(57)【要約】【課題】アライメント測定において、測定器位置決めを容易化するとともに、計測を自動化し、操作者のスキルに依存せずにアライメント計測精度を得る。【解決手段】レーザー光が照射されている位置を認識するため検知手段、レトロリフレクターを動かすためのスライド・回転機構を有した捕捉装置４により、キューブミラー１のミラー指向面１ａで反射したレーザートラッカー２のレーザー光１０を自動的に捕捉する。また、ミラー指向面１ａを介した三次元座標と、および同位置のレトロリフレクター３を直接レーザートラッカー２で捕捉して測定した三次元座標を用いて、幾何学的にミラー指向面１ａの法線軸角度を求める。【選択図】図１
2017003292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工衛星の基準座標軸に対する人工衛星に搭載する被測定物の取り付け方向の角度ずれを計測するアライメント測定装置であって、
上記被測定物から離間して配置され、入射したレーザー光を入射方向に反射させるレトロリフレクター、
第一のレーザー光を、上記被測定物の取り付け方向を示すミラー指向面で反射させて、上記レトロリフレクターに照射して上記レトロリフレクターの第一の三次元位置を計測し、第二のレーザー光を、直接的に上記レトロリフレクターに照射して上記レトロリフレクターの第二の三次元位置を測定するレーザートラッカー、
上記第一のレーザー光が照射された位置を認識する検知手段、
上記レトロリフレクターを、上記検知手段で認識した上記第一のレーザー光が照射された位置に移動させる捕捉装置、
上記レーザートラッカーおよび上記捕捉装置の位置を制御し、測定した上記第一、第二の三次元座標から上記ミラー指向面の法線軸を算出するとともに、基準座標軸に対する上記ミラー指向面の法線軸の角度ずれを算出する演算装置を備えたことを特徴とするアライメント測定装置。
【請求項２】
上記捕捉装置は、上記レトロリフレクターを搭載し、上記レトロリフレクターを２軸方向にスライドさせて上記第一のレーザー光の照射位置に移動させるスライド機構、スライドする２軸周りに上記レトロリフレクターの中心位置を固定したまま回転させて上記第一のレーザー光の照射方向と上記レトロリフレクターの反射方向を重ね合わせる回転機構を備えたことを特徴とする請求項１記載のアライメント測定装置。
【請求項３】
上記捕捉装置は、上記第一のレーザー光が照射されるスクリーンを備え、上記スクリーン上において上記検知手段が認識した上記第一のレーザー光の位置に、上記レトロリフレクターを移動させることを特徴とする請求項１または請求項２記載のアライメント測定装置。
【請求項４】
上記検知手段は、上記スクリーン上に照射された上記第一のレーザー光を捉えるカメラであることを特徴とする請求項３記載のアライメント測定装置。
【請求項５】
上記検知手段は、上記スクリーン上に照射された上記第一のレーザー光を捉えるセンサ部を備えたレーザー光測定器であることを特徴とする請求項３記載のアライメント測定装置。
【請求項６】
上記センサ部は、上記捕捉装置のスライド機構によって、上記スクリーン上をスライド移動し、レーザー光強度を測定することを特徴とする請求項５記載のアライメント測定装置。
【請求項７】
人工衛星の基準座標軸に対する人工衛星に搭載する被測定物の取り付け方向の角度ずれを計測するアライメント測定方法であって、
レーザートラッカーから照射された第一のレーザー光を、上記被測定物の取り付け方向を示すミラー指向面で反射させて、上記被測定物から離間して配置されたレトロリフレクターに照射し、上記レトロリフレクターの第一の三次元位置を計測する第一のステップ、
上記レーザートラッカーから照射された第二のレーザー光を、直接的に上記レトロリフレクターに照射し、上記レトロリフレクターの第二の三次元位置を計測する第二のステップ、
上記第一、第二の三次元位置測定結果から上記ミラー指向面の法線軸角度を算出する第三のステップ、
基準となるレトロリフレクターを捕捉し、基準座標角度を算出する第四のステップ、
基準座標軸に対する上記ミラー指向面の法線軸の角度ずれを算出する第五のステップを含むことを特徴とするアライメント測定方法。
