JP3888450B2 - 標的装置及び光検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザー光等の光を受光し、その受光位置を検出する標的装置及び光検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、射撃、弓道、アーチェリー等が盛んに行われている。現在では、弓道やアーチェリーだけでなく、射撃も競技として取り入れられており、エアライフル銃あるいはレーザー銃から射撃対象の標的に向けて弾丸またはレーザー光を発射し、標的上の的中精度によって得点を競う射撃競技などが行われるようになっている。
【０００３】
図５は、レーザー光を発射するレーザー銃を用いて射撃を行う射撃システムの一構成例を示す図である。
【０００４】
本従来例は図５に示すように、射撃手が操作することによりレーザー光１３０を発射するレーザー銃１２０と、レーザー銃１２０から発射されたレーザー光１３０が着弾する標的板１４０が装着され、標的板１４０におけるレーザー光１３０の着弾位置を検出する標的装置１１０と、標的装置１１０における着弾結果を表示する表示用装置１９１と、標的装置１１０と表示用装置１９１とを接続するためのスイッチングユニット１９２とから構成されている。なお、レーザー銃１２０と標的装置１１０とは、射撃競技として予め決められた距離だけ離れた場所に設けられている。また、スイッチングユニット１９２は、１０ＢＡＳＥ−ＴのＬＡＮ１９３のスイッチングＨＵＢである。
【０００５】
以下に、上記のように構成された射撃システムにて射撃を行った場合の処理の流れについて説明する。
【０００６】
射撃手が、レーザー銃１２０を標的装置１１０の方向に向けた状態で、レーザー銃１２０の引き金を引く等、レーザー銃１２０からレーザー光１３０が発射されるような操作を行うと、レーザー光１３０がレーザー銃１２０から発射される。なお、レーザー銃１２０から発射されるレーザー光１３０の光源としては、例えば、半導体レーザー発振素子が用いられる。
【０００７】
レーザー銃１２０から発射されたレーザー光１３０は、実弾銃の実弾と同様に、レーザー銃１２０の銃口から発射された後、レーザー銃１２０が向けられた方向に直進する。
【０００８】
レーザー銃１２０から発射されたレーザー光１３０が、標的装置１１０に装着された標的板１４０に着弾すると、標的装置１１０においてその着弾位置が検出され、検出された着弾位置情報がスイッチングユニット１９２を介して表示用装置１９１に送信される。
【０００９】
表示用装置１９１においては、標的装置１１０から送信されてきた着弾位置情報に基づいて射撃の得点が算出され、算出された得点が表示される。なお、表示用装置１９１においては、射撃手のゼッケン番号等、射撃手を識別可能となる情報や、その射撃手が現在何回目の射撃を行ったか等の情報が登録されているため、射撃手のゼッケン番号、弾番号、その弾番号に対応する得点、総得点、標的板１４０におけるレーザー光１３０の着弾位置が、同時に、または時間をおいて表示される。
【００１０】
図６は、図５に示した標的板１４０の一例を示す図である。
【００１１】
図５に示した標的板１４０は図６に示すように、原点Ｏを中心とする１０個の同心円によって仕切られた１０個の環領域（原点Ｏの周りは円領域）を表面上に有する。これを、得点領域とする。得点領域以外の領域の得点を０点とし、最も外側の環領域（１と表示されている領域）の得点を１点とする。環領域の得点は、原点Ｏに近づくにつれて１点ずつ増えていき、中心の円領域の得点は１０点となる。つまり、このような標的板を用いたときの得点は、標的板１４０の中心である原点Ｏからの着弾位置の距離によって決められる。
【００１２】
図７は、図５に示した標的装置１１０の構成を示すブロック図である。
【００１３】
本従来例における標的装置１１０は図７に示すように、レーザー銃１２０から発射され、標的板１４０に着弾したレーザー光１３０を受光し、レーザー銃１２０から発射されたレーザー光１３０の波長を有する光のみを通過させるバンドパスフィルタからなる光学フィルタ１１７と、レーザー銃１２０から発射され、光学フィルタ１１７を通過した光を受光し、受光した光量及び標的装置１１０に装着された標的板１４０におけるレーザー光１３０の着弾位置に基づく電流を発生させるＰＳＤ（Position Sensitive Detector）センサ１１１と、ＰＳＤセンサ１１１にて発生した電流による信号を増幅して出力する増幅アンプ１１３ａと、増幅アンプ１１３ａから出力された信号を所定のタイミングでサンプリングして出力するサンプル／ホールド回路１１８と、サンプル／ホールド回路１１８から出力された信号をデジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄコンバータ１１５と、標的装置１１０にて受光した外光の光量に基づく電流を発生するフォトダイオードセンサ１１２と、フォトダイオードセンサ１１２にて発生した電流による信号を増幅して出力する増幅アンプ１１３ｂと、増幅アンプ１１３ａから出力された信号から増幅アンプ１１３ｂから出力された信号を減算して出力する減算器１１４と、Ａ／Ｄコンバータ１１５から出力されたデジタル信号に基づいて、標的装置１１０に装着された標的板１４０におけるレーザー光１３０の着弾位置を算出するとともに、減算器１１４から出力された信号に基づいて、レーザー銃１２０から発射されるレーザー光１３０に含まれる、レーザー光１３０を識別するための着弾位置検出信号を検出する着弾位置算出部１１６とから構成されている。
【００１４】
以下に、上記のように構成された標的装置１１０の動作について説明する。
【００１５】
図８は、図５及び図７に示した標的装置１１０の動作を説明するための図であり、（ａ）は増幅アンプ１１３ａから出力された信号の波形図、（ｂ）は増幅アンプ１１３ｂから出力された信号の波形図、（ｃ）は減算器１１４から出力された信号の波形図である。
【００１６】
レーザー銃１２０から発射されたレーザー光１３０が、標的装置１１０に装着された標的板１４０に着弾すると、標的板１４０に着弾したレーザー光１３０は、標的装置１１０内の光学フィルタ１１７にて受光され、レーザー銃１２０から発射されたレーザー光１３０の波長を有する光のみが光学フィルタ１１７を通過してＰＳＤセンサ１１１にて受光される。
【００１７】
ＰＳＤセンサ１１１においては、光学フィルタ１１７を介して受光した光量及び標的装置１１０に装着された標的板１４０におけるレーザー光１３０の着弾位置に基づく電流が発生する。ＰＳＤセンサ１１１は、受光した光に基づいた電流が発生する２次元電流生成膜を有しており、光学フィルタ１１７を通過した光を受光する２次元電流生成膜の座標位置を（ｘ，ｙ）とすると、２次元電流生成膜では、その座標位置（ｘ，ｙ）に２次元的に、かつ線形に対応する電流がその膜内で生成される。具体的には、ｘ軸方向には、互いに逆方向の２つの電流（電流値をそれぞれＩｘ１，Ｉｘ２とする）が発生し、また、ｙ軸方向にも、互いに逆方向の２つの電流（電流値をそれぞれＩｙ１，Ｉｙ２とする）が発生する。
【００１８】
ＰＳＤセンサ１１１からは、上述した、ｘ軸方向の電流（Ｉｘ１，Ｉｘ２）による信号と、ｙ軸方向の電流（Ｉｙ１，Ｉｙ２）による信号とが出力されるが、実際には、ＰＳＤセンサ１１１においては、レーザー光１３０の波長を有していることで光学フィルタ１１７を通過した外光も受光されるため、ＰＳＤセンサ１１１から出力される信号は、上述したｘ軸方向の電流とｙ軸方向の電流とのそれぞれに、標的装置１１０にて受光した外光のうち光学フィルタ１１７を通過した外光により発生した電流が加算されたものとなっている。また、ＰＳＤセンサ１１１からは、ｘ軸方向の電流とｙ軸方向の電流との和が、光学フィルタ５１７を介して受光された光量Σを示す信号として出力される。
【００１９】
ＰＳＤセンサ１１１から出力されたこれらの信号は、増幅アンプ１１３ａにおいてそれぞれ増幅されて出力される。
【００２０】
増幅アンプ１１３ａから出力されたこれらの信号は、図８（ａ）に示すように、レーザー銃１２０から発射されたレーザー光１３０による波形部分１０１と、標的装置１１０にて受光した外光のうち光学フィルタ１１７を通過してＰＳＤセンサ１１１にて受光された外光による波形部分１０２ａとが加算された波形を有している。
【００２１】
一方、フォトダイオードセンサ１１２においては、標的装置１１０にて受光された外光のみに基づく電流が発生し、この電流による信号が増幅アンプ１１３ｂにて増幅されて出力される。
【００２２】
増幅アンプ１１３ｂから出力された信号は、図８（ｂ）に示すように、標的装置１１０にて受光された外光による波形部分１０２ｂのみから構成された波形を有している。
【００２３】
