(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発射する発射体、上記発射体から発射されたレーザ光が当たった点において上記レーザ光の波長と異なる波長を有する波長変換光を発光する波長変換体層を有するターゲット、上記ターゲットにおける上記波長変換光の発光点の上記ターゲットの中心点からの離隔距離を認識する認識装置を備えたことを特徴とするレーザ射撃システム。
【請求項２】
上記波長変換体層は、上記波長変換光として可視光線を発光するものであることを特徴とする請求項１記載のレーザ射撃システム。
【請求項３】
上記認識装置は、上記波長変換光の発光点を撮像する撮像装置を含み、且つ上記ターゲットは、上記撮像装置が撮像可能な波長領域の光が上記波長変換体層に入光することを少なくとも抑制する光線抑制手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のレーザ射撃システム。
【請求項４】
上記認識装置は、上記離隔距離に基づいて固有の信号音を発する信号音発生機能を有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項記載のレーザ射撃システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発射体から実弾に代えてレーザ光を発射するレーザ射撃システムの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の、例えば後記の非特許文献１に開示されたレーザ射撃システムでは、ピストルなどの発射体からターゲットに向けてレーザ光が発射され、当該ターゲットにおけるレーザ光の、実弾射撃における着弾点に対応する照射点が赤外線カメラにより撮影される。この撮影により得られた撮像は、画像処理装置により処理され、その際にターゲット中心点から上記照射点までの離隔距離（以下、離隔距離Ｄ１）が計測される。この計測結果は、ターゲット中心点および上記照射点と共にモニターに表示される。
【０００３】
【非特許文献１】
ＮＥＣカスタムテクニカ（株）、デジタルスポーツシューティング仕様一覧、２００２/０４/５、頁１〜頁６
【０００４】
従来の上記レーザ射撃システムにおいては、射撃人の周囲の人の目を安全に保護する目的から、上記レーザ光としてアイセイフレーザ光（波長１．４μｍ以上の赤外線）が用いられ、このために上記赤外線カメラとしてレンズ付きの赤外線センサが用いられている。ところでこの赤外線センサは、太陽光の下での撮影に不向きであって、それがレーザ射撃システムの普及の妨げとなっている。赤外線センサが太陽光の下での撮影に不向きな理由は、太陽光の下で射撃を行った場合には、ターゲットにはアイセイフレーザ光と一緒に太陽光が常に入射しており、当該太陽光には赤外線あるいはその他種々の波長の光が含まれているので、太陽光がノイズとなってレーザ光の照射点の認識が困難となるためである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術における如上の問題に鑑みて、太陽光の下でのレーザ射撃が可能なレーザ射撃システムを提供することを課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るレーザ射撃システムは、レーザ光を発射する発射体、上記発射体から発射されたレーザ光が当たった点において上記レーザ光の波長と異なる波長を有する波長変換光を発光する波長変換体層を有するターゲット、上記ターゲットにおける上記波長変換光の発光点の上記ターゲットの中心点からの離隔距離を認識する認識装置を備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の請求項２に係るレーザ射撃システムは、請求項１において、上記波長変換体層が、上記波長変換光として可視光線を発光するものであることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の請求項３に係るレーザ射撃システムは、請求項１または請求項２において、上記認識装置は、上記波長変換光の発光点を撮像する撮像装置を含み、且つ上記ターゲットは、上記撮像装置が撮像可能な波長領域の光が上記波長変換体層に入光することを少なくとも抑制する光線抑制手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の請求項４に係るレーザ射撃システムは、請求項１〜請求項３のいずれか一項において、上記認識装置が、上記離隔距離に基づいて固有の信号音を発する信号音発生機能を有することを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明のレーザ射撃システムにおける実施の形態１の概略説明図であって、１はレーザ光を発射する前記発射体の一例としてのピストル、２はターゲット、３は認識装置である。