JP2011058932A - レーザ視準校正システム - Google Patents

Abstract

【課題】 視準校正のための誤差を高精度、容易かつ短時間に確認できるレーザ視準校正システムを提供すること。
【解決手段】 レーザ視準校正システム１は、視準校正のための誤差６９を算出及び表示する。レーザ視準校正システム１は、レーザユニット１０が配設され、レーザ光線の照準を設定するためのレチクル２０ａを有する照準ユニット２０と、レチクル２０ａに対応するレチクル３０ａを有し、レチクル２０ａがレチクル３０ａと同軸上に配設され、レチクル２０ａとレチクル３０ａとによって照準が設定された状態でレーザ光線を受光する受光ユニット３０と、照準が設定された状態で、受光ユニット３０が受光したレーザ光線の受光ユニット３０における受光位置を基に、レーザ光軸の視準校正のための誤差６９を算出し、算出された誤差を表示する算出表示ユニット５０とを有している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レーザ光線を用いてワイヤレスでデータを伝送するレーザ光線送出用ユニットにおけるレーザ光軸を視準校正する際において、視準校正のための誤差を算出及び表示するレーザ視準校正システムに関する。

一般的に、レーザユニットは、レーザ光線を用いてワイヤレスでデータを受光器に伝送する。この受光器は、レーザユニットから遠方に離れて配設されている。
また一般に、レーザユニットには、照準ユニットが配設されている。この照準ユニットは、レーザユニットがデータを受光器に伝送する前に、レーザユニットのレーザ光線の照準を受光器に設定する機器である。つまり照準ユニットは、レーザユニットがデータを受光器に伝送する前に、準備として用いられる機器である。

この照準ユニットは、望遠光学レンズである照準眼鏡を有している。照準眼鏡には、十字の指標（以下、レチクル）が配設されている。
上述したようにレーザユニットによってワイヤレスでデータを受光器に伝送する前の準備として、作業員は、照準眼鏡を覗き込み、レチクルによって受光器に照準を設定する（狙いを定める）。

しかしながら、照準ユニットの照準である照準眼鏡の照準軸と、レーザユニットのレーザ光軸との間にて、誤差がどの程度生じしているかを事前に把握することは難しい。そのため照準ユニット（レチクル）によって受光器に照準が設定されても、上述したように誤差が生じていると、レーザユニットのレーザ光線を受光器に命中させることは難しい。

そのためこのような誤差を解消するために、レーザユニットが受光器にデータを伝送する前に、照準眼鏡の照準軸とレーザユニットのレーザ光軸とをレーザ照射到達地点である受光器にて交差（一般的に一点ボアサイト方式と呼ぶ）するように調整する、または照準眼鏡の照準軸に対してレーザユニットのレーザ光軸を非常に高精度に平行となるように（一般的に平行ボアサイト方式と呼ぶ）調整する必要がある。このようにレーザユニットのレーザ光軸の調整を、視準校正とよぶ。

一般的に平行ボアサイト方式によるレーザユニットのレーザ光軸の視準校正では、例えばレチクルを表示する視準校正板が用いられる。より詳細には、視準校正板には、照準軸のための指標であるレチクルＡと、レーザ光軸のための指標であるレチクルＢとが所望な距離離れて配設されている。レチクルＡとレチクルＢとの距離は、照準眼鏡の照準軸とレーザユニットのレーザ光軸との相対的な位置関係を示す。

実際の視準校正では、レーザユニットは照準ユニットに配設され、レーザユニットと照準ユニットとは視準校正板から一定距離を離れて配置されている。
そして照準軸がレチクルＡに、レーザ光軸がレチクルＢに一致するように調整する必要が生じる。
そのため望遠眼鏡に配設されているレチクルがレチクルＡと同軸上で重なる（一致する）ことで、照準軸は調整される。これにより照準ユニットは、視準校正される。

しかしながらレーザユニットはレーザ光線を内部から送信するため、レチクルを有する照準眼鏡をレーザユニット内部のレーザ光軸上に配設することができない。そのためレーザユニットでは、照準ユニットのように照準眼鏡によって直接的に視準校正できない。
またレーザユニットから送信されるレーザ光線は肉眼によって視認できない。そのためレーザ光軸がレチクルＢに一致することを、作業員は確認できない。

そのためレーザユニットには、レーザユニットのレーザ光軸を間接的に視準校正するレーザ視準校正装置が配設されている。
レーザ視準校正装置は、レーザユニットのレーザ光軸の間接的に表示する視準望遠鏡である。この視準望遠鏡は、レーザユニットに対して着脱自在である。

