JP2946629B2 - 光ビーム位置検出装置 - Google Patents
光ビーム位置検出装置Info
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- JP2946629B2 JP2946629B2 JP11738590A JP11738590A JP2946629B2 JP 2946629 B2 JP2946629 B2 JP 2946629B2 JP 11738590 A JP11738590 A JP 11738590A JP 11738590 A JP11738590 A JP 11738590A JP 2946629 B2 JP2946629 B2 JP 2946629B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- light beam
- light receiving
- receiving element
- wedge
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光ビームの位置検出装置に関するものであ
る。
る。
従来、この装置に近いものに例えば電子レベル等から
水平、垂直にスキャンされたレーザービームを受光する
レベルセンサーがある。この装置は、高ビームの中心の
みを検出するものでレベルセンサーを光ビームの走査方
向と直交する方向（以下測定方向と称する）に動かすこ
とにより、光ビームの中心位置をさがすものである。光
ビームの中心位置がみつかったらレベルセンサーは表示
装置やブザー音で、それを知らせるものになっている。
水平、垂直にスキャンされたレーザービームを受光する
レベルセンサーがある。この装置は、高ビームの中心の
みを検出するものでレベルセンサーを光ビームの走査方
向と直交する方向（以下測定方向と称する）に動かすこ
とにより、光ビームの中心位置をさがすものである。光
ビームの中心位置がみつかったらレベルセンサーは表示
装置やブザー音で、それを知らせるものになっている。
この装置の原理の一つとしてクサビ形の受光素子を２
つ互いにクサビ形状が反対になるように測定方向に配置
したものがある。
つ互いにクサビ形状が反対になるように測定方向に配置
したものがある。
それらの２つのクサビ形の受光素子の出力が等しくな
ったとき光ビームの中心として検出し、その他の所では
ビーム位置が上又は下という大まかな表示をするもので
ある。
ったとき光ビームの中心として検出し、その他の所では
ビーム位置が上又は下という大まかな表示をするもので
ある。
上記の如き従来の技術に於いては、光ビームの中心の
みを検知することにとどまり、測定物の相対変化量が検
出できないという欠点がある。
みを検知することにとどまり、測定物の相対変化量が検
出できないという欠点がある。
又、クサビ形受光装置の製作にあたり、例えばフォト
ダイオードの場合大面積が必要なため高価なものとなっ
てしまう。更に光ビームの検出範囲を拡げようとして
も、受光素子の原板であるウェハの大きさに限度がある
ため大面積のクサビ形受光素子は製造不可能という問題
点もあった。本発明は従来装置の問題点に鑑みてなされ
たもので、光ビームの位置を任意に検知することがで
き、しかも広範囲で測定可能な光ビーム位置検出装置を
提供することを目的とする。
ダイオードの場合大面積が必要なため高価なものとなっ
てしまう。更に光ビームの検出範囲を拡げようとして
も、受光素子の原板であるウェハの大きさに限度がある
ため大面積のクサビ形受光素子は製造不可能という問題
点もあった。本発明は従来装置の問題点に鑑みてなされ
たもので、光ビームの位置を任意に検知することがで
き、しかも広範囲で測定可能な光ビーム位置検出装置を
提供することを目的とする。
上記目的のために本発明においては、測定装置本体か
ら走査される光ビームを受光して被測定物の絶対位置及
び相対移動量を検出する光ビーム位置検出装置におい
て、 前記光ビームの走査方向と直交する方向の一方向に面
積がリニアに増大するクサビ形の第１受光素子と該第１
受光素子と同一形状で他方向に面積がリニアに増大する
