射撃訓練システム
【課題】 射撃訓練においてノイズの影響を排除して的確な調整を行い、迅速に設置することができると共に、高い精度で着弾点を検出できる射撃訓練システムを提供する。
【解決手段】 ＣＣＤカメラ８において、プロジェクタ６によりスクリーン２に投影された可視領域の波長に対応する色彩を有する調整画像を撮影する際には、調整画像の色彩に対応する光を良好に透過させる第１光学フィルタが撮影レンズに装着され、調整画像が撮影される。また、プロジェクタ６によりスクリーン２に投影された訓練映像上に、レーザ拳銃４により照射された不可視領域の波長を有するレーザ光の照射位置を撮影する際には、レーザ光の波長を有する光を良好に透過させる第２光学フィルタが撮影レンズに装着され、レーザ光の照射位置が撮影される。
【解決手段】 ＣＣＤカメラ８において、プロジェクタ６によりスクリーン２に投影された可視領域の波長に対応する色彩を有する調整画像を撮影する際には、調整画像の色彩に対応する光を良好に透過させる第１光学フィルタが撮影レンズに装着され、調整画像が撮影される。また、プロジェクタ６によりスクリーン２に投影された訓練映像上に、レーザ拳銃４により照射された不可視領域の波長を有するレーザ光の照射位置を撮影する際には、レーザ光の波長を有する光を良好に透過させる第２光学フィルタが撮影レンズに装着され、レーザ光の照射位置が撮影される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スクリーン上に投影された映像に対して、実弾に模したレーザ光を照射することにより射撃訓練を行う射撃訓練システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
実弾を用いない射撃訓練は、スクリーンに所定映像、例えば、標的の映像等の訓練映像をプロジェクタ等の映像投影装置を用いて投影し、投影された映像上にレーザ弾（レーザ光）を発射（照射）することにより行われる。即ち、スクリーンに対して発射されたレーザ弾の着弾点を示す映像をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラ等の撮影装置を用いて撮影し、撮影された映像を用いて標的への的中率等を判定することにより訓練が行われる。スクリーンに投影された標的にレーザ弾が的中したか否かは、映像投影装置によりスクリーンに投影された訓練映像と、撮影装置により撮影された着弾点を示す映像とを用いて、訓練映像におけるレーザ弾の着弾点を検出することにより判定される。
【０００３】
ここで、従来の射撃訓練装置においては、スクリーンと、映像投影装置及び撮影装置との間の距離等を調整するためにスクリーンに投影された基準点を撮影する場合と、レーザ弾の着弾点を撮影する場合とにおいて、撮影装置の状態を変更することなく撮影が行われている（例えば、特許文献１参照）。従って、基準点を撮影する場合及び着弾点を撮影する場合の双方の場合において、自然光や室内灯の光等のノイズによる影響を受け、基準点の撮影時における解像度と、着弾点の撮影時における解像度の双方が低下する可能性がある。そのため、従来の射撃訓練装置においては、暗幕等を用いて暗くした部屋等に射撃訓練装置を設置し、射撃訓練を行っている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２２０９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、射撃訓練装置を設置する部屋を暗幕等を用いて暗くしなければならない場合、準備に時間と手間が掛かるという問題がある。また、部屋を暗くしてスクリーンに投影された基準点を撮影する場合であっても、例えば、スクリーンに投影されている基準点を含む画像の基準点以外の部分に基づく光がノイズとなり、解像度の高い基準点の映像を得ることが困難である。更に、部屋を暗くしてレーザ弾の着弾点の撮影を行っている場合であっても、例えば、スクリーンに投影されている訓練映像がノイズとなり、解像度の高い着弾点の映像を得ることが困難である等の問題がある。
【０００６】
この発明の課題は、実弾に模したレーザ光を用いた射撃訓練において、ノイズの影響を排除して的確な調整を行い、迅速に設置することができると共に、高い精度で着弾点を検出できる射撃訓練システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の射撃訓練システムは、スクリーンに訓練映像及び可視領域の波長に対応する色彩を有する調整画像を投影する映像投影装置と、前記スクリーンに投影された前記訓練映像に対して不可視領域の波長を有するレーザ光を照射するレーザ拳銃と、前記調整画像及び前記レーザ光の照射位置を撮影する撮影装置とを備える射撃訓練システムにおいて、前記撮影装置は、前記調整画像の色彩に対応する光を透過させる第１光学フィルタと、前記レーザ光の波長を有する光を透過させる第２光学フィルタと、前記第１光学フィルタと前記第２光学フィルタとを交換する光学フィルタ交換手段とを備え、前記光学フィルタ交換手段により交換された前記第１光学フィルタを介して前記調整画像を撮影し、前記光学フィルタ交換手段により交換された前記第２光学フィルタを介して前記照射位置を撮影することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２記載の射撃訓練システムは、前記レーザ光として赤外線が用いられることを特徴とする。また、請求項３記載の射撃訓練システムは、前記調整画像の色彩として緑色が用いられることを特徴とする。
【０００９】
これらの請求項１〜請求項３記載の射撃訓練システムによれば、可視領域の波長に対応する色彩、例えば、緑色を有する調整画像は、緑色に対応する光を透過させる第１光学フィルタを介して撮影され、不可視領域の波長を有するレーザ光、例えば、赤外線の照射位置は、レーザ拳銃から照射された赤外線の波長を有する光を透過させる第２光学フィルタを介して撮影される。即ち、撮影対象に応じて光学フィルタを交換することにより、高い解像度で調整画像及びレーザ光の照射位置を撮影することができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、可視領域の波長に対応する色彩を有する調整画像を撮影する際には、調整画像の色彩に対応する光を良好に透過させる第１光学フィルタを介して撮影し、レーザ拳銃から照射された不可視領域の波長を有するレーザ光の照射位置を撮影する際には、このレーザ光の波長を有する光を良好に透過させる第２光学フィルタを介して撮影している。従って、調整画像とレーザ光の照射位置とを、それぞれ高い解像度で撮影することができ、迅速、かつ、容易に射撃訓練システムを設置することができると共に、高い精度で着弾点を検出し、質の高い射撃訓練を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態に係る射撃訓練システムについて説明する。図１は、この発明の実施の形態に係る射撃訓練システムの概略を説明するための図である。射撃訓練システムは、スクリーン２の略中心から延びる法線上に配置されたプロジェクタ（映像投影装置）６及びＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラ（撮影装置）８と、制御装置１０（図１においては図示を省略、図２参照）とを備えている。なお、図１において、一点鎖線はプロジェクタ６により投影される映像を示し、破線はＣＣＤカメラ８により撮影される映像を示している。また、プロジェクタ６とＣＣＤカメラ８とは、プロジェクタ６の投影レンズの光軸方向と、ＣＣＤカメラ８の撮影レンズの光軸方向とを一致させた状態で、例えば、投影レンズの中心と撮影レンズの中心とが同一鉛直線上に位置するように配置され一体化されている。また、図１において、射撃訓練を行う者（射撃手）は、レーザ弾（レーザ光）を発射（照射）する拳銃（レーザ拳銃）４を用い、スクリーン２に投影された映像（訓練映像）中の標的に対してレーザ弾（レーザ光）を発射（照射）することにより射撃訓練を行う。
【００１２】
