Temporary method of forming a visible demarcation line and its equipment

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、境界画定の可視ラインを一時的に形成する方法とその装置に関する。 特に、本発明は、多目的領域において多種スポーツの競技面の境界画定ラインを形成する場合に主に使用するものであるがそれだけに限定するものではない方法とその装置であって、ある特定のスポーツの境界画定ラインだけがいつでも一度に目視可能である方法とその装置に関する。

発明の背景と従来の技術の説明 多くの屋内スポーツでは比較的広い競技領域が必要であり、テニス等の一部の当該屋内スポーツでは、例えばランバック領域などのスペースが別途必要であり、このランバック領域は、競技領域自体よりも広い場合がある。 したがって、たった一つのスポーツ競技のためだけに維持されるこのような比較的広い領域を設けることは、著しいスペースの無駄遣いであり、経済的に望ましいものではない。

このため、ごく最近になって、多機能の屋内スポーツ競技場を設ける傾向になってきた。 但し、この解決法には、それ固有の欠点がある。 先ず、実際、名スポーツ毎のライン標識は、永続的に目視可能である。 したがって、各スポーツ毎の境界画定ラインは、ビニール材料でできた条片の形状にするのが慣例であり、前記条片は接着剤で当該領域の床に添着させる。 前記条片は別々の色に着色し、例えば白の条片でバトミントンコートを境界画定するとともに赤い条片でバスケットボールのコートを表示するようにしている。 但し、色の異なる多数のラインが狭い領域中に存在する場合が多々あるので、これが競技者の精神に混乱を非常に招きやすい。

あるいは、単一の競技領域において多種スポーツのライン標識を設ける別の方法とは、半透明の競技面を採用することであり、競技領域の境界画定ラインを前記競技面の真下に設けて、このラインの下から発光する条片によって競技領域の境界画定ラインを照明することである。 但し、この解決法は、極めて高価であり、経済的に実行不可能である場合が多い。

可視ライン標識を生成するためにレーザビームを使用することは周知である。 このため、例えば米国特許明細書第3741662号には、境界線又は出発線を目視で境界画定する可視光の一定の壁を提供する方法を開示しており、この方法では、試合を行うにあたり前記壁を貫通して移動することが重要である。 当該方法では、レーザビームを競技領域の外から水平に指向させるとともに垂直に往復運動させて垂直な光壁を生成維持するようになっている。

米国特許明細書第4090708号には、多少類似する装置を多数開示している。 第１実施態様において、この先行する明細書には、競技領域を横切って指向させた水平な発光セグメントを有する単一のレーザビームを記載しており、この水平な発光セグメントは、前記レーザビームの比較的低い平行な発光セグメントと一体になって境界画定の高架ラインとして機能するとともに、この比較的低い平行な発光セグメントは、競技領域を横切って逆に反射して、地盤面の境界区画ラインになる。 あるいは、
一対の水平な発光セグメントを有する２つの反対方向に走向する光ビームが複合高架境界画定ラインとして機能する。 これらは、前記光ビームの第２一対たる水平で比較的低い発光セグメントと一体で使用するとともに、この第２の一対の発光セグメントは、地盤面の境界画定ラインとして機能する。

上記２つの先行明細書は、アメリカンフットボールでファーストダウン距離を達成することや、あるいは、テニスの試合中にボールがコートの内又は外に入ったか否か等、主に、競技中に生じる特定の事態を判別することに関係するものであるという点で、いずれも本発明と特に関連するものではない。 いずれの先行明細書も、実際の競技領域を区画するためにレーザ技術を利用する可能性を開示することもなく、その検討すらも行っていない。 したがって、当然なことに、いずれの先行明細書も、ほとんど自在に且つ極めて迅速に変更可能な境界画定ラインを未標示領域上に設けるためにレーザ技術を使用することすら、ほんのわずかでも検討していないということになる。

発明の目的 基本的に、本発明は、レーザビームを利用して、未標示の床領域上に可視境界画定ラインを一時的に形成する方法とその装置を提供することを探求するものである。
また、本発明は、第１セットの境界画定ラインをほぼ瞬時に除去して第２セットの境界画定ラインと交換することができる方法とその装置を提供することを探求するものである。

