(57)【要約】  座標測定デバイスが第１の光ビームを逆反射体ターゲットへ送出し、逆反射体ターゲットは第１のビームの一部分を第２のビームとして返す。このデバイスは、第１および第２の軸まわりの第１および第２の回転角によって決まる第１の方向に第１の光ビームを向ける第１および第２のモータと、第１および第２の回転角をそれぞれ測定する第１および第２の角度測定デバイスとを含む。距離計が前記デバイスから前記ターゲットまでの第１の距離を測定する。このデバイスはまた、位置検出器および拡散器を含み、第２のビームの第２の部分が拡散器を通過して位置検出器の上まで進み、この位置検出器は、位置検出器上の第２の部分の位置に対応する第１の信号を生成するように構成される。制御システムが、第２の信号を第１のモータへ送出し、第３の信号を第２のモータへ送出し、第２および第３の信号は第１の信号に少なくとも一部は基づき、制御システムは、第１のビームの第１の方向をターゲットの位置に整合させるように構成される。プロセッサがターゲットの３Ｄ座標を与える。【選択図】図６Ｅ
2014516409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光ビームを遠隔の逆反射体ターゲットに送出する座標測定デバイスであって、前記逆反射体ターゲットが、時間の関数である空間内位置を有し、前記第１のビームの一部分を第２のビームとして返す座標測定デバイスにおいて、
前記第１の光ビームを第１の方向に共に向ける第１のモータおよび第２のモータであって、前記第１の方向が、第１の軸のまわりの第１の回転角および第２の軸のまわりの第２の回転角によって決まり、前記第１の回転角が前記第１のモータによって生成され、前記第２の回転角が前記第２のモータによって生成される、第１のモータおよび第２のモータと、
前記第１の回転角を測定する第１の角度測定デバイス、および前記第２の回転角を測定する第２の角度測定デバイスと、
前記座標測定デバイスから前記逆反射体ターゲットまでの第１の距離を、第１の光検出器で受けた前記第２のビームの第１の部分の少なくとも一部は基づいて測定する距離計と、
位置検出器、レンズ、および空間フィルタを含む位置検出器アセンブリであって、前記レンズが正焦点距離を有し、前記空間フィルタが、前記レンズから前記レンズ焦点距離とほぼ等しい第２の距離のところに配置され、前記空間フィルタが前記レンズと前記位置検出器の間に配置され、前記第２のビームの第２の部分が、前記レンズおよび空間フィルタを通過して前記位置検出器の上まで進み、前記位置検出器が、前記位置検出器上の前記第２の部分の位置に対応する第１の信号を生成するように構成される、位置検出器アセンブリと、
第２の信号を前記第１のモータへ送出し、第３の信号を前記第２のモータへ送出する制御システムであって、前記第２の信号および第３の信号が前記第１の信号の少なくとも一部に基づいており、前記第１のビームの前記第１の方向を前記逆反射体ターゲットの前記空間内位置に整合させるように構成された制御システムと、
前記逆反射体ターゲットの３次元座標を与えるプロセッサであって、前記３次元座標が前記第１の距離、前記第１の回転角、および前記第２の回転角に少なくとも一部は基づく、プロセッサと
を備えることを特徴とする座標測定デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の座標測定デバイスであって、前記位置検出器アセンブリがさらに拡散器を含み、前記第２の光の前記第２の部分が前記拡散器を通過することを特徴とする座標測定デバイス。
【請求項３】
請求項２に記載の座標測定デバイスであって、前記拡散器がホログラフィック拡散器であることを特徴とする座標測定デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、座標測定デバイスに関する。１組の座標測定デバイスは、ある点の３次元（３Ｄ）座標をその点までレーザビームを送出することによって測定する計器の部類に属する。レーザビームはその点に直接当たるか、またはその点に接触している逆反射体ターゲットに当たり得る。どちらの場合も計器は、ターゲットとの距離および２つの角度を測定することによって、その点の座標を決定する。距離は、絶対距離計または干渉計などの距離測定デバイスを用いて測定される。角度は、角度エンコーダなどの角度測定デバイスを用いて測定される。計器内のジンバル式ビームステアリング機構がレーザビームを対象の点に向ける。
【背景技術】
【０００２】
関連出願の相互参照
本願は、２０１２年１月３０日出願の米国特許仮出願第６１／５９２，０４９号、および２０１１年４月１５日出願の米国特許仮出願第６１／４７５，７０３号の利益を主張する。両仮出願の内容全体を本願に引用して援用する。
【０００３】
レーザトラッカは特別なタイプの座標測定デバイスであり、それが放射する１つ以上のレーザビームを用いて逆反射体ターゲットを追跡する。レーザトラッカと密接に関連した座標測定デバイスは、レーザスキャナおよびトータルステーションである。レーザスキャナは、１つ以上のレーザビームをある面の複数の点へ進める。レーザスキャナは、表面から散乱した光を捕捉し、この光により各点との距離および２つの角度を決定する。測量用途で最も多く使用されるトータルステーションは、拡散的に散乱するターゲット、または逆反射ターゲットの座標を測定するのに使用することができる。以下でレーザトラッカという用語は広い意味で用いられて、レーザスキャナおよびトータルステーションを含む。
【０００４】
通常ではレーザトラッカは、レーザビームを逆反射体ターゲットに向けて送出する。一般的なタイプの逆反射体ターゲットは、球状取付け逆反射体（ＳＭＲ）であり、金属球内に埋め込まれたコーナキューブ逆反射体を備える。コーナキューブ逆反射体は、互いに垂直な３つの鏡を備える。３つの鏡が交差する共通点である頂点は、球の中心に位置する。球内のコーナキューブのこの配置により、その頂点からＳＭＲが載っている任意の表面までの垂直距離は、ＳＭＲを回転させても一定のままである。その結果、レーザトラッカは、ある面の３Ｄ座標を、その表面全体にわたってＳＭＲが移動するときにその位置を追うことによって測定することができる。これを言い換えると、レーザトラッカは、ある表面の３Ｄ座標を完全に特徴付けるのに３つの自由度（１つの半径方向距離および２つの角度）だけ測定すればよい。
【０００５】
１つのタイプのレーザトラッカには絶対距離計（ＡＤＭ）がなく、干渉計（ＩＦＭ）だけが含まれる。ある物体によりこれらのトラッカの１つからのレーザビームの経路が阻止された場合、ＩＦＭはその距離基準を失う。その場合、作業者は測定を続ける前に、基準距離にリセットするために逆反射体を既知の位置まで追跡しなければならない。この制約の回避法は、トラッカ内にＡＤＭを置くことである。ＡＤＭは、以下でより詳細に説明するように、簡単操作で距離を測定することができる。レーザトラッカの中には、干渉計がなくてＡＤＭだけを含むものもある。その内容を本願に引用して援用するブリッジらの特許文献１には、ＡＤＭだけがある（ＩＦＭがない）もので、移動ターゲットを正確にスキャンできるレーザトラッカが記載されている。本発明より前には絶対距離計はあまりに遅くて、移動ターゲットの位置を正確に見つけられなかった。
【０００６】
