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特許6348174貫通位置を非接触で光学的に確定するための計測枠および対応する計測方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6348174
(24)【登録日】2018年6月8日
(45)【発行日】2018年6月27日
(54)【発明の名称】貫通位置を非接触で光学的に確定するための計測枠および対応する計測方法
(51)【国際特許分類】
F41J 5/02 20060101AFI20180618BHJP
G01B 11/00 20060101ALI20180618BHJP
A63B 63/00 20060101ALN20180618BHJP
【ＦＩ】
F41J5/02
G01B11/00 C
!A63B63/00 A
【請求項の数】15
【全頁数】18
(21)【出願番号】特願2016-517270(P2016-517270)
(86)(22)【出願日】2014年6月3日
(65)【公表番号】特表2016-527464(P2016-527464A)
(43)【公表日】2016年9月8日
(86)【国際出願番号】EP2014061476
(87)【国際公開番号】WO2014195310
(87)【国際公開日】20141211
【審査請求日】2016年2月2日
(31)【優先権主張番号】102013009248.5
(32)【優先日】2013年6月3日
(33)【優先権主張国】DE
(73)【特許権者】
【識別番号】515334902
【氏名又は名称】マイトン エレクトロニク ゲーエムベーハー
(74)【代理人】
【識別番号】100105050
【弁理士】
【氏名又は名称】鷲田 公一
(72)【発明者】
【氏名】マイアー パウル
(72)【発明者】
【氏名】テゲルヒュッター シュテファン
(72)【発明者】
【氏名】ヴィッテ ウド
【審査官】
志水 裕司
(56)【参考文献】
【文献】
米国特許第０４９４９９７２（ＵＳ，Ａ）
【文献】
米国特許第０３７２７０６９（ＵＳ，Ａ）
【文献】
特開２００１−１８７２６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許第０５６３７８６６（ＵＳ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２０１２／０１９４８０２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
独国特許出願公開第０４１１５９９５（ＤＥ，Ａ１）
【文献】
中国特許出願公開第１０１２９４７８４（ＣＮ，Ａ）
【文献】
中国特許出願公開第１０２５３８５９４（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｆ４１Ｊ ５／００ − ５／２６
Ｇ０１Ｂ １１／００ − １１／３０
Ａ６３Ｂ ６３／００ − ６３／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の発散放射域を出射する少なくとも１つの第１の放射源と、
第２の発散放射域を出射する少なくとも１つの第２の放射源であって、前記第１の放射域および前記第２の放射域は、発射された弾丸の方向を横断する面において或る角度で交差する、第２の放射源と、
前記少なくとも１つの第１の放射源および前記少なくとも１つの第２の放射源にそれぞれ関連付けられた少なくとも１つの第１の光受信ユニットおよび少なくとも１つの第２の光受信ユニットと、
前記第１の放射源および前記第２の放射源によって出射された前記放射域を成形するための一連のピンホール開口部を有する少なくとも１つの出射オリフィスと、
を備え、
前記光受信ユニットは、それぞれ、空間的に延在する陰影箇所が検知対象の弾丸によって決定されるように評価されることができる光受信素子のアレイを有し、
前記一連のピンホール開口部は、ビーム方向において大きくなる開口部の直径を有する、ターゲット領域を通過する発射された弾丸の位置を非接触で光学的に測定するための計測枠。
第２の発散放射域を出射する少なくとも１つの第２の放射源であって、前記第１の放射域および前記第２の放射域は、発射された弾丸の方向を横断する面において或る角度で交差する、第２の放射源と、
