(57)【要約】【課題】ミラーキューブの一回の設置で法線軸直交度を測定する。【解決手段】回転角度を調整可能な鉛直軸回りに回転する水平なステージ２の上に、隣り合う３つのミラー面１ａ，１ｂ，１ｃの各法線軸が水平面から略同角度になるようにミラーキューブ１を保持する。そして、第１のミラー面をセオドライト５でコリメーションし、セオドライトのアジマス角をリセットして、ステージの回転角度とエレベーション角を測定する。同様に、第２，第３のミラー面がセオドライトでコリメーションできるようにステージを水平面でそれぞれ120度回転させてステージの回転角度とエレベーション角を調整する。得られたステージの回転角度とエレベーション角に基づいてミラーキューブの法線軸直交度を確認する。【選択図】図１
2007232654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転角度を調整可能な鉛直軸回りに回転する水平なステージの上に、隣り合う３つのミラー面の各法線軸が水平面から略同角度になるようにミラーキューブを保持する第１段階と、
第１の前記ミラー面をセオドライトでコリメーションし、前記セオドライトのアジマス角をリセットして、前記ステージの回転角度とエレベーション角を測定するする第２段階と、
第２の前記ミラー面が前記セオドライトでコリメーションできるように前記ステージを水平面で120度回転させて前記ステージの回転角度とエレベーション角を調整する第３段階と、
第３の前記ミラー面が前記セオドライトでコリメーションできるように前記ステージを水平面で120度回転させて前記ステージの回転角度とエレベーション角を調整する第４段階と、
前記第２段階，前記第３段階および前記第４段階で得られた前記ステージの回転角度とエレベーション角に基づいて前記ミラーキューブの法線軸直交度を確認する第５段階とを有することを特徴とする３面ミラーキューブの法線軸直交度確認方法。
【請求項２】
前記ミラーキューブは、前記ステージ上に固定されたミラー置き台の上面において逆三角錐状に穿設された穿設口に、ミラー面以外の３面が嵌め込まれて前記保持されることを特徴とする請求項１記載の３面ミラーキューブの法線軸直交度確認方法。
【請求項３】
前記ミラーキューブは、前記ステージ上に固定された台座付きミラー置き台の傾斜面に取り付けられた台座部の表面と底面が全面的に一体化されて、前記保持されることを特徴とする請求項１記載の３面ミラーキューブの法線軸直交度確認方法。
【請求項４】
前記ミラーキューブの中心を前記ステージ中心線軸と一致させることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の３面ミラーキューブの法線軸直交度確認方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミラーキューブにおける隣り合う３面のミラー面の各法線軸の直交度および相対関係の確認方法に関する。各法線軸の直交度および相対関係が認識できたミラーキューブは、例えば人工衛星の座標系基準やそれに搭載される光学センサの指向方向を地上で３方向から光学的に確認するために、人工衛星等に装着され、そのミラー面の法線軸を光学的な装置で測定した結果を座標系基準や指向方向に置き換えることに利用されている。このため、製造加工されたミラーキューブは、３つのミラー面の法線軸の各直交度について予め確認されることが必要である。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のミラーキューブの隣り合うミラー２面の各法線軸の直交度および相対関係を確認するには、複雑な周辺装置を配置し、それらの内の回転角度を検出できる回転ステージ上にミラーキューブを固定し、それを９０度回転させる前後において、各ミラー面をレーザ干渉計でマークの位置測定を行なって、ミラー２面の直交度・相対関係を確認している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図７は、従来の３面ミラーキューブの法線軸直交度の測定形態の見取図を示し、ミラーキューブ１を回転ステージ２の上に置いた一例である。この置き方の場合、ミラー面１ａと、ミラー面１ｂの直交度を測定することができる。しかし、残りのミラー面１ｃが鉛直方向を向いているため、この面に対してはレーザ干渉計による測定を行なうことができない。従来技術でこの面を測定しようとした場合、鉛直方向の真上にレーザ干渉計を備える必要がある。
【０００４】
図８は、従来の測定方法を用いて、３面の直交度を確認する場合に必要なミラーキューブ１の３通りの置き方を示すものである。この置き方の順序は特に規定する必要はないが、先ず、図８（Ａ）では、ミラー面１ｃが鉛直方向を向いており、ミラー面１ａとミラー面１ｂの測定が行なえる状態図である。
【０００５】
次に、図（Ｂ）では、ミラー面１ａが鉛直方向を向いており、ミラー面１ｂとミラー面１ｃの測定が行なえる状態図である。最後に、図（Ｃ）は、ミラー面１ｂが鉛直方向を向いており、ミラー面１ａとミラー面１ｃの測定が行なえる状態図である。なお、図８（Ａ），図（Ｂ），図（Ｃ）において、それぞれミラー面１ｃ，ミラー面１ａ，ミラー面１ｂが回転ステージ２の面に接するようにしてもよい。
