專利名稱:激光受光位置檢測(cè)傳感器和使用它的校平裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及激光受光位置檢測(cè)傳感器和使用它的校平裝置的改進(jìn)。
技術(shù)背景現(xiàn)有知道把多個(gè)受光元件上下并排配列的激光受光位置檢測(cè)傳感器(例如參照特開(kāi)2004-309440號(hào)公報(bào))。知道使用該激光受光位置檢測(cè)傳感 器的校平裝置。該激光受光位置檢測(cè)傳感器把從各受光元件輸出的受光信號(hào)由各放大 器分別放大,把從各放大器輸出的受光信號(hào)由各比較器與界限值進(jìn)行比較, 并根據(jù)從各比較器輸出的比較信號(hào)來(lái)求激光(激光光束)的中心位置。該現(xiàn)有的激光受光位置檢測(cè)傳感器必須把各放大器和各比較器與各受 光元件連接,由于電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜化和電路元件個(gè)數(shù)多,所以有價(jià)格高的問(wèn) 題。因此,提出了能夠謀求電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化和減少電路元件個(gè)數(shù)的激光受 光位置檢測(cè)傳感器的方案。該激光受光位置檢測(cè)傳感器把多個(gè)受光元件并排配列,把相互鄰接的 受光元件的輸出端子由電阻器連接,根據(jù)從與并排配列的受光元件中位于 兩端的受光元件連接的輸出線所輸出的各輸出信號(hào)來(lái)進(jìn)行運(yùn)算而求出激光 的受光位置。圖1是上述提案的激光受光位置檢測(cè)傳感器的方塊電路圖,該激光受 光位置檢測(cè)傳感器IO具備受光元件列IIX。該受光元件列IIX把由多個(gè)光電二極管構(gòu)成的同一形狀同一大小的受 光元件PDXi (i是從1到n+l的正整數(shù))在上下方向或左右方向(垂直方 向或水平方向)上例如等間隔地并排配列。在此,等間隔的意思是假定受光元件PDXi的形狀是正方形,則從該 正方形的中心到中心的距離P相互相等,且相互相鄰的受光元件PDXj與受 光元件PDXi+1之間的間隙GL與受光元件的寬度W相等。鄰接的各受光元件的輸出端子(陽(yáng)極)彼此之間由電阻器(電阻值)RXj (j是從1到n的正整數(shù))相互連接。第一號(hào)受光元件PDX,的輸出端子 經(jīng)由輸出線11a與第一放大電路20X連接,且經(jīng)由電阻器RXH接地。第n+l號(hào)受光元件PDXn+,的輸出端子經(jīng)由輸出線llb與第二放大電路 40X連接,且經(jīng)由電阻器RXL接地。各受光元件PDXj的陰極通過(guò)共用線 llc接地。從第一放大電路20X輸出的放大信號(hào)向第一峰值保持電路12X輸入, 從第二放大電路40X輸出的放大信號(hào)向第二峰值保持電路13X輸入,兩峰 值保持電路12X、 13X使各放大信號(hào)的峰值分別保持,各峰值信號(hào)被向解析 運(yùn)算裝置60輸入。解析運(yùn)算裝置60至少由把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的 轉(zhuǎn)換部和運(yùn)算部構(gòu)成。受光元件列11X的長(zhǎng)度L由于經(jīng)由電阻器RXj而和與輸出線lla、 lib 連接的電阻器RXH、 RXL所產(chǎn)生的電壓有關(guān)系,所以能夠如以下說(shuō)明那樣 地來(lái)求激光受光位置。為了便于說(shuō)明,把電阻器RXL的電阻值與電阻器RXH的電阻值設(shè)定 為相互相等,把各電阻值RXj也設(shè)定為相互相等。把受光元件列IIX的長(zhǎng) 度設(shè)定為L(zhǎng),把第一號(hào)受光元件PDX,和第n+l號(hào)受光元件PDX^的中間 位置設(shè)定為原點(diǎn)0。當(dāng)激光光束點(diǎn)S照射到受光元件列11X的某受光元件PDXi時(shí),則該受 光元件PDXi上有輸出電流Ip流動(dòng)。