JPH08201017A - 位置座標測定方法及び位置座標測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 部品の組立後の３次元位置座標を測定する。 【構成】 Ｚ軸方向に移動可能な投光側光学系１５と受
光側光学系２１の間に測定対象物７０をする。高さの基
準となる基準端面を有したドラムユニット５を含む複数
の測定対象物７０に対し、異なる２方向より帯状のレー
ザ光１４を照射することにより、異なる２つの投影位置
座標を求める。そして異なる２つの投影位置座標、回転
角(γ)及びＺ軸方向移動量(ｈ)より複数の測定対象物の
第１の３次元位置座標を求める。次に第１の３次元位置
座標結果より、ドラムユニット５を所定位置に設定し、
基準端面の測定結果よりテープ中心高さを求めることに
より、テープ中心高さを基準とした３次元位置座標を求
める。 【効果】 組立後の部品の３次元位置座標を、ドラムユ
ニット５の基準端面を基準に、非接触、高精度、高速で
測定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、機械部品、例えばVide
o Tape Recorder（以下、ＶＴＲと称す）のドラムやポ
スト等のメカニズムの形状や組立後の位置精度を非接触
で測定する方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＶＴＲにおいては、高密度記録を
行うためメカニズムの精度向上が図られている。また、
システムの互換を達成するためには、デッキ間のばらつ
きをなくすため、組立後の部品間の位置を高精度に測定
する技術が重要となっている。

【０００３】以下、従来の組立後の部品の位置精度測定
方法について、図１７〜図１９を参照しつつ説明する。
図１７は従来の接触式位置座標測定装置の要部拡大図、
図１８は測定原理を示す説明図、図１９はポストの相対
位置関係を示す説明図である。

【０００４】まず図１７を用いて、測定対象物であるＶ
ＴＲのメカニズムについて説明する。回転ドラム１は、
カセットより供給される記録再生用の磁気テープ１３
（測定時には走行させない）を斜めに巻き付けた状態
で、下端に搭載された磁気ヘッド２により記録再生を行
う。固定ドラム３は磁気テープ１３の下端を規制するリ
ード４を有している。また、回転ドラム１と固定ドラム
３によりドラムユニット５を構成している。テープの入
り側（以下、入り側と略する）のローラーポスト６は垂
直に立ち、走行中の磁気テープ１３の上端を規制し、傾
斜ポスト７は磁気テープ１３の走行方向を変える。テー
プの出側（以下、出側と略する）の傾斜ポスト８は磁気
テープ１３の走行方向を元に戻し、ローラーポスト９は
垂直に立ち、磁気テープ１３の上端を規制する。ローラ
ーポスト６、傾斜ポスト７は入り側のベース１０に保持
されている。また、傾斜ポスト８、ローラーポスト９は
出側のベース１１に保持されている。１２はシャーシで
ある。このように本例での測定対象物７０は、ＶＴＲの
メカニズムの主要部分である１〜９により構成されてい
る。

【０００５】次に従来の接触式の位置座標測定装置につ
いて説明する。４１は測定台であり、測定対象物７０を
基準面３９上に設置する。接触式の位置座標測定装置に
取り付けられたプローブ４２は、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の３軸
に移動可能である。またＸ，Ｙ，Ｚの座標は、位置座標
検出装置４３によりそれぞれの座標が検出される。演算
装置４４は、位置座標検出装置４３により検出したＸ，
Ｙ，Ｚ方向の位置座標を計算して、測定対象物７０の傾
き角度(φ)，傾き方向(θ)及びポスト間の中心間距離
(Ｌ)を計算する。

【０００６】以上のように構成された従来の接触式位置
座標測定装置について、以下その測定方法について説明
する。

【０００７】図１８を用いて、入り側の傾斜ポスト７を
測定する方法を例にして説明する。基準方向Ｘ，Ｙを定
め、例えば走行する磁気テープ１３の幅方向の中心をメ
カニズムの基準高さ(ＺO)に設定する。この設定には、
ドラムユニット５を取り外した状態で、代わりに専用の
治具（図示せず）を取り付ける必要がある。次に任意の
高さ(Ｚ1)で、傾斜ポスト７の外周の少なくとも３点
（７a1、７b1、７c1）以上にプローブ４２を接触させ、
Ｘ，Ｙ座標を求め、その値より円の中心(Ｏz1)を求め
る。同様に、(Ｚ2)にて３点（７a2、７b2、７c2）、(Ｚ
3)にて３点（７a3、７b3、７c3）より、それぞれ円の中
心(Ｏz2),(Ｏz3)を求める。つまり、少なくとも２箇所
以上の任意の高さで測定することにより、傾斜ポスト７
の中心の座標を結んだ中心線(Ｒ7)が求まる。同様の測
定方法にて、入り側のローラーポスト６の中心線(Ｒ6)
も求めることができる。これより、図１９に示すように
ポストの傾き角度(φ)、傾き方向(θ)及び任意の高さで
のｘ，ｙ座標、及び基準高さ(ＺO)でのポスト間の中心
間距離(Ｌ)も演算装置４４により計算で求めることがで
きる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のこ
のような構成では以下の問題が生じる。 （１）組立後の部品の形状を測定できない。 （２）回転ドラムは回転体であるため、プローブを接触
させることが困難であり、しかも回転中には測定できな
い。したがって一番重要であるドラムユニットと他のポ
ストとの相対位置を測定することができない。 （３）基準高さ(Ｚ0)の設定には、ドラムユニット５を
取り外し、専用の治具を取り付ける必要がある。 （４）傾斜ポストは傾いているため、ポストの中心を求
める際、プローブを限られた部分にしか接触させること
ができない。例えば図１８中のＡ方向からはプローブを
接触させることはできない。したがって、円の中心を求
める際に誤差が生じ易い。しかも傾き角度が大きくなれ
ばなるほどこの傾向は大きくなる。また、傾斜ポストと
ローラーポストの間隔が非常に狭く、今後ますますメカ
ニズムの小型化により狭くなると考えられるため、測定
部分がさらに限定される。 （５）直径が小さくて、剛性の弱いポストは、プローブ
を接触させるとその荷重により変形してしまい、正確に
測定できない。 （６）接触式であるため、磁気テープが巻き付いている
と測定できない。しかしながら実際に記録再生する場合
には、一定のテンションが付与された磁気テープがポス
トに巻き付いているため、ポストにも力が加わる。した
がって、磁気テープの有無によりメカニズムの組立精度
に微妙な差が生じる。 （７）装置が大型である。

