JP2001264016A - ボールの運動測定装置 - Google Patents

ボールの運動測定装置

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JP2001264016A
JP2001264016A JP2000072200A JP2000072200A JP2001264016A JP 2001264016 A JP2001264016 A JP 2001264016A JP 2000072200 A JP2000072200 A JP 2000072200A JP 2000072200 A JP2000072200 A JP 2000072200A JP 2001264016 A JP2001264016 A JP 2001264016A
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image
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hitting
ccd camera
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Akio Yamamoto
晃生 山本
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Sumitomo Rubber Industries Ltd
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    • A63B2220/34—Angular speed
    • A63B2220/35—Spin

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボールの運動挙動に係る測定装置を小型軽量
化し撮影に要する手間を低減すると共に、撮影画像の明
確度を高める。 【解決手段】 連続開閉可能な多重シャッター１１ｂを
含む一台のＣＣＤカメラ１１と、ストロボ１３−１〜４
と、打撃速度測定用センサー１４とを制御演算装置１６
に接続して運動測定装置１０を構成している。測定は、
ゴルフクラブの通過を検知した打撃速度測定用センサー
１４がシャッター開閉用のトリガー信号を出力し、該信
号を受けたＣＣＤカメラ１１は多重シャッター１１ｂを
連続開閉すると共に当該開閉と同期して各ストロボ１３
−１〜４が順次発光して、打撃されて飛び出したゴルフ
ボール３１を一映像フレーム内に複数個撮影する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボールの運動測定
装置に関し、詳しくは、ゴルフボール、野球用ボール、
テニスボール等の各種ボールに対し、打撃後の挙動を測
定するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、ゴルフボール等のボールの打
撃後における各種挙動、即ち、速度、回転量、仰角、飛
行予定方向に対する振れ角等に対する測定に関しては、
様々な装置および方法が提供されている。
【０００３】図５は、特開平３−２１０２８２号に開示
されているゴルフボールの測定方法１であり、鉛直上方
に設置された第一カメラ２と水平方向に設置された第二
カメラ３により、あるいは、第一カメラ２のみにより、
ストロボ４を照射した状態でゴルフボールの打撃直後の
ゴルフボール画像を撮影するものである。
【０００４】また、図６（Ａ）は、特開平１０−１８６
４７４号に開示されているゴルフボールの測定方法５で
あり、打撃位置であるティー６の前方に設置された第一
および第二カメラ７−１、２で打撃後のゴルフボールの
挙動を測定するものである。上記第一および第二カメラ
７−１、２は、ティー６の後方に設置されたセンサー８
の検知を受けて、各カメラ毎にシャッター開閉時期を相
異させて、図６（Ｂ）に示す各時間毎におけるゴルフボ
ールの画像９−１、２を撮影している。
【０００５】上記以外にも、特許登録第２８７９８８１
号、第２９５０４５０号においても、２台のカメラを用
いて打撃直後のゴルフボール画像を撮影する測定装置が
示されている。ゴルフボールの挙動は、上記のような各
測定方法や装置で撮影されたボール画像を基にして、制
御演算装置による解析で速度、回転量等が算出されてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図５の測定方法１にお
けるボール撮影は、各カメラのシャッターを常時開放し
ておき、この状態でストロボ４を所要の時間間隔で二回
以上発光して撮影するものである。よって、シャッター
を常時開放しておくためには絞りの開度を絞った設定に