前記少なくとも１つの第１の放射源および前記少なくとも１つの第２の放射源にそれぞれ関連付けられた少なくとも１つの第１の光受信ユニットおよび少なくとも１つの第２の光受信ユニットと、
前記第１の放射源および前記第２の放射源によって出射された前記放射域を成形するための一連のピンホール開口部を有する少なくとも１つの出射オリフィスと、
を備え、
前記光受信ユニットは、それぞれ、空間的に延在する陰影箇所が検知対象の弾丸によって決定されるように評価されることができる光受信素子のアレイを有し、
前記一連のピンホール開口部は、ビーム方向において大きくなる開口部の直径を有する、ターゲット領域を通過する発射された弾丸の位置を非接触で光学的に測定するための計測枠。
【請求項2】
前記光受信素子のアレイは、それぞれ、前記光受信素子が少なくとも２列に配置され、１つの列の前記光受信素子は、隣接する列の前記光受信素子に対してずれるように配置されている、請求項１に記載の計測枠。
【請求項3】
前記光受信素子は、それぞれ、フォトダイオードを備える、請求項１または２に記載の計測枠。
【請求項4】
前記放射源は、それぞれ、赤外線を出射する発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザダイオードを有する、請求項１または２に記載の計測枠。
【請求項5】
不要な放射を遮断するための少なくとも１つの受信オリフィスをさらに備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の計測枠。
【請求項6】
前記受信オリフィスは、ビーム方向においてさまざまな開口部形状を有する一連のピンホール開口部を有する、請求項５に記載の計測枠。
【請求項7】
前記受信オリフィスは、光受信素子にそれぞれが関連付けられたピンホール開口部のアレイを有する、請求項５または６に記載の計測枠。
【請求項8】
前記第１の放射源および前記第２の放射源と、第１の受信ユニットおよび第２の受信ユニットとは、それぞれ、前記出射された放射域の中心軸同士が実質的に直角に交差するように配置されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の計測枠。
【請求項9】
前記ターゲット領域の範囲を実質的に矩形に画定し、かつ、前記矩形の範囲の辺に沿って配置された４つの実質的に同一の計測レールを具備する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の計測枠。
【請求項10】
前記計測レールは、それぞれ、少なくとも１つの放射源および少なくとも１つの受信ユニットを備える、請求項９に記載の計測枠。
【請求項11】
第１の放射源および第２の放射源から少なくとも１つの第１の発散放射域および少なくとも１つの第２の発散放射域を出射するステップであって、前記第１の放射域および前記第２の放射域は、発射された弾丸の位置を横断する面において或る角度で交差している、ステップと、
前記少なくとも１つの第１の放射源および前記少なくとも１つの第２の放射源にそれぞれが関連付けられた少なくとも１つの第１の受信ユニットおよび少なくとも１つの第２の受信ユニット上の陰影箇所を測定するステップと、
測定した陰影箇所の境界、および、関連付けられた放射源の位置を使用して少なくとも３つの接線を算出するステップと、
前記算出された接線に基づき前記発射された弾丸の位置および／または口径を算出および表示するステップと、を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の計測枠を使用してターゲット領域を通過する発射された弾丸の位置を非接触で光学的に測定するプロセス。
前記少なくとも１つの第１の放射源および前記少なくとも１つの第２の放射源にそれぞれが関連付けられた少なくとも１つの第１の受信ユニットおよび少なくとも１つの第２の受信ユニット上の陰影箇所を測定するステップと、
測定した陰影箇所の境界、および、関連付けられた放射源の位置を使用して少なくとも３つの接線を算出するステップと、
前記算出された接線に基づき前記発射された弾丸の位置および／または口径を算出および表示するステップと、を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の計測枠を使用してターゲット領域を通過する発射された弾丸の位置を非接触で光学的に測定するプロセス。
