JPS6015177Y2

JPS6015177Y2 - ゴルフパツト速度ベクトル検出装置

Info

Publication number: JPS6015177Y2
Application number: JP13653179U
Authority: JP
Inventors: 正治桑原
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1979-10-02
Filing date: 1979-10-02
Publication date: 1985-05-14
Also published as: JPS5654469U

Description

【考案の詳細な説明】この考案は、ゴルフのパッティングシュミレイション装
置において、打出されたボールの速度ベクトル（速度お
よび方向）を検出するゴルフバット速度ベクトル検出装
置に関する。

ゴルフのパッティングをテレビ画面上にシュミレイトす
ることができる装置として、この考案の出願人は先に１
ゴルフ練習機におけるパッティングのシュミレイション
装置、（特願昭５４−５５５６７号）を出願している。

この装置は第１図に示すように台部１の上にテレビジョ
ン受像機２を載置する一方、台部１の前方には約１．５
Ｍのバットマット３を敷設し、また台部１の前部に速度
ベクトル検出装置４を設けてなるもので、練習者がバッ
トマーク５の上に置かれたボールをテレビ画面上に描か
れたホールに向って打出し、この打出されたボールが速
度ベクトル検出装置４に衝突すると、この速度ベクトル
検出装置４によってボールの速度ベクトル（速度および
方向）が検出され、この検出結果に基づいて台部１の内
部に設けられたシュミレイション装置によってボールの
軌道が演算され、この演算結果に従ってボールの軌跡が
テレビ画面上に描かれるようになっている。

そして、この装置によって練習者はあたかも実際のグリ
ーン上で練習していると同様の効果を得ることが出来る
。

ところで、上記速度ベクトル検出装置４としては、２組
の感圧素子（例えば、電圧素子あるいはストレーンゲー
ジ等）をボールの衝突板の裏側に配置し、これらの感圧
素子の出力を増幅器を介して演算装置に供給するように
し、この演算装置によって速度ベクトルを演算するもの
が考えられるが、この場合求められる速度ベクトルの精
度が２組の感圧素子の感度バランスおよび増幅器の精度
によって決定され、したがってよほど精度のよい感圧素
子および増幅器を用いないと求められた速度ベクトルの
精度が悪くなる問題がある。

また、この速度ベクトル検出装置４として、多数の感圧
素子あるいは多数の光電管により方向を検出し、１組の
別途設けた光電管により速度を検出するものも考えられ
るが、この場合求められる速度ベクトルの精度が感圧素
子あるいは光電管の数に依存することになり、このため
精度を上げようとするとコスト高になる問題がある。

この考案は、このような事情に鑑み、精度のよい速度ベ
クトル検出装置を簡単かつ安価な構成によって提供する
もので、バットマークを通過スる仮想直線に対して直交
する第１、第２の平行な測定直線路と、前記第１、第２
の測定直線路と斜めに交差する第３の測定直線路と、前
記バットマークが打ち出されたボールが前記第１〜第３
の測定直線路を横切ることを検出し、これにより、前記
ボールの測定直線路間通過時間を測定する検出測定手段
と、前記検出測定手段で得られた通過時間データおよび
前記パットマーク、前記第１〜第３の測定直線路の設定
距離に基づいて前記ボールの速度および方向を求める演
算手段とを具備するようにしたものである。

以下、図面を参照しこの考案を詳細に説明する。

まず、第２図および第３図に基づいてこの考案の原理に
ついて説明する。

第２図において符号５はパットマークであり、このバッ
トマーク５から引かれた直線Ａは第１図におけるテレビ
画面の左右方向中心部に向けてバットマット３上に引か
れた仮想上の直線である。

この直線Ａ上においてパットマーク５から距離りの点を
Ｂとした場合、直線Ａの左側、直線Ａと直交する方向、
Ｂ点から距離ａの点Ｓに発光ダイオード１０（発光素子
）が配置され、また直線Ａの右側、直線Ａと直交する方
向、Ｂ点から距離ａの点Ｍにミラー１１（反射体）が
配置されている。

また、上記Ｂ点からバットマーク５の方向、距離１の点
をＣとした場合、直線Ａの左側、直線Ａと直交する方向
、点Ｃから距離ａの点Ｎにミラー１２（反射体）が配置
され、直線Ａの右側、直線Ａと直交する方向、点Ｃから
距離ａの点Ｒにフォトトランジスタ１３（受光素子）が
配置されている。

