WO2023234615A1

WO2023234615A1 - 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치 및 센싱방법

Info

Publication number: WO2023234615A1
Application number: PCT/KR2023/006964
Authority: WO
Inventors: 장수호; 박영광
Original assignee: 주식회사 골프존
Priority date: 2022-05-31
Filing date: 2023-05-23
Publication date: 2023-12-07
Also published as: TW202348288A; KR20230166490A

Abstract

본 발명에 따른 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치 및 센싱방법은, 광센싱 방식의 골프 퍼팅 센싱장치에 의해 골프공의 이동을 감지함에 있어서 수광부의 감지 시점에 골프공의 중심점의 위치를 감지한다는 전제에서 오는 종래 기술에 따른 센싱 결과의 오차 발생 요인을 근본적으로 해결하기 위하여 유효반지름의 개념을 이용하여 기하학적 분석을 통해 골프공의 이동 특성에 대한 정보를 산출함으로써 정밀하고 정확한 센싱 결과를 산출할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

골프공의 이동을 감지하는 센싱장치 및 센싱방법

본 발명은 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치 및 센싱방법으로서, 구체적으로 사용자의 퍼팅에 의해 이동하는 골프공이 광센서에 의한 복수의 센싱광을 지나면서 광센서가 골프공을 감지하고 그에 따라 골프공의 이동 특성에 대한 정보를 산출하는 센싱장치 및 그 센싱방법에 관한 것이다.

최근에 스포츠를 손쉽게 즐길 수 있도록 하는 가상 스포츠 시뮬레이션 시스템에 등장하여, 예컨대 골프와 야구의 경우 필드에서 직접 스포츠를 즐기는 것이 매우 제한적인 스포츠에 대한 가상 시뮬레이션 시스템이 널리 대중화되어 있다.

나아가 테니스, 스쿼시, 배드민턴 등과 같은 네트를 사이에 두고 양 플레이어가 서로 볼을 주고 받는 형식의 네트 스포츠에 대한 가상 스포츠 시뮬레이션 시스템도 등장하여 사용자로 하여금 다양한 스포츠를 대중적 문화 공간에서 손쉽게 즐길 수 있도록 하는 추세가 형성되고 있다.

이와 같은 가상 스포츠 시뮬레이션은 기본적으로 플레이어가 볼을 타격하면서 게임이 진행되는데, 플레이어가 타격한 볼에 대한 영상 상에서의 시뮬레이션을 위해서는 운동하는 볼을 효과적으로 센싱할 수 있는 센싱장치가 필요하다.

사용자의 타격에 의해 이동하는 볼을 감지하는 센싱장치로서 광센싱 방식의 센싱장치와, 카메라 기반의 센싱장치, 레이더 기반의 센싱장치 등이 널리 이용되고 있다.

특히, 골프 퍼팅의 경우 기본적으로 골프공을 매트 위를 굴러가도록 타격하기 때문에, 이와 같이 매트 위를 굴러가는 골프공의 이동을 감지하기 위한 센싱장치로서 고가의 센싱장치(예컨대 카메라 기반의 센싱장치나 레이더 기반의 센싱장치) 보다는 상대적으로 저가의 센싱장치인 광센싱 방식의 센싱장치가 주로 이용되고 있다.

이와 같은 골프 퍼팅에 따른 골프공의 이동을 감지하는 광센싱 방식의 센싱장치에 관한 종래의 기술로서 공개특허공보 제10-2016-0026093호, 등록특허공보 제10-0671751호, 공개특허공보 제10-2007-0108330호, 등록특허공보 제10-0923452호 등이 공개되어 있다.

도 1은 상기한 종래의 기술에 따른 골프 퍼팅시의 골프공을 감지하는 센싱장치의 일 예에 대해 나타내고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 골프 퍼팅 센싱장치는 골프공이 이동하는 경로의 우측에 발광장치(10)가, 좌측에 수광장치(20)가 각각 구비되며, 발광장치(10)에는 발광부(11)가 구비되고, 수광장치(20)에는 상기 발광부(11)의 광을 수광하는 두 개의 수광부(21, 22)가 각각 구비된다.

도 1에서 A1과 A2는 발광부(11)로부터 각각의 수광부(21, 22)로 수광되는 광을 선으로 각각 나타낸 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 사용자의 퍼팅에 의해 센터라인(2)을 중심으로 bp 방향으로 골프공(1)이 이동할 때, 골프공(1)은 A1과 A2를 각각 끊고 지나간다.

골프공(1)이 A2를 끊을 때 22번 수광부는 광을 수광하지 못함으로써 골프공을 감지하고, 골프공(1)이 A1을 끊을 때 21번 수광부는 광을 수광하지 못함으로써 골프공을 감지할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 골프공이 A2를 끊을 때를 b1이라 하고 A1을 끊을 때를 b2라 하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, bp 방향으로 이동하는 골프공은 b1 위치와 b2 위치에서 각각 수광부에 의해 감지될 수 있다.

종래의 기술은 상기한 바와 같이 b1 위치와 b2 위치에서의 시간을 각각 감지하고 기하학적 분석에 의해 골프공의 이동 방향인 bp 방향으로의 방향각 a를 구하고 b1 위치와 b2 위치의 거리와 시간을 이용하여 골프공의 속도를 산출하도록 한다.

그런데, 상기한 바와 같은 종래의 기술은, 골프공이 A2 광을 차단했을 때의 위치와 A1 광을 차단했을 때, 즉 도 1에 도시된 바와 같이 수광부가 골프공을 감지할 때인 b1 위치와 b2 위치를 각각 골프공의 중심점의 위치로 전제하고 방향각과 속도를 산출한다.

그러나, 실제로 수광부가 골프공을 감지하는 것은 골프공의 중심이 광을 차단할 때가 아니라, 골프공의 외곽에서 광이 차단됨으로써 수광부가 골프공을 감지하는 것이기 때문에, 도 1에 도시된 바와 같이 수광부가 골프공을 감지했을 때 골프공의 중심점의 위치를 감지하는 것으로 가정하고 골프공의 이동 특성을 산출하는 것은 상당히 큰 오차를 유발시킬 수 있는 문제점이 있다.

골프공의 이동에 따른 방향각이 센터라인에서 멀어질수록, 종래의 기술에 따라 도 1에 도시된 바와 같이 골프공의 중심점의 위치를 감지한 것으로 전제하고 산출한 결과는 실제 골프공의 이동 특성과 더 큰 오차를 발생시키게 되는 문제점이 있다.

[선행기술문헌]

