(57)【要約】【課題】  ターゲットが移動するとき、レーザービームをターゲットに追従させる駆動源を駆動させる場合に、クロストークの発生を抑え安定したサーボをかけられるようにするレーザートラッカーを提供する。【解決手段】  レーザートラッカーは、レーザー光源と、レーザービームを直交する２軸回りにそれぞれ角度調整可能な角度調整手段と、反射光の位置情報を認識する受光部７と、ターゲットまでの距離を測定する測定手段とを有する。さらに、プログラマブルゲインアンプ１７に設定されたゲインに基づいて、角度調整手段による角度を制御する制御手段５と、調整するレーザービームの角度情報から、受光部７におけるレーザービームの２つの角度成分のクロストーク量を演算し、そのクロストーク量を打ち消すゲインを求めてプログラマブルゲインアンプ１７に設定するゲイン指令手段１６とを有する。【選択図】      図３
2012112919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定物上に設けられた一つのターゲットの空間座標を求めるレーザートラッカーであって、
前記ターゲットに対しレーザービームを照射するレーザー光源と、
移動するターゲットに対し、前記レーザービームを直交する２軸回りにそれぞれ角度調整可能な角度調整手段と、
前記ターゲットで反射されたレーザービームの反射光の位置情報を認識する受光部と、
前記ターゲットで反射されたレーザービームの反射光を受光し、前記レーザー光源の照射するレーザービームと受光した反射光とから前記ターゲットまでの距離を測定する測定手段と、
前記受光部で認識された位置情報から可変ゲイン設定部に設定されたゲインに基づいて、前記角度調整手段による角度を制御する制御手段と、
前記角度調整手段で調整するレーザービームの角度情報から、前記受光部におけるレーザービームの２つの角度成分のクロストーク量を演算し、そのクロストーク量を打ち消すゲインを求めて前記可変ゲイン設定部に設定するゲイン指令手段と、を有することを特徴とするレーザートラッカー。
【請求項２】
請求項１において、前記可変ゲイン設定部はプログラマブルゲインアンプであり、前記ゲイン指令手段は、前記プログラマブルゲインアンプに、求めたゲインを指令するものとしたレーザートラッカー。
【請求項３】
請求項１において、前記可変ゲイン設定部は乗算器であり、制御手段は、ゲインに相当する電圧を前記乗算器を用いて信号に乗じたものとしたレーザートラッカー。
【請求項４】
請求項１において、前記可変ゲイン設定部は、マイクロコンピュータ、パーソナルコンピュータ、およびプログラマブルロジックコントローラのいずれか一つと、ＡＤコンバータと、ＤＡコンバータとを含み、制御手段は、ＡＤコンバータから入力した信号に、適切なゲインを持たせて、ＤＡコンバータで出力するものとしたレーザートラッカー。
【請求項５】
請求項１において、前記可変ゲイン設定部は、ゲインを変更可能なスイッチであるレーザートラッカー。
【請求項６】
請求項１において、前記制御手段は、前記角度調整手段の各軸の角度を検出する角度検出手段と、この角度検出手段の検出値を用いて前記角度調整手段を制御する各軸のフィードバック制御部を有し、前記可変ゲイン設定部は、前記角度情報によるゲインの変更に加えて、前記各軸のフィードバック制御部のゲインを調整するレーザートラッカー。
【請求項７】
請求項６において、前記制御手段は、サーボ系の状態を観察してゲインを自動的に変更可能としたレーザートラッカー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザートラッカーに関し、例えば、生産分野、計測分野において、素材、生産物や建築物、自然物等の物体の空間的座標を測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガイドとなるレーザー光の方向を、２軸のモータで制御し、移動するターゲットに追従させるレーザートラッキング技術が公知である（特許文献１）。この場合、モータに取り付けた２軸のエンコーダを用いて、移動するターゲットの空間的な方向を知ることができる。