該電流Ip被電阻器RXj的電阻值所分 配而在電阻器RXL和電阻器RXH流動(dòng),通過(guò)電阻器RXL在輸出線llb上 產(chǎn)生電壓VXL,且通過(guò)電阻器RXH在輸出線lla上產(chǎn)生電壓VXH。在此,VXH = RXH x Ip / (從電阻器RX!到電阻器RXj+1的電阻值的 總和)VXL = RXL x Ip / (從電阻器RXj到電阻器RXn的電阻值的總和) 因此,到受光位置P的距離Lp能夠使用下式由解析運(yùn)算裝置60求出。 Lp = ( L / 2 ) x ( VXH - VXL ) / ( VXH + VXL ) 具備這種受光位置檢測(cè)傳感器的校平裝置例如在對(duì)從旋轉(zhuǎn)激光裝置射 出的激光受光來(lái)測(cè)定距離水平基準(zhǔn)面的高度時(shí)使用。如周知那樣,該旋轉(zhuǎn)激光裝置例如繞旋轉(zhuǎn)軸以規(guī)定的角速度向水平方向旋轉(zhuǎn)照射激光,把校平裝置設(shè)置在例如距離該旋轉(zhuǎn)激光裝置在水平方向的例如5m (近距離)到500m (遠(yuǎn)距離)范圍的任何地方來(lái)對(duì)激光受光。激光的光束徑(點(diǎn)徑)在近距離小,隨著變成遠(yuǎn)距離而變大,橫穿受 光元件PDXj的時(shí)間也隨著變成遠(yuǎn)距離而變短。因此,為了也能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距 離的測(cè)定而考慮增大受光元件PDXi的受光面積,但一般來(lái)說(shuō)若受光元件 PDXi的受光面積變大,則對(duì)于激光的頻率響應(yīng)變低,且受光元件PDXj的個(gè) 數(shù)越多,則頻率響應(yīng)就越低。電阻器RXj的個(gè)數(shù)變多時(shí)也是同樣。因此,根據(jù)對(duì)于激光的響應(yīng)頻率、激光的光量與所使用的受光元件PDX, 的關(guān)系, 一個(gè)受光元件列l(wèi)lX所使用的受光元件PDXi的個(gè)數(shù)和電阻器RXj 的個(gè)數(shù)是有界限的。若增大電阻器RXj的電阻值,則能夠提高位置檢測(cè)精度,但在激光的 受光輸出小的階段由于受光元件PDXi的輸出飽和,所以從所要求的激光有 最大功率的觀點(diǎn)看,增大電阻器RXj的電阻值也有限度。即,根據(jù)作為激光受光位置所要求的精度和環(huán)境而決定了受光元件 PDXi的大小和其個(gè)數(shù)以及電阻器RXj的個(gè)數(shù)和其電阻值,因此,在一個(gè)受 光元件列11X的長(zhǎng)度L不足所要求的檢測(cè)長(zhǎng)度時(shí),則需要把該受光元件列UX中il天開(kāi)夕U夕亇。激光受光位置檢測(cè)傳感器構(gòu)成為能夠檢測(cè)激光(激光光束)點(diǎn)s的重 心位置,但激光光束的光量分布特性有正規(guī)分布或同樣的亮度或成為扁平 而不一定局限于具有固定的光量分布特性,當(dāng)激光光束點(diǎn)s從受光元件PDXj的檢測(cè)區(qū)域(從位于受光元件列11X—端的受光元件PDX,到位于另 一端的受光元件PDXn+1之間)偏離時(shí),則檢測(cè)精度惡化。因此,如圖2所示,考慮把受光元件列IIX、 IIY在上下方向上串聯(lián) 并列,把位于上側(cè)受光元件列l(wèi)lX另一端的受光元件PDXnw與位于下側(cè)受 光元件列11Y —端的受光元件PDX,的中間位置作為頂點(diǎn)O,通過(guò)兩個(gè)受光 元件列IIX、 IIY的加權(quán)平均來(lái)檢測(cè)激光的受光位置。為了便于說(shuō)明,圖2繪出了具有與間距P同一長(zhǎng)度的直徑的激光光束 點(diǎn)Smn和間距P的1.5倍直徑的激光光束點(diǎn)Smn'。在其右側(cè)沖巴 f黃軸作為 激光光束的移動(dòng)量、把縱軸作為輸出電壓,并且繪出了激光光束移動(dòng)量與 輸出電壓的關(guān)系。