(57)【要約】【課題】レーザ計測装置に対して相対的な空間位置が既知の点を用いることなくレーザ計測装置を校正する。【解決手段】レーザ計測装置と、校正装置と、計算機とを備える校正システムであって、前記校正装置は、第１のマーカ、第２のマーカ及び第３のマーカを含む、少なくとも三つの前記マーカを有し、前記少なくとも三つのマーカは予め定められた相対的な位置関係で配置されており、前記レーザ計測装置は、各前記マーカの位置を計測し、前記計算機は、前記レーザ計測装置によって計測された第２のマーカの位置及び前記レーザ計測装置によって計測された第３のマーカの位置から前記第１のマーカの位置である参照位置を計算し、前記レーザ計測装置によって計測された第１のマーカの位置と、前記参照位置との差によって、前記レーザ計測装置の計測誤差を計算し、前記計算された計測誤差から、前記反射物体までの距離の関数を生成する。【選択図】図４
2013250110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射し、反射光によって、反射物体の位置を計測するレーザ計測装置と、
前記レーザ計測装置から出射されたレーザ光を反射するマーカを有する校正装置と、
前記レーザ計測装置を校正するための計算をする計算機と、を備える校正システムであって、
前記校正装置は、第１のマーカ、第２のマーカ及び第３のマーカを含む、少なくとも三つの前記マーカを有し、前記少なくとも三つのマーカは予め定められた相対的な位置関係で配置されており、
前記レーザ計測装置は、各前記マーカの位置を計測し、
前記計算機は、
前記レーザ計測装置によって計測された第２のマーカの位置及び前記レーザ計測装置によって計測された第３のマーカの位置から前記第１のマーカの位置である参照位置を計算し、
前記レーザ計測装置によって計測された第１のマーカの位置と、前記参照位置との差によって、前記レーザ計測装置の計測誤差を計算し、
前記計算された計測誤差から、前記反射物体までの距離の関数を生成することを特徴とする校正システム。
【請求項２】
請求項１に記載の校正システムであって、
前記第２のマーカ、前記第１のマーカ及び前記第３のマーカは、水平な直線上に配置されることを特徴とする校正システム。
【請求項３】
請求項１に記載の校正システムであって、
前記第１のマーカ、前記第２のマーカ及び前記第３のマーカは、垂直に設置される正三角形の頂点上に配置され、
前記第２のマーカ及び前記第３のマーカは、前記正三角形の底辺上に水平に配置されることを特徴とする校正システム。
【請求項４】
請求項１に記載の校正システムであって、
前記校正装置は、第１のマーカ、第２のマーカ、第３のマーカ及び第４のマーカを含み、
前記第２のマーカ、前記第３のマーカ及び前記第４のマーカは、垂直に設置される正三角形の頂点上に配置され、
前記第１のマーカは、前記正三角形の中心に配置されることを特徴とする校正システム。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一つに記載の校正システムであって、
前記各マーカは、円盤又は球であることを特徴とする校正システム。
【請求項６】
レーザ計測装置から出射されたレーザ光を反射するマーカを有する校正装置と、前記レーザ計測装置を校正するための計算をする計算機とを用いたレーザ計測装置の校正方法であって、
前記校正装置は、第１のマーカ、第２のマーカ及び第３のマーカを含む、少なくとも三つの前記マーカを有し、前記少なくとも三つのマーカは予め定められた相対的な位置関係で配置されており、
前記方法は、
前記計算機が、前記レーザ計測装置によって計測された各前記マーカの位置を取得し、
前記計算機が、前記取得した第２のマーカの位置及び第３のマーカの位置から前記第１のマーカの位置である参照位置を計算し、
前記計算機が、前記取得した第１のマーカの位置と、前記参照位置との差によって、前記レーザ計測装置の計測誤差を計算し、
前記計算機が、前記計算された計測誤差から、前記反射物体までの距離の関数を生成することを特徴とする校正方法。
【請求項７】
レーザ計測装置から出射されたレーザ光を反射するマーカを有する校正装置であって、
第１のマーカ、第２のマーカ及び第３のマーカを含む、少なくとも三つの前記マーカを有し、
前記少なくとも三つのマーカは予め定められた相対的な位置関係で配置されており、
前記レーザ計測装置は、当該装置を校正するための計算をする計算機に接続されており、
