(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標範囲内に存在する標的に対して情報を含む光信号を送信する光信号送信システムにおいて、
前記光信号を送信する２台の投光手段と、
前記投光手段のそれぞれから照射される光信号を、前記標的を挟み込むように掃引して照射する掃引駆動手段と、
を備えることを特徴とする光信号送信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射撃シミュレーションなどで使用される標的等の目標に対して光信号を送信するための光信号送信システムに関するものであり、より詳細には、目標範囲内にいる車両や人体などの標的に対して光信号を送信する際に、投光手段を掃引駆動させながら光信号を送信する光信号送信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
射撃シミュレーションなどにおいて、標的に対して実弾や模擬弾を射撃する場合は、命中したか否かを確認するために標的の近くまで行かなければならないので多少の危険性を伴うことがある。そこで、近年、光送信器から標的に向けて情報を含む光信号を送信し、標的から送信されてきた受光信号に含まれる命中情報などによって、命中したか否かを確認することのできる光信号送信システムが広く利用されている。例えば、レーザ送信器から標的に向けて情報を含むレーザ光線を放射し、標的に命中した場合は標的側から命中情報などが送信されるので、射撃手側は命中したことを示す有効性を確認することができる。
【０００３】
図４は、射撃シミュレーションにおける従来の光信号送信システムの概念図である。図４に示すように、射撃シミュレーションに用いられる光信号送信システムにおいては、スイッチ部１１の操作により、光信号送信装置１２から車両１８や人物１９などの標的に向けて光信号が発射される。このとき、光信号送信装置１２は所定の送信範囲内（つまり、目標範囲内）に存在する全ての車両１８や人物１９に対して、光信号を掃引しながら送信する。また、車両１８や人物１９は、それぞれ受信器１８ａ、１９ａを備え、光信号を受信したときは発光又は発煙表示をする。このとき、例えば車両１８が光信号送信装置１２から光信号を受信すると、車両１８は、発煙等によって光信号を受信した旨を表示する。
【０００４】
図５は、図４に示す光信号送信システムの構成を示すブロック図である。光信号送信装置１２は、光信号を送信する投光器１３を掃引駆動する送信部１４と、図示しない標的から送信されてきた光信号を受信する受信部１５と、光信号の送信制御や発煙・発光・発音制御や受信信号の処理などを行う制御部１６と、発煙や発光や発音などの表示を行う表示部１７とによって構成されている。
【０００５】
図５において、光信号を送信する場合は、スイッチ部１１の操作により、制御部１６が発射信号を処理して送信部１４ヘ出力する。すると、送信部１４は、その発射信号によって投光器１３を掃引駆動しながら連続的に光信号を送信する。つまり、投光器１３から送信される光信号のビームは一定の範囲しか照射できないので、送信部１４が投光器１３を掃引駆動することによって広い範囲を照射している。また、受信部１５は、図４に示す車両１８や人体１９の送信器から送信されてきた光信号を受信し、制御部１６によって光信号を解析・処理した後、表示部１７によって発煙や発光や発音などの表示を行う。これにより、光信号が標的に命中したことを示す有効性を外部に知らせることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光信号送信システムでは１個の投光器１３を掃引駆動させていたため、静止している車両１８や人体１９の受信器１８ａ，１９ａは確実に送信できるが、車両１８や人体１９が移動しているときは、それらの信号を受信できないことがある。
【０００７】
図６は、従来の光信号送信システムにおいて、標的に対して光信号を掃引駆動する状態を示す概念図である。つまり、図６に示すように、投光器１３が図の矢印に示すような掃引方向へ掃引駆動して光信号を送信している場合、標的８が、掃引速度と同じ速度または掃引速度より早い速度で目標範囲の外側へ（つまり、図のａ矢印方向へ）移動したときには、投光器１３からの光信号を標的８に照射することはできない。つまり、光信号は標的８を捕捉することができない。
