JP7050342B2 - 光コム座標測定装置、自動追尾装置及び自動追尾光コム測位装置、並びに光コム座標測定装置の校正方法 - Google Patents

Description

本発明は、光コム干渉計を介して測定対象物に照射された測定光の測定対象物上の照射位置を示す空間座標情報を出力する光コム座標測定装置、自動追尾装置及び自動追尾光コム測位装置、並びに光コム座標測定装置の校正方法に関する。

従来より、測定対象物の寸法、位置、及び形状などの測定を行う測定機器として、例えば、測定対象物上の各測定点に相対的に接触子（プローブ）を移動させて各測定点の位置（３次元座標）を検出する３次元測定機がよく知られている。

また、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、ターゲットの空間座標（３次元位置情報）を得るレーザートラッキング技術が古くから知られている。このレーザートラッキング技術では、それぞれモータに取付けられた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（角度）を知ることができる。ターゲットは、レトロリフレクタあるいは単にリフレクタと呼ばれる、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。レーザー光を照射してターゲットの位置を追尾しながら、距離と角度で表されるターゲットの空間座標を求めるレーザートラッカーが提供されている（例えば、特許文献１、２参照）。

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。

本件発明者等は、基準面に照射される基準光と測定面に照射される測定光との干渉光を基準光検出器により検出するとともに、上記基準面により反射された基準光と上記測定面により反射された測定光との干渉光を測定光検出器により検出して、上記基準光検出器と測定光検出器により得られる２つ干渉信号の時間差から、上記基準面までの距離と上記測定面までの距離の差を求めることにより、高精度で、しかも短時間に行うことの可能な距離計及び距離測定方法並びに光学的三次元形状測定機を先に提案している（例えば、特許文献３参照）。

特開２００８－１２８８９９号公報 特開２０１３－１２０１１５号公報 特許第５２３１８８３号公報

このような３次元測定機やレーザートラッカーにおいて、測定対象物上における測定光の照射位置座標を高い精度で取得するためには、その座標系を決定する構成要素について高精度に校正する必要があり、校正処理に手間と時間がかかるという問題があった。

また、多くの三次元測定の応用においては一般的に、物体全体の測定を行うことができるように、異なる測定位置において複数回、測定装置を再配置する必要がある。これら再配置された測定装置はローカル座標系内で操作され、ローカル座標系の方位及び原点は、それぞれ再配置された測定装置に対するものである。異なる測定位置からの測定値を全て、単一のグローバル座標系に統合し、測定される物体の完全な測定値又はマッピングが得られるように、各測定位置に取得された測定値を変換しなければならない。

また、レーザートラッカーにおいて空間座標の測定精度を高めるためには通常、レーザー干渉計のように分解能の高い計測器を使って距離測定の精度を高めることが必要である。レーザー干渉計はレーザーの干渉効果を利用することでレーザー波長以下、ナノメートルの分解能を得ることも可能だが、距離測定に利用するためには距離の原点となる位置から位相差の積算が必要である。途中で光線が遮断された場合、反射体を原点に復帰して積算の作業をやり直す必要がる。

そこで、本発明の目的は、上述の如き従来の実情に鑑み、光コム干渉計を介して測定対象物に照射された測定光の測定対象物上の照射位置を示す空間座標を高精度に計測して得ることができ、しかも、測定光の光路が一時的に遮断されても回復後ただちに高い正確度で空間座標計測を再開することができる光コム干渉計を介して測定対象物に照射された測定光の測定対象物上の照射位置を示す空間座標情報を出力する光コム座標測定装置、自動追尾装置及び自動追尾光コム測位装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、光コム座標測定装置、自動追尾装置及び自動追尾光コム測位装置を高精度に校正し、測定対象物上における測定光の照射位置座標を高い精度で取得することができるようすることにある。

さらに、本発明の他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施の形態の説明から一層明らかにされる。

本発明では、射出角度調整手段により、光コム干渉計を介して出射される測定光の光軸上の１点を回転中心として、上記測定光の出射方向を回転させて上記測定光の仰俯角と方位角を制御して、入射光を再帰反射する反射体を測定対象物として上記測定光を上記反射体に照射し、上記反射体により再帰反射されて戻ってくる反射光を上記光コム干渉計を介して検出する光コム距離計により上記反射体までの距離を測定するとともに、上記射出角度調整機構の射出角度検出手段により上記測定光の仰俯角と方位角を検出して、上記測定光の上記反射体上の照射位置の測定結果として、上記射出角度調整手段により制御される上記測定光の光軸上の回転中心の位置を座標原点Ｏとする光コム干渉計ヘッド部で決まる座標系における座標（距離ｄ，仰俯角θ，方位角φ）を出力する。

すなわち、本発明は、光コム座標測定装置であって、入射光を再帰反射する反射体と、光コム干渉計を介して測定光を上記反射体に照射し、上記反射体により測定光が再帰反射されて戻ってくる反射光を上記光コム干渉計を介して検出することにより、上記反射体までの距離を測定する光コム距離計と、上記光コム干渉計を介して出射される測定光の光軸上の１点を回転中心として、上記測定光の出射方向を回転させて上記測定光の仰俯角と方位角を制御する射出角度調整手段と、上記射出角度調整手段により制御された上記測定光の仰俯角と方位角を検出する射出角度検出手段とからなる射出角度調整機構と、上記光コム距離計により上記反射体までの距離を測定するとともに、上記射出角度検出手段により上記測定光の仰俯角と方位角を検出して、上記測定光の上記反射体上の照射位置の測定結果として、上記射出角度調整手段により制御される上記測定光の光軸上の回転中心の位置を座標原点Ｏとする上記光コム干渉計と上記射出角度調整機構で決まる座標系における座標（距離，仰俯角，方位角）を出力する信号処理装置とを備え、上記信号処理装置は、上記射出角度調整手段により出射方向が制御される測定光の回転中心を固定して、上記測定光の光コム距離計から出射された測定光が該測定光の回転中心で折り返されて上記光コム距離計に戻される第１の状態で、上記光コム距離計により測定光を照射し上記回転中心までの距離を求めるとともに上記測定光の仰俯角θ _０ と方位角φ _０ を上記射出角度検出手段により検出し、上記射出角度調整手段により測定光の出射方向を制御して、入射光を再帰反射する反射体であって校正済みの３次元座標を有する反射体に上記光コム距離計から出射される測定光が照射される第２の状態において、上記光コム距離計により、上記反射体までの距離ｄを求めるとともに、上記測定光の仰俯角θと方位角φを上記射出角度検出手段により検出して、上記光コム距離計と射出角度調整機構で決まる座標系における座標（距離，仰俯角，方位角）を（ｄ－ｄ _０ ，θ－θ _０ ，φ－φ _０ ）とし、相対距離が定まった複数の上記反射体を測定対象空間に配置して、各反射体の座標（距離，仰俯角，方位角）を上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により測定し、測定結果から求められる各反射体間の相対距離を真値に一致させる上記射出角度調整機構の校正を行い、測定対象空間に複数の測定区間を分布させる校正処理を行うことを特徴とする。

また、本発明は、光コム座標測定装置であって、入射光を再帰反射するｎ個（ｎは正の整数）の反射体と、光コム光源から出射された測定光が光分配器によりｎ本に分配されて入射されるｎ個の光コム干渉計と、上記ｎ 個の光コム干渉計を介して上記ｎ個の反射体に照射したｎ本の測定光が再帰反射されて戻ってくるｎ本の反射光を上記ｎ個の光コム干渉計を介して検出するｎ個の光検出器を備える光コム距離計と、上記ｎ個の光コム干渉計を介して出射されるｎ本の測定光の光軸上の各１点を回転中心として、上記ｎ本の測定光の出射方向を回転させて上記ｎ 本の測定光の仰俯角と方位角を制御する複数の射出角度調整手段と、上記ｎ個の射出角度調整手段により制御された上記ｎ本の測定光の仰俯角と方位角を検出するｎ個の射出角度検出手段とからなる射出角度調整機構と、上記光コム距離計により上記ｎ個の反射体までの距離を測定するとともに、上記ｎ個の射出角度検出手段により上記ｎ本の測定光の仰俯角と方位角を検出して、上記ｎ本の測定光の上記ｎ個の反射体上の照射位置の測定結果として、上記ｎ個の射出角度調整手段により制御される上記ｎ本の測定光の光軸上の各回転中心の位置を座標原点Ｏ_ｎとする上記光コム干渉計と上記射出角度調整機構で決まる座標系における座標（距離，仰俯角，方位角）を出力する信号処理装置とを備え、上記信号処理装置は、上記射出角度調整手段により出射方向が制御される測定光の回転中心を固定して、上記測定光の光コム距離計から出射された測定光が該測定光の回転中心で折り返されて上記光コム距離計に戻される第１の状態で、上記光コム距離計により測定光を照射し上記回転中心までの距離を求めるとともに上記測定光の仰俯角θ _０ と方位角φ _０ を上記射出角度検出手段により検出し、上記射出角度調整手段により測定光の出射方向を制御して、入射光を再帰反射する反射体であって校正済みの３次元座標を有する反射体に上記光コム距離計から出射される測定光が照射される第２の状態において、上記光コム距離計により、上記反射体までの距離ｄを求めるとともに、上記測定光の仰俯角θと方位角φを上記射出角度検出手段により検出して、上記光コム距離計と射出角度調整機構で決まる座標系における座標（距離，仰俯角，方位角）を（ｄ－ｄ _０ ，θ－θ _０ ，φ－φ _０ ）とし、相対距離が定まった複数の上記反射体を測定対象空間に配置して、各反射体の座標（距離，仰俯角，方位角）を上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により測定し、測定結果から求められる各反射体間の相対距離を真値に一致させる上記射出角度調整機構の校正を行い、測定対象空間に複数の測定区間を分布させる校正処理を行うことを特徴とする。

本発明に係る光コム座標測定装置において、上記射出角度調整手段は、ビーム操作ミラーの回転により測定光の仰俯角，方位角を制御するものとすることができる。

また、本発明に係る光コム座標測定装置において、上記射出角度調整手段は、上記光コム干渉計から出射される測定光の光軸上の１点を回転中心として、光コム干渉計全体を回転させる上記射出角度調整手段により、反射体に向かって出射する測定光の出射方向を制御し、上記射出角度検出手段により上記光コム干渉計全体の回転角度を上記測定光の仰俯角，方位角として検出するものとすることができる。