前記第２のマーカ及び前記第３のマーカは、前記第１のマーカの位置である参照位置を計算するために、その位置が計測され、
前記第１のマーカは、前記参照位置との差によって前記レーザ計測装置の計測誤差を計算するために、その位置が計測されることを特徴とする校正装置。
【請求項８】
請求項７に記載の校正装置であって、
前記マーカを所定の位置に保持するフレームと、
前記フレームを保持するスタンドと、を有し、
前記フレームは、棒状であって、
前記第２のマーカ及び前記第３のマーカは、各々、前記フレームの両端部に取り付けられ、
前記第１のマーカは、前記フレームの中央部に取り付けられ、
これによって、前記第２のマーカ、前記第１のマーカ及び前記第３のマーカは、水平な直線上に配置されることを特徴とする校正装置。
【請求項９】
請求項７に記載の校正装置であって、
前記マーカを所定の位置に保持するフレームと、
前記フレームを保持するスタンドと、を有し、
前記フレームは、前記スタンドによって垂直に保持される正三角形を形成し、
前記第２のマーカ及び前記第３のマーカは、前記正三角形の底辺において、該正三角形の頂点に配置され、
前記第１のマーカは、前記正三角形の他の頂点に配置されることを特徴とする校正装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の校正装置であって、
前記マーカを所定の位置に保持するフレームと、
前記フレームを保持するスタンドと、を有し、
前記フレームは、前記スタンドによって垂直に保持される正三角形を形成し、
前記第２のマーカ、前記第３のマーカ及び前記第４のマーカは、前記正三角形の頂点に配置され、
前記正三角形を構成するフレームの各辺から、前記正三角形の内側にフレームが延伸し、
前記第１のマーカは、前記内側に延伸したフレームに取り付けられることによって、前記正三角形の中心に配置されることを特徴とする校正装置。
【請求項１１】
請求項７から１０のいずれか一つに記載の校正装置であって、
前記各マーカは、円盤又は球であることを特徴とする校正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を出射し、反射光によって反射物体の位置を計測するレーザ計測装置を校正する校正システムに関し、特に、レーザ光を反射するマーカを有する校正装置及び当該校正装置を用いた校正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ計測装置は、レーザ光を出射し、出射したレーザ光の反射光によって反射物体までの距離を計測する。さらに、レーザ光の出射方向を制御することによって、反射物体の方向を計測する。これによって、レーザ計測装置は、反射物体との相対的位置を計測することができる。
【０００３】
レーザ計測装置は、既知の距離に設けた反射物体（例えば、プリズム等の反射鏡）にレーザ光を照射することによって、誤差を校正する必要がある。例えば、レーザ距離計を使用して距離を測定したときに、被測定物体の色彩・光沢に基づいて距離データに生じる誤差を校正する校正方法が開示されている（特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３３３３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
レーザ計測装置は、既知の距離に設けた反射物体（たとえは、プリズム等の反射鏡）にレーザ光を照射することによって、測定結果（例えば、空間位置（ｘ，ｙ，ｚ））の誤差を校正する必要がある。このため、レーザ計測装置に対して相対的な空間位置が正確に測定された点が必要であった。
【０００６】
しかし、レーザ計測装置を校正する際に、空間位置が正確な点が常に準備できるとは限らず、レーザ計測装置に対して相対的な空間位置が既知の点を用いないでレーザ計測装置を校正する方法が求められている。
【０００７】
