(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
射撃の目標となる標的の前方に平面状の光の面を発生する光発生手段と、弾丸が前記光の面を通過する際に反射する反射光を受光し、該反射光の位置を示す出力信号を発生する二つ以上の受光手段と、該受光手段の各々からの前記出力信号から前記反射光の反射角度を演算し、該反射角度から弾丸通過位置を演算する位置演算手段と、前記弾丸通過位置から前記標的到達位置を演算して表示する表示手段とを有する弾丸の標的到達位置計測装置において、前記受光手段の出力信号から前記反射光の幅を認識する反射光幅認識回路と、前記位置演算手段に設けられ前記反射光の幅から弾丸中心からの反射角度を演算し、さらに弾丸中心が前記光の面を通過する弾丸中心通過位置を演算する第１の演算器とを備えることを特徴とする弾丸の標的到達位置計測装置。
【請求項２】
請求項１において、前記弾丸中心通過位置と実際の弾丸通過位置との誤差を記憶するメモリと、前記表示手段に設けられ該メモリの誤差によって前記弾丸中心通過位置を補正し実際の弾丸通過位置を演算する第２の演算器とを備えることを特徴とする弾丸の標的到達位置計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、実弾または模擬弾等の弾丸を使用する射撃訓練に好適に使用され、弾丸が標的に到達する位置を計測する弾丸の標的到達位置計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は、従来技術に係る弾丸の標的到達位置計測装置の一例を示す斜視図である。従来の弾丸の標的到達位置計測装置Ｑは、標的１の前方に標的１と同じかまたはそれ以上の大きさの所定の領域（光の面）３を発生する一つ以上、たとえば二つのレーザ発振器２Ａ、２Ｂと、このレーザ発振器２Ａ、２Ｂから照射されたレーザ光が所定の領域３を通過する弾丸（または飛行体）４で反射し、その反射光を受光することが可能な二つ以上、たとえば二つの受光器５Ａ、５Ｂと、各受光器５Ａ、５Ｂが検出したレーザ反射光の位置を示す出力信号から各受光器５Ａ、５Ｂからのレーザ反射角度を計算し、その角度をもとに所定の領域３における弾丸の通過位置を演算する通過位置計測部６と、通過位置計測部６で計測した所定の領域３における弾丸４の通過位置を標的１における弾丸の到達位置に換算して表示する表示部７とを備えている（特開平９−１９７０３７号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の弾丸の標的到達位置計測装置Ｑは、対象となる弾丸４の大きさ、すなわち、弾丸径が考慮されていないため、反射光の反射角度（または入射角度）を弾丸半径だけ誤って計算するので、実際の（または本当の）通過位置と計算による通過位置に誤差が発生し、この計算による通過位置から演算する弾丸の標的到達位置は実際の到達位置と異なる虞れがある。
【０００４】
本発明の課題は、標的に命中する弾丸の標的到達位置を弾丸の大きさに影響されずに精度良く正確に演算できることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は、射撃の目標となる標的の前方に平面状の光の面を発生する光発生手段と、弾丸が前記光の面を通過する際に反射する反射光を受光し、該反射光の位置を示す出力信号を発生する二つ以上の受光手段と、該受光手段の各々からの前記出力信号から前記反射光の反射角度を演算し、該反射角度から弾丸通過位置を演算する位置演算手段と、前記弾丸通過位置から前記標的到達位置を演算して表示する表示手段とを有する弾丸の標的到達位置計測装置において、前記受光手段の出力信号から前記反射光の幅を認識する反射光幅認識回路と、前記位置演算手段に設けられ前記反射光の幅から弾丸中心からの反射角度を演算し、さらに弾丸中心が前記光の面を通過する弾丸中心通過位置を演算する第１の演算器とを備えることである。
【０００６】
光発生手段により射撃の目標となる標的の前方に平面状の光の面を発生させることができる。二つ以上の受光手段は、それぞれこの光の面を通過する弾丸が反射する反射光を受光し、この反射光の位置を示す出力信号を発生する。位置演算手段は、受光手段の各々からの反射光の位置を示す出力信号から反射光の反射角度を演算し、この反射角度から光の面を通過する弾丸通過位置を演算する。表示手段は、位置演算手段が演算する光の面の弾丸通過位置から弾丸が標的に到達する標的到達位置を演算して表示する。
