JP2000234899A - 国際射撃競技用高性能光線銃の電子標的装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の光線銃の標的装置は、構造が極めて簡
単で、命中成績の表示も粗略であったから、すべて遊戯
用で、競技用には使用出来ず、勿論国際競技には使うこ
とが出来なかった。これを大幅に改善して、オリンピク
の射撃競技用としても採用可能にしようということが本
発明の課題である。 【解決手段】 本発明は多数の新技術を消化適用して新
しい標的装置の構成要素としたもので、それらの主なも
のは、微細なＣＣＤリニアイメ−ジ受光センサ、シフト
レジタ、マイクロプロセッサ、偏向フィルタ、受光感度
の自動調整機構等であり、従来技術に比し大幅に進歩さ
せた光線銃の標的装置である。これら多くの新技術要件
の応用により、従来の約１００倍の精度で、命中成績を
検出し表示することが、世界で初めて可能となり、正確
で安全な、光線銃の国際射撃競技用標的装置が、ここに
開発された。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、国際射撃競技用高
性能光線銃の電子標的装置に関するものである。具体的
には、今までに存在した遊戯用の光線銃の電子標的装置
の構造を大幅に、改造し進歩させることにより、精度を
１０ないし１００倍に上げて、例えばオリンピックの種
目としての射撃競技用、換言すれば、国際的な射撃競技
にも使用可能とするため、電子技術により、その精度を
画期的に高度のものとして、国際スポ−ツ社会に提供す
るための発明である。

【０００２】

【従来の技術】従来、本発明のような高精度の光線銃の
電子標的装置は皆無であったから、国際的射撃の競技に
使えるものは全く存在しなかった。即ち精度の低い遊戯
用のものばかりであった。

【０００３】第１の従来技術は、レ−ザライフル、レ−
ザピストル等の光線銃の標的装置として、アナログ的作
動機構及びその付加的機械手段から成るものが、殆どで
あった。これは幅がやや広い短冊形の光電変換素子を標
的面の中頃に十文字に設け、光線銃発射により、光の散
乱によりできた円錐形ビ−ムが標的に当り、前記短冊形
の十文字に当る。しかしてレ−ザが当った面積に電圧パ
ルスを発生させ、また中心と反対側に逆の電圧を発生さ
せ、中心からの距離による電圧の差をアナログ的に表現
することにより、命中成績をあらわすと言うものであ
る。

【０００４】第２の従来技術は、光線銃の標的装置にお
いて、液晶表示装置と、弾着を検出して電気信号に変換
する手段と、その出力を液晶表示装置に与えて駆動させ
る手段とを備えた光線銃の標的装置であり、受光センサ
としてホトダイオ−ドが１個だけ設けられている構成で
ある。

【０００５】第３の従来技術は、光ビ−ムシュ−テイン
グ装置と称されるもので、光線銃も含めた光ビ−ム射撃
装置全体を対象としたもので、光ビ−ムの照射をアナロ
グに検出し、所謂Ａ−Ｄ−Ａ変換を行ない、別の場所に
設置されたＣＲＴ上に着弾点を表示するものが存在して
いる。

【０００６】第４の従来技術は、標的表面に設けた縦軸
及び横軸上に複数、約５個の受光センサ、ホトダイオ−
ドを設けて光線銃弾を受光し、中央点から縦軸及び横軸
にそれぞれ５分割された着弾点中心を検出する標的装置
であって、縦軸線、横軸線各１０等分して、得点を点数
表示手段にあらわすものが存在した。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】実弾を用いた国際射撃
競技は、オリンピック種目として第１回アテネ大会以来
実施され、第２６回アトランタ大会（１９９６年）ま
で、陸上競技種目に次いで参加国数の多い重要種目とし
て続いており、２０００年のシドニ−でも開催されるこ
とが決定している。このような重要種目であるライフル
射撃競技であっても実弾射撃では、日本国内において
は、誰でも自由に銃を所持することは、銃砲刀剣類所持
等取締法（略称；銃刀法）により出来ない。そこで、銃
刀法に触れない光線銃によるビ−ムライフル等射撃が広
く普及してきた。一方、国際的に見ても実弾射撃では危
険であることに違いなく、環境の安全に問題がある。従
って、出来れば射撃競技のようなものは、成績が近似す
るものであれば環境の安全の見地から光線銃で行なわれ
るほうが望ましいといえる。

