골프가 대중적인 스포츠로 인기를 모으면서 많은 골프 애호가들이 골프장을 찾고 있지만, 골프장 건설에 소요되는 많은 투자비와 부지 비용으로 인해 대중이 이용하기에는 경제적 부담이 크고 교외의 골프장까지 교통사정이 좋지 않을 때에 따르는 시간적 제약의 문제점도 있다. 이로 인해 초보자나 시간이 없는 사람들은 실외 또는 실내 골프 연습장을 자주 이용한다. 그러나 단순히 타구 연습만이 가능한 골프 연습장에서는 골프 경기를 즐길 수는 없으므로 흥미가 반감되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 실내 골프 연습장에는 실제로 골프장에서 골프 경기를 하는 것과 같은 현장감을 제공할 수 있는 골프 시뮬레이션 장치가 설치되기도 한다. 타격된 골프공의 방향과 속도를 감지하여 골프장의 시뮬레이션 영상을 영상 스크린에 표시하는 골프 시뮬레이션 장치를 이용하면, 골퍼는 실제 골프장에서 골프 경기를 하는 것과 같은 시각적 감각을 갖고 골프 연습을 할 수 있다.
일반적으로 골프공을 타격하는 골프 클럽(golf club)은 풀(pull), 푸쉬(push), 슬라이스(slice), 훅(hook), 백스핀(back spin), 또는 탑스핀(top spin) 등과 같이 골프공을 다양한 형태(스윙 형태)로 쳐낼 수 있다. 그러나 종래의 골프 시뮬레이션 장치는 골프 클럽의 다양한 스윙 형태와 스윙 형태에 따른 골프공의 회전 운동을 정밀하게 분석할 수 없으므로 사용자에게 제공하는 시뮬레이션 영상이 정확하지 않아 현장감이 떨어지는 문제점이 있었다. 즉 실제 필드에서 스윙시 골프공에서 실제로 발생할 수 있는 다양한 스핀(spin)을 정확하게 측정하지 못하므로, 시뮬레이션 영상이 정확하게 구현될 수 없었다.
한편, 골프 시뮬레이션 장치에서는 타격된 골프공의 방향과 속도, 골프공의 비행 궤적과 같은 운동 정보가 계산되어야 사용자에게 제공될 시뮬레이션 영상이 구현될 수 있다. 종래의 골프 시뮬레이션 장치는 골프공의 운동을 감지하기 위해 골프공의 이동 경로를 가로지르는 위치에 광학적 센서들을 설치하는 방식을 사용하므로, 골프공의 운동을 감지하는 장치의 구성이 복잡하며 비용을 증가시키는 문제점이 있었다. 또한 광학적 센서들을 이용하는 종래의 골프 시뮬레이션 장치는, 외부 조명이 존재할 때에는 빛의 간섭을 받아, 골프공의 운동을 감지할 때에 오류가 발생하는 경우가 많은 문제점이 있었다.
또한 종래의 골프 시뮬레이션 장치에서는 골프공이 타격되는 지점, 즉 골프공이 운동을 시작하는 지점이 일정한 위치에 고정되어야 한다. 이는 골프 시뮬레이션 장치가 일정한 시작 지점을 기초로 골프공의 운동 궤적을 예측하도록 제작되기 때문이다. 골프공의 타격이 이루어지는 지점이 일정한 위치로 고정되는 경우에는, 골퍼가 항상 일정한 위치에서 스윙(swing)을 해야 하므로 골프 경기 시뮬레이션 장치가 골퍼에게 제공할 수 있는 현장감의 수준이 제한되는 문제점이 있었다.
일반적으로 실내 골프 연습장의 바닥에는 실제 그린(green)에 가깝도록 제작된 인공 잔디 골프 매트가 깔려 있으며, 골퍼는 골프 매트 위에 골프공을 올려놓고 드라이버나 아이언 샷을 연습할 수 있다. 골퍼는 골프 매트의 인조 잔디 상단에 골프공을 올려놓고 스윙을 한다. 이 때 강한 드라이버샷으로 인해 골프공을 친 부분에서 매트 상단에 손상이 발생할 수 있다. 또한 동일한 위치에서 반복적으로 스윙이 이루어지는 과정에서 사용자가 인조 잔디를 밟게 되므로, 인조 잔디가 훼손되는 문제점이 발생한다.
