-
Hintergrund der Erfindung
-
1. Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Laserkanone und ein Schießsystem
für dieselbe.
-
2. Beschreibung des zugehörigen Standes
der Technik
-
Ein
Schießwettkampfsport
ist bekannt. Bei einem solchen Schießwettkampfsport ist es erwünscht gewesen,
dass eine Laserkanone ein Gewehr zum Schießen mit tatsächlichen
Kugeln ersetzen sollte, was viel Sorgfalt angesichts der Sicherheit und
der Handhabung benötigt.
Es gibt verschiedene Typen von Laserkanonen, wie z.B. eine Laserkanone unter
Verwendung von Blitzlicht, die für
den Schießsport
entwickelt worden ist, und eine Laserkanone, die für Übungen verwendet
wird und die mit einem Kabel mit einem Computer verbunden ist, um
die Ankunft einer Kugel anzuzeigen.
-
Es
ist gefordert worden, dass die Laserkanone ohne Kabel verbunden
sein sollte. Es ist ebenso gefordert worden, eine strengere Eins-zu-Eins-Beziehung
zwischen einer Laserkanone und einem Ziel einzurichten. Somit ist
es erwünscht
gewesen, ein optisches System zur Verfügung zu stellen, in welchem
die Genauigkeit beim Erfassen eines Positionsschusses durch einen
Laserstrahl verbessert wird. Weiterhin ist es wichtig, die Sicherheit
der Laserkanone sicherzustellen, welche einen Laserstrahl emittiert.
Diese Forderungen müssen
zusätzlich
zu Verbesserungen bezüglich
einer Genauigkeit und einer Geschwindigkeit eines Treffer- bzw.
Punkteberechnungsprozesses erfüllt
werden.
-
Mit
dem Trefferberechnungsprozess muss die zentrale Stelle in einem
Querschnitt eines konischen Blitzlichts, das von der Laserkanone
emittiert wird, aus Positionskoordinaten einer Vielzahl von Stellen
an einem Ziel berechnet werden. Jedoch gibt es eine Beschränkung bezüglich der
Verbesserungen bei einer Bestimmungsgenauigkeit einer Schussposition
bei einem Schießsystem,
das die Blitzlichtkanone verwendet.
-
Bei
der Laserkanone, die durch ein elektrisches Drahtkabel mit einem
Computer verbunden ist, beeinflusst das Drahtkabel das Gefühl eines
Schützen,
das sehr angespannt geworden ist, und behindert eine mentale Stabilität und Konzentration
des Schützen.
Ebenso gibt es eine Möglichkeit,
dass ein Schütze
mit einer Laserkanone die Kanone modifiziert, um Daten bezüglich einer
Schussposition durch den Laserstrahl zu verarbeiten. Andererseits
können dann,
wenn der Organisator Kanonen bzw. Gewehre oder Teile davon hält, Schützen nicht üben.
-
Somit
war es schwierig, die Laserkanone für den Schießwettkampfsport zu verwenden.
Bei herkömmlichen
Verfahren können
Laserstrahlkugeln auf benachbarte Ziele treffen, so dass ein Anfänger einen
benachbarten Anwender unterbrechen kann. Ebenso können unter
dem Gesichtspunkt eines ruhigen Managens eines Schießspiels,
die Fairness eines Berechnens von Treffern bzw. Punkten, Vorbereitungen
vor dem Beginn des Spiels, wohlorganisierte Treffer- bzw. Punkteanzeigen
und andere Faktoren sehr wichtig für ein Schießsystem sein.
-
Systeme
nach dem Stand der Technik sind in
DE
28 29 661 und
JP 11006700 offenbart.
JP 022880787 offenbart
ein Spielsystem mit einer drahtlosen Zulassungsprozedur.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Bereitstellen einer
Laserkanone und eines Schießsystems
unter Verwendung desselben, wobei eine Kanone bzw. ein Gewehr und
ein Computer drahtlos verbunden sind.
-
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Bereitstellen
einer Laserkanone und eines Schießsystems unter Verwendung derselben, wobei
eine Handhabung von Laserstrahlkugeln streng beschränkt ist.
-
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Bereitstellen
einer Laserkanone und eines Schießsystems unter Verwendung derselben, wobei
eine Sicherheit einer Laserkanone sichergestellt werden.
-
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Bereitstellen
einer Laserkanone und eines Schießsystems unter Verwendung derselben, wobei
Ver besserungen bezüglich
einer Genauigkeit einer Bestimmung einer Schussposition realisiert werden
können
und eine Geschwindigkeit eines Trefferberechnungsprozesses verbessert
werden kann.
-
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Bereitstellen
eines Schießsystems, in
welchem eine neue Technik für
einen Schießsport unter
Verwendung von Laserstrahlkugeln zur Verfügung gestellt wird.
-
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Bereitstellen
einer Einstelleinheit einer fotoempfindlichen Vorrichtung (PSD)
im obigen Schießsystem,
welche eine Genauigkeit bei einer Erfassung des Positionsschusses
mit dem Laserstrahl verbessern kann.
-
Die
Aufgaben werden durch eine Vorrichtung und ein Verfahren erreicht,
wie sie jeweils in den Ansprüchen
1 und 22 aufgezeigt sind.
-
Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Schießsystem
eine Laserkanone und eine Zielvorrichtung. Die Zielvorrichtung enthält eine
Zielseiten-Kommunikationseinheit,
die drahtlos mit der Laserkanone verbunden ist, um ein Zulassungssignal
zu der Laserkanone auszugeben, ein Ziel, eine Lichtempfangseinheit,
die optisch mit dem Ziel verbunden ist, um eine Laserstrahlkugel
zu empfangen, und eine Erfassungseinheit, die elektrisch mit der
Lichtempfangseinheit verbunden ist, um eine Schussposition der Laserstrahlkugel
zu erfassen. Die Laserkanone enthält eine Kanonenseiten-Kommunikationseinheit,
die das von der Zielseiten-Kommunikationseinheit gesendete Zulassungssignal
empfängt,
und einen Kanonenabschnitt, der die Laserstrahlkugel basierend auf
dem Zulassungssignal ausgibt.
-
Die
Laserkanone kann weiterhin einen Auslöser enthalten, und eine Auslösersignal-Erzeugungsschaltung,
die ein Auslösersignal
in Reaktion auf eine Betätigung
des Auslösers
erzeugt. Der Kanonenabschnitt kann die Laserstrahlkugel basierend auf
dem Zulassungssignal in Reaktion auf das Auslösersignal ausgeben.
-
Ebenso
ist es erwünscht,
dass das Zulassungssignal eine Richtwirkung für die Laserkanone hat. In diesem
Fall kann die Zielseiten-Kommunikationseinheit eine Licht emittierende
Vorrichtung enthalten, die einen optischen konischen Strahl ausgibt, und
einen Schlitz, der dem Übertragungssignal
die Richtwirkung zuteilt.
-
Ebenso
kann die Laserstrahlkugel ein Schusspositionssignal enthalten, das
zum Erfassen der Schussposition der Laserstrahlkugel verwendet wird,
und ein Laserstrahlkugel-Unterscheidungssignal, das zum Unterscheiden
der Laserstrahlkugel verwendet wird.
-
Ebenso
kann das Zulassungssignal eine Bedingung für die Ausgabe der Laserstrahlkugel
enthalten. In diesem Fall kann die Bedingung eine Pulsbreite des
Zulassungssignals sein.
-
Ebenso
kann die Laserstrahlkugel eine Vielzahl von elementaren Kugeln enthalten.
Das Laserstrahlkugel-Unterscheidungssignal kann ein erstes Kugel-Unterscheidungssignal
enthalten, das zu einer ersten der Vielzahl von elementaren Kugeln
gehört, und
ein zweites Kugel-Unterscheidungssignal, das zu einer zweiten der
Vielzahl von elementaren Kugeln gehört und das nachfolgend zum
ersten Kugel-Unterscheidungssignal ist. Das erste Kugel-Unterscheidungssignal
ist nachfolgend zum Schusspositionssignal. In diesem Fall kann das
erste Kugel-Unterscheidungssignal
ein erstes Innenkugelsignal enthalten, das zur ersten elementaren
Kugel gehört,
und ein erstes gemeinsames Signal, das anzeigt, dass die erste elementare
Kugel zur Laserstrahlkugel gehört.
Das zweite Kugel-Unterscheidungssignal
kann ein zweites Innenkugelsignal enthalten, das zur zweiten elementaren
Kugel gehört, und
ein zweites gemeinsames Signal, das anzeigt, dass die zweite elementare
Kugel zur Laserstrahlkugel gehört.
Das erste gemeinsame Signal ist gleich dem zweiten gemeinsamen Signal.
Ebenso wird jedes des ersten Innenkugelsignals und des zweiten Innenkugelsignals
durch die gleiche erste Anzahl von Bits ausgedrückt und wird das erste gemeinsame
Signal und das zweite gemeinsame Signal durch die gleiche zweite
Anzahl von Bits ausgedrückt.
Die erste Anzahl von Bits ist 2 und die zweite Anzahl von Bits ist
6.
-
Ebenso
kann ein Treffer für
die Laserstrahlkugel als ein Treffer in Bezug auf das erste und
das zweite gemeinsame Signal basierend auf wenigstens einem des
ersten Laserstrahlkugel-Unterscheidungssignals und des zweiten Laserstrahlkugel-Unterscheidungssignals
berechnet werden.
-
Ebenso
kann die Laserstrahlkugel eine Vielzahl von elementaren Kugeln enthalten.
Jede der Vielzahl von elementaren Kugeln kann ein Schusspositionssignal
enthalten, das zum Erfassen einer Schussposition der entsprechenden
elementaren Kugel verwendet wird, ein Innenkugel-Unterscheidungssignals,
das zu der entsprechenden elementaren Kugel gehört, und ein gemeinsames Signal,
das anzeigt, dass die entsprechende elementare Kugel zu der Laserstrahlkugel
gehört.
In diesem Fall wird ein Treffer als ein Treffer in Bezug auf die
gemeinsamen Signale basierend auf der Vielzahl von Innenkugel-Unterscheidungssignalen
berechnet. Ebenso wird ein Treffer durch Bilden eines Durchschnitts
von Treffern basierend auf der Vielzahl von Innenkugel-Unterscheidungssignalen
berechnet. Ein Verfolgen wird über
Schusspositionen der Vielzahl von Schusspositionssignalen durchgeführt. Ebenso
kann ein Treffer basierend auf einer relativen Positionsbeziehung
zwischen Schusspositionen der Vielzahl von Schusspositionssignalen
erhalten werden.
-
Ebenso
kann die Zielvorrichtung weiterhin eine Lampe enthalten, die einen
Schützen über ein Senden
des Zulassungssignals benachrichtigt.
-
Ebenso
kann die Laserkanone weiterhin einen Auswahlschalter enthalten,
durch welchen eine Auswahl zwischen Moden durchgeführt wird,
und die Moden enthalten einen realen Schießmode zum Emittieren einer
Laserstrahlkugel und einen Test-Schießmode zum Emittieren eines
optischen Signals, das unterschiedlich von der Laserstrahlkugel ist.
