JP5522573B2

JP5522573B2 - 運動量計測装置を用いた現実の走行競技等への仮想参加における順位決定方法、及び風景画像表示方法

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Publication number: JP5522573B2
Application number: JP2010152515A
Authority: JP
Inventors: 勉杉原
Original assignee: 勉杉原
Priority date: 2010-07-02
Filing date: 2010-07-02
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2030-07-02
Also published as: JP2012011106A

Description

本発明は、定位置で行う歩行運動や走行運動の運動量を計測して、マラソン競技等、現実の歩行・走行競技にインターネット等の通信回線を通じて仮想的に参加する方法に関する。

従来、定位置で行う歩行運動や走行運動の運動量に応じて風景画像を表示し、使用者が運動を継続する意欲を維持しやすいようにする装置が発明されている。
例えば特許文献１には、複数の端末装置を通信回線を介してサーバと接続し、利用者が前進運動を定位置で行うとその前進速度を検出する機能を有する運動器具を備え、利用者が選定したコースの風景画像情報を利用者の前進速度に対応させて端末装置に送信し、これを表示することにより利用者は家庭などに居ながらにして気軽に種々のコースの風景を楽しみながらトレーニングを行うことができる装置が開示されている。

さらに上記特許文献１には、複数の利用者に予め競技開始日時を告知し、所定の競技開始時刻にサーバから各端末装置にスタートの合図を送信し、端末装置がスタートの合図を受信すると画面又はスピーカで競技スタートを通知し、このスタート時刻から走行した距離を計算し、ゴールに達した順に参加者の順位を決定する方法が開示されている。

また、特許文献２には、利用者の運動を検出する生体情報測定部の測定結果により運動量を算出し、運動量に応じて画像を表示する装置において、生体情報測定部が加速度センサを用い、加速度波形の時間積分をもって運動量を算出する方法が記載されている。

また、本発明者は特許文献３にて、ゴム又はこれに類する弾力性のあるマット状の本体の内部に、クッション性と反発性を調整するための空気室を設け、マット上で足踏み運動又は走行運動をした時に発生する空気圧の変動を圧力センサーで測定し、この圧力変動のデータから運動の回数や強さを計算し表示することにより、各個人に適した歩行運動又は走行運動が継続的・計画的に実施できるようにした運動量計測装置を提案した。

しかし、特許文献１に記載されている従来の仮想競技の順位決定方法はスタートの合図をサーバーから各端末に送信していたので、参加者が多数になると、スタートの合図を同時刻に送るために通信回線への負荷が一時に増加し、通信が不安定になるという問題があり、さらにこの結果として、利用者が同一時刻にスタートの合図を受け取ることが不可能になるという二つの問題があった。

また特許文献１、又は特許文献２によって配信される映像は、実際に行われるマラソン競技等の開催時刻との関連付けがなされていないので、表示される映像が臨場感に乏しいという問題があり、また、大きくなりがちな画像データを通信回線に過大な負荷をかけることなく多くのユーザーに配信する方法が検討されていない。

また特許文献３の構造では空気室の容積が比較的大きくなってしまうので、マット上で運動した際に発生する圧力変動が小さく、高精度な運動量計測ができないという問題があった。

特開２００２−２６３２３２号公報特開２００２−３４６０１３号公報特開２００７−６１５８１号公報

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、定位置で行う運動量を検出して仮想移動速度と移動距離を計算する運動量計測システムを複数の使用者がインターネット等の通信回線にそれぞれ接続し、仮想競技を行うシステムにおいて、現実のマラソン競技等にほぼリアルタイムで参加可能とし、通信網に集中する負荷を軽減しつつ正確に順位を決定し、かつリアルな映像を表示することを目的とする。
同時に、安価で安全で正確な運動量計測装置を提供する。

使用者が定位置で行う歩行又は走行運動を検出して仮想的な移動速度と累積移動距離を計算する手段と、インターネット等の通信回線上のサーバーとデータを送受信し、必要なデータを保存する手段と、視覚情報を表示する手段と、正確な時刻を設定し、かつ時間を計測する手段とを備えた運動量計測システムにおいて、
現実のマラソン競技など歩行又は走行競技に仮想的に参加する者として前記使用者の情報を前記サーバーに予め登録し、前記サーバーから前記現実の競技のスタート予定時刻を予め使用者に伝達し、前記スタート予定時刻になったときスタートの合図を表示し、前記スタート予定時刻の後に、使用者が定位置で行った歩行又は走行運動に応じて仮想的な累積移動距離を計算し、前記累積移動距離が歩行又は走行競技のスタート地点からゴール地点までのコース距離に達した時点をゴール時刻として認識し、前記スタート予定時刻とゴール時刻の差を、所要時間として、通信回線を通じてサーバーに送信し、サーバーは受信した複数の使用者の所要時間を集計して前記運動量計測システムに送信し、前記運動量計測システムは前記集計された所要時間を基に使用者の順位を認識し、該順位を使用者に通知する現実の競技とほぼ同時刻に行われる仮想競技の順位決定方法である。

上記の仮想競技の順位決定方法に加えて、コース上の距離に関連付けて予め撮影又は作成された前記コース上の風景を、前記スタート予定時刻前に、前記サーバーから送信して前記運動量計測システムに保存し、前記計算された累積移動距離と移動速度に応じて、前記運動量計測システムに保存された前記コース上の風景を画像として表示する。