在此所說(shuō)的輸出電壓應(yīng)被理解為與VXH和VXL的相對(duì) 比相當(dāng)。例如著眼于受光元件列11X另一端的受光元件PDXn+,且激光光束 照射到該受光元件PDXn+1時(shí),則即使激光光束點(diǎn)Smn僅移動(dòng)距離Lv,從該受光元件PDXn+1輸出的輸出電流Ip也是一定的,因此,輸出電壓不變化。對(duì)于受光元件列IIY—端的受光元件PDX,也是同樣,各受光元件列11X、 11Y其余的受光元件PDXi也是同樣。如激光光束點(diǎn)Smn由點(diǎn)劃線所示那樣位于鄰接的受光元件PDX,彼此 之間的中間位置的情況下,產(chǎn)生與該中間位置對(duì)應(yīng)的輸出,由于隨著激光 光束點(diǎn)Smn的連續(xù)移動(dòng)而輸出成比例地變換,所以在激光光束上下方向的 移動(dòng)量與輸出電壓之間得到折線式的臺(tái)階直線BDL。在激光光束點(diǎn)Smn位于受光元件列11X另一端的受光元件PDXn+l與 受光元件列IIY—端的受光元件PDX,之間的情況下,由于受光元件的輸出 變成不連續(xù)變化,所以把受光元件列11Y的受光元件PDX,的輸出和受光元 件列11X的受光元件PDXn+1的輸出進(jìn)行加權(quán)平均就能夠得到原點(diǎn)O。在激 光光束點(diǎn)S的直徑比受光元件的間距P小的情況下,通過(guò)加權(quán)平均則能夠 高精度地求出該原點(diǎn)O的位置。例如在是間距P的1.5倍的直徑的激光光束點(diǎn)Smn'時(shí),如圖2所示 例如著眼于受光元件列11Y,則由于激光光束點(diǎn)Smn'向除了原點(diǎn)O附近 以外照射到屬于該受光元件列11Y的任何受光元件,所以直線變化,因此 得到直線SDL,但從受光元件列11Y的受光元件PDX2隨著激光光束點(diǎn)Smn '的朝向原點(diǎn)O而屬于受光元件列11Y的受光元件PDX2就逐漸不被激光 光束點(diǎn)Smn'照射到,所以從受光元件列IIY的輸出線lla、 llb輸出的輸 出電壓產(chǎn)生變化,因此,若激光光束點(diǎn)Smn'的直徑比間距P大,則在原 點(diǎn)O附近即使使用加權(quán)平均,也存在不能高精度地求出原點(diǎn)O的位置的問(wèn) 題。也可以考慮把位于受光元件列11X另 一端的受光元件PDXn+1與位于受 光元件列IIY—端的受光元件PDX,在高度方向上重疊,但若激光光束的點(diǎn) 徑變大,則必須把重疊量變多,存在不能有效活用受光位置檢測(cè)傳感器的問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種能夠一邊謀求提高激光光束受光位置的檢 測(cè)精度一邊把受光元件列作為整體加長(zhǎng)的激光受光位置檢測(cè)傳感器和使用 它的校平裝置。為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明一實(shí)施例的激光受光位置檢測(cè)傳感器至少 具有兩個(gè)受光元件列,其等間隔配置的相鄰的受光元件經(jīng)由電阻器相互連 接且位于兩端的受光元件分別與輸出線連接,至少這兩個(gè)受光元件列構(gòu)成 為在一個(gè)受光元件列的相互相鄰的受光元件之間分別配置有另一個(gè)受光元 件列的受光元件的復(fù)合配列體,所述各輸出線分別與解析運(yùn)算裝置連接, 該解析運(yùn)算裝置在激光照射到任一個(gè)受光元件時(shí),根據(jù)從所述各輸出線得 到的輸出通過(guò)運(yùn)算求出所述激光的受光位置。
圖1是用于說(shuō)明本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)激光受光位置檢測(cè)傳感器主要部分結(jié)構(gòu)的電路方塊圖;圖2是用于說(shuō)明圖1所示激光受光位置檢測(cè)傳感器改進(jìn)結(jié)構(gòu)的電路方塊圖;圖3是用于說(shuō)明本發(fā)明激光受光位置檢測(cè)傳感器第一實(shí)施例主要部分 結(jié)構(gòu)的電路方塊圖;圖4是用于說(shuō)明本發(fā)明激光受光位置檢測(cè)傳感器第二實(shí)施例主要部分 結(jié)構(gòu)的電路方塊圖;圖5是用于說(shuō)明本發(fā)明激光受光位置檢測(cè)傳感器第二實(shí)施例的變形例 主要部分結(jié)構(gòu)的電路方塊圖。