공개특허공보 제10-2016-0026093호

등록특허공보 제10-0671751호

공개특허공보 제10-2007-0108330호

등록특허공보 제10-0923452호

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 광센싱 방식의 골프 퍼팅 센싱장치에 의해 골프공의 이동을 감지함에 있어서 종래의 기술에 따른 센싱 결과의 오차 발생 요인을 근본적으로 해결하여 센싱 결과의 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있는 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치 및 센싱방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치는, 사용자의 퍼팅에 따라 골프공이 이동하는 경로의 일 측면에 구비되어 복수의 발광부가 타 측면 쪽으로 각각 광을 조사하도록 구성되는 발광단; 상기 타 측면에 구비되어 상기 복수의 발광부 각각이 조사하는 광을 각각 수광하는 복수의 수광부를 구비하는 수광단; 및 이동하는 상기 골프공이 상기 복수의 발광부 각각으로부터 상기 복수의 수광부 각각으로의 광을 차단하면서 통과함에 따라 상기 복수의 수광부 각각이 감지한 결과를 통해 상기 골프공의 이동 특성 정보를 산출하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 수광부가 상기 골프공을 감지하는 센싱 조건이 충족되는 시점에서 상기 골프공의 중심으로부터 상기 광의 라인까지의 거리를 유효반지름으로 설정하고, 상기 각 수광부가 상기 골프공을 감지하는 시점을 상기 유효반지름을 갖는 유효원이 상기 각 광의 라인에 접하는 시점으로 하여 기하학적 계산에 의해 상기 골프공의 이동 특성 정보를 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 발광단은, 상기 골프공의 속력을 센싱하기 위하여 실질적으로 평행하게 광을 조사하는 제1 발광부 및 제2 발광부와, 상기 제1 발광부와 제2 발광부 사이에 구비되어 X자 형태로 각각 광을 조사하는 제1 교차발광부 및 제2 교차발광부를 포함하며, 상기 수광단은, 상기 제1 발광부의 광을 수광하는 제1 수광부와, 상기 제2 발광부의 광을 수광하는 제2 수광부와, 상기 제1 교차발광부의 광을 수광하는 제1 교차수광부와, 상기 제2 교차발광부의 광을 수광하는 제2 교차수광부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 발광단은, 상기 제1 발광부의 광이 통과하여 제1 광빔을 형성히는 제1 발광 통과홀과, 상기 제2 발광부의 광이 통과하여 제2 광빔을 형성히는 제2 발광 통과홀과, 상기 제1 교차발광부의 광이 통과하여 제1 교차광빔을 형성하는 제1 교차발광 통과홀과, 상기 제2 교차발광부의 광이 통과하여 제2 교차광빔을 형성하는 제2 교차발광 통과홀을 구비하도록 구성되며, 상기 수광단은, 상기 제1 광빔을 상기 제1 수광부로 통과시키는 제1 수광 통과홀과, 상기 제2 광빔을 상기 제2 수광부로 통과시키는 제2 수광 통과홀과, 상기 제1 교차광빔을 상기 제1 교차수광부로 통과시키는 제1 교차수광 통과홀과, 상기 제2 교차광빔을 상기 제2 교차수광부로 통과시키는 제2 교차수광 통과홀을 구비하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 골프공의 크기와, 상기 발광부 및 수광부가 설치된 높이와, 상기 발광부로부터 상기 수광부로의 광의 빔폭에 따라 미리 측정된 상기 유효반지름을 미리 설정하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 유효반지름에 대해 골프공의 제조사별 또는 브랜드별로 각각 유효반지름을 미리 측정하여 설정하며, 상기 사용자가 퍼팅에 사용하는 골프공의 제조사 또는 브랜드를 확인하여 해당 골프공의 유효반지름을 적용하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 유효반지름에 대해 새 골프공에 대한 유효반지름과 중고 골프공에 대한 유효반지름을 구분하여 각각 미리 측정하여 설정하며, 상기 사용자가 퍼팅에 사용하는 골프공이 새 골프공인지 중고 골프공인지 확인하여 해당하는 유효반지름을 적용하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 사용자가 퍼팅하는 골프공에 대한 상기 유효반지름을 측정하는 유효반경측정부를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 사용자가 퍼팅을 함에 따라 이동하는 골프공에 대해 상기 유효반경측정부가 측정한 값을 상기 유효반지름으로서 설정하여 상기 골프공의 이동 특성 정보를 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치의 센싱방법은, 사용자의 퍼팅에 따라 골프공이 이동하는 경로의 일측면에서 복수의 발광부가 각각 광을 조사하고 타측면에서 복수의 수광부가 각각의 광을 수광하도록 구성되며, 제어부가 상기 복수의 수광부 각각의 감지 결과를 통해 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치의 센싱방법으로서, 상기 수광부가 상기 골프공을 감지하는 센싱 조건이 충족되는 시점에서 상기 골프공의 중심으로부터 상기 광의 라인까지의 거리를 유효반지름으로 설정하는 단계; 상기 사용자의 퍼팅에 의해 상기 골프공이 이동함에 따라 상기 복수의 수광부 각각의 감지 결과를 전달받는 단계; 및 상기 각 수광부가 상기 골프공을 감지하는 시점을 상기 유효반지름을 갖는 유효원이 상기 각 광의 라인에 접하는 시점으로 하여 기하학적 계산에 의해 상기 골프공의 이동 특성 정보를 산출하는 단계를 포함한다.

또한 바람직하게는, 상기 유효반지름으로 설정하는 단계는, 상기 골프공의 크기와, 상기 발광부 및 수광부가 설치된 높이와, 상기 발광부로부터 상기 수광부로의 광의 빔폭에 따라 상기 유효반지름을 미리 측정하여 입력된 값을 상기 유효반지름으로서 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 유효반지름으로 설정하는 단계는, 상기 유효반지름에 대해 골프공의 제조사별 또는 브랜드별로 각각 유효반지름을 미리 측정하여 설정하는 단계를 포함하며, 상기 골프공의 이동 특성 정보를 산출하는 단계는, 상기 사용자가 퍼팅에 사용하는 골프공의 제조사 또는 브랜드를 확인하는 단계와, 상기 확인하는 단계에서 확인된 골프공의 제조사 또는 브랜드에 해당하는 유효반지름을 이용하여 상기 골프공의 이동 특성 정보를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 유효반지름으로 설정하는 단계는, 상기 유효반지름에 대해 새 골프공에 대한 유효반지름과 중고 골프공에 대한 유효반지름을 구분하여 각각 미리 측정하여 설정하는 단계를 포함하며, 상기 골프공의 이동 특성 정보를 산출하는 단계는, 상기 사용자가 퍼팅에 사용하는 골프공이 새 골프공인지 중고 골프공인지 확인하는 단계와, 상기 확인하는 단계에서 확인된 골프공에 해당하는 유효반지름을 이용하여 상기 골프공의 이동 특성 정보를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치는 상기 사용자가 퍼팅하는 골프공에 대한 상기 유효반지름을 측정하는 유효반경측정부를 더 포함하며, 상기 유효반지름으로 설정하는 단계는, 상기 사용자가 퍼팅을 함에 따라 이동하는 골프공에 대해 상기 유효반경측정부가 측정한 값을 상기 유효반지름으로서 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치 및 센싱방법은, 광센싱 방식의 골프 퍼팅 센싱장치에 의해 골프공의 이동을 감지함에 있어서 수광부의 감지 시점에 골프공의 중심점의 위치를 감지한다는 전제에서 오는 종래 기술에 따른 센싱 결과의 오차 발생 요인을 근본적으로 해결하기 위하여 유효반지름의 개념을 이용하여 센싱 결과의 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 골프 퍼팅시의 골프공을 감지하기 위한 발광·수광 센싱방식의 센싱장치를 통한 골프공의 이동 특성 산출의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치가 적용된 퍼팅 연습 장치에 관하여 나타낸 도면이다.

도 3은 도 2에 도시된 퍼팅 연습 장치에 적용된 센싱장치를 위에서 바라 본 단면의 구체적인 구성에 관하여 나타낸 도면이다.

도 4는 도 3에서 골프공이 타격되어 이동할 때 골프공이 각 수광부에 의해 감지되는 경우에 대해 나타낸 도면이다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치 및 센싱방법에 이용되는 유효반지름의 개념을 설명하기 위한 도면들이다.

도 7 및 도 8은 도 3에 도시된 발광단과 수광단 사이의 광빔들을 각각 광라인으로 단순화시켜 골프공을 센싱하는 것에 대해 나타낸 도면들이다.

도 9는 도 7에 도시된 각각의 광라인과, 유효반지름에 의한 유효원을 이용하여 기하학적 분석을 하기 위한 상태에 대해 나타낸 도면이다.

도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 센싱장치로서 별도로 구비된 유효반경측정부를 이용하여 사용자가 센싱장치를 이용하는 과정에서 직접 유효반지름을 측정하는 경우에 대해 나타낸 도면이다.

