(57)【要約】【課題】２列配列のカラー型ラインセンサーにおいて、時間軸方向の精度をモノクロと同様の高精度とした競技用電子判定装置およびシステムを提供する。【解決手段】本発明の競技用カラー型電子判定装置は、レース場のゴールライン上をスリットを介して撮像し、一定のスリット間隔でライン状に撮像した該ライン状の画像を連続してモニター上に表示することにより着順判定画像とする競技用カラー電子判定装置において、前記スリットを介して入力した入力光をオプチカル・ローパスフィルタでの分線または拡散レンズで散光し、各入力光を２列のラインセンサーの各列に照射し、該２列配列のラインセンサーの３原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）出力を合成して判定用カラー画像とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レース場のゴールライン上をスリットを介して撮像し、一定のスリット間隔でライン状に撮像した該ライン状の画像を連続してモニター上に表示することにより着順判定画像とする競技用カラー電子判定装置において、
前記スリットを介して入力した入力光をオプチカル・ローパスフィルタでの分線または拡散レンズで散光し、各入力光を２列のラインセンサーの各列に照射し、該２列配列のラインセンサーの３原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）出力を合成して判定用カラー画像とすることを特徴とする競技用カラー電子判定装置。
【請求項２】
前記ラインセンサーが２列配列型であって、１列は緑画素検出素子のみが連続的に配置され、他の１列は青画素検出素子と赤画素検出素子が交互に配置された２列構造のラインセンサーであり、着順判定を上記３つの画素検出素子の合成出力を基準として行うことを特徴とする前記請求項１記載の競技用カラー電子判定装置。
【請求項３】
前記緑画素検出素子のみが連続的に配置された１列の出力のライン平均値、及び青画素検出素子と赤画素検出素子が交互に配置された他の列のライン平均値を各計算し、該２つの平均値の出力を比較して各列出力の利得を調整し、Ｒ、Ｇ、Ｂ各出力の比重のバランスを取ることによってホワイトバランスのとれたＲ、Ｇ、Ｂ出力を得ることを特徴とする前記請求項２記載の競技用カラー電子判定装置。
【請求項４】
前記交互に配置された青画素検出素子および赤画素検出素子の出力と前記連続して配置された緑画素検出素子の出力の時系列データのそれぞれの素子列出力において、青、赤、緑の出力データ間において時間的な重心位置が一致するようにそれぞれ前後の時系列データから計算して不足する画素データを補間し、必要な時間間隔のデータを作成することを特徴とする前記請求項１記載の競技用カラー電子判定装置。
【請求項５】
前記各画素検出素子の形状が正方形であることを特徴とする前記請求項１記載の競技用カラー電子判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、競馬、競輪、競艇、オート等の競技（レース）における改良された高感度・高速度の電子判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、競馬等においてゴールライン上を連続してラインセンサーで撮像し、該撮像された画像から競馬等の着順判定やタイム表示を行うシステムが知られている。
前記競技用の電子判定装置にはラインセンサー（直線状のＣＣＤセンサー）が用いられており、該ラインセンサーは、レース場のゴールライン上を一定のスリット間隔でライン状に撮像し、該ライン状の画像を連続してモニター上に表示することにより着順判定画像としている。
【０００３】
これは、従来スリット・カメラで対象物（例えば、馬）の速度とほぼ同じ速度でフィルムを走らせて連続して撮影し、これを表示することにより着順判定画像としていたものをＣＣＤラインセンサーとモニターにより電子的に実現したものである。
【０００４】
従来のカラー型ラインセンサーは、図１（ａ）に示すように、縦一列に赤１、緑２、青３の順で画素検出素子の配列がなされる構造のものであった。
しかし、上記縦一列配置のランセンサーは、時間方向（図面上下方向）では各画素検出素子間での検出時期の差異は生じないが、３つの画素で１つの表示単位となるので、それぞれが画素単位となるモノクロのランセンサーに比べると分解能（解像度）が１／３になってしまう欠点がある。
