JP2007101304A

JP2007101304A - Ball measuring system

Info

Publication number: JP2007101304A
Application number: JP2005290023A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Sajima; 隆弘佐嶌
Original assignee: SRI Sports Ltd
Current assignee: Dunlop Sports Co Ltd
Priority date: 2005-10-03
Filing date: 2005-10-03
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2025-10-03
Also published as: JP4773176B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ball measuring system less susceptible to weather or brightness and used for accurately measuring a trajectory. SOLUTION: This ball measuring system 100 is capable of measuring the trajectory of a ball from a hitting position to a landing position, the landing position, and a stopping position. This measuring instrument 100 comprises a millimetric-wave radar device 1 capable of trajectory measurement and equipped with at least one transmission antenna and a plurality of reception antennas, a CCD camera 2 capable of measuring the stopping position, an operating part for a radar to calculate the three-dimensional coordinates of the ball based on a signal received by the plurality of reception antennas, and an operating part for the camera to calculate the coordinates of the stopping position based on image data from the CCD camera. The radar device 1 and the CCD camera 2 are placed at positions different from each other. COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ボールの弾道や飛距離を計測するための装置、特にゴルフボールの弾道や飛距離の計測に好適なボール計測装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for measuring the trajectory and flight distance of a ball, and more particularly to a ball measurement apparatus suitable for measuring the trajectory and flight distance of a golf ball.

ゴルフボールの弾道計測装置として、従来、ＣＣＤカメラを用いたものが提案されている。特開２００１−１４５７８号公報は、１台以上の最高点検出用のＣＣＤカメラと、１台以上の落下点検出用のＣＣＤカメラとを用いたボール弾道の計測装置を開示する。特開２００３−４２７１６号公報は、打撃位置の後方及び目標位置の前方に設置される少なくとも２台のＣＣＤカメラと、三角測量法的手法でボールの位置座標を演算する演算部とを備えるボール弾道計測措置を開示する。 Conventionally, a golf ball trajectory measuring device using a CCD camera has been proposed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-14578 discloses a ball trajectory measuring device using one or more highest point detecting CCD cameras and one or more falling point detecting CCD cameras. Japanese Patent Laid-Open No. 2003-42716 discloses a ball trajectory that includes at least two CCD cameras installed behind the hitting position and in front of the target position, and a calculation unit that calculates the position coordinates of the ball using a triangulation method. Disclose measurement measures.

また、特許第２９５３６７２号公報は、レーダを用いてゴルフボールの初速を測定し、測定されたボール初速からキャリー距離を推定するゴルフ装置を開示する。レーダを用いた計測装置は、物体までの距離や物体の速度などを検知する手段として利用されている。レーダの種類としては、レーザレーダやミリ波レーダなどが用いられている。このうちミリ波レーダは、雨や霧などの悪天候の影響を受けにくいため、いくつかの分野で利用される。特開２００４−２２７１１１号公報は、ミリ波レーダを用いて侵入者を検知するセキュリティシステムを開示する。特開２００２−２０７０７７号公報は、ミリ波レーダを用いて自車前方に位置する物体との距離を検知するレーダ手段を備えた自動車の走行支援装置を開示する。特開平１１−７２５５８号公報は、ミリ波レーダを用いて飛行体を着陸スペースに正確に誘導する際に使用する着陸誘導装置を開示する。 Japanese Patent No. 2953672 discloses a golf apparatus that measures the initial velocity of a golf ball using a radar and estimates a carry distance from the measured initial velocity of the ball. A measurement apparatus using a radar is used as a means for detecting a distance to an object, a speed of the object, and the like. As radar types, laser radar, millimeter wave radar, and the like are used. Among them, the millimeter wave radar is used in several fields because it is not easily affected by bad weather such as rain and fog. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-227111 discloses a security system that detects an intruder using a millimeter wave radar. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-207077 discloses a driving support apparatus for an automobile provided with radar means for detecting a distance from an object located in front of the own vehicle using a millimeter wave radar. Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-72558 discloses a landing guidance device used for accurately guiding a flying object to a landing space using a millimeter wave radar.

特開２００１−１４５７８号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-14578 特開２００３−４２７１６号公報JP 2003-42716 A 特許第２９５３６７２号公報Japanese Patent No. 2956372 特開２００４−２２７１１１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-227111 特開２００２−２０７０７７号公報JP 2002-207077 A 特開平１１−７２５５８号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-72558

カメラで弾道を計測する計測装置は、雨や霧などの天候による影響や、明るさの影響を受けやすい。ミリ波レーダは、天候の影響をほとんど受けることのない計測を可能とする。更に、ミリ波レーダは、照明無しの状態で夜間に計測することを可能とする。しかし、単にミリ波レーダを用いることによっては、ボールの弾道や飛距離を精度よく計測できないことが判明した。 Measuring devices that measure the trajectory with a camera are susceptible to the effects of weather, such as rain and fog, and the brightness. Millimeter wave radar enables measurement that is hardly affected by the weather. Furthermore, the millimeter wave radar enables measurement at night without illumination. However, it has been found that the ball trajectory and flight distance of the ball cannot be accurately measured by simply using a millimeter wave radar.

本発明の目的は、天候や明るさの影響を受けにくく且つ精度よく弾道計測が可能なボール計測装置の提供にある。 An object of the present invention is to provide a ball measuring device that is not easily affected by the weather and brightness and that can perform ballistic measurement with high accuracy.

本発明に係るボール計測装置は、打撃位置から着地位置までのボールの弾道、着地位置及び停止位置を計測可能なボール計測装置であって、上記弾道の計測が可能で且つ少なくとも一つの送信アンテナと複数の受信アンテナとを備えたミリ波レーダ装置と、上記停止位置の計測が可能なＣＣＤカメラと、上記複数の受信アンテナにより受信された信号に基づいてボールの三次元座標を算出するレーダ用演算部と、上記ＣＣＤカメラの画像データに基づいて上記停止位置の座標を算出するカメラ用演算部とを有し、上記ミリ波レーダ装置と上記ＣＣＤカメラとは互いに異なる位置に設置されているボール計測装置である。 A ball measuring device according to the present invention is a ball measuring device capable of measuring a ball trajectory from a striking position to a landing position, a landing position, and a stop position, capable of measuring the trajectory and having at least one transmission antenna; A millimeter-wave radar device having a plurality of receiving antennas, a CCD camera capable of measuring the stop position, and a radar calculation that calculates the three-dimensional coordinates of the ball based on signals received by the plurality of receiving antennas And a camera measurement unit for calculating the coordinates of the stop position based on the image data of the CCD camera, and the millimeter wave radar device and the CCD camera are installed at different positions. Device.

好ましくは、上記ＣＣＤカメラは、地表から２〜２０ｍの高さに設置される。好ましくは、上記ミリ波レーダ装置の水平方向のビーム幅は、１０度以上９０度以下に設定される。好ましくは、上記ミリ波レーダ装置の鉛直方向のビーム幅は、１０度以上９０度以下に設定される。 Preferably, the CCD camera is installed at a height of 2 to 20 m from the ground surface. Preferably, the horizontal beam width of the millimeter wave radar device is set to be not less than 10 degrees and not more than 90 degrees. Preferably, the beam width in the vertical direction of the millimeter wave radar device is set to 10 degrees or more and 90 degrees or less.

上記ボール計測装置は、天候や明るさの影響を抑えながら精度のよい弾道及び飛距離の計測を可能とする。 The ball measuring device can accurately measure the trajectory and flight distance while suppressing the influence of weather and brightness.

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments with appropriate reference to the drawings.

