JP2004069296A - ネットワークに接続されたレーザ標的式の火器訓練システム - Google Patents

Abstract

【課題】　発射物を発射することなく実射の体験を忠実にシミュレートする。
【解決手段】　火器訓練システムは、火器のトリガを引くことで生成された機械的波動に応じて上記火器の銃身の長手中心線に沿ってレーザ信号を発するレーザ発射器モジュールを含む訓練用火器40を含む。レーザ検出標的42は、レーザ信号が標的に命中した正確な箇所を検出し得るレーザ光検出器の平面配列を含む。訓練用火器40により発せられたレーザ信号は好適には、標的42がノイズおよび干渉から容易に判別し得る変調レーザ・パルスである。上記標的は、レーザ命中情報を報告すると共に競技者もしくは被訓練者により射撃された一連のレーザ命中の経過を追うコンピュータ44に接続される。コンピュータ44は通信ネットワークを介して同様の火器訓練システムに接続されることにより、異なる地理的位置における複数の射撃手による競技を可能とする。
【選択図】　　　図３

Description

　本出願は、1997年 8月25日に出願されると共に“スケール調整標的訓練用の計装標的(Instrumented Target for Scaled Target Training)”と称された米国仮特許出願第60/056,937号の優先権を主張するものである。上記仮特許出願の開示内容は、言及したことによりその全体を援用する。

　本発明は、レーザ放射火器及びレーザ検出標的を採用した火器訓練システムに関し、特に、同様の遠隔配置訓練システムに対してコンピュータ・ネットワークを介して接続され得るレーザ検出標的に向けて、当該火器(firearm) の銃身の中心線に沿ってレーザ・パルスを発するレーザ・モジュールを有する訓練用火器に関する。

　今日における射撃競技は、ブルズ・アイ(bull's eye)及び他のタイプの標的に対して拳銃、ライフル及び他の火器の射撃を行うなどの種々の競技会がある。相対的かつ絶対的な成果を決定する為に使用される技量の測定値としては、精度、速度、射撃の配分、並びに、これら及び他の基準の多数の組合せが挙げられる。射撃競技において競技者が好首尾に競技を行い得る為には、技術、競技能力および火器性能の組合せが必要とされる。関連する技術としては、適切な射撃姿勢、トリガ操作、安定したグリップ、および、正しい照準状態などの、射撃術の基礎を組合せる一体的動作が挙げられる。而して、種々の射撃競技に伴う競技能力としては、移動し乍ら正確に射撃でき、ホルスタから拳銃を抜くことができ、且つ、呼吸および移動を制御できることにより、標的に対してピンポイントの精度を達成すべく極めて安定した砲床を築く能力が挙げられる。

　競技としての射撃の歴史は、最初の火器の発明にまで遡る。而して、1,000 万人を超える米国人が公式承認された種類の射撃競技のひとつに定期的に参加する。種々の射撃競技は、夏季および冬季のオリンピックの一部である。射撃は、それ自体のチャンピオンシップ、スポンサー、競技プログラムおよび認可団体により国際的に認められた競技種目である。それはまた、たとえばカウボーイ・アクション射撃などの様に頻繁に行われる新たなイベントおよび競技オプションなどに依り、活気のあるダイナミックな競技でもある。

　残念乍ら射撃競技は、現在および将来における娯楽としての存続を脅かす多数の制限および制約を受けている。これらの制限の内で最も重要なものは、射撃プロセス自体に伴うものである。火器が発射されるとき、火器から標的に向けて一定の形態の発射物(projectile)が放出される。この発射物（たとえば、弾頭、マスケット銃の弾丸、散弾、BB弾またはペレット）は、殺傷する能力がある。現在における射撃競技は標的に対する発射物の弾着を要するという事実は安全性の問題を引き起こすが、これは、当該競技を物理的にもイメージの点からも制限し、現在における火器の個人所有に対する論争の一因となっている。

　火器に伴う悲劇、並びに、火器により犯された犯罪行為が競技のイメージを損なったことは否定できない。英国およびオーストラリアなどの国々においては、火器関連の悲劇は全ての個人所有の禁止に至った。競技目的の為に保持された火器に関しても区別は無い。また、日本などの多くの国々においては、個人用火器の所有は暫くの間は非合法であった。

　火器により発射された発射物は射撃競技に対して更なる制約を課す。安全性の為には、適切な防壁および開けた領域を所定位置とすることにより、見物人が直接的な銃弾および跳弾に当たるのを防止することが必然となる。これは、観客が競技を見物する能力を制限するものである。人々の多い領域で射撃競技を行うには、特別の区域が必要とされる。斯かる区域は地域規則の故に建築する為に費用を要し、保険を掛けるのも高価となる。更に、競技は共通の区域（すなわち、複数の遠隔区域ではない）で行うことにより、公平な競技を確かなものとして不正の可能性を防止せねばならない。

　観客は競技者の背後の安全な距離から射撃競技イベントを見物する様に制限されることから、観客としては任意の所定時点にて競技が如何に進展しているかを知るのが困難である。また多くの状況において射撃の全ては、標的が検査されて採点される前に終了せねばならない。観客は、自軍の選手またはチームの結果を知る為には、このプロセスを待たねばならない。これらの制約は競技の観客を制限し、コンピュータ化による対話性の世代に対する魅力、および、参加者自身の即時性を減少する。

　等しく問題なのは発射物であり、特に、殆どの火器から発射される鉛弾である。鉛は毒性があり、塵および他の断片などの鉛残渣物は、屋内および屋外を種々に汚染する。この点に関して環境保護法は極めて厳密であり、区域の運営者は高価な空気清浄処理システムを設置すると共に既存の区域設備を回復せねばならない。

　故に、射撃競技は普及しており、長く伝承され、個人およびチーム競技の両者に対する基準の全てを満足しているが、射撃のプロセスの特質自体が制限的である。また、犯罪および悲劇的な行為に対する不幸な関連は競技の可能性を更に制限し、多くの場合、直接的な制限に繋がる。

　更に、火器を使用する法令執行官および隊員を訓練するという継続的な要求が在るが、実弾を実際的な区域で使用するには用意するのが困難なスペースおよび器具が必要である。通常の教育課程[normal course of instruction](COI) は実弾を使用するものであり、“実射訓練(live fire training)”と称される。実射訓練は危険なものであり、適切に調査されて範囲が定められた区域、防壁および弾着地域を必要とし、実射訓練において鉛弾を使用することは公害の危険があり、回復には費用が伴う。現在、米国政府は全土に亙る実射区域における鉛公害を浄化する為に相当の額を費やしており、回復コストの節約の点のみにおいても実射訓練に対する代替物が望まれる。

　射撃訓練は、個々人の技術を確立して鍛えることを意図している。しかし乍ら殆どの軍隊の場合、実射訓練の実施は集合的に行われる、と言うのも、部隊員の全ては射撃区域に団体で赴くからである。これは主として、実弾は慎重に管理されるという事実に依るものである。また、実射区域は乏しい資源であることから、その使用はスケジュール管理されねばならない。これは特に、空軍および陸軍州兵の陸海予備軍などの予備構成軍に対して相当に高度な調整および計画を必要とする。これらの部隊は毎月、典型的には週末に、適切な区域施設の無い軍事教練場の中央に集まる。各部隊は、相当の遠方であることが多い適切な訓練区域に／から移送されると共に、区域に居る間は食料および宿営が支援されねばならない。斯かる状況を経験した者であれば、必要に応じて個々人に対しセンターおよび軍事教練場（“自軍駐屯地”）で適切な射撃訓練を行い得る機能は、相当の節約を提供すると共に訓練価値を高めることを理解し得よう。

　訓練を有意義にするには、米国陸軍野外教範FM 23-9 においてM16A1 及びM16A2 ライフルに対して記述された如き正式なCOI が課せられ、試験が必要とされる。この試験は、COI 中に示された基準を満足する被訓練者の能力を評価するものであり、典型的には“検定(qualification) ”と称される。この試験を通過することは、被訓練者が基準を満足することにより武器を使用する資格を得たことを意味する。

　上記認定試験は、被訓練者から種々の範囲で用意された種々のサイズおよび種々の形状の基準標的と対峙して命中(hit) することを要する。標的までの実際の距離は射程(range) と称される。典型的にライフルの射撃技術は、最新式の軍用ライフルに対しては 300メートルの射程で、且つ、拳銃に対しては25〜50メートルの射程で試験される。長距離の射程は明らかに、実射区域設備に対して相当の面積要件を課す。故に軍隊はスケール調整された標的の代替課程を考案したが、これは、基本的な数学公式に基づいて種々の射程−標的距離をシミュレートするサイズとされたシルエット標的を使用することにより、隊員が所定射程におけるシミュレート標的に対する適切サイズの照準状態で照準整列技術を実践するのを許容する。

　実際の距離射程に対するこれらのスケール調整標的による代替物は依然として実射区域における実弾の使用を要し、上述した如き安全性、公害および資源消費関連の全てを伴う。故に、スケール調整標的の使用は実射区域における“土地”を減少するが、実射区域の使用に伴う要件、コストおよび不利益を排除するものでない。

