外的電路載體。此外，模塊本體和透鏡載體可以被制造為一個整體成型部件。因此，可以實現至少一個透鏡和模塊本體之間的極低的公差。這是特別有利的，因為在大部分情況下模塊本體表示用于在組裝期間使光學模塊對準的幾何參照物。因此，可以使透鏡的光軸和光學模塊安裝到的任何表面之間的公差保持為低的。此外可以向光學模塊提供光闌元件，該光闌元件包括用于使來自輻射傳送器和/或去往輻射接收器的輻射通過的至少一個切口。為此，該光闌元件必須由不透明材料制造，例如由沖壓金屬片制造。為了將印刷電路板安裝在模塊本體上，可以有利地向模塊本體提供機械固定部件，諸如突出部、卡扣鉤、卡扣槽等。為了避免干擾相鄰的輻射路徑。根據本發明的光學模塊具有光學屏蔽元件，該光學屏蔽元件可以作為分立于模塊本體和透鏡載體的部件而被插入。由于該部件不需要任何特別準確的對準，因此其可以被制造為廉價且簡單的部件，其僅須滿足由透明材料形成的要求。可以向根據本發明的光學模塊提供分立的輻射發射和/或輻射接收元件或者組合收發器部件。輻射發射元件可以由發光二極管（LED）形成并且光接收元件可以包括光電二極管。此外，承載LED和/或光電二極管的芯片可借助于傳統的板上芯片（COB）組裝技術而被置于印刷電路板上。當在一個支承元件內提供多個光學模塊時，并且為了使多個光學模塊之一與控制模塊連接，可以在每個光學模塊處設置互連部件。特別地，可以提供用于壓配連接的傳導焊盤形端子或插頭連接器以及金屬化過孔。根據本發明的監控保護區域的光幕的光學單元包括根據本發明的至少一個光學模塊，以及形成光學單元的外殼體的支承元件。特別地，在將支承元件形成為具有帶一個基部和兩個腿部的基本上U形的橫截面時，至少一個對準元件可以與基部的內表面相互作用，使得光學模塊特別高效地相對于基部的外表面對準。這是特別有利的，因為在許多情況下U形型材的外表面形成了與機器或者輻射波束必須對準的安裝部件接觸的平面。本發明基于如下發現，在將支承元件制造為U形型材時，基部的內表面具有關于同一基部的外表面的最小公差。為了形成光學模塊和控制模塊之間的電連接或者與另外的相同的模塊的電連接，根據本發明可以提供分立的互連元件。通過提供作為分立部件的互連元件，安裝過程可以完全自動化并且相當便利。這種互連元件的電端子可以例如被形成為彈性鄰接彈簧接觸部、插銷接觸部、或者壓配接觸部。通過由二次成型引線框形成互連元件，可以實現特別穩定的構造和成本有效的制造。用于組裝根據本發明的光學單元的方法包括以下步驟：提供至少一個光學模塊，該光學模塊具有：至少一個輻射發射和/或輻射接收元件，其用于傳送和/或接收形成光幕的輻射波束，以及模塊本體，其用于安裝輻射傳送器/接收器載體，其中模塊本體具有至少一個對準元件，該對準元件用于使光學模塊在形成光學單元的外殼體的支承元件內對準；提供支承元件，并且將光學模塊安裝在支承元件內。根據本發明，光學模塊在沿輻射波束的光軸的方向上被插入到支承元件中。通過該插入步驟，避免了任何平移或滑動移動并且因此在支承元件中安裝或更換光學模塊期間不會引起光學模塊處的損壞。每個模塊可以直接安裝在其正確的位置，并且因此該方法可以易于自動化。通過在安裝過程期間提供卡扣固定步驟可以實現將光學模塊固定在支承元件內的特別高效的方式。可以實現預先定義的剩余壓力，用于維持光學模塊和周圍的支承元件之間的相對位置。此外，根據本發明，提供至少一個互連元件，用于使光學模塊在與將光學模塊插入到支承元件相同的方向上電連接到另外的光學模塊，優選地電連接到相同的光學模塊，或者電連接到控制模塊。