(57)【要約】【課題】座標測定装置および座標測定装置の動作方法を提供する。【解決手段】本発明は、座標測定装置に関し、測定補助器（５）に対する距離を測定するための光学距離測定装置（４）、測定補助器（５）で反射したときに赤外目標点（２５）として視覚化可能な赤外目標ビーム（２４）を発するための赤外光源（２３）、第１の位置検出センサ（２１）における赤外目標点（２５）の精密な位置を決定するための精密な目標検出ユニット（２）、精密な目標検出ユニット（２）と距離測定装置（４）とは共通の出力レンズ径（６３）とを有する。さらに、測定補助器（５）で反射した場合に第２の目標点（３５）として視覚化可能な光のための第２の光源（３３）、および第２の位置検出センサ（３１）における第２の目標点（３５）の粗い位置（３２）を決定するための粗い目標検出ユニット（３）が設けられ、粗い目標検出ユニット（３）は赤外領域における光に対してのみ感度を有する。【選択図】図１
2016106226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
座標測定装置（１）であって、
ベースに関して少なくとも２つの軸（６１，６２）の周りに回転可能なキャリア（６）を備え、前記キャリア（６）は、クローズドループ制御装置（７）による、これら少なくとも２つの軸（６１，６２）の周りの回転によって、空間中を移動可能な測定補助器（５）に対して自動的に位置合わせされるように構成され、
以下のユニットの出力光学系および／または入力光学系の少なくとも１つが前記キャリア（６）に集合的で移動可能なように配置され、前記ユニットは、
−空間中を移動した測定補助器（５）に対する距離を測定するための少なくとも１つの光学距離測定装置（４）と、
−第１の目標ビーム（２４）を放射するための第１の光源（２３）および光学要素（２８，２９，４１，６３）であって、前記目標ビーム（２４）が、前記測定補助器（５）での反射により、第１の目標点（２５）として視覚化可能である、前記第１の光源および前記光学要素と、
−第１の位置検出センサ（２１）における前記第１の目標点（２５）の画像の位置として精密な位置（２２）を決定するための精密目標検出ユニット（２）であって、前記精密目標検出ユニット（２）と前記距離測定装置（４）とが共通の出力光学系（６３）を有する、前記精密目標検出ユニットと、
−少なくとも赤外領域における光を照射する第２の光源（３３）であって、この光は、前記測定補助器（５）での反射により、第２の目標点（３５）として粗目標検出ユニット（３）の第２の位置検出センサに対して視覚化可能である、前記第２の光源と、
−前記第２の位置検出センサ（３１）における前記第２の目標点（３５）の画像の位置として前記精密な位置（２２）より粗い位置（３２）を決定するための前記粗目標検出ユニット（３）とを有し、
−前記クローズドループ制御装置（７）は、前記精密な位置（２２）および前記粗い位置（３２）に従って、前記キャリアの前記少なくとも２つの軸（６１，６２）の周りの回転によって前記キャリア（６）を前記測定補助器（５）に位置合わせするために設定され、
前記粗目標検出ユニット（３）は、赤外領域における光に対してのみ感度を有することを特徴とする、座標測定装置（１）。
【請求項２】
キャリア（６）に配置され、少なくとも可視領域における感度を有する全体撮像カメラ（９）を備え、表示装置（８）に表示可能な前記全体撮像カメラ（９）から画像化する、請求項１に記載の座標測定装置（１）。
【請求項３】
前記精密目標検出ユニット（２）の光軸と前記全体撮像カメラ（９）の光軸とは、前記キャリア（６）の外部で同軸上に延びていない、請求項１または２に記載の座標測定装置（１）。
【請求項４】
前記精密目標検出ユニット（２）の光軸と前記全体撮像カメラ（９）の光軸とは、別々の出力光学系を有する、請求項３に記載の座標測定装置（１）。
【請求項５】
前記全体撮像カメラ（９）は、少なくとも可視領域における光を放射するための、それ自身の照明（９１）を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の座標測定装置（１）。
【請求項６】
前記全体撮像カメラ（９）は、可視領域の光による前記測定補助器（５）の粗い位置特定に対して適応される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の座標測定装置（１）。
【請求項７】