In diesem Fall kann das unterschiedliche optische Signal der Laserstrahlkugel
ein Signal sein, das durch Modifizieren des gemeinsamen Signals
erhalten wird. Ebenso kann das unterschiedliche optische Signal
der Laserstrahlkugel ein Signal sein, das durch Modifizieren von
entsprechenden der Vielzahl von in den Kugelsignalen erhalten wird.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Signalverarbeitungsverfahren
erreicht durch (a) drahtloses Senden eines Zulassungssignals von
einer Zielvorrichtung zu einer Laserkanone; durch (b) Empfangen
des Zulassungssignals durch die Laserkanone; durch (c) Emittieren einer
Laserstrahlkugel von der Laserkanone in Reaktion auf den Empfang
des Zulassungssignals; und durch (d) Empfangen der Laserstrahlkugel
durch die Zielvorrichtung, so dass eine Schussposition der Laserstrahlkugel
erfasst werden kann.
-
Der
Emissionsschritt (c) kann durch Hinzufügen eines Kugelzeitgabesignals
zu der Laserstrahlkugel erreicht werden. In diesem Fall kann das
Signalverarbeitungsverfahren weiterhin den Schritt eines (e) Erfassens
der Schussposition der Laserstrahlkugel in der Zielvorrichtung basierend
auf dem Schusspositions- Erfassungssignal
enthalten. In diesem Fall kann der Emissionsschritt (c) weiterhin durch
Hinzufügen
des Laserstrahlkugel-Unterscheidungssignals, das zum Unterscheiden
der Laserstrahlkugel von anderen Laserstrahlkugeln verwendet wird,
zu der Laserstrahlkugel erreicht werden. Ebenso kann das Laserstrahlkugel-Unterscheidungssignal
durch eine Aktion eines Schützens
zum Betätigen
eines Auslösers
erzeugt werden.
-
Ebenso
kann die Laserstrahlkugel eine Vielzahl von elementaren Kugeln enthalten.
In diesem Fall kann das Laserstrahlkugel-Unterscheidungssignal eine
Vielzahl von Kugel-Unterscheidungssignalen enthalten, die nachfolgend
zum Schusspositions-Erfassungssignal
in einer Reihe ausgegeben werden und die der Vielzahl von elementaren
Kugeln entsprechen. In diesem Fall enthält jedes der Vielzahl von Kugel-Unterscheidungssignalen
ein Elementarkugel-Anzahlsignal, das eine entsprechende der Vielzahl
von elementaren Kugeln anzeigt, und ein gemeinsames Signal, das
anzeigt, dass die entsprechende elementare Kugel zu der Laserstrahlkugel gehört. Das
Signalverarbeitungsverfahren kann weiterhin den Schritt eines (f)
Bildens eines Durchschnitts von Treffern der Vielzahl von elementaren Kugeln
der Laserstrahlkugel enthalten.
-
Ebenso
kann der Sendeschritt (a) durch Senden eines Zulassungssignals zu
der Laserkanone in einer Richtwirkung erreicht werden.
-
Ebenso
kann das Signalverarbeitungsverfahren weiterhin den Schritt eines
(g) Einstellens einer Position der Zielvorrichtung enthalten, die
ein Ziel enthalten kann, das mechanische Koordinaten (x, y) einer
Bestrahlungsstelle hat, und eine zweidimensionale Lichtempfangseinheit,
die die Laserstrahlkugel bei der Bestrahlungsstelle empfängt und
elektrische Koordinaten (x',
y') ausgibt. In
diesem Fall kann der Einstellschritt (g) durch (h) Einstellen der
elektrischen Koordinaten (x',
y') basierend auf
den mechanischen Koordinaten (x, y) erreicht werden. Ebenso kann
der Einstellschritt (h) erreicht werden durch (i) Einstellen von
relativen Positionen zwischen dem Ziel und der zweidimensionalen
Lichtempfangseinheit, so dass die elektrischen Koordinaten (x', y') mit mechanischen
Koordinaten (0, 0) einer zentralen Stelle des Ziels übereinstimmen.
In diesem Fall kann der Einstellschritt (h) erreicht werden durch
(j) Ändern
einer Position der Bestrahlungsstelle und durch (k) mathematisches
Einstellen der elektrischen Koordinaten (x', y'),
so dass die elektrischen Koordinaten (x', y') mit
den mechanischen Koordinaten (x, y) der geänderten Position der Bestrahlungsstelle übereinstimmen.
Der Änderungsschritt
(j) und der Schritt zum mathematischen Einstellen (k) können unabhängig in einer
Vielzahl von Bereichen auf einem Koordinatensystem der mechanischen
Koordinaten (x, y) ausgeführt
werden.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
1 zeigt
einen Entwurf einer Vielzahl von Schießboxen und einer Vielzahl von
Schusspositionsdetektoren in einem Schießsystem unter Verwendung von
Laserkanonen gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
-
2 ist
eine seitliche Querschnittsansicht, die den Schusspositionsdetektor
zeigt;
-
3 ist
eine Vorderansicht, die den Schusspositionsdetektor zeigt;
-
4 ist
ein Diagramm, das die Emission von Infrarotlicht von einer Infrarot-LED
zeigt;
-
5 ist
eine seitliche Querschnittsansicht, die einen Gewehrlauf-Körperteil
der Laserkanone zeigt;
-
6 ist
eine Draufsicht, die einen unteren Oberflächenteil des Gewehrlauf-Körperteils
zeigt;
-
7 ist
ein Blockdiagramm, das ein Schießsystem für eine Laserkanone gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
8A bis 8E sind
Zeitdiagramme, die einen konischen Strahl und verschiedene Signale
bei dem in 7 gezeigten Schießsystem
zeigen;
-
9A bis 9E sind
Bitdiagramme, die jeweils Signale einer Laserstrahlkugel zeigen;
-
10A bis 10D sind
Zeitdiagramme, die einen Tei eines in 8B gezeigten
Signals zeigen;
-
11A bis 11E sind
Zeitdiagramme, die eine Datenumwandlung zeigen;
-
12 ist
ein Blockdiagramm einer Schaltung, das eine Laserstrahlkugel-Erzeugungsschaitung
in der Laserkanone zeigt;
-
13 ist
eine Vorderansicht, die eine Zielplatte im Schießsystem zeigt; und
-
14 ist
ein System-Blockdiagramm, das das Schießsystem gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
-
Hierin
nachfolgend werden eine Laserkanone und ein Schießsystem
unter Verwendung derselben der vorliegenden Erfindung nachfolgend
detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben
werden.
-
1 zeigt
einen Entwurf einer Vielzahl von Schießboxen und einer Vielzahl von
Schusspositionsdetektoren 2 in dem Schießsystem
unter Verwendung der Laserkanonen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. In 1 entspricht
eine Kanone bzw. ein Gewehr einem Ziel. Nimmt man Bezug auf 1,
ist die Anzahl von Schießboxen 1 beispielhaft
als Fünf
gezeigt und ist die Anzahl von Schusspositionsdetektoren 2 auch beispielhaft
als Fünf
gezeigt. Das bedeutet, dass der Schusspositionsdetektor 2 für jede der
Vielzahl von Schießboxen 1 vorgesehen
ist. Bei diesem Beispiel gibt es keinen Fall, in welchem Laserstrahlkugeln
von einer Schießbox 1 zu
der Vielzahl von Schusspositionsdetektoren 2 emittiert
werden. Selbst dann, wenn es einen solchen Fall gibt, wird die Laserstrahlkugel nicht
erfasst oder wird für
ungültig
erklärt,
wie es später
beschrieben werden wird.
-
Jede
der Schießboxen 1 ist
durch zwei Trennwände 3 getrennt.
Eine Zulassungsebene 6 für ein gemeinsames Schießen ist
für eine
Vielzahl von Schießboxen 1 ausgebildet.
Auf der Zulassungsebene 6 für ein gemeinsames Schießen beträgt die laterale
Breite von einer Schießbox 11 m
in dem Fall von einer Kanone zu einem Ziel und kann in Fällen von
einer Kanone zu einer Vielzahl von Zielen variabel definiert werden.
Eine Laserkanone 7 wird zum Schießen einer Laserstrahlkugel
in der Schießbox 1 verwendet.
-
Jeder
Schusspositionsdetektor 2 erfasst einen Positionsschuss
mit einer Laserstrahlkugel. Eine quadratische oder kreisförmige Zielplatte 4 ist
an der vorderen Position jedes Schusspositionsdetektors 2 fixiert.
Die vorderen Oberflächen
der Vielzahl von Zielplatten 4 bilden eine gemeinsame Ebene 5.
Die gemeinsame Ebene 5 und die Zulassungsebene 6 für ein gemeinsames
Schießen
sind parallel zueinander und sind beide vertikal. Der Abstand von
10 m oder 25 m ist als der Abstand zwischen der gemeinsamen Ebene 5 und
der Zulassungsebene 6 für
ein gemeinsames Schießen
beispielhaft gezeigt, und zwar in Abhängigkeit von der Art des Schießsports.
Der Abstand von 1 m ist als der Abstand zwischen Mittenlinien von
jeweils benachbarten zwei Schusspositionsdetektoren 2 beispielhaft
gezeigt. Die Laserkanone 7 kann frei zwischen den benachbarten
zwei Trennplatten 3 basierend auf Schießsportregeln verwendet werden,
solange die Kanone nicht über
die Zulassungsebene 6 für
ein gemeinsames Schießen
in Richtung zu dem Schusspositionsdetektor 2 hinausgelangt.
-
Der
Schusspositionsdetektor 2 emittiert einen konischen Strahl 8,
wie beispielsweise einen optischen konischen Strahl, einen optischen
elliptischen konischen Strahl und einen pyramidischen Strahl, der
von einer Infrarot-LED erzeugt wird. Jeder der optischen konischen
Strahlen 8, die von den fünf Schusspositionsdetektoren 2 emittiert
werden, erreicht eine entsprechende Schießbox 8, erreicht aber grundsätzlich nicht
zwei Schießboxen.
Die Laserstrahlkugel 9 wird von der Laserkanone 7 derart
emittiert, das sie ein Signal hat, das der Laserkanone 7 eigen
ist. Die Laserstrahlkugel 9 hat eine äußerst parallele Flusscharakteristik
und erreicht eine Zielplatte 4 des entsprechenden Schusspositionsdetektors 2 in Form
eines optischen Punkts durch eine Linse, die später beschrieben werden wird.
-
Der
konische Strahl 8 enthält
ein Laseremissions-Zulassungssignal und wird durch einen Lichtempfangsabschnitt
der Laserkanone 7 empfangen. Die Pulsbreite des konischen
Strahls 8 ist dem Schusspositionsdetektor 2 eigen,
und benachbarte konische Strahlen haben Pulsbreiten, die unterschiedlich
voneinander sind.
-
2 zeigt
eine seitliche Querschnittsansicht des Schusspositionsdetektors 2.
