JP6430283B2 - バーチャルランニングシステム用の映像及び勾配信号取得装置並びにバーチャルランニングシステム - Google Patents

Description

本発明は、撮影した走行コースの映像とこの走行コースの勾配信号とを取得する映像及び勾配信号取得装置並びにバーチャルランニングシステムに関する。

従来、ルームランニング装置では、利用者がランニング練習を飽きることなく行うために、風景を背景とした走行コースをビデオテープに録画しておき、それをビデオテープレコーダで再生してテレビジョン受像機に映出し、利用者の歩進速度を検出してその速度に応じてビデオテープの再生速度を制御し、利用者の速度が速くなればそれに応じて再生速度を速くし、逆に遅くなればそれに応じて再生速度も遅くするように構成されている（特許文献１）。

また、トレーニングをよりリアルに行うために、ランニング経路の画像に合わせて、利用者の負荷を変えるランニング装置が提案されている（特許文献２）。

特許文献２に記載のランニング装置では、画像信号発生手段でランニング経路の画像を発生し、ＣＲＴディスプレイ上に表示し、利用者のランニング速度に応じてランニング経路の画像をランニング方向後方に移動させ、上り坂のランニング経路を表示したことに応じてランニング手段の傾斜角度を大きくするかベルトの走行速度を速くして利用者への負荷を増加させ、下り坂のランニング経路を表示したことに応じて、ランニング手段の傾斜角度を小さくするか又はベルトの走行速度を遅くして利用者への負荷を減少させ、左右の方向を表わす信号を発生したことに応じて利用者の画像とランニング経路および障害物の画像とを相対的に左右に移動させて表示することにより、トレーニングを行なうことができるように構成されている。

特開昭５４−１５９０３０号公報 特公平６−９６２１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のランニング装置は、走行コースの映像に合わせて利用者への負荷を増減させるものではなく、実際の走行コースに対応したトレーニングができないという問題点があった。

また、特許文献２に記載のランニング装置は、ランニング経路の画像が坂道であれば、その傾斜角度がアナログ的にＣＲＴディスプレイ上の補助画面に表示され、表示された角度に応じてランニング手段の傾斜角度を変化させ、利用者への負荷を増減させるものであるが、実際の走行コースの画像ではなく、また、補助画面に表示された角度は、実際の走行コースに同期し対応したものでないため、実際の走行コースに対応したトレーニングができないという課題は解決されていない。

従って、本発明の目的は、簡易な構成で、撮影した走行コースの映像と測定した走行コースの傾斜状況に関する信号とを精確に同期した状態で取得することができる、バーチャルランニングシステム用の映像及び勾配信号取得装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、この映像及び勾配信号取得装置で取得した走行コースの映像とこれに同期して取得し記憶した走行コースの傾斜状況に関する信号とから、実際の走行コースに忠実に対応したトレーニングを行うことができるバーチャルランニングシステムを提供することにある。

本発明によれば、バーチャルランニングシステム用の映像及び勾配信号取得装置は、アナログ音声入力端子と記憶手段とを有し、走行コースの映像を撮影してデジタル映像信号を得る撮影手段と、走行コースの傾斜状態を撮影手段による撮影と同時に検出してアナログ勾配信号を出力する傾斜センサと、傾斜センサから出力されたアナログ勾配信号をデジタルシリアル信号に変換する信号処理手段と、信号処理手段からのデジタルシリアル信号をレベル変換して出力するレベル変換手段とを備えている。撮影手段は、レベル変換手段からアナログ音声入力端子を介して入力されたデジタルシリアル信号をさらにデジタル変換しデジタル映像信号と同期させて記憶手段に記憶するように構成されている。

走行コースを撮影した際の傾斜センサからのアナログ勾配信号をデジタルシリアル信号に変換し、レベル変換した後に撮影手段のアナログ音声入力端子に入力することにより、このデジタルシリアル信号がアナログ信号として認識され、デジタル映像信号に同期して記憶される。このため、撮影した走行コースの映像と測定した走行コースの傾斜状況に関する信号とを精確に同期した状態で取得することができる。

撮影手段と傾斜センサとは、走行コースに沿って所定の速度で移動する同一移動体に設置されていることが好ましい。これにより、実際の走行コースに対応した映像信号とその走行コースの勾配信号を得ることができる。

