特許 6512917 追尾式レーザ干渉計および追尾式レーザ干渉計の復帰方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6512917

(24)【登録日】2019年4月19日

(45)【発行日】2019年5月15日

(54)【発明の名称】追尾式レーザ干渉計および追尾式レーザ干渉計の復帰方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 9/02 20060101AFI20190425BHJP

   G01S 7/481 20060101ALI20190425BHJP

   G01S 17/66 20060101ALI20190425BHJP

【ＦＩ】

   G01B9/02

   G01S7/481 A

   G01S17/66

【請求項の数】10

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-85793(P2015-85793)

(22)【出願日】2015年4月20日

(65)【公開番号】特開2016-205919(P2016-205919A)

(43)【公開日】2016年12月8日

【審査請求日】2018年3月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000137694

【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】武富 尚之

【審査官】 八木 智規

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２７２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−２９２０２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／３７３３６９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ ９／００− ９／１０

Ｇ０１Ｂ １１／００−１１／３０

Ｇ０１Ｃ １／００− １／１４

Ｇ０１Ｃ ５／００−１５／１４

Ｇ０１Ｓ ７／４８− ７／５１

Ｇ０１Ｓ １７／００−１７／９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源から出力されたレーザ光を第１のレーザ光と第２のレーザ光とに分岐し、被測定体であるレトロリフレクタに向けて前記第１のレーザ光を照射し、前記第２のレーザ光と該レトロリフレクタによって戻り方向に反射された第３のレーザ光との干渉を利用してレトロリフレクタの変位を検出すると共に、前記第３のレーザ光の光軸の位置の変化を用いて２軸回転機構によりトラッキングを行うようにした追尾式レーザ干渉計において、
前記第１のレーザ光を所定の面に沿って拡散させて前記レトロリフレクタに照射し、かつ、前記２軸回転機構のうち１軸の回転動作が可能な光学ユニット、
を備えることを特徴とする追尾式レーザ干渉計。

【請求項2】

前記光学ユニットは、
前記２軸回転機構のうち前記所定の面に垂直な軸と直交する軸の回転動作に連動可能である、
ことを特徴とする請求項１に記載の追尾式レーザ干渉計。

【請求項3】

前記光学ユニットによって拡散される前の前記第１のレーザ光の光軸は、前記所定の面と平行である、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の追尾式レーザ干渉計。

【請求項4】

前記２軸回転機構は、方位角方向に回転可能な方位角回転機構および仰俯角方向に回転可能な仰俯角回転機構を備え、
前記方位角回転機構は、方位角用モータと、当該方位角用モータにより回転される方位角回転部と、を備え、
前記光学ユニットは、前記方位角回転部の、前記仰俯角回転機構により俯角方向に回転させた場合に前記第１のレーザ光が入射される位置に取付けられる、
ことを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の追尾式レーザ干渉計。

【請求項5】

前記光学ユニットは、
前記第１のレーザ光を反射させる反射ミラーと、
当該反射ミラーにより反射された前記第１のレーザ光を拡散させて前記レトロリフレクタに照射するシリンドリカルレンズと、
を備えることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の追尾式レーザ干渉計。

【請求項6】

被測定体であるレトロリフレクタに向けてレーザ光を照射し、前記レーザ光と該レトロリフレクタによって戻り方向に反射されたレーザ光との干渉を利用してレトロリフレクタの変位を検出すると共に、前記反射されたレーザ光の光軸の位置の変化を用いて２軸回転機構によりトラッキングを行うようにした追尾式レーザ干渉計において、
前記トラッキングの制御がされていない場合に、
前記２軸回転機構上に設けられた光照射体から、前記反射されたレーザ光の光軸を含む面に沿って拡散する拡散レーザ光を出射して、該２軸回転機構のうちの所定の面に垂直な軸と直交する軸を中心として回転運動を行い、
光学ユニットから、入射されるレーザビームを拡散させた前記拡散レーザ光を照射して、前記２軸回転機構のうち１軸を中心として回転運動を行い、
前記レーザビームと前記反射されたレーザ光との干渉を検出する干渉計において前記拡散レーザ光を検出することにより、トラッキングの制御可能となる第１の回転角度を求めて、前記所定の面に垂直な軸と直交する軸を中心とする回転で第１の回転角度に移動し、
前記第１の回転角度を維持したまま、残りの軸について回転運動を行い、前記反射されたレーザ光を検出することにより、トラッキングの制御可能となる第２の回転角度を求めて、前記残りの軸を中心とする回転で第２の回転角度に移動することで、
前記トラッキングの制御を可能とすることを特徴とする追尾式レーザ干渉計の復帰方法。

