一种使用新颖的光路阵列(OPA)元件，角度选择空间滤光器和图像阵列的位置传感器，其可用于测量同时相对于靶构件在X，Y，Z上的侧转，前倾和转动(6D)的平移和定向，并具有高精确度。靶构件包括由对比性表面环绕的靶点阵列。该位置传感器利用在靶点成像装置中与角选择空间滤光器相结合的OPA元件，以使位置控测器的成像阵列只接收根据可操作锥角α进入OPA元件的光线。因此，每个靶点通常在成像阵列上产生具有一尺寸的环状图像，该尺寸随着每个靶点的Z位置而变化。在成像阵列上的每个靶点图像的X-Y位置随着每个靶点的X-Y位置而变化。因此，在同一图像中分析的三个或更多个点图像可用于确定相对于靶构件的6D测量。可通过已知的方法估算靶构件的X和Y位移，并且其它6D测量组件是在任何位置的绝对测量值。