(57)【要約】  第１光ビームを放出し、ターゲットで反射した第１光ビームの一部分を受容するように構成されるトラッカ機器を含む光学測定機器が設けられる。第１光ビームはジンバル箇所から放出され、トラッカ機器はさらに、ターゲットまでの距離を判定するように構成される絶対距離計を含む。方向を逆転させずに第２光ビームを通路に沿って放出し、物体で反射された第２光ビームの一部分を受容するように構成されるスキャナ機器が設けられる。第２光ビームはジンバル箇所から放出され、スキャナはさらに、光の速度に少なくとも部分的に基づいて物体までの距離を判定するように構成される。
2016510415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
座標測定機器であって、
光学送達システムと、
第１光源と第１光学検出器と第１電気回路とを含む第１絶対距離計であって、前記第１光源が、前記光学送達システムを通して再帰反射ターゲットへ第１光を送出するように構成され、前記第１光学検出器がさらに、前記再帰反射ターゲットにより反射された前記第１光を受けて第１電気信号を発生させて前記第１電気信号を前記第１電気回路へ伝送するように構成され、前記第１電気回路が、前記第１電気信号に少なくとも部分的に基づいて前記座標測定機器から前記再帰反射ターゲットまでの第１距離を判定するように構成される、第１絶対距離計と、
第２光源と第２光学検出器と第２電気回路とを含む第２絶対距離計であって、前記第２光源が、前記光学送達システムを通して物体表面へ第２光を送出するように構成され、前記第２光学検出器が、前記物体表面により反射されて前記光学送達システムを通過した前記第２光を受容するように構成され、前記第２光学検出器がさらに、前記物体表面により反射された前記第２光を受けて第２電気信号を発生させて前記第２電気回路へ前記第２電気信号を送出するように構成され、前記第２電気回路が、前記第２電気信号に少なくとも部分的に基づいて前記座標測定機器から前記物体表面までの第２距離を判定するように構成される、第２絶対距離計と、
前記光学送達システムと前記第１絶対距離計と前記第２絶対距離計とに動作結合される構造体と、
第１軸を中心として前記構造体を回転させるように構成される第１モータと、
前記構造体に動作結合される第１角度変換器であって、前記第１軸を中心とする第１回転角度を測定するように構成される第１角度変換器と、
第２軸を中心として前記構造体を回転させるように構成される第２モータであって、前記第２軸が前記第１軸に対して実質的に垂直である、第２モータと、
前記構造体に動作結合される第２角度変換器であって、前記第２軸を中心とする第２回転角度を測定するように構成される第２角度変換器と、
位置検出器であって、前記座標測定機器により放出されて前記再帰反射ターゲットにより反射される放射の一部分を受容するように構成される位置検出器であり、放射の一部分が位置検出器に衝突する箇所に少なくとも部分的に基づいて第３電気信号を発生させるように構成される位置検出器と、
プロセッサであって、第１モードと第２モードとで作動するように構成されるコンピュータ可読媒体を有するプロセッサであり、前記第１モードが、前記第３電気信号に少なくとも部分的に基づいて前記再帰反射ターゲットを追跡することと、第１位置での前記再帰反射ターゲットまでの前記第１回転角度と、前記第１位置での前記再帰反射ターゲットまでの前記第２回転角度と、前記第１位置での前記再帰反射ターゲットの前記第１距離とに少なくとも部分的に基づいて前記再帰反射ターゲットの第１三次元座標を判定することとを含み、前記第２モードが、前記第１回転角度と前記第２回転角度とを連続的かつ単調に変化させながら前記物体表面に前記第１光を誘導することを含み、前記第２モードがさらに、前記物体表面上の点までの前記第１回転角度と前記物体表面上の点までの前記第２回転角度と前記物体表面上の点の前記第２距離とに少なくとも部分的に基づいて前記物体表面上の点の第２三次元座標を判定することを含む、プロセッサと、
を包含する座標測定機器。
【請求項２】
前記光学送達システムが、内側ビーム経路と外側ビーム経路とを有し、前記外側ビーム経路が前記内側ビーム経路と同軸であって前記内側ビーム経路の外側にあり、
前記第１光学検出器が、前記再帰反射ターゲットにより反射されて前記光学送達システムの前記内側ビーム経路を通過した前記第１光を受容するように構成され、
前記第２光学検出器が、前記物体表面により反射されて前記光学送達システムの前記外側ビーム経路を通過した前記第２光を受容するように構成される、
請求項１に記載の座標測定機器。
【請求項３】
前記構造体の一方向での回転が、螺旋形状を有する経路に沿って前記第２光を放出する、請求項１に記載の座標測定機器。
【請求項４】
前記光学送達システムがさらに、前記第２光の前記部分を受容するように配置された環状孔を含む、請求項１に記載の座標測定機器。
【請求項５】
前記第２絶対距離計が前記第２光を放出する時に前記第１光ビームを放出するように前記制御装置が構成される、請求項４に記載の座標測定機器。
【請求項６】
前記第１光が約７００ナノメートルの波長を有する、請求項１に記載の座標測定機器。
【請求項７】
前記第２光が約１５５０ナノメートルの波長を有する、請求項６に記載の座標測定機器。
【請求項８】
座標測定機器であって、
構造体と、
第１軸を中心として前記構造体を回転させるように構成される第１モータと、
前記構造体に動作結合される第１角度変換器であって、前記第１軸を中心とする第１回転角度を測定するように構成される第１角度変換器と、
第２軸を中心として前記構造体を回転させるように構成される第２モータであって、前記第２軸が前記第１軸に対して実質的に垂直であり、前記第２軸の射影が前記第１軸の射影とジンバル点で交差する、第２モータと、
前記構造体に動作結合される第２角度変換器であって、前記第２軸を中心とする第２回転角度を測定するように構成される第２角度変換器と、
前記構造体に動作結合される光学送達システムと、
前記構造体に動作結合される第１絶対距離計であって、第１光源と第１光学検出器と第１電気回路とを含む第１絶対距離計であり、前記第１光源が、前記ジンバル点から再帰反射ターゲットまで延在する第１線の一部分に沿って前記光学送達システムを通って第１光を送出するように構成され、前記第１線が前記第１軸に対して垂直であり、前記第１光学検出器が、前記再帰反射ターゲットにより反射されて前記光学送達システムを通過した前記第１光を受容するように構成され、前記第１光学検出器がさらに、前記再帰反射ターゲットにより反射された前記第１光を受けて第１電気信号を発生させるとともに前記第１電気信号を前記第１電気回路へ伝送するように構成され、前記第１電気回路が、前記第１電気信号に少なくとも部分的に基づいて前記座標測定機器から前記再帰反射ターゲットまでの第１距離を判定するように構成される、第１絶対距離計と、
前記構造体に動作結合される第２絶対距離計であって、第２光源と第２光学検出器と第２電気回路とを含む第２絶対距離計であり、前記第２光源が、前記ジンバル点から物体表面まで延在する第２線の一部分に沿って前記光学送達システムを通って第２光を送出するように構成され、前記第２線が前記第１軸とに対して垂直であって前記第２線が前記第１線と異なり、前記第２光学検出器が、前記物体表面により反射されて前記光学送達システムを通過した前記第２光を受容するように構成され、前記第２光学検出器がさらに、前記物体表面により反射された前記第２光を受けて第２電気信号を発生させるとともに前記第２電気信号を前記第２電気回路へ送出するように構成され、前記第２電気回路が、前記第２電気信号に少なくとも部分的に基づいて前記座標測定機器から前記物体表面までの第２距離を判定するように構成される、第２絶対距離計と、
位置検出器であって、前記座標測定機器により放出されて前記再帰反射ターゲットに反射される放射の一部分を受容するように構成される位置検出器であり、放射の一部分が前記位置検出器と衝突する箇所に少なくとも部分的に基づいて第３電気信号を発生させるように構成される位置検出器と、
プロセッサであって、第１モードと第２モードとで作動するように構成されるコンピュータ可読媒体を有するプロセッサであり、前記第１モードが、前記第３電気信号に少なくとも部分的に基づいて前記再帰反射ターゲットを追跡することと、第１位置での前記再帰反射ターゲットまでの前記第１回転角度と、前記第１位置での前記再帰反射ターゲットまでの前記第２回転角度と、前記第１位置での前記再帰反射体ターゲットの前記第１距離とに少なくとも部分的に基づいて前記再帰反射ターゲットの第１三次元座標を判定することとを含み、前記第２モードが、前記第１軸を中心として前記構造体を回転させることと、前記物体表面上の前記点までの前記第１回転角度と、前記物体表面上の前記点までの前記第２回転角度と、前記物体表面上の前記点の前記第２距離とに少なくとも部分的に基づいて前記物体表面上の点の第２三次元座標を判定することとを含む、プロセッサと、
を包含する座標測定機器。
【請求項９】
前記第１線が第１径方向に延在するとともに前記第２線が第２径方向に延在して間に角度を画定し、前記角度が５度と１８０度との間である、請求項８に記載の座標測定機器。
【請求項１０】
前記角度が９０度である、請求項９に記載の座標測定機器。
【請求項１１】
前記第１光が約７００ナノメートルの波長を有する、請求項８に記載の座標測定機器。
【請求項１２】
前記第２光が約１５５０ナノメートルの波長を有する、請求項９に記載の座標測定機器。
【請求項１３】
前記光学送達システムがさらに、前記第２光の前記部分を受容するように配置された環状孔を含む、請求項８に記載の座標測定機器。
【請求項１４】
