JP2006130289A - 打撃モニタリングシステム - Google Patents

Abstract

【課題】打撃部材による打撃特性を、誤動作することなく確実且つ高精度に計測する。
【解決手段】赤外線センサＰＳ０、ＰＳ１がゴルフクラブヘッド１２の通過を検知してマイクロフォンＳＳがゴルフボール１４の打撃音を検知したことを条件として、ＣＣＤカメラＣ０、Ｃ１、Ｃ２によってゴルフボール１４の画像を所定のタイミングで撮像し、その画像の位置データから、ボール速度、打ち出し角度、打ち出し方向、バックスピン、サイドスピン等の打球特性を算出し、その結果をディスプレイ２２に表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、打撃部材によるボールの速度、打ち出し角度、打ち出し方向、回転方向、回転量、打撃スピード等の打撃特性を誤動作することなく高精度に算出することのできる打撃モニタリングシステムに関する。

従来より、例えば、ゴルフクラブにより打撃されたゴルフボールの画像をカメラで撮像し、その画像に基づき、ゴルフボールの速度、打ち出し角度、打ち出し方向、回転方向、回転量等の打球特性を計測する装置が開発されている。計測された打球特性は、例えば、打撃フォームの改善、ゴルフボールやゴルフクラブの特性の解析等に利用することができる。また、計測された打球特性を用いて弾道方程式を解くことにより、ゴルフボールの飛距離や飛行軌跡をシミュレーションすることも可能である。

このような計測装置として、特許文献１に開示された装置では、ゴルフボールの打撃音を音響センサで検知し、その検知タイミングに基づいて２台のカメラのシャッタを制御してゴルフボールの画像を撮像し、その画像を解析して打球特性を算出している。

また、特許文献２に開示された装置では、打撃直前のクラブヘッドの通過を光検知センサで検知し、その検知タイミングに基づいて２台のカメラのシャッタを制御してゴルフボールの画像を撮像している。なお、特許文献２では、３台目のカメラにより上部からゴルフボールを撮像し、その画像から左右の打ち出し角度を算出する。

特許文献３に開示された装置では、打撃直前のクラブヘッドの通過を、所定距離離間して配設した第１光検知センサ及び第２光検知センサにより検知し、第１光検知センサがクラブヘッドを検知してから第２光検知センサがクラブヘッドを検知するまでの時間が、設定されたしきい値よりも小さい場合にのみ、カメラによる打撃後のゴルフボールを撮像するようにしている。これにより、打撃前のワッグル動作を誤検出することなく、打撃後のゴルフボールの所望の画像を撮像可能としている。

特許第２９５０４５０号公報 特許第３１８７７４８号公報 特開２００３−７８６号公報

しかしながら、特許文献１の装置では、例えば、当該装置をゴルフ練習場等で使用する場合、音響センサが他のプレイヤーによる打撃音に反応してしまい、誤動作してしまうおそれがある。

また、特許文献２の装置の場合、打撃前のワッグル動作を検出し、カメラを誤作動させてしまうおそれがある。

これに対して、特許文献３の装置では、ワッグル動作によるカメラの誤作動を回避することが可能であるが、ワッグル動作と打撃動作とを峻別するためのしきい値の設定が困難であり、打撃動作を必ずしも良好に検出できる保証が得られるとは限らない。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、打撃部材による打撃特性を、誤動作することなく確実且つ高精度に計測することのできる打撃モニタリングシステムを提供することを目的とする。

本発明の打撃モニタリングシステムでは、通過検知センサが打撃部材の通過を検知した後、所定時間内に打撃音検知センサがボールの打撃音を検知したことを条件として、カメラによりボールの画像を撮像し、その画像を解析するとともに、打撃部材が通過検知センサを通過する時刻及び打撃音の検知時刻を解析することにより、ボールの速度、打ち出し角度、打ち出し方向、回転方向、回転量、打撃部材による打撃スピード等の打撃特性を計測する。

この場合、通過検知センサとしては、照明手段からの照明光の打撃部材による反射光を受光して検知する反射光検知センサ、及び／又は、照明光の少なくとも一部が打撃部材により遮光された状態を検知する遮光状態検知センサを用いることができる。

また、打撃部材の通過域に所定距離離間して第１センサ及び第２センサからなる通過検知センサを配設し、第１センサ及び第２センサが打撃部材の通過を検知した各時刻と、第１センサ及び第２センサ間の所定距離とから、打撃部材の打撃スピードを算出することができる。