ここで、拳銃４としては、実弾を発射可能な拳銃に、実弾に模したレーザ弾を発射するための装置（レーザ光発射装置）を装着したものが用いられる。また、拳銃４から発射されるレーザ弾は、不可視領域の波長を有するレーザ光であり、拳銃４からスクリーン２上の標的に対して照射されたレーザ光の照射位置が、射撃手には見えないようになっている。なお、不可視領域の波長を有するレーザ光としては、例えば、赤外線等が用いられる。
【００１３】
図２は、この発明の実施の形態に係る射撃訓練システムのブロック構成図である。射撃訓練システムは、図２に示すように、訓練映像を投影するプロジェクタ６、レーザ弾の着弾点（レーザ光の照射位置）を撮影するＣＣＤカメラ８、プロジェクタ６及びＣＣＤカメラ８における処理を制御する制御装置１０を備えている。射撃訓練システムにおいては、例えば、パーソナルコンピュータにより構成される制御装置１０による制御に基づいて、プロジェクタ６により訓練映像がスクリーン２（図１参照）に投影され、制御装置１０による制御に基づいて、ＣＣＤカメラ８によりスクリーン２に投影された訓練映像中の標的に対して拳銃４により照射されたレーザ光の照射位置が撮影される。
【００１４】
ここで、ＣＣＤカメラ８は、図３に示すように可視領域の波長に対応する色彩を有する画像、即ち、調整画像を撮影する際に用いられる第１光学フィルタ８ａ、不可視領域の波長を有するレーザ光の照射位置、即ち、拳銃４から発射されたレーザ光の照射位置を撮影する際に用いられる第２光学フィルタ８ｂを備えている。第１光学フィルタ８ａは、調整画像の色彩に対応する波長の光を良好に透過させる光学フィルタであり、例えば、調整画像の色彩である緑色に対応する波長の光を良好に透過させる。また、第２光学フィルタ８ｂは、拳銃４から発射されたレーザ光の波長を有する光を良好に透過させる光学フィルタであり、例えば、赤外線の波長の光を良好に透過させる。なお、ＣＣＤカメラ８においては、制御装置１０による制御に基づいて、フィルタ駆動部（光学フィルタ交換手段）８ｃを駆動させることにより第１光学フィルタ８ａと第２光学フィルタ８ｂとの交換が行われる。
【００１５】
図４は、この発明の実施の形態に係る射撃訓練システムにおける制御装置１０のブロック構成図である。制御装置１０は、図４に示すように、制御装置１０におけるデータの処理を制御するデータ制御部２０を備えている。データ制御部２０には、プロジェクタ６及びＣＣＤカメラ８との間の通信を制御する通信制御部２２及びプロジェクタ６を介してスクリーン２に投影される映像データを記憶した映像データ記憶部２４が接続されている。また、データ制御部２０には、ＣＣＤカメラ８を介して撮影された撮影データを記憶する撮影データ記憶部２６及び投影映像と撮影映像との調整に用いられる情報等を記憶するデータ記憶部２８が接続されている。
【００１６】
映像データ記憶部２４には、プロジェクタ６によりスクリーン２に投影される映像データ、即ち、プロジェクタ６によりスクリーン２に投影される調整画像のデータ及び訓練映像を示すデータが記憶されている。ここで、調整画像とは、ＣＣＤカメラ８により撮影される映像（撮影映像）の座標を、プロジェクタ６によりスクリーン２に投影される映像（投影映像）の座標に変換するための調整を行う際に用いられる可視領域の波長に対応する色彩を有する画像であり、例えば、緑色で丸型の画像等が用いられる。また、訓練映像とは、例えば、コンビニエンスストアから逃亡する強盗犯等を標的とした動画像である。なお、１秒間の動画像は数１０フレーム（例えば３０フレーム）の静止画像により構成されており、映像データ記憶部２４には、訓練映像である動画像を構成する全フレームの静止画像が記憶されている。また、各静止画像における標的（犯人）の位置を示すデータ、例えば、標的の位置を示す座標等が映像データ記憶部２４に記憶されている。
【００１７】
また、撮影データ記憶部２６には、ＣＣＤカメラ８により撮影される撮影データ、即ち、ＣＣＤカメラ８により撮影される調整画像や、スクリーン２におけるレーザ光の照射位置を示すデータが記憶される。ここで、ＣＣＤカメラ８においては、調整画像を撮影する際には、制御装置１０による制御に基づいて、調整画像の色彩である緑色に対応する光を良好に透過させる第１光学フィルタ８ａが撮影レンズに装着される。また、レーザ光の照射位置を撮影する際には、制御装置１０による制御に基づいて、レーザ弾として用いられるレーザ光の波長を有する光を良好に透過させる第２光学フィルタ８ｂが撮影レンズに装着される。従って、ＣＣＤカメラ８においては、調整画像を撮影する際には、緑色に対応する光以外の波長の光は、ノイズとして除去される。また、レーザ光の照射位置を撮影する際には、プロジェクタ６によりスクリーン２に投影される訓練映像はノイズとして除去され、スクリーン２に照射されたレーザ光の照射位置を示す点（着弾点）のみが撮影される。
【００１８】
また、データ記憶部２８には、座標変換を行うための調整、即ち、プロジェクタ６によりスクリーン２に投影される投影映像におけるｘ−ｙ座標系の座標と、ＣＣＤカメラ８により撮影される撮影映像におけるＸ−Ｙ座標系の座標とを一致させる座標変換を行うために用いられる設定情報が記憶されている。ここで、設定情報については、以下に示す図５を用いて説明する。
【００１９】
図５は、データ記憶部２８に記憶されている調整画像が基準範囲及び基準位置に投影された状態を示す図である。図５においては、スクリーン２と、プロジェクタ６及びＣＣＤカメラ８とが所定の位置に、即ち、スクリーン２の略中心から延びる法線上に、スクリーン２から、例えば、４ｍの距離を隔てて対向する位置に設置された場合に、プロジェクタ６によりスクリーン２に投影された調整画像３０を含む投影映像４０と、ＣＣＤカメラ８により撮影される撮影映像５０とを示している。また、図５に示すように、調整画像３０の中心、投影映像４０に設定されたｘ−ｙ座標系の原点（０，０）、撮影映像５０に設定されたＸ−Ｙ座標系の原点（０，０）が一致するように、スクリーン２、プロジェクタ６及びＣＣＤカメラ８がそれぞれ所定の位置に配置されている。ここで、スクリーン２とプロジェクタ６及びＣＣＤカメラ８との間の距離及びスクリーン２に対するプロジェクタ６及びＣＣＤカメラ８の配置位置を示すデータ、調整画像３０の基準範囲を示す例えば、調整画像３０の半径を示すデータ、調整画像３０の基準位置を示す例えば、調整画像３０の中心を示す座標（０，０）、調整画像３０とＸ（ｘ）軸との交点を示す座標（−３０，０）、（３０，０）、調整画像３０とＹ（ｙ）軸との交点を示す座標（０，３０）、（０，−３０）を含む情報が、設定情報としてデータ記憶部２８に記憶される。なお、調整画像３０の基準位置を示すデータとして記憶される座標を用いて、調整画像３０の半径が算出される。
【００２０】
また、データ記憶部２８には、補正データ、即ち、実弾射撃を行った際に生じる反動に基づく、照準位置と着弾点とのずれ量を示すデータが記憶されている。ここで、実弾を用いて射撃を行う場合、射撃時に生じる反動により銃口が若干上向きになり、銃弾は照準を合わせた位置より若干上の位置に命中する。そのため、熟練の射撃手は射撃時に生じる反動を考慮して、予め標的よりも若干下の位置に照準を合わせて射撃を行う。しかし、実弾に模したレーザ弾を発射するレーザ拳銃を用いて射撃訓練を行った場合には、実弾を射撃した時のような反動が生じないため照準を合わせた位置にレーザ光が照射され、実弾射撃を想定した適切な訓練効果を得ることができない。そこで、拳銃の種類毎に実弾を用いて射撃を行った際に生じる反動に基づく照準位置と実弾の着弾点とのずれ量を示すデータが補正データとして記憶されている。なお、実弾射撃を行った場合の反動により生じる照準位置と着弾点とのずれ量は、拳銃の口径、種類、射程、実弾の種類により異なる。従って、予め拳銃の口径、種類、実弾の種類、射程を複数のパターンで組み合わせた射撃実験等を行い、各種パターンにおける照準位置と実弾の着弾点とのずれ量とを計測し、計測されたデータが補正データとしてデータ記憶部２８に記憶される。
【００２１】