この視準望遠鏡には、レチクルＣを有する光学レンズが配設されている。レチクルＣは、レーザユニットのレーザ光軸と平行となるように配設され、光学レンズの中心に位置し、作業員が受光器に照準を設定するためのものである。作業員は、光学レンズを覗き込み、レチクルＣが視準校正板に配設されているレチクルＤと同軸上で重なる（一致する）ように視準校正する。
これによりレーザユニットのレーザ光軸は、間接的に視準校正される。

なお視準望遠鏡は、視準望遠鏡の中心であるレチクルＣをレーザユニットのレーザ光軸と平行となるように調整する調整機構を有している。調整機構は、例えば８個の六角穴付き止めネジである。

例えば特許文献１には、標的装置と制御器を有する標的装置システムで、標的装置が適切な向きに光信号を送信することについて、開示されている。

特開２００６−２７５４６５号公報

レチクルＣがレチクルＤに一致するように調整される際、視準望遠鏡の倍率に係らず、作業員が光学レンズを覗き込み、作業員の肉眼によって調整される。そのとき、視準望遠鏡の中心軸に対し、光学レンズの軸線上の眼の位置（目付け位置）を一定に保つことは、困難である。そのため、目付け誤差が生じ、この目付け誤差がそのまま視準校正のための誤差となる。そして視準校正の誤差が生じるたびに、視準校正のための誤差が実際にどの程度の量なのかを確認することは、時間と手間がかかる。また視準校正のための誤差の確認は、目視である。そのため誤差の確認の精度は落ち、レチクルＣとレチクルＤとを厳密に一致させることは困難である。
このように視準校正のための誤差の確認は、時間と手間がかかり、視準校正のための誤差の確認の精度は低下してしまう。

そのため本発明は、上記事情に鑑み、視準校正のための誤差を高精度、容易かつ短時間に確認できるレーザ視準校正システムを提供することを目的とする。

本発明は目的を達成するために、レーザユニットから出射されるレーザ光線のレーザ光軸を視準校正する際に、視準校正のための誤差を算出及び表示するレーザ視準校正システムであって、前記レーザユニットが配設され、前記レーザ光線の照準を設定するための第１の指標を有する照準ユニットと、前記第１の指標に対応する第２の指標を有し、前記第１の指標が前記第２の指標と同軸上に配設され、前記第１の指標と前記第２の指標とによって前記照準が設定された状態で前記レーザ光線を受光する受光ユニットと、前記照準が設定された状態で、前記受光ユニットが受光した前記レーザ光線の前記受光ユニットにおける受光位置を基に、前記レーザ光軸の視準校正のための誤差を算出し、算出された誤差を表示する算出表示ユニットと、を具備し、前記算出表示ユニットは、前記レーザ光線の前記受光ユニットにおける受光位置を基に、前記受光ユニット上の前記受光ユニットの幅方向における前記レーザ光線の照射範囲の長さと、前記受光ユニット上の前記受光ユニットの高さ方向における前記レーザ光線の照射範囲の長さとを検出し、検出結果から、前記幅方向における前記レーザ光線の照射範囲の中心線と、前記高さ方向における前記レーザ光線の照射範囲の中心線とを算出し、前記幅方向における前記レーザ光線の照射範囲の中心線と、前記高さ方向における前記レーザ光線の照射範囲の中心線との交差点を前記レーザ光線の中心位置として検出し、前記レーザ光線の中心位置と前記受光ユニットの中心位置との誤差を前記視準校正のための誤差として算出する算出部と、前記算出部によって算出された前記誤差を表示する表示部と、を有することを特徴とするレーザ視準校正システムを提供する。

また本発明は目的を達成するために、前記受光ユニットは、前記レーザユニットから出射された前記レーザ光線を受光した際に、前記算出表示ユニットが前記レーザ光軸の視準校正のための誤差を算出するための電気信号を出力する受光素子を所望のピッチで実装した配線板を有していることを特徴とする上記に記載のレーザ視準校正システムを提供する。

