位移传感器的制作方法

1.本发明涉及用于检测位移并输出on/off判断信号的位移传感器，更具体地，涉及设置有金属壳体的位移传感器。


背景技术：

2.存在两种类型的位移传感器，一种包括用于进行光电转换的图像传感器并且另一种不包括图像传感器，并且根据各种应用选择性地使用这样的位移传感器。位移传感器的具体示例包括接近开关、接触开关、超声开关、三角测量传感器、飞行时间(tof)和光电开关等。这样的位移传感器适用于待检测对象的高度的测量、待检测对象的表面的凹凸的测量以及待检测对象的有无的检测等。
3.jp 2013
‑
127943a公开了一种设置有金属壳体的位移传感器。位移传感器包括光投射元件和摄像元件。光投射元件通过光投射透镜朝向检测区域投射检测光，并且摄像元件通过光接收透镜接收从检测区域反射的光。
4.jp 2013
‑
127943a中公开的位移传感器由容纳在金属壳体中的光学系统模块构成。光学系统模块包括树脂模制框架，并且光投射元件、光投射透镜、光接收透镜以及摄像元件被组装到树脂模制框架。此外，树脂模制框架利用插入树脂模制框架与金属壳体之间的散热橡胶组装到金属壳体。
5.由光投射元件等生成的热通过与树脂模制框架接触的散热橡胶散发到金属壳体。


技术实现要素：

6.本技术的发明人在为了进一步小型化的开发期间通过关注上述树脂模制框架而提出本发明。
7.因此，本发明的目的是提供一种具有允许进一步小型化的模块化结构的位移传感器。
8.根据本发明的实施例，提供一种位移传感器，包括：光投射元件，用于投射光；金属壳体，其包括透射光的透射窗；第一保持部，其接合至光学基部，用于保持所述光投射元件，所述光学基部是所述金属壳体的一部分；光投射透镜，其固定至所述光学基部，汇聚从所述光投射元件投射的光以形成投射光光斑，并且使所述光通过所述透射窗照射在检测区域上；光接收透镜，其固定至所述光学基部，并且会聚来自所述检测区域的光以在所述检测区域中形成所述投射光光斑的图像；摄像元件，用于拍摄所述光接收透镜所形成的所述检测区域中的投射光光斑的图像，并根据接收光的强度生成光接收信号；第二保持部，其接合至保持所述摄像元件的光学基部；以及测量部，用于基于来自所述摄像元件的光接收信号来识别所述摄像元件中的投射光光斑的位置，并且基于所识别出的投射光光斑的位置来测量待检测对象的位移，其中，所述光投射元件和所述摄像元件通过陶瓷材料与所述光学基部绝缘，以及所述第一保持部和所述第二保持部分别接合至所述光学基部。
9.设置在第一保持构件和第二保持构件与光学基部之间的电绝缘材料优选具有导
热性。
10.从以下给出的优选实施例的详细描述中，本发明的作用和效果以及其它目的将变得明显。
附图说明
11.图1是用于描述根据实施例的光学三角测量传感器的图；
12.图2是用于描述允许将用作根据实施例的光学三角测量传感器的一部分的本体固定在期望位置处的图；
13.图3是用于描述内置在用作根据实施例的光学三角测量传感器的一部分的头部中的组件的图；
14.图4是用于描述头部的内部结构的框图；
15.图5a是用于描述摄像元件中的光斑的图像的位置以取决于到工件位置的距离的方式改变的图；
16.图5b是用于描述以不等间隔布置的图像像素的图像的图；
17.图6a至图6d是用于描述以等间隔布置的图像像素的说明的图；
18.图6b示出当工件位于近距离处时的形成光斑的图像的位置；
19.图6c示出当工件位于中间位置处时的形成光斑的图像的位置；
20.图6d示出当工件位于远距离处时的形成光斑的图像的位置；
21.图7a至图7d是用于描述以不等间隔布置的图像像素的像素宽度的设置的图；
22.图7b示出与当工件位于近距离处时的光斑的大小相对应的像素宽度；
23.图7c示出与当工件位于中间位置处时的光斑的大小相对应的像素宽度；
24.图7d示出与当工件位于远距离处时的光斑的大小相对应的像素宽度；
25.图8是用于描述本体的内部结构的框图；
26.图9是用于描述包括在头部和本体中的电源电路的图；
27.图10是用于描述对从头部发射的绿色激光的强度和功率的限制的控制的流程图；
28.图11是头部的分解透视图；
29.图12是与图11相对应的头部的纵向截面图；
30.图13是从斜上方观看的用于光投射的第一保持构件的透视图；
31.图14是从斜上方观看的用于光接收的第二保持构件的透视图；
32.图15是从斜下方观看的用于光投射的第一保持构件的透视图；
33.图16是用于描述通过使用安装装置的指状物来定位第一保持构件和第二保持构件、并且保持如此定位的第一保持构件和第二保持构件以及盖构件直到用于将第一保持构件和第二保持构件接合至盖构件的附着剂硬化为止的图；
34.图17a是用于描述当在第一保持构件和第二保持构件的下表面上没有设置带时的说明的图，图17a示出通过均匀地施加附着剂将第一保持构件和第二保持构件接合至盖构件的状态；
35.图17b示出通过不均匀地施加附着剂将第一保持构件和第二保持构件接合至盖构件的状态；
36.图18是用于描述接合至第一保持构件和第二保持构件的硅带用作间隔物以允许
第一保持构件和第二保持构件在固定位置接合至盖构件的图；
37.图19是用于描述当第一保持构件和第二保持构件安装在盖构件上时的可调整范围的图；以及
38.图20是用于描述例如在金属材料制成的第一保持构件和第二保持构件与盖构件之间插入陶瓷板的状态下将第一保持构件和第二保持构件接合至盖构件的变形例的图。
具体实施方式
39.以下参考附图对本发明的优选实施例进行描述。图1示出根据实施例的位移传感器，并且更具体地，光学三角测量传感器100。三角测量传感器100由分离的头部2和本体4构成，并且头部2和本体4通过中继线缆6连接。中继线缆6优选地在无需连接部的情况下焊接至头部2和本体4。
40.在典型的三角测量传感器中所包括的组件中，一组裸骨组件(诸如三角测量必需的光学组件等)、用于这样的光学组件的元件和电源板被容纳在头部2中，并且其它用户接口构件(具体地，诸如用作显示部(诸如有机el显示部(oeld)等)的点阵显示部以及由操作按钮构成的操作部等的一组组件)设置在本体4中。这允许头部2小型化。