また、第１反射光検知センサ及び第２反射光センサが打撃部材の通過を検知した時間間隔と、第１遮光状態検知センサ及び第２遮光状態検知センサが打撃部材の通過を検知した時間間隔とから、例えば、打撃部材の打撃時における旋回状態を打撃特性として算出することができる。

さらに、ボールを撮像するカメラは、ボールの略飛行方向に所定距離離間して配設され、前記ボールの画像を同一方向から撮像する第１カメラ及び第２カメラと、前記第１カメラ及び前記第２カメラと異なる方向から前記ボールの画像を撮像する第３カメラとからなり、第１カメラ、第２カメラ及び第３カメラにより撮像されたボールの画像位置から、ボール速度、ボール打ち出し角度及びボール打ち出し方向を算出することができる。

さらにまた、ボールの回転方向及び回転量は、第１カメラ及び第２カメラにより撮像されたボールのマークの位置変位から算出することができる。

本発明の打撃モニタリングシステムでは、打撃部材の通過後、所定時間内に打撃音を検知することを条件としてボールの画像を撮像しているため、ワッグル動作や他のボールの打撃音を誤検出することなくボールの所望の画像を撮像し、打撃部材によるボールの速度、打ち出し角度、打ち出し方向、回転方向、回転量、打撃スピード等の打撃特性を高精度に算出することができる。

図１は、本実施形態の打撃モニタリングシステム１０の全体構成を示す。

打撃モニタリングシステム１０は、ゴルフクラブヘッド１２（打撃部材）により打撃されたゴルフボール１４の打球特性、ゴルフクラブヘッド１２のヘッドスピード、ヘッド返り状態、スイングタイム等の打撃特性を計測してその計測データを表示し、あるいは、計測データに基づいてゴルフボール１４の弾道計算を行い、ゴルフボール１４の飛距離データや飛行軌跡を表示する。なお、打球特性とは、ゴルフボール１４の速度、打ち出し角度、打ち出し方向、回転方向や回転量のスピン特性等である。

打撃モニタリングシステム１０は、ゴルフクラブヘッド１２の動作状態や打撃音を検出するとともに、ゴルフボール１４の画像を撮像する測定器１６と、ケーブル１５によって測定器１６に接続され、ゴルフクラブヘッド１２の通過を検知する検知部１７と、測定器１６から転送される測定データに基づき、打球特性、ヘッドスピード、飛距離データ、飛行軌跡等の打撃特性を演算する演算装置１８とから構成される。

演算装置１８は、ノートパソコンに代表される軽量で可搬性に富むパーソナルコンピュータにより構成することができ、測定器１６にＬＡＮケーブル２０を介してネットワーク接続される。従って、１台の演算装置１８に対して複数台の測定器１６を接続することも可能である。演算装置１８には、演算結果を表示するディスプレイ２２が接続される。

測定器１６は、打撃直前のゴルフクラブヘッド１２の通過を検知する赤外線センサＰＳ０、ＰＳ１（反射光検知センサ）と、ゴルフクラブヘッド１２によるゴルフボール１４の打撃音を検知するマイクロフォンＳＳ（打撃音検知センサ）と、打撃後の所定のタイミングでゴルフボール１４の画像を撮像する３台のＣＣＤカメラＣ０、Ｃ１、Ｃ２（第１カメラ、第２カメラ、第３カメラ）とを備える。

各赤外線センサＰＳ０、ＰＳ１には、例えば、１００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの高周波で発振する赤外線をゴルフクラブヘッド１２に照射する赤外線光源ＬＥＤ０、ＬＥＤ１（照明手段）が併設される。赤外線センサＰＳ０、ＰＳ１及び赤外線光源ＬＥＤ０、ＬＥＤ１は、ゴルフクラブヘッド１２とゴルフボール１４とを結ぶゴルフクラブヘッド１２の通過域であるＸ軸の方向に距離Ｗ１だけ離間して配設されており、赤外線光源ＬＥＤ０、ＬＥＤ１から出力され、ゴルフクラブヘッド１２により反射された赤外線をスリット２４、２６（図２参照）を介して受光する。なお、ゴルフクラブヘッド１２のトゥ側には、図３に示すように、赤外線を効率的に反射させるための白色シール２８が貼着されている。

また、検知部１７は、ゴルフクラブヘッド１２の通過域を挟んで、赤外線光源ＬＥＤ０、ＬＥＤ１に対向配置される赤外線センサＰＳ００、ＰＳ１１（遮光状態検知センサ）を有する。赤外線センサＰＳ００、ＰＳ１１は、Ｘ軸の方向に距離Ｗ１だけ離間して配設されており、赤外線光源ＬＥＤ０、ＬＥＤ１から出力された赤外線をスリット６８、７０を介して受光する。

