(57)【要約】【課題】プレヤーが個人で所有できる、小型簡易な構造でありながら、打球の数理の基本を、正しく表現できる構造であって、一般のプレヤーが容易に視覚的に認知しやすい、ゴルフ・シミュレータを提供すること。【解決手段】ゴルフのインパクトの入出力の基本要素４個である、クラブフェースに垂直なベクトルＦ、ヘッドのパスのベクトルＦ、ボールのパスのベクトルＰ、ベクトルＦとベクトルＰを含む面（Ｆ−Ｐ）、の数学的関係に基づき、これらを視覚的に表示できる簡単な構造によって、インパクトから球筋を、また逆に球筋からインパクトを認識でき、ゴルフ技術の学習効果に利することを特徴とするゴルフ・シミュレータ。【選択図】図７
2011036611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴルフ・クラブのフェースにスライド可能に装着する機構を備えた本体をベースにして、フェースに垂直な直線上の原点０を始点とした該線上のベクトルＦ（クラブ・フェースに垂直なベクトル）、該原点０を始点とするベクトルＰ（ヘッドのパス（軌道）のベクトル）、ベクトルＦとベクトルＰを含む面（Ｆ−Ｐ）、面（Ｆ−Ｐ）内に含まれ且つベクトルＦとベクトルＰに挟まれ且つ原点０を始点とするベクトルＢ（ボールのパス（軌道）のベクトル）、以上の４個の要素を視覚的に表示したことを特徴とするゴルフ・シミュレータ。
【請求項２】
ゴルフ・クラブのフェースにスライド可能に装着する機構を備えた本体をベースにして、フェースに垂直な直線上の原点０を始点とした該線上のベクトルＦ（クラブ・フェースに垂直なベクトル）、該原点０を始点とするベクトルＰ（ヘッドのパス（軌道）のベクトル）、ベクトルＦとベクトルＰを含む面（Ｆ−Ｐ）内に含まれ且つベクトルＦとベクトルＰに挟まれ且つ原点０を始点とするベクトルＢ（ボールのパス（軌道）のベクトル）、本体表面のパターン、以上の４個の要素を視覚的に表示したことを特徴とするゴルフ・シミュレータ。
【請求項３】
請求項１および２に於いて、ベクトルＰとベクトルＢを、面（Ｆ−Ｐ）上の任意の位置に移動することを可能としたゴルフ・シミュレータ。
【請求項４】
請求項３に於いて、ベクトルＰとベクトルＢの位置を関連付ける機構を付加したゴルフ・シミュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ゴルフの打球の入出力の成分を、分離確認できるゴルフ・シミュレータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  ゴルフにおいて打球の中心的情報は、入力としてのクラブの「インパクト」、出力としての「球筋」である。現在、高速度カメラを用いた計測装置によって、このインパクト、初期出力を測定し、球筋を予測して、スイングのチェックを行うことができるようになった。これは、その場で打球の入力と出力をチェックすることができるので、スイングの補正に効果がある。しかしながら、これらの計測装置は、勿論コースで使うことはできず、練習場でも、日常的に使えるようなものでもない。したがって、その効果は事実上かなり限定的なものとなっている。【０００３】  インパクトの入力は、幾何学的要素に限れば、ヘッドのフェースの方向、ヘッドのパス（進行方向）であり、出力はボールの速度方向、ボールのスピン軸の方向、要するに４個の方向で表現されることがわかった。ここで、これらの方向は、三次元空間のものなので、大きさをもたないベクトルとして取り扱うことにする。最近のスポーツ工学の研究によって、この４個のベクトルを考えると、その間には比較的簡単な方程式が成立することが証明された（非特許文献１）。これを利用して、これらのベクトルの定性的関係を示す簡単なインパクト模型を作ることができた（特許文献１）、（非特許文献２）。【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第３１４６６８１号
【非特許文献１】Ｍｉｕｒａ  Ｋ．＆  Ｓａｔｏ  Ｆ．，Ｔｈｅ  ｉｎｉｔｉａｌ  ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ  ｐｌａｎｅ  ａｆｔｅｒ  ｂａｌｌ  ｉｍｐａｃｔ，Ｉｎ：Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｇｏｌｆ  ＩＩＩ，Ｈｕｍａｎ  Ｋｉｎｅｔｉｃｓ，５３５−５４２，１９９８．
