(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
剣先端の電気接点の開閉を検出して該剣による突きを検知する突き検知部と、
該剣のブレード上の長さ方向に沿って設置され、該突き検知部からの信号に従い発光する発光部と、
鍔の内側に設置され、該突き検知部からの信号に従い可聴音を発音する可聴音発音部と、
該突き検知部からの信号に従い無線信号を発信する無線信号発信部と、
無線信号受信部と、
該無線信号受信部で受信した信号のフーリエ変換後のフーリエ波形のピーク波長が所定範囲内にあるときに、時間測定の開始を指示する無線信号判定部と、
該無線信号判定部からの指示に従って該時間測定が開始されるタイマーと、
該無線信号受信部と該無線信号判定部の実行に要する合計の時間を減算して設定された設定時間後の該タイマーからの信号に従って、該発光部への給電停止を実施する発光制御部と、
から構成されることを特徴とする有効突判定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の有効突判定装置において、
該無線信号として、音波信号を用いたことを特徴とする有効突判定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の有効突判定装置において、
該無線信号として、電磁波信号を用いたことを特徴とする有効突判定装置。
【請求項４】
請求項２に記載の有効突判定装置において、
該無線信号受信部が、受信した該音波信号に対してサンプリングを行うサンプリング部と、
該サンプリング部でサンプリングされた一定数の音声信号を格納するバッファーからなり、
該無線信号判定部が、該バッファーから受け取った該音声信号に基づいて該フーリエ変換を行い、該フーリエ波形を生成するフーリエ変換部と、
該フーリエ波形の最大ピークを検出し、該最大ピークの周波数が該所定範囲内にある該フーリエ波形の該ピーク波長を検出するピーク周波数検出部と、
を有することを特徴とする有効突判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、有効突判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  フェンシングの試合は、動きが高速かつ複雑なため、「突き」の様子が良く見えない場合が多く、それは観戦者、審判、選手の３者にとって問題であり、フェンシングの普及を妨げる大きな要素となっている。フェンシングの中でもエペは全身が的であり、マスクや腕、足など、他の種目に比べて的が小さくかつ平坦でない部分があるため、突く位置や角度が少しでもずれれば、エペ競技での得点に必要となる剣先への７５０ｇの圧力が不十分となり、「突き」自体が成立しない場合が生じやすいと考えられる。電気審判機を設置すれば、剣先の圧力が有効にかかっているかを電気審判機で確認しながら競技を行うことができるが、電気審判機の設置には手間がかかるので、通常の練習時には電気審判機を用いないことも多い。そのため、「７５０ｇの圧力で剣先を押す」ということを確認できずに、練習を行っている場合が多いと考えられる。【０００３】  「突き」の有効性を高めるためには、「突き」の有効性を剣の近傍で可視化できることが有効であると考えられる。剣の可視化や「突き」の可視化については、これまでいくつか試みがある。剣の可視化については、特表２０１９−５２２５５１号公報（特許文献１）において、剣のブレードに沿って光らせる試みがあるが、突いた時点で光るようにはなっていない。実用新案登録第３１５１１０５号公報（特許文献２）においては、発光機能を有する剣が開示されており、触針を先端より突出させ剣先が接触することによる触針の角度変化によって発光させているが、これは通常のエペ競技の剣とは剣先の仕組みが異なり、エペ競技の練習に使用できるものではない。また、映像技術を駆使して剣の軌跡や剣が当たった瞬間を可視化する試み（非特許文献１）もあるが、大掛かりな準備が必要であり、通常の練習に使えるものではない。【０００４】  また、エペには、一定の時間内（４０ミリ秒）に両者の「突き」が有効であった場合、「同時突き」が認められるという独特のルールがあり、「同時突き」は通常のエペの試合において頻繁に用いられ、重要な戦術の一つとなっている。通常は、電気審判機を使って「同時突き」の判定を行っているが、日常的なエペの練習のためには、電気審判機を使わないで「同時突き」の判定もできることが望ましい。電気審判機を使わないで「同時突き」の判定を行う方法として、特開平７−５１４２４号公報（特許文献３）に剣の間で超音波を用いて信号のやりとりを行う方法が開示されている。この方法では、もう一方の剣の有効な突きの際に発信された超音波を受信して周波数弁別した後、タイマーで０．０４秒経った時点で自身の剣の突きを無効にしている。同時突きの条件を満たすためには、超音波のやり取りに要する時間を含めて０．０４秒以内に収める必要があるが、超音波の検出と周波数弁別に要する時間は考慮されていないので、超音波の受信から剣の突きを無効にするまでの時間が０．０４秒をオーバーする可能性がある。また、超音波の雑音が発生した場合に誤検出の可能性があるが、誤検出を防ぐ方法に関しては考慮されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１９−５２２５５１号公報