増幅アンプ１１３ａから出力された信号は、サンプル／ホールド回路１１８に入力され、サンプル／ホールド回路１１８において、増幅アンプ１１３ａから出力された信号のうちレーザー銃１２０から発射されたレーザー光１３０による信号が、レーザー光１３０が標的装置１１０にて受光されたタイミングでサンプリングされ、それにより、レーザー光１３０の変化量が検出され、その変化量による信号が出力される。これにより、増幅アンプ１１３ａから出力された信号から、レーザー光１３０の波長を有していることで光学フィルタ１１７を通過した外光成分が除去され、レーザー銃１２０から発射されたレーザー光１３０のみによる信号が抽出されることになる。
【００２４】
サンプル／ホールド回路１１８から出力された信号はＡ／Ｄコンバータ１１５にてデジタル信号に変換され、着弾位置算出部１１６に入力される。
【００２５】
また、減算器１１４においては、図８（ａ）に示したような増幅アンプ１１３ａから出力された信号から、図８（ｂ）に示したような増幅アンプ１１３ｂから出力された信号が減算され、それにより、図８（ｃ）に示すような、レーザー銃１２０から発射されたレーザー光１３０のみによる信号が抽出され、その後、図８（ｃ）に示すような信号は着弾位置算出部１１６に入力される。
【００２６】
着弾位置算出部１１６においては、減算器１１４から出力された信号に基づいて、レーザー銃１２０から発射されるレーザー光１３０に含まれる着弾位置検出信号が検出されるとともに、Ａ／Ｄコンバータ１１５から出力されたデジタル信号に基づいて、標的装置１１０に装着された標的板１４０におけるレーザー光１３０の着弾位置が算出される。
【００２７】
まず、減算器１１４から出力された信号が着弾位置算出部１１６に入力されると、着弾位置算出部１１６において、減算器１１４から出力された信号のうち光量Σを示す信号の電流値が電圧値に変換され、その電圧値に応じて、レーザー銃１２０から発射されるレーザー光１３０に含まれる、レーザー光１３０を識別するための着弾位置検出信号が検出される。
【００２８】
ここで、レーザー銃１２０においては、レーザー光１３０が発射された場合に、そのレーザー光１３０がレーザー銃１２０から発射されたものであることを識別するために所定の周期及び光量を有する着弾位置検出信号が出力されている。このため、着弾位置算出部１１６において、減算器１１４から出力された信号のうち光量Σを示す信号の電圧値を用いて、レーザー銃１２０から発射されるレーザー光１３０に含まれる着弾位置検出信号が検出されることにより、標的装置１１０にて受光されたレーザー光がレーザー銃１２０から発射されたものであることが認識されることになる。
【００２９】
また、Ａ／Ｄコンバータ１１５から出力された信号が着弾位置算出部１１６に入力されると、着弾位置算出部１１６において、Ａ／Ｄコンバータ１１５から出力された信号のうち、レーザー光１３０の着弾位置に応じて発生した電流値Ｉｘ１，Ｉｘ２，Ｉｙ１，Ｉｙ２を用いて以下の式によって、標的装置１１０に装着された標的板１４０におけるレーザー光１３０の着弾位置が算出される。
【００３０】
ｘ＝ｋ（Ｉｘ２−Ｉｘ１）／（Ｉｘ２＋Ｉｘ１） （１）
ｙ＝ｋ（Ｉｙ２−Ｉｙ１）／（Ｉｙ２＋Ｉｙ１） （２）
ここで、Ｉｘ２−Ｉｘ１とＩｙ２−Ｉｙ１とがともに零となる光点位置は、ＰＳＤセンサ１１１の電気的、機械的座標原点（０，０）として定められる。標的板１４０は、ＰＳＤセンサ１１１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必要がある。
【００３１】
また、上述した式を用いて算出された着弾位置（ｘ，ｙ）はＰＳＤセンサ１１１の特性で光量Σによって影響を受けるため、着弾位置算出部１１６においては、その後、これら（ｘ，ｙ）の値を光量Σを示す信号で割ることにより、標的板１４０におけるレーザー光１３０の着弾位置が補正される。
【００３２】
このように、図５及び図７に示した標的装置１１０においては、レーザー銃１２０から発射されたレーザー光１３０と異なる波長を有する外光を光学フィルタ１１７にて除去し、その後、レーザー銃１２０から発射されたレーザー光１３０の変化量を検出することにより、レーザー銃１２０から発射されたレーザー光１３０のみによる信号を検出してこの信号に基づいてレーザー光１３０の標的板１４０における着弾位置を検出し、また、レーザー銃１２０から発射されたレーザー光１３０の波長を有する外光を、光学フィルタ１１７を通過した光からフォトダイオードセンサ１１２にて受光された外光を減算することにより除去することによって、レーザー銃１２０から発射されたレーザー光１３０に含まれる着弾位置検出信号を検出し、それにより、ノイズの混入や誤動作を生じさせることなく、レーザー銃１２０から発射されたレーザー光１３０の標的板１４０における着弾位置が検出されている。
【００３３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の標的装置においては、レーザー銃から発射されたレーザー光の標的板における着弾位置を、ノイズの混入や誤動作を生じさせずに検出するために、まず、レーザー銃から発射されたレーザー光と異なる波長を有する外光を光学フィルタにて除去し、その後、レーザー銃から発射されたレーザー光の変化量を検出することにより、レーザー銃から発射されたレーザー光のみによる信号を検出してこの信号に基づいてレーザー光の標的板における着弾位置を検出し、また、レーザー銃から発射されたレーザー光の波長を有する外光を、光学フィルタを通過した光からフォトダイオードセンサにて受光された外光を減算することにより除去することによって、レーザー銃から発射されたレーザー光に含まれる着弾位置検出信号を検出しているが、レーザー銃から発射されたレーザー光と異なる波長を有する外光を除去するために用いられる光学フィルタは高価なものであるため、光学フィルタを用いるだけでも製造コストが増加してしまい、製造コストを低減することが困難となってしまうという問題点がある。
【００３４】
本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、光学フィルタを用いることなく、標的板におけるレーザー光の着弾位置をノイズの混入や誤動作を生じさせずに検出することができる標的装置を提供することを目的とする。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、
レーザー光を発射する光銃から発射されたレーザー光が着弾する標的板が装着され、前記標的板における着弾位置を検出する標的装置であって、
前記標的板にて着弾したレーザー光を受光し、着弾位置に基づく電流を発生させる第１のセンサと、
前記標的装置にて受光する外光に基づく電流を発生させる第２のセンサと、
前記第１のセンサにて発生した電流もしくは該電流に基づく電圧から前記第２のセンサにて発生した電流もしくは該電流に基づく電圧を減算して出力する減算手段と、
前記減算手段から出力された電流値もしくは電圧値に基づいて、前記光銃から発射されたレーザー光を認識するとともに前記標的板における前記レーザー光の着弾位置を算出する位置算出手段とを有する。
【００３７】
また、前記位置算出手段は、前記光銃から発射されたレーザー光に含まれる着弾位置検出信号を検出することにより前記光銃から発射されたレーザー光を認識することを特徴とする。
【００３８】
また、前記第１のセンサは、前記着弾位置のｘ軸方向の位置に基づく第１の電流と、前記着弾位置のｙ軸方向の位置に基づく第２の電流とを発生させ、
前記位置算出手段は、前記第１の電流もしくは該第１の電流に基づく電圧から前記第２のセンサにて発生した電流もしくは該電流に基づく電圧が減算された値と、前記第１の電流と前記第２の電流とを加算した値もしくは前記第１の電流に基づく電圧と前記第２の電流に基づく電圧とを加算した値から前記第２のセンサにて発生した電流もしくは該電流に基づく電圧が減算された値とから前記着弾位置におけるｘ座標を算出し、前記第２の電流もしくは該第２の電流に基づく電圧から前記第２のセンサにて発生した電流もしくは該電流に基づく電圧が減算された値と、前記第１の電流と前記第２の電流とを加算した値もしくは前記第１の電流に基づく電圧と前記第２の電流に基づく電圧とを加算した値から前記第２のセンサにて発生した電流もしくは該電流に基づく電圧が減算された値とから前記着弾位置におけるｙ座標を算出することを特徴とする。
【００３９】
また、所定のパルス信号を有する光を受光し、前記光の受光位置を検出する光検出装置であって、
前記光を受光し、前記受光位置に基づく電流を発生させる第１のセンサと、
前記光検出装置にて受光する外光に基づく電流を発生させる第２のセンサと、
前記第１のセンサにて発生した電流もしくは該電流に基づく電圧から前記第２のセンサにて発生した電流もしくは該電流に基づく電圧を減算して出力する減算手段と、
前記減算手段から出力された電流値もしくは電圧値に基づいて、前記パルス信号を検出するとともに該パルス信号を有する光の受光位置を算出する位置算出手段とを有する。
【００４１】
（作用）
