KR100871675B1 - 퍼팅 연습기 - Google Patents

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KR100871675B1
KR100871675B1 KR1020070073109A KR20070073109A KR100871675B1 KR 100871675 B1 KR100871675 B1 KR 100871675B1 KR 1020070073109 A KR1020070073109 A KR 1020070073109A KR 20070073109 A KR20070073109 A KR 20070073109A KR 100871675 B1 KR100871675 B1 KR 100871675B1
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지강만
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임병근
지강만
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정민화
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Abstract

본 발명은, 퍼팅할 때 퍼터의 속도와 타격시의 퍼터의 타격 방향에 대한 각도 및 높이, 그리고 타격된 골프공의 속도를 측정하여 연습자에게 정보를 제공하는 저렴한 퍼팅 연습기로서, 이동하는 퍼터에 의해 반사되는 적외선을 수광하여 스폿광을 생성하고, 소정의 측정면에서 스폿광이 결상된 위치에 대응하여 전기적인 수광 신호를 출력하는 PSD 센서유닛; 및 수광 신호에 기초하여 퍼터의 높이 및 퍼터가 이동하는 방향에 대한 퍼터의 기울어진 각도를 산출하는 제어 보드를 포함하는 퍼팅 연습기를 제공한다.
퍼팅, 퍼터, 골프공

Description

퍼팅 연습기{GOLF PUTTING TRAINER}
본 발명은 퍼팅 연습기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 퍼터가 골프공을 타격하기 전, 후에 있어서 퍼터 및 골프공에 대한 다양한 파라미터를 측정할 수 있는 퍼팅 연습기에 관한 것이다.
현대 사회는 기계문명의 급속한 발달로 생활은 더욱 편리하고 윤택해 졌으나, 신체적 활동이 감소함으로써 폐의 환기율이 떨어지고 심장의 펌프 작용이 저하되었으며, 혈관의 탄력성도 떨어지게 되었다. 문명이 인간에게 주는 해악으로서는 운동 부족과 식생활의 불균형이 있다. 인스턴트 식품과 같은 편리하고 기호에 맞는 것만을 선택하는 경향 때문에 적절한 영양 섭취가 어려워졌고, 육식 중심의 식생활에 의해 체격은 좋아졌지만 체력은 저하되고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 사회 체육으로 자리 잡아가고 있는 골프는 4 ~ 5Km의 먼 거리를 걷게 됨으로써 지구력을 키워주어 심장과 하체에 큰 도움을 주며, 골프장의 쾌적한 환경은 공해로 찌든 우리의 육체와 정신을 한결 맑고 깨끗하게 만들어 주고 있다. 이와 같이 골프는 우리에게 체력 증진, 질병 예방, 스트레스 해소에 바람직하며, 여러 가지 공해로부터 우리의 육체와 정신을 신선하게 해준다.
골프는 골프공을 클럽으로 타격하여 지정된 거리에 있는 작은 홀컵에 가장 적은 타수로 넣어 승부를 겨루는 경기로써, 한 번의 타격 후 다음 타격 차례까지 상당한 시간을 기다려야 하는 독특한 특징을 가진 경기이다.
골프의 타격 기술은 그린 밖에서 행해지는 드라이버 및 아이언 샷과 그린 위에서 행해지는 퍼팅으로 나뉘게 되는데, 이들은 모두 골프 경기에서 매우 중요하다. 특히, 퍼팅은 흔히 경기 속의 또 다른 경기라고 묘사되는데, 그 이유는 퍼팅이야말로 골프에 있어서 낮은 스코어를 유지할 수 있는 가장 중요한 역할을 하는 기술이기 때문이다. 실제 미국 PGA 투어 선수들의 라운드 당 클럽 사용 빈도는, 퍼팅용 퍼터가 43%로 가장 높은 수치를 나타내었다. 이처럼 골프 경기 중 40% ~ 45% 정도를 차지하는 중요한 기술이 바로 퍼팅이다. 따라서 얼마나 정확하게 퍼팅을 하느냐가 골프 경기의 최대 관건이라고 할 수 있다.
이처럼 중요한 퍼팅은, 경기자의 흐트러짐 없는 자세가 매우 중요한 요소이다. 따라서 이러한 정확한 자세를 사람의 느낌만으로 훈련하기에는 한계가 있다. 그리하여 다양한 제조업체들이 골프 퍼팅 연습용 제품들을 내놓고 있다. 하지만, 다양한 기능을 갖는 제품들은 비용이 고가이기 때문에, 일반인들이 저렴하게 구입하여 사용하기에는 무리가 있다.
일반적인 퍼팅 연습기는 도 1에 도시된 바와 같이 실제 그린 위에서 퍼팅을 하는 듯한 느낌으로 연습할 수 있도록 인조 잔디 패드만을 구비한 제품이 대부분이다. 하지만, 이러한 연습기는 연습자의 자세나 퍼터 및 골프공의 속도 등을 측정하여 알려주는 것이 아니라 단지 그린의 형태만을 갖추고 있기 때문에, 퍼팅의 정확 한 자세를 연습하는 것은 불가능하였다.
또한, 도 2와 같이 퍼팅에 의한 골프공의 이동 속도만을 측정하는 제품도 존재하고 있다. 이 제품의 특징은 두 개의 적외선 센서를 이용하여 타격되어 이동하는 골프공의 속도를 측정함으로써, 골프공의 비거리를 예측하는 장치이다. 퍼팅의 거리를 일정하게 하려면 퍼팅의 강도를 잘 조절해야 한다. 그래서 비거리를 디지털 수치로 보여줌으로써 연습자에게 공의 비거리에 해당하는 느낌을 이용하여 타격의 강약을 조절할 수 있도록 한다. 하지만, 타격된 골프공의 이동 속도만을 측정하기 때문에 공의 방향을 알 수 없고, 타격시 퍼터의 상태 및 이와 관련되는 연습자의 자세와 같은 정보는 알 수 없다.