【０００７】
この際、反射光幅認識回路は、受光手段の出力信号から光の面を通過する弾丸の大きさを反射光の幅として認識する。位置演算手段に設けられる第１の演算器は、反射光幅認識回路によって認識された反射光の幅から弾丸中心位置からの反射角度（または入射角度）を演算することが可能となり、これによって弾丸の中心が光の面を通過する弾丸中心通過位置を演算できる。さらに表示手段は、第１の演算器によって演算された弾丸中心通過位置から標的に命中する弾丸の標的到達位置を精度良く正確に演算できる。
【０００８】
さらに、上記弾丸の標的到達位置計測装置において、前記弾丸中心通過位置と実際の弾丸通過位置との誤差を記憶するメモリと、前記表示手段に設けられ該メモリの誤差によって前記弾丸中心通過位置を補正し実際の弾丸通過位置を演算する第２の演算器とを備えることである。
【０００９】
メモリと第２の演算器とを備える弾丸の標的到達位置計測装置において、先の弾丸の標的到達位置計測装置の作用に加え、表示手段の第２の演算器は、メモリに記憶されている弾丸中心通過位置と実際の（または本当の）弾丸通過位置との誤差を考慮して、弾丸中心通過位置を補正し実際の弾丸通過位置を演算する。表示手段は、この実際の弾丸通過位置から光の面を通過する弾丸の大きさに影響されずに一層精度高く正確に標的に命中する弾丸の標的到達位置を演算できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る弾丸の標的到達位置計測装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、図１〜１１において、同一または同等部分には同一符号を付けて示す。
【００１１】
図１は、本発明に係る弾丸の標的到達位置計測装置の一実施形態を示す斜視図である。本実施形態の弾丸の標的到達位置計測装置Ｐ1は、射撃の目標となる標的１の前方に標的１と同じかまたはそれ以上の大きさの平面状の光の面である所定の領域３を照射する１つ以上、たとえば二つの光発生手段としてのレーザ発振器２Ａ、２Ｂと、高速で通過する弾丸４が所定の領域３を通過する際に反射し、その反射光を受光することが可能で、この反射光の位置を示す出力信号を発生する二つ以上、例えば二つの受光器（受光手段）５Ａ、５Ｂと、各受光器５Ａ、５Ｂの出力信号から反射光の反射角度を演算し、この反射角度から弾丸通過位置を演算する位置演算手段としての通過位置計測部６と、所定の領域３における弾丸通過位置から標的１の標的到達位置を演算（または換算）し、どの得点圏に到達したかを採点して採点結果と標的到達位置を表示する表示手段としての表示部７とを有する。
【００１２】
さらに、弾丸の標的到達位置計測装置Ｐ1は、各受光器５Ａ、５Ｂの出力信号を一時記憶して記憶内容から反射光の幅を認識する反射光幅認識回路２０と、通過位置計測部６に設けられ反射光幅認識回路２０にて認識した反射光の幅と各受光器５Ａ、５Ｂの出力信号から、弾丸中心からの反射角度（または入射角度）を演算し、さらに弾丸中心が所定の領域３を通過する弾丸中心通過位置を演算する第１の演算器としての演算器１３（図４参照）とを備える。そして、弾丸中心通過位置と実際の（または本当の）弾丸通過位置との誤差をあらかじめ記憶するメモリ２１と、表示部７に設けられメモリ２１に記憶される誤差によって弾丸中心通過位置を補正し実際の弾丸通過位置を演算する第２の演算器とを備えるものである。
【００１３】
ここで、レーザ発振器２Ａ、２Ｂと受光器５Ａ、５Ｂは弾丸４が命中して損傷する危険があるのと、レーザ発振器２Ａ、２Ｂのレーザ光を直接受光器５Ａ、５Ｂが受光しないようにするため、所定の領域３に対して同一端部に一直線上に設置する。本実施形態では、所定の領域３の下部に水平に設置している。
【００１４】
また、少ない数量のレーザ発振器で所定の領域３を形成するために平面状のレーザ光線を発振するラインレーザ発振器を用いている。本実施形態では、受光器５Ａ、５Ｂにて受光するレーザ反射光量を増加するために二つのレーザ発振器２Ａ、２Ｂを二つの受光器５Ａ、５Ｂの近傍に設置している。そして、受光器５Ａ、５Ｂで受光する弾丸４のレーザ反射光の受光時間を長くするために、レーザ光の厚さを厚くしている。また、複数のレーザ発振器を用いて、レーザ光照射領域を階層的に組み合わせて、レーザ光の厚さを厚くしても良い。ここで、受光器５Ａ、５Ｂで受光する弾丸４のレーザ反射時間Ｔと弾丸４の大きさＬｂと弾丸速度Ｖｂおよびレーザ光の厚さＬｌの関係を数式（１）に示す。
