JP3653021B2 - 光銃の射撃システム、その信号処理方法、及び、標的装置の位置調整方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光銃の射撃システム、その信号処理方法、及び、射撃システムのＰＳＤ調整装置に関し、特に、競技に要求される精度と安全性を与えられる光銃の射撃システム、その信号処理方法、及び、射撃システムのＰＳＤ調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
競技種目の１つとして、射撃が知られている。安全性と取り扱い等の点で注意が必要である実弾射撃の実弾銃に代わって、光線銃が用いられることが望まれる。光線銃は、競技用に開発されたフラッシュ光を用いるものと、練習用に用いられる光線銃と着弾を表示するコンピュータがその光線銃に有線で接続されたもととが知られている。
【０００３】
銃とコンピュータとを有線で接続しないことが求められる。更に、光線銃と標的との間の１対１の関係がより厳しく成立する技術の確立が求められる。レーザービームが当たった位置の検出の精度が競技レベルまで向上する光学系を提供することが望まれる。更に、レーザービームが発射される光線銃の安全性を確保することが重要である。このような要請を満たして、得点計算処理の正確さと速度向上を実現することが求められる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、光線銃から照射されるフラッシュ光が当たった標的の周縁の複数点の位置座標から円錐状照射光の断面上の中心点を計算により割り出す射撃システムでは、その命中度の判定精度の向上に著しい限界がある。光線銃とコンピュータが有線の電気線により接続されたものは、その電気線が競技者の高度に研ぎ澄まされた感覚に微妙に悪影響を与え、精神の安定性と集中性を阻害する。更に、光線銃から着弾のデータが出る方式を競技に用いることは、光線銃を所有する競技者がデータを加工するよう改造すれば、競技者間に不公平を招く恐れがある。又、銃又は銃の一部を競技の主催者側が保管すれば、練習ができなくなる。このようなことにより、この方式を競技用として採用することは困難である。又、従来の方法では、光弾が隣りの標的に当たることが可能であり、初心者が隣の利用者の邪魔をする恐れがあり、更に、光線が人の目に入ることを回避することが困難である。
【０００５】
本発明の課題は、銃とコンピュータとが有線で接続されない光銃の射撃システム、及び、その信号処理方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、弾の扱いがより厳しく制限される光銃の射撃システム、及び、その信号処理方法を提供することにある。
本発明の更に他の課題は、レーザービームが発射される光線銃の安全性を確保する光銃の射撃システム及びその信号処理方法を提供することにある。
本発明の更に他の課題は、既述の課題を実現し、且つ、得点計算処理の正確さと速度向上を実現することができる光銃の射撃システム、及び、その信号処理方法を提供することにある。
本発明の別な課題は、光弾を用いることによる新しい競技の技術を生み出すことができる射撃システムを提供することにある。
本発明の他の別な課題は、レーザービームが当たった位置の検出の精度が競技レベルまで向上する射撃システムのＰＳＤ調整装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するための手段が、下記のように表現される。その表現中に現れる技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複数・形態又は複数の実施例のうちの少なくとも１つの実施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現されている技術的事項に付せられている参照番号、参照記号等に一致している。このような参照番号、参照記号は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このような対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されることを意味しない。
【０００７】
本発明による光銃の射撃システムは、銃装置（７）と、標的装置（２）とから構成されている。標的装置（２）は、標的側通信ユニット（１４）と、標的（４）と、標的（４）に光学的に接続する受光ユニット（１３）と、受光ユニット（１３）に電気的に接続し、着弾位置を検出する検出ユニット（６７）とを備えている。銃装置（７）は、銃側通信ユニット（４３）を備えている。銃側通信ユニット（４３）は、標的側通信ユニット（１４）から送信される送信信号（８）を受信する。銃側通信ユニット（４３）は、標的側通信ユニット（１４）から送信される送信信号（８）を受信する。検出ユニット（６７）は、送信信号（８）に応答して銃側通信ユニット（４３）がＬＤユニット（４２）を介して送信する光弾（３４）を受信して光弾（３４）に対応する電気的光弾信号（６３）を出力する。その電気的弾信号（６３）に基づいて標的（４）に届く光弾（３４）の着弾位置が計算的に検出され、更には、計算的に得点が求められる。着弾位置は、標的装置（２）の一部として配置されている表示装置又は競技会場に別に配置される大型スクリーンに表示される。このような射撃システムは、いわゆる競技のためだけに用いられるのではなく、警察官の銃操作の訓練、ゲームセンタで一人で非競技的にゲームを楽しむ遊興のような非競技的射撃に好適に用いられ、本明細書では、競技者は銃操作者を意味する。
【０００８】
銃装置（７）は標的装置（２）が競技可能状態のような発射可能状態になった場合に光弾信号を生成し、得点計算、着弾位置表示のような信号処理に必要である着弾信号の処理が標的装置側で実行される。標的装置（２）の側の送信信号（８）の送信に基づく発射可能条件が整わない限り、銃装置から光弾信号が発射されることはなく、安全性が担保される。更に、銃装置は光弾信号の他に情報を送信する必要がなく、銃装置を計算装置に電気的に接続する電線を不要化することができる。
【０００９】
送信信号（８）は、銃装置に対向する指向性を有していることは重要である。送信信号（８）が届く錐状範囲に競技者が持つ銃が入っていない限り光弾の発射が不可能であり、安全性が更に担保される。競技者が並んで同時的に競技が推進され、異なる競技者の複数の銃から有効光弾が同時的に発射され同じ標的（４）に着弾した場合に、競技者の銃に個別的に対応する標的（４）に着弾した光弾は、得点計算の対象になることが有効に回避される。その指向性は、標的側通信ユニットの発光素子（１４）が発光する光円錐状ビームの一部を通過させるスリット（１５）により与えられる。スリット（１５）の位置によりその指向性が幾何光学的に規定されるので、発光素子（１４）の微妙な位置調整が不要である。
【００１０】
光弾信号（３３）は、それ（３３）の着弾位置の検出のために用いられる着弾位置信号（７４）と、光弾信号（３３）を他の光弾信号から個別的に区別するために用いられる光弾区別信号（７５）とを有している。光弾区別信号（７５）を光弾に含ませることにより、その弾の個別性が銃装置側で生成され、個別的銃に対応した得点計算が容易に実現する。光弾は、意味的に実弾に必ず一致するわけではない。着弾位置信号（７４）は、トリガーが引かれていないときにも標的に送信され、的に対する銃口方向を検出させながら、トリガー動作に基づいて発射される光弾区別信号を実弾に対応する着弾位置として検出させることができる。トリガー動作に基づかない発射信号も光弾（３４）といわれる。従って、光弾（３４）は、後述される実射モード（本射モード）の発射信号と試射モードの発射信号を含んで意味する。
【００１１】
光弾区別信号（７５）は、第１光弾区別信号（７５−１）と、第１光弾区別信号（７５−１）に時間的に後行する第２光弾区別信号（７５−２）とを備えている。着弾位置信号（７４）は、第１光弾区別信号（７５−１）に先行し、第１光弾区別信号（７５−１）は第２光弾区別信号（７５−２）に先行する。後述されるように、着弾位置信号（７４）は、第１着弾位置信号（７４−１）と第２着弾位置信号（７４−２）とを備えていることが特に重要である。この場合、第１着弾位置信号（７４−１）は、第１光弾区別信号（７５−１）に時間的に１対１に対応し、第２着弾位置信号（７４−２）は、第２光弾区別信号（７５−２）に対応する。ここで、”第１”と”第２”はシンボリックな表現であり、一般的には、”第ｊ”と”第ｋ”で表現され、ｊとｋは必ずしも連続番号ではない。第ｊ光弾区別信号（７５−ｊ）と第ｋ光弾区別信号（７５−ｋ）のｊとｋの最大数ｎは、システム全体で規定されている。
