(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
防水構造を成して水中に設置され、競泳プール壁面への泳者の手指のタッチを撮影するための複数の水中カメラヘッドと、前記複数の水中カメラヘッドと電気的に接続されたカメラ制御装置と、前記カメラ制御装置と電気的に接続され、スタート台から泳者が飛び込む際に泳者の足が前記スタート台端部から離れる状況を撮影するための地上カメラと、前記複数の水中カメラヘッドと前記地上カメラが撮影した画像を表示するための表示装置と、前記複数の水中カメラヘッドと前記地上カメラが撮影した画像を記録するための画像記録装置を有し、前記水中カメラヘッドにより撮影された画像と前記地上カメラが撮影した画像とを同期して前記画像記録装置に記録することを特徴とする競泳用水中撮影記録システム。
【請求項２】
前記複数の水中カメラヘッドと前記カメラ制御装置の中間に位置し、前記水中カメラヘッドに内蔵された撮像素子からの画像信号を前記カメラ制御装置へ転送するための信号中継部と前期撮像素子に直流低電圧電力を供給するための電源部とを備えた複数の水中カメラ中継ユニットを有する請求項１記載の競泳用水中撮影記録システム。
【請求項３】
前記複数の水中カメラヘッドは競泳プールの１レーン当たり１台ずつ設置される請求項１記載の競泳用水中撮影記録システム。
【請求項４】
前記複数の水中カメラヘッドは競泳プールの２レーン当たり１台ずつ設置される請求項１記載の競泳用水中撮影記録システム。
【請求項５】
前記地上カメラは競泳プールのプールサイドに設置され、前記スタート台とプール端壁の水上部分を同時に撮影するよう構成された請求項１記載の競泳用水中撮影記録システム。
【請求項６】
前記表示装置は前記複数の水中カメラヘッドが撮影した画像と、前記地上カメラが撮影した画像を同時に表示するよう構成された請求項１記載の競泳用水中撮影記録システム。
【請求項７】
前記画像記録装置は前記複数の水中カメラヘッドの撮影した画像と、前記地上カメラが撮影した画像をそれぞれＡＤ変換し、ディジタル信号としてランダムアクセス記録再生媒体に記録するよう構成された請求項１記載の競泳用水中撮影記録システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水中撮影装置を用いた競泳用水中撮影記録システムに関し、競泳競技のように水中で時間、順位等の優劣を競う競技において、ゴール地点の各競技者の手指や足先のような対象物の画像を水中から撮影する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来競泳競技の順位判定およびリレーの引き継ぎ判定に用いられていた高速度ビデオ撮影システムを図１１に示す。
同図でスタート台１０１の近傍に高さ４〜５ｍのポール１０２を立て、ポール１０２の先端にビデオカメラ１０３を取り付けて、このビデオカメラ１０３により泳者がゴールする際に、競泳プールの端壁に設置されたタッチ板１０４へのハンドタッチの画像を撮影する。また、リレー競技では前泳者がタッチ板１０４へタッチする画像とともに、次泳者が飛び込む際のスタート台１０１から足が離れた瞬間の画像を撮影する。
【０００３】
これらの画像は、図示しないスタートピストル等のスタート装置からの信号によって起動される図示しない計時回路の計時情報と同期して、例えば１００分の１秒毎に撮影し、図示しない記録装置に記録される。
競技運営者は、これらの記録された画像を適宜再生して各泳者のゴールタイムの判定や、リレー引継ぎの良否を判定する。
【０００４】
また水中撮影装置としては、上記のような競技運営に使用するもの以外に、例えば泳者の競技力の向上のために、水中での動作を解析する目的で水中画像を撮影するシステムや、ＴＶ放映のために特定のレーンを水中から撮影するシステムがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ほとんどの泳者はゴールの際、タッチ板の水中部分にタッチするため、ポールに取り付けられたビデオカメラで撮影する方式では、指先の画像が水しぶきに隠れてしまいタッチの瞬間の判定が困難であった。特にフリースタイルやバタフライのように水面をたたきつけるような泳法の場合、水しぶきによる影響は顕著であった。
【０００６】
また、リレー引継ぎの際、１台のビデオカメラで前泳者のタッチと次泳者の足離れを同時に撮影するため、次泳者の体の一部で前泳者のタッチが隠されてタッチの判定が困難となる場合があった。
