多PSD布置和电路制造技术

一种光束位置检测器，该光束位置检测器具有检测窗口（30），所述检测窗口（30）用于检测撞击光束（2）在所述检测窗口（30）内的位置，所述检测窗口（30）包括作为基于横向光电效应的位置敏感器件的第一PSD（1），尤其是具有依赖于所述光束（2）的撞击位置的两个输出信号并且具有用于所述PSD的电子读出电路，其特征在于：所述检测窗口（30）还包括作为基于所述横向光电效应的位置敏感器件的至少第二PSD（1），所述至少第二PSD（1）与所述第一PSD（1）沿着几何线连续对齐，使得所述第一PSD（1）和所述至少第二PSD（1）限定了所述检测窗口（30），尤其是其中，至少第一PSD和第二PSD以串联的形式电互连以形成直线传感器阵列。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多PSD布置和电路本专利技术总体上涉及一种光斑位置测量装置、一种具有光斑位置测量装置的激光整平(laserleveling)接收器，并且涉及一种光斑位置测量的方法。在激光整平
，激光旋转器或线激光被用来跨越可以是水平的、垂直的或以期望角度倾斜的整平面。通常用激光接收器检测激光平面，其检测激光在检测窗口内部的撞击位置以确定接收器相对于激光平面的位置。检测窗口或接收器窗口是激光接收器处的区域，其用于检测光束，尤其是检测光束在检测窗口内的撞击点的位置以用于确定激光束的轴与接收器装置在至少一个方向上的相对位置。在很多实施方式中，半长度的中心是激光束的期望水平并且接收器通过指示装置或量化装置来示出与该理想位置的偏差。激光束的电子接收允许扩展激光整平的范围、在阳光条件下的可用性。已知很多类型的激光接收器，与对手相比，它们具有很多不同的功能、性能和价格优势。这种装置可包括很多诸如光学水平指示、声学水平指示、距离确定、角度确定等附加特征，但这些并不是本专利技术的主要保护范围。实现这种激光整平的一些例子是US6435283，其示出旋转单束激光发射器，或US4756617，其示出通过以锥表面导向激光生成的连续的360°激光平面，其中典型地使用了振幅调制激光源。投影激光线的这两个原理也被称作具有扫描线的线激光或具有连续激光扫描线的线激光，其中光可被调制。旋转激光束发射器或扫描激光束发射器产生了扫过接收器的光束并且在检测窗口中产生具有短持续时间但高带宽的激光脉冲。相反，连续的激光发射器以调制频率生成具有窄带宽的连续激光信号。虽然对于两种类型的激光整平来说接收器的传感器元件(和接收器的很多其他部分)可以是相同的，但是接收器中的信号条件和评估是不同的。虽然本文给出的本专利技术涉及旋转光束发射器，但其也适用于经调制的连续光束激光发射器。在很多使用情况下，激光接收器被附接到整平杆或附接到要整平的机械结构上。通过测量光束的光轴在接收窗口内的撞击位置来确定激光平面在接收器的接收窗口处的交叉点。向用户指示该位置，尤其是作为与期望的整平位置处的期望撞击点的偏差。有很多已知的多种技术来确定激光在接收器窗口内的撞击位置。一种确定光束位置的方法是利用光电二极管或光电二极管阵列。US3649122描述了一行分离邻近的且彼此并联连接的并且与相同的电阻串联连接的光电单元。在由此得到的极点(pole)之间测量的光电流给出了激光束撞击接收器的点的相对于这一行光电单元的长度的位置。光导被用来增加具有光电检测单元的检测窗口的填充/密度。由于光电单元的布置，该接收器仅产生了阶梯式线形响应。US3894230描述了一种平行光电探测装置的对齐阵列，其中各个光检测元件对应于位置增量。接收器指示哪个光电检测单元首先接收到预定水平之上的光信号。树脂玻璃棒与传感器阵列对齐以形成柱透镜，增大了落入检测阵列中的光的总量。该设备还采用滤光器来减小紫外光、明亮的阳光或其他光源的光的影响。该接收器假设激光束是圆形的并且光电检测单元被足够地彼此间隔开。因此，该检测器的检测范围受到限制。EP1484577描述了一种接收器，其利用与相移电路连接的(平行)光电二极管的间断的阵列来接收振幅调制激光束(100kHz至10MHz)。光散射传感器窗口被设置在光电二极管的间隔阵列的前方。光散射器以这样的方式扩散激光，使得当激光束撞击到两个光电二极管之间的中心时，同等地照射到两个二极管。利用这样的结构，该接收器能够使用更少的光电二极管，但是该接收器仅是部分线性的。US7372011描述了与加权电路相关联的(平行的)光电二极管的线性阵列。