JPH0574764B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は三角測量原理に基づく測定法を用い
た、物体表面上の点と基準レベルとの間の距離を
非接触的に測定するための測量方法に関する。更
に詳細には、本発明は、測量用光を発生せしめる
ところの光源及び測量用光を案内して測量用光の
ビームを形成せしめ且つ該測量用光のビームが被
検査物体表面に投射される際に通過するところの
投光路を規定する測量用光案内手段を含む投光部
と；上記被検査物体表面からの反射光を案内する
反射光案内手段及び反射光に感応し且つ受光した
反射光を対応する信号に変換せしめるように作動
する少なくとも１つの光感応検知器とを包含し；
該反射光案内手段は測量用光のビームの物体表面
への投射により生ずる照射スポツトから発生する
反射光を少なくとも１つの反射光ビームに編成
し、該反射光ビームは対応する受光路に沿つて光
感応検知器に投射されるように構成されている；
ところの、三角測量原理に基づく測定法を用い
る、物体表面上の点（以下、屡々「表面部位」と
称す）と基準レベルとの間の距離を非接触的に測
定するための測量方法に関する。

上述の如き種類の測量方法は例えばドイツ国特
許出願公開公報第3122712A1号に開示されてい
る。上記公開公報は更に、被検査物体の表面起伏
上の所定の点と基準レベルとの間の距離の非接触
的測定のための原理としての三角測量法の基本原
理を記述している。第１図はこの原理を図解した
ものである。測量用光のビームは被検査物体表面
の所定の点に投射される。第１図において、物体
表面はハツチングにより示されている。表面輪郭
上の点とＺ＝０で示される基準レベルとの間の測
量すべき距離〓ｚは、式〓＝〓ｚ・Ｍ・sin〓
（式中、〓は基準面上に投射された光スポツトを
反射光に感応する検知器Ｄから見込む角度であ
り、Ｍは光学拡大率であり、〓は基準レベルの検
知器への投射点と物体表面上の当該点の検知器へ
の投射点の間の距離である）によつて表わされ
る。

上述の公報に開示された提案の目的は、いわゆ
る波長刻印技術（wavelength marking
technique）を用いることにより、測量結果に誤
りをもたらすところの被検査物体表面の反射率に
おける変動及びあいまいな測量結果を生ずること
なく測量速度を増加せしめる点にある。この目的
のために、少なくとも２種の異なつた波長の測量
用光ビームを用いている。即ち、これらの波長に
よつて特徴づけられるところのラスターパターン
（raster pattern）が被検査物体表面上に投射さ
れ、このパターンより発生する反射光が別々の波
長感応受容チヤンネルを通じてそれぞれの波長に
感応する別々の検知器に達する。この従来技術は
以下の如き欠点を有する。まず、測量が周囲光に
大きく影響され、その結果として、検知器からの
出力信号の信号対ノイズ比に悪影響が及ぼされる
という点である。又、それぞれが、測量用に選択
された異なつた波長の内の一つに適合する感度を
有する、少なくとも２体の別々の検知器を用いる
必要があるという点である。更には、測量が被検
査物体表面の色の変化に影響されやすいという点
である。

ドイツ国特許出願公開公報第3110644A1号も同
様に、三角測量の基本原理に基づくところの、基
準面と物体表面の所定の点との間の距離を非接触
的な方法で測定する技術を開示している。

この公報に開示された提案の目的は次の如き問
題を解決することにある。その問題とは、測量用
光のビームの光軸がドリフト（drift）現象によ
り変位する際に生じるもので、該ビームが物体表
面上に突き当たる点が過度に変位するという問題
である。このような変位は測量ミスにつながる。
ゆえに、この従来技術における唯一有効な測定情
報は、検知器上に投射された、Ｏもしくは基準レ
ベルに対応する第１のスポツトと、検知器上に投
射された、被検査物体の点に対応する第２のスポ
ツトとの間の距離である。この公報に開示される
技術の困難な点は、測量用光のビームの光軸の変
位の大きさを表わす誤信号の発生という点にあ
る。このような誤信号は検知器から送り出される
測量用信号の訂正に用いられる。しかし、この公
報は、偽反射が測量結果に影響を及ぼすのを防ぐ
ための手段を何ら開示していない。

セルコム（Selcom）社は物体表面に関するデ
ータの非接触的測量方法を開発した。この公知の
測量方法も又同様に三角測量原理に基づくもので
ある。更に、この測量方法も同様に、周囲光に影
響を受けやすく、よつて検知器よりの出力信号の
信号対ノイズ比に悪影響が及ぼされるという欠点
を有する。更なる欠点としては、横方向の分解能
が悪いという点、即ち、測量用光のビームに垂直
な面における分解能が悪いという点が挙げられ
る。

本発明は上述の欠点を克服するためになされた
ものである。本発明の目的は、全測量帯域を通じ
て、検知器上への結像を正確にし且つ横方向の分
解能を高めることにある。

即ち、本発明によれば、測量用光を発生せしめ
るところの光源１及び測量用光を案内して測量用
光のビーム３；MBを形成せしめ且つ該測量用光
ビームが被検査物体表面に投射される際に通過す
るところの投光路を規定する測量用光案内手段２
を含む投光部と；上記被検査物体表面からの反射
光を案内する反射光案内手段４，５；OL；OT₁，
OT₂；IG₁，IG₂；OL₁，OL₂；PR₁，PR₂及び反
射光に感応し且つ受光した反射光を対応する信号
に変換せしめるように作動する少なくとも１つの
光感応検知器６，７とを包含し；該反射光案内手
段は測量用光のビームの物体表面への投射により
生ずる照射スポツトから発生する反射光を少なく
とも１つの反射光ビームに編成し、該反射光ビー
ムは対応する受光路に沿つて光感応検知器に投射
されるように構成されており；該反射光案内手段
は、測量用光ビームの長手方向帯域内に存在する
対象スポツトのみをシヤープな集光スポツトとし
て長形検知器領域上に結像するようになつてお
り；また該検知器は実質的に長形の領域６，７；
DG；D₁，D₂；GDにおいてのみ反射光に感応す
るように構成されてなる；ところの、三角測量原
理に基づく測定法を用いる、物体表面上の点と基
準レベルとの間の距離を非接触的に測定するため
の測量方法において： 上記測量用光案内手段が集光レンズを包含し、
測量帯域（MG）中において該測量用光ビームの
断面積がビーム方向の距離の関数として変化する
ように上記集光レンズは測量用光を集光し、上記
した測量用光ビームの断面積の変化により、異な
る表面点としての表面部位をそれぞれ測量用ビー
ムによつて照射することによつて形成される各対
象スポツトがすべて実質的に同一サイズのスポツ
トとして各長形検知器領域に結像されるようにす
ることを特徴とする測量方法が提案される。な
お、上記の番号及び符号は添付の図面の各図の番
号及び符号を示す。

