JP2015507744A - ジェスチャを使用しレーザトラッカを制御する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

レーザトラッカの動作を制御するためのコマンドをユーザからレーザトラッカへと機械的に送る方法であって、第１角度エンコーダを有するレーザトラッカを準備するステップと、複数通りあるコマンドそれぞれと複数通りあるトラッカ構造体（の一部の）回動パターンそれぞれとの間の対応関係ルールを準備するステップと、ユーザが複数通りあるコマンドのなかから第１コマンドを選定するステップと、を有する。本方法は、更に、複数通りある回動パターンのうち第１コマンドに対応する第１回動パターンに従い且つ第１時点と第２時点の間でユーザがレーザトラッカ構造体の一部を回動させるステップと、第１時点と第２時点の間で第１角度エンコーダから第１角度計測値群を取得するステップと、を有する。本方法は、更に、対応関係ルールに従い第１角度計測値を処理した結果に少なくとも部分的に基づき第１コマンドを判別するステップと、第１コマンドをレーザトラッカで実行するステップと、を有する。

Description

本願は、２０１１年４月２０日付米国特許出願第１３／０９０８８９号に基づく優先権主張を伴う出願である。その米国特許出願第１３／０９０８８９号は、更に、２０１０年４月２１日付米国暫定特許出願第６１／３２６２９４号に基づく優先権主張を伴う出願である。この参照を以て、両出願の内容を本願に繰り入れることとする。

本発明は座標計測装置に関する。

座標計測装置としては、注目点に再帰反射ターゲットを配置しそこにレーザビームを送ることでその点の三次元座標を計測する装置がある。この種の装置では、例えばそのターゲットまでの距離及びそのターゲットに対する二通りの角度を計測することで注目点の座標を導出する。距離の計測には絶対距離計（ＡＤＭ）、干渉計等の距離計測装置を使用する。角度の計測には角度エンコーダ等の角度計測装置を使用する。注目点にレーザビームを差し向ける手段としては、装置内にジンバル式ビームステアリング機構を設ける。こうした装置の例としてはレーザトラッカがある。レーザトラッカのシステム構成については、例えば特許文献１（発明者：Ｂｒｏｗｎ ｅｔ ａｌ．，この参照を以て本願に繰り入れる）及び特許文献２（発明者：Ｌａｕ ｅｔ ａｌ．）に記載がある。

レーザトラッカに類する座標計測装置としてはトータルステーションがある。トータルステーションは探査分野でよく用いられる装置であり、散乱反射ターゲットや再帰反射ターゲットの座標計測に使用される。以下、トータルステーションを包含する広い意味で「レーザトラッカ」の語を使用することにする。

通常、レーザトラッカに発するレーザビームの輻射先は再帰反射ターゲット、例えば金属球にキューブコーナリフレクタを組み込んだ構成の球体実装再帰反射器（ＳＭＲ）である。これは、相直交する３枚のミラーで構成されるキューブコーナリフレクタを、その頂点即ちミラー同士の交点が中心に来るよう金属球内に配置したものである。計測の際には、例えば、ＳＭＲの球面を供試物体表面（計測対象面）に接触させその面沿いにＳＭＲを移動させる。球内ミラー配置が上掲の配置であるので、キューブコーナ頂点から供試物体表面（ＳＭＲの当接先面）へと下ろした垂線の長さはＳＭＲが転がっても変わらない。従って、その面に倣いＳＭＲを移動させつつレーザトラッカでそのＳＭＲの位置を追跡することで、面上にある各点の三次元座標を計測することができる。また、ＳＭＲの頂部にガラス窓を設けることで塵埃による汚損を妨げることができる。そうしたガラス窓については特許文献３（発明者：Ｒａａｂ ｅｔ ａｌ．，この参照を以て本願に繰り入れる）に記載がある。

レーザトラッカにジンバル機構を設けるのは、自トラッカ発のレーザビームをＳＭＲ等に指向させるためである。即ち、ＳＭＲからレーザトラッカへと再帰反射された光の一部を位置検出器で捉え、位置検出器に対するその光の入射位置に基づきレーザトラッカ内制御システムを作動させ、自トラッカ内機械軸（アジマス軸及びゼニス軸）の回動角を然るべく調整することで、レーザビームをそのＳＭＲに指向させ続けることができる。ひいては、そのレーザトラッカでＳＭＲを追尾乃至追跡することができる。

レーザトラッカの機械軸（アジマス軸及びゼニス軸）に角度エンコーダを装着するのは、（トラッカ座標系を基準とした）レーザビームのアジマス角及びゼニス角を計測するためである。レーザトラッカで距離計測を一通り、角度計測を二通り行うことで、ＳＭＲの三次元位置を十分に特定することができる。

レーザトラッカで使用されうる距離計測装置には、上述の通り、干渉計と絶対距離計（ＡＤＭ）の二種類がある。干渉計を使用する場合、始点から終点へと再帰反射ターゲットを動かしながら、通過していく既知長（通常はレーザ光の半波長）に対する倍数を計測することで、始点から終点までの距離を特定する。そのため、計測中にレーザビームがブレークすると、倍数が正確にわからなくなって距離情報が失われる。これに対し、ＡＤＭによれば、ビームがブレークしても再帰反射ターゲットの絶対距離を特定することができる。ひいては、ターゲット間のスイッチングも可能である。従って、ＡＤＭを用いることでいわゆるポイントアンドシュート計測を実行することができる。また、従前のＡＤＭでは静止ターゲットしか計測できなかったため、干渉計が併用されるのが普通であった。しかしながら、昨今のＡＤＭは迅速な計測が可能であり、干渉計を併用する必要がない。そうしたＡＤＭについては、特許文献４（発明者：Ｂｒｉｄｇｅｓ ｅｔ ａｌ．，この参照を以て本願に繰り入れる）に記載がある。

追尾モードにおいては、レーザトラッカは、自トラッカの捕捉範囲内にあるＳＭＲの動きに自動的に追従する。こうした追尾はレーザビームがブレークすると停止する。ビームがブレークする状況は幾通りかある。（１）第１に、トラッカ・ＳＭＲ間に遮蔽物がある状況である。（２）第２に、ＳＭＲの動きが速すぎてトラッカ側が追従できない状況である。（３）第３に、ＳＭＲの方向がそのＳＭＲの受容可能角を超えて変化した状況である。通常のデフォルト設定では、ビームがブレークした後、ビームの方向（位置）はビームがブレークした位置のままか最近のコマンドで指定された位置にされる。この状態から追尾を継続させたい場合、オペレータがビームの位置を視認しＳＭＲをそのビームの位置に配することで、トラッカの向きをＳＭＲ方向にロックさせる必要がある。

レーザトラッカのなかにはカメラを１台又は複数台備えるものがある。そのカメラの光軸（カメラ軸）は、計測ビームと同軸にされることもあれば、計測ビームに対しある固定距離乃至角度ずれた位置にされることもある。カメラを使用することで、例えば、広い視野に亘り再帰反射器を捉えることができる。また、カメラ軸付近に変調光源を配し再帰反射器を照明することにより、再帰反射器の特定がより容易になる。これは、変調光源による照明光に対し再帰反射器が同相で閃光するため（背景物体からの光がその照明光に対し同相にならないため）である。こうした構成のカメラは、例えば、視野内にある複数個の再帰反射器を検知し自動シーケンスに従いそれぞれを計測するのに使用することができる。そうしたシステムについては例えば特許文献５（発明者：Ｐｅｔｔｅｒｓｅｎ ｅｔ ａｌ．）及び特許文献６（発明者：Ｂｒｉｄｇｅｓ ｅｔ ａｌ．，この参照を以て本願に繰り入れる）に記載がある。

レーザトラッカのなかには、三通りの座標値（例えばｘ、ｙ及びｚ）及び三通りの回動角（例えばピッチ、ロール及びヨー）を合わせ六自由度に亘る計測が可能なものがある。六自由度計測が可能なレーザトラッカベースのシステムは既に幾種類か市販乃至提案されている。そうしたシステムについては例えば特許文献６（発明者：Ｂｒｉｄｇｅｓ ｅｔ ａｌ．）、特許文献７（発明者：Ｂｒｉｄｇｅｓ，この参照を以て本願に繰り入れる）、特許文献８（発明者：Ｐｅｔｔｅｒｓｅｎ ｅｔ ａｌ．）及び特許文献９（発明者：Ｌａｕ）に記載がある。

［レーザトラッカ機能のユーザ制御］
レーザトラッカに備わる一般的な動作モードとしては、追尾モード（トラッキングモード）とプロファイリングモードの二種類がある。追尾モードでは、再帰反射器の動き（オペレータによる動き）に対しレーザトラッカからのレーザビームが追従する。プロファイリングモードでは、レーザトラッカからのレーザビームが、コンピュータコマンド又はマニュアル操作を通じオペレータが指示した方向へと送出される。

これら、レーザトラッカの基本動作（追尾及び指向）の制御に関わる動作モードの他には、オペレータが前もって指定した形態にてトラッカが応答できるようにする特殊なオプションモードがある。必要となるオプションモードは、例えばレーザトラッカ制御用のソフトウェアによって選定される。そうしたソフトウェアは、（例えばネットワークケーブルを介し）トラッカに接続されている外部コンピュータ上にあることもあれば、トラッカ自体に組み込まれていることもある。後者の場合、トラッカに組み込まれているコンソール機能を使用しそのソフトウェアにアクセスすることができる。

オプションモードの例としてはオートリセットモードがある。このモードでは、レーザビームがブレークするたびにそのビームが所定の基準点へと差し向けられる。オートリセットモードで使用される基準点の例としてはホームポジション、即ちトラッカボディ上に座す磁気ネストの位置がある。また、オートリセットに代わるオプションモードとしては、例えばノーリセットモードがある。このモードでは、レーザビームがブレークした場合は常にそのビームがそのときの方向を指向し続ける。トラッカのホームポジションについては特許文献１０（発明者：Ｃｒａｍｅｒ ｅｔ ａｌ．，この参照を以て本願に繰り入れる）に記載がある。

オプションモードの例としては更にパワーロックモードがある。パワーロックモードは、Ｌｅｉｃａ ＧｅｏｓｙｓｔｅｍｓのＬｅｉｃａ（登録商標）アブソリュートトラッカ（商品名）に搭載されている。パワーロックモードでは、レーザビームがブレークするとレーザトラッカ上のカメラによって再帰反射器の所在が特定される。トラッカ制御システムに対しては、そのカメラで得られた角度座標が直ちに送られるので、トラッカに発するレーザビームの向きを再帰反射器へと戻すことができる。再帰反射器の自動捕捉を伴う手順としては、特許文献１１（発明者：Ｄｏｌｄ ｅｔ ａｌ．）及び特許文献１２（発明者：Ｋａｎｅｋｏ）に記載のものがある。

オプションモードのなかにはやや複雑な動作を伴うものがある。その一例は、ＳＭＲが所定時間に亘り静止しているときに呼び出される安定性条件モードである。例えば、オペレータがＳＭＲを動かし磁気ネスト上に配置したとする。このとき安定性条件モードがアクティブになっていると、レーザトラッカによる三次元座標の計測値に関し、ソフトウェアが安定性評価を開始する。ユーザは、例えば、ＳＭＲの距離計測値におけるピークトゥピーク偏差が１秒間に２μｍ未満である場合に、そのＳＭＲが安定であると評価するように決める。安定性評価の条件が満たされると、トラッカが三次元座標の計測を実行しソフトウェアがそのデータを記録する。

コンピュータプログラムを使用しより複雑な動作モードを実現することも可能である。一例として、計測対象物表面の一部を計測し幾何学的形状を当てはめるソフトウェアを考える。こうしたソフトウェアは、例えば、まず、計測対象物表面に沿いＳＭＲを動かすようオペレータに指示を発した後、必要なポイントに亘りデータが収集されたら、ＳＭＲをその面から持ち上げ計測を終えるよう指示する。計測対象物表面に対するＳＭＲの動きからは、計測が終了したことだけでなく、その面に対するＳＭＲの位置関係もわかる。こうした位置情報は、ＳＭＲ半径により生じたオフセットを適正に算入すべくアプリケーションソフトウェアで必要とされる。

より複雑なコンピュータ制御の第２例としてはトラッカサーベイがある。トラッカサーベイに際しては、予め設定されているスケジュールに従い、幾通りかのターゲット位置を順繰りに巡るようにトラッカが駆動される。オペレータは、ＳＭＲを所要位置それぞれへと運ぶことで、サーベイに先立ちそれらの位置をトラッカに教える。

より複雑なソフトウェア制御の第３例としてはトラッカ指示計測がある。この動作では、ＳＭＲを所要位置に動かすようソフトウェアがオペレータに指示する。この指示は、グラフィックディスプレイを用い所要位置の距離及び方向を指し示すことで実行される。オペレータがＳＭＲを所要位置まで動かすと、コンピュータ画面での表示色が例えば赤から緑へと変化する。

レーザトラッカによるビームステアリングをマニュアル制御するシステムについては、特許文献１３（発明者：Ｗｅｓｔｅｒｍａｒｋ ｅｔ ａｌ．）、特許文献１４（発明者：Ｗｅｓｔｅｒｍａｒｋ ｅｔ ａｌ．）及び特許文献１５（発明者：Ｈｏｆｆｅｒ，譲受人：本願出願人，この参照を以て本願に繰り入れる）に記載がある。

上述した全てのトラッカ動作に共通する要素は、オペレータが、トラッカの挙動に対する制御に（あまり）関与できない点である。例えば、ソフトウェアにより選定されるオプションモードのなかには、トラッカの動作のうちあるものをオペレータがプリセットできるものがある。この場合、残念なことに、オプションモードがユーザによって選定された後は、それによりトラッカの挙動が画定するので、オペレータは、コンピュータコンソールに戻らない限り挙動を変化させることができない。また、コンピュータプログラムがオペレータに指示して複雑な動作を実行させ、その結果をソフトウェアが洗練した形態で解析する場合もある。いずれの場合でも、オペレータは、トラッカ及びトラッカにより収集されるデータの制御に（あまり）関与することができない。