【０００９】したがって従来の測定方法は、組立後のメ
カニズムの部品の形状や位置を正確に測定することがで
きる方法ではなかった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
所定のビーム径でかつ一平面と平行に走査するレーザ光
を、測定対象物の所定の端面の法線ベクトルと略直交す
る方向から、前記一平面に対し所定の方向に前記レーザ
光もしくは前記測定対象物のいずれかを相対的に移動さ
せながら前記測定対象物に照射する測定ステップと、前
記測定ステップにて前記測定対象物の投影位置座標を求
める演算ステップと、前記演算ステップで求められた前
記投影位置座標と前記測定ステップにおける移動量とに
より、前記測定対象物の２次元位置座標を求める計算処
理ステップとを有することを特徴とするものである。

【００１１】請求項２記載の発明は、所定のビーム径で
かつ一平面と平行に走査するレーザ光を、測定対象物の
所定の端面の法線ベクトルと略直交する方向から前記測
定対象物に照射する投光側光学系と、前記レーザ光を受
光する受光素子を有する受光側光学系とからなるレーザ
光学系と、前記レーザ光を前記一平面に対し所定の方向
の複数の位置で照射できるように前記測定対象物もしく
は前記レーザ光学系のいずれかを相対的に移動させる駆
動手段と、前記駆動手段の移動量を検出する移動量検出
手段と、前記レーザ光照射による前記測定対象物の投影
位置座標を前記受光素子の出力から求める演算手段と、
前記測定対象物の前記一平面に対し所定の方向の複数の
位置で求められる前記投影位置座標と前記移動量とによ
り前記測定対象物の２次元位置座標を求める計算処理手
段とを備えたことを特徴とするものである。

【００１２】請求項３記載の発明は、異なる複数の方向
より所定のビーム径でかつ一平面と平行に走査するレー
ザ光を、前記一平面に対し所定の方向に第１の移動量だ
け移動させながら少なくとも１つの所定の基準端面を有
する少なくとも１つの測定対象物に照射する第１の測定
ステップと、前記第１の測定ステップによる照射により
前記測定対象物の第１の投影位置座標を求める第１の演
算ステップと、前記第１の演算ステップで求められた前
記第１の投影位置座標と前記異なる複数の方向の角度差
と前記第１の測定ステップにおける第１の移動量とによ
り前記測定対象物の第１の３次元位置座標を求める第１
の計算処理ステップと、前記第１の計算処理ステップの
データを基に前記基準端面を有する測定対象物に対する
前記レーザ光の照射方向を前記基準端面の法線ベクトル
と略直交する方向に変える照射方向調整ステップと、前
記レーザ光を、前記一平面に対し所定の方向に第２の移
動量だけ移動させながら前記基準端面を有する測定対象
物に照射する第２の測定ステップと、前記第２の測定ス
テップによる照射により前記基準端面を有する測定対象
物の第２の投影位置座標を求める第２の演算ステップ
と、前記第１の３次元位置座標と前記第２の測定ステッ
プにおける第２の移動量と前記第２の投影位置座標とに
より、前記基準端面を基準とした前記測定対象物の第２
の３次元位置座標を求める第２の計算処理ステップとを
有することを特徴とするものである。

【００１３】請求項４記載の発明は、所定のビーム径で
かつ一平面と平行に走査するレーザ光を少なくとも１つ
の所定の基準端面を有する少なくとも１つの測定対象物
に照射する投光側光学系と、前記レーザ光を受光する受
光素子を有する受光側光学系とからなるレーザ光学系
と、前記レーザ光を前記一平面に対し所定の方向の複数
の位置で照射できるように前記測定対象物もしくは前記
レーザ光学系のいずれかを相対的に移動させる駆動手段
と、前記駆動手段の移動量を検出する移動量検出手段
と、前記測定対象物への前記レーザ光の照射角度を変化
させるために前記測定対象物もしくは前記レーザ光学系
のいずれかを相対的に回転させる回転駆動手段と、前記
回転駆動手段の回転角を検出する回転角検出手段と、前
記レーザ光照射による前記測定対象物の投影位置座標を
前記受光素子の出力から求める演算手段と、前記測定対
象物の異なる方向かつ前記一平面に対し所定の方向の複
数の位置で求められる第１の投影位置座標と回転角と第
１の移動量とにより前記測定対象物の第１の３次元位置
座標を求めるための第１の計算処理と、前記基準端面を
有する測定対象物の前記基準端面の法線ベクトルと略直
交する方向より前記一平面に対し所定の方向の複数の位
置で求められる第２の投影位置座標と第２の移動量と前
記第１の３次元位置座標とにより前記基準端面を基準と
した前記測定対象物の第２の３次元位置座標を求める第
２の計算処理とを行う計算処理手段とを備えたことを特
徴とするものである。

【００１４】請求項５記載の発明は、請求項４記載の発
明において、レーザ光を透過し、かつ測定対象物に接触
するテープに、テンションを付加するテンション付与手
段を設け、計算処理手段はテンションが付加されたテー
プが接触した測定対象物の３次元位置座標を求めること
を特徴とするものである。

【００１５】請求項６記載の発明は、請求項５記載の発
明において、測定対象物に対してテープを相対移動させ
るテープ駆動手段をさらに設け、計算処理手段はテープ
走行中の測定対象物の３次元位置座標を求めることを特
徴とするものである。

【００１６】

【作用】このような特徴を有する請求項１，請求項２記
載の発明では、部品の２次元位置座標、特に端面の形状
や位置を非接触，高精度，高速に測定することができ
る。

【００１７】また請求項３，請求項４記載の発明では、
姿勢，大きさ及び回転の有無などに関わらず組立後の部
品の３次元位置座標を、特定の部品が有する基準端面を
基準に非接触，高精度，高速で測定することができる。

【００１８】また請求項５記載の発明では、さらに部品
にテープテンションが付与された状態で３次元位置座標
を測定することができる。

【００１９】請求項６記載の発明では、さらにテープ走
行中、つまり実際の記録再生モードに限りなく近い状態
で、組立後の部品の３次元位置座標を測定することがで
き、しかも同時にテープ幅方向変動などの走行状態も確
認可能となるので、テープを安定に走行させるためのメ
カニズム検討に大きな役割を果たすことができる。

【００２０】

【実施例】まず、第１，第２の発明の一実施例について
図１〜図３を参照しながら説明する。

【００２１】図１は本発明の位置座標測定装置の実施例
における概略図、図２は本測定装置を用いたシステムの
構成図、図３はドラムユニットの測定方法の説明図であ
る。なお、従来例にて既に説明したものには同一の符号
を付し、その詳細な説明は省略する。

