JPH05508917A - ゴルフコースの距離測定システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 ゴルフコースの距離測定システム 発明の分野 本発明はゴルフコースにて距離を判定するために用いる距離判定装置に関する。

特に、ゴルファ−とビンまでの距離を携帯用光学トランシーバ−をグリーン上の ビンに照準をあてることにより判定し、ディスプレイする装置に関する。

発明の背景 従来、ゴルファ−はビンまでの残りの距離をフェアウェイに沿って立てられたマ ーカーを参考に判断する。しかしながら、ヤードマーカーは５０ヤード、あるい は１００ヤードごとに立てられているので、ゴルファ−はあくまでも距離を推測 するにすきず、正確な距離を知ることはできなかった。しかも、固定されたヤー ドマーカはグリーン上での様々なビンの位置を測定するのにはあてにはならず、 実際の距離で２５ヤード異なることもある。

ビンまでの残り距離を正確に測定するために様々な試みがなされている。ラジオ トランシーバを使用するというのもその試みの一つである。例えば、ウッダード 他に許可されたアメリカ合衆国特許番号３．８６８．６９２には、ゴルフコース のグリーンに複数の送信機を配置することが開示されている。各送信機はそれぞ れ異なった周波のＲＦ倍信号生成するように構成されている。ゴルファ−は各送 信機までの相対的な距離を表示する受信部を使用する。

同様のシステムがジョーンズ他に許可されたアメリカ合衆国特許番号４．１３６ ．３９４で開示されている。このシステムにおいて、グリーン上のビン、または ビン近傍に備え付けられたベースユニットとゴルファ−によって持ち運びされる 多くのリモートユニットを含む。リモートユニットはラジオパルスをベースユニ ットに伝送し、ベースユニットは音響信号、あるいは超音波信号で応答する。ビ ンまでの距離はラジオパルスの送信から音響信号受信までの時間で定義される。

距離はリモートユニットで読み取られディスプレイされる。

コッカレル他に許可されたアメリカ合衆国特許番号４．６９８．７８１、並びに ストームス他に許可されたアメリカ合衆国特許番号４．７０３．４４４でもゴル フコースにリモートステーションを設置するシステムが開示されている。このシ ステムにおいて、ゴルファ−の携帯するボータプルユニットから伝送された信号 が３つのステーシコンで受信される。

ゴルファ−の現在地は三角法で決定され、中央ＣＰＵに送られる。

中央ＣＰＵはコース上の所定の主要箇所の位置を記憶してる。

ＣＰＵはゴルファ−の現在地から特定の主要箇所までの距離を計算し、ポータプ ルユニットに伝送し、デジタル表示部を用いてディスプレイされる。

ファーマーに許可されたアメリカ合衆国特許番号４．０８８．３２４では、別の アプローチによるシステムが開示されている。これは、ボールを打つことで発生 する減速度衝撃パルスを検知するゴルフへ□ラドに取付けられた加速センサーを 利用するものである。ゴルフクラブのグリップに取付けられた電子回路は加速セ ンサーからのアナロク信号をボールの飛距離に比例させてデジタル信号に変換す る。変換されたデジタル信号は距離に換算され、ゴルフクラブの一端に備えられ たデジタルディスプレイに表示される。ゴルファ−はホールまでの距離から飛距 離を引くことにより現在地を判断することができる。

発明の概要 本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、グリーン上のビンまでの距離を正 確に測定する装置を提供する。

本発明はビンに取付けられた距離を測定する受動逆反射体と互いに協働する携帯 用電子／光学ＴＤＲ（時間領域を使った反射率測定；　Ｔｉｍｅ　Ｄｏｍａｉｎ 　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）　）ランシーバを含む。

トランシーバは光パルスをビンに取付けられた受動逆反射体に送信する。トラン シーバの光学送信部からビンにある逆反射体に送られる光はハンドユニットの光 学受信部で反射する。

送信パルス列は受信パルス列とのエツジ同期において異なる。エツジ位置の違い は送信された光学信号の走行時間に比例する。エツジ位置に反応するタイミング 装置は信号に対する走行時間を測定する。測定された時間差は距離として表示さ れる。ハンドユニットは距離をゴルファ−に対して、ディジタル表示する表示部 を含む。