【請求項８】
上記第一のステップにおいて、上記レーザートラッカーは、上記第一のレーザー光が、上記レトロリフレクターが移動可能となるスクリーン上に照射されるように配置されたことを特徴とする請求項７記載のアライメント測定方法。
【請求項９】
上記レトロリフレクターの配置を調整する捕捉装置を用いて、上記スクリーン上の上記第一のレーザー光の照射位置に、上記レトロリフレクターをスライド移動させた後、上記レトロリフレクターへの上記第一のレーザー光の入射方向と、上記レトロリフレクターからの上記第一のレーザー光の反射方向が重なるように、上記レトロリフレクターを回転移動させたことを特徴とする請求項８記載のアライメント測定方法。
【請求項１０】
上記スクリーン上の上記第一のレーザー光の照射位置は、上記スクリーンを映すカメラによって撮像された画像から検出されたことを特徴とする請求項８記載のアライメント測定方法。
【請求項１１】
上記スクリーン上の上記第一のレーザー光の照射位置は、上記スクリーン上にセンサ部を備えたレーザー光測定器によって測定されたレーザー光強度測定結果から検出されたことを特徴とする請求項８記載のアライメント測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアライメント測定装置およびアライメント測定方法に関し、特に人工衛星の搭載機器に対するアライメント測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、人工衛星の搭載機器に対してアライメント測定を行う場合には、セオドライトを用いた測定装置を使用していた。人工衛星の搭載機器にはキューブミラーが取り付けられており、このキューブミラーに対してコリメーション軸に沿ってセオドライトから照明光を照射することで、キューブミラーを直接コリメーションして法線軸角度を測定していた。
すなわち、従来のアライメント測定では、セオドライトが搭載された望遠鏡を操作者が覗きながら計測作業をし、セオドライトから照射される照射光の十字線と、この照射光がキューブミラーのキューブミラー指向面で反射された反射光の十字線とが重なり合うように、セオドライトからの照射光の角度を確認しながら調整をすることで、セオドライトによるキューブミラー指向面のコリメーションが行われていた。
【０００３】
なお、セオドライトから照射される照射光がコリメーション軸に一致すると、照射光の十字線と反射光の十字線とが重なり、この照射光の十字線と反射光の十字線とが一致したときのセオドライトの角度を読むことで、基準軸に対するミラー指向面法線軸角度を測定することができる。
従って、アライメント測定装置の操作者は、セオドライトから照射される照射光の十字線と反射光内の十字線とが重なり合うように、望遠鏡を通して、セオドライトを高精度に位置決めし、被測定物のコリメーションを行う必要があった。
【０００４】
ここで、上述したようなアライメント測定装置およびその測定方法を示した従来の技術に、次のようなものがある。
このアライメント方法は、人工衛星の搭載機器に取り付けられたキューブミラー若しくはリファレンスミラーを介して、キューブミラーをセオドライトによってコリメーションするアライメント方法である。
ここで提案されているアライメント測定方法は、まず、ミラー指向面を直接コリメーションできるようセオドライトを位置決めしてコリメーションを実施し、次に、セオドライトからの測定光をミラー指向面に反射し、かつミラー指向面からの反射光をセオドライトに反射するリファレンスミラーを、セオドライトからミラー指向面をコリメーションできる位置に位置決めし、次にそのリファレンスミラーを直接コリメーションできるようセオドライトを位置決めしてコリメーションを実施するというものであった（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３１６５９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の技術は、計測器本体であるセオドライトおよびリファレンスミラーの位置決め方法については考慮されていなかった。