(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射性の対象物（６５）を継続的に追跡し、該対象物（６５）のポジションを決定する、レーザトラッカ（１０，１１，１２）であって、
・垂直軸（４１）を規定する台座（４０）と、
・測定ビーム（１７，２１）を放出し、前記対象物（６５）において反射された前記測定ビーム（１７，２１）の少なくとも一部を受信するビーム偏向ユニットと、
・前記測定ビーム（１７，２１）を用いて前記対象物（６５）までの正確な距離を決定する距離測定ユニットと、
・前記ビーム偏向ユニットの、前記台座（４０）に相対的な配向を決定する角度測定機能と、
・ターゲットサーチユニットと、
・オーバービューカメラ（２６，３６）と、
・処理ユニットと、
を備えており、
前記ビーム偏向ユニットは、
□前記垂直軸（４１）及び傾斜軸（３１）を中心として前記台座（４０）に対して相対的にモータ駆動式に旋回可能であり、且つ、
□前記測定ビーム（１７，２１）の放出方向によって測定軸（５７）を規定しており、
前記ターゲットサーチユニットは、
□電磁照明ビームを形成する照明手段（２５）と、
□位置有感式検出器を備えている、少なくとも一つのターゲットサーチカメラ（２４，２７，２８，３３，３４）と、
を有しており、
○前記ターゲットサーチカメラ（２４，２７，２８，３３，３４）はターゲットサーチ視野（３３ｂ，３４ｂ）を規定し、
○該ターゲットサーチ視野（３３ｂ，３４ｂ）は前記照明手段（２５）によって照明され、
○前記ターゲットサーチカメラ（２４，２７，２８，３３，３４）によって、前記対象物（６５）の複数のターゲット（６４ａ−ｃ，８１）をポジションに依存して識別するためのサーチ画像（６２）が検出され、
○前記サーチ画像（６２）内で検出された、各反射性のターゲット（６４ａ−ｃ，８１）を表す照明ビーム反射のポジションが識別され、前記サーチ画像（６２）内のサーチ画像ポジション（６３ａ−ｄ）として決定され、
□前記オーバービューカメラ（２６，３６）のオーバービュー視野（３６ａ）は前記ターゲットサーチ視野（３３ｂ，３４ｂ）と重畳しており、
□前記オーバービューカメラ（２６）によって、少なくとも部分的に可視スペクトル領域を表すオーバービュー画像（６１ａ，６１ｂ）が検出され、
□前記ターゲットサーチカメラ（２４，２７，２８，３３，３４）及び前記オーバービューカメラ（２６，３６）は相互に相対的な既知の位置関係及び配向関係で配置されている、レーザトラッカ（１０，１１，１２）において、
前記レーザトラッカ（１０，１１，１２）はターゲット提供機能を有しており、前記処理ユニットが該ターゲット提供機能を実行した際に、前記サーチ画像ポジション（６３ａ−ｄ）に依存して、画像処理によって複数のグラフィックマーキング（６６ａ−ｄ）が前記オーバービュー画像（６１ａ，６１ｂ）に挿入され、それにより前記マーキング（６６ａ−ｄ）が前記オーバービュー画像（６１ａ，６１ｂ）において前記ターゲット（６４ａ−ｃ，８１）を表すことを特徴とする、
レーザトラッカ（１０，１１，１２）。
【請求項２】
前記ターゲットサーチカメラ（２４，２７，２８，３３，３４）は、前記測定軸（５７）に対してずらされて配置されている光学軸（２４ａ，２７ａ，２８ａ，３３ａ，３４ａ）を有している、
請求項１に記載のレーザトラッカ（１０，１１，１２）。
【請求項３】
前記照明ビームは所定の照明波長領域を有しており、
前記ターゲットサーチカメラ（２４，２７，２８，３３，３４）は、所定の照明波長領域付近の範囲内の電磁ビームを検出するために構成されている、
請求項１又は２に記載のレーザトラッカ（１０，１１，１２）。
【請求項４】
前記ターゲットサーチユニットは一つ又は複数の別のターゲットサーチカメラ（２４，２７，２８，３３，３４）を有しており、該別のターゲットサーチカメラ（２４，２７，２８，３３，３４）は位置有感式検出器及びターゲットサーチ視野（３３ｂ，３４ｂ）をそれぞれ一つずつ有しており、前記一つ又は複数の別のターゲットサーチカメラ（２４，２７，２８，３３，３４）は前記照明波長領域付近の範囲内の電磁ビームを検出するために構成されている、
請求項３に記載のレーザトラッカ（１０，１１，１２）。
【請求項５】
前記ターゲットサーチカメラ（２４，２７，２８，３３，３４）及び前記オーバービューカメラ（２６，３６）は所定の焦点距離を有している、及び／又は、
前記ターゲットサーチカメラ（２４，２７，２８，３３，３４）の光学軸（２４ａ，２７ａ，２８ａ，３３ａ，３４ａ）が前記オーバービューカメラ（２６，３６）の光学軸（２６ａ）に対してずらされて配置されているように、前記ターゲットサーチカメラ（２４，２７，２８，３３，３４）は配置されている、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のレーザトラッカ（１０，１１，１２）。
【請求項６】
前記サーチ画像（６２）において検出された前記照明ビーム反射に依存して、前記ターゲット（６４ａ−ｃ，８１）の形状が決定され、前記マーキング（６６ａ−ｄ）は前記形状に依存して、前記オーバービュー画像（６１ａ，６１ｂ）に表示される、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のレーザトラッカ（１０，１１，１２）。
【請求項７】
・前記ターゲットサーチカメラ（２４，２７，２８，３３，３４）の前記ターゲットサーチ視野（３３ｂ，３４ｂ）が重畳し、且つ、
・前記ターゲットサーチカメラ（２４，２７，２８，３３，３４）の各光学軸（２４ａ，２７ａ，２８ａ，３３ａ，３４ａ）が前記測定軸（５７）に対してずらされて配置されているように、
前記ターゲットサーチカメラ（２４，２７，２８，３３，３４）はそれぞれ相互に相対的に、また前記オーバービューカメラ（２６，３６）に相対的に、既知で固定的な位置関係及び配向関係で配置されている、
請求項６に記載のレーザトラッカ（１０，１１，１２）。
【請求項８】
複数の前記ターゲットサーチカメラ（２４，２７，２８，３３，３４）の各々によって、複数のサーチ画像ポジション（６３ａ−ｄ）を有しているサーチ画像（６２）がそれぞれ一つずつ検出され、一つの共通のターゲットを表している各サーチ画像ポジション（６３ａ−ｄ）がグループ分けされ、該グループ分けされたサーチ画像ポジション（６３ａ−ｄ）に依存して、前記ターゲット（６４ａ−ｃ，８１）までの距離が決定され、
・少なくとも部分的に遠近法的な周囲画像が形成されるように、前記距離が前記オーバービュー画像の各画像情報と結合される、及び／又は、
・前記ターゲット提供機能の枠内で、前記サーチ画像ポジション（６３ａ−ｄ）に依存して、前記グラフィックマーキング（６６ａ−ｄ）が、前記オーバービュー画像（６１ａ，６１ｂ）及び前記少なくとも部分的に遠近法的な周囲画像の少なくとも一方に挿入され、前記マーキング（６６ａ−ｄ）は前記距離に依存して挿入される、
請求項６又は７に記載のレーザトラッカ（１０，１１，１２）。
【請求項９】
前記レーザトラッカは、少なくとも部分的に可視スペクトル領域を表す、一つ又は複数の別のオーバービュー画像を検出するための、一つ又は複数の別のオーバービューカメラを有しており、前記オーバービュー画像及び前記一つ又は複数の別のオーバービュー画像から遠近法的なオーバービュー画像が形成され、前記ターゲット提供機能の実行時に前記グラフィックマーキングが前記遠近法的なオーバービュー画像に挿入されるように前記ターゲット提供機能は構成されている、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のレーザトラッカ（１０，１１，１２）。
【請求項１０】
前記レーザトラッカ（１０，１１，１２）は、
・前記垂直軸（４１）を中心として前記台座（４０）に対して相対的にモータ駆動式に旋回可能であり、且つ、前記傾斜軸（３１）を規定する支持部（３０）と、
・ビーム偏向ユニットとして構成されており、且つ、前記傾斜軸（３１）を中心として前記支持部（３０）に対して相対的にモータ駆動式に旋回可能な照準合わせユニット（２０）と、
を有しており、
前記照準合わせユニット（２０）は、前記測定ビーム（１７，２１）を放出し、前記ターゲット（６４ａ−ｃ，８１）において反射された前記測定ビーム（１７，２１）の少なくとも一部を受信するテレスコープユニットを備えている、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載のレーザトラッカ（１０，１１，１２）。
【請求項１１】
前記ターゲット提供機能によって、前記サーチ画像ポジション（６３ａ−ｄ）はそのポジションに関して正確に前記オーバービュー画像（６１ａ，６１ｂ）に転写され、前記ターゲット（６４ａ−ｃ，８１）はそのポジションに関して正確に、前記グラフィックマーキング（６６ａ−ｄ）によって前記オーバービュー画像（６１ａ，６１ｂ）において表示される、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のレーザトラッカ（１０，１１，１２）。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のレーザトラッカ（１０，１１，１２）と、該レーザトラッカ（１０，１１，１２）を制御する制御ユニットと、からなるシステムにおいて、
前記制御ユニットは、前記オーバービュー画像（６１ａ，６１ｂ）及び前記マーキング（６６ａ−ｄ）をグラフィック表示する表示ユニットを有していることを特徴とする、
システム。
【請求項１３】
前記システムは選択機能を有しており、
・前記選択機能の枠内で、前記表示ユニットを用いて、前記オーバービュー画像（６１ａ，６１ｂ）に挿入された前記複数のマーキング（６６ａ−ｄ）の中から一つの所望のマーキングが選択される、及び／又は、
・前記選択機能によって、前記複数のマーキング（６６ａ−ｄ）によって表される前記複数のターゲット（６４ａ−ｃ，８１）の測定順序が規定され、前記複数のターゲット（６４ａ−ｃ，８１）に前記測定ビーム（１７，２１）を配向させることによって、前記測定順序において、前記複数のターゲット（６４ａ−ｃ，８１）に順次照準が合わせられ、且つ前記複数のターゲット（６４ａ−ｃ，８１）が測定される、
請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
レーザトラッカ（１０，１１，１２）を用いて複数のグラフィックマーキング（６６ａ−ｄ）をオーバービュー画像（６１ａ，６１ｂ）に挿入するターゲット提供方法であって、
前記レーザトラッカ（１０，１１，１２）は、
・垂直軸（４１）を規定する台座（４０）と、
・測定ビーム（１７，２１）を放出し、対象物（６５）のターゲット（６４ａ−ｃ，８１）において反射された前記測定ビーム（１７，２１）の少なくとも一部を受信するビーム偏向ユニットであって、前記垂直軸及び傾斜軸（３１）を中心として前記台座（４０）に対して相対的にモータ駆動式に旋回可能であるビーム偏向ユニットと、
・前記測定ビーム（１７，２１）を用いて正確な距離を決定する距離測定ユニットと、
・前記ビーム偏向ユニットの、前記台座（４０）に相対的な配向を決定する角度測定機能と、