さらに、現実の競技に参加している者又は参加者と同様な速度で移動している者が撮影した画像を、その直後に、仮想競技の参加者側に配信して臨場感のある画像を表示するために、前記サーバーから前記現実の競技のスタート予定時刻より所定の時間遅らせた仮想競技のスタート予定時刻を予め使用者に伝達し、前記仮想競技のスタート予定時刻になったときスタートの合図を表示し、前記仮想競技のスタート予定時刻の後に、使用者が定位置で行った歩行又は走行運動に応じて仮想的な累積移動距離を計算し、現実の競技に参加している複数の参加者等がそれぞれ撮影したコース上の風景画像を、コース上の位置情報と撮影した時刻情報と共に前記サーバーに送信し、前記サーバーは前記画像を、その画像が撮影されたコース上の距離と現実競技スタート後の経過時間と撮影者の移動速度の情報とともに適当な長さの画像データに分割して保存し、前記計算した累積移動距離と移動速度の関係に近似すると推定された前記保存された画像を、通信回線を通じて前記使用者の運動量計測システムに送信し、前記運動量計測システムは、仮想的な累積移動距離と移動速度に応じて前記画像を表示する。

使用者が定位置で行う歩行又は走行運動の検出方法が、左右の足それぞれで踏むための２枚の踏み板と、前記２枚の踏み板の下方に、左右の踏み板それぞれに対応して気密的に分離された又は分離可能な支持用空気室を備え、前記左右で分離された又は分離可能な支持用空気室は、踏み板の１枚毎に少なくとも踏み板の４隅近傍で該踏み板を下方から支持し、前記それぞれの支持用空気室の圧力を測定しつつ所定の範囲内でそれぞれの支持用空気室内の圧力を任意に設定し、使用者が前記踏み板に荷重を加えた際に、前記それぞれの踏み板の中央近傍の位置変化量を計測することにより、前記それぞれの踏み板に加えられた荷重を推定して計算する方法とした。

前記それぞれの踏み板の中央近傍の位置変化量を計測する代わりに、前記踏み板のほぼ中央にて該踏み板を下方から支持する計測用空気室を設け、前記支持用空気室と前記計測用空気室を繋ぐ通路上に、連通状態と閉塞状態を選択的に切り替え可能な弁を設け、前記支持用空気室と前記計測用空気室を同一圧力に設定した後に、前記切り替え弁を閉塞状態にし、前記計測用空気室内の圧力変化を計測することにより、前記踏み板に加えられた荷重を推定して計算する方法とした。

請求項１の発明により、各国で行われる有名な市民マラソンなどに、ほぼリアルタイムに参加でき、かつ、予め参加者の端末（本願では運動量計測システムに相当する）の時刻を標準時刻に正確に合わせて、その後のスタートの合図やスタート後の所要時間の計算は個々の端末で処理させることにより、一時に通信回線の負荷を過大にすることなく、多数の参加者に対して同時刻性を保ちながら、正確な順位計算処理を実施することができる。
尚、有名なマラソン競技においては、予定された時刻に正確にスタートするのが一般的なので、現実競技のスタート合図を通信回線を通じて各参加者に通知する方法よりも、実際には同時刻性をより正確に保つことができる。

請求項２の発明により、上記の効果に加え、予め撮影又はＣＧで作成したコース上の風景を、スタート時刻の前に予め各端末に送信・保存し、スタート後に運動量計測システムが計算した移動距離と移動速度に応じて、端末に保存された風景の画像を再生することにより、現実に行われている競技と同時刻に、競技が行われているコース上の（過去の）風景を表示させることができる。
この場合も、風景を収めた画像データをスタート時刻の前に、時間帯をずらして参加者側に順次送信しておくことにより、通信回線に一時的な高負荷をかけることを防止できるので、スムーズな通信、作動が可能である。
ここで撮影する風景は、競技が行われる少し前の風景でも良いし、例えば１年前に行われた同競技の参加者や先導車が撮影した画像でも良い。

請求項３の発明により、現実の競技より所定の時間（例えば１時間）だけ、仮想競技のスタート時刻を遅らせ、現実の競技に参加している複数の参加者又は参加者と同様な速度で移動している複数の者が撮影したコース上の画像を例えばＧＰＳの位置情報と撮影時刻と共に通信回線を利用してサーバーに送信し、サーバーでこれらの画像をコース上の距離毎に分割して保存し、各仮想競技参加者の目標タイムやスタート後の移動速度のデータから推定して、最もふさわしい画像を順次送信し、表示することにより、現実の競技者の目線でコース上の画像を表示することができる。
これにより、リアリティの高い風景を見ながら、現実の参加者の追体験をすることができる。
参加者の人数や、サーバー及び通信回線のデータ処理能力に合わせて余裕を持ってスタートを遅らせる時間を決め、仮想競技参加者の移動速度のばらつきに応じて画像配信時刻を分散させることにより、通信回線に一時的な高負荷をかけずに、スムーズな通信、画像の表示が可能になる。

請求項４に発明により、運動量の測定方法を、左右の足それぞれで踏むための２枚の踏み板の下方に、左右で分離された又は分離可能な支持用空気室を設け、それぞれの支持用空気室の圧力を任意に設定し、前記それぞれの踏み板の中央近傍の位置変化量を計測する構造にすることにより、使用者の膝関節等に対して適度なクッション性を確保しつつ、振動を吸収し、また支持用空気室の圧力を調節することにより、体重の軽重に適した計測分解能を確保することができる。

