(57)【要約】【課題】光電管の簡便さを維持しつつ、光電管より正確にトルソーの通過を検知することのできる、通過タイム測定装置の提供。【手段】赤外線や可視光線などの電磁波を、走者の上体部に広く照射し、走者の体の大きな部分からの反射光を検出することで、走者の通過を検知する。【選択図】図１
2018027278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線または可視光線を照射する照射装置と、赤外線または可視光線を検出する受光装置と、通信装置と、タイムを測定する計時装置と、タイムを表示する表示装置とで構成され、前記照射装置が照射した赤外線または可視光線を、通過する走者の体が反射し、反射された赤外線または可視光線を、前記受光装置が検出することで走者の通過を検知し、前記通信装置を介して検知の情報が前記計時装置に伝わり、検知に応じて前記計時装置が走者の通過タイムを測定し、前記表示装置が測定されたタイムを表示する装置であり、前記照射装置は走者の通過位置において、走者の手のひらの面積以上の範囲に広がる赤外線または可視光線を照射し、前記受光装置は、所定の量以上の赤外線または可視光線の反射電力を検出したときに、走者の通過として検知することを特徴とする、走者の通過タイムを測定する装置。
【請求項２】
前記受光装置は、赤外線または可視光線の入射方向を制限する窓を持ち、前記窓は、縦の長さが横の長さよりも長い形状をしていることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項３】
前記照射装置は、赤外線または可視光線の照射範囲を制限する窓を持ち、前記窓によって制限される赤外線または可視光線の照射範囲は、横の長さに対して縦の長さの方が長い形状をしていることを特徴とする請求項１、または、請求項２の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、陸上短距離競技の練習時に、走者が所定の区間を走るのに要するタイムを、簡便にかつ正確に測定する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  陸上競技の練習において、正確なタイム測定は、走者の能力や練習の成果を客観的に把握するために非常に重要な要素となる。【０００３】  正式な陸上競技においては、走者の頭、首、腕、脚、手、足を除いた胴体部分（以下「トルソー」と呼ぶ）が５ｃｍ幅のフィニッシュラインの手前端に差し掛かった瞬間を「フィニッシュ」と定義している。よって、練習時にもこれに近い測定ができることが好ましい。【０００５】  現在用いられているタイム測定の方法は、主に三種類ある。手動のストップウオッチ操作によるもの、スリットカメラを用いるもの、および、光電管を用いるもの、である。【０００６】  手動のストップウオッチ操作は、人間の反応時間の問題で、非常に大きな誤差が生じる。一般的には０．２秒から０．３秒程度の誤差が発生すると言われており、０．０１秒を競う陸上競技に置いては、この誤差は許容の範囲を超える。【０００７】  そこで、測定誤差の問題を避けるものとしては、スリットカメラが使用されている。スリットカメラは非常に正確である。しかし、設置が大掛かりすぎて、場所を移動できない。大きな競技場にはゴール地点に常設されているところもあるが、一般に練習時のフィニッシュ位置は、練習内容や他の競技者との関係で必ずしも競技会のフィニッシュ位置とは限らず、利用できない場面も多い。また、その測定には操作の専門家が必要であり、さらに、走者がフィニッシュしてから画像を再生しタイムを判断するため、走者が自分のタイムを知るまでに時間がかかるという問題もある。また、途中の通過タイム（ラップタイム）を測定することができない。それゆえ、本格的な競技会で使われるにとどまり、練習時に使用するには適さないものであった。【０００８】  上記の中間的な位置付けとして、すなわち、ある程度の正確さと、ある程度の簡便さを兼ね備えた測定装置として、光電管が用いられることがある。図１６のように、光電管は、赤外線や可視光線（以下「光線」）をビーム状に照射する照射装置（２１）を測定したいラインの片方に設置し、その反対側に光線を受光する受光装置（２２）を設置し、所定のラインを通過する走者（１）が光線を遮ると、受光装置（２２）がそれを検知し、それに応じてタイム測定が行われるものである。手動測定に比べれば測定の正確さは向上している。しかしながら、受光装置（２２）は極めて狭い範囲の照射光にのみ感度を持つため、走者（１）が、手や腕や脚などの体の小さい部分で光線を遮っても、それが検知されてしまい、測定誤差が生じるものであった。【０００９】  光電管に類似したもので、「反射型光電管」と呼ばれるものも存在する。実際に使用されている事例はほとんどないが、反射型光電管を用いたものの提案がある（特許文献１を参照。）。「反射型光電管」では、測定したい通過ラインの片側に照射装置と受光装置の両方を設置する。照射装置は赤外線や可視光線（以下「光線」）を照射し、通過する走者の体や衣類によって反射される光線を受光装置が検出し、それに応じてタイム測定を行う。この方式においても、光線はレーザーなどのビーム状のものを用いるか、レンズなどで集光する方式がとられている。前記特許文献ではレンズで集光する方式を用いている。しかし���いずれの方式を用いても、光電管と同様の誤差を持つ。すなわち、狭い範囲に集中した光線が走者のトルソーではなく、手や腕や脚に当たって反射されても、受光装置が検知してしまい、測定誤差が生じるものであった。【００１０】  光電管や「反射型光電管」の場合に発生する測定誤差の例を図１５に示す。光電管や「反射型光電管」では、走者の通過を検出するための検出領域（２３）が狭い。よって、図１５のように狭い検出領域（２３）に走者（１）の体の一部である手のひらが入ったときにも、走者（１）が「通過」したと検知してしまう。通常の走法では手のひらはトルソーより最大５０ｃｍ程度前に出る。よって、この誤検知による測定誤差は、タイムに換算すると、０．０５秒程度になる。例えば、２０１５年国体での男子１００ｍ決勝では、優勝タイム１０．３２秒に対し、５位のタイムが１０．３６秒と、０．０４秒の間に５人が入るという接戦であった。０．０５秒の誤差は、手測定よりははるかに小さいが、本当に欲しい精度を満たしているとはいいがたい。【００１１】    そこで、光電管の光線を手や腕が遮ったときに、誤検知してしまう、いわゆる「手で切る」問題を回避するための工夫の提案がされている（特許文献２を参照。）。これは、手が光線を遮断する時間は短いので、その後に長い時間光線が遮断されたときに、そちらをトルソーの検知であると判断するというものである。しかし、手と腕は水平に伸びることが多く、光線を長い時間遮断する可能性があり、この問題を回避する手段を提供したとはいえない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−８７４０９号公報