次に、図６のフローチャートを参照して、この発明の実施の形態に係る射撃訓練システムにおける座標変換の処理について説明する。まず、図１に示すように、プロジェクタ６及びＣＣＤカメラ８を、スクリーン２の略中心から延びる法線上に位置するように配置する。この時、プロジェクタ６及びＣＣＤカメラ８は、プロジェクタ６の投影レンズの中心と、ＣＣＤカメラ８の撮影レンズの中心とが同一鉛直線上に位置するように配置され一体化されており、プロジェクタ６及びＣＣＤカメラ８は、スクリーン２から所定の距離、例えば、４〜６ｍ等の範囲内において任意の距離を隔てて配置される。
【００２２】
次に、制御装置１０による制御に基づいて、プロジェクタ６を介して調整画像をスクリーン２に投影する（ステップＳ１０）。即ち、映像データ記憶部２４に記憶されている緑色で丸型の画像データが通信制御部２２を介して制御装置１０からプロジェクタ６に送信され、プロジェクタ６において、受信された映像データに基づき緑色で丸型の調整画像がスクリーン２に投影される。なお、調整画像は、プロジェクタ６により映像が投影される範囲の中心に位置するようにスクリーン２に投影される。
【００２３】
次に、スクリーン２に投影された調整画像を、制御装置１０による制御に基づいてＣＣＤカメラ８により撮影する（ステップＳ１１）。ここで、ＣＣＤカメラ８においては、制御装置１０による制御に基づいて、撮影レンズに第１光学フィルタ８ａが装着され、この第１光学フィルタ８ａを介して調整画像が撮影される。即ち、可視領域の波長に対応する緑色を有する調整画像を、緑色に対応する光を良好に透過させる第１光学フィルタ８ａを介して撮影することにより、高い解像度で調整画像を撮影することができる。なお、ＣＣＤカメラ８により撮影された調整画像の撮影データは、ＣＣＤカメラ８から制御装置１０に送信される。そして、制御装置１０において、ＣＣＤカメラ８から送信された調整画像の撮影データが通信制御部２２を介して受信され、制御装置１０の撮影データ記憶部２６に記憶される。
【００２４】
図７は、実施の形態に係る射撃訓練システムにおいて撮影された調整画像の一例を示す図である。なお、調整画像３２は、図７に示すように、調整画像３２の中心と投影映像４２の中心とが一致するように、即ち、投影映像４２に設定されたｘ−ｙ座標系における原点と調整画像３２の中心とが一致するようにスクリーン２に投影されている。
【００２５】
次に、ステップＳ１１において撮影された調整画像に基づいて、スクリーン２に投影された調整画像の範囲（投影範囲）及び位置（投影位置）を検出する（ステップＳ１２）。例えば、図７に示すように、撮影映像５０の中心を原点とするＸ−Ｙ座標系を設定する。そして、撮影映像５０のＸ−Ｙ座標系における撮影された調整画像３２の中心を示す座標、中心を通りＸ軸と平行な線分と調整画像３２との交点を示す座標及び中心を通りＹ軸と平行な線分と調整画像３２との交点を示す座標を検出する。そして、検出された座標に基づいて、調整画像３２の投影範囲を示すデータとして調整画像３２の半径の値が算出されデータ記憶部２８に記憶される。また、調整画像３２の投影位置を示すデータとして、調整画像３２の中心を示す座標等の検出された座標がデータ記憶部２８に記憶される。
【００２６】
次に、ステップＳ１２において検出された調整画像の投影範囲と、設定情報に含まれる調整画像の基準範囲とに基づいて、調整画像の投影倍率を算出する（ステップＳ１３）。例えば、撮影データ記憶部２６に投影範囲として記憶されている調整画像３２（図７参照）の半径として「４０」が記憶されており、データ記憶部２８に基準範囲として記憶されている調整画像３０（図５参照）の半径として「３０」が記憶されているとする。この場合には、投影倍率として「４０／３０」が算出される。なお、算出された投影倍率は、データ記憶部２８に記憶される。また、データ記憶部２８に記憶された投影倍率に基づいてスクリーン２と、プロジェクタ６及びＣＣＤカメラ８との間の距離が算出され、算出された距離がデータ記憶部２８に記憶される。
【００２７】
次に、ステップＳ１２において検出された投影位置と、設定情報に含まれる調整画像の基準位置とに基づいて、調整画像のずれ量を算出する（ステップＳ１４）。例えば、撮影データ記憶部２６に投影位置として記憶されている調整画像３２（図７参照）の中心を示す座標（−１５０，１００）と、データ記憶部２８に基準位置として記憶されている調整画像３０（図５参照）の中心を示す座標（０，０）とを用いて、Ｘ軸方向のずれ量「−１５０」、Ｙ軸方向のずれ量「＋１００」が算出される。なお、算出されたずれ量は、データ記憶部２８に記憶される。
【００２８】
次に、ＣＣＤカメラ８により撮影される映像（撮影映像）のＸ−Ｙ座標系における座標を、プロジェクタ６により投影される映像（投影映像）のｘ−ｙ座標系における座標に変換するための調整を行う（ステップＳ１５）。例えば、投影倍率が「４０／３０」であり、ずれ量がＸ軸方向「−１５０」、Ｙ軸方向「+１００」となっている場合には、投影映像におけるｘ−ｙ座標系と、撮影映像におけるＸ−Ｙ座標系との投影倍率及びずれ量を以下の数式（１）により示すことができる。
（ｘ，ｙ）＝｛４０／３０（Ｘ−１５０）、４０／３０（Ｙ＋１００）｝・・・（１）
ここで、（ｘ，ｙ）は、投影映像のｘ−ｙ座標系における座標を示し、（Ｘ，Ｙ）は、撮影映像のＸ−Ｙ座標系における座標を示している。従って、数式（１）を用いることにより、撮影映像のＸ−Ｙ座標系における座標を、投影映像のｘ−ｙ座標系における座標に変換し、両座標系を正確に対応させることができる。なお、上述の数式（１）は、座標変換の際に用いられる調整結果としてデータ記憶部２８に記憶される（ステップＳ１６）。
【００２９】
次に、この発明の実施の形態に係る射撃訓練システムを用いた射撃訓練について説明する。まず、図１に示すように、スクリーン２、プロジェクタ６及びＣＣＤカメラ８をそれぞれ所定の位置に配置し、図６のフローチャートにおける処理と同様の処理により、スクリーン２に投影された映像をＣＣＤカメラ８により撮影した撮影映像に設定されたＸ−Ｙ座標系における座標を、プロジェクタ６によりスクリーン２に投影される投影映像に設定されたｘ−ｙ座標系における座標に変換するための調整を行う。
【００３０】
次に、プロジェクタ６により訓練映像をスクリーン２に投影する。そして、射撃手は、実弾に模したレーザ弾（レーザ光発射装置）が装着された拳銃４（図１参照）を用いて射撃訓練を行う。即ち、図１に示すように、プロジェクタ６によりスクリーン２に投影された訓練映像に含まれる標的に対して不可視領域の波長を有するレーザ光を照射する。なお、射撃訓練を行う際には、図示しない入力部を介して制御装置１０に、拳銃４の種類及び口径、想定している実弾の種類を示すデータが入力される。
【００３１】
ここで、訓練映像に含まれる標的に対して照射されたレーザ光の照射位置は、ＣＣＤカメラ８により撮影される。このＣＣＤカメラ８においては、レーザ光の照射位置を正確に記録すべく、撮影レンズにレーザ光の波長を有する光を良好に透過させる第２光学フィルタ８ｂが装着されている。従って、ＣＣＤカメラ８においては、訓練映像は撮影されずレーザ光の照射位置のみが撮影される。なお、ＣＣＤカメラ８においては、制御装置１０からの制御に基づいて、撮影レンズに装着されている第１光学フィルタ８ａが第２光学フィルタ８ｂに交換され、実弾に模したレーザ光の照射位置の撮影が行われる。また、ＣＣＤカメラ８により撮影された照射位置を示す撮影データは、制御装置１０に送信され、撮影データ記憶部２６（図４参照）に記憶される。
【００３２】
次に、制御装置１０において、訓練映像中におけるレーザ弾の着弾点を検出する。即ち、プロジェクタ６による訓練映像の投影と、ＣＣＤカメラ８によるレーザ光の照射位置の撮影とは、制御装置１０による制御に基づいて同期をとって行われている。そのため、プロジェクタ６によりスクリーン２に投影される訓練映像と、ＣＣＤカメラ８により撮影される照射位置の映像とが対応付けられている。
【００３３】
従って、まず、映像データ記憶部２４に記憶されている訓練映像を構成する静止画像の中で、撮影された照射位置に対応する静止画像における標的の位置を示す座標と、撮影データ記憶部２６に記憶されている照射位置の撮影データにより示される照射位置の座標とを用いて、訓練映像中におけるレーザ光の照射位置を検出する。
【００３４】