本発明は、レーザ計測装置に対して相対的な空間位置が既知の点を用いることなくレーザ計測装置を校正することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、レーザ光を出射し、反射光によって、反射物体の位置を計測するレーザ計測装置と、前記レーザ計測装置から出射されたレーザ光を反射するマーカを有する校正装置と、前記レーザ計測装置を校正するための計算をする計算機と、を備える校正システムであって、前記校正装置は、第１のマーカ、第２のマーカ及び第３のマーカを含む、少なくとも三つの前記マーカを有し、前記少なくとも三つのマーカは予め定められた相対的な位置関係で配置されており、前記レーザ計測装置は、各前記マーカの位置を計測し、前記計算機は、前記レーザ計測装置によって計測された第２のマーカの位置及び前記レーザ計測装置によって計測された第３のマーカの位置から前記第１のマーカの位置である参照位置を計算し、前記レーザ計測装置によって計測された第１のマーカの位置と、前記参照位置との差によって、前記レーザ計測装置の計測誤差を計算し、前記計算された計測誤差から、前記反射物体までの距離の関数を生成する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の代表的な実施の形態によれば、レーザ計測装置に対して相対的な空間位置が既知の点を用いることなく、レーザ計測装置を校正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例の校正システムの構成図である。
【図２】本実施例のレーザ計測装置から出射されるレーザ光を説明する図である。
【図３】本実施例の校正装置の第１の構成例を説明する図である。
【図４】本実施例の校正方法の概要を説明する図である。
【図５】本実施例の校正装置の第２の構成例を説明する図である。
【図６】本実施例の校正装置の第３の構成例を説明する図である。
【図７】本実施例の校正装置の第４の構成例を説明する図である。
【図８】本実施例の校正装置の第５の構成例を説明する図である。
【図９】本実施例の校正装置の第６の構成例を説明する図である。
【図１０】本実施例の校正方法によって得られた測定誤差の例を説明する図である。
【図１１】本実施例の円板形のマーカにおけるレーザ光の照射位置とマーカの中心点との関係を説明する図である。
【図１２】本実施例の球体のマーカにおけるレーザ光の照射位置とマーカの中心点との関係を説明する図である。
【図１３】本実施例の校正方法によって校正曲線を求める処理のフローチャートである。
【図１４】本実施例の校正点を計算する処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の実施例の校正システムの構成図である。
【００１２】
本実施例の校正システムは、コンピュータ１０、レーザ計測装置２０及び校正装置３０を有する。
【００１３】
レーザ計測装置２０は、レーザ光２１を出射し、出射したレーザ光２１の反射光の位相を測定することによって反射物体までの距離を計測する。レーザ計測装置２０は、三脚などの台の上に取り付けられており、レーザ光２１の出射方向を上下及び左右に変える機構を有し、この機構によって、反射物体の方向を計測する。これによって、レーザ計測装置２０は、反射物体との相対的位置を計測することができる。
【００１４】
校正装置３０は、三つ以上のマーカ３１、３２、３３がフレーム３７によって接続されており、フレーム３７は棒状のスタンド３６の上部に取り付けられる。スタンド３６は、平板状のベース３５に略垂直に取り付けられる。ベース３５は、地面に略水平に置かれ、スタンド３６を略垂直に保持する。なお、校正装置３０の校正の詳細は、図３、図５、図６、図７、図８及び図９を用いて後述する。
【００１５】
コンピュータ１０は、演算部１１、Ｉ／Ｏインターフェース１２、表示装置１３、記憶部１４、１５及び校正パラメータＤＢインターフェース１６を有する。
【００１６】
演算部１１は、プログラムを実行するプロセッサ及び該プログラムを格納するメモリを有する。演算部１１のメモリは、パラメータ管理プログラム、データ校正演算プログラム及びデータ合成プログラムを格納する。
【００１７】
Ｉ／Ｏインターフェース１２は、ＵＳＢ、ＲＳ−２３２Ｃなどのシリアルインターフェース、又は、他のパラレルインターフェースである。Ｉ／Ｏインターフェース１２には、レーザ計測装置２０が接続されており、コンピュータ１０は、レーザ計測装置２０から、反射物体の相対的な位置データを取得することができる。
【００１８】
表示装置１３は、液晶表示装置などの表示装置であって、コンピュータ１０によるプログラム実行結果を表示する。
【００１９】
記憶部１４、１５は、磁気ディスクドライブ又はフラッシュメモリ（ＳＳＤ）などの不揮発性記憶装置である。記憶部１４は、レーザ計測装置２０から取得したレーザ計測データを格納し、記憶部１５は、データ校正演算プログラムによって計算された校正パラメータＤＢを格納する。記憶部１４、１５は、物理的又は論理的に別個の記憶装置によって構成しても、一つの記憶装置によって構成してもよい。