도 11 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치와 센싱방법에 따라 유효반지름에 의한 유효원이 각각의 광라인에 접하는 것으로 나타낸 상태에서 기하학적 분석에 의해 골프공의 이동 특성 정보를 산출하는 구체적인 예에 관하여 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치 및 센싱방법에 관한 구체적인 내용을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치에 관하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치가 적용된 퍼팅 연습 장치에 관하여 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 퍼팅 연습 장치에 적용된 센싱장치를 위에서 바라 본 단면의 구체적인 구성에 관하여 나타낸 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 퍼팅 매트(100)에서 사용자가 골프클럽(GC)으로 골프공(GB)을 퍼팅 연습을 할 수 있도록 하는 퍼팅 연습 장치로서 구현될 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치는, 사용자의 퍼팅에 따라 골프공이 이동하는 경로의 일 측면에 구비되어 복수의 발광부(210, 220, 230, 240)가 타 측면 쪽으로 각각 광(L1, L2, LX1, LX2)을 조사하도록 구성되는 발광단(200)과, 발광단(200)과 마주보는 측면에 구비되어 발광단(200)의 발광부(210, 220, 230, 240) 각각이 조사하는 광(L1, L2, LX1, LX2)을 각각 수광하는 복수의 수광부(310, 320, 330, 340)를 구비하는 수광단(300)과, 이동하는 골프공(GB)이 상기한 바와 같이 복수의 발광부(210, 220, 230, 240) 각각으로부터 복수의 수광부(310, 320, 330, 340) 각각으로의 광(L1, L2, LX1, LX2)을 차단하면서 통과함에 따라 복수의 수광부(310, 320, 330, 340) 각각이 골프공을 감지하고 이를 이용하여 골프공의 이동 특성 정보를 산출하는 제어부(150)를 포함할 수 있다.

제어부(150)는 상기한 바와 같이 각각의 수광부가 골프공(GB)을 감지한 결과를 이용하여 기하학적 분석을 통해 골프공의 이동 방향과 골프공의 이동 속도 등의 정보를 산출할 수 있다.

제어부(150)는 상기한 바와 같이 산출한 골프공의 이동 특성 정보를 클라이언트(500)로 전송하여 사용자에게 골프 퍼팅에 관한 여러 가지 서비스가 제공되도록 할 수 있다.

예컨대, 클라이언트(500)는 가상의 그린에 대한 영상을 구현하고 상기 제어부(150)에 의해 산출된 골프공의 이동 특성 정보에 기초하여 상기 가상의 그린에서 골프공이 이동하는 시뮬레이션 영상을 구현하는 시뮬레이션 장치로서 구현될 수 있다.

또한, 예컨대 클라이언트(500)는 사용자의 퍼팅에 따른 분석 결과를 항목별로 나타내어 제공하는 퍼팅 분석 장치로서 구현될 수도 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 골프공(GB)이 타격 위치에 놓여 있는지 여부를 감지하기 위한 볼레디 센서를 더 포함할 수 있으며, 상기한 볼레디 센서는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 발광센서부(110)의 발광부(112)와 수광센서부(120)의 수광부(122)에 의한 광센싱 방식으로 구현될 수 있고, 도면상으로 도시되지는 아니하였으나 상기한 볼레디 센서는 골프공의 초기 타격 위치의 매트 내부에 구비된 위치감지센서로서 구현될 수도 있다.

상기한 볼레디 센서가 발광센서부(110)의 발광부(112)와 수광센서부(120)의 수광부(122)에 의한 광센싱 방식으로 구현된 경우, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 발광부(112)에서 조사한 감지광(LR)을 수광부(122)가 수광하면 골프공이 초기 타격 위치에 놓여있지 않은 것이고, 사용자가 초기 타격 위치에 골프공(GB)을 위치시킴에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이 골프공(GB)이 감지광(LR)을 차단하여 수광부(122)가 감지광(LR)을 수광하지 못하게 되면 제어부(150)는 초기 타격 위치에 골프공(GB)이 위치한 것을 감지할 수 있게 된다.

한편, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치의 발광단(200)은 골프공의 속력을 센싱하기 위하여 실질적으로 평행하게 광을 조사하는 제1 발광부(210) 및 제2 발광부(220)와, 제1 발광부(210)와 제2 발광부(220) 사이에 구비되어 X자 형태로 각각 광을 조사하는 제1 교차발광부(230) 및 제2 교차발광부(240)를 포함하도록 구성될 수 있다.

그리고, 수광단(300)은 제1 발광부(210)의 광을 수광하는 제1 수광부(310)와, 제2 발광부(220)의 광을 수광하는 제2 수광부(320)와, 제1 교차발광부(230)의 대각선 방향에서 광을 수광하는 제1 교차수광부(330)와, 제2 교차발광부(240)의 대각선 방향에서 광을 수광하는 제2 교차수광부(340)를 포함하도록 구성될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 볼레디 센서의 수광부(122)와, 수광단(300)의 제1 수광부(310), 제2 수광부(320), 제1 교차수광부(330), 제2 교차수광부(340)는 제어부(150)에 연결되어 각 수광부로부터 감지 결과를 전달받을 수 있고, 도면상으로는 표현되지 않았으나 볼레디 센서의 발광부(112)와, 발광단(200)의 제1 발광부(210), 제2 발광부(220), 제1 교차발광부(230), 제2 교차발광부(240)도 제어부(150)에 연결되어 제어부(150)의 제어에 따라 각 발광부의 광 조사가 온/오프 되도록 할 수도 있다.

상기한 바와 같은 발광단(200)은 제1 발광부(210)의 광이 통과하여 제1 광빔(L1)을 형성히는 제1 발광 통과홀(201)과, 제2 발광부(220)의 광이 통과하여 제2 광빔(L2)을 형성히는 제2 발광 통과홀(202)과, 제1 교차발광부(203)의 광이 통과하여 제1 교차광빔(LX1)을 형성하는 제1 교차발광 통과홀(203)과, 제2 교차발광부(240)의 광이 통과하여 제2 교차광빔(LX2)을 형성하는 제2 교차발광 통과홀(204)을 구비하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기한 바와 같은 수광단(300)은 제1 광빔(L1)을 제1 수광부(310)로 통과시키는 제1 수광 통과홀(301)과, 제2 광빔(L2)을 제2 수광부(320)로 통과시키는 제2 수광 통과홀(302)과, 제1 교차광빔(LX1)을 제1 교차수광부(330)로 통과시키는 제1 교차수광 통과홀(303)과, 제2 교차광빔(LX2)을 제2 교차수광부(340)로 통과시키는 제2 교차수광 통과홀(304)을 구비하도록 구성될 수 있다.

상기한 바와 같은 발광단(200)의 제1 발광부(210), 제2 발광부(220), 제1 교차발광부(230), 제2 교차발광부(240)는 각각 LED와 같은 발광소자로서 구비될 수 있다.

따라서, LED와 같은 발광소자인 각각의 발광부가 조사하는 광은 넓게 퍼지기 때문에, 각 발광부가 조사하는 광이 빔의 형태로 수광단의 각 대응하는 수광부로 직진할 수 있도록, 발광단(200)에 원하는 빔사이즈에 따른 광빔이 조사될 수 있도록 해당 빔사이즈에 대응하는 크기로 제1 발광 통과홀(201), 제2 발광 통과홀(202), 제1 교차발광 통과홀(203), 제2 교차발광 통과홀(204)이 각각 형성되도록 할 수 있다.