また、本発明は、光コム座標測定装置であって、入射光を再帰反射する反射体と、光コム干渉計を介して測定光を上記反射体に照射し、上記反射体により測定光が再帰反射されて戻ってくる反射光を上記光コム干渉計を介して検出することにより、上記反射体までの距離を測定する光コム距離計と、上記光コム干渉計を介して出射される測定光の光軸上の１点を回転中心として、上記測定光の出射方向を回転させて上記測定光の仰俯角と方位角を制御する射出角度調整手段と、上記射出角度調整手段により制御された上記測定光の仰俯角と方位角を検出する射出角度検出手段とからなる射出角度調整機構と、上記光コム距離計により上記反射体までの距離を測定するとともに、上記射出角度検出手段により上記測定光の仰俯角と方位角を検出して、上記測定光の上記反射体上の照射位置の測定結果として、上記射出角度調整手段により制御される上記測定光の光軸上の回転中心の位置を座標原点Ｏとする上記光コム干渉計と上記射出角度調整機構で決まる座標系における座標（距離，仰俯角，方位角）を出力する信号処理装置とを備え、
上記射出角度調整手段は、上記光コム干渉計とビーム操作ミラーが設けられた鏡筒と、上記ビーム操作ミラーの回転中心を一致させ、反射体に向かって出射される測定光の方位角を上記ビーム操作ミラーの回転により制御するとともに、上記測定光の仰俯角を上記鏡筒の回転により制御することを特徴とする。

また、本発明は、光コム座標測定装置であって、入射光を再帰反射するｎ個（ｎは正の整数）の反射体と、光コム光源から出射された測定光が光分配器によりｎ本に分配されて入射されるｎ個の光コム干渉計と、上記ｎ個の光コム干渉計を介して上記ｎ個の反射体に照射したｎ本の測定光が再帰反射されて戻ってくるｎ本の反射光を上記ｎ個の光コム干渉計を介して検出するｎ個の光検出器を備える光コム距離計と、上記ｎ個の光コム干渉計を介して出射されるｎ本の測定光の光軸上の各１点を回転中心として、上記ｎ本の測定光の出射方向を回転させて上記ｎ本の測定光の仰俯角と方位角を制御する複数の射出角度調整手段と、上記ｎ個の射出角度調整手段により制御された上記ｎ本の測定光の仰俯角と方位角を検出するｎ個の射出角度検出手段とからなる射出角度調整機構と、上記光コム距離計により上記ｎ個の反射体までの距離を測定するとともに、上記ｎ個の射出角度検出手段により上記ｎ本の測定光の仰俯角と方位角を検出して、上記ｎ本の測定光の上記ｎ個の反射体上の照射位置の測定結果として、上記ｎ個の射出角度調整手段により制御される上記ｎ本の測定光の光軸上の各回転中心の位置を座標原点Ｏ _ｎ とする上記光コム干渉計と上記射出角度調整機構で決まる座標系における座標（距離，仰俯角，方位角）を出力する信号処理装置とを備え、上記射出角度調整手段は、上記光コム干渉計とビーム操作ミラーが設けられた鏡筒と、上記ビーム操作ミラーの回転中心を一致させ、反射体に向かって出射される測定光の方位角を上記ビーム操作ミラーの回転により制御するとともに、上記測定光の仰俯角を上記鏡筒の回転により制御することを特徴とする。

また、本発明は、自動追尾装置であって、上述の如き本発明に係る光コム座標測定装置を備え、上記光コム座標測定装置により追尾対象反射体に照射した測定光が該追尾対象反射体により再帰反射されて、上記光コム座標測定装置に戻ってくる反射光の一部を半透鏡を介してビーム位置検出器に入射させ、上記ビーム位置検出器により上記反射光のビームスポット位置に応じたビーム位置検出信号を得て、ビーム位置検出信号に基づき該ビーム位置検出器により検出される上記反射光のビームスポット位置が一定になるように上記光コム座標測定装置に備えられた角度調整機構を制御することにより、上記追尾対反射体を追尾して上記光コム座標測定装置から出射された測定光を照射することを特徴とする。

また、本発明は、光コム測位装置であって、上述の如き本発明に係る光コム座標測定装置を少なくとも３個備え、上記少なくとも３個の光コム座標測定装置により反射体の座標測定を行い、得られる少なくとも３個の座標測定結果を統合して上記反射体の座標位置を決定することを特定することを特徴とする。

また、本発明は、自動追尾光コム測位装置であって、上述の如き本発明に係る自動追尾装置を少なくとも３個備え、上記少なくとも３個の自動追尾装置により反射体を追尾して、少なくとも３個の光コム座標測定装置により上記反射体の座標測定を行い、得られる少なくとも３個の座標測定結果を統合して上記反射体の座標位置を決定することを特定することを特徴とする。

また、本発明は、入射光を再帰反射する反射体と、光コム干渉計を介して測定光を上記反射体に照射し、上記反射体により測定光が再帰反射されて戻ってくる反射光を上記光コム干渉計を介して検出することにより、上記反射体までの距離を測定する光コム距離計と、上記光コム干渉計を介して出射される測定光の光軸上の１点を回転中心として、上記測定光の出射方向を回転させて上記測定光の仰俯角と方位角を制御する射出角度調整手段と、上記射出角度調整手段により制御された上記測定光の仰俯角と方位角を検出する射出角度検出手段とからなる射出角度調整機構と、上記光コム距離計により上記反射体までの距離を測定するとともに、上記射出角度検出手段により上記測定光の仰俯角と方位角を検出して、上記測定光の上記反射体上の照射位置の測定結果として、上記射出角度調整手段により制御される上記測定光の光軸上の回転中心の位置を座標原点Ｏとする上記光コム干渉計と上記射出角度調整機構で決まる座標系における座標（距離，仰俯角，方位角）を出力する信号処理装置の校正方法であって、上記射出角度調整手段により出射方向が制御される測定光の回転中心を固定して、上記光コム距離計から出射された測定光が該測定光の回転中心で折り返されて上記光コム距離計に戻される第１の状態で、上記光コム距離計により測定光を照射し上記回転中心までの距離を求めるとともに、上記測定光の仰俯角θ_０と方位角φ_０を上記射出角度検出手段により検出し、上記射出角度調整手段により測定光の出射方向を制御して、入射光を再帰反射する反射体であって校正済みの３次元座標を有する反射体に上記光コム距離計から出射される測定光が照射される第２の状態において、上記光コム距離計により、上記反射体までの距離ｄを求めるとともに、上記測定光の仰俯角θと方位角φを上記射出角度検出手段により検出して、上記光コム距離計と射出角度調整機構で決まる座標系における座標（距離，仰俯角，方位角）を（ｄ－ｄ_０，θ－θ_０，φ－φ_０）とし、相対距離が定まった複数の上記反射体を測定対象空間に配置して、各反射体の座標（距離，仰俯角，方位角）を上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により測定し、測定結果から求められる各反射体間の相対距離を真値に一致させる上記射出角度調整機構の校正を行い、測定対象空間に複数の測定区間を分布させることを特徴とする。

また、本発明は、ビーム操作ミラーの回転により測定光の仰俯角，方位角を制御する上記射出角度調整手段を備える光コム座標測定装置の校正方法であって、上記測定光の仰俯角，方位角を制御する上記ビーム操作ミラーの回転中心を上記測定光の光軸上の１点に固定し、上記ビーム操作ミラーを上記光コム距離計の光コム干渉計に正対させた第１の状態で、上記光コム距離計により測定光を照射し上記回転中心までの距離ｄ_０を求めるとともに、上記射出角度検出手段により上記ビーム操作ミラーの回転角度を上記測定光の仰俯角θ_０と方位角φ_０として検出し、上記校正済みの３次元座標を有する反射体に上記光コム距離計から出射される測定光が照射される第２の状態において、上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により上記反射体までの距離ｄと上記測定光の仰俯角θと方位角φを測定して、上記測定光の光軸上の回転中心の位置を座標原点Ｏとした上記光コム距離計と射出角度調整機構で決まる座標系における座標（距離，仰俯角，方位角）を（ｄ－ｄ_０，θ－θ_０，φ－φ_０）とし、相対距離が定まった複数の上記反射体を測定対象空間に配置して、各反射体の座標（距離，仰俯角，方位角）を上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により測定し、測定結果から求められる各反射体間の相対距離を真値に一致させるように上記射出角度調整機構の校正を行い、測定対象空間に複数の測定区間を分布させるものとすることができる。

また、本発明は、上記光コム干渉計とビーム操作ミラーが設けられた鏡筒と、上記ビーム操作ミラーの回転中心を一致させ、反射体に向かって出射される測定光の方位角を上記ビーム操作ミラーの回転により制御するとともに、上記測定光の仰俯角を上記鏡筒の回転により制御する上記射出角度調整手段を備える光コム座標測定装置の校正方法であって、上記測定光の仰俯角，方位角を制御する上記ビーム操作ミラーの回転中心と上記鏡筒の回転中心を上記測定光の光軸上の１点に固定し、上記ビーム操作ミラーを上記光コム距離計の光コム干渉計に正対させた第１の状態で、上記光コム距離計により測定光を照射し上記回転中心までの距離ｄ_０を求めるとともに、上記射出角度検出手段により、上記ビーム操作ミラーの回転角度を上記測定光の方位角φ_０として検出するとともに、上記鏡筒の回転角度を上記測定光の仰俯角θ_０として検出し、上記校正済みの３次元座標を有する反射体に上記光コム距離計から出射される測定光が照射される第２の状態において、上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により上記反射体までの距離ｄと上記測定光の仰俯角θと方位角φを測定して、上記測定光の光軸上の回転中心の位置を座標原点Ｏとした上記光コム距離計と射出角度調整機構で決まる座標系における座標（距離，仰俯角，方位角）を（ｄ－ｄ_０，θ－θ_０，φ－φ_０）とし、相対距離が定まった複数の上記反射体を測定対象空間に配置して、各反射体の座標（距離，仰俯角，方位角）を上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により測定し、測定結果から求められる各反射体間の相対距離を真値に一致させるように上記射出角度調整機構の校正を行い、測定対象空間に複数の測定区間を分布させるものとすることができる。