【００１５】
【数１】
0003787740.tif 000002
【００１６】
弾丸４で反射されなかったレーザ光１５は、所定の領域３のレーザ発振器２Ａ、２Ｂと反対の端部に到達する。所定の領域３のレーザ発振器２Ａ、２Ｂと反対の端部で発生する反射光を受光器５Ａ、５Ｂで受光しないようにするため、レーザ発振器２Ａ、２Ｂと反対の所定の領域３端部に鏡３０を設置して鏡３０に到達するレーザ光１５を受光器５Ａ、５Ｂで受光できない方向に反射させている。これにより、複雑な光軸調整を行わずに所定の領域３以外で発生したレーザ反射光を受光器５Ａ、５Ｂで検出することがなくなる。また、鏡３０は、レーザ光を反射しない幕でもよい。一方、レーザ発振器２Ａ、２Ｂと受光器５Ａ、５Ｂの光軸を僅かにずらして設置することにより所定の領域３以外で発生したレーザ反射光を受光器５Ａ、５Ｂで検出しないようにしても良い。この場合、正確な光軸調整が必要となる。本実施形態は正確な光軸調整が不要になるように鏡を使用している。
【００１７】
次に、本実施形態の動作について説明する。
【００１８】
図２は、図１に示した弾丸の標的到達位置計測装置のレーザ発振器および受光器を含む原理図である。レーザ発振器２Ａ（２Ｂ）にてレーザ光１５が照射している所定の領域３を弾丸４が通過する際に発生するレーザ反射光１６を受光器５Ａ（５Ｂ）が受光する。受光器５Ａ（５Ｂ）はラインＣＣＤセンサ８とレンズ９およびＣＣＤ駆動制御回路１０を含む。ここでラインＣＣＤセンサ８の代わりにＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ）を用いてもよい。
【００１９】
弾丸４からのレーザ反射光１６は、レンズ９にて集光され、ラインＣＣＤセンサ８に投影される。ラインＣＣＤセンサ８は、複数のＣＣＤ素子が直線状に配列されておりＣＣＤ駆動制御回路１０にて走査制御され、所定の領域３の光をＣＣＤ素子にて常に光電変換してＣＣＤ走査同期信号１８に同期して順次光電変換信号１７を出力している。レーザ反射光１６はＣＣＤ素子にて光電変換されてその他の光よりも大きく出力される。この光電変換信号１７はＣＣＤ駆動制御回路１０のＣＣＤ走査同期信号１８と共に反射光幅認識回路２０および通過位置計測部６に入力される。
【００２０】
図３は、図１に示した弾丸の標的到達位置計測装置の反射光幅認識回路図である。反射光幅認識回路２０は、信号検出回路２２とカウンタ２３とを含む。二つの受光器５Ａ、５Ｂからの光電変換信号１７をそれぞれ信号検出回路２２に入力し、レーザ反射光１６の有無を検出して検出信号を出力する。各々の信号検出回路２２からの検出信号は各々の受光器５Ａ、５ＢからのＣＣＤ走査同期信号１８と共に各々のカウンタ２３に入力してレーザ反射光を検出している時間を計測する。時間分解能はクロック信号１９により決定する。
【００２１】
図４は、図１に示した通過位置計測部６の回路図である。通過位置計測部６は、信号検出回路１１とカウンタ１２と演算器１３とを含んでいる。二つの受光器５Ａ、５Ｂ（図２）からの光電変換信号１７をそれぞれ信号検出回路１１に入力し、レーザ反射光１６（図２）の有無を検出して検出信号を出力する。各々の信号検出回路１１からの検出信号は各々の受光器５Ａ、５ＢからのＣＣＤ走査同期信号１８と共に各々のカウンタ１２に入力してＣＣＤ走査開始からレーザ反射光検出までの時間を計測する。時間分解能はクロック信号１９により決定する。この二つの計測結果は演算器１３に読み出され、かつ、演算器１３は反射光幅認識回路２０のカウンタ２３の結果を読み出し、二つの受光器５Ａ、５Ｂに対するレーザ反射光１６の中心部位の水平面からの入射角度を演算する。
【００２２】
