JP2008532594A - ゴール面を通過する物体検出用のゴール検出器 - Google Patents

Abstract

スポーツ物体、例えばフットボールまたはアイスホッケー・パックなどの移動可能物体が、ゴール面を通過したか否かの検出用のシステムが開示される。移動可能物体内の信号エミッタ手段を励起させるために、あるいはエミッタ手段によって放射される信号を検出するために、電磁場を生じさせるようにゴール面を導体で取り囲むことが知られている。本発明では、これらの回路が複数の別個の回路に区切られ、特に移動可能物体が導体に近接するとき、システムの改善された空間的解像度を提供する。

Description

本発明は、スポーツ物体、例えばフットボールまたはアイスホッケー・パックなどの移動可能物体が、例えばゴール・ラインから延びる垂直面またはバスケットボールのバスケットの上縁によって画定される水平面として定義されるゴール面などの、空間内の平らな面を通過したか否かの検出用のシステムに関する。

伝統的に、スポーツ試合のレフリーまたは複数のレフリーがボールがゴール面を通過したか否かを目視観測で決定する。しかしながら、これはボールが急速に返され、ゴール面をたった今通過した、または通過しなかった状況で正しく判定することは非常に困難な場合があり、特にレフリーがゴール面に対して不適切な位置にいる、または試合の別の行動に従事している場合特に困難である。ビデオ・カメラもゴール面を監視するために使用できるが、ビデオ・カメラの空間的かつ時間的解像度は、疑いがある場合に必要な情報をもたらすのにしばしば十分ではない。

例えば国際公開第０１／６６，２０１号、フランス国特許第２，７５３，６３３号、フランス国特許第２，７２６，３７０号、国際公開第９９／３４，２３０号、米国特許第４，６７５，８１６号、米国特許第５，３４６，２１０号、および国際公開第９８／３７，９３２号に開示されているような、位置システムを使用して競技場のボールの位置を判定するための多くの電子システムがこの分野で知られている。これらの位置決めシステムは、例えばボール、およびプレーヤーの位置も競技場の境界を通過したかどうかを判定するために使用することができ、多くの有用な情報をレフリーに提供する。しかしながら、ゴール面の通過判定はスポーツ試合の結果に対して決定的になる可能性があること、かつ距離が短く物体の速度がしばしば非常に速いことの両方の理由から非常にデリケートな問題であり、そのため物体がゴール面を通過したか否かの信頼性の高い判定を提供する位置判定システムは、位置の判定で非常に正確でなければならず、同時に位置判定の非常に高い更新レートを有しなければならない。物体は例えば、それぞれ２０ｍ／秒および３６ｍ／秒に等しい７２ｋｍ／時または最高１３０ｋｍ／時までの速度で移動する可能性があり、これは１／１００秒の更新レートが判定位置に２０ｃｍまたは最高３６ｃｍまでの不確実性をそれぞれ加えるであろうことを意味し、それはスポーツ試合でのゴールの判定に対して容認できない。

スポーツ物体の位置の十分に精確な判定およびゴール面横断の信頼性の高い指示を可能にする十分に高い更新レートを有する位置システムは、設置しかつ維持するのに非常に高価である。したがって、信頼性の高い指示を可能にする十分な空間的ならびに時間的分解能を有する代替のシステムを提供することが望ましい。

米国特許第５，９７６，０３８号は、競技物体が競技判定ラインを横切るとき出力指示を行うための装置を開示する。この装置は、ディスク・リフレクタ・アンテナなどの指向性受信アンテナ、特に合計および差信号を供給するように組み合わされた２重の、水平で隣接するフィードが設けられるカセグレンアンテナを備える。このアンテナは競技フィールドの外側に配置され、競技判定ラインに沿って向けられている。アンテナと競技物体との間の距離に起因する十分に高い空間的解像度を可能にするために、アンテナの反射器はかなりの大きさを有さなければならない。７６ｃｍ（３０インチ）幅の反射器が１０ｃｍ（４インチ）幅の検出ゾーンを可能にし、それはシステムの他の不確定性と共にこの特許が目指しているアメリカン・フットボールに使用するために容認可能であるが、他の多くのスポーツ競技に対しては容認できなく、より大きな反射器が必要とされるであろう。

米国特許第４，３７５，２８９号は、ゴール面に対して直角な方向に互いの距離を有して２つの垂直レベルでゴール面を取り囲みまたは囲い込み、ゴール面を通過するとき、物体のところで感知できる電磁場が弱め合い干渉に起因して２つのレベルの間の中央平面のところでゼロになるように、２つの導体に逆位相で交流電流を供給することによって各々が電磁場を放射する２つの電気的導体またはエミッタ・コイル（ｅｍｉｔｔｅｒ ｃｏｉｌ）を開示し、この中央平面の通過は、ボール内のセンサのところでの場強度の測定から求められる。使用されるボール・センサは、センサのコイルまたはアンテナ内の電流の誘導によって電磁場から電力を受ける受動ユニットであり、それに応じて信号を放射し、この信号は２つの導体間に置かれた検出コイルによって検出され、通過の方向は同じくボール・センサから受信した信号と導体内の電流の位相の間の位相比較を使用して検出することができる。このシステムは、１つのエミッタ・コイルが、システムの対応する動作を有する２つの検出コイルの間でゴール面に置かれ、２つの検出コイル内の検出信号が等しいときボールがゴール面を通過するのが検出されるように、エミッタ・コイルと検出コイルに関して逆に設計することもできる。