また、本発明は、上記光コム干渉計から出射される測定光の光軸上の１点を回転中心として、光コム干渉計全体を回転させる上記射出角度調整手段により、反射体に向かって出射する測定光の出射方向を制御し、上記射出角度検出手段により上記光コム干渉計全体の回転角度を上記測定光の仰俯角，方位角として検出する上記射出角度調整手段を備える光コム座標測定装置の校正方法であって、上記射出角度調整手段により回転される光コム干渉計の上記回転中心を含む面に上記光コム干渉計に正対させた反射面を固定した第１の状態で、上記光コム距離計により上記反射面に測定光を照射して、上記回転中心までの距離ｄ_０を求めるとともに、上記射出角度検出手段により、上記光コム干渉計全体の回転角度を上記測定光の仰俯角θ_０，方位角φ_０として検出し、上記校正済みの３次元座標を有する反射体に上記光コム距離計から出射される測定光が照射される第２の状態において、上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により上記反射体までの距離ｄと上記測定光の仰俯角θと方位角φを測定して、上記測定光の光軸上の回転中心の位置を座標原点Ｏとした上記光コム干渉計の姿勢で決まる座標系における座標（距離，仰俯角，方位角）を（ｄ－ｄ_０，θ－θ_０，φ－φ_０）とし、相対距離が定まった複数の上記反射体を測定対象空間に配置して、各反射体の座標（距離，仰俯角，方位角）を上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により測定し、測定結果から求められる各反射体間の相対距離を真値に一致させるように上記射出角度調整機構の校正を行い、測定対象空間に複数の測定区間を分布させるものとすることができる。

本発明によれば、光コム干渉計を介して測定対象物に照射された測定光の測定対象物上の照射位置を示す空間座標を高精度に計測して得ることができ、しかも、測定光の光路が一時的に遮断されても原点復帰処理を必要とすることなく回復後ただちに高い正確度で空間座標計測を再開することができる光コム干渉計を介して再帰反射体に照射された測定光の再帰反射体上の照射位置を示す空間座標情報を出力する光コム座標測定装置、自動追尾装置及び自動追尾光コム測位装置を提供することができる。

また、本発明では、光コム座標測定装置、自動追尾装置及び自動追尾光コム測位装置を高精度に校正し、再帰反射体上における測定光の照射位置座標を高い精度で取得することができるようすることができる。

本発明を適用した光コム座標測定装置の構成を示すブロック図である。 上記光コム座標測定装置を用いた光コム・トラッカの構成を模式的に示す斜視図である。 上記光コム・トラッカにおいて測定光が照射される再帰反射体を模式的に示す斜視図である。 上記光コム・トラッカの校正処理の説明に供する模式的に示す斜視図である。 上記光コム座標測定装置を用いた光コム・トラッカの他の構成例を模式的に示す斜視図である。 上記他の構成例の光コム・トラッカの校正処理の説明に供する模式的に示す斜視図である。 上記光コム座標測定装置を用いた光コム・トラッカの更に他の構成例を模式的に示す斜視図である。 上記更に他の構成例の光コム・トラッカの校正処理の説明に供する模式的に示す斜視図である。 上記光コム座標測定装置（光コム・トラッカ）のローカル座標系を測定対象側のグローバル座標系に変換する変換処理の説明に供する模式的に示す斜視図である。 本発明を適用した光コム座標測定装置の他の構成例を示すブロック図である。 本発明を適用した自動追尾装置の構成例を示すブロック図である。 上記自動追尾装置にビーム位置検出器として備えられる４分割フォトダイオードの構成を模式的に示す平面図である。 本発明を適用した光コム測位装置の構成を示すブロック図である。

以下、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。なお、共通の構成要素については、共通の指示符号を図中に付して説明する。また、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることは言うまでもない。

本発明は、例えば図１に示すような構成の光コム座標測定装置１００により実施される。

図１は、本発明を適用した光コム座標測定装置１００の構成を示すブロック図である。

この光コム座標測定装置１００は、入射光を再帰反射する反射体５０と、光コム干渉計１２を介して反射体５０に測定光Ｓ１を照射して反射体５０までの距離を測定する光コム距離計１０と、上記光コム距離計１０から出射される測定光Ｓ１の出射方向を調整する射出角度調整機構２０と、上記光コム距離計１０の動作と上記射出角度調整機構２０の動作を制御するとともに、上記光コム距離計１０による測定結果と上記射出角度調整機構２０による上記測定光Ｓ１の出射方向の調整結果を分析して、上記反射体５０上に照射された測定光Ｓ１の照射位置座標の測定結果を出力する信号処理装置３０とを備える。

上記光コム距離計１０は、光コム光源１１から出射された測定光Ｓ１を反射体５０に光コム干渉計１２を介して照射して、上記反射体５０により測定光Ｓ１が再帰反射されて戻ってくる反射光Ｓ１’を上記光コム干渉計１２を介して照光との干渉光として検出する光検出器１３を備え、上記光コム干渉計１２を介して光検出器１３により得られる干渉信号に基づいて信号処理部１４により上記反射体５０までの距離を測定するようになっている。

この光コム距離計１０には、本件発明者等が先に提案している例えば特許文献３に記載された距離計が用いられる。

上記光コム干渉計１２を介して光検出器１３により得られる干渉信号に基づいて信号処理部１４により上記反射体５０までの距離を測定する光コム距離計１０では、測定光の光路が一時的に遮断されても原点復帰処理を必要とすることなく光路が回復後ただちに高い精度で距離を測定することが可能である。

上記射出角度調整機構２０は、上記光コム干渉計１２を介して出射される測定光Ｓ１の光軸上の１点を回転中心として、上記測定光Ｓ１の出射方向を回転させることにより、上記測定光Ｓ１の仰俯角と方位角を制御して、上記測定光を反射体５０に照射する射出角度調整手段２１としての機能と、上記測定光Ｓ１の仰俯角と方位角を検出する射出角度検出手段２２としての機能を有している。

そして、この光コム座標測定装置１００における信号処理装置３０は、上記光コム距離計１０により上記反射体５０までの距離を測定するとともに、上記射出角度検出手段２２により上記測定光Ｓ１の仰俯角と方位角を検出して、上記測定光Ｓ１の上記反射体５０上の照射位置の測定結果として、上記射出角度調整手段２１により制御される上記測定光Ｓ１の光軸上の回転中心の位置を座標原点Ｏとする３次元座標空間すなわち上記光コム干渉計１２と上記射出角度調整機構２０で決まる座標系における座標（距離，仰俯角，方位角）を出力する。

すなわち、この光コム座標測定装置１００は、入射光を再帰反射する反射体５０と、光コム干渉計１２を介して上記反射体５０に測定光Ｓ１を照射し、上記反射体５０により測定光Ｓ１が再帰反射されて戻ってくる反射光Ｓ１’を上記光コム干渉計１２を介して検出することにより、上記反射体５０までの距離を測定する光コム距離計１０と、上記光コム干渉計１２を介して出射される測定光Ｓ１の光軸上の１点を回転中心として、上記測定光Ｓ１の出射方向を回転させて上記測定光Ｓ１の仰俯角と方位角を制御する射出角度調整手段２１と、上記射出角度調整手段２１により制御された上記測定光Ｓ１の仰俯角と方位角を検出する射出角度検出手段２２とからなる射出角度調整機構２０と、上記光コム距離計１０により上記反射体５０までの距離を測定するとともに、上記射出角度検出手段２２により上記測定光Ｓ１の仰俯角と方位角を検出して、上記測定光Ｓ１の上記反射体５０上の照射位置の測定結果として、上記射出角度調整手段２１により制御される上記測定光Ｓ１の光軸上の回転中心の位置をＯとする上記光コム干渉計１２と上記射出角度調整機構２０で決まる座標系における座標（距離，仰俯角，方位角）を出力する信号処理装置とを備える。

このような構成の光コム座標測定装置１００では、上記光コム距離計１０により上記反射体５０までの距離を高精度に測定するとともに、上記射出角度検出手段２２により上記測定光Ｓ１の仰俯角と方位角を検出して、上記測定光Ｓ１の上記反射体５０上の照射位置の測定結果として、上記射出角度調整手段２１により制御される上記測定光Ｓ１の光軸上の回転中心の位置を座標原点Ｏとする上記光コム干渉計１２と上記射出角度調整機構２０で決まる座標系における座標（距離，仰俯角，方位角）を上記信号処理装置３０により得ることができ、すなわち、光コム干渉計１２を介して再帰反射体５０に照射された測定光Ｓ１の再帰反射体５０上の照射位置を示す空間座標情報を得ることができ、しかも、測定光Ｓ１の光路が一時的に遮断されても原点復帰処理を必要とすることなく回復後ただちに高い正確度で空間座標計測を再開することができる。

ここで、上記光コム座標測定装置１００は、図２に示すように、上記射出角度調整機構２０として、例えば回転駆動機構により回転駆動される３軸のジンバル機構により回転自在に支持されたビーム操作ミラー２１Ａを備え、このビーム操作ミラー２１Ａの回転により上記光コム距離計１０から出射される測定光Ｓ１の出射方向を制御するものとすることができる。この射出角度調整機構２０は、上記ビーム操作ミラー２１Ａの回転角度を検出するロータリーエンコーダなどの回転角度検出機構を備えている。

この射出角度調整機構２０において、上記ビーム操作ミラー２１Ａは、光コム干渉計１２を介して出射される測定光Ｓ１の光軸上の１点を回転中心として、上記測定光Ｓ１の出射方向を回転させることにより、上記測定光Ｓ１の仰俯角と方位角を制御して、上記測定光を反射体５０に照射する射出角度調整手段として機能し、上記ビーム操作ミラー２１Ａの回転角度を検出するロータリーエンコーダなどの回転角度検出機構は、上記測定光Ｓ１の仰俯角と方位角を検出する射出角度検出手段２２として機能する。

