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発明の名称 制御装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−17025(P2007−17025A)
公開日 平成19年1月25日(2007.1.25)
出願番号 特願2005−196448(P2005−196448)
出願日 平成17年7月5日(2005.7.5)
代理人 【識別番号】100058479
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦
発明者 田村 博幸
要約 課題
携行を容易にすると共に、ハンズフリーにして制御操作と別の作業を同時並行して実行することを可能にする。

解決手段
眼前に位置する透過型のスクリーン14bに画像を表示する表示装置14aと、スクリーン14bに対する視線の位置を検出する視線検出器16が設けられる。無線機兼制御処理装置10は、表示装置14aにより操作項目を表示させ、スクリーン14bに表示された操作項目の位置に視線検出器16により検出された視線の位置が移動したことを検出した場合に、口腔内で操作される歯操作型スイッチ18から視線の位置に該当する操作項目についての指示を入力する。
特許請求の範囲
【請求項1】
眼前に位置する透過型のスクリーンに画像を表示する表示装置と、
前記スクリーンに対する視線の位置を検出する視線検出器と、
前記表示装置により操作項目を表示させる項目表示手段と、
前記項目表示手段により前記スクリーンに表示された操作項目の位置に、前記視線検出器により検出された視線の位置が移動したことを検出する視線位置検出手段と、
前記視線位置検出手段により検出された視線の位置に該当する操作項目についての指示を入力するための口腔内で操作される操作手段と
を具備したことを特徴とする制御装置。
【請求項2】
前記表示装置により前記スクリーンの所定の位置に特定のマークを表示するマーク表示手段と、
前記視線検出器により検出された視線位置が前記マーク表示手段により表示されたマークの位置に移動したことを判別する判別手段と、
前記判別手段により視線位置が前記マークの位置に移動したと判別された場合に、前記項目表示手段により前記操作項目を表示させる表示制御手段と
を具備したことを特徴とする請求項1記載の制御装置。
【請求項3】
外部機器と無線通信を行う無線手段と、
視線方向にある目標物の位置に関する情報を検出する目標物検出手段と、
前記目標物検出手段により検出された情報を前記無線手段により外部機器に対して送信する通信制御手段と
を具備したことを特徴とする請求項1記載の制御装置。
【請求項4】
前記無線通信により外部から受信があった場合に、前記表示装置により所定の表示をさせる表示制御手段をさらに具備したことを特徴とする請求項3記載の制御装置。
【請求項5】
前記操作手段は、歯のかみ合わせにより切り替え操作が行われる歯操作型スイッチとすることを特徴とする請求項1記載の制御装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えばミサイル発射用の火器管制装置(FCS:Fire Control System)に好適な制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の火器管制装置の構成は、一般に重厚長大な構成となっており、携帯はもとより移動させることも困難なものが多い。一般的な火器管制装置を用いた防空システムにおいて、火器管制装置は、アンテナ装置より目標に対して追尾ビームを照射させ、目標の受信信号をもとに目標を追尾し、目標現在位置および速度を算出する。火器管制装置は、発射誘導装置により目標現在位置および速度より、予測命中点である目標未来位置を算出させ、この目標未来位置を通過するように飛しょう体を発射させる(例えば、特許文献1参照)。
【特許文献1】特開2001−21292公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
このように従来の火器管制装置では、構成上、携帯することが困難となっていた。また、従来の火器管制装置に対しては手動操作が行われるため、携行が容易となるように単に火器管制装置を小型化したとしても、火器そのものを操作するなど他の作業を並行して行うことができず操作性に問題が生じてしまう。
【0004】