【０００５】
このため、図１（ｂ）に示されるように、縦方向（図中、左右方向。ラインセンサーは地面に垂直にして用いられるので、以後、ラインセンサーの長手方向を縦方向という。）には赤６、青４、緑５の画素検出素子を一列に連続して配置し、これを横方向（図中、上下方向）に３列一組で用いる方法も考えられるが、この場合は時間軸方向（図中、上下方向）の解像度がモノクロの１／３になってしまう。また、色ズレが大きい欠点がある。
【０００６】
従って、図１（ａ）、（ｂ）の折衷案として、従来図１（ｃ）のように２列配列で一列が縦方向に緑画素検出素子７、青画素検出素子８が交互に配列され、その隣接する一列に赤画素検出素子９、緑画素検出素子７を交互に配列した２列を一組としたラインセンサーが一般的に用いられていた。
【０００７】
この２列構造のものは色ズレが少ないが、やはり時間軸方向の分解能は２列相当となり、モノクロの１／２の精度となる。また、縦方向の分解能もモノクロのほぼ１／２となる。
【特許文献１】特開平９−３０５８２０号公報
【特許文献２】特開平８−３２２０１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、２列配列のカラー型ラインセンサーにおいて、時間軸方向の精度をモノクロと同様の高精度とした競技用電子判定装置およびシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の競技用カラー型電子判定装置は、レース場のゴールライン上をスリットを介して撮像し、一定のスリット間隔でライン状に撮像した該ライン状の画像を連続してモニター上に表示することにより着順判定画像とする競技用カラー電子判定装置において、前記スリットを介して入力した入力光をオプチカル・ローパスフィルタでの分線または拡散レンズで散光し、該分線した各入力光を２列配列のラインセンサーの各列に照射し、該２列配列のラインセンサーの３原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）出力を合成して判定用カラー画像とすることを特徴とする。
【００１０】
さらに、前記ラインセンサーが２列配列型であって、１列は緑画素検出素子のみが連続的に配置され、他の１列は青画素検出素子と赤画素検出素子が交互に配置された２列構造のラインセンサーであり、着順判定を上記３つの画素検出素子の合成出力を基準として行うことを特徴とする。
【００１１】
また、前記緑画素検出素子のみが連続的に配置された１列の出力のライン平均値、及び青画素検出素子と赤画素検出素子が交互に配置された他の列のライン平均値を各計算し、該２つの平均値の出力を比較して各列出力の利得を調整し、Ｒ、Ｇ、Ｂ各出力の比重のバランスを取ることによってホワイトバランスのとれたＲ、Ｇ、Ｂ出力を得ることを特徴とする。
【００１２】
あるいはまた、前記交互に配置された青画素検出素子および赤画素検出素子の出力と前記連続して配置された緑画素検出素子の出力の時系列データのそれぞれの素子列出力において、青、赤、緑の出力データ間において時間的な重心位置が一致するようにそれぞれ前後の時系列データから計算して不足する画素データを補間し、必要な時間間隔のデータを作成することを特徴とする。
また、前記各画素検出素子の形状が正方形であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の装置では、スリットを介して入力した入力光をオプチカル・ローパスフィルタでの分線または拡散レンズで散光し、各入力光を２列配列のラインセンサーの各列に照射し、該２列配列のラインセンサーの３原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）出力を合成してカラー画像としているので、上記各列の検出素子に入力する光情報は同時刻のものとなり、従来の２列ないし３列配列のラインセンサーの各列に照射される入力光がラインセンサーの列の幅だけ時間的にずれたものと比較して、色ズレの発生が少ない効果がある。また、ラインセンサーへの入力位置によって色ズレが発生することがない。
【００１４】