各ＣＣＤカメラＣ０、Ｃ１、Ｃ２は、ゴルフボール１４の所定の撮像タイミングで発光するフラッシュＦ０、Ｆ１、Ｆ２を有する。ＣＣＤカメラＣ０及びＣ１は、光軸が平行でＸ軸の方向に距離Ｗ２だけ離間して配設される。また、ＣＣＤカメラＣ２は、マイクロフォンＳＳとＣＣＤカメラＣ０との間に配設され、光軸がＣＣＤカメラＣ１の光軸及びＸ軸に交差するように配設される。なお、ゴルフボール１４には、図３に示すように、ＣＣＤカメラＣ０、Ｃ１によって撮像される┻字状のマークＭが形成されている。

測定器１６を構成する赤外線センサＰＳ０、ＰＳ１、赤外線光源ＬＥＤ０、ＬＥＤ１、マイクロフォンＳＳ、ＣＣＤカメラＣ０、Ｃ１、Ｃ２は、制御基板３０とともに筐体３２に収納される。筐体３２は、赤外線センサＰＳ０、赤外線光源ＬＥＤ０に対応する部位、赤外線センサＰＳ１、赤外線光源ＬＥＤ１に対応する部位、及び、ＣＣＤカメラＣ０、Ｃ１、Ｃ２に対応する部位に、それぞれ開口部３４、３６及び３８が形成される。これらの開口部３４、３６及び３８は、測定時以外、図示しないシャッタによって閉塞される。また、図１では、説明の都合上、筐体３２の上部を開口させた状態としているが、内部への塵埃等の侵入を防止するため、上部は閉塞状態となっている。測定器１６は、筐体３２内に構成部材を収納した状態で持ち運び、あるいは、設置することができる。

図２は、測定器１６、検知部１７及び演算装置１８の回路構成ブロックを示す。

測定器１６は、赤外線光源ＬＥＤ０、ＬＥＤ１を駆動して高周波の赤外線を出力させるＬＥＤ発振回路４０と、赤外線センサＰＳ０、ＰＳ１、ＰＳ００、ＰＳ１１及びマイクロフォンＳＳにより検出したセンサ信号を増幅するセンサアンプ４２と、ＣＣＤカメラＣ０、Ｃ１、Ｃ２を制御するカメラ制御回路４４と、フラッシュＦ０、Ｆ１、Ｆ２を制御するフラッシュ制御回路４６と、ＣＣＤカメラＣ０、Ｃ１、Ｃ２によって撮像したゴルフボール１４の画像データを記憶する画像メモリ４８と、ＬＥＤ発振回路４０、センサアンプ４２、カメラ制御回路４４及びフラッシュ制御回路４６を制御する信号処理回路５０と、演算装置１８との間で信号の授受を行う通信インタフェース５２とを備える。

演算装置１８は、測定器１６との間で信号の授受を行う通信インタフェース５４と、測定器１６から転送されたデータに基づき、ゴルフボール１４の打球特性、ゴルフクラブヘッド１２のヘッドスピード等の打撃特性、弾道計算等の演算を行う演算処理回路５６（打撃特性算出手段、打撃スピード算出手段）と、演算結果を表示するディスプレイ２２とを備える。

本実施形態の打撃モニタリングシステム１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その動作について、図４〜図８に従って説明する。

先ず、打撃モニタリングシステム１０を構成する測定器１６、検知部１７及び演算装置１８を図１に示す状態に設定する。この場合、ゴルフボール１４は、開口部３６と３８との間であって、開口部３６、３８の前方に配置するとともに、マークＭが測定器１６側となるように調整する。

次いで、打撃モニタリングシステム１０の電源を投入してシステムを初期化した後、計測を開始する（ステップＳ１）。この場合、赤外線光源ＬＥＤ０、ＬＥＤ１は、ＬＥＤ発振回路４０により駆動され、高周波の赤外線を出力する。

