JP2014188113A - ゴール検出システム、ゴール検出用の送信装置、ゴール検出用の受信装置及びゴール検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】利便性のよいゴール検出システムを提供する。
【解決手段】ゴール検出システム３の送信装置１０は、ゴールラインの一方から光パルスを送信する発光素子と、発光素子に電源を供給する内蔵バッテリと、内蔵バッテリの電圧が基準電圧以下か否か判定する電圧判定回路と、内蔵バッテリの電圧が基準電圧以下と判定した場合、発光素子が送信する光パルスを変調する発振制御回路と、を備える。ゴール検出システム３の受信装置２０は、ゴールラインの他方で光パルスを受信する受光素子と、受光素子が所定時間光パルスを受信していないか否か判定するマイコンと、を備える。マイコンは、受光素子が所定時間光パルスを受信していないと判定した場合、スキー競技者がゴールしたことを報知する。また、マイコンは、受光素子により受信した光パルスの変調を検知する。マイコンは、光パルスの変調を検知した場合、内蔵バッテリの残量低下を報知する。
【選択図】図１

Description

この発明は、ゴール検出システム、ゴール検出用の送信装置、ゴール検出用の受信装置及びゴール検出方法に関する。

従来から、陸上競技、スキー競技、競輪、競馬等において、競技者がゴールラインを通過したことを検出するためにゴール検出システムが用いられている。このゴール検出システムでは、ゴールラインの両端にゴール検出用の送信装置と受信装置とを配置し、送信装置から受信装置に向けて送信する光パルスが一定時間遮断されたか否かでゴール検出を行う。
このゴール検出システムに関する技術として、例えば、２以上の競技者がゴールライン上を重なって通過した場合でも個々の競技者を区別することが可能なゴール検出システムが知られている（特許文献１）。

特開２００４−５７８０５号

ところで、ゴール検出システムの送信装置と受信装置との間には、競技者がゴールラインを通過した後にケーブルにつまずくことを防止する観点から、ケーブルを配設しないのが一般的である。また、受信装置は、競技者がゴールラインを通過したことを示す情報を、例えば、タイム計測用のタイマなどに報知する必要がある。このため、受信装置側に報知用のケーブルを配設するが一般的である。

ここで、タイマは、電源から電源ケーブルを介して電源供給される。また、受信装置は、報知用のケーブルが電源ケーブルを兼ねており、その報知用のケーブルを介して電源から電源供給される。このため、電源は通常受信装置側にあるので、送信装置には電源から電源ケーブルを介して電源供給されない。このことから、送信装置は、電源供給用の内蔵バッテリを用いる。そして、この送信装置は、内蔵バッテリの残量が低下すると自身が備えるＬＥＤランプの点灯又は点滅により残量低下を報知していた。

しかしながら、ＬＥＤランプの点灯又は点滅では、係員が内蔵バッテリの残量が低下しているか否かを送信装置まで行って確認しなければならず、煩わしいという問題があった。

そこで、この発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、利便性がよいゴール検出システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明の第１の観点に係るゴール検出システムは、
ゴールラインの一方から光パルスを送信する送信手段と、
前記送信手段に電源を供給するバッテリと、
前記バッテリの電圧が基準電圧以下か否か判定する判定手段と、
前記判定手段により前記バッテリの電圧が基準電圧以下と判定した場合、前記送信手段を制御して該送信手段が送信する光パルスを変調する変調手段と、を備えた送信装置と、
前記ゴールラインの他方で前記光パルスを受信する受信手段と、
前記受信手段が所定時間前記光パルスを受信していないか否か判定する受信判定手段と、
前記受信判定手段により前記受信手段が所定時間前記光パルスを受信していないと判定した場合、移動体がゴールしたことを報知するゴール報知手段と、
前記受信手段により受信した光パルスの変調を検知する検知手段と、
前記検知手段が前記光パルスの変調を検知した場合、前記バッテリの残量低下を報知する残量報知手段と、を備えた受信装置と、
を備えたことを特徴とする。

また、前記変調手段は、前記光パルスの周波数を変調するのが望ましい。

また、前記送信装置は、
前記バッテリの電圧が基準電圧以下である場合に前記送信手段が送信する光パルスの周期を、複数の異なる基準電圧毎に対応付けて記憶する記憶手段をさらに備え、
前記判定手段は、前記バッテリの電圧と、前記複数の異なる基準電圧と、を比較し、前記バッテリの電圧が前記複数の異なる基準電圧のうちのいずれかの基準電圧以下であるか否かを判定し、
前記変調手段は、前記バッテリの電圧がいずれかの基準電圧以下である場合、該基準電圧以下である場合に前記送信手段が送信する光パルスの周期を前記記憶手段を参照して特定し、前記光パルスの周期を該特定した周期に変更して該光パルスの周波数を変調するのが望ましい。

また、前記検知手段は前記受信手段が受信した光パルスの周期を検知して該光パルスの周波数の変調を検知し、
前記残量報知手段は、前記検知手段が検知した周期が複数の異なる基準電圧毎に対応付けられた周期のうちの何れかの周期である場合は、該周期に対応する基準電圧に基づいて前記バッテリの残量の低下度合いを示す残量低下度を報知するのが望ましい。

また、前記残量低下度は、前記複数の異なる基準電圧の電圧が低くなる程大きくなることが望ましい。

また、第２の観点に係るゴール検出用の送信装置は、
光パルスを送信する送信手段と、
前記送信手段に電源を供給するバッテリと、
前記バッテリの電圧が基準電圧以下か否か判定する判定手段と、
前記判定手段により前記バッテリの電圧が基準電圧以下と判定した場合、前記送信手段を制御して該送信手段が送信する光パルスを変調する変調手段と、
を備えたことを特徴とする。