上記のように構成された本発明においては、光を発射する光銃から発射された光が標的板に着弾すると、標的板に着弾した光が受光位置検出手段にて受光され、受光位置検知手段において、標的板における光の着弾位置に基づく電流が発生する。また、外光検知手段において、標的装置にて受光される外光に基づく電流が発生する。受光位置検知手段にて発生した電流もしくはこの電流に基づく電圧値と外光検知手段にて発生した電流もしくはこの電流に基づく電圧値とは減算手段に入力され、減算手段において、受光位置検知手段にて発生した電流もしくはこの電流に基づく電圧値から外光検知手段にて発生した電流もしくはこの電流に基づく電圧値が減算されて出力される。これにより、受光位置検知手段にて発生した電流から外光成分が除去されることになる。その後、位置算出手段において、減算手段から出力された電流値もしくは電圧値に基づいて、光銃から発射された光が認識されるとともに標的板における光の着弾位置が算出される。
【００４２】
このように、受光位置検出手段にて発生した電流もしくはこの電流に基づく電圧から外光検知手段にて外光に基づいて発生した電流もしくはこの電流に基づく電圧が減算され、この減算結果を用いて、光銃から発射された光が認識されるとともに光の標的板における着弾位置が算出されるので、受光位置検出手段にて受光される光を、光学フィルタを用いて特定の波長を有するものに限定することなく、標的板におけるレーザー光の着弾位置が、ノイズの混入や誤動作が生じずに検出されることになる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００４４】
図１は、本発明の標的装置が用いられる射撃システムの実施の一形態を示す図である。
【００４５】
本形態は図１に示すように、射撃手が操作することによりレーザー光３０を発射するレーザー銃２０と、レーザー銃２０から発射されたレーザー光３０が着弾する標的板４０が装着され、標的板４０におけるレーザー光３０の着弾位置を検出する標的装置１０と、標的装置１０における着弾結果を表示する表示用装置９１と、標的装置１０と表示用装置９１とを接続するためのスイッチングユニット９２とから構成されている。なお、レーザー銃２０と標的装置１０とは、射撃競技として予め決められた距離だけ離れた場所に設けられている。また、スイッチングユニット９２は、１０ＢＡＳＥ−ＴのＬＡＮ９３のスイッチングＨＵＢである。
【００４６】
以下に、上記のように構成された射撃システムにて射撃を行った場合の処理の流れについて説明する。
【００４７】
射撃手が、レーザー銃２０を標的装置１０の方向に向けた状態で、レーザー銃２０の引き金を引く等、レーザー銃２０からレーザー光３０が発射されるような操作を行うと、レーザー光３０がレーザー銃２０から発射される。なお、レーザー銃２０から発射されるレーザー光３０の光源としては、例えば、半導体レーザー発振素子が用いられる。
【００４８】
レーザー銃２０から発射されたレーザー光３０は、実弾銃の実弾と同様に、レーザー銃２０の銃口から発射された後、レーザー銃２０が向けられた方向に直進する。
【００４９】
レーザー銃２０から発射されたレーザー光３０が、標的装置１０に装着された標的板４０に着弾すると、標的装置１０においてその着弾位置が検出され、検出された着弾位置情報がスイッチングユニット９２を介して表示用装置９１に送信される。
【００５０】
表示用装置９１においては、標的装置１０から送信されてきた着弾位置情報に基づいて射撃の得点が算出され、算出された得点が表示される。なお、表示用装置９１においては、射撃手のゼッケン番号等、射撃手を識別可能となる情報や、その射撃手が現在何回目の射撃を行ったか等の情報が登録されているため、射撃手のゼッケン番号、弾番号、その弾番号に対応する得点、総得点、標的板４０におけるレーザー光３０の着弾位置が、同時に、または時間をおいて表示される。
【００５１】
図２は、図１に示した標的板４０の一例を示す図である。
【００５２】
図１に示した標的板４０は図２に示すように、原点Ｏを中心とする１０個の同心円によって仕切られた１０個の環領域（原点Ｏの周りは円領域）を表面上に有する。これを、得点領域とする。得点領域以外の領域の得点を０点とし、最も外側の環領域（１と表示されている領域）の得点を１点とする。環領域の得点は、原点Ｏに近づくにつれて１点ずつ増えていき、中心の円領域の得点は１０点となる。つまり、このような標的板を用いたときの得点は、標的板４０の中心である原点Ｏからの着弾位置の距離によって決められる。
【００５３】
図３は、図１に示した標的装置１０の構成を示すブロック図である。
【００５４】
本形態における標的装置１０は図３に示すように、レーザー銃２０から発射され、標的板４０に着弾したレーザー光３０を受光し、受光した光量及び標的装置１０に装着された標的板４０におけるレーザー光３０の着弾位置に基づく電流を発生させる第１のセンサであるＰＳＤ（Position Sensitive Detector）センサ１１と、ＰＳＤセンサ１１にて発生した電流による信号を増幅して出力する増幅アンプ１３ａと、標的装置１０にて受光した外光の光量に基づく電流を発生する第２のセンサであるフォトダイオードセンサ１２と、フォトダイオードセンサ１２にて発生した電流による信号を増幅して出力する増幅アンプ１３ｂと、増幅アンプ１３ａから出力された信号から増幅アンプ１３ｂから出力された信号を減算して出力する減算器１４と、減算器１４から出力された信号をデジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄコンバータ１５と、Ａ／Ｄコンバータ１５から出力されたデジタル信号に基づいて、標的装置１０に装着された標的板４０におけるレーザー光３０の着弾位置を算出するとともに、減算器１４から出力された信号に基づいて、レーザー銃２０から発射されるレーザー光３０に含まれる、レーザー光３０を識別するための着弾位置検出信号を検出する位置算出手段である着弾位置算出部１６とから構成されている。
【００５５】
以下に、上記のように構成された標的装置１０の動作について説明する。
【００５６】
図４は、図１及び図３に示した標的装置１０の動作を説明するための図であり、（ａ）は増幅アンプ１３ａから出力された信号の波形図、（ｂ）は増幅アンプ１３ｂから出力された信号の波形図、（ｃ）は減算器１４から出力された信号の波形図である。
【００５７】
レーザー銃２０から発射されたレーザー光３０が、標的装置１０に装着された標的板４０に着弾すると、標的板４０に着弾したレーザー光３０は、標的装置１０内のＰＳＤセンサ１１にて受光される。
【００５８】
ＰＳＤセンサ１１においては、受光した光量及び標的装置１０に装着された標的板４０におけるレーザー光３０の着弾位置に基づく電流が発生する。ＰＳＤセンサ１１は、受光した光に基づいた電流が発生する２次元電流生成膜を有しており、光を受光する２次元電流生成膜の座標位置を（ｘ，ｙ）とすると、２次元電流生成膜では、その座標位置（ｘ，ｙ）に２次元的に、かつ線形に対応する電流がその膜内で生成される。具体的には、ｘ軸方向には、互いに逆方向の２つの電流（電流値をそれぞれＩｘ１，Ｉｘ２とする）が発生し、また、ｙ軸方向にも、互いに逆方向の２つの電流（電流値をそれぞれＩｙ１，Ｉｙ２とする）が発生する。
【００５９】
ＰＳＤセンサ１１からは、上述した、ｘ軸方向の電流（Ｉｘ１，Ｉｘ２）による信号と、ｙ軸方向の電流（Ｉｙ１，Ｉｙ２）による信号とが出力されるが、実際には、ＰＳＤセンサ１１においては、標的装置１０にて受光した外光も受光されるため、ＰＳＤセンサ１１から出力される信号は、上述したｘ軸方向の電流とｙ軸方向の電流とのそれぞれに、標的装置１０にて受光した外光により発生した電流が加算されたものとなっている。また、ＰＳＤセンサ１１からは、ｘ軸方向の電流とｙ軸方向の電流との和が、標的装置１０にて受光された光量Σを示す信号として出力される。
【００６０】
ＰＳＤセンサ１１から出力されたこれらの信号は、増幅アンプ１３ａにおいてそれぞれ増幅されて出力される。
【００６１】
増幅アンプ１３ａから出力されたこれらの信号は、図４（ａ）に示すように、レーザー銃２０から発射されたレーザー光３０による波形部分１と、標的装置１０にて受光した外光による波形部分２ａとが加算された波形を有している。
【００６２】
一方、フォトダイオードセンサ１２においては、標的装置１０にて受光された外光のみに基づく電流が発生し、この電流による信号が増幅アンプ１３ｂにて増幅されて出力される。
【００６３】
増幅アンプ１３ｂから出力された信号は、図４（ｂ）に示すように、標的装置１０にて受光された外光による波形部分２ｂのみから構成された波形を有している。
【００６４】
増幅アンプ１３ａ，１３ｂから出力された信号は減算器１４に入力され、減算器１４において、図４（ａ）に示したような増幅アンプ１３ａから出力された信号から、図４（ｂ）に示したような増幅アンプ１３ｂから出力された信号が減算され、それにより、図４（ｃ）に示すような、レーザー銃２０から発射されたレーザー光３０のみによる信号が抽出され、その後、図４（ｃ）に示すような信号はＡ／Ｄコンバータ１５及び着弾位置算出部１６に入力される。