前記全体撮像カメラ（９）の画像を表示するための表示装置（８）を備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の座標測定装置（１）。
【請求項８】
前記第１の光源（２３）は、赤外目標ビーム（２４）を放射するための赤外光源である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の座標測定装置（１）。
【請求項９】
前記座標測定装置（１）は、レーザトラッカとして構築される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の座標測定装置（１）。
【請求項１０】
前記光学距離測定装置（４）は、絶対距離測定装置、干渉計、または両者の組合せである、請求項１〜９のいずれか１項に記載の座標測定装置（１）。
【請求項１１】
目標ビーム（２４）として前記第１の光源（２３）から放射された光は、前記距離測定装置（４）および前記精密目標検出ユニット（２）の共通のビーム経路に結合される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の座標測定装置（１）。
【請求項１２】
前記精密目標検出ユニット（２）の光軸は、前記座標測定装置（１）の外部に、共通の測定軸（６０）上にある前記距離測定装置（４）の光軸と同軸上に延びる、請求項１１に記載の座標測定装置（１）。
【請求項１３】
前記精密目標検出ユニット（２）の光軸と前記粗目標検出ユニット（３）の光軸とは、前記キャリア（６）の外部で同軸上に延びていない、請求項１１に記載の座標測定装置（１）。
【請求項１４】
前記精密目標検出ユニット（２）は、１°未満、２°未満、または３°未満の視野角を有する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の座標測定装置（１）。
【請求項１５】
前記粗目標検出ユニット（３）は、３°より大きい、または１０°より大きい、または１５°よりも大きい視野角を有する、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の座標測定装置（１）。
【請求項１６】
前記精密目標検出ユニット（２）と前記粗目標検出ユニット（３）とは、互いに異なる光スペクトルの領域に対して感度を有し、前記精密目標検出ユニット（２）は、前記第１の光源（２３）の光に対して感度を有し、前記粗目標検出ユニット（３）は、前記第２の光源（３３）の光に対して感度を有する、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の座標測定装置（１）。
【請求項１７】
前記精密目標検出ユニット（２）は、第１の透過領域を有する第１のバンドパスフィルタ（２０）を備え、前記粗目標検出ユニット（３）は、第２の透過領域を有する第２のバンドパスフィルタ（３０）を備え、それら２つの透過領域は重ならず、前記第１のバンドパスフィルタ（２０）は、前記距離測定装置（４）の測定光を取除く、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の座標測定装置（１）。
【請求項１８】
可視領域における光を生成するためのポインタ光源（２７）と、この光をビームとして前記距離測定装置（４）と前記精密目標検出ユニット（２）との共通のビーム経路に結合するためのインカップリング（２６）とをさらに備える、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の座標測定装置（１）。
【請求項１９】
前記距離測定装置（１）は、測定光ビーム（４４）を生成するための測定光源（４３）と、生成された測定光ビーム（４４）の一部を分離するビームスプリッタ（４５１）と、分離された測定光を拡張して、これによりその光を２つの別々の検出器（４５３，４５４）へと導くビームエキスパンダ（４５２）とを備える、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の座標測定装置（１）。
【請求項２０】
座標測定装置の動作方法であって、前記座標測定装置は、
ベースに関して少なくとも２つの軸（６１，６２）の周りに回転可能なキャリア（６）を備え、以下のユニットの出力光学系および／または入力光学系の少なくとも１つが共通に移動可能な方式でキャリア（６）に配置され、前記ユニットは、
−少なくとも１つの光学距離測定装置（４）と、
−第１の光源（２３）と、
