(57)【要約】【課題】測定の手間を軽減することができ、連続測定に適し、かつ、耐久性に優れた垂直跳び測定装置を提供する。【解決手段】垂直跳び測定装置１０は、レーザ光を水平方向に放射する発光手段２１および受光手段３１を、跳躍基準面から垂直方向に距離を置いて配置し、受光手段３１の出力を用いて、測定対象にレーザ光が照射されている状態から照射されていない状態への移行を示す第１の出力変化を検出してその時刻Ｔ１を取得し、測定対象にレーザ光が照射されていない状態から照射されている状態への移行を示す第２の出力変化を検出してその時刻Ｔ２を取得し、時刻Ｔ１，Ｔ２の差分から測定対象の滞空時間を算出し、算出した滞空時間および重力加速度を用いて測定対象の跳躍高さを算出し、出力する構成とされている。【選択図】図１
2019020231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直跳びの跳躍高さを測定する垂直跳び測定装置であって、
跳躍基準面から垂直方向に距離を置いて配置されてレーザ光を水平方向に放射する発光手段と、
前記レーザ光を受光する受光手段と、
この受光手段からの出力を用いて、測定対象に前記レーザ光が照射されている状態から照射されていない状態への移行を示す第１の出力変化、および前記測定対象に前記レーザ光が照射されていない状態から照射されている状態への移行を示す第２の出力変化を検出する処理を実行する出力変化検出手段と、
この出力変化検出手段により前記第１の出力変化を検出した際の第１の時刻および前記第２の出力変化を検出した際の第２の時刻を取得する処理、または前記第１の出力変化の検出時から前記第２の出力変化の検出時までの時間間隔を計測する処理を実行する計時手段と、
この計時手段により取得した前記第１の時刻と前記第２の時刻との差分から前記測定対象の滞空時間を算出するか、または前記計時手段により計測した前記時間間隔を前記測定対象の滞空時間とし、さらに、この滞空時間および重力加速度を用いて前記測定対象の前記跳躍高さを算出する処理を実行する跳躍高さ算出手段と、
この跳躍高さ算出手段により算出した前記跳躍高さを出力する処理を実行する出力処理手段と
を備えたことを特徴とする垂直跳び測定装置。
【請求項２】
前記発光手段は、水平方向に扇状に拡がる状態で前記レーザ光を放射する構成とされ、
前記受光手段は、前記レーザ光の放射面上の異なる位置に複数配置され、
前記出力変化検出手段は、
前記第１の出力変化を検出する際には、複数の前記受光手段のうちのいずれかが前記レーザ光を受光していない状態から複数の前記受光手段の全てが前記レーザ光を受光している状態への移行を示す出力変化を検出し、
前記第２の出力変化を検出する際には、複数の前記受光手段の全てが前記レーザ光を受光している状態から複数の前記受光手段のうちのいずれかが前記レーザ光を受光していない状態への移行を示す出力変化を検出する処理を実行する構成とされている
ことを特徴とする請求項１に記載の垂直跳び測定装置。
【請求項３】
前記出力処理手段は、
前記出力変化検出手段により前記第１の出力変化を検出した際における出力変化前の状態で前記レーザ光を受光していなかった前記受光手段と、前記出力変化検出手段により前記第２の出力変化を検出した際における出力変化後の状態で前記レーザ光を受光していなかった前記受光手段とが一致しているか否か、またはこれらの受光手段の配置位置のずれ量が予め定めた範囲内であるか否かを判断し、その判断結果または判断結果に基づく指示情報を出力する処理も実行する構成とされている
ことを特徴とする請求項２に記載の垂直跳び測定装置。
【請求項４】
前記発光手段および前記受光手段は、垂直方向に間隔を置いて複数組配置され、
前記出力変化検出手段は、
異なる高さ位置に配置された複数組の前記発光手段および前記受光手段の各々の組について、前記第１および前記第２の出力変化を検出する処理を実行する構成とされ、
前記計時手段は、
前記滞空時間を求めるための処理として、前記第１および前記第２の時刻を取得する処理、または前記第１の出力変化の検出時から前記第２の出力変化の検出時までの時間間隔を計測する処理を実行するとともに、
初速度を求めるための処理として、（Ａ）異なる高さ位置に配置された複数の前記受光手段のうちの上下双方の前記受光手段についての前記第１の時刻を取得する処理、（Ｂ）上下双方の前記受光手段についての前記第２の時刻を取得する処理、（Ｃ）下側の前記受光手段についての前記第１の出力変化の検出時から上側の前記受光手段についての前記第１の出力変化の検出時までの上昇時間を計測する処理、（Ｄ）上側の前記受光手段についての前記第２の出力変化の検出時から下側の前記受光手段についての前記第２の出力変化の検出時までの下降時間を計測する処理、またはこれらの（Ａ）〜（Ｄ）を組み合わせた処理を実行する構成とされ、
前記跳躍高さ算出手段は、
前記滞空時間および前記重力加速度を用いて前記測定対象の前記跳躍高さを算出する処理に加え、
前記（Ａ）の処理で得られた前記第１の時刻の差分から前記初速度を算出するか、前記（Ｂ）の処理で得られた前記第２の時刻の差分から前記初速度を算出するか、前記（Ｃ）の処理で得られた前記上昇時間を用いて前記初速度を算出するか、前記（Ｄ）の処理で得られた前記下降時間を用いて前記初速度を算出するか、またはこれらを組み合わせて前記初速度を算出し、さらに、前記初速度および前記重力加速度を用いて前記測定対象の比較用跳躍高さを算出する処理を実行する構成とされ、
前記出力処理手段は、
前記滞空時間および前記重力加速度を用いて算出された前記跳躍高さと、前記初速度および前記重力加速度を用いて算出された前記比較用跳躍高さとを比較し、双方の差分が予め定められた範囲内であるか否かを判断し、その判断結果または判断結果に基づく指示情報を出力する処理も実行する構成とされている
ことを特徴とする請求項２または３に記載の垂直跳び測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直跳びの跳躍高さを測定する垂直跳び測定装置に係り、例えば、人間、犬・猫・猿・ウサギ・カンガルー・カエル・イルカ等の動物、またはロボット等についての垂直方向の跳躍高さを測定する場合に利用できる。
【背景技術】
【０００２】
従来の垂直跳び測定器は、被験者の腰にベルトで固定しておき、跳躍時に測定器に内蔵されている紐が伸びる構造を備え、跳躍前の紐の長さから跳躍後の紐の長さへの変位を計測し、測定結果として表示するものであった。
【０００３】
一方、計測を自動化した機器もある。例えば、ユーザに装着または把持されてユーザの動きに応じた加速度を検出する検出手段から加速度データを取得し、加速度データの解析を行って滞空時間を算出し、ジャンプ高さを算出する動作検出装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、被験者の離地から着地までの滞空時間をマットスイッチによって検出し、跳躍高さを検出する機能計測装置が知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２１７５８４号公報
【特許文献２】特開２００８−０２９４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述した紐の長さの変位を計測する従来の垂直跳び測定器では、被験者が交代する都度にベルトの着脱が必要となり、また、測定の都度に、伸びた分の紐を巻き取る作業が必要となるので、手間がかかるうえ、１回の測定につき、１回のみ結果を出力するので、複数回の連続測定には適していなかった。
【０００７】
また、前述した特許文献１に記載された動作検出装置では、計測の自動化はされているものの、加速度を検出する検出手段を、ユーザに装着または把持させるので、装着に手間がかかる、あるいは把持の状態によっては測定の安定性に欠けるという問題が生じる。
【０００８】