ピストル１は、ピストル本体１１、引き金１２、半導体レーザ１３、安全装置１４、案内光受光筒１５、および配線回路１６を含む。半導体レーザ１３は、ピストル本体１１の銃口の手前に設置され、その後方に安全装置１４が設置されていて、引き金１２、半導体レーザ１３、安全装置１４、案内光受光筒１５、および配線回路１６により接続されている。したがってターゲット２から放射される案内光を案内光受光筒１５で受けると、その受光信号が安全装置１４に伝えられ、半導体レーザ１３が放射準備完了となり、半導体レーザ１３は、引き金１２が引かれるとレーザ光を銃口から発射する。換言するとピストル１は、安全上から安全装置１４により銃口がターゲット２に向けられた状態（以下、安全状態）に限りレーザ光の発射が可能となっている。
【００１１】
なおピストル１としては、上記したように引き金１２が引かれた時だけレーザ光を銃口から発射する単発式のもの以外に、連続的に、換言すると銃口から絶えずレーザ光が発射される連発式のものであってもよい。連発式のものでは、射撃人がピストル１の銃口をターゲット２に照準を合わせた状態では、絶えずレーザ光が発射し続けられ、各瞬間毎におけるレーザ光のターゲット２の照射点（以下において、当該照射点や後記の発光点を着弾点と称することもある。）は、後記するように撮像カメラ３１および画像処理装置３２を経てモニター３３に表示される。そして射撃人が、引き金１２を引けば、引き金１２を引いたときが着弾点としてモニター３３に表示される。
【００１２】
ターゲット２は、ガラス、ポリエチレン、アクリル樹脂、あるいはその他のレーザ光透過性材料にて形成され、且つターゲット中心点２１１および複数の同心円（図示せず）が描かれたターゲット本体２１、前記波長変換体層の一例としての蛍光体層２２、および案内光放射装置２３を含む。蛍光体層２２は、ターゲット本体２１のピストル１と対向する表面の裏面に蛍光体の塗料を塗布乾燥して形成されており、ピストル１から発射されてターゲット本体２１を透過したレーザ光が照射されると、当該レーザ光から波長変換された蛍光を発光する機能を有する。よって、蛍光体層２２での蛍光の発光点が着弾点となる。なお蛍光体層２２は、ターゲット本体２１のピストル１と対向する表面に設けられてもよい。案内光放射装置２３は、ピストル１がターゲット２に向いていることを示すために、案内光受光筒１５に案内光を放射する装置である。
【００１３】
蛍光体層２２を形成する蛍光体としては、赤外線レーザ光、可視光線レーザ光、紫外線レーザ光などのレーザ光が照射されると、当該レーザ光から波長変換された蛍光を発光する機能を有するものであれば、斯界で周知あるいは公知のものを制限なく使用することができる。またその蛍光としては、赤外線、可視光線、あるいは紫外線などであってもよい。
【００１４】
上記の蛍光体としては、例えば赤外線レーザ光に対して緑色光を発光するＹ０．８４Ｙｂ０．１５Ｅｒ０．０１Ｆ３、ＮａＹ０．６９Ｙｂ０．３０Ｅｒ０．０１Ｆ４、ＢａＹ１．３４Ｙｂ０．６０Ｅｒ０．０６Ｆ８など、赤色光を発光するＹ０．７４Ｙｂ０．２５Ｅｒ０．０１ＯＣｌなど、青色光を発光するＹ０．６５Ｙｂ０．３５Ｔｍ０．００１Ｆ３などである。また市販品では、ホスファーテクノロジー社（英国）の型式ＰＴＲ５４５／Ｆ、ＦＬ６３Ｓ／Ｆ−１１、ＦＬ５８Ｓ／Ｆ−１１、ＨＬ６３Ｓ／Ｆ−１１、ＧＬ２９Ｓ／Ｂ−１１、ＧＬ２９ＰＭ／Ｂ−１１なども例示される。また紫外線レーザ光に対して、赤色光を発光するＹ２Ｏ３：Ｅｕ３＋、Ｙ（Ｐ，Ｖ）Ｏ４：Ｅｕ３＋など、緑色光を発光するＧｄＭｇＢ５Ｏ１０：Ｃｅ３＋Ｔｂ３＋，ＭｇＧａ２Ｏ４：Ｍｎ２＋などが例示される。
【００１５】
ピストル１から発射されるレーザ光の種類についても特に制限はないが、生体に対する障害が概して少ない赤外線レーザ光、特に波長１．４μｍ〜４．５μｍ程度の所謂アイセイフレーザ光が好ましい。
【００１６】
蛍光体層２２は、ピストル１からのレーザ光により前記した蛍光を発光する機能を奏する限り、その厚みは任意であってよいが、一般的には０．１μｍ〜１００μｍ程度が適当である。蛍光体層２２は、上記の通りの薄層であるので、ターゲット本体２１の着弾点２１２と蛍光体層２２の発光点２２２は高度に一致する。しかしてターゲット中心点２１１から発光点２２２までの離隔距離Ｄ２も、ターゲット中心点２１１と着弾点２１２との間の離隔距離Ｄ１に高度に一致する。
【００１７】