−精密目標検出ユニット（２）であって、前記精密目標検出ユニット（２）と前記距離測定装置（４）とが共通の出力光学系（６３）を有する、前記精密目標検出ユニットと、
−第２の光源（３３）と、
−粗目標検出ユニット（３）とを有し、
前記方法は、
−前記光学距離測定装置（４）によって、空間中を移動可能な測定補助器（５）までの距離を測定するステップと、
−前記第１の光源（２３）および光学要素（２８，２９，４１，６３）によって、第１の目標ビーム（２４）を放射するステップであって、前記目標ビーム（２４）は、前記測定補助器（５）で反射し、第１の目標点（２５）として視覚化可能である、前記放射するステップと、
−前記精密検出ユニット（２）の第１の位置検出センサ（２１）における前記第１の目標点（２５）の画像の位置として精密な位置（２２）を決定するステップと、
−第２の光源（３３）により、少なくとも赤外領域における光を放射するステップであって、この光は、前記測定補助器（５）で反射して、第２の目標点（３５）として前記粗目標検出ユニット（３）の第２の位置検出センサに対して視覚化可能になる、前記放射するステップと、
−前記粗目標検出ユニット（３）の第２の位置検出センサ（３１）における前記第２の目標点（３５）の画像の位置として前記精密な位置（２２）より粗い位置（３２）を決定するステップと、
前記精密な位置（２２）および前記粗い位置（３２）に従って、クローズドループ制御装置（７）により、前記キャリアの前記少なくとも２つの軸（６１，６２）の周りの回転によって前記キャリア（６）を前記測定補助器（５）に自動的に位置合わせするステップとを備え、
前記粗目標検出ユニット（３）は、赤外領域における光に対してのみ感度を有することを特徴とする、座標測定装置の動作方法。
【請求項２１】
前記座標測定装置は、キャリア（６）に配置され、少なくとも可視領域における感度を有する全体撮像カメラ（９）を備え、表示装置（８）に表示可能な前記全体撮像カメラ（９）から画像化する、請求項２０に記載の座標測定装置の動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、それぞれの独立特許請求項の前提部に従う、座標測定装置および座標測定装置を動作させるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最先の技術
座標測定装置は、しばしばレーザトラッカと呼ばれるが、位置を移動する目標点の測定のために適用される。レーザトラッカとの用語は、集束されたレーザビーム（以下の説明において測定ビームとして示される）で動作する少なくとも１つの距離測定器を備える装置として理解されるべきである。たとえば、測定ビームの方向は、２つの軸の周りに回転可能なミラーの補助により目標点に設定され、その回転軸に割当てられた角度センサで検出される。測定対象の目標点には、再帰反射器（特にキューブコーナプリズムまたは互いに垂直な３つのミラーの構成）が設けられ、再帰反射器は、そこに入射した、レーザトラッカの測定ビームを反射して、そのビームをこのレーザトラッカに戻す。それにより、反射した測定ビームは、その測定ビームが正確に中心の態様で反射器に入射するならば、発せられた測定ビームに対して同軸に進み、その測定ビームが反射器の中心に入射しないならば、発せられた測定ビームに対する平行からずれる。トラッカの形態（絶対距離測定器または干渉計）に依存して、発せられたレーザ光および反射したレーザ光の比較から、レーザトラッカと目標点との間の絶対的な距離および／またはこの距離の変化を結論付けることができる。反射器の位置またはトラッカに対する目標点の位置は、角度センサによって検出された角度および距離測定器によって検出された距離から算出される。
【０００３】
反射した測定ビームの一部は、通常はＰＳＤ（位置検出装置）に導かれる。反射した測定ビームがＰＳＤの光検出表面に入射する場合、その位置から、発せられた測定ビームに対する反射した測定ビームの平行の移動を推論することができる。これによって決定された測定データは、反射した測定ビームの平行からのずれを定義し、目標点が動いたときに測定ビームがその目標点に追随する（トラッキングする）という方法において、測定ビームの方向の制御に用いられる。このことは、測定ビームの方向の適切な変化、あるいは測定ビームを位置合わせするミラーの位置合わせによって、発せられた測定ビームと反射する測定ビームとの間の平行からのずれが低減され、あるいはできるだけ小さいままとなるということが確保されることを意味する。
【０００４】