さらに、前述した特許文献２に記載された機能計測装置では、着地時の衝撃がマットスイッチに繰り返し加えられることになるので、耐久性に問題が生じる。そして、測定対象が人間ではなく、例えばカンガルーのような高い跳躍力を有し、かつ、大型の動物であれば、衝撃が大きいので、耐久性の問題は、より一層顕著になる。また、跳躍基準面がマットスイッチになるので、マットスイッチの硬さや弾性等の状態が跳躍に影響を及ぼす可能性もある。さらに、マットスイッチを蹴るときに、２度踏みをする可能性もある。また、跳躍基準面がマットスイッチになるので、測定対象の種類によっては、感度の異なるマットスイッチを用意しなければならない事態も生じ得る。例えば、人間の大人に対し、人間の子供、猫、カエルと体重が軽くなっていけば、どこかでマットスイッチの感度を上げる必要があるかもしれない。そして、跳躍基準面がマットスイッチになるので、イルカの跳躍力の測定のように、水面からの跳躍高さの測定を行うことはできず、また、トランポリンでの跳躍高さや体操用の踏切板を使った跳躍高さの測定も行うことはできない。
【０００９】
本発明の目的は、測定の手間を軽減することができ、連続測定に適し、かつ、耐久性に優れた垂直跳び測定装置を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、垂直跳びの跳躍高さを測定する垂直跳び測定装置であって、
跳躍基準面から垂直方向に距離を置いて配置されてレーザ光を水平方向に放射する発光手段と、
レーザ光を受光する受光手段と、
この受光手段からの出力を用いて、測定対象に前記レーザ光が照射されている状態から照射されていない状態への移行を示す第１の出力変化、および測定対象にレーザ光が照射されていない状態から照射されている状態への移行を示す第２の出力変化を検出する処理を実行する出力変化検出手段と、
この出力変化検出手段により第１の出力変化を検出した際の第１の時刻および第２の出力変化を検出した際の第２の時刻を取得する処理、または第１の出力変化の検出時から第２の出力変化の検出時までの時間間隔を計測する処理を実行する計時手段と、
この計時手段により取得した第１の時刻と第２の時刻との差分から測定対象の滞空時間を算出するか、または計時手段により計測した時間間隔を測定対象の滞空時間とし、さらに、この滞空時間および重力加速度を用いて測定対象の跳躍高さを算出する処理を実行する跳躍高さ算出手段と、
この跳躍高さ算出手段により算出した跳躍高さを出力する処理を実行する出力処理手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
ここで、「レーザ光」には、可視光線レーザおよび赤外線レーザが含まれる。すなわち、可視域から赤外域の波長を有するレーザ光が含まれる。
【００１２】
また、「測定対象」は、主として人間であるが、空気の摩擦や抵抗等の影響を受けずに重力の作用だけによって自由落下するとみなすことができる状態にある生物や物体であれば、その他のものでもよく、例えば、犬・猫・猿・ウサギ・カンガルー・カエル・イルカ等の動物、ロボット（人型ロボット、犬型ロボット等）、魚類（但し、ヒレを拡げて滑空するトビウオのような飛ぶことができる魚類は、自由落下とみなすことができないので除く。）、ダチョウやペンギン等のような飛べない鳥類などでもよい。なお、動物の跳躍については、上方に、餌を置く、動物が興味を持つものを置く、ショーの訓練に使っているものを置く等により、動物の種類に応じた誘導を行えばよい。そして、器具を使った人間や動物の跳躍高さを測定してもよく、例えば、バネの力で飛び跳ねて遊ぶスティック状の遊具（ホッピングと称される。）を使った人間や動物の跳躍高さ、自転車に乗った人間や動物の跳躍高さ、トランポリンを行う人間や動物の跳躍高さ、体操用の踏切板を使った人間や動物の跳躍高さ等を測定してもよい。また、器具を使わない人間の場合でも、通常の体力測定で行う両足による垂直跳びに限らず、座禅を組んだ状態での人間の跳躍高さ、逆立ちしている状態の人間の腕力による跳躍高さ等を測定してもよい。
【００１３】
さらに、「跳躍基準面」は、主として地面、建物の床面、構造物の内外に形成された水平な平面等のような表面形状の変化がないか若しくは少ない物体の面（比較的固い面）であるが、例えば、イルカの跳躍力の測定等では、水面としてもよく、トランポリンによる跳躍高さ（体操を行う者の技術およびトランポリン自体の性能の複合力）の測定では、トランポリンの布を張ったフレームの設置面としてもよく、体操用の踏切板を使う場合にはその上面等としてもよい。
【００１４】
そして、本発明では、「重力加速度」を用いて演算処理を行うので、本願明細書において単に「垂直方向」というときは、鉛直方向（重力が作用する方向）を意味する。
【００１５】
また、「発光手段」と「受光手段」とは、測定の精度や安定性等の観点から、分離されていることが好ましいが、一体としてもよい。後者の一体とは、いわゆる投受光器一体形の場合であり、この場合は、発光手段から放射されたレーザ光は、通常は受光手段（発光手段と同じ位置にある。）に戻らないが、測定対象に当たると反射して受光手段に戻り、受光量が増加するので、その増加を捉えて検出を行うタイプである。
【００１６】
さらに、「出力変化検出手段」における「測定対象にレーザ光が照射されている状態から照射されていない状態への移行」とは、跳躍開始直後に測定対象が上方に移動し、測定対象の全体が、レーザ光の放射面（水平面に平行な面）よりも上側になるタイミングであり、「測定対象にレーザ光が照射されていない状態から照射されている状態への移行」とは、測定対象が最高到達点から落下してきて跳躍基準面に到達する直前のタイミングである。
【００１７】
なお、このように「出力変化検出手段」において、「受光手段」によるレーザ光の受光の有無ではなく、測定対象に対するレーザ光の照射の有無（レーザ光が測定対象に当たっているか否か）で状態を記載しているのは、前述した「発光手段」と「受光手段」とが分離しているタイプの場合と、一体のタイプの場合とで、測定対象の同じ動きに対し、「受光手段」の出力（受光の有無）が逆になるからである。
【００１８】
すなわち、「発光手段」と「受光手段」とが分離しているタイプの場合、および一体のタイプの場合のいずれの場合でも、測定対象に対するレーザ光の照射の有無（測定対象にレーザ光が当たっているか否か）は、「受光手段」によるレーザ光の受光の有無により検出することができるという点では同じである。しかし、「発光手段」と「受光手段」とが分離しているタイプの場合には、測定対象にレーザ光が当たって測定対象がレーザ光を遮ると「受光手段」による受光がなくなり、測定対象がレーザ光を遮ってないときに「受光手段」による受光がある。一方、「発光手段」と「受光手段」とが一体のタイプの場合には、測定対象にレーザ光が当たって反射されると「受光手段」による受光があり、測定対象にレーザ光が当たらないとレーザ光は戻ってこないため「受光手段」による受光がなくなる。従って、両タイプの「受光手段」の出力（受光の有無）は逆になる。
【００１９】
このような本発明の垂直跳び測定装置においては、測定対象（人間の場合には被験者）に測定器を装着する構成ではないので、測定器の着脱作業が必要ないことから、測定準備に手間や時間がかからず、連続測定も容易かつ円滑に行うことが可能となる。
【００２０】
また、測定対象に測定器を装着または把持させる構成とすると、装着または把持されている測定器の位置（測定対象全体に対する相対位置）が測定中にずれるといった不都合が生じる可能性があるが、本発明では、上下運動する測定対象の側ではなく、発光手段および受光手段が跳躍基準面に対して相対的に固定された位置に配置されるので（測定中に固定という意味であり、測定の前後で配置位置を調整可能とすることは妨げない。）、そのような不都合を回避することが可能となる。
【００２１】
さらに、レーザ光を用いて測定を行う構成とされているので、マットスイッチを跳躍基準面に設置する必要はないため、跳び上がる際や跳躍基準面への落下（着地等）の際に加わる衝撃で装置が故障するといった不都合を回避することができ、耐久性の問題を解消することが可能となる。
【００２２】
そして、マットスイッチを跳躍基準面に設置する必要はないので、跳躍基準面は、測定対象の種類や測定目的に応じた状態とすることができ、例えば、地面、木製の床、コンクリート製の床、水面、体操用具の設置面等を自由に選択可能となる。また、跳躍基準面の選択の自由度に加え、レーザ光を用いるので、測定対象と非接触での測定が可能となるため、測定対象への制約が少なく、かつ、検出距離を長くとることが可能であるため、様々な種類の測定対象についての測定が可能となり、これらにより前記目的が達成される。