図１は、本発明の一実施形態に係るボール計測装置１００の概略構成図である。ボール計測装置１００は、ミリ波レーダ装置１と、ＣＣＤカメラ２と、コンピュータ部３と、トリガー部４とを備える。ミリ波レーダ装置１はコンピュータ部３と直結されている。ＣＣＤカメラ２は、必要に応じてケーブル補償器（図示されず）を介しつつコンピュータ部３と連結されている。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a ball measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. The ball measuring device 100 includes a millimeter wave radar device 1, a CCD camera 2, a computer unit 3, and a trigger unit 4. The millimeter wave radar device 1 is directly connected to the computer unit 3. The CCD camera 2 is connected to the computer unit 3 through a cable compensator (not shown) as necessary.

図２及び図３は、打撃されるゴルフボールｂの弾道ｄと、レーダ装置１及びＣＣＤカメラ２との配置関係を示す図であり、図２は側面図、図３は上方から見た平面図である。打撃位置ｐ１に静置されたゴルフボールｂが図示されないゴルフクラブにより打撃されると、ゴルフボールｂは所定の弾道ｄを描いて飛ぶ。弾道ｄはボールｂの飛行中の軌跡である。弾道ｄの始点は打撃位置ｐ１であり、弾道ｄの終点は着地位置ｐ２である。着地位置ｐ２で着地したゴルフボールｂは、地表ｇをバウンドしつつ転がり、停止位置ｐ３で停止する。 2 and 3 are diagrams showing the positional relationship between the trajectory d of the golf ball b to be hit, the radar device 1 and the CCD camera 2, FIG. 2 is a side view, and FIG. 3 is a plan view seen from above. It is. When the golf ball b placed at the hitting position p1 is hit by a golf club (not shown), the golf ball b flies along a predetermined trajectory d. The trajectory d is a trajectory of the ball b during flight. The starting point of the trajectory d is the striking position p1, and the end point of the trajectory d is the landing position p2. The golf ball b landed at the landing position p2 rolls while bouncing the ground surface g, and stops at the stop position p3.

ボール計測装置１００は、打撃位置ｐ１から着地位置ｐ２までのボールｂの弾道ｄ、着地位置ｐ２及び停止位置ｐ３を計測可能である。ボール計測装置１００のうち、レーダ装置１は弾道ｄの計測を分担し、ＣＣＤカメラ２は停止位置ｐ３の計測を分担する。レーダ装置１は、打撃位置ｐ１から着地位置ｐ２までの計測が可能である。レーダ装置１は弾道ｄの全体を計測する。複数のレーダ装置で分担して弾道ｄが計測されてもよい。ＣＣＤカメラ２は、停止位置ｐ３の計測を行う。ＣＣＤカメラ２が停止位置ｐ３に加えて着地位置ｐ２を計測してもよい。ＣＣＤカメラは複数であってもよい。ＣＣＤカメラ２が着地位置ｐ２から停止位置ｐ３までのボールｂの軌跡（バウンドや転がり）を計測してもよい。一のＣＣＤカメラが着地位置ｐ２を計測し、他のＣＣＤカメラが停止位置ｐ３を計測してもよい。 The ball measuring apparatus 100 can measure the trajectory d, the landing position p2, and the stop position p3 of the ball b from the hit position p1 to the landing position p2. Of the ball measuring device 100, the radar device 1 is responsible for the measurement of the trajectory d, and the CCD camera 2 is responsible for the measurement of the stop position p3. The radar apparatus 1 can measure from the impact position p1 to the landing position p2. The radar apparatus 1 measures the entire trajectory d. The trajectory d may be measured by sharing with a plurality of radar apparatuses. The CCD camera 2 measures the stop position p3. The CCD camera 2 may measure the landing position p2 in addition to the stop position p3. There may be a plurality of CCD cameras. The CCD camera 2 may measure the trajectory (bound or rolling) of the ball b from the landing position p2 to the stop position p3. One CCD camera may measure the landing position p2, and another CCD camera may measure the stop position p3.

特に重要な計測項目は、弾道ｄ、キャリー及びトータルである。キャリーとは、打撃位置ｐ１から着地位置ｐ２までの距離である。トータルとは、打撃位置ｐ１から停止位置ｐ３までの距離である。着地位置ｐ２から停止位置ｐ３までのボールｂの動きについては、計測項目としての重要性が比較的低い。本発明のボール計測装置は、着地位置ｐ２から停止位置ｐ３までのボールｂの動き（バウンドや転がりの軌跡）を計測対象から除外しうる。必須の計測項目は、打撃位置ｐ１から着地位置ｐ２までの弾道ｄの軌跡と、着地位置ｐ２と、停止位置ｐ３である。もちろん、着地位置ｐ２から停止位置ｐ３までのボールｂの動き（バウンドや転がりの軌跡）が計測されてもよい。弾道ｄの計測結果は、具体的には所定時間おきに計測されたボールｂの各時刻における多数の三次元座標データの集合である。 Particularly important measurement items are trajectory d, carry and total. The carry is a distance from the hitting position p1 to the landing position p2. The total is a distance from the hit position p1 to the stop position p3. The movement of the ball b from the landing position p2 to the stop position p3 is relatively less important as a measurement item. The ball measuring device of the present invention can exclude the movement of the ball b from the landing position p2 to the stop position p3 (bound or rolling trajectory) from the measurement target. The essential measurement items are the trajectory of the trajectory d from the impact position p1 to the landing position p2, the landing position p2, and the stop position p3. Of course, the movement (the trajectory of bouncing or rolling) of the ball b from the landing position p2 to the stop position p3 may be measured. Specifically, the measurement result of the trajectory d is a set of a large number of three-dimensional coordinate data at each time of the ball b measured every predetermined time.

なお、弾道ｄを２台以上のレーダ装置で分担して計測させる場合、複数のレーダ装置の計測可能範囲を少なくとも一部で重複させる。重複した計測可能範囲において弾道ｄが計測されることにより、複数のレーダ装置で得られた計測データが少なくとも一部で重複する。重複した計測データを利用して、一のレーダ装置の計測データと他のレーダ装置の計測データとをつなぎ合わせることができる。つなぎ合わされたデータに基づいて、一本の弾道ｄが描かれる。複数のレーダ装置の計測データをつなぎ合わせるデータ処理部を設けても良い。 When the trajectory d is shared and measured by two or more radar devices, the measurable ranges of the plurality of radar devices are at least partially overlapped. By measuring the trajectory d in the overlapping measurable range, the measurement data obtained by the plurality of radar devices overlap at least partially. By using the duplicated measurement data, the measurement data of one radar device and the measurement data of another radar device can be connected. A single trajectory d is drawn based on the joined data. A data processing unit that connects measurement data of a plurality of radar apparatuses may be provided.

レーダ装置１及びＣＣＤカメラ２は、それぞれ計測に適した位置に配置される。図２及び図３に示されるように、好ましくは、レーダ装置１は、打撃位置ｐ１の後方に配置される。レーダ装置１は、打撃位置ｐ１の近傍（例えば打撃位置ｐ１の横）に配置されてもよい。より好ましくは、レーダ装置１は、打撃位置ｐ１と目標位置ｔとを結ぶ直線Ｌ（図３参照）の後方延長線上近傍に配置される。ＣＣＤカメラ２は、打撃位置ｐ１の後方に配置される。ＣＣＤカメラ２は、打撃位置ｐ１の近傍に配置されてもよい。好ましくは、ＣＣＤカメラ２は、打撃位置ｐ１と目標位置ｔとを結ぶ直線Ｌの後方延長線上近傍に配置される。またＣＣＤカメラ２は、レーダ装置１よりも高い位置に配置されてもよい。ＣＣＤカメラ２は、レーダ装置１の上方に配置されてもよい。ＣＣＤカメラ２の光軸は、目標位置ｔ付近に向けられている。 The radar device 1 and the CCD camera 2 are arranged at positions suitable for measurement. As shown in FIGS. 2 and 3, the radar device 1 is preferably arranged behind the hitting position p1. The radar apparatus 1 may be disposed in the vicinity of the hit position p1 (for example, next to the hit position p1). More preferably, the radar apparatus 1 is disposed in the vicinity of a rear extension line of a straight line L (see FIG. 3) connecting the hit position p1 and the target position t. The CCD camera 2 is arranged behind the hitting position p1. The CCD camera 2 may be disposed in the vicinity of the hitting position p1. Preferably, the CCD camera 2 is disposed in the vicinity of the rearward extension line of the straight line L connecting the hit position p1 and the target position t. The CCD camera 2 may be disposed at a position higher than the radar device 1. The CCD camera 2 may be disposed above the radar apparatus 1. The optical axis of the CCD camera 2 is directed near the target position t.