本発明のその他の目的は、以下の図面及び後述する詳細な説明により明らかにな るでろう。

図面の簡単な説明 図１は携帯用光学トランシーバの機械構成例を示す図である。

図２は図１に示されたトランシーバ−の光学望遠鏡部の詳細なる構成図である。

図３は図４に示される本実施例の取付は機構を示す断面図である。

図４はトランシーバ−の望遠鏡部に位置する光学送信機と受信要素の好適な取付 は構成を示す図である。

図５はフラグビンに取付けられた反射体とともに携帯用光学トランシーバが使用 される例を表す図である。

図６は測定システムの電子部における信号と制御波形を示すタイミングチャート である。

図７はトランシーバの電子部から見た基本的な動作を示す概念図である。

図８、図９、図１０．図１１、図１２は本実施例のトランシーバにおける電気構 成を示す構成図である。

好適な実施例の詳細な説明 本発明の好適で例証的な実施例を説明する。発明の範囲内で本発明の他の実施例 や変形例も考慮できる事は以下の説明で明らかである。

発明の概観 図１は片手で扱える「ピストル型」トランシーバ１ｏを独立して示している。こ の　トランシーバの略図のうち、ハンドル１６にはバッテリーモデュール２ｏが 備えられ、本体１７はエレクトロニクスモデュール２１を備えている。本体１７ の「筒」部には光学システム２２が配されており、ボディ１７の後部には使用者 １２に測定距離を表示する英数字表示部１８が配されている。

図５は使用中のシステムを示している。図中、ゴルファ−あるいは使用者１２は トランシーバ１０をフェアウェイよりいくらか離れた所にあるビン１４に向けて いる。

トランシーバは送信部及び受信部を有している。使用時には、送信部はビン１４ に組み込まれた逆反射体１５へ光信号を送信する。

逆反射体１５は光信号を収集し、トランシーバ１０の受信部へ反射する。光信号 の送信時間を決定するために、送信光信号及び受信光信号のエツジの時間差が比 較される。

トランシーバは、信号エツジ情報をゴルファ−１２に表示される測定距離に自動 的に変換する電算及び表示回路を有している。

システムレベルの説明 図６は波形図、図７は略概念図であり、本発明の基本的な操作を説明している。

操作時には、使用者１２はトリガー２４を使用して送信部を起動する。送信部は コヒーレント光のパルス波を生成して発する。図６のパネルＡはこの送信信号の 方形の波形である。好適な反復率は１０ＫＨｚで、その波形期間はシステムが測 定する最長時間の２倍である。この反復率の時の期間は十分に短く、使用者の動 きによって測定が妨げられることはない。

このパネルＡのパルス波が逆反射体に入射すると、反射体は光エネルギーのいく らかをトランシーバの受信部へ返す。

受信部は入射光エネルギーがしきい値を越えると検出信号を生成する。受信部の 前端部で展開された受信波形信号は図６のパネルＢ（パネルＡ）で表される。

一般に、送信波形と受信波形（パネルＢ）とは図６に送受信信号間の時間差「【 」として示されるエツジ同期に関してのみ異なっている。この時間差はトランシ ーバと逆反射体間の距離、逆反射体への光信号送信・反射時間に直線的に比例し ている。

受信回路はパネルＢの検出波形を微分して図６のパネルＣで表される波形を生成 する。微分波形の立ち下がり　エツジと立ち上がりエツジは図６のパネルＤ及び パネルＥで表される制御信号の生成に使用される。これらの制御信号は受信波形 におけるエツジ位置を示している。受信波形の第１の立ち下がりエツジ６０は「 目標捕捉パルス」６１に相当し、またこれを生成する。この制御信号６１は自動 化された測定システムを初期化したり始動させるのに使用される。

一度この方法でシステムが初期化されると、変換カウンタがカウントウィンドウ ５８間をカウントアツプする。このカウント動作により、測定時間からゴルファ −に表示される測定距離への変換が行なわれる。図６の例では、送信波形の次の 先頭エツジ６２が変換カウンタの起動に使用されている。

これは「スタートカウント」信号６３に当たる。変換カウンタは、エツジ６４と して図６のパネルＦで表される、次の反射波形の「スタートカウント」信号６３ から立ち上がりエツジ６５まで伸びるカウントウィンドウ間を一定の割合でカウ ントする。この「ストップカウント」信号６０は次の受信パルスの立ち上がりエ ツジ６５に相当する。

エフシロ３．６４に規定されるカウントウィンドウの間、１６０　ＭＨｚのクロ ックからのカウントは変換カウンタで収集される。遅延時間を直接測定ヤード数 に変換するために、発振クロック周波数が評価される。