する必要があり、太陽の光量がある屋外では、ストロボ
の光量が不足気味になりボールの輪郭が明確な画像を得
にくい問題がある。よって、ボールの挙動解析にはボー
ル画像の明確性を補うため、撮影対象となるボールとし
て所要のマーキングを施したものを使用せねばならず、
その上、第一カメラ２は鉛直上方に設置する必要がある
ので、測定に対する準備等に手間がかかる問題もある。
【０００７】また、図６（Ａ）の測定方法５における各
カメラ７−１、２は、一つの映像フレーム内には一つの
ボール画像しか取り込むことができない上に、シャッタ
ーの開閉速度は打撃されたボールの速度に対応できる
程、高速ではないため、短い時間間隔で複数のボール画
像を取り込むには複数台のカメラが必要となり、測定方
法自体の構成が複雑で大がかりになる。一般にボール挙
動の撮影は屋外で行われるため装置等の携帯性は非常に
重要であるが、上記のように大がかりな構成になると、
装置の運搬や各カメラの設置等に手間と時間を要する問
題がある。
【０００８】この問題は、２台のカメラを有する特許登
録第２８７９８８１号、第２９５０４５０号においても
同様であり、さらに、上記登録にかかる発明でもボール
画像の明確性を補うため、反射するドットパターンを付
加したボールを使用せねばならない問題がある。一方、
上記特許登録第２８７９８８１号では、一台のカメラで
ボール画像を撮影する装置も提示されているが、一台の
みのカメラでは、振れ角の測定等が行えない問題があ
る。
【０００９】本発明は、上記した問題に鑑みてなされた
ものであり、多重シャッターを備える一台のＣＣＤカメ
ラのみでボール画像を撮影可能にして、打撃されたボー
ルの各種挙動を高精度で解析すると共に測定装置自体の
携帯性を高め、小型化を図ることを課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、複数回の高速連続開閉が可能な多重シャ
ッターを含むＣＣＤカメラと、ボール打撃手段あるいは
ボールの移動を検知して上記多重シャッターの開閉時期
を設定するトリガー信号を出力するトリガー用センサー
と、上記ＣＣＤカメラおよびトリガー用センサーが接続
され、映像フレーム用記憶媒体および画像表示手段を含
む制御演算装置とを備え、上記トリガー用センサーの検
知による上記多重シャッターの複数回の連続開閉を通じ
て、複数のボール画像をＣＣＤカメラで一映像フレーム
内に撮影すると共に、該一映像フレーム内の画像を上記
画像表示手段に表示する構成としていることを特徴とす
るボールの運動測定装置を提供している。
【００１１】従来のシャッター付きＣＣＤカメラでは、
一映像フレーム内には一つの画像しか取り込むことがで
きないので、複数のボール画像を撮影するには複数台の
カメラを揃える必要があったが、本発明では、上記のよ
うに多重シャッターを備えたＣＣＤカメラを用いること
で一台のカメラにより複数のボール画像を撮影できる。
即ち、多重シャッターは１．５ｍｓから３．０ｍｓとい
った非常に短い間隔で、複数回の高速連続開閉が可能な
ので、当該開閉によりＣＣＤカメラは一映像フレーム内
に複数のボール画像を取り込んで、重ね合わせ表示がで
きる。よって、撮影に必要なＣＣＤカメラは一台のみと
なるので測定装置全体を小型軽量化でき、運搬やカメラ
の設置等にかかる手間や時間を低減できる。
【００１２】上記多重シャッターの最初の開閉時期は、
ボール通過等を検知するトリガー用センサーとの連動で
行い、シャッター開閉時期が合わずボール画像を捉えら
れないといった不具合を防いで、確実にボール画像を自
動的に捉えることができる。上記トリガー用センサーと
しては、ボールの打撃手段の通過を検知するものや、打
撃されたボールの通過を検知する反射型センサー、さら
には、打撃音を検知する音センサー等を好適に使用でき
る。このようにして撮影された複数の一映像フレーム内
のボール画像はＣＣＤカメラと接続された制御演算装置
に送られて、該制御演算装置により各種ボール挙動を高
精度で算出できる。
【００１３】また、本発明は、上記多重シャッターの開
閉回数と同数以上のストロボを上記制御演算装置と接続
し、上記多重シャッターの開閉時期と同期させて各スト
ロボを順次発光させる構成としている。このように、複
数個の各ストロボを多重シャッターの開閉と同期させて
順次発光させると、多重シャッターの高速開閉により、
ボールのみにストロボ光を照射した状態のボールを撮影
でき、背景等の撮影対象以外の光の取り込みを防止して
明確な輪郭を有するボール画像を得られる。よって、太
陽の光量が充分に存在する野外での撮影においても、確
実に明確なボール画像を撮影できる。なお、ボールを充
分な光量で照射するために、多重シャッターの開閉回数
