JPH08142B2 - ゴルフゲームシュミレーション装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、狭いスペースで競技
用の本物のクラブ及びボールを使用して打球し、この打
球を所定検出面においてＸ座標とＹ座標とを検出し、そ
の検出データをコンピュータに入力し、ゴルフゲームシ
ュミレイションソフトを駆動し、ゴルフ場におけるプレ
イ状景をスクリーンに映像し、実際と同じ感興が味わえ
るゴルフシュミレーションゲーム装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ゴルフゲームシュミレイション装
置には、特開平２−２０９１６８号に開示されているよ
うに、スクリーンに向かってゴルフボールを打球する装
置があり、この種のものは数多く提案されている。

【０００３】そしてティから打ち上げられたボールの飛
び状態を決定するためにビデオカメラを検出器として用
い、その軌道を計算する軌道計算装置も従来技術として
文献が引用され、合わせて開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のゴルフゲームシ
ュミレイション装置において、最も困難なことは、打球
されたボールからどの様な手段でデータを検出するかに
かかっている。特に、ビデオカメラで、通過するボール
を測定しただけでは、正確な飛びの軌跡を決定すること
ができなく、真のゴルフゲームシュミレーションを楽し
む事はできない。

【０００５】そこでこの発明では、打球を、その飛球方
向の前後の検出面においてＸ座標とＹ座標とを検出し、
これをコンピュータに入力し、打球の３次元ベクトル
量、すなわち、大きさ、方向、速度を検出し、これらの
データを基にゴルフゲームシュミレイションソフトを駆
動し、ビデオプロジェクタによりゴルフ場におけるプレ
イ状景をスクリーンに映像し、ゴルフ場におけるゴルフ
ゲームと同じ打球感覚でゲームを楽しめるようにしたも
のである。

【０００６】その打球の３次元ベクトル量を検出する方
法は、ゴルフクラブから打球されたボール７の打球方向
に離隔して配置された検出面においてＸ座標とＹ座標を
検出することによって行える。

【０００７】この検出データのＹ座標Ｄｙ１を図５に記
載するような式により演算することによって通過したボ
ール７の移動仰角θｒが得られる。この得られたデータ
は、その後の各種演算に使用されるのでコンピュータに
一時保管される。

【０００８】次に、ゴルフクラブから打球されたボール
５の初速測定は、例えば、Ｘ座標とＹ座標の間の時間を
検出し、これを演算して得ることができる。真の球速は
球の移動量を所要時間ｔで除算したもので、移動量は検
出面の間隔ｄ、高低差Ｄｙ１、左右差Ｄｚのベクトルで
表わされ、図６に記載の式のようになる。

【０００９】打出しの原点（この場合はティの位置）
と、Ｙ座標を検出するＹ座標検出器とを所要の間隔に設
定する。実際は左右の水平方向のＸ座標を検出するＸ座
標検出器と上下の垂直方向にＹ座標とを検出するＹ座標
検出器とで、その間のスピードを検出し、そのスピード
を初速としている。

【００１０】次に、ゴルフクラブから打球されたボール
の到達距離、到達地点は、算出された打出し角度と初速
に加え、Ｘ座標の検出データを加えて演算を行うことに
よって、到達距離が得られ、ディスプレーに表示するこ
とができる。この場合、重力、空気抵抗、風向、風力等
の因子を導入して演算を行うことによってゲームバリエ
ーションを演出することも可能である。その結果到達地
点の決定は巾を持ち、単純に到達距離からだけの選定で
はなく興味あるものになる。

【００１１】次に、ゴルフクラブから打球されたボール
の水平方向角度の測定は、図７に示すように、スクリー
ンの直前にＸ座標を検出するＸ座標検出器をセットする
ことにより行える。このＸ座標検出器は、ボールの水平
方向の通過座標を検出する。原点（この場合は打点）座
標と演算で水平方向打出し角度を得ることができる。す
なわち、ボールを真上より見た図において、ボール原点
と左右のＸ座標検出器Ｚとの距離ＬｏとＸ座標検出器Ｚ
の検出データＤｚから左右のぶれ角θｚは図７に記載の
式のようになる。