また、第３の観点に係るゴール検出用の受信装置は、
光パルスを受信する受信手段と、
前記受信手段が所定時間前記光パルスを受信していないか否か判定する受信判定手段と、
前記受信判定手段により前記受信手段が所定時間前記光パルスを受信していないと判定した場合、移動体がゴールしたことを報知するゴール報知手段と、
前記受信手段により受信した光パルスの変調を検知する検知手段と、
前記検知手段が前記光パルスの変調を検知した場合、前記光パルスを送信する送信手段に電源を供給するバッテリの残量低下を報知する残量報知手段と、
を備えたことを特徴とする。

上記目的を達成するため、この発明の第４の観点に係るゴール検出方法は、
ゴールラインの一方からバッテリの電力を用いて光パルスを送信させる送信ステップと、
前記バッテリの電圧が基準電圧以下か否か判定する判定ステップと、
前記判定ステップにより前記バッテリの電圧が基準電圧以下と判定した場合、前記光パルスを制御して該光パルスを変調する変調ステップと、
前記ゴールラインの他方で前記光パルスを受信する受信ステップと、
前記光パルスを所定時間受信していないか否か判定する受信判定ステップと、
前記受信判定ステップにより前記光パルスを所定時間受信していないと判定した場合、移動体がゴールしたことを報知するゴール報知ステップと、
前記受信ステップにより受信した光パルスの変調を検知する検知ステップと、
前記検知ステップにより前記光パルスの変調を検知した場合、前記バッテリの残量低下を報知する残量報知ステップと、
を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、利便性がよいゴール検出システムを提供することができる。

この発明の実施形態に係るゴール検出システムをスキー競技に適用した場合の例を示す図である。 図１に示した送信装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 電圧判定回路の構成例を示す回路図である。 内臓バッテリの電源電圧Ｖｄ（ｖ）の状態と光パルスの周期（μｓ）との対応表を示す図である。 周期変更前の光パルスのパルス図である。 周期変更後の光パルスのパルス図である。 発振制御回路の構成例を示す回路図である。 図１に示した受信装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 報知要否テーブルの一例を示す図である。 周期変更前の電圧パルスのパルス図である。 周期変更後の電圧パルスのパルス図である。 電圧パルスが抜けた場合のパルス図である。 周期変更処理の流れの一例を示すフローチャートである。 残量低下報知処理の流れの一例を示すフローチャートである。 電圧判定回路の別の構成例を示す回路図である。 図４に示した対応表の別表を示す図である。 報知要否テーブルの別例を示す図である。

以下、この発明の実施形態に係るゴール検出システムを、図１を参照しながら説明する。
この実施形態においては、スキー競技にゴール検出システム３を適用した場合を例にとって説明する。なお、図中破線はスキー競技においてスキー競技者が滑るコースを、一点鎖線はゴールラインを、それぞれ示す。

図１に示すように、スキー競技には、スタートゲート１、タイマ２、ゴール検出システム３、表示盤４、電源５及びＰＣ６が用いられる。
スタートゲート１は、スキー競技者のスタートと同時に競技開始を示す信号であるスタート信号を生成する。具体的には、スタートゲート１は、回動可能なゲートを備え、スキー競技者がゲートを開くとスタート信号を生成して、タイマ２に送信する。

タイマ２は、スタート信号に応答して計時を開始し、ゴール検出システム３の受信装置２０から送信されるゴール信号に応答して計時を終了して、ゴールタイムを特定する。また、タイマ２は、計時開始からの経過時間であるランニングタイムと、ゴールタイムと、を表示盤４に送信する。また、タイマ２は、モニタ等の表示手段を備え、その表示手段にもランニングタイムとゴールタイムとを表示する。

ゴール検出システム３は、ゴール検出用の送信装置１０と受信装置２０とを備える。送信装置１０は、ゴールラインの一方に設置され、光パルスを受信装置２０に向けて送信する。受信装置２０は、ゴールラインの他方に設置され、光パルスを受信するとともに、光パルスが所定時間検知できない場合は、移動体であるスキー競技者がゴールしたことを示すゴール信号をタイマ２に送信する。なお、送信装置１０及び受信装置２０の具体的な構成については後述する。

表示盤４は、タイマ２から送信されるランニングタイムとゴールタイムとを表示するとともに、スキー競技者の順位等を表示する。
電源５は、タイマ２に電源を供給する。また、電源５は、タイマ２を介して受信装置２０に電源を供給する。
ＰＣ６は、タイマ２より各スキー競技者のゴールタイムを受け取る。スキー競技の係員は、ＰＣ６を用いて、各スキー競技者のゴールタイムに基づき競技結果のデータ作成を行うことができる。

このような、ゴール検出システム３を適用したスキー競技では、まず、スキー競技者がスタートゲート１から飛び出し競技を開始する。競技開始と同時にスタートゲート１は、スタート信号をタイマ２に送信して、タイマ２は計時を開始する。
スキー競技者が複数の旗門７を順番に通過しながら滑り降りて、ゴール検出システム３の送信装置１０と受信装置２０との間の光パルスを遮ったとする。すると、受信装置２０は、光パルスが所定時間検知できないので、ゴール信号を生成してタイマ２に送信する。タイマ２はゴール信号に応答して計時を終了しゴールタイムを特定して表示盤４に表示する。そして、表示盤４は、ゴールタイムを表示する。
このようにして、スキー競技者の１回の滑走におけるタイム測定がなされ、競技が進行していく。