【請求項7】

前記光学ユニットは、前記２軸回転機構のうち前記所定の面に垂直な軸と直交する軸を中心として回転運動を行う、
ことを特徴とする請求項６に記載の追尾式レーザ干渉計の復帰方法。

【請求項8】

前記レーザビームの光軸は、前記所定の面と平行である、
ことを特徴とする請求項６または７に記載の追尾式レーザ干渉計の復帰方法。

【請求項9】

前記２軸回転機構は、方位角方向に回転可能な方位角回転機構および仰俯角方向に回転可能な仰俯角回転機構を備え、
前記方位角回転機構は、
方位角用モータと、
当該方位角用モータにより回転される方位角回転部と、を備え、
前記光学ユニットは、前記方位角回転部に取付けられ、
前記トラッキングの制御がされていない場合に、
前記仰俯角回転機構により俯角方向に回転させて、前記レーザビームを前記光学ユニットに入射させる、
ことを特徴とする請求項６乃至８いずれか１項に記載の追尾式レーザ干渉計の復帰方法。

【請求項10】

前記光学ユニットは、
前記レーザビームを反射させる反射ミラーと、
当該反射ミラーにより反射されたレーザビームを拡散して前記拡散レーザ光として照射するシリンドリカルレンズと、
を備えることを特徴とする請求項６乃至９いずれか１項に記載の追尾式レーザ干渉計の復帰方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、追尾式レーザ干渉計および追尾式レーザ干渉計の復帰方法に関する。

【背景技術】

【0002】

移動体を追尾しながらその移動体の変位や位置を高精度に測定するための追尾式レーザ干渉計として、特許文献１〜３に記載のものがある。以下、特許文献１に記載されているホモダイン式のマイケルソン型のレーザ干渉計を使用した場合について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、従来の追尾式レーザ干渉計の全体構成斜視図、図２は従来の追尾式レーザ干渉計の上面視図、図３は従来の干渉計部分の概略構成図をそれぞれ示す。

【0003】

図１に示すように、特許文献１の追尾式レーザ干渉計は、光源部１００と、本体部２００と、レトロリフレクタ３００と、回路部４００と、ＰＣ５００とを備える。

【0004】

光源部１００は、周波数安定化Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源１０１と、レンズ１０２と、光ファイバ１０３とを有する。

【0005】

本体部２００は、キャリッジ２０１と、基準球２０２と、変位計２０３と、干渉計２０４と、仰角用モータ２０５と、方位角用モータ２０６と、方位角回転部２０７と、を備える。２軸回転機構は、基準球２０２を中心に、方位角方向に回転する方位角回転機構および仰俯角方向に回転する仰俯角回転機構を備えている。仰俯角回転機構は、キャリッジ２０１と、仰俯角用モータ２０５と、を含んで構成される。方位角回転機構は、方位角用モータ２０６と、方位角回転部２０７と、を含んで構成される。干渉計２０４は、仰俯角回転機構に配置される。また、測定部が、変位計２０３と、干渉計２０４と、を含んで構成される。ベース上に２軸回転機構の各構成要素が固定され、２軸回転機構上には測定部の各構成要素が固定されている。そして基準球２０２はベースに固定されて、基準球２０２の中心が２軸回転機構の回転中心と同一となっている。

【0006】

回路部４００は、信号処理回路４０１〜４０３と、モータ駆動回路４０４、４０５とを備えている。

【0007】

図２に示すように、特許文献１の追尾式レーザ干渉計は、基準球２０２とレトロリフレクタ３００の間の距離の変化量ΔＬ（ΔＬ１＋ΔＬ２）を、干渉計２０４および変位計２０３を用いて測定する。