41.具体地，头部2由主要负责向待检测对象投射光以及从待检测对象接收光的裸骨组件组成，而本体4由电源电路、显示部和操作部组成。头部2包括绿色激光光源并且发射绿色激光以在待检测对象上形成光斑。
42.在根据实施例的三角测量传感器100中，不具有显示功能的头部2仅由向待检测对象投射光以及从待检测对象接收光所必需的裸骨组件组成，从而允许头部2小型化。
43.这进而增加了确定安装头部2的场所的自由度。此外，通过中继线缆6与头部2一体化的本体4还具有确定本体4的安装场所的自由度。因此，将头部2放置在适于待检测对象的测量的位置处并且将本体4放置在头部2附近的任何期望位置处，这允许在从视觉上识别在待检测对象的表面上出现的绿色激光的光斑以判断光斑的位置是否合适并且观看oeld 12上的画面的同时进行诸如判断阈值的设置等的设置工作。
44.图2示出本体4。本体4具有长且窄的外形，该外形具有略微平坦且近似矩形的截面，并且包括位于其长边方向上的一端的头部侧端4a和位于长边方向上的另一端的输出侧端4b。此外，本体4的四个侧面包括相对宽的第一侧面4c和窄的且与第一侧面4c相邻的第二侧面4d。
45.输出线缆8连接到本体4，并且从本体4通过输出线缆8向诸如plc等的控制部10(图1)或与传统分离型传感器的传感器头部分离的分离放大器输出判断信号、即on(开启)/off(关闭)信号。中继线缆6和输出线缆8这两者具有允许中继线缆6和输出线缆8弯曲的柔性，并且如图1所示，通过折叠和捆绑中继线缆6，头部2与本体4之间的距离可以如期望那样调整。参考图2，本体4具有从头部侧端4a和输出侧端4b这两者在长边方向上延伸的槽状颈部n，槽状颈部n具有在周向方向上延伸的槽，并且颈部n的周面优选地形成圆形形状。利用束线结b捆绑颈部n允许本体4固定至头部2附近的期望安装场所il，例如距头部2约30cm的场所。
46.作为配置颈部n的位置的变形例，代替颈部n，用于容纳束线结b的槽可以设置在本体4的头部侧端4a和输出侧端4b附近。oeld 12配置在宽的第一侧面4c上。此外，在第一侧面
4c的一端和第一侧面4c的另一端分别布置本体操作指示灯14和设置(set)按钮16，以使得oeld 12插入本体操作指示灯14与设置按钮16之间。设置按钮16用于选择诸如自动阈值设置(教导模式)等的操作模式。在窄的第二侧面4d上彼此相邻地布置up(向上)按钮18和down(向下)按钮20，并且在窄的第二侧面4d上还配置模式按钮22。up按钮18和down按钮20例如用于调整阈值或选择菜单。模式按钮22用于切换三角测量传感器100的操作模式。上述的设置按钮16可以配置在窄的第二侧面4d上而不是第一侧面4c上。
47.图3是用于描述头部2内布置的组件的图。头部2包括用于检测头部2的安装位置的改变的运动传感器50。运动传感器50的典型示例是陀螺仪传感器，并且其它示例包括加速度传感器和地磁传感器。运动传感器50与头部2一体地安装。具体地，运动传感器50被组装到头部2以不会相对于头部2位移。这允许运动传感器50灵敏地检测由被施加了外力的头部2的安装位置的改变所引起的光轴位移，并且进而使得可以发出光轴位移警报。
48.头部2包括光投射部52、光投射透镜54、光接收透镜56、镜58和摄像元件60，并且这些组件形成用于三角测量的光路。光投射透镜54由准直透镜构成。作为变形例，光投射透镜54可以由准直透镜和柱面透镜的组合构成。摄像元件60由线性图像传感器构成，并且摄像元件60包括电荷储存元件。光接收部64由摄像元件60和光接收电路62构成。如后所述，优选地，在摄像元件60中，距离越近，各像素60a的宽度越大，以及距离越远，各像素60a的宽度越小。
49.柱面透镜具有在宽度方向上生成带状光束的特性。
50.利用准直透镜和柱面透镜的组合在宽度方向上生成带状投射光束并且使带状光束与具有矩形形状的摄像元件60的各像素60a对准，这允许摄像元件60基本上接收检测光的几乎所有反射光。因此，使用准直透镜和柱面透镜的组合可以提高测量精度。
51.光投射部52优选由发射绿色激光的半导体激光光源(氮化镓(ingan/gan)激光光源)构成。头部2朝向待检测的检测区域投射绿色激光，即检测光。工件上的照射光斑的状态影响检测精度。聚光的光斑越小，检测精度越高。与红色激光相比，绿色激光的光斑状态优异。如后所述，绿色在相对发光度方面是优异的。使用这种特性使得即使当对绿色激光的强度和功率施加限制时也能够确保光斑的可见性。
52.不必说，期望用户能够从视觉上确认为工件上的期望位置被投射光束照射，以适当地进行检测。
53.由光投射部52发射的绿色激光通过光投射透镜54和光投射窗66到达工件。从工件的表面反射的反射光穿过光接收窗67和光接收透镜56，被镜58折射，并且被光接收部64接收。也就是说，光接收部64接收从工件上的检测区域反射的绿色激光并且将绿色激光光电转换成光接收信号。光投射部52和光接收部64由内置在头部2中的处理器68控制。
54.从图3中可见，头部2具有相对薄的近似长方体形状，并且在窄的光投射接收面2a上布置有光投射窗66和光接收窗67(图3)。在光投射窗66和光接收窗67之间例如配置有由包括红色led和绿色led的2色led构成的前面操作指示灯70。前面操作指示灯70能够以红色、绿色或红色和绿色混合的黄色点亮或闪烁。
55.在头部2在长边方向上的第一端2b和第二端2c中，远离光投射窗66的第二端2c和与光投射接收面2a相对的背面2d之间的角部2e具有倒角形状，并且角部2e优选为45
°
的倾斜面。在角部2e处形成供中继线缆6穿过的孔，并且阻水构件72防止水进入该孔。在头部2的