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、携行を容易にすると共に、ハンズフリーにして制御操作と別の作業を同時並行して実行することが可能な制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記目的を達成するために本発明は、眼前に位置する透過型のスクリーンに画像を表示する表示装置と、前記スクリーンに対する視線の位置を検出する視線検出器と、前記表示装置により操作項目を表示させる項目表示手段と、前記項目表示手段により前記スクリーンに表示された操作項目の位置に、前記視線検出器により検出された視線の位置が移動したことを検出する視線位置検出手段と、前記視線位置検出手段により検出された視線の位置に該当する操作項目についての指示を入力するための口腔内で操作される操作手段とを具備するようにしたものである。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、眼前に位置する透過型のスクリーンに操作項目を表示させ、視線の位置を移動させることで操作項目を設定し、さらに口腔内で操作される操作手段により操作項目に対する指示を入力することができるので、携行を容易にすると共に、ハンズフリーにして制御操作と別の作業を同時並行して実行することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本実施形態における携帯火器管制装置(以下、携帯FCSと略称する)(制御装置)の外観構成を示す図、図2は、携帯FCSの機能構成を示すブロック図である。
【0008】
図1に示すように、本実施形態における携帯FCSは、無線機兼制御処理装置10と、ヘルメット11に装備された信号処理器12、表示装置14、視線検出器16、歯操作型スイッチ18、及び姿勢検出器19が設けられている。本実施形態における携帯FCSは、装置に対する入力操作を手動により行わず、表示装置14により表された画面に対する視線を用いた指示と、口腔内で操作される歯操作型スイッチ18による指示により入力操作が実行できる。
【0009】
図1乃至図3に示す各図は、本実施形態における火器制御のための入力操作に関係する構成のみを示すもので、一般的にFCSに実装される構成についても実装されるものとする。
【0010】
無線機兼制御処理装置10は、携帯FCSの全体の制御を司るもので、制御処理装置10a、無線機10bとを含む(詳細については後述する)。無線機兼制御処理装置10は、信号処理器12を通じて入力される視線検出器16、歯操作型スイッチ18、姿勢検出器19からの信号に対する処理を実行し、また処理結果について信号処理器12を通じて表示装置14により表示させる。また、無線機兼制御処理装置10は、外部機器との間で無線通信により、入力された火器管制のための制御データの出力や外部機器からの情報の入力などを行う。
【0011】
信号処理器12は、各部(表示装置14、視線検出器16、歯操作型スイッチ18、視線検出器16)と無線機兼制御処理装置10との間で入出力される信号を処理する。なお、信号処理器12には、各部を駆動するための電力を提供する電源が含まれているものとする。
【0012】
表示装置14は、信号処理器12を通じて入力された無線機兼制御処理装置10からの表示データをもとに表示を行うもので、例えば透過型のディスプレイ(スクリーン)に表示させる、あるいは透過型のスクリーンに画像を投影するなどして画像を表示する。本実施形態における携帯FCSでは、操作者がヘルメット11を装着した場合に、少なくとも何れか一方の眼前に透過型のスクリーンが位置し(図1では片方の眼前にスクリーンを設けている)、このスクリーンに表示された画像を視認することができるよう構成されている。透過型のスクリーンとすることで、スクリーンに表示(投影)された画像と共に、スクリーンを通して外界(景色)を見ることができる。
【0013】
視線検出器16は、眼前に位置するスクリーンに対する操作者の視線の位置を検出するもので、検出された視線位置を示すデータを信号処理器12を通して無線機兼制御処理装置10に出力する。視線検出器16から視線位置を示すデータを出力することで、無線機兼制御処理装置10により視線位置に基づく各種処理が実行されると共に、視線位置を示す記号(あるいはマークなど)を表示するための表示データが無線機兼制御処理装置10から表示装置14に出力される。
【0014】
歯操作型スイッチ18は、口腔内で操作されるスイッチであり、例えば歯を噛み合わせることでオンし、そのオン操作信号を、信号処理器12を通じて無線機兼制御処理装置10に出力する。
