JP2541428B2 - 飛翔球体計測装置 - Google Patents
飛翔球体計測装置Info
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- JP2541428B2 JP2541428B2 JP4210504A JP21050492A JP2541428B2 JP 2541428 B2 JP2541428 B2 JP 2541428B2 JP 4210504 A JP4210504 A JP 4210504A JP 21050492 A JP21050492 A JP 21050492A JP 2541428 B2 JP2541428 B2 JP 2541428B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えばクラブにより
打ち出されるゴルフボールなどのように自転しながら飛
翔する球体の、速度、方向、およびバックスピン、サイ
ドスピン等、各方向別の回転量を計測する飛翔球体計測
装置に関する。
打ち出されるゴルフボールなどのように自転しながら飛
翔する球体の、速度、方向、およびバックスピン、サイ
ドスピン等、各方向別の回転量を計測する飛翔球体計測
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】クラブにより打ち出されるゴルフボール
の打ち出し角度や飛翔速度を測定する装置として、以下
のようなものが知られている。 （１） ボールに超反射性の半円形のストリップを取り
付けて、飛行するボールに対し照明装置より光を照射
し、ストリップによる反射光を複数のセンサによって検
出する。そして、センサによる検知結果から実際にゴル
フコースにおいてプレイされた場合に結果として出るで
あろう到達距離、左方あるいは右方への距離、およびボ
ールの高さの最適な高さからの差などを検出する（特開
昭４８−４０５１４号公報）。 （２） ゴルフボールのバックスピンのかかる円周上
に、少なくとも２個の反射マークを貼り付ける。この反
射マークは、ボールの中心に対して所定角度θ゜として
貼り付ける。ボールが打撃され反射マークが投光面およ
び受光面に向いた時、投光面からの光が反射マークに反
射されて受光面に入射し、受光素子により電気信号に変
えられる。反射マークが２個貼り付けられている場合、
ボールの１回転で２つの電気信号が得られ、増幅され
て、時間間隔が測定され、ボールのスピン量が求められ
る（特公昭６０−２１３４９号公報）。 その他、回転体に検出用マークを取り付け、その検出用
マークを光電的、あるいは磁気的などにより読み取るこ
とにより回転角度を測定する回転角度測定装置が特開平
２−２７２３１０号公報に開示されている。
の打ち出し角度や飛翔速度を測定する装置として、以下
のようなものが知られている。 （１） ボールに超反射性の半円形のストリップを取り
付けて、飛行するボールに対し照明装置より光を照射
し、ストリップによる反射光を複数のセンサによって検
出する。そして、センサによる検知結果から実際にゴル
フコースにおいてプレイされた場合に結果として出るで
あろう到達距離、左方あるいは右方への距離、およびボ
ールの高さの最適な高さからの差などを検出する（特開
昭４８−４０５１４号公報）。 （２） ゴルフボールのバックスピンのかかる円周上
に、少なくとも２個の反射マークを貼り付ける。この反
射マークは、ボールの中心に対して所定角度θ゜として
貼り付ける。ボールが打撃され反射マークが投光面およ
び受光面に向いた時、投光面からの光が反射マークに反
射されて受光面に入射し、受光素子により電気信号に変
えられる。反射マークが２個貼り付けられている場合、
ボールの１回転で２つの電気信号が得られ、増幅され
て、時間間隔が測定され、ボールのスピン量が求められ
る（特公昭６０−２１３４９号公報）。 その他、回転体に検出用マークを取り付け、その検出用
マークを光電的、あるいは磁気的などにより読み取るこ
とにより回転角度を測定する回転角度測定装置が特開平
２−２７２３１０号公報に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の測定装置においては、球体に超反射性のストリップ
や検出用マークを設けるなど特殊の球体しか使用するこ
とができず、そのため、一打毎マークの確認や位置合わ
せが必要であるという問題があった。
来の測定装置においては、球体に超反射性のストリップ
や検出用マークを設けるなど特殊の球体しか使用するこ
とができず、そのため、一打毎マークの確認や位置合わ
せが必要であるという問題があった。
【０００４】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、構成が簡単であり、高精度な結果が得られる
飛翔球体計測装置を提供することを目的とする。
たもので、構成が簡単であり、高精度な結果が得られる
飛翔球体計測装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明による飛翔球体
計測装置は、単一の光ビームを発光する単一ビーム発光
部と該単一の光ビームを受光する単一ビーム受光部とを
有し、打ち出された球形の飛翔体が該単一の光ビームを
必ず遮るように該単一ビーム発光部と該単一ビーム受光
部とを結ぶ直線の極近傍に設定された所定の開始点から
該飛翔体が飛行を開始するのを検出する飛行開始検出手
段と、前記飛行開始点から見て前記飛翔体の飛行方向前
方に配置され、前記飛翔体へ照射ビーム光を照射するこ
とにより生じるドップラ効果に起因した該照射ビーム光
に対する反射ビーム光の周波数偏移を検出し、該周波数
偏移に基づいて前記飛翔体上における前記照射ビーム光
の照射点の表面速度を光学的に測定する表面速度センサ
と、前記表面速度センサより更に前記飛翔体の飛行方向
前方に配置され、複数の光ビームを、各々の光ビームが
前記飛行開始点から一定の距離だけ離間した平面に沿
い、かつ、各々の光ビームのうち少なくとも２本が飛行
中の飛翔体と交差するような方向に各々の光ビームを放
射するマルチビーム発光部と、該マルチビーム発光部が
出力する複数の光ビームを各々受光するマルチビーム受
光部とを有するマルチビーム面形成手段と、前記マルチ
ビーム発光部が出力する複数の光ビームのうち前記飛翔
体と交差する２本の光ビームについて、前記飛翔体が飛
行を開始してから各光ビームと交差を開始するまでの時
間および交差を終了するまでの時間を各々計時し、これ
ら計時結果および前記飛翔体の球径から算出された前記
飛翔体の仰角、水平角および速度に基づいて、前記反射
ビーム光に対応する前記飛翔体上の照射点の三次元座標
位置を算出し、該三次元座標位置における表面速度から
前記飛翔体の方向別回転量を算出する演算処理手段とを
具備することを特徴としている。
計測装置は、単一の光ビームを発光する単一ビーム発光
部と該単一の光ビームを受光する単一ビーム受光部とを
有し、打ち出された球形の飛翔体が該単一の光ビームを
必ず遮るように該単一ビーム発光部と該単一ビーム受光
部とを結ぶ直線の極近傍に設定された所定の開始点から
該飛翔体が飛行を開始するのを検出する飛行開始検出手
段と、前記飛行開始点から見て前記飛翔体の飛行方向前
方に配置され、前記飛翔体へ照射ビーム光を照射するこ
とにより生じるドップラ効果に起因した該照射ビーム光
に対する反射ビーム光の周波数偏移を検出し、該周波数
偏移に基づいて前記飛翔体上における前記照射ビーム光
の照射点の表面速度を光学的に測定する表面速度センサ
