JPS6029902B2 - ボ−ル速度測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、野球練習において投手が投げるボールの速度
等を測定するのに好適なボール速度測定装置に関するも
のである。

野球のボールのコースの光学的測定方法は光センサーの
応用として既に知られている。

この種の速度測定は、第１及び第２の位置のボールの通
過を光センサーによって検出し、２点間の距離を２点間
のボール通過時間で割ることによって行っている。とこ
ろが、ボールのコースの変化が速度測定結果に影響する
という欠点があった。そこで、本発明の目的は、高精度
に速度測定することが可能な光学的ボール速度測定装置
を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明は、ボール進行方向に
略直交する方向に第１の光ビームを投射する第１の光源
と、ボール通過空間を介在させた状態で前記第１の光源
に対向配置された第１の受光部と、前記第１の光源から
所定距離だけ後方に配置されていると共にボール進行方
向に略直交する方向に第２の光ビームを投射するように
配置された第２の光源と、ボール通過空間を介在させた
状態で前記第２の光源に対向配置された第２の受光部と
、前記第１及び第２の受光部に夫々結合され、前記ポー
ルが前記第１及び第２の光ビームを遮る時間に対応した
パルス幅を有する第１及び第２のボール通過信号波形を
夫々形成する第１及び第２の波形整形回路と、前記第１
及び第２の波形整形回路に接続され、前記第１及び第２
のボ−ル通過信号波形の前縁時点（例えば第７図のｔｏ
，ら）及び後縁時点（例えば、第７図のｔ３，ｔ５）を
夫々測定し、夫々の前記前緑時点と後緑時点に基づいて
前記第１及び第２のボール通過信号波形の中心時点（例
えば、第７図のち，ｔ４）を演算で夫々求め前記第１の
ボール通過信号波形の中心時点（例えば、第７図のｔ，
）から前記第２のボール通過信号波形の中心時点（例え
ば第７図のし）までの中心点間時間（例えば第７図のＴ
）を求め、前記中心点間時間で前記第１の光ビームと前
記第２の光ビームとの間隔（実施例Ｌ）を割算して前記
ボールの速度を求める速度測定回路とから成るボール速
度測定装置に係わるものである。

上記発明によれば、ボールが第１及び第２の光ビームを
遮る時間に対応したパルス幅の第１及び第２のポール通
過信号波形を形成し、これに基づいて各波形の中心時点
を求め、更に２つの中心時点間の時間（長さ）を求め、
これによってボール速度を決定する。

従って、ボールのコースの変化によって生じるボールの
速度の測定誤差を実質的に除去することが出来る。以下
、図面を参照して本発明の実施例について述べる。

第１図に示す野球の投手が投球するボールのコース及び
速度判定装置には、第１のボール検知装置１と第２のボ
ール検知装置２とが四角形の支持枠３に一体的に設けら
れている。第１のボール検知装置１は支持枠３の下面６
に設けられた垂直発光群４と、これに対向する上面８に
設けられた垂直受光群５とから成る。第２のボール検知
装置２は、支持枠３の左側面９に設けられた水平発光群
１０と、これに対向する右側面７に設けられた水平受光
群１１とから成る。尚第２のボール検知装置２は第１の
ポール検知装置１から約５肌の離れた所に配置されてい
る。第１のボール検知装置１の垂直発光群４は直線状に
配列された１句園の光源１２から成る。

また垂直発光群５は第２図に説明的に示すように１針固
の光源１２に対向した１句固の受光部１ ３から成る。
そして、垂直発光群４と垂直受光群５との間の空間１４
をボールが通過しない場合には、光源１２から放射され
た光の殆んどは第２図に示す如く対向する受光部１３に
入射する。第２のボール検知装置における水平発光群１
０は第２図に説明的に示す如く２９固の光源１５か成り
、水平受光群１１は光源１５に対向配置された２９固の
受光部１６から成る。

尚この実施例の場合、第１のボール検知装置１は第３図
に説明的に示す如くべ−ス盤１７の前縁に沿って配置さ
れ、第２のボール検知装置２は第１のボール検知装置１
からＬ＝５肌後方に配置されている。

