JP2585657B2 - ゴルフ練習装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はゴルフ練習装置に関する。

〔従来の技術〕 ゴルフ練習用の機器は、従来より多種存在するが打撃
内容を数値化して表示する装置として、ショットアナラ
イザと称呼される電子化ゴルフ練習装置がある。

この従来の装置は、ボールの打撃時のクラブヘッドの
振り抜けの移動（以下、ショットという）を２点間で紫
外線若しくは光学等のセンサーを用いて検知すると共
に、ボールとクラブヘッドとの打撃における接触角度
（クラブフェース）を検知し、これらの検出した値から
ショット時のクラブヘッドの速度とボールの飛距離をMP
U（マイクロプロセッサ）等を用いて算出するように構
成されている。そしてこれらの算出値とクラブフェース
の角度を夫々数値で表示し、練習者が自己の打撃内容を
認識できるように構成している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記した従来のゴルフ練習装置は、ショット
時のクラブ速度と、フェースの角度から間接的にボール
の飛距離とその方向を予測するものであるため、該予測
値の誤差が大きく正確なボールの飛距離方向を把握する
ことができない欠点があった。

特に、ボールの回転状態は、実際にはボールの飛行方
向及び距離に大きな影響を与えるのにも関わらず、従来
のゴルフ練習装置では、ボールの回転状態をクラブのフ
ェースの角度等から間接的に予測するものであったた
め、ボールの正確な飛行方向及び距離を予測することは
できなかったのである。

本発明は、このような従来の技術が有する未解決の問
題点に着目してなされたものであって、ボールの正確な
飛行方向及び距離を予測することができるゴルフ練習装
置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、ボールの静止
状態の画像情報及びクラブによりショットされてから所
定時間経過後の画像情報を検出する画像情報検出手段
と、この画像情報検出手段からの検出信号によりボール
の回転状態を算出する回転状態算出手段と、この回転状
態算出手段の算出結果を考慮して前記ボールの飛行方向
及び距離を予測する飛行方向距離予測手段と、を備えた
ものである。

なお、このゴルフ練習装置に用いるボールには、表面
の一部に色彩を施すことが望ましい。

〔作用〕

本発明にあっては、画像情報検出手段によって、ボー
ルの静止状態の画像情報と、クラブによりショットされ
てから所定時間経過した後のボールの画像情報とが検出
される。すると、回転状態算出手段によって、それら二
つの画像情報が比較されることにより、ボールの回転状
態が求められる。そして、そのボールの回転状態を考慮
しつつ、飛行方向距離予測手段が、ボールの飛行方向及
び距離を予測する。

即ち、従来のゴルフ練習装置では、ボールの初速や飛
び出し方向に基づいて（或いは、それらの他に、クラブ
のフェース角度から予測されるボールの回転状態に基づ
いて）、ボールの飛行方向及び距離が予測されるのに対
し、本発明では、画像情報から求められた実際のボール
の回転状態が考慮されるから、高い予測情報が得られ
る。

なお、ボールの初速や飛び出し方向は、クラブの振り
抜け速度や角度から求めてもいいし、場合によっては画
像情報検出手段が検出した二つの画像情報におけるボー
ルの位置を比較して求めてもよい。