【請求項12】
前記少なくとも１つの放射源のスイッチを短時間切り、前記関連付けられた受信ユニットの照射状態と非照射状態との間の放射強度の差分値を使用して較正係数を決定する、較正ステップをさらに含む、請求項１１に記載のプロセス。
【請求項13】
前記差分値を閾値と比較し、前記閾値を下回る場合に警告メッセージを生成する、請求項１２に記載のプロセス。
【請求項14】
４つの接線を算出し、冗長な情報によって計測値の信頼性チェックを行う、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項15】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の少なくとも１つの計測枠、少なくとも１つの評価システム、および、少なくとも１つの表示ユニットを有する、ターゲットを通過する発射された弾丸の位置を表示する表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発射された弾丸がターゲット面を通過する位置を非接触で光学的に測定するための計測枠（measuring frame）に関する。さらに、本発明はまた、関連する計測プロセスおよび評価プロセスに関する。また、本発明は、少なくとも１つの上記のような計測枠を使用する表示システムに関する。
【背景技術】
【0002】
発射された弾丸の位置を非接触の光バリア技術によって測定する計測枠が、スポーツ射手の間で、および、射手の訓練のために長い間使用されてきた。そのような光学的計測プロセスでは、計測枠を通過する弾丸は、複数の赤外線バリアによって非接触で計測される。赤外線バリアに関し、個別の赤外線バリアは、集束光ビーム状の赤外線を出射する赤外線出射装置（infrared sender）と、赤外線出射装置に対向し、かつ、入射した赤外線ビームの輝度を計測する赤外線受信装置（infrared receiver）とから構成される。計測枠の大きさに応じて、最大で５００箇所の独立した光バリアが、計測枠の内面上に切れ目のない格子状のスクリーンとして設置および配置される。
【0003】
個々の光バリアの赤外線出射装置は、計測枠内において連続的な光のカーテンを形成する。弾丸がかかる光のカーテンを通過する場合、いくつかの光バリアは、計測枠の水平Ｘ軸上および垂直Ｙ軸上の両方で部分的にまたは完全に遮断される。
【0004】
紙バンドまたはゴムバンド等の消耗品を必要としないため、摩耗がないことが上記ソリューションの利点の１つである。光学的計測枠を使用する他の利点は、計測精度が高いこと、および、汚染や温度変化に影響されにくいことである。
【0005】
このような直線的な計測枠は、特許文献１または特許文献２等から既知である。また、特許文献３から、交差する２つの光学的光バリアを使用して最も内側のターゲット領域をカバーし、かつ、音響によるプロセスを使用して外側領域における発射された弾丸の位置を測定する、複合計測装置が既知である。この複合計測装置では、弓形部（circular arc segment）上に配置された一連の光受信装置を使用して、上記光受信装置に対向する円弧のさまざまな箇所に位置決めされた光出射装置から出射された放射の強度を測定する。発射された弾丸の位置は、さまざまな輝度値に基づき測定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】独国特許出願公開第４１１５９９５号明細書
【特許文献2】欧州特許出願公開第０３４２８４号明細書
【特許文献3】米国特許出願公開第２０１２／０１９４８０２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、高い費用効果で製造されることができ、かつ、音響膜等の摩耗材料からは一切形成されていない、精度およびロバストネスを高めた計測枠であって、なおも上記のような計測枠用の最大限の許容される寸法に対応した、計測枠を示すことが依然として必要である。
【0008】
かかる課題は、本独立特許請求項の目的によって解決される。本発明の有利なさらなる発展形態は、本従属特許請求項の目的である。
【0009】
