JP4342291B2 - 競技用の動作判定システムおよびフライング判定方法 - Google Patents

Description

この発明は、競技者等のフライングの有無を適切に判定することのできる動作判定システムおよびフライング判定方法に関する。

従来より、陸上競技等において、種々の計測技術や判定技術が採用されている。例えば、１００メートル走等のトラック競技においては、競技者のフライング（フォールススタート）の有無が厳格に判定されている。
このようなフライングの有無を判定するために、スターティングブロックに備えられた圧力センサを利用した不正スタート判定装置の技術も開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特許２７５９７６９号公報 （第５−１３頁、第１図）

上述したような不正スタート判定装置は、フライングが発生した場合には、自動的に告知するオートリコール機能も備えている。このため、フライングの判定を不正スタート判定装置に任せることができ、スタータは、自己が行うスタートの指示に集中することができる。

しかしながら、このような不正スタート判定装置は、陸上競技に適用されるものであり、その技術を他の競技にそのまま適用することが困難となっている。
たとえば、スピードスケートでは、スターティングブロック等を使用しないため、不正スタート判定装置の技術を採用できない。また、スピードスケートには、スタート時に、１〜１．５秒程度の静止が競技者に科せられているが、その判定は、依然として、スタータ自身の目視判定によるものであった。

このため、スタータがこの判定を誤ると、フライングが発生していなくても競技が中止されたり、フライングが発生していても競技が成立してしまうといった問題があった。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、競技者等のフライングの有無を適切に判定することのできる動作判定システムおよびフライング判定方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る競技用の動作判定システムは、
検査対象物に向けて電波を送信して当該検査対象物から反射された電波を受信し、受信した電波における所定のしきい値を超えたドップラ効果の有無に基づいて、検査対象物の静止状態又は運動状態を検出する検出手段と、
前記検出手段が静止状態を検出したまま第１の静止維持時間が経過した場合に、検査対象物に対して動作を許可するスタート信号を自動的に発する自動出力手段と、
前記自動出力手段がスタート信号を発した時点から第２の静止維持時間内に、前記検出手段が運動状態を検出した場合に、競技に要求される全静止維持時間内において検査対象物の動作があったことを判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする。

この発明によれば、検出手段は、検査対象物に向けて電波を送信して当該検査対象物から反射された電波を受信し、受信した電波における所定のしきい値を超えたドップラ効果の有無に基づいて、検査対象物の静止状態又は運動状態を検出する。自動出力手段は、検出手段が静止状態を検出したまま第１の静止維持時間（例えば、１秒内）が経過した場合に、検査対象物に対して動作を許可するスタート信号を自動的に発する。そして、判定手段は、自動出力手段がスタート信号を発した時点から第２の静止維持時間内（例えば、０．２秒内）に、検出手段が運動状態を検出した場合に、競技に要求される全静止維持時間内において検査対象物の動作があったことを判定する。
この結果、競技者等のフライングの有無を適切に判定することができる。

前記検出手段は、
所定周波数の電波を検査対象物に向けて送信し、当該検査対象物から反射された電波を受信する送受信手段と、
前記送受信手段が送信した電波の周波数と受信した電波の周波数との差を取得する取得手段と、
前記取得手段が取得した周波数の差と予め定められたしきい値とを比較する比較手段と、を備え、
前記検出手段は、前記比較手段による比較結果により、周波数の差がしきい値を超えている場合に、検査対象物の運動状態を検出してもよい。

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係るフライング判定方法は、
検査対象物に向けて電波を送信して当該検査対象物から反射された電波を受信し、受信した電波における所定のしきい値を超えたドップラ効果の有無に基づいて、検査対象物の静止状態又は運動状態を検出する検出ステップと、
前記検出ステップが静止状態を検出したまま第１の静止維持時間が経過した場合に、検査対象物に対して動作を許可するスタート信号を自動的に発する自動出力ステップと、
前記自動出力ステップがスタート信号を発した時点から第２の静止維持時間内に、前記検出手段ステップが運動状態を検出した場合に、競技に要求される全静止維持時間内において検査対象物の動作があったことを判定する判定ステップと、
を備えることを特徴とする。