本発明によれば、視準校正のための誤差を高精度、容易かつ短時間に確認できるレーザ視準校正システムを提供することができる。

図１は、レーザユニット側から見たレーザ視準校正システムの斜視図である。 図２は、レーザユニットと照準ユニットとの分解図である。 図３は、受光ユニットの分解斜視図である。 図４は、受光素子を所望のピッチで実装したプリント配線基板を示す図と、所望のピッチを部分的に拡大した図である。 図５は、Ｘ軸方向におけるレーザ光線のレーザパターンの中心線と、Ｙ軸方向におけるレーザ光線のレーザパターンの中心線と、レーザ光線の中心位置（中心座標）とを算出する図である。 図６は、Ｘ軸方向におけるレーザ光線のレーザパターンの中心線と、Ｙ軸方向におけるレーザ光線のレーザパターンの中心線と、レーザ光線の中心位置（中心座標）とを算出する図である。 図７は、レーザ光線の中心位置が受光ユニット（プリント配線基板）の中心位置に対してずれている場合のモニタを示す図である。 図８は、レーザ光線の中心位置が受光ユニット（プリント配線基板）の中心位置に位置している場合のモニタを示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図１乃至図８を参照して実施形態について説明する。
図１に示す本実施形態のレーザ視準校正システム１は、レーザユニット１０から出射されるレーザ光線のレーザ光軸を視準校正する際に、視準校正のための図７と図８とに示すような誤差６９を算出及び表示する。

なお一般的に、視準校正には、レーザユニット１０から出射されるレーザ光線のレーザ光軸と照準ユニット２０の照準軸とが所望の距離離れた地点（本実施形態の場合、図示しない受光器）で一致（交差）するようにレーザ光軸を視準校正する一点ボアサイト方式と、レーザ光線の光軸と照準ユニット２０の照準軸とが所望の地点（本実施形態の場合、図示しない受光器）までの距離に係らず理論上は平行関係を維持するようにレーザ光線を視準校正する平行ボアサイト方式とが挙げられる。本実施形態は、一点ボアサイト方式と平行ボアサイト方式とのどちらにも使用できるが、平行ボアサイト方式を用いて説明する。

図１乃至図３に示すようにレーザ視準校正システム１は、レーザユニット１０が配設され、レーザ光線の照準を設定するための第１の指標（以下、レチクル２０ａ）を有する照準ユニット２０と、レチクル２０ａに対応する第２の指標（以下、レチクル３０ａ）を有し、レチクル２０ａがレチクル３０ａと同軸上に配設され、レチクル２０ａとレチクル３０ａとによって照準が設定された状態でレーザ光線を受光する受光ユニット３０と、照準が設定された状態で、受光ユニット３０が受光したレーザ光線の受光ユニット３０における受光位置を基に、レーザ光軸の視準校正のための誤差６９を算出し、算出された誤差を表示する算出表示ユニット５０とを有している。

レーザユニット１０は、所望の照射範囲（以下、レーザパターン１１とする）を有するレーザ光線を出射する例えばプロジェクタである。このレーザユニット１０は、必要なデータが付与されたレーザ光線を、ワイヤレスでレーザ光線を受光する図示しない受光器に送信することで、ワイヤレスでデータを受光器に伝送する。

図示しない受光器は、レーザユニット１０から例えば１０００ｍの遠方に離れて配設されている。受光器は、レーザユニット１０から出射されるレーザ光線の送信先となる。このように本実施形態では、例えば１０００ｍの間でデータが伝送される。

図２に示すようにレーザユニット１０は、レーザユニット１０を照準ユニット２０に固定する固定部１３と、算出表示ユニット５０によって算出された視準校正のための誤差６９を基にレーザ光軸の向きを上下左右方向に調整し、レーザ光軸を視準校正する調整機構１５とを有している。固定部１３は、例えば取り付け用の金具である。固定部１３は、照準ユニット２０に対応する形状を有している。

照準ユニット２０は、レーザユニット１０がデータを受光器に伝送する前に、レーザユニット１０のレーザ光線の照準を受光器に設定する機器である。このように照準ユニット２０は、レーザユニットがデータを受光器に送信する前に、準備として用いられる機器である。

図１と図２に示すように照準ユニット２０は、望遠光学レンズである照準眼鏡２１を有している。照準眼鏡２１は、受光器にレーザユニット１０のレーザ光線の照準を設定するために、覗き込みが可能なレンズである。

図２に示すように照準眼鏡２１には、上述したようにレーザ光線の照準を設定するための例えば十字の指標であるレチクル２０ａが配設されている。レチクル２０ａは、照準眼鏡２１の照準軸の位置を示すものである。このレチクル２０ａは、レチクル３０ａと同軸上で重なる（一致する）ことで、レーザユニット１０と照準ユニット２０とを受光ユニット３０に対して位置合わせし、レーザユニット１０の照準を設定するものである。照準眼鏡２１の倍率は、例えば１０倍となっている。