そこで、打撃モニタリングシステム１０のゴルファーがスイングを開始し、ゴルフクラブヘッド１２が赤外線センサＰＳ０、ＰＳ００間を通過する際、赤外線光源ＬＥＤ０から出力された赤外線の少なくとも一部がゴルフクラブヘッド１２により遮光されると、赤外線センサＰＳ００に対する赤外線の入射光量が低下する。また、ゴルフクラブヘッド１２の白色シール２８（図３参照）によって赤外線が反射されると、反射された赤外線がスリット２４を介して赤外線センサＰＳ０に入射する。従って、赤外線センサＰＳ００は、赤外線の入射光量の低下を検知し、赤外線センサＰＳ０は、反射された赤外線を検知し、センサアンプ４２がこれらの検知信号（センサ信号）を増幅して信号処理回路５０に送信する（ステップＳ２）。なお、図７に示すタイミングチャートでは、ゴルフクラブヘッド１２の通過による赤外線の光量低下状態又は反射状態を表す検知信号をオン状態の信号として示している。

続いて、ゴルフクラブヘッド１２が赤外線センサＰＳ１、ＰＳ１１間を通過する際、赤外線光源ＬＥＤ１から出力され赤外線の少なくとも一部がゴルフクラブヘッド１２により遮光されると、赤外線センサＰＳ１１に対する赤外線の入射光量が低下する。また、ゴルフクラブヘッド１２の白色シール２８によって赤外線が反射されると、反射された赤外線がスリット２６を介して赤外線センサＰＳ１に入射する。従って、赤外線センサＰＳ１１は、赤外線の光量低下を検知し、赤外線センサＰＳ１は、反射された赤外線を検知し、センサアンプ４２がこれらの検知信号（センサ信号）を増幅して信号処理回路５０に送信する（ステップＳ２）。

なお、赤外線光源ＬＥＤ０、ＬＥＤ１から出力される赤外線は、高周波で発振しているため、センサアンプ４２は、外光中に含まれる赤外線と、赤外線光源ＬＥＤ０、ＬＥＤ１からの赤外線とを確実に峻別することができる。

次いで、ゴルフクラブヘッド１２がゴルフボール１４を打撃すると、その打撃によって発生した打撃音がマイクロフォンＳＳによって受信される。センサアンプ４２は、マイクロフォンＳＳが受信した打撃音に係る検知信号（センサ信号）を増幅して信号処理回路５０に送信する（ステップＳ２）。

そこで、信号処理回路５０は、例えば、赤外線センサＰＳ０、ＰＳ１からの検知信号を基準とすると、赤外線センサＰＳ０がゴルフクラブヘッド１２の通過を検知した時刻ＴＳ０と、赤外線センサＰＳ１がゴルフクラブヘッド１２の通過を検知した時刻ＴＳ１と、マイクロフォンＳＳがゴルフボール１４の打撃音を検知した時刻ＴＳＳとを比較し、以下の条件Ａ（ａ１〜ａ３）が成立するか否かを判定する（ステップＳ３）。

＜条件Ａ＞
ａ１：ＴＳ０＜ＴＳ１＜ＴＳＳ
ａ２：１ｍｓ≦ＴＳ１−ＴＳ０≦２００ｍｓ
ａ３：ＴＳＳ−ＴＳ１＜１００ｍｓ

すなわち、ゴルファーは、ゴルフボール１４の打撃に先立ち、例えば、時刻Ｔ０、Ｔ１間での赤外線センサＰＳ０、ＰＳ１からの検知信号に示すように、ゴルフボール１４の直前において、ゴルフクラブヘッド１２を前後に移動させるワッグル動作を行う場合がある。このワッグル動作では、ゴルフクラブヘッド１２がゴルフボール１４を打撃していないため、マイクロフォンＳＳにより打撃音が検知されず、時刻ＴＳＳが初期値０のままであるか、他のゴルファーによる打撃音をマイクロフォンＳＳが検知したとしても、赤外線センサＰＳ１がゴルフクラブヘッド１２を検知した直後に打撃音を検知することは殆どなく、さらには、ワッグル動作では、通常のスイング時に比較して、ゴルフクラブヘッド１２が赤外線センサＰＳ０、ＰＳ１の前方をゆっくりと往復する。従って、条件ａ１〜ａ３のいずれかが成立せず、これから、ワッグル動作であると判定することができる。

一方、ゴルフクラブヘッド１２が赤外線センサＰＳ０、ＰＳ１間を所定の時間以内で通過した後（条件ａ２）、マイクロフォンＳＳが打撃音を検知し（条件ａ１）、しかも、打撃音の検知までの時間が所定の時間以内である場合（条件ａ３）、当該打撃音が計測の対象となるゴルファーによるものであると判定することができる。なお、これらの条件判定は、赤外線センサＰＳ００、ＰＳ１１からの検知信号に基づいて行うこともできる。

