專利名稱：激光轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可發(fā)射激光束進(jìn)行掃描，形成基準(zhǔn)線、基準(zhǔn)面的激光轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置。
土木建筑領(lǐng)域中，為了確定高處的基準(zhǔn)位置，鉛直位置，往往使用各種可用偏振光束在水平面內(nèi)或者豎直平面內(nèi)回轉(zhuǎn)掃描的激光轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置。例如，在室內(nèi)做內(nèi)裝修作業(yè)時(shí)，往往要用激光束先在壁上打出墨線，以此基準(zhǔn)來(lái)確定窗框的高度，或者是用激光束在天花板上打出墨線，從而確定熒光燈的安裝位置。
近年來(lái)，隨著可見(jiàn)半導(dǎo)體激光器的實(shí)用化，已出現(xiàn)使用這種可見(jiàn)半導(dǎo)體激光器的激光轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置，從而可進(jìn)行目視作業(yè)。從確保作業(yè)者的安全角度考慮，需限制這種激光轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置的激光輸出功率。因此，在需要目視確認(rèn)入射偏振光束之反射的作業(yè)中，測(cè)定的作業(yè)距離均比較短。
由此，圖9所示的那種可使入射偏振光束往復(fù)掃描，以提高偏振光之反射光束視在輝度，增長(zhǎng)作業(yè)距離的激光轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置亦已實(shí)用化，為在適當(dāng)范圍內(nèi)往復(fù)掃描，必需獲知掃描位置。為此這種激光轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置在壁面8等作業(yè)地點(diǎn)設(shè)置目標(biāo)反射體2，通常檢測(cè)來(lái)自該目標(biāo)反射體2的偏振光反射束，來(lái)檢知目標(biāo)反射體的位置。該激光轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置的裝置主體1具有可發(fā)射激光束的轉(zhuǎn)動(dòng)部件4，轉(zhuǎn)動(dòng)該轉(zhuǎn)動(dòng)部件4，使激光束作環(huán)形掃描，以檢知偏振反射光束的位置。往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件4，使激光束以所述目標(biāo)反射體2之中心在所需范圍內(nèi)做往復(fù)掃描。
對(duì)于這種激光轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置來(lái)說(shuō)，為確保識(shí)別目標(biāo)反射體，若射出的光為偏振光，則由目標(biāo)反射體反射的偏振光應(yīng)與射出光的偏振方向不同。玻璃面等就不能作反射體，因?yàn)樗鼈兙哂斜３制穹较蚨瓷涞男再|(zhì)，不能做這種識(shí)別。
所述激光轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置的結(jié)構(gòu)為測(cè)出目標(biāo)反射體，在所需的設(shè)定范圍內(nèi)往復(fù)掃描，以致往復(fù)掃描的范圍是固定的，而且當(dāng)移去目標(biāo)反射體時(shí)，不再進(jìn)行往復(fù)掃描，只能為全圓周掃描。由此，現(xiàn)有的激光轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置必須在要進(jìn)行刻畫(huà)的位置處設(shè)置目標(biāo)反射體，而且，當(dāng)要對(duì)水平線等在所需范圍內(nèi)打出墨線時(shí)，必須在兩個(gè)位置設(shè)置目標(biāo)反射體，在該二位置分別進(jìn)行刻畫(huà)。再有，若要刻畫(huà)的地方為天花板等時(shí)，需用梯子等進(jìn)行復(fù)雜作業(yè)。
本發(fā)明旨在簡(jiǎn)化基準(zhǔn)位置刻畫(huà)、打出墨線等操作，使得在易于改變激光束往復(fù)掃描范圍的同時(shí)，即使移去目標(biāo)反射體也能維持往復(fù)掃描狀態(tài)。另一目的即要能確實(shí)區(qū)分目標(biāo)反射體與非目標(biāo)反射體，以便能確實(shí)地測(cè)出目標(biāo)反射體。
本發(fā)明的激光轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置具有主體部分，它由發(fā)光組件、使激光束轉(zhuǎn)動(dòng)掃描的掃描組件、檢測(cè)目標(biāo)反射體反射光的反射光檢測(cè)組件及檢測(cè)激光束照射方向角度的角度檢測(cè)組件構(gòu)成；掃描控制部分，它根據(jù)所述角度檢測(cè)組件和反射光檢測(cè)組件的檢測(cè)結(jié)果控制激光束掃描范圍，還具有轉(zhuǎn)動(dòng)控制部分，它在所述掃描范圍內(nèi)驅(qū)動(dòng)掃描電動(dòng)機(jī)。