第２受光素子とを前記光ビームの走査方向に並置して成
る受光部材を前記走査方向と直交する方向に所定数等間
隔に配置した受光手段（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、
Ｈ、Ｉ、Ｊ）と、該受光手段からの出力信号を検出する
と共にアナログ信号に変換して出力する検出手段（11）
と、 該検出手段（11）からのアナログ信号を受け、前記光
ビームの走査された前記受光素子に対応させてあらかじ
め定められた係数を乗じその積の総和から光ビームの位
置を演算する手段（12）を有することを課題解決の手段
とするものである。
ら走査される光ビームを受光して被測定物の絶対位置及
び相対移動量を検出する光ビーム位置検出装置におい
て、 前記光ビームの走査方向と直交する方向の一方向に面
積がリニアに増大するクサビ形の第１受光素子と該第１
受光素子と同一形状で他方向に面積がリニアに増大する
第２受光素子とを前記光ビームの走査方向に並置して成
る受光部材を前記走査方向と直交する方向に所定数等間
隔に配置した受光手段（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、
Ｈ、Ｉ、Ｊ）と、該受光手段からの出力信号を検出する
と共にアナログ信号に変換して出力する検出手段（11）
と、 該検出手段（11）からのアナログ信号を受け、前記光
ビームの走査された前記受光素子に対応させてあらかじ
め定められた係数を乗じその積の総和から光ビームの位
置を演算する手段（12）を有することを課題解決の手段
とするものである。
本発明では一定の形状の２個のクサビ形受光素子を逆
方向に並べて組み合わせ測定方向に直線状に複数配置さ
せると共に測定範囲の拡大されたクサビ形受光装置の大
きさに見立てるように成したので、測定範囲において、
２つの大きな見かけ上のクサビ形状によって、あらかじ
め想定できる面積比を演算することが出来るので、光ビ
ームの中心の位置を正確に読みとることが出来る。
方向に並べて組み合わせ測定方向に直線状に複数配置さ
せると共に測定範囲の拡大されたクサビ形受光装置の大
きさに見立てるように成したので、測定範囲において、
２つの大きな見かけ上のクサビ形状によって、あらかじ
め想定できる面積比を演算することが出来るので、光ビ
ームの中心の位置を正確に読みとることが出来る。
又、クサビ形受光素子は製造容易な形状なので、これ
を複数用いることにより測定範囲を拡大することが出来
る。
を複数用いることにより測定範囲を拡大することが出来
る。
第４図は本発明の基本原理を示す図で、第１のクサビ
形受光素子１と第２のクサビ形受光素子２は同面積、同
クサビ形状であり、測定方向に対して、それぞれ面積が
増減するよう反対に配置されている。光ビームが前記第
１、第２のクサビ形受光素子１、２の任意の位置を横切
ったとき、斜線部で示した1A、2Bの面積比に順じた出力
が得られる。これらの２つの出力（面積）1A、2Bより、
光ビームの中心を求めるもので、例えば求める絶対値を
ｘとし、クサビ形受光素子の高さをＬとすると、 の式より、ｘが算出される。
形受光素子１と第２のクサビ形受光素子２は同面積、同
クサビ形状であり、測定方向に対して、それぞれ面積が
増減するよう反対に配置されている。光ビームが前記第
１、第２のクサビ形受光素子１、２の任意の位置を横切
ったとき、斜線部で示した1A、2Bの面積比に順じた出力
が得られる。これらの２つの出力（面積）1A、2Bより、
光ビームの中心を求めるもので、例えば求める絶対値を
ｘとし、クサビ形受光素子の高さをＬとすると、 の式より、ｘが算出される。
第１図は本発明の実施例であり、装置の構成を表わし
たものである。クサビ形受光素子Ａ〜Ｊは測定方向に直
線状に並んでいる。光ビームがクサビ形受光素子Ａ〜Ｊ
に照射されたときにその光量に伴なうクサビ形受光素子
からのアナログ出力を検出する検出回路11がそれぞれに
接続されている。検出回路11によって検出された各出力
はCPU12に入力し、CPU12で処理された光ビーム位置情報
を表示器13によって表示される構成になっている。
たものである。クサビ形受光素子Ａ〜Ｊは測定方向に直
