"鉄道における左右のレールの狂いを算出するために、レールの予め設定した基準位置に対する変位を検出する装置であって、予め設定した基準位置および基準姿勢に対する装置の相対的な位置および姿勢を検出する自己位置検出部と、レールの上面および側面にスリット状の光を照射する照射部と、照射部よりスリット光の照射されたレールの表面を撮像する撮像カメラと、撮像カメラにより撮像したレールの表面の画像データから光切断法により、レールの上面基準点および側面基準点におけるレールの予め設定した基準位置に対する変位を算出し、算出したレールの変位を自己位置検出部で得られたデータを用いて補正することにより、車両の走行に伴って生じる装置の位置および姿勢のずれによる誤差を修正する制御部とを備える、変位検出装置。制御装置は、検出したレールの断面形状をもとにレールの輪郭線を定め、定めたレールの輪郭線上の複数の点からレールの上面線および側面線を算出し、算出した上面線および側面線の交点を求め、求めた交点から所定距離にある上面線上および側面線上の点をそれぞれ上面基準点および側面基準点として設定することにより、レールの予め設定した基準位置に対する変位を算出する、請求項1に記載の変位検出装置。照射部および撮像カメラは左右方向においてレールよりも内側に配置されており、照射部によってスリット状の光が照射されるとともに撮像カメラによって撮像されるレールの側面は内側側面である、請求項1又は2に記載の変位検出装置。制御部が検出する実際のレールの断面形状に関するデータと、制御部にあらかじめ入力されている本来のレールの断面形状に関するデータを用いてレールの摩耗を検出する、請求項1から3のいずれか1つに記載の変位検出装置。照射部および撮像カメラは左右方向においてレールよりも外側に配置されており、照射部によってスリット状の光が照射されるとともに撮像カメラによって撮像されるレールの側面は外側側面である、請求項1又は2に記載の変位検出装置。しかしながら、特許文献1に記載の変位検出装置210は、可動部であるミラー204、205を有するため、定期的なメンテナンスが必要となる。また、変位検出装置210は車体装架であるためレール201に対する計測ユニット211の変位量が大きく、サーボ機構が追従できずに測定エラーが起きやすい。このようなことが原因で、安定した信頼性を得ることができない。従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、メンテナンス性に優れた測定エラーの起きにくいレールの変位検出装置を提供することにある。上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。本発明の第1態様によれば、鉄道における左右のレールの狂いを算出するために、レールの予め設定した基準位置に対する変位を検出する装置であって、予め設定した基準位置および基準姿勢に対する装置の相対的な位置および姿勢を検出する自己位置検出部と、レールの上面および側面にスリット状の光を照射する照射部と、照射部よりスリット光の照射されたレールの表面を撮像する撮像カメラと、撮像カメラにより撮像したレールの表面の画像データから光切断法により、レールの上面基準点および側面基準点におけるレールの予め設定した基準位置に対する変位を算出し、算出したレールの変位を自己位置検出部で得られたデータを用いて補正することにより、車両の走行に伴って生じる装置の位置および姿勢のずれによる誤差を修正する制御部とを備える、変位検出装置を提供する。本発明の第2態様によれば、制御装置は、検出したレールの断面形状をもとにレールの輪郭線を定め、定めたレールの輪郭線上の複数の点からレールの上面線および側面線を算出し、算出した上面線および側面線の交点を求め、求めた交点から所定距離にある上面線上および側面線上の点をそれぞれ上面基準点および側面基準点として設定することにより、レールの予め設定した基準位置に対する変位を算出する、第1態様に記載の変位検出装置を提供する。本発明の第3態様によれば、照射部および撮像カメラは左右方向においてレールよりも内側に配置されており、照射部によってスリット状の光が照射されるとともに撮像カメラによって撮像されるレールの側面は内側側面である、第1態様又は第2態様に記載の変位検出装置を提供する。本発明の第4態様によれば、制御部が検出する実際のレールの断面形状に関するデータと、制御部にあらかじめ入力されている本来のレールの断面形状に関するデータを用いてレールの摩耗を検出する、第1態様から第3態様のいずれか1つに記載の変位検出装置を提供する。本発明の第5態様によれば、照射部および撮像カメラは左右方向においてレールよりも外側に配置されており、照射部によってスリット状の光が照射されるとともに撮像カメラによって撮像されるレールの側面は外側側面である、第1態様又は第2態様に記載の変位検出装置を提供する。