前記第２絶対距離計が前記第２光を放出する時に前記第１光を放出するように前記制御装置が構成される、請求項８に記載の座標測定機器。
【請求項１５】
座標測定機器であって、
光学送達システムと、
第１光源と第１光学検出器と第１電気回路とを含む第１絶対距離計であって、前記第1光源が、前記光学送達システムを通して再帰反射ターゲットへ第１光を送出するように構成され、前記第１光学検出器が、前記再帰反射ターゲットにより反射されて前記光学送達システムを通過した前記第１光を受容するように構成され、前記第１光学検出器がさらに、前記再帰反射ターゲットにより反射された前記第１光を受けて第１電気信号を発生させるとともに前記第１電気信号を前記第１電気回路へ伝送するように構成され、前記第１電気回路が、前記第１電気信号に少なくとも部分的に基づいて前記座標測定機器から前記再帰反射ターゲットまでの第１距離を判定するように構成される、第１絶対距離計と、
第２光源と第２光学検出器と第２電気回路とを含む第２絶対距離計であって、前記第２光源が、前記光学送達システムを通して物体表面へ第２光を送出するように構成され、前記第２信号検出器が、前記物体表面により反射されて前記光学送達システムを通過した前記第２光を受容するように構成され、前記第２光学検出器がさらに、前記物体表面により反射された前記第２光を受けて第２電気信号を発生させるとともに前記第２電気信号を前記第２電気回路へ送出するように構成され、前記第２電気回路が、前記第２電気信号に少なくとも部分的に基づいて前記座標測定機器から前記物体表面までの第２距離を判定するように構成される、第２絶対距離計と、
前記光学送達システムと前記第１絶対距離計と前記第２絶対距離計とに動作結合される構造体であって、回転のために取り付けられるミラーを含む構造体であり、前記ミラーが前記第１光および前記第２光の光路の中に配置される、構造体と、
第１軸を中心として前記構造体を回転させるように構成される第１モータと、
前記構造体に動作結合される第１角度変換器であって、前記第１軸を中心とする第１回転角度を測定するように構成される第１角度変換器と、
第２軸を中心として前記ミラーを回転させるように構成される第２モータであって、前記第２軸が前記第１軸に対して実質的に垂直である、第２モータと、
前記ミラーに動作結合される第２角度変換器であって、前記第２軸を中心とする第２回転角度を測定するように構成される第２角度変換器と、
位置検出器であって、前記座標測定機器により放出されて前記再帰反射ターゲットにより反射される放射の一部分を受容するように構成される位置検出器であり、放射の一部分が位置検出器と衝突する箇所に少なくとも部分的に基づいて第３電気信号を発生させるように構成される位置検出器と、
プロセッサであって、第１モードと第２モードとで作動するように構成されるコンピュータ可読媒体を有するプロセッサであり、前記第１モードが、前記第３電気信号に少なくとも部分的に基づいて前記再帰反射ターゲットを追跡することと、第１位置での前記再帰反射ターゲットまでの前記第１回転角度と、前記第１位置での前記再帰反射ターゲットまでの前記第２回転角度と、前記第１位置での前記再帰反射ターゲットの前記第１距離とに少なくとも部分的に基づいて前記再帰反射ターゲットの第１三次元座標を判定することとを含み、前記第２モードが、前記第１軸を中心として前記構造体を回転させることと、前記物体表面上の点までの前記第１回転角度と、前記物体表面上の点までの前記第２回転角度と、前記物体表面上の点の前記第２距離とに少なくとも部分的に基づいて、前記物体表面上の点の第２三次元座標を判定することとを含む、プロセッサと、
を包含する座標測定機器。
【請求項１６】
前記第２モードにおいて、前記第１モータが前記構造体を第１速度で回転させるとともに前記第２モータが前記ミラーを第２速度で回転させ、前記第２速度が前記第１速度より高い、請求項１５に記載の座標測定機器。
【請求項１７】
前記第２モードが、前記第１軸を中心として前記構造体を一方向に回転させることを含む、請求項１６に記載の座標測定機器。
【請求項１８】
前記第１軸の前記一方向回転が、螺旋形状を有する通路に沿って前記第２光を放出する、請求項１７に記載の座標測定機器。
【請求項１９】
前記第１光が約７００ナノメートルの波長を有する、請求項１５に記載の座標測定機器。
【請求項２０】
前記第２光が約１５５０ナノメートルの波長を有する、請求項１９に記載の座標測定機器。
【請求項２１】
前記光学送達システムがさらに、前記第２光の前記部分を受容するように配置された環状孔を含む、請求項１５に記載の座標測定機器。
【請求項２２】
前記第２絶対距離計が前記第２光を放出する時に前記第１光を放出するように前記制御装置が構成される、請求項１５に記載の座標測定機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本書で開示される主題は、次元座標を測定する光学測定機器に、詳しくは物体を測定するための多数の光学機器を有する非接触型光学測定機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触型光学測定機器は、物体上の点の座標を判定するのに使用されうる。一タイプの光学測定機器は、レーザビームを点へ送出することによりこの点の三次元（３Ｄ）座標を測定する。レーザビームは、この点に、またはこの点と接触している再帰反射ターゲットに直接衝突する。いずれの事例でも、計器は、ターゲットまでの距離と二つの角度とを測定することによりこの点の座標を判定する。距離は、絶対距離計や干渉計などの距離測定機器で測定される。角度は、角度エンコーダなどの角度測定機器で測定される。計器内のジンバル式ビーム操作機構は、レーザビームを当該の点へ誘導する。
【０００３】
レーザトラッカは、それが放出する一つ以上のレーザビームで再帰反射ターゲットを追跡する特定タイプの座標測定機器である。レーザトラッカと密接な関係を持つ光学測定機器は、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、表面上の点へ一つ以上のレーザビームを届ける。表面から散乱した光を集め、この光から、各点までの距離と二つの角度とを判定する。測量の用途で最も頻繁に使用されるトータルステーションは、拡散状態で散乱した（非協力的）ターゲットまたは再帰反射性（協力的）ターゲットの座標を測定するのに使用されうる。
【０００４】
レーザトラッカは、特定の点の座標を測定するのに使用される再帰反射ターゲットへレーザビームを送出することにより作動する。一般的なタイプの再帰反射ターゲットは、金属球体に埋設されるキューブコーナー再帰反射体を包含する球面マウント再帰反射体（ＳＭＲ）である。キューブコーナー再帰反射体は相互に垂直な３枚のミラーを包含する。３枚のミラーに共通する交点である頂点は、球体の中心に所在する。球体内でのキューブコーナーの配置は測定対象点に対して既知の機械的関係を有する（つまり、頂点から、ＳＭＲが位置しているいずれかの表面までの垂直距離はＳＭＲが回転しても一定のままである）ので、測定対象点の箇所が判定されうる。結果的に、表面上を動かされる際にＳＭＲの位置に従うことにより、レーザトラッカは表面の３Ｄ座標を測定できる。別の言い方をすると、レーザトラッカは、表面の３Ｄ座標の特性を完全に明らかにするのに、わずか三つの自由度（一つの径方向距離と二つの角度）を測定するだけでよいのである。
【０００５】
一タイプのレーザトラッカは、絶対距離計（ＡＤＭ）を含まずに干渉計（ＩＦＭ）のみを内含する。物体がこれらのトラッカの一つからのレーザビームの経路を遮蔽する場合、ＩＦＭはその距離基準を失う。するとオペレータは再帰反射体を既知の箇所まで追跡して、測定を継続する前に基準距離を再設定しなければならない。この制限を回避する手法は、トラッカにＡＤＭを含めることである。ＡＤＭは、ポイントアンドシュート方式で距離を測定できる。
【０００６】
トラッカは点の上に所在するので、レーザ出力に制約を設けて所望の分類をＩＥＣ６０８２５−１規格内に維持することが望ましい。ゆえに、トラッカが低レーザ出力で機能することが望まれる。測定点を明白に規定することに加えて、ＳＭＲはレーザ出力の大部分を返送する。対照的に、レーザスキャナは連続的に移動するように配置され、作動エリアに所在する人物の一部分に印加される全エネルギーが小さいので、所望のＩＥＣ６０８２５−１分類が可能である。ゆえに、レーザスキャナは高いレーザ出力レベルで作動して非協力的ターゲットとともに作動することができるが、一般的にはレーザトラッカよりも低精度で短距離である。
【０００７】
レーザスキャナも、物体へレーザビームを送出する。レーザトラッカは（再帰反射ターゲットを介して）オペレータと相互作用を行うので、レーザは可視であることが望ましい。しかし、オペレータは光ビームを視覚的に確認する必要がないので、レーザスキャナは、他の波長、例えば赤外または可視波長で作動してもよい。レーザスキャナは物体から反射した光を受容して、光が物体に衝突してスキャナへ戻る飛行時間に少なくとも部分的に基づいて、物体上の点までの距離を判定する。いくつかのレーザスキャナは天頂軸を中心として連続回転し、同時に方位軸を中心としてレーザビームを回転させ、レーザスキャナの周囲のエリア内の点の座標が判定されうる。他のレーザスキャナは、単一の点へ、または例えばラスタパターンなどの所定パターンで、光ビームを誘導する。
【０００８】