と、前記表面速度センサより更に前記飛翔体の飛行方向
前方に配置され、複数の光ビームを、各々の光ビームが
前記飛行開始点から一定の距離だけ離間した平面に沿
い、かつ、各々の光ビームのうち少なくとも２本が飛行
中の飛翔体と交差するような方向に各々の光ビームを放
射するマルチビーム発光部と、該マルチビーム発光部が
出力する複数の光ビームを各々受光するマルチビーム受
光部とを有するマルチビーム面形成手段と、前記マルチ
ビーム発光部が出力する複数の光ビームのうち前記飛翔
体と交差する２本の光ビームについて、前記飛翔体が飛
行を開始してから各光ビームと交差を開始するまでの時
間および交差を終了するまでの時間を各々計時し、これ
ら計時結果および前記飛翔体の球径から算出された前記
飛翔体の仰角、水平角および速度に基づいて、前記反射
ビーム光に対応する前記飛翔体上の照射点の三次元座標
位置を算出し、該三次元座標位置における表面速度から
前記飛翔体の方向別回転量を算出する演算処理手段とを
具備することを特徴としている。
【０００６】
【作用】上記構成によれば、所定の開始点から打ち出さ
れた飛翔体が単一ビーム発光部の発光した単一の光ビー
ムを遮ることで飛行開始検出手段が飛翔体の飛行開始を
検知し、これにより演算処理手段が時間の計測を始め
る。飛翔体は飛行途中に、表面速度センサより放射され
る光ビームと交差し、その反射光は表面速度センサによ
り検知される。表面速度センサが、ドップラ効果により
生じた周波数偏移を検出すると、これにより飛翔体上の
照射点の表面速度が測定される。飛翔体は更に飛行を続
け、マルチビーム発光部より放射される光ビームの少な
くとも２本と交差し、この交差がマルチビーム受光部に
より検知される。演算処理手段は、マルチビーム受光部
による信号に基づいて、飛翔体が各光ビームと交差を開
始する時間と交差を終了する時間を検出し、検出された
時間と飛翔体の球径から飛翔体の仰角、水平角、および
速度を算出する。そして、演算処理手段は、算出された
飛翔体の仰角、水平角、速度、および反射ビーム光に対
応した照射点の三次元座標位置における表面速度に基づ
き、飛翔体の方向別回転量を算出する。
れた飛翔体が単一ビーム発光部の発光した単一の光ビー
ムを遮ることで飛行開始検出手段が飛翔体の飛行開始を
検知し、これにより演算処理手段が時間の計測を始め
る。飛翔体は飛行途中に、表面速度センサより放射され
る光ビームと交差し、その反射光は表面速度センサによ
り検知される。表面速度センサが、ドップラ効果により
生じた周波数偏移を検出すると、これにより飛翔体上の
照射点の表面速度が測定される。飛翔体は更に飛行を続
け、マルチビーム発光部より放射される光ビームの少な
くとも２本と交差し、この交差がマルチビーム受光部に
より検知される。演算処理手段は、マルチビーム受光部
による信号に基づいて、飛翔体が各光ビームと交差を開
始する時間と交差を終了する時間を検出し、検出された
時間と飛翔体の球径から飛翔体の仰角、水平角、および
速度を算出する。そして、演算処理手段は、算出された
飛翔体の仰角、水平角、速度、および反射ビーム光に対
応した照射点の三次元座標位置における表面速度に基づ
き、飛翔体の方向別回転量を算出する。
【０００７】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明の一実施例
について説明する。図１はこの発明の一実施例による飛
翔球体計測装置の構成を示すブロック図である。図１に
おいて、１は球体であり、矢印ｕ方向へ移動する。２は
トリガー発光部であり、３はトリガー発光部２の出力光
を受光して電気信号に変換するトリガー受光部である。
球体１は、これらのトリガー発光部２およびトリガー受
光部３間を結ぶ直線の極近傍に配置され、トリガー発光
部２の出力光は、インパクトされた球体１によって必ず
遮られるようになっている。４は表面速度センサであ
り、被測定対象に光ビームを照射し、その反射光を検出
することにより被測定対象の表面速度を検出する。この
表面速度センサ４により、矢印ｕ方向へ飛行する球体１
の側部の表面速度が検出される。５は、表面速度センサ
４と同様な表面速度センサであり、球体１の下部の表面
速度を検出する。図４に表面速度センサ４および５の構
成例を示す。発光素子４１からの放射光は、コリメート
レンズ４２により平行光にされた後、ビームスプリッタ
４３によりビームＢＭ１およびビームＢＭ２に分けられ
る。ビームスプリッタ４３を透過後、ビームＢＭ１は全
反射ミラー４４により反射され、ビームＢＭ２は全反射
ミラー４５により反射される。ビームＢＭ１およびビー
ムＢＭ２は、球体１の通過する空間において互いに角度
δで交差するよう設定される。ビームＢＭ１およびＢＭ
２は、球体１によって各々反射される。各反射光は集光
レンズ４６により受光素子４７に収束される。受光素子
４７は、ビームＢＭ１およびＢＭ２の各反射光の加算結
果に相当する電気信号を出力する。この電気信号に基づ
き、球体１の表面速度が演算される。なお、この演算に
ついては後述する。ただし、この構成を図１に示す表面
速度センサ４として使用する場合は、ビームＢＭ１およ
びＢＭ２が球体の側部に直接照射されるように配置す
る。また、この構成を表面速度センサ５として使用する
場合は、８の全反射ミラーを使用する。この全反射ミラ
ー８は、表面速度センサ５が出力する光ビームを反射し
て球体１の下部へ照射すると共に、その反射光を表面速
度センサ５へ戻す。６はマルチビーム発光部であり、複
数の光ビームＢ1，Ｂ2，・・・，Ｂnを放射する。この
光ビームＢ1，Ｂ2，・・・，Ｂnの詳細についてもま
た、後述する。７は速度・角度センサ受光部であり、マ
ルチビーム発光部６より放射された光ビームＢ1，Ｂ2，
・・・，Ｂnを受光し、電気信号に変換する。
について説明する。図１はこの発明の一実施例による飛
翔球体計測装置の構成を示すブロック図である。図１に
おいて、１は球体であり、矢印ｕ方向へ移動する。２は
トリガー発光部であり、３はトリガー発光部２の出力光
を受光して電気信号に変換するトリガー受光部である。
球体１は、これらのトリガー発光部２およびトリガー受
光部３間を結ぶ直線の極近傍に配置され、トリガー発光
部２の出力光は、インパクトされた球体１によって必ず
遮られるようになっている。４は表面速度センサであ
り、被測定対象に光ビームを照射し、その反射光を検出
することにより被測定対象の表面速度を検出する。この
表面速度センサ４により、矢印ｕ方向へ飛行する球体１
の側部の表面速度が検出される。５は、表面速度センサ
４と同様な表面速度センサであり、球体１の下部の表面
速度を検出する。図４に表面速度センサ４および５の構
成例を示す。発光素子４１からの放射光は、コリメート
レンズ４２により平行光にされた後、ビームスプリッタ
４３によりビームＢＭ１およびビームＢＭ２に分けられ
る。ビームスプリッタ４３を透過後、ビームＢＭ１は全
反射ミラー４４により反射され、ビームＢＭ２は全反射
ミラー４５により反射される。ビームＢＭ１およびビー
ムＢＭ２は、球体１の通過する空間において互いに角度
δで交差するよう設定される。ビームＢＭ１およびＢＭ
２は、球体１によって各々反射される。各反射光は集光
レンズ４６により受光素子４７に収束される。受光素子
４７は、ビームＢＭ１およびＢＭ２の各反射光の加算結
果に相当する電気信号を出力する。この電気信号に基づ
き、球体１の表面速度が演算される。なお、この演算に
ついては後述する。ただし、この構成を図１に示す表面
速度センサ４として使用する場合は、ビームＢＭ１およ