【００６５】
Ａ／Ｄコンバータ１５においては、減算器１４から出力された信号がデジタル信号に変換され、このデジタル信号は着弾位置算出部１６に入力される。
【００６６】
着弾位置算出部１６においては、減算器１４から出力された信号に基づいて、レーザー銃２０から発射されるレーザー光３０に含まれる着弾位置検出信号が検出されるとともに、Ａ／Ｄコンバータ１５から出力されたデジタル信号に基づいて、標的装置１０に装着された標的板４０におけるレーザー光３０の着弾位置が算出される。
【００６７】
まず、減算器１４から出力された信号が着弾位置算出部１６に入力されると、着弾位置算出部１６において、減算器１４から出力された信号のうち光量Σを示す信号の電流値が電圧値に変換され、その電圧値に応じて、レーザー銃２０から発射されるレーザー光３０に含まれる、レーザー光３０を識別するための着弾位置検出信号が検出される。
【００６８】
ここで、レーザー銃２０においては、レーザー光３０が発射された場合に、そのレーザー光３０がレーザー銃２０から発射されたものであることを識別するために所定の周期及び光量を有する着弾位置検出信号が出力されている。このため、着弾位置算出部１６において、減算器１４から出力された信号のうち光量Σを示す信号の電圧値を用いて、レーザー銃２０から発射されるレーザー光３０に含まれる着弾位置検出信号が検出されることにより、標的装置１０にて受光されたレーザー光がレーザー銃２０から発射されたものであることが認識されることになる。
【００６９】
また、Ａ／Ｄコンバータ１５から出力された信号が着弾位置算出部１６に入力されると、着弾位置算出部１６において、Ａ／Ｄコンバータ１５から出力された信号のうち、レーザー光３０の着弾位置に応じて発生した電流値Ｉｘ１，Ｉｘ２，Ｉｙ１，Ｉｙ２を用いて以下の式によって、標的装置１０に装着された標的板４０におけるレーザー光３０の着弾位置が算出される。
【００７０】
ｘ＝ｋ（Ｉｘ２−Ｉｘ１）／（Ｉｘ２＋Ｉｘ１） （１）
ｙ＝ｋ（Ｉｙ２−Ｉｙ１）／（Ｉｙ２＋Ｉｙ１） （２）
ここで、Ｉｘ２−Ｉｘ１とＩｙ２−Ｉｙ１とがともに零となる光点位置は、ＰＳＤセンサ１１の電気的、機械的座標原点（０，０）として定められる。標的板４０は、ＰＳＤセンサ１１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必要がある。
【００７１】
また、上述した式を用いて算出された着弾位置（ｘ，ｙ）はＰＳＤセンサ１１の特性で光量Σによって影響を受けるため、着弾位置算出部１６においては、その後、これら（ｘ，ｙ）の値を光量Σを示す信号で割ることにより、標的板４０におけるレーザー光３０の着弾位置が補正される。
【００７２】
このように、図１及び図３に示した標的装置１０においては、ＰＳＤセンサ１１から出力された電流による信号から、フォトダイオードセンサ１２から出力された電流による信号を減算し、それにより、ＰＳＤセンサ１１にて受光されたレーザー光３０以外の外光による信号成分を除去し、外光による信号成分が除去された信号を用いて、レーザー光３０の標的板４０における着弾位置、並びにレーザー銃２０から発射されたレーザー光３０に含まれる着弾位置検出信号を検出し、それにより、ノイズの混入や誤動作を生じさせることなく、レーザー銃２０から発射されたレーザー光３０の標的板４０における着弾位置が検出されている。
【００７３】
なお、本形態においては、標的装置１０にて検出された標的板４０における着弾位置や、着弾位置に応じた得点が表示用装置９１にて表示されるものを例に挙げて説明したが、それらが標的装置１０にて表示されることも考えられる。その場合、標的装置１０において、標的板４０における着弾位置に基づいて得点が算出されることになる。
【００７４】
また、本形態においては、ＰＳＤセンサ１１にて発生したｘ軸方向の電流（Ｉｘ１，Ｉｘ２）及びｙ軸方向の電流（Ｉｙ１，Ｉｙ２）を用いて、標的装置１０に装着された標的板４０におけるレーザー光３０の着弾位置を算出しているが、ＰＳＤセンサ１１及びフォトダイオードセンサ１２にて発生した電流を増幅アンプ１３ａ，１３ｂの前段にて電圧値に変換し、着弾位置算出部１６において、この電圧値を上述した電流値の代わりに用いて、標的装置１０に装着された標的板４０におけるレーザー光３０の着弾位置を算出することも考えられる。
【００７５】
また、本形態においては、レーザー銃２０から発射されたレーザー光３０の標的板４０における着弾位置を検出する標的装置１０について説明したが、所定のパルス信号を有する光を受光し、光の受光位置を検出する光検出装置においても、同様の構成とすることにより、光学フィルタを用いることなく光の受光位置を検出することができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明においては、光を発射する光銃から発射された光が着弾する標的板が装着され、標的板における着弾位置を検出する標的装置であって、標的板に着弾した光の成分から外光成分を減算することにより外光成分を除去し、外光成分が除去された光の成分に基づいて、光銃から発射された光を認識するとともに標的板における光の着弾位置を検出する構成としたため、光学フィルタを用いて、標的板に着弾した光から特定の波長を有する光のみを抽出することなく、標的板におけるレーザー光の着弾位置を、ノイズの混入や誤動作を生じさせずに検出することができる。
【００７７】
また、所定のパルス信号を有する光を受光し、光の受光位置を検出する光検出装置であって、受光した光の成分から外光成分を減算することにより外光成分を除去し、外光成分が除去された光の成分に基づいて、パルス信号を検出するとともにパルス信号を有する光の受光位置を検出する構成を有するものにおいても、光学フィルタを用いて、受光した光から特定の波長を有する光のみを抽出することなく、受光した光の受光位置を、ノイズの混入や誤動作を生じさせずに検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の標的装置が用いられる射撃システムの実施の一形態を示す図である。
【図２】図１に示した標的板の一例を示す図である。
【図３】図１に示した標的装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図１及び図３に示した標的装置の動作を説明するための図であり、（ａ）は増幅アンプから出力された信号の波形図、（ｂ）は増幅アンプから出力された信号の波形図、（ｃ）は減算器から出力された信号の波形図である。
【図５】レーザー光を発射するレーザー銃を用いて射撃を行う射撃システムの一構成例を示す図である。
【図６】図５に示した標的板の一例を示す図である。
【図７】図５に示した標的装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図５及び図７に示した標的装置の動作を説明するための図であり、（ａ）は増幅アンプから出力された信号の波形図、（ｂ）は増幅アンプから出力された信号の波形図、（ｃ）は減算器から出力された信号の波形図である。
【符号の説明】
１０ 標的装置
１１ ＰＳＤセンサ
１２ フォトダイオードセンサ
１３ａ，１３ｂ 増幅アンプ
１４ 減算器
１５ Ａ／Ｄコンバータ
１６ 着弾位置算出部
２０ レーザー銃
３０ レーザー光
４０ 標的板
９１ 表示装置
９２ スイッチングユニット
９３ ＬＡＮ
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザー光等の光を受光し、その受光位置を検出する標的装置及び光検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、射撃、弓道、アーチェリー等が盛んに行われている。現在では、弓道やアーチェリーだけでなく、射撃も競技として取り入れられており、エアライフル銃あるいはレーザー銃から射撃対象の標的に向けて弾丸またはレーザー光を発射し、標的上の的中精度によって得点を競う射撃競技などが行われるようになっている。
【０００３】
図５は、レーザー光を発射するレーザー銃を用いて射撃を行う射撃システムの一構成例を示す図である。
【０００４】
本従来例は図５に示すように、射撃手が操作することによりレーザー光１３０を発射するレーザー銃１２０と、レーザー銃１２０から発射されたレーザー光１３０が着弾する標的板１４０が装着され、標的板１４０におけるレーザー光１３０の着弾位置を検出する標的装置１１０と、標的装置１１０における着弾結果を表示する表示用装置１９１と、標的装置１１０と表示用装置１９１とを接続するためのスイッチングユニット１９２とから構成されている。なお、レーザー銃１２０と標的装置１１０とは、射撃競技として予め決められた距離だけ離れた場所に設けられている。また、スイッチングユニット１９２は、１０ＢＡＳＥ−ＴのＬＡＮ１９３のスイッチングＨＵＢである。