上記目的に関し、本発明は、ターゲット面を通過する発射された弾丸の位置を非接触で光学的に測定するための計測枠が、発散放射域（divergent radiation field）を出射する少なくとも１つの第１の放射源のみならず、第２の発散放射域を出射する第２の放射源を有するという考えに基づいている。上記第１のおよび第２の放射域は、発射された弾丸の方向を横断する１つの面において或る角度で交差する。少なくとも１つの第１の光受信ユニット（optical receiver unit）および少なくとも１つの第２の光受信ユニットが、それぞれ、第１のおよび第２の放射源に関連付けられ、出射された放射を受信および分析する。
【0010】
特に、各光受信ユニットは、光受信素子（optical receiver element）のアレイを有し、これら光受信素子は、空間的に延在する陰影箇所が検知対象の弾丸によって決定されるように分析される。特に、光受信素子は、少なくとも２列に配置され、１つの列の受信素子は、隣接する列の受信素子に対してずれている。
【0011】
測定された陰影箇所の境界と、対応する出射装置の放射源の位置とを使用して、検知された弾丸の接線を算出する評価プロセスを、本発明に係わる構成によって有利に行うことができる。このような算出方法によって、非常に高い精度が実現され、また、発射された弾丸の位置（すなわち、弾丸の中心位置）に加えて弾丸の大きさ（すなわち、対応する口径）を測定することができる。
【0012】
したがって、例えば、赤外線放射を出射する発光ダイオード（ＬＥＤ）、または、レーザビームが半導体チップの面に直交して出射されるＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser））等のレーザダイオードが放射源に適している。フォトダイオードは、例えば、検知素子として使用される。当然、フォトトランジスタ等の任意の他の適切なセンサ技術を使用することもできる。
【0013】
光路を比較的短く保つために（したがって、計測枠の最大寸法を小さく保つために）、受信装置側の陰影箇所の分解能は、特に高くなければならず、また、複数の放射域を有する構成であって、無関係の放射源の光との相互干渉が生じない構成を確保しなければならない。上記のような高分解能の構成を実施するために、本発明の有利なさらなる発展形態によりオリフィスシステムを設けることができる。このオリフィスシステムに関し、発散ビームが計測域に達する前に発散ビームを成形するために、１つまたはいくつかのオリフィスを、一方では放射源近傍に配置することができる。
【0014】
他方では、計測領域を通過した後に受信素子上に達する放射の範囲を画定するために、オリフィスを受信素子付近に設けることができる。放射源および受信素子の前方に適切なオリフィスが配置されるようにオリフィス技術を組み合わせることによって、特に高い精度を実現することができる。
【0015】
本発明に係わる計測枠は、第１のおよび第２の放射源と、関連付けられた第１のおよび第２の受信ユニットとが、出射された放射域の中心軸が実質的に直角に交差するように配置される場合に、特に容易かつ効率的に実施されることができる。上記配置の機械的設計が単純であるだけでなく、本計測枠をデカルト座標系の第一象限と解することができるため、接線の幾何学的算出もまた容易である。計測精度を高めかつ検知可能な計測範囲を拡張するために、複数の放射源と、複数の関連付けられた受信ユニットとを提供することができる。
【0016】
上記に関し、ターゲット領域の範囲を実質的に矩形に画定する本計測枠が、この矩形の範囲の辺に沿って設けられた実質的に同一の複数の計測ブロックによって形成される場合に特に有利である。これは、計測枠の各辺が放射源および受信ユニットを具備する結果、ターゲット面全体が、交差する複数の発散放射域によってカバーされることを意味する。
【0017】
本発明の評価プロセスでは、原理的に、計測枠を通過した弾丸の４つの接線を算出することができる。しかしながら、発射された弾丸の位置の明確な測定に必要とされるのは、３つの接線のみを算出することである。そのため、４つの接線を算出することは冗長であり、この冗長性は、計測結果の信頼性チェック（plausibility check）のために使用されることができる。
【0018】
また、本発明の構成であれば、較正ステップも含まれ得る。この較正ステップでは、少なくとも１つの放射源のスイッチを短時間切り、関連付けられた受信ユニットの照射状態と非照射状態との間の放射強度の差分値を測定し、この差分値を、較正係数を算出するために使用する。かかる較正値は、例えば、計測プロセス後に改めて決定されることができる。