因此，互連元件可以被自動插入，并且此外，可以在需要更換互連或模塊本體的情況下被容易地移除。用于制造根據本發明的光學模塊的方法進一步包括通過利用透明材料對透鏡掩模進行二次成型并且提供通過對透鏡載體進行二次成型而制造的模塊本體來制造透鏡載體。因此，這兩個部件可以同一工具內制造，使得可以實現特別準確的對準和低公差。根據有利的實施例，首先將透鏡掩模插入到工具中，該工具隨后進行二次成型以形成透鏡載體。在下一步驟中不從成型工具移除透鏡載體的情況下，可以將光闌元件定位在成型工具內并且隨后對透鏡載體和光闌元件進行二次成型以形成完整的光學模塊。這是用于根據本發明的光學模塊的特別快速的、節約時間的以及同時準確的制造方法。當然，模塊本體和透鏡載體也可以在分立的成型步驟中制造并且隨后彼此附連。僅在通過使光學屏蔽元件在跨越至少一個透鏡的光軸的方向上滑動，從成型工具移除具有透鏡載體的模塊本體之后，才插入光學屏蔽元件。附圖說明附圖被并入說明書并且形成說明書的一部分以圖示本發明的若干實施例。這些附圖連同描述一起用于解釋本發明的原理。附圖僅用于圖示如何實現和使用本發明的優選的和替選的示例的目的，而不應被解釋為使本發明僅限于圖示并描述的實施例。此外，實施例的若干方面可以單獨地或者以不同的組合形成根據本發明的解決方案。根據下面的如附圖中所示的本發明的各種實施例的更具體的描述，另外的特征和優點將變得明顯。在附圖中相同的附圖標記表示相同的元件，其中：圖1示出了光學模塊的透視圖；圖2示出了圖1的布置的示意性截面視圖；圖3示出了關于LED位置的各種公差的示意性表示；圖4示出了當安裝在支承元件中時根據圖2的光學模塊的橫截面視圖；圖5示出了關于參照圖4的波束位置的角度偏差的不同公差；圖6示出了根據第一實施例的光學單元的示意性橫截面；圖7示出了根據第二實施例的光學單元的示意性橫截面；圖8示出了根據另一實施例的光學模塊的示意性橫截面；圖9示出了根據又一實施例的光學單元的示意性橫截面；圖10示出了根據又一實施例的光學單元的示意性橫截面；圖11示出了根據又一實施例的光學單元的示意性橫截面；圖12示出了根據又一實施例的光學單元的示意性橫截面；圖13示出了根據另一實施例的光學模塊的側視圖；圖14示出了根據圖13的光學模塊的示意性橫截面；圖15示出了根據第一實施例的互連元件；圖16示出了借助兩個根據圖15的互連元件的兩個光學模塊之間的連接；圖17示出了根據第二實施例的互連元件；圖18示出了借助兩個根據圖17的互連元件的兩個光學模塊之間的連接；圖19示出了根據另一實施例的互連元件；圖20示出了借助兩個根據圖19的互連元件的兩個光學模塊之間的連接；圖21示出了根據另一實施例的互連元件；圖22示出了借助兩個根據圖21的互連元件的兩個光學模塊之間的連接；圖23示出了根據另一實施例的互連元件；圖24示出了借助兩個根據圖23的互連元件的兩個光學模塊之間的連接；圖25示出了根據另一實施例的互連元件；圖26示出了借助兩個根據圖25的互連元件的兩個光學模塊之間的連接；圖27示出了根據另一實施例的互連元件；圖28示出了借助兩個根據圖27的互連元件的兩個光學模塊之間的連接。具體實施方式現將參照附圖更詳細地解釋本發明。具體地，圖1示出了根據本發明的光學模塊100的透視圖，其包括與之連接的印刷電路板（PCB）102。帶PCB102的光學模塊100將被安裝在外殼體中，即圖4至圖12中所示的所謂的型材中。