(57)【要約】レーザ送信器からのレーザビームを受信するレーザ受信器及び複数のレーザ受信器で構成されるレーザ受信装置に関し、受光したレーザビームの中心点の受光面における受光位置と基準点との距離、及び受光したレーザビームの基準面に対する仰角を検出するために、複数の受光素子をレーザビームを受光する角度が互いに異なるように受光面上に配置し、レベル検出手段が該レーザビームの受光レベルを各受光素子毎に検出する。また、距離検出手段が、該レベル検出手段によって検出された各受光素子毎の受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより該受光面における該レーザビームの中心点と基準点との距離を検出し、仰角検出手段が、該レベル検出手段によって検出された各受光素子毎の受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより、基準面に対する仰角を検出する。
2004023070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ送信器からのレーザビームを受信するレーザ受信器において、
該レーザビームを受光する角度が互いに異なるように受光面上に配置された複数の受光素子と、
該レーザビームの受光レベルを各受光素子毎に検出するレベル検出手段と、
を備えたことを特徴とするレーザ受信器。
【請求項２】
請求の範囲１において、
該レベル検出手段によって検出された各受光素子毎の受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより該受光面における該レーザビームの中心点と基準点との距離を検出する距離検出手段をさらに備えたことを特徴とするレーザ受信器。
【請求項３】
請求の範囲２において、
前記各閾値は、前記レーザ送信器が送信するビームパターンに応じた値に設定可能であることを特徴とするレーザ受信器。
【請求項４】
請求の範囲１において、
該レベル検出手段によって検出された各受光素子毎の受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより、基準面に対する仰角を検出する仰角検出手段をさらに備えたことを特徴とするレーザ受信器。
【請求項５】
請求の範囲４において、
前記各閾値は、前記レーザ送信器が送信するビームパターンに応じた値に設定可能であることを特徴とするレーザ受信器。
【請求項６】
請求の範囲２において、
該距離検出手段は、該比較結果の組合せを、該受光面の材質に応じて変更可能なことを特徴としたレーザ受信器。
【請求項７】
請求の範囲４において、
該仰角検出手段は、該比較結果の組合せを、該受光面の材質に応じて変更可能なことを特徴としたレーザ受信器。
【請求項８】
請求の範囲１に記載のレーザ受信器を共通の受光面に複数設置したレーザ受信装置であって、
各レーザ受信器のレベル検出手段によって検出された各受光素子毎の受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより該受光面における該レーザビームの中心点と各レーザ受信器に対応する基準点との距離をそれぞれ検出する距離検出手段と、
各基準点の座標と前記各距離に基づいて、前記レーザビームの受光位置を検出する受光位置検出手段を備えたことを特徴とするレーザ受信装置。
【請求項９】
請求の範囲２において、
該距離検出手段によって検出された距離を所定の閾値と比較して、弾を模擬した該レーザビームが所定の領域内に命中したか否かを判定する判定手段をさらに備えたことを特徴とするレーザ受信器。
【請求項１０】
請求の範囲８において、
該受光位置検出手段によって検出された該レーザビームの中心点の受光領域に基づき、弾を模擬した該レーザビームが該受光面上のどの領域内に命中したかを判定する判定手段をさらに備えたことを特徴とするレーザ受信装置。
【請求項１１】
請求の範囲１に記載のレーザ受信器を複数設置したレーザ受信装置であって、
各レーザ受信器のレベル検出手段によって検出された各受光素子毎の受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより、基準面に対する仰角を検出する仰角検出手段と、
該仰角検出手段によって検出された該基準面に対する仰角に基づき、弾を模擬した該レーザビームが送信された方向を判定する判定手段と、
をさらに備えたことを特徴とするレーザ受信装置。
【請求項１２】
請求の範囲４に記載のレーザ受信器を複数設置したレーザ受信装置であって、各レーザ受信器の仰角検出手段によって検出された該基準面に対する仰角に基づき、弾を模擬した該レーザビームが送信された方向を判定する判定手段をさらに備えたことを特徴とするレーザ受信装置。
【請求項１３】
請求の範囲１において、該複数の受光素子の内、少なくとも１つの受光素子は該受光面に対して垂直な方向から送信された該レーザビームに対する受光感度が最大となるように配置され、他の受光素子は該受光面に対して水平方向から送信された該レーザビームに対する受光感度が最大となるように配置されたことを特徴とするレーザ受信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明はレーザ受信器及びレーザ受信装置に関し、特にレーザ送信器からのレーザビームを受信するレーザ受信器及び複数のレーザ受信器で構成されるレーザ受信装置に関するものである。
【背景技術】  従来のレーザ受信器には、単一の受光素子を有するもの又は複数の受光素子を有するものがあり、いずれのレーザ受信器についても、受光素子の指向性を考慮して各システムの目的に合った指向性と受光感度が得られるように受光素子を配置していた。
図２９は一般的な受光素子の指向性を示したものである。図示の如く受光面Ｌに対し受光素子１０を配置した場合、受光面Ｌに対して垂直の方向（天頂方向）からの受光感度が最大であり、天頂から角度（仰角）が下がるに従って受光感度が低下する。図示の如く、天頂方向の受信感度を１００％とすると受光面Ｌに対して平行な方向付近における受光感度は３０％程度である。
このように、一般的な受光素子は受光面に対して天頂の方向の受光感度が最も高く、天頂から角度が下がるに従って受光感度が低下するものである。
図３０は、従来のレーザ受信器において、１つの受光素子を配置した例を示したものであり、同図（１）がレーザ受信器２０の平面図であり、同図（２）が側面図である。同図に示したレーザ受信器２０は、受光面積の広い受光素子２１を受光面Ｌ上に１つ配置している。このレーザ受信器２０の受光感度は、受光素子２１の指向性がそのまま影響するため、天頂方向に対して最も強く、天頂から角度が下がるに従って低下する。従って、受光面Ｌに対して平行な方向からのレーザビームについては受光することが出来なかった。
図３１は、図３０に示したレーザ受信器２０の回路構成例を示したものである。図３１に示す如く、レーザ受信器２０は受光素子２１とレベル検出回路３０と制御器３３とで構成されている。レベル検出回路３０は受光素子２１が受光した信号を増幅するアンプ３１と、アンプ３１で増幅された信号をそれぞれリファレンス（基準）電圧ＶＨ及びＶＬと比較するコンパレータ３２＿Ｈ及び３２＿Ｌを有するものである。
尚、リファレンス電圧ＶＨとＶＬの間にはＶＨ＞ＶＬの関係が成立し、従って、コンパレータ３２＿Ｈはより高いリファレンス電圧の信号を検知することになる。コンパレータ３２＿Ｈ及び３２＿Ｌの出力はそれぞれ信号３０１及び３０２として制御器３３に与えられる。
このようにしてレベル検出回路３０は、受光素子２１で受光した信号を整形すると共に、複数のコンパレータ３２＿Ｈ及び３２＿Ｌを用いることによりどの程度のレベルでレーザビームを受光したのかを示す情報を得ることが可能であった。
このように、受光素子を１つ有するレーザ受信器では、受信したレーザビームの受信レベルを検出することが出来るが、レーザビームの中心がレーザ受信器から外れた場所に当たっていても、どれだけ離れた位置にレーザビームの中心が当たっているかを検出することは出来なかった。また、どのような受光角度でレーザビームを受光したかを検出することも出来なかった。
一方、受光素子を複数有するレーザ受信器の例として、特公平７−２６８０８号では、受光面全体に多数の受光素子を配置してパルスレーザ光の受光位置を検出する方法を開示している。
この方法では、受光素子が配置されている領域内におけるレーザビームの受光位置を検出することは可能であるが、受光位置を検出しようとする領域全体に多数の受光素子を配置する必要があるため、広い領域におけるレーザビームの受光位置検出には大量の受光素子を必要としてしまう。
また、この方法では、どのような受光角度でレーザビームを受光したかを検出することは出来なかった。
通常、レーザビームを用いてデータ送受信を行う通信システムでは、データ送受信を開始する前にレーザ送信器とレーザ受信器の間で光軸調整を行う必要がある。
レーザ送信器からのレーザビームの中心がレーザ受信器の中心に垂直に当たることが理想的であるため、受光したレーザビームの中心とレーザ受信器の中心との距離や受光角度をレーザ受信器が検出できれば、その結果を用いて光軸調整をすることが可能となる。
また、レーザ受信器は、例えば模擬射撃訓練用のシステムにおいて、模擬弾としてのレーザビームが命中したか否かを判定する標的に使用することができる。
この場合、従来のレーザ受信器を使用して受光したレーザビームの中心点の受光面における受光位置を検出する場合、大きな物体を標的とした場合（人を標的とした場合）には、標的となる物体の表面を覆うように多数のレーザ受信器を配置する必要があり、また複数の受光素子を有するレーザ受信器の場合においても、標的となる物体の表面を覆うように大量の受光素子を配置する必要があるため、非現実的である。
従って本発明は、レーザ送信器からのレーザビームを受信するレーザ受信器及び複数のレーザ受信器で構成されるレーザ受信装置において、受光したレーザビームの中心点の受光面における受光位置と基準点との距離、及び受光したレーザビームの受光面に対する仰角を検出することを目的とする。
また、受光面の材質に応じた検出結果を得ることを目的とする。
また、受光面全体に多数の受光素子を配置することなく、受光したレーザビームの中心点の受光面における受光位置を検出することができるレーザ受信装置を提供することを目的とする。
さらに、このようなレーザ受信器及びレーザ受信装置を例えば模擬射撃訓練における標的に使用できるようにすることを目的としている。
【発明の開示】
〔１〕上記の目的を達成するため、本発明に係るレーザ受信器は、レーザ送信器からのレーザビームを受信するレーザ受信器において、該レーザビームを受光する角度が互いに異なるように受光面上に配置された複数の受光素子と、該レーザビームの受光レベルを各受光素子毎に検出するレベル検出手段と、を備えたことを特徴としている。
すなわち、本発明では、レーザ受信器の受光面にレーザビームを受光する角度が互いに異なるように複数の受光素子を配置する。そして、レベル検出手段が、受光したレーザビームの受光レベルを各受光素子毎に検出する。
受光素子には、レーザビームを受光する角度、すなわち受光感度の指向性があるため、複数の受光素子を互いに角度が異なるように配置することにより、レベル検出手段によって検出される各受光素子毎の受光レベルは互いに異なる値になる。
従って、上記の各受光素子毎の受光レベルを用いれば、受光したレーザビームの中心点の受光面における受光位置と基準点（例えば、レーザ受信器の中心点）との距離、及び受光したレーザビームの基準面（例えば、受光面）に対する仰角を検出することが可能になる。
〔２〕また、本発明に係るレーザ受信器は、該レベル検出手段によって検出された各受光素子毎の受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより該受光面における該レーザビームの中心点と基準点との距離を検出する距離検出手段をさらに備えてもよい。
すなわち、距離検出手段は、上記のレベル検出手段によって検出された各受光素子毎の受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより該受光面における該レーザビームの中心点と基準点との距離を検出する。
〔３〕上記の発明〔２〕における各閾値は、前記レーザ送信器の送信するビームパターンに応じた値に設定できればよい。
すなわち、予め、レーザビームの中心点と基準点との距離と各受光素子毎の受光レベルとの関係を測定又はシミュレーションし、その結果に基づき、前記レーザ送信器が送信するビームパターンに応じた値に各閾値を設定する。
これにより、受光したレーザビームの中心点の受光面における受光位置と基準点との距離を検出することが可能となる。
〔４〕また、本発明に係るレーザ受信器は、該レベル検出手段によって検出された各受光素子毎の受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより、基準面に対する仰角を検出する仰角検出手段をさらに備えてもよい。
すなわち、仰角検出手段は、上記のレベル検出手段によって検出された各受光素子毎の受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより基準面に対する仰角を検出する。
〔５〕上記の発明〔４〕における各閾値は、前記レーザ送信器が送信するビームパターンに応じた値に設定できればよい。
すなわち、予め、レーザビームの仰角と各受光素子毎の受光レベルとの関係を測定又はシミュレーションし、その結果に基づき、前記レーザ送信器が送信するビームパターンに応じた値に各閾値を設定する。
これにより、受光したレーザビームの基準面に対する仰角を検出することが可能となる。
〔６〕上記の発明〔２〕における該距離検出手段は、該比較結果の組合せを、該受光面の材質に応じて変更できればよい。
すなわち、レーザビームの反射特性は受光面の材質に依存するため、予め、測定により受光面の材質毎に適切な比較結果の組合せを求めておき、距離検出手段が受光面の材質に応じて比較結果の組合せを変更する。
これにより、受光面の材質に応じたレーザビームの中心点と基準点との距離の検出結果を得ることが可能となる。従って、材質による判定誤差を軽減することができる。
〔７〕上記の発明〔４〕における該仰角検出手段は、該比較結果の組合せを、該受光面の材質に応じて変更できればよい。
すなわち、レーザビームの反射特性は受光面の材質に依存するため、予め、測定により受光面の材質毎に適切な比較結果の組合せを求めておき、仰角検出手段が受光面の材質に応じて比較結果の組合せを変更する。
これにより、受光面の材質応じた仰角の検出結果を得ることが可能となる。従って、材質による判定誤差を軽減することができる。
〔８〕また、本発明に係るレーザ受信装置は、上記の発明〔１〕のレーザ受信器を共通の受光面に複数設置したレーザ受信装置であって、各レーザ受信器のレベル検出手段によって検出された各受光素子毎の受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより該受光面における該レーザビームの中心点と各レーザ受信器に対する基準点との距離をそれぞれ検出する距離検出手段と、各基準点の座標と前記各距離に基づいて、前記レーザビームの受光位置を検出する受光位置検出手段を備えたことを特徴としている。
すなわち、各基準点の座標と前記各距離に基づいて、受光位置検出手段がレーザビームの受光位置を検出する。
従って、実際にレーザビームの中心点の受光位置に受光素子が存在する必要が無いため、従来のように受光面全体に多数の受光素子を配置することなく、受光したレーザビームの中心点の受光面における受光位置を領域として検出することが可能となる。
〔９〕また、上記の発明〔２〕において、該距離検出手段によって検出された距離を所定の閾値と比較して、弾を模擬した該レーザビームが所定の領域内に命中したか否かを判定する判定手段をさらに備えてもよい。
このようなレーザ受信器は、例えば模擬射撃訓練において模擬弾の命中／非命中を判断することが可能な標的として又は車や人などの標的に取り付けて使用することができる。
〔１０〕また、上記の発明〔８〕において、該受光位置検出手段によって検出された該レーザビーム受光位置に基づき、弾を模擬した該レーザビームが該受光面上のどの領域内に命中したかを判定する領域判定手段をさらに備えてもよい。
このようなレーザ受信装置は、例えば模擬射撃訓練において模擬弾の命中位置を領域として判定することが可能な標的として又は標的に取り付けて使用することができる。
〔１１〕また、本発明に係るレーザ受信装置は、上記の発明〔１〕のレーザ受信器を複数設置したレーザ受信装置であって、各レーザ受信器のレベル検出手段によって検出された各受光素子毎の受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより、該レーザビームの該受光面に対する仰角を検出する仰角検出手段と、該仰角検出手段によって検出された該レーザビームの該受光面に対する仰角に基づき、弾を模擬した該レーザビームが送信された方向を判定する判定手段と、をさらに備えたことを特徴としてもよい。
このようなレーザ受信装置は、例えば模擬射撃訓練において模擬弾の命中方向を判定することが可能な標的として又は車や人などの標的に取り付けて使用することができる。
〔１２〕また、本発明に係るレーザ受信装置は、上記の発明〔４〕のレーザ受信器を複数設置したレーザ受信装置であって、各レーザ受信器の仰角検出手段によって検出された該基準面に対する仰角に基づき、弾を模擬した該レーザビームが送信された方向を判定する判定手段をさらに備えたことを特徴としてもよい。
このようなレーザ受信装置は、例えば模擬射撃訓練において模擬弾の命中方向を判定することが可能な標的として又は車や人などの標的に取り付けて使用することができる。
〔１３〕上記の発明〔１〕において、該複数の受光素子の内、少なくとも１つの受光素子は該受光面に対して垂直な方向から送信された該レーザビームに対する受光感度が最大となるように配置され、他の受光素子は該受光面に対して水平方向から送信された該レーザビームに対する受光感度が最大となるように配置されたことを特徴としてもよい。
すなわち、少なくとも１つの受光素子（第１受光素子）は該受光面に対して垂直な方向から送信された該レーザビームに対する受光感度が最大となるように配置し、他の受光素子（第２受光素子）は該受光面に対して水平方向から送信された該レーザビームに対する受光感度が最大となるように配置することにより、第１及び第２受光素子のいずれか一方の受光感度が最小になるような仰角からレーザビームを受信したとき、他方の受光素子の受光感度は最大になる。
従って、第１及び第２受光素子は互いの受光レベルをいわば補完し合うことになる。また、この場合、特に受光面に対して垂直方向から送信されたレーザビームについては、第１及び第２受光素子間の受光レベルの差が顕著であるため、上記のレーザビームの中心点と基準点との距離及び基準面に対する仰角を比較的高い精度で検出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明に係るレーザ受信器の実施例（１）における受光素子の配置例を示したブロック図である。
図２は、本発明に係るレーザ受信器の実施例（１）の構成例を示したブロック図である。
図３は、本発明に係るレーザ受信器の実施例（１）の別の構成例を示したブロック図の変形例である。
図４は、本発明に係るレーザ受信器の実施例（１）におけるレーザビームの受光形態を説明するための図である。
図５は、図４に示した仰角９０度の場合の距離Ｘと受光レベルの関係を示したグラフ図である。
図６は、図４に示した仰角６７．５度の場合の距離Ｘと受光レベルの関係を示したグラフ図である。
図７は、図４に示した仰角４５度の場合の距離Ｘと受光レベルの関係を示したグラフ図である。
図８は、図４に示した仰角２２．５度の場合の距離Ｘと受光レベルの関係を示したグラフ図である。
図９は、図４に示した仰角０度の場合の距離Ｘと受光レベルの関係を示したグラフ図である。
図１０は、実施例（１）におけるレーザ受信器とレーザビームとの中心点間距離及び受光仰角の判定結果（仰角９０度）を示した図である。
図１１は、実施例（１）におけるレーザ受信器とレーザビームとの中心点間距離及び受光仰角の判定結果（仰角６７．５度）を示した図である。
図１２は、実施例（１）におけるレーザ受信器とレーザビームとの中心点間距離及び受光仰角の判定結果（仰角４５度）を示した図である。
図１３は、実施例（１）におけるレーザ受信器とレーザビームとの中心点間距離及び受光仰角の判定結果（仰角２２．５度）を示した図である。
図１４は、実施例（１）におけるレーザ受信器とレーザビームとの中心点間距離及び受光仰角の判定結果（仰角０度）を示した図である。
図１５は、本発明に係るレーザ受信器に用いられる制御器の中心点間距離検出動作例を示したフローチャート図である。
図１６は、本発明に係るレーザ受信器に用いられる制御器の受光仰角判定動作例のフローチャート図である。
図１７は、本発明に係るレーザ受信装置の実施例（２）を示した機能ブロック図である。
図１８は、本発明に係るレーザ受信装置を用いて判定される受光位置の判定例を説明するための図である。
図１９は、本発明に係るレーザ受信装置の制御器の受光位置判定処理例（１）を示したフローチャート図である。
図２０は、本発明に係るレーザ受信装置の制御器の受光位置判定処理例（２）を示したフローチャート図である。
図２１は、図２０の場合の受光位置の判定例を説明するための図である。
図２２は、本発明のレーザ受信装置の実施例（３）及び（４）を説明するための図である。
図２３は、本発明に係るレーザ受信装置の実施例（３）及び（４）示した機能ブロック図である。
図２４は、本発明に係るレーザ受信装置の実施例（３）における判定部による受光範囲の判定処理の全体的な流れを示したフローチャート図である。
図２５は、本発明に係るレーザ受信装置の実施例（３）における判定部による２つのデータを用いた受光範囲の判定処理例を示したフローチャート図である。