Ein Gehäuse und
eine innere Stützstruktur
des Schusspositionsdetektors 2 sind derart entworfen und
zusammengebaut, um eine hohe Festigkeit zu erreichen, so dass die
Größe einer
thermischen Verzerrung innerhalb eines zulässigen Bereichs beschränkt werden
kann. Der Schusspositionsdetektor 2 besteht aus einem optischen
Positionserfassungselement 11 zusätzlich zu der Zielplatte 4.
Das optische Positionserfassungselement 11 besteht aus
einer Konvergenzlinse 12 und einem Positionserfassungs-Halbleiterelement 13.
Eine ladungsgekoppelte Vorrichtung (CCD-Vorrichtung) oder eine fotoempfindliche
Vorrichtung (PSD-Vorrichtung) ist als das Positionserfassungs-Halbleiterelement 13 bekannt.
Bei diesem Beispiel wird die PSD-Vorrichtung 13 angesichts
der Kosten und der Erfassungsgeschwindigkeit vorzugsweise als das
Positionserfassungs-Halbleiterelement 13 verwendet. Der
Schusspositionsdetektor 2 besteht weiterhin aus einer Infrarot-LED 14.
-
Die
PSD-Vorrichtung 13 hat einen zweidimensionalen Stromerzeugungsfilm.
Wenn der zweidimensionale Stromerzeugungsfilm mit der durch die Zielplatte 4 und
die Konvergenzlinse 12 konvergierten Laserstrahlkugel beschossen
wird, erzeugt die PSD-Vorrichtung 13 Ströme Ix1 und
Ix2 in entgegengesetzten Richtungen der x-Achsenrichtung und erzeugt auch Ströme Iy1 und
Iy2 in entgegengesetzten Richtungen der y-Achsenrichtung. Die Koordinaten (x,
y) einer Strahlstelle als Positiunsschuss mit der Laserstrahlkugel
werden durch den folgenden Ausdruck ausgedrückt: x = k(Ix2 – Ix1)/(Ix2
+ Ix1) y = k(Iy2 – Iy1)/(Iy2
+ Iy1) (1)
-
Somit
können
die Strahlstellenkoordinaten (x, y) berechnet und bestimmt werden.
Die Strahlstelle, wo (Ix2 – Ix1)
und (Iy2 – Iy1)
beide Null sind wird als mechanischer Koordinatenursprung (0, 0)
der PSD-Vorrichtung 13 bestimmt. Der mechanische Koordinatenursprung
ist eine Position, wo die Koordinatenwerte, die definiert sind,
wie es oben beschrieben ist, Null werden und die elektrische zentrale
Stelle der PSD-Vorrichtung 13 werden. Der mechanische Koordinatenursprung
ist auf die Gehäusestruktur
des Schusspositionsdetektors 2 festgelegt. Die Zielplatte 4 ist
in zwei Dimensionen mit einer Genauigkeit innerhalb eines zulässigen Bereichs
positioniert, der in Bezug auf die PSD-Vorrichtung 13 definiert
ist.
-
Die
Zielplatte 4 hat einen Licht streuenden durchlässigen Film.
Die Laserstrahlkugel 9 von der Laserkanone 1 erreicht
die Zielplatte 4 und ein im Wesentlichen kreisförmiges Bild
mit dem Durchmesser von etwa 1 mm wird auf dem Licht streuenden durchlässigen Film
ausgebildet. Das im Wesentlichen kreisförmige Bild wird durch die Konvergenzlinse 12 konvergiert
und wird als punktartiges reales Strahlbild auf dem zweidimensionalen
Stromerzeugungsfilm der PSD-Vorrichtung 13 ausgebildet.
Damit die Werte von vier Strömen,
die durch die PSD-Vorrichtung 13 erzeugt sind, jeweils
Schwellenwerte übersteigen,
muss die Lichtmenge des Laserstrahls, der durch die PSD-Vorrichtung 13 empfangen
wird, größer als
die Schwellenwerte sein. Für diesen
Zweck muss die Breite des Lichtpulses, die später zu beschreiben ist, größer als
eine bestimmte Breite sein. Jedoch bedeutet ein Erhöhen dieser
Breite, dass die Periode ab der Strahlkugelankunft bis zu einer
Positionserfassung der Schussposition mit der Laserstrahlkugel verlängert wird.
-
Die
Infrarot-LED 14 des Schusspositionsdetektors 2 ist
angesichts der Kosten von Vorteil. Jedoch hat eine LED, die für eine Übertragung über eine
lange Entfernung geeignet ist, eine langsame Erzeugungsgeschwindigkeit,
während
eine LED mit einer schnellen Erzeugungsgeschwindigkeit nicht für die Übertragung über eine
lange Entfernung geeignet ist. Berücksichtigt man diese Eigenschaften,
kann eine Vielzahl von LEDs für
die Übertragung über eine lange
Entfernung von 25 m verwendet werden. Ein Verwenden der Vielzahl
von LEDs scheint so zu sein, als ob die Erzeugungsgeschwindigkeit
schnell ist.
-
Ein
infrarotdurchlässige
Fensterausbildungsschlitz 15 ist an einem Vorderteil des
Gehäuses
des Schusspositionsdetektors 2 fixiert und hat eine in
vertikaler Richtung längliche
elliptische Form. Somit kann die Position des Schlitzes frei eingestellt
werden. Der infrarotdurchlässige
Fensterausbildungsschlitz 15 ist vom Schusspositionsdetektor 2 lösbar. Es
ist vorzuziehen, dass eine Vielzahl von infrarotdurchlässigen Fensterausbildungsschlitzen 15 lösbar ist
und einer der Schlitze 15 gemäß der Art eines Schießsports
ausgewählt
wird. In einem Fall eines Vorsehens einer Vielzahl von Schießboxen können Modifikationen
frei durchgeführt
werden, so dass die infrarotdurchlässigen Fensterausbildungsschlitze 15 in
horizontaler Richtung auf der virtuellen Ebene verschoben werden
können,
wo die Schlitze 15 eingestellt sind, und an dem Gehäuse der
Schusspositionsdetektoren 2 bei einer Vielzahl von Positionen
fixiert werden können.
-
Ein
Emissionsbereich der Infrarot-LED 14, die den optischen
konischen Strahl 8 emittiert, ist kein Stellenbereich,
sondern ist ein Mehrfachstellenbereich. Durch Vorsehen eines Linsensystems
(nicht gezeigt) vor der Infrarot-LED 14 kann der Emissionsbereich
der Infrarot-LED 14 nicht als Mehrfachstellenbereich sondern
als Einzelstellenbereich behandelt werden. 4 zeigt
die Emission der Infrarot-LED 14. Nimmt man Bezug auf 4,
ist der Stellenbereich durch die Steile P dargestellt. Die Mittenlinie
des Lichtstrahls von der Infrarot-LED 14 als eine optische
Infrarotachse enthält
die Kreuzungen der Stelle P, die Kreuzungen der gemeinsamen Ebene 5 unter
einem rechten Winkel und die Kreuzungen der gemeinsamen Schießzulassungsebene 6 bei
einer Stelle Q. Die horizontale Breite des infrarotdurchlässigen Fensterschlitzes 15 ist
durch "d" angezeigt. Der Abstand
zwischen dem Schlitz und der gemeinsamen Schießzulassungsebene 6 ist
durch D angezeigt. Der Abstand zwischen der Stelle P und der gemeinsamen
Ebene 5 ist durch "x" angezeigt. Die horizontale
Breite der Schießbox 1 ist
durch "a" angezeigt. Obwohl
die Schlitzbreite d in Abhängigkeit
von der Winkelpositionsbeziehung zwischen einem spezifizierten Schusspositionsdetektor 2 und
einer spezifizierten Schießbox 1 unterschiedlich
ist, wird die Schlitzbreite d geometrisch-optisch basierend auf
einer proportionalen Beziehung durch den folgenden Ausdruck gemäß einer
exzellenten Annäherung
ausgedrückt.
-
a/2(X + D) = d/2X
-
Somit
wird folgendes erhalten: d = aX/(X + D) (2)
-
In
der obigen Gleichung (2) sind "a" und "D" vorbestimmte Werte und ist "X" ein Entwurfswert. Aus der Gleichung
(2) wird die Schlitzbreite d des infrarotdurchlässigen Fensterschlitzes 15 bestimmt. Die
Breite des infrarotdurchlässigen
Fensterausbildungsschlitzes 15 in der Höhenrichtung wird unter Bezugnahme
auf die Höhenposition
der Hand eines Schützen
bestimmt, der seinen Arm zur Zeit eines Schießens ausstreckt, oder die Höhenposition
eines Gewehrlaufkörpers,
wenn der Schütze
einen Gewehrschaftteil an seine Schulter legt und in eine Kanonenvisiereinrichtung
schaut, um die Sichtlinie an das Ziel anzupassen.
-
3 ist
eine Vorderansicht des Schusspositionsdetektors 2. Nimmt
man Bezug auf 3, sind Positionierlöcher 17 in
dem Vorderteil des Schusspositionsdetek tors 2 bei einer
Vielzahl von Positionen auf der Zielplatte 4 vorgesehen.
Die Positionierlöcher 17 werden
zum Positionieren der Zielplatte 4 mit hoher Genauigkeit
in dem dreidimensionalen Koordinatensystem verwendet, das basierend
auf dem oben angegebenen mechanischen Koordinatenursprung des Schusspositionsdetektors 2 definiert
ist. Obwohl die Zielplatte 4 in Abhängigkeit von einer Art eines Schießsports
ausgetauscht wird, kann eine ausgetauschte neue Zielplatte 4 konstant
derart positioniert werden, dass sie in Bezug auf den mechanischen Koordinatenursprung
der PSD-Vorrichtung 13 in dreidimensionaler Richtung streng
einstellbar ist, indem Stifte in die Positionierlöcher 17 von
beiden Seiten aus eingefügt
werden.
-
Eine
konische Abdeckung 18 ist zwischen der Zielplatte 4 und
der Konvergenzlinse 12 angebracht. Die konische Abdeckung 18 bildet
eine Dunkelbox zum Verhindern, dass Streulicht, das durch die Zielplatte 4 gestreut
wird, in die Konvergenzlinse 12 als Streulicht eintritt.
Die Konvergenzlinse 12 und die PSD-Vorrichtung 13 sind
an einer Anbringtafel 19 angebracht. Die Anbringtafel 19 ist
sicher mit hoher Festigkeit an einem Gehäuseteil des Schusspositionsdetektors 2 durch
Bolzen 21 angebracht, wie es in 3 gezeigt
ist. Der Schusspositionsdetektor 2 enthält intern ein Luftkühlungsfenster
und verschiedene elektronische Schaltungseinheiten, die später beschrieben
werden, und ist auf einer Basis (nicht gezeigt) eingestellt, die
stark gesichert ist, so dass die Zielmittenstelle der Zielplatte 4 auf
eine definierte Höhenposition
eingestellt ist.