を有しており、
前記ターゲット提供方法の枠内で、
・電磁照明ビームでもってターゲットサーチ視野（３３ｂ，３４ｂ）を照明し、
・ターゲット（６４ａ−ｃ，８１）をポジションに依存して識別するために、前記ターゲットサーチ視野（３３ｂ，３４ｂ）においてサーチ画像（６２）を検出し、反射性のターゲット（６４ａ−ｃ，８１）を表す照明ビーム反射のポジションを、前記サーチ画像（６２）内のサーチ画像ポジション（６３ａ−ｄ）として識別し、
・少なくとも部分的に可視スペクトル領域を表す前記オーバービュー画像（６１ａ，６１ｂ）を検出し、オーバービュー視野（３６ａ）を規定し、
・前記オーバービュー視野（３６ａ）を前記ターゲットサーチ視野（３３ｂ，３４ｂ）と重畳させ、
・前記サーチ画像（６２）の記録及び前記オーバービュー画像（６１ａ，６１ｂ）の記録をそれぞれ既知のポジションから、且つ既知の配向関係において行う、ターゲット提供方法において、
前記サーチ画像ポジション（６３ａ−ｄ）に依存して、画像処理によって、前記グラフィックマーキング（６６ａ−ｄ）を前記オーバービュー画像（６１ａ，６１ｂ）に挿入し、それにより前記マーキング（６６ａ−ｄ）を前記オーバービュー画像（６１ａ，６１ｂ）内のターゲット（６４ａ−ｃ，８１）として表すことを特徴とする、
ターゲット提供方法。
【請求項１５】
・少なくとも一つの別の既知のポジションから、且つ既知の配向関係において、別のサーチ画像ポジション（６３ａ−ｄ）を有しているサーチ画像（６０）を少なくとも一回更に検出し、
・一つの共通のターゲットを表している各サーチ画像ポジション（６３ａ−ｄ）をグループ分けし、該グループ分けしたサーチ画像ポジションに依存して、前記ターゲット（６４ａ−ｃ，８１）までの距離を決定し、
・前記ターゲット提供方法の枠内で、前記マーキング（６６ａ−ｄ）を、
□前記サーチ画像ポジション（６３ａ−ｄ）に依存して前記オーバービュー画像（６１ａ，６１ｂ）に挿入する、及び／又は、
□前記距離に依存して挿入する、
請求項１４に記載のターゲット提供方法。
【請求項１６】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のレーザトラッカ（１０，１１，１２）の処理ユニットにおいて実行された際に、
・前記ターゲットサーチ視野（３３ｂ，３４ｂ）の照明と、
・前記サーチ画像（６２）の検出と、
・前記オーバービュー画像（６１ａ，６１ｂ）の検出と、
を制御し、且つ、
・請求項１４又は１５に記載のターゲット提供方法の画像処理を用いた、前記サーチ画像ポジション（６３ａ−ｄ）に依存する、前記グラフィックマーキング（６６ａ−ｄ）の前記オーバービュー画像（６１ａ，６１ｂ）への挿入を実行するための、
機械読み出し可能な担体に記憶されている、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載されている、反射性のターゲットを継続的に追跡し、ターゲットのポジションを決定するためのレーザトラッカと、請求項１２に記載されている、レーザトラッカ及び制御ユニットから成るシステムと、請求項１４に記載されている、ターゲット提供方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターゲット点の継続的な追跡及びその点の座標位置を決定するために構成されている測定装置を、特に工業用の測定との関連において、一般的にレーザトラッカという概念の下に統合することができる。このレーザトラッカにおいては、測定装置の光学的な測定ビーム、特にレーザビームによって照準合わせされる逆反射ユニット（例えば立方体プリズム）によってターゲット点を表すことができる。レーザビームは平行に再び測定装置に向かって反射され、反射されたビームは測定装置の検出ユニットによって検出される。その際に、ビームの放出方向又は受信方向が、例えば、システムの偏向ミラー又は照準合わせユニットに対応付けられている角度測定用センサによって求められる。更にはビームの検出と共に、測定装置からターゲット点までの距離が、例えば伝播時間測定又は位相差測定によって求められる。
【０００３】
従来技術によるレーザトラッカに更に、二次元の感光アレイ、例えばＣＣＤカメラ又はＣＩＤカメラを備えているか、又はＣＭＯＳアレイを基礎とするカメラを備えている光学的な画像検出ユニット、若しくは、ピクセルアレイセンサ及び画像処理ユニットを設けることができる。その場合、レーザトラッカ及びカメラのポジションが相互に相対的に変化しないように、それらを上下に重ねて取り付けることができる。カメラは例えばレーザトラッカと共に、その実質的に垂直方向の軸を中心として回動可能であるが、しかしながら、レーザトラッカに依存せずに上方及び下方に旋回可能であり、従って特にレーザビームの光学系から離されて配置されている。更には、例えば各用途に応じて、カメラを一つの軸についてのみ旋回可能であるように実施することもできる。択一的な実施の形態においては、カメラをレーザ光学系と統合された構造様式で、共通の一つのケーシング内に組み込むことができる。
【０００４】
画像検出ユニット及び画像処理ユニットを用いて、相互の相対的な姿勢が既知である複数のマーキングを備えている、いわゆる測定補助器具の画像を検出及び評価することによって、測定補助器具に配置されている対象物（例えばプローブ）の空間内の配向を推量することができる。更には、ターゲット点の所定の空間的なポジションと共に、レーザトラッカに絶対的及び／又は相対的である、空間内のターゲットのポジション及び配向を正確に決定することができる。
【０００５】
その種の測定補助器具をいわゆる接触式ツールによって実現することができ、この接触式ツールはその接触点を用いて、ターゲット対象物の一点に位置決めされる。接触式ツールはマーキング、例えば光点並びに反射器を有している。反射器は接触式ツールのターゲット点を表し、またそのターゲット点にトラッカのレーザビームの照準を合わせることができ、接触式ツールの接触点に相対的なマーキング及び反射器のポジションは正確に既知である。測定補助器具は当業者には公知のように、非接触式の表面測定用の、例えば距離測定のために実施されている手持式のスキャナで良く、その場合、スキャナに配置されている反射器及び光点に相対的な、距離測定のために使用されるスキャナ測定ビームの方向及びポジションは正確に既知である。その種のスキャナは例えばEP 0 553 266に記載されている。
【０００６】
距離測定のために従来技術によるレーザトラッカは、干渉計として構成することができる、少なくとも一つの距離測定器を有している。その種の距離測定ユニットは相対的な距離変化しか測定することができないので、今日のレーザトラッカには干渉計の他にいわゆる絶対距離測定器も組み込まれる。例えば、距離決定のためにそのように複数の測定手段を組み合わせることは、Leica Geosystems AGの製品AT901から既知である。この関係において距離測定のために使用される干渉計は、コヒーレンス長が長いことに基づき、またそれによって実現される測定距離に基づき、主として光源としてＨｅＮｅガスレーザを使用している。ＨｅＮｅレーザのコヒーレンス長は数百メートルであるので、比較的簡単な干渉計構造でもって、工業的な測定技術において要求される測定距離を達成することができる。距離決定のための干渉計及び絶対距離測定器をＨｅＮｅレーザと組み合わせることは、例えばWO 2007/079600 A1から公知である。
【０００７】
更に、現在のトラッカシステムにおいては、受信した測定ビームの、ゼロポジションからのずれが求められており、これは益々標準的に行われるようになっている。この測定可能なずれでもって、リトロリフレクタの中心とそのリトロリフレクタにおけるレーザビームの入射点とのポジションの差を決定することができ、またその偏差に応じて、センサにおけるずれが低減されるように、特に「ゼロ」となるように、従ってビームが反射器の中心の方向に配向されるようにレーザビームの配向を修正又は更新させることができる。レーザビームの配向の更新によって、ターゲット点の継続的な目標追跡（トラッキング）を行うことができ、また測定装置に相対的なターゲット点の距離及びポジションを継続的に決定することができる。その際に、レーザビームを偏向させるために設けられている、モータ駆動式に移動可能な偏向ミラーの配向を変化させることにより、及び／又は、ビームを案内するレーザ光学系を有している照準合わせユニットを旋回させることにより、追従を実現することができる。
【０００８】
上述の目標追跡に先立って、レーザビームを反射器にロックオンすることが必要になる。このためにトラッカには、位置有感式センサを備えており、且つ比較的大きい視野を有する検出ユニットを付加的に配置することができる。更に、冒頭で述べたような装置には、ターゲット若しくは反射器を特に距離測定手段の波長とは異なる所定の波長で照明する、付加的な照明手段が組み込まれている。この関係において、例えば外部光の影響を低減するか、又は完全に阻止するために、センサをその所定の波長付近の範囲に対してのみ感応性であるように構成することができる。照明手段を用いることによりターゲットを照明し、またカメラを用いることにより、反射器が照明されているターゲットの画像を検出することができる。特定の反射（特定の周波数の反射）をセンサに結像させることによって、画像内の反射位置を分解し、それと共に、カメラの検出方向に相対的な角度と、ターゲット若しくは反射器の方向とを特定することができる。その種のターゲットサーチユニットを備えているレーザトラッカの実施の形態は例えばWO 2010/148525 A1から公知である。そのようにして導出される方向情報に依存して、レーザビームと、そのレーザビームによってロックオンされるべき反射器との間の距離が短縮されるように測定レーザビームの配向を変化させることができる。
【０００９】
このロックオンプロセスの欠点は、ターゲットにおいて反射された照明ビームを検出する際に、位置有感式センサの視界内にある複数の異なるターゲットからの一つ以上の反射が検出され、それによって生じる多義性に基づき、所望の一つのターゲットのロックオンを確実に行うことができないことである。この場合、レーザビームをその所望の一つのターゲットに配向するために、測定システムのユーザは多大な労力を要する可能性がある。例えば、検出された反射の座標を考えられる複数のターゲットと比較し、その比較に依存して、ユーザによってターゲットを識別しなければならない。その種のプロセスは検出される反射の数に応じて、また測定環境内に存在するターゲットの数に応じて、非常に時間を浪費するプロセスとなることは明らかであり、従って測定過程の初期化に関する手間も各段に大きくなる可能性がある。特に、その種のターゲット発見及びロックオンはユーザの適格な熟練度及び経験を必要とし、また特にユーザの能力に依存して無視できない誤差源をもたらし、それによって例えば、所望のターゲットに照準が合わされず、類似の形状を有しており、且つ所望のターゲットの近傍に位置する別のターゲットに照準が合わされ、類似性に起因するそのような混同をユーザが気付かない可能性がある。
【００１０】