しかしながらこの構成は、センサのコイルが実質的にボール直径を取り囲んでいるので、ボールのサイズによって空間的解像度が限定される欠点を有し、このことは、ボールと検出コイルの間の距離が減少することに伴って益々重要になる。これはボールが明瞭にゴール面を通過するときのほとんどの得点ゴールを検出するとき主要な問題点ではないが、ボールがたった今ゴール面を完全に通過した、または通過しなかった疑いがあり、かつボールがコイルに対し接近している状況では、空間的解像度はゴールが得点であったか否かを満足すべき精確さで決定するのに十分ではない。

さらに、本発明の発明者は、ゴール面を取り囲むエミッタ・コイルから放射される電磁場が、コイルの近辺で、特にコイルの水平および垂直部分が合致する領域の近くでゆがめられ、弱め合い干渉が最も高く組み合わされる場がゼロである平面が、これらの領域でゴール面から数センチメートル逸れる可能性があることを発見した。
国際公開第０１／６６，２０１号 フランス国特許第２，７５３，６３３号 フランス国特許第２，７２６，３７０号 国際公開第９９／３４，２３０号 米国特許第４，６７５，８１６号 米国特許第５，３４６，２１０号 国際公開第９８／３７，９３２号 米国特許第５，９７６，０３８号 米国特許第４，３７５，２８９号

したがって、改善された精確性でゴール面を通過する物体の通過を検出するためのシステムを提供することが本発明の１つの目的である。

本発明にいくつかの技術的特長が提供され、それらは各々または組合せでそのような改善を示す。

米国特許第４，３７５，２８９号に開示され、ゴール面を取り囲みかつゴール面の通過を検出するのに、あるいはボール内のセンサによって放射される信号を検出するのに使用される電磁場を生じさせる固定導体は、本発明の有利な実施形態では、複数の個別の回路に区切ることができる。ボールが検出コイルに近接するときのこのシステムの空間的解像度に関する問題点は、通過するボールに最も近接する区画に関するデータをボールがゴール面を通過したか否かを決定するのに無視するように、ゴール面の周囲の異なる部分に関する検出データを分離するそのようなシステムの能力によって是正することができる。これは例えば、ボール内のセンサからの応答をシステムの信号処理手段で別々の区画からの場に関する応答に分離することができるように、区画の各々と異なる電磁場を設けることによって行うことができる。区画が検出器として使用される実施形態では、各区画は例えばシステムの信号処理手段に別々の出力を供給することができ、それによって近接場の問題点が是正される分析が可能になる。さらにこのシステムは、米国特許第４，３７５，２８９号に示されるようにゴール面を完全に取り囲む閉じた電気回路を設ける必要なく形成することができる。すなわち、特に地上の接続具が通常固定されるゴールそれ自体を移動させる必要がある場合、地上で導体を形成しかつ導体に接続するのに不便であるゴール・ライン下の地面内の導体の存在なしで動作するように、導体の区分されたシステムを設計することもできる。同様に、ゴール面を通過するときの移動可能物体の精確な位置が出力から推定することができ、これは得点（または得点にならない）ゴールのアニメーションがスポーツ試合の生テレビ放送用に作り出されるとき非常に有用である。

したがって、本発明は、
移動可能物体、例えばハンドボール、フットボールまたはアイスホッケー・パックと、
好ましくは多数の同調アンテナ回路の形態で、移動可能物体内に配置される無線波エミッタ手段と、
例えば、無線波エミッタ手段の同調回路に対応する波長の電磁波を放射することによって、無線波エミッタ手段を励起させるために配置される固定励起器手段と、
無線波エミッタ手段から無線波を受信し、それに応じて出力を供給する固定受信器手段と、
平らな目標平面の周囲に沿って配置される実質的に閉じた複数の第１のアンテナ回路であって、各第１のアンテナ回路が、目標平面の周囲に対し実質的に平行に延びる２つの実質的に平行な導体を備え、平行な導体が平らな目標平面に対して直角な方向に互いの距離を有して配置され、複数の第１のアンテナ回路が固定励起器手段と固定受信器手段のうちの１つを構成するアンテナ回路を備えるシステムであって、
このシステムが、出力を受信し、条件の所定のセットと共に出力を処理し、条件のセットが満足される場合、移動可能物体が平らな目標平面を通過するか否かを判定できるように、結果として得られる出力を供給する処理手段をさらに備える、システムに関する。

用語「第１のアンテナ回路」は、その意味によって、ループがある領域を取り囲むように、好ましくは平らな平面内に画成される通路に沿って配置される１つまたは複数の導体の閉じたループであることが理解される。特に好ましい実施形態では、この第１のアンテナ回路は、プレート構造体などの個別の剛性構造体上に各々が配置される。

用語「平らな目標平面の周囲に沿って」が使用されるとき、アンテナ回路が、平らな目標平面の平面内で、かつ平らな目標平面から離れる距離で測定されるとき、周囲の５０センチメートル内などに、好ましくは２０センチメートル内に周囲に近接してまたは隣接して配置されることであると理解される。

目標平面は一般に、移動可能物体の、またはより具体的には無線波エミッタ手段の中央が目標平面を通過したと、すなわちゴールが得点したと見なされるために通過しなければならない平面である。

各第１のアンテナ回路のこの実質的に平行な導体は、目標平面に対して直角に実質的に同じ距離に平らな目標平面の各側面上に配置されるのが好ましい。

平らな目標平面に対して直角な方向での、各第１のアンテナ回路の実質的に平行な導体間の互いの距離は、１５から５０センチメートルの範囲内にあるのが好ましく、かつ各アンテナ回路の平行な導体間の互いの距離は、システムの複数のアンテナ回路の全てに対して同じであることが好ましい。