そのため、実際のアライメント測定において、セオドライトによる手動コリメーションは、望遠鏡を通して十字線が重なり合うよう位置合わせを行うため時間を要してしまう場合が多く、かつ測定精度は操作者のスキルに大きく依存していた。また、測定時間短縮、素人工化のために位置決め（コリメーション）を自動化するには、重量物であるセオドライトを高精度に位置決めする必要があり、計測器本体が大型化・高コスト化するという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解消するためになされたものであり、セオドライトのような大型でコストが高い装置を用いることなく、より小型でコストが低く位置決めが容易な測定器を用いてアライメント測定装置を構成する。さらに、操作者のスキルに依存しない自動化されたコリメーションが可能となるアライメント測定装置およびアライメント測定方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係わるアライメント測定装置は、人工衛星の基準座標軸に対する人工衛星に搭載する被測定物の取り付け方向の角度ずれを計測するアライメント測定装置であって、上記被測定物から離間して配置され、入射したレーザー光を入射方向に反射させるレトロリフレクター、第一のレーザー光を、上記被測定物の取り付け方向を示すミラー指向面で反射させて、上記レトロリフレクターに照射して上記レトロリフレクターの第一の三次元位置を計測し、第二のレーザー光を、直接的に上記レトロリフレクターに照射して上記レトロリフレクターの第二の三次元位置を測定するレーザートラッカー、上記第一のレーザー光が照射された位置を認識する検知手段、上記レトロリフレクターを、上記検知手段で認識した上記第一のレーザー光が照射された位置に移動させる捕捉装置、上記レーザートラッカーおよび上記捕捉装置の位置を制御し、測定した上記第一、第二の三次元座標から上記ミラー指向面の法線軸を算出するとともに、基準座標軸に対する上記ミラー指向面の法線軸の角度ずれを算出する演算装置を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
この発明に係わるアライメント測定方法は、人工衛星の基準座標軸に対する人工衛星に搭載する被測定物の取り付け方向の角度ずれを計測するアライメント測定方法であって、レーザートラッカーから照射された第一のレーザー光を、上記被測定物の取り付け方向を示すミラー指向面で反射させて、上記被測定物から離間して配置されたレトロリフレクターに照射し、上記レトロリフレクターの第一の三次元位置を計測する第一のステップ、  
上記レーザートラッカーから照射された第二のレーザー光を、直接的に上記レトロリフレクターに照射し、上記レトロリフレクターの第二の三次元位置を計測する第二のステップ、上記第一、第二の三次元位置測定結果から上記ミラー指向面の法線軸角度を算出する第三のステップ、基準となるレトロリフレクターを捕捉し、基準座標角度を算出する第四のステップ、基準座標軸に対する上記ミラー指向面の法線軸の角度ずれを算出する第五のステップを含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明のアライメント測定装置は、計測器であるレーザートラッカーが射出し、被測定物のミラー面で反射させたレーザー光を、捕捉装置によって移動可能なレトロリフレクターに照射することによって被測定物の取り付け方向の角度ずれを計測する構成である。
そのため、捕捉装置によるレトロリフレクターの移動範囲内にレーザー光が照射されるようにレーザートラッカー本体と捕捉装置の位置決めを行えばよく、計測器本体の高精度な位置決めは不要である。
また、レーザートラッカーを計測器として用い、アライメント測定装置を構成することで、セオドライトを用いた場合よりも計測器本体を小型化・低コスト化することができる。    
さらに、アライメント測定において用いるレーザー光の捕捉を、捕捉装置を用いて自動化して行うことで、測定時間を短縮でき、計測精度が操作者のスキルに依存しない素人工化されたアライメント測定装置を得ることができる。