レーザスキャナは、レーザトラッカよりもはるかに高速で複数点の座標を取得しうることが認識されるはずである。しかし、レーザトラッカは、より高い精度で距離を測定するだろう。さらに、レーザトラッカは特定の点に所在するので、測定は一般的に、電子機器のノイズおよび乱気流を軽減するのに数分の一秒を要する。レーザスキャナは一般的に毎秒１００万程度の点で測定を行うので、測定は一般的に数マイクロ秒または数分の一マイクロ秒程度で行われる。ゆえに、スキャナでは、電子機器および乱気流から生じるノイズがはるかに大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第７，３２７，４４６号
【特許文献２】米国特許第７，７０１，５５９号
【特許文献３】米国公開特許出願第２０１１／００３２５０９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、既存の非接触型光学測定機器は予定の目的には適しているが、特にオペレータが多数の動作モードの間で選択を行うことのできる光学測定機器を設けるという改良の必要性が残る。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様によれば、座標測定機器が設けられる。座標測定機器は光学送達システムを含む。第１光源と第１光学検出器と第１電気回路とを含む第１絶対距離計が設けられ、第１光源は、光学送達システムを通って再帰反射ターゲットへ第１光を送出するように構成され、第１光学検出器はさらに、再帰反射された第１光を受けて第１電気信号を発生させ、第１電気信号を第１電気回路へ伝送するように構成され、第１電気回路は、第１電気信号に少なくとも部分的に基づいて座標測定機器から再帰反射ターゲットまでの第１距離を判定するように構成される。第２光源と第２光学検出器と第２電気回路とを含む第２絶対距離計が設けられ、第２光源は、光学送達システムを通して第２光を物体表面へ送出するように構成され、第２光学検出器は、物体表面により反射されて光学送達システムを通過した第２光を受容するように構成され、第２光学検出器はさらに、反射した第２光を受けて第２電気信号を発生させるとともに第２電気信号を第２電気回路へ送出するように構成され、第２電気回路は、第２電気信号に少なくとも部分的に基づいて座標測定機器から物体表面までの第２距離を判定するように構成される。構造体は、光学送達システム、第１絶対距離計、および第２絶対距離計に動作結合される。第１モータは、第１軸を中心として構造体を回転させるように構成される。第１角度変換器は構造体に動作結合され、第１角度変換器は第１軸を中心とする第１回転角度を測定するように構成される。第２モータは第２軸を中心として構造体を回転させるように構成され、第２軸は第１軸に対して実質的に垂直である。第２角度変換器は構造体に動作結合され、第２角度変換器は、第２軸を中心とする第２回転角度を測定するように構成される。座標測定機器により放出されて再帰反射体により反射された放射の一部分を受容するように構成された位置検出器が設けられ、位置検出器は、放射の一部分が位置検出器と衝突する箇所に少なくとも部分的に基づいて第３電気信号を発生させるように構成される。第１モードと第２モードとで作動するように構成されるコンピュータ可読媒体を有するプロセッサが設けられ、第１モードは、第３電気信号に少なくとも部分的に基づいて再帰反射ターゲットを追跡することと、第１位置での再帰反射ターゲットの第１角度と第１位置での再帰反射ターゲットの第２角度と第１位置での再帰反射ターゲットの第１距離とに少なくとも部分的に基づいて再帰反射ターゲットの第１三次元座標を判定することとを含み、第２モードは、第１角度と第２角度とを連続的かつ単調に変化させながらビームを物体表面へ誘導することを含み、第２モードはさらに、物体表面上の点の第１角度と物体表面上の点の第２角度と物体表面上の点の第２距離とに少なくとも部分的に基づいて物体表面上の点の第２三次元座標を判定することを含む。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、別の座標測定機器が設けられる。座標測定機器は、構造体と、第１軸を中心として構造体を回転させるように構成された第１モータとを含む。第１角度変換器が構造体に動作結合され、第１角度変換器は第１軸を中心とする第１回転角度を測定するように構成される。第２モータは第２軸を中心として構造体を回転させるように構成され、第２軸は第１軸に対して実質的に垂直であり、第２軸の射影は第１軸の射影とジンバル点で交差する。第２角度変換器が構造体に動作結合され、第２角度変換器は、第２軸を中心とする第２回転角度を測定するように構成される。光学送達システムは、構造体に動作結合される。第１絶対距離計は構造体に動作結合され、第１絶対距離計は第１光源と第１光学検出器と第１電気回路とを含み、第１光源は、ジンバル点から再帰反射ターゲットまで延在する第１線の一部分に沿って光学送達システムを通って第１光を送出するように構成され、第１線は第１軸に対して垂直であり、第１光学検出器は、再帰反射ターゲットにより反射されて光学送達システムを通過した第１光を受容するように構成され、第１光学検出器はさらに、再帰反射した第１光を受けて第１電気信号を発生させるとともに第１電気信号を第１電気回路へ伝送するように構成され、第１電気回路は、第１電気信号に少なくとも部分的に基づいて座標測定機器から再帰反射ターゲットまでの第１距離を判定するように構成される。第２絶対距離計は構造体に動作結合され、第２絶対距離計は第２光源と第２光学検出器と第２電気回路とを含み、第２光源は、ジンバル点から物体表面まで延在する第２線の一部分に沿って光学送達システムを通って第２光を送出するように構成され、第２線は第１軸に対して垂直であり、第２線は第１線と異なり、第２光学検出器は、物体表面により反射されて光学送達システムを通過した第２光を受容するように構成され、第２光学検出器はさらに、反射した第２光を受けて第２電気信号を発生させるとともに第２電気信号を第２電気回路へ送出するように構成され、第２電気回路は、第２電気信号に少なくとも部分的に基づいて座標測定機器から物体表面までの第２距離を判定するように構成される。位置検出器が設けられ、座標測定機器により放出されて再帰反射体により反射された放射の一部分を受容するように構成され、位置検出器は、放射の一部分が位置検出器と衝突する箇所に少なくとも部分的に基づいて第３電気信号を発生させるように構成される。第１モードと第２モードとで作動するように構成されたコンピュータ可読媒体を有するプロセッサが設けられ、第１モードは、第３電気信号に少なくとも部分的に基づいて再帰反射ターゲットを追跡することと、第１位置での再帰反射ターゲットの第１角度と第１位置での再帰反射ターゲットの第２角度と第１位置での再帰反射ターゲットの第１距離とに少なくとも部分的に基づいて再帰反射ターゲットの第１三次元座標を判定することとを含み、第２モードは、第１軸を中心として構造体を回転させることと、物体表面上の点の第１角度と物体表面上の点の第２角度と物体表面上の点の第２距離とに少なくとも部分的に基づいて物体表面上の点の第２三次元座標を判定することとを含む。
【００１３】
本発明のまた別の態様によれば、別の座標測定機器が設けられる。座標測定機器は光学送達システムを含む。第１絶対距離計は第１光源と第１光学検出器と第１電気回路とを含み、第１光源は、光学送達システムを通って再帰反射ターゲットへ第１光を送出するように構成され、第１光学検出器は、再帰反射ターゲットにより反射されて光学送達システムを通過した第１光を受容するように構成され、第１光学検出器はさらに、再帰反射後の第１光を受けて第１電気信号を発生させるとともに第１電気信号を第１電気回路へ伝送するように構成され、第１電気回路は、第１電気信号に少なくとも部分的に基づいて座標測定機器から再帰反射ターゲットまでの第１距離を判定するように構成される。第２絶対距離計は、第２光源と第２光学検出器と第２電気回路とを含み、第２光源は、光学送達システムを通って物体表面へ第２光を送出するように構成され、第２光学検出器は、物体表面により反射されて光学送達システムを通過した第２光を受容するように構成され、第２光学検出器はさらに、反射した第２光を受けて第２電気信号を発生させるとともに第２電気信号を第２電気回路へ送出するように構成され、第２電気回路は、第２電気信号に少なくとも部分的に基づいて座標測定機器から物体表面までの第２距離を判定するように構成される。構造体が光学送達システムと第１絶対距離計と第２絶対距離計とに動作結合され、この構造体は、回転のため取り付けられたミラーを含み、ミラーは第１光および第２光の光路内に配置される。第１モータは、第１軸を中心として構造体を回転させるように構成される。第１角度変換器が構造体に動作結合され、第１角度変換器は第１軸を中心とする第１回転角度を測定するように構成される。第２モータは第２軸を中心としてミラーを回転させるように構成され、第２軸は第１軸に対して実質的に垂直である。第２角度変換器はミラーに動作結合され、第２角度変換器は第２軸を中心とする第２回転角度を測定するように構成される。位置検出器は、座標測定機器により放出されて再帰反射体により反射された放射の一部分を受容するように構成され、位置検出器は、放射の一部分が位置検出器と衝突した箇所に少なくとも部分的に基づいて第３電気信号を発生させるように構成される。第１モードと第２モードとで作動するように構成されるコンピュータ可読媒体を有するプロセッサが設けられ、第１モードは、第３電気信号に少なくとも部分的に基づいて再帰反射ターゲットを追跡することと、第１位置での再帰反射ターゲットの第１角度と第１位置での再帰反射ターゲットの第２角度と第１位置での再帰反射ターゲットの第１距離とに少なくとも部分的に基づいて再帰反射ターゲットの第１三次元座標を判定することとを含み、第２モードは、第１軸を中心として構造体を回転させることと、物体表面上の点の第１角度と物体表面上の点の第２角度と物体表面上の点の第２距離とに少なくとも部分的に基づいて物体表面上の点の第２三次元座標を判定することとを含む。
