JP2003014420A - ２つの物体の相対的な位置および／または方位を測定するシステムおよび方法、ならびにそのようなシステムおよび方法で使用されるビーム誘導装置、干渉計装置および光路長を変更するデバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】２つの物体の相対的な位置を測定するシステム
および方法。 【解決手段】可干渉性放射線放射源、計測ブランチに２
つの物体の位置によって所定の光路長を持つ計測ビーム
を提供するビーム誘導装置、計測ブランチを通過した後
の放射線を含む放射線の干渉重畳の強度を計測する放射
線強度センサ、計測ブランチの光路長を検出することに
より２つの物体の相対的な位置関係を検出するために放
射線強度センサからの計測信号に応答する計算機を備え
る。計測ブランチは、２つの物体間の空間で計測ブラン
チに供給された放射線を放射し第一の物体上に固定的に
装着可能な少なくとも１つのエミッタと、２つの物体の
第二の物体上に相対的に固定した距離をもって装着可能
な少なくとも３つの逆反射体、逆反射体で反射されて戻
った放射線を受けてその放射線を放射線強度センサに供
給するために２つの物体のうち第一の物体上に装着可能
な少なくとも１つのレシーバを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、２つの物体の相対的な位置を、
干渉計を用いて測定するシステムに関する。特に、本発
明は２つの物体の相対的な位置さらには方位を、干渉計
を用いて測定するシステムに関する。さらに本発明は概
して、２つの物体間で検出された少なくとも９つの距離
に基づいて２つの物体の相対的な位置および方位を測定
する方法に関する。この方法は、２つの物体の相対的な
位置および方位を測定するシステムに特に適用可能であ
る。

【０００２】さらに、本発明は概して、光源から計測ヘ
ッドまで放射される放射線を供給するビーム誘導装置に
関し、その光源および計測ヘッドは相対的に移動可能で
あり、および／または、そのビーム誘導装置は変化し続
ける環境の影響にさらされる。ビーム誘導装置は特に、
センサシステムまたは、２つの物体の相対的な位置およ
び／または方位を測定するシステムに適用可能である。
さらに、本発明はそのようなビーム誘導装置を有する干
渉計装置に関する。

【０００３】さらに、本発明は概して、可変光路長を提
供するデバイスまたは可変光学遅延を提供するデバイス
に関し、それぞれが、２つの物体の相対的な位置および
／または方位を測定するシステムに特に適用可能であ
る。

【０００４】さらに、本発明は座標計測器および、２つ
の物体の相対的な位置および／または方位を測定するシ
ステムを用いるマシンツールに関する。

【０００５】２つの物体間距離の干渉計変異によって検
出を行い、その場合に２つの物体の一方に逆反射体を装
着し、もう一方には可干渉性放射線用エミッタを逆反射
体側に向けて設けることは知られている。その逆反射体
によりもう一方の物体に向けて逆反射された放射線は個
々のレシーバを介して受光され、干渉によって放射源の
放射線と重畳させられ、放射線強度センサによって検出
される。２つの物体間の距離が変化した場合は、２つの
物体間で前後に反射されるビームの光路長に、干渉に起
因して強度の最大・最小値が生成される。強度変化の数
値が検出されるのであれば、距離における変化の程度の
結果が導き出される。基準走行で２つの物体をまず互い
にあらかじめわかっている距離をもって配し、その後そ
のわかっている距離からの変化が検出されれば、２つの
物体間の絶対距離の計測が可能である。

【０００６】WO 88/07656より、２つの物体間の相対的
な位置および方位の相対的な変化を検出するシステムが
知られている。この目的で、逆反射体が互いに一定の距
離をもって第一物体の上に装着され、第二物体の上には
６つの別々の干渉計−エミッタが互いに一定の距離をも
って設けられている。それぞれの放射線は逆反射体の一
方に向けられている。ここで、第一、第二及び第三のエ
ミッタはそれぞれその放射線を第一逆反射体に向け、第
四および第五のエミッタは放射線を第二逆反射体に向
け、第六のエミッタは放射線を第三逆反射体に向けてい
る。したがって、６つの干渉計を設けることにより、第
一または第二物体上の地点間で６種類の距離の変化がそ
れぞれ検出可能である。基準位置での２つの物体上の異
なる地点間の距離が計測の開始時に分かっていたのであ
れば、後で２つの物体を相対的に移動させて６つの距離
を完全に測定することが可能である。その後、６つの距
離の絶対値より、２つの物体の相対的な位置および方位
を測定することができる。

【０００７】このシステムで、たとえば環境的な影響に
より距離または方位が変化している最中に６本のビーム
の内１本の遮断が発生した場合、強度の最大値または最
小値のそれぞれ、それ以上カウントできなくなるので、
２つの物体間の絶対距離の測定がこの時点より以降は不
可能になる。さらに、それぞれのエミッタはその放射線
を指定された専用の逆反射体のみに向けなければならな
いので、エミッタは相当するビーム方向制御を備え、そ
れにより自身の放射線を相当する逆反射体に常に向けら
れた状態に維持する。ビームが遮断された場合、方向制
御が相当する逆反射体との接触を失うことも有り得る。

【０００８】可干渉性放射線が従来のワンモード光導体
によってエミッタに供給され、最終的に後者によって検
出器に供給される場合、光伝達ファイバの伝達特性に変
化が生じ、また一方で、検出器やエミッタと放射源との
間の相対的な位置に変化が生じた場合、またはその他の
環境的な影響によっても伝達特性に変化が生じる。その
結果、検出器に供給される信号が強いフラクチュエーシ
ョンを受けることも考えられる。このフラクチュエーシ
ョンはまた、強度の最大値または最小値とも解釈され、
それぞれ、２つの物体間の動きによって引き起こされ
る。これも、距離変化の計測不良を引き起こす。

【０００９】６つの検出距離により、反復相の計算プロ
セスを用いた２つの物体間の相対的な位置および方位の
測定が可能になる。その一例は従来のガウス−ザイデル
法である。そのような方法は多くの計算を必要とし、検
出された位置および方位がそれぞれ所定単位の時間内に
更新可能な速度が制限される。

【００１０】さらに、周知の干渉計測法では、２つの物
体間の距離が干渉計の計測ブランチに光路を提供し、こ
の光路が干渉計の基準ブランチに設けられた周知の可変
光路と比較されることによって、２つの物体間の絶対距
離の測定が可能になる。基準ブランチで光路を設けると
いうこの目的で周知のデバイスは、一つには偏差が小さ
すぎる、すなわち光路長の偏差範囲が小さすぎて、２つ
の物体間で距離の変化が大きいとそれを調整することが
できない、および／または速度が遅すぎて、光路で大き
な変化を敏速に提供することができず、結果的に距離計
測率が制限される。

【００１１】したがって、本発明の目的は、２つの物体
の相対的な位置を測定するためのトラブルの無いシステ
ムを提供することである。さらなる目的は、絶対距離の
計測を可能にするシステムを提供することである。また
別の目的は、２つの物体の相対的な方位をも測定するこ
とができるシステムを提供することである。

【００１２】本発明のさらに別の目的は、２つの物体間
の相対的な位置および／または方位を測定するための、
計算費用がほとんどかからない方法を提供することであ
る。

【００１３】本発明のさらに別の目的は、光誘導装置を
有するビーム誘導装置を示唆することである。その装置
は光誘導装置の移動および／またはその他、光誘導装置
に及ぼされる環境的影響に左右されにくい。本発明のさ
らに別の目的は、計測ブランチが放射線源に対し移動可
能であり失敗に左右されにくい干渉計装置を示唆するこ
とである。

【００１４】本発明のさらに別の目的は、大きな偏差を
もたらす可変光路長を提供するデバイスを示唆すること
である。さらに、本発明の別の目的は、自身の偏差の急
速な変化を可能にするデバイスを示唆することである。

【００１５】第一の局面では、本発明は２つの物体の相
対的な位置を測定するシステムを提供する。それによれ
ば、その２つの物体の一方の少なくとも１地点ともう一
方の物体の少なくとも３地点との間で少なくとも３つの
距離が干渉的に測定される。これを目的として、十分な
可干渉性放射線を有する放射源が設けられ、それによっ
てその地点の距離次第で干渉信号を発生する。このため
に、その放射源から偏向した放射線は計測ブランチを通
過した後の放射線と重畳する。その放射線は光路とし
て、第一物体に設けた地点と第二物体に設けた地点との
間の距離を含む。その結果生じた干渉信号をコンピュー
タが評価して、その値から、それらの該当する地点間の
距離、ひいては２つの物体の相対的な位置を測定する。
第二物体の地点は、その上に装着された少なくとも３つ
の逆反射体によって測定される。それら逆反射体の相対
的な距離はあらかじめ決まっておりまた周知である。第
一物体についてあらかじめ決まっている地点は、一つに
は、放射源から提供される放射線用のエミッタであり、
それはこの放射線を三次元の空間の角度範囲、またはス
テラジアンにそれぞれ放射し、少なくとも３つの逆反射
体がこの角度範囲に含まれる。ここで、角度範囲は非常
に大きくなるので、その中の逆反射体は、所望の移動量
で２つの物体が相対的に移動している場合であっても、
その角度範囲にまだ含まれている。さらなる地点とし
て、放射線用のレシーバはエミッタによって放射され逆
反射体によって反射される放射線を受ける第一物体で測
定され、最終的にそれを放射線強度センサに供給し、放
射源から偏向したさらに別の放射線と重畳させる。

【００１６】少なくとも３つの逆反射体を含む角度範囲
に放射線を放射する少なくとも１つのエミッタによりビ
ーム指向手段が完全に不要になる。ビーム指向手段と
は、従来技術において計測ビームを唯一の逆反射体に供
給するもので、この逆反射体に常に従うにはそのように
制御を行う必要がある。

【００１７】それにもかかわらず、第一及び第二の物体
の地点の少なくとも３つの距離を干渉的に測定すること
ができる。その場合、さらに別の情報を用いて、それら
の物体の相対的な位置を明確に導き出すことができる。

【００１８】特に、エミッタおよびレシーバの地点を一
致させることでこれら２つの構成要素を組み合わせて共
通のアセンブリを形成することができる。一方、これら
の構成要素を第一物体上に、相対的に固定された周知の
距離をもって装着された別個のアセンブリとして設計す
ることもまた好ましいといえよう。

【００１９】２つの物体の相対的な位置とはまた別に相
対的な方位も測定される場合、固定した周知の距離関係
を有する少なくとも３つの地点が第一物体に設けられる
ので、２つの物体間で、少なくとも６つの距離、好まし
くは少なくとも９つの距離を測定することが可能であ
る。

【００２０】このために、特に、少なくとも３つのエミ
ッタを第一物体または少なくとも３つのレシーバに、互
いに一定の距離をおいて配置すればよい。またこの場
合、エミッタとレシーバをそれぞれ１つずつ組み合わせ
て一つのアセンブリを形成するか、１つのエミッタと少
なくとも３つのレシーバかまたは１つのレシーバと少な
くとも３つのエミッタを一緒に第一の物体に設けてもよ
い。

【００２１】位置または方位を測定する際の明瞭性を考
慮した場合に必要となるであろうさらなる情報は、それ
ぞれ位置または方位によって付与され得るもので、いず
れの目的も先の計測工程で想定済みである。

【００２２】しかしながら、計測ブランチにおいて少な
くとも１本のビームを選択的に遮断するために手段を講
じることが好ましい。それにより、このビームに相当す
る干渉信号がそれ以降に生じなくなる。その結果、もは
や生じないこの干渉信号を、２つの物体に設けた２つの
地点間の距離に明確に指定することが可能になる。

【００２３】これが切り替えスイッチによって実施され
るのが好ましい。すなわち複数のエミッタを第一物体に
設けると、それらのエミッタの選択可能なサブセットに
放射線が供給される。第一物体に複数のレシーバが設け
られているのであれば、レシーバの選択可能なサブセッ
トから受光した放射線をその後の干渉重畳に供給するよ
うに切り替えスイッチを設けるのが好ましい。また、放
射源とエミッタのサブセット間に放射線遮断器を設ける
のが好ましい。こうすることによっても、１つまたは複
数のエミッタに供給される放射線を遮断する効果が得ら
れる。さらに、複数のレシーバを設ける際に相当するレ
シーバと放射線の重畳を干渉する地点との間に放射線遮
断器を設けるのも好ましい。

【００２４】あるいは、少なくとも１つの逆反射体を、
入射する放射線を反射して戻す第一条件と、入射する放
射線を反射しない第二条件との間で切り替えるように逆
反射体の少なくとも１つのサブセットを設計することも
また好ましい。

【００２５】さらに、２つの物体の間を行き来するビー
ムの少なくとも１つのサブセットを、たとえば機械的チ
ョッパによって、代わりに遮断することもできる。

【００２６】双方の物体に設けた地点間距離を確実に計
測するという観点から、距離に左右される計測ブランチ
で生じる光路を、基準としてシステムにより別個に設け
た光学基準長と比較することも好ましい。この光学基準
路長が調整可能であるのが好ましい。