如圖1中所示，光學單元100表示用于傳送和/或接收形成用于監控期望的監視區域的光幕的光的功能單元。帶印刷電路板的相應的第二光學模塊被布置為與圖1中所示的用于形成光幕的光學模塊相對。替選地，當然也可以使用反射單元。PCB102承載光發射和/或接收元件以及所需的互連引線。如果需要，集成電路也可以設置在印刷電路板102的一個或所有兩個表面上。所發生的輻射可以具體地是可見光，特別是波長范圍為630nm至750nm的紅色光。通過使用可見光，當利用人類操作員的視覺控制將根據本發明的包含光學模塊的光學單元安裝在監視區域中時，可以使其對準。與將紅外光用于發射器的光幕相對，這種對準可以在沒有額外成本的情況下執行，并且此外，可以更容易地滿足眼睛保護要求。在每個輻射波束的幾何位置，PCB102可以承載作為光發射裝置的LED或者作為光檢測元件的光電二極管，或者甚至可以承載組合收發器元件，如例如在歐洲專利申請EP11162263.5“Modularlightcurtainandopticalunitforalightcurtain”中所提出的那樣。光學模塊包括透鏡載體104，其將多個透鏡106組合為一個整體單元。模塊本體108用于安裝PCB102并且此外承載具有PCB102和透鏡106之間的用于使輻射通過的開口的光闌元件。在進一步查看圖2時，這將變得更明顯。根據本發明，提供安裝和對準部件112用于調整如圖4至12中所示的型材中的光學模塊與PCB102的位置。特別地，對準部件112包括與光學模塊100安裝到其中的型材的內部底表面直接接觸的四個突出部。一方面通過透鏡載體104和模塊本體108之間的嚴格公差，并且另一方面通過對準元件112和型材之間的嚴格公差，可以實現透鏡106的光軸和完全安裝的光學單元的外部輪廓之間的特別準確的對準。根據本發明，光學模塊100具有接觸端子136，其可用于將光學模塊100互連到相似或相同的光學單元或者控制模塊（圖中未示出）。后面將更詳細地解釋不同的互連元件的具體實施例。由于光學模塊100的所有透鏡106被制造為一個單個部件，因此當組裝光學模塊100時不需要單獨地使其對準。因此，可以實現關于輻射波束的距離和平行的極高精度。由于這對于光幕是公知的，因此根據待監控的特定應用區域限定不同的分辨率標準。光幕通常具有被安置為接近在一起的若干波束，而光柵僅由一個、兩個、三個或四個光束構成。波束在用于手指檢測的光幕上最接近，分辨率必須為14mm。當用于腿檢測時（90mm分辨率），光幕波束處于其最寬的間隔。因此，手分辨率被限定在30mm。為了使各個波束彼此分離并且為了避免散射光的干擾，光學模塊100進一步包括波束分離元件114。波束分離元件114由不透明塑料材料制造并且將透鏡106和PCB102上的LED或光電二極管之間的空間分成獨立的腔室。圖2示出了圖1的布置的示意性截面視圖。在PCB102上安裝有光接收和/或光發射元件116。該光學發送器和/或接收器116限定了第一光軸118。另一方面，透鏡106的中心限定了第二光軸120。這兩個光軸理想地一致，但是在任何情況下必須盡可能彼此接近。根據所示出的實施例，通過利用透明塑料材料對透鏡掩模122進行二次成型，形成透鏡載體104。該透明材料例如可以包括聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）或聚碳酸酯（PC）。透鏡掩模122具有與每個透鏡106的位置對應的開口，這些開口被形成為將光發射元件116發射的輻射整形成與所需的光幕分辨率對應的特定波束形狀。