【００１４】
以上および他の利点や特徴は、図面とともに解釈される以下の説明から一層明白になるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態による光学測定機器の斜視図である。
【図２】トラッカおよびスキャナ部分の箇所を図示し、光学測定機器内にセンサを含む、図１の光学測定機器の部分的斜視図である。
【図３】図１の機器の電気系統および計算システムのブロック線図である。
【図４】本発明の実施形態による光学測定機器のブロック線図を含む、図１のペイロード部分の機器の概略図である。
【図５】図１の光学測定機器のレーザトラッカ部分のための絶対距離計（ＡＤＭ）とスキャナ距離計の電気および電気光学要素のブロック線図である。
【図６】図１の光学測定機器のレーザトラッカ部分のための絶対距離計（ＡＤＭ）とスキャナ距離計の電気および電気光学要素のブロック線図である。
【図７】図１の光学測定機器のレーザトラッカ部分のための絶対距離計（ＡＤＭ）とスキャナ距離計の電気および電気光学要素のブロック線図である。
【図８】図１の光学測定機器のレーザトラッカ部分のための絶対距離計（ＡＤＭ）とスキャナ距離計の電気および電気光学要素のブロック線図である。
【図９】図１の光学測定機器のレーザトラッカ部分のための絶対距離計（ＡＤＭ）とスキャナ距離計の電気および電気光学要素のブロック線図である。
【図１０】図１の光学測定機器のレーザトラッカ部分のための絶対距離計（ＡＤＭ）とスキャナ距離計の電気および電気光学要素のブロック線図である。
【図１１】トラッカおよびスキャナからの光が投射される際の光学軸を示す、図１の機器の概略図である。
【図１２】スキャナ部分およびトラッカ部分の別の実施形態を図示する、図１の機器の斜視図である。
【図１３】スキャナ部分およびトラッカ部分の別の実施形態を図示する、図１の機器の斜視図である。
【図１４】スキャナ部分およびトラッカ部分の別の実施形態を図示する、図１の機器の斜視図である。
【図１５】本発明の実施形態による第１動作モードでの光学測定機器の概略図である。
【図１６】第２動作モードでの図１の光学測定機器の概略図である。
【図１７】光学測定機器を作動させるためのステップを示す流れ図である。
【図１８】光学測定機器を作動させるためのステップを示す流れ図である。
【図１９】本発明の別の実施形態による光学測定機器の概略図である。
【図２０】本発明の別の実施形態による光学測定機器の概略図である。  詳細な説明では、図面を参照して、本発明の実施形態を利点および長所とともに例として説明する。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明と見なされる主題は、明細書の最後の請求項に詳しく指摘され明確に請求される。本発明の上記および他の特徴や利点は、添付図面とともに解釈される以下の詳細な説明から明白である。
【００１７】
本発明の実施形態は、レーザトラッカとレーザスキャナのいずれかとして作動する光学測定機器を提供する。これは、通常はオペレータにより把持される協力的ターゲットを使用する高精度の測定と、通常はオペレータの積極的補助を伴わずに高速で（通常は）低精度の測定のいずれかを可能にするという利点を提供する。これら二つの動作モードは、単一の統合的な機器で提供される。
【００１８】
さて図１〜２を参照すると、多数の動作モードを提供する光学測定機器３０が示されている。機器３０は、レーザ追跡機能をサポートするトラッカ部分３４とスキャナ機能をサポートするスキャナ部分３６とを格納するハウジング３２を有する。例示的なジンバル式ビーム操作機構３８は、方位ベース４０に取り付けられて方位軸４４を中心として回転される天頂キャリッジ４２を含む。ペイロード構造体４６は、天頂軸４８を中心として回転する天頂キャリッジ４２に取り付けられる。天頂軸４８と方位軸４４とは、機器３０の内部においてジンバル点５０で直交する。ジンバル点５０は一般的に、距離および角度測定の原点である。一つ以上の光ビーム５２が、事実上、ジンバル点５０を通過する。出現する光ビームは、天頂軸４８と直交する方向を指している。言い換えると、光ビーム５２は、天頂軸４８に対してほぼ垂直であって方位軸４４を内含する平面に位置するのである。方位軸４４を中心とする天頂キャリッジ４０の回転による天頂軸４８を中心とするペイロード構造体４６の回転により、放出光ビーム５２は所望の方向を指す。
【００１９】
天頂モータ５１と天頂角度エンコーダ５４とはハウジング３２の内部に配置され、天頂軸４８に整列された機械的天頂軸に装着される。方位モータ５５および角度エンコーダ５６も機器３０の内部に配置され、方位軸４４に整列された機械的方位軸に装着される。天頂および方位モータ５１，５５は、軸４４，４８を中心としてペイロード構造体４６を同時に回転させるように作動する。以下でより詳しく記されるように、スキャナモードでは、モータ５１，５５の各々は単一方向に作動し、その結果、スキャナ光は、方向を逆転しない連続経路を辿る。天頂および方位角度エンコーダは、天頂および方位回転角度を比較的高精度で測定する。
【００２０】
光ビーム５２はターゲット５８まで進み、ターゲット５８は光ビーム５３を反射して機器３０へ戻す。ターゲット５８は、例えば物体５９の表面など、非協力的ターゲットでありうる。代替的に、ターゲット５８が球面マウント再帰反射体（ＳＭＲ）などの再帰反射体であってもおよい。ジンバル点５０とターゲット５８との間の径方向距離を測定することにより、天頂軸４８を中心とする回転角度と方位軸４４を中心とする回転角度とターゲット５８の位置とが、機器３０の球面座標系に見られる。より詳しく記されるように、機器３０は、光を誘導および受容する光学送達システムを画定する一つ以上のミラー、レンズ、または孔を含む。
【００２１】
光ビーム５２は、例えば可視および赤外波長など、一つ以上の波長の光を含みうる。ジンバル操作機構３８を参照して実施形態が記されるが、他のタイプの操作機構が使用されてもよいことが認識されるはずである。他の実施形態では、例えば方位および天頂軸を中心としてミラーが回転されうる。他の実施形態では、光の方向を操作するのにガルボミラーが使用されうる。例示的実施形態と同様に、これらの他の実施形態（ガルボミラーなど）は、以下でより詳しく記されるように、方向を逆転させずに通路に沿った単一方向で光を操作するのに使用されうる。
【００２２】
一実施形態では、方位ベース４０に磁気ネスト６０が配置されうる。磁気ネスト６０は１．５、７／８、および０．５インチのＳＭＲなど、異なるサイズのＳＭＲのための「ホーム位置」へトラッカを再設定するため、トラッカ部分３４とともに使用されうる。そして、トラッカを基準距離に再設定するのに機器上再帰反射体６２が使用されうる。さらに、特許文献１に記載されているように、ミラー（不図示）が再帰反射体６２との組み合わせで使用されて、自動補正の実施を可能にする。
【００２３】
さて図３を参照すると、機器３０の動作を制御するための例示的な制御装置６４が図示されている。制御装置６４は、分散型処理システム６６、周辺要素６８，７２のための処理システム、コンピュータ７４、そしてここで表されているのはクラウドである他のネットワークコンポーネント７６を含む。分散型処理システム６６の例示的実施形態は、マスタプロセッサ７８、ペイロード機能用電子機器８０、方位エンコーダ用電子機器８２、天頂エンコーダ用電子機器８６、ディスプレイおよびユーザインタフェース（ＵＩ）８８、リムーバブル記憶ハードウェア９０、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）用電子機器９２、およびアンテナ９４を含む。ペイロード機能用電子機器８０は、スキャナ用電子機器９６、（図１１のカメラ１６８のための）カメラ用電子機器９８、ＡＤＭ用電子機器１００、位置検出器（ＰＳＤ）用電子機器１０２、および水準器用電子機器１０４などいくつかの機能を含む。ペイロード機能用電子機器８０の副機能のいくつかまたはすべては、例えばデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）でありうる少なくとも一つの処理ユニットを有する。
【００２４】
温度センサ６８および携帯情報端末７２など、多くのタイプの周辺機器が可能である。携帯情報端末７２は、例えばスマートフォンなど、セルラー遠隔通信機器でありうる。機器３０は、アンテナ９４を経由する無線通信を含む様々な手段で、カメラなどの視覚システムによって、またレーザトラッカから協力的ターゲットまでの距離および角度読取値によって、周辺機器と通信しうる。周辺機器はプロセッサを格納しうる。概して、スキャナプロセッサ、レーザトラッカプロセッサ、または測定機器プロセッサの語が使用される時には、考えられる外部コンピュータおよびクラウドサポートを含むことを意味する。
【００２５】
一実施形態において、別々の通信媒体またはバスが、プロセッサ７８からペイロード機能用電子機器ユニット８０，８２，８６，８８，９０，９２の各々に通じている。各通信媒体は、例えば、データ回線、クロック回線、およびフレーム回線を含む三つのシリアル回線を有しうる。フレーム回線は、電子機器ユニットがクロック回線に注意すべきかどうかを示す。注意されるべきであると示された場合、電子機器ユニットは、各クロック信号でデータ回線の電流値を読み取る。クロック信号は例えば、クロックパルスの立ち上りエッジに対応しうる。一実施形態において、情報は、パケットの形でデータ回線を経由して伝送される。他の実施形態において、各パッケージは、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、電子機器ユニット内でデータメッセージがどこに向けられるかを示す。箇所は例えば、電子機器ユニット内のプロセッササブルーチンに対応する。数値はデータメッセージの長さを表す。データメッセージは、電子機器ユニットが実行するためのデータまたは命令を格納する。チェックサムは、通信回線で伝送されるデータにおけるエラーの可能性を最小にするのに使用される数値である。