【００２２】図１において、測定対象物であるドラムユ
ニット５は、設置面３９を有した測定台３８に設置され
ている。このドラムユニット５は図３に示すように、下
端に磁気ヘッド２を搭載した回転ドラム１と、磁気テー
プ（図示せず）を斜めに巻き付ける固定ドラム３とによ
り構成されている。投光側光学系１５は、レーザ１４を
走査させる、例えばポリゴンミラーなどの走査ミラー１
７と、走査ミラー１７で走査されたレーザ光１４を所定
のビーム径に集光させ、設置面３９に平行に走査させる
ｆθレンズ１８と、カバー１９とで構成される。受光側
光学系２１は、投光側光学系１５より照射されたレーザ
光１４のうち、測定対象物７０により遮られずに届いた
レーザ光１４を集光する集光レンズ２２と、集光レンズ
の２２の焦点位置に置かれ、光の明暗に応じてHighとLo
wの信号を交互に出力する受光素子２３と、カバー２４
とにより構成されている。このレーザ光１４はドラムユ
ニット５に対し、回転ドラムの上端面１ｎの法線ベクト
ル１ｔと略直交するようにして照射される。Ｚ軸ステー
ジ３０，３１は、それぞれ投光側光学系１５および受光
側光学系２１をレーザ光１４の走査で構成される平面１
４’に対し略垂直なＺ軸方向に常に同じ量だけ往復移動
させ、Ｚ軸スケール３２により移動量(ｈ)を検知する。

【００２３】図２において、演算装置４９では、受光素
子２３がHighとLowの信号を交互に繰り返す時間ｔ(t1,t
2,t3,・・・)とポリゴンミラー等の走査ミラー１７の回転
に同期して発生するパルス信号とを比較して、Ｘ投影位
置座標(x1,x2,x3,・・・)に変換する。計算処理装置５０で
は、移動量(ｈ)及びＸ投影位置座標(x1,x2,x3,・・・)に基
づいてドラムユニット５の２次元位置座標を計算する。

【００２４】以上のように構成された２次元位置座標測
定装置について、回転ドラムの測定方法を例にして説明
する。

【００２５】レーザ光１４を(Ｚａ)の高さで停止してい
る回転ドラム１に対して投光側光学系１５より照射する
ことにより、回転ドラム１で遮られなかったレーザ光１
４が受光側光学系２１に到達し、回転ドラムの下端面１
ｋのＸ投影位置座標(Ｘａ)を求めることができる。同様
に、Ｚステージ３０，３１をＺ方向に移動させて(Ｚｂ)
〜(Ｚｄ)の高さでレーザ光１４を照射することにより、
それぞれＸ投影位置座標(Ｘｂ)，(Ｘｃ)，(Ｘｄ)を求め
ることができる。実際にはさらに細かいステップで測定
することにより、回転ドラムの下端面１ｋと外周面１ｍ
との交点１ｐ付近の形状を正確に求めることができる。
さらに回転ドラムの上端面１ｎと外周面１ｍとの交点１
ｑを求めることにより、回転ドラム１の高さ１ｓも求め
ることができる。もちろん回転ドラム１が回転している
場合でも、回転ドラム１の回転とレーザ照射タイミング
との同期を取れば良く、受光素子２３からの信号を平均
化することで高精度に測定することができる。

【００２６】以上のように本実施例によれば、測定対象
物の端面の法線ベクトルと略直交するようにレーザ光１
４を照射して測定することにより、組立後の測定対象物
の端面形状を非接触で測定することができる。さらに測
定対象物にレーザ光を照射し、その反射光により形状を
求める方式に比べ、高精度，高速に測定することができ
る。

【００２７】なお本実施例では、測定対象物がドラムユ
ニットの場合について説明したが、これはあくまでも一
例であって他の部品でも測定できることは言うまでもな
い。

【００２８】次に、第３，第４の発明の一実施例につい
て図４〜図１２を参照しつつ説明する。図４は本発明の
３次元位置座標測定装置の実施例における概略図、図５
は本測定装置を用いたシステムの構成図、図６は測定時
の要部拡大図、図７は測定原理を示す説明図、図８は図
７よりレーザを照射する角度を変えた時の説明図、図９
はポストの相対位置関係の説明図、図１０はドラムユニ
ットの基準端面の説明図、図１１はドラムユニットを用
いた基準高さの設定方法の説明図、図１２は測定の手順
を示すフローチャートである。なお、既に説明したもの
には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００２９】図４において、測定対象物７０は、設置面
３９を有し回転ステージ３３を内蔵した測定台３８に設
置されている。回転ステージ３３は、測定対象物７０を
Ｚ軸を中心に回転させ、回転角検出装置３４、例えば光
電式ロータリーエンコーダにより回転角(γ)を検知す
る。

【００３０】図５において計算処理装置５０では、移動
量(ｈ)，回転角度(γ)及びＸ投影位置座標(x1,x2,x3,・・
・)に基づいて図９に示す測定対象物７０の傾き角度
(φ)，傾き方向(θ)及び中心間距離(Ｌ)を計算する。

【００３１】次に、測定対象物７０について図６を用い
て説明する。回転ドラム１は、カセット（図示せず）よ
り供給される記録再生用の磁気テープ１３（実際の測定
時には走行させない）を斜めに巻き付けた状態で、下端
に搭載された磁気ヘッド２により記録再生を行う。固定
ドラム３は磁気テープ１３の下端を規制するリード４を
有している。さらに、回転ドラム１と固定ドラム３とに
よりドラムユニット５を構成している。また図１０に示
すドラムユニット５において、傾き方向を０゜とした
時、例えばＶＨＳでは９０゜の位置にテープ巻き付け中
心であるリード４ａが設けられている。また、固定ドラ
ム３のシャーシ１２への固定面３ａから上端面３ｂまで
の距離(Ａ)と、テープ巻き付け中心におけるリード４ａ
までの距離(Ｂ)は、すでに接触式の測定機などを用いて
高精度に測定されている。さらに、ドラムユニット５の
固定ドラムの上端面３ｂは高精度に加工されているの
で、この上端面３ｂを測定対象物７０の基準高さ(Ｚ0)
を設定するための基準端面とする。テープの入り側（以
下、入り側と略す）に設けられた、垂直に立つローラー
ポスト６は走行中の磁気テープ１３の上端を規制し、傾
斜ポスト７は磁気テープ１３の走行方向を変える役割を
果たす。テープの出側（以下、出側と略す）に設けられ
た、傾斜ポスト８は磁気テープ１３の走行方向を元に戻
し、垂直に立つローラーポスト９は磁気テープ１３の上
端を規制する役割を果たす。このように本実施例での測
定対象物７０は、ＶＴＲのメカニズムの主要部分である
１〜９で構成されている。ローラーポスト６，傾斜ポス
ト７は入り側のベース１０に保持され、ローラーポスト
８，傾斜ポスト９は出側のベース１１に保持され、ドラ
ムユニット５と共にシャーシ１２上に搭載されている。

【００３２】以上のように構成された３次元位置座標測
定装置について、入り側のローラーポスト６，傾斜ポス
ト７及びドラムユニット５の測定方法を例にして、図１
２に示すフローチャートに基づいて説明する。 ［ステップ１０１］図６において、図４の状態から回転
ステージ３３により入り側のローラーポスト６，傾斜ポ
スト７及びドラムユニット５が測定できるように測定台
３８を回転させる。すると、受光側では測定対象物７０
によりレーザ光１４が遮られた部分では暗、遮られなか
った部分では明が現れることになり、Ｘ軸方向に光の境
界(1)〜(8)が生じ、ローラーポスト６，傾斜ポスト７の
境界はそれぞれ(2),(3)及び(4),(5)となる。