びＢＭ２が球体の側部に直接照射されるように配置す
る。また、この構成を表面速度センサ５として使用する
場合は、８の全反射ミラーを使用する。この全反射ミラ
ー８は、表面速度センサ５が出力する光ビームを反射し
て球体１の下部へ照射すると共に、その反射光を表面速
度センサ５へ戻す。６はマルチビーム発光部であり、複
数の光ビームＢ1，Ｂ2，・・・，Ｂnを放射する。この
光ビームＢ1，Ｂ2，・・・，Ｂnの詳細についてもま
た、後述する。７は速度・角度センサ受光部であり、マ
ルチビーム発光部６より放射された光ビームＢ1，Ｂ2，
・・・，Ｂnを受光し、電気信号に変換する。
【０００８】図２は以上説明したトリガー発光部２、ト
リガー受光部３、表面速度センサ４、表面速度センサ
５、マルチビーム発光部６および速度・角度センサ受光
部７の電気的構成を示すブロック図である。
リガー受光部３、表面速度センサ４、表面速度センサ
５、マルチビーム発光部６および速度・角度センサ受光
部７の電気的構成を示すブロック図である。
【０００９】図２において、システム制御部９は、トリ
ガー発光部２、表面速度センサ４、表面速度センサ５、
マルチビーム発光部６の駆動制御を行う。演算処理部１
０は、表面速度センサ４、表面速度センサ５、および速
度・角度センサ受光部７から得られる信号を処理する。
また、表示部１１は、演算処理部１０の演算結果を表示
する。
ガー発光部２、表面速度センサ４、表面速度センサ５、
マルチビーム発光部６の駆動制御を行う。演算処理部１
０は、表面速度センサ４、表面速度センサ５、および速
度・角度センサ受光部７から得られる信号を処理する。
また、表示部１１は、演算処理部１０の演算結果を表示
する。
【００１０】トリガー発光部２は、半導体レーザ等によ
る発光素子２ａと、この発光素子２ａを駆動する駆動回
路２ｂとを有する。同様にマルチビーム発光部６は、発
光素子６ａと発光素子６ａを駆動する駆動回路６ｂとを
有する。各駆動回路２ｂおよび６ｂは、システム制御部
９からの制御信号に従って発光素子２ａおよび６ａを各
々発光させる。また、表面速度センサ４および表面速度
センサ５も、各々発光素子４ａおよび５ａ、駆動回路４
ｂおよび５ｂを有する。そして、システム制御部９から
の制御信号に従って、各駆動回路４ｂおよび５ｂは、発
光素子４ａおよび５ａを発光させる。
る発光素子２ａと、この発光素子２ａを駆動する駆動回
路２ｂとを有する。同様にマルチビーム発光部６は、発
光素子６ａと発光素子６ａを駆動する駆動回路６ｂとを
有する。各駆動回路２ｂおよび６ｂは、システム制御部
９からの制御信号に従って発光素子２ａおよび６ａを各
々発光させる。また、表面速度センサ４および表面速度
センサ５も、各々発光素子４ａおよび５ａ、駆動回路４
ｂおよび５ｂを有する。そして、システム制御部９から
の制御信号に従って、各駆動回路４ｂおよび５ｂは、発
光素子４ａおよび５ａを発光させる。
【００１１】トリガー受光部３は、受光素子３ａ、電流
／電圧変換器３ｂ、増幅器３ｃおよび波形整形器３ｄと
からなる。ここで、受光素子３ａはトリガー発光部２の
出力光を受光する。球体１によってトリガー発光部２の
出力光が遮られると、受光素子３ａの受光量が変化し、
この結果、受光素子３ａの出力電流が変化する。この出
力電流の変化に対応した電圧波形が電流／電圧変換器３
ｂから出力される。そして、電流／電圧変換器３ｂが出
力する電圧波形は、増幅器３ｃによって増幅され、波形
整形器３ｄにより整形されて出力される。
／電圧変換器３ｂ、増幅器３ｃおよび波形整形器３ｄと
からなる。ここで、受光素子３ａはトリガー発光部２の
出力光を受光する。球体１によってトリガー発光部２の
出力光が遮られると、受光素子３ａの受光量が変化し、
この結果、受光素子３ａの出力電流が変化する。この出
力電流の変化に対応した電圧波形が電流／電圧変換器３
ｂから出力される。そして、電流／電圧変換器３ｂが出
力する電圧波形は、増幅器３ｃによって増幅され、波形
整形器３ｄにより整形されて出力される。
【００１２】速度・角度センサ受光部７は、マルチビー
ム発光部６が出力するｎ本のビーム光Ｂ1〜Ｂnを各々受
光する受光素子７ａk（ｋ＝１〜ｎ）を有する。また、
各受光素子７ａkについて、トリガー受光部３と同様、
電流／電圧変換器７ｂk、増幅器７ｃk、波形整形器７ｄ
kが設けられると共にタイマカウンタ７ｅkおよび７ｆｋ
が設けられている。ここで、タイマカウンタ７ｅｋおよ
び７ｆkは、波形整形器３ｄから得られる信号によって
計時を開始する。また、タイマカウンタ７ｅkおよび７
ｆkは、波形整形器７ｄkから得られる信号の変化に基づ
き計時を停止する。すなわち、マルチビーム発光部６よ
り速度・角度センサ受光部７へ光ビームが入射している
間は、対応する波形整形器７ｄkの出力はロジックレベ
ルがＨとなっている。一方、球体１と光ビームが交差す
るとその間は、ロジックレベルはＬとなる。トリガー受
光部３の出力変化により起動されたタイマカウンタ７ｅ
kおよび７ｆkのうち、ロジックレベルがＨからＬに変化
した波形整形器７ｄkに接続されているタイマカウンタ
７ｅkが、カウントを停止する。球体１がさらに矢印ｕ
方向へ進んでいき、交差していた光ビームとの交差を終
了すると、対応する波形整形器７ｄkのロジックレベル
はＬからＨへ変化する。そして、この波形整形器７ｄk
に接続されているタイマカウンタ７ｆkは、カウントを
停止する。ロジックレベルに変化の生じなかった波形整
形器７ｄkに接続されているタイマカウンタ７ｅkおよび
７ｆkは、任意に設定する値までカウントを続け、カウ
ントを停止する。
ム発光部６が出力するｎ本のビーム光Ｂ1〜Ｂnを各々受
光する受光素子７ａk（ｋ＝１〜ｎ）を有する。また、
各受光素子７ａkについて、トリガー受光部３と同様、
電流／電圧変換器７ｂk、増幅器７ｃk、波形整形器７ｄ
kが設けられると共にタイマカウンタ７ｅkおよび７ｆｋ
が設けられている。ここで、タイマカウンタ７ｅｋおよ
び７ｆkは、波形整形器３ｄから得られる信号によって
計時を開始する。また、タイマカウンタ７ｅkおよび７
ｆkは、波形整形器７ｄkから得られる信号の変化に基づ
き計時を停止する。すなわち、マルチビーム発光部６よ
り速度・角度センサ受光部７へ光ビームが入射している
間は、対応する波形整形器７ｄkの出力はロジックレベ
ルがＨとなっている。一方、球体１と光ビームが交差す
るとその間は、ロジックレベルはＬとなる。トリガー受
光部３の出力変化により起動されたタイマカウンタ７ｅ
kおよび７ｆkのうち、ロジックレベルがＨからＬに変化
した波形整形器７ｄkに接続されているタイマカウンタ
７ｅkが、カウントを停止する。球体１がさらに矢印ｕ
方向へ進んでいき、交差していた光ビームとの交差を終
了すると、対応する波形整形器７ｄkのロジックレベル
はＬからＨへ変化する。そして、この波形整形器７ｄk
に接続されているタイマカウンタ７ｆkは、カウントを
停止する。ロジックレベルに変化の生じなかった波形整
形器７ｄkに接続されているタイマカウンタ７ｅkおよび
７ｆkは、任意に設定する値までカウントを続け、カウ
ントを停止する。
【００１３】次に、飛翔球体計測装置の動作について説
明する。なお、以下では、図３に示すように、基準の座
標をＡ（０，０，０）とし、所定の飛行開始点に置かれ
た球体１の中心座標をＢ（０，ｙ0，ｚ0）、マルチビー
ム発光部６の発光点Ｑの座標を（ｘ5，０，０）とす
る。また、球体１の飛び方向の速度をＶ、飛び出し仰角
をθ、目標の飛球線ｓとのブレ角度、すなわち飛び出し