本発明によれば、レールに対してスリット光を用いた光切断法を適用することにより、レールの変位を検出する。したがって、装置の信頼性およびメンテナンス性を向上させることができる。以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。実施の形態1本発明の実施の形態1にかかるレールの変位検出装置1を断面で見た構成図を図1に示す。変位検出装置1は、レール2上を走行する車両図示せずに搭載された状態にてレール2の変位を検出する装置である。変位検出装置1の外枠は、剛体である筐体3によって構成されており、筐体3は車両に固定されている。筐体3の各所に、以降で説明する変位検出装置1の構成部材が固定されることにより、車両の走行に伴って変位検出装置1はその全体が一体的に移動する。本実施の形態1では、変位検出装置1の外枠として筐体3を用いているが、筐体3以外にフレームなどの構造も採用することができる。すなわち、変位検出装置1の有する計測器の位置関係が変化しないような剛体であれば良い。変位検出装置1は、レール2の位置を検出するための計測ユニット4を備える。計測ユニット4は、レール2頭部の上面および内側側面に対してスリット状の光を照射する照射部5と、レール2の表面を撮像する撮像カメラ6とを備える。変位検出装置1には2台の計測ユニット4が備えられており、照射部5および撮像カメラ6は筐体3の左側および右側にそれぞれ1つずつ固定されている。また、スリット光の照射および画像の撮像をレール2の上面および内側側面に対して行うようにするため、照射部5および撮像カメラ6は左右方向において外側を向くように傾けられている。本実施の形態1では、左右に一組の計測ユニット4を設けているが、左右どちらかに計測ユニット4を1つ設けて、片方のレールに関する変位を検出するようにしても良い。変位検出装置1はさらに、車両の走行に伴う変位検出装置1および筐体3の位置ずれを検出するための自己位置検出部10と、変位検出装置1における信号などの伝達を行う制御装置11とを備える。自己位置検出部10は、変位検出装置1および筐体3の上下方向の加速度を計測する上下加速度計7と、変位検出装置1および筐体3の左右方向の加速度を計測する左右加速度計8と、変位検出装置1および筐体3の左右傾きを計測するジャイロスコープ9とを備える。図2は、右レール2に対する照射部5によるスリット光の照射およびそのときのレール2頭部を示す断面図である。図2における横方向および縦方向をX軸およびY軸と設定する。ここから、図3のフローチャートに沿って左右それぞれのレール2の位置測定を行う手順について説明する。なお、図3のフローチャートに示すそれぞれのステップにおける動作は、変位検出装置1のそれぞれの構成装置等が制御装置11により動作制御されることによって、実施される。また、この位置測定は、左右レール2上の車両が走行している状態において行われる。まず、図3のフローチャートにおけるステップS1において、変位検出装置1のそれぞれの計測ユニット4が備える照射部5より、左右レール2頭部の上面および内側側面に対して、スリット光を照射する。次に、それぞれの撮像カメラ6により、レール2の上面および内側側面におけるスリット光の照射部分の画像を撮像するステップS2。撮像された画像データは、制御装置11に入力される。制御装置11では、入力された画像データに対して、光切断法を用いて、左右レール2の輪郭線を特定する処理を行うステップS3。具体的には、レール2表面に照射されたスリット光の反射光を撮像カメラ6で観測することで、レール2表面の形状を三角測量で求める。その情報をもとに、左右レール2の頭部における上面および内側側面の輪郭線を2次元の座標データとして特定する。なお、特定されたデータは、制御装置11内のメモリなどの記憶装置に保存されて、以降の処理の際に記憶装置から読み出されて利用される。次に、図4に示されるように、特定されたデータを用いて、輪郭線上における複数の計測点P1x1,y1、P2x2,y2、Pnxn,ynの座標データを抽出設定するステップS4。計測点P1~Pnの抽出は、輪郭線上において、それぞれの計測点が概ね均等に配置されるように行うことが好ましい。次に、これらの計測点P1~Pnを用いて、レール2の輪郭線より得られる上面線と側面線とを算出する。具体的には、レール2の輪郭線の上面に位置されることが明らかな1つの計測点例えば、P1を選択し、選択された計測点P1のY座標に対して、所定の範囲例えば±d1内にある計測点のグループを抽出するステップS5。その後、抽出されたグループ内の計測点の座標データに対して最小二乗法を適用して、直線を算出するステップS6。このように算出された直線がレール上面線12となる。なお、レール上面線12は、下記の数式1のように表される。