【０００８】
このように、従来の光信号送信システムにおいては、投光器１３を目標範囲内で掃引駆動しているにも関わらず、標的の移動速度によっては、標的に対して正常に光信号を照射することができなかった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、送信する光信号の掃引範囲内を移動する標的に対して受信エラーが生じないような光信号送信システムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の光信号送信システムは、目標範囲内に存在する標的に対して情報を含む光信号を送信する光信号送信システムにおいて、前記光信号を送信する２台の投光手段と、前記投光手段のそれぞれから照射される光信号を、前記標的を挟み込むように掃引して照射する掃引駆動手段と、を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の光信号送信システムによれば、２台の投光手段を設けて、双方から標的を挟み込むように光信号を掃引させながら目標範囲内を照射している。したがって、車両や人物などの標的が目標範囲内で移動しても確実に受信することができる。
【００１２】
このとき、標的が最低限必要な２データ長のデータを受信する時間を２Ｄ〔秒〕、各投光手段のビーム幅である送信範囲をＳ（ｍ）、確実にデータを受信しなければならない標的等の移動速度をＡ〔ｍ／秒〕とすると、各投光手段を掃引距離Ｌの範囲で掃引させる時間Ｔは、
Ｔ≧Ｌ／[（Ｓ／２Ｄ）−Ａ]となるようにすれば、移動速度Ａ〔ｍ／秒〕で移動する標的等を確実に受信することができる。
【００１３】
ここで、（Ｓ／２Ｄ）は最大掃引速度であるので、上記の式の意味は、１ストロークの掃引時間≧掃引距離／（最大掃引速度−標的の移動速度）となる。つまり、２台の投光手段の各々が掃引駆動する１ストロークの掃引時間が、２台の投光手段の各々の掃引距離を、最大掃引速度から標的の移動速度を減算した値で除した時間以上となるようにすれば、目標範囲内にいる標的が移動しても、確実にその標的は光信号を受信することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明における光信号送信システムについて説明する。光信号とは、レーザ光線や近赤外光線や可視光線などの総称信号であり、特に、直線指向性が高く、且つビームの広がりの少ないコヒーレント光であるレーザ光線などが好んで用いられている。また、光信号は、信号の送信時刻や送信信号の種類や送信信号の個別番号や標的の受光部位や標的までの距離などの各種情報を含んでいる。
【００１５】
図７は、本発明における光信号送信システムの全体構成図である。図７において、この光信号送信システムは、レーザ光線や近赤外光線や可視光線などの光信号を送信する送信部４と、他の送信部４から送信された光信号の反射光を受信して電気信号に変換する受信部５と、受信部５が変換した電気信号を解析する制御部６と、制御部６の解析結果に応じて光信号の受信情報を音や光や発煙などによって表示する表示部７とによって構成されている。このような構成の光信号送信システムは、図示しない車両や人物に装着された送受信手段との間で相互に光信号の送受信を行い、光信号の受光内容を評価したり送信結果を判定したりする。このとき、送信部４が照射する目標範囲にいる車両や人物に対して光信号を送信する際、送信部４から照射する光信号を挟み込むように掃引駆動している。以下、本発明の特徴である光信号を挟み込むように掃引駆動する方法について詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明における光信号送信システムの構成を示すブロック図である。この光信号送信システムは、２系統の光信号を送信する光信号送信装置２と、光信号送信装置２に対して光信号の発射／停止操作を行うスイッチ部１とによって構成されている。また、光信号送信装置２は、第１の系統の光信号を送信するＡ投光器３ａを掃引駆動する図示しない掃引駆動部を有するＡ送信部４ａと、第２の系統の光信号を送信するＢ投光器３ｂを掃引駆動する図示しない掃引駆動部を有するＢ送信部４ｂと、図示しない標的から送信されてきた光信号を受信する受信部５と、Ａ送信部４ａやＢ送信部４ｂに対する光信号送信制御や表示部７に対する発煙、発光、発音制御や受信部５に対する受信信号処理などを行う制御部６と、発煙、発光、発音などの表示を行う表示部７とによって構成されている。