그리고, 상기한 바와 같이 발광단(200)에 형성된 제1 발광 통과홀(201), 제2 발광 통과홀(202), 제1 교차발광 통과홀(203), 제2 교차발광 통과홀(204)의 크기에 대응하는 크기로 수광단(300)에 제1 수광 통과홀(301), 제2 수광 통과홀(302), 제1 교차수광 통과홀(303), 제2 교차수광 통과홀(304)이 각각 형성되도록 할 수 있다.

따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 통과홀에 의해 원하는 빔사이즈의 제1 광빔(L1), 제2 광빔(L2), 제1 교차광빔(LX1), 제2 교차광빔(LX2)이 각각 형성되도록 할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱장치에서 골프공(GB)이 타격되어 이동할 때 골프공이 각 수광부(310, 320, 330, 340)에 의해 감지되는 경우에 대해 도 4에서 도시하고 있다.

도 4에 도시된 바와 같이 골프공(GB)이 사용자의 퍼팅에 의해 BD 방향을 따라 이동하면서, 골프공이 B1 위치에서 제1 광빔(L1)이 차단되어 제1 수광부(310)가 B1 위치의 골프공을 감지할 수 있으며, 골프공이 B2 위치에서 제1 교차광빔(LX1)이 차단되어 제1 교차수광부(330)가 B2 위치의 골프공을 감지할 수 있고, 골프공이 B3 위치에서 제2 교차광빔(LX2)이 차단되어 제2 교차수광부(340)가 B3 위치의 골프공을 감지할 수 있으며, 골프공이 B4 위치에서 제2 광빔(L2)이 차단되어 제2 수광부(320)가 B4 위치의 골프공을 감지할 수 있다.

여기서 '골프공에 의해 광빔이 차단됨으로써 수광부가 골프공을 감지할 수 있다'는 것의 의미에 대해 설명한다.

수광부가 어느 정도의 광을 감지할 때 골프공을 감지한 것으로 할 것인지는 제어부가 센싱 조건을 어떻게 설정하는가에 따라 달라질 수 있다.

예컨대, 수광부가 받을 수 있는 빛의 양을 10이라고 했을 때, 골프공이 광빔을 가리는 정도에 따라 수광부가 골프공을 감지하는 시점이 빛의 양이 5가 되는 시점일 수도 있고, 빛의 양이 2가 되는 시점일 수도 있으며, 빛의 양이 0이 되는 시점일 수도 있는데, 이는 제어부가 수광부의 감지 결과를 이용하여 어떤 경우에 골프공을 감지한 것으로 할 것인지 센싱 조건을 설정하기에 따른다.

예컨대, 만약 수광부가 받을 수 있는 빛의 양을 10이라고 했을 때, 제어부가 수광부의 골프공 감지를 위한 센싱 조건으로 빛의 양을 2 이하로 수광하였을 때로 설정한 경우, 수광부가 10의 빛을 수광하다가 골프공이 진행하면서 빛을 조금씩 가려 수광부가 수광하는 빛의 양이 점점 줄어들다가 수광한 빛의 양이 2 또는 그 이하가 되는 시점에서 제어부는 해당 수광부가 골프공을 감지한 것으로 판단할 수 있다.

따라서, 상기한 '차단'은 제어부의 센싱 조건 설정에 따라 수광부의 감지 결과가 골프공의 감지로 판단될 때의 골프공이 광빔을 가리는 정도(수광부가 수광하는 빛의 양의 정도)를 포함할 수 있다.

즉, 상기한 '차단'은 골프공이 광빔을 완전히 가려서 수광부가 수광하는 빛의 양이 0인 경우뿐만 아니라, 설정된 값 이하로 빛의 양을 감지하는 경우도 포함할 수 있다.

이하에서 골프공이 광빔을 '차단'한다는 것은 상기한 바와 같은 의미로 사용된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 골프공이 B1 ~ B4 각각의 위치에서 골프공이 광빔(L1, LX1, LX2, L2)을 각각 차단함으로써 각각의 수광부(310, 330, 340, 320)가 골프공을 감지하는 것은, 종래의 기술과는 달리 골프공의 중심 위치가 광빔 상에 위치하는 것이 아니라, 골프공이 광빔을 통과하면서 골프공의 외곽 부분이 광빔의 일부 또는 전부를 가림으로써 이루어질 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 골프공이 B1 ~ B4 각각의 위치에서 각각의 수광부(310, 330, 340, 320)가 골프공을 감지하였을 때, B1 위치에서의 골프공의 중심점 c1, B2 위치에서의 골프공의 중심점 c2, B3 위치에서의 골프공의 중심점 c3, 그리고 B4 위치에서의 골프공의 중심점 c4의 위치를 각각 구하고 그 각각의 골프공 중심점 위치(c1, c2, c3, c4)에 기반하여 골프공의 이동 특성을 산출하는 것이 오차를 줄이고 센싱의 정확도를 향상시키는 바람직한 방법이다.

그러나, 종래의 기술로는 상기한 바와 같이 골프공이 B1 ~ B4 각각의 위치에 왔을 때의 골프공의 중심점 위치(c1, c2, c3, c4)를 기반으로 골프공의 이동 특성을 산출하지 않고, 골프공이 B1 ~ B4 각각의 위치에 왔을 때 그 중심점이 각각 광빔(L1, L2, LX1, LX2) 상에 위치하는 것으로 가정하여 골프공의 이동 특성 정보를 산출하기 때문에 그 산출 결과가 실제와 오차가 생길 수밖에 없었다.

본 발명은 도 4에 도시된 바와 같이, 골프공이 B1 ~ B4 각각의 위치에 왔을 때의 골프공의 중심점 위치(c1, c2, c3, c4)를 각각 고려하여 기하학적 분석에 의해 정확하게 골프공의 이동 특성을 산출할 수 있는 방법을 제공할 수 있으며, 이를 위해 '유효반지름'이라는 개념을 이용한다.

상기한 바와 같은 '유효반지름'의 개념을 설명하기 위하여 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하도록 한다.

도 5는 골프공이 이동하면서 발광부로부터 수광부로 조사되고 있는 광빔을 통과하는 상태를 순차적으로 도시하여 나타낸 것으로서, 도 5의 (a) 내지 (c)는 발광부(210)에서 조사되어 수광부(310)로 수광되는 광빔(L)을 골프공(GB)이 통과할 때 위에서 내려다본 상태를 도시한 것이고, 도 5의 (d) 내지 (f)는 도 5의 (a) 내지 (c) 각각을 골프공 진행 방향을 따라 자른 측단면을 각각 나타낸 것이다.

여기서, 도면상으로 도시하지는 않았으나, 광빔(L)은 발광부(210)에서 조사되어 미리 정해진 크기의 통과홀(미도시)을 통과함으로써 미리 정해진 빔폭을 갖게 된 것을 전제로 한다.

도 5의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 골프공(GB)이 화살표 방향으로 진행하면서 광빔(L)을 유효하게 차단하였는지는 위에서 아래로 내려다봐서는 명확하게 알 수 없고, 도 5의 (d) 내지 (f)에 도시된 바와 같은 측단면을 통해 볼 때 알 수 있다.

도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 골프공(GB)의 외곽면이 광빔(L)과 접촉한 것처럼 보여도, 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이 발광부(210)의 높이에 따라 골프공(GB)의 외곽면과 광빔 사이의 거리가 달라질 수 있다.

즉, 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이, 발광부(210)의 광빔(L)보다 더 높은 위치에 발광부가 설치되어 광빔(Lh)을 조사하는 경우와, 더 낮은 위치에 발광부가 설치되어 광빔(Lw)을 조사하는 경우, 다시 말해서, Lh, L, Lw의 각 광빔의 높이에 따라 골프공(GB)의 외곽면과 광빔 사이의 거리가 달라질 수 있는 것이다.