本発明の測量方法の１つの特徴は、該反射光案
内手段が、測量用光ビーム（その長手方向断面は
測量帯域を構成する）の長手方向帯域内に存在す
る対象スポツトのみをシヤープな集光スポツトと
して長形検知器領域上に結像するようになつてお
り、また該検知器は実質的に直線状乃至長形の領
域においてのみ反射光に感応するように構成され
ていることにある。従つて、本発明の測量方法に
おいては、前記物体表面の照射点は検知器の前記
感応部上に明確に識別できる点として結像され
る。

このような測量方法をとることによつて、測量
用光ビームの外に位置する物体表面上部位から生
ずる光による偽の出力信号を検知器上に生じさせ
ることはない。事実、実質的に直線状の測量光ビ
ームと検知器の実質的に直線状乃至長形の光感応
部とで規定される。“平面”内に位置するが上記
測量用光ビームの外部に位置する物体表面部位に
由来する光は、検知器上又は検知器を含む仮想平
面上に集光外スポツトとして投射される。この集
光外スポツトは検知器に有意の出力信号を発生さ
せることはない。上記スポツトは、光の由来する
部位が測量用光ビームから遠ざかるにつれて焦点
からの逸脱が大となる。更に、光が上述の“平
面”の外に位置する物体表面上部位に由来する場
合は、得られるスポツトは、焦点内又は焦点外の
いずれにしろ検知器の直線状乃至長形の光感応部
の外ではあるが上記検知器の仮想平面上に結像さ
れる。その結果、上記スポツトはいずれにしろ、
検知器に偽の出力信号を生じさせることはない。

本発明の測量方法の更に重要な特徴は、上記測
量用光案内手段が集光レンズを包含し、測量帯域
中において該測量用光ビームの断面積がビーム方
向の距離の関数として変化するように上記集光レ
ンズは測量用光を集光し、上記した測量用光ビー
ムの断面積の変化により、異なる表面部位をそれ
ぞれ測量用ビームによつて照射することによつて
形成される各対象スポツトがすべて実質的に同一
サイズのスポツトとして検知器の各長形領域に結
像されるように構成されていることである。特
に、集光レンズの倍率と位置は、上記測量帯域内
の測量用光ビームにより物体表面に形成される各
スポト（以下、屡々「対象スポツト」と称す）の
大きさが、該対象スポツトが集光レンズより遠ざ
かるにつれて増大するように選ばれる。このよう
にして、検知器の対物レンズ系により導入される
縮小度（即ち対象スポツトが検知器上に結像され
る時縮小する度合）の直線的変化を補償すること
ができる。つまり、測量用光ビームの或る位置に
より規定される一連の対象スポツトはほぼ等しい
大きさの一連の集光スポツトとして検知器上に結
像される。検知器の対物レンズ系により導入され
る縮小度は、対象スポツトに対応する検知器上の
スポツトの大きさが数個の検知器素子の面積にほ
ぼ等しくなるように選ぶことが好ましい。このよ
うにして、画像の鮮明度および横方向分解能は測
量帯域全域にわたり最良となる。さらに、測量用
光ビームの外に位置する表面部位に由来する光
は、前述の通り、検知器に有意の出力信号を生じ
させることはないので、信号対ノイズ比は極めて
満足のいくものとなる。

本発明の測量方法は、高強度光源などバツクグ
ラウンド光源の影響が大きい状況下において特に
好適に使用することがきる。上記状況の一例は自
動溶接工程における本測量方法の利用である。自
動溶接工程においては溶接アークに由来する高強
度光放射により悪影響を受けることがあつてはな
らない。上述の状況下有利に用いることのできる
測量方法としては、レーザーなどの単色光を発す
る光源を用いることが好ましい。本発明では、上
記光の波長は、予想される偽バツクグラウンド光
の波長成分の存在が小さいスペクトル部分内にあ
るように選ばれる。但し、光学バンドフイルター
を検知器の空間視角内に設置する。該バンドの波
長、好ましくはその中間波長、は単色光の波長に
対応する。実際の使用に際しては、He−Neレー
ザーが良い結果を与える。

本発明の測量方法において、ｚ＝０から距離〓
ｚの位置にある測定すべき物体表面は軸と垂直な
平面として扱う。これは、光束が物体表面、レン
ズ等に対して垂直な時これらの光学的効果の説明
が最も容易だからである。しかし、光束に対して
垂直な物体表面に関して説明した距離の測定法は
また、何らの修正を要しないで、表面輪郭をもつ
物体の形状測定に適用することができる。これ
は、測定用光の光束が物体表面に当たる点での光
束の直径は２〜３〓ｍにすぎず、一方、本願の測
量方法で測定すべき距離〓ｚはmm（せいぜいcm）
のオーダーだからである。したがつて、光束の軸
が物体表面に対して垂直ではないという事実によ
る物体表面上での光スポツトの変形の影響は、測
定結果においては無視できるものである。換言す
ると、物体表面が同じ路離ｚにあるが光束の軸に
関して垂直ではなくある角度をもつとき、検出器
上の像の形状または対象スポツトの位置は、変動
したとしても、検出できない程小さいものであ
る。

このようにして、被検査物体表面の１つ以上の
表面起伏乃至表面輪郭の測定が必要な時有利に用
いることができる。本発明において、この目的に
適する測量方法の特徴は、測量用光案内手段が駆
動手段と連係して測量光ビームに測量平面内で走
査運動をさせ、更に、反射光案内手段が、上記の
走査運動間、測量光ビームで照射される対象スポ
ツトを、照射されている対象スポツトと等時的に
移動する集光スポツトとして検知器の実質的に直
線状乃至長形の光感応部上に結像するように構成
されていることにある。

本発明の更に他の目的は、上記の測量方法にお
いて、簡単な構造により偽反射の悪影響を除去で
きる方式を提供することにある。一般に、偽反射
は、物体表面上の所定の点に投じられる測量用光
ビームが、測量用光ビームの内部又はわずかに外
部に位置する他の表面部位により検知器に向け反
射される結果として各検知器上に反射光が結像さ
れるため形成されるものである。

上記の目的を達成するに適した測量方法の具体
例としては、該反射光案内手段が、該第１受光路
の他に、該第１受光路と共に測量用光ビームを包
含する平面に対し鏡面対称を形成する第２受光路
を規定し、該第２受光路は各対象スポツトに由来
し該光路を通じて案内される反射光を別の第２の
光感応検知器上に投射させること；及びこれら２
個の光感応検知器の出力部はコンパレーター
（comparator）と連係し、これらの検知器から生
じる出力信号を比較して、物体表面による測量用
光ビームの単一反射に由来する反射光が有用な出
力信号を提供するようにすることを特徴とする測
量方法を挙げることができる。

それぞれの検知器の出力部に生じる２個の信号
を相互に相関させる（たとえば乗算を行う）こと
により、偽反射の結果検知器上に投射されるスポ
ツトを“真”反射の結果検知器上に投射されるス
ポツトから識別することが可能となる。