従って本発明の課題は、ターゲットの追跡及びポジション決定を実現し、所望の一つのターゲットの識別、特に照準合わせをより簡単且つ高速に行うことができる、改良されたレーザトラッカを提供することである。
【００１１】
特に、本発明の課題は、所望の一つのターゲットを複数のターゲットの中から選択して照準を合わせることができるか、又は複数のターゲットを連続的に測定するための順序をユーザフレンドリに規定することができる機能を備えているレーザトラッカを提供することである。
【００１２】
これらの課題は、独立請求項の特徴部分に記載されている構成を実現することによって解決される。本発明を択一的なやり方又は有利なやり方で更に発展させる特徴は従属請求項に記載されている。
【００１３】
本発明は、反射性の対象物を継続的に追跡し、その対象物のポジションを決定するためのレーザトラッカであって、垂直軸を規定する台座と、測定ビームを放出し、対象物において反射された測定ビームの少なくとも一部を受信するビーム偏向ユニットとを備えており、ビーム偏向ユニットは垂直軸及び傾斜軸を中心として台座に対して相対的にモータ駆動式に旋回可能であり、且つ、測定ビームの放出方向によって測定軸を規定している、レーザトラッカに関する。更に、測定ビームを用いて対象物までの正確な距離を決定する距離測定ユニットと、ビーム偏向ユニットの、台座に相対的な配向を決定する角度測定機能と、ターゲットサーチユニットとがレーザトラッカに設けられている。ターゲットサーチユニットは、電磁的な照明ビームを形成する照明手段と、位置有感式検出器を備えている、少なくとも一つのターゲットサーチカメラとを有しており、ターゲットサーチカメラはターゲットサーチ視野を規定し、ターゲットサーチ視野を照明手段によって照明することができ、ターゲットサーチカメラによって、複数のターゲットをポジションに依存して識別するためのサーチ画像を検出することができ、また、サーチ画像内で検出された、各反射性のターゲットを表す照明ビーム反射のポジションを識別することができ、またサーチ画像内のサーチ画像ポジションとして決定することができる。更に、レーザトラッカはオーバービューカメラを有しており、このオーバービューカメラのオーバービュー視野はターゲットサーチ視野と重畳しており、またオーバービューカメラによって、特にユーザに表示するための、少なくとも部分的に可視スペクトル領域を表すオーバービュー画像、特にカラー画像を検出することができる。ターゲットサーチカメラ及びオーバービューカメラは相互に相対的な既知の位置関係及び配向関係で配置されており、更に処理ユニットが設けられている。
【００１４】
本発明によれば、レーザトラッカはターゲット提供機能を有しており、処理ユニットがこのターゲット提供機能を実行した際に、サーチ画像ポジションに依存して、画像処理によって複数のグラフィックマーキングがオーバービュー画像に挿入され、それによりそれらのマーキングがオーバービュー画像においてターゲットを表す。
【００１５】
従って、その種の本発明によるレーザトラッカでもって、オーバービュー画像に重畳されている複数のマーキングによって、又はオーバービュー画像に嵌め込まれている複数のマーキングによってターゲットのポジションが表されるように、ターゲットサーチカメラによって発見されたターゲットをオーバービュー画像に挿入することができる。それらのマーキングをシンボルの形態で、例えばターゲット点として示されている十字又は円の形で、若しくは、記号、例えば点ポジションの座標又は距離を表す数字として挿入することができる。つまり、ターゲット提供機能の枠内で行われる（グラフィックマーキングを用いる）ターゲット表示は、サーチ画像ポジションがそのポジションに関して正確にオーバービュー画像に転写されることによって行われる。レーザトラッカによって検出されるサーチ画像は、典型的には、ターゲットサーチカメラの位置有感式検出器において照明反射が結像されている点又はポジションしか表さず、スペクトル情報を表さない。サーチ画像ポジションをオーバービュー画像に転写することによって、可視スペクトル領域を表す画像を形成することができ、更にターゲットのポジションがその画像内で検出された周囲に記録されている。これによって、例えばレーザトラッカのユーザには、ターゲットも存在している測定環境に関する、ユーザフレンドリなオーバービュー乃至概観を提供することができる。一般的に、技術的な補助手段を要することなく人間によって認識可能な可視領域が少なくとも部分的にオーバービュー画像によって再現されるように、オーバービュー画像をスペクトル的に検出して表示することができる。
【００１６】
原則として、本発明の枠内においてオーバービュー画像へのマーキングの挿入は、一方では、例えば部分的に透明であると考えられる相互に重ねられた複数の画像層（画像レイヤ）を使用することによる、オーバービュー画像とマーキングとをグラフィカルに重畳させた形態でのマーキングの挿入であると解される。また、本来のオーバービュー画像を変化させることによって、例えば画像情報ピクセル毎に修正することによって、オーバービュー画像に複数のマーキングを導入することができ、それによって、それらのマーキングをオーバービュー画像に「焼き付けられたもの」とみなすことができ、またそれによって修正されたオーバービュー画像が形成される。更に、一般的には、オーバービュー画像と共にサーチ画像ポジションをグラフィック描写することがマーキングの挿入と解される。
【００１７】
従って本発明によれば、ターゲット提供機能はサーチ画像ポジションのそのポジションに関して正確なオーバービュー画像への転写を提供することができ、識別されたターゲットをグラフィックマーキングによってそのポジションに関して正確にオーバービュー画像において表示することができる。
【００１８】
本発明によれば、マーキングの挿入及び表示に関して、サーチ画像において検出された照明ビーム反射に依存して、ターゲットの形状、また特にターゲットの立体的な寸法を決定することができ、またその形状、特に立体的な寸法に依存して、オーバービュー画像においてマーキングを表示することができる。
【００１９】
一方では、オーバービュー画像における各マーキングのポジションが、それらのマーキングによって表されるターゲットのポジションを、画像内で検出される周囲に示すように、また他方では、マーキングの形がターゲットの形状に関する情報を提供するように、マーキングをオーバービュー画像と共にディスプレイに表示することができる。例えば、マーキングの形は特定のターゲットタイプ、例えばプリズムを表すことができ、また図示されているマーキングの大きさはターゲットの反射特性又は立体的な寸法を表すことができる。
【００２０】
更に本発明の一つの態様は、ターゲットサーチカメラ及びオーバービューカメラの構造並びにそれらの各カメラの相互に相対的な配置構成に関する。この関係において、ターゲットサーチカメラ及びオーバービューカメラは所定の焦点距離を有することができ、特に、二つのカメラの焦点距離は等しく、特に一定である。そのように一致している焦点距離を使用して、サーチ画像ポジションがサーチ画像内のそれらのポジションに応じて、オーバービュー画像内の各ポジションに挿入又は重畳されることによって、マーキングをオーバービュー画像と組み合わせることができる。特に、ターゲット提供を、ただ一つのターゲットサーチカメラの複数のサーチ画像ポジションを用いて行うことができる。
【００２１】
特に、本発明によれば、オーバービューカメラの光学軸に対してターゲットサーチカメラの光学軸がずらされるように、特に平行にずらされるように、ターゲットサーチカメラを配置することができる。一般的に、ターゲットサーチカメラの光学軸をオーバービューカメラの光学軸に相対的な所定の角度で配置することができる。それらのカメラ相互の配置構成に応じて、各位置決め及び配向を考慮してマーキングを挿入することができる。それによって、例えば、オーバービュー画像におけるマーキングの位置決めに関する精度を向上させることができる。
【００２２】
更に本発明によれば、ターゲットサーチカメラの光学軸を測定軸に対してずらして配置することができ、特にその場合には、ターゲットサーチカメラの光学軸の測定軸に対する相対的なずれは既知である。
【００２３】
更に、照明ビームは所定の照明波長領域を有することができ、特に赤外線ビームであり、またターゲットサーチカメラは、所定の照明波長領域付近の狭い帯域内の電磁ビームを検出するために構成することができる。特別な照明手段とターゲットサーチカメラとのその種のコンビによって、例えば、検出された測定値を劣化させる恐れがある外部光の影響を低減又は阻止することができ、従ってシステムを環境の影響に対してよりロバストに構成することができる。つまり、例えば照明手段によって赤外線ビームを放出することができ、またターゲットサーチカメラでもって主として赤外線領域にある光（中心吸収波長付近の狭い帯域の検出範囲を有する赤外線領域にある吸収ピーク）を検出することができ、その際、可視スペクトル領域の光は検出されない。
【００２４】
更に本発明によれば、レーザトラッカ又はターゲットサーチユニットは一つ又は複数の別のターゲットサーチカメラを有しており、この一つ又は複数の別のターゲットサーチカメラは位置有感式検出器及びターゲットサーチ視野をそれぞれ一つずつ有しており、特にその一つ又は複数の別のターゲットサーチカメラは照明波長領域付近の領域にある電磁ビームを検出するために構成されている。一つ又は複数の別のターゲットサーチカメラを使用することによって、検出されたターゲットに関する付加的な情報を生成することができる。つまり例えば、ターゲットまでの大凡の距離又はターゲットの大凡のポジションを決定することができ、またマーキングをオーバービュー画像と組み合わせる際に、画像内でのマーキングの位置決めのために考慮することができる。
【００２５】
本発明の特別な実施の形態においては、複数のターゲットサーチカメラのターゲットサーチ視野が重畳し、特に共通の視界領域においてオーバービュー視野と重畳し、またそれらの各光学軸が測定軸に対してずらされて配置されているように、ターゲットサーチカメラをそれぞれ既知で固定的な相互に相対的な位置関係及び配向関係でもって、またオーバービューカメラに相対的な位置関係及び配向関係でもって配置することができる。
【００２６】
特に本発明によれば、二つ以上のターゲットサーチカメラがレーザトラッカに配置されている場合に、それらのターゲットサーチカメラを用いて、複数のサーチ画像ポジションを有しているサーチ画像をそれぞれ一つずつ検出することができ、また、一つの共通のターゲットを表している各サーチ画像ポジションをグループ分けし、そのグループ分けしたサーチ画像ポジションに依存して、ターゲットまでの大凡の距離、特にターゲットの空間的な大凡のポジションを決定することができる。
【００２７】