또한, 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이, 광빔의 빔폭(bw)에 따라서도 골프공(GB)과 광빔 사이의 거리가 달라질 수 있다. 즉, 광빔의 빔폭(bw)에 따라서 광빔을 차단하기 위한 골프공의 진행 거리가 달라질 수 있다.

상기한 바와 같은 광빔의 빔폭과 골프공을 감지한 것으로 보는 수광부의 수광율의 설정에 따라 광빔을 차단하기 위한 골프공의 진행 거리가 달라질 수 있다.

예컨대, 광빔이 골프공에 의해 10%만 가려져도 차단으로 보는 경우, 넓은 빔폭의 극히 일부만 가려도 차단이 되기 때문에 차단을 위한 골프공의진행거리가 짧아질 수 있으며, 좁은 빔폭을 가리기 위해선 골프공이 상대적으로 긴 거리 진행이 필요할 수 있다. 예컨대, 광빔이 골프공에 의해 90%가 가려져야 차단으로 보는 경우, 넓은 빔폭을 거의 다 가리기 위해서 긴 거리를 더 진행하여야 되며, 좁은 빔폭을 가리기 위해서는 조금만 더 진행하여도 된다.

도 5의 (b)와 (e)를 보면, 골프공(GB)이 좀 더 진행하였을 때, L 광빔의 위치에서 골프공(GB)이 L 광빔을 일부만 가렸으나, 그 보다 높은 위치에 있는 Lh 광빔은 골프공(GB)에 의해 유효하게 차단될 수 있음을 알 수 있고, 낮은 위치에 있는 Lw 광빔은 골프공(GB)이 근접한 정도의 상태에 있음을 알 수 있다.

도 5의 (c)와 (f)를 보면, 골프공(GB)이 좀 더 진행하였을 때, L 광빔의 위치에서 골프공(GB)이 L 광빔을 유효하게 차단하였음을 알 수 있고, 그 보다 높은 위치에 있는 Lh 광빔은 골프공(GB)에 의해 완전히 차단되었음을 알 수 있으며, 낮은 위치에 있는 Lw 광빔은 골프공(GB)의 외곽면에 접촉한 정도의 상태에 있음을 알 수 있다.

도 5의 (c)에 도시된 바와 같이, L 광빔을 골프공(GB)이 차단한 시점에서 위에서 봤을 때 골프공(GB)의 외곽면이 광빔(L)을 상당 부분 통과한 것처럼 보이며, 만약 Lw 광빔이라면, 골프공(GB)이 진행 방향으로 좀 더 진행하여야 비로소 광빔(Lw)을 유효하게 차단할 수 있게 됨을 알 수 있다.

도 6의 (a) 및 (b)는 각각 도 5의 (c) 및 (f)의 상태(L 광빔을 골프공이 유효하게 차단한 상태)를 나타낸 것이다.

도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 골프공(GB)이 L 광빔을 유효하게 차단하여 제어부에 의해 설정된 센싱 조건이 충족된 시점에서, 광빔(L)을 라인으로 단순화시켰을 때(이를 광라인(LL)이라 하기로 한다), 골프공(GB)의 중심(Cb)으로부터 광라인(LL)가지의 거리를 유효반지름(ER)으로 정의할 수 있다.

도 6의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 골프공(GB)의 중심(Cb)으로부터 광라인(LL)가지의 거리인 유효반지름(ER)을 갖는 원을 유효원(EC)으로 정의하도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치 및 센싱방법은, 제어부가 상기한 바와 같이 정의된 골프공의 '유효반지름'을 미리 설정해 놓고, 각각의 수광부가 골프공을 감지하는 시점을 상기한 유효반지름을 갖는 유효원이 각 광라인에 접하는 시점으로 하여, 각 시점에서 유효반지름을 이용하여 골프공의 중심점 위치를 고려한 기하학적 계산에 의해 골프공의 이동 특성 정보를 산출한다.

도 7은 도 3에 도시된 발광단과 수광단 사이의 광빔들을 각각 광라인으로 단순화시켜 나타낸다. 도 8은 도 7에 도시된 광라인을 이용하여 종래의 방식으로 골프공을 센싱하는 것을 나타내고 도 9는 도 7에 도시된 광라인에 있어서 골프공이 각 광빔을 센싱 조건에 따라 차단하였을 때를 유효반지름에 의한 유효원을 이용하여 나타내어 기하학적 분석을 할 수 있는 상태로 나타낸 것이다.

도 7과 도 3을 함께 참조하여 설명하면, 도 7에 도시된 바와 같이 볼레디 센서의 광빔(LR)을 초기광라인(lLR)으로, 제1 광빔(L1)을 제1 광라인(lL1)으로, 제2 광빔(L2)을 제2 광라인(lL2)으로, 제1 교차광빔(LX1)을 제1 교차광라인(lLX1)으로, 그리고 제2 교차광빔(LX2)을 제2 교차광라인(lLX2)으로 각각 단순화시켜 나타낼 수 있다.

도 9와 도 4를 함께 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치 및 센싱방법은, 각각의 수광부가 센싱 조건에 따라 골프공을 각각 감지하였을 때, 도 6에 도시된 바와 같이 정의된 유효반지름의 미리 설정된 값을 이용하여 도 9에 도시된 바와 같이 각각의 골프공이 감지된 시점에서 유효반지름에 따른 유효원(EC1, EC2, EC3, EC4)이 각각 광라인(lL1, lLX1, lLX2, lL2)에 접하는 것으로 두고 기하학적 분석을 진행할 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 골프공에 대해 미리 정의된 유효반지름에 따른 유효원(EC1, EC2, EC3, EC4)을 각 광라인(lL1, lLX1, lLX2, lL2)에 접하도록 나타낸 상태에서 각각의 유효원(EC1, EC2, EC3, EC4)의 중심점(이는 곧 골프공의 중심점이다)의 위치를 고려한 기하학적 분석을 통해 골프공의 이동 특성을 정확하게 산출할 수 있다.

도 8에서는 종래의 방식에 따라 각각의 골프공이 감지된 시점에서 원(b1, b2, b3, b4)의 각 중심을 각 광라인(lL1, lLX1, lLX2, lL2) 상에 위치하는 것으로 가정하여 나타낸 것으로서, 종래에는 각 수광부가 골프공을 감지한 시점에 대해 도 8에 도시된 바와 같은 상태로 가정하고 기하학적 계산을 수행하였다.

종래의 기술에 따른 도 8과 본 발명에 따른 도 9를 육안으로 관찰하여 비교해 보더라도 골프공의 센싱된 시점과 위치가 상당히 큰 차이를 나타낸다는 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치 및 센싱방법은 종래의 기술에 비추어 더욱 정밀하고 정확한 센싱이 가능함을 알 수 있다.

상기한 바와 같은 '유효반지름'은, 앞서 설명한 바와 같이 발광부와 수광부의 설치 높이에 따른 광빔의 높이(골프공이 이동하는 면으로부터의 높이), 발광단의 발광통과홀 및 수광단의 수광통과홀의 크기에 따른 광빔의 빔폭의 크기(도 5의 (d) 참조), 수광부가 골프공을 감지한 것으로 판단할 수 있는 센싱 조건, 그리고 골프공의 표면에 형성된 딤플의 형상 등에 따라 달라질 수 있다.

따라서, 상기한 유효반지름은 센싱장치가 구체적으로 설계되거나 제작되어 광빔의 높이, 광빔의 빔폭 등의 조건들이 정해진 후에 미리 측정되어 결정될 수 있고, 그 미리 측정되어 결정된 유효반지름 값을 제어부에 설정하여 골프공의 이동 특성의 산출에 이용되도록 할 수 있다.