ターゲットはレトロリフレクターあるいは単にリフレクターと呼ばれるそれぞれ直交する３枚の鏡を使用した反射鏡を用いるのが一般的である。このリフレクターは、どのような場合でも入射した方向に光を返すことができる。
【０００３】
また、レーザーで距離を測る技術は確立されており、例えば、アジレント社(旧ヒューレット・パッカード社)、レニショー社等のレーザー干渉計では、数メートルの距離を、ナノメートル単位の分解能で測定することができる（特許文献２）。
【０００４】
これら二つの技術を組み合わせた装置は、レーザートラッカーと称されて、その装置からターゲットまでの距離と空間的な角度を測定し、その装置を基準とした、ターゲットの空間位置を特定することが可能である。それらは、API(Automated Precision Inc.)社、FARO社等から商品化されており、その原理が公開されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−１６５１１４号公報
【特許文献２】特開平５−２６４２１５号公報
【特許文献３】特表２００３−５０６６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１に示すレーザートラッカーにおいて、ターゲットの座標(X,Y,Z)は、レーザー光で測定した距離 L とその空間的な角度（θ、ψ）の3つの数値から決定することができる。この測定の場合、ターゲットを、ある基準点から非測定物まで移動させ、その間、角度（θ、ψ）をターゲットの方向に従って連続的に追従させる必要がある。
【０００７】
ターゲットが水平方向に移動した場合、レーザービームをターゲットに追従させるためθ軸モータ９を回転させなければならない。このθ軸モータ９の回転に伴い、レーザー光源２、測長器４、受光部７、およびハーフミラー８（以下、「受光部等」と称す）を、θ軸モータ９と同時に回転させなければならない。受光部等を回転させない場合、θ軸モータ９の回転につれ、θ、ψ方向に分離させなければならない受光部７でのレーザービームの位置の変化情報が、交じり合って分離できなくなる。その結果、角度θが大きくなると、サーボ系が発振するなどの悪影響を与える。
そのため、一般的なレーザートラッカーにおいて、受光部等をθ軸モータ９と同時に回転させる機構が必要になるが、回転部分が複雑になり、ケーブルの処理が困難になるなどの問題がある。
【０００８】
角度θが０で、ターゲットがＹ軸方向に動いた場合、受光部７上のレーザービームの軌跡は、図４に示すように、受光部７上のＹ軸方向に平行に動く。そのため、受光部７上のレーザービームの軌跡の移動量を（ｘ，ｙ）、電圧への変換率をｅとすると、受光部７の出力（Ｘ，Ｙ）は、
【０００９】
【数１】
2012112919.tif 000003
となる。
【００１０】
次に、角度θが必ずしも０でなく、受光部等がθ軸モータ９の回転角度θと同期して回転しない場合の、受光部７上のレーザービームの軌跡を、図４を用いて説明する。
先ず、θ軸モータ９が角度θだけ回転した場合、受光部７上のｘ方向、ｙ方向のレーザービームの軌跡はθだけ回転する。すると、ｘ方向のレーザービームの軌跡は、ｘcosθと−ｘsinθに、また、ｙ方向のレーザービームの軌跡は、ｙcosθとｙsinθにそれぞれ分解される。
したがって、受光部７上のレーザービームの軌跡の移動量を（ｘ，ｙ）、電圧への変換率をｅとすると、受光部７の出力（Ｘ，Ｙ）は、
【００１１】
【数２】
2012112919.tif 000004
となる。
この場合、sinθ分だけ、ｘからＹに、また、ｙからＸにクロストークが発生し、θが大きくなると、制御が不安定になるなどの問題が発生する。
【００１２】