の倍以上のストロボを揃え、シャッターに同期させて同
時に複数個のストロボを順次発光させるようにしてもよ
い。
【００１４】このように照射して撮影されたボール画像
は、ボールの輪郭が明確である上に、ボール表面も明瞭
に撮影されるので、ボール表面に記載された銘柄の表示
等も明確に確認でき、測定対象のボールにマーキングを
特に施すことなくボールの回転量、速度、仰角等の各種
ボール挙動を精度良く測定できる。なお、従来同様マー
キングを施したボールを測定用に使用してもよい。
【００１５】さらに、本発明は、検知線を照射する２箇
所の投光部を有する投光器と該検知線を検知する２箇所
の受光部を有する受光器とを含むボール打撃手段の打撃
速度測定用センサーを上記制御演算装置に接続してボー
ル打撃位置の後方に配置し、ボール打撃時にボール打撃
手段が２本の検知線を遮断するのに要した時間を、上記
制御演算装置が測定してボール打撃手段の打撃速度を算
出する構成としている。このように、打撃速度測定用セ
ンサーを用いると、打撃されたボールの各種挙動に加え
て、打撃手段の打撃速度も判るので、ボール特性等の総
合的な解析に本測定装置を利用できる。上記打撃速度
は、２箇所の投光部のピッチ間距離は予め判っているの
で、投光部より照射される２本の検知線を遮るのに要す
る時間を測定すれば、容易に打撃手段の通過速度を求め
ることができる。
【００１６】上記打撃速度測定用センサーは上記トリガ
ー用センサーを兼ねてボール打撃位置の後方２０ｍｍか
ら４０ｍｍの範囲でボールの予定進行方向の仮想直線に
対して直交方向に水平配置されると共に打撃手段の通過
に伴いトリガー信号を出力する一方、上記ＣＣＤカメラ
はボール打撃位置の前方１００ｍｍから３００ｍｍの範
囲で上記仮想直線に対して直交方向に水平配置して打撃
直後のボール画像を撮影する構成としている。
【００１７】このように、打撃速度測定用センサーをト
リガー用センサーとの兼用にすると、打撃速度測定用セ
ンサーとは別個にトリガー用センサーを設ける必要がな
くなり、種々の測定に対応可能な本測定装置の構成を簡
易にして携帯性を高めることができる。また、打撃直後
のボール挙動の解析は、ボール性能や打撃手段の性能特
性等を判断する上で大変重要であり、この判断の基とな
るボール画像が鮮明であれば、より正確な判断ができ
る。よって、上記トリガー用センサーを兼ねた打撃速度
測定用センサーを上記範囲に配置すると共に、ＣＣＤカ
メラを上記位置に配置すると、打撃された直後のボール
画像を確実に捉えることができ、上記判断の精度も高め
られる。
【００１８】一方、上記一映像フレーム内に撮影された
複数のボール画像を基に、上記制御演算装置が各ボール
画像の中心座標を割り出して撮影されたボールの実際の
移動距離を演算すると共に上記多重シャッターが複数回
開閉する間隔時間よりボール飛行速度を算出する構成と
している。このように本発明の制御演算装置は一映像フ
レーム内に撮影された各ボール画像より、予めＣＣＤカ
メラの構成を実施しておくと、映像フレーム内の移動分
と実際の距離とを相対させることができ、当該移動に要
した時間に相当するシャッター間隔時間との関係よりボ
ール飛行速度を算出できる。
【００１９】また、本発明は、上記一映像フレーム内に
撮影された複数のボール画像を基に、上記制御演算装置
が映像フレーム内で予め校正した水平方向に対する各ボ
ール画像の中心座標を連続させた軌跡との角度を割り出
し、実際の水平線に対するボール飛行角度を算出してい
る。このように映像フレーム内で予め水平方向の校正
（キャリブレーション）をしておくと、ボール軌跡と水
平方向との関係を容易に解析でき、仰角等の算出も容易
になる。
【００２０】さらに、本発明は、ボールの予定進行方向
の仮想直線に対して異なる箇所に位置する少なくとも２
つのボールを上記ＣＣＤカメラで予め撮影して該ボール
位置と関連付けて上記制御演算装置に記憶した各基準ボ
ール画像と、測定時に撮影された上記一映像フレーム内
の各ボール画像とを、上記制御演算装置がボール径寸法
に関して比較演算して、仮想直線に対する離反距離を割
り出して、ボールの予定進行方向に対するボールの振れ
角を算出している。
【００２１】このように、予め撮影しておいた基準ボー
ル画像と撮影したボール画像のボール径寸法を制御演算
装置が比較演算すると、基準ボール画像が撮影された位
置データより、撮影されたボール画像の仮想直線に対す
る位置関係を把握することができ、一台のＣＣＤカメラ
でもボールの振れ角を算出できる。上記基準ボール画像
としては、ＣＣＤカメラを通り仮想直線に直交する直線
上で少なくとも２箇所で撮影したボール画像を基準ボー
ル画像としている。例えば、仮想直線に対してＣＣＤカ
メラ側に位置するボールと、ＣＣＤカメラと反対側に位
