(57)【要約】レーザスキャナは、環境内で光ビームを放出する光源と、環境から反射してレーザスキャナに戻ってきた光ビームを取り込むデータ取り込み要素と、を含む。レーザスキャナはさらに、レーザスキャナの本体に一体化されるか、または、レーザスキャナの本体の所定の場所に搭載されたプロジェクタであって、環境内に位置する物体に視覚情報を投影するように動作可能なプロジェクタを含み、投影された視覚情報は、画像、データまたは情報を示し、投影された視覚情報は、設計意図情報、レーザスキャナによって取り込まれた情報または操作者へのガイダンスのうち少なくとも１つを含む。或いは、レーザ追跡装置は、環境内で光ビームを放出する光源と、環境から反射してレーザスキャナに戻ってきた光ビームを取り込むデータ取り込み要素と、を含む。レーザ追跡装置はさらに、レーザ追跡装置の本体に一体化されるか、または、レーザ追跡装置の本体の所定の場所に搭載されたプロジェクタであって、環境内に位置する物体に視覚情報を投影するように動作可能なプロジェクタを含み、投影された視覚情報は、画像、データまたは情報を示し、投影された視覚情報は、設計意図情報、レーザスキャナによって取り込まれた情報または操作者へのガイダンスのうち少なくとも１つを含む。
2013539541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元座標系を有する座標測定装置（１２、３０）であって、
第１ポイントに光ビーム（４６）を送るように構成された光源（１８）と、
前記第１ポイントから反射して戻ってきた前記光ビーム（４６）の一部を第１電気信号に変換するように構成された光学検出器と、
前記座標測定装置（１２、３０）から前記第１ポイントまでの第１距離を算出するように構成された第１処理装置であって、前記算出は、前記第１電気信号及び空気中の光の速度に少なくとも一部基づいて行われる、第１処理装置と、
前記座標測定装置（１２、３０）の本体内に一体化されるか、または、前記座標測定装置（１２、３０）の本体の所定の場所に搭載されたプロジェクタであって、当該プロジェクタ（１４、９４）は、物体（７４）に可視光の２次元パターン（７０）を投影するように構成され、投影された可視光は、画像（４１０）、データまたは情報を示し、第２処理装置から受信した命令に応答して前記２次元パターン（７０）を生成するように構成されたプログラム可能な画素のアレイを含む、プロジェクタ（１４、９４）と、
前記光ビーム（４６）及び光の２次元パターン（７０）を第１軸（３８）の周りを第１角度だけ回転させるように構成されたビーム操作機構であって、前記光ビーム（４６）を第２軸（４２）の周りを第２角度だけ回転させるように構成されている、ビーム操作機構（３２）と、
前記第１角度を測定するように構成された第１角度変換器と、
前記第２角度を測定するように構成された第２角度変換器と、を含む座標測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の座標測定装置（１２、３０）であって、前記第１ポイントは、対象（４８）上にあり、前記対象（４８）の一部は、前記物体と接触している、座標測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の座標測定装置（１２、３０）であって、前記対象は、再帰反射器（４８）を含む、座標測定装置。
【請求項４】
請求項１に記載の座標測定装置（１２、３０）であって、前記第１ポイントは、前記物体上にある、座標測定装置。
【請求項５】
請求項１に記載の座標測定装置（１２、３０）であって、さらに、
前記光ビーム（４６）を投影するように構成された第１光学系であって、第１光軸を有する第１光学系と、
前記光の二次元パターン（７０）を投影するように構成された第２光学系であって、第２光軸を有する第２光学系と、を含む座標測定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の座標測定装置（１２、３０）であって、前記第１光軸及び第２光軸は、異なる、座標測定装置。
【請求項７】
請求項５に記載の座標測定装置（１２、３０）であって、前記第１光学系及び第２光学系は、共通の光学素子を共有する、座標測定装置。
【請求項８】
請求項１に記載の座標測定装置（１２、３０）であって、前記ビーム操作機構（３２）は、前記第１角度及び第２角度のうち少なくとも１つを１８０度以上回転させるように構成されている、座標測定装置。
【請求項９】
請求項１に記載の座標測定装置（１２、３０）であって、前記第２処理装置からの命令は、前記第１距離に少なくとも一部基づいている、座標測定装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の座標測定装置（１２、３０）であって、前記第２処理装置からの命令は、前記物体の前記座標測定装置（１２、３０）に対する方向に少なくとも一部基づいている、座標測定装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の座標測定装置（１２、３０）であって、さらに、ビームスプリッタを備え、前記光ビーム及び前記光の二次元パターンのうち１つは、前記ビームスプリッタに反射され、前記光ビーム及び前記光の二次元パターンのもう一方が、前記ビームスプリッタを透過する、座標測定装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の座標測定装置（１２、３０）であって、前記ビームスプリッタは、二色性ビームスプリッタである、座標測定装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の座標測定装置（１２、３０）であって、前記ポイントの３次元座標が取得され、前記３次元座標は、前記第１距離、前記第１角度及び前記第２角度に少なくとも一部基づいている、座標測定装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の座標測定装置（１２、３０）であって、前記第２処理装置は、さらに、前記物体の表面（２６）上に隠れた特徴（２４）を投影するように構成され、前記隠れた特徴（２４）は、前記物体の表面（２６）の裏側にある要素を表す、座標測定装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の座標測定装置（１２、３０）であって、前記第２処理装置は、さらに、パターンを投影して前記物体の機械加工または前記物体への要素の取り付けをガイドするように構成されている、座標測定装置。
【請求項１６】