平らな目標平面の周囲に沿った各第１のアンテナ回路の実質的に平行な導体の長さは、好ましくは０．５から３メートルの範囲内で、より好ましくは１から２メートルでの範囲内である。

本発明の好ましい実施形態では、第１のアンテナ回路のうちの、４から１６の範囲内、好ましくは６から１２の範囲内などの少なくともいくつかが、平らな目標平面の実質的に水平線に沿って、特に平らな目標平面の境界を画定するゴールの水平クロスバーに沿って直列で配置される。第１のアンテナ回路が、平らな目標平面の水平線に沿って実質的に等距離に配置されるのが好ましい。

同様に、第１のアンテナ回路のうちの少なくともいくつかが、平らな目標平面の実質的に垂直な線、特に平らな目標平面の境界を画定するゴールのサイド・ポストに沿って直列に配置されることも好ましい。各垂直線に沿った第１のアンテナ回路の数は、２から８の範囲内であるのが好ましく、３から６の範囲内であるのが最も好ましい。第１のアンテナ回路は、平らな目標平面の垂直線に沿って実質的に等距離に配置されるのが好ましい。

このシステムは、平らな目標平面の周囲のところを実質的に延び、固定励起器手段および固定受信手段のうちのもう１つを構成する、言い換えれば移動可能物体からの信号が目標平面の起こり得る通過を判定するのに最も重要なところに配置される、第２のアンテナ回路をさらに備える。この第２のアンテナ回路は、それが目標平面と実質的に同じ平面内を延びる限り目標平面に平行な方向に周囲のやや外側を延びることができる。

特に好ましい実施形態では、第１のアンテナ回路が固定受信手段を構成し、第２のアンテナ回路が固定励起器手段を構成する。この場合は、データ処理手段に対する出力は、第１のアンテナ回路の各々内で発生する電圧または電流を示す。特に好ましい実施形態では、このシステムは、システムの動作中第１のアンテナ回路および第２のアンテナ回路の起こり得るずれを補償するための、第１のアンテナ回路の各々に対する補償手段を備える。このずれは、第２のアンテナ回路に第１のアンテナ回路内に電圧または電流、偽の信号、を発生させるようにさせ、この補償手段の目的は第１のアンテナ回路内のそのような偽の信号を減少させるまたはなくすし、それによって移動物体内の無線波エミッタ手段に対する第１のアンテナ回路の信号対雑音比を改善することである。さらに、補償手段の較正後にこの偽信号が除かれる場合は、第１のアンテナ回路によって検出され、移動物体内の無線波エミッタ手段から生じない信号は、そのような信号が第１のアンテナ回路に隣接する第２のアンテナ回路部分に平行に延びる第２のアンテナ回路の対向する部分から、または平らな目標平面と同じ平面内に延びるが、平らな目標平面の周囲から離れて第１のアンテナ回路に対しある距離を有する第３の較正アンテナからのいずれかから生じ、それで角度ずれを導き出すことができるという理由で、第１のアンテナ回路の平面と平らな目標平面に直角な平面との位置合わせの起こり得る誤差を検出するのに使用することができる。第１のアンテナ回路の平面と平らな目標平面に直角な平面との間のそのような検出された角度ずれは、移動物体が目標平面を通過したか否かを判定するとき問題の第１のアンテナ回路からの出力を補償するのに使用することができる。

第１のアンテナ回路によって検出される信号は、そのような回路からの波によって発生する電圧または電流の位相角を励起器手段の交流電流に対して約９０度変位させるであろう同調回路をこれらのエミッタ手段が備える場合、解析の際移動可能物体内に配置される無線波エミッタ手段からの電磁波から発生するとして判定することができる。

補償手段は、システムの信号処理手段内で実施することも、問題の第１のアンテナ回路に接続され、それに補償逆電流を供給する回路によって構成することもできる。しかしながら好ましい実施形態では、この第１の補償手段は、第１のアンテナ回路の実質的に平面内に配置され、平らな目標平面の周囲から平行な導体のうちの１つに向かって変位する補償ループを備える。この補償ループに供給される適切な作動電流が、第２のアンテナ回路によって発生する電磁場部分の相殺に結果としてなり、したがって、平らな目標平面に対して非直角である第１のアンテナ回路に対する補償を提供する。

ボールが２０ｍ／秒程度のまたは３６ｍ／秒などさえ超える高速でしばしば移動するので、ゴール面の横断の検出は高度の精確性で行わなければならず、これはやはり高い時間的解像度を必要とする、検出システムの高い空間的解像度を必要とする。

別の態様によれば、本発明に適用されるボールは無線送信手段とは別個の記憶手段とこの記憶手段および送信手段を制御するための制御手段とを備えることができる。この制御手段は、４，０００Ｈｚなどの、例えば５００Ｈｚから１０，０００Ｈｚの所与のサンプリング・レートを有するセンサによって測定される場強度をサンプリングするように構成され、全てのサンプリング値が最新のサンプリング値によってメモリ内の最も古く記憶されたサンプリング値が置き換えられ、それによって例えば最後の０．５秒の最も新しいサンプリング値が、センサがバッテリによってまたは導体の電磁場からの誘導によって電力が供給される場合はいつでも記憶手段内に記憶されるように、ＦＩＦＯ（先入れ先出し）メモリとして動作する記憶手段に供給される。

