(57)【要約】  【課題】移動物体の表面の反射率や移動物体の形状によって検知精度が変化することなく移動物体の通過を確実に検知することができるとともに、通過位置が安定しない移動物体においても、移動速度を計測する所定の位置の通過を確実に検知することができる移動物体の検知装置、及びこの移動物体の検知装置を使用した速度計測装置を提供する。  【解決手段】所定の光路に沿って扇状に拡がる投射光を投射するレーザ光源と、この扇状に拡がる投射光にほぼ直交して移動する移動物体と、この移動物体に設けられた反射マーカと、投射光がこの反射マーカで反射し、所定の光路の逆経路を通過して戻る反射光を検知するフォトセンサとからなることを特徴とする移動物体の検知装置によって達成される。【選択図】図１
2006255137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間を移動する移動物体について、この移動物体の、前記空間における所定の測定対象領域の通過を検知する移動物体の検知装置であって、
前記移動物体に設けられた反射マーカと、
前記測定対象領域に向けて、扇状に拡がる投射光を投射する光源と、
前記反射マーカで反射された、前記投射光の反射光を検知するフォトセンサとからなることを特徴とする移動物体の検知装置。
【請求項２】
前記反射マーカは、テープ状に形成されて前記移動物体に貼付された再帰反射性の反射体であり、前記投射光を、前記光源から前記測定対象領域へと至る光路の逆経路に反射することを特徴とする請求項１に記載の移動物体の検知装置。
【請求項３】
前記移動物体がゴルフクラブであって、前記反射マーカが、シャフト又はヘッドの所定の位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の移動物体の検知装置。
【請求項４】
さらに、前記光源から前記測定対象領域へ至る光路上に配置されたハーフミラーを有し、
前記ハーフミラーは、前記光源から投射された投射光を通過させて、前記投射光を前記測定対象領域に投射させ、
かつ、前記反射マーカで反射して前記逆経路を通過して戻る反射光を反射して、前記フォトセンサへ導くことを特徴とする請求項２または３のいずれか１項に記載の移動物体の検知装置。
【請求項５】
空間を移動する移動物体について、この移動物体が所定の測定対象空間を通過する際の移動速度を計測する、移動物体の速度計測装置であって、
前記移動物体に設けられた反射マーカと、
前記測定対象空間におけるそれぞれ異なる測定対象領域に向けて、扇状に拡がる投射光をそれぞれ投射する複数の光源と、
前記反射マーカで反射された、それぞれ異なる測定対象領域に投射された投射光の反射光をそれぞれ検知するフォトセンサと、
前記フォトセンサにおける各反射光の検知タイミングの時間差と、各測定対象領域の相互の距離とから前記移動物体の移動速度を算出する算出部とを有することを特徴とする移動物体の速度計測装置。
【請求項６】
前記反射マーカは、テープ状に形成されて前記移動物体に貼付された再帰反射性の反射体であり、前記投射光それぞれを、前記光源から前記測定対象領域へと至る光路の逆経路に反射することを特徴とする請求項５に記載の移動物体の速度計測装置。
【請求項７】
前記移動物体がゴルフクラブであって、前記反射マーカが、シャフト又はヘッドの所定の位置に設けられていることを特徴とする請求項５又は６に記載の移動物体の速度計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動物体の通過を検知する移動物体の検知装置及びこの移動物体の移動速度を計測する移動物体の速度計測装置に関するものであり、特に、反射型のフォトインタラプタを使用した移動物体の検知装置、及びこの移動物体の検知装置を少なくとも２組配置することによって、それぞれの移動物体の検知装置で検知する反射光の検知タイミングの時間差と前記移動物体の検知装置の相互の距離とから移動物体の移動速度を計測する速度計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動物体のスピードの計測には、反射型や透過型のフォトインタラプタが多く使用されている。そして、従来技術では、反射型のフォトインタラプタは、光源と受光センサとを一体化して装置自体を小型化することができる長所を有しているが、一方では、移動物体の表面の反射率が一定でなく、或いは移動物体の形状が部分的に異なる場合には、移動物体の表面の反射率や移動物体の形状によって検知精度が変化する短所を有しているので、ゴルフクラブをスイングする際のゴルフクラブのシャフトやヘッドのスピードの計測には適しないものとされており、ゴルフクラブのシャフトやヘッドのスピードの計測には、専ら、透過型のフォトインタラプタが使用されていた。