次に、ゴール検出システム３のゴール検出用の送信装置１０の構成について図２を参照しながら説明する。
図２に示すように、送信装置１０は、内蔵バッテリ１１と、電圧判定回路１２と、ＬＥＤランプ１３と、発振制御回路１４と、発光素子１５と、を備える。
内蔵バッテリ１１は、送信装置１０内の各回路素子に電源を供給するバッテリである。

電圧判定回路１２は、内蔵バッテリ１１の電圧が基準電圧以下か否か判定する判定手段である。この電圧判定回路１２の電圧判定手法は、任意の手法で実現できるが、この実施形態では、例えば、比較回路を用いて電圧判定を行う。
具体的には、図３に示すように、内蔵バッテリ１１の電源電圧Ｖｄと基準電圧Ｖｔｈとを比較して、電源電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｔｈ以下か否か判定する。図３の場合、一方の入力電圧Ｖｉｎ＋である電源電圧Ｖｄが他方の入力電圧Ｖｉｎ−である基準電圧Ｖｔｈよりも大きい間は、出力電圧Ｖｏｕｔは０ｖよりも大きい値となる。また、入力電圧Ｖｉｎ＋である電源電圧Ｖｄが入力電圧Ｖｉｎ−である基準電圧Ｖｔｈ以下になると、出力電圧Ｖｏｕｔは０ｖとなる。電圧判定回路１２は、０ｖよりも大きい値をハイレベルである１として、０ｖをローレベルである０として、それぞれ処理することで内蔵バッテリ１１の電源電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｔｈ以下か否か判定する。なお、この基準電圧Ｖｔｈは、内蔵バッテリ１１の残量が低下していることを示す基準となる電圧であり、この基準電圧Ｖｔｈは、設計者により予め好適な値を設定しておく。

ＬＥＤランプ１３は、内蔵バッテリ１１の残量低下を報知するためのランプである。具体的には、ＬＥＤランプ１３は、電圧判定回路１２により電源電圧Ｖｔｈが基準電圧Ｖｔｈ以下であると判定した場合に、点灯又は点滅して内蔵バッテリ１１の残量低下を報知する。

発振制御回路１４は、電圧判定回路１２により内蔵バッテリ１１の電源電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｔｈ以下と判定した場合、発光素子１５を制御してその発光素子１５が送信する光を変調する変調手段である。なお、この実施形態において、光を変調するとは、光（連続光）を変調すること及び光パルスを変調すること何れも含むものとする。また、この実施形態において、変調するとは、変調していない光又は光パルスを変調すること、及び変調済みの光又は光パルスをさらに変調すること、の何れも含むものとする。また、この実施形態では、一例として、発振制御回路１４が、光パルスの周波数を変調（光パルスの周期を変更）する場合を例にとって説明する。
具体的には、発振制御回路１４は、図４に示すように、内臓バッテリ１１の電源電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｔｈよりも大きい間（Ｖｏｕｔの出力が１の間）は、光パルスの周期がＡμｓ（以下、μｓの単位は便宜上省略する）になるように発光素子１５を制御する。この場合、図５に示すように、発光素子１５は、パルス幅ｗの光パルスを周期Ａで送信する。このことは、発光素子１５が、パルス幅ｗの時間光パルスを送信し、残りの時間（Ａ−ｗ）は消灯していることを示す。なお、図５の横軸は時間（μｓ）を、縦軸は光の強さ（Ｗ）を、それぞれ示す。

一方、発振制御回路１４は、内臓バッテリ１１の電源電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｔｈ以下になると（Ｖｏｕｔの出力が０になると）、図６に示すように、光パルスの周期をＡからＢ（＝Ａ＋α）に変更する。なお、αは周期の変化分を示す。発振制御回路１４は、内蔵バッテリ１１の電源電圧Ｖｄが消耗により基準電圧Ｖｔｈ以下になると、光パルスの周期をＡとは異なる周期Ｂに変更して周波数変調を行う。なお、この実施形態の例では、発振制御回路１４は、光パルスの周期をα分大きくするため、周波数は小さくなる。

このような発振制御回路１４による光パルスの周期変更手法は、任意の手法で実現できるが、この実施形態では、例えば、電圧制御発振器（Voltage-controlled oscillator: VCO）及びカウンタを用いて周期変更を行う。
図７に示すように、発振制御回路１４は、電圧制御発振器１４１とカウンタ１４２とを備える。

電圧制御発振器１４１は、制御電圧に応じた周期でカウンタ１４２に入力するクロックパルスを生成する。制御電圧としては、電圧判定回路１２の出力であるハイレベル１に対応する電圧とローレベル０に対応する電圧とがある。これら制御電圧は、図示しないロジック回路等により生成されて入力される。電圧制御発振器１４１は、ハイレベル１に対応する制御電圧の場合には周期ａのクロックパルスを生成し、ローレベル０に対応する制御電圧の場合には周期ｂのクロックパルスを生成する。これら、クロックパルスの周期ａ及びｂは、光パルスの周期Ａ及びＢよりも小さい。

カウンタ１４２は、入力されるクロックパルスの数をカウントする。カウンタ１４２は、周期ａのクロックパルスの場合、周期ａ毎にクロックパルスをカウントする。このため、カウント値は、周期ａ毎に加算される。カウンタ１４２は、周期ａ毎にカウント値を加算していった結果、カウント値が周期Ａに相当するカウント値になると、カウント値をリセットする。このようにしてカウンタ１４２は、まず、周期ａのクロックパルスに基づいて、周期Ａでタイミングをとるようにする。そして、カウンタ１４２は、その周期Ａにおいて発光素子１５を駆動するための駆動パルスが占める割合であるデューティ比を光パルスのパルス幅ｗと同じになるように設定する。このことにより、パルス幅ｗを持った駆動パルスが周期Ａでトランジスタ１４３に入力される。