ゴール面の通過の指示が検出されるときのみ、記憶手段内に記憶されたサンプリングの全セットの送信を行うように制御手段は構成される。そのような指示は、個々のセンサによって行われるサンプリング値の予備分析、同じボール内に配置される複数のセンサによって行われる検出の比較、または米国特許第４，３７５，２８９号に開示されるものなどのより粗い冗長システムで行うことができる。送信されるデータは、固定受信器によって受信され、ボールがゴール面を通過したか否かを判定するために分析される。任意選択として、制御手段はさらに、場強度のサンプリング中絶えず、標準としてサンプリング値の１／１０または１／５などの、場強度の測定サンプリング値の一部分のみ送信するように構成することができる。

このような方法で、ゴール面の起こり得る通過の時間にセンサによって検出される場強度のサンプリング・レートをデータ送信レートより何倍も高くすることができるので、センサによって検出される場強度を示すより詳細なデータ・セットを分析のために固定制御ユニットに供給することができる。データ送信レートは、選択される送信周波数およびデータの送信に使用可能な電力に依存し、受動センサに対してこの使用可能な電力は、電力が電磁場によってその中で誘導されるセンサの導体によって取り囲まれる面積に比例する。センサの本実施形態については、受信器のところで適切な信号対雑音比に結果としてなる信頼性の高い送信強度を、例えば信頼性の高いデータ送信レートの１０倍の係数の十分に高いデータ・サンプリング・レートおよびセンサの導体によって取り囲まれる小さな面積に対し行うことが可能になり、これによってセンサの物理的大きさは、標準的なフットボールまたは球技用の他の標準的なボールに４、６、８個またはそれ以上の複数のセンサを設けることを可能にする。

具体的な実施形態ではセンサの制御手段は、最も重要なデータ、すなわち判定されるありそうなゴール面の通過に最も近いデータ、例えば通過後の最初のサンプリング値が最初に送信され、続いて通過前の最初のサンプリング値、次いで通過後の第２のサンプリング値等の順序で、記憶手段内に記憶されたデータを送信するように構成される。第２の実施形態では、より低い周波数のサンプリング、例えば５番目毎または１０番目毎のサンプリング値が最初に送信され、その後記憶手段内に記憶された残りのデータが送信される。これによって、最も重要なデータが固定ユニットにより受信され処理される機会が改善される。

センサから受信されたデータ信号の信号対雑音比をさらに改善するために、データがセンサからデジタル形態で送信されるのが好ましく、有利な送信周波数は２７〜３５ＭＨｚであるが４３３ＭＨｚ、８６８ＭＨｚまたは２．４ＧＨｚなどの他の適切な周波数も適用することができる。使用される好ましい周波数は、使用のために公的な免許を必要としない範囲内のものである。

（「サッカー」としても知られている）フットボールなどのほとんどの試合では、ゴールが得点したと見なされるためにボール全体がゴール面を通過していなければならなく、したがって、ゴール面を通過するボールの検出の高空間的解像度が望ましい。米国特許第４，３７５，２８９号に示されるような知られているセンサについては、ボールは、ボールの中心を通過する、交差する直角な平面内に配置される３つの導体によって取り囲まれる。各導体では、電流は導体によって取り囲まれる面積を貫通する全電磁束に比例して誘導される。面積を貫通する全電磁束は、磁束密度および電磁束ベクトルの方向と面積との間の角度によって変わるが、この角度の変化は一般に３つの直角な導体内の誘導電流を組み合わせることによって補償される。しかしながら、磁束密度は、ボールの横断面積のサイズの面積上を積分され、したがって、組み合わされた誘導電流は、ボールを通過する全磁束の大きさになる。結果としてセンサの空間的解像度はボールのサイズによって制限される。

空間的解像度を改善するために複数のセンサをボール内に、好ましくはボールの内側ラテックス・バルーンとその外側シェルの間に設けることができるが、代わりにラテックス・バルーンの内側に置くこともできる。一実施形態では、センサの各々またはセンサの少なくとも一部は、放射される電磁場の波長に対応する同調回路を構成するようにキャパシタ等に接続されるアンテナ回路またはコイルを備える受動センサである。第２の実施形態では、個々のセンサによって測定される場強度のデータは、各個々のセンサのゴール面の通過を判定するために固定データ処理ユニットに送信される。個々のセンサの誘導アンテナと電磁束ベクトルの間の角度の補償は、次いで固定データ処理ユニットのところで複数のセンサからの一式のデータからボールの空間的および角度的位置に関する連立方程式を解くことによって行うことができる。判定するための重要な特性は、全てのセンサがゴール面を通過したか否かであり、このゴール面はゴール面を取り囲む導体間の中央平面と必ずしも物理的に一致する必要はない。

例えばセンサを相互接続し共通の同期信号を供給することによって、または代わりに電磁場を供給する導体内の電流を使用してセンサに同期信号を供給することによって設けることができる同期手段を使用して、場強度のサンプリングに関しボール内の個々のセンサを同期させることは、このデータ処理に対して有利である。データ送信が否定的に干渉しないように、個々のセンサからのデータ送信が調整されることも有利であり、この調整は個々のデータ送信が同期されるようにセンサを互いに接続することによって、またはボール内に全てのデータが固定データ処理ユニットに送信される１つの共通のデータ送信手段を有することによって提供することができる。別法として、各センサが別々の周波数でデータを固定データ処理ユニットに送信するように構成されるデータ送信手段を有することができる。別の有利な特性は、各センサが個々のセンサの誘導アンテナによって径間される面積と電磁束ベクトルの方向との間の角度に関わらず、場強度の測定データを取得しかつ送信するのに十分な電力を有するように、受動センサが個々のセンサの電力供給を相互接続することである。