具體實(shí)施方式
參考附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。 第一實(shí)施例圖3是用于說(shuō)明本發(fā)明激光受光位置檢測(cè)傳感器第一實(shí)施例的主要部 分說(shuō)明圖。圖3所示的激光受光位置檢測(cè)傳感器具備同一結(jié)構(gòu)的兩個(gè)受光元件列 IIX、 IIY。各受光元件列IIX、 llY分別具有受光元件PDXi (i是從1到 n+l的正整數(shù))。在此,各受光元件列IIX、 11Y的受光元件的個(gè)數(shù)是6個(gè)。 該受光元件PDX,的形狀、大小相同,在此是矩形例如是正方形。各受光元 件列IIX、 11Y的受光元件PDX, (i是從1到n+l的正整數(shù))在上下方向或 左右方向(垂直方向或水平方向)上例如等間隔地并排配列。即,屬于同一受光元件列的相鄰受光元件彼此之間的間距P相等,在此,該間距P被設(shè)定為是受光元件PDXi的寬度W的四倍,受光元件PDXi 與相鄰在該受光元件PDXi的受光元件PDXi+l的間隙GL被設(shè)定為是受光元 件PDXj的寬度W的三倍。在此,假定受光元件PDXi的形狀是正方形,把從該正方形的中心到中 心的距離定義為間距P,但受光元件PDXi的形狀也可以是圓形。鄰接的各受光元件PDX,的輸出端子(陽(yáng)極)彼此之間由電阻器(電阻 值)RX」(j是從1到n的正整數(shù))相互連接。在此,電阻器RXj的個(gè)數(shù)是5 個(gè)。位于各受光元件列11X、 IIY—側(cè)端的第一號(hào)受光元件PDX,的輸出端 子經(jīng)由輸出線lla與圖1所示的第一放大電路20X連接,且經(jīng)由圖1所示 的電阻器RXH接地。位于另一端的第n+1號(hào)受光元件PDX—,的輸出端子 經(jīng)由輸出線llb與圖1所示的第二放大電路40X連接,且經(jīng)由圖1所示的 電阻器RXL接地。各受光元件PDXj的陰極通過(guò)圖1所示的共用線llc接地。從第一放大電路20X輸出的放大信號(hào)向圖1所示的第一峰值保持電路 12X輸入,從第二放大電路40X輸出的放大信號(hào)向圖1所示的第二峰值保 持電路13X輸入,兩峰值保持電路12X、 13X使各放大信號(hào)的峰值分別保 持,各峰值信號(hào)被向圖1所示的解析運(yùn)算裝置60輸入。即,與各受光元件列IIX、 11Y連接的電路結(jié)構(gòu)元件與圖1所示的電 路結(jié)構(gòu)元件相同。兩個(gè)受光元件列IIX、 IIY構(gòu)成為在受光元件列IIX的相互相鄰的受 光元件PDXi之間分別配置有另一個(gè)受光元件列11Y的受光元件PDXi的復(fù) 合配列體。在此, 一個(gè)受光元件列l(wèi)lX的受光元件PDXi與另一個(gè)受光元件列11Y 的受光元件PDXj的間隙GL〃被設(shè)定為與各受光元件PDXi的寬度W相等。各受光元件列IIX、 llY的傳感器長(zhǎng)度Lx、 Ly由于經(jīng)由電阻器RXj而 和與輸出線lla、 llb連接的各電阻器RXH、 RXL所產(chǎn)生的電壓有關(guān)系,所 以能夠如以下說(shuō)明那樣地來(lái)求激光受光位置。為了便于說(shuō)明,把各電阻器RXL的電阻值與各電阻器RXH的電阻值 設(shè)定為相互相等,把各電阻值RXj也設(shè)定為相互相等。把構(gòu)成復(fù)合配列體 的受光元件列11X的第四號(hào)受光元件PDX,與構(gòu)成復(fù)合配列體的受光元件列11Y的第三號(hào)受光元件PDXn+1的中間位置設(shè)定為原點(diǎn)O。當(dāng)激光光束點(diǎn)S照射到受光元件列IIX、 IIY的某受光元件PDX,時(shí), 則該受光元件PDXj上有輸出電流Ip流動(dòng)。