【００２７】その後、そのシステムが、可干渉性トモグ
ラフィーまたは白色光干渉計測の原理に従って作用する
のが好ましい。

【００２８】好ましくは、そのシステムがその目的のた
めに、基準ブランチに放射源から放射される放射線を分
割するビームスプリッタを備え、基準ビームがそれに応
じて供給され、同様に、前記の計測ブランチには計測ビ
ームが供給されて、これが２つの物体間の光路を行き来
する。その後、可変光路長を提供するデバイスが基準ブ
ランチに設けられる。

【００２９】あるいは、放射源とエミッタの間に可変光
路長を提供するためのデバイスを設けることも好まし
く、そのエミッタは放射源から放射される放射線の２本
の部分ビーム、すなわちデバイスを通過し可変光路長を
提供する第一の部分ビームと、このデバイスをまだ通過
していない第二の部分ビームを供給する。したがって、
エミッタは空間距離での放射線の伝播方向に配置された
セクション間で固定された可干渉関係または位相関係を
それぞれ備えた波列を発する。その後、光路長差異をそ
の可変光路長に対応する計測ブランチに設けたときに、
放射線強度センサが最大強度を記録する。

【００３０】別の局面では、本発明は、２つの物体の相
対的な位置および方位を測定する方法を提供する。この
方法ではまず、第一物体の側の少なくとも３つの異なる
地点および、第二物体の側の少なくとも３つの異なる地
点を測定する。

【００３１】これら少なくとも９つの距離を測定する方
法は、干渉的な測定方法に限定されずどのようなプロセ
スであってもよい。距離を測定するこの方法が、たとえ
ば、走行時間計測等を含んでいてもよい。しかしなが
ら、たとえば、生じる強度最大値と最小値の数を測定す
ることによる干渉方法を用いるのが好ましい。それらの
距離が、たとえば白色光干渉方法等、基準距離との比較
によって検出されるのでもよい。

【００３２】この方法は、２つの物体の相対的な位置お
よび方位が非反復計算法によって実施されるという局面
においてそれ自体特徴的である。この非反復計算法は、
計算の実行に要する時間が反復の収束基準に左右され
ず、したがって実質的にいつも同じで同種の反復法と比
べて通常その結果が敏速に得られるという利点がある。
従来の方法では、２つの物体間の少なくとも６つの距離
に基づいて位置と方位を反復的に計算する。それとは対
照的に、本発明では、計算は少なくとも９つの検出距離
に基づくが、非反復的に実施される。

【００３３】このためには、データ構造を最初に計算す
るのが好ましい。これは、第一物体に固定された地点の
所定の距離、および第二物体に固定された地点の所定の
距離から導き出されるに過ぎない。この最初に生成され
るデータ構造はしたがってそれぞれ、２つの物体の相対
的な位置や方位とは無関係である。このデータ構造の生
成はかなり困難で、より多くの計算時間が必要となる可
能性がある。なぜなら、位置と方位を変化させる一連の
多重計測および計算の開始時に、一度だけ実施する必要
があるからである。敏速な遷移の間に幾度も変化した位
置および方位を後から測定する場合は、その都度必要な
計算操作はかなり少なくなる。というのも、最初に、検
出された距離からそれが依拠する別のデータ構造が測定
される。２つの物体の位置および方位はその後、位置／
方位に依らないデータ構造および位置／方位に依るデー
タ構造を用いた計算によって測定される。このような方
法の計算工程はすべて、非反復的に実行される。

【００３４】別の局面に基づき、本発明では、放射源か
らの光を物体側の光誘導装置の第一端部に誘導する光誘
導装置を含むビーム誘導装置を設ける。その装置では、
まずある物体を無作為に反復運動させ、この運動を光誘
導装置の第一端部によって再度受け取りこの光誘導装置
によって検出器に光を供給することでその物体から戻る
光の特性における変化を検出する。そのビーム誘導装置
は、したがって、放射源からの光が目標としてサンプル
ボリュームまたはサンプル媒体に供給された後にサンプ
ルボリュームまたはテスト媒体による影響を受けたその
光を検出器に供給するセンサに特に適用可能である。テ
ストボリュームまたはテスト媒体は、たとえば圧力、温
度、または化学組成といった無作為の物性を検出する目
的で用いることができる。そのセンサはまた、反射性物
体が光誘導装置の物体端部から所定の距離だけ離れてい
る計測媒体として配置され、それによりその物体端部と
その物体との間の光路長が測定される。

【００３５】本発明のビーム誘導装置の利点は、光誘導
装置が静止状態に保たれずに、曲げ、圧力の衝撃または
その他の環境的な影響といった移動を受けている時に特
に顕著である。

【００３６】実質的に非分極の光が光誘導装置の物体側
端部に供給される従来のビーム誘導装置では、その光誘
導装置は非分極維持光導体である。移動または環境の影
響があった場合、その光導体の複屈折性が変化しその結
果分極化のさまざまな条件の間で、光導体を通って行き
来する光の間で位相差が生じ、それが破壊性の干渉を引
き起こし、その結果移動および環境の影響が原因で信号
が崩壊する。発明者らは、分極を維持している光導体を
介して物体側の端部に光を供給することによって、この
問題の大部分が解決可能であることを見出していた。そ
のような分極維持光導体はその複屈折性を考慮してバイ
アスされているので、二重回折性が移動およびその他の
環境の影響によって変化することがほとんど無いままに
残っている。分極維持光導体に入射する非分極光はそこ
で２種類の分極状態に分割され、分極維持光導体の物体
側端部に向かう路を伝わる。その結果、光導体では２種
類の分極状態に対してかなり異なる可変光路長を提供す
ることができる。

【００３７】光の物体側端部での射出と物体側端部への
再度の入射の間に、１／２波長板効果を持つ位相差板装
置を設けることにより光の向きが変えられ、その結果、
その光は光導体のいずれか一方の分極チャンネルを途中
で通過し、戻るときには他方の分極チャンネルを通過す
る。したがって、光の分極がどちらの状態であっても、
その光は途中で分極チャンネルを伝わりまた正確に戻る
ので、それぞれ実質的に同一の光路長を伝わることにな
る。分極維持光導体の位置およびそれに及ぶ環境の影響
を変化させることによって、従来の光導体に生じる前記
破壊的干渉が大幅に回避される。

【００３８】好ましくは、１／４波長板をその分極維持
光導体の物体側端部正面に設ける。その板は一旦物体側
で光の射出とその物体の間を通過させたもので、その光
によって、物体から入射に向かって光路を逆戻りして物
体側端部に至り、その結果全体的な効果は１／２波長板
と同じになる。このビーム誘導装置は、エミッタとレシ
ーバが１つのアセンブリに組み合わされ後者が放射源に
対し移動可能なときに２つの物体の相対的な位置および
／または方位を測定するシステムで用いるのが好まし
い。ここで、逆反射体の１つを共に備えたエミッタ−レ
シーバアセンブリは、距離センサとして作用する。

【００３９】しかしながら、ビーム誘導装置は汎用タイ
プの干渉計装置で用いられるのが好ましい。その場合、
干渉計ブランチは互いに相対的に移動可能な構成要素を
備える。この場合、その干渉計装置が白色光干渉計装置
または光学トモグラフィー装置のいずれかであると一層
好ましい。

【００４０】別の局面では、本発明は相当敏速におよび
／または相当広い範囲で光路長を変えることのできるデ
バイスを提供する。したがって、別の局面から見れば、
本発明は可変光学遅延を提供する。

【００４１】第一の部分的な局面に基づき、本発明をベ
ルトスキャナから説明する。これは互いに離して設けた
２つのローラ間で、実質的に直線状にその２つのローラ
で共通の接線に沿って延伸しそこで動作範囲を形成する
よう引っ張られたエンドレスベルトを含む。ベルト上に
は、少なくとももう一つの反射鏡装置が固定的に装着さ
れていて、これはドライブによって動力を付与されるロ
ーラを軸として回転し、その結果、ベルトは動作範囲を
直線状に動く。その上、光ビームの向きが動作範囲のベ
ルト延伸方向に平行になるようビーム誘導デバイスが設
けられているので、動作範囲に配置されたときに光ビー
ムが反射鏡装置の表面に衝突する。ここでは、反射鏡装
置によって反射されて戻る光ビームがビーム誘導装置に
再度入射するように、反射鏡装置とビーム誘導デバイス
が相対的に配置されている。

【００４２】ここで、本発明は、第二反射鏡装置がビー
ム誘導デバイスに対し固定的に配置されるよう設けら
れ、第一及び第二反射鏡装置がそれぞれ、ビーム誘導装
置から射出するビームと入射するビームが少なくとも一
度は反射されて第一及び第二の反射鏡装置の間を行き来
するよう設計されているという点で区別される。

【００４３】ここで、そのデバイスによって提供される
光路長の動作範囲の所定の長さは、かなり広範囲で可変
であり、具体的には、動作範囲の長さの２倍以上に相当
する。

【００４４】ここで好ましくは、ベルト上に装着されて
いる反射鏡装置が、ベルトに対し直角に配置され動作範
囲中でずれている少なくとも２つの反射体を含み、その
ビーム誘導デバイスに設置されている反射鏡装置が、動
作範囲内でベルトの延伸方向に対しやはり直角にずれた
少なくとも１つの反射体を含む。

【００４５】得られる中で最大強度のビームを再度ビー
ム誘導装置に結合できるようにするために、反射体をビ
ーム誘導デバイスから射出され同デバイスに入射するま
での光ビームの光路長の約半分のところに配置し、逆反
射体として形成する。この逆反射体が３対の平板鏡によ
って形成され、各対が互いに垂直になるよう配置されて
いるのが好ましい。

【００４６】逆反射体として設計されているのではない
第一及び第二の反射鏡装置の反射体は、互いに垂直な２
枚の平板鏡として設計されるのが好ましい。

【００４７】デバイスは、反射鏡装置が光ビームをビー
ム誘導デバイスで反射して戻る動作範囲内で利用できる
時間がなるべく長くなるように設計されるのが好まし
い。その時間をデバイスの装荷率とみなすことも可能で
ある。これはつまり、反射鏡装置が動作範囲内に存在し
ない時間をできるだけ短縮するということである。一方
で、同時に２つの反射鏡装置が動作範囲内にあってはな
らない。なぜなら、動作範囲の長さが決まっている場合
に、その一部エリアのみが可変光路長を提供するのに利
用可能だからである。それを考慮すると、ベルト周辺に
隣接して配置された２つの反射鏡装置間の距離を調整し
て、この距離が２つのローラのそれぞれの軸間の距離ｅ
に相当するようにすれば好都合であろう。

【００４８】しかしながら、反射鏡装置は動作範囲に入
る前にローラの片方の周辺の円形路を動く。これは動作
範囲へ移る際に反射鏡装置で作用する加速の変化と関連
があり、結果的にベルト表面での反射鏡装置の振動の原
因となり得る。

【００４９】これを考慮すると、隣接する反射鏡装置間
の距離が２つのローラの軸方向の距離ｅよりも小さくな
るよう選択するのも好都合といえよう。０．９ｅが、そ
の選択距離の最小値として好都合であることが既に判明
している。

【００５０】一方で、後続の反射鏡装置間の距離が２つ
のローラ同士の間の距離ｅよりも大きくなるように選択
しても好都合であろう。そうすることにより、先の反射
鏡装置が動作範囲から出た後で後続の反射鏡装置がまだ
動作範囲に入っていない時間ができる。この時間を、エ
レクトロニクスまたはデバイスを出る放射線のビーム誘
導のスイッチングに利用することができ、そうすること
で、回転期間経過後に後続の反射鏡装置が動作範囲に入
り動作範囲を通る路全体を、光路長の変化として用いる
ことができる。２つの反射鏡装置同士の距離の上限とし
て、１．２・ｅ、および好ましくは１．１・ｅという値
が好都合であることが判明している。

【００５１】２つのローラ同士の距離ｅの値がｅ＝ａ・
Ｄとなるとき、ベルト長さおよびベルト上に配置される
４つの反射鏡装置におけるローラの直径の好ましい関係
が得られる。ここで、Ｄは２つのローラの直径であり
１．３〜１．４の範囲の数値である。

【００５２】ベルトの回転速度を上昇させそれによっ
て、高い計測精度という観点より反射鏡装置の正確な誘
導で光路長を敏速に変化させるために、ベルトが金属バ
ンドとして設計されるのが好ましい。

【００５３】別の部分的な局面に基づき、本発明は可変
光路長を提供するデバイスを提供するもので、その第一
反射鏡は軸周囲を螺旋状に延びる反射鏡表面を備える。
螺旋状の反射鏡表面内で放射状に、その螺旋状の反射鏡
に対し回転可能なビーム誘導デバイスが設けられ、その
ビーム誘導デバイスは調整可能な円周角下で光ビームを
螺旋状反射鏡に向ける。その螺旋状反射鏡は自身に向か
ってくる放射線を反射して第二反射鏡に戻す。第二反射
鏡はビーム誘導装置と同様に螺旋状反射鏡に対し回転可
能に配置されている。この第二反射鏡から、光ビームが
螺旋状反射鏡に向かって戻され、そこで再度この光ビー
ムを反射する。すなわち、光ビームが再びビーム誘導デ
バイスに入射しこのデバイスを通り抜ける。