【0008】

図３に示すように、干渉計２０４は、コリメータレンズ２２２と、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２３０と、無偏向ビームスプリッタ（ＮＰＢＳ）２３６と、光位置検出器２３８と、平面鏡２７０と、光検出器２７２と、を備えている。光位置検出器２３８は、例えば、２次元ＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）もしくは４分割ＰＤ（ＱＰＤ：Ｑｕａｄｒａｎｔ Ｐｈｏｔｏ ｄｉｏｄｅ）である。

【0009】

以下、動作について図１から図３を用いて説明する。
干渉計２０４に入射するレーザビームは、周波数安定化Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源１０１から出射され、レンズ１０２と光ファイバ１０３を介して干渉計２０４に入射する。干渉計２０４に入射したレーザビームはＰＢＳ２３０によって２つに分割され、一方が測長のための参照光として使用され、他方はレトロリフレクタ３００に向けて出射される。レトロリフレクタ３００に向けて出射されたレーザビーム１０４はレトロリフレクタ３００で反射した後、再び干渉計２０４に入射する。干渉計２０４に再入射したレーザビーム１０４は、ＮＰＢＳ２３６によって２つに分割され、一方は測定光として前記参照光と干渉する。この干渉光の強度変化を光検出器２７２で検出し、信号処理回路４０１で処理して、ＰＣ５００を用いてレトロリフレクタ３００と干渉計２０４との間の変位ΔＬ１を計測する（図２を参照。）。

【0010】

変位計２０３は静電容量式変位計若しくは渦電量式変位計であり、基準球２０２との変位を検出し、信号処理回路４０２で処理して、ＰＣ５００を用いて基準球２０２と変位計２０３との間の変位ΔＬ２を計測する（図２を参照。）。ＰＣ５００上でΔＬ１とΔＬ２とを加算することで、レトロリフレクタ３００と基準球２０２との間の変位ΔＬを求めることができる（図２を参照。）。

【0011】

一方、ＮＰＢＳ２３６によって２つに分割されたもう一方のレーザビーム１０４は、レトロリフレクタ３００に入射するレーザビーム１０４の光軸とレトロリフレクタ３００の中心位置との間の距離（以下、トラッキングエラー量ΔＴｒと呼ぶ）を検出することができる光位置検出器２３８に入射する。ここで、光位置検出器２３８は、ΔＴｒを直交する２方向の成分に分けて測定することができる。例えば、図１に示すように、干渉計２０４から出射するレーザビーム１０４の光軸をＺ軸として、Ｚ軸に垂直で水平方向の軸をＸ軸、Ｚ軸およびＸ軸と直交する軸をＹ軸としたときに、光位置検出器２３８はΔＴｒのＸ方向成分ΔＴｒＸと、Ｙ軸方向成分ΔＴｒＹとを検出することができる。そのため、ΔＴｒＸおよびΔＴｒＹに応じた信号を、信号処理回路４０３を介してＰＣ５００に取り込み、ΔＴｒＸおよびΔＴｒＹの値に応じた制御信号をモータ駆動回路４０４、４０５に与える。与えられた制御信号に従い、モータ駆動回路４０４、４０５は仰俯角用モータ２０５と、方位角用モータ２０６とを駆動し、キャリッジ２０１を仰俯角方向と方位角方向に回転させて、レトロリフレクタ３００の中心位置と干渉計２０４から出射するレーザの光軸とが一致するように制御をしてトラッキングを行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特開２００７−０５７５２２号公報

【特許文献2】特許第２６０３４２９号公報

【特許文献3】米国特許第６１４７７４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

しかしながら、上記特許文献１に記載の発明に代表される従来のホモダイン式の追尾式レーザ干渉計は、干渉計２０４とレトロリフレクタ３００との間の障害物の存在などによりレーザ光が遮断されたときや、その他の理由によりレーザ光が遮断されたときには、レトロリフレクタ３００の位置を追尾できなくなることがある。この場合、干渉計２０４を有する本体部２００の位置からレーザビーム１０４をレトロリフレクタ３００に照射でき、且つ、干渉計２０４内にある光位置検出器２３８がレトロリフレクタ３００からの反射光を検出可能となるように、作業者が追尾式レーザ干渉計のところまで行き、レトロリフレクタ３００の位置、あるいはレーザ干渉計２０４から出射されるレーザの出射方向のどちらかを調整する必要がある。また、この作業は、手動で行うために、その際の人体の移動による温度変化や振動とごみの発生などが測定環境を変化させる要因となり、高精度な測定には都合の悪いものとなる。そして、追尾式レーザ干渉計を設置後、初期調整作業をして測定を開始する際にも手動で行うために、同様の課題を有している。