【特許文献２】特開２０１１−１７２８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】  本発明が解決しようとする課題は、光電管の簡便さを維持しつつ、光電管より正確にトルソーの通過を検知することのできる、通過タイム測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】  上記の課題を解決するための本発明の第１の手段は、赤外線または可視光線を照射する照射装置と、赤外線または可視光線を検出する受光装置と、通信装置と、タイムを測定する計時装置と、タイムを表示する表示装置とで構成され、前記照射装置が照射した赤外線または可視光線を、通過する走者の体が反射し、反射された赤外線または可視光線を、前記受光装置が検出することで走者の通過を検知し、前記通信装置を介して検知の情報が前記計時装置に伝わり、検知に応じて前記計時装置が走者の通過タイムを測定し、前記表示装置が測定されたタイムを表示する装置であり、前記照射装置は走者の通過位置において、走者の手のひらの面積以上の範囲に広がる赤外線または可視光線を照射し、前記受光装置は、所定の量以上の赤外線または可視光線の反射電力を検出したときに、走者の通過として検知することを特徴とする、走者の通過タイムを測定する装置である。【００１４】  上記の課題を解決するための本発明の第２の手段は、前記受光装置は、赤外線または可視光線の入射方向を制限する窓を持ち、前記窓は、縦の長さが横の長さよりも長い形状をしていることを特徴とする、本発明の第１の手段の装置である。【００１５】上記の課題を解決するための本発明の第３の手段は、前記照射装置は、赤外線または可視光線の照射範囲を制限する窓を持ち、前記窓によって制限される赤外線または可視光線の照射範囲は、横の長さに対して縦の長さの方が長い形状をしていることを特徴とする、本発明の第１または第２の手段の装置である。【００１６】  本発明では、赤外線または可視光線を照射する照射装置と、赤外線または可視光線を検出する受光装置を、走者に対して同じ側に設置する。照射装置は、前を通過する走者の衣類や体に広く当たるように、赤外線や可視光線を照射するのが特徴である。広く照射された赤外線または可視光線を走者の体が反射し、体の各所から反射された赤外線または可視光線が受光装置に入射される。受光装置に入射された赤外線または可視光線の強度が、所定の値以上のときに、受光装置は走者の通過を検知する。
【発明の効果】
【００１７】  本発明の手段によって、光電管の簡便さを維持しつつ、従来の光電管よりも正確な通過タイム測定を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の全体構成を説明する図である。
【図２】走者の体に広く照射される赤外線の照射範囲を走者の後から見た図である。
【図３】走者の体に広く照射される赤外線の照射範囲を走者の横から見た図である。
【図４】走者がレーンの中央を通過するときの位置を説明する図である。
【図５】選手が遠くを通過するときの位置を説明する図である。
【図６】選手が近くを通過するときの位置を説明する図である。
【図７】走者がレーンの中央を通過するときの検知のタイミングを説明する図である。
【図８】走者が遠くを通過するときの検知のタイミングを説明する図である。
【図９】走者が近くを通過するときの検知のタイミングを説明する図である。
【図１０】走者が、図９とは異なる姿勢で、近くを通過するときの検知のタイミングを説明する図である。
【図１１】「窓」があるとき、走者がレーンの中央を通過するときの検知のタイミングを説明する図である。
【図１２】「窓」があるとき、走者が遠くを通過するときの検知のタイミングを説明する図である。
【図１３】「窓」があるとき、走者が近くを通過するときの検知のタイミングを説明する図である。
【図１４】赤外線照射装置に「窓」をつけたときの赤外線の照射範囲を説明する図である。
【図１５】光電管で走者の手が検知されるときの様子を説明する図である。
【図１６】光電管の設置状態を説明する図である。
【図１７】スタートから途中の通過地点とフィニッシュのタイムを測定する様子を説明する図である。
【図１８】加速走の測定の様子を説明する図である。
【図１９】赤外線を頂角４０度の円錐状に照射する様子を説明する図である。
【図２０】受光装置の前面に「窓」を取り付け、検出範囲を限定した様子を説明する図である。
【図２１】照射装置の前面に「窓」を取り付け、照射範囲を限定した様子を説明する図である。
【発明を実施するための形態１】
【００１９】  以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しつつ以下適宜説明する。
【００２０】  本発明を実施するための形態１は、図１のように、赤外線または可視光線（４）を照射する照射装置（２）と、赤外線または可視光線を検出する受光装置（３）を、走者（１）に対して同じ側に設置する。照射装置（２）は、前を通過する走者（１）の衣類や体に広く当たるように、赤外線や可視光線（４）を照射するのが特徴である。広く照射された赤外線または可視光線（４）を走者（１）の体が反射し、体の各所から反射された赤外線または可視光線（５）が受光装置（３）に入射される。受光装置（３）に入射された赤外線または可視光線（５）の電力が、所定の値以上のときに、受光装置（３）は走者（１）の通過を検知する。走者（１）の通過が検知されると、通信装置（６）を介して、計時装置（７）に検知の情報が伝わる。計時装置（７）はそれに応じてタイムを測定し、表示装置（８）がタイムを表示する。
【００２１】  図１の、照射装置（２）と受光装置（３）と通信装置（６）の一部を一体化すると、使い勝手がよい。この、一体化したものを以下では「検知ブロック（９）」と呼ぶ。本発明において、各装置の物理的構造は制限しないが、図２のように、検知ブロック（９）を三脚などに取り付けて用いると使いやすい。
【００２２】  本発明を実施するための形態１においては、照射する電磁波として波長９００ナノメートルから１マイクロメートル程度の赤外線を用いる。この波長領域の赤外線は、回折が十分小さいので、回折による測定誤差は無視できる。赤外線リモコンや赤外線通信の普及で、発光素子も受光素子も入手が容易である。赤外線ＬＥＤは、発光効率が他の波長の電磁波照射装置より大きく、電池の消耗が少なくてすむ。以上のような条件を鑑みるに、現環境では、この波長領域の赤外線を用い、赤外線照射装置に赤外線ＬＥＤを用いるのが、作成に最も適しているが、本発明では使用する電磁波の波長や使用するデバイスを特定するものではない。
【００２３】  走者は１２０ｃｍ幅のレーンの中ほどを走る。図４は、走者（１）がレーン中央を走るときの、レーンと、検知ブロック（９）と、走者（１）の体の位置関係を示している。赤外線照射装置を、走者の右側、レーンの右端から３０ｃｍ離れたところに設置する。走者（１）がレーン中央を通過するとき、検知ブロック（９）と走者のトルソーの右面との距離は、約７０ｃｍとなる。