사용자들은 양호한 골프 매트에서 스윙하는 것을 선호하지만 골프 시뮬레이션 장치를 이용하려면 일정한 위치에서 골프공의 타격이 이루어져야 하므로 인조 잔디의 일부가 훼손된 골프 매트에서 스윙을 해야 하는 불편함을 감수해야 한다.
또한 골프 연습장을 관리하는 관리자는 골프 매트의 인조 잔디의 일부분이 훼손되어도 골프 매트 전체를 교체하여야 하므로, 유지 보수를 위한 비용이 과다하게 소용되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 골퍼가 실외 골프장에서 골프를 즐기는 것처럼 느낄 수 있도록 정확한 시뮬레이션을 구현할 수 있는 골프 시뮬레이션 시스템 및 이를 위한 골프공 회전 인식 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 골프공을 타격하는 골프 클럽의 움직임을 감지하여 골프공의 회전 운동의 형태를 판단할 수 있는 골프공 회전 인식 장치 및 이를 구비한 골프 시뮬레이션 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 단순한 구성으로 골프공의 운동을 감지할 수 있으며, 외부 조명에 의한 빛의 간섭의 영향을 받지 않으므로 정확한 시뮬레이션을 구현할 수 있는 골프 시뮬레이션 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 골프 매트 위의 골프공의 위치를 인식하여 골프 매트 위의 다양한 위치에서 스윙을 행할 수 있는 골프 시뮬레이션 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명은 골프공을 타격하는 골프 클럽의 스윙 궤적으로부터 스윙의 형태를 결정하여 정확한 시뮬레이션을 구현할 수 있는 골프공 회전 인식 장치 및 골프 시뮬레이션 시스템을 제공한다.
본 발명에 관한 골프 시뮬레이션 시스템은, 골프공을 타격하는 골프 클럽의 스윙 궤적을 감지하는 스윙 궤적 감지부가 설치된 매트와, 스윙 궤적 감지부의 신호에 기초하여 골프공에 가해진 스윙의 형태를 결정하는 스윙 형태 결정부와, 골프 클럽에 의해 타격되어 운동하는 골프공의 운동 궤적을 감지하는 골프공 운동 감지부와, 스윙 형태 결정부와 골프공 운동 감지부의 신호에 기초하여 골프공의 운동 궤적을 연산하는 골프공 궤적 연산부와, 골프공 궤적 연산부의 신호로부터 시뮬레이션 영상을 생성하여 출력하는 표시부를 구비한다.
본 발명에 있어서, 골프 시뮬레이션 시스템은 매트에 놓인 골프공의 위치를 감지하여 신호를 발생시키도록 매트에 설치되는 위치 감지부를 더 구비할 수 있으며, 골프공 궤적 연산부는 위치 감지부의 신호에 기초하여 골프공의 운동 궤적을 결정할 수 있다.
위치 감지부는, 예를 들어 골프공의 무게로부터 골프공의 위치를 감지하거나, 광센서 유닛들을 이용하여 골프공의 위치를 감지하는 등의 여러 가지 방식을 이용할 수 있다.
또한 골프공에는 위치 감지부가 감지할 수 있는 감지용 소재가 구비될 수 있다. 감지용 소재는 골프공의 적어도 하나의 층에 포함되는 자성체이거나, 발열체일 수 있다. 이러한 경우 매트에 구비되는 위치 감지부는 골프공의 자성체의 자력이나 발열체의 열을 감지할 수 있다.
본 발명에 있어서, 스윙 궤적 감지부는 매트에 설치되어 골프 클럽이 매트에 전달하는 압력을 감지하여 신호를 발생시키는 압력 센서들을 구비할 수 있고, 스윙 형태 결정부는 압력 센서들의 신호로부터 인식된 골프 클럽의 매트에 대한 압력의 형태에 따라 골프공에 발생한 회전 방향을 결정할 수 있다.