次に、照射位置の座標をデータ記憶部２８に記憶されている調整結果を用いて静止画像における座標系における座標に変換する。例えば、調整結果として、データ記憶部２８に上述の数式（１）が記憶されている場合には、照射位置の座標（ＸＨＰ，ＹＨＰ）を数式（１）の（Ｘ，Ｙ）に当てはめ、静止画像の中心を原点とするｘ−ｙ座標系における照射位置の座標（ｘＨＰ，ｙＨＰ）に変換する。
【００３５】
次に、データ記憶部２８に記憶されている補正データを用いて、変換された照射位置の座標を補正する。即ち、射撃訓練を行う際に入力された拳銃４の種類及び口径、実弾の種類と、データ記憶部２８に記憶されているスクリーン２とプロジェクタ６及びＣＣＤカメラ８との間の距離とに対応する補正データを、データ記憶部２８に記憶されている補正データの中から抽出する。次に、抽出された補正データにより示されるずれ量に対応させて、照射位置の座標をずらす補正を行い、補正された座標がレーザ弾の着弾点として検出される。
【００３６】
次に、検出された着弾点の座標が、標的の座標により示される標的の位置と重複している場合には、レーザ弾が標的に的中したと判定される。レーザ弾が標的に的中したと判定された場合には、プロジェクタ６による訓練映像の投影を停止し、静止画像上における着弾点を示した画像がプロジェクタ６を介してスクリーン２に投影される。ここで、静止画像上における着弾点は、検出された着弾点の座標に対応する位置に、例えば、赤色の点等を表示することにより示される。なお、静止画像上における着弾点を示した画像は、着弾点検出結果としてデータ記憶部２８に記憶される。また、レーザ弾が標的に的中していないと判定された場合には、プロジェクタ６による訓練映像の投影が継続され、射撃訓練が行われる。
【００３７】
この発明の実施の形態に係る射撃訓練システムによれば、ＣＣＤカメラにおいて第１光学フィルタを介して調整画像が撮影される。従って、調整画像を撮影する際には、調整画像の色彩である緑色に対応する光以外の光をノイズとして排除して撮影することができ、高い解像度で撮影された調整画像を用い、高い精度で調整を行うことができる。そのため、射撃訓練システムを設置する部屋等を暗幕等を用いて暗くする等の準備を行う必要がなく、迅速、かつ、容易に射撃訓練システムを設置することができる。
【００３８】
また、ＣＣＤカメラにおいて拳銃により照射されたレーザ光の照射位置を撮影する際には、拳銃により照射されたレーザ光の波長を有する光を良好に透過させる第２光学フィルタを介して撮影している。従って、拳銃により照射されたレーザ光の波長を有する光以外の波長を有する光をノイズとして排除して高い解像度で着弾点を撮影し、標的に命中したか否かの判定を高い精度で行うことができ、質の高い射撃訓練を実現することができる。
【００３９】
また、この発明の実施の形態に係る射撃訓練システムによれば、レーザ弾として不可視領域の波長を有するレーザ光である赤外線を用いている。従って、射撃手は、レーザ光の照射位置を視覚的には認識することができず、実弾射撃の場合に生じる反動に基づく照準位置と実弾の着弾点とのずれ量を用いて補正された位置に表示される点を着弾点として認識する。そのため、実弾射撃を行った場合に生じる反動を考慮して照準を合わせるように射撃訓練を行うことができるため、適切な訓練効果を得ることができる。更に、射撃手が照射位置を視覚的に認識できないようにしているため、表示される着弾点とレーザ光の照射位置とが不一致となっていることに対して射撃手が違和感を抱くことを防止できる。
【００４０】
なお、上述の実施の形態に係る射撃訓練システムにおいては、調整画像として丸型で緑色の画像を用いたが、調整画像の形状は丸型に限定されるものではなく、調整画像の色彩も緑色に限定されるものではない。即ち、可視領域の波長に対応する色彩を有する画像であれば、他の色彩を有する画像を用いてもよい。また、不可視領域の波長を有するレーザ光として、赤外線を用いているが、不可視領域の波長を有するレーザ光であれば、赤外線以外のレーザ光を用いてもよい。
【００４１】
また、映像投影装置としてプロジェクタを用いているが、映像投影装置はプロジェクタのみに限定されるものではない。更に、撮影装置としてＣＣＤカメラを用いているが、撮影装置はＣＣＤカメラのみに限定されるものではない。また、ＣＣＤカメラとしては、白黒のＣＣＤカメラとカラーのＣＣＤカメラの何れを用いてもよいが、カラーのＣＣＤカメラを用いる場合には、標準的に装備されている赤外線カットフィルタを取り外してからレーザ光の照射位置を撮影する。
【００４２】
また、上述の実施の形態に係る射撃訓練システムにおいては、プロジェクタの投影レンズの中心とＣＣＤカメラの撮影レンズの中心とを同一鉛直線上に配置して一体化しているが、光軸方向を固定した状態で配置されていれば、どのように配置されていてもよい。
【００４３】
また、上述の実施の形態に係る射撃訓練システムにおいては、調整画像の基準範囲と、調整画像の投影範囲とが相似形となることから、調整画像の基準範囲として、投影された調整画像（円）の半径を記憶しているが、調整画像の基準範囲と、調整画像の投影範囲とが相似形となる場合には、その他のものを基準範囲として記憶するようにしてもよい。例えば、投影された調整画像の面積や、投影された調整画像の画素数を基準範囲として記憶するようにしてもよい。
【００４４】
また、上述の実施の形態に係る射撃訓練システムにおいては、標的にレーザ弾が的中したと判定された段階で訓練映像の投影を中止する場合を例としているが、その他のパターンにより射撃訓練を行ってもよい。即ち、訓練映像を所定時間、例えば、１５秒間スクリーンに投影し、訓練映像がスクリーンに投影されている間に、予め設定されている回数、訓練映像に含まれる標的に対してレーザ弾を発射する。そして、訓練映像の投影が終了した後に、レーザ弾の着弾点を検出し、何発のレーザ弾が標的に的中したかを判定等することにより、射撃訓練を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明の実施の形態に係る射撃訓練システムの概略を説明するための図である。
【図２】この発明の実施の形態に係る射撃訓練システムのブロック構成図である。
【図３】この発明の実施の形態に係るＣＣＤカメラを説明するための図である。
【図４】この発明の実施の形態に係る制御装置のブロック構成図である。
【図５】この発明の実施の形態に係る調整画像の基準範囲及び基準位置の一例を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態に係る制御装置における処理を説明するためのフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態に係る調整画像の投影範囲及び投影位置の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
２・・・スクリーン、４・・・拳銃（レーザ拳銃）、６・・・プロジェクタ、８・・・ＣＣＤカメラ、８ａ・・・第１光学フィルタ、８ｂ・・・第２光学フィルタ、８ｃ・・・フィルタ駆動部、１０・・・制御装置、２０・・・データ制御部、２２・・・通信制御部、２４・・・映像データ記憶部、２６・・・撮影データ記憶部、２８・・・データ記憶部、３０、３２・・・調整画像、４０、４２・・・投影映像、５０・・・撮影映像。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スクリーン上に投影された映像に対して、実弾に模したレーザ光を照射することにより射撃訓練を行う射撃訓練システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
実弾を用いない射撃訓練は、スクリーンに所定映像、例えば、標的の映像等の訓練映像をプロジェクタ等の映像投影装置を用いて投影し、投影された映像上にレーザ弾（レーザ光）を発射（照射）することにより行われる。即ち、スクリーンに対して発射されたレーザ弾の着弾点を示す映像をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラ等の撮影装置を用いて撮影し、撮影された映像を用いて標的への的中率等を判定することにより訓練が行われる。スクリーンに投影された標的にレーザ弾が的中したか否かは、映像投影装置によりスクリーンに投影された訓練映像と、撮影装置により撮影された着弾点を示す映像とを用いて、訓練映像におけるレーザ弾の着弾点を検出することにより判定される。