【００２０】
校正パラメータＤＢインターフェース１６は、記憶部１５に格納された校正パラメータＤＢにアクセスするためのインターフェース（データベース・マネジメント・システム）である。
【００２１】
なお、コンピュータ１０は、図示したように、レーザ計測装置２０と別体に構成されても、レーザ計測装置２０に内蔵されてもよい。
【００２２】
また、コンピュータ１０は、物理的に一つの計算機上に構築されても、物理的には一つ又は複数の計算機上に構成された論理区画上に構築されてもよい。
【００２３】
なお、コンピュータ１０のプロセッサによって実行されるプログラムは、不揮発性の記憶媒体又はネットワークを介して、コンピュータ１０に提供される。このため、コンピュータ１０は、記憶媒体（ＣＤ−ＲＯＭ、フラッシュメモリ等）を読み込むインターフェースを備えるとよい。
【００２４】
図２は、本実施例のレーザ計測装置２０から出射されるレーザ光２１を説明する図である。
【００２５】
レーザ計測装置２０から出射されるレーザ光２１は、レーザ計測装置２０から距離ｄの場所において、ある広がりを持った照射範囲２２となる。
【００２６】
前述したように、レーザ計測装置２０は、レーザ光２１の出射方向を上下及び左右に変える機構を有し、レーザ光２１の出射方向を上下及び左右に変えてレーザ光を照射し、反射物体までの距離及び反射物体の方向を計測して、周囲の物体をスキャニングする。
【００２７】
図３は、本実施例の校正装置３０の第１の構成例を説明する図である。
【００２８】
第１の例の校正装置３０は、前述したように、マーカ３１が中央に、マーカ３２、３３が両側に位置するように、三つのマーカ３１、３２、３３が直線状のフレーム３７によって接続されており、フレーム３７は棒状のスタンド３６の上部に取り付けられる。マーカ３１、３２、３３は、光の反射率が高い（例えば、白色の）円板又は球体であり、フレーム３７が各マーカの中心点を通るように、フレーム３７に取り付けられる。
【００２９】
マーカ３１、３２、３３間の相対的な位置関係は、マーカ３１、３２、３３がフレーム３７に取り付けられる位置によって定まる。すなわち、Ｘ軸上で、マーカ３１はマーカ３２及び３３の中点に取り付けられており、マーカ３１、３２及び３３のＹ座標及びＺ座標は同じである（なお、実際の計算においては、マーカ３２及び３３の座標の平均値をマーカ３１の座標とするとよい）。
【００３０】
第１の例の校正装置３０は、フレーム３７がＸ軸方向に延伸し、レーザ光の照射方向（Ｙ軸方向）に対して直交する方向にマーカが並ぶように配置される。また、マーカ３１、３２、３３は、それが円板である場合、垂直（レーザ光の照射方向に垂直な向き）に配置される。
【００３１】
スタンド３６は、平板状のベース３５に略垂直に取り付けられる。ベース３５は、地面（水平面）に置かれ、スタンド３６を略垂直に保持する。なお、スタンド３６が三脚となっており、ベース３５を有さない構造でもよい。
【００３２】
第１の例の校正装置３０は、少ないマーカで簡単な構成によって正確な校正をすることができる。
【００３３】
図４は、本実施例の校正方法の概要を説明する図である。
【００３４】
校正装置３０の三つのマーカを、各々、Ｑ（３１）、Ａ（３２）、Ｂ（３３）とし、ＡＢ間の実際の距離をｄ、ＡＱ間の実際の距離をｔとする。
【００３５】
マーカＱの本来の位置（その中心が参照点）をＰとし、ＡＰ間の距離をｓとする。レーザ計測装置２０によって測定されたＡＢ間の距離がｌであり、ＡＱ間の距離がｑである場合、ｄ、ｔ、ｓ、ｌは下式（１）の関係になる。
【００３６】
【数１】
2013250110.tif 000003
【００３７】
マーカＱのＸ軸方向の位置誤差ｘは、下式（２）によって表される。
【００３８】
【数２】
2013250110.tif 000004
【００３９】
なお、レーザ計測装置２０による測定は、Ｘ軸方向だけではなく、Ｙ軸及びＺ軸の方向にも誤差が生じる。図４には、Ｘ軸方向についての計算方法を示すが、Ｙ軸方向及びＺ軸方向についても同様であり、同じ計算が必要となる。
【００４０】
このように求めた位置誤差（ｘ，ｙ，ｚ）が、距離Ｄにおける、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の測定誤差となる。