　空軍および海軍はいずれも、スケール調整標的に依る同等の検定手続を有している。これらの検定用スケール調整標的は、実寸射程を利用できない部隊もしくはスケール調整標的を使用することが許可された部隊の射撃技術を試験する為の代替物として是認されることから、“代替課程(Alternative Course)”として知られている。例えば陸軍は、“25メートル代替Ｃ課程標的”と称される図１に示された如き標的を使用する。25メートル・ディスクリプタは、全ての標的がスケール調整された射程を表現すると共に、被訓練者により対峙されるべき標的の距離である。

　理想的には、代替課程の演習は実際に使用するライフル（またはピストル）に可及的に類似した外見および感触で作動する武器により行われる。好適には、シミュレートされた可聴銃声射撃体験としては、可聴銃声および反動が挙げられる。

　これらのスケール調整標的は、全ての実射訓練に伴うのと同一の多くの問題に遭遇する。特に、或る標的に対する弾丸の命中と同じ標的に対する別の命中は、射撃ラインにおける一定の精巧な検出手段、標的自体における命中位置検出手段、および、各回の射撃の後における個々の標的検査がなければ相互に区別され得ない。全ての場合において斯かる判別手段に伴うコストは相当であり、仲々使用されない結果となる。故に、訓練の評価の精度が影響を受ける。

　例えば射撃の陸軍25メートル代替Ｃ課程において隊員は、認定を得るには２つの時限にて射撃を行う必要がある。第１の時限で隊員は砂嚢上に武器を支持し乍ら腹臥姿勢で２個の10発入マガジンで行われる20発(20 rounds) の射撃を行う必要がある。隊員は、標的（図１）上における10個のスケール調整標的シルエットの各々に対して２度命中する上で、120 秒を有している。砂嚢上に武器を支持することは武器に対して付加的な安定性と大きな精度を提供する。

　第２時限にて隊員は、武器は支持されずに腹臥姿勢で第２回目の20発の射撃を行う必要がある。支持されないということは、隊員が肘を地面に付けて自身の腕のみで武器を安定的に保持し得ることを意味する。支持されない射撃姿勢の相対的な安定性および精度は、支持された射撃姿勢と比較して低下する。

　典型的には、紙製標的は安価で時間節約になることから、認定試験に対して必要とされる２つの25メートル標的は、被訓練者から完全に見える適切な背景上に並置して取付けられる。隊員は最初に標的の一方を射撃することを指示されると共に、120 秒期間が経過して全ての20発が得点された後、第２標的を指示される。しかし乍ら、各標的は同一であるとともに小さな（大きなスケール調整射程の）標的は命中するのが困難であることから、隊員は支持を行う時限の間に両標的の小さなシルエットの全てと対峙することが多い。大きなシルエット（50メートルおよび 100メートル射程）は、不支持の時限に残される。

　更に概略的には、射撃区域は全体射撃演習の間は“実戦状態(hot) ”であることから、標的を厳密に検査して射撃手が各標的と対峙した順序を決定することは不可能であり、且つ、当該標的（すなわち、シルエット）上で弾着が観察されたときにその標的に対して射撃手が照準を定めていたか否かを決定することも不可能である。故に、未熟な射撃手でも各標的をランダムに射撃して認定得点を獲得することが可能である、と言うのも、各シルエットは代替課程認定演習に対する単一シート上に集められているからである。

　採点は両方の射撃時限が完了した後に行われることから（ここでも時間節約の為に、と言うのも、標的の採点を行うには全員が射撃を中止することにより指導員が区域に降りて肉眼で標的を検査するからであり）、各隊員の射撃技術の不正確な評価に帰着することもある。故に、視野に亙り無作為に標的が呈示され、各隊員が実際距離射程で再試験されたときに相当に低い試験結果になることが多いのも不思議では無い。

　故に、スケール調整シルエット標的の概念を利用する為には、標的の命中の各々の箇所および命中の時的順序を区別すると共に、この情報をリアルタイムで採点者／指導員に知らせ得ることが好適なことは理解され得る。標的は、被訓練者が正しい射程に在るか否かを決定することにより訓練および試験が自律的に実行され得る方法を含むのが好適である。

　実射に伴う安全性、公害および他の否定的問題を同時に回避し乍らスケール調整標的概念を十分に利用する為に、実際の武器の外観および感触で作動するが実弾は発射せず、且つ、隊員が実射区域を実感する反動、音響および臭気などの完全に観念的な体験を提供する武器シミュレータに対する要望がある。上記シミュレータは、正確に標的に命中させる代替的で完全に安全な手段を有する。好適には、上記シミュレータは未繋止とされることにより射撃の間における被訓練者の移動、グリップまたは姿勢を制限せず、且つ、実射訓練の価値が一切失われない様に被訓練者は実際武器と同様にシミュレータに再装填、発射および薬莢排出(clear) する必要もある。また、シミュレータおよび標的は両者ともに、武器の標準的な昼間照準器(day sight) ならびに最近開発されたナイト・ビジョンならびに熱的検出システムによる認定試験もサポートすることにより、各部隊は実射区域を全く使用する必要がなくなるのが望ましい。

　実弾の別の欠点は、照準装置付火器を“零点規正(zeroing) ”するプロセスで実弾を使用することである。火器の照準機構を正しく調節するプロセスは典型的に２つの段階を含む。最初に、火器の照準機構は“照準規正(boresighting)”として公知のプロセスにおいて砲腔の中心線と整列される。照準規正は、照準装置が標的に向けられたときに射撃手が標的に命中させるのを略々許容する概略的整列を達成するが、命中箇所は典型的には中心から外れた箇所に集まる。これは、照準規正は各射撃手が固有の“照準状態”を有するという事実を考慮しないからであるが、この固有の照準状態とは、各射撃手が自身の適切な射撃姿勢の関数として僅かに異なる様に自身の目を照準装置と整列することにより標的の中心の位置を幾分か異なる様に見ることを意味する。射撃手が反復的に適切な射撃姿勢を取り標的上の一定の直径内に一群の射撃を行い得ると仮定すれば、照準機構の微調整（すなわち零点規正）は、弾痕群(shot group)における命中の密集部(mass)の中心と標的の中心との間のオフセットを決定してからそれに従い照準機構を調節することで達成され得る。このプロセスを多数回に亙り反復することにより、標的の中心と弾痕群の密集部の中心との間のオフセットは最小化されてその火器は特定の射撃手に対して“零点規正”され得ることになる。

　真のオフセットを正確に決定する為には、零点規正プロセスの各反復に対する弾痕群において多くの射撃を行うことが好適である。しかし乍ら、多数の射撃は弾薬資源を消費する。更に、３個以上の命中点の密集部の中心を（肉眼により）評価することは困難である。これらの理由により、弾痕群の各々にては僅かに３回の射撃が典型的であり、その結果、オフセットの評価の精度は制限され、（より大きな弾痕群による反復と比較して）零点規正プロセスの更なる反復が必要とされることもある。故に、零点規正プロセスを完了する為に必要な反復の回数を減少して時間を節約すべく、密集部の中心を測定する上で困難さを伴わず且つ資源の使用を増大すること無く零点規正プロセスにてより大きな弾痕群を使用し得るのが望ましい。

　実弾の発射を要さずに射撃手を訓練する種々のシステムは、光学的技術およびレーザ技術などが提案されている。火器からの空包の発射は、実射状態で火器が如何に感じられるかの感触を射撃手に対して与える。半自動式のピストルに対する空砲発射変換は米国特許第 5,140,893号、第 5,433,134号および第 5,585,589号（全てEdward J. Leiterに対するもの）の主題であり、その全体開示内容は言及したことにより援用する。しかし乍ら、斯かるシステムは標的に対して発射物を発射しないことから、射撃手は火器が適切に照準を定められたか否か、または、良好なフォロースルーが維持されたか否かに関するフィードバックを一切与えられない。

　これに加え、米国特許第 5,344,320号に開示された如く火器において訓練目的でレーザ・ビームを発射すべくレーザ・ドライバが使用されているが、その全体開示内容は言及したことにより援用する。レーザ系システムにおいては、レーザ発射器は典型的に火器の銃口の一側に取付けられると共に、標的上にレーザ信号を投射することにより発射物の発射と命中箇所をシミュレートする。斯かるシステムに伴うひとつの問題は、レーザ信号が（発射物がそうである様には）銃身の長手中心線に沿って投射されないことであり、故にレーザの投射角度は、銃身からの投射が標的に命中するのと同一の箇所でレーザ信号が標的に命中する様に、銃身の長手中心線軸心に対して僅かに傾斜されねばならない。この配置構成は視差の問題を引き起こし、標的上におけるレーザ信号の箇所が、発射物が標的に命中するであろう箇所を正確に反映する様に、レーザ投射角度は標的射程の関数として調節されねばならない。