【００３３】具体的には、図７に示す入り側のローラー
ポスト６及び傾斜ポスト７に投光側光学系１５と受光側
光学系２１との初期設定高さ(Ｚ3)でレーザ光１４を照
射する。傾斜ポスト７については、レーザ光１４で切断
した時に生じる断面円Ｄ3の両接点Ｐ3，Ｑ3より、先ほ
ど説明したＸ軸方向の光の境界(4),(5)である第１のＸ
投影位置座標(Ｓ3，Ｔ3)を求める。さらにＺ軸ステージ
３０，３１を同時にＺ方向に(Ｚ3)〜(Ｚ1)まで順次移動
させて、第１の輪郭線のＸ投影位置座標(Ｓ1〜Ｓ3，Ｔ1
〜Ｔ3)を演算装置４９で求める。 ［ステップ１０２］図７の状態から回転ステージ３３に
より測定台３８をさらに(γ)度だけ回転させた図８にお
いて、傾斜ポスト７，ローラーポスト６に対しレーザ光
１４を(γ)度異なる方向から照射する。 ［ステップ１０３］Ｚステージ３０，３１を同時にＺ軸
上方に(Ｚ1)〜(Ｚ3)まで順次移動させながら、レーザ光
１４を照射することにより、傾斜ポスト７の第２の輪郭
線のＸ投影位置座標(ＳＳ1〜ＳＳ3，ＴＴ1〜ＴＴ3)を演
算装置４９で求める。 ［ステップ１０４］第１の輪郭線のＸ投影位置座標(Ｓ1
〜Ｓ3，Ｔ1〜Ｔ3)及び第２の輪郭線のＸ投影位置座標
(ＳＳ1〜ＳＳ3，ＴＴ1〜ＴＴ3)より、それぞれ一方向か
ら見た傾斜ポスト７の中心線のＸ投影位置座標｛Ｕ(Ｕ1
〜Ｕ3)，ＵＵ(ＵＵ1〜ＵＵ3)｝を計算処理装置５０で近
似して求める。したがって、図９における入り側の傾斜
ポスト７の傾き角度(φ7)及び傾き方向(θ7)は、（数
１）により求めることができる。

【００３４】

【数１】

【００３５】同様の方法により、ローラーポスト６，ド
ラムユニット５の傾き角度(φ)，傾き方向(θ)も同時に
求めることができる。また、ローラーポスト６と傾斜ポ
スト７との初期設定高さ(Ｚ3)での中心間距離(Ｌ')は、
（数２）により求めることができる。

【００３６】

【数２】

【００３７】さらに、任意の高さ(α)でのポストの中心
間距離(Ｌα)は、（数３）により求めることができる。

【００３８】

【数３】

【００３９】また同様の方法で、ドラムユニット５，テ
ープの出側（以下、出側と略する）の傾斜ポスト８及び
ローラーポスト９も、輪郭線が検出できるまで回転ステ
ージ３３を回転させれば測定できる。

【００４０】以上より、投光側光学系１５と受光側光学
系２１との初期設定高さ(Ｚ3)を基準とした測定対象物
７０の第１の３次元位置座標を求めることができる。 ［ステップ１０５］次に、設計中心である基準高さ(Ｚ
0)における中心間距離(Ｌ)を求めるため、基準高さの求
め方を図１１を用いて説明する。図１１(ａ)に示すよう
に、先の［ステップ１０４］の第１の３次元位置座標の
計算結果より、ドラムユニット５の傾き方向(θ)が２７
０゜となるように回転ステージ３３を回転させる。つま
り、ドラムユニット５の基準端面の法線ベクトル１ｔと
レーザ光１４とが略直交するように設置する。この時、
ドラムユニット５を投光側光学系１５側から見れば図１
１(ｃ)のようになり、他の設定角度では通過しなかった
レーザ光１４が上ドラム１と下ドラム３との隙間を通過
するようになる。 ［ステップ１０６］初期設定高さ(Ｚ3)よりＺ軸ステー
ジ３０，３１を移動させながらレーザ光１４を照射し
て、上端面３ｂと外周面３ｃとを同時にかつ複数箇所測
定してＸ投影位置座標１４ｂ，１４ｃを求める。そして
このＸ投影位置座標より、上端面３ｂと外周面３ｃとの
交点３ｄを近似して求める。 ［ステップ１０７］計算処理装置５０により、基準端面
の交点３ｄの高さ(Ｚ3d)を求める。 ［ステップ１０８］基準端面の交点３ｄの高さ(Ｚ3d)と
テープ巻き付け中心におけるテープ中心高さ（基準高さ
Ｚ0）との差(Ｅ)は、ドラムユニット５の直径(Ｄ)、ド
ラムユニット５の傾き角度(φ)、テープ幅の1/2の長さ
(Ｇ)及び下ドラムの下端面３ａと上端面３ｂとの距離
(Ａ)と下ドラムの下端面３ａとテープ巻き付け中心にお
けるリード部４ａとの距離(Ｂ)との差(Ｃ)が既知である
ため、（数４）により容易に求めることができる。

【００４１】

【数４】

【００４２】［ステップ１０９］初期設定高さ(Ｚ3)と
基準高さ(Ｚ0)との差(Ｈ)を求める。 ［ステップ１１０］高さ(α＝Ｚ0＝Ｚ3−Ｈ)の数値を
（数３）に代入して計算処理装置５０により計算するこ
とにより、入り側のローラーポスト６，傾斜ポスト７，
ドラムユニット５，出側の傾斜ポスト８及びローラーポ
スト９のすべての基準高さ(Ｚ0)での中心間距離(Ｌ)が
わかる。

【００４３】以上のように本実施例によれば、入り側の
ローラーポスト６，傾斜ポスト７，ドラムユニット５，
出側の傾斜ポスト８及びローラーポスト９のすべての傾
き角度(φ)，傾き方向(θ)及び基準高さ(Ｚ0)における
中心間距離(Ｌ)を、３次元的に非接触で測定することが
可能となる。しかも、メカニズムに搭載されるべき本来
のドラムユニット５のリード４の高さを基準とした値を
測定できるので、これまでの専用の治具を用いた基準高
さ設定方法のように治具の精度ばらつき等を考慮する必
要もなく、個々のテープ走行系部品の３次元位置座標を
高精度に測定することができる。