線状に並んでいる。光ビームがクサビ形受光素子Ａ〜Ｊ
に照射されたときにその光量に伴なうクサビ形受光素子
からのアナログ出力を検出する検出回路11がそれぞれに
接続されている。検出回路11によって検出された各出力
はCPU12に入力し、CPU12で処理された光ビーム位置情報
を表示器13によって表示される構成になっている。
第１図の動作について説明する。
まず、第２図、（Ａ）の受光素子群Ａ〜Ｊは、ａ×ｂ
の長方形を対角線で２分割し、クサビ形受光素子ＡとＢ
（ＣとＤ、ＥとＦ、ＧとＨ、ＩとＪ）である。今、この
クサビ形受光素子Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈに光ビーム（斜線部）
が照射されたとき、それぞれの光量は第１図に示す、ピ
ークホールド回路を有するアナログ回路11によりアナロ
グ電気量に変換される。各々のアナログ量はCPU12によ
り処理される。ここで第４図に示したクサビ形の原理に
則って光ビームの位置を検出するため、第２図（Ｂ）に
示すようにＷ×Ｌαの拡大されたクサビ形受光素子21、
22（クサビ形受光素子Ａ、Ｂの相似形）にみたてるので
ある。第２図（Ｂ）において斜線部で示した受光素子群
Ａ〜Ｊは、実在するものを意味し、その他の受光素子群
Ａ〜Ｊはみかけ上のものである。このように拡大された
クサビ形受光素子21、22をみかけ上つくる手段として、
実在するクサビ形受光素子Ａ〜Ｊにそれぞれ２種類の倍
率をかけ加算するのである。
の長方形を対角線で２分割し、クサビ形受光素子ＡとＢ
（ＣとＤ、ＥとＦ、ＧとＨ、ＩとＪ）である。今、この
クサビ形受光素子Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈに光ビーム（斜線部）
が照射されたとき、それぞれの光量は第１図に示す、ピ
ークホールド回路を有するアナログ回路11によりアナロ
グ電気量に変換される。各々のアナログ量はCPU12によ
り処理される。ここで第４図に示したクサビ形の原理に
則って光ビームの位置を検出するため、第２図（Ｂ）に
示すようにＷ×Ｌαの拡大されたクサビ形受光素子21、
22（クサビ形受光素子Ａ、Ｂの相似形）にみたてるので
ある。第２図（Ｂ）において斜線部で示した受光素子群
Ａ〜Ｊは、実在するものを意味し、その他の受光素子群
Ａ〜Ｊはみかけ上のものである。このように拡大された
クサビ形受光素子21、22をみかけ上つくる手段として、
実在するクサビ形受光素子Ａ〜Ｊにそれぞれ２種類の倍
率をかけ加算するのである。
つまり、クサビ形受素子21の総面積S1はS1＝（Ａ×
５）＋（Ｂ×４）＋（Ｃ×４）＋（Ｄ×３）＋（Ｅ×
３）＋（Ｆ×２）＋（Ｇ×２）＋（Ｈ×１）＋（Ｉ×
１）＋（Ｊ×０）となり、同じようにクサビ形受光素子
22の総面積S2はS2＝（Ｊ×５）＋（Ｉ×４）＋（Ｈ×
４）＋（Ｇ×３）＋（Ｆ×３）＋（Ｅ×２）＋（Ｄ×
２）＋（Ｃ×１）＋（Ｂ×１）＋（Ａ×０）となる。こ
のように、クサビ形受光素子Ａ〜Ｊに特定の倍率を２種
類に分けて乗じ加算することにより、クサビ形受光素子
Ａ、Ｂの面積の25倍拡大された、みかけ上のクサビ形受
光素子21、22が構成されることになる。
５）＋（Ｂ×４）＋（Ｃ×４）＋（Ｄ×３）＋（Ｅ×
３）＋（Ｆ×２）＋（Ｇ×２）＋（Ｈ×１）＋（Ｉ×
１）＋（Ｊ×０）となり、同じようにクサビ形受光素子
22の総面積S2はS2＝（Ｊ×５）＋（Ｉ×４）＋（Ｈ×
４）＋（Ｇ×３）＋（Ｆ×３）＋（Ｅ×２）＋（Ｄ×
２）＋（Ｃ×１）＋（Ｂ×１）＋（Ａ×０）となる。こ
のように、クサビ形受光素子Ａ〜Ｊに特定の倍率を２種
類に分けて乗じ加算することにより、クサビ形受光素子
Ａ、Ｂの面積の25倍拡大された、みかけ上のクサビ形受
光素子21、22が構成されることになる。
第２図（Ａ）において、ａ＝9mm、ｂ＝30mm、Ｌ＝150
mm、光ビームの径28mm（実際にはわからなくても良い）
とすると、受光素子Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈのアナログ量はＥ＝
21.6、Ｆ＝86.4、Ｇ＝105.6、Ｈ＝38.4となり、第１