本発明の測量方法の改良された更に他の一つの
具体例としては、該反射光案内手段が第１受光路
の他に第２受光路を規定し、該第２受光路は各対
象スポツトより延びている最初の部分を有し、こ
の最初の部分は第１受光路の対応する最初の部分
と共働して測量用光ビームを包含する平面に対し
鏡面対称を形成し、且つ、該第２受光路は同様に
各対象スポツトより生じ該光路を通じて案内され
る反射光を上記光感応検知器上に投射し；且つ該
検知器の出力部は、測量用光ビームの物体表面に
よる単一反射に由来する反射光に応答し有用な信
号を提供するように検知器出力信号を処理するよ
う作動する信号処理手段に連結されていることを
特徴とする測量方法が挙げられる。

このような場合には、単一検知器の使用で十分
であり、その結果、かなりの費用の節約が可能と
なり、装置構造も簡単なものとすることが可能と
なる。

本発明の測量方法の更に他の好ましい具体例と
しては、該第２受光路の一部が配向されて第１受
光路の対応部分よりずれるようにし、それにより
各物体表面と測量用光ビームを含む平面との交叉
により規定される同一対象スポツトより生じる反
射光が、一方の受光路を経由して、他方の受光路
を経由して検知器上に該対象スポツトの投射スポ
ツトとして結像される検知器スポツトから一定の
距離を隔てた検知器スポツトとして、検知器に結
像されるように構成されており；且つ、上記の一
定距離に相当する間隔で離れた二個の相異なる信
号成分を包含する検知器出力信号について自動相
関を行うように該信号処理手段が構成されている
ことを特徴とする測量方法を挙げることができ
る。

本発明の測量方法の更に他の実施態様として
は、該反射光案内手段が２個のプリズムを包含
し、それら２個のプリズムは１つのプリズム面を
共有するように相互に結合されており、それによ
つて一方の受光路を通過する反射光は該プリズム
共通面により、部分的に非回折の状態で、検知器
方向に透過され、他方の受光路を通過する反射光
は該検知器方向に部分的に反射されることを特徴
とする測量方法が挙げられる。

本発明によれば、上記の実施態様の別のやり方
として、該プリズム共通面が測量用光ビームを含
む平面に対し傾斜しており、該傾斜により上記の
２つの検知器スポツトの一定距離が定まることを
特徴とする測量方法が挙げられる。

上記の諸実施態様により達成される識別基準を
満足させることもある偽反射に対する別の対応策
として、下記の測量方法を挙げることができる。
即ち、上記の第１及び第２の両受光路は物体表面
より生じる反射光を上記プリズム共通面に向ける
よう作動する反射表面を包含し；これら反射表面
の各々は、測量用光ビームを含む面に対し鏡面対
称に延び、各反射表面の縦断中心線を軸として同
一角度で傾斜していることを特徴とする測量方法
が挙げられる。

本発明の測量方法の構造的に簡単な具体例とし
て、上記の第１及び第２の両受光路が物体表面よ
り生じる反射光を上記プリズム面に向けさせるよ
う作動する反射器表面を包含し；且つ、これら反
射器表面の各々が該プリズム共通面と共働して該
２個のプリズムの一つをそれぞれ構成することを
特徴とする測量方法が挙げられる。

本発明の測量方法の更に別の実施態様として
は、該反射光案内手段が第１受光路の他に第２受
光路を規定し、該第２受光路は各対象スポツトよ
り延びる最初の部分を有し、該最初の部分は第１
受光路の対応する最初の部分と共に測量用光ビー
ムを含む平面に対し鏡面対称を形成し、且つ、該
鏡面対称の上記の２つの最初の部分が各光学路を
継続的に制止の状態、伝達の状態にする周期的に
稼働する光スイツチを包含し、それによつて、第
１及び第２の時間チヤンネルを規定する一連の時
間スロツトに従い反射光が一方の受光路、他方の
受光路と交互に光感応検知器に与えられるように
なつており；且つ、該検知器の出力部が、第１時
間チヤンネル及び第２時間チヤンネルの時間分割
信号を２つの空間的に分離された信号に変換せし
めるように作動する検波器と、物体表面からの測
量用光ビームの単一反射に由来する反射光が有用
な出力信号を与えるように上記の２個の空間的に
分離された信号を相互に比較するよう作動するコ
ンパレーターとを含む信号処理手段に連結されて
いることを特徴とする測量方法を挙げることがで
きる。

本発明によれば、“正”反射と“偽”反射を区
別するための更なる方式は、測量用光ビーム中に
特定要素を導入することにより得ることができ
る。たとえば、平面平行プレートを用いることに
より、測量用光ビームに非対称の強度分布を与え
ることが可能である。本発明による、上記原理に
基づく具体例の一つとしては、該投光部が、各物
体表面上に非対称の強度分布を持つ測量用ビーム
を照射するためのビーム変形手段を包含し；該受
光部が、検知器出力信号のなかで、該測量用ビー
ムにより規定される非対称の強度分布を持つ測量
用ビーム平面上に位置する対象スポツトの検知器
への投影である結像スポツトに対応する信号のみ
を通過させるように作動する信号処理器を包含す
ることを特徴とする測量方法が挙げられる。この
実施態様では、“正”反射は“偽”反射によりこ
の検知器出力信号中に与えられる波形の鏡像に相
当する非対称波形を、検知器出力信号中に与える
という事実が利用される。このような“偽”反射
は実際上、測量用ビームが物体表面から２度反射
されたことを意味する。

本発明を明確にするため、多数の実施態様を添
付図を参照しながら詳細に説明する。言うまでも
なく、本発明はこれらの実施態様に限定されるも
のでない。

第１図は、物体表面上の点（表面部位）と基準
レベル間の距離の測定のための三角測量原理の応
用を示す線図である。

第２ａ図と第２ｂ図は、バツクグラウンド光に
対する応答が顕著に減少する本発明の測量方法の
１つの特徴を説明する線図である。

第３図は、本発明の最も重要な特徴を説明する
線図であり、測量用光の集光ビームの測量帯域の
縦断面図を示す。図示せる形態は、検知器上への
対象スポツトの実質的に均一な投射を行なうため
に特に好適な形態である。

第４図は、２つの別々の測量用光学チヤンネル
を用いた、本発明の測量方法の一実施態様をを示
す線図である。

第５図は、第４図に示す態様を用いることによ
り、偽反射の発生を防止する方法を示す線図であ
る。

第６図は、本発明の測量方法の簡易化された態
様を示す線図である。

第７図は、第６図に示す態様の変形例を示す線
図である。

第２ａ図は本発明の測量方法の１つの特徴を示
す線図である。第２ａ図に示される特徴は、検知
器が偽バツクグラウンド光に影響されず、測量用
光ビームにより照射された対象スポツトより発生
する光のみが、最適に集光された状態で検知器の
直線状乃至長形光感応部上に結像されることであ
る。第２ａ図において、測量用ビームMBは、Ｚ
方向に延びる直線として略図的に示されている。
測量帯域であるMGは、YZ面内に規定された帯
域であり、そこでは、物体の表面部位を測量用ビ
ームで“照射”した際に、その“深さ”を測定す
ることができる。１例として、第２ａ図に、Ｚ軸
に沿つて測量用入射ビームを用いて、異なつた
“深さ”にある物体の２つの表面部位を照射する
場合に生ずる２つの対象スポツト０１及び０２を
示す。