-
5 zeigt
einen Gewehrlauf-Körperteil 23 der
Laserkanone 7, obwohl ein Griffteil der Kanone weggelassen
ist. Ein Halbleiterlaser-Oszillationselement 24 wird als
Lichtquelle für
sichtbares Licht oder Infrarotlicht verwendet. Eine Strahleinstellungslinse 25 ist
vorgesehen, um mehrere Lichtemissionsstellen zu vereinheitlichen,
die durch das Hochfrequenzsignal-Oszillationselement 24 erzeugt
werden, und um einen geeigneten Strahldurchmesser bei der Entfernung
von 10 m zu ergeben. Die Strahleinstellungslinse 25 ist
koaxial an einer optischen Achse 26 des Halbleiterlaser-Oszillationselements 24 vorgesehen.
-
Eine
Fotodiode 27 ist an einem unteren Teil des Vorderteils
des Gewehrlauf-Körperteils 23 vorgesehen.
Die Fotodiode 27 empfängt
einen Teil des konischen Strahls 8, der von der Infrarot-LED 14 des Schusspositionsdetektors 2 emittiert
ist, durch ein Infrarot-Empfangstor 28, das in einem vorderen
Endteil des Gewehrlauf-Körperteils 23 geöffnet ist.
Eine Schusszustandsanzeige-LED 29 ist in einem unteren Oberflächenteil
des Gewehrlauf-Körperteils 23 vorgesehen
und freigelegt. Mehrere Batterien 31 sind in einem oberen
Teil (einem oberen halben Bereich) des Gewehrlauf-Körperteils 23 enthalten,
so dass sie mit Einfachheit ausgetauscht werden können. Das Schwerkraftzentrum
des Gewehrlauf-Körperteils 23 ist
mittels eines Stabilisierers 36 eingestellt. Ein Energie-EIN/AUS-Schalter 32 ist
an dem unteren Oberflächenteil
des Gewehrlauf-Körperteils 23 vorgesehen.
Die Schießzustandsanzeige-LED 29 wird
gemäß einer
EIN-Operation des Energie-EIN/AUS-Schalters 32 kontinuierlich
erleuchtet. Die Schießzustandsanzeige-LED 29 kann
ein blinkendes oder ein kontinuierliches Licht emittieren, wenn
ein Laseremissions-Zulassungssignal 52 des konischen
Strahls 8 durch die Fotodiode 27 empfangen wird.
Die Farbe des kontinuierlichen Lichts bzw. des Dauer-Lichts der
Schießzustandsanzeige-LED 29 wird
vorzugsweise zu einer kalten Farbe geändert, so dass der Schütze nicht
abgelenkt werden könnte. Wenn
der Schütze
einen Auslöser
(nicht gezeigt) zieht, emittiert das Halbleiterlaser-Oszillationselement 24 eine
Laserstrahlkugel 34, die ein Lichtstrahlkugelsignal 33 enthält, das
durch eine Steuerschaltung definiert wird, die später zu beschreiben
ist, entlang der optischen Achse 26. Ein Stabilisierer 36 ist drehbar
an dem Gewehrlauf-Körperteil 23 angebracht
und kann bei einer beliebigen Drehposition fixiert werden. Die optische
Achse 37 für
das bloße Auge
des Schützen
läuft in
Richtung zu einem Ziel, verläuft
durch eine Kreuzungsstelle einer Kreuzungslinien-Visiereinrichtung 38,
die an dem oberen Endflächenteil
des Vorderteils des Gewehrlauf-Körperteils 23 angebracht
ist.
-
Drei
Betriebsmoden der Laserkanone 7 werden in Abhängigkeit
von Auslöserbetätigungen
vorbereitet.
-
Der
erste Mode ist ein realer Schießmode,
in welchem die Laserstrahlkugel 34, die das Lichtstrahlkugelsignal 33 enthält, das
der Laserkanone 7 eigen ist, tatsächlich nur in einem Fall eines
Empfangens eines Teils des konischen Strahls 8 durch das
Infrarot-Empfangstor 28 emittiert wird.
-
Der
zweite Mode ist ein Test-Schießmode,
in welchem die Laserstrahlkugel, die das Lichtstrahlkugelsignal 33 und
ein Ungültigkeitssignal
zum Erklären
der Laserstrahlkugel für
ungültig
enthält,
tatsächlich
nur in einem Fall eines Empfangens eines Teils des konischen Strahls 8 durch
das Infrarot-Empfangstor 28 emittiert wird. Das Ungültigkeitssignal kann
als ein Signal realisiert werden, bei welchem ein Gültigkeitssignal
nicht in der Laserstrahlkugel enthalten ist oder als ein Signal,
bei welchem die Laserstrahlkugel eine Modifikation des Gültigkeitssignals enthält. Beispielsweise
kann zum Erreichen einer solchen Ungültigkeitserklärung ein
Signal 75-1-1, das später
unter Bezugnahme auf 9C beschrieben werden wird auf "00" eingestellt werden.
Alternativ dazu kann ein Signal 75-1-2 auf "000000" geändert werden.
Die Laserstrahlkugel kann auf einfache Weise als ungültige tatsächliche
Kugel anstelle einer gültigen
tatsächlichen
Kugel behandelt werden. Durch Verwenden dieser Art von Signal kann
die Laserstrahlkugel im zweiten Mode von der Laserstrahlkugel im
ersten Mode unterschieden werden.
-
Der
dritte Mode ist ein Berührungsgefühl-Prüfmode, in
welchem eine Operation eines Ziehens des Auslösers nur geprüft wird
und keine tatsächliche
Kugel emittiert wird. Somit kann die Sicherheit sichergestellt werden.
-
Die
Auswahl zwischen dem realen Schießmode und dem Test-Schießmode wird
durch Verschieben der Position eines Modenauswahlschalters 39 durchgeführt, der
bei dem unteren Oberflächenteil des
Gewehrlauf-Körperteils 23 vorgesehen
ist, wie es in 6 gezeigt ist. Eine Annahme
dieser Art von Gleitschalter lässt
zu, dass der Schütze
die Modenauswahlposition des Schalters prüft. Es ist vorzuziehen, dass
die Schalter und Lampen in oberen und unteren entgegengesetzten
Seiten in der Richtung vertikal zu der optischen Achse 37 für ein bloßes Auge positioniert
sein sollten. Insbesondere sollten die Schalter bevorzugter in der
unteren Seite positioniert sein. Ebenso ist es bevorzugt, dass irgendwelche deutlich
sichtbaren Objekte, insbesondere Lampen, nicht nahe der optischen
Achse 37 für
das bloße Auge
existieren sollten.
-
7 zeigt
ein Schießsystem
unter Verwendung der Laserkanone gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Das vorliegende System besteht aus der
Laserkanone 7 und dem Schusspositionsdetektor 2,
wie sie zuvor beschrieben sind. Der Schusspositionsdetektor 2 führt eine
bidirektionale Kommunikation mittels des konischen Strahls 8 und
der Laserstrahlkugel 34 von der Laserkanone 7 aus.
Die Laserkanone 7 besteht aus einer Laserdioden-(LED-)Einheit 42 und
einer LD-Karte 43. Die Laserdiodeneinheit 42 besteht
aus dem Halbleiterlaser-Oszillationselement 24 und der Strahleinstellungslinse 25.
-
Die
Energie von der Batterie 31 der Laserkanone 7 wird
zu der LD-Einheit 42 über
die LD-Karte 43 und den Energie-EIN/AUS-Schalter 32 zugeführt. Die
LD-Karte 43 besteht aus einem Gleichstrom/Gleichstrom-(D/D)-Wandler 44 und
einer Licht strahlkugelsignal-Ausgabesteuereinheit 45. Die Gleichstromenergie
von der Batterie 31 wird zu der Lichtstrahlkugelsignal-Ausgabesteuereinheit 45 und der
LD-Einheit 42 über den
D/D-Wandler 44 zugeführt.
Der Modenauswahlschalter 39 erzeugt das Modenauswahlsignal 47 basierend
auf der Betätigung von
ihm. Das Modenauswahlsignal 47 wird zu der Lichtstrahlkugelsignal-Ausgabesteuereinheit 45 zugeführt. Die
Laserstrahlkugelsignal-Ausgabesteuereinheit 45 gibt zu
der LD-Einheit 42 einen
ersten Lasererzeugungsstrom 48 in den realen Schießmode oder
einen zweiten Lasererzeugungsstrom 49 in dem Test-Schießmode aus.
Die LD-Einheit 42 gibt
die Laserstrahlkugeln gemäß dem ersten
Lasererzeugungsstrom 48 und dem zweiten Lasererzeugungsstrom 49 aus.
Der erste Lasererzeugungsstrom 48 oder der zweite Lasererzeugungsstrom 49 wird
nicht erzeugt, wenn ein elektrisches Auslösersignal 52 nicht
zu der Laserstrahlkugelsignal-Ausgabesteuereinheit 45 zugeführt wird.
Das elektrische Auslösersignal 52 wird
von dem Auslösersignalgenerator 51 auf ein
Ziehen eines Auslösers
hin ausgegeben. Zusätzlich
wird der erste Lasererzeugungsstrom 48 oder der zweite
Lasererzeugungsstrom 49 nicht erzeugt, wenn das Laseremissions-Zulassungssignal 53,
das auf einen Empfang des konischen Strahls 8 hin erzeugt
wird, nicht zu der Laserstrahlkugelsignal-Ausgabesteuereinheit 45 zugeführt wird.
Demgemäß wird die
Laserstrahlkugel nicht von irgendeiner Laserkanone 7 emittiert,
die nicht in der Schießbox 1 angeordnet
ist, so dass eine Sicherung für
eine Sicherheit erreicht werden kann.
-
Der
Schusspositionsdetektor 2 besteht aus der Zielplatte 4,
der Vorrichtung 13 einer fotoempfindlichen Diode (PSD)
und der Infrarot-LED 14. Der Schusspositionsdetektor 2 besteht
weiterhin aus einem Sende/Empfangssignal-Steuerabschnitt 54 und einer
Systemsteuerungs-CPU 55. Der Sende/Empfangs-Signalsteuerabschnitt 54 hat
eine Sende/Empfangs-Signalsteuereinheit 56 und einen D/D-Wandler 57.
Der Schusspositionsdetektor 2 ist über einen Schalter 59 mit
einer öffentlichen
Energiequelle 58 verbunden. Die von der öffentlichen
Energiequelle 58 empfangene Energie wird zu dem D/D-Wandler 57 und
der PSD-Vorrichtung 13 über einen
A/D-Energiewandler 60 zugeführt. Eine grüne Schießzulassungslampe 61 wird
eingeschaltet, um den Zustand für
ein zugelassenes Schießen
anzuzeigen und eine rote Schießverhinderungslampe 62 wird
eingeschaltet, um den Zustand für
ein verhindertes Schießen
anzuzeigen. Die Lampen 61 und 62 sind in dem oberen Teil
der Vorderwand des Schusspositionsdetektors 2 vorgesehen.
-
Die
Laserstrahlkugel 34, die das Laserstrahlkugelsignal 33 enthält, wird
durch die Zielplatte 4 gestreut. Das gestreute Licht wird
durch die Konvergenzlinse 12 auf die Lichtempfangsoberfläche der PSD-Vorrichtung 13 konvergiert.