レーダ装置１を打撃位置ｐ１の後方に設置する場合、レーダ装置１は打撃位置ｐ１から１〜１０ｍ後方に設置されるのが好ましい。打撃位置ｐ１との前後方向距離が１ｍ以上とされることにより、打撃位置ｐ１付近での計測可能範囲が拡大され、打ち出し角の変化が許容されやすくなる。打撃位置ｐ１との前後方向距離が１０ｍ以下とされることにより、ボールｂとレーダ装置との距離が近くなり、計測精度が高まる。 When the radar apparatus 1 is installed behind the hitting position p1, the radar apparatus 1 is preferably installed 1 to 10 m behind the hitting position p1. By setting the distance in the front-rear direction to the striking position p1 to be 1 m or more, the measurable range in the vicinity of the striking position p1 is expanded, and the change in the launch angle is easily allowed. When the distance in the front-rear direction with respect to the hitting position p1 is 10 m or less, the distance between the ball b and the radar device is reduced, and the measurement accuracy is increased.

レーダ装置１と、打撃位置ｐ１と目標位置ｔとを結ぶ直線Ｌとの左右方向距離は０〜５ｍとされるのが好ましい。５ｍ以下とすることにより、直線Ｌに対してビーム幅が左右均等に配置されやすくなる。より好ましくは、レーダ装置１は直線Ｌの延長線上に配置される。 The distance in the left-right direction between the radar apparatus 1 and the straight line L connecting the hit position p1 and the target position t is preferably 0 to 5 m. By setting the length to 5 m or less, the beam width is easily arranged on the left and right with respect to the straight line L. More preferably, the radar apparatus 1 is arranged on an extension line of the straight line L.

図５に示すように、レーダ装置１は、送信アンテナ５と受信アンテナ６とを有している。送信アンテナ５から発信された電波（パルス）がボールｂに当たり、ボールｂからの反射波を受信アンテナ６が受信する。受信アンテナ６により受信された信号（電波）に基づいて、ボールｂの三次元座標が算出される。ボールｂの三次元座標は、ボールｂの三次元方位や三次元速度などの三次元的情報に基づいて算出される。ボールｂの三次元座標は、レーダ用演算部１３により算出される。コンピュータ部３は、レーダ用演算部１３を備える。レーダ用演算部１３は、たとえば所定のソフトウエア、このソフトウエアを作動させるコンピュータ部３のＣＰＵ及びメモリを含む。レーダ用演算部１３は、レーダ装置１内に設けられてもよい。 As shown in FIG. 5, the radar apparatus 1 includes a transmission antenna 5 and a reception antenna 6. The radio wave (pulse) transmitted from the transmission antenna 5 hits the ball b, and the reception antenna 6 receives the reflected wave from the ball b. Based on the signal (radio wave) received by the receiving antenna 6, the three-dimensional coordinates of the ball b are calculated. The three-dimensional coordinates of the ball b are calculated based on three-dimensional information such as the three-dimensional orientation and three-dimensional velocity of the ball b. The three-dimensional coordinates of the ball b are calculated by the radar calculation unit 13. The computer unit 3 includes a radar calculation unit 13. The radar calculation unit 13 includes, for example, predetermined software, a CPU of the computer unit 3 that operates the software, and a memory. The radar calculation unit 13 may be provided in the radar apparatus 1.

レーダ用演算部１３は、ボールｂの反射波から得られた情報に基づき、ボールｂの各時刻における三次元座標を算出する。各時刻における三次元座標に基づいて得られたボールｂの弾道ｄが表示部１０に表示される。表示部１０の典型例は、モニタである。図１の実施形態では、コンピュータ部３が、表示部１０としてのモニタを備えている。表示部１０がコンピュータ部３とは別に設けられても良い。各時刻におけるボールｂの三次元座標が連続的にプロットされることにより、弾道ｄが描かれる。弾道ｄとして、例えば側面視（図２のように示される）の弾道ｄと平面視（図３のように示される）の弾道ｄとが描かれる。弾道ｄは、ほぼリアルタイムで表示される。 The radar calculation unit 13 calculates the three-dimensional coordinates of the ball b at each time based on the information obtained from the reflected wave of the ball b. The trajectory d of the ball b obtained based on the three-dimensional coordinates at each time is displayed on the display unit 10. A typical example of the display unit 10 is a monitor. In the embodiment of FIG. 1, the computer unit 3 includes a monitor as the display unit 10. The display unit 10 may be provided separately from the computer unit 3. The trajectory d is drawn by continuously plotting the three-dimensional coordinates of the ball b at each time. As the trajectory d, for example, a trajectory d in a side view (shown in FIG. 2) and a trajectory d in a plan view (shown in FIG. 3) are drawn. The trajectory d is displayed almost in real time.

ボールｂの三次元的情報（三次元方位や三次元速度など）を得るためには、受信アンテナ（レシーバー）が複数必要である。このためレーダ装置１は、複数の受信アンテナを備えている。複数の受信アンテナ間での受信電波（受信信号）の相違に基づいてボールｂの三次元的情報が得られる。 In order to obtain the three-dimensional information (three-dimensional orientation, three-dimensional velocity, etc.) of the ball b, a plurality of receiving antennas (receivers) are necessary. For this reason, the radar apparatus 1 includes a plurality of receiving antennas. The three-dimensional information of the ball b is obtained based on the difference in the received radio wave (received signal) among the plurality of receiving antennas.

ボールｂの三次元的情報からボールｂの三次元座標を得るための方法として、例えば以下の第一及び第二の方法がある。本発明では、下記の第一及び第二の方法がいずれも採用されうる。他の方法によりボールｂの三次元座標を得てもよい。 As a method for obtaining the three-dimensional coordinates of the ball b from the three-dimensional information of the ball b, for example, there are the following first and second methods. In the present invention, the following first and second methods can be employed. The three-dimensional coordinates of the ball b may be obtained by other methods.

第一の方法は、ボールｂの三次元的情報としてボールｂの三次元方位を得るとともに、ボールｂとレーダ装置１との距離を得て、得られた三次元方位と距離とからボールｂの三次元座標を得る方法である。 The first method obtains the three-dimensional orientation of the ball b as the three-dimensional information of the ball b, obtains the distance between the ball b and the radar device 1, and determines the ball b from the obtained three-dimensional orientation and distance. This is a method for obtaining three-dimensional coordinates.

第二の方法は、ボールｂの三次元的情報としてボールｂの三次元速度を得て、得られた三次元速度を逐次積分することによりボールｂの三次元座標を得る方法である。 The second method is a method of obtaining the three-dimensional coordinates of the ball b by obtaining the three-dimensional velocity of the ball b as three-dimensional information of the ball b and sequentially integrating the obtained three-dimensional velocity.

ボールｂの三次元座標を得るために、複数台のレーダ装置を用いることが考えられる。レーダ装置１は、一台のレーダ装置１のみでボールｂの三次元座標を得ることが可能とされている。レーダ装置１に設けられた複数の受信アンテナは、一台のレーダ装置で三次元座標を取得することを可能とする。 In order to obtain the three-dimensional coordinates of the ball b, it is conceivable to use a plurality of radar devices. The radar apparatus 1 can obtain the three-dimensional coordinates of the ball b with only one radar apparatus 1. The plurality of receiving antennas provided in the radar apparatus 1 makes it possible to acquire three-dimensional coordinates with a single radar apparatus.