掃描控制部分具有根據(jù)所述角度檢測(cè)組件和反射光檢測(cè)組件的檢測(cè)結(jié)果算出掃描范圍的運(yùn)算組件以及存儲(chǔ)該掃描范圍的存儲(chǔ)組件。它可以檢測(cè)并存儲(chǔ)目標(biāo)反射體的第一方向，檢測(cè)并存儲(chǔ)第二方向上的目標(biāo)反射體，從而以第一方向?yàn)槠瘘c(diǎn)，在其與第二方向間往復(fù)掃描。它可按自目標(biāo)反射體檢出時(shí)間起經(jīng)預(yù)定時(shí)間并且存儲(chǔ)該目標(biāo)反射體方向的方式改變掃描范圍?？稍诮?jīng)過(guò)目標(biāo)反射體檢出時(shí)間的預(yù)定時(shí)間后，用該目標(biāo)反射體設(shè)定了掃描范圍以后，移去目標(biāo)反射體，并用掃描控制部分存儲(chǔ)掃描范圍。它可在存儲(chǔ)了掃描范圍后，于反射光檢測(cè)部分再次測(cè)到目標(biāo)反射體時(shí)解除該掃描范圍存儲(chǔ)。
當(dāng)自主體部分射出的激光束為偏振光束時(shí)，所述主體部分還可具有檢測(cè)目標(biāo)反射體偏振光反射束的第一檢測(cè)組件，檢測(cè)與偏振光反射束不同的目標(biāo)反射體之偏振光束的第二檢測(cè)組件，以及比較第一檢測(cè)組件的輸出與第二檢測(cè)組件的輸出，用以識(shí)別目標(biāo)反射體的反射光束檢測(cè)回路。
若所述目標(biāo)反射體的反射畫(huà)至少有兩個(gè)反射部分，則目標(biāo)反射體的至少兩個(gè)反射部分為偏振光保持反射部分和/或偏振光變換反射部分。而且，其中的至少一個(gè)為偏振光保持反射部分者可保持所述偏振光入射束的偏振方向并射出偏振光反射束；至少一個(gè)為偏振光變換反射部分者可改變所述偏振光入射束的偏振方向并射出偏振光反射束。另外，目標(biāo)反射體的至少一個(gè)反射部分僅由反射層構(gòu)成，作為偏振光保持反射部分，可保持偏振光入射束的偏振方向并射出偏振光反射束；至少一個(gè)反射部分由雙折射層和反射層構(gòu)成，作為偏振光變換反射部分，可改變偏振光入射束的偏振方向并射出偏振光反射束。而且，它可由目標(biāo)反射體的反射光束檢測(cè)出偏振光變換反射部分與偏振光保持反射部分的界面?？蓪⒛繕?biāo)反射體的反射部分設(shè)在基板上，并形成與反射部分鄰接的基板露出部分。
圖1是表示本發(fā)明一種具體實(shí)施例的方框圖；圖2是表示該實(shí)施例中反射光束檢測(cè)回路的方框圖；圖3是表示該實(shí)施例中轉(zhuǎn)動(dòng)方向控制部分的方框圖；圖4是表示用于所述反射光束檢測(cè)回路的信號(hào)波形說(shuō)明圖；圖5是表示目標(biāo)反射體的斜視說(shuō)明圖；圖6A是表示所述目標(biāo)反射體與偏振光入射束間關(guān)系之說(shuō)明圖；圖6B是表示目標(biāo)反射體和由目標(biāo)反射體輸出信號(hào)間關(guān)系的說(shuō)明圖；圖7是表示本發(fā)明一種具體實(shí)施例的動(dòng)作方式流程圖；圖7A-7E是表示其它目標(biāo)反射體實(shí)例的示意圖；圖8是表示本發(fā)明一種具體實(shí)施例的動(dòng)作方式說(shuō)明圖；圖9是表示現(xiàn)有實(shí)例的動(dòng)作方式說(shuō)明圖。
以下對(duì)照


本發(fā)明的一種具體實(shí)施例。
圖1示出按照本發(fā)明構(gòu)造的激光轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置。該激光轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置由轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置主體1和與該主體1分離配置的目標(biāo)反射體2構(gòu)成。
首先說(shuō)明轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置主體1。
轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置主體1由發(fā)光部分3、轉(zhuǎn)動(dòng)部分4、反射光檢測(cè)部分5、掃描控制部分6和發(fā)光部件激勵(lì)部分7構(gòu)成。
以下說(shuō)明所述發(fā)光部分3。
在發(fā)射線偏振光入射束的激光二極管10的光軸上，從該激光二極管10一側(cè)起，依次設(shè)置準(zhǔn)直鏡11、第一λ/4雙折射部件12及開(kāi)孔反射鏡13。從所述激光二極管10射出的線偏振光射束被所述準(zhǔn)直鏡11變?yōu)槠叫泄馐?，再由所述第一?4雙折射部件12變換成圓偏振光。圓偏振光射束通過(guò)開(kāi)孔反射鏡13，射向轉(zhuǎn)動(dòng)部分4。
