(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本波λ１と第２高調波λ２の２波長レーザを交互に出射する光源装置と、レーザビームを受光する位置センサとを備え、該位置センサの検出値をコンピュータによって演算処理して直線位置を求める直線計において、位置センサとしてデジタイザー又はＣＣＤカメラを用い且つ前記光源装置から出射するレーザビームを回転させるようにし、、コンピュータは、各計測角毎に前記位置センサによって検出したレーザビーム受光位置の座標値からλ１の検出点サークルの中心位置０１と、λ２の検出点サークルの中心位置０２を求め、これら両中心位置０１，０２から真の直線位置がある方向と直線位置を演算するようにしたことを特徴とするレーザビームを利用した直線計の精度向上方法。
【請求項２】
光源装置のレーザビーム出射口前に光路変更用光学装置を配置したことを特徴とする請求項１記載のレーザビームを利用した直線計の精度向上方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高層建築物の真直度や垂直度の測定、あるいは大型構造物を構成する場合に物体を直線状に配置したり、その平面度を調べる時などの用いられるレーザビームを利用した直線計の精度向上方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、レーザビームの直進性と半導体位置センサを利用した面内変位（レーザビームの伝搬方向に対して直角方向の変位）や真直度の測定は、どこでも手軽に数十ｍ以上の直線基準を測定できることから広く実用化されている。
【０００３】
最近の研究では光路長（レーザ装置を出射したレーザビームが位置検出器に入射するまでの距離）１００ｍで分解能数ｎｍという測定例も報告されている。
【０００４】
しかし、この方法は直線基準であるべきレーザビームがゆらぐため、光路長の増加に伴って測定精度が悪くなる欠点を持っている。
【０００５】
レーザビームがゆらぐ原因は、光路途中にある媒質（一般に空気）の屈折率変化が主たる原因であるが、その他の原因としては、レーザ装置の熱変形によって生じるレーザビームの出射方向の変化と、振動及び位置センサを建築物に取付けた場合、その揺れが原因として考えられる。
【０００６】
レーザビームのゆらぎの主たる原因である空気ゆらぎ（空気の屈折率変化）によるレーザビームのゆらぎについては、従来２色法という方法が知られている。この２色法は、光源として基本波λ１と第２高調波λ２の２色レーザビームを交互に発射し、直線位置センサＰＳＤとして４分割位置センサを用い、各波長によって図１に示すように、ゆらぎ度がＰ１とＰ２と異なることを検出し、パーソナル・コンピュータを用い次の式によって、理想的な直線位置Ｐを推定するというものである。
【０００７】
【数１】
0003619851.tif 000002
【０００８】
こゝでＫの値は、一般に定数であると考えられるが、測定環境によって幾分異なるので、最初の２０点のデータを用いた回帰分析の方法によって計算される。
【０００９】
しかし、この２色法は、大気のゆらぎによるレーザビームのゆらぎ度を検出して直線位置Ｐの測定精度の向上を図ることができるが、上記の他の原因によるゆらぎを解消するには充分ではない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、上記の他の原因によるレーザビームのゆらぎの問題をも解消し、且つ真の直線位置がある方向を知ることができる一手法を提案し、高精度の直線計を提供することを課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基本波λ１と第２高調波λ２の２波長レーザを交互に出射する光源装置と、レーザビームを受光する位置センサとを備え、該位置センサの検出値をコンピュータによって演算処理して直線位置を求める直線計において、位置センサとしてデジタイザー又はＣＣＤカメラを用い、且つ前記光源装置から出射するレーザビームを回転させるようにし、コンピュータは、各計測角毎に前記位置センサによって検出したレーザビーム受光位置の座標値からλ１の検出点サークルの中心位置０１とλ２の検出点サークルの中心位置０２を求め、これら両中心位置０１，０２から真の直線位置がある方向と直線位置を演算するようにしたものである。
【００１２】
図２は本発明の原理説明図で、λ１，λ２の波長のレーザビームを交互に発射させると共に回転させ、デジタイザー又はＣＣＤカメラから成る位置センサ２にレーザビームを投射し、各回転位置における座標を検出し、その検出値から各検出点サークルＣ１（λ１レーザビームによるもの）と検出点サークルＣ２（λ２レーザビームによるもの）のそれぞれの幾何学的中心位置０１，０２を演算（統計処理）によって求め、この中心位置０１，０２から、更に前述の式（Ｐ１を０１，Ｐ２を０２と読み替える）によって演算し、真の直線位置Ｐ及び真の直線位置Ｐがある方向を求めるものである。
【００１３】
なお、説明の便宜上、図２では検出点サークルＣ１，Ｃ２を真円で表現したが、実際には少しゆがんだものとなることは勿論である。
【００１４】
【作用】
本発明によると、光路途中にある媒質によるゆらぎのみならず、他の原因によるゆらぎによるλ１，λ２レーザビームのゆらぎ度を検出し、このゆらぎ度から統計的演算により真の直線位置がある方向と直線位置を高精度で検出することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図３は本発明の一実施例のブロック図で、１光源装置、２はＣＣＤカメラを用いた位置センサ、３は駆動装置、４は信号処理回路、５はパーソナル・コンピュータである。
【００１６】
光源装置１はＬＤ励起ＹＡＧの１．０６μｍ（λ１）とこの波長を基本波とする２次高調波５３２ｎｍ（λ２）のレーザを交互に出射するもので、出射レーザは波長選択素子６、レンズ７、光ファイバ８、レンズ９及び出射レーザビーム回転用の光路変更光学装置１０を介して位置センサ２に向けて出射される。
【００１７】
出射レーザビーム回転用の光路変更光学装置１０は、λ１，λ２のレーザビームを回転させるもので、実施例では適当な厚さのガラス板を適当な角度に設け、１分間に２５５ステップで１回転させるステッピングモータ１１によってこのガラス板を軸中心に回転させるようにしたものであるが他の構造であってもよい。
【００１８】
例えば、ＸスキャンヘッドとＹスキャンヘッドを備えた公知のガルバノメータ・スキャナーを用い、それを駆動装置３によって駆動して出射レーザビームを回転させる構成を採ってもよい。
【００１９】
信号処理回路４では、位置センサ２で検出した２５５点の各λ１レーザとλ２レーザの検出点の座標から、前記検出点サークルＣ１，Ｃ２のそれぞれの中心位置０１，０２を統計的処理により演算し、パーソナルコンピュータ４はその値から真の直線位置０の方向を求めると共に、２色法による計算式によりλ１とλ２の中心位置０１，０２から真の位置までの距離を求める。
【００２０】
従来の２色直線計は１点での検出値により真の直線位置を算出するものであったが、本発明では多点の検出値に基づいて真の直線位置をさ算出するものであるから測定精度は一層高精度のものとなる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、従来の２色直線計では補正し得なかった他の原因による誤差をも除去することができ、高精度の直線計を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザビーム位置の大気によるゆらぎを補正する２色直線計の原理を示す説明図である。
【図２】本発明の原理を説明する説明図である。
【図３】本発明の実施例のブロック図である。
【符号の説明】
１      光源装置
２      位置センサ
３      駆動装置
４      信号処理回路
５      パーソナル・コンピュータ
６      波長選択素子
７，９      レンズ
８      光ファイバ
１０      光路変更光学装置
１１      ステッピングモータ
【図１】
0003619851.tif 000003
【図２】
0003619851.tif 000004
【図３】
0003619851.tif 000005