(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止画または動画の標的画面をスクリーンに投影する標的画面投影手段と、銃に装着され前記標的画面に光線を照射する光源と、前記標的画面上の映像を撮影する標的画面撮影手段と、前記映像における前記光線の照射位置を検出する光線照射位置検出手段と、投影範囲を表す記号を発生し前記標的画面投影手段に出力する投影範囲記号発生手段と、前記標的画面撮影手段が撮影した映像信号から前記投影範囲を表す記号の位置と前記標的画面撮影手段の撮影範囲とを認識する標的画面情報認識手段と、前記標的画面撮影手段の撮影範囲と前記投影範囲を表す記号の位置とを比較し投影範囲の大きさを判別する投影範囲記号位置判別手段と、位置判別の結果に基づき前記標的画面撮影手段の撮影範囲を調整する標的画面撮影手段の撮影範囲調整手段とを有する射撃訓練装置において、
射撃訓練の開始時または前記投影手段および前記撮影手段と前記スクリーンとの設置位置の変更時に起動され、前記投影範囲を表す記号を基準点として前記標的画面撮影手段の光軸が前記スクリーン面に対して垂直でないことにより生ずる撮影画面の歪みの補正量を求める手段と、前記投影範囲を表す記号を基準点として前記標的画面撮影手段の撮影レンズの光学的歪みによる撮影画面の歪みの補正量を求める手段と、前記スクリーン面に対して垂直でないことにより生ずる撮影画面の歪みの補正量および前記撮影レンズの光学的歪みによる撮影画面の歪みの補正量に基づき当該撮影画面上で認識されて前記標的画面上に表示される着弾マークの表示位置を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする射撃訓練装置。
【請求項２】
請求項１に記載の射撃訓練装置において、
前記標的画面撮影手段が、前記標的画面上の映像を撮影しビデオ信号として出力する手段であり、前記光線照射位置検出手段が、前記ビデオ信号上で前記光線の照射位置を検出する手段であることを特徴とする射撃訓練装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射撃訓練装置に係り、特に、実弾を使用しない射撃訓練において、着弾位置を示す着弾マークを表示し、実弾を射撃しなくても実弾射撃と同様に、射撃成績を評価できる射撃訓練装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来の射撃訓練装置の一例の構成を示す図である。図３の射撃訓練装置は、標的画面となる静止画または動画の訓練映像を投影する投影手段１と、銃３と、銃３に装着されレーザ光８を発射するレーザ光発射装置４と、レーザ光８の着弾位置を撮影する撮影手段９と、投影範囲６よりやや広めの視野範囲７になるように撮影手段１の視野を調整する撮影手段視野調整装置１０と、投影手段１からの訓練映像などが投影されるスクリーン１１と、命中／外れの判定などを実行するデータ処理手段１４とからなる。
【０００３】
図４は、撮影手段視野調整装置１０の視野調整機能を説明する図である。投影手段１が、撮影基準となる記号ａ〜ｄをスクリーン１１に投影すると、データ処理手段１４は、撮影手段視野調整装置１０に指示を出し、撮影基準記号ａ〜ｄが投影範囲６とほぼ同じ大きさの位置に来るように、撮影手段９の視野範囲７を調整させる。このようにすると、投影手段１および撮影手段９とスクリーン１１との位置関係を自動認識し、各装置を容易に設置できるとされている。
【０００４】