さらに、本発明にあっては、ボールの表面の一部に色
彩を施せば、二つの画像情報を比較する際にボールの回
転角の検出が容易になる。

〔実施例〕

以下、図面に基づき本発明の一実施例を説明する。第
１図にブロック図を示す。

この装置は、練習者のショット時のクラブの通過速度
を検出するクラブ速度検出手段１と、ボールの打撃前の
静止状態と打撃後の状態を撮像する画像情報検出手段２
と、前記のクラブ速度検出手段１で検出した値からＸ方
向速度を算出するＸ方向速度算出手段３と、画像情報検
出手段２で検出した前記の画像からボールのＹ及びＺ方
向の速度を算出するY/Z方向速度算出手段４を備えてい
る。画像情報検出手段２の出力側にはまた回転状態算出
手段５が設けられており、ここでボールの回転方向と回
転速度を検出するように構成されている。上記Ｘ方向速
度算出手段３とY/Z方向速度算出手段４と回転状態算出
手段５の出力側は飛行方向距離予測手段６に接続されて
いる。この飛行方向距離予測手段６には上記したＸ方向
速度、Y/Z方向速度、回転状態の各信号を入力しこれら
の値からボールの飛行方向とその距離を予測する。この
飛行方向距離予測手段６にはパラメータ設定手段７が接
続されており、実際のボールの飛行方向と距離に近似さ
せるため、条件変更の数値が飛行方向距離予測手段６に
パラメータ設定手段７から入力されるようになってい
る。更に飛行方向距離予測手段６で予測される飛行方向
とその距離等を表示する表示手段８とで構成されてい
る。

練習者のショット時のクラブ速度がクラブ速度検出手
段１で検出され、Ｘ方向速度算出手段３はこの検出した
クラブ速度ボールの弾性係数等を考慮して、ボールのＸ
方向速度を算出する。クラブ速度をそのままボールの速
度とすることも可能である。またＹ及びＺ方向速度はボ
ールの打撃前の静止状態と打撃後の状態を画像情報検出
手段２で撮影し、この画像によりボールのＹ及びＺ方向
の速度をY/Z方向速度算出手段４で算出する。更に前記
の画像からボールの回転方向と回転速度を回転状態算出
手段５で算出し、これらで算出されたＸ方向速度、Y/Z
方向速度、回転方向と回転速度の夫々の算出値を、飛行
方向距離予測手段６に入力してボールの飛行方向の予
測、即ち、ボールの軌跡を算出する。この実施例ではパ
ラメータ設定手段７を備えており、より実際的なボール
の飛行方向に近似させるため条件変更例えば、風向等の
数値等を入力できるようになっている。予測手段６の出
力は数値乃至図形化して表示手段８で表示される。

上述した実施例を第２図により更に詳細に説明する クラブ速度検出手段１としてこの実施例では赤外線セ
ンサ10を用いている。このセンサ10は送信器11a,12aと
受信器11b,12bとで構成され、送信器11a,12aからの赤外
線を受信器11b,12bで受信可能となるように対向し、且
つ送信器11a,12aの間隔dx1と受信器11b,12bの間隔dx2と
が同一に、即ち平行になるように配設されている。送信
器11a,12aの夫々の入力端は、ケーブル15を介してセン
サユニット16の出力端に接続され、受信器11bの出力端
は、ケーブル17でセンサユニットの一方の受信端と、受
信器12bの出力端は、ケーブル18でセンサユニットの他
方の受信端と、夫々接続されるように構成されている。

画像情報検出手段３として、この実施例ではCCD（団
体撮像素子）を用いたビデオカメラ30を用いており、ボ
ールの飛行を後方より撮影するため、スタンス時におけ
る右前方に配置してある。

制御ボックス40には第１図に示すＸ方向速度算出手段
３とY/Z方向速度算出手段４と回転状態算出手段５と更
に、飛行方向距離予測手段６が収納されている。センサ
ユニット16の出力端はケーブル17で制御ボックス40内の
Ｘ方向速度算出手段３と更に、ビデオカメラ30の出力端
はケーブル31で制御ボックス40内のY/Z方向速度算出手
段４と夫々接続されるように構成されている。

また、各種のモード切替を入力するためのパラメータ
設定手段７はキーボードスイッチ70を有しており、前記
飛行方向距離予測手段６に接続されている。更に、上記
の数値乃至軌道を映像表示するための表示手段８として
CRTブラウン管の表示器80が該飛行方向距離予測手段６
に接続されるよう構成されている。

ボール100は、ティ101に置かれ、その位置は、センサ
の送信器12aと受信器12b間の中点からボールの飛行方向
の所定長位置である。またこのボールには回転状態の検
出を容易にするため、第５図（ａ）に示すように黒色等
の色彩を施した半球部105を形成してある。なお、この
黒色等の色彩は半球に施すのみでなくボールの上下左右
の回転を検出するため第５図（ｃ）に示すように黒色等
の色彩を施した1/4部106を設け、回転状態算出手段５で
黒色等の色彩を施した1/4部106と未色彩部とを比較して
算出し上下左右の回転を検出するように構成してもよ
い。