置するボールとを撮影して基準ボール画像としている。
なお、２箇所より多くの箇所でボールを撮影して、更に
多くの基準ボール画像として制御演算装置に記憶するよ
うにしてもよい。
【００２２】その上、本発明は、上記一映像フレーム内
に撮影された複数のボール画像を基に、上記制御演算装
置が各ボール画像の中心座標を割り出すと共に各ボール
画像の表面上の同一点が移動した実際の距離を演算し、
上記多重シャッターが複数回開閉する間隔時間よりボー
ル中心座標を通る軸回りの回転量を算出する構成として
いる。ボールの回転量は、ボール特性を判断する上で重
要事項に該当するので、通常、必須の測定対象になって
いるが、本測定装置は、シャッターの開閉時期と同時に
ストロボを照射しているので、ボール表面の状況も明確
に捉えることができ、容易にボール回転量を算出でき
る。
【００２３】即ち、ボールの表面には銘柄等を示す何ら
かの表記等や各種模様等のパターンが存在し、これら表
記等は撮影されたボール画像からも確認できるので、各
ボール画像における表記等の移動状況より、ボールの回
転軸に対する回転量を容易に算出できる。よって、本測
定装置を用いると、ボール画像は表面も含めて輪郭まで
も明確に撮影されているため、従来のような測定用の特
殊なマーキングを施したボールを使用する必要が無くな
り、測定の準備等にも手間がかからず容易に測定をでき
る。なお、従来同様のマーキングを施したボールも、も
ちろん適用可能である。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は、本発明のボールの運動測定
装置１０を示しており、カメラレンズ１１ａおよび多重
シャッター１１ｂを含むＣＣＤカメラ１１、ストロボ１
３−１〜４、打撃速度測定用センサー１４、映像フレー
ム用記憶媒体１５を含み画像表示手段としてモニター１
７を接続した制御演算装置１６より構成されている。
【００２５】ＣＣＤカメラ１１は、複数回の連続開閉が
可能な多重シャッター１１ｂを内蔵して、この多重シャ
ッター機能を通して被写体を撮影するものである。この
多重シャッター１１ｂは１／１００００秒以上１／２０
００００秒以下の高速なシャッター開閉速度を有してお
り、シャッター間隔は１．５ｍｓから３．０ｍｓの短い
時間で高速連続開閉を可能にしている。このようにシャ
ッター速度を高速にすることで、ストロボで照射される
ボールのみを捉え、背景等の余分な光を取り込まないよ
うにしている。
【００２６】また、高速で連続開閉する多重シャッター
１１ｂにより、ＣＣＤカメラ１１で一映像フレーム内に
複数画像を取り込めるようにしている。即ち、多重シャ
ッター１１ｂが高速で連続開閉することにより、打撃さ
れたボールをシャッター開閉毎にＣＣＤカメラ１１の一
映像フレーム内に取り込み、複数のボール画像が記憶さ
れた一映像フレームの画像データを得るようにしてい
る。なお、シャッター開閉速度およびシャッター間隔
は、撮影状況や条件等を考慮して上記範囲内で適宜設定
している。
【００２７】上記ＣＣＤカメラ１１は制御演算装置１６
とカメラ用接続線１８を介して接続されており、上記の
ように撮影された画像データは制御演算装置１６へ送ら
れ、制御演算装置１６内の映像フレーム用記憶媒体１５
に記憶されると共に、モニター１７で表示できるように
している。
【００２８】また、ストロボ１３−１〜４はＣＣＤカメ
ラ１１と共にハウジング１２の内部に設けられると共に
上記カメラ用接続線１８の中に含まれるストロボ線を介
して制御演算装置１６に接続されている。本実施形態で
は、後述するように、連続して２回多重シャッター１１
ｂを開閉して一映像フレーム内に２つのボール画像を取
り込むようにしているのに対応してシャッター開閉回数
の倍となる４台のストロボ１３−１〜４を揃えている。
【００２９】具体的には、図１および図２（Ａ）に示す
ように、ハウジング１２の前面１２ａでカメラレンズ１
１ａを中心にして打撃位置側の上下位置に第一ストロボ
１３−１および第二ストロボ１３−２を設けると共に、
対抗側の上下位置に第三ストロボ１３−３および第四ス
トロボ１３−４を設けている。第一、第二ストロボ１３
−１、２は、多重シャッター１１ｂの１回目の開閉時期
と同期して発光させるようにしており、第三、第四スト
ロボ１３−３、４は２回目の開閉時期と同期して発光さ
せるようにして、シャッター開時に打撃されたボールの
みを二つのストロボによる充分な光量で照射して明確な
ボール画像を得るようにしている。
【００３０】各ストロボ１３−１〜４の閃光時間は２マ
イクロ秒から５マイクロ秒であり、閃光間隔は多重シャ
ッター１１ｂのシャッター開閉速度およびシャッター間
隔と連動して設定されるようにしている。なお、ストロ
