JP2010276262A - レーザ照準装置 - Google Patents

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【課題】移動体に搭載して遠隔操作される小火器に装着するレーザ照準装置であって、装置構造が簡単であると共に、操作者の熟練度に関係なく正確な射撃を行うことができるレーザ照準装置を提供する。
【解決手段】移動体Vに搭載した小火器Wに装着するレーザ照準装置であって、目標Tに向けてレーザ光を照射するレーザ発振器1と、目標Tを撮像する固定焦点カメラ2と、画像3Aを表示する表示部3と、画像3A上に目標マーカMを表示するための制御部4を備え、制御部4が、レーザ照準点Aを特定する照準点特定手段41と、レーザ発振器1からレーザ照準点Aまでの目標間距離R1を検出する距離検出手段42と、レーザ照準点Aの位置及び目標間距離R1に基づいて目標マーカMの表示位置を決定する表示位置決定手段43を備えた構成とすることで、装置構造が簡単であると共に、操作者の熟練度に関係なく正確な射撃を行えるようにした。
【選択図】図1

Description

本発明は、小火器に装着して使用するレーザ照準装置に関し、とくに、移動体に搭載して遠隔操縦される小火器に適用するレーザ照準装置に関するものである。
従来のレーザ照準装置としては、例えば特許文献1に開示されたものがある。この特許文献1に記載されたレーザ照準装置は、ゴーグル型暗視装置と併用する装置であって、赤外線レーザ発振器、電池、制御器及びフィルタを備え、レーザ光をフィルタに通過させて小火器の狙点に照準用のレチクルを投影することにより、狙点の識別性等の向上を図ったものである。
特開2003−130589号公報
ところで、近年では、観測、捜査及び警備などの活動を行うために、様々な遠隔操縦型ロボットが研究開発されており、その中の一つに、搭載した小火器により爆発物等の不審物を破壊して無力化する処理ロボットがある。このような処理ロボットでは、搭載カメラで撮像した画像を見ながら、ロボット自体及び小火器を遠隔操作することになるので、小火器にレーザ照準装置を装着すると射撃性能の向上に効果的である。
しかしながら、上記したような従来のレーザ照準装置にあっては、小火器の軸とレーザ光の軸とが平行になるように装着するので、とくに近距離において、目標に照射したレーザ照準点と小火器の狙点との間にずれが生じ、このずれ量を推測して射撃しなければならないという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。
なお、目標までの距離に応じてレーザ照準点と狙点とを一致させる機械的な補正機構も考えられる。しかし、機械的な補正機構は、射撃手が直接操作する小火器に好適であるものの、遠隔操作するような小火器では装置構造が非常に複雑になる恐れがある。
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、移動体に搭載して遠隔操作される小火器に装着するレーザ照準装置であって、装置構造が簡単であると共に、操作者の熟練度に関係なく正確な射撃を行うことができるレーザ照準装置を提供することを目的としている。
本発明のレーザ照準装置は、移動体に搭載して遠隔操作される小火器に装着するレーザ照準装置であって、目標に向けてレーザ光を照射するレーザ発振器と、目標を撮像する固定焦点カメラと、固定焦点カメラで撮像した画像を表示する表示部と、表示部の画像上に小火器の狙点となる目標マーカを表示するための制御部を備えている。
そして、レーザ照準装置は、前記制御部が、画像上でレーザ照準点を特定する照準点特定手段と、レーザ発振器からレーザ照準点までの目標間距離を検出する距離検出手段と、照準点特定手段で特定したレーザ照準点の位置及び距離検出手段で検出した目標間距離に基づいて画像上の目標マーカの表示位置を決定する表示位置決定手段を備えている構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
本発明のレーザ照準装置によれば、移動体に搭載して遠隔操作される小火器に装着するレーザ照準装置において、装置構造が簡単であるうえに、操作者の熟練度に関係なく正確な射撃を行うことができるという優れた効果がもたらされる。
本発明に係わるレーザ照準装置の第1実施形態を示す説明図である。 本発明に係わるレーザ照準装置の第2実施形態を示す説明図である。 本発明に係わるレーザ照準装置の第3実施形態を示す説明図である。
図1は、本発明のレーザ照準装置の第1実施形態を説明する図である。
図示のレーザ照準装置は、移動体Vに搭載して遠隔操作される小火器Wに装着する装置であって、目標Tに向けてレーザ光を照射するレーザ発振器1と、目標Tを撮像する固定焦点カメラ2と、固定焦点カメラ2で撮像した画像3Aを表示する表示部3と、表示部3の画像3A上に小火器Wの狙点となる目標マーカMを表示するための制御部4を備えている。