そして、信号処理装置３０は、上記光コム距離計１０の動作と上記射出角度調整機構２０の動作を制御することにより、上記光コム距離計１０から出射された測定光Ｓ１を上記射出角度調整機構２０のビーム操作ミラー２１Ａを介して反射体５０に照射して、上記反射体５０より測定光Ｓ１が反射されて戻ってくる反射光Ｓ１’を上記光コム距離計１０において上記光コム干渉計１２を介して光検出器１３で検出することにより、反射体５０までの距離ｄを測定するとともに、上記回転角度検出手段２２により検出される上記ビーム操作ミラー２１Ａの回転角度に基づいて、上記反射体５０に照射した測定光Ｓ１の仰俯角θと方位角φを求め、上記光コム距離計１０と射出角度調整機構２０からなる光コム干渉計ヘッド部４０で決まる上記測定光Ｓ１の光軸上の回転中心の位置を座標原点Ｏとする座標系における座標（距離ｄ，仰俯角θ，方位角φ）を上記測定光Ｓ１の上記反射体５０上の照射位置の測定結果として出力する。

この光コム座標測定装置１００は、図２に示すように、反射体５０として入射光を再帰反射するコーナーキューブ・リフレクタ等の再帰反射体５０Ａを用いることにより、再帰反射体５０Ａをプローブとした光コム・トラッカ１００Ａとして機能し、上記反射体５０すなわち再帰反射体５０Ａの３次元空間における位置を検出することにより、上記光コム距離計１０の光コム干渉計１２と射出角度調整機構２０からなる光コム干渉計ヘッド部４０Ａで決まる座標系における座標（距離ｄ－ｄ_０，仰俯角θ－θ_０，方位角φ－φ_０）位置にて示す測定結果を出力することができる。

ここで、ｄ_０，θ_０，φ_０は、上記光コム距離計１０の光コム干渉計１２と上記射出角度調整機構２０からなる光コム干渉計ヘッド部４０Ａで決まる座標系における座標（距離，仰俯角，方位角）の校正データであり、上記射出角度調整機構２０の校正処理を予め実行しておくことにより信号処理装置３０に保存されている。

上記再帰反射体５０Ａとしては、例えば図３に示すように、３枚の平面ミラーを互いに垂直をなすように組み合わせてなる再帰反射面５０ａが設けられ、その頂点を中心点とする半径Ｒの真球度が極めて高い球体が用いられる。

そして、この光コム・トラッカ１００Ａでは、回転駆動機構により回転駆動される３軸のジンバル機構により回転自在に支持されたビーム操作ミラー２１Ａを射出角度調整手段２１として備えるともに、上記ビーム操作ミラー２１Ａの回転角度を検出するロータリーエンコーダなどの回転角度検出機構を射出角度調整手段２２として備える射出角度調整機構２０Ａの校正が次のようにして行われる。

すなわち、信号処理装置３０は、図４に示すように、射出角度調整機構２０Ａのビーム操作ミラー２１Ａを光コム距離計１０の光コム干渉計１２と正対させた第１の状態で該ビーム操作ミラー２１Ａの回転中心を固定して、ＸＹＺ空間におけるビーム操作ミラー２１Ａの回転中心までの距離ｄ_０を取得するとともに、上記第１の状態すなわちビーム操作ミラー２１Ａを光コム距離計１０の光コム干渉計１２と正対させ、光コム距離計１０から出射された測定光Ｓ１が該測定光Ｓ１の回転中心で折り返されて上記光コム距離計１０に戻される状態における回転角度検出手段２２による検出出力に基づいて測定光Ｓ１の仰俯角θ_０と方位角φ_０を得て、上記光コム距離計１０と射出角度調整機構２０Ａからなる光コム干渉計ヘッド部４０Ａで決まる座標系における座標（距離，仰俯角，方位角）の校正データとして保存する。

次に、校正済みの３次元座標を有する反射体５０Ａに上記光コム距離計１０から出射される測定光Ｓ１が照射される第２の状態において、上記光コム距離計１０と上記射出角度検出手段２２により上記反射体５０Ａまでの距離ｄと上記測定光Ｓ１の仰俯角θと方位角φを測定して、上記測定光Ｓ１の光軸上の回転中心の位置を座標原点Ｏとした上記光コム距離計１０と射出角度調整機構２０からなる光コム干渉計ヘッド部４０Ａで決まる座標系における座標（距離，仰俯角，方位角）を （ｄ－ｄ_０，θ－θ_０，φ－φ_０）とする。

そして、各中心点間の相対距離の定まった複数の再帰反射体５０Ａ_１、５０Ａ_２・・・５０Ａ_ｎについて各中心点位置の座標を測定し、反射体５０Ａ_１、５０Ａ_２・・・５０Ａ_ｎ間の距離を求め、真値が一致するような射出角度調整機構２０の校正を行い、測定対象空間に複数の測定区間を分布させる。

これにより、この光コム・トラッカ１００Ａでは、上記ビーム操作ミラー２１Ａの回転中心位置を上記光コム距離計１０と射出角度調整機構２０Ａからなる光コム干渉計ヘッド部４０Ａで決まる座標系における原点Ｏとして、座標（距離ｄ－ｄ_０，仰俯角θ－θ_０，方位角φ－φ_０）位置にて示される反射体５０の座標測定結果を信号処理装置３０により出力することができ、しかも、測定光Ｓ１の光路が一時的に遮断されても原点復帰処理を必要とすることなく回復後ただちに高い正確度で空間座標計測を再開することができる。

上述の如き構成の光コム座標測定装置１００（光コム・トラッカ１００Ａ）では、射出角度調整手段２１（ビーム操作ミラー２１Ａ）により、光コム干渉計１２を介して出射される測定光Ｓ１の光軸上の１点を回転中心として、上記測定光Ｓ１の出射方向を回転させて上記測定光Ｓ１の仰俯角と方位角を制御して、上記測定光Ｓ１を反射体５０に照射し、上記反射体５０により測定光Ｓ１が反射されて戻ってくる反射光Ｓ１’を上記光コム干渉計１２を介して検出する光コム距離計１０により上記反射体５０までの距離を測定するとともに、上記射出角度調整機構２０（２０Ａ）の射出角度検出手段２２により上記測定光Ｓ１の仰俯角と方位角を検出して、上記測定光Ｓ１の上記反射体５０上の照射位置の測定結果として、上記射出角度調整手段２１（ビーム操作ミラー２１Ａ）により制御される上記測定光Ｓ１の光軸上の回転中心の位置を座標原点Ｏとする上記光コム干渉計１２と射出角度調整機構２０からなる光コム干渉計ヘッド部４０Ａで決まる座標系における座標（距離ｄ，仰俯角θ，方位角φ）を出力することができる。

すなわち、この光コム座標測定装置１００（光コム・トラッカ１００Ａ）は、射出角度調整手段２１（ビーム操作ミラー２１Ａ）の回転により測定光Ｓ１の仰俯角，方位角を制御する上記射出角度調整機構２０（２０Ａ）を備える光コム座標測定装置であって、上記測定光Ｓ１の仰俯角，方位角を制御する上記ビーム操作ミラー２１Ａの回転中心を上記測定光Ｓ１の光軸上の１点に固定し、上記射出角度調整手段２１（ビーム操作ミラー２１Ａ）を上記光コム距離計１０の光コム干渉計１２に正対させた第１の状態で、上記光コム距離計１０により測定光Ｓ１を照射し上記回転中心までの距離ｄ_０を求めるとともに、上記射出角度検出手段２２により上記射出角度調整手段２１（ビーム操作ミラー２１Ａ）の回転角度を上記測定光Ｓ１の仰俯角θ_０と方位角φ_０として検出し、上記校正済みの３次元座標を有する反射体５０Ａに上記光コム距離計１０から出射される測定光Ｓ１が照射される第２の状態において、上記光コム距離計１０と上記射出角度検出手段２２により上記反射体５０Ａまでの距離ｄと上記測定光Ｓ１の仰俯角θと方位角φを測定して、上記測定光Ｓ１の光軸上の回転中心の位置を座標原点Ｏとした上記光コム距離計１０と射出角度調整機構２０（２０Ａ）からなる光コム干渉計ヘッド部４０（４０Ａ）で決まる座標系における座標（距離，仰俯角，方位角）を（ｄ－ｄ_０，θ－θ_０，φ－φ_０）とし、相対距離が定まった複数の反射体５０Ａ_１、５０Ａ_２・・・５０Ａ_ｎを測定対象空間に配置して、各反射体５０Ａ_１、５０Ａ_２・・・５０Ａ_ｎの座標（距離，仰俯角，方位角）を上記光コム距離計１０と上記射出角度検出手段２２により測定し、測定結果から求められる各反射体５０Ａ_１、５０Ａ_２・・・５０Ａ_ｎ間の相対距離を真値に一致させるように上記射出角度調整機構２０（２０Ａ）の校正を行い、測定対象空間に複数の測定区間を分布させる光コム座標測定装置の校正方法を実行して、上記射出角度調整機構２０（２０Ａ）が校正される。

ここで、上記射出角度調整機構２０Ａでは、射出角度調整手段２１として回転駆動機構により回転駆動される３軸のジンバル機構により回転自在に支持されたビーム操作ミラー２１Ａを備え、ビーム操作ミラー２１Ａの回転により上記光コム距離計１０から出射する測定光Ｓ１の仰俯角θと方位角φを調整するようにしたが、射出角度調整機構２０はこれに限定されるものでなく、例えば図５に示す光コム・トラッカ１００Ｂのように、上記光コム距離計１０の光コム干渉計１２と射出角度調整機構２０Ａのビーム操作ミラー２１Ｂを同一の鏡筒１５内に設けて、上記光コム距離計１０から出射する測定光Ｓ１の方位角φはビーム操作ミラー２１Ｂの回転により調整し、測定光Ｓ１の仰俯角θは、光コム干渉計１２と射出角度調整機構２０Ｂが設けられた鏡筒１５を回転駆動することにより調整するようにしてもよい。

このような構成の射出角度調整機構２０Ｂを備える光コム座標測定装置１００（光コム・トラッカ１００Ｂ）では、上記信号処理装置３０により次のようにして校正処理が行われる。