ボの数は４個に限定されるものではなく撮影対象や撮影
環境等を考慮して適宜増減してもよい。例えば、同時に
発光させる台数は一台にしてストロボ数を減らしてもよ
く、あるいは、三台以上のストロボを同時に発光させて
光量を確保するようにしてもよい。また、これらのスト
ロボはＣＣＤカメラ１１が収容されるハウジング１２と
は別に、別体で設けるようにしてもよい。
【００３１】一方、打撃速度測定用センサー１４は、一
対の投光器１９および受光器２０より構成されてい
る。、図２（Ａ）に示すように、投光器１９は間隔Ｐを
あけた赤外線等の検知線を放射する２箇所の投光部１９
ａ−１、１９ａ−２を設けている。この間隔Ｐは５０ｍ
ｍから１５０ｍｍの範囲で適宜設定可能である。一方、
受光器２０は各投光部１９ａ−１、２から放射された各
検知線を検知する２箇所の受光部２０ａ−１、２０ａ−
２を設けており、各受光部の間の寸法も上記間隔Ｐと同
様に設定している。
【００３２】この打撃速度測定用センサー１４は、多重
シャッター１１ｂを開閉させる契機となるトリガー信号
を出力するトリガー用センサーも兼ねており、制御演算
装置１６とセンサー用接続線２１を介して接続されてい
る。上記トリガー信号は、投光器１９側から放射されて
いる検知線が遮断されて受光器２０側で検知できなくな
ると同時に制御演算装置１６へ送られて多重シャッター
１１ｂの開閉時期を設定している。
【００３３】制御演算装置１６は、各種入出力信号の制
御や入力された画像データの演算等を行うものであり、
内部には、映像フレーム用記憶媒体１５以外にも制御演
算部、データ記憶部等を含んでいる。制御演算装置１６
には、上記したＣＣＤカメラ１１や打撃速度測定用セン
サー１４等の配置位置、ボールの予想速度等の各種デー
タを測定前に予め入力するようにしている。また、比較
用の基準となる多数の基準ボール画像も記憶されてい
る。制御演算装置１６は、上述した打撃速度測定用セン
サー１４の遮断によるトリガー信号を受けると、上記各
種データを基にしてボールがＣＣＤカメラ１１前を通過
する予想時期にＣＣＤカメラ１１の多重シャッター１１
ｂへシャッター開閉信号を出力して、確実にボール画像
を撮影できるようにしている。
【００３４】また、撮影されたボール画像データの解析
によるボール挙動の算出は、内部の制御演算部（図示せ
ず）で行っており、映像フレーム用記憶媒体１５に記憶
された画像データと内部記憶データ等との比較演算等も
行って、撮影されたボールの速度、仰角等の算出を行
い、その結果をモニター１７へ表示するようにしてい
る。
【００３５】以下、上記運動測定装置１０によるボール
画像の撮影およびボール挙動の算出を、打撃直後のゴル
フボールを例にして説明する。先ず、測定に当たって、
ＣＣＤカメラ１１および打撃速度測定用センサー１４を
図１および図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、打撃直後の
ゴルフボールの測定に適した位置に配置している。
【００３６】ＣＣＤカメラ１１は打撃位置となるティー
３０の前方で、かつ、ゴルフボール３１の飛行方向を横
方向から捉えられる位置に配置されている。具体的に
は、ティー３０からＣＣＤカメラ１１のカメラレンズ１
１ａの中心までの前方距離Ｌ１が１００ｍｍから３００
ｍｍの範囲で、かつ、予定進行方向となるティー３０と
目標位置とを結ぶ仮想直線である予定進行線Ｓからレン
ズ部１１ａまでの直交距離Ｌ２が１５０ｍｍから３００
ｍｍの範囲となる箇所にＣＣＤカメラ１１を水平配置し
ている。本実施形態では、前方距離Ｌ１を１２０ｍｍ、
直交距離Ｌ２を２００ｍｍに設定している。
【００３７】一方、打撃速度測定用センサー１４は、テ
ィー３０の後方で、かつ、予定進行線Ｓを挟んで投光器
１９と受光器２０が正面に対向するように配置してい
る。具体的には、ティー３０から投光器１９の第二投光
部１９ａ−２と受光器２０の第二受光部２０ａ−２とを
結ぶ直線までの後方距離Ｌ３が２０ｍｍから４０ｍｍの
範囲で、かつ、投光器１９と受光器２０との離間距離Ｌ
４が５００ｍｍから１０００ｍｍの範囲に位置するよう
に打撃速度測定用センサー１４を水平配置している。本
実施形態では、後方距離Ｌ３を３０ｍｍ、離間距離Ｌ４
を７００ｍｍに設定すると共に、第一投光部１９ａ−１
と第二投光部１９ａ−２の間隔Ｐを１００ｍｍに設定し
ている。
【００３８】上記配置後、制御演算装置１６にＣＣＤカ
メラ１１、打撃速度測定用センサー１４の配置位置に関
する上記数値データや、測定に関するシャッター連続開
閉数等の各種設定値を入力しておく。また、測定前に予
め撮影した後述する予定進行線Ｓに対する基準ボール画
像のデータ等も制御演算装置１６内に保存しておく。