加权电路用来确定接收器是否已经被激光束或闪光灯光撞击。为了耗尽由阳光产生的低频电流，接收器使用接地电感器。US7339154和JP04046282示出了传感器级，其具有利用基于串联电阻的排列的电路加权的光电二极管的平行阵列。优选地这样标出负载电阻Rh和Rl的尺寸使得加权电阻之和显著地大于负载电阻。除了以上使用的单一光电二极管之外，也使用作为双光电二极管的BiCell，其设置在具有典型地长孔径比并且电学地且光学地对角线分离的矩形上，并且形成两个相同的三角形(Bi-Cell)。当激光束撞击到矩形的上/下侧时，第一光电二极管被激光束的小/大区域覆盖，而第二光电二极管被剩余的大/小区域覆盖。两个信号的差和两个信号的和之间的关系是线性的。例如，US4676634示出了BiCell和两个交替的光电管，利用光束对接布置利用为了前级稳定的死区选择和光束平均来对接布置该BiCell和两个交替的光电管。US4756617描述了所谓的BiCell在线性确定激光束入射到接收器的位置的用途。描述了用于旁通(bypassing)DC和接地的低频信号的电感器的使用。此外，描述了使用振幅调制激光束来在不增加经调节的RMS(均方根)值的情况下增加激光束的峰值强度，该经调制的RMS允许增加接收器的最大距离范围。US4830489描述了一种用于线性地确定激光束的相对高度的基于BiCell的激光接收器。利用由接收器反射回的信号在旋转器处确定接收器的方位位置。无线电用来传达方位位置和旋转器到接收器的距离。为了距离测量，提出了飞行时间和相移的测量方法。US4907874和US4976538都描述了变型的BiCell传感器，其具有包含在两个具有两个信号的最终元件中的单独的相互交叉的光电元件的平行布置。US6133991描述了多BiCell传感器，其具有不同传感器形状和传感器布置并且堆叠在彼此上方以减小遮蔽效果。为了使线性传感器阵列与相同的传感器元件连接，针对每个分离的信号处理路径且平行地电子地使用有贡献的传感器元件。在另选结构中，在每个位置处需要不同的元件并且并联地相互电连接多个传感器。US6747266描述了一种利用具有透镜部分和扩散部分的光滤波器的布置，该透镜部分能够在扫描方向上扩大光束，该扩散部分能够将扩大的激光束扩散，该布置具有以下优点：能够利用隔离的Bi-cell传感器检测宽的激光束以及窄的聚焦(扫描)激光束。此外，在整平激光接收器中使用光导是已知的。例如，在DE19540590中，描述了N-型或V-型线形光检测单元。这种光检测单元可以包括光电传感器阵列、与检测器窗口在一条线上对齐的光传输玻璃光纤束或光传输塑料光纤束或由光学材料构成的特制的棒，该特制的棒能够使激光正交碰撞到位于棒的一端的光电传感器上。通过利用N-型或V-型棒并且测量每个棒上接收信号之间的时间差来确定光接收元件上的激光束的相对高度。US7394527和US2003/0174305都描述了一种具有至少两个信号光束的旋转器，至少两个信号光束彼此具有用来确定从接收器到旋转器的距离的给定关系。接收器被设计为时间分辨地接收这些信号束。此外，接收器被描述为在光导体的两端上具有两个光电传感器，该光导体允许测量光束撞击光导体的点。利用以固定距离布置的两个接收器能够仅通过单个光束就确定到旋转器的距离。通过不同的旋转频率、发射信号的编码、适合发射谱的选择等可以区分两个在接收器进行发射的信号发生器。另一个用于确定光斑位置的元件是PSD(位置敏感器件的缩写)，其在工业上是广泛已知的，并且是作为诸如在三角传感器中使用的装置来检测(反射的)激光束的位置。根据本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光束位置检测器，该光束位置检测器具有检测窗口（30），所述检测窗口（30）用于检测撞击光束（2）在所述检测窗口（30）内的位置，所述检测窗口（30）包括作为基于横向光电效应的位置敏感器件的第一PSD（1），尤其是具有依赖于所述光束（2）的撞击位置的两个输出信号并且具有用于所述PSD的电子读出电路，其特征在于：所述检测窗口（30）还包括作为基于所述横向光电效应的位置敏感器件的至少第二PSD（1），所述至少第二PSD（1）与所述第一PSD（1）沿着几何线连续对齐，使得所述第一PSD（1）和所述至少第二PSD（1）限定了所述检测窗口（30），尤其是其中，至少第一PSD和第二PSD以串联的形式电互连以形成直线传感器阵列。