この発明の目的は、ターゲットが移動するとき、レーザービームをターゲットに追従させる駆動源を駆動させる場合に、クロストークの発生を抑え安定したサーボをかけられるようにするレーザートラッカーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明のレーザートラッカーは、測定物上に設けられた一つのターゲットの空間座標を求めるレーザートラッカーであって、前記ターゲットに対しレーザービームを照射するレーザー光源と、移動するターゲットに対し、前記レーザービームを直交する２軸回りにそれぞれ角度調整可能な角度調整手段と、前記ターゲットで反射されたレーザービームの反射光の位置情報を認識する受光部と、前記ターゲットで反射されたレーザービームの反射光を受光し、前記レーザー光源の照射するレーザービームと受光した反射光とから前記ターゲットまでの距離を測定する測定手段と、前記受光部で認識された位置情報から可変ゲイン設定部に設定されたゲインに基づいて、前記角度調整手段による角度を制御する制御手段と、前記角度調整手段で調整するレーザービームの角度情報から、前記受光部におけるレーザービームの２つの角度成分のクロストーク量を演算し、そのクロストーク量を打ち消すゲインを求めて前記可変ゲイン設定部に設定するゲイン指令手段と、を有することを特徴とする。
前記位置情報とは、受光部上での直交する２軸方向におけるレーザースポットの変位量を表すものである。
【００１４】
この構成によると、レーザー光源から発せられたレーザービームは、角度調整手段を経由してターゲットに到達する。このターゲットで反射された反射光は、略同じ経路を通り照射元のレーザートラッカーに戻る。測定手段は、前記反射光を受光し、レーザー光源の照射するレーザービームと受光した反射光とからターゲットまでの距離を測定する。ターゲットが移動するとき、制御手段は、受光部で認識された前記レーザービームの軌跡の移動量から、可変ゲイン設定部に設定されたゲインに基づいて、前記角度調整手段による角度を制御する。これにより、レーザービームをターゲットに追従させる。
【００１５】
ターゲットが例えば水平方向に移動する場合に、ゲイン指令手段は、角度調整手段で調整するレーザービームの角度情報から、受光部におけるレーザービームの軌跡の２つの角度成分のクロストーク量を演算する。レーザービームの角度情報が角度θである場合、受光部上のｘ方向、ｙ方向のレーザービームの軌跡はθだけ回転する。するとｘ方向のレーザービームの軌跡は、ｘcosθと−ｘsinθに、また、ｙ方向のレーザービームの軌跡は、ｙcosθとｙsinθにそれぞれ分解される。
したがって、受光部６上のレーザービームの軌跡の移動量を（ｘ，ｙ）、電圧への変換率をｅとすると、受光部６の出力（Ｘ，Ｙ）は、
【００１６】
【数３】
2012112919.tif 000005
となる。この場合、ｘからＹへのクロストーク量、ｙからＸへのクロストーク量は、ゲイン指令手段によりそれぞれsinθと求められる。受光部等を同期回転する回転機構を有することなく、角度調整手段の角度調整に伴い、直交する各軸方向の信号を分離するために、式（２）の行列式の逆行例を求めると、
【００１７】
【数４】
2012112919.tif 000006
となる。このように式（４）を適用することで、レーザービームをターゲットに追従させる場合に、クロストークの発生を抑え安定したサーボをかけることができる。
【００１８】
前記可変ゲイン設定部はプログラマブルゲインアンプであり、前記ゲイン指令手段は、前記プログラマブルゲインアンプに、求めたゲインを指令するものとしても良い。
前記可変ゲイン設定部は乗算器であり、制御手段は、ゲインに相当する電圧を前記乗算器を用いて信号に乗じたものとしても良い。
前記可変ゲイン設定部は、マイクロコンピュータ、パーソナルコンピュータ、およびプログラマブルロジックコントローラ（略称ＰＬＣ）のいずれか一つと、ＡＤコンバータと、ＤＡコンバータとを含み、制御手段は、ＡＤコンバータから入力した信号に、適切なゲインを持たせて、ＤＡコンバータで出力するものとしても良い。
【００１９】
前記可変ゲイン設定部は、ゲインを変更可能なスイッチを設けたものとしても良い。例えば、複数個のスイッチを用いる場合、移動するターゲットに対する角度を、スイッチと同数のエリアに分割して、それぞれのエリアで適切なゲインになるように各スイッチでのゲインを決定し、エリア毎に指定されたスイッチに切り替える。