ボールｂの方位を得るために、例えばモノパルス方式が採用されうる。モノパルス方式とすれば、一つの送信アンテナで広範囲の目標物（即ちボールｂ）の検知が可能となる。具体的には、ビーム幅（ビーム角とも称される）が１００度程度にまで広角とされうる。 In order to obtain the orientation of the ball b, for example, a monopulse method can be adopted. If the monopulse system is used, it is possible to detect a wide range of targets (that is, the ball b) with a single transmission antenna. Specifically, the beam width (also referred to as a beam angle) can be a wide angle up to about 100 degrees.

異なる位置に配置された複数の受信アンテナにより目標物（ボールｂ）の方位の算出が可能となる。図４は、受信アンテナを２台とした場合の、ボールｂの方位角θに対する受信電力パターンを示す。図４中、「Ｓｕｍ」は、第一及び第二の受信アンテナに入力された信号の和信号のパターンを示し、「Ｄｉｆｆ」は、第一及び第二の受信アンテナに入力された信号の差信号のパターンを示す。特定の時刻に得られた受信波の和信号Ｐｓｕｍと差信号Ｐｄｉｆｆとから方位角θが特定される。 The direction of the target (ball b) can be calculated by a plurality of receiving antennas arranged at different positions. FIG. 4 shows a received power pattern with respect to the azimuth angle θ of the ball b when two receiving antennas are used. In FIG. 4, “Sum” indicates the pattern of the sum signal of the signals input to the first and second receiving antennas, and “Diff” indicates the difference between the signals input to the first and second receiving antennas. The signal pattern is shown. The azimuth angle θ is specified from the sum signal Psum and the difference signal Pdiff of the received waves obtained at a specific time.

ボールｂの三次元方位を得るために、異なる２つの方向の方位角θが必要とされる。２つの異なる方向の方位角θを求めるためのレーダ装置として、第一の方向（例えば上下方向）の異なる位置に配置された受信アンテナと、第二の方向（例えば左右方向）の異なる位置に配置された受信アンテナとを有するレーダ装置が考えられる。この場合少なくとも３台の受信アンテナが必要とされる。送信アンテナは一台でもよい。以下、第一の方向を上下方向とし、第二の方向を左右方向とした場合が説明される。上下方向の異なる位置に配置された受信アンテナの受信信号に基づいて上下方向（鉛直方向）の方位角（即ち仰角）が得られる。左右方向の異なる位置に配置された受信アンテナの受信信号に基づいて左右方向（水平方向）の方位角が得られる。上下方向の方位角と左右方向の方位角とから、三次元方位が得られる。受信アンテナは４台であってもよい。４台の受信アンテナは、例えば上下方向に各１台設けられ、これらとは別個に左右方向に各１台設けられる。受信アンテナは５台以上であってもよい。 In order to obtain the three-dimensional orientation of the ball b, azimuth angles θ in two different directions are required. As a radar device for obtaining the azimuth angle θ in two different directions, it is arranged at a receiving antenna arranged at a different position in the first direction (for example, the vertical direction) and at a different position in the second direction (for example, the horizontal direction). A radar device having a received antenna is conceivable. In this case, at least three receiving antennas are required. One transmitting antenna may be used. Hereinafter, a case where the first direction is the up-down direction and the second direction is the left-right direction will be described. An azimuth angle (ie, elevation angle) in the vertical direction (vertical direction) is obtained based on the received signals of the receiving antennas arranged at different positions in the vertical direction. An azimuth angle in the left-right direction (horizontal direction) is obtained based on the received signals of the receiving antennas arranged at different positions in the left-right direction. A three-dimensional azimuth is obtained from the azimuth angle in the vertical direction and the azimuth angle in the horizontal direction. There may be four receiving antennas. Four receiving antennas are provided, for example, one each in the vertical direction, and one each is provided in the left-right direction separately from these. There may be five or more receiving antennas.

レーダ装置１とボールｂとの距離は、送信から受信までに要した時間に基づいて算出されうる。またレーダ装置１とボールｂとの距離は、同じ送信アンテナから送信された２種類の周波数の電波を複数の受信アンテナにより受信することによって得られうる。ボールｂの速度は、ドップラーシフトに基づいて算出されうる。 The distance between the radar device 1 and the ball b can be calculated based on the time required from transmission to reception. The distance between the radar apparatus 1 and the ball b can be obtained by receiving radio waves of two types of frequencies transmitted from the same transmission antenna by a plurality of reception antennas. The speed of the ball b can be calculated based on the Doppler shift.

ボールｂの速度及びボールｂまでの距離を算出しうるボール計測装置の構成の一例が図５により示される。図５に示されるボール計測装置は、送信アンテナ１１、複数の受信アンテナ１２、レーダ用演算部１３、変調器１４及び発信器１５を有する。変調器１４からの変調信号に基づく発信周波数で発信器１５より発信されたミリ波帯の信号が送信アンテナ１１より放射される。ボールｂに反射して返ってきた電波信号は、受信アンテナ１２により受信される。 FIG. 5 shows an example of the configuration of a ball measuring device that can calculate the speed of the ball b and the distance to the ball b. The ball measurement device shown in FIG. 5 includes a transmission antenna 11, a plurality of reception antennas 12, a radar calculation unit 13, a modulator 14, and a transmitter 15. A millimeter waveband signal transmitted from the transmitter 15 at a transmission frequency based on the modulation signal from the modulator 14 is radiated from the transmission antenna 11. The radio wave signal reflected back from the ball b is received by the receiving antenna 12.

図５に示されるボール計測装置は、ミキサ回路１７と、アナログ回路１８と、Ａ／Ｄコンバータ１９と、ＦＦＴ処理部２０とを有する。受信アンテナ１２で受信された電波信号は、ミキサ回路１７で周波数変換される。ミキサ回路１７には、受信アンテナ１２で受信された電波信号に加えて、発信器１５からの信号が供給される。ミキサ回路１７は、受信アンテナ１２からの信号と発信器１５からの信号とをミキシングする。ミキシングにより発生する信号がアナログ回路１８に出力される。アナログ回路１８で増幅された信号はＡ／Ｄコンバータ１９に出力される。Ａ／Ｄコンバータ１９によりデジタル信号に変換された信号はＦＦＴ処理部２０に供給される。ＦＦＴ処理部２０は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ；ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）を行う。高速フーリエ変換により、信号の周波数スペクトラムから振幅及び位相の情報が得られる。振幅及び位相の情報がレーダ用演算部１３に供給される。ＦＦＴ処理部２０から供給された情報から、レーダ用演算部１３はボールｂまでの距離とボールｂの速度を算出する。 The ball measuring apparatus shown in FIG. 5 includes a mixer circuit 17, an analog circuit 18, an A / D converter 19, and an FFT processing unit 20. The radio wave signal received by the receiving antenna 12 is frequency-converted by the mixer circuit 17. In addition to the radio signal received by the receiving antenna 12, the mixer circuit 17 is supplied with a signal from the transmitter 15. The mixer circuit 17 mixes the signal from the receiving antenna 12 and the signal from the transmitter 15. A signal generated by the mixing is output to the analog circuit 18. The signal amplified by the analog circuit 18 is output to the A / D converter 19. The signal converted into a digital signal by the A / D converter 19 is supplied to the FFT processing unit 20. The FFT processing unit 20 performs a fast Fourier transform (FFT). By the fast Fourier transform, amplitude and phase information can be obtained from the frequency spectrum of the signal. Amplitude and phase information is supplied to the radar calculation unit 13. From the information supplied from the FFT processing unit 20, the radar calculation unit 13 calculates the distance to the ball b and the velocity of the ball b.