受光ユニット３０は、レーザユニット１０と照準ユニット２０とから、レーザ光線が発射される側に所望な距離離れて配置されている。この所望な距離は、照準眼鏡２１の望遠倍率に影響するが、照準眼鏡２１を覗き込んだ際に、照準ユニット２０から離れて配置されている受光ユニットにおけるレチクル３０ａを作業者が肉眼によって視認できる距離である。所望な距離は、例えば２０ｍである。
受光ユニット３０は、レーザユニットのレーザ光軸の視準校正のために、例えばレチクル３０ａを表示する視準校正板である。

図３と図４とに示すように受光ユニット３０は、レーザユニット１０から出射されたレーザ光線を受光した際に算出表示ユニット５０がレーザ光軸の視準校正のための誤差を算出するための電気信号を出力する受光素子３１ａを所望のピッチ６０で実装したプリント配線基板３１と、外部から入力された交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータユニットである変換部３３と、算出表示ユニット５０とＬＡＮケーブル３５ａにて接続し、受光素子３１ａから出力された電気信号をＬＡＮケーブル３５ａを介して算出表示ユニット５０に送信し、図示しない電源ケーブルによって図示しない外部の交流電源と接続する接続部３５と、プリント配線基板３１を保護し、レーザ光線を透過させる性質を有する材質によって形成される保護板３７と、レチクル３０ａを有し、保護板３７に対して着脱自在で、レーザ光線を透過させる性質を有する材質によって形成される指標板３９と、プリント配線基板３１と変換部３３と接続部３５と保護板３７と指標板３９とを収容する収容部であるシャーシ４１と、シャーシ４１を支持し、受光ユニット３０を垂直に設置するための取付金具４３とを有している。

プリント配線基板３１は、例えば幅５００ｍｍ、高さ５００ｍｍを有する基板である。なおプリント配線基板３１の幅方向をＸ軸方向とし、プリント配線基板３１の高さ方向をＹ軸方向とする。なおＸ軸方向は受光ユニット３０の幅方向を含み、またＹ軸方向は受光ユニット３０の高さ方向を含む。

プリント配線基板３１において、受光素子３１ａは、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに略等間隔に実装されている。このとき所望のピッチ６０は、一方の受光素子３１ａと他方の受光素子３１ａとの間隔を示すものである。

この所望のピッチ６０は、受光ユニット３０が受光したレーザ光線の受光ユニット３０における受光位置を、算出表示ユニット５０が受光素子３１ａを介して算出する際の精度に影響する。なお所望のピッチ６０が狭いほど、算出表示ユニット５０は受光素子３１ａを介してレーザ光線の受光ユニット３０における受光位置を高精度（精緻）に算出する。そのため視準校正の精度が高くなる。このように所望のピッチ６０は、狭いことが好適である。

この所望のピッチ６０は、例えば１０ｍｍである。この場合、プリント配線基板３１は上述したように例えば幅５００ｍｍ、高さ５００ｍｍを有しているため、受光素子３１ａは、Ｘ軸方向に５０個、Ｙ軸方向に５０個配設され、プリント配線基板３１に５０×５０、合計２５００個配設されている。
また受光素子３１ａの外形は、例えば幅８ｍｍ、奥行き４ｍｍ、高さ１．８ｍｍである。
保護板３７と指標板３９とは、例えば半透明のアクリル板によって形成されている。

図１、図５、図６に示すように算出表示ユニット５０は、レーザ光線の受光ユニット３０（プリント配線基板３１）における受光位置を基に、受光ユニット３０（プリント配線基板３１）上のＸ軸方向におけるレーザ光線のレーザパターン１１の長さと、受光ユニット３０（プリント配線基板３１）上のＹ軸方向におけるレーザ光線のレーザパターン１１の長さとを検出し、検出結果から、Ｘ軸方向におけるレーザ光線のレーザパターン１１の中心線６１と、Ｙ軸方向におけるレーザ光線のレーザパターン１１の中心線６３とを算出し、中心線６１と中心線６３との交差点をレーザ光線の中心位置（中心座標）６５として検出し、中心位置６５と受光ユニット３０（プリント配線基板３１）の中心位置６７との誤差を視準校正のための誤差６９として算出する算出部５１と、算出部５１によって算出された誤差６９を表示する表示部５３とを有している。