【００２０】
前記制御手段は、前記角度調整手段の各軸の角度を検出する角度検出手段と、この角度検出手段の検出値を用いて前記角度調整手段を制御する各軸のフィードバック制御部を有し、前記可変ゲイン設定部は、前記角度情報によるゲインの変更に加えて、前記各軸のフィードバック制御部のゲインを調整するものであっても良い。
前記可変ゲイン設定部を、各軸のフィードバック制御部のゲインを調整する調整手段として用いる場合に、前記制御手段は、サーボ系の状態を観察してゲインを自動的に変更可能としても良い。この構成によると、サーボが発振気味の場合は、サーボゲインを自動的に小さく変更してサーボを安定方向に持っていくことができる。
【発明の効果】
【００２１】
この発明のレーザートラッカーは、測定物上に設けられた一つのターゲットの空間座標を求めるレーザートラッカーであって、前記ターゲットに対しレーザービームを照射するレーザー光源と、移動するターゲットに対し、前記レーザービームを直交する２軸回りにそれぞれ角度調整可能な角度調整手段と、前記ターゲットで反射されたレーザービームの反射光の位置情報を認識する受光部と、前記ターゲットで反射されたレーザービームの反射光を受光し、前記レーザー光源の照射するレーザービームと受光した反射光とから前記ターゲットまでの距離を測定する測定手段と、前記受光部で認識された位置情報から可変ゲイン設定部に設定されたゲインに基づいて、前記角度調整手段による角度を制御する制御手段と、前記角度調整手段で調整するレーザービームの角度情報から、前記受光部におけるレーザービームの２つの角度成分のクロストーク量を演算し、そのクロストーク量を打ち消すゲインを求めて前記可変ゲイン設定部に設定するゲイン指令手段とを有するため、ターゲットが移動するとき、レーザービームをターゲットに追従させる駆動源を駆動させる場合に、クロストークの発生を抑え安定したサーボをかけられるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の第１の実施形態に係るレーザートラッカーの原理を概略示す図である。
【図２】参考提案例に係るレーザートラッカーの制御系のブロック図である。
【図３】この発明の第１の実施形態に係るレーザートラッカーの制御系のブロック図である。
【図４】同レーザートラッカーの受光部が４分割フォトダイオードから成る場合の概略構成を示す図である。
【図５】同レーザートラッカーの受光部上のレーザービームの軌跡を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図５と共に説明する。
この実施形態に係るレーザートラッカーは、測定物上に設けられた一つのターゲットの動きに追従し、空間座標を求めるものである。以下の説明は、空間座標測定方法についての説明をも含む。図１に示すように、この例では、前記ターゲットＴｇは、測定物Ｗ上の一箇所に静止した状態で取り付けられるものである。ターゲットＴｇとして、例えば、球状のレトロリフレクターが用いられる。ただし、球状のレトロリフレクターに限定されるものではない。
【００２４】
レーザートラッカー１は、主に、レーザー光源２、角度調整手段３、測定手段４、および制御手段５を有する。レーザー光源２は、ターゲットＴｇにレーザービームＬｂを照射させるものであり、測定手段４は、前記ターゲットＴｇで反射したレーザービームＬｂを用いて前記ターゲットＴｇまでの距離を測定するものである。測定手段４として、例えば、干渉計または絶対距離計等から成る測長器が使用される。前記レーザー光源２および測長器は、一体化した機器であるレーザー測長器を構成して例えば筒状のケーシング６の内部に収容される。
【００２５】
前記角度調整手段３は、移動するターゲットＴｇに対し、レーザービームＬｂを直交する２軸回りにそれぞれ角度調整可能なものであり、光学機器を含む。