【特許文献２】実用新案登録第３１５１１０５号公報
【特許文献３】特開平７−５１４２４号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「フェンシングの動きをＡＩで可視化、ＶＲや４Ｋを駆使したハイテク観戦」｜  日経  ｘＴＥＣＨ（クロステック）（ｈｔｔｐｓ：／／ｔｅｃｈ．ｎｉｋｋｅｉｂｐ．ｃｏ．ｊｐ／ａｔｃｌ／ｎｘｔ／ｃｏｌｕｍｎ／１８／００１２９／０２１６０００１３／）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  このように、従来の方法には、突いたときに剣先が光ることで、有効な突きを視覚的に判断できる練習用のフェンシングエペの剣は報告されておらず、また同時突きの判定を電気審判機なしで可能にする方法は報告されているが、同時突きの規則である０．０４秒以内の条件を満たさない可能性がある。また雑音による誤検出を防ぐ仕組みが考慮されていない。【０００８】  本発明の目的は、フェンシング、特にエペ種目の練習時に、有効な突きを視覚的に判断できる可視化の方法を提供し、同時突きの判定を電気審判機なしで可能にした上で、突きの情報を伝える無線信号の計測時間にばらつきがある場合でも、同時突きの規則である０．０４秒以内の条件を満たすようにする仕組みを持ち、また、突きの情報を伝える無線信号に雑音が発生した場合に、雑音による誤検出を防ぐための仕組みを持つ有効突判定装置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】  請求項１にかかる有効突判定装置の発明は、剣先端の電気接点の開閉を検出して該剣による突きを検知する突き検知部と、該剣のブレード上の長さ方向に沿って設置され、該突き検知部からの信号に従い発光する発光部と、鍔の内側に設置され、該突き検知部からの信号に従い可聴音を発音する可聴音発音部と、該突き検知部からの信号に従い無線信号を発信する無線信号発信部と、無線信号受信部と、該無線信号受信部で受信した信号のフーリエ変換後のフーリエ波形のピーク波長が所定範囲内にあるときに、時間測定の開始を指示する無線信号判定部と、該無線信号判定部からの指示に従って該時間測定が開始されるタイマーと、該無線信号受信部と該無線信号判定部の実行に要した合計の時間を減算して設定された設定時間後の該タイマーからの信号に従って、該発光部への給電停止を実施する発光制御部と、から構成されることを特徴とするものである。【００１２】  請求項２にかかる有効突判定装置の発明は、請求項１に係る発明においてさらに、該無線信号として、音波信号を用いたことを特徴とするものである。【００１３】  請求項３にかかる有効突判定装置の発明は、請求項１に係る発明においてさらに、該無線信号として、電磁波信号を用いたことを特徴とするものである。【００１５】  請求項４にかかる有効突判定装置の発明は、請求項２に係る発明においてさらに、該無線信号受信部が、受信した該音波信号に対してサンプリングを行うサンプリング部と、該サンプリング部でサンプリングされた一定数の音声信号を格納するバッファーからなり、該無線信号判定部が、該バッファーから受け取った該音声信号に基づいて該フーリエ変換を行い、該フーリエ波形を生成するフーリエ変換部と、該フーリエ波形の最大ピークを検出し、該最大ピークの周波数が該所定範囲内にある該フーリエ波形の該ピーク波長を検出するピーク周波数検出部と、を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】（ａ）剣による突きを検知してブレード上に設置された発光部が発光することで、選手や観客、審判が審判機を見ることなく、有効な突きかどうかを突きの瞬間に明確に判断できる有効突判定装置を提供することができる。【００１７】（ｂ）剣による突きを検知した突き検知部からの信号に従い、鍔の内側に設置された可聴音発音部が可聴音を発音することで、ブレード上に設置された発光部が突きの瞬間に死角の位置にある場合でも、有効な突きかどうかを突きの瞬間に明確に判断できる有効突判定装置を提供することができる。【００１８】（ｃ）対戦相手の剣の突き検知部からの信号に従い無線信号発信部から発信された無線信号を、自身の剣の無線信号受信部が受信し、受信した無線信号が対戦相手の無線信号発信部からの信号であることを、無線信号判定部が判定し、無線信号判定部からの信号に従って、タイマーによる時間測定が開始され、設定時間後のタイマーからの信号に従って、発光制御部が発光部の発光を制御することで、より正確な判定時間の同時突き判定が可能な有効突判定装置を提供することができる。【００１９】（ｄ）無線信号として音波信号を用いることで、有効な突きかどうかを判断すると同時に同時突きの判定を行うことが可能な有効突判定装置を提供することができる。【００２０】（ｅ）無線信号として電磁波信号を用いることで、騒音があり音波信号の判定が困難な場合であっても、信号のより正確な判定が可能な有効突判定装置を提供することができる。【００２１】（ｆ）無線信号受信部と無線信号判定部の実行に要する合計の時間を測定し、測定した時間をもとに、タイマーの設定時間を設定することで、同時突きの判定がより正確に可能な有効突判定装置を提供することができる。