【００３９】次に、ＣＣＤカメラ１１を撮影準備完了状
態にすると共に、図２（Ｂ）に示すように、打撃速度測
定用センサー１４の投光器１９の第一及び第二投光部１
９ａ−１、２から２本の検知線Ｋ−１、２を受光器２０
へ投射する状態にしている。
【００４０】この状態でティー３０に、表面に銘柄等が
記載されたゴルフボール３１を載置して、打撃位置Ｄに
位置する打撃者あるいは打撃マシンがゴルフクラブＧを
スイングし、これによりゴルフクラブＧが投光器１９と
受光器２０との間を通過して各検知線Ｋ−１、２を瞬時
遮断すると共にゴルフボール３１を打撃してティー３０
より打ち出している。
【００４１】上記検知線Ｋ−１、２の遮断は打撃速度測
定用センサー１４で検知され、シャッター用トリガー信
号が制御演算装置１６へ送られ、制御演算装置１６は後
方距離Ｌ３や前方距離Ｌ１の数値等を考慮して、打撃さ
れたゴルフボール３１がＣＣＤカメラ１１の前を通過す
るタイミングで、ＣＣＤカメラ１１へシャッター開閉信
号を送っている。
【００４２】上記シャッター信号を受けると、多重シャ
ッター１１ｂが最初のシャッター開閉を行い、これと同
期して第一、第二ストロボ１３−１、２が閃光し、照射
されたゴルフボールをＣＣＤカメラ１１により取り込ん
でいる。次に、設定されたシャッター間隔で２回目のシ
ャッター開閉を行うと共に第三、第四ストロボ１３−
３、４が閃光し、最初のゴルフボール画像と同一の映像
フレーム内に二つ目のゴルフボール画像を取り込んでい
る。上記一回目のシャッター開閉と二回目にシャッター
開閉の間の時間は微小時間であり、この高速連続開閉に
より図３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）及び図４（Ｂ）に示す複数
のボールが記憶されたフレーム画像４０、５０、６０、
８０を得ると共に、モニター１７に表示している。
【００４３】次に、制御演算装置１６は、一映像フレー
ムのフレーム画像４０、５０、６０、８０で撮影された
複数のボール画像を基にして、打撃直後のゴルフボール
３１の打ち出し速度、仰角、予定進行方向に対する振れ
角、ボール回転量、ゴルフクラブの打撃速度を算出して
いる。
【００４４】飛行速度である打ち出し速度を算出するに
は、図３（Ａ）のフレーム画像４０に対して、明確に撮
影されたゴルフボールの外形輪郭の解析処理を行い、最
初と２回目のゴルフボール画像４１、４２に対してフレ
ーム画像４０上のＸ座標及びＹ座標に対応する中心座標
４１ａ、４２ａを求めている。これら中心座標４１ａ、
４２ａより、実際のボールの移動距離に該当するフレー
ム画像上における中心間距離Ｒを求めている。
【００４５】次に、上記フレーム画像上における中心間
距離Ｒを、ＣＣＤカメラ１１の配置距離Ｌ２等を基にし
て、中心間距離Ｒの実際の距離を換算して割り出してい
る。一方、この距離の移動に要した時間は多重シャッタ
ー１１ｂの２回のシャッター間隔と考えられるので、制
御演算装置１６内の設定されたシャッター間隔時間と割
り出した現実の移動距離を基に、打撃された直後のゴル
フボールの速度を求めている。
【００４６】また、図１に示す水平線に対する打ち出し
角度である仰角Ａを算出するには、図３（Ｂ）のフレー
ム画像５０に対して、予め水平方向のキャリブレーショ
ン（校正）を行っておき、フレーム画像５０における水
平線ＨＬを制御演算装置１６に認識させておく。次に、
上記速度算出と同様に各ボール画像５１、５２の中心座
標５１ａ、５２ａを求めて、各中心座標５１ａ、５２ａ
を連続する軌跡線ＩＬを求め、この軌跡線ＩＬと上記水
平線ＨＬとのなす角度、即ち、仰角Ａを算出している。
【００４７】さらに、図２（Ｂ）に示す予定進行線Ｓに
対する振れ角Ｂを算出するには、測定前に比較対象用と
なる各種基準ボール画像を予め撮影して、これらボール
画像データを制御演算装置１６のデータ記憶部に保存し
ておく。基準ボール画像は少なくとも２箇所の位置の基
準ボール画像が必要であり、本実施形態では予定進行線
Ｓに対してＣＣＤカメラ１１の配置側へ一定距離離れた
ボールと、予定進行線Ｓに対してＣＣＤカメラ１１の配
置側と反対側へ一定距離離れたボールとを撮影して、予
定進行線Ｓからの距離と関連づけた位置データも含めて
制御演算装置１６内に保存している。なお、基準ボール
画像は、上記２種類のデータに限定されることはなく、
予定進行線Ｓに対して種々異なる箇所でボールを撮影し
て、より多くの基準ボール画像を揃えるようにしてもよ
い。
【００４８】次に、上述した撮影で得られた図３（Ｃ）
のフレーム画像６０に対して、各ゴルフボール画像６
１、６２の外径寸法を画像処理により把握すると共に、
上記データ記憶部に保存されている基準ボール画像の外
径寸法と比較および比例演算を行い、二つの画像のボー