請求項１に記載の座標測定装置（１２、３０）であって、前記プロジェクタ（１４、９４）は、着色光を投影するように構成されている、座標測定装置。
【請求項１７】
請求項１に記載の座標測定装置（１２、３０）であって、前記第２処理装置は、さらに、等高線を投影するように構成されており、前記等高線は、モデルからの相対偏差の領域を示す、座標測定装置。
【請求項１８】
請求項１に記載の座標測定装置（１２、３０）であって、前記座標測定装置は、レーザ追跡装置（３０）、レーザスキャナ（１２）及びトータルステーションのうち１つである、座標測定装置。
【請求項１９】
請求項１に記載の座標測定装置（１２、３０）であって、前記プロジェクタ（１４）の全ての画素は、同調して光を放出する、座標測定装置。
【請求項２０】
請求項１に記載の座標測定装置（１２、３０）であって、前記プロジェクタ（１４、９４）は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）及び反射型液晶（ＬＣＯＳ）素子のうち１つである、座標測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、レーザスキャナ、レーザ追跡装置及びトータルステーションなどの座標測定装置に関し、特に、レーザスキャナ及びレーザ追跡装置に、装着などにより一体化または付加された１つ以上の比較的小型のプロジェクタであって、画像及び／またはデータ（例えば、ＣＡＤデータやスキャン点群データ）の形式の視覚情報を様々な表面に投影するためのプロジェクタを有するレーザスキャナ及びレーザ追跡装置に関する。投影された視覚情報は、例えば、書かれた命令、ハイライトされた測定ポイント、データを取得する箇所が示された領域やデータの品質に関するリアルタイムのフィードバックなど、操作者にガイダンスを提供するような種類の情報でもよい。
【背景技術】
【０００２】
本願は、２０１０年９月８日出願の米国特許仮出願番号６１／３８０，８６９号、２０１１年１月１４日出願の米国特許出願番号１３／００６，５０７号、２０１１年１月１４日出願の米国特許出願番号１３／００６，４６８号、及び、２０１１年１月１４日出願の米国特許出願番号１３／００６，５２４号の優先権を主張する。当該仮出願及び出願の開示内容の全てを本願の一部として援用する。
【０００３】
レーザスキャナは、例えば、建物、産業施設及びトンネルの内部空間、または、飛行機、自動車またはボートの外部形状などの、多くの様々な種類の比較的大きな閉鎖空間または開放空間または物体の非接触式光学走査に一般的に用いられる、一種の座標測定装置である。レーザスキャナは、産業用途及び事故再現を含む多くの様々な目的に用いられる。レーザスキャナは、回転レーザビームを放出し、その経路において様々な物体から反射して戻ってきたレーザビームを検出することによって、レーザスキャナの周囲の環境を光学的に走査及び測定する。レーザスキャナは、一般的に、周辺環境の各物体についての距離情報、各距離測定値のグレースケール値（すなわち、光の強度の測定値）、及び、各測定値の座標（例えば、ｘ、ｙ及びｚ）を含む、環境に対する様々なデータ点を収集する。この走査データは、収集、保存され、レーザスキャナから一般的に遠く離れた処理装置に送信され、処理装置において、処理されて、測定値により走査環境の三次元（３Ｄ）走査画像が生成される。３Ｄ走査画像を生成するために、少なくとも４個の値（ｘ、ｙ、ｚ座標及びグレースケール値）が、各走査データ点について収集される。
【０００４】
多くの現代のレーザスキャナは、環境のデジタル画像を収集し、デジタル画像をレーザスキャナの操作者に提示するための、レーザスキャナに搭載されたカメラも備える。画像は、操作する物体のより現実的な画像を提供するために、走査データとともに方向づけられてもよい。画像を見ることによって、スキャナの操作者は、走査データの視野を判定することができ、視野の調整が必要な場合、レーザスキャナの設定を調整することができる。さらに、デジタル画像を、処理装置に送信して３Ｄ走査画像に色を追加してもよい。３Ｄカラー走査画像を生成するために、少なくとも６個の値（ｘ、ｙ、ｚ座標、赤値、緑値、青値または「ＲＧＢ」）が、各走査データ点について収集される。レーザスキャナの例は、Ｏｓｓｉｇ等による特許文献１、Ｂｅｃｋｅｒ等による特許文献２、及び、Ｂｅｃｋｅｒ等による特許文献３に開示されているが、これらの内容を、本願に援用する。
【０００５】
別の種類の座標測定装置には、レーザ追跡装置があるが、このレーザ追跡装置は、特定の点にレーザビームを送り、そこでレーザビームが一般的に再帰反射器の対象によって遮断されることによって特定の点の３Ｄ座標を測定する。レーザ追跡装置は、距離及び対象に対する二角を測定することによって点の座標を求める。距離は、絶対距離計（ＡＤＭ）や干渉計などの距離測定装置で測定される。角度は、角度符号器などの角度測定装置で測定される。機器内のジンバル式ビーム操作機構は、レーザビームを対象点に向ける。再帰反射器は、物体の表面の上を、手によって手動で、または、自動的に移動させてもよい。レーザ追跡装置は、再帰反射器の動きを追跡して物体の座標を測定する。レーザ追跡装置の例は、Ｂｒｏｗｎ等による特許文献４、及び、Ｌａｕ等による特許文献５に開示されているが、これらの内容を本願に援用する。トータルステーションは、測量用途で最もよく用いられるが、広範に拡散または逆反射した対象の座標を測定するのに用いられてもよい。トータルステーションは、レーザ追跡装置とスキャナの両方に密接に関係する。
【０００６】
一般的な種類の再帰反射器の対象は、球状に搭載された再帰反射器（ＳＭＲ）であり、再帰反射器は、金属球内に埋め込まれたキューブコーナー再帰反射器を備える。キューブコーナー再帰反射器は、３つの互いに垂直なミラーを備える。キューブコーナーの頂点は、３つのミラーが交差する共通点であるが、球の中心に位置する。ＳＭＲの球面を被測定物体と接触させて配置し、ＳＭＲを測定中の物体の表面の上を移動させることは、一般的に行われていることである。このように球内にキューブコーナーを配置するので、キューブコーナーの頂点から被測定物体の表面までの垂直距離は、ＳＭＲの回転にかかわらず一定に保たれる。従って、物体の表面の３Ｄ座標は、追跡装置に、表面の上を移動するＳＭＲの３Ｄ座標を追跡させることによって、求めることができる。ＳＭＲの最上部上にガラスウィンドウを配置して、埃や汚れによりガラス表面が汚れるのを防いでもよい。そのようなガラス表面の例は、Ｒａａｂ等による特許文献６に示されるが、この内容を、本願に援用する。
【０００７】