光学的な距離測定器および画像検出センサのさまざまな構成がＷＯ  ２００７／０７９６００  Ａ１に記述される。１つの構成において（図４）、全体撮影カメラ（１０４）、可視スペクトル領域で動作する位置検出ダイオード（１０９）、およびズームカメラ（１０６）が距離測定装置（２００，３００）の測定光の経路にすべて結合される。位置検出ダイオード（１０９）は、干渉計のＨｅ−Ｎｅレーザの正確な測定光ビームを用いることをまた可能とするために、可視領域で動作する必要がある。反射照明器（１１０）は、測定光の経路の外に配置されて、反射した目標物を検出するために、全体撮像カメラと整合する方法で、可視領域で動作する。全体撮像カメラは、高品質の画像、特にカラー画像を生成することができるように、可視領域で動作する必要がある。
【０００５】
ＵＳ  ６，５０４，６０２  Ｂ１は、距離測定装置を有するゼオドライトを記述する。自動目標認識装置は、可視領域または近赤外領域での照射光を用いる。
【０００６】
ＥＰ  ２  ０７１  ２８３  Ａ２は、広い視野角および狭い視野角を有する別々の２つのカメラを用いることを記述するが、各々の場合において、それら自身の光源はカメラ光学系に結合される。それらのカメラは互いに別々に配置されて、そのうちの１つは距離測定器と同一直線上の視野軸を有し、可視光で動作する。目標物の認識は、各々の場合において、それぞれの光源のオンオフを切換えて、その結果のそれぞれの画像の差分の形成によって達成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
発明の説明
本発明の目的は、安価に実現でき、同時に正確な測定を可能とする、座標測定装置および、初めに述べた種類の座標測定装置の動作方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、それぞれの独立特許請求項の特徴を有する、座標測定装置および座標測定装置の動作方法によって達成される。
【０００９】
座標測定装置は、したがって、ベースに関して少なくとも２つの軸の周りに回転可能なキャリアを備え、キャリアは、クローズドループ制御装置により、これら少なくとも２つの軸の周りの回転によって、空間的に移動可能な補助器に対して自動的に位置合わせ可能である。各々の場合において、以下のユニットの出力光学系および／または入力光学系の少なくとも１つは共通に移動可能な方法でキャリアに配置されることができる。
【００１０】
−空間を移動可能な測定補助器に対する距離を（測定経路に沿って）測定するための少なくとも１つの光学距離測定装置、
−赤外目標ビームを放射するための赤外光源および光学系（または光学要素）であり、その目標ビームは、測定補助器における反射によって、赤外目標点として視覚化が可能である、赤外光源および光学系（または光学要素）、
−第１の位置検出センサにおける赤外目標点の画像の位置として精密な位置を決定するための精密な目標検出ユニットであり、その精密な目標検出ユニットと距離測定装置とは共通の出力光学系を有する、精密な目標検出ユニット、
−少なくとも赤外領域における光を放射する第２の光源であり、この光は測定補助器において反射することにより、第２の目標点として視覚化可能である、第２の光源、および、
−第２の位置検出センサにおける第２の目標点の画像の位置として粗い位置を決定するための粗い目標検出ユニットであり、赤外領域における光に対してのみ検出可能である、粗い目標検出ユニット。
【００１１】
それにより、精密な位置および粗い位置に従って、キャリアの少なくとも２つの軸の周りの回転によって、キャリアを測定補助器に位置合わせするために、クローズドループ制御装置が設定される。
【００１２】
このクローズドループ制御は、その代わりに、たとえば目標点に近づく場合のクローズドループ制御によって、粗い位置の代わりに精密な位置へと切換えることにより、精密な位置および粗い位置を考慮することができる。しかしながら、クローズドループ制御は、また、まず同時に両方の値を処理し、それにより２つの値の一方のみを選択して、その一方をクローズドループ制御のために用いるように存在することができる。
【００１３】
すべてのユニットの出力光学系および／または入力光学系の構成により、小型のユニットが作製され、このユニットは多数の機能を実現でき、同時に、簡素な機械的構造（ただ２つの駆動軸）を有することができる。すべてのユニットは、測定補助器または目標に対して互いに位置合わせされる。これまで検出されていない測定補助器は、広い範囲で検出可能であり、２つの目標検出ユニットで接近および追跡可能である。