さらにまた、上記のように、各列の検出素子に入力する光情報は同時刻のものなので、これを合成してカラー画像としたものを着順判定に用いた場合の分解能が上記従来のカラー画像のものに比べ、2倍または3倍となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の２列型ランセンサーのカラー画素検出素子の配列構造を図１（ｄ）に示す。
図に示されるごとく、本発明は、２列配列で一列が縦方向に緑画素検出素子１０が連続して配列され、その隣接する一列に赤画素検出素子１１、青画素検出素子１２を交互に配列した２列を一組としたラインセンサーを用いている。なお、この２列構造のものは、図１（ｃ）のチドリ配置のものでもよい。
【００１６】
２列配列のラインセンサーは、通常は色ズレ特性のよい図１（ｃ）のチドリ配置のものが用いられる。これは図１（ｄ）のように配列しても、分解能は図１（ｃ）と同じになるためである。
【００１７】
一般的に、カラー画像はＲ，Ｇ，Ｂの３原色の合成出力となるので、拡大して微細な部分を見るとき、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素センサーの位置ズレにより微妙に色誤差が生じ、このため画面がその分不鮮明になる傾向がある。
【００１８】
従って、上記のように微細な着順判定をする場合は、３原色を混合したモノクロ画面の方が微細画面においてはより鮮明になるので、判定画像はモノクロ画面を用いている。
しかし、カラー画像とモノクロ画像を併用することは操作が煩わしいので、カラー画像のみで着順判定がなされることが望ましい。
【００１９】
この発明は、カラー画像で着順判定を行う際に、従来より色ズレが少なく、時間的に正確で、分解能も優れた撮像方式を提案するものである。
図４は、図１（ｄ）の２列型カラー・ラインセンサーを用いた場合の画像検出の模式図を示す。図４の左端に示されるように、図１（ｄ）のラインセンサーが縦方向に設置され、その前を対象物４３が通過する場合のセンサー出力を図６に示す。図４において、４０は赤画素検出素子、４１は青画素検出素子、４２は緑画素検出素子を示す。
【００２０】
図４の場合は、撮像対象物（例えば、馬）の先端部分がまず青画素４０の部分に入り（図中、４４）、矢印の方向に進行するにしたがって徐々にラインセンサー全体に感知されるようになる。（図中４４→４５→４６）。この時の各時点のセンサー出力が図６に示される。最終出力は、各時点のセンサー出力が連続して表示されている。なお、図６において、５３は対象物のイメージ、２段目５４はセンサー出力、３段目５５はモニターでの表示出力である。
【００２１】
図４に参照されるようにＲ、Ｇ、Ｂ（赤、緑、青）各画素出力の合成された色が、および明るさがモニター上で図６のパターン５６のごとく表示される。
また、一方、図５のように、撮像対象物（例えば、馬）５０の先端部分がまず赤画素検出素子４１の部分に入り（図中、４７）、徐々にラインセンサー全体に感知されるようになる場合もある。（図中４７→４８→４９）。この時のＲ、Ｇ、Ｂ（赤、緑、青）各画素出力の合成された色が、および明るさがモニター上で図６のパターン５６と同様になるが、個別の検出素子部分の色が図４の場合と大きく異なってしまう。例えば、図６の５７の箇所は、図４の場合は茶色であるが、図５の場合は濃紺となる。また、図６の５８の箇所は、図４の場合は濃紺であるが、図５の場合は茶色となる。あるいは、図６の５９の箇所は、図４の場合は薄青色であるが、図５の場合は薄茶色となる。また、図１（ｃ）のチドリ配置の２列配列型ラインセンサーの場合も、図示が省略されるが、色ズレのみならず出力パターンも変化してしまうことが検証されている。
【００２２】
これらは画像の検出位置によって、色ズレが生じることを示している。
以下、本発明の競技用カラー型電子判定装置の実施例について図２を用いて説明する。
図２（ａ）において、２０はスリット、２１は受光入力、２２はオプチカルフィルタ、２７，２８，２９は検出素子（図１の１０，１１，１２に相当）である。
【００２３】
図２（ａ）に示されるように、本発明の競技用カラー型電子判定装置は、まず検出素子２７，２８，２９の幅に相当する幅のスリット２０を設け、該スリットを介して撮像対象の撮像入力を導く。該スリット２０を介して入力された入力光はオプチカルフィルタ２２で、その材質である水晶の複屈折性を利用して１個使用することで１本の光線から2列のセンサー方向に向けて二本の光線に分離される。オプチカルフィルタ２２は、例えば水晶複屈折板である。