図２６は、本発明に係るレーザ受信装置の実施例（３）における判定部による３つのデータを用いた受光範囲の判定処理例（１）を示したフローチャート図である。
図２７は、図２６に示した判定処理例（１）の続きを示したフローチャート図である。
図２８は、本発明に係るレーザ受信装置の実施例（３）における判定部による３つのデータを用いた受光範囲の判定処理例（２）を示したフローチャート図である。
図２９は一般的な受光素子の指向性を説明するための図である。
図３０は、従来のレーザ受信器における受光素子の配置例を示した図である。
図３１は、従来のレーザ受信器の機能ブロック図である。
【符号の説明】
２０，４０〜４３，４０＿１〜４０＿６  レーザ受信器
１０，２１，４０１〜４０９，  受光素子
３０，５０，５０＿１〜５０＿６，６０  レベル検出回路
３１，５１０，５２０，６１，６２  アンプ
Ｃ１〜Ｃ４，Ｃ１１〜Ｃ１９，３２＿Ｈ，３２＿Ｌ  コンパレータ
３３，５３，５３＿１〜５３＿６，６３  制御器
１１，２１  Ａ／Ｄ  コンバータ
６１２，６２２  バッファ
Ｄ６１０，Ｄ６２０  レベルデータ
５０１〜５０４，５１１〜５１９，６１０，６２０  信号
１０１〜１０５  レーザ送信器
７０  受光位置判定部
８０  判定部
図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【発明を実施するための最良の形態】実施例（１）：レーザ受信器の実施例
図１は本発明に係るレーザ受信器の実施例における受光素子の配置例を示したものであり、同図（１）及び（２）はそれぞれレーザ受信器４０の平面図及び側面図である。
図示の如く受光素子４０１は受光感度が受光面に対して垂直（天頂）の方向に最大となるようにレーザ受信器４０の中央に配置されている。また、受光素子４０２〜４０９は、受光感度が受光面に対して平行の方向に最大となるように配置され、受光素子４０１の中心から半径約２ｃｍの円周上に４５度ずつずらして８方位に向けられている。このとき、受光素子４０１と各受光素子４０２〜４０９との間隔はそれぞれ約２ｃｍになる。
図２はレーザ受信器４０の一構成例を示したものであり、図１に示した受光素子４０１〜４０９とレベル検出回路５０と制御器５３とで構成されている。
この内、レベル検出回路５０は受光素子４０１からの電気出力信号を１倍に増幅するバッファアンプ（以下、単にアンプと称する。）５１０と、受光素子４０２〜４０９からの電気出力信号を１倍に増幅するアンプ５２０と、アンプ５１０の出力信号をそれぞれリファレンス電圧ＶＲ１，ＶＲ２，ＶＲ３及びＶＲ４と比較し、その大小判定を行うコンパレータＣ１，Ｃ２，Ｃ３，及びＣ４と、アンプ５２０の出力信号をそれぞれリファレンス電圧ＶＲ１１〜ＶＲ１９と比較し、その大小判定を行うコンパレータＣ１１〜Ｃ１９とで構成されている。
なお、本実施例においては、アンプ５１０及び５２０は、増幅度が１倍のものを使用しているが、使用するレーザビームのレベル（送信側の出力レベル）に応じて適切な増幅度のものを使用すればよい。
そして制御器５３は、これらのコンパレータＣ１〜Ｃ４及びＣ１１〜Ｃ１９の各出力信号５０１〜５０４及び５１１〜５１９を入力して後述する各検出動作を行うものである。
なお、リファレンス電圧ＶＲ１〜ＶＲ４は、ＶＲ１＞ＶＲ２＞ＶＲ３＞ＶＲ４の関係に予め設定されており、リファレンス電圧ＶＲ１１〜ＶＲ１９は、ＶＲ１１＞ＶＲ１２＞ＶＲ１３＞ＶＲ１４＞ＶＲ１５＞ＶＲ１６＞ＶＲ１７＞ＶＲ１８＞ＶＲ１９の関係に予め設定されているものする。
なお、上記の受光素子４０１〜４０９の配置方向は、受光するレーザビームの特性に応じて変更すればよく、また、受光素子４０１と各受光素子４０２〜４０９との間隔（本実施例では約２ｃｍ）も、受光するレーザビームのビームパターンによって変更すればよい。さらに、使用するコンパレータの数やリファレンス電圧は希望する検出精度に合わせて変更すればよい。
図３は、レーザ受信器４０の別の構成例を示したものであり、図１に示した受光素子４０１〜４０９とレベル検出回路６０と制御器６３とで構成されている。
このうち、レベル検出回路６０は、上記レベル検出回路５０と同様に、受光素子４０１からの電気出力信号を１倍に増幅するアンプ６１と、受光素子４０２〜４０９からの電気出力信号を１倍に増幅するアンプ６２と、アンプ６１のピーク時の電圧をＡ／Ｄ変換してレベルデータＤ６１０として出力するＡ／Ｄコンバータ６１１と、アンプ６１の出力信号を整形し、そのデータ内容を信号６１０としてレベルデータＤ６１０にタイミングを合わせて出力するバッファ６１２と、アンプ６２のピーク時の電圧をＡ／Ｄ変換してレベルデータＤ６２０として出力するＡ／Ｄコンバータ６２１と、アンプ６２の出力信号を整形し、そのデータ内容を信号６２０としてレベルデータＤ６２０にタイミングを合わせて出力するバッファ６２２とで構成されている。
制御器６３は、Ａ／Ｄコンバータ６１１及び６２１からそれぞれ出力されるレベルデータＤ６１０及びＤ６２０と、各バッファ６１２及び６２２から出力される信号６１０，６２０とを入力し、後述する各検出動作を行うものである。
なお、信号６１０及び６２０は、受信したレーザビームに含まれるデータの内容が含まれた信号である。
リファレンス電圧及び判定基準の設定
特に記載が無い限り、以下の説明において使用する各レーザ受信器は図２に示した構成のものを用いるものとする。このようなレーザ受信器４０を用いて各種の検出を行うためには、先ず適切なリファレンス電圧及び判定基準を設定する必要がある。このために予め以下に説明するような測定を行う。
図４はこの測定時におけるレーザビームの受光形態を示したものである。すなわち、レーザ受信器４０に対して、先ずは天頂方向（仰角９０度）からレーザ送信器１０１のレーザビームを当てる。この時、レーザ送信器１０１から出力されたレーザビームがレーザ受信器４０の中心に当たる位置から測定を開始し、レーザ送信器１０１をＸ方向に平行移動させながら所定の間隔（例えば１ｃｍ）毎に測定を行う。
この時の距離Ｘとレーザ受信器４０の受光レベルの関係を示したグラフが図５に示されている。すなわち、図５においてはアンプ５１０の出力レベル及びアンプ５２０の出力レベルが距離１ｃｍ毎にプロットされている。尚、図５には受光面が鉄板の場合と布の場合におけるアンプ５１０及び５２０の出力レベルがそれぞれマーク◆，■，▲，×で示されている。
なお、レーザビームの反射特性が受光面の素材によって影響を受けることから、受光面に異なる素材を使用して測定している。図５及び図９に示す如く、仰角９０度及び０度ではこの受光面の素材の違いによる顕著な測定結果の違いは見られないが、図６〜図８に示す如く、仰角６７．５度、４５度、２２．５度において、特にアンプ５２０の出力レベルについて受光面の素材による測定結果の違いが見られる。
次に図４のレーザ送信器１０２のように仰角６７．５度からレーザ受信器４０にレーザビームを当てる場合についても測定を行う。先ほどのレーザ送信器１０１の場合と同様、レーザビームがレーザ受信器４０の中心に当たる位置から測定を開始し、レーザ送信器１０２をＸ方向に平行移動させながら所定の間隔（例えば１ｃｍ）毎に測定を行う。この測定結果を示すグラフは図６のようになる。
さらに仰角４５度、仰角２２．５度、仰角０度についてもそれぞれレーザ送信器１０３、１０４及び１０５を用いてそれぞれレーザビームがレーザ受信器４０の中心に当たる位置から測定を開始し、レーザ送信器１０３〜１０５をＸ方向に平行移動させながら所定の間隔（例えば１ｃｍ）毎に測定を行う。これにより、それぞれ図７、図８、図９のような測定結果が得られる。
上記の図５〜図９の測定結果に基づき、図２に示したレベル検出回路５０の各リファレンス電圧ＶＲ１〜ＶＲ４及びＶＲ１１〜ＶＲ１９をそれぞれ、７８００ｍＶ，６２００ｍＶ，４６００ｍＶ，３０００ｍＶ，３２００ｍＶ，２４００ｍＶ，２０００ｍＶ，１６００ｍＶ，１２００ｍＶ，８００ｍＶ，６００ｍＶ，４００ｍＶ，及び２００ｍＶに設定する。
これは受光面が布である場合を想定してリファレンス電圧を設定したものである。
また、図１０〜図１４は、上記のようにリファレンス電圧ＶＲ１〜ＶＲ４及びＶＲ１１〜ＶＲ１９を設定した場合において、仰角９０度、６７．５度、４５度、２２．５度、０度のレーザビームを受光した場合の信号５０１〜５０４及び５１１〜５１９の有無を距離Ｘに対して示したものである。
この内、信号５０１〜５０４の有無は、アンプ５１０の出力レベルがそれぞれリファレンス電圧ＶＲ１〜ＶＲ４を超えているか否かによって判定される。従って、例えば仰角９０度の場合は、図５において例えばマーク▲で示したアンプ５１０の出力レベル（受光面が布の場合）に注目すると、例えば信号５０１が有る（Ｈレベル）のは、距離Ｘが０ｃｍから約１．２ｃｍの範囲であることが分かる。同様に、同図においてマーク×で示したアンプ５２０の出力レベルに注目すると、例えば信号５１４が有る（Ｈレベル）のは、距離Ｘが約２．７ｃｍから約３．３ｃｍの範囲であることが分かる。
このようにして、図５から求めた仰角９０度の場合の信号５０１〜５０４及び５１１〜５１９の有無を距離Ｘに対して示したものが図１０であり、同様に、図６〜図９からそれぞれ求めた仰角６７．５度、４５度、２２．５度、及び０度の場合の信号５０１〜５０４及び５１１〜５１９の有無を距離Ｘに対して示したものが図１１〜図１４である。
以下、図１０〜図１４から受光面におけるレーザビームの中心点と基準点との距離及び基準面に対する受光仰角の判定基準をそれぞれ作成し、各判定基準に基づき距離及び受光仰角を検出する処理について説明する。
以下の説明においては、基準点の例として図１（１）に示したレーザ受信器４０の中心点、すなわち、受光素子４０１の中心点を使用するものとし、レーザビームの中心点と基準点との距離を中心点間距離と称するものとする。
また、基準面の例として、同図に示した受光面Ｌを使用するものとする。いずれも、これに限定されない。
中心点間距離の検出例：図１５
図１０〜図１４に示した距離Ｘに対する各信号５０１〜５０４及び５１１〜５１９の有無を分析し、ある中心点間距離に対して特徴的な信号５０１〜５０４及び５１１〜５１９の組み合わせとその中心点間距離とを対応付けるような判定基準を作成すると、例えば以下のようになる。
（１）信号５０１有り且つ信号５１９無しの時、中心点間距離が０．０ｃｍ〜０．５ｃｍであると判定する。
（２）信号５０２有り且つ信号５１８無し且つ信号５１９有りの時、中心点間距離が０．５ｃｍ〜１．０ｃｍであると判定する。
（３）信号５０３有り且つ信号５１７無し且つ信号５１８有りの時、中心点間距離が１．０ｃｍ〜１．５ｃｍであると判定する。
（４）信号５０４有り且つ信号５１６無し且つ信号５１７有りの時、中心点間距離が１．５ｃｍ〜１．８ｃｍであると判定する。
（５）信号５０４有り且つ信号５１５無し且つ信号５１６有りの時、中心点間距離が１．８ｃｍ〜２．０ｃｍであると判定する。
（６）信号５０４無し且つ信号５１６有りの時、中心点間距離が２．０ｃｍ〜４．０ｃｍであると判定する。
（７）信号５０４無し且つ信号５１６無し且つ信号５１７有りの時、中心点間距離が４．０ｃｍ〜５．０ｃｍであると判定する。
（８）信号５０４無し且つ信号５１７無し且つ信号５１８有りの時、中心点間距離が５．０ｃｍ〜５．５ｃｍであると判定する。
（９）信号５０４無し且つ信号５１８無し且つ信号５１９有りの時、中心点間距離が５．５ｃｍ〜６．０ｃｍであると判定する。
（１０）信号５０４有り且つ信号５１６有りの時、中心点間距離が０．０ｃｍ〜２．０ｃｍであると判定する。
（１１）上記（１）〜（１０）以外の場合、中心点間距離は判定不可とする。
上記の中心点間距離の判定基準（１）〜（１１）は、図１０〜図１４に基づいて作成したものの一例であるが、判定基準は上記（１）〜（１１）に限定されるものではなく、例えば、中心点間距離２．０ｃｍ〜４．０ｃｍについてもより詳細な判定結果が得られるような判定基準を作成することも可能である。
また、リファレンス電圧ＶＲ１〜ＶＲ４及びＶＲ１１〜ＶＲ１９を変更した場合には、距離Ｘに対する各信号５０１〜５０４及び５１１〜５１９の有無が図１０〜図１４とは異なるため、別の判定基準を作成する必要がある。
以下、上記の判定基準（１）〜（１１）を用いて制御器５３における中心点間距離を検出する処理フローを図１５を参照して説明する。
まず、制御器５３は信号５０４または信号５１９を受信したか否かを判定する（ステップＳ１０）。
上記のステップＳ１０において信号５０４または信号５１９を受信していなければ、いずれの信号も受信できない状態、すなわち、レーザビームを受光していない状態であると判断できるので、そのまま信号５０４または信号５１９を受信するまでステップＳ１０を繰り返す。
ステップＳ１０において信号５０４または信号５１９を受信している場合はステップＳ２０において上記の判定基準（１）〜（１１）を用いて判定することによりレーザ受信器の中心点とレーザビームの中心点との中心点間距離を検出する。
ステップＳ２０における中心点間距離の各判定結果は、図１０〜図１４の各図の下部に示された判定結果に対応している。
仰角０度の場合は、図１４の下部に示す如く中心点間距離は判定不可能であるが、図１０〜図１３においては０．０ｃｍ〜６．０ｃｍの範囲で中心点間距離の判定結果が得られることが示されている。特に、仰角９０度の場合を示す図１０においては、２ｃｍ以下の中心点間距離についても、０．０ｃｍ〜０．５ｃｍ，０．５ｃｍ〜１．０ｃｍ，１．０ｃｍ〜１．５ｃｍ，１．５ｃｍ〜１．８ｃｍ，１．８ｃｍ〜２．０ｃｍというように、より細分化された判定結果が得られることが分かる。
これらの判定基準は受光するレーザビームのビームパターンにより異なる。例えば、レーザビームの中心から外に向かってレベルの変動（減衰）が緩やかなビームパターンであればそのパターンに合わせて判定基準を作成することで、より広い範囲で中心点間距離を判定することが可能となる。
受光仰角の検出：図１６
上記の中心点間距離の判定基準を作成する場合と同様に、図１０〜図１４に示した距離Ｘに対する各信号５０１〜５０４及び５１１〜５１９の有無を分析し、受光仰角９０度、６７．５度、４５度、２２．５度、０度のそれぞれについて特徴的な信号５０１〜５０４及び５１１〜５１９の組み合わせと各受光仰角とを対応付けるような判定基準を作成すると、例えば以下のようになる。
（ａ）信号５０４有り且つ信号５１５無しの時、受光仰角が９０度であると判定する。
（ｂ）信号５０４有り且つ信号５１２無し且つ信号５１３有りの時、受光仰角が６７．５度であると判定する。
（ｃ）信号５０４有り且つ信号５１１無し且つ信号５１２有りの時、受光仰角が４５度であると判定する。
（ｄ）信号５０４無し且つ信号５１１有りの時、受光仰角が０度〜２２．５度であると判定する。
（ｅ）上記以外は判定不可とする。
以下、上記の判定基準（ａ）〜（ｅ）を用いて制御器５３における受光仰角を検出する処理フローを図１６を参照して説明する。
まず制御器５３は、信号５０４または信号５１９を受信したか否かを判定する（ステップＳ１１０）。
図１５におけるステップＳ１０の場合と同様に、上記のステップＳ１１０において信号５０４または信号５１９を受信していなければ、いずれの信号も受信できない状態、すなわち、レーザビームを受光していない状態であると判断できるので、そのまま信号５０４または信号５１９を受信するまでステップＳ１１０を繰り返す。
ステップＳ１１０において信号５０４または信号５１９を受信している場合はステップＳ１２０において上記の受光仰角の判定基準（ａ）〜（ｅ）を用いて受光仰角を検出する。
ステップＳ１２０における受光仰角の判定結果が、図１０〜図１４の各図の下部に示されている。
なお、上記の判定基準（ａ）〜（ｃ）においては受光仰角をそれぞれ９０度、６７．５度、及び４５度といった特定の値で示しているが、これらの判定結果は厳密な値ではなく、それぞれの仰角が９０度程度、６７．５度程度、及び４５度程であることを意味している。
また、図１０〜図１３から明らかなように、中心点間距離が０ｃｍに近ければ比較的正確な受光仰角の判定結果が得られる。
なお、上記の中心点間距離及び受光仰角の検出の説明では、受光面が布である場合について図５から図９に基づき判定基準を作成したが、例えば図５から図９に示した受光面が鉄板の場合のデータに基づき受光面が鉄板の場合の判定基準を設定することも可能である。
また、受光面の材質情報として例えば、布、鉄、プラスチック等複数の材質を登録しておきそれぞれの材質で得られた測定値に基づく判断基準を用いて上記の検出を行えば、受光面の材質に応じて検出精度を向上させることが可能である。
実施例（２）：レーザ受信装置の実施例
上記の実施例（１）で説明したレーザ受信器を複数有するレーザ受信装置の実施例について以下に説明する。
図１７は、図１及び図２に示したレーザ受信器４０と同様な構成のレーザ受信器４１〜４３と受光位置判定部７０により構成されたレーザ受信装置を示している。尚、レーザ受信器４１〜４３は、レーザ受信器４０のレベル検出回路５０及び制御器５３に相当するレベル検出回路５０＿１〜５０＿３及び制御器５３＿１〜５３＿３をそれぞれ有しており、制御器５３＿１〜５３＿３からの出力データ１９１〜１９３が受光位置判定部７０に入力される。
受光位置判定処理例（１）：図１８及び図１９
受光位置判定部７０によるレーザビームの受光位置判定の一処理例として、データ１９１〜１９３に基づき、例えば図１８に網掛けで示すような領域Ｐをレーザビームの受光位置として判定する場合について以下に説明する。
図１８はレーザ受信器４１〜４３におけるそれぞれの中心点間距離の判定結果が５．５ｃｍから６ｃｍであると分かった場合の共通領域を求めたものである。
受光位置判定部７０のこのような受光位置判定処理フローを示したものが図１９のフローチャートである。
先ず受光位置判定部はデータ１９１〜１９３を受信したか否かをそれぞれステップＳ２１０、Ｓ２２０、及びＳ２３０で判定する。データ１９１〜１９３の全てが受信された場合、各レーザ受信器４１〜４３による中心点間距離の判定結果を座標範囲に置換する（ステップＳ２４０）。次に、ステップ２４０で求めた座標範囲の共通領域Ｐを算出する。さらにステップＳ２４１で算出された共通領域Ｐをレーザビーム中心位置として検出する。
受光位置判定処理例（２）：図２０及び図２１
受光位置判定の別の処理例として、各レーザ受信器が求めた中心点間距離の距離差により双曲線を用いて求める方法もある。この場合の受光位置判定部７０の処理フローを示したものが図２０である。
図１９の場合と同様に、受光位置判定部７０はデータ１９１〜１９３のそれぞれを受信したか否かをステップＳ２１０〜Ｓ２３０において判定する。
次に、各レーザ受信器４１〜４３による中心点間距離の判定結果を中間値に置換する（ステップＳ２５０）。
ステップＳ２５１では、ステップＳ２５０で求めた中間値より、レーザ受信器４１からの中心点間距離と、レーザ受信器４２とレーザ中心点間距離の距離差ｈを算出する。
ステップＳ２５２では、ステップＳ２５０で求めた中間値より、レーザ受信器４２からの中心点間距離と、レーザ受信器４３とレーザ中心点間距離の距離差ｉを算出する。
ステップＳ２５３では、ステップＳ２５０で求めた中間値より、レーザ受信器４３からの中心点間距離と、レーザ受信器４１とレーザ中心点間距離の距離差ｊを算出する。
ステップＳ２５４では、距離差ｈとレーザ受信器４１の中心点座標（Ｘ１，Ｙ１）とレーザ受信器４２の中心点座標（Ｘ２，Ｙ２）より双曲線２２１を算出する。
ステップＳ２５５では、距離差ｉとレーザ受信器４２の中心点座標（Ｘ２，Ｙ２）とレーザ受信器４３の中心点座標（Ｘ３，Ｙ３）より双曲線２２２を算出する。
ステップＳ２５６では、距離差ｊとレーザ受信器４３の中心点座標（Ｘ３，Ｙ３）とレーザ受信器４１の中心点座標（Ｘ１，Ｙ１）より双曲線２２３を算出する。
ステップＳ２５７では、双曲線２２１、双曲線２２２、及び双曲線２２３の交点を算出し、その交点をレーザビーム中心位置とする。
図２０の処理フローに従い、レーザビームの受光位置を判定する場合の例を図２１を参照して以下に説明する。
図２１では、図１８の場合と同様に、レーザ受信器４１〜４３の全てが中心点間距離を５．５ｃｍ〜６．０ｃｍと判定すると仮定する。この判定結果はデータ１９１、データ１９２、データ１９３として受光位置判定部７０へ送信される。
ステップＳ２５０において、各レーザ受信器４１〜４３によって判定された中心点間距離の判定結果をそれぞれ中間値に置き換えるので、中間値は全て５．５ｃｍ〜６．０ｃｍの中間の５．７５ｃｍになる。
従って、ステップＳ２５１〜Ｓ２５３でそれぞれ算出される距離差ｉ，ｊ，ｋは全て０ｃｍとなり、ステップＳ２５４〜Ｓ２５６で算出される双曲線２２１〜２２３はそれぞれ図２１に示すような直線となる。
ステップＳ２５７にて双曲線２２１、双曲線２２２、双曲線２２３の交点を算出し、その交点をレーザビーム受光位置とするので、図２１に示す点Ｑがレーザビームの受光位置として求められる。
実際の処理では、双曲線２本の交点と、もう１本の双曲線が交わらない場合もあるが、この場合には、３つの交点の中点をレーザビーム受光位置とする。
このように、本発明のレーザ受信器を受光面上に３つ以上配置することで、受光面上のどの位置にレーザビームが送信されたかを判定することが可能となる。
実施例（３）：標的に使用するレーザ受信装置の実施例
本発明のレーザ受信装置を標的として又は人や車両等に取り付けて使用し、銃器を模擬したレーザ送信器、又は銃器に取り付けたレーザ送信器より送信されたレーザビームを受光した際に、レーザ受信装置を構成する各レーザ受信器にて判定した、中心点間距離の判定結果を用いて、弾を模擬したレーザビームが標的に命中したか否かを判定する例を以下に説明する。
この実施例では、レーザビームが標的に命中した場合は、標的のどの範囲（領域）命中したかも判定するものである。
図２２は、本発明のレーザ受信器６個で構成されるレーザ受信装置を標的として使用する場合を示したものである。
同図（１）に示す如く、６個のレーザ受信器４０＿１〜４０＿６は、１０ｃｍ間隔で標的に配置されている。この標的は、縦４０ｃｍ横３０ｃｍの長方形の標的であり、６つの範囲Ａ〜Ｆに区切られているものとする。
上記の標的に弾を模擬したレーザビームを照射し、その中心がどの範囲に命中したかを判定する方法について以下に説明する。