【0019】
このように、作動中の汚染等によるライティングの変化を、測定された差分値と閾値とを比較することにより測定することができる。この閾値を下回る場合（すなわち、出射された放射の強度が必要条件にもはや適合しない場合）に警告メッセージが生成されることができる。ユーザは、適宜（例えば、汚染によって計測エラーが発生する前に）計測枠の臨界状態について通知を受けることができる。
【0020】
本発明の上記プロセスによって、発射された弾丸の位置に加えて、計測枠を通過する弾丸の口径もまた、追加作業を必要とせずに算出することができる。算出された口径も同様に、信頼性チェックのために使用することができる。
【0021】
本発明のより明確な理解のために、添付の図面に示す実施形態の例によって、本発明を詳細に説明する。同一の部分には、同一の参照符号および同一の要素名が付されている。さらに、図示および記載された異なる実施形態のいくつかの特徴または特徴の組合せが、発明のまたは発明に基づく、独立したソリューションを構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本発明に係わる計測枠の斜視図である。
【図3】本発明の計測枠の部分的に遮蔽物のない詳細図である。
【図4】第１のオリフィスシステムの平面図である。
【図7】他のオリフィスシステムを示す図である。
【図11】第３のオリフィスシステムの平面図である。
【図14】他のオリフィスシステムである。
【図15】他のオリフィスシステムである。
【図16】他のオリフィスシステムである。
【図17】オリフィスシステム内の第１のビームフォーマが機能する態様を示す概略図である。
【図18】オリフィスシステム内の第２のビームフォーマが機能する態様を示す概略図である。
【図19】受信装置側に達する光ビームの概略図である。
【図20】受信装置側でのオリフィスが機能する態様を示す概略図である。
【図22】受信ユニットと受信ユニットに最も近いオリフィスの配置とを示す概略図である。
【図23】算出のための基礎を示す概略図である。
【図24】算出に使用される仮想の光バリアを有する計測域の概略図である。
【図27】弾丸によって遮光されている状態の受信部に近接するオリフィスの配置の細部を示す図である。
【図28】弾丸が通過中の状態の受信素子のアレイの平面図である。
【図29】弾丸の接線を測定するための算出の基礎を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
図１は、本発明の有利な実施形態に係わる計測枠１００の斜視図を示す。
【0024】
図示の実施形態では、計測枠は実質的に四角形であり、ターゲット面１０２を包囲している。このターゲット面１０２はまた、実質的に四角形でありかつ検知対象の弾丸が通過する箇所である。
【0025】
添付の図面によって示すように、計測枠レール１０４，１０６，１０８，１１０は、それぞれ、各計測枠レール１０４，１０６，１０８，１１０に対向する計測枠レール上に達する発散放射域を出射する。それにより、互いに直交する各計測枠レールの放射域は、直角に交差する。
【0026】
計測枠レール１０４，１０６，１０８，１１０は、それぞれ、放射源および光受信ユニットの両方を有する。図１では、下方に配置された受信ユニットのための最も外側のオリフィス開口部のみを視認できる。
【0027】
計測枠レールが射撃領域１０２の範囲を画定するため、オリフィスアレイ１１２も、アクリルガラスパネル等の透明なカバーによって被覆される。図１は、付随するブラケット１１４を示す。
【0028】
図２は、図１の計測枠１００の平面図を示す。図２は、ターゲット面１０２において交差する２つの発散放射域１１６の経路を概略的に示す。各計測枠レールには、複数の放射源および受信ユニットが備えられているため、ターゲット面全体が上記発散放射域１１６によってカバーされることができる。ターゲット面の中心Ｚが、本発明に係わるソリューションにおける機械的状態によって明確に画定されている。
【0029】
赤外域の放射を出射する発光ダイオード（ＬＥＤ）等が放射源として適している。当然、レーザダイオードまたは同様の装置等の他の放射源を使用することもできる。対応する受信ユニットは、設置された放射源の種類に合致するように選択される。かかる受信ユニットは、フォトダイオードまたはフォトトランジスタ等であることができる。