【００２４】  走者が左右に振れた場合、検知ブロック（９）から走者（１）のトルソーの右面までの距離は、図５のように、左に振れたときで約９０ｃｍ、図６のように、右に振れたときで約５０ｃｍとなる。これ以上に振れると、隣の走者を妨害し、失格になる恐れがあるので、通常はこの範囲内を走る。
【００２５】  照射装置（２）として、例えば、照射角２０度の赤外線ＬＥＤを用いる。図１９のように、赤外線の照射範囲は頂角４０度の円錐状となり、距離７０ｃｍでの赤外線照射範囲は直径５１ｃｍの円になる。距離９０ｃｍでは直径６６ｃｍの円になり、距離５０ｃｍでは直径３６ｃｍの円になる。走者が図４で示されるレーンの中央部を通過するとき、図３のように、照射範囲（１０）は走者のトルソーをほぼ覆う大きさの円となる。
【００２６】  ＬＥＤのような点光源から照射される赤外線強度は距離の二乗に反比例する。よって、赤外線照射強度は、照射装置からの距離７０ｃｍのところでの強度を１とすると、距離５０ｃｍでの強度は約２．０、距離９０ｃｍでの強度は約０．６となる。
【００２７】  反射光も、反射源である走者の体が受光装置から遠いと受光装置に到達する反射赤外線の強度が弱くなるが、面による反射であるので、距離の二乗に反比例するほど弱くならず、およそ、距離に反比例すると見積もられる。同じ強さの赤外線が反射したとして、レーン中心からの反射が受光装置に到達するときに強度を１とすると、距離５０ｃｍからの強度は１．４、距離９０ｃｍからの強度は０．８となる。
【００２８】  これらを総合して、照射装置が照射する赤外線を、通過する走者の体が反射するときに、受光装置に到達する反射赤外線の強度は、次のようになる。すなわち、走者がレーンの中央を通過するときの、走者の単位投影面積あたりの反射赤外線強度を１とすると、距離５０ｃｍでの単位投影面積あたりの反射赤外線強度は２．８（２．０ｘ１．４）、距離９０ｃｍでの単位投影面積あたりの反射赤外線強度は０．４８（０．６ｘ０．８）となる。
【００２９】  図７から図１０において、円は、走者（１）のトルソー右面の位置における照射範囲（１０）を示し、網かけ部は、照射された赤外線のうち、走者の体に当たる部分を示し、その部分からの反射を受光装置が検出する。よって、受光装置が検出する反射赤外線の総合強度は、網掛け部の面積と、その位置からの単位投影面積あたりの反射赤外線強度との積に比例する。
【００３０】  走者（１）が、図４で示されるレーンの中央を通過するとき、検知ブロックから走者（１）のトルソーの右面までの距離が７０ｃｍとなり、その位置での照射範囲（１０）は直径５１ｃｍの円となるわけだが、通過する走者の体はその範囲に徐々に入ってくる。
【００３１】  例えば、走者（１）の体の投影面積のうち、６８０ｃｍ２に相当する部分が照射範囲に入り、そこからの反射赤外線が受光装置に入射されたときに、選手の通過を検知するように、照射強度、および、受光装置の感度を設定する。この場合、身長１７０ｃｍの走者なら、図７のような位置に走者（１）が来た時に、走者（１）の通過が検知される。本来は、照射範囲（１０）の円の中心に走者（１）のトルソーが差し掛かったときに検知して欲しいところであるが、図７では少しだけずれたところで検知しており、これは測定誤差となる。
【００３２】  走者（１）が図５で示される最も遠い位置を通過し、検知される瞬間の様子を図８に示す。照射範囲（１０）は直径約６６ｃｍの円となり、走者（１）から反射される単位投影面積当たりの赤外線は最も弱い。先の感度設定だと、図８のように、走者（１）の投影面積のうち１４００ｃｍ２（６８０÷０．４８）が照射範囲（１０）に入ると走者（１）の通過が検知される。この状態で、検知に必要な投影面積が最大となる。
【００３３】  走者（１）が図６で示される最も近い位置を通過し、検知される瞬間の様子を図９に示す。照射範囲（１０）は直径約３６ｃｍの円となり、走者（１）から反射される単位投影面積あたりの赤外線は最も強い。先の感度設定だと、図９のように、走者（１）の投影面積のうち２４０ｃｍ２（６８０÷２．８）が照射範囲（１０）に入ると走者（１）の通過が検知される。この状態で、検知に必要な投影面積が最小となり、図９では、腕だけで検知していることを示している。このようなときに測定誤差が最も大きい。
【００３４】  照射範囲（１０）を通過する走者（１）の姿勢はいろいろである。図１０は、選手が最も近い５０ｃｍのところを通過するとき、肘が上がった状態で検知されている様子を示すが、この場合、図９の状態に比べて、検知される瞬間のトルソー位置は、照射範囲（１０）の中心に近く、測定誤差が小さい。ただし、通過する瞬間の選手の体勢は制御できないところであるので、誤差としては、最悪の状態での誤差を見込むのが適切である。
【００３５】  以上の考察から、本発明を実施するための形態１においては、測定誤差が最大になるのは図９の条件のときであり、誤差として約２０ｃｍ、タイムにして０．０２秒程度の誤差が見積もられる。これは、図１５で見積もられる光電管の誤差である０．０５秒より大幅に小さい。
【００３６】  以上の考察において、赤外線の照射範囲として、照射装置から距離７０ｃｍの位置で、直径５１ｃｍの円となる頂角４０度の円錐状の照射パターンを例に挙げた。このときの照射範囲の面積は２０４０ｃｍ２となる。さらに、このうちの６８０ｃｍ２以上の部分に走者の体の投影面積が入れば、赤外線受光装置が走者の通過を認識するという例を挙げた。照射範囲、照射強度、もしくは、受光装置が走者を検知する最小投影面積、に関して、上記で例示した数値以外でも、本発明の意図を満たすことはでき、本発明は上記数値を制限するものではない。
【００３７】  しかし、照射範囲、または、受光装置が走者を検知する最小投影面積を極端に小さくすると、図１５のような、光電管や「反射型光電管」と同じ状態になり、手のひらを検知してしまうので、これは本発明の意図ではない。照射範囲が、走者の手のひらより広く、かつ、受光装置が走者を検知するために必要な投影面積が、走者の手のひらより大きい場合、手のひらの面積より大きい投影面積が照射範囲に入らないと、走者の検出が行われない。すなわち、手のひらでの誤検出は生じない。これは、本発明の効果であることから、本発明では、照射範囲が走者の手のひらの大きさ以上に広がる場合をもって本発明の課題を解決するための第１の手段の発明の対象とする。
【００３８】  スタートから、指定地点を通過するまでのタイムを測定するときは、図１７のように、検知ブロック（９）を測定したい位置に配置し、別途、スタート装置（１１）を用いる。スタート装置（１１）は、スタート合図音を発生すると同時に、通信装置を介して、計時装置に測定開始の指示を出す機能を持つ。走者（１）は、スタート合図で走り出し、その後、各所に配置された検知ブロック（９）の前を通過する。そのたびに、走者（１）の通過が検知され、タイムがそれぞれ測定される。本発明の手段の装置においては、手のひらでの誤検出が起こらず、正確なタイムの測定が可能となっている。
