(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
競技者のスタート動作を受けて発生するセンサの出力信号を第１のデジタル信号に変換する変換手段と、上記第１のデジタル信号を受け、当該第１のデジタル信号に対して所望のサンプリング数分の平滑化を行って第２のデジタル信号を得、当該第２のデジタル信号と上記第１のデジタル信号とを比較して所定値以上の差が生じたときに検出信号を発生する検出手段と、上記第２のデジタル信号を時刻と対応付けて格納し、上記検出信号の発生した第１の時刻から所定時間だけ遅らせた第２の時刻から遡って直近の上記第２のデジタル信号の変極点の時刻を特定し、当該特定時刻に基づいて上記競技者がスタート動作を行ったと判定するスタート動作判定手段とを備えることを特徴とするスタート動作判定装置。
【請求項２】
上記センサは、上記競技者のスタート動作を受けて撓み可能に支持部材を介して支持され、競技スタート位置に設置されるボードに設けてあることを特徴とする請求項１に記載のスタート動作判定装置。
【請求項３】
上記スタート動作の開始点は、上記特定時刻から上記第１のデジタル信号に対する上記第２のデジタル信号の遅延時間だけ遡った時刻として求めることを特徴とする請求項１または２に記載のスタート動作判定装置。
【請求項４】
上記所定時間は上記第１のデジタル信号に対する上記第２のデジタル信号の遅延時間であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のスタート動作判定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は競技者のスタート動作を判定するためのスタート動作判定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、陸上競技、特に短距離種目のスタート時のフライング判定に用いられるスタート動作判定装置がある。フライングは、スタータの「よーい」の合図から適切な時間（ほぼ２秒前後）になっても競技者が静止しない場合、競技者がスタート音（スタート信号）から０．１００秒未満にスタート動作を起こした場合とされている。スタート動作判定装置は、競技者のスタート動作を検出し、この検出タイミングとスタート信号の発生タイミングとを比較することによってフライングの判定を行うためのものであり、例えば、特開平８−２２９１７９号公報に開示されるものがある。これは、図６に示すようにスターティングブロック６１に、競技者のスタート動作により、スターティングブロック６１のフットプレートに加わる後方への荷重を受けるようにセンサ６２を設け、センサ６２の出力をスタート判定装置６３によって処理してスタート動作を判定するものである。スタート判定装置６３は、図７に示すようにローパスフィルタ７１、Ａ／Ｄ変換回路７２、平滑回路７３、遅延回路７４、加算回路７５、比較回路７６から構成されている。ローパスフィルタ７１により、センサ６２のノイズ成分を除去し、Ａ／Ｄ変換回路７２に与える。Ａ／Ｄ変換回路７２は、この出力をＡ／Ｄ変換して第１のデジタル信号を発生する。平滑回路７３は所定のサンプル数の第１のデジタル信号の移動平均を取り、平滑化して第２のデジタル信号として出力する。加算回路７５は遅延回路７４を介した第２のデジタル信号に競技者のスタート動作以外の僅かな体の揺れ等によるノイズを分離するためのしきい値としての基準値を加算し、第２のデジタル信号にオフセットを与える。比較回路７６は、第１のデジタル信号と、加算回路７５によってオフセットを与えられた第２のデジタル信号とを比較し、これらのデジタル信号の一致を検出し、これをスタート動作と判定する。スタート判定装置６３は、スタート動作により生じるセンサ６２の出力電圧の特定周波数成分の増加を検出するため、スタート動作を高精度の判定を可能とする。
【０００３】