また、本発明は、試合の競技者に対して全く安全に上記境界画定ラインを形成する場合に使用することができるとともに、前記競技者が保護服又は保護ガラスを着用する必要がない方法とその装置を提供することを探求するものである。

さらに、本発明は、今までは不可能だったが、必要に応じて追加セットの境界画定ラインを設けることができるように別のプログラムを追加することができるコンピュータ制御式の方法とその装置を提供することを探求するものである。

発明の要約 本発明によると、電磁スペクトルの可視領域においてりん光を発生させるべく放射線で励起可能な蛍りん光体を含んだ表面上に可視境界画定ラインを一時的に形成する装置において、前記電磁スペクトルの紫外領域内で干渉性放射線ビームを発生させることができる少なくとも１つのレーザと、前記放射線ビームを前記表面の領域に指向させ、前記可視境界画定ラインを設けるべき前記表面の全体を走査することができる光偏向器手段と、前記レーザに対して前記表面全体を所定の速度で走査させるべくプログラム化し、前記可視境界画定ラインを設けるべき領域において前記レーザを作動させる電子処理手段を含む制御手段と、を具備することを特徴とする可視境界画定ラインの一時的形成装置を提供する。

また、本発明によると、適切な表面上に可視境界画定ラインを一時的に形成する方法において、 （ａ）前記可視境界画定ラインを標示すべき前記表面に、電磁スペクトルの可視領域においてりん光を発生させるべく放射線で励起可能な蛍りん光体手段を設けるステップと、 （ｂ）前記電磁スペクトルの紫外領域において、前記表面に指向可能な干渉性放射線ビームを発生させることができる少なくとも１つのレーザを設けるステップと、 （ｃ）前記各々のレーザ毎に光偏向器手段を設けるステップと、 （ｄ）前記各々のレーザ及び光偏向器手段を制御する電子制御手段を設けるステップと、から成るとともに、 これによって、前記電子制御手段は、前記各々のレーザに対して、フリッカーを防ぐほど高速たる所定の速度で、標示すべき前記表面全体を走査させるとともに、前記可視境界画定ラインを標示すべき前記表面の領域において前記レーザを作動させることを特徴とする、可視境界画定ラインの一時的形成方法を提供する。

好適な態様において、上記方法は、前記レーザビームの内の少なくとも１つのレーザビームを２つ以上の成分ビームに分裂させて前記各々の成分ビームを前記光偏向器手段を通過させるビームスプリッターを設ける別のステップを含む。

さらに本発明によると、適切な表面上に可視境界画定ラインを一時的に形成する方法において、 （ａ）電磁スペクトルの可視領域においてりん光を発生させるべく放射線で励起可能な蛍りん光体手段を、前記可視境界画定ラインを標示すべき前記表面に設けるステップと、 （ｂ）前記電磁スペクトルの紫外領域において、前記表面に指向可能な干渉性放射線ビームを発生させることができる少なくとも１つのレーザを設けるステップと、 （ｃ）前記各々のレーザ毎に光偏向器手段を設けるステップと、 （ｄ）前記各々のレーザ及び光偏向器手段を制御する電子制御手段を設けるステップと、 （ｅ）前記表面に指向可能で且つ前記電子制御手段で作動可能な赤外線放射源を設けるステップと、から成るとともに、 これによって、前記電子制御手段は、前記各々のレーザに対して、フリッカーを防ぐほど高速の掃引速度で、
標示すべき前記表面全体を走査させるために作動するとともに、前記可視境界画定ラインを標示すべき前記表面の領域に指向させる際に前記各々のレーザを作動させ、
前記レーザの作動によって前記蛍りん光体手段が起動し、次に前記制御ユニットによって前記レーザが停止するとともに前記赤外線放射源が作動し、前記表面には前記赤外線放射源によって投光照明を設けたことを特徴とする、可視境界画定ラインの一時的形成方法を提供する。 この後者の場合、前記表面に指向させることが可能な高エネルギー放射線源であって、前記可視境界画定ラインがもはや不要である場合には前記蛍りん光体手段のりん光を消光すべく選択したエネルギーを有する前記高エネルギー放射線源を設ける追加ステップが前記可視境界画定ラインの一時的形成方法に含まれるのであれば好適である。