【0030】
本発明によれば、さまざまなオリフィスレールが、各計測枠レール１０４，１０６，１０８，１１０上に配置される。各オリフィスレールは、放射源の直近に位置決めされた箇所で、出射された放射を成形するためのピンホール開口部（pinhole apertures）と、受信素子の真上に位置決めされた箇所で受信装置上に達する放射を集束させるためのピンホール開口部と、を備えている。図３は、上記オリフィスレールの配置を示す断面図を含む。
【0031】
本発明によれば、２種類のオリフィスレールがあり、一方は、例えば下部および右側に配置されたレールであり、他方は、上部および左側に設置されたレールである。これにより確実に、２種類の異なるレールが互いに向かい合って位置決めされるため、放射源によって出射された放射は、対向する側の計測枠レール上の関連する受信素子上に達する。
【0032】
図３は、３つの第１のオリフィスレール１１８，１１８’，１１８”が設けられた実施形態を示す。この形態に関し、オリフィスレール１１８，１１８’，１１８”は、それぞれ、出射された放射域を成形するためのピンホール開口部、および、ターゲット面を通過した後に受信される放射の範囲をカバーするピンホール開口部を有する。添付の図面に示すように、ターゲット面１０２の最も近くに位置するオリフィスレール１１８は、放射域１１６がターゲット面に入射する前に放射域１１６を成形するための細長いピンホール開口部１２４を有する。さらに、オリフィスレール１１８は、対向する側に位置決めされた計測枠レールから入射する放射域のための円形のピンホール開口部（参照符号１２６）を有し、この円形のピンホール開口部は、受信素子に到達する放射を制限する。第１のオリフィスレール１１８から所定の距離に、他の１つのオリフィスレール１１８’が配置され、このオリフィスレール１１８’は、入射した放射を制限するためのより狭く制限されたピンホール開口部１２６’を有する一方、他方では出射された放射を成形するためのわずかに小さい細長いピンホール開口部１２４’を有する。
【0033】
第３のオリフィスレール１１８”が回路キャリアの真上に配置されている。図３には示されていないこの回路キャリアは、ＬＥＤおよびフォトダイオードが設置される箇所である。第３のオリフィスレールに関し、図３には、受信ピンホール開口部１２６”のアレイのみが示されている。計測枠レール内に位置する放射源からの不要な散乱放射に対する遮蔽物として、隔壁オリフィス（partition orifice）１２８が設置されているからである。
【0034】
第２のオリフィスレール１１９，１１９’，１１９”は、それぞれ、出射オリフィスおよび受信オリフィスの位置の点で、第１のオリフィスレール１１８，１１８’，１１８”とは異なっている。かかる位置は、出射オリフィスに直接対向するように位置決めされた受信素子との直線的な相互の出射および受信が確実に行われるように選択される。ただし、受信ピンホール開口部および出射ピンホール開口部の寸法は、対称性のために同一に設計される。
【0035】
図４〜図６はいずれも、第２の外側オリフィス１１９を示し、この第２の外側オリフィスは、ターゲット面１０２に直接隣接している。本実施形態によれば、全６つの放射源が図示の計測枠レール上に設置されている。そのため、上記オリフィスレール１１９には、対応する６つの細長いピンホール開口部２４が備えられている。図４〜図６の特定の実施形態によれば、受信ユニットは、３２個の受信素子のアレイを有するため、オリフィスレール１１９内には、各受信素子アレイに対応する３２箇所の受信ピンホール開口部１２６を有する１つのアレイが、これら受信素子と光線位置を合わせて（in optical alignment）設けられる。
【0036】
分解能および精度を向上させるため、図６に示すように、特に受信素子の２つの列が、互いにずれるように配置されている。
【0037】