レーザトラッカ内のジンバル機構が、レーザビームをトラッカからＳＭＲに向けるために使用されることがある。ＳＭＲで逆反射された光の一部がレーザトラッカに入り、位置検出器の上まで進む。レーザトラッカ内の制御システムは、位置検出器上の光の位置を用いて、レーザトラッカの機械軸の回転角度を調整し、レーザビームがＳＭＲの中心にある状態を保つことができる。このようにしてトラッカは、対象の物体の表面全体にわたって移動するＳＭＲを追う（追跡する）ことができる。
【０００７】
角度エンコーダなどの角度測定デバイスが、トラッカの機械軸に取り付けられる。レーザトラッカによって行われる１つの距離測定および２つの角度測定は、ＳＭＲの３次元位置を完全に特定するのに十分である。
【０００８】
通常の３自由度ではなく６自由度を測定するためのいくつかのレーザトラッカが利用可能であり、あるいは提案されている。例示的な６自由度（６ＤＯＦ）システムが、その内容を本願に引用して援用するブリッジらの特許文献２および、その内容を本願に引用して援用するブリッジらの特許文献３に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第７，３５２，４４６号
【特許文献２】米国特許第７，８００，７５８号
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１０／０１２８２５９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記で説明したように、レーザトラッカからの光ビームによる逆反射体ターゲットの追跡は、トラッカに入る逆反射光の一部分を位置検出器上に送出することによって達成される。位置検出器に反射されるビームが、滑らかに変化しないで、逆反射体ターゲットの位置が不適切に決定される原因になり得る「ホットスポット」を有することがある。加えて、光要素から反射する不要なゴーストビームが位置検出器に当たって、逆反射体ターゲットの位置が不適切に決定されることもまたあり得る。位置検出器の照明の問題を取り除き、それによって、レーザトラッカのトラッキングおよび角度測定の精度を改善する方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施形態によれば、座標測定デバイスは第１の光ビームを遠隔の逆反射体ターゲットに送出し、この逆反射体は、時間の関数である空間内位置を有し、第１のビームの一部分を第２のビームとして返す。この測定デバイスは、第１の光ビームを第１の方向に共に向ける第１のモータおよび第２のモータを含み、第１の方向は、第１の軸まわりに第１のモータによって生成される第１の回転角、および第２の軸まわりに第２のモータによって生成される第２の回転角によって決まる。測定デバイスはまた、第１の回転角を測定する第１の角度測定デバイス、および第２の回転角を測定する第２の角度測定デバイスと、座標測定デバイスから逆反射体ターゲットまでの第１の距離を、第１の光検出器で受けた第２のビームの第１の部分に少なくとも一部は基づいて測定する距離計と、位置検出器および拡散器を含む位置検出器アセンブリとを含み、第２のビームの第２の部分は、拡散器を通過して位置検出器の上まで進み、この位置検出器は、位置検出器上の第２の部分の位置に対応する第１の信号を生成するように構成される。測定デバイスはさらに、第２の信号を第１のモータへ送出し第３の信号を第２のモータへ送出する制御システムを含み、第２の信号および第３の信号は第１の信号に少なくとも一部は基づき、制御システムは、第１のビームの第１の方向を逆反射体ターゲットの空間内位置に整合させるように構成され、測定デバイスはまた、逆反射体ターゲットの３次元座標を与えるプロセッサを含み、この３次元座標は第１の距離、第１の回転角および第２の回転角に少なくとも一部は基づく。
【００１２】
本発明の別の実施形態によれば、座標測定デバイスは第１の光ビームを遠隔の逆反射体ターゲットに送出し、この逆反射体ターゲットは、時間の関数である空間内位置を有し、第１のビームの一部分を第２のビームとして返す。測定デバイスは、第１の光ビームを第１の方向に共に向ける第１のモータおよび第２のモータを含み、第１の方向は、第１の軸まわりに第１のモータによって生成される第１の回転角、および第２の軸まわりに第２のモータによって生成される第２の回転角によって決まる。測定デバイスはまた、第１の回転角を測定する第１の角度測定デバイス、および第２の回転角を測定する第２の角度測定デバイスと、座標測定デバイスから逆反射体ターゲットまでの第１の距離を、第１の光検出器で受けた第２のビームの第１の部分に少なくとも一部は基づいて測定する距離計と、位置検出器、レンズおよび空間フィルタを含む位置検出器アセンブリとを含み、レンズは正焦点距離を有し、空間フィルタは、レンズからレンズ焦点距離とほぼ等しい第２の距離のところに配置され、空間フィルタはレンズと位置検出器の間に配置され、第２のビームの第２の部分は、レンズおよび空間フィルタを通過して位置検出器の上まで進み、この位置検出器は、位置検出器上の第２の部分の位置に対応する第１の信号を生成するように構成される。測定デバイスはさらに、第２の信号を第１のモータへ送出し第３の信号を第２のモータへ送出する制御システムを含み、第２の信号および第３の信号は、第１の信号に少なくとも一部は基づき、制御システムは、第１のビームの第１の方向を逆反射体ターゲットの空間内位置に整合させるように構成され、測定デバイスはまた、逆反射体ターゲットの３次元座標を与えるプロセッサを含み、この３次元座標は第１の距離、第１の回転角および第２の回転角に少なくとも一部は基づく。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態による逆反射体ターゲットを用いたレーザトラッカシステムの斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による６ＤＯＦターゲットを用いたレーザトラッカの斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態によるレーザトラッカ光学装置および電子回路の諸要素を表すブロック図である。
【図４Ａ】従来技術の無限焦点ビームエキスパンダの２つのタイプを示す図である。
【図４Ｂ】従来技術の無限焦点ビームエキスパンダの２つのタイプを示す図である。
【図５】従来技術の光ファイバビーム発射器を示す図である。
【図６Ａ】従来技術の位置検出器アセンブリの４つのタイプを示す概略図である。
【図６Ｂ】従来技術の位置検出器アセンブリの４つのタイプを示す概略図である。
【図６Ｃ】従来技術の位置検出器アセンブリの４つのタイプを示す概略図である。
【図６Ｄ】従来技術の位置検出器アセンブリの４つのタイプを示す概略図である。
【図６Ｅ】本発明の諸実施形態による位置検出器アセンブリを示す概略図である。
【図６Ｆ】本発明の諸実施形態による位置検出器アセンブリを示す概略図である。
【図７】従来技術のＡＤＭ内の電気要素および電気光学要素のブロック図である。
【図８Ａ】従来技術の光ファイバネットワーク内の光ファイバ要素を示す概略図である。
【図８Ｂ】従来技術の光ファイバネットワーク内の光ファイバ要素を示す概略図である。
【図８Ｃ】本発明の一実施形態による光ファイバネットワーク内の光ファイバ要素を示す概略図である。
【図９】従来技術のレーザトラッカの分解組立図である。