또한, 동일한 조건의 센싱장치에서도 골프공의 표면에 형성된 딤플의 형상 등에 따라 유효반지름의 크기가 달라질 수 있으므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱장치의 제어부는 상기한 유효반지름에 대해 골프공의 제조사별 또는 브랜드별로 각각 유효반지름을 미리 측정하여 그 각각의 값을 해당 종류의 골프공에 대한 유효반지름으로서 설정할 수 있으며, 사용자가 센싱장치를 이용하여 퍼팅을 할 때, 제어부는 사용자가 퍼팅에 사용하는 골프공의 제조사 또는 브랜드를 확인하여(사용자가 자신이 사용하는 골프공의 제조사 또는 브랜드를 미리 입력하여 설정할 수도 있고 별도의 센서로 이를 감지할 수도 있다) 그 확인된 골프공에 대해 미리 설정된 유효반지름을 적용하여 골프공의 이동 특성 정보를 산출할 수 있다.

또한, 골프공은 중복하여 사용함으로써 딤플이 마모되거나 이물질이 뭍을 수 있기 때문에 새 골프공과 중고 골프공의 각 유효반지름이 달라질 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱장치의 제어부는 상기한 유효반지름에 대해 새 골프공에 대한 유효반지름과 중고 골프공에 대한 유효반지름을 구분하여 각각 미리 측정하여 설정할 수 있으며, 사용자가 센싱장치를 이용하여 퍼팅을 할 때, 제어부는 사용자가 퍼팅에 사용하는 골프공이 새 골프공인지 중고 골프공인지 여부를 확인하여(사용자가 미리 입력하여 설정할 수도 있고 별도의 센서로 이를 감지할 수도 있다) 그 확인된 골프공에 대해 미리 설정된 유효반지름을 적용하여 골프공의 이동 특성 정보를 산출할 수 있다.

또한, 상기한 바와 같은 유효반지름을 미리 측정하지 않고 사용자가 퍼팅을 할 때 별도의 장치나 모듈에 의해 유효반지름을 측정하여 설정하는 것과 함께 센싱이 이루어지도록 하는 것도 가능하다.

도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 센싱장치로서 별도로 구비된 유효반경측정부를 이용하여 사용자가 센싱장치를 이용하는 과정에서 직접 유효반지름을 측정하는 경우에 대해 나타내고 있다.

도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치는, 사용자가 퍼팅하는 골프공(GB)에 대한 유효반지름을 측정하는 유효반경측정부(600)를 더 포함할 수 있다.

유효반경측정부(600)는, 예컨대 타격에 의해 이동하는 골프공이 가장 먼저 통과하는 제1 발광부(210)와 제1 수광부(310) 상에 각각 설치될 수 있으며, 도 8의 (a)에서는 이와 같은 경우에 대해 도시하고 있다.

도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 발광부(210)의 상부에 유효반경측정부(600)로서 다수의 작은 스폿광 어레이(610)을 발광하는 장치가 설치될 수 있고, 도면상으로 도시되지는 않았으나 상기한 다수의 작은 스폿광 어레이(610) 각각에 대응하는 수광 어레이가 수광부(310)의 상부에 설치될 수 있다.

예컨대, 골프공이 진행하면서 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 발광부(210)에 의한 광빔(L)을 통과할 때, 골프공(GB)이 b1 -> b2 -> b3로 진행하면서 광빔(L)을 센싱 조건에 따라 차단하는 시점(수광부가 골프공을 감지하는 시점)에 유효반경측정부(600)의 스폿광 어레이(610) 중에서 몇 개의 스폿광이 차단되는지 감지함으로써 유효반지름을 측정할 수 있다.

제어부는, 상기한 바와 같이 사용자가 퍼팅을 함에 따라 이동하는 골프공에 대해 유효반경측정부(600)가 측정한 값을 이용하여 골프공 센싱을 위한 '유효반지름'으로서 설정하여, 각각의 수광부의 감지 결과에 따라 골프공의 이동 특성 정보를 산출할 때 그 측정되어 설정된 유효반지름을 이용할 수 있다.

한편, 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치와 센싱방법에 따라 상기한 바와 같은 유효반지름을 이용하여 유효원이 각각의 광라인에 접하는 것으로 나타낸 상태에서 기하학적 분석에 의해 골프공의 이동 방향, 이동 속도 등의 정보를 산출하는 구체적인 예에 관하여 설명한다.

도 9의 (a)는 골프공이 PD1 방향으로 이동할 때의 기하학적 분석의 예를 나타낸 것이고, 도 9의 (b)는 골프공이 PD2 방향으로 이동할 때의 기하학적 분석의 예를 나타낸 것이며, 도 9의 (c)는 골프공이 PD2 방향으로 이동할 때의 시간 정보를 산출하기 위한 기하학적 분석의 예를 나타낸 것이다.

도 9의 (a) 내지 (c)를 보면, 각각의 수광부가 골프공을 감지하였을 때를 골프공의 유효반지름(ER)에 따른 유효원(EC)이 각각의 광라인(lL1, lLX1, lLX2, lL2)에 접할 때로 나타내고 있다.

도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 골프공이 제1 광라인(lL1)까지 이동한 거리는 골프공의 초기위치(볼레디 센서에 의해 감지되는 초기 타격 위치)와 제1 광라인(lL1) 사이의 거리 D₁과 방향각 θ에 의해 결정되는 D₁/cosθ 가 아니라, (D₁-ER)/cosθ이다(즉, 제1 광빔을 차단하였을 때 제1 광라인 상에 골프공의 중심이 위치하는 것이 아니라 제1 광라인에 유효원이 접한 상태이고 이때 골프공의 중심점은 유효반지름 ER만큼 제1 광라인과 떨어져 있음을 알 수 있다).

같은 방식으로 골프공이 제2 광라인(lL2)에 인식되기까지 이동한 거리는 (D₂-ER)/cosθ이며, D₁, D₂는 발광부 및 수광부 배치의 물리적 조건에 따라서, 유효반지름 센싱장치의 특성에 따라서 미리 결정된 값이므로, 이로부터 방향성분을 제외한 길이를 특정할 수 있다.

제1 교차광라인(lLX1)과 제2 교차광라인(lLX2)이 이루는 각도(센서설치각도)를 SA라 할 때, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 각도 SA와 직각, 삼각형의 성질 등을 이용하여 제1 교차광라인(lLX1)과 제2 교차광라인(lLX2)의 교차점 부근에서의 교차각이 90-SA임을 알 수 있다.

그리고, 평행선을 따라 교차각 90-SA와 동일각을 찾을 수 있고, 해당 위치를 포함하는 점선으로 둘러쌓인 직각 삼각형의 작은 각이 SA로 동일함을 알 수 있다.

골프공의 이동 방향에 따른 방향각이 θ이기 때문에 PD1의 화살표를 포함하는 직각삼각형의 작은 각이 θ-SA이고, 직각이 아닌 큰 각이 90+SA-θ임을 알 수 있다.

골프공의 초기위치에서 이동하여 제1 교차광라인(lLX1)에 인식되기까지 이동한 거리(이동거리 x)를 표현하기 위해, 우선 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 di 화살표로 표시된 구간의 길이를 계산하면 D_csin(90-SA)-ER로 표현할 수 있으며, 해당 길이를 이동거리 x를 이용해 표현하면 x sin(90+SA-θ)가 되므로, 이동거리 x는 다음의 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.

도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 센싱장치로서 별도로 구비된 유효반경측정부를 이용하여 사용자가 센싱장치를 이용하는 과정에서 직접 유효반지름을 측정하는 경우에 대해 나타내고 있다.

도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치는, 사용자가 퍼팅하는 골프공(GB)에 대한 유효반지름을 측정하는 유효반경측정부(600)를 더 포함할 수 있다.