前記光学機器は、ハーフミラー８、θ軸モータ９，角度検出手段であるθ軸エンコーダ１０、ψ軸モータ１１，角度検出手段であるψ軸エンコーダ１２、およびミラー１３を有する。θ軸モータ９，ψ軸モータ１１におけるθ軸（Ｙ軸），ψ軸（Ｘ軸）は直交する２軸であり、θ軸が筒状の前記ケーシング６の軸心と平行に配置される。ケーシング６の上端部に、θ軸モータ９およびθ軸エンコーダ１０が設けられ、前記θ軸モータ９を介して回転体１４が回転駆動可能に支持されている。
【００２６】
したがって、回転体１４は、ケーシング６の上端部においてこのケーシング６に対し相対的にθ軸回りに角変位可能に構成されている。回転体１４の上端部に、凹形状のフレーム１５を介してθ軸モータ１１およびθ軸エンコーダ１２が支持されている。ψ軸モータ１１およびψ軸エンコーダ１２の軸心は、θ軸に直交するψ軸に平行であり、前記ミラー１３は、このψ軸モータ１１およびψ軸エンコーダ１２の軸に角変位可能に支持されている。なお、ケーシング６の上端部、回転体１４、およびフレーム１５には、レーザービーム（反射光も含む）Ｌｂを通す孔ｈが形成されている。
【００２７】
レーザー光源２から発せられたレーザービームＬｂは、ハーフミラー８を透過し、ミラー１３で反射した後前記ターゲットＴｇに到達する。このターゲットＴｇで反射したレーザービームＬｂつまり反射光は、略同じ経路を通り照射元のレーザートラッカー１に戻り、前記ハーフミラー８で反射され、ケーシング６内に配置された受光部７に到達する。この受光部７は、レーザービームＬｂの反射光の位置情報、つまり反射光の基準位置に対する位置ずれ量を認識するものであり、例えば、半導体位置検出素子（略称ＰＳＤ）または４分割フォトダイオード等により構成される。前記反射光の「位置情報」とは、受光部７上での直交する２軸方向におけるレーザースポットの変位量を表す。制御手段５は、この受光部７に到達した反射光が同受光部７の中心に戻るように、θ軸モータ９，ψ軸モータ１１を制御する。
【００２８】
受光部７が、例えば、二次元の半導体位置検出素子から成る場合、受光部表面に到達したレーザースポットにおける受光部表面上の中心位置等の、基準位置に対する直交２軸方向（Ｘ，Ｙ軸方向）の位置ずれ量として、座標（ｘ，ｙ）にて表される電流が得られる。座標（ｘ，ｙ）のｘは、受光部表面上のレーザースポットのうちＸ軸方向の位置ずれ量のみを示し、座標（ｘ，ｙ）のｙは、受光部表面上のレーザースポットのうちＹ軸方向の位置ずれ量のみを示す。この電流は電圧に変換されて後述するプログラマブルゲインアンプ１７（図３）に入力される。レーザービームＬｂがターゲットＴｇの中心から外れると、受光部表面に到達するレーザースポットは、半導体位置検出素子から外れエラー信号が生成される。多数の空間座標を求めるためにターゲットＴｇを移動させ、レーザートラッカー１でターゲットＴｇの動きを追尾させる場合に、前記受光部７からの位置データにより、各ターゲットＴｇの中心をレーザービームＬｂで追尾し得る。
【００２９】
図４に示すように、受光部７が、例えば、４分割フォトダイオードから成る場合、受光部表面に到達したレーザースポットの投影像の重心位置の変化を計測する。つまり４分割の各領域のフォトダイオードの差動出力から変位を電圧として計測する。フォトダイオードの４分割の各領域の出力（電流値）を受光部表面上の時計回りにＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとすると、受光部表面上の基準位置に対する直交２軸方向の位置ずれ量のうち、Ｘ軸方向の変位が（Ｂ＋Ｃ）−（Ｄ＋Ａ）として表され、Ｙ軸方向の変位が（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）として表される。これらＸ，Ｙ軸方向の変位は、前記二次元の半導体位置検出素子の場合と同様に、電圧に変換されてプログラマブルゲインアンプ１７（図３）に入力される。
前記レーザートラッカー１に戻った反射光の一部は、ハーフミラー８で反射されずに前記測長器に入り、この測長器は、反射光を受光しレーザー光源２の投光するレーザービームＬｂと受光した反射光とからターゲットＴｇまでの距離を測定する。
【００３０】