標的として使用するレーザ受信装置は、図２３に示す如く、６つのレーザ受信器４０＿１〜４０＿６と、判定部８０とで構成されている。
各レーザ受信器４０＿１〜４０＿６の制御器５３＿１〜５３＿６は、上記のレーザ受信器４０における制御器５３と同様に、信号５０１〜５０４及び、信号５１１〜５１９を参照して中心点間距離を判定し、判定結果を、それぞれデータ２５１〜データ２５６として判定部８０へ送信する。
なお、各レーザ受信器４０＿１〜４０＿６内の制御器５３＿１〜５３＿６の機能を判定部８０内に設け、制御器５３＿１〜５３＿６をレーザ受信器４０＿１〜４０＿６から省くことも可能である。
また、判定部８０はレーザ受信器４０＿１〜４０＿６の中心点座標を予め記録しておくものとする。本実施例では、図２２（１）に示した原点（０，０）を基準としているので、レーザ受信器４０＿１〜４０＿６の中心点座標は、それぞれ、（１０，３０），（１０，２０），（１０，１０），（２０，３０），（２０，２０），及び（２０，１０）である。
さらに、判定部８０は図２４に示す範囲Ａ〜範囲Ｆを座標範囲として予め以下のように記録しておくものとする。
範囲Ａの座標範囲は、０＜Ｘ＜１５且つ２５＜Ｙ＜４０とする。
範囲Ｂの座標範囲は、０＜Ｘ＜１５且つ１５≦Ｙ≦２５とする。
範囲Ｃの座標範囲は、０＜Ｘ＜１５且つ０＜Ｙ＜１５とする。
範囲Ｄの座標範囲は、１５≦Ｘ＜３０且つ２５＜Ｙ＜４０とする。
範囲Ｅの座標範囲は、１５≦Ｘ＜３０且つ１５≦Ｙ≦２５とする。
範囲Ｆの座標範囲は、１５≦Ｘ＜３０且つ０＜Ｙ＜１５とする。
以下、判定部８０による受光範囲の判定処理を図２４〜図２８を参照して説明する。
受光範囲の判定（全体的な流れ）：図２４
まず、図２４は、受光範囲判定の全体的な処理フローを示したものである。
処理が開始されると、ステップＳ３１０において、データ２５１からデータ２５６のいずれを受信したかを判定し、受信した際はステップＳ３２０に処理を進める。
ステップＳ３２０では、データ２５１〜２５６の中いずれか３つ以上のデータを受信したか否かを判定する。３つ以上のデータを受信した際は３つのデータを用いて受光範囲を判定するステップＳ３２１に処理を進め、受信していなければステップＳ３３０に処理を進める。
ステップ３３０では、データ２５１〜２５６の中いずれか２つ以上のデータを受信したか否かを判定する。２つ以上受信した際は２つのデータを用いて受光範囲を判定するステップＳ３３１に処理を進め、受信していなければステップＳ３４０に処理を進める。
ステップＳ３４０では、受信したデータに含まれる中心点間距離の判定結果がＲ未満か否かを判定し、Ｒ未満であればステップＳ３５０に処理を進め、Ｒ以上であればステップＳ３７０に処理を進める。
なお、Ｒの値は標的の大きさ（レーザ受信器を取り付けた受光面の広さ）に応じて予め設定するものであり、本実施例では１０ｃｍ程度に設定してあるものとする。
従って、ステップＳ３７０に処理が進んだ場合は、非命中であると判定される。
ステップＳ３５０は、受信データが１つである場合の受光範囲を判定する処理であり、データ２５１〜２５６の中いずれのデータを受信したかにより、レーザビーム中心位置が図２２（１）に示す範囲Ａ〜範囲Ｆの何処にあてはまるかを下記のように算出する。
データ２５１のみを受信した場合は範囲Ａとする。
データ２５２のみを受信した場合は範囲Ｂとする。
データ２５３のみを受信した場合は範囲Ｃとする。
データ２５４のみを受信した場合は範囲Ｄとする。
データ２５５のみを受信した場合は範囲Ｅとする。
データ２５６のみを受信した場合は範囲Ｆとする。
２つのデータを用いた受光範囲の判定処理例：図２５
上記のステップＳ３３０からステップＳ３３２に処理を進めた場合における、２つのデータを用いた受光範囲の判定処理について、図２５を参照して以下に説明する。
まず、ステップＳ６１０において、受信した第１のデータに含まれる中心点間距離の判定結果がＲ未満か否かを判定する。Ｒ未満であればステップＳ６２０に処理を進め、Ｒ以上であればステップＳ６５０に処理を進める。
ステップＳ６２０では、受信した第２のデータに含まれる中心点間距離の判定結果がＲ未満か否かを判定する。Ｒ未満であればステップＳ６３０に処理を進め、Ｒ以上であればステップＳ６５０に処理を進める。
上記のステップＳ６１０又はＳ６２０からステップＳ６５０に処理を進めた場合には、図２４のステップＳ３７０に戻り、非命中であると判定する。
ステップＳ６３０では、第１及び第２のデータがデータ２５１〜２５６の中のいずれの２つであるかにより、レーザビームの中心位置が図２２に示す範囲Ａから範囲Ｆの何処にあてはまるかを以下のように算出する。
データ２５１とデータ２５２を受信したとき、範囲Ａ又はＢとする。
データ２５１とデータ２５４を受信したとき、範囲Ａ又はＤとする。
データ２５２とデータ２５３を受信したとき、範囲Ｂ又はＣとする。
データ２５２とデータ２５５を受信したとき、範囲Ｂ又はＥとする。
データ２５３とデータ２５６を受信したとき、範囲Ｃ又はＦとする。
データ２５４とデータ２５５を受信したとき、範囲Ｄ又はＥとする。
データ２５５とデータ２５６を受信したとき、範囲Ｅ又はＦとする。
３つのデータを用いた受光範囲の判定処理例（１）：図２６及び図２７
上記のステップＳ３２０からステップＳ３２１に処理を進めた場合における、３つ以上のデータを用いた受光範囲の判定処理の一例について図２６及び図２７を参照して以下に説明する。
まず、ステップＳ４１０において、３つ以上のデータの中、中心点間距離が小さい順に３つのデータを選出する。
ステップＳ４２０では、各レーザ受信器の中心点座標と３つのデータから得られる中心点間距離よりレーザビーム中心位置を算出する。この場合のレーザビーム中心位置は、上記の受光位置判定処理例（１）で求めた共通領域Ｐに相当するものである。このようにステップＳ４２０で算出したレーザビーム中心位置を用いて、以下、ステップＳ４３０，Ｓ４４０，Ｓ４５０，Ｓ４６０，Ｓ４７０，Ｓ４８０の判定を行う。
例えば、ステップＳ４３０では、レーザビーム中心位置且つ範囲Ａが解有りかを算出する。なお、「レーザビーム中心位置且つ範囲Ａが解有り」とは、レーザビーム中心位置（領域として求められたもの）と範囲Ａとの共通領域があることを意味している。すなわち、「レーザビーム中心位置且つ範囲Ａが解有り」である場合は、レーザビーム中心位置に範囲Ａの一部が含まれているので、ステップＳ４３１に処理を進め、レーザビーム中心位置は範囲Ａを含むことを記録する。解なしであればステップＳ４４０に処理を進める。
ステップＳ４３０と同様にして、ステップＳ４４０，Ｓ４５０，Ｓ４６０，Ｓ４７０，Ｓ４８０でそれぞれ、範囲Ｂ〜範囲Ｆに関する判定を行い、それぞれ「解有り」の場合にはステップＳ４４１，Ｓ４５１，Ｓ４６１，Ｓ４７１，Ｓ４８１に処理を進め、範囲Ｂ〜範囲ＦについてステップＳ４３１と同様に記録する。
ステップＳ４８０又はＳ４８１からステップＳ４９０に処理を進めた場合、レーザビーム中心位置が範囲Ａから範囲Ｆのいずれを含むかにより受光範囲を以下のように算出した後、ステップＳ３６０（図２４参照）に処理を進める。
レーザビーム中心位置が範囲Ａを含むとき、受光範囲は範囲Ａとする。
レーザビーム中心位置が範囲Ｂを含むとき、受光範囲は範囲Ｂとする。
レーザビーム中心位置が範囲Ｃを含むとき、受光範囲は範囲Ｃとする。
レーザビーム中心位置が範囲Ｄを含むとき、受光範囲は範囲Ｄとする。
レーザビーム中心位置が範囲Ｅを含むとき、受光範囲は範囲Ｅとする。
レーザビーム中心位置が範囲Ｆを含むとき、受光範囲は範囲Ｆとする。
レーザビーム中心位置が範囲ＡとＢを含むとき、受光範囲は範囲Ａ又はＢとする。
レーザビーム中心位置が範囲ＡとＤを含むとき、受光範囲は範囲Ａ又はＤとする。
レーザビーム中心位置が範囲ＢとＣを含むとき、受光範囲は範囲Ｂ又はＣとする。
レーザビーム中心位置が範囲ＢとＥを含むとき、受光範囲は範囲Ｂ又はＥとする。
レーザビーム中心位置が範囲ＣとＦを含むとき、受光範囲は範囲Ｃ又はＦとする。
レーザビーム中心位置が範囲ＤとＥを含むとき、受光範囲は範囲Ｄ又はＥとする。
レーザビーム中心位置が範囲ＥとＦを含むとき、受光範囲は範囲Ｅ又はＦとする。
レーザビーム中心位置が範囲ＡとＢとＤを含むとき、受光範囲は範囲Ａ又はＢ又はＤとする。
レーザビーム中心位置が範囲ＡとＤとＥを含むとき、受光範囲は範囲Ａ又はＤ又はＥとする。
レーザビーム中心位置が範囲ＡとＢとＥを含むとき、受光範囲は範囲Ａ又はＢ又はＥとする。
レーザビーム中心位置が範囲ＢとＣとＥを含むとき、受光範囲は範囲Ｂ又はＣ又はＥとする。
レーザビーム中心位置が範囲ＢとＣとＦを含むとき、受光範囲は範囲Ｂ又はＣ又はＦとする。
レーザビーム中心位置が範囲ＢとＤとＥを含むとき、受光範囲は範囲Ｂ又はＤ又はＥとする。
レーザビーム中心位置が範囲ＢとＥとＦを含むとき、受光範囲は範囲Ｂ又はＥ又はＦとする。
レーザビーム中心位置が範囲ＣとＥとＦを含むとき、受光範囲は範囲Ｃ又はＥ又はＦとする。
レーザビーム中心位置が範囲ＡとＢとＤとＥを含むとき、受光範囲は範囲Ａ又はＢ又はＤ又はＥとする。
レーザビーム中心位置が範囲ＢとＣとＥとＦを含むとき、受光範囲は範囲Ｂ又はＣ又はＥ又はＦとする。
なお、上記ステップＳ４９０において、レーザビーム中心位置がいずれの範囲も含まない場合はステップＳ３７０（図２４参照）に処理を進め、非命中であると判定する。
３つのデータを用いた受光範判定処理例（２）：図２８
上記のステップＳ３２０からステップＳ３２１に処理を進めた場合における、３つ以上のデータを用いた受光範囲判定の別の処理例について図２８を参照して以下に説明する。
まず、ステップＳ５１０において、３つ以上のデータの中、中心点間距離が小さい順に３つのデータを選出する。
ステップＳ５２０では、各レーザ受信器によって判定された中心点間距離の判定結果を中間値に置き換える。
ステップＳ５３０にて、置き換えた中間値を用いて各レーザ受信器からの距離差ｈ、距離差ｉ、距離差ｊを算出する。なお、このステップＳ５３０の処理は、上記の受光位置判定処理例（２）のステップＳ２５１〜Ｓ２５３（図２０参照）の処理に相当する。また、ステップＳ５４０，Ｓ５５０，Ｓ５６０，Ｓ５７０も、同様にステップＳ２５４〜Ｓ２５７（同図参照）に相当する処理である。
ステップＳ５７０において算出されるレーザビームの中心位置は、点として求まるので、ステップＳ５８０では、レーザビーム中心位置が範囲Ａから範囲Ｆの何処にあてはまるかを以下のように算出する。
０＜Ｘ＜１５且つ２５＜Ｙ＜４０の時、受光範囲Ａとする。
０＜Ｘ＜１５且つ１５≦Ｙ≦２５の時、受光範囲Ｂとする。
０＜Ｘ＜１５且つ０＜Ｙ＜１５の時、受光範囲Ｃとする。
１５≦Ｘ＜３０且つ２５＜Ｙ＜４０の時、受光範囲Ｄとする。
１５≦Ｘ＜３０且つ１５≦Ｙ≦２５の時、受光範囲Ｅとする。
１５≦Ｘ＜３０且つ０＜Ｙ＜１５の時、受光範囲Ｆとする。
上記のようにステップＳ５８０で受光範囲を算出した後、ステップＳ３６０（図２４参照）に処理を進める。但し、いずれの範囲も含まない場合はステップＳ３７０（図２４参照）に処理を進め、非命中であると判定する。
本処理では受光位置を受光範囲Ａ〜Ｆと算出するだけでなく、座標として出力（表示）することも可能である。
実施例（４）：標的に対する命中方向を判定するレーザ受信装置の実施例：図２２（２）
図２２（１）に示した標的が銃器を模擬したレーザ送信器、又は銃器に取り付けたレーザ送信器より送信されたレーザビームを受光した際に、どの方向から命中したかを判定する方法について、以下に説明する。
同図（２）は、同図（１）の標的を範囲Ａと範囲Ｄが接する側から見た図である。すなわち同図（２）は、例えば、同図（１）の標的を垂直な壁に取り付けた場合に、壁の上方から見た平面図である。
このような標的に対して、同図（２）に示す如く正面方向、斜め方向、横方向からレーザビームを照射する場合を想定し、いずれの方向から受光したか（命中方向）を判定するものとする。
この場合に使用するレーザ受信装置は、上記の実施例（３）と同様に、図２３に示す構成を有するものとし、判定部８０が命中方向を判定するものとする。この場合、各レーザ受信器４０＿１〜４０＿６は、それぞれ上記の実施例（１）で説明したような受光仰角の検出を行い、その結果をデータ２５１〜２５３として判定部８０に与えるものとする。
この場合の判定部８０による判定基準は受信したデータ２５１〜２５３に基づき以下の通りとすればよい。
受光仰角９０度及び６７．５度の判定結果が最も多かった場合、正面方向から命中したと判定する。
受光仰角４５度及び２２．５度の判定結果が最も多かった場合、斜め方向から命中したと判定する。
受光仰角０度の判定結果が最も多かった場合、横方向から命中したと判定する。
なお、データ２５１〜２５３全ての判定結果が判定不可である場合は、命中方向も判定不可であるとし、データが１つでも得られた場合にはそのデータの判定結果を用いて、命中方向を判定すればよい。
上記の各実施例（１）〜（４）の説明においては、各レーザ受信器が図２に示す構成であるものとして説明したが、図３に示す構成のレーザ受信器を用い、図２における信号５０１〜５０４及び５１１〜５１９を用いる代わりに図３におけるレベルデータＤ６１０及びＤ６２０を用いディジタル信号処理を行うことも可能である。
以上説明したように、本発明に係るレーザ受信器によれば、複数の受光素子をレーザビームを受光する角度が互いに異なるように受光面上に配置し、レベル検出手段が該レーザビームの受光レベルを各受光素子毎に検出するようにしたので、各受光素子毎の受光レベルを用いて、受光したレーザビームの中心点の受光面における受光位置とレーザ受信器の中心点との距離、及び受光したレーザビームの受光面に対する仰角を検出することが可能になる。
この場合、距離検出手段が、該レベル検出手段によって検出された各受光素子毎の受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより該受光面における該レーザビームの中心点と自分自身の中心点との中心点間距離を検出することが可能になる。
また、仰角検出手段が、該レベル検出手段によって検出された各受光素子毎の受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより、該レーザビームの該受光面に対する仰角を検出することが可能になる。
【図１】
2004023070.tif 000003
【図２】
2004023070.tif 000004
【図３】
2004023070.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004023070.tif 000007
【図６】
2004023070.tif 000008
【図７】
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【図８】
2004023070.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2004023070.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
2004023070.tif 000033
【手続補正書】
【提出日】平成17年8月5日(2005.8.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】レーザ送信器からのレーザビームを受信するレーザ受信器において、
該レーザビームを受光する角度が互いに異なるように受光面上に配置された複数の受光素子と、
該レーザビームの受光レベルを各受光素子毎に検出するレベル検出手段と、
該受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより該受光面における該レーザビームの中心点と基準点との距離を検出する距離検出手段と、
を備えたことを特徴とするレーザ受信器。
【請求項２】請求の範囲１において、
前記各閾値は、前記レーザ送信器が送信するビームパターンに応じた値に設定可能であることを特徴とするレーザ受信器。
【請求項３】レーザ送信器からのレーザビームを受信するレーザ受信器において、
該レーザビームを受光する角度が互いに異なるように受光面上に配置された複数の受光素子と、
該レーザビームの受光レベルを各受光素子毎に検出するレベル検出手段と、
該受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより、基準面に対する仰角を検出する仰角検出手段と、
を備えたことを特徴とするレーザ受信器。
【請求項４】請求の範囲３において、
前記各閾値は、前記レーザ送信器が送信するビームパターンに応じた値に設定可能であることを特徴とするレーザ受信器。
【請求項５】請求の範囲１において、
該距離検出手段は、該比較結果の組合せを、該受光面の材質に応じて変更可能なことを特徴としたレーザ受信器。
【請求項６】請求の範囲３において、
該仰角検出手段は、該比較結果の組合せを、該受光面の材質に応じて変更可能なことを特徴としたレーザ受信器。
【請求項７】請求の範囲１に記載のレーザ受信器を共通の受光面に複数設置したレーザ受信装置であって、
各レーザ受信器のレベル検出手段によって検出された各受光素子毎の受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより該受光面における該レーザビームの中心点と各レーザ受信器に対応する基準点との距離をそれぞれ検出する距離検出手段と、
各基準点の座標と前記各距離に基づいて、前記レーザビームの受光位置を検出する受光位置検出手段を備えたことを特徴とするレーザ受信装置。
【請求項８】請求の範囲１において、
該距離検出手段によって検出された距離を所定の閾値と比較して、弾を模擬した該レーザビームが所定の領域内に命中したか否かを判定する判定手段をさらに備えたことを特徴とするレーザ受信器。
【請求項９】請求の範囲７において、
該受光位置検出手段によって検出された該レーザビームの中心点の受光領域に基づき、弾を模擬した該レーザビームが該受光面上のどの領域内に命中したかを判定する判定手段をさらに備えたことを特徴とするレーザ受信装置。
【請求項１０】請求の範囲３に記載のレーザ受信器を複数設置したレーザ受信装置で
あって、
各レーザ受信器のレベル検出手段によって検出された各受光素子毎の受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより、基準面に対する仰角を検出する仰角検出手段と、
該仰角検出手段によって検出された該基準面に対する仰角に基づき、弾を模擬した該レーザビームが送信された方向を判定する判定手段と、
をさらに備えたことを特徴とするレーザ受信装置。
【請求項１１】請求の範囲３に記載のレーザ受信器を複数設置したレーザ受信装置であって、各レーザ受信器の仰角検出手段によって検出された該基準面に対する仰角に基づき、弾を模擬した該レーザビームが送信された方向を判定する判定手段をさらに備えたことを特徴とするレーザ受信装置。
【請求項１２】請求の範囲１又は３において、該複数の受光素子の内、少なくとも１つの受光素子は該受光面に対して垂直な方向から送信された該レーザビームに対する受光感度が最大となるように配置され、他の受光素子は該受光面に対して水平方向から送信された該レーザビームに対する受光感度が最大となるように配置されたことを特徴とするレーザ受信器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
【０００２】
本発明はレーザ受信器及びレーザ受信装置に関し、特にレーザ送信器からのレーザビームを受信するレーザ受信器及び複数のレーザ受信器で構成されるレーザ受信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
従来のレーザ受信器には、単一の受光素子を有するもの又は複数の受光素子を有するものがあり、いずれのレーザ受信器についても、受光素子の指向性を考慮して各システムの目的に合った指向性と受光感度が得られるように受光素子を配置していた。
【０００４】
図29は一般的な受光素子の指向性を示したものである。図示の如く受光面Ｌに対し受光素子10を配置した場合、受光面Ｌに対して垂直の方向（天頂方向）からの受光感度が最大であり、天頂から角度(仰角)が下がるに従って受光感度が低下する。図示の如く、天頂方向の受信感度を100％とすると受光面Ｌに対して平行な方向付近における受光感度は30％程度である。
【０００５】
このように、一般的な受光素子は受光面に対して天頂の方向の受光感度が最も高く、天頂から角度が下がるに従って受光感度が低下するものである。
【０００６】
図30は、従来のレーザ受信器において、１つの受光素子を配置した例を示したものであり、同図(1)がレーザ受信器20の平面図であり、同図(2)が側面図である。同図に示したレーザ受信器20は、受光面積の広い受光素子21を受光面Ｌ上に１つ配置している。このレーザ受信器20の受光感度は、受光素子21の指向性がそのまま影響するため、天頂方向に対して最も強く、天頂から角度が下がるに従って低下する。従って、受光面Ｌに対して平行な方向からのレーザビームについては受光することが出来なかった。
【０００７】
図31は、図30に示したレーザ受信器20の回路構成例を示したものである。図31に示す如く、レーザ受信器20は受光素子21とレベル検出回路30と制御器33とで構成されている。レベル検出回路30は受光素子21が受光した信号を増幅するアンプ31と、アンプ31で増幅された信号をそれぞれリファレンス(基準)電圧VH及びVLと比較するコンパレータ32H及び32Lを有するものである。
【０００８】
尚、リファレンス電圧VHとVLの間にはVH＞VLの関係が成立し、従って、コンパレータ32Hはより高いリファレンス電圧の信号を検知することになる。コンパレータ32H及び32Lの出力はそれぞれ信号301及び302として制御器33に与えられる。
【０００９】
このようにしてレベル検出回路30は、受光素子21で受光した信号を整形すると共に、複数のコンパレータ32H及び32Lを用いることによりどの程度のレベルでレーザビームを受光したのかを示す情報を得ることが可能であった。