【非特許文献２】三浦公亮、スイングの数理をゴルファーの言葉に翻訳すること、日本機械学会［Ｎｏ．０８−２３］シンポジウム講演論文集，３１−３６，２００８．
【０００５】  前記インパクト模型によると、フェースの方向とヘッドのパス、二つの入力ベクトルと、ボールの速度方向、スピン軸の方向の出力ベクトルが具体的に示されている。従って、入力というゴルファーのエフォットと、出力としての球筋の定性的関係が容易にわかるようになる。またこれとは逆に、任意のショットのインパクト直後のボールの方向、およびその後の球筋のカーブの性質を観察することで、そのインパクトの入力項である、フェースの方向とヘッドのパスを、容易に推定することができる。インパクト模型は、ごく簡単なものだから、すこし慣れると、インパクト模型は事実上不要となり、リマインダーとしての役割となる。したがって、練習場やコースで、模型をイメージすることにより、任意のショットをその場で観察し、直前のショットの補正に生かすことができる。【０００６】  しかし、インパクト模型の使い方を理解するには、多少の数理的知識を持ったゴルファーに限られ、一般のゴルファーには普及は難しいことが判明した。その主要な原因は、弾道のカーブの原因となる、スピン軸の理解の困難さである。他の３つのベクトルは、方向そのものが現実のプレーと直接結びつくから問題なく理解できる。しかしスピン軸では、▲１▼スピン軸の傾き、▲２▼ボールの回転による揚力の方向の変化、▲３▼結果として予想されるカーブ、と連鎖的に推理することが要求される。これに加えて、スピン・ベクトルのバーの位置が、その変化を見るには適していないこともある。
従って一般のゴルファーが、数理的知識を必要とせずに、インパクトの入出力を、視覚的に見やすくかつわかり易い、ゴルフ・シミュレータが望まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  本発明は、プレヤーが個人で所有できる、小型簡易な構造でありながら、打球の数理の基本を、正しく表現できるツールであって、一般のプレヤーが容易に視覚的に認知しやすい、ゴルフ・シミュレータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明は、前述の如き課題を解決する、シミュレータを創出したものである。そこで、請求項１記載のゴルフ・シミュレータにあっては、ゴルフ・クラブのフェースにスライド可能に装着する機構を備えた本体をベースにして、フェースに垂直な直線上の原点０を始点とした該線上のベクトルＦ（クラブ・フェースに垂直なベクトル）、該原点０を始点とするベクトルＰ（ヘッドのパス（軌道）のベクトル）、ベクトルＦとベクトルＰを含む面（Ｆ−Ｐ）、面（Ｆ−Ｐ）内に含まれ且つベクトルＦとベクトルＰに挟まれ且つ原点０を始点とするベクトルＢ（ボールのパス（軌道）のベクトル）、以上の４個の要素を視覚的に表示したことを特徴とする。【０００９】  インパクトの入出力は、幾何学的量に限定すると、以下の４個で表現できる。
フェースの方向（フェースに垂直方向のベクトル）：ベクトルＦ
ヘッドのパス（ヘッドのインパクト時の速度方向のベクトル）：ベクトルＰ
ボールのパス（インパクト時のボールの速度方向のベクトル）：ベクトルＢ
ボールのスピン（ボールの回転軸方向のベクトル）：ベクトルＳ
これらの略称は煩雑を避けるため、ベクトルＦ（Ｆａｃｅの方向）、ベクトルＰ（ヘッドＰａｔｈ（軌道））、ベクトルＢ（Ｂａｌｌの方向）、ベクトルＳ（ボールのＳｐｉｎ）のように用語の意味と結び付けて設定し、本明細書で使用することにする。また、自明の場合は、ベクトルを省略して、Ｆ，Ｐ，Ｂ，Ｓだけを用いる。また、これらは、大きさを無視した、方向だけのベクトルであり、その単位さえ省略して方向と考えればよい。【００１０】  さて、前記特許文献に採用されたインパクト模型は、前記４個のベクトルそのままを表示することで構成されている（図１）。これは理論（非特許文献１）を正確に表現したモデルである。