ル外径寸法の差から、振れ方向の移動距離を換算して、
この値より振れ角Ｂを算出している。
【００４９】一方、ボールの回転量の測定は、図４に示
す、ボール表面７０ａに記載された銘柄等の表記７１
（図中の「ＡＢＣＤＥ」の文字）を利用している。図４
（Ｂ）に示すフレーム画像８０において最初のゴルフボ
ール画像８１と二つ目のゴルフボール画像８２の中心座
業を求めると共に、表記７１の任意の特定点である２点
７１ａ（図中の文字「Ａ」が該当）、７１ｂ（図中の文
字「Ｂ」が該当）の変位より、２点７１ａ、７１ｂの移
動距離を求め、シャッター開閉時間も考慮して、本出願
人が開示している特許登録２８１０３２０号と同様の方
法を用いて、中心座標を通る各軸等に対する回転量を制
御演算装置１６により算出している。
【００５０】また、運動測定装置１０は、上記ゴルフボ
ールの挙動以外に、ボール打撃手段であるゴルフクラブ
Ｇのクラブヘッド速度も算出している。即ち、ゴルフク
ラブＧは、上述したように、図２（Ｂ）に示す投光器１
９と受光器２０の間を通過するので、一本目の検知線Ｋ
−１を遮断した時期および二本目の検知線Ｋ−２を遮断
した時期を、制御演算装置１６で記憶しておき、一本目
の遮断から二本目の遮断までの時間を演算して、この時
間と第一投光部１９ａ−１と第二投光部１９ａ−２の間
隔Ｐの距離との関係よりクラブヘッド速度も算出してい
る。
【００５１】上記のように算出された各種測定数値は、
フレーム画像と共に制御演算装置１６で演算処理後、モ
ニター１７に表示されるので、容易に測定結果を確認す
ることができる。なお、本発明の運動測定装置は上記形
態に限定されるものではなく、例えば、打撃速度測定用
センサーとは別個独立にトリガー用センサーを設けるよ
うにしてもよく、トリガー用センサーとしては、打撃音
を感知する音センサーやティーの直近前方に配置してボ
ールの遮断を検知する反射型センサー等を用いるように
してもよい。
【００５２】また、ＣＣＤカメラや別体のトリガ用セン
サーは上記以外の他の箇所に配置して、打撃直後以外の
他の位置におけるボールの各種挙動を算出することも可
能である。さらに、測定用のゴルフボールには従来と同
様のマーキングを施したゴルフボールを利用してもよ
く、その上、測定対象としてはゴルフボール以外にも、
野球ボールやテニスボール等の他のボールに対しても同
様に撮影して各種挙動解析に適用できる。
【００５３】
【発明の効果】上記した説明より明らかなように、本発
明の運動測定装置は、一台のＣＣＤカメラでボール撮影
が可能となり、装置自体を小型軽量化でき、屋外におけ
る測定に対しても、装置の運搬やＣＣＤカメラの配置を
容易に行うことができ、測定の機動性を高められる。ま
た、トリガー信号で撮影の信頼性を向上させるとと共
に、ストロボとの同期等より画像のコントラストの明確
にでき、外径輪郭およびボール表面の明確なボール画像
を撮影でき、撮影画像を基に算出される測定結果の精度
も向上できる。また、明確なボール画像が得られるた
め、測定用のボールにマーキングを施す必要がなくな
り、測定に要する準備の手間や時間も軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかるボールの運動測定装置の概略
図である。
【図２】 上記運動測定装置におけるＣＣＤカメラおよ
び打撃速度測定用センサーの配置状況であり、（Ａ）は
側方からの視図、（Ｂ）は上方からの視図である。
【図３】 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は撮影されたボール画像
である。
【図４】 （Ａ）は測定対象のゴルフボールであり、
（Ｂ）は回転量を解析するボール画像である。
【図５】 従来の測定装置の概略図である。
【図６】 （Ａ）は他の従来の測定装置の概略図であ
り、（Ｂ）は当該測定装置により撮影されたボール画像
である。
【符号の説明】
１０ 運動測定装置 １１ ＣＣＤカメラ １１ｂ 多重シャッター １２ ハウジング １３−１〜４ ストロボ １４ 打撃速度測定用センサー １６ 制御演算装置 １７ モニター ３０ ティー ３１ ゴルフボール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｃ Ｆターム(参考） 2F065 AA04 AA09 AA31 BB07 BB15 BB27 DD02 FF04 FF34 FF63 GG08 JJ03 JJ05 JJ26 LL30 QQ24 QQ31 RR07 SS13 2H020 FB03 2H053 BA33 DA03 5C054 CB04 CC03 CH00 CH04 EA07 EH07 FC01 FC15 FE13 GB01 GB12 HA05 HA16