［リモートトラッカコマンドの必要性］
レーザトラッカのオペレータには、二種類の基本的な役割がある。計測中にＳＭＲを配置すること、並びに制御用コンピュータを介しトラッカにコマンドを送ることである。しかしながら、計測場所から離れた位置にコンピュータがあることが多いので、これら二通りの役割を一人のオペレータがこなすのは容易でない。この問題の回避を試みる手法も多々あるが、いずれも完全に満足のいくものではない。

しばしば用いられる手法のうち第１のものは、一人のオペレータが、再帰反射器を所要位置にセットした後、装置制御用キーボードまで歩いて戻り計測指令を実行させる、という手法である。残念なことに、このような手法ではオペレータの利用及び装置時間の利用に関し無駄が生じる。また、計測に当たりオペレータが再帰反射器を保持固定しなければならない場合には、オペレータがキーボードのすぐ近くにいるときでないと単一オペレータ制御を実行することができない。

第２の手法は、二人目のオペレータを参加させる手法である。即ち、オペレータのうち一人がコンピュータのそばに立ち、もう一人がＳＭＲを動かす手法である。自明な通り、これは高くつく手法である。離れている場所間で肉声でやりとりすることが問題になることもある。

第３の手法は、レーザトラッカにリモートコントローラを実装する手法である。残念なことに、リモートコントローラの使用には様々な問題がある。まず、安全上又は保安上の理由でリモートコントローラの使用が許されない施設が多々ある。リモートコントローラの使用が認められている場合でも、無線チャネル間の干渉が問題として残る。また、リモートコントローラ信号の届く範囲がレーザトラッカの稼働範囲全体に満たない場合もある。はしご上で作業しているときのように、リモートコントローラの操作に両手をさけない状況も生じうる。リモートコントローラの使用に際しては、それに先立ち、コンピュータ及びリモートコントローラをセットアップする必要があろうし、それを行ったとしても、任意時点でアクセス可能なトラッカ向けコマンドがごく一部のものに留まることがあり得る。この着想によるシステムの例としては特許文献１６（発明者：Ｓｍｉｔｈ ｅｔ ａｌ．）記載のものがある。

第４の手法は、レーザトラッカに対し携帯電話で指示する手法である。即ち、携帯電話からトラッカを呼び出した後、その携帯電話のキーパッドから数字を入力すること或いは音声認識を使用することで、コマンドをリモート的に入力する手法である。残念なことに、この手法にも多くの難点がある。まず、携帯電話の使用が許されていない施設や、携帯電話を使用することができない地方がある。携帯電話を利用するには月々のサービスプロバイダ利用代金が必要になる。携帯電話インタフェースとして、コンピュータ又はレーザトラッカとの接続に係るハードウェアも必要になろう。携帯電話の技術は日進月歩であるのでそれに応じた更新も必要になる。リモートコントローラを使用する場合と同じく、その使用に先立ち、コンピュータ及び携帯電話をセットアップする必要があろうし、それを行ったとしても、任意時点でアクセス可能なトラッカ向けコマンドがごく一部のものに留まることがあり得る。

第５の手法は、レーザトラッカにインターネット接続機能又は無線ネットワーク接続機能を付与しておき、無線ポータブルコンピュータ乃至ＰＤＡ（携帯情報端末）を使用しレーザトラッカに指令を送る手法である。残念なことに、この手法には携帯電話による手法のそれに類する難点がある。同手法は、しばしばトータルステーションで使用される。同手法を使用するシステムの例としては、特許文献１７（発明者：Ｋｕｍａｇａｉ ｅｔ ａｌ．）、特許文献１８（発明者：Ｖｉｎｅｙ ｅｔ ａｌ．）、特許文献１９（発明者：Ｇａｔｓｉｏｓ ｅｔ ａｌ．）、特許文献２０（発明者：Ｇａｔｓｉｏｓ ｅｔ ａｌ．）、特許文献２１（発明者：Ｐｉｅｋｕｔｏｗｓｋｉ）及び特許文献２２（発明者：Ｍｏｎｚ ｅｔ ａｌ．）に記載のものがある。同手法は、更に、特許文献２３（発明者：Ｏｕｃｈｉ ｅｔ ａｌ．）に記載の要領に従い機器を制御する際にも使用されている。

第６の手法は、計測対象になる個別の点をポインタで指し示す手法である。この手法の例としては特許文献２４（発明者：Ｕｒａ ｅｔ ａｌ．）に記載のものがある。この手法をレーザトラッカに対するコマンド発行に応用することは可能であるが、ポインタビームパターンを好適に投射可能な面を見つけ出すのは一般にあまり容易でない。

第７の手法は、少なくとも再帰反射器、送信機及び受信機を有する複雑な構成のターゲットを使用する手法である。この種のシステムを例えばトータルステーションで使用することで、精密な位置情報をオペレータに送ることや、ＧＰＳ（汎地球測位システム）情報をトータルステーションに送ることが可能になる。その種のシステムの例としては特許文献２５（発明者：Ｈｉｎｄｅｒｌｉｎｇ ｅｔ ａｌ．）に記載のものがある。但し、同文献には、オペレータ発のコマンドを計測装置（トータルステーション）に送る手法についての記載がない。

第８の手法は、少なくとも再帰反射器、送信機及び受信機を有する複雑な構成のターゲットを使用すると共に、トータルステーションに変調光信号を送る機能をその送信機に持たせる手法である。この手法では、例えばキーパッドから入力されたコマンドが変調光信号によってトータルステーションに送られ、トータルステーションでそれらコマンドが検知される。こうしたシステムの例としては、特許文献２６（発明者：Ｋａｔａｙａｍａ ｅｔ ａｌ．）、特許文献２７（発明者：Ｍｕｒａｏｋａ ｅｔ ａｌ．）、特許文献２８（発明者：Ｉｓｈｉｎａｂｅ ｅｔ ａｌ．）及び特許文献２９（発明者：Ｉｓｈｉｎａｂｅ ｅｔ ａｌ．）に記載のものがある。この手法は、複雑なターゲット及びキーパッドが大きなスタッフの上に実装される探査アプリケーションに特に適しているが、大きなコントロールパッドにコードで接続されていない小さなターゲットを用いることが望ましいレーザトラッカとの併用向きではない。また、トラッカが再帰反射ターゲットにロックしていないときでもコマンドを送れるようにしたいものである。

第９の手法は、トータルステーションに情報を送れるようターゲット側に無線送信機及び変調光源を設ける手法である。この手法では、トータルステーションの向きを適正な向きにすることができるよう、即ち再帰反射ターゲットにレーザビームが届くよう、無線送信機から情報（主としてターゲットの角度的姿勢に関する情報）を送信する。また、変調光源は、トータルステーション側で変調光をピックアップすることができるよう、再帰反射器の近くに配置する。従って、この手法によれば、オペレータの許でトータルステーションを正しい方向に向けること、ひいては再帰反射ターゲットに由来しない偽反射を排除することができる。こうしたシステムの例としては特許文献３０（発明者：Ｗｉｋｌｕｎｄ ｅｔ ａｌ．）に記載のものがある。ただ、この手法では、レーザトラッカに汎用コマンドを送ることができない。

第１０の手法は、無線送信機、ターゲット側コンパスアセンブリ、トータルステーション側コンパスアセンブリ及び案内光トランスミッタを併用する手法である。ターゲット側コンパスアセンブリ及びトータルステーション側コンパスアセンブリは、トータルステーションのアジマス角をターゲットに揃えるのに使用される。案内光トランスミッタから発せられる案内光は水平方向に延びるファン状の光である。トータルステーション側検知器で信号が受光されるまで、ターゲット側でその光を鉛直方向にパンさせることができる。案内光が検知器上にセンタリングしたら、トータルステーションは、再帰反射信号が大きくなる方向へとその向きを少しずつ変化させる。無線送信機は、ターゲット側のキーパッドを使用しオペレータが入力した情報を送信する。この手法に基づくシステムの例としては特許文献３１（発明者：Ｗａｓｕｔｏｍｉ ｅｔ ａｌ．）に記載のものがある。ただ、この手法では、レーザトラッカに汎用コマンドを送ることができない。

第１１の手法は、再帰反射光に時間的変調を施すことひいてはデータを送信することができるよう、再帰反射器の構成を工夫する手法である。この手法で使用される再帰反射器は、例えば、頂点切り落とし型のキューブコーナリフレクタ、そのキューブコーナリフレクタの前面に装着された光スイッチ、並びにデータを送信又は受信するための電子回路を有する。この種のシステムの例としては特許文献３２（発明者：Ｋｅｎｎｅｄｙ）に記載のものがある。残念なことに、この種の再帰反射器は複雑且つ高価である。フェロエレクトリック光結晶素材等で形成された光スイッチや、頂点切り落とし型のキューブコーナリフレクタが使用されるため、再帰反射光の品質が悪い。更に、ＡＤＭビーム計測での使用時にはレーザトラッカに戻る光が既に変調されているので、光のオンオフ間スイッチングは、ＡＤＭにとっては無論、トラッカ側干渉計及び位置検出器にとっても問題となり得る。

第１２の手法は、ターゲットと通信する双方向送信機及び再帰反射器の識別を支援するアクティブ再帰反射器を備えた計測装置を使用する手法である。双方向送信機は無線又は光による送信機であり、再帰反射器、送信機及び制御ユニットを有する複雑なターゲットスタッフの一部を構成している。この種のシステムの例としては特許文献３３（発明者：Ｈｅｒｔｚｍａｎ ｅｔ ａｌ．）に記載のものがある。ただ、この種の手法は、大きな制御パッドにコードで接続されていない小さなターゲットを用いるのが有益なレーザトラッカとの併用に適していない。更に、注目している再帰反射ターゲットを識別する手法が複雑且つ高コストである。

米国特許第４７９０６５１号明細書 米国特許第４７１４３３９号明細書 米国特許第７３８８６５４号明細書 米国特許第７３５２４４６号明細書 米国特許第６１６６８０９号明細書 米国特許第７８００７５８号明細書 米国特許出願公開第２０１０／０１２８２５９号明細書 米国特許第５９７３７８８号明細書 米国特許第７２３０６８９号明細書 米国特許第７３２７４４６号明細書 国際公開第ＷＯ２００７／０７９６０１号パンフレット 米国特許第７０５５２５３号明細書 米国特許第７６３４３８１号明細書 米国特許第７７６５０８４号明細書 米国特許出願公開第２０１１／００６９３２２号明細書 米国特許第７２３３３１６号明細書 米国特許出願公開第２００９／０１７６１８号明細書 米国特許第６０３４７２２号明細書 米国特許第７４２３７４２号明細書 米国特許第７３０７７１０号明細書 米国特許第７５５２５３９号明細書 米国特許第６１３３９９８号明細書 米国特許第７５４１９６５号明細書 米国特許第７０２２９７１号明細書 米国特許出願公開第２００８／０２２９５９２号明細書 米国特許第６０２３３２６号明細書 米国特許第６４６２８１０号明細書 米国特許第６２９５１７４号明細書 米国特許第６５８７２４４号明細書 米国特許第５３１３４０９号明細書 米国特許第７３０４７２９号明細書 米国特許第５１２１２４２号明細書 米国特許第５８２８０５７号明細書 米国特許第６９３５０３６号明細書 米国特許第６９６５８４３号明細書 米国特許第７８０４６０２号明細書

今必要とされているのは、離れた場所からオペレータがレーザトラッカにコマンドを送ることができる簡便な手法である。特に、（１）使用時に二人目のオペレータが必要でない、（２）レーザトラッカの全レンジに亘り使用できる、（３）ハードウェアインタフェースの追加無しに実行できる、（４）諸々の場所で機能する、（５）サービスプロバイダ利用料金がかからない、（６）保安上の制約が及ばない、（７）追加セットアップ又はプログラミング無しで容易に使用することができる、（８）単純なもの及び複雑なものを含め多様なトラッカ向けコマンドを使用することができる、（９）複数個あるターゲットのうち特定のものへとトラッカを呼び寄せることができる、（１０）オペレータが運搬する機器を最小限に抑えつつ使用することができる、の諸特性を有する手法が望ましい。

また、オペレータが再帰反射器ではなくレーザトラッカのそばにいるときでもそのオペレータがトラッカにコマンドを送ることができる簡便な手法も必要とされている。特に、前段落で示した特性のうち（１）、（３）、（５）、（６）、（７）、（８）及び（１０）を有する手法が望ましい。例えば、格納庫内にある飛行機のテイル上部に配された１個又は複数個の再帰反射器に関しオペレータが計測を行おうとしている場合を考える。この場合、足場を動かしてテイルに上り、トラッカ側カメラで（即ち遠距離から）オペレータのジェスチャを認識して再帰反射器を撮影させるやり方は望ましくない。それよりは、オペレータがトラッカのそばに居続け、ペイロードを動かすことでテイル上部の一部領域を囲む円を大まかに指定するやり方の方がよい。オペレータは、例えば、トラッカ上の左側カメラの前で自分の手を振ることにより、指定した領域内の再帰反射器を探すようトラッカに指示することができる。これらの操作は、皆、オペレータがトラッカのそばを離れることなく実行することができる。

本発明の一実施形態に係る方法は、レーザトラッカの動作を制御するためのコマンドをユーザからレーザトラッカへと機械的に送る方法であって、第１角度エンコーダを有するレーザトラッカを準備するステップと、複数通りあるコマンドそれぞれと複数通りあるトラッカ構造体（の一部の）回動パターンそれぞれとの間の対応関係ルールを準備するステップと、ユーザが複数通りあるコマンドのなかから第１コマンドを選定するステップと、を有する。本方法は、更に、複数通りある回動パターンのうち第１コマンドに対応する第１回動パターンに従い且つ第１時点と第２時点の間でユーザがレーザトラッカ構造体の一部を回動させるステップと、第１時点と第２時点の間で第１角度エンコーダから第１角度計測値群を取得するステップと、を有する。本方法は、更に、対応関係ルールに従い第１角度計測値を処理した結果に少なくとも部分的に基づき第１コマンドを判別するステップと、第１コマンドをレーザトラッカで実行するステップと、を有する。