レーザ追跡装置内のジンバル式機構は、レーザビームを追跡装置からＳＭＲに向けるのに用いられてもよい。ＳＭＲによって逆反射した光の一部は、レーザ追跡装置に入り、位置検出器上を通る。追跡装置制御システムは、位置検出器に当たった光の位置を用いて、レーザ追跡装置の機械的な方位軸及び天頂軸の回転角度を調整してレーザビームをＳＭＲの中心に保つ。このように、追跡装置は、ＳＭＲが移動している間、ＳＭＲを辿る（追跡する）ことができる。
【０００８】
追跡装置の機械的な方位軸及び天頂軸に取り付けられた角度符号器は、（追跡装置の基準系に対して）レーザビームの方位角及び天頂角を測定してもよい。ＳＭＲの３次元位置を完全に特定するには、レーザ追跡装置による１つの距離測定値及び２つの角度測定値で十分である。
【０００９】
上述したように、干渉計及び絶対距離計（ＡＤＭ）の２種類の距離計がレーザ追跡装置に、設置されてもよい。レーザ追跡装置において、干渉計（存在すれば）は、再帰反射器の対象が２点間を移動する間に通る既知の長さ（通常は、レーザ光の半波長）の増加の回数を数えることによって、開始点から終了点までの距離を判定してもよい。測定中にビームが遮断されると、回数を正確に知ることができないので、距離情報が失われる。これに対して、レーザ追跡装置のＡＤＭは、ビームの遮断に関係なく再帰反射器の対象までの絶対距離を判定し、対象間の切り替えを行うこともできる。このため、ＡＤＭは、「ポイントアンドシュート（ｐｏｉｎｔ−ａｎｄ−ｓｈｏｏｔ）」測定が可能であると言われる。まず、絶対距離計は、静止した対象の測定しかできなかったため、常に干渉計とともに用いられていた。しかし、現代の絶対距離計には、高速測定が可能なものもあるため、干渉計の必要性がない。このようなＡＤＭは、Ｂｒｉｄｇｅｓ等による特許文献７に開示されているが、この内容を本願に援用する。干渉計及び絶対距離計により測定された距離は、空気を通る光の速度に依存する。光の速度は、気温、気圧及び大気湿度によって異なるため、一般的に、これらの量をセンサで測定し、空気における光の速度を修正してより正確な距離測定値を求める。トータルステーション及びスキャナによって測定された距離も空気における光の速度に依存する。
【００１０】
追跡モードにおいて、ＳＭＲが追跡装置の捕捉範囲にある場合、レーザ追跡装置は、ＳＭＲの動きを自動的に追跡する。レーザビームが途切れると、追跡は停止する。ビームは、様々な手段、すなわち、（１）機器とＳＭＲとの間の障害物、（２）機器が追跡不可能なほど速いＳＭＲの高速移動、（３）ＳＭＲの取り込み角を超えて曲がるＳＭＲの方向、のいずれかによって途切れる。初期設定では、ビームが途切れた後、ビームは、最後に命令された位置である、ビームが途切れた点において固定されたままでもよいし、または、参照（ホーム）位置に進んでもよい。操作者は、機器をＳＭＲ上に固定し、追跡を続けるために、追跡しているビームを視覚的に探し、ＳＭＲをビーム経路上に置く必要がある。
【００１１】
あるレーザ追跡装置は、１つ以上のカメラを備える。カメラ軸は、測定ビームと同軸であるか、または、一定距離または角度、測定ビームからオフセットされてもよい。カメラは、再帰反射器を見つけるための広角を提供するのに用いられてもよい。カメラの光軸の近くに配置された変調光源が再帰反射器を照射することで、再帰反射器を特定しやすくしてもよい。この場合、背景物体が点滅しないのに対し、再帰反射器は、照射と同調して点滅する。このようなカメラの用途には、視野において複数の再帰反射器を検出し、自動順序で各再帰反射器を測定する用途がある。システム例は、Ｐａｔｔｅｒｓｅｎ等による特許文献８及びＢｒｉｄｇｅｓ等による特許文献９に記載されているが、これらの内容を本願に援用する。
【００１２】
あるレーザ追跡装置は、ｘ、ｙ及びｚなどの３つの座標、ピッチ、ロール及びヨーなどの３つの回転を含む６つの自由度（ＤＯＦ）を用いて測定する能力を有する。６つの自由度を測定するために、レーザ追跡装置に基づいた多くのシステムが、利用可能であるか、または、提案されている。システム例は、Ｂｒｉｄｇｅｓ等による特許文献９、Ｐｅｔｔｅｒｓｅｎ等による特許文献１０及びＬａｕによる特許文献１１に記載されているが、これらの内容を本願に援用する。
【００１３】
レーザスキャナまたはレーザ追跡装置は、１つ以上のプロジェクタであって、それぞれ、画像及び／またはデータ（例えば、ＣＡＤデータやスキャン点群データ）の形式の視覚情報を様々な表面に投影するプロジェクタを設けることが望ましい。投影された視覚情報は、例えば、書かれた命令、ハイライトされた測定ポイント、データを取得する箇所が示された領域やデータの品質に関するリアルタイムのフィードバックなど、操作者にガイダンスを提供するような種類の情報でもよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第７，１９３，６９０号
【特許文献２】米国特許第７，４３０，０６８号
【特許文献３】米国特許出願公開番号２０１０／０１３４５９６
【特許文献４】米国特許第４，７９０，６５１号
【特許文献５】米国特許第４，７１４，３３９号
【特許文献６】米国特許第７，３８８，６５４号
【特許文献７】米国特許第７，３５２，４４６号
【特許文献８】米国特許第６，１６６，８０９号
【特許文献９】米国特許第７，８００，７５８号
【特許文献１０】米国特許第５，９７３，７８８号
【特許文献１１】米国特許第７，２３０，６８９号
【特許文献１２】米国特許出願公開番号２０１０／０１２８２５９
【特許文献１３】国際出願ＷＯ０３／０６２７４４
【発明の概要】
【００１５】
本発明の一態様によれば、レーザスキャナは、環境内で光ビームを放出する光源と、環境から反射してレーザスキャナに戻ってきた光ビームを取り込むデータ取り込み要素とを含む。レーザスキャナはさらに、レーザスキャナの本体内に一体化されるか、または、レーザスキャナの本体の所定の場所に搭載されたプロジェクタを含み、プロジェクタは、環境内に位置する物体に視覚情報を投影するように動作可能で、投影された視覚情報は、画像、データまたは情報を示し、設計意図情報、レーザスキャナによって取得された情報または操作者へのガイダンスのうちの少なくとも１つである。
【００１６】
本発明の別の態様によれば、レーザ追跡装置は、環境内に位置する対象に向けて光ビームを放出する光源と、環境内に位置する対象から反射してレーザスキャナに戻ってきた光ビームを取り込むデータ取り込み要素とを含む。レーザ追跡装置はさらに、レーザ追跡装置の本体に一体化されるか、レーザ追跡装置の本体の所定の場所に搭載されたプロジェクタを含み、プロジェクタは、環境内に位置する物体に視覚情報を投影するように動作可能で、投影された視覚情報は、画像、データまたは情報を示し、設計意図情報、レーザ追跡装置によって取得された情報、または操作者へのガイダンスのうち少なくとも１つである。