【００１０】
このように、受光素子を１つ有するレーザ受信器では、受信したレーザビームの受信レベルを検出することが出来るが、レーザビームの中心がレーザ受信器から外れた場所に当たっていても、どれだけ離れた位置にレーザビームの中心が当たっているかを検出することは出来なかった。また、どのような受光角度でレーザビームを受光したかを検出することも出来なかった。
【００１１】
一方、受光素子を複数有するレーザ受信器の例として、特公平７-26808号では、受光面全体に多数の受光素子を配置してパルスレーザ光の受光位置を検出する方法を開示している。
【００１２】
この方法では、受光素子が配置されている領域内におけるレーザビームの受光位置を検出することは可能であるが、受光位置を検出しようとする領域全体に多数の受光素子を配置する必要があるため、広い領域におけるレーザビームの受光位置検出には大量の受光素子を必要としてしまう。
【００１３】
また、この方法では、どのような受光角度でレーザビームを受光したかを検出することは出来なかった。
【００１４】
通常、レーザビームを用いてデータ送受信を行う通信システムでは、データ送受信を開始する前にレーザ送信器とレーザ受信器の間で光軸調整を行う必要がある。
【００１５】
レーザ送信器からのレーザビームの中心がレーザ受信器の中心に垂直に当たることが理想的であるため、受光したレーザビームの中心とレーザ受信器の中心との距離や受光角度をレーザ受信器が検出できれば、その結果を用いて光軸調整をすることが可能となる。
【００１６】
また、レーザ受信器は、例えば模擬射撃訓練用のシステムにおいて、模擬弾としてのレーザビームが命中したか否かを判定する標的に使用することができる。
【００１７】
この場合、従来のレーザ受信器を使用して受光したレーザビームの中心点の受光面における受光位置を検出する場合、大きな物体を標的とした場合（人を標的とした場合）には、標的となる物体の表面を覆うように多数のレーザ受信器を配置する必要があり、また複数の受光素子を有するレーザ受信器の場合においても、標的となる物体の表面を覆うように大量の受光素子を配置する必要があるため、非現実的である。
【００１８】
従って本発明は、レーザ送信器からのレーザビームを受信するレーザ受信器及び複数のレーザ受信器で構成されるレーザ受信装置において、受光したレーザビームの中心点の受光面における受光位置と基準点との距離、及び受光したレーザビームの受光面に対する仰角を検出することを目的とする。
【００１９】
また、受光面の材質に応じた検出結果を得ることを目的とする。
【００２０】
また、受光面全体に多数の受光素子を配置することなく、受光したレーザビームの中心点の受光面における受光位置を検出することができるレーザ受信装置を提供することを目的とする。
【００２１】
さらに、このようなレーザ受信器及びレーザ受信装置を例えば模擬射撃訓練における標的に使用できるようにすることを目的としている。
【発明の開示】
【００２２】
〔１〕上記の目的を達成するため、本発明に係るレーザ受信器は、レーザ送信器からのレーザビームを受信するレーザ受信器において、該レーザビームを受光する角度が互いに異なるように受光面上に配置された複数の受光素子と、該レーザビームの受光レベルを各受光素子毎に検出するレベル検出手段と、該受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより該受光面における該レーザビームの中心点と基準点との距離を検出する距離検出手段と、を備えたことを特徴としている。
【００２３】
すなわち、本発明では、レーザ受信器の受光面にレーザビームを受光する角度が互いに異なるように複数の受光素子を配置する。そして、レベル検出手段が、受光したレーザビームの受光レベルを各受光素子毎に検出する。
【００２４】
さらに、距離検出手段は、該受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより該受光面における該レーザビームの中心点と基準点との距離を検出する。
【００２５】
受光素子には、レーザビームを受光する角度、すなわち受光感度の指向性があるため、複数の受光素子を互いに角度が異なるように配置することにより、レベル検出手段によって検出される各受光素子毎の受光レベルは互いに異なる値になる。
【００２６】
従って、上記の各受光素子毎の受光レベルを用いれば、受光したレーザビームの中心点の受光面における受光位置と基準点（例えば、レーザ受信器の中心点）との距離を検出することが可能になる。
〔２〕上記の発明〔１〕における各閾値は、前記レーザ送信器の送信するビームパターンに応じた値に設定できればよい。
【００２７】
すなわち、予め、レーザビームの中心点と基準点との距離と各受光素子毎の受光レベルとの関係を測定又はシミュレーションし、その結果に基づき、前記レーザ送信器が送信するビームパターンに応じた値に各閾値を設定する。
【００２８】
これにより、受光したレーザビームの中心点の受光面における受光位置と基準点との距離を検出することが可能となる。
〔３〕また、本発明に係るレーザ受信器は、レーザ送信器からのレーザビームを受信するレーザ受信器において、該レーザビームを受光する角度が互いに異なるように受光面上に配置された複数の受光素子と、該レーザビームの受光レベルを各受光素子毎に検出するレベル検出手段と、該受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより、基準面に対する仰角を検出する仰角検出手段と、を備えたことを特徴としている。
【００２９】
すなわち、本発明では、レーザ受信器の受光面にレーザビームを受光する角度が互いに異なるように複数の受光素子を配置する。そして、レベル検出手段が、受光したレーザビームの受光レベルを各受光素子毎に検出する。
【００３０】
さらに、仰角検出手段は、該受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより基準面に対する仰角を検出する。
【００３１】
受光素子には、レーザビームを受光する角度、すなわち受光感度の指向性があるため、複数の受光素子を互いに角度が異なるように配置することにより、レベル検出手段によって検出される各受光素子毎の受光レベルは互いに異なる値になる。
【００３２】
従って、上記の各受光素子毎の受光レベルを用いれば、受光したレーザビームの基準面（例えば、受光面）に対する仰角を検出することが可能になる。
〔４〕上記の発明〔３〕における各閾値は、前記レーザ送信器が送信するビームパターンに応じた値に設定できればよい。
【００３３】
すなわち、予め、レーザビームの仰角と各受光素子毎の受光レベルとの関係を測定又はシミュレーションし、その結果に基づき、前記レーザ送信器が送信するビームパターンに応じた値に各閾値を設定する。
【００３４】
これにより、受光したレーザビームの基準面に対する仰角を検出することが可能となる。
〔５〕上記の発明〔１〕における該距離検出手段は、該比較結果の組合せを、該受光面の材質に応じて変更できればよい。
【００３５】
すなわち、レーザビームの反射特性は受光面の材質に依存するため、予め、測定により受光面の材質毎に適切な比較結果の組合せを求めておき、距離検出手段が受光面の材質に応じて比較結果の組合せを変更する。
【００３６】
これにより、受光面の材質に応じたレーザビームの中心点と基準点との距離の検出結果を得ることが可能となる。従って、材質による判定誤差を軽減することができる。
〔６〕上記の発明〔３〕における該仰角検出手段は、該比較結果の組合せを、該受光面の材質に応じて変更できればよい。
【００３７】
すなわち、レーザビームの反射特性は受光面の材質に依存するため、予め、測定により受光面の材質毎に適切な比較結果の組合せを求めておき、仰角検出手段が受光面の材質に応じて比較結果の組合せを変更する。
【００３８】
これにより、受光面の材質応じた仰角の検出結果を得ることが可能となる。従って、材質による判定誤差を軽減することができる。
〔７〕また、本発明に係るレーザ受信装置は、上記の発明〔１〕のレーザ受信器を共通の受光面に複数設置したレーザ受信装置であって、各レーザ受信器のレベル検出手段によって検出された各受光素子毎の受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより該受光面における該レーザビームの中心点と各レーザ受信器に対する基準点との距離をそれぞれ検出する距離検出手段と、各基準点の座標と前記各距離に基づいて、前記レーザビームの受光位置を検出する受光位置検出手段を備えたことを特徴としている。
【００３９】
すなわち、各基準点の座標と前記各距離に基づいて、受光位置検出手段がレーザビームの受光位置を検出する。
【００４０】
従って、実際にレーザビームの中心点の受光位置に受光素子が存在する必要が無いため、従来のように受光面全体に多数の受光素子を配置することなく、受光したレーザビームの中心点の受光面における受光位置を領域として検出することが可能となる。
〔８〕また、上記の発明〔１〕において、該距離検出手段によって検出された距離を所定の閾値と比較して、弾を模擬した該レーザビームが所定の領域内に命中したか否かを判定する判定手段をさらに備えてもよい。
【００４１】
このようなレーザ受信器は、例えば模擬射撃訓練において模擬弾の命中／非命中を判断することが可能な標的として又は車や人などの標的に取り付けて使用することができる。
〔９〕また、上記の発明〔７〕において、該受光位置検出手段によって検出された該レーザビーム受光位置に基づき、弾を模擬した該レーザビームが該受光面上のどの領域内に命中したかを判定する領域判定手段をさらに備えてもよい。
【００４２】
このようなレーザ受信装置は、例えば模擬射撃訓練において模擬弾の命中位置を領域として判定することが可能な標的として又は標的に取り付けて使用することができる。
〔１０〕また、本発明に係るレーザ受信装置は、上記の発明〔３〕のレーザ受信器を複数設置したレーザ受信装置であって、各レーザ受信器のレベル検出手段によって検出された各受光素子毎の受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより、該レーザビームの該受光面に対する仰角を検出する仰角検出手段と、該仰角検出手段によって検出された該レーザビームの該受光面に対する仰角に基づき、弾を模擬した該レーザビームが送信された方向を判定する判定手段と、をさらに備えたことを特徴としてもよい。
【００４３】
このようなレーザ受信装置は、例えば模擬射撃訓練において模擬弾の命中方向を判定することが可能な標的として又は車や人などの標的に取り付けて使用することができる。
〔１１〕また、本発明に係るレーザ受信装置は、上記の発明〔３〕のレーザ受信器を複数設置したレーザ受信装置であって、各レーザ受信器の仰角検出手段によって検出された該基準面に対する仰角に基づき、弾を模擬した該レーザビームが送信された方向を判定する判定手段をさらに備えたことを特徴としてもよい。
【００４４】
このようなレーザ受信装置は、例えば模擬射撃訓練において模擬弾の命中方向を判定することが可能な標的として又は車や人などの標的に取り付けて使用することができる。
〔１２〕上記の発明〔１〕又は〔３〕において、該複数の受光素子の内、少なくとも１つの受光素子は該受光面に対して垂直な方向から送信された該レーザビームに対する受光感度が最大となるように配置され、他の受光素子は該受光面に対して水平方向から送信された該レーザビームに対する受光感度が最大となるように配置されたことを特徴としてもよい。
【００４５】
すなわち、少なくとも１つの受光素子（第1受光素子）は該受光面に対して垂直な方向から送信された該レーザビームに対する受光感度が最大となるように配置し、他の受光素子（第2受光素子）は該受光面に対して水平方向から送信された該レーザビームに対する受光感度が最大となるように配置することにより、第1及び第2受光素子のいずれか一方の受光感度が最小になるような仰角からレーザビームを受信したとき、他方の受光素子の受光感度は最大になる。
【００４６】
従って、第1及び第2受光素子は互いの受光レベルをいわば補完し合うことになる。また、この場合、特に受光面に対して垂直方向から送信されたレーザビームについては、第1及び第2受光素子間の受光レベルの差が顕著であるため、上記のレーザビームの中心点と基準点との距離及び基準面に対する仰角を比較的高い精度で検出することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
実施例(1)：レーザ受信器の実施例
図1は本発明に係るレーザ受信器の実施例における受光素子の配置例を示したものであり、同図(1)及び(2)はそれぞれレーザ受信器40の平面図及び側面図である。
【００４８】
図示の如く受光素子401は受光感度が受光面に対して垂直（天頂）の方向に最大となるようにレーザ受信器40の中央に配置されている。また、受光素子402〜409は、受光感度が受光面に対して平行の方向に最大となるように配置され、受光素子401の中心から半径約2cmの円周上に45度ずつずらして8方位に向けられている。このとき、受光素子401と各受光素子402〜409との間隔はそれぞれ約2cmになる。
【００４９】
図2はレーザ受信器40の一構成例を示したものであり、図1に示した受光素子401〜409とレベル検出回路50と制御器53とで構成されている。
【００５０】
この内、レベル検出回路50は受光素子401からの電気出力信号を1倍に増幅するバッファアンプ（以下、単にアンプと称する。）510と、受光素子402〜409からの電気出力信号を1倍に増幅するアンプ520と、アンプ510の出力信号をそれぞれリファレンス電圧VR1,VR2,VR3及びVR4と比較し、その大小判定を行うコンパレータC1,C2,C3,及びC4と、アンプ520の出力信号をそれぞれリファレンス電圧VR11〜VR19と比較し、その大小判定を行うコンパレータC11〜C19とで構成されている。
【００５１】
なお、本実施例においては、アンプ510及び520は、増幅度が1倍のものを使用しているが、使用するレーザビームのレベル(送信側の出力レベル)に応じて適切な増幅度のものを使用すればよい。
【００５２】
そして制御器53は、これらのコンパレータC1〜C4及びC11〜C19の各出力信号501〜504及び511〜519を入力して後述する各検出動作を行うものである。
【００５３】
なお、リファレンス電圧VR1〜VR4は、VR1＞VR2＞VR3＞VR4の関係に予め設定されており、リファレンス電圧VR11〜VR19は、VR11＞VR12＞VR13＞VR14＞VR15＞VR16＞VR17＞VR18＞VR19の関係に予め設定されているものする。
【００５４】
なお、上記の受光素子401〜409の配置方向は、受光するレーザビームの特性に応じて変更すればよく、また、受光素子401と各受光素子402〜409との間隔(本実施例では約2cm)も、受光するレーザビームのビームパターンによって変更すればよい。さらに、使用するコンパレータの数やリファレンス電圧は希望する検出精度に合わせて変更すればよい。
【００５５】
図3は、レーザ受信器40の別の構成例を示したものであり、図1に示した受光素子401〜409とレベル検出回路60と制御器63とで構成されている。
【００５６】
このうち、レベル検出回路60は、上記レベル検出回路50と同様に、受光素子401からの電気出力信号を1倍に増幅するアンプ61と、受光素子402〜409からの電気出力信号を1倍に増幅するアンプ62と、アンプ61のピーク時の電圧をA/D変換してレベルデータD610として出力するA/Dコンバータ611と、アンプ61の出力信号を整形し、そのデータ内容を信号610としてレベルデータD610にタイミングを合わせて出力するバッファ612と、アンプ62のピーク時の電圧をA/D変換してレベルデータD620として出力するA/Dコンバータ621と、アンプ62の出力信号を整形し、そのデータ内容を信号620としてレベルデータD620にタイミングを合わせて出力するバッファ622とで構成されている。
【００５７】
制御器63は、A/Dコンバータ611及び621からそれぞれ出力されるレベルデータD610及びD620と、各バッファ612及び622から出力される信号610,620とを入力し、後述する各検出動作を行うものである。
【００５８】
なお、信号610及び620は、受信したレーザビームに含まれるデータの内容が含まれた信号である。
【００５９】
リファレンス電圧及び判定基準の設定
特に記載が無い限り、以下の説明において使用する各レーザ受信器は図2に示した構成のものを用いるものとする。このようなレーザ受信器40を用いて各種の検出を行うためには、先ず適切なリファレンス電圧及び判定基準を設定する必要がある。このために予め以下に説明するような測定を行う。
【００６０】
図4はこの測定時におけるレーザビームの受光形態を示したものである。すなわち、レーザ受信器40に対して、先ずは天頂方向（仰角90度）からレーザ送信器101のレーザビームを当てる。この時、レーザ送信器101から出力されたレーザビームがレーザ受信器40の中心に当たる位置から測定を開始し、レーザ送信器101をX方向に平行移動させながら所定の間隔(例えば1cm)毎に測定を行う。
【００６１】
この時の距離Xとレーザ受信器40の受光レベルの関係を示したグラフが図5に示されている。すなわち、図5においてはアンプ510の出力レベル及びアンプ520の出力レベルが距離1cm毎にプロットされている。尚、図5には受光面が鉄板の場合と布の場合におけるアンプ510及び520の出力レベルがそれぞれマーク◆，■，▲，×で示されている。
【００６２】
なお、レーザビームの反射特性が受光面の素材によって影響を受けることから、受光面に異なる素材を使用して測定している。図5及び図9に示す如く、仰角90度及び0度ではこの受光面の素材の違いによる顕著な測定結果の違いは見られないが、図6〜図8に示す如く、仰角67.5度、45度、22.5度において、特にアンプ520の出力レベルについて受光面の素材による測定結果の違いが見られる。
【００６３】
次に図4のレーザ送信器102のように仰角67.5度からレーザ受信器40にレーザビームを当てる場合についても測定を行う。先ほどのレーザ送信器101の場合と同様、レーザビームがレーザ受信器40の中心に当たる位置から測定を開始し、レーザ送信器102をX方向に平行移動させながら所定の間隔(例えば1cm)毎に測定を行う。この測定結果を示すグラフは図6のようになる。
【００６４】
さらに仰角45度、仰角22.5度、仰角0度についてもそれぞれレーザ送信器103、104及び105を用いてそれぞれレーザビームがレーザ受信器40の中心に当たる位置から測定を開始し、レーザ送信器103〜105をX方向に平行移動させながら所定の間隔(例えば1cm)毎に測定を行う。これにより、それぞれ図7、図8、図9のような測定結果が得られる。
【００６５】
上記の図5〜図9の測定結果に基づき、図2に示したレベル検出回路50の各リファレンス電圧VR1〜VR4及びVR11〜VR19をそれぞれ、7800mV,6200mV,4600mV, 3000mV,3200mV,2400mV,2000mV,1600mV,1200mV,800mV,600mV,400mV,及び200mVに設定する。
【００６６】
これは受光面が布である場合を想定してリファレンス電圧を設定したものである。
【００６７】
また、図10〜図14は、上記のようにリファレンス電圧VR1〜VR4及びVR11〜VR19を設定した場合において、仰角90度、67.5度、45度、22.5度、0度のレーザビームを受光した場合の信号501〜504及び511〜519の有無を距離Xに対して示したものである。
【００６８】
この内、信号501〜504の有無は、アンプ510の出力レベルがそれぞれリファレンス電圧VR1〜VR4を超えているか否かによって判定される。従って、例えば仰角90度の場合は、図5において例えばマーク▲で示したアンプ510の出力レベル(受光面が布の場合)に注目すると、例えば信号501が有る(Hレベル)のは、距離Xが0cmから約1.2cmの範囲であることが分かる。同様に、同図においてマーク×で示したアンプ520の出力レベルに注目すると、例えば信号514が有る(Hレベル)のは、距離Xが約2.7cmから約3.3cmの範囲であることが分かる。
【００６９】
このようにして、図5から求めた仰角90度の場合の信号501〜504及び511〜519の有無を距離Xに対して示したものが図10であり、同様に、図6〜図9からそれぞれ求めた仰角67.5度、45度、22.5度、及び0度の場合の信号501〜504及び511〜519の有無を距離Xに対して示したものが図11〜図14である。
【００７０】
以下、図10〜図14から受光面におけるレーザビームの中心点と基準点との距離及び基準面に対する受光仰角の判定基準をそれぞれ作成し、各判定基準に基づき距離及び受光仰角を検出する処理について説明する。
【００７１】
以下の説明においては、基準点の例として図1(1)に示したレーザ受信器40の中心点、すなわち、受光素子401の中心点を使用するものとし、レーザビームの中心点と基準点との距離を中心点間距離と称するものとする。
【００７２】
また、基準面の例として、同図に示した受光面Lを使用するものとする。いずれも、これに限定されない。
【００７３】
中心点間距離の検出例：図15
図10〜図14に示した距離Xに対する各信号501〜504及び511〜519の有無を分析し、ある中心点間距離に対して特徴的な信号501〜504及び511〜519の組み合わせとその中心点間距離とを対応付けるような判定基準を作成すると、例えば以下のようになる。
【００７４】
(1)信号501有り且つ信号519無しの時、中心点間距離が0.0cm〜0.5cmであると判定する。
(2)信号502有り且つ信号518無し且つ信号519有りの時、中心点間距離が0.5cm〜1.0cmであると判定する。
(3)信号503有り且つ信号517無し且つ信号518有りの時、中心点間距離が1.0cm〜1.5cmであると判定する。