【００４１】
図５は、本実施例の校正装置３０の第２の構成例を説明する図である。
【００４２】
第２の例の校正装置３０は、三つのマーカ３１、３２、３３が正三角形のフレーム３７によって接続されており、各マーカがフレーム３７によって構成される正三角形の各頂点に位置している。フレーム３７は、マーカ３１が取り付けられた頂点が上部に位置する鉛直方向となるように棒状のスタンド３６の上部に取り付けられる。マーカ３１、３２、３３は、光の反射率が高い（例えば、白色の）円板又は球体であり、フレーム３７が各マーカの中心点を通るように、フレーム３７に取り付けられる。
【００４３】
マーカ３１、３２、３３間の相対的な位置関係は、マーカ３１、３２、３３がフレーム３７に取り付けられる位置によって定まる。すなわち、マーカ３１のＸ座標はマーカ３２のＸ座標及びマーカ３３のＸ座標の平均値であり、マーカ３１、３２及び３３のＹ座標は同じである（なお、実際の計算においては、マーカ３２及び３３のＹ座標の平均値をマーカ３１のＹ座標とするとよい）。また、マーカ３１のＺ座標はマーカ３２及び３３のＺ座標（又は、その平均値）に、正三角形の１辺の長さにｓｉｎ６０°（３の平方根／２）を乗じた値を加えたものである。
【００４４】
第２の例の校正装置３０は、フレーム３７がＺＸ面内に存在し、レーザ光の照射方向（Ｙ軸方向）に対して直交する面内でマーカが並ぶように配置される。また、マーカ３１、３２、３３は、それが円板である場合、マーカ３１がレーザ光の照射方向に垂直な向きとなるように設置される。
【００４５】
マーカ３１からは錘３８が糸によって垂下しており、最下辺のフレーム３７の中心に設けられた目標３９にと一致する位置にフレーム３７を配置することによって、フレーム３７を正確に垂直に設置する。なお、最下辺のフレーム３７に水準器を設けてもよい。
【００４６】
スタンド３６は、平板状のベース３５に略垂直に取り付けられる。ベース３５は、地面（水平面）に置かれ、スタンド３６を略垂直に保持する。なお、スタンド３６が三脚となっており、ベース３５を有さない構造でもよい。
【００４７】
第２の例の校正装置３０は、少ないマーカで正確な校正をすることができる。また、フレーム３７が三角形なので、その強度が強く、マーカの位置精度が高い。
【００４８】
図６は、本実施例の校正装置３０の第３の構成例を説明する図である。
【００４９】
第３の例の校正装置３０は、四つのマーカ３１、３２、３３、３４を有する。三つのマーカ３２、３３、３４は正三角形のフレーム３７によって接続されており、各マーカ３２、３３、３４がフレーム３７によって構成される正三角形の各頂点に位置している。マーカ３１は正三角形のフレーム３７によって構成される正三角形の中心に配置されている。
【００５０】
フレーム３７は、マーカ３４が取り付けられた頂点が上部に位置するように棒状のスタンド３６の上部に取り付けられる。マーカ３１、３２、３３、３４は、光の反射率が高い（例えば、白色の）円板又は球体であり、フレーム３７が各マーカの中心点を通るように、フレーム３７に取り付けられる。
【００５１】
マーカ３１、３２、３３、３４間の相対的な位置関係は、マーカ３１、３２、３３、３４がフレーム３７に取り付けられる位置によって定まる。すなわち、マーカ３１のＸ座標はマーカ３２、３３及び３４のＸ座標の平均値であり、マーカ３１、３２、３３及び３４のＹ座標は同じである（なお、実際の計算においては、マーカ３２、３３及び３４の座標の平均値をマーカ３１の座標とするとよい）。また、マーカ３１のＺ座標はマーカ３２、３３及び３４のＺ座標の平均値である。
【００５２】
第３の例の校正装置３０は、フレーム３７がＺＸ面内に存在し、レーザ光の照射方向（Ｙ軸方向）に対して直交する面内でマーカが並ぶように配置される。また、マーカ３１、３２、３３、３４は、それが円板である場合、マーカ３１がレーザ光の照射方向に垂直な向きとなるように配置される。
【００５３】
スタンド３６は、平板状のベース３５に略垂直に取り付けられる。ベース３５は、地面（水平面）に置かれ、スタンド３６を略垂直に保持する。なお、スタンド３６が三脚となっており、ベース３５を有さない構造でもよい。
【００５４】
第３の例の校正装置３０は、四つのマーカを用いることによって、三つのマーカを用いる校正装置より正確な校正をすることができる。また、フレーム３７が三角形であり、かつ、正三角形の辺を校正するフレームの中点を結ぶフレームが設けられているので、その強度が強く、マーカの位置精度が高い。