【００１４】
好ましくは、座標測定装置の外にある、精密な目標検出ユニットの光軸は、共通の測定軸上にある距離測定装置の光軸と同軸に延びる。これは、精密な目標検出ユニットと距離測定装置とが共通の出力光学系を有することを前提とする。２つのビームの経路の共通の出力光学系（または入力光学系）とは、２つのビームの経路がレンズまたはガラス板のような同じ光学要素を通じて装置から周囲へと出るか、または装置の周囲から装置内へと入ることを意味する。それにより、一般的に、ビームの経路は少なくともほぼ同軸である。
【００１５】
本発明の別の好ましい実施の形態において、精密な目標検出ユニットの光軸と粗い目標検出ユニットの光軸とはキャリアの外部において同軸上に延びていない。したがって、それらの光軸は、次に同軸ではないが同じ出力光学系を通るか、または、別々の出力光学系を通るかのいずれかである。
【００１６】
典型的には、精密な目標検出ユニットは、１°未満、または２°未満または３°未満の開口角または視野角を有する。好ましくは、粗い目標検出ユニットは、３°より大きい、または１０°より大きい、または１５°より大きく、好ましくは約３０°まで（すなわち±１５°）の視野角を有する。
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態において、精密な目標検出ユニットと粗い目標検出ユニットとは、互いに分離した赤外スペクトルの領域において感度を有する（すなわち、対応するセンサまたはフィルタを有するセンサの組合せのいずれかである）。それにより、精密な目標検出ユニットは、赤外光源の光に対して感度を有し、粗い目標検出ユニットは、第２の光源の光に対して感度を有する。すなわち、精密な目標検出ユニットは、第２の光源の光を検知せず、粗い目標検出ユニットは、赤外光源の光に対して感度を有さない。
【００１８】
好ましくは、異なるユニットのすべての光学的要素および電気的要素はキャリア上に位置する。しかしながら、個々の要素またはいくつかのユニットがベース上または中間ユニットの内部に位置し、光ファイバ配線でキャリアに接続されることも可能である。そのような要素は、たとえばレーザ光源またはビームスプリッタおよび検出器である。
【００１９】
好ましくは、本発明のさらなる実施の形態において、スペクトルの少なくとも可視領域において感度を有する全体撮像カメラが、可視領域の光による測定補助器の粗い位置の決定のために存在する。これは、好ましくは、粗い目標検出ユニットよりも大きい視野角を有する。これにより、測定補助器の位置決定および追跡のための三段式の方法、すなわち、全体撮像カメラによってまず測定補助器を探し、次にキャリアを測定補助器に位置合わせし、続いて測定補助器を粗い目標検出器に近づけて続いて精密な目標検出ユニットに近づけることを実現することができる。
【００２０】
座標測定装置を動作させるための方法により、キャリアは精密な位置、粗い位置および任意選択的にはまた全体撮像カメラの測定値に従って、キャリアの少なくとも２つの軸の周りに回転することを通じて測定補助器に位置合わせされる。
【００２１】
先に記述した要素と独立に、またはその組合せで実現可能な本発明の別の局面において、座標測定装置は、ベースに関して少なくとも２つの軸の周りに回転可能なキャリアを備え、キャリアは、これら少なくとも２つの軸の周りに回転することによって、クローズドループ制御装置により、空間を移動可能な測定補助器に対して自動的に位置合わせが可能である。各々の場合において以下のユニットの出力光学系および／または入力光学系の少なくとも１つが、共通に移動可能な方法でキャリア上に構成される。
【００２２】
−空間を移動する測定補助器に対する距離を（測定経路に沿って）測定するための少なくとも１つの光学的距離測定装置、
−赤外目標ビームを放射するための赤外光源および光学システムであり、目標ビームは、測定補助器で反射することにより、赤外目標点として視覚化可能な、赤外光源および光学システム、および、
−第１の目標検出センサにおける赤外目標点野画像の位置として精密な位置を決定するための精密な目標検出ユニットであり、精密な目標検出ユニットと距離測定装置とは共通の出力光学系を有する、精密な目標検出ユニット。
【００２３】
それにより、精密な目標検出ユニットの１つの光軸が、共通の測定軸上の距離測定装置の光軸に対して同軸上に、座標測定装置の外部に延び、キャリアは座標測定装置の動作において、少なくともほぼ水平に延びるチルト軸に対して、および少なくともほぼ垂直に延びるピボット軸に対して回転可能である。それにより、測定軸はチルト軸と交差せず、および／または測定軸はピボット軸に交差しない。
