JP2006119070A - 弾道位置測定装置及び小火器用照準具 - Google Patents

Abstract

【課題】 小火器の照準補正量を決めるために連続して何度も射撃及び計測が可能で、風や騒音などの外乱要因によらず高精度での計測を可能にする弾道位置計測装置を得る。
【解決手段】 弾道位置計測枠６を弾丸が通過するように細い四角形のフレーム形状とし、内側の隣接する２辺に弾丸の大きさ以下の間隔で等間隔に配列されたレーザ光源部１０から出たレーザ光１２が弾道位置計測枠６の内側をメッシュ状に照射し、対辺にレーザ受光部１１を配置して、小火器１から照準方向の補正を行う距離だけ離れた地点に照準軸５と直交するように設置する。弾丸通過時に受信信号１３が変化することを弾道位置計測部７で検知し、信号の変化したレーザ受光部１１の位置から弾道位置Ｐを計測するとともに、弾道位置表示器８で射手に示すようにした。
【選択図】 図１

Description

この発明は、レチクルを撮像画像に重畳して弾道のずれを測定する弾道位置測定装置及びレチクルを重畳して目標を照準する小火器用照準具に関するものである。

射撃にともなって発生する衝撃波による音圧変化を複数地点に配置された圧力センサにより検出し、前記各圧力センサの信号の時間差と、予め別手段によって求められた衝撃波伝播速度とから射撃弾の通過座標を演算する射撃評価装置において、前記圧力センサの近傍に風向・風速計を配置するとともに、この風向・風速計からの出力によって射撃弾の通過座標を補正する補正手段を設け、弾丸の弾道位置を計測する方法として、複数の音波センサにより弾丸が通過する際に発する音波の源を算定する方法は既に開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平５−１４２３２９号公報（第１図）

この方法では、正確な弾道位置を計測するには、風による影響を考慮せねばならないが、屋外で行われる射撃においては、局所的な、また、弾丸が通過する瞬間における正確な風の状況を観測しシミュレートすることは困難であるため、計測誤差が大きくなる、また、近接して複数の射手により射撃を行う場合には複数の音波が入力されるため計測不能になるという問題がある。

この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、照準補正量の導出とレチクルの設定操作をより容易、かつ、高精度に実施できるようにすることを目的にしている。

第１の発明の弾道位置測定装置は、小火器に標的を撮像した映像にレチクルを重畳して目標を照準する小火器用照準具を取り付けて、レチクルの照準軸による照準方向に対する弾道のずれを測定する弾道位置測定装置において、上記小火器に装着され、上記標的を観測できるように取り付けられた小火器用照準具と、上記小火器と上記標的の間の所望する距離で、上記弾道が概略中心を通過する位置に設置された弾道位置計測枠と、上記小火器用照準具に取り付けられ、上記弾道位置計測枠の中心と上記標的の中心を結ぶ線が合致するように正確に設定された照準軸を有するレチクルと、上記弾道位置計測枠において、弾道の通過位置の上記弾道位置計測枠の中心からのずれを計測する弾道位置計測部と、上記弾道位置計測部の計測結果を表示するための弾道位置表示器とから構成されるものである。

第２の発明の弾道位置測定装置は、小火器に標的を撮像した映像にレチクルを重畳して目標を照準する小火器用照準具を取り付けて、レチクルの照準軸による照準方向に対する弾道のずれを測定する弾道位置測定装置において、上記小火器に装着され、上記標的と上記弾道を観測できるように取り付けられた小火器用照準具と、上記小火器と上記標的の間の所望する距離で、上記弾道が概略中心を通過する位置に設置された複数の弾道位置計測枠と、上記弾道位置計測枠の中心と上記標的の中心を結ぶ線が合致するように正確に設定された、上記小火器用照準具の照準軸を有するレチクルと、上記複数の弾道位置計測枠の各々に対応して、弾道の通過位置の上記弾道位置計測枠の中心からのずれを計測する複数の弾道位置計測部と、上記複数の弾道位置計測部からの計測結果により、各上記弾道位置計測枠における補正量を算定する照準補正量算定手段と、上記照準補正量算定手段で算定された各距離毎の補正量を表示するための照準補正量表示器とから構成されるものである。