水平角をα、球体１の半径をｒとする。
明する。なお、以下では、図３に示すように、基準の座
標をＡ（０，０，０）とし、所定の飛行開始点に置かれ
た球体１の中心座標をＢ（０，ｙ0，ｚ0）、マルチビー
ム発光部６の発光点Ｑの座標を（ｘ5，０，０）とす
る。また、球体１の飛び方向の速度をＶ、飛び出し仰角
をθ、目標の飛球線ｓとのブレ角度、すなわち飛び出し
水平角をα、球体１の半径をｒとする。
【００１４】まず、図１に示す位置Ａに置かれた球体１
が、打撃などにより矢印ｕ方向へ飛行を開始する。この
時、球体１は、トリガー発光部２からトリガー受光部３
へと向かう光ビームと交差し、トリガー受光部３への入
射光が変化する。トリガー受光部３内では、図２に示す
ように、光電変換手段である受光素子３ａにおいて光量
の変化が電流の変化として検出される。電流の変化は電
流／電圧変換器３ｂにより電圧の変化に変換され、増幅
器３ｃにおいて適当な信号レベルに増幅される。更に、
波形整形器３ｄにより波形整形された信号は、システム
制御部９により、速度・角度センサ受光部７内のタイマ
カウンタ７ｅk（ｋ＝１〜ｎ）および７ｆk（ｋ＝１〜
ｎ）に供給される。各タイマカウンタ７ｅk（ｋ＝１〜
ｎ）および７ｆk（ｋ＝１〜ｎ）は、波形整形器３ｄか
らの信号を受信することによりカウントを開始する。
が、打撃などにより矢印ｕ方向へ飛行を開始する。この
時、球体１は、トリガー発光部２からトリガー受光部３
へと向かう光ビームと交差し、トリガー受光部３への入
射光が変化する。トリガー受光部３内では、図２に示す
ように、光電変換手段である受光素子３ａにおいて光量
の変化が電流の変化として検出される。電流の変化は電
流／電圧変換器３ｂにより電圧の変化に変換され、増幅
器３ｃにおいて適当な信号レベルに増幅される。更に、
波形整形器３ｄにより波形整形された信号は、システム
制御部９により、速度・角度センサ受光部７内のタイマ
カウンタ７ｅk（ｋ＝１〜ｎ）および７ｆk（ｋ＝１〜
ｎ）に供給される。各タイマカウンタ７ｅk（ｋ＝１〜
ｎ）および７ｆk（ｋ＝１〜ｎ）は、波形整形器３ｄか
らの信号を受信することによりカウントを開始する。
【００１５】球体１は、トリガー発光部２より発せられ
る光ビームを横切った後に飛行を続け、図１に示す位置
Ｂにおいて、表面速度センサ４および表面速度センサ５
より放射される光ビームと交差する。ここで、表面速度
センサ４の動作を、図４により説明する。図４に示すよ
うに、ビーム１およびビーム２の交差する空間を球体１
が通過する時、球体１からの反射光はドップラ効果によ
り周波数偏移を生ずる。図４において、ビーム１および
ビーム２の交点における球体１の表面速度をｖとし、ビ
ーム１及びビーム２の光の周波数をＣ、光の波長をλと
すると、ビーム１による反射光の周波数ｆ1およびビー
ム２による反射光の周波数ｆ2は、 ｆ1＝Ｃ−（ｖ／λ）・ｃｏｓ（９０−δ／２） …(1) ｆ2＝Ｃ＋（ｖ／λ）・ｃｏｓ（９０−δ／２） …(2) と表される。従って、反射光に含まれる、球体１の表面
速度ｖに比例した周波数偏移ｆｄは ｆｄ＝ｆ1−ｆ2＝−（２ｖ／λ）・ｓｉｎδ／２ …(3) となる。球体１による反射光は、集光レンズ４６で集め
られ、受光素子４７において光電変換される。一方、表
面速度センサ５においても、同様な原理で信号が得られ
る。表面速度センサ４、および表面速度センサ５からの
出力信号電流は、電流／電圧変換器４ｃ，５ｃにおいて
電圧信号に変換され、増幅器４ｄ，５ｄにおいて適当な
電圧に増幅される。そして、Ａ／Ｄ変換器４ｅ，５ｅに
おいてアナログ信号からデジタル信号に変換される。シ
ステム制御部９は、トリガー受光部３より信号を受信す
ると、適当な遅延時間を経て、Ａ／Ｄ変換器４ｅ，５ｅ
の出力の、メモリ４ｆ，５ｆへの書き込み禁止を解除す
る。メモリ４ｆ，５ｆへの書き込みが全て終了すると、
再び書き込み禁止状態とする。
る光ビームを横切った後に飛行を続け、図１に示す位置
Ｂにおいて、表面速度センサ４および表面速度センサ５
より放射される光ビームと交差する。ここで、表面速度
センサ４の動作を、図４により説明する。図４に示すよ
うに、ビーム１およびビーム２の交差する空間を球体１
が通過する時、球体１からの反射光はドップラ効果によ
り周波数偏移を生ずる。図４において、ビーム１および
ビーム２の交点における球体１の表面速度をｖとし、ビ
ーム１及びビーム２の光の周波数をＣ、光の波長をλと
すると、ビーム１による反射光の周波数ｆ1およびビー
ム２による反射光の周波数ｆ2は、 ｆ1＝Ｃ−（ｖ／λ）・ｃｏｓ（９０−δ／２） …(1) ｆ2＝Ｃ＋（ｖ／λ）・ｃｏｓ（９０−δ／２） …(2) と表される。従って、反射光に含まれる、球体１の表面
速度ｖに比例した周波数偏移ｆｄは ｆｄ＝ｆ1−ｆ2＝−（２ｖ／λ）・ｓｉｎδ／２ …(3) となる。球体１による反射光は、集光レンズ４６で集め
られ、受光素子４７において光電変換される。一方、表
面速度センサ５においても、同様な原理で信号が得られ
る。表面速度センサ４、および表面速度センサ５からの
出力信号電流は、電流／電圧変換器４ｃ，５ｃにおいて
電圧信号に変換され、増幅器４ｄ，５ｄにおいて適当な
電圧に増幅される。そして、Ａ／Ｄ変換器４ｅ，５ｅに
おいてアナログ信号からデジタル信号に変換される。シ
ステム制御部９は、トリガー受光部３より信号を受信す
ると、適当な遅延時間を経て、Ａ／Ｄ変換器４ｅ，５ｅ
の出力の、メモリ４ｆ，５ｆへの書き込み禁止を解除す
る。メモリ４ｆ，５ｆへの書き込みが全て終了すると、
再び書き込み禁止状態とする。
【００１６】図１に示す位置Ｂを通過した球体１は、図
１に示す位置Ｃへ進み、マルチビーム発光部６から速度
・角度センサ受光部７に向けて放射される複数の光ビー
ムＢ1，Ｂ2，・・・，Ｂnのうち少なくとも２つの光ビ
ームを横切る。そして、受光素子７ａk（ｋ＝１〜ｎ）
のうち少なくとも２個の受光素子の受光量が変化し、こ
れらの変化が各受光素子の電流の変化となって現れる。
この結果、波形整形器７ｄk（ｋ＝１〜ｎ）が出力する
信号Ｐ1，Ｐ2，・・・，Ｐnのうち少なくとも２つの信
号のレベルが時間的に変化する。この信号変化に基づ
き、システム制御部９により、信号変化に対応したタイ
マカウンタ７ｅkおよび７ｆkのカウントの停止が制御さ
れる。そして、タイマカウンタ７ｅkおよび７ｆkのカウ
ント値により、球体１が光ビームＢ1，Ｂ2，・・・，Ｂ
nのいずれかと交差し始める時間および交差し終わる時
間が求められる。
１に示す位置Ｃへ進み、マルチビーム発光部６から速度
・角度センサ受光部７に向けて放射される複数の光ビー
ムＢ1，Ｂ2，・・・，Ｂnのうち少なくとも２つの光ビ
ームを横切る。そして、受光素子７ａk（ｋ＝１〜ｎ）
のうち少なくとも２個の受光素子の受光量が変化し、こ
れらの変化が各受光素子の電流の変化となって現れる。
この結果、波形整形器７ｄk（ｋ＝１〜ｎ）が出力する
信号Ｐ1，Ｐ2，・・・，Ｐnのうち少なくとも２つの信
号のレベルが時間的に変化する。この信号変化に基づ
き、システム制御部９により、信号変化に対応したタイ
マカウンタ７ｅkおよび７ｆkのカウントの停止が制御さ
れる。そして、タイマカウンタ７ｅkおよび７ｆkのカウ
ント値により、球体１が光ビームＢ1，Ｂ2，・・・，Ｂ
nのいずれかと交差し始める時間および交差し終わる時
間が求められる。
【００１７】システム制御部９は、タイマカウンタ７ｅ
k（ｋ＝１〜ｎ）および７ｆk（ｋ＝１〜ｎ）のカウント
終了を検知すると、カウント値を演算処理部１０へ転送
する。演算処理部１０は、カウント値を用いて、通過し