請求項５の発明により、前記踏み板の中央近傍の位置変化量を計測する代わりに、前記踏み板のほぼ中央にて該踏み板を下方から支持する計測用空気室を設け、前記支持用空気室と前記計測用空気室を同一圧力に設定した後に、前記計測用空気室内の圧力変化を計測することにより、踏み板に加えられた荷重を推定して計算することにより、位置センサーを使用しなくても上記と同じ効果を得ることができる。
また計測用空気室の体積を小さく設定できるので、踏み板の鉛直方向の位置変化量に対する計測用空気室の圧力変化量が大きくなり精度の高い計測が可能になる。

本発明による運動量計測システムの構成図仮想競技の順位決定方法を示す説明図仮想競技の風景画像配信方法を示す説明図（請求項２に対応）仮想競技の順位決定方法と風景画像表示方法の処理手順を示したフロー図（請求項１、２に対応）仮想競技の風景画像配信方法を示す説明図（請求項３に対応）仮想競技の風景画像の選択方法を示す説明図（請求項３に対応）仮想競技の順位決定方法と風景画像表示方法の処理手順を示したフロー図（請求項３に対応）本発明請求項４に記載した運動量計測装置の平面図図８に記載した運動量計測装置の作動説明図（図８のＡ−Ａ断面図）本発明請求項５に記載した運動量計測装置の平面図図１０に記載した運動量計測装置の作動説明図（図１０のＢ−Ｂ断面図）鉛直方向荷重Ｗと踏み板の変位Ｚと計測用空気室の圧力変化ΔＰと設定空気圧Ｐｏの関係を測定した結果（例）

図１は本発明による運動量計測システム１００ａを通信回線を介してサーバーに１１０接続することにより現実のマラソン競技等への仮想的な参加を可能とするネットワークシステムの構成図である。
ここでは運動量計測装置１として本願請求項４に記載した構造を示してある。
運動量計測装置１の詳細については後述するが、概要を述べれば、踏み板３上で使用者が足踏み運動などをすると、鉛直方向荷重Ｗが変動し、支持用空気室４ａ、４ｂに支えられた踏み板３が上下に移動するので、踏み板３の中央近傍の移動量を位置センサー１２で測定することにより、支持用空気室の設定圧力値を基に、加えられた荷重Ｗを計算できる。

運動量計測装置１に設けた圧力センサー８と位置センサー１２の出力電圧は、信号伝達手段４２によって、データ処理装置２０に送られ、データ処理装置でＡＤ変換され、これらのデジタル値を演算することにより、踏み板３上で行われている運動の強さと量を推定し、仮想的な移動速度（歩行速度または走行速度）、移動距離を計算し、結果を表示画面２１に表示する。

データ処理装置２０には、使用者を指紋などの生体的特徴で特定するための生体認証用データ入力装置２２、個人情報及び運動履歴が記録されている着脱可能な個人用メモリー２３、スタートの合図やアラームを発音するためのスピーカー２７を備えており、さらに運動中の心拍数や心電図を測定するための生体情報収集センサー３０を備えていることが好ましい。

データ処理装置２０は、ネットワーク接続手段４５にて通信回線を介してサーバー１１０に接続されており、同様な運動量計測システム１００ｂ、１００ｃ、・・・が多数接続されている。
これら多数の運動量計測システム間で、例えば１０ｋｍの走行競技を行う場合、図２に示したように、スタート時刻から使用者（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ）が運動量計測システム上で行った運動量から移動速度を計算し、これをもとに累積移動距離を計算し、この累積移動距離が１０ｋｍに達した時点をゴール時刻として、ゴール時刻とスタート時刻の差を所要時間（Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄ、Ｔｅ）とする。所要時間が短い順に１位、２位、３位・・と順位を決める。
ここで、スタートの時刻が各データ処理装置間で少しずれても順位に影響がない。すなわち各データ処理装置がスタート時刻からの経過時間とスタート時刻から後に行われた運動量を正確に計測可能であれば所要時間を正確に計算できる。
経過時間の測定は各データ処理装置に内蔵されている時計で行うが、その誤差は一般的に２４時間で数秒以下なので、仮想競技としては許容できる精度といえる。

一方、世界各国、日本国内各地で行われる有名な市民マラソンにおいては、スタート時刻は予め周知されており、かつ定刻にスタートするのが通例である。
したがって、このような現実の競技とほぼ同時刻に行う仮想競技では、実際のスタート信号を各端末に通信する必要は無く、むしろスタート予定時刻に各端末に設けられた時計の時刻に従ってスタートの合図を行った方が、通信回線の通信負荷を増やすことなく、一斉にスタートすることができる。また、たとえ現実の競技のスタート時刻が都合により若干遅れたとしても、仮想競技の公平性をなんら損なうものではない。

図３は、請求項２の説明図であり、現実の競技のコース上の風景を予め撮影（又はＣＧで作成）した画像２００を距離ごとに分割してサーバーに保存している状態を示している。
この画像２００を各ユーザーの端末（運動量計測システム）１００ａ、１００ｂ、１００ｃに、仮想競技が始まる前に予めダウンロードしておき、仮想競技開始後に、運動量を計測して計算された累積移動距離に応じて、該当する画像ファイルを開き、計算された移動速度にあわせて再生速度を制御することにより、データ処理装置２０の表示画面２１に、現実の競技のコース上の風景を表示することができる。
フルマラソンの場合、トップランナーのスピードで撮影しても２時間を越える大きな画像ファイルになるが、仮想競技の前日までの期間に各使用者が分散して、かつファイルを分割してダウンロードすることにより、通信負荷を分散することができる。