所述轉(zhuǎn)動(dòng)部分4將自發(fā)光部分3入射的偏振光射束沿水平方向射出、掃描。能夠?qū)l(fā)光部分3的偏振光射束光軸變向90°的五棱鏡14被裝設(shè)于以所述偏振光射束光軸為心轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)支承臺(tái)15上。該轉(zhuǎn)動(dòng)支承臺(tái)15經(jīng)從動(dòng)齒輪16、驅(qū)動(dòng)齒輪17與掃描電動(dòng)機(jī)18相連。由編碼器19檢測(cè)該轉(zhuǎn)動(dòng)支承臺(tái)15之轉(zhuǎn)動(dòng)；該編碼器19測(cè)得之信號(hào)被送入所述掃描控制部分6。
來(lái)自所述目標(biāo)反射體2的偏振光反射束入射至該轉(zhuǎn)動(dòng)部分4。入射到所述五棱鏡14的偏振光反射束被變向，至所述開(kāi)孔反射鏡13，并由該開(kāi)孔反射鏡13將偏振光反射束入射到反射光檢測(cè)部分5。
以下說(shuō)明所述反射光檢測(cè)部分5。
沿所述開(kāi)孔反射鏡13的反射光軸，從該開(kāi)孔反射鏡13一側(cè)順次設(shè)置聚光鏡20、第二λ/4雙折射部件21、針孔22、偏振光射束分離器23、由充電二極管等構(gòu)成的第一光接收器24。還在所述偏振光射束分離器23的反射光軸上設(shè)置由光電二極管等構(gòu)成的第二光接收器25。將所述第一光接收器24、第二光接收器25的輸出送至反射光束檢測(cè)回路26。
偏振光射束分離器23將入射到反射光檢測(cè)部分5的偏振光反射束分束，并入射到所述第一和第二光接收器24和25。由于所述第二λ/4雙折射部件21與所述偏振光射束分離器23的配置，使前述發(fā)光部分3射出又返回主體的偏振光射束兩次透過(guò)λ/4雙折射部件，從而使具有與偏振光反射束之偏振方向一致的偏振方向之光束射向所述第一光接收器24，并使偏振方向與發(fā)光部分3射出之偏振光束同方向、回到主體的偏振光反射束射向第二光接收器25。
對(duì)照?qǐng)D2，說(shuō)明所述反射光束檢測(cè)回路26的一種具體實(shí)施例。
所述第一、第二光接收器24和25的輸出經(jīng)放大器31和35輸入差動(dòng)放大器32，而該差動(dòng)放大器32的輸出經(jīng)同步檢測(cè)器33會(huì)合輸入差動(dòng)放大器34。另外，所述第一、第二光接收器24和25的輸出還經(jīng)前述放大器31和35輸入加法放大器36，該加法放大器36的輸出經(jīng)同步檢測(cè)器38會(huì)合輸入差動(dòng)放大器39。所述差動(dòng)放大器39及前述差動(dòng)放大器34的輸出被送至掃描控制部分6。
所述反射光束檢測(cè)回路26還有振蕩回路40。振蕩回路40向所述同步檢測(cè)器33和38輸出同步檢波用的時(shí)鐘信號(hào)，同時(shí)向前述發(fā)光部件激勵(lì)部分7發(fā)出脈沖調(diào)制所需要的時(shí)鐘信號(hào)。而所述發(fā)光部件激勵(lì)部分7根據(jù)反射光束檢測(cè)回路26來(lái)的時(shí)鐘信號(hào)對(duì)所述激光二極管10所射出的偏振光射束進(jìn)行脈沖調(diào)制。
所述掃描控制部分6由CPU42、角度檢測(cè)部分43、轉(zhuǎn)動(dòng)方向控制部分44及轉(zhuǎn)動(dòng)控制部分45構(gòu)成。由前述編碼器19輸出的信號(hào)輸入到所述角度檢測(cè)部分43，同時(shí)，所述反射光束檢測(cè)回路26輸出的信號(hào)輸入到CPU42。
所述角度檢測(cè)部分43以計(jì)數(shù)來(lái)自編碼器19之信號(hào)等方式，測(cè)出偏振光射束出射方向的角度，并將測(cè)得之角度信號(hào)送至所述CPU42、轉(zhuǎn)動(dòng)方向控制部分44。所述CPU42以來(lái)自前述反射光束檢測(cè)回路26的信號(hào)識(shí)別目標(biāo)反射體2，并由所述角度檢測(cè)部分43的信號(hào)判斷其方向。另外，所述CPU42還可用來(lái)予圖示的外部組件相對(duì)于目標(biāo)點(diǎn)，即目標(biāo)反射體2設(shè)定并輸入往復(fù)掃描的角寬度，由該角寬度算出反轉(zhuǎn)位置α、β(后述)，并將反轉(zhuǎn)位置信號(hào)送入所述轉(zhuǎn)動(dòng)方向控制部分44。該轉(zhuǎn)動(dòng)方向控制部分44根據(jù)來(lái)自前述CPU42、角度檢測(cè)部分43的信號(hào)算出反轉(zhuǎn)信號(hào)，并將該反轉(zhuǎn)信號(hào)輸出至所述轉(zhuǎn)動(dòng)控制部分45。轉(zhuǎn)動(dòng)控制部分45根據(jù)該反轉(zhuǎn)信號(hào)控制掃描電動(dòng)機(jī)18的轉(zhuǎn)動(dòng)，使得自所述轉(zhuǎn)動(dòng)部分4射出的偏振光射束在小范圍內(nèi)進(jìn)行往復(fù)掃描。