【0015】
姿勢検出器19は、ヘルメット11の例えば頭頂部に固定して実装されたもので、視線方向にある目標物の位置に関する情報を検出するために用いられる。姿勢検出器19は、ヘルメット11の姿勢として方位角(アジマス角)と仰角(エレベーション角)とを検出する。また、姿勢検出器19は、ヘルメット11(操作者)の現在位置を示す位置情報(緯度、経度、高さ)を、例えばGPS(Global Positioning System)を利用して検出する。すなわち、操作者がスクリーン14bを通じて目標物を視認している場合、姿勢検出器19により検出される現在位置から方位角と仰角が示す方向に目標物が位置しているものとして、この検出した各情報を目標物の位置に関する情報として用いる。
【0016】
図2では、表示装置14aからスクリーン14bに対して画像を投影する構成としている。操作者は、スクリーン14bを通じて外界の状況を確認しながら、スクリーン14bに表示された画像を確認することができる。一方、視線検出器16は、操作者によるスクリーン14bに対する視線の位置を検出する。
【0017】
図3は、無線機兼制御処理装置10を構成する制御処理装置10aの機能を示すブロック図である。図3に示すように、制御処理装置10aには、制御部20、項目表示部22、視線位置検出部24、目標物検出部26、及び通信制御部28の機能が含まれている。
【0018】
制御部20は、制御処理装置10aを構成する各機能部を制御し、表示装置14により表された画面(スクリーン14b)に対する視線を用いた指示と、口腔内で操作される歯操作型スイッチ18による指示により入力操作を受け付ける制御を実行する。
【0019】
項目表示部22は、制御部20の制御のもとで、処理対象とする操作項目を表示装置14により表示させる。項目表示部22により操作項目を表示させることで、この表示された操作項目に対する視線位置を移動させることで、操作対象とする項目を指定することができる。
【0020】
視線位置検出部24は、視線検出器16により検出された視線位置を示す記号(あるいはマーク)を表示装置14において表示させる。また、視線位置検出部24は、姿勢検出器19により検出されるスクリーン14bに対する視線位置に基づいて、項目表示部22により表示された操作項目の位置に、視線の位置が移動したことを検出する。また、視線位置検出部24は、姿勢検出器19により検出された視線位置がスクリーン14bにおいて表示された特定の位置、例えば所定の位置に表示された特定のマークの位置に移動したことを判別する。
【0021】
目標物検出部26は、姿勢検出器19により検出される標物の位置に関する情報(方位角、仰角、現在位置など)を表示装置14に表示させ、また通信制御部28、無線機10bを通じて外部(火器制御装置等)に送信させる。
【0022】
通信制御部28は、姿勢検出器19により検出された目標物に関する情報、操作者によるスクリーン14bに対する視線位置と歯操作型スイッチ18に対する操作により入力された指示、あるいは操作項目に対する設定内容などを、無線機10bにより外部機器に対して送信させる。また、通信制御部28は、無線機10bにより外部から受信された信号を制御部20に通知する。この場合、制御部20により外部から信号の受信があったことを操作者に通知するために、表示装置14により所定の位置にマーク(受信通知マーク32)が表示される。
【0023】
図4には、制御処理装置10aの制御のもとで表示装置14(スクリーン14b)により表示される画像の一例を示している。図4に示すように、スクリーン14bは、透過型であるため、スクリーン14bを通して景色を見ることができる。一方、表示装置14aは、スクリーン14bに対して、制御処理装置10aからの表示データに従い各種情報を表示している。図4中では、画面左側には、例えば姿勢検出器19により検出された情報(方位角、仰角、現在位置など)を表示させている。また、項目表示部22により、操作者が視線位置によって任意に選択できる複数の操作項目が表示される。
【0024】
また、図4に示す例では、スクリーン14bを通して景色の視認の妨げとならない位置、例えば画面右上隅に項目処理マーク30が表示されている。項目処理マーク30の使用方法については後述する(図5参照)。さらに、画面右下には、外部からの無線信号の受信があった場合に、この旨を操作者に通知するための受信通知マーク32が必要に応じて点滅表示される。
【0025】
なお、図4の表示は一例であって、表示形態、表示される項目や情報、表示位置などは任意に設定することができる。