この発明によれば、検出ステップは、検査対象物に向けて電波を送信して当該検査対象物から反射された電波を受信し、受信した電波における所定のしきい値を超えたドップラ効果の有無に基づいて、検査対象物の静止状態又は運動状態を検出する。自動出力ステップは、検出ステップが静止状態を検出したまま第１の静止維持時間（例えば、１秒内）が経過した場合に、検査対象物に対して動作を許可するスタート信号を自動的に発する。そして、判定ステップは、自動出力ステップがスタート信号を発した時点から第２の静止維持時間内（例えば、０．２秒内）に、検出ステップが運動状態を検出した場合に、競技に要求される全静止維持時間内において検査対象物の動作があったことを判定する。
この結果、競技者等のフライングの有無を適切に判定することができる。

前記検出ステップは、
所定周波数の電波を検査対象物に向けて送信し、当該検査対象物から反射された電波を受信する送受信ステップと、
前記送受信ステップにて送信した電波の周波数と受信した電波の周波数との差を取得する取得ステップと、
前記取得ステップにて取得した周波数の差と予め定められたしきい値とを比較する比較ステップと、を備え、
前記検出ステップは、前記比較ステップによる比較結果により、周波数の差がしきい値を超えている場合に、検査対象物の運動状態を検出してもよい。

本発明によれば、競技者等のフライングの有無を適切に判定することができる。

本発明の実施の形態にかかる動作判定システムについて、以下図面を参照して説明する。

（実施形態１）
図１は、この発明の実施の形態に適用される動作判定システムの構成の一例を示す模式図である。図示するように、このシステムは、マイクロ波送受信機１１と、投光器１２と、受光器１３と、トリガ装置１４と、通知装置１５と、フライング判定装置１６と、印刷装置１７と、表示装置１８と、操作ボード１９と、ビデオカメラ２１と、映像記録装置２２とを含んで構成される。
なお、図示する動作判定システムは、スピードスケートにおけるフライング（フォールススタート）の有無を判定する装置であり、レーン内に位置する競技者Ｐによるフライングの有無を判定する。また、この動作判定システムは、一例として、図２に示すような４００メートルトラックの直線部分（３トラック分）を使用して行われる１００メートル競技に適用される。

図１に戻って、マイクロ波送受信機１１は、各トラックにおける競技者Ｐの後方（競技者Ｐが走行しない位置）にそれぞれ配置され、ドップラ効果を利用して、競技者Ｐの動作の有無を非接触にて検出する。
具体的にマイクロ波送受信機１１は、図３に示すように、誘導体発振器１０１と、送信用アンテナ１０２と、受信用アンテナ１０３と、ダイオード１０４と、アンプ１０５とを含んで構成される。

誘導体発振器１０１は、周波数ｆs（例えば、２４ＧＨｚ）のマイクロ波を発振させる誘導体である。誘導体発振器１０１は、周波数ｆsのマイクロ波を送信用アンテナ１０２を介して送信すると共に、周波数ｆsのマイクロ波をダイオード１０４に供給する。

送信用アンテナ１０２は、誘導体発振器１０１から供給された周波数ｆsのマイクロ波を競技者Ｐに向けて送信する。

受信用アンテナ１０３は、送信用アンテナ１０２が照射したマイクロ波の反射波を受信する。つまり、周波数ｆsのマイクロ波が競技者Ｐにて反射され、周波数ｆoとなったマイクロ波を受信する。受信用アンテナ１０３は、受信した周波数ｆoのマイクロ波をダイオード１０４に供給する。

ダイオード１０４は、ＳＢＤ（Schottky Barrier Diode）等からなり、誘導体発振器１０１から供給されたマイクロ波と、受信用アンテナ１０３から供給されたマイクロ波との差を求める。つまり、送信時したマイクロ波の周波数ｆsと受信したマイクロ波の周波数ｆoとの差を求める。
ダイオード１０４は、求めた周波数の差を信号としてＰ１よりアンプ１０５に供給する。