【０００３】
ここで、従来の射撃訓練装置においては、スクリーンと、映像投影装置及び撮影装置との間の距離等を調整するためにスクリーンに投影された基準点を撮影する場合と、レーザ弾の着弾点を撮影する場合とにおいて、撮影装置の状態を変更することなく撮影が行われている（例えば、特許文献１参照）。従って、基準点を撮影する場合及び着弾点を撮影する場合の双方の場合において、自然光や室内灯の光等のノイズによる影響を受け、基準点の撮影時における解像度と、着弾点の撮影時における解像度の双方が低下する可能性がある。そのため、従来の射撃訓練装置においては、暗幕等を用いて暗くした部屋等に射撃訓練装置を設置し、射撃訓練を行っている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２２０９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、射撃訓練装置を設置する部屋を暗幕等を用いて暗くしなければならない場合、準備に時間と手間が掛かるという問題がある。また、部屋を暗くしてスクリーンに投影された基準点を撮影する場合であっても、例えば、スクリーンに投影されている基準点を含む画像の基準点以外の部分に基づく光がノイズとなり、解像度の高い基準点の映像を得ることが困難である。更に、部屋を暗くしてレーザ弾の着弾点の撮影を行っている場合であっても、例えば、スクリーンに投影されている訓練映像がノイズとなり、解像度の高い着弾点の映像を得ることが困難である等の問題がある。
【０００６】
この発明の課題は、実弾に模したレーザ光を用いた射撃訓練において、ノイズの影響を排除して的確な調整を行い、迅速に設置することができると共に、高い精度で着弾点を検出できる射撃訓練システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の射撃訓練システムは、スクリーンに訓練映像及び可視領域の波長に対応する色彩を有する調整画像を投影する映像投影装置と、前記スクリーンに投影された前記訓練映像に対して不可視領域の波長を有するレーザ光を照射するレーザ拳銃と、前記調整画像及び前記レーザ光の照射位置を撮影する撮影装置とを備える射撃訓練システムにおいて、前記撮影装置は、前記調整画像の色彩に対応する光を透過させる第１光学フィルタと、前記レーザ光の波長を有する光を透過させる第２光学フィルタと、前記第１光学フィルタと前記第２光学フィルタとを交換する光学フィルタ交換手段とを備え、前記光学フィルタ交換手段により交換された前記第１光学フィルタを介して前記調整画像を撮影し、前記光学フィルタ交換手段により交換された前記第２光学フィルタを介して前記照射位置を撮影することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２記載の射撃訓練システムは、前記レーザ光として赤外線が用いられることを特徴とする。また、請求項３記載の射撃訓練システムは、前記調整画像の色彩として緑色が用いられることを特徴とする。
【０００９】
これらの請求項１〜請求項３記載の射撃訓練システムによれば、可視領域の波長に対応する色彩、例えば、緑色を有する調整画像は、緑色に対応する光を透過させる第１光学フィルタを介して撮影され、不可視領域の波長を有するレーザ光、例えば、赤外線の照射位置は、レーザ拳銃から照射された赤外線の波長を有する光を透過させる第２光学フィルタを介して撮影される。即ち、撮影対象に応じて光学フィルタを交換することにより、高い解像度で調整画像及びレーザ光の照射位置を撮影することができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、可視領域の波長に対応する色彩を有する調整画像を撮影する際には、調整画像の色彩に対応する光を良好に透過させる第１光学フィルタを介して撮影し、レーザ拳銃から照射された不可視領域の波長を有するレーザ光の照射位置を撮影する際には、このレーザ光の波長を有する光を良好に透過させる第２光学フィルタを介して撮影している。従って、調整画像とレーザ光の照射位置とを、それぞれ高い解像度で撮影することができ、迅速、かつ、容易に射撃訓練システムを設置することができると共に、高い精度で着弾点を検出し、質の高い射撃訓練を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態に係る射撃訓練システムについて説明する。図１は、この発明の実施の形態に係る射撃訓練システムの概略を説明するための図である。射撃訓練システムは、スクリーン２の略中心から延びる法線上に配置されたプロジェクタ（映像投影装置）６及びＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラ（撮影装置）８と、制御装置１０（図１においては図示を省略、図２参照）とを備えている。なお、図１において、一点鎖線はプロジェクタ６により投影される映像を示し、破線はＣＣＤカメラ８により撮影される映像を示している。また、プロジェクタ６とＣＣＤカメラ８とは、プロジェクタ６の投影レンズの光軸方向と、ＣＣＤカメラ８の撮影レンズの光軸方向とを一致させた状態で、例えば、投影レンズの中心と撮影レンズの中心とが同一鉛直線上に位置するように配置され一体化されている。また、図１において、射撃訓練を行う者（射撃手）は、レーザ弾（レーザ光）を発射（照射）する拳銃（レーザ拳銃）４を用い、スクリーン２に投影された映像（訓練映像）中の標的に対してレーザ弾（レーザ光）を発射（照射）することにより射撃訓練を行う。
【００１２】
ここで、拳銃４としては、実弾を発射可能な拳銃に、実弾に模したレーザ弾を発射するための装置（レーザ光発射装置）を装着したものが用いられる。また、拳銃４から発射されるレーザ弾は、不可視領域の波長を有するレーザ光であり、拳銃４からスクリーン２上の標的に対して照射されたレーザ光の照射位置が、射撃手には見えないようになっている。なお、不可視領域の波長を有するレーザ光としては、例えば、赤外線等が用いられる。
【００１３】
図２は、この発明の実施の形態に係る射撃訓練システムのブロック構成図である。射撃訓練システムは、図２に示すように、訓練映像を投影するプロジェクタ６、レーザ弾の着弾点（レーザ光の照射位置）を撮影するＣＣＤカメラ８、プロジェクタ６及びＣＣＤカメラ８における処理を制御する制御装置１０を備えている。射撃訓練システムにおいては、例えば、パーソナルコンピュータにより構成される制御装置１０による制御に基づいて、プロジェクタ６により訓練映像がスクリーン２（図１参照）に投影され、制御装置１０による制御に基づいて、ＣＣＤカメラ８によりスクリーン２に投影された訓練映像中の標的に対して拳銃４により照射されたレーザ光の照射位置が撮影される。
【００１４】
ここで、ＣＣＤカメラ８は、図３に示すように可視領域の波長に対応する色彩を有する画像、即ち、調整画像を撮影する際に用いられる第１光学フィルタ８ａ、不可視領域の波長を有するレーザ光の照射位置、即ち、拳銃４から発射されたレーザ光の照射位置を撮影する際に用いられる第２光学フィルタ８ｂを備えている。第１光学フィルタ８ａは、調整画像の色彩に対応する波長の光を良好に透過させる光学フィルタであり、例えば、調整画像の色彩である緑色に対応する波長の光を良好に透過させる。また、第２光学フィルタ８ｂは、拳銃４から発射されたレーザ光の波長を有する光を良好に透過させる光学フィルタであり、例えば、赤外線の波長の光を良好に透過させる。なお、ＣＣＤカメラ８においては、制御装置１０による制御に基づいて、フィルタ駆動部（光学フィルタ交換手段）８ｃを駆動させることにより第１光学フィルタ８ａと第２光学フィルタ８ｂとの交換が行われる。
【００１５】