도 10의 (a)에 도시된 바와 같이 발광부(210)의 상부에 유효반경측정부(600)로서 다수의 작은 스폿광 어레이(610)을 발광하는 장치가 설치될 수 있고, 도면상으로 도시되지는 않았으나 상기한 다수의 작은 스폿광 어레이(610) 각각에 대응하는 수광 어레이가 수광부(310)의 상부에 설치될 수 있다.

예컨대, 골프공이 진행하면서 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이 발광부(210)에 의한 광빔(L)을 통과할 때, 골프공(GB)이 b1 -> b2 -> b3로 진행하면서 광빔(L)을 센싱 조건에 따라 차단하는 시점(수광부가 골프공을 감지하는 시점)에 유효반경측정부(600)의 스폿광 어레이(610) 중에서 몇 개의 스폿광이 차단되는지 감지함으로써 유효반지름을 측정할 수 있다.

한편, 도 11 내지 도 13을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치와 센싱방법에 따라 상기한 바와 같은 유효반지름을 이용하여 유효원이 각각의 광라인에 접하는 것으로 나타낸 상태에서 기하학적 분석에 의해 골프공의 이동 방향, 이동 속도 등의 정보를 산출하는 구체적인 예에 관하여 설명한다.

도 11은 골프공이 PD1 방향으로 이동할 때의 기하학적 분석의 예를 나타낸 것이고, 도 12는 골프공이 PD2 방향으로 이동할 때의 기하학적 분석의 예를 나타낸 것이며, 도 13은 골프공이 PD2 방향으로 이동할 때의 시간 정보를 산출하기 위한 기하학적 분석의 예를 나타낸 것이다.

도 11 내지 도 13을 보면, 각각의 수광부가 골프공을 감지하였을 때를 골프공의 유효반지름(ER)에 따른 유효원(EC)이 각각의 광라인(lL1, lLX1, lLX2, lL2)에 접할 때로 나타내고 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 골프공이 제1 광라인(lL1)까지 이동한 거리는 골프공의 초기위치(볼레디 센서에 의해 감지되는 초기 타격 위치)와 제1 광라인(lL1) 사이의 거리 D₁과 방향각 θ에 의해 결정되는 D₁/cosθ 가 아니라, (D₁-ER)/cosθ이다(즉, 제1 광빔을 차단하였을 때 제1 광라인 상에 골프공의 중심이 위치하는 것이 아니라 제1 광라인에 유효원이 접한 상태이고 이때 골프공의 중심점은 유효반지름 ER만큼 제1 광라인과 떨어져 있음을 알 수 있다).

골프공의 초기위치에서 이동하여 제1 교차광라인(lLX1)에 인식되기까지 이동한 거리(이동거리 x)를 표현하기 위해, 우선 도 11에 도시된 바와 같이 di 화살표로 표시된 구간의 길이를 계산하면 D_csin(90-SA)-ER로 표현할 수 있다.

도 11에서 di 화살표로 표시된 구간의 길이를 이동거리 x를 이용해 표현하면 x sin(90+SA-θ)가 되므로, 이동거리 x는 다음의 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.

여기서, D_c는 초기위치에서 제1 교차광라인 및 제2 교차광라인의 교차점까지의 거리이고, SA는 센서설치각도이며, θ는 골프공의 이동에 따른 방향각이고, ER은 유효반지름이다. 거리 D_c와 센서설치각도 SA는 센서 설치시 세팅된 값이므로 이미 알고 있는 값이다.

한편, 도 12를 보면, 골프공의 방향각이 센서의 설치조건 SA보다 작아 기하학적인 조건들이 조금 변경되었지만, 상기한 도 11과 동일한 방식으로, PD2 방향으로 이동하는 골프공이 초기위치에서 이동하여 제1 교차광라인(lLX1)에 인식되기까지 이동한 거리로서 다음의 수학식 2를 구할 수 있다.

상기한 수학식 1과 수학식 2의 수식 차이에 대해 수학적인 접근을 해보면, sin(90+(SA-θ))와 sin(90-(SA-θ))의 차이로 볼 수 있는데(sin함수에서 90도만큼 나아간 뒤 앞 또는 뒤로(SA-θ)만큼 이동한 위치 값으로 볼 수 있음), sin함수는 90도 지점을 기준으로 좌우 대칭이 되기 때문에, sin(90+(SA-θ))와 sin(90-(SA-θ))는 항상 같은 값을 가지므로, 상기한 수학식 1과 수학식 2는 동일한 수식에 해당한다.

동일한 방식으로 유효원(EC)이 제2 교차광라인(lLX2)에 접할 때까지의 이동거리를 표현하면 아래 수학식 3으로 나타낼 수 있다.

도 13에서는 거리를 속력으로 변환하기 위한 이동 시간을 구하기 위해 필요한 각 지점에 해당되는 시점 t₀, t₁, t_f, t_b, t₂를 표기하였다.

여기서, t₀은 골프공이 이동하기 시작하는 시점이고, t₁은 골프공이 제1 수광부에 의해 감지된 시점(유효원(EC)이 제1 광라인(lL1)에 접한 시점)이며, t₂는 골프공이 제2 수광부에 의해 감지된 시점(유효원(EC)이 제2 광라인(lL2)에 접한 시점)이다. t_f는 골프공이 제1 교차수광부에 의해 감지된 시점(유효원(EC)이 제1 교차광라인(lLX1)에 접한 시점)이며, t_b는 골프공이 제2 교차수광부에 의해 감지된 시점(유효원(EC)이 제2 교차광라인(lLX2)에 접한 시점)이다.

도 13에서 골프공의 속도와 관련 수식을 구하면, 아래와 같이 수학식 4 및 수학식 5를 구할 수 있다.

방향을 제외한 속도성분을 구하기 위해서는 제1 광라인(lL1) 및 제2 광라인(lL2) 사이의 이동 거리만을 고려하면 되므로 t₀를 고려하지 않아도 되지만, 방향성분을 구할 때는 이를 활용하기 위해 상기한 수학식 4 및 수학식 5를 이용할 수 있다.

제1 교차광라인(lLX1)과 제2 교차광라인(lLX2)에 관한 거리도 속도 조건으로 바꾸어 보면 아래와 같이 수학식 6 및 수학식 7로 표현할 수 있다.

상기한 바와 같은 수학식 4, 5, 6 및 7을 이용하여 t₀를 구하고 θ를 구하면, 골프공의 속도 v까지 계산이 가능하다.

상기한 수학식 4 및 5를 골프공의 속도 v에 대해 정리하면 아래의 수학식 8이 도출될 수 있다.

위 수학식 8을 이용하면 t₀에 관한 아래 수학식 9가 도출될 수 있다.

따라서, 수학식 9를 통해 이미 알고 있는 값들을 이용하여 t₀를 쉽게 계산해 낼 수 있다.

한편, 상기한 수학식 6 및 7을 이용하여 아래와 같은 수학식 10을 구할 수 있다.

삼각함수의 성질을 이용하여 상기 수학식 10을 정리하면 방향각 θ와 관련하여 아래와 같은 수학식 11을 산출할 수 있다.

상기한 t₁, t₂, t_f, t_b의 각 시간값과 설치조건 SA 각도를 이미 알고 있으므로, 위 수학식 11로부터 tanθ를 구할 수 있으며 그로부터 방향각 θ를 산출할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치 및 센싱방법은, 광센싱 방식의 골프 퍼팅 센싱장치에 의해 골프공의 이동을 감지함에 있어서 수광부의 감지 시점에 골프공의 중심점의 위치를 감지한다는 전제에서 오는 종래 기술에 따른 센싱 결과의 오차 발생 요인을 근본적으로 해결하기 위하여 유효반지름의 개념을 이용하여 센싱 결과의 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있는 특장점이 있다.