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.08.16 EP 11177645.61.一种光束位置检测器，该光束位置检测器具有检测窗口(30)，所述检测窗口(30)用于检测撞击光束(2)在所述检测窗口(30)内的位置，所述检测窗口(30)包括作为基于横向光电效应的位置敏感器件的第一位置敏感器件PSD，所述第一位置敏感器件PSD具有依赖于所述光束(2)的撞击位置的两个输出信号，并且所述光束位置检测器还具有用于所述位置敏感器件PSD的电子读出电路，其特征在于：所述检测窗口(30)还包括作为基于所述横向光电效应的位置敏感器件的至少第二位置敏感器件PSD，所述至少第二位置敏感器件PSD与所述第一位置敏感器件PSD沿着几何线连续对齐，使得所述第一位置敏感器件PSD和所述至少第二位置敏感器件PSD限定了所述检测窗口(30)，并且所述光束位置检测器还具有用于所述第一位置敏感器件PSD和所述至少第二位置敏感器件PSD的电子读出电路，其中，至少第一位置敏感器件PSD和第二位置敏感器件PSD以串联的形式电互连以形成直线传感器阵列，并且将所述第一位置敏感器件PSD和所述至少第二位置敏感器件PSD彼此相邻地设置在一行中，作为一行PSD，该一行PSD具有沿着所述检测窗口的长度方向设置的它们的位置敏感度方向，从而通过将所述第一位置敏感器件PSD和所述至少第二位置敏感器件PSD中的一个的长度和宽度相加来限定所述检测窗口(30)。2.根据权利要求1所述的光束位置检测器，其特征在于：所述电子读出电路提供所述第一位置敏感器件PSD和所述至少第二位置敏感器件PSD的可变的读出互连。3.根据权利要求1所述的光束位置检测器，其特征在于：所述光束位置检测器的所述读出电路被构建成在以下两种情况之间切换：所述第一位置敏感器件PSD和所述至少第二位置敏感器件PSD的电串联布置，电气地形成单个长位置敏感器件PSD，以及每一侧具有所述第一位置敏感器件PSD和所述至少第二位置敏感器件PSD中的至少一个的电气隔离的串联布置，将两个位置敏感器件PSD电气地形成为Butt-Cell布置。4.根据权利要求3所述的光束位置检测器，其特征在于：对于所述第一位置敏感器件PSD和所述至少第二位置敏感器件PSD的所述电串联布置，执行沿着所述检测窗口对所述光束位置的线性加权。5.根据权利要求3所述的光束位置检测器，其特征在于：对于每一侧具有所述第一位置敏感器件PSD和所述至少第二位置敏感器件PSD中的至少一个的所述电气隔离的串联布置，将两个位置敏感器件PSD电气地形成为Butt-Cell布置，执行沿着所述检测窗口对所述光束位置的中心加权。6.根据权利要求3所述的光束位置检测器，其特征在于：所述读出电路包括用于主动背光抑制的至少一个有源谐振器电路，所述有源谐振器电路包括运算放大器，其中，所述有源谐振器电路与所述第一位置敏感器件PSD和所述至少第二位置敏感器件PSD中的至少一个相连接，并且被构造成耗尽从所连接的位置敏感器件PSD到地的低频光生电流。7.根据权利要求6所述的光束位置检测器，其特征在于：各个位置敏感器件PSD的各个输出端都与所述至少一个有源谐振器电路相连接。8.根据权利要求6所述的光束位置检测器，其特征在于：所述有源谐振器电路被构建为在低频下向所述第一位置敏感器件PSD和所述至少第二位置敏感器件PSD的输出端提供低阻抗而在高频下提供较高的阻抗。9.根据权利要求6所述的光束位置检测器，其特征在于：所述有源谐振器电路在低于1千赫兹的频率下提供小于1千欧姆的阻抗，并且在所述撞击光束(2)在所述检测器处的调制频率下提供大于1兆欧姆的阻抗。10.根据权利要求7或8所述的光束位置检测器，其特征在于：所述至少一个有源谐振器电路通过包含在所述有源谐振器电路中的至少一个可调节或可切换的电子部件而具有可调节的阻抗-频率特性。11.根据权利要求10所述的光束位置检测器，其特征在于：所述至少一个有源谐振器电路在所述阻抗-频率特性的上端和/或下端处的阻抗是可调节的。12.根据权利要求3所述的光束位置检测器，其特征在于：所述读出电路被设...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·L·E·迪穆兰，
申请(专利权)人：莱卡地球系统公开股份有限公司，
类型：
国别省市：