　視差の問題を排除する為に、火器の銃身内に直接的にレーザ発射器を取付けることが提案されている。特にBang社は、ピストルの銃口内に摺動すると共に摩擦力により所定位置に保持される円筒形状のレーザ・モジュールを開発した。火器のトリガが引かれたとき、レーザ・モジュールは撃鉄の落下の共鳴を検出して可視レーザ信号を発し、この信号は紙製標的などの上で視認され得る。しかし乍ら、レーザ・モジュールは銃身内に着座することから、レーザが使用されている間に火器は実弾だけでなく空包も着火できず、被訓練者はトリガを引いても撃鉄の“クリック感”を感ずるのみである。故に、銃身内レーザは被訓練者が反動又は発射効果を体験することを一切許容せず、可聴銃声又は反動が無いので、実弾を備えた火器の操作に伴う観念的体験のシミュレーションとしては不十分である。しかも、レーザが銃身内に在るときでも実弾が偶発的に装填されて発射される可能性もあり、被訓練者および近傍の人々に対する潜在的な安全性の問題を呈する。

　更に、Bang社の銃身内レーザを含め、多くのレーザ放射火器訓練装置は紙製標的などに対してレーザ信号を単に投射するだけでレーザ信号を検出しないことから、同時的な標的の視認検査を要すると共に、一連の発射を伴う上述の軍事訓練演習に対してこれらの装置を不適切なものとしている。

　本発明の目的は、射撃競技の本質を可及的に維持し乍らも上述の問題を解決することにより、体験の質を低下させずに競技の魅力が実際に広まる様にすることである。

　本発明の別の目的は、発射物を発射することなく火器の可聴銃声および反動などの実射の体験を忠実にシミュレートする訓練用火器を提供するにある。

　本発明の他の目的は、実射区域のスペースおよび費用と、実弾の使用による環境および安全性の問題とを伴わずに実際的な射撃訓練を許容するにある。

　本発明の更なる目的は、射撃競技又は訓練演習を見る観客または指導者の能力を増進するにある。

　本発明の更なる目的は、標的命中の順序の決定などの、各標的命中の自動採点を可能とするにある。

　本発明の別の目的は、標準化標的に関して被訓練者の射撃技術を更に正確に評価するにある。

　本発明の更に別の目的は、実射区域の必要性を排除すると共に異なる場所での各射撃手間の競技または演習調整を許容することにより、競技および訓練をより実用的にするにある。

　本発明の更なる目的は、公平な競技を確かなものとし、複数の場所で競技する人々の不正を防止するにある。

　本発明の更なる目的は、実弾を使用することなく、任意のサイズとされ得る弾痕群の密集部の中心を自動的に決定することにより、火器の照準機構の零点規正のプロセスを改良するにある。

　上述の目的は個別に且つ組合されて達成されるが、本明細書に添付された請求の範囲により明示的に要求されなければ、本発明は２つ以上の目的の組合せを要するものと解釈されることを意図しない。

　本発明に依れば、通常の火器の発射物に対してレーザ・パルスが代用される。好適にはこのレーザは、適切なANSI及び米国食品医薬品局(U.S. Food and Drug Agency) 基準により規定された如く、目に対して安全である。このひとつの変更は、射撃競技に対する主な制約を直ちに取り除くものである、と言うのも、鉛弾の使用により引き起こされる安全性および公害の問題が両者ともに解決されるからである。好適には、レーザ発射器は火器の銃身内に直接的に嵌装されて銃身の長手中心線に沿ってレーザ・パルスを発することにより、射程に依存する視差の問題の一切を回避する。

　本発明の一実施例に依れば、上記訓練用火器は、通常の火器の外観、感触および発射動作を維持する訓練用銃身を通常の火器の銃身に代用することで形成される。特に、訓練用銃身の砲腔は中実壁により完全にブロックされるが、該中実壁は銃身の全体に亙り横方向に延在して銃身の砲腔を、訓練用銃身により使用されるに適した空包のみを込めるべきサイズとされた基部発射チャンバと、レーザ発射器モジュールを収納する末端キャビティとに分割する。上記レーザ発射器モジュールは上記キャビティ内に永続的に取付けられ得るか、または、銃身の銃口内に螺着的にもしくは摺動可能に挿入可能な円筒形状の取外可能モジュールとされ得る。上記レーザ発射器モジュールは、空包の着火からの機械的波動を検知してレーザ発射器をトリガすることによりレーザ信号を発する機械的波動センサを含んでいる。上記レーザ発射器モジュールは銃口からそれほど突出しないことから、火器のホルスタ収納に影響しない。本発明の火器訓練システムに関して使用される訓練用火器はまた、レーザ信号のみを発射すべく特に設計された火器の形態、または、銃身の銃口内に挿入された取外可能レーザ発射器モジュールが嵌装された通常の火器の形態とされ得る。

　本発明の火器訓練システムは更に、標的が受けたレーザ・パルスの場所およびタイミングを検出するレーザ光検出器の平面配列を有するレーザ検出標的を含んでいる。好適には、上記レーザ・パルスは特定の変調信号により変調されると共に、レーザ光検出器は干渉作用を緩和すべく、変調されたレーザ・パルスを検出すべく配置構成される。上記レーザ光検出器は、任意のタイプの競技もしくは訓練用の標的をシミュレートする任意の様式で配置され得る。特に上記レーザ光検出器は、25メートル代替Ｃ課程標的などの軍用スケール調整標的をシミュレートすべく配置され得る。

　上記レーザ検出標的はコンピュータに接続されるが、該コンピュータは、標的命中情報を分析し、命中情報および統計の経過を追い、且つ、フィードバックまたは採点情報を表示する。上記標的およびコンピュータは各レーザ射撃の箇所に関するリアルタイムのフィードバックを提供することから、審判、指導者または観客は射撃演習の間において射撃手が如何に行動しているかを知ることができる。更に、一層正確な射撃技術の評価が可能とされる、と言うのも、射撃の順序およびタイミングが記録されると共に、特定の射撃に関して意図されたもしくは指定された標的に命中したときにのみ承認(credit)が与えられるからである。

　上記コンピュータはインターネットなどの通信ネットワークを介して同様のシステムに接続され得ることから、競技または訓練演習は複数の地理的箇所に亙り行われ得る。斯かる競技もしくは演習は、インターネット・ウェブ・サイトを介して個々の射撃手にアクセス可能な中央システムまたはユニットから制御され得る。

　非監視の競技を許容すべく、本発明は異なる場所における競技者間の不正を防止する手段を含んでいる。特に、上記訓練用火器内には超音波発射器が取り入れられて、レーザ発射器によりレーザ・パルスが発射されると同時に超音波信号が発せられる。超音波検出器は標的における超音波信号の到達を検出し、標的はレーザ・パルスと超音波信号との間の時間的遅延を決定する。この時間的遅延は訓練用火器と標的との間の距離を計算すべく使用されるが、この距離は審判または他の競技者に対して報告され、競技者が指定された射程よりも標的に近く立つことによる不正を防止する。

　本発明の火器訓練システムはまた、照準装置付火器の閉ループ式零点規正も許容する。特に上記システムは、３発以上の弾痕群の（標的の中心に対する）重心を自動的に計算し、照準装置の必要な再調整の正確な評価を可能とする。上記システムは通常の３発よりも多い弾痕群を許容することから、零点規正プロセスの反復毎に更に正確なオフセットが決定され、必要な反復の回数を減少し得る。

　本発明の上記のおよび更なる目的、特徴および利点は、本発明の特定実施例に関する以下の詳細な説明を、特に、同一の構成要素を示すべく種々の図中で同一の参照番号が使用される添付図面に関して考慮すれば明らかとなろう。

　本発明の火器訓練システムは、発射物の発射を忠実にシミュレートする条件下で射撃されたときにレーザ・パルスを発する訓練用火器と、レーザ・パルスを検出し得る標的と、レーザ・パルス検出に関する情報を決定して記憶すると共にネットワークを介して遠隔配置された同様の訓練システムと接続され得るコンピュータ・システムと、を含んでいる。

　図２は、本発明の火器訓練システムの一つの側面に係る訓練用火器に対する訓練用銃身10の好適実施例を示している。訓練用銃身10は、取外可能銃身を有するピストル用の挿入交換式銃身とされ得る。同様に、本発明の訓練用銃身は上側受器(upper receiver)と共に、ライフル用の挿入交換式銃身および上側受器の役割を果たし得る。

　図２の部分的断面に示された如く、ピストル（またはライフル）用の挿入交換式銃身10は、銃身形状（すなわち、典型的な火器銃身の形状を有する）主要胴部12を含み、該主要胴部12は該主要胴部12の長手中心線に沿う実質的に円筒状の砲腔を画成すると共に基端および末端に開口を備えている。胴部12は、ステンレス鋼または別の通常材料により作成される。銃身10の砲腔は中実鋼部分すなわち壁部14により完全にブロックされるが、該中実鋼部分14は、主要胴部12の全体に亙り横方向に延在すると共に、上記銃身の砲腔を、基端から壁部14まで延在する実質的に円筒状の第１キャビティ16、および、末端から壁部14まで延在する実質的に円筒状の第２キャビティ18に分割する。