【０００５】
以下に、上記のように構成された射撃システムにて射撃を行った場合の処理の流れについて説明する。
【０００６】
射撃手が、レーザー銃１２０を標的装置１１０の方向に向けた状態で、レーザー銃１２０の引き金を引く等、レーザー銃１２０からレーザー光１３０が発射されるような操作を行うと、レーザー光１３０がレーザー銃１２０から発射される。なお、レーザー銃１２０から発射されるレーザー光１３０の光源としては、例えば、半導体レーザー発振素子が用いられる。
【０００７】
レーザー銃１２０から発射されたレーザー光１３０は、実弾銃の実弾と同様に、レーザー銃１２０の銃口から発射された後、レーザー銃１２０が向けられた方向に直進する。
【０００８】
レーザー銃１２０から発射されたレーザー光１３０が、標的装置１１０に装着された標的板１４０に着弾すると、標的装置１１０においてその着弾位置が検出され、検出された着弾位置情報がスイッチングユニット１９２を介して表示用装置１９１に送信される。
【０００９】
表示用装置１９１においては、標的装置１１０から送信されてきた着弾位置情報に基づいて射撃の得点が算出され、算出された得点が表示される。なお、表示用装置１９１においては、射撃手のゼッケン番号等、射撃手を識別可能となる情報や、その射撃手が現在何回目の射撃を行ったか等の情報が登録されているため、射撃手のゼッケン番号、弾番号、その弾番号に対応する得点、総得点、標的板１４０におけるレーザー光１３０の着弾位置が、同時に、または時間をおいて表示される。
【００１０】
図６は、図５に示した標的板１４０の一例を示す図である。
【００１１】
図５に示した標的板１４０は図６に示すように、原点Ｏを中心とする１０個の同心円によって仕切られた１０個の環領域（原点Ｏの周りは円領域）を表面上に有する。これを、得点領域とする。得点領域以外の領域の得点を０点とし、最も外側の環領域（１と表示されている領域）の得点を１点とする。環領域の得点は、原点Ｏに近づくにつれて１点ずつ増えていき、中心の円領域の得点は１０点となる。つまり、このような標的板を用いたときの得点は、標的板１４０の中心である原点Ｏからの着弾位置の距離によって決められる。
【００１２】
図７は、図５に示した標的装置１１０の構成を示すブロック図である。
【００１３】
本従来例における標的装置１１０は図７に示すように、レーザー銃１２０から発射され、標的板１４０に着弾したレーザー光１３０を受光し、レーザー銃１２０から発射されたレーザー光１３０の波長を有する光のみを通過させるバンドパスフィルタからなる光学フィルタ１１７と、レーザー銃１２０から発射され、光学フィルタ１１７を通過した光を受光し、受光した光量及び標的装置１１０に装着された標的板１４０におけるレーザー光１３０の着弾位置に基づく電流を発生させるＰＳＤ（Position Sensitive Detector）センサ１１１と、ＰＳＤセンサ１１１にて発生した電流による信号を増幅して出力する増幅アンプ１１３ａと、増幅アンプ１１３ａから出力された信号を所定のタイミングでサンプリングして出力するサンプル／ホールド回路１１８と、サンプル／ホールド回路１１８から出力された信号をデジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄコンバータ１１５と、標的装置１１０にて受光した外光の光量に基づく電流を発生するフォトダイオードセンサ１１２と、フォトダイオードセンサ１１２にて発生した電流による信号を増幅して出力する増幅アンプ１１３ｂと、増幅アンプ１１３ａから出力された信号から増幅アンプ１１３ｂから出力された信号を減算して出力する減算器１１４と、Ａ／Ｄコンバータ１１５から出力されたデジタル信号に基づいて、標的装置１１０に装着された標的板１４０におけるレーザー光１３０の着弾位置を算出するとともに、減算器１１４から出力された信号に基づいて、レーザー銃１２０から発射されるレーザー光１３０に含まれる、レーザー光１３０を識別するための着弾位置検出信号を検出する着弾位置算出部１１６とから構成されている。
【００１４】
以下に、上記のように構成された標的装置１１０の動作について説明する。
【００１５】
図８は、図５及び図７に示した標的装置１１０の動作を説明するための図であり、（ａ）は増幅アンプ１１３ａから出力された信号の波形図、（ｂ）は増幅アンプ１１３ｂから出力された信号の波形図、（ｃ）は減算器１１４から出力された信号の波形図である。
【００１６】
レーザー銃１２０から発射されたレーザー光１３０が、標的装置１１０に装着された標的板１４０に着弾すると、標的板１４０に着弾したレーザー光１３０は、標的装置１１０内の光学フィルタ１１７にて受光され、レーザー銃１２０から発射されたレーザー光１３０の波長を有する光のみが光学フィルタ１１７を通過してＰＳＤセンサ１１１にて受光される。
【００１７】
ＰＳＤセンサ１１１においては、光学フィルタ１１７を介して受光した光量及び標的装置１１０に装着された標的板１４０におけるレーザー光１３０の着弾位置に基づく電流が発生する。ＰＳＤセンサ１１１は、受光した光に基づいた電流が発生する２次元電流生成膜を有しており、光学フィルタ１１７を通過した光を受光する２次元電流生成膜の座標位置を（ｘ，ｙ）とすると、２次元電流生成膜では、その座標位置（ｘ，ｙ）に２次元的に、かつ線形に対応する電流がその膜内で生成される。具体的には、ｘ軸方向には、互いに逆方向の２つの電流（電流値をそれぞれＩｘ１，Ｉｘ２とする）が発生し、また、ｙ軸方向にも、互いに逆方向の２つの電流（電流値をそれぞれＩｙ１，Ｉｙ２とする）が発生する。
【００１８】
ＰＳＤセンサ１１１からは、上述した、ｘ軸方向の電流（Ｉｘ１，Ｉｘ２）による信号と、ｙ軸方向の電流（Ｉｙ１，Ｉｙ２）による信号とが出力されるが、実際には、ＰＳＤセンサ１１１においては、レーザー光１３０の波長を有していることで光学フィルタ１１７を通過した外光も受光されるため、ＰＳＤセンサ１１１から出力される信号は、上述したｘ軸方向の電流とｙ軸方向の電流とのそれぞれに、標的装置１１０にて受光した外光のうち光学フィルタ１１７を通過した外光により発生した電流が加算されたものとなっている。また、ＰＳＤセンサ１１１からは、ｘ軸方向の電流とｙ軸方向の電流との和が、光学フィルタ５１７を介して受光された光量Σを示す信号として出力される。
【００１９】
ＰＳＤセンサ１１１から出力されたこれらの信号は、増幅アンプ１１３ａにおいてそれぞれ増幅されて出力される。
【００２０】
増幅アンプ１１３ａから出力されたこれらの信号は、図８（ａ）に示すように、レーザー銃１２０から発射されたレーザー光１３０による波形部分１０１と、標的装置１１０にて受光した外光のうち光学フィルタ１１７を通過してＰＳＤセンサ１１１にて受光された外光による波形部分１０２ａとが加算された波形を有している。
【００２１】
一方、フォトダイオードセンサ１１２においては、標的装置１１０にて受光された外光のみに基づく電流が発生し、この電流による信号が増幅アンプ１１３ｂにて増幅されて出力される。
【００２２】
増幅アンプ１１３ｂから出力された信号は、図８（ｂ）に示すように、標的装置１１０にて受光された外光による波形部分１０２ｂのみから構成された波形を有している。
【００２３】
増幅アンプ１１３ａから出力された信号は、サンプル／ホールド回路１１８に入力され、サンプル／ホールド回路１１８において、増幅アンプ１１３ａから出力された信号のうちレーザー銃１２０から発射されたレーザー光１３０による信号が、レーザー光１３０が標的装置１１０にて受光されたタイミングでサンプリングされ、それにより、レーザー光１３０の変化量が検出され、その変化量による信号が出力される。これにより、増幅アンプ１１３ａから出力された信号から、レーザー光１３０の波長を有していることで光学フィルタ１１７を通過した外光成分が除去され、レーザー銃１２０から発射されたレーザー光１３０のみによる信号が抽出されることになる。
【００２４】
サンプル／ホールド回路１１８から出力された信号はＡ／Ｄコンバータ１１５にてデジタル信号に変換され、着弾位置算出部１１６に入力される。
【００２５】
また、減算器１１４においては、図８（ａ）に示したような増幅アンプ１１３ａから出力された信号から、図８（ｂ）に示したような増幅アンプ１１３ｂから出力された信号が減算され、それにより、図８（ｃ）に示すような、レーザー銃１２０から発射されたレーザー光１３０のみによる信号が抽出され、その後、図８（ｃ）に示すような信号は着弾位置算出部１１６に入力される。
【００２６】
着弾位置算出部１１６においては、減算器１１４から出力された信号に基づいて、レーザー銃１２０から発射されるレーザー光１３０に含まれる着弾位置検出信号が検出されるとともに、Ａ／Ｄコンバータ１１５から出力されたデジタル信号に基づいて、標的装置１１０に装着された標的板１４０におけるレーザー光１３０の着弾位置が算出される。