【００４４】なお本実施例では、測定対象物を回転させ
て得られた２種類の異なるＸ投影位置座標より３次元位
置座標を求める方法及び装置について説明したが、逆に
投光側光学系と受光側光学系とを測定対象物に対して相
対的に回転させて測定しても同様に測定できる。またＺ
軸方向の移動は、投光側光学系と受光側光学系とを同時
に上下させたが、逆に測定対象物を相対的に上下に移動
させても良い。さらに本実施例では、異なる２方向より
レーザを照射した場合について説明したが、少なくとも
２種類の異なるＸ投影位置座標が得られれば３次元位置
座標を求めることができるため、３方向以上からの測定
でも良く、その場合は測定精度がさらに向上する次に、
第５の発明の第１の実施例について図４〜図５，図９〜
図１５を参照しつつ説明する。図４は本発明の３次元位
置座標測定装置の実施例における概略図、図５は本装置
を用いたシステムの構成図、図９はポストの相対位置関
係の説明図、図１０はドラムユニットの基準端面の説明
図、図１１ははドラムユニットを用いた基準高さの設定
方法の説明図、図１２は測定の手順を示すフローチャー
ト、図１３は測定時の要部拡大図、図１４は測定原理の
説明図、図１５は図１４よりレーザを照射する角度を変
えた時の説明図である。なお、既に説明したものには同
一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００４５】図１３に示す測定対象物７０は、図６に示
すものにテンション付与装置６０を追加したものであ
る。テンション付与装置６０は、テープ７３に一定のテ
ンションを付与するものであり、テープ７３と接触する
テンションポスト６１，テンションポスト６１を保持す
るベース６２及びバネ６３により構成される。このよう
に本実施例での測定対象物７０は、ＶＴＲのメカニズム
の主要部分である１〜９と６０とで構成されている。な
お、測定対象物７０にそれぞれ一定角度巻き付けられた
テープ７３は、例えば磁性体が塗布されていないベース
フィルムなどのレーザ光１４を透過する透明テープであ
り、本来信号を記録する磁気テープ１３と比べ、厚み，
剛性などの点でほぼ同等の性質を持つものである。

【００４６】以上のように構成された３次元位置座標測
定装置について、入り側のローラーポスト６，傾斜ポス
ト７及びドラムユニット５の測定方法を例にして、図１
２に示すフローチャートに基づいて説明する。 ［ステップ１０１］テープ７３を測定対象物７０のそれ
ぞれに巻き付け、テンション付与装置６０によりテープ
７３に一定のテンションを付与する。次に、図４の状態
から回転ステージ３３によりテープの入り側（以下、入
り側と略する）のローラーポスト６，傾斜ポスト７及び
ドラムユニット５が測定できるように測定台３８を回転
させる。すると、受光側では測定対象物７０によりレー
ザ光１４が遮られた部分では暗、遮られなかった部分で
は明が現れることになり、Ｘ軸方向に光の境界(1)〜(1
2)が生じ、ローラーポスト６，傾斜ポスト７の境界はそ
れぞれ(6),(7)及び(8),(9)となる。この時テープ７３は
レーザ光１４を透過するため、受光側光学系２１には光
の明暗は生じず、測定対象物７０に対して影響を及ぼさ
ない。

【００４７】具体的には、図１４に示す入り側のローラ
ーポスト６及び傾斜ポスト７に投光側光学系１５と受光
側光学系２１との初期設定高さ(Ｚ3)でレーザ光１４を
照射する。傾斜ポスト７については、レーザ光１４で切
断した時に生じる断面円Ｄ3の両接点Ｐ3，Ｑ3より、先
ほど説明したＸ軸方向の光の境界(8),(9)である第１の
Ｘ投影位置座標(Ｓ3，Ｔ3)を求める。さらにＺ軸ステー
ジ３０，３１を同時にＺ方向に(Ｚ3)〜(Ｚ1)まで順次移
動させて、第１の輪郭線のＸ投影位置座標｛(Ｓ1〜Ｓ
3)、(Ｔ1〜Ｔ3)｝を演算装置４９で求める。 ［ステップ１０２］図１４の状態から回転ステージ３３
により測定台３８をさらに(γ)度だけ回転させた図１５
において、傾斜ポスト７，ローラーポスト６に対しレー
ザ光１４を(γ)度異なる方向から照射する。 ［ステップ１０３］Ｚステージ３０，３１を同時にＺ軸
上方に(Ｚ1)〜(Ｚ3)まで順次移動させながら、レーザ光
１４を照射することにより、傾斜ポスト７の第２の輪郭
線のＸ投影位置座標｛(ＳＳ1〜ＳＳ3)，(ＴＴ1〜ＴＴ
3)｝を演算装置４９で求める。 ［ステップ１０４］第１の輪郭線のＸ投影位置座標
｛(Ｓ1〜Ｓ3)，(Ｔ1〜Ｔ3)｝、及び第２の輪郭線のＸ投
影位置座標｛(ＳＳ1〜ＳＳ3)，(ＴＴ1〜ＴＴ3)｝より、
それぞれ一方向から見た傾斜ポスト７の中心線のＸ投影
位置座標｛Ｕ(Ｕ1〜Ｕ3)，ＵＵ(ＵＵ1〜ＵＵ3)｝を計算
処理装置５０で近似して求める。したがって、図６にお
ける入り側の傾斜ポスト７の傾き角度(φ7)及び傾き方
向(θ7)は、（数１）により求めることができる。

【００４８】同様の方法により、ローラーポスト６，ド
ラムユニット５及びテンションポスト６１などの傾き角
度(φ)，傾き方向(θ)も同時に求めることができる。ま
た、ローラーポスト６，傾斜ポスト７及びテンションポ
スト６１などの初期設定高さ(Ｚ3)での中心間距離(Ｌ')
は、（数２）により求めることができる。

【００４９】さらに、任意の高さ(α)でのポストの中心
間距離(Ｌα)は、（数３）により求めることができる。

【００５０】また同様の方法で、ドラムユニット５，テ
ープの出側（以下、出側と略する）の傾斜ポスト８及び
ローラーポスト９も、輪郭線が検出できるまで回転ステ
ージ３３を回転させれば測定できる。