ボールは、試合で使用されるボールが本発明によるシステムに使用するのに認定されていることを確実にするための、独特の識別表示を固定データ処理ユニットに放射するための識別表示手段をさらに備えることができる。さらに、個々のボールに対する較正データおよび通信詳細も送信することができる。

米国特許第４，３７５，２８９号に示す、２個のコイルからの逆位相の電流を有する電磁場強度は、ボール・センサの位置の最も精確な判定を有するために検出に対し最も重要な領域のところで最も低い。したがって、検出すべき信号ならびに電磁場によって受動センサに供給される電力も、この領域で最も低く、ゴール面のところまたはそれに近接する中央平面のところでゼロである。

本発明の一態様による１つの解決策は、ボールのところで検出される信号強度のサンプリング・レートの大きさの程度の切り替えレートで、すなわち例えば２００Ｈｚと１０，０００Ｈｚ範囲内の、好ましくは５００Ｈｚから６，０００Ｈｚの範囲内で導体の位相が他の導体と逆位相であることと同位相であることの間を切り替えることができるように、かつ例えば電磁場が同位相であり、２つの導体の間の中央平面のところの２つの場が強め合い干渉にあり、場強度が別々の場強度の配置および２つの導体の間の距離に起因してその平面のところで最大値を有するとき、毎回第２または第３のサンプリングが行われように、導体のうちの１つの電流源に迅速位相間シフト装置（ｐｈａｓｅ ｆａｓｔ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔｉｎｇ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）を設けることである。

したがって、中央平面の位置のところに高い場強度を供給することは、受動ボール・センサ、すなわち導体によって供給される電磁場によって電力供給されるセンサを使用するとき、場強度の検出およびそれによるデータ送信に電力が高く、かつ逆位相での電磁場の弱い場強度の検出にも使用可能な電力が高いので有利である。

さらに、中央平面に対するボール・センサの位置は２つの異なる方法で、電流が逆位相であるとき知られた技術でのようにゼロの場強度の通過判定から、ならびに電流が同位相であるとき最大強度の判定から検出することができる。第１の方法は、中央平面の通過および可能性として通過の方向の優れた全体的な指示をもたらすが、実際の通過域の細部に関してはその領域で検出される場強度が非常に低いので弱点を有する。一方、第２の方法は、中央平面の通過域したがってほとんどの細部の周りで最も高い場強度を有するが、それ自体によって加えられる場強度のピーク値が検出されるこの第２の方法は、例えばプレーヤーの身体からの、および電磁場の外部源からの干渉に起因してボール・センサの中央平面以外の他の位置のところでピーク値が発生する可能性があるので、誤った通過検出の高いリスクを有する。検出される強度にフィルターをかけるためにピーク強度に対する閾値を適用することができるが、それは少なくとも１桁（すなわち１０の係数）のゴール面にわたる場強度の変動の故に限られた効果しか有さない。

しかしながら、正しい通過位置の推定が第１の方法によって提供されので、第２の方法を第１の方法に組み合わせることによって誤った通過検出は実際上なくされ、この組み合わされた方法は第２の方法の高い空間的解像度が得られる。

第２の解決策は、電力を供給するための第１の周波数での電流が２個のコイルのところで同位相であるように、この周波数の電磁場が強め合い干渉にあるように、かつ信号を供給するための第２の周波数の電流が逆位相で供給されるように、異なる周波数の重畳電流を放射コイルに供給することである。第１の周波数の電磁場は、ボール内のセンサまたは複数のセンサにゴール面の通過中全ての位置で電力を供給するのに使用される。この場合、ボール・センサ内の構成は、周波数用の別々の共振回路を使用するなど、２つの周波数の影響を分離するように作られるべきである。

さらに別の解決策は、干渉が中央平面のところで２つの電流の間の周波数差に等しい周波数でゼロ強度と最大強度の間を変化する強度を生じさせるように、放射コイルにごくわずかに異なる周波数の電流を供給することである。この周波数差は、電力がセンサのコイル内でセンサの全ての位置で誘導され、ボール内のセンサまたは複数のセンサがゼロ強度の存在を正しく検出するためにこの強度周波数をサンプリング周波数を同期させるのに使用できるように、サンプリング周波数の１または３倍などの、センサのサンプリング周波数の異なる倍数に等しいことが好ましい。

さらに、放射コイルが例えば測定のためにボール内のセンサのサブグループを選択するのに使用できるように、または個々のセンサを順番にアドレスするように、個々のセンサに電力および信号を供給するために異なる重畳周波数を放射することによって、同じボール内に配置される多数のセンサをアドレスすることも本発明の範囲内である。

２つの導体によって供給される電磁場の周波数は、５０から５００ｋＨｚなどの１０から１，０００ｋＨｚの範囲内であることが好ましく、１００から２００ｋＨｚの範囲内であることが最も好ましい。その理由は、この範囲の電磁場は水分子との相互作用を実際上全く有さず、したがって、場に曝される人体に重大な影響を全く有さず、場内の人体によって生じる場の外乱はそれに対応して減少するからである。

