JPH01221183A - 計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、計測装置、例えば陸上競技短距離走のスタ
ート時のファールの検出、スタートの訓練、スターティ
ングタイムの研究のためにスターティングタイムを計測
することができる装置に関するものである。

〔従来の技術〕

短距離走におけるスピードは、色々な要因によって決ま
るが、その中でも取り分は重要な要因はスターティング
タイムであり、スターティングタイムの短い走者が勝利
を得ることになる。したがって、走者はいかにスタート
を迅速に行うかが最高のスピードで走ることの決定要因
となっているため、スタートのピストルが鳴ると同時に
飛び出すことが重要となる。そこで、走者はスタートに
際して反射的に反応する能力の訓練が必要で、そのため
にはスターティングタイムの正確な測定が必要となる。

また、このような訓練により良く鍛練された走者によっ
て競われる競技でのスタート時のファール検出は極めて
難しくなってきており、スターティングタイムをより正
確に測定することが公平な判定を下し、真の勝利者を決
定することになる。このためにもスターティングタイム
の計測装置が必要となってくる。ところが、従来はこれ
らの情報を得る特別の計測装置がなかったことからスト
ップウォッチによる計時がなされていた。

ストップウォッチによる計時に代えて、最近は機械的、
電気的な装置による計時のために必要な装置の製作が試
みられている。

〔解決しようとする課題〕

タイムを問題とするレースにストップウォッチを用いる
ことに関して種々の議論がなされている。

人間に反応時間というものがあるため、即ちピストルが
鳴ってからストップウォッチを押すまでにある時間がか
かるが、走者がゴールしたときにストップウォッチを押
す際にもある程度の時間的ずれがある。そこで、もしも
スタートの時間的ずれとゴール時の時間的ずれが等しけ
れば両者が打ち消され、正確なタイムを計れることにな
る。しかし、実際にはストップウォッチで測定したタイ
ムは、機械的、電気的な装置で測定したタイムより短い
という傾向がある。したがって、両者のずれが等しいと
は考えられない、また、ストップウォッチによる計時に
おける問題点は、どのような人でも計時係になれるとい
うものではなく、高度に訓練された計時係を養成してお
くことが必要となる。こうしたストップウォッチによる
人為的な計時の誤差を除去するために、機械的、電気的
な装置による計時方法が試みられている。しかし、現在
開発されているこのような装置は大変高価であり、実際
使用するという面では実用性は乏しいと言わざるを得な
いものである。

そこで、この発明は、このような課題を有利に解決する
ものであり、スターティングタイムを面倒な作業や身体
への特別な器具の装置等を必要とすることなく、リアル
タイムで簡易かつ容易にしかも高い精度で求めることが
できる計測装置を提供することを目的とするものである
。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため、この発明は、圧力が加えら
れたときのみ作動する感圧センサを備えた検出部と、ス
タート時刻等の基準を決定するための基準信号を発生す
る基準信号発生部と、検出部からの信号並びに基準信号
を受信し感圧センサが作動して検出部からの信号が変化
した時刻と基準信号が変化した時刻とを計測し演算する
演算部と、演算部からの出力信号に応じた表示を行う表
示部とを備えたものである。

〔作用〕

この発明の計測装置をスターティングタイム計測用に用
いる場合には、スタートラインに設けた感圧センサに両
手を接触させた状態でこのセンサがＯＮ状態となってい
て、ピストルが鳴ったときに基準信号が変化しくＯＦＦ
→ＯＮ）、この基準信号の変化の瞬間を基準として走者
の手が離れる瞬間、即ち感圧センサがＯＦＦになる瞬間
を検知し、演算し表示する。これにより基準よりも先に
走者の手が離れた場合にはファールとなり、基準よりも
どの程度の時間遅れて走者の手が離れたかの時間の計測
も可能となる。検出部の感圧センサは走者の両手、両足
に対して設置することもでき、スターティングタイムの
運動力学的な研究も可能となる。

〔実施例〕

以下に、この発明の好適な実施例を図面を参照にして説
明する。

第１図及び第２図において、圧力が加えられたときのみ
短絡する感圧センサ６を備えた検出部１と、スタート時
刻等の基準を決定するための基準信号２Ａを発生する基
準信号発生部２と、検出部ｌから信号ＩＡと基準信号２
Ａを受信し感圧センサ６が作動して検出部１からの信号
ＩＡが変化した時刻と基準信号２Ａが変化した時刻とを
計測し演算する演算部３と、演算部３からの出力信号３
Ａに応じた表示を行う表示部４とから構成しである。基
準信号発生部２は、スターティングタイム計測を行う場
合には、ピストル７で構成し、このピストル７の作動は
ケーブル８を介して演算部３に伝達される。検出部ｌの
感圧センサ６が作動して検出部ｌからの信号をケーブル
９を介して演算部３へ送る。演算部３と表示部４とはコ
ントローラコネクタボックス１０として１つにまとめら
れている。