【００２６】
一実施形態において、プロセッサ７８は、バス１０６を経由してペイロード機能用電子機器８０へ、バス１０８を経由して方位エンコーダ用電子機器８２へ、バス１１０を経由して天頂エンコーダ用電子機器８６へ、バス１１２を経由してディスプレイ・ユーザインタフェース電子機器８８へ、バス１１４を経由してリムーバブル記憶ハードウェア９０へ、バス１１６を経由してＲＦＩＤおよび無線電子機器９２へ、情報のパケットを伝送する。
【００２７】
一実施形態において、プロセッサ７８はまた、同期バス１１８を経由して同期パルスを電子機器ユニットの各々へ同時に送出する。同期パルスは、機器３０の測定機能により収集された値を同期化する手法を提供する。例えば、天頂電子機器８６の方位エンコーダ用電子機器８２は、同期パルスが受信されるとすぐに、そのエンコーダ値を保持する。同様に、ペイロード機能用電子機器８０は、ペイロード構造体の中に格納される電子機器により収集されたデータを保持する。ＡＤＭおよび位置検出器はすべて、同期パルスが与えられるとデータを保持する。たいていの実施形態では、カメラおよび傾斜計が、同期パルス速度より低い速度でデータを収集するが、多数の同期周期でデータを保持しうる。
【００２８】
一実施形態において、方位エンコーダ用電子機器８２と天頂エンコーダ用電子機器８６とは、相互から、またペイロード機能用電子機器８０から、スリップリング（不図示）により隔離されている。スリップリングが使用される際に、バス回線１０６，１０８，１１０は別々のバスでありうる。光学電子機器処理システム６６は外部コンピュータ７４と通信しうるか、機器３０において通信、表示、およびＵＩの機能を提供しうる。例えば、イーサネット（登録商標）回線または無線接続などの通信リンク１２０を経由して、機器３０はコンピュータ７４と通信する。機器３０はまた、例えばイーサネット（登録商標）ケーブルや一つ以上の無線接続など、一つ以上の電気ケーブルを含みうる通信リンク１２２を経由して、クラウド７６に代表される他の要素と通信しうる。要素７６は、例えば機器３０により再設置されうる連接アームＣＭＭなど別の三次元試験計器でありうる。コンピュータ７４と要素７６との間の通信リンク１２４は、有線でも無線でもよい。遠隔コンピュータ７４の前に座っているオペレータは、イーサネット（登録商標）や無線リンクを経由して、クラウド７６に代表されるインターネットに接続され、そしてインターネットは、イーサネット（登録商標）や無線リンクを経由してプロセッサ７８に接続される。こうして、ユーザは、レーザトラッカなど遠隔機器の動作を制御しうる。
【００２９】
さて図４を参照すると、トラッカ部分３４とスキャナ部分３６とを有する機器３０内のペイロード構造体４６の実施形態が示されている。部分３４および３６は統合され、図１および１２〜１４では光ビーム５２で表される光を、トラッカおよびスキャナ部分から、実質的に共通の光学内側ビーム経路を経由して放出する。しかし、トラッカおよびスキャナ部分により放出される光は実質的に共通の光路を経由して進むが、ある実施形態では、トラッカおよびスキャナ部分からの光ビームは異なるタイミングで放出される。別の実施形態では、ビームが同時に放出される。
【００３０】
トラッカ部分３４は、光源１２６とアイソレータ１２８とファイバネットワーク１３６とＡＤＭ電子機器１４０とファイバランチ１３０とビームスプリッタ１３２と位置検出器１３４とを含む。一実施形態において、光源１２６は可視光を放出する。光源は例えば、赤色または緑色ダイオードレーザや、垂直空洞面発光レーザでありうる。アイソレータは、ファラデーアイソレータ、減衰器、または光源１２６へ返送される光の量を充分に減少させることが可能な他の適当な機器でありうる。アイソレータ１２８からの光はファイバネットワーク１３６へ進む。一実施形態において、以下でより詳しく記されるように、ファイバネットワーク１３６は図６に示されたファイバネットワークである。位置検出器１３４は、光源１２６により放出されてターゲット５８により反射された放射の一部分を受容するように配置される。位置検出器１３４は、制御装置６４へ信号を提供するように構成される。信号が制御装置６４により使用されてモータ５１，５５を起動し、光ビーム５２を操作してターゲット５８を追跡する。
【００３１】
ファイバネットワーク１３６へ入る光の一部は、光ファイバ１３８を経由してＡＤＭ電子機器１４０の基準チャネルへ伝送される。ファイバネットワーク１３６へ入る光の別の部分は、ファイバネットワーク１３６とビームスプリッタ１３２とを通過する。光は、ＡＤＭ光源の波長で光を伝送するように構成されたダイクロイックビームスプリッタ１４２に達する。トラッカ部分３４からの光は、光路１４４に沿って孔１４６を介してペイロード構造体４６から出る。トラッカ部分３４からの光は光路１４４を進み、ターゲット５８により反射され、光路１４４を戻り、孔１４６を通ってペイロード構造体４６に再び入る。この戻り光はダイクロイックビームスプリッタ１４２を通過し、トラッカ部分３４へ戻る。戻り光の第１部分はビームスプリッタ１３２を通過して、ファイバランチ１３０およびファイバネットワーク１３６に入る。光の一部が光ファイバ１４８へ進み、ＡＤＭ電子機器１４０の測定チャネルに入る。戻り光の第２部分は、ビームスプリッタ１３２で反射されて位置検出器１３４へ入る。
【００３２】
一実施形態において、ＡＤＭ電子機器１４０は図５に示されたものである。ＡＤＭ電子機器１４０は、周波数基準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、調節用電子機器３３１４，３３１６，３３１８，３３２０、Ｎ分割プリスケーラ３３２４、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）３３２２を含む。例えば恒温槽型水晶発振器でありうる周波数基準は、例えば１０ＭＨｚなどの基準周波数ｆREFを、一つの信号が周波数ｆRFであり二つの信号が周波数ｆLOである二つの電気信号を発生させるシンセサイザへ送出する。信号ｆRFは光源１２６へ進む。周波数ｆLOの二つの信号は、測定ミキサ３３１０と基準ミキサ３３１２へ進む。光ファイバ１３８，１４８からの光は、それぞれ基準および測定チャネルへ入る。基準検出器３３０８と測定検出器３３０６とは、光学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コンポーネント３３１６，３３１４により調節され、それぞれミキサ３３１２，３３１０へ送出される。ミキサは、ｆLO−ｆRFの絶対値に等しい周波数ｆIFを発生させる。信号ｆRFは２ＧＨｚなど比較的高い周波数であるのに対して、信号ｆIFは１０ｋＨｚなど比較的低い周波数である。
【００３３】
基準周波数ｆREFは、周波数を整数値で割るプリスケーラ３３２４へ送出される。例えば、１０ＭＨｚの周波数が４０で割られると、２５０ｋＨｚの出力周波数が得られる。この例で、ＡＤＣ３３２２に入る１０ｋＨｚ信号は２５０ｋＨｚの速度でサンプリングされることにより、サイクル毎に２５のサンプルを生成する。ＡＤＣ３３２２からの信号は、例えば一つ以上のデジタル信号プロセッサなどのデータプロセッサ３４００へ送出される。
【００３４】
距離を抽出する方法は、基準および測定チャネルのためのＡＤＣ信号の位相の計算に基づく。この方法は、Ｂｒｉｄｇｅｓ  ｅｔ  ａｌ．の特許文献２に記載されている。計算は特許文献２の等式（１）〜（８）の使用を含む。加えて、ＡＤＭは最初にターゲットを測定し始め、シンセサイザにより発生される周波数が何倍かに（例えば３倍に）変更され、各事例で可能なＡＤＭ距離が計算される。選択された周波数の各々について可能なＡＤＭ距離を比較することにより、ＡＤＭ測定の曖昧さが取り除かれる。同期化方法および特許文献２に記載されたカルマンフィルタ方法と組み合わされた特許文献２の等式（１）〜（８）により、ＡＤＭは移動ターゲットを測定できる。他の実施形態では、例えばパルス飛行時間方法など、絶対距離測定値を求める他の方法が使用されうる。
【００３５】
図４のファイバネットワーク１３６の実施形態は、図６のファイバネットワーク４２０Ａとして示されている。この実施形態は、第１ファイバカプラ４３０と第２ファイバカプラ４３６と低透過率反射体４３５，４４０とを含む。第１および第２ファイバカプラは、二つの入力ポートと二つの出力ポートとを各々が有する２×２カプラである。このタイプのカプラは通常、二つのファイバコアを近接状態にしてからファイバを引くことにより設けられる。このようにして、ファイバ間のエバネセント結合が、所望する光の一部を隣接ファイバへ分離する。光は第１ファイバカプラ４３０を通って二つの経路に分離し、第１経路では光ファイバ４３３を通って第２ファイバカプラ４３６へ進み、第２経路では光ファイバ４２２およびファイバ長イコライザ４２３を通る。ファイバ長イコライザ４２３は、ＡＤＭ電子機器１４０の基準チャネルに通じる図４のファイバ１３８に接続されている。ファイバ長イコライザ４２３の目的は、基準チャネルで光により横断される光ファイバの長さを、測定チャネルで光により横断される光ファイバの長さと整合させることである。このようにファイバ長を整合させると、周囲温度の変化により引き起こされるＡＤＭエラーを減少させる。光ファイバの有効光路長が、光ファイバの平均屈折率にファイバの長さを掛けたものに等しいため、このようなエラーが生じる。光ファイバの屈折率はファイバの温度に左右されるので、光ファイバの温度変化は測定および基準チャネルの有効光路長の変化を引き起こす。測定チャネルでの光ファイバの有効光路長が基準チャネルでの光ファイバの有効光路長に対して変化する場合、ターゲット５８が静止したままであっても、ターゲット５８の位置の明白なシフトが結果的に生じる。この問題を回避するため、二つのステップが行われる。第一に、基準チャネルでのファイバの長さが、測定チャネルでのファイバの長さと可能な限り近似するように整合される。第二に、測定および基準ファイバが可能な程度まで並置されて、二つのチャネルの光ファイバがほぼ同じ温度変化を受けることを保証する。