すなわち、上記信号処理装置３０は、図６に示すように、ＸＹＺ空間において、射出角度調整機構２０Ｂのビーム操作ミラー２１Ｂを光コム距離計１０の光コム干渉計１２と正対させ該ビーム操作ミラー２１Ｂの回転中心を固定した第１の状態で上記光コム距離計１０により上記ビーム操作ミラー２１Ｂの回転中心までの距離ｄ_０を取得するとともに、上記第１の状態すなわち上記ビーム操作ミラー２１Ｂを光コム距離計１０の光コム干渉計１２と正対させ、光コム距離計１０から出射された測定光Ｓ１が該測定光Ｓ１の回転中心で折り返されて上記光コム距離計１０に戻される状態における鏡筒１５の回転角とを検出する回転角度検出機構２２による検出出力に基づいて測定光Ｓ１の仰俯角θ_０と方位角φ_０を得て、上記測定光Ｓ１の光軸上の回転中心の位置を座標原点Ｏとした上記光コム距離計１０の光コム干渉計１２と射出角度調整機構２０Ｂからなる光コム干渉計ヘッド部４０Ｂで決まる座標系における座標（距離ｄ_０，仰俯角θ_０，方位角φ_０）の校正データとして保存する。

次に、校正済みの３次元座標を有する反射体５０Ａに上記光コム距離計１０から出射される測定光Ｓ１が照射される第２の状態において、上記光コム距離計１０と上記射出角度検出手段２２により上記反射体５０Ａまでの距離ｄと上記測定光Ｓ１の仰俯角θと方位角φを測定して、上記測定光Ｓ１の光軸上の回転中心の位置を座標原点Ｏとした上記光コム距離計１０の光コム干渉計１２と射出角度調整機構２０Ｂからなる光コム干渉計ヘッド部４０Ｂで決まる座標系における座標（距離，仰俯角，方位角）を （ｄ－ｄ_０，θ－θ_０，φ－φ_０）とする。

そして、各中心点間の相対距離の定まった複数の再帰反射体５０Ａ_１、５０Ａ_２・・・５０Ａ_ｎについて各中心点位置の座標を測定し、反射体５０Ａ_１、５０Ａ_２・・・５０Ａ_ｎ間の距離を求め、真値が一致するような射出角度調整機構２０Ｂの校正を行い、測定対象空間に複数の測定区間を分布させる。

これにより、この光コム座標測定装置１００（光コム・トラッカ１００Ｂ）では、上記ビーム操作ミラー２１Ｂの回転中心位置を上記光コム距離計１０の光コム干渉計１２と射出角度調整機構２０Ｂからなる光コム干渉計ヘッド部４０Ｂで決まる座標系における原点Ｏとして、座標（距離ｄ－ｄ_０，仰俯角θ－θ_０，方位角φ－φ_０）位置にて示される反射体５０の座標測定結果を信号処理装置３０により出力することができ、しかも、測定光Ｓ１の光路が一時的に遮断されても原点復帰処理を必要とすることなく回復後ただちに高い正確度で空間座標計測を再開することができる。

また、図７に示す光コム・トラッカ１００Ｃにおける射出角度調整機構２０Ｃのように、上記光コム距離計１０の光コム干渉計１２を設けた鏡筒１５を回転させることにより、光コム干渉計１２全体を回転させて測定光Ｓ１の方位角φと仰俯角θを調整するようにしてもよい。測定光Ｓ１の方位角φと仰俯角θを調整するための回転中心は一点になるようにする。

このような構成の射出角度調整機構２０Ｃを備える光コム座標測定装置１００（光コム・トラッカ１００Ｃ）では、上記信号処理装置３０により次のようにして校正処理が行われる。

すなわち、上記信号処理装置３０は、図８に示すように、ＸＹＺ空間において、上記光コム干渉計１２から出射される測定光Ｓ１の光軸上の１点を回転中心として、光コム干渉計１２全体を回転させることにより、校正の基準となる再帰反射体５０Ａ_１に向かって出射する測定光Ｓ１の出射方向を制御し、上記回転中心を含む面に反射面１６を固定して上記光コム距離計１０の光コム干渉計１２に反射面１６を正対させ、光コム距離計１０から出射された測定光Ｓ１が該測定光Ｓ１の回転中心で折り返されて上記光コム距離計１０に戻される第１の状態で、上記光コム距離計１０により上記反射面１６までの距離ｄ_０を求めるとともに、上記鏡筒１５の回転角を検出する回転角度検出手段２２による検出出力に基づいて測定光Ｓ１の仰俯角θ_０と方位角φ_０を得て、上記測定光Ｓ１の光軸上の回転中心の位置を座標原点Ｏとした上記光コム距離計１０の光コム干渉計１２と射出角度調整機構２０Ｃからなる光コム干渉計ヘッド部４０Ｃで決まる座標系における座標（距離ｄ_０，仰俯角θ_０，方位角φ_０）の校正データとして保存する。そして、上記反射面１６を取り外した第２の状態で、相対距離の定まった複数の再帰反射体５０Ａ_１、５０Ａ_２・・・５０Ａ_ｎについて座標（ｄ_１－ｄ_０，θ_１－θ_０，φ_１－φ_０）、（ｄ_２－ｄ_０，θ_２－θ_０，φ_２－φ_０）・・・（ｄ_ｎ－ｄ_０，θ_ｎ－θ_０，φ_ｎ－φ_０）を測定し、反射体５０Ａ_１、５０Ａ_２・・・５０Ａ_ｎ間の距離を求め、真値が一致するような射出角度調整機構２０Ｃの校正を行い、測定対象空間に複数の測定区間を分布させる。

これにより、この光コム座標測定装置１００（光コム・トラッカ１００Ｃ）では、上記光コム距離計１０の光コム干渉計１２と射出角度調整機構２０Ｃからなる光コム干渉計ヘッド部４０Ｃの回転中心位置を上記光コム干渉計ヘッド部４０Ｃで決まる座標系における原点Ｏとして、座標（距離ｄ－ｄ_０，仰俯角θ－θ_０，方位角φ－φ_０）位置にて示される反射体５０の座標測定結果を信号処理装置３０により出力することができ、しかも、測定光Ｓ１の光路が一時的に遮断されても原点復帰処理を必要とすることなく回復後ただちに高い正確度で空間座標計測を再開することができる。

ここで、上記光コム座標測定装置１００（光コム・トラッカ１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ）は、光コム距離計１０の光コム干渉計と射出角度調整機構２０（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）からなる光コム干渉計ヘッド部４０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）で決まる座標系は、測定光Ｓ１の光軸上の回転中心の位置をローカル座標原点Ｏ_Ｌとしたローカル座標系における反射体５０の座標位置の座標測定結果を得るものであるが、例えば、図９に示すように、グローバル座標原点Ｏ_Ｇを与える反射体５０Ａ_０と合わせてＸＹ平面を規定する２個の反射体５０Ａ_Ｘ、反射体５０Ａ_Ｙを設置して、上記光コム座標測定装置１００により光コム距離計１０のローカル座標系における反射体５０Ａ_０、５０Ａ_Ｘ、５０Ａ_Ｙの座標位置の座標測定結果を得て、ローカル座標系における反射体５０Ａ_０の座標位置をグローバル座標原点Ｏ_Ｇとすることにより、反射体５０Ａ_０と反射体５０Ａ_Ｘまたは反射体５０Ａ_Ｙを結ぶ直線をＸ軸とすると、ＸＹ平面内で反射体５０Ａ_０の座標を通りＸ軸に垂直な線がＹ軸となり、反射体５０Ａ_０の座標を通りＸＹ平面に垂直な線がＺ軸となり、光コム距離計１０のローカル座標系において測定される反射体５０の座標位置は測定対処側のグローバル座標系に座標位置に変換することができる。

また、この光コム座標測定装置１００（光コム・トラッカ１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ）では、１つの測定光Ｓ１により反射体５０の座標測定を行っているが、例えば、図１０に示す光コム座標測定装置２００のように、光コム距離計２１０から複数の光コム干渉計１２Ａ、１２Ｂを介して複数の測定光Ｓ１_Ａ、Ｓ１_Ｂを出射し、複数の射出角度調整機構２０Ａ、２０Ｂにより、上記複数の光コム干渉計１２Ａ、１２Ｂから出射された上記複数の測定光Ｓ１_Ａ、Ｓ１_Ｂの出射方向を回転させて上記複数の測定光Ｓ１_Ａ、Ｓ１_Ｂの仰俯角と方位角を制御して、上記複数の測定光Ｓ１_Ａ、Ｓ１_Ｂを複数の反射体５１、５２に照射し、複数の反射体５１、５２の座標測定を同時に行うようにすることもできる。

図１０は、本発明を適用した光コム座標測定装置２００の構成を示すブロック図である。

この光コム座標測定装置２００は、反射体５１、５２に測定光Ｓ１_Ａ、Ｓ１_Ｂを照射して反射体５１、５２までの距離を測定する光コム距離計２１０と、上記光コム距離計２１０から上記光コム距離計２１０から出射される測定光Ｓ１_Ａ、Ｓ１_Ｂの出射方向を調整する射出角度調整機構２０Ａ、２０Ｂと、上記光コム距離計２１０の動作と上記射出角度調整機構２０Ａ、２０Ｂの動作を制御するとともに、上記光コム距離計２１０による測定結果と上記射出角度調整機構２０Ａ、２０Ｂによる上記測定光Ｓ１_Ａ、Ｓ１_Ｂの出射方向の調整結果を分析して、上記反射体５０上に照射された測定光Ｓ１_Ａ、Ｓ１_Ｂの照射位置座標の測定結果を出力する信号処理装置２３０とを備える。

上記光コム距離計２１０は、光コム光源１１から測定光を光コム干渉計１２Ａ、１２Ｂに分配供給する光分配器２１１を備え、光コム干渉計１２Ａ、１２Ｂを介して測定光Ｓ１_Ａ、Ｓ１_Ｂを反射体５１、５２に照射して、上記反射体５１、５２により測定光Ｓ１_Ａ、Ｓ１_Ｂが反射されて戻ってくる各反射光Ｓ１_Ａ’、Ｓ１_Ｂ’を上記光コム干渉計１２Ａ、１２Ｂを介して光検出器１３Ａ、１３Ｂにより検出し、上記光コム干渉計１２Ａ、１２Ｂを介して光検出器１３Ａ、１３Ｂにより得られる各干渉信号に基づいて信号処理部１４Ａ、１４Ｂにより上記反射体５１、５２までの距離を測定するようになっている。