内部，与阻水构件72直接相邻地配置有与前面操作指示灯70颜色相同的2色led 74。阻水构件72由透射光的导光构件构成，由led 74和导光阻水构件72构成输出部操作指示灯76。使前面操作指示灯70和输出部操作指示灯76与on/off判断信号同步地以黄色或绿色点亮，或者例如以红色闪烁来指示错误。。
56.为了安装头部2，通常使光投射窗66和光接收窗67所在的光投射接收面2a以及中继线缆6所在的角部2e处于暴露状态。为了实际操作，通过将前面操作指示灯70和输出部操作指示灯76布置在处于暴露状态的光投射接收面2a和角部2e上，消除了对使前面操作指示灯70和输出部操作指示灯76从头部2的外轮廓突出的需要。换句话说，用户在不需要使前面操作指示灯70和输出部操作指示灯76突出(这阻止了头部2的外轮廓变小)的情况下能够识别前面操作指示灯70和/或输出部操作指示灯76点亮或闪烁。
57.如上所述，中继线缆6连接到角部2e，该角部2e优选为45
°
的倾斜面。此外，光导阻水构件72用作输出部操作指示灯76的一部分。因此，配置在角部2e处的第二指示灯76位于限定头部2的外轮廓的背面2d和第二端2c的相应延伸线l1、l2的内部(图3)。换句话说，第二指示灯76不会向外突出越过延长线l1、l2。结果，由于输出部操作指示灯76的存在，已小型化的头部2的外部尺寸不会增加。前面操作指示灯70和输出部操作指示灯76可以在头部2并不意图被小型化的情况下从头部2的外轮廓突出。
58.如上参考图2所述，利用束线结b捆绑本体4的槽状颈部n允许本体4固定至头部2附近的期望场所il。本体4具有矩形截面。安装oeld 12的第一侧面和安装up(向上)/down(向下)按钮18、20等的窄的第二侧面以直角相交。与第一侧面相对的第三侧面和与第二侧面相对的第四侧面是平坦的面并且用作安装面。在第三侧面和/或第四侧面与安装场所相接触的情况下，本体4可以利用束线结b固定至相对平坦且在头部2附近的期望场所(例如，柱)。
59.图4是用于描述头部2的控制系统的框图。由光电二极管(监视pd)522来监视用作光投射部52的绿色激光二极管(ld)520发射的激光，并且来自监视pd 522的输出电流经由i/v转换电路524和a/d转换电路526输入到光投射控制部680。绿色ld 520由ld驱动电路530控制，并且ld驱动电路530由光投射控制部680控制。ld驱动电路530包括电流控制电路532和光投射开关电路534。控制信号从光投射控制部680经由d/a转换电路536输入到电流控制电路532，并且控制信号从光投射控制部680输入到光投射开关电路534。这使得绿色ld 520以预定间隔并且以预定强度投射激光。当过电流流过ld驱动电路530时，过电流由过电流检测电路538检测到，并且与过电流检测电路538进行的检测有关的信息被提供至光投射控制部680。这使得光投射控制部680进行控制以抑制过电流。
60.与用作光接收部64的光接收电路62的接收光有关信息经由a/d转换电路640输入到微计算机68。微计算机68由峰接收光强度检测部682、峰位置检测部684、距离计算部686、距离判断部688和输出部690构成。峰接收光强度检测部682检测接收光强度的峰值，并且该峰值被输入到光投射控制部680以在光投射控制中被反射。由峰位置检测部684根据与光接收部64检测到的接收光强度有关的信息来检测接收光强度的峰位置，并且由距离计算部686基于该峰位置来测量到工件的检测距离。对于该距离测量，参考示出峰位置与距离之间的对应关系的表692。距离判断部688通过与从存储判断阈值694的存储器中所读取的判断阈值694进行比较来确定如此计算检测距离。通过输出部690和通信部80将包含与判断有关的数据和与后述的oeld 12上显示所需的接收光有关的信息的测量信息(包含判断阈值)提
供至本体4。此外，基于距离判断部688做出的判断结果，头部的前面操作指示灯70和输出部操作指示灯76点亮/闪烁。这允许用户实时地知道当前测量状态。
61.头部2包括运动传感器50，并且运动传感器50与头部2一体化。用作运动传感器50的陀螺仪传感器的检测信号被输入到光轴位移检测部696。光轴位移检测部696从存储器参考部698读取阈值，并且当光轴位移发生检测信号等于或大于阈值时，将光轴位移发生信息提供至输出部690。通过通信部80将该光轴位移发生信息提供至本体4。
62.参考图5a至图7d描述上述摄像元件60的各像素60a的宽度。图5a是用于描述例如在由cmos构成的摄像元件60中接收反射光的部分以取决于到工件的距离的方式而不同的图。在图示的示例中，当工件位于近距离处时，在摄像元件60的下部形成光斑的图像(图5b)。此外，如后所述，光斑的图像相对较大。另一方面，当工件位于远距离处时，在摄像元件60的上部形成光斑的图像。此外，光斑的图像相对较小。如后所述，摄像元件60被设计成使得摄像元件60的像素60a的组优选具有从工件位于远距离时接收光的部分朝向工件位于近距离时接收光的部分变大的宽度pn。这里，像素60a的宽度pn基本上表示两个相邻像素60a之间的距离，即，第一像素的中心与第二像素的中心之间的距离。
63.图6a
‑
6d是用于描述在由多个像素60a构成的矩形摄像元件60中用于接收光斑图像sp的部分以取决于到工件的距离的方式而不同、并且光斑图像sp的大小以取决于到工件的距离的方式而变化的图。图6b示出当工件位于近距离时，在摄像元件60的像素60a的组的沿对准方向的一个端部形成光斑。图6c示出当工件位于中间位置时，在摄像元件60的像素60a的组的中间部分形成光斑。图6d示出当工件位于远距离处时，在摄像元件60的像素60a的组的沿对准方向的另一端部形成光斑。
64.如从图6b可见，当工件位于近距离处时，光斑图像sp变大，并且当工件位于远距离处时，光斑图像sp变小(图6d)。在以等间隔布置摄像元件60的像素60a的情况下，在图示的示例中，当工件位于近距离处时，由七个像素60a接收光。另一方面，当工件位于远距离处时，由一个像素60a接收光。