算出部５１は、例えばＣＰＵであり、受光素子３１ａから接続部３５とＬＡＮケーブル３５ａとを介して電気信号を受信する。
表示部５３は、例えばモニタである。

次に算出部５１について詳細に説明する。
図５と図６とに示すように算出部５１は、上述した電気信号を基に、受光ユニット３０（プリント配線基板３１）のどの位置にどれだけの大きさを有するレーザパターン１１が照射されたかを検出する。つまり、算出部５１は、受光ユニット３０（プリント配線基板３１）上のＸ軸方向におけるレーザパターン１１の長さと、受光ユニット３０（プリント配線基板３１）上のＹ軸方向におけるレーザパターン１１の長さとを検出する。

そして図５に示すように算出部５１は、この検出結果から、Ｘ軸方向におけるレーザパターン１１の中心線６１とＹ軸方向におけるレーザパターン１１の中心線６３とを算出する。中心線６１は、Ｘ軸方向におけるレーザパターン１１の長さの略半分の位置に位置する線分である。中心線６３は、Ｙ軸方向におけるレーザパターン１１の長さの略半分の位置に位置する線分である。
そして算出部５１は、中心線６１と中心線６３との交差点をレーザ光線（レーザパターン１１）の中心位置６５として検出する。

上記において算出部５１が、受光ユニット３０（プリント配線基板３１）上のＸ軸方向におけるレーザパターン１１の長さと、受光ユニット３０（プリント配線基板３１）上のＹ軸方向におけるレーザパターン１１の長さとを検出し、検出結果から、Ｘ軸方向におけるレーザパターン１１の中心線６１とＹ軸方向におけるレーザパターン１１の中心線６３とを算出する処理は、受光ユニット３０（プリント配線基板３１）におけるレーザ光線の受光位置を算出する受光位置算出処理である。

また上記において算出部５１が、中心線６１と中心線６３との交差点をレーザ光線（レーザパターン１１）の中心位置６５として検出する処理は、レーザ光線の中心位置６５を算出するレーザ光線座標検出処理である。

なお、算出部５１は、受光位置算出処理とレーザ光線座標検出処理とのために、例えばスキャン方式を採用している。
スキャン方式では、Ｙ軸方向において縦一列に配設されている１列の受光素子３１ａを１単位としている。算出部５１は、この１列ごとに、Ｘ軸方向に受光素子３１ａがレーザ光線を受信したか否かを、受光素子３１ａが出力する出力信号から判定する。

例えばＹ軸方向においてＹ１列に配設されている受光素子３１ａにおいて、Ｘ軸方向にプリント配線基板３１の左端から順にＸ１列、Ｘ２列、Ｘ３列・・・とする。算出部５１は、Ｙ１列において、Ｘ１列、Ｘ２列、Ｘ３列・・・と順番に、受光素子３１ａがレーザ光線を受信したか否かを、受光素子３１ａが出力する出力信号から判定する。

このとき、算出部５１は、１列（例えばＹ１列）の中で１個でも受光素子３１ａがレーザ光線を受信したら、受光素子３１ａがレーザ光線を受信した、と判定する。
算出部５１は、Ｘ軸方向においても同様に判定する。

このように算出部５１は、プリント配線基板３１に配設されている受光素子３１ａを、Ｘ軸毎とＹ軸毎とにスキャンする。そして算出部５１は、スキャンによってＸ軸方向における中心線６１とＹ軸方向における中心線６３とを算出する。
算出部５１は、このように受光位置算出処理を行う。

そして算出部５１は、算出された中心線６１と中心線６３との交差点をレーザ光線の中心位置６５として検出する。
算出部５１は、このようにレーザ光線座標検出処理を行う。

次に、算出部５１が受光位置算出処理において中心線６１，６３を算出する際の、受光位置の算出精度について説明する。
算出精度は、上述したように受光素子３１ａのピッチ６０に影響する。

図５に示すように例えばレーザパターン１１の縁１１ａが、縁１１ａに隣接するＹ４列且つＸ１３列における受光素子３１ｃによって受光されず、Ｙ４列且つＸ１２列における受光素子３１ａと受光素子３１ｃとの間に配置する場合、実際の中心線６１ａと、算出部５１が受光位置算出処理によって算出したＸ軸方向の中心線６１とは一致し、誤差は０ｍｍとなる。

また図６に示すように例えばレーザパターン１１が上記より右方に移動し、縁１１ａが受光素子３１ｃによって受光された場合、Ｘ軸方向において出力信号を出力する列が１列増加することとなる。