た球体１の速度Ｖ、球体１の飛び出し仰角θおよび水平
方位角αを算出処理を行う。以下、算出方法について説
明する。
k（ｋ＝１〜ｎ）および７ｆk（ｋ＝１〜ｎ）のカウント
終了を検知すると、カウント値を演算処理部１０へ転送
する。演算処理部１０は、カウント値を用いて、通過し
た球体１の速度Ｖ、球体１の飛び出し仰角θおよび水平
方位角αを算出処理を行う。以下、算出方法について説
明する。
【００１８】球体１の半径をｒ、球体１の速度をＶ、球
体１がマルチビーム発光部６からの光ビームと交差する
時間をｔ、光ビームの水平面に対する角度をｗとする。
ここで、球体１が光ビームと交差し始める時間ｔ1ｗは ｔ1ｗ＝｛−Ｂ1−√（Ｂ1 2−Ａ1Ｃ1）｝／ＶＡ1 …(4) と表される。但し、 Ａ1＝（cosθcosα）2＋（cosθsinαsinｗ−sinθcosｗ）2 Ｂ1＝（cosθsinαsinｗ−sinθcosｗ）（ｙ0sinｗ−ｚ0cosｗ） −ｘ5cosθcosα Ｃ1＝ｘ5 2＋（ｙ0sinｗ−ｚ0cosｗ）2−ｒ2 とする。また、球体１が光ビームと交差し終わる時間ｔ
2ｗは ｔ2ｗ＝｛−Ｂ1＋√（Ｂ1 2−Ａ1Ｃ1）｝／ＶＡ1 …(5) と表される。例えば、図５に示すように、球体１が光ビ
ームＢ2および光ビームＢ3と交差したとする。ここで、
光ビームＢ2の水平面に対する角度をｗ2、光ビームＢ3
の水平面に対する角度をｗ3とする。また、図６に、波
形整形器７ｄkの出力信号Ｐ1，Ｐ2，・・・Ｐnの例を示
す。球体１が、この図６に示すタイミングで光ビームＢ
2およびＢ3と交差して通過したとすると、光ビームＢ3
と交差し始める時間ｔ1ｗ3は ｔ1ｗ3＝｛（−Ｂ3−√（Ｂ3 2−Ａ3Ｃ3）｝／ＶＡ3 …(6) となり、交差し終わる時間ｔ2ｗ3は ｔ2ｗ3＝｛（−Ｂ3＋√（Ｂ3 2−Ａ3Ｃ3）｝／ＶＡ3 …(7) となる。 但し、 Ａ3＝（cosθcosα）2＋（cosθsinαsinｗ3−sinθcosｗ3）2 Ｂ3＝（cosθsinαsinｗ3−sinθcosｗ3）（ｙ0sinｗ3−ｚ0cosｗ3） −ｘ5cosθcosα Ｃ3＝ｘ5 2＋（ｙ0sinｗ3−ｚ0cosｗ3）2−ｒ2 とする。同様に光ビームＢ2と交差し始める時間ｔ1ｗ2は ｔ1ｗ2＝｛（−Ｂ2−√（Ｂ2 2−Ａ2Ｃ2）｝／ＶＡ2 …(8) となり、交差し終わる時間ｔ2ｗ2は ｔ2ｗ2＝｛（−Ｂ2＋√（Ｂ2 2−Ａ2Ｃ2）｝／ＶＡ2 …(9) となる。但し、 Ａ2＝（cosθcosα）2＋（cosθsinαsinｗ2−sinθcosｗ2）2 Ｂ2＝（cosθsinαsinｗ2−sinθcosｗ2）（ｙ0sinｗ2−ｚ0cosｗ2） −ｘ5cosθcosα Ｃ2＝ｘ5 2＋（ｙ0sinｗ2−ｚ0cosｗ2）2−ｒ2 とする。ここで、球体１が光ビームＢ2と交差し始める
時間ｔ1ｗ2と、光ビームＢ3と交差し始める時間ｔ1ｗ3
の比ｋ1を求めると ｋ1＝ｔ1ｗ2／ｔ1ｗ3 ＝Ａ3｛−Ｂ2−√（Ｂ2 2−Ａ2Ｃ2）｝／Ａ2｛−Ｂ3−√（Ｂ3 2−Ａ3Ｃ3） ｝ …(1 0) となる。同様に、球体１が光ビームＢ2と交差し終わる
時間ｔ2ｗ2と、光ビームＢ3と交差し終わる時間ｔ2ｗ3
の比ｋ2を求めると ｋ2＝ｔ2ｗ2／ｔ2ｗ3 ＝Ａ3｛−Ｂ2＋√（Ｂ2 2−Ａ2Ｃ2）｝／Ａ2｛−Ｂ3＋√（Ｂ3 2−Ａ3Ｃ3） ｝ …(1 1) となる。次に、タイマカウンタ７ｅkおよび７ｆkにより
カウントされた、球体１が光ビームＢ2と交差し始めた
時間実測値Ｔ1ｗ2と、光ビームＢ3と交差し始めた実測
時間Ｔ1ｗ3との比Ｋ1を求めると Ｋ1＝Ｔ1ｗ2／Ｔ1ｗ3 …(12) となる。同じく、球体１が光ビームＢ2と交差し終わる
時間実測値Ｔ2ｗ2と、光ビームＢ3と交差し終えた実測
時間Ｔ2ｗ3との比Ｋ2を求めると Ｋ2＝Ｔ2ｗ2／Ｔ2ｗ3 …(13) となる。そして、以下の式に(10)〜(13)式を代入して △＝（ｋ1−Ｋ 1 ）2＋（ｋ2−Ｋ2）2 …(14) とし、(14)より△が最小となるθ、αの値を各々１つ求
める。また、(4)式より速度Ｖは Ｖ＝｛−Ｂ1−√（Ｂ1 2−Ａ1Ｃ1）｝／Ａ1Ｔ1ｗ3 …(15) より求められる。
体１がマルチビーム発光部６からの光ビームと交差する
時間をｔ、光ビームの水平面に対する角度をｗとする。
ここで、球体１が光ビームと交差し始める時間ｔ1ｗは ｔ1ｗ＝｛−Ｂ1−√（Ｂ1 2−Ａ1Ｃ1）｝／ＶＡ1 …(4) と表される。但し、 Ａ1＝（cosθcosα）2＋（cosθsinαsinｗ−sinθcosｗ）2 Ｂ1＝（cosθsinαsinｗ−sinθcosｗ）（ｙ0sinｗ−ｚ0cosｗ） −ｘ5cosθcosα Ｃ1＝ｘ5 2＋（ｙ0sinｗ−ｚ0cosｗ）2−ｒ2 とする。また、球体１が光ビームと交差し終わる時間ｔ
2ｗは ｔ2ｗ＝｛−Ｂ1＋√（Ｂ1 2−Ａ1Ｃ1）｝／ＶＡ1 …(5) と表される。例えば、図５に示すように、球体１が光ビ
ームＢ2および光ビームＢ3と交差したとする。ここで、
光ビームＢ2の水平面に対する角度をｗ2、光ビームＢ3
の水平面に対する角度をｗ3とする。また、図６に、波
形整形器７ｄkの出力信号Ｐ1，Ｐ2，・・・Ｐnの例を示
す。球体１が、この図６に示すタイミングで光ビームＢ
2およびＢ3と交差して通過したとすると、光ビームＢ3
と交差し始める時間ｔ1ｗ3は ｔ1ｗ3＝｛（−Ｂ3−√（Ｂ3 2−Ａ3Ｃ3）｝／ＶＡ3 …(6) となり、交差し終わる時間ｔ2ｗ3は ｔ2ｗ3＝｛（−Ｂ3＋√（Ｂ3 2−Ａ3Ｃ3）｝／ＶＡ3 …(7) となる。 但し、 Ａ3＝（cosθcosα）2＋（cosθsinαsinｗ3−sinθcosｗ3）2 Ｂ3＝（cosθsinαsinｗ3−sinθcosｗ3）（ｙ0sinｗ3−ｚ0cosｗ3） −ｘ5cosθcosα Ｃ3＝ｘ5 2＋（ｙ0sinｗ3−ｚ0cosｗ3）2−ｒ2 とする。同様に光ビームＢ2と交差し始める時間ｔ1ｗ2は ｔ1ｗ2＝｛（−Ｂ2−√（Ｂ2 2−Ａ2Ｃ2）｝／ＶＡ2 …(8) となり、交差し終わる時間ｔ2ｗ2は ｔ2ｗ2＝｛（−Ｂ2＋√（Ｂ2 2−Ａ2Ｃ2）｝／ＶＡ2 …(9) となる。但し、 Ａ2＝（cosθcosα）2＋（cosθsinαsinｗ2−sinθcosｗ2）2 Ｂ2＝（cosθsinαsinｗ2−sinθcosｗ2）（ｙ0sinｗ2−ｚ0cosｗ2） −ｘ5cosθcosα Ｃ2＝ｘ5 2＋（ｙ0sinｗ2−ｚ0cosｗ2）2−ｒ2 とする。ここで、球体１が光ビームＢ2と交差し始める
時間ｔ1ｗ2と、光ビームＢ3と交差し始める時間ｔ1ｗ3
の比ｋ1を求めると ｋ1＝ｔ1ｗ2／ｔ1ｗ3 ＝Ａ3｛−Ｂ2−√（Ｂ2 2−Ａ2Ｃ2）｝／Ａ2｛−Ｂ3−√（Ｂ3 2−Ａ3Ｃ3） ｝ …(1 0) となる。同様に、球体１が光ビームＢ2と交差し終わる
時間ｔ2ｗ2と、光ビームＢ3と交差し終わる時間ｔ2ｗ3
の比ｋ2を求めると ｋ2＝ｔ2ｗ2／ｔ2ｗ3 ＝Ａ3｛−Ｂ2＋√（Ｂ2 2−Ａ2Ｃ2）｝／Ａ2｛−Ｂ3＋√（Ｂ3 2−Ａ3Ｃ3） ｝ …(1 1) となる。次に、タイマカウンタ７ｅkおよび７ｆkにより
カウントされた、球体１が光ビームＢ2と交差し始めた
時間実測値Ｔ1ｗ2と、光ビームＢ3と交差し始めた実測
時間Ｔ1ｗ3との比Ｋ1を求めると Ｋ1＝Ｔ1ｗ2／Ｔ1ｗ3 …(12) となる。同じく、球体１が光ビームＢ2と交差し終わる
時間実測値Ｔ2ｗ2と、光ビームＢ3と交差し終えた実測
時間Ｔ2ｗ3との比Ｋ2を求めると Ｋ2＝Ｔ2ｗ2／Ｔ2ｗ3 …(13) となる。そして、以下の式に(10)〜(13)式を代入して △＝（ｋ1−Ｋ 1 ）2＋（ｋ2−Ｋ2）2 …(14) とし、(14)より△が最小となるθ、αの値を各々１つ求