【００１２】
第１光弾区別信号（７５−１）は、単一の光弾信号に第１番目に属することを示す同一光弾内第１番目信号（７５−１−１）と、単一の光弾信号に共通に属することを示す第１共通信号（７５−１−２）とを備えている。第２光弾区別信号（７５−２）は、単一の光弾信号に第２番目に属することを示す同一光弾内第２番目信号（７５−２−１）と、単一の光弾信号に共通に属することを示す第２共通信号（７５−２−２）とを備えている。一般的には、第ｊ光弾区別信号（７５−ｊ）は、単一の光弾信号に第ｊ番目に属することを示す同一光弾内第ｊ番目信号（７５−ｊ−１）と、単一の光弾信号に共通に属することを示す第ｊ共通信号（７５−ｊ−２）とを備えている。第１共通信号（７５−１−２）の共通番号は、第２共通信号（７５−２−２）の共通信号に同じである。後述されるように、引き金が１回引かれた場合、その１回の引きに対応して、散弾銃的に複数の光弾が時系列点上で発射される。このような発射は、機関銃的であるが、１回だけの一瞬の引き金動作で複数項弾が発射される点で機関銃とは異なっていて、後述されるように、従来の実弾射撃銃とは異なる銃が実現する。
【００１３】
同一光弾内第１番目信号（７５−１−１）と同一光光弾内第２番目信号（７５−２−１）とは、共に同じ第１ビット数で表現され、第１共通信号（７５−１−２）と第２共通信号（７５−２−２）とは、共に同じ第２ビット数で表現されている。第１ビット数としては２が好適に例示され、第２ビット数は６が好適に例示される。機関銃的射撃を行う場合には、第１ビット数は、２より大きい数が用いられる。得点は、同一光弾内第１番目信号（７５−１−１）と同一光弾内第２番目信号（７５−２−１）のうちの１つに基づいて共通番号（７５−１−２，７５−２−２）について１つの得点として計算される。２つの信号のうちの１つについて検出不可能であるような場合、少なくとも１つの有効信号に基づいて得点計算が可能である。
【００１４】
光弾信号は、第１光弾信号と、第２光弾信号とを備え、第１光弾信号は、第１着弾位置信号（７４−１）と、単一の光弾信号に第１番目に属することを示す同一光弾内第１番目信号（７５−１−１）と、単一の光弾信号に共通に属することを示す第１共通信号（７５−１−２）とを備え、第２光弾区別信号（７５−２）は、第２着弾位置信号（７４−２）と、単一の光弾信号に第２番目に属することを示す同一光弾内第２番目信号（７５−２−１）と、単一の前記光弾信号に共通に属することを示す第２共通信号（７５−２−２）とを備えている。第１共通信号（７５−１−２）の共通番号は、第２共通信号（７５−２−２）の共通信号に同じである。このような共通番号は、既述の通り、複数光弾が１回の引き金動作に対応する集合を形成することを意味している。
【００１５】
着弾位置信号を複数光弾に共通に持たせることは、競技を多様化する。その多様化により、得点は、同一光弾内第１番目信号（７５−１−１）と同一光弾内第２番目信号（７５−２−１）とに基づいて共通番号について１つの得点として計算されることが可能であり、更に、得点は、同一光弾内第１番目信号（７５−１−１）に基づく得点と同一光弾内第２番目信号（７５−２−１）に基づく得点とが平均化されて計算され得る。引き金動作後の競技者の手指と銃身との微妙な相対的揺れが、その得点に反映される。第１着弾信号（７４−１）の着弾位置と第２着弾信号（７４−２）の着弾位置との間が軌跡化される。このような場合、得点は、第１着弾信号（７４−１）の着弾位置と第２着弾信号（７４−２）の着弾位置との間の相対的位置関係に対応して求められる。第１着弾信号（７４−１）と第２着弾信号（７４−２）は、より多くの着弾信号のうちの２つの代表であり、複数光弾の着弾位置がより連続的に点列として軌跡化され、その軌跡は競技場内のスクリーンに表示される。着弾点列の集合を示す面積の大きさ、原点（標的中心）からの平均的離隔距離、原点まわりの角度的分布の広狭のような着弾位置態様は、競技者の手指と銃身の相対的運動を厳密に多様に表現することができる。このような射撃競技は、従来の実弾射撃競技では実現することができない。
【００１６】
受光ユニット（６７）は、２次元ＰＳＤ（１３）により構成されることが重要である。２次元ＰＳＤ（１３）は、２次元ＣＣＤ受光素子よりもコストの点で有利であり、且つ、信号処理速度が速い。２次元ＰＳＤ（１３）のよる位置検出の原理は、後述される通りに周知である。競技開始に先立って、後述されるように、その都度に精度調整を行うことができる。
【００１７】
標的装置（２）は、送信信号（８）の送信を競技者に知らせる第１点灯ランプ（６１）を有している。銃装置（７）は、モードを選択する選択ユニット（４６又は３９，４１）を更に有している。モード選択により、競技の進行を促進し、且つ、安全性をより確実に担保することができる。モードは、光弾の完全な信号を発射する実射モードと、光弾の不完全な信号を発射する試射モードとを備えている。
【００１８】
光弾の不完全な信号としては、第１共通信号が改変された信号が好適に例示される。光弾の不完全な信号としては、既述の同一光弾内第１番目信号と同一光弾内第２番目信号とが改変されている信号が更に好適に例示される。試射モードによる光弾は、競技外のものとして扱われるが、得点計算、着弾位置の表示などが競技者の参考と観衆に対するサービスとして実行されることは可能である。より具体的には、試射は、共通番目を示す信号（７５−１−２，７５−２−２）が改変されることにより実現され、又は、同一光弾内第１番目信号（７５−１−１）と同一光弾内第２番目信号（７５−２−１）とが改変されることにより実現される。そのような改変として、既述の第１ビット数が２である信号としては、”００”が好適に採用され、既述の第１ビット数が６である信号としては、”００００００”が好適に採用される。
【００１９】
本発明による光銃の信号処理方法は、標的側（２）から送信信号（８）を射撃側（１又は７）に送信する第１ステップと、送信信号（８）を銃（７）によって受信して受信信号を銃（７）により出力する第２ステップと、受信信号（８）に基づいて光弾（３４）を銃（７）により発射する第３ステップと、光弾（３４）を標的側（２）で受信する第４ステップとから構成されている。
【００２０】
その第３ステップは、光弾（３４）に着弾位置信号（７４）を付与する第５ステップが追加される。着弾位置信号（７４）に基づいて標的側（２）で着弾位置を検出する第６ステップが更に追加される。その第３ステップは、光弾（３４）を他の光弾から個別的に区別するために用いられる光弾区別信号（７５）を光弾（６４）に付与する第７ステップを有している。光弾区別信号（７５）は、競技者のトリガー操作により生成される。
【００２１】
本発明による射撃システムのＰＳＤ調整装置は、受光点からｘ方向に互いに逆方向に生成される第１ｘ方向電流Ｉｘ２と第２ｘ方向電流Ｉｘ１と、前記受光点からｙ方向に互いに逆方向に生成される第１ｙ方向電流Ｉｙ２と第２ｙ方向電流Ｉｙ１とを生成するＰＳＤの調整装置であり、光ビームを生成する光学的ユニットと、光ビームを受光するＰＳＤ素子と、光ビームに対してＰＳＤを２次元面上で２次元座標位置（ｘ’，ｙ’）に移動させる機械的ユニットと、４つの電流に基づいて前記（ｘ’，ｙ’）を計算する計算ユニットとから構成されている。そのような計算は、次式：ｘ’＝ｋ１ｘ，ｙ’＝ｋ２ｙにより実行される。定数ｋ１と定数ｋ２は、座標ｘの範囲と座標ｙの範囲により定められる複数領域に対応してそれぞれに決定されることは、競技精度を向上させることができる点で重要である。このような座標変換は、上式に限られずより多様に行われる。
【００２２】