【００１７】
図面を参照して、実施例を示すが、実施例は、本発明の全範囲に関して限定するものであると解釈されるべきではなく、図面間で、要素には同様に番号が付けられる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に関わる、レーザスキャナに一体化されたプロジェクタを有するレーザスキャナの先端部の正面断面図である。
【図２】本発明の実施形態に関わる、レーザスキャナに一体化されたプロジェクタを有する図１のレーザスキャナの先端部の光学概略図である。
【図３】本発明の実施形態に関わる、先端部の外部に搭載されたプロジェクタを有するレーザスキャナの先端部の正面断面図である。
【図４Ａ】図１から３の実施形態に関わるプロジェクタを有するレーザスキャナを利用して、時間的に以前に投影されたピサの斜塔の画像を用いたピサの斜塔の経時的な動きの視覚化を示す際の、傾いたピサの斜塔のみを示す図である。
【図４Ｂ】図１から３の実施形態に関わるプロジェクタを有するレーザスキャナを利用して、時間的に以前に投影されたピサの斜塔の画像を用いたピサの斜塔の経時的な動きの視覚化を示す際の、傾いたピサの斜塔にスキャナからの画像が投影された状態を示す図である。
【図５】壁などの表面に「隠れた特徴」を投影する、本発明の実施形態に関わるプロジェクタを有するレーザスキャナを示す。
【図６】本発明の実施形態に関わる、レーザ追跡装置に一体化されたプロジェクタを有するレーザ追跡装置の斜視図である。
【図７】演算及び電源素子が取り付けられた図６のレーザ追跡装置の斜視図である。
【図８】本発明の実施形態に関わる、物体または被加工物の表面にパターンを投影する図６のレーザ追跡装置の斜視図である。
【図９】本発明の実施形態に関わる、図６のレーザ追跡装置の一部の内部にプロジェクタを含む様々な構成要素のブロック図である。
【図１０】本発明の実施形態に関わる、図６のレーザ追跡装置の一部の内部にプロジェクタを含む様々な構成要素のブロック図である。
【図１１】物体または被加工物の表面にパターンを投影する外部プロジェクタを有する図６のレーザ追跡装置の別の実施形態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態に関わる図１を参照すると、レーザスキャナ１２の回転操作先端部（スキャナヘッド）１０が図示されており、スキャナヘッド１０は、スキャナヘッド１０内に位置する光学素子（光学部品）内に直接一体化された、市販の比較的小さい、または、「小型」、「超小型」または「ピコ」プロジェクタ１４を有する。プロジェクタ１４は、周知のように、若干の処理能力を含んでもよい。プロジェクタ１４は、コンピュータまたはレーザスキャナ１２の処理装置と接続、または、通信してもよく、当該コンピュータまたは処理装置は、スキャナ１２と一体化する（例えば、スキャナヘッド１０内に位置する）か、または、スキャナ１２と離れていても（例えば、ラップトップコンピュータ）よい。スキャナヘッド１０は、一般的に、レーザスキャナの使用中、地面または他の表面に配置される（図示しない）支持三脚に取り付けられる。図２を参照してより詳細に説明すると、プロジェクタ１４は、スキャナヘッド１０内の光学部品を介して、一般的に、ヘッド１０の水平軸の周りを３６０度、比較的高速に回転する回転走査ミラー１６上に、様々な画像、データまたは他の情報を送信し、ミラー１６は、（図示しない）表面に向けて画像、データまたは他の情報を表示のために投影する。スキャナヘッド１０自体は、ヘッド１０の垂直軸の周りを３６０度、比較的より低速で回転してもよい。
【００２０】
本発明の様々な実施形態は、レーザスキャナ、レーザ追跡装置、白色光スキャナまたは類似の種類の技術的装置または機器を含むが、それらに限定されない、３次元測定装置または計測に一般的に用いられる機器に、このような比較的小さな画像またはデータプロジェクタを一体化または付加する形態を含む。本発明の実施形態において、プロジェクタは、レーザスキャナ１２またはレーザ追跡装置内に一体化されてもよく、投影された画像、データまたは他の情報は、測定機器１２自身からのデータまたは情報、測定機器１２によって以前に取得されたデータまたは情報、または、他のソースからのデータまたは情報を用いて制御される。以下に詳細に説明するように、投影された画像またはデータにより、測定セッション中に有用な様々な種類の情報が視覚化されるか、または、投影された画像またはデータは、機器１２によって以前に取得されたデータの視覚化を支援することができる。投影された視覚情報は、例えば、書かれた命令、ハイライトされた測定ポイント、データを取得する箇所が示された領域やデータの品質に関するリアルタイムのフィードバックなど、操作者にガイダンスを提供するような種類の情報でもよい。操作者に提供されるこの視覚情報は、例えば、視覚的な合図、文字列の形式または情報の他の視覚形式でもよい。
【００２１】
さらに、プロジェクタは、上述した、例えば、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）技術、液晶ディスプレイ（ＬＥＤ）または反射型液晶素子（ＬＣＯＳ）技術に基づいた、小型、超小型またはピコプロジェクタなどのプロジェクタの種類のうち１つではなく、１つ以上の市販の検流計またはポリゴンスキャナを含んでもよい。例えば、一般的に、２つの検流計または２つのポリゴンスキャナを関連するミラーとともに用いて、所望の画像、データまたは情報を、所望のパターンで、２次元で対象面に投影する。レーザスキャナ１２の場合、検流計ミラーは、対象に向かって反射する回転ミラー上に画像または他の情報を投影する。レーザスキャナ１２のメインミラーの回転、及び、画像または他の投影された情報を作成するレーザスキャナ１２の検流計ミラーの回転は、同期している。このため、レーザスキャナは、レーザ光が示すものに対して画像が生成されるのと同じように画像を形成する。レーザ追跡装置の場合（以降詳細に検討する）、検流計ミラーは、対象上に直接、画像または他の情報を投影する。追跡装置に配置されたプロジェクタによって投影されたパターンの大きさを、追跡装置のヘッドを比較的広域を対象にするように動かすと同時に、プロジェクタからのパターンを動的に変更することによって、拡大して、空間の比較的広い領域に所望の画像を生成してもよい。このように、レーザ追跡装置のヘッドは、検流計ミラーのような役割を果たす。使用の際、検流計またはポリゴンスキャナは、ピコプロジェクタからの光と比較して、画像またはデータ投影のため、比較的、より強力で、明るく、より効率的なレーザビームを供給することができる。