める。また、(4)式より速度Ｖは Ｖ＝｛−Ｂ1−√（Ｂ1 2−Ａ1Ｃ1）｝／Ａ1Ｔ1ｗ3 …(15) より求められる。
【００１９】次に、図７のフローチャートを参照して、
球体１の回転におけるバックスピン量およびサイドスピ
ン量の演算処理について説明する。まず、ステップＳ１
において、上述のように球体１の速度Ｖ、仰角θ、およ
び水平角αを求める。次に、システム制御部９は、メモ
リ５ｆ内のデータ、すなわち表面速度センサ４および表
面速度センサ５により検出された周波数データを演算処
理部１０へ転送する。そして、ステップＳ２において、
演算処理部１０は、この周波数データをｎ等分してブロ
ックデータとする。そして、ステップＳ２において、ブ
ロックデータ毎にフーリエ変換演算を行い、各ブロック
データの平均周波数を求める。算出される周波数は、
(3)式に示すように球体１の表面速度に比例する。従っ
て、ブロックデータａの平均表面速度ＶTaは ＶTa＝λ・ｆｄa／｛２・ｓｉｎ（δ／２）｝ …(16) として求められる。そして、各ブロックデータにつき、
平均表面速度ＶT1〜ＶTnを演算する（ステップＳ３）。
球体１の回転におけるバックスピン量およびサイドスピ
ン量の演算処理について説明する。まず、ステップＳ１
において、上述のように球体１の速度Ｖ、仰角θ、およ
び水平角αを求める。次に、システム制御部９は、メモ
リ５ｆ内のデータ、すなわち表面速度センサ４および表
面速度センサ５により検出された周波数データを演算処
理部１０へ転送する。そして、ステップＳ２において、
演算処理部１０は、この周波数データをｎ等分してブロ
ックデータとする。そして、ステップＳ２において、ブ
ロックデータ毎にフーリエ変換演算を行い、各ブロック
データの平均周波数を求める。算出される周波数は、
(3)式に示すように球体１の表面速度に比例する。従っ
て、ブロックデータａの平均表面速度ＶTaは ＶTa＝λ・ｆｄa／｛２・ｓｉｎ（δ／２）｝ …(16) として求められる。そして、各ブロックデータにつき、
平均表面速度ＶT1〜ＶTnを演算する（ステップＳ３）。
【００２０】ここで、球体１上のある点の、回転によっ
て生じるＸ軸成分の表面速度を表す式を求める。Ｘ軸成
分に関してのみ演算が行われるのは、表面速度センサ４
により検出可能な成分は、Ｘ軸に平行な速度成分のみで
あるからである。図８において、球体１が位置Ａより矢
印ｕ方向へ回転しながら進行しており、表面速度センサ
４からの光ビームが図９に示す点Ｅ（ｘ，ｙ，ｚ）に照
射されているとする。点Ｅの座標は、球体１の半径を
ｒ、点Ｅを通る半径とＺ軸による角度をφ、Ｘ軸による
角度をβとすると （ｘ，ｙ，ｚ）＝（ｒsinφcosβ，ｒsinφsinβ，ｒcosφ） …(17) と表される。ここで、Ｘ軸を中心にしてＺ軸をａラジア
ン回転させたとき、新しいＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に対する点
Ｅの座標（ｘ'，ｙ'，ｚ'）は ｘ'＝ｘ …(18) ｙ'＝ｙcosａ＋ｚsinａ …(19) ｚ'＝−ｙsinａ＋ｚcosａ …(20) となる。また、進行する球体１がＺ軸を中心に回転して
いるとすると、(17)〜(20)式よりスピンによる表面速度
のｘ成分△ｘ'は △ｘ'＝−ｄβ／ｄｔ・ｒsinφsinβ …(21) と表される。そして、(17)，(19)，(20)式より ｒsinφsinβ＝ｙ'cosａ−ｚ'sinａ …(22) となり、 △ｘ'＝−ｄβ／ｄｔ（ｙ'cosａ−ｚ'sinａ） …(23) となる。図８において、位置Ａ（０，０，０）より、矢
印Ｙ側をＹ軸座標の負側と定めると、点Ｅはｙ'＜０を
常に満たす。従って、 ｙ'＝−√（ｒ2−ｘ'2−ｚ'2） …(24) となり、(23)および(24)式より △ｘ'＝ｄβ／ｄｔ（ｚ'sinａ＋√（ｒ2−ｘ'2−ｚ'2）・cosａ） …(25) となる。△ｘ'に含まれるバックスピン成分の大きさを
Ｂ、サイドスピン成分の大きさをＳとすると △ｘ'＝Ｂｚ'＋Ｓ・√（ｒ2−ｘ'2−ｚ'2） …(26) と表される。但し、 Ｂ＝ｄβ／ｄｔ・sinａ Ｓ＝ｄβ／ｄｔ・cosａ とする。以上のように、点Ｅにおける回転によって生じ
る点ＥのＸ軸成分の表面速度は、バックスピンとサイド
スピン、および点Ｅの座標によって表される。
て生じるＸ軸成分の表面速度を表す式を求める。Ｘ軸成
分に関してのみ演算が行われるのは、表面速度センサ４
により検出可能な成分は、Ｘ軸に平行な速度成分のみで
あるからである。図８において、球体１が位置Ａより矢
印ｕ方向へ回転しながら進行しており、表面速度センサ
４からの光ビームが図９に示す点Ｅ（ｘ，ｙ，ｚ）に照
射されているとする。点Ｅの座標は、球体１の半径を
ｒ、点Ｅを通る半径とＺ軸による角度をφ、Ｘ軸による
角度をβとすると （ｘ，ｙ，ｚ）＝（ｒsinφcosβ，ｒsinφsinβ，ｒcosφ） …(17) と表される。ここで、Ｘ軸を中心にしてＺ軸をａラジア
ン回転させたとき、新しいＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に対する点
Ｅの座標（ｘ'，ｙ'，ｚ'）は ｘ'＝ｘ …(18) ｙ'＝ｙcosａ＋ｚsinａ …(19) ｚ'＝−ｙsinａ＋ｚcosａ …(20) となる。また、進行する球体１がＺ軸を中心に回転して
いるとすると、(17)〜(20)式よりスピンによる表面速度
のｘ成分△ｘ'は △ｘ'＝−ｄβ／ｄｔ・ｒsinφsinβ …(21) と表される。そして、(17)，(19)，(20)式より ｒsinφsinβ＝ｙ'cosａ−ｚ'sinａ …(22) となり、 △ｘ'＝−ｄβ／ｄｔ（ｙ'cosａ−ｚ'sinａ） …(23) となる。図８において、位置Ａ（０，０，０）より、矢
印Ｙ側をＹ軸座標の負側と定めると、点Ｅはｙ'＜０を
常に満たす。従って、 ｙ'＝−√（ｒ2−ｘ'2−ｚ'2） …(24) となり、(23)および(24)式より △ｘ'＝ｄβ／ｄｔ（ｚ'sinａ＋√（ｒ2−ｘ'2−ｚ'2）・cosａ） …(25) となる。△ｘ'に含まれるバックスピン成分の大きさを
Ｂ、サイドスピン成分の大きさをＳとすると △ｘ'＝Ｂｚ'＋Ｓ・√（ｒ2−ｘ'2−ｚ'2） …(26) と表される。但し、 Ｂ＝ｄβ／ｄｔ・sinａ Ｓ＝ｄβ／ｄｔ・cosａ とする。以上のように、点Ｅにおける回転によって生じ
る点ＥのＸ軸成分の表面速度は、バックスピンとサイド
スピン、および点Ｅの座標によって表される。
【００２１】次に、球体１の回転によるバックスピン量
およびサイドスピン量を求める。図９において、球体１
上の点Ｅが属するブロックデータｎの、表面速度センサ
４により求められる平均表面速度ＶTnは ＶTn＝Ｖcosθcosα＋△ｘ' …(27) となる。(27)式より、回転による表面速度成分ＶTSnは ＶTSn＝ＶTn−Ｖcosθcosα＝△ｘ' …(28) となる。従って、ステップＳ４において、ブロックデー
タ毎に表面速度成分ＶTSnを算出する。また、(26)式よ
り △ｘ'＝Ｂｚ'＋Ｓ・√（ｒ−ｘ'2−ｚ'2） ＝Ｂ・ｚ’＋Ｓ・ｙ’ …(29) とする。ただし、球体１の中心を（ｘ’，ｙ’，ｚ’）
＝（０，０，０）とする。そして、ステップＳ５におい
て、表面速度センサ４の検出結果により求められるＶ
TSnと、球体１のバックスピン量およびサイドスピン量
によって表される表面速度のｘ成分△ｘ'との関係につ