本発明による標的装置の位置調整方法は、光ビームの照射を受ける照射点の機械的座標（ｘ，ｙ）を有する標的と、照射点の光を受光し受光点の電気的座標（ｘ’，ｙ’）を出力する２次元受光ユニットとを含む標的装置の位置調整方法であり、機械的座標（ｘ，ｙ）に基づいて電気的座標（ｘ’，ｙ’）を調整する調整ステップを備えている。その調整ステップは、電気的座標（ｘ’，ｙ’）が標的の中心点の機械的座標（０，０）に一致するように、標的と２次元受光ユニットとの間の相対的位置を調整する機械的ステップを備えている。ここで、標的は、競技に用いられる標的そのものが用いられることは可能であるが、位置調整のための専用の標的が用いられ得る。標的と２次元受光ユニットとの間の幾何学的位置関係の調整のためには、標的と２次元受光ユニットとの少なくとも一方の位置が調整される。その機械的ステップは、２次元受光ユニットの取り付け位置を調整することが好適に例示される。その調整ステップは、照射点の位置を変更する照射点変更ステップと、照射点変更ステップにより変更された照射点の機械的座標（ｘ，ｙ）に電気的座標（ｘ’，ｙ’）が完全に又は許容範囲内で一致するように、電気的座標（ｘ’，ｙ’）を数学的に調整する数学的ステップとを更に備えている。照射点変更ステップと数学的ステップとは、機械的座標（ｘ，ｙ）の座標系の複数の領域で独立的に実行され、受光ユニットの光学的部分の光学的歪みが領域ごとに補正される。このような調整方法を公式審判員が実行することにより、競技の公平さが担保される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図に対応して、本発明による光銃の射撃システムの実施の形態は、複数の着弾位置検出器が複数の射撃ボックスとともに配置されて設けられている。その射撃ボックス１の数は、図１に示されるように、５が例示されている。光弾である有限長のレーザービームが標的面に入射する入射点の位置を検出する着弾位置検出器２の数は、５が例示されている。１つの射撃ボックス１と、１つの着弾位置検出器２とは、位置的にも競技的にも１対１に対応し、１つの射撃ボックスから複数の着弾位置検出器２に光弾が発射されることは原則的にない。このような１対１に対応しない射撃が行われた場合、後述されるように、その射撃の光弾は検出されず又は無効化される。１つの射撃ボックス１は、２枚の仕切板３で仕切られて形成されている。着弾位置検出器２の前面には、正方形状又は円形状の標的板４が固着されている。図２は、１銃１標的の射撃競技のための配置を示しているが、ｎ銃ｎ標的の射撃競技が行われることは排除されない。
【００２４】
複数の標的板４の前面は、共通平面５を形成している。複数の射撃ボックス１には、共通射撃許容面６が形成されている。共通平面５と共通射撃許容面６とは互いに平行であり、且つ、ともに鉛直面である。共通平面５と共通射撃許容面６の間の距離としては、競技種目に基づいて、１０ｍ又は２５ｍが例示される。共通射撃許容面６の上で、射撃ボックス１の横幅は、１銃１標的では１ｍであるが、１銃複数的では可変的に規定される。隣り合う２つの着弾位置検出器２の中心線間距離は、１ｍが例示される。以下、図２に示される銃と標的の配置関係の射撃システムについて記述される。
【００２５】
レーザービームを発射するレーザー銃７は、共通射撃許容面６から着弾位置検出器２の側にはみ出さない限り、隣り合う２枚の仕切板３の間で自由に用いられることが競技規定により許可される。
【００２６】
着弾位置検出器２は、赤外線ＬＥＤにより生成される光円錐ビーム、光楕円錐ビーム、又は、矩形錐ビームのような錐状ビーム８を発射する。５つの着弾位置検出器２から発射される光楕円錐ビーム８のうちの１つは、それぞれに真向かいにある１つの射撃ボックス１に届き、２つの射撃ボックスに届くことは原則的にはない。レーザー銃７から発射されるレーザービーム９は、そのビームを発射するレーザー銃７に固有に対応する信号を有する光弾である。レーザービーム９は、その平行光束性が高く、後述されるレンズにより光点状に標的板４に届く。
【００２７】
錐状ビーム８は、レーザービーム９が発射される発射条件信号であり、レーザー銃７の受光部で受信される。錐状ビーム８のパルス幅は、射撃ボックス１に位置対応する着弾位置検出器２に固有であり、隣り合う錐状ビームのパルス幅は互いに異なる。このように、複数の着弾位置検出器２から発射される錐状ビーム８は、それぞれに個別に対応するレーザー銃との関係で固有化された発射条件信号であることが好ましい。
【００２８】
図２は、着弾位置検出器２を詳細に示している。着弾位置検出器２の筐体と内部支持構造は、熱的歪みの大きさが許容範囲内に抑えられるように高剛性に設計されて組立てられている。着弾位置検出器２は、既述の標的板４の他に、位置検出用光学素子１１を備えている。位置検出用光学素子１１は、集光用レンズ１２と位置検出用半導体素子１３とを備えている。着弾位置検出器２は、更に、赤外線ＬＥＤ１４を備えている。位置検出用半導体素子１３として、ＣＣＤデバイス又はＰＳＤが知られている。位置検出半導体素子１３として、ＰＳＤがコストの点と検出速度の点で好適に用いられる。
【００２９】
ＰＳＤ１３は、２次元電流生成膜を有し、その膜にレーザービームが集光用レンズ１２で集光されて当たる光点の座標位置（ｘ，ｙ）に２次元的に線形に対応する電流を２次元方向にその膜内で生成する。ＰＳＤ１３は、ｘ軸方向に互いに逆方向に電流Ｉｘ１と電流Ｉｘ２を生成し、ｙ軸方向に互いに逆方向に電流Ｉｙ１と電流Ｉｙ２を生成する。その光点座標（ｘ，ｙ）は、次式で表される。
ｘ＝ｋ（Ｉｘ２−Ｉｘ１）／（Ｉｘ２＋Ｉｘ１）
ｙ＝ｋ（Ｉｙ２−Ｉｙ１）／（Ｉｙ２＋Ｉｙ１）・・・（１）
従って、光点座標（ｘ，ｙ）は光点位置に１対１に対応して計算により決定される。（Ｉｘ２−Ｉｘ１）と（Ｉｙ２−Ｉｙ１）が共に零になる光点位置が、ＰＳＤ１３の機械的座標原点（０，０）として定められる。その機械的座標原点は、上式で規定される座標値が零になる位置であり、ＰＳＤ１３の電気的中心点に一致している。機械的座標原点は、着弾位置検出器２の高剛性の筐体構造上で固定されている。標的板４は、ＰＳＤ１３に対して規定される許容範囲の精度で２次元的に位置決めされる。このような座標変換補正は、電子機器の個々の特性、標的の取り付け誤差等に対応して、多様に実行される。
【００３０】
標的板４は、光散乱性光透過膜を有し、標的板４に到達する錐状ビーム８の断面上で直径が１ｍｍ程度である略円形像がその光散乱性光透過膜に形成される。その略円形像は、集光用レンズ１２で集光されてＰＳＤ１３の受光面に点状に実像（既述の光点）として形成される。ＰＳＤ１３が生成する４つの電流の大きさがそれぞれに閾値より大きくなるためには、ＰＳＤ１３が受光するレーザービーム９の光量が閾値より大きくならなければならない。その光量がそれらの閾値より大きくなるためには、後述される光パルスの幅がある幅より大きくなっていなければならないが、その幅を大きくすることは、着弾時点からその位置検出までの時間が長くなることを意味する。
【００３１】
錐状ビーム８を生成する赤外線ＬＥＤ１４としてＬＥＤを使用することはコスト面で有利であるが、長距離用に好適であるＬＥＤはその発信速度が遅く、発信速度が速いＬＥＤは長距離用には不適である性質を有している。このような性質が考慮されて、２５ｍのような長距離のために用いられるＬＥＤは、複数が用いられることが好ましい。複数のＬＥＤの使用は、その発信速度が速いように見せかけることができる。
【００３２】
着弾位置検出器２の筐体の正面側部位には、図３に示されるように、鉛直方向に長い長楕円形状に赤外線透過窓形成スリット１５が位置調整自在に固着されている。赤外線透過窓形成スリット１５は、着脱自在に着弾位置検出器２に固着される。競技種目の変更に対応して、１つの着弾位置検出器２について、複数の赤外線透過窓形成スリット１５を着脱自在に交換することが可能であることは好ましい。射撃ボックスが複数に配置される場合に対応して、赤外線透過窓形成スリット１５を仮想的に設定されている平面上で水平方向に移動させ、複数位置で着弾位置検出器２の筐体に固着することができるように改変することは自由である。
【００３３】
赤外線ＬＥＤ１４の光円錐ビームの発射領域は点ではなく多点状領域である。赤外線ＬＥＤ１４の前方にレンズ系を配置することにより、赤外線ＬＥＤ１４の発射領域を多点状領域としてではなく単点状領域として取り扱うことができる。その点状領域は、図４に点Ｐで代表的に示されている。点Ｐを含み共通平面５に直交する水平線（赤外線光軸）１６と共通射撃許容面６との交点はＱで示され、赤外線透過窓形成スリット１５の水平方向幅はｄで示され、射程距離はＤで示され、点Ｐと共通平面５との間の距離はＸで示され、射撃ボックス１の水平方向幅はａで示されている。特定される着弾位置検出器２と特定される射撃ボックス１との角度的位置関係により、スリット幅ｄは異なるが、比例関係により幾何光学的にスリット幅ｄはよい近似で次式により表される。