65.在工件位于近距离处、并且由多个像素60a接收到表示光斑图像sp的光的情况下(图6b)，接收光的像素60a的数量大，并且基于由多个像素60a接收的光的数据，接收光波形可以近似为曲线，从而提高了估计接收光强度的峰位置的精度。另一方面，在工件位于远距离处、并且例如由一个像素60a接收到表示光斑图像sp的光的情况下(图6d)，由于接收光波形不能近似为曲线，因此不能估计接收光强度的峰位置。期望各个光接收像素60a的宽度更小，以即使当工件位于远距离处时，也使接收光波形近似为曲线。另一方面，当使各个光接收像素60a的宽度更小时，整个摄像元件的像素的数量增加，并且因此处理负荷增加。
66.为了解决该问题，优选地，安装在头部2上的矩形摄像元件60被设计成使得像素60a的宽度以取决于到工件的距离的方式而变化。图7a
‑
7d是用于描述摄像元件60被设计成使得像素60a的宽度从近距离侧朝向远距离侧逐渐减小的示例的概念图。图7a是具有以不等间隔布置的像素60a的摄像元件60的图像图。由摄像元件60形成的光斑图像sp的大小根据头部2的检测范围来确定。图7b示出工件位于近距离处时的光斑图像形成位置和光斑图像sp。图7c示出工件位于中间距离处时的光斑图像形成位置和光斑图像sp。图7d示出工件位于远距离处时的光斑图像形成位置和光斑图像sp。在图示的示例中，定义像素60a的宽度以使得无论到工件的距离如何，光斑图像sp都由三个像素60a接收。这使得无论到工件的距
离如何，都通过使接收光斑图像sp的三个像素60a的接收光强度近似为曲线来估计峰位置。另外，由于许多像素60a不接收光，因此可以减少整个摄像元件的像素的数量，并且可以降低处理负荷。这使得可以实现峰位置检测精度和处理负荷的降低这两者。在图示的示例中，光斑图像sp由三个像素60a接收。这是基于如下原因：利用至少三个像素60a更好地接收光斑图像sp以使接收光波形近似为曲线。
67.尽管在图7b
‑
7d中，用圆形或椭圆形表示光斑图像sp，但是光斑图像sp的形状不限于圆形或椭圆形，并且可以是矩形。
68.图8是用于描述本体4的控制系统的框图。本体4包括处理器24、输入电路26、输出电路28、电源电路30、存储器32和通信部34。图8所示的操作部402与设置按钮16、up按钮18、down按钮20和模式按钮22相对应。用户可以通过对操作部402进行操作来进行调谐设置、掩模设置、陀螺仪传感器(运动传感器50)的阈值设置、本体4的输出逻辑设置、以及清除输入等。当用户对操作部402进行操作时，该操作由操作接收部241接收到，并且当用户进行改变例如光轴位移阈值或距离判断阈值的操作时，存储在存储器32中的光轴位移阈值或距离判断阈值被更新。
69.通过数据接收部340从头部2接收到的包含接收光信息的测量信息和光轴位移检测信号被提供至输出生成部246。输出生成部246基于从头部2接收的接收光信息中所包含的判断信息，根据可以由用户设置的输出逻辑248，生成包含逻辑on/off判断信号的输出信息。该输出信息通过输出电路28和输出线缆8被提供至外部装置。此外，在接收到光轴位移检测信号时，输出生成部246可以通过输出电路28向外部输出警报信号。
70.上述输出信息可以由如上所述的本体4或由头部2生成。通常，用于连接头部2和本体4的中继线缆6的存在使得易受噪声影响。当通过头部2生成判断on/off信号时，通过中继线缆6提供至本体4的判断on/off信号是二值信号，并且因此不易受噪声影响。另一方面，当通过本体4生成判断on/off信号时，头部不需要生成该判断on/off信号，使得可以避免头部2的电路板变得复杂，并且在意图使头部2小型化时使头部2小型化。
71.此外，将从头部2接收到的光轴位移检测信号提供至光轴位移控制部242。在接收到光轴位移检测信号时，光轴位移控制部242将光轴位移检测信号提供至显示画面生成部244。显示画面生成部244在接收到光轴位移检测信号时，紧接着生成在oeld 12上要显示的显示画面。由显示画面生成部244生成的显示画面被提供至显示控制部249，并且显示控制部249基于由显示画面生成部244生成的显示画面来控制oeld 12上的警报通知显示的绘制。
72.显示画面生成部244接收从头部2接收到的包含具有判断阈值的接收光信息的测量信息。显示画面生成部244基于接收光信息来生成要显示在oeld12上的显示画面。显示画面生成部244生成的显示画面被提供至显示控制部249，并且显示控制部249基于由显示画面生成部244生成的显示画面来控制oeld 12上的当前值显示的绘制。
73.头部2在与光投射接收面2a相邻的部分的沿长边方向上的一端侧和另一端侧上具有安装通孔th，并且安装通孔th沿穿过头部2的方向(即，与投射光的光轴垂直的方向)延伸。头部2利用插入到两个安装通孔th中的螺栓固定至安装场所。也就是说，在头部2的与光投射面2a相邻的部分中，安装通孔th各自形成在与顶面2b相邻的对应部分或与底面2c相邻的部分中，并且安装通孔th贯通头部2的两个平坦侧面。然后，头部2被设计成利用穿过安装
通孔th插入的螺栓固定至安装场所。因此，彼此平行且彼此相对地延伸的一对平坦侧面用作安装面。安装通孔th在与投射光束的光轴垂直的方向上延伸。换句话说，由于两个侧面用作安装面，因此在针对安装头部2的光轴调整中便于调整光轴的方向。
74.此外，在两个安装通孔th之间布置有光投射部52和光接收部64，并且在光投射部52和光接收部64之间布置有前面操作指示灯70和电源电路78。也就是说，头部2所包括的重物布置在两个安装通孔th之间。这有利于头部2的光轴调整。此外，头部2具有近似长方体形状，并且称为前面操作指示灯70的用户接口功能仅设置在作为头部2的一个面的光投射接收面2a上。不仅可以使除了中继线缆6所位于的角部2e之外的其它面(即，用作安装面的两个平坦侧面)平坦，而且也可以使在长边方向上的两个端面2b、2c以及背面2d平坦，并且背面2d以及在长边方向上的两个端面2b、2c可以用作安装面。这使得可以增加选择头部2的安装场所和安装位置的自由度。