図３に示すように、制御手段５は、ゲイン指令手段１６と、可変ゲイン設定部としてのプログラマブルゲインアンプ１７と、θ軸制御部１８と、ψ軸制御部１９と、θ軸ドライバ２０と、ψ軸ドライバ２１とを有する。これらθ軸制御部１８，ψ軸制御部１９は、例えばマイクロコンピュータやその他の電子機器で構成される。θ軸制御部１８，ψ軸制御部１９は、それぞれ受光部７からの信号に基づいて、θ軸ドライバ２０，ψ軸ドライバ２１に、常にレーザービームＬｂが受光部中心に戻るように指令する。θ軸モータ９，ψ軸モータ１１は指令値に基づいてミラー１３を直交するθ軸，ψ軸回りに角変位させる。これによりミラー１３を常に適切な方向に向ける。なお参考提案例として図２には、ゲイン指令手段１６、およびプログラマブルゲインアンプ１７が設けられていない制御手段を含むレーザートラッカーの制御系のブロック図が示されている。この場合、θ軸制御部１８、ψ軸制御部１９には、それぞれ、固定されたゲインΚθ、Κψが設定されている。この参考提案例の制御手段は、受光部表面に到達したレーザースポットの位置ずれ量（電流）を電圧に変換した出力（Ｘ，Ｙ）に、それぞれゲインΚθ、Κψを用いて、角度調整手段３による角度を制御する。
【００３１】
図１に示すように、前記測長器およびθ軸エンコーダ１０，ψ軸エンコーダ１２には、演算手段２２が電気的に接続されている。この演算手段２２は、測長器により測定されたターゲットＴｇまでの距離の測定値と、θ軸エンコーダ１０，ψ軸エンコーダ１２の測定値より、ターゲットＴｇの空間座標を求める。
測定物Ｗの形状を測定するためには、多数の空間座標を求める必要がある。そのため、ターゲットＴｇを手動または自動的に移動させ、レーザートラッカー１をターゲットＴｇの動きに追尾させる。つまり移動するターゲットＴｇに対し、レーザービームＬｂの角度を変位させ、各位置のターゲットＴｇにレーザービームＬｂを照射させる。
【００３２】
本発明の実施形態では、レーザートラッカー１に、受光部等を同期回転する回転機構を持たせずに、θ軸モータ９の回転に伴い、直交するθ，ψ各軸方向の信号を分離して、安定したサーボがかけられるように、図２の制御回路に、後述の式（４）を適用できる構造にしている。その結果、図３に示すように、ゲイン指令手段１６とプログラマブルゲインアンプ１７を回路上に設けている。プログラマブルゲインアンプ１７は、ゲインの入力端子から入力されたゲインによって、増幅率を可変としたアンプである。受光部７の後段に、プログラマブルゲインアンプ１７を介して、θ軸制御部１８、ψ軸制御部１９が電気的に接続される。角度調整手段３のうち、角度検出手段であるθ軸エンコーダ１０に、ゲイン指令手段１６を介してプログラマブルゲインアンプ１７が電気的に接続されている。
【００３３】
ターゲットＴｇが例えば水平方向に移動する場合に、ゲイン指令手段１６は、θ軸エンコーダ１０の角度の測定値から、受光部７におけるレーザービームＬｂの受光部表面上の基準位置に対する直交２軸方向の位置ずれ量として２つの角度成分のクロストーク量を演算する。レーザービームＬｂの角度の測定値がθである場合、図５に示すように、受光部７上のＸ軸方向、Ｙ軸方向のレーザービームＬｂの軌跡、つまり受光部表面上のレーザースポットの基準位置に対する位置ずれ量はθだけ回転する。するとＸ軸方向のレーザービームＬｂの座標ｘは、ｘcosθと−ｘsinθに、Ｙ軸方向のレーザービームＬｂの座標ｙは、ｙcosθとｙsinθにそれぞれ分解される。
したがって、受光部７上のレーザービームＬｂの基準位置に対する位置ずれ量である座標を（ｘ，ｙ）、電圧への変換率をｅとすると、受光部７の出力（Ｘ，Ｙ）は、
【００３４】
【数５】
2012112919.tif 000007
となる。この場合、ｘからＹへのクロストーク量、ｙからＸへのクロストーク量は、ゲイン指令手段によりそれぞれsinθと求められる。受光部等を同期回転する回転機構を持たせずに、θ軸モータ９の回転に伴い、直交するθ方向，ψ方向の信号を分離するために、式（２）の行列式の逆行列を求めると、
【００３５】
【数６】
2012112919.tif 000008
と表される。
【００３６】