トランジスタ１４３は、駆動パルスが入力される期間ＯＮし、ＯＮの間電源電圧Ｖｄとグランドとの間で電流が流れて、パルス幅ｗの光パルスが発光素子１５より送信される。これにより、発光素子１５は、図５に示すような、パルス幅ｗの光パルスを周期Ａで送信する。

一方、周期ｂのクロックパルスがカウンタ１４２に入力される場合、カウンタ１４２は、パルス幅ｗの駆動パルスを周期Ｂでトランジスタ１４３に出力する。これにより、発光素子１５は、図６に示すような、パルス幅ｗの光パルスを周期Ｂで送信する。
なお、周期ａ又はｂのクロックパルスに基づいて、それぞれ周期Ａ又はＢでタイミングをとるためのリセットのトリガとなるカウント値及び駆動パルスのパルス幅を光パルスのパルス幅と同じにするためのデューティ比は設計者が予めカウンタ１４２に設定しておく。

図２に戻って、発光素子１５は、発振制御回路１４によって制御される周期に従って、ゴールラインの一方から赤外線の光パルスを送信する送信手段である。

次に、ゴール検出システム３のゴール検出用の受信装置２０の構成について図８を参照しながら説明する。
受光素子２１は、ゴールラインの他方で光パルスを受信する、フォトダイオードなどの受信手段である。具体的には、受光素子２１は、受光した光の強度に応じた電圧を発生する。この受光素子２１の光電変換により、光パルスは電圧パルスとなる。この光パルスと電圧パルスの周期及びパルス幅は同じである。

増幅回路２２は、受光素子２１により発生した電圧を増幅する増幅手段である。光は空中を伝搬中に減衰することから、増幅回路２２により受光素子２１で発生した微弱な電圧を増幅する。

マイコン２３は、受光素子２１により受信した光パルスの変調を検知する検知手段である。この実施形態において、マイコン２３は、光パルスの周期を検知して光パルスの周波数の変調を検知する。また、マイコン２３は、周期Ａとは異なる周期Ｂを検知した場合、残量低下報知用回路２５を制御して、内蔵バッテリ１１の残量低下を報知する残量報知手段である。
また、マイコン２３は、受光素子２１が所定時間光パルスを受信していないか否か判定する受信判定手段でもある。また、マイコン２３は、受光素子２１が所定時間光パルスを受信してないことを判定した場合、ゴール報知用回路２４を制御して、移動体であるスキー競技者がゴールしたことを報知するゴール報知手段である。

以下、具体的にマイコン２３による光パルスの周期検知手法及び光パルスの受信有無の検知手法について説明する。
マイコン２３は、カウンタ２３１とメモリ２３２とを備え、これらを用いて光パルスの周期及び光パルスの受信有無を検知する。

カウンタ２３１は、入力されるクロックパルスの数をカウントする係数手段である。具体的には、カウンタ２３１は、リセット信号である電圧パルスの入力があると、それまでにカウントしたクロックパルスのカウント値をメモリ２３２に書き込んで、そのカウント値を０にリセットする。
メモリ２３２は、カウンタ２３１により書き込まれるカウント値と、図９に示す報知要否テーブルと、を記憶する。

報知要否テーブルは、カウント値と光パルスの周期と残量低下報知要否とを対応付けたテーブルである。カウント値Ｎ１及びＮ２は、０より大きい自然数であり、Ｎ２＞Ｎ１の関係が成り立つ。
まず、図１０に示すように、周期Ａの電圧パルスがカウンタ２３１に入力されたとする。カウンタ２３１は、最初の電圧パルスの立ち上がり部分でそれまでにカウントしたクロックパルスのカウント値をメモリ２３２に書き込んで、そのカウント値を０にリセットする。その後、カウンタ２３１は、カウント値０から再びクロックパルスの数をカウントしていき、次の電圧パルスの立ち上がり部分で周期Ａの間カウントしたカウント値をメモリ２３２に書き込んで、そのカウント値を０にリセットする。カウンタ２３１は、この処理を繰り返す。この場合、周期Ａであるため、メモリ２３２に書き込まれるカウント値はＮ１となる。

マイコン２３は、メモリ２３２に書き込まれたカウント値と、報知要否テーブルのカウント値Ｎ１とを比較する。マイコン２３は、メモリ２３２に書き込まれたカウント値がＮ１である場合は、報知要否テーブルのカウント値Ｎ１と同じであるため光パルスの周期はＡであると検知する。マイコン２３は、報知要否テーブルを参照して、検知した周期Ａは報知不要であると判断して、残量低下の報知を行わない。言い換えれば、検知した周期はＡなので内蔵バッテリ１１の電源電圧Ｖｄは基準電圧Ｖｔｈより大きい。このため、マイコン２３は内蔵バッテリ１１の残量低下の報知を行わない。

次に、図１１に示すように、周期Ｂの電圧パルスがカウンタ２３１に入力されたとする。この場合、カウンタ２３１は、周期Ａよりもα分多くクロックパルスの数をカウントすることになる。このため、カウンタ２３１がメモリ２３２に書き込むカウント値はＮ１より大きいＮ２となる。マイコン２３は、カウンタ２３１により書き込まれたカウント値がＮ２である場合、残量低下報知要否テーブルのカウント値Ｎ２と同じであることから、光パルスの周期はＢであると検知する。マイコン２３は、報知要否テーブルを参照して、検知した周期Ｂは報知要であると判断して、残量低下の報知を行う。言い換えれば、検知した周期はＢなので内蔵バッテリ１１の電源電圧Ｖｄは基準電圧Ｖｔｈ以下である。このため、マイコン２３は、残量低下報知用回路２５を制御して、内蔵バッテリ１１の残量低下の報知を行う。