本発明の他の実施形態に係る方法は、レーザトラッカの動作を制御するためのコマンドをユーザからレーザトラッカへと光学的に送る方法であって、複数通りあるコマンドそれぞれと複数通りある経時パターンそれぞれとの間の対応関係ルールを準備するステップと、ユーザが複数通りあるコマンドのなかから第１コマンドを選定するステップと、を有する。本方法は、更に、複数通りある経時パターンのうち第１コマンドに対応する第１経時パターンに従い且つ第１時点と第２時点の間でユーザが遮蔽物を動かすステップと、レーザトラッカに係る第１光源からの第１光を遮蔽物に投射するステップと、第１光の一部である第２光を遮蔽物で散乱させるステップと、を有する。本方法は、更に、第２光の一部である第３光をレーザトラッカに係る第１検知器で且つ第１時点と第２時点の間で検知することでレーザトラッカが第１検知データを取得するステップ、を有する。本方法は、更に、対応関係ルールに従い第１検知データを処理した結果に少なくとも部分的に基づき第１コマンドを判別するステップと、第１コマンドをレーザトラッカで実行するステップと、を有する。

レーザトラッカの一例を示す斜視図である。 一例に係るレーザトラッカに接続された情報処理手段及び電源供給手段を示す図である。 パッシブターゲットを用い且つレーザトラッカの追尾計測システムを介しジェスチャ情報を搬送する手法を示す図である。 パッシブターゲットを用い且つレーザトラッカの追尾計測システムを介しジェスチャ情報を搬送する手法を示す図である。 パッシブターゲットを用い且つレーザトラッカの追尾計測システムを介しジェスチャ情報を搬送する手法を示す図である。 パッシブターゲットを用い且つレーザトラッカの追尾計測システムを介しジェスチャ情報を搬送する手法を示す図である。 パッシブターゲットを用い且つレーザトラッカの追尾計測システムを介しジェスチャ情報を搬送する手法を示す図である。 パッシブターゲットを用い且つレーザトラッカのカメラシステムを介しジェスチャ情報を搬送する手法を示す図である。 パッシブターゲットを用い且つレーザトラッカのカメラシステムを介しジェスチャ情報を搬送する手法を示す図である。 パッシブターゲットを用い且つレーザトラッカのカメラシステムを介しジェスチャ情報を搬送する手法を示す図である。 アクティブターゲットを用い且つレーザトラッカのカメラシステムを介しジェスチャ情報を搬送する手法を示す図である。 アクティブターゲットを用い且つレーザトラッカのカメラシステムを介しジェスチャ情報を搬送する手法を示す図である。 アクティブターゲットを用い且つレーザトラッカのカメラシステムを介しジェスチャ情報を搬送する手法を示す図である。 アクティブターゲットを用い且つレーザトラッカのカメラシステムを介しジェスチャ情報を搬送する手法を示す図である。 ジェスチャコマンドを発行及び実行する際オペレータ及びレーザトラッカにより実行される手順を示すフローチャートである。 ジェスチャコマンドの省略可能部分及び必要部分を示すフローチャートである。 一群のレーザトラッカ向けコマンド並びにそのコマンドをレーザトラッカに搬送する際オペレータにより実行される対応するジェスチャを示す図である。 一群のレーザトラッカ向けコマンド並びにそのコマンドをレーザトラッカに搬送する際オペレータにより実行される対応するジェスチャを示す図である。 一群のレーザトラッカ向けコマンド並びにそのコマンドをレーザトラッカに搬送する際オペレータにより実行される対応するジェスチャを示す図である。 使用できるジェスチャの別例を示す図である。 使用できるジェスチャの別例を示す図である。 使用できるジェスチャの別例を示す図である。 使用できるジェスチャの別例を示す図である。 使用できるジェスチャの別例を示す図である。 使用できるジェスチャの別例を示す図である。 ジェスチャによりレーザトラッカにコマンドを送る際に使用できるコマンドタブレットの例を示す図である。 ジェスチャを用いトラッカ側基準点を設定する手順の例を示す図である。 ジェスチャを用いコマンドタブレットを初期化する手順の例を示す図である。 ジェスチャを用い円を計測する手順の例を示す図である。 ジェスチャを用いレーザトラッカからのレーザビームで再帰反射器を捕捉させる手順の例を示す図である。 レーザトラッカに係る電子回路及び処理システムの例を示す図である。 レーザトラッカの光軸から外れた位置にあるカメラを使用しターゲットの三次元座標を求めることが可能な幾何学的配置の例を示す図である。 ある空間パターンに従い再帰反射器でジェスチャを発することによりレーザトラッカにコマンドを送る手順の例を示す図である。 再帰反射器で位置を指し示すことによりレーザトラッカにコマンドを送る手順の例を示す図である。 ある経時パターンに従い再帰反射器でジェスチャを発することによりレーザトラッカにコマンドを送る手順の例を示す図である。 六自由度レーザトラッカで六自由度ターゲットの姿勢変化を計測することによりレーザトラッカにコマンドを送る手順の例を示す図である。 レーザトラッカからのレーザビームを再帰反射器に向けてその再帰反射器上にロックさせるコマンドを、ある空間パターンに従った再帰反射器の移動を伴うジェスチャを使用し、送る手順の例を示す図である。 レーザトラッカからのレーザビームを再帰反射器に向けてその再帰反射器上にロックさせるコマンドを、ある経時パターンに従ったレーザトラッカ側受光量の変化を伴うジェスチャを使用し、送る手順の例を示す図である。 レーザトラッカからのレーザビームを再帰反射器に向けてその再帰反射器上にロックさせるコマンドを、六自由度プローブの姿勢変化を伴うジェスチャを使用し、送る手順の例を示す図である。 トラッカ構成要素のオペレータ起因運動を計測することでレーザトラッカにコマンドを送る手法の例を示す図である。 トラッカ構成要素のオペレータ起因運動を計測することでレーザトラッカにコマンドを送る手法の例を示す図である。 カメラ光源出射光が再帰反射器に届かないようにすることでレーザトラッカにコマンドを送る手法の例を示す図である。 カメラ光源出射光が再帰反射器に届かないようにすることでレーザトラッカにコマンドを送る手法の例を示す図である。 図２６Ａ及び図２６Ｂに示した手法に従いレーザトラッカにコマンドを機械的に送る際にオペレータが実行する手順を示すフローチャートである。 図２７Ａ及び図２７Ｂに示した手法に従いレーザトラッカにコマンドを光学的に送る際にオペレータが実行する手順を示すフローチャートである。

以下、別紙図面を参照しつつ説明する。図中、同様の部材には同様の参照符号を付してある。

図１にレーザトラッカの一例構成１０を示す。このトラッカ１０のジンバル式ビームステアリング機構１２は、アジマス軸２０周りで回動させうるようにゼニスキャリッジ１４をアジマスベース１６上に搭載し、ゼニス軸１８周りで回動させうるようそのゼニスキャリッジ１４上にペイロード１５を搭載した構成である。軸１８，２０はトラッカ１０内で相直交しており、その交点即ちジンバル点２２が通例に倣い距離計測原点とされている。レーザビーム４６が辿る光路の延長線はその点２２を通りゼニス軸１８に直交している。即ち、ビーム４６は、軸１８に直交する面に属している。ビーム４６は、ペイロード１５をゼニス軸１８周り及びアジマス軸２０周りで回動すべくトラッカ内に設けられているモータ（図示せず）により、所望方向に差し向けられる。トラッカ１０内では、ゼニス軸１８沿いに延びるゼニス機械軸に軸１８用の角度エンコーダ、アジマス軸２０沿いに延びるアジマス機械軸に軸２０用の角度エンコーダが装着されているので、それらの角度エンコーダ（図示せず）で回動角を高精度検出することができる。出射されたビーム４６は外部再帰反射ターゲット２６（例．前掲のＳＭＲ）へと伝搬していく。ジンバル点２２・ターゲット２６間輻射方向距離（動径）、ゼニス軸１８周り回動角、並びにアジマス軸２０周り回動角を計測することで、ターゲット２６の位置をトラッカ側球座標系に従い求めることができる。

レーザビーム４６は一通り又は複数通りの波長成分を含んでいる。以下の説明ではそのステアリング機構として図１に示したものを想定するが、これは簡明化のためであり、他種ステアリング機構を使用することもできる。例えば、アジマス軸及びゼニス軸周りで可回動なミラーを用いレーザビームを反射させるタイプの機構を使用してもよい。このような形態でミラーを使用する例が特許文献２（発明者：Ｌａｕ ｅｔ ａｌ．）に記載されている。本願記載の技術は、ステアリング機構のタイプ如何によらず適用することができる。

また、このレーザトラッカ１０では、カメラ５２及び光源５４がペイロード１５上に配置されている。これらのうち光源５４は、１個又は複数個の再帰反射ターゲット２６を照明する。光源５４としては、ＬＥＤ（発光ダイオード）を電気的に駆動してパルス光を反復発生させる構成を使用することができる。また、カメラ５２は、それぞれ、感光アレイ及びその感光アレイの面前に位置するレンズを備えている。感光アレイとしては、例えばＣＭＯＳアレイやＣＣＤアレイを使用することができる。レンズとしては、例えばその視野が広めのもの（３０〜４０°のもの）を使用するとよい。このレンズの役目は、レンズ視野内に存する物体の像を感光アレイ上に発生させることにある。各光源５４は、その光源５４からの光が各ターゲット２６で反射されカメラ５２に届くようカメラ５２のそばに配置されている。このような構成では、ターゲット２６の像が背景より明るく且つ脈動する像になるので、感光アレイ上に達した背景光からターゲット像を速やかに弁別することができる。また、カメラ５２及び光源５４は、レーザビーム４６の光路を挟むように２個ずつ配置されている。カメラ５２がこのような形態で設けられているので、カメラ視野内にある全ＳＭＲの三次元座標を三角測量の原理で計測することができる。更に、ＳＭＲが点から点へと動く際に、そのＳＭＲの三次元座標をモニタすることができる。このような目的でカメラを２個使用する構成は特許文献７（発明者：Ｂｒｉｄｇｅｓ）に記載されている。

カメラ及び光源の個数及び配置はこれ以外の個数及び配置にすることもできる。例えば、レーザトラッカから輻射されるレーザビームに対し（ほぼ）同軸になるよう光源及びカメラを配置してもよい。この場合、トラッカ発レーザビームによりカメラ内感光アレイが飽和することを防ぐため、光学フィルタリング又はそれに類する手法を使用する必要があろう。

また、レーザトラッカのペイロード又はベース上に単一のカメラを配置し使用するようにしてもよい。トラッカ光軸から外れた位置に単一のカメラを配した場合、そのカメラから、再帰反射ターゲットの方向に関する二種類の角度情報を得ることができる。ターゲットまでの距離に関する情報は得られないが、多くの場合角度情報だけで十分である。また、単一のカメラを使用しているときに再帰反射ターゲットの三次元座標が必要となった場合は、例えば、トラッカをアジマス軸周りで１８０°回動させた後に、ゼニス軸周り反転によりトラッカを再びターゲット方向に向ければよい。こうすれば、再帰反射ターゲットが二通りの方向から捉えられることになるので、そのターゲットの三次元位置を三角測量の原理で求めることができる。

単一のカメラで再帰反射ターゲットまでの距離を求めることが可能でより一般性が高い手法としては、例えば、アジマス軸周り又はゼニス軸周りでレーザトラッカを回動させ、二通りの回動位置それぞれでトラッカ側カメラによりターゲットを観測する、という手法がある。再帰反射ターゲットは、例えば、そのカメラのそばに配置されているＬＥＤで照明すればよい。図１８に、この手法に従い再帰反射ターゲットまでの距離を求める要領を示す。この供試環境９００は、レーザトラッカ９１０、第１位置にあるカメラ９２０、第２位置にあるカメラ９３０、第１位置にある再帰反射ターゲット９４０、並びに第２位置にある再帰反射ターゲット９５０で構成されている。レーザトラッカ９１０はトラッカ内ジンバル点９１２を中心にして且つアジマス軸、ゼニス軸又は双方の周りで回動させることができる（カメラ第１位置はその回動前の位置、第２位置は回動後の位置に相当する）。また、カメラ９２０はレンズ系９２２及び感光アレイ９２４を備えている。レンズ系９２２内にある９２６は投射中心であり、ターゲット９４０からの光線及びターゲット９５０からの光線がそこを通っている。カメラ９３０の構成は、その回動位置が異なっている点を除きカメラ９２０と同様である。また、図中のＬ１はトラッカ９１０の表面からターゲット９４０までの距離、Ｌ２はターゲット９５０までの距離である。線９１４はジンバル点９１２からレンズ系９２２の投射中心９２６に至る経路、線９１６はジンバル点９１２からレンズ系９３２の投射中心９３６に至る経路を表している。線９１４で表される距離と線９１６で表される距離は互いに等しい大きさである。更に、図中の９４２はトラッカ９１０に近い位置にある方のターゲット９４０がもたらす像スポット、９５２は遠い位置にある方のターゲット９５０がもたらす像スポットであり、図示の通り前者の方が感光アレイ９２４の中心から遠い位置に発生する。このパターンは、回動後のカメラ９３０即ち第２位置のカメラでも同様に成立する。そのため、回動前後における近方ターゲット９４０の像スポット間距離（像点間距離）は、回動前後における遠方ターゲット９５０の像スポット間距離（像点間距離）に比べて大きくなる。従って、レーザトラッカを回動させることで生じる感光アレイ上での像スポット位置の変化を調べることで、再帰反射ターゲットまでの距離を求めることができる。本件技術分野で習熟を積まれた方々（いわゆる当業者）には自明な通り、この距離検出手法は三角法を用い容易に画定・表現することができる。