【００２２】（ｇ）無線信号受信部が、音波信号を受信しサンプリングを行うサンプリング部と、サンプリング部でサンプリングされた一定数の音声信号を格納するバッファーからなり、無線信号判定部が、バッファーから受け取った音声信号に基づいてフーリエ変換を行い、フーリエ波形を生成するフーリエ変換部と、フーリエ波形の最大ピークを検出し、最大ピークの周波数が所定範囲内にあるフーリエ波形を検出するピーク周波数検出部からなり、無線信号判定部が、ピーク周波数検出部からのフーリエ波形の情報を出力することで、雑音による誤検出を抑え、より正確に対戦相手の無線信号発信部からの信号を検出可能な有効突判定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施形態に係る、有効突判定装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る、有効突判定装置の、フェンシングエペ種目の対戦時の動作を示す概要図である。
【図３】第１の実施形態に係る、有効突判定装置の、発光・発音部の内部構成を表す構成図である。
【図４】第１の実施形態に係る、有効突判定装置の制御部の内部構成を表す構成図である。
【図５】第１の実施形態に係る、有効突判定装置の制御部の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図６】第１の実施形態に係る、有効突判定装置の可聴音発音部に用いた電子ブザーのフーリエスペクトルである。
【図７】第１の実施形態に係る、音波情報取得時間のヒストグラムのバッファーサイズ依存性を示す図である。
【図８】第１の実施形態に係る、音波情報取得時間の累積比率ヒストグラムのバッファーサイズ依存性を示す図である。
【図９】第１の実施形態に係る、音波情報取得時間の累積比率毎の測定時間のバッファーサイズ依存性を示す図である。
【図１０】第１の実施形態に係る、可聴音発音部に用いた電子ブザーのフーリエスペクトルのバッファーサイズ依存性を示す図である。
【図１１】第１の実施形態に係る、有効突判定装置の鍔の内側への収納の様子を示す図である。
【図１２】第２の実施形態に係る、有効突判定装置の、発光・発音部の内部構成を表す構成図である。
【図１３】第２の実施形態に係る、有効突判定装置の制御部の内部構成を表す構成図である。
【図１４】第２の実施形態に係る、有効突判定装置の制御部の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】  （第１の実施形態）
（有効突判定装置１の構成）
以下、図面を参照して有効突判定装置１の構成を説明する。
【００２５】  図１は、有効突判定装置１の構成を示すブロック図である。
【００２６】  図１（Ａ）に示すように、有効突判定装置１は、フェンサーＦ１が持つ剣Ｓ１に装着された装置１Ａ、フェンサーＦ２が持つ剣Ｓ２に装着された装置１Ｂを有する。
【００２７】  図１（Ｂ）に示すように、装置１Ａは、発光・発音部７、制御部８、及び記憶部９を有し、装置１Ｂは、発光・発音部１０、制御部１１、及び記憶部１２を有する。発光・発音部７は、突き検知部１３、発光部１４、可聴音発音部１５を有し、発光・発音部１０は、突き検知部１６、発光部１７、可聴音発音部１８を有する。制御部８と制御部１１は、各種処理を実行するＣＰＵを有し、それぞれ装置１Ａ、装置１Ｂ内の各種動作を制御する。制御部８と制御部１１の機能は、ＣＰＵがそれぞれ記憶部９と記憶部１２に記憶された各種プログラムを読み込み、実行することによって実現される。記憶部９と記憶部１２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ、及びＳＳＤ等の記憶素子を有する。記憶部９と記憶部１２には、それぞれ装置１Ａ、装置１Ｂを制御する各種プログラムが記憶される。
【００２８】  有効突判定装置１（装置１Ａ、装置１Ｂを含む）の動作の概要を示す。
【００２９】  装置１Ａにおいて、制御部８には、発光・発音部７内の発光部１４、可聴音発音部１５に対して給電を行う給電回路が組み込まれており、突き検知部１３がこの給電回路のスイッチとなっている。すなわち、フェンサーＦ１が持つ剣Ｓ１による突きが発生すると、突き検知部１３がこの突きを検知し、上記給電回路がＯＮとなることにより、突きが成り立っている間給電を行い、発光部１４が発光し、可聴音発音部１５が発音する。装置１Ｂにおける動作も、装置１Ａの動作と同様である。
【００３０】  可聴音発音部１５からの可聴音は、装置１Ｂの制御部１１内で受信される。受信から４０ミリ秒以上経過すると、制御部１１は、発光・発音部１０への給電を遮断する。これにより、フェンサーＦ２が持つ剣Ｓ２による突きを突き検知部１６が検知しても、発光部１７の発光や可聴音発音部１８の発音は起こらなくなる。一方、受信から４０ミリ秒未満であれば、フェンサーＦ２が持つ剣Ｓ２による突きを突き検知部１６が検知すると、突きが成り立っている間給電が行われ、発光部１７が発光し、可聴音発音部１８が発音する。可聴音発音部１８からの可聴音は、装置１Ａの制御部８内で受信され、以後は上記と同様な動作が行われる。