図４は、この発明の実施の形態に係る射撃訓練システムにおける制御装置１０のブロック構成図である。制御装置１０は、図４に示すように、制御装置１０におけるデータの処理を制御するデータ制御部２０を備えている。データ制御部２０には、プロジェクタ６及びＣＣＤカメラ８との間の通信を制御する通信制御部２２及びプロジェクタ６を介してスクリーン２に投影される映像データを記憶した映像データ記憶部２４が接続されている。また、データ制御部２０には、ＣＣＤカメラ８を介して撮影された撮影データを記憶する撮影データ記憶部２６及び投影映像と撮影映像との調整に用いられる情報等を記憶するデータ記憶部２８が接続されている。
【００１６】
映像データ記憶部２４には、プロジェクタ６によりスクリーン２に投影される映像データ、即ち、プロジェクタ６によりスクリーン２に投影される調整画像のデータ及び訓練映像を示すデータが記憶されている。ここで、調整画像とは、ＣＣＤカメラ８により撮影される映像（撮影映像）の座標を、プロジェクタ６によりスクリーン２に投影される映像（投影映像）の座標に変換するための調整を行う際に用いられる可視領域の波長に対応する色彩を有する画像であり、例えば、緑色で丸型の画像等が用いられる。また、訓練映像とは、例えば、コンビニエンスストアから逃亡する強盗犯等を標的とした動画像である。なお、１秒間の動画像は数１０フレーム（例えば３０フレーム）の静止画像により構成されており、映像データ記憶部２４には、訓練映像である動画像を構成する全フレームの静止画像が記憶されている。また、各静止画像における標的（犯人）の位置を示すデータ、例えば、標的の位置を示す座標等が映像データ記憶部２４に記憶されている。
【００１７】
また、撮影データ記憶部２６には、ＣＣＤカメラ８により撮影される撮影データ、即ち、ＣＣＤカメラ８により撮影される調整画像や、スクリーン２におけるレーザ光の照射位置を示すデータが記憶される。ここで、ＣＣＤカメラ８においては、調整画像を撮影する際には、制御装置１０による制御に基づいて、調整画像の色彩である緑色に対応する光を良好に透過させる第１光学フィルタ８ａが撮影レンズに装着される。また、レーザ光の照射位置を撮影する際には、制御装置１０による制御に基づいて、レーザ弾として用いられるレーザ光の波長を有する光を良好に透過させる第２光学フィルタ８ｂが撮影レンズに装着される。従って、ＣＣＤカメラ８においては、調整画像を撮影する際には、緑色に対応する光以外の波長の光は、ノイズとして除去される。また、レーザ光の照射位置を撮影する際には、プロジェクタ６によりスクリーン２に投影される訓練映像はノイズとして除去され、スクリーン２に照射されたレーザ光の照射位置を示す点（着弾点）のみが撮影される。
【００１８】
また、データ記憶部２８には、座標変換を行うための調整、即ち、プロジェクタ６によりスクリーン２に投影される投影映像におけるｘ−ｙ座標系の座標と、ＣＣＤカメラ８により撮影される撮影映像におけるＸ−Ｙ座標系の座標とを一致させる座標変換を行うために用いられる設定情報が記憶されている。ここで、設定情報については、以下に示す図５を用いて説明する。
【００１９】
図５は、データ記憶部２８に記憶されている調整画像が基準範囲及び基準位置に投影された状態を示す図である。図５においては、スクリーン２と、プロジェクタ６及びＣＣＤカメラ８とが所定の位置に、即ち、スクリーン２の略中心から延びる法線上に、スクリーン２から、例えば、４ｍの距離を隔てて対向する位置に設置された場合に、プロジェクタ６によりスクリーン２に投影された調整画像３０を含む投影映像４０と、ＣＣＤカメラ８により撮影される撮影映像５０とを示している。また、図５に示すように、調整画像３０の中心、投影映像４０に設定されたｘ−ｙ座標系の原点（０，０）、撮影映像５０に設定されたＸ−Ｙ座標系の原点（０，０）が一致するように、スクリーン２、プロジェクタ６及びＣＣＤカメラ８がそれぞれ所定の位置に配置されている。ここで、スクリーン２とプロジェクタ６及びＣＣＤカメラ８との間の距離及びスクリーン２に対するプロジェクタ６及びＣＣＤカメラ８の配置位置を示すデータ、調整画像３０の基準範囲を示す例えば、調整画像３０の半径を示すデータ、調整画像３０の基準位置を示す例えば、調整画像３０の中心を示す座標（０，０）、調整画像３０とＸ（ｘ）軸との交点を示す座標（−３０，０）、（３０，０）、調整画像３０とＹ（ｙ）軸との交点を示す座標（０，３０）、（０，−３０）を含む情報が、設定情報としてデータ記憶部２８に記憶される。なお、調整画像３０の基準位置を示すデータとして記憶される座標を用いて、調整画像３０の半径が算出される。
【００２０】
また、データ記憶部２８には、補正データ、即ち、実弾射撃を行った際に生じる反動に基づく、照準位置と着弾点とのずれ量を示すデータが記憶されている。ここで、実弾を用いて射撃を行う場合、射撃時に生じる反動により銃口が若干上向きになり、銃弾は照準を合わせた位置より若干上の位置に命中する。そのため、熟練の射撃手は射撃時に生じる反動を考慮して、予め標的よりも若干下の位置に照準を合わせて射撃を行う。しかし、実弾に模したレーザ弾を発射するレーザ拳銃を用いて射撃訓練を行った場合には、実弾を射撃した時のような反動が生じないため照準を合わせた位置にレーザ光が照射され、実弾射撃を想定した適切な訓練効果を得ることができない。そこで、拳銃の種類毎に実弾を用いて射撃を行った際に生じる反動に基づく照準位置と実弾の着弾点とのずれ量を示すデータが補正データとして記憶されている。なお、実弾射撃を行った場合の反動により生じる照準位置と着弾点とのずれ量は、拳銃の口径、種類、射程、実弾の種類により異なる。従って、予め拳銃の口径、種類、実弾の種類、射程を複数のパターンで組み合わせた射撃実験等を行い、各種パターンにおける照準位置と実弾の着弾点とのずれ量とを計測し、計測されたデータが補正データとしてデータ記憶部２８に記憶される。
【００２１】
次に、図６のフローチャートを参照して、この発明の実施の形態に係る射撃訓練システムにおける座標変換の処理について説明する。まず、図１に示すように、プロジェクタ６及びＣＣＤカメラ８を、スクリーン２の略中心から延びる法線上に位置するように配置する。この時、プロジェクタ６及びＣＣＤカメラ８は、プロジェクタ６の投影レンズの中心と、ＣＣＤカメラ８の撮影レンズの中心とが同一鉛直線上に位置するように配置され一体化されており、プロジェクタ６及びＣＣＤカメラ８は、スクリーン２から所定の距離、例えば、４〜６ｍ等の範囲内において任意の距離を隔てて配置される。
【００２２】
次に、制御装置１０による制御に基づいて、プロジェクタ６を介して調整画像をスクリーン２に投影する（ステップＳ１０）。即ち、映像データ記憶部２４に記憶されている緑色で丸型の画像データが通信制御部２２を介して制御装置１０からプロジェクタ６に送信され、プロジェクタ６において、受信された映像データに基づき緑色で丸型の調整画像がスクリーン２に投影される。なお、調整画像は、プロジェクタ６により映像が投影される範囲の中心に位置するようにスクリーン２に投影される。
【００２３】
次に、スクリーン２に投影された調整画像を、制御装置１０による制御に基づいてＣＣＤカメラ８により撮影する（ステップＳ１１）。ここで、ＣＣＤカメラ８においては、制御装置１０による制御に基づいて、撮影レンズに第１光学フィルタ８ａが装着され、この第１光学フィルタ８ａを介して調整画像が撮影される。即ち、可視領域の波長に対応する緑色を有する調整画像を、緑色に対応する光を良好に透過させる第１光学フィルタ８ａを介して撮影することにより、高い解像度で調整画像を撮影することができる。なお、ＣＣＤカメラ８により撮影された調整画像の撮影データは、ＣＣＤカメラ８から制御装置１０に送信される。そして、制御装置１０において、ＣＣＤカメラ８から送信された調整画像の撮影データが通信制御部２２を介して受信され、制御装置１０の撮影データ記憶部２６に記憶される。
【００２４】
図７は、実施の形態に係る射撃訓練システムにおいて撮影された調整画像の一例を示す図である。なお、調整画像３２は、図７に示すように、調整画像３２の中心と投影映像４２の中心とが一致するように、即ち、投影映像４２に設定されたｘ−ｙ座標系における原点と調整画像３２の中心とが一致するようにスクリーン２に投影されている。
【００２５】