その他の手法としては、ターゲットのイメージングと計測の間で切り替える手法がある。そうした手法の例が特許文献６（発明者：Ｂｒｉｄｇｅｓ ｅｔ ａｌ．）に記載されている。カメラ配置を別の配置にして本願記載の手法を実行することもできる。

図２に、レーザトラッカ１０の一部をなす補助ユニット７０を示す。このユニット７０の役割は、トラッカ本体に電力を供給すること（場合によっては更に情報処理機能やクロック発生機能をシステムに付加すること）である。その機能をトラッカ本体に組み込むことで、補助ユニット７０を廃することもできる。補助ユニット７０は、多くの場合汎用コンピュータ８０に接続される。コンピュータ８０上に相応のアプリケーションソフトウェアをロードすることで、相応のアプリケーション機能例えばリバースエンジニアリング機能を提供することができる。その情報処理能力をトラッカ１０の本体に組み込むことで、コンピュータ８０を廃することもできる。その場合、ユーザインタフェース（例えばキーボードやマウスの機能があるもの）をトラッカ１０に組み込むようにする。また、補助ユニット７０・コンピュータ８０間接続は無線接続でも導電ケーブルを用いた接続でもかまわない。補助ユニット７０やコンピュータ８０をネットワークに接続してもよい。複数個の機器例えば複数個の計測装置乃至アクチュエータを、補助ユニット７０やコンピュータ８０を介し互いに接続することもできる。

レーザトラッカ１０は、回して横倒しにする、上下逆さまにする等、様々な姿勢にすることができる。トラッカ１０に対するアジマス軸及びゼニス軸の位置関係は、トラッカ１０の姿勢によらず図１に示したものと同様の位置関係になる。

また、ペイロード１５を、アジマス軸２０及びゼニス軸１８周りで回動するミラーに置き換えることができる。この場合、レーザビームを上向きに発してそのミラーに入射させる。そのビームはミラーから再帰反射ターゲット２６へと送られる。

［離れた場所からレーザトラッカへのコマンド送信］
図３Ａ〜図３Ｅ、図４Ａ〜図４Ｃ及び図５Ａ〜図５Ｄに検知手段の例を示す。即ち、レーザトラッカ１０により認識されコマンドとして実行されるジェスチャパターンを、オペレータが送ることが可能な手段を示す。特に、図３Ａ〜図３Ｅに示したのは、トラッカ１０の追尾計測システムを通じコマンドとして認識されるジェスチャパターンを、オペレータが送ることが可能な検知手段である。まず、図３Ａに示すように、トラッカ１０発のレーザビーム４６が再帰反射ターゲット２６に射突している状態で、そのターゲット２６を左右に動かすと、トラッカ１０発ビーム４６の方向がその動きに追従して変化する。それと同時に、トラッカ１０内の角度エンコーダで、左右方向及び上下方向に沿ったターゲット２６の角度位置が検出される。それら角度エンコーダの出力は二次元角度マップを形成する。このマップは、トラッカ１０により時間の関数として記録すること及び動きのパターンを求めるべく解析することができる。

また、図３Ｂに示すように、レーザビーム４６で再帰反射ターゲット２６が追尾されている状態では、レーザトラッカ１０からターゲット２６までの距離がそのトラッカ１０で計測される。その際のＡＤＭ又は干渉計の出力は一次元距離マップを形成する。このマップは、トラッカ１０により時間の関数として記録すること及び動きのパターンを求めるべく解析することができる。更に、図３Ａに示した動きと図３Ｂに示した動きの組合せをトラッカ１０で評価し、三次元空間における動きのパターンを調べることもできる。

角度の変動、距離の変動及び三次元空間における動きは、いずれも空間パターンの一種である。空間パターンとは、レーザトラッカによるルーチン計測中に継続的に観察される動きのパターンのことである。空間パターンのなかには、レーザトラッカに対するコマンドに関連付けうるものがある。コマンドとして解釈することが可能な空間パターンの例としては、計測が終わった後に計測対象物の表面からＳＭＲを引き離す、という空間パターンがある。例えば、計測対象物の外径を求めるべくオペレータがＳＭＲで計測対象物上の諸点に関し計測を行った後、そのＳＭＲを計測対象物の表面から引き離した場合、外径側が計測対象であったことを引き離し方向から知ることができる。内径計測の後にオペレータがＳＭＲを計測対象物表面から引き離した場合も、内径側が計測対象であったことを知ることができる。同様に、プレート計測後にオペレータがＳＭＲを上方に移動させた場合、そのプレートの上面が計測対象であったことを知ることができる。ＳＭＲの中心から外面までの距離即ちＳＭＲのオフセットを除去するのに必要であるので、計測対象物のどちらの側が計測されたかを知るのは重要である。計測対象物からＳＭＲを引き離すというこの動作は、レーザトラッカ計測に係るソフトウェアによって自動認識される。即ち、ＳＭＲの動きが「移動方向に沿ってＳＭＲオフセットを減じよ」なるコマンドとして認識される。そして、この第１コマンドに加え空間パターンに基づく他のコマンド群を含めることにより、後述の通り複数通りのコマンドを準備することが可能である。言い換えれば、複数通りのトラッカ向けコマンドと複数通りの空間パターンとの間に対応関係がある。

なお、本願中の説明では、レーザトラッカに対するコマンドという概念をそれに対応する計測状況との関連で捉えているので、その点を了解されたい。例えば、上述の例では、再帰反射器による計測の対象が内径であったかそれとも外径であったかを、再帰反射ターゲットの動きから調べるようにしている。この記述が正確性を帯びるのは、レーザトラッカによる計測の対象物が、円形プロファイルを有している場合のみである。

図３Ｃでは、レーザビーム４６により再帰反射ターゲット２６が追尾されている状態で、そのターゲット２６を固定保持すると、レーザトラッカ１０の働きで三次元座標が求まる。従って、計測対象空間内の個別位置に特別の意味合いを持たせそれをコマンドとすることができる。例えば、後述するコマンドタブレットを相応の三次元位置に配置しそれを利用することができる。

図３Ｄでは、レーザビーム４６が再帰反射ターゲット２６に届かない状態になっている。このようにビーム４６が遮られている状態と遮られていない状態を交互に発生させると、レーザトラッカ１０に戻る光量に相応パターンの変化が生じる。そのパターンは、トラッカ側計測システムを構成している位置検出器や距離計で検知することができる。この返戻光変化パターンは時間の関数を形成する。これは、トラッカ１０側で記録すること及びパターンを求めるべく解析することができる。

レーザトラッカ側に戻る光量のパターン的な変化は、ルーチン的な計測中にしばしば発生する。例えば、再帰反射ターゲットに向かうレーザビームがいっとき遮られ、のちにそのターゲットがそのビームで再捕捉される、という状況は、レーザトラッカに対するターゲットの位置を新たな位置に変更するときしばしば発生する。この動作、即ちレーザビームを遮った後そのビームで再捕捉する、という動作は、単純なユーザコマンドと見なすことができる。即ち、新たな位置に動かした後に再帰反射ターゲットを再捕捉せよ、と指示するコマンドと見なすことができる。従って、この第１コマンドに加え光量の経時的変動に基づく他のコマンド群を含めることにより、後述の通り複数通りのコマンドを準備することが可能である。言い換えれば、複数通りのトラッカ向けコマンドと、レーザトラッカ側センサにより検知される光量の変動に基づく複数通りのパターンとの間に、対応関係がある。

光量の変化はルーチン計測中にしばしば発生する。レーザビームが遮られレーザトラッカに戻らない状況である。こうした動作は、「追尾中止」又は「計測中止」を指示するコマンドとして認識することができる。同様に、レーザビームを受光するよう再帰反射ターゲットを動かすことができる。この単純な動作は、「追尾開始」を指示するコマンドとして認識することができる。これらの単純なコマンドは本願の興味範囲外であるので、本願では、少なくとも光量減少及びそれに続く光量増大を伴うものを光量変化によるコマンドとして説明する。

図３Ｅでは、六自由度プローブ１１０を伴う再帰反射ターゲット２６がレーザビーム４６で追尾されている。六自由度プローブとしては、図３Ｅに例示したプローブ１１０に限らず、様々なタイプのものを使用することができる。レーザトラッカ１０は、そのプローブの角度的傾斜を検出することができる。例えば、プローブ１１０のロール角、ピッチ角及びヨー角を検知し時間の関数として記録することができる。記録された角度は、パターンを求めるべく解析することができる。

図４Ａ〜図４Ｃに示したのは、トラッカ１０のカメラシステムを通じ認識されるジェスチャパターンを、オペレータが送ることが可能な検知手段である。まず、図４Ａでは、再帰反射ターゲット２６の動きがカメラ５２で観察されている。カメラ５２により検知されたターゲット２６の角度位置は時間の関数として記録され、記録された角度は後にパターンを求めるべく解析される。ターゲット２６の角度的な動きに追従するには一方のカメラだけでよいが、カメラがもう１台あればそのターゲット２６までの距離を算出することができる。光源５４（省略可）でターゲット２６を照明することにより、背景画像中に埋もれたターゲットをより容易に識別することができる。更に、光源５４をパルス発光させることで、ターゲット識別をより容易にすることができる。

次に、図４Ｂでは、再帰反射ターゲット２６の動きがカメラ５２で観察されている。カメラ５２により検知されたターゲット２６の角度位置は記録され、三角測量の原理に従いターゲット２６までの距離が時間の関数として算出される。求まった距離は、後に、パターンを求めるべく解析される。光源５４（省略可）でターゲット２６を照明するようにしてもよい。

また、図４Ｃでは、固定保持されている再帰反射ターゲット２６の位置がカメラ５２で観察されている。レーザトラッカ１０はターゲット２６の三次元座標を計測する。計測対象空間内の個別位置に特別の意味合いを割り当てておけば、その位置を以てコマンドとすることができる。例えば、後述するコマンドタブレットを相応の三次元位置に配置すればよい。

図５Ａ〜図５Ｄに示したのは、トラッカ１０のカメラシステムを通じ認識されるジェスチャパターンを、オペレータが送ることが可能な検知手段、特にアクティブ光源を利用したものである。まず、図５Ａでは、アクティブ再帰反射ターゲット１２０がカメラ５２で観察されている。アクティブ再帰反射ターゲット１２０は、再帰反射ターゲット１２６と、その上に実装された光源１２２及び制御ボタン１２４とを備え、そのボタン１２４の操作で光源１２２をオンオフさせることが可能な構成である。オペレータは、ボタン１２４を所定パターンに従いオンオフさせることで、光源１２２をそのパターンに従い発光させることができる。その発光パターンは、カメラ５２により検知されトラッカ１０により解析される。

図５Ａのそれに代替する動作モードとしては、コマンドのジェスチャをしている間（例えば左右方向や上下方向に動かしている間）だけ、オペレータが制御ボタン１２４を押し続ける、というモードがある。ジェスチャをしている間のみボタン１２４が押され続けるので、レーザトラッカ１０によるジェスチャの認識及び解析（パーシング）をより単純な動作で実行することができる。こうしてボタン１２４が押され続けるモードでもそうでないモードでも、トラッカ１０側は、様々な形態で動きのパターンを捉えることができる。（１）まず、カメラ５２を光源１２２の動きに追従させることができる。（２）カメラ５２を（例えば光源５４によって照明されている）再帰反射ターゲット１２６の動きに追従させることができる。（３）或いは、トラッカ１０の追尾計測システムをターゲット１２６の動きに追従させることができる。加えて、トラッカ１０に対しコマンドを発行すべくオペレータがボタン１２４を押下・解放させてＬＥＤ輻射光を経時パターン的に発光させているときに、計測データを収集すべくトラッカ１０をターゲット１２６の動きに追従させることもできる。

次に、図５Ｂでは六自由度プローブ１３０上の光源１３２がカメラ５２で観察されている。六自由度プローブ１３０は、再帰反射ターゲット１３６、光源１３２及び制御ボタン１３４を備えている。オペレータは、所定の形態に従い制御ボタン１３４をオンオフすることで、相応のパターンに従い光源１３２を発光させることができる。そのパターンは、カメラ５４で検知されレーザトラッカ１０により解析される。

図５Ｂのそれに代替する動作モードとしては、コマンドのジェスチャをしている間（例えば左右方向や上下方向に動かしている間又は回動させている間）だけ、オペレータが制御ボタン１３４を押し続ける、というモードがある。ジェスチャをしている間のみボタン１３４が押され続けるので、レーザトラッカ１０によるジェスチャの認識及び解析をより単純な動作で実行することができる。また、トラッカ１０側は、様々な形態で動きのパターンを捉えることができる。（１）まず、カメラ５２を光源１３２の動きに追従させることができる。（２）カメラ５２を（例えば光源５４によって照明されている）再帰反射ターゲット１３６の動きに追従させることができる。（３）或いは、トラッカ１０の追尾計測システムを六自由度プローブ１３０の動き又は回動に追従させることができる。

図５Ａ及び図５Ｂのモードは、特定の位置を指し示すのにも使用することができる。例えば、アクティブ再帰反射ターゲット１２０の球面上の一点又は六自由度プローブ１３０の球面上の一点を計測対象物に押しつけることで、位置を指し示すことができる。カメラ５２側ではその点の位置を判別することができる。更に、計測対象空間内の個別位置に特別の意味合いを割り当てることができる。例えば、図１２を参照して後述するコマンドタブレットを相応の三次元位置に配置する場合である。

また、図５Ｃではワンド１４０上の光源１４２がカメラ５２で観察されている。ワンド１４０は光源１４２及び制御ボタン１４４を備えている。オペレータは、所定の形態に従い制御ボタン１４４をオンオフすることで、相応の経時パターンに従い光源１４２を発光させることができる。そのパターンは、カメラ５４で検知されレーザトラッカ１０により解析される。