図４は、上記、請求項１に記載した仮想競技の順位決定方法と、請求項２に記載した風景表示方法を実現するための手順を、サーバー側（左側）と運動量計測システム（右側）に分けて記載したものである。
以後、各処理内容の左上に記した番号を用いて説明する。
まず、仮想競技の開催者は、通信回線上のサーバーを通じて仮想競技の開催日時、コース、参加費等を公表し参加者を募集する（Ｓ１）。

参加希望者は通信回線を通じて参加者の個人情報、運動量計測システムの認識番号等を連絡して申し込みを行い（Ｕ１）、これに対してサーバーは参加者番号（ゼッケン番号に相当する）とスタート予定時刻を通知し（Ｓ２）、運動量計測システム側では、時刻を正確に合わせてスタート予定時刻をセットする（Ｕ２）。
さらに、サーバーから予め撮影したコース上の風景画像を運動量計測システム１００ａに送信し（Ｓ３）、運動量計測システムの記憶装置に保存する（Ｕ３）。
上記Ｕ１〜Ｕ３、Ｓ２、Ｓ３の処理は、仮想競技の開催日よりも前に、運動量計測システム１００ａを通信回線に繋いで、機種が適合するか否かを確認するとともに、一連の動作として実行することが好ましい。

以後は仮想競技の開催日に於ける処理である。
運動量計測システムの起動後に、運動量を計測するためのセンサー類の抵抗値などをチェックして故障診断を実施する（Ｕ４）。これは、故障を見つける目的であると同時に、正規でないセンサーやデータ発生器が繋がれることにより、不正なデータが紛れ込むことを防ぐためである。

次に、使用者の指紋など生体情報の入力を求め、予め個人用メモリー２３に登録された個人情報との認証を行う（Ｕ５）。これは、仮想競技に参加した個人成績を正しく個人用メモリーに書き込むためであり、同時に、複数人が交代で走行運動する等の行為によりデータの信憑性が低下することを防ぐ目的がある。そのため仮想競技の途中でも再度個人認証を求めたり、移動速度と歩数の関係が急に変化しないかを監視したりして不正なデータが紛れ込むことを防ぐ。
もし、途中の個人認証が一致しなかったり、移動速度と歩数の関係が急に変化した場合には、正規なデータとして扱わず、参考データとして処理する。

各運動量計測システムが内蔵している時計にしたがって、スタート予定時刻になったらスタートの合図を使用者に伝え（Ｕ６）、使用者は定位置における走行運動を開始する。
本発明が対象としている運動は所要時間を競う個人競技なので、例えば通信回線を利用した対戦ゲームなどとは異なり、他人の操作をフィードバックする必要はない。したがって上記のように、端末の時計の時刻に従って独自に競技を開始すればよい。
予め時計の時刻を正確に合わせておくことにより、実際には世界中において現実の競技と同時刻に仮想競技を開始できることになる。

使用者が運動している強さや回数を検出して、仮想の移動速度と累積移動距離を計算し、結果を表示する（Ｕ７）。
累積移動距離に応じて、コース上の風景画像ファイルを開き、移動速度にあわせて画像ファイルを再生する（Ｕ８）ことにより、現実の参加者が目にするであろう風景を見ることができる。
また、コースに上り坂や下り坂がある場合はその情報を予め端末に保存し、累積移動距離がその地点に達したときに、運動量に対する移動速度の計算式を加減して、坂を走行するのに必要なエネルギーに近似させることによりさらにリアリティーを高めることができる。
さらにコース上の現実の時刻と場所に応じた風向・風速を計測して、サーバーを介して端末に通知することにより、風の影響を移動速度に反映するようにすることもできる。

累積移動距離が例えば区切りの良い５ｋｍ、１０ｋｍなどに達したときに、チェックポイント通過順位を表示することが好ましい。これには、累積移動距離がチェックポイント距離に達した時間を、前記参加者番号とともに、サーバーに送信して、サーバーはこれらのデータを集計して公開する（Ｓ４）。
各運動量計測システムは、必要に応じて又は定期的に、前記集計データをサーバーからダウンロードして、使用者の参加者番号に相当する所要時間の順位を計算して、チェックポイント通過順位として使用者に表示する（Ｕ１０）。
ここで、サーバー側では個々の参加者の順位を計算せずに、単に各端末から送信されたデータを集計し、順次更新した集計データを公開することにより、サーバーの負荷を低減することができる。

Ｕ１１以降は、Ｕ７以下と同様であるが、ゴール順位の計算に於いては、各端末からの通信の遅れの影響により、サーバーで公開されるゴール時間の集計データが必ずしも順位通りに更新されない可能性があるので、確定順位が定まるにはゴール後、ある程度の時間が必要になると考えられる。したがって各運動量計測システムは、使用者がゴールした後も、サーバーの集計データをダウンロードして使用者の順位を確認する必要がある。