【００１７】
図１において、図示しない標的に向けて光信号を送信する場合は、スイッチ部１の操作により、制御部６が発射信号を制御・処理してＡ送信部４ａとＢ送信部４ｂヘ出力する。Ａ送信部４ａは受信した発射信号によってＡ投光器３ａを掃引駆動しながら連続的に光信号を送信する。同時に、Ｂ送信部４ｂも受信した発射信号によってＢ投光器３ｂを掃引駆動しながら連続的に光信号を送信する。つまり、Ａ投光器３ａ、Ｂ投光器３ｂから送信される光信号のビームは一定の範囲しか照射できないので、Ａ投光器３ａ及びＢ投光器３ｂをそれぞれ掃引駆動することによって広い範囲を照射している。尚、Ａ投光器３ａとＢ投光器３ｂは一定の規則に従って、目標を挟み込むように連動して掃引駆動を行うが、Ａ投光器３ａとＢ投光器３ｂの掃引駆動の詳細については後述する。
【００１８】
また、受信部５は、目標範囲内に存在する図示しない車両や人体（以下、これらをまとめて標的という）の送信器から送信されてきた光信号を受信したとき、制御部６によって、受信した光信号の解析処理を行った後、表示部７によって発音や発光や発煙等の表示を行う。これによって、光信号が標的に命中したことを示す有効性の情報を外部に知らせることができる。
【００１９】
次に、本発明の光信号送信システムにおいて光信号に含まれるデータについて説明する。図１において、光信号送信装置２と図示しない標的との間で送受信される光信号には、光信号の送信時刻や送信信号の種類や送信信号の個別番号や標的の受光部位や標的までの距離などの各種データが含まれている。したがって、光信号を掃引するためにはこれらのデータを連続的に送信する必要がある。そのため、標的が１データ長を確実に受信するためには、受信する地点において２データ長以上を受信する必要がある。
【００２０】
図３は、標的が光信号に含まれるデータを受信するときのデータの流れを示す概念図である。図３において、標的が１データの長さを受信する時間はＤ秒であり、Ｎｏ．１データ、Ｎｏ．２データ、Ｎｏ．３データ…がこの順序で図の右方から左方へ流
れて行き、各地点にいる標的Ａ及び標的Ｂが、それぞれ図示する地点においてデータを取得する。もちろん、Ｎｏ．１データ、Ｎｏ．２データ、Ｎｏ．３データ…は、同じ情
報内容のデータである。したがって、図３は同じ情報内容のデータが繰り返し送信されて行くことを意味している。
【００２１】
図３において、標的Ａは、Ｎｏ．１データの始めからデータを受信しているので、
データが図の矢印の方向へ流れている場合は、Ｎｏ．１データの１データ長の全てを
Ｄ秒間で受信することができる。しかし、標的Ｂは、Ｎｏ．１データの途中からデー
タを受信しているので、データが図の矢印の方向へ流れている場合は、Ｎｏ．１デー
タの残りの部分を所定の時間かけて受信すると共に、Ｎｏ．２データの１データ長を
Ｄ秒間かけて受信しなければ、１データ長に含まれる全てのデータを正確に受信することはできない。つまり、標的が任意の位置にいる場合は、全てのデータを正確に受信するためには、２データ長のデータを２Ｄ秒間かけて受信する必要がある。
【００２２】
次に、標的に光信号を送信する投光器の掃引速度と掃引時間について説明する。投光器の掃引速度は、車両や人物などの標的の移動速度と、必要なデータ長と、連続送信を行っているために生じる同一データの重複受信回数とよって設定される。つまり、車両や人物などの標的が停止しているときは、光信号の掃引速度を速くしても１データ長のデータを全て受信できるが、車両や人物などの標的の移動速度が速めに設定されているときは、標的が１データ長の全データを正確に受信するためには、光信号の掃引速度を遅く設定しなければならない。すなわち、標的の速度と光信号の掃引速度との相対速度を、常に、ほぼ一定にする必要がある。また、標的がデータを重複して受信する回数を減らすためには、光信号の掃引速度を速めに設定する必要がある。