即ち、一つのターゲットが複数のターゲットサーチカメラの位置有感式検出器によって検出され、そのターゲットに対してそれぞれ一つのサーチ画像ポジションが決定されると、それらのサーチ画像ポジションに依存して、また必要に応じてカメラの配向関係及び位置関係に依存して、ターゲットの検出方向をそれぞれ決定することができる。続いてそれらの方向から、ターゲットのポジション及び／又はターゲットまでの（大凡の）距離を導出することができ、このために幾何学的な計算基本定理（例えば正弦定理）又は既知の立体写真測量法を使用することができる。オーバービュー画像へのマーキングの挿入を、ターゲットについてそれぞれ決定された距離又はポジションを考慮して（また付加的に、オーバービューカメラの光学軸の、ターゲットサーチカメラの測定軸又は光学軸からの既知のずれに依存して）行うことができる。
【００２８】
更に本発明によれば、少なくとも部分的に遠近法的な周囲画像を形成できるように、大凡の距離をオーバービュー画像の各画像情報と結合することができる。従って、複数のターゲットに関して、検出された少なくとも二つのサーチ画像から大凡の距離がそれぞれ決定され、その距離情報が、オーバービュー画像において検出された、対応するターゲットに対応付けられる場合には、付加的に使用できるその情報を用いて、画像を少なくとも部分的に遠近法的に表示することができるように、検出されたオーバービュー画像を変更することができる。サーチ画像内で検出されたサーチ画像ポジションと位置的に対応している、オーバービュー画像内の画素又は画像領域を、導出された距離情報に基づき立体的に表示することができる。これによって、擬似３Ｄ周囲画像を形成することができる。従って、例えば、個々のターゲットについての距離情報、特に隣接する二つのターゲット間の距離情報に依存して、遠近法的な画像プロフィールをモデリングすることができる。
【００２９】
従ってこの関係において、本発明によればターゲット提供機能の枠内で、ターゲットサーチカメラによって検出されている複数のサーチ画像ポジションに依存して、複数のグラフィックマーキングをオーバービュー画像に、又は少なくとも部分的に遠近法的な周囲画像に挿入することができ、特に、マーキングは大凡の距離に依存して、とりわけ大凡のポジションに依存して挿入される。
【００３０】
本発明の枠内において、レーザトラッカは、少なくとも部分的に可視スペクトル領域を表す、一つ又は複数のオーバービュー画像を検出するための、一つ又は複数の別のオーバービューカメラを有することができ、オーバービュー画像及び一つ又は複数の別のオーバービュー画像から遠近法的なオーバービュー画像を形成することができ、また、ターゲット提供機能の実行時にグラフィックマーキングが遠近法的なオーバービュー画像に挿入されるようにターゲット提供機能を構成することができる。
【００３１】
少なくとも二つのオーバービューカメラを用いて、異なるポジションから一つの共通のターゲット周囲の複数の画像を（同時に）検出できることによって、それらの検出された画像から一つの遠近法的なオーバービュー画像を生成することができ、そのオーバービュー画像においてはターゲット周囲が遠近法的に（３次元に）表されている。この遠近法的な画像を、特に写真測量的なアルゴリズムでもって、また画像処理によって形成することができる。このために、各オーバービューカメラを相互に相対的な既知の位置関係及び配向関係で配置することができる。ターゲットサーチユニットによって検出された複数のサーチ画像ポジションをマーキングとして遠近法的なオーバービュー画像に挿入することができ、それにより、その種の遠近法的な画像においてもターゲットを複数のマーキングによって表すことができる。特に、それらの複数のオーバービュー画像に基づき、ターゲット周囲における対象物までの大凡の距離の情報も付加的に導出することができる（立体写真測量）。
【００３２】
オーバービュー画像は一方では、オーバービューカメラによって検出された、ターゲットサーチ視野に対応する、周囲のイメージであると解される。他方では、検出された画像を画像処理によって修正することによってオーバービュー画像を実現することができ、その場合、最初にオーバービューカメラによって検出された画像情報が変更されている。例えば、この関係において、検出されたオーバービュー画像に付加的な画像情報を付加することができる。その場合、例えば複数の画素を画像に挿入することができ、例えばディジタルモデル（ＣＡＤモデル）に基づき挿入することができる。
【００３３】
その種の画像修正の枠内において、例えばディジタルで構成された対象物の輪郭を、検出されたサーチ画像ポジションに依存して、検出された画像に「フィットさせる」ことができ、それによりオーバービューカメラによって検出された対象物も、例えばＣＡＤ対象物又はＣＡＤモデルの対象物の一部も有する画像が形成される。その種のＣＡＤ対象物を検出された画像と重畳させる際に、画像の抽出可能なエッジを付加的に使用することができる。これによって、例えば、検出された２次元の画像を３次元のＣＡＤ構造と組み合わせることができ、それにより、例えば、ターゲットサーチユニットによって検出された（大凡の）ターゲットポジションを目標ＣＡＤデータとグラフィック比較することができる。
【００３４】
本発明によるレーザトラッカの考えられる構造的な実施の形態に関して、レーザトラッカは、垂直軸を中心として台座に対して相対的にモータ駆動式に旋回可能であり、且つ、傾斜軸又は水平若しくは横向き軸を規定する支持部を有することができ、また、ビーム偏向ユニットとして構成されており、且つ、傾斜軸を中心として支持部に対して相対的にモータ駆動式に旋回可能な照準合わせユニットを有することができ、この照準合わせユニットは、測定ビームを放出し、ターゲットにおいて反射された測定ビームの少なくとも一部を受信するテレスコープユニットを有している。その種の実施の形態において、測定軸の配向を照準合わせユニットの配向によって行うことができ、またターゲットサーチカメラ及びオーバービューカメラ（ＯＶＣ＝Over View Camera）を照準合わせユニットに配置することができる。
【００３５】
本発明の別の態様は、本発明によるレーザトラッカと、そのレーザトラッカを制御し、且つ、オーバービュー画像及びマーキングをグラフィック表示するための表示ユニットを有している制御ユニットとから成るシステムに関する。
【００３６】
更に本発明によれば、システムは選択機能を有することができ、この選択機能の枠内で、表示ユニットを用いて、特にユーザによって、オーバービュー画像に挿入された複数のマーキングの中から所望の一つのマーキングを選択することができる。
【００３７】
特に本発明によれば、選択機能によって、複数のマーキングによって表される複数のターゲットの測定順序を規定することができ、特に、複数のターゲットをその測定順序において、ターゲットに測定ビームを配向させることによって、順次照準合わせして測定することができる。
【００３８】
レーザトラッカと制御ユニットとから成るその種のシステムによって、特に、レーザトラッカのユーザフレンドリな操作を提供することができ、また測定プロセスを監視することができるか、又は測定データの検出をユーザ側で追跡することができる。特に、制御ユニットを制御及び評価ソフトウェアを有するコンピュータユニットとして形成することができ、その場合、オーバービュー画像を単独で、又はマーキングと共に、コンピュータと接続されているモニタに表示することができる。選択機能を提供するアルゴリズムを設けることができ、またユーザは例えば表示されているマーキングをクリックすることにより所望のターゲットを選択することができる。続いて、選択されたターゲットのポジション決定のために、測定ビームがターゲットと交差するように配向されることによって、その選択されたターゲットに測定ビームを自動的に照準合わせすることができる。選択プロセスの枠内で、ユーザは更に、複数のマーキングによって表される複数のターゲットが照準合わせされて測定されるべき順序を規定することができる。この測定順序の規定も、複数のマーキングを順次クリックすることによって行うことができる。
【００３９】
本発明の別の態様は、レーザトラッカを用いてグラフィックマーキングをオーバービュー画像に挿入するためのターゲット提供方法に関する。
【００４０】
レーザトラッカは、垂直軸を規定する台座と、測定ビームを放出し、対象物において反射された測定ビームの少なくとも一部を受信し、且つ、垂直軸及び傾斜軸を中心として台座に対して相対的にモータ駆動式に旋回可能であるビーム偏向ユニットと、測定ビームを用いて正確な距離を決定するための距離測定ユニットと、台座に対して相対的なビーム偏向ユニットの配向を決定するための角度測定機能とを有している。
【００４１】
ターゲット提供方法の枠内で、電磁照明ビームを用いたターゲットサーチ視野の照明と、複数のターゲットをポジションに依存して識別するためのサーチ画像の検出とが行われ、反射性のターゲットのポジションを表す照明ビーム反射はサーチ画像においてサーチ画像ポジションとして識別され、またターゲットサーチ視野が規定される。更に、少なくとも部分的に可視スペクトル領域を表すオーバービュー画像の検出が行われ、特にユーザに表示するためにオーバービュー視野、特にカラー画像が規定される。オーバービュー視野はターゲットサーチ視野と重畳し、またそれぞれ既知の位置から既知の配向関係において、サーチ画像の記録及びオーバービュー画像の記録が行われる。
【００４２】
本発明によれば、複数のグラフィックマーキングが画像処理によって、サーチ画像ポジションに依存してオーバービュー画像に挿入され、それによりそれらのマーキングがオーバービュー画像においてターゲットを表す。
【００４３】
更に本発明によれば、ターゲット提供機能の枠内で、少なくとも一つの別の既知の位置から既知の配向関係において、別のサーチ画像ポジションを有しているサーチ画像が少なくとも一回更に検出され、一つの共通のターゲットを表している各サーチ画像ポジションがグループ分けされ、ターゲットまでの大凡の距離がグループ分けされたサーチ画像ポジションに依存して決定され、特にターゲットの空間的な大凡のポジションが決定され、また、ターゲット提供方法の枠内で、複数のマーキングがサーチ画像ポジションに依存してオーバービュー画像に挿入される、及び／又は、大凡の距離に依存して、特に大凡のポジションに依存して挿入される。
【００４４】
更に本発明は、本発明によるターゲット提供方法の、ターゲットサーチ視野の照明、サーチ画像の検出及びオーバービュー画像の検出を制御するための、機械読み出し可能な担体に記憶されているコンピュータプログラム製品に関する。更に、コンピュータプログラム製品は、特にそのコンピュータプログラム製品が本発明によるレーザトラッカの処理ユニットにおいて実行されると、本発明によるターゲット提供方法の画像処理によって、サーチ画像ポジションに依存した、グラフィックマーキングのオーバービュー画像への挿入を実行するために実現されている。
【００４５】
以下では添付の図面に示した具体的な実施例に基づき本発明による方法及び本発明による装置を単に例示的に説明するが、これは本発明の更なる利点にも対応する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明によるレーザトラッカの二つの実施の形態及び測定補助器具を示す。
【図２】二つのターゲットサーチカメラ及びオーバービューカメラを備えている、本発明によるレーザトラッカの別の実施の形態及び測定補助器具を示す。
