JP6125146B2 - ゴルフクラブヘッドの計測方法 - Google Patents

Description

本発明は、ゴルフスイング中におけるヘッドの計測方法に関する。

スイング中におけるヘッドの位置又は姿勢は、有益な情報である。この情報は、スイング分析、クラブフィッティング等に活用されうる。特に、インパクト近傍におけるヘッドの状態は、打球結果と密接に関連しているため、重要である。

特開２００４−２４４８８号公報は、ボールセット位置より飛球線方向に沿って前方における所定高さの位置にセットしたカメラを用いたインパクト状態計測方法を開示する。

特開２００７−１６７５４９号公報は、少なくとも２台のカメラ装置を備えたゴルフクラブヘッド挙動解析装置を開示する。

特開２００４−６１４８３号公報は、表面に複数の印を付した回転曲面体を複数回撮影して得られた複数の二次元画像と、上記曲面体と同様に表面に複数の印を付した仮想曲面体とを利用して、曲面体の回転量と回転軸方向とを求める測定方法を開示する。

特開２００４−２４４８８号公報 特開２００７−１６７５４９号公報 特開２００４−６１４８３号公報

従来技術では、インパクトでのヘッドをボールの前方から撮影していた。前方からの撮影により、インパクトにおけるフェース面を撮影することができる。このフェース面の画像は、ヘッドの位置及び姿勢を計測するのに有効である。また、前方からの画像は、インパクトにおけるボールとフェースとの位置関係を知るのに有効である。

前方からの画像では、ヘッドの一部がボールによって隠されうる。よって、ヘッドに付されたマーカーがボールによって隠されることがある。この場合、測定精度が悪化しうる。また、より簡便に計測ができるのが好ましい。

本発明の目的は、ヘッドのインパクト状態を高精度且つ簡便に計測可能な計測方法の提供にある。

本発明に係るヘッド計測方法は、次のステップ（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を含む。
（ａ）ヘッドに複数のマーカーが設けられたゴルフクラブを用意するステップ。
（ｂ）ボール中心点からの後方距離が０以上である位置に配置されたカメラによって上記ヘッドを撮影し、インパクト近傍でのヘッド画像を得るステップ。
（ｃ）上記ヘッド画像を解析して、インパクト近傍での上記ヘッドの位置及び姿勢を算出するステップ。

なお、素振り等、ボールが用いられない場合には、想定されうるボール位置に基づいて、インパクト近傍の範囲及びカメラ位置が決定されうる。

上記マーカー同士の三次元距離がマーカー間隔とされる。好ましくは、このマーカー間隔がヘッド上下幅以上となるようなマーカーの組み合わせが３組以上存在する。

上記ヘッド画像において、上記複数のマーカーを直線で結ぶことによって画成されるマーカー形成領域の面積がＳｍとされる。上記ヘッド画像において、ヘッドの外輪郭線によって画成されるヘッド全体領域の面積がＳｈとされる。このとき、好ましくは、Ｓｍ／Ｓｈが０．２５以上である。

好ましくは、上記マーカーの数Ｎが３以上２０以下である。

上記ヘッド画像において、ヘッドの外輪郭線の図心Ｇｈを決定し、この図心Ｇｈを交点として互いに直交する直線Ｌ１及び直線Ｌ２によって上記ヘッド画像が４つに区画されるとき、好ましくは、上記４つの区画のうち、対角位置にある２つの区画のそれぞれに、少なくとも１つの上記マーカーが配置されている。

好ましくは、上記ステップ（ｃ）において、１台のカメラによるヘッド画像の解析により、インパクト近傍での上記ヘッドの位置及び姿勢が算出される。

好ましくは、３つ以上の上記マーカーがフェース面外に配置されている。

ヘッドのインパクト状態が、高精度且つ簡便に計測されうる。

図１は、本発明の計測方法に用いられる計測装置の一例を示す斜視図である。 図２は、図１におけるカメラ位置を示す正面図である。 図３は、本発明の計測方法に用いられる計測装置の他の例を示す斜視図である。 図４は、図３におけるカメラ位置を示す正面図である。 図５は、図３におけるカメラ位置を示す平面図である。 図６は、ウッド型ヘッドのヘッド上下幅を示す正面図である。 図７は、アイアン型ヘッド上下幅を示す正面図である。 図８は、ヘッド画像の一例を示す。図８には、マーカー形成領域が示されている。 図９は、ヘッド画像の一例を示す。図９には、ヘッド全体面積が示されている。 図１０は、ヘッド画像の一例を示す。この図１０は、インパクトでのヘッド状態を治具によって再現して得られた画像である。 図１１は、図１０で用いられたヘッド（ウッド型ヘッド）を示す。 図１２は、ヘッド画像の他の例を示す。この図１２は、インパクトでのヘッド状態を治具によって再現して得られた画像である。 図１３は、図１２で用いられたヘッド（アイアン型ヘッド）を示す。 図１４は、ＤＬＴ法について説明するための図である。

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。

図１は、本発明の計測に用いられうる計測装置の一例を示す。計測装置１０は、基台１２、支柱１４、床板１６、ティー１８、ヘッドカメラＣＭ１、ボールカメラ２２、トリガーセンサー２３（２３ａ、２３ｂ）、第一センサー２４（２４ａ、２４ｂ）、第二センサー２６（２６ａ、２６ｂ）、ストロボ２８（２８ａ、２８ｂ）、ストロボ２９（２９ａ、２９ｂ）、制御装置３０及び情報処理装置３２を備えている。ヘッドカメラＣＭ１は、以下において、単にカメラとも称される。

この図１には、計測装置１０と共に、ゴルフクラブ３４及びゴルフボール３６が示されている。ゴルフクラブ３４は、ヘッド３４ａ及びシャフト３４ｂを備える。この図１には、右利きのゴルフプレーヤーＰのアドレス姿勢が二点鎖線で示されている。このアドレス姿勢にあるプレーヤーの左向きにゴルフボール３６が打ち出される。