前記走査は、ベクトル走査又はラスタ走査のいずれかで行うことができる。

本発明の方法と装置を考慮すると、ある特徴が極めて重要であるということが明瞭である。

先ず第一に、レーザは、それ自体ではあるスポーツの境界画定ラインを満足に生成することができない。 このため、レーザビームで励起すると、電磁スペクトルの可視領域中の波長であって理想的には人間の目の感度が最大となる波長に近い波長で光を放つ、という総合的効果を有する適切なりん光物質にレーザビームを指向させる必要がある。 有用な境界画定ラインにするためには、前記りん光物質の持続性が長いということが望ましい。

当然ながら、一旦りん光物質を選択してしまうと、必要な励起エネルギーを提供することができる適切なレーザを選択する必要がある、ということになる。

さらに、標示すべき領域を走査するためには、レーザ光学機器を動かす機械式駆動システムが必要がある。 最後に、レーザ光学機器の選択と駆動を制御するために必要なコンピュータ制御装置を設ける必要がある。 前記りん光物質の走査速度と持続性は、リンクされたパラメータであるが、必ずしも独立したものではない。 例えば、
前記持続性が例えば１秒よりも長い場合には、掃引速度は、持続性が１秒よりも長くはない場合の速度よりも相当低くすることができるが、そのように低くさせる必要はない。 一方、蛍りん光体の持続性が比較的短い場合、
掃引速度を確実に毎秒25回の掃引を越えるようにすることによってフリッカーの問題を回避することができる。

前記レーザ又は各々のレーザに関する限りにおいては、370nm乃至400nmの範囲内の放射線を放出するレーザが望ましいことが分かった。 なお、7wのイオンレーザが有利であると思われる。 上記基準を満たす好適な蛍りん光体は、ZnSの蛍りん光体である。 この蛍りん光体は、
電磁スペクトルの可視領域内で発した光の波長を変えるために、銅やマンガン等の物質を添加処理することができる。

指向性走査ができるようにするには、光偏向器を利用する必要があり、この光偏向器は、検流計タイプの偏向器又は回折格子タイプの偏向器が望ましい。

前記制御ユニットは、前記走査を行うようにプログラム化した電子処理手段である。 有利なことに、かかる手段は、マイクロプロセッサの形態になっている。

前記りん光物質は、境界画定ラインを標示すべき表面の中に埋設したり、あるいは、ペイント等のコーティングの形で底面に添着したりすることができる。

図面の簡単な説明 さらにこの発明を実例として、添付の図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明による可視境界画定ラインを形成する装置の概略図である。

第２図は、第１図に示した可視境界画定ラインを形成する装置のブロック図である。

好適な実施態様の説明 本発明の１実施例を図面に基づいて説明する前に、ある程度の一般的な注釈が理解の助成と思われる。

非常に多数の蛍りん光化合物が存在する。 当該化合物は、適切なエネルギー源で励起させると、蛍光又はりん光の特性を生じる。 一般に、蛍光とは、残光が10 ^-8秒未満で検出可能であることを意味するものと理解されており、一方、りん光とは、残光が10 ^-8秒よりも長い時間をかけて検出可能であることを意味する。 一般に、蛍りん光体は、りん光の輝度が照射によって増大すれば刺激させることができ、当該輝度が照射中に低下すれば消光させることができる。 したがって、例えば、SrSO ₄ :CaF ₂ :S
m:Euたる立方晶系−Sr（S:Se）蛍りん光体は、紫外線で励起させ、赤外線で刺激させ、オレンジ色の光で消光させることができる。