その際に、データ処理手段１４が、投影する基準点の座標と撮影する基準点の座標とを照合し、撮影画面上の座標により射撃成績を評価する装置がある。この種の装置として関連するものには、特開平10−220998号公報に記載されている装置などが挙げられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の射撃訓練装置においては、射手５が、撮影手段９の真後ろから射撃することになるので、訓練の支障にならないように、撮影手段９は、下方か上方に設置されていた。スクリーン１１に投影された標的画面の撮影に際して、撮影手段９の視野の中心線２１がスクリーン１１の撮影面に対して垂直でないことにより生ずる撮影画面の歪みを補正する配慮が無かった。
【０００６】
その結果、例えば撮影画面下端が基準点の座標の長さと一致していても、画面上端に近づくにつれて、標的画面が縮小される歪み(いわゆる台形歪み)が生じ、撮影画面上の座標により射撃成績を評価する場合、本来の着弾位置からずれた位置として認識され、実際の成績とは異なる結果が表示されることがあった。
【０００７】
また、典型的な同心円の標的は、下方または上方から見ると、ほぼ楕円形になる。したがって、真円の標的であっても、下方または上方から撮影すれば、図３に示すように、楕円の短軸方向では長軸からの距離が実際よりも短縮して認識される(撮影画面上で認識されて標的画面上に表示される着弾マーク２の位置が、上下方向で、レーザ光８の実際の着弾位置よりも視野中心線＝光軸２１に近く認識される)ので、撮影画面上の座標によりそのまま射撃成績を評価すると、着弾位置は、好成績に評価される傾向にある。
【０００８】
さらに、撮影手段視野調整装置１０のレンズによる撮影画面の光学的歪みは避けられないが、この歪みの補正についても配慮されていなかった。
【０００９】
このため、標的画面上に照射されたレーザ光８の位置と撮影画面上で認識されて標的画面上に表示される着弾マーク２の表示位置との間にずれがあり、命中／外れの判定に誤りが生じ、効果的な訓練ができない場合もあった。
【００１０】
本発明の目的は、撮影画面上の座標により射撃成績を評価する場合、標的画面上に照射されたレーザ光の位置と撮影画面上で認識されて標的画面上に表示される着弾マークの表示位置との間のずれを解消して、実弾を使用した射撃訓練と同様に射撃訓練の成績を正確に評価できる射撃訓練装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、標的画面をスクリーンに投影する標的画面投影手段と、銃に装着され標的画面に光線を照射する光源と、標的画面上の映像を撮影する標的画面撮影手段と、映像における光線の照射位置を検出する光線照射位置検出手段と、投影範囲を表す記号を発生し標的画面投影手段に出力する投影範囲記号発生手段と、標的画面撮影手段が撮影した映像信号から投影範囲を表す記号の位置と標的画面撮影手段の撮影範囲とを認識する標的画面情報認識手段と、標的画面撮影手段の撮影範囲と投影範囲を表す記号の位置とを比較し投影範囲の大きさを判別する投影範囲記号位置判別手段と、位置判別の結果に基づき標的画面撮影手段の撮影範囲を調整する標的画面撮影手段の撮影範囲調整手段とを有する射撃訓練装置において、標的画面撮影手段の光軸がスクリーン面に対して垂直でないことにより生ずる撮影画面の歪みを求める手段と、撮影画面の歪みに基づき当該撮影画面上で認識されて標的画面上に表示される着弾マークの表示位置を標的画面上に照射された光線の位置に一致させる補正手段とを備えた射撃訓練装置を提案する。
【００１２】
前記射撃訓練装置は、標的画面撮影手段の撮影レンズの光学的歪みによる撮影画面の歪みを求める手段と、撮影レンズの光学的歪みによる撮影画面の歪みに基づき当該撮影画面上で認識されて標的画面上に表示される着弾マークの表示位置を標的画面上に照射された光線の位置に一致させる補正手段とを備えることができる。
【００１３】