【００３９】  また、「加速走」と呼ばれる測定がある。加速走の測定では、図１８のように、検知ブロック（９、９−１）を複数位置に設置する。走者（１）は、最初の検知ブロック（９−１）よりも手前から加速を始める。走者（１）が、最初の検知ブロック（９−１）の前を通過すると、最初の検知ブロック（９−１）が走者を検知し、通信装置を介して、計時装置に測定開始の指示を出す。その後、走者（１）が、各所に配置された検知ブロック（９）の前を通過するたびに、走者（１）が通過が検知され、タイムがそれぞれ測定される。本発明の手段の装置においては、手のひらでの誤検出が起こらず、正確な加速走の測定が可能となっている。
【発明を実施するための形態２】
【００４０】  本発明を実施するための形態１において、最も誤差を生じさせるのは、図９のような場合である。すなわち、走者（１）が最も近くを走り、かつ、直径３６ｃｍの円である照射範囲（１０）に腕が先に入ってくる場合である。また、走者（１）がレーンの中央を通過するときでも、図７のように、完全にトルソーを検知しているわけではなく、全投影面積のうち、腕による寄与が無視できず、それが誤差となる。これを回避し、より、正確な測定をするための方策が本発明を実施するための形態２である。
【００４１】  本発明を実施するための形態２は本発明を実施するための形態１の受光装置に「窓」を追加したものであり、本発明の課題を解決するための第２の手段に対応する。それ以外は本発明を実施するための形態１と同じであるので、差異の部分のみ説明する。
【００４２】  照射装置が円錐形に赤外線を照射し、走者により反射された赤外線を受光装置が受光する際に、受光する赤外線の方向に制限を加える。これを、上記では「窓」と呼んでおり、以下においても、「窓」と表現する。図２０のように、この「窓（１２）」は、受光装置（３）の前にあけられたもので、四角錐の領域（１３）からの反射赤外線のみが受光センサーに届くように範囲を制限している。四角錐の断面は図のように長方形（１４）となり、この長方形は縦の長さが横の長さより長いことが特徴となる。
【００４３】  「窓」は、縦に長い人間のトルソーがうまく収まりながら、横に伸びる腕の影響を小さくすることが目的であるので、縦長の長方形に限らず、縦長の楕円や、丸みを帯びた縦長の長方形など、縦長の形状であれば、本発明の意図を実現することができる。本発明において、「窓」の形状を長方形などの特定の形に制限するものではなく、また、大きさも特定しない。
【００４４】  図１１から図１３において、受光装置は「窓」の効果で、図中の長方形の形状に検出範囲（１６）を持つ。照射される赤外線は、図には示されていないが、検出範囲（１６）より大きいことが望ましい。網かけ部は、照射された赤外線が走者の体で反射される部分のうち、「窓」に入ってくる領域を示す。よって、受光装置が検出する反射赤外線の強度は、網掛け部の面積と、その位置からの単位投影面積あたりの反射赤外線強度との積に比例する。
【００４５】  走者（１）が、図４で示されるレーン中央を通過し、検知される瞬間の様子を図１１に示す。検出範囲（１６）は縦５０ｃｍ、横２５ｃｍの長方形となる。図１１では、走者（１）の体の投影面積のうち、６８０ｃｍ２が、検出範囲（１６）に入ると、走者（１）の通過を検知するように、受光装置の感度を設定したときに、走者の通過が検知されるタイミングを示している。
【００４６】  走者（１）が、図５で示される最も遠い位置を通過し、検知される瞬間の様子を図１３に示す。このとき、検出範囲（１６）は縦６６ｃｍ、横３３ｃｍの長方形となる。図１３のように、走者（１）の投影面積のうち１４００ｃｍ２が検出範囲（１６）に入ると走者（１）の通過が検知される。
【００４７】  走者（１）が、図６で示される最も近い位置を通過し、検知される瞬間の様子を図１４に示す。このとき、検出範囲（１６）は縦３６ｃｍ、横１８ｃｍの長方形となる。図１４のように、走者（１）の投影面積のうち２４０ｃｍ２が検出範囲（１６）に入ると走者（１）の通過が検知される。
【００４８】  以上の考察から、本発明を実施するための形態２においては、測定誤差が最大になるのは図１３のような状態のときであり、検出範囲の中心と走者（１）のトルソーの前面が微妙に一致していない。しかし、この状態では、誤差として１０ｃｍ以下、タイムにして０．０１秒以下と見積もられ、これは、本発明を実施するための形態１で見積もられる誤差である０．０２秒を更に改善している。
【００４９】  実際に本発明を実施するための形態２の装置を製作し、走者の通過を検知するタイミングを、高速カメラで撮影した結果においても、前記装置のが走者を検知するタイミングと、高速カメラで確認されるトルソー通過のタイミングの間に生じる差異は、１０ｃｍ以下であることが確認された。
【発明を実施するための形態３】
【００５０】  本発明を実施するための形態３は、図２１のように、照射装置（２）に「窓（１８）」を設けるもので、本発明の課題を解決するための第３の手段に対応する。赤外線ＬＥＤ（２１）が照射する赤外線は、「窓（１８）」により照射範囲が四角錐（１９）の範囲に限られ、断面は長方形（２０）となる。発明を実施するための形態２と同様理由で、照射範囲の形状は、縦の長さが横の長さより長いことが特徴となるが、本発明では、照射範囲の形状を特定しない。
【００５１】  図１４のように、「窓」によって制限された照射赤外線が長方形の範囲（１７）（網かけ部）に広がり、その照射範囲（１７）を通過する走者（１）の体の投影面積が所定の量を超えたときに、反射光が十分な強度となり、走者（１）の通過が検知される。この検出のしくみと効果については、本発明を実施するための形態２に準ずる。
【図１】
2018027278.tif 000003
【図２】
2018027278.tif 000004
【図３】
2018027278.tif 000005
【図４】
2018027278.tif 000006
【図５】
2018027278.tif 000007
【図６】
2018027278.tif 000008
【図７】
2018027278.tif 000009
【図８】
2018027278.tif 000010
【図９】
2018027278.tif 000011
【図１０】
2018027278.tif 000012
【図１１】
2018027278.tif 000013
【図１２】
2018027278.tif 000014
【図１３】
2018027278.tif 000015
【図１４】
2018027278.tif 000016
【図１５】
2018027278.tif 000017
【図１６】
2018027278.tif 000018
【図１７】
2018027278.tif 000019
【図１８】
2018027278.tif 000020
【図１９】