【図３ａ】本発明によるレーザトラッカにおける、ターゲットサーチカメラとオーバービューカメラの配置構成を示す。
【図３ｂ】本発明によるレーザトラッカにおける、ターゲットサーチカメラとオーバービューカメラの配置構成を示す。
【図３ｃ】本発明によるレーザトラッカにおける、ターゲットサーチカメラとオーバービューカメラの配置構成を示す。
【図４ａ】複数のターゲットサーチカメラ及び一つのオーバービューカメラを備えている、本発明によるレーザトラッカの照準合わせユニットの実施の形態を示す。
【図４ｂ】複数のターゲットサーチカメラ及び一つのオーバービューカメラを備えている、本発明によるレーザトラッカの照準合わせユニットの実施の形態を示す。
【図４ｃ】複数のターゲットサーチカメラ及び一つのオーバービューカメラを備えている、本発明によるレーザトラッカの照準合わせユニットの実施の形態を示す。
【図４ｄ】複数のターゲットサーチカメラ及び一つのオーバービューカメラを備えている、本発明によるレーザトラッカの照準合わせユニットの実施の形態を示す。
【図５】本発明によるレーザトラッカの光学的な構造の本発明による実施の形態を示す。
【図６ａ】ターゲットサーチカメラを用いて検出されたサーチ画像ポジションを有するオーバービュー画像及びそのオーバービュー画像に転写されるサーチ画像ポジションを示す。
【図６ｂ】ターゲットサーチカメラを用いて検出されたサーチ画像ポジションを有するオーバービュー画像及びそのオーバービュー画像に転写されるサーチ画像ポジションを示す。
【図６ｃ】ターゲットサーチカメラを用いて検出されたサーチ画像ポジションを有するオーバービュー画像及びそのオーバービュー画像に転写されるサーチ画像ポジションを示す。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
図１には、本発明によるレーザトラッカ１０，１１及び測定補助器具８０、例えば接触式測定ツールに関する二つの実施の形態が示されている。第１のレーザトラッカ１０は台座４０及び支持部３０を有しており、この支持部３０は、台座４０によって規定される旋回軸４１を中心に、その台座４０に相対的に旋回可能又は回動可能に配置されている。更に照準合わせユニット２０が設けられており、この照準合わせユニット２０は、傾斜軸（トランシット軸）を中心に支持部３０に相対的に旋回可能であるように配置されている。それらの二つの軸を中心に、照準合わせユニット２０の配向を調整できることにより、この照準合わせユニット２０から放出されるレーザビーム２１の配向も調整することができ、従ってターゲットに照準を合わせることができる。旋回軸４１及び傾斜軸は相互に実質的に直交して配置されている。つまり、正確な軸直交性からの僅かな偏差を事前に検出し、例えばその僅かな偏差によって生じる測定誤差を補正するために、偏差をシステムに格納することができる。
【００４８】
図示されている配置構成において、レーザビーム２１は測定補助器具８０における反射器８１に配向されており、この反射器８１から再び逆方向に、即ちレーザトラッカ１０に向かって反射される。この測定レーザビーム２１によって、反射器８１までの距離を、特に伝播時間測定、位相測定原理又はフィゾーの原理を用いて決定することができる。レーザトラッカ１０は、そのレーザトラッカ１０と反射器８１との間の距離を決定するための精密距離測定ユニットと、レーザビーム２１を所期のように配向及び案内することができる照準合わせユニット２０の姿勢、従ってレーザビーム２１の伝播方向を決定することができる角度測定器とを有している。
【００４９】
更に、レーザトラッカ１０、特に照準合わせユニット２０は、センサ上での、又は検出された画像におけるセンサ露光のポジションを決定するための画像検出ユニット、例えばＣＭＯＳを有しているか、又は、特にＣＣＤカメラ若しくはピクセルセンサアレイカメラとして構成されている。その種のセンサによって、捕捉された露光の検出器における位置有感式検出が実現される。更に測定補助器具８０は、測定すべきターゲット対象物と接触させることができる接触点８３を備えている接触式センサを有している。接触式ツール８０がターゲット対象物と接触している間に、空間内の接触点８３のポジション、従ってターゲット対象物上の一つの点の座標を正確に決定することができる。この決定は、反射器８１に対する接触点８３の所定の相対的な位置決め、及び、例えば発光ダイオードとして構成することができる、測定補助器具８０に配置されているオリエンテーションマーキング８２に対する接触点８３の所定の相対的な位置決めによって行われる。択一的に、オリエンテーションマーキング８２が例えば所定の波長のビームでもって露光された際に、入射したビームを反射させ（レトロリフレクタとして形成されているオリエンテーションマーキング８２）、特に所定の光特性を示すか、又は、オリエンテーションマーキング８２が所定のパターン若しくは色コーディングを有するように、オリエンテーションマーキング８２を形成することもできる。従って、画像検出ユニットのセンサを用いて検出される画像におけるオリエンテーションマーキング８２の姿勢乃至分布から、接触式ツール８０の配向を決定することができる。
【００５０】
第２のレーザトラッカ１１は、画像検出ユニット１５とは別個の、第２のレーザビーム１７を放出するビームガイドユニット１６を有している。第２のレーザビーム１７もやはり反射器８１に配向されている。レーザビーム１７も、画像検出ユニット１５も、それぞれ二つの軸を中心にモータ駆動式に旋回可能であり、またそれによって、画像検出ユニット１５を用いて、レーザビーム１７の照準が合わせされている測定補助器具８０のターゲット８１及びオリエンテーションマーキング８２を検出できるように配向させることができる。従って、この第２のレーザトラッカ１１においても反射器８１までの正確な距離及び測定補助器具８０の配向を、オリエンテーションマーキング８２の立体的な姿勢に基づき決定することができる。
【００５１】
レーザビーム１７，２１を反射器８１にその都度配向するために、各レーザトラッカ１０，１１には、所定の波長のビームでもって、特に赤外線波長領域にあるビームでもって反射器８１を照明するための照明手段がそれぞれ設けられており、また、位置有感式検出器を備えている、付加的な少なくとも一つのターゲットサーチカメラ、いわゆるＡＴＲ（automatic target recognition）カメラが各レーザトラッカ１０，１１に配置されている。反射器８１において反射され、レーザトラッカ１０，１１へと戻る各照明ビームをカメラによって検出し、位置有感式検出器でもって反射器８１のポジションを各検出器に結像することができる。従って、第１のレーザトラッカ１０及び第２のレーザトラッカ１１のいずれによっても、反射器の結像されたポジションを決定することができ、それらの検出されたサーチ画像ポジションに依存して、ターゲット（反射器８１）を画像内で発見し、ターゲットに測定ビーム１７，２１の照準が合わせられるように、又はレーザビーム１７，２１がターゲット８１に近付けられるように、照準合わせユニット２０又はビームガイドユニット１６を配向させることができる。択一的に、各レーザトラッカ１０，１１はこのために、それぞれが一つの位置有感式検出器を備えているカメラを少なくとも二つずつ有することもでき、この場合、各レーザトラッカ１０，１１について、反射器８１に関して検出されたそれぞれ二つのサーチ画像ポジションから、例えば反射器８１の大凡のポジションをそれぞれ一つずつ決定することができ、例えば写真測量法の一般的に公知の原理に従い決定することができる。特に、反射のロバストな検出のために、例えば照明手段から放出された光だけを通過させるフィルタ（例えば波長依存型のフィルタ）をターゲットサーチカメラに組み込むことができる、及び／又は、検出された信号を信号目標値と比較するための閾値をレーザトラッカに格納することができる。
【００５２】
更に、本発明によるレーザトラッカ１０，１１はオーバービューカメラをそれぞれ一つずつ有しており、それらのカメラの視野は、位置有感式検出器を備えているターゲットサーチカメラの視野と比べて大きく、従ってより大きい領域を検出することができる。このオーバービューカメラを用いて、対象物及びターゲットの画像を可視光スペクトル領域において検出することができ、それらの画像をレーザトラッカにおける表示ユニットを用いて出力することができる、及び／又は、各レーザトラッカ１０，１１を制御するための各制御ユニットに配置されているディスプレイに出力することができる。特に、オーバービューカメラを用いてカラー画像を検出することができる。
【００５３】
更に本発明によれば、レーザトラッカ１０，１１の複数のＡＴＲカメラ（又は単にそれぞれ一つのカメラ）は、レーザトラッカ１０，１１のオーバービューカメラに相対的な既知の位置及び配向で配置されている。この既知の配置構成によって、レーザトラッカ１０，１１の処理ユニットを用いて実施することができるターゲット提供機能の枠内で、位置有感式検出器を用いて検出されたサーチ画像内に結像されている一つ又は複数のサーチ画像ポジションを、オーバービューカメラのオーバービュー画像に重ねることができる。このために、特に、それぞれが一つのターゲットを表す複数のマーキングをオーバービュー画像に挿入することができる。その種の挿入によって、ＡＴＲ画像においてポジションに関して検出されたサーチ画像ポジションを、そのサーチ画像ポジションがオーバービュー画像においてそのポジションに関して正確に提供されるように、オーバービュー画像と結合させることができる。これに関して、オーバービュー画像における複数のマーキングは、サーチ画像ポジションに応じて（また特にターゲットサーチカメラに対するオーバービューカメラの相対的な位置決めに応じて）提供される。そのようにして行われたポジションの参照付けによってオーバービュー画像を表すことができ、例えば、ターゲットサーチカメラを用いて検出された各ターゲット反射に関して、一つのマーキングをそのポジションに関して正確にオーバービュー画像に表示することができる。更には、位置有感式検出器を用いて検出される、反射された測定ビームによって、ターゲットをその形状又は反射係数に関して判定することができる。この付加的な情報を考慮して、それによって決定することができる複数の特徴に応じて、複数のターゲットを画像に表すことができ、例えば、オーバービュー画像において表されるマーキングの大きさはターゲットの反射率を表す。
【００５４】
オーバービュー画像への複数のマーキングの挿入の枠内で、例えば、ターゲット画像のポジションを決定するため、又は大凡の距離を決定するためにレーザトラッカ１０，１１毎に二つのターゲットサーチカメラを使用する場合には、カメラ相互のオフセットによって発生する視差の問題を解決することができる。つまり、カメラの（部分的に最小限に）相異する検出角度を特定し、複数のマーキングの挿入時に考慮することができる。例えば、レーザトラッカにおけるただ一つのターゲットサーチカメラがサーチ画像ポジションの決定に使用される場合には、それらのサーチ画像ポジションの単純な大凡の投影及びマーキングによるそれらのサーチ画像ポジションの表示を行うことができる。