(4)信号504有り且つ信号516無し且つ信号517有りの時、中心点間距離が1.5cm〜1.8cmであると判定する。
(5)信号504有り且つ信号515無し且つ信号516有りの時、中心点間距離が1.8cm〜2.0cmであると判定する。
(6)信号504無し且つ信号516有りの時、中心点間距離が2.0cm〜4.0cmであると判定する。
(7)信号504無し且つ信号516無し且つ信号517有りの時、中心点間距離が4.0cm〜5.0cmであると判定する。
(8)信号504無し且つ信号517無し且つ信号518有りの時、中心点間距離が5.0cm〜5.5cmであると判定する。
(9)信号504無し且つ信号518無し且つ信号519有りの時、中心点間距離が5.5cm〜6.0cmであると判定する。
(10)信号504有り且つ信号516有りの時、中心点間距離が0.0cm〜2.0cmであると判定する。
(11)上記(1)〜(10)以外の場合、中心点間距離は判定不可とする。
【００７５】
上記の中心点間距離の判定基準(1)〜(11)は、図10〜図14に基づいて作成したものの一例であるが、判定基準は上記(1)〜(11)に限定されるものではなく、例えば、中心点間距離2.0cm〜4.0cmについてもより詳細な判定結果が得られるような判定基準を作成することも可能である。
【００７６】
また、リファレンス電圧VR1〜VR4及びVR11〜VR19を変更した場合には、距離Xに対する各信号501〜504及び511〜519の有無が図10〜図14とは異なるため、別の判定基準を作成する必要がある。
【００７７】
以下、上記の判定基準(1)〜(11)を用いて制御器53における中心点間距離を検出する処理フローを図15を参照して説明する。
【００７８】
まず、制御器53は信号504または信号519を受信したか否かを判定する（ステップS10）。
【００７９】
上記のステップS10において信号504または信号519を受信していなければ、いずれの信号も受信できない状態、すなわち、レーザビームを受光していない状態であると判断できるので、そのまま信号504または信号519を受信するまでステップS10を繰り返す。
【００８０】
ステップS10において信号504または信号519を受信している場合はステップS20において上記の判定基準(1)〜(11)を用いて判定することによりレーザ受信器の中心点とレーザビームの中心点との中心点間距離を検出する。
【００８１】
ステップS20における中心点間距離の各判定結果は、図10〜図14の各図の下部に示された判定結果に対応している。
【００８２】
仰角0度の場合は、図14の下部に示す如く中心点間距離は判定不可能であるが、図10〜図13においては0.0cm〜6.0cmの範囲で中心点間距離の判定結果が得られることが示されている。特に、仰角90度の場合を示す図10においては、2cm以下の中心点間距離についても、0.0cm〜0.5cm,0.5cm〜1.0cm,1.0cm〜1.5cm,1.5cm〜1.8cm,1.8cm〜2.0cmというように、より細分化された判定結果が得られることが分かる。
【００８３】
これらの判定基準は受光するレーザビームのビームパターンにより異なる。例えば、レーザビームの中心から外に向かってレベルの変動（減衰）が緩やかなビームパターンであればそのパターンに合わせて判定基準を作成することで、より広い範囲で中心点間距離を判定することが可能となる。
【００８４】
受光仰角の検出：図16
上記の中心点間距離の判定基準を作成する場合と同様に、図10〜図14に示した距離Xに対する各信号501〜504及び511〜519の有無を分析し、受光仰角90度、67.5度、45度、22.5度、0度のそれぞれについて特徴的な信号501〜504及び511〜519の組み合わせと各受光仰角とを対応付けるような判定基準を作成すると、例えば以下のようになる。
【００８５】
(a)信号504有り且つ信号515無しの時、受光仰角が90度であると判定する。
(b)信号504有り且つ信号512無し且つ信号513有りの時、受光仰角が67.5度であると判定する。
(c)信号504有り且つ信号511無し且つ信号512有りの時、受光仰角が45度であると判定する。
(d)信号504無し且つ信号511有りの時、受光仰角が0度〜22.5度であると判定する。
(e)上記以外は判定不可とする。
【００８６】
以下、上記の判定基準(a)〜(e)を用いて制御器53における受光仰角を検出する処理フローを図16を参照して説明する。
【００８７】
まず制御器53は、信号504または信号519を受信したか否かを判定する（ステップS110）。
【００８８】
図15におけるステップS10の場合と同様に、上記のステップS110において信号504または信号519を受信していなければ、いずれの信号も受信できない状態、すなわち、レーザビームを受光していない状態であると判断できるので、そのまま信号504または信号519を受信するまでステップS110を繰り返す。
【００８９】
ステップS110において信号504または信号519を受信している場合はステップS120において上記の受光仰角の判定基準(a)〜(e)を用いて受光仰角を検出する。
【００９０】
ステップS120における受光仰角の判定結果が、図10〜図14の各図の下部に示されている。
【００９１】
なお、上記の判定基準(a)〜(c)においては受光仰角をそれぞれ90度、67.5度、及び45度といった特定の値で示しているが、これらの判定結果は厳密な値ではなく、それぞれの仰角が90度程度、67.5度程度、及び45度程であることを意味している。
【００９２】
また、図10〜図13から明らかなように、中心点間距離が0cmに近ければ比較的正確な受光仰角の判定結果が得られる。
【００９３】
なお、上記の中心点間距離及び受光仰角の検出の説明では、受光面が布である場合について図5から図9に基づき判定基準を作成したが、例えば図5から図9に示した受光面が鉄板の場合のデータに基づき受光面が鉄板の場合の判定基準を設定することも可能である。
【００９４】
また、受光面の材質情報として例えば、布、鉄、プラスチック等複数の材質を登録しておきそれぞれの材質で得られた測定値に基づく判断基準を用いて上記の検出を行えば、受光面の材質に応じて検出精度を向上させることが可能である。
【００９５】
実施例(2)：レーザ受信装置の実施例
上記の実施例(1)で説明したレーザ受信器を複数有するレーザ受信装置の実施例について以下に説明する。
【００９６】
図17は、図1及び図2に示したレーザ受信器40と同様な構成のレーザ受信器41〜43と受光位置判定部70により構成されたレーザ受信装置を示している。尚、レーザ受信器41〜43は、レーザ受信器40のレベル検出回路50及び制御器53に相当するレベル検出回路501〜503及び制御器531〜533をそれぞれ有しており、制御器531〜533からの出力データ191〜193が受光位置判定部70に入力される。
【００９７】
受光位置判定処理例(1)：図18及び図19
受光位置判定部70によるレーザビームの受光位置判定の一処理例として、データ191〜193に基づき、例えば図18に網掛けで示すような領域Pをレーザビームの受光位置として判定する場合について以下に説明する。
【００９８】
図18はレーザ受信器41〜43におけるそれぞれの中心点間距離の判定結果が5.5cmから6cmであると分かった場合の共通領域を求めたものである。
【００９９】
受光位置判定部70のこのような受光位置判定処理フローを示したものが図19のフローチャートである。
【０１００】
先ず受光位置判定部はデータ191〜193を受信したか否かをそれぞれステップS210、S220、及びS230で判定する。データ191〜193の全てが受信された場合、各レーザ受信器41〜43による中心点間距離の判定結果を座標範囲に置換する（ステップS240）。次に、ステップ240で求めた座標範囲の共通領域Pを算出する。さらにステップS241で算出された共通領域Pをレーザビーム中心位置として検出する。
【０１０１】
受光位置判定処理例(2)：図20及び図21
受光位置判定の別の処理例として、各レーザ受信器が求めた中心点間距離の距離差により双曲線を用いて求める方法もある。この場合の受光位置判定部70の処理フローを示したものが図20である。
【０１０２】
図19の場合と同様に、受光位置判定部70はデータ191〜193のそれぞれを受信したか否かをステップS210〜S230において判定する。
【０１０３】
次に、各レーザ受信器41〜43による中心点間距離の判定結果を中間値に置換する(ステップS250)。
【０１０４】
ステップS251では、ステップS250で求めた中間値より、レーザ受信器41からの中心点間距離と、レーザ受信器42とレーザ中心点間距離の距離差hを算出する。
【０１０５】
ステップS252では、ステップS250で求めた中間値より、レーザ受信器42からの中心点間距離と、レーザ受信器43とレーザ中心点間距離の距離差iを算出する。
【０１０６】
ステップS253では、ステップS250で求めた中間値より、レーザ受信器43からの中心点間距離と、レーザ受信器41とレーザ中心点間距離の距離差jを算出する。
【０１０７】
ステップS254では、距離差hとレーザ受信器41の中心点座標（X1，Y1）とレーザ受信器42の中心点座標（X2，Y2）より双曲線221を算出する。
【０１０８】
ステップS255では、距離差iとレーザ受信器42の中心点座標（X2，Y2）とレーザ受信器43の中心点座標（X3，Y3）より双曲線222を算出する。
【０１０９】
ステップS256では、距離差jとレーザ受信器43の中心点座標（X3，Y3）とレーザ受信器41の中心点座標（X1，Y1）より双曲線223を算出する。
【０１１０】
ステップS257では、双曲線221、双曲線222、及び双曲線223の交点を算出し、その交点をレーザビーム中心位置とする。
【０１１１】
図20の処理フローに従い、レーザビームの受光位置を判定する場合の例を図21を参照して以下に説明する。
【０１１２】
図21では、図18の場合と同様に、レーザ受信器41〜43の全てが中心点間距離を5.5cm〜6.0cmと判定すると仮定する。この判定結果はデータ191、データ192、データ193として受光位置判定部70へ送信される。
【０１１３】
ステップS250において、各レーザ受信器41〜43によって判定された中心点間距離の判定結果をそれぞれ中間値に置き換えるので、中間値は全て5.5cm〜6.0cmの中間の5.75cmになる。
【０１１４】
従って、ステップS251〜S253でそれぞれ算出される距離差i,j,kは全て0cmとなり、ステップS254〜S256で算出される双曲線221〜223はそれぞれ図21に示すような直線となる。
【０１１５】
ステップS257にて双曲線221、双曲線222、双曲線223の交点を算出し、その交点をレーザビーム受光位置とするので、図21に示す点Qがレーザビームの受光位置として求められる。
【０１１６】
実際の処理では、双曲線2本の交点と、もう1本の双曲線が交わらない場合もあるが、この場合には、3つの交点の中点をレーザビーム受光位置とする。
【０１１７】
このように、本発明のレーザ受信器を受光面上に３つ以上配置することで、受光面上のどの位置にレーザビームが送信されたかを判定することが可能となる。
【０１１８】
実施例(3)：標的に使用するレーザ受信装置の実施例
本発明のレーザ受信装置を標的として又は人や車両等に取り付けて使用し、銃器を模擬したレーザ送信器、又は銃器に取り付けたレーザ送信器より送信されたレーザビームを受光した際に、レーザ受信装置を構成する各レーザ受信器にて判定した、中心点間距離の判定結果を用いて、弾を模擬したレーザビームが標的に命中したか否かを判定する例を以下に説明する。
【０１１９】
この実施例では、レーザビームが標的に命中した場合は、標的のどの範囲（領域）命中したかも判定するものである。
【０１２０】
図22は、本発明のレーザ受信器6個で構成されるレーザ受信装置を標的として使用する場合を示したものである。
【０１２１】
同図(1)に示す如く、6個のレーザ受信器401〜406は、10cm間隔で標的に配置されている。この標的は、縦40cm横30cmの長方形の標的であり、6つの範囲A〜Fに区切られているものとする。
【０１２２】
上記の標的に弾を模擬したレーザビームを照射し、その中心がどの範囲に命中したかを判定する方法について以下に説明する。
【０１２３】
標的として使用するレーザ受信装置は、図23に示す如く、6つのレーザ受信器401〜406と、判定部80とで構成されている。
【０１２４】
各レーザ受信器401〜406の制御器531〜536は、上記のレーザ受信器40における制御器53と同様に、信号501〜504及び、信号511〜519を参照して中心点間距離を判定し、判定結果を、それぞれデータ251〜データ256として判定部80へ送信する。
【０１２５】
なお、各レーザ受信器401〜406内の制御器531〜536の機能を判定部80内に設け、制御器531〜536をレーザ受信器401〜406から省くことも可能である。
【０１２６】
また、判定部80はレーザ受信器401〜406の中心点座標を予め記録しておくものとする。本実施例では、図22(1)に示した原点(0,0)を基準としているので、レーザ受信器401〜406の中心点座標は、それぞれ、(10,30),(10,20),(10,10), (20,30),(20,20),及び(20,10)である。
【０１２７】
さらに、判定部80は図24に示す範囲A〜範囲Fを座標範囲として予め以下のように記録しておくものとする。
【０１２８】
範囲Aの座標範囲は、0<X<15且つ25<Y<40とする。
範囲Bの座標範囲は、0<X<15且つ15≦Y≦25とする。
範囲Cの座標範囲は、0<X<15且つ0<Y<15とする。
範囲Dの座標範囲は、15≦X<30且つ25<Y<40とする。
範囲Eの座標範囲は、15≦X<30且つ15≦Y≦25とする。
範囲Fの座標範囲は、15≦X<30且つ0<Y<15とする。
【０１２９】
以下、判定部80による受光範囲の判定処理を図24〜図28を参照して説明する。
【０１３０】
受光範囲の判定(全体的な流れ)：図24
まず、図24は、受光範囲判定の全体的な処理フローを示したものである。
【０１３１】
処理が開始されると、ステップS310において、データ251からデータ256のいずれを受信したかを判定し、受信した際はステップS320に処理を進める。
【０１３２】
ステップS320では、データ251〜256の中いずれか3つ以上のデータを受信したか否かを判定する。3つ以上のデータを受信した際は3つのデータを用いて受光範囲を判定するステップS321に処理を進め、受信していなければステップS330に処理を進める。
【０１３３】
ステップ330では、データ251〜256の中いずれか2つ以上のデータを受信したか否かを判定する。2つ以上受信した際は2つのデータを用いて受光範囲を判定するステップS331に処理を進め、受信していなければステップS340に処理を進める。
【０１３４】
ステップS340では、受信したデータに含まれる中心点間距離の判定結果がR未満か否かを判定し、R未満であればステップS350に処理を進め、R以上であればステップS370に処理を進める。
【０１３５】
なお、Rの値は標的の大きさ（レーザ受信器を取り付けた受光面の広さ）に応じて予め設定するものであり、本実施例では10cm程度に設定してあるものとする。
【０１３６】
従って、ステップS370に処理が進んだ場合は、非命中であると判定される。
【０１３７】
ステップS350は、受信データが1つである場合の受光範囲を判定する処理であり、データ251〜256の中いずれのデータを受信したかにより、レーザビーム中心位置が図22(1)に示す範囲A〜範囲Fの何処にあてはまるかを下記のように算出する。
【０１３８】
データ251のみを受信した場合は範囲Aとする。
データ252のみを受信した場合は範囲Bとする。
データ253のみを受信した場合は範囲Cとする。
データ254のみを受信した場合は範囲Dとする。
データ255のみを受信した場合は範囲Eとする。
データ256のみを受信した場合は範囲Fとする。
【０１３９】
2つのデータを用いた受光範囲の判定処理例：図25
上記のステップS330からステップS332に処理を進めた場合における、2つのデータを用いた受光範囲の判定処理について、図25を参照して以下に説明する。
【０１４０】
まず、ステップS610において、受信した第1のデータに含まれる中心点間距離の判定結果がR未満か否かを判定する。R未満であればステップS620に処理を進め、R以上であればステップS650に処理を進める。
【０１４１】
ステップS620では、受信した第2のデータに含まれる中心点間距離の判定結果がR未満か否かを判定する。R未満であればステップS630に処理を進め、R以上であればステップS650に処理を進める。
【０１４２】
上記のステップS610又はS620からステップS650に処理を進めた場合には、図24のステップS370に戻り、非命中であると判定する。
【０１４３】
ステップS630では、第1及び第2のデータがデータ251〜256の中のいずれの2つであるかにより、レーザビームの中心位置が図22に示す範囲Aから範囲Fの何処にあてはまるかを以下のように算出する。
【０１４４】
データ251とデータ252を受信したとき、範囲A又はBとする。
データ251とデータ254を受信したとき、範囲A又はDとする。
データ252とデータ253を受信したとき、範囲B又はCとする。
データ252とデータ255を受信したとき、範囲B又はEとする。
データ253とデータ256を受信したとき、範囲C又はFとする。
データ254とデータ255を受信したとき、範囲D又はEとする。
データ255とデータ256を受信したとき、範囲E又はFとする。
【０１４５】
3つのデータを用いた受光範囲の判定処理例(1)：図26及び図27
上記のステップS320からステップS321に処理を進めた場合における、3つ以上のデータを用いた受光範囲の判定処理の一例について図26及び図27を参照して以下に説明する。
【０１４６】
まず、ステップS410において、3つ以上のデータの中、中心点間距離が小さい順に3つのデータを選出する。
【０１４７】
ステップS420では、各レーザ受信器の中心点座標と3つのデータから得られる中心点間距離よりレーザビーム中心位置を算出する。この場合のレーザビーム中心位置は、上記の受光位置判定処理例(1)で求めた共通領域Pに相当するものである。このようにステップS420で算出したレーザビーム中心位置を用いて、以下、ステップS430,S440,S450,S460,S470,S480の判定を行う。
【０１４８】
例えば、ステップS430では、レーザビーム中心位置且つ範囲Aが解有りかを算出する。なお、「レーザビーム中心位置且つ範囲Aが解有り」とは、レーザビーム中心位置(領域として求められたもの)と範囲Aとの共通領域があることを意味している。すなわち、「レーザビーム中心位置且つ範囲Aが解有り」である場合は、レーザビーム中心位置に範囲Aの一部が含まれているので、ステップS431に処理を進め、レーザビーム中心位置は範囲Aを含むことを記録する。解なしであればステップS440に処理を進める。
【０１４９】
ステップS430と同様にして、ステップS440,S450,S460,S470,S480でそれぞれ、範囲B〜範囲Fに関する判定を行い、それぞれ「解有り」の場合にはステップS441,S451,S461,S471,S481に処理を進め、範囲B〜範囲FについてステップS431と同様に記録する。
【０１５０】
ステップS480又はS481からステップS490に処理を進めた場合、レーザビーム中心位置が範囲Aから範囲Fのいずれを含むかにより受光範囲を以下のように算出した後、ステップS360(図24参照)に処理を進める。
【０１５１】
レーザビーム中心位置が範囲Aを含むとき、受光範囲は範囲Aとする。
レーザビーム中心位置が範囲Bを含むとき、受光範囲は範囲Bとする。
レーザビーム中心位置が範囲Cを含むとき、受光範囲は範囲Cとする。
レーザビーム中心位置が範囲Dを含むとき、受光範囲は範囲Dとする。
レーザビーム中心位置が範囲Eを含むとき、受光範囲は範囲Eとする。
レーザビーム中心位置が範囲Fを含むとき、受光範囲は範囲Fとする。
レーザビーム中心位置が範囲AとBを含むとき、受光範囲は範囲A又はBとする。
レーザビーム中心位置が範囲AとDを含むとき、受光範囲は範囲A又はDとする。
レーザビーム中心位置が範囲BとCを含むとき、受光範囲は範囲B又はCとする。
レーザビーム中心位置が範囲BとEを含むとき、受光範囲は範囲B又はEとする。
レーザビーム中心位置が範囲CとFを含むとき、受光範囲は範囲C又はFとする。
レーザビーム中心位置が範囲DとEを含むとき、受光範囲は範囲D又はEとする。
レーザビーム中心位置が範囲EとFを含むとき、受光範囲は範囲E又はFとする。
レーザビーム中心位置が範囲AとBとDを含むとき、受光範囲は範囲A又はB又はDとする。
レーザビーム中心位置が範囲AとDとEを含むとき、受光範囲は範囲A又はD又はEとする。
レーザビーム中心位置が範囲AとBとEを含むとき、受光範囲は範囲A又はB又はEとする。
レーザビーム中心位置が範囲BとCとEを含むとき、受光範囲は範囲B又はC又はEとする。
レーザビーム中心位置が範囲BとCとFを含むとき、受光範囲は範囲B又はC又はFとする。
レーザビーム中心位置が範囲BとDとEを含むとき、受光範囲は範囲B又はD又はEとする。
レーザビーム中心位置が範囲BとEとFを含むとき、受光範囲は範囲B又はE又はFとする。
レーザビーム中心位置が範囲CとEとFを含むとき、受光範囲は範囲C又はE又はFとする。
レーザビーム中心位置が範囲AとBとDとEを含むとき、受光範囲は範囲A又はB又はD又はEとする。
レーザビーム中心位置が範囲BとCとEとFを含むとき、受光範囲は範囲B又はC又はE又はFとする。
【０１５２】
なお、上記ステップS490において、レーザビーム中心位置がいずれの範囲も含まない場合はステップS370(図24参照)に処理を進め、非命中であると判定する。
【０１５３】