図５〜７は本願請求項３に記載した内容に対応しており、図５は仮想競技のコース上の風景表示方法を示すシステム構成図、図６は複数の画像データから使用者に適した画像を選択する方法を示す説明図、図７は順位決定方法と風景画像表示方法の処理手順を示した図である。

近年、携帯電話等の機能の向上により、誰でも気軽に動画を撮影し、ほぼリアルタイムで動画を配信できる環境が整った。
本願請求項３に記載した画像表示方法は、上記環境に対応してなされたものである。
すなわち、移動速度が適度にばらついた撮影者（現実競技の参加者又は伴走車の搭乗者など）が撮影し、通信回線を通じてサーバーに送信した画像を、仮想競技の参加者の移動距離、移動速度に応じて表示する方法に関する。

図５に示したように、現実の競技に参加している者（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ・・）が、例えば帽子に装着した撮影装置（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ・・）によりコース上の風景を撮影し、同時に携帯電話回線又は無線ＬＡＮ等を介して、通信回線上のサーバー１１０に画像とともに位置情報と時刻情報を送信し、サーバーはこれら情報を距離毎に区分けした画像（２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄ・・）として保存し、仮想競技の参加者側の端末は、個々の使用者の所要時間に応じて、前記画像（２１０ａなど）から類似している所要時間の者が撮影した画像を選んでダウンロードし、移動速度に応じた速さで再生する。

上記の方法で画像を再生することにより、例えばゆっくり走行運動すれば、周囲のランナーもゆっくりと楽しみながら走っている映像が再生されるかもしれないし、ペースをあげて速く走行運動すれば、周りのランナーを追い抜いていく映像が再生される可能性が高く、現実の競技に参加している臨場感が増す。

本発明では、現実の競技のスタート時刻より、例えば１時間、仮想競技のスタート時刻を遅らせることにより、上記ような画像配信を可能にした。
すなわち、図６に示したように、現実の競技の参加者Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、・・が撮影したコース上の風景画像を、同時に送られた位置情報（例えばＧＰＳ測位情報）を基に、コース上の距離に関連付けて距離毎に分割して、所要時間と平均速度とともにサーバーに保存し、仮想競技の参加者の走行速度から予測して、次の区間に再生すべき画像を、保存された多数の画像群から選んでダウンロードする。

スタート直後に再生する映像は、走行速度を計算して反映する時間が無いので、参加申し込みの際に目標タイムを申告し、これに近い画像をダウンロードする。図６では、最初の０〜２ｋｍについては、現実競技の参加者Ｄが撮影した画像を採用し、２〜４ｋｍの画像については、仮想競技の参加者の０〜１ｋｍ程度の速度から推定して、現実競技の参加者Ｄの画像を選択し、４〜６ｋｍの画像については、仮想競技の参加者の２〜３ｋｍ程度の速度から推定して現実競技の参加者Ｆの画像を選択した例を示している。
尚、図６では現実競技の参加者の移動速度が一定として作図してあるが、実際には変動するので、区間毎の平均速度を計算して画像選択の基準に用いる。

図７は、上記のように、現実の競技より所定時刻遅らせて仮想競技を開始して、現実競技の参加者が撮影したコース上の風景画像を表示する場合の処理の手順を、左から現実競技の参加者、サーバー、端末（運動量計測システム）に分けて記載した図である。

まず競技日より前に、仮想競技の開催者は、通信回線上のサーバーを通じて仮想競技の開催日時、コース、参加費等を公表し参加者を募集する（Ｓ１）。
参加希望者は通信回線を通じて申し込みを行い（Ｕ１）、これに対してサーバーは参加者番号（ゼッケン番号に相当する）とスタート予定時刻を通知し（Ｓ２）、運動量計測システム側では、時刻を正確に合わせてスタート予定時刻をセットする（Ｕ２）。
ここで、図４に示した処理と異なる点として、参加申し込み時に参加者の目標タイムを申告することがある。これは仮想競技のスタート直後の第１区間に表示する画像を選ぶ（Ｕ５）ために必要である。
また、仮想競技のスタート予定時刻は、現実競技のスタート予定時刻より所定時間だけ遅らせる必要がある。この遅らせた時間内に、サーバー側では現実競技の参加者から送られてくる画像（Ｒ２）を距離の区分毎に整理し、その区間における平均速度のデータとともに配信可能な状態に整え（Ｓ３）、第２区間以降については、端末側からの使用者の移動速度の情報から推定して次の区間の映像を選び配信する（Ｓ４）。

現実競技のスタート時刻に対して仮想競技のスタート時刻を遅らせる時間差は、なるべく短いほうが臨場感があるので好ましいが、上記のように、この時間差を利用して膨大なデータの送受信を行う必要があるので、サーバーや通信回線の処理能力、仮想競技の参加者数を考慮して決める必要がある。
また、すべての表示画像を現実競技の参加者が撮影した映像でまかなうには、データの処理能力が不足する場合は、一部の表示画像を、予め撮影して仮想競技の前日までにダウンロードした画像で代用する方法（すなわち請求項２に記載した方法）を併用しても良い。

次に、図８〜図１２を用いて、請求項４、５に記載した使用者が定位置で行う運動の測定方法の具体的構造について説明する。
図８は本発明請求項４に記載した運動量計測装置１の構造を示す平面図、図９はＡ−Ａ断面で示した作動説明図である。
運動量計測装置本体２の上面に、右足用踏み板３ａと左足用踏み板３ｂがそれぞれ嵌り、かつ上下に摺動する開口部を設け、それぞれの踏み板３ａ、３ｂの４隅近傍を下から支える位置に、支持用空気室４ａ、４ｂが設置され、支持用空気室４ａ−４ａ、４ａ−４ｂは通路５によって連結されている。