본 발명은, 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 퍼팅할 때 퍼터의 속도와 타격시의 퍼터의 타격 방향에 대한 각도 및 높이, 그리고 타격된 골프공의 속도를 측정하여 연습자에게 정보를 제공하는 퍼팅 연습기를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은, 저렴한 PSD(Position Sensitive Detector)센서를 이용함으로써, 저가이면서도 골프공 및 퍼터에 대한 다양한 파라미터를 측정할 수 있어 골프 퍼팅을 연습하는데 유용하게 이용되는 퍼팅 연습기를 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 이동하는 퍼터에 의해 반사되는 적외선을 수광하여 스폿광을 생성하고, 소정의 측정면에서 스폿광이 결상된 위치에 대응하여 전기적인 수광 신호를 출력하는 PSD 센서유닛; 및 수광 신호에 기초하여 퍼터의 높이 및 퍼터가 이동하는 방향에 대한 퍼터의 기울어진 각도를 산출하는 제어 보드를 포함하는 퍼팅 연습기를 제공한다.
또한, PSD 센서유닛은 퍼터가 골프공을 타격하는 지점에 배치되며, 퍼터가 이동하는 방향에 대해 양측에 각각 배치되어 있다.
또한, PSD 센서유닛은 이동하는 퍼터를 향해 적외선을 발광하는 발광부, 퍼터에 의해 반사되는 적외선을 수광하고, 수광한 적외선을 스폿광으로 집광하기 위한 적어도 하나의 렌즈를 구비하는 광학계를 포함한다.
이때, 광학계는 적어도 하나의 하프미러를 포함한다.
또한, 퍼터는 적외선을 반사하기 위한 반사판을 구비한다.
또한, 본 발명에 따른 퍼팅 연습기는 퍼터가 골프공을 타격하기 직전의 퍼터의 이동 속도를 측정하기 위한 제1 센서유닛, 타격된 골프공의 이동 속도를 측정하기 위한 제2 센서유닛을 더 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 퍼팅 연습기는 퍼터를 조명하기 위해 스트로보를 점멸하는 스트로보 조명유닛을 더 포함한다.
본 발명에 따른 퍼팅 연습기에 의하면, 퍼팅 전의 퍼터의 이동 속도, 타격 순간의 퍼터의 높이 및 상하좌우의 기울어짐, 타격된 골프공의 이동 속도 및 예상 이동 거리 등을 정확하게 측정하고 연습자에게 인지시켜줄 수 있으므로, 연습자는 자신의 퍼팅 자세, 타격 강도 등을 더욱 정확하게 분석하고 교정할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 퍼팅 연습기는 가격이 저렴한 PSD 센서를 이용하여 구성되므로, 전체적인 가격이 저렴하여 일반인도 쉽게 이용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 퍼팅 연습기를 수광 다이오드만을 이용하여 구성함으로써, 더욱 저렴한 퍼팅 연습기를 제공할 수 있게 된다.
(제1 실시예)
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 퍼팅 연습기의 구조를 간략하게 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 퍼팅 연습기의 구성을 나타낸 블록 도이다. 도면을 참조하면, 퍼팅 연습기(100)는, 골프공(90)을 타격하기 위해 이동하는 퍼터(80)의 속도를 측정하기 위해 이용되는 제1 센서유닛(10)과, 골프공(90)을 타격하는 순간의 퍼터(80)의 높이 및 퍼터(80)의 기울어짐을 측정하기 위한 PSD 센서유닛(20)과, 퍼터(80)의 타격에 의해 이동하는 골프공(90)의 속도를 측정하기 위해 이용되는 제2 센서유닛(30)과, 상기 각각의 센서유닛들과 연동하여 골프공(90) 및 퍼터(80)의 속도, 퍼터의 높이 및 기울어짐을 산출하는 제어 보드(40)를 포함하여 이루어지며, 제어 보드(40)에 의한 산출 결과를 가시적으로 표현하기 위한 표시유닛(60) 또는 컴퓨터(도시하지 않음)를 더 포함한다.
또한, 타격시의 퍼터(80)의 상태를 연습자가 육안으로 확인할 수 있도록 스트로보(52)를 점멸하여 퍼터(80)를 조명하는 스트로보 조명유닛(50)을 더 포함한다.
제1 센서유닛(10)은 제1 발광 다이오드(11)와 제1 수광 다이오드(12) 및 제2 발광 다이오드(16)와 제2 수광 다이오드(17)를 포함하여 이루어지며, 연습자에 의해 이동하는 퍼터(80)의 속도를 측정하기 위하여, 제1 수광 다이오드(12) 및 제2 수광 다이오드(17)에서 퍼터(80)의 이동에 대응하는 수광 신호를 각각 출력한다. 제1 센서유닛(10)은 퍼팅 연습기(100) 상에서, 퍼터(80)의 이동 방향을 따르는 가상선상에서, 퍼터(80)가 골프공(90)을 타격하기 이전의 영역에 배치된다. 퍼터(80)의 이동 속도를 타격 이전에 측정하는 이유는, 골프공(90)을 타격한 이후의 퍼터(80)는 타격에 의한 충격으로 인하여 이동 속도가 변하기 때문이다.