【００３６】
光は、光ファイバ４３３を通って第２光ファイバカプラ４３６へ進み、二つの経路、つまり低反射率ファイバターミネータ４４０への第１経路と光ファイバ４３８への第２経路に分離し、ここからファイバネットワークを出る。
【００３７】
ファイバネットワーク１３６の別の実施形態が図７に示されている。この実施形態で、ファイバネットワーク１３６は、第１ファイバカプラ４５７と、第２ファイバカプラ４６３と、二つの低反射率終端４６２，４６７と、光学スイッチ４６８と、再帰反射体４７２と、光学スイッチへの電気入力４６９とを含む。光学スイッチはいくつかのタイプでありうる。市販の比較的安価なタイプは、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）タイプである。このタイプは、例えば半導体構造体の一部として構築される小型ミラーを使用しうる。代替的に、スイッチは、ある波長で、またＭＥＭＳタイプスイッチよりも幾分高いコストでの非常に高速の切り換えに有効なモジュレータでありうる。スイッチは、電気信号に反応するとともに、減衰器へ送出される電気信号によりオンおよびオフになりうる光学減衰器でも構築されうる。光ファイバスイッチの選択で検討されうる仕様の説明は、Ｂｒｉｄｇｅｓの特許文献３に挙げられており、その内容は参照により取り入れられる。概して、所望の性能および簡潔性を得るには、スイッチは光ファイバスイッチでありうる。上述した光学切り換えの概念は、二つの色に基づいてファイバネットワークで同じく良好に実施されるべきであることが認識されるはずである。
【００３８】
ファイバネットワーク１３６は、光学スイッチ４６８と再帰反射体４７２とを内含する。普通、光は、ファイバ４６５から光学スイッチ４６８の上方ポートを通って光ファイバ４７０から出る。しかし、場合によっては、レーザトラッカがターゲットを測定していない時に、光学スイッチは、光学ファイバ４６５から光学ファイバ４７１へ、そして再帰反射体４７２に光学信号を迂回させる。再帰反射体４７２へ光を切り換える目的は、ＡＤＭシステムのコンポーネントで発生した熱ドリフトを取り除くことである。このようなコンポーネントは、例えば、光学検出器とＡＤＭシステムの光学ファイバなどの光電子コンポーネント、ミキサと増幅器とシンセサイザとアナログデジタル変換器などの電気コンポーネント、そしてレンズとレンズマウントなどの光学コンポーネントを含みうる。例えば、最初に、測定チャネルの経路長が基準チャネルよりも２０ｍｍ長くて光学スイッチ４６８が光を再帰反射体４７２へ迂回させると仮定する。その後で、測定チャネル経路長が基準チャネル経路長よりも２０．００３ｍｍ長いことが分かり、光学スイッチ４６８は光を再帰反射体４７２へ迂回させると仮定する。ＡＤＭデータプロセッサは、次のＡＤＭ読取値から０．００３ｍｍを差し引く。トラッカがレーザトラッカのホーム位置にＡＤＭ値を設定する時には常に、この手順が新たに始まることが理解されるはずである。
【００３９】
一実施形態において、再帰反射体４７２は図８の光ファイバ再帰反射体４７２Ａである。このタイプの再帰反射体は一般的にフェルール４７２であり、光ファイバはフェルールの端部で研磨されてコーティング４７３で被覆され、このコーティングは例えば金または多層の薄い誘電膜である。別の実施形態において、再帰反射体４７２は、コリメータ４７４と、例えばキューブコーナー再帰反射体スラグでありうる再帰反射体４７６とを含む図９の自由空間再帰反射体４７２Ｂである。
【００４０】
ファイバネットワーク１３６のまた別の実施形態が、図１０に示されている。この実施形態において、ファイバネットワーク１３６は、第１ファイバカプラ１７３０と、第２ファイバカプラ１７４０と、第３ファイバカプラ１７５０と、三つの低反射率終端１７３８，１７４８，１７５８とを含む。光ファイバ１７８１からの光は、入力ポートでファイバネットワーク１３６に入る。光は、第１ファイバカプラ１７３０を通る。光の一部分は、ＡＤＭ電子機器１４０の基準チャネルへ入る前に、光ファイバ１３８と、４２３のためのファイバ長補正器とを通る。光の一部は、光ファイバ１７５３へのファイバネットワークから出る前に、第２ファイバカプラ１７４０と第３ファイバカプラ１７５０とを通る。光ファイバ１７４３からの光は第３ファイバカプラ１７５０へ入り、ここで、光ファイバ１７９０を介した第２光源（不図示）からの光と組み合わされて、光ファイバ１７５３を進む合成光ビームを形成する。光学カプラ１７５０は、二つの波長を使用するように設計されるため、ダイクロイックカプラである。光ファイバ１７５３を搬送される合成光ビームは、レーザトラッカから出てターゲット５８で反射された後に、ファイバネットワーク１３６へ戻る。第１光源からの光は第３ファイバカプラ１７５０と第２ファイバカプラ１７４０とを通過し、ＡＤＭ電子機器１４０の測定チャネルに通じる光ファイバ１４８へ入る。第２光源（不図示）からの光は光ファイバ１７９０へ戻り、第２光源（不図示）へ戻る。
【００４１】
カプラ１７３０，１７４０，１７５０は融着タイプのものでありうる。このタイプの光学カプラでは、二つのファイバコア／クラッディング領域が近づけられて融着される。結果的に、コアの間の光はエバネセント結合により交換される。二つの異なる波長の事例では、元のファイバでの第１波長の完全な伝送と、同じファイバへの第２波長の完全な結合とを可能にするエバネセント結合構成を設計することが可能である。普通は、カプラ１７５０への光の完全な（１００パーセントの）結合は存在しない。しかし、二つ以上の異なる波長について良好な結合を設ける光ファイバカプラは、９８０ｎｍ、１３００ｎｍ、１５５０ｎｍなどの共通波長で市販されている。加えて、光ファイバカプラは可視波長を含む他の波長についても市販されており、他の波長についても設計および製造されうる。例えば、図１０において、第１波長での第１光が光ファイバ１７４３から光ファイバ１７５３へ低い光学損失で移動するように、光ファイバカプラ１７５０を構成することが可能である。同時に、光ファイバ１７９０での第２光を光ファイバ１７５３へほぼ完全に結合するための構成が設けられうる。ゆえに、光ファイバカプラを通って同じファイバ１７５３へ第１光と第２光とを低損失で移送することが可能である。大きく異なる波長を組み合わせた光学カプラが市販されている。例えば、１３１０ｎｍの波長の光を６６０ｎｍの波長の光と組み合わせたカプラが市販されている。光ファイバでの伝搬中に光学出力の損失を比較的低くしながら、両方の波長の伝搬が単一横モードで行われる長距離での伝搬のためには、二つの波長が比較的近接していることが概して望ましい。例えば、選択される二つの波長は６３３ｎｍと７８０ｎｍであって、これは波長値が比較的近似しており、高損失を伴わずに長距離にわたって単一モード光ファイバを通って伝送されうる。ファイバネットワーク１３６内のダイクロイックファイバカプラ１７５０の利点は、自由空間ビームスプリッタよりも小型だということである。加えて、生産中の特殊な光学整合手順を必要とせずに第１光と第２光とが非常に良好に整列されることをダイクロイックファイバカプラは保証する。
【００４２】
再び図４を参照すると、スキャナ部分３６は、例えば図１１に示されて以下に記されるようなスキャナに埋設されうる。スキャナ部分３６からの、例えば約１５５０ｎｍの赤外光などの光は、光路１５０に沿ってダイクロイックミラー１４２まで進む。ダイクロイックミラー１４２は、スキャナからの光を反射する一方でレーザトラッカからの光を通過させるように構成される。スキャナ部分３６からの光はターゲット５８へ進み、光路１５２に沿って環状孔１５４へ戻る。戻り光は外側ビーム路に沿って環状孔１５４を通過し、ダイクロイックミラー１４２で反射し、光路１５６に沿ってスキャナ部分３６へ戻る。一実施形態において、（環状孔１５４により画定される）外側ビーム路は、（孔１４６により画定される）内側ビーム路と同軸である。環状孔１５４を通ってスキャナ光を戻し、ターゲット５８で反射される光を劣化させる孔１４６からの不要な光を回避することにより、利点が得られる。
【００４３】
例示的実施形態において、孔１４６と環状孔１５４とは同心に配置される。この実施形態で、孔１４６は約１５ｍｍの直径を有し、環状孔１５４は１５ｍｍの内径と３５ｍｍの外径とを有する。
【００４４】
例示的実施形態において、ダイクロイックミラー１４２はジンバル点５０に配置されることが認識されるはずである。このようにして、スキャナ部分３６とトラッカ部分３４の両方からの光は、装置３０の同じ点から出ているように見える。例示的実施形態において、トラッカ部分３４は可視レーザ光を放出し、一方でスキャナ部分３６は近赤外スペクトルの光を放出する。トラッカ部分３４からの光は約７００ｎｍの波長を有し、スキャナ部分３６からの光は約１５５０ｎｍの波長を有する。
【００４５】