該電流Ip #皮電阻器RXj的電阻 值所分配而在電阻器RXL和電阻器RXH流動(dòng),通過(guò)電阻器RXL在輸出線 llb上產(chǎn)生電壓VXL,且通過(guò)電阻器RXH在輸出線lla上產(chǎn)生電壓VXH。 關(guān)于這點(diǎn),與如參照?qǐng)D1所說(shuō)明的內(nèi)容相同。在該圖1所示的激光受光位置檢測(cè)傳感器中,各受光元件列11X、 11Y 的間距P是圖2所示受光元件列的間距P的兩倍,所以即使圖2所示的激 光光束的點(diǎn)徑與圖3所示的激光光束的點(diǎn)徑相同,其相對(duì)的大小也不同, 各受光元件列的輸出與激光光束移動(dòng)量的關(guān)系也不同。例如當(dāng)具有屬于各受光元件列11Y的受光元件PDXj的間距P的二分之 一直徑的激光光束點(diǎn)Smn (具有與圖2所示的受光元件PDXi的間距P相同 長(zhǎng)度的直徑的激光光束點(diǎn))照射到受光元件PDXi時(shí),即使激光光束點(diǎn)Smn 僅移動(dòng)距離Lv,從該受光元件PDXj輸出的輸出電流Ip也是一定的,因此, 輸出電壓不變化。對(duì)于受光元件列11X的受光元件PDXj也是同樣,各受光元件列其余的 受光元件PDXj也是同樣。如激光光束點(diǎn)Smn由點(diǎn)劃線所示那樣在屬于該受 光元件列11X的鄰接受光元件彼此之間如圖3箭頭Fl所示那樣移動(dòng)時(shí),不 產(chǎn)生輸出電壓。因此,隨著激光光束點(diǎn)Smn的連續(xù)移動(dòng)而輸出離散變化, 在激光光束上下方向的移動(dòng)量與輸出電壓之間得到離散直線DDL1、DDL2。相對(duì)地,當(dāng)具有屬于受光元件列11X的受光元件PDXi的間距P的四分 之三直徑的激光光束點(diǎn)Smn'(具有與圖2所示的受光元件PDXj的間距P 的1.5倍的直徑的激光光束點(diǎn)Smn')照射到受光元件PDXn+1時(shí),即使激 光光束點(diǎn)Smn僅移動(dòng)距離Lv',從該受光元件PDXn+1輸出的輸出電流Ip 也是一定的,因此,輸出電壓不變化。對(duì)于受光元件列11Y的受光元件 PDXnw也是同樣,各受光元件列11X、 llY其余的受光元件PDXi也是同樣。例如如激光光束點(diǎn)Smn'由點(diǎn)劃線所示那樣位于受光元件列IIY鄰才妄 的受光元件PDX,與PDX2的中間位置處的情況下,把該中間位置作為中心, 當(dāng)激光光束點(diǎn)Smn'向任一側(cè)移動(dòng)方向F2位移時(shí),則產(chǎn)生與該位移對(duì)應(yīng)的 輸出,由于隨著激光光束點(diǎn)Smn'的連續(xù)移動(dòng)而輸出成比例地變換,所以 在激光光束上下方向的移動(dòng)量與輸出電壓之間得到折線式的臺(tái)階直線BDU、 BLD2。從這些離散臺(tái)階直線DDL1、 DDL2能夠得到折線式的臺(tái)階直線BLD ',從折線式的臺(tái)階直線BLD'能夠得到內(nèi)插直線SL1,從折線式的臺(tái)階 直線BLD1、 BLD2能夠得到內(nèi)插直線SL2。即,把根據(jù)受光元件列11X的輸出從運(yùn)算推定的激光光束點(diǎn)的推定中 心位置設(shè)定為L(zhǎng)xp、把根據(jù)受光元件列11Y的輸出從運(yùn)算推定的激光光束 點(diǎn)的推定中心位置設(shè)定為L(zhǎng)yp時(shí),則Lxp、 Lyp能夠由以下所示的式求出。 Lxp = ( Lx / 2 ) x ( VXH _ VXL ) / ( VXH + VXL ) x a x + Lxoffset Lyp = ( Ly / 2 ) x ( VYH - VYL ) / ( VYH + VYL ) x a y + Lyoffset 在此,a是為了計(jì)算激光光束點(diǎn)的中心位置所使用的校正值。 