【００５５】
図７は、本実施例の校正装置３０の第４の構成例を説明する図である。
【００５６】
第４の例の校正装置３０は、前述した第１の例と同様に、マーカ３１が中央に、マーカ３２、３３が両側に位置するように、三つのマーカ３１、３２、３３が直線状のフレーム３７によって接続されており、フレーム３７は棒状のスタンド３６の上部に取り付けられる。マーカ３１、３２、３３は、光の反射率が高い（例えば、白色の）円板又は球体であり、フレーム３７が各マーカの中心点を通るように、フレーム３７に取り付けられる。
【００５７】
マーカ３１、３２、３３間の相対的な位置関係は、マーカ３１、３２、３３がフレーム３７に取り付けられる位置によって定まる。すなわち、Ｘ軸上で、マーカ３１はマーカ３２及び３３の中点に取り付けられており、マーカ３１、３２及び３３のＹ座標及びＺ座標は同じである（なお、実際の計算においては、マーカ３２及び３３の座標の平均値をマーカ３１の座標とするとよい）。
【００５８】
第４の例の校正装置３０は、上方（例えば、航空機）からレーザ光が照射される場合に用いられる校正装置であり、Ｚ軸方向に直交する方向（例えば、Ｘ軸方向）にマーカが並ぶように配置される。また、マーカ３１、３２、３３は、それが円板である場合、水平（マーカ３１がレーザ光の照射方向に垂直な向き）に設置される。なお、スタンド３６とフレーム３７との間に、マーカが上側を向くように、フレーム３７の向きを変えることができるジョイントを設けることによって、前述した第１の例の校正装置を第４の例の校正装置として使用することもできる。
【００５９】
スタンド３６は、平板状のベース３５に略垂直に取り付けられる。ベース３５は、地面（水平面）に置かれ、スタンド３６を略垂直に保持する。なお、スタンド３６が三脚となっており、ベース３５を有さない構造でもよい。
【００６０】
第４の例の校正装置３０は、少ないマーカで簡単な構成によって正確な校正をすることができる。
【００６１】
図８は、本実施例の校正装置３０の第５の構成例を説明する図である。
【００６２】
第５の例の校正装置３０は、三つのマーカ３１、３２、３３が正三角形のフレーム３７によって接続されており、各マーカがフレーム３７によって構成される正三角形の各頂点に位置している。フレーム３７は、フレーム３７によって構成される正三角形が水平に位置するように棒状のスタンド３６の上部に取り付けられる。このため、フレーム３７には水準器４０が取り付けられており、フレーム３７によって構成される正三角形を水平に配置できる。フレーム３７は、棒状のスタンド３６の上部に取り付けられる。マーカ３１、３２、３３は、光の反射率が高い（例えば、白色の）円板又は球体であり、フレーム３７が各マーカの中心点を通るように、フレーム３７に取り付けられる。
【００６３】
マーカ３１、３２、３３間の相対的な位置関係は、マーカ３１、３２、３３がフレーム３７に取り付けられる位置によって定まる。すなわち、マーカ３１のＸ座標はマーカ３２のＸ座標及びマーカ３３のＸ座標の平均値であり、マーカ３１のＹ座標はマーカ３２及び３３のＹ座標に、正三角形の１辺の長さにｓｉｎ６０°（３の平方根／２）を乗じた値を加えたものであり、マーカ３１、３２及び３３のＺ座標は同じである（なお、実際の計算においては、マーカ３２及び３３のＺ座標の平均値をマーカ３１のＺ座標とするとよい）。
【００６４】
第５の例の校正装置３０は、上方（例えば、航空機）からレーザ光が照射される場合に用いられる校正装置であり、Ｚ軸方向に直交する面（ＸＹ面）内でマーカが並ぶように配置される。また、マーカ３１、３２、３３は、それが円板である場合、水平（水準器４０がレーザ光の照射方向に垂直な向き）に設置される。なお、スタンド３６とフレーム３７との間に、マーカが上側を向くように、フレーム３７の向きを変えることができるジョイントを設けることによって、前述した第２の例の校正装置を第５の例の校正装置として使用することもできる。
【００６５】
スタンド３６は、平板状のベース３５に略垂直に取り付けられる。ベース３５は、地面（水平面）に置かれ、スタンド３６を略垂直に保持する。なお、スタンド３６が三脚となっており、ベース３５を有さない構造でもよい。
【００６６】
第５の例の校正装置３０は、少ないマーカで正確な校正をすることができる。また、フレーム３７が三角形なので、その強度が強く、マーカの位置精度が高い。
【００６７】