そして、図５Ｄではワンド１４０上の光源１４２がカメラ５２で観察されている。オペレータは、ワンド１４０上の制御ボタン１４４を押して光源１４２を連続的に発光させる。オペレータがワンド１４０を任意方向に動かすと、カメラ５２でワンド１４０の動きが記録され、そのパターンがレーザトラッカ１０で解析される。横断方向（左右方向及び上下方向）の動きが肝要で動径方向の動きが肝要でないパターンの場合、使用するカメラ５２は１個でよい。

このように、レーザトラッカ１０には、オペレータが再帰反射ターゲット２６、六自由度プローブ１１０，１３０、アクティブ再帰反射ターゲット１２０又はワンド１４０を使用し発生させる空間位置、空間パターン及び経時パターンを、検出する機能がある。それら空間的乃至経時的なパターンのことを総称してジェスチャと呼ぶ。図３Ａ〜図３Ｅ、図４Ａ〜図４Ｃ及び図５Ａ〜図５Ｄに示した検知装置及びモードは具体例であり、本発明の技術的範囲を制限するものと理解されるべきではない。

図６に、ジェスチャコマンドを発行及び実行する際オペレータ及びレーザトラッカ１０により実行される諸ステップをフローチャート２００により示す。ステップ２１０では、トラッカ１０が継続的にコマンドをスキャンする。言い換えれば、トラッカ１０は、図３Ａ〜図３Ｅ、図４Ａ〜図４Ｃ及び図５Ａ〜図５Ｄに示した検知モードのうち一通り又は複数通りを使用し、位置、空間パターン及び経時パターンを記録する。ステップ２２０ではオペレータがコマンドを発行する。即ち、再帰反射ターゲット２６、六自由度プローブ１１０，１３０、アクティブ再帰反射ターゲット１２０、ワンド１４０等の物体側で相応の動作を実行することによりジェスチャを発生させる。相応の動作とは、例えば、特定の絶対座標への移動や、特定の空間乃至経時パターンを生成する動きを、伴うもののことである。

ステップ２３０では、オペレータにより発行されたばかりのコマンドをレーザトラッカ１０が捉え解析する。コマンドを捉える動作は、移動物体から来る空間的及び経時的情報を検知及び記録することで実行する。コマンドを解析する動作は、例えばトラッカ１０に組み込まれている情報処理能力を使用することで実行させる。その際には、データ流を相応のサブユニット群に分割し、そのサブユニットにより形成されるパターンをあるアルゴリズムに従い識別する。使用できる諸種アルゴリズムについては後に説明する。

ステップ２４０では、コマンドを受け取った旨、レーザトラッカがアクノリッジ（確認通知）を発する。このアクノリッジは、例えば、トラッカ上に配置されている光源を閃光させることにより発する。アクノリッジは、コマンドが明瞭に捕捉されたか、取り違えられたか、不完全か、ある種の理由により実行できないか等に応じ、幾通りかの形態をとりうる。これら様々な条件それぞれに係る信号は様々な形態で発行することができる。例えば、光の色を違える、閃光パターンを違える、閃光時間を違える等の形態である。可聴信号をフィードバックとして使用することもできる。

ステップ２５０では、レーザトラッカ１０が、コマンドが取り違えられているか否かをチェックする。即ち、受け取ったコマンドの意味が不明確であるか否かをチェックする。コマンドが取り違えられている場合、動作はステップ２１０に戻り、トラッカ１０によるコマンドのスキャンが継続される。それ以外の場合はステップ２６０に移行する。ステップ２６０では、トラッカ１０が、コマンドが不完全であるか否かをチェックする。即ち、コマンドを全面的に特定するのに更なる情報が必要か否かをチェックする。コマンドが不完全な場合、動作はステップ２１０に戻り、トラッカ１０によるコマンドのスキャンが継続される。それ以外の場合はステップ２７０に移行する。

ステップ２７０では、コマンドで求められた動作全てをレーザトラッカ１０が実行する。場合によっては、その動作の実行に、トラッカ側及びオペレータ側を併せ複数個のステップが必要になることもある。そうした状況の例については後に説明する。ステップ２８０では、計測が完了した旨の信号をトラッカ１０が発行する。その後、動作はステップ２１０に戻り、トラッカ１０によるコマンドのスキャンが継続される。

図７に、オペレータがコマンドを発行するステップ２２０を示す。このステップ２２０は、プロローグに係るステップ２２２、指令に係るステップ２２４及びエピローグに係るステップ２２６の三ステップを含んでいる。プロローグ及びエピローグは省略可能である。コマンド中の指令部分は、コマンドのうち従うべき指令を搬送する部分である。コマンドのうちプロローグ部分は、レーザトラッカに対し、コマンドが始まっていること及び指令がまもなく与えられることを指し示している。コマンドのうちエピローグ部分は、トラッカに対し、コマンドが終わりであることを指し示している。

図８〜図１０に、一群のコマンド及びそれに対応するジェスチャ（「例１ジェスチャ」「例２ジェスチャ」の二例）を示す。図中の最左列はコマンドの名称例を表している。これらのコマンドのうち幾つかはＦＡＲＯ（登録商標）ＣＡＭ２ソフトウェア由来のものである。他の幾つかは他のソフトウェア、例えばＦＡＲＯ（登録商標）レーザトラッカに実装されているＳＭＸ（登録商標）Ｉｎｓｉｇｈｔソフトウェア乃至Ｕｔｉｌｉｔｉｅｓソフトウェアに由来のものである。これは例示に過ぎず、更に他のソフトウェアからコマンドを採ることや、必要に応じ簡単に生成することもできる。また、図中の第２列は、ＣＡＭ２ソフトウェアにおけるソフトウェアショートカット（利用できる場合）を表している。オペレータは、キーボード上でこのソフトウェアショートカットを押すことにより、対応するコマンドを実行させることができる。図中の第３列及び第４列は、特定のコマンドを表現するのに使用されうる空間パターンの例を表している。こうした二次元的な空間パターンは、例えば図３Ａ、図４Ａ又は図５Ｄに示した手法で検知することができる。

図８〜図１０中の第３列及び第４列では、個々のジェスチャが、その始点を「・」、主点を「→」とする形態で表されている。図中の第３列に示したジェスチャは単純な形状、即ち円形、三角形又は正方形になっている。また、同列に記載されている２８通りの形状は、その向き及び始点で互いに区別されている。これに対して、図中の第４列に示されている形状は、実行すべきコマンドを示唆する形状となっている。第３列に示されている形状の主たる長所は、コンピュータ側でコマンドとして認識及び解釈するのが容易な点にある。この点については後に詳細に説明する。第４列に示されている形状の主たる長所は、オペレータが覚えやすいことである。

図１１Ａ〜図１１Ｆに、ジェスチャで使用できる空間パターンの別例を示す。図１１Ａは線分、図１１Ｂは英文字、図１１Ｃは単純形状、図１１Ｄは折り返し点が１個ある単一経路、図１１Ｅはより単純なパターン複数個で形成される複合経路、図１１Ｆは複数個の文字からなるパターンを表している。

図１２にコマンドタブレットの一例３００を示す。このタブレット３００は、オペレータによって、計測対象位置のそばにある都合よい場所まで運搬される。タブレット３００は、例えば、帳面以上のサイズを有する堅固な素材で形成しておく。オペレータは、タブレット３００を適当な面上に配置し、種々の手段を用いてその場所に固定する。使用できる手段としては、テープ、磁石、熱接着剤、鋲、フックアンドループ式ファスナ等がある。オペレータは、再帰反射ターゲット２６を基準位置３１０、３１２及び３１４に接触させることにより、レーザトラッカ１０の座標系におけるタブレット３００の位置を画定する。環境次第では、複数個のコマンドタブレットを併用することも可能である。コマンドタブレットの位置を求める手法については後に例示説明する。

コマンドタブレットは複数個の正方形に区分することができる。例えば、図８〜図１０に例示するコマンドタブレット３００では、基準位置３１０、３１２及び３１４に係る正方形の他、コマンドに係る正方形、ターゲットタイプに係る正方形、ネストタイプに係る正方形、方向に係る正方形及び数字に係る正方形が設けられている。このタブレット３００における配置及びその内容は例示に過ぎず、コマンドタブレットは様々な形態で効果的に設計することができる。個々のジョブ毎にカスタムコマンドタブレットを設計することも可能である。

レーザトラッカ１０にコマンドを送る際、オペレータは、コマンドタブレット３００上にある相応の正方形内に再帰反射ターゲットを接触させることでジェスチャに代えることができる。即ち、オペレータが正方形内に再帰反射ターゲットを接触させる動作はフローチャート２００中のステップ２２０に対応している。また、この動作の検知は、例えば図３Ｃ又は図４Ｃに示した手順により実行することができる。複数個の数字からなる数字列を送りたい場合、例えば「３．５０」を送りたい場合には、正方形「３」、正方形「．」、正方形「５」、正方形「０」の順でターゲットを正方形に接触させればよい。後述する通り、正方形を読み取るようトラッカに指示する手法は幾通りかある。例えば、所定の時間（例えば２秒）以上待つ手法である。トラッカは、所定時間が経過した時点で、その正方形を読み取ったことを示す信号を、光源を閃光させること等で発する。数字列全体を送り終えた後、オペレータは、所定手法に従い数字列の終了を通知することができる。例えば、基準位置のうち所定のいずれかにターゲットを接触させることで数字列の終了を通知する。

コマンドタブレット３００は、レーザトラッカではなく多関節腕型ＣＭＭ（座標計測機）と併用することもできる。多関節腕型ＣＭＭは複数個のセグメントを連結した構成を有するものであり、その一端が固定ベースに連結される一方、他端にはプローブ、スキャナ又はセンサが実装・装着される。多関節腕型ＣＭＭの例としては、特許文献３４（発明者：Ｒａａｂ ｅｔ ａｌ．，この参照を以て本願に繰り入れる）及び特許文献３５（発明者：Ｒａａｂ ｅｔ ａｌ．，この参照を以て本願に繰り入れる）に記載のものがある。多関節腕型ＣＭＭを使用する場合は、レーザトラッカを使用する場合にタブレット３００上の正方形に再帰反射ターゲットを接触させるのと同じ要領で、タブレット３００の正方形に例えばプローブチップを接触させる。また、多関節腕型ＣＭＭは、レーザトラッカにより計測される空間に比べかなり狭い計測対象空間に亘り計測を実行するのが普通である。そのため、多関節腕型ＣＭＭを使用する場合、一般に、都合のよい場所を探してタブレット３００を配置することがより容易になる。タブレット３００に含まれるコマンドのうち幾つかは、レーザトラッカ向けコマンドと異なる多関節腕型ＣＭＭ向けコマンドへと変更されることとなろう。コマンドタブレットを多関節腕型ＣＭＭと併用する手法のよいところは、プローブを外してコンピュータへと移動しコマンドを入力して多関節腕型ＣＭＭに戻る、といった動作にまつわるオペレータの不便さ及び時間損失をなくせる点にある。

図１３〜図１６にジェスチャの使用形態を四例示す。まず、図１３に示したのは、レーザトラッカ１０向けにジェスチャで基準点を設定する手順である。先に説明した通り、オートリセットがレーザトラッカで採りうるオプションモードであることを想起されたい。オートリセットモードに設定されているレーザトラッカでは、レーザビームがブレークするとそのビームが基準点へと差し向けられることとなる。基準点として一般に使用されるのはそのレーザトラッカのホームポジション、即ちトラッカ本体に恒久実装されている磁気ネストの位置である。或いは、作業空間に近い場所に基準点を設定してもよい。そうすれば、レーザビームがブレークしたときにオペレータがレーザトラッカへと歩いて戻る必要がなくなる。この機能は、通常、そのレーザトラッカにおける計測実行手段としてＡＤＭではなく干渉計が使用されている場合に特に重要になる。

図１３では、ジェスチャを通じフローチャート４００に示した動作を実行することで基準点が設定される。ステップ４２０では、図１０中の「Ｓｅｔ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｐｏｉｎｔ」（基準点設定）欄に係るパターンに従いオペレータがターゲットを動かす。そのターゲットとしては、例えば図３Ａの如く再帰反射ターゲット２６を使用する。ステップ４３０では、レーザトラッカ１０が、コマンドを認識及び解析した上で、そのコマンドを受領したことを示すアクノリッジを発する。このアクノリッジは、例えば、トラッカ前面パネル上の赤色光源を２回閃光させる形態で発せられる。無論、その他の種類のフィードバック、例えば別の色又はパターンでの発光や可聴信号によるアクノリッジでもよい。ステップ４４０では、オペレータが、ターゲット２６例えばＳＭＲを、基準位置を定める磁気ネスト上に配置する。トラッカ１０は、ＳＭＲ２６の位置情報を継続的にモニタし、静止状態であるか否かを調べる。ＳＭＲ２６が５秒以上に亘り静止している場合、トラッカ１０は、オペレータがＳＭＲ２６をネスト内に故意に配置したものと認識して計測を開始する。計測が実行されている間は、例えばトラッカパネル上の赤色光源が点灯される。計測が完了するとこの赤色光源は消灯される。