【図１０】従来技術のレーザトラッカの断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態によるレーザトラッカの計算要素および通信要素のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、図面を参照して例示的な諸実施形態を示す。これらの実施形態は、本開示の範囲全体に関して限定するものと解釈されるべきではなく、また諸要素には、いくつかの図で同様に番号が付けられている。
【実施例】
【００１５】
図１に表された例示的なレーザトラッカシステム５は、レーザトラッカ１０、逆反射器ターゲット２６、任意選択の補助ユニットプロセッサ５０、および任意選択の補助コンピュータ６０を含む。レーザトラッカ１０の例示的なジンバル式ビームステアリング機構１２は、アジマスベース１６に取り付けられアジマス軸２０を中心に回転させる天頂キャリッジ１４を備える。ペイロード１５が天頂キャリッジ１４に取り付けられ、天頂軸１８を中心に回転する。天頂軸１８とアジマス軸２０は、通常は距離測定の原点になるトラッカ１０内部のジンバル点２２で直角に交差する。レーザビーム４６は、ジンバル点２２を実質的に通過し、天頂軸１８に直角に向けられる。言い換えると、レーザビーム４６は、天頂軸１８およびアジマス軸２０の両方に平行な任意の面に対してほぼ垂直である。送出レーザビーム４６は、ペイロード１５が天頂軸１８を中心に回転し、天頂キャリッジ１４がアジマス軸２０を中心に回転することによって、所望の方向に向けられる。トラッカ内部の天頂角度エンコーダは、天頂軸１８と一直線に合っている天頂機械軸に取り付けられる。トラッカ内部のアジマス角度エンコーダは、アジマス軸２０と一直線に合っているアジマス機械軸に取り付けられる。天頂角度エンコーダおよびアジマス角度エンコーダは、天頂回転角およびアジマス回転角を比較的高い精度で測定する。送出レーザビーム４６は、例えば前述の球状取付け逆反射体（ＳＭＲ）でよい逆反射体ターゲット２６まで進む。ジンバル点２２と逆反射体２６の間の半径方向距離、天頂軸１８まわりの回転角、およびアジマス軸２０まわりの回転角を測定することによって、逆反射体２６の位置がトラッカの球座標系内に見つかる。
【００１６】
送出レーザビーム４６は、以下で説明するように、１つ以上のレーザ波長を含み得る。簡潔にするために、以下の議論では、図１に示される種類のステアリング機構が想定されている。しかし、他のタイプのステアリング機構もあり得る。例えば、アジマス軸および天頂軸を中心に回転させる鏡でレーザビームを反射することが可能である。本明細書で説明される技法は、ステアリング機構のタイプにかかわらず適用可能である。
【００１７】
磁気収納台１７が、それぞれ異なる寸法のＳＭＲ、例えば１．５インチ、７／８インチ、および１／２インチのＳＭＲに対し、レーザトラッカを「ホーム」位置にリセットするためにレーザトラッカ上に含まれることがある。オントラッカ逆反射体１９が、基準距離にトラッカをリセットするために使用されることがある。加えて、図１では見えないオントラッカ鏡が、その内容を引用して援用する米国特許第７，３２７，４４６号に記載されているように、自己補償の動作を可能にするためにオントラッカ逆反射体と一緒に使用されることがある。
【００１８】
図２は、例示的なレーザトラッカシステム７を示し、これは、逆反射体ターゲット２６が６ＤＯＦプローブ１０００と置き換えられていることを除いて、図１のレーザトラッカシステム５と類似している。図１では、他のタイプの逆反射体ターゲットを使用することができる。例えば、キャッツアイ逆反射体が使用される場合があり、これは、光がガラス構造物の反射裏面で小さい光のスポットに集束するガラス逆反射体である。
【００１９】
図３は、１つのレーザトラッカ実施形態における光学要素および電気要素を示すブロック図である。図は、２つの波長の光、すなわちＡＤＭ用の第１の波長と、可視ポインタ用および追跡用の第２の波長との光を放射するレーザトラッカの諸要素を示す。可視ポインタは、トラッカから放射されたレーザビームスポットの位置を使用者が見ることができるようにする。２つの異なる波長は、自由空間ビームスプリッタを使用して混合される。電気光学（ＥＯ）システム１００は、可視光源１１０、アイソレータ１１５、任意選択の第１のファイバ発射器１７０、任意選択の干渉計（ＩＦＭ）１２０、ビームエキスパンダ１４０、第１のビームスプリッタ１４５、位置検出器アセンブリ１５０、第２のビームスプリッタ１５５、ＡＤＭ  １６０、および第２のファイバ発射器１７０を含む。
【００２０】
可視光源１１０は、レーザ、超放射発光ダイオード、または他の発光デバイスでよい。アイソレータ１１５は、ファラデーアイソレータ、減衰器、または反射して光源の中に戻る光を低減できる他のデバイスでよい。任意選択のＩＦＭは、種々の方法で構成することができる。考えられる実施態様の具体的な一例として、ＩＦＭは、ビームスプリッタ１２２、逆反射体１２６、１／４波長板１２４、１３０、および位相解析器１２８を含み得る。可視光源１１０は、光を自由空間中に発射することができ、その場合光は、アイソレータ１１５、および任意選択のＩＦＭ１２０を経由して自由空間の中を進む。別法としてアイソレータ１１５は、光ファイバケーブルによって可視光源１１０に結合することもできる。この場合、アイソレータからの光は、以下で図５を参照して論じるように、第１の光ファイバ発射器１７０によって自由空間の中に発射することができる。
【００２１】
ビームエキスパンダ１４０は、種々のレンズ構成を使用して設置することができるが、一般に使用される２つの構成が図４Ａ、図４Ｂに示されている。図４Ａは、負レンズ１４１Ａおよび正レンズ１４２Ａを使用することに基づく構造体１４０Ａを示す。負レンズ１４１Ａに入射する平行光ビーム２２０Ａは、より大きい平行光ビーム２３０Ａとして正レンズ１４２Ａから出てくる。図４Ｂは、２つの正レンズ１４１Ｂ、１４２Ｂを使用することに基づく構造体１４０Ｂを示す。第１の正レンズ１４１Ｂに入射する平行光ビーム２２０Ｂは、より大きい平行光ビーム２３０Ｂとして第２の正レンズ１４２Ｂから出てくる。ビームエキスパンダ１４０を出る光のうち少量が、トラッカから出る途中にビームスプリッタ１４５、１５５に反射して失われる。ビームスプリッタ１５５を通過する一部の光は、ＡＤＭ１６０からの光と混合されて複合光ビーム１８８を形成し、この複合光ビームはレーザトラッカを出て逆反射体９０へと進む。
【００２２】
一実施形態ではＡＤＭ  １６０は、光源１６２、ＡＤＭ電子回路１６４、ファイバネットワーク１６６、相互接続電気ケーブル１６５、および相互接続光ファイバ１６８、１６９、１８４、１８６を含む。ＡＤＭ電子回路は、電気変調電圧およびバイアス電圧を、例えば約１５５０ｎｍの波長で動作する分布帰還型レーザでよい光源１６２へ送出する。一実施形態では、ファイバネットワーク１６６は、図８Ａに示される従来技術の光ファイバネットワーク４２０Ａでよい。この実施形態では、図３の光源１６２からの光が、図８Ａの光ファイバ４３２と同等の光ファイバ１８４を介して伝わる。
【００２３】