본 발명에 있어서, 골프 시뮬레이션 시스템은, 압력 센서들의 신호와 골프 공의 운동 형태의 관계를 나타내는 데이터 베이스를 더 구비할 수 있고, 스윙 형태 결정부는 데이터 베이스에서 압력 센서들의 신호에 해당하는 골프공의 운동 형태를 선택할 수 있다.
본 발명에 있어서, 골프공 운동 감지부는 전파를 방사하고 골프공에서 반사된 전파를 수신하여 골프공의 궤적을 감지하는 레이더 장치를 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 관한 골프공 회전 인식 장치는, 매트 위에 놓인 골프공을 타격하는 골프 클럽의 매트에 대한 스윙 궤적을 감지하는 스윙 궤적 감지부와, 스윙 궤적 감지부의 신호에 기초하여 골프공에 가해진 스윙의 형태를 결정하는 스윙 형태 결정부를 구비한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 골프 시뮬레이션 시스템은, 스윙 궤적 감지부가 감지한 골프 클럽의 스윙 궤적으로부터 스윙 형태가 결정되어 골프공의 회전 운동의 형태를 파악할 수 있으므로 사용자에게 보다 정확하고 현장감이 있는 시뮬레이션을 제공할 수 있다.
또한 골프공의 궤적을 감지하기 위한 골프공 운동 감지부를 레이더 장치로 구현하는 경우에는 장치의 구성이 간단하면서도 외부 조명 등의 작용에 의한 빛의 간섭을 최소화 할 수 있는 장점이 있다.
또한 매트에는 골프공의 위치를 감지하는 위치 감지부가 배치될 수 있으므로, 사용자가 스윙을 할 때에 골프공이 매트의 어떠한 위치 놓여 있는 경우에도 골프 매트 위의 골프공의 위치가 정확히 감지될 수 있다. 따라서 골프 시뮬레이션을 이용하기 원하는 사용자는 골프 매트 위의 다양한 위치에서 스윙을 할 수 있다.
이하, 첨부 도면의 실시예들을 통하여, 본 발명에 관한 골프 시뮬레이션 시스템의 구성과 작용을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 골프 시뮬레이션 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 골프 시뮬레이션 시스템의 골프 매트의 측면 단면도이며, 도 3은 도 1의 골프 시뮬레이션 시스템에서 사용되는 골프공의 일부를 절개하여 표시한 사시도이고, 도 4는 도 1의 골프 시뮬레이션 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1 내지 도 4에 나타난 실시예에 관한 골프 시뮬레이션 시스템은, 매트(30)와, 골프 클럽의 스윙의 형태를 결정하는 스윙 형태 결정부(81)와, 골프공의 운동을 감지하는 골프공 운동 감지부(90)와, 골프공의 운동 궤적을 연산하는 골프공 궤적 연산부(82)와, 합성된 영상을 표시하는 표시부(70)를 구비한다.
매트(30)는 사용자가 골프공(10)을 올려놓고 타격을 실시하는 타격용 매트이다. 매트(30)는 골퍼가 티(tee; 19) 위에 골프공(10)을 올려놓고 샷을 실시하는 티오프(tee off) 영역(39)과, 페어웨이 영역(fairway; 38)으로 구분될 수 있다.
매트(30)는 골프공(10)을 타격하는 골프 클럽의 스윙 궤적을 감지하는 스윙 궤적 감지부(20)를 구비한다. 스윙 궤적 감지부(20)의 상하에 배치되는 보호층(31, 32)과, 최상층에 배치되는 인조 잔디층(33)을 구비할 수 있다. 보호층(31, 32)은 먼지, 습기와 충격 등으로부터 스윙 궤적 감지부(20)를 보호하는 기능을 수 행한다.