【００３１】  以上の動作を、図２を用いて説明する。図２（Ａ）では、フェンサーＦ１が剣Ｓ１でフェンサーＦ２の肩口に突きを決めて、剣Ｓ１上の発光部２５が発光し、可聴音発音部２７が発音しており、一方で同時に、フェンサーＦ２が剣Ｓ２でフェンサーＦ１の足先に突きを決めて、剣Ｓ２上の発光部２６が発光し、可聴音発音部２８が発音しており、同時突きが成立している。これは両者の突きの間隔が４０ミリ秒未満の場合である。図２（Ｂ）では、フェンサーＦ１が突いた後、フェンサーＦ２による突きまでの時間が４０ミリ秒以上の場合であり、この場合は、発光部２５だけが発光し、発光部２６は発光していない。また、可聴音発音部２７だけが発音し、可聴音発音部２８は発音していない。フェンサーＦ２が先に突いた場合も同様な動作が行われる。このようにして、「同時突き」の発光と発音による判定が、電気審判機無しでかつ剣の近傍で可能になる。
【００３２】  図３は、発光・発音部３１（発光・発音部７、１０を含む）の内部の構成図である。
【００３３】  図３に示すように、発光・発音部３１の構成要素である突き検知部３２と発光部３３は、それぞれブレード３４の先、及びブレード３４に沿って設置され、可聴音発音部３５は、制御部３６、記憶部３７と同じく鍔３８の内側に設置される。制御部３６内部の電源から、突き検知部３２を介して発光部３３と可聴音発音部３５に並列に電圧を印加する回路が構成される。突き検知部３２は、ここではエペ競技用の剣先を想定しており、剣先が７５０ｇの圧力で押されたときに導通状態になるようなボタンが設置されている。発光部３３には、剣先に数十ｃｍの長さの可視光を発するテープ状のＬＥＤを設置することができる。可聴音発音部３５には、発音周波数が数ｋＨｚ程度の電子ブザーを用いることができる。突き検知部３２が突きを検知すると、発光部３３と可聴音発音部３５に並列に電圧がかかり、発光部３３が発光し、可聴音発音部３５が発音する。ここで用いる電圧は、５Ｖや１２Ｖな
を用いることができる。図１（Ｂ）の装置１Ａ、１Ｂでは、同時突き判定のための可聴音を識別するために、二つの装置間で、可聴音発音部３５の発音周波数が、互いに数十ｋＨｚ以上異なった値であることが望ましい。
【００３４】  図４は、制御部３６の内部の構成図である。
【００３５】  図４に示すように、制御部３６は、音波信号受信部４４、音波信号判定部４５、タイマー４６、発光制御部４７、電源４８を有する。音波信号受信部４４は、サンプリング部４４１とバッファー４４２を有する。音波信号判定部４５は、フーリエ変換部４５１とピーク周波数検出部４５２を有する。
【００３６】  もう一方の装置が突きによって可聴音を発音すると、制御部３６内の音波信号受信部４４で可聴音が受信され、サンプリング部４４１で音波信号がサンプリングされた後、バッファー４４２で一定の数の音波信号がバッファリングされる。
【００３７】  バッファリングされた音波信号に対して、音波信号判定部４５中のフーリエ変換部４５１で高速フーリエ変換が行われる。ピーク周波数検出部４５２では、フーリエ変換の結果より最大振幅を与える周波数が取得され、これが所定範囲内であるかどうかが判定される。所定範囲は、例えば、もう一方の装置の可聴音発音部３５の発音周波数と略同じ又は近似した範囲である。所定範囲内であると判定されたら、タイマー４６の時間測定が開始され、一定時間が経ったら電源４８に対して情報を送り、発光・発音部３１への電圧の供給回路が遮断される。これによって、もう一方の剣は、突きが入っても発光と発音が生じなくなる。タイマー時間の設定は、音波信号のサンプリング開始からの時間が４０ミリ秒になるように調整される。その詳細は、次節で詳しく述べる。
【００３８】  以上のように、一方の剣の「突き」から４０ミリ秒未満の間は、もう一方の剣の「突き」でも発光と発音が生じるが、４０ミリ秒以上が経過するともう一方の剣を突いても発光と発音が生じなくなる。このようにして、剣どうしで音の情報を伝達することで、「同時突き」の判定が、電気審判機無しでかつ剣先を見ながら可能になる。
【００３９】  図５は、発光・発音部３１の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【００４０】  図４と図５を用いてフローチャートを説明する。
【００４１】  音波信号受信部４４において音波信号受信５１のステップが実行された後、その時の時刻ｔ１が取得され（５２）、記憶部３７に記憶される。その後、音波信号受信部４４内のサンプリング部４４１において、サンプリングステップ５３が実行された後、バッファリングステップ５４が実行されて、バッファー４４２にデータが格納される。バッファー４４２のデータは、音波信号判定部４５内のフーリエ変換部４５１において、フーリエ変換ステップ５５が実行され、高速フーリエ変換によって、フーリエ変換の振幅と周波数の配列が得られる。
【００４２】  フーリエ変換の振幅と周波数の配列は、ピーク周波数検出部４５２内のピーク周波数検出ステップ５６に入力され、まず、ステップ５６１でフーリエスペクトルの最大値Ｐｍと、Ｐｍを与える周波数Ｆｍが取得される。図６に、可聴音発音部として電子ブザーを用いて取得したフーリエスペクトルを示す。このブザーでは、約３４４５Ｈｚに単独のシャープなピークが現れることが分かる。このブザーを用いた場合は、周波数Ｆｍが約３４４５Ｈｚであることがわかれば、このブザーの音を検出したと判断できる。