제1 발광 다이오드(11)와 제1 수광 다이오드(12), 제2 발광 다이오드(16)와 제2 수광 다이오드(17)는 서로 쌍을 이루며 퍼터(80)가 이동하는 가상선에 대해 직각으로 서로 마주보며 배치됨으로써, 제1 발광 다이오드(11)에 의한 광은 제1 수광 다이오드(12)에서 수광되며, 또한, 제2 발광 다이오드(16)에 의한 광은 제2 수광 다이오드(17)에서 수광된다.
한편, 도 5는 제1 센서유닛(10)이 출력하는 수광 신호의 파형을 나타낸 도면으로서, 제1 수광 다이오드(12) 및 제2 수광 다이오드(17)는 약간의 시간차를 갖는 신호를 출력한다. 즉, 각 발광 다이오드에서 발광하는 적외선을 수광 다이오드에서 수광하는 중에 퍼터(80)에 의해 일시적으로 광이 단절됨에 따른 신호를 출력하게 된다.
그리고 각각의 수광 신호에서 퍼터(80)가 감지된 순간의 시간차(하강하는 에지 사이의 시간차) 및 제1 수광 다이오드(12)와 제2 수광 다이오드(17) 사이의 거리를 이용하여 퍼터(80)의 이동 속도를 산출할 수 있게 된다.
제2 센서유닛(30)은 퍼터(80)에 의해 타격되어 이동하는 골프공(90)의 속도를 측정하기 위하여 골프공(90)의 이동에 대응하는 수광 신호를 출력하며, 제3 발광 다이오드(31)와 제3 수광 다이오드(32), 제4 발광 다이오드(36)와 제4 수광 다이오드(37)를 포함하여 이루어진다. 제2 센서유닛(30)은 퍼팅 연습기(100)상에서, 퍼터(80)의 이동 방향을 따르는 가상선 상에서 퍼터(80)가 골프공(90)을 타격하게 되는 지점의 이후의 영역에 배치된다. 제3 발광 다이오드(31)와 제3 수광 다이오드(32), 제4 발광 다이오드(36)와 제4 수광 다이오드(37)는 서로 쌍을 이루며 퍼 터(80)가 이동하는 가상선 상에서 서로 마주보며 배치됨으로써, 제3 발광 다이오드(31)에 의한 광은 제3 수광 다이오드(32)에 의해 수광되며, 또한, 제4 발광 다이오드(36)에 의한 광은 제4 수광 다이오드(37)에 의해 수광된다. 제2 센서유닛(30)에 의해 골프공(90)의 이동 속도를 측정하는 방법은 제1 센서유닛(10)의 측정 방법과 동일하게, 각 수광 다이오드에서 출력하는 수광 신호에서 하강하는 에지가 발생하는 시간차를 이용한다.
이때, 제1 센서유닛(10) 및 제2 센서유닛(30)은 가시광선 또는 적외선 등의 어떠한 광을 이용하여도 무방하지만, 퍼팅 연습기(100)의 주변으로부터 입사되는 광에 대해 퍼터(80) 및 골프공(90)을 식별할 수 있어야 한다. 바람직하게는 적외선을 이용한다.
PSD 센서유닛(20)은 퍼터(80)의 높이 및 퍼터(80)가 퍼터(80)의 진행 방향에 대해 기울어진 각도를 측정하기 위해 이용되는 것으로, 적외선을 발광하는 발광부(21), 발광부(21)에 의해 발광되어 퍼터(80)에 의해 반사되는 광의 진행을 유도하여 스폿광을 형성하기 위한 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 광학계(22) 및 광학계(22)에 의해 형성된 스폿광이 PSD 측정면에 결상된 위치에 대응하는 PSD 수광 신호를 출력하는 PSD 센서(23)를 포함하여 이루어진다.
이때에 이용되는 PSD 센서(23)로는, PSD 측정면에 대해 양측으로 전극이 배치되어 스폿광의 결상된 위치를 수직선 상에 대해 감지하는 1차원 센서를 이용하게 된다.
또한, PSD 센서유닛(20)은 퍼터가 이동하는 가상선상의 양측에 대칭으로 마 주보도록 배치되어 더욱 다양한 파라미터를 측정할 수 있게 된다. 즉, 퍼터(80)의 양단 각각의 높이 및 퍼터(80)의 양단이 각각의 PSD 센서유닛(20)을 지나는 시간차를 측정함으로써, 퍼터(80)가 가상선상에 대해 상하좌우로 기울어진 상태를 정확히 측정할 수 있다. 이러한 측정의 원리는 후술한다.
이하의 설명에 있어서, PSD 센서유닛(20)은 제1 발광부(21), 제1 광학계(22) 및 제1 PSD 센서(23)로 이루어지는 일측의 PSD 센서유닛과, 제2 발광부(26), 제2 광학계(27) 및 제2 PSD 센서(28)로 이루어지는 타측 PSD 센서의 한 쌍으로 이루어지지만, 본 발명에서는 일측의 PSD 센서유닛의 참조부호만을 이용하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 PSD 센서유닛(20)에 의하면, 퍼터(80)가 이동하여 PSD 센서(28)에 퍼터(80)에 의한 반사광의 상이 맺히는 순간, 바람직하게는 퍼터(80)가 골프공(90)을 타격하는 순간에 있어서, 골프공(90)에 대한 퍼터(80)의 높이, 퍼터(80)의 이동 방향에 대한 퍼터(80)의 상하좌우 방향의 기울어짐 및 퍼터(80)와 PSD 센서(23) 사이의 거리를 측정할 수 있게 된다. 그리고 이러한 정보를 이용하여 퍼터(80)와 골프공(90)의 타점 등을 예측하여 타격된 골프공(90)이 실제 그린에서 이동 가능한 거리, 연습자의 자세 등에 대한 정보를 예측할 수 있게 된다. 이러한 측정의 원리는 후술한다.