ボールｂの速度（レーダ装置１とボールｂとの相対速度）は、ドップラーシフトを利用することにより算出されうる。ボールｂまでの距離（レーダ装置１からボールｂまでの距離）は、例えば２周波ＣＷ（ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＷａｖｅ）方式を利用することにより算出されうる。 The speed of the ball b (relative speed between the radar apparatus 1 and the ball b) can be calculated by using a Doppler shift. The distance to the ball b (the distance from the radar device 1 to the ball b) can be calculated by using, for example, a two-frequency CW (Continuous Wave) method.

２周波ＣＷ方式の場合、発信器１５に変調信号が入力され、発信器１５は２つの周波数ｆ１、ｆ２を時間的に切り替えながら送信アンテナ１１に供給する。図６に示すように、送信アンテナ１１は２つの周波数ｆ１、ｆ２を時間的に切り替えながら発信する。送信アンテナ１１から発信された電波はボールｂで反射される。反射信号は複数の受信アンテナ１２で受信される。受信信号と発信器１５の信号とがミキサ回路１７で掛け合わされることにより、ビード信号が得られる。直接ベースバンドに変換するホモダイン方式の場合、ミキサ回路１７から出力されるビート信号がドップラー周波数となる。ドップラー周波数ｆｄは次の式（１）により得られる。 In the case of the two-frequency CW system, a modulation signal is input to the transmitter 15, and the transmitter 15 supplies the two frequencies f1 and f2 to the transmission antenna 11 while switching over time. As shown in FIG. 6, the transmission antenna 11 transmits while switching the two frequencies f1 and f2. The radio wave transmitted from the transmitting antenna 11 is reflected by the ball b. The reflected signal is received by a plurality of receiving antennas 12. The received signal and the signal from the transmitter 15 are multiplied by the mixer circuit 17 to obtain a bead signal. In the case of the homodyne system that directly converts to baseband, the beat signal output from the mixer circuit 17 becomes the Doppler frequency. The Doppler frequency fd is obtained by the following equation (1).

ｆｄ＝（２ｆ_ｃ／ｃ）ｖ・・・・（１） fd = (2f _c / c) v (1)

式（１）において、ｆ_ｃは搬送波周波数であり、ｖは相対速度（即ちボールｂの速度）であり、ｃは光速である。それぞれの送信周波数における受信信号は、アナログ回路１８で分離復調され、Ａ／Ｄコンバータ１９でＡ／Ｄ変換される。Ａ／Ｄ変換で得られたデジタルのサンプルデータがＦＦＴ処理部２０で高速フーリエ変処理される。高速フーリエ変換処理により、受信されたビート信号の全周波数帯域での周波数スペクトラムが得られる。２周波ＣＷ方式の原理に基づいて、高速フーリエ変換処理の結果得られたピーク信号に対し、送信周波数ｆ１のピーク信号のパワースペクトルと、送信周波数ｆ２のピーク信号のパワースペクトルとが得られる。２つのパワースペクトルの位相差φからボールまでの距離Ｒが次の式（２）により算出される。 In equation (1), _fc is the carrier frequency, v is the relative speed (i.e. the speed of the ball b), and c is the speed of light. The reception signals at the respective transmission frequencies are separated and demodulated by the analog circuit 18 and A / D converted by the A / D converter 19. Digital sample data obtained by A / D conversion is subjected to fast Fourier transform processing by the FFT processing unit 20. A frequency spectrum in the entire frequency band of the received beat signal is obtained by the fast Fourier transform process. Based on the principle of the two-frequency CW method, the peak signal power spectrum of the transmission frequency f1 and the peak signal power spectrum of the transmission frequency f2 are obtained for the peak signal obtained as a result of the fast Fourier transform process. The distance R from the phase difference φ between the two power spectra to the ball is calculated by the following equation (2).

Ｒ＝（ｃ・φ）／（４π・Δｆ）・・・・（２） R = (c · φ) / (4π · Δf) (2)

式（２）において、ｃは光速であり、Δｆは（ｆ２−ｆ１）である。 In Expression (2), c is the speed of light, and Δf is (f2−f1).

以上のようにしてボールｂまでの距離とボールｂの三次元方位とを把握することにより、ボールｂの三次元座標が一義的に定まる。 By grasping the distance to the ball b and the three-dimensional orientation of the ball b as described above, the three-dimensional coordinates of the ball b are uniquely determined.

前述したように、ボールｂの三次元速度を逐次積分することによりボールｂの三次元座標を算出することも可能である。ボールｂの三次元速度を得るためには、ドップラーシフトの原理が利用される。三次元速度を得るためには、受信アンテナを３つ以上設けるのがよい。好ましくは、全ての受信アンテナがレーダ装置１内に設けられる。３つ以上の受信アンテナは、それぞれ異なる位置に配置される。各受信アンテナは異なる位置に配置されているので、各受信アンテナとボールｂとの相対速度は個々に相違する。各受信アンテナとボールｂとの相対速度に基づき、ボールｂの三次元速度が算出される。三次元速度の積分は、レーダ用演算部によりなされる。積分により得られたボールｂの各時刻における三次元座標を連続的に表示することにより弾道ｄが描かれる。 As described above, the three-dimensional coordinates of the ball b can be calculated by sequentially integrating the three-dimensional velocity of the ball b. In order to obtain the three-dimensional velocity of the ball b, the principle of Doppler shift is used. In order to obtain a three-dimensional velocity, it is preferable to provide three or more receiving antennas. Preferably, all receiving antennas are provided in the radar apparatus 1. The three or more receiving antennas are arranged at different positions. Since the receiving antennas are arranged at different positions, the relative speeds of the receiving antennas and the ball b are individually different. Based on the relative velocity between each receiving antenna and the ball b, the three-dimensional velocity of the ball b is calculated. The integration of the three-dimensional velocity is performed by a radar calculation unit. The trajectory d is drawn by continuously displaying the three-dimensional coordinates at each time of the ball b obtained by the integration.

レーダ装置１は、ミリ波レーダである。ミリ波レーダとは、ミリ波を用いたレーダシステムである。ミリ波とは、波長がミリメートル台の電波である。ミリ波の周波数は、３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚである。距離計測用レーダとして、ミリ波レーダやレーザレーダが知られているが、中でもミリ波レーダは、雨や霧の状態でもターゲット（即ちボール）を安定して捉えることができる。ミリ波レーダは、天候に左右されない計測を可能とする。ミリ波レーダは、照明無しでの夜間の計測を可能とする。 The radar apparatus 1 is a millimeter wave radar. Millimeter wave radar is a radar system using millimeter waves. A millimeter wave is a radio wave having a wavelength in the millimeter range. The frequency of the millimeter wave is 30 GHz to 300 GHz. Millimeter wave radars and laser radars are known as distance measurement radars. Among them, millimeter wave radars can stably capture a target (ie, a ball) even in rainy or foggy conditions. Millimeter wave radar enables measurement independent of the weather. Millimeter wave radar enables nighttime measurements without illumination.

ボール計測装置１００において、レーダ装置１とＣＣＤカメラ２とは互いに異なる位置に設置される。位置を異ならせることは、より広い範囲における高精度の計測を可能とする。図２に示すように、レーダ装置１及びＣＣＤカメラ２は、例えば打撃位置ｐ１の後方に配置される。打撃位置ｐ１の後方への配置は、ボールｂの弾道ｄを広範囲に捉えやすくする。 In the ball measurement device 100, the radar device 1 and the CCD camera 2 are installed at different positions. Different positions enable high-accuracy measurement over a wider range. As shown in FIG. 2, the radar apparatus 1 and the CCD camera 2 are disposed, for example, behind the hitting position p1. The rearward placement of the striking position p1 makes it easy to capture the trajectory d of the ball b over a wide range.