さらに、動作解析やＴＶ放映用のカメラは大がかりなシステムとなるため、８レーンすべての画像を均等に撮影し適宜再生するようなシステムの構成には多大なコストを要するという問題点があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するために、本発明では水中撮影装置として、防水構造を成し水中に設置される水中カメラヘッドと、その水中カメラヘッドと電気的に接続されたカメラ制御装置を有する構成とした。この構成により、水中に沈めるカメラヘッド部分を最小に構成できるため泳者の障害になることがない。またその水中カメラヘッドはプールの端壁に密着して配置できるためタッチ板に指先が接触する瞬間を明瞭に捉えることが可能となる。
【０００９】
さらに、上記のような水中撮影装置を用いた競泳用水中撮影記録システムとして、防水構造を成して水中に設置され、競泳プール壁面への泳者の手指のタッチを撮影するための複数の水中カメラヘッドと、それら複数の水中カメラヘッドと電気的に接続されたカメラ制御装置と、そのカメラ制御装置と電気的に接続され、スタート台から泳者が飛び込む際の足のスタート台端部からの離間の状況を撮影するための地上カメラと、複数の水中カメラヘッドと地上カメラが撮影した画像を表示するための表示装置と、複数の水中カメラヘッドと地上カメラが撮影した画像を記録するための画像記録装置を有する構成とした。この構成により水中から明瞭なタッチ画像が得られるとともに、リレー引継ぎの良否判定に必要なスタート台からの足の離れ具合も同時に撮影することが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の水中撮影装置では、防水構造を成し水中に設置される水中カメラヘッドと、その水中カメラヘッドと電気的に接続されたカメラ制御装置を有する構成とした。
また、上記水中カメラヘッドとカメラ制御装置の中間に水中カメラ中継ユニットを有し、その水中カメラ中継ユニットは上記水中カメラヘッドに内蔵された撮像素子からの画像信号をカメラ制御装置へ転送するための信号中継部と上記撮像素子に直流低電圧電力を供給するための電源部とを備えた構成とすることもできる。
【００１１】
上記のように構成された水中撮影装置は、水中に沈めるカメラヘッド部分を最小に構成できるため泳者の障害になることがない。また水中カメラヘッドは小型であることからプールの端壁に密着して配置できるためタッチ板に指先が接触する瞬間を明瞭に捉えることが可能となる。
【００１４】
さらに、上記のような水中撮影装置を用いた競泳用水中撮影記録システムとして、防水構造をなして水中に設置され、競泳プール壁面への泳者の手指のタッチを撮影するための複数の水中カメラヘッドと、それら複数の水中カメラヘッドと電気的に接続され地上に設置される複数の水中カメラ中継ユニットと、それら複数の水中カメラ中継ユニットと電気的に接続されたカメラ制御装置と、そのカメラ制御装置と電気的に接続され、スタート台から泳者が飛び込む際の足のスタート台端部からの離間の状況を撮影するための地上カメラと、複数の水中カメラヘッドと地上カメラが撮影した画像を表示するための表示装置と、複数の水中カメラヘッドと地上カメラが撮影した画像を記録するための画像記録装置を有する構成とした。
【００１５】
また、上記複数の水中カメラヘッドとカメラ制御装置の中間に位置し、上記水中カメラヘッドに内蔵された撮像素子からの画像信号をカメラ制御装置へ転送するための信号中継部と前期撮像素子に直流低電圧電力を供給するための電源部とを備えた複数の水中カメラ中継ユニットを有する構成とすることもできる。
上記水中カメラヘッドは競泳プールの１レーン当たり１台ずつ設置してもよい。
【００１６】
あるいは上記水中カメラヘッドは競泳プールの２レーン当たり１台ずつ設置するようにもできる。
上記地上カメラはスタート側のプールサイドに設置され、前記スタート台とプール端壁の水上部分を同時に撮影するよう構成される。
上記表示装置は複数の水中カメラヘッドの撮影した画像と、地上カメラが撮影した画像を同時に表示するよう構成される。
【００１７】
上記画像記録装置は複数の水中カメラヘッドが撮影した画像と、地上カメラが撮影した画像をそれぞれＡＤ変換し、ディジタル信号としてランダムアクセス記録再生媒体に記録するよう構成される。
上記のように構成されシステムにより、水中から明瞭なタッチ画像が得られるとともに、リレー引継ぎの良否判定に必要なスタート台からの足の離れ具合も同時に撮影することが可能となる。
【００１８】