図１４では、フローチャート５００に示した動作を実行することで、三次元空間におけるコマンドタブレット３００の位置が画定される。先に説明した通り、タブレット３００上に三通りの基準位置３１０、３１２及び３１４があることを想起されたい。再帰反射ターゲットをこれら三通りの位置に接触させることで、三次元空間におけるタブレット３００の位置を指定することができる。ステップ５１０では、図９中の「Ｉｎｉｔｉａｌｉｚｅ Ｃｏｍｍａｎｄ Ｔａｂｌｅｔ」（コマンドタブレット初期化）欄に係るパターンに従いオペレータがターゲットを動かす。そのターゲットとしては、図３Ａの如く再帰反射ターゲット２６例えばＳＭＲを使用することができる。ステップ５２０では、レーザトラッカ１０が、コマンドを認識及び解析した上で、赤色光源を２回閃光させることによりコマンド受領を示すアクノリッジを発する。ステップ５３０では、オペレータが、３個ある基準位置のうち１個の上にＳＭＲ２６を配置する。トラッカ１０は、ＳＭＲ２６の位置情報を継続的にモニタし、静止状態であるか否かを調べる。ＳＭＲ２６が５秒以上に亘り静止している場合、ステップ５４０にてトラッカ１０がＳＭＲ２６の位置を計測する。ステップ５５０では、オペレータが、３個ある基準位置のうち第２のものの上にＳＭＲ２６を配置する。ＳＭＲ２６が５秒以上に亘り静止している場合、ステップ５６０にてトラッカ１０がＳＭＲ２６の位置を計測する。ステップ５７０では、オペレータが、３個ある基準位置のうち第３のものの上にＳＭＲ２６を配置する。ＳＭＲ２６が５秒以上に亘り静止している場合、ステップ５８０にてトラッカ１０がＳＭＲ２６の位置を計測する。三通りある基準位置それぞれが三次元的に判明したので、トラッカ１０は、三対の基準位置（三通りの基準位置の組合せ）間の距離を算出することができる。ステップ５９０では、基準位置間距離の算出結果を既知の基準位置間距離と比較することにより、トラッカ１０が誤差を調べる。誤差が過度に大きい場合、ステップ５９５にて信号エラーが通知される。この通知には、例えば、赤色光源の５秒点灯等の形態が使用される。

図１５では、ジェスチャを通じフローチャート６００に示した動作を実行することで円が計測される。ステップ６１０では、図８中の「Ｍｅａｓｕｒｅ ａ Ｃｉｒｃｌｅ」（円計測）欄に係るパターンに従いオペレータがターゲットを動かす。ターゲットとしては、例えば図３Ａの如く再帰反射ターゲット２６を使用する。ステップ６２０では、レーザトラッカ１０が、コマンドを認識及び解析した上で、赤色光源を２回閃光させることによりコマンド受領を示すアクノリッジを発する。ステップ６３０では、オペレータがターゲット２６例えばＳＭＲをワークピース上に配置する。例えば、円形の孔の内側を計測しようとしている場合、オペレータは、ＳＭＲ２６をその孔の内側上の部分に配置する。トラッカ１０は、ＳＭＲ２６の位置情報を継続的にモニタし、静止状態であるか否かを調べる。ＳＭＲ２６が５秒以上に亘り静止している場合、ステップ６４０にて赤色光源を点灯させトラッカ１０によるＳＭＲ位置の連続計測を開始する。ステップ６５０では、注目している円に沿ってオペレータがターゲット２６を動かす。十分なポイント数に亘りデータが集まったら、ステップ６６０にて、オペレータが計測対象物表面からＳＭＲ２６を引き離す。こうしたＳＭＲ２６の動きは計測完了を表している。また、ＳＭＲ２６で内径を計測しているのかそれとも外径を計測しているのかもわかるので、アプリケーションソフトウェア側で、ＳＭＲ２６の半径を勘案して距離オフセットを除去することができる。ステップ６７０では、十分な計測データが集まったことを示すべくトラッカ１０が赤色光源を２回閃光させる。

図１６では、レーザトラッカ１０からのレーザビームがブレークした後にフローチャート７００に示した動作を実行することで再帰反射ターゲットを捕捉させる。ステップ７１０では、図１０中の「Ａｃｑｕｉｒｅ ＳＭＲ」（ＳＭＲ捕捉）欄に係るパターンに従いオペレータがターゲットを動かす。ターゲットとしては、例えば図４Ａの如く再帰反射ターゲット２６を使用する。この手順の冒頭では、ＳＭＲが捕捉されていないので、図３Ａ〜図３Ｅに示したモードは使用することができない。それに代え、カメラ５２及び光源５４を使用しターゲット２６の位置を特定する。ステップ７２０では、レーザトラッカ１０が、コマンドを認識及び解析した上で、赤色光源を２回閃光させることによりコマンド受領を示すアクノリッジを発する。同時に、トラッカ１０はレーザビーム４６をターゲット２６の中心に向けて駆動する。ステップ７３０では、トラッカ１０が、ビーム４６がターゲット２６により捕捉されたか否かをチェックする。大抵は、ビーム４６はターゲット２６の中心に十分近い位置まで駆動され、トラッカ内位置検出器のアクティブエリア内に到達している。この場合、トラッカサーボシステムは、位置検出器の中心に近づく方向へとビーム４６を駆動する。これにより、ビーム４６がターゲット２６の中心にも近づく。その後は通常の追尾が実行される。ビーム４６がターゲット２６の中心に十分近い位置まで駆動されておらずトラッカ内位置検出器に到達していない場合は、例えばステップ７４０に示すスパイラルサーチを実行する。スパイラルサーチを実行する際、トラッカ１０は、まずビーム４６を開始時方向に向けた上で、徐々に拡がっていくスパイラルに従いビーム方向を変化させる。スパイラルサーチを実行するか否かは、トラッカ１０又はそれと併用されるアプリケーションソフトウェアでオプションとして設定することができる。他のオプション、特に迅速に動くターゲットに適したものとしては、ビーム４６がターゲット２６によって捕捉されるまで又はタイムアウトを迎えるまでステップ７２０を反復する、というものがある。

図７を参照して先に説明した通り、オペレータは、プロローグ（省略可）、指令及びエピローグ（省略可）の三段階を使用しコマンドを発行する。トラッカ１０が常時データを解析していて所望パターンが生じたときに速やかに応答できる場合、プロローグ及びエピローグ抜きで指令のみを使用することが可能である。同様に、オペレータがコマンドタブレット３００上の相応位置に触れている場合、プロローグやエピローグがなくともトラッカにとりコマンドは明らかになる。これに対し、トラッカによる解析が十分に速くなく、オペレータによって生成されたパターンに対し速やかに応答することができない場合や、オペレータがコマンドパターンを無意識に発生させる可能性がある場合は、プロローグ、エピローグ又はその双方を使用する必要があろう。

単純なプロローグやエピローグの例としては、ターゲット例えば図３Ａ〜図３Ｅ、図４Ａ〜図４Ｃ及び図５Ａ〜図５Ｄに示したそれの動きを一時停止させる、というものがある。例えば、オペレータが、パターンの開始前に１乃至２秒に亘り動きを一時停止させ、またパターンの終了時に１乃至２秒に亘り動きを一時停止させる。このように一時停止させることにより、各ジェスチャの開始点及び終了点（それぞれ図８〜図１０では「・」及び「→」、図１１では「●」及び「■」で表されている点）を、コンピュータ乃至トラッカ上の解析ソフトウェアで容易に認識することができるようになる。

単純なプロローグやエピローグの例としては、更に、レーザトラッカに発するレーザビームを遮る動作及び通す動作を敏速に実行する、というものがある。例えば、オペレータが、指と指の間に隙間が生じるよう４本の指（人差し指から小指までの指）を拡げる。次いで、レーザビームを相次いで過ぎるようその指を動かすことで、ビームの遮断及び通過を４連続で発生させる。こうした経時パターン、言い換えれば「四本指サルート」は、レーザトラッカ側で速やかに認識されうる。返戻レーザ光量の経時変化に基づく検知モードについては、パッシブターゲットに関するものが図３Ｄに、またアクティブターゲットに関するものが図５Ａ〜図５Ｃに示されている。

ジェスチャコマンドにおけるプロローグやプロローグの使用以外では、レーザトラッカによる動作の開始時にも、ある種のプロローグが必要とされる場合がある。例えば、図１３〜図１５に示した例では、コマンドが発行された後トラッカによる計測が実行される前に５秒間の待機時間がある。この待機時間の目的は、計測開始前に再帰反射ターゲットを所要位置に配置するための時間を、オペレータに与えることにある。無論、５秒という時間は任意に定めたものであり、他の相応の値に設定することもできる。更に、計測開始を通知する手段として他種のものを使用することもできる。例えば、時間遅延ではなく四本指サルートにより、計測準備完了を通知するようにしてもよい。

アクティブターゲット例えば図５Ａ〜図５Ｄに示したそれは、ツール製造や装置組立の分野で有用である。ツールは、他の装置を製造する際に役立つ器具の一種である。自動車製造や航空機製造の分野ではツールは厳密な仕様に従い製造される。レーザトラッカは、そうしたツールの組立及びチェックに役立つ。多くの場合、ツールの構成要素を互いに整列させることが求められる。その際、単一の再帰反射ターゲット例えばターゲット２６でも、ツール構成要素を互いに且つ適正に整列させうる座標系を画定することができる。しかしながら、複雑なツールでは、このやり方を採ると何回もの繰り返し計測が必要になる。別のやり方としては、ツール構成要素上に都合複数個の再帰反射ターゲットを装着し、それらを相次いで計測する、というやり方がある。絶対距離計、カメラシステム（例えば部材５２，５４）等といった今日的トラッカ技術があるので、そうした迅速計測も実行することができる。しかし、ツール上に直に複数個の再帰反射ターゲットが装着されている場合、オペレータがそれら再帰反射ターゲットのうちいずれかを使用しジェスチャコマンドを生成するのは困難又は不効率である。それよりは、ワンド、例えば図５Ｃ又は図５Ｄに示したワンド１４０を使用する方が便利であろう。ワンドであれば、オペレータが、ツール上に装着されている再帰反射ターゲットをかき乱すことなく迅速にコマンドを発することができる。更に、そうしたワンドをハンマ又はそれに類する器具の端部に装着することで、オペレータの手をフリーにし、組立及び調整を実行することができる。場合によっては、別の再帰反射ターゲット又は六自由度プローブ、例えば図５Ａ及び図５Ｂに示したそれが、ツール製造に際して必要になろう。光源及び制御ボタンを素のＳＭＲ又は六自由度プローブに付加することで、オペレータが、非常に柔軟な形態でコマンドを発することができるようになる。

図５Ａ〜図５Ｄに示したアクティブターゲットは、また、装置組立に際しても有用である。最近のトレンドは、自動ツーリングアセンブリではなくレーザトラッカを用いたフレキシブルアセンブリである。トラッカ法の重要な長所は、先立つ準備があまり必要でないことである。そうした組立手法が今日現実的なものになっているのは、一つには、ＣＡＤソフトウェア図面をレーザトラッカ計測結果とマッチングするソフトウェアを利用できるからである。組立対象部品の上に再帰反射ターゲットを配置し、それらターゲットをレーザトラッカで順繰りに計測した上で、「遠い」ならば赤、「より近い」なら黄、「十分近い」ならば緑、といった要領で色を使用し、組立対象部品の接近具合（組立の厳密さ）をコンピュータディスプレイ上に表示させることができる。アクティブターゲットを使用することで、オペレータは、組立プロセスが最適化されるよう、指定したターゲット（群）を計測せよとのコマンドを発することができる。

単一の計測対象空間に複数個の再帰反射ターゲットが配置されることもしばしばである。複数個の再帰反射ターゲットを用いたツール製造及び装置組立の例としては先に説明したものがある。これらの例からは、アクティブターゲットが特に有用になり得ることがわかる。場合によっては、複数個のパッシブ再帰反射ターゲットの動きを認識できるというレーザトラッカの機能が有用になる。例えば、シートメタルスタンピングプレス等のツール固定先装置上に複数個の再帰反射ターゲットが配置されており、オペレータがその固定先装置の個別動作が済むたびにターゲットサーベイを行いたがっているとする。そのサーベイでは、例えば、ツール固定先装置の再現性をチェックするため、個々のターゲットの座標が順に計測される。初期サーベイ座標を設定するに当たりオペレータが採りうる容易なやり方としては、各再帰反射ターゲットをそのネスト外に順に持ち上げ、所定のジェスチャパターンに従いそれを動かす、というやり方がある。そのパターンを認識すると、レーザトラッカがそのネストにおける再帰反射ターゲットの座標を計測する。これは、トラッカ側カメラで広視野に亘りジェスチャパターンを認識できるためであり、オペレータは複数個の再帰反射ターゲット間で至便にスイッチすることができる。

先に言及した通り、ジェスチャパターンを認識しそれをコマンドとして解釈する手法乃至アルゴリズムには幾通りかの種類がある。ここでは数通りの手法を示すけれども、様々な種類の手法乃至アルゴリズムがあること及びそれらが良好に稼働することも明らかである。先に説明した通り、主たる注目パターンとしては、（１）単一点絶対位置、（２）経時パターン及び（３）動きのパターンの三種類がある。単一点絶対位置を認識することは、議論の余地なく、それら三種類のなかで最も容易である。この場合、トラッカに求められるのは、計測した座標を比較し、コマンドタブレット３００の表面上の座標に対し所定の公差内でそれらが一致しているか否かを調べることだけである。

経時パターンもまた比較的特定が容易である。個別のパターンは、例えば、オンオフが繰り返された回数で構成されるほか、許容できるオンオフ時間に関する制約が課されることもある。この場合、トラッカは、オンオフ時間を記録し、所定のパターンと整合するか否かを定期的にチェックするだけでよい。トラッカに対し信号を送る形態としては、無論、光を完全に消沈させる形態以外に、光量を低減させる形態も採りうる。レーザ再帰反射光量の低減は様々な手段、例えば中性濃度フィルタ、偏向器、アイリス等を使用することで実現することができる。

動きのパターンは、一次元的、二次元的又は三次元的に解析することができる。例えば、動径方向距離の変化は一次元的な解析で求まる。横断方向（上下左右）の動きの変化は二次元的な解析で求まる。動径方向及び横断方向に沿った寸法の変化は三次元的な解析で求まる。無論、注目寸法はレーザトラッカシステムにより同時的にモニタされる。認識及び解析動作を単純化するには、例えば、動きが発生する時間及び空間の範囲を限るようにすればよい。例えば、パターンに対し、２００〜８００ｍｍ（８〜３２インチ；１インチ＝約２５ｍｍ）の範囲での動きであること及びその動きが１〜３秒間に終了することを求めればよい。横断方向の動きの場合、レーザトラッカはその動きを角度変化として検知するので、それらの角度（ラジアン単位）にターゲットまでの距離を乗じ、パターンの大きさに換算する必要がある。このように、許容できるパターンを特定の時間的範囲及び空間的範囲に制限することで、ジェスチャコマンドとしての検討対象から様々な動きを排除することができる。更に、残ったものは様々な形態で評価することができる。例えば、バッファ内にデータを一時保存しておき、それを定期的に評価することで、認識されたジェスチャパターンのうちいずれかに対する潜在的なマッチの有無を調べればよい。図５Ａ中の制御ボタン１２４を押して光源１２２を発光させることでジェスチャ発生を通知する場合、ジェスチャ的な動きパターンの識別が特に容易となる。即ち、コンピュータが、光源１２２が発光しているときに生じたパターンを記録し、そのパターンを評価して有効なジェスチャの発生有無を調べるだけでよい。オペレータが制御ボタン１３４を押して図５Ｂ中の光源１３２を発光させる場合や、制御ボタン１４４を押して図５Ｄ中の光源１４２を発光させる場合も、同様の手法を採ることができる。