3つのデータを用いた受光範判定処理例(2)：図28
上記のステップS320からステップS321に処理を進めた場合における、3つ以上のデータを用いた受光範囲判定の別の処理例について図28を参照して以下に説明する。
【０１５４】
まず、ステップS510において、3つ以上のデータの中、中心点間距離が小さい順に3つのデータを選出する。
【０１５５】
ステップS520では、各レーザ受信器によって判定された中心点間距離の判定結果を中間値に置き換える。
【０１５６】
ステップS530にて、置き換えた中間値を用いて各レーザ受信器からの距離差h、距離差i、距離差jを算出する。なお、このステップS530の処理は、上記の受光位置判定処理例(2)のステップS251〜S253(図20参照)の処理に相当する。また、ステップS540,S550,S560,S570も、同様にステップS254〜S257(同図参照)に相当する処理である。
【０１５７】
ステップS570において算出されるレーザビームの中心位置は、点として求まるので、ステップS580では、レーザビーム中心位置が範囲Aから範囲Fの何処にあてはまるかを以下のように算出する。
【０１５８】
0＜X＜15且つ25＜Y＜40の時、受光範囲Aとする。
0＜X＜15且つ15≦Y≦25の時、受光範囲Bとする。
0＜X＜15且つ0＜Y＜15の時、受光範囲Cとする。
15≦X＜30且つ25＜Y＜40の時、受光範囲Dとする。
15≦X＜30且つ15≦Y≦25の時、受光範囲Eとする。
15≦X＜30且つ0＜Y＜15の時、受光範囲Fとする。
【０１５９】
上記のようにステップS580で受光範囲を算出した後、ステップS360(図24参照)に処理を進める。但し、いずれの範囲も含まない場合はステップS370(図24参照)に処理を進め、非命中であると判定する。
【０１６０】
本処理では受光位置を受光範囲A〜Fと算出するだけでなく、座標として出力（表示）することも可能である。
【０１６１】
実施例(4)：標的に対する命中方向を判定するレーザ受信装置の実施例：図22(2)
図22(1)に示した標的が銃器を模擬したレーザ送信器、又は銃器に取り付けたレーザ送信器より送信されたレーザビームを受光した際に、どの方向から命中したかを判定する方法について、以下に説明する。
【０１６２】
同図(2)は、同図(1)の標的を範囲Aと範囲Dが接する側から見た図である。すなわち同図(2)は、例えば、同図(1)の標的を垂直な壁に取り付けた場合に、壁の上方から見た平面図である。
【０１６３】
このような標的に対して、同図(2)に示す如く正面方向、斜め方向、横方向からレーザビームを照射する場合を想定し、いずれの方向から受光したか（命中方向）を判定するものとする。
【０１６４】
この場合に使用するレーザ受信装置は、上記の実施例(3)と同様に、図23に示す構成を有するものとし、判定部80が命中方向を判定するものとする。この場合、各レーザ受信器401〜406は、それぞれ上記の実施例(1)で説明したような受光仰角の検出を行い、その結果をデータ251〜253として判定部80に与えるものとする。
【０１６５】
この場合の判定部80による判定基準は受信したデータ251〜253に基づき以下の通りとすればよい。
【０１６６】
受光仰角90度及び67.5度の判定結果が最も多かった場合、正面方向から命中したと判定する。
受光仰角45度及び22.5度の判定結果が最も多かった場合、斜め方向から命中したと判定する。
受光仰角0度の判定結果が最も多かった場合、横方向から命中したと判定する。
【０１６７】
なお、データ251〜253全ての判定結果が判定不可である場合は、命中方向も判定不可であるとし、データが1つでも得られた場合にはそのデータの判定結果を用いて、命中方向を判定すればよい。
【０１６８】
上記の各実施例(1)〜(4)の説明においては、各レーザ受信器が図2に示す構成であるものとして説明したが、図3に示す構成のレーザ受信器を用い、図2における信号501〜504及び511〜519を用いる代わりに図3におけるレベルデータD610及びD620を用いディジタル信号処理を行うことも可能である。
【０１６９】
以上説明したように、本発明に係るレーザ受信器によれば、複数の受光素子をレーザビームを受光する角度が互いに異なるように受光面上に配置し、レベル検出手段が該レーザビームの受光レベルを各受光素子毎に検出し、距離検出手段が、該受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより該受光面における該レーザビームの中心点と自分自身の中心点との中心点間距離を検出するか、又は仰角検出手段が、該受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより、該レーザビームの該受光面に対する仰角を検出するようにしたので、各受光素子毎の受光レベルを用いて、受光したレーザビームの中心点の受光面における受光位置とレーザ受信器の中心点との距離、又は受光したレーザビームの受光面に対する仰角を検出することが可能になる。
【手続補正書】
【提出日】平成17年8月25日(2005.8.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】手続補正書
【補正対象項目名】手続補正１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ送信機からのレーザビームを受信するレーザ受信器において、
該レーザビームを受光する角度が互いに異なるように受光面上に配置された複数の受光素子と、
該レーザビームの受光レベルを各受光素子毎に検出するレベル検出手段と、
該受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより該受光面における該レーザビームの中心点と基準点との距離を検出する距離検出手段と、
を備えたことを特徴とするレーザ受信器。
【請求項２】
請求の範囲１において、
前記各閾値は、前記レーザ送信器が送信するビームパターンに応じた値に設定可能であることを特徴とするレーザ受信器。
【請求項３】
レーザ送信器からのレーザビームを受信するレーザ受信器において、
該レーザビームを受光する角度が互いに異なるように受光面上に配置された複数の受光素子と、
該レーザビームの受光レベルを各受光素子毎に検出するレベル検出手段と、
該受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより、基準面に対する仰角を検出する仰角検出手段と、
を備えたことを特徴とするレーザ受信器。
【請求項４】
請求の範囲３において、
前記各閾値は、前記レーザ送信器が送信するビームパターンに応じた値に設定可能であることを特徴とするレーザ受信器。
【請求項５】
請求の範囲１において、
該距離検出手段は、該比較結果の組合せを、該受光面の材質に応じて変更可能なことを特徴としたレーザ受信器。
【請求項６】
請求の範囲３において、
該仰角検出手段は、該比較結果の組合せを、該受光面の材質に応じて変更可能なことを特徴としたレーザ受信器。
【請求項７】
請求の範囲１に記載のレーザ受信器を共通の受光面に複数設置したレーザ受信装置であって、
各レーザ受信器のレベル検出手段によって検出された各受光素子毎の受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより該受光面における該レーザビームの中心点と各レーザ受信器に対応する基準点との距離をそれぞれ検出する距離検出手段と、
各基準点の座標と前記各距離に基づいて、前記レーザビームの受光位置を検出する受光位置検出手段を備えたことを特徴とするレーザ受信装置。
【請求項８】
請求の範囲１において、
該距離検出手段によって検出された距離を所定の閾値と比較して、弾を模擬した該レーザビームが所定の領域内に命中したか否かを判定する判定手段をさらに備えたことを特徴とするレーザ受信器。
【請求項９】
請求の範囲７において、
該受光位置検出手段によって検出された該レーザビームの中心点の受光領域に基づき、弾を模擬した該レーザビームが該受光面上のどの領域内に命中したかを判定する判定手段をさらに備えたことを特徴とするレーザ受信装置。
【請求項１０】
請求の範囲３に記載のレーザ受信器を複数設置したレーザ受信装置であって、
各レーザ受信器のレベル検出手段によって検出された各受光素子毎の受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより、基準面に対する仰角を検出する仰角検出手段と、
該仰角検出手段によって検出された該基準面に対する仰角に基づき、弾を模擬した該レーザビームが送信された方向を判定する判定手段と、
をさらに備えたことを特徴とするレーザ受信装置。
【請求項１１】
請求の範囲３に記載のレーザ受信器を複数設置したレーザ受信装置であって、各レーザ受信器の仰角検出手段によって検出された該基準面に対する仰角に基づき、弾を模擬した該レーザビームが送信された方向を判定する判定手段をさらに備えたことを特徴とするレーザ受信装置。
【請求項１２】
請求の範囲１又は３において、該複数の受光素子の内、少なくとも１つの受光素子は該受光面に対して垂直な方向から送信された該レーザビームに対する受光感度が最大となるように配置され、他の受光素子は該受光面に対して水平方向から送信された該レーザビームに対する受光感度が最大となるように配置されたことを特徴とするレーザ受信器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】手続補正書
【補正対象項目名】手続補正２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザ受信器及びレーザ受信装置に関し、特にレーザ送信器からのレーザビームを受信するレーザ受信器及び複数のレーザ受信器で構成されるレーザ受信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーザ受信器には、単一の受光素子を有するもの又は複数の受光素子を有するものがあり、いずれのレーザ受信器についても、受光素子の指向性を考慮して各システムの目的に合った指向性と受光感度が得られるように受光素子を配置していた。
【０００３】
図29は一般的な受光素子の指向性を示したものである。図示の如く受光面Ｌに対し受光素子10を配置した場合、受光面Ｌに対して垂直の方向（天頂方向）からの受光感度が最大であり、天頂から角度(仰角)が下がるに従って受光感度が低下する。図示の如く、天頂方向の受信感度を100％とすると受光面Ｌに対して平行な方向付近における受光感度は30％程度である。
【０００４】
このように、一般的な受光素子は受光面に対して天頂の方向の受光感度が最も高く、天頂から角度が下がるに従って受光感度が低下するものである。
【０００５】
図30は、従来のレーザ受信器において、１つの受光素子を配置した例を示したものであり、同図(1)がレーザ受信器20の平面図であり、同図(2)が側面図である。同図に示したレーザ受信器20は、受光面積の広い受光素子21を受光面Ｌ上に１つ配置している。このレーザ受信器20の受光感度は、受光素子21の指向性がそのまま影響するため、天頂方向に対して最も強く、天頂から角度が下がるに従って低下する。従って、受光面Ｌに対して平行な方向からのレーザビームについては受光することが出来なかった。
【０００６】
図31は、図30に示したレーザ受信器20の回路構成例を示したものである。図31に示す如く、レーザ受信器20は受光素子21とレベル検出回路30と制御器33とで構成されている。レベル検出回路30は受光素子21が受光した信号を増幅するアンプ31と、アンプ31で増幅された信号をそれぞれリファレンス(基準)電圧VH及びVLと比較するコンパレータ32H及び32Lを有するものである。
【０００７】
尚、リファレンス電圧VHとVLの間にはVH＞VLの関係が成立し、従って、コンパレータ32Hはより高いリファレンス電圧の信号を検知することになる。コンパレータ32H及び32Lの出力はそれぞれ信号301及び302として制御器33に与えられる。
【０００８】
このようにしてレベル検出回路30は、受光素子21で受光した信号を整形すると共に、複数のコンパレータ32H及び32Lを用いることによりどの程度のレベルでレーザビームを受光したのかを示す情報を得ることが可能であった。
【０００９】
このように、受光素子を１つ有するレーザ受信器では、受信したレーザビームの受信レベルを検出することが出来るが、レーザビームの中心がレーザ受信器から外れた場所に当たっていても、どれだけ離れた位置にレーザビームの中心が当たっているかを検出することは出来なかった。また、どのような受光角度でレーザビームを受光したかを検出することも出来なかった。
【００１０】
一方、受光素子を複数有するレーザ受信器の例として、特公平７-26808号では、受光面全体に多数の受光素子を配置してパルスレーザ光の受光位置を検出する方法を開示している。
【００１１】
この方法では、受光素子が配置されている領域内におけるレーザビームの受光位置を検出することは可能であるが、受光位置を検出しようとする領域全体に多数の受光素子を配置する必要があるため、広い領域におけるレーザビームの受光位置検出には大量の受光素子を必要としてしまう。
【００１２】
また、この方法では、どのような受光角度でレーザビームを受光したかを検出することは出来なかった。
【００１３】
通常、レーザビームを用いてデータ送受信を行う通信システムでは、データ送受信を開始する前にレーザ送信器とレーザ受信器の間で光軸調整を行う必要がある。
【００１４】
レーザ送信器からのレーザビームの中心がレーザ受信器の中心に垂直に当たることが理想的であるため、受光したレーザビームの中心とレーザ受信器の中心との距離や受光角度をレーザ受信器が検出できれば、その結果を用いて光軸調整をすることが可能となる。
【００１５】
また、レーザ受信器は、例えば模擬射撃訓練用のシステムにおいて、模擬弾としてのレーザビームが命中したか否かを判定する標的に使用することができる。
【００１６】
この場合、従来のレーザ受信器を使用して受光したレーザビームの中心点の受光面における受光位置を検出する場合、大きな物体を標的とした場合（人を標的とした場合）には、標的となる物体の表面を覆うように多数のレーザ受信器を配置する必要があり、また複数の受光素子を有するレーザ受信器の場合においても、標的となる物体の表面を覆うように大量の受光素子を配置する必要があるため、非現実的である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
従って本発明は、レーザ送信器からのレーザビームを受信するレーザ受信器及び複数のレーザ受信器で構成されるレーザ受信装置において、受光したレーザビームの中心点の受光面における受光位置と基準点との距離、及び受光したレーザビームの受光面に対する仰角を検出することを目的とする。
【００１８】
また、受光面の材質に応じた検出結果を得ることを目的とする。
【００１９】
また、受光面全体に多数の受光素子を配置することなく、受光したレーザビームの中心点の受光面における受光位置を検出することができるレーザ受信装置を提供することを目的とする。
【００２０】
さらに、このようなレーザ受信器及びレーザ受信装置を例えば模擬射撃訓練における標的に使用できるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
〔１〕上記の目的を達成するため、本発明に係るレーザ受信器は、レーザ送信器からのレーザビームを受信するレーザ受信器において、該レーザビームを受光する角度が互いに異なるように受光面上に配置された複数の受光素子と、該レーザビームの受光レベルを各受光素子毎に検出するレベル検出手段と、該受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより該受光面における該レーザビームの中心点と基準点との距離を検出する距離検出手段と、を備えたことを特徴としている。
【００２２】
すなわち、本発明では、レーザ受信器の受光面にレーザビームを受光する角度が互いに異なるように複数の受光素子を配置する。そして、レベル検出手段が、受光したレーザビームの受光レベルを各受光素子毎に検出する。
【００２３】
さらに、距離検出手段は、該受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより該受光面における該レーザビームの中心点と基準点との距離を検出する。
【００２４】
受光素子には、レーザビームを受光する角度、すなわち受光感度の指向性があるため、複数の受光素子を互いに角度が異なるように配置することにより、レベル検出手段によって検出される各受光素子毎の受光レベルは互いに異なる値になる。
【００２５】
従って、上記の各受光素子毎の受光レベルを用いれば、受光したレーザビームの中心点の受光面における受光位置と基準点（例えば、レーザ受信器の中心点）との距離を検出することが可能になる。
〔２〕上記の発明〔１〕における各閾値は、前記レーザ送信器の送信するビームパターンに応じた値に設定できればよい。
【００２６】
すなわち、予め、レーザビームの中心点と基準点との距離と各受光素子毎の受光レベルとの関係を測定又はシミュレーションし、その結果に基づき、前記レーザ送信器が送信するビームパターンに応じた値に各閾値を設定する。
【００２７】
これにより、受光したレーザビームの中心点の受光面における受光位置と基準点との距離を検出することが可能となる。
〔３〕また、本発明に係るレーザ受信器は、レーザ送信器からのレーザビームを受信するレーザ受信器において、該レーザビームを受光する角度が互いに異なるように受光面上に配置された複数の受光素子と、該レーザビームの受光レベルを各受光素子毎に検出するレベル検出手段と、該受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより、基準面に対する仰角を検出する仰角検出手段と、を備えたことを特徴としている。
【００２８】
すなわち、本発明では、レーザ受信器の受光面にレーザビームを受光する角度が互いに異なるように複数の受光素子を配置する。そして、レベル検出手段が、受光したレーザビームの受光レベルを各受光素子毎に検出する。
【００２９】
さらに、仰角検出手段は、該受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより基準面に対する仰角を検出する。
【００３０】
受光素子には、レーザビームを受光する角度、すなわち受光感度の指向性があるため、複数の受光素子を互いに角度が異なるように配置することにより、レベル検出手段によって検出される各受光素子毎の受光レベルは互いに異なる値になる。
【００３１】
従って、上記の各受光素子毎の受光レベルを用いれば、受光したレーザビームの基準面（例えば、受光面）に対する仰角を検出することが可能になる。
〔４〕上記の発明〔３〕における各閾値は、前記レーザ送信器が送信するビームパターンに応じた値に設定できればよい。
【００３２】
すなわち、予め、レーザビームの仰角と各受光素子毎の受光レベルとの関係を測定又はシミュレーションし、その結果に基づき、前記レーザ送信器が送信するビームパターンに応じた値に各閾値を設定する。
【００３３】
これにより、受光したレーザビームの基準面に対する仰角を検出することが可能となる。
〔５〕上記の発明〔１〕における該距離検出手段は、該比較結果の組合せを、該受光面の材質に応じて変更できればよい。
【００３４】
すなわち、レーザビームの反射特性は受光面の材質に依存するため、予め、測定により受光面の材質毎に適切な比較結果の組合せを求めておき、距離検出手段が受光面の材質に応じて比較結果の組合せを変更する。
【００３５】
これにより、受光面の材質に応じたレーザビームの中心点と基準点との距離の検出結果を得ることが可能となる。従って、材質による判定誤差を軽減することができる。
〔６〕上記の発明〔３〕における該仰角検出手段は、該比較結果の組合せを、該受光面の材質に応じて変更できればよい。
【００３６】
すなわち、レーザビームの反射特性は受光面の材質に依存するため、予め、測定により受光面の材質毎に適切な比較結果の組合せを求めておき、仰角検出手段が受光面の材質に応じて比較結果の組合せを変更する。
【００３７】
これにより、受光面の材質応じた仰角の検出結果を得ることが可能となる。従って、材質による判定誤差を軽減することができる。
〔７〕また、本発明に係るレーザ受信装置は、上記の発明〔１〕のレーザ受信器を共通の受光面に複数設置したレーザ受信装置であって、各レーザ受信器のレベル検出手段によって検出された各受光素子毎の受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより該受光面における該レーザビームの中心点と各レーザ受信器に対する基準点との距離をそれぞれ検出する距離検出手段と、各基準点の座標と前記各距離に基づいて、前記レーザビームの受光位置を検出する受光位置検出手段を備えたことを特徴としている。
【００３８】
すなわち、各基準点の座標と前記各距離に基づいて、受光位置検出手段がレーザビームの受光位置を検出する。
【００３９】
従って、実際にレーザビームの中心点の受光位置に受光素子が存在する必要が無いため、従来のように受光面全体に多数の受光素子を配置することなく、受光したレーザビームの中心点の受光面における受光位置を領域として検出することが可能となる。
〔８〕また、上記の発明〔１〕において、該距離検出手段によって検出された距離を所定の閾値と比較して、弾を模擬した該レーザビームが所定の領域内に命中したか否かを判定する判定手段をさらに備えてもよい。
【００４０】
このようなレーザ受信器は、例えば模擬射撃訓練において模擬弾の命中／非命中を判断することが可能な標的として又は車や人などの標的に取り付けて使用することができる。
〔９〕また、上記の発明〔７〕において、該受光位置検出手段によって検出された該レーザビーム受光位置に基づき、弾を模擬した該レーザビームが該受光面上のどの領域内に命中したかを判定する領域判定手段をさらに備えてもよい。