ａ／２（Ｘ＋Ｄ）＝ｄ／２Ｘ
これから、
ｄ＝ａＸ／（Ｘ＋Ｄ）・・・（２）
【００３４】
ここで、ａとＤは規定値でありＸは設計値である。式（２）より、赤外線透過窓形成スリット１５のスリット幅ｄが決定される。赤外線透過窓形成スリット１５の高さ方向幅は、競技者が射撃に際して伸ばす腕の手の高さ位置、又は、競技者が肩当て部を肩に当てて照準器を覗いて標的に視線を合わせる時の砲身本体の高さ位置を基準として定められる。
【００３５】
標的板４と着弾位置検出器２の筐体の前面側部位のそれぞれの複数箇所で、図３に示されるように、位置決め穴１７が開けられている。着弾位置検出器２の側の位置決め穴１７は、着弾位置検出器２の既述の機械的座標原点で規定される３次元座標系内で高精度に位置決めされ、着弾位置検出器２の側の位置決め穴１７の相対的位置関係は、標的板４の側の位置決め穴１７の相対的位置関係に厳密に一致している。標的板４は、競技種目により取り替えられるが、両側の位置決め穴１７にピンを通すことにより、取り換えられた標的板４は常にＰＳＤ１３の機械的座標原点に対して３次元的に厳密に調整可能に位置づけられている。
【００３６】
標的板４と集光用レンズ１２との間には、円錐状カバー１８が取り付けられている。円錐状カバー１８は、標的板４に形成され標的板４で散乱される散乱光を迷光として集光用レンズ１２に入射させない暗箱である。集光用レンズ１２とＰＳＤ１３とは、取付け基板１９に取り付けられている。取付け基板１９は、図３に示されるように、ボルト２１により着弾位置検出器２の筐体部分に強固に高剛性に取り付けられている。着弾位置検出器２には、空冷用窓、後述される多様な電子回路ユニットが内蔵され、標的板４の標的中心点が規定の高さ位置になるように強固に据え付けられている台（図示されず）の上に設置される。
【００３７】
図４は、光線銃（レーザー銃）７の銃身本体部分２３を示していて、当該ピストルのグリップ部分はその図示が省略されている。光源として、不可視光の赤外線（又は、可視光）の半導体レーザー発振素子２４が用いられている。半導体レーザー発振素子２４が生成する多発光点を単一化し、且つ、１０ｍ先で適正なビーム直径が得られるように、ビーム調整レンズ２５が半導体レーザー発振素子２４の光軸２６に同軸的に配置されている。
【００３８】
銃身本体部分２３の前方部位の下方部位に、フォトダイオード２７が配置されている。フォトダイオード２７は、赤外線ＬＥＤ１４が発射する錐状ビーム８の一部分を銃身本体部分２３の前端部位に開けられている赤外線取込み口２８から取り込んで受光する。銃身本体部分２３の下面部位には、射撃状態表示用ＬＥＤ２９が露出的に配置されている。複数個の電池３１は、銃身本体部分２３の上方部位に収納されている。銃身本体部分２３の下面部位にパワー入切スイッチ３２が配置されている。射撃状態表示用ＬＥＤ２９は、パワー入切スイッチ３２の入動作により連続的に点灯する。
【００３９】
錐状ビーム８又はそれに含まれる光弾生成条件信号がフォトダイオード２７により受信された際に、射撃状態表示用ＬＥＤ２９を点滅的に又は連続的に発光させてもよい。射撃状態表示用ＬＥＤ２９の連続発光の発光色を寒色に変色させることは、競技者の気が散らないようにするために好ましい。半導体レーザー発振素子２４は、射撃者が引き金（図示されず）を引くことにより後述される制御回路により規定される光弾信号３３を持つ光弾３４を光軸２６の線上に射出する。銃身本体部分２３には、回転可能に、且つ、任意の回転位置で固定が可能であるスタビライザー３６が装着されている。射撃者の肉眼光軸３７は、銃身本体部分２３の前端部位の上端面部位に取り付けられている十字線照準３８の交点を介して標的に向かう。
【００４０】
引き金の引き動作によるレーザー銃７の動作モードとして、３通りが用意されている。第１モードは、錐状ビーム８を受信した場合に限って銃に個別的に対応する光弾信号３３を含む光弾３４を実射する本射モードである。第２モードは、錐状ビーム８を受信した場合に限って光弾信号３３とその光弾信号を無効化する無効化信号とを含む光弾を実射する試射モードである。無効化信号は、本射モードの光弾を有効化する信号が存在しない形態又はその信号が改変された信号として実現され得る。例えば、そのような無効化のためには、図９（ｃ１）に対応して後述される信号７５−１−１が、”００”に設定される。又は、信号７５−１−２が”００００”に変更され、競技として有効である有効実弾に代えられて得点対象にならない無効実弾の扱いを受けることが簡単に可能になる。
【００４１】
このような信号により、第２モードの光弾は、第１モードの光弾から区別され得る。第３モードは、引き金を引く動作の感触を確かめるだけであり光弾を発射しない感触確認モードであり、安全性を担保することができる。銃身本体部分２３の下面部位に、図６に示されるように、本射モードと試射モードの選択は、スライドスイッチ３９の位置変位により行われる。このようなスライドスイッチの採用により、銃身下方にあって競技者に見えない位置にあるスイッチのモード選択位置を競技者に感触で確認させることを可能にする。スイッチ類と点灯用ランプ類は、肉眼光軸３７に対して鉛直方向に上下反対側に配置されることが好ましく、特に、スイッチ類は下側に配置されることが好ましい。競技者の肉眼光軸３７の近辺には、目立つものがないことが好ましく、特に点灯ランプが配置されないことが好ましい。
【００４２】
図７は、本発明による光銃の射撃システムの実施の形態を示している。本システムは、既述の通り、レーザー銃７と着弾位置検出器２とから構成されている。着弾位置検出器２は、レーザー銃７に対して、錐状ビーム８と光弾３４とにより双方向通信を実行する。レーザー銃７は、半導体レーザー発振素子２４とビーム調整レンズ２５とから構成されるＬＤユニット４２とＬＤボード４３とを備えている。
【００４３】
電池３１の出力電力は、ＬＤボード４３を介してＬＤユニット４２に供給される。ＬＤボード４３は、Ｄ／Ｄ変換器４４と光弾信号出力制御ユニット４５とを備えている。電池３１の直流出力は、Ｄ／Ｄ変換器４４を介して光弾信号出力制御ユニット４５に入力される。第１スライドスイッチ３９の入切により、モード選択器４６はモード選択信号４７を生成する。モード選択信号４７は、光弾信号出力制御ユニット４５に入力する。
【００４４】
光弾信号出力制御ユニット４５は、第１モードに対応する第１レーザ生成電流４８又は第２モードに対応する第２レーザ生成電流４９を出力する。第１レーザ生成電流４８又は第２レーザ生成電流４９は、引き金が引かれた場合にトリガー信号発生器５１から出力されるトリガー電気信号５２が光弾信号出力制御ユニット４５に入力されない場合には生成されず、且つ、第１レーザ生成電流４８又は第２レーザ生成電流４９は、錐状ビーム８の受信により生成するレーザー発射条件信号５３が光弾信号出力制御ユニット４５に入力されない場合には生成されない。従って、射撃ボックス１に入っていないレーザー銃７から光弾が発射されることはなく、安全性が担保されている。
【００４５】
着弾位置検出器２は、既述の通り、標的板４とＰＳＤ１３と赤外線ＬＥＤ１４を備えている。着弾位置検出器２は、更に、送受信信号制御ボード５４とシステム制御用ＣＰＵボード５５とを備えている。送受信信号制御ボード５４は、送受信信号制御ユニット５６とＤ／Ｄ変換器５７を有している。着弾位置検出器２は、公衆電源５８にスイッチ５９を介して接続する。公衆電源５８から取り入れられる電力は、Ａ／Ｄパワー変換器６０を介してＤ／Ｄ変換器５７とＰＳＤ１３とに入力される。着弾位置検出器２の前面壁の上方部位には、射撃許容を示して点灯する緑色射撃許容ランプ６１と、射撃禁止を示して点灯する赤色射撃禁止ランプ６２とが配置されている。
【００４６】
光弾信号３３を含む光弾３４は、標的板４で散乱する。その散乱光は、集光用レンズ１２を介してＰＳＤ１３の受光面上に集光する。位置検出用半導体素子１３を含むＰＳＤユニット６７は、光弾３４に対して外乱等のノイズを除去し、信号を増幅し、電流値信号６３を出力する。電流値信号６３は、集光点に対応する既述の式（１）で示される２組の２次元方向電流の電流値に対応している。電流値信号６３は、送受信信号制御ユニット５６に送信される。送受信信号制御ユニット５６は、緑色射撃許容ランプ６１の点灯制御、赤色射撃禁止ランプ６２の点灯制御、赤外線ＬＥＤ１４の発射制御を実行する。