競技者によってはスタート位置についた際にスターティングブロック６１のフットプレート６４の上端側につま先を掛ける者もおり、この場合踏込み動作の際にフットプレート６４の上端より後方に位置する踵に力が加わり、フットプレート６４には後方よりもむしろ下方に強く力が加わり、センサ６２に加わる力が急激に減少する。詳しくは述べないが、この力の減少の生じるスタート動作に対応する試みとして、第２のデジタル信号に上下２つの基準値を加算してウインドコンパレータの上限と下限として第１のデジタル信号と比較する構成を取ることもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図７のスタート判定装置６３では高精度のスタート動作判定を可能としたが、基準値の大きさによる誤差が生じるという問題があった。例えば、図８にローパスフィルタ７１、Ａ／Ｄ変換回路７２を介したセンサ６２からの入力信号と、これと比較される加算回路７５から３通りの基準値に基づいた比較信号とを示してあり、同図に示されるように基準値の違いにより、判定タイミングである動作検出点が異なったものとなっていた。
【０００５】
また、現在、パラリンピック等において車椅子レースが行われているが、上述のスタート判定装置はスターティングブロックの使用に特化しており、そのままでは車椅子レースに適用できない。その理由は次の通りである。レース用の車椅子は前輪が前方に延びており、スタート動作を行う場合、スタータ（審判員）の「位置について」の合図で、スタートラインに前輪を合わせて静止し、スタートの合図（号砲）でスタートする。前輪の下にセンサを配置して当該センサへの荷重の変化で動作判定を行おうとしても、スターティングブロックを用いる場合に比べてスタート動作の際の荷重変化が小さく、より厳密な基準値の設定が必要となるが、上述の通り基準値の設定による誤差は否めず、現実的な手法とはなり得なかった。このため、スタート判定装置を用いる試みもなかった。
【０００６】
本発明は、スタート動作判定装置をより高精度化するとともに、車椅子等の車のレースにも適用可能なスタート動作判定装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のスタート動作判定装置は、競技者のスタート動作を受けて発生するセンサの出力信号を第１のデジタル信号に変換する変換手段と、上記第１のデジタル信号を受け、当該第１のデジタル信号に対して所望のサンプリング数分の平滑化を行って第２のデジタル信号を得、当該第２のデジタル信号と上記第１のデジタル信号とを比較して所定値以上の差が生じたときに検出信号を発生する検出手段と、上記第２のデジタル信号を時刻と対応付けて格納し、上記検出信号の発生した第１の時刻から所定時間だけ遅らせた第２の時刻から遡って直近の上記第２のデジタル信号の変極点の時刻を特定し、当該特定時刻に基づいて上記競技者がスタート動作を行ったと判定するスタート動作判定手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
ここで、上記センサは、上記競技者のスタート動作を受けて撓み可能に支持部材を介して支持され、競技スタート位置に設置されるボードに設けたストレンゲージ等のセンサであることが好ましい。
【００１３】
また、上記スタート動作の開始点は、上記特定時刻から上記第１のデジタル信号に対する上記第２のデジタル信号の遅延時間だけ遡った時刻として求めることが好ましい。
【００１４】
上記所定時間は上記第１のデジタル信号に対する上記第２のデジタル信号の遅延時間であることも好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を実施例に基づき詳細に説明する。
【００１６】
本発明の実地例のスタート動作検出用センサボードおよびスタート動作判定装置について説明する。本例は、車椅子レースのためのスタート動作検出のための動作検出用センサボードとこれに適用可能なスタート動作判定装置とについて述べる。図１は本例のスタート動作判定装置の構成を示すブロック図である。
センサ１はスタート時に車椅子の前輪ＦＷが載せられるスタート動作検出用センサボード２に設けられたストレンゲージ等のセンサからなり、車椅子に乗った競技者の動作に応じた電圧の出力信号を発生する。センサ１及び動作検出用センサボードとしてのスタート動作検出用センサボード２の詳細については後述する。
【００１７】
Ａ／Ｄ変換器３は、センサ１からの出力信号を入力信号としてあり、これを所定のサンプリング周期、例えば、１ｍｓでＡ／Ｄ変換し、量子化する。
【００１８】
移動平均回路４は、Ａ／Ｄ変換器３からのデジタル信号を受け、所定のサンプリング時間のｍ個のデータの移動平均演算を行い、入力信号を平滑化する。ここで、ｍは適宜定められる所定の整数であり、例えば、サンプリング周期を１ｍｓとして、特定のタイミングの前後２５ｍｓ分の移動平均を取るとすれば、ｍは５１となる。移動平均演算は、例えば、データをｍ個分遅延する遅延回路４２にデータを与えるとともに、加算器４１により、逐次入力されるＡ／Ｄ変換器３からのデータを累積加算しながら、遅延回路４２によってｍ個分遅延されたデータを減算し、これを除算器４３にて所定数ｍで除算することにより実現できる。