なお、光パルスの周期Ａ又はＢは実際には様々な要因（例えば、空中伝播中のちりやほこりによる外的要因又は受信装置２０内の各回路素子の処理遅延などによる内的要因）によりずれが生じる。この周期のずれによりメモリ２３２に書き込まれるカウント値は、Ｎ１又はＮ２からずれることがある。これを考慮して、報知要否テーブルのカウント値Ｎ１及びＮ２は、±５％程度のカウント誤差を設定するのが望ましい。また、周期Ａ及びＢにそれぞれ対応するカウント値Ｎ１及びＮ２は、予め実験等により求めて報知要否テーブルに設定しておく。

次に、スキー競技者が送信装置１０と受信装置２０との間の光パルスを遮ることにより、図１２に示すように、周期Ａの電圧パルスが３回抜けたとする。この場合、カウンタ２３１は、少なくとも周期Ａの３倍に相当する時間クロックパルスの数をカウントし続ける。すなわち、カウンタ２３１のカウント値はＮ１の３倍以上となる。

マイコン２３は、周期Ａの３倍に相当する時間が経過してもメモリ２３２に書き込みが無い場合は、受光素子２１が光パルスを所定時間受信していないと判断する。この場合、マイコン２３は、ゴール報知用回路２４を制御して、スキー競技者がゴールしたことを報知する。このようにマイコン２３は、閾値となる所定時間が経過してもメモリ２３２に書き込みが無い場合は、受光素子２１が光パルスを所定時間受信していないと判断する。この所定時間は、予め設計者により好適な時間を設定しておく。

なお、所定時間は、周期Ｂの３倍に相当する時間に設定するのが望ましい。周期Ａの３倍に相当する時間では、周期Ｂの電圧パルスが３回抜けたか否か判断できないからである。所定時間を周期Ｂの３倍に相当する時間に設定しておけば、周期Ａ又はＢのいずれであっても電圧パルスが３回抜けたことを検知することができる。

図８に戻って、ゴール報知用回路２４は、マイコン２３の制御に従って、スキー競技者がゴールしたことを示すゴール信号をタイマ２に送信する。タイマ２は、ゴール信号に応答して計時を終了して、ゴールタイムを特定して、表示盤４にゴールタイムを送信する。

残量低下報知用回路２５は、マイコン２３の制御に従って、内蔵バッテリ１１の残量が低下したことを示す残量低下信号をタイマ２に送信する。タイマ２は、残量低下信号に応答して、自身のモニタに内蔵バッテリ１１の残量低下を示す情報を表示するとともに、その残量低下を示す情報をＰＣ６に送信する。ＰＣ６は、内蔵バッテリ１１の残量低下を示す情報を受信して、ディスプレイ等の表示手段に表示する。

なお、上述したゴール報知用回路２４及び残量低下報知用回路２５はそれぞれ、タイマ２にゴール信号又は残量低下信号を送信できればどのような回路でも構わないが、例えば、回路としては接点信号を送信するリレー回路を用いることができる。また、マイコン２３はゴール報知用回路２４及び残量低下報知用回路２５を用いずに、ゴール信号又は残量低下信号をそれぞれ示すビットの列からなるデータを直接タイマ２に送信してもよい。

以上、図１乃至図１２を参照しながら説明したゴール検出システム３において、例えば、一つの特徴的な点は、送信装置１０の行う光パルスの周期変更処理ならびに受信装置２０の行う送信装置１０の内蔵バッテリ１１の残量低下報知処理である。そこで、まず、送信装置１０の周期変更処理の流れについて、図１３のフローチャートを参照しながら説明する。
なお、この図１３の周期変更処理は、係員が送信装置１０に内蔵バッテリ１１をセットした後、送信装置１０の電源がＯＮされると処理を開始する。また、電源ＯＮ時の光パルスの周期はＡである。

まず、電圧判定回路１２は、電源電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｔｈ以下か否か判定する（ステップＳ１１）。電源電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｔｈ以下でない場合（ステップＳ１１；Ｎｏ）、発振制御回路１４は、光パルスの周期を変更せずに処理を終了する。すなわち、発光素子１５は周期Ａのまま光パルスの送信を続ける。
一方、電源電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｔｈ以下である場合（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、発振制御回路１４は、光パルスの周期変更を行う（ステップＳ１２）。具体的には、発振制御回路１４は、発光素子１５を制御して、その発光素子１５が送信する光パルスの周期を周期Ａから周期Ｂに変更して、処理を終了する。この周期変更処理は、送信装置１０の電源がＯＮの間繰り返される。

次に、受信装置２０の残量低下報知処理の流れについて、図１４のフローチャートを参照しながら説明する。なお、この図１４の残量低下報知処理は、受信装置２０の電源がＯＮされると処理を開始する。

まず、受光素子２１は、光パルスの受信をする（ステップＳ２１）。次に、マイコン２３は、光パルスの周期を検知する（ステップＳ２２）。具体的には、マイコン２３は、上述したように、カウンタ２３１によりメモリ２３２に書き込まれたカウント値と、報知要否テーブルのカウント値と、を比較して光パルスの周期を検知する。