図９は、本実施例の校正装置３０の第６の構成例を説明する図である。
【００６８】
第６の例の校正装置３０は、四つのマーカ３１、３２、３３、３４を有する。三つのマーカ３２、３３、３４は正三角形のフレーム３７によって接続されており、各マーカ３２、３３、３４がフレーム３７によって構成される正三角形の各頂点に位置している。マーカ３１は正三角形のフレーム３７によって構成される正三角形の中心に配置されている。
【００６９】
フレーム３７は、フレーム３７によって構成される正三角形が水平に位置するように棒状のスタンド３６の上部に取り付けられる。フレーム３７は、棒状のスタンド３６の上部に取り付けられる。
【００７０】
マーカ３１、３２、３３、３４間の相対的な位置関係は、マーカ３１、３２、３３、３４がフレーム３７に取り付けられる位置によって定まる。すなわち、マーカ３１、３４のＸ座標はマーカ３２のＸ座標及びマーカ３３のＸ座標の平均値であり、マーカ３１のＹ座標はマーカ３２、３３及び３４のＹ座標の平均値であり、マーカ３１、３２、３３及び３４のＺ座標は同じである（なお、実際の計算においては、マーカ３２、３３及び３４のＺ座標の平均値をマーカ３１のＺ座標とするとよい）。
【００７１】
第６の例の校正装置３０は、上方（例えば、航空機）からレーザ光が照射される場合に用いられる校正装置であり、Ｚ軸方向に直交する面（ＸＹ面）内でマーカが並ぶように配置される。また、マーカ３１、３２、３３は、それが円板である場合、水平（マーカ３１がレーザ光の照射方向に垂直な向き）に設置される。なお、スタンド３６とフレーム３７との間に、マーカが上側を向くように、フレーム３７の向きを変えることができるジョイントを設けることによって、前述した第３の例の校正装置を第６の例の校正装置として使用することもできる。
【００７２】
スタンド３６は、平板状のベース３５に略垂直に取り付けられる。ベース３５は、地面（水平面）に置かれ、スタンド３６を略垂直に保持する。なお、スタンド３６が三脚となっており、ベース３５を有さない構造でもよい。
【００７３】
第６の例の校正装置３０は、四つのマーカを用いることによって、三つのマーカを用いる校正装置より正確な校正をすることができる。また、フレーム３７が三角形であり、かつ、正三角形の辺を校正するフレームの中点を結ぶフレームが設けられているので、その強度が強く、マーカの位置精度が高い。
【００７４】
図１０は、本実施例の校正方法によって得られた測定誤差の例を説明する図である。この測定誤差は、校正曲線として、記憶部（校正パラメータＤＢ）１５に格納される。
【００７５】
図４に示した方法によって、レーザ測定装置２０と校正装置３０との距離がＤである場合の測定誤差（ｘ，ｙ，ｚ）を求める。そして、複数の距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３において、測定誤差を求め、求められた測定誤差に曲線を当てはめ、校正曲線（ΔＸ、ΔＹ、ΔＺ）を求める。
【００７６】
図１１は、本実施例の円板形のマーカにおけるレーザ光の照射位置とマーカの中心点との関係を説明する図である。
【００７７】
一つのマーカには、複数回レーザ光が照射され、各照射においてマーカまでの距離が測定される。そして、各測定された距離の平均値がマーカの中心点までの距離となる。
【００７８】
図１２は、本実施例の球体のマーカにおけるレーザ光の照射位置とマーカの中心点との関係を説明する図である。
【００７９】
一つのマーカには、複数回レーザ光が照射され、各照射においてマーカまでの距離が測定される。公知の球の方程式を用いると、測定点の座標から球の中心の座標を求めることができる。
【００８０】
すなわち、中心が点Ｃ（ｘｃ，ｙｃ，ｚｃ）であり、半径ｒである球の方程式に各測定点の座標（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）を代入すると、以下の三つの式（３）（３’）（３”）が得られる。
【００８１】
【数３】
2013250110.tif 000005
【００８２】
この三つの式をｘｃ、ｙｃ、ｚｃについての３元２次連立方程式として、球の中心座標（ｘｃ，ｙｃ，ｚｃ）を求めることができる。
【００８３】
なお、マーカが円板形である場合も、球体である場合も、複数回照射されるレーザ光の照射点を結んだ多角形の中に、マーカの中心点が含まれるようにすると、精度を向上することができる。
【００８４】