　銃身10の基端から内方に延在する第１キャビティ16は射撃チャンバの役割を果たすと共に、特に適合した空包20を収容するサイズとされる。通常の装薬の約1/4 に空包20内の装薬を正しくサイズ決めすることにより、武器の本来の実射機能に悪影響は無いことから、基本的な武器への精通および訓練は容易に達成される。また、上記訓練用銃身の砲腔は閉塞されることから、銃口（すなわち末端）から前方への発射は一切無く、上記火器は危険状態を生み出すこと無く零距離(point blank range) で射撃され得る。銃身10のキャビティ16により形成されるチャンバは実弾を込め得ない様に十分に短寸とされると共に、キャビティ16の有効高(head space)は通常の空包が込められない様にサイズ決めされる。好適実施例において訓練用銃身10は、武器のイジェクション・ポートからのみの残渣放射を有している。好適には上記銃身は、空包着火用ユニットとして直ちに識別されるべくイジェクション・ポートおよび銃口にカラーコード(color code)が付されると共に、適切なモデルおよび口径ならびに適切な訓練用空包装薬が注記される。而して上記カラーコード付けは、訓練用銃身に対する危険な不整合を防止すべく、特別に適合する空包のカラーコードと一致させる。好適には、空包20はワッド(wad) なしで全て真鍮とされると共に、非腐食性の雷管および装薬材料を使用する。

　銃身10の末端から内方に延在する第２キャビティ18は、レーザ発射器モジュール22を保持し得る。本発明の好適実施例に依れば、該レーザ発射器モジュール22は螺条付き外側面を有する円筒形状の取外可能モジュールである。図２に示された如く、キャビティ18の壁部を形成する胴部12の内部表面は、モジュール22がキャビティ18内に螺着挿入または螺着される如く、円筒状モジュール22の外側螺条面を受容すべく螺条形成されている。代替的に、上記レーザ発射器モジュールはキャビティ18内に摺動挿入されると共に摩擦力または長手溝により所定位置に保持され得る。

　円筒状モジュール22は、第１および第２のボタン電池24および26と、機械的波動センサ28と、レンズ32を介して末端方向の標的に向けてレーザ・ビームを投射する光学的パッケージ30とを含んでいる。上記レーザ・ビームは、空包の発砲から検知された機械的波動に応じてトリガされる。本明細書中で使用された如く、“機械的波動(mechanical wave) ”または“衝撃波(shock wave)”という語句は、銃身構造を通って進行するインパルス(impulse) を意味する。上記火器のトリガが引かれたときに空包は着火（爆発）され、レーザ発射器モジュール22に向けて訓練用銃身を末端方向に進行する機械的波動を生成する。圧電素子、加速度計、または、ストレインゲージなどのソリッドステート・センサを含み得る機械的波動センサ28は、空包20の発砲による機械的波動を検知してトリガ信号を生成する。光学的パッケージ30は、レーザ・ビームを生成して標的に向けて投射することにより、機械的波動センサ28で生成されたトリガ信号に応答する。衝撃波は、発射された弾丸が進行するよりも高速に進行する。但し、衝撃波が機械的波動センサ28に到達することに伴う遅延、および、光学的パッケージ30を起動することにより標的を照射するに必要な時間は、実射演習における弾丸進行時間と略々等しい。

　好適には、光学的パッケージ30は（ 630または 670ナノメータ波長の）クラスＩレーザを含むと共に、多数個のシミュレート弾丸による射撃に対して目標点を維持すべく高耐久性とされる。光学的パッケージ30および／またはレンズ32は、レーザ・パルスが投射される方向と銃身の砲腔の長手中心線との間の方位角または仰角の一切のオフセットを排除すべく調節され得る。例えば図２に示された如く、光学的パッケージ30と共にレーザ発射器モジュール22は銃口から砲腔内に螺着挿入されてから、工場にてまたはユーザにより方位角および仰角が調節され得る。

　本発明のレーザ発射器モジュールにより発せられるレーザ信号は、レーザ・パルスである。銃身配向に関する反動の効果を考慮すべく、発射されるパルスのパルス幅は約10ミリ秒とされることから、上記システムは射撃の後において個々の射撃手が“フォロースルー”する能力を測定し得る。標的からの長い射程に対し、反動および弱いフォロースルーの効果は標的を外し得る。

　上記レーザ信号は好適には変調される。非限定的な例として、上記レーザ・パルスには40キロヘルツの振幅変調が付与され得る。（本明細書中で以下に記述される如く）本発明の標的と関連して使用される信号処理回路は40キロヘルツ信号により変調されたレーザ信号を検出すべく調節されることにより、標的上の検出器の存在による光の擬似放射により引き起こされ得る擬似命中に対する更なる保護を提供する。

　本発明は、取外可能なレーザ発射器モジュールに限定されるものでなく、上記レーザ発射器モジュールはキャビティ18内に永続的に取付設置され又は胴部12と完全に一体化され、バッテリ電源を交換するための開口と、選択的にレーザ発射方向を調節する制御器を備えても良い。

　本発明の重要な側面は、（上記火器が例えば半自動式ピストルなどのホルスタ収納式武器である場合に）上記レーザ発射器モジュールは火器のホルスタ収納を変更しないことである。上記レーザ発射器モジュール22は、銃身10の銃口内に螺着または摺動挿入されたときに胴部12の末端から僅かに突出する。これは重要な事項である、と言うのも多くの法令執行公務員は、先に発砲する意志が無いことを示すべく拳銃をホルスタに入れて潜在的に危険な犯罪現場に赴くことが必要であることから、本発明の訓練用銃身を採用する訓練演習はホルスタ収納を伴うのである。好適には、上記レーザ・モジュールは胴部12の末端（すなわち銃口）から1cm 未満、更に好適には数ミリメートル以下だけ突出する。上記レーザ発射器モジュールが訓練用銃身の砲腔内に永続的に取付けされる場合、レーザ発射器モジュールは銃口から突出する必要は全くない。

　上記から理解される如く、本発明の訓練用銃身は、反動の感触および射撃音などの実射状態の実際的シミュレーションを生成すべく、銃身の砲腔の中心線に沿ったレーザ・パルスの発射に関連した空包の射撃を許容する。上記訓練用銃身内には実弾は込めることが出来ず且つ銃口からは何らの物質も発射されないことから、上記訓練用銃身は安全性の問題を何ら呈しない。

　上記訓練用銃身10は、銃身の末端における銃口からの発射無しで空包着火を許容すると共に、ガス作動式（圧縮空気またはＣＯ₂ ）の半自動式武器の確実な繰り返しによる反復射撃を許容する。好適には、上記訓練用銃身は業務用のライフルもしくは半自動式ピストルの永続的変更を必要とせず、反動スプリングもしくはマガジンなどの一切の部品（上記銃身もしくは上側受器以外のもの）の交換も要しない。本発明の空包着火式訓練用銃身により、隊員は、上記挿入銃身を現場着脱方式(field stripping method)で設置しまたは取外してから、業務武器を該業務武器の元の外観およびホルスタ収納機能（ピストルの場合）を有する訓練用武器へと変更し得る。

　上述の訓練用銃身は通常の火器の銃身を置換することにより通常の火器を訓練用火器に変換するが、本発明の訓練用銃身は別の銃身を置換する必要は無く、取外可能である必要さえ無い。本発明の別実施例に依れば、上述の訓練用銃身は特に訓練用火器として使用されるべく設計された訓練用火器の一部とされ得る。

　本発明の火器訓練システムは、上述の如きレーザ放射式訓練用火器と、レーザ検出標的および検出情報を処理するコンピュータ・システムとを含んでいる。図３には、訓練用火器40、レーザ検出標的42、コンピュータ44およびプリンタ46（選択的）を含む本発明の火器訓練システムの好適実施例が示されている。

　上記訓練用火器40は、上述の如き置換式訓練用銃身が装着された通常の火器の形態を取り得る。代替的に、上記訓練用火器40は銃身の銃口内に円筒状レーザ発射器モジュールが挿入された通常の火器とされ得る。該実施例において、レーザ発射器を使用するときに火器40には実弾も空包も装填されない。レーザ発射器は、撃鉄もしくは撃針が落下することにより軽い衝撃波を火器の銃身に送ることにより起動される。上記発射器は好適には、知覚される火器のバランスおよび感触を変化させない様に極めて軽量である。

　別実施例に依れば、訓練用火器40は発射物を発射できない訓練専用のレーザ放射火器とされ得る。訓練用火器40は、ユーザによる美観、競技、市販もしくは機能に関する要求を満足すべく、実際の火器に類似し得る。この実施例に依れば、上記レーザ光学機器は火器の銃身内に永続的に一体化され得る。如何なる条件下でも上記火器は実弾を発射し得ないことから、米国におけるアルコール・タバコ・火器局(BATF)などの関係当局による許可もしくは管理は必要でない。

　重要な点として、上記訓練用火器は訓練専用装置であり、銃身内にレーザ・モジュールが挿入された通常の火器であるか又は訓練用銃身が装着された通常の火器であるかに関わらず、本発明の訓練用火器40のレーザ発射器は好適に銃身の砲腔と同心的である。これは、銃身の外側および横側に付加されたレーザ照準装置および照準規正装置に付随する視差の問題を排除する。その様に外部に取付けられたレーザの精度は射程に極めて敏感であると共に定常的な再調整を必要とし、斯かるレーザの適切な操作を理解困難で使いにくいものとしていた。