そして、発光ダイオード１０から放射される光はミラー
１１によって反射され、さらにミラー１２によって反射
された後、フォトトランジスタ１３に入光するようにな
っており、またこの発光ダイオード１０からの光はバッ
トマーク５から打出されるボール１４によって遮断され
る（ボールが通過する際一時的に遮断される）ようにな
っている。

このように発光ダイオード１０、ミラー１１゜１２、フ
ォトトランジスタ１３を配置し、パットマーク５からボ
ール１４を例えば図に示す角度θの方向（直線Ａに対し
て）へ打出した場合、この打出されたボール１４の速度
ベクトルが如何にして求まるかを以下に説明する。

バットマーク５から打出されたボール１４は、図におけ
るＤ点、Ｅ点、Ｆ点において順次発光ダイオード１０か
らの光を遮断する。

この結果、フォトトランジスタ１３の出力として第３図
イに示すパルスが発生し、またこのパルスを整形すると
第３図口に示すパルスが得られる。

なお、第３図イにおいて符号Ｐにて示すパルスはボール
１４が壁部１９によって反撥され、この反撥されたボー
ルかに点において発光ダイオード１０からの光を遮断す
ることにより生ずるものである。

そして、第３図口において時間Ｔ□はボールがＤ点およ
びＥ点の間を通過する時間、時間Ｔ２はボールがＥ点お
よびＦ点の間を通過する時間、また時間ＴはボールがＤ
点およびＦ点の間を通過する時間である。

これらの時間Ｔｉ＝Ｔ２− Ｔを基にしてボール１４
の速度ベクトルＵが以下のように求められる。

まず、速度ベクトルＵの絶対値ｌｕｌは、Ｆ１ｕ１＝下・・・・・・（１）なる式に
より求められる。

ここで、Ｆ点から直線ＮＲに下した垂線の足をＧとすれ
ば、ＺＤＦＧ＝θ ・・・・・・（
２）であることから、汀＝篇ｓｅｃθ ・間・（３）であり、
したがってｌｕｌはこの（３）式を前記（１）式に代入
することにより、１１１１１＝、５ｅｃＯ−−−・・・（４）として求め
られる。

また、速度ベクトルＵの方向、すなわち角度θは次のよ
うにして求められる。

まず、Ｅ点から直線ＳＭに下した垂線の足をＨ，Ｅ点か
ら直線Ａに下した垂線の足をＪとすれば、万−匪−ＮＫ−互桃−ａ＋ＪＥＴ２ＥＦＥＭＨＭａ−ＪＥ ”””（５
）なる関係が戒立つ。

この（５）式におけるＪＥは、ＪＥ＝（Ｌ −ＢＪ）
ｔａｎθ −−−−−−（６）なる式に
より求めら、またこの（６）式における角は、ＴＴＢＪ＝□、＋”、２１＝ ’ｒ” ・・・・・・（７）なる式により求められる。

したがって、この（７）式を（６）式に代入し、さらに
（６）式を（５）式に代入すれば、Ｔ１ａ＋（Ｌ−Ｓ”１）ｊａｎ（？Ｔ２ａ−（Ｌ−ｈｌ）ｔａｎＯ””°（８）なる式が
得られ、この（８）式を変形することにより、色ｎｏ＝（こ顆・・・・・・（９）ＬＴ
−ＩＴ２なる式が得られる。

すなわち、この（９）式が速度ベクトルＵの方向を求め
る式である。

このように、ボール１４が発光ダイオード１０からの光
を時間間隔Ｔ□、Ｔ２を求めこれら時間間隔Ｔ１．Ｔ２
．Ｔを上記（４）式、（９）式に適用することにより、
ボール１４の速度ベクトルＵを求めることが可能となる
。

なお第２図において、発光ダイオード１０、ミラー１１
，１２、フォトトランジスター３を予め、１／Ｌ≦０．１．ａ／Ｌ≦０．１となるように配置すれば、上記（４）、（９）式は各
々近似的に、１ｊｕｌ＝Ｔ””（１０ θ”ＬＴ（ＴＩＴ２）・・・・・・
（１１）なる式によって表わすことができる。

そして、これら（１Ｇ、（１１）式に基づいて速度ベ
クトルＵを求めた場合、誤差は１０％以内に押えること
ができ、したがってこれら（１０）、（１１）式を充
分実用上使用することが可能である。

次に、第４図、第５図を参照しこの考案の実施例につい
て説明する。

第４図は、第１図における台部１を改造し、この考案を
適用し得るようにしたものを示す図であり、この図に示
す台部１５はその前面下部がくり抜かれ矩形状の空間１
６が形成されている。