また１台のカメラで２レーン分の画像を撮影可能にすればシステム全体の規模を最小にすることが可能となり、比較的安価にシステムを提供できる。
さらに表示装置に複数の水中カメラヘッドが撮影した画像と、地上カメラが撮影した画像を同時に表示するため、リレー引継ぎの良否判定や従来困難であった離れたレーン同志の着順の比較が非常に容易となる。
【００１９】
【実施例】
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１、図２は本発明の実施例である水中撮影装置およびその水中撮影装置を用いた競泳用水中撮影記録システムをプールに設置した状態を示す図であり、図１はその部分的な正面図、図２はその平面図である。図１において、プール１のスタート側の端壁には通常８枚のタッチ板２ａ〜２ｈが設置されている。プール１の底には、図示しないコースロープのほぼ真下に水中カメラヘッド３ａ〜３ｈが沈められている。各水中カメラヘッド３ａ〜３ｈはそれぞれ対応するタッチ板２ａ〜２ｈを斜め下から見上げるように仰角および画角が設定されている。水中カメラヘッド３ａ〜３ｈには撮像素子であるＣＣＤセンサとその周辺回路素子が内蔵され、最適な画角となるように選択された焦点距離のレンズが装着されている。そして水中カメラヘッド３ａ〜３ｈの筐体はそれ自体で防水構造をなすように構成されている。
【００２０】
図２に示すように水中カメラヘッド３ａ〜３ｈはプール１のスタート側の端壁に極力近接して配置され、タッチ板２ａ〜２ｈへ指先が接触する瞬間を明瞭に撮影できるようにしている。同図において水中カメラ中継ユニット４ａ〜４ｈは、対応する水中カメラヘッド３ａ〜３ｈにそれぞれ水中カメラケーブル５ａ〜５ｈを介して接続され、各水中カメラヘッド３ａ〜３ｈに各々のＣＣＤセンサとその周辺回路素子を動作させるための直流低電圧の電力を供給する。また水中カメラ中継ユニット４ａ〜４ｈは、カメラ制御装置６とカメラ本体ケーブル７ａ〜７ｈを介して接続され、各水中カメラヘッド３ａ〜３ｈとカメラ制御装置６との間の信号中継器の機能を果たしている。
【００２１】
以上の構成により、各レーンのタッチ板２ａ〜２ｈにおけるゴール時の指先の画像を明瞭に撮影できるとともに、水中カメラヘッド３ａ〜３ｈと水中カメラ中継ユニット４ａ〜４ｈを分離する構成としたため、水中に沈める部分を最小にすることが可能となった。
もちろん、水中カメラヘッド３ａ〜３ｈと水中カメラ中継ユニット４ａ〜４ｈを一体に構成してもなお実用上十分に小さければ、水中カメラ中継ユニット４ａ〜４ｈを除くことも可能となる。
【００２２】
また、水中カメラ中継ユニット４ａ〜４ｈの機能をカメラ制御装置６の中に設けてもなおＣＣＤセンサの出力の減衰が許容レベル内であれば、同様に水中カメラ中継ユニット４ａ〜４ｈを除くことが可能となる。
水中カメラヘッド３ａ〜３ｈによって撮影された画像はカメラ制御装置６を介して画像記録装置１１に入力される。画像記録装置１１は入力された各々の画像信号をそれぞれＡＤ変換し、ディジタル信号としてランダムアクセス記録再生媒体、たとえば半導体メモリや高速ハードディスクメモリ等に記録するよう構成される。
【００２３】
表示装置１２はＣＲＴディスプレイあるいは液晶ディスプレイで構成され、水中カメラヘッド３ａ〜３ｈによって撮影された画像をそのまま表示したり、画像記録装置１１に記録した画像を必要に応じて再生表示する。その際、表示装置１２へはすべてのレーンの画像を一度に表示することが可能であり、また任意の２レーンの画像を拡大して表示することも可能である。この拡大表示機能により従来困難であった離れたレーン間、例えば第１レーンと第８レーン間の着順の判定が、表示装置１２の画面上で容易に行うことが可能となった。
【００２４】
図３、図４は本発明による水中カメラヘッド３を示す図であり、図３はその側面図、図４は正面図である。図３、図４において、金属製のベース板２０に取付金具２１がネジ２２によって所定の角度で固定されている。取付金具２１にはカメラフランジ２３がネジ締め固定され、カメラフランジ２３にはカメラ裏蓋２４とレンズカバー２５が防水パッキンを介して固定されている。またカメラフランジ２３には防水プラグ２６を介してカメラケーブル５が導入されている。水中カメラヘッド３の仰角はネジ２２を緩め、取付金具２１を動かすことにより任意に設定できる。またベース板２０は真鍮やステンレス等の金属板で形成され、水中カメラヘッド３が水流で動かないように重りの役目も果たしている。
【００２５】