図８Ａのファイバネットワークは、第１のファイバカプラ４３０、第２のファイバカプラ４３６、および低透過率反射器４３５、４４０を含む。光は、第１のファイバカプラ４３０を介して伝わり、光ファイバ４３３を経由して第２のファイバカプラ４３６に至る第１の経路と、光ファイバ４２２およびファイバ長等化器を経由する第２の経路との２つの経路間で分裂する。ファイバ長等化器４２３は、ＡＤＭ電子回路１６４の基準チャネルへと進む図３のファイバ１６８と接続する。ファイバ長等化器４２３の目的は、基準チャネル内の光が横断する光ファイバの長さを、測定チャネル内の光が横断する光ファイバの長さと一致させることである。このようにファイバ長を一致させることにより、周囲温度の変化によって生じるＡＤＭ誤差が低減する。このような誤差は、光ファイバの有効光路長が、光ファイバの平均屈折率をかけたファイバの長さに等しいために生じ得る。光ファイバの屈折率はファイバの温度に依存するので、光ファイバの温度の変化により、測定チャネルおよび基準チャネルの有効光路長が変化することになる。測定チャネル内の光ファイバの有効光路長が、基準チャネル内の光ファイバの有効光路長に対して変化した場合、その結果として、逆反射体ターゲット９０が固定されたままであっても、逆反射体ターゲット９０の位置が明らかにシフトすることになる。この問題を回避するために、２つの手段が講じられる。第１には、基準チャネル内のファイバの長さは、測定チャネル内のファイバの長さとできるだけ近く一致させる。第２には、測定ファイバと基準ファイバは、２つのチャネル内の各光ファイバで温度変化が確実にほぼ同じなることが可能な程度に並べて引き回す。
【００２４】
光は、第２の光ファイバカプラ４３６を経由して伝わり、低反射ファイバターミネータ４４０に至る第１の経路と、光ファイバ４３８に至る第２の経路との２つの経路へと分裂し、光ファイバ４３８から図３の光ファイバ１８６へ伝わる。光ファイバ１８６の光は、第２のファイバ発射器１７０へ伝わる。
【００２５】
一実施形態におけるファイバ発射器１７０が従来技術の図５に示されている。図３の光ファイバ１８６からの光は、図５のファイバ１７２へ行く。ファイバ発射器１７０は、光ファイバ１７２、フェルール１７４、およびレンズ１７６を含む。光ファイバ１７２はフェルール１７４に取り付けられ、フェルール１７４はレーザトラッカ１０内の構造体に安定に取り付けられる。必要に応じて光ファイバの端部が、後方反射を低減するためにある角度で研磨されることがある。光２５０はファイバのコアから出てくるが、このファイバは、使用される光の波長および光ファイバの特定の種類に応じて、４〜１２マイクロメートルの間の直径を有する単一モード光ファイバでよい。光２５０はある角度で発散し、この光を平行にするレンズ１７６と交差する。ＡＤＭシステムにおいて単一の光ファイバを通して光信号を発射および受信する方法は、特許‘７５８の図３に関して説明した。
【００２６】
図３を参照すると、ビームスプリッタ１５５は、それが反射するものとは別の異なる波長を通過させるダイクロイックビームスプリッタであり得る。一実施形態では、ＡＤＭ１６０からの光は、ダイクロイックビームスプリッタ１５５に反射し、ダイクロイックビームスプリッタ１５５を通過した可視レーザ１１０からの光と混ざる。複合光ビーム１８８は、第１のビームとしてレーザトラッカから出て逆反射体９０まで進み、逆反射体９０は、その光の一部分を第２のビームとして返す。第２のビームのＡＤＭ波長の部分は、ダイクロイックビームスプリッタ１５５に反射し、第２のファイバ発射器１７０まで戻り、第２のファイバ発射器１７０は、光を後方の光ファイバ１８６に結合する。
【００２７】
一実施形態では、光ファイバ１８６は、図８Ａの光ファイバ４３８に相当する。戻り光は、光ファイバ４３８から第２のファイバカプラ４３６を経由して伝わり、２つの経路間で分裂する。第１の経路は光ファイバ４２４につながり、光ファイバ４２４は、一実施形態では図３のＡＤＭ電子回路１６４の測定チャネルにつながる光ファイバ１６９に相当する。第２の経路は光ファイバ４３３につながり、次いで第１のファイバカプラ４３０につながる。第１のファイバカプラ４３０を出る光は、光ファイバ４３２に至る第１の経路と、低反射率ターミネーション４３５に至る第２の経路との２つの経路間で分裂する。一実施形態では、光ファイバ４３２は、図３の光源１６２につながる光ファイバ１８４に相当する。ほとんどの場合、光源１６２は、光ファイバ４３２から光源に入る光量を最小限にする内蔵ファラデーアイソレータを含む。過剰な光が反対方向にレーザに送り込まれると、レーザが不安定になる可能性がある。
【００２８】
ネットワーク１６６からの光は、光ファイバ１６８、１６９を経由してＡＤＭ電子回路１６４に入る。従来技術のＡＤＭ電子回路の一実施形態が図７に示されている。図３の光ファイバ１６８は図７の光ファイバ３２３２に相当し、図３の光ファイバ１６９は図７の光ファイバ３２３０に相当する。ここで図７を参照すると、ＡＤＭ電子回路３３００は、周波数基準器３３０２、シンセサイザ３３０４、測定検出器３３０６、基準検出器３３０８、測定ミキサ３３１０、基準ミキサ３３１２、条件付け電子回路３３１４、３３１６、３３１８、３３２０、Ｎ分割プリスケーラ３３２４、およびアナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）３３２２を含む。例えば恒温槽型水晶発振器（ＯＣＸＯ）でよい周波数基準器は、例えば１０ＭＨｚでよい基準周波数ｆＲＥＦをシンセサイザへ送出し、シンセサイザは、２つの電気信号、すなわち周波数ｆＲＦの１つの信号、および周波数ｆＬＯの２つの信号を発生する。信号ｆＲＦは、図３の光源１６２に相当する光源３１０２へ行く。周波数ｆＬＯの２つの信号は、測定ミキサ３３１０および基準ミキサ３３１２へ行く。図３の光ファイバ１６８、１６９からの光は、それぞれ図７のファイバ３２３２、３２３０に現れ、またそれぞれ基準チャネルおよび測定チャネルに入る。基準検出器３３０８および測定検出器３３０６は、光信号を電気信号に変換する。これらの信号は、それぞれ電気構成要素３３１６、３３１４によって条件付けられ、またそれぞれミキサ３３１２、３３１０へ送出される。これらのミキサは、ｆＬＯ−ｆＲＦの絶対値に等しい周波数ｆＩＦを生成する。信号ｆＲＦは、例えば２ＧＨｚの比較的高い周波数であり得るが、信号ｆＩＦは、例えば１０ｋＨｚの比較的低い周波数を有し得る。
【００２９】
基準周波数ｆＲＥＦはプリスケーラ３３２４へ送出され、プリスケーラ３３２４は、この周波数を整数値で分割する。例えば、１０ＭＨｚの周波数を４０で分割して２５０ｋＨｚの出力周波数を得ることができる。この例では、ＡＤＣ  ３３２２に入る１０ｋＨｚ信号は、２５０ｋＨｚの速度でサンプリングされ、それによって１サイクル当たり２５サンプルが生成される。ＡＤＣ  ３３２２からの信号はデータプロセッサ３４００に送出されるが、データプロセッサ３４００は、例えば、図３のＡＤＭ電子回路１６４の中に置かれた１つ以上のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）でよい。
【００３０】
距離を抽出する方法は、参照チャネルおよび測定チャネルの各ＡＤＣ信号の位相を計算することに基づく。この方法は、その内容を本願に引用して援用するブリッジらの米国特許第７，７０１，５５９号（‘５５９）に詳細に記載されている。計算には、特許‘５５９の式（１）〜（８）を使用することが伴う。加えて、ＡＤＭがまず逆反射体の測定を開始すると、シンセサイザで発生する周波数が何回か（例えば３回）変えられ、それぞれの場合での可能なＡＤＭ距離が計算される。選択された周波数のそれぞれでの可能性のあるＡＤＭ距離を比較することによって、ＡＤＭ測定における曖昧さが取り除かれる。特許‘５５９の図５に関して記載されている同期方法、および特許‘５５９に記載されているカルマンフィルタ法と合わせた特許‘５５９の式（１）〜（８）により、ＡＤＭで移動ターゲットを測定することが可能になる。他の実施形態では、例えば、位相差ではなくパルス化飛行時間を用いることによって絶対距離測定値を得る他の方法を使用することができる。