Die PSD-Vorrichtungseinheit 67,
die die PSD-Vorrichtung 13 enthält, entfernt Rauschen, wie
beispielsweise Störungen von
der Laserstrahlkugel 34, und verstärkt ein Signal entsprechend
der empfangenen Laserstrahlkugel, um ein Stromwertsignal 63 zu
der Sende/Empfangs-Signalsteuereinheit 56 auszugeben. Das Stromwertsignal 63 entspricht
den Stromwerten der zwei Paare von Strömen in einer zweidimensionalen Richtung.
Die Stromwerte sind durch die oben angegebene Gleichung (1) in Bezug
auf eine Konvergenzstelle gezeigt. Die Sende/Empfangs-Signalsteuereinheit 56 führt eine
Beleuchtungssteuerung der grünen Schießzulassungslampe 61,
eine Beleuchtungssteuerung der roten Schließverhinderungslampe 62 und die
Emissionssteuerung der Infrarot-LED 14 aus. Das Stromwertsignal 63 wird
verarbeitet, um ein Kugelankunftswertsignal 64 zu erzeugen,
das zu der Systemsteuerungs-CPU 55 übertragen
wird. Insbesondere führt
die Systemsteuerungs-CPU 55 eine Trefferberechnung und
-korrektur basierend auf dem Kugelankunftszustandswert 64 aus
und steuert eine Anzeige (nicht gezeigt), die auf dem Schusspositionsdetektor 2 zur
Verfügung
gestellt wird. Die Trefferberechnung und -korrektur basierend auf
den Kugelankunftszustandswert 64 kann durch einen Personalcomputer 66 ausgeführt werden,
der über
ein LAN 65 mit der Systemsteuerungs-CPU 55 verbunden
ist. In einem Fall, in welchem die Trefferberechnung und -korrektur
durch die Systemsteuerungs-CPU 55 ausgeführt wird,
wird das Trefferzählergebnis
direkt auf der Anzeige (nicht gezeigt) angezeigt.
-
Die 8A bis 8E zeigen
zeitliche Sequenzen des Laseremissions-Zulassungssignals 53 und des
Laserstrahlkugelsignals 33. Der Schütze stellt den Modenauswahlschalter 39 ein,
um den realen Schießmode
oder den Test-Schießmode auszuwählen, und
bringt die Laserkanone 7 in die Schießbox 1. Insbesondere
wird dann, wenn der Schütze die
Mündung
der Kanone bzw. des Gewehrs 7 in Richtung zu der Zielplatte 4 dreht,
das Laseremissions-Zulassungssignal 53 des
konischen Strahls 8 durch die Fotodiode 27 in
der Laserkanone 7 empfangen, und zwar ungeachtet der Absicht
des Schützen.
Der konische Strahl 8 wird in einem vorbestimmten Zeitintervall
von 5 ms von dem Schusspositionsdetektor 2 emittiert, wie
es in 8A gezeigt ist. Jedes Mal dann,
wenn das Laseremissions-Zulassungssignal 53 des konischen
Strahls 8, das in 8C gezeigt
ist, empfangen wird, wird ein Kugelzeitgabesignal 72 emittiert.
Wenn der Auslöser
gezogen wird, wird die Laserstrahlkugel 34, die das Kugelzeitgabesignal 72 enthält, von
der LD-Einheit 42 emittiert. Das Kugelzeitgabesignal 72 wird
durch die PSD-Vorrichtung 13 als Kugelzeitgabesignal 74 empfangen,
das ein Kugelschusssignal ist. Die Laserstrahlkugel 34 wird
als Vielzahl von elementaren Laserstrahlkugeln 73-1, 73-2, 73-3 emittiert.
Die Anzahl von elementaren Laserstrahlkugeln ist vorbestimmt. Jede
der Vielzahl von elementaren Laserstrahlkugeln 73-1, 73-2 und 73-3 enthält das Kugelzeitgabesignal 72.
Die elementaren Laserstrahlkugeln 73-1, 73-2, 73-3 werden
durch die PSD-Vorrichtungseinheit 67 und die Sende/Empfangs-Signalsteuereinheit 56 synchron
zu den Kugelzeitgabesignalen 74-1, 74-2, 74-3 in
den Schusspositionserfassungswert umgewandelt und werden dann zu
der Systemsteuerungs-CPU 55 zugeführt.
-
Wie
es oben beschrieben ist, wird dann, wenn der Schütze den Auslöser (nicht
gezeigt) betätigt,
um das elektrische Auslösersignal 52 zu
erzeugen, ein Laserstrahlkugel-Identifikationssignal 73 als Kugelattributensignal
entsprechend dem Kugelzeitgabesignal 72 durch das Halbleiterlaser-Oszillationselement 24 erzeugt
und von der Laserkanone 7 emittiert. Die Laserstrahlkugel 34 in
dem realen Schießmode
oder dem Test-Schießmode
ist aus dem Kugelzeitgabesignal 72 und dem Laserstrahlkugel-Identifikationssignal 73 zusammengesetzt.
Die PSD-Vorrichtung 13 empfängt das
Kugelzeitgabesignal 72 und gibt das Kugelzeitgabesignal 74 entsprechend dem
Kugelzeitgabesignal 72 aus, wie es in den 8B und 8C gezeigt
ist. Ebenso empfängt
die PSD-Vorrichtung 13 das Kugelzeitgabesignal 72 und das
Laserstrahlkugel-Identifikationssignal 73 und gibt das
Kugelzeitgabesignal 74 entsprechend dem Kugelzeitgabesignal 72 und
ein Laserstrahlkugel-Unterscheidungssignal 75 entsprechend
dem Laserstrahlkugel-Identifikationssignal 73 aus, wie
es in den 8B und 8D gezeigt
ist. Das Kugelschusssignal 74 als das Kugelzeitgabesignal
wird in das Kugelankunftswertsignal 64 umgewandelt, das
zu der Systemsteuerungs-CPU 55 zugeführt wird.
-
Wie
es in den 8D und 8E gezeigt ist,
werden drei Laserstrahlkugel-Identifikationssignale 73 (73-1, 73-2, 73-3)
basierend auf einer einzigen Auslöserbetätigung emittiert. Das Laserstrahlkugel-Identifikationssignal 73-1 wird
in Reaktion auf ein Kugelzeitgabesignal 72-1 emittiert.
Ein weiteres Laserstrahlkugel-Identifikationssignal 73-2 wird
in Reaktion auf ein weiteres Kugelzeitgabesignal 72-2 emittiert.
Weiterhin wird ein weiteres Laserstrahlkugel-Identifikationssignal 73-3 in
Reaktion auf ein weiteres anderes Kugelzeitgabesignal 72-3 emittiert.
Somit werden basierend auf der einzigen Auslöserbetätigung die Laserstrahlkugel-Identifikationssignale 73 dreimal
emittiert.
-
Die
PSD-Vorrichtung als ein Positionserfassungs-Halbleiterelement 13 empfängt die
drei Gruppen von Signalen 72 und 73 und gibt eine
Gruppe aus dem Kugelschusssignal 74-1 und einem Laserstrahlkugel-Unterscheidungssignal 75-1 in
Reaktion auf eine erste der drei Gruppen aus, eine Gruppe aus einem
weiteren Kugelschusssignal 74-2 und einem weiteren Laserstrahlkugel-Unterscheidungssignal 75-2 in
Reaktion auf eine zweite der drei Gruppen und eine Gruppe aus einem
weiteren Kugelschusssignal 74-3 und einem weiteren Laserstrahlkugel-Unterscheidungssignal 75-3 in
Reaktion auf eine dritte der drei Gruppen. Die drei Signale 75-1, 75-2 und 75-3 bilden
eine Laserstrahlkugelgruppe.
-
9A zeigt
eine Struktur von seriellen Daten 79 als Basisbitformat
des Schusspositionssignals 74 und des Laserstrahlkugel-Unterscheidungssignals 75.
Das oberste Bit 81 der seriellen Daten 79 ist ein
Startbit. Das letzte Bit 82 der seriellen Daten 79 ist
ein Stoppbit. 9B zeigt ein Bitformat des Kugelschusssignals 74.
Acht Bits zwischen dem obersten Bit 81 und dem letzten
Bit 82 sind als (0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1) ausgedrückt. Vier
Bits, die aus dem Startbit und drei aktiven Bits bestehen, werden
mit wenigstens einer Pulsbreite von 400 μs angesichts der Ausgabeleistungsfähigkeiten
der Infrarot-LED 14 und der Fotodiode 27 zugeführt.
-
Die 9C, 9D und 9E zeigen
Bitformate des Laserstrahlkugel-Unterscheidungssignals 75.
Das Laserstrahlkugel-Unterscheidungssignal 75 besteht aus
einem ersten Innengruppen-Laserstrahlkugelsignal 75-1,
einem zweiten Innengruppen-Laserstrahlkugelsignal 75-2 und
einem dritten Innengruppen-Laserstrahlkugelsignal 75-3.
Zwei Bits auf der Seite der obersten Seite unter acht Bits zwischen
dem obersten Bit 81 und dem letzten Bit 82 in jedem
Innengruppen-Laserstrahlkugelsignal 75 sind ein
Innengruppen-Identifikationssignal, das als "1", "2" oder "3" ausgedrückt ist
und dazu verwendet wird, eines von Innengruppen-Unterscheidungssignalen 75-1, 75-2 und 75-3 der
elementaren Laserstrahlkugel zu identifizieren. Um das Signal 74 und
das Signal 75 in einem Fall zu unterscheiden, in welchem beide
Signale serialisiert sind, sollte eine zeitbasierende Reihenfolgenbeziehung
zwischen einem ersten Innengruppen-Laserstrahlkugelsignal 75-1-1 und einem
ersten gemeinsamen Signal 75-1-2 vorzugsweise umgekehrt
werden, obwohl die Beziehung später
beschrieben werden wird. Von den acht Bits zwischen dem obersten
Bit 81 und dem letzten Bit 82 zeigen sechs Bits
von der Seite des letzten Bits aus eine Emissionsreihenfolgen-Identifikationsnummer der
Laserstrahlkugel 34 an und entsprechen der Anzahl von Malen
einer Auslöserbetätigung.
Bei einem Einheitenspiel ist es möglich, Laserstrahlkugeln weniger
als 63 zu emittieren. Vor einem Starten der Schießoperation
werden die sechs Bits auf (0, 0, 0, 0, 0, 0) initialisiert. In einem
Spiel kann der Auslöser 63 mal
gezogen werden, wie es durch (32 + 16 + 8 + 4 + 2 + 1) (=(64 – 1)) ausgedrückt wird,
so dass 63 Laserstrahlkugeln 34 geschossen werden
können.