【００２３】
＜発光手段と受光手段とが分離され、かつ、扇状に拡がるレーザ光を放射する構成＞
【００２４】
また、前述した垂直跳び測定装置において、
発光手段は、水平方向に扇状に拡がる状態でレーザ光を放射する構成とされ、
受光手段は、レーザ光の放射面上の異なる位置に複数配置され、
出力変化検出手段は、
第１の出力変化を検出する際には、複数の受光手段のうちのいずれかがレーザ光を受光していない状態から複数の受光手段の全てがレーザ光を受光している状態への移行を示す出力変化を検出し、
第２の出力変化を検出する際には、複数の受光手段の全てがレーザ光を受光している状態から複数の受光手段のうちのいずれかがレーザ光を受光していない状態への移行を示す出力変化を検出する処理を実行する構成とされていることが望ましい。
【００２５】
このように発光手段と受光手段とが分離され、かつ、扇状に拡がるレーザ光を放射する構成とした場合には、跳び上がる際の測定対象の位置（測定対象が人間の場合には、通常は足の位置）と、跳躍基準面への落下（着地等）の際の測定対象の位置とがずれていても測定を行うことが可能となる。
【００２６】
また、１つの発光手段から複数の受光手段に向かってレーザ光が投射されることになるので、発光手段と受光手段とを１対１にして複数の発光手段およびそれと同数の複数の受光手段を設置する場合に比べ、装置構成の簡易化や装置コストの低減を図ることが可能となる。
【００２７】
さらに、前述した発光手段と受光手段とが分離され、かつ、扇状に拡がるレーザ光を放射する構成とした場合において、
出力処理手段は、
出力変化検出手段により第１の出力変化を検出した際における出力変化前の状態でレーザ光を受光していなかった受光手段と、出力変化検出手段により第２の出力変化を検出した際における出力変化後の状態でレーザ光を受光していなかった受光手段とが一致しているか否か、またはこれらの受光手段の配置位置のずれ量が予め定めた範囲内であるか否かを判断し、その判断結果または判断結果に基づく指示情報を出力する処理も実行する構成としてもよい。
【００２８】
このように第１の出力変化の検出直前の状態と第２の出力変化の検出直後の状態における複数の受光手段の受光状況を比較する構成とした場合には、跳び上がる際の測定対象の位置（測定対象が人間の場合には、通常は足の位置）と、跳躍基準面への落下（着地等）の際の測定対象の位置との不一致や、ずれ量を検出することができ、測定対象が真っすぐ上方へ跳び上がったか否かを判断することが可能となる。このため、測定対象や測定実施者（測定対象自身が測定実施者である場合もある。）に対し、測定対象が真っすぐ上方へ跳び上がっていない旨や、再測定を行うことが好ましい旨を知らせたり、再測定を指示する情報を出力すること等が可能となる。
【００２９】
また、前述した発光手段と受光手段とが分離され、かつ、扇状に拡がるレーザ光を放射する構成とした場合において、
発光手段および前記受光手段は、垂直方向に間隔を置いて複数組配置され、
出力変化検出手段は、
異なる高さ位置に配置された複数組の発光手段および受光手段の各々の組について、第１および第２の出力変化を検出する処理を実行する構成とされ、
計時手段は、
滞空時間を求めるための処理として、第１および第２の時刻を取得する処理、または第１の出力変化の検出時から第２の出力変化の検出時までの時間間隔を計測する処理を実行するとともに、
初速度を求めるための処理として、（Ａ）異なる高さ位置に配置された複数の受光手段のうちの上下双方の受光手段についての第１の時刻を取得する処理、（Ｂ）上下双方の受光手段についての第２の時刻を取得する処理、（Ｃ）下側の受光手段についての第１の出力変化の検出時から上側の受光手段についての第１の出力変化の検出時までの上昇時間を計測する処理、（Ｄ）上側の受光手段についての第２の出力変化の検出時から下側の受光手段についての第２の出力変化の検出時までの下降時間を計測する処理、またはこれらの（Ａ）〜（Ｄ）を組み合わせた処理を実行する構成とされ、
跳躍高さ算出手段は、
滞空時間および重力加速度を用いて測定対象の跳躍高さを算出する処理に加え、
（Ａ）の処理で得られた第１の時刻の差分から初速度を算出するか、（Ｂ）の処理で得られた第２の時刻の差分から初速度を算出するか、（Ｃ）の処理で得られた上昇時間を用いて初速度を算出するか、（Ｄ）の処理で得られた下降時間を用いて初速度を算出するか、またはこれらを組み合わせて初速度を算出し、さらに、初速度および重力加速度を用いて測定対象の比較用跳躍高さを算出する処理を実行する構成とされ、
出力処理手段は、
滞空時間および重力加速度を用いて算出された跳躍高さと、初速度および重力加速度を用いて算出された比較用跳躍高さとを比較し、双方の差分が予め定められた範囲内であるか否かを判断し、その判断結果または判断結果に基づく指示情報を出力する処理も実行する構成としてもよい。
【００３０】
このように「滞空時間」から求めた跳躍高さと、「初速度」から求めた比較用跳躍高さとを比較する構成とした場合には、測定結果の妥当性を判断することが可能となる。このため、測定対象や測定実施者に対し、測定結果が妥当ではない旨を知らせたり、再測定を指示する情報や、跳躍基準面とレーザ光の放射面との距離（オフセット）の調整を指示する情報を出力すること等が可能となる。
【発明の効果】
【００３１】
以上に述べたように本発明によれば、レーザ光を用いて測定対象の滞空時間を検出することにより跳躍高さを測定するので、測定器の着脱作業が必要ないことから、測定準備に手間や時間がかからず、連続測定も容易かつ円滑に行うことができるうえ、マットスイッチを跳躍基準面に配置する必要もないので、耐久性に優れた垂直跳び測定装置を実現することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態の垂直跳び測定装置の全体構成図。
【図２】前記実施形態の垂直跳び測定装置の外観を示す斜視図。
【図３】前記実施形態の垂直跳び測定装置を構成する受光ユニットの上面図。
【図４】前記実施形態の垂直跳び測定装置による測定方法の説明図。
【図５】前記実施形態の垂直跳び測定装置による測定手順を示すフローチャートの図。
【図６】本発明の変形の形態を示す斜視図。
【図７】前記変形の形態における演算処理の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１には、本実施形態の垂直跳び測定装置１０の全体構成が示され、図２には、その外観が斜視図で示されている。また、図３は、垂直跳び測定装置１０を構成する受光ユニット３０の上面図であり、図４は、垂直跳び測定装置１０による測定方法の説明図である。さらに、図５には、垂直跳び測定装置１０による測定手順がフローチャートで示されている。
【００３４】
垂直跳び測定装置１０は、一般に広く行われている人間の体力測定の一項目である両足の脚力での垂直跳びによる跳躍高さを測定する装置である。従って、本実施形態では、測定対象は人間であるため、被験者という。但し、本発明の測定対象は、人間に限定されるものではなく、また、通常の体力測定に限定されるものでもない。
【００３５】
図１および図２において、垂直跳び測定装置１０は、発光ユニット２０と、これと向かい合わせに配置される受光ユニット３０とを備え、さらに、受光ユニット３０には、無線でパーソナル・コンピュータ（以下、ＰＣと略記することがある。）が接続されている。図２に示すように、発光ユニット２０および受光ユニット３０は、ともに略直方体の外形形状を有しているが、特にこの形状に限定されるものではなく、要するに、空間に対して発光手段２１および受光手段３１の位置を固定することができればよい。なお、位置を固定するという意味は、測定中に動かなければよいという意味であり、設置位置を上下方向に調整可能な装置構成とすることを妨げるものではない。
【００３６】