移動体Vは、小火器Wを保持する可動アーム5を備えた走行ロボットであって、遠隔操縦装置RCにより操縦することができる。そこで、この実施形態のレーザ照準装置は、移動体V側に、レーザ発振器1及び固定焦点カメラ2を備えると共に、遠隔操縦装置RC側に、表示部3及び制御部4を備えている。
移動体Vは、車体51に、前後の走行輪52と、前記駆動アーム5と、車載制御器53を備えている。駆動アーム5は、いわゆる多軸制御型のロボットアームであって、車体51に固定した基台5aと、第1及び第2のアーム部材5b、5cとを、第1及び第2の関節部5d,5eにより順に連結すると共に、第2アーム部材5cの先端に、第3関節部5fを介して小火器Wが連結してある。各関節部5d〜5fには、駆動用のモータや回転検出用のセンサなどが設けてある。
車載制御器53は、移動体Vの走行速度や走行方向、可動アーム5及び小火器Wの動作を制御するものであって、遠隔操縦装置RCとの間で各機器に関する信号を送受信する機能をも有している。
レーザ発振器1及び固定焦点カメラ2は、夫々の光軸が互いに平行になるように一体化してあって、小火器Wの上部に対して着脱可能であり、小火器Wに装着した状態において光軸Lcと小火器Wの軸Lwとが平行になる。そして、レーザ発振器1から目標Tに向けてレーザ光を照射すると、その反射スポットがレーザ照準点Aとなって固定焦点カメラ2の画像3A上に表れる。固定焦点カメラ2には、例えばCCDカメラ等を用いることができる。なお、小火器Wの軸Lwとは、例えば小火器Wが銃器である場合には、銃身の中心軸であり、弾体の軌跡に一致する軸である。
遠隔操縦装置RCは、移動体Vの車載制御器53との間で通信を行う送受信器6と、レーザ照準装置を構成する表示部3及び制御部4と、移動体V及び小火器Wを操作するための操作部7を備えている。
表示部3は、既知のディスプレイであって、固定焦点カメラ2で撮像した画像3Aを表示する。制御部4は、CPU(中央処理装置)や各種回路により所定のプログラムを実行するものである。そして、この実施形態の制御部4は、画像3A上でレーザ照準点Aを特定する照準点特定手段41と、レーザ発振器1からレーザ照準点Aまでの目標間距離R1を検出する距離検出手段42と、照準点特定手段41で特定したレーザ照準点Aの位置及び距離検出手段42で検出した目標間距離R1に基づいて画像3A上の目標マーカMの表示位置を決定する表示位置決定手段43を備えている。
表示位置決定手段43は、より具体的には、照準点特定手段41で特定した画像3A上のレーザ照準点Aの位置、距離検出手段42で検出した目標間距離R1、レーザ光の軸Lcと小火器Wの軸Lwとの軸間距離R2、目標間距離R1に応じて反比例的に変化する軸間距離相当分の画素数に基づいて、画像3A上の目標マーカMの表示位置を決定する機能を有する手段である。
また、この実施形態では、移動体Vが、小火器Wを保持する可動アーム5を備えた走行ロボットであることから、制御部4における距離検出手段42が、移動体Vの各部位の寸法データ及び可動アーム5の動作データに基づいて、レーザ発振器1からレーザ照準点Aまでの目標間距離R1を検出する機能を有するものとなっている。
上記構成を備えたレーザ照準装置は、移動体Vに搭載した小火器Wにより爆発物等の不審物(目標T)を破壊処理するに際し、以下の動作を行う。
すなわち、レーザ照準装置は、レーザ発振器1から目標Tに向けてレーザ光を照射すると共に、固定焦点カメラ2で目標Tを撮像する。固定焦点カメラ2の画像3Aには、レーザ光の反射スポットであるレーザ照準点Aが含まれており、制御部4の照準点特定手段41により、画像3A上のレーザ照準点Aの位置(画素の位置)を特定する。そして、制御部4の距離検出手段42により、レーザ発振器1からレーザ照準点Aまでの目標間距離R1を検出する
この実施形態の距離検出手段42では、移動体Vにおいて、地表から第1関節部5dまでの高さH、第1関節部5dから第2関節部5eまでの長さL1、第2関節部5eから第3関節部5fまでの長さL2、及び小火器Wの諸寸法等が予め判っているので、これらを移動体Vの各部位の寸法データとする。また、可動アーム5の各関節部5d〜5fの回動量(回転角度)を検出し、これらの検出データを可動アーム5の動作データとする。
これにより、距離検出手段42では、上記移動体Vの各部位の寸法データ及び可動アーム5の動作データに基づいて、レーザ発振器1からレーザ照準点Aまでの目標間距離R1を幾何学的に算出する。なお、目標間距離R1は、目標Tの高さを含まないので、厳密には、レーザ発振器1から移動体Vの設置面の延長線上に至る距離である。その後、制御部4の表示位置決定手段43により、画像3A上の目標マーカMの表示位置を決定する。