【００５４】ビーム誘導デバイスおよび第二反射鏡の回
転位置を、螺旋状反射鏡に対し回転するよう固定された
状態で変化させることにより、ビームがビーム誘導デバ
イスを射出して再度入射するまでの間の光路長が可変に
なる。

【００５５】好ましくは、その螺旋反射鏡がビーム誘導
デバイスに光を供給する光源と一緒にハウジング内に固
定的に配置され、そのビーム誘導デバイスが第二反射鏡
と一緒にハウジングに対し回転可能に支持されている。
それにより、回転目的で比較的わずかな量を駆動させる
だけで、光路長で比較的大きい変化が得られる。回転量
は、相応に均衡が取れていれば比較的短時間で駆動可能
であり、そうすることで、その光路長を早急に変化させ
ることができる。

【００５６】好ましくは、螺旋状反射鏡が対数の螺旋形
状であり、第二反射鏡が実質的に平板状の反射鏡表面を
備え、それによって、その螺旋状反射鏡で反射されビー
ム誘導デバイスに戻る光ビームを正確に配列させること
が可能で、その結果そのビームが後者に効率よく結合さ
れる。

【００５７】本発明の実施態様は実質的に図面を参照し
て記載されている。

【００５８】（好ましい実施態様）図１に、加工品台３
上に装着された加工品５を加工するマシンツール１を示
す。マシンツール１はベース７を備え、その上に加工ア
ーム９が、垂直軸ｚの周囲を参照符号８で示した方向に
回転可能な状態で設けられている。アームは複数の部分
アーム１０、１１、１２およびそれらの部分アームを連
結するジョイント１３、１４、１５を有する。アーム９
とは反対側の端部に、加工ツール１６が装着されてお
り、概略的に示されているツールチップ１７で加工品５
の加工を行う。加工品５を正確に加工するという観点よ
り、加工品５または加工品台３のそれぞれに対するツー
ル１６の位置を測定する計測システム２２が設けられて
いる。位置計測システム２２は、マシンツール１のツー
ル１６に固定された放射線エミッタ１８、および、３つ
の逆反射体１９を含む。逆反射体１９は、共通の直線上
に存在しない、換言すれば、一平面内に拡張していたり
規定されていない互いに固定された空間関係で逆反射体
１９用の保持板２０上に装着されている。逆反射体１９
用の保持板２０は、保持棒２１を介して加工品台３と固
定的に接続されている。

【００５９】放射線エミッタ１８は、全逆反射体１９が
板２０で放射線にあたるよう大きい角度で選択された頂
角Γを有する三次元の空間の角度範囲にその放射線を放
射する。また、ツール１６がマシンツールの加工ボリュ
ームで移動するよう、ツールアーム９が移動を行う。こ
こでエミッタ１８は逆反射体１９に対し移動されてい
る。エミッタ１８から放射され逆反射体１９の一つに衝
突する放射線は、光ビーム２３としてこの逆反射体１９
で逆反射されてエミッタ１８に戻る。エミッタ１８は、
放射線レシーバと組み合わさってアセンブリを形成し、
その放射線レシーバは逆反射体１９で反射されて戻る光
ビーム２３を受光してそれをさらに光学システム４１に
送り、コンピュータ６７で評価する。評価の目的は、エ
ミッタ−レシーバアセンブリ１８と逆反射体１９との間
の距離の測定である。これらの距離はそれぞれ、光ビー
ムがエミッタ１８と逆反射体１９との間の距離を通過し
再度エミッタ−レシーバアセンブリ１８に戻る際にビー
ム２３がカバーする光路長の半分に相当する。３つの逆
反射体１９の相対的な位置がわかっていさえすれば、こ
れら３つの距離から、エミッタ−レシーバアセンブリ１
８、ひいてはツール１６、ひいてはツールチップ１７の
位置が、座標ｘ、ｙ、ｚでの加工品５に関して測定可能
である。

【００６０】加工品５に対するツール１６の位置の計測
は、相応の計測プロセスで高い精度をもって実施可能で
あるが、それとは反対に、ツールアーム９のジョイント
１３、１４、１５におけるドライブと位置センサの精度
の要件がそれほど厳密ではないようにすることも可能で
あり、あるいは、加工品５を特に高い精度で製造するこ
とも可能である。なぜなら、加工品５に対するツールチ
ップ１７の正確な位置は、計測システム２２に相当する
精度で常にわかっているからである。

【００６１】図５に逆反射体１９の一つの構造を詳細に
示す。逆反射体１９はガラス製の２つの半球２５、２６
を含み、それらは互いに球中心がポイント３０で一致す
るように配置されている。２つの半球２５、２６は直径
が異なる、すなわち半球２５は小さい直径Ｄ１を有し半
球２６は大きい直径を有する。

【００６２】さらに、図５において、ビーム２７が概略
的に表現されている。ビーム２７は平行ビームとして小
半球２５に向かっている。ここで、直径Ｄ１およびＤ２
は、半球２５の曲率によってビームを集中させ、それに
よって焦点が半球２６の球面上に存在するよう調節され
る。この球面で、そのビームはそれ自体が逆反射され、
その結果、正面の半球を通って逆反射体１９を離れるの
で入射するビーム２７と実質的に一致する。

【００６３】中心３０周囲での回転はあっても半球２
５、２６の屈折面および反射面の幾何学的な配置はいず
れも変化しないので、入射ビーム２７は逆反射体１９に
対する自身の方位とは無関係に実質的にそれ自体が反射
されて戻る。

【００６４】２つの半球２５、２６の間に液晶層を配置
する。液晶層はコンピュータ６７によってコネクタ２９
を介して第一、第二の状態間での切り替えが可能であ
る。第一の状態では、その層２８が放射線２７に対し透
明であるため、逆反射体１９もそれに応じて機能を満た
す。第二の切り替え状態では、層２８は放射線に対し実
質的に透明ではないため、逆反射体はそれに応じた機能
を示さない。したがって、逆反射体１９はコネクタ２９
を介して切り替え可能である。

【００６５】図２は、エミッタ−レシーバアセンブリ１
８および３つの逆反射体の配置を再度空間的に詳細に示
すもので、３つの逆反射体は１９、１９‘、１９“とし
て表されている。位置測定システム２２はアセンブリ１
８のエミッタ出口表面と、逆反射体１９、１９‘、１９
“のそれぞれの中心３０との間の距離を干渉計を用いて
検出する。

【００６６】座標ｘ、ｙ、ｚでの３つの逆反射体に対す
るエミッタ−レシーバアセンブリ１８の位置は、検出さ
れた３つの距離から導き出される。

【００６７】図３に、２つの物体の相対的な位置を測定
するための、図２のシステムに類似のシステムを示す。
しかしながら、そればかりではなくて、２つの物体の方
位も検出可能である。図３に示されているシステムは図
２に示されるシステムに相当するが、ツール１６の側に
エミッタ−レシーバアセンブリ１８ではなく同様のアセ
ンブリ１８、１８‘、１８“が装着板３１上に設けられ
ている点において異なる。この装着板３１はツール１６
表面に固定的に装着されている。３つのエミッタ−レシ
ーバアセンブリ１８、１８‘、１８“は共通の直線状に
存在しないように互いに固定した距離をもって配置され
ている。したがって、３つのエミッタ−レシーバアセン
ブリ１８によって、一平面をツール１６の側で拡張する
かまたは規定する。その場合、その方位は加工品台３の
側に配置されているそれら３つの逆反射体によって拡張
される平面に対して測定可能である。すなわち、逆反射
体１９に対する板３１の位置を表す座標ｘ、ｙ、ｚとは
別に、角度α、β、γを測定でき、それに関して、板３
１を逆反射体１９の平面に対して傾斜させる。

【００６８】また、図３のシステムにおいて、エミッタ
１８、１８‘、１８“はそれぞれ角度範囲に放射線を放
射する。その角度範囲は、３つの反射体１９に対して板
３１を移動させた後でも逆反射体１９が角度範囲に配置
され続けるように非常に大きくなっている。

【００６９】相対的な位置および方位を特徴づけるパラ
メータｘ、ｙ、ｚ、α、β、γを測定するには、原則と
して、それらの地点間の少なくとも３つの距離を計測す
ることが必要である。それはツール１６で、また加工品
台３で測定される。たとえばそれは、エミッタ１８が３
つの反射体１９、１９‘、１９“から得る３つの距離で
あり、また残り２つの距離はエミッタ１８‘が２つの反
射体１９と１９‘から得たり、またエミッタ１８‘が反
射体１９から得る距離である。６個所について計測され
た距離より、上記６つのパラメータｘ、ｙ、ｚ、α、
β、γが測定される。このための明白かつ絶対的な解法
はないので、所望のパラメータの測定は従来、ガウス−
ザイデル法等に従い反復して行われる。そのような反復
的な評価は、かなりの計算時間を要する。

【００７０】今回、パラメータｘ、ｙ、ｚ、α、β、γ
を非反復的な方法で計算しようという試みにおいて、し
かしながら、その計算は９つの距離に基づいて実施され
る。それらの距離はツール１６側の所定の少なくとも３
地点と、ツール台３側の３つの地点との間で計測され
る。これはつまり、ツール１６側の各エミッタ１８、１
８‘、１８“とツール台３側の各逆反射体１９、１
９‘、１９“との間でそれぞれとり得る距離が、まずシ
ステムによって測定されることを意味する。

【００７１】以下に、評価のプロセスを示す。ここで、
以下の省略形が導入される。

【００７２】

【数１】

【００７３】（数１）は、板３１上で測定された座標シ
ステムにおけるエミッタ−レシーバアセンブリ１８、１
８‘、１８“のそれぞれの座標、換言すれば、ツール側
の座標システムを示す。

【００７４】これに対応して（数２）は、加工品台３の
座標システムにおける、３つの逆反射体１９、１９‘、
１９“それぞれの中心の座標を記述したものである。

【００７５】

【数２】

【００７６】アセンブリ１８、１８‘、１８“と３つの
逆反射体１９、１９‘、１９“との間で計測された９つ
の距離は、以下のように表される。

【００７７】

【数３】

【００７８】反射体１９、１９‘、１９“同様、エミッ
タ１８、１８‘、１８“もそれぞれエミッタ自体の共通
の平面に配置されているので、以下の数式を選択するこ
とが可能である。

【００７９】

【数４】

【００８０】反射体１９の座標システムの起点をＢＯで
示し、３つのエミッタ１８の起点をＰＯで示す。その結
果、加工品台３に対するツール１６の位置を変換ベクト
ルによって表すことができる。

【００８１】

【数５】

【００８２】

【数６】

【００８３】ここで、（数６）は加工品台３の座標シス
テムかまたはツール１６の座標システムに関するベクト
ルを示す。

【００８４】さらに、回転マトリクスによって２つの座
標システムの相対的な方位を表すことが可能であり、そ
れは以下のように表現される。

【００８５】

【数７】

【００８６】計測された距離ｄ１…ｄ９からベクトル→
ＴおよびマトリクスＲＯＴを測定するために、まず、以
下の等式システムを解明しなければならない。

【００８７】

【数８】

【００８８】計算の途中で転置されるマトリクスＡは、
ｄ１…ｄ９の距離とは無関係で、自身の座標システムに
おけるエミッタ１８の座標および同様に自身の座標シス
テムの反射体１９の座標に依存する構成要素のみを含む
ことが、ここで立証される。マトリクスＡとして考えら
れる選択を以下に挙げる。

【００８９】

【数９】

【００９０】実行すべき計算の範囲内ではマトリクスＡ
のみが転置され、それに含まれるのが計測された距離と
は無関係な振幅のみであることから、このマトリクスは
実際の距離計測前に立証・転置が可能である。

【００９１】計測された距離はベクトルＬに入るに過ぎ
ない。これは、実際の距離計測では転置済みのマトリク
スで乗法のみを行うもので、この乗法は、比較的敏速に
実行され得る。上記のマトリクスＡの変換において、ベ
クトルＬに関して以下のステートメントを選ぶことがで
きる。

【００９２】

【数１０】

【００９３】ベクトルＬはベクトルＬ１およびベクトル
Ｌ２で順に因数分解できる。ベクトルＬ１も計測された
距離とは無関係である。ベクトルＬ２は計測された距離
の二乗を構成要素として含む。ベクトルＬ１は、実際の
計測に先立って順に計算してもよい。その後、距離計測
の評価のために、Ｌ２をＬ１から減算してベクトルＬを
得るだけでよい。