また、発光ユニット２０および受光ユニット３０の大きさは、例えば、Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ４＝Ｌ５＝１００ｍｍ程度、Ｌ３＝Ｌ６＝１５０ｍｍ程度であり、発光ユニット２０と受光ユニット３０との間隔は、例えば、Ｗ＝１ｍ程度であるが、これらの数値に限定されるものではなく、測定対象の種類、レーザ光の強度、レーザ光の扇形の拡がりの角度θ、跳躍基準面１（図４参照）からレーザ光の放射面までの高さ方向の距離（オフセット）Ｆ等に応じて定めればよい。さらに、このオフセットＦの値は、測定対象の種類に応じて適切な値があり、例えば、本実施形態のような通常の人間の垂直跳びの測定の場合には、Ｆ＝５０ｍｍ程度にすることが好適であるが、これに限定されるものではなく、例えば、大人と子供との別等に応じて調整してもよい。
【００３７】
発光ユニット２０は、レーザ光を放射する１つの発光手段２１と、この発光手段２１に電力を供給する電源２２とを備えている。
【００３８】
発光手段２１は、レーザ光がライン状に投影されるライン型レーザであり、本実施形態では、例えば、発光素子を含むレーザポインタと、ロッドレンズと称される円柱形状の拡散レンズとを備えて構成されている。このライン型レーザは、レーザポインタから投射された平行光（ポインタ光）を拡散レンズの円柱側面に入射させ、そこから扇状に広角に拡がるレーザ光を出射するようになっている。この発光手段２１は、図２に示すように、扇状に拡がるレーザ光の放射面が水平面と並行になるように設置され、これにより受光ユニット３０には、レーザ光が水平なライン状に投影されるようになっている。また、発光手段２１は、跳躍基準面１（図４参照）から高さ寸法Ｆの距離を置いて配置されている。この高さ寸法Ｆは、測定対象の跳躍高さを算出する際のオフセット寸法となる。なお、レーザ光を扇状に拡げるためのレンズは、円柱形状の拡散レンズに限定されるものではない。
【００３９】
より具体的には、レーザの種類は、例えば半導体レーザであり、扇状に拡がる角度が例えば３０度〜４５度で調整可能であり、レーザ波長が例えば６５０ｎｍ程度の赤色のライン型レーザ等を好適に採用することができる。本実施形態では、一例として、扇形の角度については、左右に１５度ずつの合計３０度程度（図２中の角度θ＝３０度程度）に拡散させる。なお、レーザの種類は、半導体レーザに限定されるものではなく、また、赤色の可視光線レーザに限定されるものでもなく、例えば、赤色以外の可視光線レーザや、赤外線レーザであってもよく、要するに、扇状に拡散するレーザ光を形成できればよい。なお、本発明では、ライン型レーザではなく、レーザ光が点状に投影されるポイント型レーザを用いてもよいが、被験者が真上に跳び上がらないケースがあるので、それに対応するという観点、並びに、そのようなケースに対応できるようにポイント型レーザを複数設ける場合に比べて装置構成の簡易化および装置コストの低減を図ることができるという観点で、ライン型レーザとすることが好ましい。
【００４０】
受光ユニット３０は、複数（本実施形態では、一例として４つ）の受光手段３１と、１チップまたは複数チップのマイクロコントローラ（以下、マイコンという。）４０と、このマイコン４０に電力を供給する電源５０と、各種のボタンからなる入力操作手段６０と、被験者の識別情報（以下、単に人数ということがある。）を表示する人数表示器７１と、同一の被験者についての何回目の測定であるかの識別情報（以下、単に回数ということがある。）を表示する回数表示器７２と、測定結果である被験者の跳躍高さ表示する結果表示器７３と、バッテリの残量を表示するバッテリインジケータ８１と、ＳＤカードの読み書きの状態を表示するＳＤインジケータ８２と、ＳＤモジュール９０と、ＰＣとのブルートゥース（登録商標）等による無線通信を行うための通信モジュール９１とを備えている。
【００４１】
受光手段３１は、入光する光量の変化を電気信号に変換して出力するものであり、発光手段２１とともに光電スイッチ（光電センサ）を形成する。本実施形態では、一例として、受光素子であるフォトダイオードにより構成されている。図２に示すように、複数（４つ）の受光手段３１は、すべて１つの発光手段２１からのレーザ光の放射面上に、すなわちライン状に投影されるレーザ光を同時に受光できるように発光手段２１と同じ高さ位置に、水平方向に等間隔で並べられて配置されている。従って、複数（４つ）の受光手段３１は、すべて跳躍基準面１（図４参照）から高さ寸法Ｆの距離を置いて配置されている。なお、これらの配置間隔は、必ずしも等間隔若しくは略等間隔である必要はない。
【００４２】
マイコン４０は、Ａ／Ｄ変換手段４１と、出力変化検出手段４２と、計時手段４３と、計時用データ記憶手段４４と、跳躍高さ算出手段４５と、出力処理手段４６とを構成している。このマイコン４０は、図１では、説明の便宜上、１チップのように図示されているが、複数チップを用いて、適宜、機能分散させてもよく、例えば、出力変化検出手段４２による判断処理および計時手段４３による時刻取得処理を円滑に実行し、正確な測定を行うことができるようにするため、測定に直接関係しない人数表示器７１や回数表示器７２への出力（点灯）処理を、別のマイコン４０に担当させるようにしてもよい。
【００４３】
Ａ／Ｄ変換手段４１は、マイコン４０に内蔵されたＡ／Ｄコンバータにより構成され、各受光手段３１からのアナログ出力を、デジタルデータに変換する処理を実行するものである。
【００４４】
出力変化検出手段４２は、複数（４つ）の受光手段３１からの出力（Ａ／Ｄ変換手段４１によるＡ／Ｄ変換後のデータ）を用いて、被験者にレーザ光が照射されている状態から照射されていない状態への移行を示す第１の出力変化、および被験者にレーザ光が照射されていない状態から照射されている状態への移行を示す第２の出力変化を検出する処理を実行するものである。
【００４５】
この際、出力変化検出手段４２は、第１の出力変化を検出する際には、複数（４つ）の受光手段３１のうちのいずれかがレーザ光を受光していない状態から、複数（４つ）の受光手段の全てがレーザ光を受光している状態への移行を示す出力変化を検出する。また、第２の出力変化を検出する際には、複数（４つ）の受光手段３１の全てがレーザ光を受光している状態から、複数（４つ）の受光手段３１のうちのいずれかがレーザ光を受光していない状態への移行を示す出力変化を検出する。なお、この出力変化検出処理の詳細については、図５を用いた処理フローの説明で後述する。
【００４６】
計時手段４３は、出力変化検出手段４２により第１の出力変化を検出した際の第１の時刻Ｔ１および第２の出力変化を検出した際の第２の時刻Ｔ２を取得する処理を実行するものである。これらの第１の時刻Ｔ１および第２の時刻Ｔ２は、マイコン４０が保持している時刻である。また、計時用データ記憶手段４４は、取得した第１の時刻Ｔ１および第２の時刻Ｔ２を記憶するものであり、マイコン４０に設けられた揮発性メモリにより構成されるが、不揮発性メモリに残すようにしてもよい。また、マイコン４０内の揮発性メモリには、これらの計時用データだけではなく、人数、回数、測定結果等のように、処理に必要な各種のデータを記憶する領域が確保されるとともに、不揮発性メモリにはプログラムが記憶されているが、図示は省略している。
【００４７】
なお、本発明の計時手段は、第１の出力変化の検出時から第２の出力変化の検出時までの時間間隔ΔＴを計測する処理を実行する構成としてもよい。例えば、第１の出力変化の検出時から、経過時間のカウントやそれに相当するカウンタによるカウントを開始し、第２の出力変化の検出時にカウントを終了する処理を行ってもよい。この際、計時用データ記憶手段には、経過時間やカウンタの値を記憶する。
【００４８】
跳躍高さ算出手段４５は、計時手段４３により取得した第１の時刻Ｔ１と第２の時刻Ｔ２との差分から、滞空時間ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１を算出し、または計時手段により計測した時間間隔ΔＴを滞空時間とし、さらに、この滞空時間ΔＴおよび重力加速度ｇを用いて被験者の跳躍高さ（Ｈ＋Ｆ）を算出する処理を実行するものである。なお、跳躍高さ（Ｈ＋Ｆ）の算出処理の詳細については、図５を用いた処理フローの説明で後述する。
【００４９】
出力処理手段４６は、跳躍高さ算出手段４５により算出した跳躍高さ（Ｈ＋Ｆ）を、測定結果として結果表示部７３に出力するとともに、「人数、回数、測定結果」を例えばｃｓｖ形式等でＳＤカードに書き込むためにＳＤモジュール９０へ送信し、さらに、必要に応じて、「人数、回数、測定結果」をＰＣへ無線送信するために通信モジュール９１に送信する処理を実行するものである。なお、本実施形態では、結果表示部７３にはｃｍ単位で測定結果を出力するが、これに限定されるものではない。