さて、本発明によるシステムはタッチ板への指先の接触を判定するだけでなく、リレー競技の引き継ぎの良否、すなわち前泳者の指先がタッチ板に接触した後で次泳者の足がスタート台から離れることを判定するためにも用いられる。その場合水中カメラによるタッチ板の画像と同期してスタート台８ａ〜８ｈからの次泳者の足離れの瞬間を撮影する必要がある。そのため、本実施例では図１および図２に示すように、２台の地上カメラ９ａ、９ｂをそれぞれプールの両サイドに配置し、１台の地上カメラで４レーン分のスタート台を撮影するようにしている。
【００２６】
そして、地上カメラ９ａ、９ｂはカメラ本体ケーブル７ｉ、７ｊを介してカメラ制御装置６と接続されており、地上カメラ９ａ、９ｂにより撮影された画像は水中カメラヘッドによる画像と同期して画像記録装置１１に記録される。
リレー競技における引継ぎの際には前泳者の体の一部がタッチ板に接触してから次泳者の足がスタート台から離れることがルール上必須であるが、本発明のシステムによりタッチ板の画像とスタート台の画像を同期して撮影でき、かつそれらの画像を１台のＣＲＴディスプレイ上に同時に表示できるため、リレー引継ぎの良否判定が非常に容易となる。
【００２７】
さらにこれら地上カメラ９ａ、９ｂでタッチ板の水上部分へ指先が接触した場合の画像も撮影するようにしている。ほとんどの泳者はタッチ板の水中部分にタッチするが、まれにタッチ板の水上部分にタッチする場合もある。この場合水中カメラからではタッチ板への接触具合が確認しにくくなるが、これら地上カメラ９ａ、９ｂによってその場合のタッチ判定も容易になる。
【００２８】
次に図５〜図７は１台のカメラで隣り合った２つのレーンを撮影する場合の実施例であり、図５はその正面図、図６は平面図そして図７は側面図である。
防水機構を施した水中カメラヘッド３１はカメラ取付台３２に装着され、またカメラ取付台３２には反射鏡３３が設置されている。反射鏡３３はその幅方向にほぼ球面の一部をなすように形成されており、水中カメラヘッド３１の画角をタッチ板３４，３５の幅方向に拡大するように作用する。
【００２９】
ところで競泳用プールの１レーンの幅は２．５ｍあるため、被写体の幅は最低２レーン分すなわち５ｍ以上となる。一方プールの深さは通常１．５〜２ｍ程度であるため必要な画角は１３０度以上となる。また水中では水の屈折率の影響でレンズの画角が狭まるためこの画角をカバーするためのレンズには空気中で１６０〜１７０度の画角が必要となり、いわゆる魚眼レンズに近いものとなる。このような広画角（短焦点）レンズは一般的に市場では入手が困難であり、高価なものとなる。
【００３０】
本実施例で使用した反射鏡３３は比較的簡単かつ安価な手段で実効的にカメラの画角を広げるためのもので、自動車のサイドミラーやルームミラーのような、わずかに湾曲した凸面鏡が望ましい。またこの反射鏡３３を水中カメラヘッド３１の前に設置することにより、カメラの光軸をほぼ９０度回転させることが可能となる。これによりカメラの光軸をプール水面３７と平行にして、すなわち水中カメラヘッド３１をプール底部３６に平置にしたまま、反射鏡３３の位置と角度を調整して最適な視野および画角を設定することが可能となる。
【００３１】
この構成によりシステムを構成する際の水中カメラヘッドの数を半減させることができ、システム全体の規模を縮小することが可能となって、比較的安価にシステムが提供できることになる。
ところで、上記反射鏡３３はタッチ板の幅方向の画角を拡大する必要から、凸面鏡であることが望ましいが、その曲率は一定である必要はない。
【００３２】
図８〜図１０は反射鏡として使用可能な非球面鏡の例を示したものである。本発明の装置による判定の対象となるものは、タッチ板と指先との接触の瞬間、あるいはスタート台と足の離間の瞬間といった局部的な位置関係であり、泳者、タッチ板、スタート台等の物体の画像のゆがみはさほど問題にならない。
そのため例えば図８に模式的に示した反射鏡は、反射面４０の中央部４１に比べて周辺部４２、４３の曲率を大きくした非球面とし、撮影した画面の周辺部で対象物が小さくなりすぎないようにしたものである。同図で点線で示した形状が中央部４１と同じ曲率の円弧である。この場合曲率が中央部４１から周辺部４２，４３にかけて連続的に変化するため画像のゆがみは目だちにくい。
【００３３】
図９に模式的に示した反射鏡はもっとも頻繁にタッチされる、タッチ板の中央付近が比較的大きく映るようにしたものであり、部分的な曲率の変化を誇張して示したものである。反射面５０の中央部５１は２枚のタッチ板の境界付近を対象とする部分であり、比較的小さく映っても問題ないため曲率を小さくしてある。周辺部５２，５３の部分は２枚のタッチ板の周辺付近を対象とする部分であり、同様に曲率は小さくてもよい。