数1a1xb1yc1=0同様に、側面についてもステップS5およびS6を行いレール2の側面線を算出する。具体的には、レール2の輪郭線の側面に位置されることが明らかな1つの計測点例えば、Pnを選択し、選択された計測点PnのX座標に対して、所定の範囲例えば±d2内にある計測点のグループを抽出するステップS5。その後、抽出されたグループ内の計測点の座標データに対して最小二乗法を適用して、直線を算出するステップS6。このように算出された直線がレール側面線13となる。なお、レール側面線13は、下記の数式2のように表される。数2a2xb2yc2=0次に、算出されたレール上面線12およびレール側面線13の交点RXr、Yrの座標データを抽出するステップS7。次に、レール上面線12およびレール側面線13においてレール2の変位を測定する位置となる基準点を算出する。具体的には、交点RからX方向に距離Lx離れたレール上面線12上の点を上面基準点Sxとして設定するステップS8。その後、制御装置11内に保存された輪郭線の2次元座標データをもとに、予め設定した基準位置に対する上面基準点Sxにおけるレール2のY方向変位を算出するステップS9。基準位置とは、レール2の変位を測定するための基準として予め設定された任意の点のことであり、例えば、変位や摩耗していない本来のレール2の輪郭線上の点を基準位置として設定しても良い。同様に、側面についてもステップS8およびS9を行う。具体的には、交点RからY方向に距離Ly離れたレール側面線13上の点を側面基準点Syとして設定するステップS8。その後、制御装置11内に保存された輪郭線の2次元座標データをもとに、予め設定した基準位置に対する側面基準点Syにおけるレール2のX方向変位を算出するステップS9。上記ステップS9により算出されたレール2の変位データには、車両の走行により変位検出装置1および筐体3の位置および姿勢が変化することに伴う誤差が含まれる。そのような誤差を取り除くため、次に、自己位置検出部10による補正を行う。具体的には、まず、自己位置検出部10が備える上下加速度計7により変位検出装置1および筐体3の上下方向加速度を測定し、自己位置検出部10が備える左右加速度計8により変位検出装置1および筐体3の左右方向加速度を計測する。これら2方向の加速度を制御装置11内においてそれぞれ2階積分することにより、予め設定した基準位置に対する変位検出装置1および筐体3の変位に関するデータを算出する。さらに、ジャイロスコープ10を用いて、予め設定した基準姿勢に対する変位検出装置1および筐体3の左右方向の傾きに関するデータを算出する。このように算出した変位データおよび左右方向傾きデータをもとに、制御装置11において、ステップS9で得られたデータを補正することにより、予め設定した基準位置および基準姿勢に対する変位検出装置1自体の位置ずれによる誤差をなくすようにしているステップS10。最後に、ステップS10で得られたデータを制御装置11から別の装置へ出力するステップS11。別の装置とは、レール2の狂いを算出する装置であり、ステップS10で得られたデータをもとに例えば10m正弦法などを用いてレール2の狂いを評価する。レール2の狂いとは、左右方向の狂い通り狂い、上下方向の狂い高低狂い、左右レールの間隔の狂い軌間狂い、左右レールの高低差水準狂い、および線路のねじれ平面性狂いなどをいう。ステップS11の実施により、図3で示されるフローは終了する。上述のフローを実施するにあたり、変位検出装置1の各構成部材間の信号などの伝送は、変位検出装置1の各構成部材に接続された制御装置11によって管理される。本実施の形態1では計測点の数をn個nは自然数としているが、計測点の数は任意の数に設定することができる。nを大きくすれば高精度なデータを取得することができる。一方で、nを小さくされば制御装置11の処理負担は小さくなる。したがって、所望の計測精度および処理スピードを考慮してnを設定すれば良い。このように、本発明による変位検出装置1によれば、レール2の狂いを算出するためのレール2の変位に関するデータを正確に検出することができる。また、ミラーのような可動部を有さないためメンテナンスにかかる負担は少なくなる。さらに、サーボ機構を有さないため測定エラーも起きにくい。したがって、安定した信頼性を有する計測値を取得することができる。また、スリット状の光を用いた光切断法を利用しているため、単なる点でなく連続的な点としてレール2の輪郭線を検出することができる。なお、上述したフローのうちステップS1~S10を所定の時間間隔で継続的に実施することにより、レール2の同じ位置における変位を測定し続けることができる。実施の形態2本発明の実施の形態2では、実施の形態1と同様の変位検出装置101を用いて、レール2の変位を検出する。以下に実施の形態1との相違点についてのみ説明する。図5は、本発明の実施の形態2にかかる変位検出装置101を断面で見た構成図である。