【００５０】
また、出力処理手段４６は、入力操作手段６０により受け付けた入力操作に従って、人数表示器７１や回数表示器７２への出力（点灯）処理を行う。さらに、出力処理手段４６は、電源５０から得られる情報を用いてバッテリインジケータ８１への出力処理を行うとともに、ＳＤモジュール９０から得られる情報を用いてＳＤインジケータ８２への出力処理を行う。
【００５１】
入力操作手段６０は、図３に示すように、受光ユニット３０の上面に設けられた「人数送り」ボタン６１と、「人数戻り」ボタン６２と、「回数送り」ボタン６３と、「回数戻り」ボタン６４と、「測定スタート」ボタン６５と、電源５０の入切を行う「ＯＮ／ＯＦＦ」ボタン６６とを含んで構成されている。ボタン６１，６２は、被験者の識別情報である連続番号を１ずつ増加、減少させるために設けられ、ボタン６３，６４は、同一の被験者についての何回目の測定なのかの識別情報である連続番号を１ずつ増加、減少させるために設けられている。
【００５２】
ＳＤモジュール９０は、ＳＤカードの読み書きを行うための制御ユニットであり、ＳＤカードを挿入する差込口（ＳＤスロット）を有している。
【００５３】
以上において、マイコン４０により構成される出力変化検出手段４２、計時手段４３、跳躍高さ算出手段４５、および出力処理手段４６は、マイコン４０内のプロセッサおよびこのプロセッサの動作手順を規定するプログラム、並びに作業用メモリにより実現される。
【００５４】
このような本実施形態においては、以下のようにして垂直跳び測定装置１０により、垂直跳びによる跳躍高さを測定する。
【００５５】
図５において、先ず、発光ユニット２０および受光ユニット３０の電源を投入し、発光ユニット２０からのレーザ光の投光、および受光ユニット３０でのレーザ光の受光を開始する（ステップＳ１）。レーザ光の投光が開始されると、その投光は、ずっと継続された状態となる。また、入力操作手段６０の各ボタン６１〜６４（図３参照）を押下操作し、被験者の人数および回数を設定し、出力処理手段４６により、設定した人数を人数表示器７１に表示させるとともに、設定した回数を回数表示器７２に表示させる（ステップＳ１）。このとき、マイコン４０内のメモリには、設定した人数・回数が記憶されている。そして、被験者は、発光ユニット２０と受光ユニット３０との間の所定のジャンプ位置に移動し、測定開始のスタンバイ状態となる（ステップＳ１）。なお、被験者が所定のジャンプ位置に移動してから、レーザ光の投光を開始し、あるいは人数・回数の設定を行ってもよい。
【００５６】
次に、被験者（被験者を補助する測定実施者でもよい。）が「測定スタート」ボタン６５（図３参照）を押下操作すると、出力変化検出手段４２により、その入力操作が受け付けられ、測定が開始される（ステップＳ２）。そして、測定開始後には、出力変化検出手段４２により、複数（４つ）の受光手段３１からの出力（Ａ／Ｄ変換手段４１によるＡ／Ｄ変換後のデータ）を用いて、被験者にレーザ光が照射されている状態（図４の（１）ジャンプ前の状態：被験者の足にレーザ光が当たっている状態）から、照射されていない状態（図４の（２）ジャンプ直後の状態：被験者の足にレーザ光が当たっていない状態）への移行を示す第１の出力変化を検出する処理を実行する（ステップＳ３）。
【００５７】
ここで、各受光手段３１からのアナログ出力のＡ／Ｄ変換後のデータについて、例えば、簡略化して（閾値を用いた受光の有無の判断結果として）、レーザ光を受光している状態を「１」とし、レーザ光を受光していない状態を「０」とすると、複数（４つ）の受光手段３１からの出力は、最初は、例えば（１，１，０，１）等となる。これは、図４の（１）ジャンプ前の状態のように、被験者の足がレーザ光を遮り、３番目の受光手段３１がレーザ光を受光していない状態である。
【００５８】
そして、（１，１，０，１）等の状態がしばらく続き（ここでは、途中で、例えば（１，０，１，１）や（１，０，０，１）等に変化したとしても、１つでも「０」が入っている限り、同じ状態が続いているものとみなす。）、その後に（１，１，１，１）という状態になったとすると、複数（４つ）の受光手段３１の全てが受光している状態に移行したことになる。これは、図４の（２）ジャンプ直後の状態のように、上昇する被験者の足がレーザ光の放射面の上側に達し、レーザ光を全く遮っていない状態である。従って、第１の出力変化を検出する処理は、複数（４つ）の受光手段３１のうちのいずれかがレーザ光を受光していない状態から、複数（４つ）の受光手段３１の全てがレーザ光を受光している状態への移行を示す出力変化を検出する処理であり、複数（４つ）の受光手段３１の全てがレーザ光を受光している状態であるか否かの判断を繰り返す処理となる。
【００５９】
続いて、出力変化検出手段４２により第１の出力変化を検出した際に、計時手段４３により、その時を示す第１の時刻Ｔ１を取得し、取得した第１の時刻Ｔ１を、計時用データ記憶手段４４に記憶させる（ステップＳ４）。
【００６０】
それから、出力変化検出手段４２により、複数（４つ）の受光手段３１からの出力（Ａ／Ｄ変換手段４１によるＡ／Ｄ変換後のデータ）を用いて、被験者にレーザ光が照射されていない状態（被験者の足にレーザ光が当たっていない状態）から、照射されている状態（図４の（３）落下中の着地直前の状態：被験者の足にレーザ光が当たっている状態）への移行を示す第２の出力変化を検出する処理を実行する（ステップＳ５）。
【００６１】
ここで、（１，１，１，１）の状態がしばらく続いた後に、（１，０，１，１）という状態になったとすると、２番目の受光手段３１がレーザ光を受光していない状態に移行したことになる。これは、図４の（３）落下中の着地直前の状態のように、落下する被験者の足がレーザ光の放射面に達し、レーザ光を遮っている状態である。従って、第２の出力変化を検出する処理は、複数（４つ）の受光手段３１の全てがレーザ光を受光している状態から、複数（４つ）の受光手段３１のうちのいずれかがレーザ光を受光していない状態への移行を示す出力変化を検出する処理であり、複数（４つ）の受光手段３１のいずれかがレーザ光を受光していない状態であるか否かの判断を繰り返す処理となる。
【００６２】
続いて、出力変化検出手段４２により第２の出力変化を検出した際に、計時手段４３により、その時を示す第２の時刻Ｔ２を取得し、取得した第２の時刻Ｔ２を、計時用データ記憶手段４４に記憶させる（ステップＳ６）。
【００６３】
その後、跳躍高さ算出手段４５により、計時手段４３により取得して計時用データ記憶手段４４に記憶されている第１の時刻Ｔ１と第２の時刻Ｔ２との差分から、滞空時間ΔＴを算出する（ステップＳ７）。算出式は、ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１である。算出した滞空時間ΔＴは、マイコン４０内のメモリに記憶される。この滞空時間ΔＴは、被験者が、レーザ光の放射面の高さ位置から最高到達点に達し、そこから落下して再びレーザ光の放射面の高さ位置に戻ってくるまでの時間であり、この間、被験者には、重力加速度ｇが作用し続けている。
【００６４】
続いて、跳躍高さ算出手段４５により、算出した滞空時間ΔＴおよび重力加速度ｇを用いて、被験者の跳躍高さ（Ｈ＋Ｆ）を算出する処理を実行する（ステップＳ８）。ここで、Ｈは、レーザ光の放射面の高さ位置から最高到達点までの距離であり、Ｆは、オフセット、すなわち跳躍基準面１（図４参照）からレーザ光の放射面の高さ位置までの距離である。
【００６５】
また、初速度（レーザ光の放射面の高さ位置を通過する際の速度）をＶ０とする。なお、本願明細書では、レーザ光の放射面の高さ位置を上昇時に通過する際の速度の大きさ、および落下時に通過する際の速度の大きさの双方をともに初速度と呼ぶ。自由落下では、最高到達点の速度の大きさはゼロであり、そこからレーザ光の放射面の高さ位置まで落下すると、滞空時間の半分の時間（ΔＴ／２）だけ重力加速度ｇが作用し続け、初速度Ｖ０に至ることになる。従って、重力加速度ｇをｔ＝０からｔ＝（ΔＴ／２）まで時間で積分した値がＶ０になるので、（ΔＴ／２）×ｇ＝Ｖ０が成立する。