次に、ステップＳ１１において撮影された調整画像に基づいて、スクリーン２に投影された調整画像の範囲（投影範囲）及び位置（投影位置）を検出する（ステップＳ１２）。例えば、図７に示すように、撮影映像５０の中心を原点とするＸ−Ｙ座標系を設定する。そして、撮影映像５０のＸ−Ｙ座標系における撮影された調整画像３２の中心を示す座標、中心を通りＸ軸と平行な線分と調整画像３２との交点を示す座標及び中心を通りＹ軸と平行な線分と調整画像３２との交点を示す座標を検出する。そして、検出された座標に基づいて、調整画像３２の投影範囲を示すデータとして調整画像３２の半径の値が算出されデータ記憶部２８に記憶される。また、調整画像３２の投影位置を示すデータとして、調整画像３２の中心を示す座標等の検出された座標がデータ記憶部２８に記憶される。
【００２６】
次に、ステップＳ１２において検出された調整画像の投影範囲と、設定情報に含まれる調整画像の基準範囲とに基づいて、調整画像の投影倍率を算出する（ステップＳ１３）。例えば、撮影データ記憶部２６に投影範囲として記憶されている調整画像３２（図７参照）の半径として「４０」が記憶されており、データ記憶部２８に基準範囲として記憶されている調整画像３０（図５参照）の半径として「３０」が記憶されているとする。この場合には、投影倍率として「４０／３０」が算出される。なお、算出された投影倍率は、データ記憶部２８に記憶される。また、データ記憶部２８に記憶された投影倍率に基づいてスクリーン２と、プロジェクタ６及びＣＣＤカメラ８との間の距離が算出され、算出された距離がデータ記憶部２８に記憶される。
【００２７】
次に、ステップＳ１２において検出された投影位置と、設定情報に含まれる調整画像の基準位置とに基づいて、調整画像のずれ量を算出する（ステップＳ１４）。例えば、撮影データ記憶部２６に投影位置として記憶されている調整画像３２（図７参照）の中心を示す座標（−１５０，１００）と、データ記憶部２８に基準位置として記憶されている調整画像３０（図５参照）の中心を示す座標（０，０）とを用いて、Ｘ軸方向のずれ量「−１５０」、Ｙ軸方向のずれ量「＋１００」が算出される。なお、算出されたずれ量は、データ記憶部２８に記憶される。
【００２８】
次に、ＣＣＤカメラ８により撮影される映像（撮影映像）のＸ−Ｙ座標系における座標を、プロジェクタ６により投影される映像（投影映像）のｘ−ｙ座標系における座標に変換するための調整を行う（ステップＳ１５）。例えば、投影倍率が「４０／３０」であり、ずれ量がＸ軸方向「−１５０」、Ｙ軸方向「+１００」となっている場合には、投影映像におけるｘ−ｙ座標系と、撮影映像におけるＸ−Ｙ座標系との投影倍率及びずれ量を以下の数式（１）により示すことができる。
（ｘ，ｙ）＝｛４０／３０（Ｘ−１５０）、４０／３０（Ｙ＋１００）｝・・・（１）
ここで、（ｘ，ｙ）は、投影映像のｘ−ｙ座標系における座標を示し、（Ｘ，Ｙ）は、撮影映像のＸ−Ｙ座標系における座標を示している。従って、数式（１）を用いることにより、撮影映像のＸ−Ｙ座標系における座標を、投影映像のｘ−ｙ座標系における座標に変換し、両座標系を正確に対応させることができる。なお、上述の数式（１）は、座標変換の際に用いられる調整結果としてデータ記憶部２８に記憶される（ステップＳ１６）。
【００２９】
次に、この発明の実施の形態に係る射撃訓練システムを用いた射撃訓練について説明する。まず、図１に示すように、スクリーン２、プロジェクタ６及びＣＣＤカメラ８をそれぞれ所定の位置に配置し、図６のフローチャートにおける処理と同様の処理により、スクリーン２に投影された映像をＣＣＤカメラ８により撮影した撮影映像に設定されたＸ−Ｙ座標系における座標を、プロジェクタ６によりスクリーン２に投影される投影映像に設定されたｘ−ｙ座標系における座標に変換するための調整を行う。
【００３０】
次に、プロジェクタ６により訓練映像をスクリーン２に投影する。そして、射撃手は、実弾に模したレーザ弾（レーザ光発射装置）が装着された拳銃４（図１参照）を用いて射撃訓練を行う。即ち、図１に示すように、プロジェクタ６によりスクリーン２に投影された訓練映像に含まれる標的に対して不可視領域の波長を有するレーザ光を照射する。なお、射撃訓練を行う際には、図示しない入力部を介して制御装置１０に、拳銃４の種類及び口径、想定している実弾の種類を示すデータが入力される。
【００３１】
ここで、訓練映像に含まれる標的に対して照射されたレーザ光の照射位置は、ＣＣＤカメラ８により撮影される。このＣＣＤカメラ８においては、レーザ光の照射位置を正確に記録すべく、撮影レンズにレーザ光の波長を有する光を良好に透過させる第２光学フィルタ８ｂが装着されている。従って、ＣＣＤカメラ８においては、訓練映像は撮影されずレーザ光の照射位置のみが撮影される。なお、ＣＣＤカメラ８においては、制御装置１０からの制御に基づいて、撮影レンズに装着されている第１光学フィルタ８ａが第２光学フィルタ８ｂに交換され、実弾に模したレーザ光の照射位置の撮影が行われる。また、ＣＣＤカメラ８により撮影された照射位置を示す撮影データは、制御装置１０に送信され、撮影データ記憶部２６（図４参照）に記憶される。
【００３２】
次に、制御装置１０において、訓練映像中におけるレーザ弾の着弾点を検出する。即ち、プロジェクタ６による訓練映像の投影と、ＣＣＤカメラ８によるレーザ光の照射位置の撮影とは、制御装置１０による制御に基づいて同期をとって行われている。そのため、プロジェクタ６によりスクリーン２に投影される訓練映像と、ＣＣＤカメラ８により撮影される照射位置の映像とが対応付けられている。
【００３３】
従って、まず、映像データ記憶部２４に記憶されている訓練映像を構成する静止画像の中で、撮影された照射位置に対応する静止画像における標的の位置を示す座標と、撮影データ記憶部２６に記憶されている照射位置の撮影データにより示される照射位置の座標とを用いて、訓練映像中におけるレーザ光の照射位置を検出する。
【００３４】
次に、照射位置の座標をデータ記憶部２８に記憶されている調整結果を用いて静止画像における座標系における座標に変換する。例えば、調整結果として、データ記憶部２８に上述の数式（１）が記憶されている場合には、照射位置の座標（ＸＨＰ，ＹＨＰ）を数式（１）の（Ｘ，Ｙ）に当てはめ、静止画像の中心を原点とするｘ−ｙ座標系における照射位置の座標（ｘＨＰ，ｙＨＰ）に変換する。
【００３５】
次に、データ記憶部２８に記憶されている補正データを用いて、変換された照射位置の座標を補正する。即ち、射撃訓練を行う際に入力された拳銃４の種類及び口径、実弾の種類と、データ記憶部２８に記憶されているスクリーン２とプロジェクタ６及びＣＣＤカメラ８との間の距離とに対応する補正データを、データ記憶部２８に記憶されている補正データの中から抽出する。次に、抽出された補正データにより示されるずれ量に対応させて、照射位置の座標をずらす補正を行い、補正された座標がレーザ弾の着弾点として検出される。
【００３６】
次に、検出された着弾点の座標が、標的の座標により示される標的の位置と重複している場合には、レーザ弾が標的に的中したと判定される。レーザ弾が標的に的中したと判定された場合には、プロジェクタ６による訓練映像の投影を停止し、静止画像上における着弾点を示した画像がプロジェクタ６を介してスクリーン２に投影される。ここで、静止画像上における着弾点は、検出された着弾点の座標に対応する位置に、例えば、赤色の点等を表示することにより示される。なお、静止画像上における着弾点を示した画像は、着弾点検出結果としてデータ記憶部２８に記憶される。また、レーザ弾が標的に的中していないと判定された場合には、プロジェクタ６による訓練映像の投影が継続され、射撃訓練が行われる。
【００３７】
この発明の実施の形態に係る射撃訓練システムによれば、ＣＣＤカメラにおいて第１光学フィルタを介して調整画像が撮影される。従って、調整画像を撮影する際には、調整画像の色彩である緑色に対応する光以外の光をノイズとして排除して撮影することができ、高い解像度で撮影された調整画像を用い、高い精度で調整を行うことができる。そのため、射撃訓練システムを設置する部屋等を暗幕等を用いて暗くする等の準備を行う必要がなく、迅速、かつ、容易に射撃訓練システムを設置することができる。
【００３８】