所述轉(zhuǎn)動(dòng)方向控制部分44的構(gòu)成被示于圖3，它由數(shù)字比較器47、數(shù)字比較器49、自鎖電路46、自鎖電路48、“與”門(mén)50、“與”門(mén)51、“與”門(mén)53、“或”門(mén)52及倒相放大器54構(gòu)成。
通過(guò)自鎖電路46和48將來(lái)自前述CPU42的反轉(zhuǎn)位置信號(hào)輸入所述數(shù)字比較器47和49，并將來(lái)自所述CPU42的自鎖信號(hào)輸入所述自鎖電路46和48。另外，將來(lái)自角度檢測(cè)部分43的角度信號(hào)也輸入所述數(shù)字比較器47和49。來(lái)自所述數(shù)字比較器47、49的信號(hào)經(jīng)“與”門(mén)50和51輸入“或”門(mén)52。來(lái)自角度檢測(cè)部分43的轉(zhuǎn)動(dòng)方向信號(hào)被輸入“與”門(mén)50，同時(shí)，來(lái)自所述角度檢測(cè)部分43的轉(zhuǎn)動(dòng)方向信號(hào)經(jīng)倒相放大器54倒相后輸入“與”門(mén)51。所述“或”門(mén)52的輸出及來(lái)自所述CPU42的轉(zhuǎn)動(dòng)方向控制部分禁止信號(hào)均被輸入“與”門(mén)53；該“與”門(mén)53的輸出被送至前述轉(zhuǎn)動(dòng)控制部分45。
繼而，在圖5中說(shuō)明前述之目標(biāo)反射體2。
基板27上形成反射層28，圖中左半部貼以λ/4雙折射部件29，反射層28的露出部分構(gòu)成保持入射光束偏振方向反射的偏振光保持反射部分，而λ/4雙折射部件29部分構(gòu)成相對(duì)于入射光束改變偏振方向反射的偏振光變換反射部分。所述反射層28由再現(xiàn)性反射材料構(gòu)成，布置有多個(gè)微小隅角棱鏡，以及球面反射體等。所述λ/4雙折射部件29的作用在于，使偏振光反射束相對(duì)于入射光束發(fā)生λ/4的相位差。
以下說(shuō)明工作過(guò)程。先說(shuō)明對(duì)目標(biāo)反射體2的檢測(cè)。
激光二極管10受所述發(fā)光部件激勵(lì)部分7的激勵(lì)所發(fā)出的偏振光射束按所述振蕩器40產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)被調(diào)制。由所述激光二極管10發(fā)出的線偏振光射束被所述準(zhǔn)直鏡11變?yōu)槠叫泄馐?，再透過(guò)所述第一λ/4雙折射部件12，成為圓偏振光射束。圓偏振光射束穿過(guò)所述開(kāi)孔反射鏡13，再由所述五棱鏡14變?yōu)樗椒较蛏涑觥?br> 前述掃描電動(dòng)機(jī)18經(jīng)驅(qū)動(dòng)齒輪17、從動(dòng)齒輪16使五棱鏡14轉(zhuǎn)動(dòng)。最初，所述五棱鏡14的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍為全圓周，所以五棱鏡14射出的偏振光射束為全圓周掃描。
由全圓周掃描的偏振光射束掃過(guò)所述目標(biāo)反射體2。掃過(guò)反射體2時(shí)，偏振光射束被該目標(biāo)反射體2反射，該偏振光反射束入射到前述五棱鏡14。
如前所述，目標(biāo)反射體2的半邊為單反射層28，而另半邊貼有λ/4雙折射部件29。由此，由反射層28露出部分反射的偏振光反射束是保持入射偏振光射束之偏振狀態(tài)的圓偏振光，而透過(guò)所述λ/4雙折射部件29，被反射層28反射，再透過(guò)所述λ/4雙折射部件29的偏振光反射光束相對(duì)于入射偏振光射束之偏振狀態(tài)是有λ/2相位差的圓偏振光。
被目標(biāo)反射體2反射的偏振光反射光束由所述五棱鏡14轉(zhuǎn)向90°入射到開(kāi)孔反射鏡13，該開(kāi)孔反射鏡13向著聚光鏡20反射所述的反射光束。聚光鏡20將反射光束以會(huì)聚光形式射向第二λ/4雙折射部件21。第二λ/4雙折射部件21將反射回來(lái)的圓偏振光變換為線偏振光，射向針孔22。由于像前述那樣，被反射層28露出部分反射的反射光束與被λ/4雙折射部件29反射的反射光束差λ/2相位，所以，被所述第二λ/4雙折射部件21變換為線偏振光的兩束反射光的偏振平面相差90°。
如果針孔22不正對(duì)與主體射出之偏振光射束相對(duì)應(yīng)的光軸，就不會(huì)產(chǎn)生使反射光束射向光接收器24和25的作用。通過(guò)該針孔22的反射光束射向前述之偏振光射束分離器23。
該偏振光射束分離器23令偏振方向與發(fā)光部件3射出之偏振光射束偏振方向差180°的偏振光透過(guò)，而令偏振方向與發(fā)光部件3射出之偏振光射束偏振方向差90°的偏振光受到反射。透過(guò)偏振光射束分離器23的反射光束被該偏振光射束分離器23分成正交的偏振光成分；前述光接收器24和25分別接收被分割的反射光束。