本発明の測量方法によると、０１及び０２とい
つた対象スポツト、即ち、測量用ビームで直線照
射された表面部位によつて規定される対象スポツ
トのみが、略図的に示している対物レンズシステ
ムOLを通じて、検知器表面DV上に集光スポツ
ト０１′及び０２′として結像する。これは次の様
なことを意味する。即ち、測量帯域内に位置し、
測量用ビームによつて照射され得る表面部位とし
て規定されるところの対象スポツトの全ては、原
則として、DGとして略図的に示される実質的に
直線的乃至長形な部分において検知器表面DV上
に結像されるということである。

本発明の一つの態様によれば、検知器は実質的
に直線的乃至長形な検知器素子を有し、検知器素
子の実質的に直線状乃至長形である光感応部が用
いられる。このように実質的に直線的乃至長形な
光感応部に限定された検知器においては、ａ）実
質的に直線状の測量用ビームと実質的に直線状乃
至長形の光感応部によつて規定される“平面”内
に位置（もしくはｂ）測量用ビームの外側に位置
する表面部位から発生する全ての光がこの光感応
部もしくはその延長線上に結像する。対物レンズ
システムOLは次の用に構成されている。即ち、
このような光を、それが測量用ビームの外側にあ
るがしかし検知器の光感応部の長さとレンズ口径
によつて規定される視角内に位置しているところ
の表面部位から発生している限りは、光感応部
DGに集点外スポツトとして（例えばＢ１はＢ
１′として）結像せしめるが、上述せる“平面”
の内部にありながら、上述せる視角の外側に位置
する場所より発生する光については、これを光感
応部の延長線上及びその外側に投射せしめる（例
えばＢ２をＢ２′として）ように構成されている。
これらの場合のいずれにおいても、検知器が偽信
号と見なされるような出力信号を発生することは
ない。

このことは、上述せる“平面”の外側に位置す
る表面部位から発生する光にも当てはまる。例え
ば、上述せる平面（即ち、第２ａ図におけるXZ
面）の外側に位置する表面部位Ａ１及びＡ２は、
対物レンズシステムOLを経て、集点内スポツト
Ａ１′あるいは集点外スポツトＡ２′として、光感
応部DGの外側及び隣接部に投射される。上述せ
るXZ面の外側に位置する全ての表面部位（例え
ばＡ１）は、必ず光感応部DGの外側及び隣接部
に投射され、空間的位置に依存して集点内スポツ
トもしくは集点外スポツトとして平面DV上に結
像する。その結果として、実際の検知器DGは偽
光のこのような光源に影響を受けることがない。

測量用ビームにより照射される表面部位は測定
されるＺ方向の“深さ”に依存して検知器より相
異なる角度において見込まれ、結像縮小、即ち測
量用ビームにより照射された対象スポツトが検知
器上に結像された時縮小する度合も同様に測量帯
域MG上においてＺ座標の関数として変化するの
で、そのような場合、検知器平面DG、従つて実
際の検知器DGはそれの光学軸Ｏ１−Ｐに対し所
定の角度で設置する必要がある。

明確にするため、上記のことを第２ｂ図に詳細
に示す。第２ｂ図は、第２ａ図のXZ平面に得ら
れる状況を図示するものである。上記の配置によ
り、対物レンズ系OLの測量用ビームの照射に由
来する全対象スポツトへの集光効果はほぼ均一と
なり、その結果、Ｚ軸方向上のそれらの位置とは
無関係に上記対象スポツトは直線状光感応検知器
上に等しく、事実高度に集光された状態で結像さ
れる。

本発明の測量方法は、更に、全測量帯域につい
て横方向の分解能、即ち測量用ビームに交叉する
面の分解能を最良の状態にすることを意図してい
る。これは、対象スポツトが測量用ビーム内のど
の位置にあろうとも、この対象スポツトをして検
知器上に、少数の（例えば２〜４個）の検知器セ
ル（検知器セルは例えば寸法25×26〓ｍを有す
る）の断面積に対応する断面積を有する結像スポ
ツトとして結像せしめるという目的による。測量
用ビームの光路内に設置された適当な寸法を有す
る集光レンズを用いることにより、最適縮小測量
用ビームと、検知器上への対象スポツトの実質的
に均一な投射という２つの必要条件の間に満足な
妥協を達成することが可能である。これが本発明
の最も重要な目的である。この目的を達成させる
ための測量用ビームの好適な形態の縦断面図を第
３図に示す。第３図より明かな様に、本発明の測
量方法においては、測量用ビームは本質的に放射
方向に拡がる。これにより、本発明の測量方法に
おいては、測量用ビームのための集光レンズとこ
の測量用ビームが表面部位を照射することによつ
て生ずる対象スポツトとの間の距離（この距離は
Ｚ方向に変化する）の関数であるところの、実質
的に直線的な結像の大きさにおける変動が、距離
の関数である対象スポツトの大きさの変動によつ
て補償される。故に、第３図に示す特定の形態の
測量用ビームを用いることによつて、検知器への
結像の拡大率がＺ方向距離の関数として減少する
に従つて、対象スポツトの大きさが増加する。こ
のようにして、全測量帯域にわたり測量用ビーム
により照射された表面部位は、実質的に大きさの
等しいスポツトとして光感応検知器上に結像され
る。

このように、測量用ビームを用いた〓ｚ測定に
より、このビームにより照射された単一の表面部
位の深さを測定することができる。しかし、物体
の表面輪郭、表面起伏の測定を可能にするため
に、しばしばこのような測定を測量用ビームの異
なつた位置について行なうことが望まれる。更
に、多数の異なつた表面部位に対して短時間に測
定を行なうこと（例えば１秒間に1000以上の測
定）もしばしば望まれる。本発明の更なる態様に
よれば、測量方法の投光部は、好ましくは相互に
平行な平面（例えば第２ａ図に示したYZ面に平
行な平面）における一連の掃引（sweep）運動に
従つて、測量用ビームが物体表面上において移動
するよう構成される。この目的のために、掃引の
後、測量用ビームを例えば第２ａ図に示したＸ方
向に変位させ、第２の掃引が前掃引の面に平行な
平面において行なわれるようにする。この様にし
て、物体表面は、例えば、１掃引当り115の〓ｚ
測定という測定速度及び１秒間に10の掃引という
走査速度をもつて、系統的に走査される。本発明
の測量方法の受光部は、光案内手段が、測量用ビ
ームの一回の掃引運動の間に連続的に照射された
表面部位を、光感応検知器上に、連動的に移動
し、且つ該表面部位に対応するスポツトとして結
像させるべく作動するように構成される。換言す
れば、測量用ビームの各々の角位置において、掃
引の間に照射された対象スポツトは光感応検知器
上に相応する明確なスポツトとしてくつきりと結
像される。