アンプ１０５は、ダイオード１０４から供給された信号を増幅し、競技者Ｐの動作（動き）をドップラ効果により得るドップラ信号としてＰ２から出力する。

マイクロ波送受信機１１は、アンプ１０５から出力されたドップラ信号を、適宜設定されたしきい値と比較し、ドップラ信号がしきい値を超えていた場合に、競技者Ｐに動きが生じたことを検出する。
なお、しきい値は、競技時の外的要因を考慮して設定される。例えば、雪が降っている場合等には、雪の動きを競技者Ｐの動きと誤って検出しないように、通常と異なるしきい値が設定されることになる。

図１に戻って、マイクロ波送受信機１１は、上述した構成により競技者の動きを検出すると、動作検出信号を生成してフライング判定装置１６に供給する。

投光器１２と受光器１３とは、各トラックにおけるスタートライン上に光軸が重なるようにそれぞれ配置されている。なお、光軸が配置される高さは、競技者Ｐの装着したスケート靴のブレードの位置程度である。
投光器１２は、例えば、赤色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を備え、フォトビームを受光器１３にむけて照射する。また、受光器１３は、投光器１２から照射されたフォトビームを受光する。そして、投光器１２と受光器１３とは、光センサを構成し、投光器１２からのフォトビームが遮られると、受光器１３は、競技者Ｐがスタートラインを超えたこと（ラインを通過したこと）を検出する。そして、受光器１３は、このライン通過時に、ライン検出信号を生成してフライング判定装置１６に供給する。

トリガ装置１４は、スタータによるスタート指示に同期して、スタート信号をフライング判定装置１６に供給する。具体的にトリガ装置１４には、スタートピストルが接続されており、スタートピストルが発射されると（撃たれると）、スタート信号がフライング判定装置１６に供給される。

通知装置１５は、フライング判定装置１６から送られる情報（信号等）に基づいて、フライングの有無等を通知する。
例えば、通知装置１５は、複数のＬＥＤ、ストロボ、および、スピーカ等が配置された装置であり、スタータの近傍に配置されている。配置されるＬＥＤは、例えば、各トラックの競技者Ｐの動作（動き）、静止状態、フライング発生等を表示する。また、ストロボやスピーカは、フライング発生時にオートリコールを通知する。

フライング判定装置１６は、例えば、プログラム可能な演算処理装置等からなり、競技者Ｐのフライングの有無を判定する。
フライング判定装置１６は、各マイクロ波送受信機１１から送られたドップラ信号により、スタート時において各競技者Ｐが動いたタイミングを把握する。また、フライング判定装置１６は、トリガ装置１４から供給されるスタート信号により、スタートのタイミングを把握する。そして、フライング判定装置１６は、各競技者Ｐの動いたタイミングと、スタートのタイミングとに基づいて、フライングの有無を判定する。
以下、図４を参照して、フライング判定装置１６の具体的な判定動作について説明する。

まず、スタータは、Ｒｅａｄｙ（スタート用意）を発声した後、各競技者Ｐの静止を確認する。
なお、静止状態は、フライング判定装置１６によって各マイクロ波送受信機１１を通じて検出される。つまり、動作検出信号Ａ〜Ｃは、Ｒｅａｄｙ発声後に各競技者Ｐが静止すると、信号レベルがＯＦＦに維持される。この各動作検出信号に応じて、フライング判定装置１６は、通知装置１５に静止状態を示すＬＥＤを発光させる。
そして、スタータは、静止維持時間（約１〜１．５秒）の経過を待って、スタートピストルを発射する。

スタートピストルが発射されると、トリガ装置１４からスタート信号がフライング判定装置１６に供給される。つまり、各競技者Ｐに対してスタートが許可され、また、スタート信号がＯＮになる。
また、各マイクロ波送受信機１１は、競技者Ｐが静止した後、競技者Ｐの動きを検出すると、動作検出信号をＯＮにする。図４の場合、動作検出信号ＡがタイミングＴ１にてＯＮになり、動作検出信号ＢがタイミングＴ２にてＯＮになり、そして、動作検出信号ＣがタイミングＴ３にてＯＮになる。