第一光接收器24和第二光接收器25接收光量的情況是出于所述第二λ/4雙折射部件21與偏振光射束分離器23的關(guān)系，在主體外面兩次透射過(guò)λ/4雙折射部件，即由所述目標(biāo)反射體2之λ/4雙折射部件29部分反射的偏振光反射束射入反射光檢測(cè)部件5時(shí)，入射到所述第一光接收器24的光量多于入射到所述第二光接收器25的光量；而未透射過(guò)λ/4雙折射部件，即由目標(biāo)反射體2之反射層28露出部分或其它反射體反射的偏振光反射束射入時(shí)，入射到所述第二光接收器25的光量多于入射到所述第一光接收器24的光量。
而且，依據(jù)入射到第一光接收器24、第二光接收器25偏振光反射束的光量差，即可識(shí)別入射的偏振光反射束是由所述目標(biāo)反射體2的反射層28露出部分反射的，亦或是由所述λ/4雙折射部件29部分反射的。
對(duì)照?qǐng)D4，以給出愈為詳細(xì)的敘述。
對(duì)于兩次透射過(guò)λ/4雙折射部件29的反射光束的情況，入射到所述反射光檢測(cè)部分5中第一光接收器24的光量多于入射到第二光接收器的光量。此二信號(hào)如圖4中a、b所示。由前述放大器31以及放大器35分別放大光接收器24、25的輸出信號(hào)，并由差動(dòng)放大器32做差，其信號(hào)如圖4C所示。由來(lái)自振蕩回路40的時(shí)鐘信號(hào)1對(duì)差動(dòng)放大器32的輸出信號(hào)同步檢測(cè)，得到對(duì)于偏置電壓為正的電壓(如圖4d所示)，而由時(shí)鐘信號(hào)2同步檢測(cè)，則得到對(duì)于偏置電壓為負(fù)的電壓(如圖4e所示)。用差動(dòng)放大器34對(duì)同步檢測(cè)所得的電壓做差(d-e)，其輸出相對(duì)于偏置電壓為正電壓(如圖4f所示)。
對(duì)于未透射過(guò)λ/4雙折射部件的反射光束情況，入射到所述反射光檢測(cè)部分之第二光接收器25的光量多于入射到第一光接收器24的光量。此二信號(hào)如圖4中h、i所示。由放大器31以及放大器35分別放大光接收器24、25的輸出信號(hào)，并由差動(dòng)放大器32做差，輸出信號(hào)如圖4j所示。由來(lái)自振蕩回路40的時(shí)鐘信號(hào)1對(duì)差動(dòng)放大器32的輸出信號(hào)同步檢測(cè)，可得到對(duì)于偏置電壓為負(fù)的電壓(如圖4k所示)，而由時(shí)鐘信號(hào)2同步檢測(cè)，則得到對(duì)于偏置電壓為正的電壓(如圖41所示)。用差動(dòng)放大器34對(duì)同步檢測(cè)所得的電壓做差(k－1)，其輸出相對(duì)于偏置電壓為負(fù)電壓(如圖4m所示)。
在像圖6A所示那樣，以偏振光射束掃描目標(biāo)反射體2時(shí)，反射光束檢測(cè)回路26之差動(dòng)放大器34的輸出為圖6B所示的波形。當(dāng)該差動(dòng)放大器34之輸出為正信號(hào)，正信號(hào)的后沿在預(yù)定時(shí)間內(nèi)有負(fù)信號(hào)后沿時(shí)，則識(shí)別出目標(biāo)反射體2。識(shí)別出目標(biāo)反射體2，則前述掃描控制部分6對(duì)掃描電動(dòng)機(jī)18驅(qū)動(dòng)控制，使前述五棱鏡14往復(fù)回轉(zhuǎn)，致使來(lái)自轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置之主體1所射出的偏振光射束以目標(biāo)反射體2為中心，往復(fù)掃描。另外，在使用目標(biāo)反射體2的情況下，偏振光射束的轉(zhuǎn)動(dòng)方向逆轉(zhuǎn)時(shí)，反射光束檢測(cè)回路26之差動(dòng)放大器34的輸出信號(hào)之正負(fù)變化順序也逆轉(zhuǎn)。
自轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置主體1出射的偏振光射束受到鏡子等單次反射的目標(biāo)反射體2反射的情況下，差動(dòng)放大器34輸出信號(hào)的正負(fù)順序不變。由于接收到反射光束時(shí)的偏振光射束的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與逆轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向順序一致，所以由單次目標(biāo)反射體2以外，即由目標(biāo)反射體2的往復(fù)反射的反射光束可對(duì)除目標(biāo)反射體2以外物體反射的反射光束做出識(shí)別。
繼而，對(duì)照?qǐng)D7、圖8，說(shuō)明本實(shí)施例所涉及之偏振光射束的掃描動(dòng)作。
啟動(dòng)裝置，先按穩(wěn)定轉(zhuǎn)速令激光束全圓周掃描，即處在搜索狀態(tài)。在搜索狀態(tài)下，按前述方式識(shí)別出目標(biāo)反射體2，并由前述角度檢測(cè)部分43得出目標(biāo)反射體2的位置方向角度(計(jì)數(shù)值A(chǔ))，相對(duì)于該計(jì)數(shù)值A(chǔ)，在預(yù)定的寬度之間，即反轉(zhuǎn)位置α、β之間做往復(fù)掃描；往復(fù)掃描的周期為譬如10次/秒。