【００２４】
オプチカルフィルタ２２で２本に分離された入力光は、それぞれの検出素子２７，２８，２９に入力する。該検出されたＲ、Ｇ、Ｂ検出素子の出力は、図６と同様に合成されてカラー画像となる。
【００２５】
このようにして得られたカラー画像は、その元となるＲ、Ｇ、Ｂ各検出素子のデータが同じスリットを介した同時刻の入力光に基づくものなので、従来のラインセンサーのように異なる時刻の入力を合成することに起因する色ズレが生じない。
【００２６】
また、図２（ｂ）は他の実施例であり、同図において、ラインセンサ検出素子２７，２９を一組、２８，２９を一組（図１の１０，１１，１２に相当）としたオンチップ拡散マイクロレンズ２２‘を置き、同一時間の入力光を２列幅のラインセンサーの幅の大きさに拡散してＲ、Ｇ、Ｂ検出素子に同時に入力できれば、従来のラインセンサーのように異なる時刻の入力を合成することに起因する色ズレが生じない。
【００２７】
従って、画面は鮮明であり、着順判定にカラー画像を用いてもモノクロの場合と同様の精度を得ることができる。カラー画像の方が騎手服の色や模様等の情報が多いので、モノクロよりカラー画像の方が判定用画像として優れているのはいうまでもない。
このように本発明の競技用カラー型電子判定装置は、モノクロの場合と同様の精度の着順判定画像をカラーで提供することに成功した。
【００２８】
図３は、本発明の競技用カラー型電子判定装置の具体的構成を示したものである。
前記２列配置のラインセンサー３１の出力は、上下２本の引き出し線から、例えば電荷増倍部３２，３３に入力され、増幅後ＡＤ変換してライン平均値計算部３４，３５に入力される。ライン平均値計算部３４，３５においては、ラインセンサーへの入力がホワイト画像の場合の各画素出力の平均値を計算し、ＲＧＢの合成出力がホワイトバランスが取れるようにＲ、Ｇ、Ｂ各画素検出素子の出力の利得を調整する。
【００２９】
図３において、２列配置のラインセンサーの各列から各検出素子の出力を取り出して増倍してそれぞれＲ、Ｇ、Ｂデータの加工をしているので、従来のように１本の引き出し線で時系列にして直列で処理するものに比較し、倍の速度で処理できる効果がある。
【００３０】
図３の場合は、前記緑画素検出素子のみが連続的に配置された１列の出力のライン平均値、及び青画素検出素子と赤画素検出素子が交互に配置された他の列のライン平均値を各計算し、該２つの平均値の出力を比較して、Ｒ、Ｇ、Ｂ各出力の比重のバランスを取ることによってホワイトバランスのとれたＲ、Ｇ、Ｂ出力を得ているが、図１（ｃ）のチドリ配置のものの場合や、前記ラインセンサーが３列配列型であり、各列が赤画素検出素子のみ、青画素検出素子のみ、緑画素検出素子のみからなり、着順判定を上記３つの画素検出素子の合成出力を基準として行う構成においても同様にして各出力の利得を調整すればホワイトバランスの取れたＲＧＢ出力を得ることができる。
【００３１】
・データ補間
本発明において、図１（ｄ）のラインセンサーを用いた場合、その出力は図７のごとくなる。図７に見られるごとく、緑画素（Ｇ）情報はすべてのスキャンタイムに出力されるが、青（Ｂ）とＲ（赤）の画素情報は１回おきなので、出力データは歯抜け状態となる。
【００３２】
この歯抜けの空白のデータを補間する方法として従来は図８（標準モード）や図９（縮小モード）の手法が用いられていた。
しかし、図８のＢ，Ｒデータの配列は同じ画素データが２回づつ続き、ギクシャクした階段状の画像データとなり連続画面がスムーズでない。同様に、図９のデータ出力の連続性も最適とはいえない。
【００３３】
本発明は、上記画像データ出力としてＧ、Ｂ、Ｒ各画素の重心の位置が元のピクセル位置に近く、連続画面がスムーズに変化する図１０、図１１の配列手法を提案している。ここで重心位置の位置合わせとは、Ｒ，Ｇ，Ｂ各出力データ間でそれぞれの時間的な重心位置を計算して、同じ時間のデータ出力にして時間を一致させることをいう。
【００３４】
図１０、図１１の配列出力を用いれば、ピクセルデータの重心位置が元のデータの重心位置により近いので連続画像のスムーズな展開がなされ、画面のチラツキ等がより改善され、見易い画面となる。
【００３５】
・単位センサーの形状