図１３は、本実施例の校正方法によって校正曲線を求める処理のフローチャートである。校正曲線は、図１０で前述したように、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向について別個に計算される。
【００８５】
まず、ループを制御するためのパラメータｊを初期値である１に設定する（Ｓ１）。
【００８６】
その後、パラメータｊが校正のための測定の数（ｍ）以下であるかを判定する（Ｓ２）。パラメータｊが測定数（ｍ）以下であれば、この測定点の校正点を計算する（Ｓ３）。この校正点の計算の詳細は、図１４を用いて計算する。
【００８７】
一方、パラメータｊが測定数（ｍ）を超えていれば、全ての測定点について校正点の計算が終了したので、計算された校正点を用いて校正曲線を求める（Ｓ４）。この曲線の当てはめには、最小二乗法による多項式曲線の当てはめを用いることができる。
【００８８】
そして、計算された校正曲線は、記憶部（校正パラメータＤＢ）１５に格納される。
【００８９】
図１４は、本実施例の校正点を計算する処理のフローチャートであり、校正曲線を求める処理（図１３）のステップＳ３の詳細を示す。
【００９０】
まず、ｍ個の測定点の座標を使用して参照点Ｐの座標を計算する。参照点Ｐの座標の計算は、マーカＱ（３１）以外のマーカの座標を用いて、マーカ間の相対位置関係に基づいて計算する。
【００９１】
例えば、図３に示す第１の例の校正装置３０では、以下の式（４）によって参照点Ｐの座標の計算することができる。
【００９２】
【数４】
2013250110.tif 000006
【００９３】
また、図５に示す第２の例の校正装置３０では、以下の式（５）によって参照点Ｐの座標の計算することができる。
【００９４】
【数５】
2013250110.tif 000007
【００９５】
また、図６に示す第３の例の校正装置３０では、以下の式（６）によって参照点Ｐの座標の計算することができる。
【００９６】
【数６】
2013250110.tif 000008
【００９７】
その後、以下の式（７）を用いて、校正パラメータΔを計算する（Ｓ３２）。式（７）において、（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ）は参照点Ｐの座標であり、（ｘｑ，ｙｑ，ｚｑ）はマーカＱの中心点の座標である。
【００９８】
【数７】
2013250110.tif 000009
【００９９】
その後、以下の式（８）を用いて、参照点Ｐとの距離Ｄｐを計算する（Ｓ３３）。式（８）において、（ｘ０，ｙ０，ｚ０）は原点Ｏの座標である。
【０１００】
【数８】
2013250110.tif 000010
【０１０１】
その後、校正点（Ｄｐ、Δ）を作成する（Ｓ３４）。
【０１０２】
本発明の実施例によれば、レーザ計測装置に対して相対的な空間位置が既知の点を用いることなく、レーザ計測装置を正確に校正することができる。より具体的には、従来の較正方法では、マーカの空間位置（ｘ，ｙ，ｚ）を正確に分かっている必要があったが、本発明の実施例では、複数のマーカの相対的な空間位置のみが分かっていれば、レーザ計測装置を正確に校正することができる。このため、本発明の実施例の校正方法では、低コストで正確な構成をすることができる。
【０１０３】
以上、本発明を添付の図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこのような具体的構成に限定されるものではなく、添付した請求の範囲の趣旨内における様々な変更及び同等の構成を含むものである。
【図１】
2013250110.tif 000011
【図２】
2013250110.tif 000012
【図３】
2013250110.tif 000013
【図４】
2013250110.tif 000014
【図５】
2013250110.tif 000015
【図６】
2013250110.tif 000016
【図７】
2013250110.tif 000017
【図８】
2013250110.tif 000018
【図９】
2013250110.tif 000019
【図１０】
2013250110.tif 000020
【図１１】
2013250110.tif 000021
【図１２】
2013250110.tif 000022
【図１３】
2013250110.tif 000023
【図１４】
2013250110.tif 000024