上記の目的に適合する一つの実施態様におい
て、測量用ビームの望ましい掃引運動は、測量用
ビーム鏡を用いることによつて達成される。測量
用ビーム鏡はシヤフトの周囲を枢動運動するべく
構成されており、固定された集光レンズ及び光源
より発する測量用ビームが該鏡上に向けられるよ
うになつている。シヤフトは駆動機構に連結して
おり、該駆動機構はこのシヤフトにそして測量用
ビーム鏡に望ましい掃引角度の往復掃引運動を与
える役割を果たす。この様にして、測量用ビーム
は例えば第２ａ図に示すYZ面において、望まし
い角距離で掃引される。本発明の好ましい態様に
おいては、反射光を受けるための鏡を更に用い
る。この反射光受光鏡も又、上記のシヤフトの周
囲を枢動運動するべく構成されており、且つ、測
量用ビーム鏡に相対して、駆動機構が作動した際
に、測量用ビーム鏡と反射光受光鏡が等時的な往
復掃引運動を行なうように構成されている。この
様にして、測量用ビーム鏡によつて照射された表
面部位は、受光鏡によつて視察され、これらの表
面部位より発生する反射光は受光鏡と固定された
対物レンズを経て同様に固定された検知器へ送ら
れる。上述の構成は、更に、同時的測量用ビーム
位置を示す位置信号を発するところの測量用ビー
ム位置感知器をも包含する。表面輪郭の測量に必
要なデータはこのような位置信号より発生する。
この好適な態様において、掃引運動の間に測量用
ビームによつて照射された対象スポツトは、受光
部によつて等時的に追跡され、その結果、対象ス
ポツトに対応するスポツトが検知器上に結像す
る。この様にして、走査期間内のいかなる時点に
おいても、受光部が実質的に、測量用ビームによ
つて規定された空間より発生する反射光に対して
のみ応答することを確実化する。換言すれば、こ
の規定された空間に位置する偽放射源は測定にほ
とんど影響を与えない。このことは、この測定方
式が申し分のない信号対ノイズ比を有することを
意味する。

この場合には、上記の態様の受光鏡
（receiving mirror）を装備しており、走査中に
受光部のコンポーネントを測量用ビームと一緒に
動かす必要はない。又、原則として、空間に固定
して取り付けた可動コンポーネントのない受光部
を使用しても同じ結果を得ることができる。しか
しながら、適切な信号対ノイズ比を達成するに
は、二次元検知器を用いる必要がある。この二次
元検知器は、二次元検知器平面において測量用ビ
ームと連動して光感応検知器の直線状乃至長形の
部分を動かすように作用する制御手段を有する。

本発明の測量方法をかなりの偽光を発生する場
所の近くで使用する場合、例えば本発明の測量方
法を自動溶接に用いる場合、には、偽光の検知器
への影響をなくするために、次に述べる附加的な
手段をとることができる。すなわち、本発明の更
なる態様は、偽光波のスペクトルが「谷間帯域
（valley zones）」を示し、又該谷間帯域に相当す
る波長の光波を発する単色光波源が入手可能であ
るという事実を利用したものである。本発明によ
れば、単色光波源としてヘリウム−ネオン（He
−Ne）レーザーが使用され、干渉フイルターな
どの光学バンド通過フイルターが検知器の空間視
角内に取りつけられる。このフイルターの通過バ
ンドにはレーザーにより発せられた光の波長に相
当する波長が含まれる。この方法により偽光の影
響を効率よく取り除くことができる。

上記の態様では、反射光は単一の伝送路を通つ
て検知器迄進む。このため、測量用ビームが物体
表面から検知器の方向に複数回反射されることに
よつて生ずるいわゆる「偽反射」が測量結果に悪
影響を及ぼす場合がでてくる。従つて、上記の態
様を変更し、このような偽反射の影響を効率よく
取り除くことが好ましい。次にこのような目的に
適した態様の数多くの例を述べる。第４図に示し
た本発明による測量方法の態様は測量用光源１か
らなる。本発明において特に好ましいものはレー
ザーにより生じた光である。しかしながら、光源
は上記のものに限定されるものではない。集光レ
ンズ及び光案内手段を包含する光学系２を通つ
て、光源により発せられた測量用光が、測量用ビ
ーム３の形で被検査物体表面Ｚに投射される。第
４図では、物体表面Ｚの部分はハツチングにより
示してある。又、破線Ｚ＝０は各距離〓ｚを測定
するための基準レベルを示し、MGは測量帯域の
範囲を表わす。測量用ビームは物体表面の点（部
位）Ｐに光スポツトを生ずる。この測量方法は更
に第１反射光投光チヤンネル４及び第２反射光投
光チヤンネル５を包含する。これらの反射光伝送
チヤンネルの各々は光感応検知器６及び７の受光
端に連結する場合もある。この光感応検知器６及
び７は、それぞれ異なつた形の対応信号、好まし
くは電気信号に転換できるものである。この２つ
の伝送路チヤンネルは、同一であり、測量用ビー
ムを含みかつ図面の平面に対して垂直に延びてい
る仮想「測量用ビーム平面」に対して鏡面対称で
あるところの構成をとる。

このようにして、測量用ビーム面と物体表面の
交叉部分によつて規定される部位Ｐについての測
量用光スポツトは、２つの検知器６と７の上に検
知器スポツト位置〓₀₁と〓₀₁からそれぞれ等距離
に位置する検知器スポツト〓_P1及び〓_P2として像
が映される。検知器６と７の出力はそれぞれコン
パレーター８の第１入力、第２入力にそれぞれ接
続する。例として、検知器６と７の各々は一定の
数の検出セルを有する電荷結合素子（CCD）と
仮定する。測量を行なつている間、つまり距離〓
ｚの測定の際に、この２つのCCDの内容物は非
常にシフトアウトし、その結果、時間関数信号
（time function signal）が各々の検知器の出力
で生みだされ、その信号において〓_P1又は〓_P2な
どの光スポツト位置は時間間隔で表わされる。コ
ンパレーターは作動してそれに向けられた同期検
知器信号を互いに増幅させる。このことは測量用
ビーム面に位置する対象スポツト、つまり対称面
は、コンパレーーターの出力部分でかなりの出力
信号を生み出すことを意味している。上記のよう
に配置された測量方法において、実際上測量用ビ
ーム面（対称基準面）に位置する対象スポツトだ
けが、相関している結像スポツトとしてその２つ
の検知器に像が映され、各々の検知器の表面上の
そのスポツトの位置によつて、測定すべき距離〓
ｚに関する情報が与えられることが事実上確かな
ものとされる。これらの検知器の各々が読み出さ
れる時に、時間関数信号は、各々の検知器出力部
におけるそのような位置関数信号から導き出され
る。２つの検知器の出力で発生した２つの時間関
数信号は同様に相関する。このことは、コンパレ
ーターによつて行なわれる２つの検知器出力信号
の増幅が、各々の〓ｚの測定が“良好”であるか
どうか、言い換えれば測定の結果が前述の対称基
準面に位置する対象スポツトに関係しているかど
うかの判断を下す根拠となる波形を有する生成信
号となり、又一方では各々の信号の時間位置が測
定距離〓ｚに関する情報を与えることを意味して
いる。