第３図は、第２図に示す装置における信号検知計数手段
の具体的−例を示す。第３図中「Ｖ□」、「ｖＩＩＬ」
は、ピストル？！７）ＯＦＦ信号、ＯＮ信号を示し、ｒ
ＶｓＬＪ、ｒＶ、ｓＪは感圧センサ６（７）ＯＮ信号と
ＯＦＦ信号を示す。スターティングタイム計測を行う場
合、「位置について用意」の状態、図面上「Ｔｏ」のと
き、パルス信号を発生カウントし始める。このとき、基
準信号２Ａ及び検出部ｌからの信号ＩＡは、それぞれｒ
ＶＩ」、ｒｖｓ、」となっている。次いで「トン」とピ
ストル７が鳴る瞬間、即ち「Ｔ、」において基準信号２
ＡはｒＶ＋ｕ＋Ｊから「ｖｌＬ」（ＯＦＦ→ＯＮ）へと
変化する。「トン」の合図を聞いた者は、−斉にスター
トを切り、感圧センサ６から手を離すために検出部１か
らの信号ＩＡは、「ｖ３Ｌ」からｒｖｓｗＪ　　（ＯＮ
−ＯＦ　Ｆ　）へと変化する。この時間を図面上で「Ｔ
８」で示す。ΔＴは１パルスに要する時間を示す、した
がって、パルスカウンタによりパルスのカウント数とパ
ルス幅の積により計時を行うことが可能となる。即ち、
（’ｒ＋　−Ｔｏ　）と（Ｔｚ　　Ｔｏ）とが計測され
ることとなる。これらの結果は、演算部３により（Ｔｚ
　　Ｔｏ）と（Ｔ＋　　Ｔｏ）との差ΔＡが演算され、
スターティングタイムが計測されたこととなる。もし、
この八Ａが負ならばスタータ信号よりも手の離れる時刻
が早いこと、即ちファールであり、ΔＡが正ならばフェ
アであることを意味する。これらの結果を表示部４によ
りデイスプレィ等に表示する。

また、必要に応じてデジタルプリンタ等の外部出力手段
に記録することも可能である。演算部３において用いら
れるクロック（パルス信号を発生する）は、１ｍよ、Ｃ
以下の分解能を持つことが好ましく、これによって検出
の分解能は１ｍ、、ｃ以下となり、ストップウォッチに
よる計時の分解能ＩＱｍ、、ｃに対して約１０倍の分解
能を得ることができる。

上述の実施例で用いられる感圧センサ６は、第４図に示
すようなシート状のものを１つ以上直列に接続したもの
を少な（とも１つ以上並列に設置し、コントローラコネ
クタボックス１０ヘケーブル９にて接続する。感圧セン
サ６の構造としては、第５図及び第６図に示すようなも
のが好適である。

第５図に示す感圧センサ６は、対向電極構造のものであ
り、符号１１．１２がそれぞれ上下電極であり、符号１
３は電極１１．１２間に所定のクリアランスを作り出す
ためのスペーサを示し、符号１４は好ましくはゴム又は
軟質プラスチックからなる絶縁性の弾性外皮を示してい
る。第６図に示す感圧センサ６は、平面電極構造のもの
を示し、下の電極１２が印刷その他の手段によって形成
された櫛目状の電極で構成してあり、その他の構成は第
５図に示すものと同様である。第５図及び第６図に使用
される電極１１．１２としては、導電性エラストマーフ
ィルムや絶縁性エラストマーフィルム等の上に導電性塗
料等により導電処理を施したもの、或いはニッケル、銅
、アルミ等の薄い板やニッケル、銅等の導電メツキを施
した織布等を用いることができる。このような感圧セン
サ６に一定値を超える押圧力が作用した場合に、例えば
上下電極１１．１２の電気的導通に基づ＜ＯＮ信号が発
生されることとなる。また、押圧力が除去された場合に
は、上下電極１１．１２間の電気的導通は遮断されＯＦ
Ｆ信号が発生されることとなる。したがって、電気的な
０Ｎ１０ＦＦ信号により検出部ｌへの加圧力の有無を判
別することができる。このとき、感圧の検知感度はでき
るだけ高い方が好ましい。どの程度の押圧力で感知する
かについては、３００ｇ／ｄ〜３ｋｇ／−までの感圧セ
ンサ６を用いて、応答時間差を測定したところ、３００
ｇ／ａＪの感圧センサ６に比べ３ｋｇ／ａＪの感圧セン
サ６は２〜４ｍｓ、ｃ遅れることが分かったが、これら
はまだストップウォッチによる計時精度の誤差内である
ことが確認できた。