【００６６】
一方、レーザ光の放射面の高さ位置（点Ａ）と、最高到達点（点Ｂ）との２点間で、力学的エネルギーの保存則を考えると、次の式が成立する。
【００６７】
（１／２）ｍＶＡ２＋ｍｇｈＡ＝（１／２）ｍＶＢ２＋ｍｇｈＢ
【００６８】
ここで、上記の式に、ＶＡ＝Ｖ０、ｈＡ＝０、ＶＢ＝０、ｈＢ＝Ｈを代入すると、次の式が成立するので、さらに、（ΔＴ／２）×ｇ＝Ｖ０を代入してＶ０を消すと、レーザ光の放射面の高さ位置（点Ａ）から最高到達点（点Ｂ）までの距離Ｈが求まる。
【００６９】
Ｖ０２／（２ｇ）＝Ｈ
【００７０】
そして、求めたＨに、オフセットＦを加えると、被験者の跳躍高さ（Ｈ＋Ｆ）を算出することができる。
【００７１】
その後、出力処理手段４６により、算出した跳躍高さ（Ｈ＋Ｆ）を、測定結果として結果表示部７３に出力するとともに、「人数、回数、測定結果」を例えばｃｓｖ形式等でＳＤカードに書き込むためにＳＤモジュール９０へ送信し、さらに、必要に応じて、「人数、回数、測定結果」をＰＣへ無線送信するために通信モジュール９１に送信する処理を実行する（ステップＳ９）。
【００７２】
ＰＣでは、複数人分の測定結果の集計処理等を行う。例えば、人数（被験者の識別情報である連続番号）と学籍番号等とを結び付け、ユーザが事前に用意した学生名簿等に測定結果を表形式で出力する。また、複数人分の測定結果から、平均値、最大値、最小値、分散、標準偏差を求めたり、学年別や男女別等の集計処理を行う。
【００７３】
このような本実施形態によれば、次のような効果がある。すなわち、垂直跳び測定装置１０は、測定対象（被験者）に測定器を装着する構成ではないので、測定器の着脱作業が必要ないことから、測定準備に手間や時間がかからず、連続測定も容易かつ円滑に行うことができる。
【００７４】
また、測定対象（被験者）に測定器を装着または把持させる構成とすると、装着または把持されている測定器の位置（測定対象全体に対する相対位置）が測定中にずれるといった不都合が生じる可能性があるが、垂直跳び測定装置１０では、上下運動する測定対象（被験者）の側ではなく、発光手段２１および受光手段３１が跳躍基準面１（図４参照）に対して相対的に固定（測定中に固定されているという意味である。）された位置に配置されるので、そのような不都合を回避することができる。
【００７５】
さらに、垂直跳び測定装置１０は、レーザ光を用いて測定を行う構成とされているので、マットスイッチを跳躍基準面１（図４参照）に設置する必要はないため、跳び上がる際や跳躍基準面１への落下（着地等）の際に加わる衝撃で装置が故障するといった不都合を回避することができ、耐久性の問題を解消することができる。
【００７６】
そして、マットスイッチを跳躍基準面１（図４参照）に設置する必要はないので、跳躍基準面１は、測定目的や測定環境等に応じ、例えば、地面、木製の床、コンクリート製の床、体操用具の設置面等から、自由に選択することができる。また、このような跳躍基準面１の選択の自由度に加え、レーザ光による測定の特徴として、非接触での測定が可能となり、かつ、検出距離を長くとることが可能となることから、垂直跳び測定装置１０は、通常の人間の垂直跳びの測定以外の様々な用途に使用することができる。
【００７７】
また、発光手段２１は、水平方向に扇状に拡がる状態でレーザ光を放射する構成とされているので、跳び上がる際の測定対象の位置（本実施形態では、被験者の足の位置）と、跳躍基準面１（図４参照）への落下（着地等）の際の測定対象の位置とがずれていても測定を行うことができる。
【００７８】
さらに、１つの発光手段２１から複数（４つ）の受光手段３１に向かってレーザ光が投射されることになるので、発光手段２１と受光手段３１とを１対１にして複数の発光手段２１およびそれと同数の複数の受光手段３１を設置する場合に比べ、装置構成の簡易化や装置コストの低減を図ることができる。
【００７９】
また、垂直跳び測定装置１０は、簡易な装置構成であることから、少ない電力で動作させることができる。このため、装置へのバッテリ搭載や、ＰＣ等との接続によるＵＳＢ給電程度で、動作に必要な電力を確保することができる。そして、このような必要電力の確保の容易性は、装置が小型・軽量であることによる運搬容易性および設置作業や撤収作業の容易性と相まって、様々な場所での装置利用を可能とする。例えば、垂直跳び測定装置１０は、屋内のみならず、屋外の様々な場所でも使用することができる。但し、屋外の場合には、太陽光の影響で測定が困難になることもあるので、そのときには、日陰を選ぶ、日没後の時間帯を選ぶ等の工夫をすればよく、また、受光手段３１を受光ユニット３０の筐体に形成された凹部に設け、水平方向の光しか当たらないようにする等の工夫をしてもよい。勿論、垂直跳び測定装置１０は、所定の場所に固定設置して使用してもよいが、様々な場所に移動して使用することができるという点で、トータルの設備コストを抑えることができる。例えば、幾つかの体育館で測定を行う必要がある場合に、各体育館に測定装置を常設するのではなく、必要なときに、各体育館に垂直跳び測定装置１０を持ち込めばよい。
【００８０】
そして、垂直跳び測定装置１０は、ＳＤカードへのデータの書き込みを行うＳＤモジュール９０や、ＰＣへのデータの無線送信を行う通信モジュール９１を備えているので、複数人分の測定結果を蓄積記憶することができ、測定結果の集計処理等を容易に行うことができる。
【００８１】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲内での変形等は本発明に含まれるものである。
【００８２】
例えば、前記実施形態の垂直跳び測定装置１０では、跳躍高さ算出手段４５、出力処理手段４６、および結果表示部７３は、受光ユニット３０に設けられていたが、計時手段４３により取得した第１の時刻Ｔ１および第２の時刻Ｔ２を、通信モジュール９１からＰＣに無線送信し、または有線送信し、ＰＣで跳躍高さの算出処理および算出して得られた測定結果の出力処理を行うようにしてもよい。
【００８３】
また、受光ユニット３０には、複数（４つ）の受光手段３１だけを設けるか、または複数（４つ）の受光手段３１およびＡ／Ｄ変換手段を設けておき、複数（４つ）の受光手段３１の各出力を、マイコン４０ではなく、直接にＰＣに送信し、ＰＣにおいてＡ／Ｄ変換およびその後の処理を実行するか、またはＡ／Ｄ変換後の処理を実行するようにしてもよい。但し、測定装置の小型化、運搬の容易性、設置や測定準備の容易性等から、受光ユニット３０内に設けられたマイコン４０により実行することが好ましい。
【００８４】
さらに、前記実施形態の垂直跳び測定装置１０では、受光ユニット３０の上面に設けられた「測定スタート」ボタン６５（図３参照）の押下操作により、測定を開始させていたが、測定開始の指示情報をＰＣから送信し、それを通信モジュール９１により無線で受信するか、または有線で受信して測定を開始するようにしてもよい。
【００８５】
また、前記実施形態の垂直跳び測定装置１０では、跳躍基準面１（図４参照）とレーザ光の放射面との距離（オフセット）Ｆは、固定されていたが、電動または手動でオフセットＦの値を調整可能な構成としてもよい。この際、発光ユニット２０および受光ユニット３０の全体を上下させてもよく、発光手段２１および受光手段３１だけを上下させてもよい。
【００８６】
さらに、前記実施形態の出力処理手段４６は、測定結果を、結果表示部７３に出力するとともに、ＳＤモジュール９０へ送信してＳＤカードに書き込み、さらに、必要に応じて、通信モジュール９１に送信してＰＣへ無線送信する構成とされていたが、本発明における出力処理手段による出力形態は、これに限定されるものではなく、要するに、少なくとも１つの出力形態で測定結果を出力することができればよい。例えば、ＳＤモジュール９０やＳＤインジケータ８２の設置を省略し、ＳＤカードへの記録を行わない構成としてもよく、あるいは、ＳＤカードへの記録に代えて、またはＳＤカードへの記録とともに、ＵＳＢメモリ等のような他の記録媒体への記録や、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）やソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）等の記憶装置での記録を行う構成としてもよい。また、通信モジュール９１の設置を省略してもよく、あるいは通信モジュール９１による通信相手を、ＰＣではなく、スマートフォンやタブレット等の携帯機器としてもよい。さらには、測定対象（被験者）または測定実施者（被験者の測定を補助・監督・管理する者）がその場ですぐに目視により測定結果を確認できるという点では、結果表示部７３を設けておくことが好ましいが、他の出力形態を備えている場合には、結果表示部７３の設置も必須ではなく、例えば、結果表示部７３での表示に代えて、または結果表示部７３での表示とともに、音声出力や印字出力を行ってもよい。