Die 9C bis 9E stellen
dar, dass die Kugelnummer "110000" ist und beispielhaft
die dritte Laserstrahlkugel 34 zeigt. Das Kugelzeitgabesignal 74, das
in 9B gezeigt ist, hat eine gesamte Pulsbreite von
400 s, und die ersten und zweiten Laserstrahlkugelsignale 75-1 und 75-2 der
in den 9C und 9D gezeigten
Laserstrahlkugelgruppe haben eine gesamte Pulsbreite von 600 s,
wohingegen ein Auslöserzeichensignal 75-3,
das in 9E gezeigt ist, eine gesamte
Pulsbreite von 400 s hat. In diesem Fall können das erste und das zweite
Laserstrahlkugelsignal 75-1 und 75-2 für das Spiel
verwendet werden und kann das Auslöserzeichensignal 75-3 für eine Einstellung
der Auslöserbetätigung verwendet werden.
Für die
dargestellte Kugelnummer wird 0 als aktives Signal verwendet und
wird 1 als passives Signal verwendet. Ihr Binärwert ist "110000" und die Kugelnummer der drei Laserstrahlkugeln
wird gemeinsam durch (2 + 1) berechnet und ist somit gleich 3.
-
Wie
es obigen gezeigt ist, besteht das erste Innengruppen-Laserstrahlkugelsignal 75-1 aus
einem ersten Kugel-Innengruppensignal 75-1-1, das die erste
einer identischen Laserstrahlkugelgruppe anzeigt und einem ersten
gemeinsamen Signal 75-1-2, das eine Gemeinsamkeit zu der
Laserstrahlkugelgruppe anzeigt. Das zweite Innengruppen-Laserstrahlkugelsignal 75-2 besteht
aus einem zweiten Kugel-Innengruppensignal 75-2-1, das
die zweite der Laserstrahlkugelgruppe anzeigt, und einem zweiten gemeinsamen
Signal 75-2-2, das eine Gemeinsamkeit zu der Laserstrahlkugelgruppe
anzeigt. Das dritte Innengruppen-Laserstrahlkugelsignal 75-1 besteht aus
einem ersten Kugel-Innengruppensignal 75-3-1, das die dritte
der Laserstrahlkugelgruppe anzeigt, und einem dritten gemeinsamen
Signal 75-3-2, das eine Gemeinsamkeit zu der Laserstrahlkugelgruppe anzeigt.
Im Allgemeinen besteht ein j-tes Innengruppen-Laserstrahlkugelsignal 75-j aus
einem j-ten Kugel-Innengruppensignal 75-j-1, das die j-te
der Laserstrahlkugelgruppe anzeigt, und einem j-ten gemeinsamen
Signal 75-j-2, das eine Gemeinsamkeit zu der Laserstrahlkugelgruppe
anzeigt. Die gemeinsame Zahl des ersten gemeinsamen Signals 75-1-2 ist gleich
dem gemeinsamen Signal des zweiten gemeinsamen Signals 75-2-2.
-
Wie
es später
beschrieben werden wird, wird dann, wenn der Auslöser einmal
gezogen wird, eine Vielzahl von elementaren Laserstrahlkugeln in
Reaktion auf eine Auslöser-Ziehbetätigung emittiert.
Diese Emission ist gleich einem Maschinengewehr, ist aber von einem
Maschinengewehr diesbezüglich
unterschiedlich, dass eine Vielzahl von Laserstrahlkugeln auf die
einzige momentane Auslöserbetätigung hin emittiert
wird. Wie es später
beschrieben werden wird, wird eine Kanone bzw. ein Gewehr eines
anderen Typs gegenüber
herkömmlichen
Schießgewehren
mit realen Kugeln realisiert.
-
Das
erste Kugel-Innengruppensignal 75-1-1, das zweite Kugel-Innengruppensignal 75-2-1 und das
dritte Kugel-Innengruppensignal 75-3-1 werden durch zwei
Bits ausgedrückt.
Das erste gemeinsame Signal 75-1-2, das zweite gemeinsame
Signal 75-2-2 und das dritte gemeinsame Signal 75-3-2 werden durch
sechs Bits ausgedrückt.
-
Die
Vielzahl von Kugeln für
das Kugelzeitgabesignal 74 gestaltet gemeinsam Schießsportarten verschiedenartig.
Aufgrund der Verschiedenartigkeit kann der Treffer als ein Treffer
in Bezug auf eine gemeinsame Nummer basierend auf dem ersten Kugel-Innengruppensignal 75-1-1 und
dem zweiten Kugel-Innengruppensignal 75-2-1 berechnet werden. Weiterhin
kann der Treffer durch Bilden eines Durchschnitts eines Treffers
basierend auf dem ersten Kugel-Innengruppensignal 75-1-1 und
eines Treffers basierend auf dem zweiten Kugel-Innengruppensignal 75-2-1 berechnet
werden. Eine feine relative Schwankung zwischen den Fingern des
Schützen und
der Gewehrlauf nach einer Auslöserbetätigung wird
bei dem Treffer berücksichtigt.
Eine Spur wird zwischen der Schussposition des ersten Kugelankunftssignals 74-1 und
derjenigen des zweiten Kugelankunftssignals 74-2 gezogen.
Wenn die relative Schwankung groß ist, ist der Treffer niedrig.
Alternativ dazu ist dann, wenn die relative Schwankung gering ist,
der Treffer hoch.
-
Aufgrund
der Schwankung des optischen Systems oder der Kanone wird nicht
garantiert, dass die drei Kugeln bei einer selben Stelle ankommen,
so dass die Treffer davon nicht immer gleich sind. Ein Durchschnittswert
von drei Koordinatenwerten der drei Kugeln wird durch die Systemsteuerungs-CPU 55 oder
dem Personalcomputer 66 berechnet. Ein Treffer entsprechend
dem Durchschnittswert wird durch die Systemsteuerungs-CPU 55 berechnet.
-
Die
Anzahl von elementaren Kugeln kann mehr sein. In diesem Fall wird
der Treffer gemäß der relativen
Positionsbeziehung zwischen der Schussposition des ersten Kugelankunftssignals 74-1 und derjenigen
des zweiten Kugelankunftssignals 74-2 erhalten. Das erste
Kugelankunftssignal 74-1 und das zweite Kugelankunftssignal 74-2 sind
unter mehreren Kugelankunftssignalen Repräsentanten.
-
Die
Schusspositionen der Vielzahl von Laserstrahlkugeln kann als eine
Ablauffolge von Punkten bzw. Stellen verfolgt werden. Diese Verfolgung bzw.
Spur wird auf dem Schießsportgebiet
auf einer Anzeige getrennt von der Zielplatte 4 angezeigt.
Eigenschaften von Schusspositionen, wie beispielsweise eine Größe eines
Bereichs, der eine Anhäufung von
Sequenzen von Schusspositionen anzeigt, und ein Durchschnittsabstand
von einem Ursprung (d.h. dem Zielzentrum) und eine Streuung von
Winkelverteilungen um den Ursprung, können streng und verschiedenartig
die relativen Bewegungen der Finger eines Schützen und der Gewehrlauf ausdrücken. Diese
Art von Schießsport
kann nicht durch herkömmliche
Schießwettkämpfe mit
tatsächlichen
Kugeln realisiert werden.
-
Wenn
der Auslöser
nicht betätigt
wird, werden die Kugelzeitgabesignale 74 (74-1, 74-2 und 74-3)
durch die Zielplatte 4 sequentiell empfangen, solange die
Mündung
der Laserkanone 7 in Richtung zu der Zielplatte 4 gerichtet
ist. Die Spur der Kugelzeitgabesignale 74 entsprechend
dem Schuss und der Kugelzeitgabesignale 72 wird auf der
Anzeige angezeigt. Diese Art von Spur zeigt die Schwankung des Schützen an.
Der Schütze
kann den Auslöser ziehen,
während
er die Schwankung der auf der Anzeigenoberfläche, wie beispielsweise einem
Bildschirm, der in der Nähe
vorgesehen ist, angezeigten Spur beobachtet. Ein Projizieren dieser
Art von Spur auf einen Bildschirm großen Ausmaßes kann Dienste für ein Publikum
bereichern.
-
Die 10A bis 10D zeigen
Datenerfassungszeitgaben. Das einzelne Kugelzeitgabesignal 74 wird
vergrößert und
ist in den 10B bis 10D gezeigt.
Ein Datenumwandlungszyklus-Zulassungssignal 83 wird ab
der Abfallflanke des Kugelzeitgabesignals 74 um eine vorbestimmte
Zeit verzögert.
Bevor das nächste
Kugelzeitgabesignal 74 ausgegeben wird, wird ein Datenumwandlungszyklussignal 84 synchron
zu der Anstiegsflanke des Datenumwandlungszyklus-Zulassungssignals 83 erzeugt.
Die Kugelankunftspositions-Koordinatendaten (x, y) werden synchron
zu dem Datenumwandlungszyklussignal 84 interpretiert. Die
Schusspositions-Koordinatendaten
(x, y) sind in dem Stromwertsignal 63 enthalten. Die Koordina tenposition
(x, y) der Schussposition wird gemäß der obigen Gleichung (1)
durch die Systemsteuerungs-CPU 55 oder dem Personalcomputer 66 berechnet.
Die Schusspositions-Koordinatendaten (x, y) werden zu dem Personalcomputer 66 übertragen
und in einen Speicherabschnitt des Personalcomputers 66 gespeichert.
Weiterhin werden die Daten auf dem Bildschirm einer Anzeigeeinheit (nicht
gezeigt) in dem Schießsportfeld
in Echtzeit angezeigt. Die Schusspositions-Koordinatendaten werden zur Bewertung
bzw. Trefferbewertung verwendet, wenn die elementare Laserstrahlkugel
eingegeben wird.
-
Die 11A bis 11E zeigen
Dateninterpretationszeitgaben. Wenn das Datenumwandlungszyklus-Zulassungssignal 83 zu
der Steuereinheit 56 zugeführt wird, wird das Datenumwandlungszyklussignal 84 durch
die Steuereinheit 56 erzeugt. Ein BESETZT-Signal 85,
das zu der Steuereinheit 56 zugeführt wird, fällt auf "L" ab,
um die Ausgabe der Infrarot-LED 14 zu stoppen. Ein erstes
Umwandlungsdatenauswahlsignal 86 und ein zweites Umwandlungsdatenauswahlsignal 87 werden
von der Sende/Empfangs-Signalsteuereinheit 56 erzeugt und
multiplext. Es gibt vier Kombinationen aus dem ersten Umwandlungsdatenauswahlsignal 86 und
dem zweiten Umwandlungsdatenauswahlsignal 87, was durch
(0, 0), (0, 1), (1, 0) und (1, 1) ausgedrückt wird.
-
Wenn
die Kombination (0, 0) ist, werden die Schusspositions-Koordinatendaten
(x, y) als eine Spur der Kanonenmündungsrichtung zu dem Ziel
behandelt. Wenn die Kombination (0, 1) ist, wird ein Signal entsprechend
dem x-Koordinatenwert der Schusspositions-Koordinatendaten (x, y)
zu der Steuereinheit 56 übertragen. Wenn die Kombination (1,
0) ist, wird ein Signal entsprechend dem y-Koordinatenwert zu der
Steuereinheit 56 übertragen.