また第４図に示す如く光源１２から放射される垂直ビー
ム１８の相互間隔Ｄは、ポール１９の直径よりも小さく
且つ少なくとも２つのビーム１８がボール１９によって
遮られる大きさの約４．８肌に設定される。更にまた光
源１５から放射される水平光ビーム２８の相互間隔も約
４．８弧に設定されている。第１のボール検知装置１の
垂直発光群４及び第２のボール検知装置２の水平発光群
１０は駆動電源回路２川こ接続されているので、駆動電
源回路２０の電源スイッチがオンになると夫々の受光部
に向って光を放射する。

夫々の受光部１３，１６は第２図に示すように配置され
ているので、夫々の光源１２，１５と夫々の受光部１３
，１６との間のボール１９の通過を光の遮りに応答して
検知することが出来る。また垂直光ビーム１８と水平光
ビーム２８とによって網目が形成されているので、受光
部１３，１６の受光状態の変化によってボール１９のコ
ースを検知することが出来る。例えば、第２図で右から
９番目の受光部１３と下から１１番目の受光部１６とが
非受光状態になったとすれば、両受光部に至る光路の交
点をボール１９が通過したことになる。垂直及び水平受
光群５，１１が接続された信号処理回路２１は、受光出
力に基づいてゾーン表示信号、スピード表示信号、及び
投球数表示信号を形成してゾーン表示器２５とスピード
表示器２３投球数表示器２４とスピード変化表示器２５
とデータレコーダ２６とに供給するものである。

ゾーン表示信号は、ボールの通過ゾーンを第２図に示す
Ａ〜１の９つのストライクゾーンと、Ｊ〜○の６つのボ
ールゾーンとに区別して表示する信号であり、これはゾ
ーンに対応する垂直受光部１３の出力を入力とする垂直
論理和回路と、ゾーンに対応する水平受光部１６の出力
を入力とする水平論理和回路と、前記垂直論理和回路の
出力を前記水平論理和回路の出力とを入力とする論理積
回路とによって得ることが出釆る。このようにして得ら
れたゾーン表示信号は、ボールがＡ〜○の１５のゾーン
のどこを通過したかをゾーン表示器２２で表示するため
に使用される。スピード表示信号は、ボールが第１のボ
ール検知装置１から第２のボール検知装置２に至る間の
時間Ｔを測定し、この時間Ｔで間隔Ｌを割ることによっ
て求められる。

投球表示信号は、受光部１３，１６の論理和回路によっ
てボールの通過を検出する毎に発生するパルスをカウン
タで計数した信号である。スピード変化表示器２５は投
球数表示信号を一方の鞄信号とし、スピード表示信号を
他方の軸信号としてＸＹレコーダで投球回数に応じたス
ピードの変化をプロットするものである。データレコー
ダ２６は夫々の信号を収録するものである。ところで捕
手がいる場合には投手への滋球も第１及び第２のボール
検知装置１，２を通過する。そこで、偶数番目のデータ
を除くためのスイッチ２７が設けられている。第５図は
垂直光ビーム１８と水平光ビーム２８との関係、及びボ
ール１９のコースの変化による光ビームの遮り状態の変
化を示すものである。

第２図には垂直光ビーム１８と水平光ビーム２８とが同
一平面で交差したような状態が示されているが、実際に
は垂直光ビーム１８よりも後方に水平光ビーム２８が配
されている。即ち第３図に示す第１のボール検知装置１
の位置に垂直光ビーム１８が配され、第２のポール検知
装置２の位置に水平光ビーム２８が配されている。尚垂
直及び水平光ビーム１８，２８の直径は約２２柳であり
、両ビームの中心間の距離がＬ＝５肌となっている。こ
の距離Ｌは変化球を考慮すると３〜７地の範囲が好まし
い。ところで、例えば垂直光ビーム１８の断面の所定以
上がボール１９で遮ぎられると、受光部１３の出力段に
おいてボールの通過を示す信号を得ることが出来る。

ところが、ボール１９が矢印２９で示すコースを通過す
る場合と、矢印で示すコースを通過する場合とではボー
ル通過信号の立上り時点が異なる。第５図で矢印２９の
コースの場合にはポール１９ａの位置で信号が立上るの
に対し、矢印３０のコースの場合にはボール１９ｂの位
置で信号が立上る。従って、２点におけるボ一ル通過信
号の発生のみに基づいて速度を求めると、コースの変化
に対応した測定誤差が生じることになる。そこで、本装
置はこの誤差を除去するように構成されている。第６図
は第１図の装置におけるボール速度測定部を原理的に示
すブロック図である。