給所述CPU42設(shè)定輸入往復(fù)掃描寬度(角寬度)。從前述計(jì)數(shù)值A(chǔ)減去一個(gè)定值(所述角寬度)，算出轉(zhuǎn)動(dòng)方向反轉(zhuǎn)至順時(shí)針?lè)较蛑崔D(zhuǎn)位置α；再?gòu)那笆鲇?jì)數(shù)值A(chǔ)加上一個(gè)定值，算出轉(zhuǎn)動(dòng)方向反轉(zhuǎn)至逆時(shí)針?lè)较蛑崔D(zhuǎn)位置β。
將所述CPU42算出的反轉(zhuǎn)位置α及反轉(zhuǎn)位置β作為比較基準(zhǔn)值轉(zhuǎn)入前述轉(zhuǎn)動(dòng)方向控制部分44。
將反轉(zhuǎn)位置α存儲(chǔ)在前述自鎖電路46中，并將轉(zhuǎn)動(dòng)方向反轉(zhuǎn)至逆時(shí)針?lè)较虻姆崔D(zhuǎn)位置β存儲(chǔ)在自鎖電路48中。前述數(shù)字比較器47比較角度檢測(cè)器43之編碼器的計(jì)數(shù)值和自鎖電路46中所存的反轉(zhuǎn)位置α。當(dāng)激光束應(yīng)回轉(zhuǎn)到逆時(shí)針?lè)较?，即編碼器19計(jì)數(shù)值與自鎖電路46所存的值相等時(shí)，從數(shù)字比較器47輸出的信號(hào)使轉(zhuǎn)動(dòng)方向反轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)方向反轉(zhuǎn)后沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，直到超過(guò)被存儲(chǔ)于自鎖電路46的反轉(zhuǎn)位置，使數(shù)字比較器47再次輸出信號(hào)。此時(shí)，激光束沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)掃描，“與”門(mén)50抑制數(shù)字比較器47發(fā)出的信號(hào)，而不使轉(zhuǎn)動(dòng)方向反轉(zhuǎn)。類似地，數(shù)字比較器49比較角度檢測(cè)器43之編碼器的計(jì)數(shù)值和自鎖電路48所存的反轉(zhuǎn)位置β。當(dāng)它們相等時(shí)，輸出信號(hào)，“與”門(mén)51抑制反轉(zhuǎn)后再次輸出的信號(hào)使激光束反時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)?！盎颉遍T(mén)52于“與”門(mén)50、51中任何一個(gè)有輸出時(shí)，都向“與”門(mén)53送出信號(hào)?！芭c”門(mén)53對(duì)于無(wú)需反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的搜索狀態(tài)，由CPU42進(jìn)行抑制，而不向轉(zhuǎn)動(dòng)方向控制部分44輸出反轉(zhuǎn)信號(hào)。
而且，可以從所述轉(zhuǎn)動(dòng)方向控制部分44向轉(zhuǎn)動(dòng)控制部分45發(fā)出反轉(zhuǎn)信號(hào)。轉(zhuǎn)動(dòng)控制部分45控制掃描電動(dòng)機(jī)18的轉(zhuǎn)動(dòng)方向；在反轉(zhuǎn)位置α與β之間往復(fù)掃描。在往復(fù)掃描過(guò)程中，沒(méi)有來(lái)自目標(biāo)反射體2的信號(hào)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向控制部分44處于被抑制的搜索狀態(tài)。當(dāng)由角度檢測(cè)部分43檢測(cè)到有目標(biāo)反射體2的方向的計(jì)數(shù)值A(chǔ)，并且在預(yù)定時(shí)間內(nèi)該計(jì)數(shù)值A(chǔ)無(wú)變化時(shí)，即以該計(jì)數(shù)值A(chǔ)為起點(diǎn)，使掃描范圍處在可變模式下。
對(duì)于掃描范圍可變模式，由前述起點(diǎn)沿掃描線移動(dòng)目標(biāo)反射體2；以所述起點(diǎn)為一端，以移動(dòng)點(diǎn)為一端，構(gòu)成掃描范圍。也即掃描范圍之另一端可與目標(biāo)反射體2一起移動(dòng)。若如前述之往復(fù)掃描的周期為10次/秒的程度，即有充分的可跟隨性。而且，在掃描范圍可變模式下，還可以相對(duì)前述基準(zhǔn)點(diǎn)增大限程的幅度(往復(fù)掃描寬度)。
將前述起點(diǎn)以及移動(dòng)后的目標(biāo)反射體2的位置作為所述角度控制部分43計(jì)數(shù)值的最大值A(chǔ)max和最小值A(chǔ)min存儲(chǔ)起來(lái)，按給最大值A(chǔ)max加一個(gè)定值而從最小值A(chǔ)min減去一個(gè)定值后的計(jì)算結(jié)果被送入轉(zhuǎn)動(dòng)控制部分44的方式，即可改變掃描范圍，使掃描端僅沿目標(biāo)反射體2移動(dòng)的方向擴(kuò)大，擴(kuò)大量為其移動(dòng)量。