【００４１】
このようなレーザ受信装置は、例えば模擬射撃訓練において模擬弾の命中位置を領域として判定することが可能な標的として又は標的に取り付けて使用することができる。
〔１０〕また、本発明に係るレーザ受信装置は、上記の発明〔３〕のレーザ受信器を複数設置したレーザ受信装置であって、各レーザ受信器のレベル検出手段によって検出された各受光素子毎の受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより、該レーザビームの該受光面に対する仰角を検出する仰角検出手段と、該仰角検出手段によって検出された該レーザビームの該受光面に対する仰角に基づき、弾を模擬した該レーザビームが送信された方向を判定する判定手段と、をさらに備えたことを特徴としてもよい。
【００４２】
このようなレーザ受信装置は、例えば模擬射撃訓練において模擬弾の命中方向を判定することが可能な標的として又は車や人などの標的に取り付けて使用することができる。
〔１１〕また、本発明に係るレーザ受信装置は、上記の発明〔３〕のレーザ受信器を複数設置したレーザ受信装置であって、各レーザ受信器の仰角検出手段によって検出された該基準面に対する仰角に基づき、弾を模擬した該レーザビームが送信された方向を判定する判定手段をさらに備えたことを特徴としてもよい。
【００４３】
このようなレーザ受信装置は、例えば模擬射撃訓練において模擬弾の命中方向を判定することが可能な標的として又は車や人などの標的に取り付けて使用することができる。
〔１２〕上記の発明〔１〕又は〔３〕において、該複数の受光素子の内、少なくとも１つの受光素子は該受光面に対して垂直な方向から送信された該レーザビームに対する受光感度が最大となるように配置され、他の受光素子は該受光面に対して水平方向から送信された該レーザビームに対する受光感度が最大となるように配置されたことを特徴としてもよい。
【００４４】
すなわち、少なくとも１つの受光素子（第1受光素子）は該受光面に対して垂直な方向から送信された該レーザビームに対する受光感度が最大となるように配置し、他の受光素子（第2受光素子）は該受光面に対して水平方向から送信された該レーザビームに対する受光感度が最大となるように配置することにより、第1及び第2受光素子のいずれか一方の受光感度が最小になるような仰角からレーザビームを受信したとき、他方の受光素子の受光感度は最大になる。
【００４５】
従って、第1及び第2受光素子は互いの受光レベルをいわば補完し合うことになる。また、この場合、特に受光面に対して垂直方向から送信されたレーザビームについては、第1及び第2受光素子間の受光レベルの差が顕著であるため、上記のレーザビームの中心点と基準点との距離及び基準面に対する仰角を比較的高い精度で検出することが可能になる。
【発明の効果】
【００４６】
以上説明したように、本発明に係るレーザ受信器によれば、複数の受光素子をレーザビームを受光する角度が互いに異なるように受光面上に配置し、レベル検出手段が該レーザビームの受光レベルを各受光素子毎に検出し、距離検出手段が、該受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより該受光面における該レーザビームの中心点と自分自身の中心点との中心点間距離を検出するか、又は仰角検出手段が、該受光レベルを各閾値と比較し、その比較結果の組合せにより、該レーザビームの該受光面に対する仰角を検出するようにしたので、各受光素子毎の受光レベルを用いて、受光したレーザビームの中心点の受光面における受光位置とレーザ受信器の中心点との距離、又は受光したレーザビームの受光面に対する仰角を検出することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
実施例(1)：レーザ受信器の実施例
図1は本発明に係るレーザ受信器の実施例における受光素子の配置例を示したものであり、同図(1)及び(2)はそれぞれレーザ受信器40の平面図及び側面図である。
【００４８】
図示の如く受光素子401は受光感度が受光面に対して垂直（天頂）の方向に最大となるようにレーザ受信器40の中央に配置されている。また、受光素子402〜409は、受光感度が受光面に対して平行の方向に最大となるように配置され、受光素子401の中心から半径約2cmの円周上に45度ずつずらして8方位に向けられている。このとき、受光素子401と各受光素子402〜409との間隔はそれぞれ約2cmになる。
【００４９】
図2はレーザ受信器40の一構成例を示したものであり、図1に示した受光素子401〜409とレベル検出回路50と制御器53とで構成されている。
【００５０】
この内、レベル検出回路50は受光素子401からの電気出力信号を1倍に増幅するバッファアンプ（以下、単にアンプと称する。）510と、受光素子402〜409からの電気出力信号を1倍に増幅するアンプ520と、アンプ510の出力信号をそれぞれリファレンス電圧VR1,VR2,VR3及びVR4と比較し、その大小判定を行うコンパレータC1,C2,C3,及びC4と、アンプ520の出力信号をそれぞれリファレンス電圧VR11〜VR19と比較し、その大小判定を行うコンパレータC11〜C19とで構成されている。
【００５１】
なお、本実施例においては、アンプ510及び520は、増幅度が1倍のものを使用しているが、使用するレーザビームのレベル(送信側の出力レベル)に応じて適切な増幅度のものを使用すればよい。
【００５２】
そして制御器53は、これらのコンパレータC1〜C4及びC11〜C19の各出力信号501〜504及び511〜519を入力して後述する各検出動作を行うものである。
【００５３】
なお、リファレンス電圧VR1〜VR4は、VR1＞VR2＞VR3＞VR4の関係に予め設定されており、リファレンス電圧VR11〜VR19は、VR11＞VR12＞VR13＞VR14＞VR15＞VR16＞VR17＞VR18＞VR19の関係に予め設定されているものする。
【００５４】
なお、上記の受光素子401〜409の配置方向は、受光するレーザビームの特性に応じて変更すればよく、また、受光素子401と各受光素子402〜409との間隔(本実施例では約2cm)も、受光するレーザビームのビームパターンによって変更すればよい。さらに、使用するコンパレータの数やリファレンス電圧は希望する検出精度に合わせて変更すればよい。
【００５５】
図3は、レーザ受信器40の別の構成例を示したものであり、図1に示した受光素子401〜409とレベル検出回路60と制御器63とで構成されている。
【００５６】
このうち、レベル検出回路60は、上記レベル検出回路50と同様に、受光素子401からの電気出力信号を1倍に増幅するアンプ61と、受光素子402〜409からの電気出力信号を1倍に増幅するアンプ62と、アンプ61のピーク時の電圧をA/D変換してレベルデータD610として出力するA/Dコンバータ611と、アンプ61の出力信号を整形し、そのデータ内容を信号610としてレベルデータD610にタイミングを合わせて出力するバッファ612と、アンプ62のピーク時の電圧をA/D変換してレベルデータD620として出力するA/Dコンバータ621と、アンプ62の出力信号を整形し、そのデータ内容を信号620としてレベルデータD620にタイミングを合わせて出力するバッファ622とで構成されている。
【００５７】
制御器63は、A/Dコンバータ611及び621からそれぞれ出力されるレベルデータD610及びD620と、各バッファ612及び622から出力される信号610,620とを入力し、後述する各検出動作を行うものである。
【００５８】
なお、信号610及び620は、受信したレーザビームに含まれるデータの内容が含まれた信号である。
【００５９】
リファレンス電圧及び判定基準の設定
特に記載が無い限り、以下の説明において使用する各レーザ受信器は図2に示した構成のものを用いるものとする。このようなレーザ受信器40を用いて各種の検出を行うためには、先ず適切なリファレンス電圧及び判定基準を設定する必要がある。このために予め以下に説明するような測定を行う。
【００６０】
図4はこの測定時におけるレーザビームの受光形態を示したものである。すなわち、レーザ受信器40に対して、先ずは天頂方向（仰角90度）からレーザ送信器101のレーザビームを当てる。この時、レーザ送信器101から出力されたレーザビームがレーザ受信器40の中心に当たる位置から測定を開始し、レーザ送信器101をX方向に平行移動させながら所定の間隔(例えば1cm)毎に測定を行う。
【００６１】
この時の距離Xとレーザ受信器40の受光レベルの関係を示したグラフが図5に示されている。すなわち、図5においてはアンプ510の出力レベル及びアンプ520の出力レベルが距離1cm毎にプロットされている。尚、図5には受光面が鉄板の場合と布の場合におけるアンプ510及び520の出力レベルがそれぞれマーク◆，■，▲，×で示されている。
【００６２】
なお、レーザビームの反射特性が受光面の素材によって影響を受けることから、受光面に異なる素材を使用して測定している。図5及び図9に示す如く、仰角90度及び0度ではこの受光面の素材の違いによる顕著な測定結果の違いは見られないが、図6〜図8に示す如く、仰角67.5度、45度、22.5度において、特にアンプ520の出力レベルについて受光面の素材による測定結果の違いが見られる。
【００６３】
次に図4のレーザ送信器102のように仰角67.5度からレーザ受信器40にレーザビームを当てる場合についても測定を行う。先ほどのレーザ送信器101の場合と同様、レーザビームがレーザ受信器40の中心に当たる位置から測定を開始し、レーザ送信器102をX方向に平行移動させながら所定の間隔(例えば1cm)毎に測定を行う。この測定結果を示すグラフは図6のようになる。
【００６４】
さらに仰角45度、仰角22.5度、仰角0度についてもそれぞれレーザ送信器103、104及び105を用いてそれぞれレーザビームがレーザ受信器40の中心に当たる位置から測定を開始し、レーザ送信器103〜105をX方向に平行移動させながら所定の間隔(例えば1cm)毎に測定を行う。これにより、それぞれ図7、図8、図9のような測定結果が得られる。
【００６５】
上記の図5〜図9の測定結果に基づき、図2に示したレベル検出回路50の各リファレンス電圧VR1〜VR4及びVR11〜VR19をそれぞれ、7800mV,6200mV,4600mV, 3000mV,3200mV,2400mV,2000mV,1600mV,1200mV,800mV,600mV,400mV,及び200mVに設定する。
【００６６】
これは受光面が布である場合を想定してリファレンス電圧を設定したものである。
【００６７】
また、図10〜図14は、上記のようにリファレンス電圧VR1〜VR4及びVR11〜VR19を設定した場合において、仰角90度、67.5度、45度、22.5度、0度のレーザビームを受光した場合の信号501〜504及び511〜519の有無を距離Xに対して示したものである。
【００６８】
この内、信号501〜504の有無は、アンプ510の出力レベルがそれぞれリファレンス電圧VR1〜VR4を超えているか否かによって判定される。従って、例えば仰角90度の場合は、図5において例えばマーク▲で示したアンプ510の出力レベル(受光面が布の場合)に注目すると、例えば信号501が有る(Hレベル)のは、距離Xが0cmから約1.2cmの範囲であることが分かる。同様に、同図においてマーク×で示したアンプ520の出力レベルに注目すると、例えば信号514が有る(Hレベル)のは、距離Xが約2.7cmから約3.3cmの範囲であることが分かる。
【００６９】
このようにして、図5から求めた仰角90度の場合の信号501〜504及び511〜519の有無を距離Xに対して示したものが図10であり、同様に、図6〜図9からそれぞれ求めた仰角67.5度、45度、22.5度、及び0度の場合の信号501〜504及び511〜519の有無を距離Xに対して示したものが図11〜図14である。
【００７０】
以下、図10〜図14から受光面におけるレーザビームの中心点と基準点との距離及び基準面に対する受光仰角の判定基準をそれぞれ作成し、各判定基準に基づき距離及び受光仰角を検出する処理について説明する。
【００７１】
以下の説明においては、基準点の例として図1(1)に示したレーザ受信器40の中心点、すなわち、受光素子401の中心点を使用するものとし、レーザビームの中心点と基準点との距離を中心点間距離と称するものとする。
【００７２】
また、基準面の例として、同図に示した受光面Lを使用するものとする。いずれも、これに限定されない。
【００７３】
中心点間距離の検出例：図15
図10〜図14に示した距離Xに対する各信号501〜504及び511〜519の有無を分析し、ある中心点間距離に対して特徴的な信号501〜504及び511〜519の組み合わせとその中心点間距離とを対応付けるような判定基準を作成すると、例えば以下のようになる。
【００７４】
(1)信号501有り且つ信号519無しの時、中心点間距離が0.0cm〜0.5cmであると判定する。
(2)信号502有り且つ信号518無し且つ信号519有りの時、中心点間距離が0.5cm〜1.0cmであると判定する。
(3)信号503有り且つ信号517無し且つ信号518有りの時、中心点間距離が1.0cm〜1.5cmであると判定する。
(4)信号504有り且つ信号516無し且つ信号517有りの時、中心点間距離が1.5cm〜1.8cmであると判定する。
(5)信号504有り且つ信号515無し且つ信号516有りの時、中心点間距離が1.8cm〜2.0cmであると判定する。
(6)信号504無し且つ信号516有りの時、中心点間距離が2.0cm〜4.0cmであると判定する。
(7)信号504無し且つ信号516無し且つ信号517有りの時、中心点間距離が4.0cm〜5.0cmであると判定する。
(8)信号504無し且つ信号517無し且つ信号518有りの時、中心点間距離が5.0cm〜5.5cmであると判定する。
(9)信号504無し且つ信号518無し且つ信号519有りの時、中心点間距離が5.5cm〜6.0cmであると判定する。
(10)信号504有り且つ信号516有りの時、中心点間距離が0.0cm〜2.0cmであると判定する。
(11)上記(1)〜(10)以外の場合、中心点間距離は判定不可とする。
【００７５】
上記の中心点間距離の判定基準(1)〜(11)は、図10〜図14に基づいて作成したものの一例であるが、判定基準は上記(1)〜(11)に限定されるものではなく、例えば、中心点間距離2.0cm〜4.0cmについてもより詳細な判定結果が得られるような判定基準を作成することも可能である。
【００７６】
また、リファレンス電圧VR1〜VR4及びVR11〜VR19を変更した場合には、距離Xに対する各信号501〜504及び511〜519の有無が図10〜図14とは異なるため、別の判定基準を作成する必要がある。
【００７７】
以下、上記の判定基準(1)〜(11)を用いて制御器53における中心点間距離を検出する処理フローを図15を参照して説明する。
【００７８】
まず、制御器53は信号504または信号519を受信したか否かを判定する（ステップS10）。
【００７９】
上記のステップS10において信号504または信号519を受信していなければ、いずれの信号も受信できない状態、すなわち、レーザビームを受光していない状態であると判断できるので、そのまま信号504または信号519を受信するまでステップS10を繰り返す。
【００８０】
ステップS10において信号504または信号519を受信している場合はステップS20において上記の判定基準(1)〜(11)を用いて判定することによりレーザ受信器の中心点とレーザビームの中心点との中心点間距離を検出する。
【００８１】
ステップS20における中心点間距離の各判定結果は、図10〜図14の各図の下部に示された判定結果に対応している。
【００８２】
仰角0度の場合は、図14の下部に示す如く中心点間距離は判定不可能であるが、図10〜図13においては0.0cm〜6.0cmの範囲で中心点間距離の判定結果が得られることが示されている。特に、仰角90度の場合を示す図10においては、2cm以下の中心点間距離についても、0.0cm〜0.5cm,0.5cm〜1.0cm,1.0cm〜1.5cm,1.5cm〜1.8cm,1.8cm〜2.0cmというように、より細分化された判定結果が得られることが分かる。
【００８３】
これらの判定基準は受光するレーザビームのビームパターンにより異なる。例えば、レーザビームの中心から外に向かってレベルの変動（減衰）が緩やかなビームパターンであればそのパターンに合わせて判定基準を作成することで、より広い範囲で中心点間距離を判定することが可能となる。
【００８４】
受光仰角の検出：図16
上記の中心点間距離の判定基準を作成する場合と同様に、図10〜図14に示した距離Xに対する各信号501〜504及び511〜519の有無を分析し、受光仰角90度、67.5度、45度、22.5度、0度のそれぞれについて特徴的な信号501〜504及び511〜519の組み合わせと各受光仰角とを対応付けるような判定基準を作成すると、例えば以下のようになる。
【００８５】
(a)信号504有り且つ信号515無しの時、受光仰角が90度であると判定する。
(b)信号504有り且つ信号512無し且つ信号513有りの時、受光仰角が67.5度であると判定する。
(c)信号504有り且つ信号511無し且つ信号512有りの時、受光仰角が45度であると判定する。
(d)信号504無し且つ信号511有りの時、受光仰角が0度〜22.5度であると判定する。
(e)上記以外は判定不可とする。
【００８６】
以下、上記の判定基準(a)〜(e)を用いて制御器53における受光仰角を検出する処理フローを図16を参照して説明する。
【００８７】
まず制御器53は、信号504または信号519を受信したか否かを判定する（ステップS110）。
【００８８】
図15におけるステップS10の場合と同様に、上記のステップS110において信号504または信号519を受信していなければ、いずれの信号も受信できない状態、すなわち、レーザビームを受光していない状態であると判断できるので、そのまま信号504または信号519を受信するまでステップS110を繰り返す。
【００８９】
ステップS110において信号504または信号519を受信している場合はステップS120において上記の受光仰角の判定基準(a)〜(e)を用いて受光仰角を検出する。
【００９０】
ステップS120における受光仰角の判定結果が、図10〜図14の各図の下部に示されている。
【００９１】
なお、上記の判定基準(a)〜(c)においては受光仰角をそれぞれ90度、67.5度、及び45度といった特定の値で示しているが、これらの判定結果は厳密な値ではなく、それぞれの仰角が90度程度、67.5度程度、及び45度程であることを意味している。
【００９２】
また、図10〜図13から明らかなように、中心点間距離が0cmに近ければ比較的正確な受光仰角の判定結果が得られる。
【００９３】
なお、上記の中心点間距離及び受光仰角の検出の説明では、受光面が布である場合について図5から図9に基づき判定基準を作成したが、例えば図5から図9に示した受光面が鉄板の場合のデータに基づき受光面が鉄板の場合の判定基準を設定することも可能である。
【００９４】
また、受光面の材質情報として例えば、布、鉄、プラスチック等複数の材質を登録しておきそれぞれの材質で得られた測定値に基づく判断基準を用いて上記の検出を行えば、受光面の材質に応じて検出精度を向上させることが可能である。
【００９５】
実施例(2)：レーザ受信装置の実施例
上記の実施例(1)で説明したレーザ受信器を複数有するレーザ受信装置の実施例について以下に説明する。
【００９６】
図17は、図1及び図2に示したレーザ受信器40と同様な構成のレーザ受信器41〜43と受光位置判定部70により構成されたレーザ受信装置を示している。尚、レーザ受信器41〜43は、レーザ受信器40のレベル検出回路50及び制御器53に相当するレベル検出回路501〜503及び制御器531〜533をそれぞれ有しており、制御器531〜533からの出力データ191〜193が受光位置判定部70に入力される。
【００９７】
受光位置判定処理例(1)：図18及び図19
受光位置判定部70によるレーザビームの受光位置判定の一処理例として、データ191〜193に基づき、例えば図18に網掛けで示すような領域Pをレーザビームの受光位置として判定する場合について以下に説明する。
【００９８】
図18はレーザ受信器41〜43におけるそれぞれの中心点間距離の判定結果が5.5cmから6cmであると分かった場合の共通領域を求めたものである。
【００９９】
受光位置判定部70のこのような受光位置判定処理フローを示したものが図19のフローチャートである。
【０１００】
先ず受光位置判定部はデータ191〜193を受信したか否かをそれぞれステップS210、S220、及びS230で判定する。データ191〜193の全てが受信された場合、各レーザ受信器41〜43による中心点間距離の判定結果を座標範囲に置換する（ステップS240）。次に、ステップ240で求めた座標範囲の共通領域Pを算出する。さらにステップS241で算出された共通領域Pをレーザビーム中心位置として検出する。
【０１０１】
受光位置判定処理例(2)：図20及び図21
受光位置判定の別の処理例として、各レーザ受信器が求めた中心点間距離の距離差により双曲線を用いて求める方法もある。この場合の受光位置判定部70の処理フローを示したものが図20である。
【０１０２】
図19の場合と同様に、受光位置判定部70はデータ191〜193のそれぞれを受信したか否かをステップS210〜S230において判定する。
【０１０３】
次に、各レーザ受信器41〜43による中心点間距離の判定結果を中間値に置換する(ステップS250)。
【０１０４】
ステップS251では、ステップS250で求めた中間値より、レーザ受信器41からの中心点間距離と、レーザ受信器42とレーザ中心点間距離の距離差hを算出する。
【０１０５】