【００２７】
まず、減算器１１４から出力された信号が着弾位置算出部１１６に入力されると、着弾位置算出部１１６において、減算器１１４から出力された信号のうち光量Σを示す信号の電流値が電圧値に変換され、その電圧値に応じて、レーザー銃１２０から発射されるレーザー光１３０に含まれる、レーザー光１３０を識別するための着弾位置検出信号が検出される。
【００２８】
ここで、レーザー銃１２０においては、レーザー光１３０が発射された場合に、そのレーザー光１３０がレーザー銃１２０から発射されたものであることを識別するために所定の周期及び光量を有する着弾位置検出信号が出力されている。このため、着弾位置算出部１１６において、減算器１１４から出力された信号のうち光量Σを示す信号の電圧値を用いて、レーザー銃１２０から発射されるレーザー光１３０に含まれる着弾位置検出信号が検出されることにより、標的装置１１０にて受光されたレーザー光がレーザー銃１２０から発射されたものであることが認識されることになる。
【００２９】
また、Ａ／Ｄコンバータ１１５から出力された信号が着弾位置算出部１１６に入力されると、着弾位置算出部１１６において、Ａ／Ｄコンバータ１１５から出力された信号のうち、レーザー光１３０の着弾位置に応じて発生した電流値Ｉｘ１，Ｉｘ２，Ｉｙ１，Ｉｙ２を用いて以下の式によって、標的装置１１０に装着された標的板１４０におけるレーザー光１３０の着弾位置が算出される。
【００３０】
ｘ＝ｋ（Ｉｘ２−Ｉｘ１）／（Ｉｘ２＋Ｉｘ１） （１）
ｙ＝ｋ（Ｉｙ２−Ｉｙ１）／（Ｉｙ２＋Ｉｙ１） （２）
ここで、Ｉｘ２−Ｉｘ１とＩｙ２−Ｉｙ１とがともに零となる光点位置は、ＰＳＤセンサ１１１の電気的、機械的座標原点（０，０）として定められる。標的板１４０は、ＰＳＤセンサ１１１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必要がある。
【００３１】
また、上述した式を用いて算出された着弾位置（ｘ，ｙ）はＰＳＤセンサ１１１の特性で光量Σによって影響を受けるため、着弾位置算出部１１６においては、その後、これら（ｘ，ｙ）の値を光量Σを示す信号で割ることにより、標的板１４０におけるレーザー光１３０の着弾位置が補正される。
【００３２】
このように、図５及び図７に示した標的装置１１０においては、レーザー銃１２０から発射されたレーザー光１３０と異なる波長を有する外光を光学フィルタ１１７にて除去し、その後、レーザー銃１２０から発射されたレーザー光１３０の変化量を検出することにより、レーザー銃１２０から発射されたレーザー光１３０のみによる信号を検出してこの信号に基づいてレーザー光１３０の標的板１４０における着弾位置を検出し、また、レーザー銃１２０から発射されたレーザー光１３０の波長を有する外光を、光学フィルタ１１７を通過した光からフォトダイオードセンサ１１２にて受光された外光を減算することにより除去することによって、レーザー銃１２０から発射されたレーザー光１３０に含まれる着弾位置検出信号を検出し、それにより、ノイズの混入や誤動作を生じさせることなく、レーザー銃１２０から発射されたレーザー光１３０の標的板１４０における着弾位置が検出されている。
【００３３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の標的装置においては、レーザー銃から発射されたレーザー光の標的板における着弾位置を、ノイズの混入や誤動作を生じさせずに検出するために、まず、レーザー銃から発射されたレーザー光と異なる波長を有する外光を光学フィルタにて除去し、その後、レーザー銃から発射されたレーザー光の変化量を検出することにより、レーザー銃から発射されたレーザー光のみによる信号を検出してこの信号に基づいてレーザー光の標的板における着弾位置を検出し、また、レーザー銃から発射されたレーザー光の波長を有する外光を、光学フィルタを通過した光からフォトダイオードセンサにて受光された外光を減算することにより除去することによって、レーザー銃から発射されたレーザー光に含まれる着弾位置検出信号を検出しているが、レーザー銃から発射されたレーザー光と異なる波長を有する外光を除去するために用いられる光学フィルタは高価なものであるため、光学フィルタを用いるだけでも製造コストが増加してしまい、製造コストを低減することが困難となってしまうという問題点がある。
【００３４】
本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、光学フィルタを用いることなく、標的板におけるレーザー光の着弾位置をノイズの混入や誤動作を生じさせずに検出することができる標的装置を提供することを目的とする。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、
レーザー光を発射する光銃から発射されたレーザー光が着弾する標的板が装着され、前記標的板における着弾位置を検出する標的装置であって、
前記標的板にて着弾したレーザー光を受光し、着弾位置に基づく電流を発生させる第１のセンサと、
前記標的装置にて受光する外光に基づく電流を発生させる第２のセンサと、
前記第１のセンサにて発生した電流もしくは該電流に基づく電圧から前記第２のセンサにて発生した電流もしくは該電流に基づく電圧を減算して出力する減算手段と、
前記減算手段から出力された電流値もしくは電圧値に基づいて、前記光銃から発射されたレーザー光を認識するとともに前記標的板における前記レーザー光の着弾位置を算出する位置算出手段とを有する。
【００３７】
また、前記位置算出手段は、前記光銃から発射されたレーザー光に含まれる着弾位置検出信号を検出することにより前記光銃から発射されたレーザー光を認識することを特徴とする。
【００３８】
また、前記第１のセンサは、前記着弾位置のｘ軸方向の位置に基づく第１の電流と、前記着弾位置のｙ軸方向の位置に基づく第２の電流とを発生させ、
前記位置算出手段は、前記第１の電流もしくは該第１の電流に基づく電圧から前記第２のセンサにて発生した電流もしくは該電流に基づく電圧が減算された値と、前記第１の電流と前記第２の電流とを加算した値もしくは前記第１の電流に基づく電圧と前記第２の電流に基づく電圧とを加算した値から前記第２のセンサにて発生した電流もしくは該電流に基づく電圧が減算された値とから前記着弾位置におけるｘ座標を算出し、前記第２の電流もしくは該第２の電流に基づく電圧から前記第２のセンサにて発生した電流もしくは該電流に基づく電圧が減算された値と、前記第１の電流と前記第２の電流とを加算した値もしくは前記第１の電流に基づく電圧と前記第２の電流に基づく電圧とを加算した値から前記第２のセンサにて発生した電流もしくは該電流に基づく電圧が減算された値とから前記着弾位置におけるｙ座標を算出することを特徴とする。
【００３９】
また、所定のパルス信号を有する光を受光し、前記光の受光位置を検出する光検出装置であって、
前記光を受光し、前記受光位置に基づく電流を発生させる第１のセンサと、
前記光検出装置にて受光する外光に基づく電流を発生させる第２のセンサと、
前記第１のセンサにて発生した電流もしくは該電流に基づく電圧から前記第２のセンサにて発生した電流もしくは該電流に基づく電圧を減算して出力する減算手段と、
前記減算手段から出力された電流値もしくは電圧値に基づいて、前記パルス信号を検出するとともに該パルス信号を有する光の受光位置を算出する位置算出手段とを有する。
【００４１】
（作用）
上記のように構成された本発明においては、光を発射する光銃から発射された光が標的板に着弾すると、標的板に着弾した光が受光位置検出手段にて受光され、受光位置検知手段において、標的板における光の着弾位置に基づく電流が発生する。また、外光検知手段において、標的装置にて受光される外光に基づく電流が発生する。受光位置検知手段にて発生した電流もしくはこの電流に基づく電圧値と外光検知手段にて発生した電流もしくはこの電流に基づく電圧値とは減算手段に入力され、減算手段において、受光位置検知手段にて発生した電流もしくはこの電流に基づく電圧値から外光検知手段にて発生した電流もしくはこの電流に基づく電圧値が減算されて出力される。これにより、受光位置検知手段にて発生した電流から外光成分が除去されることになる。その後、位置算出手段において、減算手段から出力された電流値もしくは電圧値に基づいて、光銃から発射された光が認識されるとともに標的板における光の着弾位置が算出される。
【００４２】
このように、受光位置検出手段にて発生した電流もしくはこの電流に基づく電圧から外光検知手段にて外光に基づいて発生した電流もしくはこの電流に基づく電圧が減算され、この減算結果を用いて、光銃から発射された光が認識されるとともに光の標的板における着弾位置が算出されるので、受光位置検出手段にて受光される光を、光学フィルタを用いて特定の波長を有するものに限定することなく、標的板におけるレーザー光の着弾位置が、ノイズの混入や誤動作が生じずに検出されることになる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００４４】