第７図及び第８図はそれぞれＩＱＯｍｔｉ技、４００ｍ
競技時にこの計測装置をトランクに設置した概略図を示
す。図中符号１５はスタートラインで幅５０鶴の白線か
らなり、符号１６は走者の走路を区別するコースライン
を示す。検出部１は、このコース内においてスタートラ
イン１５に合わせ、図に例示されているように配置し、
それぞれの検出部１からの信号ＩＡ、基準信号発生部２
からの信号２Ａはそれぞれケーブル８．９によりコント
ローラコネクタボックスｌＯへ接続入力される。ここで
、ケーブル８．９は数１０ｍ以上の長さが必要であるた
め、各コースの計時を公正ならしめるために、各ケーブ
ルの長さを合わせることが好ましい、ケーブル８．９と
しては、ビニール被覆線、同軸ケーブル等でも可能であ
るが、外界のノイズを遮断するためには２芯の中間シー
ルド線等が好ましい。第９図乃至第１１図は、スタート
ライン１５に感圧センサ６を設置した例をそれぞれ示す
ものであり、ここで感圧センサ６の不感帯による影響を
除（ために、スタートライン１５に重ね合わせて設置す
ることが好ましい、このとき重なり部分に白色塗装をす
ることが好ましい。

この白色塗装をした部分を符号６Ａで示す、第９図のも
のは、感圧センサ６を直列に２個内蔵した一体型のもの
を示し、第１０図に示すものは感圧センサ６を２個接続
し互いに間隔を存して設置したものを示し、更に第１１
図に示すものはケーブル９による接続を変えたものを示
す。第１２図は第７図及び第８図に示すような８コース
用の計測装置の概略を示すものである。

上述した実施例では、検出部１の感圧センサ６をスター
トライン１５に設け、走者の手の圧力を惑知するように
構成したが、走者の足の圧力を惑知するようにスターテ
ィングブロックへ感圧センサ６を設けてもよい、この場
合には演算部３において、手が離れてから足がスターテ
ィングブロックを離れるまでの時間を補正する必要があ
る。したがって、スタートライン１５に感圧センサ６を
設けたものがより正確に計測できることとなる。

また、スタートライン１５とスターティングブロックの
両方に感圧センサ６を設け、手が離れてから足が離れる
までの時間を計測し、このデータを分析し、いかに良い
スタートを切れるかの研究を行うことも可能となる。

第１３図（ａ）　　・　（ｂ）に示す感圧センサ６は、
光導波路１７の両端に光学的に接続した発光手段１８、
受光手段１９を設けたものを示す、光導波路１７は、透
光性が高（屈折率が高いゴム弾性材料からなる中実のコ
ア材２０と、コア材２０よりも屈折率の小さいゴム弾性
材料からなり、コア材２０の周面を覆うクラツド材２１
とで構成しである。コア材２０は、クロロプレンゴム、
ウレタンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴ
ム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンター
ポリマー、エピクロルヒドリンゴム等の合成ゴム中から
、クラツド材２１は天然ゴム、クロロプレンゴム、ブタ
ジェンゴム、イソプレンゴム、ウレタンゴム、シリコン
ゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、エチレンプロピレン
ゴム、エチレンプロピレンターポリマー、エピクロルヒ
ドリンゴム等の合成ゴム中からそれぞれ適宜に選択した
材料で形成されている。コア材２０の材料としては、側
鎖にフェニル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ア
ミル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、フェネチ
ル基、ナフチル基、ナフタタレンエチル基等のアルキル
基を含むポリオルガノシロキサンが好ましく、またクラ
ツド材２１の材料としては、ポリジメチルシロキサン、
ポリメチルトリフロロプロピルシロキサン、ポリメチル
テトラヒドロパーフロロオクチルシロキサン等のフッ素
導入したポリオルガノシロキサンまたはフェニル基、エ
チル基等のアルキル基の含有率の小さいポリオルガノシ
ロキサンが好ましい、また、コア材２０の材料として、
フェニル基含有量が５〜３５％、屈折率が１．４２５〜
１．５４のメチルフェニルポリシロキサンもしくはジメ
チルジフェニルポリシロキサンを選択することが、また
クラツド材２１の材料として屈折率が１．４０のジメチ
ルポリシロキサンを選択することが、それぞれ材料の入
手が容易で安価であるという点において好適である。第
１３図（ｂ）に示す先導波路１７は、その断面輪郭が円
形を成しているが、この輪郭を三角形や四角形等の多角
形状とすることもできる他、楕円形その他の非円形曲線
形状とすることもでき、またここでは１本の中実成形体
にて構成しているコア材２０を複数本の線状体を束ねる
ことにて構成することもできる。更に、図示する先導波
路１７において、それの屈曲、圧縮等の弾性変形に基づ
き、コア材２０からクラツド材２１へ侵入した光を効率
良く吸収して、それがコア材２０へ戻るのを有効に防止
するためには、クラツド材２１の外周を光吸収材料、例
えばカーボンブラック、黒色顔料または有機もしくは無
機系の色素を分散混合した天然ゴム、シリコンゴム、フ
ッ素ゴム、ブチルゴム等の合成ゴムから成る光吸収層に
て被覆すること、或いはクラフト材２１それ自体に光吸
収材料を分散混合することが好ましい。先導波路１７或
いは先導波路１７及び光吸収層は、耐水性、耐油性、耐
候性等を向上させ、機械的強度を向上させる目的で天然
ゴム、ブチルゴム、ブタジェンゴム、ウレタンゴム等の
合成ゴムまたは塩化ビニル樹脂その他のプラスチック材
料にて密封被覆することが好ましい、このような先導波
路１７の一端に、光コネクタその他の手段によって、或
いは接着によって接続される発光手段１８は、発光ダイ
オード、電球、半導体レーザー等を用いることができ、
中でも発光ダイオードを用いることが好ましい。先導波
路１７の他端に同様にして接続することができる受光手
段１９としては、フォトダイオード、フォトトランジス
タを用いることが好ましい、このように構成された感圧
センサ６は、光導波路１７にそれの曲げ変形、圧縮変形
その他の変形をもたらす外力が作用した場合にその光導
波路１７は、外力の大きさに応じて十分大きく弾性変形
することができるので、発光手段１８にて発せられ、先
導波路１７を経て受光手段１９に達する光量は、光弾性
効果に基づきその外力の大きさに応じて大きく減少する
ことになり、これがため光導波路１７への外力の作用の
有無並びにその外力の大きさを高い感度にて検知するこ
とができるものである。なお、ここで受光手段１９に達
した光の量に応じた光信号電圧への変換は、発光手段１
８それ自身に内蔵し、或いはリード線を介してそれに接
続した信号処理回路にて行うことができ、そして発光手
段１８の駆動もまたそれに内蔵−もしくはリード線を介
して接続した駆動回路にて行うことができる。