此外，為了對光源處的傳送光整形，設置具有小開口124的光闌元件110。優選地金屬穩定元件126被集成在光闌元件124內。波束分離元件114限定每個透鏡106下面的不同腔室，用于使各個波束彼此光學屏蔽。為了制造根據本發明的光學模塊100，由沖壓和彎曲金屬片制造透鏡掩模122。透鏡掩模在成型工具中對準并且利用透明塑料材料進行二次成型以形成具有多個透鏡106的透鏡載體104。在下一步驟中，金屬穩定元件126在成型工具中對準。在隨后的第二成型步驟中，制造模塊本體108。所使用的材料例如可以是聚對苯二甲丁酸酯（PBT）。通過將模塊本體制造為具有透鏡載體的整體成型部件，可以實現非常嚴格的公差，因為限定后面的PCB102的安裝位置的安裝部件是在與透鏡106相同的工具內制造的。根據圖2中所示的實施例，多個安裝凸起128與PCB102中的相應開口相互作用，用于將其安裝在模塊本體108處。然而，模塊本體108也可以被形成為通過任何已知的機械部件與透鏡載體104連結的分立部件。本發明的另一有利特征在于通過將金屬結構集成為透鏡掩模122和穩定元件126，透鏡載體104和光闌元件124的熱膨脹較之純塑料材料的熱膨脹，與PCB102的熱膨脹更為接近。因此，即使在極為不同的溫度條件下，能夠總是維持光接收和/或發射元件116的位置、光闌元件的開口和透鏡106的光軸之間的對準。使用導電透鏡掩模以及特別地穩定元件126的另一優點在于額外的朝向PCB102的電磁屏蔽效果。根據本發明，光學模塊100包括突出部112，其限定光學模塊在形成具有一個或更多個光學模塊100的光學單元的外殼體的支承元件內的位置（參見圖4）。這些突出部可以通過穩定元件126的部件被內部加強。通過根據上文解釋的制造步驟制造光學模塊100，對于LED或光電二極管相對于透鏡的光軸的位置，可以達到極為嚴格的公差。圖3比較了PCB102上的芯片安置公差和PCB相對于模塊本體100的安置公差。對于相對于開口124的期望的中心位置，可以表明，在任何情況下，LED116相對于開口124充分定心。參照圖4，更詳細地解釋根據1和2的光學單元100在支承元件132內的安裝。如已提及的，光學模塊100具有四個對準突出部112，其限定從支承元件的內部底表面起的光接收和/或發射元件116的特定高度y。此外，支承元件132的內部平面138限定角度，其描述相對于理想中心軸134的偏差，該理想軸由內部平面138相對于外部輪廓140的理想平行限定。在將支承元件132形成為具有基本上U形的橫截面的鋁型材時，已發現支承元件的內表面138和支承元件的外表面140之間的平行可以被控制為具有極低的公差。此外，通過將對準元件112制造為模塊本體108的組成部件，還可以實現關于限定從底表面138起的高度y的高精度。最后，透鏡106的光軸相對于光闌元件110的平移在圖中由偏差z示出。根據這些公差，可以限定較之理想中軸134的總角度偏差。圖5總結了對于根據圖4的布置所必須考慮的不同角度。波束位置設定值134表示當從上方查看光學模塊時的理想中軸的位置。2.50度的角度偏差通常是在所有條件下必須不能越過的最大可允許偏差。角度1以符號表示光學設計角度，而表示從參照圖4解釋的公差得到的總公差。因此，可用光學角度由限定。使該可用角度最優化是本發明的重要目的。根據另一有利實施例，可以在光學模塊100處設置彈性固定部件142，用于將其保持在支承元件132內。