【００９４】マトリクスＡの右側からのベクトルＬの乗
法の結果ｑは、前述のステートメントになる。

【００９５】

【数１１】

【００９６】したがって、加工品台３を考慮した場合の
ツール１６の変換は、以下の数式の結果となる。

【００９７】

【数１２】

【００９８】回転マトリクスのエレメントｒ₃₁およびｒ
₃₂は以下のように測定される。

【００９９】

【数１３】

【０１００】それから、その回転は以下のように表現可
能である。

【０１０１】

【数１４】

【０１０２】上記より、ｘ−、ｙ−、およびｚ−軸周囲
の水平旋回(horizontal swing)の角度α、β及びγは以
下のように測定することができる。

【０１０３】

【数１５】

【０１０４】この評価方法を、図１６を参照しながらも
う一度説明する。

【０１０５】まず、エミッタ１８または反射体１９の座
標→Ｆ₁…₃、→Ｒ₁…₃をそれぞれ、工程３５それ自体の
座標システム中で検出する。工程３６では、上記マトリ
クスＡが創成処理されまた共役型マトリクスＡ*が生成
される。

【０１０６】工程３５および３６は一連の連続的な計測
の前に行われるため、それに対応する強力なコンピュー
タの作業を、一連の計測および個々の計測の評価の間に
行う必要は無い。

【０１０７】計測は、工程３７の、９つの距離ｄ１…ｄ
９の検出から開始される。

【０１０８】次に、工程３８でベクトルＬを生成し、Ａ
*およびＬの積からベクトル→ｑ＝Ａ*→Ｌが測定され
る。ベクトルｑより、回転マトリクスの残りのエレメン
トが工程３９で測定され、工程４０では変換ｘ、ｙ、ｚ
および回転角度α、β、γが測定される。これはつま
り、その後、加工品台３に対するツール１６の方位のみ
ならず位置が既に測定されていることを意味する。

【０１０９】工程４０の終了後、工程３７で更新された
距離計測が続行される。

【０１１０】図４に、距離ｄ１…ｄ９を測定するための
干渉計システム４１を概略的に示す。このシステムは、
スーパールミネセントダイオード等の白色光源４３によ
って形成してもよい。しかしながら、放射線の強度を高
くするという観点より、ファイバ光源の使用が好まし
い。これは、光学的に励起された光伝導性ファイバによ
って得られるもので、そのファイバは、内部での自然発
生的な放射が一層起こるようにドープ処理される。その
ようなファイバ光源は、ＷＬＳ−０２という商品とし
て、ＡＭＳテクノロジーズ・オプトテック・ディビジョ
ン(AMS Technologies-Optotec Division, 82152 Martin
sried/Munich)から購入可能である。しかしながら、光
源４３として、チタンサファイヤレーザ等のフェムト第
二レーザ(Femto second laser)といった短パルスレーザ
を使用することもできる。放射源４３から放射される光
は光伝導ファイバ４５または光学ファイバ４５を介して
ファイバカプラ４７に供給される。光カプラ４７はその
光を計測ブランチ４９と基準ブランチ５１に供給する。
計測ブランチ４９にはその光がファイバカプラ４７から
ファイバ導体５３を介して供給され、コンピュータ６７
は、エミッタ−レシーバアセンブリ１８、１８‘、１８
“のいずれか一つにその光を選択的に供給するスイッチ
を、制御可能な光学切り替えスイッチ５５へ提供する。
エミッタ１８、１８‘、１８“はそれぞれ角度範囲内に
光を放射し、その結果、放射光が３つの反射体１９、１
９’、１９“に衝突してそこで反射され、エミッタ−レ
シーバアセンブリに戻る。後者により受光された光は光
導体５３を介して順番にファイバカプラに送られる。

【０１１１】基準ブランチ５１では、光がファイバカプ
ラ４７から光導体５７を通って可変光路長ｇを提供する
ためのデバイス６０に供給される。そのデバイスは、フ
ァイバ４７の端部正面に配置された視準オプティックス
５９を含み、その視準オプティックス５９は供給された
光を、オプティックスから見ての可変距離ｇのところに
配置された反射鏡６１表面に向ける。反射鏡６１で反射
されて戻った光は、そのオプティックス５９によって光
誘導ファイバ４７に結合され、再度ファイバカプラ４７
に供給される。

【０１１２】ファイバカプラは計測ブランチ４９または
基準ブランチ５９からファイバ５３および５７を介して
供給される光をそれぞれ重畳し、光伝導ファイバ６３を
介して放射線センサ６５に供給する。

【０１１３】計測ブランチ４９の光路長が基準ブランチ
５１の光路長と合致する場合は、放射線センサ６５は増
加した放射強度を記録する。計測ブランチ４９の光路長
は、ファイバカプラ４７と反射体１９、１９‘、１９
“の一つとの間の光路長によって与えられる。基準ブラ
ンチ５１における光路長は、ファイバカプラ５７と反射
鏡６１との間の光路長によって与えられる。

【０１１４】計測ブランチ４９では、エミッタ−レシー
バアセンブリ１８、１８‘、１８“と３つの反射体１
９、１９‘、１９“の間の９つの距離に対応して、一般
に９つの異なる光路長が提供される。得られる範囲に重
なるよう長さｇを連続的に変えることで、強度増加がセ
ンサ６５によって９回検出可能である。計算機６７は、
その後、相当する強度の増加が起こる長さｇから、エミ
ッタ−レシーバアセンブリと逆反射体からなる対間の距
離を検出することができる。ここで、最初はどのエミッ
タ−レシーバアセンブリと逆反射体の対間でこの距離が
分かるのか完全に明らかではない。しかしながら、アセ
ンブリ１８および反射体１９のあらかじめ決まっている
位置および方位など、追加のデータを追加の情報として
利用することが可能である。しかしながらまた、切り替
えスイッチ５５を起動させるおよび／または逆反射体の
ＬＣＤシャッタ２８を起動させることによりこれらの逆
反射体の一つだけを起動させることでエミッタ−レシー
バアセンブリの一つだけに放射線を供給することも可能
である。そうすることで、センサ６５によって記録され
た強度増加を、一対のエミッタ−レシーバアセンブリと
反射体に正確に指定することができる。切り替えスイッ
チ５５はＬＣＤシャッタ２８同様、コンピュータ６７に
よって制御される。コンピュータ６７はまた、基準ブラ
ンチ５１の長さｇを変化させるドライブを制御するの
で、距離ｄ１…ｄ９を検出する上ですべての情報はコン
ピュータ６７にアクセス可能である。後者より、図１６
に関連する上記の方法にしたがって、その後コンピュー
タがエミッタ−レシーバアセンブリ１８と反射体１９の
相対的な位置および方位を測定する。

【０１１５】引き続き、図４関連で説明した干渉計シス
テムの代わりとなるものを提示する。ここで、対応する
機能を有する構成要素には図１〜図４と同じ番号が付い
ているが、それらは追加の文字で区別される。説明のた
めに、記載は前記と完全に一致させている。

【０１１６】図６に示されている干渉計システム４１
は、白色光源４３ａを含み、その放射線は光導体４５ａ
よりファイバカプラ４７ａに供給され、ファイバカプラ
４７ａは放射線を光導体５７ａを介して基準ブランチ５
１ａに供給する。基準ブランチ５１ａには、可変光路長
を提供するためデバイス６０ａが配置されている。

【０１１７】デバイス６０ａは、視準オプティックス５
９ａを含む。これは半透明の板７１を通ってファイバ５
７ａの端部を射出する放射線を反射鏡６１ａに向けるも
ので、これを通って放射線が反射されてファイバ５７ａ
に戻り、また反射鏡６１ａはコンピュータ６７ａによっ
て制御されるドライブ７３により変更可能である。しか
しながら、ファイバ５７ａ端部から放射される放射線は
半透明反射鏡７１ａによって２本の部分ビームに分割さ
れる。その中の第一ビームは、半透明反射鏡７１ａによ
って直接反射されファイバ５７ａに戻る。第二部分ビー
ムは、第一部分ビームとは異なって半透明反射鏡７１ａ
を貫通し、ｇの二倍の追加路長を通過する。その後、第
二部分ビームは反射鏡６１ａで反射されてからてファイ
バ５７ａに結合する。したがって、ファイバ５７ａを通
ってファイバカプラ４７ａに戻る放射線は可干渉性構造
を備えており、互いに２・ｇの距離をもって配置されて
いる波列は互いに可干渉性である。

【０１１８】ファイバカプラ４７ａは基準ブランチ５１
ａから光導体７４を通って計測ブランチ４９ａ、さらに
はファイバカプラ７５に戻る放射線を誘導する。ファイ
バカプラ７５後に計測ブランチ４９ａに切り替えスイッ
チ５５ａを設けることにより、光導体７７によって、放
射線をエミッタ−レシーバアセンブリ１８、１８‘、１
８“に提供する。それらエミッタ−レシーバアセンブリ
は、図６には示されていないが逆反射体に向けて放射線
を放射する。逆反射体で反射されて戻る放射線は順番に
エミッタ−レシーバアセンブリ１８ａに結合されファイ
バカプラ７５と光伝導性ファイバ７９を介して放射線セ
ンサ６５ａに供給される。放射線センサ６５ａの計測信
号がライン８１を介してコンピュータ６７ａに提供され
る。

【０１１９】したがって、計測ブランチ４９ａにおい
て、逆反射体で反射されて戻った放射線はファイバカプ
ラ７５まで伝わり検出器６５ａに衝突する。逆反射体で
反射され戻る放射線に加え、放射線の別の部分が存在す
るようになる。これは検出器６５ａの方向に伝わり、そ
の放射線の部分はそれぞれファイバ７７、７７‘または
７７“の端部７８、７８‘、７８“での反射により計測
ブランチ４９ａの中に生成される。したがって、ファイ
バ端部７８での反射によって生成される部分ビームと逆
反射体での反射によって生成される別の部分ビームとの
間で、固定した可干渉性の関係が存在するようになる。
その経過は、デバイス６０ａ関連で説明した２本の部分
ビームの場合に類似している。今回、ファイバ端部７８
と逆反射体との間の光路長が光路長２・ｇと等しいとす
れば、デバイス６０ａに関して述べたように、放射線セ
ンサ６５ａが強度の最大値を記録する。後者を通して、
相当するファイバ端部７８またはエミッタ−レシーバア
センブリ１８ａ間の距離がそれぞれ直接測定可能であ
る。

【０１２０】図６はまた、エミッタ−レシーバアセンブ
リ１８ａ、１８ａ‘、１８ａ“のいずれか一つに選択的
に放射線を供給するために計算機６７ａによって制御さ
れる切り替えスイッチ５５ａを示す。しかしながら、代
替案として、エミッタ−レシーバアセンブリと逆反射体
の間のビーム路にチョッパホイール８１を設けることも
可能である。チョッパホイールはコンピュータ６７ａに
より制御されているモータ８３によって軸８５の周囲を
回転可能に配置されているので、チョッパホイール８１
のウィング８６がエミッタ−レシーバアセンブリ１８ａ
またはエミッタ−レシーバアセンブリ１８ａ’によって
放射される放射線を選択的に遮ることができる。

【０１２１】図７に示される干渉計システム４１ｂは、
図２のエミッタ−レシーバアセンブリ１８と一緒に配置
されており、３つの逆反射体が２つの物体の相対的な位
置を測定するために揃えられている。図７では、１つの
逆反射体のみが示されている。しかしながら、３つのエ
ミッタ−レシーバアセンブリを備え２つの物体の相互の
方位を測定するためにこれを揃えるような方法で、干渉
計システム４１を一部変更することも当然可能である。
これは図３に示されている。

【０１２２】干渉計システム４１ｂは白色光源４３ｂを
備える。同システム４１ｂは、システムにより逆反射さ
れ放射源に戻る放射線から放射源４３ｂを保護するため
に、光学アイソレータ８４を介して残りのシステムに放
射線を供給する。

【０１２３】ガラスファイバ４５ｂおよび視準オプティ
ックス５９ｂを介して、放射源４３ｂから放射された放
射線が可変光路長を提供するデバイス６０ｂに供給され
る。このデバイス６０ｂは、図６のデバイスとは異な
り、反射ではなく透過の作用がある。このために、デバ
イス６０ｂは２枚の半透明反射鏡７１ｂおよび７２を含
み、その反射鏡間の距離ｇはモータによって変更でき
る。反射鏡７１ｂおよび７２を通って放射線が２本の部
分ビームに分割される。すなわち、一方の部分ビームは
２枚の反射鏡７１ｂと７２を直接的に貫通し、別の光学
システム８７によって光導体７４ｂに結合される。この
光学システム８７は、放射線を計測ブランチ５１ｂまで
誘導する。第二の部分ビームは第一反射鏡７１ｂを貫通
し反射鏡７２で反射されて反射鏡７１ｂに戻り、再度そ
こで反射されてから反射鏡７２を通り抜けて光学システ
ム８７を介してファイバ７４ｂに結合される。第一の部
分ビームとは異なり、この第二の部分ビームは光路長２
・ｇに相当する遅延を有する。