【００３１】
ビームスプリッタ１５５を通過する一部の戻り光ビーム１９０は、ビームスプリッタ１４５に達し、ビームスプリッタ１４５は、その光の一部をビームエキスパンダ１４０へ送出し、光の別の一部を位置検出器アセンブリ１５０へ送出する。レーザトラッカ１０またはＥＯシステム１００から出てくる光は第１のビームと考えることができ、その光の逆反射体９０または２６に反射する一部は第２のビームと考えることができる。反射ビームの一部は、ＥＯシステム１００の別の機能要素へ送出される。例えば、第１の部分は、図３のＡＤＭ  １６０などの距離計へ送出され得る。第２の部分は、位置検出器アセンブリ１５０へ送出され得る。場合によっては、第３の部分が任意選択の干渉計１２０などの他の機能ユニットへ送出されることがある。しかし、図３の例では、第２のビームの第１の部分および第２の部分が、ビームスプリッタ１５５および１４５それぞれに反射した後に距離計および位置検出器へ送出されるが、距離計または位置検出器への光を反射するのではなく透過することも可能であったことを理解するのは重要である。
【００３２】
従来技術の位置検出器アセンブリ１５０Ａ〜１５０Ｄの４つの例が図６Ａ〜Ｄに示されている。図６Ａは最も簡単な実施態様を表し、位置センサ１５１を含む位置検出器アセンブリが、電子回路ボックス３５０から電力を得て信号を電子回路ボックスへ返す回路基板１５２に搭載され、電子ボックス３５０は、レーザトラッカ１０、補助ユニット５０、または外部コンピュータ６０の内部の任意の位置における電子処理機能を表し得る。図６Ｂは、不要な光波長が位置センサ１５１に達することを阻止する光フィルタ１５４を含む。不要な光波長はまた、例えば、ビームスプリッタ１４５、または位置センサ１５１の表面を適切な膜でコーティングすることによって阻止することもできる。図６Ｃは、光ビームのサイズを低減するレンズ１５３を含む。図６Ｄは、光フィルタ１５４とレンズ１５３の両方を含む。
【００３３】
図６Ｅは、本発明の一実施態様による、光調整器１４９Ｅを含む位置検出器アセンブリを示す。光調整器はレンズ１５３を含み、任意選択の光波長フィルタ１５４もまた含み得る。加えて、光調整器は、拡散器１５６および空間フィルタ１５７のうちの少なくとも１つを含む。前に説明したように、逆反射体の一般的なタイプはコーナキューブ逆反射体である。コーナキューブ逆反射体の１つのタイプは３つの鏡で作られており、それぞれが他の２つの鏡と直角に結合されている。これらの３つの鏡が結合するところの交線は有限の太さを有することがあり、その場合には光が完全に元のトラッカまで反射されない。有限の太さの複数の線は伝播するときに回折し、その結果、位置検出器に達すると、これらの線が位置検出器において厳密に同じに見えないことがある。しかし、回折した光パターンは、一般に完全な対称から外れる。その結果、位置検出器１５１に当たる光には、例えば、回折線の近くで屈折力の下落または上昇（ホットスポット）があり得る。逆反射体からの光の均一性は逆反射体ごとに変わり得るので、また位置検出器上の光の分布が逆反射体を回転または傾斜させたときに変わり得るので、位置検出器１５１に当たる光の平滑さを改善するための拡散器１５６を含むことが有利であり得る。こうすることは、理想的な位置検出器は質量中心に一致すべきであるので、また理想的な拡散器はスポットを対称形に拡散すべきであるので、位置検出器によって与えられた、結果として得られた位置に対し効果がないはずであると論じられ得る。しかし、おそらく位置検出器１５１およびレンズ１５３の非直線性（不完全性）の影響により、実際には拡散器は、位置検出器アセンブリの性能を向上することが確認される。ガラスで作られたコーナキューブ逆反射体もまた、位置検出器１５１において光の非均一スポットを生じさせることがある。位置検出器における光スポットのばらつきは、その内容を本願に引用して援用する、本願の譲受人に譲渡された２０１２年２月１０日出願の米国特許出願第１３／３７０，３３９号および２０１２年２月２９日出願の米国特許出願第１３／４０７，９８３号からより明確に理解され得るように、６ＤＯＦターゲットのコーナキューブから反射した光により、特に目立つことがある。一実施形態では、拡散器１５６は、ホログラフィック拡散器である。ホログラフィック拡散器は、特定の拡散角度にわたって制御された均一な光をもたらす。他の実施形態では、グランドグラス拡散器または「オパール」拡散器などの別のタイプの拡散器が使用される。
【００３４】
位置検出器アセンブリ１５０Ｅの空間フィルタ１５７の目的は、例えば光学面での不要な反射の結果であり得るゴーストビームが位置検出器１５１に当たるのを阻止することである。空間フィルタは、開口を有する板１５７を含む。レンズの焦点距離にほぼ等しいだけレンズから離れた距離のところに空間フィルタ１５７を配置することによって、戻り光２４３Ｅは、それが最も細くなったときに、すなわちビームのくびれのところで空間フィルタを通り抜ける。例えば光学要素の反射の結果として、ある異なる角度で進んでいるビームは、開口から離れた空間フィルタに当たり、位置検出器１５１に到達することが阻止される。図６Ｅに一例が示されており、この例では、不要なゴーストビーム２４４Ｅがビームスプリッタ１４５の一面に反射し、空間フィルタ１５７まで進み、そこで阻止される。空間フィルタがなければ、ゴーストビーム２４４Ｅは位置検出器１５１と交差したはずであり、それによって位置検出器１５１上のビーム２４３Ｅの位置が不正確に決定されることになる。弱いゴーストビームでも、そのゴーストビームが光の主スポットから比較的大きく隔たったところに位置する場合、位置検出器１５１上の質量中心の位置が大幅に変わり得る。
【００３５】
例えばコーナキューブまたはキャッツアイ逆反射体である、ここで論じられている種類の逆反射体は、逆反射体に入る光線をこの入射光線と平行な方向に反射するという特性を有する。加えて、入射光線と反射光線は、逆反射体の対称点を中心に対称に配置される。例えば、開放空気型コーナキューブ逆反射体では、逆反射体の対称点はキューブコーナの頂点になる。ガラスコーナキューブ逆反射体では、対称点はやはり頂点になるが、この場合にはガラスと空気の境界面での光の曲がりを考慮しなければならない。２．０の屈折率を有するキャッツアイ逆反射体では、対称点は球の中心になる。共通平面に対称に設置された２つのガラス半球で作られているキャッツアイ逆反射体では、対称点は、その平面上にある、かつ各半球の球中心にある点になる。要点は、レーザトラッカと共に通常使用されるタイプの逆反射体では、逆反射体からトラッカへ返される光は、入射レーザビームに対して頂点の反対側にシフトされるということである。
【００３６】
図３の逆反射体９０のこの挙動は、レーザトラッカによって逆反射体を追跡する基礎である。位置センサは、その表面に理想的な引き返し点を有する。理想的な引き返し点は、逆反射体の対称点（例えば、ＳＭＲの形のコーナキューブ逆反射体の頂点）に送出されたレーザビームが戻る点である。通常では、引き返し点は位置センサの中心に近い。レーザビームが逆反射体の一方の側に送出された場合、そのレーザビームは他方の側で反射されて元へ戻り、位置センサ上の引き返し点を外れるように見える。戻り光ビームのセンサ上の位置に注目することによって、レーザトラッカ１０の制御システムは、モータにより光ビームを逆反射体の対称点に向けて移動させることができる。
【００３７】