図、アナログ回路11により検出される。
mm、光ビームの径28mm（実際にはわからなくても良い）
とすると、受光素子Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈのアナログ量はＥ＝
21.6、Ｆ＝86.4、Ｇ＝105.6、Ｈ＝38.4となり、第１
図、アナログ回路11により検出される。
次にCPU12によりそれぞれのアナログ量より、21A＝
（Ｅ×３）＋（Ｆ×２）＋（Ｇ×２）＋（Ｈ×１）、22
B＝（Ｈ×４）＋（Ｇ×３）＋（Ｆ×３）＋（Ｅ×２）
で算出される。
（Ｅ×３）＋（Ｆ×２）＋（Ｇ×２）＋（Ｈ×１）、22
B＝（Ｈ×４）＋（Ｇ×３）＋（Ｆ×３）＋（Ｅ×２）
で算出される。
その結果21A＝487.2mm2、22B＝772.8mm2となりこの値
を の式に入れると、ｘ＝58mmが求められる。第３図は受光
部のみの他の実施例の斜視図である。クサビ形状パター
ン有したマスク31と受光素子アレイ32で構成されてい
る。マスク31の斜線部は遮光部でありクサビ形パターン
Ａ〜Ｊは光透過部である。受光素子アレイ32の受光素子
Ａ〜Ｊはマスク31のクサビ形パターンＡ〜Ｊとそれぞれ
位置合わせがしてあり、マスク31のクサビ形パターンＡ
〜Ｊの光ビーム、照射による光の増減を受光素子Ａ〜Ｊ
に伝えるものである。以上の構成なので第１図の実施例
と同様にして、光ビームの位置を検出することができ
る。
を の式に入れると、ｘ＝58mmが求められる。第３図は受光
部のみの他の実施例の斜視図である。クサビ形状パター
ン有したマスク31と受光素子アレイ32で構成されてい
る。マスク31の斜線部は遮光部でありクサビ形パターン
Ａ〜Ｊは光透過部である。受光素子アレイ32の受光素子
Ａ〜Ｊはマスク31のクサビ形パターンＡ〜Ｊとそれぞれ
位置合わせがしてあり、マスク31のクサビ形パターンＡ
〜Ｊの光ビーム、照射による光の増減を受光素子Ａ〜Ｊ
に伝えるものである。以上の構成なので第１図の実施例
と同様にして、光ビームの位置を検出することができ
る。
以上のように本発明によればクサビ形状の面積比を利
用して、簡単に任意の光ビーム位置を読みとることがで
きる効果がある。
用して、簡単に任意の光ビーム位置を読みとることがで
きる効果がある。
又、クサビ形受光素子の形状が単純なので、測定範囲
拡大のためにあまり制限することなく容易に多数個用い
ることができる利点もある。
拡大のためにあまり制限することなく容易に多数個用い
ることができる利点もある。
第１図は本発明による装置の実施例の構成図、第２図は
第１図の受光部の検出原理の説明図であり、第２図
（Ａ）はクサビ形受光素子の配列を示す図、第２図
（Ｂ）は拡大された受光素子にみたてた図、第３図は本
発明による他の実施例の受光部の斜視図、第４図は本発
明によるクサビ形状の面積比検出の基本原理を説明する
図である。 〔主要部分の符号の説明〕 Ａ〜Ｊ……クサビ形受光素子、 11……検出回路、12……CPU、 13……表示器
第１図の受光部の検出原理の説明図であり、第２図
（Ａ）はクサビ形受光素子の配列を示す図、第２図
（Ｂ）は拡大された受光素子にみたてた図、第３図は本
発明による他の実施例の受光部の斜視図、第４図は本発
明によるクサビ形状の面積比検出の基本原理を説明する
図である。 〔主要部分の符号の説明〕 Ａ〜Ｊ……クサビ形受光素子、 11……検出回路、12……CPU、 13……表示器
Claims (5)
- 【請求項１】測定装置本体から走査される光ビームを受
光して、被測定物の位置を検出する光ビーム位置検出装
置において、 前記光ビームの走査方向と直交する方向の一方向に面積
がリニアに増大する第１受光素子と、該第１受光素子と
同一形状で他方向に面積がリニアに増大する第２受光素
子とを前記光ビームの走査方向に並置して成る受光部材
を前記走査方向と直交する方向に所定数等間隔に配置し
た受光手段と、 該受光手段からの出力信号を検出する検出手段と、 該検出手段からの出力信号を受け、光ビームの走査位置
を演算する演算手段を有することを特徴とする光ビーム
位置検出装置。 - 【請求項２】前記演算手段は、前記検出手段からの出力