本発明の実施形態を同封の図に示す。

図は本発明の実施形態の例示であり、本発明の範囲を本明細書で提示したものに限定するとみなすべきではない。

図１に、フットボール・ゴールのクロスバーの３つの区画を上から見たように概略的に示す。各区画は第１の面内に導体１と、第２の面内に導体２と、電流が矢印で示すように流れることができるように回路を形成させるために他の導体１、２を接続する２つの中間導体３、４とを備える。各区画は、区画の回路内に電流を供給するための、かつ場合によってはこの区画によって電力が誘導される物体に関するデータを得るための別個の制御ユニット５を有する。ゴール面に垂直な、水平方向での平行な導体１、２の間の距離Ｄは、ＦＩＦＡによって設定された規則による標準的なフットボールのほぼ直径、より一般的に言って１５から５０センチメートルになるように選択することが好ましい。特定の実施形態では、隣接する区画の同じ面内の平行な導体１、２は、１つの区画の前面導体１が隣接する区画等の前面導体１に接続されるように、電気的に接続することができる。図２にクロス・バー８に沿って分布される７つの区画６およびゴールの各サイド・ポスト９に沿った５つの区画７を有するゴールが上から見たように示されている。

区画の数は、ゴールのクロスバーに沿って４から１６などの例えば２から２０、好ましくは６から１２であり、ゴールの各サイド・ポストに沿って３から６区画などの２から８区画とすることができる。各区画の長さは、好ましい実施形態では１から２メートルなどの、０．５メートルから３メートルの範囲内である。

各区画は、例えば位相の迅速スイッチングまたは前の節で論じたような異なる周波数のオーバーレイ電流に対して容易にかつ迅速に制御することができる。さらに、電磁場が通過するボールに影響される区画の制御手段から、または個々の区画から放射される電磁場を変更することによってのいずれかで通過するボールの位置に関するより詳しい情報を得ることができるように、ボール内のセンサまたは複数のセンサによって得られるデータがそのような位置的情報を担持することができるように、個々の区画は、共通のまたは別個の制御手段によって別々に制御することができる。各区画の電磁場は、前に論じたような電磁場の起こり得るゆがみを是正してゴール面の通過を判定するための固定データ処理手段によってセンサの位置を判定できるように、例えばボールのセンサまたは複数のセンサから返されるデータがその区画に対するそれらの位置に関する情報を担持することができるように異なる周波数の電流を有する電流をオーバーレイすることによって、個別の識別信号を有することができる。同様に、または代替えとして、センサまたは複数のセンサによって検出される電磁場がどの区画または複数の区画から生じるのか判定するために、個々の区画を急速にオン、オフさせることもできる。さらに、電磁場をセンサまたは複数のセンサによって検出される範囲外に放射し、システムからの起こり得る応答を記録し評価することによって、システムが正しく動作しているかどうか試験するのに区画を使用することができる。この起こり得る応答は、システムのデータ処理手段の補償アルゴリズムを調整するために使用することができる。

図３に示す区画の第２の実施形態では、第１のアンテナ回路が固定受信手段を構成し、ゴール面の周囲に配置される第２のアンテナ回路１０が、ボール内の受動センサおよび無線波エミッタ手段が同調する周波数に対応する、約１２５ｋＨｚの周波数を有する電磁場をもたらす固定励起器手段を構成する。各区画の平行な導体１、２は、ボールが区画の近くにないとき、この区画の導体１、２、３、４の回路内に発生する合計電流が理想的にはゼロであるように、ゴール面に垂直な方向に第２のアンテナ回路１０から実質的に同じ距離Ｄ／２を有して配置される。しかしながら、平行な導体１、２および第２のアンテナ回路１０の位置合わせは必ずしも完全ではなく、そのため区画の導体１、２、３、４に「偽の（ｆａｌｓｅ）」電流が発生する。これを補償するために、各区画に第２のアンテナ回路１０に対してその区画の回路内に対称的に配置される補償回路１１が設けられ、この補償回路１１の制御手段（図示せず）が、この区画の導体内の電流がボールによって影響されないときゼロになるようにシステムの動作中、回路１１に電流を供給するように調節される。各区画は、システムの他の機構と独立に個々の区画の較正を容易にするために、第２のアンテナ回路の周りに配置されるピックアップ・ユニット１２を有する。

各区画は、導体１、２、３、４の区画回路で発生する電流によって検出されるボールからの電磁場の大きさをシステムの制御手段（図示せず）に出力するための出力手段（図示せず）を有する。例えばボールがその区画に近接して通過することに起因する、またはある区画の誤動作に起因する１つの区画からの乱された出力を制御手段によって無視することができるので、全ての区域からの入力からゴール面を貫通するボールの起こり得る通過を高い精確度で判定することができる。区画の導体１、２、３、４と第２のアンテナ回路１０との間の起こり得るずれが測定され補償されることに起因して、区画の導体内で発生する電流の存在は、その区画の角度誤差、すなわちその区画が平らなゴール面に対し直角に向いていないことの指示になるであろう。そのような発生電流は、ボール内のセンサによって発生する電流が同調されそれらの位相が第２のアンテナ回路１０内の電流に対して９０度変位させられ、一方、ゴール面の反対側に沿って配置される第２のアンテナ回路１０によって直接区画導体内に発生する電流は、第２のアンテナ回路１０内の電流と同位相であるので、ボール内のセンサによって発生する電流から容易に分離される。したがって、この区画によってもたらされる検出は、角度誤差に対して補正することができる。

区画によって供給される電磁場の周波数は、５０から５００ｋＨｚなどの１０から１，０００ｋＨｚの範囲内であることが好ましく、１００から２００ｋＨｚの範囲内であることが最も好ましい。その理由は、この範囲の電磁場は水分子との相互作用を実際上全く有さず、したがって、場に曝される人体に重大な影響を全く有さず、場内の人体によって生じる場のかく乱の外乱はそれに対応して減少するからである。