右足用踏み板３ａを支える支持用空気室と左足用踏み板３ｂを支える支持用空気室は、それぞれ電磁弁７ａ、７ｂを介して圧力センサー８（ゲージ圧センサーが好ましい）と逆止弁９と締切弁１０に繋がった絞り１１に連結されている。
電磁弁７ａ、７ｂを両方とも開いた状態で、圧力センサー８の出力値をモニターしながら外部の空気ポンプ（図示しない）から逆止弁９を介して空気を充填して、支持用空気室の圧力を所望の値に設定する。その後電磁弁７ａ、７ｂを閉じれば、左右の支持用空気室の圧力が既知の同一圧力に保たれることになる。
もし、右の支持用空気室の圧力を下げたければ、電磁弁７ａのみを開いて、締切弁１０を開いて空気を徐々に漏らして、所望の圧力になったときに締切弁１０を閉じ、その後電磁弁７ａを閉じれば良い。このとき右の支持用空気室の設定圧力は電磁弁７ａを閉じる直前の圧力センサー８の検出値を採用する。

もちろん圧力センサーを右・左の支持用空気室にそれぞれに装着しても良い。これら空気回路のレイアウトは、圧力センサーと電磁弁と逆止弁等のコストと、使用者の利便性を考慮して決めれば良い。

図９（ａ）に示したように、踏み板３ａ、３ｂのほぼ中央下部に位置センサー１２を設置して、それぞれの踏み板の中央近傍の鉛直方向の変位量を検出する。
図９（ｂ）に示したように、荷重Ｗが踏み板３ａのほぼ中央に作用した場合には、支持用空気室は均等に変形して、踏み板３ａが下方向に平行移動するので、踏み板中央の位置変化量を計測すれば、そのときの支持用空気室の設定空気圧を基に計算し、加えられた荷重Ｗを推定することができる。

図９（ｃ）に示したように、荷重Ｗが踏み板３ａの前方寄りに作用した場合には、前側の支持用空気室４ａの変形量が後側の支持用空気室４ｂの変形量より大きくなり、踏み板３ａが前方に傾く。
このとき一般には、荷重Ｗが同じであっても、図９（ｂ）より図９（ｃ）の方が支持用空気室内の平均圧力が高くなる（この理由については段落番号００５７に記載した）。
しかし、踏み板中央の位置変化量は図９（ｂ）と図９（ｃ）で大差は無く、従って踏み板中央近傍の変位量を基に加えられた荷重Ｗを計算することによって、使用者が踏み板の中央を踏まなくても、踏み板に加えられた荷重をほぼ正確に推定することが可能になる。

図９の構造は上記のように、踏み板が傾くことを許容するので、摺動面の機械的な高精度を必要としない。すなわち、踏み板側面形状を踏み板中央から側面までの距離が半径となる円弧にし、側面に摩擦係数が低い素材をコーティングすることにより、踏み板がロックする現象を防ぎ、かつ十分な耐久性を得ることができる。

図１０は本発明請求項５に記載した運動量計測装置１の構造を示す平面図、図１１はＢ−Ｂ断面で示した作動説明図である。
踏み板の中央近傍を下方から支持する計測用空気室１４を設け、該計測用空気室に圧力センサー８（ゲージ圧センサーが好ましい）を取り付け、支持用空気室４ａ、４ｂと計測用空気室１４を繋ぐ通路１５に電磁弁１６を設けてある。
ここで圧力センサー８は計測用空気室１４に直接装着するのが好ましい。もし圧力センサーと計測用空気室の間を細長い通路で連結すると、検出圧力の応答性が悪くなり、荷重Ｗが作用しなくなっても設定圧力まで瞬時には戻らなくなり、変動成分を検出する際の基準となる圧力値が判断できなくなるので都合が悪い。

電磁弁１６を開いた状態で、圧力センサー８の出力値をモニターしながら外部の空気ポンプ（図示しない）から逆止弁９を介して空気を充填して、計測用空気室の圧力を所望の値に設定する。ポンプの作動を停止後に電磁弁１６を閉じれば、支持用空気室と計測用空気室の圧力が既知の同一圧力に保たれることになる。

運動量を計測する際には、電磁弁１６を閉じた状態で行う。
図１１（ｂ）に示したように、荷重Ｗが踏み板３ａのほぼ中央に作用した場合には、支持用空気室と計測用空気室は均等に変形して、踏み板３ａが下方向に平行移動する。このとき、踏み板中央の位置変化量に応じて計測用空気室内の圧力が上昇するので、この圧力の変化量を計測し、先の支持用空気室と計測用空気室の設定圧力を基に計算し、加えられた荷重Ｗを推定することができる。

図１１（ｃ）に示したように、荷重Ｗが踏み板３ａの前方寄りに作用した場合には、前側の支持用空気室４ａの変形量が後側の支持用空気室４ｂの変形量より大きくなり、踏み板３ａが前方に傾く。
このとき一般には、荷重Ｗが同じであっても、図１１（ｂ）より図１１（ｃ）の方が支持用空気室内の平均圧力が高くなる（この理由については段落番号００５７に記載した）。
しかし、踏み板中央の位置変化量は図１１（ｂ）と図１１（ｃ）で大差は無く、従って計測用空気室の圧力変化量を基に加えられた荷重Ｗを計算することによって、使用者が踏み板の中央を踏まなくても、踏み板に加えられた荷重をほぼ正確に推定することが可能になる。