また、一般にカラー・ラインセンサーは画素検出素子が縦一列に配列され、縦方向の２つ、または３つの合成出力で１つのカラー画素情報となるので、従来のモノクロラインセンサーに比べ、鮮明度が１／２、または１／３になってしまう欠点がある。
【００３６】
このため、鮮明度を上げるため、縦方向の画素検出素子数を多くして鮮明度を上げるとその分検出素子の面積が減るので、今度は各画素出力の光量が不足してしまう。このため、光量を確保するためには、横方向の長さを長くして長方形になるが、今度は時間軸（横方向）が長くなるので、着順判定の判定精度が悪くなる。
【００３７】
本発明では、種々実験の結果、該画素センサーの形状は正方形が最適であることを確認した。競馬等の競技着順判定の通常のスキャン速度の場合、明度、鮮明度のバランスから、正方形がちょうどよい形状であった。なお、この形状が最適であることは、本発明のような２列配列に限らず、従来の図１（ａ）の一列配列のラインセンサーにも当てはまることである。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の競技用カラー型電子判定装置は、得られたカラー画像は、その元となるＲ、Ｇ、Ｂ各検出素子のデータが同じスリットを介した同時刻の入力光に基づくものなので、従来のラインセンサーのように異なる時刻の入力を合成することに起因する色ズレが生じない。
【００３９】
したがって、画面は鮮明であり、着順判定にカラー画像を用いてもモノクロの場合と同様の精度を得ることができる。カラー画像の方が騎手服の色や模様等の情報が多いので、モノクロよりカラー画像の方が判定用画像として優れているのはいうまでもない。
【００４０】
このように本発明の競技用カラー型電子判定装置は、モノクロの場合と同様の精度の着順判定画像をカラーで提供することに成功し、その産業上の利用性は高い。
また、２列配列型カラー・ラインセンサーの出力において、空白のピクセルデータを前後のピクセルデータの重心位置に取ることにより連続画面の画面遷移がよりスムーズになる効果がある。また、各画素センサーの形状を正方形とすることにより、縦方向の鮮明度と横方向の判定精度のバランスが取れる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】各種カラー・ラインセンサーのセンサー（画素検出素子）配列を示す図である。
【図２】本発明の競技用カラー型電子判定装置の基本的構成を示す図である。
【図３】本発明の競技用カラー型電子判定装置の回路構成を示す図である。
【図４】ラインセンサーと撮像対象物の関係の模式図である。
【図５】ラインセンサーと撮像対象物の関係の模式図の他の例である。
【図６】ラインセンサーのカラー出力例を示す図である。
【図７】２列配列のラインセンサーを用いた場合の時系列の画素出力の示す図である。
【図８】図７の空白部分の従来のデータ補間例を示す図である。
【図９】図７の空白部分の従来の他のデータ補間例を示す図である。
【図１０】図７の空白部分の本発明のデータ補間例を示す図である。
【図１１】図７の空白部分の本発明の他のデータ補間例を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１      赤画素検出素子（センサー）
２      緑画素検出素子（センサー）
３      青画素検出素子（センサー）
４      青画素検出素子（センサー）
５      緑画素検出素子（センサー）
６      赤画素検出素子（センサー）
７      緑画素検出素子（センサー）
８      青画素検出素子（センサー）
９      赤画素検出素子（センサー）
１０      緑画素検出素子（センサー）
１１      赤画素検出素子（センサー）
１２      青画素検出素子（センサー）
２０      スリット
２１      入力光
２２      オプチカルフィルタ
２２’    オンチップ拡散マイクロレンズ
２６      ラインセンサー
３１      ラインセンサー
３２，３３      電荷増倍部
３４，３５      ライン平均値計算部
３６      比較調整回路
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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