【００４７】
電流値信号６３を処理して着弾状態値６４を生成してシステム制御用ＣＰＵボード５５に送信する。特に、システム制御用ＣＰＵボード５５は、着弾状態値６４に基づく得点計算や補正を実行し、後述される表示を制御する。着弾状態値６４に基づく得点計数処理制御は、システム制御用ＣＰＵボード５５がＬＡＮ６５を介して接続するパソコン６６でも実行され得る。得点計数処理制御がシステム制御用ＣＰＵボード５５で実行される場合には、その得点計数結果は着弾位置検出器２に配置されている表示ボード（図示されず）に直接に表示される。
【００４８】
図８は、光弾発射条件である錐状ビーム８と光弾信号３３のタイムシーケンスを示している。競技者が本射モード又は試射モードを選択するスイッチを入れ、射撃ボックス１の中にレーザー銃７を持ち込み、特に、競技者が銃口を標的板４に向ければ、錐状ビーム８を受信するレーザー銃７の中で、レーザー発射条件信号５３がフォトダイオード２７から出力される。錐状ビーム８は、着弾位置検出器２から一定時間間隔（５ｍｓ）で発射されている。レーザー発射条件信号５３に基づいて、光弾３４の光弾信号のうちの一部である着弾位置検出用信号７２がＬＤユニット４２から発射される。光弾３４の着弾位置検出用信号７２は、ＰＳＤ１３で着弾位置検出信号７４として受光される。着弾位置検出信号７４は、ＰＳＤ１３を含むＰＳＤユニット６７と制御ユニット５６とにより着弾状態値６４に変換されてシステム制御用ＣＰＵボード５５に入力される。
【００４９】
競技者がトリガーを操作してトリガー電気信号５２が生成された場合は、１つの着弾位置検出用信号７２に１対１に対応する光弾識別用信号７３が半導体レーザー発振素子２４で生成されてレーザー銃７から発射される。本射モード又は試射モードの光弾３４は、着弾位置検出用信号７２と光弾識別用信号７３とから形成されている。位置検出用半導体素子１３は、着弾位置検出用信号７２を受信して着弾位置検出用信号７２に対応する着弾位置信号７４を出力し、光弾識別用信号７３を受信して光弾識別用信号７３に対応する光弾区別信号７５を出力する。着弾位置検出信号７４と光弾区別信号７５は、ＰＳＤユニット６７により電流値信号６３と着弾状態値６４に変換されて、システム制御用ＣＰＵボード５５に入力される。
【００５０】
図８に示されるように、１回のトリガー操作に基づいて、光弾識別用信号７３は３つが発射される。１つの着弾位置検出用信号７２−１に時間的に対応して１つの光弾識別用信号７３−１が発射される。他の１つの着弾位置検出用信号７２−２に時間的に対応して他の１つの光弾識別用信号７３−２が発射される。更に他の１つの着弾位置検出用信号７２−３に時間的に対応して更に他の１つの光弾識別用信号７３−３が発射される。このように、１回のトリガー操作に基づいて、着弾位置検出用信号７２と光弾識別用信号７３の組が３回発射される。
【００５１】
位置検出用半導体素子１３は、このような３組に対応する３組の信号を出力する。位置検出用半導体素子１３は、１つの着弾位置信号７４−１とこれに時間的に対応する１つの光弾区別信号７５−１を出力し、他の１つの着弾位置信号７４−２とこれに時間的に対応する他の１つの光弾区別信号７５−２を出力し、更に他の１つの着弾位置信号７４−３とこれに時間的に対応する更に他の１つの光弾区別信号７５−３を出力する。信号７５−１と信号７５−２と信号７５−３の３つの信号は、１光弾群を形成する。
【００５２】
図９（ａ）は、着弾位置信号７４と光弾区別信号７５の基本ビット形式であるシリアルデータ７９の構成を示している。シリアルデータ７９の先頭ビット８１はスタートビットであり、シリアルデータ７９の後尾ビット８２はストップビットである。図９（ｂ）は、着弾位置信号７４のビット形式を示している。先頭ビット８１と後尾ビット８２の間の８ビットは、（０，０，０，１，１，１，１，１）で表されている。スタートビットと３つの活性ビットの４ビットは、用いられる赤外線ＬＥＤ１４の出力性能とフォトダイオード２７の出力性能とが考慮されて少なくとも４００μｓのパルスが与えられている。
【００５３】
図９（ｃ１），（ｃ２），（ｃ３）は、光弾区別信号７５のビット形式を示している。先頭ビット８１と後尾ビット８２の間の８ビットのうちの先頭側の２ビットは、１回の引き金の引き動作に基づいて生成される１光弾群の３つの光弾区別信号７５−１，２，３を互いに識別する１光弾群内識別信号は、２ビットで表現され、”１”と”２”と”３”とが存在している。信号７４と信号７５がシリアル化される場合に両信号を区別することができないことを回避するために、後述される１光弾群内第１光弾信号７５−１−１と第１共通信号７５−１−２との時間的前後関係は逆に構成されることが好ましい。
【００５４】
光弾区別信号７５は、１光弾群内第１光弾信号７５−１と、１光弾群内第２光弾信号７５−２と、１光弾群内第３光弾信号７５−３とから構成されている。先頭ビット８１と後尾ビット８２の間の８ビットのうちの後尾側の６ビットは、光弾３４の発射順序識別番号を示し、引き金の引き回数に一致している。１単位ゲームでは、６３発より少ない光弾の発射が可能である。
【００５５】
射撃開始前には、その６ビットは、（０，０，０，０，０，０）に初期設定されているので、１競技では（３２＋１６＋８＋４＋２＋１）（＝（６４−１））で表される６３回の引金引き回数が可能であり、６３発の光弾３４の射撃が可能である。
【００５６】
図９は、その光弾３４の弾番号”１１１１００”として１５番目）を例示している。例示される弾番号は、０が積極信号として表され１が消極信号として表されていて、その２進値は（１，１，１，１，０，０）であり、３つの光弾の弾番号は共通的に（８＋４＋２＋１）で計算されて１５である。
【００５７】
１光弾群内第１光弾信号７５−１は、同一光弾群に第１番目に属することを示す同一光弾内第１番目信号７５−１−１と、同一光弾群に共通に属することを示す第１共通信号７５−１−２とを備えている。１光弾群内第２光弾信号７５−２は、同一光弾群に第２番目に属することを示す同一光弾内第２番目信号７５−２−１と、同一光弾群に共通に属することを示す第２共通信号７５−２−２とを備えている。１光弾群内第３光弾信号７５−３は、同一光弾群に第３番目に属することを示す同一光弾内第３番目信号７５−３−１と、同一光弾群に共通に属することを示す第３共通信号７５−３−２とを備えている。
【００５８】
一般的には、１光弾群内第ｊ光弾信号７５−ｊは、同一光弾群に第ｊ番目に属することを示す同一光弾内第ｊ番目信号７５−ｊ−１と、同一光弾群に共通に属することを示す第ｊ共通信号７５−ｊ−２とを備えている。第１共通信号７５−１−２の共通番号は、第２共通信号７５−２−２の共通信号に同じである。後述されるように、引き金が１回引かれた場合、その１回の引きに対応して、散弾銃的に複数の光弾が時系列点上で発射される。このような発射は、機関銃的であるが、１回だけの一瞬の引き金動作で複数光弾が発射される点で機関銃とは異なっていて、後述されるように、従来の実弾射撃銃とは異なる形式の銃が実現する。
【００５９】
同一光弾内第１番目信号７５−１−１と同一光光弾内第２番目信号７５−２−１と同一光光弾内第３番目信号７５−３−１とは、共に２ビットで表現されている。第１共通信号７５−１−２と第２共通信号７５−２−２と第３共通信号７５−３−２は、共に６ビットで表現されている。
【００６０】
着弾位置信号７４を複数光弾に共通に持たせることは、競技を多様化する。その多様化により、得点は、同一光弾内第１番目信号７５−１−１と同一光弾内第２番目信号７５−２−１とに基づいて共通番号について１つの得点として計算されることが可能であり、更に、得点は、同一光弾内第１番目信号７５−１−１に基づく得点と同一光弾内第２番目信号７５−２−１に基づく得点とが平均化されて計算され得る。引き金動作後の競技者の手指と銃身との微妙な相対的揺れが、その得点に反映される。第１着弾信号７４−１の着弾位置と第２着弾信号７４−２の着弾位置との間が軌跡化される。相対的揺れが大きければ得点が低く、相対的揺れが小さければ得点が高い。
【００６１】
光学系の揺らぎ又は銃振れにより、その３発は同一点に着弾する保証はなくそれらの得点は必ずしも同じではない。３発の３つの座標値の平均値がシステム制御用ＣＰＵボード５５又はパソコン６６で計算され、その平均値に対応する得点がシステム制御用ＣＰＵボード５５で計算される。３発が更に多発化され得る。このような場合、得点は、第１着弾信号７４−１の着弾位置と第２着弾信号７４−２の着弾位置との間の相対的位置関係に対応して求められる。