75.关于由头部2发射的绿色激光，由光投射部52(绿色激光二极管(ld)520)发射的绿色激光的强度和功率被限制为即使当用户用肉眼检查绿色激光的光斑的位置时也不影响用户的水平。该限制由微计算机68基于监视pd接收到的光强度来输入。
76.用户根据安全标准“等级1”或“等级2”对绿色激光的强度和功率施加限制。绿色具有500nm至555nm的波长，并且与其它颜色相比，相对发光度(亮相对发光度和暗相对发光度)是优异的。因此，即使将绿色激光的强度和功率限制于上述水平，也可以确保光斑的可见性。
77.可以针对绿色ld 520准备两种操作模式，并且可以根据用户的设置来选择性地使用绿色ld 520以等级1操作的第一模式和绿色ld 520以等级2操作的第二模式。优选地，可以例如针对光轴调整和/或检查来选择第一模式，并且可以针对教导或操作来选择第二模式。
78.图9是用于描述头部2和本体4中所包括的电源电路的图。本体4内置有电源电路30。电源电路30包括两个电源电路30a、30b。一个电源电路30a调节从外部接收的电压，并且将该电压提供至另一电源电路30b和头部2。另一电源电路30b调节电压并将电压提供至处理器24和头部2，并且头部2的运动传感器(陀螺仪传感器)50和处理器68由该电压驱动。本体4的一个电源电路30a的电压被提供至绿色ld 520，并且还被提供至第二电源电路78。第二电源电路78调节该电压，并且该电压由线性调节部82稳定然后提供至摄像元件60和光接收电路62。
79.图10是用于描述对发射绿色激光的ld 520(图4)的强度和功率的限制的控制的流程图。参考图10，在步骤s1中生成光投射信号。该光投射信号具有预定光投射间隔。在下一步骤s2中，绿色ld 520以预设电流量和脉冲宽度被驱动。在下一步骤s3中，判断光接收部64接收到的接收光的强度是否在预先指定的范围内，并且在判断为“是”的情况下，处理返回到步骤s1。在步骤s3中，在判断为否、即接收光的强度落在指定范围之外的情况下，处理进入步骤s4以判断该偏离是否连续发生了至少预定次数。在该步骤s4中判断为“是”、即偏差连续发生了至少预定次数的情况下，认为发生了某种故障，并且中断向绿色ld 520供电(s5)。当在步骤s4中判断为“否”时，处理进入步骤s6以调节用于控制绿色ld 520的电流量和脉冲宽度，并且处理返回到步骤s2。
80.上述步骤s3至s6基本上用作对绿色激光的强度和功率施加限制的限制部。由光投
射部52发射的绿色激光的强度和功率被限制到即使当用户用肉眼检查照射在工件上的绿色激光的光斑的位置时也不影响用户的水平。该限制可以根据安全标准“等级1”或“等级2”来设置。绿色具有500nm至555nm的波长，并且与其它颜色相比，相对发光度(亮相对发光度和暗相对发光度)是优异的。因此，即使将绿色激光的强度和功率限制于上述水平，也可以确保利用肉眼对光斑的可见性。
81.图11是头部2的分解透视图。图11是用于描述光学系统组件和用于组件的保持部的图；因此，将不给出其它组件和元件的说明。头部2的壳体202由主壳体204和盖构件206构成，并且主壳体204和盖构件206这两者是由金属材料制成的精密模制品。金属材料的典型示例是不锈钢。图12是与图11相对应的头部2的纵向截面图。
82.主壳体204的两个侧面其中之一由盖构件206形成。也就是说，主壳体204具有盒形状，该盒形状的与图11中由附图标记2f表示的平坦侧面(即，安装面)相对的一侧是开放的，并且盖构件206通过焊接固定至主壳体204以气密地覆盖该开口。盖构件206用作主壳体204的与侧面2f相对的另一平坦侧面(即，安装面)。
83.盖构件206用作安装光学系统组件的光学基部或框架，并且盖构件206本身与安装在盖构件206上的光学系统组件模块化。然后，包括光学系统组件的模块化的盖构件206被组装到主壳体204，并且然后盖构件206被焊接到主壳体204以构造头部2。
84.在图11中，附图标记40表示金属保持构件。头部2的光投射接收面2a实质上由金属保持构件40形成，并且密封构件42被金属保持构件40压缩。密封构件42确保头部2的光投射接收面2a的止水性。
85.在图12中，用作前面操作信号灯70的信号灯单元a包括安装有2色led70a的led板。如参考图12可见，示出信号灯单元a配置在光投射透镜54与光接收透镜56之间的死区空间内。这种配置允许头部2小型化。将输出部操作指示灯76配置在角部2处也具有使头部2小型化的效果，但是，将安装有用作输出部操作指示灯76的2色led 74的led板210相对于头部2的侧面垂直地配置也具有使头部2小型化的效果。
86.图12中的附图标记208表示由柔性遮光或吸光材料(诸如黑色海绵等)制成的镜筒。在将诸如光投射部52、光投射透镜54和光接收透镜56等的光学系统组件安装在盖构件206上之后，柔性镜筒208安装在光投射部52和光投射窗66之间。图12是仅示出光学系统组件的图。实际上，应该理解，由于板等而处于密集状态。参考图12，由于光投射部52位于上方的角部，并且角部2e的输出部操作指示灯76位于下方的位置且远离光投射部52，因此光投射部52发射的光的杂散光将不太可能到达镜58、摄像元件60或光导防水垫圈96。通过在光投射部52与光投射窗66之间安装柔性镜筒208，可以消除这种可能性。
87.如上所述，盖构件206是由金属制成的精密模制品。参考图11和图12，在盖构件206的背面上，三个保持部212、214、216在直立位置中一体地模制在配置有光投射透镜54和光接收透镜56的位置处。第一保持部212和第二保持部214分别具有开口212a、214a，从而允许光穿过。利用附着剂ad(图12)将光投射透镜54固定至第一保持部212。利用附着剂ad将光接收透镜56固定至第二保持部214。镜58通过附着而固定至第三保持部216(图12)。