そこで、条件Ａが成立した場合、信号処理回路５０は、マイクロフォンＳＳが時刻ＴＳＳに打撃音を検知してから所定時間経過した時刻ＴＣ０において（ステップＳ４ａ）、フラッシュ制御回路４６を制御し、フラッシュＦ０を駆動してゴルフボール１４に照明光を照射するとともに（ステップＳ５ａ）、カメラ制御回路４４を制御し、ＣＣＤカメラＣ０を駆動してゴルフボール１４の画像を撮像する（ステップＳ６ａ）。そして、ＣＣＤカメラＣ０のシャッタを所定時間開放させた後（ステップＳ７ａ）、フラッシュＦ０及びＣＣＤカメラＣ０をオフ状態とし（ステップＳ８ａ）、撮像した画像データを画像メモリ４８に取り込む（ステップＳ９ａ）。

また、信号処理回路５０は、マイクロフォンＳＳが時刻ＴＳＳに打撃音を検知してから所定時間経過した時刻ＴＣ１（ＴＣ０＜ＴＣ１）において（ステップＳ４ｂ）、フラッシュ制御回路４６を制御し、フラッシュＦ１を駆動してゴルフボール１４に照明光を照射するとともに（ステップＳ５ｂ）、カメラ制御回路４４を制御し、ＣＣＤカメラＣ１を駆動してゴルフボール１４の画像を撮像する（ステップＳ６ｂ）。そして、ＣＣＤカメラＣ１のシャッタを所定時間開放させた後（ステップＳ７ｂ）、フラッシュＦ１及びＣＣＤカメラＣ１をオフ状態とし（ステップＳ８ｂ）、撮像した画像データを画像メモリ４８に取り込む（ステップＳ９ｂ）。

同様にして、信号処理回路５０は、マイクロフォンＳＳが時刻ＴＳＳに打撃音を検知してから所定時間経過した時刻ＴＣ１において（ステップＳ４ｃ）、フラッシュ制御回路４６を制御し、フラッシュＦ２を駆動してゴルフボール１４に照明光を照射するとともに（ステップＳ５ｃ）、カメラ制御回路４４を制御し、ＣＣＤカメラＣ２を駆動してゴルフボール１４の画像を撮像する（ステップＳ６ｃ）。そして、ＣＣＤカメラＣ２のシャッタを所定時間開放させた後（ステップＳ７ｃ）、フラッシュＦ２及びＣＣＤカメラＣ２をオフ状態とし（ステップＳ８ｃ）、撮像した画像データを画像メモリ４８に取り込む（ステップＳ９ｃ）。

以上のようにして、ＣＣＤカメラＣ０、Ｃ１、Ｃ２によりゴルフボール１４の画像を撮像した後、測定器１６は、通信インタフェース５２を介して画像データを演算装置１８に転送するとともに、ＣＣＤカメラＣ０、Ｃ１、Ｃ２が各画像を撮像した時刻ＴＣ０、ＴＣ１、赤外線センサＰＳ０、ＰＳ１、ＰＳ００、ＰＳ１１が赤外線の反射又は赤外線の光量低下を検知した時刻ＴＳ０、ＴＳ１、ＴＳ００、ＴＳ１１、及び、マイクロフォンＳＳが打撃音を検知した時刻ＴＳＳを演算装置１８に転送する（ステップＳ１０）。

演算装置１８の演算処理回路５６は、測定器１６からデータを受信すると（ステップＳ２１）、そのデータを用いて、スイングタイムＳＴを計算する（ステップＳ２２）。

スイングタイムＳＴとは、ゴルファーがゴルフクラブをバックスイングしてから打球に至る時間であり、例えば、ワッグル動作が終了して赤外線センサＰＳ０から最後の検知信号が出力された時刻Ｔ１から、ゴルフボール１４が打撃されて打撃音が検知される時刻ＴＳＳまでの時間として計算することができる。スイングタイムＳＴは、ゴルファーによってほぼ一定であり、自己の通常時のスイングタイムを把握しておき、計算されたスイングタイムと比較することにより、スイングの状態や体調等の確認が可能となる。

次に、ゴルフクラブヘッド１２のヘッドスピードＨＳを計算する（ステップＳ２３）。

ヘッドスピードＨＳは、赤外線センサＰＳ００がゴルフクラブヘッド１２を検知した時刻ＴＳ００と、赤外線センサＰＳ１１がゴルフクラブヘッド１２を検知した時刻ＴＳ１１と、赤外線センサＰＳ００、ＰＳ１１間の距離Ｗ１とを用いて、
ＨＳ＝Ｗ１／（ＴＳ１１−ＴＳ００）
として算出することができる。