圖6例如示出了塑料彈簧元件，其與支承元件132處的凹入部144相互作用，用于將光學模塊100固定在支承元件132內。該卡扣配合具有如下優點：即使在溫度改變以及可能發生振動的條件下，仍提供充分的壓力并且緊密地和穩固地固定光學模塊。替選地，也可以使用將光學模塊100固定在型材132內的其他手段，例如粘合劑技術、超聲焊接、螺紋連接等。作為圖6的塑料卡扣配合的替選，還可以設置所示的金屬彈簧142用于圖7至9的光學單元。圖10和12圖示了將卷簧146布置在光學模塊100內用于提供可移動固定部件142的必要彈性的布置。圖11示出了具有用于將光學模塊100保持在支承元件132內的卡扣鉤的更簡化的布置。在所有圖1至12中，對準部件112總是或多或少地由不可壓縮的直的突出部形成，這些突出部通過彈簧力被向下壓到基部的內部平面上。然而，如圖13和14中所示，對準部件112也可以被形成為具有彈性并且抵靠布置在型材132的側壁處的限定平面138。簧臂148抵靠型材的基部并且施加導向遠離基部并且沿光軸方向的、對向限定的內表面138向上按壓對準部件112的壓力。因此，可以實現光學模塊100在支承元件132中的更牢固的固定。根據本發明的光學單元150也可以包含不止一個光學模塊100和/或控制模塊（圖中未示出）。各個光學模塊100以串聯的方式在沿光軸的方向上被安裝在支承元件132內。為了提供一個光學模塊和下一光學模塊之間的電連接，可以提供一個或更多個互連元件152。此外，互連元件152還使光學模塊100相對彼此機械固定。因此，可以極為準確地限定第一模塊的最后的透鏡和下一模塊的第一個透鏡之間的距離，從而確保分辨率逐個模塊保持正確。此外，不同的溫度膨脹可以被互連元件吸收，這是較長光幕的重要方面，其中必須避免各個光學模塊之間的不同距離。圖15示出了該互連元件的第一實施例。在每個PCB102上，設置借助于互連元件152連接到相應端子的接觸端子136。如附圖標記以符號表示的，兩個接觸端子136a至136e總是通過設置在互連元件152內的一個電引線彼此直接連接。相應的接觸元件154設置在互連元件152處。根據圖15和16的布置，接觸元件154由金屬板簧形成，這些金屬板簧被壓縮以便接觸PCB102上的端子。如圖16中所示，可以采用兩個接觸元件用于串聯連接兩個光學模塊100。在將光學模塊安裝在支承元件132中時，首先在沿光軸的方向156上插入光學模塊并且借助于上文解釋的一個固定部件將光學模塊保持在支承元件132內。在下一步驟中，在同一方向上插入互連元件152并且也借助于彈性固定部件158保持互連元件152。當然，存在建立接觸元件154和端子136之間的電接觸的多種機械可能。除了如圖15至20中所示的鄰接接觸之外，還可以設置如圖21和22中所示的壓配連接。此外，印刷電路板102可以配備有插頭連接器160。圖23和24示出了在PCB102的也與模塊本體108接觸的同一側設置插銷連接器160的構造。替選地，連接器殼體160也可以附接到PCB102的相對表面。如圖23至26中所示的插銷連接器160可以被焊接到印刷電路板。最后，圖27和28示出了使用U形彈簧用于電接觸PCB102的接觸端子136的又一鄰接接觸。總之，本發明通過組合或者替選地使用如下改進，提供了一種改進的用于光幕的光學模塊和光學單元：光學模塊以如下方式被安裝在支承元件內：光學模塊具有它們的位于鋁型材的底部上的關于安裝位置的參照物。