レーダ装置を打撃位置ｐ１の近傍に設置した場合、停止位置ｐ３付近の計測が困難となりやすい。ボール計測装置１００は、計測をレーダ装置１とＣＣＤカメラ２に分担させている。レーダ装置１は、一台で弾道ｄの全て（打撃位置ｐ１から着地位置ｐ２まで）を計測可能である。ＣＣＤカメラ２は、少なくとも停止位置ｐ３を計測する。レーダ装置１による計測データとＣＣＤカメラ２による計測データとを合わせると、打撃位置ｐ１から着地位置ｐ２までのボールの弾道ｄと、着地位置ｐ２及び停止位置ｐ３の計測データが得られる。 When the radar device is installed in the vicinity of the hitting position p1, measurement near the stop position p3 tends to be difficult. The ball measuring device 100 shares the measurement with the radar device 1 and the CCD camera 2. The radar apparatus 1 can measure all of the trajectory d (from the striking position p1 to the landing position p2) with one unit. The CCD camera 2 measures at least the stop position p3. When the measurement data from the radar apparatus 1 and the measurement data from the CCD camera 2 are combined, the ball trajectory d from the hitting position p1 to the landing position p2, and the measurement data of the landing position p2 and the stop position p3 are obtained.

図２の実施形態では、レーダ装置１とＣＣＤカメラ２とを打撃位置ｐ１側に配置している。これと異なり、レーダ装置１を打撃位置ｐ１側に配置し、ＣＣＤカメラ２を着地位置ｐ２側に配置してもよい。具体的には、例えばレーダ装置１を打撃位置ｐ１の後方に配置し、ＣＣＤカメラ２を停止位置ｐ３の前方に配置してもよい。 In the embodiment of FIG. 2, the radar device 1 and the CCD camera 2 are arranged on the striking position p1 side. Unlike this, the radar apparatus 1 may be arranged on the impact position p1 side, and the CCD camera 2 may be arranged on the landing position p2 side. Specifically, for example, the radar apparatus 1 may be arranged behind the hitting position p1, and the CCD camera 2 may be arranged in front of the stop position p3.

図２に示されるように、ＣＣＤカメラ２は、レーダ装置１よりも高い位置に設置される。比較的高い位置に設置されることにより、ＣＣＤカメラ２による停止位置ｐ３の計測が容易となる。レーダ装置１は、ＣＣＤカメラ２よりも低い位置に設置される。比較的低い位置に設置されることにより、弾道ｄの全体がレーダ装置１の計測可能範囲内に収まりやすくなる。 As shown in FIG. 2, the CCD camera 2 is installed at a position higher than the radar apparatus 1. By installing at a relatively high position, measurement of the stop position p3 by the CCD camera 2 becomes easy. The radar apparatus 1 is installed at a position lower than the CCD camera 2. By being installed at a relatively low position, the entire trajectory d is likely to be within the measurable range of the radar apparatus 1.

好ましくは、レーダ装置１の地表ｇからの高さｈ１（図２参照）は０〜５ｍとされる。この高さは、打撃位置ｐ１から飛球していくボールｂの弾道ｄをより広範囲に亘って捉えるのに有利である。高さｈ１は、予想される弾道ｄの形状、高さ、飛距離などによって適宜調整されうる。ＣＣＤカメラ２の地表ｇからの高さｈ２は、２〜２０ｍとされる。この高さは、着地後のボールｂを打撃位置ｐ１近傍から精度よく捉えるのに好適である。高さｈ２は、予想される弾道ｄの形状、高さ、飛距離などによって適宜調整されうる。 Preferably, the height h1 (see FIG. 2) of the radar apparatus 1 from the ground surface g is 0 to 5 m. This height is advantageous for capturing the trajectory d of the ball b flying from the hitting position p1 over a wider range. The height h1 can be appropriately adjusted according to the expected shape, height, flight distance, and the like of the trajectory d. The height h2 from the ground surface g of the CCD camera 2 is 2 to 20 m. This height is suitable for accurately capturing the ball b after landing from the vicinity of the hitting position p1. The height h2 can be appropriately adjusted depending on the expected shape, height, flight distance, and the like of the trajectory d.

レーダ装置１は、打撃前において計測可能状態にセットされる。セットされた状態で打撃がなされると同時に、レーダ装置１は移動するボールｂを計測対象として自動認識し、ボールｂの計測を開始する。レーダ装置１は、計測可能領域内において移動しない物体には反応せず、移動する物体のみを計測対象として自動認識する。レーダ装置１にデータ取り込みのタイミングを制御するトリガー信号を与えることは不要である。 The radar apparatus 1 is set in a measurable state before hitting. At the same time as the ball is hit in the set state, the radar apparatus 1 automatically recognizes the moving ball b as a measurement target and starts measuring the ball b. The radar apparatus 1 does not react to an object that does not move within the measurable region, and automatically recognizes only the moving object as a measurement target. It is not necessary to give the radar apparatus 1 a trigger signal for controlling the timing of data acquisition.

ＣＣＤカメラ２から取り込まれた画像データは、画像記録部（図示されない）に記録される。コンピュータ部３は画像記録部を有している。ＣＣＤカメラ２のデータ取り込みのタイミングは、トリガー部４（図１参照）により制御されている。トリガー部４は、計測開始信号としてのトリガー信号を発生させる。トリガー部４は、遮光性光学センサなどのセンサを備えている。このセンサは、打撃位置ｐ１の近傍に設けられ、ゴルフクラブの通過又は打撃されたボールｂの通過を検知するように構成されている。ボールｂの打撃が検知されると、画像記録部に対して記録の開始が指示される。ボールｂが打撃されてから着地位置ｐ２又は停止位置ｐ３に達するまでには所定の時間を要するので、打撃の検知から記録開始の指示までに適切な間隔をおくことが好ましい。そのためコンピュータ部３は、打撃検知から記録開始の指示までの時間を計測するカウンター（図示されない）と、上記カウンターによる計時に基づき、打撃検知から所定時間経過した後に画像記録部に記録の指示を与える記録制御部（図示されない）とを有する。 The image data captured from the CCD camera 2 is recorded in an image recording unit (not shown). The computer unit 3 has an image recording unit. Data capture timing of the CCD camera 2 is controlled by the trigger unit 4 (see FIG. 1). The trigger unit 4 generates a trigger signal as a measurement start signal. The trigger unit 4 includes a sensor such as a light shielding optical sensor. This sensor is provided in the vicinity of the hitting position p1, and is configured to detect the passing of the golf club or the hit ball b. When the hit of the ball b is detected, the image recording unit is instructed to start recording. Since a predetermined time is required until the landing position p2 or the stop position p3 is reached after the ball b is hit, it is preferable to set an appropriate interval from the detection of the hit to the instruction to start recording. Therefore, the computer unit 3 gives a recording instruction to the image recording unit after a predetermined time has elapsed from the detection of the impact based on a counter (not shown) that measures the time from the impact detection to the recording start instruction and the time measured by the counter. And a recording control unit (not shown).

ＣＣＤカメラ２により得られた画像データから、停止位置ｐ３などの座標が得られる。コンピュータ部３は、ＣＣＤカメラ２の画像データに基づいて上記停止位置ｐ３の座標を算出するカメラ用演算部（図示されず）を有している。座標既知の基準点をＣＣＤカメラ２で撮影する等により、ＣＣＤカメラ２により得られた二次元画像上の位置と現実の座標位置との関連づけが可能である。カメラ用演算部は、ＣＣＤカメラ２により得られた二次元画像上の位置と現実の座標位置との関連づけに基づいて停止位置ｐ３の三次元座標を算出する。 From the image data obtained by the CCD camera 2, coordinates such as the stop position p3 are obtained. The computer unit 3 includes a camera calculation unit (not shown) that calculates the coordinates of the stop position p3 based on the image data of the CCD camera 2. The position on the two-dimensional image obtained by the CCD camera 2 can be associated with the actual coordinate position by, for example, photographing a reference point whose coordinates are known with the CCD camera 2. The camera calculation unit calculates the three-dimensional coordinates of the stop position p3 based on the association between the position on the two-dimensional image obtained by the CCD camera 2 and the actual coordinate position.