この際、当該レーザ照準装置では、固定焦点カメラ2を用いているので、画角が一定であって、目標間距離R1が増減すると、撮像面積が比例的に変化することとなり、その一方で、画像3A上の被写体の大きさが反比例的に変化する。つまり、目標間距離R1が増大すると、撮像面積が増大して被写体が小さく写ることになる。
ここで、当該レーザ照準装置では、レーザ光の軸Lcと小火器Wの軸Lwとの軸間距離R2が一定である。この軸間距離R2は、レーザ照準点Aと小火器Wの狙点とのずれ量に相当する距離であるから、本来は一定であるが、固定焦点カメラ2の画像3A上では、被写体の大きさの変化と同様に目標間距離R1に対して反比例的に変化する。つまり、画像3A上において軸間距離R2に相当する画素数が変化する。
そこで、表示位置決定手段43では、画像3A上のレーザ照準点Aの位置、目標間距離R1、軸間距離R2、及び目標間距離R1に対応した軸間距離R2相当分の画素数に基づいて、小火器Wの狙点となる目標マーカMの表示位置を決定し、画像3A上に目標マーカMを表示する。より具体的には、画像3A上において、レーザ照準点Aから軸間距離R2相当分の画素数だけ下側に離れた位置に目標マーカMを表示する。この制御は、レーザ光の照射及び撮像の実行中に継続的に行われる。
このように、上記実施形態のレーザ照準装置は、目標Tの所定の部位に目標マーカMが表示されるように移動体V及び可動アーム5を遠隔操作すれば良く、近距離であってもレーザ照準点Aと小火器Wの狙点とのずれを推測する必要が無くなり、装置構造が簡単であるうえに、操作者の熟練度に左右されることなく、小火器Wによる射撃を正確に行うことができる。
図2は、本発明のレーザ照準装置の第2実施形態を説明する図である。なお、先の実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。また、この実施形態では小火器W及び車載制御器53だけを図示したが、これらは図1に示す移動体Vに搭載したものであっても良い。
レーザ照準装置は、小火器Wに装着するレーザ発振器1及び固定焦点カメラ2を備えると共に、遠隔操縦装置RC側に、表示部3及び制御部4を備えている。制御部4は、画像3A上でレーザ照準点Aを特定する照準点特定手段41と、レーザ発振器1からレーザ照準点Aまでの目標間距離R1を検出する距離検出手段42と、照準点特定手段41で特定したレーザ照準点Aの位置及び距離検出手段42で検出した目標間距離R1に基づいて画像3A上の目標マーカMの表示位置を決定する表示位置決定手段43を備えている。
そして、この実施形態では、制御部4の距離検出手段42が、画像3A上におけるレーザ照準点Aと画像3Aの中央線CLとの距離R3に基づいて、レーザ発振器1からレーザ照準点Aまでの目標間距離R1を検出する機能を有するものとなっている。この実施形態における画像3Aの中央線CLは水平線である。
当該レーザ照準装置では、レーザ発振器1及び固定焦点カメラ2をその光軸が互い平行になるように一体化した構造であるから、レーザ光軸と画像中心の間には一定量のずれがあり、図示例の場合には、固定焦点カメラ2とレーザ発振器1を上下に配置したので、画像中央線CLの下側にレーザ照準点Aが表れる。
また、当該レーザ照準装置では、固定焦点カメラ2を用いているので、先の実施形態で説明したように目標間距離R1の増大とともに被写体が小さく写る。つまり、レーザ光軸Lcと画像中央線CLとのずれ量は、先の実施形態の軸間距離(図1中符号R2)と同様に一定であるが、画像3A上では、目標間距離R1に応じて反比例的に変化する。
具体的には、図2に示す如く、上記のずれ量すなわちレーザ照準点Aと画像中央線CLとの距離R3は、本来は一定であるが、目標間距離R1が小さい画像3A1上では、撮像面積が小さくなるので相対的に大きくなり、目標間距離R1が大きい画像3A2上では、撮像面積が大きくなるので相対的に小さくなる。
そこで、当該レーザ照準装置では、制御部4の距離検出手段42において、レーザ照準点Aと画像中央線CLとの距離R3の大きさに基づいて目標間距離R1を算出し、制御部4の表示位置決定手段43において、レーザ照準点Aの位置、目標間距離R1、軸間距離R2、及び目標間距離R1に応じて反比例的に変化する軸間距離R2相当分の画素数に基づいて画像3A上の目標マーカMの表示位置を決定し、表示部3の画像3A上に目標マーカMを表示する。
上記実施形態のレーザ照準装置にあっても、先の実施形態と同様に、近距離であってもレーザ照準点Aと小火器Wの狙点とのずれを推測する必要が無くなり、装置構造が簡単であるうえに、操作者の熟練度に左右されることなく、小火器Wによる射撃を正確に行うことができる。
図3は、本発明のレーザ照準装置の第3実施形態を説明する図である。なお、先の実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