【0014】

そして、このような状況は特許文献１に特有なものではなく、特許文献２および３にも共通するという問題点を有していた。

【0015】

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、追尾式レーザ干渉計において、レーザ光が遮断される等の理由により追尾できなくなったときに追尾を自動的に復帰可能とする、あるいは、測定開始時に初期調整作業の自動化を可能とする追尾式レーザ干渉計およびその復帰方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0016】

本発明の一形態に係る追尾式レーザ干渉計は、被測定体であるレトロリフレクタに向けてレーザ光を照射し、前記レーザ光と該レトロリフレクタによって戻り方向に反射されたレーザ光との干渉を利用してレトロリフレクタの変位を検出すると共に、前記反射されたレーザ光の光軸の位置の変化を用いて２軸回転機構によりトラッキングを行うようにした追尾式レーザ干渉計において、入射されるレーザビームを所定の面に沿って拡散させた拡散レーザ光を出射し、かつ、前記２軸回転機構のうち１軸の回転動作が可能な光学ユニット、を備えるものである。

【0017】

また、前記光学ユニットは、前記２軸回転機構のうち前記所定の面に垂直な軸と直交する軸の回転動作に連動可能である、ようにしてもよい。

【0018】

さらにまた、前記レーザビームの光軸は、前記所定の面と平行である、ようにしてもよい。

【0019】

また、前記２軸回転機構は、方位角方向に回転可能な方位角回転機構および仰俯角方向に回転可能な仰俯角回転機構を備え、前記方位角回転機構は、方位角用モータと、当該方位角用モータにより回転される方位角回転部と、を備え、前記光学ユニットは、前記方位角回転部の、前記仰俯角回転機構により俯角方向に回転させた場合に前記レーザビームが入射される位置に取付けられる、ようにしてもよい。

【0020】

さらにまた、前記光学ユニットは、前記レーザビームを反射させる反射ミラーと、当該反射ミラーにより反射されたレーザビームを拡散して前記拡散レーザ光として照射するシリンドリカルレンズと、を備えるようにしてもよい。

【0021】

本発明の他の一形態に係る追尾式レーザ干渉計の復帰方法は、被測定体であるレトロリフレクタに向けてレーザ光を照射し、前記レーザ光と該レトロリフレクタによって戻り方向に反射されたレーザ光との干渉を利用してレトロリフレクタの変位を検出すると共に、前記反射されたレーザ光の光軸の位置の変化を用いて２軸回転機構によりトラッキングを行うようにした追尾式レーザ干渉計において、前記トラッキングの制御がされていない場合に、前記２軸回転機構上に設けられた光照射体から、前記反射されたレーザ光の光軸を含む面に沿って拡散する拡散レーザ光を出射して、該２軸回転機構のうちの所定の面に垂直な軸と直交する軸を中心として回転運動を行い、光学ユニットから、入射されるレーザビームを拡散させた前記拡散レーザ光を照射して、前記２軸回転機構のうち１軸を中心として回転運動を行い、前記レーザビームと前記反射されたレーザ光との干渉を検出する干渉計において前記拡散レーザ光を検出することにより、トラッキングの制御可能となる第１の回転角度を求めて、前記所定の面に垂直な軸と直交する軸を中心とする回転で第１の回転角度に移動し、前記第１の回転角度を維持したまま、残りの軸について回転運動を行い、前記反射されたレーザ光を検出することにより、トラッキングの制御可能となる第２の回転角度を求めて、前記残りの軸を中心とする回転で第２の回転角度に移動することで、前記トラッキングの制御を可能とするものである。