いて、ブロックデータの総和を以下のように求める。 nΣn=1△2＝nΣn= 1 ｛Ｖ TSn −（Ｂ・ｚ’＋Ｓ・ｙ’）｝ 2 …(30) (30)式より、nΣn=1△2が最小となるバックスピンＢと
サイドスピンＳとを求めることにより、バックスピン量
およびサイドスピン量の真の値が求められる。
およびサイドスピン量を求める。図９において、球体１
上の点Ｅが属するブロックデータｎの、表面速度センサ
４により求められる平均表面速度ＶTnは ＶTn＝Ｖcosθcosα＋△ｘ' …(27) となる。(27)式より、回転による表面速度成分ＶTSnは ＶTSn＝ＶTn−Ｖcosθcosα＝△ｘ' …(28) となる。従って、ステップＳ４において、ブロックデー
タ毎に表面速度成分ＶTSnを算出する。また、(26)式よ
り △ｘ'＝Ｂｚ'＋Ｓ・√（ｒ−ｘ'2−ｚ'2） ＝Ｂ・ｚ’＋Ｓ・ｙ’ …(29) とする。ただし、球体１の中心を（ｘ’，ｙ’，ｚ’）
＝（０，０，０）とする。そして、ステップＳ５におい
て、表面速度センサ４の検出結果により求められるＶ
TSnと、球体１のバックスピン量およびサイドスピン量
によって表される表面速度のｘ成分△ｘ'との関係につ
いて、ブロックデータの総和を以下のように求める。 nΣn=1△2＝nΣn= 1 ｛Ｖ TSn −（Ｂ・ｚ’＋Ｓ・ｙ’）｝ 2 …(30) (30)式より、nΣn=1△2が最小となるバックスピンＢと
サイドスピンＳとを求めることにより、バックスピン量
およびサイドスピン量の真の値が求められる。
【００２２】上記のように、表面速度センサ４により得
られる信号から、バックスピン量およびサイドスピン量
の算出が可能である。しかし、表面速度センサ４は、球
体１との位置的条件により、サイドスピン量の検出に関
して鋭い検出性能を示す一方、バックスピン量に関して
は広範囲な選択特性を示すため、誤差を含み易い。従っ
て、本発明においては、図１に示すように、表面速度セ
ンサ５からの光を球体１が通過していく空間に対して下
方から上方に向けて放射する。それにより、表面速度セ
ンサ４と同じ原理で球体１の表面速度を演算により求め
ることができる。すなわち、表面速度センサ４より得ら
れる値からはサイドスピン量を、表面速度センサ５より
得られる値からはバックスピン量を検出する。
られる信号から、バックスピン量およびサイドスピン量
の算出が可能である。しかし、表面速度センサ４は、球
体１との位置的条件により、サイドスピン量の検出に関
して鋭い検出性能を示す一方、バックスピン量に関して
は広範囲な選択特性を示すため、誤差を含み易い。従っ
て、本発明においては、図１に示すように、表面速度セ
ンサ５からの光を球体１が通過していく空間に対して下
方から上方に向けて放射する。それにより、表面速度セ
ンサ４と同じ原理で球体１の表面速度を演算により求め
ることができる。すなわち、表面速度センサ４より得ら
れる値からはサイドスピン量を、表面速度センサ５より
得られる値からはバックスピン量を検出する。
【００２３】以上のように、本実施例によれば、以下の
ような効果が得られる。 （１）スリットあるいはマークを設けるなど、特殊な球
体を必要としない。 （２）連続した点として表面速度データを検出するの
で、測定精度が高い。 （３）スクリーン等を必要としないので、場所的制限が
ない。 （４）高速度カメラ等を使用しないので、経済的に安価
である。 （５）人手を用いて球体の座標情報等を入力する必要が
ないので、データの高速処理が可能である。
ような効果が得られる。 （１）スリットあるいはマークを設けるなど、特殊な球
体を必要としない。 （２）連続した点として表面速度データを検出するの
で、測定精度が高い。 （３）スクリーン等を必要としないので、場所的制限が
ない。 （４）高速度カメラ等を使用しないので、経済的に安価
である。 （５）人手を用いて球体の座標情報等を入力する必要が
ないので、データの高速処理が可能である。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、単一の光ビームを発光する単一ビーム発光部と該単
一の光ビームを受光する単一ビーム受光部とを有し、打
ち出された球形の飛翔体が該単一の光ビームを必ず遮る
ように該単一ビーム発光部と該単一ビーム受光部とを結
ぶ直線の極近傍に設定された所定の開始点から該飛翔体
が飛行を開始するのを検出する飛行開始検出手段と、前
記飛行開始点から見て前記飛翔体の飛行方向前方に配置
され、前記飛翔体へ照射ビーム光を照射することにより
生じるドップラ効果に起因した該照射ビーム光に対する
反射ビーム光の周波数偏移を検出し、該周波数偏移に基
づいて前記飛翔体上における前記照射ビーム光の照射点
の表面速度を光学的に測定する表面速度センサと、前記
表面速度センサより更に前記飛翔体の飛行方向前方に配
置され、複数の光ビームを、各々の光ビームが前記飛行
開始点から一定の距離だけ離間した平面に沿い、かつ、
各々の光ビームのうち少なくとも２本が飛行中の飛翔体
と交差するような方向に各々の光ビームを放射するマル
チビーム発光部と、該マルチビーム発光部が出力する複
数の光ビームを各々受光するマルチビーム受光部とを有
するマルチビーム面形成手段と、前記マルチビーム発光
部が出力する複数の光ビームのうち前記飛翔体と交差す
る２本の光ビームについて、前記飛翔体が飛行を開始し
てから各光ビームと交差を開始するまでの時間および交
差を終了するまでの時間を各々計時し、これら計時結果
および前記飛翔体の球径から算出された前記飛翔体の仰
角、水平角および速度に基づいて、前記反射ビーム光に
対応する前記飛翔体上の照射点の三次元座標位置を算出
し、該三次元座標位置における表面速度から前記飛翔体
の方向別回転量を算出する演算処理手段とを設けたの
で、高速で飛行する飛翔体の仰角、水平角、速度、およ
び方向別回転量を、簡単な構成で、かつ高精度に計測で
きるという効果がある。
ば、単一の光ビームを発光する単一ビーム発光部と該単
一の光ビームを受光する単一ビーム受光部とを有し、打
ち出された球形の飛翔体が該単一の光ビームを必ず遮る
ように該単一ビーム発光部と該単一ビーム受光部とを結
ぶ直線の極近傍に設定された所定の開始点から該飛翔体
が飛行を開始するのを検出する飛行開始検出手段と、前
記飛行開始点から見て前記飛翔体の飛行方向前方に配置
され、前記飛翔体へ照射ビーム光を照射することにより
生じるドップラ効果に起因した該照射ビーム光に対する
反射ビーム光の周波数偏移を検出し、該周波数偏移に基
づいて前記飛翔体上における前記照射ビーム光の照射点
の表面速度を光学的に測定する表面速度センサと、前記
表面速度センサより更に前記飛翔体の飛行方向前方に配
置され、複数の光ビームを、各々の光ビームが前記飛行
開始点から一定の距離だけ離間した平面に沿い、かつ、
各々の光ビームのうち少なくとも２本が飛行中の飛翔体
と交差するような方向に各々の光ビームを放射するマル
チビーム発光部と、該マルチビーム発光部が出力する複
数の光ビームを各々受光するマルチビーム受光部とを有
するマルチビーム面形成手段と、前記マルチビーム発光
部が出力する複数の光ビームのうち前記飛翔体と交差す
る２本の光ビームについて、前記飛翔体が飛行を開始し
てから各光ビームと交差を開始するまでの時間および交
差を終了するまでの時間を各々計時し、これら計時結果
および前記飛翔体の球径から算出された前記飛翔体の仰
角、水平角および速度に基づいて、前記反射ビーム光に
対応する前記飛翔体上の照射点の三次元座標位置を算出
し、該三次元座標位置における表面速度から前記飛翔体