【０００８】ところが、従来の光線銃は、前記のような
ものがあるけれども、以下説明するように、いずれも簡
単なものばかりである。第１の従来技術では、光線銃の
光線が当った面積に比例して、電圧が発生し、サ−ボモ
−タの作動により、中心位置着弾点が表示されるので、
光線弾発射から点数表示まで３〜５秒と比較的長時間を
必要とする。また、サ−ボモ−タで機械的に位置決めし
ているので、機構が複雑かつ大型となり過ぎる。かつま
た、アナログ方式では微調整がきかないので、円形ビ−
ムの中心の検出精度が悪い。従って、点数表示の精度も
低いなど、多くの欠点があった。

【０００９】第２の従来技術では、前述のように簡単な
液晶表示であるから、単に標的装置に着弾したか否かを
表示するだけのもので、座表も組み込まれておらず、着
弾点の正確な位置は表示されず、中心部から外れた場合
には全く表示されないから、遊戯具としても、プレイヤ
−に興味を持たせないという欠点がある。

【００１０】第３の従来技術は、光ビ−ムシュ−テイン
グ装置で、銃と標的装置の両方を発明の対象にしている
が、標的はアナログ方式であるから、精度が低い上に、
制御回路中でＡ−Ｄ−Ａ変換を行なっているために、２
重に精度が低くなるなどの欠点がある。

【００１１】第４の従来技術は、中央点から縦軸及び横
軸に夫々５分割された受光センサカら着弾中心を検出す
る程度のものであるから、各ホトダイオ−ドは単体素子
で、例えば５ミリ位と粗いピッチで配置されているの
で、中心点から夫々１０等分位では、射手のレベルが向
上し、満点近い選手が続出すると、少くとも競技用とし
ては、最早不適になるという問題点が生じている。

【００１２】以上により、従来技術によるものは、遊戯
用具としては使えるが、厳密な成績比較をする必要のあ
る射撃競技用、特に各国の代表選手によって競われるオ
リンピックを含む国際射撃競技用には不充分である。即
ち、従来の１０点領域、１点単位表示では、各国代表選
手の成績順位の判定は全く困難である。そこで最近、Ｕ
ＩＴ（国際射撃連合）は新ル−ル改正により、１０点以
上のみを０．１きざみとし１０．９までとした。一方、
環境の安全の見地から、精度が高ければ、ビ−ムライフ
ル射撃もＵＩＴによって認められ、将来は実弾射撃に取
って変わる可能性もある。従って、採点の単位を細密正
確にして表示できる、高精度の標的装置の出現が、この
数年来期待されている。本発明はまさにこの久しき要望
に応えて創始されたものであり、これが発明の目的であ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に与えられた課題
を解決するために、従来にない多くの新規手段により構
成された本発明の手段は次の通りである。その第１の特
徴は、光線銃の標的表面に前記光線銃の光線を感知する
機能を有するＣＣＤリニアイメ−ジ受光センサとシフト
レジスタを、標的中心部と、該標的中心部を通る縦軸及
び横軸上に夫々１［ｍｍ］当り１０個以上線設し、かつ
前記標的表面内の円周に沿って発光素子を周設した標的
板と、前記ＣＣＤリニアイメ−ジ受光センサからの信号
に応答して、着弾中心点と前記標的の中心との距離から
得られた点数を演算し、その出力を精密に制御するマイ
クロプロセッサを内蔵することによりパ−ソナルコンピ
ユ−タ送信デ−タを出力し得る演算制御手段と、前記着
弾点に応じた得点を表示する手段とを有する国際射撃競
技用高性能光線銃の電子標的装置である。第２には前記
ＣＣＤリニアイメ−ジ受光センサが感光部を夫々−１０
０から＋１００までに細分化し、１素子のサイズを７な
いし１０［μｍ］とすることにより量子化し線状に配列
して精密に演算し１０．９９までの着弾及び得点表示を
可能としたものである国際射撃競技用高性能光線銃の電
子標的装置であることである。第３には前記シフトレジ
タが、前記光線銃からの光束により並列に入力した受光
信号を直列の信号に変換することにより、累積光量ない
しは得点累計を精密に算出し、出力する機能を有する国
際射撃競技用高性能光線銃の電子標的装置であることで
ある。第４には、前記の演算制御手段が、前記の光線銃
により発射された光線が前記の縦軸及び横軸と中心部を
含む標的平面に円形に当る場合に、前記縦軸及び横軸上
に、１０［ｃｍ］当り１０００ないし１３００個のＣＣ
Ｄリニアイメ−ジ受光センサを直線的に配置してあり、
かつ光線銃の光ビ−ムが入光する以前に入る不要な光成
分を、常時消去するサイクル回路を設けてあり、更に、
受光感度の自動調整機能を有し、格段に精度を高めるこ
とにより、演算制御する機能を有するものであることで
ある。第５には、更にその演算制御手段が、前記ＣＣＤ
リニアイメ−ジ受光センサの縦横軸の中心から、着弾円
内の長さの差分を縦横軸毎に取り、排他的論理ゲ−トを
使用することにより精密に演算し、両者の差分より、着
弾円の中心点と点数を高精度に表示するものであること
である。