본 발명에 따른 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치 및 센싱방법은 골프, 특히 퍼팅시 퍼터에 의해 타격된 골프공에 대한 분석을 기반으로 하는 골프 분석과 관련한 분야나 소위 스크린 골프와 같은 가상 골프 시뮬레이션과 관련한 분야에서 이용 가능하다.

Claims

사용자의 퍼팅에 따라 골프공이 이동하는 경로의 일 측면에 구비되어 복수의 발광부가 타 측면 쪽으로 각각 광을 조사하도록 구성되는 발광단;

상기 타 측면에 구비되어 상기 복수의 발광부 각각이 조사하는 광을 각각 수광하는 복수의 수광부를 구비하는 수광단; 및

이동하는 상기 골프공이 상기 복수의 발광부 각각으로부터 상기 복수의 수광부 각각으로의 광을 차단하면서 통과함에 따라 상기 복수의 수광부 각각이 감지한 결과를 통해 상기 골프공의 이동 특성 정보를 산출하는 제어부를 포함하며,

상기 제어부는,

상기 수광부가 상기 골프공을 감지하는 센싱 조건이 충족되는 시점에서 상기 골프공의 중심으로부터 상기 광의 라인까지의 거리를 유효반지름으로 설정하고, 상기 각 수광부가 상기 골프공을 감지하는 시점을 상기 유효반지름을 갖는 유효원이 상기 각 광의 라인에 접하는 시점으로 하여 기하학적 계산에 의해 상기 골프공의 이동 특성 정보를 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치.
제1항에 있어서,

상기 발광단은,

상기 골프공의 속력을 센싱하기 위하여 실질적으로 평행하게 광을 조사하는 제1 발광부 및 제2 발광부와, 상기 제1 발광부와 제2 발광부 사이에 구비되어 X자 형태로 각각 광을 조사하는 제1 교차발광부 및 제2 교차발광부를 포함하며,

상기 수광단은,

상기 제1 발광부의 광을 수광하는 제1 수광부와, 상기 제2 발광부의 광을 수광하는 제2 수광부와, 상기 제1 교차발광부의 광을 수광하는 제1 교차수광부와, 상기 제2 교차발광부의 광을 수광하는 제2 교차수광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치.
제2항에 있어서,

상기 발광단은,

상기 제1 발광부의 광이 통과하여 제1 광빔을 형성히는 제1 발광 통과홀과, 상기 제2 발광부의 광이 통과하여 제2 광빔을 형성히는 제2 발광 통과홀과, 상기 제1 교차발광부의 광이 통과하여 제1 교차광빔을 형성하는 제1 교차발광 통과홀과, 상기 제2 교차발광부의 광이 통과하여 제2 교차광빔을 형성하는 제2 교차발광 통과홀을 구비하도록 구성되며,

상기 수광단은,

상기 제1 광빔을 상기 제1 수광부로 통과시키는 제1 수광 통과홀과, 상기 제2 광빔을 상기 제2 수광부로 통과시키는 제2 수광 통과홀과, 상기 제1 교차광빔을 상기 제1 교차수광부로 통과시키는 제1 교차수광 통과홀과, 상기 제2 교차광빔을 상기 제2 교차수광부로 통과시키는 제2 교차수광 통과홀을 구비하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는,

상기 골프공의 크기와, 상기 발광부 및 수광부가 설치된 높이와, 상기 발광부로부터 상기 수광부로의 광의 빔폭에 따라 미리 측정된 상기 유효반지름을 미리 설정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치.
제4항에 있어서, 상기 제어부는,

상기 유효반지름에 대해 골프공의 제조사별 또는 브랜드별로 각각 유효반지름을 미리 측정하여 설정하며, 상기 사용자가 퍼팅에 사용하는 골프공의 제조사 또는 브랜드를 확인하여 해당 골프공의 유효반지름을 적용하는 것을 특징으로 하는 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치.
제4항에 있어서, 상기 제어부는,

상기 유효반지름에 대해 새 골프공에 대한 유효반지름과 중고 골프공에 대한 유효반지름을 구분하여 각각 미리 측정하여 설정하며, 상기 사용자가 퍼팅에 사용하는 골프공이 새 골프공인지 중고 골프공인지 확인하여 해당하는 유효반지름을 적용하는 것을 특징으로 하는 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치.
제1항에 있어서,

상기 사용자가 퍼팅하는 골프공에 대한 상기 유효반지름을 측정하는 유효반경측정부를 더 포함하며,

상기 제어부는, 상기 사용자가 퍼팅을 함에 따라 이동하는 골프공에 대해 상기 유효반경측정부가 측정한 값을 상기 유효반지름으로서 설정하여 상기 골프공의 이동 특성 정보를 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치.
사용자의 퍼팅에 따라 골프공이 이동하는 경로의 일측면에서 복수의 발광부가 각각 광을 조사하고 타측면에서 복수의 수광부가 각각의 광을 수광하도록 구성되며, 제어부가 상기 복수의 수광부 각각의 감지 결과를 통해 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치의 센싱방법으로서,

상기 수광부가 상기 골프공을 감지하는 센싱 조건이 충족되는 시점에서 상기 골프공의 중심으로부터 상기 광의 라인까지의 거리를 유효반지름으로 설정하는 단계;

상기 사용자의 퍼팅에 의해 상기 골프공이 이동함에 따라 상기 복수의 수광부 각각의 감지 결과를 전달받는 단계; 및

상기 각 수광부가 상기 골프공을 감지하는 시점을 상기 유효반지름을 갖는 유효원이 상기 각 광의 라인에 접하는 시점으로 하여 기하학적 계산에 의해 상기 골프공의 이동 특성 정보를 산출하는 단계;

를 포함하는 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치의 센싱방법.
제8항에 있어서, 상기 유효반지름으로 설정하는 단계는,

상기 골프공의 크기와, 상기 발광부 및 수광부가 설치된 높이와, 상기 발광부로부터 상기 수광부로의 광의 빔폭에 따라 상기 유효반지름을 미리 측정하여 입력된 값을 상기 유효반지름으로서 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치의 센싱방법.
제9항에 있어서,

상기 유효반지름으로 설정하는 단계는,

상기 유효반지름에 대해 골프공의 제조사별 또는 브랜드별로 각각 유효반지름을 미리 측정하여 설정하는 단계를 포함하며,

상기 골프공의 이동 특성 정보를 산출하는 단계는,

상기 사용자가 퍼팅에 사용하는 골프공의 제조사 또는 브랜드를 확인하는 단계와, 상기 확인하는 단계에서 확인된 골프공의 제조사 또는 브랜드에 해당하는 유효반지름을 이용하여 상기 골프공의 이동 특성 정보를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치의 센싱방법.
제9항에 있어서,

상기 유효반지름으로 설정하는 단계는,

상기 유효반지름에 대해 새 골프공에 대한 유효반지름과 중고 골프공에 대한 유효반지름을 구분하여 각각 미리 측정하여 설정하는 단계를 포함하며,

상기 골프공의 이동 특성 정보를 산출하는 단계는,

상기 사용자가 퍼팅에 사용하는 골프공이 새 골프공인지 중고 골프공인지 확인하는 단계와, 상기 확인하는 단계에서 확인된 골프공에 해당하는 유효반지름을 이용하여 상기 골프공의 이동 특성 정보를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치의 센싱방법.
제8항에 있어서,

상기 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치는 상기 사용자가 퍼팅하는 골프공에 대한 상기 유효반지름을 측정하는 유효반경측정부를 더 포함하며,

상기 유효반지름으로 설정하는 단계는,

상기 사용자가 퍼팅을 함에 따라 이동하는 골프공에 대해 상기 유효반경측정부가 측정한 값을 상기 유효반지름으로서 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 골프공의 이동을 감지하는 센싱장치의 센싱방법.