Lxoffset、 Lyoffset是從受光部1IX、 11Y的原點(diǎn)O (幾何學(xué)的中心位置) 偏離的量,通過(guò)把該偏離量設(shè)定成正或負(fù)的值來(lái)適當(dāng)?shù)刈兏c(diǎn)的位置。 激光點(diǎn)的實(shí)際中心位置(受光位置)Lp Lp = ( Vx x Lxp + Vy x Lyp ) / ( Vx + Vy ) 其中,Vx=VXH + VXL, Vy=VYH + VYL即激光點(diǎn)的實(shí)際中心位置Lp由對(duì)從受光元件列1IX求出的推定中心位 置Lxp和從受光元件列l(wèi)lY求出的推定中心位置Lyp進(jìn)行加權(quán),并由加權(quán) 平均求出。在此,把實(shí)際的中心位置Lp通過(guò)激光光束的光量加權(quán)平均求出,但激 光光束的光量分布特性(光束分布圖)一樣,只要把激光光束一定照射到 兩個(gè)受光元件列11X、 11Y,則激光的實(shí)際中心位置Lp就能夠由根據(jù)兩受 光元件列所推定的推定中心位置的平均值,即, = ( Lxp + Lyp )的式求出。根據(jù)該第 一 實(shí)施例,具有等間隔配置的相鄰的受光元件經(jīng)由電阻器相 互連接且位于兩端的受光元件分別與輸出線連接的兩個(gè)受光元件列,兩個(gè) 受光元件列構(gòu)成為在一個(gè)受光元件列的相互相鄰的受光元件之間分別配置 有另一個(gè)受光元件列的受光元件的復(fù)合配列體,各輸出線分別與解析運(yùn)算 裝置連接,解析運(yùn)算裝置在激光照射到任一個(gè)受光元件時(shí),根據(jù)從各輸出 線得到的輸出能夠通過(guò)運(yùn)算求出激光的受光位置,因此,能夠一邊謀求提 高激光光束受光位置的檢測(cè)精度一邊把受光元件列作為整體加長(zhǎng)。第二實(shí)施例圖4是用于說(shuō)明本發(fā)明第二實(shí)施例激光受光位置檢測(cè)傳感器的受光元 件列的配置圖,在此,由三個(gè)受光元件列構(gòu)成復(fù)合配列體。該復(fù)合配列體在位于中央的受光元件列11Y的兩側(cè)對(duì)稱地具有受光元 件列IIX、 IIZ。各受光元件列是相同結(jié)構(gòu),受光元件的個(gè)數(shù)在此是5個(gè), 電阻器的個(gè)數(shù)是4個(gè)。該各受光元件付與從PDX,到PDX6的符號(hào),各電阻 器付與從RX,到RX4的符號(hào)。位于中央的受光元件列11Y中央的受光元件PDX3被配置在一個(gè)受光 元件列l(wèi)lX另一端的受光元件PDXs與另一個(gè)受光元件列IIZ—端的受光元 件PDX,之間。位于中央的受光元件列11Y的受光元件PDX2被配置在受光元件列11X 的受光元件PDXs與受光元件PDX4之間,位于中央的受光元件列IIY的受 光元件PDX j皮配置在受光元件列11X的受光元件PDX4與受光元件PDX3 之間。位于中央的受光元件列11Y的受光元件PDX4被配置在受光元件列 11Z的受光元件PDX,與受光元件PDX2之間,位于中央的受光元件列11Y 的受光元件PDX^皮配置在受光元件列11Z的受光元件PDX2與受光元件 PDX3之間。在此,在受光元件列11X的受光元件PDX3與受光元件PDX2之間、受 光元件列11X的受光元件PDX2與受光元件PDX,之間、受光元件列11Z的 受光元件PDX3與受光元件PDX4之間、受光元件列11Z的受光元件PDX4 與受光元件PDXs之間沒(méi)有配置中央的受光元件列11Y的受光元件PDX,, 但如虛線所示能夠配置其他的受光元件列的受光元件,能夠根據(jù)要求增長(zhǎng) 激光受光位置檢測(cè)傳感器的長(zhǎng)度。即至少關(guān)注三個(gè)受光元件列,通過(guò)相對(duì)其中央的受光元件列來(lái)對(duì)稱地 配置受光元件列,則能夠增長(zhǎng)激光受光位置檢測(cè)傳感器的長(zhǎng)度。在此,復(fù)合配列體具有三個(gè)受光元件,說(shuō)明求激光光束實(shí)際的中心位 置Lp的情況。省略表示激光光束的移動(dòng)量與輸出關(guān)系的曲線。