実施の形態1では、レール2の上面および内側側面にスリット光を照射していたのに対し、本実施の形態2では、レール2の上面および外側側面にスリット光を照射する。よって、図5に示されるように、計測ユニット104は筐体3においてレール2よりも外側に固定されており、照射部105および撮像カメラ106は上方から内向きに向かうように配置されている。本実施の形態2では、レール2よりも外側に固定された計測ユニット104が、レール2の上面および外側側面にスリット光を照射するという点のみ実施の形態1と異なっており、それ以外の構成や測定方法などについては実施の形態1と同様である。レール2の外側側面は車輪との接触が少ないため、ほとんど摩耗しない。したがって、本実施の形態2によれば、摩耗の影響をほとんど受けずにレール2の変位を検出することができ、より正確な計測値を算出することができる。実施の形態3図6は、右レール2の断面図である。図6に示されるように、実際のレール2において車輪と接する箇所である上面側と内側側面が、経過年数に応じて摩耗していく場合があり、点線を本来のレール2とすると摩耗したレール2は実線となる。本発明の実施の形態3では、実施の形態1の変位検出装置1を用いて、レール2の上下変位や左右変位とは別にレール2の摩耗量を算出する。ここから、図7のフローチャートに沿ってレール2の摩耗量を算出する手順について説明する。まず、本実施の形態3においても、図7に示されるように、ステップS1からS4までの手順は実施の形態1と同じであり、レール輪郭線からn個の計測点P1~Pnを抽出するステップS4。次に、本実施の形態3では、実施の形態1でステップS10として行っていた、変位検出装置1自体の変位による誤差の補正を行う。具体的には、自己位置検出部10により得られた変位検出装置1および筐体3の変位データおよび左右方向傾きデータをもとに、制御装置11において、ステップS4で得られた計測点のデータを補正することにより、予め設定した基準位置および基準姿勢に対する変位検出装置1の位置ずれによる誤差を取り除いているステップS12。次に、実施の形態1のステップS5およびS6と同様の手順を行う。すなわち、計測点の抽出を行ってからステップS13、図6に示されるように、レール上面線12およびレール側面線13を算出するステップS14。次に、レール上面線12をY方向に距離Dyオフセットした直線X1と、レール側面線13をX方向に距離Dxオフセットした直線Y1を求め、直線X1とY1との交点を基準点Oとして算出するステップS15。なお、本実施の形態3では、直線X1がレール2側面の下端付近を通るように、直線Y1がレール2上面の中央付近を通るようにして、DxおよびDyを定めている。図8は、右レール2の頭部に着目した断面図である。ここで、摩耗量の定義にあたり、摩耗量を求めるべき場所の角度を図8に示すようにθとすると、角度θに対して以下の数式3が成り立つような計測点Pm角度θmおよび計測点Pm1角度θm1を抽出するステップS16。数3θm≧θ>θm1次に、ステップS16で抽出した計測点PmおよびPm1を結ぶ直線と、基準点Oから延びる角度θの直線との交点tを算出するステップS17。さらに、予め制御装置11に記憶されている摩耗していない状態のレールの輪郭線設計データと、基準点Oから延びる角度θの直線との交点t0を算出するステップS18。なお、交点t0は、レール2の摩耗量を測定する前に予め求めておくこともできる。ステップS18で算出した交点tと基準点Oとの距離をr、交点t0と基準点Oとの距離をr0とすると、求めるべき摩耗量Zは以下の数式4により算出されるステップS19。数4Z=r0-r最後に、ステップS19で得られたデータを制御装置11から別の装置へ出力するステップS20。本実施の形態3によれば、レール2の上下変位や左右変位だけでなく、レール2の摩耗量を算出することもできる。なお、図9に示されるように、レール2が摩耗した場合、レール2の変位を測定する際にどの点を計測点として採用するかという点については、上記実施の形態のステップS5におけるd2を十分小さくとることにより、摩耗部分を含まない側面線23が得られるため、側面線23上に計測点Sy1をとることで、摩耗の影響を受けない計測点Sy1を得ることができる。すなわち、摩耗の影響を受ける計測点Sy2を求めるまでもなく、計測点Sy1を直接的に求めることで、摩耗の影響を緩和したレール2の変位測定を実施することができる。なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、変位検出装置自体の位置ずれによる誤差の補正については、数学的に補正が可能である任意のステップで行うことができる。上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。"