【0022】

また、前記光学ユニットは、前記２軸回転機構のうち前記所定の面に垂直な軸と直交する軸を中心として回転運動を行う、ようにしてもよい。

【0023】

さらにまた、前記レーザビームの光軸は、前記所定の面と平行である、ようにしてもよい。

【0024】

また、前記２軸回転機構は、方位角方向に回転可能な方位角回転機構および仰俯角方向に回転可能な仰俯角回転機構を備え、前記方位角回転機構は、方位角用モータと、当該方位角用モータにより回転される方位角回転部と、を備え、前記光学ユニットは、前記方位角回転部に取付けられ、前記トラッキングの制御がされていない場合に、前記仰俯角回転機構により俯角方向に回転させて、前記レーザビームを前記光学ユニットに入射させる、ようにしてもよい。

【0025】

さらにまた、前記光学ユニットは、前記レーザビームを反射させる反射ミラーと、当該反射ミラーにより反射されたレーザビームを拡散して前記拡散レーザ光として照射するシリンドリカルレンズと、を備えるようにしてもよい。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、レーザ光が遮断される等の理由により追尾できなくなったときに、手作業によることなく、追尾を自動的に復帰させることが可能である。また、測定開始時に初期調整作業を自動的に行うことが可能である。

【0027】

従って、人の介在による環境変動を避けることができるため、より高精度で、安定な測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】従来の追尾式レーザ干渉計の全体構成斜視図である。

【図2】従来の追尾式レーザ干渉計の上面視図である。

【図3】従来の干渉計部分の概略構成図である。

【図4】本発明の第１実施形態に係る追尾式レーザ干渉計の全体構成斜視図である。

【図5】本発明の第１実施形態に係る光学ユニットの概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載および図面は、適宜、簡略化されている。

【0030】

＜実施の形態１＞
図４および図５を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。図４は本実施形態に係る追尾式レーザ干渉計の全体構成斜視図、図５は本実施形態における光学ユニットの概略構成図をそれぞれ示している。

【0031】

図４に示すように、本実施形態は、従来のホモダイン式の追尾式レーザ干渉計の主要構成要素である、光源部１００と、本体部２００と、レトロリフレクタ３００と、回路部４００と、ＰＣ５００において、本実施形態の特徴的な要素である光学ユニット６００が本体部２００に加わる。以下、従来の構成要素については説明を省略するが、上記要素の機能と従来の構成要素の変更について説明する。

【0032】

光学ユニット６００は、図４に示すように、２軸回転機構の構成要素である方位角回転部２０７に取付けられている。光学ユニット６００は、キャリッジ２０１を俯角方向に回転させた場合に干渉計２０４からのレーザビーム１０４が入射されるように、干渉計２０４の前方側の位置に配置されている。光学ユニット６００は、入射される平行光線であるレーザビーム１０４を所定の面に沿って拡散させ、拡散したレーザ光を拡散レーザ光７００として出射する。この例では、拡散レーザ光７００は、Ｚ軸に平行な面に沿って拡散したレーザ光である。拡散レーザ光７００は、所定の面内で拡散するため、概ね扇形形状に拡散したレーザ光となる。光学ユニット６００は、入射されるレーザビーム１０４の光軸と、出射する拡散レーザ光７００とが同一平面上に位置するように、拡散レーザ光７００を照射する。

【0033】

仰俯角用モータ２０５を回転させてキャリッジ２０１を俯角方向に回転させ、キャリッジ２０１を所定の仰俯角に維持させる。このとき、干渉計２０４からのレーザビーム１０４が光学ユニット６００へ入射される。干渉計２０４からのレーザビーム１０４が光学ユニット６００を通過すると、光学ユニット６００から拡散状レーザ光７００が出射される。

【0034】

そして、光学ユニット６００は方位角回転部２０７に取付けられているので、拡散レーザ光７００の回転は方位角用モータ２０６の回転に連動、即ち、Ｙ軸周りの回転動作に連動する。従って、方位角用モータ２０６を回転させることにより、拡散レーザ光７００を方位角方向に効率的に回転して照射することが可能になる。