の方向別回転量を算出する演算処理手段とを設けたの
で、高速で飛行する飛翔体の仰角、水平角、速度、およ
び方向別回転量を、簡単な構成で、かつ高精度に計測で
きるという効果がある。
【図１】 この発明の一実施例による飛翔球体計測装置
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
【図２】 同実施例による回路構成を示す図である。
【図３】 同実施例による飛翔球体測定装置の動作を説
明する斜視図である。
明する斜視図である。
【図４】 同実施例による表面速度センサの動作を説明
する縦断面図である。
する縦断面図である。
【図５】 同実施例による飛翔体とマルチビーム発光部
からの光ビームとの交差を説明する縦断面図である。
からの光ビームとの交差を説明する縦断面図である。
【図６】 同実施例による受光部の出力信号を示す図で
ある。
ある。
【図７】 同実施例による方向別回転量の演算処理を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図８】 同実施例による方向別回転量の演算処理を説
明する斜視図である。
明する斜視図である。
【図９】 同実施例による飛翔体の表面速度に基づく方
向別回転量の演算処理を説明する図である。
向別回転量の演算処理を説明する図である。
１…球体、２…トリガー発光部、３…トリガー受光部、
４，５…表面速度センサ、６…マルチビーム発光部、７
…マルチビーム受光部
４，５…表面速度センサ、６…マルチビーム発光部、７
…マルチビーム受光部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷高 幸司 静岡県浜松市中沢町10番１号 ヤマハ株 式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−254057（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−291882（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−41457（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】 単一の光ビームを発光する単一ビーム発
光部と該単一の光ビームを受光する単一ビーム受光部と
を有し、打ち出された球形の飛翔体が該単一の光ビーム
を必ず遮るように該単一ビーム発光部と該単一ビーム受
光部とを結ぶ直線の極近傍に設定された所定の開始点か
ら該飛翔体が飛行を開始するのを検出する飛行開始検出
手段と、 前記飛行開始点から見て前記飛翔体の飛行方向前方に配
置され、前記飛翔体へ照射ビーム光を照射することによ
り生じるドップラ効果に起因した該照射ビーム光に対す
る反射ビーム光の周波数偏移を検出し、該周波数偏移に
基づいて前記飛翔体上における前記照射ビーム光の照射
点の表面速度を光学的に測定する表面速度センサと、 前記表面速度センサより更に前記飛翔体の飛行方向前方
に配置され、複数の光ビームを、各々の光ビームが前記
飛行開始点から一定の距離だけ離間した平面に沿い、か
つ、各々の光ビームのうち少なくとも２本が飛行中の飛
翔体と交差するような方向に各々の光ビームを放射する
マルチビーム発光部と、該マルチビーム発光部が出力す
る複数の光ビームを各々受光するマルチビーム受光部と
を有するマルチビーム面形成手段と、 前記マルチビーム発光部が出力する複数の光ビームのう
ち前記飛翔体と交差する２本の光ビームについて、前記
飛翔体が飛行を開始してから各光ビームと交差を開始す
るまでの時間および交差を終了するまでの時間を各々計
時し、これら計時結果および前記飛翔体の球径から算出
された前記飛翔体の仰角、水平角および速度に基づい
て、前記反射ビーム光に対応する前記飛翔体上の照射点
の三次元座標位置を算出し、該三次元座標位置における
表面速度から前記飛翔体の方向別回転量を算出する演算
処理手段と を具備することを特徴とする飛翔球体計測装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4210504A JP2541428B2 (ja) | 1992-08-06 | 1992-08-06 | 飛翔球体計測装置 |
| US08/102,345 US5481355A (en) | 1992-08-06 | 1993-08-05 | Flying spherical body measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4210504A JP2541428B2 (ja) | 1992-08-06 | 1992-08-06 | 飛翔球体計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0654940A JPH0654940A (ja) | 1994-03-01 |
| JP2541428B2 true JP2541428B2 (ja) | 1996-10-09 |
Family
ID=16590465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4210504A Expired - Fee Related JP2541428B2 (ja) | 1992-08-06 | 1992-08-06 | 飛翔球体計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2541428B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100483666B1 (ko) * | 2002-03-26 | 2005-04-18 | 주식회사 브이알필드 | 광막을 이용한 원형물체의 비행 속도 및 위치 측정 시스템 |
| KR200452691Y1 (ko) * | 2007-11-27 | 2011-03-16 | (주)훼밀리골프 | 골프공의 비행정보 측정장치 |
| KR101048864B1 (ko) * | 2009-09-15 | 2011-07-13 | 석용호 | 단일 광원과 평면 센서부를 이용하여 물체의 물리량을 측정하는 방법 및 이를 이용하는 가상 골프 시스템 |
| KR101156404B1 (ko) * | 2009-10-23 | 2012-06-13 | 최성열 | 이동물체의 이동정보 검출시스템 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS604887B2 (ja) * | 1981-02-17 | 1985-02-07 | 川崎製鉄株式会社 | 非調質高張力高靭性鋼板の製造方法 |
| JPS62254057A (ja) * | 1986-04-25 | 1987-11-05 | Bridgestone Corp | ボ−ルのスピン量計測方法 |
-
1992
- 1992-08-06 JP JP4210504A patent/JP2541428B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0654940A (ja) | 1994-03-01 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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