これら三通りの主たるパターンの他には、パッシブオブジェクトを使用すること又はそれを再帰反射器と併用することで生じるパターンもある。例えば、所定サイズを有するパッシブな赤い正方形をＳＭＲから１インチ以内に接近させることで、特定のコマンドが発せられたことをトラッカ側カメラに認識させることができる。

三通りある主たるパターンのうち二通りを組み合わせることも可能である。例えば、動きの速度を特定の空間パターンと組み合わせることで、第２のパターンタイプと第３のパターンタイプを組み合わせることができる。或いは、迅速な上方への動き及びそれに続くゆっくりとした回帰を伴う鋸波パターンに従い、オペレータが特定のコマンドを発生させることもできる。同様に加速も使用することができる。例えば、フリックモーションを使用し、計測対象物周りでレーザビームを特定方向に“弾く”ことができる。

諸種パターン内で変化を付けることもできる。例えば、空間パターンの場合、小さな正方形（例えば一辺３インチ）と大きな正方形（例えば一辺２４インチ）とを区別することが可能である。

上述したアルゴリズムの手法は、図１７に示す処理システム８００で実現することができる。この図の処理システム８００は、トラッカ側処理ユニット８１０及びコンピュータ８０（省略可）で構成されている。処理ユニット８１０は少なくとも１個のプロセッサ、例えばマイクロプロセッサ、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等のデバイスを有している。その処理能力は、情報の処理及びトラッカ内プロセッサに対するコマンドの発行に使用されている。ここでは、そうしたプロセッサとして、位置検出器プロセッサ８１２、アジマスエンコーダプロセッサ８１４、ゼニスエンコーダプロセッサ８１６、インジケータライトプロセッサ８１８、ＡＤＭプロセッサ８２０、干渉計（ＩＦＭ）プロセッサ８２２及びカメラプロセッサ８２４が設けられている。ジェスチャパターンの評価乃至解析を支援するためジェスチャプリプロセッサ８２６を設けることもできる。補助ユニットプロセッサ８７０は、処理ユニット８１０内の他のプロセッサに対しタイミング及びマイクロプロセッササポートを提供する。補助ユニットプロセッサ８７０は、デバイスバス８３０を介し他のプロセッサと通信する。デバイスバス８３０は、本件技術分野で周知の通り、データパケットを使用しトラッカ内で情報を転送する。情報処理能力は、トラッカ側センサで収集されたデータに関しＤＳＰやＦＰＧＡが中間計算を実行する、といった形態で、処理ユニット１０内に分散されている。これら中間計算の結果は補助ユニットプロセッサ８７０に返送される。先に説明した通り、補助ユニット７０は、長いケーブルを介しレーザトラッカ１０の本体に接続することも、トラッカ１０が直に（且つ付加的に）コンピュータ８０に接続されるようトラッカ本体内に組み込むこともできる。補助ユニットプロセッサ８７０は接続手段８４０、例えばイーサネット（登録商標）ケーブルや無線接続を介しコンピュータ８０に接続することができる。補助ユニットプロセッサ８７０及びコンピュータ８０は接続手段８４２，８４４、例えばイーサネット（登録商標）ケーブルや無線接続を介しネットワークに接続することができる。

ジェスチャコンテンツの評価に関するセンサデータの前処理は、例えばプロセッサ８１２〜８２４で行ってもよいし、ジェスチャ前処理実行向けに構成されたプロセッサ８２６で行ってもよい。そのジェスチャプリプロセッサ８２６としては、マイクロプロセッサ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ等のデバイスを使用することができる。ジェスチャプリプロセッサ８２６内に、ジェスチャコンテンツとして評価すべきデータが格納されるバッファを設けてもよい。前処理されたデータを最終評価のため補助ユニットに送るようにしてもよいし、ジェスチャコンテンツに関する最終評価をジェスチャプリプロセッサ８２６で実行するようにしてもよい。或いは、生の又は前処理されたデータをコンピュータ８０に送りそこで解析させるようにしてもよい。

ジェスチャの使用に関するこれまでの説明は専ら単一のレーザトラッカに的を絞ったものであったが、一群のレーザトラッカに対し或いはレーザトラッカと他の装置との組合せに対しジェスチャを適用するのも有益である。そのやり方の一つは、レーザトラッカのうち１台をマスタに指定し、そこから他の装置へとコマンドを送らせる、というやり方である。例えば、各トラッカで計測された距離のみに基づき三次元座標が算出される多辺（マルチラテレイション）計測を、４台一組のレーザトラッカで行うものとする。その場合、トラッカのうち１台にコマンドを与え、そこから他のトラッカにコマンドを中継させるようにすればよい。別のやり方としては、複数の装置がジェスチャに応答できるやり方がある。例えば、レーザトラッカを用い多関節腕型ＣＭＭを再配置するシステムを考える。こうしたシステムについては、例えば特許文献３６（発明者：Ｒａａｂ，この参照を以て本願に繰り入れる）に記載がある。このシステムでは、まず、レーザトラッカをマスタに指定して再配置プロセスを実行する。再配置プロセスでは、オペレータがトラッカにジェスチャコマンドを送り、そのトラッカが多関節腕型ＣＭＭに相応のコマンドを送る。再配置プロセスが終了した後は、オペレータが、上述の要領に従い、コマンドタブレットを用いて多関節腕型ＣＭＭにジェスチャコマンドを送る。

図１９に、図３Ａ〜図３Ｂ、図４Ａ〜図４Ｂ及び図５Ａを参照しての説明に従いジェスチャによるコマンドをレーザトラッカに送る際に実行される手順１９００を示す。ステップ１９１０では、コマンド・空間パターン間の対応関係ルールを準備する。ステップ１９２０では、ユーザが、多々あるコマンドのなかから使用するコマンドを選定する。ステップ１９３０では、ユーザが、所望のコマンドに対応する空間パターンに従い再帰反射器を動かす。空間パターンは横断方向でも動径方向でもよい。ステップ１９４０では、レーザトラッカから再帰反射器へと光を投射する。この光は、レーザトラッカの光軸に沿って輻射される光ビームでもよいし、レーザトラッカ側に設けられているカメラのそばにあるＬＥＤが輻射する光でもよい。ステップ１９５０では、再帰反射器からレーザトラッカへと光が反射される。ステップ１９６０ではその反射光を検知する。この検知は、トラッカ側カメラに備わる感光アレイで行ってもよいし、トラッカ側位置検出器で行ってもよいし、トラッカ側距離計で行ってもよい。ステップ１９７０では、対応関係ルールに基づきコマンドを判別する。ステップ１９８０ではそのコマンドを実行する。

図２０に、図３Ｃ、図４Ｃ及び図５Ａを参照しての説明に従いジェスチャによるコマンドをレーザトラッカに送る際に実行される手順２０００を示す。ステップ２０１０では、コマンド・三次元位置間の対応関係ルールを準備する。ステップ２０２０では、ユーザが、多々あるコマンドのなかから使用するコマンドを選定する。ステップ２０３０では、ユーザが、所望のコマンドに対応する位置へと再帰反射器を動かす（例えば再帰反射ターゲットをコマンドタブレットに接触させる）。ステップ２０４０では、レーザトラッカから再帰反射器へと光を投射する。この光は、レーザトラッカの光軸に沿って輻射される光ビームでもよいし、レーザトラッカ側に設けられているカメラのそばにあるＬＥＤが輻射する光でもよい。ステップ２０５０では、再帰反射器からレーザトラッカへと光が反射される。ステップ２０６０ではその反射光を検知する。この検知は、トラッカ側カメラに備わる感光アレイで行ってもよいし、トラッカ側位置検出器で行ってもよいし、トラッカ側距離計で行ってもよい。ステップ２０７０では、対応関係ルールに基づきコマンドを判別する。ステップ２０８０ではそのコマンドを実行する。

図２１に、図３Ｄ及び図５Ａを参照しての説明に従いジェスチャによるコマンドをレーザトラッカに送る際に実行される手順２１００を示す。ステップ２１１０では、コマンド・経時パターン間の対応関係ルールを準備する。ステップ２１２０では、ユーザが、多々あるコマンドのなかから使用するコマンドを選定する。ステップ２１３０では、レーザトラッカから再帰反射器へと光を投射する。この光は、レーザトラッカの光軸に沿って輻射される光ビームでもよいし、レーザトラッカ側に設けられているカメラのそばにあるＬＥＤが輻射する光でもよい。ステップ２１４０では、再帰反射器からレーザトラッカへと光が反射される。ステップ２１５０ではその反射光を検知する。この検知は、トラッカ側カメラに備わる感光アレイで行ってもよいし、トラッカ側位置検出器で行ってもよいし、トラッカ側距離計で行ってもよい。ステップ２１６０では、ユーザが、レーザトラッカ側のセンサにより受光される光量をある経時パターンに従い変動させる。そうした経時パターンは、後述の通り、光ビームを遮ったり通したりすることで容易に発生させることができる。ステップ２１７０では、対応関係ルールに基づきコマンドを判別する。ステップ２１８０ではそのコマンドを実行する。

図２２に、図３Ｅ及び図５Ｂを参照しての説明に従いジェスチャによるコマンドを六自由度レーザトラッカに送る際に実行される手順２２００を示す。ステップ２２１０では、コマンドと六自由度ターゲットの姿勢との間の対応関係ルールを準備する。ステップ２２２０では、ユーザが、多々あるコマンドのなかから使用するコマンドを選定する。ステップ２２３０では、六自由度レーザトラッカを使用し、第１姿勢における六自由度ターゲットの座標のうち一通り又は複数通りを計測する。姿勢の座標（自由度）としては、並進座標が例えばｘ，ｙ，ｚの三通りあり、方向座標が例えばロール，ピッチ，ヨーの三通りある。ステップ２２４０では、ユーザが、六自由度ターゲットの姿勢を構成する六通りの座標のうち上記一通り又は複数通りの座標を変化させる。ステップ２２５０では、ユーザがステップ２２４０を完遂することで生じた姿勢即ち第２姿勢に関し上記一通り又は複数通りの座標を計測する。ステップ２２６０では、対応関係ルールに基づきコマンドを判別する。ステップ２２７０ではそのコマンドを実行する。

図２３に、レーザトラッカからのレーザビームをターゲットに向けそのターゲット上にロックさせるコマンドをジェスチャによりレーザトラッカに送る際に実行される手順２３００を示す。ステップ２３１０では、再帰反射器上に光を投射する。投射する光は、例えば、レーザトラッカ側に設けられているカメラのそばにあるＬＥＤが輻射する光である。ステップ２３２０では、ユーザが、所定の空間パターンに従い再帰反射器を動かす。ステップ２３３０では、再帰反射器からレーザトラッカへと光が反射される。ステップ２３４０ではその反射光を検知する。この検知は、例えば、トラッカ側カメラに備わる感光アレイで行う。ステップ２３５０では、対応関係ルールに基づきコマンドを判別する。ステップ２３６０では、トラッカから再帰反射器へと光ビームを差し向ける。ステップ２３７０では、トラッカからのレーザビームを再帰反射器上にロックさせる。

図２４に、レーザトラッカからのレーザビームをターゲットに向けてそのターゲット上にロックさせるコマンドをジェスチャによりレーザトラッカに送る際に実行される手順２４００を示す。ステップ２４１０では、再帰反射器上に光を投射する。投射する光は、例えば、レーザトラッカ側に設けられているカメラのそばにあるＬＥＤが輻射する光である。ステップ２４２０では、再帰反射器からレーザトラッカへと光が反射される。ステップ２４３０ではその反射光を検知する。この検知は、例えば、トラッカ側カメラに備わる感光アレイで行う。ステップ２４４０では、上述した要領に従い所定の経時パターンを発生させる。ステップ２４５０では、対応関係ルールに基づきコマンドを判別する。ステップ２４６０では、トラッカから再帰反射器へと光ビームを差し向ける。ステップ２４７０では、トラッカからのレーザビームを再帰反射器上にロックさせる。

図２５に、レーザトラッカからのレーザビームをターゲットに向けてそのターゲット上にロックさせるコマンドをジェスチャによりレーザトラッカに送る際に実行される手順２５００を示す。ステップ２５１０では、再帰反射器上に光を投射する。投射する光は、例えば、レーザトラッカ側に設けられているカメラのそばにあるＬＥＤが輻射する光である。ステップ２５２０では、第１姿勢における六自由度ターゲットの座標のうち一通り又は複数通りを計測する。上述した通り、姿勢の座標（自由度）としては、三通りの並進自由度及び三通りの方向自由度がある。ステップ２５３０では、第１姿勢の座標のうち一通り又は複数通りの座標を変化させる。ステップ２５４０では、六自由度プローブの座標のうち上記一通り又は複数通りを変化させることで生じた姿勢即ち第２姿勢に関し上記一通り又は複数通りの座標を計測する。ステップ２５５０では、対応関係ルールが満たされているか否かを判別する。ステップ２５６０では、トラッカから再帰反射器へと光ビームを差し向ける。ステップ２５７０では、トラッカからのレーザビームを再帰反射器上にロックさせる。