Wenn die Kombination (1, 1) ist, werden Signale entsprechend den
x- und y-Koordinatenwerten zu der Steuereinheit 56 übertragen.
Nachdem die Datenumwandlung zum Umwandeln der Schusspositions-Koordinatendaten
(x, y) in Koordinatenwerte beendet ist, gewinnt das BESETZT-Signal 85 wieder
den Status von "H".
-
12 zeigt
eine Laserstrahlkugel-Erzeugungsschaltung 43, die das Kugelzeitgabesignal 72 und
das Laserstrahlkugel-Identifikationssignal 73 der von der
Laserkanone 7 ausgegebenen Laserstrahlkugel 34 erzeugt.
Die Laserstrahlkugel-Erzeugungsschaltung 88 besteht aus
einem Verstärker 91 und der
Auslösersignal-Erzeugungsschaltung 51.
Der Verstärker 91 verstärkt das
Ausgangssignal von der Fotodiode 27 um ein Synchronisationssignal 53 zu erzeugen.
Die Auslösersignal- Erzeugungsschaltung 93 erzeugt
das Auslösersignal 52 basierend
auf einer Betätigung
eines Ziehens des Auslösers.
Die Lichtstrahlkugelsignal-Ausgabesteuereinheit 45 empfängt das
Synchronisationssignal 53 und gibt den Laseroszillationsstrom 94 aus.
Das Synchronisationssignal 53 und der Laseroszillationsstrom 94 werden
zu einem UND-Gatter als ein Synchronisationsausgangselement 95 zugeführt. Ein
Teil des Laseroszillationsstroms 94 wird als Laserstrahlkugel
entsprechend einer Energie 72' entsprechend dem Kugelzeitgabesignal 72 für eine Zeitbreite
entsprechend der Pulsbreite des Synchronisationssignals 53 ausgegeben.
-
Basierend
auf dem Auslösersignal 52 wird eine
Laserstrahlkugel entsprechend einer Leistung entsprechend dem Laserstrahlkugel-Unterscheidungssignal 73 durch
die Laserstrahlkugelsignal-Ausgabesteuereinheit 45 erzeugt.
Die einer Laserstrahlkugel entsprechenden Energien werden zu einem
ODER-Gatter als synchrones Verzögerungselement 96 zugeführt. Basierend
auf der Ausgabe von dem synchronen Verzögerungselement 96 gibt
das Halbleiterlaser-Oszillationselement 24 die
Laserstrahlkugel 34 mit dem Kugelzeitgabesignal 72 und dem
Laserstrahlkugel-Unterscheidungssignal 73 aus.
-
13 zeigt
Details der Zielplatte 4. In der Zielplatte 4 ist
der Bewertungsbereich in zehn Bereiche aufgeteilt, was durch zehn
konzentrische Kreise ausgedrückt
ist. Der äußerste Ringbereich
ergibt einen Treffer bzw. eine Bewertung von 1 Punkt. Der zentrale
kreisförmige
Bereich ergibt eine Bewertung von 10 Punkten. Eine Vielzahl von
Zielplatten 4 ist vorbereitet. Wie es zuvor erklärt worden
ist, können die
zusammenzubauenden Zielplatten 4 auf eine austauschbare
Weise durch Einfügen
von Stiften in die Positionierlöcher 17 angebracht
werden.
-
Obwohl
die geometrische Genauigkeit der Kreise der Zielplatte 4 in
Bezug auf die Genauigkeit von Erfahrungen von Schützen ausreichend
hoch ist, hat die PSD-Vorrichtung 13 eine
unzureichende elektrische, mechanische und optische Genauigkeit.
Daher ist es wichtig, dass die geometrische positionsmäßige Genauigkeit
der Konvergenzlinse 12 relativ zu der PSD-Vorrichtung 13,
die mechanische Genauigkeit bei einem Zusammenbau der Konvergenzlinse 12 und
der PSD-Vorrichtung
und die elektrische Genauigkeit bezüglich der elektrischen Symmetrie
basierend auf der Verzerrung der PSD-Vorrichtung 13 derart
beibehalten werden, dass sie durch Einstellungen ausreichend hoch
sind. Ein Einstellwerkzeug (nicht gezeigt) ist für diesen Zweck vorbereitet.
-
Das
Einstellwerkzeug besteht aus einem Schiebemechanismus (nicht gezeigt),
der ein Fixierwerkzeug (nicht gezeigt) in zwei Dimensionen verschiebt
und bewegt, das das optische Positionserfassungselement 1 fixiert,
und einer Fixierbasis, die die Zielplatte 4 fixiert. Die
zweidimensionale Verschiebung des Fixierwerkzeugs und des Schiebemechanismus
ist relativ gegeben. Das Fixierwerkzeug und der Schiebemechanismus
sind als optische Vorrichtungen bekannt. Die Positionsbeziehung
zwischen dem Fixierwerkzeug und dem Schiebemechanismus wird im Voraus
geeignet eingestellt. Als Ergebnis wird veranlasst, dass die Lichtempfangsoberfläche der Zielplatte 4 parallel
zu der zweidimensionalen Schiebeoberfläche des Schiebemechanismus
ist. Ebenso ist die optische Achse des optischen Positionserfassungselements 11 rechtwinklig
zu der Lichtempfangsoberfläche.
Die an diesem Schiebemechanismus angebrachte PSD-Vorrichtung 13 ist
in der Stützstruktur
des Schusspositionsdetektors 2 angeordnet und an dieser
angebracht, wie es in 3 gezeigt ist. Die Zielplatte 4 zusammen
mit dem Fixierwerkzeug ist an dem Schusspositionsdetektor 2 angebracht.
Die Positionierlöcher 17,
die oben beschrieben sind, werden auf diese Art von einem Fixierwerkzeug
geöffnet.
-
Ein
Laser wird auf die zentrale Stelle des 10-Punktebereichs auf der
Zielplatte 4 gestrahlt. Der Schiebemechanismus bewegt das
optische Positionserfassungselement 11 sequentiell in einer
zweidimensionalen Richtung. Die Bewegung wird in der Richtung ausgeführt, in
welcher die linke Seite der Gleichung (1), ausgedrückt durch
die Stromwerte Ix2 und Ix1, die durch die PSD-Vorrichtung 13 erzeugt sind,
bei jeder Stelle bei der Bewegung sind. Die Position, wo sowohl
(Ix1 – Ix1)
als auch (Iy2 – Iy1)
Null wird, wird als die elektrische Mittenstelle der PSD-Vorrichtung 13 bestimmt.
Die zweidimensionale Messung des Schiebemechanismus zu dieser Zeit wird
aufgezeichnet und die elektrische Mittenstelle der PSD-Vorrichtung 13,
die entsprechend der Messung positioniert ist, wird als der mechanische
Ursprung des Schusspositionsdetektors 2 bestimmt.
-
Die
PSD-Vorrichtung 13 wird in den x- und y-Koordinatenrichtungen
durch den Schiebemechanismus verschoben, der die PSD-Vorrichtung 13 fixiert,
so dass die elektrische Mittenstelle dem mechanischen Ursprung entspricht.
Dann werden (Ix2 – Ix1) und
(Iy2 – Iy1)
gemessen. Als Nächstes
wird die Laserstrahlschussposition in der positiven x-Achsenrichtung
basierend auf einem Intervall zwischen konzentrischen Kreisen bewegt.
Als Nächstes
wird die PSD-Vorrichtung 13 in der negativen x-Achsenrichtung
bewegt, bis (Ix2 – Ix1)
Null wird. Die Messung des Schiebemecha nismus zeigt die Bewegung
in der x-Achsenrichtung an und die Position x' wird in Bezug auf den Ursprung gelesen.
Als Nächstes
wird die Laserschussstelle oder der Laserspot in die positive y-Achsenrichtung
basierend auf der Länge
des Intervalls zwischen konzentrischen Kreisen bewegt. Als Nächstes wird
die PSD-Vorrichtung 13 in der negativen y-Achsenrichtung
bewegt, bis (Iy2 – Iy1)
Null wird. Die Messung des Schiebemechanismus zeigt die Bewegung
in der negativen y-Achsenrichtung an und die Position y7 wird in
Bezug auf den Ursprung gelesen. Der Laserstrahlpunkt bzw. Laserstrahlspot wird
auf der Oberfläche
der Zielplatte 4 in den x- und y-Achsenrichtungen bewegt, um Nullpunkte
zu finden, wo (Ix2 – Ix1)
und (Iy2 – Iy1)
jeweils Null werden. So wird (x',
y') bestimmt.
-
Aus
den aktuellen Messungen, wie sie oben beschrieben sind, werden die
folgenden funktionsmäßigen Beziehungen
erhalten: x' =
jx y' =
kywenn eine Abbildungsbeziehung des optischen Systems mit einer
Linse ideal ist, sind j und k gleich und Konstanten. Die Kombination
(x', y') dieser Art ist
aufgrund einer Asymmetrie, die zuvor beschrieben ist, nicht perfekt
konsistent mit den Koordinaten (x, y), die aus der Gleichung (1)
bei dieser Position erhalten sind. Eine temporäre Beziehung zwischen (x', y') und (x, y) wird
durch eine näherungsweise
lineare Beziehung für
jeden Bereich ausgedrückt.
In dieser Beziehung ändern
sich j und k gemäß ersten
bis vierten Quadranten und ändern
sich auch gemäß dem Abstand
vom Ursprung. Es ist vorzuziehen, den Punktebereich auf der Zielplatte 4 in
eine Vielzahl von Bereichen aufzuteilen. Wo die variable Anzahl
von jedem Bereich als s ausgedrückt
wird, sind x' =
jsx y' =
jsygegeben. Diese Gruppe (js, ks) wird in einer Form einer
Tabelle in der Sende/Empfangs-Signalsteuerschaltung 54 oder
der Systemsteuerungs-CPU 55 eingestellt.
-
Die
oben angegebene Verzerrungskorrektur kann basierend auf einer Fixierung
der absoluten Position der Laserbestrahlungsstelle und einer relativen Verschiebung zwischen
der Zielplatte 4 und der PSD-Vorrichtung 13 ausgeführt werden.
Jedoch kann die Korrektur basierend auf einer Fixierung von sowohl
der Zielplatte 4 als auch der PSD-Vorrichtung 13 und
der Verschiebung der Laserbestrahlungsstelle ausgeführt werden.
Wenn eine Verzerrungskorrektur nur durch Verschieben der Laserstrahlschussstelle
ausgeführt
wird, wird der Laserstrahl auf die Zielplatte 4 gestrahlt.