【０００３】
透過型のフォトインタラプタは、所定の光路に沿って投射される光を、スイングするゴルフクラブのシャフトやヘッドで遮断することによって移動物体の通過を検知し、所定の距離だけ離れた２ヶ所の光路を遮断する検知タイミングの時間差によって移動物体の速度を計測するものである。この透過型のフォトインタラプタを使用したゴルフクラブヘッドのヘッドスピード計測装置は、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００４】
しかし、透過型のフォトインタラプタでは、受光センサを光源の光軸上に正確に配置しなければならないので、その間を移動物体が通過するために、光源と受光センサとを離して配置することになる。しかし、光源と受光センサとの光軸が移動しないようにしなければならないので、離れた位置にある光源と受光センサとを一体にして固定する必要があり、どうしても装置が大きなものとならざるを得なかった。この問題を解消するために、出願人は、再帰反射性の反射手段で反射させることによって、光源と受光センサとを一体化し、反射手段の取付けも容易にしたゴルフクラブヘッドのヘッドスピード計測装置を特許文献２で開示した。
【０００５】
しかしながら、人がゴルフクラブを把持してスイングする際のゴルフクラブのシャフトやヘッドは、ほぼ一定の経路を通過するが、正確に一定の経路を通過するものではなく、スイングごとにバラツキが生じることは避けられない。このため、ゴルフクラブのシャフトやヘッドに配置された所定の位置（移動速度を計測する位置）は、スイングごとに少しずつ異なった経路を通過することになる。
【０００６】
一方、透過型の速度計測装置による移動速度の計測は、投射される光の光路の位置における移動速度を計測することになるので、その位置を通過する物体の速度は正確に計測できるものの、光路の位置をゴルフクラブの所定の位置（移動速度を計測する位置）が通過するとは限らないので、人がスイングするゴルフクラブのように、通過位置が安定しない移動物体に配置された所定の位置の速度を計測したい場合には、光路の位置とゴルフクラブの所定の位置（移動速度を計測する位置）との通過する経路の誤差によって、計測した移動速度に誤差が生じることは避けられない。そして、ゴルフクラブの移動速度を計測する位置の範囲を広げた場合には、さらに大きな誤差が生じることになる。
【特許文献１】特開平１０−２０６４５１号公報
【特許文献２】特開２００４−３０１７９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従来技術のこのような問題点を解決して、移動物体の表面の反射率や移動物体の形状によって検知精度が変化することなく移動物体の通過を確実に検知することができるとともに、通過位置が安定しない移動物体においても、移動速度を計測する所定の位置の通過を確実に検知することができる移動物体の検知装置、及びこの移動物体の検知装置を使用した速度計測装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は、空間を移動する移動物体について、この移動物体の、前記空間における所定の測定対象領域の通過を検知する、移動物体の検知装置であって、前記移動物体に設けられた反射マーカと、前記測定対象領域に向けて、扇状に拡がる投射光を投射する光源と、前記反射マーカで反射された、前記投射光の反射光を検知するフォトセンサとからなることを特徴とする移動物体の検知装置を提供する。
【０００９】
なお、前記反射マーカは、テープ状に形成されて前記移動物体に貼付された再帰反射性の反射体であり、前記投射光を、前記光源から前記測定対象領域へと至る光路の逆経路に反射することが好ましい。本発明の移動物体の検知装置によれば、前記移動物体がゴルフクラブであり、前記反射マーカが、シャフト又はヘッドの所定の位置に設けられている場合についても、これらシャフトまたはヘッドの通過を好適に検知することができる。
【００１０】
さらに、前記光源から前記測定対象領域へ至る光路上に配置されたハーフミラーを有し、前記ハーフミラーは、前記光源から投射された投射光を通過させて、前記投射光を前記測定対象領域に投射させ、かつ、前記反射マーカで反射して前記逆経路を通過して戻る反射光を反射して、前記フォトセンサへ導くことが好ましい。
【００１１】