次に、マイコン２３は、検知した周期が報知要か否か判定する（ステップＳ２３）。具体的には、マイコン２３は、報知要否テーブルを参照して、検知した周期が報知要か否か判定する。ここで、ステップＳ２２で検知した周期がＢである場合、マイコン２３は、検知した周期が報知要であるとして（ステップＳ２３；Ｙｅｓ）、残量低下報知を行い（ステップＳ２４）、処理を終了する。具体的には、マイコン２３は、残量低下報知用回路２５を制御して、残量低下信号をタイマ２に送信するようにする。

一方、ステップＳ２２で検知した周期がＡである場合、マイコン２３は、検知した周期が報知不要であるとして（ステップＳ２３；Ｎｏ）、残量低下報知を行わずに処理を終了する。この残量低下報知処理は、受信装置２０の電源がＯＮの間繰り返される。

以上、図１３の周期変更処理では、ゴール検出システム３の送信装置１０は、電圧判定回路１２と発振制御回路１４とを備えたことにより、内蔵バッテリ１１の電源電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｔｈ以下と判定した場合、発光素子１５を制御してその発光素子１５が送信する光パルスの周期を周期Ａとは異なる周期Ｂに変更する。また、図１４の残量低下報知処理では、ゴール検出システム３の受信装置２０は、マイコン２３を備えたことにより、受光素子２１により受信した光パルスの周期の検知を行い、検知した周期が周期Ａと異なる周期Ｂである場合、内蔵バッテリ１１の残量低下を報知する。

このことにより、内蔵バッテリ１１の残量低下を外部に報知することができる。このため、係員は、外部のタイマ２又はＰＣ６を確認することにより内蔵バッテリ１１の残量低下を知ることができる。このため、係員は送信装置１０まで行ってＬＥＤランプ１３を目視することにより内蔵バッテリ１１の残量が低下しているか否か確認しなくて済む。従って、係員の確認作業の負担が軽減されるので、利便性がよいゴール検出システム３を提供することができる。

また、このゴール検出システム３は、スキー競技者のゴールを検知する用途の光パルスを利用して、その光パルスの周期を変更する（周波数を変調する）だけで内蔵バッテリ１１の残量低下を伝えることができる。このため、内蔵バッテリ１１の残量低下を伝えるにあたって、専用の回路等を実装して特別な処理を行う必要がない。従って、コストを抑えつつ利便性がよいゴール検出システム３を提供することができる。

なお、光パルスの周期変更に従って、ゴール信号の発生に誤差が生じるが（周期Ａで光パルスが３回抜けた場合と、周期Ｂで光パルスが３回抜けた場合と、ではゴール信号の発生のタイミングに誤差が生じるが）、タイマ２が特定するゴールタイムの許容測定誤差はゴール信号の発生誤差に比べると非常に大きいので（例えば、ゴールタイムの許容測定誤差はｍｓ単位であるのに対して、ゴール信号の発生誤差はμｓ単位であるので）、ゴール信号の発生誤差に起因してゴールタイムが影響を受けることはない。

以上で実施形態の説明を終了するが、ゴール検出システム３の具体的な構成や処理の内容等が上述の実施形態で説明したものに限られないことはもちろんである。
例えば、図１２では、マイコン２３は、閾値である所定時間が経過してもメモリ２３２に書き込みが無い場合は、受光素子２１が光パルスを所定時間受信していないと判断した（光パルスが３回抜けていると判断した）がこれに限られない。例えば、マイコン２３は、所定時間経過すると、カウンタ２３１のカウント値を取得する。このカウント値が周期Ａに対応するカウント値Ｎ１の３倍以上である場合に、受光素子２１が光パルスを所定時間受信していないと判断してもよい。また、マイコン２３は、所定時間が経過してもメモリ２３２に書き込みが無い場合は、書き込みがあるまで待って、書き込まれたカウント値がメモリ２３２に予め記憶したカウント値の閾値（例えば、Ｎ１×３）を超える場合に受光素子２１が光パルスを所定時間受信していないと判断してもよい。

また、図１２では、周期Ａの電圧パルスが３回抜けた場合を例にとって説明した。しかし、ゴール検知の基準となる電圧パルスの抜けの数は４以上であってもよい。この場合、閾値となる所定時間は抜けの数に相当する周期に応じて設定するようにする。例えば、マイコン２３は、周期Ｂの４倍以上に相当する所定時間が経過しているか否かで、周期Ａ又はＢのいずれであっても電圧パルスが４回以上抜けたか否か検知してもよい。ただし、所定時間を長くする程、ゴール信号の発生が遅延するので、ゴールタイムの許容測定誤差に収まる範囲内で所定時間を設定するようにする。

また、上述した実施形態では、基準電圧Ｖｔｈは、１つであることを例にとって説明した。しかし基準電圧は、複数設定してもよい。例えば、図１５に示すように、電圧判定回路１２を比較回路２段で構成して、第１の基準電圧Ｖｔｈ１と第２の基準電圧Ｖｔｈ２とを設定した場合を例にとって説明する。なお、第１の基準電圧Ｖｔｈ１＞第２の基準電圧Ｖｔｈ２の関係が成り立つ。
この場合、電源電圧Ｖｄが第１の基準電圧Ｖｔｈ１及び第２の基準電圧Ｖｔｈ２よりも大きい場合は、Ｖｏｕｔ１及びＶｏｕｔ２は何れもハイレベルの１となる。電源電圧Ｖｄが第１の基準電圧Ｖｔｈ１以下であって第２の基準電圧Ｖｔｈ２よりも大きい場合は、Ｖｏｕｔ１はローレベルの０になりＶｏｕｔ２はハイレベルの１となる。電源電圧Ｖｄが第２の基準電圧Ｖｔｈ２以下になると、Ｖｏｕｔ１及びＶｏｕｔ２は何れもローレベルの０となる。このことにより、電圧判定回路１２は、内臓バッテリ１１の電源電圧Ｖｄと、複数の異なる基準電圧（この例では、第１の基準電圧Ｖｔｈ１及び第２の基準電圧Ｖｔｈ２）と、を比較し、電源電圧Ｖｄが複数の異なる基準電圧のうちのいずれかの基準電圧以下であるか否か判定することができる。