図５は、時間と光電変換信号レベルの関係曲線図を示し、図６は、入射角度と受光器からの距離、受光範囲および受光範囲の中心からレーザ反射光入射線までの距離の関係を示す説明図である。受光器５Ａ（５Ｂ）の１回の走査時間をＴｃ、カウンタ１２によるレーザ反射光検出時間をＴｌ、カウンタ２３によるレーザ反射光検出幅時間をＴｂ、受光器５Ａ、５Ｂから距離Ａの受光範囲をＢ、受光範囲Ｂにおける受光器５Ａ、５Ｂの受光範囲の中心からレーザ反射光入射線までの距離をＣ、水平面から受光器５Ａ、５Ｂの受光範囲の中心までの角度をδ、受光器５Ａ、５Ｂの受光範囲の中心からレーザ反射光入射線までの角度をαとすると、数式（２）によりレーザ反射光１６の中心部位の水平面からの入射角度θが演算できる。
【００２３】
【数２】
0003787740.tif 000003
【００２４】
さらに、演算器１３は、数式（２）を用いて演算した二つの受光器５Ａ、５Ｂに対するレーザ反射光の水平面からの入射角度と二つの受光器５Ａ、５Ｂ間の距離から領域３における弾丸４の通過位置を演算する。
【００２５】
図７は、弾丸が所定の領域３を通過する通過位置を演算するための位置関係を示す説明図である。所定の領域３以外で発生したレーザ反射光を受光器５Ａ、５Ｂで検出するため所定の領域３における弾丸４からのレーザ反射光１６の水平面からの角度をそれぞれθ1、θ2とし、二つの受光器５Ａ、５Ｂ間の距離をＬとすると、二つの受光器５Ａ、５Ｂ間の中心位置を（０、０）とする座標系において所定の領域３を通過する弾丸４の通過位置座標（Ｘ、Ｙ）は数式（３）により演算できる。
【００２６】
【数３】
0003787740.tif 000004
【００２７】
図１に示すように、通過位置計測部６により演算した所定の領域３における弾丸４の通過位置は、表示部７に転送され、予めメモリ２１に記憶する弾丸４の通過位置と実際の通過位置との誤差により補正し、標的１に命中する場合の標的到達位置座標および得点を演算して表示する。
【００２８】
図８は、標的到達位置を演算するための位置関係を示す斜視図である。図９は、採点結果の表示例を示す説明図である。標的１の中心の座標を（０、０、０）とする座標系において、二つの受光器５Ａ、５Ｂの座標をそれぞれ（−Ｌ／２、−Ｍ、Ｎ）、（Ｌ／２、−Ｍ、Ｎ）とし、射撃位置１４の座標を（Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓ）とする。二つの受光器５Ａ、５Ｂ間の中心位置を（０、０）とする座標系において、所定の領域３を通過する弾丸４の通過位置座標を（Ｘ、Ｙ）とし、予めメモリ２１に記憶する弾丸４の通過位置と実際の通過位置との誤差を（Ｘｄ、Ｙｄ）とすると、標的１での標的到達位置座標（Ｘｔ、Ｙｔ、Ｚｔ）は数式４により演算できる。
【００２９】
【数４】
0003787740.tif 000005
【００３０】
次に、演算した到達位置座標から、標的１の中心からの同心円上に得点配分される採点圏のどこに相当するかを判断する。標的到達位置座標から標的中心からの距離を算出し、これを標的１の中心からの得点配分距離と比較を行うことにより得点を決定する。採点結果の表示例を図９に示す。
【００３１】
図１０は、本発明に係る弾丸の標的到達位置計測装置の別の実施形態を示す斜視図である。弾丸発射位置１４が不明の場合に標的到達位置を決定する装置である。この弾丸の標的到達位置計測装置Ｐ2は、
射撃の目標となる標的１の前方に標的１と同じかまたはそれ以上の大きさの平面状の光の面である所定の領域３を照射する１つ以上、たとえば二つのレーザ発振器２Ａ、２Ｂと、レーザ発振器２Ａ、２Ｂから照射したレーザ光が所定の領域３を高速で通過する弾丸４で反射し、その反射光（または入射光）を受光することが可能な二つ以上、たとえば二つの受光器５Ａ、５Ｂと、各受光器５Ａ、５Ｂが検出するレーザ反射光の位置を示す出力信号から各受光器５Ａ、５Ｂからのレーザ反射角度（入射角度）を演算し、その反射角度をもとに所定の領域３における弾丸４の通過位置を演算する通過位置計測部６とを含む二つの弾丸通過位置検出部３１ａ、３１ｂと、各々の弾丸通過位置検出部３１ａ、３１ｂで演算する各々の所定の領域３における弾丸４の通過位置を標的１における弾丸４の標的到達位置に換算して、どの得点圏に到達するかを採点して採点結果と標的到達位置を表示する表示部７とを有している。その他の部分の構造は、弾丸の標的到達位置計測装置Ｐ1と同じであるので、その説明を省略する。
【００３２】
次に、標的１の標的到達位置座標の算出方法を説明する。
【００３３】