【００１１】
この発明のアライメント測定方法は、計測器であるレーザートラッカーが射出し、被測定物のミラー面で反射させたレーザー光を、捕捉装置によって移動可能なレトロリフレクターに照射することによって被測定物の取り付け方向の角度ずれを計測するという手法を用いている。
そのため、捕捉装置によるレトロリフレクターの移動範囲内にレーザー光が照射されるようにレーザートラッカー本体と捕捉装置の位置決めを行えばよく、計測器本体の高精度な位置決めは不要である。
また、レーザートラッカーを計測器として用い、アライメント測定を行うため、セオドライトを用いた場合よりも計測器本体を小型化・低コスト化することができる。    
さらに、アライメント測定において用いるレーザー光の捕捉を、捕捉装置を用いて自動化して行うことで、測定時間を短縮でき、計測精度が操作者のスキルに依存しない素人工化されたアライメント測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１によるアライメント測定装置の構成を示す全体概要斜視図である。
【図２】図１のアライメント測定装置の上視図である。
【図３】この発明の実施の形態１のアライメント測定装置による測定方法を示したフロー図である。
【図４】この発明の実施の形態１のアライメント測定状況を示す、アライメント測定方法のステップ５の測定模式図の斜視図である。
【図５】図４の測定模式図の上視図である。
【図６】この発明の実施の形態１のアライメント測定状況を示す、アライメント測定方法のステップ８の測定模式図の斜視図である。
【図７】図６の測定模式図の上視図である。
【図８】この発明の実施の形態１のアライメント測定状況を示す、アライメント測定方法のステップ９の測定模式図の斜視図である。
【図９】図８の測定模式図の上視図である。
【図１０】この発明の実施の形態２のアライメント測定装置の補足装置を示す斜視図である。
【図１１】この発明の実施の形態２のアライメント測定装置による測定方法を示したフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
以下、図面に基づいて、本発明の各実施の形態を説明する。なお、各図間において、同一符号は同一あるいは相当部分を示す。この発明の実施の形態１におけるアライメント測定装置およびその装置を用いたアライメント測定方法について、図１から図９を参照して説明する。
【００１４】
図１は、実施の形態１のアライメント測定装置の構成を示す全体概要斜視図であり、実際にアライメント計測を行う場合の各構成要素の配置の概要を示している。また、図２は、図１のアライメント測定装置の各構成要素の平面配置を示す上視図である。
図１および図２において、例えば人工衛星搭載機器のような被測定物には、アライメント測定に必要となるキューブミラー１が取り付けられている。キューブミラー１は、その機能を満たす方向に対応するミラー指向面１ａを有しており、ミラー指向面１ａは、被測定物の取り付け方向を示している。
【００１５】
キューブミラー１の周囲には、レーザートラッカー２がキューブミラー１から離間して配置されている。このレーザートラッカー２は、ターゲットまでの距離と空間的な角度を測定し、ターゲットの三次元位置を測定することが可能な装置である。そのレーザートラッカー２のターゲットは、キューブミラー１から離間して配置されているレトロリフレクター３である。レトロリフレクター３は、それぞれ直交する３枚の鏡を使用した反射鏡を用いて構成されており、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という特徴をもっている。
【００１６】