いずれの場合も、前記標的画面撮影手段は、標的画面上の映像を撮影しビデオ信号として出力する手段とし、前記光線照射位置検出手段は、ビデオ信号上で光線の照射位置を検出する手段としてもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、図１〜図９を参照して、本発明による射撃訓練装置の実施形態を説明する。
【００１５】
図１は、本発明による射撃訓練装置の実施形態の全体構成を示す図であり、図２は、本発明による射撃訓練装置の実施形態の系統構成を示す図である。
【００１６】
本実施形態の射撃訓練装置は、銃３に装着されレーザ光８を発射するレーザ光発射装置４と、静止画または動画の訓練映像と撮影時の基準記号ａ〜ｄと着弾マーク２とを投影する投影手段１と、レーザ光８の着弾位置と基準記号ａ〜ｄとを撮影する撮影手段９と、投影範囲６よりやや広めの撮影手段視野範囲７となるように撮影手段９の視野を調整する撮影手段視野調整装置１０と、投影手段１からの訓練映像などが投影されるスクリーン１１と、撮影手段９の映像信号により着弾位置を検出する着弾検出カウンタ１３と、投影映像および着弾検出カウンタ１３で検出した着弾位置から命中／外れなどを判定するデータ処理手段１４と、射撃訓練映像を格納したＣＤ−ＲＯＭ１６と、ＣＤ−ＲＯＭ駆動装置１５と、ＣＤ−ＲＯＭ１６に格納したＭＰＥＧ圧縮画像データを再生するＭＰＥＧ再生装置１７と、ＭＰＥＧ再生された映像信号とレーザ光８の着弾マークとを合成するスキャンコンバータ１８と、レーザ光８の着弾検知時に発砲模擬音信号を発生する音声合成装置１９と、発砲模擬音を出すスピーカ２０とからなる。
【００１７】
レーザ光８と基準記号ａ〜ｄの検出を撮影手段９で撮影した映像信号から着弾位置をＸ，Ｙの座標として得る手順を説明する。この実施形態では、撮影手段９で撮影した映像信号(ビデオ信号)から着弾位置をＸ，Ｙの座標として得るので、本明細書では、この着弾位置のＸ，Ｙ座標をビデオカウンタ座標という。
【００１８】
訓練映像を投影したスクリーン１１に対して、射撃により十分な光量を持ったレーザ光８が照射されると、訓練映像を撮影している撮影手段９からの映像信号は、レーザ光の着弾位置で大きなピーク電圧を発生する。電圧比較器１２は、このピーク電圧の発生を判定し、レーザ光の着弾位置を検出する。なお、前記基準記号ａ〜ｄも、同様の手順で検出する。
【００１９】
着弾検出カウンタ１３は、映像信号中の垂直同期信号を起点に水平同期信号をカウントし、電圧比較器１２が着弾位置を検出した時点のカウント値により、ビデオカウンタのＹ座標を求める。また、着弾検出カウンタ１３は、映像信号中の水平同期信号を起点にクロックをカウントし、電圧比較器１２が着弾位置を検出した時点のカウント値により、ビデオカウンタのＸ座標を求める。
【００２０】
このように、本射撃訓練装置の着弾検出カウンタ１３は、撮影手段９の映像信号中の垂直同期信号と水平同期信号とから、レーザ光および前記基準記号ａ〜ｄの着弾位置をビデオカウンタのＸ，Ｙ座標として求める。
【００２１】
図５には、図１の射撃訓練装置本装置の撮影手段により下方から撮影された画面の一例を示す模式図である。撮影画面が歪む原因は、大きく分けて、スクリーン１１に投影された標的画面を撮影する撮影手段９の光軸がスクリーン１１の撮影面に垂直でないために生ずるいわゆる台形歪みと、撮影手段視野調整装置１０などのレンズの光学的歪みとがある。
【００２２】
データ処理手段１４は、撮影範囲の基準記号ａ〜ｄのビデオカウンタ座標の取得すると、レンズの光学的歪みの補正値を算出する。この後、データ処理手段１４は、標的画面上に照射されたレーザ光８の位置を撮影手段９から取り込み、着弾マーク２を表示するために、台形歪みを補正処理する。