매트(30)에 구비되는 스윙 궤적 감지부(20)는 골프공(10)을 타격하는 골프 클럽의 스윙 궤적을 감지하는 기능을 수행한다. 스윙 궤적 감지부(20)는 행과 열을 이루도록 서로 이격되며 배치되는 복수 개의 압력 센서들(21)과, 각각의 압력 센서(21)에 연결되는 전기 배선(22)을 구비한다. 압력 센서들(21)은 골프공(10)에 대한 타격이 이루어질 때에 골프 클럽에 의해 매트(30)에 가해지는 압력을 감지하여, 압력의 크기에 대응하는 신호를 발생시킬 수 있다.
매트(30)는 스윙 궤적 감지부(20) 이외에도 표면에 놓인 골프공(10)의 위치를 감지하여 신호를 발생시키는 위치 감지부(40)를 더 구비할 수 있다. 매트(30)에 구비되는 위치 감지부(40)는 매트(30)의 표면에 골프공(10)이 놓여 있는 위치를 감지하는 기능을 수행한다. 위치 감지부(40)는 행과 열을 이루도록 서로 이격되며 배치되는 복수 개의 자기 센서들(41)과, 각각의 자기 센서(41)에 연결되는 전기 배선(42)을 구비한다. 자기 센서들(41)은 골프공(10)에 의해 작용하는 자기장을 감지하여 자기장의 크기에 대응하는 신호를 발생시킬 수 있다. 골프공(10)과 가장 가깝게 위치하는 자기 센서(41)가 가장 큰 크기의 신호를 발생시킬 것이므로, 이러한 신호를 기초로 골프공(10)의 위치를 감지할 수 있다.
도 3을 참조하면, 골프공(10)은 가장 중심의 코어층(11)과, 코어층(11)의 표면에 차례로 형성되는 제1 층(12)과, 제2 층(13)과, 자석층(14)과, 커버층(15)을 구비할 수 있다. 도 3에 나타난 실시예에서는 골프공(10)이 5개의 층으로 이루어지지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 더 적은 개수 또는 많은 개수의 층으로 이 루어질 수 있다.
자석층(14)은 본 발명의 일 실시예에 관한 감지용 소재의 일예이다. 자석층(14)은 자석 분말과 같은 자성체를 포함하는 소재로 제조되므로, 골프공(10)의 표면에 약한 자기장이 형성될 수 있다.
이와 같이 도 1 및 도 2에 나타난 실시예에서는 골프공(10)을 이루는 복수 개의 층들 중 하나의 층이 자성체를 포함함으로써 감지용 소재를 구비하는 골프공(10)이 구현되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉 골프공(10)에 구비되는 감지용 소재는 발열체를 포함할 수 있다. 감지용 소재가 발열체를 포함하는 경우, 감지 수단은 적외선 센서가 될 수 있다. 감지 수단은 골프공(10)에 의해 작용하는 열을 감지함으로써 신호를 발생시킬 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 있어서 골프공(10)에는 반드시 감지용 소재가 구비되어야 할 필요는 없다. 골프공의 위치를 감지하기 위한 위치 감지부(40)는, 예를 들어 골프공(10)의 무게로부터 위치를 감지하거나, 광센서 유닛들을 이용하여 골프공(10)의 위치를 감지하는 등의 여러 가지 방식을 이용할 수 있는데, 이러한 경우에는 골프공(10)에 감지용 소재가 구비될 필요가 없다.
매트(30)의 측면에는 발을 올려놓을 수 있는 발판(37)이 배치되므로, 사용자는 발판(37)에 서서 매트(30)의 위에 놓인 골프공(10)에 타격을 가할 수 있다. 매트(30)에 구비된 위치 감지부(40)가 매트(30)에 놓인 골프공(10)의 위치를 감지할 수 있으므로 사용자는 원하는 대로 매트(30)의 어느 위치에나 골프공(10)을 위치시키고 타격을 가할 수 있다.