2018027278.tif 000021
【図２０】
2018027278.tif 000022
【図２１】
2018027278.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月6日(2017.10.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
赤外線または可視光線を照射する照射装置と、赤外線または可視光線を検出する受光装置と、通信装置と、タイムを測定する計時装置と、タイムを表示する表示装置とで構成され、前記照射装置が照射した赤外線または可視光線を、通過する走者の体が反射し、反射された赤外線または可視光線を、前記受光装置が検出することで走者の通過を検知し、前記通信装置を介して検知の情報が前記計時装置に伝わり、検知に応じて前記計時装置が走者の通過タイムを測定し、前記表示装置が測定されたタイムを表示する装置であり、前記照射装置は走者の通過位置において、走者の手のひらの面積以上の範囲に広がる赤外線または可視光線を照射するステップを含み、前記受光装置は、所定の量以上の赤外線または可視光線の反射電力を検出したときに、走者の通過として検知することを特徴とする、走者の通過タイムを測定する装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、陸上短距離競技の練習時に、走者が所定の区間を走るのに要するタイムを、簡便にかつ正確に測定する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  陸上競技の練習において、正確なタイム測定は、走者の能力や練習の成果を客観的に把握するために非常に重要な要素となる。【０００３】  正式な陸上競技においては、走者の頭、首、腕、脚、手、足を除いた胴体部分（以下「トルソー」と呼ぶ）が５ｃｍ幅のフィニッシュラインの手前端に差し掛かった瞬間を「フィニッシュ」と定義している。よって、練習時にもこれに近い測定ができることが好ましい。【０００４】  現在用いられているタイム測定の方法は、主に三種類ある。手動のストップウオッチ操作によるもの、スリットカメラを用いるもの、および、光電管を用いるもの、である。【０００５】  手動のストップウオッチ操作は、人間の反応時間の問題で、非常に大きな誤差が生じる。一般的には０．２秒から０．３秒程度の誤差が発生すると言われており、０．０１秒を競う陸上競技に置いては、この誤差は許容の範囲を超える。【０００６】  そこで、測定誤差の問題を避けるものとしては、スリットカメラが使用されている。スリットカメラは非常に正確である。しかし、設置が大掛かりすぎて、場所を移動できない。大きな競技場にはゴール地点に常設されているところもあるが、一般に練習時のフィニッシュ位置は、練習内容や他の競技者との関係で必ずしも競技会のフィニッシュ位置とは限らず、利用できない場面も多い。また、その測定には操作の専門家が必要であり、さらに、走者がフィニッシュしてから画像を再生しタイムを判断するため、走者が自分のタイムを知るまでに時間がかかるという問題もある。また、途中の通過タイム（ラップタイム）を測定することができない。それゆえ、本格的な競技会で使われるにとどまり、練習時に使用するには適さないものであった。【０００７】  上記の中間的な位置付けとして、すなわち、ある程度の正確さと、ある程度の簡便さを兼ね備えた測定装置として、光電管が用いられることがある。図１６のように、光電管は、赤外線や可視光線（以下「光線」）をビーム状に照射する照射装置（２１）を測定したいラインの片方に設置し、その反対側に光線を受光する受光装置（２２）を設置し、所定のラインを通過する走者（１）が光線を遮ると、受光装置（２２）がそれを検知し、それに応じてタイム測定が行われるものである。手動測定に比べれば測定の正確さは向上している。しかしながら、受光装置（２２）は極めて狭い範囲の照射光にのみ感度を持つため、走者（１）が、手や腕や脚などの体の小さい部分で光線を遮っても、それが検知されてしまい、測定誤差が生じるものであった。【０００８】  光電管に類似したもので、「反射型光電管」と呼ばれるものも存在する。実際に使用されている事例はほとんどないが、反射型光電管を用いたものの提案がある（特許文献１を参照。）。「反射型光電管」では、測定したい通過ラインの片側に照射装置と受光装置の両方を設置する。照射装置は赤外線や可視光線（以下「光線」）を照射し、通過する走者の体や衣類によって反射される光線を受光装置が検出し、それに応じてタイム測定を行う。この方式においても、光線はレーザーなどのビーム状のものを用いるか、レンズなどで集光する方式がとられている。前記特許文献ではレンズで集光する方式を用いている。しかし���いずれの方式を用いても、光電管と同様の誤差を持つ。すなわち、狭い範囲に集中した光線が走者のトルソーではなく、手や腕や脚に当たって反射されても、受光装置が検知してしまい、測定誤差が生じるものであった。【０００９】  光電管や「反射型光電管」の場合に発生する測定誤差の例を図１５に示す。光電管や「反射型光電管」では、走者の通過を検出するための検出領域（２３）が狭い。よって、図１５のように狭い検出領域（２３）に走者（１）の体の一部である手のひらが入ったときにも、走者（１）が「通過」したと検知してしまう。通常の走法では手のひらはトルソーより最大５０ｃｍ程度前に出る。よって、この誤検知による測定誤差は、タイムに換算すると、０．０５秒程度になる。例えば、２０１５年国体での男子１００ｍ決勝では、優勝タイム１０．３２秒に対し、５位のタイムが１０．３６秒と、０．０４秒の間に５人が入るという接戦であった。０．０５秒の誤差は、手測定よりははるかに小さいが、本当に欲しい精度を満たしているとはいいがたい。【００１０】    そこで、光電管の光線を手や腕が遮ったときに、誤検知してしまう、いわゆる「手で切る」問題を回避するための工夫の提案がされている（特許文献２を参照。）。これは、手が光線を遮断する時間は短いので、その後に長い時間光線が遮断されたときに、そちらをトルソーの検知であると判断するというものである。しかし、手と腕は水平に伸びることが多く、光線を長い時間遮断する可能性があり、この問題を回避する手段を提供したとはいえない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−８７４０９号公報