支柱１４及び床板１６は、基台１２に固定されている。支柱１４は基台１２から上方に延びている。床板１６にティー１８が位置決めされて取り付けられている。カメラＣＭ１は、プレーヤーＰの上側に固定されている。ボールカメラ２２は、ティ１８より前方に位置しており、床板１６の側面に取り付けられている。カメラＣＭ１は、インパクト近傍でのヘッドが撮影できるように配置されている。図示されていないが、カメラＣＭ１は、例えば、天井に固定される。ボールカメラ２２は、打球直後のゴルフボール３６が撮影できるように配置されている。

トリガーセンサー２３は、発光器２３ａ及び受光器２３ｂを備えている。この発光器２３ａは床板１６の一方の側面に配置され、受光器２３ｂは床板１６の他方の側面に配置されている。第一センサー２４は、発光器２４ａ及び受光器２４ｂを備えている。この発光器２４ａは床板１６の一方の側面に配置され、受光器２４ｂは床板１６の他方の側面に配置されている。第二センサー２６は、発光器２６ａ及び受光器２６ｂを備えている。この発光器２６ａは床板１６の一方の側面に配置され、受光器２４ｂは床板１６の他方の側面に配置されている。ダウンスイングされるゴルフクラブ３４のヘッド３４ａ又はシャフト３４ｂが、発光器２４ａと受光器２４ｂとの間と、発光器２６ａと受光器２６ｂとの間を横切る位置に、第一センサー２４及び第二センサー２６は配置されている。

ストロボ２８（２８ａ、２８ｂ）は、支柱１４に取り付けられている。制御装置３０は、基台１２に取り付けられている。

制御装置３０は、カメラＣＭ１、ボールカメラ２２、トリガーセンサー２３、第一センサー２４、第二センサー２６、ストロボ２８、ストロボ２９及び情報処理装置３２に接続されている。制御装置３０は、トリガーセンサー２３からヘッド３４ａ又はシャフト３４ｂの検出信号を受信し得る。このトリガーセンサー２３からの検出信号に基づき、制御装置３０は、カメラＣＭ１に撮影開始信号を送信し得る。また制御装置３０は、ボールカメラ２２に撮影開始信号を送信し得る。制御装置３０は、カメラＣＭ１及びボールカメラ２２から撮影した画像信号を受信し得る。制御装置３０は、センサー２４及び２６からヘッド３４ａ又はシャフト３４ｂの検出信号を受信し得る。制御装置３０は、ストロボ２８及び２９に発光開始信号を送信し得る。

上記撮影開始信号に基づき、カメラＣＭ１のシャッターが所定時間（例えば１／３０秒）開く。このシャッターが開いている間に、ヘッド３４ａ又はシャフト３４ｂがセンサー２４及びセンサー２６を横切る。センサー２４が遮断されるとストロボ２８ａが発光し、センサー２６が遮断されるとストロボ２８ｂが発光する。よって、シャッターが開いている間に、ストロボ２８ａ及びストロボ２８ｂが順次発光する。結果として、１枚の画像に、センサ２４を遮断したときのヘッドと、センサ２６を遮断したときのヘッドとが写される。

図１の実施形態において、ヘッド３４ａは、ウッド型ヘッドである。ヘッドはウッド型でなくてもよく、アイアン型ヘッド、ユーティリティ型ヘッド、ハイブリッド型ヘッド、パター型ヘッド等が例示される。

図示されないが、情報処理装置３２は、出力部としてのモニター、データ入力部としてのインターフェースボード、メモリ、ＣＰＵ及びハードディスクを備えている。情報処理装置３２が、キーボード及びマウスを備えていてもよい。情報処理装置３２として、汎用のコンピュータがそのまま用いられてもよい。

ハードディスクは、プログラムを記憶している。メモリは、書き換え可能とされており、ハードディスクから呼び出されたプログラムや各種データの格納領域や作業領域を構成している。ＣＰＵは、ハードディスクに記憶されているプログラムを読み出し得る。ＣＰＵは、そのプログラムをメモリの作業領域に展開し得る。ＣＰＵは、そのプログラムに従って、各種の処理を実行し得る。例えば、このプログラムは、ヘッド画像に基づいて、ヘッドの位置及び姿勢を算出しうる。

インターフェースボードには、ヘッド画像データが入力され得る。ヘッド画像データとボール画像データとこの２つの画像データの同期データとが入力されてもよい。これらの入力データは、ＣＰＵに出力される。ＣＰＵは、各種の処理をする。この処理により、ヘッド３４ａの姿勢及び位置が算出されうる。更に、クラブ挙動値及びボール挙動値が算出されてもよい。これらの算出された計算値のうち、予め定められたデータがモニターに出力される。また、予め定められたデータがハードディスクに記憶される。

本願では、このアドレス姿勢にあるプレーヤーＰの左右方向が前後方向とされる。ボールが飛んでいく方向が前方である。

説明の便宜上、本願では、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸が定義される（図１及び図２参照）。これらＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、直交座標系である。Ｘ軸は、地面に平行であり、且つ、打球前のボール３６と目標方向とを結ぶ直線に平行である。Ｚ軸は、鉛直方向である。Ｙ軸は、Ｘ軸に垂直であり且つＺ軸に垂直である。本願における前後方向は、Ｘ軸の方向である。

計測装置１０は、インパクト近傍におけるヘッド画像を撮影しうる。インパクト近傍は、インパクトを含む。インパクトとは、ヘッド３４ａとボール３６とが接触している状態である。インパクト近傍とは、好ましくは、ヘッド３４ａとボール３６の中心との最短距離が３０ｃｍ以内であり、より好ましくは２０ｃｍ以内である。好ましくは、インパクト近傍は、インパクト及びインパクト前である。

ヘッド３４ａには、マーカー３８が設けられている。マーカー３８は、例えば、テープである。マーカー３８は、ヘッド画像において識別されればよい。ヘッド３４ａには、複数のマーカー３８が設けられている。図１の実施形態では、４つのマーカー３８が設けられている。本実施形態では、３つ以上のマーカー３８がフェース面外に設けられている。本実施形態では、全てのマーカー３８がフェース面外に設けられている。本実施形態では、全てのマーカー３８が、ヘッド３４ａのクラウンに設けられている。ティー１８にゴルフボール３６がセットされている。このゴルフクラブ３４を持って、ゴルフプレーヤーＰがアドレスしている。

この計測装置１０を用いた計測方法の一例では、先ず、ゴルフプレーヤーＰがゴルフクラブ３４でスイングを開始する。ダウンスイングからインパクトに至る過程で、第一センサー２４がゴルフクラブ３４を検出する。この第一センサー２４の検出信号が、制御装置３０に出力される。制御装置３０は、検知信号を受けた後の時刻Ｔ１に、ストロボ２８ａに発光開始信号を出力する。この信号を受けて、ストロボ２８ａが発光する。制御装置３０は、検知信号を受けた後の時刻Ｔ２に、カメラＣＭ１に撮影開始信号を出力する。

次に、第二センサー２６がゴルフクラブ３４を検出する。この第二センサー２６の検出信号が、制御装置３０に出力される。制御装置３０は、検知信号を受けた後の時刻Ｔ３に、ストロボ２８ｂに発光開始信号を出力する。この信号を受けて、ストロボ２８ｂが発光する。制御装置３０は、検知信号を受けた後の時刻Ｔ４に、カメラＣＭ１に撮影開始信号を出力する。

なお、後述されるように、本実施形態では、１つのヘッド画像のみによってヘッドの姿勢及び位置を算出することができる。この場合、ストロボの発光回数は１回でよい。ヘッド軌道を算出する場合には、複数のヘッド画像を得る観点から、ストロボの発光回数は複数であるのがよい。

カメラＣＭ１は、インパクト近傍におけるヘッド３４ａを撮影する。後述されるように、本実施形態では、１つの画像から、ヘッド３４ａの位置及び姿勢が算出されうる。

制御装置３０は、時刻Ｔ５にストロボ２９ａに発光信号を出力する。制御装置３０は、時刻Ｔ６にボールカメラ２２に撮影開始信号を出力する。制御装置３０は、時刻Ｔ７にストロボ２９ｂに発光信号を出力し、時刻Ｔ８にボールカメラ２２に撮影開始信号を出力する。

制御装置３０は、ヘッド画像データを情報処理装置３２に出力する。制御装置３０は、時刻データ、ヘッド画像データ及びボール画像データを情報処理装置３２に出力してもよい。

情報処理装置３２は、ヘッド画像データからクラブの姿勢及び位置を算出する。算出されうるインパクト近傍でのデータ（以下、インパクトデータともいう）として、以下が例示される。
［インパクトデータの例］
・ボールに対するヘッドの位置
・フェース面における打点
・ライ角
・ロフト角
・フェース角
・ヘッド軌道（ブロー角、進入角等）

本実施形態のヘッド計測方法は、次のステップ（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を含む。
（ａ）ヘッド３４ａに複数のマーカー３８が設けられたゴルフクラブ３４を用意するステップ。
（ｂ）ボール中心点からの後方距離が０以上である位置に配置されたカメラＣＭ１によって上記ヘッドを撮影し、インパクト近傍でのヘッド画像を得るステップ。
（ｃ）上記ヘッド画像を解析して、インパクト近傍での上記ヘッド３４ａの位置及び姿勢を算出するステップ。

好ましい実施形態は、以下のステップＳｔ１からステップＳｔ６を含む。
・ステップＳｔ１：ゴルフクラブ３４のヘッド３４ａにマーカー３８を設ける
・ステップＳｔ２：カメラＣＭ１のキャリブレーションを行い、カメラ定数を決定する。
・ステップＳｔ３：ゴルファーＰがスイングを行い、インパクト近傍のヘッド３４ａを１回以上撮影し、１つ以上のヘッド画像を得る。なお、ヘッドの軌道を求める場合は、異なる時刻で２回以上撮影し、２以上のヘッド画像を得る。
・ステップＳｔ４：得られたヘッド画像において、マーカー３８のそれぞれをポインティングする。このポインティングは、自動又は手動でなされうる。
・ステップＳｔ５：コンピュータ各マーカー３８の三次元位置を算出し、これらの三次元位置に基づき、ヘッド３４ａの位置、姿勢等を算出する。
・ステップＳｔ６：算出された結果を出力する。

図２において両矢印Ｂ１で示されるのは、ボール中心点からのカメラＣＭ１の後方距離である。好ましくは、後方距離Ｂ１は０以上である。即ち、上記Ｘ軸方向におけるカメラＣＭ１の位置は、ボール３６の中心点と同じであるか、又は、ボール３６の中心点よりも後方である。図２の実施形態では、カメラＣＭ１の位置は、ボール３６の中心点よりも後方である。このカメラＣＭ１の位置により、インパクト近傍の画像において、マーカーがボールで隠されることが抑制される。よって、計測精度が向上しうる。

なお、カメラＣＭ１の位置は、レンズの中心点により決定されうる。この中心点は、レンズ表面の中心点とされうる。

計測精度の観点から、より好ましくは、後方距離Ｂ１は０より大きい。即ち、より好ましくは、カメラＣＭ１は、ボール３６の中心よりも、距離Ｂ１だけ後方に位置する。図２の実施形態は、このより好ましい形態を示している。

図３は、第二実施形態の計測装置５０を示す。カメラＣＭ１の位置を除き、計測装置５０は、計測装置１０と同じである。

図４及び図５は、計測装置５０におけるカメラＣＭ１の位置を示す。図４はプレーヤーＰの正面からの図であり、図５は上方からの図である。図２の実施形態と比較して、図４の実施形態では、後方距離Ｂ１が大きくされている。よって、ヘッド画像へのボール３６の影響はより一層少なくされうる。これは、計測精度の向上に寄与しうる。

ヘッド画像におけるボールの影響を排除する観点から、後方距離Ｂ１は、０以上が好ましく、０より大きくされるのがより好ましく、３ｃｍ以上がより好ましく、５ｃｍ以上が更に好ましい。鮮明な画像を得る観点から、後方距離Ｂ１は、２００ｃｍ以下が好ましく、３０ｃｍ以下がより好ましい。本第一実施形態では、後方距離Ｂ１は、８ｃｍである。

図２及び図４において両矢印Ｈ１で示されているのは、地面からのカメラＣＭ１の高さである。鮮明なヘッド画像を得るためには、過大な高さＨ１は好ましくない。この観点から、高さＨ１は、３００ｃｍ以下が好ましく、２５０ｃｍ以下がより好ましく、２００ｃｍ以下がより好ましい。この高さＨ１は、Ｚ軸方向（鉛直方向）に沿って測定される。

カメラＣＭ１のＹ軸方向の位置は、インパクト近傍でのヘッド画像がプレーヤーＰに隠れないような位置とされるのがよい。ここでは、ボール３６の中心よりも前側（プレーヤーＰの前方）におけるＹ座標（図５の距離Ｓ１）がマイナスとされ、ボール３６の中心よりも後側（プレーヤーＰの後方）におけるＹ座標がプラスとされる。ヘッド画像へのプレーヤーＰ画像の影響を抑制する観点から、カメラＣＭ１の位置のＹ座標は、−２００ｃｍから＋２００ｃｍであるのが好ましく、−１００ｃｍから＋１００ｃｍであるのがより好ましく、−５０ｃｍ以上０ｃｍ以下が更に好ましい。なお、ボール３６の中心のＹ座標が０とされる。

［ウッド型ヘッドのヘッド上下幅］
本願では、ヘッド上下幅Ｆ１が定義される。図６は、ウッド型ヘッドＷｈのヘッド上下幅Ｆ１を示す。このヘッド上下幅Ｆ１の測定では、水平面ｈに対して垂直な平面ＨＰ（図示省略）が考慮される。ヘッドＷｈを水平面ｈ上に載置し、シャフト軸線ｚ１をこの垂直平面ＨＰの面内に配置する。更に、シャフト軸と垂直平面ＨＰとの角度θを６０°とする。この状態において、水平面ｈからクラウン最上部までの高さが、ヘッド上下幅Ｆ１である。ヘッド上下幅Ｆ１は、水平面ｈに対して垂直な方向に沿って測定される。

［アイアン型ヘッドのヘッド上下幅］
図７は、アイアン型ヘッドＩｈのヘッド上下幅Ｆ１を示す。このヘッド上下幅Ｆ１の測定では、水平面ｈに対して垂直な平面ＨＰ（図示省略）が考慮される。ヘッドＩｈを水平面ｈ上に載置し、シャフト軸線ｚ１をこの垂直平面ＨＰの面内に配置する。更に、フェースラインｇｖを水平面ｈに平行とする。この状態において、水平面ｈからブレード最上部までの高さが、ヘッド上下幅Ｆ１である。ヘッド上下幅Ｆ１は、水平面ｈに対して垂直な方向に沿って測定される。

なお、ユーティリティ型ヘッド、ハイブリット型ヘッド等、クラウンを有するヘッドにおいては、ヘッド上下幅Ｆ１は上記ウッド型ヘッドの基準が採用されうる。また、クラウンを有さないヘッドのヘッド上下幅Ｆ１については、上記アイアン型ヘッドの基準が採用されうる。

図８（ａ）及び図９は、インパクト近傍におけるヘッド画像Ｐｃ１の一例を示す。なお図８では、シャフト等の記載が省略され、ヘッドのみが描かれている。このヘッド画像Ｐｃ１は、計測装置１０によって撮影されたものである。

この実施形態では、４つのマーカー３８として、マーカーｍｋ１、マーカーｍｋ２、マーカーｍｋ３及びマーカーｍｋ４が用いられている。全てのマーカーｍｋ１から４は、ヘッド３４ａのクラウンに配置されている。これらのマーカー３８は、白く且つ四角のテープに対角線が描かれたものである。例えば、この対角線の交点がマーカー３８の位置とされる。マーカー３８の図心が、マーカー３８の位置とされてもよい。マーカー３８の位置を詳細に定めることで、計測精度が一層向上しうる。

［マーカー間隔］
本願において、マーカー同士の三次元距離が、マーカー間隔と定義される。即ち、マーカ同士の実際の距離が、マーカー間隔である。マーカー間隔は、マーカーの組み合わせの全てにおいて決定されうる。例えば、マーカーが４つである場合、６つのマーカー間隔が存在する。

図８（ｂ）は、図８（ａ）のヘッドにおけるマーカー間隔を示している。マーカー間隔の決定では、全ての組み合わせが考慮される。このヘッドではマーカー３８が４つであるため、６つのマーカー間隔が存在する。即ち、ヘッド３４ａでは、マーカー間隔Ｄ１２、マーカー間隔Ｄ１３、マーカー間隔Ｄ１４、マーカー間隔Ｄ２３、マーカー間隔Ｄ２４及びマーカー間隔Ｄ３４が存在する。マーカー間隔Ｄ１２は、マーカーｍｋ１とマーカーｍｋ２との距離である。マーカー間隔Ｄ１３は、マーカーｍｋ１とマーカーｍｋ３との距離である。マーカー間隔Ｄ１４は、マーカーｍｋ１とマーカーｍｋ４との距離である。マーカー間隔Ｄ２３は、マーカーｍｋ２とマーカーｍｋ３との距離である。マーカー間隔Ｄ２４は、マーカーｍｋ２とマーカーｍｋ４との距離である。マーカー間隔Ｄ３４は、マーカーｍｋ３とマーカーｍｋ４との距離である。

［組み合わせ数Ｃｎ］
このマーカー間隔がヘッド上下幅Ｆ１以上となるようなマーカーの組み合わせがＣｎ組であるとする。計測精度の観点から、好ましくは、組み合わせ数Ｃｎは３以上が好ましく、４以上がより好ましい。過度に複雑な計算を避ける観点から、組み合わせ数Ｃｎは１９０以下が好ましく、４５以下がより好ましい。

［マーカー形成領域Ｒ１、面積Ｓｍ］
このヘッド画像Ｐｃ１において、マーカー形成領域Ｒ１が定義される（図８参照）。このマーカー形成領域Ｒ１は、図８において一点鎖線ハッチングで示されている。このマーカー形成領域Ｒ１は、ヘッド画像Ｐｃ１において、複数のマーカーｍｋ１からｍｋ４を直線ＳＬで結ぶことによって画成される。マーカー３８の数がＮであるとき、マーカー形成領域Ｒ１はＮ角形である。このマーカー形成領域Ｒ１の面積がＳｍとされる。この面積Ｓｍは、ヘッド画像Ｐｃ１（二次元画像）における面積である。

［ヘッド全体領域Ｒ２、面積Ｓｈ］
更に、このヘッド画像Ｐｃ１において、ヘッド全体領域Ｒ２が定義される（図９参照）。このヘッド全体領域Ｒ２は、図９において破線ハッチングで示されている。このヘッド全体領域Ｒ２は、ヘッド画像Ｐｃ１において、ヘッド３４ａの外輪郭線Ｃｔによって画成される。なお、シャフト及びフェラルで隠される部分は、ヘッド３４ａの外輪郭線Ｃｔを構成しない。即ちこの外輪郭線Ｃｔは、ヘッド画像Ｐｃ１に存在する線である。このヘッド全体領域Ｒ２の面積がＳｈとされる。この面積Ｓｈも、ヘッド画像Ｐｃ１（二次元画像）における面積である。

［Ｓｍ／Ｓｈ］
計測精度を高める観点から、Ｓｍ／Ｓｈは、０．２５以上が好ましく、０．５以上がより好ましく、０．７５以上が更に好ましい。Ｓｍ／Ｓｈは１でもよいが、ヘッド形状等を考慮すると、通常、Ｓｍ／Ｓｈは、０．８以下である。

［マーカーの数Ｎ］
マーカー３８の数Ｎは複数とされる。計測精度の観点から、マーカー３８の数Ｎは、３以上が好ましく、４以上がより好ましい。数Ｎが過大である場合、計算が複雑となる。この観点から、数Ｎは、２０以下が好ましく、１０以下がより好ましい。図８及び図９の実施形態では、数Ｎは４である。

Ｓｍ／Ｓｈを大きくすることにより、マーカーの数Ｎが少ない場合であっても、精度の高い計測が可能となる。また、Ｓｍ／Ｓｈを大きくすることにより、後方距離Ｂ１が０以上であっても精度の高い計測が可能となる。

［図心Ｇｈ、直線Ｌ１、直線Ｌ２］
ヘッド画像Ｐｃ１において、ヘッド３４ａの外輪郭線Ｃｔの図心Ｇｈが決定される。また、この図心Ｇｈを交点として互いに直交する直線Ｌ１及び直線Ｌ２が決定される。直線Ｌ１及び直線Ｌ２は、任意の直線である。即ち直線Ｌ１及び直線Ｌ２は、図心Ｇｈを通り且つ互いに直交する限り、あらゆる直線となりうる。直線Ｌ１及び直線Ｌ２は、無数に決定されうる。図９に示される直線Ｌ１及び直線Ｌ２は、例示である。

［直線Ｌ１及び直線Ｌ２による区画］
図９が示すように、直線Ｌ１及び直線Ｌ２によって、ヘッド画像Ｐｃ１は、４つに区画される。本実施形態では、ヘッド画像Ｐｃ１は、第一区画Ａ１、第二区画Ａ２、第三区画Ａ３及び第四区画Ａ４に区画されている。本実施形態では、マーカーｍｋ４が第一区画Ａ１に位置し、マーカーｍｋ１が第二区画Ａ２に位置し、マーカーｍｋ２が第三区画Ａ３に位置し、マーカーｍｋ３が第四区画Ａ４に位置している。

［対角位置］
図９が示すように、上記４つの区画のうち、対角位置にある２つの区画Ａ１及びＡ３のそれぞれに、マーカーｍｋ４及びマーカーｍｋ２が配置されている。更に、上記４つの区画のうち、対角位置にある２つの区画Ａ２及びＡ４のそれぞれに、マーカーｍｋ１及びマーカーｍｋ３が配置されている。これらの配置により、マーカー３８が分散され、計測精度が向上しうる。本実施形態では、４つの区画Ａ１、Ａ２、Ａ３及びＡ４のそれぞれに、少なくとも１つのマーカー３８が配置されている。よって、計測精度が一層向上しうる。

ヘッド画像の画素数やポインティングのズレにより、計測誤差が生じうる。マーカー３８同士の間隔を広げることで、マーカー間隔に対するズレ量の割合が小さくなる。よって、上記ステップ（ｃ）での算出において誤差が小さくされうる。

本実施形態では、上記ステップ（ｃ）において、１つのヘッド画像Ｐｃ１のみの解析により、インパクト近傍での上記ヘッドの位置及び姿勢が算出される。従って、複数のヘッド画像を取得しなくてもよい。また、カメラＣＭ１の数は１台でよい。よって、計測、算出及び装置が簡略化される。これらの簡略化により計測の利便性が向上し、装置の低コスト化も可能となる。

上記実施形態では、ヘッド３４ａはウッド型である。ヘッド３４ａはクラウンを有している。クラウンは比較的広い。クラウンにマーカー３８を設けることで、マーカー３８同士の距離を離すことができる。クラウンにマーカー３８を設けることは、Ｓｍ／Ｓｈを大きくするのに有利である。

上記実施形態では、３つ以上の上記マーカーがフェース面外に配置されている。よって、これらのマーカー３８がボール３６に隠されてヘッド姿勢が算出されないという事態は生じない。またこの場合、上記組み合わせ数Ｃｎを多くしやすい。よって計測精度が向上しうる。

ヘッドがクラウンを有する場合、複数のマーカー３８の全てがクラウンに配置されてもよい。この場合、マーカー３８がボール３６に隠されることがない。よって、後方距離Ｂ１が０以上として得られる効果が更に向上しうる。また、クラウンは比較的広いため、組み合わせ数Ｃｎを多くしやすい。よって、計測精度が向上しうる。

後方距離Ｂ１が０以上である場合、ヘッド画像においてフェース面が写らないことがある。本実施形態では、ヘッド画像においてフェース面が写らない場合であっても計測が可能である。

上記ステップ（ｃ）では、好ましくは、ヘッド画像Ｐｃ１におけるマーカー３８の位置に基づいて、ヘッド３４ａの位置及び姿勢が算出される。この算出方法は、好ましくは、１つのヘッド画像から、ヘッド３４ａの位置及び姿勢を算出しうる。

好ましい上記ステップ（ｃ）では、ヘッド画像Ｐｃ１から、複数のマーカー３８のそれぞれの三次元座標が算出される。この算出方法の一例として、ＤＬＴ法が知られている。ＤＬＴとは、「Ｄｉｒｅｃｔ Ｌｉｎｅａｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ」の略である。

このＤＬＴ法は、異なる方向から見た複数の画像を用いて三次元の空間座標を得る方法である。ＤＬＴ法では、三次元座標が既知である点（コントロールポイント）の画像に基づき三次元座標が再構築される。ＤＬＴ法は、カメラの配置に関する制約が少なく、汎用性が高い。

このＤＬＴ法は、以下の数式及び図１４によって説明される。図１４は、実空間座標とフィルム面上座標との関係を示している。

図１４に、実空間（Ｏｂｊｅｃｔ ｓｐａｃｅ）にある点Ｐをカメラで撮影したときの、実空間での座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とフィルム面上（Ｄｉｇｉｔｉｚｉｎｇ ｐｌａｎｅ）の座標（Ｕ，Ｖ）の関係を示す。ここで、点Ｏはカメラのレンズ中心点であり、座標系Ｘ’Ｙ’Ｚ’は点Ｏを原点とし、フィルム面上座標系ＵＶとＸ’軸及びＹ’軸とが平行な座標系であり、Ｌは点Ｏから点ＰまでのＺ’軸上の距離であり、Ｆは点Ｏから点Ｑ（点Ｐの写像）までのＺ’軸上の距離であり、点（Ｕ_０，Ｖ_０）はＺ’軸を含む直線とフィルム面の交点である。この場合、以下の説明及び数式が成立する。

これら１１個のカメラ定数を求めるには、実空間座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とフィルム面上座標（Ｕ，Ｖ）が既知である６点以上をカメラで撮影し、各点の（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と（Ｕ，Ｖ）を上式に代入して合計１２個以上の方程式をつくり、最小二乗法によって１１個のカメラ定数を求める。このカメラ定数を求める作業をキャリブレーションという。１１個のカメラ定数が求まれば、実空間座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が既知の点のフィルム面上座標（Ｕ，Ｖ）を求めることができる。反対に、フィルム面上座標（Ｕ，Ｖ）から実空間座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を求めるには、カメラ定数が既知の２台以上のカメラを用いて同じ点を撮影し、得られた（Ｕ_１，Ｖ_１）（Ｕ_２，Ｖ_２）… を上式に代入することで４個以上の方程式をつくり、最小二乗法で（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を求める。このような方法をＤＬＴ法という。

以上の方法では、空間上の独立した１点の座標を求めるにはカメラが２台必要であり、１台のカメラ画像から、点の座標を求めることはできない。しかしながら、大きさのある物体に固定された複数点の座標については、各点間の位置関係（即ち物体座標系における各点の座標）が既知であれば、その関係式が空間座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を求めるための方程式に加わり、複数点の座標（即ち物体の位置及び姿勢）を求めることができる。物体座標系（ヘッド座標系）における各点（マーカー）の座標は、例えば、物体（ヘッド）の三次元形状測定などで求められる。本実施形態では、クラブヘッドの位置及び姿勢を求めることが目的なので、以下には、物体の代表点の空間座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と物体の姿勢（α，β，γ）とを未知数として解く場合について述べる。

なお、上記式（Ｆ３）において、Ｒ_ｉ（ｘ）はＲ_ｉのｘ成分を表し、Ｒ_ｉ（ｙ）はＲ_ｉのｙ成分を表し、Ｒ_ｉ（ｚ）はＲ_ｉのｚ成分を表す。

これらの、未知数が６個であり且つ式の数が２ｎ個である連立方程式（Ｆ３）を、ニュートンラフソン法（非線形連立方程式の解法）で解くことができる。これにより、６個の未知数、即ち、物体代表点の位置と物体の姿勢を求めることができる。なお、上記α、β及びγは、空間座標系から物体座標系への座標変換角度を示す。本実施形態では、空間座標系ＸＹＺを、そのＺ軸回りにα°回転させて座標系Ｃｓ１が得られ、この座標系Ｃｓ１を、そのＹ軸回りにβ°回転させて座標系Ｃｓ２が得られ、この座標系Ｃｓ２を、そのＸ軸回りにγ°回転させて座標系Ｃｓ３が得られるとき、この座標系Ｃｓ３が、物体座標系に一致する。

上述の２ｎ個の連立方程式を式（Ｆ３）とする。これら式（Ｆ３）をニュートンラフソン法によって解く方法を以下に示す。

以上の方法は、いわゆる勾配法の一例である。この勾配法は、前述した特開２００４−６１４８３号で用いられている遺伝的アルゴリズムと比較して計算が簡便であるため、例えば、リアルタイムで計算結果を表示させたい場面において有効である。例えば、店頭でのフィッティングでは、計算結果をリアルタイムで表示させ、その場で顧客に計算結果を示したいというニーズがある。上記の簡便な計算方法は、リアルタイムでの結果表示に適している。

このように、物体座標系における座標が既知である点同士の相対関係に基づいて、１つのヘッド画像から、そのヘッドの代表点の空間座標と三次元姿勢とを算出することができる。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

［ウッド型ヘッドによるテスト］

［実施例１］
ウッド型のゴルフクラブヘッドを用意した。１番ウッドのヘッド（ドライバーヘッド）が用いられた。このヘッドのクラウンに、複数のマーカーを貼り付けた。各マーカーは、略正方形とされた。白色のマーカーが用いられた。各マーカーには対角線が描かれており、この対角線の交点をポインティングした。

このヘッドをヘッド固定治具に固定し、インパクト近傍でのヘッドの状態を再現した。前述した計測装置１０を用いて、このヘッドを撮影した。図１０は撮影されたヘッド画像の一例を示す。このヘッドカメラＣＭ１の位置は、後方距離Ｂ１が８ｃｍとされ、高さＨ１が１１０ｃｍとされ、上記Ｙ座標（距離Ｓ１）が−３０ｃｍとされた。なお、このカメラ位置は、上記固定されたヘッドのフェース中心にボールが接していると仮定したときのカメラ位置である。即ち図１０のヘッド画像は、インパクトにおいてフェースがボールに接触した瞬間（ボールが潰れ変形する直前）を再現した画像といえる。

ヘッド画像は、治具フェース角及び治具ライ角の設定値ごとに撮影された。即ち、実施例１では、１９枚のヘッド画像が撮影された。これらのヘッド画像１つごとに、計測値が算出された。全ての計測値は、１台のカメラで撮影したヘッド画像から得られた。後述される実施例２から４でも、実施例１と同じヘッド画像が用いられた。

図１０のヘッド画像が示すように、ヘッドの周囲の治具等にも複数のマーカーが設けられた。これらのマーカーは、キャリブレーション用である。

図１０のヘッド画像等を用いて、前述のステップＳｔ１からステップＳｔ６により、ヘッドの姿勢を算出した。具体的には、フェース角とライ角とを算出した。

上記ヘッド固定治具では、所望のライ角及びフェース角に設定することが可能とされている。このヘッド固定治具により、フェース角及びライ角を所定値に設定して計測した。ヘッド画像から計測して得られた計測値と実際の設定値との差異により、計測誤差を検証した。フェース角及びライ角の設定値を変えて、複数水準のテストを行った。

算出には、前述のニュートンラフソン法を用いた。この算出が可能なプログラムをハードディスクにインストールし、ＣＰＵが、このプログラムに従い、各マーカーの三次元座標を算出する処理と、これらの三次元座標に基づいてフェース角及びライ角を算出する処理とを実行した。

図１１は、上記ウッド型ヘッドに付与されたマーカーの識別番号を示している。実施例１では、１５番、１８番、２８番及び３２番の４つのマーカーが用いられた（図１１参照）。後述の表９が示すように、ヘッド上下幅Ｆ１は６０．５ｍｍであり、組み合わせ数Ｃｎは５であった。この実施例１では、基準状態（治具フェース角０°及び治具ライ角０°）のヘッド画像において、Ｓｍ／Ｓｈは０．６であった。この実施例１の結果が下記の表１に示される。

上記ヘッド固定治具では、設定されたライ角及びフェース角が表示される。このヘッド固定治具で表示されるフェース角が、治具フェース角と称される。同様に、このヘッド固定治具で表示されるライ角が、治具ライ角と称される。治具フェース角と実際のフェース角（絶対フェース角）とは若干相違している。また、治具ライ角と実際のライ角（絶対ライ角）とは若干相違している。これらの差異は、設定された治具ライ角及び治具フェース角を０°とした基準状態を計測することによって得られる。実施例１では、基準状態における計測フェース角が０．２５°であり、基準状態における計測ライ角が−３．０９°であった。これらの値を用いて、計測値から治具基準値への換算がなされた。後述される実施例２から４においても、これらの値を用いて、計測値から治具基準値への換算がなされた。

計測に基づき算出された絶対フェース角を治具フェース角に換算した。そして、この換算値と、治具における設定値（治具フェース角）とを比較した。同様に、計測に基づき算出された絶対ライ角を治具ライ角に換算し、この換算値と、治具における設定値（治具ライ角）とを比較した。即ち、設定値及び計測値を治具基準値に揃えた上で、両者を対比した。これらの治具基準値の差の絶対値が、表１から表８における「設定値とのズレ」の欄に示される。

［実施例２］
実施例２では、１６番、１７番、３６番及び３７番の４つのマーカーが用いられた（図１１参照）。その他は実施例１と同様にして計測値を得た。後述の表１０が示すように、ヘッド上下幅Ｆ１は６０．５ｍｍであり、組み合わせ数Ｃｎは４であった。この実施例２では、基準状態（治具フェース角０°及び治具ライ角０°）のヘッド画像において、Ｓｍ／Ｓｈが０．３であった。この実施例２の結果が下記の表２に示される。

［実施例３］
実施例３では、２１番、２６番、２８番及び３４番の４つのマーカーが用いられた（図１１参照）。その他は実施例１と同様にして計測値を得た。後述の表１１が示すように、ヘッド上下幅Ｆ１は６０．５ｍｍであり、組み合わせ数Ｃｎは４であった。この実施例３では、基準状態（治具フェース角０°及び治具ライ角０°）のヘッド画像において、Ｓｍ／Ｓｈが０．４であった。この実施例３の結果が下記の表３に示される。

［実施例４］
実施例４では、２４番、２５番、３０番及び３１番の４つのマーカーが用いられた（図１１参照）。その他は実施例１と同様にして計測値を得た。後述の表１２が示すように、ヘッド上下幅Ｆ１は６０．５ｍｍであり、組み合わせ数Ｃｎは０であった。この実施例４では、基準状態（治具フェース角０°及び治具ライ角０°）のヘッド画像において、Ｓｍ／Ｓｈが０．１であった。この実施例４の結果が下記の表４に示される。

［アイアン型ヘッドによるテスト］

［実施例５］
アイアン型のゴルフクラブヘッドを用意した。７番アイアンのヘッドが用いられた。このヘッドのクラウンに、複数のマーカーを貼り付けた。各マーカーは、略正方形とされた。白色のマーカーが用いられた。各マーカーには対角線が描かれており、この対角線の交点をポインティングした。

このヘッドをヘッド固定治具に固定し、インパクト近傍でのヘッドの状態を再現した。前述した計測装置１０を用いて、このヘッドを撮影した。得られたヘッド画像が図１２に示される。カメラＣＭ１の位置は、後方距離Ｂ１が８ｃｍとされ、高さＨ１が１１０ｃｍとされ、上記Ｙ座標（距離Ｓ１）が−３０ｃｍとされた。なお、このカメラ位置は、上記固定されたヘッドのフェース中心にボールが接していると仮定したときのカメラ位置である。

図１２のヘッド画像等を用いて、実施例１と同様にして、フェース角とライ角とを算出した。

ヘッド画像は、治具フェース角及び治具ライ角の設定値ごとに撮影された。即ち、実施例５では、１９枚のヘッド画像が撮影された。これらのヘッド画像１つごとに、計測値が算出された。全ての計測値は、１台のカメラで撮影したヘッド画像から得られた。後述される実施例６から８でも、実施例５と同じヘッド画像が用いられた。

図１３は、上記アイアン型ヘッドに付与されたマーカーの識別番号を示している。実施例５では、４番、７番、１７番及び２０番の４つのマーカーが用いられた（図１３参照）。後述の表１３が示すように、ヘッド上下幅Ｆ１は４８．０ｍｍであり、組み合わせ数Ｃｎは５であった。この実施例５では、基準状態（治具フェース角０°及び治具ライ角０°）のヘッド画像において、Ｓｍ／Ｓｈが０．６であった。この実施例５の結果が下記の表５に示される。

なお、実施例５では、上記基準状態における計測フェース角が０．３０°であり、上記基準状態における計測ライ角が０．２６°であった。これらの値を用いて、計測値から治具基準値への換算がなされた。後述される実施例６から８においても、これらの値を用いて、計測値から治具基準値への換算がなされた。

［実施例６］
実施例６では、５番、６番、１８番及び１９番の４つのマーカーが用いられた（図１３参照）。その他は実施例５と同様にして計測値を得た。後述の表１４が示すように、ヘッド上下幅Ｆ１は４８．０ｍｍであり、組み合わせ数Ｃｎは２であった。この実施例６では、基準状態（治具フェース角０°及び治具ライ角０°）のヘッド画像において、Ｓｍ／Ｓｈが０．２であった。この実施例６の結果が下記の表６に示される。

［実施例７］
実施例７では、３番、８番、１１番及び２０番の４つのマーカーが用いられた（図１３参照）。その他は実施例５と同様にして計測値を得た。後述の表１５が示すように、ヘッド上下幅Ｆ１は４８．０ｍｍであり、組み合わせ数Ｃｎは４であった。この実施例７では、基準状態（治具フェース角０°及び治具ライ角０°）のヘッド画像において、Ｓｍ／Ｓｈが０．３であった。この実施例７の結果が下記の表７に示される。

［実施例８］
実施例８では、９番、１０番、１２番及び１３番の４つのマーカーが用いられた（図１３参照）。その他は実施例５と同様にして計測値を得た。後述の表１６が示すように、ヘッド上下幅Ｆ１は４８．０ｍｍであり、組み合わせ数Ｃｎは０であった。この実施例８では、基準状態（治具フェース角０°及び治具ライ角０°）のヘッド画像において、Ｓｍ／Ｓｈが０．０７であった。この実施例８の結果が下記の表８に示される。

表９は、実施例１におけるマーカー間隔の全てを示す。表１０は、実施例２におけるマーカー間隔の全てを示す。表１１は、実施例３におけるマーカー間隔の全てを示す。表１２は、実施例４におけるマーカー間隔の全てを示す。表１３は、実施例５におけるマーカー間隔の全てを示す。表１４は、実施例６におけるマーカー間隔の全てを示す。表１５は、実施例７におけるマーカー間隔の全てを示す。表１６は、実施例８におけるマーカー間隔の全てを示す。

表１から表８には、設定値とのズレの平均値（average）及び最大値(max)が示されている。これらの値が小さいほど、測定誤差が小さいと言える。組み合わせ数Ｃｎが大きいほど、測定誤差が抑制される傾向にある。

表１から８の評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

以上説明された方法は、ヘッドの姿勢及び／又は位置の検出に適用されうる。

１０、５０・・・計測装置
１８・・・ティー
ＣＭ１・・・ヘッドカメラ（カメラ）
２２・・・ボールカメラ
２３、２３ａ、２３ｂ・・・トリガーセンサー
２４、２４ａ、２４ｂ・・・第一センサー
２６、２６ａ、２６ｂ・・・第二センサー
２８、２８ａ、２８ｂ、２９、２９ａ、２９ｂ・・・ストロボ
３０・・・制御装置
３２・・・情報処理装置
３４・・・ゴルフクラブ
３６・・・ゴルフボール
３８・・・マーカー

Claims (4)

1. 次のステップ（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を含むヘッド計測方法であって、
   （ａ）ヘッドに複数のマーカーが設けられたゴルフクラブを用意するステップ。
   （ｂ）ボール中心点よりも後方の位置に配置されたカメラによって上記ヘッドを撮影し、インパクト近傍でのヘッド画像を得るステップ。
   （ｃ）上記ヘッド画像を解析して、インパクト近傍での上記ヘッドの位置及び姿勢を算出するステップ。
   上記ステップ（ｃ）において、１台の上記カメラにより一方向から撮影された上記ヘッド画像の解析により、インパクト近傍での上記ヘッドの三次元位置及び三次元姿勢が算出され、
   上記複数のマーカー同士の相対的な位置関係に基づいて、上記ヘッド画像から上記三次元位置及び三次元姿勢が算出され、
   上記マーカーの数Ｎが３以上２０以下であるヘッド計測方法。
2. 上記マーカー同士の三次元距離がマーカー間隔とされるとき、
   このマーカー間隔がヘッド上下幅以上となるようなマーカーの組み合わせが３組以上存在する請求項１に記載のヘッド計測方法。
3. 上記ヘッド画像において、ヘッドの外輪郭線の図心Ｇｈを決定し、この図心Ｇｈを交点として互いに直交する直線Ｌ１及び直線Ｌ２によって上記ヘッド画像が４つに区画されるとき、
   上記４つの区画のうち、対角位置にある２つの区画のそれぞれに、少なくとも１つの上記マーカーが配置されている請求項１又は２に記載のヘッド計測方法。
4. ３つ以上の上記マーカーがフェース面外に配置されている請求項１から３のいずれかに記載のヘッド計測方法。