また、キューブミラー１の周囲には、レトロリフレクター３を搭載することができる捕捉装置４が配置されている。捕捉装置４は、レトロリフレクター３の配置を調整する装置であり、主に、２軸方向にスライド可能なスライド機構５、スライドする２軸周りにレトロリフレクター３の中心位置を固定したまま回転させることが可能な回転機構６、レーザー光１０またはレーザー光１１が照射されている位置を映すためのスクリーン７、スクリーン７上に映し出されたレーザー光１０またはレーザー光１１の位置を認識するための検知手段であるカメラ８によって構成されている。ここで、カメラ８は、捕捉装置４上に、相互の位置関係が予め校正された上で搭載されているものである。
また、レーザートラッカー２および捕捉装置４を制御し、測定した三次元座標を用いた演算を行う演算装置９が設けられている。
なお、アライメント測定においては、基準レトロリフレクター１２を用いて基準座標を得た上で、レトロリフレクター３の三次元位置から角度ずれを算出し、位置決めを行う。
【００１７】
ここで、図１および図２では、レーザートラッカー２と捕捉装置４の配置が分かれている場合を例示しているが、アライメント測定の際、ミラーキューブ１の位置によっては、レーザートラッカー２を、捕捉装置４の設置に用いるツーリングバー上に搭載する場合もあり、同じステージ上に、これらの装置を搭載し、一体化させた構成とすることも可能である。
【００１８】
このようなアライメント測定においては、レーザートラッカー２は、レーザー光１０（第一のレーザー光）を、ミラー指向面１ａで反射させて、ターゲットであるレトロリフレクター３に照射してレトロリフレクター３の三次元位置（第一の三次元位置）を計測し、次に、レーザー光１１（第二のレーザー光）を、直接的に中心位置が固定されたレトロリフレクター３に照射してレトロリフレクター３の三次元位置（第二の三次元位置）を測定する。そして、測定した二つの三次元座標から、ミラー指向面１ａの法線軸を算出するとともに、基準座標軸に対するミラー指向面１ａの法線軸の角度ずれを算出する。
【００１９】
上記のレトロリフレクター３の三次元位置の測定は、レーザートラッカー２から照射されたレーザー光１０およびレーザー光１１を、このレトロリフレクター３で捕捉（コリメーション）することにより、レーザートラッカー２において自動的に行われる。つまり、コリメーションによって、レーザー光１０またはレーザー光１１の照射方向とレトロリフレクター３の鏡面の開口方向を重ね合わせると、レーザートラッカー２が自動的に計測を行うものであり、三次元位置の座標データを得るための特別なスキルは必要なく、瞬時に実施することが可能である。
【００２０】
次に、本発明の実施の形態１のアライメント測定装置を用いたアライメント測定方法について説明する。図３は、図１および図２に示したアライメント測定装置を用いて行うアライメント測定方法を示したフロー図である。この図３を用いて、アライメント測定動作について説明する。
ステップ１（Ｓ１）では、まず、キューブミラー１にレーザー光１０を当てて、捕捉装置４のスクリーン７に反射光が照射されるよう、レーザートラッカー２、捕捉装置４を配置する。つまり、レーザートラッカー２の照射光（レーザー光１０）をキューブミラー１のミラー指向面１ａに照射し、そのミラー指向面１ａからの反射光が捕捉装置４のスクリーン７上に照射されるように、レーザートラッカー２本体、もしくは捕捉装置４の配置を
調整し、計測器の位置決めを行う。
ここで、従来手法では、操作者は、セオドライトの望遠鏡を覗きながらミラー指向面に高精度に正対させる必要があったが、本発明では、捕捉装置４のスクリーン７上にレーザートラッカー２からの照射光を照射する配置に位置決めをすればよく、計測器の位置決め裕度が高いという特徴がある。
【００２１】
ステップ２（Ｓ２）では、スクリーン７上のレーザー光位置をカメラ８で確認し、スライド量を演算する。つまり、捕捉装置４のスクリーン７上に照射されているキューブミラー１からの反射光の位置を、捕捉装置４との位置関係が予め校正されて捕捉装置４上に搭載されたカメラ８で認識する。ここで、カメラ８で認識した捕捉装置４のスクリーン７上の反射光の位置情報と、カメラ８と捕捉装置４との位置関係をもとに、捕捉装置４のスライド機構５上に搭載されたレトロリフレクター３を、反射光位置に移動させるためのスライド量を演算する。
このとき、カメラ８は、例えば、レーザートラッカー２から照射される照射光の波長に合わせた感度特性を有した光学素子、もしくは照射光の波長の透過率が高い光学フィルタを搭載したものを用いる。