88.由于镜58具有长方体形状，因此第三保持部216具有基本上用作镜58的基部的形状，并且镜58接合至第三保持部216上。作为变形例，可以省略第三保持部216。此外，可以采用如下结构：代替第三保持部216，制备由模制品制成的基部构件，并且将基部构件接合至
镜58和盖构件206这两者。
89.第一保持部至第三保持部212、214、216分别允许利用附着剂ad将光投射透镜54、光接收透镜56和镜58直接固定至盖构件206。作为变形例，可以采用如下结构：第一保持部至第三保持部212、214、216中的全部或一些由与盖构件206分离的保持构件构成，并且光投射透镜54、光接收透镜56和镜58接合至这种保持构件，并且保持构件接合至盖构件206。
90.图13是如从斜上方观看的用于定位和固定光投射部52的第一保持构件220的透视图。第一保持构件220是包括基部220a和从基部220a垂直延伸的纵壁220b的模制品。光投射部52通过附着而固定至纵壁220b。
91.图14是从斜上方观看的用于定位和固定包括摄像元件60和光接收电路62的光接收部64的结构的第二保持构件230的透视图。第二保持构件230是包括基部230a和从基部230a垂直延伸的两个支撑柱230b的模制品。摄像元件60和光接收电路62通过附着而固定至两个支撑柱230b。
92.第一保持构件220和第二保持构件230是由例如氧化铝制成的陶瓷模制品。这种模制品在电绝缘性、成型性、低热膨胀系数及导热性方面优异。因此，分别由陶瓷模制品制成的第一保持构件220和第二保持构件230具有优异的抵抗大气温度波动的形状稳定性和尺寸稳定性，并且还具有优异的电绝缘性。
93.如从图14可见，第二保持构件230的基部230a包括彼此间隔开的至少两个工作孔232。参考图13，在第一保持构件220中，基部220a具有一个工作孔222(1)，并且纵壁220b具有形成在纵壁220b的顶面上的另一工作孔222(2)，另一工作孔222(2)具有凹口形状。
94.第二保持构件230具有形成在基部230a中的两个工作孔232，而第二保持构件230具有形成在基部230a中的一个工作孔232(1)和形成在纵壁230b中的另一工作孔232(2)。如从上面可见，对于各保持构件，两个工作孔222、232可以布置在与盖构件206的表面平行的水平面上或布置在与盖构件206的表面垂直的垂直面上。在任何情况下，设置在保持构件220、230各自中的两个工作孔222、232应布置在彼此间隔尽可能远的角部处。这使得可以增加保持构件220、230的定位精度。
95.如从用于光投射部52的第一保持构件220和用于光接收部64的第二保持构件230由单独构件制成的结构可见，固定有光投射部52的第一保持构件220和固定有光接收部64的第二保持构件230可以分别单独地安装在盖构件206上并且调整位置。安装和定位调整由稍后描述的安装装置250(图16)单独地进行。参考图13，用于光投射部52的第一保持构件220的两个工作孔222形成在邻近于一侧的位置处。设置两个工作孔222的一侧与邻近于用于光接收部64的第二保持构件230的一侧相对。这使得可以避免进行安装第一保持构件220的工作的第一安装装置250和进行安装第二保持构件230的工作的第二安装装置250之间的接触。
96.第一保持构件220和第二保持构件230是利用附着剂ad(图17)固定至盖构件206的。图15是从斜下方观看的用于光投射的第一保持构件220的透视图。
97.当第一保持构件220接合至盖构件206时，作为准备处理，至少两个带状带240的内表面间隔地接合至第一保持构件220的基部220a的底面。带240是优选地在光滑性方面是优异的。带240不接合至盖构件206。包含光投射部52的第一保持构件220通过安装装置250(图16)定位在盖元件206上，并且在定位之后，两个带240之间的空间sr填充有液体附着剂。也
就是说，由两个带240形成的空间sr是附着剂填充区域，并且两个带240限定附着剂填充区域sr(图15)。
98.两个带240用作间隔物，并且带240的厚度可以确定填充附着剂填充区域sr的附着剂ad的厚度。图17a和17b是用于描述未设置带240时的说明的图。理想地，附着剂ad均匀地存在于第一保持构件220和第二保持构件230与盖构件206之间，从而允许第一保持构件220和第二保持构件230在合适的位置固定至盖构件206(图17a)。然而，当附着剂ad不均匀时，第一保持构件220和第二保持构件230倾斜(图17b)。这种倾斜是不确定的因素。图18是用于描述设置带240的情况的图。位于第一保持构件220和第二保持构件230与盖构件206之间的两个带240用作间隔物，并且可以相对于盖构件206唯一地定位第一保持构件220和第二保持构件230。
99.由于如上所述两个带240用作间隔物，因此附着剂填充区域sr应该占据第一保持构件220和第二保持构件230的底面上的最大面积。这使得能够确保第一保持构件220和第二保持构件230相对于盖构件20的唯一安装位置以及第一保持构件220和第二保持构件230的固定。为此，优选地，两个带240布置在第一保持构件220和第二保持构件230的底面的相对的侧边缘上。
100.根据参考图15以第一保持构件220作为示例给出的描述，布置了沿着在平面图中具有矩形形状的基部220a的两个侧边缘连续延伸的左带240和右带240。这使得可以尽可能大地形成附着剂填充区域sr。如上所述，一个工作孔222(图13和图16)形成在第一保持构件220的基部220a中。优选地，工作孔222由带240覆盖。这使得可以防止填充附着剂填充区域sr的液体附着剂进入工作孔222。这进而可以将填充附着剂填充区域sr的附着剂的量确定为预定量，并且可以利用预定量的附着剂ad来填充附着剂填充区域sr。然后，带240的厚度可以确定附着剂ad的均匀厚度。这使得可以防止第一保持构件220在固定至盖构件206之后改变位置。