ゴールのクロスバーに沿って配置される本発明の第１の実施形態の３つの区画の図である。 ゴール面の周囲に沿って配置される第１または第２の実施形態による区画を有するゴールの図である。 本発明の第２の実施形態の２つの区画の図である。

Claims (28)

1. 移動可能物体と、
   前記移動可能物体内に配置される無線波エミッタ手段と、
   前記無線波エミッタ手段を励起させるために配置される固定励起器手段と、
   前記無線波エミッタ手段から無線波を受信し、それに応じて出力を供給する固定受信器手段と、
   平らな目標平面の周囲に沿って配置される実質的に閉じた複数の第１のアンテナ回路とを含み、前記第１のアンテナ回路の各々が、前記目標平面の前記周囲に対し実質的に平行に延びる２つの実質的に平行な導体を備え、前記平行な導体が前記平らな目標平面に対して直角な方向に互いの距離を有して配置され、前記複数の第１のアンテナ回路が前記固定励起器手段と前記固定受信器手段のうちの１つを構成し、さらに、
   前記出力を受信し、条件の所定のセットと共に前記出力を処理し、条件の前記セットが満足される場合、前記移動可能物体が前記平らな目標平面を通過するか否かを判定できるように結果として得られる出力を供給するデータ処理手段を含むことを特徴とするシステム。
2. 前記第１のアンテナ回路の各々の前記実質的に平行な導体が、前記目標平面に対し直角に実質的に同じ距離で、前記平らな目標平面の各側面に配置される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記平らな目標平面に対して直角な方向での各第１のアンテナ回路の前記実質的に平行な導体間の互いの距離が、１５から５０センチメートルの範囲内にある、請求項１乃至２のいずれか１項に記載のシステム。
4. 各第１のアンテナ回路の前記実質的に平行な導体が、前記平らな目標平面の周囲に沿って０．５から３メートルの範囲内で、好ましくは１から２メートルの範囲内で延びる、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシステム。
5. 前記第１のアンテナ回路のうちの少なくともいくつかが、前記平らな目標平面の実質的な水平線に沿って直列で配置される、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシステム。
6. 前記第１のアンテナ回路の４から１６の範囲内で、好ましくは６から１２の範囲内で、前記第１のアンテナ回路が前記平らな目標平面の水平線に沿って配置される、請求項５に記載のシステム。
7. 前記第１のアンテナ回路が前記平らな目標平面の前記水平線に沿って実質的に等距離に配置される、請求項６に記載のシステム。
8. 前記水平線が前記平らな目標平面の境界を画定するゴールの水平クロスバーに追従する、請求項５乃至７のいずれか１項に記載のシステム。
9. 前記第１のアンテナ回路のうちの少なくともいくつかが、前記平らな目標平面の実質的に垂直な線に沿って直列に配置される、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のシステム。
10. 前記第１のアンテナ回路の２から８の範囲内で、好ましくは３から６の範囲内で、前記第１のアンテナ回路が前記平らな目標平面の前記垂直線の各々に沿って配置される、請求項９に記載のシステム。
11. 前記第１のアンテナ回路が前記平らな目標平面の前記垂直線に沿って実質的に等距離に配置される、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記垂直線が前記平らな目標平面の境界を画定するゴールの垂直サイド・ポストに追従する、請求項９乃至１１のいずれか１項に記載のシステム。
13. 前記第１のアンテナ回路の各々の動作を別々に制御する制御手段を有する、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のシステム。
14. 前記平らな目標平面の周囲のところを実質的に延び、前記固定励起器手段および前記固定受信手段のうちのもう１つを構成する第２のアンテナ回路をさらに備える、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のシステム。
15. 前記第１のアンテナ回路が前記固定受信手段を構成し、前記第２のアンテナ回路が前記固定励起器手段を構成する、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記第１のアンテナ回路および前記第２のアンテナ回路の起こり得るずれに対してシステムの動作中補償するために配置される、前記第１のアンテナ回路の各々に対する第１の補償手段をさらに備える、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記第１の補償手段が、前記第１のアンテナ回路の平面内に実質的に配置され、前記平らな目標平面の前記周囲から前記平行な導体のうちの１つに向かって変位する補償ループを備える、請求項１６に記載のシステム。
18. 移動可能物体がシステムの平らな目標平面を通過するか否かを判定する手段を有するシステムで使用される、移動可能物体であって、
    電磁場を検出するセンサ手段と、
    前記移動可能物体内に配置される無線波エミッタ手段と、
    記憶手段と、
    前記記憶手段と前記無線波エミッタ手段の動作を制御する制御手段とを有し、
    前記制御手段が所与のサンプリング・レートで前記センサ手段によって測定される電磁場強度をサンプリングし、全てのサンプリング値を前記記憶手段に記憶させるように構成され、前記制御手段が作動に際し、記憶されたサンプリング値を前記記憶手段から読み出し、前記読み出された値を前記無線波エミッタ手段によって送信するようにさらに構成されることを特徴とする移動可能物体。