【0035】

キャリッジ２０１を所定の仰俯角に維持させた状態のまま、拡散レーザ光７００を方位角方向に回転させることで、光学ユニット６００の前方の領域に対して拡散レーザ光７００を照射する。拡散レーザ光７００を照射している間に、拡散レーザ光７００の一部がレトロリフレクタ３００に照射された場合、その拡散レーザ光７００の一部がレトロリフレクタ３００により反射され、反射されたレーザビーム（レーザ光）として、光学ユニット６００に戻って入射される。このため、拡散レーザ光７００をある方位角方向に回転させた時に、拡散レーザ光７００の一部であるレーザビームが光学ユニット６００に戻って入射された場合には、その時の拡散レーザ光７００の方位から、レトロリフレクタ３００が存在するおおよその方位を容易に把握することができる。

【0036】

図５を参照して、光学ユニット６００について説明する。なお、図５では、理解を容易とするために、キャリッジ２０１、干渉計２０４、光学ユニット６００、拡散レーザ光７００、レトロリフクレタ３００以外の各要素については図示を省略している。

【0037】

光学ユニット６００は、反射ミラー６０１と、シリンカドリカルレンズ６０２と、を備えている。光学ユニット６００は、干渉計２０４からのレーザビーム１０４を反射ミラー６０１により反射させ、シリンドリカルレンズ６０２に入射させる。シリンドリカルレンズ６０２は、シリンドリカルレンズ６０２から入射されるレーザビーム光１０４を所定の面に拡散して出射する。反射ミラー６０１およびシリンドリカルレンズ６０２は、干渉計２０４からのレーザビーム１０４の光軸と拡散レーザ光７００とが同一のＹＺ平面上に位置するように調整して配置されている。これにより、光学ユニット６００を、安価かつ簡易な構成により実現することができる。

【0038】

次に、本実施形態における復帰手順について説明する。

【0039】

最初に、本体部２００とレトロリフレクタ３００との間に、障害物等が存在してレーザビーム１０４が遮断されると干渉計２０４内の光位置検出器２３８で検出される光量が０となる。すると光位置検出器２３８から、光量０の信号が信号処理回路４０３を介して、ＰＣ５００に送られる。ＰＣ５００は、その信号に基づき、干渉計２０４からのレーザビーム１０４が遮断されたと判断して、モータ駆動回路４０４、４０５での２軸回転機構による追尾式レーザ干渉計の追尾制御（トラッキングの制御）を停止させる。同時に光検出器２７２の出力による変位の測定を中止する。

【0040】

次に、ＰＣ５００は、モータ駆動回路４０４により仰俯角用モータ２０５を回転させ、キャリッジ２０１を前記所定の仰俯角に回転させて停止し、その所定の仰俯角で維持させる。そして、ＰＣ５００は、干渉計２０４からレーザビーム１０４を出射させて光学ユニット６００に入射させ、光学ユニット６００から拡散レーザ光７００を出射させる。

【0041】

次に、ＰＣ５００は、モータ駆動回路４０５に信号を送り、方位角用モータ２０６により方位角回転部２０７を回転させる。方位角回転部２０７の回転に連動して、干渉計２０４から出射される拡散レーザ光７００も回転する。同時に、ＰＣ５００は、信号処理回路４０１を介して干渉計２０４から送られる信号の計測を開始する。

【0042】

拡散レーザ光７００を回転させながら照射している間に、拡散レーザ光７００の一部がレトロリフレクタ３００により反射された場合には、その反射された微小なレーザビームが光学ユニット６００を介して干渉計２０４に戻り、光位置検出器２３８へ入射される。なお、この際の光検出器２３８へ入射されるレーザビームの光量はレーザビーム１０４に比べると小さなものであるため、電子回路４０３に信号増幅機能をもたせて信号ゲインを上げるようにしてもよい。なお、光検出器２３８は、レーザビームの光量だけでなく、レーザビームが入射した場所も検出できる。

【0043】

そして、ＰＣ５００は、光位置検出器２３８が検出した光量に対して、予め定めておいたある閾値を超える停止条件を満たした場合、その停止条件を満たす回転角度の位置（第１回転角度）で方位角の回転を停止、維持させる。