第１４図（ａ）　　・　（ｂ）に示すものは、第１３図
（ａ）　　・　（ｂ）に示す感圧センサ６の具体例を示
すものであり、これは下部シート２２上に光導波路１７
をジグザグ状に敷設し、その先導波路１７を接着その他
の方法により固定すると共に、その光導波路１７の端部
をそれぞれ発光手段１８及び受光手段１９に直接接続し
、ケーブル９を介してコントローラコネクタボックス１
０へ接続したものである。下部シート２２上には、その
周辺部分に固定した枠状スペーサ２３を介して上部シー
ト２４を取付けである。下部シート２２は、硬質材料又
は軟質材料の何れにても構成することができ、例えば金
属、プラスチック、ゴム、発泡プラスチックの中から用
途に応じて選択することができる。下部シート２２に接
着その他によって固着される先導波路１７を囲繞する枠
状のスペーサ２３も、下部シート２２と同様の材料にて
構成することができ、この枠状スペーサ２３は、好まし
くは先導波路１７と同一もしくはそれより幾分厚い厚さ
を有するものが使用される。上部シート２４は、ゴム、
軟質塩化ビニル樹脂、熱可塑性ゴム等の軟質材料にて構
成され、先導波路１７と向き合う内表面には、例えば図
示のような凹凸を設けることが好ましい。この上部シー
ト２４は、その内表面に凹凸を設けずともそれ自身の弾
性変形に基づき、先導波路１７へ外力を十分有効に伝達
することも可能である。このように構成した感圧センサ
６において、先導波路１７の寸法、コア材２０及びクラ
フト材２１の屈折率等との関連において、光導波路１７
の彎曲部分にて光の放射損失が生じないように敷設する
ことが必要であり、これがためには例えば、コア材２０
の直径を２鶴、コア材２０及びクラツド材２１の屈折率
をそれぞれ１゜５０及び１．４０とした場合には、光導
波路１７の曲率半径を２０ｗ以上とする。なお、下部シ
ート２２と先導波路１７との間に軟質フオーム、軟質ゴ
ム、発泡ゴム等から成る軟質シートを介在させることも
でき、このようにすることにより光導波路１７の外圧検
知悪魔を有利に向上させることができる。

このように構成した感圧センサ６へ作用する外力の大き
さとコントローラコネクタボックス１０にて検出される
光信号電圧との１００Ｈ平方当りの関係は第１５図に示
す通りとなり、これによれば光信号電圧は、荷重の増加
について比例的に減少し、一定値以上の外力に対しては
飽和することになる。よって、コントローラコネクタボ
ックス１０にて検知される光信号電圧により感圧センサ
６即ち検出部１への接触及びその荷重状態を知ることが
できることになる。この検出部１は、光導波路１７をゴ
ム弾性材料にて構成していることから変形が大きく、感
度に優れまた耐衝撃性にも優れ、更には屋外の使用にお
いても電磁波による影響を受けることなく常に正常に作
動することができる。更にまた、発光及び受光手段１８
．１９を共にコントローラコネクタボックス１０内に内
蔵し、そしてこれらの発光及び受光手段１８．１９と、
光導波路１７とをプラスチックファイバー、石英系ファ
イバー等を介して間接的に接続することも可能であるこ
とは言うまでもなく、このようにした場合には電磁波に
よるノイズの影響を著しく減少することができるもので
ある。