【００５５】
照明手段、ターゲットサーチカメラ及び／又はオーバービューカメラをこの関係において、例えば画像検出ユニット１５、ビームガイドユニット１６、照準合わせユニット２０、支持部３０及び／又は台座４０にそれぞれ所定の位置で配置することができる。
【００５６】
各測定レーザビーム１７，２１の放出方向に相対的な複数のターゲットサーチカメラ（レーザトラッカに二つのターゲットサーチカメラが設けられている場合）の位置決めの知識に基づき、レーザビーム１７，２１を反射器８１の求められた大凡のポジションへと配向させ、その反射器８１にロックオン（lock-on）することができる。これによって、ターゲットサーチカメラの検出方向に対するレーザ放出方向の構造に起因するオフセットが存在するにも係わらず、各ビーム１７，２１の高速な配向を行うことができ、またカメラの光学軸及びレーザビーム１７，２１によって生じる視差を決定することができる。特に、レーザビーム１７，２１を直接的に、即ち反復的な中間ステップを要することなく、ターゲット８１に配向させることができる。
【００５７】
特に、二つのサーチ画像内の、二つのターゲットサーチカメラを用いて決定される複数のサーチ画像ポジションを用いる反射器８１の大凡のポジションの決定に代替的又は付加的に、（レーザトラッカ１０，１１の内の一方における）検出器において検出及び結像されたサーチ画像ポジションから、反射器８１までの大凡の距離を決定することができる。この決定を、一般的に有効な幾何学的な原理を用いて行うことができ、例えば高さ定理（altitude theorem）乃至ユークリッドの命題ＩＩ−４及び／又は、正弦定理及び／又は余弦定理を用いて行うことができる。
【００５８】
更に、オーバービューカメラの画像を用いる、本発明による（複数のサーチ画像ポジションに関する）複数のマーキングのその種の提供を、測定補助器具８０の配向決定のための画像検出ユニット１５（６ＤｏＦカメラ）を備えていないレーザトラッカにおいても使用することができる（３Ｄレーザトラッカ）。
【００５９】
図２には、本発明によるレーザトラッカ１２の別の実施の形態が示されており、このレーザトラッカ１２は、三脚４５上に配置されており、且つ、旋回軸４１を規定する台座４０を備えている。更に台座の上には、傾斜軸３１を規定し、且つ、旋回軸４１を中心として台座４０に相対的に旋回可能な支持部３０が配置されており、この支持部３０にはグリップ３２が取り付けられている。更に照準合わせユニット２０が設けられており、この照準合わせユニット２０は傾斜軸３１を中心に、支持部３０に相対的に旋回可能に取り付けられている。
【００６０】
更に、照準合わせユニット２０は、バリオカメラ対物レンズ２２と光学系２３とを備えているバリオ（Vario）カメラを有しており、この光学系２３は照準合わせユニット２０に配置されている距離測定及びトラッキングユニットに対応付けられている。ターゲットまでの距離を正確に決定するため、またターゲットを追跡するために、光学系２３を用いて、距離測定及びトラッキングユニットから測定レーザビームが放出される。更に、照準合わせユニット２０は、それぞれがカメラ光学系及び位置有感式検出器を一つずつ備えている二つのターゲットサーチカメラ２４と、例えばＬＥＤとして構成されており、且つ、動作時には特に赤外線領域の光を放出する照明手段２５とが設けられている。従ってそれらの照明手段２５を用いることにより、ターゲット、例えば反射器を照明することができるか、又はターゲットにビームを照射することができ、またビームの少なくとも一部は反射器によって、レーザトラッカ１２の方向又はターゲットサーチカメラ２４の方向に戻されるように反射される。反射された光は続いて複数のカメラ２４によって検出され、カメラ光学系を用いて各位置有感式検出器に結像され、また、サーチ画像における結像のポジションがそれぞれの第１のサーチ画像ポジション及び第２のサーチ画像ポジションとして識別される。これにより、それらの各サーチ画像ポジションに関して、検出器の配向を考慮して、ターゲットの各方向、従って各検出器におけるゼロポジションに相対的なずれ、及び／又は、方向角度を決定することができ、特に二つの検出基軸に対する二つの方向角度、例えば検出器の寸法によって事前に定められているＸ軸及びＹ軸に対する二つの方向角度を決定することができる。そのようにして検出されたターゲットのポジションを用いて、ターゲットを自動的に発見することができる。ターゲットの発見を特に実体写真測量によって行うことができる。
【００６１】
続いて、二つの検出器を用いて決定された方向角度に依存して、ターゲットサーチカメラ２４の既知の相対的な位置決めに基づき、ターゲットの大凡のポジション及び／又はターゲットまでの大凡の距離を、例えば算術幾何学的な三角形構造によって大まかに決定することができる。
【００６２】
（複数のカメラ光学系及び検出器を備えている）ターゲットサーチカメラ２４は、それらのターゲットサーチカメラ２４の視野が少なくとも部分的に重畳されており（交差しており）、従って（一つ又は複数の）ターゲットが二つのターゲットサーチカメラ２４の視野内で検出できるように、特に二つのターゲットサーチカメラ２４を用いて同時に検出できるように配置されている。その際、第１のカメラは例えば比較的大きい視野を有することができ、それに対し第２のカメラは比較的小さい視野を有することができる。従って、一方では（第１のカメラを用いて）大きい領域を検出することができ、それと同時に他方では、（第２のカメラを用いて）サーチ画像ポジションを決定する際の高い精度を実現することができる。択一的に、いずれのターゲットサーチカメラ２４も大きい視野を有し、それにより可能な限り大きい重畳領域を発生させることができるか（但し、この場合には測定精度は比較的低い）、又はいずれのターゲットサーチカメラ２４も狭い視野を有するように実施し、それにより大凡のポジションを決定する際の高められた精度を達成することができる（但し、この場合には重畳領域は比較的小さいので、従って測定領域も比較的小さい）。
【００６３】
更に、レーザトラッカ１２はオーバービューカメラ２６を有しており、このオーバービューカメラ２６は二つのターゲットサーチカメラ２４に対して既知の位置関係で位置決めされている。オーバービューカメラ２６の視野（オーバービュー視野）はこの実施の形態において、二つのターゲットサーチカメラ２４の二つの視野が一つの共通の領域においてオーバービュー視野と重畳し、それによって二つのターゲットサーチカメラ２４によって検出可能なターゲットをオーバービューカメラ２６によっても検出することができ、特に同時に検出することができるように形成されている。ターゲットサーチカメラ２４によって検出されたサーチ画像ポジションを、二つのターゲットサーチカメラ２４によって検出された複数のサーチ画像ポジションと比較することができる、及び／又は、共通のターゲットに関して二つのターゲットサーチカメラ２４によって検出された複数のサーチ画像ポジションがそれぞれ相互に対応付けられ、更には一つの共通のターゲットに関する複数のサーチ画像ポジションとして更に処理されるようにグループ分けすることができる。特にそれによって、共通のターゲットに関する一つの共通のサーチ画像ポジションを導出することができる。
【００６４】
ターゲットサーチカメラ２４及びオーバービューカメラ２６の照準合わせユニット２０における既知の位置決めによって、一般的には、サーチ画像ポジションに依存して、オーバービュー画像に複数のグラフィックマーキングを挿入することができる。それらのマーキングはサーチ画像ポジションを表し、従ってターゲットを表す。特に、ターゲットサーチカメラ２４によって決定されたサーチ画像ポジションを、オーバービューカメラ２６によって規定される座標系に転用乃至転写することができる。更にこのために、カメラ相互の位置関係及び配向関係を考慮することができる。特に、サーチ画像ポジションのオーバービュー画像への挿入を、決定された、ターゲットまでの大凡の距離に依存して行うことができる。サーチ画像ポジションの転写又は挿入を例えば座標変換によって行うことができ、その際に、位置有感式検出器によってターゲットサーチ座標系において規定されたサーチ画像ポジションの座標が、オーバービューカメラ２６のオーバービュー座標系に対するターゲットサーチ座標系の相対的な配向及び位置に依存して、オーバービュー座標系の座標に変換される。
【００６５】
そのようにしてサーチ画像ポジションをオーバービュー画像とグラフィカルに重畳させることにより、検出された対象物の画像を出力することができ、また付加的に、画像内に表され、且つ、その画像内の正しい個所にポジションに関して正確に描かれるターゲット（例えばターゲットの種類に依存する複数のマーキングによって表される）を出力することができる。これによって、「ポイント＆クリック（Point&Click）」機能を提供することができ、その機能の枠内では、画像内に表示される所望の一つのターゲットを（複数のターゲットの中から）選択することによって、レーザトラッカ１２の測定ビームをそのターゲットに配向させ、またその際に測定ビームをターゲットにロックオンし、ターゲットを追跡することができる。特に、画像が出力されるタッチセンサ式のディスプレイにおいて、マーキングに触れることによってターゲットを選択することができる。
【００６６】
レーザビームが例えば「ポイント＆クリック」機能によって反射器（レトロリフレクタ）に配向され、その反射器によって反射された後に、レーザトラッカ１２又は照準合わせユニット２０における精密距離測定ユニットによって反射器までの正確な距離を決定することができる。更に、レーザビームを反射器にロックオンし、反射器をレーザビームによって追跡することができる。このために、測定ビームのビームパスに対応付けられている別の位置センサにおいては、反射された測定ビームのそのセンサ上でのポジションが決定され、また入射したビームのゼロ点ポジションからのずれも決定することができる。センサ上で二つの方向について決定できるそのずれによって、反射器のポジション変化を検出し、レーザビームをその変化に応じて追従させ、従って継続的に反射器に照準を合わせることができる。
【００６７】
図示されている実施の形態においては、照準合わせユニット２０の検出方向が、旋回軸４１と光学系２３の中心点とによって規定されている平面にも、傾斜軸３１と光学系２３の中心点とによって規定されている平面にも存在しないように、ターゲットサーチカメラ２４及びオーバービューカメラ２６は照準合わせユニット２０に配置されている。しかしながら択一的な実施の形態においては、二つのカメラの内の少なくとも一方を相応の平面の内の一つに配置することができる。
【００６８】
カメラ２４，２６のその種の配置構成及び本発明によるターゲット提供機能によって、装置の設計に関する簡略化、システムの小型化の改善、ターゲット発見の精度の向上、オーバービュー画像の画像品質の改善、並びに、装置のエネルギ消費量の低減が実現される。更に、最適に色を再現するための特別なＩＲフィルタ（赤外線フィルタ）をオーバービューカメラ２６に使用することができる。更に、ターゲットサーチカメラ２４に対して選択性のＩＲバンドパスフィルタを使用することにより、ＡＴＲシステムのロバスト性及び信頼性が高まる。