これにより算出部５１が受光位置算出処理によって算出したＸ軸方向の中心線６１は、所望するピッチ６０（略１０ｍｍ）の半分だけ右側にずれてしまう。これにより、実際のＸ軸方向の中心線６１ａと、算出部５１が受光位置算出処理によって算出したＸ軸方向の中心線６１とは一致せず、略５ｍｍの誤差が生じる。

そのためこのような場合に備えて、上述したように受光素子３１ａのピッチ６０は、狭いことが好適である。
なおＹ軸方向における誤差も上記と同様である。

また図７と図８とに示すように表示部５３は、受光ユニット３０（プリント配線基板３１）の中心位置６７を示す指標５３ａと、指標５３ａを通るＸ軸方向における軸線５３ｂと、指標５３ａを通るＹ軸方向における軸線５３ｃとを表示する。軸線５３ｂ，５３ｃの交差点が指標５３ａとなる。

また表示部５３は、算出部５１がレーザ光線座標検出処理によって算出したレーザ光線の中心位置６５を示す指標６５ａを表示し、さらにレーザ光線の中心位置６５と、受光ユニット３０（プリント配線基板３１）の中心位置６７を示す指標５３ａとのＸ軸方向とＹ軸方向とにおける誤差７１を表示する。この誤差７１は、視準校正のための誤差６９となり、例えば１０ｍｍといったように数値にて表示される。

詳細には、例えばＸ軸方向において、レーザ光線の中心位置６５が受光ユニット３０（プリント配線基板３１）の中心位置６７よりも右方にずれている場合、表示部５３は、レーザ光線の中心位置６５を示す指標６５ａを軸線５３ｂの＋側に表示する。またＸ軸方向において、レーザ光線の中心位置６５が受光ユニット３０（プリント配線基板３１）の中心位置６７よりも左方にずれている場合、表示部５３は、レーザ光線の中心位置６５を示す指標６５ａを軸線５３ｂの−側に表示する。

また例えばＹ軸方向において、レーザ光線の中心位置６５が受光ユニット３０（プリント配線基板３１）の中心位置６７よりも上方にずれている場合、表示部５３は、レーザ光線の中心位置６５を示す指標６５ａを軸線５３ｃの＋側に表示する。またＸ軸方向において、レーザ光線の中心位置６５が受光ユニット３０（プリント配線基板３１）の中心位置６７よりも下方にずれている場合、表示部５３は、レーザ光線の中心位置６５を示す指標６５ａを軸線５３ｃの−側に表示する。
誤差が０ｍｍの場合、図８に示すように表示部５３は、指標６５ａを指標５３ａ上に表示する。

次に本実施形態の動作方法について説明する。
図１と図２とに示すようにレーザユニット１０は、固定部１３によって照準ユニット２０に固定される。

図１に示すように受光ユニット３０は、レーザユニット１０と照準ユニット２０とから、レーザ光線が出射される側に所望な距離離れて配置される。受光ユニット３０は、図示しない電源ケーブルと接続部３５とを通じて図示しない外部の交流電源と接続する。また受光ユニット３０は、接続部３５とＬＡＮケーブル３５ａとを通じて算出表示ユニット５０と接続する。

照準眼鏡２１が覗き込まれ、レチクル２０ａがレチクル３０ａと同軸上で重なる（一致）するように、レーザユニット１０と照準ユニット２０とは受光ユニット３０に対して位置合わせされ、レーザユニット１０の照準が設定される。

レーザユニット１０は、受光ユニット３０の中央に向けてレーザ光線を連続的に出射する。
このとき算出部５１は、受光位置算出処理と、レーザ光線座標検出処理とを行う。

これにより図７と図８とに示すようにレーザ光線の中心位置６５を示す指標６５ａとＸ軸方向とＹ軸方向とにおける誤差７１（視準校正のための誤差６９）とが表示部５３に表示される。

そして作業者は、指標６５ａと誤差７１とを基に、誤差７１が０ｍｍとなり、指標６５ａが指標５３ａに移動するように、調整機構１５によってレーザ光軸の向きを上下左右方向に調整し、レーザ光軸を視準校正する。

これにより照準ユニット２０（照準眼鏡２１）の照準軸とレーザユニット１０のレーザ光軸とが平行になる。
そしてレチクル２０ａによって受光器に照準が設定され、レーザユニット１０は受光器にデータを伝送する。

このように本実施形態では、算出表示ユニット５０にて受光位置算出処理とレーザ光線座標検出処理とを施すことによって、受光ユニット３０が受光したレーザ光線の受光ユニット３０における受光位置を基に、レーザ光軸の視準校正のための誤差６９を算出し、算出された誤差６９（誤差７１）を表示することができる。これにより本実施形態では、視準校正のための誤差６９を高精度、容易かつ短時間に確認することができる。