【００２２】
ステップ３（Ｓ３）では、上記ステップ２で算出したスライド量をもとに、スライド機構５によりレトロリフレクター３を移動させる。すなわち、キューブミラー１のミラー指向面１ａからの反射光が捕捉装置４のスクリーン７上に照射されている位置へ、２軸方向にレトロリフレクター３をスライドさせて配置する。
【００２３】
ステップ４（Ｓ４）では、捕捉装置４上に搭載されたレトロリフレクター３を回転させ、レーザー光（反射光）を捕捉する。つまり、スライド機構５およびスライドする２軸まわりに回転可能な回転機構６を用いて、レトロリフレクター３の中心位置を固定したまま回転させて、反射光が入射する方向にレトロリフレクター３の反射方向が重なるように（入射した方向に光が返るように）角度を調節してミラー指向面１ａからの反射光を探索し、レトロリフレクター３において反射光を捕捉する。
具体的には、キューブミラー１のミラー指向面１ａからの反射光の捕捉方法は、スライド機構５およびスライドする２軸周りの回転機構６を１軸毎に動かしてレトロリフレクター３の角度を変え、反射光を探索し、捕捉してもよく、また、スライド機構５およびスライドする２軸周りの回転機構６を用いてスライド位置を中心とした円を描くように、その走査半径が徐々に大きくなるようにレトロリフレクター３の向きを変えて反射光を探索し、捕捉してもよい。
【００２４】
本ステップ４での捕捉装置４の制御量は、レーザートラッカー２でのレトロリフレクター３の捕捉状態を確認しつつ演算装置９によって算出する。
なお、レトロリフレクター３の角度の調整は、基本的に回転機構６によって行うものとするが、レトロリフレクター３の角度変化に伴ってレトロリフレクター３の中心位置が２軸方向に移動しないよう、スライド機構５による調整が必要となる場合がある。
反射光を入射した方向に返すことができ、レーザートラッカー２でレトロリフレクター３からの反射光を計測できた場合に捕捉が完了し、捕捉装置４のスライド機構５および回転機構６の動作を停止させる。
【００２５】
また、反射光を探索する際、捕捉装置４のスクリーン７は、巻き上げて収納する形態とするか、あるいは、捕捉装置４のスライド機構５の背面に常に存在する形態とすることができ、任意に運用することができる。
また、本ステップ４は、ステップ３のスライド機構５によるレトロリフレクター３の移動のみで反射光を捕捉できれば、スキップしてもよい。
【００２６】
ステップ５（Ｓ５）では、演算装置９によりレーザートラッカー２を制御し、レトロリフレクター３の三次元位置を仮想三次元位置（第一の三次元位置）として測定する。図４は、ステップ５のレトロリフレクター３の三次元位置の測定状況を示すアライメント装置の全体斜視図であり、図５はその上視図である。図４および図５に示すように、レトロリフレクター３の実際の位置は捕捉装置４上であるが、この測定により取得する仮想三次元位置は、キューブミラー１が存在せず、レーザートラッカー２の照射光が直進した位置に仮想的に存在する仮想レトロリフレクター１３の位置である。ミラー指向面１ａを仮想的に通過し直進するレーザー光を仮想レーザー光１０ａとして示す。レトロリフレクター３の三次元位置を計測することと、仮想レトロリフレクター１３の仮想三次元位置を計測することとは同義である。
【００２７】
ステップ６（Ｓ６）では、ステップ５で測定した捕捉装置４上のレトロリフレクター３の位置はそのままで、レトロリフレクター３をレーザートラッカー２の方向に回転させ、レーザートラッカー２で直接捕捉する。
レトロリフレクター３をレーザートラッカー２で直接捕捉するためには、スライドする２軸周りに回転する回転機構６を用いて、レーザートラッカー２が配置されている方向にレトロリフレクター３の鏡面の開口面を回転させる必要があり、演算装置９から捕捉装置４の回転機構６を制御して回転角度を調節しつつ捕捉を行う。このとき、この回転動作の回転中心はレトロリフレクター３の中心位置に固定する必要がある。
【００２８】