放射源および受信素子を有する回路基板のより近くに位置する第２の中央オリフィスレール１１９’を図７〜図１０に示す。第２の中央オリフィスレールに関し、受信ピンホール開口部１２６’は、例えば、受信ピンホール開口部１２６’の直径が受信ピンホール開口部１２６の直径と同一であるように選択されている。しかしながら、当然、異なる直径を選択することもできる。出射された放射のための細長いピンホール開口部１２４は、図４〜図６の細長いピンホール開口部１２４とは異なる形状である。このように、例えば、外側ピンホール開口部１２４と比べて半径は同じであるが、伸長範囲が小さい細長いピンホール開口部１２４’を形成することができる。本発明によれば、出射された放射を、非常に制限された部分領域のみに限定することによって、用いられた放射を明らかに均質化することができ、それにより、計測エラーが減少し、評価が簡略化される。
【0038】
最後に、図１１〜図１３は、最も内側の第２のオリフィスレール１１９”を示す。このオリフィスレール１１９”は、実際のコンポーネントの最も近くに位置し、出射された放射域を最初に成形するプロセスのための円形の出射オリフィス１２４”を有する。各受信素子は、丸みのある角部を有する実質的に矩形の受信ピンホール開口部１２６”と関連付けられている。矩形の受信ピンホール開口部１２６”がこれら受信ピンホール開口部１２６”の下にある受信素子の外側の輪郭に実質的に一致するため、このような矩形の設計によって、矩形の受信ピンホール開口部に達する入射放射を特に効率的に使用することができる。
【0039】
図１４〜図１６は、各計測枠レール上に互いに対向するように設置されるため、受信素子の１つのアレイが、それぞれ、１つの放射源に対向するように配置される、対応する第１のオリフィスレール１１８，１１８’，１１８”を示す。互いに対向することは別として、出射ピンホール開口部および受信ピンホール開口部の寸法および形状は同一である。これにより、オリフィスレールを製造するためのパンチングツールを規格化できる利点がもたらされる。
【0041】
図１７は、細長いピンホール開口部１２４’の効果を示す。特に、ＬＥＤ等の放射源１２０の円錐形の放射域１１６から、細長い大幅に除去された部分が、細長いピンホール開口部１２４’によって切り抜かれる。既に述べたように、かかる限定によって、細長いピンホール開口部１２４から発せられる放射の均一性は向上する。明確性を高めるために、円形のオリフィス１２４”が図１７に示されていないことに留意されたい。図１７のピンホール開口部の位置はまた、放射源１２０の位置に等しいものとみなされ得る。
【0042】
図１８は、２つの細長いピンホール開口部１２４’および１２４の機能の態様を概略的に示す。これら２つの細長いピンホール開口部は、大きい方の細長いピンホール開口部１２４が放射の大部分を除去せず、辺縁領域を成形しかつ散乱放射を減少させるのみであるような互いの距離に位置している。
【0043】
図１９に示すように、良好に画定された発散放射域１１６は、対向する各計測レール上に（すなわち、それぞれの対応するオリフィスレール１１９および／または１１８上に）達する。
【0044】
図２０および図２１の２つの詳細図からわかるように、受信ピンホール開口部１２６および１２６’は、受信素子に達する放射の成形プロセスを行い、特に、直接対向する放射源に関連付けられていない受信素子に達する放射の大部分を除去する。事実上は関連付けられていないピンホール開口部による放射の上記遮断プロセスは、関連付けられていない放射源から放射が入射するほどの、大きな入射角によって説明されることができる。
【0045】
次に、図２２では、最も内側のピンホール開口部１２６”の機能が示される。矩形のピンホール開口部１２６”を通過して、受信素子が配置された放射キャリア１３０に達する散乱放射１２２が一切ないことがわかる。
【0046】
したがって、計算による評価のために、計算原理を説明する図２３以降の図に示すように、ターゲット面１０２には、個々の事実上の光バリア１３２が広がっていると仮定することができる。しかしながら、純粋に物理的な観点におけるターゲット面１０２には、連続的な円錐状の放射（radiation cone）が常に通っていることに留意されたい。図２３以降の図に示した事実上の光バリア１３２のみが評価のために使用される。
【0047】
図２５は、弾丸１３４がターゲット面１０２を通過している状態を示す。一例として示す弾丸１３４の口径の場合、３つの事実上の光バリア１３２が遮断されている。換言すれば、３つの受信素子が照射されていない。
【0048】