【００１９】
遅延回路５は、移動平均回路４からのデジタル信号である平均値信号を遅延するものであり、平均値信号の各データ、すなわち、平均値データをｋ個分遅延するものである。ここでｋは適宜定められる所定の整数であり、例えば、ｋを２５とすれば、遅延回路５の出力されるデータは上述の平滑化による遅延と併せて５０ｍｓの遅延を得る。
【００２０】
ウインドコンパレータ６は、遅延回路５を介した平均値信号に上下にオフセットを与えて２つの比較信号としてこれらの間をウインドとし、Ａ／Ｄ変換器３からのデータがウインドからの逸脱することを検出して検出信号を発生するものである。例えば、ウインドコンパレータ６は、加算器６１、減算器６２、比較回路６３、６４からなる。遅延回路５により遅延された平均値信号の各データ、すなわち、平均値データに一方で加算器６１によって所定のしきい値ＰS1を加え、他方で減算器６２によって所定のしきい値ＰS2を減算し、２つの比較データＳ１、Ｓ２を得る。すなわち、２つの比較信号を得る。比較回路６３は、しきい値ＰS1に基づいて得られた比較データＳ１とＡ／Ｄ変換器３からのデータとを比較し、Ａ／Ｄ変換器３からのデータが比較データＳ１を越えると検出信号を発生する。比較回路６４は、しきい値ＰS2に基づいて得られた比較データＳ２とＡ／Ｄ変換器３からのデータとを比較し、Ａ／Ｄ変換器３からのデータが比較データＳ２を下回ると検出信号を発生する。
【００２１】
スタート動作判定手段としての動作開始点検出回路７は、ウインドコンパレータ６から比較信号と検出信号とを入力してあり、これらに基づいて後述する動作開始点検出処理を実行し、競技者がスタート動作を開始したタイミング、すなわち、動作開始点を検出するものである。
【００２２】
次に図２を参照しながら、スタート動作検出用センサボード２の構成について説明する。図２の（ａ）にスタート動作検出用センサボード２の概要図を示し、同図の（ｂ）に同図（ａ）のＡ−Ａ線での模式的な断面図を示する。スタート動作検出用センサボード２は、２軸ストレンゲージ２１、２２を備え、これら２軸ストレンゲージ２１、２２によってセンサ１が構成される。スタート動作検出用センサボード２は図２の（ｂ）に示すように２枚のボード２３、２４の両端に位置する支持部材２５、２６をボード２３、２４で挟み、設置面となるボード２４上に支持された使用時に表面となるボード２３の一方の支持部材２５の近傍にこれに沿って２軸ストレンゲージ２１、２２を設けてある。ボード２３の他方の支持部材２６の側にはスタートライン２７の表示が設けられている。競技者はレース用車椅子の前輪をスタートライン２７に合わせてスタート動作検出用センサボード２に載せることとなる。このときボード２３の支持部材２５、２６間の部分が撓み、ボード２３の歪みは支持部材２５、２６の近傍で最大となる。従って、ここに設けられた２軸ストレンゲージ２１、２２は歪みを効果的に受けることができるようになっている。
【００２３】
２軸ストレンゲージ２１、２２の接続関係は、例えば、Ａ-Ａ線の方向をＸ軸方向とし、これに直行する２軸ストレンゲージ２１、２２の並び方向をＹ軸方向とすれば、図３のようになる。２軸ストレンゲージ２１のＸ軸の抵抗成分ＲX21と、２軸ストレンゲージ２２のＸ軸の抵抗成分ＲX22とが対局し、２軸ストレンゲージ２１のＹ軸の抵抗成分ＲY21と、２軸ストレンゲージ２２のＹ軸の抵抗成分ＲY22とが対局するようにブリッジ回路を構成してある。抵抗成分ＲX21と抵抗成分ＲY22との接続点を電源端子ＶＤＤに接続し、抵抗成分ＲX22と抵抗成分ＲY21との接続点を電源端子ＶＳＳに接続してこれら接続点間に電源電圧を与え、抵抗成分ＲX21と抵抗成分ＲY21との接続点に接続した出力端子Ｏｕｔ１と、抵抗成分ＲX22と抵抗成分ＲY22との接続点に接続した出力端子Ｏｕｔ２との間に出力電圧を発生する。これにより、Ｘ軸、Ｙ軸両方向の歪みに対して出力電圧を発生する。この出力電圧として得られるセンサ１の出力信号は、ボード２３に対する垂直方向の荷重変化や、車椅子の前輪等による加圧位置が前後に移動することによって変化する。
【００２４】