【００３４】
一方同図の中間部５４，５５の部分はもっとも頻繁にタッチされるそれぞれのタッチ板の中央付近を対象にした部分であり、タッチ板の周辺部に対して比較的大きく映るように曲率を他の部分に比べて大きくしてある。
この中間部５４，５５の曲率は、平面に近い値として画像のひずみを目立たなくすることができる。また、この中間部５４，５５を若干凹面にすることによりタッチ板の中央付近のみ拡大して映るようにすることもできる。
【００３５】
図１０は反射鏡６１の高さ方向の曲率を凹面とすることにより、泳者の進行方向すなわち各レーンの長手方向を幅方向より拡大して映るようにしたものである。これにより、判定の対象となるタッチ板と指先との接触の瞬間、あるいはスタート台と足の離間の瞬間といった局部的な位置関係の識別がより一層簡単明瞭となる。同図においても反射鏡６１の幅方向の形状は実質的に凸面鏡であることは言うまでもない。
【００３６】
上記図８〜図１０は反射鏡の曲率を部分的に変えて判定の対象となる部分をより明瞭に撮影しようとするものであるが、たとえば画像処理技術によって撮影後の画像の中の判定の対象となる部分のみを拡大表示させることも可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したとおり本発明によれば水中に沈めるカメラ部分を最小に構成できるため泳者の障害になることがない。またプールの端壁に密着して配置できるためタッチ板に指先が接触する瞬間を明瞭に捉えることが可能となる。
また一つのＣＲＴディスプレイ上に全レーンの情報が表示でき、さらに任意の２チャンネルの画像情報を拡大して比較表示できるため、従来困難であった離れたレーン間の着順の比較が非常に容易となる。
【００３８】
そして、地上カメラと組み合わせることによって、リレー競技の引き継ぎ判定も同様に非常に容易となる。
また１台のカメラで２レーン分の画像を撮影可能な構成とすることによって、システム全体の規模を最小にすることが可能となり、比較的安価にシステムを提供できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による水中撮影装置およびその水中撮影装置を用いた競泳用水中撮影記録システムの実施例を示す正面図である。
【図２】本発明による水中撮影装置およびその水中撮影装置を用いた競泳用水中撮影記録システムの実施例を示す平面図である。
【図３】本発明による水中カメラヘッドの実施例を示す側面図である。
【図４】本発明による水中カメラヘッドの実施例を示す正面図である。
【図５】本発明の水中撮影装置の他の実施例を示す正面図である。
【図６】本発明の水中撮影装置の他の実施例を示す平面図である。
【図７】本発明の水中撮影装置の他の実施例を示す側面図である。
【図８】本発明の水中撮影装置に用いる反射鏡の実施例を示す模式図である。
【図９】本発明の水中撮影装置に用いる反射鏡の他の実施例を示す模式図である。
【図１０】本発明の水中撮影装置に用いる反射鏡の他の実施例を示す側面図である。
【図１１】従来の競泳用高速度ビデオ撮影システムを示す図である。
【符号の説明】
２、２ａ〜２ｈ      タッチ板
３、３ａ〜３ｈ      水中カメラヘッド
４ａ〜４ｈ          水中カメラ中継ユニット
５、５ａ〜５ｈ      水中カメラケーブル
６                  カメラ制御装置
８ａ〜８ｈ          スタート台
９ａ、９ｂ          地上カメラ
１１                画像記録装置
１２                表示装置
３１                水中カメラヘッド
３３                反射鏡
３４、３５          タッチ板
６１                反射鏡
【図１】
0004316720.tif 000002
【図２】
0004316720.tif 000003
【図３】
0004316720.tif 000004
【図４】
0004316720.tif 000005
【図５】
0004316720.tif 000006
【図６】
0004316720.tif 000007
【図７】
0004316720.tif 000008
【図８】
0004316720.tif 000009
【図９】
0004316720.tif 000010
【図１０】
0004316720.tif 000011
【図１１】
0004316720.tif 000012