　標的42は訓練用火器40により発せられたレーザ・パルスに応答し、コンピュータ44もしくはプリンタ46を介して射撃手に適切なフィードバックを提供する。非限定的例として図３に示された如く、標的42は円形のブルズ・アイの形態を取り得るものであり、その視認面は、一定の径方向間隔で描かれた円形と、標的を各象限に分割する水平線および垂直線とを有している。標的の表面に亙り複数のレーザ光検出器もしくはセンサが配列されて、訓練用火器40から発せられたレーザ・パルスの到達を検出する。レーザ光検出器の配置は、標的の面の何処かに命中したレーザの箇所が、上記配列内のレーザ光検出器のひとつもしくは組合せにより生成されたレーザ検出信号から決定され得る如きものである。

　好適には、上記レーザ光検出器は家庭もしくは屋内環境で見られる他の光源および太陽光からの光エネルギに反応しない。特に、蛍光システム、赤外線保安システムおよび他の電気光学的放射などの外部光源は濾過除去されることから、上記レーザ光検出器は誤りのある命中を報告せず或いは電磁干渉により感度減少されない。斯かる干渉がレーザ・パルス検出に影響するのを防止すべく、上記レーザ光検出器および協働する信号処理回路は好適には、訓練用火器40のレーザ発射器により特定的にコード化もしくは変調されたレーザ・パルスを判別し得る。例えば上記レーザ・パルスは上述の如くして40Hz信号により振幅変調され得ると共に、上記レーザ光検出器は変調されたレーザ・パルスを他の信号および干渉から分離すべく信号処理を行い得る。他の変調およびパルス・コード化体系も使用することができると共に、上記レーザ光検出器は、限定的なものとしてで無く整合フィルタリングおよびレンジ／時間ゲーティングなどの、電磁信号をノイズおよび干渉から区別する任意の種類の又は組合せの技術を採用し得る。

　選択的に、個々の火器はレーザ光検出器により区別され得るべく一意的に変調もしくはコード化されたレーザ・パルスを発することにより、検出されたレーザ・パルスの各々の個別発生源が上記火器訓練システムにより識別され得る。この特徴は、ひとつの又はひと組の標的に対してひとりより多い射撃手が同時にもしくは順次に対峙するときに有用である。

　レーザ光検出器の各々は対応ライン・ドライバに対して電気検出信号を提供すると共に、その信号は携帯（ラップトップ）もしくはデスクトップ・コンピュータ44に対してシールド・ケーブル又は短距離無線接続（例えば無線周波もしくは赤外線）を介して伝達される。電力は、通常のAC電源からコードを介して標的42へと供給され得るか、又は、標的42はバッテリ駆動され得る。コンピュータ44は、上記電気検出信号を分析するソフトウェアを実行し、射撃手、採点者又は指導者に対してディスプレイおよび／またはプリンタを介してレーザ検出に関するフィードバック情報を提供する。より詳細には、上記コンピュータは電気検出信号を処理すると共に、標的面の平面における命中のX-Y 座標、命中した時間、および、レーザ・パルスが適切なレーザからのものであったかの確認を提供する。上記コンピュータは更に、一連の射撃の経過を追うと共に、各命中間の時間、標的上の複数の命中からのグループ化情報の数学的分析、および、照準を定めた点と弾着した点との間の偏差を解釈して射撃の誤りの可能的理由などに関する情報を決定し、且つ、競技もしくは訓練演習において上記標的に対峙している射撃手に対して採点もしくは演習情報を報告する。

　上記の内容からは、検出されたレーザ・パルスの信号処理と電気検出信号のデータ処理は、射撃手に対してフィードバック情報を提供すべく標的42およびコンピュータ44が組合されて行うことが理解される。但し、出力情報を提供する上で必要とされる信号およびデータ処理の性能は、標的42とコンピュータ44との間の特定の割り当てに限られるものでない。故にたとえば、標的42は比較的に“未処理(raw) ”の検出情報をコンピュータ44に送り、コンピュータ44が相当の信号処理を行うことも可能である。逆に、上記標的がコンピュータ４に対して表示、印刷および伝達の為に上記フィードバック情報を単純に報告する如く、標的44はオンボード・マイクロプロセッサおよびメモリ機能を含み得る。

　図３に示された標的は単一ブルズ・アイの形態であるが、本発明の標的の形状およびサイズは制限されるものでなく、現在において許可された射撃競技要件の全てを満足すべき配置構成とされ得る。更に、ひとつの射程もしくは場所における複数の標的が、該標的に対するひとり以上の射撃手のレーザ命中の処理を行うべく単一のコンピュータに接続され得る。

　本発明の好適実施例に依れば、本発明の火器訓練システムは軍用認定演習で使用されるに適した一群の標的を含む。図４に示された如く、複数のレーザ光検出器又はセンサが所定パターンで配列されることにより米国陸軍の25メートル・スケール標的用代替Ｃ課程の認定標的（図１）に対応するレーザ検出標的52を形成しているが、該標的においては、１個の検出器が 300メートル・シルエットに対してサイズ決めかつ位置せしめられ、１個の検出器が 250メートル・シルエットに対してサイズ決めかつ位置せしめられ、２個の検出器が 200メートル・シルエットに対してサイズ決めかつ位置せしめられ、２個の検出器が 150メートル・シルエットに対してサイズ決めかつ位置せしめられ、３個の検出器が 100メートル・シルエットに対してサイズ決めかつ位置せしめられ、且つ、１個の検出器が50メートル・シルエット（最大）に対してサイズ決めかつ位置せしめられている。選択的に、２個または３個の検出器が50メートル・シルエットに対してサイズ決めかつ位置せしめられても良い。実射用のスケール調整標的と共に使用される実際の業務火器と類似したサイズ、形状および感触の訓練用火器50は、銃身の長手中心線に沿ってレーザ・パルスを上述の如くに標的へと発する。

　図５に示された如くスケール調整標的の各レーザ光検出器は対応するライン・ドライバに対して電気検出信号を提供し、この信号はシールド・ケーブル上を電源およびローカル・インタフェースを介してコンピュータ44へと伝達される。コンピュータ44は、認定要件に従うレーザ命中のシーケンスを採点し得るソフトウェアによりプログラムされると共に、標準的フォーマットの採点記録（たとえば印刷書式）を作成する。上記レーザ検出システムによれば、各レーザ命中はそれが射撃手により射撃されたときに個別に採点され得る。この場合には、２度の 120秒区間の演習は区域が実戦状態の間に行われ得ると共に各射撃が採点され得ることから、上述の如く標的の採点を試行する前に射撃手に対して10発区分の両方の射撃を許容した場合に生ずる混乱を回避することができる。実射に依る通常のスケール調整標的での認定とは異なり、各射撃のタイミングおよび箇所は上記システムにより決定されることから、被訓練者は別標的の命中を試行しても目的標的に命中したことの承認は得られず、且つ、被訓練者は、主として支持時限の間に長距離射程標的を射撃すると共に主として不支持時限の間には短距離射程標的を射撃することによる“不正”、を行うことができない。

　本発明の火器訓練システムのレーザ検出標的はまた、通常の射程（たとえば 300メートル以上）にて飛び出し式または活動式の標的ともされ得る。認定演習結果を射撃毎に報告すべく、本発明の活動式標的(active target) からの情報を採点コンピュータに伝達すべく、無線通信接続が好適に使用される。レーザ・パルスを検出するセンサにより提供された情報は、衝撃音ジェネレータ、標的調整および吊り上げ機構などの一群の装置を起動すると共に、アニメ化もしくはコンピュータ処理された結果（たとえば爆発、弾痕など）さえも起動すべく使用され得る。

　コンピュータ44は命中情報をリアルタイムで受信、処理および表示し得ることから、採点者、指導員または観客は進行中の射撃競技または訓練演習の進展を見ることができる。射撃競技に関してディスプレイは、間近で見る観客の為に射撃手の場所に配備されると同時に、世界中の複数の箇所に配備され得る。選択的に本発明の火器システムは、問題の診断、および、射撃手の技術を矯正する示唆訓練解決策などの射撃詳細を印刷する標準的プリンタ46（図３）を含む。

　本発明の別の側面に依れば、上記火器訓練システムはレーザ検出標的と、単一箇所もしくは複数箇所に配置された接続ネットワークとを含む。各標的は、サーバとして作用する中央コンピュータに接続された対応コンピュータに接続され得る。代替的に、上記サーバは複数の標的から情報を受信すると共に、効率的なソフトウェアで処理を行い得る。上記システムは、ひとつの箇所における標的／コンピュータ・ネットワークを地理的に離間したひとつまたは複数の箇所における同様のネットワークに相互接続する為に必要な電子的接続を含む。斯かる接続の候補はインターネットであるが、これは操作可能であると共に世界規模であり、リアルタイムでデジタル情報交換を容易に行えるものである。代替的に、光、回線および／または衛星による通信接続を使用した専用ネットワークが採用され得る。

　標的上でレーザ命中により捕捉された情報の全ては、デジタル形態に圧縮される。故に、提案された発明を用いれば、ひとつの場所における射撃競技の競技者は標的を射撃すると共に標的上の箇所および結果的採点／効果の両者に関する結果を得ると同時に、世界中の複数の箇所で即時に表示されることが可能となる。複数の射撃地点または競技場所を電子的に接続する機能は、移動に伴うコスト無しで世界規模の射撃競技を促進する。射撃クラブ、大学チームおよび職業チームなどの団体は、時間／距離の制約に関わらず、望むときに相互に競技を行い得る。