19. 前記記憶手段が、メモリ内の最も古く記憶されたサンプリング値が最新のサンプリング値に置き換わるように、先入れ先出し（ＦＩＦＯ）メモリとして動作するように構成される、請求項１８に記載の移動可能物体。
20. 前記物体の動作中前記記憶手段が、所与のサンプリング・レートでサンプリングされた値を少なくとも０．２秒の時間内で、好ましくは０．３５から１．２秒の範囲内で記憶することができる、請求項１９に記載の移動可能物体。
21. 前記所与のサンプリング・レートが２，０００Ｈｚから６，０００Ｈｚなどの、５００Ｈｚから１０，０００Ｈｚの範囲内にある、請求項１８乃至２０のいずれか１項に記載の移動可能物体。
22. 移動可能物体がシステムの平らな目標平面を通過するか否かを判定する手段を有するシステムで使用する、移動可能物体であって、
    電磁場を検出する複数のセンサ手段と、
    前記移動可能物体内に配置される無線波エミッタ手段と、
    記憶手段と、
    前記記憶手段と前記無線波エミッタ手段の動作を制御する制御手段とを有し、
    前記制御手段が、前記センサ手段によって測定される電磁場強度をサンプリングし、個々のセンサによって測定される場強度に関するデータを前記無線波エミッタ手段によって送信するように構成され、前記送信されるデータによって前記複数のセンサ手段のうちのどれが前記送信されたデータを測定したかの独自の識別が可能になることを特徴とする移動可能物体。
23. 前記個々のセンサ手段のサンプリングを同期させる同期手段を備える、請求項２２に記載の移動可能物体。
24. 各センサ手段が個別の無線波エミッタ手段を有する、請求項２２乃至２３のいずれか１項に記載の移動可能物体。
25. センサ手段の数が少なくとも６個、好ましくは８個から２４個の範囲内にある、請求項２２乃至２４のいずれか１項に記載の移動可能物体。
26. 移動可能物体と、
    前記移動可能物体内に配置される無線波エミッタ手段と、
    前記無線波エミッタ手段から無線波を受信し、それに応じて出力を供給する固定受信器手段と、
    前記無線波エミッタ手段を励起させるために配置される固定励起器手段とを含み、前記励起器手段が平らな目標平面の周囲に沿って配置される第１のアンテナ回路および第２のアンテナ回路を備え、前記第１のアンテナ回路および前記第２のアンテナ回路が前記目標平面の前記周囲に実質的に平行に延びる２つの実質的に平行な導体を備え、前記平行な導体が前記平らな目標平面に対して直角な方向に互いの距離を有して配置され、前記励起器手段が前記励起器手段の動作を駆動するための電流源をさらに備え、前記電流源が、２００Ｈｚと１０，０００Ｈｚ範囲内の、好ましくは５００Ｈｚから６，０００Ｈｚの範囲内の切り替えレートで前記導体のうちの１つに供給される電流の位相がもう１つの導体に供給される電流と逆位相であることと同位相であることの間を切り替えることができるように迅速位相間シフト装置を有し、さらに、
    前記出力を受信し、条件の所定のセットと共に前記出力を処理し、条件の前記セットが満足される場合、前記移動可能物体が前記平らな目標平面を通過するか否かを判定できるように結果として得られる出力を供給するデータ処理手段を含むことを特徴とするシステム。
27. 移動可能物体と、
    前記移動可能物体内に配置される無線波エミッタ手段と、
    前記無線波エミッタ手段から無線波を受信し、それに応じて出力を供給する固定受信器手段と、
    前記無線波エミッタ手段を励起させるために配置される固定励起器手段とを含み、前記励起器手段が平らな目標平面の周囲に沿って配置される第１のアンテナ回路および第２のアンテナ回路を備え、前記第１のアンテナ回路および前記第２のアンテナ回路が前記目標平面の前記周囲に実質的に平行に延びる２つの実質的に平行な導体を備え、前記平行な導体が前記平らな目標平面に対して直角な方向に互いの距離を有して配置され、前記励起器手段が前記励起器手段の動作を駆動するための電流源をさらに備え、前記電流源が、前記放射コイルに異なる周波数の重量電流を与えるように構成され、それにより電力を供給するための電流が第１の周波数で２つのコイルのところで同位相であり、この周波数の電磁場が強め合い干渉にあり、かつ信号を供給するための第２の周波数の電流が逆位相で供給され、さらに、
    前記出力を受信し、条件の所定のセットと共に前記出力を処理し、条件の前記セットが満足される場合、前記移動可能物体が前記平らな目標平面を通過するか否かを判定できるように結果として得られる出力を供給するデータ処理手段を含むことを特徴とするシステム。
28. 移動可能物体と、
    前記移動可能物体内に配置される無線波エミッタ手段と、
    前記無線波エミッタ手段から無線波を受信し、それに応じて出力を供給する固定受信器手段と、
    前記無線波エミッタ手段を励起させるために配置される固定励起器手段とを含み、前記励起器手段が平らな目標平面の周囲に沿って配置される第１のアンテナ回路および第２のアンテナ回路を備え、前記第１のアンテナ回路および前記第２のアンテナ回路が前記目標平面の前記周囲に実質的に平行に延びる２つの実質的に平行な導体を備え、前記平行な導体が前記平らな目標平面に対して直角な方向に互いの距離を有して配置され、前記励起器手段が前記励起器手段の動作を駆動するための電流源をさらに備え、干渉が中央平面のところで２つの電流の間の周波数差に等しい周波数で、ゼロの強度と最大強度の間で変化する強度を生じさせるように、前記電流源が前記平行な導体にごくわずかに異なる周波数の電流を供給するように構成され、さらに、
    前記出力を受信し、条件の所定のセットと共に前記出力を処理し、条件の前記セットが満足される場合、前記移動可能物体が前記平らな目標平面を通過するか否かを判定できるように結果として得られる出力を供給するデータ処理手段を含むことを特徴とするシステム。

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