前述した従来のＣＣＤカメラを用いた計測装置では、弾道ｄの計測をＣＣＤカメラで行っていたため、空が背景となることが避けられなかった。ボール計測装置１００では、空中における弾道ｄの計測はレーダ装置１が行うため、空を背景とする撮像が避けられうる。ＣＣＤカメラ２がボールｂを撮影する際の背景は地表ｇとなる。地表ｇを背景とした画像は、空を背景とした画像よりもボールｂを認識しやすい。そのため、ボール計測装置１００は、ＣＣＤカメラを用いる従来技術と比較して、天候の影響や明るさの影響を低減し、計測精度を向上させる。 In the measurement apparatus using the conventional CCD camera described above, since the trajectory d is measured by the CCD camera, it is inevitable that the sky becomes the background. In the ball measuring device 100, since the radar device 1 measures the trajectory d in the air, it is possible to avoid imaging with the sky as a background. The background when the CCD camera 2 photographs the ball b is the ground surface g. An image with the ground surface g as a background is easier to recognize the ball b than an image with the sky as a background. For this reason, the ball measuring apparatus 100 reduces the influence of weather and brightness and improves the measurement accuracy, as compared with the conventional technique using a CCD camera.

ＣＣＤカメラ２により得られるボールｂの画像をより鮮明とするため、コンピュータ部３が画像処理手段を有していてもよい。この画像処理手段は、画像記録部に記録されている画像データをフレーム順に差分ピークホールド演算を行う。具体的には、各フレームメモリの画素のうち変化のあったピークの画素メモリのみをホールドし、変化のないメモリを消去する。ゴルフボール像は背景よりも白く、濃淡判定で最も白い部分となることから、この画像処理によって背景が消去され、ゴルフボール像のみが残存する画像データを生成することができる。 In order to make the image of the ball b obtained by the CCD camera 2 clearer, the computer unit 3 may have an image processing means. The image processing means performs a difference peak hold calculation on the image data recorded in the image recording unit in the order of frames. Specifically, only the pixel memory having the changed peak among the pixels of each frame memory is held, and the memory having no change is erased. Since the golf ball image is whiter than the background and becomes the whitest portion in the light / dark determination, the image processing can generate image data in which the background is erased and only the golf ball image remains.

ボールｂと衝突するゴルフクラブヘッドやゴルフクラブシャフトなどは、レーダ装置１の計測可能領域内における移動物体となりうる。よってヘッドやシャフトもレーダ装置１に計測されうる。ボールｂ以外の移動物体（ヘッドなど）の計測データは、ボールｂのデータと区別される。ボール計測装置１００は、計測された移動物体のうちボールｂとボールｂ以外の物体とを区別する処理部（図示されない）を有している。処理部は、所定の弾道を描いて飛球するボールｂの特徴的な動きに基づいて、ボールｂ以外の移動物体とボールｂとを区別する。例えばゴルフクラブヘッドは、スイングされるゴルフクラブの動きに伴いほぼ円運動を行うのに対して、ボールｂは、ヘッドと衝突した後、ヘッドとは明らかに異なる方向及び速度で前方に打ち出される。よってボールｂの弾道ｄは、ヘッドと明らかに区別されうる。処理部は、ヘッドと衝突した直後のボールｂの特徴的な動きを認識しインパクトを判断する。インパクトと判断された時点におけるボールｂの三次元座標が弾道ｄの始点となる。レーダ装置１の計測可能範囲に虫や鳥などが飛行した場合、処理部は虫や鳥などと弾道ｄとを区別しうる。虫や鳥などの飛行軌跡は、通常、ボールｂの弾道ｄと明らかに異なった形状又は速度を有しているからである。処理部は、計測された移動物体のデータのうちボールｂのデータのみを区別し、選択する。処理部は、たとえば所定のソフトウエア、このソフトウエアを作動させるコンピュータ部３のＣＰＵ及びメモリを含む。処理部は、レーダ装置１内に設けられてもよい。処理部は、たとえば所定のソフトウエア、このソフトウエアを作動させるコンピュータ部３のＣＰＵ及びメモリを含む。 A golf club head, a golf club shaft, or the like that collides with the ball b can be a moving object in the measurable region of the radar device 1. Therefore, the head and shaft can also be measured by the radar apparatus 1. Measurement data of a moving object (such as a head) other than the ball b is distinguished from the data of the ball b. The ball measuring device 100 includes a processing unit (not shown) that distinguishes the ball b and the objects other than the ball b among the measured moving objects. The processing unit distinguishes the moving object other than the ball b from the ball b based on the characteristic movement of the ball b flying along a predetermined trajectory. For example, a golf club head performs a substantially circular motion with the movement of a swinging golf club, whereas the ball b strikes forward in a direction and speed clearly different from the head after colliding with the head. Therefore, the trajectory d of the ball b can be clearly distinguished from the head. The processing unit recognizes the characteristic movement of the ball b immediately after colliding with the head and determines the impact. The three-dimensional coordinates of the ball b at the time point when the impact is determined are the starting point of the trajectory d. When an insect, a bird, or the like flies in the measurable range of the radar apparatus 1, the processing unit can distinguish the insect, the bird, and the like from the trajectory d. This is because the flight trajectories of insects and birds usually have a shape or speed that is clearly different from the trajectory d of the ball b. The processing unit distinguishes and selects only the data of the ball b from the measured moving object data. The processing unit includes, for example, predetermined software, a CPU of the computer unit 3 that operates the software, and a memory. The processing unit may be provided in the radar apparatus 1. The processing unit includes, for example, predetermined software, a CPU of the computer unit 3 that operates the software, and a memory.

レーダ装置１による計測データに基づき着地位置ｐ２を認識させる場合、着地位置ｐ２は、ボールｂの速度が不連続的に変化する点として認識されうる。ＣＣＤカメラによる画像データに基づき着地位置ｐ２を認識させる場合、着地位置ｐ２は、地面ｇにバウンドした瞬間の点として画像的に認識されうる。停止位置ｐ３は、ボールｂの最終到達点として認識されうる。ボール計測装置１００は、ボールｂの速度変化又はや画像に基づいて着地位置ｐ２及び停止位置ｐ３を認識する認識部（図示されない）を有している。認識部は、たとえば所定のソフトウエア、このソフトウエアを作動させるコンピュータ部３のＣＰＵ及びメモリを含む。 When the landing position p2 is recognized based on the measurement data obtained by the radar device 1, the landing position p2 can be recognized as a point where the velocity of the ball b changes discontinuously. When the landing position p2 is recognized based on the image data obtained by the CCD camera, the landing position p2 can be recognized imageically as a point at the moment of bouncing on the ground g. The stop position p3 can be recognized as the final arrival point of the ball b. The ball measuring device 100 includes a recognition unit (not shown) that recognizes the landing position p2 and the stop position p3 based on the speed change of the ball b or slightly based on the image. The recognition unit includes, for example, predetermined software, a CPU of the computer unit 3 that operates the software, and a memory.

レーダ装置１では、アンテナは回転することなく固定されている。レーダ装置１は弾道ｄの全体、着地位置ｐ２及び停止位置ｐ３が全て計測範囲内に収まりやすいように配置される。 In the radar apparatus 1, the antenna is fixed without rotating. The radar apparatus 1 is arranged so that the entire trajectory d, the landing position p2 and the stop position p3 are all within the measurement range.