図１１は、図１０に示す弾丸の標的到達位置計測装置Ｐ2の標的到達位置を演算するための位置関係を示す斜視図である。各々の弾丸通過位置検出部３１ａ、３１ｂで、各々の所定の領域３を弾丸が通過する際の座標を数式（２）および数式（３）を用いて算出する。その後、図１１に示すように、標的１の中心を座標（０、０、０）とする座標系において、標的１から離れた弾丸通過位置検出部３１ａの二つの受光器５Ａ、５Ｂの座標をそれぞれ（−Ｌ／２、−Ｍ、Ｎａ）、（Ｌ／２、−Ｍ、Ｎａ）とし、弾丸通過位置検出部３１ａで演算する座標を（Ｘａ、Ｙａ）とし、標的１に近い方の弾丸通過位置検出部３１ｂの二つの受光器５Ａ、５Ｂの座標をそれぞれ（−Ｌ／２、−Ｍ、Ｎｂ）、（Ｌ／２、−Ｍ、Ｎｂ）とし、弾丸通過位置検出部３１ｂで演算する座標を（Ｘｂ、Ｙｂ）とすると、標的１での標的到達位置座標（Ｘｔ、Ｙｔ、Ｚｔ）は、数式（４）および数式（５）により演算できる。
【００３４】
【数５】
0003787740.tif 000006
【００３５】
上記数式（５）で求める値を数式（４）に代入すると、標的１での標的到達位置座標（Ｘｔ、Ｙｔ、Ｚｔ）を演算できる。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態の弾丸の標的到達位置計測装置Ｐ1、Ｐ2は、所定の領域３を通過する弾丸の大きさ（反射光の幅）を認識することができるので、弾丸の中心位置からの反射角度を算出することが可能となり、この弾丸の中心位置からの反射角度からの演算による弾丸中心通過位置と実際の通過位置との誤差を考慮して補正し、実際の通過位置を演算できるので、所定の領域３を通過する弾丸の大きさに影響されずに標的に命中する弾丸の標的到達位置を精度良く正確に演算する。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の弾丸の標的到達位置計測装置によれば、弾丸の大きさに影響されずに標的に命中する弾丸の標的到達位置を精度良く正確に演算でき、信頼性の高い弾丸の標的到達位置計測装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る弾丸の標的到達位置計測装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示した弾丸の標的到達位置計測装置のレーザ発振器および受光器を含む原理図である。
【図３】図１に示した弾丸の標的到達位置計測装置の反射光幅認識回路図である。
【図４】図１に示した通過位置計測部の回路図である。
【図５】時間と光電変換信号レベルの関係曲線図である。
【図６】入射角度と受光器からの距離、受光範囲および受光範囲の中心からレーザ反射光入射線までの距離の関係を示す説明図である。
【図７】通過位置を演算するための位置関係を示す説明図である。
【図８】標的到達位置を演算するための位置関係を示す斜視図である。
【図９】採点結果の表示例を示す説明図である。
【図１０】本発明に係る弾丸の標的到達位置計測装置の別の実施形態を示す斜視図である。
【図１１】図１０に示す弾丸の標的到達位置計測装置の標的到達位置を演算するための位置関係を示す斜視図である。
【図１２】従来技術に係る弾丸の標的到達位置計測装置の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
Ｐ1、Ｐ2  弾丸の標的到達位置計測装置
１  標的
２Ａ、２Ｂ  レーザ発振器（光発生手段）
３  所定の領域（光の面）
４  弾丸
５Ａ、５Ｂ  受光器（受光手段）
６  通過位置計測部（位置演算手段）
７  表示部（表示手段）
１３  第１の演算器
１６  レーザ反射光（反射光）
２０  反射光幅認識回路
２１  メモリ
【図１】
0003787740.tif 000007
【図２】
0003787740.tif 000008
【図３】
0003787740.tif 000009
【図４】
0003787740.tif 000010
【図５】
0003787740.tif 000011
【図６】
0003787740.tif 000012
【図７】
0003787740.tif 000013
【図８】
0003787740.tif 000014
【図９】
0003787740.tif 000015
【図１０】
0003787740.tif 000016
【図１１】
0003787740.tif 000017
【図１２】
0003787740.tif 000018