図１は、本発明の標的装置が用いられる射撃システムの実施の一形態を示す図である。
【００４５】
本形態は図１に示すように、射撃手が操作することによりレーザー光３０を発射するレーザー銃２０と、レーザー銃２０から発射されたレーザー光３０が着弾する標的板４０が装着され、標的板４０におけるレーザー光３０の着弾位置を検出する標的装置１０と、標的装置１０における着弾結果を表示する表示用装置９１と、標的装置１０と表示用装置９１とを接続するためのスイッチングユニット９２とから構成されている。なお、レーザー銃２０と標的装置１０とは、射撃競技として予め決められた距離だけ離れた場所に設けられている。また、スイッチングユニット９２は、１０ＢＡＳＥ−ＴのＬＡＮ９３のスイッチングＨＵＢである。
【００４６】
以下に、上記のように構成された射撃システムにて射撃を行った場合の処理の流れについて説明する。
【００４７】
射撃手が、レーザー銃２０を標的装置１０の方向に向けた状態で、レーザー銃２０の引き金を引く等、レーザー銃２０からレーザー光３０が発射されるような操作を行うと、レーザー光３０がレーザー銃２０から発射される。なお、レーザー銃２０から発射されるレーザー光３０の光源としては、例えば、半導体レーザー発振素子が用いられる。
【００４８】
レーザー銃２０から発射されたレーザー光３０は、実弾銃の実弾と同様に、レーザー銃２０の銃口から発射された後、レーザー銃２０が向けられた方向に直進する。
【００４９】
レーザー銃２０から発射されたレーザー光３０が、標的装置１０に装着された標的板４０に着弾すると、標的装置１０においてその着弾位置が検出され、検出された着弾位置情報がスイッチングユニット９２を介して表示用装置９１に送信される。
【００５０】
表示用装置９１においては、標的装置１０から送信されてきた着弾位置情報に基づいて射撃の得点が算出され、算出された得点が表示される。なお、表示用装置９１においては、射撃手のゼッケン番号等、射撃手を識別可能となる情報や、その射撃手が現在何回目の射撃を行ったか等の情報が登録されているため、射撃手のゼッケン番号、弾番号、その弾番号に対応する得点、総得点、標的板４０におけるレーザー光３０の着弾位置が、同時に、または時間をおいて表示される。
【００５１】
図２は、図１に示した標的板４０の一例を示す図である。
【００５２】
図１に示した標的板４０は図２に示すように、原点Ｏを中心とする１０個の同心円によって仕切られた１０個の環領域（原点Ｏの周りは円領域）を表面上に有する。これを、得点領域とする。得点領域以外の領域の得点を０点とし、最も外側の環領域（１と表示されている領域）の得点を１点とする。環領域の得点は、原点Ｏに近づくにつれて１点ずつ増えていき、中心の円領域の得点は１０点となる。つまり、このような標的板を用いたときの得点は、標的板４０の中心である原点Ｏからの着弾位置の距離によって決められる。
【００５３】
図３は、図１に示した標的装置１０の構成を示すブロック図である。
【００５４】
本形態における標的装置１０は図３に示すように、レーザー銃２０から発射され、標的板４０に着弾したレーザー光３０を受光し、受光した光量及び標的装置１０に装着された標的板４０におけるレーザー光３０の着弾位置に基づく電流を発生させる第１のセンサであるＰＳＤ（Position Sensitive Detector）センサ１１と、ＰＳＤセンサ１１にて発生した電流による信号を増幅して出力する増幅アンプ１３ａと、標的装置１０にて受光した外光の光量に基づく電流を発生する第２のセンサであるフォトダイオードセンサ１２と、フォトダイオードセンサ１２にて発生した電流による信号を増幅して出力する増幅アンプ１３ｂと、増幅アンプ１３ａから出力された信号から増幅アンプ１３ｂから出力された信号を減算して出力する減算器１４と、減算器１４から出力された信号をデジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄコンバータ１５と、Ａ／Ｄコンバータ１５から出力されたデジタル信号に基づいて、標的装置１０に装着された標的板４０におけるレーザー光３０の着弾位置を算出するとともに、減算器１４から出力された信号に基づいて、レーザー銃２０から発射されるレーザー光３０に含まれる、レーザー光３０を識別するための着弾位置検出信号を検出する位置算出手段である着弾位置算出部１６とから構成されている。
【００５５】
以下に、上記のように構成された標的装置１０の動作について説明する。
【００５６】
図４は、図１及び図３に示した標的装置１０の動作を説明するための図であり、（ａ）は増幅アンプ１３ａから出力された信号の波形図、（ｂ）は増幅アンプ１３ｂから出力された信号の波形図、（ｃ）は減算器１４から出力された信号の波形図である。
【００５７】
レーザー銃２０から発射されたレーザー光３０が、標的装置１０に装着された標的板４０に着弾すると、標的板４０に着弾したレーザー光３０は、標的装置１０内のＰＳＤセンサ１１にて受光される。
【００５８】
ＰＳＤセンサ１１においては、受光した光量及び標的装置１０に装着された標的板４０におけるレーザー光３０の着弾位置に基づく電流が発生する。ＰＳＤセンサ１１は、受光した光に基づいた電流が発生する２次元電流生成膜を有しており、光を受光する２次元電流生成膜の座標位置を（ｘ，ｙ）とすると、２次元電流生成膜では、その座標位置（ｘ，ｙ）に２次元的に、かつ線形に対応する電流がその膜内で生成される。具体的には、ｘ軸方向には、互いに逆方向の２つの電流（電流値をそれぞれＩｘ１，Ｉｘ２とする）が発生し、また、ｙ軸方向にも、互いに逆方向の２つの電流（電流値をそれぞれＩｙ１，Ｉｙ２とする）が発生する。
【００５９】
ＰＳＤセンサ１１からは、上述した、ｘ軸方向の電流（Ｉｘ１，Ｉｘ２）による信号と、ｙ軸方向の電流（Ｉｙ１，Ｉｙ２）による信号とが出力されるが、実際には、ＰＳＤセンサ１１においては、標的装置１０にて受光した外光も受光されるため、ＰＳＤセンサ１１から出力される信号は、上述したｘ軸方向の電流とｙ軸方向の電流とのそれぞれに、標的装置１０にて受光した外光により発生した電流が加算されたものとなっている。また、ＰＳＤセンサ１１からは、ｘ軸方向の電流とｙ軸方向の電流との和が、標的装置１０にて受光された光量Σを示す信号として出力される。
【００６０】
ＰＳＤセンサ１１から出力されたこれらの信号は、増幅アンプ１３ａにおいてそれぞれ増幅されて出力される。
【００６１】
増幅アンプ１３ａから出力されたこれらの信号は、図４（ａ）に示すように、レーザー銃２０から発射されたレーザー光３０による波形部分１と、標的装置１０にて受光した外光による波形部分２ａとが加算された波形を有している。
【００６２】
一方、フォトダイオードセンサ１２においては、標的装置１０にて受光された外光のみに基づく電流が発生し、この電流による信号が増幅アンプ１３ｂにて増幅されて出力される。
【００６３】
増幅アンプ１３ｂから出力された信号は、図４（ｂ）に示すように、標的装置１０にて受光された外光による波形部分２ｂのみから構成された波形を有している。
【００６４】
増幅アンプ１３ａ，１３ｂから出力された信号は減算器１４に入力され、減算器１４において、図４（ａ）に示したような増幅アンプ１３ａから出力された信号から、図４（ｂ）に示したような増幅アンプ１３ｂから出力された信号が減算され、それにより、図４（ｃ）に示すような、レーザー銃２０から発射されたレーザー光３０のみによる信号が抽出され、その後、図４（ｃ）に示すような信号はＡ／Ｄコンバータ１５及び着弾位置算出部１６に入力される。
【００６５】
Ａ／Ｄコンバータ１５においては、減算器１４から出力された信号がデジタル信号に変換され、このデジタル信号は着弾位置算出部１６に入力される。
【００６６】
着弾位置算出部１６においては、減算器１４から出力された信号に基づいて、レーザー銃２０から発射されるレーザー光３０に含まれる着弾位置検出信号が検出されるとともに、Ａ／Ｄコンバータ１５から出力されたデジタル信号に基づいて、標的装置１０に装着された標的板４０におけるレーザー光３０の着弾位置が算出される。
【００６７】
まず、減算器１４から出力された信号が着弾位置算出部１６に入力されると、着弾位置算出部１６において、減算器１４から出力された信号のうち光量Σを示す信号の電流値が電圧値に変換され、その電圧値に応じて、レーザー銃２０から発射されるレーザー光３０に含まれる、レーザー光３０を識別するための着弾位置検出信号が検出される。
【００６８】
ここで、レーザー銃２０においては、レーザー光３０が発射された場合に、そのレーザー光３０がレーザー銃２０から発射されたものであることを識別するために所定の周期及び光量を有する着弾位置検出信号が出力されている。このため、着弾位置算出部１６において、減算器１４から出力された信号のうち光量Σを示す信号の電圧値を用いて、レーザー銃２０から発射されるレーザー光３０に含まれる着弾位置検出信号が検出されることにより、標的装置１０にて受光されたレーザー光がレーザー銃２０から発射されたものであることが認識されることになる。