スキャナ部分３６の一実施形態が、図１１に示されている。この実施形態で、スキャナ部分３６は、コリメータ１６５を通る光ビーム１６２を放出する発光器１６０を含む。発光器１６０はおよそ１５５０ｎｍの範囲の波長の光を放出するレーザダイオードでありうる。例えば、これより低いか高い波長を有する他の電磁波が使用されうることが認識されるはずである。正弦または矩形波形の変調信号などで、光ビーム１６２が強度変調または振幅変調されうる。光ビーム１６２はダイクロイックビームスプリッタ１４２へ送出され、ダイクロイックビームスプリッタは光ビーム１６２を反射させて孔１４６を通りターゲット５８へ送る。例示的実施形態において、光ビーム１６２はミラー１７０とダイクロイックビームスプリッタ１７２とで反射して、光ビーム１６２は所望の光路５２，１５０に沿って進むことができる。以下でより詳しく記されるように、ダイクロイックビームスプリッタ１７２の使用は、動作中に像を獲得するカラーカメラ１６８の組み込みを可能にするという利点を提供する。他の実施形態において、発光器１６０は、ミラー１７０およびダイクロイックビームスプリッタ１７２で最初に反射することなく光をダイクロイックミラー１４２へ直接伝送するように配置されうる。
【００４６】
図４および１１に示されているように、トラッカおよびスキャナ部分３４，３６からの放出光はともに同じ孔１４６を通過する。これらのトラッカおよびスキャナ部分３４，３６からの光は実質的に共線状であり、図１の経路５２を進む。復路において、トラッカ部分３４からの光は、再帰反射ターゲットにより反射されており、ゆえに機器３０へ戻る時にほぼ平行となる。トラッカ光の戻りビームは、機器３０を出る時に通ったのと同じ孔である孔１４６を戻る。他方、スキャナ部分３６からの光は通常、拡散散乱物体５９に衝突して、戻る際に広い角度で広がる。反射光のごく一部分は、孔１４６の外径と同じである（またはこれと同心である）内径を有するように配置された環状孔１５４を通過する。戻り光１６３はダイクロイックビームスプリッタで反射し、光ビーム１６３としてレンズ１６０を通過し、反射面１８０，１７８，１７６で反射し、光学検出器に達する前に受光器１８２内のレンズ集合体を通過する。スキャナ戻り光は環状孔１５４を通され、内側の孔１４６をまた通過する光は含まない。こうして、放出ビームの光学出力が物体により戻される光よりもはるかに大きいため、内側孔１４６の経路に沿った光学素子での反射を回避することが望ましいので、これは利点となる。
【００４７】
一実施形態において、物体により反射された光の一部分がダイクロイックミラー１７２を通ってカラーカメラ１６８へ進むように、任意のカラーカメラ１６８が配置される。ダイクロイックミラーのコーティングは、発光器１６０により放出される波長の光を反射しながらカラーカメラにより収集される可視波長を通過させるように選択される。カメラ１６８は、例えば接着剤で、または凹部内で、受光レンズ１６０に結合されうる。通常は、スキャナ内の距離計によるデータ点の獲得に続く時点でわずかな離散ステップを行うことにより、カラーカメラ１６８はカラー画像の獲得を可能にする。
【００４８】
一実施形態において、マスク１７４は、受光レンズ１６０の後方の光軸と同軸に配置される。マスク１７４は、戻り光ビーム１６３が妨害されずに通過できるような広い面積を有する。機器３０からの物体距離が異なっても戻り光の強度がより近似したものとなるように戻り光ビーム１６３の強度を低下させるため、マスク１７４は光軸から径方向外向きに配置された遮光領域を有する。
【００４９】
一実施形態において、後部ミラー１７６はマスク１７４の後方で光軸上に配置される。後部ミラー１７６は、受光レンズ１６６により屈折された戻り光ビーム１６３を中央ミラー１７８へ反射させる。中央ミラー１７８は、光軸上にあるマスク１７４の中心に配置される。カラーカメラ１６８を有する実施形態では、このエリアはカラーカメラ１６８により遮蔽されうる。中央ミラー１７８は、負レンズ（つまり焦点距離を増加させる）と、近距離補正レンズ（つまりターゲットにより反射された戻り光ビーム１６３の焦点をシフトする）の両方として作用する非球面ミラーでありうる。付加的に、中央ミラー１７８に配置されたマスク１７４を戻り光ビーム１６３が通過する程度にのみ、反射が行われる。中央ミラー１７８は戻り光ビームを反射して、後部ミラー１７６の中央オリフィス１８０を通過させる。
【００５０】
入口ダイアフラムと、フィルタを備えるコリメータと、集光レンズと、光学検出器とを有する受光器１８２は、マスク１７４と反対側で後部ミラー１７６に隣接して配置される。一実施形態において、ミラー１８４は戻り光ビーム１６３を９０°だけ偏向する。
【００５１】
一実施形態において、スキャナ部分３６は、図３のスキャナプロセッサ用電子機器９６と同じか相補的でありうる一つ以上のプロセッサ１８６を有しうる。プロセッサ１８６は、スキャナ部分３６のため制御および評価機能を実施する。プロセッサ１８６は、発光器１６０および受光器１８２と通信するように結合される。プロセッサ１８６は各測定点について、放出光ビーム１６２と戻り光ビーム１６３との飛行時間に基づいて、機器３０とターゲット５８との間の距離を判定する。他の実施形態において、プロセッサ１８６とその機能性とは、図３のスキャナプロセッサ９６、マスタプロセッサ７８、コンピュータ７４、またはネットワーク接続要素７６に対応する制御装置６４に統合されうる。
【００５２】
トラッカ部分３４およびスキャナ部分３６の光学距離計は、飛行時間の原理を使用して距離を判定しうる。ターゲットまでの距離を判定するのに変調光が評価される何らかの方法を指すために飛行時間の語が使用されることが理解されるはずである。例えば、トラッカ部分３４またはスキャナ部分３６からの光は、正弦波を使用して光学出力が変調される（強度変調）。検出された光が評価されて、基準と測定ビームとの間の位相シフトを判定し、ターゲットまでの距離を判定する。別の実施形態では、光の光学出力が、ほぼ矩形を有するパルス光により変調されうる。この事例では、機器３０からの途中または機器３０へ戻る際に、パルスの立ち上りエッジが測定されうる。この事例では、経過時間が使用されて、ターゲットまでの距離を判定する。別の方法は、外部変調器の変調によって光の偏光状態を時間の関数として変化させることと、偏向器を通過した後に戻り光が消滅する変調周波数に注目することとを必要とする。他の多くの距離測定方法は、一般的な飛行時間のカテゴリに含まれる。
【００５３】
別の一般的な距離測定方法は、コヒーレントまたは干渉計方法と呼ばれる。光ビームの光学出力が評価される前出の方法と異なり、コヒーレントまたは干渉計方法は、電界の光学干渉が発生するように相互にコヒーレントである二つの光ビームを組み合わせることを必要とする。光学出力ではなく電界の追加は、電力ではなく電圧を追加することに類似している。一タイプのコヒーレント距離計は、時間の関数として光の波長を変化させることを必要とする。例えば、波長は鋸歯パターンで変化しうる（周期的反復を伴って線形に変化する）。このような方法を使用して製作される機器は、時に、周波数変調コヒーレントレーザ（ＦＭＣＬ）レーダと呼ばれる。トラッカ部分３４およびスキャナ部分３６の距離計には、コヒーレントであれ飛行時間であれ、いかなる方法が使用されてもよい。
【００５４】
さて図１２〜１４を参照すると、前部カバーが取り外されて明瞭性のためいくつかの光学および電気コンポーネントが省略された機器の実施形態が示されている。機器３０のこの実施形態は、天頂シャフト３６３０を含むジンバルアセンブリ３６１０と、係合管３６２２を有する光学ベンチアセンブリ３６２０とを含む。天頂シャフトは、シャフト３６３４と係合スリーブ３６３２とを含む。天頂シャフト３６３０は、剛性および温度安定性を高めるため単一の金属片から製造されうる。図１４は、光学ベンチアセンブリ３７２０と天頂シャフト３６３０との実施形態を示す。光学ベンチアセンブリ３７２０は、主要光学アセンブリ３６５０と二次光学アセンブリ３７４０とを含む。主要光学アセンブリ３６５０のハウジングは、剛性と温度安定性とを高めるため単一の金属片から製造されうるものであり、係合管３６２２を含む。一実施形態では、係合管３６２２の中央軸が係合スリーブ３６３２の中央軸と整列される。一実施形態において、四つの締結具３６６４が二次光学アセンブリ３７４０を主要光学アセンブリ３６５０に装着する。係合管３６２２は係合スリーブ３６３２へ挿入され、三つのネジ３６６２により定位置に保持される。一実施形態において、係合管３６２２は、係合管３６２２の一端部の二つのピンにより係合スリーブ３６３２と整列され、ピンは穴３６６６に嵌着する。
【００５５】
ジンバルアセンブリ３６１０は光学ベンチ３６２０を保持するように設計されるが、カメラ、レーザエングレーバ、ビデオトラッカ、レーザポインタおよび角度測定機器、またはＬＩＤＡＲシステムなど、他のタイプの機器が、天頂シャフト３６３０に載置されうる。係合スリーブ３６３２により行われる整列位置合わせにより、このような機器は容易かつ正確にジンバルアセンブリ３６１０に装着されうる。例示的実施形態では、トラッカ部分３４は主要光学アセンブリ３６５０に配置されるのに対して、スキャナ部分３６は二次光学アセンブリ３７４０に載置される。ダイクロイックミラー１４２は図１４に示されているように、主要光学アセンブリ３６５０に配置される。
【００５６】
動作時には、所望する精度のレベルに応じて、機器３０は図１５および図１６に示されているように二つの動作モードを有する。第１モード（図１５）は、例えば球面マウント再帰反射体（ＳＭＲ）でありうる再帰反射体ターゲットなどの協力的ターゲット５８との組み合わせで、トラッカ部分３４を使用する。この第１モードで、機器３０は、事実上、ジンバル点５０とダイクロイックミラー１４２と孔１４６とを通過してターゲット５８へ進む光ビーム５２を放出する。光５２はターゲット５８に衝突し、光の一部分が孔１４６およびダイクロイックミラー１４２を通ってトラッカ部分３４まで、同じ光学経路に沿って戻る。そして機器３０は、図４〜１０に関して上で記したように、機器３０からターゲット５８までの距離を判定する。実施形態では、この第１動作モード中に、スキャナ部分３６は作動しない。