可以表明：這是相對于用于在機器等上安裝光幕的型材的外部底表面的最準確的型材的特定表面。因此，可以實現最小安裝公差。此外，由于光學模塊在沿光軸的方向上安裝，因此不需要滑動或平移，并且可以將每個模塊直接安裝在其正確位置。彈性固定部件允許特別高效和牢固的方式的組裝或分解。為了使所有模塊的光軸在一個方向上對準，每個模塊必須以最佳的可能精度在型材中對準。根據本發明，在為型材安裝模塊時，型材的底表面用作模塊的參照物。借助于特殊的固定部件，光學模塊被固定在適當的位置，使得其在被安裝之后不能從底部移動。本發明允許型材中的、從型材安裝到的機器至限定光軸的模塊的極短的公差鏈，其僅由型材的基部限定。模塊在型材中的位置與型材的任何側壁的形狀和位置無關。在型材底表面的公差不足的情況下，可以在擠壓步驟之后銑削或切割該表面，用于改進公差，這是易于執行的步驟。特別地，根據本發明，彈簧或其他彈性固定部件將模塊下推到參考位置。這些彈簧將所需的力施加到型材。設置在透鏡載體或模塊本體中的不同的金屬片可用于形成彈簧。可以容易地實現最佳的裝配形狀，即用于利用相同的塑料作為模塊本體或透鏡對金屬核心進行二次成型的二次成型步驟。這些彈簧的許多不同的實現方案是可能的。它們可以設置在模塊頂部、模塊底部、模塊的任何側壁、或者這些位置的任何組合。該解決方案的優點在于，彈簧構成了模塊的部件并且不需要額外的部件。特別地，當在塑料部件內使用金屬核心時，較之僅利用塑料彈簧，可以更容易地實現所需的力。替選地或額外地，還可以將玻璃纖維加強添加到塑料材料用于改進彈性。與整個光學模塊從型材的一端插入并且縱向滑動直至它們到達它們的所需位置的傳統布置相對，本發明提出了一種頂部安裝技術，其中每個模塊在光軸的方向上直接插入在其最終正確位置。不需要模塊相對于型材的縱向平移。因此，不會發生將影響限定光學模塊的準確對準的那些部件的磨損。由于不會引起磨損，因此也不會出現公差的劣化。由于模塊較牢固地固定在型材內，因此在經歷振動時，在操作壽命期間也不會引起移動和磨損。模塊在型材內的最優固定進一步確保了模塊之間的最優光學分辨率，因為如果若干模塊串聯對準，則不會出現可變的間隙。借助于電連接兩個模塊的二次成型的接觸部來執行根據本發明的電互連。成型部件的形狀機械互連這些模塊，并且不會機械壓迫互連的焊點。如同模塊，互連元件也從頂部安裝。由于為了使模塊彼此連接，也不需要縱向移動，因此容易地執行頂部安裝。由于電接觸部未被機械壓迫，因此其是可靠的和牢固的。提出了關于電接觸機制的不同選擇。例如，可以使用與金焊盤或者插入到接觸插孔中的接觸引腳的彈簧接觸。由于本發明的嚴格公差和安裝原理，可以實現具有每個波束的大光學角度（EAA）的易于對準的光幕。在整個光幕上可以實現從一個波束到另一波束的極低的公差。這是通過確保PCB和模塊本體之間以及PCB、模塊本體和透鏡之間的相似的熱膨脹，使用例如板上芯片（COB）技術的光接收和/或發射元件的安置的嚴格公差的結果。光闌和透鏡之間的公差是嚴格的并且是二次成型步驟期間確定的工具。對于接收元件，可以使用具有大的敏感區域的光電二極管，使得光電二極管的定位不是關鍵的。總之，在生產期間，不需要調整光幕部件，并且當在特定應用中安裝時，光幕將易于對準。通過在第一步驟中將用作透鏡掩模的金屬片安置到成型工具中并且利用例如PC或PMMA的透鏡材料對該金屬片進行二次成型，利用集成透鏡掩模制造透鏡。因此，生產一個單個部件，而非透鏡和分立的透鏡掩模，因此便利了安裝過程。對于透鏡掩模安置可以達到極高的精度。