レーザ照準装置は、先の各実施形態と同様に、小火器Wに装着するレーザ発振器1及び固定焦点カメラ2を備えると共に、遠隔操縦装置RC側に、表示部3及び制御部4を備えている。制御部4は、照準点特定手段41、距離検出手段42及び表示位置決定手段43を備えている。
そして、この実施形態では、制御部4の距離検出手段42が、第1及び第2の実施形態の距離検出手段42が夫々有する機能の両方を備えたものとなっている。すなわち、距離検出手段42は、移動体Vの各部位の寸法データ及び可動アーム5の動作データに基づいてレーザ発振器1からレーザ照準点Aまでの目標間距離R1を検出する第1検出手段42Aと、画像3A上におけるレーザ照準点Aと画像の中央線CLとの距離R3に基づいてレーザ発振器1からレーザ照準点Aまでの目標間距離R1を検出する第2検出手段42Bを備えている。
この場合、制御部4は、距離検出手段42又は表示位置決定手段43、若しくは両手段42,43の間に、第1及び第2の検出手段42A,42Bで検出した目標間距離R1の平均値を算出する機能(手段)を備えた構成にすることもできる。また、第1及び第2の検出手段42A,42Bを切り換え可能にし、画像3A上で確認した目標Tの距離や大きさなどに応じて検出手段42A,42Bを選択するようにしても良い。
上記実施形態のレーザ照準装置にあっても、先の実施形態と同様に、近距離であってもレーザ照準点Aと小火器Wの狙点とのずれを推測する必要が無くなり、装置構造が簡単であるうえに、操作者の熟練度に左右されることなく、小火器Wによる射撃を正確に行うことができる。
なお、第2及び第3の実施形態では、レーザ照準点Aと画像中央線CLとの距離R3の大きさに基づいて目標間距離R1を算出し、レーザ照準点Aの位置や軸間距離R2に基づいてマーカMの表示位置を決定したが、この他に、同様に上記距離3に基づいて目標間距離R1を算出した後、画像中央線(固定焦点カメラ2の光軸)CLと小火器Wの軸Lwとの距離(R2+R3)に基づいてマーカMの表示位置を決定することも可能である。
また、本発明のレーザ照準装置は、その構成が上記の各実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成を適宜変更することが可能である。さらに、本発明のレーザ照準装置は、例えば、距離検出手段としてレーザレンジファインダ等の測距装置を用いることも可能であるが、上記各実施形態の構成を採用すれば、装置構成のさらなる小型軽量化や、製造コストの低減などを実現することができる。
A レーザ照準点
CL 画像の中央線
Lc レーザ光の軸
Lw 小火器の軸
M 目標マーカ
R1 目標間距離
R2 軸間距離
R3 レーザ照準点と画像の中央線との距離
T 目標
V 移動体
W 小火器
1 レーザ発振器
2 固定焦点カメラ
3A 画像
3 表示部
4 制御部
41 照準点特定手段
42 距離検出手段
42A 第1検出手段
42B 第2検出手段
43 表示位置決定手段
5 可動アーム

Claims (4)

  1. 移動体に搭載して遠隔操作される小火器に装着するレーザ照準装置であって、
    目標に向けてレーザ光を照射するレーザ発振器と、目標を撮像する固定焦点カメラと、固定焦点カメラで撮像した画像を表示する表示部と、表示部の画像上に小火器の狙点となる目標マーカを表示するための制御部を備え、
    制御部が、画像上でレーザ照準点を特定する照準点特定手段と、レーザ発振器からレーザ照準点までの目標間距離を検出する距離検出手段と、照準点特定手段で特定したレーザ照準点の位置及び距離検出手段で検出した目標間距離に基づいて画像上の目標マーカの表示位置を決定する表示位置決定手段を備えていることを特徴とするレーザ照準装置。
  2. 表示位置決定手段が、照準点特定手段で特定したレーザ照準点の位置、距離検出手段で検出した目標間距離、レーザ光の軸と小火器の軸との軸間距離、目標間距離に応じて反比例的に変化する軸間距離相当分の画素数に基づいて画像上の目標マーカの表示位置を決定する手段であることを特徴とする請求項1に記載のレーザ照準装置。
  3. 移動体が、小火器を保持する可動アームを備えた走行ロボットであって、
    制御部における距離検出手段が、移動体の各部位の寸法データ及び可動アームの動作データに基づいて、レーザ発振器からレーザ照準点までの目標間距離を検出する機能を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のレーザ照準装置。
  4. 制御部における距離検出手段が、画像上におけるレーザ照準点と画像の中央線との距離に基づいて、レーザ発振器からレーザ照準点までの目標間距離を検出する機能を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のレーザ照準装置。
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