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数回の高速連続開閉が可能な多重シャ
    ッターを含むＣＣＤカメラと、 ボール打撃手段あるいはボールの移動を検知して上記多
    重シャッターの開閉時期を設定するトリガー信号を出力
    するトリガー用センサーと、 上記ＣＣＤカメラおよびトリガー用センサーが接続さ
    れ、映像フレーム用記憶媒体および画像表示手段を含む
    制御演算装置とを備え、 上記トリガー用センサーの検知による上記多重シャッタ
    ーの複数回の連続開閉を通じて、複数のボール画像をＣ
    ＣＤカメラで一映像フレーム内に撮影すると共に、該一
    映像フレーム内の画像を上記画像表示手段に表示する構
    成としていることを特徴とするボールの運動測定装置。
  2. 【請求項２】 上記多重シャッターの開閉回数と同数以
    上のストロボを上記制御演算装置と接続し、上記多重シ
    ャッターの開閉時期と同期させて各ストロボを順次発光
    させる構成としている請求項１に記載のボールの運動測
    定装置。
  3. 【請求項３】 検知線を照射する２箇所の投光部を有す
    る投光器と該検知線を検知する２箇所の受光部を有する
    受光器とを含むボール打撃手段の打撃速度測定用センサ
    ーを上記制御演算装置に接続してボール打撃位置の後方
    に配置し、ボール打撃時にボール打撃手段が２本の検知
    線を遮断するのに要した時間を、上記制御演算装置が測
    定してボール打撃手段の打撃速度を算出する構成として
    いる請求項１または請求項２に記載のボールの運動測定
    装置。
  4. 【請求項４】 上記打撃速度測定用センサーは上記トリ
    ガー用センサーを兼ねてボール打撃位置の後方２０ｍｍ
    から４０ｍｍの範囲でボールの予定進行方向の仮想直線
    に対して直交方向に水平配置されると共に打撃手段の通
    過に伴いトリガー信号を出力する一方、 上記ＣＣＤカメラはボール打撃位置の前方１００ｍｍか
    ら３００ｍｍの範囲で上記仮想直線に対して直交方向に
    水平配置して打撃直後のボール画像を撮影する構成とし
    ている請求項３に記載のボールの運動測定装置。
  5. 【請求項５】 上記一映像フレーム内に撮影された複数
    のボール画像を基に、上記制御演算装置が各ボール画像
    の中心座標を割り出して撮影されたボールの実際の移動
    距離を演算すると共に上記多重シャッターが複数回開閉
    する間隔時間よりボール飛行速度を算出する構成として
    いる請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のボー
    ルの運動測定装置。
  6. 【請求項６】 上記一映像フレーム内に撮影された複数
    のボール画像を基に、上記制御演算装置が映像フレーム
    内で予め校正した水平方向に対する各ボール画像の中心
    座標を連続させた軌跡との角度を割り出し、実際の水平
    線に対するボール飛行角度を算出する構成としている請
    求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のボールの運
    動測定装置。
  7. 【請求項７】 ボールの予定進行方向の仮想直線に対し
    て異なる箇所に位置する少なくとも２つのボールを上記
    ＣＣＤカメラで予め撮影して該ボール位置と関連付けて
    上記制御演算装置に記憶した各基準ボール画像と、 測定時に撮影された上記一映像フレーム内の各ボール画
    像とを、 上記制御演算装置がボール径寸法に関して比較演算し
    て、仮想直線に対する離反距離を割り出して、ボールの
    予定進行方向に対するボールの振れ角を算出する構成と
    している請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の
    ボールの運動測定装置。
  8. 【請求項８】 上記一映像フレーム内に撮影された複数
    のボール画像を基に、上記制御演算装置が各ボール画像
    の中心座標を割り出すと共に各ボール画像の表面上の同
    一点が移動した実際の距離を演算し、上記多重シャッタ
    ーが複数回開閉する間隔時間よりボール中心座標を通る
    軸回りの回転量を算出する構成としている請求項１乃至
    請求項７のいずれか１項に記載のボールの運動測定装
    置。
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