発振制御回路１４は、図１６に示す別表を参照して、各比較回路の出力に応じて内臓バッテリ１１の電源電圧Ｖｄの状態（Ｖｄ＞Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ１≧Ｖｄ＞Ｖｔｈ２及びＶｔｈ２≧Ｖｄ）を特定する。この別表は、内蔵バッテリ１１の電源電圧Ｖｄが第１の基準電圧Ｖｔｈ１又は第２の基準電圧Ｖｔｈ２以下である場合に発光素子１５が送信する光パルスの周期Ｂ又はＣを、内蔵バッテリ１１の電源電圧Ｖｄの状態に対応付けた表である。
発振制御回路１４は、特定した電源電圧Ｖｄの状態が第１の基準電圧Ｖｔｈ１又は第２の基準電圧Ｖｔｈ２以下である場合、これら基準電圧以下の場合に用いる光パルスの周期を別表を参照して特定し、発光素子１５が送信する光パルスの周期を特定した周期に変更して光パルスの周波数を変調する。

具体的には、発振制御回路１４は、Ｖｄ＞Ｖｔｈ１の場合は光パルスの周期がＡになるように、Ｖｔｈ１≧Ｖｄ＞Ｖｔｈ２の場合は光パルスの周期がＢになるように、Ｖｔｈ２≧Ｖｄの場合は光パルスの周期がＣになるように、発光素子１５を制御する。α’＞αの関係が成り立つので、発振制御回路１４は、電源電圧Ｖｄの低下に伴い光パルスの周期を大きくする（光パルスの周波数を下げる）ように制御する。なお、送信装置１０は、図示しない記憶手段に図１６の別表を予め記憶しておく。また、複数の異なる基準電圧の値は設計者により予め好適な値を設定しておく。

一方、受信装置２０のマイコン２３のメモリ２３２は、図１７に示す報知要否テーブルを予め記憶している。なお、このカウント値は、Ｎ３＞Ｎ２＞Ｎ１の関係が成り立つ。マイコン２３は、カウンタ２３１によりメモリ２３２に書き込まれたカウント値がＮ２又はＮ３である場合は、光パルスの周期がＢ又はＣであるとして光パルスの周波数の変調を検知し、内蔵バッテリ１１の残量低下報知要と判断する。この場合、マイコン２３は、光パルスの周期に対応する基準電圧（例えば、周期がＢである場合は第１の基準電圧Ｖｔｈ１、周期がＣである場合は第２の基準電圧Ｖｔｈ２）に基づいて内臓バッテリ１１の残量の低下度合いを示す残量低下度を報知する。この残量低下度は、基準電圧の電圧が低くなる程大きくなる。また、残量低下度の数値が大きい程、内臓バッテリ１１の残量低下が大きいことを示す。

残量低下度報知にあたってマイコン２３は、残量低下報知用回路２５を制御して、内蔵バッテリ１１の残量が低下したことを示す残量低下信号に残量低下度を示す信号を付加してタイマ２に送信する。
このように、複数の異なる基準電圧を設定することで、内蔵バッテリ１１の電源電圧Ｖｄの低下を細かく報知することができる。このため、係員は、内蔵バッテリ１１の残量がどの程度低下しているのかを細かく把握することできる。従って、さらに利便性がよいゴール検出システム３を提供することができる。

また、この実施形態においては、電源電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｔｈ以下になると、光パルスの周期を大きくする（光パルスの周波数を下げる）場合を例にとって説明した。しかし、電源電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｔｈ以下になると、光パルスの周期を小さくする（光パルスの周波数を上げる）てもよい。この場合、光パルスの周期は段階的に小さくなっていくので、マイコン２３は受光素子２１が所定時間光パルスを受信していないか否か判断する際に、最初の光パルスの周期の倍数で所定時間を設定しておけば、周期を短くした後であっても光パルスの抜けを検知することができる。

また、この実施形態においては、発振制御回路１４が、光パルスの周波数を変調（光パルスの周期を変更）する場合を例にとって説明した。しかし、内蔵バッテリ１１の電源電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｔｈ以下であることを受信装置２０に伝えることができれば、変調の手法は周波数変調だけに限られない。
例えば、光パルスの振幅変調を用いてもよい。この場合、電源電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｔｈより大きい場合の光パルスの振幅を基準として、内蔵バッテリ１１の電源電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｔｈ以下になると光パルスの振幅を変調するようにする。例えば、光パルスの振幅を基準の半分あるいは２倍にするようにする。なお、光パルスの振幅（光の強さ）は、外光に応じて変化することがあるため、振幅変調する際には単に振幅を半分あるいは２倍にするのではなく異なる振幅の組み合わせにするのが望ましい。この光パルスの振幅変調は、発振制御回路１４がトランジスタ１４３に流す電流の大きさを制御することにより、光パルスの光の強さを制御して実現する。