次に、ゴルフクラブヘッド１２のヘッド返り状態を計算する（ステップＳ２４）。

ヘッド返りとは、図８の円弧状矢印に示すように、ゴルフボール１４を打球する直前において、ゴルフクラブヘッド１２がシャフトを略中心として旋回する動作をいい、この旋回の程度は、個々のゴルファーにより異なっている。

ヘッド返り状態は、ゴルフクラブヘッド１２のヒール側のスピードとトゥ側のスピードとを用いて計算することができる。ヒール側のスピードは、赤外線センサＰＳ００、ＰＳ１１による検出信号から求めたヘッドスピードＨＳとすることができる。また、トゥ側のスピードは、赤外線センサＰＳ０、ＰＳ１による検出信号から求めたトゥ側のスピードＨＳ′とすることができる。従って、ヘッド返り状態は、ヘッドスピードＨＳとトゥ側のスピードＨＳ′とから算出することができる。このようにして算出したヘッド返り状態からゴルファーのスイングタイプを確認することが可能となる。

次いで、ＣＣＤカメラＣ０、Ｃ１、Ｃ２により撮像されたゴルフボール１４の中心位置の座標を算出する（ステップＳ２５）。

ゴルフボール１４のボール速度ＢＶ、打ち出し角度θ及び打ち出し方向φは、ＣＣＤカメラＣ０、Ｃ１、Ｃ２により撮像されたゴルフボール１４の中心位置の座標を用いて計算される（ステップＳ２６）。

ボール速度ＢＶは、ＣＣＤカメラＣ０、Ｃ１により撮像されたゴルフボール１４の中心位置の座標から、図９に示すように、ＣＣＤカメラＣ０、Ｃ１間でのゴルフボール１４の移動距離ＷＶを算出し、各画像データを取得した時刻ＴＣ０、ＴＣ１を用いて、
ＢＶ＝ＷＶ／（ＴＣ１−ＴＣ０）
として算出することができる。

打ち出し角度θは、ＣＣＤカメラＣ０、Ｃ１により撮像されたゴルフボール１４の高さの差Ｈを算出し、ＣＣＤカメラＣ１、Ｃ２間でのゴルフボール１４の移動距離ＷＶを用いて、
θ＝sin^-1（ＷＶ／Ｈ）
として算出することができる。

打ち出し方向φは、図１０及び図１１に示すように、ＣＣＤカメラＣ１、Ｃ２により撮像されたゴルフボール１４の中心位置のＸ方向（図６参照）の座標をＣ１Ｘ、Ｃ２Ｘ、ＣＣＤカメラＣ１、Ｃ２の中心位置のＸ方向の座標をＰＸ１、ＰＸ２、Ｘ方向に対するＣＣＤカメラＣ１、Ｃ２間の距離をＷ３、ＣＣＤカメラＣ２のＸ方向に対する取り付け角度をγとすると、
φ＝tan^-1（（ＰＸ２−（（ＰＸ１−Ｃ１Ｘ）・sinγ）＋Ｃ２Ｘ）
／（Ｗ３・sinγ））
として算出することができる。

さらに、ＣＣＤカメラＣ０により撮像したゴルフボール１４のマークＭの位置と、ＣＣＤカメラＣ１により撮像したゴルフボール１４のマークＭの位置とを画像処理によって求め、これらの画像間でのマークＭの位置変位を計算する（ステップＳ２７）。

ゴルフボール１４のサイドスピン量ＳＰｓ及びバックスピン量ＳＰｂは、マークＭの位置変位から計算される（ステップＳ２８）。

図１２及び図１３は、ゴルフボール１４がサイドスピンしている場合におけるマークＭの位置変位を示す。この場合、ＣＣＤカメラＣ０によって撮像されたマークＭの位置と、ＣＣＤカメラＣ１によって撮像されたマークＭの位置との変位量β（図１４）を計算する。マークＭの回転量β′は、ＣＣＤカメラＣ０又はＣ１からゴルフボール１４までの距離をＬとして
β′＝tan^-1（β／Ｌ）
と近似することができる。

図１５及び図１６は、ゴルフボール１４がバックスピンしている場合におけるマークＭの位置変位を示す。この場合、ＣＣＤカメラＣ０によって撮像されたマークＭに対して、ＣＣＤカメラＣ１によって撮像されたマークＭの回転量α（図１７）を計算する。