【００６９】
本発明によるレーザトラッカの特別な実施の形態においては、反射された照明光（照明ビーム反射）を少なくとも三つのターゲットサーチカメラによって検出し、従って、三つのサーチ画像ポジションを三つの位置有感式検出器において決定し、また相応の方向角度を決定することができる。ターゲットまでの大凡の距離の決定は、それらの検出器において結像された三つのサーチ画像ポジションに依存して行われる。
【００７０】
図３ａ、３ｂにはそれぞれ、本発明によるレーザトラッカにおけるターゲットサーチカメラ２４及びオーバービューカメラ２６の配置構成に関する実施の形態が示されている。図３ａには、それぞれが光学軸２４ａを備えている二つのターゲットサーチカメラ２４と、光学軸２６ａを備えているオーバービューカメラ２６と、測定軸２３ａを備えているテレスコープユニットの対物レンズ２３とが示されている。ここで光学軸２４ａと光学軸２６ａとは相互に平行に配向されており、また測定軸２３ａに対して所定のオフセットを有するように配置されている。更にターゲットサーチカメラ２４は、測定軸２３ａを通る共通の接続線上に位置決めされており、またそれら二つのターゲットサーチカメラ２４の焦点距離は同一である。
【００７１】
二つのターゲットサーチカメラ２４によって、能動的な照明を用いて反射性の対象物、例えばレトロリフレクタを識別することができる。個々のカメラ２４によって個別に検出された各ターゲットをグループ分けでき、それによって、決定されたターゲットの、二つのカメラ２４によって決定されたサーチ画像ポジションを個別に相互に対応付け、また結合させることができる。続けて、検出された各反射体までの大凡の距離を、例えば二つのターゲットサーチカメラ２４に関する三角測量を用いて決定することができる。そこから導出できるポジション情報及び距離情報に依存して、ターゲットサーチカメラ２４に関して識別された反射性の各ターゲット、又はそれにより決定されるターゲットのポジションを、オーバービューカメラ２６のオーバービュー画像に転写することができる。このために、オーバービューカメラ２６に対するターゲットサーチカメラ２４のオフセットを考慮することができる。更に、ターゲット、特にターゲットの大体の形状及び／又は空間的な寸法を、（オーバービュー画像内での）転写されたポジションにおいて、オーバービューカメラによって検出された視覚画像に投影することができ、その際にターゲットはオーバービュー画像において複数のマーキングによって表される。特に、オーバービュー画像においてそのようして表されるターゲットを周期的に表示することができ、それによりターゲットを画像内で点滅させることができる。
【００７２】
図３ｂには、二つのターゲットサーチカメラ２７，２８（ＡＴＲカメラ）及び一つのオーバービューカメラ２６並びにそれらのカメラの光学軸２６ａ，２７ａ，２８ａの代替的な配置構成が示されている。カメラ２６，２７，２８は同一の焦点距離を有している。更に、ターゲットサーチカメラ２７はオーバービューカメラ２６と共に、それらのカメラ２６，２７が一つの共通のＸ軸２７ｂを有するように一つの平面に配置されており、その場合、このＸ軸２７ｂは、ターゲットサーチカメラ２７の光学軸２７ａ及びオーバービューカメラ２６の光学軸２６ａそれぞれと交差している。更に、ターゲットサーチカメラ２８はオーバービューカメラ２６と共に、それらのカメラ２６，２８が一つの共通のＹ軸２８ｂを有するように一つの平面に配置されており、その場合、このＹ軸２８ｂは、ターゲットサーチカメラ２８の光学軸２８ａ及びオーバービューカメラ２６の光学軸２６ａそれぞれと交差している。Ｘ軸２７ｂ及びＹ軸２８ｂは相互に直交するように延びている。
【００７３】
その種の配置構成によって、反射性のターゲットの検出されたサーチ画像ポジションを有する、ターゲットサーチカメラ２７，２８の内の一方によって検出されたサーチ画像を、オーバービューカメラ２６のオーバービュー画像と直接的に結合することができ、その場合、ターゲットサーチカメラ２７によって検出されたターゲットのサーチ画像ポジションを、ターゲットサーチカメラ２７のＸ軸２７ｂに依存して、またターゲットサーチカメラ２８によって検出されたターゲットのサーチ画像ポジションを、ターゲットサーチカメラ２８のＹ軸２８ｂに依存して、オーバービュー画像に投影することができる。特に、ターゲットサーチカメラ２７によって検出されたサーチ画像ポジション及びターゲットサーチカメラ２８によって検出されたサーチ画像ポジション、及び／又は、二つのターゲットサーチカメラ２７，２８によって検出された複数のターゲットを一緒に考慮することによって導出されている複数のサーチ画像ポジションを、そのようにして、複数のマーキングの形態でオーバービュー画像に挿入し、そのオーバービュー画像においてポジションに関して正確に表示することができる。その種のサーチ画像ポジションの投影、又はサーチ画像ポジションとオーバービュー画像との重畳は、ターゲットまでの大凡の距離を先行して検出することなく行うことができる。
【００７４】
図３ｃには、一つのターゲットサーチカメラ２４（ＡＴＲカメラ）及び一つのオーバービューカメラ２６並びにそれらのカメラの光学軸２４ａ，２６ａの配置構成に関する別の実施の形態が示されている。カメラ２４，２６はここでもまた同一の焦点距離を有している。この配置構成でもって、ターゲットサーチカメラ２４の位置有感式検出器を用いて識別されたサーチ画像ポジションを、（投影によって）オーバービューカメラ２６のオーバービュー画像において複数のマーキングでもって表すことができる。オーバービュー画像におけるそれらのマーキングは、サーチ画像におけるサーチ画像ポジションに依存して表される。ターゲットサーチカメラ２４とオーバービューカメラ２６との間の既知の位置関係及び配向関係を付加的に考慮することができる。
【００７５】
図４ａから図４ｄには、複数のターゲットサーチカメラ２４，２７，２８及び一つのオーバービューカメラ２６をそれぞれが備えている、本発明によるレーザトラッカの照準合わせユニット２０の実施の形態がそれぞれ示されている。
【００７６】
図４ａには、支持部３０に相対的に旋回可能であり、且つ、テレスコープ対物レンズ２３を備えているテレスコープユニットを有している、照準合わせユニット２０の実施の形態が示されている。ここでは、ターゲットサーチカメラ２７，２８及びオーバービューカメラ２６が、図３ｂに示した配置構成に応じて照準合わせユニット２０に位置決めされており、従って、Ｘ軸２７ｂはオーバービューカメラ２６の光学軸及びターゲットサーチカメラ２７の光学軸と交差しており、またＹ軸２８ｂはオーバービューカメラ２６の光学軸及びターゲットサーチカメラ２８の各光学軸と交差している。（ターゲットサーチカメラ２７，２８によって検出されたサーチ画像ポジションがオーバービュー画像に転写された後では）例えばレーザトラッカのための制御装置におけるディスプレイに、識別された複数のターゲットを有するオーバービュー画像を表示することができ、また所望のターゲットを選択することができる。続いて、支持部３０に相対的な照準合わせユニット２０の自動的な旋回と、その支持部上に配置されている台座に相対的な支持部３０の旋回とによって、そのようにして選択可能なターゲットに、テレスコープユニットにおいて形成される測定ビームの照準を合わせすることができる。このために、それぞれが位置有感式検出器を備えている二つのターゲットサーチカメラ２７，２８によってターゲットを正確に発見することができる。その種のターゲット発見方式は欧州特許第１１１９２２１６．７号に開示されている。
【００７７】
図４ｂには、同様に、光学系２３の下方においてずらされて配置されている二つのターゲットサーチカメラ２４と、ターゲットの照明に使用される四つの照明手段２５とが示されている。ここでは照明手段２５が、各カメラ２４を中心にして対称的に配置されている。照明手段２５を用いて反射器を照明することができ、また、反射器によって生じた照明ビーム反射を二つのターゲットサーチカメラ２４によって検出することができ、それによって反射器がターゲットサーチカメラ２４の位置有感式検出器に結像され、その結像のポジションが検出器によって検出可能なサーチ画像におけるサーチ画像ポジションとして決定される。更に、オーバービュー画像をオーバービューカメラ２６によって検出することができる。反射器はオーバービューカメラ２６の視野内にあり、従ってオーバービュー画像上で検出されている。つまり、ターゲットサーチカメラ２４及びオーバービューカメラ２６は、それらのカメラの視野が重畳するように照準合わせユニットに配置されている。
【００７８】
反射器に関してそのようにして検出された複数のサーチ画像ポジションによって（一つのターゲットサーチカメラによってそれぞれ一つのサーチ画像ポジションが検出される）、反射器までの大凡の距離を決定することができ、特に、そのような大凡の距離は実体写真測量の一般的に既知の原理に従い決定することができる。これに付加的又は代替的に、サーチ画像ポジションから導出することができる、ターゲットの方向（即ち、角度決定）を考慮して、反射器の大凡のポジションを算出することができる。
【００７９】
照準合わせユニット２０におけるカメラ２４，２６の位置決めに依存して、また、決定された大凡の距離又は大凡のポジションに依存して、位置有感式検出器によって決定できる反射器の座標を、オーバービュー画像に挿入することができ、従ってオーバービュー画像と重畳させることができ、その際に、座標をオーバービュー画像において特にグラフィックマーキングとして提供することができる。これによって、ターゲットサーチカメラ２４によって検出された反射器のポジションはオーバービュー画像に重畳されており、またその画像における反射器を表すマーキングと共にグラフィカルに出力することができる。画像内のマーキングのポジションは、反射器が検出された測定環境において実際に存在しているポジションに対応している。
【００８０】
図４ｃには、ターゲットを照明するための照明手段２５がそれぞれ二つずつ対応付けられている、二つのターゲットサーチカメラ２４を備えている照準合わせユニット２０の本発明による別の実施の形態が示されている。カメラと照明手段のコンビは、テレスコープユニット２３を中心にして非対称的に配置されている。これらのコンビの内の一方はテレスコープユニット２３の側方に配置されており、他方はテレスコープユニット２３の下方に配置されている。更には、オーバービューカメラ２６はここでもまた、ターゲットサーチカメラ２４に対する所定の既知の位置関係及び配向関係でもって照準合わせユニット２０に配置されている。カメラ２４，２６の光学軸はそれぞれ相互に僅かに角度付けられて配向されているが、しかしながら一つの共通の視界領域において各視野と重畳している。択一的な実施の形態においては、光学軸がそれぞれ相互に平行に配向されている。
【００８１】
図４ｄには、ターゲットを照明するための二つの照明手段２５が対応付けられている一つのターゲットサーチカメラ２４とオーバービューカメラ２６とを備えている照準合わせユニット２０の本発明による別の実施の形態が示されている。カメラと照明手段のコンビはテレスコープユニット２３の隣に配置されている。