【００５１】以上より、投光側光学系１５と受光側光学
系２１との初期設定高さ(Ｚ3)を基準とした測定対象物
７０の第１の３次元位置座標を求めることができる。 ［ステップ１０５］次に、設計中心である基準高さ(Ｚ
0)における中心間距離(Ｌ)を求めるため、基準高さの求
め方を図１１を用いて説明する。図１１(ａ)に示すよう
に、先の［ステップ１０４］の第１の３次元位置座標の
計算結果より、ドラムユニット５の傾き方向(θ)が２７
０゜となるように回転ステージ３３を回転させる。つま
り、ドラムユニット５の基準端面の法線ベクトル１ｔと
レーザ光１４とが略直交するように設置する。この時、
ドラムユニット５を投光側光学系１５側から見れば図１
１(ｂ)のようになり、他の設定角度では通過しなかった
レーザ光１４が上ドラム１と下ドラム３との隙間を通過
するようになる。 ［ステップ１０６］初期設定高さ(Ｚ3)よりＺ軸ステー
ジ３０，３１を移動させながらレーザ光１４を照射し
て、上端面３ｂと外周面３ｃとを同時にかつ複数箇所測
定してＸ投影位置座標１４ｂ，１４ｃを求める。そして
このＸ投影位置座標より、上端面３ｂと外周面３ｃとの
交点３ｄを近似して求める。 ［ステップ１０７］計算処理装置５０により、基準端面
の交点３ｄの高さ(Ｚ3d)を求める。 ［ステップ１０８］基準端面の交点３ｄの高さ(Ｚ3d)と
テープ巻き付け中心におけるテープ中心高さ（基準高さ
Ｚ0）との差(Ｅ)は、ドラムユニット５の直径(Ｄ)、ド
ラムユニット５の傾き角度(φ)、テープ幅の1/2の長さ
(Ｄ)及び下ドラムの下端面３ａと上端面３ｂとの距離
(Ａ)と下ドラムの下端面３ａとテープ巻き付け中心にお
けるリード部４ａとの距離(Ｂ)との差(Ｃ)が既知である
ため、（数４）により容易に求めることができる。 ［ステップ１０９］初期設定高さ(Ｚ3)と基準高さ(Ｚ0)
との差(Ｈ)を求める。 ［ステップ１１０］高さ(α＝Ｚ0＝Ｚ3−Ｈ)の数値を
（数３）に代入して計算処理装置５０により計算するこ
とにより、入り側のローラーポスト６，傾斜ポスト７，
ドラムユニット５，出側の傾斜ポスト８，ローラーポス
ト９及びテンションポストなどの基準高さ(Ｚ0)での中
心間距離(Ｌ)がわかる。以上のように本実施例によれ
ば、入り側のローラーポスト６，傾斜ポスト７，ドラム
ユニット５，出側の傾斜ポスト８，ローラーポスト９及
びテンションポスト６１などのすべての傾き角度(φ)，
傾き方向(θ)及び基準高さ(Ｚ0)における中心間距離
(Ｌ)を、３次元的に非接触でかつ一定のテンションが付
与されたテープ７３による力が加わっている状態で測定
することが可能となる。しかも、メカニズムに搭載され
るべき本来のドラムユニット５のリード４の高さを基準
とした値を測定できるので、これまでの専用の治具を用
いた基準高さの設定方法のように治具の精度ばらつき等
を考慮する必要もなく、個々のテープ走行系部品の３次
元位置座標を高精度に測定することができる。

【００５２】なお本実施例では、測定対象物を回転させ
て得られた２種類の異なるＸ投影位置座標より３次元位
置座標を求める方法及び装置について説明したが、逆に
投光側光学系と受光側光学系とを測定対象物に対して相
対的に回転させて測定しても同様に測定できる。またＺ
軸方向の移動は、投光側光学系と受光側光学系とを同時
に上下させたが、逆に測定対象物を相対的に上下に移動
させても良い。さらに本実施例では、異なる２方向より
レーザを照射した場合について説明したが、少なくとも
２種類の異なるＸ投影位置座標が得られれば３次元位置
座標を求めることができるため、３方向以上からの測定
でも良く、その場合は測定精度がさらに向上する。

【００５３】最後に、第５の発明の第２の実施例につい
て図４〜図５，図９〜図１２，図１４〜図１６を参照し
つつ説明する。図４は本発明の３次元位置座標測定装置
の実施例における概略図、図５は本装置を用いたシステ
ムの構成図、図９はポストの相対位置関係の説明図、図
１０はドラムユニットの基準端面の説明図、図１１はド
ラムユニットを用いた基準高さの設定方法の説明図、図
１２は測定手順を示すフローチャート、図１４は測定原
理の説明図、図１５は図１４よりレーザを照射する角度
を変えた時の説明図、図１６は測定時の要部拡大図であ
る。なお、既に説明したものには同一の符号を付し、そ
の詳細な説明は省略する。

【００５４】図１６に示す測定対象物７０は、図１３に
示すものにテープ駆動装置６５を追加したものである。
テープ駆動装置６５は、テープ７３を矢印Ｂの方向に駆
動するものであり、ポスト６６とピンチローラー６７に
より構成されている。テープ７３は矢印Ｂの方向に、測
定対象物７０と接触して走行することにより、進行方向
の下流側になるにつれてテープテンションが高くなり、
測定対象物７０に加わる力も大きくなる。このように本
実施例での測定対象物７０は、ＶＴＲのメカニズムの主
要部分である１〜９，６０及び６５とで構成されてい
る。

【００５５】以上のように構成された３次元位置座標測
定装置について、その測定方法を説明する。

【００５６】テープ７３を測定対象物７０に巻き付け、
テンション付与装置６０によりテープ７３に一定のテン
ションを付与する。また、駆動装置６５によりテープ７
３を矢印Ｂの方向に走行させる。この時走行中のテープ
７３はレーザ光１４を透過するため、受光側光学系２１
には光の明暗は生じず、測定対象物７０に対して影響を
及ぼさない。測定方法については、先の第４の発明の第
１の実施例で説明したものと同じであり、以下その説明
は省略する。

【００５７】以上のように本実施例によれば、入り側の
ローラーポスト６，傾斜ポスト７，ドラムユニット５，
出側の傾斜ポスト８，ローラーポスト９及びテンション
ポスト６１などのすべての傾き角度(φ)，傾き方向(θ)
及び設計中心である基準高さ(Ｚ0)での中心間距離(Ｌ)
を、３次元的に非接触で測定することが可能となる。さ
らに、測定対象物７０との接触で走行中のテープ７３の
テンション増加分も加味した力が加わった状態、つまり
実際の記録再生のモードに限りなく近い状態で測定する
ことが可能となる。

【００５８】また、本実施例ではポストの数を限定した
が、他のポストも同様に測定できることは言うまでもな
い。また、ポストの傾き角度に左右されることなく測定
することができるので、従来の接触式の位置座標測定装
置のように傾き角度が大きくなれば測定精度が悪くなる
ということはない。しかも直径の細くて、荷重を加える
と撓んでしまうようなポストであっても、非接触式であ
るので精度良く測定することができる。

【００５９】以上に述べてきた実施例は、従来の接触式
の位置座標測定装置に比べて小型であるため、ＶＴＲの
メカニズムの組立調整ラインで行う組立精度の検査等に
も用いることができる。

【００６０】また本実施例においては、測定対象物がＶ
ＴＲ（ＶＨＳ方式）のメカニズム部品を例にした場合の
測定について述べたが、本発明はこれに限らず他の対象
物でも測定できることは言うまでもない。