【００４３】  次に、ステップ５６２で、（Ｆｍ＞Ｆ１）ａｎｄ（Ｆｍ＜Ｆ２）ａｎｄ（Ｐｍ≧Ｐｔ）の条件判断を行う。Ｆ１、Ｆ２、Ｐｔは予め設定された定数であり、ピークが３４４５Ｈｚの電子ブザーの場合は、例えばＦ１＝３４４０Ｈｚ、Ｆ２＝３４５０Ｈｚと設定する。Ｐｔは、あらかじめ電子ブザーを１ｍ程度離した場合の振幅の数値を計測しておき、それをもとに設定する。
ステップ５６２の条件が満たされない場合は、時刻ｔ１の取得（５２）にもどる。満たした場合は、時刻ｔ２の取得５６３に進み、計測時間ｔｍ＝ｔ２−ｔ１を計算する。
【００４４】  次に、タイマー４６、発光制御部４７において、同時突き判定のための処理を行う。
【００４５】  まず、待ち時間ｔｗ＝ｔｓ−ｔｍの取得を行う。ここで、ｔｓは、同時判定時間（＝４０ミリ秒）である。得られたｔｗが正の数であれば、ｔｗ秒間の待ち処理を行う。ｔｗが負の数になると同時判定時間の４０ミリ秒を超えてしまうことになるので、待ち処理は行わない。この後、発光・発音部への給電停止５７３を実施する。
【００４６】  ｔｍの値が実際どの程度であるのかによって、ここの処理に大きく影響すると考えられるので、以下では、ＣＰＵとしてラズベリーパイゼロを用いた実装を行い、ｔｍに関するバッファーサイズの最適化の検討を行った。ＯＳはＬＩＮＵＸのＲａｓｖｅｒｉａｎでプログラミング言語Ｐｙｔｈｏｎ３．７を用い、音情報の処理にはＰｙａｕｄｉｏライブラリーを用いた。
【００４７】  音波信号の計測時間ｔｍは、バッファーの読み取り時間ｔｃとフーリエ変換の時間ｔｆの和で与えられると考えられる。サンプリングレートをＲＡＴＥ、バッファーサイズをＣＨＵＮＫとすれば、ｔｃ＝ＣＨＵＭＫ／ＲＡＴＥとなり、通常用いられるＲＡＴＥ（＝４４１００）、ＣＨＵＮＫ（＝１０２４）を用いると、ｔｃ＝２３ミリ秒となる。ｔｃはバッファーサイズＣＨＵＮＫに比例しているので、バッファーサイズを小さくすれば、読み取り時間を短くすることが可能である。
【００４８】  しかし、バッファーサイズを小さくすると、高速フーリエ変換に用いるデータの数が少なくなるので、得られたスペクトルの周波数分解能とＳ／Ｎ比が小さくなり、ブザー音の判定精度が悪化するものと考えられる。そこで、測定時間とスペクトル測定の２つの観点から、バッファーサイズの最適化を行った。
【００４９】  まず、ｔｃの分布を測定した。図７は、１０００回の音の測定を繰り返した際のｔｃのヒストグラムを、バッファーサイズを１０２４、５１２、２５６、１２８、６４と変えて示した図である。図７より、ｔｃの平均値でみると数ミリ秒〜２０ミリ秒ぐらいであり、理論的な値とオーダー的に等しいが、系統的なばらつきがあり、ばらつきの大きさも相当大きいことがわかる。
【００５０】  そこで、音測定時間のばらつきを統計的に扱うために、図８のように、ｔｃを累積したヒストグラムを比率で表した累積比率ヒストグラムを求め、そのバッファーサイズ依存性を調べた。図８のグラフで、縦軸の累積比率がＲｎ（％）のときの横軸の音取得時間がｔｎとすると、これは、音取得時間がｔｎ以内の測定の数が全体の測定数に占める割合がＲｎであることを意味する。これらのグラフの持つ情報を１枚のグラフでわかりやすく表現するために、各バッファーサイズで、Ｒｎを８０％、８５％、９０％、９５％、１００％と変えて、ｔｎを図８より読み取った。読み取った情報を、横軸をバッファーサイズ、縦軸をｔｎとして、Ｒｎ毎に折線グラフを描いたものを図９に示す。各Ｒｎのグラフは、あるバッファーサイズでの音取得時間がグラフの縦軸の値以内である測定の数が、全測定数に対してＲｎ％であることを意味する。
【００５１】  図９から、バッファーサイズが６４の場合がどの比率でも測定時間が最小になる。従ってもしスペクトルの波形上問題がなければ、バッファーサイズ６４が最適である。バッファーサイズ６４がもし波形上問題があれば、バッファーサイズ１２８、２５６、５１２で考えるが、比率８０％で見ると、バッファーサイズ１２８だけが１５ミリ秒となり、他のサイズよりも有意に小さくなっている。以上のことから、バッファーサイズ１２８、２５６、５１２の中では、バッファーサイズ１２８が最適であると考えられる。バッファーサイズを、飛び飛びの整数ではなく連続した整数の値で考えると、図９より、Ｒ０が１００％の場合に、測定時間が４０ミリ秒であるバッファーサイズの値は約４００である。従って、同時突きの判定時間を４０ミリ秒に設定できるためのバッファーサイズの条件は約４００以下ということができる。
【００５２】  図１０に、電子ブザー音のフーリエスペクトルを、バッファーサイズ毎に示した。フーリエスペクトルの形状は、バッファーサイズが大きいほどシャープであり、バッファーサイズが小さくなると次第にピーク幅が広くなっていくことがわかる。ピーク最大値の検出には、ピークがシャープであり、ノイズが小さいことが必要であるが、バッファーサイズ１０２４から１２８までは、ピークは十分シャープであり、誤検出なく再現よくピーク検出が可能であった。一方、バッファーサイズ６４では、ピーク幅の拡大が大きくＳ／Ｎも小さくなっており、時折誤検出も見られたことから、バッファーサイズは１２８以上にすることが望ましいと判断した。このことと、前述の結論「バッファーサイズ１２８、２５６、５１２の中では、バッファーサイズ１２８が最適」から、トータルでの最適なバッファーサイズは１２８であると結論づけられた。前述した同時突きの判定時間を４０ミリ秒に設定できるためのバッファーサイズに対する条件としては、電子ブザー音のフーリエスペクトルのＳ／Ｎも加味すると、バッファーサイズ１００程度まではピークの形状がシャープであるとして、バッファーサイズ＝約１００〜約４００であるということができる。また、図９に示されるように、バッファーサイズ１２８においては、１００％の測定で計測時間が３３ミリ秒以内である。従って、バッファーサイズを１２８に設定することによって、ｔｗが負の数になることはほとんどなく、ほぼすべての計測で同時突きの判定時間を４０ミリ秒に正確に設定できるものと考えられる。