在目標(biāo)反射體2位于激光束掃描位置以外，無(wú)偏振光反射信號(hào)返回到轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置主體1的情況下，則保持反轉(zhuǎn)位置，繼續(xù)往復(fù)掃描的掃描保持模式。在掃描保持模式下，如果再度得到來(lái)自目標(biāo)反射體2的信號(hào)，則在有目標(biāo)反射體2的方向的計(jì)數(shù)值A(chǔ)上加、減一個(gè)定值來(lái)計(jì)算反轉(zhuǎn)位置，那么即使移動(dòng)目標(biāo)反射體，也能以目標(biāo)反射體為中心往復(fù)掃描。
另外，計(jì)算所述反轉(zhuǎn)位置間的一個(gè)定值可大于來(lái)自目標(biāo)反射體的偏振光反射光束接收光信號(hào)所確定之目標(biāo)反射體寬度，并且可用于改變偏振光射束往復(fù)掃描的距離。
如需解除所述之掃描保持模式，可在掃描線上再配置目標(biāo)反射體2，并使來(lái)自目標(biāo)反射體2的反射激光束回到所述轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置主體1。當(dāng)該轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置主體1測(cè)得反射激光束時(shí)，即返回以目標(biāo)反射體2為中心的往復(fù)掃描狀態(tài)；若在前述之預(yù)定時(shí)間內(nèi)移去目標(biāo)反射體2，則返回全圓周搜索狀態(tài)。
如上所述，在一段時(shí)間內(nèi)保持目標(biāo)反射體2，即可使掃描范圍被記憶下來(lái)，而且在保持一段時(shí)間后移動(dòng)目標(biāo)反射體2，就能得到所需寬度之掃描范圍，并在移去目標(biāo)反射體2后，也能維持該掃描范圍。由于移去目標(biāo)反射體2以后仍可保持掃描狀態(tài)，于是無(wú)需在天花板等激光束照射的目標(biāo)表面上實(shí)際設(shè)置目標(biāo)反射體2，而可以將目標(biāo)反射體2保持在轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置主體1的附近，并確定掃描范圍，從而可省去在工作條件惡劣的場(chǎng)所的繁雜的刻畫(huà)操作。
圖7A-7E示出目標(biāo)反射體2的其它實(shí)例。這就是在基極27的一部分設(shè)置反射部分，并在與該反射部分鄰接處形成基板27的露出部分。
圖7A所示的目標(biāo)反射體2相鄰地設(shè)置偏振光保持反射部分28和偏振光變換反射部分29。圖7B所示的目標(biāo)反射體2的兩個(gè)反射部分均為偏振光保持反射部分28、28，而且該二偏振光保持反射部分呈分離狀設(shè)置。圖7C所示的目標(biāo)反射體2的兩個(gè)分離設(shè)置的反射部分中之一為偏振光保持反射部分28，另一個(gè)則為偏振光變換反射部分29。圖7D所示之目標(biāo)反射體2的兩個(gè)分離設(shè)置的反射部分均為偏振光變換反射部分29、29。圖7E所示的目標(biāo)反射體2有兩組分離設(shè)置的反射部分，每一組都由相鄰的偏振光保持反射部分28和偏振光變換反射部分29構(gòu)成。
采用如上所述之本發(fā)明，可在所需范圍內(nèi)實(shí)行激光束往復(fù)掃描，省去打出墨線等刻畫(huà)操作，而且無(wú)需在目標(biāo)表面上保有目標(biāo)反射體，因而可大大提高可操作性。而且，由于能可靠地檢測(cè)出目標(biāo)反射體，因而可以提高裝置的可靠性。
權(quán)利要求
1.一種激光轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置，具有主體部分，其主體部分具有發(fā)光組件、使激光束轉(zhuǎn)動(dòng)掃描的掃描組件、檢測(cè)目標(biāo)反射體反射光的反射光檢測(cè)組件、檢測(cè)激光束照射方向角度的角度檢測(cè)組件；依該角度檢測(cè)組件和所述反射光檢測(cè)組件之檢測(cè)結(jié)果控制激光束掃描范圍的掃描控制部分；在所述掃描范圍內(nèi)驅(qū)動(dòng)掃描電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)控制部分。
2.一種如權(quán)利要求1所述的激光轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置，其特征在于掃描控制部分具有依所述角度檢測(cè)組件及所述反射光檢測(cè)組件之檢測(cè)結(jié)果計(jì)算掃描范圍的計(jì)算組件和存儲(chǔ)掃描范圍的存儲(chǔ)組件。