レーダ装置１の計測可能領域の広さは、ビーム幅に依存する。ビーム幅内の移動物体は精度よく計測されうる。ビーム幅は、例えば電力の半値幅で表される。半値幅とは、発信アンテナから発信される電力が、レーダー正面で観測される最も強い値に対して半分に低下するまでの角度幅である。 The width of the measurable area of the radar apparatus 1 depends on the beam width. A moving object within the beam width can be accurately measured. The beam width is expressed by, for example, a half-value width of power. The half-value width is an angle width until the power transmitted from the transmitting antenna decreases to half of the strongest value observed in front of the radar.

レーダ装置１は、予想される弾道ｄの始点から終点まで（打撃位置ｐ１から着地位置ｐ２まで）がビーム幅内に収まるように配置される。 The radar apparatus 1 is arranged so that the expected trajectory d from the start point to the end point (from the impact position p1 to the landing position p2) is within the beam width.

レーダ装置１の水平方向のビーム幅θ１（図３参照）は、１０度以上９０度以下に設定されている。レーダ装置１の鉛直方向のビーム幅θ２（図２参照）は、１０度以上９０度以下に設定されている。ビーム幅θ１を１０度以上とすることにより、弾道ｄが左右に曲がった場合でも弾道ｄの全体をビーム幅内に収めやすくなる。より好ましくは、ビーム幅θ１は２０度以上とされる。ビーム幅θ１を９０度以下とすることにより、発信電波の過度の拡散が防止され、計測精度が高まる。より好ましくはビーム幅θ１は８０度以下とされる。 The horizontal beam width θ1 (see FIG. 3) of the radar apparatus 1 is set to 10 degrees or more and 90 degrees or less. The beam width θ2 (see FIG. 2) in the vertical direction of the radar apparatus 1 is set to 10 degrees or more and 90 degrees or less. By setting the beam width θ1 to 10 degrees or more, the entire trajectory d can be easily accommodated within the beam width even when the trajectory d bends left and right. More preferably, the beam width θ1 is 20 degrees or more. By setting the beam width θ1 to 90 degrees or less, excessive diffusion of the transmitted radio wave is prevented and measurement accuracy is improved. More preferably, the beam width θ1 is 80 degrees or less.

ビーム幅θ２を１０度以上とすることにより、計測可能な弾道ｄの範囲が広くなる。より好ましくは、ビーム幅θ２は２０度以上とされる。ビーム幅θ２を９０度以下とすることにより、発信電波の過度の拡散が防止され、計測精度が高まる。より好ましくはビーム幅θ２は８０度以下とされる。 By setting the beam width θ2 to 10 degrees or more, the measurable range of the trajectory d is widened. More preferably, the beam width θ2 is 20 degrees or more. By setting the beam width θ2 to 90 degrees or less, excessive diffusion of the transmitted radio wave is prevented and measurement accuracy is improved. More preferably, the beam width θ2 is 80 degrees or less.

図３に示すように、レーダ装置１のビーム幅θ１は、打撃位置ｐ１と目標位置ｔとを結ぶ直線Ｌに対してほぼ左右対称となるように配置されている。左右対称に配置されることは、弾道ｄの左右の曲がりに対する計測の許容度を高める。 As shown in FIG. 3, the beam width θ 1 of the radar apparatus 1 is arranged so as to be substantially symmetrical with respect to a straight line L connecting the hit position p 1 and the target position t. The symmetrical arrangement increases the measurement tolerance for the left and right bends of the trajectory d.

レーダ装置の設置位置は特に限定されない。レーダ装置の設置位置は、図２のように打撃位置ｐ１の後方に限定されず、目標位置ｔの前方であってもよい。一のレーダ装置が打撃位置ｐ１側に設けられ、他のレーダ装置が目標位置ｔ側に設けられても良い。レーダ装置が打撃位置ｐ１と目標位置ｔとの中間位置に設けても良い。レーダ装置の設置台数は特に限定されない。 The installation position of the radar apparatus is not particularly limited. The installation position of the radar device is not limited to the rear of the hitting position p1 as shown in FIG. 2, and may be in front of the target position t. One radar device may be provided on the striking position p1 side, and another radar device may be provided on the target position t side. The radar apparatus may be provided at an intermediate position between the hit position p1 and the target position t. The number of installed radar devices is not particularly limited.

ＣＣＤカメラの設置位置は特に限定されない。ＣＣＤカメラの設置位置は、図２のように打撃位置ｐ１の後方に限定されず、目標位置ｔの前方であってもよい。一のＣＣＤカメラが打撃位置ｐ１側に設けられ、他のＣＣＤカメラが目標位置ｔ側に設けられても良い。ＣＣＤカメラが打撃位置ｐ１と目標位置ｔとの中間位置に設けられても良い。ＣＣＤカメラの設置台数は特に限定されない。 The installation position of the CCD camera is not particularly limited. The installation position of the CCD camera is not limited to the rear of the hitting position p1 as shown in FIG. 2, and may be in front of the target position t. One CCD camera may be provided on the striking position p1 side, and another CCD camera may be provided on the target position t side. A CCD camera may be provided at an intermediate position between the striking position p1 and the target position t. The number of CCD cameras installed is not particularly limited.

図１は、本発明の一実施形態に係るボール計測装置の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a ball measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. 図２は、本発明の一実施形態に係るボール計測装置におけるレーダ装置の配置を示す側面図である。FIG. 2 is a side view showing the arrangement of the radar apparatus in the ball measuring apparatus according to the embodiment of the present invention. 図３は、本発明の一実施形態に係るボール計測装置におけるレーダ装置の配置を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing the arrangement of the radar apparatus in the ball measuring apparatus according to the embodiment of the present invention. 図４は、受信アンテナを２台とした場合の、ボールの方位角に対する受信電力パターンを示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a received power pattern with respect to the azimuth angle of the ball when two receiving antennas are used. 図５は、ボール計測装置の構成の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the configuration of the ball measuring device. 図６は、送信アンテナから送信される送信信号周波数と時間との関係の一例を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing an example of the relationship between the transmission signal frequency transmitted from the transmission antenna and time.

Explanation of symbols

１・・・レーダ装置
２・・・ＣＣＤカメラ
３・・・コンピュータ部
５・・・送信アンテナ
６・・・受信アンテナ
１０・・・表示部
ｈ１・・・ミリ波レーダ装置の地表からの高さ
ｈ２・・・ＣＣＤカメラの地表からの高さ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Radar apparatus 2 ... CCD camera 3 ... Computer part 5 ... Transmitting antenna 6 ... Receiving antenna 10 ... Display part h1 ... Height from the ground surface of a millimeter wave radar apparatus h2 ... Height from the surface of the CCD camera

Claims

A ball measuring device capable of measuring the trajectory, landing position, and stop position of a ball from a striking position to a landing position,
A millimeter wave radar device capable of measuring the trajectory and having at least one transmitting antenna and a plurality of receiving antennas;
A CCD camera capable of measuring the stop position;
A radar computing unit that calculates the three-dimensional coordinates of the ball based on the signals received by the plurality of receiving antennas;
A camera calculation unit that calculates the coordinates of the stop position based on the image data of the CCD camera;
A ball measurement device in which the millimeter wave radar device and the CCD camera are installed at different positions.

The ball measuring apparatus according to claim 1, wherein the CCD camera is installed at a height of 2 to 20 m from the ground surface.

The ball measuring apparatus according to claim 1, wherein a horizontal beam width of the millimeter wave radar apparatus is set to be not less than 10 degrees and not more than 90 degrees.

3. The ball measuring apparatus according to claim 1, wherein a beam width in a vertical direction of the millimeter wave radar apparatus is set to be not less than 10 degrees and not more than 90 degrees.