信号に前記各受光素子の位置に応じて定めた第１の係数
と第２の係数とからなる所定の係数を乗じ、各係数群毎
の積の総和から光ビームの位置を演算する演算手段を有
することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光ビ
ーム位置検出装置。 - 【請求項３】前記受光手段の前記受光部材の数がＮであ
り、前記受光手段の一端からｎ番目の受光部材の第１受
光素子に対する第１の係数がＮ、第２受光素子に対する
第１の係数がＮ−１であり、該各受光素子に対する第２
の係数が前記第１の係数とＮの補数をなすことを特徴と
する特許請求の範囲第１項又は第２項記載の光ビーム位
置検出装置。 - 【請求項４】前記第１受光素子と第２受光素子とは、夫
々、光ビームの走査方向と直交する方向に面積がリニア
に変化する光透過部を有するマスク部材と該マスク部材
を透過した光を受光する受光素子とからなることを特徴
とする特許請求の範囲第１項乃至第３項記載の光ビーム
位置検出装置。 - 【請求項５】前記検出手段は、ピークホールド回路を含
むことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項記
載の光ビーム位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11738590A JP2946629B2 (ja) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | 光ビーム位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11738590A JP2946629B2 (ja) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | 光ビーム位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0413918A JPH0413918A (ja) | 1992-01-17 |
| JP2946629B2 true JP2946629B2 (ja) | 1999-09-06 |
Family
ID=14710342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11738590A Expired - Lifetime JP2946629B2 (ja) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | 光ビーム位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2946629B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5531982A (en) | 1987-01-30 | 1996-07-02 | Colgate Palmolive Company | Antimicrobial oral composition |
| JP2007298487A (ja) * | 2006-05-08 | 2007-11-15 | Nippo Corporation:Kk | レーザ受光器およびレーザ受光器による高さ測定方法 |
| JP2015160398A (ja) * | 2014-02-28 | 2015-09-07 | セイコーエプソン株式会社 | 液体吐出装置、および、液体吐出装置の偏位量検出方法 |
-
1990
- 1990-05-07 JP JP11738590A patent/JP2946629B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0413918A (ja) | 1992-01-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100702 Year of fee payment: 11 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |