JP5606222B2

JP5606222B2 - 測定装置および測定方法

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Publication number: JP5606222B2
Application number: JP2010193807A
Authority: JP
Inventors: 雅由荒川; 哲也中村; 隆法渋井
Original assignee: 株式会社フローベル
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2030-08-31
Also published as: JP2012052845A

Description

本発明は、測定装置および測定方法に関し、特に、打撃物と被打撃物の両方の速度をより正確に測定することができるようにする測定装置および測定方法に関する。

野球、ゴルフ、テニス、サッカーなどのスポーツにおいて、例えば、プレーヤが用いるバットやゴルフクラブ、テニスラケット、あるいはサッカーにおけるプレーヤの脚部など、打撃物の速度を測定することは、そのプレーヤの持つパワー的な能力を測定するという意味で重要である。また、野球ボールやゴルフボール、テニスボール、サッカーボールなどの、被打撃物の速度を測定することも、プレーヤが行った打撃（ショット）の質、即ち、パフォーマンスレベルを測定するという意味で重要である。

従って、スポーツにおいて打撃物と被打撃物の速度を同時に測定することは、基礎的な測定と言うことができ、各々の競技において技能の向上を図る上で重要である。これらの測定方法には、従来、映像を使った方法、磁気を使った方法、光学センサを用いた方法、ドップラセンサを用いた方法など、様々な方法があるが、最近では特に、簡便で安価であることなどから、ドップラセンサを用いる方法が多く利用されている。

例えば、ドップラセンサを用いて、ゴルフにおいて、スイングしたときのクラブヘッドの速度を測定するものがある（例えば、特許文献１参照）。また、ドップラセンサを用いて、ゴルフにおける打撃物としてのクラブヘッドの速度（ヘッドスピード）と被打撃物としてのゴルフボールの速度（ボールスピード）の両方を測定するものもある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００６−３２６３１８号公報特開２０１０−０２５７３７号公報

しかしながら、特許文献２で開示されている測定方法では、１個のドップラセンサにより取得したドップラ信号に基づいて、クラブヘッドの速度とゴルフボールの速度を測定している。この場合、１個のドップラセンサから取得したドップラ信号を、クラブヘッド側の信号と、ゴルフボール側の信号に適切に分離できるかが重要となるが、クラブヘッドとゴルフボールの速度が近い場合に正確に分離することが難しい。そのため、クラブヘッドとゴルフボールの速度を正確に測定できないことがあった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、打撃物と被打撃物の両方の速度をより正確に測定することができるようにするものである。

本発明の一側面の測定装置は、第１の送信信号を出力するとともに、前記第１の送信信号が打撃物に反射して戻ってきた信号である第１のドップラ信号を受信する第１のドップラセンサと、第２の送信信号を出力するとともに、前記第２の送信信号が被打撃物に反射して戻ってきた信号である第２のドップラ信号を受信する第２のドップラセンサと、前記被打撃物が前記打撃物によって打撃された瞬間である打撃タイミングを検出するタイミング検出手段と、前記タイミング検出手段により検出された前記打撃タイミングから所定期間前の時刻までの前記第１のドップラ信号に基づいて前記打撃物の速度を演算するとともに、前記打撃タイミングから所定期間後の時刻までの前記第２のドップラ信号に基づいて前記被打撃物の速度を演算する演算手段とを備え、前記被打撃物の飛球方向を第１の方向、前記被打撃物の飛球方向と反対方向を第２の方向、前記被打撃物の飛球方向に垂直な方向を第３の方向とし、前記第１のドップラセンサの前記第１の方向の位置は、前記打撃タイミング前の前記被打撃物よりも前記第１の方向寄りに配置され、前記第１のドップラセンサの測定範囲である扇形の測定方向が、前記打撃タイミング前の前記被打撃物に向いた前記第３の方向よりも前記第２の方向側を向くように配置され、前記第２のドップラセンサの前記第２の方向の位置は、前記打撃タイミング前の前記被打撃物よりも前記第２の方向寄りに配置され、前記第２のドップラセンサの測定範囲である扇形の測定方向が、前記打撃タイミング前の前記被打撃物に向いた前記第３の方向よりも前記第１の方向側を向くように配置されている。

本発明の一側面の測定方法は、第１のドップラセンサと、第２のドップラセンサと、タイミング検出手段と、演算手段とを備え、被打撃物の飛球方向を第１の方向、前記被打撃物の飛球方向と反対方向を第２の方向、前記被打撃物の飛球方向に垂直な方向を第３の方向とし、前記第１のドップラセンサの前記第１の方向の位置は、打撃タイミング前の前記被打撃物よりも前記第１の方向寄りに配置され、前記第１のドップラセンサの測定範囲である扇形の測定方向が、前記打撃タイミング前の前記被打撃物に向いた前記第３の方向よりも前記第２の方向側を向くように配置され、前記第２のドップラセンサの前記第２の方向の位置は、前記打撃タイミング前の前記被打撃物よりも前記第２の方向寄りに配置され、前記第２のドップラセンサの測定範囲である扇形の測定方向が、前記打撃タイミング前の前記被打撃物に向いた前記第３の方向よりも前記第１の方向側を向くように配置されている測定装置の測定方法であって、前記第１のドップラセンサが、第１の送信信号を出力するとともに、前記第１の送信信号が打撃物に反射して戻ってきた信号である第１のドップラ信号を受信し、前記第２のドップラセンサが、第２の送信信号を出力するとともに、前記第２の送信信号が被打撃物に反射して戻ってきた信号である第２のドップラ信号を受信し、前記タイミング検出手段が、前記被打撃物が前記打撃物によって打撃された瞬間である打撃タイミングを検出し、前記演算手段が、前記タイミング検出手段により検出された前記打撃タイミングから所定期間前の時刻までの前記第１のドップラ信号に基づいて前記打撃物の速度を演算するとともに、前記打撃タイミングから所定期間後の時刻までの前記第２のドップラ信号に基づいて前記被打撃物の速度を演算する。

本発明の一側面においては、第１の送信信号が出力されるとともに、第１の送信信号が打撃物に反射して戻ってきた信号である第１のドップラ信号が受信され、第２の送信信号が出力されるとともに、第２の送信信号が被打撃物に反射して戻ってきた信号である第２のドップラ信号が受信される。そして、被打撃物が打撃物によって打撃された瞬間である打撃タイミングが検出され、検出された打撃タイミングから所定期間前の時刻までの第１のドップラ信号に基づいて打撃物の速度が演算されるとともに、打撃タイミングから所定期間後の時刻までの第２のドップラ信号に基づいて被打撃物の速度が演算される。被打撃物の飛球方向を第１の方向、被打撃物の飛球方向と反対方向を第２の方向、被打撃物の飛球方向に垂直な方向を第３の方向とし、第１のドップラセンサの第１の方向の位置は、打撃タイミング前の被打撃物よりも第１の方向寄りに配置され、第１のドップラセンサの測定範囲である扇形の測定方向が、打撃タイミング前の被打撃物に向いた第３の方向よりも第２の方向側を向くように配置され、第２のドップラセンサの第２の方向の位置は、打撃タイミング前の被打撃物よりも第２の方向寄りに配置され、第２のドップラセンサの測定範囲である扇形の測定方向が、打撃タイミング前の被打撃物に向いた第３の方向よりも第１の方向側を向くように配置されている。

本発明の一側面によれば、打撃物と被打撃物の両方の速度をより正確に測定することができる。

本発明を適用した測定システムの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。図１の測定システムの配置例を示す図である。計測装置内の２個のドップラセンサとその測定範囲との関係について説明する図である。インパクト測定モードによる測定処理について説明するフローチャートである。本発明を適用したコンピュータの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。

［測定システムの構成例］
図１は、本発明を適用した測定システムの一実施の形態の構成例を示している。

図１の測定システムは、計測装置１、データ処理装置２、及び撮像装置３を有し、プレーヤ（被験者）がゴルフクラブをスイングして、所定の位置に置かれたゴルフボールを打撃したときの、打撃物であるゴルフクラブの速度と、被打撃物であるゴルフボールの速度を同時に測定するシステムである。

なお、図１の測定システムは、ゴルフボールがゴルフクラブに打撃された瞬間のゴルフクラブとゴルフボールの速度を測定して表示するインパクト測定モード（第１の測定モード）と、ゴルフクラブとゴルフボールの速度の測定の他に、プレーヤのスイング動作全体の画像も撮影して表示する画像付き測定モード（第２の測定モード）とを有している。

計測装置１は、ドップラセンサ１１、コンパレータ１２、及びADC(A/Dコンバータ)１３を、それぞれ２個ずつ備えている。ドップラセンサ１１は、マイクロ波の信号を送信信号として出力するとともに、出力した送信信号が所定の物体に反射して周波数が変更され、所定のドップラ周波数となった反射信号（以下、ドップラ信号という。）を受信する。ドップラセンサ１１が出力する送信信号の周波数は、例えば、24.11GHzである。コンパレータ１２は、ドップラセンサ１１が受信したドップラ信号の出力レベルを、予め設定された基準レベルＶ_ＴＨと比較し、その出力レベルが基準レベルＶ_ＴＨ以上である場合に、測定対象の物体を検出した検出信号Ｋ１またはＫ２を出力する。ADC１３は、ドップラセンサ１１が出力するドップラ信号を所定のビット数（例えば、１６ビット）でAD変換し、AD変換後のデジタル化されたドップラ信号ＳＩＧ１またはＳＩＧ２を出力する。

２個のドップラセンサ１１、コンパレータ１２、及びADC１３のうち、一方はゴルフクラブの速度検出用であり、他方はゴルフボールの速度検出用である。なお、２個のドップラセンサ１１と、その出力を受けるコンパレータ１２及びADC１３のうち、ゴルフクラブとゴルフボールのどちらの速度を検出するかは、プレーヤが右打ち（右利き）であるか、または左打ち（左利き）であるかによって異なる。即ち、プレーヤが右打ちである場合、ドップラセンサ１１ａ、コンパレータ１２ａ、及びADC１３ａが、ゴルフクラブの速度を検出し、ドップラセンサ１１ｂ、コンパレータ１２ｂ、及びADC１３ｂが、ゴルフボールの速度を検出する。プレーヤが左打ちである場合は、その反対となる。

以下では、右打ちのプレーヤ用の設定がなされているものとして、ゴルフクラブの速度を検出するドップラセンサ１１ａをクラブ側センサ１１ａと称し、ゴルフボールの速度を検出するドップラセンサ１１ｂをボール側センサ１１ｂと称する。左打ちのプレーヤ用の設定にした場合の相違部分については必要に応じて適宜説明する。

計測装置１は、マイクロホン１４、バッファメモリ１５、切替部１６、表示部１７、制御部１９、及び入出力部２０も有している。

マイクロホン１４は、被打撃物であるゴルフボールが打撃物であるゴルフクラブに打撃されたときの音声信号Ｍを取得することで、インパクトの瞬間、即ち、被打撃物であるゴルフボールが打撃物であるゴルフクラブに打撃された瞬間のタイミングを検出する。

バッファメモリ１５は、制御部１９の制御により、クラブ側センサ１１ａから出力されたドップラ信号ＳＩＧ１と、ボール側センサ１１ｂから出力されたドップラ信号ＳＩＧ２を、予め設定された測定時間に対応する所定のデータ量だけ記憶する。バッファメモリ１５は、ドップラ信号ＳＩＧ１を記憶するクラブ用データ領域と、ドップラ信号ＳＩＧ２を記憶するボール用データ領域を有し、少なくともクラブ用データ領域はリングバッファとされている。即ち、クラブ用データ領域には、ドップラ信号ＳＩＧ１が、例えば、アドレスの小さな方から順に書き込まれ、全てのデータ領域に対し書き込みがされた場合、データの古い方から（即ち、アドレスの小さな方から）再度上書きすることにより、一定量（一定時間）の最新のドップラ信号ＳＩＧ１がクラブ用データ領域に記憶される。

切替部１６は、例えば、DIPスイッチ等により構成され、右打ちのプレーヤ用と、左打ちのプレーヤ用の動作設定を切り替える。なお、右打ちのプレーヤ用と、左打ちのプレーヤ用の動作設定を切り替えは、入出力部２０を介してデータ処理装置２から供給される制御信号に基づいて行うようにしてもよい。この場合、切替部１６は省略することができる。

表示部１７は、３つのLED１８ａ乃至１８ｃを備え、制御部１９からの制御信号に基づいて、LED１８ａ乃至１８ｃを点灯または消灯させる。１番目のLED１８ａは、クラブ側センサ１１ａが物体（ゴルフクラブ）を検出したとき、点灯する。２番目のLED１８ｂは、インパクトが検出されたとき、点灯する。３番目のLED１８ｃは、クラブ側センサ１１ａが物体（ゴルフクラブ）を検出し、かつ、物体検出から所定時間内にインパクトが検出されたとき、点灯する。換言すれば、３番目のLED１８ｃは、１番目のLED１８ａが点灯してから所定時間の間に２番目のLED１８ｂが点灯したとき、点灯する。３番目のLED１８ｃの点灯は、ゴルフクラブとゴルフボールの両方の速度を求めるための測定データがバッファメモリ１５に蓄積されていることを意味する。

なお、３つのLED１８ａ乃至１８ｃは、点灯の代わりに、点滅等の表示でもよい。また、３つのLED１８ａ乃至１８ｃの点灯を制御する制御信号をデータ処理装置２に送信し、LED１８ａ乃至１８ｃと同様の表示を、データ処理装置２の後述する表示部３４に表示させるようにしてもよい。この場合、表示部１７は省略される。

制御部１９は、ドップラ信号ＳＩＧ１及びＳＩＧ２の制御を行う。即ち、制御部１９は、コンパレータ１２ａから物体（ゴルフクラブ）を検出した旨の検出信号Ｋ１が供給された時点から、ADC１３ａから供給されるドップラ信号ＳＩＧ１のバッファメモリ１５（のクラブ用データ領域）への書き込みを開始する。そして、制御部１９は、検出信号Ｋ１が供給されてから所定の時間内に、マイクロホン１４からの音声信号Ｍによりインパクトの瞬間が検出されたとき、ドップラ信号ＳＩＧ１のバッファメモリ１５への書き込みを終了（停止）し、ADC１３ｂから供給されるドップラ信号ＳＩＧ２のバッファメモリ１５（のボール用データ領域）への書き込みを開始する。ドップラ信号ＳＩＧ２のバッファメモリ１５への書き込み開始から所定時間経過後、ドップラ信号ＳＩＧ２のバッファメモリ１５への書き込みが、制御部１９によって終了（停止）される。バッファメモリ１５に蓄積されたドップラ信号ＳＩＧ１及びＳＩＧ２は、データ処理装置２からの要求に応じて、入出力部２０を介して、データ処理装置２に出力される。

また、制御部１９は、切替部１６からの、右打ちと左打ちの動作設定を切り替える切り替え信号に基づいて、上述したドップラ信号ＳＩＧ１及びＳＩＧ２の入出力制御動作を切り替える。即ち、制御部１９は、右打ちのプレーヤ用の動作設定がなされている場合には、最初の測定対象のゴルフクラブがドップラセンサ１１ａにより検出されるので、上述したように、コンパレータ１２ａから物体（ゴルフクラブ）を検出した旨の検出信号Ｋ１が供給された時点から、バッファメモリ１５への書き込みを開始する。一方、左打ちのプレーヤ用の動作設定がなされている場合には、最初の測定対象のゴルフクラブはドップラセンサ１１ｂにより検出されるので、コンパレータ１２ｂから物体（ゴルフクラブ）を検出した旨の検出信号Ｋ２が供給された時点から、バッファメモリ１５への書き込みを開始する。

従って、右打ちのプレーヤ用の動作設定がなされている場合には、コンパレータ１２ａがゴルフクラブを検出するために使用されるが、コンパレータ１２ｂは使用されない。逆に、左打ちのプレーヤ用の動作設定がなされている場合には、コンパレータ１２ｂがゴルフクラブを検出するために使用されるが、コンパレータ１２ａが使用されない。従って、コンパレータ１２を１個とし、コンパレータ１２の入力として、ドップラセンサ１１ａと１１ｂの出力を必要に応じて切り替えるようにしてもよい。

さらに、制御部１９は、表示部１７のLED１８ａ乃至１８ｃの点灯を制御する。具体的には、制御部１９は、第１に、クラブ側センサ１１ａが物体（ゴルフクラブ）を検出したとき、即ち、コンパレータ１２ａから検出信号Ｋ１が供給され、クラブ側センサ１１ａのドップラ信号ＳＩＧ１の書き込みを開始したとき、LED１８ａを点灯させる。第２に、制御部１９は、ゴルフボールがゴルフクラブで打撃された音声信号Ｍが取得されたとき、LED１８ｂを点灯させる。さらに、制御部１９は、検出信号Ｋ１が供給され、かつ、音声信号Ｍが取得されたとき、換言すれば、ボール側センサ１１ｂのドップラ信号ＳＩＧ２の書き込みを開始したとき、LED１８ｃを点灯させる。制御部１９は、バッファメモリ１５に蓄積させた測定データ（ドップラ信号ＳＩＧ１及びＳＩＧ２）をデータ処理装置２に出力したとき、LED１８ａ乃至１８ｃを消灯させる。

このように、クラブ側センサ１１ａのドップラ信号ＳＩＧ１の書き込み、インパクトの瞬間の検出、ボール側センサ１１ｂのドップラ信号ＳＩＧ２の書き込み、のそれぞれに対応してLED１８ａ乃至１８ｃを点灯させることにより、測定データが正常に取得できたか否かを一目で分かりやすくしている。

データ処理装置２は、通信部３１、演算部３２、表示制御部３３、及び表示部３４により構成される。データ処理装置２は、例えば、パーソナルコンピュータ等で構成することができる。

通信部３１は、計測装置１及び撮像装置３と所定のデータ形式によるデータの授受を行う。具体的には、通信部３１は、計測装置１から供給される測定データ（ドップラ信号ＳＩＧ１及びＳＩＧ２）を取得して、演算部３２へ供給するとともに、画像付き測定モードにおいてはさらに撮像装置３から供給される、プレーヤのスイング動作を撮影して得られた動画像データも取得して、表示制御部３３へ供給する。また、通信部３１は、表示制御部３３から供給される制御コマンドを、計測装置１または撮像装置３に送信する。

演算部３２は、通信部３１を介して計測装置１から取得した、測定データに基づいて、ゴルフクラブの速度と、ゴルフボールの速度を演算して求める。ゴルフクラブ及びゴルフボールの速度ｖは、次のドップラ効果の公式により求めることができる。
ｖ＝（ｃ・Ｆ_ｄ）／（２・Ｆ_ｔ）
ここで、ｃは光速（299792485m/s）、Ｆ_ｄは、受信したドップラ信号ＳＩＧ１またはＳＩＧ２の周波数（ドップラ周波数）、Ｆ_ｔは、ドップラセンサ１１の出力周波数である。

表示制御部３３は、インパクト測定モードでは、演算部３２で演算されたゴルフクラブの速度とゴルフボールの速度の両方を表示部３４に表示させる。また、表示制御部３３は、画像付き測定モードでは、通信部３１を介して撮像装置３から取得したプレーヤのスイング動作の動画像に、演算部３２で求められたゴルフクラブの速度とゴルフボールの速度を重畳させて、表示部３４に表示させる。

画像付き測定モードでは、例えば、インパクトが検出された旨のタイミング信号（音声信号Ｍ）が、計測装置１の制御部１９から、入出力部２０を介して、データ処理装置２に供給される。このとき、入出力部２０は、タイミング信号をデータ処理装置２に出力すると同時に、内部カウンタによるカウント動作を開始する。データ処理装置２の表示制御部３３は、通信部３１を介してタイミング信号を取得して、インパクトが検出されたことを認識するとともに、入出力部２０のカウント値を読み込み、通信による遅れ量（入出力部２０がタイミング信号を出力してから表示制御部３３が認識するまでの時間差）を取得する。そして、表示制御部３３は、タイミング信号を受信した時刻から遅れ量だけ遡った時刻に、撮像装置３で撮像された画像を、インパクト時の画像とする。これにより、撮像装置３で撮像されたスイング動作全体の動画像のなかからインパクト時の画像を正確に特定することができ、表示制御部３３は、インパクト時の画像を中心として前後に所定枚数の撮像画像を、スイング動作全体の動画像として表示部３４に表示させる。

また、表示制御部３３は、ゴルフクラブの速度とゴルフボールの速度の他に、ゴルフボールの速度（ボールスピード）[m/s]をゴルフクラブの速度（ヘッドスピード）[m/s]で除算して得られるミート率も表示部３４に表示させるようにすることができる。さらに、表示制御部３３は、ボールスピードを用いた所定の計算式で求められる標準的なゴルフボールの飛距離も併せて表示させるようにしてもよい。標準的なゴルフボールの飛距離は、例えば、（ボールスピード[m/s]×３．８）[yard]として計算することができる。

表示部３４は、例えば、液晶ディスプレイ等により構成され、インパクト測定モードでは、ゴルフクラブの速度とゴルフボールの速度を表示する。また、画像付き測定モードでは、表示部３４は、ゴルフクラブの速度とゴルフボールの速度の他に、プレーヤのスイング動作の動画像も表示する。

なお、演算結果の速度が前回の演算結果と全く同一である場合には、前回の測定表示のままなのか、新たに測定された結果であるのかが分からない場合もあり得る。そこで、最新の測定結果を表示する場合には、最初の一定時間、測定結果を点滅表示させることで、測定結果の表示が更新されたことを表すようにしてもよい。

撮像装置３は、動画像を撮像可能なビデオカメラまたはビデオスチルカメラ等で構成され、画像付き測定モードにおいて、データ処理装置２の制御にしたがい撮像し、その結果得られる動画像データをデータ処理装置２に供給する。撮像装置３からデータ処理装置２に供給される動画像データには、動画像を構成する各画像の撮影時刻がメタデータとして含まれている。なお、インパクト測定モードのみで使用する場合、撮像装置３は省略することができる。

［測定システムの配置例］
図２は、上面から見たときの、図１の測定システムと、ゴルフボール及びプレーヤ一との位置関係を示す図である。なお、図２は、プレーヤが右打ち（右利き）である場合の例である。

プレーヤ（の足）４１がゴルフボール４２を正面にして位置したとき、プレーヤ４１とゴルフボール４２を結ぶ直線上の、ゴルフボール４２より向こう側の離れた位置に計測装置１が配置され、さらに、計測装置１よりも向こう側の離れた位置に、撮像装置３が配置されている。換言すれば、プレーヤ４１、ゴルフボール４２、計測装置１、及び撮像装置３が、その順で略一直線上に配置されている。

撮像装置３は、三脚４３で固定されており、データ処理装置２は、計測装置１及び撮像装置３と、それぞれ、USBケーブル４４及び４５で接続されている。なお、データ処理装置２と計測装置１及び撮像装置３との間の接続方法は、例えば、RS-232C、LAN、Bluetooth（登録商標）、赤外線通信など、有線、無線を問わず、各種の接続方法を採用することができる。

なお、本実施の形態では、データ処理装置２と撮像装置３を別々に設けたが、例えば、データ処理装置２としてのパーソナルコンピュータが撮像装置３としてのカメラを有している場合などのように、データ処理装置２と撮像装置３は１つの装置として構成することも可能である。

［ドップラセンサ１１と測定範囲との関係］
次に、図３を参照して、計測装置１内の２個のドップラセンサ１１と、その測定範囲との関係について説明する。

計測装置１内のマイクロホン１４とゴルフボール４２を結ぶ直線と、２個のドップラセンサ１１ａと１１ｂを結ぶ直線は直交し、２個のドップラセンサ１１ａと１１ｂを結ぶ直線上かつ２個のドップラセンサ１１ａと１１ｂの中間にマイクロホン１４が配置されている。従って、２個のドップラセンサ１１ａと１１ｂは、ゴルフボール４２とマイクロホン１４を結ぶ直線に対して左右対称に配置されている。

本実施の形態において、ドップラセンサ１１ａ及び１１ｂそれぞれのマイクロ波の放射角度は、例えば、８０度であるとする。ドップラセンサ１１ａは、図３に示すように、８０度の扇形の測定範囲が、ゴルフボール４２が置かれた位置から、ゴルフボール４２の飛球方向と反対方向（飛球方向の後ろ側）を向くように配置されている。一方、ドップラセンサ１１ｂは、８０度の扇形の測定範囲が、ゴルフボール４２が置かれた位置から、飛球方向と同方向を向くように配置されている。

このような位置関係においては、プレーヤが右打ちである場合、ドップラセンサ１１ａは、ゴルフボール４２を打撃するまでのゴルフクラブの速度（ヘッドスピード）を測定するためのセンサとして機能し、ドップラセンサ１１ｂは、ゴルフクラブで打撃された後のゴルフボール４２の速度（ボールスピード）を測定するためのセンサとして機能する。

一方、プレーヤが左打ちである場合には、ドップラセンサ１１ｂが、ゴルフボール４２を打撃するまでのゴルフクラブの速度を測定するためのセンサとして機能し、ドップラセンサ１１ａが、ゴルフクラブで打撃された後のゴルフボール４２の速度を測定するためのセンサとして機能する。

このように、ゴルフクラブの速度を測定するためのドップラセンサ１１と、ゴルフボールの速度を測定するためのドップラセンサ１１とを、測定範囲を切り分けるように別々に配置させることで、１個のドップラセンサ１１のドップラ信号からクラブヘッドとゴルフボールの速度を求める場合と比べて、ゴルフクラブの測定データとゴルフボールの測定データを分離する必要が無く、また、ゴルフクラブ及びゴルフボールの一方の測定データを、他方の測定データとして誤って計算することもないので、より簡単かつ正確に、ゴルフクラブ及びゴルフボールの速度を測定することができる。

なお、図３に示した例では、ゴルフボール４２と計測装置１との距離が３００mmに設定されているが、ゴルフボール４２と計測装置１との距離としては３００乃至６００mm程度が適切である。

［インパクト測定モードによる測定処理］
次に、図４のフローチャートを参照して、インパクト測定モードによる測定処理について説明する。なお、インパクト測定モードの動作設定は、この処理の開始前に既に行われているものとする。また、ドップラセンサ１１ａ及び１１ｂは、計測装置１の電源投入とともにマイクロ波の出力を開始している。

初めに、ステップＳ１において、制御部１９は、クラブ側センサ１１ａが物体、即ちゴルフクラブを検出したかを判定する。具体的には、コンパレータ１２ａから検出信号Ｋ１が供給されたかを判定することで、クラブ側センサ１１ａがゴルフクラブを検出したか否かを判定し、ゴルフクラブを検出したと判定するまでステップＳ１の判定処理が繰り返される。

そして、ステップＳ１で、クラブ側センサ１１ａがゴルフクラブを検出したと判定された場合、処理はステップＳ２に進み、制御部１９は、１番目のLED１８ａを点灯させ、時間のカウントを開始する。

ステップＳ３において、制御部１９は、ADC１３ａによってデジタル化されて供給されるクラブ側センサ１１ａのドップラ信号のバッファメモリ１５への保存（書き込み）を開始する。クラブ側センサ１１ａのドップラ信号は、バッファメモリ１５のなかのクラブ用データ領域に書き込まれる。

ステップＳ４において、制御部１９は、クラブ側センサ１１ａがゴルフクラブを検出してから所定の時間内にゴルフボールの打撃音を検出したかを判定する。より具体的には、制御部１９は、ステップＳ２で開始したカウントが所定のカウント数となるまでの間に、マイクロホン１４からゴルフクラブがゴルフボールを打撃した音声信号Ｍが供給されたかを判定する。

ステップＳ４で、所定の時間内にゴルフボールの打撃音を検出していないと判定された場合、処理はステップＳ５に進み、制御部１９は、クラブ側センサ１１ａのドップラ信号のバッファメモリ１５への保存を終了し、ステップＳ６において、点灯している１番目のLED１８ａを消灯させ、測定処理を終了する。

従って、図４の測定処理では、クラブ側センサ１１ａによりゴルフクラブが検出されてから、所定の時間内にゴルフボールの打撃音が検出されなかった場合、測定は行われない。

一方、ステップＳ４で、所定の時間内にゴルフボールの打撃音を検出したと判定された場合、処理はステップＳ７に進み、制御部１９は、２番目及び３番目のLED１８ｂ及び１８ｃを点灯させる。

そして、ステップＳ８において、制御部１９は、クラブ側センサ１１ａのドップラ信号のバッファメモリ１５（のクラブ用データ領域）への保存を終了し、ADC１３ｂによってデジタル化されて供給されるボール側センサ１１ｂのドップラ信号のバッファメモリ１５への保存（書き込み）を開始する。ボール側センサ１１ｂのドップラ信号は、バッファメモリ１５のなかのボール用データ領域に書き込まれる。

ステップＳ９において、制御部１９は、ボール用データ領域に所定量の測定データが保存されたかを判定し、所定量の測定データが保存されたと判定されるまで処理を繰り返す。ステップＳ９では、ADC１３ｂを介してボール側センサ１１ｂから供給されたドップラ信号によって、ボール用データ領域の全てに対して書き込みが終了した場合、所定量の測定データが保存されたと判定される。または、ボール用データ領域への書き込みを開始してから所定時間経過後に、所定量の測定データが保存されたと判定してもよい。

ステップＳ９で、所定量の測定データが保存されたと判定された場合、処理はステップＳ１０に進み、制御部１９は、ボール側センサ１１ｂのドップラ信号のバッファメモリ１５（のボール用データ領域）への保存を終了する。

ステップＳ１１において、制御部１９は、入出力部２０を介して、測定完了をデータ処理装置２に通知する。通信部３１を介して測定完了の通知を受けたデータ処理装置２の表示制御部３３は、ステップＳ１２において、測定データを要求するデータ要求（コマンド）を計測装置１に送信する。

ステップＳ１３において、計測装置１の制御部１９は、データ処理装置２からのデータ要求を受信し、バッファメモリ１５のクラブ用データ領域とボール用データ領域に記憶されている測定データを、データ処理装置２に転送する。

ステップＳ１４において、制御部１９は、１乃至３番目のLED１８ａ乃至１８ｃを消灯させる。

ステップＳ１５において、通信部３１を介して、測定データを受信したデータ処理装置２の演算部３２は、クラブ用データ領域の測定データに基づいてゴルフクラブの速度を演算し、ボール用データ領域の測定データに基づいてゴルフボールの速度を演算する。演算結果は、演算部３２から表示制御部３３に供給される。

ステップＳ１６において、表示制御部３３は、演算結果であるゴルフクラブの速度とゴルフボールの速度を表示部３４に表示させ、処理を終了する。

以上のように、インパクト測定モードによる測定処理では、インパクトの瞬間、即ち、ゴルフクラブによるゴルフボールの打撃音を検出した瞬間前後の所定期間の測定データ（ドップラ信号ＳＩＧ１及びＳＩＧ２）が取得され、取得された測定データに基づいて、ゴルフクラブの速度とゴルフボールの速度が、それぞれ、求められる。

ゴルフクラブの速度（ヘッドスピード）が最高速になるのはゴルフボールに当たる直前であり、ゴルフボールの速度（ボールスピード）が最高速になるのは、ゴルフボールにゴルフクラブが当たった直後である。従って、ゴルフクラブによるゴルフボールの打撃音を検出することで、インパクトの瞬間を検出し、その前後の所定期間の測定データを基に速度を求めることで、精度の高い計測を行うことができる。

インパクトの瞬間を検出する場合、単に音声信号のみを用いて打撃が行われたことを検出すると、ゴルフクラブによるゴルフボールの打撃以外の、関係のない音に反応してしまうことがある。一方、ドップラ信号を解析することでインパクトの瞬間を検出することは、短時間で高精度で求める必要があるため高価なプロセッサが必要となり、費用などの点で現実的ではない。そこで、本実施の形態では、コンパレータ１２ａから物体を検出した旨の検出信号Ｋ１が供給された時点から、即ち、クラブ側センサ１１ａがゴルフクラブを検出した時点から所定の時間内に、ゴルフボールの打撃音を検出したか否かを判定することで、高価なプロセッサを用いず、単に音声信号のみを用いて検出する場合より正確にインパクトの瞬間を特定している。即ち、図１の測定システムによれば、より安価、かつ、高精度に、ゴルフクラブの速度とゴルフボールの速度を求めることができる。

従来のゴルフクラブとゴルフボールの速度の測定では、プレーヤの一連のスイング動作の全てとゴルフボールが飛んでいる時間全部を格納するメモリ領域を確保し、記憶することが行われていた。これに対して、図１の測定システムでは、上述したようにインパクトの瞬間を正確に特定することができるので、インパクトの瞬間前後の所定期間の、速度の演算に最低限必要なメモリ容量だけメモリ領域を確保し、記憶させておけばよい。従って、バッファメモリ１５として必要なメモリ領域を、ゴルフクラブとゴルフボールの速度を正確に測定できる最小のサイズとすることができる。例えば、インパクトの前後０．２秒間（トータル０．４秒間）の測定データを記憶する場合には、３２Ｋバイトのメモリ領域があればよい。

［本実施の形態の変形例］
上述した実施の形態では、インパクトの瞬間を検出する検出手段として、インパクト時の音を検出するマイクロホンを採用したが、これに限らず、その他のものを採用することができる。例えば、インパクトの瞬間を検出する検出手段としてラインセンサカメラを採用し、ラインセンサカメラが所定位置に置かれているゴルフボールを撮像し、撮像された画像に変化があった場合、即ち、撮像された画像からゴルフボールが消えた場合を、インパクトの瞬間として検出することができる。また、インパクトの瞬間を検出する検出手段として、透過型または反射型のレーザセンサを採用し、ゴルフボールに向けてレーザ光を照射し、透過してくるレーザ光の有無、または、反射してくるレーザ光の有無により、インパクトの瞬間を検出してもよい。

また、上述した実施の形態では、画像付き測定モードにおいて、プレーヤのスイング動作全体の動画像に、インパクトの瞬間のみのゴルフクラブの速度とゴルフボールの速度を重畳表示させるようにしたが、スイング動作全体の動画像に連動させて、スイング動作中の各ポジションにおけるゴルフクラブの速度を表示させるようにしてもよい。また、スイング動作中の各ポジションにおけるゴルフクラブの速度とゴルフボールの速度を、横軸を時間、縦軸を速度とする時系列データとしてグラフ表示してもよい。なお、このようにした場合、バッファメモリ１５には、スイング動作中の全ての測定データを記憶するだけのメモリ領域を確保する必要がある。

上述した実施の形態では、データ処理装置２からUSBケーブル４４を介して計測装置１に電源を供給することができるため、計測装置１自身は電池やバッテリ（充電池）等の電源を備える必要がなかったが、計測装置１は、データ処理装置２と接続せず、バッテリ等を設けるようにしてもよい。この場合、計測装置１とデータ処理装置２との間のデータ授受は、無線通信により行うか、若しくは、計測装置１に着脱可能な半導体メモリ等を備え、半導体メモリに記憶された測定データをデータ処理装置２に読み込ませることにより行うようにすることができる。

上述した例では、計測装置１とデータ処理装置２を別々に設けたが、計測装置１とデータ処理装置２は１つの装置として構成してもよい。例えば、インパクト測定モードのみを提供することとし、速度を表示する表示部３４を小さく構成することで、計測装置１とデータ処理装置２を合体させた、携帯可能な小型の装置とすることが可能である。

上述した実施の形態では、ゴルフにおける打撃物であるゴルフクラブの速度と被打撃物であるゴルフボールの速度を測定する例について説明したが、図１の測定システムは、ゴルフ以外のスポーツにおける打撃物と被打撃物の速度の測定に利用することができる。例えば、野球における打撃物であるバットと被打撃物である野球用ボールの速度の測定、フットボール（サッカー）における打撃物であるプレーヤの脚部と被打撃物であるサッカーボールの速度の測定、テニスにおける打撃物であるテニスラケットと被打撃物であるテニスボールの速度の測定などに利用することができる。ただし、被打撃物の速度は所定の位置に静止している状態から移動したときの速度に限定される。

［コンピュータのハードウエア構成例］
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。

図５は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータ（パーソナルコンピュータ）のハードウエアの構成例を示すブロック図である。

コンピュータにおいて、CPU（Central Processing Unit）１０１，ROM（Read Only Memory）１０２，RAM（Random Access Memory）１０３は、バス１０４により相互に接続されている。

バス１０４には、さらに、入出力インタフェース１０５が接続されている。入出力インタフェース１０５には、入力部１０６、出力部１０７、記憶部１０８、通信部１０９、及びドライブ１１０が接続されている。

入力部１０６は、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる。出力部１０７は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記憶部１０８は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部１０９は、ネットワークインタフェースなどよりなる。ドライブ１１０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体１１１を駆動する。

撮像部１２１は、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS（Complementary Mental Oxide Semiconductor）センサ等の撮像素子により構成される。撮像部１２１は、被写体を撮像し、撮像した被写体の画像データを、入出力インタフェース１０５を介してCPU１０１等に供給する。

以上のように構成されるコンピュータでは、CPU１０１が、例えば、記憶部１０８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース１０５及びバス１０４を介して、RAM１０３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。

コンピュータ（CPU１０１）が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブル記録媒体１１１に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。

コンピュータでは、プログラムは、リムーバブル記録媒体１１１をドライブ１１０に装着することにより、入出力インタフェース１０５を介して、記憶部１０８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部１０９で受信し、記憶部１０８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM１０２や記憶部１０８に、あらかじめインストールしておくことができる。

なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。

なお、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。

本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

１計測装置，２データ処理装置，３撮像装置，１１ａ，１１ｂドップラセンサ，１２ａ，１２ｂコンパレータ，１３ａ，１３ｂ ADC，１４マイクロホン，１５バッファメモリ，１７表示部，１８ａ乃至１８ｃ LED，１９制御部，３２演算部，３３表示制御部，３４表示部

Claims

第１の送信信号を出力するとともに、前記第１の送信信号が打撃物に反射して戻ってきた信号である第１のドップラ信号を受信する第１のドップラセンサと、
第２の送信信号を出力するとともに、前記第２の送信信号が被打撃物に反射して戻ってきた信号である第２のドップラ信号を受信する第２のドップラセンサと、
前記被打撃物が前記打撃物によって打撃された瞬間である打撃タイミングを検出するタイミング検出手段と、
前記タイミング検出手段により検出された前記打撃タイミングから所定期間前の時刻までの前記第１のドップラ信号に基づいて前記打撃物の速度を演算するとともに、前記打撃タイミングから所定期間後の時刻までの前記第２のドップラ信号に基づいて前記被打撃物の速度を演算する演算手段と
を備え、
前記被打撃物の飛球方向を第１の方向、前記被打撃物の飛球方向と反対方向を第２の方向、前記被打撃物の飛球方向に垂直な方向を第３の方向とし、
前記第１のドップラセンサの前記第１の方向の位置は、前記打撃タイミング前の前記被打撃物よりも前記第１の方向寄りに配置され、
前記第１のドップラセンサの測定範囲である扇形の測定方向が、前記打撃タイミング前の前記被打撃物に向いた前記第３の方向よりも前記第２の方向側を向くように配置され、
前記第２のドップラセンサの前記第２の方向の位置は、前記打撃タイミング前の前記被打撃物よりも前記第２の方向寄りに配置され、
前記第２のドップラセンサの測定範囲である扇形の測定方向が、前記打撃タイミング前の前記被打撃物に向いた前記第３の方向よりも前記第１の方向側を向くように配置されている
測定装置。
前記第１のドップラ信号の信号レベルを所定の基準レベルと比較し、前記第１のドップラ信号の信号レベルが前記所定の基準レベル以上であることを検出する比較手段と、
前記第１のドップラ信号と前記第２のドップラ信号を記憶する記憶手段と
をさらに備え、
前記記憶手段は、前記比較手段により前記第１のドップラ信号の信号レベルが前記所定の基準レベル以上であることが検出されてから所定の時間内に前記打撃タイミングが検出された場合に、前記打撃タイミングから所定期間前の時刻までの前記第１のドップラ信号と、前記打撃タイミングから所定期間後の時刻までの前記第２のドップラ信号を記憶し、
前記演算手段は、前記記憶手段に記憶された前記第１のドップラ信号に基づく前記打撃物の速度と、前記第２のドップラ信号に基づく前記被打撃物の速度を演算する
請求項１に記載の測定装置。
前記第１のドップラ信号と前記第２のドップラ信号の前記記憶手段への書き込みを制御する記憶制御手段をさらに備え、
前記記憶手段は、リングバッファで構成される第１の領域と、第２の領域とからなり、
前記記憶制御手段は、前記所定の基準レベル以上となった前記第１のドップラ信号を前記第１の領域に記憶させ、前記タイミング検出手段が前記打撃タイミングを検出した場合、前記第１のドップラ信号の前記第１の領域への書き込みを終了して、前記第２のドップラ信号の前記第２の領域への書き込みを開始し、所定時間経過後に、前記第２のドップラ信号の前記第２の領域への書き込みを終了する制御を行う
請求項２に記載の測定装置。
前記比較手段が前記所定の基準レベル以上であることを検出したことを提示する第１の提示手段と、
前記タイミング検出手段が前記打撃タイミングを検出したことを提示する第２の提示手段と、
前記打撃物と前記被打撃物の速度を求めるための前記第１のドップラ信号と前記第２のドップラ信号が前記記憶手段に記憶されたことを提示する第３の提示手段と
をさらに備える
請求項２に記載の測定装置。
プレーヤが前記打撃物を用いて前記被打撃物を打撃するときの動作を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された前記動作の動画像と、前記演算手段の演算結果である前記打撃物の速度と前記被打撃物の速度を表示する表示手段と
をさらに備える
請求項１に記載の測定装置。
前記打撃物はゴルフクラブであり、前記被打撃物はゴルフボールである
請求項１に記載の測定装置。
第１のドップラセンサと、第２のドップラセンサと、タイミング検出手段と、演算手段とを備え、被打撃物の飛球方向を第１の方向、前記被打撃物の飛球方向と反対方向を第２の方向、前記被打撃物の飛球方向に垂直な方向を第３の方向とし、前記第１のドップラセンサの前記第１の方向の位置は、打撃タイミング前の前記被打撃物よりも前記第１の方向寄りに配置され、前記第１のドップラセンサの測定範囲である扇形の測定方向が、前記打撃タイミング前の前記被打撃物に向いた前記第３の方向よりも前記第２の方向側を向くように配置され、前記第２のドップラセンサの前記第２の方向の位置は、前記打撃タイミング前の前記被打撃物よりも前記第２の方向寄りに配置され、前記第２のドップラセンサの測定範囲である扇形の測定方向が、前記打撃タイミング前の前記被打撃物に向いた前記第３の方向よりも前記第１の方向側を向くように配置されている測定装置の測定方法であって、
前記第１のドップラセンサが、第１の送信信号を出力するとともに、前記第１の送信信号が打撃物に反射して戻ってきた信号である第１のドップラ信号を受信し、
前記第２のドップラセンサが、第２の送信信号を出力するとともに、前記第２の送信信号が被打撃物に反射して戻ってきた信号である第２のドップラ信号を受信し、
前記タイミング検出手段が、前記被打撃物が前記打撃物によって打撃された瞬間である前記打撃タイミングを検出し、
前記演算手段が、前記タイミング検出手段により検出された前記打撃タイミングから所定期間前の時刻までの前記第１のドップラ信号に基づいて前記打撃物の速度を演算するとともに、前記打撃タイミングから所定期間後の時刻までの前記第２のドップラ信号に基づいて前記被打撃物の速度を演算する
測定方法。