第３の発明の小火器用照準具は、小火器に装着機構を介して固定または一体構造として収納された小火器用照準具おいて、上記小火器用照準具の照準軸方向の撮像画像を出力する撮像装置と、テンキー等で入力される補正量入力手段と、距離に対する補正ピッチ数を設定する目標距離設定つまみと、上記目標距離設定つまみと上記補正量入力手段で設定された目標までの距離に対する照準補正量を読み出して出力する照準補正量制御器と、上記照準補正量制御器から出力された照準補正量に対して、電子的レチクルを照準軸から移動させて重畳するレチクル重畳手段と、上記レチクル重畳手段により電子的レチクルが重畳されたレチクル重畳画像を表示する表示器とから構成されるものである。

弾道位置計測枠は弾道位置を空間上で弾道に影響を与えることなく、風や騒音などの外乱要因によらず高精度に検知でき、各距離で同時に照準軸に対する弾道のずれを計測できるため、距離ごとに射撃を繰り返して弾道位置あるいは着弾点を計測する必要がなくなり、射撃回数が少なく、照準方向の補正量を導出できるという効果がある。

従来の照準方向の補正では、射撃での弾着点のばらつきを考慮するため標的３への射撃を繰り返し行って、標的３上の各弾痕の位置を計測してずれ量を評価する必要があるとともに、射撃回数が増えてくると弾痕が多くなり確認ができなくなるため、定間隔で標的の交換を行わねばならず、時間がかかっていた。

また、照準方向の補正に係る着弾点のずれの計測及び解析の作業に手間がかかるとともに、計測誤差が生じてので、目標距離が変わるごとに射手はレチクル調整を手動で行わなければならなかった。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る弾道位置測定装置の構成を示す図であり、１は小火器、２は小火器用照準具、３は標的、４は弾道、５は照準軸、６は弾道位置計測枠、７は弾道位置計測部、８は弾道位置表示器である。

実施の形態１の発明は、レチクルによる照準軸５の方向に対する弾道のずれを測定する弾道位置測定装置に関するものである。

小火器１と小火器用照準具２は一体あるいは装着機構を介して固定されており、さらに、小火器１は二脚などで下部を固定して射撃を行うため、小火器１の位置と固定方法を決めておくことで照準軸５と標的３の位置関係は一定に定まる。

弾道位置計測枠６は、内部を弾丸が通過するように細いフレームで四角形の開口形状をなしており、小火器１から照準軸５の方向の補正を行いたい標的３までの距離に相当する距離で、その距離の分だけ離れた地点に、弾道位置計測枠６の中心を照準軸５が通り、なおかつ直交するように設置する。

この際、照準軸５と弾道位置計測枠６の中心０と標的３の中心を結ぶ線が合致するように、別途測量器材等を用いて測定し、弾道位置計測枠６を正確に配置する。

弾道位置計測枠６の設定の方法としては、例えば、小火器用照準具２の当初設定されるレチクルの原点に弾道位置計測枠６の中心と標的３の中心が一致して撮像されるように、射手が小火器用照準具２に撮像された結果を無線手段等により、弾道位置計測枠６側の作業者へ連絡し、移動と連絡を繰り返しながら、弾道位置計測枠６及び標的３を順次機械的に移動させて合わせる方法がある。

また、他の方法の例として、小火器用照準具２の当初設定されるレチクルの原点に弾道位置計測枠６の中心と標的３の中心がほぼ一致して撮像されるように弾道位置計測枠６及び標的３を設定し、弾道位置計測枠６の機械的な中心とレチクルの原点に撮像される位置を測定し、これを電子的な原点として、今後の補正量には、この電子的原点からのずれで表現すれば、前記の方法に比べ、弾道位置計測枠６及び標的３の設定時間は短時間で実現可能になる。