そして、この空間１６の左方の壁部１７には発光ダイオ
ード１０およびミラー１２が同空間１６を臨むように埋
込まれ、また空間１６の右方の壁部１８にはミラー１１
およびフォトトランジスタ１３が空間１６を臨むように
埋込まれている。

この場合、発光ダイオード１０からの光は第２図に示し
た場合と同様にミラー１１．１２によって順次反射され
、フォトトランジスタ１３に入光するようになっており
、またパットマーク５の位置から打出されたボール１４
は、空間１６を通過し、またこの際発光ダイオード１０
からの光を順次遮断し、空間１６の後方の壁部１９によ
って反撥されるようになっている。

第５図は、ボール１４の速度ベクトルを演算する演算装
置の構成を示すブロック図であり、この図において発光
ダイオード１０のアノードが抵抗２１を介して正電源端
子２２に接続され、カソードが接地され、またフォトト
ランジスタ１３のコレクタが抵抗２３を介して正電源端
子２２に接続され、エミッタが接地されている。

そして、フォトトランジスタ１３のコレクタに得られる
信号が波形整形回路（例えば、シュミットトリガ回路）
２４を介してスティタスカウンタ２５のクロック端子に
供給されるようになっている。

このスティタスカウンタ２５は５ビツトのリングカウン
タであり、′Ｏ，出力端子〜ｒ″４Ｊ出力端子およびリ
セット端子を有している。

なお、このリセット端子に信号が印加された場合はｒ□
Ｊ出力端子のみを２値論理レベルの゛４Ｌ９′信号とな
り、他の出力端子は２値論理レベルの“０″信号となる
。

このスティタスカウンタ２５のｒＩＪ出力端子に得られ
る信号はオアゲート２６の一方の入力端およびカウンタ
２７のエネーブル端子に供給され、ｒ２．出力端子に得
られる信号がオアゲート２６の他方の入力端およびカウ
ンタ２８のエネーブ端子に供給され、またｒ４Ｊ出力端
子に得られる信号がスティタスカウンタ２５のリセット
端子およびカウンタ２７，２８．２９の各リセット端子
にそれぞれ供給されるようになっている。

一方、クロック発生回路３０はタイムベースとなるクロ
ックパルスを発生する回路であり、このクロックパルス
はカウンタ２７〜２９の各クロック端子にそれぞれ供給
されるようになっている。

カウンタ２７〜２９はいずれもパイナリイカウンタであ
り、そのエネーブル端子に“°１パ信号が印加された場
合にクロック端子に供給される上記クロックパルスをカ
ウントし、カウント出力を演算回路３１に供給するもの
である。

演算回路３１はカウンタ２７〜２９の各カウント出力お
よび前述した＜４）、＜９）式に基づいてボール１４
の速度ベクトルＵを演算する回路である。

次に、このように構成された実施例の作用について説明
する。

ボール１４が供給するものの位置から打出され、第４図
に示す空間１６を通過し、壁部１９によって反撥される
と、第２図において説明したようにフォトトランジスタ
１３の出力として、第３図イに示すパルスが得られる。

そして、このパルスが波形整形回路２４に供給されると
、ここで波形整形され、第３図口に示すパルスとなり、
このパルスがスティタスカウンタ２５のクロック端子に
供給される。

ここで、スティタスカウンタ２５が予めリセットされて
いるとすると、第３図口に示スパルスがスティタスカウ
ンタ２５に供給される前にスティタスカウンタ２５の″
ＯＪ出力のみが“１゛信号であり、他は“０゛信号の状
態にある。

このような状態にあるスティタスカウンタ２５のクロッ
ク端子に第３図口に示すパルスＰ１〜Ｐ３が順次供給さ
れると、これに伴ないスティタスカウンタ２５の１１．
〜ｒ３ヨ出力端子は順次第６図ロ〜二に示すように“°
１′信号となる。

（なお、第６図イは第３図口に示すパルスと同一である
。

）この場合、上記第６図に示すパルスのパルス幅が第３
図口に示す時間Ｔ１に等しく、第６図へに示スパルスの
パルス幅が第３図中こ示す時間Ｔ２に等しく、さらに第
６図へに示すオアゲート２６の出力パルスのパルス幅が
第３図口に示す時間Ｔに等しくなっており、したがって
これら第３図口、ハ、へに示すパルスのパルス幅を計測
することにより時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔを求めることができ
る。