図２６Ａ，図２６Ｂ及び図２７Ａ，図２７Ｂに、レーザトラッカ１０により認識されコマンドとして実行されるジェスチャパターンをオペレータが送ることが可能なレーザトラッカの機械的構成（図２６Ａ，図２６Ｂ）及び光学的構成（図２７Ａ，図２７Ｂ）を示す。まず、図２６Ａ及び図２６Ｂに示す構成のレーザトラッカ１０では、オペレータがジェスチャパターンを機械的な手段で送り、レーザトラッカ１０がその角度エンコーダシステムを使用しそれを解釈する。エンコーダの角度出力は修正無しで使用される。或いは、エンコーダによって計測された角度運動が、トラッカ内モータによりその軸に加えられたトルクの方向及び大きさと比較され、トラッカ内モータがもたらした動きと外部者がもたらした動きとが弁別され、外部者が加えたトルクの方向及び大きさが算出される。図２６Ａに示すレーザトラッカ１０では、そのペイロード１５が、オペレータによってゼニス機械回動軸１８周りで回動されている。図２６Ｂに示すレーザトラッカ１０では、そのゼニスキャリッジ１４が、オペレータによってアジマス機械回動軸２０周りで回動されている。ペイロード１５乃至ゼニスキャリッジ１４をパターンに従い回動させると、その角度運動がアジマス及びゼニス角度エンコーダによって計測され、外部コンピュータ上のソフトウェア又はレーザトラッカ内のプロセッサ／メモリにより記録される。角度エンコーダ出力は、時間の関数として記録すること及び解析してパターンを見つけ出すことが可能な二次元角度マップを形成する。その角度パターンにより表されるジェスチャが、レーザトラッカ１０により認識されコマンドとして実行される。図２６Ａ及び図２６Ｂに示した手法と前述した手法との間の違いは、図２６Ａ及び図２６Ｂではオペレータが再帰反射器のそばではなくトラッカのそばにいる点にある。従って、図２６Ａ及び図２６Ｂに示した手法を前述した手法と組み合わせることにより、オペレータは、計測対象空間内の様々な場所から、トラッカに対しジェスチャコマンドを送ることができる。

第１の例としては、３０°以上の角度に亘りオペレータがペイロード１５を２回回動させることを以て、トラッカからの光ビームの現在位置の右に位置している至近の再帰反射器を特定しその上にロックせよ、とのコマンドとすることができる。第２の例としては、−９０°から＋９０°までのアジマス角に亘りアジマス軸周りでゼニスキャリッジ１４を回動させることを以て、所与視野内の全再帰反射ターゲットを識別して各ターゲットのサーベイを始めよ、とのコマンドとすることができる。第３の例としては、オペレータがペイロード１５及びゼニスキャリッジ１４を同時に回動させることを以て、その回動の方向にある至近の再帰反射器にロックしその三次元座標を計測せよ、とのコマンドとすることができる。第４の例としては、ペイロード１５及びゼニスキャリッジ１４をオペレータがある種の注目領域特定パターン（例えば円形パターン）に従い動かすことを以て、注目領域を規定するコマンドにすることができる。注目領域としては、例えば、一群の再帰反射器に関しサーベイが実行される領域を規定することができる。ペイロード１５及びゼニスキャリッジ１４の回動に関し空間パターン及び経時パターンを組み合わせることにより、多様なコマンドを規定することができる。ペイロード１５及びゼニスキャリッジ１４の回動に関連する特性としては、更に、絶対角、差分角、印加トルクレベル、角速度、角加速度及びそれに類する経時量がある。上述した差分回動運動に加え、絶対回動も使用することができる。例えば、ペイロードを天頂、天底、先に識別した再帰反射器位置その他の重要点に向けることを以て、コマンドを送ることができる。

次に、図２７Ａ及び図２７Ｂに示す構成のレーザトラッカ１０では、オペレータが光学的手段でジェスチャパターンを送り、トラッカ１０がそのカメラシステムを用いてそのジェスチャパターンを認識する。図２７Ａに示すレーザトラッカ１０では、その光源５４に発する光がオペレータによりもたらされた遮蔽物６４によって遮られており、またその遮蔽物６４がトラッカ１０の比較的近くに配置されている。遮蔽物６４は、トラッカ１０に発するレーザビーム４６（図示せず）も遮蔽している。この場合、光源５４に発する光のうちかなりの量が遮蔽物６４によって散乱され、カメラ５２のレンズを通り、カメラ内感光アレイに到達する。その結果、かなり大きな光スポットがカメラ面上に現れる。遮蔽物６４がカメラ５２のかなり近くに配置されているので、感光アレイ上における光スポットのサイズは、再帰反射ターゲット２６によって感光アレイ上にもたらされる光スポットのサイズに比べかなり大きくなる。この違いがあるため、遮蔽物６４によって散乱された光を再帰反射ターゲット２６によって反射された光から区別することができ、トラッカ１０へと反射されるビーム４６の損失を、トラッカ１０へと反射されるビーム４６の損失をもたらす別の条件から区別することができる。カメラ５２から遮蔽物６４までの距離が「比較的近い」と見なせる条件はカメラ５２及び光源５４の特性に依存する。しかしながら、多くの場合、その遮蔽物がカメラ５２から２５ｍｍ以内の距離にあるのなら「比較的近い」と見なすことができ、カメラ５２から１０００ｍｍ超の距離にあるのならカメラ５２から「比較的遠い」と見なすことができる。

次に、図２７Ｂに示すレーザトラッカ１０では、左側光源５４からの光が遮蔽物６５によって遮られているが、右側光源５４からの光は遮蔽物６５によって遮られていない。更に、図２７Ｂでは、トラッカ１０から再帰反射ターゲット２６を経てトラッカ１０に戻るレーザビーム４６が遮蔽物６５によって遮られていない（但しこの手法はビーム４６の光路上にターゲット２６がないときにも使用できる）。この場合、左側カメラ５２と右側カメラ５２の間で捉える画像に違いが生じる。本件技術分野で周知の通り、理想的な再帰反射器では、入射光に対し反射光が平行になり、またその再帰反射器の対称軸について対称なオフセットが生じる。この点については特許文献６（発明者：Ｂｒｉｄｇｅｓ ｅｔ ａｌ．，譲受人：本願出願人，この参照を以て本願に繰り入れる）に詳細な記載がある。特にその第１７カラム第４５〜６５行及び図１５Ａ〜図１５Ｃを参照されたい。再帰反射器にこうした特性があるので、左側光源５４に発しターゲット２６によって反射された光は、部分的に左側カメラ５２に入射するが右側カメラ５２には入射しない。右側光源５４に発しターゲット２６によって反射された光は、部分的に右側カメラ５２に入射するが左側カメラ５２には入射しない。環境光によって照明された背景画像を左側カメラ５２で捉えたものは、当該背景画像を右側カメラ５２で捉えたものと非常に似通ったものになる。どちらのカメラも閃光スポットを捉えるが、左側カメラ５２上のスポットの方が右側カメラ５２上のスポットより大きくなる。従って、図２７Ａ及び図２７Ｂの手法は、様々な種類のジェスチャコマンドを送るのに使用することができる。

第１の例としては、図２７Ａに示した遮蔽法を使用することで、オペレータが、自動補償を実行するよう或いはウォームアップ手順を実行するようレーザトラッカに指示することができる。様々なジェスチャパターンに従い遮蔽物６４を動かすことで、様々な種類のコマンドをトラッカに送ることができる。図２７Ｂに示した遮蔽法では、オペレータがトラッカにジェスチャコマンドを送っている間も、ＳＭＲの計測を継続することができる。左側光源５４及び左側カメラ５２を遮蔽することにより、オペレータは、ＳＭＲの計測を行えとのコマンドをトラッカに送ることができる。右側光源５４及び右側カメラ５２を遮蔽することにより、オペレータは、次の再帰反射ターゲットに移動せよとのコマンドをトラッカに送ることができる。オペレータは、遮蔽物を前後に動かすことで、ジェスチャとして認識されるべき経時パターンを生成することができる。オペレータは、例えば、５秒間に３回ビームが遮られるよう遮蔽物６４又は６５を動かすパターンのジェスチャをとることで、例えば、トラッカを至近の再帰反射器にロックさせ計測を実行させることができる。これ以外にも多様な経時パターン及びコマンドを使用することができる。

図２８に、図２６Ａ及び図２６Ｂを参照しての説明に従いジェスチャによるコマンドをレーザトラッカに機械的に送る手法で実行される手順２８００を示す。ステップ２８１０では、第１角度エンコーダを有するトラッカを準備する。ステップ２８２０では、複数通りのコマンドそれぞれと、トラッカ構造体の一部に係る複数通りの回動パターンそれぞれと、の間の対応関係ルールを準備する。トラッカ構造体の一部、とは、例えばペイロードやゼニスキャリッジのことである。ステップ２８３０では、ユーザが、多々あるコマンドのなかから第１コマンドを選定する。ステップ２８４０では、ユーザが、第１時点と第２時点の間で、レーザトラッカ構造体の一部を、第１回動パターンに従い回動させる。第１回動パターンとは、多々ある回動パターンのなか、第１コマンドに対応するパターンのことである。ステップ２８５０では、第１時点・第２時点間に第１角度エンコーダから得られる第１角度計測値群を取得する。ステップ２８６０では、対応関係ルールに従い第１角度計測値を処理した結果に少なくとも部分的に基づき、第１コマンドを判別する。ステップ２８７０では、レーザトラッカが第１コマンドを実行する。

図２９に、図２７Ａ及び図２７Ｂを参照しての説明に従いジェスチャによるコマンドをレーザトラッカに光学的に送る手法で実行される手順２９００を示す。ステップ２９１０では、各コマンドと各経時パターンの間の対応関係ルールを準備する。ステップ２９２０では、ユーザが、多々あるコマンドのなかから第１コマンドを選定する。ステップ２９３０では、ユーザが、第１時点と第２時点の間で遮蔽物を第１経時パターンに従い動かす。第１経時パターンとは、多々ある経時パターンのなか、第１コマンドに対応するパターンのことである。ステップ２９４０では、レーザトラッカからの第１光を遮蔽物に投射する。この光は、例えば、カメラレンズのそばにあるＬＥＤ照明器からの光である。ステップ２９５０では、第１光の一部である第２光を遮蔽物が散乱させる。ステップ２９６０では、第２光の一部である第３光を検知することにより第１検知データを取得する。第１検知データは、第１時点・第２時点間にレーザトラッカにより得られる。ステップ２９７０では、対応関係ルールに従い第１検知データを処理した結果に少なくとも部分的に基づき、第１コマンドを判別する。ステップ２９８０では、レーザトラッカがその第１コマンドを実行する。

以上、好適な実施形態に関し説明してきたが、本発明の技術的範囲を逸脱することなく様々な変形及び置換を施すことが可能である。そこで、本発明に関するこれまでの説明が例示的且つ非限定的なものであることを了解されたい。

従って、本願記載の諸実施形態は、あらゆる意味で例示的且つ非限定的なものである。本発明の技術的範囲は、以上の説明ではなく別紙特許請求の範囲の記載により示される。文理上特許請求の範囲から逸脱しない変更や特許請求の範囲に対して均等範囲に属する変更は、いずれも、本発明に包含されるものである。

Claims (10)

1. レーザトラッカ（１０）の動作を制御するためのコマンドをユーザからレーザトラッカへと機械的に送る方法であって、
   第１軸及び第２軸周りで回動可能な構造体、第１軸周りでその構造体が呈する第１回動角を計測する第１角度エンコーダ、第２軸周りで当該構造体が呈する第２回動角を計測する第２角度エンコーダ、当該構造体を第１軸周りで回動させる第１モータ、並びに当該構造体を第２軸周りで回動させる第２モータ、を有するレーザトラッカを準備するステップと、
   複数通りあるコマンドそれぞれと、複数通りある第１軸周り構造体回動パターンそれぞれと、の間の対応関係ルールを準備するステップ（２８２０）と、
   ユーザが複数通りあるコマンドのなかから第１コマンドを選定するステップ（２８３０）と、
   複数通りある回動パターンのうち第１コマンドに対応する第１回動パターンに従い且つ第１時点と第２時点の間でユーザが上記構造体を機械的に回動させるステップ（２８４０）と、
   第１時点と第２時点の間で第１角度エンコーダから第１角度計測値群を取得するステップ（２８５０）と、
   対応関係ルールに従い第１角度計測値を処理した結果に少なくとも部分的に基づき第１コマンドを判別するステップ（２８６０）と、
   第１コマンドをレーザトラッカで実行するステップ（２８７０）と、
   を有する方法。
2. 請求項１記載の方法であって、
   第１時点と第２時点の間で第２角度エンコーダから第２角度計測値群を取得するステップを有し、
   第１コマンドを判別するステップにて、更に対応関係ルールに従い第２角度計測値を処理した結果を利用する方法。
3. 請求項１記載の方法であって、対応関係ルールを準備するステップが、少なくとも部分的に、差分回動振幅、回動方向、回動速度、回動加速度又は絶対回動位置に基づくステップである方法。
4. 請求項２記載の方法であって、対応関係ルールを準備するステップが、少なくとも部分的に、第１角度エンコーダ及び第２角度エンコーダを利用するステップである方法。
5. 請求項４記載の方法であって、対応関係ルールを準備するステップが、少なくとも部分的に、第１時点・第２時点間で第１角度エンコーダ及び第２角度エンコーダが辿った経路を判別することによるステップである方法。
6. 請求項５記載の方法であって、上記経路に少なくとも部分的に基づき閉領域を判別する方法。
7. 請求項６記載の方法であって、上記閉領域を使用し第１コマンドに係る包含領域又は除外領域の輪郭を定める方法。
8. 請求項７記載の方法であって、上記閉領域が包含領域の輪郭を定める領域であり、第１コマンドが全再帰反射器について包含領域内をサーチするコマンドである方法。
9. 請求項１記載の方法であって、レーザトラッカを準備するステップにて準備される構造体がミラーである方法。
10. 請求項１記載の方法であって、レーザトラッカを準備するステップにて準備される構造体がペイロードである方法。

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