【００２３】
図２は、本発明の光信号送信システムにおける光信号の掃引駆動を示す概念図である。つまり、この図は、図１に示す光信号送信システムにおいて、光信号を目標範囲内で掃引した場合の概念を示している。図２に示すように、Ａ投光器３ａとＢ投光器３ｂは、それぞれが目標を挟み込むように、目標範囲を二分して各々の掃引距離Ｌの範囲を掃引駆動している。すなわち、Ａ投光器３ａが図の矢印のように時計方向へ掃引しているとき、Ｂ投光器３ｂは図の矢印のように反時計方向へ掃引して、それぞれが送信する光信号で目標を挟み込む（お互いに交差する）ようにしている。このとき、Ａ投光器３ａの光信号とＢ投光器３ｂの光信号は目標を挟み込んだ部分（交差部分）で互いに一部が重複している。また、Ａ投光器３ａとＢ投光器３ｂが反対方向へ掃引するときは、それぞれが送信する光信号が互いに離れるように掃引駆動している。
【００２４】
つまり、Ａ投光器３ａは、送信範囲Ｓの光ビームを送信しながら掃引距離Ｌの範囲を掃引している。同様に、Ｂ投光器３ｂも、送信範囲Ｓの光ビームを送信しながら掃引距離Ｌの範囲を掃引している。そして、Ａ投光器３ａの掃引範囲（掃引距離Ｌ）と、Ｂ投光器３ｂの掃引範囲（掃引距離Ｌ）は目標を挟み込んだエリアで一部重複するが、両者の掃引範囲を合わせると所望の目標範囲となる。
【００２５】
ここで、送信される光信号の１データ長を標的が受信する時間をＤ〔秒〕、投光器１個の掃引距離をＬ〔ｍ〕、投光器１個のビームの送信範囲をＳ〔ｍ〕とすると、それぞれの投光器３ａ，３ｂの最短掃引時間
Ｔminは、次の式（１）で与えられる。
Ｔmin＝２Ｄ×Ｌ／Ｓ〔秒〕                            （１）
【００２７】
よって、各投光器３ａ，３ｂの掃引時間を（２Ｄ×Ｌ／Ｓ）〔秒〕以上に設定すれば、目標範囲の中にある標的は光信号の全てのコードを確実に受信することができる。言い換えれば、掃引時間が（２Ｄ×Ｌ／Ｓ）〔秒〕より短ければ標的は光信号の全てのコードを受信することはできない。
【００２８】
また、それぞれの投光器３ａ，３ｂは、掃引距離Ｌの範囲を最短掃引時間Ｔmin＝２Ｄ×Ｌ／Ｓで掃引するので、各投光器３ａ，３ｂの最大掃引速度Ｖmaxは次の式（２）で与えられる。
Ｖmax＝Ｌ／（２Ｄ×Ｌ／Ｓ）＝Ｓ／２Ｄ〔ｍ／秒〕      （２）
【００２９】
ここで、車両や人体などの標的が確実に全てのデータを取得するためには、各投光器３ａ，３ｂが実際に駆動している掃引速度と標的の移動速度との和が最大掃引速度Ｖmax以内でなければならない。したがって、最大掃引速度Ｖmax＝（Ｓ／２Ｄ）〔ｍ／秒〕、各投光器３ａ，３ｂが実際に駆動している掃引速度Ｖ〔ｍ／秒〕、確実にデータを受信しなければならない標的の移動速度Ａ〔ｍ／秒〕としたときは、次の式（３）が成り立つ。
Ｖmax≧Ｖ＋Ａ                                        （３）
【００３０】
よって、式（２）と式（３）より、次の式（４）が導き出される。
Ｖ≦Ｖmax−Ａ＝Ｓ／２Ｄ−Ａ                          （４）
式（４）より、各投光器３ａ，３ｂの掃引速度Ｖ〔ｍ／秒〕は、最大掃引速度Ｖmax〔ｍ／秒〕より標的の移動速度Ａ〔ｍ／秒〕を引いた値より小さくしなければならないことが分かる。
【００３１】
さらに、式（４）より、各投光器３ａ，３ｂを掃引距離Ｌの範囲で実際に掃引させる時間Ｔは、次の式（５）で与えられる。
Ｔ≧Ｌ／Ｖ＝Ｌ／[（Ｓ／２Ｄ）−Ａ]                  （５）
【００３２】
式（５）から分かるように、最低限必要な２データ長のデータを受信する時間を２Ｄ〔秒〕、各投光器３ａ，３ｂのビーム幅である送信範囲をＳ（ｍ）、確実にデータを受信しなければならない車両や人体などの標的の移動速度をＡ〔ｍ／秒〕とすると、各投光器３ａ，３ｂを掃引距離Ｌの範囲で掃引させる時間Ｔは、［Ｌ／[（Ｓ／２Ｄ）−Ａ]］〔秒〕以上にする必要がある。
【００３３】