【００２４】
これにより、ビーム経路を距離測定装置および精密な目標検出ユニットから分離するためのビームスプリッタの、より簡素な製造が可能である。最先の技術によれば、測定軸に沿ったビームスプリッタは、測定ビーム中の偏向していない光の成分のビーム経路が、まっすぐに、したがって測定軸に関してずれずに進むという方式で設計される。これは、通常次のような事実による。
【００２５】
（ａ）  一方では、測定の形状を保ち、したがって測定補助器の位置の算出をできるだけ単純かつ正確にするために、測定軸はピボット軸およびチルト軸に交差すべきである。
【００２６】
（ｂ）  他方では、製造技術のためという理由により、高精度の装置において、ビーム経路は、筒状挿入体の正確に中央にある、装置の中を通るべきである。
【００２７】
本発明のこの局面に従うと、条件（ａ）に従うことなく実行可能である。このために、計算はより複雑となるが、プリズムの代わりに半透明の板を用いることができる。これにより、距離測定装置および精密な目標検出ユニットからビーム経路を分離することが可能となり、これは重量およびコストを改善する。
【００２８】
これまでに説明した要素とは独立に、またはその組合せで実現可能な本発明の別の局面において、距離測定装置は、測定光ビームを生成するための測定光源と、その生成された測定光ビームの一部を分離するためのビームスプリッタと、その分離した測定光を拡大して、これにより測定光を別々の検出器へと導くビームエキスパンダとを備える。
【００２９】
これにより、測定光源の光を、１つの（より複雑な）ビームスプリッタを用いずに２つの別々の検出器に導くことができ、その２つの検出器のうちの一方は測定光源の強度のクローズドループ制御のために用いられ、他方は、測定光源の出力強度が高すぎる場合に非常停止を発動させるための安全性の理由に用いられる。センサのこの二重設計に対応する冗長性は、安全性の理由により必須である。
【００３０】
さらなる好ましい実施の形態が、従属請求項から推論されるべきである。それにより、方法の請求項の特徴は、適切であれば、装置の請求項と組合せることが可能であり、逆もまた真である。
【００３１】
図面の簡単な説明
本発明の主題は、以後添付の図面で表わされる好ましい実施の形態の例により、より詳細に説明される。各々の場合が、次の図において概略的に示される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に従う座標測定装置における必須の構成要素およびビーム経路を示す。
【図２】ビームスプリッタを有するセンサの構成を示す。
【図３】座標測定装置の外部構成を示す。
【図４】測定軸と機械的コリメーション軸との間のずれを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図面に用いられる参照符合およびその意味は参照符号のリストにおいてまとめて挙げられる。基本的に、同一の部分には図中において同一の参照符号が与えられる。
【００３４】
発明を実施するための方法
図１は、本発明の好ましい実施の形態における座標測定装置１におけるビーム経路を示す。座標測定装置１の必須の構成要素は、キャリア６の中または上、好ましくは共通の筐体内に配置される。精密な目標検出ユニット２は、赤外目標ビーム２４を生成し、距離測定装置４は、測定光ビーム４４を生成する。２つのビームは、共通の出力光学系６３を通じて外に出て、好ましくは測定軸６０に沿って同軸上に延びる。粗い目標検出ユニット３は第２の光源３３を有し、全体撮像カメラ９は、さらにキャリア上に配置される。調整（クローズドループ制御）および制御装置７は、異なるセンサの測定値を検出および処理し、キャリア６の位置合わせのためにアキシャルポジションモータを制御する。表示装置８は、測定および装置の条件に関する情報を示し、また、存在する画像センサのうちの１つ、特に全体撮像カメラ９からの画像を表示可能である。
【００３５】
測定モードまたは追跡モードにおいて、座標測定装置１またはキャリア６は、測定補助器５、たとえば３つのミラーまたはキューブコーナプリズムのような再帰反射器に対して位置合わせされる。２つのビームは、そこで反射して、赤外目標点として座標測定装置１に対して視覚化可能、または、第２の目標点３５として距離測定装置４に対して視覚化可能である。第２の目標点３５は、幾何学的であり、測定装置１から見ることができるが、少なくとも近似的に、または、第１の目標点２５と空間内の正確に同一の位置において視覚化可能である。しかしながら、概念的に、そして波長領域に関して、目標点２５，３５の両方は互いに異なるものと見なされる。