また、上記射出角度調整機構２０Ａ、２０Ｂは、それぞれ回転駆動機構により回転駆動される。例えば３軸のジンバル機構により回転自在に支持されたビーム操作ミラーにより上記測定光Ｓ１_Ａ、Ｓ１_Ｂの出射方向を制御するようになっている。この射出角度調整機構２０Ａ、２０Ｂは、それぞれ上記ビーム操作ミラーの回転角度を検出するロータリーエンコーダなどの回転角度検出機構を備えている。

この射出角度調整機構２０Ａ、２０Ｂにおいて、ビーム操作ミラーは、光コム干渉計１２Ａ、１２Ｂを介して出射される測定光Ｓ１_Ａ、Ｓ１_Ｂの光軸上の１点を回転中心として、上記測定光Ｓ１の出射方向を回転させることにより、上記測定光Ｓ１_Ａ、Ｓ１_Ｂの仰俯角と方位角を制御して、上記測定光Ｓ１_Ａ、Ｓ１_Ｂを反射体５１、５２に照射する射出角度調整手段として機能する。また、上記回転角度検出機構は、上記測定光Ｓ１_Ａ、Ｓ１_Ｂの仰俯角と方位角を検出する射出角度検出手段として機能する。

さらに、信号処理装置２３０は、上記光コム距離計２１０の動作と上記射出角度調整機構２０Ａ、２０Ｂの動作を制御することにより、上記光コム距離計２１０から出射された測定光Ｓ１_Ａ、Ｓ１_Ｂを上記射出角度調整機構２０Ａ、２０Ｂを介して反射体５１、５２に照射して、上記反射体５１、５２より測定光Ｓ１_Ａ、Ｓ１_Ｂが反射されて戻ってくる各反射光Ｓ１_Ａ’、Ｓ１_Ｂ’を上記光コム距離計２１０において上記光コム干渉計１２Ａ、１２Ｂを介して光検出器１３Ａ、１３Ｂで検出することにより、反射体５１、５２までの各距離を測定するとともに、上記回転角度検出機構により検出される上記ビーム操作ミラーの回転角度に基づいて、上記反射体５１、５２に照射した測定光Ｓ１_Ａ、Ｓ１_Ｂの仰俯角と方位角を求め、光コム距離計２１０の第１の光コム干渉計１２Ａと第１の射出角度調整機構２０Ａからなる第１の光コム干渉計ヘッド部４１で決まる測定光Ｓ１_Ａの光軸上の回転中心の位置を座標原点とする座標系における座標（距離，仰俯角，方位角）を上記測定光Ｓ１_Ａの反射体５１上の照射位置の測定結果として出力し、また、光コム距離計２１０の第２の光コム干渉計１２Ｂと第２の射出角度調整機構２０Ｂからなる第２の光コム干渉計ヘッド部４２で決まる測定光の光軸上の回転中心の位置を座標原点とする座標系における座標（距離，仰俯角，方位角）を上記測定光Ｓ１_Ｂの反射体５２上の照射位置の測定結果として出力する。

この光コム座標測定装置２００では、上記光コム距離計２１０の第１の光コム干渉計１２Ａと第１の射出角度調整機構２０Ａからなる第１の光コム干渉計ヘッド部４１で決まる測定光Ｓ１_Ａの光軸上の回転中心の位置を座標原点とする座標系と、光コム距離計２１０の第２の光コム干渉計１２Ｂと第２の射出角度調整機構２０Ｂで決まる測定光Ｓ１_Ｂの光軸上の回転中心の位置を座標原点とする座標系について、上記光コム座標測定装置１００における光コム距離計１０の光コム干渉計１２と射出角度調整機構２０からなる光コム干渉計ヘッド部４０で決まる測定光Ｓ１の光軸上の回転中心の位置を座標原点とする座標系と同様な手法でそれぞれ校正される。

この光コム座標測定装置２００では、光コム距離計２１０から光コム干渉計１２Ａ、１２Ｂを介して測定光Ｓ１_Ａ、Ｓ１_Ｂを出射し、射出角度調整機構２０Ａ、２０Ｂにより、上記光コム干渉計１２Ａ、１２Ｂから出射された上記測定光Ｓ１_Ａ、Ｓ１_Ｂの出射方向を回転させて上記測定光Ｓ１_Ａ、Ｓ１_Ｂの仰俯角と方位角を制御して、上記測定光Ｓ１_Ａ、Ｓ１_Ｂを測定対象５１、５２に照射し、反射体５１、５２の座標測定を同時に行うことができ、測定光Ｓ１_Ａ、Ｓ１_Ｂの光路が一時的に遮断されても原点復帰処理を必要とすることなく回復後ただちに高い正確度で空間座標計測を再開することができる。

次に、図１１は、本発明を適用した自動追尾装置３００の構成例を示すブロック図である。

この自動追尾装置３００は、上記光コム座標測定装置１００（光コム・トラッカ１００Ａ）に追尾機構３１０を設けて、追尾対象反射体３５０を追尾して上記光コム座標測定装置１００から出射された測定光Ｓ１を上記追尾対象反射体３５０に照射して、３次元空間における上記追尾対象反射体３５０の移動軌跡を示す座標測定を行うようにしたものである。

この自動追尾装置３００における追尾機構３１０は、上記光コム座標測定装置１００により追尾対象反射体３５０に照射した測定光Ｓ１が該追尾対象反射体３５０により反射されて戻ってくる反射光Ｓ１’の一部が半透鏡３１１を介して入射されるビーム位置検出器３１２を備え、上記ビーム位置検出器３１２により上記反射光Ｓ１’のビームスポットＢＳの位置に応じたビーム位置検出信号を得て、該ビーム位置検出器により検出される上記反射光Ｓ１’のビームスポットＢＳの位置が一定になるように、上記ビーム位置検出信号により上記光コム座標測定装置１００に備えられた角度調整機構２０を制御することにより、上記追尾対象反射体３５０を追尾して上記光コム座標測定装置１００（光コム・トラッカ１００Ａ）から出射された測定光Ｓ１を照射するようになっている。

上記ビーム位置検出器３１２は、例えば図１２に示すように、４分割フォトダイオードからなり、４分割フォトダイオードの各素子３１２Ａ、３１２Ｂ、３１２Ｃ、３１２Ｄの出力電流Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄをトランスインピーダンスアンプ等で検出した各信号が同じ光入力に対して同じ出力値となるように校正されているものとする。

このビーム位置検出器３１２では、上記４分割フォトダイオードによる検出出力信号として、
Δｘ＝（Ａ＋Ｃ）－（Ｂ＋Ｄ）
Δｙ＝（Ａ＋Ｂ）－（Ｃ＋Ｄ）
上記反射光Ｓ１’のビームスポットＢＳの位置に応じたビーム位置検出信号（Δｘ，Δｘ）が得られる。

上記ビーム位置検出器３１２は、４分割フォトダイオード以外にもＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサーやＣＭＯＳ（Complementary Metal Ｏxide Semiconductor）イメージセンサーなどのカメラ用の固体撮像素子を使ってビームの位置を検出することができる。

追尾機構３１０は、上記ビーム位置検出器３１２により得られる上記反射光Ｓ１’のビームスポットＢＳの位置に依存したビーム位置検出信号（Δｘ，Δｘ）に基づいて、角度調整機構２０のビーム操作ミラー２１Ａを回転させる駆動部３１３を制御することにより、 測定光Ｓ１の仰俯角と方位角を制御して、上記追尾対象反射体３５０を追尾して上記光コム座標測定装置１００（光コム・トラッカ１００Ａ）から出射された測定光Ｓ１を照射する。

この自動追尾装置３００では、追尾対象反射体３５０を追尾して上記光コム座標測定装置１００から出射された測定光Ｓ１を上記追尾対象反射体３５０に照射して、３次元空間における上記追尾対象反射体３５０の移動軌跡を示す座礁測定を行うことができる。

なお、この自動追尾装置３００では、上記光コム座標測定装置１００に追尾機構３１０を設けて、３次元空間における追尾対象反射体３５０の移動軌跡を示す座礁測定を行うようにしたが、例えば、上記光コム座標測定装置２００に複数の追尾機構を設けて、３次元空間における複数の追尾対象反射体の移動軌跡を示す座礁測定を行うようにすることもできる。

また、図１０に示した光コム座標測定装置２００では、光コム距離計２１０から複数の光コム干渉計１２Ａ、１２Ｂを介して複数の測定光Ｓ１_Ａ、Ｓ１_Ｂを出射し、複数の射出角度調整機構２０Ａ、２０Ｂにより、上記複数の光コム干渉計１２Ａ、１２Ｂから出射された上記複数の測定光Ｓ１_Ａ、Ｓ１_Ｂの出射方向を回転させて上記複数の測定光Ｓ１_Ａ、Ｓ１_Ｂの仰俯角と方位角を制御して、上記複数の測定光Ｓ１_Ａ、Ｓ１_Ｂを複数の測定対象反射体５１、５２に照射し、複数の測定対象反射体５１、５２の座標測定を同時に行うようにしたが、３個以上の光コム干渉計ヘッド部４１、４２を備える光コム距離計２１０で３次元空間に存在する１つの測定対象反射体の座標測定を行うことにより測位装置として機能させることができる。

例えば、図１３に模式的に示す光コム測位装置４００のように、３個の光コム干渉計ヘッド部４１、４２、４３を備えることにより、３個の光コム干渉計ヘッド部４１、４２、４３から出射される測定光Ｓ１_Ａ、Ｓ１_Ｂ、Ｓ１_ｃを３次元空間に存在する１つの測位対象反射体４５０に照射して座標測定を行い、得られる３つの座標測定結果を統合して上記測位対象反射体４５０の座標位置を決定することができる。