第５図は測量用ビーム面（つまり図の面に対し
て垂直に延び、又測定用ビームMBを含む対称基
準面）に位置する物体光スポツトＰだけでなく、
偽反射Ｒ、つまりこの対称基準面の外側に位置す
る偽のスポツトも、各々の受光路OT１及びOT
２を経て２つの検知器Ｄ１とＤ２の上に結像スポ
ツトとして投射される。２つの検知器から読み出
される結像スポツト〓_P1と〓_P2に対応するそれぞ
れの出力信号（対象スポツトＰの投射によるも
の）は相関しており、一方結像スポツト〓_R1と〓
_Ｒ２に対応する信号部分（偽反射Ｒの投射によるも
の）は相関していない。言い換えれば、コンパレ
ータに向けられた２つの検知器出力信号に対して
の増幅は、このコンパータの出力において生成信
号を生み出すことになり、この生成信号の結像ス
ポツト〓_P1と〓_P2の生成物に対応する信号部分は
この生成信号の残りの部分とは明らかに区別され
る。従つて、対称基準面の外側に位置する対象ス
ポツトによつて引き起こされる偽反射又は偽信号
に関して判別能力を有している。

本発明の更に別の態様によれば、第４図及び第
５図に参照して記述した実施態様において、２つ
の別個の検知器を用いているのとは異なつて、た
だ１つの検知器を用いることにより簡略化を図る
ことができる。第６図は、そのような１個の検知
器を用いた実施態様を概略的に示している。原理
的には、この実施態様は第４図に示されるものと
同一である。丁度第４図の実施態様と同じよう
に、第６図の実施態様は、本質的に鏡面対称配置
となるように測量用ビーム面又は対称面に対して
配列・配向された第１反射光伝送路及び第２反射
光伝送路を有する。

特に、上記の第１及び第２伝送路はそれぞれ入
光案内装置IG１及びIG２を包含する。これら入
光案内装置はそれぞれ、物体表面からの反射光を
受光し各々連係対物レンズOL１及びOL２の方向
に向け該光を偏向せしめるべく作用する光反射表
面RV１及びRV２を持つ。上記２個の対物レン
ズはビーム分割器BSに光学的に連結している。
このビーム分割器は２個のプリズムPR１及びPR
２より構成されており、これらのプリズムはプリ
ズム面一面を共有して互いに固着されている。こ
の共通プリズム面は対物レンズOL１から発する
反射光を部分的に反射させ、対物レンズOL２か
ら発する反射光を部分的に透過させる。この構造
は、共通プリズム面より反射される光とこの面を
通過する光が共に両反射光伝送路に共通な検知器
GDに向うように構成されたものである。もしこ
の配置が本質的に完全な鏡面対称の構成になつて
いる時は、測量用ビーム平面又は対称基準面内に
位置する各対象スポツトから生じる反射光は、２
つの該伝送路を通じ、偽反射または偽信号の結果
この検知器上に形成される他の画像スポツトから
強度の差で識別される単一のスポツトとして検知
器上に結像される。原理的には、上記の方法によ
り、識別能力が得られる。この識別能力により
“正しい”反射を偽反射または偽信号から識別す
ることが可能となる。しかし、上記の識別能力
は、該２個の反射光伝送路により形成される構造
中にわずかな非対称因子を導入する本発明の別の
態様により一層効率的になる。

第６図の具体例において、上記の非対称因子
は、対称基準平面中に位置する対象スポツトから
生じる反射光が、検知器上に所定間隔をおいて存
在する２個の相異なる結像スポツトとしていつも
結像するように、対物レンズOL１及びＬ２を共
通検知器GDから所定の光学距離をおいて設置す
ることにより得ることができる。検知器の“フイ
ード角（field angle）”内にあるが、この対称基
準面の外にあるところの点から発生する反射光、
即ち、偽光は、この検知器上に、このような一定
の間隔をもつて隔てることのできない１つ以上の
スポツトとして結像される。この態様において、
検知器読み出しによつて得られる出力信号には、
求めようとする検知器信号（即ち、一定の距離を
もつて隔てられた２つの信号ピークを有する信
号）の形を有する所定のフイルター関数を乗じな
ければならない。このことは、例えば、次のよう
にて実現することができる。即ち、検知器の出力
信号を所定数の記憶位置を有するシフトレジスタ
ー（shift register）に入力し、又、検知器読み
出し信号がシフトレジスタ内に存在する間、補助
的な信号結像をシフトレジスターに供給し、レジ
スターから移行した信号を、鮮明に認知し得る、
“真”反射を示すところの生成信号とすることに
より実現し得る。換言すれば、検知器出力信号は
自動訂正操作により最適にフイルターされる。実
際、この目的のため、検知器信号ｆ(x)に対し、そ
れぞれの信号セグメントについて信号 ｆ（ｘ＋〓Ｔ）を乗じ、これらの生成信号を積
分することにより〓Ｔの関数であるところの信号
が得られる。このようにして、偽反射が自動訂正
操作によつて抑制されるため、偽反射及び偽信号
は真信号より消滅する。

特殊な状況下においては、特殊なタイプの偽反
射、即ち、上述せる一定の距離をもつて隔てられ
た２つのピークを有する検知器出力信号をもたら
すようなな偽反射が発生する。このような偽反射
は、上述せる識別操作の際にそれとして認知する
ことができず、誤つた測定につながる。この問題
を解決するため、第６図に示す態様においては、
第６図に示す状態において図面平面に対して垂直
である２つの反射表面RV１及びRV２を、各反
射表面の縦断中心線（RV１線、RV２線）を軸
として、等角度で傾斜させることができる。この
ように、反射表面を傾けて設置すると、空間に延
びる直線、特に測量用ビーム平面内に延びかつ図
面平面と鋭角をなす直線が規定される。このよう
な直線に沿つて反射される光のみが２つの伝送路
を通つて検知器に到達することができる。その結
果、２つの反射器を傾けて設置することにより、
２つの伝送路を通つて検知器上に突き当たる反射
光が由来する元の面積を著しく減少することがで
きる。言うまでもなく、この改変例では、測量用
ビームは上述の直線に沿つて案内される。