通常、蛍りん光体は、りん光を発生させるために、ホスト結晶中に不純物を含有する必要がある。 励起中、電子はこのホスト結晶中の最高位の有効な充満したエネルギー帯から、２番目に高い、通常では空であるエネルギー帯に移動される。 この励起電子は、前記結晶に対してエネルギーを急速に消失（フォノン又は熱の形で）する傾向がある。 したがって、この電子は、電子を移動される際の起点たるエネルギーレベルに戻る傾向がある。 但し、このように電子が低下すると、この電子は、不純物が持ち込んだ中間エネルギーレベルにおいて捕らわれることがある。 このように捕らわれた電子は、外部のエネルギー源を充当することによって再び移動させることができるので、これが活発化を構成する。

活性帯において正孔と結合すべく電子によって伝導帯付近から放射線変換が可能になると、ルミネセンスの放出が生じる。

一般に、蛍りん光化合物はレーザで活性化する。 使用すべきレーザの選択を行う際には、一定の基準を遵守する必要がある。 非常に重要なことは、満たすべき厳格な安全要件があるということである。 レーザに付随して、
最大の許容安全露出時間と、公称視覚危険距離と、があることは明かである。 英国では、上記特徴を英国標準規格第BS4803号パート３に記載している。

安全基準を満たすことに加えて、必要なことは、使用する特定の蛍りん光体を励起させるために所要の放射輝度レベルをレーザが発生させることが確実にできるという点である。 これは、理論的に算出可能である。 ビームの開き角度（θ）は、1.27と、ビームの中央部直径で除算したレーザの波長と、の積に等しい。 レーザから距離Ｒのところに位置する領域Ａの放射輝度（Le）は、次の公式で得られる。 すなわち、

⁷ワット/m

²又は1KW/cm

²として算出することができる。

レーザは、境界画定ラインを設けるべき領域を走査する必要がある。 かかる走査はフリッカーが生じないように毎秒25回のパスを超える速度で行う必要があることは、難なく正しく認識できる。 さらにフリッカー効果を減少させるために、りん光の持続性が、連続するパス間の時間間隔よりも相当長くなるように蛍りん光体を選ぶ。

ここで図面を参照すると、第１図では、本発明による一時的に可視境界画定ラインを形成する装置の１実施例を概略的に図示している。 この実施例では、バトミントンコートの境界画定ラインをスポーツ会場１の床12上に標示することになる。 この床12から上方高く２つのレーザシステム２を図示の如く取り付けて設けている。 各システム２は、370nm乃至400nmの波長と、標示すべき床領域12の隅から隅まで横切る適切な輝度と、を有する放射線ビームを走査するように設計されている。 この競技面
12は、適切な蛍りん光体を組み込んだり、適切な蛍りん光体を含有する表面仕上げでコーティングしたり、あるいは、蛍りん光物質で製造したりすることができる。

第２図では、この装置のブロック図を図示している。
各々のレーザユニット４は、370nm乃至400nmの範囲内の電磁スペクトルの中央紫外部分において干渉性の放射線ビームを生成する。 前記蛍りん光物質は、紫外放射後の減衰時間が十分に長い状態で、電磁スペクトルの可視部分においてりん光を発するZnSの蛍りん光体である。 この蛍りん光体を銅又はマンガン等の物質を添加処理することによって、この蛍りん光体の発光の色を変えることができる。 この蛍りん光体に十分なエネルギーを付与するためには、通常、7wのイオンレーザが必要である。

前記ビームは、レーザ４から偏向器ユニット５に入る。 この偏向器ユニット５には、この偏向器ユニット５
の移動を制御する信号を設けており、当該信号は、コンピュータシステム６に接続した電子偏向インタフェース９からの信号である。 この偏向器ユニット５は、競技面
12上に標示べき境界画定ラインのベクトル走査を、前記コンピュータのプログラム化した制御にしたがって行う。 前記コートの領域全体を毎秒25回を越える速度で走査する。 この偏向器ユニット５は、検流計タイプのものか又は回折格子タイプのものでよく、Ｘ軸とＹ軸の両方に沿って移動を行う。 回折格子は、所望に応じて又は適正に応じて、音響波を結晶に送ることによって回折角度を変化させる音響光学手段で発生させることができる。