スタート信号がＯＮになると、フライング判定装置１６は、そのタイミングＴＳを基準として、予め定められた一定時間（α秒）遡り、その間に動作検出信号がＯＮになったかどうかを判定する。つまり、スタート前α秒（例えば、１秒）の間における各競技者Ｐの動きを判定する。
図４の場合、動作検出信号Ａがα秒の範囲内となるＴ１にてＯＮとなっているため、フライング判定装置１６は、動作検出信号Ａに対応するマイクロ波送受信機１１の競技者Ｐがフライングしたと判定する。
また、フライング判定装置１６は、タイミングＴＳから人間の反応速度を考慮した一定時間内（β秒）の間に動作検出信号がＯＮになったかどうかを判定する。つまり、スタート後β秒（例えば、０．２秒）の間における各競技者Ｐの動きを判定する。これは、スタータによるスタート合図（スタートピストルの発射音）を確認して各競技者Ｐが動いたかどうかを検証するものである。
図４の場合、動作検出信号Ｂがβ秒の範囲内となるＴ２にてＯＮとなっているため、フライング判定装置１６は、動作検出信号Ｂに対応するマイクロ波送受信機１１の競技者Ｐがフライングしたと判定する。
一方、動作検出信号Ｃがβ秒の範囲外（β秒経過後）となるＴ３にてＯＮとなっているため、フライング判定装置１６は、動作検出信号Ｃに対応するマイクロ波送受信機１１の競技者Ｐがフライングしていないと判定する。

このように、フライング判定装置１６は、各マイクロ波送受信機１１から供給される動作検出信号と、トリガ装置１４から供給されるスタート信号とに基づいて、フライングの有無を判定する。

この他にも、フライング判定装置１６は、受光器１３から供給されたライン検出信号を受信した場合に、競技者Ｐがスタートラインを超えたことを判定する。そして、このライン検出信号がスタート信号の前等に供給された場合に、フライング判定装置１６は、フライングの発生と判定する。

図１に戻って、印刷装置１７は、例えば、小型のサーマルプリンタ等からなり、フライング判定装置１６から出力される情報を印刷する。

表示装置１８は、例えば、液晶表示パネル等からなり、フライング判定装置１６の動作状況を示す情報を表示する。

操作ボード１９は、例えば、小型のキーボード等からなり、フライング判定装置１６に設定するための設定情報等を入力する。

ビデオカメラ２１は、各トラックにおける競技者Ｐの後方や上方等にそれぞれ配置され、各競技者Ｐを撮影する。

映像記録装置２２は、フライング判定装置１６に制御され、スタート時に各ビデオカメラ２１により撮影された映像を記録する。なお、映像記録装置２２には、時間表示（タイマ）が合成された映像が記録され、問題発生時に検証用に使用される。

以下、この発明の実施の形態にかかる動作判定システムの動作について、図５等を参照して説明する。図５は、動作判定システムが実行するフライング判定処理を説明するためのフローチャートである。

まず、各マイクロ波送受信機１１は、スタータのＲｅａｄｙ発声後に、各競技者の静止状態を検出すると、動作検出信号をＯＦＦにする（ステップＳ１）。
その後、各マイクロ波送受信機１１は、各競技者の動きを検出すると、動作検出信号をＯＮにする。

フライング判定装置１６は、スタータによりスタートピストルが発射され、トリガ装置からスタート信号が発せられるまで待機する（ステップＳ２）。
そして、スタート信号が発せられると、フライング判定装置１６は、スタート前α秒の間における各競技者Ｐの動きを検証する（ステップＳ３）。
つまり、上述した図４に示すように、タイミングＴＳを基準として、予め定められた一定時間（例えば、１秒）遡り、その間に動作検出信号がＯＮになったかどうかを検証する。