認識装置３は、前記撮像装置の一例としての撮像カメラ３１、画像処理装置３２、およびモニター３３を含む。なお画像処理装置３２としては、例えばパーソナルコンピュータであってよく、またモニター３３としては上記パーソナルコンピュータに付随のディスプレーであってよい。撮像カメラ３１は、集光レンズ３１１とイメージセンサ素子３１２を含み、当該イメージセンサ素子３１２としては、ＣＣＤ、Ｃ―ＭＯＳ、あるいはその他のものが用いられる。蛍光体層２２から発光された蛍光が可視光線である場合には、かかるイメージセンサ素子３１２は、従来技術において必要であった前記赤外線センサと比較して格段に安価である。ピストル１からのレーザ光の発射により、蛍光体層２２が発光点２２２において発光すると、発光点２２２は撮像カメラ３１により撮影される。
【００１８】
なお蛍光体層２２における発光は、一般的に輝度がその中心あたりが最も高く、周囲に向かって漸次低下する輝度分布を有する。かかる輝度分布は、撮像カメラ３１により撮影され、得られた撮像は画像処理装置３２に入力されて、輝度の略中心点、即ち着弾点２１２に対応する発光点２２２が決定され、画像処理装置３２に予め入力されているターゲット本体２１の中心点２１１との離隔距離Ｄ２が計測され、モニター３３に表示される。
【００１９】
実施の形態１のレーザ射撃システムでは、ピストル１からの特定波長を有するレーザ光が太陽光と一緒にターゲット本体２１に入射されても、上記特定波長の光以外は蛍光体層２２を透過しないため、換言すると蛍光体層２２がフィルターの機能をなして太陽光をカットするので、Ｓ／Ｎのよい鮮明な発光点２２２の撮像が得られる。勿論、太陽光には上記特定波長の光が含まれていてそれは蛍光体層２２を発光させるが、その量はごく僅かであるので実際上無視できる。かくして従来技術では実施が困難であった太陽光下での射撃が可能となる。またその際に蛍光体層２２として可視光線を発光するものを採用すると、前記した理由から安価なレーザ射撃システムを構築することができる。本発明においては、蛍光体層２２に代えて上記した各種のレーザ光が照射されると当該レーザ光から波長変換された光を発光する機能を持つ他の周知あるいは公知の波長変換体層であってもよい。
【００２０】
実施の形態２．
図２は、本発明のレーザ射撃システムにおける実施の形態２の概略説明図であって、ターゲット２はターゲット本体２１のピストル１と対向する面に、前記光線抑制手段の一例としての光線抑制層２４を有する。実施の形態２は、ターゲット２が光線抑制層２４を有する点において前記実施の形態１と異なり、その他の構成は同じである。
【００２１】
前記撮像装置の一例としての撮像カメラ３１は、蛍光体層２２が発光する蛍光の波長を含む特定波長域の光を撮像可能である。一方、前記したように蛍光体層２２は、蛍光体層２２が発光する蛍光以外の光はカットする機能を有するものの、蛍光体層２２が薄くなるに従ってこのカット能力は低下する。これに対して光線抑制層２４は、撮像カメラ３１が撮像可能な波長領域の光が蛍光体層２２に入光することを抑制あるいは防止するので、たとえ蛍光体層２２が薄い場合でもＳ／Ｎのよい鮮明な発光点２２２の撮像が得られる。なお蛍光体層２２を薄くできると、蛍光体層２２を形成するための材料費や形成作業コストが低減する利点がある。
【００２２】
光線抑制層２４としては、上記説明から分かる通り、蛍光体層２２が発光する蛍光の波長域並びに撮像カメラ３１が撮像可能な光の波長領域を少なくとも抑制するものが用いられる。光線抑制層２４の形成材料としては、上記の機能を奏する限り特に制限はなく、フッ化マグネシウム、二酸化ケイ素、アルミナなどの薄膜の単層物、複数の薄膜の積層物などが例示される。
【００２３】
なお光線抑制層２４は、実施の形態２における位置以外の個所、例えばターゲット本体２１と蛍光体層２２との間に設けてもよく、あるいはターゲット本体２１を複数の層で構成して、複数層中の任意の２層の間などに設けてもよい。少なくとも光線抑制層２４は、ピストル１と蛍光体層２２の間に設置されればよい。
【００２４】
実施の形態３．
図３および図４は、本発明のレーザ射撃システムにおける実施の形態３を説明するものであって、図３は実施の形態３の概略説明図であり、図４は図３のピストル１と対向する側から見たターゲット本体の正面図である。実施の形態３は、信号音伝達手段５を有すること、画像処理装置３２が後記する信号音発生指示機能を有すること、およびモニター３３は当該信号音発生指示機能に基づく信号音発生指示を受けると特定の信号音を発生する発音機能を有することの３点において前記実施の形態１または実施の形態２と異なり、その他の構成は同じである。なお画像処理装置３２としては、実施の形態１または実施の形態２の場合と同様にパーソナルコンピュータであってよく、またモニター３３としては上記パーソナルコンピュータに付随のディスプレー（但し、発音機能を有するもの）であってよい。信号音伝達手段５は、モニター３３の上記発音機能と射撃人（図示せず）が着用するヘッドホーン５１とを含む。またヘッドホーン５１の代わりに、モニター３３にスピーカーを設けてもよい。