【００２２】
多くの場合、２次元パターンが投影される物体の表面上で、投影された画像をできる限り鮮明にするために焦点調節機構を設けることが有利である。焦点調節機構は、一般的に、１つ以上のレンズを動かす機械的アクチュエータを備える。
【００２３】
ＭＥＭＳ、ＬＣＤ、ＬＣＯＳ及び他の種類のピコプロジェクタは、今日、一般的に、カラー投影パターンを供給する。色は、物体についての情報を提供するのに有利に用いられるだろう。
【００２４】
レーザスキャナ及びレーザ追跡装置は、多くの場合、手動で照準を定める必要なく、または、装置１２のセンサモジュールを動かす必要なく、スキャナまたは追跡機器または装置１２が、自動的に広い領域またはオブジェクトの走査、または、装置１２の可動範囲内での移動可能対象（例えば、再帰反射器）の追跡を行うことができるように、モータ及び／またはジンバルに搭載された光学部品、センサ、ミラー及び／またはレーザ源を採用する。
【００２５】
図２を参照すると、レーザスキャナ１０のある実施形態において、レーザ光源１８から放出されたレーザ光は、ミラー２０を用いて導かれる。ミラー２０の反射面が、レーザ光源１８のある波長の光を反射し、他の波長の光を通すように被膜する技術（例えば、「２色性」被膜）が知られている。このような実施形態により、レーザ１８から放出されたレーザビームを回転走査ミラー１６（図１）に反射する角度付きミラーの後ろに、小型プロジェクタ１４を搭載することができる。図２に示す実施形態において、レーザビームを向けるのに用いられるモータ、符号器及び駆動回路は、同時に、走査ミラー１６（図１）を介してプロジェクタ１４のビームも導く。
【００２６】
このように、ある実施形態において、レーザスキャナ１２に関連付けられたコンピュータまたは処理装置は、いくつかの数学的な計算を行ってプロジェクタ１４からの画像またはデータを、回転走査ミラー１６上に正確に位置づける必要があるだろう。これらの計算は、当業者には、明らかである。すなわち、投影された画像またはデータは、画像またはデータが歪んだり、汚れないようにミラー１６の回転を考慮して補償される。例えば、プロジェクタ１４によってミラー１６上に投影された画像は、動的に偏光されて投影面（例えば、壁）上に静止した画像を提供する。ミラー１６を回転させる理由の１つには、一般的に、レーザの安全性の理由がある。別の実施形態では、計測の理由から、レーザビームを回転走査ミラー１６に提供するレーザを止め、ミラー１６を静止位置に保持し、その後、プロジェクタ１４が、画像またはデータを含む比較的弱い光をミラー１６に供給してもよい。これらの実施形態において、静止中のミラー１６を数学的に修正する必要は、一般的にない。修正する必要がある場合、ミラー１６の反射面に投影された画像の大きさは、スキャナから投影面までの距離に応じて調整される。この調整は、例えば、プロジェクタが発散パターンの光を放出する場合、及び、投影面上の画像が固定サイズを有することを目的としている場合、行われる。この場合、スキャナの距離測定機能により、プロジェクタ１４が投影された画像の大きさを正確に調整するのに必要な情報が提供される。
【００２７】
プロジェクタ１４から対象面上に投影された画像、データまたは他の情報は、画像、データまたは他の情報が、回転走査ミラー１６の特定の角度と一致して機械的または電気的に閃光されるように制御されたタイミングを有してもよい。また、計測の理由からスキャナ１２によって用いられたレーザビームは、プロジェクタ１４から供給された画像、データまたは他の情報に対して、互いに排他的に（例えば、多重化されて）供給されてもよい。すなわち、レーザビームと、投影された光パターンまたはデータとは、必要な条件ではないため、同時に「ある」（すなわち、投影される）必要はない。または、レーザビームと、投影された光パターンとは、同時に投影されてもよい。一般的に、本発明の実施形態に関わる、レーザスキャナ１２の投影モードは、スキャナ１２の走査モードに関係または依存しない。
【００２８】
図３を参照すると、本発明の別の実施形態において、プロジェクタ１４は、図１及び図２の実施形態のようにレーザスキャナ１２の測定光学部品と一列に設置される代わりに、例えば、レーザスキャナヘッド１０の最上部の多軸電動ジンバル２２に取り付けられる。これにより、投影システム１４を、図１及び図２に示す完全に一体化した実施形態に対応しない既存のレーザスキャナ機器１２に付加することができる。図３の実施形態は、ある状況において、実装がより簡単で、安価である。このような実施形態において、プロジェクタ１４が設置されたジンバル２２は、３次元測定装置１２の光学部品と同期して駆動され、照準が定められるので、プロジェクタの画像は、確実に、レーザスキャナ１２が測定を行う対象領域と同じ領域に向けられる。この特徴は、プロジェクタ１２をガイダンスまたはデータ提示に用いる場合、利点を有する。または、独立して設けられたプロジェクタ１４に対して、主装置の光学部品と異なる領域に画像を投影するように命令してもよい。
【００２９】
３次元レーザスキャナ１２やレーザ追跡装置などの３次元計測装置の、測定する物体、部分または構造に対する位置及び方向は、既知の技術を用いて参照点または部分または物体特徴を特定することによって構築されてもよい。一旦、座標系が構築されると、３次元計測装置（例えば、レーザスキャナ）１２及びプロジェクタ１４は、同期され、装置１２の一部として装置１２に接続された外部コンピュータ、または、装置の位置を処理し、装置の光学部品の方向を制御することができる装置１２の一部として搭載されたコンピュータによって、比較的高い精度で制御される。これにより、投影された画像を、投影する表面に一致するように加工、拡大縮小及び制御することができ、プロジェクタ１４の方向が変更すると画像を更新して、常に同期し、環境に固定させることができる。
【００３０】