【００１４】更に、本発明の構成要素中の従来技術にな
い多くの新規事項を次に特記する。 １）従来と異り、微細なＣＣＤリニアイメ−ジ受光セン
サを用いたことにより、縦軸、横軸のデ−タは−１００
から＋１００まで細分化していること。２）前記ＵＩＴ
では最近の制度改正で０〜９点は１点刻みで、１０．Ｏ
から１０．９まで０．１刻みで、射撃成績を表示するこ
ととしたが、本発明では、更に０．００〜１０．９９ま
でと、将来を考慮し、従来の１００倍の精度で検出し、
射撃成績の表示が出来るようにしたこと。３）シフトレ
ジスタを用い、一層精度が上がるようにしたこと。４）
制御手段中にマイクロプロセッサを内臓させて制御精度
を向上させたこと。５）受光面のＣＣＤリニアイメ−ジ
受光センサのレンズ面に偏向フィルタを付けたことによ
り、受光時の輪郭を矯正し正確にしたこと。６）受光感
度の自動調整、即ちＣＣＤリニアイメ−ジ受光センサか
らの受光信号の基準電圧を標的面の明るさに応じて自動
調整する機能を持たせたこと、等々である。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の一般的作用について説明
する。先ず光線銃が標的に向けて発射されると、標的板
の着弾輪郭円内に光が当る。この円内の縦軸及び横軸の
ＣＣＤリニアイメ−ジ受光センサが受光の範囲となり、
この受光センサからラインセンサ駆動信号発生器に信号
が入力され、同器より、シフト信号（ＳＨ），クランプ
信号の（ＣＰ），転送クロック信号（ＥＯ）が発せら
れ、光線ビ−ム着弾検知信号によりカウンタゲ−トを開
き、その信号は排他的論理ゲ−トを通過し縦軸横軸それ
ぞれに光が当った分の夫々の差分をカウンタで計数す
る。この差分から制御手段によりプログラム処理しパ−
ソナルコンピュ−タ送信デ−タを出力し得点表示器は競
技用は専用得点表示器を使用し練習にはパソコンを得点
表示器に使用する。

【００１６】

【実施例】本発明の１実施例について、図面を参照して
説明する。図１は光線銃から発射される光ビ−ムの着弾
位置検出センサのユニットの１例であり、標的の中心を
通り直交するラインセンサＮＳ，ＥＷと、着弾検知のた
め中心に設けたＣセンサと、着弾例として光線銃の着弾
輪郭Ａと、該輪郭円の着弾の中心Ｂを図示している。各
ラインセンサは、微細なＣＣＤリニアイメ−ジ受光セン
サを直線上に、配列したものである。光ビ−ムが着弾し
た円形範囲内のラインセンサは黒く塗り潰して表示され
ている。ＣＣＤリニアイメ−ジ受光センサそのものにつ
いてはブロック図により図２に表示し、本図の下方より
光線が当るものとすれば、例えば１［ｍｍ］当り１０個
のホトセンサを配置され高密度に所謂量子化されてお
り、本実施例としては１ラインに１０００個の素子が集
積されているものである。次に光束が標的に当ると、図
３に表わされる順序で先ず中央センサにＣ−ＩＮから入
力され、ラインセンサ駆動信号発生器が作動し、ＳＨ；
シフト信号とＣＣＤリニアイメ−ジ受光センサの内部処
理で出力バッファ内の不要の電荷を消去するためＲＳ；
リセット信号が発せられ、その後電荷基準を一定に揃え
ておくためＣＰクランプ信号が作動し、次にＥＯ；転送
クロック信号が発生し制御手段が作動する。換言すれ
ば、前記ＳＨ、ＣＰ、ＲＳ、ＥＯはＣＣＤリニアイメ−
ジ受光センサを駆動する内部信号で、図４に示される矢
印の動作により受光したホトダイオ−ドの信号が出力バ
ッファ内に移動し、シリアルにシフトされてカウンタに
出力される。この出力がカウンタに入力されるとＧＣ；
ゲ−トカウンタは光線ビ−ム着弾検知でカウンタゲ−ト
を開く。各カウンタの作動は図５に示すような態様で作
動し、ゲ−トＹＧとカウンタＹＣからなるＹ軸カウンタ
においてＹＧは排他論理によるＮ−ＯＵＴとＳ−ＯＵＴ
の差分をＹＣのアップ／ダウンカウンタで、Ｙ軸中心
（ｙ＝ＹＯからＹＮ）を得る。ＸＧとＸＣからなるＸ軸
カウンタにおいてＸＧは排他論理によるＮ−ＯＵＴとＳ
−ＯＵＴの差分をＸＣのアップ／ダウンカウンタでＸ軸
中心（ｘ＝ＸＯからＸＮ）を得る。ｙ，ｘは共にＮ＋１
ビットの２進数であり、図１に示す着弾の中心Ｂを指
す。