PSD 센서유닛(20)에 구비된 PSD 센서(23) 및 발광부(21)는 항상 온으로 유지되고, PSD 센서유닛(20)의 전방을 퍼터(80)가 이동하게 되어 PSD 수광 신호에 변화가 발생한 경우, 이 신호 파형을 이용하여 퍼터(80)의 높이 및 기울기를 측정하도록 한다. 즉, 각각의 PSD 센서에서 출력하는 파형을 나타내는 도 6과 같이, 출력되 는 PSD 수광 신호에 있어서 하강하는 에지 후 상승하는 부분에서의 피크를 퍼터(80)에 의해 반사되는 광에 의한 것으로 판단하고, 이 피크의 크기 및 감지한 시간을 이용하여 퍼터(80)에 관련한 파라미터를 측정하게 된다.
PSD 센서(23)는 측정면 상에 결상된 스폿광의 위치에 따라, PSD 센서(23)의 상부 및 하부에 배치된 두 개의 전극에서 서로 다른 수광 신호(광전 변환된 전류 또는 전압)를 출력하게 되며, 이 수광 신호를 제어 보드(40)에서 수치화하여 적절한 연산을 수행함으로써 PSD 측정면 상에서의 스폿광이 결상된 상하방향의 1차원적인 위치를 산출할 수 있다. 또한, 출력되는 수광 신호의 크기의 총합을 이용하여 측정면으로부터 스폿광의 광원까지의 거리를 산출할 수 있다.
또한, 퍼터(80)의 높이 및 진행방향에 대한 기울어짐을 더욱 정확하게 감지하기 위해서, 퍼터(80)에 별도의 발광원을 설치하거나 외부의 광을 반사하기 위한 반사 수단을 설치할 수 있으며, 본 발명에서는 PSD 센서유닛(20)에 발광부(21)를 배치하고 퍼터(80)에는 이에 의한 광을 반사하는 반사판(81)을 설치함으로써, 마치 퍼터에 발광원이 설치된 것과 같은 효과를 발휘하도록 한다.
이때, 반사판(81)은 되반사판으로서, 입사되는 광을 입사 방향과 동일한 방향으로 반사하는 특성을 갖는 물질을 이용하는 것이 바람직하다. 되반사판에 대한 설명은 후술한다.
제어 보드(40)는, 제1 센서유닛(10) 및 제2 센서유닛(30)으로부터 출력되는 수광 신호를 수신하고, 이 신호를 이용하여 퍼터(80) 및 골프공(90)의 이동 속도를 산출한다. 또한, 제어 보드(40)는 PSD 센서유닛(20)에 의한 PSD 수광 신호, 바람직 하게는 대칭되는 위치에 배치된 두 개의 PSD 센서유닛(20)의 각각으로부터 출력되는 PSD 수광 신호를 수신하여 퍼터(80)의 높이 및 기울어짐을 산출한다. 이와 같이, 산출된 측정값들은 별도의 표시유닛(60) 또는 컴퓨터를 통해 연습자가 인지할 수 있도록 표시된다.
제어 보드(40)에는 상술한 표시유닛(60) 등에 표시할 측정값을 제공하기 위한 유무선 통신 수단을 구비할 수 있으나, 이러한 구성은 공지의 기술을 이용할 수 있으며 별도의 설명은 생략하도록 한다.
표시유닛(60)은 모니터를 포함하는 컴퓨터일 수도 있으며, 퍼팅 연습기(100)에 일체화된 다수의 7-세그먼트 발광 다이오드 또는 LCD와 같은 표시 수단일 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 퍼팅 연습기(100)는 스트로보 조명유닛(50)을 더 포함한다. 스트로보 조명유닛(50)은, 스트로보(52)를 점멸하여 이동하는 퍼터(80)를 조명하며, 특히 퍼터(80)가 골프공(90)을 타격하게 되는 순간 전후의 퍼터(80)를 조명한다. 이러한 조명에 의해, 연습자는 퍼터(80)의 이동을 다수의 정지 영상으로 확인할 수 있게 되고 연습자가 미리 공의 진로를 보게되는 헤드업을 방지할 수 있어서, 스윙하는 퍼터(80)의 움직임을 더욱 정확하게 파악할 수 있게 된다.
이러한, 퍼팅 연습기(100)에는, 골프공(90)을 안착시킨 후 퍼터(80)로 골프공(90)을 타격할 수 있는 타격 공간이 준비되며, 이 타격 공간의 양측으로 제1 센서유닛(10), 제2 센서유닛(30), PSD 센서유닛(20)이 배치된다. 또한, 퍼팅 연습 기(100)의 일측에는 제어 보드(40)가 배치된다. 또한, 퍼팅 연습기(100)는 타격된 골프공(90)이 이동할 수 있는 인조 잔디 형태의 패드가 구비될 수도 있다. 더욱, 패드의 일부에는 홀컵이 배치될 수도 있다.
또한, 도 16과 같이, 패드에는 골프공(90)이 놓이는 지점으로부터 홀컵을 연결하는 선상을 따라 소정의 골프공 감지 수단이 배치될 수 있으며, 타격되어 이동하는 골프공(90)이 감지 수단의 상부를 이동함을 감지하도록 할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 퍼팅에 의해 이동하는 골프공(90)의 이동 상태를 표시유닛(60)을 통해 표현할 수 있게 되어, 연습자에게 더욱 다양한 정보를 제공할 수 있게 된다.
이때의 골프공 감지 수단은 골프공(90)의 중량에 의한 눌려짐을 감지하는 압력 센서를 이용할 수도 있고, 발광 다이오드와 수광 다이오드의 쌍으로 이루어진 광감지 센서를 이용할 수도 있다.