レベル変換手段が、フォトカプラ等の光学的アイソレーション手段であることが好ましい。これにより、デジタル信号のレベル変換を簡易に行うことができるのみならず、信号の離隔化が行われるため、ノイズ等の混入を防止できる。

記憶手段が、撮影手段の内部メモリ又は外部メモリであることも好ましい。外部メモリであれば、走行コースに対応した映像信号とその走行コースの勾配信号をそのまま外部に取り出すことができる。内部メモリであっても、その記憶データを外部メモリにコピーすれば、同様に外部に取り出すことができる。

本発明によれば、バーチャルランニングシステムは、利用者が走行ベルト上を走行可能なランニング手段と、上述した映像及び勾配信号取得装置によって取得したデジタル映像信号を記憶手段から読み出し、走行ベルト上を走行する利用者に表示する表示手段と、ランニング手段の走行ベルトの傾斜角度を制御可能な傾斜角度制御手段とを備えている。傾斜角度制御手段は、表示手段の映像と走行ベルトの傾斜角度とが同期するように、記憶手段に記憶されているデジタルシリアル信号を読み出し、読み出したデジタルシリアル信号に従って走行ベルトの傾斜角度を制御する。

このようなバーチャルランニングシステムを用いることにより、撮影した走行コースの映像とこれに同期した走行コースの傾斜状況に応じて走行ベルトの傾斜角度が精度良く制御されるので、実際の走行コース（例えば、道路、公園、野原、原野、海岸、登山道等のランニング経路）に忠実に対応したよりリアルなトレーニングが可能となる。

本発明によれば、撮影した走行コースの映像と測定した走行コースの傾斜状況に関する信号とを精確に同期した状態で取得することができ、また、実際の走行コースに忠実に対応したよりリアルなトレーニングが可能となる。

本発明の一実施形態として、バーチャルランニングシステム用の映像及び勾配信号取得装置の構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の一実施形態として、バーチャルランニングシステムの構成を概略的に示すブロック図である。 図２に示すバーチャルランニングシステムの構成を概略的に示すイメージ図である。

図１は本発明の一実施形態としてバーチャルランニングシステム用の映像及び勾配信号取得装置１００の構成を概略的に示している。

図１に示すように、本実施形態における映像及び勾配信号取得装置１００は、本発明の撮影手段の一例であるビデオカメラ１０と、本発明の走行コースの一例である道路の傾斜状況を検出する傾斜センサ２０と、信号処理手段３０と、本発明のレベル変換手段の一例である光学的アイソレーション手段４０とを備えている。この映像及び勾配信号取得装置１００は、一定速度で走行する道路を移動する移動体（例えば自動車）上に搭載されて映像及び勾配信号を取得する。ビデオカメラ１０は、走行する利用者の目線で道路を撮影してデジタル映像信号を取得する撮影部１０ａと、アナログ音声入力端子１０ｂと、アナログ音声信号に入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換すると共に、このデジタル信号とデジタル映像信号とを互いに同期させた状態とする音声及び画像処理部１０ｃと、この同期したデジタル信号とデジタル映像信号とを記憶する、本発明の記憶手段の一例である記憶部１０ｄとを備えている。

ビデオカメラ１０は、アナログ音声入力端子１０ｂを有する市販のデジタルビデオカメラである。このビデオカメラ１０を一定速度（例えば、１０ｋｍ／ｈ）で移動する移動体、例えば自動車に取り付け、その撮影部１０ａにより走行する利用者の目線で道路風景を撮影する。撮影部１０ａで撮像して得たデジタルの映像信号はソフトウエアによって制御される音声及び画像処理部１０ｃにおいて画像処理されると共にデジタルの音声信号と同期した状態で記憶部１０ｄに記憶される。

傾斜センサ２０は、道路の傾斜状況（勾配）を検出するためのものである。傾斜センサ２０には、例えば、オムロン製のリニア傾斜センサ（Ｄ５Ｒ−Ｌ０２−１５型）を用いているが、これに限定されるものではない。この傾斜センサ２０は、ビデオカメラ１０と同一の移動体に取り付けられ、撮影と同時に道路の傾斜角度（上り傾斜角度又は下り傾斜角度）を検出し、その角度に応じたアナログ勾配信号を出力するように構成されている。