すなわち、３個以上の光コム干渉計ヘッド部を備える光コム距離計を一つの反射体までの距離計測に利用できる場合、それぞれの計測された距離から空間の一点の座標を特定できる。ただし、各光コム干渉計ヘッドの座標原点Ｏ_ｎは互いに既知であるとする。

光コム測位装置４００では、例えば光コム干渉計ヘッド部４１の原点基準で光コム干渉計ヘッド部４２、光コム干渉計ヘッド部４３の原点座標が求められているとする３個の光コム干渉計ヘッド部４１、４２、４３が測定した測定対象反射体４５０までの距離をｄ_Ａ、ｄ_Ｂ、ｄ_Ｃとする。ＧＰＳによる測位の原理と同様に考えれば測位対象反射体４５０の座標の候補は二つ存在するが、あらかじめ測位対象反射体４５０の動作範囲を限定しておけば一つの座標にすることができる。３個の光コム干渉計ヘッド部４１、４２、４３の座標原点Ｏ_１、Ｏ_２、Ｏ_３で決まる平面以外の場所に原点を持つ第４の光コム干渉計ヘッドを設置して距離データを追加する方法も有効である。

さらに、この光コム測位装置４００は、各光コム干渉計ヘッド部４１、４２、４３に例えば上記自動追尾装置３００と同様な追尾機構をそれぞれ設けて、３次元空間における測位対象反射体４５０を自動追尾して測位することもできる。

１０、２１０ 光コム距離計、１１ 光コム光源、１２、１２Ａ、１２Ｂ 光コム干渉計、１３、１３Ａ、１３Ｂ 光検出器、１４、１４Ａ、１４Ｂ 信号処理部、１５ 鏡筒、２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ 射出角度調整機構、２１Ａ、２１Ｂ ビーム操作ミラー、２２ 射出角度検出手段、３０、２３０ 信号処理装置、４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４１、４２、４３ 光コム干渉計ヘッド部、５０、５１、５２ 反射体、５０Ａ、５０Ａ_１、５０Ａ_２・・・５０Ａ_ｎ、５０Ａ_Ｏ、５０Ａ_Ｘ、５０Ａ_Ｙ 再帰反射体、５０ａ 再帰反射面、１００ 光コム座標測定装置、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ 光コム・トラッカ、２００ 光コム座標測定装置、２１１ 光分配器、３００ 自動追尾装置、３１０ 追尾機構、３１１ 半透鏡、３１２ ビーム位置検出器、３１２Ａ、３１２Ｂ、３１２Ｃ、３１２Ｄ ４分割フォトダイオードの各素子、３１３ 駆動部、３５０ 追尾対象反射体、４００ 光コム測位装置、４５０ 測位対象反射体

Claims (13)