次に本例の動作について説明する。センサ１からの出力信号はＡ／Ｄ変換器３の入力信号として供給され、Ａ／Ｄ変換器３によって所定のサンプリング周期でＡ／Ｄ変換され、量子化される。量子化されて得られたデジタル信号（以降、説明の便宜上入力信号と言う。）は移動平均回路４により、ｍ個のデータの移動平均演算によって平滑化され、ノイズが除去された平均値信号となる。このデジタル信号を遅延回路５により、ｋ個のデータのサンプリング時間だけ遅延する。この遅延回路５を介した平均値信号の遅延時間Δｔは、移動平均回路４における移動平均の個数ｍと、遅延回路５における遅延する個数ｋで表され、（ｍ−１）／２とｋとの和にサンプリング周期を乗じた値となる。
【００２５】
遅延回路５からの平均値信号はウインドコンパレータ６によって上下にしきい値ＰS1、ＰS2によるオフセットを与えられ、Ａ／Ｄ変換器３を介した入力信号と比較される２つの比較信号とされる。ウインドコンパレータ６はＡ／Ｄ変換器３を介した入力信号が２つの比較信号の間のウインドから逸脱することを検出して検出信号を発生する。
【００２６】
これにより、競技者がスタート動作を開始した時の入力信号の変化量を、Ａ／Ｄ変換器３からの入力信号と遅延回路５からの遅延信号（すなわち、遅延回路５を介した平均値信号。）とを減算することにより抽出する。抽出された変化量信号Δｙ（ｔ）は、入力信号の立ち上がり部分でおおよそ遅延時間Δｔあたりの入力信号の変化した量とみなせる。競技者のスタート動作の検出信号は、変化量信号Δｙ（ｔ）がしきい値ＰS1を越えたとき、またはしきい値ＰS2を下回ったときに発生する。ここで、しきい値ＰS1、ＰS2は、競技者の静止状態における体の揺らぎなどによる入力信号の変化に相当する値に設定される。
【００２７】
ここで、Ａ／Ｄ変換器３、移動平均回路４、遅延回路５及びウインドコンパレータ６を動作判定システムとして、動作判定システムの特性について述べる。
【００２８】
ｍ個の移動平均の伝達関数は次の式（１）で示される。
【数１】
0003914030.tif 000002
【００２９】
この式（１）から、サンプリング周期をＴとして周波数応答を求めると次の式（２）で示されるようになる。
【数２】
0003914030.tif 000003
【００３０】
式（２）から、遅延する個数ｋを加えた振幅特性Ｇ（ω）と位相特性φ（ω）とを求めるとそれぞれ次の式（３）、式（４）のようになる。
【数３】
0003914030.tif 000004
【数４】
0003914030.tif 000005
【００３１】
動作判定システムの入力信号ｘ（ｔ）は、直流成分ＶDCと力の変動からあらわれる交流成分ＶACｓｉｎ（ωｔ）とで示され、次の式（５）のようになる。
【数５】
0003914030.tif 000006
【００３２】
動作システムの遅延信号ｙ（ｔ）は、入力信号ｘ（ｔ）を移動平均演算し、遅延することで得られるので、次の式（６）のようになる。
【数６】
0003914030.tif 000007
【００３３】
式（６）に示されるように遅延信号ｙ（ｔ）は、入力信号ｘ（ｔ）に移動信号の振幅特性Ｇ（ω）と、移動平均と遅延とによる位相特性φ（ω）が含まれた値となる。
【００３４】
変化量信号Δｙ（ｔ）は、入力信号ｘ（ｔ）から遅延信号ｙ（ｔ）を減算することにより得られ、次の式（７）のようになる。
【数７】
0003914030.tif 000008
【００３５】
式（７）に示されるように変化量信号Δｙ（ｔ）の周波数特性は、低い周波数では小さくなり、高い周波数では大きくなる。検出信号は、変化量信号Δｙ（ｔ）がしきい値ＰS1を越えたときに発生するので、次の関係式（８）を満たす場合に発生する。
【数８】
0003914030.tif 000009
【００３６】
また、検出信号は、変化量信号Δｙ（ｔ）がしきい値ＰS2を下回ったときにも発生するので、次の関係式（９）を満たす場合にも発生する。
【数９】
0003914030.tif 000010
【００３７】
関係式（８）、（９）に示されるように、動作判定システムの特性は、低い周波数で検出感度が鈍く、高い周波数になるに従い検出感度が低くなるという動作検出によく合った特性となっている。
【００３８】