도 4를 참조하면, 스윙 형태 결정부(81)와, 골프공 궤적 연산부(82)와, 영상 합성부(83)와, 표시 제어부(84) 등은 하나의 제어부(80)에 포함될 수 있다. 제어부(80)는 도 1에 도시된 것과 같은 컴퓨터 장치로 구현될 수 있으며, 컴퓨터 장치에 내장되는 회로보드와 같은 하드웨어나, 소프트웨어에 의해 구현될 수도 있다. 본 발명의 제어부(80)는 여러 가지 방식에 의해 구현될 수 있으므로, 본 발명은 이러한 제어부(80)의 형태에 의해 제한되지 않는다.
스윙 궤적 감지부(20)의 압력 센서들(21)의 신호는 배선(22)을 거쳐 압력센서 수신부(23)로 입력되고, 이 신호들은 제어부(80)의 스윙 형태 결정부(81)로 전달된다. 스윙 형태 결정부(81)는 스윙 궤적 감지부(20)의 감지 신호에 기초하여 골프공(10)에 타격을 가한 스윙의 형태를 결정하는 기능을 수행한다.
도 5는 도 1의 골프 시뮬레이션 시스템에서 스윙의 형태를 결정하는 경우들을 도시하는 예시도이다.
골프공(10)에 타격을 가하는 골프 클럽이 매트(30)와 접촉할 때에 스윙의 형태에 따라 매트(30)에 가해지는 압력 작용의 형태(10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f)가 상이하게 나타난다. 골프공(10)을 타격할 때의 스윙 형태에 따라 골프공(10)은 풀(pull), 슬라이스(slice), 백스핀(back spin), 푸쉬(push), 훅(hook), 탑스핀(top spin) 등, 여러 가지 회전 방향을 가지며 타격 방향(17)에 대해 치우친 경로(18)를 따라 운동한다. 골프공(10)의 각각의 회전 운동의 형태는 도 5에 도시된 것과 같은 매트(30)에 가해지는 여러 가지 압력 작용의 형태(10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f)의 각각에 대응된다. 스윙 형태 결정부(81)는 이렇게 상이하게 나타 나는 압력 작용으로부터 골프공(10)에 타격을 가한 스윙의 형태를 결정할 수 있다.
스윙의 형태를 결정하기 위해, 골프 시뮬레이션 시스템은 데이터 베이스(85)를 더 구비할 수 있다. 데이터 베이스(85)는 압력 센서들(21)의 검출 신호와 골프공(10)의 운동 형태의 관계에 관한 데이터를 포함할 수 있다. 스윙 형태 결정부(81)는 이와 같은 데이터 베이스(85)의 데이터를 활용함으로써, 압력 센서들(21)로부터 인식된 골프 클럽의 매트(30)에 대한 압력 형태에 따라 골프공(10)에 발생한 회전 방향을 결정(선택)할 수 있다.
도 4에 도시된 골프공 운동 감지부(90)는 골프 클럽에 의해 타격되어 운동하는 골프공(10)의 운동 궤적을 감지하는 기능을 수행한다. 도 1 및 도 4에 나타난 실시예에서 골프공 운동 감지부(90)는 레이더 장치를 구비한다. 레이더 장치는 전파를 방사하고, 골프공(10)에서 반사된 전파를 수신하여 골프공(10)의 궤적을 감지하는 기능을 수행할 수 있다. 도면에 도시되지는 않았으나, 골프공(10)은 레이더 장치에서 방사된 전파를 잘 반사할 수 있도록, 전파에 반응하는 금속층이나 금속 소재를 구비할 수 있다.
본 발명의 골프공 운동 감지부(90)는 반드시 레이더 장치에만 한정되는 것은 아니며, 광센서 기술을 활용할 수도 있다. 즉 예를 들어, 골프공 운동 감지부(90)는 타격이 가해진 골프공(10)이 날아가는 경로 상에 배치되는 골프공(10)의 운동 속도와 방향을 측정하는 기능을 수행하도록, 레이저와 같은 광을 발광하는 발광부와 발광부의 광을 수광하여 신호를 발생시키는 수광부를 구비할 수도 있다. 발광부와 수광부는 골프공(10)이 운동하는 경로 상에 광을 조사하여 광막을 형성하도록 복수 개가 배치되어 골프공(10)이 지나가는 동안 각각의 수광부에 입사되는 광이 차단된 시간과 위치의 차이로부터 골프공(10)의 운동 속도와 운동 방향을 알 수 있다.