【０１２４】図７に示す干渉計システム４１ｂのさらな
る構造は、図６に示す干渉計システムと概ね類似してい
る。すなわち、２本の部分ビームがファイバカプラ５７
ｂおよび光伝導ファイバ７７ｂを介してエミッタ−レシ
ーバアセンブリ１８ｂに供給され、そこから反射体１９
ｂに放射される。反射体１９ｂから反射されて戻る放射
線は、ファイバ７７ｂに再度結合され、光導体７９ｂを
介して放射線センサ６５ｂに供給される。

【０１２５】エミッタ−レシーバアセンブリ１８ｂはさ
らに、ファイバ７７ｂの端部に結合されたＧＲＩＮレン
ズを備えているので、必要な角度範囲に放射線を放射す
ることができる。レンズ８９の出口表面９０は、センサ
６５ｂまで直接誘導されて戻る逆反射を生成するよう部
分的に鏡面処理されている。センサ６５ｂはその後、デ
バイス６０ｂの反射鏡７１ｂと７２間の長さｇが反射体
１９ｂ間の距離ｄと実質的に一致するときに、増加した
強度信号を検出する。

【０１２６】図９に、計測信号Ｉの過程１５３を示す。
それは反射鏡７１ｂと７２間の相対的な距離ｇに基づい
て放射線センサ６５ｂによって得られるもので、ここで
は反射体半球１９ｂとエミッタ−レシーバアセンブリ１
８ｂとの間の距離ｄが一定であると推定される。距離ｄ
とｇが同一である（ｇ−ｄ＝０）場合、最大干渉信号Ｉ
となる。ｇ−ｄ＝０の最大値の両側で、計測信号は揺動
的に減少する。距離ｄを正確に計測するために、ここ
で、干渉信号が最大値のところで距離ｇを検出する必要
がある。一例として、図９に計測信号１５３を覆う破線
で記入されているエンベロープ１５１を評価しエンベロ
ープ１５１の最大値を検出することが可能である。この
方法は、十分な精度をもって距離ｄの計測を可能にする
という目的を果たす上でほとんどの場合十分である。

【０１２７】より正確ではあるが計算の手間が余計にか
かる方法では、計測曲線１５３の複数の最大値１５５と
複数の最小値１５７を局限し、それによってそこから図
９の水平軸のゼロ点、すなわち、強度最大値の正確なポ
イントを見つけることができる。これは、たとえば、そ
のゼロ点が２つの最低最小値１５７と３つの最高最大値
１５５から得られる中間値として検出されれば可能であ
る。これ以外にも、過程１５３内のゼロ点を探す評価法
を用いることができる。

【０１２８】図８に記載されている干渉計システム４１
ｃは、図７に示す干渉計システムと実質的に同じ構造を
備える。しかしながら、計測ブランチ５１ｃから戻る放
射線が放射線部７５ｃおよびそれに接続された光伝導フ
ァイバ７９ｃを介して光センサ６５ｃに直接供給されて
いるのではないという点で区別される。このシステムで
は反対に、検出器６５ｃに向かって光伝導ファイバ７９
ｃを伝わる放射線が別のビームスプリッタ９３によって
分割されて２本の光伝導ファイバ９４と９５になる。そ
のファイバ端部９６および９７は互いに所定の距離ａを
もって配置されファイバ内に含まれる放射線を光検出器
６５ｃに向けて放射する。光検出器６５ｃはここでは位
置設定解像ライン検出器として形成され、ファイバ端部
９６、９７から一定の距離をもって配置されている。フ
ァイバ端部９６と９７から、放射線が球面波としてコー
ン９８と９９内をライン検出器６５に向けて放射され、
ファイバ端部９６と９７の間および検出器６５ｃの間に
それぞれ、円柱レンズ１００が、放射線を検出器のライ
ン方向とは反対方向に検出器上に集光させることができ
るように検出器６５ｃのライン方向に平行になるような
方位で配置される。

【０１２９】データライン８１ｃを介して、コンピュー
タ７６ｃは強度最大値または強度最小値がそれぞれにラ
イン検出器６５ｃに出現するこれらの地点を検出する。

【０１３０】可変光路長を提供するデバイス６０ｃの長
さｇおよび、エミッタ−レシーバアセンブリ１８ｃと逆
反射体１９ｃとの間の距離ｄが完全に等しければ、検出
器６５ｃ上に強度最大値が存在することになる。これは
２本のファイバ９４と９５の長さが等しい場合、その最
大値の地点は、２つのファイバ端部９６と９７に対し左
右対称に配置される。しかしながら、長さｇと距離ｄと
の間にわずかでも差があるときは、相当する強度最大値
はファイバ端部９６、９７について左右対称に配置され
たその地点から移動する。このことは、図８の地点Ｘに
よって概略的に表されている。左右対称地点からの移動
の程度は、２つのファイバ端部９６、９７の相対的な距
離ａ次第で維持され、ファイバ端部９６と９７の距離が
小さくなれば、程度が大きくなる。

【０１３１】３つの逆反射体１９ｃがエミッタ−レシー
バアセンブリ１８ｃより別々の距離ｄで配置されている
場合、互いに隣接して配置されている複数の強度最大値
がライン検出器上に存在するようになる。このことは同
時にコンピュータ６７ｃで検出可能である。したがっ
て、コンピュータ６７ｃは距離ｇを変更することなく、
またその結果可変光路長を提供するデバイス６０ｃのド
ライブを作動させずに、アセンブリ１８の反射体の複数
の距離ｄを同時に検出することができる。

【０１３２】また、図８には示されていないが、ファイ
バ端部９６と９７を装着するデバイスを備えてもよい。
そうすれば、コンピュータ６７ｃからの距離ａを、モー
タ制御によって変化させることができる。別々の距離ｄ
が互いに少々異なる場合、小さい距離ａを調整し、それ
によって距離計測の解像度を向上させる。別々の距離ｄ
が互いにかなり異なるのであれば、小さい方の距離ａの
場合に相当する強度最大値が同時に検出器上に存在しな
いため、距離ａが増加して低い解像度でそれらの距離を
同時に検出できるようになる。

【０１３３】図１より明らかなように、コンピュータ６
７および干渉計システム４１の構成要素の大部分がマシ
ンツール１の傍に配置されている。干渉計システム４１
の一部、つまりその計測ブランチのみが、マシンツール
１の上に配置され、それによって計測放射線がエミッタ
−レシーバアセンブリ１８に供給される。このため、光
伝導ファイバ５３がマシンツール１のフロアに固定的に
接続されたベース７に入射する。ここより、放射線が可
動アーム９を通りまた光導体によってエミッタ−レシー
バアセンブリ１８までも誘導される。ここで問題が生じ
る。すなわち、従来のワンモード光導体によって移動し
たアーム９にビームを誘導する場合、その光導体の移動
が複屈折性の変化を引き起こし、分極次第ではこれが光
導体の光路長の変化を再度引き起こす。そのような状況
では光導体中でもそこに誘導された光の分極条件の変化
が生じるので、レシーバからエミッタに向けて戻る方向
に光導体内を通過する際に、位相差、すなわち、分極の
２方向の間での位相差が起こり得る。それはつまり、片
方の条件の分極光と、もう一方の条件の分極光とが干渉
計システム内でのその後の放射線処理において互いの干
渉を相殺することも有り得るということである。したが
って、マシンツール１の移動部分での放射線を従来のワ
ンモード導体で誘導するのではなく、目的に合った分極
維持光導体を使用するようにする。

【０１３４】これは図１０に簡単に示されている。図１
０に破線で描かれている箱型１は、マシンツール１全体
を象徴的に表したものである。すなわち、箱型１は干渉
計装置４１の残りの構成要素との比較において同様に移
動している部分を含む。破線で描かれた箱型７は、マシ
ンツール１のベースを象徴的に表すもので、同ベースは
干渉計装置の残りの部分と比較すると静止している。放
射線は、光導体５３を介してその静止ベース７に供給さ
れる。ファイバカプラ１０１がベース７に設けられ固定
的に接続されており、光導体を介して分極維持ファイバ
１０３の一端部１０２に供給される放射線を結合する。
次に、ファイバ１０３は、移動したアーム９の一部分と
固定的に接続されたエミッタ−レシーバアセンブリの移
動したアーム９内に放射線を供給する。このアセンブリ
は、ファイバ１０３の物体側端部１０５に結合されてい
る。

【０１３５】アセンブリ１８は放射ビーム１１１を形成
する視準オプティックス１０９を含む。視準オプティッ
クス１０９の正面に、１／４波長板１１３が配置され、
オプティックス１０９を離れた後のビーム１１１がそれ
を通過する。ビーム１１１は反射体１９で反射され、１
／４波長板１１３を通過して、視準オプティックス１０
９を介して分極維持ファイバ１０３に再度結合される。
反射体１９で反射されて戻った放射線は伝導体１０３を
通過し、インターフェイス１０１でファイバ５３に結合
して干渉計システム４１の残りの構成要素のところに到
達し、さらに先に進む。

【０１３６】分極維持ファイバ１０３のファイバ端部１
０２に入る際に、ファイバ５３によって供給された非分
極光が分極の２方向に分割され、もう一方のファイバ端
部１０５に至るまで、別々の分極経路でファイバ１０３
によって送られる。ここで、一つの分極経路からもう一
方への混線は実質的に起こらない。２つの分極経路の一
つによってファイバ１０３を通って送られる放射線構成
要素は、１／４波長板１１３を二度通過するため完全な
分極回転を受けるので、ファイバ１０３を通っての帰路
で、もう一方の分極経路を通過する。逆に、入射光の第
二分極構成要素は同じ所に至る途中で第二分極構成要素
をまず通過し、後に帰路で第一分極経路を通過する。

【０１３７】光導体５３を介して供給される再分極放射
線の双方の分極構成要素はこのように一方の分極経路と
もう一方の分極経路とを順番に通過する。たとえこれら
２つの分極経路が、分極維持光導体１０３において互い
に異なる光路長を提供するとしても、全体としてみれ
ば、それらはなお、光導体１０３を通って実質的に同一
の完全な光路の双方を通過しているのである。したがっ
て、それら２つの分極構成要素間にも位相差は実質的に
存在せず、そのような位相差によって生じる前記信号の
相殺は、マシンツール１の動作部品で分極維持ファイバ
１０３を使用すれば起こらない。

【０１３８】ある状況で距離センサと接続して分極維持
ファイバを使用するという上記のコンセプトは、２つの
ファイバ端部１０２と１０５が相対的に移動している場
合、その距離センサに限定されない。別のタイプのセン
サで使用することも可能であり、その場合、光は光導体
を介してセンサヘッドに供給され、また同じく後者より
戻ってさらに評価される。これは汎用タイプのセンサで
もよく、その場合、戻った放射線が適切な媒体、表面ま
たはサンプルボリュームによってレシプロケーションに
入射し放射線特性が変化してから、同光導体を介して放
射線が戻った後で分析される。これは圧力センサ、張力
センサ、温度センサ、電界または磁界センサ、または、
化学薬品等の存在を検出するセンサであってもよい。

【０１３９】さらに、このコンセプトは、ビームを供給
および放出する手段にも適用可能である。そのような手
段では、放射線供給光導体１０３または放射線放出光導
体１０３はそれぞれ、その位置が移動するだけではな
い。その他にも、従来のワンモードファイバでは信号障
害につながるような環境的影響が存在する。たとえば、
圧力、温度、強い電界や磁界、化学薬品の影響などであ
る。分極維持ファイバ１０３はそのような環境の影響に
ついては概ね安定している。したがって、このコンセプ
トはまた、光学センサを使用する際に用いることがで
き、その場合、放射線供給・放射線放出光導体はそれぞ
れ、温度、圧力などの影響によって信号の伝達に影響を
及ぼし得る一定の雰囲気を貫通する。

【０１４０】図１１は、可変光路長または可変光遅延を
提供するデバイスの上面図である。それらはそれぞれベ
ルトスキャナ２０１の形態となっている。図１２は、ベ
ルトスキャナ２０１の一部側面図である。ベルトスキャ
ナ２０１は２つのベルトプーリ２０３と２０４を含み、
それらは直径Ｄが等しくそれぞれの回転中心２０５と２
０６が所定の距離ｅをもって互いに平行に配置されてい
る。２つのプーリ２０３と２０４の上面は共通の平面内
にあり、リングベルト２０９はその２つのディスクまた
はプーリの円周面の周囲で先導されている。リングベル
ト２０９の長さおよび２つの回転中心２０５と２０６の
距離ｅは、その円周方向でベルト２０９が機械的張力を
受けてプーリ２０３、２０４の円周面と反対向きに固定
されるように調整されている。プーリ２０３は、図１１
に示されていない１つのモータのようなモータによって
回転中心２０５周囲を、２１３として示した一方向に駆
動可能である。その結果、ベルト２０９およびもう一方
のプーリ２０４も同一方向に駆動される。

【０１４１】ベルトスキャナ２０１の他の動作範囲２１
５は、後者がプーリ２０３からプーリ２０４へと方向２
１３に沿って直線的に延びているベルトのエリアに形成
されている。この範囲内で、ベルトはプーリ２０３と２
０４の円周表面に共通の接線に沿って延びている。