本発明の実施形態に関わるレーザスキャナ１２などのコンピュータに制御された３次元測定装置と一体化されるか、または、搭載されたプロジェクタ１４の様々な実施または利用は、測定する部分の表面上への、例えば、視覚的な合図、文字列または他の形式でのデータ、文字列、命令、画像またはガイダンスの投影を含むが、これらに限定されない。また、部分またはパラメータの変更の視覚化のため、以前に走査／測定されたデータまたは設計意図を示すＣＡＤデータの投影されたオーバーレイの提供も含む。３次元走査データでは、この提供は、（１）事故の以前と以後または修理の以前と以後の車体の比較、（２）計画された機器の取り付けの実際に完成した取り付けとのＣＡＤ設計の比較、（３）部品、機器設定、組立ライン、壁または建物への提案された変更の視覚化、（４）検査の方法としての図面と比較した部品設計の視覚化、（５）可視表面上に、設計図または工事中に撮られた走査図のＣＡＤデータを投影することによる、壁、天井または床の裏側のスタッド、パイプ、電気配線及び管工事などの隠れた特徴（図５）の視覚化、（６）３次元ＣＡＴ走査、３次元Ｘ線または他の３次元診断データの画像を身体に投影して、人間または動物の身体の皮膚の下にある要素を可視化することによる、外科手術の一環としての、臓器、腫瘍、血管、骨または他の身体的特徴の位置の特定の視覚的補助の提供、（７）犯罪現場の前後の視覚化、（８）等高線の部分への投影による、例えば、やすりかけ、研磨またはラップ仕上げ、または、例えば、一液形エポキシ充填剤での充填による除去すべき部分の領域の指示、（９）従属部品が、例えば、ボルト、ねじ、または、接着剤により物体に取り付けられるべき領域を示すマークの投影、（１０）部品の整列を補助するための線、曲線、マークまたは基準特徴の投影、及び、（１１）例えば、図４に示すような、摩耗、沈下、腐敗、風化または一般的な経時的劣化の影響を受ける、考古学的な遺跡、歴史的建物、橋、線路、道路及び他の設備の（連続的な走査による）経時的な劣化または移動の視覚化、さらには、船、航空機、宇宙船（例えば、スペースシャトルのタイル）のような大型輸送手段の摩耗及び損傷の検査及び視覚化を含む。具体的には、図４Ａの１つの図４００及び図４の右側の傾いている図４００は、図４Ａ及び図４Ｂにおいて右側に傾いたピサの斜塔を示し、（図４Ｂに点線で示す）塔の直立した垂直な画像４１０は、本発明の様々な実施形態に関わるプロジェクタ１４を有するレーザスキャナ１２によって図４Ｂの傾いた塔の図４００の上に（部分的に）投影されている。これにより、ピサの斜塔の経時的な右側への移動または「傾き」量を示している。通常、塔の直立した垂直な画像４１０の左側の（点線）部分は、傾いた塔に投影されたり、他の面に投影されたりしないため、見ることはないことに留意されたい。すなわち、この塔の直立した垂直な画像４１０の左側の（点線）部分は、自由空間に投影される。その代わり、通常、塔４００に投影された直立した垂直な画像４１０の右側の影付き部分または塗りつぶされた部分のみが見える。図４Ｂでは、例示のため、塔の直立した垂直な画像４１０の全体を示している。
【００３１】
制御された投影画像の有用性をさらに拡大するため、多数のプロジェクタ１４をレーザスキャナ１２などの単一の装置に組込んでもよい。これにより、画像対象の範囲を、レーザスキャナ自身によって遮られる比較的小さな領域（例えば、スキャナヘッド１０が三脚に取り付けられる位置）を除く可能性はあるが、究極的には走査装置の周囲３６０度まで増加できる可能性がある。
【００３２】
本発明の他の実施形態において、同期された画像は、レーザスキャナ１２またはレーザ追跡装置と独立して、例えば、ジンバル式のコンピュータで制御される取り付け具の上、または、測定されてレーザスキャナ１２または追跡装置に知られている固定位置に搭載された多数のプロジェクタ１４によって生成されてもよい。これらの実施形態において、各プロジェクタ１４は、レーザスキャナ１２または追跡装置、または、レーザスキャナ１２または追跡装置に取り付けられたコンピュータによって制御され、領域の座標系を構築するのに用いられてもよい。これらの実施形態により、投影された画像は、比較的広い対象範囲を同時に提供するとともに、さもなければ、レーザスキャナ１２自身を含む機器または特徴によって遮られてしまう領域の画像投影を支援する。このプロジェクタ１４のアレイによって投影された画像は、その後、中央コンピュータまたはレーザスキャナ１２または他の計測装置によって管理及び制御され、投影された画像またはデータまたは他の情報の、拡大縮小、大きさの調整、及び、環境の物体への適切な位置合わせが行われる。例えば、プロジェクタ１４は、画像、データ、または、レーザスキャナ１２が現在指示している方向及び／または方位に関する他の情報を投影する。例として、人または他の物体の動きは、レーザスキャナ１２によって追跡され、その後、画像またはデータが、プロジェクタ１４を有するレーザスキャナ１２によって、人または物体の位置及び／または方向に応じて投影されてもよい。
【００３３】
本発明の実施形態は、投影された画像が、投影される表面に位置を合わせられるように、環境の一部または環境に基本座標系を構築することができる、あらゆるコンピュータ制御照準システムに適用される。本発明の他の実施形態は、エンターテインメントの目的に利用されてもよく、例えば、部屋の周囲の壁への映画の投影を含む。例えば、移動する物体（例えば、人）が、静止環境内で追跡される場合、環境内の投影された画像は、例えば、人の動き、動作または頭の方向に応じて自動的に調整されてもよい。これは、ゲーム機用のゲームやバーチャルリアリティ技術に関わる。しかし、３次元空間の復元は、２次元のゲーム技術とは異なる。例として、システムは、レーザスキャナまたは追跡装置に建物の周囲を歩く人を検出及び追跡させて、その間ずっと、人が見る壁に情報を投影してもよい。プロジェクタは、空間の３６０度を網羅することはできないが、人が見ている場所に選択的に投影することで、３次元空間に亘って投影されている感覚を与えることができる。
【００３４】
図５を参照すると、プロジェクタ１４が、壁２６などの表面に「隠れた特徴」２４を投影する本発明の実施形態に関わる、プロジェクタ１４を有するレーザスキャナ１２が図示される。隠れた特徴は、例えば、壁２６、天井、床または他の可視表面の裏側にあるスタッド、パイプ、電気配線及び管工事などの物体を含む。作業者は、壁表面２６の裏側に何が厳密に位置するか、及び／または、壁表面２６の裏側のこれら物の正確な位置が分からない。作業者に壁表面２６の裏側にある物の画像及びそれらの物の正確な位置を提供することは有益だろう。一般的に、隠れた特徴についてのこの情報は、例えば、ＣＡＤ設計データとして利用可能である。
【００３５】
本発明の実施形態に関わる、隠れた特徴の投影は、例えば、まず、様々な建築段階（例えば、骨組み、配線、配管、ＨＶＡＣなど）の間、家などの建物をレーザスキャナ１２を用いて走査して、建物の様々な構造の詳細のスキャン点群データを取得することにより、行われてもよい。走査のある段階が終了して画像及びデータを収集した後、プロジェクタ１４を有するレーザスキャナ１２を用いて、走査工程で取得された様々な「現実の」画像及び／またはデータを、壁、天井、床などに投影してもよい。または、建物の様々な表面にＣＡＤ設計の「未来の」データを表面に投影してもよい。投影される画像及び／またはデータが現実の画像及び／またはデータであっても、あるいは、未来の画像及び／またはデータであっても、これらの表面への隠れた特徴の投影は、人が、例えば、壁の裏側のスタッドの正確な位置に穴を開けるなどの作業を実行するのを助けるだろう。本発明のこれらの実施形態により、プロジェクタ１４を有するレーザスキャナ１２のユーザは、これらの物体また特徴の正確な位置を特定することができるので、他の物体へ損害を与えることがなく、これらの隠れた物体または特徴の位置を特定しようとするのに時間を無駄にすることがない。