ステップ７（Ｓ７）では、ステップ６でレーザートラッカー２の方向に向けたレトロリフレクター３に対して、レーザートラッカー２からレーザー光１１（第二のレーザー光）を直接的に照射し、捕捉する。
ステップ８（Ｓ８）では、ステップ７で直接捕捉したレトロリフレクター３の三次元位置（第二の三次元位置）をレーザートラッカー２で測定する。
ここで、図６は、ステップ８のレトロリフレクター３の三次元位置の測定状況を示すアライメント装置の全体斜視図であり、図７はその上視図である。
【００２９】
ステップ９（Ｓ９）では、ステップ５およびステップ８で測定した三次元位置測定結果（第一、第二の三次元位置）を用いて、ミラー指向面法線軸１５の角度を算出する。法線軸１５は、仮想レトロリフレクター１３からレトロリフレクター３へ向かう仮想ベクトル１４と平行となる。この測定状況を図８および図９に示す。図８はステップ９の法線軸角度算出におけるアライメント測定状況を示すアライメント測定装置の全体斜視図であり、図９はその上視図である。
【００３０】
ミラー指向面法線軸１５の角度算出方法を以下に説明する。
任意の座標系において、レーザートラッカー２の位置を点O(xo,yo,zo)とし、ステップ５で測定した仮想レトロリフレクター１３の三次元座標を点P1(xp1,yp1,zp1)、ステップ８で測定したレトロリフレクター３の三次元座標を点P2(xp2,yp2,zp2)とする。
点Oから点P1へ向かうベクトルをベクトルOP1、点Oから点P2へ向かうベクトルをベクトルOP2とする。また、点P1から点P2へ向かうベクトルをベクトルP1P2（仮想ベクトル１４）とする。ミラー指向面法線軸１５の角度を示すベクトルP1P2は以下で表わされる。
【数１】
2017003292.tif 000003
このベクトルP1P2は、幾何学的関係からミラーキューブ１のミラー指向面１ａの法線軸１５と並行となる。よって、ベクトルP1P2を導出することで、ミラー指向面１ａの法線軸角度を算出することが可能である。ベクトルP1P2を構成するベクトルOP1、ベクトルOP2は、ステップ５、ステップ８で測定した点P1、点P2の三次元座標を使用し、以下式にて算出
することが可能である。
【数２】
2017003292.tif 000004
【００３１】
また、ステップ１０（Ｓ１０）では、基準となるレトロリフレクターを捕捉し、基準座標軸角度を算出する。つまり、衛星座標系のような基準としたい座標軸を構築するため、基準レトロリフレクター１２の三次元位置を測定し、演算装置９にて基準座標軸を構築する。
【００３２】
ステップ１１（Ｓ１１）では、ステップ９およびステップ１０の算出結果をもとに角度ずれを算出する。つまり、ステップ９で測定したミラー指向面１ａの法線軸と、ステップ１０で構築した基準座標軸との角度のずれを演算装置９により算出する。
【００３３】
このように、レーザートラッカー２および捕捉装置４で移動可能なレトロリフレクター３を備えたアライメント測定装置を用い、上記のような測定手順でアライメント測定を行うことにより、計測器の小型化・低コスト化が可能であり、また、計測器本体の位置決めの容易化が可能である。そして、レーザー光の捕捉をレーザートラッカー２が自動的に行うことと、捕捉装置４の制御量を自動的に算出することでレトロリフレクター３におけるレーザー光の捕捉を自動化することができ、測定時間を短縮し、アライメント測定装置を素人口化することが可能となる。
【００３４】
実施の形態２．
上述の実施の形態１では、カメラ８を用いてスクリーン７上のレーザー光照射位置を検出していた。この実施の形態２では、レーザー強度測定器１６をカメラ８の代わりに用いる場合について、図１０および図１１を用いて説明する。