또한, 퍼팅 연습기(100)는 도 17과 같이 구성될 수도 있다. 즉, 퍼터(80)가 이동하는 가상선의 양측에 다수의 센서유닛을 평행으로 배치하고, 이를 연결 부재(102)로 "H" 형태 또는 "ㄷ"형태로 연결하여 퍼팅 연습기(100)를 구성한다. 이와 같은 구성에 의하면, 골프공(90)을 실제 그린이나 연습용 바닥에 놓고 퍼팅할 수 있기 때문에, 더욱 실제 상황에 근접한 연습을 행할 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명에 있어서 퍼터(80) 및 골프공(90)에 대한 파라미터를 측정하는 원리 및 방법, 본 발명에 따른 퍼팅 연습기(100)의 구성 요소에 대해 설명한다.
PSD 센서
PSD 센서(23)는 PSD 센서의 표면(측정면) 상에 입사되는 스폿(spot) 형태의 광의 결상 위치를 1차원 또는 2차원적으로 감지하기 위한 수광 센서로서, 위치 측정의 대상이 되는 발광원과 조합하여 널리 응용되고 있다.
PSD 센서(23)의 원리에 대해 간략하게 설명하면, PSD 센서(23)의 측정면에 스폿광이 입사되면, 스폿광이 결상된 지점에 광전 변환된 전하가 발생하게 되고, 발생한 전하는 소정의 저항값을 갖는 측정면 표면을 따라 흐르게 되며, PSD 센서(23)의 양단 또는 사방에 배치된 각 전극으로 흘러나간다(본 발명에서는 1차원 PSD 센서로서 양측에 두 개의 전극만을 구비하는 것을 이용하며, 상기 광전 변환된 전류는 두 개의 전극으로부터 흘러나오게 된다).
이때, 각 전극에서 흘러나오는 전류를 전압으로 변환하고, 이 각각 전극에서의 전압의 크기를 이용함으로써 스폿광이 결상된 위치를 검출할 수 있게 되며, 또한, 모든 전극으로부터의 전압 크기의 총합을 이용하여 PSD 측정면과 스폿광의 광원까지의 실제 거리를 결정할 수 있게 된다.
측정 항목
(1) 퍼터의 이동 속도
제1 센서유닛(10)을 구성하는 제1 발광 다이오드(11)와 제1 수광 다이오드(12), 제2 발광 다이오드(16)와 제2 수광 다이오드(17)를 이용하여 연습자에 의 해 이동하는 퍼터(80)의 속도를 측정하게 된다. 제1 센서유닛(10)은 퍼터의 이동에 대응하여 수광 신호를 출력하고, 이 수광 신호는 제어 보드(40)에서 수신되며 퍼터의 이동 속도를 산출하는 데에 이용된다. 제1 센서유닛(10)에서 출력되는 수광 신호는 제1 수광 다이오드(12)에 의한 수광 신호 및 제2 수광 다이오드(17)에 의한 수광 신호를 포함한다.
도 7은 퍼터의 이동 속도를 측정하기 위한 원리를 설명하기 위한 것으로, 퍼터가 이동하는 순간을 나타낸 도면이다. 도 7과 같이 이동하는 퍼터(80)에 의해 제1 센서유닛(10)에서 출력하는 수광 신호의 형태는 도 4에 도시된 바와 같다.
퍼터(80)의 진입 속도는 다음의 수식으로 계산된다.
V12 = L12 / (t1 - t2)
여기에서, V12 는 퍼터(80)의 이동 속도이고, L12 는 제1 수광 다이오드(12)와 제2 수광 다이오드(17) 사이의 거리이다. t1 및 t2는 퍼터(80)가 제1 수광 다이오드(12)와 제2 수광 다이오드(17)의 각각을 지나는 시간을 나타낸다.
(2) 타격된 골프공의 이동 속도
제2 센서유닛(30)은, 퍼터(80)에 의해 타격된 골프공(90)의 이동 속도를 산출하는 것을 목적으로 한다. 제2 센서유닛(30)은 제3 발광 다이오드(31)와 제3 수광 다이오드(32), 제4 발광 다이오드(36)와 제4 수광 다이오드(37)를 포함하여 이루어지며, 이동하는 골프공(90)의 속도에 대응하는 수광 신호를 출력하며, 제어 보 드(40)에서 이를 이용하여 이동 속도를 산출한다.
도 8은 퍼터에 의해 타격된 골프공의 이동 속도를 측정하기 위한 원리를 설명하기 위하여, 퍼터에 의한 타격 이후를 나타낸 도면이다. 이때, 제2 센서유닛에 의한 수광 신호는 도 9와 같이 구성되며, 제3 수광 다이오드(32)에 의한 수광 신호 및 제4 수광 다이오드(37)에 의한 수광 신호를 포함한다.
도 8에 도시된 바와 같이 타격된 골프공(90)이 제3 수광 다이오드(32) 및 제4 수광 다이오드(37) 사이의 거리 L34를 이동하여 발생하는 시간차 t34를 이용함으로써 골프공(90)의 이동 속도 V34를 산출할 수 있다. 그리고 산출된 속도를 실제 그린의 여러 가지 환경을 고려한 실험치에 적용하여, 골프공(90)이 실제 그린에서 이동 가능한 거리를 예측하도록 할 수도 있다. 골프공(90)의 속도를 산출하기 위해 이용되는 수식은 다음과 같다.