なお、本発明は、空間を移動する移動物体について、この移動物体が所定の測定対象空間を通過する際の移動速度を計測する、移動物体の速度計測装置であって、前記移動物体に設けられた反射マーカと、前記測定対象空間におけるそれぞれ異なる測定対象領域に向けて、扇状に拡がる投射光をそれぞれ投射する複数の光源と、前記反射マーカで反射された、それぞれ異なる測定対象領域に投射された投射光の反射光をそれぞれ検知するフォトセンサと、前記フォトセンサにおける各反射光の検知タイミングの時間差と、各測定対象領域の相互の距離とから前記移動物体の移動速度を算出する算出部とを有することを特徴とする移動物体の速度計測装置を併せて提供する。
【００１２】
なお、前記反射マーカは、テープ状に形成されて前記移動物体に貼付された再帰反射性の反射体であり、前記投射光それぞれを、前記光源から前記測定対象領域へと至る光路の逆経路に反射することが好ましい。本発明の移動物体の速度計測装置によれば、前記移動物体がゴルフクラブであって、前記反射マーカが、シャフト又はヘッドの所定の位置に設けられている場合についても、これらシャフトまたはヘッドの通過速度を好適に計測することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の移動物体の検知装置は、以上のように構成されているので、移動物体、例えばゴルフクラブのシャフト又はヘッドの所定の位置（移動速度を計測する位置）に反射マーカを設けることによって、反射マーカの設けられた所定の位置が、投射光の位置を通過した時点を正確に検知することができ、移動物体の表面の反射率や移動物体の形状によって検知精度が変化することなく移動物体の通過を確実に検知することができる。
【００１４】
また、この移動物体の検知装置を所定の間隔で複数個配置して、移動物体の検知装置の間隔Ｄを移動物体の検知装置ごとの検知タイミングの時間差Ｔで除することによって、反射マーカの設けられた所定の位置の移動速度を計測することができ、通過位置が安定しない移動物体においても、移動物体のスピードを正確に計測できる速度計測装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の移動物体の検知装置及び速度計測装置について、添付の図面に示された好適実施例に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、本発明の移動物体の検知装置の一実施例である、ゴルフクラブのシャフトやヘッドの通過を検知する通過検知装置１０の概略の構成を示す側面図である。また、図２は本発明の速度計測装置の一実施例であるゴルフクラブのシャフトやヘッドのスピードを計測するスピード計測装置２０の概略の構成を示す平面図である。また、図３は、再帰反射性の反射体の一例を示す断面図、図４は、本発明の速度計測装置の他の実施例の要部を示す平面図である。
【００１７】
図１に示すように、本発明の移動物体の検知装置の実施例である通過検知装置１０は、所定の光路Ａ（実線で示す）に沿って、移動物体であるゴルフクラブ３０が通過する空間の測定対象領域に向けて、一点鎖線で示すように、扇状に拡がるレーザ光１２を投射するレーザ光源１４と、このレーザ光１２が反射マーカ１６で反射されて、所定の光路Ａの逆経路を通過して戻る反射光路Ｂ（破線で示す）を検出するフォトセンサ１８とを有している。本実施例では、レーザ光源１４を用いているが、本発明における光源は、反射マーカ１６が通過する範囲内に充分な輝度で光を投射する発光体であれば支障なく、レンズで光軸を絞ったハロゲンランプ等の任意の光源とすることができる。なお、図１では、説明の便宜上、光路Ａおよび反射光路Ｂを、それぞれ異なる線で示しているが、実際の通過検知装置１０では、これらの光路は一致していることはいうまでもない（詳細には、後述するハーフミラー３２から測定対象領域に至る範囲において一致している）。
【００１８】
ここで、扇状に拡がるレーザ光１２は、レーザ光源１４からレーザ光が所定の平面内を扇状に拡がって投射されるものであって、投射される投射光は、レーザ光源１４から離れるに従って長くなる直線状の光となって投射される。通過検知装置１０は、このレーザ光の投射範囲を測定対象領域とし、この測定対象領域を通過する移動物体の、測定対象領域の通過時点を検知する装置である。この扇状に拡がるレーザ光１２を投射するレーザ光源１４は市販されているので、市販品を適宜選択して使用することが望ましく、ここでは、扇状に拡がる面が垂直になるように配置されている。
【００１９】
反射マーカ１６は、扇状に拡がるレーザ光１２にほぼ直交して移動する移動物体、この実施例ではゴルフクラブ３０に設けられている。そして、この反射マーカ１６は、扇状に拡がるレーザ光１２を、このレーザ光１２の投射経路の逆経路に向かって反射する反射体であればどのような反射体であってもよいが、充分な光量をレーザ光１２の逆経路に向かって確実に反射するためには、再帰反射性の反射体とすることが望ましい。