前記コンピュータ６は、標示すべき境界画定ラインの詳細をプログラム化しており、このプログラムをキーボード７で入力して、操作パネル８上の適切な接点の作動で実行する。

前記走査機構がレーザ４の起動中に故障するおそれがあるというのが起こりうる危険の源である。 これを防ぐため、偏向器ユニット５をコンピュータ６及びインタフェース９で連続的にモニタする。 前記故障が発生すると、警告信号11がマイクロプロセッサ６を作動させて該当するレーザ４の電源を切る。

コントロールパネル８上の該当する押しボタンを作動させることによって、多種多様のスポーツに対応するコートの標識を簡単に行うことができるように、多種多様のプログラムを設けている。 所望に応じて、新しいプログラムをキーボード７でロードすることができる。 本発明の装置は、概してスポーツコートの標示について言及したが、装置のレイアウト又は座席配列に対応する標識や、ダンス又は体操の教示用の標識等、他の用途にも使えることは明らかである。

前記競技面は、前述した通り、適切な蛍りん光体を含有したり、又は、適切な蛍りん光体でコーティングしたりしている。 このコーティングは、所望に応じてペイントの形にすることができる。 ペイントを使用する場合、
従来のスポーツ会場の床張りを改造することは、ほとんど又は何も必要ない。 一方、合成カーペット等の特製の表面の中に蛍りん光体を含有するほうがもっと耐久性がある。 レーザビーム３の心合わせの精度に対する必要性を削減するためには、適切な蛍りん光物質を含有するペイントでスポーツ会場の床の上に境界画定ラインを塗布するとともに、このペイントの色を出来る限り遠くまで前記床の残部の色と同じにすることが可能である。 したがって、このレーザビーム３は、比較的広い帯域を走査するようにプログラム化することができるので、このビームの中心線が誤ってある程度ずれた場合でも、このライン領域は照明されたまま保たれる。

コントラストを強調する場合、前記競技面自体を、レーザ放射線を吸収するが、電磁スペクトルの可視領域では光を放つりん光物質を含有する比較的濃い色にすることができる。 当該物質を使用すると、レーザは可視波長で稼動する必要がないので、競技者あるいはボール又はシャトルコックが被走査領域をまたがって通過するときに、競技者あるいはボール又はシャトルコックから見せかけの光が放出することが回避される。

２つのレーザ４を使用するとともに各レーザは境界画定ラインの全領域を走査することが遵守される。 これは、競技者によって境界画定ラインが陰になったり、あるいは、コートの固定具及び取付金具によって境界画定ラインが陰になったりしないようにするためである。 ２
つのレーザを使用することによって、適切な照明のために各レーザに求められる入射エネルギー量が減るという利点が得られる。 つまり、見方を変えれば、比較的安価なレーザを使用することができるとともに、また、目をレーザビームに露出することによって生じる損傷のおそれもさらに減少するということである。 但し、２つのレーザでこの好適な実施例を構成しているが、この発明は、かような個数に限定するものではない。

本発明の変更実施例でも、やはり各々のレーザが、電磁スペクトルの紫外部分における波長たるビームを放出する。 但し、この実施例では、蛍りん光体の励起を比較的高出力のレーザで行う。 安全問題を解消するために、
コートを使用する人たちは、かかる励起が発生している間、排除されることになる。 この後、前記レーザの電源を切るとともに、蛍りん光体を、電磁スペクトルの赤外部分における比較的低いエネルギー投光放射線で刺激する。 次に、前記投光放射線よりも高いエネルギーレベルにて、適切なエネルギー源を利用して、りん光を所望の時間に放射線で消光することができる。 かかる実施例によって、蛍りん光体の励起ではなくて刺激が発生している間は一般に人々がいるだけなので、起こりうる健康上の危険が相当減少する。 さらに、全方向投光照明にすれば、境界画定ラインが陰になることはない。

前記競技面の走査は、ベクトル走査とラスタ走査の内のどちらでも比較的妥当であると判断されるほうで行うことができる。

最後に、本発明は、主に、屋内競技場においてラインの標示について説明したが、この装置と方法は屋外環境でも使用することができる。

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