第１６図は、光導波路１７に発光手段１８、受光手段１
９を接続した感圧センサ６の他の実施例を示す断面図で
あり、この感圧センサ６は光導波路１７と、この光導波
路１７の一端に接合した反射体２５と、光導波路１７の
他端部に細径の光ファイバー９°、９１を介してそれぞ
れ接続した発光手段１８及び受光手段１９とを備えてい
る。光導波路１７は、光透過性が高く屈折率が高いゴム
弾性材料から成るコア材２０と、このコア材２０よりも
屈折率の小さいゴム弾性材料から成るクラツド材２１と
で構成し、これらコア材２０及びクラツド材２１を前述
したと同様の材料にて形成した。更に、クラツド材２１
の外周並びに反射体２５を密封被覆する外皮層２６を有
している。この外皮層２６は、天然ゴムもしくはブチル
ゴム、ブタジェンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム等の
合成ゴムまたは塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ナイロ
ン等の比較的軟質のプラスチック材料にて形成される。

このような材料で形成された外皮層２６は、光導波路１
７の耐水性、耐油性、耐候性及び機械的強度の向上をも
たらす他に、外乱光を有効に取り除くべく機能する。こ
のような外皮層２６がなくても通常の機能をすることは
勿論である。

光導波路１７の軸線と直交する面内での断面輪郭は、円
形の他に角形、楕円形その他の適宜形状とすることがで
き、場合によっては１本のコア材２０を複数本の線状体
の束にして構成することも可能である。反射体２５とし
ては、光導波路１７にて伝送された光を光ファイバー９
゛へ向けて受光手段１９まで効率良く反射させるため、
アルミニュウム、金、銀等の板材の他、それらの光導波
路１７端面への蒸着層、メツキ層、イオンブレーティン
グ層等を用いることができる。ここで、光導波路１７、
特にそのコア材２０と反射体２５との接合面での散乱損
失を少なくして反射効率を有効に向上させるためには、
少なくともコア材２ｏの端面を屈折率がそれと略等しい
透明材料で表面コートシて光導波路１７の端面を光学的
な平坦面とすることが好ましい。この場合には、透明コ
ーティング材料として液状シリコンゴム、液状ウレタン
ゴム等の液状合成ゴムまたはエポキシ樹脂その他のプラ
スチック材料を用いることが好ましい。

先導波路１７の一端に、このようにして反射体２５を接
合した後は、それら両者の接合部及び反射体２５を、耐
水性、耐油性、及び耐候性に優れた材料から成る前述の
外皮層２６で被覆する。第１６図に示す感圧センサ６に
用いられる発光手段１８としては、発光ダイオード、レ
ーザーダイオード、ハロゲンランプ、キセノンランプ等
が好適であり、受光手段１９としては、フォトトランジ
スタ、フォトダイオード、光電管、光電子増倍管等の使
用が可能である。光ファイバー９°、９１としては、石
英系光ファイバー、多成分ガラス系光ファイバー、プラ
スチック１光フアイバー、ゴム製先導波路の中から径の
細いものを用いることができ、中でも開口数の小さな光
ファイバーを用いた場合には、発光手段１８用の光ファ
イバー９′から受光手段１９用の光ファイバー９１へ直
接的に入射する迷光成分を有効に低減することができる
。ここで、このような光ファイバー９１．９１１と先導
波路１７との光学的な接続は図示するように、それらを
コア材２０内へ直接的に挿入することの他、光ファイバ
ー９′、９°°の端面と光導波路１７の端面とを接着そ
の他によって直接的に接合すること、または光ファイバ
ー９゛、９′の端部に接着した光ファイバニコネクタと
、先導波路１７の端部に装着した光フアイバーコネクタ
とを機械的に結合すること等にて行うことができ、前者
によるときには接合部をエポキシ樹脂、シリコンゴム等
の透明材料にて被覆して接合強度を高めると共に、接合
部外周を金属材料、プラスチック材料から成る保護材に
て保護することが好ましい。