【００２５】
いまターゲット本体２１として、ターゲット中心点２１１の周りに、例えば中心の第一領域２１３〜最外の第五領域２１７の５領域を有するものを対象とし、ピストル１から発射されたレーザ光が第二領域２１４に着弾したとすると、着弾点（蛍光の発光点）は、撮像カメラ３１により撮像され、画像処理装置３２においてターゲット本体２１の中心点２１１からの離隔距離Ｄ２が計測される。画像処理装置３２は、当該離隔距離Ｄ２から着弾点が第二領域２１４内であることを認識し、上記した信号音発生指示機能によりモニター３３に第二領域２１４に固有の音を発音するように指示し、モニター３３はその発音機能により当該固有音を発音する。この発音は、信号音伝達手段５によりヘッドホーン５１を介して射撃人に伝達される。上記と同様の機構により、第一領域２１３〜最外の第五領域２１７の５領域のそれぞれからは、着弾があった時に各領域に固有の音が射撃人に伝達される。
【００２６】
上記の状態において、ピストル１として前記した連発式のものを使用すると、連発式のものでは射撃人の意図に関係なく絶えずレーザ光が発射し続けられて各瞬間毎におけるレーザ光の着弾点に対応した固有音がヘッドホーン５１から射撃人に伝達されるので、射撃人は固有音の種類から各瞬間毎における銃口の照準位置を知ることができ、所望の照準位置で引き金を引くことができる。この引き金を引くことにより生じた着弾点に基づいて、前記実施の形態１において説明した過程を経て離隔距離Ｄ２がモニター３３に表示される。よって実施の形態３は、射撃人が盲人であったり、あるいは照明が不十分なためにターゲット本体２１が見難い状況下での射撃に好適である。
【００２７】
実施の形態３においては、固有音は第一領域２１３〜最外の第五領域２１７の５領域に対応する５種類とする例を示したが、この領域数は任意であってよい。さらに固有音は各領域内では同一音としたが、離隔距離Ｄ２の個々の大きさ毎に固有音が発音するようにしてもよい。この場合には、例えば実施の形態３での第二領域２１４内でも固有音が変化するので、各瞬間毎における第二領域２１４内での銃口の照準位置を知ることができる利点がある。
【００２８】
以上、本発明を実施の形態１〜実施の形態３により詳細に説明したが、本発明はこれら実施の形態に限定されるものではなく、本発明の課題並びに解決手段の精神に沿った種々の変形形態を包含する。
【００２９】
【発明の効果】
本発明のレーザ射撃システムは、以上説明した通り、レーザ光を発射する発射体、上記発射体から発射されたレーザ光が当たった点において上記レーザ光の波長と異なる波長を有する波長変換光を発光する蛍光体層などの波長変換体層を有するターゲット、上記ターゲットにおける上記波長変換光の発光点の上記ターゲットの中心点からの離隔距離を認識する認識装置を備えたものであるので、波長変換体層がレーザ光以外の外部からの光をカットするために太陽光のもとでも射撃ができる。また波長変換体層としてレーザ光により可視光線を発光するものを用いると、従来技術において必要であった前記赤外線センサと比較して極めて安価な通常の可視光用撮像カメラを使用することができる。さらに上記認識装置は、上記離隔距離に基づいて固有の信号音を発する信号音発生機能を備えたものであると、射撃人が盲人であっても、あるいは照明が不十分なためにターゲット本体が見難い状況下でも射撃ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１の概略説明図。
【図２】  本発明の実施の形態２の概略説明図。
【図３】  本発明の実施の形態３の概略説明図。
【図４】  図３におけるターゲット本体の正面図。
【符号の説明】
１  ピストル、１１  ピストル本体、１３  半導体レーザ、１４  安全装置、
２  ターゲット、２１  ターゲット本体、２２  蛍光体層、
２３  案内光放射発装置、２４  光線抑制層、３  認識装置、
３１  撮像カメラ、３１１  集光レンズ、３１２  イメージセンサ素子、
３２  画像処理装置、３３  モニター、５  信号音伝達手段、
５１  ヘッドホーン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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