【００８７】
そして、出力処理手段４６は、次のような追加機能を備えた構成としてもよい。すなわち、出力変化検出手段４２により第１の出力変化を検出した際（図４の（２）ジャンプ直後の第１の時刻Ｔ１の取得タイミング）における出力変化前の状態でレーザ光を受光していなかった受光手段３１と、出力変化検出手段４２により第２の出力変化を検出した際（図４の（３）落下中の着地直前の第２の時刻Ｔ２の取得タイミング）における出力変化後の状態でレーザ光を受光していなかった受光手段３１とが一致しているか否か、またはこれらの受光手段３１の配置位置のずれ量が予め定めた範囲内であるか否かを判断し、その判断結果または判断結果に基づく指示情報を出力する処理も実行する構成としてもよい。なお、この判断結果や指示情報は、結果表示部７３に出力してもよく、別の表示部を設けて出力してもよい。
【００８８】
ここで、「一致しているか否か」の一致している場合とは、例えば、第１の時刻Ｔ１の直前の状態が（１，０，１，１）であり、第２の時刻Ｔ２の直後の状態も（１，０，１，１）であり、両者が全く同じ場合である。
【００８９】
また、「配置位置のずれ量が予め定めた範囲内であるか否か」とは、例えば、第１の時刻Ｔ１の直前の状態が（１，０，１，１）であるときに、第２の時刻Ｔ２の直後の状態が（１，１，０，１）になるのは許容範囲内であるが、第２の時刻Ｔ２の直後の状態が（１，１，１，０）になるのは許容範囲外である、あるいは第２の時刻Ｔ２の直後の状態が（１，１，０，０）になるのは許容範囲外である等のように、「０」の位置（レーザ光を受光していない受光手段３１の位置）について、予め許容できるずれ量を定めておくことを意味する。この際、「０」の位置のずれ量が１つまでは許容できるといった具合に、ずれ量の許容範囲を数値で定めてもよく、受光手段３１の個数が少ない場合には、許容できる変化パターンまたは許容できない変化パターンを全部記憶しておいてもよい。前者のように、ずれ量の許容範囲を数値で定める場合には、例えば、（１，０，１，１）から（１，１，０，１）への変化は、２番目の受光手段３１から３番目の受光手段３１への変化なので、ずれ量＝１とし、（１，０，１，１）から（１，１，１，０）への変化は、２番目から４番目への変化なので、ずれ量＝２とし、（１，０，１，１）から（１，１，０，０）への変化は、２番目から３．５番目への変化であるとみなし、ずれ量＝１．５とすること等ができる。
【００９０】
このように第１の出力変化の検出直前の状態と第２の出力変化の検出直後の状態における複数の受光手段３１の受光状況を比較する構成とした場合には、跳び上がる際の測定対象の位置（前記実施形態では、被験者の足の位置）と、跳躍基準面１への落下（着地等）の際の測定対象の位置との不一致や、ずれ量を検出することができ、測定対象（被験者）が真っすぐ上方へ跳び上がったか否かを判断することができる。このため、測定対象（被験者）または測定実施者（被験者の測定を補助・監督・管理する者）に対し、測定対象（被験者）が真っすぐ上方へ跳び上がっていない旨や、再測定を行うことが好ましい旨を知らせたり、再測定を指示する情報を出力すること等ができる。
【００９１】
また、前記実施形態の垂直跳び測定装置１０は、「滞空時間」から跳躍高さを求める構成とされていたが、図６に示す垂直跳び測定装置２００のように、「滞空時間」から跳躍高さを求める処理に加え、「初速度」から比較用跳躍高さを求める処理も行う構成としてもよい。
【００９２】
垂直跳び測定装置２００は、発光ユニット２２０および受光ユニット２３０を備え、発光手段２２１およびそこから扇状に放射されるレーザ光を同時に受光する複数（４つ）の受光手段２３１が、垂直方向に間隔を置いて複数組（図６の例では、３組）設けられている。図６の３組を、上段、中段、下段と呼ぶものとする。上段、中段、下段の発光手段２２１は、１つの発光素子から放射されたレーザ光を複数（３つ）に分光して構成してもよい。
【００９３】
垂直跳び測定装置２００の出力変化検出手段は、異なる高さ位置に配置された複数組（３組）の発光手段２２１および受光手段２３１の各々の組（上段、中段、下段のそれぞれ）について、第１および第２の出力変化を検出する処理を実行する。
【００９４】
垂直跳び測定装置２００の計時手段は、「滞空時間」を求めるための処理として、１段しかない前記実施形態の場合（図２参照）と同様に、下段の受光手段２３１についての第１の時刻Ｔ１および第２の時刻Ｔ２を取得する処理を実行するか、または下段の受光手段２３１についての第１の出力変化の検出時から第２の出力変化の検出時までの時間間隔ΔＴを計測する処理を実行する。
【００９５】
また、垂直跳び測定装置２００の計時手段は、「初速度」を求めるための処理として、次のような（Ａ）〜（Ｄ）の処理のいずれか、または（Ａ）〜（Ｄ）を組み合わせた処理を実行する。
【００９６】
（Ａ）は、異なる高さ位置に配置された複数の受光手段２３１のうちの上下双方の受光手段２３１についての第１の時刻Ｔ１を取得する処理である。図６の例では、上段、中段、下段の受光手段２３１があるので、その中から２つの段を、対になる上下の段として選択し、それぞれの段の受光手段２３１についての第１の時刻Ｔ１を取得する。具体的には、（Ａ−１）上段の複数（４つ）の受光手段２３１についての第１の時刻Ｔ１、および下段の複数（４つ）の受光手段２３１についての第１の時刻Ｔ１を取得する処理を行ってもよく、（Ａ−２）中段の複数（４つ）の受光手段２３１についての第１の時刻Ｔ１、および下段の複数（４つ）の受光手段２３１についての第１の時刻Ｔ１を取得する処理を行ってもよく、（Ａ−３）上段の複数（４つ）の受光手段２３１についての第１の時刻Ｔ１、および中段の複数（４つ）の受光手段２３１についての第１の時刻Ｔ１を取得する処理を行ってもよい。ここでは、一例として、図７に示すように、（Ａ−１）と（Ａ−２）の処理を行うものとする。従って、その場合は、結局、上段、中段、下段の全ての段の受光手段２３１についての第１の時刻Ｔ１を取得する処理を行うことになる。
【００９７】
（Ｂ）は、異なる高さ位置に配置された複数の受光手段２３１のうちの上下双方の受光手段２３１についての第２の時刻Ｔ２を取得する処理である。この（Ｂ）の処理は、上述した（Ａ）の処理に対し、第１の時刻Ｔ１を取得する代わりに、第２の時刻Ｔ２を取得する点が異なっているだけである。従って、具体的には、上段と下段とを選択する（Ｂ−１）の処理と、中段と下段とを選択する（Ｂ−２）の処理と、上段と中段とを選択する（Ｂ−３）の処理とがあり、ここでは、一例として、図７に示すように、（Ｂ−１）と（Ｂ−２）の処理を行うものとする。従って、その場合は、結局、上段、中段、下段の全ての段の受光手段２３１についての第２の時刻Ｔ２を取得する処理を行うことになる。
【００９８】
（Ｃ）は、下側の受光手段２３１についての第１の出力変化の検出時から上側の受光手段２３１についての第１の出力変化の検出時までの上昇時間ΔＴｕｐを計測する処理である。図６の例では、上段、中段、下段の受光手段２３１があるので、その中から２つの段を、対になる上下の段として選択し、それぞれの段について第１の出力変化の検出時を捉え、下側の段から上側の段まで移動する上昇時間ΔＴｕｐを計測する。具体的には、（Ｃ−１）下段の複数（４つ）の受光手段２３１についての第１の出力変化の検出時から上段の複数（４つ）の受光手段２３１についての第１の出力変化の検出時までの上昇時間ΔＴｕｐを計測する処理を行ってもよく、（Ｃ−２）下段の複数（４つ）の受光手段２３１についての第１の出力変化の検出時から中段の複数（４つ）の受光手段２３１についての第１の出力変化の検出時までの上昇時間ΔＴｕｐを計測する処理を行ってもよく、（Ｃ−３）中段の複数（４つ）の受光手段２３１についての第１の出力変化の検出時から上段の複数（４つ）の受光手段２３１についての第１の出力変化の検出時までの上昇時間ΔＴｕｐを計測する処理を行ってもよい。また、（Ａ）の処理の場合と同様に、例えば、（Ｃ−１）と（Ｃ−２）の処理を行ってもよい。