フライング判定装置１６は、検証により何れかの競技者Ｐに動きがあったか否かを判別する（ステップＳ４）。
フライング判定装置１６は、動きがないと判別すると、後述するステップＳ６に処理を進める。一方、動きがあった場合に、フライング判定装置１６は、フライング有りと判定する（ステップＳ５）。つまり、ＯＮとなった動作検出信号に対応する競技者Ｐがフライングしたと判定する。

また、フライング判定装置１６は、スタート後β秒の間における各競技者Ｐの動きを検証する（ステップＳ６）。
つまり、上述した図４に示すように、タイミングＴＳを基準として、人間の反応速度を考慮した一定時間（例えば、０．２秒）の間に動作検出信号がＯＮになったかどうかを検証する。

フライング判定装置１６は、検証により何れかの競技者Ｐに動きがあったか否かを判別する（ステップＳ７）。
フライング判定装置１６は、動きがないと判別すると、フライング判定処理を終える。一方、動きがあった場合に、フライング判定装置１６は、フライング有りと判定する（ステップＳ８）。つまり、スタート後β秒の間にＯＮとなった動作検出信号に対応する競技者Ｐがフライングしたと判定する。

なお、上記ステップＳ４及びステップＳ７の何れにも、競技者Ｐの動きがなかった場合に、フライング判定装置１６は、フライングが発生しなかったと判定し、フライング判定処理を終える。

このようなフライング判定処理により、競技者等のフライングの有無を適切に判定することができる。

上記の実施の形態では、現在の規定に合わせて、人（スタータ）がスタートの指示（合図）をする場合について説明したが、フライング判定装置１６が各競技者の静止状態を確認しつつ、自動的にスタートの指示（オートスタート）を行うことも可能である。
例えば、フライング判定装置１６は、マイクロ波送受信機１１により各競技者が静止状態となったことを検出後、その静止状態が所定時間維持された場合に、トリガ装置１４を制御してスタートピストルを発射させてもよい。

上記の実施の形態では、スタート時の競技者の動きを検出するためにマイクロ波送受信機１１を使用したが、滑走する競技者Ｐの速度や加速度等の計測にもマイクロ波送受信機１１を使用してもよい。
この場合、計測した速度や加速度等の情報をリアルタイムに他の装置（例えば、フィールド表示盤等）に供給することで、競技者Ｐの滑走状況をリアルタイムに報知することが可能となる。

上記の実施の形態では、一例として、３人の競技者のスタート動作を判定する場合について説明したが、動作を判定する競技者の数は、３人に限られず任意である。つまり、競技者の人数に合わせて、マイクロ波送受信機１１、投光器１２、受光器１３及び、ビデオカメラ２１の設置数を増減可能である。

また、上記の実施の形態では、図２に示すような１００メートル競技に適用される場合について説明した。しかしながら、１００メートル競技以外に、例えば、図６（ａ）に示すような５００メートル競技や、図６（ｂ）に示すような１０００メートル競技にも適宜適用可能である。
その際、競技者Ｐがトラックを周回するため、マイクロ波送受信機１１等をトラック外に配置して、スタート時の競技者の動きの有無を検出してもよい。
例えば、競技者の数が２人の場合、図７に示すように、マイクロ波送受信機１１及びビデオカメラ２１を、トラックの脇にそれぞれ配置する。そして、各マイクロ波送受信機１１は、横方向から１人の競技者Ｐ（直近の競技者Ｐ）の動きを検出する。なお、各マイクロ波送受信機１１には、１人の競技者Ｐだけの動きを検出できるように、しきい値が設定される。
また、１人の競技者Ｐだけの動きを検出できるように、各マイクロ波送受信機１１を斜め後方等に配置してもよい。

上記の実施の形態では、スピードスケートを一例として説明したが、他の競技にも適宜適用可能である。
例えば、陸上競技の短距離走に適用する場合には、図８に示すように、マイクロ波送受信機１１及びビデオカメラ２１をスターティングブロック３１に設置する。なお、競技者Ｐの人数に応じて、各スターティングブロック３１にマイクロ波送受信機１１等が設置される。
また、競泳競技に適用する場合には、図９に示すように、マイクロ波送受信機１１及びビデオカメラ２１をスターティングブロック４１に設置する。なお、競技者Ｐの人数に応じて、各スターティングブロック４１にマイクロ波送受信機１１等が設置される。
これらの場合も、フライング判定装置１６は、マイクロ波送受信機１１から供給される動作検出信号と、トリガ装置１４から供給されるスタート信号とに基づいて、フライングの有無を判定することができる。