【００１７】そこで図５に示すＹ軸カウンタからの出
力；Ｙ０，Ｙ１・・・ＹＮ並にＸ軸カウンタからの出
力；Ｘ０，Ｘ１・・・ＸＮは、図６に示す中央制御手段
としてのＣＰＵ；マイクロプロセッサに入力され、ここ
で標的中央のＣセンサによって割り込み信号を受ける。
入力情報として差分ｙとｘをうけてプログラム処理さ
れ、パ−ソナルコンピュ−タ送信デ−タを出力する。こ
こでホトラインセンサを駆動する信号のタイミングを図
７により説明する。ＳＨ：シフト信号はホトトランジス
タが受光した電子信号をＣＣＤアナログシフトゲ−トレ
ジスタに並列に転送する。ＲＳ；リセット信号，ＣＰ；
クランプ信号はシリアルな出力信号回路の各量子化ビッ
ト検出用リセット及びクロック信号である。ＥＯ；転送
クロック信号はレジスタのシフト信号である。また、Ｏ
ＵＴ信号の前半は受光部分の出力信号で後半は光線銃か
らの光の当らない暗光部分、即ち非受光信号部を示して
いる。更に図８は標的装置のタイミング全体を示す図で
あり、前記ＳＨサイクルは前記図７に示すＲＳ，ＣＰ，
ＥＯと共に駆動される。例えば１００［ｍ．ｓｅｃ］周
期で常時駆動し、光線銃ビ−ム以外のノイズ的受光信号
を記号のｓｈ−ｃｌとして排出する。Ｃ中央センサが光
を感知するとシステム動作がｓｈ−１で割り込み前述の
動作が行なわれる。Ｙ軸カウンタ，Ｘ軸カウンタＵＰ／
ＤＯＵＮは差分デ−タ（ｙ，ｘ）検出タイミングを示し
ている。前記４本のＣＣＤリニアイメ−ジ受光センサか
ら出力されるパルス信号幅の例を図９に示す。縦軸につ
いてはＮ−Ｓ＝６４５−２３２＝４１３となり差分Ｙを
得る。また横軸については、Ｅ−Ｗ＝６７３−２５６＝
４１７として差分Ｘを得る。ここで排他的論理ゲ−トの
作用を述べる。図９の説明で取り上げた様に高精度の差
分を得る為の処理で、入力デ−タのデ−タ量に比例した
排他的論理ゲ−トを使用することにより、出力信号も高
精度の結果が得られる。

【００１８】次に得点成績計算の原理について述べる。
標的にある得点範囲が基準となる。ＣＣＤリニアイメ−
ジ受光センサの配置を標的中心から一定の距離を決めて
設置する。これにより標的に受光した光束の中心は各Ｃ
ＣＤリニアイメ−ジ受光センサからの出力信号を処理し
Ｘ軸，Ｙ軸の差分デ−タにより、標的中心からホトダイ
オ−ドの１番始めからの距離の絶対値で表わした出力の
差分により検出できる。この出力の差分は、例えば、受
光したホトダイオ−ドの数×ホトダイオ−ドの大きさ
（例えば７［μｍ］）により表わすことができる。この
デ−タと標的の得点範囲に照し合わせると受光した光束
の中心点の位置が検出出来、これを得点表示器に導き入
力すれば、直ちに得点が高精度に、０．０１点単位で１
０．９９まで表示される。