また、ＣＣＤカメラにおいて拳銃により照射されたレーザ光の照射位置を撮影する際には、拳銃により照射されたレーザ光の波長を有する光を良好に透過させる第２光学フィルタを介して撮影している。従って、拳銃により照射されたレーザ光の波長を有する光以外の波長を有する光をノイズとして排除して高い解像度で着弾点を撮影し、標的に命中したか否かの判定を高い精度で行うことができ、質の高い射撃訓練を実現することができる。
【００３９】
また、この発明の実施の形態に係る射撃訓練システムによれば、レーザ弾として不可視領域の波長を有するレーザ光である赤外線を用いている。従って、射撃手は、レーザ光の照射位置を視覚的には認識することができず、実弾射撃の場合に生じる反動に基づく照準位置と実弾の着弾点とのずれ量を用いて補正された位置に表示される点を着弾点として認識する。そのため、実弾射撃を行った場合に生じる反動を考慮して照準を合わせるように射撃訓練を行うことができるため、適切な訓練効果を得ることができる。更に、射撃手が照射位置を視覚的に認識できないようにしているため、表示される着弾点とレーザ光の照射位置とが不一致となっていることに対して射撃手が違和感を抱くことを防止できる。
【００４０】
なお、上述の実施の形態に係る射撃訓練システムにおいては、調整画像として丸型で緑色の画像を用いたが、調整画像の形状は丸型に限定されるものではなく、調整画像の色彩も緑色に限定されるものではない。即ち、可視領域の波長に対応する色彩を有する画像であれば、他の色彩を有する画像を用いてもよい。また、不可視領域の波長を有するレーザ光として、赤外線を用いているが、不可視領域の波長を有するレーザ光であれば、赤外線以外のレーザ光を用いてもよい。
【００４１】
また、映像投影装置としてプロジェクタを用いているが、映像投影装置はプロジェクタのみに限定されるものではない。更に、撮影装置としてＣＣＤカメラを用いているが、撮影装置はＣＣＤカメラのみに限定されるものではない。また、ＣＣＤカメラとしては、白黒のＣＣＤカメラとカラーのＣＣＤカメラの何れを用いてもよいが、カラーのＣＣＤカメラを用いる場合には、標準的に装備されている赤外線カットフィルタを取り外してからレーザ光の照射位置を撮影する。
【００４２】
また、上述の実施の形態に係る射撃訓練システムにおいては、プロジェクタの投影レンズの中心とＣＣＤカメラの撮影レンズの中心とを同一鉛直線上に配置して一体化しているが、光軸方向を固定した状態で配置されていれば、どのように配置されていてもよい。
【００４３】
また、上述の実施の形態に係る射撃訓練システムにおいては、調整画像の基準範囲と、調整画像の投影範囲とが相似形となることから、調整画像の基準範囲として、投影された調整画像（円）の半径を記憶しているが、調整画像の基準範囲と、調整画像の投影範囲とが相似形となる場合には、その他のものを基準範囲として記憶するようにしてもよい。例えば、投影された調整画像の面積や、投影された調整画像の画素数を基準範囲として記憶するようにしてもよい。
【００４４】
また、上述の実施の形態に係る射撃訓練システムにおいては、標的にレーザ弾が的中したと判定された段階で訓練映像の投影を中止する場合を例としているが、その他のパターンにより射撃訓練を行ってもよい。即ち、訓練映像を所定時間、例えば、１５秒間スクリーンに投影し、訓練映像がスクリーンに投影されている間に、予め設定されている回数、訓練映像に含まれる標的に対してレーザ弾を発射する。そして、訓練映像の投影が終了した後に、レーザ弾の着弾点を検出し、何発のレーザ弾が標的に的中したかを判定等することにより、射撃訓練を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明の実施の形態に係る射撃訓練システムの概略を説明するための図である。
【図２】この発明の実施の形態に係る射撃訓練システムのブロック構成図である。
【図３】この発明の実施の形態に係るＣＣＤカメラを説明するための図である。
【図４】この発明の実施の形態に係る制御装置のブロック構成図である。
【図５】この発明の実施の形態に係る調整画像の基準範囲及び基準位置の一例を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態に係る制御装置における処理を説明するためのフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態に係る調整画像の投影範囲及び投影位置の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
２・・・スクリーン、４・・・拳銃（レーザ拳銃）、６・・・プロジェクタ、８・・・ＣＣＤカメラ、８ａ・・・第１光学フィルタ、８ｂ・・・第２光学フィルタ、８ｃ・・・フィルタ駆動部、１０・・・制御装置、２０・・・データ制御部、２２・・・通信制御部、２４・・・映像データ記憶部、２６・・・撮影データ記憶部、２８・・・データ記憶部、３０、３２・・・調整画像、４０、４２・・・投影映像、５０・・・撮影映像。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリーンに訓練映像及び可視領域の波長に対応する色彩を有する調整画像を投影する映像投影装置と、前記スクリーンに投影された前記訓練映像に対して不可視領域の波長を有するレーザ光を照射するレーザ拳銃と、前記調整画像及び前記レーザ光の照射位置を撮影する撮影装置とを備える射撃訓練システムにおいて、
前記撮影装置は、
前記調整画像の色彩に対応する光を透過させる第１光学フィルタと、
前記レーザ光の波長を有する光を透過させる第２光学フィルタと、
前記第１光学フィルタと前記第２光学フィルタとを交換する光学フィルタ交換手段とを備え、
前記光学フィルタ交換手段により交換された前記第１光学フィルタを介して前記調整画像を撮影し、前記光学フィルタ交換手段により交換された前記第２光学フィルタを介して前記照射位置を撮影することを特徴とする射撃訓練システム。
【請求項２】
前記レーザ光として赤外線が用いられることを特徴とする請求項１記載の射撃訓練システム。
【請求項３】
前記調整画像の色彩として緑色が用いられることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の射撃訓練システム。
【請求項１】
スクリーンに訓練映像及び可視領域の波長に対応する色彩を有する調整画像を投影する映像投影装置と、前記スクリーンに投影された前記訓練映像に対して不可視領域の波長を有するレーザ光を照射するレーザ拳銃と、前記調整画像及び前記レーザ光の照射位置を撮影する撮影装置とを備える射撃訓練システムにおいて、
前記撮影装置は、
前記調整画像の色彩に対応する光を透過させる第１光学フィルタと、
前記レーザ光の波長を有する光を透過させる第２光学フィルタと、
前記第１光学フィルタと前記第２光学フィルタとを交換する光学フィルタ交換手段とを備え、
前記光学フィルタ交換手段により交換された前記第１光学フィルタを介して前記調整画像を撮影し、前記光学フィルタ交換手段により交換された前記第２光学フィルタを介して前記照射位置を撮影することを特徴とする射撃訓練システム。
【請求項２】
前記レーザ光として赤外線が用いられることを特徴とする請求項１記載の射撃訓練システム。
【請求項３】
前記調整画像の色彩として緑色が用いられることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の射撃訓練システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−２０７９７６（Ｐ２００６−２０７９７６Ａ）
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２４０８５（Ｐ２００５−２４０８５）
【出願日】平成１７年１月３１日（２００５．１．３１）
【出願人】（０００１５５４６９）株式会社野村総合研究所 (1,067)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月３１日（２００５．１．３１）
【出願人】（０００１５５４６９）株式会社野村総合研究所 (1,067)
【Ｆターム（参考）】
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