第１のボール検知装置１における垂直発光群４を構成す
る発光ダイオードからなる第１の光源１２ａ及び第２の
ボール検知装置２における水平発光群１０を構成する発
光ダイオードから成る第２の光源１５ａは、周波数ｆの
交流電源３１に夫々接続されている。この第１及び第２
の光源１２ａ，１５ａから放射された光ビーム１８，２
８を受光するためのフオトトランジスタからなる第１及
び第２の受光部１３ａ，１６ａは、第１及び第２の集光
レンズ３２，３３を介して第１及び第２の光源１２ａ，
１５ａに対向配置されている。第１及び第２の受光部１
３ａ，１６ａの出力は夫々の増幅器３４，３５を介して
夫々の帯城通過フィル夕３６，３７に接続されている。
このフィル夕３６，３７は交流電源３１の周波数ｆと同
じ周波数成分を通過させるものであり、外来光と信号光
とを区別して検出精度を上げるためのものである。一対
のフィル夕３６，３７の出力に結合された第１及び第２
の波形整形回路３８，３９は、光ビーム１８，２８が遮
られる期間に対応した幅を有するボール通過信号をパル
ス波形的に形成するものであり、周波数ｆの変化を除去
するための包絡線検波回路と一定レベルでボール通過信
号を発生させるシュミットトリガ回路との組合せで第７
図Ａ，Ｂに示す信号波形を形成する回路である。波形成
形回路３８，３９に結合された時間測定回路４０は、第
７図Ａで低レベルの形態で示す第１のボール通過信号の
中心時点ｔ，から第７図Ｂで低レベル形態で示す第２の
ボール通過信号の中心時点しまでの時間Ｔを測定する回
路である。

時間測定回路４０の出力に結合された演算回路４１は、
第１の光ビーム１８と第２の光ビーム２８との間の距離
Ｌ＝５伽を時間Ｔで割算してボール速度Ｖを求める回路
である。第６図に示す回路の動作を第７図の波形を参照
して更に詳しく説明すると、一対の波形整形回路３８，
３９からは、ボールが夫々の光ビーム１８，２８を遮る
期間に対応した時間幅のポール通過信号が得られる。

即ち、第１の波形成形回路３８からはｔｏ〜ｔ３期間が
低レベルとなる信号が得られ、第２の波形整形回路３９
からはｔ２〜ｔ５期間が低レベルとなる信号が得られる
。この信号期間は第５図で説明したようにボール１９の
コースの変化に対応して変化する。時間測定回路４０は
第７図Ａ，Ｂの波形のｔｏ時点を基準にしてカゥンタで
ｔｏからｔ２までの時間（Ｌ），ｔｏかららまでの時間
（Ｌ），しかららまでの時間（Ｔ５）を求め、これ等を
内部メモリに一時保持し、Ｔ３／２の割算でｔ，時点則
ちｔ。

〜ｔ，の時間Ｔ，を求め、またＴ２十（Ｔ５−Ｔ２）／
２の演算でｔ４時点則ちｔｏ〜ｔ４の時間Ｔ４を求め、
またＴ２十（Ｔ５−Ｔ２）／２の演算でＬ時点則ちｔｏ
〜ｔ４の時間Ｔ４を求め、最後にＬ−Ｔ，でｔ，からＬ
までの時間Ｔを求める。即ちＴ２十（Ｔ５一Ｔ２）／２
−Ｔ３／２＝Ｔの演算を行う。第１の光ビーム１８と第
２の光ビーム２８との間隔Ｌは予め５伽に決定されてい
るので・演算鰍４１でｖ＝掌（ｍ／Ｓ）の演算を行うこ
とによってボール速度Ｖを求めることが出来る。この方
式によれ‘ま、第１の光ビ−ム１８の中心とボール１９
の中心とが一致した時点から、第２の光ビーム２８の中
心とボール１９の中心とが一致した時点までの時間を求
めることになるので、ボールのコースの変化、ポールの
大きさの変化等の影響を受けない速度途定が可能にな，
る。