また、後者によるときは、光ファイバー９”、９゛′の
端面と、光導波路１７との端面とは必ずしも接触させる
必要がなく、光ファイバー９”、９”の開口数、径、配
置寸法等を適切に設計してそれらの間に空間を設けるこ
ともできる。そしてまた、その空間内には、光学的なマ
ツチングを高めるために、シリコンオイル、シリコンコ
ンパウンド、シリコンゴム等を注入することが可能であ
る。この実施例における感圧センサ６は、発光及び受光
手段１８．１９を光ファイバー９”、９゛を介すること
なく光導波路１７に直接的に接続することもでき、また
ビームスプリフタを用いて入射光と反射光とを分離する
ことも可能である。加えて、ここにおける先導波路１７
の屈曲、圧縮等の変形に際し、コア材２０からクラツド
材２１ヘ一端侵入した光を効率良く吸収してそれがコア
材２０へ戻るのを有効に防止するためには、例えばカー
ボンブラック、顔料、有機もしくは無機系の色素を分散
混合した天然ゴムやブタジェンゴム、シリコンゴム、フ
ッ素ゴム、ウレタンゴム等の合成ゴムによってクラツド
材２１の外周を被覆すること、またはクラツド材２１そ
れ自体にカーボンブランク、顔料、色素等を分散混合す
ることが好ましい、このようにして構成された感圧セン
サ６では、先導波路１７の一端に接続した発光手段１８
から発せられて先導波路１７の他端に達した光は、反射
体２５にて反射され、再び光導波路１７を得て受光手段
１９に入射されることとなる。ここで、感圧センサ６に
外力が全く作用していないときには、発光手段１８から
発せられた光は反射体２５で反射される際にご（僅かの
損失を受ける他は、その略全量が受光手段１９へ戻るこ
とができる一方、光導波路１７に直接的もしくは関節的
に作用した外力によってそれが軸線と交差する方向へ局
部的に圧縮変形されているときまたは曲げ変形されてい
るときには、発光手段１８にて発せられて先導波路１７
中を伝送される光の一部は、その変形部分でクラフト材
２１内へ侵入し、そして外部へ放射されることになり、
この結果として受光手段１９に到達する光量の減少がも
たらされる。なお、光導波路１７の弾性変形部分は、光
の外部への放射をもたらすのみならず、光導波路１７内
の全方向に向かう散乱光をもたらすことがなるが、受光
手段１９に到達する散乱光は極めて微量であるので、こ
の感圧センサ６は常に安定した作動を行うことが可能と
なる。したがって、この感圧センサ６によれば、受光手
段１９に入射される光量に比例した電圧信号を検知する
ことにより、外力の大きさを量的に検知することができ
ると共に、電圧信号を閾値と比較して２値化することで
、特定値以上の大きさの外力に対してスイッチング作動
をもたらすことができる。そして、この感圧センサ６で
は、光導波路１７の破断、塑性変形等を確実に防止する
ことができると共に、発光及び受光手段１８．１９の光
導波路１７からの解離をもまた十分に防止することがで
き、しかも発光及び受光手段１８．１９を光導波路１７
の一端側に片寄せて配設できることから、長いリード線
、光ファイバー等を引き回すことなく、それらの発光及
び受光手段１８．１９を１つの駆動手段にて作動させる
ことが可能となり、感圧センサ６の構造を簡単ならしめ
ると共にその全体を十分コンパクトなものとすることが
できる。

第１７図は、第１６図に示す感圧センサ６の変形例を示
す断面図であり、この例では、光導波路１７の発光及び
受光手段１８．１９との接続端とは反対側の端面に無機
ガラス、プラスチック、透明ゴム等から成るレンズ２７
を接合し、このレンズ２７から離間した位置に反射体２
５を配設すると共に、外皮１１２６の端部からその反射
体２５までを金属材料、プラスチック材料等にて成形し
た保護キャップ２日で覆ったものである。レンズ２７と
反射体２５との間のスペース内に透明充填材料を封入す
ることも可能である。また、図示しないが、反射体２５
をレンズ２７に接触させて配設することも可能であり、
レンズ２７の代わりに光集束性光学素子としてのグレー
デッドインデックス型ロッドレンズを設けても良い。

第１８図は第１４図に示すシート状の感圧センサ６の変
形例を示すものであり、この例では下部シート２２の上
にジクザク状に先導波路１７を敷設固定し、この先導波
路１７の一端に光ファイバー９’　、９”を介してコン
トローラコネクタボックス１０内に内蔵された発光及び
受光手段１８．１９に接続し、またその光導波路１７の
一端にアルミニュウム製の反射体２５を配設したもので
ある。ここで先導波路１７のコア材２０は、フェニル基
含有量２５％の付加反応型フェニルメチルシリコンゴム
にて形成し、クラフト材２１はジメチルシリコンゴムに
てそれぞれ形成することができ、下部シート２２、スペ
ーサ２３及び上部マット２４はそれぞれ前述したと同様
の材料にて構成することができる。このように構成した
感圧センサ６は、構造の簡素化をもたらし、その全体を
十分に小型化することができる。