これらの回転量β′及びαから、ゴルフボール１４のサイドスピン量ＳＰｓは、各画像データを取得した時刻ＴＣ０、ＴＣ１を用いて、
ＳＰｓ＝（β′／３６０゜）／（ＴＣ１−ＴＣ０）
＝（tan^-1（β／Ｌ）／３６０゜）／（ＴＣ１−ＴＣ０）
として算出することができる。同様に、バックスピン量ＳＰｂは、
ＳＰｂ＝（α／３６０゜）／（ＴＣ１−ＴＣ０）
として算出することができる（ステップＳ２８）。

以上のようにして算出されたボール速度ＢＶ、打ち出し角度θ、打ちだし方向φ、サイドスピン量ＳＰｓ、バックスピン量ＳＰｂを用いて、弾道方程式を解くことにより、ゴルフボール１４の飛行軌跡及び飛距離を算出する（ステップＳ２９）。

演算装置１８では、例えば、図１７に示すように、算出されたゴルフボール１４の打球特性、飛距離、ゴルフクラブヘッド１２の打撃特性等のデータをディスプレイ２２に表示し、また、正面模擬画像６０、側面模擬画像６２、平面模擬画像６４に対してゴルフボール１４の飛行軌跡を重畳させて表示させる（ステップＳ３０）。

ゴルファーは、ディスプレイ２２に表示されたデータを参考として、自己の打球や打撃フォームの解析を行うことができるとともに、自己に適したゴルフクラブの選択等に利用することができる。

なお、上記の説明では、３台のＣＣＤカメラＣ０、Ｃ１、Ｃ２によりゴルフボール１４の画像を撮像しているが、例えば、ＣＣＤカメラＣ０及びＣ１を１台のカメラに置き換え、時刻ＴＣ０及びＴＣ１においてゴルフボール１４を撮像して各画像データを撮像するようにしてもよい。

また、ゴルフボール１４のスピン特性を計測するためのマークＭは、画像認識が可能であれば、必ずしも┻字状のマークＭである必要はなく、ゴルフボール１４に通常印刷されている他のマークを利用することができる。

さらに、演算装置１８に対して複数台の測定器１６を接続し、各測定器１６によって計測して得られたゴルフボール１４の飛行軌跡等をディスプレイ２２に重畳して表示することも可能である。この場合、複数のプレイヤーによるプレイを楽しむことが可能となる。

なお、本実施形態の打撃モニタリングシステム１０では、パターを含む全てのゴルフクラブを用いたゴルフボール１４の打球特性を計測することができる。パターの場合、ウッド等に比較して打撃音が小さくなるが、マイクロフォンＳＳの感度が高くなるように切り替えることで対応することができる。

本実施形態の打撃モニタリングシステムの全体構成図である。 打撃モニタリングシステムを構成する測定器及び演算装置の回路構成ブロック図である。 本実施形態の打撃モニタリングシステムに適用されるゴルフクラブヘッド及びゴルフボールの説明図である。 打撃モニタリングシステムを構成する測定器における処理フローチャートである。 打撃モニタリングシステムを構成する演算装置における処理フローチャートである。 打撃モニタリングシステムを構成する測定器の各構成要素の配置と計測時刻との関係説明図である。 打撃モニタリングシステムを構成する測定器の各構成要素による計測タイミングの説明図である。 ゴルフクラブヘッドの打球直前におけるヘッド返り状態の説明図である。 ボール速度及び打ち出し角度を算出するために第１カメラ及び第２カメラにより撮像されたゴルフボールの説明図である。 打ち出し方向を算出するために第２カメラにより撮像されたゴルフボールの説明図である。 打ち出し方向を算出するために第３カメラにより撮像されたゴルフボールの説明図である。 サイドスピンを算出するために第１カメラにより撮像されたゴルフボールの説明図である。 サイドスピンを算出するために第２カメラにより撮像されたゴルフボールの説明図である。 ゴルフボールに形成されたマークのサイドスピンによる変位説明である。 バックスピンを算出するために第１カメラにより撮像されたゴルフボールの説明図である。 バックスピンを算出するために第２カメラにより撮像されたゴルフボールの説明図である。 ゴルフボールに形成されたマークのバックスピンによる変位説明である。 打撃モニタリングシステムによって得られた各データに基づく結果表示画面の説明図である。