【００２３】
図６は、撮影手段９の光軸がスクリーン１１の面に垂直でないことにより生ずるいわゆる台形歪みを補正する計算を説明する図である。撮影手段９は、射撃訓練の際に邪魔にならないように設置するため、標的画面をやや上向きに撮影することになる。ここで、歪みが無いと仮定した基準ライン２５の撮影距離と比較すると、撮影画面の上部ほど撮影距離が長くなるので、基準ライン２５から離れるに従って縮小する台形歪みを生ずる。
【００２４】
この撮影画面のビデオカウンタ座標の原点を左上角とし、Ｘ座標が右方向に向き、Ｙ座標が下方向に向いているとする。Ａ(Ｘ1，Ｙl)，Ｃ(Ｘ3，Ｙ3)は、撮影範囲を調整するための基準記号を撮影手段９により撮影して求めたビデオカウンタ座標であり、Ｐ(α，β)は、撮影手段９でレーザ光８の着弾位置を撮影して求めたビデオカウンタ座標である。Ｘmは、撮影手段９の視野中心におけるＸ座標すなわち光軸のＸ座標とする。
【００２５】
まず、撮影画面のＸ座標に対する歪みの補正計算式を求める。各Ｙ座標位置でのＸ方向の最大歪み量(ΔMAX)は、
ΔMAX＝(Ｙ3−ＹO)tanθ
θ＝tan−１(Ｘa／Ｙa)
＝tan−１(Ｘ1−Ｘ3)／(Ｙ3−Ｙl)
となる。
【００２６】
したがって、Ｘ座標に対する任意のＰ(α，β)での歪み量の補正計算式は、
Ｘm−α＞０の場合(視野中心より左)、
Ｘ＝α−(ΔMAX／(Ｘm−ＸO)＊｜Ｘm−α｜)…(１a)
Ｘm−α＜０の場合(視野中心より右)、
Ｘ＝α＋(ΔMAX／(Ｘm−ＸO)＊｜Ｘm−α｜)…(１b)
となる。
【００２７】
次に、Ｙ座標に対する歪み量の補正計算式は、Ｘ座標と同様に歪みの無い基準ラインから求める。
【００２８】
Ｙ＝β×√((Ｘ3−Ｘ1)２＋(Ｙ3−Ｙl)２)
／((Ｙ3−Ｙl)sinθ)               …(２)
図７は、撮影手段視野調整装置１０のレンズの光学的歪みによる着弾位置のずれを補正する計算を説明する図であり、図８は、投影画面における記号ａ〜ｄのＣＲＴ画面上での座標を示す図である。
【００２９】
本実施形態のＣＲＴ画面のドット表示した広さは、横640ドット×縦480ドットである。Ａ(Ｘ1，Ｙl)，Ｄ(Ｘ4，Ｙ4)は、撮影範囲調整の基準となる記号を撮影手段９により撮影して求めたビデオカウンタ座標であり、Ｐ(α，β)は、レーザ光８の着弾位置を撮影手段９により撮影して求めたビデオカウンタ座標であり、(xO，yO)は、補正前の着弾表示ＣＲＴ座標であり、(ｘOO，ｙOO)は、補正後の着弾表示ＣＲＴ座標である。
【００３０】
ビデオカウンタ座標からＣＲＴ座標への換算比率(Ｘs，Ｙs)は、
Ｘs＝(610−30)／(Ｘ4−Ｘ1)＝580／(Ｘ4−Ｘ1)
Ｙs＝(450−30)／(Ｙ4−Ｙl)＝420／(Ｙ4−Ｙl)
となる。
【００３１】
ビデオカウンタの必要検出範囲は、
Ｘ＝Ｘ1−30×Ｘs−１＝Ｘl−30／580(Ｘ4−Ｘl)
Ｙ＝Ｙl−30×Ｙs−１＝Ｙ1−30／420(Ｙ4−Ｙl)
となる。
【００３２】
検出座標の計算式は、レーザ検出座標をカウンタ座標Ｐ(α，β)とし、そのＣＲＴ座標への変換結果を(Ｘ０，ＹO)とすると、
Ｘ0＝(α−(Ｘ1−30／580(Ｘ4−Ｘ1)))
×580／(Ｘ4−Ｘl)
ＹO＝(β−(Ｙl−30／420(Ｙ4−Ｙl)))
×420／(Ｙ4−Ｙl)
となる。
【００３３】
撮像画面の歪みに対する着弾マークの補正表示については、ＣＲＴ画面中心位置(補正基準)を算出すると、マークＡのＣＲＴ座標(30，30)、マークＤのＣＲＴ座標(610，450)から
Ｘc＝(610−30)／2＋30＝320
Ｙc＝(450−30)／2＋30＝240
となる。
【００３４】