逆反射体がトラッカに対して横方向に一定の速度で移動される場合、逆反射体における光ビームは、逆反射体の対称点から固定オフセット距離のところで逆反射体に当たる（過渡現象が落ち着いた後に）。レーザトラッカは、逆反射体におけるこのオフセット距離に対応する補正を、制御された測定から得られた換算係数と、位置センサ上の光ビームから理想的な引き返し点までの距離とに基づいて加える。
【００３８】
上記で説明したように、位置検出器は、逆反射体の移動に対応する追跡を可能にする、および測定値を補正するという２つの重要な機能を果たす。位置検出器内の位置センサは、位置を測定できる任意のタイプのデバイスでよい。例えば、位置センサは、位置感応検出器または感光アレイでよい。位置感応検出器は、例えば側面効果検出器または象限検出器でよい。感光アレイは、例えばＣＭＯＳアレイまたはＣＣＤアレイでよい。
【００３９】
一実施形態では、ビームスプリッタ１４５に反射しない戻り光はビームエキスパンダ１４０を通過し、それによって小さくなる。別の実施形態では、位置検出器と距離計の位置は、ビームスプリッタ１４５で反射された光が距離計へ進み、ビームスプリッタで透過させた光が位置検出器へ進むように、逆になっている。
【００４０】
光は、任意選択のＩＦＭを引き続き通り抜け、アイソレータを通り抜け、可視光源１１０に入る。この段階で、光パワーは十分に小さくなっているはずであり、その結果、可視光源１１０を不安定にすることがない。
【００４１】
一実施形態では、可視光源１１０からの光は、図５のビーム発射器１７０によって発射される。このファイバ発射器は、光源１１０の出力部、またはアイソレータ１１５の光ファイバ出力部に取り付けることができる。
【００４２】
一実施形態では、図３のファイバネットワーク１６６が、図８Ｂの従来技術のファイバネットワーク４２０Ｂになる。ここで、図３の光ファイバ１８４、１８６、１６８、１６９は、図８Ｂの光ファイバ４４３、４４４、４２４、４２２に相当する。図８Ｂのファイバネットワークは、図８Ｂのファイバネットワークが２つのファイバカプラではなく単一のファイバカプラを有すること以外は、図８Ａのファイバネットワークと類似である。図８Ａと比べた図８Ｂの有利点は簡単なことであるが、図８Ｂでは、不要な光の後方反射が光ファイバ４２２および４２４に入る可能性がより大きい。
【００４３】
一実施形態では、図３のファイバネットワーク１６６が、図８Ｃのファイバネットワーク４２０Ｃになる。ここで、図３の光ファイバ１８４、１８６、１６８、１６９は、図８Ｃの光ファイバ４４７、４４５、４２３、４２４に相当する。ファイバネットワーク４２０Ｃは、第１のファイバカプラ４４５および第２のファイバカプラ４５１を含む。第１のファイバカプラ４４５は、２つの入力ポートおよび２つの出力ポートを有する２×２カプラである。このタイプのカプラは通常、２つのファイバコアを密接して置き、次に、加熱されている間にファイバを引っ張ることによって製作される。このようにして、ファイバ間のエバネッセント結合により、所望のほんの一部の光を隣接ファイバへ分裂させることができる。第２のファイバカプラ４５１は、サーキュレータと呼ばれるタイプのものである。これは３つのポートを有し、それぞれが、指定された方向のみであるが、光を送り出すまたは受け取る機能を有する。例えば、光ファイバ４４８上の光はポート４５３に入り、矢印で表されたように、ポート４５４に向けて搬送される。ポート４５４では、光を光ファイバ４５５へ送り出すことができる。同様に、ファイバ４５５を伝わる光はポート４５４に入ることができ、矢印の方向にポート４５６まで伝わり、ここで一部の光を光ファイバ４２４へ送り出すことができる。３つのポートだけが必要な場合には、サーキュレータ４５１は、２×２カプラよりも光パワーの損失が少なくなり得る。一方、サーキュレータ４５１は、２×２カプラよりも高価になることがあり、また偏光モード分散があることがあり、これは状況によって問題になり得る。
【００４４】
図９および図１０は、引用して援用するブリッジらの米国特許出願公開第２０１０／０１２８２５９号の図２および図３に記載されている、従来技術のトラッカ２１００の分解組立図および断面図をそれぞれ示す。アジマスアセンブリ２１１０は、支柱筐体２１１２、アジマスエンコーダアセンブリ２１２０、下部アジマスベアリング２１１４Ａ、上部アジマスベアリング２１１４Ｂ、アジマスモータアセンブリ２１２５、アジマススリップリングアセンブリ２１３０、およびアジマス回路基板２１３５を含む。
【００４５】
アジマスエンコーダアセンブリ２１２０の目的は、支柱筐体２１１２に対するヨーク２１４２の回転角を正確に測定することである。アジマスエンコーダアセンブリ２１２０は、エンコーダディスク２１２１、および読取ヘッドアセンブリ２１２２を含む。エンコーダディスク２１２１はヨーク筐体２１４２の軸に取り付けられ、読取ヘッドアセンブリ２１２２は支柱アセンブリ２１１０に取り付けられる。読取ヘッドアセンブリ２１２２は、１つ以上の読取ヘッドが上に固定される回路基板を備える。読取ヘッドから送出されたレーザ光は、エンコーダディスク２１２１上の微細格子線に反射する。エンコーダ読取ヘッド（１つ以上）上の検出器によって捕捉された反射光が処理されて、固定読取ヘッドに対する回転エンコーダディスクの角度が求められる。
【００４６】
アジマスモータアセンブリ２１２５は、アジマスモータ回転子２１２６およびアジマスモータ固定子２１２７を含む。アジマスモータ回転子は、ヨーク筐体２１４２の軸に直接取り付けられた永久磁石を備える。アジマスモータ固定子２１２７は、所定の磁界を発生する界磁巻線を備える。この磁界は、アジマスモータ回転子２１２６の磁石と相互作用して所望の回転運動を発生させる。アジマスモータ固定子２１２７は、支柱フレーム２１１２に取り付けられる。
【００４７】
アジマス回路基板２１３５は、エンコーダおよびモータなどのアジマス構成要素で必要とされる電気的機能を実現する１つ以上の回路基板である。アジマススリップリングアセンブリ２１３０は、外側部分２１３１および内側部分２１３２を含む。一実施形態では、電線束２１３８が補助ユニットプロセッサ５０から出てくる。電線束２１３８は、電力をトラッカへ搬送し、または信号をトラッカとの間で搬送し得る。電線束２１３８の電線の一部は、回路基板上のコネクタまで導かれ得る。図１０に示された例では、電線は、アジマス回路基板２１３５、エンコーダ読取ヘッドアセンブリ２１２２、およびアジマスモータアセンブリ２１２５まで配線される。他の電線は、スリップリングアセンブリ２１３０の内側部分２１３２まで配線される。内側部分２１３２は支柱アセンブリ２１１０に取り付けられ、その結果、安定したままになる。外側部分２１３１はヨークアセンブリ２１４０に取り付けられ、その結果、内側部分２１３２に対して回転する。スリップリングアセンブリ２１３０は、内側部分２１３２に対して外側部分２１３１が回転するときに低インピーダンスの電気的接触が可能になるように設計される。
【００４８】
天頂アセンブリ２１４０は、ヨーク筐体２１４２、天頂エンコーダアセンブリ２１５０、左天頂ベアリング２１４４Ａ、右天頂ベアリング２１４４Ｂ、天頂モータアセンブリ２１５５、天頂スリップリングアセンブリ２１６０、および天頂回路基板２１６５を備える。
【００４９】