【００３６】
示された例における距離測定装置４は、絶対距離測定装置であるが、干渉計であってもよく、それらの組合せであってもよい。その中において、測定光源４３は、測定光ビーム４４を放射する。これは、放射光を分離するための第１のビームスプリッタ４５１、および戻ってくる光を偏向するための第２のビームスプリッタ４５５を通る。２つのビームスプリッタ４５１，４５５はセンサユニット４５の一部である。放射光の偏向した部分は、ビーム拡張器４５２によって拡張されて、２つの強度センサ４５３，４５４に導かれる。これらの強度センサのうちの１つであるセンサ４５３は、測定光源４３のクローズドループ強度制御のために周知の方式で用いられ、他方のセンサ４５４は、許可できない高い強度を検出するための、追加の安全要素として用いられる。ビーム拡張器４５２は好ましくは１つのシリンダプリズム、または互いに隣り合って配置されてたとえば一体として形成されるシリンダプリズムの列を備える。センサユニット４５の主な要素の斜視図が図２に表わされる。
【００３７】
第２のビームスプリッタ４５５によって偏向した戻り光は、検出器４５６に導かれる。そこで検出される強度は、たとえばフィゾー原理に従う絶対距離を決定するための、それ自体が周知の方式において用いられる。このため、離れるとともに戻る測定光４４は、電気光学変調器４６、１／４波長板４７、ビーム拡張器４８、偏光ミラー４９およびビームスプリッタ４１を通り、ビームスプリッタ４１は、測定光ビーム４４を赤外目標ビーム２４と結合するか、またはこれらを再び、戻り経路で分離する。
【００３８】
精密な目標検出ユニット２は、赤外目標ビーム２４を生成する赤外光源２３を備える。これは第２のインカップリング２８を介して結合されて、任意選択的なさらなるビーム拡張器２９およびビームスプリッタ４１を介して測定軸６０に到達する。赤外光源２３によって放射された赤外光は、これにより、目標ビーム２４として、距離測定装置４および精密な目標検出ユニット２の共通のビーム経路に結合される。第２のインカップリング２８において、戻り光は、再び、赤外目標点２５に従うとともに、第１のインカップリング２６および第１のバンドパスフィルタ２０を介して分離されて、第１の位置検出センサ２１に到達する。そこでは、赤外目標点２５の画像の精密な位置２２は、第１の位置検出センサ２１に生成される。
【００３９】
第１のインカップリング２６において、ポインタ光源２７からの任意選択的な光がさらに結合され、ビームは距離測定装置４および精密な目標検出ユニット２の共通のビーム経路に入る。ポインタ光源２７のこの光は可視領域にあり、したがって測定軸６０は、また、対象物に当たると直ちにユーザが見ることができる。それにより、およそ３８０−７５０ｎｍの波長が可視領域と見なされる。ＩＲ領域への遷移は、７００ｎｍと８００ｎｍとの間にある。
【００４０】
粗い目標検出ユニット３は、第２の位置検出センサ３１を備える。単一または複数の光源を有し得る第２の光源３３からの光は、比較的大きな照射角で放射される。照射角は粗い目標検出ユニット３の視野角の範囲よりも若干大きく、３°より大きく、または１０°より大きく、または１５°より大きく、または約３０°（すなわち±１５°）までである。これにより、測定補助器５はまた、それが精密な目標検出ユニット２によって検出されなければ、粗い目標検出ユニット３にとって視覚化可能である。第２の光源３３の光の反射は、粗い目標検出ユニット３の第２の位置検出センサ３１における粗い位置３２として視覚化可能であるとともに測定可能である。この測定により、精密な目標検出ユニット２がそれ自身の赤外目標ビーム２４を検出するまで、キャリア６は測定補助器５に位置合わせされる。その次に、測定補助器５を追跡するために精密な位置２２が用いられる。
【００４１】
測定補助器５が、たとえば３つのミラーを有し、受取った光を正確に反射して戻すならば、第２の光源３３は粗い目標検出ユニット３の入力光学系に接近して配置されなければならない。
【００４２】