各検出位置における補正値は、上記検出座標(xO，yO)およびＸ座標の補正係数をＮxyとすると、
Ｘn＝(Ｘ0−ＸC)×(Ｎxy−１)
＝(Ｘ0−320)×(Ｎxy−１)
Ｙn＝(ＹO−Ｙc)×(Ｎxy−１)
＝(ＹO−240)×(Ｎxy−１)
となる。ただし、補正係数Ｎxyは、値が１の時は補正値は０となる。
【００３５】
その結果、レーザ光を検出したビデオカウンタ座標Ｐ(α，β)から着弾マークの補正表示座標(Ｘ00，ＹOO)への換算式は
Ｘ00＝Ｘ0＋(Ｘ0−320)×(Ｎxy−１)        …(３)
ＹOO＝ＹO＋(ＹO−240)×(Ｎxy−１)        …(４)
となる。
【００３６】
図９は、補正係数Ｎxyのテーブルの一例を示す図である。着弾検知精度を更に向上させる方法として、画面のエリアを細分し、補正係数Ｎxyのテーブルを予め準備しておくと、リアルタイム補正時の計算量が減って、個々のエリア毎の補正係数を迅速に出力できる。
【００３７】
本実施形態によれば、射手が、射撃訓練をする前にデータ処理手段のスイッチを押すと、撮影画面の歪みを補正し、光源がスクリーンに照射された位置と一致させる補正値を自動で求める方式を実現できる。また、投影手段および撮影手段とスクリーンとの設置位置が変更された場合でも、このスイッチを押すと、自動的に補正され、効率の良い射撃訓練が可能となる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、通常の射撃訓練時に用いる実弾の代わりにレーザ光を発射するレーザ光発射装置を使用した射撃訓練においても、標的画面上に照射されるレーザ光の実際の位置と撮影画面上で認識されて投影表示される着弾マークの位置との間にずれが生じないから、実弾を使用した射撃訓練と同様に射撃訓練の成績を正確に評価できる射撃訓練装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による射撃訓練装置の実施形態の全体構成を示す図である。
【図２】本発明による射撃訓練装置の実施形態の系統構成を示す図である。
【図３】従来の射撃訓練装置の一例の構成を示す図である。
【図４】撮影手段視野調整装置の視野調整機能を説明する図である。
【図５】図１の射撃訓練装置本装置の撮影手段により下方から撮影された画面の一例を示す模式図である。
【図６】撮影手段の光軸がスクリーンの面に垂直でないことにより生ずるいわゆる台形歪みを補正する計算を説明する図である。
【図７】撮影手段視野調整装置のレンズの光学的歪みによる着弾位置のずれを補正する計算を説明する図である。
【図８】投影画面における記号ａ〜ｄのＣＲＴ画面上での座標を示す図である。
【図９】補正係数Ｎxyのテーブルの一例を示す図である。
【符号の説明】
１  投影手段
２  着弾マーク(撮影画面上で認識された着弾位置)
３  銃
４  レーザ光発射装置
５  射手
６  投影範囲
７  視野範囲
８  レーザ光(実際の着弾位置)
９  撮影手段
１０  視野調整装置
１１  スクリーン
１２  電圧比較器
１３  着弾検出カウンタ
１４  データ処理手段
１５  ＣＤ−ＲＯＭ駆動装置
１６  ＣＤ−ＲＯＭ
１７  ＭＰＥＧ再生装置
１８  スキャンコンバータ
１９  音声合成装置
２０  スピーカ
２１  視野中心線(光軸)
２２  ＣＲＴ画面
２３  撮影画面
２４  視野Ｘ軸中心
２５  無歪基準ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003985146.tif 000008
【図８】
0003985146.tif 000009
【図９】
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