図１０に、この実施の形態２による捕捉装置４の斜視図を示すように、レーザー光が照射されている位置を認識するための検知手段として、レーザー光の照射強度を計測するレーザー強度測定器１６（レーザー光測定器）を設けている。このレーザー強度測定器１６は、図１０の例では、スライド機構５に固定して捕捉装置４上に配設している。その他の構成については、実施の形態１と同様である。実施の形態１では、スクリーン７の全面を検知範囲とするために、スクリーン７の面から離間した位置にカメラ８の撮像部を保持し、スクリーン７上のどの位置にレーザー光が照射されているかを検出していたが、この実施の形態２では、レーザー強度測定器１６を捕捉装置４に、スライド・回転移動可能に保持し、移動させながら照射位置を探索する方式であり、スクリーン７は備える必要がない。なお、レーザー強度測定器１６は、センサ部のみを捕捉装置４上に配置し、本体部は捕捉装置４の外部に配置してもよいことは言うまでもない。
【００３５】
上記構成における、実施の形態２のアライメント測定方法の手順フローチャートを図１１に示し、実施の形態１と比較し、実施の形態２の特徴的な部分について説明する。
図１１のステップ２（Ｓ２）では、レーザー光強度を測定しながら、スライド機構５を動かし、レーザー光位置を探索する。つまり、捕捉装置４に対して照射されているミラー指向面１ａからの反射光の位置の探索は、スライド機構５、レーザー強度測定器１６を演算装置９で制御して行う。探索可能範囲は、スライド機構５によるレーザー強度測定器１６の移動範囲となる。
【００３６】
この反射光位置特定方法の一例を以下に説明する。演算装置９にて捕捉装置４を制御し、スライド機構５の１軸を原点位置に固定（固定軸とする）し、もう１軸（移動軸とする）を原点から最大稼働位置までスライドさせ、その際、レーザー強度測定器１６によるレーザー光強度測定を並行して行っていく。レーザー光強度がある閾値を超えるとレーザー強度測定器１６の位置をレーザー光照射位置と判断し、探索を終了する。最大稼働位置まで移動軸をスライドさせてもレーザー光照射位置が探索できない場合、固定側軸を、例えば10mm程度移動した後、移動軸を再度原点から最大稼働位置までスライドさせて探索を行う。この手順を繰り返し、探索を完了する。
なお、レーザー強度測定器１６によるレーザー光のセンサ領域は、レーザー強度測定器１６のセンサ部に集光レンズを搭載することにより拡大することができ、これにより計測時間を短縮することができる。
【００３７】
図１１のステップ３（Ｓ３）では、レーザー光の反射光位置にレトロリフレクター３を移動する。スライド機構５上に固定されたレーザー強度測定器１６とレトロリフレクター３の位置関係は明らかであるため、所定の間隔をスライドさせることでレトロリフレクター３を反射光照射位置に移動させることができる。
この実施の形態２によれば、実施の形態１において必要であったカメラ８の代わりに、レーザー強度測定器１６を用いるため、スクリーン７を設置することなくレーザー光照射位置を探索できるという効果がある。
また、この実施の形態２においても実施の形態１の場合と同様に、捕捉装置４上の、レーザー強度測定器１６の移動範囲内にレーザートラッカー２からの照射光が照射されるように、計測器を位置決めすればよく、実施の形態１と同様に計測器の位置決めを容易化することができる。
【００３８】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１  キューブミラー、１ａ  ミラー指向面、２  レーザートラッカー、３  レトロリフレクター、４  捕捉装置、５  スライド機構、６  回転機構、７  スクリーン、８  カメラ、  ９  演算装置、１０、１１  レーザー光、１０ａ  仮想レーザー光、１２  基準レトロリフレクター、１３  仮想レトロリフレクター、１４  仮想ベクトル、１５  ミラー指向面法線軸、１６  レーザー強度測定器
【図２】
2017003292.tif 000005
【図３】
2017003292.tif 000006
【図４】
2017003292.tif 000007
【図５】
2017003292.tif 000008
【図６】
2017003292.tif 000009
【図７】
2017003292.tif 000010
【図８】
2017003292.tif 000011
【図９】
2017003292.tif 000012
【図１０】
2017003292.tif 000013
【図１１】
2017003292.tif 000014
【図１】
2017003292.tif 000015