精密な目標検出ユニット２および粗い目標検出ユニット３が相互に乱すことを避けるために、これらは好ましくは赤外スペクトルの異なる波長領域において動作する。たとえば、第１の目標検出ユニット２は、それにより第１の透過領域を有する第１のバンドパスフィルタ２０を有し、粗い目標検出ユニット３は、第２の透過領域を有する第２のバンドパスフィルタ３０を有し、２つの透過領域は重ならない。たとえば、２つの波長領域のうち８９０−９２０ｎｍは精密な目標検出ユニット２の領域であり、８３５−８６５ｎｍは粗い目標検出ユニット３のための領域である。さらに、ビームスプリッタ４１を通って精密な目標検出ユニット２に進み、かつこれを乱し得る、距離測定装置４の測定光（測定光源４３から）を、第１のバンドパスフィルタ２０が取除く。
【００４３】
第２の光源３３は、ＩＲ領域内の光からは離れているが、可視領域内の光をさらにまた照射可能であるとともに、これによって、全体撮像カメラ９のための照明として機能する。全体撮像カメラ９は、また、少なくとも可視領域における光を放射するための、それ自身の照明９１を有してもよい。
【００４４】
図３は、座標測定装置１の外部構成を概略的に示し、座標測定装置１は、出力光学系６３のすでに説明した要素、粗い目標検出ユニット３０（ここでは粗い目標検出ユニット３０の入力光学系の両側に２つの第２の光源３３を有する）だけでなく、照明９１を有する全体撮像カメラ９を備え、ここでは、全体撮像カメラ９は、同様に全体撮像カメラ９の入力光学系の両側に２つの別々の光源を有する。さらに、測定軸６０と、その周りにキャリア６を中間キャリア６４に関して傾けさせることが可能なチルト軸６２と、その周りに中間キャリア６４をベース６５に関して回転させることが可能なピボット軸６１とが示される。
【００４５】
図４は、キャリア６またはその筐体の内外の間の赤外目標ビーム２４のずれｄＺを概略的に示す。筐体の内部において、赤外目標ビーム２４は、機械的理由のために、好ましくはキャリア６の垂直なピボット軸６１（または垂直軸）および水平なチルト軸６２（または傾斜軸）と交差する。垂直軸６１は、チルト軸６２に対して垂直であり、これは同様に、目標軸および測定軸６０に対して垂直である。目標軸（または機械的コリメーション軸）は、キャリアの内部における（ビームスプリッタ４１までの）赤外目標ビーム２４の経路に対応する。目標軸、ピボット軸６１およびチルト軸６２は１点で交差する。測定軸６０は、ここではしかしながら、ピボット軸６１としか交差せずチルト軸６２とは交差しない。表わされていない本発明の実施の形態において、測定軸６０はチルト軸６２とのみ交差しピボット軸６１とは交差しない。示されていない本発明のさらなる実施の形態において、測定軸６０はピボット軸６１およびチルト軸６２のいずれとも交差しない。
【００４６】
測定軸６０およびチルト軸６２（ピボット軸６１）は、それにより互いに、少なくとも１／２ミリメートルあるいは１ミリメートルの距離だけ離され、好ましくは１．４ｍｍと２．５ｍｍとの間の距離だけ離される。精密な目標検出ユニット２の赤外目標ビーム２４の移動は、赤外目標ビーム２４のビームの経路に位置するプレートとして、および測定光ビーム４４のためのミラーとして機能するビームスプリッタ４１によって起こる。
【符号の説明】
【００４７】
１  座標測定装置
２  精密な目標検出ユニット
２０  第１のバンドパスフィルタ
２１  第１の位置検出センサ
２２  精密な位置
２３  赤外光源
２４  赤外目標ビーム
２５  赤外目標点
２６  第１のインカップリング
２７  ポインタ光源
２８  第２のインカップリング
２９  ビーム拡張器
３  粗い目標検出ユニット
３０  第２のバンドパスフィルタ
３１  第２の位置検出センサ
３２  粗い位置
３３  第２の光源
３５  第２の目標点
４  距離検出装置
４１  ビームスプリッタ、半透明ミラー
４３  測定光源
４４  測定光ビーム
４５  センサユニット
４５１  ビームスプリッタ
４５２  ビーム拡張器
４５３，４５４  強度センサ
４５５  ビームスプリッタ
４５６  検出器
４６  電気光学変調器
４７  １／４波長板
４８  ビーム拡張器
４９  偏向ミラー
５  測定補助器
６  キャリア
６０  測定軸
６１  ピボット軸
６２  チルト軸
６３  出力光学系、カバーディスク
６４  中間キャリア
６５  ベース
７  調整（クローズドループ制御）、制御装置
８  表示装置
９  全体撮像カメラ
９１  全体撮像カメラのための照明。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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