【０００６】
【特許文献１】特開平２−１２６１０４号公報（第３頁−第４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来の３面ミラーキューブの法線軸直交度の確認方法では、隣り合う２面の測定をする場合、残る１面は回転ステージに接しているか鉛直方向を向いているため、ミラーキューブの一つの置き方で３面を測定することができないので、隣り合う３面の各法線軸の直交度を確認するためには、ミラーキューブをこのような置き方を３通り行ない、その都度に回転前後の測定を行なわなければならないという問題点がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、ミラーキューブの置き換えをすることなく、一度の置き方で、その隣り合うミラー３面の法線軸を測定することにより測定を迅速化した３面ミラーキューブの法線軸直交度の確認方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の３面ミラーキューブの法線軸直交度確認方法は、回転角度を調整可能な鉛直軸回りに回転する水平なステージの上に、隣り合う３つのミラー面（図１の１ａ，１ｂ，１ｃ）の各法線軸（図１の３ａ，３ｂ，３ｃ）が水平面から略同角度になるようにミラーキューブ（図１の１）を保持する第１段階と、第１のミラー面をセオドライト（図１の５）でコリメーションし、セオドライトのアジマス角をリセットして、ステージ（図１の２）の回転角度とエレベーション角を測定するする第２段階と、第２のミラー面がセオドライトでコリメーションできるようにステージを水平面で120度回転させてステージの回転角度とエレベーション角を調整する第３段階と、第３のミラー面がセオドライトでコリメーションできるようにステージを水平面で120度回転させてステージの回転角度とエレベーション角を調整する第４段階と、第２段階，第３段階および第４段階で得られたステージの回転角度とエレベーション角に基づいてミラーキューブの法線軸直交度を確認する第５段階とを有することを特徴とする。
【００１０】
より具体的には、ミラーキューブは、ステージ上に固定されたミラー置き台の上面において逆三角錐状に穿設された穿設口に、ミラー面以外の３面が嵌め込まれて保持されることを特徴とする。
【００１１】
また、ミラーキューブは、ステージ上に固定された台座付きミラー置き台の傾斜面に取り付けられた台座部の表面と底面が全面的に一体化されて、保持されることを特徴とする。
【００１２】
更に、ミラーキューブの中心をステージ中心線軸と一致させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、ミラーキューブを鉛直軸回りに回転させるだけで、かつセオドライトの測定角度を略一定の方向で３面のミラー法線軸が測定できるようにミラーキューブを保持することとしたため、測定を迅速化することができるという第１の効果を有する。
【００１４】
また、ミラーキューブの設置が一回で済むため、数回設置することによる誤差要因が無くなり、信頼性の高い測定結果が得られるという第２の効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明による３面ミラーキューブの法線軸直交度の測定形態の見取図を示す。
【００１６】
図１を参照すると、この装置は、立方体のミラー置き台４を回転角度が認識できる回転ステージ２上の中央に設置する。ミラー置き台４の上面は、その中心が三角錐の尖端となるように逆三角錐状に穿設されている。そして、この穿設口に、隣り合う３面のミラー面１ａ，１ｂ，１ｃを有するミラーキューブ１のミラー面以外の３面が嵌め込まれる。
【００１７】
ミラー面１ａ，１ｂ，１ｃのミラー法線軸３ａ，３ｂ，３ｃを測定するために、セオドライトスタンド５ａに支持されたセオドライト５が周囲に配置される。ミラー法線軸３ａ，３ｂ，３ｃそれぞれと水平面６との各俯角７は35.2644度(理想値)とされる。なお、セオドライトとは、光学的測定機能を兼ね備えたトランシットであり、被測定物の任意の位置・方向にそれを向けた時の鉛直軸回りの角度（Ａｚ角：アジマス角）と、鉛直軸からの倒れ角度（ＥＬ角：エレベーション角）を測定できる光学測定装置として知られている。
【００１８】
図２は、図１におけるミラー置き台上面の穿設口を示す図であって、図２（Ａ）はミラー置き台４の上面図を示す。ミラーキューブ１の中心は回転ステージ中心線２ａ上に位置する。図２（Ｂ）は図２（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図、図２（Ｃ）はＢ−Ｂ断面図を示す。このような逆三角錐状の穿設口にミラーキューブ１のミラー面以外の３面が嵌め込むことで、ミラーキューブ１を安定化し固定させることができる。また、セオドライト５によってミラー法線軸３ａ，３ｂ，３ｃを測定した時に確認できる各俯角７は、略35.2644度になることを特徴としている。すなわち、図２（Ｂ）および図２（Ｃ）に示すように、逆三角錐状の穿設口の頂角は90度、底辺側仰角は54.7356度である。