【００３６】
図５に示す実施形態と同じように、隠れた特徴は、皮膚によって覆われた人体内の特徴を含んでもよい。例えば、プロジェクタ１４は、患者の皮膚にデータを投影して、医師または外科医が、アクセス及び／または外科手術を施す人体の内部器官の位置を正確に特定するのを助けてもよい。手術室で、例えば、医師は、プロジェクタ１４を有するレーザスキャナ１２を用いて、切開を行ったり、腫瘍を見つけるために正確な位置を判定し、この位置を３次元コンピュータ断層撮影（ＣＡＴ）データと相互に関連付けてもよい。この場合、プロジェクタ１４は、画像を患者に投影し、マーカまたはＣＡＴ走査画像の実際の複製を提供して外科医をガイドしてもよい。手動で走査されるロボットによって遠隔で行われる手術において、上述した方法と同じようにこの投影システム１４を用いてもよい。
【００３７】
隠れた要素を表示する以外に、例えば、建設地域や工学装置において、プロジェクタは、取り付け後にどのように見えるか、領域を表示してもよい。例えば、図５において、壁表面２６が配置された前であって、パイプや他の建築要素が壁表面２６の後ろに設置される前に、スキャナは、領域の所望の外見を表示することによって建築業者にガイダンスを提供することができる。
【００３８】
図６から図１１を参照すると、本発明の別の態様に関わる、一体化または搭載されたプロジェクタを有するレーザ追跡装置３０の実施形態が図示される。図６において、レーザ追跡装置３０は、方位ベース３６に搭載され、方位軸３８の周囲を回転する天頂キャリッジ３４を備えるジンバル式ビーム操作機構３２を備える。ペイロード４０は、天頂キャリッジ３４に搭載され、天頂軸４２の周囲を回転する。天頂機械的回転軸４２及び方位機械的回転軸３８は、追跡装置３０の内部で、一般的に、距離測定値の起源であるジンバル点４４で、直交して交差する。レーザビーム４６は、実質的にジンバル点４４を通過し、天頂軸４２に対して直交して向けられる。すなわち、レーザビーム４６は、天頂軸４２に垂直な平面にある。レーザビーム４６は、ペイロード４０を天頂軸４２及び方位軸３８の周囲を回転させる、追跡装置３０内に配置された（図示しない）モータによって所望の方向に向けられる。追跡装置３０の内部に配置された、（図示しない）天頂及び方位角符号器は、天頂機械的回転軸４２及び方位機械的回転軸３８に取り付けられ、比較的高い精度で回転角を示す。レーザビーム４６は、球状に搭載された再帰反射器（ＳＭＲ）などの外部再帰反射器４８へ進む。ジンバル点４４と再帰反射器４８との半径方向距離及び天頂及び方位軸４２及び３８の回転角を測定することによって、再帰反射器４８の位置が追跡装置３０の球状座標系内で求められる。
【００３９】
レーザビーム４６は、１つ以上のレーザ波長を有してもよい。明快及び簡潔にするために、以下の記載において、図６に示す種類の操作機構を前提とするが、他の種類の操作機構も可能である。例えば、方位及び天頂角３８及び４２の周囲を回転するミラーにレーザビームを反射させてもよい。このようなミラーに使用例は、Ｌａｕ等による特許文献５に開示されている。本明細書に記載される技術は、利用する操作機構の種類に関係なく適用可能である。
【００４０】
レーザ追跡装置３０において、１つ以上のカメラ５０及び光源５２がペイロード４０上に配置される。光源５２は、１つ以上の再帰反射器の対象４８を照射する。光源５２は、電気的に駆動されてパルス光を繰り返し放出する。各カメラ５０は、感光性アレイ及び感光性アレイの前に配置されたレンズを備える。感光性アレイは、ＣＭＯＳまたはＣＣＤアレイでよい。レンズは、例えば、３０または４０度の比較的広い視野を有してもよい。レンズの目的は、レンズの視野内の物体の感光性アレイ上に画像を形成することである。各光源５２は、光源５２からの光が各再帰反射器の対象４８に反射してカメラ５０に向かうように、カメラ５０の近くに配置される。このように、再帰反射器の画像は、その画像の発光点が背景物体よりも明るく、パルス状であるので、感光性アレイ上の背景から容易に区別される。実施形態において、２つのカメラ５０及び２つの光源５２が、レーザビーム４６の進路に対して対称的に配置される。このように２つのカメラ５０を用いることによって、三角測量の原理を用いて、カメラ５０の視野内のあらゆるＳＭＲ４８の３次元座標を求めることができる。さらに、ＳＭＲ４８が２点間を移動する間、ＳＭＲ４８の３次元座標を監視することができる。この目的のための２つのカメラの利用は、Ｂｒｉｄｇｅｓによる特許文献１２に記載されている。
【００４１】
１つ以上のカメラ５０及び光源５２の他の配置も可能である。例えば、光源５２及びカメラ５０は、追跡装置３０によって放出されたレーザビーム４６と同軸または略同軸であってもよい。この場合、光学フィルタリングまたは同様の方法を用いて、カメラ５０の感光性アレイが追跡装置３０からのレーザビーム４６で飽和することを避ける必要があるだろう。
【００４２】
別の考えられる配置としては、追跡装置３０のペイロードまたはベース上に配置された１つのカメラ５０の利用がある。１つのカメラ５０は、レーザ追跡装置３０の光学軸から外れて配置されると、再帰反射器４８への方向を定義する２つの角度についての情報は提供するが、再帰反射器４８までの距離は提供しない。多くの場合、この情報は十分だろう。１つのカメラ５０を用いる際、再帰反射器４８の３次元座標が必要な場合、一策として、方位角方向に追跡装置３０を１８０度回転させ、その後、再帰反射器４８に向くように天頂軸４２を反転させる方法がある。これにより、対象４８を２つの異なる方向から見ることができ、三角測量を用いて再帰反射器４８の３次元位置を求めることができる。
【００４３】
別の策として、対象４８の測定と撮像とを切り替える方法がある。このような方法の例は、Ｂｒｉｄｇｅｓ等による特許文献１３に記載されている。他のカメラの配置も可能であり、本願に記載されている方法とともに用いることができる。
【００４４】