【０１４２】４つの反射鏡装置２１７がベルト２０９上
に固定され、それらはそれぞれ互いに等距離をもってベ
ルト２０９の円周方向に配置されている。図１１では、
２１７‘として表記されている反射鏡装置が動作範囲２
１５に配置されている。この反射鏡装置２１７‘を除い
ては、動作範囲にそれ以上の反射鏡装置２１７は存在し
ない。

【０１４３】ベルトプーリ２０４の他に、台２１９が回
転中心２０５と２０６に対し固定された状態で配置さ
れ、これがビーム誘導デバイス２２１、さらに反射鏡装
置２２３を支持する。

【０１４４】光導体２２５は光源からビーム誘導デバイ
ス２２１に放射線を供給する。ビーム誘導デバイス２２
１は図１１、１２には示されていない視準オプティック
スを備え、それによって動作範囲２１５のベルト２０９
の方向に平行な平行光ビーム２２７を放射する。その結
果その光ビーム２２７は動作範囲２１５に配置された反
射鏡装置２１７‘表面に衝突する。反射鏡装置２１７
‘において、ビーム２２７はそれ自体の方向に対し４５
゜で配置された反射鏡２２９に衝突し、反射鏡２２９は
ビーム２２７を９０゜だけ偏向させて、反射鏡２２９に
対して９０゜の角度を持つ別の反射鏡にビーム２２７を
誘導する。２枚の反射鏡２２９および２３１は、ビーム
２２７を元のビーム方向と平行に逆反射するが一方でそ
れとは平行な方向２３３にずらす反射体２３３として作
用する。その結果、そのビームは、ビーム誘導デバイス
２２１に対し固定的に配置された反射鏡装置２２３表面
に衝突する。その方向２３３は、動作範囲２１５のベル
ト２０９の動き２１３に対し直角で、なおかつ動作範囲
２１５のベルト２０９の上面に対し平行に方位付けされ
る。

【０１４５】ビーム２３５はまず２つの反射鏡表面２３
７および２３９によって形成される反射体２４１に衝突
する。その反射体はビーム２３５を反射して反射鏡装置
２１７‘に対しずれた方向２３３にさらに戻す。ここ
で、互いに９０゜の角度で配置された２枚の反射鏡表面
をも備えたさらに別の反射体２４５によってビーム２４
７として反射鏡装置２２３に向かう方向に再度反射され
戻る。ここで、ビーム２４７は２枚の反射鏡表面で形成
されたさらに別の反射体２４９に衝突する。この反射体
は再度ビームをずらして平行に偏向させ、ビーム２５１
として反射体装置２１７’に向けて誘導する。ここで、
ビーム２５１は、３対の反射鏡で構成された逆反射体２
５３に衝突する。各対の反射鏡表面は互いに垂直なの
で、ビーム２５１を正確に内部で逆反射する。逆反射体
２５３によってそれ自体が逆反射されたビームはその後
反射体２４９、２４５、および２３１に連続的に衝突
し、その結果再度ビーム誘導デバイス２２１の視準オプ
ティックスに結合する。

【０１４６】ベルト２０９上に装着された反射鏡装置と
固定的に配置された反射鏡装置２２３との間で何度も反
射されて行き来するので、ビームはビーム誘導デバイス
２２１によって放射されまたそこへ再入射される間に光
路を伝わる。これは、配置されている２つの反射鏡装置
２１７‘と２２３との相対的な距離ｃの１０倍を超える
程度の距離に相当する。

【０１４７】その反射鏡装置２１７‘が動作範囲２１５
の最初から最後まで動く場合は、そのビームの光路長
は、ビーム誘導デバイス２２１からの射出または入射の
間に、その動作範囲２１５の１０倍の長さに相当する値
だけ変化する。

【０１４８】最大リフト、すなわち、ベルトスキャナ２
０１の光路長の最大変化は、したがって、２本の軸２０
５および２０６間の距離ｅの１０倍に相当する値を有す
る。

【０１４９】反射鏡装置２１７‘が動作範囲２１５に配
置されるのであれば、ベルト２０９が方向２１３に動く
際に次に動作範囲２１５に到達する反射鏡装置２１７
“は、先行する反射鏡装置２１７’がちょうど動作範囲
を離れたときに動作範囲に正確に配置される距離を持っ
ている。そのような状況が、破線で図１１に示されてい
る。図１１では反射鏡装置２１７‘はちょうど動作範囲
２１５を離れたところで参照番号２５７をもって示さ
れ、反射鏡装置２１７”は、動作範囲２１５に入った直
後に参照番号２５８をもって示されている。

【０１５０】反射鏡装置２１７‘を方向２１３に移動さ
せると、反射鏡装置２１７’は動作範囲２１５を離れた
後でプーリ２０４周囲の円路に沿って動く。これはつま
り、所定の時間内は、反射鏡装置２１７‘は動作範囲２
１５を離れた後も、ビーム２２７に幾何学的な陰を落し
続けるので、光学スキャナ２０１でのビーム誘導が遮ら
れる。この間、光学スキャナ２０１は光路長を提供する
ことができない。これは、デバイス２０１の装荷率が１
未満になる原因であるむだ時間である。このむだ時間
は、しかしながら、遅延した光学信号を評価する電子デ
バイスを後退させたり、またはその他のスイッチング操
作を実施するのに利用可能である。

【０１５１】反射鏡装置２１７‘がその後ディスク２０
４の周辺から十分離れるや否や、反射鏡装置２１７’は
ビーム２２７を再度放出し、その結果そのビームは、反
射鏡装置２１７‘について既に述べたように、反射鏡装
置２１７‘の後を追っている反射鏡装置２１７“に衝突
して正確に反射されて戻る。

【０１５２】陰に起因するむだ時間によって得られる完
全な偏向が利用可能になるよう、換言すれば、最大可変
光路長を利用できるようにするために、ベルト２０９の
円周方向に連続している反射鏡装置２１７間の距離を、
得られる偏向より幾分大き目になるよう調整する。図１
１および１２に記されるベルトスキャナ２０１の場合、
これは、ベルトプーリ２０３と２０４の直径Ｄが１６５
ｍｍになるよう選択し、ディスク直径に対する軸距離ｅ
の比率ｅ／Ｄが１．３４になるよう選択することで実行
される。

【０１５３】本実施態様のベルト２０９は、アンバー鋼
のスチールバンド、つまり、熱膨張率が小さい鋼であ
る。さらに、スキャナ２０１では、２１０として示す少
なくとも１つの誘導デバイスがさらに設けられており、
このデバイスはベルトを少なくともプーリ２０３と２０
４の軸方向に誘導し、それによってベルトがプーリ２０
３と２０４周囲に安定した位置で動く。そのドライブ
は、ベルトプーリ２０３を、ベルトが１秒につき１０メ
ートルの速度で円周方向に動くような速度で駆動する。

【０１５４】図１３および１４では、可変光路長を提供
するデバイスの変更例が示されており、それは螺旋状ス
キャナ３０１として示されている。

【０１５５】螺旋状スキャナ３０１は光ビーム３０３を
供給される。光ビーム３０３は最初に第一分極ビームス
プリッタ３０５を通過しその後第二分極ビームスプリッ
タ３０７を通過する。これらビームスプリッタはそれぞ
れ一直線上にある。１／４波長板３０９を通過した後、
ビームはそれら２つのビームスプリッタに対し固定的に
配置された反射鏡３１１に衝突し、そこでその反射鏡３
１１がビームを約９０゜で偏向させることによって、ビ
ームは回転中心３１３に平行に進む。反射鏡３１１での
反射後、ビームは視準レンズ３１５を通過する。この視
準レンズは、回転中心３１３上、図１３では上方にビー
ムが延びていくようにビームを形成する。

【０１５６】螺旋状スキャナ３０１はさらにアセンブリ
３１６を含む。これは相対的に固定された空間的関係を
有する以下の構成要素からなる。すなわち、偏向反射鏡
３１７、平板反射鏡３１９および円柱レンズ３２１であ
る。アセンブリ３１６は軸３１３周囲で回転可能に配置
され、図１３や１４には示されていないドライブによっ
て回転するよう形成される。

【０１５７】螺旋状スキャナ３０１はさらに螺旋状反射
鏡３２３を含む。その反射鏡表面は、回転中心３１３周
囲を螺旋状に延びている。

【０１５８】回転アセンブリ３１６の偏向反射鏡３１７
は回転中心３１３上に配置されるので、視準レンズ３１
５を離れるビームを螺旋状反射鏡３２３の反射面上に向
けて９０゜偏向することができる。ここで、そのビーム
は偏向反射鏡３１７で偏向され螺旋状反射鏡３２３に衝
突する間に円柱レンズ３２１を通過する。螺旋状反射鏡
３２３に衝突した後、ビームは反射されて回転アセンブ
リ３１６の平板反射鏡３１９に向かう。平板反射鏡３１
９は衝突するビームに対し常に直角となるよう配列され
ているので、それ自体がビームを螺旋状反射鏡３２３に
送り返す。後者より、ビームが今度は、再び反射され円
柱レンズ３２１を通過後に偏向反射鏡３１７に戻る。偏
向反射鏡は回転中心３１３上のビームを、下方に延びる
よう方向付ける。戻るビームはその後、視準レンズ３１
５を貫通し、反射鏡３１１によって偏向され、１／４波
長板３０９を通過し、分極ビームスプリッタ３０７によ
って９０゜偏向されてから、さらに別の９０゜偏向反射
鏡３２５に衝突し、ビーム形成アセンブリ３２７を貫通
し、さらに別の９０゜偏向反射鏡３２９によって分極ビ
ームスプリッタ３０５に供給される。分極ビームスプリ
ッタ３０５は戻るビームを配列させ、そのビームが入射
ビーム３０３と実質的に共直線的に延びるようにする。

【０１５９】アセンブリ３１６の回転位置によっては、
螺旋状スキャナ３０１は異なる光路長を提供する。これ
を再度図１４で説明する。図１４には、回転アセンブリ
の回転の２つの位置が示されており、平板反射鏡３１０
が、回転の一方の位置では３１９‘、回転のもう一方の
位置では３１９“として示されている。

【０１６０】螺旋状反射鏡３２３の形状は対数螺旋とな
るよう選択されているので、円周角ψによっては、回転
中心３１３から反射鏡表面までの距離は以下の等式を満
たす。ここで、ｒ０は反射鏡表面３２３と軸３１３との
間で得られる最小距離である。

【０１６１】ｒ（ψ）＝ｒ０ ｅｘｐ （ψ ｃｏｔ Ψ） ここで、コタンジェントΨが一定なので、角度Ψも一定
である。角度Ψは図１３に示されており、螺旋状反射鏡
３２３に衝突するビームとその反射鏡３２３の螺旋での
接線３３５との間の角度を指す。

【０１６２】角度Ψが回転中心３１３周囲のアセンブリ
３１６の回転位置とは無関係であるため、角度が同じで
あればビームは常に螺旋状反射鏡３２３の表面に衝突
し、その結果常に同じ角度で偏向される。

【０１６３】螺旋状反射鏡３２３に衝突するビームとそ
こで反射され戻るビームとの間の角度はθＲとされ、こ
れも回転位置とは無関係である。これはつまり、螺旋状
反射鏡３２３で反射され戻るビームは平面反射鏡３１９
に衝突するが、この平面反射鏡３１９もまた、角度が同
じく９０゜であれば通常、回転位置とは無関係であるこ
とを意味する。なぜなら、平板反射鏡３１９は、衝突す
るビームがそれ自体で反射されるように配列されている
からである。反射鏡の形状として螺旋状を選択すること
によって、スキャナ３０１に入射するビームが実質的に
それ自体が逆反射されることが確実になる。

【０１６４】螺旋状反射鏡３２３に衝突するビームがそ
のビーム方向とは反対に所定の広がりを持ち、螺旋状反
射鏡３２３の表面がこのビーム方向に直角になるように
方位付けられているのではないため、ビームは螺旋状ス
キャナ３０１に入ったり出たりを繰り返し、光路長は全
体的なビームの断面を通して正確に一定ではない。これ
もまた、そこから生じる成果を制限する目的でビーム形
成アセンブリ３２７を設ける理由である。ビーム形成ア
センブリ３２７は拡散レンズ３３９、窓板３４１、およ
び集束レンズ３４３を含む。

【０１６５】回転アセンブリ３１６は動的に釣り合いが
取れているので、回転速度が高く光路長に急激な変化が
あっても滑らかかつ正確に走行する。

【０１６６】可変光路長を提供するための前記デバイス
２０１および３０１は、可変光路長または調整可能な光
学遅延がそれぞれ提供され得るあらゆる用途で使用でき
る。特に、干渉計デバイスおよびさらに好ましくは白色
光干渉計での使用が可能である。好ましくは、上記図１
〜図１０関連で説明したように、デバイス２０１および
３０１は、２つの物体の位置および／または方位を検出
するシステムにも用いられる。