【００５７】
図１６に示された第２動作モードにおいて、スキャナ部分３６は、ダイクロイックミラー１４２で反射して孔１４６を通ってターゲット５８へ放出される光ビーム１６２を放出する。スキャナ部分３６は非協力的ターゲットまでの距離を測定しうるが測定値を得るのに再帰反射体などのターゲットを必要としないことが認識されるはずである。光はターゲット５８で反射（散乱）し、光の一部分１６３は環状孔１５４を通って戻る。上記のように、戻り光１６３が環状孔１５４を通過すると、戻り光信号を劣化させる光学素子からの後方反射を軽減するという利点を提供するので、望ましい。戻り光１６３はダイクロイックミラー１４２で反射してスキャナ部分３６へ戻り、ここで、図１１に関して上で記したように、機器３０からターゲット５８までの距離が判定される。ペイロード構造体４６が方位軸４４と天頂軸４８とを中心として同時に回転されると、スキャナ部分３６が連続的に作動する。例示的実施形態では、軸４４，４８を中心としてペイロード４６が回転する際に、光ビーム１６２が辿る経路は単一方向に進む（つまり逆転しない）。この経路は、天頂および方位モータの各々を単一方向に連続的に回転させることにより達成されうる。これを説明する別の手法は、第２モードで、天頂および方位角度が連続的かつ単調に変化する間にビームが物体表面へ向けられると記すことである。ビームは、一つの軸（天頂または方位軸）を中心に高速で操作されるのに対して、他の軸を中心として比較的ゆっくりと操作されることに注意すること。一実施形態では、ペイロード４６ケースの移動は、光ビーム１６２が螺旋経路を辿るという結果を生じる。
【００５８】
光ビーム１６２の経路が逆転する必要がないようにスキャナ部分３６を作動させると、ラスタタイプパターンまたはランダムパターンを辿るスキャナを超えるいくつかの利点が得られることが認識されるはずである。第一に、方向の逆転が必要とされないので、大量のデータが効率的に収集されうる。その結果、スキャナ部分３６は、毎秒百万以上の三次元点など、高いサンプル速度でデータを獲得しながら広いエリアを効果的にスキャンできる。第二に、光ビームが人と交差する事象では、単一方向に連続的に進むことにより、人のエリアに印加される全エネルギーは少ない。こうして、より望ましいＩＥＣ６０８２５−１レーザ分類が可能となる。
【００５９】
一次実施形態において、トラッカ部分３４は可視光スペクトルの光ビーム５２を放出する。この実施形態では、スキャナ部分３６が光１６２を放出する際に、トラッカ部分３４は光ビーム５２を放出する。トラッカ部分３４からの可視光５２はオペレータのための可視基準となるので、こうして利点が得られる。
【００６０】
さて図１７〜１８を見ると、機器３０を作動させる方法が示されている。方法１９０は、ブロック１９２でトラッカ部分３４の作動モードを選択することから始まる。それから方法はブロック１９４へ進み、トラッカ部分３４が起動される。そして、ブロック１９６でジンバル機構が天頂および方位軸を中心として動かされ、ターゲット５８へ向けて光ビームを操作する。ブロック１９８では、光が協力的ターゲット５８で反射して孔１４６を通り機器３０へ戻る。機器３０はそれからブロック２００で機器３０からターゲット５８までの距離を計算する。方位および天頂角度がブロック２０２で判定され、測定された点についての三次元座標（距離と二つの角度）が判定される。このプロセスは、所望の測定点すべてが判定されるまで反復されうる。
【００６１】
さて図１８を参照すると、スキャナ部分３６がブロック２０４で選択される方法２０３が示されている。それから方法２０３はブロック２０６へ進み、スキャナ部分３６が起動される。可視基準光を提供することが望ましい場合には、トラッカ部分３４からの光がブロック２０８で起動される。光は、スキャナ部分３６から孔１４６を通ってターゲット５８へ伝送される。例示的実施形態では、ブロック２０９に記されているように、スキャナ部分３６からの光が方向を逆転せずに経路に沿って単一方向で（螺旋形状など）放出される。光はターゲット５８で反射されて機器３０へ戻る。ブロック２１０では、戻り光が環状孔１５４を通って受容される。ブロック２１２では、機器３０からターゲット５８までの距離が判定される。方位および天頂角度がブロック２１４で判定され、ターゲット５８上の測定点までの座標（距離と二つの角度）が判定される。
【００６２】
スキャナ部分３６から物体５９へ光ビームを誘導する方法は、異なる手法で実行されうる。第一実施形態では、スキャナ部分３６からの光が、概ね同じ方向で面するジンバルアセンブリ３６１０により誘導される。この動作モードでは、所望するいかなる点へもビームが誘導される。第二実施形態では、方位軸と天頂軸のいずれかでありうる軸を中心として比較的速い一定速度でスピンしているジンバルアセンブリ３６１０により、スキャナ部分３６からの光が誘導される。他の軸も移動するが、比較的低い速度である。このようにして、ビームはゆっくりと螺旋を描いて誘導される。第二実施形態では、大容量の完全スキャンが迅速に実施されうる。第二実施形態の別の利点は、常に移動しているビームが連続移動中の短時間だけ人の目の瞳孔を遮ることである。このため、所望のＩＥＣ６０８２５−１分類を提供しながら高いレーザ出力が使用されうる。
【００６３】
さて図１９を参照すると、トラッカ部分３４の中の第１絶対距離計とスキャナ部分３６の中の第２絶対距離計とを有する機器３０の別の実施形態が示され、部分３４，３６はペイロード構造体４６に結合されている。この実施形態では、トラッカ部分３４とスキャナ３６とは共通の光学経路を経由して光を放出しない。トラッカ部分３４は光ビーム５２を第１径方向に誘導するように配置され、スキャナ３６は光ビーム１６２を第２径方向で表面５８’へ誘導するように配置される。第１径方向と第２径方向とは、角度θを間に画定する。例示的実施形態では、角度θは９０度である。他の実施形態では、角度θは５度と１８０度との間である。しかし、トラッカ部分３４とスキャナ部分３６とがペイロード構造体４６に配置されうるような適当な角度が使用されてもよい。ペイロード構造体４６が方位軸４４を中心として回転されると、トラッカ部分３４とスキャナ４６とが同じ天頂角で配向されることが認識されるはずである。
【００６４】
さて図２０を参照すると、トラッカ部分３４とスキャナ部分３６とを有する機器３０の別の実施形態が示されている。この実施形態において、トラッカ部分はスキャナ部分３６と平行に配向され、ミラー２１６を使用してダイクロイックビームスプリッタ１４２の方へ光５２を反射させる。この実施形態で、ダイクロイックビームスプリッタ１４２は、光５２を反射する一方でスキャナ部分３６からの光１６２を通過させるように構成される。
【００６５】
光５２，１６２は、孔１４６を通過し、水平軸４８を中心として回転するように配置された傾斜回転ミラー２１８へ光学軸Ａに沿って誘導される。往路光５２，１６２は中心Ｃ10においてミラーで反射し、ここで反射されると（トラッカ部分については）ターゲット５８へ、または（スキャナ部分については）表面５８′へ偏向される。中心Ｃ10は、基準システムの原点を画定する。ターゲット５８または表面５８′からの反射光は、回転ミラー２１８で反射して孔１４６へ戻る。光５２は中心Ｃ10において回転ミラー２１８で反射し、孔１４６へ戻る。光５２は、トラッカ部分３４へ戻る前にダイクロイックミラー１４２およびミラー２１６で反射する。戻り光１６３は回転ミラー２１８で反射し、スキャナ３６へ戻る前に環状孔１５４を通過する。
【００６６】
放出光５２，１６２および反射光の方向は、水平軸４８と垂直軸４４とを中心とする回転ミラー２１８の角度位置から生じる。角度位置は、それぞれエンコーダ５４，５６により測定される。一つの動作モードでは、トラッカ部分３４およびスキャナ部分３６による測定は、ミラー１６の高速回転とペイロード構造体４６の低速回転とにより実施されることが認識されるはずである。ゆえに、機器が円を描いて進む際に、空間全体が段階的に測定されうる。
【００６７】
限定数の実施形態のみに関して発明が詳しく説明されたが、開示されたこのような実施形態に発明が限定されないことが容易に理解されるはずである。むしろ、上に説明されていないが発明の趣旨および範囲に相応する何らかの数の変形、変更、置換、または同等の構成を取り入れるように発明が修正されうる。付加的に、発明の様々な実施形態が説明されたが、発明の態様は記載の実施形態のうちいくつかのみを含みうることが理解されるべきである。したがって、発明は前出の説明により制限されると見なされるものではなく、添付の請求項の範囲によってのみ制限される。また、第１、第２等の語の使用は順序または重要性を示すものではなく、むしろ第１、第２等の語は、一つの要素を別の要素から区別するのに使用される。さらに、ａ，ａｎ等の語の使用は量の制限を示すのではなく、言及された物品が少なくとも一つは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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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2016510415.tif 000024
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