【００１２】次に、ゴルフクラブから打球されたボール
のスピンの測定については、ゴルフの打球は打った瞬間
に一定の回転を与えられて飛行するのが通常である。そ
して、飛行後、スクリーンに当たり、その幕の張力によ
り反発して逆方向へ移動する。ボールは、前記のように
スクリーンの直前にＸ座標検出器をセットしておけば、
スクリーンの当たる前と当たった後とで、Ｘ座標検出器
を、２度通過する。ボールの回転の水平成分によって、
スクリーンからの反発方向が変えられ、入射角座標と反
射角座標とは必ずしも一致しない。このスクリーンに当
たる前の通過座標と、当たった後の通過座標とを演算す
ることによって、いわゆるスライス、フック強弱の算出
が可能になるのである。そして、このスピン検出データ
を画像処理に使用しようとするものである。

【００１３】すなわち、図８において、ストレート・ボ
ールのとき、スクリーンに対する入射角と反射角は等し
いので、打ち出されたボールはＡ点を通過した後スクリ
ーンで跳ね返りＣ点を通るが、フック回転のときはＢ
点、スライス回転のときはＤ点を通る。このようにスク
リーンで跳ね返ったボールがストレート・ボールの通る
軌道からどの位ずれた位置を通過するかを測定すること
によってフックまたはスライスの検出が可能になるので
ある。いまボール打出し位置とＸ座標検出器の距離を
ａ、Ｘ座標検出器とスクリーン間の距離をｄ、入射角デ
ータをＺＡ、反射角データをＺＢ、ストレート・ボール
のときの反射角データをＺＳとすると、ストレートと反
射ボールの位置ずれ△Ｚは △Ｚ＝ＺＳ−ＺＤ＝（２ｄ／ａ＋１）ＺＡ−ＺＢ となり、 △Ｚ＝０ のとき ストレート △Ｚ＞０ のとき フック △Ｚ＜０ のとき スライス が検出される。

【００１４】次に、そのＸ座標、Ｙ座標の検出をどの様
にしてするかであるが、赤外線投光器と赤外線受光器と
を利用することにした。

【００１５】赤外線受光器は赤外部波長の範囲の光だけ
に感度を有するから、発光器からの赤外線が遮ぎられた
場合、変化が生じて検出信号が得られる。通常の室内で
は赤外線のレベルはかなり低いので誤動作のおそれはほ
とんど無いといえる。

【００１６】この赤外線投光器と赤外線受光器とを利用
して検出する場合、これらを多数平面上に配置して、被
検出物体の位置を知りたいとする時、図９のように被検
出物体が発光器Ｌ−３と受光器Ｓ−３の間にあると、Ｓ
−３から検出信号が得られる筈であるが、発光器Ｌ−２
及びＬ−４から光線も同時にＳ−３に入ってくるので検
出信号は得られない。

【００１７】上記複数の受光器を同時に作動させる受光
装置は、被検出物体と検出し得る受光器に他の投光器の
光が入射してしまうことで、これを避けるため、隣接す
る投光器の数個を点灯しないことにすれば良いことが解
った。すなわち、図４に高速順次点灯回路からの信号を
末尾番号が共通に結線された３２個の投光器の中の１個
の投光器を点灯し、他の投光器は点灯しない。同様に受
光器の検出信号を点灯信号によって同期制御してやれ
ば、特定の投光器・受光器の間にゴルフボールが通過し
たことが検出できる。

【００１８】理論的には上述の通りでこの発明は成立す
るのであるが、実際の具現化を行うには幾つかの問題点
がある。一般にゴルフボールの最高球速は８０ｍ／ｓ
（２８８Ｋｍ／ｈ）程度とされているが、球速８０ｍ／
ｓ、直径４０ｍｍのゴルフボールが受光器を斜光する時
間は、 Ｔ＝４０×０．００１／８０＝５００μｓ であるから１回のＳＣＡＮ時間は５００μｓ以下でなけ
ればならない。例えば、投・受光器を３２素子毎にＳＣ
ＡＮを繰り返す用に構成すると、１素子の作動時間は、 ｔ＝５００μｓ／３２＝１５μｓ＝６４ＫＨｚとなる。
したがって、８０ｍ／ｓのゴルフボールが６４ＫＨｚで
スキャンをしている投・受光器を通過すると１回のみ検
出することになる。（以下投・受光器の数を３２素子と
したときの条件で説明する） 投・受光器においては１素子のスキャンをより高速度の
６４ＫＨｚ以上とした時に、次の新しい２点の問題点が
発生したのである。 １．受光器をフォトトランジスタを使用して構成する
と、６４ＫＨｚ以上の周波数に応答できない点。 ２．投光器ＬＥＤを６４Ｈｚ以上にて点滅させると投・
受光器の距離が１００ｍｍ以内のときは、光電流５ｍＡ
以上が得られるが、投・受光器の距離が１０００ｍｍ以
上になると光電流は１００ｍｍの時の約１／１７０以下
となってしまう。このため検出感度が極度に低下し受光
器に望まれる信号が現われなくなる点。