符号の説明

１０…打撃モニタリングシステム １２…ゴルフクラブヘッド
１４…ゴルフボール １６…測定器
１７…検知部 １８…演算装置
２２…ディスプレイ ４０…ＬＥＤ発振回路
４２…センサアンプ ４４…カメラ制御回路
４６…フラッシュ制御回路 ４８…画像メモリ
５０…信号処理回路 ５６…演算処理回路
Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２…ＣＣＤカメラ Ｆ０、Ｆ１、Ｆ２…フラッシュ
Ｍ…マーク
ＰＳ０、ＰＳ１、ＰＳ００、ＰＳ１１…赤外線センサ
ＬＥＤ０、ＬＥＤ１…赤外線光源 ＳＳ…マイクロフォン

Claims (8)

1. ボールを打撃する打撃部材の通過を検知する通過検知センサと、
   前記打撃部材による前記ボールの打撃によって生じる打撃音を検知する打撃音検知センサと、
   前記通過検知センサが前記打撃部材の通過を検知した後、所定時間内に前記打撃音検知センサが前記打撃音を検知したことを条件として前記ボールの画像を撮像するカメラと、
   前記通過検知センサ、前記打撃音検知センサ及び前記カメラにより撮像された前記ボールの画像に基づき、前記打撃部材による打撃特性を算出する打撃特性算出手段と、
   を備えることを特徴とする打撃モニタリングシステム。
2. 請求項１記載のシステムにおいて、
   前記打撃部材の通過域に照明光を照射する照明手段を備え、
   前記通過検知センサは、前記打撃部材により反射された前記照明光を検知する反射光検知センサであることを特徴とする打撃モニタリングシステム。
3. 請求項１記載のシステムにおいて、
   前記打撃部材の通過域に照明光を照射する照明手段を備え、
   前記通過検知センサは、前記打撃部材により前記照明光の少なくとも一部が遮光された状態を検知する遮光状態検知センサであることを特徴とする打撃モニタリングシステム。
4. 請求項１記載のシステムにおいて、
   前記打撃部材の通過域に照明光を照射する照明手段を備え、
   前記通過検知センサは、前記打撃部材により反射された前記照明光を検知する反射光検知センサと、前記打撃部材により前記照明光の少なくとも一部が遮光された状態を検知する遮光状態検知センサとからなることを特徴とする打撃モニタリングシステム。
5. 請求項１記載のシステムにおいて、
   前記通過検知センサは、前記打撃部材の通過域に所定距離離間して配設される第１センサ及び第２センサからなり、
   前記第１センサ及び前記第２センサが前記打撃部材の通過を検知した各時刻と、前記所定距離とから、前記打撃部材の打撃スピードを算出する打撃スピード算出手段を備えることを特徴とする打撃モニタリングシステム。
6. 請求項４記載のシステムにおいて、
   前記反射光検知センサは、前記打撃部材の通過域に所定距離離間して配設され、前記打撃部材により反射された前記照明光を検知する第１反射光検知センサ及び第２反射光検知センサからなり、前記遮光状態検知センサは、前記打撃部材の通過域に所定距離離間して配設され、前記打撃部材により前記照明光の少なくとも一部が遮光された状態を検知する第１遮光状態検知センサ及び第２遮光状態検知センサからなり、
   前記打撃特性算出手段は、前記第１反射光センサ及び前記第２反射光センサが前記打撃部材の通過を検知した時間間隔と、前記第１遮光状態検知センサ及び前記第２遮光状態検知センサが前記打撃部材の通過を検知した時間間隔とから、前記打撃部材の打撃特性を算出することを特徴とする打撃モニタリングシステム。
7. 請求項１記載のシステムにおいて、
   前記カメラは、前記ボールの略飛行方向に所定距離離間して配設され、前記ボールの画像を同一方向から撮像する第１カメラ及び第２カメラと、前記第１カメラ及び前記第２カメラと異なる方向から前記ボールの画像を撮像する第３カメラとからなり、
   前記打撃特性算出手段は、前記第１カメラ、前記第２カメラ及び前記第３カメラにより撮像された前記ボールの画像位置から、ボール速度、ボール打ち出し角度及びボール打ち出し方向を算出することを特徴とする打撃モニタリングシステム。
8. 請求項７記載のシステムにおいて、
   前記ボールの回転方向及び回転量を検知するためのマークが前記ボールの表面に形成され、
   前記打撃特性算出手段は、前記第１カメラ及び前記第２カメラにより撮像された前記マークの位置変位から、前記ボールの回転方向及び回転量を算出することを特徴とする打撃モニタリングシステム。

Images