以上説明したように、本発明によれば、これまで困難とされた競技種目でも競技者等のフライングの有無を適切に判定することができる。

本発明の実施の形態に係る動作判定システムの構成の一例を示す模式図である。 １００メートル競技が行われるスケートトラックの一例を示す模式図である。 マイクロ波送受信機の構成の一例を説明する模式図である。 フライング判定装置の動作を説明するための模式図である。 動作判定システムが実行するフライング判定処理の一例を示すフローチャートである。 （ａ），（ｂ）共にスケートトラックの一例を示す模式図である。 マイクロ波送受信機等の配置位置が異なる動作判定システムの構成の一例を示す模式図である。 陸上競技に適用される動作判定システムの構成の一例を示す模式図である。 競泳競技に適用される動作判定システムの構成の一例を示す模式図である。

符号の説明

１１ マイクロ波送受信機
１２ 投光器
１３ 受光器
１４ トリガ装置
１５ 通知装置
１６ フライング判定装置
１７ 印刷装置
１８ 表示装置
１９ 操作ボード
２１ ビデオカメラ
２２ 映像記録装置

Claims (4)

1. 検査対象物に向けて電波を送信して当該検査対象物から反射された電波を受信し、受信した電波における所定のしきい値を超えたドップラ効果の有無に基づいて、検査対象物の静止状態又は運動状態を検出する検出手段と、
   前記検出手段が静止状態を検出したまま第１の静止維持時間が経過した場合に、検査対象物に対して動作を許可するスタート信号を自動的に発する自動出力手段と、
   前記自動出力手段がスタート信号を発した時点から第２の静止維持時間内に、前記検出手段が運動状態を検出した場合に、競技に要求される全静止維持時間内において検査対象物の動作があったことを判定する判定手段と、
   を備えることを特徴とする競技用の動作判定システム。
2. 前記検出手段は、
   所定周波数の電波を検査対象物に向けて送信し、当該検査対象物から反射された電波を受信する送受信手段と、
   前記送受信手段が送信した電波の周波数と受信した電波の周波数との差を取得する取得手段と、
   前記取得手段が取得した周波数の差と予め定められたしきい値とを比較する比較手段と、を備え、
   前記検出手段は、前記比較手段による比較結果により、周波数の差がしきい値を超えている場合に、検査対象物の運動状態を検出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の競技用の動作判定システム。
3. 検査対象物に向けて電波を送信して当該検査対象物から反射された電波を受信し、受信した電波における所定のしきい値を超えたドップラ効果の有無に基づいて、検査対象物の静止状態又は運動状態を検出する検出ステップと、
   前記検出ステップが静止状態を検出したまま第１の静止維持時間が経過した場合に、検査対象物に対して動作を許可するスタート信号を自動的に発する自動出力ステップと、
   前記自動出力ステップがスタート信号を発した時点から第２の静止維持時間内に、前記検出ステップが運動状態を検出した場合に、競技に要求される全静止維持時間内において検査対象物の動作があったことを判定する判定ステップと、
   を備えることを特徴とするフライング判定方法。
4. 前記検出ステップは、
   所定周波数の電波を検査対象物に向けて送信し、当該検査対象物から反射された電波を受信する送受信ステップと、
   前記送受信ステップにて送信した電波の周波数と受信した電波の周波数との差を取得する取得ステップと、
   前記取得ステップにて取得した周波数の差と予め定められたしきい値とを比較する比較ステップと、を備え、
   前記検出ステップは、前記比較ステップによる比較結果により、周波数の差がしきい値を超えている場合に、検査対象物の運動状態を検出する、
   ことを特徴とする請求項３に記載のフライング判定方法。

Images