図７に示すように、補助装置６０は、通常、レーザ追跡装置３０の一部である。補助装置６０の目的は、レーザ追跡装置に電力を供給すること、及び、場合によっては、システムにコンピュータ機能及びクロック機能を提供することである。補助装置６０の機能を追跡装置本体に移すことによって、補助装置６０を完全になくすことができる。ほとんどの場合、補助装置６０は、汎用コンピュータ６２に取り付けられる。汎用コンピュータ６２に搭載されたアプリケーションソフトウェアは、リバースエンジニアリングなどのアプリケーション機能を提供してもよい。コンピュータ機能を直接レーザ追跡装置３０に構築することによって汎用コンピュータ６２をなくすこともできる。この場合、好ましくは、キーボード及びマウス機能を提供するユーザインターフェースが、レーザ追跡装置３０に内蔵される。補助装置６０とコンピュータ６２との接続は、無線でも電線のケーブルを介してもよい。コンピュータ６２は、ネットワークに接続されてもよく、補助装置６０も、ネットワークに接続されてもよい。複数の機器、例えば、多数の測定機器またはアクチュエータが、コンピュータ６２または補助装置６０を介して、互いに接続されてもよい。
【００４５】
図８を参照すると、追跡装置３０（図９から１０）内に一体化され、パターン７０を被加工物などの物体７４の表面７２上に投影する（図示しない）内部プロジェクタ９４を有するレーザ追跡装置３０が図示される。このようなパターン７０は、例えば、特徴７６をハイライトして、追跡装置３０による測定結果を円７８により取得するのに用いてもよいし、計器８０を覆い、測定装置３０が測定点を取得するのに用いてもよい。
【００４６】
図９を参照すると、図６のレーザ追跡装置３０の様々な内部構成要素が図示される。構成要素は、干渉計（ＩＦＭ）、絶対距離計（ＡＤＭ）またはその両方を含む、１つ以上の距離計器８０を含む。距離計８０からは、可視光または赤外線、または、その両方である、１つ以上のレーザビーム８２が放出される。出射レーザビーム８２は、第１ビームスプリッタ８４を通過する。出射レーザビーム８２が再帰反射器４８（図６）に向けられる場合、戻り経路上で、この再帰反射されたレーザビーム８２は、第１ビームスプリッタ８４に反射し、位置検出器８８へ進む。レーザ追跡装置３０の制御システムは、位置検出器８８上の光の位置を用いて、出射レーザビーム８２を再帰反射器４８の中心に保ち、それにより、追跡機能を有効にする。出射レーザビーム８２が、再帰反射器８４ではなく、被加工物７４（図８）に向けられる場合、戻ってくるレーザビーム８６の位置検出器８８上の位置は、重要ではない。第１ビームスプリッタ８４を通過した後、出射レーザビーム８２は、ビーム拡大器９０を通過し、ビーム拡大器９０は、ビームが（再帰反射器４８に向けて）順方向に進んでいる場合、出射レーザビーム８２の直径を大きくする。その後、出射レーザビーム８２は、第２ビームスプリッタ９２を通過する。プロジェクタ９４（図１から図５の実施形態のプロジェクタ１４と類似する）からの光は、第２ビームスプリッタ９２上にレーザ光９６のパターンを送る。第２ビームスプリッタ９２の反射光９６は、距離計８０からの出射レーザビーム８２と合成され、合成された光９８は、再帰反射器４８または被加工物７４へ進む。レーザビーム９８が被加工物７４に向けられる場合、ビーム８２に含まれる可視光を止めてもよい。これにより、投影されたビーム９８が、よりはっきりと見えるようになるだろう。
【００４７】
図１０を参照すると、第２ビームスプリッタ９２及びプロジェクタ９４が両方ともビーム拡大器９０の前に配置されている以外は図９のレーザ追跡装置と類似した、レーザ追跡装置３０の様々な構成要素の実施形態が図示される。この方法の利点は、第２ビームスプリッタ９２を、図９の実施形態に比べて小型にすることができることである。欠点は、プロジェクタ９４の適切な配置がより難しくなることである。
【００４８】
図６から図１０に図示され、本明細書に記載される実施形態において、レーザ追跡装置３０は、レーザ追跡装置３０の内部構成要素に一体化されたプロジェクタ９４を有する。しかし、他の実施形態では、プロジェクタ９４をレーザ追跡装置３０に搭載するか、または、取り付けてもよい。例えば、図１１は、レーザ追跡装置３０が追跡装置本体の最上部に搭載されたプロジェクタ１４を有する実施形態を示す。プロジェクタ１４は、追跡装置本体に堅固に搭載されてもよいし、または、図３に示すレーザスキャナ１２の実施形態のプロジェクタと同様に、ジンバル機構２２を用いて搭載されてもよい。
【００４９】
別の実施形態において、プロジェクタは、レーザビーム８２及び８６を伝送する光軸からオフセットされる。プロジェクタを光軸から移動させることで、光ビーム８２を伝送する光学系をより小型にでき、プロジェクタから追跡装置の外部の領域までの距離を小さくできるので、より大きな発散角を有する２次元パターンを作成することができる。この実施形態において、天頂（水平軸）回転のための独立軸は必要ない。
【００５０】
図６から図１１のレーザ追跡装置３０を参照して説明した本発明の様々な実施形態において、図１から図５を参照して説明した本発明のレーザスキャナの実施形態のプロジェクタ１４と同様に、プロジェクタ９４は、画像、データまたは他の情報を投影することができる。このような投影された情報は、レーザ追跡装置３０を用いた測定セッションの間、有用な様々な種類の情報の視覚化を操作者に提供するか、または、投影された画像またはデータは、機器１２によって事前に取得されたデータの視覚化を助けることができる。投影された視覚情報は、例えば、書かれた命令、ハイライトされた測定ポイント、データを取得する箇所が示された領域やデータの品質に関するリアルタイムのフィードバックなど、操作者にガイダンスを提供するような種類の情報でもよい。操作者へ提供されるこの視覚情報は、例えば、視覚的な合図、文字列の形式または情報の他の視覚形式でもよい。投影された画像の利用は、一般的に、レーザスキャナと同じである。レーザ追跡装置で特に重要なことは、（１）構造から材料を取り除くか、または、構造に材料を付加する場所をマークが示す投影、及び、（２）構造に構成要素を付加する場所をマークが示す投影である。
【００５１】
好適な実施形態を示し、説明してきたが、本発明の精神及び範囲を逸脱せずに、様々な修正及び置換を行ってもよい。従って、本発明は、限定ではなく例示の目的で記載されたものであると理解されたい。
【００５２】
従って、本明細書に記載した実施形態は、全ての点において、限定ではなく例示として考えられるべきであり、発明の範囲は、前述の記載ではなく、添付の請求の範囲に示されるため、請求の範囲と同等の意味及び範囲内の変更は、全て本明細書に包含されるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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