【００１９】
図３は、図１に示した測定形態によるミラー面１ａ，１ｂ，１ｃの直交度を確認する測定方法を示す。図３において、先ず、セオドライト５でミラー面１ａをコリメーションし、セオドライト５のアジマス(Az)角を、90°00′00″にリセットし、回転ステージ２の読み値：R1とエレベーション(EL)角：EL1を測定する。
【００２０】
次に、セオドライト５でミラー面１ｂがコリメーションできるように、回転ステージ２を矢印の方向へ120度回転させ、かつセオドライト５のアジマス(Az)角とエレベーション(EL)角を調整する。そし，この時の回転ステージ２の読み値：R2、アジマス(Az)角：Az2とエレベーション(EL)角：EL2を測定する。最後に、ミラー面１ｃがコリメーションできるように、回転ステージ２を矢印の方向へ120度回転させ、かつセオドライト５のアジマス(Az)角とエレベーション(EL)角を調整する。そしてこの時の回転ステージ２の読み値：R3とアジマス(Az)角：Az3とエレベーション(EL)角：EL3を測定する。
【００２１】
図４は、ミラー法線軸３ａ，３ｂ，３ｃの直交度を確認するために、図３の角度関係を任意の座標系８に置き換えたものである。ここでは、ミラー法線軸３ａ，３ｂ，３ｃの交点を座標系８の原点９とし、かつミラー法線軸３ｃを＋Ｘ軸上に設定することで、ミラー法線軸３ａ，３ｂ，３ｃの直交度を確認する任意の座標系８とする。さらに、原点９からのミラー法線軸３ａ，３ｂ，３ｃに沿う単位ベクトル１０の座標点１２，１３，１１とした。座標点１１，１２，１３の座標値は、幾何学の教えるところにより下記のように表すことができる。
【００２２】
１１の座標値（X,Y,Z）  ：（Cos(EL1-90°), ０, Sin(EL1-90°)）
１２の座標値（X,Y,Z）  ：（-L2・Sin(θ2),L2・Cos (θ2), Sin(EL2-90°)）
１３の座標値（X,Y,Z）  ：（-L3・Sin(θ3),-L3・Cos (θ3), Sin(EL3-90°)）
ここで、L2 ＝ Cos(EL2 - 90°)
θ2 ＝ R2 - R1 - Az2
L3 ＝ Cos(EL3 - 90°)
θ3 ＝ 180°- R3 + R1 + Az3
そして、これらの座標値について座標変換などを行うことによって、ミラー法線軸３ａ，３ｂ，３ｃの直交度を確認することができる。
【００２３】
［発明の他の実施の形態］
図５は、ミラーキューブが搭載される機器の形態や環境に適合するように、緊締具などで締結するための取付け用穴１４が開けられた台座部１５と一体となった台座付きミラーキューブ１６を例示する見取図である。図１に示したミラーキューブ１と異なり、台座付きミラーキューブ１６の底面は台座部１５の表面と全面的に一体化されている。
【００２４】
図６は、台座付きミラーキューブ１６のミラー法線軸３ａ，３ｂ，３ｃの直交度を確認するために、台座付きミラー置き台１７にミラーキューブ１６を取り付けた場合の状態図である。この場合も、台座付きミラー置き台１７を回転ステージ２上に設置する際、台座付きミラーキューブ中心１６ａは回転ステージ中心線２ａ上に位置させる必要がある。台座付きミラー置き台１７が台座付きミラーキューブ１６に接する傾斜面の鉛直線に対する傾斜角は、例えば、54.7356度とされる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による３面ミラーキューブの法線軸直交度の測定形態の見取図
【図２】図１におけるミラー置き台上面の穿設口を示す図
【図３】図１に示した測定形態によるミラー面の直交度を確認する測定方法を示す図
【図４】図３の角度関係を任意の座標系８に置き換えたことを示す図
【図５】取付け用の台座部と一体となったミラーキューブの他の例を示す見取図
【図６】図５のミラーキューブを台座付きミラー置き台に取り付けた状態図
【図７】従来の３面ミラーキューブの法線軸直交度の測定形態の見取図
【図８】従来の測定方法におけるミラーキューブの３通りの置き方を示す図
【符号の説明】
【００２６】
１              ミラーキューブ
１ａ,１ｂ,１ｃ  ミラー面
２              回転ステージ
２ａ            回転ステージ中心線
３ａ,３ｂ,３ｃ  ミラー法線軸
４              ミラー置き台
４ａ            底点
５              セオドライト
６              水平面
７              俯角
８              任意の座標系
９              原点
１０            単位ベクトル
１１,１２,１３  座標点
１４            取付け用穴
１５            台座部
１６            台座付きミラーキューブ
１７            台座付きミラー置き台
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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