第６図に示した態様には、コンポーネントIG
１，IG２，OL１，OL２及びBSを単一ユニツト
にする場合比較的かさばつた装置となる欠点があ
る。この欠点は、三角測量原理を使用する場合に
は、物体表面を観測するための或る最小角が必要
であり、そして、それゆえ、２つの入射光案内装
置内装置により規定される三角形の基底にも或る
最小幅が必要であることに起因する。更に、第６
に示した態様では、各反射光伝送路にそれぞれ対
物レンズが必要である。

第７図に、第６図に示した態様に特有の上述の
欠点を取り除いた本発明の好ましい態様を示す。
第７図に示す態様での作用は、第６図に示した態
様のものと同様である。測量用ビーム平面に位置
する各対象スポツトに由来する反射光Ｒ及びＴ
が、第６図に示した各コンポーネント（検出器と
２つの対物レンズを除く）の機能を結合した複合
プリズムから所定の開口角度２〓で発せられる。
単一の対物レンズ及び対物レンズと検知器間の距
離の選択によつて、測量用ビーム平面に位置する
対象スポツトに関連し且つ複合プリズムから発す
る各反射光ビーム対が、所定の間隔で２つの結像
として検知器表面上に投射される。本実施態様に
おいては、Ａで表わされる角度は45゜＋〓に等し
く、Ａで表わされる角度は45゜−〓に等しい。

第６図及び第７図に参照して記述した実施態様
において、真反射と偽反射を区別する“空間分割
原理”が用いられている。しかし又、同じ目的の
ために“時間分割原理”を用いることもできる。
この場合、第６図及び第７図の実施態様におい
て、入光案内装置及び物体表面の間の投光路に設
置される一対の光学スイツチを用いることが必要
となる。これらの光学スイツチは対向位相で作動
し、その結果１つの光学スイツチが光を通過させ
ると、別の光学スイツチが光を妨害する。このよ
うにして、２つの伝送チヤンネルを経て検知器に
向けられた反射光は、一つの伝送路に対応する第
１時間チヤンネル用の時間スロツト及び別の伝送
路に対応する第２時間チヤンネル用の時間スロツ
トを有する時間分割光信号の形でこの検知器に与
えられる。２つの時間チヤンネルは交互に検知器
に向けられ、その結果一つの検知器出力信号は、
２つの伝送路の時間分離情報を含んでいる。検知
器出力に接続された一つのプロセツサは、復調器
を含んでおり、この復調器はこれに向けられた１
つの電気信号から空間的に分離した２つの電気信
号をつくるように作動する。このうちの一つの電
気信号は１つの伝送路に対応し、別の電気信号は
別の伝送路に対応する。この二つの空間的に分離
された電気信号はコンパレーターによつて相互に
比較でき偽反射と真反射を区別する。

本発明の測量方法の更に別の実施態様において
は、検知器出力信号を処理しフイルターするため
の手段の構成部品としていわゆる整合フイルター
（matched filter）のような波形センシテイブフ
イルターと組合せて、所定の特定な性質を有する
測量用ビームを用いることができる。

通常、測量用ビームの強度分布はガウス曲線に
よつて特徴づけることができる。所望の分布曲線
を有する非対称強度分布は、例えば、測量用ビー
ムの光路に適当なマスクを設置することによつて
得られる。整合フイルターは、“非対称”測量用
ビームによつて形成される対象スポツトが検知器
に映されるときに、通過波形が予想される単一波
形に対応するよう寸法が取られている。特に対称
面に位置する対象スポツト、つまり真反射を表わ
す対象スポツトは検知器スポツトになり、従つて
重要な非対称ピーク形を有する検知器出力信号に
なる。対称基準面（測量用ビーム平面）の外に位
置する対象スポツトは、検知器上に結像する時、
結合フイルターの透過特性に対応しない信号波形
を検知器出力部に生じることになる反射光を生じ
る。一般に、偽反射は物体表面からの測量用ビー
ムの二重反射を意味するので、これらの偽反射は
検知器スポツトを生じることになり、従つて、正
反射に関連するピーク形状の鏡像であるピーク形
態を持つ検知器出力信号を生じることになる。そ
の結果、測量用ビームの不対称強度分布は、検知
器出力信号が偽反射、正反射のいずれを示唆する
か簡単な手段で確認するための明確な基準を与え
る。このようにして、上記偽反射を正反射から効
果的に識別することができる。