　キャンパス付近で適切な実射区域を維持するコストの故に、多くの大学は射撃競技プログラムを除外した。本発明は、斯かる区域の必要性を排除する。これに加え、他の学校もしくは競技場所へ移動するコスト、相当の費用および時間の使用が排除されると共に、大学レベルでの射撃競技を再び活発にする。

　より概略的には、本発明に依れば、ひとつの設備が数個のコンピュータ／標的“射撃箇所”を有し得る。これにより各チームは、離間した場所へ移動することなく相互に競技を行い得る。ひとつの箇所における多数のコンピュータ／標的“射撃箇所”はローカル・エリア・ネットワーク(LAN) に接続され得ると共に、そのLAN は更に遠くの一つ以上のLAN に接続され得る。インターネットまたは他のネットワークは、複数チーム競技の為の広域ネットワーク(WAN) の役割を果たす。

　本発明の別実施例に依れば、インターネットのウェブ・サイトは競技管理ユニットの役割を果たす。潜在的な競技者は標準的なプロトコルおよび手順を使用してインターネットに“ログオン”し、通常の手法で電子的射撃競技のウェブ・サイトにアクセスする。ウェブ・サイトへアクセスする手順は公知であり、此処で記述する必要はない。電子的射撃競技のウェブ・サイトに来たなら、潜在的競技者は氏名、社会保障番号、または、何らかの会員ID情報などの適切な情報により、そのサイトに潜在的競技者自身を識別させる。これにより制御ユニットは、競技者の以前の競技履歴、および、現在のセッションからの蓄積情報にアクセス可能となる。上記システムは競技者のコンピュータと自動的に“シェークハンド”することにより、標的と共に適切な設備が所定位置に置かれて作動するのを確かなものとする。

　インターネット上で送受される必要のあるデータ量（たとえば、X-Y 命中位置、命中タイミング、射撃数など）を最小化すべく、競技に対するイベントは競技者の箇所にて利用できるオプションのメニューから選択され得ると共に、競技者のサイトにおけるイベントの制御（たとえば、飛び出し式または移動式の標的）は競技管理ユニットからインターネット上を送信されるコマンドではなく競技者のローカル・コンピュータから制御され得る。モデムおよびインターネットなどの接続ネットワークの処理能力が高まるにつれ、ウェブ・サイトから競技者への移動標的（すなわち、スキート射撃、トラップ射撃、飛び出し式）およびアニメ化標的反応（落下、爆発、撃ち返し）などのリアルタイムの画像シナリオの送信の機会も増大する。

　本発明の更に別の実施例に依れば、本発明の火器訓練システムは、ひとつ以上のデジタル画像投影システムへの接続により壁もしくはスクリーン上へ画像／グラフィック標的シナリオを呈示し得る。斯かる投影システムの例としては、Sony、ProximalおよびPanasonic の製品が挙げられる。斯かる投影において発射されたレーザの弾着点は、投影された標的領域を認識すべく適切に較正された命中検出カメラにより一定の精度を以て決定され得る。斯かる命中検出カメラが作動するプロセスは公知である。斯かる命中検出カメラは、上述の如く発射器により生成された標的上のレーザ命中を認識する。

　これらの画像投影システムは高価となり易いことから、斯かる移動標的射撃競技イベントはローカル競技サイトにて行われるのが最も適切である。電子的な射撃競技を行う上で使用されるプロセスもしくは設備には危険なものが無いことから、これらの競技サイトは娯楽センター、ショッピング・モール、ボーリング場、およびスポーツクラブなどの便利な場所に設置され得る。伝統的な射撃場およびクラブもまたそれらを設置し得る。設備は携帯可能であると共にセットアップが容易であることから、スポーツホール、公会堂などにおけるステートフェア、特別選手権大会などの一時的イベントの一部として設定され得る。

　複数の場所で同時に行われる競技射撃イベントまたは訓練演習を調整する機能は、独特の問題および論点を生み出す。特に、ひとつの箇所における競技者または被訓練者は他の競技者よりも不公平な利点を得ることが可能になるが、これは、標的までの射程を短くし、許可されていない様式で訓練用火器を支持し（たとえば、万力[vice]に火器を固定もしくは取付け）、または、他の競技者もしくは被訓練者よりも正確な火器を使用して行われる。その様にして不正を行う可能性は、競技者もしくは被訓練者が審判もしくは監視員により直接的に監視されない状況で当然に増大する。不正の可能性を最小化すべく、本発明の火器訓練システムは、各競技サイトにおける一定の中立の立会人もしくは審判員の存在を必要とせずに、ひとつの箇所における競技者が他の場所で達成された結果の精度および公平性を相応に信頼し得る様にする手段を採用する。本発明において斯かる不正防止方法を包含したことは、既に数百万軒もインターネットに接続した個々の家庭における使用の可能性範囲を広げる。

　不正を防止するひとつの技術に依れば、超音波発射器が本発明の訓練用火器に取り入れられて、レーザが発射された時点で超音波音響信号を発することにより既知の速度（すなわち音速）の音響信号進行を提供する。標的は、訓練用火器から発せられた超音波パルスを検出し得る超音波受信器を含む。レーザ・パルスは光速で進行すると共に超音波信号は音速で進行することから、標的におけるレーザ信号の到達時点と標的における超音波信号の到達時点との間には測定可能な遅延が存在する。火器と標的との間の距離の正確な計算は、レーザ・パルスと超音波パルスとの間の時間的遅延に対して音速を乗算することで行われ得る（但しこの計算は、１マイクロ秒より短い、標的へのレーザ・パルスの進行時間を無視している）。この射程計算は、標的の受信器電子機器またはコンピュータにより実行され得る。ネットワークを介して制御ユニットに報告されるこの射程計算は、競技者が標的に近すぎる（もしくは遠すぎる）か否かを示すことにより、競技または認定演習における（標的からの更に簡単で短い距離からの射撃による）一切の不正の試行を無効化する。これにより、競技および認定演習は完全に自動化された様式で行われ得ることから、自分自身で演習を観察して採点する付加的要員の要件を回避する。超音波による不正防止特徴は、異なる地理的箇所における競技者が同時に大人数で競技し得るというインターネットなどの通信ネットワーク上での同時的な接近戦に善く適している。

　図６を参照すると、図２に示された訓練用銃身は超音波発射器34を取り入れるべく改変され得る。銃身の長手中心線と同心的な光学的パッケージ30およびレンズ32は、銃身10内において上記光学的パッケージの周縁に沿って超音波発射器34が位置せしめられるのを許容すべきサイズとされる。空包の着火の検出に応じて、機械的波動センサ22はレーザ発射器およびレーザ放射光学的パッケージ30の両者をトリガし、レーザおよび超音波パルスを同時に発する。レーザ・パルスと異なり超音波の波面は距離により広がり、故に、超音波パルスは標的全体に亙り検出可能である。故に、超音波発射器は標的に向けて超音波パルスを発することは必要であるが、超音波発射器が銃身の砲腔内に同心的に配置されたり超音波パルスの方向が正確に整列される必要は無い。事実、超音波発射器は訓練用火器の銃身内に位置せしめられる必要は無い。勿論、超音波発射器の使用は、本発明の訓練用銃身実施例に限られず、本発明の標的と関連して上述されたレーザのみの訓練用火器または摺動挿入レーザ・モジュールと共にでも使用され得る。

　図３に示された如く、超音波検出器34はレーザ・パルスの検出と干渉しない様にレーザ光検出器の近傍にて標的上に配置され得る。同様に、超音波検出器48は図４に示された25メートル代替Ｃ課程標的上の標的間に位置せしめられ得る。超音波検出器は好適にはレーザ光検出器と同一平面内において可及的に近接されるが、超音波パルスの比較的広いビーム幅と、超音波パルスは時間／距離（X-Y 位置では無い）を測定する為にのみ使用されるという事実とにより、超音波検出器の正確な配置は重要でない。

　本発明に係る別の不正防止技術は、“発射”されつつある訓練用火器のレーザ発射器が競技に対して実際に許可されたものであることを標的に対して確認すべくレーザ・パルス内に暗号化情報を含むことである。電子機器では通常である如き通し番号登録はレーザ・パルスでコード化されることにより、競技者の射撃がそのイベントに対して登録された人物であるのを確かなものとし得る。斯かる登録情報は、指紋IDによる火器のトリガ・ロックの分野における新規な開発と組合されることにより、身代わり競技者を更に管理し得る。

　更に、ローカル・コンピュータまたはネットワーク・システムは不正を防止する設備を含み得る。例えばコンピュータは各競技者に対し、該コンピュータにより決定された無作為な順序で標的の特定箇所、または、主要標的の周辺に載置された補助標的を射撃する指示を表示し得る。各競技者は、予知し得ない指示に従い標的に照準を定めて射撃する必要がある。特定箇所に順番に命中させるには照準点を或る程度迅速に変化させる必要があることから、競技者が失敗を排除すべく火器を万力または架台に固定することが防止される。斯かる目標点チェックは競技における任意の時点で導入され得ると共に、斯かるチェックはネットワーク化されたシステム上で実施され得る。