ステップS252では、ステップS250で求めた中間値より、レーザ受信器42からの中心点間距離と、レーザ受信器43とレーザ中心点間距離の距離差iを算出する。
【０１０６】
ステップS253では、ステップS250で求めた中間値より、レーザ受信器43からの中心点間距離と、レーザ受信器41とレーザ中心点間距離の距離差jを算出する。
【０１０７】
ステップS254では、距離差hとレーザ受信器41の中心点座標（X1，Y1）とレーザ受信器42の中心点座標（X2，Y2）より双曲線221を算出する。
【０１０８】
ステップS255では、距離差iとレーザ受信器42の中心点座標（X2，Y2）とレーザ受信器43の中心点座標（X3，Y3）より双曲線222を算出する。
【０１０９】
ステップS256では、距離差jとレーザ受信器43の中心点座標（X3，Y3）とレーザ受信器41の中心点座標（X1，Y1）より双曲線223を算出する。
【０１１０】
ステップS257では、双曲線221、双曲線222、及び双曲線223の交点を算出し、その交点をレーザビーム中心位置とする。
【０１１１】
図20の処理フローに従い、レーザビームの受光位置を判定する場合の例を図21を参照して以下に説明する。
【０１１２】
図21では、図18の場合と同様に、レーザ受信器41〜43の全てが中心点間距離を5.5cm〜6.0cmと判定すると仮定する。この判定結果はデータ191、データ192、データ193として受光位置判定部70へ送信される。
【０１１３】
ステップS250において、各レーザ受信器41〜43によって判定された中心点間距離の判定結果をそれぞれ中間値に置き換えるので、中間値は全て5.5cm〜6.0cmの中間の5.75cmになる。
【０１１４】
従って、ステップS251〜S253でそれぞれ算出される距離差i,j,kは全て0cmとなり、ステップS254〜S256で算出される双曲線221〜223はそれぞれ図21に示すような直線となる。
【０１１５】
ステップS257にて双曲線221、双曲線222、双曲線223の交点を算出し、その交点をレーザビーム受光位置とするので、図21に示す点Qがレーザビームの受光位置として求められる。
【０１１６】
実際の処理では、双曲線2本の交点と、もう1本の双曲線が交わらない場合もあるが、この場合には、3つの交点の中点をレーザビーム受光位置とする。
【０１１７】
このように、本発明のレーザ受信器を受光面上に３つ以上配置することで、受光面上のどの位置にレーザビームが送信されたかを判定することが可能となる。
【０１１８】
実施例(3)：標的に使用するレーザ受信装置の実施例
本発明のレーザ受信装置を標的として又は人や車両等に取り付けて使用し、銃器を模擬したレーザ送信器、又は銃器に取り付けたレーザ送信器より送信されたレーザビームを受光した際に、レーザ受信装置を構成する各レーザ受信器にて判定した、中心点間距離の判定結果を用いて、弾を模擬したレーザビームが標的に命中したか否かを判定する例を以下に説明する。
【０１１９】
この実施例では、レーザビームが標的に命中した場合は、標的のどの範囲（領域）命中したかも判定するものである。
【０１２０】
図22は、本発明のレーザ受信器6個で構成されるレーザ受信装置を標的として使用する場合を示したものである。
【０１２１】
同図(1)に示す如く、6個のレーザ受信器401〜406は、10cm間隔で標的に配置されている。この標的は、縦40cm横30cmの長方形の標的であり、6つの範囲A〜Fに区切られているものとする。
【０１２２】
上記の標的に弾を模擬したレーザビームを照射し、その中心がどの範囲に命中したかを判定する方法について以下に説明する。
【０１２３】
標的として使用するレーザ受信装置は、図23に示す如く、6つのレーザ受信器401〜406と、判定部80とで構成されている。
【０１２４】
各レーザ受信器401〜406の制御器531〜536は、上記のレーザ受信器40における制御器53と同様に、信号501〜504及び、信号511〜519を参照して中心点間距離を判定し、判定結果を、それぞれデータ251〜データ256として判定部80へ送信する。
【０１２５】
なお、各レーザ受信器401〜406内の制御器531〜536の機能を判定部80内に設け、制御器531〜536をレーザ受信器401〜406から省くことも可能である。
【０１２６】
また、判定部80はレーザ受信器401〜406の中心点座標を予め記録しておくものとする。本実施例では、図22(1)に示した原点(0,0)を基準としているので、レーザ受信器401〜406の中心点座標は、それぞれ、(10,30),(10,20),(10,10), (20,30),(20,20),及び(20,10)である。
【０１２７】
さらに、判定部80は図24に示す範囲A〜範囲Fを座標範囲として予め以下のように記録しておくものとする。
【０１２８】
範囲Aの座標範囲は、0<X<15且つ25<Y<40とする。
範囲Bの座標範囲は、0<X<15且つ15≦Y≦25とする。
範囲Cの座標範囲は、0<X<15且つ0<Y<15とする。
範囲Dの座標範囲は、15≦X<30且つ25<Y<40とする。
範囲Eの座標範囲は、15≦X<30且つ15≦Y≦25とする。
範囲Fの座標範囲は、15≦X<30且つ0<Y<15とする。
【０１２９】
以下、判定部80による受光範囲の判定処理を図24〜図28を参照して説明する。
【０１３０】
受光範囲の判定(全体的な流れ)：図24
まず、図24は、受光範囲判定の全体的な処理フローを示したものである。
【０１３１】
処理が開始されると、ステップS310において、データ251からデータ256のいずれを受信したかを判定し、受信した際はステップS320に処理を進める。
【０１３２】
ステップS320では、データ251〜256の中いずれか3つ以上のデータを受信したか否かを判定する。3つ以上のデータを受信した際は3つのデータを用いて受光範囲を判定するステップS321に処理を進め、受信していなければステップS330に処理を進める。
【０１３３】
ステップ330では、データ251〜256の中いずれか2つ以上のデータを受信したか否かを判定する。2つ以上受信した際は2つのデータを用いて受光範囲を判定するステップS331に処理を進め、受信していなければステップS340に処理を進める。
【０１３４】
ステップS340では、受信したデータに含まれる中心点間距離の判定結果がR未満か否かを判定し、R未満であればステップS350に処理を進め、R以上であればステップS370に処理を進める。
【０１３５】
なお、Rの値は標的の大きさ（レーザ受信器を取り付けた受光面の広さ）に応じて予め設定するものであり、本実施例では10cm程度に設定してあるものとする。
【０１３６】
従って、ステップS370に処理が進んだ場合は、非命中であると判定される。
【０１３７】
ステップS350は、受信データが1つである場合の受光範囲を判定する処理であり、データ251〜256の中いずれのデータを受信したかにより、レーザビーム中心位置が図22(1)に示す範囲A〜範囲Fの何処にあてはまるかを下記のように算出する。
【０１３８】
データ251のみを受信した場合は範囲Aとする。
データ252のみを受信した場合は範囲Bとする。
データ253のみを受信した場合は範囲Cとする。
データ254のみを受信した場合は範囲Dとする。
データ255のみを受信した場合は範囲Eとする。
データ256のみを受信した場合は範囲Fとする。
【０１３９】
2つのデータを用いた受光範囲の判定処理例：図25
上記のステップS330からステップS332に処理を進めた場合における、2つのデータを用いた受光範囲の判定処理について、図25を参照して以下に説明する。
【０１４０】
まず、ステップS610において、受信した第1のデータに含まれる中心点間距離の判定結果がR未満か否かを判定する。R未満であればステップS620に処理を進め、R以上であればステップS650に処理を進める。
【０１４１】
ステップS620では、受信した第2のデータに含まれる中心点間距離の判定結果がR未満か否かを判定する。R未満であればステップS630に処理を進め、R以上であればステップS650に処理を進める。
【０１４２】
上記のステップS610又はS620からステップS650に処理を進めた場合には、図24のステップS370に戻り、非命中であると判定する。
【０１４３】
ステップS630では、第1及び第2のデータがデータ251〜256の中のいずれの2つであるかにより、レーザビームの中心位置が図22に示す範囲Aから範囲Fの何処にあてはまるかを以下のように算出する。
【０１４４】
データ251とデータ252を受信したとき、範囲A又はBとする。
データ251とデータ254を受信したとき、範囲A又はDとする。
データ252とデータ253を受信したとき、範囲B又はCとする。
データ252とデータ255を受信したとき、範囲B又はEとする。
データ253とデータ256を受信したとき、範囲C又はFとする。
データ254とデータ255を受信したとき、範囲D又はEとする。
データ255とデータ256を受信したとき、範囲E又はFとする。
【０１４５】
3つのデータを用いた受光範囲の判定処理例(1)：図26及び図27
上記のステップS320からステップS321に処理を進めた場合における、3つ以上のデータを用いた受光範囲の判定処理の一例について図26及び図27を参照して以下に説明する。
【０１４６】
まず、ステップS410において、3つ以上のデータの中、中心点間距離が小さい順に3つのデータを選出する。
【０１４７】
ステップS420では、各レーザ受信器の中心点座標と3つのデータから得られる中心点間距離よりレーザビーム中心位置を算出する。この場合のレーザビーム中心位置は、上記の受光位置判定処理例(1)で求めた共通領域Pに相当するものである。このようにステップS420で算出したレーザビーム中心位置を用いて、以下、ステップS430,S440,S450,S460,S470,S480の判定を行う。
【０１４８】
例えば、ステップS430では、レーザビーム中心位置且つ範囲Aが解有りかを算出する。なお、「レーザビーム中心位置且つ範囲Aが解有り」とは、レーザビーム中心位置(領域として求められたもの)と範囲Aとの共通領域があることを意味している。すなわち、「レーザビーム中心位置且つ範囲Aが解有り」である場合は、レーザビーム中心位置に範囲Aの一部が含まれているので、ステップS431に処理を進め、レーザビーム中心位置は範囲Aを含むことを記録する。解なしであればステップS440に処理を進める。
【０１４９】
ステップS430と同様にして、ステップS440,S450,S460,S470,S480でそれぞれ、範囲B〜範囲Fに関する判定を行い、それぞれ「解有り」の場合にはステップS441,S451,S461,S471,S481に処理を進め、範囲B〜範囲FについてステップS431と同様に記録する。
【０１５０】
ステップS480又はS481からステップS490に処理を進めた場合、レーザビーム中心位置が範囲Aから範囲Fのいずれを含むかにより受光範囲を以下のように算出した後、ステップS360(図24参照)に処理を進める。
【０１５１】
レーザビーム中心位置が範囲Aを含むとき、受光範囲は範囲Aとする。
レーザビーム中心位置が範囲Bを含むとき、受光範囲は範囲Bとする。
レーザビーム中心位置が範囲Cを含むとき、受光範囲は範囲Cとする。
レーザビーム中心位置が範囲Dを含むとき、受光範囲は範囲Dとする。
レーザビーム中心位置が範囲Eを含むとき、受光範囲は範囲Eとする。
レーザビーム中心位置が範囲Fを含むとき、受光範囲は範囲Fとする。
レーザビーム中心位置が範囲AとBを含むとき、受光範囲は範囲A又はBとする。
レーザビーム中心位置が範囲AとDを含むとき、受光範囲は範囲A又はDとする。
レーザビーム中心位置が範囲BとCを含むとき、受光範囲は範囲B又はCとする。
レーザビーム中心位置が範囲BとEを含むとき、受光範囲は範囲B又はEとする。
レーザビーム中心位置が範囲CとFを含むとき、受光範囲は範囲C又はFとする。
レーザビーム中心位置が範囲DとEを含むとき、受光範囲は範囲D又はEとする。
レーザビーム中心位置が範囲EとFを含むとき、受光範囲は範囲E又はFとする。
レーザビーム中心位置が範囲AとBとDを含むとき、受光範囲は範囲A又はB又はDとする。
レーザビーム中心位置が範囲AとDとEを含むとき、受光範囲は範囲A又はD又はEとする。
レーザビーム中心位置が範囲AとBとEを含むとき、受光範囲は範囲A又はB又はEとする。
レーザビーム中心位置が範囲BとCとEを含むとき、受光範囲は範囲B又はC又はEとする。
レーザビーム中心位置が範囲BとCとFを含むとき、受光範囲は範囲B又はC又はFとする。
レーザビーム中心位置が範囲BとDとEを含むとき、受光範囲は範囲B又はD又はEとする。
レーザビーム中心位置が範囲BとEとFを含むとき、受光範囲は範囲B又はE又はFとする。
レーザビーム中心位置が範囲CとEとFを含むとき、受光範囲は範囲C又はE又はFとする。
レーザビーム中心位置が範囲AとBとDとEを含むとき、受光範囲は範囲A又はB又はD又はEとする。
レーザビーム中心位置が範囲BとCとEとFを含むとき、受光範囲は範囲B又はC又はE又はFとする。
【０１５２】
なお、上記ステップS490において、レーザビーム中心位置がいずれの範囲も含まない場合はステップS370(図24参照)に処理を進め、非命中であると判定する。
【０１５３】
3つのデータを用いた受光範判定処理例(2)：図28
上記のステップS320からステップS321に処理を進めた場合における、3つ以上のデータを用いた受光範囲判定の別の処理例について図28を参照して以下に説明する。
【０１５４】
まず、ステップS510において、3つ以上のデータの中、中心点間距離が小さい順に3つのデータを選出する。
【０１５５】
ステップS520では、各レーザ受信器によって判定された中心点間距離の判定結果を中間値に置き換える。
【０１５６】
ステップS530にて、置き換えた中間値を用いて各レーザ受信器からの距離差h、距離差i、距離差jを算出する。なお、このステップS530の処理は、上記の受光位置判定処理例(2)のステップS251〜S253(図20参照)の処理に相当する。また、ステップS540,S550,S560,S570も、同様にステップS254〜S257(同図参照)に相当する処理である。
【０１５７】
ステップS570において算出されるレーザビームの中心位置は、点として求まるので、ステップS580では、レーザビーム中心位置が範囲Aから範囲Fの何処にあてはまるかを以下のように算出する。
【０１５８】
0＜X＜15且つ25＜Y＜40の時、受光範囲Aとする。
0＜X＜15且つ15≦Y≦25の時、受光範囲Bとする。
0＜X＜15且つ0＜Y＜15の時、受光範囲Cとする。
15≦X＜30且つ25＜Y＜40の時、受光範囲Dとする。
15≦X＜30且つ15≦Y≦25の時、受光範囲Eとする。
15≦X＜30且つ0＜Y＜15の時、受光範囲Fとする。
【０１５９】
上記のようにステップS580で受光範囲を算出した後、ステップS360(図24参照)に処理を進める。但し、いずれの範囲も含まない場合はステップS370(図24参照)に処理を進め、非命中であると判定する。
【０１６０】
本処理では受光位置を受光範囲A〜Fと算出するだけでなく、座標として出力（表示）することも可能である。
【０１６１】
実施例(4)：標的に対する命中方向を判定するレーザ受信装置の実施例：図22(2)
図22(1)に示した標的が銃器を模擬したレーザ送信器、又は銃器に取り付けたレーザ送信器より送信されたレーザビームを受光した際に、どの方向から命中したかを判定する方法について、以下に説明する。
【０１６２】
同図(2)は、同図(1)の標的を範囲Aと範囲Dが接する側から見た図である。すなわち同図(2)は、例えば、同図(1)の標的を垂直な壁に取り付けた場合に、壁の上方から見た平面図である。
【０１６３】
このような標的に対して、同図(2)に示す如く正面方向、斜め方向、横方向からレーザビームを照射する場合を想定し、いずれの方向から受光したか（命中方向）を判定するものとする。
【０１６４】
この場合に使用するレーザ受信装置は、上記の実施例(3)と同様に、図23に示す構成を有するものとし、判定部80が命中方向を判定するものとする。この場合、各レーザ受信器401〜406は、それぞれ上記の実施例(1)で説明したような受光仰角の検出を行い、その結果をデータ251〜253として判定部80に与えるものとする。
【０１６５】
この場合の判定部80による判定基準は受信したデータ251〜253に基づき以下の通りとすればよい。
【０１６６】
受光仰角90度及び67.5度の判定結果が最も多かった場合、正面方向から命中したと判定する。
受光仰角45度及び22.5度の判定結果が最も多かった場合、斜め方向から命中したと判定する。
受光仰角0度の判定結果が最も多かった場合、横方向から命中したと判定する。
【０１６７】
なお、データ251〜253全ての判定結果が判定不可である場合は、命中方向も判定不可であるとし、データが1つでも得られた場合にはそのデータの判定結果を用いて、命中方向を判定すればよい。
【０１６８】
上記の各実施例(1)〜(4)の説明においては、各レーザ受信器が図2に示す構成であるものとして説明したが、図3に示す構成のレーザ受信器を用い、図2における信号501〜504及び511〜519を用いる代わりに図3におけるレベルデータD610及びD620を用いディジタル信号処理を行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１６９】
【図１】本発明に係るレーザ受信器の実施例(1)における受光素子の配置例を示したブロック図である。
【図２】本発明に係るレーザ受信器の実施例(1)の構成例を示したブロック図である。
【図３】本発明に係るレーザ受信器の実施例(1)の別の構成例を示したブロック図の変形例である。
【図４】本発明に係るレーザ受信器の実施例(1)におけるレーザビームの受光形態を説明するための図である。
【図５】図4に示した仰角90度の場合の距離Xと受光レベルの関係を示したグラフ図である。
【図６】図4に示した仰角67.5度の場合の距離Xと受光レベルの関係を示したグラフ図である。
【図７】図4に示した仰角45度の場合の距離Xと受光レベルの関係を示したグラフ図である。
【図８】図4に示した仰角22.5度の場合の距離Xと受光レベルの関係を示したグラフ図である。
【図９】図4に示した仰角0度の場合の距離Xと受光レベルの関係を示したグラフ図である。
【図１０】実施例(1)におけるレーザ受信器とレーザビームとの中心点間距離及び受光仰角の判定結果(仰角90度)を示した図である。
【図１１】実施例(1)におけるレーザ受信器とレーザビームとの中心点間距離及び受光仰角の判定結果(仰角67.5度)を示した図である。
【図１２】実施例(1)におけるレーザ受信器とレーザビームとの中心点間距離及び受光仰角の判定結果(仰角45度)を示した図である。
【図１３】実施例(1)におけるレーザ受信器とレーザビームとの中心点間距離及び受光仰角の判定結果(仰角22.5度)を示した図である。
【図１４】実施例(1)におけるレーザ受信器とレーザビームとの中心点間距離及び受光仰角の判定結果(仰角0度)を示した図である。
【図１５】本発明に係るレーザ受信器に用いられる制御器の中心点間距離検出動作例を示したフローチャート図である。
【図１６】本発明に係るレーザ受信器に用いられる制御器の受光仰角判定動作例のフローチャート図である。
【図１７】本発明に係るレーザ受信装置の実施例(2)を示した機能ブロック図である。
【図１８】本発明に係るレーザ受信装置を用いて判定される受光位置の判定例を説明するための図である。
【図１９】本発明に係るレーザ受信装置の制御器の受光位置判定処理例(1)を示したフローチャート図である。
【図２０】本発明に係るレーザ受信装置の制御器の受光位置判定処理例(2)を示したフローチャート図である。
【図２１】図20の場合の受光位置の判定例を説明するための図である。
【図２２】本発明のレーザ受信装置の実施例(3)及び(4)を説明するための図である。
【図２３】本発明に係るレーザ受信装置の実施例(3)及び(4)示した機能ブロック図である。
【図２４】本発明に係るレーザ受信装置の実施例(3)における判定部による受光範囲の判定処理の全体的な流れを示したフローチャート図である。
【図２５】本発明に係るレーザ受信装置の実施例(3)における判定部による２つのデータを用いた受光範囲の判定処理例を示したフローチャート図である。
【図２６】本発明に係るレーザ受信装置の実施例(3)における判定部による３つのデータを用いた受光範囲の判定処理例(1)を示したフローチャート図である。
【図２７】図26に示した判定処理例(1)の続きを示したフローチャート図である。
【図２８】本発明に係るレーザ受信装置の実施例(3)における判定部による３つのデータを用いた受光範囲の判定処理例(2)を示したフローチャート図である。
【図２９】一般的な受光素子の指向性を説明するための図である。
【図３０】従来のレーザ受信器における受光素子の配置例を示した図である。
【図３１】従来のレーザ受信器の機能ブロック図である。
【符号の説明】
【０１７０】
20,40〜43,401〜406  レーザ受信器
10,21,401〜409,  受光素子
30,50,501〜506,60  レベル検出回路
31,510,520,61,62  アンプ
C1〜C4,C11〜C19,32H,32L  コンパレータ
33,53,531〜536,63  制御器
11,21  A/Dコンバータ
612,622  バッファ
D610,D620  レベルデータ
501〜504,511〜519,610,620  信号
101〜105  レーザ送信器
70  受光位置判定部
80  判定部
図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【国際調査報告】
2004023070.tif 000034
2004023070.tif 000035
2004023070.tif 000036
2004023070.tif 000037