V34 = L34 / t34
(3) 퍼터의 높이
퍼터(80)가 PSD 센서유닛(20)의 전방을 이동하게 되면, 퍼터(80)의 반사판(81)에 의해 반사되는 적외선에 의한 PSD 수광 신호가 PSD 센서(23)의 각 전극으로부터 출력된다. 이때 PSD 센서(23)에서는 적어도 상부의 전극에서 출력되는 수광 신호와 하부의 전극에서 출력되는 수광 신호를 각각 출력한다. 이와 같이 출력되는 신호는 제어 보드(40)에서 수신되며, 제어 보드(40)에서 PSD 센서(23)의 상부 및 하부의 전극에서 각각 출력되는 신호의 차이를 이용하여 퍼터(80)의 높이를 산출한다.
높이 산출의 원리는 도 10을 참조하여 이해할 수 있다. 도 13과 같이 퍼터(80)의 일측에 빛을 되반사시키기 위한 되반사판을 설치하고 PSD 센서(23)에 대해 위아래로 이동시켜 보면, 광학계(22)의 렌즈에 의해 PSD 측정면에 결상되는 스폿광의 위치는 도 10에 도시된 바와 같이 퍼터(80)의 이동과는 반대로 이동하게 되며, 이러한 원리에 의해 퍼터(80)의 높이를 결정할 수 있게 된다. 이때 결정되는 높이는 광학계(22)의 중심에 대한 상대적인 높이이며, 광학계(22)의 설치 위치 및 PSD 센서(23)와 퍼터(80)와의 실제 거리를 산출함으로써 실제의 퍼터(80)의 높이를 결정할 수 있게 된다.
PSD 센서(23)와 퍼터(80)와의 실제 거리를 산출하기 위해서는, PSD 수광 신호의 총합의 크기에 따른 퍼터(80)의 실제 거리와의 관계를 실험에 의해 측정한 표를 이용하게 된다.
(4) 퍼터의 기울어짐
퍼터(80)의 이동 경로를 가상선으로 하고, 이 가상선의 양측에 대칭으로 PSD 센서유닛(20)을 서로 마주보게 배치하면, 양측에 있는 PSD 센서(23)에 퍼터의 상이 결상되는 시간의 차이가 발생하게 되며, 이 시간차를 이용함으로써 이동하는 퍼터(80)가 가상선에 대해 좌우 방향으로 기울어진 정도를 측정할 수 있게 된다.
즉, PSD 센서유닛(20)의 전방을 이동하는 퍼터(80)가 도 7에서 도시된 바와 같이 좌우 방향으로 기울어져 있을 때, 퍼터(80)의 양단에 부착된 반사판(81)에 의해 각각의 PSD 센서유닛(20)으로부터 출력되는 PSD 수광 신호의 파형을 보면 도 6과 같이 약간의 시간차(t6 - t5)가 발생하게 된다. 이때의 시간차 및 퍼터의 이동 속도를 이용하여 퍼터(80)의 수평 방향에 대한 기울기를 산출할 수 있게 된다.
또한, 상술한 바와 같이 높이를 퍼터(80)의 양측에서 각각 측정하고, 높이 차이를 이용함으로써 연직 방향에 대한 퍼터(80)의 기울어짐을 측정할 수도 있다.
도 11은 퍼터의 기울어진 각도를 산출하는 원리를 설명하기 위한 도면이다. 이를 참조하면, 수평 방향에 대하여 퍼터(80)가 기울어진 각도를 θ, 퍼터(80)의 세로 길이를 D, 퍼터(80)가 기울어짐으로써 발생한 미소거리를 ΔL이라 하고, 또한, 퍼터(80)의 기울기는 매우 작다고 가정하면 ΔD는 D와 같다고 할 수 있다. 따라서 다음과 같은 식이 유도되며 이에 의해 퍼터(80)의 기울어짐 θ를 산출할 수 있게 된다.
ΔL = V × ( t6 - t5 )
Sslope = ΔL / D
θ = sin-1 ( Sslope )
따라서, PSD 센서유닛(20)의 PSD 수광 신호에 의해 퍼터의 상하좌우 방향의 기울어짐을 모두 측정할 수 있게 된다.
본 발명에서의 PSD 센서(23)는 상하 또는 좌우 방향의 1차원 위치만을 감지 할 수 있는 센서를 이용하는 것을 예로 들었지만, 상하좌우 방향에 전극이 구비되어 스폿광의 2차원적 위치를 감지할 수 있는 센서를 이용할 수도 있다.
기타 구성
(1) 되반사판
되반사판이란 입사광을 입사 방향으로 반사시켜 주는 반사판이다.
PSD 센서유닛(20)에 의해 위치가 감지되기 위해서는 퍼터(80)가 스스로 빛을 발하는 것이 가장 바람직하지만 그를 위해서는 퍼터(80)에 여러 가지 발광 장치를 설치하여야 하므로, 퍼터(80)의 크기 및 무게 등이 증가하게 되어 바람직하지 않다. 따라서, 퍼터(80)가 외부로부터 조명되는 광을 되반사시키도록 함으로써 퍼터(80)가 빛을 발하는 것과 같은 효과를 낼 수 있도록 한다.
본 발명에 있어서는, 도 12와 같은 유리 구슬에 의한 되반사 원리를 적용한 되반사판을 사용하였으며 이를 도 13과 같이 퍼터에 부착하였다. 유리 구슬에 의한 되반사 원리는 미세한 유리 구슬을 직물이나 필름 위에 균일하게 도포함으로써 입사광을 입사 방향으로 반사하는 것이다. 이와 같은 되반사판에 있어서, 유리 구슬의 뒷면에 반사 성능을 향상시키기 위한 특수 코팅을 수행할 수도 있다.