101.图16是示出第一保持构件220和第二保持构件230安装在盖构件206上的状态的平面图。注意保持光接收部64的第二保持构件230示出基部230a具有近似新月形形状，该近似新月形形状由进一步切掉在平面图中的三角形的与镜58相邻的边并且极大地切掉而得到。还示出，第一工作孔232(1)和第二工作孔232(2)布置在与镜侧58相邻的相对角部处。
102.注意，示出了第一工作孔232(1)是长孔，并且作为长孔的第一工作孔232(1)的长轴朝向第二工作孔232(2)延伸。作为变形例，第二工作孔232(2)可以是长孔。将第一工作孔232(1)和第二工作孔232(2)中的一个形成为长孔使得可以吸收当第二保持构件230由稍后描述的安装装置250(图20)处理时的制造公差。
103.如上所述，没有给出在平面图中具有近似新月形形状的基部230a的图示，但是两个带240被布置成覆盖第一工作孔232(1)和第二工作孔232(2)。具体地，用于第一工作孔232(1)的带240在与第二工作孔232(2)相对的一侧的整个区域上延伸。另一方面，用于第二工作孔232(2)的带240配置在与第二工作孔232(2)相对应的部分上。
104.参考图16，安装装置250包括两个指状物250a，两个指状物250a插入到例如用于光接收的第二保持构件230的工作孔232中以将第二保持构件230定位在预定场所处。在该定位之后，利用附着剂ad填充两个带240之间的空间sr(图15)，并且第一保持构件和第二保持构件由指状物250a保持，直到附着剂ad硬化为止。这同样适用于用于光投射的第一保持构
件220。在盖构件206上，首先安装光学组件，然后安装装置250进行安装第一保持构件220和第二保持构件230的工作。
105.在该安装工作之前，光投射部52接合至第一保持构件220，并且光接收部64接合至第二保持构件230。
106.在利用安装装置250单独地定位第一保持构件220和第二保持构件230的处理中，光滑性优异的带240允许通过指状物250a的轻微移动来平滑地定位第一保持构件220和第二保持构件230。如上所述的用作间隔物的带240能够确定填充附着剂填充区域sr的附着剂ad的合适量。绿色ld 520需要比红色ld所需的电压更高的电压，换句话说，绿色ld 520生成比由红色ld所生成的热更多的热。由于第一保持构件220和第二保持构件230是陶瓷模制品，因此由于陶瓷材料的特性，保持构件220、230不太容易发生热变形。
107.<在盖构件206上安装光投射部52和光接收部64>
108.在图19中，箭头t(1)表示光轴调整工作的方向，并且箭头t(2)表示焦点位置调整工作的方向。第一保持构件220的两个工作孔222和第二保持构件230的两个工作孔232的布置方向应与光轴调整工作的方向t(1)一致。这使得能够容易地创建安装装置250的调整工作程序。光投射部52和光接收部64被定位成满足scheimpflug原理。
109.光投射部52和光接收部64的安装位置以取决于包括第一保持构件220和第二保持构件230的各组件的制造误差的方式改变。以取决于各组件的制造公差的方式改变的最大范围被预定为第一保持构件220和第二保持构件230的安装位置，并且与该最大范围(即，间隙)相对应的第一保持构件220和第二保持构件230的可调整范围ar(1)、ar(2)被定义为平坦表面，并且第一保持构件220和第二保持构件230可被接合。
110.参考图16和图19，附图标记206a表示盖构件206的隆起部。隆起部206a沿着盖构件206的外围边缘连续地延伸。盖构件206的刚性能够通过隆起部206a而增加。从该观点出发，期望隆起部206a遍及盖构件206的外围边缘形成，但是隆起部206a未设置在第二可调整范围ar(2)附近、即安装有保持光接收部64的第二保持构件230的区域附近。
111.头部2被设计成尽可能最大程度的小型化，并且光投射部52和光接收部64在该意图下被布置为彼此靠近。因此，第一可调整范围ar(1)和第二可调整范围ar(2)彼此相邻。注意，图19是用于通过示意性地示出第一可调整范围ar(1)和第二可调整范围ar(2)来描述第一可调整范围ar(1)和第二可调整范围ar(2)的存在的图，并且实际上，如从图12可见，第一保持构件220和第二保持构件230被布置为彼此靠近。因此，第一可调整范围ar(1)和第二可调整范围ar(2)彼此相邻(图16)。对盖构件206的大小施加限制，并且为了给予设置第一可调整范围ar(1)和第二可调整范围ar(2)更高的优先权，在位于第二可调整范围ar(2)内的部分上不设置隆起部206a。
112.作为第一保持构件220和第二保持构件230的变形例，第一保持构件220和第二保持构件230可以是包含具有电绝缘性的陶瓷材料的树脂模制品。
113.作为第一保持构件220和第二保持构件230的另一变形例，如图20所示，第一保持构件220和第二保持构件230可以利用插入在第一保持构件220和第二保持构件230与盖构件206之间的具有电绝缘性的片或板290接合至盖构件206。片或板290优选为具有优异的导热性。具有导热性和电绝缘性的板290的典型示例包括薄陶瓷板。代替片或板290，第一保持构件220和第二保持构件230的附着面和/或盖构件206的对应部分可以涂覆有具有电绝缘
性的材料。还优选该涂覆材料不仅在电绝缘性而且在导热性方面是优异的。根据另一变型例，第一保持构件220和第二保持构件230不限于陶瓷模制品，并且例如，可以使用金属模制品。
114.<头部2的小型化>