ゲイン指令手段１６は、θ軸エンコーダ１０のθ角度の測定値から前記式（４）に従い、プログラマブルゲインアンプ１７における、Ａ１アンプのゲインをａ１、Ａ２アンプのゲインをａ２、Ａ３アンプのゲインをａ３、Ａ４アンプのゲインをａ４として、指令する。それぞれのゲインは、
【００３７】
【数７】
2012112919.tif 000009
となる。このように式（４）を適用することで、レーザービームをターゲットに追従させる場合に、クロストークの発生を抑え安定したサーボをかけることができる。
【００３８】
この発明の他の実施形態について説明する。
以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００３９】
前記プログラマブルゲインアンプに代えて乗算器を設け、制御手段５は、ゲインに相当する電圧を前記乗算器を用いて信号に乗じたものとしても良い。
前記プログラマブルゲインアンプに代えて、マイクロコンピュータ、パーソナルコンピュータ、およびプログラマブルロジックコントローラ（略称ＰＬＣ）のいずれか一つと、ＡＤコンバータと、ＤＡコンバータとを設け、制御手段５は、ＡＤコンバータから入力した信号に、適切なゲインを持たせて、ＤＡコンバータで出力するものとしても良い。
【００４０】
前記プログラマブルゲインアンプに代えて、ゲインを変更可能なスイッチを設けたものとしても良い。例えば、複数個のスイッチを設ける場合、移動するターゲットＴｇに対する角度θを、スイッチと同数のエリアに分割して、それぞれのエリアで適切なゲインになるように各スイッチでのゲインを決定し、エリア毎に指定されたスイッチに切り替える。
具体的には、先ず、ターゲットＴｇまでの距離をもとに測定空間を数箇所ないし数十箇所のエリアに分けておく。ターゲットＴｇの任意の位置にてレーザービームＬｂを照射するとき、演算手段２２は、測長器により測定されたターゲットＴｇまでの距離の測定値から存在するエリアを特定する。これにより、特定されたエリアに関連付けられたスイッチに切り替えられる。
【００４１】
また、各スイッチ毎にゲインが定められており、これによりθ軸制御部１８，ψ軸制御部１９は、それぞれθ軸ドライバ２０，ψ軸ドライバ２１に対し、角度調整手段３で調整するレーザービームＬｂの角度情報を加味したサーボゲインに基づく指令を与える。θ軸モータ９，ψ軸モータ１１は指令値に基づいてミラー１３を直交するθ軸，ψ軸回りに角変位させる。したがって、ターゲットＴｇに対しレーザービームＬｂの角度情報を加味したサーボ系をもつレーザートラッカー１を実現できる。
【００４２】
さらに他の実施形態として、前記プログラマブルゲインアンプ１７を、レーザービームＬｂの角度情報によるゲインの変更だけでなく、サーボゲインそのものを調整する調整手段としても用いても良い。すなわち制御手段５は、角度調整手段３の各軸（θ軸，ψ軸）の角度を検出するθ軸エンコーダ１０，ψ軸エンコーダ１２と、これらθ軸エンコーダ１０，ψ軸エンコーダ１２の検出値を用いて角度調整手段３を制御する前記θ軸，ψ軸のフィードバック制御部のゲインを調整するものとしてもよい。
この場合、θ軸，ψ軸のサーボゲインをｇθ、ｇψとすると、全体のゲインは下記式（７）のように表される。
【００４３】
【数８】
2012112919.tif 000010
【００４４】
前記プログラマブルゲインアンプ１７を、各軸のフィードバック制御部のゲインを調整する調整手段として用いる場合に、制御手段５は、サーボ系の状態を観察してゲインを自動的に変更可能としても良い。この構成によると、サーボが発振気味の場合は、サーボゲインｇを自動的に小さく変更してサーボを安定方向に持っていくことができる。
【符号の説明】
【００４５】
１…レーザートラッカー
２…レーザー光源
３…角度調整手段
４…測定手段
５…制御手段
７…受光部
１６…ゲイン指令手段
１７…プログラマブルゲインアンプ
Ｌｂ…レーザービーム
Ｔｇ…ターゲット
Ｗ…測定物
【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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