(57)【要約】【課題】飛翔体の形状によらず高い計測精度を得ることの可能な速度計測システムを提供すること。【解決手段】飛翔体１００が各光量変化検出部１０，２０を通過する際に生じる微小な光量変化をトリガとして、飛翔体１００の画像データを取得する。画像データを解析し、飛翔体１００の特定部位（例えば先端形状など）を抽出する。そして、抽出された画像データに基づいて、光量変化検出パルスの発生タイミングと検出ポイントの通過時の時間補正データを生成し、この補正データに基づいて飛翔体１００の速度を算出する。【選択図】      図３
2005201728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛翔体の通過経路上の第１検出点に配置され、前記飛翔体が前記第１検出点を通過したことを検出してその検出時点に第１トリガを発生させる第１検出手段と、
前記第１検出点とは異なる第２検出点に配置され、前記飛翔体が前記第２検出点を通過したことを検出してその検出時点に第２トリガを発生させる第２検出手段と、
前記第１検出手段において前記飛翔体の通過が検出された場合に当該第１検出手段を通過する飛翔体を撮像して第１撮像データを取得する第１撮像手段と、
前記第２検出手段において前記飛翔体の通過が検出された場合に当該第２検出手段を通過する飛翔体を撮像して第２撮像データを取得する第２撮像手段と、
前記第１撮像手段により取得された撮像データを解析して、前記飛翔体の特定部位が前記第１検出点を通過した時点と前記第１トリガの発生時点との差分に相当する第１補正データを算出し、前記第２撮像手段により取得された撮像データを解析して、前記特定部位が前記第２検出点を通過した時点と前記第２トリガの発生時点との差分に相当する第２補正データを算出する補正手段と、
前記第１トリガの発生時点を前記第１補正データに基づいて補正し、前記第２トリガの発生時点を前記第２補正データに基づいて補正し、補正された前記第１および第２トリガの発生時点の互いの時間差から前記飛翔体の速度を算出する算出手段とを具備することを特徴とする速度計測システム。
【請求項２】
前記第１検出手段および前記第２検出手段の少なくともいずれか一方は、光検出手段を備え、前記飛翔体の通過に伴う前記光検出手段の検出光量の変化に基づいて当該飛翔体の通過を検出することを特徴とする請求項１に記載の速度計測システム。
【請求項３】
前記第１および第２撮像手段は、前記飛翔体の画像を時間の経過とともに連続的に撮影して前記撮像データを取得することを特徴とする請求項１に記載の速度計測システム。
【請求項４】
前記特定部位は、前記飛翔体の後端部であることを特徴とする請求項１に記載の速度計測システム。
【請求項５】
前記特定部位は、前記飛翔体の先端部であることを特徴とする請求項１に記載の速度計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砲弾や弾頭などの飛翔体の速度を計測する速度計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の速度計測システムにおいては、一定の間隔で配置される検出器を飛翔体が通過するタイミングを各検出器において検出し、その時間差に基づいて飛翔体の飛行速度を計測するようにしている（例えば、特許文献１参照）。この文献に記載の装置では、リングコイルにより飛翔体を電磁的に検出するようにしている。近年では、飛翔体がスリットを通過する際の微小な光量変化を検出することにより飛翔体の通過を検知するようにしたシステムが知られている。
【０００３】
ところで、飛翔体は、例えば先端部が鋭角状であったり、また細くなっていたりと様々に異なる形状を有する。このことによって検出器ごとに飛翔体の検出ポイントがばらつくことがあり、速度の計測精度が劣化することがある。
【特許文献１】特開平８−２７１５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上述べたように既存の速度計測システムには、飛翔体の形状により計測精度が劣化するという不具合を有する。  
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、飛翔体の形状によらず高い計測精度を得ることの可能な速度計測システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本願発明の一態様によれば、飛翔体の通過経路上の第１検出点に配置され、前記飛翔体が前記第１検出点を通過したことを検出してその検出時点に第１トリガを発生させる第１検出手段と、前記第１検出点とは異なる第２検出点に配置され、前記飛翔体が前記第２検出点を通過したことを検出してその検出時点に第２トリガを発生させる第２検出手段と、前記第１検出手段において前記飛翔体の通過が検出された場合に当該第１検出手段を通過する飛翔体を撮像して第１撮像データを取得する第１撮像手段と、前記第