しかしその使用実績から判断すると、このインパクト模型を、ゴルフの現場で理解し利用することは、一般のゴルファーにとって、かなり困難であることがわかった。その主な原因は、ベクトルＳ（スピン軸）の理解し難さにあるようである。他の三つのベクトルは、それぞれの具体的内容の直感そのものである。これに比べてベクトルＳはボールのスピン軸の方向を示すが、それが直ちにボールの飛びと結びつかない。直接関係するのは、スピン軸と直交する平面で、その面内に発生する揚力の方向が傾くこと、その方向にカーブする。要するに、一度直角に変換してはじめて具体的な直感が働くものとなる。そういう思考過程を、一般のユーザーに期待することは、かなり無理なのである。【００１１】  そこで、本発明において、請求項１でとられた手段は、前記ベクトルＳに変えて、ベクトルＳと直交する（Ｆ−Ｐ）面を示し、これが揚力の方向を直接的に表現するようにしたのである（図２）。すなわち、図２においては、（Ｆ−Ｐ）面を本体との交線で表示するのである。なお、標準として、本体の形状は球形とするのが直感しやすく、その場合原点は球心であり、前記交線は、球面の大円であり、フェース面と直交する。図３は、飛翔する回転ボールを、後方から見た説明図である。ここには、ベクトルＳと、これと直交する（Ｆ−Ｐ）面の球面との交線を示している。これにより、ボールのカーブの原因となる揚力１４の方向が、直接（Ｆ−Ｐ）面乃至その交線で示されることがわかる。【００１２】  図４は、本発明のゴルフ・シミュレータを、ＦもＰも正しい方向である場合のアイアン・クラブに装着したところを示すものである。（イ）は正面から、（ロ）は真上から見たものである。本体となる球体から、三つのベクトル、Ｆ，Ｐ，Ｂが示されている。球体上には、球面と（Ｆ−Ｐ）面との交線（大円）が示され、要するに  該面を表示するのに、該面と球面との交線で表示したものである。これはまた球体表面を、二つの半球面の領域に分けている。図４の基準の打球の場合は、（Ｆ−Ｐ）面は、地上の垂直面にある。だから、これを上から見れば、大円は直線に見える。そしてこの大円の見え方によって、ボールはターゲットの方向にカーブなして直進することがわかる。【００１３】  次に、図５（イ）では、入力において、Ｆは正しくターゲットに向け、Ｐがターゲットのやや左を指向する場合を示したものである。このように入力すると、ＢはＦとＰの間Ｆ寄りに示される。つまり、はじめやや中央左に飛び出す。また（Ｆ−Ｐ）面を示す大円は、図示の��うにやや右に傾く。このことは、揚力が右に傾き、したがってスピンによる揚力も右に傾くから、右カーブとなる。これは、典型的なフェードボールとなる。【００１４】  なお、図５（ロ）では、Ｆは正しくターゲットに向け、Ｐがターゲットのやや右を指向する場合を示したものである。この場合は、図４（イ）と対をなすもので、左にカーブする、典型的なドローボールとなる。以上を要するに、理屈を云々する必要はなく、大円が右に傾けば右カーブ、大円が左に傾けば左カーブと、判断できる。【００１５】  次に、図６（イ）では、入力において、Ｐは正しくターゲットを向き、Ｆがターゲットの右に向けた場合を示したものである。Ｂは自動的に右方向を示している。そして、大円は右に傾き、右カーブである。この情報から、ボールはやや右に飛び出し、その後さらに右カーブをすると判断できる。典型的なスライスボールとなる。【００１６】  また、図６（ロ）では、入力において、Ｐは正しくターゲットを向き、Ｆがターゲットの左に向けた場合を示したものである。この場合は、典型的なフックとなることは自明である。【００１７】  さて、従来技術との比較を確認するために、図１を見よう。まず、ゴルファーはクラブヘッドを上から見ることを思い起こそう。従来のインパクト模型を使った場合、スピン軸は基準として水平に置かれた棒である。その水平からの小さい角度変化を上から見てその大きさを判断することは難しい。一方本発明によるシミュレータでは、図２、４、５、６のように、ゴルファーが通常の位置で眺めたとき、変化を真正面に見ることになり、変化量が大きく、かつ正規の線が直線であり、変化は移動だけでなく線の形状の変化を伴い、視認しやすい。