【００９９】
（Ｄ）は、上側の受光手段２３１についての第２の出力変化の検出時から下側の受光手段２３１についての第２の出力変化の検出時までの下降時間ΔＴｄｏｗｎを計測する処理である。この（Ｄ）の処理は、上述した（Ｃ）の処理に対し、上昇時間ΔＴｕｐを計測する代わりに、下降時間ΔＴｄｏｗｎを計測する点が異なっているだけである。従って、具体的には、上段から下段への下降を選択する（Ｄ−１）の処理と、中段から下段への下降を選択する（Ｄ−２）の処理と、上段から中段への下降を選択する（Ｄ−３）の処理とがある。また、（Ｂ）の処理の場合と同様に、例えば、（Ｄ−１）と（Ｄ−２）の処理を行ってもよい。
【０１００】
垂直跳び測定装置２００の跳躍高さ算出手段は、前記実施形態の跳躍高さ算出手段４５の場合と同様に、滞空時間ΔＴおよび重力加速度ｇを用いて測定対象の跳躍高さ（Ｈ＋Ｆ）を算出する処理に加え、次のように、初速度Ｖ０および重力加速度ｇを用いて測定対象の比較用跳躍高さ（Ｈ＋Ｆ）を算出する処理も実行する。
【０１０１】
すなわち、垂直跳び測定装置２００の跳躍高さ算出手段は、上記（Ａ）の処理で得られた第１の時刻Ｔ１の差分から初速度Ｖ０を算出するか、上記（Ｂ）の処理で得られた第２の時刻Ｔ２の差分から初速度Ｖ０を算出するか、上記（Ｃ）の処理で得られた上昇時間ΔＴｕｐを用いて初速度Ｖ０を算出するか、（Ｄ）の処理で得られた下降時間ΔＴｄｏｗｎを用いて初速度を算出するか、またはこれらを組み合わせて初速度Ｖ０を算出し、さらに、算出した初速度Ｖ０および重力加速度ｇを用いて、測定対象の比較用跳躍高さ（Ｈ＋Ｆ）を算出する処理を実行する。
【０１０２】
具体的には、図７に示すように、例えば、上記（Ａ）のうちの（Ａ−１）、（Ａ−２）の処理で得られた第１の時刻Ｔ１の差分から２つの初速度Ｖ０を算出し、上記（Ｂ）のうちの（Ｂ−１）、（Ｂ−２）の処理で得られた第２の時刻Ｔ２の差分から２つの初速度Ｖ０を算出する。従って、合計４通りの方法で４つの初速度Ｖ０を算出する。
【０１０３】
先ず、上記（Ａ）の処理で得られた中段の受光手段２３１の第１の時刻Ｔ１から下段の受光手段２３１の第１の時刻Ｔ１を引き、ΔＴｕｐ＝Ｔ１（中段）−Ｔ１（下段）により、下段から中段までの上昇時間ΔＴｕｐを求める。そして、求めた上昇時間ΔＴｕｐを、下段から中段までの距離Ｄ１で割り、Ｖｍ＝ΔＴｕｐ／Ｄ１により、下段から中段までの平均速度Ｖｍを求める。さらに、下段から中段までは、常に重力加速度ｇが下向きに作用し、減速しているので、初速度Ｖ０（すなわち、下段の位置での速度）は、平均速度Ｖｍに対してその重力加速度ｇによる速度変化分の補正を行い、Ｖ０＝Ｖｍ＋ｇ×（ΔＴｕｐ／２）という式により求めることができる。
【０１０４】
同様に、上記（Ａ）の処理で得られた上段の受光手段２３１の第１の時刻Ｔ１から下段の受光手段２３１の第１の時刻Ｔ１を引き、ΔＴｕｐ＝Ｔ１（上段）−Ｔ１（下段）により、下段から上段までの上昇時間ΔＴｕｐを求める。そして、求めた上昇時間ΔＴｕｐを、下段から上段までの距離Ｄ２で割り、Ｖｍ＝ΔＴｕｐ／Ｄ２により、下段から上段までの平均速度Ｖｍを求める。さらに、求めた平均速度Ｖｍに対して重力加速度ｇによる速度変化分の補正を行い、初速度Ｖ０（すなわち、下段の位置での速度）は、Ｖ０＝Ｖｍ＋ｇ×（ΔＴｕｐ／２）という式により求めることができる。
【０１０５】
次に、上記（Ｂ）の処理で得られた下段の受光手段２３１の第２の時刻Ｔ２から上段の受光手段２３１の第２の時刻Ｔ２を引き、ΔＴｄｏｗｎ＝Ｔ２（下段）−Ｔ２（上段）により、上段から下段までの下降時間ΔＴｄｏｗｎを求める。そして、求めた下降時間ΔＴｄｏｗｎを、上段から下段までの距離Ｄ２で割り、Ｖｍ＝ΔＴｄｏｗｎ／Ｄ２により、上段から下段までの平均速度Ｖｍを求める。さらに、上段から下段までは、常に重力加速度ｇが下向きに作用し、加速しているので、初速度Ｖ０（すなわち、下段の位置での速度）は、平均速度Ｖｍに対してその重力加速度ｇによる速度変化分の補正を行い、Ｖ０＝Ｖｍ＋ｇ×（ΔＴｄｏｗｎ／２）という式により求めることができる。
【０１０６】
同様に、上記（Ｂ）の処理で得られた下段の受光手段２３１の第２の時刻Ｔ２から中段の受光手段２３１の第２の時刻Ｔ２を引き、ΔＴｄｏｗｎ＝Ｔ２（下段）−Ｔ２（中段）により、中段から下段までの下降時間ΔＴｄｏｗｎを求める。そして、求めた下降時間ΔＴｄｏｗｎを、中段から下段までの距離Ｄ１で割り、Ｖｍ＝ΔＴｄｏｗｎ／Ｄ１により、中段から下段までの平均速度Ｖｍを求める。さらに、求めた平均速度Ｖｍに対して重力加速度ｇによる速度変化分の補正を行い、初速度Ｖ０（すなわち、下段の位置での速度）は、Ｖ０＝Ｖｍ＋ｇ×（ΔＴｄｏｗｎ／２）という式により求めることができる。
【０１０７】
そして、このようにして４通りの方法で４つの初速度Ｖ０を求めた後に、採用する初速度Ｖ０を決定する。決定方法は任意であり、例えば、最大の初速度Ｖ０および最小の初速度Ｖ０を除外して２番目か３番目の大きさの初速度Ｖ０を選択してもよく、２番目および３番目の大きさの初速度Ｖ０の平均値としてもよく、４つの初速度Ｖ０の平均値としてもよい。なお、中段と上段との間の上昇時間ΔＴｕｐおよび下降時間ΔＴｄｏｗｎを、それらの距離Ｄ３で割ると、さらに別の２つの平均速度Ｖｍ＝ΔＴｕｐ／Ｄ３、Ｖｍ＝ΔＴｄｏｗｎ／Ｄ３を求めることができるので、合計６つの初速度Ｖ０を求めることができる。
【０１０８】
その後、垂直跳び測定装置２００の跳躍高さ算出手段は、前記実施形態で詳述したように、初速度Ｖ０と、下段の受光手段２３１の高さ位置から最高到達点までの距離Ｈとの間には、Ｖ０２／（２ｇ）＝Ｈという関係が成立するので、求めた初速度Ｖ０をこの式に代入してＨの値を算出し、さらにオフセットＦの値を加算して比較用跳躍高さ（Ｈ＋Ｆ）を算出する処理を実行する。なお、Ｄ１＝１５０ｍｍ程度、Ｄ２＝２００ｍｍ程度等とすることができるが、この数値に限定されるものではない。オフセットＦの値は、前記実施形態と同様でよい。
【０１０９】
垂直跳び測定装置２００の出力処理手段は、前記実施形態の場合と同様にして滞空時間ΔＴおよび重力加速度ｇを用いて算出された跳躍高さ（Ｈ＋Ｆ）と、上述したように初速度Ｖ０および重力加速度ｇを用いて算出された比較用跳躍高さ（Ｈ＋Ｆ）とを比較し、双方の差分が予め定められた範囲内であるか否かを判断し、その判断結果または判断結果に基づく指示情報を出力する処理を実行する。なお、許容範囲は、例えば、事前に実験を行うことで、適切な跳躍が行われ、かつ、正常な測定が行われたと判断できる多数のサンプルを収集して決めることができる。
【０１１０】
このように「滞空時間ΔＴ」から求めた跳躍高さ（Ｈ＋Ｆ）と、「初速度Ｖ０」から求めた比較用跳躍高さ（Ｈ＋Ｆ）とを比較する構成とした場合には、測定結果の妥当性を判断することができる。このため、測定対象（被験者）や測定実施者（被験者の測定を補助・監督・管理する者）に対し、測定結果が妥当ではない旨を知らせたり、再測定を指示する情報や、オフセットＦの値の調整を指示する情報を出力すること等ができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
以上のように、本発明の垂直跳び測定装置は、例えば、人間、犬・猫・猿・ウサギ・カンガルー・カエル・イルカ等の動物、またはロボット等についての垂直方向の跳躍高さを測定する場合に用いるのに適している。
【符号の説明】
【０１１２】
１０，２００  垂直跳び測定装置
２１，２２１  発光手段
３１，２３１  受光手段
４２  出力変化検出手段
４３  計時手段
４５  跳躍高さ算出手段
４６  出力処理手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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