(2) 하프 미러( Half - mirror )
하프 미러는 광의 진행 방향을 두 개 이상으로 분할하기 위해 사용되는 광학 장치이다. 광학계(22)에 포함된 렌즈의 초점거리는 수 cm 정도이므로, 이로 인해, 퍼팅 연습기(100)의 크기가 커지는 것을 막기 위하여, 빛의 진행 방향을 적절히 변경할 필요가 있다. 본 발명에서는, 도 14와 같이 하프 미러를 사용함으로써 이러한 문제점을 해결하였다. 하프 미러에 의해 비록 발광부(21)의 광량은 절반으로 줄어들게 되지만, 빛의 방향을 임의로 변경할 수 있어서 퍼팅 연습기(100)에 있어서 광학계(22)가 차지하는 크기를 줄일 수 있게 된다.
(3) 스트로보 조명유닛
스트로보란 카메라 플래시와 같은 발광 수단을 연속적으로 점멸시키는 장치로서, 번개가 치는 효과 또는 빠른 움직임을 연속적인 정지 영상으로 보이게 하는 효과가 있다. 따라서, 이러한 효과를 이용하여, 도 15와 같이 퍼터(80)가 이동하며 골프공(90)을 타격할 때 스트로보(52)를 점멸하여 조명하면, 연습자는 퍼터(80)의 이동 상태를 연속적인 정지 영상으로 확인할 수 있게 되며 골프공(90)을 타격하는 순간에도 골프공(90) 및 퍼터(80)에 집중할 수 있게 된다. 또한, 도 15에서는 퍼터(80)의 상단에 반사 성능이 좋은 테이프 등을 부착하고, 이 퍼터(80)를 일정한 속도로 이동시켰을 때 나타나는 정지 영상을 개략적으로 도시하였다.
스트로보 조명유닛(50)은 제1 센서유닛(10)에 의해 퍼터(80)의 이동을 감지한 순간부터 제2 센서유닛(30)에 의해 골프공(90)의 이동을 감지한 순간의 시간 동안 스트로보(52)를 발광시키는 것이 바람직하다.
또한, 스트로보 조명유닛(50)은 청색 발광 다이오드를 사용함으로써, 스트로보 조명용 광이 적외선을 이용하는 제1 센서유닛(10), 제2 센서유닛(30) 및 PSD 센 서유닛(20)에 미치는 영향을 최소화하였다.
이때, 나타내고자 하는 정지 영상의 개수는 스트로보(52)의 점멸 회수에 따라 설정되므로, 연습자가 점멸 횟수를 임의로 설정할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
(제2 실시예)
본 발명에 따른 퍼팅 연습기의 제2 실시예는 상술한 제1 실시예의 구성에서, 제1 PSD 센서유닛 및 제2 PSD 센서유닛의 적어도 제1 PSD 센서 및 제2 PSD 센서를 제1 센서유닛 등에 사용된 수광 다이오드로 대체한, 제1 수광 센서유닛 및 제2 수광 센서유닛을 구비한다.
한편, 퍼터에 부착되는 반사판 및 제1 및 제2 PSD 발광부는 동일하게 이용될 수 있으며, 이에 의해 제1 수광 센서유닛 및 제2 수광 센서유닛에 의해 퍼터가 더욱 정확하게 감지될 수 있다.
또한, 제1 실시예에서의 제1 광학계 및 제2 광학계 중의 렌즈 및 하프미러를 필요에 따라 선택적으로 이용할 수도 있다.
이러한 제2 실시예에서, 제1 수광 센서유닛 및 제2 수광 센서유닛에서 출력되는 수광 신호는, 도 6과 동일하며, 이때 각 수광 신호에서 하강하는 에지 후에 상승하는 에지가 나타나는 시간차 또는 최초 하강하는 에지의 시간차를 이용하여 퍼터의 기울어진 각도를 측정할 수 있게 된다. 측정의 방법은 제1 실시예에서의 그것과 동일하다.
제2 실시예에서는 단지 퍼터의 높이만을 측정할 수 없을 뿐, 제1 실시예와 동일한 파라미터들(퍼터의 이동 속도, 퍼터의 기울어진 각도 및 골프공의 이동 속도)을 측정 가능하다.
(제3 실시예)
상술한 바와 같은 제1 실시예 및 제2 실시예에 있어서, 제1 센서유닛을 구성하는 발광 다이오드와 수광 다이오드 쌍의 개수, 및 제2 센서유닛을 구성하는 발광 다이오드와 수광 다이오드 쌍의 개수는, 상기한 설명에서는 2 쌍씩인 것으로 하였으나, 여기에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 수를 증가시키거나 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따른 퍼팅 연습기(100)에 대한 제3 실시예에서는, 제1 센서유닛(10)의 제1 수광 다이오드(12) 및 제2 수광 다이오드(17)에 추가하여, 골프공(90)이 놓여지는 위치에 또 하나의 수광 다이오드(도시하지 않음)를 배치한다. 발광 다이오드들 수광 다이오드에 대응하여 추가된다.
이에 의하면, 퍼터(80)가 골프공을 타격하는 순간까지의 속도를 더욱 정확하게 측정할 수 있게 되어, 퍼터(80)의 기울어짐 등을 더욱 정확하게 산출할 수 있게 된다.
한편, 제1 내지 제3 실시예에 있어서, 제1 센서유닛(10) 및 제2 센서유닛(30), PSD 센서유닛(에 있어서, 각각의 다이오드 및 PSD 센서의 설치 높이는 적 절히 조정될 수 있다. 즉, 골프공의 이동 속도를 측정하기 위한 제2 센서유닛은 퍼팅 연습기(100)에 놓여진 골프공의 중심을 향하는 높이에 배치되는 것이 바람직하며, 퍼터의 속도를 측정하기 위한 제1 센서유닛의 설치 높이는 놓여진 골프공을 타격하는 퍼터의 가장 바람직한 높이에 대응하는 높이에 배치되는 것이 바람직하다. 또한, PSD 센서도 제1 센서유닛의 설치 높이와 같거나 비슷하게 설치될 수 있다.