図２は本発明の実施の形態１に係る弾道位置測定装置の弾道位置計測枠の形態を示す図であり、１０はレーザ光源部、１１はレーザ受光部、１２はレーザ光、１３は受信ケーブルであり、６は図１の説明と同じものである。

弾道位置計測枠６は、内側の隣接する２辺に弾丸の大きさより小さな間隔で、かつ等間隔に配列されたレーザ光源部１０から出たレーザ光１２が弾道位置計測枠６の内側をメッシュ状に区切るように構成する。

レーザ光源部１０に対向する２辺に１対１で配置したレーザ受光部１１で各々のレーザ光１２を受信し、電気信号に変換して弾道位置計測部７に受信信号を受信ケーブル１３にて送信する。

本発明の弾道位置の測定に係る動作について説明する。
射手が標的３の中心を照準し、射撃を行うと、弾丸が弾道位置計測枠６の内側を通過した際に弾道位置Ｐのレーザ光１２が遮られる。

弾道位置計測部７は受信信号１３の水平方向の信号と垂直方向の信号のなかから、予め設定した閾値を下回った受信信号１３からレーザ光１２の位置を検出して、弾道位置Ｐに相当する弾道位置計測枠６の中心０からの水平方向のずれΔｘｉ、垂直方向のずれΔｙｉを計測し、弾道位置表示器８でΔｘｉとΔｙｉを射手に表示する。

例えば、弾丸の速度を毎秒８００ｍ、弾丸の長さを３ｃｍとすると、レーザ光１２を遮断する時間は３７．５マイクロ秒で信号の検出は可能で、また、例えば小火器１に取り付けた衝撃センサで撃発のタイミングを検知することで、弾道速度と距離から概略の弾丸到達時刻を判定でき、信号変化の検出が容易になるとともに、弾丸の通過の有無を確認できる。

射手は、弾道位置計測枠６までの距離に対して、表示されたΔｘｉとΔｙｉで弾道位置計測枠６の中心０から計算されるずれ量を、撮像画像上の角度量へ換算することによって、補正に必要なレチクル補正ピッチ数を計算する。
この角度量とレチクル補正ピッチ数との対応関係は、設計値あるいは実験値により事前に判明しており、図表化されている。

標的３は中心が視認できれば照準可能であり、弾痕確認のために標的３を交換する必要がなく、連続して何度も射撃が可能で、人員が射場に入る必要がないため省力化がはかることができるとともに安全確認などにかかっていた時間の短縮が可能となる効果がある。

また、弾道位置計測枠６は弾道位置Ｐを空間上で弾道４に影響を与えることなく検知できるため、弾道位置計測枠６を小火器１から標的３に至る各距離に複数配列することが可能で、同時に照準軸５に対する弾道４のずれを同時に計測することができるようになるという効果がある。

また、風や騒音などの外乱要因によらず高精度の弾道位置の計測が可能となる効果がある。

実施の形態２．
図３は本発明の実施の形態２に係る弾道位置測定装置の構成を示す図であり、１５は照準補正量算定手段、１６は照準補正量表示器、６ａ〜６ｅは弾道位置計測枠、７ａ〜７ｅ弾道位置計測部であり、１〜３、５は図１の説明と同じものである。

実施の形態２の発明は、レチクルによる照準方向に対する弾道のずれを測定する弾道位置測定装置に関するものであり、弾道位置計測枠６ａ（〜６ｅ）と弾道位置計測部７ａ（〜７ｅ）は互いにペアを成しており、弾道位置計測枠６ａと弾道位置計測部７ａから弾道位置計測枠６ｅと弾道位置計測部７ｅまでの５組を小火器１から１００ｍ刻みで設置した例を示している。