本発明の多数の具体的態様を上に示したが、更
に本明細書及び特許請求の範囲に記載されている
本発明の範囲内において数多くの改変態様あるい
は異なつた態様が可能であることは当業者に明ら
かである。又、上述したように、本発明の測量方
法が物体の表面の輪郭の測定に用いられる場合、
それに適する投光部と受光部の条件を第４〜７図
に示した態様に適用すればよいことは言うまでも
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、物体表面上の点（表面部位）と基準
レベル間の距離の測定のための三角測量原理の応
用を示す線図である。第２ａ図と第２ｂ図は、バ
ツクグラウンド光に対する応答が顕著に減少する
本発明の測量方法の１つの特徴を説明する線図で
ある。第３図は、本発明の最も重要な特徴を説明
する線図であり、測量用光の集光ビームの測量帯
域の縦断面図を示す。図示せる形態は、検知器上
への対象スポツトの実質的に均一な投射を行なう
ために特に好適な形態である。第４図は、２つの
別々の測量用光学チヤンネルを用いた、本発明の
測量方法の一実施態様を示す線図である。第５図
は、第４図に示す態様を用いることにより、偽反
射の発生を防止する方法を示す線図である。第６
図は、本発明の測量方法の簡易化された態様を示
す線図である。第７図は、第６図に示す態様の変
形例を示す線図である。 １……測量用光源、２……光学系、３……測量
用ビーム、４……第１反射光投光チヤンネル、５
……第２反射光投光チヤンネル、６，７……光感
応検知器、８……コンパレーター。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 測量用光を発生せしめるところの光源(1)及び
   測量用光を案内して測量用光のビーム３；MBを
   形成せしめ且つ該測量用光のビームが被検査物体
   表面に投射される際に通過するところの投光路を
   規定する測量用光案内手段２を含む投光部と；上
   記被検査物体表面からの反射光を案内する反射光
   案内手段４，５；OL；OT₁，OT₂；IG₁，IG₂；
   OL₁，OL₂；PR₁，PR₂及び反射光に感応し且つ
   受光した反射光を対応する信号に変換せしめるよ
   うに作動する少なくとも１つの光感応検知器６，
   ７とを包含し；該反射光案内手段は測量用光のビ
   ームの物体表面への投射により生ずる照射スポツ
   トから発生する反射光を少なくとも１つの反射光
   ビームに編成し、該反射光ビームは対応する受光
   路に沿つて光感応検知器に投射されるように構成
   されており；該反射光案内手段は、測量用光ビー
   ムの長手方向帯域内に存在する対象スポツトのみ
   をシヤープな集光スポツトとして長形検知器領域
   上に結像するようになつており；また該検知器は
   実質的に長形の領域６，７；DG；D₁，D₂；GD
   においてのみ反射光に感応するように構成されて
   なる；ところの、三角測量原理に基づく測定法を
   用いる、物体表面上の点と基準レベルとの間の距
   離を非接触的に測定するための測量方法におい
   て： 上記測量用光案内手段が集光レンズを包含し、
   測量帯域（MG）中において該測量用光ビームの
   断面積がビーム方向の距離の関数として変化する
   ように上記集光レンズは測量用光を集光し、上記
   した測量用光ビームの断面積の変化により、異な
   る表面点としての表面部位を測量用ビームによつ
   て照射することによつて形成される各対象スポツ
   トがすべて実質的に同一サイズのスポツトとして
   各長形検知器領域に結像されるようにすることを
   特徴とする測量方法。 ２ 上記光源が単色光を発射し、該光の波長を予
   想される余分のバツクグラウンド光の波長成分の
   存在が少ないスペクトル部分にあるように選択
   し、且つ、該検知器の空間視角の中に光学的バン
   ド通過フイルターを設け、該フイルターを通過す
   るバンドの波長が上記単色光の波長に対応するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の測量
   方法。 ３ 測量用光案内手段が駆動手段と連係して測量
   光ビームに測量平面内で走査運動をさせ、更に、
   反射光案内手段が、上記の走査運動間、測量光ビ
   ームで照射される対象スポツトを、照射されてい
   る対象スポツトと等時的に移動する集光スポツト
   として検知器の実質的に直線状乃至長形の光感応
   部上に結像するように構成されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項〜２項のいずれかに
   記載の測量方法。 ４ 該反射光案内手段が、上記したところの第１
   受光路の他に、該第１受光路と共に測量用光ビー
   ムを包含する平面に対し鏡面対称を形成する第２
   受光路を規定し、該第２受光路は各対象スポツト
   に由来し該光路を通じて案内される反射光を別の
   第２の光感応検知器上に投射させること；及びこ
   れら２個の光感応検知器の出力部はコンパレータ
   ーと連係し、これらの検知器から生じる出力信号
   を比較して、物体表面による測量用光ビームの単
   一反射に由来する反射光が有用な出力信号を提供
   するようにすることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項〜３項のいずれかに記載の測量方法。 ５ 該反射光案内手段が上記したところの第１受
   光路の他に第２受光路を規定し、該第２受光路は
   各対象スポツトより延びている最初の部分を有
   し、この最初の部分は第１受光路の対応する最初
   の部分と共働して測量用光ビームを包含する平面
   に対し鏡面対称を形成し、且つ、該第２受光路は
   同様に各対象スポツトより生じ該光路を通じて案
   内される反射光を上記光感応検知器上に投射し；
   且つ該検知器の出力部は、測量用光ビームの物体
   表面による単一反射に由来する反射光に応答し有
   用な信号を提供するように検知器出力信号を処理
   するよう作動する信号処理手段に連結されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項〜３項の
   いずれかに記載の測量方法。 ６ 該第２受光路の一部が配向されて第１受光路
   の対応部分よりずれるようにし、それにより各物
   体表面と測量用光ビームを含む平面との交叉によ
   り規定される同一対象スポツトより生じる反射光
   が、一方の受光路を経由して、他方の受光路を経
   由して検知器上に該対象スポツトの投射スポツト
   として結像される検知器スポツトから一定の距離
   を隔てた検知器スポツトとして、検知器に結像さ
   れるように構成されており；且つ、上記の一定距
   離に相当する間隔で離れた二個の相異なる信号成
   分を包含する検知器出力信号について自動相関を
   行うように該信号処理手段が構成されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第５項記載の測量方
   法。 ７ 該反射光案内手段が２個のプリズムを包含
   し、それら２個のプリズムは１つのプリズム面を
   共有するように相互に結合されており、それによ
   つて一方の受光路を通過する反射光は該プリズム
   共通面により、部分的に非回折の状態で、検知器
   方向に透過され、他方の受光路を通過する反射光
   は該検知器方向に部分的に反射されることを特徴
   とする特許請求の範囲第５項又は第６項記載の測
   量方法。 ８ 上記の第１及び第２の両受光路は物体表面よ
   り生じる反射光を上記プリズム共通面に向けるよ
   う作動する反射表面RV１，RV２を包含し；こ
   れら反射表面の各々は、測量用光ビームを含む面
   に対し鏡面対称に延び、各反射表面の縦断中心線
   （RV１線、RV２線）を軸として同一角度で傾斜
   していることを特徴とする特許請求の範囲第７項
   記載の測量方法。 ９ 上記共通プリズム面が上記測量用光ビーム面
   に対して傾斜しており、傾斜角度により上記２つ
   の検知器スポツトの一定距離が定まることを特徴
   とする特許請求の範囲第７項又は第８項記載の測
   量方法。 １０ 上記の第１及び第２の両受光路が物体表面
   に由来する反射光を上記共通プリズム面に向けさ
   せるように作用する反射面を含み、且つ該反射面
   の各々が該プリズム共通面と共働して上記２つの
   プリズムの１つをそれぞれ形成していることを特
   徴とする特許請求の範囲第７〜９項のいずれかに
   記載の測量方法。 １１ 該反射光案内手段が該第１受光路の他に第
   ２受光路を規定し、該第２受光路は各対象スポツ
   トより延びる最初の部分を有し、該最初の部分は
   第１受光路の対応する最初の部分と共に測量用光
   ビームを含む平面に対し鏡面対称を形成し、且
   つ、該鏡面対称の上記の２つの最初の部分が各光
   学路を継続的に制止の状態、伝達の状態にする周
   期的に稼働する光スイツチを包含し、それによつ
   て、第１及び第２の時間チヤンネルを規定する一
   連の時間スロツトに従い反射光が一方の受光路、
   他方の受光路と交互に光感応検知器に与えられる
   ようになつており；且つ、該検知器の出力部が、
   第１時間チヤンネル及び第２時間チヤンネルの時
   間分割信号を２つの空間的に分離された信号に変
   換せしめるように作動する検波器と、物体表面か
   らの測量用光ビームの単一反射に由来する反射光
   が有用な出力信号を与えるように上記の２個の空
   間的に分離された信号を相互に比較するよう作動
   するコンパレーターとを含む信号処理手段に連結
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   〜３項のいずれか又は第５項に記載の測量方法。 １２ 該投光部が、各物体表面上に非対称の強度
   分布を持つ測量用ビームを照射するためのビーム
   変形手段を包含し；該受光部が、検知器出力信号
   のなかで、該測量用ビーームにより規定される非
   対称の強度分布を持つ測量用ビーム平面上に位置
   する対象スポツトの検知器への投影である結像ス
   ポツトに対応する信号のみを通過させるように作
   動する信号処理器を包含することを特徴とする特
   許請求の範囲第１〜１１項のいずれかに記載の測
   量方法。