図１２は、図１０、１１に近似した構造において、中央に荷重Ｗ（ｋｇｆ）を加えた際の、計測用空気室の圧力変化量ΔＰ（ｋＰａ）と、踏み板の位置変化量Ｚ（ｍｍ）の関係を計測した例である。
支持用空気室及び計測用空気室の設定圧力Ｐｏをゲージ圧で、５０ｋＰａ、１００ｋＰａ、２００ｋＰａとし、計測時には電磁弁１６を閉じている。

図１２より、設定圧力Ｐｏが低い方が、同じ荷重Ｗを加えても圧力変化量ΔＰも位置変化量Ｚも大きいことがわかる。すなわち、体重の軽い人には、設定圧力を低めにした方が計測精度が高くなることがわかる。
また、荷重Ｗが小さい範囲（たとえば１０ｋｇｆ以下）では圧力変化量ΔＰが小さく、感度が低いことがわかる。これは、外力を加えて空気室を変形させるには局部的に設定圧力Ｐｏを上回る大きさの面圧を加えなければ変形しないからである。
したがって一般的に、同じ荷重を加えて空気室を変形させる際に、広い面積に均一に荷重を加えるより、狭い面積に集中して荷重を加えた方が空気室の変形量が大きくなり、内部の圧力変化量も大きくなる。

上記の現象が、図８〜図１１に示した構造において、踏み板の中央に荷重をかけたときより、前後左右のいずれかに偏って荷重をかけたときの方が支持用空気室内の圧力変化量が大きくなる理由である（段落番号００４９、００５４に記載）。
請求項４又は請求項５に記載した発明では、踏み板中央近傍の位置変化量を計測するか、あるいは踏み板中央近傍を支える計測用空気室内の圧力変化量を計測することにより、たとえ踏み板に偏荷重が加わって踏み板が傾いて移動したとしても、ほぼ正確に加えられた荷重Ｗの値を推定することができる。

図８、９に示した構造においては、設定圧力Ｐｏをパラメーターとして荷重Ｗと踏み板の変位Ｚの関係を予め計測し、結果をマップデータとしてデータ処理装置２０に記憶しておくことにより、設定圧力Ｐｏと計測した変位Ｚにより、加えられた荷重を計算することができる。
同様に、図１０、１１に示した構造においては、設定圧力Ｐｏをパラメーターとして荷重Ｗと計測用空気室の圧力変化量ΔＰの関係を予め計測し、結果をマップデータとしてデータ処理装置２０に記憶しておくことにより、設定圧力Ｐｏと計測した圧力変化量ΔＰにより、加えられた荷重を計算することができる。

１運動量計測装置
２運動量計測装置本体
３踏み板
３ａ踏み板（右足用）
３ｂ踏み板（左足用）
４ａ支持用空気室（前側）
４ｂ支持用空気室（後側）
５支持用空気室間の通路
６左右の支持用空気室を繋ぐ通路
７ａ支持用空気室（右）と空気出入り口を連通／分離する電磁弁
７ｂ支持用空気室（左）と空気出入り口を連通／分離する電磁弁
８圧力センサー
９逆止弁
１０締切弁
１１絞り
１２位置センサー
１３ａ右足用空気回路
１３ｂ左足用空気回路
１４計測用空気室
１５支持用空気室と計測用空気室を繋ぐ通路
１６支持用空気室と計測用空気室との間に設けた電磁弁
２０データ処理装置
２１表示画面
２２生体認証用データ入力装置
２３着脱可能な個人用メモリー
２４選択ボタン
２５Ｙｅｓボタン
２６Ｎｏボタン
２７スピーカー
３０生体情報収集センサー
４１電力供給線
４２運動量計測装置からデータ処理装置への信号伝達手段
４３生体情報収集センサーからデータ処理装置への信号伝達手段
４４データ処理装置から運動量計測装置への制御信号伝達手段
４５ネットワーク接続手段
１００ａ運動量計測システム（使用者ａ）
１００ｂ運動量計測システム（使用者ｂ）
１００ｃ運動量計測システム（使用者ｃ）
１１０サーバー
１２０ａ現実競技の参加者Ａが携行している画像提供装置
１２０ｂ現実競技の参加者Ｂが携行している画像提供装置
１２０ｃ現実競技の参加者Ｃが携行している画像提供装置
１２０ｄ現実競技の参加者Ｄが携行している画像提供装置
２００予め撮影されたコース上の風景画像
２１０ａ現実競技の参加者Ａが撮影した風景画像
２１０ｂ現実競技の参加者Ｂが撮影した風景画像
２１０ｃ現実競技の参加者Ｃが撮影した風景画像
２１０ｄ現実競技の参加者Ｄが撮影した風景画像