【特許文献２】特開２０１１−１７２８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】  本発明が解決しようとする課題は、光電管の簡便さを維持しつつ、光電管より正確にトルソーの通過を検知することのできる、通過タイム測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】  上記の課題を解決するための本発明の第１の手段は、赤外線または可視光線を照射する照射装置と、赤外線または可視光線を検出する受光装置と、通信装置と、タイムを測定する計時装置と、タイムを表示する表示装置とで構成され、前記照射装置が照射した赤外線または可視光線を、通過する走者の体が反射し、反射された赤外線または可視光線を、前記受光装置が検出することで走者の通過を検知し、前記通信装置を介して検知の情報が前記計時装置に伝わり、検知に応じて前記計時装置が走者の通過タイムを測定し、前記表示装置が測定されたタイムを表示する装置であり、前記照射装置は走者の通過位置において、走者の手のひらの面積以上の範囲に広がる赤外線または可視光線を照射するステップを含み、前記受光装置は、所定の量以上の赤外線または可視光線の反射電力を検出したときに、走者の通過として検知することを特徴とする、走者の通過タイムを測定する装置である。【００１４】  上記の課題を解決するための本発明の第２の手段は、前記受光装置は、赤外線または可視光線の入射方向を制限する窓を持ち、前記窓は、縦の長さが横の長さよりも長い形状をしていることを特徴とする、本発明の第１の手段の装置である。【００１５】上記の課題を解決するための本発明の第３の手段は、前記照射装置は、赤外線または可視光線の照射範囲を制限する窓を持ち、前記窓によって制限される赤外線または可視光線の照射範囲は、横の長さに対して縦の長さの方が長い形状をしていることを特徴とする、本発明の第１または第２の手段の装置である。【００１６】  本発明では、赤外線または可視光線を照射する照射装置と、赤外線または可視光線を検出する受光装置を、走者に対して同じ側に設置する。照射装置は、前を通過する走者の衣類や体に広く当たるように、赤外線や可視光線を照射するのが特徴である。広く照射された赤外線または可視光線を走者の体が反射し、体の各所から反射された赤外線または可視光線が受光装置に入射される。受光装置に入射された赤外線または可視光線の強度が、所定の値以上のときに、受光装置は走者の通過を検知する。光電管や反射型光電管は、感知する範囲をなるべく狭くすることで測定精度を上げようしていた。これが従来技術の発想である。走者がビームを切ったか切ってないかという２値の判断で検知する、いわばデジタル的な検知方法であったといえる。本発明においては、感知する範囲を逆に広くした。走者の体が感知する範囲に入ってくるにつれて、反射光の電力が増加し、反射光の電力が所定の値に達したときに走者を検出したと判断するという本発明の方式は、アナログ的検知方法として従来技術と対比されるであろう。この方法は一見従来技術に比べ測定精度が低下しそうに思えるが、発明者は鋭意努力と実験を重ね、本発明の方式の方がむしろ測定精度が上がるということを見出したものであり、従来の常識を打ち破る画期的な発明といえる。
【発明の効果】
【００１７】  本発明の手段によって、光電管の簡便さを維持しつつ、従来の光電管よりも正確な通過タイム測定を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の全体構成を説明する図である。
【図２】走者の体に広く照射される赤外線の照射範囲を走者の後から見た図である。
【図３】走者の体に広く照射される赤外線の照射範囲を走者の横から見た図である。
【図４】走者がレーンの中央を通過するときの位置を説明する図である。
【図５】選手が遠くを通過するときの位置を説明する図である。
【図６】選手が近くを通過するときの位置を説明する図である。
【図７】走者がレーンの中央を通過するときの検知のタイミングを説明する図である。
【図８】走者が遠くを通過するときの検知のタイミングを説明する図である。
【図９】走者が近くを通過するときの検知のタイミングを説明する図である。
【図１０】走者が、図９とは異なる姿勢で、近くを通過するときの検知のタイミングを説明する図である。
【図１１】「窓」があるとき、走者がレーンの中央を通過するときの検知のタイミングを説明する図である。
【図１２】「窓」があるとき、走者が遠くを通過するときの検知のタイミングを説明する図である。
【図１３】「窓」があるとき、走者が近くを通過するときの検知のタイミングを説明する図である。
【図１４】赤外線照射装置に「窓」をつけたときの赤外線の照射範囲を説明する図である。
【図１５】光電管で走者の手が検知されるときの様子を説明する図である。
【図１６】光電管の設置状態を説明する図である。
【図１７】スタートから途中の通過地点とフィニッシュのタイムを測定する様子を説明する図である。
【図１８】加速走の測定の様子を説明する図である。
【図１９】赤外線を頂角４０度の円錐状に照射する様子を説明する図である。
【図２０】受光装置の前面に「窓」を取り付け、検出範囲を限定した様子を説明する図である。
【図２１】照射装置の前面に「窓」を取り付け、照射範囲を限定した様子を説明する図である。
【発明を実施するための形態１】
【００１９】  以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しつつ以下適宜説明する。
【００２０】  本発明を実施するための形態１は、図１のように、赤外線または可視光線（４）を照射する照射装置（２）と、赤外線または可視光線を検出する受光装置（３）を、走者（１）に対して同じ側に設置する。照射装置（２）は、前を通過する走者（１）の衣類や体に広く当たるように、赤外線や可視光線（４）を照射するのが特徴である。広く照射された赤外線または可視光線（４）を走者（１）の体が反射し、体の各所から反射された赤外線または可視光線（５）が受光装置（３）に入射される。受光装置（３）に入射された赤外線または可視光線（５）の電力が、所定の値以上のときに、受光装置（３）は走者（１）の通過を検知する。走者（１）の通過が検知されると、通信装置（６）を介して、計時装置（７）に検知の情報が伝わる。計時装置（７）はそれに応じてタイムを測定し、表示装置（８）がタイムを表示する。
【００２１】  図１の、照射装置（２）と受光装置（３）と通信装置（６）の一部を一体化すると、使い勝手がよい。この、一体化したものを以下では「検知ブロック（９）」と呼ぶ。本発明において、各装置の物理的構造は制限しないが、図２のように、検知ブロック（９）を三脚などに取り付けて用いると使いやすい。
【００２２】  本発明を実施するための形態１においては、照射する電磁波として波長９００ナノメートルから１マイクロメートル程度の赤外線を用いる。この波長領域の赤外線は、回折が十分小さいので、回折による測定誤差は無視できる。赤外線リモコンや赤外線通信の普及で、発光素子も受光素子も入手が容易である。赤外線ＬＥＤは、発光効率が他の波長の電磁波照射装置より大きく、電池の消耗が少なくてすむ。以上のような条件を鑑みるに、現環境では、この波長領域の赤外線を用い、赤外線照射装置に赤外線ＬＥＤを用いるのが、作成に最も適しているが、本発明では使用する電磁波の波長や使用するデバイスを特定するものではない。