【００１９】前記問題点１は、受光素子にフォトトラン
ジスタよりも高速度の応答が可能であるフォトダイオー
ドを使用し、フォトダイオードの検出感度の低さは高利
得、高速度の増幅器を組み合わせることにより解決し
た。前記問題点２は、投光器ＬＥＤを複数個使用し、距
離による光量の低下を補うことにより解決した。

【００２０】

【課題を解決しようとする手段】スクリーンに向かって
打球されるボールを打球位置とスクリーンとの間で、そ
の所要の打球空間を左右の水平方向のＸ座標と、上下の
垂直方向のＹ座標とを検出するＸ座標検出器とＹ座標検
出器とを互いに対応する投光器と受光器とにより構成す
ると共に、その投光器と受光器とを左右および上下に所
要の平行間隔で、多段に配置して設け、それら投光器を
所要のクロックで動作するマルチチャンネルレジスタの
走査信号を入力して出力するマルチチャンネルフォトド
ライバにより順次に発光し、その投光器に対応する受光
器に投光器の発光光線を受光させ、打球の通過により遮
断される発光光線の変化をマルチフォトディテクタによ
り検出し、これをマルチコンパレータにより二値化値を
出力し、この二値化値出力をパラレル・シリアルスキャ
ンデコーダにより対応する投光器に同期して検出した出
力を直列に出力し、この出力により打球の検出面におけ
るＸ座標とＹ座標を検出し、この検出出力をコンピュー
タのゴルフゲームシュミレーションソフトに入力し、ビ
デオプロジェクタによりスクリーンにゴルフゲーム場面
として映像するゴルフゲームシュミレーション装置にあ
る。

【００２１】前記Ｘ座標検出器を構成する投光器と受光
器をスクリーン手前に所要位置に設置し、打球のスクリ
ーンへの入射角と反射角を検出し、それらの検出データ
を前記コンピュータに入力し、これを処理しても良いも
のである。

【００２２】

【作用】この発明は前述のようになるから、互いに対応
する投光器と受光器とで高速・高感度に光検出し、正確
な打球の軌跡、速度およびスピンを検出することが可能
となったのである。

【００２３】また高速・高感度の投光器と受光器を前述
の位置に配設することにより打球を３次元のベクトル量
（大きさ、方向、速度）としてのデータ検出し、ゴルフ
ゲームシュミレーションソフトとの適合を可能とするも
のである。

【００２４】この発明装置によると、プレイヤーは特定
のボールおよびクラブを必要とせず、プレイヤーは普段
使用しているクラブおよびボールを使用することがで
き、ゴルフ場と同じ場面雰囲気で、しかもゲームをする
時と全く同じ打球感覚で、プレイすることができるもの
である。

【００２５】その上、打球数の集計、ハンディ数を加え
たトータル集計をコンピュータ処理し、ゲームプレーを
完全な自動化をすることができるものである。

【００２６】

【実施例】以下、この発明を図面に示す実施例にしたが
って説明すると、図１〜図３に示すように、屋内の床面
１に所要の縦、横、高さをもつゴルフゲームシュミレー
ション装置空間２を構成し、その前部寄りにティ３を中
心とする打球エリア４ａと打球されたボール５が飛球す
る飛球エリア４ｂのプレーフィールド４を設け、プレー
フィールド４の終端である後部にゴルフ場の映写と打球
の緩衝とを兼用するスクリーン６を立設し、前部上方に
ビデオプロジェクタ７を配置し、このビデオプロジェク
タ７によりゴルフ場のプレイ景色を投映している。

【００２７】打球されたボール５が飛球する飛球エリア
４ｂに、検出光軸が左右水平方向に対応する投光器Ｌと
受光器Ｓを上下に所要の間隔で、例えば、ゴルフボール
の半分の２センチメートルの間隔をもって平行に配置し
Ｙ座標検出器８を設けている。