【0044】

最後に、ＰＣ５００はモータ駆動回路４０４に信号を送り、仰俯角用モータ２０５により仰角方向に干渉計２０４を回転させ、干渉計２０４内の光位置検出器２３８が光量検出可能となる回転角度の位置（第２回転角度）で停止、維持させる。干渉計２０４からのレーザビーム１０４が、レトロリフレクタ３００に直接入射した場合、光位置検出器２３８から信号処理回路４０３に出力されるトラックキングエラー信号(ΔＴｒＹ)は、測定範囲内に収まる。この状態になると、干渉計２０４からのレーザ光は光位置検出器２３８の測定範囲内に調整されており、光位置検出器２３８により出力されるトラッキングエラー信号ΔＴｒＸ、ΔＴｒＹを計測することで、通常の追尾式レーザ干渉計のトラッキングの制御を再開することが可能となる。

【0045】

このように、ＰＣ５００上では、各入力信号により追尾式レーザ干渉計の制御と復帰をすることができることから、上述したような、本体部２００から出射したレーザビーム１０２が遮断される等の理由により追尾できなくなったときに、手動に頼ることなく、全て自動的に追尾式レーザ干渉計の復帰を可能とする。従って、同様の状況となる測定開始時の初期調整作業も自動化が可能となる。よって、人の介在による環境変動を避けることができるため、より高精度で、安定な測定が可能となる。

【0046】

追尾式レーザ干渉計による変位の測定と追尾方法については、従来例と同一であるので省略する。

【0047】

従って、従来のホモダイン式の追尾式レーザ干渉計に比べて、大幅な構成要素の追加と変更を要せずに、本実施形態により、従来のホモダイン式の追尾式レーザ干渉計の変位測定機能に加えて、自動的に追尾式レーザ干渉計の復帰動作を実現することが可能である。

【0048】

さらに、本実施形態に係る光学ユニット６００は安価かつ簡易な構成により実現でき、このような光学ユニット６００を方位角回転部２０７に取付けて拡散レーザ光７００の回転を方位角方向の回転に連動させるように構成したことで、光学ユニット６００自体を独立して回転動作させるための機構を新たに用意する必要がなく、自動的な追尾式レーザ干渉計の復帰動作を安価かつ簡易な構成により実現することが可能である。

【0049】

＜他の実施の形態＞
また、光学ユニット６００の配置は、方位角回転部２０７上に限定されず、通常の追尾式レーザ干渉計のトラッキングの制御を妨げない位置であれば、干渉計２０４からのレーザビーム１０４が入射可能な任意の位置に配置してよい。

【0050】

また、光学ユニット６００による拡散レーザ光の生成方法は多数有り、本発明において、その生成方法が限定されるものではない。例えば、シリンドリカルレンズ６０２に代えてロッドレンズを使用してもよい。

【0051】

また、上記実施形態では、基準球を用いた追尾式レーザ干渉計に適用したものであるが、基準球を用いないものであっても本発明の効果は達成できるものであり、特許文献１〜３に記載した追尾式レーザ干渉計にも本発明は適用可能であることは明らかである。

【0052】

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

【符号の説明】

【0053】

１００ 光源部、
１０１ 周波数安定化Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源、
１０２ レンズ、
１０３ 光ファイバ、
１０４ レーザビーム、
２００ 本体部、
２０１ キャリッジ、
２０２ 基準球、
２０３ 変位計、
２０４ 干渉計、
２２２ コリメータレンズ、
２３０ 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、
２３６ 無偏向ビームスプリッタ（ＮＰＢＳ）、
２３８ 光位置検出器、
２７０ 平面鏡、
２７２ 光検出器、
２０５ 仰俯角用モータ、
２０６ 方位角用モータ、
２０７ 方位角回転部、
３００ レトロリフレクタ、
４００ 回路部、
４０１〜４０３ 信号処理回路、
４０４〜４０５ モータ駆動回路、
５００ ＰＣ、
６００ 光学ユニット、
６０１ 反射ミラー、
６０２ シリンドリカルレンズ、
７００ 拡散レーザ光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】