また実施例ではフオトダィオードからなる受光部１３ａ
，１６ａを小さく形成すると共に集光レンズ３２，３３
を受光部１３ａ，１６ａの直前に設け、第６図では省略
されている隣接する光ビームの像が受光部１３ａ，１６
ａに入射しないようにされているので、正確な測定が可
能である。また信号光を特定発光周波数としたので、外
来光の影響を除去した測定が可能である。また第１の光
ビーム１８を垂直光ビームとし、第２の光ビーム２８を
水平光ビームとしたので、速度検出と共に、上下、左右
のコース検出も可能である。

以上、本発明の１実施例について述べたが、本発明は上
述の実施例に限定されるものではなく、更に変形可能な
ものである。

例えば第６図で第１の光ビーム１８と第２の光ビーム２
８との間隔Ｌがボールの径よりも大きい場合には、第８
図Ａに示す第１の波形整形回路３８から得られるボール
通過信号と第８図Ｂに示す第２の波形整形回路３９から
得られるボール通過信号とが完全に分離された状態に発
生する。この場合には、ら−ｔｏ＝Ｌ。＆−ｔ３＝公と
ｔ３〜＝Ｔ３とを求め、亨十Ｔ３十事＝Ｔの演算でしか
らしまでの時間Ｔを求めてもよい。また野球のボール以
外の球状物体の速度測定に勿論適用過能である。また可
視光以外の赤外線等の非可視光を使用することも勿論可
能である。にまたこの実施例では第１の光ビームを垂直
光ビームとし第２の光ビームを水平光ビームとしている
が、夫々を垂直又は水平光ビームとしてもよい。また実
施例では速度測定回路が、Ｔを求める時間測定回路４０
とＬ／Ｔを求める演算回路４１とに分離されているが、
これを一体に構成し、演算回路、レジスタ等を共用して
もよい。また高レベルの形態のポール通過信号を形成し
てもよい。また第７図及び第８図ではｔｏを基準にした
がｔｏよりも前に基準時点を設けて時間測定をし、Ｔを
求めてもよい。また受光部１３ａ，１６ａからパルス的
にボール通過信号が得られる場合には、時間測定回路４
０をここに直接に結合してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係わる野球のコース及び速度
判定装置を示す説明的斜視図、第２図は第１図の装置に
於ける光源と受光部との配列を示す配置図、第３図は第
１図の装置に於けるベース盤と第１及び第２のボール検
知装置との関係を説明的に示す平面図、第４図は第１図
の装置に於けるボールと光ビームとの関係を示す断面図
、第５図は垂直光ビームと水平光ビームとの関係を示す
一部切断平面図、第６図は第１図の装置の一部を原理的
に示すブロック図、第７図は第６図におけるポール通過
信号を示す波形図、第８図は変形例におけるポール通過
信号を示す波形図である。 尚図面に用いられている符号において、１２ａは第１の
光源、１３ａは第１の受光部、１５ａは第２の光源、１
６ａは第２の受光部、１８‘ま第１の光ビーム、２８は
は第２の光ビーム、３８は第１の波形整形回路、３９は
第２の波形整形回路、４０‘ま時間測定回路である。第
２図 第３図 第４図 図 縦 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ボール進行方向に略直交する方向に第１の光ビーム
   を投射する第１の光源と、 ボール通過空間を介在させ
   た状態で前記第１の光源に対向配置された第１の受光部
   と、 前記第１の光源から所定距離だけ後方に配置され
   ていると共にボール進行方向に略直交する方向に第２の
   光ビームを投射するように配置された第２の光源と、
   ボール通過空間を介在させた状態で前記第２の光源に対
   向配置された第２の受光部と、 前記第１及び第２の受
   光部に夫々結合され、前記ボールが前記第１及び第２の
   光ビームを遮る時間に対応したパルス幅を有する第１及
   び第２のボール通過信号波形を夫々形成する第１及び第
   ２の波形整形回路と、 前記第１及び第２の波形整形回
   路に接続され、前記第１及び第２のボール通過信号波形
   の前縁時点及び後縁時点を夫々測定し、夫々の前記前縁
   時点と後縁時点とに基づいて前記第１及び第２のボール
   通過信号波形の中心時点を演算で夫々求め、前記第１の
   ボール通過信号波形の中心時点から前記第２のボール通
   過信号波形の中心時点までの中心点間時間を求め、前記
   中心点間時間で前記第１の光ビームと前記第２の光ビー
   ムとの間隔を割算して前記ボールの速度を求める速度測
   定回路とから成るボール速度測定装置。