信号処理手段３０は、本実施形態では、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）で構成されている。この信号処理手段３０は、傾斜センサ２０からのアナログ勾配信号をデジタル勾配信号に変換し、さらにデジタルシリアル信号に変換するように構成されている。

光学的アイソレーション手段４０は、例えば、フォトカプラが用いられている。この光学的アイソレーション手段４０は、信号処理手段３０から入力されたデジタルシリアル信号をアイソレートしてレベル変換し、低レベルにレベル変換したデジタルシリアル信号をビデオカメラ１０のアナログ音声入力端子に入力するように構成されている。光学的アイソレーション手段４０では、ノイズを除去することができ、ノイズによる影響を最小限に抑えることができる。また、光学的アイソレーション手段４０は入力側と出力側とを電気的に絶縁させることができる。

ビデオカメラ１０の音声及び画像処理部１０ｃは、アナログ音声入力端子１０ｂを介して光学的アイソレーション手段４０から印加されたデジタルシリアル信号をさらにデジタル信号に変換し、撮影部１０ａにより撮影した道路のデジタル映像信号と同期させる。このように互いに同期したデジタル信号とデジタル映像信号とは記憶部１０ｄに記憶される。本実施形態において、ビデオカメラ１０の音声及び画像処理部１０ｃを利用して映像信号と勾配信号とを同期させている。これにより、ビデオカメラ１０で撮影した道路映像信号と傾斜センサ２０で検出した道路勾配信号とを簡単に同期させて記憶させることができる。なお、本実施形態において、記憶部１０ｄは内部メモリであっても良いし、外付けＨＤＤ、ＵＳＢメモリ、ＳＤカード又はメモリスティック等の外部メモリであっても良い。

以上詳細に説明したように、本実施形態の映像及び勾配信号取得装置１００は、ビデオカメラ１０と、傾斜センサ２０と、信号処理手段３０と、光学的アイソレーション手段４０とを備えており、一定速度で走行する道路を移動する移動体（例えば自動車）上に搭載されて映像及び勾配信号を取得するように構成されている。これにより、ビデオカメラ１０で撮影した映像信号と傾斜センサ２０で検出した道路勾配信号とを精確に同期させて取得することができ、しかも、そのための構成が簡易である。この映像信号と道路勾配信号とは、バーチャルルームランニングシステムに利用することができる。走行コースとしては、道路の他に、例えば、公園、野原、原野、海岸、登山道等の種々のランニング経路が適用可能である。

図２及び図３はバーチャルランニングシステム２００の構成を概略的に示している。このバーチャルランニングシステム２００は、映像及び勾配信号取得装置１００で取得した、互いに同期した映像信号と勾配信号とを用いるものである。

これらの図に示すように、バーチャルランニングシステム２００は、ビデオカメラ１０の内部メモリ又は外部メモリである記憶部１０ｄから読み出した道路のデジタル映像信号を再生し、表示する表示手段２１０と、利用者が走行ベルト２２０ａ上を歩行又は走行可能なランニング手段２２０と、信号処理手段２３０と、表示手段２１０及びランニング手段２２０を制御する制御手段２４０とを備えている。

表示手段２１０は、映像再生機能を備えた液晶モニタ又はプロジェクタ等の映像表示装置であり、記憶部１０ｄから読み出されて入力された道路のデジタル映像信号を再生して表示するように構成されている。この表示手段２１０は、例えばランニング手段２２０の前方に設置され、利用者が表示手段２１０に表示された映像を見ながら走行ベルト２２０ａ上を歩行又は走行を行うことができる。

ランニング手段２２０は、ルームランニング装置であり、利用者が歩行又は走行を行うための走行ベルト２２０ａと、利用者の歩行又は走行速度を検出する速度検出手段２２０ｂと、ランニング手段２２０の走行ベルト２２０ａの移動速度を調整する速度調整機構２２０ｃと、走行ベルト２２０ａの傾斜角度を調整する角度調整機構２２０ｄとを備えている。

信号処理手段２３０は、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）である。この信号処理手段２３０は、速度検出手段２２０ｂからのアナログ信号をデジタル信号に変換し、さらにデジタルシリアル信号に変換するように構成されている。また、信号処理手段２３０は、入力された映像と同期された勾配信号をデジタル信号に変換し、さらにシリアル信号に変換するように構成されている。