Ｒ踏み板前後側面の曲率半径
Ｗ荷重（ｋｇｆ）
Ｚ踏み板の変位（ｍｍ）
Ｐｏ設定空気圧力（ｋＰａ）
ΔＰ計測用空気室内の圧力変化量（ｋＰａ）

Claims

使用者が定位置で行う歩行又は走行運動を検出して仮想的な移動速度と累積移動距離を計算する手段と、
通信回線上のサーバーとデータを送受信し、必要なデータを保存する手段と、
視覚情報を表示する手段と、
正確な時刻を設定し、かつ時間を計測する手段とを備えた運動量計測システムにおいて、
現実のマラソン競技など歩行又は走行競技に仮想的に参加する者として前記使用者の情報を前記サーバーに予め登録し、
前記サーバーから前記現実の競技のスタート予定時刻を予め使用者に伝達し、
前記スタート予定時刻になったときスタートの合図を表示し、
前記スタート予定時刻の後に、使用者が定位置で行った歩行又は走行運動に応じて仮想的な累積移動距離を計算し、
前記累積移動距離が歩行又は走行競技のスタート地点からゴール地点までのコース距離に達した時点をゴール時刻として認識し、
前記スタート予定時刻とゴール時刻の差を、所要時間として、通信回線を通じて前記サーバーに送信し、
前記サーバーは受信した複数の使用者の所要時間を集計して前記運動量計測システムに送信し、
前記運動量計測システムは前記集計された所要時間を基に使用者の順位を認識し、該順位を使用者に通知することを特徴とする現実の競技とほぼ同時刻に行われる仮想競技の順位決定方法。
請求項１に記載した仮想競技の順位決定方法に加えて、
前記現実の競技のコース上の距離に関連付けて予め撮影又は作成された前記コース上の風景を、前記スタート予定時刻前に、前記サーバーから送信して前記運動量計測システムに保存し、
前記計算された累積移動距離と移動速度に応じて、
前記運動量計測システムに保存された前記コース上の風景を画像として表示することを特徴とする現実の競技とほぼ同時刻に行われる仮想競技の順位決定方法並びにコース上の風景表示方法。
使用者が定位置で行う歩行又は走行運動を検出して仮想的な移動速度と累積移動距離を計算する手段と、
通信回線上のサーバーとデータを送受信し、必要なデータを保存する手段と、
画像を表示する手段と、
正確な時刻を設定し、かつ時間を計測する手段とを備えた運動量計測システムにおいて、
現実のマラソン競技など歩行又は走行競技に仮想的に参加する者として前記使用者の情報を前記サーバーに予め登録し、
前記サーバーから前記現実の競技のスタート予定時刻より所定の時間遅らせた仮想競技のスタート予定時刻を予め使用者に伝達し、
前記仮想競技のスタート予定時刻になったときスタートの合図を表示し、
前記仮想競技のスタート予定時刻の後に、使用者が定位置で行った歩行又は走行運動に応じて仮想的な累積移動距離を計算し、
現実の競技に参加している複数の参加者又は参加者と同様な速度で移動している複数の者がそれぞれ撮影したコース上の風景画像を、
コース上の位置情報と撮影した時刻情報と共に前記サーバーに送信し、
前記サーバーは前記画像を、その画像が撮影されたコース上の距離とスタート後の経過時間と撮影者の移動速度の情報とともに適当な長さの画像データに分割して保存し、
前記計算した累積移動距離と移動速度の関係に近似すると推定された前記保存された画像を、通信回線を通じて前記使用者の運動量計測システムに送信し、前記運動量計測システムは、仮想的な累積移動距離と移動速度に応じて前記画像を表示することを特徴とする現実の競技より所定の時間遅れて行われる仮想競技のコース上の風景表示方法。
使用者が定位置で行う歩行又は走行運動を検出する方法が、左右の足それぞれで踏むための２枚の踏み板と、
前記２枚の踏み板の下方に、左右の踏み板それぞれに対応して気密的に分離された又は分離可能な支持用空気室を備え、
前記左右で分離された又は分離可能な支持用空気室は、踏み板の１枚毎に少なくとも踏み板の４隅近傍で該踏み板を下方から支持し、前記それぞれの支持用空気室の圧力を測定しつつ所定の範囲内でそれぞれの支持用空気室内の圧力を任意に設定し、使用者が前記踏み板に荷重を加えた際に、前記それぞれの踏み板の中央近傍の位置変化量を計測することにより、前記それぞれの踏み板に加えられた荷重を推定して計算する方法であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載した仮想競技の順位決定方法又はコース上の風景表示方法。
使用者が定位置で行う歩行又は走行運動を検出する方法が、左右の足それぞれで踏むための２枚の踏み板と、
前記２枚の踏み板の下方に、左右の踏み板それぞれに対応して気密的に分離された又は分離可能な空気回路を備え、
前記左右で分離された又は分離可能な空気回路は、踏み板の１枚毎に少なくとも踏み板の４隅近傍で該踏み板を下方から支持する支持用空気室と、
前記踏み板のほぼ中央にて該踏み板を下方から支持する計測用空気室と、
前記支持用空気室と前記計測用空気室を繋ぐ通路と、
該通路の連通状態と閉塞状態を選択的に切り替え可能な弁とで構成され、
前記弁を連通状態にして前記計測用空気室の圧力を測定しつつ所定の範囲内で左右それぞれの支持用空気室及び計測用空気室の圧力を任意に設定し、
その後、前記弁を閉塞状態にして、使用者が前記踏み板に荷重を加えた際に、
前記計測用空気室内の圧力変化を計測することにより、前記それぞれの踏み板に加えられた荷重を推定して計算する方法であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載した仮想競技の順位決定方法又はコース上の風景表示方法。