また、光パルスのパルス幅変調を用いてもよい。例えば、発振制御回路１４が、駆動パルスのデューティ比を変更してパルス幅ｗを変調することにより電源電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｔｈ以下になったことを伝えてもよい。
また、発光素子１５が発光する光の波長を変更して電源電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｔｈ以下になったことを伝えてもよい。例えば、赤外線から可視光にすることにより、電源電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｔｈ以下になったことを伝えてもよい。

また、この実施形態では、ゴール検出システム３をスキー競技に適用した場合を例にとって説明した。しかし、このゴール検出システム３は、移動体がゴールしたか否かを検出する必要がある競技であれば適用することができる。例えば、ゴール検出システム３は、陸上競技、競輪、競馬、競艇等にも適用することができる。

１ スタートゲート
２ タイマ
３ ゴール検出システム
４ 表示盤
５ 電源
６ ＰＣ
７ 旗門
１０ 送信装置
１１ 内臓バッテリ
１２ 電圧判定回路
１３ ＬＥＤランプ
１４ 発振制御回路
１５ 発光素子
２０ 受信装置
２１ 受光素子
２２ 増幅回路
２３ マイコン
２４ ゴール報知用回路
２５ 残量低下報知用回路
１４１ 電圧制御発振器
１４２ カウンタ
１４３ トランジスタ
２３１ カウンタ
２３２ メモリ

Claims (8)

1. ゴールラインの一方から光パルスを送信する送信手段と、
   前記送信手段に電源を供給するバッテリと、
   前記バッテリの電圧が基準電圧以下か否か判定する判定手段と、
   前記判定手段により前記バッテリの電圧が基準電圧以下と判定した場合、前記送信手段を制御して該送信手段が送信する光パルスを変調する変調手段と、を備えた送信装置と、
   前記ゴールラインの他方で前記光パルスを受信する受信手段と、
   前記受信手段が所定時間前記光パルスを受信していないか否か判定する受信判定手段と、
   前記受信判定手段により前記受信手段が所定時間前記光パルスを受信していないと判定した場合、移動体がゴールしたことを報知するゴール報知手段と、
   前記受信手段により受信した光パルスの変調を検知する検知手段と、
   前記検知手段が前記光パルスの変調を検知した場合、前記バッテリの残量低下を報知する残量報知手段と、を備えた受信装置と、
   を備えたことを特徴とするゴール検出システム。
2. 前記変調手段は、前記光パルスの周波数を変調することを特徴とする請求項１に記載のゴール検出システム。
3. 前記送信装置は、
   前記バッテリの電圧が基準電圧以下である場合に前記送信手段が送信する光パルスの周期を、複数の異なる基準電圧毎に対応付けて記憶する記憶手段をさらに備え、
   前記判定手段は、前記バッテリの電圧と、前記複数の異なる基準電圧と、を比較し、前記バッテリの電圧が前記複数の異なる基準電圧のうちのいずれかの基準電圧以下であるか否かを判定し、
   前記変調手段は、前記バッテリの電圧がいずれかの基準電圧以下である場合、該基準電圧以下である場合に前記送信手段が送信する光パルスの周期を前記記憶手段を参照して特定し、前記光パルスの周期を該特定した周期に変更して該光パルスの周波数を変調する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のゴール検出システム。
4. 前記検知手段は前記受信手段が受信した光パルスの周期を検知して該光パルスの周波数の変調を検知し、
   前記残量報知手段は、前記検知手段が検知した周期が複数の異なる基準電圧毎に対応付けられた周期のうちの何れかの周期である場合は、該周期に対応する基準電圧に基づいて前記バッテリの残量の低下度合いを示す残量低下度を報知する、
   ことを特徴とする請求項３に記載のゴール検出システム。
5. 前記残量低下度は、前記複数の異なる基準電圧の電圧が低くなる程大きくなることを特徴とする請求項４に記載のゴール検出システム。
6. 光パルスを送信する送信手段と、
   前記送信手段に電源を供給するバッテリと、
   前記バッテリの電圧が基準電圧以下か否か判定する判定手段と、
   前記判定手段により前記バッテリの電圧が基準電圧以下と判定した場合、前記送信手段を制御して該送信手段が送信する光パルスを変調する変調手段と、
   を備えたことを特徴とするゴール検出用の送信装置。
7. 光パルスを受信する受信手段と、
   前記受信手段が所定時間前記光パルスを受信していないか否か判定する受信判定手段と、
   前記受信判定手段により前記受信手段が所定時間前記光パルスを受信していないと判定した場合、移動体がゴールしたことを報知するゴール報知手段と、
   前記受信手段により受信した光パルスの変調を検知する検知手段と、
   前記検知手段が前記光パルスの変調を検知した場合、前記光パルスを送信する送信手段に電源を供給するバッテリの残量低下を報知する残量報知手段と、
   を備えたことを特徴とするゴール検出用の受信装置。
8. ゴールラインの一方からバッテリの電力を用いて光パルスを送信させる送信ステップと、
   前記バッテリの電圧が基準電圧以下か否か判定する判定ステップと、
   前記判定ステップにより前記バッテリの電圧が基準電圧以下と判定した場合、前記光パルスを制御して該光パルスを変調する変調ステップと、
   前記ゴールラインの他方で前記光パルスを受信する受信ステップと、
   前記光パルスを所定時間受信していないか否か判定する受信判定ステップと、
   前記受信判定ステップにより前記光パルスを所定時間受信していないと判定した場合、移動体がゴールしたことを報知するゴール報知ステップと、
   前記受信ステップにより受信した光パルスの変調を検知する検知ステップと、
   前記検知ステップにより前記光パルスの変調を検知した場合、前記バッテリの残量低下を報知する残量報知ステップと、
   を備えたことを特徴とするゴール検出方法。

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