第１９図は第１８図（ａ）′・　（ｂ）に示す感圧セン
サ６を用いた装置のブロックダイヤグラムの一例を示す
ものであり、検出部１において発光手段１８で発生した
光信号は先導波路１７を通って受光手段１９に達する。

ここで、受光手段１９に到達する光信号の強度は光導波
路１７に加わる外力によって変化し、この変化の様子を
受光手段１９により光電流を感知し、信号ケーブルＩＢ
を介して信号ＩＡが演算部３の検知手段２９に送られ、
ここで光電圧を増幅することにより検出部１に加わる外
力と検知手段２９によって得られる光電圧の間には、例
えば第１５図に示される関係が得られ、これが次段の比
較手段３０によって基準の電圧即ち基準の外力に対応す
る値と比較され、光電圧がこの基準電圧値より高いか低
いかの電気信号を発生する。この電気信号は、基準信号
発生部２より発生した信号２人と共に検知され、パルス
カウンタ等の計数手段３１によって計時され、基準信号
発生部２との間の時間差を演算手段３２によって計算し
、その結果はデイスプレィ等の表示部４によって表示さ
れる。もし、結果の保存性を必要とするならばデジタル
プリンタ等の外部出力手段３３へ出力することも可能で
ある。基準信号発生部２からの基準信号２Ａは、信号ケ
ーブル２Ｂを介して検出手段３１へ送られる。

第２０図は、電気回路を例示する図であり、この電気回
路は発光手段１８、例えば発光ダイオードの駆動回路３
４と受光手段１９、例えばフォトトランジスタの信号処
理回路３５とから成る。駆動回路３４は、直流電源から
の供給電圧ｖｃｃを抵抗３６にて制御して発光手段１８
を点灯すべく機能し、またリード線を介して受光手段１
９に接続された信号処理回路３５は、受光手段１９に生
じた光電流をトランジスタ３７にて増幅すると共に、演
算増幅器３８にて増幅して光信号電圧Ｖ、を発生させる
一方、比較器３９で光信号電圧Ｖ、と可変抵抗器４０か
らの基準電圧Ｖ　ｒ、ｆとを比較し、受光手段１９での
受光量の増加によって光信号電圧Ｖ、が基準電圧Ｖ　ｒ
ａｆより上昇したときにのみ出力信号を発生すべく機能
するようになっている。

第２１図は、計数手段３１において成される信号検知計
数の一例を示すものであり、図中「ｖ。

、」、ｒＶ＊ｔＪは基準信号発生部２（７）ＯＦＦ、Ｏ
Ｎ信号を、ｒＶｓ＋＋Ｊ、「ｖ！Ｌ」は検出部１の信号
に基づき比較手段３０から出力されるＯＦＦ、ＯＮ信号
を表す。これによりスターティングタイム計時を行う場
合について説明すると、時刻Ｔ、は通常設置されている
状態を示し、ピストル７の準備状態でＯＦＦ信号を発生
、検出部１には外力が加わっていないためその信号もま
たＯＦＦ信号を発生している０次いで、時刻Ｔｔで「位
置について用意」の状態を示しており、検出部１は走者
の手で加圧されるためＯＮ信号を発生する。更にこの用
意が完全になされていることを確認した時刻Ｔ３におい
て、パルスカウンタを起動させ計時を始める。このとき
基準信号及び検出信号はそれぞれｒＶ＋ｕ＋Ｊ、「ｖｌ
Ｌ」となっている。次に、ピストル７が「トン」と成る
瞬間、即ち時刻Ｔ４において基準信号は「Ｖ工」から「
ｖｌＬ」へと変化する。更に、この音を聞いて走者は一
斉にスタートを切り地面即ち検出部１の感圧センサ６か
ら手を離すため、検出信号はｒＶｓＪから「ｖ！Ｎ」へ
と変化する。この時刻がＴ、である。また、パルス信号
にあるΔＴは、１パルスに要する時間を示しており、こ
れをクロックとしてパルスカウンタによりパルスのカウ
ント数とパルス幅の積から計測を行うことが可能となる
のである。即ち、パルスカウンタにより時刻Ｔ、から時
刻Ｔ４までの時間、Ｔ　４　　Ｔ　３と、時刻Ｔ、から
時刻Ｔ、までの時間、Ｔ、−Ｔ、とを計測することにな
る０次に、これらの結果は演算手段３２により、Ｔ、　
−Ｔ、とＴ４−Ｔ３との差Δｔが演算され、スターティ
ングタイムが計測されたこととなる。もし、このΔｔが
負ならばスタート信号よりも手の離れる時刻が早いこと
、即ちファールを意味し、Δｔが正ならばフェアである
ことを意味する。更にこれらの結果は表示部４によって
デイスプレィ等に表示することができ、必要に応じてデ
ジタルプリンタ等の外部出力手段３３に記録することも
できる。係数手段３１においては、少なくともｌ　ｍｓ
＠ｃ以下の分解能を持つクロックを用いることが好まし
く、これによって計時の分解能を１ｍ、、ｃ以下とする
ことができ、通常のストップウォッチによる計時の分解
能Ｉ　Ｑｍ、、ｃに対して１０倍以上の分解能を実現す
ることが可能となる。また、検出部１の感圧センサ６の
感度はできるだけ高い方が好ましいが、現実には感圧セ
ンサ６を形成する構造、上部シート２４の弾性率等によ
って応答速度に数ｍ５ｅｃ乃至１０ｍ＊ｓｃ程度のずれ
が生ずることがある。しかし、各手段３０におけるＶ　
ｒｅｆを適宜調整することにより、応答の時間的ずれを
略完全にキャンセルすることを可能にすることができる
。