受信部はまた、測定結果が出た時点で送信部を遮断してバッテリーの消費を節約 する。しかし、この特徴は図６の波形には表されてはいない。

要するに、トリガー２４による起動の結果、光パルスの送信が行なわれる。一度 目標が捕えられると、送信時間測定が自動的に行なわれて送信レーザは遮断され る。

図６に示される制御機能を生成する構成要素は図７に示す通りである。図示する ように、安定自走マルチバイブレータ発振部４０はレーザダイオード３６のため の送信反復率を確立するおよそ１０ＫＨｚのクロックレートを供給するのに使用 される。ビームインタラブド変調回路４２は送信ビームをパルス変調するための ものである。好適な効率のサイクルは５０パーセントである。変調回路４２は送 信ダイオード３６を駆動して送信光信号４１を生成する。

システムの受信部は入射光を電気エネルギーに変換する光センサ３３を有してい る。センサ３３はインピーダンス変換や受信信号の回復を行なうバッファ回路４ ３に接続されている。

受信信号は、受信波形の立ち上がりエツジ、立ち下がりエツジを抽出するために 微分される。微分処理は増幅器４５と関連して行なわれる。

立ち上がり及び立ち下がりエツジ信号は立ち上がりパルスストリッパ４６及び立 ち下がりパルスストリッパ４７によって微分信号から抽出される。エツジ信号は 論理レベル制御信号に変換される。

目標捕捉パルス信号は、適当なフリップフロップ４９にラッチされた後に、表示 カウンタをリセットして初期化するのに使用されるが、この信号は導線４４を介 した送信光信号の中断にも使用される。

光学システム 光学システム２２を図２に独立して示す。トランシーバの受信機能が光を集める ためには、望遠鏡式の光学システムを使用することが望ましい。図２に示される ように、およそ２インチの穴を有するをチューブ部材３０が、光の収集のために 配されている。チューブ部材３０の前部近くには好ましくは０．５から１．０イ ンチの間の厚さの受信コリメータ３１が配されている。動作時には、コリメータ は軸外照射光の収集を無くすようなサイズにされる。望遠鏡はおよそ３度あるい はそれ以下の視野に限定するのが望ましい。

望遠鏡の後部は規準光を収集したり反射するための鏡３２を備えている。収集さ れた光のための狭いバンドの光学フィルタ３４が、必須と言うわけではないが、 設けられることが望ましい。フィルタを備えていれば、受信光信号のＳＮ比を向 上させることができる。光電変換回路またはセンサ３３はＥＧ＆Ｇ　Ｃｏｒｐ、 のＦＦＤ−１００光検出回路であることが好ましい。

このフォトダイオード検出器は本願には十分な変換効率、感応性や周波数応答（ 電気的立ち上がり時間）を有している。

管状ハウジング３０と同心で、送信ダイオード３８と同心のハウジング３５内の 受信ダイオードを支持する支持部２８を有することが望ましい。

好ましい送信ダイオードは５ｈａｒｐ　Ｃｏｒｐ、ＩｌのＬＤＭ２２レーザダイ オードである。このレーザダイオードよりの出力は送信コリメータチューブ３７ と照射光を０．０５ミリラジアンの発散あるいは１００ヤードにつき１フツトの 発散に限定するコリメータレンズ２７とによって規準される。

適当な導体２６は受信センサ３３と送信レーザ装置３６を電気モデュール２１に 接続するためのものである。

電気モデュール トランシーバの好適で具体的な実施例の装置の種類や回路の値を図８．９．１０ ．１１及び１２の略図に示す。

システムの一部は鋭角な信号エツジの検出に依存している。

これら波形の特徴は非常に鋭い立ち上がり時間を有し、広いバンド幅及び高速素 子を必要とするような高周波数成分に富んでいる。このため、種々のロジックや 装置デバイスファミリは略図示されている。広いバンド幅や高ゲインファクター は注意深く素子をレイアウトすることやシステム全体の安定した動作を必要とす る。

図８の上部はフォトダイオード受信検出部あるいはトランシーバの先端部である 。フォトダイオードセンサ３３の出力は、インピーダンス変換を行ないバッファ 機能を有するＦＥＴ増輻ステージに接続されている。受信部のこのステージでは 、検出信号は小さい値のキャパシタ７０を介して、オペレーション増幅器７１に 代表される他のゲインステージにゆるや力蕩に接続されている。オペレーション 増幅器の出力はキャノくシタ７２、レジスタ７３により形成されるキャパシタレ ジスタ網を通じて微分される。微分信号はトランジスタ７４，７５．７６により 提供される幾つかの増幅ステージで増幅される。