【００２８】スクリーン６の手前直前に所要の間隔をお
いて検出光軸が垂直方向に対応する投光器Ｌと受光器Ｓ
を左右に所要の間隔で、例えば、ゴルフボールの半分の
２センチメートルの間隔をもって平行に配置し、Ｘ座標
検出器９を設けている。

【００２９】前記Ｙ座標検出器８およびＸ座標検出器９
を構成する投光器Ｌと受光器Ｓは、図４に示すブロック
回路図の回路により検出する。そのＸ座標検出器９につ
いて詳述すると、発光器Ｌと受光器Ｓとが上下に対応し
て、その４メートの長さを左から右に、例えば、図４に
示す如く６に区画し、その投光器Ｌと受光器Ｓとを区画
ごとに、例えば１区画ではＬ−１−１とＳ−１−１、Ｌ
−１−２とＳ−１−２、Ｌ−１−３とＳ−１−３、とし
Ｌ−１−３２とＳ−１−３２というように設け、２区画
では、同じく発光器Ｌ−２−１に対してＳ−２−１とい
うように、発光器Ｌ−２−３２と受光器Ｓ−２−３２を
配設し、３区画、４区画、５区画、６区画とを同じよう
に組み合わせて配設し、各投光器は、各区画ごとに１個
の発光器だけを点灯し、他の投光器は点灯しないように
高速順次投光器点灯回路ＣＨが接続している。（図４上
でＣＨ−Ａ、ＣＨ−Ｂ、ＣＨ−Ｆは各区画を示し、ＣＨ
−Ｃ〜ＣＨ−Ｅは省略している） 各受光器は、高速順次受光器駆動回路ｃｈが接続してい
る。そして対応する投光器に同期して各区画ごとに１個
の受光器だけを駆動し、他の受光器が作動しない。（図
４上で、同じくｃｈ−ａ、ｃｈ−ｂ、ｃｈ−ｆは各区画
を示し、ｃｈ−ｃ〜ｃｈ−ｅは省略している）

【００３０】前記高速順次投光器点灯回路ＣＨの一区画
ＣＨ−Ａは所要のクロックで動作する３２チャンネルレ
ジスタＣＨ−Ａ１の走査信号を入力して出力する３２チ
ャンネルフォトドライバＣＨ−Ａ２により順次に投光器
（ＬＥＤ）Ｌ−１−１は赤外線を発光する。その投光器
Ｌ−１−１に対応する受光器Ｓ−１−１に投光器の赤外
線を受光させ、打球の通過により遮断される赤外線の変
化を受光し、その変化を３２チャンネルフォトディテク
タｃｈ−ａ１により検出し、これを３２チャンネルコン
パレータｃｈ−ａ２により二値化値を出力し、この二値
化値出力をパラレル・シリアルスキャンデコーダｃｈ−
ａ３により対応する投光器Ｌ−１−１に同期して検出し
た出力を、順次に直列に出力し、この検出出力をパーソ
ナル・コンピュータ入力し、打球の検出面におけるＸ座
標とＹ座標およびＸ座標とＹ座標との間を通過する時間
を検出する。かくして、打球されたゴルフボールの３次
元ベクトル量を検出する。

【００３１】こうして検出したデータをパーソナル・コ
ンピュータ（図示しない）において、演算処理し、実際
の到達距離を算出すると共に、ゴルフシュミレーション
ソフトによりプレイゴルフ場におけるボールの到達場面
景色をスクリーンに投影する。そこで打球エリア４ａで
スクリーンに向って打球し、実場面と同じ雰囲気でゴル
フゲームをプレイすることができるものである。

【００３２】前記実施例ではＸ座標検出器およびＹ座標
検出器は、夫々一箇所の配置例を図示したが、これを前
後の二箇所に配置すること、例えば、Ｙ座標検出器を構
成する投光器と受光器を打球位置とスクリーンとの間で
前後に適宜離隔して２個所に設置することは可能であ
り、夫々の設置検出面における打球の第１Ｙ座標と第２
Ｙ座標とを検出し、それらの検出データを同じく前記パ
ーソナル・コンピュータに入力処理しても良いものであ
る。そして、そうすることにより打球位置を自由に設定
し、また測定の精度を高めることができる。