【００２３】  走者は１２０ｃｍ幅のレーンの中ほどを走る。図４は、走者（１）がレーン中央を走るときの、レーンと、検知ブロック（９）と、走者（１）の体の位置関係を示している。赤外線照射装置を、走者の右側、レーンの右端から３０ｃｍ離れたところに設置する。走者（１）がレーン中央を通過するとき、検知ブロック（９）と走者のトルソーの右面との距離は、約７０ｃｍとなる。
【００２４】  走者が左右に振れた場合、検知ブロック（９）から走者（１）のトルソーの右面までの距離は、図５のように、左に振れたときで約９０ｃｍ、図６のように、右に振れたときで約５０ｃｍとなる。これ以上に振れると、隣の走者を妨害し、失格になる恐れがあるので、通常はこの範囲内を走る。
【００２５】  照射装置（２）として、例えば、照射角２０度の赤外線ＬＥＤを用いる。図１９のように、赤外線の照射範囲は頂角４０度の円錐状となり、距離７０ｃｍでの赤外線照射範囲は直径５１ｃｍの円になる。距離９０ｃｍでは直径６６ｃｍの円になり、距離５０ｃｍでは直径３６ｃｍの円になる。走者が図４で示されるレーンの中央部を通過するとき、図３のように、照射範囲（１０）は走者のトルソーをほぼ覆う大きさの円となる。
【００２６】  ＬＥＤのような点光源から照射される赤外線強度は距離の二乗に反比例する。よって、赤外線照射強度は、照射装置からの距離７０ｃｍのところでの強度を１とすると、距離５０ｃｍでの強度は約２．０、距離９０ｃｍでの強度は約０．６となる。
【００２７】  反射光も、反射源である走者の体が受光装置から遠いと受光装置に到達する反射赤外線の強度が弱くなるが、面による反射であるので、距離の二乗に反比例するほど弱くならず、およそ、距離に反比例すると見積もられる。同じ強さの赤外線が反射したとして、レーン中心からの反射が受光装置に到達するときに強度を１とすると、距離５０ｃｍからの強度は１．４、距離９０ｃｍからの強度は０．８となる。
【００２８】  これらを総合して、照射装置が照射する赤外線を、通過する走者の体が反射するときに、受光装置に到達する反射赤外線の強度は、次のようになる。すなわち、走者がレーンの中央を通過するときの、走者の単位投影面積あたりの反射赤外線強度を１とすると、距離５０ｃｍでの単位投影面積あたりの反射赤外線強度は２．８（２．０×１．４）、距離９０ｃｍでの単位投影面積あたりの反射赤外線強度は０．４８（０．６×０．８）となる。
【００２９】  図７から図１０において、円は、走者（１）のトルソー右面の位置における照射範囲（１０）を示し、網かけ部は、照射された赤外線のうち、走者の体に当たる部分を示し、その部分からの反射を受光装置が検出する。よって、受光装置が検出する反射赤外線の総合強度は、網掛け部の面積と、その位置からの単位投影面積あたりの反射赤外線強度との積に比例する。
【００３０】  走者（１）が、図４で示されるレーンの中央を通過するとき、検知ブロックから走者（１）のトルソーの右面までの距離が７０ｃｍとなり、その位置での照射範囲（１０）は直径５１ｃｍの円となるわけだが、通過する走者の体はその範囲に徐々に入ってくる。
【００３１】  例えば、走者（１）の体の投影面積のうち、６８０ｃｍ２に相当する部分が照射範囲に入り、そこからの反射赤外線が受光装置に入射されたときに、選手の通過を検知するように、照射強度、および、受光装置の感度を設定する。この場合、身長１７０ｃｍの走者なら、図７のような位置に走者（１）が来た時に、走者（１）の通過が検知される。本来は、照射範囲（１０）の円の中心に走者（１）のトルソーが差し掛かったときに検知して欲しいところであるが、図７では少しだけずれたところで検知しており、これは測定誤差となる。
【００３２】  走者（１）が図５で示される最も遠い位置を通過し、検知される瞬間の様子を図８に示す。照射範囲（１０）は直径約６６ｃｍの円となり、走者（１）から反射される単位投影面積当たりの赤外線は最も弱い。先の感度設定だと、図８のように、走者（１）の投影面積のうち１４００ｃｍ２（６８０÷０．４８）が照射範囲（１０）に入ると走者（１）の通過が検知される。この状態で、検知に必要な投影面積が最大となる。
【００３３】  走者（１）が図６で示される最も近い位置を通過し、検知される瞬間の様子を図９に示す。照射範囲（１０）は直径約３６ｃｍの円となり、走者（１）から反射される単位投影面積あたりの赤外線は最も強い。先の感度設定だと、図９のように、走者（１）の投影面積のうち２４０ｃｍ２（６８０÷２．８）が照射範囲（１０）に入ると走者（１）の通過が検知される。この状態で、検知に必要な投影面積が最小となり、図９では、腕だけで検知していることを示している。このようなときに測定誤差が最も大きい。
【００３４】  照射範囲（１０）を通過する走者（１）の姿勢はいろいろである。図１０は、選手が最も近い５０ｃｍのところを通過するとき、肘が上がった状態で検知されている様子を示すが、この場合、図９の状態に比べて、検知される瞬間のトルソー位置は、照射範囲（１０）の中心に近く、測定誤差が小さい。ただし、通過する瞬間の選手の体勢は制御できないところであるので、誤差としては、最悪の状態での誤差を見込むのが適切である。
【００３５】  以上の考察から、本発明を実施するための形態１においては、測定誤差が最大になるのは図９の条件のときであり、誤差として約２０ｃｍ、タイムにして０．０２秒程度の誤差が見積もられる。これは、図１５で見積もられる光電管の誤差である０．０５秒より大幅に小さい。
【００３６】  以上の考察において、赤外線の照射範囲として、照射装置から距離７０ｃｍの位置で、直径５１ｃｍの円となる頂角４０度の円錐状の照射パターンを例に挙げた。このときの照射範囲の面積は２０４０ｃｍ２となる。さらに、このうちの６８０ｃｍ２以上の部分に走者の体の投影面積が入れば、赤外線受光装置が走者の通過を認識するという例を挙げた。照射範囲、照射強度、もしくは、受光装置が走者を検知する最小投影面積、に関して、上記で例示した数値以外でも、本発明の意図を満たすことはでき、本発明は上記数値を制限するものではない。
【００３７】  しかし、照射範囲、または、受光装置が走者を検知する最小投影面積を極端に小さくすると、図１５のような、光電管や「反射型光電管」と同じ状態になり、手のひらを検知してしまうので、これは本発明の意図ではない。照射範囲が、走者の手のひらより広く、かつ、受光装置が走者を検知するために必要な投影面積が、走者の手のひらより大きい場合、手のひらの面積より大きい投影面積が照射範囲に入らないと、走者の検出が行われない。すなわち、手のひらでの誤検出は生じない。これは、本発明の効果であることから、本発明では、照射装置（２）が走者の手のひらの大きさ以上に広がる赤外線または可視光線を照射するステップを含む場合をもって本発明の課題を解決するための第１の手段の発明の対象とする。