また本実施形態では、受光ユニット３０が受光したレーザ光線の受光ユニット３０における受光位置を基に算出部５１によって視準校正のための誤差６９を算出し、表示部５３によって視準校正のための誤差６９を表示するために、直接的且つ視覚的に視準校正のための誤差６９を算出及び表示することができる。

また本実施形態では、視準望遠鏡を用いず、受光位置算出処理とレーザ光線座標検出処理とによって視準校正のための誤差６９を算出するために、目付け誤差を解消することができ、高精度な視準校正が実施できる。

なお本実施形態では、受光ユニット３０をレーザユニット１０と照準ユニット２０とから、所望な距離離れて配置している。これにより作業者が照準眼鏡２１を覗き込んだ際に、レチクル３０ａの線の長さと線の幅とが、実寸よりも細くみえてしまう。結果として視準校正が困難となってしまう。しかしながら本実施形態では、レチクル３０ａの見掛け上の大きさが小さく見えてしまい、視準校正が困難となってしまっても、受光位置算出処理とレーザ光線座標検出処理とによってこの点を解消でき、高精度な視準校正が実施できる。

また本実施形態では、指標６５ａと数値によって表示される誤差７１とにより視準校正のための誤差６９を表示部５３に表示することができ、これにより視覚的に非常に判りやすく視準校正のための誤差６９を判別でき正確に視準校正できる。
また本実施形態では、指標板３９を着脱自在としているために、受光ユニット３０を様々な照準ユニット２０に対応することができる。

また本実施形態では、受光位置算出処理とレーザ光線座標検出処理とによって視準校正のための誤差６９を算出し、視準校正のための誤差６９を表示する。このとき本実施形態では、レーザ光線を受光ユニット３０に照射することで、視準校正のための誤差６９を算出し、図６に示すような受光素子３１ａ間のピッチ６０による誤差のみを考慮すればよい。そのため本実施形態では、レーザユニット１０単体での光軸調整誤差と、照準ユニット２０単体での視準調整誤差と、レーザユニット１０を照準ユニット２０に固定する際の機械的嵌合誤差とを考慮せずに済む。よって本実施形態では、高精度な視準校正ができる。

なお本実施形態では、スキャン方式を用いている。スキャン方式は、レーザ光線の中心位置６５のＸ座標とＹ座標との絶対位置を判定する際の算出部５１の判定処理における負荷に比べ、個々の受光素子３１ａの信号入力を判定する際の算出部５１の判定処理における負荷を減らす。そのため本実施形態では、スキャン方式によって、算出部５１の処理速度を向上でき、表示部５３にて指標６５ａを素早く表示することができる。

より詳細には、例えば１列における判定処理が略１０ｍｓｅｃであり、受光素子３１ａの配列が５０列の場合、１０×５０、合計略５００ｍｓｅｃとなる。ここでＸ軸方向用とＹ軸方向用とで異なる算出部５１が用いられることで、略５００ｍｓｅｃで判定が終了する。

受光位置算出処理に掛かる時間が略２００ｍｓｅｃとすることを鑑み、本実施形態では、算出部５１によって略１秒以内にレーザ光線の中心位置（中心座標）６５を算出することができる。

また本実施形態では、スキャン方式としないと、算出部５１によって、受光ユニット３０の大きさに応じて必要数配設された受光素子３１ａの列の数（Ｎ本）分同時に信号入力を判定する必要が生じる。そのため算出部５１では、受光位置算出処理の際に負荷が増大し、その結果、算出部５１を増やす必要が有り、コスト上不利となってしまう。

しかしながら本実施形態では、スキャン方式を用いるために、受光位置算出処理の際に算出部５１における負荷を低減することができ、結果的に算出部５１を増やす必要がなく、コストを安価にすることができる。

また一般にスキャン方式では、スキャン開始からスキャン終了までの間にて、レーザ光線が移動し、レーザ光線の中心位置６５の算出に誤差が生じてしまうことが懸念される。
しかしながら、本実施形態では、レーザ光軸を視準校正のための誤差６９を算出することが目的である。そのため本実施形態では、急激にレーザ光線の中心位置６５が移動するようにレーザユニット１０を操作することは考えにくい。

また本実施形態では、視準校正のための誤差６９を算出する際に、レーザ光線を連続して受光ユニット３０に照射するために、スキャンが完了する前にレーザ光線が途切れてしまうことも考えにくい。
よって本実施形態では、上述した懸念を解消することができる。