　本発明の別の側面に依れば、ネットワークはまた、競技の間に訓練用火器を万力または他の機械的支持物上に載置することで達成された不自然に正確な一連の命中などの人為的結果を認識する機能を含んでいる。不正を防止する他の手段がシステム内に取り入れられ得るが、これは限定的なものとしてで無く、統計サンプリング・ルーチン、競技者の以前の成果の記録、および、所定イベントにおける最高結果の履歴記録などが挙げられる。

　本発明の火器訓練システムはまた、照準装置付火器の閉ループ式零点規正に対しても有用である。レーザを備えた訓練用火器は高精度マンドレル上に取付けられ、標的に照準を定められ、且つ、25メートル以上の射程に対する弾着点に対して初期評価が行われる（すなわち、上記の“照準規正”プロセス）。次に射撃手は、シミュレートされた一群の射撃を行う。弾痕群が零点規正に対する基準を満足すれば（例えば、各命中点が4cm 直径の円内に収まれば）、コンピュータは検出されたレーザ・パルスの弾痕群の密集部の中心を決定し、密集部の中心の情報を射撃手に報告する（例えば、コンピュータ画面に表示し又は印刷する）。次に照準装置は、目標点と、計算された密集部の中心との間の評価オフセットを補償すべく調節される。次に、シミュレートされた更なる一連の射撃が行われ、反復プロセスにおいて密集部の中心が再び目標点と比較され、これは、目標点が標的の中心に来て容認可能なオフセット内に収まるまで反復され、収まった時点で照準装置が零点規正されたものと見做される。

　本発明に依れば、零点規正プロセスにおいて発射物では無くレーザ・パルスを使用することにより好適に資源を節約する。更に、密集部の中心の計算はコンピュータにより行われることから、密集部の中心を正確に評価（すると共に資源を節約）すべく実射にて要求される様に弾痕群のサイズを３発に制限することは不要である。より大きな弾痕群は、３発による弾痕群よりも良好な照準装置のオフセット評価を提供し、満足できる様に火器を零点規正する上で必要な零点規正の反復の回数を減少し得る。

　新規なレーザ式火器訓練システムの実施例を記述して来たが、当業者であれば本明細書中に示された教示内容に鑑みて他の改変、異形および変更が示唆されよう。故に、斯かる異形、改変および変更の全ては添付の請求の範囲により定義された本発明の範囲内に含まれると確信される。

米国陸軍の25メートル代替Ｃ課程標的を示す図である。 本発明の好適実施例に係る火器用訓練銃身の断面図である。 本発明の火器訓練システムの好適実施例を示す図である。 米国陸軍の25メートル代替Ｃ課程標的を復元すべく配置構成されたレーザ検出標的を採用した本発明の火器訓練システムの一実施例を示す図である。 図４に示された標的と火器訓練システムのコンピュータとの相互接続を示す図である。 訓練用銃身内に超音波発射器が取り入れられた本発明の訓練用銃身の別実施例を示す図である。

符号の説明

10…訓練用銃身
12…主要胴部
14…壁部
16…第１キャビティ
18…第２キャビティ
20…空包
22…レーザ発射器モジュール
24…第１のボタン電池
26…第２のボタン電池
28…機械的波動センサ
30…光学的パッケージ
32…レンズ
34…超音波発射器
40…訓練用火器
42…レーザ検出標的
44…コンピュータ
46…プリンタ
50…訓練用火器
52…レーザ検出標的

Claims (13)