퍼터(80)에 부착되는 반사판의 형태는 원형 또는 정사각 형태를 가짐으로써, 퍼터(80)에 의해 반사되는 광을 스폿광으로 집광하기 쉽게 할 수 있다. 하지만, 제2 실시예에서와 같이, 퍼터(80)의 높이를 측정하지 않는 경우에는 퍼터에 대해 수직방향으로 긴 직사각 형태의 반사판을 이용할 수도 있다. 이에 의해 이동하는 퍼터(80)를 더욱 정확하게 감지할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 퍼팅 연습기를 도시한 도면.
도 2는 골프공의 이동 속도만을 측정할 수 있는 종래의 퍼팅 연습기를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 퍼팅 연습기의 구조를 간략하게 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 퍼팅 연습기의 구성을 나타낸 블록도.
도 5는 제1 센서유닛이 출력하는 수광 신호의 파형을 나타낸 도면.
도 6은 PSD 센서유닛이 출력하는 PSD 수광 신호의 파형을 나타낸 도면.
도 7은 퍼터의 높이를 측정하는 원리를 설명하기 위한 도면.
도 8은 퍼터의 이동 속도를 측정하기 위한 원리를 설명하기 위한 도면.
도 9는 타격된 골프공의 이동 속도를 측정하기 위한 원리를 설명하기 위한 도면.
도 10은 제2 센서유닛이 출력하는 수광 신호의 파형을 나타낸 도면.
도 11은 퍼터의 기울어짐을 측정하는 원리를 설명하기 위한 도면.
도 12는 되반사판을 설명하기 위한 도면.
도 13은 반사판이 부착된 퍼터를 나타낸 도면.
도 14는 광학계의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 15는 스트로보 조명유닛의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 16은 본 발명에 따른 퍼팅 연습기의 패드에 추가로 구성된 골프공 감지 수단을 설명하기 위한 도면.
도 17은 본 발명에 따른 퍼팅 연습기의 또다른 형태를 나타낸 도면.

Claims (17)

  1. 이동하는 퍼터에 의해 반사되는 적외선을 수광하여 스폿광을 생성하고, 소정의 측정면에서 상기 스폿광이 결상된 위치에 대응하여 전기적인 수광 신호를 출력하는 PSD 센서유닛; 및
    상기 수광 신호에 기초하여 상기 퍼터의 높이 및 상기 퍼터가 이동하는 방향에 대한 상기 퍼터의 기울어진 각도를 산출하는 제어 보드;를 포함하는 퍼팅 연습기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 PSD 센서유닛은 상기 퍼터가 골프공을 타격하는 지점에 배치되는 것을 특징으로 하는 퍼팅 연습기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 PSD 센서유닛은 상기 퍼터가 이동하는 방향에 대해 양측에 각각 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 퍼팅 연습기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 PSD 센서유닛은 상기 이동하는 퍼터를 향해 적외선을 발광하는 발광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 퍼팅 연습기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 PSD 센서유닛은 상기 퍼터에 의해 반사되는 적외선을 수광하고, 상기 수광한 적외선을 스폿광으로 집광하기 위한 적어도 하나의 렌즈를 구비하는 광학계를 포함하는 것을 특징으로 하는 퍼팅 연습기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 광학계는 적어도 하나의 하프미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 퍼팅 연습기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 퍼터는 상기 적외선을 반사하기 위한 반사판을 구비하는 것을 특징으로 하는 퍼팅 연습기.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 퍼터가 상기 골프공을 타격하기 직전의 상기 퍼터의 이동 속도를 측정하기 위한 제1 센서유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 퍼팅 연습기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 센서유닛은, 상기 퍼터가 이동하는 방향을 따라 배치되는 적어도 두 쌍의 발광 다이오드 및 수광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 퍼팅 연습기.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 퍼터에 의해 타격된 상기 골프공의 이동 속도를 측정하기 위한 제2 센서유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 퍼팅 연습기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 센서유닛은, 상기 퍼터가 이동하는 방향을 따라 배치되는 적어도 두 쌍의 발광 다이오드 및 수광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 퍼팅 연습기.
  12. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 퍼터를 조명하기 위해 스트로보를 점멸하는 스트로보 조명유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 퍼팅 연습기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 스트로보 조명유닛은 상기 스트로보의 점멸 횟수 또는 속도를 임의로 조정 가능한 것을 특징으로 하는 퍼팅 연습기.
  14. 퍼터의 이동 방향에 대해 양측에 대칭으로 배치되며, 이동하는 퍼터에 의해 반사되는 광을 수광하여 각각의 전기적인 수광 신호를 출력하는 제1 수광 센서유닛 및 제2 수광 센서유닛; 및
    상기 각각의 수광 신호에 기초하여 상기 퍼터가 이동하는 방향에 대한 상기 퍼터의 기울어진 각도를 산출하는 제어 보드;를 포함하는 퍼팅 연습기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 수광 센서 유닛 및 제2 수광 센서유닛은 상기 퍼터가 골프공을 타격하는 지점에 배치되는 것을 특징으로 하는 퍼팅 연습기.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 수광 센서 유닛 및 제2 수광 센서유닛은 상기 이동하는 퍼터를 향해 적외선을 발광하는 발광부를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 퍼팅 연습기.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 퍼터는 상기 적외선을 반사하기 위한 반사판을 구비하는 것을 특징으로 하는 퍼팅 연습기.
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