但し、従来の問題点として述べたようにウインドコンパレータからの検出信号の発生タイミングはしきい値によって異なったものとなり、例えば、次の通りである。図４に入力信号と、異なる３つのしきい値ＰS1に対する比較信号と、比較信号のデータ間の変化量を説明の便宜上２０倍したものとをそれぞれに相当するセンサ１に加えられる入力（ｋｇｆ）と時間（ｍｓ）との関係として示してあり、同図においてしきい値ＰS1は、３ｋｇｆ、５ｋｇｆ、７ｋｇｆの３つの基準値に対応するものとしてある。ウインドコンパレータからの検出信号の発生タイミングは、入力信号と比較信号との交点であり、基準値、すなわち、しきい値ＰS1に応じて異なったものとなる。また、図４は説明の便宜上入力信号が上昇する場合を示してある。
【００３９】
そこで、本例では、検出信号の発生タイミングをそのまま競技者がスタート動作を開始したタイミングとせず、動作開始点検出回路７による以下に述べる処理によって検出信号の発生タイミングである動作検出点の特定をきっかけとして競技者がスタート動作を開始したタイミングである動作開始点を検出する。これについて図５のフローチャートを参照しながら述べる。
【００４０】
動作開始点検出回路７は、ウインドコンパレータ６から順次出力される比較信号のデータを受け、各データを図示しない計時部から受けた時刻に対応付けて図示しない記憶部に格納する（ステップＡ）。この比較信号はしきい値ＰS1に対応したものとするが、しきい値ＰS2に対応したものであってもよい。この間ウインドコンパレータ６から検出信号が発生したか否か判定する（ステップＢ）。ここで検出信号が発生すれば、検出信号の発生した時刻ｔ１を特定する（ステップＣ）。この時刻ｔ１を動作検出点ｔ１とする。次に時刻ｔ１から遅延回路５の遅延処理による遅延時間Δｔ１後の時刻ｔ２を特定する（ステップＤ）。すなわち、比較信号は、入力信号に対して遅延処理による遅延時間Δｔ１があるので、動作検出点ｔ１から遅延時間Δｔ１経過した時刻ｔ２が比較信号における動作検出点ｔ２となる。これを起点として次の処理によって時間を遡り比較信号の変極点の時刻を特定する。
【００４１】
次に時刻ｔ２のデータをその１つ前のデータと比較する（ステップＥ）。ここで、データ間の変化量が０になったか、またはその正負が反転したか判定する（ステップＦ）。すなわち、比較信号の傾きが０になったか、またはその正負が反転したかによって比較信号の変極点を判定する。例えば、ウインドコンパレータ６の比較回路６３から検出信号が発生した場合、すなわち、入力信号が上昇する場合では、比較信号のデータがその１つ前のデータより大きいか否か判定し、大きくなければ変化量が正の値から０又は負の値となったと判定する。また、ウインドコンパレータ６の比較回路６４から検出信号が発生した場合、すなわち、入力信号が下降する場合では、比較信号のデータがその１つ前のデータより小さいか否か判定し、小さくなければ変化量が負の値から０又は正の値となったと判定する。
【００４２】
ステップＦで、変化量が０になったか、またはその正負が反転していなければ、データを１つ遡り、遡ったデータをその１つ前のデータと比較する（ステップＧ）。ここで、データ間の変化量が０になったか、またはその正負が反転したか判定し（ステップＨ）、変化量が０になったか、またはその正負が反転していなければ、ステップＧの処理に戻る。ステップＧ、Ｈの処理を繰り返し行い、データを遡って比較信号の変化量が０になったか、またはその正負が反転した時刻ｔ３を特定し、これを比較信号における動作開始点ｔ３とする（ステップＩ）。
【００４３】
次に時刻ｔ３から遅延処理による遅延時間Δｔ１遡った時刻ｔ４を入力信号の動作開始点ｔ４とする（ステップＪ）。すなわち、比較信号には遅延処理による遅延時間Δｔ１が含まれ、入力信号に対してその分遅れるため、比較信号での動作開始点ｔ３を遅延時間Δｔ１遡った時刻ｔ４が入力信号の動作開始点ｔ４として求められる。本例では時刻ｔ４を競技者のスタート動作の動作開始点とする。
【００４４】
本例では、図４に示すように、例えば、７Ｋｇを基準値とした比較信号と入力信号との交点を検出信号の発生した時刻ｔ１とすれば、これからΔｔ１遅れた時刻ｔ２から比較信号のデータからデータを遡りながらデータ間の変化量が０か又はその正負が反転したデータの時刻ｔ３を特定し、これをさらにΔｔ１遡った時刻ｔ４を動作開始点とする。図４に示されるように従来のように入力信号と比較信号との交点をそのまま動作検出点としていたのでは、基準値、すなわち、しきい値に応じて動作検出点が異なったものとなる。これに対して比較信号から得られる変化量は基準値によらない。従って、変化量から動作検出点を特定し、これを遅延時間Δｔ１で補正することにより、入力信号の動作検出点ｔ４とすることにより、基準値による誤差を抑えた高精度の動作検出点を得ることが可能となる。