【００６２】
第１着弾信号７４−１と第２着弾信号７４−２は、より多くの着弾信号のうちの２つの代表であり、複数光弾の着弾位置がより連続的に点列として軌跡化され、その軌跡は競技場内のスクリーンに表示される。着弾点列の集合を示す面積の大きさ、原点（標的中心）からの平均的離隔距離、原点まわりの角度的分布の広狭のような着弾位置態様は、競技者の手指と銃身の相対的運動を厳密に多様に表現することができる。このような射撃競技は、従来の実弾射撃競技では実現することができない。
【００６３】
トリガーが動作しない場合にも、レーザー銃７の銃口がに向けられている限り、着弾位置検出信号７４は連発的に標的板４で受光される。このように受光される着弾位置検出信号７４の着弾位置の軌跡が表示装置に表示される。このような軌跡は、競技者の腕の揺れを示す。競技者は着弾位置検出器２の上面側のような近辺に設置されているスクリーンのような表示面に表示される軌跡の揺れを見ながらトリガーを引くことができる。このような軌跡を大型スクリーンに映し出すことにより、観客に対するサービスを充実することができる。
【００６４】
図１０は、データ検出タイミングを示している。１つの着弾位置信号７４が拡大されて表されている。データ変換サイクル許可信号８３が、着弾位置信号７４の立下がり部位より規定時間遅れて出力される。次の着弾位置信号７４が出力される前に、データ変換サイクル許可信号８３の立上がり部位に同時的に同期して、データ変換サイクル信号８４が生成される。着弾位置座標データ（ｘ，ｙ）は、データ変換サイクル信号８４に同期して解読される。着弾位置座標データ（ｘ，ｙ）は、電流値信号６３に含まれている。着弾点の座標位置（ｘ，ｙ）が式（１）に従ってシステム制御用ＣＰＵボード５５又はパソコン６６により計算される。着弾位置座標データ（ｘ，ｙ）は、パソコン６６に送信されてパソコン６６のメモリ部に格納され、更に、競技場内のスクリーンにリアルタイムに表示される。
【００６５】
図１１は、データ解読タイミングを示している。データ変換サイクル許可信号８３が制御ユニット５６に入力すれば、データ変換サイクル信号８４が制御ユニット５６で生成される。制御ユニット５６に入力されるＢＵＳＹ信号８５は、”Ｌ”に立下がり、赤外線ＬＥＤ１４の出力はなくなる。第１変換データ選択信号８６と第２変換データ選択信号８７とは、送受信信号制御ユニット５６から生成されて多重化される。第１変換データ選択信号８６と第２変換データ選択信号８７の組合わせは、（０，０）と（０，１）と（１，０）と（１，１）で表される４通りが存在する。
【００６６】
その組合せが（０，０）であれば着弾位置座標データ（ｘ，ｙ）は的に対する銃口方向の軌跡として扱われ、その組合せが（０，１）であれば着弾位置座標データ（ｘ，ｙ）のうちのｘ座標値対応信号が制御ユニット５６に送信され、その組合せが（１，０）であれば着弾位置座標データ（ｘ，ｙ）のうちのｙ座標値対応信号が制御ユニット５６に送信され、その組合せが（１，１）であれば着弾位置座標データ（ｘ，ｙ）のうちのｘ座標値対応信号とｙ座標値対応信号とが制御ユニット５６に送信される。着弾位置座標データ（ｘ，ｙ）を座標値に変換するデータ変換が終了すれば、ＢＵＳＹ信号８５は、”Ｈ”の状態に戻される。
【００６７】
図１２は、レーザー銃７が出力する光弾３４の着弾位置検出用信号７２と光弾識別用信号７３とを生成する光弾発生回路８８を示している。光弾発生回路８８は、フォトダイオード２７の出力信号を増幅して同期化信号８９を生成する増幅器９１と、引き金の引き動作に基づいてトリガ信号９２を生成するトリガ信号生成回路９３とを備えている。同期化信号８９を受けた光弾信号出力制御ユニット４５は、レーザー発振電流９４を出力する。同期化信号８９とレーザー発振電流９４は、同期出力素子９５に入力する。レーザー発振電流９４は、レーザー発振電流９４のうちの同期化信号８９のパルス幅に対応する時間幅分を着弾位置検出用信号７２に対応する光弾対応電力７２’として出力する。
【００６８】
トリガ信号９２に基づいて光弾識別用信号７３に対応する光弾対応電力７３’が光弾信号出力制御ユニット４５で生成される。光弾対応電力７２’と光弾対応電力７３’とが同期的遅延素子９６に入力し、半導体レーザー発振素子２４は、同期的遅延素子９６の出力に基づいて、着弾位置検出用信号７２と光弾識別用信号７３を含む光弾３４を出力する。
【００６９】
図１３は、標的板４の詳細を例示している。標的板４は、その得点領域が１０個の同心円で表される１０領域に分けられている。最外側の環領域の得点は１点であり、中心の円領域の得点は１０点である。標的板４としては、複数枚が用意され、既述の通り、位置決め穴１７にピンを通すことにより組み付ける標的板４を交換的に取り付けることができる。
【００７０】
標的板４の円形の幾何学的精度は、競技者の腕前の精度に対して十分に高いが、ＰＳＤ１３の電気的、機械的、光学的精度は十分ではない。集光用レンズ１２のＰＳＤ１３に対する幾何学的位置精度、集光用レンズ１２とＰＳＤ１３との取り付けに関する機械的精度、ＰＳＤ１３の歪みに起因する電気的対称性に関する電気的精度は、調整により十分に高く保持されることが重要である。そのような調整器具が、用意されている。
【００７１】
その調整器具は、位置検出用光学素子１１を固定する固定治具（図示されず）を２次元的に変位させて移動させる変位機構と、標的板４を固定する固定台とから構成されている。固定治具と変位機構の２次元的変位は、相対的に与えられる。このような固定治具と変位機構は、光学機器としてよく知られている。標的板４の受光面が変位機構の２次元的変位面に平行になり、且つ、位置検出用光学素子１１の光軸がその受光面に直交するように、変位機構と固定治具の位置関係が予め適正に調整される。そのような変位機構に取り付けられたＰＳＤ１３が、図３に示されるように着弾位置検出器２の指示構造に配置されて取り付けられている。標的板４は、そのような固定治具とともに着弾位置検出器２に取り付けられている。このような固定治具に、既述の位置決め穴１７が開けられている。
【００７２】
レーザーが、標的板４の１０得点領域の中心点に照射される。変位機構により位置検出用光学素子１１を２次元方向に連続的に移動させる。その移動は、移動途中の各点でＰＳＤ１３が生成する電流値Ｉｘ２，Ｉｘ１により表される式（１）の左辺の値が減少する方向に実行される。（Ｉｘ２−Ｉｘ１）と（Ｉｙ２−Ｉｙ１）とがともに零になる位置が、ＰＳＤ１３の電気的中心点として決定され、そのときの変位機構の２次元目盛が記録され、その目盛に対応して位置づけられるＰＳＤ１３の電気的中心点が着弾位置検出器２の機械的原点として決定される。
【００７３】
その機械的原点に電気的中心点が一致しているＰＳＤ１３を固定している変位機構により、ｘ座標方向とｙ座標方向にＰＳＤ１３を変位させて、（Ｉｘ２−Ｉｘ１）と（Ｉｙ２−Ｉｙ１）を測定する。次に、レーザースポット点を同心円間隔の長さだけ＋ｘ軸方向に移動させる。次にＰＳＤ１３を（Ｉｘ２−Ｉｘ１）が零になるまで−ｘ軸方向に移動させる。その−ｘ軸方向への移動を示す変位機構の目盛を既述の原点対応目盛に対して読み取り、ｘ’を定める。次に、レーザースポット点を同心円間隔の長さだけ＋ｙ軸方向に移動させる。次にＰＳＤ１３を（Ｉｙ２−Ｉｙ１）が零になるまで−ｙ軸方向に移動させる。その−ｙ軸方向への移動を示す変位機構の目盛を既述の原点対応目盛に対して読み取り、ｙ’１をめる。ｘ軸方向とｙ軸方向にそれぞれにレーザースポットを標的板４の面上で移動させて、（Ｉｘ２−Ｉｘ１）と（Ｉｙ２−Ｉｙ１）とがそれぞれに零になる零点を見出して、（ｘ’，ｙ’）を定める。
【００７４】
このような実測により、
ｘ’＝ａｘ
ｙ’＝ｂｙ
の関数関係が求められる。レンズなどを含む光学系の写像関係が理想的であれば、ｊとｋは、同じであり不変数である。このような組（ｘ’，ｙ’）は、その位置における式（１）から求められる座標（ｘ，ｙ）と完全には、既述の非対称性により一致しない。その都度の（ｘ’，ｙ’）と（ｘ，ｙ）との関係は、領域ごとに近似的に線形関係で表される。
【００７５】
ｘ’＝ｊｘ
ｙ’＝ｋｙ
これらのｊとｋは、標的板４の第１象限〜第４象限に従って変動し、更に、原点からの距離によって変動する。標的板４の得点領域を複数領域に分けることが好ましい。複数領域の領域区別数をｓで示せば、