実施の形態２は、実施の形態１において、計測した弾道位置のずれ量から照準補正量を算定し、射手に表示できるようにしたものであり、実施の形態２の弾道位置測定の動作は実施の形態１と同一である。

小火器１の射軸と照準軸が照準具の大きさの分だけ間隔をもつことや、弾丸の弾道が必ずしも直線ではないことから、補正すべき角度量は距離によって変化する。
したがって、目標の距離に応じて最適の照準方向になるようにレチクルの位置を設定しなおす必要がある。
このため、射手はあらかじめ射撃あるいは計算により求めた各距離での上下左右の補正ピッチ数を紙片などに控えておき、目標距離が変わる都度レチクル位置の調整を行わなければならない。

実施の形態２の発明によれば、照準補正量算定手段１５は各距離にある弾道位置計測枠６ａ〜６ｅと弾道位置計測部７ａ〜７ｅから距離Ｒと弾道位置Ｐの水平方向のずれΔｘｉ、垂直方向のずれΔｙｉを射撃ごとに受信し、メモリに蓄積し、弾道４のばらつきを考慮するため、予め決めた弾数の射撃を繰り返し、平均ずれ量Δｘ、Δｙを算定する。

小火器１に対して小火器用照準具２は固定されているため、照準軸５の各距離での補正すべき角度量は、Ｘ＝Δｘ／Ｒ、Ｙ＝Δｙ／Ｒとなる。
照準補正量算定手段１５はＸとＹを算定するとともに、Ｒ及びＸとＹの組み合わせを算定し、照準補正量表示器１６へ伝送して、そこでその値を表示する。

図４は本発明の実施の形態２に係る弾道位置測定装置の照準補正量表示器の表示例を示す図であり、表示画面である。

表示画面１７の表示内容は、弾道位置計測枠６ａ〜６ｅと弾道位置計測部７ａ〜７ｅの各々の組み合わせに対応して、左側に距離、中央に左右の補正ピッチ数、右側に上下の補正ピッチ数を表示している。

距離の欄では、上から小火器１から１００ｍ刻みの５組の弾道位置計測枠６ａと弾道位置計測部７ａの設置距離を１００、弾道位置計測枠６ｂと弾道位置計測部７ｂの設置距離を２００、弾道位置計測枠６ｃと弾道位置計測部７ｃの設置距離を３００、弾道位置計測枠６ｄと弾道位置計測部７ｄの設置距離を４００、弾道位置計測枠６ｅと弾道位置計測部７ｅの設置距離を５００と距離に対応させて表示している。

距離１００の行には、左右の補正ピッチ数が左５であり、上下の補正ピッチ数が上５であること表し、距離２００、３００、４００、５００の行にも、対応する左右の補正ピッチ数と上下の補正ピッチ数を表示している。

照準補正量表示器１６では、小火器用照準具２ごとに決まっているレチクル補正ピッチで除算し、表示画面１７のように各距離に対する補正ピッチ数を射手に表示する。

弾道位置計測枠６は弾道位置Ｐを空間上で弾道４に影響を与えることなく検知できる。そのため、各距離で同時に照準軸５に対する弾道４のずれを計測でき、距離ごとに射撃を繰り返して弾道位置あるいは着弾点を計測する必要がなく、射撃回数少なく、照準方向の補正量を導出できる効果がある。

また、小火器用照準具２に設定する補正ピッチ数が表示されるため、射手の計算の手間が省け、より簡便、正確に補正ピッチ数を知ることが可能になる。

実施の形態３．
図５は本発明の実施の形態３に係る小火器用照準具の構成を示す図であり、９は装着機構、１８は撮像装置、１９は目標距離設定つまみ、２１はレチクル重畳手段、２０は照準補正量制御器、２２は表示器、２３は補正量入力手段であり、１、２は図１の説明と同じものである。

