JPH0695019B2 - 目視線角度検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 a.産業上の利用分野 本発明は目視線角度検出装置、すなわち観測者が物標を
目視で捉える時、観測者の目と物標を結ぶ目視線の水平
方位角度および水平面からの俯仰角度を演出する装置に
関する。

b.従来の技術 第８図は従来技術による目視線角度検出装置の斜視図で
ある。

十字線ａを無限遠に投影する機能を有する望遠鏡ｂは旋
回軸及び俯仰軸まわりの自由度を有する。望遠鏡ｂを支
持している架台ｃは、初期調整時に目視線を水平に調整
するための液体水準器及び水平調整機構等を有してい
る。俯仰角の光学式読取装置ｄを用いて目視で角度目盛
りを読み取る。装置によってはこの角度を電気的に検出
する。

指北ジャイロコンパス部ｅは、ケーブルｆから電源が供
給され、目視線の真北からの方位角度を検出し、電気信
号として発信する。本装置は地上に三脚ｇで設置固定さ
れ、ケーブルｆはジャイロコンパスの電源の他、望遠鏡
の十字線の照明電源等も供給するとともに、目視線の方
位角度を出力するために使用される。

c.発明が解決しようとする課題 このような従来の目視線角度検出装置にあっては、必要
ならば平坦に整地した後に三脚を設置し、装置を組立
て、望遠鏡軸の水平調節を行なうといった手順が必要で
あり、指北ジャイロコンパスが静定する迄の待ち時間も
必要である。また、他の地点へ移動する場合には、指北
ジャイロコンパスが停止するまで待たねばならない。こ
のように、従来のものは設置に手間がかかる、準備時間
が長い、ひんぱんな移動が困難という問題点がある。

更に、観測者が望遠鏡をのぞきこみながら操作するの
で、視野全体を見ることが出来ず、目標を捜索してそれ
を望遠鏡に促える迄に時間がかかる。特に移動目標を追
尾することが困難である等の問題点がある。

本発明はこのような問題点を解決するために、物標を視
るサイトの部分、目視線の方位角度および俯仰角度検出
手段をヘルメットに組込んだ目視線角度検出装置を提案
することを課題とする。

d.課題を解決するための手段 上記課題は、ヘルメットと、ヘルメットに取付けられた
目視線上の無限遠点に像を形成するサイトと、目視線の
磁北からの方位角度を検出するためにヘルメットに固定
されている磁気方位発信器と、目視線の俯仰角を検出す
るためにヘルメットに固定されている傾斜角検出器と、
磁気方位発信器の出力と傾斜角検出器の出力に基づいて
目視線の方位角度と俯仰角度を算出する角度算出手段を
備えることを特徴とする目視線角度検出装置によって解
決された。

e.作用 物標を視るサイトの部分、目視線の方位角度及び水平面
からの俯仰角度を検出するセンサの部分をヘルメットに
取付けて、一体構造としているので、サイトの像に物標
を重ねるだけで目視線を決定することができる。目視線
の方向はヘルメットに固定された磁気方位発信器と傾斜
角検出器によって求める。

f.実施例 第１図は本発明に係る目視線角度検出装置のヘルメット
の部分の斜視図である。観測者が着用するヘルメット１
に、十字線を無限遠に投影するサイト２、目視線の磁北
からの方位角度を検出する磁気方位発信器３及び水平面
からの俯仰角度を検出する傾斜検出器４が各々取付けら
れている。

第２図は本発明に係る目視線角度検出装置の制御器の部
分の斜視図である。制御器５は、ケーブル６を介してヘ
ルメット側へ所要の電源を供給し、ヘルメット側から信
号を受け取って信号処理を行ない、目視線の磁北からの
方位角度及び水平面からの俯仰角度を表示器７に表示す
るとともにケーブル８を介してこれらの角度を出力する
機能を有している。制御器は、観測者が首から下げる等
して操作できる構造となっており、電源スイッチ5a、表
示切り替えスイッチ5b、電源のON−OFF及び故障を表示
する表示灯5c、角度信号を一時ホールドして表示器に表
示させるスイッチ5d、角度信号の送出をオートにするか
スイッチ5eによるマニュアルにするかの切替スイッチ5f
等が取付けられている。制御器５への電源はケーブル８
で供給される。

第３図にサイト部２の光学系を示す。2aは光源ランプ、
2bは十字線2eのパターンが印刷された焦点板、2cがコリ
メータレンズ、2dがハーフミラーである。焦点板2bをコ
リメータレンズ2cの焦点上に置くことにより十字線2eが
無限遠に投影され、眼Ｅの位置による誤差（視差）は生
じない。

磁気方位発信器３はフラックスゲート方式の磁気方位発
信器である。地磁気を検出するコイルの部分は、振り子
のようにジンバル構造で支持され、観測者の頭の動きに
かかわらず地磁気の水平成分のみ検出する構造になって
いる。方位角度に関しては、サイトの目視線が磁北方向
にある時、磁気方位発信器の出力が、角度０°（磁北）
を示すようにアライメントされる。

傾斜検出器内には２個の加速度計が設けられ、俯仰角を
θとする時、１つの加速度計からsin θ、他の加速度計
からcos θが得られ、この２つの値いからtan θを求め
る。この方が１つの加速度計で測定するより精度が良い
からである。