【００３３】

【効果】この発明は以上のようになるから、従来のゴル
フゲームシュミレーションにおいては付き物であった誤
検出、誤動作を解消することができ、高速・高感度の光
検出器の開発に成功し、正確な打球の軌跡、速度および
スピンを検出することが可能となったのである。

【００３４】また高速・高感度の光検出器を所要の位置
に配設することにより打球を３次元のベクトル量（大き
さ、方向、速度）としてのデータにし、より正確な飛球
の演算に寄与し、合わせてゴルフゲームシュミレーショ
ンソフトとのドッキングを可能とするものである。

【００３５】かくしてこの発明装置によると、特殊なボ
ール、クラブを必要としないため、プレイヤーは普段使
用しているクラブおよびボールを使用することができ、
本当にゴルフ場でゲームをするように、プレイすること
ができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明ゴルフゲームシュミレーション装置に
おいて、スクリーンに向かって打球されるボールの左右
の水平方向のＸ座標と上下の垂直方向のＹ座標とを検出
する投光器と受光器の配置例を示す概略側面図である。

【図２】同じく概略平面図である。

【図３】同じく概略斜視図である。

【図４】同じくそのＸ座標と上下の垂直方向のＹ座標と
を検出する高速順次投光器点灯回路と高速順次受光器駆
動回路のブロック図である。

【図５】打球位置とその飛球方向に離隔したＹ座標を検
出し、飛球の仰角を算出する式の根拠を説明する説明図
である。

【図６】同じく飛球のＹ座標およびＸ座標を検出し、飛
球方向を算出する式の根拠を説明する説明図である。

【図７】同じく飛球のＸ座標を検出し、飛球の水平方向
角度を算出する式の根拠を説明する説明図である。

【図８】飛球のスクリーンに対して入射角Ｘ座標と反射
角Ｘ座標とを検出し、飛球のスピンを算出する式の根拠
を説明する説明図である。

【図９】所要の間隔で互いに対応配設した投光器と受光
器を同時動作させて通過物体を検出する場合の光の干渉
状態を説明する説明図である。

【符号の説明】

１ 床面 ２ ゴルフゲームシュミレーション装置空間 ３ ティ ４ プレーフィールド ４ａ 打球エリア ４ｂ 飛球エリア ５ ボール ６ スクリーン ７ プロジェクタ ８ Ｙ座標検出器 ９ Ｘ座標検出器 Ｌ 発光器 Ｓ 受光器 ＣＨ 高速順次投光器点灯回路 ＣＨ−Ａ１ ３２チャンネルレジスタ ＣＨ−Ａ２ ３２チャンネルフォトドライバ ｃｈ 高速順次受光器駆動回路 ｃｈ−ａ１ ３２チャンネルフォトディテクタ ｃｈ−ａ２ ３２チャンネルコンパレータ ｃｈ−ａ３ パラレル・シリアルスキャンデコーダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−11178（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−122175（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スクリーンに向かって打球されるボール
   を打球位置とスクリーンとの間で、その所要の打球空間
   を左右の水平方向のＸ座標と、上下の垂直方向のＹ座標
   とを検出するＸ座標検出器とＹ座標検出器とを互いに対
   応する投光器と受光器とにより構成すると共に、その投
   光器と受光器とを左右および上下に所要の平行間隔で、
   多段に配置して設け、それら投光器を所要のクロックで
   動作するマルチチャンネルレジスタの走査信号を入力し
   て出力するマルチチャンネルフォトドライバにより順次
   に発光し、その投光器に対応する受光器に投光器の発光
   光線を受光させ、打球の通過により遮断される発光光線
   の変化をマルチフォトディテクタにより検出し、これを
   マルチコンパレータにより二値化値を出力し、この二値
   化値出力をパラレル・シリアルスキャンデコーダにより
   対応する投光器に同期して検出した出力を直列に出力
   し、この出力により打球の検出面におけるＸ座標とＹ座
   標を検出し、この検出出力をコンピュータのゴルフゲー
   ムシュミレーションソフトに入力し、ビデオプロジェク
   タによりスクリーンにゴルフゲーム場面として映像する
   ゴルフゲームシュミレーション装置。
2. 【請求項２】 Ｘ座標検出器を構成する投光器と受光器
   をスクリーン手前に所要位置に設置し、打球のスクリー
   ンへの入射角と反射角を検出することを特徴とする請求
   項１記載のゴルフゲームシュミレーション装置。