実施の形態３の発明は、小火器１に取り付けて撮像装置による映像の視野内にレチクルを重畳して目標を照準する小火器用照準具２に関するものであり、小火器１の小火器用照準具２は、暗視装置をはじめとする撮像装置の小型化や高精細化したものを使用し、それにより撮像された撮像装置の撮像画像を表示するものである。

図５において、小火器用照準具２は、照準軸５方向の撮像画像を出力する撮像装置１８、目標距離を入力する目標距離設定つまみ１９、撮像画像にレチクルを電子的に重畳するレチクル重畳手段２１、レチクル重畳位置を制御する照準補正量制御器２０、及び、射手にレチクル重畳画像を表示する表示器２２、補正量入力手段２３から構成され、装着機構９で小火器１に固定される。

実施の形態１または実施の形態２における小火器用照準具２において、レチクルを撮像装置１８で撮像された撮像画像に重畳して標的３の照準方向を射手に提示するものであり、着弾点に対する照準方向の補正は、標的３上の上記ずれ量を計測し、射撃距離からずれ角に換算して、レチクル補正ピッチを最小単位としてレチクルの位置をつまみ等で移動させるものである。

小火器用照準具の照準補正に係る動作について説明する。
撮像装置１８の中心を照準軸５、１画素当たりの画角を水平α、垂直β、とする。
α，βより細かい精度で照準することはできないため、また、レチクル重畳手段２１において電子的に重畳処理を行うため、レチクル補正ピッチはＮ，Ｍを正の整数として、水平Ｎα、垂直Ｍβとなる。

ＮとＭは小さいほうが高精度の照準が可能となるが、小火器１を射手が自ら支持して照準するぶれ等を考慮して通常レチクル補正ピッチは０．１ｍｒａｄから０．３ｍｒａｄ程度が設定される。
テンキーの形態の補正量入力手段２３より、距離及び各距離に対する補正ピッチ数の入力し、この入力を受けて照準補正量制御器２０は、逐次このデータをメモリに登録する。

また、目標距離設定つまみ１９で指定された距離に対する補正ピッチ数、左右方向ｊ（ただし、右は＋、左は−で示す）、上下方向ｋ（ただし、上は＋、下は−で示す）を読み出してレチクル重畳手段２１に伝送する。
レチクル重畳手段２１では撮像画像の中心である照準軸５に対して水平方向ｊＮ、垂直方向ｋＭの画素位置にレチクル重畳を行い、重畳画像を表示器２２に出力する。

小火器用照準具２の小型軽量化のため、目標距離設定つまみ１９と補正量入力手段２３は小火器用照準具２と一体でもよく、また、ケーブルを介して分離できる構造としてもよい。

目標距離設定つまみ１９は照準補正量制御器２０に登録した離散的な距離ばかりでなく、照準補正量制御器２０に目標距離に対する補間機能をもたせることで、連続的な値、例えば別途測距器材で計測した距離を設定、あるいは、測距器材から直接入力することも可能である。

また、距離及び補正ピッチ数の入力手段である補正量入力手段２３を実施の形態２の照準補正量算定手段１５とすれば、補正ピッチ数のデータ入力の手間を省くことも可能である。

目標距離を設定することで、予め小火器用照準具２に登録した照準補正量で照準方向を表示させることができるため、射撃の際にレチクル位置そのものを操作することに比べ、より正確、確実な照準方向の補正が可能となる効果がある。

本発明の実施の形態１に係る弾道位置測定装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る弾道位置測定装置の弾道位置計測枠の形態を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る弾道位置測定装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る弾道位置測定装置の照準補正量表示器の表示例を示す図である。 本発明の実施の形態３に係る小火器用照準具の構成を示す図である。