위치 감지부(40)의 자기 센서들(41)은 매트(30)의 위에 놓이는 골프공(10)의 위치를 감지하여 신호를 발생시킨다. 자기 센서들(41)에 의해 발생된 신호는 전기 배선(42)을 통해 위치센서 수신부(43)로 수신된다.
위치센서 수신부(43)의 신호와 골프공 운동 감지부(90)의 신호와, 스윙 형태 결정부(81)의 신호는 제어부(80)의 골프공 궤적 연산부(82)로 입력된다. 골프공 궤적 연산부(82)는 입력된 신호들을 기초로 골프공(10)의 궤적을 연산하는 기능을 수행한다. 즉 골프공 궤적 연산부(82)는 위치 감지부(40)에 의해 감지된 골프공(10)의 타격 지점과, 스윙 궤적 감지부(20)에 의해 측정된 골프공(10)의 운동 방향 및 속도와, 스윙 형태 결정부(81)에 의해 결정된 스윙 형태에 기초하여, 골프공(10)의 궤적을 연산하는 기능을 수행한다.
골프공 궤적 연산부(82)가 궤적을 연산함에 있어서, 위치센서 수신부(43)에 의해 감지된 골프공(10)의 타격 지점에 대한 신호가 반드시 필요한 것은 아니다. 예를 들어, 골프 시뮬레이션 시스템이 매트(30) 위에서 미리 정해 놓은 일정한 타격 지점에 골프공(10)을 놓고 타격을 실시한 경우에는 위치센서 수신부(43)의 신호가 반드시 필요하지는 않다. 그러나 매트(30)의 표면의 다양한 지점에서 타격을 실시할 때에는 매트(30)에 구비된 위치 감지부(40)에 의해 감지된 골프공(10)의 위치에 대한 신호가 필요하다.
제어부(80)의 영상 합성부(83)는 골프공 궤적 연산부(82)의 연산 결과로부터 얻은 골프공(10)의 궤적을 영상으로 합성하여 표시 제어부(84)로 출력한다. 표시 제어부(84)는 표시부(70)를 제어하여 시뮬레이션 영상이 표시되게 한다. 도 1을 참조하면 표시부(70)는 영상 스크린(71)과 카메라(72)를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 관한 골프 시뮬레이션 시스템에 의하면, 골프공(10)을 타격하는 골프 클럽의 움직임을 감지하여 골프공의 회전 운동의 형태를 판단할 수 있으므로, 사용자에게 보다 정확하고 현장감이 있는 시뮬레이션을 제공할 수 있다.
또한 골프공의 궤적을 감지하기 위한 골프공 운동 감지부를 레이더 장치로 구현하는 경우에는 장치의 구성이 간단하면서도 골프 게임을 즐기거나 연습을 실시할 때의 골프 운동환경에 통상적으로 존재하는 빛에 의한 간섭을 최소화 하도록 구현될 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 관한 골프 시뮬레이션 시스템에 의하면, 사용자가 골프공(10)에 타격을 가할 때에 골프공(10)이 매트(30)의 표면의 어떠한 위치에 배치되어 있더라도 골프공(10)의 타격이 이루어지는 위치가 정확히 인식될 수 있다. 이로 인해 사용자가 골프 시뮬레이션 기능을 이용하기 위해 매트(30)의 특정한 위치에 골프공(10)을 배치할 필요가 없으므로, 사용자는 매트(30)의 다양한 위치에서 스윙을 실시할 수 있다. 또한 골프공(10)의 타격이 반드시 정해진 위치에서 이루어지는 것이 아니므로, 매트(30)의 일부분이 집중적으로 훼손되는 현상을 피할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.