【００６１】さらに本実施例においては、基準端面を下
ドラムの上端面としたが、もちろん他の部分であっても
差し支えない。また一つの基準端面として説明したが、
複数の基準端面から基準平面を近似し、基準平面とレー
ザ光との傾斜角ズレを補正することによって、より精度
の高い測定ができることは言うまでもない。

【００６２】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明は、
所定のビーム径でかつ一平面と平行に走査するレーザ光
を、測定対象物の所定の端面の法線ベクトルと略直交す
る方向から、前記一平面に対し所定の方向に前記レーザ
光もしくは前記測定対象物のいずれかを相対的に移動さ
せながら前記測定対象物に照射する測定ステップと、前
記測定ステップにて前記測定対象物の投影位置座標を求
める演算ステップと、前記演算ステップで求められた前
記投影位置座標と前記測定ステップにおける移動量とに
より、前記測定対象物の２次元位置座標を求める計算処
理ステップとを有することにより、測定対象物の端面形
状や位置を非接触，高精度，高速に測定することができ
る。

【００６３】また請求項２記載の発明は、所定のビーム
径でかつ一平面と平行に走査するレーザ光を、測定対象
物の所定の端面の法線ベクトルと略直交する方向から前
記測定対象物に照射する投光側光学系と、前記レーザ光
を受光する受光素子を有する受光側光学系とからなるレ
ーザ光学系と、前記レーザ光を前記一平面に対し所定の
方向の複数の位置で照射できるように前記測定対象物も
しくは前記レーザ光学系のいずれかを相対的に移動させ
る駆動手段と、前記駆動手段の移動量を検出する移動量
検出手段と、前記レーザ光照射による前記測定対象物の
投影位置座標を前記受光素子の出力から求める演算手段
と、前記測定対象物の前記一平面に対し所定の方向の複
数の位置で求められる前記投影位置座標と前記移動量と
により前記測定対象物の２次元位置座標を求める計算処
理手段とを備えたことにより、測定対象物の形状、特に
端面の形状や位置を非接触，高精度，高速に測定するこ
とができる。

【００６４】また請求項３記載の発明は、異なる複数の
方向より所定のビーム径でかつ一平面と平行に走査する
レーザ光を、前記一平面に対し所定の方向に第１の移動
量だけ移動させながら少なくとも１つの所定の基準端面
を有する少なくとも１つの測定対象物に照射する第１の
測定ステップと、前記第１の測定ステップによる照射に
より前記測定対象物の第１の投影位置座標を求める第１
の演算ステップと、前記第１の演算ステップで求められ
た前記第１の投影位置座標と前記異なる複数の方向の角
度差と前記第１の測定ステップにおける第１の移動量と
により前記測定対象物の第１の３次元位置座標を求める
第１の計算処理ステップと、前記第１の計算処理ステッ
プのデータを基に前記基準端面を有する測定対象物に対
する前記レーザ光の照射方向を前記基準端面の法線ベク
トルと略直交する方向に変える照射方向調整ステップ
と、前記レーザ光を、前記一平面に対し所定の方向に第
２の移動量だけ移動させながら前記基準端面を有する測
定対象物に照射する第２の測定ステップと、前記第２の
測定ステップによる照射により前記基準端面を有する測
定対象物の第２の投影位置座標を求める第２の演算ステ
ップと、前記第１の３次元位置座標と前記第２の測定ス
テップにおける第２の移動量と前記第２の投影位置座標
とにより、前記基準端面を基準とした前記測定対象物の
第２の３次元位置座標を求める第２の計算処理ステップ
とを有することにより、姿勢，大きさ，及び回転の有無
などに関わらず、組立後の部品の３次元位置座標を、特
定の部品が有する基準端面を基準に非接触，高精度，高
速で測定することができる。

【００６５】また請求項４記載の発明は、所定のビーム
径でかつ一平面と平行に走査するレーザ光を少なくとも
１つの所定の基準端面を有する少なくとも１つの測定対
象物に照射する投光側光学系と、前記レーザ光を受光す
る受光素子を有する受光側光学系とからなるレーザ光学
系と、前記レーザ光を前記一平面に対し所定の方向の複
数の位置で照射できるように前記測定対象物もしくは前
記レーザ光学系のいずれかを相対的に移動させる駆動手
段と、前記駆動手段の移動量を検出する移動量検出手段
と、前記測定対象物への前記レーザ光の照射角度を変化
させるために前記測定対象物もしくは前記レーザ光学系
のいずれかを相対的に回転させる回転駆動手段と、前記
回転駆動手段の回転角を検出する回転角検出手段と、前
記レーザ光照射による前記測定対象物の投影位置座標を
前記受光素子の出力から求める演算手段と、前記測定対
象物の異なる方向かつ前記一平面に対し所定の方向の複
数の位置で求められる第１の投影位置座標と回転角と第
１の移動量とにより前記測定対象物の第１の３次元位置
座標を求めるための第１の計算処理と、前記基準端面を
有する測定対象物の前記基準端面の法線ベクトルと略直
交する方向より前記一平面に対し所定の方向の複数の位
置で求められる第２の投影位置座標と第２の移動量と前
記第１の３次元位置座標とにより前記基準端面を基準と
した前記測定対象物の第２の３次元位置座標を求める第
２の計算処理とを行う計算処理手段とを備えたことによ
り、姿勢，大きさ，及び回転の有無などに関わらず、組
立後の部品の３次元位置座標を、特定の部品が有する基
準端面を基準に非接触，高精度，高速で測定することが
できる。

【００６６】また請求項５記載の発明は、請求項４記載
の発明において、レーザ光を透過し、かつ測定対象物に
接触するテープに、テンションを付加するテンション付
与手段をさらに設けることにより、部品にテープテンシ
ョンが付与された状態での３次元位置座標を測定するこ
とができる。

【００６７】さらに請求項６記載の発明は、請求項５記
載の発明において、測定対象物に対してテープを相対移
動させるテープ駆動手段をさらに設けることにより、テ
ープ走行中、つまり実際の記録再生モードに限りなく近
い状態で、組立後の部品の３次元位置座標を測定するこ
とができ、しかも同時にテープ幅方向変動などの走行状
態も確認可能となるので、テープを安定に走行させるた
めのメカニズム検討に大きな役割を果たすことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１，第２の発明の一実施例における位置座標
測定装置の概略図

