JP3902624B2 - 光銃 - Google Patents

Description

本発明は、光銃に関し、特に、光弾が複数化される光銃に関する。

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。光線銃から発射される光弾の位置は、特許文献１に示されるように、標的に設定される機械的座標系で検出される。光弾の光エネルギーは、特許文献２に示されるように、標的の標的面に形成される光電変換器により電気信号に変換される。その電気信号は、着弾位置の機械的座標を含んでいる。

着弾点の機械系座標が電気系座標に変換され得る射撃システムでは、競技の多様性を生む可能性を秘めている。その場合に、競技者が放つ複数の光弾の競技的価値を高めるためには、光弾と競技価値の対応を明確にするとともに、引き金の引き動作の運動性が重視されなければならない。例えば、引き金の引き動作は、光弾の着弾位置に微妙に影響する。そのような影響を忠実に再現しながら、競技の多様性に起因する得点又は得点履歴の面白さを競技観戦者に知らせることは、競技者と観戦者の間のコミュニケーションを増幅して競技の価値を増大させる。このような課題は、知られていない。

特開２００２−３１８０９８号 特開２０００−６１１２９号

本発明の課題は、引き動作の影響を忠実に再現しながら、競技の多様性に起因する競技の面白さを増幅する光銃を提供することにある。

本発明による光銃は、引き金（図示されず）を備え、光弾（９又は３４）を生成する。光弾は、光弾信号（７２，７３）を有している。光弾信号は、着弾位置信号（７２）と、光弾区別信号（７３）とを含んでいる。光弾区別信号（７３）は、引き金の引き金動作に対応して生成され、光弾（９又は３４）を引き金の他の１回の引き金動作に対応する光弾（９又は３４）から区別するために用いられる。着弾位置信号（７２）は、引き金動作の有無に関係せずに生成され、光弾（９又は３４）の着弾位置の検出のために用いられる。

複数の光弾は、引き金の引き動作に影響されて個別化される。光銃では、質量を持つ銃弾を実射する際の大きい反作用は存在しないので、引き金の引き動作に起因する光銃の光軸の僅かな振れにより、着弾位置の変動が大きく影響される。光弾を区別することにより、その引き動作に対応する得点分布が生じるので、競技の妙味が倍増される。

光弾の数は、引き金の１回の引き金動作に対応する複数の規定数である。このことは、その妙味を更に倍増する。引き金の引き動作の過程が、得点に影響されるからである。

着弾位置信号は、引き金動作がない場合にも発射され、実射に先立って競技者が照準を合わす際に有効に利用される。

光弾区別信号は、第１光弾区別信号（７３−１：受信側の図９の７５−１に対応）と、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（７３−２：受信側の図９の７５−２に対応）とを含んでいる。第１光弾区別信号は、光弾信号に第１番目に属することを示す光弾内第１番目信号（７３−１−１：受信側の図９の７５−１−１に対応）と、光弾信号に共通に属することを示す第１共通信号（７３−１−２：受信側の７５−１−２に対応）とを有している。第２光弾区別信号は、光弾に第２番目に属することを示す光弾内第２番目信号（７３−２−１：受信側の図９の７５−２−１に対応）と、光弾信号に共通に属することを示す第２共通信号（７３−２−２：受信側の図９の７５−２−２に対応）とを有している。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このように、１光弾内複数光弾の個別化と共通化により、引き金の引き動作の妙味の増大が更に加速される。

光弾内第１番目信号（７３−１−１）と光弾内第２番目信号（７３−２−１）とは、共に同じ第１ビット数で表現される。第１共通信号（７３−１−２）と第２共通信号（７３−２−２）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。競技を多様化するためには、第１ビット数は２より大きい値が採択される。第２ビット数が６であれば、１競技中の競技者の動作の回数の最大値は、６４又は６３である。

本発明による光銃は、引き金動作を組み込むことにより、射撃競技の妙味が倍増される。

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好ましい形態は、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。

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。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。

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（光弾）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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）