【００１９】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、多数の
新規な事項により構成されているので、従来技術とは全
く異なる、特別顕著な効果を有する。１）光線銃の標的
装置は、従来技術では、すべて遊戯用で構造が簡単で、
得点精度も低く、競技用としてはいずれも不充分であっ
たところ、本発明の光線銃標的装置は受光センサを高精
度のものを用いた構造とし、その他多くの新規技術事項
をにより構成したので、従来の約１００倍の精度で、射
撃成績の表示が可能となった。２）本発明ではμ単位の
ホトセンサを線状に構成し、更に、シフトトランジス
タ、マイクロプロセッサ、偏向フィルタ、受光感度の自
動調整機能等、従来秘術にない構成要素を使用したので
格段に高度の検出機能を有することとなり、全得点領域
を０．０１単位で検出可能とした等の顕著な効果を奏す
る。３）本発明により、非常に高性能な光線銃の標的装
置が出現したので、光線銃がオリンピックなどの国際射
撃競技大会に使用される可能性と、世界的要望である環
境保護の観点から、シミレ−ションとして実弾射撃競技
に取って替わり得る可能性があるという、更に大きな効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】光ビ−ムの着弾位置検出センサのユニットの１
例。

【図２】ＣＣＤリニアイメ−ジ受光センサの機能説明
図。

【図３】ラインセンサ駆動信号発生器の機能説明図。

【図４】ＳＨ、ＣＰ、ＲＳ、ＥＯの各信号の作用説明
図。

【図５】各カウンタの作動説明図。

【図６】ＣＰＵマイクロプロセッサ入出力説明図。

【図７】ホトラインセンサを駆動するタイミングの説明
図。

【図８】標的装置のタイミング全体を示す図

【図９】ＣＣＤリニアイメ−ジ受光センサから出力され
るパルス信号幅の例。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光線銃から発射された光線束の着弾点を
   光センサにより検出し表示する光線銃の電子標的装置に
   おいて、標的表面に前記光線銃の光線を感知する機能を
   有するＣＣＤリニアイメ−ジ受光センサとシフトレジス
   タを、標的中心部と、該標的中心部を通る縦軸及び横軸
   上に夫々１［ｍｍ］当り１０個以上線設し、かつ前記標
   的表面内の円周に沿って発光素子を周設した標的板と、
   前記ＣＣＤリニアイメ−ジ受光センサからの信号に応答
   して、着弾中心点と前記標的の中心との距離から得られ
   た点数を演算し、その出力を精密に制御するマイクロプ
   ロセッサを内蔵することによりパ−ソナルコンピユ−タ
   送信デ−タを出力し得る演算制御手段と、前記着弾点に
   応じた得点を表示する手段とを有することを特徴とする
   国際射撃競技用高性能光線銃の電子標的装置。
2. 【請求項２】 前記ＣＣＤリニアイメ−ジ受光センサが
   感光部を夫々−１００から＋１００までに細分化し、１
   素子のサイズを７ないし１０［μｍ］とすることにより
   量子化し線状に配列して精密に演算し１０．９９までの
   着弾及び得点表示を可能としたものである請求項１に記
   載の国際射撃競技用高性能光線銃の電子標的装置。
3. 【請求項３】 前記シフトレジタは、前記光線銃からの
   光束により並列に入力した受光信号を直列の信号に変換
   することにより、累積光量ないしは得点累計をを精密に
   算出し、出力する機能を有するものである請求項１に記
   載の国際射撃競技用高性能光線銃の電子標的装置。
4. 【請求項４】 前記演算制御手段は、前記光線銃により
   発射された光線が前記縦軸及び横軸と中心部を含む標的
   平面に円形に当る場合に、前記縦軸及び横軸上に、１０
   ［ｃｍ］当り１０００ないし１３００個のＣＣＤリニア
   イメ−ジ受光センサを直線的に配置してあり、かつ光線
   銃の光ビ−ムが入光する以前に入る不要な光成分を、常
   時消去するサイクル回路を設けてあり、更に、受光感度
   の自動調整機能を有し、格段に精度を高めることによ
   り、演算制御するものである請求項１ないし３のいずれ
   かに記載の国際射撃競技用高性能光線銃の電子標的装
   置。
5. 【請求項５】 前記演算制御手段は、前記ＣＣＤリニア
   イメ−ジ受光センサの縦横軸の中心から、着弾円内の長
   さの差分を縦横軸毎に取り、排他的論理ゲ−トを使用す
   ることにより精密に演算し、両者の差分より、着弾円の
   中心点と点数を高精度に表示するものである請求項１な
   いし４のいずれかに記載の国際射撃競技用高性能光線銃
   の電子標的装置。