115.操作部402和显示部(oeld)12从头部2移除，并且操作部402和显示部12优选地安装在从头部2延伸的中继线缆6一体地连接至的本体4中，由此在创建与操作部402和显示部12设置在头部2中的使用状态基本相同的使用状态的同时使头部2小型化。然后，仅头部2的具有稍微平坦和近似长方体形状的光投射接收面2a被用作用户接口面，两个侧面2f(图11)是平坦表面，并且在与光轴垂直的方向上穿过的安装通孔th被形成为使得两个侧面2f被用作安装面。然后，在光投射接收面2a上安装操作指示灯70，这使得其它五个面(即长边方向上的一个端面(顶面)2b和另一端面(底面)2c、两个侧面2f(图11)以及背面2d)形成为不用作用户接口的平坦表面，并且头部2不仅能够使用两个侧面2f，还能够使用顶面2b、底面2c或背面2d中的任意一个来安装。
116.参考图12，光投射部52配置在尽可能靠近头部主壳体204的端部2b的位置处。头部主壳体204由金属制成。附图标记260表示光投射电路板。光投射电路板260与头部主壳体204相邻地定位并且由绝缘构件262包围。光投射电路板260和头部主壳体204通过绝缘构件262电绝缘。
117.前面操作指示灯70形成为单元，并且该指示灯单元包括led驱动电路板266。此外，用作前面操作指示灯70的一部分的光扩散构件268稍后由金属保持构件40附接。光扩散构件268具有空间268a，并且通过该空间268a调整光的衰减。
118.在光接收透镜56中，检测光所穿过的区域由狭缝(未示出)限制。
119.该限制区域用附图标记56a表示。如上所述，镜58插入在光接收透镜56与光接收部64之间。插入镜58使得光接收部64配置在光投射部52附近。此外，限制检测光所穿过的光接收透镜56的区域使得镜58被设置在光接收透镜56附近。
120.在图12中，附图标记214a表示具有从光接收透镜保持部214切出的形状的凹部。由于镜58配置在光接收透镜56附近，因此凹部214a形成为容纳光接收透镜保持部214的一部分、即与镜保持部216接触的部分。这使得镜58配置在与光接收透镜保持部重叠并且在光接收透镜56附近的位置处。
121.参考图14，附图标记280表示第一支撑柱230b(1)的面向镜58的侧面。用作侧面280的大部分的更靠近镜58的部分280(1)形成为倾斜面。第一支撑柱230b(1)的侧面280接收从镜58反射的光，并且从侧面280反射的光可变成杂散光并且照射在光接收部64上。将侧面280的大部分形成为倾斜面280(1)使得可以防止从侧面280反射的来自镜58的检测光中的一些变成杂散光并且照射在光接收部64上。
122.<用于小型化的第一保持构件220和第二保持构件230的结构>
123.参考图13和图14，保持光投射部52的第一保持构件220和保持光接收部64的第二保持构件230各自形成有倒圆的所有角部270。将角部270形成为圆弧形状使得能够防止各自由陶瓷制成的第一保持构件220和第二保持构件230在诸如将第一保持构件220和第二保持构件230安装在盖构件206上的工作期间缺损。
124.保持光投射部52的第一保持构件220和第二保持构件230的基部220a、230a在重要
位置处具有隆起部272。隆起部272可以增加第一保持构件220和第二保持构件230的刚性。注意，参考图15，经由第一保持构件220的纵壁220b，形成有光投射部52的三个端子52a通过的开口274。也可以针对三个端子52a各自形成开口274。这使得保持部的开口的区域变小，并且进而使得可以进一步提高刚性。
125.参考图13，第一保持构件220被设计成使得基部220a的长度尺寸l2大于光投射部52的长度尺寸l1(l1＜l2)，并且基部220a具有从纵壁220b向后延伸的具有长度尺寸l3的延伸部220c。将基部220a的长度尺寸l2设计得比光投射部52的长度尺寸大，使得可以提高第一保持构件220的稳定性和刚性，并且使金属制的盖构件206与光投射部52之间的爬电距离更长，使得可以提高绝缘性。
126.参考图15，保持光投射部52的第一保持构件220被设计成使得基部220a的宽度w2小于纵壁220b的宽度w1。如从图16最清楚地可见，第一保持构件220的基部220a具有通过切除基部220a的与第二保持构件230相邻的区域cu而得到的形状，并且该切除区域cu减小了基部220a的宽度w2。这使得用于第二保持构件230的可调整范围ar(2)能够朝向第一保持构件220扩展。这意味着可以减小第一保持构件220与第二保持构件230之间的空间。也就是说，由于能够将光投射部52与光接收部64之间的分离距离设计得小，因此能够使头部2小型化。
127.参考图14，附图标记62a表示柔性基板。光接收部64具有盒形状。保持光接收部64的第二保持构件230的两个支撑柱230b布置在具有盒形状的光接收部64的两侧。在这两个柱中，与第一保持构件220相邻的第一柱230b(1)定位成与具有盒形状的光接收部64的前侧相邻。另一方面，与光接收部64的另一侧相邻的第二支撑柱230b(2)定位成与具有盒形状的光接收部64的侧面相邻。将第一支撑柱230b(1)定位成与光接收部64的前侧相邻，这使得可以减小第一保持构件220与第二保持构件230之间的空间，并且光投射部52与光接收部64之间的分离距离可以设计得更小，由此使得头部2小型化。柔性基板可以是多层柔性基板。多层柔性基板的使用使得实现增强的功能。
128.如上所述，安装装置250利用两个指状物250a将第一保持构件220和第二保持构件230安装并定位在盖构件206上。如从图16中最清楚地可见，两个指状物250a被插入工作孔232中。参考图14，两个工作孔232中的一个(工作孔232(1))优选地形成为长孔。
129.这使得可以吸收第一保持构件220和第二保持构件230的制造公差。注意，根据以第二保持构件230作为示例给出的描述，优选地，两个工作孔232彼此尽可能远地间隔开，以提高组装精度。在图14所示的第二保持构件230中，两个工作孔232形成在基部230a中，但是一个工作孔232可以形成在例如第二支撑柱230b(2)中。
130.尽管以上描述了本发明的优选实施例和变形例，但是本发明也能够应用于将本体4固定至预定位置(例如din轨道)的单独的位移传感器。