第４図は、傾斜検出器内の２個の加速度計4A,4Bの取付
けに関する図で、軸4a及び4bが加速度計の入力軸であ
り、互いに直交している。ｇは、地球の重力加速度の方
向を示す。これと直交する面4cが水平面であり、この面
と軸4aとがなす角度が俯仰角θである。4Aおよび4Bの加
速度計は、俯仰角θの値に応じて重力加速度の成分を検
出するので、２つの加速度計の出力を演算すれば、俯仰
角θを求めることができる。本実施例では、前述のサイ
トの目視線と本図の軸4aが一致するようにヘルメット上
でアライメントされる。

本実施例の如く２個の加速度計を用いることにより、俯
仰角の範囲約90°にわたり直線性を得るとともに目視線
まわりの傾斜の影響を小さくすることができる。

俯仰角の全範囲にわたり良い直線性を得、かつ目視線ま
わりに傾斜した時（頭を傾けた時）俯仰角に発生する誤
差を抑えるために第５図に示す加速度計配置の他の実施
例がある。ｇが重力加速度の方向、4cが水平面である。
サイトの目視線を水平に置いた時、俯仰角検出用加速度
計4Aの入力軸4aが水平に対し約45°になるように配置す
る。これにより俯仰角０°〜90°の全範囲にわたり良い
直線性が得られる。しかし、このままでは目視線まわり
に傾斜した時、加速度計4Aの出力に誤差を生じる。この
傾斜分を目視線と直交するように入力軸4bが配置された
加速度計4Bの出力を使用して補正する。

第６図に本発明に係る目視線角度検出装置の実施例の機
能ブロック図を示す。

磁気方位発信器３の出力は信号変換回路９で信号変換さ
れて、演算回路10に送られる。傾斜検出器４には、同一
のフィードバック型加速度計4A,4Bが２個取付けられ、
これらの出力は加速度計用信号変換回路11で信号変換さ
れて演算回路10に取り込まれる。演算回路10はマイクロ
プロセッサとメモリから構成されており、磁気方位角の
算出、２個の加速度計出力からの俯仰角の算出等を行な
う。12は、磁気方位発信器の誤差を修正（自差修正）す
るための自差修正設定回路であり、修正演算は10で行わ
れる。13は、算出角度を表示器14に表示したり外部へデ
ジタル信号として送出するためのインターフェイス回路
である。各部の所要電源は、電源回路15でつくられる。

第７図は、サイト部にディスプレイを採用する実施例で
ある。この例は、第３図の焦点板2bトランプ2aに代えて
小型CRT16を使うので、十字線2eのイメージの他、捉え
た物標の方位角、俯仰角等の表示も可能となる。また出
力角度信号を利用して、暗視カメラを制御し、暗視カメ
ラの目視線と本装置の目視線とを一致させることによ
り、夜間用として映像を投影するために使用できる。同
じ原理で、他の手段で得られた目標迄の距離情報等、各
種の情報を重疊表示することも可能である。

g.発明の効果 取扱い及び移動が容易であり、地形によらずいかなる場
所でも使用可能である。またセンサには起動時間の短い
フラックスゲート型の磁気方位発信器とフィードバック
型加速度計を用いることにより準備時間を短縮すること
ができる。

更に、全体視野が見られるので目標捜索瞬時動作が可能
で移動目標を追尾し易い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る目視線角度検出装置のヘルメット
の部分の斜視図、第２図は本発明に係る目視線角度検出
装置の制御器の部分の斜視図、第３図はサイト部の光学
系モデル図、第４図は加速度計の配置の一例を示す概念
図、第５図は加速度計の配置の他の例を示す概念図、第
６図は本発明に係る目視線角度検出装置のブロックダイ
ヤグラム、第７図はサイト部に小型CRTを用いた実施例
におけるサイト部の光学系モデル図、第８図は従来技術
による目視線角度検出装置の斜視図である。 １…ヘルメット、２…サイト、 ３…磁気方位発信器、４…傾斜検出器、 ５…制御器、６…ケーブル、 ７…表示器、８…ケーブル、 ９…信号変換回路、10…演算回路、 11…加速度計用信号変換回路、 12…自差修正設定回路、 13…インターフェース回路、 14…表示器、15…電源回路、 16…小型CRT。

フロントページの続き (72)発明者 白坂 正一郎 東京都大田区南蒲田２丁目16番46号 株式 会社東京計器内 (72)発明者 木村 護 東京都大田区南蒲田２丁目16番46号 株式 会社東京計器内 (72)発明者 坂出 泰章 東京都大田区南蒲田２丁目16番46号 株式 会社東京計器内 (56)参考文献 特開 昭60−42734（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−226827（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−232508（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−32944（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ヘルメットと、ヘルメットに取付けられ目
   視線上の無限遠点に像を形成するサイトと、目視線の磁
   北からの方位角度を検出するためにヘルメットに固定さ
   れている磁気方位発信器と、目視線の俯仰角を検出する
   ためにヘルメットに固定されている傾斜角検出器と、磁
   気方位発信器の出力と傾斜角検出角の出力に基づいて目
   視線の方位角度と俯仰角度を演出する角度算出手段を備
   えることを特徴とする目視線角度検出装置。
2. 【請求項２】前記磁気方位発信器は、フラックスゲート
   型の磁気方位発信器を用いたことを特徴とする請求項１
   記載の目視線角度検出装置。
3. 【請求項３】前記傾斜角検出器はフィードバック型加速
   度計を用いたことを特徴とする請求項１又は２記載の目
   視線角度検出装置。