3.一種如權(quán)利要求2所述的激光轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置，其特征在于它檢測(cè)并存儲(chǔ)目標(biāo)反射體的第一方向，又檢測(cè)并存儲(chǔ)處于第二方向的目標(biāo)反射體，并且以所述第一方向?yàn)槠瘘c(diǎn)，在第二方向間往復(fù)掃描。
4.一種如權(quán)利要求2或3所述的激光轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置，其特征在于在目標(biāo)反射體檢測(cè)時(shí)間經(jīng)歷預(yù)定的時(shí)間時(shí)存儲(chǔ)該目標(biāo)反射體的方向，同時(shí)改變掃描范圍。
5.一種如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的激光轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置，其特征在于在目標(biāo)反射體檢測(cè)時(shí)間經(jīng)歷預(yù)定時(shí)間以后，由該目標(biāo)反射體設(shè)定掃描范圍后移去目標(biāo)反射體，同時(shí)由所述掃描控制部分存儲(chǔ)該掃描范圍。
6.一種如權(quán)利要求5所述的激光轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置，其特征在于存儲(chǔ)掃描范圍以后，當(dāng)反射光檢測(cè)組件再檢測(cè)到目標(biāo)反射體時(shí)，解除掃描范圍的存儲(chǔ)。
7.一種如權(quán)利要求1或2所述的激光轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置，其特征在于由主體部分射出的激光束為偏振光束，并且該本體部分具有檢測(cè)自目標(biāo)反射體反射之偏振光反射束的第一檢測(cè)組件，還具有檢測(cè)不同于所述偏振光反射束的自目標(biāo)反射體反射之偏振光反射束的第二檢測(cè)組件，以及比較第一檢測(cè)組件輸出與第二檢測(cè)組件輸出以識(shí)別目標(biāo)反射體的反射光檢測(cè)回路；所述目標(biāo)反射體的反射面至少有兩個(gè)反射部分。
8.一種如權(quán)利要求7所述的激光轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置，其特征在于所述目標(biāo)反射體的至少兩個(gè)反射部分為偏振光保持反射部分和/或偏振光變換反射部分。
9.一種如權(quán)利要求7所述的激光轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置，其特征在于所述目標(biāo)反射體的至少一個(gè)反射部分為可保持所述偏振光射束偏振方向地反射偏振光反射束的偏振光保持反射部分，至少一個(gè)為可改變所述偏振光射束偏振方向地反射偏振光反射束的偏振光變換反射部分。
10.一種如權(quán)利要求7所述的激光轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置，其特征在于目標(biāo)反射體的至少一個(gè)反射部分僅由反射層構(gòu)成，是可以反射保持偏振光射束偏振方向之偏振光反射束的偏振光保持反射部分；至少一個(gè)由雙折射層與反射層構(gòu)成，是可以反射改變偏振光射束偏振方向之偏振光反射束的偏振光變換反射部分。
11.一種如權(quán)利要求9所述的激光轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置，其特征在于用目標(biāo)反射體的反射束檢測(cè)所述偏振光變換反射部分與偏振光保持反射部分的分界部。
12.一種如權(quán)利要求7至11任一項(xiàng)所述的激光轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置，其特征在于所述目標(biāo)反射體的反射部分設(shè)在基板上，而且與反射部分鄰接的部分形成基板露出部分。
全文摘要
一種激光轉(zhuǎn)動(dòng)照射裝置，其主體部分有發(fā)光組件、使激光束轉(zhuǎn)動(dòng)掃描的掃描組件、檢測(cè)目標(biāo)反射體反射光的反射光檢測(cè)組件、檢測(cè)激光束照射方向角度的角度檢測(cè)組件，還有根據(jù)該角度檢測(cè)組件及所述反射光檢測(cè)組件之檢測(cè)結(jié)果控制激光束掃描范圍的掃描控制部分，以及在所述掃描范圍內(nèi)驅(qū)動(dòng)掃描電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)控制部分。
文檔編號(hào)G01C15/02GK1134543SQ9610407
公開(kāi)日1996年10月30日 申請(qǐng)日期1996年1月11日 優(yōu)先權(quán)日1995年1月11日
發(fā)明者大友文夫, 吉野健一郎 申請(qǐng)人:株式會(huì)社拓普康