図２６に示したように、発射された弾丸の位置および弾丸１３４の口径に応じて、光バリアは、完全にまたは部分的にのみ遮断されることができる。図２７は、矩形の受信ピンホール開口部１２６”の領域の斜視図を示し、図２５に示した状況において、正確に３つの受信素子が全く照射されておらず、第４の受信素子がビームの一部を受信しているため、低下した強度が計測されることがわかる。受信素子１３６の配置を説明するために、図２８のオリフィスレール１１９”が図２８では取り除かれている。
【0049】
現時点までに示した全図を参照しかつ図２９を加えて、以下に、本発明に係わる評価を詳細に説明する。
【0050】
上述のように、計測域は、実質的に三角形の個々の光域（light field）からなる。個別の光域は、発光源１２０を有し、発光源の光が感光性のアレイ状のセンサ上に放射される。放射域１１６内の弾丸１３４の陰影を精確に計測することができるように、上述のように、センサおよび放射源の前方にオリフィスを設ける。これらオリフィスによって、連続的な放射域１１６は、確実に複数の事実上の光バリアに分割される。本実施形態では、これらオリフィスは、１つの受信アレイにつき、例えば３２箇所である。各受信素子の測定された計測値は、最大で２２０段階に分割される。上述のように、外部からの光の、特に隣接する放射源の放射の計測値への望ましくない影響は、企図した本オリフィスによって防止される。
【0051】
ターゲット面１０２と同義の計測領域は、本発明に係わる評価モデルにおいてデカルト座標系の第一象限として示される。図２９に示すように、陰影の境界点は、対応する１つの放射源に対向する辺上で測定されている。関連する各放射源１２０の座標は、予め機械的に決定され、既知であるため、陰影の境界は、同時に弾丸１３４の接線にも相当する２つの直線１３８によって測定されることができる。本計測が２つの異なる放射源１２０から延びる２つの交差する放射域１１６によって行われるため、全４つの接線１３８が存在し、これら接線間で弾丸１３４の位置が特定される。４つの直線１３８の交点が接線の四辺形の角点（corner points）を形成している。
【0052】
さらに、上記直線の各ペアの角二等分線の交点が計測対象の弾丸の中心であり、したがって、測定対象の発射された弾丸の位置である。さらに、弾丸の直径、すなわち口径を、簡単な三角法による計算によって接線に基づき求めることができる。
【0053】
円が、隣接する３つの接線の接点によって明確に描かれるため、計測された第４の接線が冗長な情報を提供する本願に係わる算出方法は、信頼性チェックのために使用されることができる。
【0054】
最適な計測値を得るために、１つの放射源のスイッチを短時間（例えば、約２００μｓ）切ることができる。これにより、対向する受信素子が１００％遮光されることに相当する放射の変化がもたらされる。かかる較正ステップによる測定値を、計測枠の較正のために使用することができる。例えば、各計測後に上記較正値による再較正が可能である。
【0055】
さらに、汚染等によって生じる放射強度の変化を、作動中に調べることもできる。特に、各計測プロセスの直後に各放射源のスイッチを順に切ることによって、計測域の質をモニタリングすることができる。新たな較正値を生成し、元の較正値と共に使用することができ、この新たな較正値を元の較正値で割ることによって較正係数を算出することができる。かかる較正係数は、一方で、弾丸１３４の位置をできるだけ精確に測定するために使用されることができる。他方、かかる較正係数に基づき、放射強度の変化を測定することができ、計測枠の劣化したコンディションをできるだけ早期にユーザに通知するために使用されることもできる。例えば、閾値との比較によって依然として許容可能な光強度の低下を測定することができる。
【0056】
信頼性が高く、費用効果が高く、かつ、極めて精確に発射された弾丸の位置を表示する、発射された弾丸の表示システムを、本発明に係わる上記評価および本明細書に記載の計測枠によって開発することができる。さらに、本発明に係わる計測枠の寸法は、ターゲットの中心から隣接するターゲットの中心までの間の、競技の全承認プロセスに必要な最大寸法を維持できる低さに保たれることができる。例えば、ターゲットの直径が５００ｍｍ（距離２５ｍ）の２つのターゲット間の最大限許容可能な中心間距離である７５０ｍｍが維持されることができる。これら最大寸法は、オリンピック種目の「ラピッドファイア」での計測のためのＩＳＳＦ（国際射撃連盟（International Shooting Sport Federation））の承認のために必要とされる。