【0026】
次に、本実施形態における携帯FCSにおける項目設定処理について、図5に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【0027】
項目設定処理を実行することにより、表示装置14により表された画面に対する視線を用いた指示と、口腔内で操作される歯操作型スイッチ18による指示により入力操作ができるようにする。
【0028】
図4に示すように、スクリーン14bを通した景色の視認の妨げにならない位置、例えば右上隅近傍に項目処理マーク30が表示されている。視線検出器16は、操作者がスクリーン14bを通して外界を見る、あるいはスクリーン14bにおいて表示された項目やマークを見ることにより変化する視線位置を追随するようにして検出している。
【0029】
視線検出器16により検出された視線位置は、信号処理器12を通して制御処理装置10aに出力される。制御処理装置10aは、視線検出器16により検出された視線位置に応じて、表示装置14に現在の視線位置を示す記号、例えば図4に示す十字マークを表示させる。
【0030】
操作者は、入力操作を行う場合には、項目処理マーク30の位置に移動させる。制御処理装置10aの視線位置検出部24は、項目処理マーク30の表示位置(あるいはその近傍)において視線位置が検出されると(ステップA1)、項目に対する入力操作が要求されたものとして制御部20に通知する。なお、項目処理マーク30に対する視線位置の移動が瞬間的である場合を除外するため、予め決められた一定時間(例えば1秒)、継続して項目処理マーク30(その近傍)に視線位置がある場合に入力操作が要求されたものと判別する。
【0031】
なお、入力操作の要求は、項目処理マーク30への視線位置の移動だけでなく、歯操作型スイッチ18に対する操作により要求できるようにしても良い。
【0032】
制御部20は、視線位置検出部24(あるいは歯操作型スイッチ18)からの通知に応じて火器管制機能を起動する。例えば、目標物検出部26は、姿勢検出器19により検出される各種情報を表示させる。また、項目表示部22は、火器管制に関係する複数の操作項目をスクリーン14bの所定の位置に表示させる(図4参照)(ステップA3)。
【0033】
操作者は、スクリーン14bに表示された操作項目に対して入力操作を行う場合には、その操作項目が表示された位置に視線を移動させる。視線位置検出部24は、項目表示部22により表示された複数の操作項目のそれぞれの表示位置を示す情報をもとにして、何れかの操作項目の表示位置(あるいはその近傍)において視線位置が検出されると(ステップA4)、該当する操作項目に対する入力操作が要求されたものとして制御部20に通知する。なお、操作項目に対する指定の場合についても、予め決められた一定時間(例えば1秒)、継続して操作項目(その近傍)に視線位置がある場合に入力操作が要求されたものと判別する。
【0034】
制御部20は、視線位置検出部24からの通知に応じて、視線位置により指定された操作項目を設定対象として設定する(ステップA5)。
【0035】
項目表示部22により設定される操作項目では、例えば数値の入力や、予め用意された複数の選択肢からの選択などが実行可能とする。具体的には、火器の種類が複数ある場合に、何れの火器を使用するかを選択するための入力操作や、レーザを目標物に対して照射する機能が搭載されている場合に、レーザの強さやパルス数などを指定する入力操作などをすることができる。
【0036】
制御部20は、歯操作型スイッチ18が操作されることによりオン操作信号が入力されると、この入力に応じて入力操作の対象として設定された操作項目について設定処理を実行する。設定された内容については、順次、表示装置14において表示させる。
【0037】
例えば、歯操作型スイッチ18が操作される度に、数値が入力される操作項目については順次数値を更新するようにしたり、選択肢が用意されている場合には選択肢を切り替えるようにして、最終的な設定内容を指定できるようにする。
【0038】
なお、制御部20は、1つの操作項目に対する入力操作の終了を、例えば操作対象とする操作項目とは別の位置に視線が変更されて所定時間経過したこと、あるいは設定終了を入力するための項目を表示させ、この項目に視線が移動されてから所定時間経過したことを検知することで判別する。
【0039】
従って、複数の操作項目について任意に設定対象を変更して、それぞれに対して入力操作をすることができる。
【0040】