【００５３】  図１１に、試作システムの構成要素（制御部３６と記憶部３７を構成するラズベリーパイゼロ６３、音波信号受信部４３を構成するＵＳＢマイク６５、可聴音発音部３５を構成する電子ブザー６４）を鍔３８の内側に収納した様子を示す。充電池６６は、鍔３８の外側に設けられ、コードを介してラズベリーパイゼロ６３に電源を供給する。ラズベリーパイゼロ６３のサイズと重量は、７９ｍｍ×３８ｍｍ×１２ｍｍ，２５ｇである。このように、充電池６６を除いて鍔３８の内側に無理なく収納が可能である。試作装置を手に持った場合、人差し指を最も深い位置におくことができ、グリップ６２を握った指が鍔３８内の設置物に接触することなく、通常通りの剣さばきが可能である。重量も充電池６６を除いて３０ｇ程度であり、エペ用の剣の重量（最大７７０ｇ）に対して十分軽い。充電池６６は、コードを袖に通して腰のあたりに装着してもよいし、十分軽いものであれば鍔３８の中に装着してもよい。
【００５４】  （第２の実施形態）
（有効突判定装置２の構成）
以下、図面を参照して有効突判定装置２の構成を説明する。
【００５５】  有効突判定装置２の基本的な構成は、図１に示すものと同一であり、有効突判定装置１との違いは、主に装置どうしの無線通信の方法である。本実施形態の説明において、有効突判定装置１と同一の構成については、説明を省略する。
【００５６】  図１２は、有効突判定装置２の、発光・発音部７１の内部構成を表す構成図である。
【００５７】  有効突判定装置２の基本的な構成は、有効突判定装置１の発光・発音部の内部構成と同様である。図１２に示すように、発光・発音部７１の構成要素である突き検知部７２と発光部７３は、それぞれブレード７４の先、及びブレード７４に沿って設置され、可聴音発音部７５は、制御部７６、記憶部７７と同じく鍔３８の内側に設置される。
【００５８】  有効突判定装置１と異なり、制御部７６内部の電源から、検知部７２を介さずに、発光部７３と可聴音発音部７５に並列に電圧を印加する回路が構成される。突き検知部７２は、制御部７６と接続される。突き検知部７２が突きを検知すると、その情報は制御部７６へと伝わり、制御部７６から発光部７３と可聴音発音部７５に電圧が印加され、発光部７３が発光し、可聴音発音部７５が発音する。
【００５９】  図１３は、有効突判定装置２の、制御部７６の内部の構成図である。有効突判定装置１との違いは、装置どうしの無線通信を、電磁波を用いて行うところにある。
【００６０】  図１３に示すように、制御部７６は、突き情報受信部８２、電磁波信号発信部８３、発光制御部（１）８４、電源８５、電磁波信号受信部８６、電磁波信号判定部８７、タイマー８８、発光制御部（２）８９を有する。
【００６１】  発光・発音部７１による突きが決まると、突き検知部７２からの情報が、突き情報受信部８２で受信され、その情報が電磁波信号発信部８３に送られ、電磁波信号がもう一方の剣に向けて発信される。それと同時に、突き情報受信部８２からの情報は、発光制御部（１）８４に伝えられ、発光・発音部７１内の発光部７３と可聴音発音部７５への電圧が、電源８５を通して供給され、発光・発音部７１内の発光部７３が発光し、可聴音発音部７５が発音する。
【００６２】  もう一方の装置による突きが発生し発信された電磁波信号は、電磁波信号受信部８６で受信され、電磁波信号判定部８７へ渡される。電磁波信号判定部８７では、もう一方の装置による電磁波信号であることが、電磁波の周波数によって判定されると、タイマー８８の時間測定が開始され、一定時間が経ったら発光制御部（２）８９が電源８５に対して情報を送り、発光・発音部７１への電圧の供給が停止される。これによって、本装置の剣は、突きが入っても発光と発音が生じなくなる。タイマー時間の設定は、電磁波信号の受信からの時間が４０ミリ秒になるように調整される。
【００６３】  図１４は、発光・発音部７１の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１４（Ａ）は、音波信号受信からの処理の流れを示すフローチャートであり、図１４（Ｂ）は、突き情報受信からの処理の流れを示すフローチャートである。
【００６４】  まず、図１４（Ａ）を用いて、フローチャートを説明する。
電磁波信号受信９１ステップで、もう一方の装置の突きに伴う電磁波信号を受信したら、その時の時刻ｔ１が取得され（９２）、記憶部７７に記憶される。その後、電磁波信号判定ステップで、受信した電磁波がもう一方の装置の突きに伴う電磁波信号であることを判定する。