天頂エンコーダアセンブリ２１５０の目的は、ヨーク筐体２１４２に対するペイロードフレーム２１７２の回転角を正確に測定することである。天頂エンコーダアセンブリ２１５０は、天頂エンコーダディスク２１５１および天頂読取ヘッドアセンブリ２１５２を備える。エンコーダディスク２１５１はペイロード筐体２１４２に取り付けられ、読取ヘッドアセンブリ２１５２はヨーク筐体２１４２に取り付けられる。天頂読取ヘッドアセンブリ２１５２は、１つ以上の読取ヘッドが上に固定された回路基板を備える。読取ヘッドから送出されたレーザ光は、エンコーダディスク２１５１上の微細格子線に反射する。エンコーダ読取ヘッド（１つ以上）上の検出器によって捕捉された反射光が処理されて、固定読取ヘッドに対する回転エンコーダディスクの角度が求められる。
【００５０】
天頂モータアセンブリ２１５５は、アジマスモータ回転子２１５６およびアジマスモータ固定子２１５７を備える。天頂モータ回転子２１５６は、ペイロードフレーム２１７２の軸に直接取り付けられた永久磁石を備える。天頂モータ固定子２１５７は、所定の磁界を発生する界磁巻線を備える。この磁界は、回転子磁石と相互作用して所望の回転運動を発生させる。天頂モータ固定子２１５７は、ヨークフレーム２１４２に取り付けられる。
【００５１】
天頂回路基板２１６５は、エンコーダおよびモータなどの天頂構成要素で必要とされる電気的機能を実現する１つ以上の回路基板である。天頂スリップリングアセンブリ２１６０は、外側部分２１６１および内側部分２１６２を含む。電線束２１６８がアジマス外側スリップリング２１３１から出てきており、電力または信号を搬送し得る。電線束２１６８の電線の一部は、回路基板上のコネクタまで導かれ得る。図１０に示された例では、電線は、天頂回路基板２１６５、天頂モータアセンブリ２１５０、およびエンコーダ読取ヘッドアセンブリ２１５２まで配線される。他の電線は、スリップリングアセンブリ２１６０の内側部分２１６２まで配線される。内側部分２１６２はヨークフレーム２１４２に取り付けられ、その結果、天頂角度ではなくアジマス角度の回転をする。外側部分２１６１はペイロードフレーム２１７２に取り付けられ、その結果、天頂角度とアジマス角度の両方の回転をする。スリップリングアセンブリ２１６０は、内側部分２１６２に対して外側部分２１６１が回転するときに低インピーダンスの電気的接触が可能になるように設計される。ペイロードアセンブリ２１７０は、主光学装置アセンブリ２１８０、および副光学装置アセンブリ２１９０を含む。
【００５２】
図１１は、寸法測定電子処理システム１５００を表すブロック図であり、このシステムは、レーザトラッカ電子処理システム１５１０、周辺要素１５８２、１５８４、１５８６、コンピュータ１５９０、ならびに図でクラウドとして表された他のネットワーク化構成要素１６００を含む。例示的なレーザトラッカ電子処理システム１５１０は、マスタプロセッサ１５２０、ペイロード機能部電子回路１５３０、アジマスエンコーダ電子回路１５４０、天頂エンコーダ電子回路１５５０、ディスプレイおよびユーザインターフェース（ＵＩ）電子回路１５６０、取外し可能記憶ハードウェア１５６５、無線認証（ＲＦＩＤ）電子回路、およびアンテナ１５７２を含む。ペイロード機能部電子回路１５３０は、６ＤＯＦ電子回路１５３１、カメラ電子回路１５３２、ＡＤＭ電子回路１５３３、位置検出器（ＰＳＤ）電子回路１５３４およびレベル電子回路１５３５が含まれるいくつかのサブ機能部を含む。サブ機能部のほとんどは、例えばデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）または利用者書込可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）でよい少なくとも１つのプロセッサユニットを有する。電子ユニット１５３０、１５４０、および１５５０は、レーザトラッカの中におけるこれらの位置の故に、図示のように別々にされている。一実施形態では、ペイロード機能部１５３０は図９および図１０のペイロード２１７０の中に置かれ、アジマスエンコーダ電子回路１５４０はアジマスアセンブリ２１１０の中に置かれ、天頂エンコーダ電子回路１５５０は天頂アセンブリ２１４０の中に置かれる。
【００５３】
多くのタイプの周辺デバイスがあり得るが、図には３つのそのようなデバイス、すなわち温度センサ１５８２、６ＤＯＦプローブ１５８４、ならびに例えばスマートフォンであり得る携帯情報端末１５８６が示されている。レーザトラッカは、カメラなどの視覚システムを用いて、また６ＤＯＦプローブ１５８４などの協働ターゲットに対するレーザトラッカの距離読取値および角度読取値を用いて、アンテナ１５７２を介する無線通信を含む種々の手段としての周辺デバイスと通信することができる。
【００５４】
一実施形態では、別個の通信バスがマスタプロセッサ１５２０から電子ユニット１５３０、１５４０、１５５０、１５６０、１５６５、および１５７０のそれぞれへ行く。各通信ラインは、例えば、データライン、クロックラインおよびフレームラインを含む３つのシリアルラインを有し得る。フレームラインは、電子ユニットがクロックラインに注意を払うべきかどうかを表示する。注意が払われるべきとフレームラインが表示した場合、電子ユニットは、データラインの現在の値を各クロック信号において読み取る。クロック信号は、例えばクロックパルスの立上がりと一致し得る。一実施形態では、情報は、パケットの形でデータラインを通じて伝送される。一実施形態では、各パケットはアドレス、数値、データメッセージ、およびチェックサムを含む。アドレスは、電子ユニット内でデータメッセージがどこへ向けられるべきかを表示する。その場所は、例えば、電子ユニット内のプロセッササブルーチンに該当する。数値は、データメッセージの長さを表示する。データメッセージはデータ、または電子ユニットが実行する命令を含む。チェックサムは、通信ラインを介して誤りが伝送される確率を最小限にするために使用される数値である。
【００５５】
一実施形態では、マスタプロセッサ１５２０は情報パケットを、バス１６１０を介してペイロード機能部電子回路１５３０まで、バス１６１１を介してアジマスエンコーダ電子回路１５４０まで、バス１６１２を介して天頂エンコーダ電子回路１５５０まで、バス１６１３を介してディスプレイおよびＵＩ電子回路１５６０まで、バス１６１４を介して取外し可能記憶ハードウェア１５６５まで、またバス１６１６を介してＲＦＩＤおよび無線電子回路１５７０まで送出する。
【００５６】
一実施形態では、マスタプロセッサ１５２０はまたシンク（同期）パルスを電子ユニットのそれぞれにシンクバス１６３０を介して同時に送出する。シンクパルスは、レーザトラッカの複数の測定機能部で集められる値を同期させる手段となる。例えば、アジマスエンコーダ電子回路１５４０および天頂電子回路１５５０は、シンクパルスが受け取られるとすぐにこれらのエンコーダの値をラッチする。同様に、ペイロード機能部電子回路１５３０は、ペイロード内に含まれる電子回路で集められたデータをラッチする。６ＤＯＦ、ＡＤＭおよび位置検出器はすべて、シンクパルスが与えられたときにデータをラッチする。ほとんどの場合、カメラおよび傾斜計は、シンクパルス速度よりも遅い速度でデータを集めるが、シンクパルス時間の倍数でデータをラッチすることができる。
【００５７】
アジマスエンコーダ電子回路１５４０と天頂エンコーダ電子回路１５５０は互いに別にされ、また図９、図１０に示されたスリップリング２１３０、２１６０によってペイロード電子回路１５３０から別にされる。これが、図１１でバスライン１６１０、１６１１、および１６１２が別々のバスラインとして描写されている理由である。
【００５８】