ここで、（Ｓ／２Ｄ）は最大掃引速度であるので、上記の式（５）の意味は、１ストロークの掃引時間≧掃引距離／（最大掃引速度−標的の移動速度）となる。つまり、２台の投光器３ａ，３ｂの各々が掃引駆動する１ストロークの掃引時間が、２台の投光器３ａ，３ｂの各々の掃引距離を、最大掃引速度から標的の移動速度を減算した値で除した時間以上となるようにすれば、目標範囲内にいる標的が移動しても、確実にその標的は光信号を受信することができる。
【００３４】
次に、図２において、目標範囲内を移動する標的や物体に対して誤検知が生じないかどうかを検証してみる。つまり、本発明の光信号送信システムでは、光信号の掃引方法として、Ａ投光器３ａとＢ投光器３ｂの２個の投光器を使用して、目標を挟み込む様に動作させている。これによって、Ａ投光器３ａが矢印の掃引方向（時計方向）へ駆動しながら光信号を送信することによって、標的８が目標範囲を図のａ矢印方向へ移動しても、確実に標的８に光信号を照射してデータを受信することができる。また、標的８が、図の右側へ移動しようとしても、Ｂ投光器３ｂが掃引する光信号によって標的８を照射することができる。
【００３５】
したがって、標的８が何れの方向へ移動しても、確実に光信号を照射して標的８はデータを受信することができる。
【００３６】
つまり、Ａ投光器３ａとＢ投光器３ｂが、それぞれ、［Ｌ／[（Ｓ−２Ｄ）−Ａ]］〔秒〕以上の時間で掃引動作を行えば、目標範囲の中にいる車両や人物などの標的が最大移動速度Ａ〔ｍ／秒〕以下で移動している場合は、確実にその標的は光信号を受信できる。また、投光器を２個使用したことにより、それぞれの投光器の掃引距離は目標範囲の半分となる。したがって、目標範囲を投光器を一つで掃引する場合の半分の時間で掃引することができ、且つ、データの複数受信回数を従来より減らすことができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の光信号送信システムによれば、２個の投光器で標的を挟み込むように光信号を掃引させながら目標範囲内を照射しているため、標的が目標範囲内において２個の投光器のうちの一方の投光器の掃引方向と同方向に移動しても、他方の投光器によって光信号を確実に受信させることができる。
【００３８】
また、本発明の光信号送信システムによれば、投光器を２個使用してそれぞれのエリアで光信号を掃引することにより、各々の投光器の掃引距離を目標範囲の半分にすることができる。したがって、目標範囲を投光器が一つの場合に比べて半分の時間（２倍の速さ）で掃引することができるので、目標範囲にいる標的の移動速度が速くても標的は光信号を受信することができる。また、データの複数受信回数を減らすこともできるので、標的へ照射したときの受信情報をより早く取得して解析処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における光信号送信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の光信号送信システムにおける光信号の掃引駆動を示す概念図である。
【図３】標的が光信号に含まれるデータを受信するときのデータの流れを示す概念図である。
【図４】射撃シミュレーションにおける従来の光信号送信システムの概念図である。
【図５】図４に示す光信号送信システムの構成を示すブロック図である。
【図６】従来の光信号送信システムにおいて、標的に対して光信号を掃引駆動する状態を示す概念図である。
【図７】本発明における光信号送信システムの全体構成図である。
【符号の説明】
１、１１  スイッチ部、２、１２  光信号送信装置、３ａ  Ａ投光器、３ｂ  Ｂ投光器、４ａ  Ａ送信部、４ｂ  Ｂ送信部、５、１５  受信部、６、１６  制御部、７、１７  表示部、８  標的、９  物体、１３  投光器、１４  送信部。
【図１】
0003943398.tif 000002
【図２】
0003943398.tif 000003
【図３】
0003943398.tif 000004
【図４】
0003943398.tif 000005
【図５】
0003943398.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003943398.tif 000008