以下、上述した構成の作動を説明する。

送信機11a,12aには予めセンサユニット16を介して電
圧の印加がなされ送信器からの赤外線は受信機11b,12b
で夫々に対応して受信されている。練習者がクラブのシ
ョットを行うとクラブで赤外線が断となり第３図に示す
（Ａ），（Ｂ）の切断パルスが受信器11b,12bから制御
ボックス40に送出される。この信号に基づきＸ方向速度
算出手段３でボールのＸ方向速度Vxが算出される。この
算出は前記切断パルスの時間的間隔txと、赤外線間の距
離dx（dx1,dx2）から により算出される。

更に、第３図のパルス（Ｂ）の復帰点、即ち点（Ｃ）
でビデオカメラ30で１回目の撮像を行いこの画像をY/Z
方向速度算出手段４に送出する。ここでボールの位置が
マークされる。点（Ｃ）はボールのクラブ打撃点である
と共に以後の一連の作動の開始点である。次に、所定時
間経過後テレビカメラによる２回目の撮像を行なう。こ
の映像は更にY/Z方向速度算出手段４に送出される。テ
レビカメラでの撮像はCCDの電圧印加のオンオフをY/Z方
向速度算出手段４で行なう電子シャッタを用いる。１回
目の撮像と２回目の撮像との間隔は２回目の撮像におけ
るボールの位置がテレビカメラの撮像画面から逸脱しな
い位置、即ち、極めてボールを高く打ち上げた場合に画
面からボールが逸脱しない時間を設定する。第４図
（ａ），（ｂ），（ｃ）はテレビカメラの１回目の撮像
の画面と２回目の撮像の画面のボールの位置及びその時
のボールの平面上の位置を示したものである。

２回目に撮像した画面のボールの位置P1からY/Z方向
速度算出手段４でＹ及びＺ方向速度を求める。Y/Z方向
の速度ベクトルは、式 により算出できる。ここで、ｙとｚは次のように画像上
の移動量ｙ′,z′と前記したＸ方向速度Vxの関数として
求まる。即ち第４図（Ｃ）に示すようにビデオカメラ30
からボール位置P1のずれ角度をθｙとすれば、 ここで ｙ′：ビデオカメラ30による画像に相当する仮想面Ｖ上
のボールの移動量 l3:画像上の仮想距離 l1:ビデオカメラ30とセンサ12aの距離 l2:センサ12aとボール位置P1のＸ方向距離 t1:センサ12aがクラブヘッドの通過を検知してからP1位
置のボールの画像をとらえる時間 上記と同様にＺも で表わせる。

またＸは当然に ｘ＝l2＝kVxt1 となる。

ボールの回転方向（ここでは上下方向の回転だけにつ
き説明する）及び回転速度は、静止状態のボールの位置
（第５図ａ）と２回目の撮像（第５図ｂ）から算出す
る。ここで第５図（ａ）及び（ｂ）は第４図におけるボ
ールの拡大図である。第５図（ａ）は回転速度の算出を
容易にするため予めボールの半球を黒色に色彩を施しテ
ィ101に置かれた画像を示し、（ｂ）は撮像したボール
の回転方向を示した画像である。即ち、ボールをティ10
1に黒色等の色彩を施した半球部105を下方にして置きク
ラブで打撃する。そして所定時間経過後の２回目の撮像
画面（第５図ｂ）から、黒色部の縦長Ｌは（１＋cos
θ）ｒで求められ、１回目及び２回目の撮像間隔tyzに
おける回転方向及び回転速度Ｖθ（rad/sec）は式 ｄθ/dt から回転状態算出手段５で算出される。