符号の説明

１ 小火器、 ２ 小火器用照準具、 ３ 標的、 ４ 弾道、 ５ 照準軸、 ６ 弾道位置計測枠、 ７ 弾道位置計測部、 ８ 弾道位置表示器、 ９ 装着機構、 １０ レーザ光源部、 １１ レーザ受光部、 １２ レーザ光、 １３ 受信ケーブル、 １４ 弾道位置測定装置、 １５ 照準補正量算定手段、 １６ 照準補正量表示器、 １７ 表示画面、 １８ 撮像装置、 １９ 目標距離設定つまみ、 ２１ レチクル重畳手段、 ２０ 照準補正量制御器、 ２２ 表示器、 ２３ 補正量入力手段。

Claims (5)

1. 小火器に標的を撮像した映像にレチクルを重畳して目標を照準する小火器用照準具を取り付けて、レチクルの照準軸による照準方向に対する弾道のずれを測定する弾道位置測定装置において、
   上記小火器に装着され、上記標的を観測できるように取り付けられた小火器用照準具と、
   上記小火器と上記標的の間の所望する距離で、上記弾道が概略中心を通過する位置に設置された弾道位置計測枠と、
   上記小火器用照準具に取り付けられ、上記弾道位置計測枠の中心と上記標的の中心を結ぶ線が合致するように正確に設定された照準軸を有するレチクルと、
   上記弾道位置計測枠において、弾道の通過位置の上記弾道位置計測枠の中心からのずれを計測する弾道位置計測部と、
   上記弾道位置計測部の計測結果を表示するための弾道位置表示器と、
   から構成されることを特徴とする弾道位置測定装置。
2. 小火器に標的を撮像した映像にレチクルを重畳して目標を照準する小火器用照準具を取り付けて、レチクルの照準軸による照準方向に対する弾道のずれを測定する弾道位置測定装置において、
   上記小火器に装着され、上記標的と上記弾道を観測できるように取り付けられた小火器用照準具と、
   上記小火器と上記標的の間の所望する距離で、上記弾道が概略中心を通過する位置に設置された複数の弾道位置計測枠と、
   上記弾道位置計測枠の中心と上記標的の中心を結ぶ線が合致するように正確に設定された、上記小火器用照準具の照準軸を有するレチクルと、
   上記複数の弾道位置計測枠の各々に対応して、弾道の通過位置の上記弾道位置計測枠の中心からのずれを計測する複数の弾道位置計測部と、
   上記複数の弾道位置計測部からの計測結果により、各上記弾道位置計測枠における補正量を算定する照準補正量算定手段と、
   上記照準補正量算定手段で算定された各距離毎の補正量を表示するための照準補正量表示器と
   から構成されることを特徴とする弾道位置測定装置。
3. 上記弾道位置計測枠において、
   内側の隣接する２辺に弾丸の大きさより小さな間隔で、かつ等間隔に配列されたレーザ光源部と、
   上記レーザ光源部に対向する２辺に１対１で配置したレーザ受光部と、
   上記レーザ光源部から送信され、上記レーザ受光部で受光されるレーザ光と、
   上記レーザ光を上記レーザ受光部で受信した光信号を電気信号へ変換し上記弾道位置計測部へ送信する受信ケーブルと
   から構成されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の弾道位置測定装置。
4. 小火器に装着機構を介して固定または一体構造として収納された小火器用照準具おいて、
   上記小火器用照準具の照準軸方向の撮像画像を出力する撮像装置と、
   テンキー等で入力される補正量入力手段と、
   距離に対する補正ピッチ数を設定する目標距離設定つまみと、
   上記目標距離設定つまみと上記補正量入力手段で設定された目標までの距離に対する照準補正量を読み出して出力する照準補正量制御器と、
   上記照準補正量制御器から出力された照準補正量に対して、電子的レチクルを照準軸から移動させて重畳するレチクル重畳手段と、
   上記レチクル重畳手段により電子的レチクルが重畳されたレチクル重畳画像を表示する表示器と、
   から構成されることを特徴とする小火器用照準具。
5. 上記小火器用照準具として、
   請求項４で記載の小火器用照準具を搭載することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の弾道位置測定装置。

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