【００６５】  まず、ステップ９３１で、電磁波信号の周波数Ｆｍを取得し、ステップ９３２で、（Ｆｍ＞Ｆ１）ａｎｄ（Ｆｍ＜Ｆ２）の条件判断を行う。Ｆ１、Ｆ２は定数であり、もう一方のピークが装置の発する電磁波信号の周波数をＦ０とすれば、例えば、Ｆ１＝Ｆ０−ｄＦ、Ｆ２＝Ｆ０＋ｄＦ（ｄＦは定数）と設定する。ステップ９３２の条件が満たされない場合は、時刻ｔ１の取得（９２）にもどる。満たした場合は、時刻ｔ２の取得（９３３）に進み、計測時間ｔｍ＝ｔ２−ｔ１を計算する（９３４）。
【００６６】  以降の処理は、有効突判定装置１の場合と同様である。同時突き判定のための処理を行う。まず、待ち時間ｔｗ＝ｔｓ−ｔｍの取得（９４１）を行う。ここで、ｔｓは、同時判定時間（＝４０ミリ秒）である。得られたｔｗが正の数であれば、ｔｗ秒間の待ち処理（９４２）を行う。ｔｗが負の数になると同時判定時間の４０ミリ秒を超えてしまうことになるので、待ち処理は行わない。この後、発光・発音部への給電停止９４３を実施する。
【００６７】  次に、図１４（Ｂ）を用いて、フローチャートを説明する。
【００６８】  発光・発音部７１の突き検知部７２からの情報を、突き情報受信部８２の突き情報受信ステップ９５で受信したら、２つの処理が同時に行われる。発光制御部（１）８４で、発光制御１ステップ９７が実行され、発光・発音部７１への給電が開始される。また、電磁波信号発信部８３で、電磁波信号発信ステップ９６が実行され、もう一方の装置に向けて電磁波信号が発信される。
【００６９】  以上のように、有効突判定装置２は、フェンシングエペの剣において、無線信号として電磁波信号を用いることで、騒音があり音波信号の判定が困難な場合であっても、信号のより正確な判定が可能である。
【００７０】  すなわち、実施形態の有効突判定装置１、２は、剣Ｓ１、Ｓ２のブレード３４、７４上に長さ方向に沿って設置された発光部３３、７３と、該剣Ｓ１、Ｓ２先端の電気接点の開閉を検出して該剣Ｓ１、Ｓ２による突きを検知する突き検知部３２、７２とからなり、該突き検知部３２、７２からの信号に従い、該発光部３３、７３が発光する。
【００７１】  また、実施形態の有効突判定装置１、２は、鍔３８の内側に可聴音発音部３５、７５を有し、該可聴音発音部は該突き検知部３２、７２からの信号に従い可聴音を発音する。
【００７２】  また、実施形態の有効突判定装置１、２は、該突き検知部３２、７２からの信号に従い無線信号を発信する無線信号発信部３５、８３と、無線信号受信部４４、８６と、該無線信号受信部４４、８６で受信した信号が、対戦相手の該無線信号発信部からの信号であることを判定する無線信号判定部４５、８７と、該無線信号判定部からの信号に従って時間測定が開始されるタイマー４６、８８と、設定時間後の該タイマー４６、８８からの信号に従って、該発光部３３、７３の発光を制御する発光制御部４７、８９とから構成される。
【００７３】  また、実施形態の有効突判定装置１は、該無線信号として、音波信号を用いる。
【００７４】  また、実施形態の有効突判定装置２は、該無線信号として、電磁波信号を用いる。
【００７５】  また、実施形態の有効突判定装置１、２は、該無線信号受信部４４、８６と該無線信号判定部４５、８７の実行に要する合計の時間を測定し、該時間をもとに、該タイマー４６、８８の該設定時間を設定する。
【００７６】  また、実施形態の有効突判定装置１は、無線信号受信部４４が、受信した音波信号に対してサンプリングを行うサンプリング部４４１と、該サンプリング部でサンプリングされた一定数の音声信号を格納するバッファー４４２からなり、該無線信号判定部４５が、該バッファーから受け取った該音声信号に基づいてフーリエ変換を行い、フーリエ波形を生成するフーリエ変換部４５１と、該フーリエ波形の最大ピークを検出し、該最大ピークの周波数が所定範囲内にあるフーリエ波形を検出するピーク周波数検出部４５２からなり、該無線信号判定部４５が、該ピーク周波数検出部４５２からの該フーリエ波形の情報を出力する。
【００７７】  実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【００７８】  （ａ）剣Ｓ１、Ｓ２による突きを検知してブレード３４、７４上に設置された発光部３３、７３が発光することで、選手や観客、審判が審判機を見ることなく、有効な突きかどうかを突きの瞬間に明確に判断できる有効突判定装置１、２を提供することができる。
【００７９】  （ｂ）剣Ｓ１、Ｓ２による突きを検知した突き検知部３２、７２からの信号に従い、鍔３８の内側に設置された可聴音発音部３５、７５が可聴音を発音することで、ブレード３４、７４上に設置された発光部３３、７３が突きの瞬間に死角の位置にある場合でも、有効な突きかどうかを突きの瞬間に明確に判断できる有効突判定装置１、２を提供することができる。
【００８０】  （ｃ）対戦相手の剣Ｓ１、Ｓ２の突き検知部３２、７２からの信号に従い無線信号発信部３５、８３から発信された無線信号を、自身の剣Ｓ１、Ｓ２の無線信号受信部４４、８６が受信し、受信した無線信号が対戦相手の無線信号発信部からの信号であることを、無線信号判定部４５、８７が判定し、無線信号判定部４５、８７からの信号に従って、タイマー４６、８８による時間測定が開始され、設定時間後のタイマーからの信号に従って、発光制御部４７、８９が発光部の発光を制御することで、より正確な判定時間の同時突き判定が可能な有効突判定装置１、２を提供することができる。