【００２０】
再帰反射性の反射体は、一般に、図３に示すように、バインダ層２０、反射層２２、表面フィルム層２４、及び複数のガラスビーズの列からなるガラスビーズ層２６を有する構成となっている。
【００２１】
このような構成を有する再帰反射性の反射体は、入射角θで入射した光Ｌが、表面フィルム層２４、ガラスビーズ層２６、及び反射層２２による屈折及び反射によって、表面フィルム層２４から投射角θで投射される機能を有している。すなわち、再帰反射性の反射体は、入射した光を反射して、入射した光の光路の逆経路を通過して戻る反射光とするものである。
【００２２】
この再帰反射性の反射体は、例えば、図３に示すように、裏面に接着剤２８を塗布して貼付けを容易にし、その形状も、シート状やテープ状に形成したものなど各種の形状のものが市販されているので、この市販されているシート状やテープ状に形成された再帰反射性の反射体を必要な大きさに切り取り、接着剤２８でゴルフクラブ３０の所定の位置（シャフトやヘッドのスピードを計測する位置）に貼付して使用することができる。
【００２３】
図１の実施例では、扇状に拡がるレーザ光１２を投射するレーザ光源１４に充分接近した位置にハーフミラー３２が配置されている。このハーフミラー３２は、レーザ光源１４から投射される投射光の一部を透過し、扇状に拡がるレーザ光１２を測定対象領域に照射させ、かつ、反射マーカ１６で反射されてレーザ光１２の投射経路の逆経路を通過して戻る反射光の一部を反射して、フォトセンサ１８への受光面へと導く。図１の例では、ハーフミラー３２は、レーザ光源１４から投射される投射光の一部を透過し、レーザ光１２を測定対象領域に照射させ（図１に示す光路Ａ）、反射マーカ１６で反射して光路Ａの逆経路（図１に示す反射光路Ｂ）を通過して戻る反射光の一部を反射し、レーザ光源１４に対して直角方向に配置されたフォトセンサ１８に導く。
【００２４】
本発明の移動物体の検知装置は、以上に説明したように、所定の光路Ａに沿って扇状に拡がるレーザ光１２を投射するレーザ光源１４と、このレーザ光１２にほぼ直交して移動する移動物体であるゴルフクラブ３０と、このゴルフクラブ３０のシャフトに設けられた反射マーカ１６と、この反射マーカ１６で反射することによって、所定の光路Ａの逆経路を通過して戻る反射光Ｂを検出するフォトセンサ１８とによって構成されている。
【００２５】
本発明の移動物体の検知装置は、このような構成によって、反射マーカ１６の設けられたゴルフクラブ３０をスイングすることによって、ゴルフクラブ３０のシャフトはレーザ光１２の光路Ａにほぼ直交して移動し、ゴルフクラブ３０のシャフトに設けられた反射マーカ１６がレーザ光１２の光路Ａを横切るときに、反射マーカ１６でレーザ光１２を反射する。そして、この実施例では、反射マーカ１６として再帰反射性の反射体を採用しているので、レーザ光１２のほとんど全部が所定の光路Ａの逆経路を通過して戻る反射光Ｂとなり、フォトセンサ１８で検出するには充分な光量の反射光Ｂが反射する。通過検知装置１０は、以上のような構成となっている。本発明の通過検知装置１０は、本発明の移動物体の速度計測装置に用いられる。以下、本発明の移動物体の速度計測装置の構成および動作について説明し、通過検知装置１０の動作についても説明する。
【００２６】
本発明の移動物体の速度計測装置であるスピード計測装置２０には、図２に示すように、少なくとも２組の移動物体の検知装置１０が配置されている。すなわち、スピード計測装置２０には、ゴルフクラブ３０をスイングする際の上流側（図示下側）と下流側（図示上側）にそれぞれ移動物体の検知装置１０が配置されている。それぞれの移動物体の検知装置１０には、所定の光路Ａに沿って扇状に拡がるレーザ光１２を投射するレーザ光源１４と、所定の光路Ａの逆経路を通過して戻る反射光Ｂを検出するフォトセンサ１８とが配置されている。それぞれのレーザ光源１４からは、レーザ光１２がそれぞれ平行に出射されて、ゴルフクラブ３０が通過する測定対象空間における、それぞれ異なる測定対象領域（部分領域）にレーザ光１２を投射している。各部分領域は、ゴルフクラブ３０の通過方向に距離Ｄだけ離間している。上流側、下流側それぞれの検知装置１０は、データ処理装置５０と接続されている。データ処理装置５０は、上流側、下流側それぞれの検知装置１０におけるゴルフクラブ３０の検知タイミングそれぞれと、上記部分領域の距離Ｄとを用いて、ゴルフクラブ３０の測定対象空間の通過速度を算出する。
【００２７】