なお本実施形態では、受光ユニット３０をレーザユニット１０と照準ユニット２０とから、所望な距離離れて配置している。
一般に視準校正の観点から、この所望な距離が長ければ長いほど、視準校正の精度は高くなる。しかしながら本実施形態では、上述したようにレーザユニット１０と照準ユニット２０とを受光ユニット３０に対して位置合わせし、レーザユニット１０の照準が設定される際に、作業者の肉眼による視認によって、レチクル２０ａをレチクル３０ａと同軸上で重ねる（一致する）必要が生じる。そのため所望な距離が長いと、レチクル２０ａを同軸上にてレチクル３０ａと容易に重ねることが難しくなり、結果的に視準校正の精度が落ちてしまう。よって本実施形態では、所望な距離を例えば２０ｍとして、作業者が照準眼鏡２１を覗き込んだ際に、照準ユニット２０から離れて配置されている受光ユニットにおけるレチクル３０ａを作業者が肉眼によって視認できる距離としている。これにより本実施形態では、作業者が照準眼鏡２１を覗き込んだ際にレチクル２０ａをレチクル３０ａと同軸上で重ねることができ、視準校正の精度は高く維持できる。

なお本実施形態では、受光ユニット３０は、算出表示ユニット５０と無線ＬＡＮによって接続してもよい。
また本実施形態の照準ユニット２０の形状と性能とは、特に限定されない。そのため固定部１３は、形状が異なる照準ユニット２０に対応するような形状を有していればよい。よって本実施形態では、レーザユニット１０を、固定部１３によってどのような形状を有する照準ユニット２０にも配設することができる。

また本実施形態では、照準ユニット２０の性能に応じて、指標板３９におけるレチクル３０ａの位置も変更する。そのため本実施形態では、指標板３９を着脱自在とすることで、様々な照準ユニット２０に対応する指標板３９を用いることができる。

本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。

１…レーザ視準校正システム、１０…レーザユニット、１１…レーザパターン、１１ａ…縁、１３…固定部、１５…調整機構、２０…照準ユニット、２０ａ…レチクル、２１…照準眼鏡、３０…受光ユニット、３０ａ…レチクル、３１…プリント配線基板、３１ａ，３１ｃ…受光素子、３３…変換部、３５ａ…ＬＡＮケーブル、３５…接続部、３７…保護板、３９…指標板、４１…シャーシ、４３…取付金具、５０…算出表示ユニット、５１…算出部、５３…表示部、５３ａ…指標、５３ｂ，５３ｃ…軸線、６０…ピッチ、６１…中心線、６１ａ…中心線、６３…中心線、６５…中心位置、６５ａ…指標、６７…中心位置、６９，７１…誤差。

Claims (1)

1. レーザユニットから出射されるレーザ光線のレーザ光軸を視準校正する際に、視準校正のための誤差を算出及び表示するレーザ視準校正システムであって、
   前記レーザユニットが配設され、前記レーザ光線の照準を設定するための第１の指標を有する照準ユニットと、
   前記第１の指標に対応する第２の指標を有し、前記第１の指標が前記第２の指標と同軸上に配設され、前記第１の指標と前記第２の指標とによって前記照準が設定された状態で前記レーザ光線を受光する受光ユニットと、
   前記照準が設定された状態で、前記受光ユニットが受光した前記レーザ光線の前記受光ユニットにおける受光位置を基に、前記レーザ光軸の視準校正のための誤差を算出し、算出された誤差を表示する算出表示ユニットと、
   を具備し、
   前記算出表示ユニットは、
   前記レーザ光線の前記受光ユニットにおける受光位置を基に、前記受光ユニット上の前記受光ユニットの幅方向における前記レーザ光線の照射範囲の長さと、前記受光ユニット上の前記受光ユニットの高さ方向における前記レーザ光線の照射範囲の長さとを検出し、検出結果から、前記幅方向における前記レーザ光線の照射範囲の中心線と、前記高さ方向における前記レーザ光線の照射範囲の中心線とを算出し、前記幅方向における前記レーザ光線の照射範囲の中心線と、前記高さ方向における前記レーザ光線の照射範囲の中心線との交差点を前記レーザ光線の中心位置として検出し、前記レーザ光線の中心位置と前記受光ユニットの中心位置との誤差を前記視準校正のための誤差として算出する算出部と、
   前記算出部によって算出された前記誤差を表示する表示部と、
   を有することを特徴とするレーザ視準校正システム。

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