増幅微分信号はＶＤＣ方向に向かってバイアスされたトランジスタ７８に容量７ ７で容量結合される。ベースに立ち上がりパルスが現れると、エミッタは信号を 生成する。トランジスタ８０．８１やコンパレータ８２と提携する適当な論理バ ッファの後で、立ち上がリストリップパルスはＯＲゲート８３に接続され、制御 信号として使用される。

同様に、増幅微分信号はキャパシタ８４を通じて容量結合され、トランジスタ８ ５，８６及びコンパレータ８７を通して図９に示す立ち下がりパルスストリッパ に変換される。この論理レベル信号は制御機能に使用され、フリップフロップ（ ＦＦ）８８に供給される。

１６０ＭＨｚの発振器を示す図１０に戻る。８０ＭＨｚのクリスタル周波数は図 示のＯＲの集合及びインバータにより２倍化される。「クロック出力）ＪＮＯＲ ８９からのクロック出力は図１１のカウンタ９０のクロックに使用される。クロ ックパルスはＮＯＲゲート８９への入カフ９を通じて「オフ」にされる。操作時 には、「ストップカウント」信号がこのＮＯＲ８９への入力に適用され、時間か ら距離への変換を完成させる。

時間差情報をヤードゲージ表示に変換するカウンタ回路を示す図１２に戻る。直 列カウンタ９０．９１及び９２はカウンタ９０の入力Ｇへ供給されたクロックパ ルスをカウントする。

操作時には、カウンタ９０は「ｌの位」をカウントシ、ｌＯカウントする毎にオ ーバーフローして、「１０の位」をカウントする次のカウンタステージ９１をク ロックする。同様に、カウンタ９１のオーバーフローは「１００の位」をカウン トするカウンタ９２をクロックする。これら３つの位の表示駆動装置は９３．９ ４そして９５である。これら駆動装置が集合的に表示部１８を形成している。レ ジスタ９６及びキャパシタ９７はカウンタをリセットするためのパワーとなる。

９８で総称されたトランジスタ配列は高速カウンタ９０と「ｌの位」の表示間の 適切なインタフェースを提供する。

図９はシステムの制御論理を示している。フリップ７０ツブ６９は「ストップカ ウンタ」フリップフロップと称される。

図中、ラベルＦの出力は図１１のビームインタラブド変調器のＡＮＤゲート５２ に供給される。このフリップフロップは、測定サイクルの終了時点でレーザダイ オード３６をオフにする。

フリップフロンプロ８は「目標捕捉」フリップフロップと称される。このフリッ プフロップはセンサ３３からの処理された信号によってトグルされる。このフリ ップフロ７ブの状態は、受信部が逆反射体１５からの反射信号によって起動され 、時間差測定が可能となったことを示している。

フリップフロップ６７は１０Ｋｃレ一ザ発振フリップフロップと称される。この フリップフロップはクロックゲート８９を制御し、カウンタ９０へのクロックパ ルスの印加を効果的に制御する。

一般に、これらのフリップフロップは、正の電源に接続された、プリセットビン を有し、レジスタ９７及びキャパシタ９８はリセット信号を各装置へ供給して初 期化する。

パワーアップ時には、１０ＫＨｚレ一ザ発振フリンプフロツブ６７はリセット状 態に保持されクロックパルスをクロックゲート８９でブロックする。この時、目 標捕捉フリップフロップ６８のパワーアップリセットは、レーザがオフであるこ とを示す「レーザオフ」信号Ｆを生成するストップカウントフリップフロップ６ ９を「クリア」する。

この一連の過程が測定サイクルのカウンタの準備動作である。受信部が最初に反 射体からのパルス光を受信すると、目標捕捉フリップフロップ６８はセット状態 にトグルされ、１０ＫＨｚの発振フリップ７０ツブ６７をイネーブルにし、スト ップカウントフリップフロップ６９の１入力を論理「１」とすることによってそ れをイネーブルとする。次の立ち上がりエツジ６２によりｌｏＫｃ発振フリップ フロップはトグルされ、クロックゲート８９はオーブンされてカウンタ積算機能 を開始する。センサからの次の受信エツジ６５はストップカウントフリップフロ ップ６９をトグルし、１０ＫＨｚレ一ザ発振フリップフロップをクリアしてクロ ックゲートフリップフロップ８９をクローズし、測定を完了する。