反射マーカ１６の設けられたゴルフクラブ３０をスイングすることによって、ゴルフクラブ３０のシャフトはレーザ光１２の光路Ａにほぼ直交して移動する。この際、まず、ゴルフクラブ３０のシャフトに設けられた反射マーカ１６が上流側（図示下側）の移動物体の検知装置１０のレーザ光１２の光路Ａを横切り、反射光Ｂが上流側のフォトセンサ１８で検出される。ついで、反射マーカ１６が下流側（図示上側）の移動物体の検知装置のレーザ光１２の光路Ａを横切って、反射光Ｂが下流側のフォトセンサ１８で検出される。上流側および下流側の各フォトセンサ１８では、ゴルフクラブ３０の通過の検出に応じてデータ処理装置５０へ検出信号を送る。
【００２８】
そして、データ処理装置５０では、上流側、下流側のレーザ光１２の照射領域（部分領域）の距離Ｄ（下側の移動物体の検知装置１０と上側の移動物体の検知装置１０との距離）と、第１の移動物体の検知と第２の移動物体の検知との時間差（検知信号の受信時間差）によって、ゴルフクラブ３０のシャフトの反射マーカ１６が設けられた位置の移動速度を算出する。スピード計測装置２０によれば、スイングの軌跡にバラツキがあっても、スイングのバラツキに関係なく正確に計測することができる。
【００２９】
また、本発明の移動物体の速度計測装置の他の実施例として、レーザ光源１４、フォトセンサ１８及びハーフミラー３２と鏡３４のみを示した図４に示すように、ハーフミラー３２を複数個にすることによって、移動物体の通過を検知する部分領域の数を任意の数に増加することも可能である（図２と同様、部分領域は２個であってもよい）。そして、このように移動物体の通過を検知する部分領域の数を増加すると、移動物体が移動する空間における移動物体の加減速も計測することができる。
【００３０】
しかし、この場合には、ハーフミラー３２を増加するに伴って、それぞれの移動物体の検知装置における扇状に拡がるレーザ光１２の光量が減少するので、フォトセンサ１８で検出することができる充分な光量が得られるように注意しなければならない。
【００３１】
スピード計測装置２０（移動物体の速度計測装置）でゴルフクラブ３０のスピードを測定する際の演算の手順を詳細すると次のようになる。
【００３２】
図２において、矢印の方向にゴルフクラブ３０がスイングされると、最初に、反射マーカ１６が下側の移動物体の検知装置のレーザ光１２の光路Ａを横切り、反射光Ｂがフォトセンサ１８で検出されて第１の移動物体の検知が行われる。続いて、反射マーカ１６が上側の移動物体の検知装置のレーザ光１２の光路Ａを横切り、反射光Ｂがフォトセンサ１８で検出されて第２の移動物体の検知が行われる。
【００３３】
このとき、データ処理装置５０において、第１の移動物体の検知でクロックをＯＮにし、第２の移動物体の検知でクロックをＯＦＦにすると、ゴルフクラブ３０が下側の移動物体の検知装置のレーザ光１２の光路Ａを横切った時点から、ゴルフクラブ３０が上側の移動物体の検知装置のレーザ光１２の光路Ａを横切った時点までの時間差Ｔを求めることができる。もちろん、この時間差Ｔを求めるときに、第１の移動物体の検知の時刻と第２の移動物体の検知の時刻の差で求めることができるのは当然である。
【００３４】
次に、下側の移動物体の検知装置と上側の移動物体の検知装置との距離Ｄをこの時間差Ｔで除すると、その商Ｄ／Ｔが、ゴルフクラブ３０の反射マーカ１６の位置の移動速度となる。
【００３５】
以上、本発明の移動物体の検知装置及び速度計測装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の移動物体の検知装置の一実施例である、ゴルフクラブのシャフトやヘッドの通過を検知する通過検知装置の概略の構成を示す側面図である。
【図２】本発明の移動物体の速度計測装置の一実施例である、ゴルフクラブのシャフトやヘッドのスピードを計測するスピード計測装置の概略の構成を示す平面図である。
【図３】ゴルフクラブのシャフトに貼り付けられる、再帰反射性の反射体の一例を示す断面図である。
【図４】本発明の移動物体の速度計測装置の他の実施例の要部を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  スピード計測装置
１２  レーザ光
１４  レーザ光源
１６  反射マーカ
１８  フォトセンサ
２０  バインダ層
２２  反射層
２４  表面フィルム層
２６  ガラスビーズ
２８  接着剤
３０  ゴルフクラブ
３２  ハーフミラー
３４  鏡
５０  データ処理装置
【図１】
2006255137.tif 000003
【図２】
2006255137.tif 000004
【図３】
2006255137.tif 000005
【図４】
2006255137.tif 000006