制御部20は、歯操作型スイッチ18を用いた操作項目に対する設定が終了すると(ステップA7、Yes)、操作項目に対して設定された設定情報を、通信制御部28、無線機10bを通じて外部機器(火器制御装置等)に送信させる。
【0041】
このようにして、本実施形態における携帯FCSでは、スクリーン14bに表された操作項目について視線位置を移動させることで操作対象として設定し、歯操作型スイッチ18に対する操作により入力操作をすることができるので、手動操作をする必要がなくなる。このため、操作者はハンズフリーとなるため、制御操作と別の作業、例えば火器を扱う作業などを手を使って同時並行して行うことが可能となる。また、携帯FCSを構成する各機能がヘルメット11に実装された構成を有しているので携行を容易とし、制御操作とは別の作業をする際の妨げとなることもない。
【0042】
次に、本実施形態における携帯FCSにおける受信通知処理について、図6に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【0043】
制御処理装置10aの通信制御部28は、無線機10bによって外部からの信号が受信されたか監視している(ステップB1)。
【0044】
ここで、通信制御部28は、無線機10bにより外部(火器制御装置、無線装置など)からの受信を検知すると(ステップB1、Yes)、制御部20に対して無線により受信があったことを通知する。
【0045】
制御部20は、通信制御部28からの通知に応じて、表示装置14により所定の位置に受信通知マーク32を点滅表示させる。
【0046】
操作者は、受信通知マーク32を確認することで、外部からの受信に対応する操作を直ちに実行することができる。
【0047】
こうして、眼前に配置されたスクリーン14bにおいて、受信通知マーク32を点滅表示させることにより、この受信通知マーク32を見落とすことがないので、外部からの信号を受信したことを確実に操作者に対して通知することができる。
【0048】
なお、前述した構成に音声を出力する音声出力装置、例えばスピーカ、ヘッドホンなどを実装する構成としても良い。音声出力装置は、無線機10b、通信制御部28を通じて外部機器から受信される音声信号に応じて音声を出力する。また、マイクを実装して音声入力を可能とする構成としても良い。マイクを通じて入力された音声信号は、通信制御部28、無線機10bを通じて外部に送信する。これにより、火器管制のための制御データを外部に出力しながら、外部の相手と音声による会話をすることができる。
【0049】
また、図1及び図2に示す構成では、無線機兼制御処理装置10と信号処理器12とを別の構成としているが、これらを一体化した構成とすることもできる。この場合、ヘルメット11に全ての構成を実装することで、携行をより容易にすることができる。
【0050】
また、表示装置は、透過型のスクリーンに画像を表示するものとしているが、外界の景色に計算機(無線機兼制御処理装置10)からの表示データを重畳して表示可能な装置であれば、他の方法による表示装置、例えば網膜直接走査型表示装置などを用いるようにしても良い。
【0051】
要するに本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0052】
【図1】本発明の実施形態における携帯火器管制装置の外観構成を示す図。
【図2】本実施形態における携帯FCSの機能構成を示すブロック図。
【図3】本実施形態における無線機兼制御処理装置10を構成する制御処理装置10aの機能を示すブロック図。
【図4】本実施形態における制御処理装置10aの制御のもとで表示装置14(スクリーン14b)により表示される画像の一例を示す図。
【図5】本実施形態における携帯FCSにおける項目設定処理について説明するためのフローチャート。
【図6】本実施形態における携帯FCSにおける受信通知処理について説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
【0053】
10…無線機兼制御処理装置、10a…制御処理装置、10b…無線機、11…ヘルメット、12…信号処理器、14…表示装置、14b…スクリーン、16…視線検出器、18…歯操作型スイッチ、19…姿勢検出器、20…制御部、22…項目表示部、24…視線位置検出部、26…目標物検出部、28…通信制御部、30…項目処理マーク、32…受信通知マーク。




 

 


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