【００８２】
図５には、本発明によるレーザトラッカの光学的な構造の一つの実施の形態が示されている。レーザトラッカの光学ユニット５０はレーザビーム源５１と、例えばＨｅＮｅレーザ源又はレーザダイオードと、そのビーム源５１によって形成されたレーザビームを測定ビーム路に入力させるためのコリメータ５３とを有している。図示されている構造において、ビームは光ファイバ５２を用いてレーザビーム源５１からコリメータ５３へと誘導されるが、しかしながら択一的には、ビームを直接的に、もしくは光学的な偏向手段を介して測定ビーム路に入力させることもできる。光学ユニット５０は更に干渉計ユニット５４を有しており、この干渉計ユニット５４を用いることにより、ターゲットまでの距離の変化を検出及び測定することができる。ビーム源５１によって形成されたビームは干渉計５４のための測定ビームとして使用され、干渉計５４において基準経路と測定経路とに分割され、ターゲットにおける測定ビームの反射後に基準ビームと共に検出器において検出される。更に、別のビーム源と別の検出器とを備えている絶対距離測定ユニット５５が設けられている。絶対距離測定ユニット５５はターゲットまでの距離を決定するために使用される。この絶対距離測定ユニット５５によって形成されたビームはビームスプリッタ５６によって干渉計ビームと共に一つの共通の測定ビーム路へと誘導される。光学ユニット５０内でのこれらの光学的な構造の配置構成及び測定ビームの誘導によって、測定方向又は光学測定軸５７が規定される。ターゲットまでの距離を正確に決定するために、絶対距離測定器５５の測定値及び干渉計５４の測定値の両方を考慮することができ、特にそれらの測定値を結合することができる。レーザトラッカの特別な実施の形態においては、絶対距離測定器５５及び干渉計５４が異なる測定ビーム路を規定することができる、及び／又は、絶対距離測定器５５及び干渉計５４を構造的に分離させて、特に異なる測定グループに配置することができる。
【００８３】
更に光学ユニット５０内には位置有感式検出器５８（トラッキングエリアセンサ、特にＰＳＤ）が設けられており、この位置有感式検出器５８はターゲットによって反射された測定レーザビームを位置有感式検出器５８において検出できるように配置されている。このＰＳＤ５８によって、検出されたビームの入射点の、サーボ制御ゼロ点からのずれを特定し、そのずれに基づきレーザビームはターゲットを追跡することができる。このために、また高い精度を達成するために、ＰＳＤ５８の視野は比較的小さく選定されており、従って測定レーザビームのビーム直径に対応するように選定されている。ＰＳＤ５８による検出は測定軸５７に同軸に行われるので、従ってＰＳＤ５８の検出方向は測定方向に一致している。ＰＳＤを基礎とするトラッキング及び精密な照準合わせは、測定レーザビームが逆反射性のターゲットに（少なくとも大まかに）配向された後に（即ちターゲットが測定レーザ円錐内に位置するようになった後に）なったときに初めて行うことができる。
【００８４】
光学ユニット５０は更に、それぞれが光学軸３３ａ，３４ａ又は検出方向と照明手段２５とを備えている、二つのターゲットサーチカメラ３３，３４（ＡＴＲカメラ）を有している。また各ターゲットサーチカメラ３３，３４はそれぞれターゲットサーチ視野３３ｂ，３４ｂを規定し、ターゲットサーチカメラ３３，３４は、それらの視野３３ｂ，３４ｂが重畳し、従ってＡＴＲ重畳領域３５が定められるように配置されている。
【００８５】
照明手段２５によって、ターゲットを照明するための電磁ビームを放出することができる。このビームがターゲットにおいて反射され、また少なくとも部分的に、二つのターゲットサーチカメラ３３，３４の方向へと反射されると、反射された照明ビーム（照明ビーム反射）を、二つのターゲットサーチカメラ３３，３４によって、それぞれの視野においてサーチ画像ポジションとして検出することができる。ＡＴＲ重畳領域３５が存在するようにターゲットサーチカメラ３３，３４を配置することによって、ターゲットをその領域３５において二つのターゲットサーチカメラ３３，３４によって検出することができ、またそのターゲットまでの大凡の距離及び／又はターゲットの大凡のポジションを決定することができる。
【００８６】
更に、光学ユニット５０には、オーバービュー視野３６ａを有しているオーバービューカメラ３６が設けられている。ここでは、オーバービュー視野３６ａがターゲットサーチ視野３３ｂ，３４ｂと重畳し、それによって一つの共通の重畳領域３７が規定されるようにオーバービューカメラ３６は配置されている。カメラ３３，３４，３６及びその視野３３ｂ，３４ｂ，３６ａの図示されている配置構成によって、ターゲットサーチカメラ３３，３４によって検出されるサーチ画像ポジションの、オーバービューカメラ３６によって検出されるオーバービュー画像における、本発明による参照付けを行うことができる。
【００８７】
本発明による一つの特別な実施の形態（ここでは図示せず）においては、ターゲットサーチカメラ３３，３４の光学軸３３ａ，３４ａがそれぞれ平行にずらされているか、又は測定軸５７に対して所定の角度で配置されているように、ターゲットサーチカメラ３３，３４を配置することができる。
【００８８】
一つの別の特別な実施の形態（ここでは図示せず）においては、測定軸に対して（角度を付けて）光学軸３３ａ，３４ａを配置することは、光学軸３３ａ，３４ａがそれぞれ相互に交差するように配向されているか、又は測定軸５７に「向かうように」斜めに配向されているか、又は測定軸５７から「離れるように」斜めに配向されており、従って測定軸５７に平行には延在しないようにして実現することができる。その種の配置構成は、例えば、視野３３ｂ，３４ｂの比較的大きい重畳領域を形成するために、又は可能な限り大きい全体視野を形成するために設けることができる。
【００８９】
一つの別の特別な実施の形態（同様に図示せず）においては、ターゲットサーチカメラ３３，３４の光学軸３３ａ，３４ａの内の少なくとも一方の光学軸が測定軸５７と同軸に、即ち測定軸５７からずらされずに配置されているように、ターゲットサーチカメラ３３，３４及び測定軸５７を配置することができる。
【００９０】
図６ａから図６ｃには、少なくとも一つのターゲットサーチカメラによって検出されたサーチ画像ポジション６３ａ−ｄを有するオーバービュー画像６１ａ，６１ｂが示されており、また、オーバービュー画像６１ｂに挿入されたサーチ画像ポジション６３ａ−ｄが示されている。オーバービュー画像６１ａを形成するためのオーバービューカメラ及び少なくとも一つのターゲットサーチカメラは、本発明によるレーザトラッカに配置されている。
【００９１】
図６ａによるオーバービュー画像６１ａにおいては対象物６５、例えば自動車が検出され、この対象物６５には、例えば反射性のシートによって実現されている、反射性のマーキング６４ａ，６４ｂ，６４ｃが取り付けられている。また反射器８１を備えている測定補助器具８０も検出されている。オーバービュー画像６１ａを、レーザトラッカ、又はレーザトラッカのための制御ユニットにおけるグラフィカル表示ユニットにおいてグラフィック表示することができる。そのようにして検出されたオーバービュー画像だけに基づき、反射性のマーキング６４ａ，６４ｂ，６４ｃ又は反射器８１を、例えば距離が長くても識別することができる。もっともその場合には、ポジションを正確には識別できず、従ってレーザトラッカの測定レーザビームを反射性のマーキング６４ａ，６４ｂ，６４ｃ又は反射器８１に正確に配向することはできない。更には、可能性のある少なくとも四つの反射性のターゲット６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，８１が選択されることから、一つの所望のターゲットへのレーザの自動的な配向を確実に実施することはできない。
【００９２】
図６ｂには、ターゲットサーチカメラの位置有感式検出器によって検出及び決定されたサーチ画像ポジション６３ａ−ｄを有している、レーザトラッカの少なくとも一つのターゲットサーチカメラによって形成されたサーチ画像６２が示されている。このために、ターゲットサーチカメラの視野が所定の照明ビームでもって照明され、また反射されたビームがターゲットサーチカメラによって検出され、検出器に結像され、サーチ画像ポジション６３ａ−ｄを有しているサーチ画像６２が検出される。サーチ画像６２はポジションに依存してターゲットを識別するために検出され、またこのサーチ画像６２では、オーバービューカメラとは異なり、可視スペクトル領域を含むスペクトル画像及び／又はカラー画像の検出は一般的には行われない。
【００９３】
図６ｃには、検出された対象物６５及び測定補助器具８０を有しているオーバービュー画像６１ｂが示されており、このオーバービュー画像６１ｂにおいては、画像処理によって、またサーチ画像ポジション６３ａ−ｄに依存して、サーチ画像６２内に複数のマーキング６６ａ−ｄが示され、それらのマーキング６６ａ−ｄはサーチ画像６２のサーチ画像ポジション６３ａ−ｄを表している。本発明によるターゲット提供機能は、ターゲットの表示の枠内で、複数のサーチ画像ポジション６３ａ−ｄをグラフィックマーキング６６ａ−ｄの形態でそのポジションに関して正確にオーバービュー画像６１ｂに転写することできる。そのように表示することによって、例えば、複数のマーキング６６ａ−ｄの内の一つを選択することができ、特にユーザによって選択することができ、またそれによって、各ターゲット若しくは各サーチ画像ポジション６３ａ−ｄを選択して、距離を測定することができる。更には、例えば、ターゲットに照準が合わされて測定が行われるべき測定順序を規定することができる。つまり例えば、マーキング６６ｂによって表されるターゲットが先ず測定され、続いて、マーキング６６ａ，６６ｃ，６６ｄによって表される各ターゲットに測定ビームが入射するように、測定ビームが各ターゲットに向かい、各ターゲットにおいて測定が行われる。
【００９４】
図示した図面は単に考えられる複数の実施例を概略的に示したものに過ぎないと解するべきである。また本発明によれば、種々のアプローチを相互に組み合わせることができ、また、ターゲットを識別するための方法と組み合わせることができ、更には、冒頭で述べたような従来技術から公知の測定器と、特にレーザトラッカと組み合わせることができる。
【図１】
0005951045.tif 000002
【図２】
0005951045.tif 000003
【図３ａ】
0005951045.tif 000004
【図３ｂ】
0005951045.tif 000005
【図３ｃ】
0005951045.tif 000006
【図４ａ】
0005951045.tif 000007
【図４ｂ】
0005951045.tif 000008
【図４ｃ】
0005951045.tif 000009
【図４ｄ】
0005951045.tif 000010
【図５】
0005951045.tif 000011
【図６ａ】
0005951045.tif 000012
【図６ｂ】
0005951045.tif 000013
【図６ｃ】
0005951045.tif 000014