すなわち、まず第６図口に示すのスがカウンタ２７のエ
ネーブル端子に供給されると、このカウンタ２７がエネ
ーブル状態となり、クロック発生回路３０からのクロッ
クパルスのカウントを開始する。

このカウントは時間Ｔ１の間続けられ、この時間が経過
すると第６図口に示すパルスが°゛０“信号に戻ること
から、カウンタ２７がカウントを停止する。

そして、これによりカウンタ２７の出力端子に時間Ｔ□
に対応するカウント出力を得ることができる。

次に第６図へに示すパルスがカウンタ２８のエネーブル
端子に供給されると、このカウンタ２８がクロックパル
スのカウントを開始する。

このカウントは時間Ｔ２の間続けられ、この時間が経過
するとカウンタ２８を停止し、これによりカウンタ２８
の出力端子に時間Ｔ２に対応するカウント出力が得られ
る。

また、上記時間Ｔ１およびＴ２の間においてはオアゲー
ト２６の出力が１“信号の状態にある（第６図へ参照）
ことから、カウンタ２９がクロックパルスのカウントを
行ない、したがって時間Ｔが経過した時点でカウンタ２
９の出力端子に時間Ｔに対応するカウント出力を得るこ
とができる。

そして、このようにして得られたカウンタ２７〜２９の
各出力が演算回路３１に供給されると、演算回路３１は
前記（４）、（９）式に基づいてボール１４の速度ベ
クトルを算出、算出結果をシミュレイション装置に出力
する。

一方、壁部１９により反撥されたボール１４によるパル
スＰ４（第３図口参照）がスティタスカウンタ２５に
供給されると、同スティタスカウンタ２５のｒ４Ｊ出力
端子が゛°１′′信号となり（第３図口参照）、この“
１゛信号によりスティタスカウンタ２５およびカウンタ
２７〜２９がリセットされる。

なお、演算回路３１による速度ベクトルＵの演算はパル
スＰ３およびＰ、の間で行なわれる。

また、演算回路３１を用いずシミュレイション装置内部
のプロセッサによりこの演算を行なわせるようにするこ
とも可能である。

以上説明したように、この考案によればパットマークを
通過する仮想直線に対して直交する第１、第２の平行な
測定直線路と、前記第１、第２の測定直線路と斜めに交
差する第３の測定直線路と、前記パットマークが打ち出
されたボールが前記第１〜第３の測定直線路を横切るこ
とを検出し、これにより、前記ボールの測定直線路間通
過時間を測定する検出測定手段と、前記検出測定手段で
得られた通過時間データおよび前記パットマーク、前記
第１〜第３の測定直線路の設定距離に基づいて前記ボー
ルの速度および方向を求める演算手段とを具備するよう
にしたので、■組の発光素子および受光素子によって精
度のよい速度ベクトル検出装置を構成することができ、
この結果■価格が安い、■故障が少ない、■調整が簡単
である等の利点が得られる他、■デジタル化が簡単であ
るという利点も得られ、ゴルフボールの速度ベクトルを
求める装置として最適な装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案による速度ベクトル検出装置カ用いら
れるバッティングのシミュレイション装置の外観を示す
斜視図、第２図はこの考案の原理を説明するための図、
第３図イは第２図におけるフォトトランジスタ１３の出
力波形を示す図、第３図口は第３図イに示す出力波形を
整形した波形を示す図、第４図、第５図は共にこの考案
の実施例を示すもので、第４図はこの考案を適用すべく
改造したシミュレイション装置の台部を示す斜神図、第
５図は速度ベクトルを演算するための演算装置の構成を
示すブロック図、第６図は第５図に示す回路各部の出力
波形を示すタイミングチャートである。１０・・・・・・発光素子（発光ダイオード）、１１゜
１２・・・・・・反射体（ミラー）、１３・・・受光素
子（フォトトランジスタ）、２８〜２９・・・・・・カ
ウンタ（以上１０〜１３および２８〜２９は検出測定手
段）、３１・・・・・・演算回路（演算手段）。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

バットマークを通過する仮想直線に対して直交する第１
．第２の平行な測定直線路と斜めに交差する第３の測定
直線路と、前記バットマークから打ち出されたボールが
前記第１〜第３の測定直線路を横切ることを検出味これ
により、前記ボーの測定直線路間通過時間を測定する検
出測定手段と前記検出測定手段で得られた通過時間デー
タおよび前記パットマーク、前記第１〜第３の測定直線
路の設定距離に基づいて前記ボールの速度および方向を
求める演算手段とを具備することを特徴とするゴルフバ
ット速度ベクトル検出装置。