1. 入射光を再帰反射する反射体と、
   光コム干渉計を介して測定光を上記反射体に照射し、上記反射体により測定光が再帰反射されて戻ってくる反射光を上記光コム干渉計を介して検出することにより、上記反射体までの距離を測定する光コム距離計と、
   上記光コム干渉計を介して出射される測定光の光軸上の１点を回転中心として、上記測定光の出射方向を回転させて上記測定光の仰俯角と方位角を制御する射出角度調整手段と、上記射出角度調整手段により制御された上記測定光の仰俯角と方位角を検出する射出角度検出手段とからなる射出角度調整機構と、
   上記光コム距離計により上記反射体までの距離を測定するとともに、上記射出角度検出手段により上記測定光の仰俯角と方位角を検出して、上記測定光の上記反射体上の照射位置の測定結果として、上記射出角度調整手段により制御される上記測定光の光軸上の回転中心の位置を座標原点Ｏとする上記光コム干渉計と上記射出角度調整機構で決まる座標系における座標（距離，仰俯角，方位角）を出力する信号処理装置と
   を備え、
   上記信号処理装置は、上記射出角度調整手段により出射方向が制御される測定光の回転中心を固定して、上記測定光の光コム距離計から出射された測定光が該測定光の回転中心で折り返されて上記光コム距離計に戻される第１の状態で、上記光コム距離計により測定光を照射し上記回転中心までの距離を求めるとともに上記測定光の仰俯角θ_０と方位角φ_０ を上記射出角度検出手段により検出し、上記射出角度調整手段により測定光の出射方向を制御して、入射光を再帰反射する反射体であって校正済みの３次元座標を有する反射体に上記光コム距離計から出射される測定光が照射される第２の状態において、上記光コム距離計により、上記反射体までの距離ｄを求めるとともに、上記測定光の仰俯角θと方位角φを上記射出角度検出手段により検出して、上記光コム距離計と射出角度調整機構で決まる座標系における座標（距離，仰俯角，方位角）を（ｄ－ｄ_０，θ－θ_０，φ－φ_０）とし、相対距離が定まった複数の上記反射体を測定対象空間に配置して、各反射体の座標（ 距離， 仰俯角， 方位角） を上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により測定し、測定結果から求められる各反射体間の相対距離を真値に一致させる上記射出角度調整機構の校正を行い、測定対象空間に複数の測定区間を分布させる校正処理を行うことを特徴とする光コム座標測定装置。
2. 入射光を再帰反射するｎ個（ｎは正の整数）の反射体と、光コム光源から出射された測定光が光分配器によりｎ本に分配されて入射されるｎ個の光コム干渉計と、
   上記ｎ個の光コム干渉計を介して上記ｎ個の反射体に照射したｎ本の測定光が再帰反射されて戻ってくるｎ本の反射光を上記ｎ個の光コム干渉計を介して検出するｎ個の光検出器を備える光コム距離計と、
   上記ｎ個の光コム干渉計を介して出射されるｎ本の測定光の光軸上の各１点を回転中心として、上記ｎ本の測定光の出射方向を回転させて上記ｎ本の測定光の仰俯角と方位角を制御する複数の射出角度調整手段と、上記ｎ個の射出角度調整手段により制御された上記ｎ本の測定光の仰俯角と方位角を検出するｎ個の射出角度検出手段とからなる射出角度調整機構と、
   上記光コム距離計により上記ｎ個の反射体までの距離を測定するとともに、上記ｎ個の射出角度検出手段により上記ｎ 本の測定光の仰俯角と方位角を検出して、上記ｎ本の測定光の上記ｎ個の反射体上の照射位置の測定結果として、上記ｎ個の射出角度調整手段により制御される上記ｎ本の測定光の光軸上の各回転中心の位置を座標原点Ｏ _ｎ とする上記光コム干渉計と上記射出角度調整機構で決まる座標系における座標（距離，仰俯角，方位角）を出力する信号処理装置とを備え、
   上記信号処理装置は、上記射出角度調整手段により出射方向が制御される測定光の回転中心を固定して、上記測定光の光コム距離計から出射された測定光が該測定光の回転中心で折り返されて上記光コム距離計に戻される第１の状態で、上記光コム距離計により測定光を照射し上記回転中心までの距離を求めるとともに上記測定光の仰俯角θ_０と方位角φ_０を上記射出角度検出手段により検出し、上記射出角度調整手段により測定光の出射方向を制御して、入射光を再帰反射する反射体であって校正済みの３次元座標を有する反射体に上記光コム距離計から出射される測定光が照射される第２の状態において、上記光コム距離計により、上記反射体までの距離ｄを求めるとともに、上記測定光の仰俯角θと方位角φを上記射出角度検出手段により検出して、上記光コム距離計と射出角度調整機構で決まる座標系における座標（距離，仰俯角，方位角）を（ｄ－ｄ_０，θ－θ_０，φ－φ_０）とし、相対距離が定まった複数の上記反射体を測定対象空間に配置して、各反射体の座標（距離，仰俯角，方位角）を上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により測定し、測定結果から求められる各反射体間の相対距離を真値に一致させる上記射出角度調整機構の校正を行い、測定対象空間に複数の測定区間を分布させる校正処理を行うことを特徴とする光コム座標測定装置。
3. 上記射出角度調整手段は、ビーム操作ミラーの回転により測定光の仰俯角，方位角を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光コム座標測定装置。
4. 上記射出角度調整手段は、上記光コム干渉計から出射される測定光の光軸上の１点を回転中心として、光コム干渉計全体を回転させる上記射出角度調整手段により、反射体に向かって出射する測定光の出射方向を制御し、上記射出角度検出手段により上記光コム干渉計全体の回転角度を上記測定光の仰俯角，方位角として検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光コム座標測定装置。
5. 入射光を再帰反射する反射体と、
   光コム干渉計を介して測定光を上記反射体に照射し、上記反射体により測定光が再帰反射されて戻ってくる反射光を上記光コム干渉計を介して検出することにより、上記反射体までの距離を測定する光コム距離計と、
   上記光コム干渉計を介して出射される測定光の光軸上の１点を回転中心として、上記測定光の出射方向を回転させて上記測定光の仰俯角と方位角を制御する射出角度調整手段と、上記射出角度調整手段により制御された上記測定光の仰俯角と方位角を検出する射出角度検出手段とからなる射出角度調整機構と、
   上記光コム距離計により上記反射体までの距離を測定するとともに、上記射出角度検出手段により上記測定光の仰俯角と方位角を検出して、上記測定光の上記反射体上の照射位置の測定結果として、上記射出角度調整手段により制御される上記測定光の光軸上の回転中心の位置を座標原点Ｏとする上記光コム干渉計と上記射出角度調整機構で決まる座標系における座標（距離，仰俯角，方位角）を出力する信号処理装置と
   を備え、
   上記射出角度調整手段は、上記光コム干渉計とビーム操作ミラーが設けられた鏡筒と、上記ビーム操作ミラーの回転中心を一致させ、反射体に向かって出射される測定光の方位角を上記ビーム操作ミラーの回転により制御するとともに、上記測定光の仰俯角を上記鏡筒の回転により制御することを特徴とする光コム座標測定装置。
6. 入射光を再帰反射するｎ個（ｎは正の整数）の反射体と、
   光コム光源から出射された測定光が光分配器によりｎ本に分配されて入射されるｎ個の光コム干渉計と、
   上記ｎ個の光コム干渉計を介して上記ｎ個の反射体に照射したｎ本の測定光が再帰反射されて戻ってくるｎ本の反射光を上記ｎ個の光コム干渉計を介して検出するｎ個の光検出器を備える光コム距離計と、
   上記ｎ個の光コム干渉計を介して出射されるｎ本の測定光の光軸上の各１点を回転中心として、上記ｎ本の測定光の出射方向を回転させて上記ｎ本の測定光の仰俯角と方位角を制御する複数の射出角度調整手段と、上記ｎ個の射出角度調整手段により制御された上記ｎ本の測定光の仰俯角と方位角を検出するｎ個の射出角度検出手段とからなる射出角度調整機構と、
   上記光コム距離計により上記ｎ個の反射体までの距離を測定するとともに、上記ｎ個の射出角度検出手段により上記ｎ本の測定光の仰俯角と方位角を検出して、上記ｎ本の測定光の上記ｎ個の反射体上の照射位置の測定結果として、上記ｎ個の射出角度調整手段により制御される上記ｎ本の測定光の光軸上の各回転中心の位置を座標原点Ｏ _ｎ とする上記光コム干渉計と上記射出角度調整機構で決まる座標系における座標（距離，仰俯角，方位角）を出力する信号処理装置とを備え、
   上記射出角度調整手段は、上記光コム干渉計とビーム操作ミラーが設けられた鏡筒と、上記ビーム操作ミラーの回転中心を一致させ、反射体に向かって出射される測定光の方位角を上記ビーム操作ミラーの回転により制御するとともに、上記測定光の仰俯角を上記鏡筒の回転により制御することを特徴とする光コム座標測定装置。
7. 請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載された光コム座標測定装置を備え、
   上記光コム座標測定装置により追尾対象反射体に照射した測定光が該追尾対象反射体により再帰反射されて、上記光コム座標測定装置に戻ってくる反射光の一部を半透鏡を介してビーム位置検出器に入射させ、
   上記ビーム位置検出器により上記反射光のビームスポット位置に応じたビーム位置検出信号を得て、ビーム位置検出信号に基づき該ビーム位置検出器により検出される上記反射光のビームスポット位置が一定になるように上記光コム座標測定装置に備えられた角度調整機構を制御することにより、上記追尾対象反射体を追尾して上記光コム座標測定装置から出射された測定光を照射することを特徴とする自動追尾装置。
8. 請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載された光コム座標測定装置を少なくとも３個備え、
   上記少なくとも３個の光コム座標測定装置により反射体の座標測定を行い、得られる少なくとも３個の座標測定結果を統合して上記反射体の座標位置を決定することを特定することを特徴とする光コム測位装置。
9. 請求項７に記載された自動追尾装置を少なくとも３個備え、
   上記少なくとも３個の自動追尾装置により反射体を追尾して、少なくとも３個の光コム座標測定装置により上記反射体の座標測定を行い、得られる少なくとも３個の座標測定結果を統合して上記反射体の座標位置を決定することを特定することを特徴とする自動追尾光コム測位装置。
10. 入射光を再帰反射する反射体と、光コム干渉計を介して測定光を上記反射体に照射し、上記反射体により測定光が再帰反射されて戻ってくる反射光を上記光コム干渉計を介して検出することにより、上記反射体までの距離を測定する光コム距離計と、上記光コム干渉計を介して出射される測定光の光軸上の１点を回転中心として、上記測定光の出射方向を回転させて上記測定光の仰俯角と方位角を制御する射出角度調整手段と、上記射出角度調整手段により制御された上記測定光の仰俯角と方位角を検出する射出角度検出手段とからなる射出角度調整機構と、上記光コム距離計により上記反射体までの距離を測定するとともに、上記射出角度検出手段により上記測定光の仰俯角と方位角を検出して、上記測定光の上記反射体上の照射位置の測定結果として、上記射出角度調整手段により制御される上記測定光の光軸上の回転中心の位置を座標原点Ｏとする上記光コム干渉計と上記射出角度調整機構で決まる座標系における座標（距離，仰俯角，方位角）を出力する信号処理装置の校正方法であって、
    上記射出角度調整手段により出射方向が制御される測定光の回転中心を固定して、上記光コム距離計から出射された測定光が該測定光の回転中心で折り返されて上記光コム距離計に戻される第１の状態で、上記光コム距離計により測定光を照射し上記回転中心までの距離を求めるとともに、上記測定光の仰俯角θ_０と方位角φ_０を上記射出角度検出手段により検出し、
    上記射出角度調整手段により測定光の出射方向を制御して、入射光を再帰反射する反射体であって校正済みの３ 次元座標を有する反射体に上記光コム距離計から出射される測定光が照射される第２の状態において、上記光コム距離計により、上記反射体までの距離ｄを求めるとともに、上記測定光の仰俯角θと方位角φを上記射出角度検出手段により検出して、上記光コム距離計と射出角度調整機構で決まる座標系における座標（距離，仰俯角，方位角）を（ｄ－ｄ_０，θ－θ_０，φ－φ_０）とし、
    相対距離が定まった複数の上記反射体を測定対象空間に配置して、各反射体の座標（ 距離，仰俯角，方位角）を上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により測定し、測定結果から求められる各反射体間の相対距離を真値に一致させる上記射出角度調整機構の校正を行い、測定対象空間に複数の測定区間を分布させる
    ことを特徴とする光コム座標測定装置の校正方法。
11. ビーム操作ミラーの回転により測定光の仰俯角，方位角を制御する上記射出角度調整手段を備える光コム座標測定装置の校正方法であって、
    上記測定光の仰俯角，方位角を制御する上記ビーム操作ミラーの回転中心を上記測定光の光軸上の１点に固定し、
    上記ビーム操作ミラーを上記光コム距離計の光コム干渉計に正対させた第１の状態で、上記光コム距離計により測定光を照射し上記回転中心までの距離ｄ_０を求めるとともに、上記射出角度検出手段により上記ビーム操作ミラーの回転角度を上記測定光の仰俯角θ_０と方位角φ_０として検出し、
    上記校正済みの３次元座標を有する反射体に上記光コム距離計から出射される測定光が照射される第２の状態において、上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により上記反射体までの距離ｄと上記測定光の仰俯角θと方位角φを測定して、上記測定光の光軸上の回転中心の位置を座標原点Ｏとした上記光コム距離計と射出角度調整機構で決まる座標系における座標（距離，仰俯角，方位角）を（ｄ－ｄ_０，θ－θ_０，φ－φ_０）とし、相対距離が定まった複数の上記反射体を測定対象空間に配置して、各反射体の座標（距離，仰俯角，方位角）を上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により測定し、測定結果から求められる各反射体間の相対距離を真値に一致させるように上記射出角度調整機構の校正を行い、測定対象空間に複数の測定区間を分布させる
    ことを特徴とする請求項１０に記載の光コム座標測定装置の校正方法。
12. 上記光コム干渉計とビーム操作ミラーが設けられた鏡筒と、上記ビーム操作ミラーの回転中心を一致させ、反射体に向かって出射される測定光の方位角を上記ビーム操作ミラーの回転により制御するとともに、上記測定光の仰俯角を上記鏡筒の回転により制御する上記射出角度調整手段を備える光コム座標測定装置の校正方法であって、
    上記測定光の仰俯角，方位角を制御する上記ビーム操作ミラーの回転中心と上記鏡筒の回転中心を上記測定光の光軸上の１点に固定し、
    上記ビーム操作ミラーを上記光コム距離計の光コム干渉計に正対させた第１の状態で、上記光コム距離計により測定光を照射し上記回転中心までの距離ｄ_０を求めるとともに、上記射出角度検出手段により、上記ビーム操作ミラーの回転角度を上記測定光の方位角φ_０として検出するとともに、上記鏡筒の回転角度を上記測定光の仰俯角θ_０として検出し、
    上記校正済みの３次元座標を有する反射体に上記光コム距離計から出射される測定光が照射される第２の状態において、上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により上記反射体までの距離ｄと上記測定光の仰俯角θと方位角φを測定して、上記測定光の光軸上の回転中心の位置を座標原点Ｏとした上記光コム距離計と射出角度調整機構で決まる座標系における座標（距離，仰俯角，方位角）を（ｄ－ｄ_０，θ－θ_０，φ－φ_０）とし、
    相対距離が定まった複数の上記反射体を測定対象空間に配置して、各反射体の座標（距離，仰俯角，方位角）を上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により測定し、測定結果から求められる各反射体間の相対距離を真値に一致させるように上記射出角度調整機構の校正を行い、測定対象空間に複数の測定区間を分布させる
    ことを特徴とする請求項１０に記載の光コム座標測定装置の校正方法。
13. 上記光コム干渉計から出射される測定光の光軸上の１点を回転中心として、光コム干渉計全体を回転させる上記射出角度調整手段により、反射体に向かって出射する測定光の出射方向を制御し、上記射出角度検出手段により上記光コム干渉計全体の回転角度を上記測定光の仰俯角，方位角として検出する上記射出角度調整手段を備える光コム座標測定装置の校正方法であって、
    上記射出角度調整手段により回転される光コム干渉計の上記回転中心を含む面に上記光コム干渉計に正対させた反射面を固定した第１の状態で、上記光コム距離計により上記反射面に測定光を照射して、上記回転中心までの距離ｄ_０を求めるとともに、上記射出角度検出手段により、上記光コム干渉計全体の回転角度を上記測定光の仰俯角θ_０，方位角φ_０として検出し、
    上記校正済みの３次元座標を有する反射体に上記光コム距離計から出射される測定光が照射される第２の状態において、上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により上記反射体までの距離ｄと上記測定光の仰俯角θと方位角φを測定して、上記測定光の光軸上の回転中心の位置を座標原点Ｏとした上記光コム干渉計の姿勢で決まる座標系における座標（距離，仰俯角，方位角）を（ｄ－ｄ_０，θ－θ_０，φ－φ_０）とし、
    相対距離が定まった複数の上記反射体を測定対象空間に配置して、各反射体の座標（距離，仰俯角，方位角）を上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により測定し、測定結果から求められる各反射体間の相対距離を真値に一致させるように上記射出角度調整機構の校正を行い、測定対象空間に複数の測定区間を分布させる
    ことを特徴とする請求項１０に記載の光コム座標測定装置の校正方法。

Images