日Ｇ、　２ ＦＩＧ、　３ ＦＩＧ、　４ ＦＩＧ、　５ ＦＩＧ、　６ ＦＩＧ、　７ 要約書 手で持つことが可能な電気／光学距離測定器であって、コヒーレント光の不連続 パルスをゴルフコースのビンに組み込まれた逆反射体に送信し、光パルスがゴル ファ−とビン間を走行するのに要する時間をゴルファ−に表示されるべき測定距 離に変換する。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成５年　２月　１日。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．ゴルファーとゴルフコース上に配置されたピンとの間の距離を測定するため の装置であって、（ａ）前記ピンに装着された光学性の逆反射体と、（ｂ）前記 ゴルファーによる操作のために適用されるトランシーバとを備え、 該トランシーバは、 （ｉ）手で持つことが可能なピストル形状のハウジングと、該ハウジングは本体 部分と握り部分と銃身部分とを有するように形成され、 （ｉｉ）第１の反復レートで光パルスを生成し、該光パルスを前記逆反射体に送 信する光送信手段と、該光送信手段は電子モジュールと光学系を更に有し、該電 子モジュールは該ハウジングの本体部分に備わっており、光学系は該ハウジング の銃身部分に備わっており、 （ｉｉｉ）前記逆反射体から反射された光パルスを受信し検出するとともに前記 光パルスを表わす検出パルス信号を生成する光学受信手段と、該光受信手段は該 光送信手段とともに備わっており、 （ｉｖ）前記送信された光パルスの先頭エッジと、前記対応する検出パルス信号 の対応する先頭エッジとの間の時間差を測定するタイミング手段と、該タイミン グ手段は、（Ａ）該ハウジングの握り部分に備わっているトリガと、該トリガの 操作は、前記光送信手段のコヒレーント光のパルス波列を発生、放射させ、これ により複数の先頭及び後尾エッジを有する方形の波形を生成し、（Ｂ）前記方形 の波形の複数の先頭及び後尾エッジの各エッジ部分を表す複数の制御信号を生成 し、前記光受信手段により生成された検出パルス信号に応答する制御信号を生成 する微分部と、これにより、放射されたパルス波の先頭エッジと反射された信号 の対応する先頭エッジの検出に応じて生成された制御信号との時間間隔を記録す ることで達成される距離の測定を実行する、 を備えることを特徴とする装置。
2. ２．前記トランシーバは、入射光を前記センサー上に集め焦点を合わせるテレス コープ手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. ３．前記テレスコープは、 （ａ）前端及び後端を有する円形断面のチューブを含む光学系と、 （ｂ）入射光を焦点位置に集め方向付けるために前記チューブ内の後端部分に配 置された鏡と、（ｃ）前記センサーを保持し配置するために前記焦点位置に配置 されるセンサー支持手段と、 を更に備えることを特徴とする装置。
4. ４．前記光学系が、前記センサー支持手段と同心上で、前記前端に近接して送信 ダイオードを配置する送信ダイオード支持手段を更に備えることを特徴とする請 求項３に記載の装置。
5. ５．前記光学系が、光軸からのズレを３度以下に減衰するために前記チューブ内 の前端に近接して配置されたコリメータ手段を更に備えることを特徴とする請求 項３に記載の装置。
6. ６．前記光送信手段が、 （ａ）第１の反復レートでパルスを生成する発振手段と、（ｂ）電気エネルギー を光パルスに交換する送信ダイオード手段と、 （ｃ）前記発振手段と結合し、前記送信ダイオード手段と結合して、前記ダイオ ードを前記第１の反復レートで駆動するバッファドライバ手段と、 を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
7. ７．前記光受信手段は、 （ａ）入射光のパルスを受信電気信号に変換するセンサー手段と、 （ｂ）前記受信電気信号を増幅し微分すると共に、前記光パルスのエッジを表す 制御信号を生成する信号処理手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載 の装置。
8. ８．前記タイミング手段は、 （ａ）タイミングウインドウを決定する論理手段と、該タイミングウインドウは 、前記送信された光パルスの一つの先頭エッジから、戻ってきた光パルスの対応 する先頭エッジまで伸びており、 （ｂ）前記タイミングウインドウの間のパルスを累積すると共に、その累積数を 計数する計数手段と、（ｃ）前記累積数を測定距離として前記ゴルファーに対し て表示する表示手段と、 を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
9. ９．測定距離を開始するべく前記光送信手段の動作を許可するために前記光送信 手段と結合するスイッチ手段を更に備えることを特徴とする請求項８に記載の装 置。
10. １０．送信されたパルスと異なる波長の光による光の寄与を制限するために前記 光受信部に近接して配置された光学バンドパスフィルタを更に備えることを特徴 とする請求項１又は４に記載の装置。