【００３８】  スタートから、指定地点を通過するまでのタイムを測定するときは、図１７のように、検知ブロック（９）を測定したい位置に配置し、別途、スタート装置（１１）を用いる。スタート装置（１１）は、スタート合図音を発生すると同時に、通信装置を介して、計時装置に測定開始の指示を出す機能を持つ。走者（１）は、スタート合図で走り出し、その後、各所に配置された検知ブロック（９）の前を通過する。そのたびに、走者（１）の通過が検知され、タイムがそれぞれ測定される。本発明の手段の装置においては、手のひらでの誤検出が起こらず、正確なタイムの測定が可能となっている。
【００３９】  また、「加速走」と呼ばれる測定がある。加速走の測定では、図１８のように、検知ブロック（９、９−１）を複数位置に設置する。走者（１）は、最初の検知ブロック（９−１）よりも手前から加速を始める。走者（１）が、最初の検知ブロック（９−１）の前を通過すると、最初の検知ブロック（９−１）が走者を検知し、通信装置を介して、計時装置に測定開始の指示を出す。その後、走者（１）が、各所に配置された検知ブロック（９）の前を通過するたびに、走者（１）が通過が検知され、タイムがそれぞれ測定される。本発明の手段の装置においては、手のひらでの誤検出が起こらず、正確な加速走の測定が可能となっている。
【発明を実施するための形態２】
【００４０】  本発明を実施するための形態１において、最も誤差を生じさせるのは、図９のような場合である。すなわち、走者（１）が最も近くを走り、かつ、直径３６ｃｍの円である照射範囲（１０）に腕が先に入ってくる場合である。また、走者（１）がレーンの中央を通過するときでも、図７のように、完全にトルソーを検知しているわけではなく、全投影面積のうち、腕による寄与が無視できず、それが誤差となる。これを回避し、より、正確な測定をするための方策が本発明を実施するための形態２である。
【００４１】  本発明を実施するための形態２は本発明を実施するための形態１の受光装置に「窓」を追加したものであり、本発明の課題を解決するための第２の手段に対応する。それ以外は本発明を実施するための形態１と同じであるので、差異の部分のみ説明する。
【００４２】  照射装置が円錐形に赤外線を照射し、走者により反射された赤外線を受光装置が受光する際に、受光する赤外線の方向に制限を加える。これを、上記では「窓」と呼んでおり、以下においても、「窓」と表現する。図２０のように、この「窓（１２）」は、受光装置（３）の前にあけられたもので、四角錐の領域（１３）からの反射赤外線のみが受光センサー（１５）に届くように範囲を制限している。四角錐の断面は図のように長方形（１４）となり、この長方形は縦の長さが横の長さより長いことが特徴となる。
【００４３】  「窓」は、縦に長い人間のトルソーがうまく収まりながら、横に伸びる腕の影響を小さくすることが目的であるので、縦長の長方形に限らず、縦長の楕円や、丸みを帯びた縦長の長方形など、縦長の形状であれば、本発明の意図を実現することができる。本発明において、「窓」の形状を長方形などの特定の形に制限するものではなく、また、大きさも特定しない。
【００４４】  図１１から図１３において、受光装置は「窓」の効果で、図中の長方形の形状に検出範囲（１６）を持つ。照射される赤外線は、図には示されていないが、検出範囲（１６）より大きいことが望ましい。網かけ部は、照射された赤外線が走者の体で反射される部分のうち、「窓」に入ってくる領域を示す。よって、受光装置が検出する反射赤外線の強度は、網掛け部の面積と、その位置からの単位投影面積あたりの反射赤外線強度との積に比例する。
【００４５】  走者（１）が、図４で示されるレーン中央を通過し、検知される瞬間の様子を図１１に示す。検出範囲（１６）は縦５０ｃｍ、横２５ｃｍの長方形となる。図１１では、走者（１）の体の投影面積のうち、６８０ｃｍ２が、検出範囲（１６）に入ると、走者（１）の通過を検知するように、受光装置の感度を設定したときに、走者の通過が検知されるタイミングを示している。
【００４６】  走者（１）が、図５で示される最も遠い位置を通過し、検知される瞬間の様子を図１３に示す。このとき、検出範囲（１６）は縦６６ｃｍ、横３３ｃｍの長方形となる。図１３のように、走者（１）の投影面積のうち１４００ｃｍ２が検出範囲（１６）に入ると走者（１）の通過が検知される。
【００４７】  走者（１）が、図６で示される最も近い位置を通過し、検知される瞬間の様子を図１４に示す。このとき、検出範囲（１６）は縦３６ｃｍ、横１８ｃｍの長方形となる。図１４のように、走者（１）の投影面積のうち２４０ｃｍ２が検出範囲（１６）に入ると走者（１）の通過が検知される。
【００４８】  以上の考察から、本発明を実施するための形態２においては、測定誤差が最大になるのは図１３のような状態のときであり、検出範囲の中心と走者（１）のトルソーの前面が微妙に一致していない。しかし、この状態では、誤差として１０ｃｍ以下、タイムにして０．０１秒以下と見積もられ、これは、本発明を実施するための形態１で見積もられる誤差である０．０２秒を更に改善している。
【００４９】  実際に本発明を実施するための形態２の装置を製作し、走者の通過を検知するタイミングを、高速カメラで撮影した結果においても、前記装置のが走者を検知するタイミングと、高速カメラで確認されるトルソー通過のタイミングの間に生じる差異は、１０ｃｍ以下であることが確認された。
【発明を実施するための形態３】
【００５０】  本発明を実施するための形態３は、図２１のように、照射装置（２）に「窓（１８）」を設けるもので、本発明の課題を解決するための第３の手段に対応する。赤外線ＬＥＤ（２１）が照射する赤外線は、「窓（１８）」により照射範囲が四角錐（１９）の範囲に限られ、断面は長方形（２０）となる。発明を実施するための形態２と同様理由で、照射範囲の形状は、縦の長さが横の長さより長いことが特徴となるが、本発明では、照射範囲の形状を特定しない。
【００５１】図１４のように、「窓」によって制限された照射赤外線が長方形の範囲（１７）（網かけ部）に広がり、その照射範囲（１７）を通過する走者（１）の体の投影面積が所定の量を超えたときに、反射光が十分な強度となり、走者（１）の通過が検知される。この検出のしくみと効果については、本発明を実施するための形態２に準ずる。
【符号の説明】
【００５２】（１）走者
（２）照射装置
（３）受光装置
（４）照射装置（２）から照射している赤外線または可視光線
（５）選手の体から反射され受光装置（３）に入射される赤外線または可視光線
（６）通信装置
（７）計時装置
（８）表示装置
（９）検知ブロック
（９−１）最初の検知ブロック
（１０）照射範囲
（１１）スタート装置
（１２）検出範囲を制限するための窓
（１３）窓（１２）によって制限された検出範囲を示す四角錐の領域
（１４）検出範囲となる四角錐の領域（１３）の断面である長方形
（１５）受光センサー
（１６）検出範囲
（１７）照射範囲
（１８）照射範囲を制限するための窓
（１９）窓（１８）によって制限された照射範囲を示す四角錐の領域
（２０）照射範囲となる四角錐の領域（１９）の断面である長方形
（２１）赤外線ＬＥＤ
（２２）受光装置
（２３）検出領域