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。

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。

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。

図５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、有色（又は、赤色）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。

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（上半分領域）に収納されている。このような電池３１の配置は、その交換性を良好にする。重心調整は、スタビラーザー３６により行われる。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。

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により受信されれば、射撃状態表示用ＬＥＤ２９は点滅的に又は連続的に発光する。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。

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の赤外線取込み口２８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の赤外線取込み口２８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１１（ｃ１）に対応して後述される信号７５−１が、”００”に設定される。

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。

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。

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。

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。

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。

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に対応する電流値信号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。システム制御用ＣＰＵボード５５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。

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。

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、競技者の意思とは無関係に、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。

競技者がトリガーを操作してモード選択信号４７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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。図９（ｂ）に示される着弾位置信号７４は４００μｓの合計パルス幅を持ち、図９（ｃ１）と図９（ｃ２）に示される１光弾群内第１光弾信号７５−１，２は６００μｓの合計パルス幅を持ち、図９（ｃ３）に示されるトリガキャラクタ信号７５−３は４００μｓの合計パルス幅を持っている。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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

その組合せが（０，０）であれば着弾位置座標データ（ｘ，ｙ）は全く送受信信号制御ユニット５６に送信されず、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

光銃から独立している標的ボックスは、自在に移動が可能であり、競技会場の任意の位置に随意に設置し、標的ボックスに対して射撃ボックスを位置づければ、競技開始の準備が即時的に可能であり、パソコン又はスクリーンのような表示装置と射撃ボックスの間の配線を行うことにより、ただちに競技を開始することができ、競技の運営が円滑である。

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は、標的装置を示す側面断面図である。 図３は、図２の正面図である。 図４は、スリットを示す側面断面図である。 図５は、銃装置を示す側面断面図である。 図６は、図５の平面図である。 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（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は、データ変換を示すタイムシーケンス図である。 図１２は、銃装置の詳細を示す回路ブロック図である。 図１３は、標的を示す正面図である。 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

３４…光弾
７２…光弾信号（着弾位置信号）
７３…光弾信号（光弾区別信号）
７３−１又は７５−１…第１光弾区別信号
７３−２又は７５−２…第２光弾区別信号
７３−１−１又は７５−１−１…光弾内第１番目信号
７３−１−２又は７５−１−２…第１共通信号
７３−２−１又は７５−２−１…光弾内第２番目信号
７３−２−２又は７５−２−２…第２共通信号

Claims (8)

1. 引き金を備え、
   光弾を生成し、
   前記光弾は、光弾信号を備え、
   前記光弾信号は、
   着弾位置信号と、
   光弾区別信号と
   を含み、
   前記光弾区別信号は、前記引き金の引き動作に対応して生成され、前記光弾を前記引き金の他の１回の引き金動作に対応する光弾から区別するために用いられ、
   前記着弾位置信号は、前記引き金の引き金動作の有無に関係せずに生成され、前記光弾の着弾位置の検出のために用いられる
   光銃。
2. 前記光弾の数は、前記引き金の１回の引き金動作に対応する複数の規定数である
   請求項１の光銃。
3. 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る
   請求項１の光銃。
4. 前記第１光弾区別信号は、
   前記光弾に第１番目に属することを示す光弾内第１番目信号と、
   前記光弾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、
   前記光弾に第２番目に属することを示す光弾内第２番目信号と、
   前記光弾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３の光銃。
5. 前記光弾内第１番目信号と光弾内第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４の光銃。
6. 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５の光銃。
7. 前記光弾区別信号は、
   第１光弾区別信号と、
   第２光弾区別信号とを備え、
   前記第１光弾区別信号は、
   第１着弾位置信号と、
   前記光弾信号に第１番目に属することを示す光弾内第１番目信号と、
   前記光弾区別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、
   第２着弾位置信号と、
   前記光弾信号に第２番目に属することを示す光弾内第２番目信号と、
   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。
8. コードレスである
   請求項１〜７から選択される１請求項の光銃。

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