【図２】第１，第２の発明の一実施例におけるシステム
の構成図

【図３】第１，第２の発明の一実施例におけるドラムユ
ニットの測定方法の説明図

【図４】第３乃至第５の発明の一実施例における位置座
標測定装置の概略図

【図５】第３，第４の発明の一実施例におけるシステム
の構成図

【図６】第３，第４の発明の一実施例における測定時の
要部拡大図

【図７】第３，第４の発明の一実施例における測定原理
の説明図

【図８】図７の位置に対してレーザを照射する角度を変
えた時の説明図

【図９】ポストの相対位置関係を示す説明図

【図１０】第３乃至第５の発明の一実施例におけるドラ
ムユニットの基準端面の説明図

【図１１】第３乃至第５の発明の一実施例におけるドラ
ムユニットを用いた基準高さの設定方法の説明図

【図１２】第３乃至第５の発明の一実施例における測定
手順を示すフローチャート

【図１３】第５の発明の第１の実施例における測定時の
要部拡大図

【図１４】第５の発明の第１，第２の実施例における測
定原理の説明図

【図１５】図１４に対してレーザを照射する角度を変え
た時の説明図

【図１６】第５の発明の第２の実施例における測定時の
要部拡大図

【図１７】従来の接触式位置座標測定装置の要部拡大図

【図１８】測定原理を示す説明図

【図１９】ポストの相対位置関係を示す説明図

【符号の説明】

１ 回転ドラム ３ 固定ドラム ３ｂ 基準端面 ５ ドラムユニット ６ 入り側のローラーポスト ７ 入り側の傾斜ポスト ８ 出側の傾斜ポスト ９ 出側のローラーポスト １３ 磁気テープ １４ レーザ光 １５ 投光側光学系 ２１ 受光側光学系 ３０，３１ Ｚ軸ステージ ３２ Ｚ軸スケール ３３ 回転ステージ ３４ 回転角検出装置 ４２ プローブ ４９ 演算装置 ５０ 計算処理装置 ６０ テンション付与装置 ６５ テープ駆動装置 ７０ 測定対象物 ７３ 透明テープ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定のビーム径でかつ一平面と平行に走査
   するレーザ光を、測定対象物の所定の端面の法線ベクト
   ルと略直交する方向から、前記一平面に対し所定の方向
   に前記レーザ光もしくは前記測定対象物のいずれかを相
   対的に移動させながら前記測定対象物に照射する測定ス
   テップと、 前記測定ステップにて前記測定対象物の投影位置座標を
   求める演算ステップと、 前記演算ステップで求められた前記投影位置座標と前記
   測定ステップにおける移動量とにより、前記測定対象物
   の２次元位置座標を求める計算処理ステップとを有する
   ことを特徴とする位置座標測定方法。
2. 【請求項２】所定のビーム径でかつ一平面と平行に走査
   するレーザ光を、測定対象物の所定の端面の法線ベクト
   ルと略直交する方向から前記測定対象物に照射する投光
   側光学系と、前記レーザ光を受光する受光素子を有する
   受光側光学系とからなるレーザ光学系と、 前記レーザ光を前記一平面に対し所定の方向の複数の位
   置で照射できるように前記測定対象物もしくは前記レー
   ザ光学系のいずれかを相対的に移動させる駆動手段と、 前記駆動手段の移動量を検出する移動量検出手段と、 前記レーザ光照射による前記測定対象物の投影位置座標
   を前記受光素子の出力から求める演算手段と、 前記測定対象物の前記一平面に対し所定の方向の複数の
   位置で求められる前記投影位置座標と前記移動量とによ
   り前記測定対象物の２次元位置座標を求める計算処理手
   段とを備えたことを特徴とする位置座標測定装置。
3. 【請求項３】異なる複数の方向より所定のビーム径でか
   つ一平面と平行に走査するレーザ光を、前記一平面に対
   し所定の方向に第１の移動量だけ移動させながら少なく
   とも１つの所定の基準端面を有する少なくとも１つの測
   定対象物に照射する第１の測定ステップと、 前記第１の測定ステップによる照射により前記測定対象
   物の第１の投影位置座標を求める第１の演算ステップ
   と、 前記第１の演算ステップで求められた前記第１の投影位
   置座標と前記異なる複数の方向の角度差と前記第１の測
   定ステップにおける第１の移動量とにより前記測定対象
   物の第１の３次元位置座標を求める第１の計算処理ステ
   ップと、 前記第１の計算処理ステップのデータを基に前記基準端
   面を有する測定対象物に対する前記レーザ光の照射方向
   を前記基準端面の法線ベクトルと略直交する方向に変え
   る照射方向調整ステップと、 前記レーザ光を、前記一平面に対し所定の方向に第２の
   移動量だけ移動させながら前記基準端面を有する測定対
   象物に照射する第２の測定ステップと、 前記第２の測定ステップによる照射により前記基準端面
   を有する測定対象物の第２の投影位置座標を求める第２
   の演算ステップと、 前記第１の３次元位置座標と前記第２の測定ステップに
   おける第２の移動量と前記第２の投影位置座標とによ
   り、前記基準端面を基準とした前記測定対象物の第２の
   ３次元位置座標を求める第２の計算処理ステップとを有
   することを特徴とする位置座標測定方法。
4. 【請求項４】所定のビーム径でかつ一平面と平行に走査
   するレーザ光を少なくとも１つの所定の基準端面を有す
   る少なくとも１つの測定対象物に照射する投光側光学系
   と、前記レーザ光を受光する受光素子を有する受光側光
   学系とからなるレーザ光学系と、 前記レーザ光を前記一平面に対し所定の方向の複数の位
   置で照射できるように前記測定対象物もしくは前記レー
   ザ光学系のいずれかを相対的に移動させる駆動手段と、 前記駆動手段の移動量を検出する移動量検出手段と、 前記測定対象物への前記レーザ光の照射角度を変化させ
   るために前記測定対象物もしくは前記レーザ光学系のい
   ずれかを相対的に回転させる回転駆動手段と、 前記回転駆動手段の回転角を検出する回転角検出手段
   と、 前記レーザ光照射による前記測定対象物の投影位置座標
   を前記受光素子の出力から求める演算手段と、 前記測定対象物の異なる方向かつ前記一平面に対し所定
   の方向の複数の位置で求められる第１の投影位置座標と
   回転角と第１の移動量とにより前記測定対象物の第１の
   ３次元位置座標を求めるための第１の計算処理と、前記
   基準端面を有する測定対象物の前記基準端面の法線ベク
   トルと略直交する方向より前記一平面に対し所定の方向
   の複数の位置で求められる第２の投影位置座標と第２の
   移動量と前記第１の３次元位置座標とにより前記基準端
   面を基準とした前記測定対象物の第２の３次元位置座標
   を求める第２の計算処理とを行う計算処理手段とを備え
   たことを特徴とする位置座標測定装置。
5. 【請求項５】レーザ光を透過し、かつ測定対象物に接触
   するテープにテンションを付加するテンション付与手段
   を設け、計算処理手段はテンションが付加されたテープ
   が接触した測定対象物の３次元位置座標を求めることを
   特徴とする請求項４記載の位置座標測定装置。
6. 【請求項６】測定対象物に対してテープを相対的に移動
   させるテープ駆動手段を設け、計算処理手段はテープが
   走行中の測定対象物の３次元位置座標を求めることを特
   徴とする請求項５記載の位置座標測定装置。