這是由于在 原理上與使用圖3說(shuō)明過(guò)的相同而不變的緣故。把受光元件列IIX、 IIY、 11Z的激光推定中心位置分別設(shè)定為L(zhǎng)xp、 Lyp 、 Lzp時(shí),<formula>formula see original document page 12</formula>Lzp = ( Lz / 2 ) x ( VZH - VZL ) / ( VZH + VZL ) x a z + Lzoffset 激光的受光位置Lp由下式求。Lp = ( Vx x Lxp + Vy x Lyp + Vz x Lzp ) / ( Vx + Vy + Vz ) 其中,Vx=VXH + VXLVy =VYH + VYLVz =VZH + VZL在此,例如屬于受光元件列IIZ的任何受光元件沒(méi)被激光照射,則Lzp 實(shí)質(zhì)上作為值不具有意義,所以在計(jì)算上不要Lzp。 即,VZH = VZL = 0, Vz = 0,因此使用Lp = ( Vx x Lxp + Vy x Lyp ) / ( Vx + Vy )來(lái)求激光的受光位置Lp。 即與受光元件列是兩個(gè)的情況相同。一般來(lái)說(shuō),把受光元件列的配列個(gè)數(shù)設(shè)定為是n個(gè)時(shí),把受光元件列 表現(xiàn)為llQk (k=從l到n的正整數(shù)),把由受光元件列l(wèi)lQk的推定中心 位置LQkp作為L(zhǎng)Qkp=(LQk/2) x (VQkH-VQkL) / (VQkH + VQkLl) x a Qk + LQkoffset VQk = VQkH + VQkL能夠通過(guò)下式求Lp= (VQ1 xLQlp + VQ2xLQ2p+…VQk x LQkp +…+VQn x LQ叩) / (VQl+VQ2+…VQk+…+VQn)。在此,LQk是第k號(hào)受光元件列11Qk的傳感器長(zhǎng)度,VQkH、 VQkL 是從與第k號(hào)受光元件列11Qk連接的輸出線lla、 llb輸出的輸出電壓, aQk是用于通過(guò)第k號(hào)受光元件列11Qk來(lái)計(jì)算激光光束點(diǎn)中心位置時(shí)所 使用的校正值。LQkoffset是從第k號(hào)受光元件列l(wèi)lQk的原點(diǎn)O (幾何學(xué)的 中心位置)偏離的量。本實(shí)施例把屬于受光元件列11X的受光元件PDX3與鄰接在該受光元 件的受光元件PDX2的間隔、屬于受光元件列11X的受光元件PDX2與鄰接 在該受光元件的受光元件PDX,的間隔設(shè)定為與屬于受光元件列11X的受 光元件PDX4與屬于受光元件列11X的受光元件PDX5的間隔相同,但如圖 5所示,也可以把這些PDX3與PDX2的間隔、PDX2與PDX,的間隔設(shè)定為 比其余的受光元件的間隔小,來(lái)檢測(cè)端。屬于受光元件列11Z的受光元件 PDX3與鄰接在該受光元件的受光元件PDX4的間隔、屬于受光元件列nz 的受光元件PDX4與鄰接在該受光元件的受光元件PDX5的間隔也是同樣。該第二實(shí)施例說(shuō)明了受光元件列11Y的受光元件個(gè)數(shù)與受光元件列11X、 11Y的受光元件個(gè)數(shù)相同,但受光元件列IIX、 IIZ的受光元件個(gè)數(shù) 相同比受光元件列11Y的受光元件個(gè)數(shù)多或少都不要緊。主要的是,把屬于受光元件列11Y的受光元件相對(duì)該受光元件列11Y 中央的受光元件而對(duì)稱配置在位于中央的受光元件列11Y兩側(cè)的屬于受光 元件列11X、 11Z的受光元件之間便可。根據(jù)該第二實(shí)施例,能夠按照希望把激光受光位置檢測(cè)傳感器整體的 傳感器長(zhǎng)度加長(zhǎng)。如上所述,根據(jù)本發(fā)明的激光受光位置檢測(cè)傳感器,能夠有一邊謀求 提高激光光束受光位置的檢測(cè)精度一邊把受光元件列作為整體加長(zhǎng)的效果。根據(jù)本發(fā)明的校平裝置,能夠更加謀求提高水平基準(zhǔn)面的原點(diǎn)位置的精度。本發(fā)明基于2007年3月20日的日本專利JP2007 - 72099,并且要求優(yōu) 先權(quán),并且把上述的專利的全部?jī)?nèi)容引入到該發(fā)明中。