制御手段２４０は、ＣＰＵを備えており、制御プログラムを実行することにより、速度検出手段２２０ｂにより検出した利用者の走行速度に基づいて、表示手段２１０の映像の再生速度を制御すると共にランニング手段２２０の走行ベルト２２０ａの移動速度を調整するように速度調整機構２２０ｃを制御する。さらに、この映像信号と同期した道路の勾配信号に基づいて、ランニング手段２２０の走行ベルト２２０ａの傾斜角度を調整するように角度調整機構２２０ｄを制御する。例えば、上り坂の道路では映像信号に同期した勾配信号に基づいて走行ベルト２２０ａの傾斜角度を実際の道路と同じ傾斜角度に調節し、下り坂の道路では映像信号に同期した勾配信号に基づいて走行ベルト２２０ａの傾斜角度を実際の道路と同じ傾斜角度に調節する。なお、傾斜角度を調整すると共に走行ベルト２２０ａの移動速度を調整するようにしても良い。

以上詳細に説明したように、本実施形態のバーチャルランニングシステム２００は、映像及び勾配信号取得装置１００で取得し記憶されている道路の映像信号とこれに同期した道路の勾配信号とを用いることで、実際の道路をリアルに再現することができ、実際の道路に忠実に対応したトレーニング可能となる。

また、上述した映像及び勾配信号取得装置１００において、表示手段２１０は、映像再生機能を備えた液晶モニタ又はプロジェクタ等の映像表示装置である例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、再生部と表示部とを別体に構成するようにしても良い。

以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。

１０ ビデオカメラ
１０ａ 撮影部
１０ｂ アナログ音声入力端子
１０ｃ 音声及び画像処理部
１０ｄ 記憶部
２０ 傾斜センサ
３０ 信号処理手段
４０ 光学的アイソレーション手段
１００ 映像及び勾配信号取得装置
２００ バーチャルランニングシステム
２１０ 表示手段
２２０ ランニング手段
２２０ａ 走行ベルト
２２０ｂ 速度検出手段
２２０ｃ 速度調整機構
２２０ｄ 角度調整機構
２３０ 信号処理手段
２４０ 制御手段

Claims (5)

1. アナログ音声入力端子と記憶手段とを有し、走行コースの映像を撮影してデジタル映像信号を得る撮影手段と、
   前記走行コースの傾斜状態を前記撮影手段による撮影と同時に検出してアナログ勾配信号を出力する傾斜センサと、
   前記傾斜センサから出力されたアナログ勾配信号をデジタルシリアル信号に変換する信号処理手段と、
   該信号処理手段からのデジタルシリアル信号をレベル変換して出力するレベル変換手段とを備えており、
   前記撮影手段は、前記レベル変換手段から前記アナログ音声入力端子を介して入力されたデジタルシリアル信号をさらにデジタル変換し前記デジタル映像信号と同期させて前記記憶手段に記憶するように構成されていることを特徴とする、バーチャルランニングシステム用の映像及び勾配信号取得装置。
2. 前記撮影手段と前記傾斜センサとは、前記走行コースに沿って所定の速度で移動する同一移動体に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の映像及び勾配信号取得装置。
3. 前記レベル変換手段が、光学的アイソレーション手段であることを特徴とする請求項１又は２に記載の映像及び勾配信号取得装置。
4. 前記記憶手段が、前記撮影手段の内部メモリ又は外部メモリであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の映像及び勾配信号取得装置。
5. 利用者が走行ベルト上を走行可能なランニング手段と、
   請求項１から４のいずれか１項に記載された映像及び勾配信号取得装置によって取得したデジタル映像信号を前記記憶手段から読み出し、前記走行ベルト上を走行する前記利用者に表示する表示手段と、
   前記ランニング手段の前記走行ベルトの傾斜角度を制御可能な傾斜角度制御手段とを備えており、
   前記傾斜角度制御手段は、前記表示手段の映像と前記走行ベルトの傾斜角度とが同期するように、前記記憶手段に記憶されているデジタルシリアル信号を読み出し、読み出したデジタルシリアル信号に従って前記走行ベルトの傾斜角度を制御することを特徴とするバーチャルランニングシステム。
   
   

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