しかも、比較信号、すなわち、基本的に平均値信号に基づいて動作検出点を求めるため、スタート動作とはみなせない競技者の僅かな体の揺らぎによるノイズの影響をさらに抑えることが可能となる。また、比較信号における動作検出点ｔ２を起点として変極点の特定処理を開始するので、比較信号の変化量は十分大きくなっており、異なるしきい値でも同じ変極点を特定でき、すなわち、同じ動作開始点を特定できる。しかも、可能な限り動作開始点に近い時刻を起点として変極点の特定処理を行うため、処理のためのデータ量を抑えることができ、処理時間を抑えることができる。
【００４５】
また、上述の特開平８−２２９１７９号公報に記載されるような不正スタート判定装置８に動作開始点ｔ４の時刻を与えるとすれば、不正スタート判定装置８は得られた動作開始点ｔ４の時刻とスタート信号発生装置９からのスタート信号の発生時刻とを比較して不正スタート、すなわち、フライングの判定を行うように構成すれば、従来のものより高精度のフライング判定が可能となる。
【００４６】
上述したように車椅子レースにおいて競技者はレース用車椅子の前輪がスタートラインに合うように待機する。本例ではスタート動作検出用センサボード２をスタートラインに対応させて設置し、スタート動作検出用センサボード２の表面のボード２３上に表示されたスタートライン２７に合うように前輪がボード２３上に載せられる。競技者がスタート動作を行うと、後輪に重心が移動して前輪の荷重が下がることによってボード２３への荷重が下がったり、スタート動作に入る際の体の揺れでボード２３への荷重が上がったりする。このような荷重の変化は従来のスターティングブロックに加わる荷重に比べて小さく、単純に荷重と所定の基準値とを比較してスタート動作を検出したり、入力信号と比較信号との交点から検出したのでは、基準値、すなわち、しきい値の設定にはより厳密さが求められ、また、しきい値毎の誤差も生じる。本例では比較信号のデータ間の変化量から比較信号における動作開始点を求め、遅延処理による遅延時間によってこれを補正して入力信号の動作開始点を求めるため、しきい値による誤差のない高精度のスタート動作判定が可能であるから、車椅子レースのスタート動作判定にも対応可能なものとなっている。
【００４７】
本例のスタート動作検出用センサボード２は、ボード２３、２４の両端に位置する支持部材２５、２６をボード２３、２４で挟み、使用時に表面となるボード２３の一方の支持部材２５の近傍に２軸ストレンゲージ２１、２２を設けてある。これにより、スタート動作検出用センサボード２への荷重変化をボード２３の撓みに変換し、これを撓みによる歪みが最大となる位置に設けた２軸ストレンゲージ２１、２２によって検出するため、ボード２３に対する垂直方向の荷重変化や、車椅子の前輪等による加圧位置の平面方向の変化を効果的に電気信号化することができる。本例では、２軸ストレンゲージを２つ用いたが、これに限らず１軸ストレンゲージを４つ用い、２つの１軸ストレンゲージによってＸ軸、Ｙ軸の２軸を構成し、２軸ストレンゲージとして本例と同様に接続して用いても良い。また、センサとしてはストレンゲージに限らず、ボード２３の撓みによる歪みを受けて電気信号に変換するものであれば良く、圧電素子等でも良い。
【００４８】
また、支持部材２５を支持部材２６の厚さより薄くするか、ボード２４の端部で代用することとしてスタートラインに向かって高くなるようにスタート動作検出用センサボード２に傾斜を持たせて、スタート動作検出用センサボード２への車椅子の乗り入れを容易にするように構成しても良い。
【００４９】
上述の実施例では車椅子レースを例に本発明のスタート動作検出用センサボードを説明したが、本発明のスタート動作検出用センサボードは車椅子レースに限るものではない。例えば、自転車、自動車等の車を使用する競技において、スタート直前に車の車輪が載るようにスタート動作検出用センサボードを設置してスタート動作判定に使用すれば、上述の実施例と同様の作用、効果を奏する。また、競泳競技のスタート台に本発明のスタート動作検出用センサボードを設置すれば、競泳競技においても高精度のスタート動作判定が可能である。
【００５０】