ｘ’＝ｊｓｘ
ｙ’＝ｋｓｙ
この組（ｊｓ，ｋｓ）が送受信信号制御ボード５４又はシステム制御用ＣＰＵボード５５にテーブルとして設定されている。
【００７６】
既述の歪み補正は、レーザー照射点の絶対的位置の固定と、標的板とＰＳＤの間の相対的変位とに基づいて実行されているが、標的板とＰＳＤの両方の固定と、レーザー照射点の変位とに基づいて実行され得る。レーザー照射点の変位により歪み補正を行う場合には、レーザーを標的板に照射し、その照射位置を視認してその座標（ｘ，ｙ）を人為的に読み取り、その視認位置に対応するＰＳＤの出力座標（ｘ’，ｙ’）を記録する。（ｘ，ｙ）と（ｘ’，ｙ’）との変数変換は、既述の通りである。変数変換は、分割領域ごとに実行され、変数変換は分割領域ごとのテーブルで表現され得て、この場合は、計算は不要である。座標（ｘ，ｙ）は、直交座標に限られず、直交座標に代えられて極座標が用いられ得る。複数分割領域のそれぞれの領域の範囲は、ＰＳＤの電気的中心点より遠い領域で広くＰＳＤの電気的中心点より近い領域で狭く設定されることは好ましい。
【００７７】
調整方法は、公式審判員の指導のもとで技術員により競技会場で実行され得る。このような技術員による調整は、簡単であることが望ましい。簡単な調整方法は、下記の通りに実行される。着弾位置検出器２の前方に、適当な光ビーム発生器を置く。着弾位置検出器２の前面を形成する標的板４に、縦横に５ｍｍ間隔で小さい穴が開けられた座標板を位置決めして取り付ける。
【００７８】
光ビーム発生器から発射される光ビームを座標板の中心点にある穴に照射する。着弾位置検出器２のＰＳＤが出力する電気的座標値（ｘ’，ｙ’）は、（０，０）であるか、又は、それに近い座標値を示す。その電気的座標値（ｘ’，ｙ’）が（０，０）になるように、座標板とともに標的板４を微妙に移動させて標的板４の位置を調整する。標的板４の位置を調整しないで、ＰＳＤ１３の位置を調整することは可能である。このような調整により、ＰＳＤ１３の電気的原点（０’，０’）が、標的板４の機械的原点（０，０）に一致する。
【００７９】
このような機械的調整の次に、数学的調整が実行される。座標板の原点に対応する穴の隣りの穴に光ビームを照射する。この時の穴の座標（ｘ，ｙ）は、ｍｍ単位で、（０，５）、（５，０）又は（５，５）である。この場合にＰＳＤ１３の出力が示す電気的座標値（ｘ’，ｙ’）は、必ずしも（５，５）に一致しているとは限らない。一般に、光ビームを照射した座標板の穴の機械的座標値（ｘ，ｙ）とその座標値に対応するＰＳＤ１３の電気的座標値（ｘ’，ｙ’）とは一致しない。機械的座標値（ｘ，ｙ）と電気的座標値（ｘ’，ｙ’）との間で、既述の座標変換を行う。このような座標変換は、並進座標変換又は回転座標変換である。
【００８０】
このような座標変換による数学的調整は、図に示される４つの象限について実行される。機械的調整により定められた原点Ｏを含む象限イ，ウ，エ，オを採択する。象限イ，ウ，エ，オは、それぞれに、１００ｍｍ×１００ｍｍの正方形領域であり、それぞれに原点Ｏを含んでいる。第１象限イについて、ｘ軸方向ｔとｙ軸方向に光点を５ｍｍ間隔で移動させて、その光点の座標（ｘ，ｙ）に対応するＰＳＤ出力に基づく座標（ｘ’，ｙ’）を測定し、既述の数学的調整を実行する。このような調整が他の３つの象限について実行される。
【００８１】
図１４は、競技の全体システムを示している。一人の競技者のレーザー銃７に対応する標的板４を含む着弾位置検出器２は、他の競技者のレーザー銃７に対応する標的板４を含む着弾位置検出器２とともに、既述のＬＡＮ６５を介してパソコン６６に接続している。２つの標的板４と１つのパソコン６６との接続は、スイッチングユニット９６により選択的に切り換えられる。パソコン６６には、競技者のゼッケン番号、弾番号、その弾番号に対応する得点、総得点、標的板４に光弾が命中した命中位置が同時的に又は時間間隔的に表示される。最終集計表は、パソコン６６に接続するプリンタ９７から出力される。標的板４は、２５ｍの標的板４’と交換され得る。
【００８２】
トリガーの１回の引きに対応する１発の光弾には、図１１（ｃ１），（ｃ２），（ｃ３）に示されるような複数の要素弾が発射されている。このような複数の要素弾の各得点は平均化されるだけでなく、各要素弾ごとに得点を求めらることができる。このような得点計数方法は、トリガーを引いた後の手の微妙な振れに基づく得点差を与えることができ、更に、第ｎ発目の光弾のｊ番目の要素弾の得点を個別に求めることにより、競技者の身体の揺れの特性を数値化することができ、１発のみの実弾発射の競技にはなかった新しいスポーツを提供することができる。更に、引き金の引き動作特性が複数光弾の着弾位置の標的板状の軌跡として数値化され、その軌跡の揺らぎを得点化すると共に、その揺らぎを知ることにより、実弾発射の引き金動作の矯正のために役立たせることができる。
【００８３】
標的側から発射される送信信号８は、これに対応する対応信号を光弾３４に付与し、その対応信号を持つ光弾以外の光弾、即ち、その対応信号を持たない光弾（例示：隣りの射撃ボックスから発射される正規の光弾）又は競技会場で不用意に発射される光信号が標的に照射される場合、そのような光弾又は光信号は、無効化され、得点計算又は軌跡表示のような着弾位置表示は実行されない。１つの光銃から発射される光弾３４は、条件信号としての送信信号８に対応する信号（例示：パルス幅，時刻）を持ち、他の射撃ボックスから発射される光弾がその射撃ボックスに対応しない標的に照射された場合、他の射撃ボックスから発射される光弾は、対応しない標的に対しては無効化される。
【００８４】
【発明の効果】
本発明による光銃の射撃システム及びその信号処理方法は、光弾発射を可能にする十分条件の１つの信号が標的側で生成され、銃側主導型でなく標的側主導型が実現していて、競技主催者（審判）側の意思が第１義的に尊重され、結果的に、銃とコンピュータとが有線で接続されないですむ。
【００８５】
着弾位置検出用信号と個別信号との複合化により、光線銃と標的との間の１対１の関係がより厳しく成立する技術を確立することができる。審判側主導により、レーザービームの発射が適正に拘束され、光線銃の安全性がより確実に確保される。位置検出信号と個別信号のシリアス化は、得点計算処理の正確さと速度向上を実現することができる。銃側信号生成は、競技内容を多様化することができる。
【００８６】
本発明による射撃システムのＰＳＤ調整装置、又は、そのＰＳＤ調整方法は、レーザービームが当たった位置の検出の精度を競技レベルまで向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による競技システムの銃と標的の配置関係を示す平面図である。
【図２】図２は、標的装置を示す側面断面図である。
【図３】図３は、図２の正面図である。
【図４】図４は、スリットを示す側面断面図である。
【図５】図５は、銃装置を示す側面断面図である。
【図６】図６は、図５の平面図である。
【図７】図７は、本発明による光銃の射撃システムを示すシステムブロック図である。
【図８】図８は、システム内複数信号を示すタイムシーケンス図である。
【図９】図９（ａ），（ｂ），（ｃ１），（ｃ２），（ｃ３）は、光弾の信号をそれぞれに示すビット図である。
【図１０】図１０は、図９の一部を更に詳細に示すタイムシーケンス図である。
【図１１】図１１は、データ変換を示すタイムシーケンス図である。
【図１２】図１２は、銃装置の詳細を示す回路ブロック図である。
【図１３】図１３は、標的を示す正面図である。
【図１４】図１４は、競技システムを示すシステムブロック図である。
【符号の説明】
２…標的装置
４…標的
７…銃装置
８…送信信号
１３…２次元ＰＳＤ
１４…標的側通信ユニット
１５…スリット
３４…光弾（光弾信号）
４３…銃側通信ユニット
４６…選択ユニット
５４…標的側通信ユニット
５５…得点計算ユニット
６１…第１点灯ランプ
６３…電気的弾信号
６７…受光ユニット
７４…着弾位置信号
７４−１…第１着弾位置信号
７４−２…第２着弾位置信号
７５…光弾区別信号
７５−１…第１光弾区別信号
７５−２…第２光弾区別信号
７５−１−１…同一光弾内第１番目信号
７５−１−２…第１共通信号
７５−２−１…同一光弾内第２番目信号
７５−２−２…第２共通信号