Die Laserstrahlschussposition wird mit Augen beobachtet, um die
Koordinaten (x, y) künstlich
zu lesen und Koordinaten (x',
y') der PSD-Vorrichtung 13 entsprechend
der beobachteten Position werden aufgezeichnet. Eine Variablenumwandlung
von (x, y) und (x',
y') ist dieselbe,
wie sie bereits beschrieben worden ist. Die Variablenumwandlung
wird für
jeden aufgeteilten Bereich ausgeführt und kann in einer Tabelle
für jeden
aufgeteilten Bereich ausgedrückt
werden. In diesem Fall ist keine Berechnung nötig. Die Koordinaten (x, y)
sind nicht auf orthogonale Koordinaten beschränkt, sondern Polarkoordinaten
können
anstelle der orthogonalen Koordinaten verwendet werden. Die Breite
jedes aufgeteilten Bereichs sollte derart eingestellt werden, dass
sie in dem Bereich breit ist, der entfernter als die elektrische
Mittenstelle der PSD-Vorrichtung 13 ist, und schmaler in
dem Bereich, der näher
als die elektrische Mittenstelle der PSD-Vorrichtung ist.
-
Das
Einstellverfahren dafür
wird durch Ingenieure unter Anweisungen von offiziellen Referenten auf
dem Schießsportgebiet
ausgeführt.
Diese durch einen Ingenieur auszuführende Einstellung sollte vorzugsweise
einfach sein. Ein einfaches Einstellverfahren wird wie folgt ausgeführt werden.
-
Ein
Laserstrahlgenerator wird vor einen Schusspositionsdetektor 2 eingestellt.
Eine Koordinatenplatte, in welcher kleine Löcher im Intervall von 5 mm
geöffnet
sind, wird an der Zielplatte 4 in der vorderen Oberfläche des
Schusspositionsdetektors 2 positioniert und daran angebracht.
Ein von dem Strahlgenerator emittierter Laserstrahl wird auf ein Loch
gestrahlt, das an der Mittenstelle der Koordinatenplatte angeordnet
ist. Elektrische Koordinatenwerte (x', y'),
die von der PSD-Vorrichtung 13 des Schusspositionsdetektors 2 ausgegeben
werden, sind (0, 0) oder andere nahe Koordinatenwerte. Die Zielplatte 4 wird
zusammen mit der Koordinatenplatte fein bewegt, um die Position
der Zielplatte 4 einzustellen, so dass die elektrischen
Koordinatenwerte (x',
y') (0, 0) werden.
Es ist möglich,
die Position der PSD-Vorrichtung 13 ohne
ein Einstellen der Position der Zielplatte 4 einzustellen.
Durch eine Einstellung dieser Art entspricht der elektrische Ursprung
(0', 0') der PSD-Vorrichtung 13 dem
mechanischen Ursprung (0, 0) der Zielplatte 4.
-
Als
Nächstes
wird nach dieser mechanischen Einstellung eine mathematische Einstellung ausgeführt. Ein
Laserstrahl wird auf ein Loch neben dem Loch entsprechend dem Ursprung
der Koordinatenplatte gestrahlt. Zu dieser Zeit sind die Koordinaten
(x, y) des Lochs (0, 5), (5, 0) oder (5, 5) in Einheiten von mm.
In diesem Fall entspricht die Ausgabe der PSD-Vorrichtung 13 nicht
immer (5, 5). Im Allgemeinen sind die mechanischen Koordinatenwerte
(x, y) des Lochs in der Koordinatenplatte, das mit dem Laserstrahl
bestrahlt wird, und die elektrischen Koordinatenwerte (x', y') der PSD-Vorrichtung 13 entsprechend
den Koordinatenwerten nicht gleich zueinander. Zwischen den mechanischen
Koordinatenwerten (x, y) und den elektrischen Koordinatenwerten
(x', y') wird die oben angegebene
Koordinatenumwandlung ausgeführt.
Die Koordinatenumwandlung dieser Art ist eine translationsmäßige Koordinatenumwandlung oder
eine rotationsmäßige Koordinatenumwandlung.
-
Diese
Art mathematischer Einstellung basierend auf einer Koordinatenumwandlung
wird in Bezug auf vier Quadranten ausgeführt, die in der Figur gezeigt
sind. Die Quadranten α, β, γ und ζ einschließlich des
Ursprungs 0 und bestimmt durch die mechanische Einstellung sind
angenommen. Jeder der Quadranten α, β. γ und ξ ist en quadratischer
Bereich und enthält
den Ursprung 0. In Bezug auf den Quadranten α wird die Laserstrahlschussstelle
in dem Intervall von 5 mm in der x-Achsenrichtung und der y-Achsenrichtung
bewegt, und Koordinaten (x',
y') basierend auf
der Ausgabe der PSD-Vorrichtung 13 und entsprechend den
Koordinaten (x, y) der Laserstrahlschussstelle werden gemessen.
Die oben angegebene mathematische Einstellung wird ausgeführt. Ebenso
wird diese Art von Einstellung in Bezug auf die anderen drei Quadranten
ausgeführt.
-
14 zeigt
das gesamte System einer Art von Schießsport. Der Schusspositionsdetektor 2 einschließlich einer
Zielplatte 4 entsprechend der Laserkanone 7 eines
Schützen
und der Schusspositionsdetektor 2 einschließlich der
Zielplatte 4 entsprechend der Laserkanone 7 eines
weiteren Schützen sind
miteinander mit dem Personalcomputer 66 über das
LAN 65 verbunden, das zuvor beschrieben ist. Eine Verbindung
zwischen den zwei Zielplatten 4 und einem Personalcomputer 66 wird
selektiv durch eine Schalteinheit 96 geschaltet. Der Personalcomputer 66 zeigt
die Eintrittsnummern von Schützen,
Kugelnummern, Punkte bzw. Treffer entsprechend den Kugelnummern,
gesamte Punkte und Schusspositionen, wo Laserstrahlkugeln auf die
Zielplatten 4 getroffen haben, gleichzeitig oder in Intervallen
an. Endpunktezahltabellen werden von einem Drucker 97 ausgegeben,
der mit dem Perso nalcomputer 66 verbunden ist. Die Zielplatten 4 können durch
Zielplatten 4' für 25 m ausgetauscht
werden.
-
Die
Vielzahl von elementaren Kugeln, die in einer einzigen Kugel enthalten
sind, werden in Reaktion auf eine einzige Auslöserbetätigung emittiert, wie es in
den 9C, 9D und 9E gezeigt
ist. Nicht nur Treffer bzw. Punkte dieser jeweiligen elementaren
Kugel werden einer Durchschnittsbildung unterzogen, sondern auch
ein Treffer bzw. Punkt kann von jeder elementaren Kugel erhalten
werden. Dieses Punktezählverfahren
kann einen Unterschied zwischen Punkten machen, die auf einer feinen Schwankung
der Hand nach einem Ziehen des Auslösers basieren. Weiterhin können die
Charakteristiken einer Änderung
von Schützen
durch individuelles Erhalten des Punkts einer j-ten elementaren
Kugel einer n-ten Kugel numerisch ausgedrückt werden. Es ist möglich, eine
neue Sportart zur Verfügung
zu stellen, die bei dem herkömmlichen
Schießsport
nicht erhalten werden könnte,
wobei nur eine reale Kugel geschossen wird. Weiterhin wird die Auslöseraktionscharakteristik
in einer Form einer Spur von Schusspositionen einer Vielzahl von
Laserstrahlkugeln auf einer Zielplatte 4 numerisch ausgewertet,
und eine Schwingung der Spur wird bewertet. Zusätzlich kann eine Kenntnis über die
Schwingung beim Korrigieren der Auslöseraktion bei einem Schießen von
realen Kugeln helfen.
-
Ein
Sendesignal 8 kann von der Zielseite emittiert werden,
und ein Signal entsprechend dem Sendesignal 8 kann sich
zu der Laserstrahlkugel 34 addieren. Somit kann eine Ungültigkeitserklärung der Laserstrahlkugeln,
die andere als diejenigen mit dem entsprechenden Signal sind, d.h.
der Laserstrahlkugeln, die von benachbarten Schießboxen emittiert sind
oder unbewusst emittiert sind, auf dem Schießsportgebiet ausgeführt werden.
Eine Trefferberechnung bzw. Punkteberechnung und eine Schusspositionsanzeige,
wie beispielsweise eine Anzeige von Spuren, wird für diese
Kugeln nicht ausgeführt.
Die von der Laserkanone 7 emittierte Laserstrahlkugel 34 hat
Daten, wie beispielsweise eine Pulsbreite und eine Zeit entsprechend
dem Sendesignal 8 als Zulassungssignal. Wenn die von einer
anderen Schießbox emittierte
Laserstrahlkugel gegen die Zielplatte 4 emittiert wird,
die nicht der Schießbox
entspricht, wird die von einer anderen Schießbox emittierte Laserstrahlkugel
für ungültig erklärt.
-
Oben
wird das Kugelzeitgabesignal in Reaktion auf den konischen Strahl 8 wiederholt
ausgegeben und wird als die Laserstrahlkugel oder die elementare
Kugel, wenn das Kugelidentifikationssignal hinzugefügt ist,
verwende. Jedoch kann das Kugelzeitgabesignal nur in Reaktion auf
die Auslöserbetätigung ausgegeben
werden und kann mit oder ohne Kugelidentifikationssignal ausgegeben
werden.
-
Durch
das Multiplexen eines Kugelzeitgabesignals und eines individuellen
Signals ist es möglich, eine
Technik zu bilden, die eine strengere Eins-zu-Eins-Beziehung zwischen
der Laserkanone und dem Ziel herstellt. Auf die Initiative der Referentenseite
hin wird die Emission von Laserstrahlen geeignet beschränkt, und
kann die Sicherheit von Laserkanonen beständiger gesichert werden. Diese Realisierung
des Positionserfassungssignals und des individuellen Signals kann
Verbesserungen bezüglich
der Genauigkeit und der Geschwindigkeit eines Punkteberechnungsprozesses
realisieren. Eine Signalerzeugung von der Kanonenseite kann die
Inhalte eines Schießsports
verschiedenartig gestalten.
-
Das
PSD-Vorrichtungs-Einstellverfahren bei dem Schießsystem und das PSD-Vorrichtungs-Einstellverfahren
für dasselbe
gemäß der vorliegenden Erfindung
kann eine Genauigkeit bei einer Erfassung von Positionen verbessern,
wo Laserstrahlen gestrahlt werden.
-
Zusammengefasst
kann die Erfindung wie folgt beschrieben werden: ein Schießsystem
enthält eine
Laserkanone (7) und eine Zielvorrichtung (2). Die
Zielvorrichtung enthält
eine Zielseiten-Kommunikationseinheit (14), die mit der
Laserkanon drahtlos verbunden ist, um ein Zulassungssignal zu der
Laserkanone auszugeben, ein Ziel (4), eine Lichtempfangseinheit
(67), die optisch mit dem Ziel verbunden ist, um eine Laserstrahlkugel
zu empfangen, und eine Erfassungseinheit (54, 55),
die elektrisch mit der Lichtempfangseinheit verbunden ist, um eine Schussposition
der Laserstrahlkugel zu erfassen. Die Laserkanone enthält eine
Kanonenseiten-Kommunikationseinheit
(43), die das Zulassungssignal empfängt, das von der Zielseiten-Kommunikationseinheit gesendet
ist, und einen Kanonenabschnitt (42), der die Laserstrahlkugel
basierend auf dem Zulassungssignal ausgibt.