上記で夫々に算出した数値を飛行方向距離予測手段６
に入力する。このボールの軌跡は飛行方向距離予測手段
６において下記運動方程式で算出する。

本方程式に於いて、スピンが弾道におよぼす影響を関
数SPで、更に空気抵抗の係数をＲで示し、風速、雨、コ
ースの芝目の状態等のパラメータはVwで示している。

このパラメータVwはパラメータ設定手段７のキーボー
ドから数値で飛行方向距離予測手段６に入力する。これ
らの算出からボールのＸ方向速度及びY/Z方向速度並び
に回転方向及び回転速度と、更に、軌道（３次元的位置
変化X,Y,Z方向速度ベクトル）がCRTブラウン管の表示器
80に表示可能となる。

なお軌道をブラウン管に表示するのみでなく、算出の
各段階を表示すれば、練習者にとってより有効である。
第６図（ａ）乃至（ｃ）はこの算出の各段階の一例を図
示したものである。（ａ）図は打撃後のボールのＸ方向
速度及びYZ方向速度並びに回転方向及び回転速度を示
し、（ｂ）図は３次元位置変化（X,Y,Z方向速度ベクト
ル）即ち、軌道と飛行距離を示し、（ｃ）図は風速、
雨、コース芝目の状態等のパラメータを飛行方向距離予
測手段６にパラメータ設定手段７から挿入して更に算出
を行ないその軌道と、具体的なゴルフコースの風景をシ
ュミレーションし映像表現したものである。これらは画
像表示のみではなくハードコピーと併用すればより効果
的である。

従って、これらの数値や軌跡をもとに練習者は、打撃
フォームの定型化や修正をより効果的に行うことができ
る。更に、風速、雨、コースの芝目の状態等のパラメー
タをこれらの数値に挿入してボールの軌道のシミュレー
ションを映像表現で行なうことにより、より現実的な条
件の基での練習が狭い練習場で可能となる。又、軌道を
現実的なゴルフ場のコース風景と重ね合わせた映像表現
のシミュレーションを行ないボールの着点風景を移動さ
せることにより実際のゴルフ場コースと近似した練習
や、アニメーション（動画）とのシミュレーションを行
なうことによりアミューズメント的な複数人による高度
なゴルフゲーム装置としても利用可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ボールの静止
状態の画像情報とショットされてから所定時間経過後の
画像情報とに基づいてボールの回転状態を算出し、その
算出結果を考慮して前記ボールの飛行方向及び距離を予
測する構成としたため、ボールの飛行方向及び距離を正
確に予測することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願発明の構成を示すブロック図、第２図はそ
の外観を示す斜視図、第３図はセンサの動作タイミング
の説明図、第４図（ａ）はビデオカメラでの１回目の撮
像における画像のボールの位置を示す説明図、第４図
（ｂ）はビデオカメラでの２回目の撮像における画像の
ボール位置を示す説明図、第４図（ｃ）はその平面図、
第５図（ａ）はビデオカメラでの１回目の撮像における
画像のボールの位置を示す説明図、第５図（ｂ）はビデ
オカメラでの２回目の撮像における画像のボールの回転
状態を示す説明図、第５図（ｃ）はボールの彩色状態の
説明図、第６図は各モードにおける画面の一例を示す説
明図である。 １……クラブ速度検出知手段、２……画像情報検出手
段、３……Ｘ方向速度算出手段、４……Y/Z方向速度算
出手段、５……回転状態算出手段、６……飛行方向距離
予測手段、7:パラメータ設定手段、8:表示手段、10……
赤外線センサ、30……ビデオカメラ、40……制御器、70
……キーボード、80……表示器

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ボールの静止状態の画像情報及びクラブに
   よりショットされてから所定時間経過後の画像情報を検
   出する画像情報検出手段と、この画像情報検出手段から
   の検出信号によりボールの回転状態を算出する回転状態
   算出手段と、この回転状態算出手段の算出結果を考慮し
   て前記ボールの飛行方向及び距離を予測する飛行方向距
   離予測手段と、を備えたことを特徴とするゴルフ練習装
   置。
2. 【請求項２】前記ボールの表面の一部に色彩を施した特
   許請求の範囲第１項記載のゴルフ練習装置。