Claims (31)

1. 銃装置と、
   標的装置とを含み、
   前記標的装置は、
   標的側通信ユニットと、
   標的と、
   前記標的に光学的に接続する受光ユニットと、
   前記受光ユニットに電気的に接続し着弾位置を検出する検出ユニットとを備え、
   前記銃装置は、
   銃側通信ユニットを備え、
   前記銃側通信ユニットは、前記標的側通信ユニットから送信され前記銃装置に向かう指向性を有する送信信号を受信し、前記検出ユニットは、前記送信信号に応答して前記銃側通信ユニットが送信する光弾を受信して前記光弾に対応する電気的光弾信号を出力し、
   前記銃装置は前記送信信号を受信しない限り前記光弾を発射することができない
   光銃の射撃システム。
2. 前記銃装置は、
   トリガーを更に備え、
   トリガー信号は、前記トリガーを操作する競技者の動作に基づいて生成され、
   前記光弾は前記トリガー信号に基づいて生成される
   請求項１の光銃の射撃システム。
3. 前記送信信号は、前記銃装置に対向する指向性を有している
   請求項１の光銃の射撃システム。
4. 前記指向性は、前記標的側通信ユニットの発光素子が発光する光円錐状ビームの一部を通過させるスリットにより与えられる
   請求項３の光銃の射撃システム。
5. 前記光弾は、
   前記光弾の着弾位置の検出のために用いられる着弾位置信号と、
   前記光弾を他の光弾から区別するために用いられる光弾区別信号とを含む
   請求項１の光銃の射撃システム。
6. 前記送信信号は、前記光弾の送信のための条件信号を有している
   請求項１の光銃の射撃システム。
7. 前記条件信号は、前記送信信号のパルス幅である
   請求項５の光銃の射撃システム。
8. 前記光弾区別信号は、
   第１光弾区別信号と、
   前記第１光弾区別信号に時間的に後行する第２光弾区別信号とを備え、
   前記着弾位置信号は、前記第１光弾区別信号に先行し、前記第１光弾区別信号は前記第２光弾区別信号に先行する
   請求項５の光銃の射撃システム。
9. 前記第１光弾区別信号は、
   単一の前記光弾信号に第１番目に属することを示す同一光弾内第１番目信号と、
   単一の前記光弾信号に共通に属することを示す第１共通信号とを備え、
   前記第２光弾区別信号は、
   単一の前記光弾信号に第２番目に属することを示す同一光弾内第２番目信号と、
   単一の前記光弾信号に共通に属することを示す第２共通信号とを備え、
   前記第１共通信号の共通番号は、第２共通信号の共通信号に同じである
   請求項８の光銃の射撃システム。
10. 前記同一光弾内第１番目信号と前記同一光光弾内第２番目信号とは、共に同じ第１ビット数で表現され、
    前記第１共通信号と前記第２共通信号とは、共に同じ第２ビット数で表現されている
    請求項９の光銃の射撃システム。
11. 前記第１ビット数は２であり、前記第２ビット数は６である
    請求項１０の光銃の射撃システム。
12. 得点は、前記第１光弾区別信号と前記第２光弾区別信号のうちの少なくとも１つに基づいて前記共通信号について１つの得点として計算される
    請求項９の光銃の射撃システム。
13. 前記光弾は、
    第１光弾信号と、
    第２光弾信号とを備え、
    前記第１光弾信号は、
    第１着弾位置信号と、
    単一の前記光弾信号に第１番目に属することを示す同一光弾内第１番目信号と、
    単一の前記光弾信号に共通に属することを示す第１共通信号とを備え、
    前記第２光弾信号は、
    第２着弾位置信号と、
    単一の前記光弾信号に第２番目に属することを示す同一光弾内第２番目信号と、
    単一の前記光弾信号に共通に属することを示す第２共通信号とを備え、
    前記第１共通信号の共通番号は、第２共通信号の共通信号に同じである
    請求項１の光銃の射撃システム。
14. 得点は、前記第１光弾区別信号と前記第２光弾区別信号とに基づいて前記共通信号について１つの得点として計算される
    請求項１３の光銃の射撃システム。
15. 得点は、前記第１光弾区別信号に基づく得点と前記第２光弾区別信号に基づく得点とが平均化されて計算される
    請求項１３の光銃の射撃システム。
16. 前記第１着弾位置信号の着弾位置と前記第２着弾位置信号の着弾位置との間が軌跡化される
    請求項１３の光銃の射撃システム。
17. 得点は、前記第１着弾位置信号の着弾位置と前記第２着弾位置信号の着弾位置との間の相対的位置関係に対応して求められる
    請求項１３の光銃の射撃システム。
18. 前記標的装置は、
    前記送信信号の送信を競技者に知らせる点灯ランプをを更に含む
    請求項１の光銃の射撃システム。
19. 前記銃装置は、
    モードを選択する選択ユニットを更に含み、
    前記モードは、
    前記光弾を発射する実射モードと、
    前記光弾と異なる異信号を発射する試射モードとを備える
    請求項１３の光銃の射撃システム。
20. 前記光弾の異信号は、前記第１共通信号が改変された信号である
    請求項１９の光銃の射撃システム。
21. 前記光弾の異信号は、前記同一光弾内第１番目信号と前記同
    一光弾内第２番目信号とが改変されている信号である
    請求項１９の光銃の射撃システム。
22. 前記銃側通信ユニットは、
    フォトダイオードと、
    赤外線取込口とを備え、
    前記送信信号は前記赤外線取組口から取り込まれて前記フォトダイオードに向かうこと により、前記銃装置は前記送信信号を受信しない限り前記光弾を発射することができない
    請求項１の光銃の射撃システム。
23. 標的側から送信信号を射撃側に送信する第１ステップと、
    前記送信信号を銃によって受信して受信信号を前記銃により出力する第２ステップと、 前記受信信号に基づいて光弾を前記銃により発射する第３ステップと、
    前記光弾を前記標的側で受信する第４ステップとを含み、
    前記銃が前記送信信号を受信しない限り、前記銃は前記光弾を発射しない
    光銃の信号処理方法。
24. 前記第３ステップは、
    前記光弾に着弾位置検出用信号を付与する第５ステップを備える
    請求項２３の光銃の信号処理方法。
25. 前記着弾位置検出用信号に基づいて前記標的側で着弾位置を検出する第６ステップを更に含む
    請求項２４の光銃の信号処理方法。
26. 前記第３ステップは、
    前記光弾を他の光弾から個別的に区別するために用いられる光弾区別信号を前記光弾に付与する第７ステップを更に備える
    請求項２５の光銃の信号処理方法。
27. 前記光弾区別信号は、競技者のトリガー操作により生成される
    請求項２６の光銃の信号処理方法。
28. 前記光弾区別信号は、
    第１光弾区別信号と、
    前記第１光弾区別信号に時間的に後行する第２光弾区別信号とを備え、
    前記着弾位置検出用信号は、前記第１光弾区別信号に先行し、前記第１光弾区別信号は前記第２光弾区別信号に先行する
    請求項２７の光銃の信号処理方法。
29. 前記第１光弾区別信号は、
    第１番目を示す第１番目弾番号信号と、
    共通番目を示す第１共通番目弾番号信号とを備え、
    前記第２光弾区別信号は、
    第２番目を示す第２番目弾番号信号と、
    共通番目を示す第２共通番目弾番号信号とを備え、
    前記第１共通番目弾番号信号の共通番目の共通番号は、第２共通番目弾番号信号の共通番目の共通番号に同じであり、
    前記第１番目弾番号信号と第２番目弾番号信号とは、共に同じ第１数のビットで表現され、
    前記第１共通番目弾番号信号と前記第２共通番目弾番号信号とは、共に同じ第２数のビットで表現されている
    請求項２８の光銃の信号処理方法。
30. 前記第１光弾区別信号に対応する光弾の得点と前記第２光弾区別信号に対応する光弾の得点とを平均化する第８ステップ
    を更に含む請求項２９の光銃の信号処理方法。
31. 前記第１ステップは、
    前記送信信号を前記銃側に指向的に送信するステップを備える
    請求項２３〜２８から選択される１請求項の光銃の信号処理方法。

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