在將該組件用于安全光幕時，可以實現極為準確的分辨率，因為透鏡掩模具有相對于透鏡的極低的公差。此外，熱膨脹由金屬片限定而非由塑料特性限定，并且因此較之純塑料，熱膨脹不太關鍵。此外，可以使用菲涅耳透鏡，而非標準的雙凸或平凸透鏡。根據本發明的模塊本體還通過集成金屬片進行加強。首先，該金屬片被沖壓成所需的形狀，并且其次，該金屬片按照需要被彎曲并且安置到成型工具中。在第三步驟中，利用例如PBT的模塊本體材料對金屬片進行二次成型。有利地，通過金屬片增強模塊本體的機械穩定性和牢固性。在用于改進穩定性的塑料中不需要玻璃纖維，其可能削弱機械公差。此外，免除塑料材料中的玻璃纖維還延長了成型工具的壽命。具有集成金屬片的模塊本體的熱膨脹系數與PCB的系數極為相似，導致了光學部件相對于模塊本體的極為準確的定位。最后，模塊本體和透鏡載體可以被制造為一個整體成型部件。在第一步驟中，通過成型步驟制造具有透鏡掩模的透鏡。在第二步驟中，在同一工具中并且在不取出透鏡載體的情況下，使模塊本體成型，使得形成包括透鏡和模塊本體的一個單個部件。因此，可以實現透鏡和模塊本體之間的極低的公差。透鏡掩模和穩定元件的集成金屬片使兩個部件的熱膨脹均衡并且近似與PCB的熱膨脹系數相同。當不比LED前方的孔隙大得多的LED芯片借助于板上芯片組裝技術被安置在PCB上時，這是特別重要的。最后，應當說明，除非這里另外指出或者上下文清楚地有所抵觸，否則在描述本發明的上下文中（特別是在所附權利要求的上下文中）的術語“一個（a和an）”和“該（the）”以及相似的指示物的使用應被解釋為涵蓋單數和復數。除非另外說明，否則術語“包括（comprising）”、“具有”、“包括（including）”和“包含”應被解釋為開放術語（即，意味著“包括，但不限于”）。除非這里另外指出，否則這里提及的值的范圍僅旨在用作單獨引用落在該范圍內的分立值的速記方法，并且每個分立值被并入到說明書中，如同其在這里被單獨記載。除非這里另外指出或者上下文清楚地有所抵觸，否則這里描述的所有方法可以以任何適當的順序執行。任何和所有示例的使用，或者這里提供的示例性語言（例如，“諸如”），僅旨在更好地說明本發明，而非對本發明的范圍加以限制，除非有另外的要求。說明書中的語言不應被解釋為指示對于本發明的實踐而言是必不可少的任何沒有要求權利的元素。這里描述了示例性實施例。在閱讀前面的描述之后，對于本領域技術人員，這些實施例的變形例可以變得明顯。發明人預期本領域技術人員適當地采用這些變形例，并且發明人旨在使本發明以不同于這里具體描述的方式實踐。因此，本發明包括適用法律所允許的所附權利要求中記載的主題內容的所有修改和等同物。此外，除非這里另外指出或者上下文清楚地有所抵觸，否則本發明涵蓋其所有可能變形例中的上述元素的任何組合。附圖標記附圖標記說明100光學模塊102印刷電路板（PCB）104透鏡載體106透鏡108模塊本體110光闌元件112對準部件114波束分離元件116光接收和/或發射元件118第一光軸120第二光軸122透鏡掩模124光闌元件中的開口126穩定元件128PCB的安裝凸起130透鏡掩模開口132支承元件134理想中軸136PCB上的接觸端子138支承元件的內表面140支承元件的外表面142彈性固定部件144與固定部件相互作用的連接元件146卷簧148簧臂150光學單元152互連元件154互連元件上的接觸元件156光軸的方向158用于互連元件的卡扣固定部件160插銷連接器