權(quán)利要求
1、一種激光受光位置檢測(cè)傳感器,其中,具備至少兩個(gè)受光元件列,其等間隔配置的相鄰的受光元件經(jīng)由電阻器相互連接,且位于兩端的受光元件分別與輸出線連接;解析運(yùn)算裝置,所述至少這兩個(gè)受光元件列構(gòu)成為復(fù)合配列體,該復(fù)合配列體在一個(gè)受光元件列的相互相鄰的受光元件之間分別配置有另一個(gè)受光元件列的受光元件,所述輸出線分別與所述解析運(yùn)算裝置連接,該解析運(yùn)算裝置在激光照射到任一個(gè)受光元件時(shí),根據(jù)從所述各輸出線得到的輸出通過(guò)運(yùn)算求出所述激光的受光位置。
2、 如權(quán)利要求1所述的激光受光位置檢測(cè)傳感器,其中,至少設(shè)置三 個(gè)受光元件列,所述復(fù)合配列體在位于中央的受光元件列的兩側(cè)具有受光 元件列,把屬于位于中央的受光元件列的受光元件相對(duì)該位于中央的受光 元件列中央的受光元件對(duì)稱配置在屬于位于兩側(cè)的受光元件列的受光元件 之間。
3、 如權(quán)利要求1所述的激光受光位置檢測(cè)傳感器,其中,所述解析運(yùn) 算裝置把由一個(gè)受光元件列得到的輸出和由與屬于該一個(gè)受光元件列的受 光元件鄰接配置的受光元件所屬的受光元件列所得到的輸出進(jìn)行加權(quán)平 均,而求激光的受光位置。
4、 如權(quán)利要求2所述的激光受光位置檢測(cè)傳感器,其中,所述解析運(yùn) 算裝置把由一個(gè)受光元件列得到的輸出和由與屬于該一個(gè)受光元件列的受 光元件鄰接配置的受光元件所屬的受光元件列所得到的輸出進(jìn)行加權(quán)平 均,而求激光的受光位置。
5、 如權(quán)利要求1所述的激光受光位置檢測(cè)傳感器,其中,所述各受光 元件列是同一結(jié)構(gòu)。
6、 如權(quán)利要求1所述的激光受光位置檢測(cè)傳感器,其中,構(gòu)成所述復(fù) 合配列體的各受光元件的形狀是矩形,各受光元件的寬度和各受光元件的 間隔相同。
7、 如權(quán)利要求1所述的激光受光位置檢測(cè)傳感器,其中,所述激光光束點(diǎn)的徑被設(shè)定為大于屬于一個(gè)受光元件列的受光元件與鄰接配置在該 受光元件且屬于其他受光元件列的受光元件之間的間隔。
8、 如權(quán)利要求2所述的激光受光位置檢測(cè)傳感器,其中,所述激光光 束點(diǎn)的徑被設(shè)定為大于屬于一個(gè)受光元件列的受光元件與鄰接該受光元 件進(jìn)行配置且屬于其他受光元件列的受光元件之間的間隔。
9、 一種校平裝置,其中,包括權(quán)利要求1所述的激光受光位置檢測(cè)傳 感器。
全文摘要
一種激光受光位置檢測(cè)傳感器,其具有等間隔配置的相鄰的受光元件(PDX<sub>i</sub>)經(jīng)由電阻器(RX<sub>j</sub>)相互連接,且位于兩端的受光元件分別與輸出線(11a)、(11b)連接的受光元件列(11X)、(11Y),受光元件列(11X)、(11Y)構(gòu)成為在一個(gè)受光元件列的相互相鄰的受光元件之間分別配置有另一個(gè)受光元件列的受光元件的復(fù)合配列體,各輸出線分別與解析運(yùn)算裝置連接,解析運(yùn)算裝置在激光照射到任一個(gè)受光元件時(shí),根據(jù)從各輸出線得到的輸出通過(guò)運(yùn)算求出激光的受光位置。
文檔編號(hào)G01C15/00GK101270984SQ20081008549
公開(kāi)日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2008年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月20日
發(fā)明者片山康隆 申請(qǐng)人:株式會(huì)社拓普康