また、走者の両手の離れる時刻を分離して検知するため
には、ここでは図示しないが、第１９図におけるブロッ
クダイヤグラムで発光手段１８、光導波路１７、受光手
段１９、検知手段２９、比較手段３０までを２系列とし
、それぞれ左右の手に対応する感圧センサ６からの信号
による比較手段３０の出力についてＯＲ回路を介し、早
（出力された方の信号と基準信号とを計数し、演算・表
示することで達成できる。

第１８図以下に示す実施例を先の第７図及び第８図に示
すように１００ｍ競技や４００ｍ競技に設置することが
可能である。

〔効果〕

以上説明したように、この発明によれば、圧力が加えら
れたときのみ作動する感圧センサを備えた検出部と、ス
タート時刻等の基準を決定するための基準信号を発生す
る基準信号発生部と、検出部からの信号並びに基準信号
を受信し感圧センサ　′が作動して検出部からの信号が
変化した時刻と基準信号が変化した時刻とを計測し演算
する演算部と、演算部からの出力信号に応じた表示を行
う表示部とを備えているので、この装置をスターティン
グタイムの計時やファールの検出或いはスタート時に必
要な反射神経の訓練等の測定に用いる場合、身体への装
着物等特別な器具を一切必要とすることなく高い精度に
てかつ安価にて容易に測定可能となる。検出ブロックの
設置場所によっては更に種々の競技における計測装置と
して適用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の原理を示すブロック図、第２図はス
ターティングタイム計測に応用した例を示す斜視図、第
３図は計測信号のタイミングチャート図、第４図は感圧
センサを示す斜視図、第５図は第４図Ａ−Ａ’線断面図
、第６図は第５図と同様の他の実施例を示す断面図、第
７図はグランドで実測する場合の配置を例示する平面概
略図、第８図は第７図と同様の平面概略図、第９図はス
タートラインに感圧センサを設置した一例を示す平面図
、第１０及び第１１図も第９図と同様の他の例を示す平
面図、第１２図は第７図及び第８図に示す設置例におけ
る装置の具体例を示す斜視図、第１３図（ａ）は感圧セ
ンサの他の実施例を示す概略図、第１３図（ｂ）は光導
波路の断面図、第１４図（ａ）は第１３図（ａ）　　・
　（ｂ）に示す感断面図、第１５図は検出部に加わる外
力と出力信号との関係を示すグラフ、第１６図は感圧セ
ンサの他の実施例を示す断面図、第１７図は感圧センサ
の更に他の実施例を示す断面図、第１８図（ａ）は感圧
センサをシート状に構成した例を示す斜視図、第１８図
（ｂ）は第１８図（ａ）　Ｃ−Ｃ’線断面図、第１９図
は計測装置の構成の一例を示すブロック図、第２０図は
第１９図における装置の電気回路の一実施例を示す回路
図、第２１図は計時信号のタイミングチャート図である
。 １　・・・検出部、 ＬＡ・・・信　号、 ２　・・・基準信号発生部、 ２Ａ・・・基準信号、 ３　・・・演算部、 ３Ａ・・・出力信号、 ４　・・・表示部、 ６　・・・感圧センサ。 出願人　株式会社　ブリデストン 代理人　弁理士　増　１）竹　夫 第　３　ｒ″！】 第４　＋：°＋ 第　９ｒ、１ う；き　１０　（４ ；１１」ｌ・ 、＋＞　　１２　　Ｌη シ１シ　１３【η （ａ） 第　１６　　Ｌつ １・　１７　［□ ン；Ｓ　　１８　　　Ｃり （ｂ） 旦

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧力が加えられたときのみ作動する感圧センサを備
   えた検出部と、 スタート時刻等の基準を決定するための基準信号を発生
   する基準信号発生部と、 検出部からの信号並びに基準信号を受信し感圧センサが
   作動して検出部からの信号が変化した時刻と基準信号が
   変化した時刻とを計測し演算する演算部と、 演算部からの出力信号に応じた表示を行う表示部とを備
   えたことを特徴とする計測装置。