1. 　通常的な火器の取外可能銃身と置換されることにより該火器を、空包の着火時にレーザ信号を発する訓練用装置に変換する取外可能式訓練用銃身であって、該訓練用銃身は、
   　該訓練用銃身の実質的に円筒状の砲腔を画成すると共に基端および末端を備えた銃身形状部材と、
   　上記訓練用銃身の上記砲腔の全体に亙り横方向に延在して上記砲腔を、上記基端から内方に延在する実質的に円筒状の第１キャビティと、上記末端から内方に延在して実質的に円筒状の第２キャビティとに分割する中実壁であって、上記第１キャビティは射撃チャンバの役割を果たすと共に空包を受容し得、当該中実壁は空包の着火時に上記末端に向けた前方発射を防止する、中実壁と、
   　上記第２キャビティ内に延在すると共に、上記第１キャビティ内における上記空包の着火から検知された機械的波動に応じてレーザ信号を発する取外可能レーザ・モジュールと、
   　を備えて成る、取外可能式訓練用銃身。
2. 　通常的な火器の取外可能銃身と置換されることにより該火器を、空包の着火時にレーザ信号を発する訓練用装置に変換する取外可能式訓練用銃身であって、該訓練用銃身は、
   　該訓練用銃身の実質的に円筒状の砲腔を画成すると共に基端および末端を備えた銃身形状部材と、
   　上記訓練用銃身の上記砲腔の全体に亙り横方向に延在して上記砲腔を、上記基端から内方に延在する実質的に円筒状の第１キャビティと、上記末端から内方に延在して実質的に円筒状の第２キャビティとに分割する中実壁であって、上記第１キャビティは射撃チャンバの役割を果たすと共に空包を受容し得、当該中実壁は空包の着火時に上記末端に向けた前方発射を防止する、中実壁と、
   　上記第２キャビティ内に延在するレーザ・モジュールであって、上記第２キャビティ内に挿入可能な実質的に円筒状のハウジングと；上記ハウジング内に配設されると共に上記第１キャビティ内における空包の着火により生成された機械的波動に応じてトリガ信号を生成し得る機械的波動センサと；上記トリガ信号に応じてレーザ信号を発し得るレーザ発射器と；上記機械的波動センサおよび上記レーザ発射器に電力を供給する電源と；を備えたレーザ・モジュールと、
   　を備えて成る取外可能式訓練用銃身。
3. 　通常的な火器の取外可能銃身と置換されることにより該火器を、空包の着火時にレーザ信号を発する訓練用装置に変換する取外可能式訓練用銃身であって、該訓練用銃身は、
   　該訓練用銃身の実質的に円筒状の砲腔を画成すると共に基端および末端を備えた銃身形状部材と、
   　上記訓練用銃身の上記砲腔の全体に亙り横方向に延在して、上記砲腔を、上記基端から内方に延在する実質的に円筒状の第１キャビティと、上記末端から内方に延在して実質的に円筒状の第２キャビティとに分割する中実壁であって、上記第１キャビティは射撃チャンバの役割を果たすと共に空包を受容し得、上記第１キャビティは実弾が込められるのを防止するるサイズとされ、当該中実壁は空包の着火時に上記末端に向けた前方発射を防止する、中実壁と、
   　上記第２キャビティ内に延在すると共に、上記第１キャビティ内における上記空包の着火から検知された機械的波動に応じてレーザ信号を発するレーザ・モジュールと、
   　を備えて成る、取外可能式訓練用銃身。
4. 　通常的な火器の取外可能銃身と置換されることにより該火器を、空包の着火時にレーザ信号を発する訓練用装置に変換する取外可能式訓練用銃身であって、該訓練用銃身は、
   　該訓練用銃身の実質的に円筒状の砲腔を画成すると共に基端および末端を備えた銃身形状部材と、
   　上記訓練用銃身の上記砲腔の全体に亙り横方向に延在して、上記砲腔を、上記基端から内方に延在する実質的に円筒状の第１キャビティと、上記末端から内方に延在して実質的に円筒状の第２キャビティとに分割する中実壁であって、上記第１キャビティは射撃チャンバの役割を果たすと共に空包を受容し得、当該中実壁は空包の着火時に上記末端に向けた前方発射を防止する、中実壁と、
   　上記第２キャビティ内に延在すると共に、上記第１キャビティ内における上記空包の着火から検知された機械的波動に応じてレーザ信号を発するレーザ・モジュールと、
   　を備え、
   　上記訓練用銃身および上記空包は、該訓練用銃身と空包の不整合を防止すべくカラーコード化される、
   　取外可能式訓練用銃身。
5. 　通常的な火器の取外可能銃身と置換されることにより該火器を、空包の着火時にレーザ信号を発する訓練用装置に変換する取外可能式訓練用銃身であって、該訓練用銃身は、
   　該訓練用銃身の実質的に円筒状の砲腔を画成すると共に基端および末端を備えた銃身形状部材と、
   　上記訓練用銃身の上記砲腔の全体に亙り横方向に延在して、上記砲腔を、上記基端から内方に延在する実質的に円筒状の第１キャビティと、上記末端から内方に延在して実質的に円筒状の第２キャビティとに分割する中実壁であって、上記第１キャビティは射撃チャンバの役割を果たすと共に空包を受容し得、当該中実壁は空包の着火時に上記末端に向けた前方発射を防止する、中実壁と、
   　上記第２キャビティ内に延在すると共に、上記第１キャビティ内における上記空包の着火から検知された機械的波動に応じてレーザ信号を発するレーザ・モジュールと、
   　上記レーザ信号と同時に超音波音響信号を発し得る超音波発射器と、
   　を備えて成る、取外可能式訓練用銃身。
6. 　通常的な火器の取外可能銃身と置換されることにより該火器を、空包の着火時にレーザ信号を発する訓練用装置に変換する取外可能式訓練用銃身であって、該訓練用銃身は、
   　該訓練用銃身の実質的に円筒状の砲腔を画成すると共に基端および末端を備えた銃身形状部材と、
   　上記訓練用銃身の上記砲腔の全体に亙り横方向に延在して、上記砲腔を、上記基端から内方に延在する実質的に円筒状の第１キャビティと、上記末端から内方に延在して実質的に円筒状の第２キャビティとに分割する中実壁であって、上記第１キャビティは射撃チャンバの役割を果たすと共に空包を受容し得、当該中実壁は空包の着火時に上記末端に向けた前方発射を防止する、中実壁と、
   　上記第２キャビティ内に延在すると共に、上記第１キャビティ内における上記空包の着火から検知された機械的波動に応じてレーザ信号を発するレーザ・モジュールと、
   　を備え、
   　作動モードにおいて、上記レーザ・モジュールは、上記第１キャビティ内における空包の着火から検知された機械的波動に応じてレーザ・パルスを発し、且つ、
   　照準規正モードにおいて、上記レーザ・モジュールは、連続的レーザ・ビームを発することにより、該レーザ・モジュールの発射方向が上記火器の長手中心線と照準規正されるのを許容する、
   　取外可能式訓練用銃身。
7. 　空包を着火すると共に該空包の着火時にレーザ信号を放射する訓練用火器であって、
   　上記空包の着火を開始すべく引かれ得るトリガと、
   　基端および末端を備えた実質的に円筒状の砲腔を有する訓練用銃身と、
   　上記訓練用銃身の上記砲腔の全体に亙り横方向に延在して、上記砲腔を、上記基端から内方に延在する実質的に円筒状の第１キャビティと、上記末端から内方に延在して実質的に円筒状の第２キャビティとに分割する中実壁であって、上記第１キャビティは射撃チャンバの役割を果たすと共に空包を受容し得、当該中実壁は空包の着火時に上記末端に向けた前方発射を防止する、中実壁と、
   　上記第２キャビティ内に延在すると共に、上記第１キャビティ内における上記空包の着火から検知された機械的波動に応じてレーザ信号を発する取外可能レーザ・モジュールと、
   　を備えて成る訓練用火器。
8. 　空包を着火すると共に該空包の着火時にレーザ信号を発する訓練用火器であって、
   　上記空包の着火を開始すべく引かれ得るトリガと、
   　基端および末端を備えた実質的に円筒状の砲腔を有する訓練用銃身と、
   　上記訓練用銃身の上記砲腔の全体に亙り横方向に延在して、上記砲腔を、上記基端から内方に延在する実質的に円筒状の第１キャビティと、上記末端から内方に延在して実質的に円筒状の第２キャビティとに分割する中実壁であって、上記第１キャビティは射撃チャンバの役割を果たすと共に空包を受容し得、上記第１キャビティは実弾が込められるのを防止するサイズとされ、当該中実壁は空包の着火時に上記末端に向けた前方発射を防止する、中実壁と、
   　上記第２キャビティ内に延在すると共に、上記第１キャビティ内における上記空包の着火から検知された機械的波動に応じてレーザ信号を発するレーザ・モジュールと、
   　を備えて成る訓練用火器。
9. 　空包を着火すると共に該空包の着火時にレーザ信号を発する訓練用火器であって、
   　上記空包の着火を開始すべく引かれ得るトリガと、
   　基端および末端を備えた実質的に円筒状の砲腔を有する訓練用銃身と、
   　上記訓練用銃身の上記砲腔の全体に亙り横方向に延在して、上記砲腔を、上記基端から内方に延在する実質的に円筒状の第１キャビティと、上記末端から内方に延在して実質的に円筒状の第２キャビティとに分割する中実壁であって、上記第１キャビティは射撃チャンバの役割を果たすと共に空包を受容し得、当該中実壁は空包の着火時に上記末端に向けた前方発射を防止する、中実壁と、
   　上記第２キャビティ内に延在すると共に、上記第１キャビティ内における上記空包の着火から検知された機械的波動に応じてレーザ信号を発するレーザ・モジュールと、
   　を備え、
   　当該訓練用火器および上記空包は、上記訓練用銃身と空包の不整合を防止すべくカラーコード化される、
   　訓練用火器。
10. 　空包を着火すると共に該空包の着火時にレーザ信号を発する訓練用火器であって、
    　上記空包の着火を開始すべく引かれ得るトリガと、
    　基端および末端を備えた実質的に円筒状の砲腔を有する訓練用銃身と、
    　上記訓練用銃身の上記砲腔の全体に亙り横方向に延在して、上記砲腔を、上記基端から内方に延在する実質的に円筒状の第１キャビティと、上記末端から内方に延在して実質的に円筒状の第２キャビティとに分割する中実壁であって、上記第１キャビティは射撃チャンバの役割を果たすと共に空包を受容し得、当該中実壁は空包の着火時に上記末端に向けた前方発射を防止する、中実壁と、
    　上記第２キャビティ内に延在すると共に、上記第１キャビティ内における上記空包の着火から検知された機械的波動に応じてレーザ信号を発するレーザ・モジュールと、
    　上記レーザ信号と同時に超音波音響信号を発し得る超音波発射器と、
    　を備えて成る訓練用火器。
11. 　空包を着火すると共に該空包の着火時にレーザ信号を発する訓練用火器であって、
    　上記空包の着火を開始すべく引かれ得るトリガと、
    　基端および末端を備えた実質的に円筒状の砲腔を有する訓練用銃身と、
    　上記訓練用銃身の上記砲腔の全体に亙り横方向に延在して、上記砲腔を、上記基端から内方に延在する実質的に円筒状の第１キャビティと、上記末端から内方に延在して実質的に円筒状の第２キャビティとに分割する中実壁であって、上記第１キャビティは射撃チャンバの役割を果たすと共に空包を受容し得、当該中実壁は空包の着火時に上記末端に向けた前方発射を防止する、中実壁と、
    　上記第２キャビティ内に延在するレーザ・モジュールであって、上記第２キャビティ内に挿入可能な実質的に円筒状のハウジングと；上記ハウジング内に配設されると共に上記第１キャビティ内における空包の着火により生成された機械的波動に応じてトリガ信号を生成し得る機械的波動センサと；上記トリガ信号に応じてレーザ信号を発し得るレーザ発射器と；上記機械的波動センサおよび上記レーザ発射器に電力を供給する電源と；を備えたレーザ・モジュールと、
    　を備えて成る訓練用火器。
12. 　空包を着火すると共に該空包の着火時にレーザ信号を発する訓練用火器であって、
    　上記空包の着火を開始すべく引かれ得るトリガと、
    　基端および末端を備えた実質的に円筒状の砲腔を有する訓練用銃身と、
    　上記訓練用銃身の上記砲腔の全体に亙り横方向に延在して、上記砲腔を、上記基端から内方に延在する実質的に円筒状の第１キャビティと、上記末端から内方に延在して実質的に円筒状の第２キャビティとに分割する中実壁であって、上記第１キャビティは射撃チャンバの役割を果たすと共に空包を受容し得、当該中実壁は空包の着火時に上記末端に向けた前方発射を防止する、中実壁と、
    　上記第２キャビティ内に延在すると共に、上記第１キャビティ内における上記空包の着火から検知された機械的波動に応じてレーザ信号を発するレーザ・モジュールと、
    　を備え、
    　作動モードにおいて、上記レーザ・モジュールは、上記第１キャビティ内における空包の着火から検知された機械的波動に応じてレーザ・パルスを発し、且つ、
    　照準規正モードにおいて、上記レーザ・モジュールは、連続的レーザ・ビームを発することにより、該レーザ・モジュールの発射方向が上記火器の長手中心線と照準規正されるのを許容する、
    　訓練用火器。
13. 　発射物を使用せずに標的に向けた火器の発射を含む火器競技もしくは訓練用のレーザ火器システムであって、
    　トリガと、銃身と、上記トリガを引くことにより生成されると共に当該レーザ発射器モジュールにより検知された機械的波動に応じてレーザ信号を発するレーザ発射器モジュールと、を含む訓練用火器と、
    　上記レーザ信号を検出すると共にレーザ検出信号を生成するレーザ検出標的と、
    　上記訓練用火器に連結されると共に前記レーザ信号と同時に超音波信号を発し得る超音波発射器と、
    　上記レーザ検出標的に連結されると共に上記レーザ検出標的における上記超音波信号の到達時点を検出し得る超音波検出器と、
    　上記レーザ検出標的および上記超音波検出器に連結されたプロセッサであって、上記レーザ検出信号に応答して上記標的上の上記レーザ信号の命中箇所を示す情報を生成すると共に、上記レーザ検出標的における上記レーザ信号の到達時点と上記超音波信号の到達時点との間の時間的遅延から、上記訓練用火器と上記レーザ検出標的との間の距離を決定する、プロセッサと、
    　を備えて成るレーザ火器システム。

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