レーザトラッカ電子処理システム１５１０は、外部コンピュータ１５９０と通信することができ、あるいはレーザトラッカ内で計算、表示およびＵＩ機能を可能にすることができる。レーザトラッカは、例えばイーサネットラインまたは無線接続であり得る通信リンク１６０６を介して、コンピュータ１５９０と通信する。レーザトラッカはまた、クラウドで表された他の要素１６００と通信リンク１６０２を介して通信することもでき、通信リンク１６０２は、イーサネットケーブルなどの１つ以上の電気ケーブル、および１つ以上の無線接続を含み得る。要素１６００の一例は、例えば関節アームＣＭＭである別の３次元試験計器であり、レーザトラッカによって再配置することができる。コンピュータ１５９０と要素１６００の間の通信リンク１６０４は、有線（例えばイーサネット）でも無線でもよい。遠隔のコンピュータ１５９０のところにいる作業者は、クラウド１６００で表されたインターネットにイーサネットまたは無線ラインを介して接続することができ、次に、コンピュータ１５９０は、マスタプロセッサ１５２０にイーサネットまたは無線ラインを介して接続する。このようにして使用者は、遠隔のレーザトラッカの動作を制御することができる。
【００５９】
本発明を例示的な諸実施形態に関して説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更を行うことができ、また諸実施形態の要素を等価物で置き換えてよいことが当業者には理解されよう。加えて、特定の状態または材料を本発明の教示に適合させるために、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく多くの修正を行うことができる。したがって、本発明は、本発明を実施するために企図されるベストモードとして開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に入るすべての実施形態を含むものである。さらに、第１、第２などの語の使用は何ら順序または重要性を示さず、むしろ、第１、第２などの語は１つの要素を別のものから区別するために使用される。さらに、１つの（ａ，ａｎ）などの語の使用は量の制限を示さず、むしろ言及された品目の少なくとも１つが存在することを示す。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年2月26日(2014.2.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光ビームを遠隔の逆反射体ターゲットに送出する座標測定デバイスであって、前記逆反射体ターゲットが、時間の関数である空間内位置を有し、前記第１のビームの一部分を第２のビームとして返す座標測定デバイスにおいて、
前記第１の光ビームを第１の方向に共に向ける第１のモータおよび第２のモータであって、前記第１の方向が、第１の軸のまわりの第１の回転角および第２の軸のまわりの第２の回転角によって決まり、前記第１の回転角が前記第１のモータによって生成され、前記第２の回転角が前記第２のモータによって生成される、第１のモータおよび第２のモータと、
前記第１の回転角を測定する第１の角度測定デバイス、および前記第２の回転角を測定する第２の角度測定デバイスと、
前記座標測定デバイスから前記逆反射体ターゲットまでの第１の距離を、第１の光検出器で受けた前記第２のビームの第１の部分の少なくとも一部は基づいて測定する距離計と、
位置検出器、および拡散器を含む位置検出器アセンブリであって、前記第２のビームの第２の部分が、前記拡散器を通過して前記位置検出器の上まで進み、前記位置検出器が、前記位置検出器上の前記第２の部分の位置に対応する第１の信号を生成するように構成される、位置検出器アセンブリと、
第２の信号を前記第１のモータへ送出し、第３の信号を前記第２のモータへ送出する制御システムであって、前記第２の信号および第３の信号が前記第１の信号の少なくとも一部に基づいており、前記第１のビームの前記第１の方向を前記逆反射体ターゲットの前記空間内位置に整合させるように構成された制御システムと、
前記逆反射体ターゲットの３次元座標を与えるプロセッサであって、前記３次元座標が前記第１の距離、前記第１の回転角、および前記第２の回転角に少なくとも一部は基づく、プロセッサと
を備えることを特徴とする座標測定デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の座標測定デバイスであって、前記拡散器がホログラフィック拡散器であることを特徴とする座標測定デバイス。
【請求項３】
請求項１に記載の座標測定デバイスであって、
前記位置検出器アセンブリは、さらに、レンズと空間フィルタを有し、前記レンズが正焦点距離を有し、前記空間フィルタが、前記レンズから前記レンズ焦点距離とほぼ等しい第２の距離のところに配置され、前記空間フィルタが前記レンズと前記位置検出器の間に配置される、ことを特徴とする座標測定デバイス。
【請求項４】
第１の光ビームを遠隔の逆反射体ターゲットに送出する座標測定デバイスであって、前記逆反射体ターゲットが、時間の関数である空間内位置を有し、前記第１のビームの一部分を第２のビームとして返す座標測定デバイスにおいて、
前記第１の光ビームを第１の方向に共に向ける第１のモータおよび第２のモータであって、前記第１の方向が、第１の軸のまわりの第１の回転角および第２の軸のまわりの第２の回転角によって決まり、前記第１の回転角が前記第１のモータによって生成され、前記第２の回転角が前記第２のモータによって生成される、第１のモータおよび第２のモータと、
前記第１の回転角を測定する第１の角度測定デバイス、および前記第２の回転角を測定する第２の角度測定デバイスと、
前記座標測定デバイスから前記逆反射体ターゲットまでの第１の距離を、第１の光検出器で受けた前記第２のビームの第１の部分の少なくとも一部は基づいて測定する距離計と、
位置検出器、レンズ、および空間フィルタを含む位置検出器アセンブリであって、前記レンズが正焦点距離を有し、前記空間フィルタが、前記レンズから前記レンズ焦点距離とほぼ等しい第２の距離のところに配置され、前記空間フィルタが前記レンズと前記位置検出器の間に配置され、前記第２のビームの第２の部分が、前記レンズおよび空間フィルタを通過して前記位置検出器の上まで進み、前記位置検出器が、前記位置検出器上の前記第２の部分の位置に対応する第１の信号を生成するように構成される、位置検出器アセンブリと、
第２の信号を前記第１のモータへ送出し、第３の信号を前記第２のモータへ送出する制御システムであって、前記第２の信号および第３の信号が前記第１の信号の少なくとも一部に基づいており、前記第１のビームの前記第１の方向を前記逆反射体ターゲットの前記空間内位置に整合させるように構成された制御システムと、
前記逆反射体ターゲットの３次元座標を与えるプロセッサであって、前記３次元座標が前記第１の距離、前記第１の回転角、および前記第２の回転角に少なくとも一部は基づく、プロセッサと
を備えることを特徴とする座標測定デバイス。
【請求項５】
請求項４に記載の座標測定デバイスであって、前記位置検出器アセンブリがさらに拡散器を含み、前記第２の光の前記第２の部分が前記拡散器を通過することを特徴とする座標測定デバイス。
【請求項６】
請求項５に記載の座標測定デバイスであって、前記拡散器がホログラフィック拡散器であることを特徴とする座標測定デバイス。
【国際調査報告】
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