【００６９】
また、Ａ／Ｄコンバータ１５から出力された信号が着弾位置算出部１６に入力されると、着弾位置算出部１６において、Ａ／Ｄコンバータ１５から出力された信号のうち、レーザー光３０の着弾位置に応じて発生した電流値Ｉｘ１，Ｉｘ２，Ｉｙ１，Ｉｙ２を用いて以下の式によって、標的装置１０に装着された標的板４０におけるレーザー光３０の着弾位置が算出される。
【００７０】
ｘ＝ｋ（Ｉｘ２−Ｉｘ１）／（Ｉｘ２＋Ｉｘ１） （１）
ｙ＝ｋ（Ｉｙ２−Ｉｙ１）／（Ｉｙ２＋Ｉｙ１） （２）
ここで、Ｉｘ２−Ｉｘ１とＩｙ２−Ｉｙ１とがともに零となる光点位置は、ＰＳＤセンサ１１の電気的、機械的座標原点（０，０）として定められる。標的板４０は、ＰＳＤセンサ１１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必要がある。
【００７１】
また、上述した式を用いて算出された着弾位置（ｘ，ｙ）はＰＳＤセンサ１１の特性で光量Σによって影響を受けるため、着弾位置算出部１６においては、その後、これら（ｘ，ｙ）の値を光量Σを示す信号で割ることにより、標的板４０におけるレーザー光３０の着弾位置が補正される。
【００７２】
このように、図１及び図３に示した標的装置１０においては、ＰＳＤセンサ１１から出力された電流による信号から、フォトダイオードセンサ１２から出力された電流による信号を減算し、それにより、ＰＳＤセンサ１１にて受光されたレーザー光３０以外の外光による信号成分を除去し、外光による信号成分が除去された信号を用いて、レーザー光３０の標的板４０における着弾位置、並びにレーザー銃２０から発射されたレーザー光３０に含まれる着弾位置検出信号を検出し、それにより、ノイズの混入や誤動作を生じさせることなく、レーザー銃２０から発射されたレーザー光３０の標的板４０における着弾位置が検出されている。
【００７３】
なお、本形態においては、標的装置１０にて検出された標的板４０における着弾位置や、着弾位置に応じた得点が表示用装置９１にて表示されるものを例に挙げて説明したが、それらが標的装置１０にて表示されることも考えられる。その場合、標的装置１０において、標的板４０における着弾位置に基づいて得点が算出されることになる。
【００７４】
また、本形態においては、ＰＳＤセンサ１１にて発生したｘ軸方向の電流（Ｉｘ１，Ｉｘ２）及びｙ軸方向の電流（Ｉｙ１，Ｉｙ２）を用いて、標的装置１０に装着された標的板４０におけるレーザー光３０の着弾位置を算出しているが、ＰＳＤセンサ１１及びフォトダイオードセンサ１２にて発生した電流を増幅アンプ１３ａ，１３ｂの前段にて電圧値に変換し、着弾位置算出部１６において、この電圧値を上述した電流値の代わりに用いて、標的装置１０に装着された標的板４０におけるレーザー光３０の着弾位置を算出することも考えられる。
【００７５】
また、本形態においては、レーザー銃２０から発射されたレーザー光３０の標的板４０における着弾位置を検出する標的装置１０について説明したが、所定のパルス信号を有する光を受光し、光の受光位置を検出する光検出装置においても、同様の構成とすることにより、光学フィルタを用いることなく光の受光位置を検出することができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明においては、光を発射する光銃から発射された光が着弾する標的板が装着され、標的板における着弾位置を検出する標的装置であって、標的板に着弾した光の成分から外光成分を減算することにより外光成分を除去し、外光成分が除去された光の成分に基づいて、光銃から発射された光を認識するとともに標的板における光の着弾位置を検出する構成としたため、光学フィルタを用いて、標的板に着弾した光から特定の波長を有する光のみを抽出することなく、標的板におけるレーザー光の着弾位置を、ノイズの混入や誤動作を生じさせずに検出することができる。
【００７７】
また、所定のパルス信号を有する光を受光し、光の受光位置を検出する光検出装置であって、受光した光の成分から外光成分を減算することにより外光成分を除去し、外光成分が除去された光の成分に基づいて、パルス信号を検出するとともにパルス信号を有する光の受光位置を検出する構成を有するものにおいても、光学フィルタを用いて、受光した光から特定の波長を有する光のみを抽出することなく、受光した光の受光位置を、ノイズの混入や誤動作を生じさせずに検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の標的装置が用いられる射撃システムの実施の一形態を示す図である。
【図２】図１に示した標的板の一例を示す図である。
【図３】図１に示した標的装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図１及び図３に示した標的装置の動作を説明するための図であり、（ａ）は増幅アンプから出力された信号の波形図、（ｂ）は増幅アンプから出力された信号の波形図、（ｃ）は減算器から出力された信号の波形図である。
【図５】レーザー光を発射するレーザー銃を用いて射撃を行う射撃システムの一構成例を示す図である。
【図６】図５に示した標的板の一例を示す図である。
【図７】図５に示した標的装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図５及び図７に示した標的装置の動作を説明するための図であり、（ａ）は増幅アンプから出力された信号の波形図、（ｂ）は増幅アンプから出力された信号の波形図、（ｃ）は減算器から出力された信号の波形図である。
【符号の説明】
１０ 標的装置
１１ ＰＳＤセンサ
１２ フォトダイオードセンサ
１３ａ，１３ｂ 増幅アンプ
１４ 減算器
１５ Ａ／Ｄコンバータ
１６ 着弾位置算出部
２０ レーザー銃
３０ レーザー光
４０ 標的板
９１ 表示装置
９２ スイッチングユニット
９３ ＬＡＮ
Claims (4)
- レーザー光を発射する光銃から発射されたレーザー光が着弾する標的板が装着され、前記標的板における着弾位置を検出する標的装置であって、
前記標的板にて着弾したレーザー光を受光し、着弾位置に基づく電流を発生させる第１のセンサと、
前記標的装置にて受光する外光に基づく電流を発生させる第２のセンサと、
前記第１のセンサにて発生した電流もしくは該電流に基づく電圧から前記第２のセンサにて発生した電流もしくは該電流に基づく電圧を減算して出力する減算手段と、
前記減算手段から出力された電流値もしくは電圧値に基づいて、前記光銃から発射されたレーザー光を認識するとともに前記標的板における前記レーザー光の着弾位置を算出する位置算出手段とを有する標的装置。 - 請求項１に記載の標的装置において、
前記位置算出手段は、前記光銃から発射されたレーザー光に含まれる着弾位置検出信号を検出することにより前記光銃から発射されたレーザー光を認識することを特徴とする標的装置。 - 請求項１または請求項２に記載の標的装置において、
前記第１のセンサは、前記着弾位置のｘ軸方向の位置に基づく第１の電流と、前記着弾位置のｙ軸方向の位置に基づく第２の電流とを発生させ、
前記位置算出手段は、前記第１の電流もしくは該第１の電流に基づく電圧から前記第２のセンサにて発生した電流もしくは該電流に基づく電圧が減算された値と、前記第１の電流と前記第２の電流とを加算した値もしくは前記第１の電流に基づく電圧と前記第２の電流に基づく電圧とを加算した値から前記第２のセンサにて発生した電流もしくは該電流に基づく電圧が減算された値とから前記着弾位置におけるｘ座標を算出し、前記第２の電流もしくは該第２の電流に基づく電圧から前記第２のセンサにて発生した電流もしくは該電流に基づく電圧が減算された値と、前記第１の電流と前記第２の電流とを加算した値もしくは前記第１の電流に基づく電圧と前記第２の電流に基づく電圧とを加算した値から前記第２のセンサにて発生した電流もしくは該電流に基づく電圧が減算された値とから前記着弾位置におけるｙ座標を算出することを特徴とする標的装置。 - 所定のパルス信号を有する光を受光し、前記光の受光位置を検出する光検出装置であって、
前記光を受光し、前記受光位置に基づく電流を発生させる第１のセンサと、
前記光検出装置にて受光する外光に基づく電流を発生させる第２のセンサと、
前記第１のセンサにて発生した電流もしくは該電流に基づく電圧から前記第２のセンサにて発生した電流もしくは該電流に基づく電圧を減算して出力する減算手段と、
前記減算手段から出力された電流値もしくは電圧値に基づいて、前記パルス信号を検出するとともに該パルス信号を有する光の受光位置を算出する位置算出手段とを有する光検出装置。
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