【０１６７】図１５に、図１に示されるマシンツールの
代替案を示す。ここで、自動車４０３の製造用のアセン
ブリライン４０１を概略的に示す。その構造や機能が互
いに相当する構成要素には、図１〜図１０のものと同じ
参照番号で示されているが、追加の文字が付いている。
わかりやすいように、あらかじめその全体像について述
べる。

【０１６８】この場合に加工される加工品は自動車４０
３であり、これは、トラック４０５も含む加工品台３ｄ
上をアセンブリライン４０１に沿って動く。その加工品
を加工する目的で、４つのマシンツール１ｄが設けられ
る。これらはそれぞれのツール１６ｄを用いて加工品４
０３に加工を施す。ツール１６ｄはそれぞれのマシンツ
ール１ｄの分だけ比較的大きく移動している。ツール１
６ｄはそれぞれ３つのエミッタ−レシーバアセンブリを
備えているが、それらは図１５には示されていない。そ
れらは、加工品台３ｄに対するツール１６ｄの方位のみ
ならず位置の測定に役立つ。それに付随する計測システ
ムは同様に、支持体２１ｄを介して加工品台３ｄに固定
的に接続された複数の板２０ｄを含む。板２０ｄはそれ
ぞれ３つの逆反射体１９ｄを抱える。それらの逆反射体
は、図１に示すように、ビームを反射してツール１６ｄ
上に装着されたエミッタ−レシーバアセンブリに戻す。
しかしながら、そのエミッタ−レシーバアセンブリは逆
反射体グループ２０ｄを１つだけ持つ各ツール１６ｄで
共動するのみならず、これに関しては、台２１ｄ上の所
定の位置に装着されたそのような複数の逆反射体のグル
ープの中から選ぶこともできる。接近可能な動作ボリュ
ームでのツール１６ｄの現在の位置によっては、加工品
台３ｄに対するツール１６ｄの一層正確な位置および方
位が得られることが判明するかもしれず、その場合は特
定の反射体グループ２０ｄがその距離判定用として選択
され、その反射体グループはツール１６ｄに対し配置さ
れるのが望ましい。

【０１６９】複数の反射体アセンブリ２０ｄがマシンツ
ール１ｄ周囲に配置されているので、各エミッタ−レシ
ーバアセンブリの視野に常に反射体アセンブリ２０ｄが
存在し、その結果対応するツール１６ｄについての距離
が十分な精度で測定可能である。

【０１７０】先の実施態様では、逆反射体に向かって角
度範囲に放射線を放射し、その逆反射体から反射されて
戻った放射線を受光する２つの機能を満足させるための
エミッタ−レシーバアセンブリが記載されていた。しか
しながら、それぞれの機能のために別個の構成要素を設
けることも可能である。たとえば、図３に示す実施態様
を一部変更して、板３１の中心にエミッタを１つだけ設
け、また参照番号１８、１８‘、１８“が付いた構成要
素を放射線のレシーバとすることができる。その後で構
成要素１８、１８‘、１８“と逆反射体１９、１９‘、
１９“との間の９つの距離を測定することさえ可能であ
る。

【０１７１】しかしながら、それとは反対に、図３で１
８、１８‘、１８“が付いた構成要素がそれぞれ互いに
固定された距離で配置されたエミッタであり、９つの所
望の距離を測定する目的で板３１の中心部にレシーバが
１つだけ設けられていてもよい。

【０１７２】図１１および１２に示す実施態様では、旋
回ベルト２０９として鋼バンドが用いられている。しか
しながら、旋回ベルト用としてそれ以外の材料を選択し
てもよい。他の材料の例としては、プラスチック類、繊
維補強プラスチック類、ゴムなどがある。

【０１７３】１つまたは複数のガイドを少なくとも部分
的にベルト周囲に巻き付けることにより、図１１および
１２に示されている実施態様で、上記のように、実際に
ベルトプーリに対しベルトを誘導する。しかしながら、
そのベルト断面形状がプーリの周辺表面の窪みや突起に
一致するような突起や窪み等を持っていれば、それによ
ってベルトとプーリが勘合し、ベルトを直接プーリの周
辺面で誘導することができる。この一例がリブ断面形状
を持ったＶ−リブ型ベルトとして設計されたベルトであ
ってもよく、その一例がドイツ工業規格(Deutsche Indu
strie Norm/DIN7867)に記載されている。

【０１７４】先に、２つの物体の相対的な位置および／
または方位を測定するためのシステムおよび方法をそれ
ぞれマシンツールでの用途で述べた。ここで、それら２
つの物体とは、ツールおよびツール台であり、反射体が
ツール台上に装着される。しかしながら、反射体をツー
ルの側に、エミッタまたはレシーバをそれぞれツール台
側に装着することもできる。さらにそれ以外にも、距離
または方位をそれぞれ測定する必要のある対となった物
体について、そのシステムまたは方法をそれぞれ使用す
ることができる。このコンテクストでは、特に、加工品
の表面を走査するための座標計測デバイスが考慮されて
いる。ここで、加工品は、マシンツールの場合と同様
に、加工品台上に配置されてもよい。加工品の表面を走
査するための走査チップを備えた走査ヘッドを、マシン
ツールのツールと類似した機械的手段によって支持する
こともできる。その場合、その走査ヘッドの位置を、加
工品表面に沿ってモータを用いるかまたはユーザが手作
業によって移動させる。しかしながら、走査ヘッドをユ
ーザの手だけで支持し、ユーザが表面に沿って加工品を
自由に動かせるようにもできる。そうすると、エミッタ
およびレシーバが走査ヘッドに配置され、一方、逆反射
体は加工品台に配置される。あるいは、逆反射体が走査
ヘッドに配置されるのであれば、エミッタとレシーバは
加工品台に配置される。

【図面の簡単な説明】

【図１】２つの物体の相対的な位置を測定するためのシ
ステムの実施態様が組み込まれた、本発明によるマシン
ツールの実施態様。

【図２】２つの物体の相対的な位置を測定するための図
１のシステムの詳細図。

【図３】２つの物体の相対的な位置を測定するシステム
を改良したものの詳細図であり、このシステムにより２
つの物体の相対的な方位をも測定できる。

【図４】位置および方位を測定する図３のシステム全体
の概略図。

【図５】図２および図３の逆反射体の部分図。

【図６】図３のシステムで使用可能な干渉計装置の構造
を示す概略図。

【図７】図６の干渉計装置の別の例。

【図８】図６の干渉計装置のさらに別の例。

【図９】図４、図６、図７または図８の干渉計装置で生
じる放射線強度過程を示すグラフ。

【図１０】図４、図６、図７または図８の干渉計装置に
適用可能な光誘導装置の実施態様。

【図１１】可変光路長を提供するデバイスの一実施態様
の上面図。

【図１２】図１１のデバイスの部分側面図。

【図１３】可変光路長を提供するデバイスの別の実施態
様を示す概略斜視図。

【図１４】図１３に示すデバイスの補足的概略図。

【図１５】図１の装置に複数のマシンツールを設けた変
更例。

【図１６】２つの物体の相対的な位置または方位を測定
する方法の実施態様を説明するためのフローチャート。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フランク ヘーラー ドイツ、デー−73434 アーレン、ミラン ヴェーク 25 (72)発明者 ユルゲン ヴェルナー ドイツ、デー−73433 アーレン、フィリ ップ−ファンク−シュトラーセ 10 (72)発明者 エドワード ガンブレル ドイツ、デー−73430 アーレン、ラーツ ホテル (72)発明者 ミヒャエル シュピーヴェック ドイツ、デー−73431 アーレン、ヘーゲ ルシュトラーセ 146 Ｆターム(参考） 2F064 AA01 AA06 BB03 CC09 DD09 EE01 FF01 FF07 GG02 GG06 GG12 GG15 GG24 GG32 GG38 GG45 GG52 GG59 GG68 HH07 2F065 AA01 AA04 AA06 AA20 AA31 BB25 CC21 DD06 DD19 FF13 FF23 FF52 FF61 FF67 GG04 GG06 GG07 GG13 GG24 HH04 JJ01 JJ02 JJ05 JJ15 JJ25 LL00 LL02 LL08 LL12 LL16 LL19 LL30 LL31 LL36 LL37 LL53 LL61 MM03 MM15 PP04 PP15 PP25 QQ25 QQ29 RR09 5J084 AA04 AA05 AA10 AB17 AC07 AD08 BA03 BA04 BA05 BA11 BA38 BA39 BA50 BA51 BA56 BA58 BB07 BB15 BB16 BB19 BB24 BB28 BB30 BB31 BB34 BB35 BB36 CA30 CA31 CA69 DA01 DA02 DA04 DA08 EA05 EA07 EA08 EA23 (54)【発明の名称】 ２つの物体の相対的な位置および／または方位を測定するシステムおよび方法、ならびにそのよ うなシステムおよび方法で使用されるビーム誘導装置、干渉計装置および光路長を変更するデバ イス