２検出手段において前記飛翔体の通過が検出された場合に当該第２検出手段を通過する飛翔体を撮像して第２撮像データを取得する第２撮像手段と、前記第１撮像手段により取得された撮像データを解析して、前記飛翔体の特定部位が前記第１検出点を通過した時点と前記第１トリガの発生時点との差分に相当する第１補正データを算出し、前記第２撮像手段により取得された撮像データを解析して、前記特定部位が前記第２検出点を通過した時点と前記第２トリガの発生時点との差分に相当する第２補正データを算出する補正手段と、前記第１トリガの発生時点を前記第１補正データに基づいて補正し、前記第２トリガの発生時点を前記第２補正データに基づいて補正し、補正された前記第１および第２トリガの発生時点の互いの時間差から前記飛翔体の速度を算出する算出手段とを具備することを特徴とする速度計測システムが提供される。
【０００６】
このような手段を講じることにより、第１および第２トリガのそれぞれの発生時点（すなわちその時刻を示す情報など）は第１および第２検出手段において撮像された画像データに基づいて補正され、その結果に基づいて飛翔体の速度が算出される。これにより飛翔体の形状が種々に異なっている場合においても検出ポイントがばらつくことを防止でき、従って速度検出にかかる精度を向上させることが可能になる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、飛翔体の形状によらず高い計測精度を得ることの可能な速度計測システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、本発明に係わる速度計測システムの実施の形態を示す機能ブロック図である。このシステムは、光量変化検出部１０，２０と、速度算出処理部３０とを備える。光量変化検出部１０，２０は飛翔体１００の通過経路上に、例えば２０ｍ程度の間隔を空けて配置される。光量変化検出部１０，２０はそれぞれ光量変化検出パルスと補正データとを速度算出処理部３０に出力する。速度算出処理部３０は光量変化検出部１０および２０から与えられる情報に基づいて飛翔体１００の速度を算出し、速度測定データを出力する。光量変化検出部１０，２０は画像補正部４０を備え、補正データは画像補正部４０により生成される。
【０００９】
図２は、図１の光量変化検出部１０の一実施の形態を示すブロック図である。光量変化検出部２０も同様の構成を持つ。光量変化検出部１０は、画像補正部４０に加えてズームレンズ５１と、スリットミラー５２と、光量変化検出パルス発生部５３と、ミラー５４と、フィールドレンズ５５と、レンズ５６とを備える。
【００１０】
図２において、飛翔体１００がズームレンズの正面を横切ると、飛翔体１００の像はズームレンズ５１により拡大されてスリットミラー５２に入射される。スリットミラー５２にはスリットが形成され、スリットを通過した像は光量変化検出パルス発生部５３に入射される。スリットを外れた像はスリットミラー５２により反射され、ミラー５４、フィールドレンズ５５およびレンズ５６を介して画像補正部４０に入射される。
【００１１】
光量変化検出パルス発生部５３は、スリットミラー５２のスリットを通過した光が入射される受光素子（図示せず）を備える。受光素子は入射される光量に応じた電流を出力する。光量変化検出パルス発生部５３は、受光素子の出力レベルが一定の閾値を横切った場合に光量変化検出パルスを発生出力する。画像補正部４０は、飛翔体１００の画像を検出する機能と、検出した画像を解析する機能と、補正データを算出する機能とを備える。
【００１２】
図３は、図１の光量変化検出部１０，２０のより具体的な実施の形態を示す機能ブロック図である。図２の画像補正部４０は、図３における画像検出部１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）６と、ＲＡＭ（Random Access Memory）７と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）８とを備えて構成される。
【００１３】
図３において、画像検出部１は図示しないＣＣＤ（Charge Coupled Device）撮像素子を備える。ＣＣＤ撮像素子は飛翔体１００をサイクリックに撮像してコマ送り状の画像データを生成し、この画像データをデータバス（図示せず）を介してＣＰＵ８に与える。一方、受光素子２は入射光量に応じた電流を出力する。この出力電流は、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路３の制御のもとでＩ／Ｖ変換器４により電圧値に変換され、パルス発生回路５に入力される。パルス発生回路５は、入射光量に基づく電圧値が既定の閾値を下回った場合に開始パルスを発生させる。開始パルスは、飛翔体１００の先端部が画像検出部１を通過したタイミングに相当する。
【００１４】