【００８１】  （ｄ）無線信号として音波信号を用いることで、有効な突きかどうかを判断すると同時に同時突きの判定を行うことが可能な有効突判定装置１を提供することができる。
【００８２】  （ｅ）無線信号として電磁波信号を用いることで、騒音があり音波信号の判定が困難な場合であっても、信号のより正確な判定が可能な有効突判定装置２を提供することができる。
【００８３】  （ｆ）無線信号受信部４４、８６と無線信号判定部４５、８７の実行に要する合計の時間を測定し、測定した時間をもとに、タイマー４６、８８の設定時間を設定することで、同時突きの判定がより正確に可能な有効突判定装置１、２を提供することができる。
【００８４】  （ｇ）無線信号受信部４４が、音波信号を受信しサンプリングを行うサンプリング部４４１と、サンプリング部でサンプリングされた一定数の音声信号を格納するバッファー４４２からなり、無線信号判定部４５が、バッファー４４２から受け取った音声信号に基づいてフーリエ変換を行い、フーリエ波形を生成するフーリエ変換部４５１と、フーリエ波形の最大ピークを検出し、最大ピークの周波数が所定範囲内にあるフーリエ波形を検出するピーク周波数検出部４５２からなり、無線信号判定部４５が、ピーク周波数検出部４５２からのフーリエ波形の情報を出力することで、雑音による誤検出を抑え、より正確に対戦相手の無線信号発信部からの信号を検出可能な有効突判定装置１を提供することができる。
【００８５】  実施形態における各手順の各ステップは、その性質に反しない限り、実行順序を変更し、複数同時に実行し、あるいは実行毎に異なった順序で実行してもよい。さらに、本実施形態における各手順の各ステップの全てあるいは一部をハードウェアにより実現してもよい。
【００８６】  実施形態は、上述した実施形態に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。
【００８７】  実施形態における可聴音と電磁波は無線信号である。無線信号は超音波を含んでもよい。
実施形態の説明では、有効突判定装置１、２がフェンシングのエペ競技に適用される例を説明したが、これに限定されず、例えばフェンシングのフルーレ競技に適用されてもよいし、それ以外の競技等における突きに適用されてもよい。
【符号の説明】
【００８８】１      有効突判定装置
１Ａ    装置
１Ｂ    装置
２      有効突判定装置
７      発光・発音部
８      制御部
９      記憶部
１０    発光・発音部
１１    制御部
１２    記憶部
１３    突き検知部
１４    発光部
１５    可聴音発音部
１６    突き検知部
１７    発光部
１８    可聴音発音部
２５    発光部
２６    発光部
２７    可聴音発音部
２８    可聴音発音部
３１    発光・発音部
３２    突き検知部
３３    発光部
３４    ブレード
３５    可聴音発音部
３６    制御部
３７    記憶部
３８    鍔
４４    音波信号受信部
４４１  サンプリング部
４４２  バッファー
４５    音波信号判定部
４５１  フーリエ変換部
４５２  ピーク周波数検出部
４６    タイマー
４７    発光制御部
４８    電源
６２    グリップ
６３    ラズベリーパイゼロ
６４    電子ブザー
６５    ＵＳＢマイク
６６    充電池
７１    発光・発音部
７２    突き検知部
７３    発光部
７４    ブレード
７５    可聴音発音部
７６    制御部
７７    記憶部
８２    突き情報受信部
８３    電磁波信号発信部
８４    発光制御部（１）
８５    電源
８６    電磁波信号受信部
８７    電磁波信号判定部
８８    タイマー
８９    発光制御部（２）
Ｆ１    フェンサー
Ｆ２    フェンサー
Ｓ１    剣
Ｓ２    剣
【要約】
【課題】  フェンシング、特にエペ種目の練習時に、有効な突きを視覚的に判断できる可視化の方法を提供し、同時突きの判定を電気審判機なしで可能にした上で、突きの情報を伝える無線信号の計測時間にばらつきがある場合でも、同時突きの規則である０．０４秒以内の条件を満たすようにする仕組みを持ち、また、突きの情報を伝える無線信号に雑音が発生した場合に、雑音による誤検出を防ぐための仕組みを持つ有効突判定装置を提供する。
【解決手段】  有効突判定装置において、剣のブレード上に長さ方向に沿って設置された発光部と、剣先端の電気接点の開閉を検出して剣による突きを検知する突き検知部とからなり、突き検知部からの信号に従い、発光部が発光する。
【選択図】図１【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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【図１２】
0006979578.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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