また、上述の実施例では本発明のスタート動作判定装置を車椅子レースに適用したものについて述べたが、本発明のスタート動作判定装置はこれに限るものではない。例えば、上述の特開平８−２２９１７９号公報に記載されるようなスターティングブロックを用いた陸上競技用のスタート動作判定装置としても本発明のスタート動作判定装置は使用できる。例えば、スタート動作検出用センサボード２に代わり、スターティングブロックに設けたセンサの出力信号を上記実施例の動作判定システムに入力すれば良い。
【００５１】
また、上述の実施例では比較信号の変極点の時刻を特定時刻として求め、これから遅延回路５での遅延時間Δｔ１分遡った時刻を動作開始点としたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、比較信号は移動平均回路４からの平均値信号に遅延を与え、さらにオフセットを与えたものであるが、このような比較信号に代わって入力信号に対して遅延回路５による遅延のない平均値信号を用い、平均値信号の変極点の時刻を特定時刻として求め、求めた特定時刻をそのまま動作開始点としても良い。
【００５３】
【発明の効果】
本発明のスタート動作判定装置は、センサの出力信号から得た第１のデジタル信号と、これを平滑化した第２のデジタル信号とを比較して所定値以上の差が生じたときに検出信号を発生させ、検出信号の発生した第１の時刻から所定時間だけ遅らせた第２の時刻から遡って直近の第２のデジタル信号の変極点の時刻を特定し、当該特定時刻に基づいて競技者のスタート動作を判定する。これにより、所定値として与えられる動作判定用のしきい値の違いによるスタート動作の開始点の誤差を抑えることが可能となり、高精度のスタート動作判定装置を提供することができる。
【００５４】
また、第１のデジタル信号を平滑化した第２のデジタル信号の変極点に基づきスタート動作の開始点を求めるため、スタート動作とはみなせない競技者の僅かな体の揺らぎによるノイズの影響が極力抑えられており、この点からもスタート動作判定装置の高精度化が進められている。
【００５５】
また、上記所定時間を第１のデジタル信号に対する第２のデジタル信号の遅延時間とすることにより、第２のデジタル信号の傾きが十分大きくなった第２の時刻から遡って変極点を特定することによって異なるしきい値に対して同じスタート動作の開始点を特定できるとともに、当該開始点に可能な限り近い時刻を起点として変極点の特定処理を行うため、処理のためのデータ量を抑えることができ、処理時間を抑えることができる。
【００５６】
本発明のスタート動作判定装置では、実用に耐え得る車椅子等の車を用いたレース用のスタート動作判定装置を構成することが可能となる。例えば、車椅子レースのスタートの際に前輪を動作検出用センサボードに載せるようにすれば、スタート動作によって前輪の荷重が抜けるような場合や、前輪の加圧位置の平面方向の変化をも効果的に電気信号化可能である。車椅子ではスターティングブロックを用いる場合に比べてスタート動作の際のセンサへの荷重変化が小さく、また、スタート動作により荷重が小さくなる場合が多く、より厳密な基準値の設定が望まれるが、本発明のスタート動作判定装置はしきい値による誤差を抑え、高精度の動作判定を可能としてあるので、このような要求に十分対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のスタート動作判定装置の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の実施例のスタート動作検出用センサボードの構成を示す概要図。
【図３】スタート動作検出用センサボードのストレンゲージの接続関係を示す電気回路図。
【図４】図１のスタート動作判定装置の動作説明のための波形図。
【図５】図１のスタート動作判定装置の動作説明のためのフローチャート。
【図６】従来のスタート動作判定装置の概要説明のための説明図。
【図７】従来のスタート動作判定装置の構成を示すブロック図。
【図８】従来のスタート動作判定装置の動作説明のための波形図。
【符号の説明】
１  センサ
２  スタート動作検出用センサボード
２１、２２  ストレンゲージ
２３  ボード
３  変換手段（Ａ／Ｄ変換器）
４  検出手段（移動平均回路）
５  検出手段（遅延回路）
６  検出手段（ウインドコンパレータ）
７  スタート動作判定手段（動作開始点検出回路）
【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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