Claims (40)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つの物体（１６、３）の相対的な位置
   （ｘ、ｙ、ｚ）を測定するシステムであり、 可干渉性放射線源（４３）と、 前記２つの物体（１６、３）の位置に依存する光路長を
   持つ計測ビームのための計測ブランチ（４９）を備えた
   ビームガイドと、 前記計測ブランチ（４９）を通過した後の放射線を少な
   くとも含む放射線の干渉重畳の強度を計測する放射線強
   度センサ（６５）と、 前記放射線強度センサ（６５）からの計測信号に応答す
   ることによって、前記計測ブランチ（４９）の光路長を
   検出し、その光路長から前記２つの物体（１６、３）の
   相対的な位置（ｘ、ｙ、ｚ）を測定するコンピュータ
   （６７）とを備え、前記計測ブランチ（４９）が、 前記計測ブランチ（４９）に供給された放射線を前記２
   つの物体（１６、３）間の空間に放射するために２つの
   物体の一方（１６）に固定的に装着可能な少なくとも１
   つのエミッタ（１８）と、 前記２つの物体のもう一方（３）に装着可能な状態で相
   対的に固定された距離で配置される少なくとも３つの逆
   反射体（１９）と、 前記逆反射体（１９）で反射され戻った放射線を受け取
   りその受け取った放射線を放射線強度センサ（６５）に
   供給するために前記２つの物体の一方（３）に装着可能
   な少なくとも１つのレシーバ（１８）とを有し、 前記エミッタ（１８）が、前記少なくとも３つの逆反射
   体（１９）が含まれる角度範囲（‘）に前記放射線を放
   射するシステム。
2. 【請求項２】 前記エミッタおよび前記レシーバを組み
   合わせて共通のアセンブリ（１８）を構成する請求項１
   に記載のシステム。
3. 【請求項３】 少なくとも３つのエミッタ−レシーバア
   センブリ（１８）が前記第一の物体上に設けられている
   請求項２に記載のシステム。
4. 【請求項４】 前記エミッタおよび前記レシーバが２つ
   のアセンブリとして互いに別個に形成され相対的に固定
   された距離をもって前記第一の物体（３）上に装着され
   る請求項１に記載のシステム。
5. 【請求項５】 少なくとも３つのエミッタアセンブリと
   １つのレシーバアセンブリが前記第一の物体（３）上に
   設けられている請求項４に記載のシステム。
6. 【請求項６】 １つのエミッタアセンブリと少なくとも
   ３つのレシーバアセンブリが前記第一の物体（３）上に
   設けられている請求項４に記載のシステム。
7. 【請求項７】 前記コンピュータ（６７）が、前記２つ
   の物体の相対的な方位（α、β、γ）を測定するために
   さらに設けられている請求項３、５および６のいずれか
   に記載のシステム。
8. 【請求項８】 エミッタの選択可能なサブセットに放射
   線を供給するための切り替えスイッチ（５５）が設けら
   れている請求項３または５に記載のシステム。
9. 【請求項９】 各エミッタに供給される前記放射線が選
   択的に遮断されるように、放射線遮断器がエミッタの各
   サブセットに割り当てられる請求項３または５に記載の
   システム。
10. 【請求項１０】 各レシーバから前記放射線強度センサ
    （６５）に供給される前記放射線が選択的に遮断される
    ように、１つの放射線遮断器（８１）がレシーバの各サ
    ブセットに割り当てられる請求項６に記載のシステム。
11. 【請求項１１】 前記各逆反射体（１９）で反射され戻
    る放射線を選択的に遮断するように、１つの放射線遮断
    器（２８）が前記逆反射体（１９）の各サブセットに割
    り当てられる請求項１〜１０のいずれかに記載のシステ
    ム。
12. 【請求項１２】 前記基準ブランチ（５１）に供給され
    る基準ビームおよび前記計測ブランチ（４９）に供給さ
    れる計測ビームにおいて前記放射源（４３）によって放
    射される放射線を分割するビームスプリッタ（４７）を
    さらに設け、前記干渉重畳は、前記基準ブランチ（５
    １）を通過した後の放射線をさらに含む請求項１〜１１
    のいずれかに記載のシステム。
13. 【請求項１３】 前記基準ブランチ（５１）が、前記基
    準ビームの可変光路長（６０）を提供するデバイスを含
    む請求項１２に記載のシステム。
14. 【請求項１４】 前記計測ビームを第一部分ビームと第
    二部分ビームとに分割するビームスプリッタ（４７ａ）
    と、前記第二部分ビームのための可変光路長を提供する
    デバイス（６０ａ）と、前記第一および第二部分ビーム
    を重畳するデバイス（７１）とが前記放射源（４３ａ）
    と前記エミッタとの間に設けられ、それによってこれら
    を一緒に前記エミッタ（１８ａ）に供給する請求項１〜
    １１のいずれかに記載のシステム。
15. 【請求項１５】 前記第一の物体（１６）が前記放射線
    源（４３）に対して移動可能であり、前記放射源（４
    ３）から前記エミッタ（１８、１０９）へ、および／ま
    たは前記レシーバ（１８、１０９）から前記放射線強度
    センサ（６５）へ放射線を供給するために分極維持ファ
    イバ（１０３）が設けられている請求項１〜１４のいず
    れかに記載のシステム。
16. 【請求項１６】 １／４波長板（１１３）がエミッタ
    （１０９）とレシーバ（１０９）との間のビーム路に設
    けられている請求項１５に記載のシステム。
17. 【請求項１７】 ２つの物体(１６、３)間の相対的な位
    置および方位を測定する方法であって、前記２つの物体
    は相対的に移動可能で、第一および第二の物体の上に３
    地点がそれぞれ所定の距離でかつ一直線上とならないよ
    うに固定されており、 前記第一の物体の地点と前記第二の物体の地点との間の
    各距離を検出し、第一および第二の物体の異なる地点間
    の各距離を検出するという方法で、少なくとも９つの距
    離（ｄ１、…ｄ９）を検出し、 前記２つの物体の相対的な位置（ｘ、ｙ、ｚ）および方
    位（α、β、γ）を少なくとも前記９つの距離（ｄ１、
    …ｄ９）に基づいて計算し、その計算が非反復的に実施
    されることを特徴とする方法。
18. 【請求項１８】 まず少なくとも１つの位置／方位独立
    データ構造（Ａ）を前記第一の物体において固定された
    所定の距離および前記第二物体において固定された所定
    の距離から計算し、 次にその２つの物体の相対的な位置（ｘ、ｙ、ｚ）およ
    び方位（α、β、γ）を数回計算し、その都度、 まず位置／方位に基づく第一データ構造（Ｌ）をその検
    出された距離から計算し、 次にその２つの物体の相対的な位置（ｘ、ｙ、ｚ）およ
    び方位（α、β、γ）を、少なくとも１つの位置／方位
    独立データ構造（Ａ）および第一データ構造（Ｌ）から
    計算する請求項１７に記載の方法。
19. 【請求項１９】 計算機（６７）による前記位置／方位
    独立データ構造（Ａ）の計算が前記第一データ構造
    （Ｌ）の計算よりも算出時間を要する請求項１８に記載
    の方法。
20. 【請求項２０】 前記位置／方位独立データ構造の算出
    が、第二および第三のデータ構造の算出を含み、前記第
    一および前記第二データ構造はそれぞれベクトルとして
    表現され、前記三のデータ構造がマトリクスとして表現
    され、また前記位置および方位の算出が、その２つのベ
    クトルの加法に相当する操作および前記マトリクスによ
    る前記加法の結果の乗法に相当するさらなる操作を含む
    請求項１８または１９に記載の方法。
21. 【請求項２１】 請求項１７〜２０のいずれかの方法に
    したがって、そのコンピュータ（６７）がその２つの物
    体（３、１６）の相対的な位置および方位を測定する請
    求項７に記載のシステム。
22. 【請求項２２】 １つの物体側に第一端部（１０５）、
    前記第一端部の反対側に第二端部を有し、前記第二端部
    （１０２）から前記第一端部（１０５）まで光を伝送
    し、そこで光を物体（１９）に向けて放射する目的で備
    えられ、また同様に前記第一端部（１０５）で前記物体
    （１９）から反射されて戻った光を受光してそれを前記
    第二端部（１０２）に送る光誘導装置（１０３）を備
    え、前記第一端部（１０５）は前記第二端部（１０２）
    に対し移動可能であり、 前記光誘導装置の、前記第二端部に対し移動可能な少な
    くとも一部が分極維持光導体（１０３）を含み、第一端
    部で放射され第一端部で受光されるまでの光に対して１
    ／２波長板の効果がある位相板装置（１０３）がさらに
    設けられるビーム誘導装置。
23. 【請求項２３】 １／４波長板（１１３）が前記第一端
    部（１０５）の正面に配置されている請求項２２に記載
    のビーム誘導装置。
24. 【請求項２４】 前記第二端部（１０２）に入射する光
    が非分極光である請求項２２または２３に記載のビーム
    誘導装置。
25. 【請求項２５】 光路長が設けられ相対的に移動可能な
    少なくとも２つの構成要素を備えた干渉計ブランチを持
    ち、その放射線が前記２つの構成要素間を請求項２１〜
    ２３のいずれかに記載のビーム誘導装置により伝送され
    る干渉計装置。
26. 【請求項２６】 その干渉計装置が白色光干渉計装置で
    ある請求項２５に記載の干渉計。
27. 【請求項２７】 請求項２２〜２４のいずれかに記載の
    ビーム誘導装置をさらに備えた請求項１〜１６のいずれ
    かに記載のシステム。
28. 【請求項２８】 光ビームの可変光路長を提供するデバ
    イスであり、 互いに所定の距離を持って配置されている少なくとも２
    つのローラ(２０３、２０４)によって引っ張られ、前記
    ２つのローラ（２０３、２０４）の共通の接線に沿って
    動作範囲において本質的に直線状に延伸しているエンド
    レスベルト（２０９）と、 円周方向（２１３）に前記エンドレスベルト（２０９）
    を駆動するドライブと、 前記エンドレスベルト（２０９）上に固定的に装着され
    前記ベルト（２０９）と共に前記ローラ（２０３、２０
    ４）の周りを走行する少なくとも１つの第一反射鏡装置
    （２１７）と、 動作範囲（２１５）に配置されたときに、動作範囲にお
    ける前記エンドレスベルト（２０９）の延伸方向に対し
    実質的に平行な方向であってかつ前記第一反射鏡装置
    （２１７）へ向かう方向にその光ビームを向けるビーム
    誘導デバイス（２２１）とを備えたデバイスであって、 前記ビーム誘導デバイス（２２１）に向けられた光が再
    度入射するように前記第一反射鏡装置（２１７）がその
    光を反射するデバイスであり、 前記光ビーム誘導デバイス（２２１）に対し固定的に配
    置された第二反射鏡装置（２２３）が設けられ、 その光ビームが第一および第二反射鏡装置（２１７、２
    ２３）間で互いに反射されて行き来し、少なくとも一度
    はビーム誘導デバイス（２２１）から射出してまた入射
    するように第一および前記第二反射鏡装置（２１７、２
    ２３）が配置されていることを特徴とするデバイス。
29. 【請求項２９】 前記第一反射鏡装置（２１７）が少な
    くとも２つの反射体（２３１、２４５、２５３）を持
    ち、それらが前記接線に垂直な方向に互いに一定の距離
    をもってずらされており、 前記第二反射鏡装置（２２３）が、前記接線に垂直な方
    向（２２３）に所定の距離をもってずらした少なくとも
    １つの反射体（２４１、２４９）を備えた請求項２８に
    記載のデバイス。
30. 【請求項３０】 前記第一反射鏡装置（２１７）の反射
    体が、ビーム誘導デバイス（２２１）から射出され再度
    入射するまでの光ビームの光路長の半分のエリアに配置
    された逆反射体（２５３）である請求項２９に記載のデ
    バイス。
31. 【請求項３１】 前記逆反射体（２５３）が、３対の平
    板反射鏡を含み、前記３対の反射鏡はそれぞれ互いに垂
    直に配置されている請求項３０に記載のデバイス。
32. 【請求項３２】 前記第一および／または前記第二反射
    鏡装置（２１７、２２３）の前記反射体（２３１、２４
    ５、２４１、２４９）が２つの平板反射鏡（２２９、２
    ３１、２３７、２３９）を持つ少なくとも１つの反射体
    を備え、それらの平板反射鏡が互いに実質的に垂直関係
    にあり前記接線に対し実質的に４５゜の角度である請求
    項２９〜３１のいずれかに記載のデバイス。
33. 【請求項３３】 前記ベルト(２０９)上に少なくとも３
    つの第一反射鏡装置（２１７）が、前記ベルト(２０９)
    の円周方向に互いに所定の距離をもって設置され、円周
    方向（２１３）に互いに隣接した反射鏡装置（２１
    ７‘、２１７“）間の距離が、０．９・ｅ〜１．２・ｅ
    の長さ範囲から選択され、好ましくは１．１・ｅであ
    り、この場合ｅとは前記２つのローラ（２０３、２０
    ４）の互いの軸方向距離である請求項２８〜３２のいず
    れか、または請求項２８の前提部分に記載のデバイス。
34. 【請求項３４】 ４つの第一反射鏡装置（２１７）が前
    記ベルト（２０９）上に設置され、前記ベルト（２０
    ９）が２つのローラ（２０３、２０４）によって引っ張
    られ、それらの間の距離ｅの値がｅ＝ａ−Ｄであり、こ
    こでＤは２つのローラ（２０３、２０４）の直径で１．
    ３〜１．４の範囲内の数値である請求項３３に記載のデ
    バイス。
35. 【請求項３５】 前記ベルトが金属バンド（２０９）を
    備える請求項２８〜３４のいずれかに記載のデバイス。
36. 【請求項３６】 光ビームについて可変光路長を提供す
    るデバイスであり、 軸（３１３）周囲を少なくとも１つの円周角エリアに延
    伸している第一反射鏡面を持ち、円周角（ψ）の増加に
    したがって円周角エリアの前記第一反射鏡面の前記軸
    （３１３）からの距離（ｒ）が螺旋状に増加する第一反
    射鏡（３２３）と、 前記軸（３１３）に対し前記第一反射鏡面（３２３）内
    で放射状に配置された中心エリアを通るよう光ビームを
    誘導するビーム誘導デバイス（３１７）を備え、 前記第一反射鏡（３２３）および前記ビーム誘導デバイ
    ス（３１７）は前記軸（３１３）周囲を相対的に回転可
    能であり、ビーム誘導デバイス（３１７）は前記第一反
    射鏡（３２３）と相対的に配置および配向され、その結
    果前記ビーム誘導デバイス（３１７）から放射される前
    記光ビームが前記第一反射鏡に衝突し少なくとも１度は
    前記第一反射鏡（３２３）で反射した後に前記ビーム誘
    導デバイス（３１７）に再度入射するデバイスであり、 中心エリアで第二反射鏡（３１９）が前記ビーム誘導デ
    バイス（３１７）に対し固定的に回転可能な状態で位置
    しており、その結果前記第一反射鏡（３２３）での反射
    後に前記光ビームが前記第二反射鏡（３１９）に衝突し
    前記第二反射鏡（３１９）で反射されて前記第一反射鏡
    （３２３）に戻るデバイス。
37. 【請求項３７】 前記第二反射鏡（３１９）が平板第二
    反射鏡面を備え、前記第一反射鏡面（３２３）が対数螺
    旋形状を有する請求項３６に記載のデバイス。
38. 【請求項３８】 請求項２７〜３６に記載の光ビーム光
    路長を変化させる装置をさらに備えた請求項１〜１６の
    いずれかに記載のシステム。
39. 【請求項３９】 加工品台に対し空間的に移動可能な走
    査ヘッドを持つ座標計測デバイスであり、前記計測ヘッ
    ドは前記加工品台に装着可能な加工品を走査するために
    設けられ、先行請求項のいずれかにしたがって２つの物
    体の相対的な位置を測定するシステムが備えられてお
    り、それによって前記加工品台に対する前記計測ヘッド
    の位置を測定し、前記逆反射体は前記加工品台に固定的
    に接続され、前記エミッタおよび前記レシーバは前記走
    査ヘッドに固定的に接続されるかまたは前記逆反射体は
    前記走査ヘッドに固定的に接続されまた前記エミッタと
    前記レシーバとは前記加工品台に固定的に接続される座
    標計測デバイス。
40. 【請求項４０】 加工品台（３）および前記加工品台
    （３）に対し空間的に移動可能であって加工品（５）を
    加工して前記加工品台（３）に装着するツール（１６）
    を持つマシンツールであり、２つの物体の相対的な位置
    （ｘ、ｙ、ｚ）を測定するシステムが先行請求項のいず
    れかにしたがって設けられ、その結果、前記加工品台
    （３）に対する前記ツール（１６）の位置が測定され、
    前記逆反射体（１９）が前記加工品台（３）に固定的に
    接続され前記エミッタ（１８）および前記レシーバ（１
    ８）が前記ツール（１６）と固定的に接続されるかまた
    は前記逆反射体が前記ツール(１６)と前記エミッタ（１
    ８）に固定的に接続され前記レシーバ（１８）が前記加
    工品台（３）に固定的に接続されたマシンツール。