開始パルスはＣＰＵ８に与えられる。ＣＰＵ８は、開始パルスが与えられるとこれを割り込みイベントとして認知し、飛翔体１００の画像データをＲＡＭ７に記憶させる。
【００１５】
一方、パルス発生回路５は、入射光量に基づく電圧値が閾値を上回った場合に光量変化検出パルスを発生させる。光量変化検出パルスは、飛翔体１００の後端部が画像検出部１を通過したタイミングに相当する。
【００１６】
光量変化検出パルスはＣＰＵ８および速度算出処理部３０（図１）に与えられる。ＣＰＵ８は、光量変化検出パルスが与えられると、画像データのＲＡＭ７への記憶処理を終了する。ここまでの処理が完了すると、ＣＰＵ８はＲＡＭ７に記憶された画像データを直ちに読み出し、読み出した画像データから飛翔体１００の後端部を抽出する。そしてＣＰＵ８は、飛翔体１００の後端部が画像検出部１を通過すべきはずの時刻を算出し、その結果と、光量変化検出パルスの発生タイミングとに基づいて補正データを算出する。この補正データは、飛翔体１００の後端部が画像検出部１を通過した時点と光量変化検出パルスの発生時点との差分に相当するデータである。この補正データは図１の速度算出処理部３０に与えられる。この一連の手順は、ＲＯＭ６に記憶されるプログラムに従って順次実行される。
【００１７】
図４は、飛翔体１００の撮影処理と光量変化検出パルスの発生タイミングとの関係を示す模式図である。図４において、飛翔体１００の先端部がスリットミラー５２のスリット（光量変化検出スリット）を通過すると開始パルスが発生され、これに応じてサイクリックに撮像された飛翔体１００の画像データがＲＯＭ６に記憶される。そして飛翔体１００の後端部が光量変化検出スリットを通過すると光量変化検出パルスが発生され、これに応じてＲＯＭ６への画像データの蓄積処理が終了される。この間に１〜ｎコマのサイクリック画像データが発生したとすると、飛翔体１００の後端部を示す画像データがいずれかのコマに含まれるはずである。ＣＰＵ８は既知の画像解析手法に基づいて飛翔体１００の後端部を示す画像データを抽出し、この結果に基づき補正データを生成する。
【００１８】
図５は、飛翔体１００の形状の例を示す模式図である。例１〜例３に示されるように、飛翔体１００には、その先端部が鋭角状のものや、また細くなっていたりするものなど種々に異なる形状のものがある。
【００１９】
図６は、飛翔体速度の計測値に誤差が生じる要因を説明するための模式図である。例えば飛翔体１００の先端部が複雑な形状を持つ場合、光量変化検出部１０と光量変化検出部２０とで、飛翔体１００の検出ポイントがずれることが有る。このような現象を生じると、光量変化検出パルスの発生タイミングの信憑性が失われ、結果として飛翔体１００の速度の算出結果に誤差を生ずる。
【００２０】
これに対し本実施形態では、飛翔体１００が各光量変化検出部１０，２０を通過する際に生じる微小な光量変化をトリガとして、飛翔体１００の画像データを取得する。画像データを解析し、飛翔体１００の特定部位（例えば先端形状など）を抽出する。そして、抽出された画像データに基づいて、光量変化検出パルスの発生タイミングと検出ポイントの通過時の時間補正データを生成し、この補正データに基づいて飛翔体１００の速度を算出するようにしている。これにより飛翔体１００の形状に応じた補正データを飛翔体１００の速度算出に反映させることができるようになり、従って、飛翔体の形状によらず高い計測精度を得ることの可能な速度計測システムを提供することが可能となる。
【００２１】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではない。例えば本実施形態では飛翔体１００の後端部の通過を検出するようにしたが、飛翔体１００の先端部の通過を検出するようにしても良い。また本発明は、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係わる速度計測システムの実施の形態を示す機能ブロック図。
【図２】図１の光量変化検出部１０，２０の一実施の形態を示すブロック図。
【図３】図１の光量変化検出部１０，２０のより具体的な実施の形態を示す機能ブロック図。
【図４】飛翔体１００の撮影処理と光量変化検出パルスの発生タイミングとの関係を示す模式図。
【図５】飛翔体１００の形状の例を示す模式図。
【図６】飛翔体速度の計測値に誤差が生じる要因を説明するための模式図。
【符号の説明】
【００２３】
１…画像検出部、２…受光素子、３…ＡＧＣ回路、４…Ｉ／Ｖ変換器、５…パルス発生回路、６…ＲＯＭ、７…ＲＡＭ、８…ＣＰＵ、１０，２０…光量変化検出部、３０…速度算出処理部、４０…画像補正部、５１…ズームレンズ、５２…スリットミラー、５３…光量変化検出パルス発生部、５４…ミラー、５５…フィールドレンズ、５６…レンズ、１００…飛翔体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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