【００１８】  特に強調することは、前記図５、６の４例では、それぞれのインパクトの特徴が、単なる量的な変化でなく、球面上の固有の形状で表示されていることである。例えば、同じく左にカーブする球筋に対応する、図５（ロ）と図６（ロ）では、それぞれの形状は、明らかに違う。本発明によるシミュレータは、ゴルファーにとって極めて重要なこのような情報が、直感的に図示される。これは従来のインパクト模型では、得られない利点である。請求項２では、これをさらに進めて、本体上の多様なパターンで、本体の動きを特定する可能性を提案するものである。本体とスピン軸の交点はなかんずく重要な意味をもつ。【００１９】  さて、本発明の請求項３については、請求項１および２に於いて、ベクトルＰとベクトルＢを、（Ｆ−Ｐ）面上任意の位置に移動することを可能としたゴルフ・シミュレータである。ベクトルＦは、ロフトの変化に関わらずクラブのフェース面に垂直の位置に常にあることは、シミュレータの機構上決定されている。一方ベクトルＰは、ヘッドのパスの方向であるから広い範囲をとりうる。これは、同じロフトのクラブについても、パスが下向き、または上向きになることを想定している。当然にその出力としてのベクトルＢも広い範囲をとりうる。従って、あるロフトのクラブについて、Ｆに対してＰとＢを離散的な位置に複数の組を設定するか、あるいは連続的に可変にすることが望ましい。請求項３は、後者にたいおうするもので、そのような機構は、容易に作ることがで��る。【００２０】  また、請求項４は、請求項３において、ベクトルＰとベクトルＢの位置を関連付ける機構を付加したシミュレータである。いろいろなロフトのクラブについて、ベクトルＢは、ベクトルＦとベクトルＰの間にあり、その間の１／３から１／４位の、ベクトルＦ寄りにあることが知られている。この現象を利用して、ベクトルＢの回転とベクトルＰの回転をある関数によりリンクさせる機構により、一方を動かすことで、他方を自動的に決められた範囲に動かすことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】  以下、本発明のシミュレータの第１実施例を図７（イ）平面図、（ロ）正面図、（ハ）右側面図により説明する。
【実施例１】
【００２２】  図７において、ゴルフボールを模した球体１が、ベースとなる本体である。球体１の下部には、クラブ・フェースとの付着のためのマグネット２が装着されている。磁性体でないクラブ・フェースの場合は、鉄の薄板片を接合して、使用する。球心０を原点とし、原点を通り、クラブ・フェースに垂直な直線を基準線とし、この基準線上の細棒でベクトルＦを示す。基準線を含む平面と球面との交線である大円を定義し、該平面上で且つ原点を通る線上に細棒ＰおよびＢを装着し、それぞれベクトルＰおよびベクトルＢとする。ベクトルＦとベクトルＰの間の角度は、対応するクラブのロフト角を基準とする。ベクトルＦとベクトルＢの間の角度は前記ロフト角の約四分の一から三分の一の間が通常である。【００２３】  また、これらの細棒は、固定する場合と、非固定の場合とがある。非固定の場合は、本体に複数以上の組み合わせの穴を設定して、複数以上のロフトに対応することが可能となる。その場合には、ロフト角の記載が望ましい。さらにまた、請求項３や４にそれぞれ対応する、連続的に可変の機構や、ベクトルＰとベクトルＢを連動する機構も利用できる。【００２４】  示した実施例では、本体は球体を用いた。本体はそれ以外の多様な形状を用いることが可能であり、それにともない面（Ｆ−Ｐ）の表示形状も変る。また面（Ｆ−Ｐ）そのものでなく、それに平行する面、その変化量についての表示も可能である。またこれらに直接、間接的関係のある量で表示することも可能である。要は、本体表面のパターンを通じて視覚的に表示されることが望ましい。【００２５】  示した実施例では、ベクトルは細棒を用いたが、それ以外の方法での表示は可能である。代表的には、目盛り板と指針を組み合わせたものがある。ベクトルはすべて同一面上にあることを利用して、多様な形状が可能である。
【発明の効果】
【００２６】  本発明によるゴルフ・シミュレータは、前記説明のとおり、入力側の二つの要素、ベクトルＦとベクトルＰ、要するにどう打ったかという情報と、その結果としての出力側の二つの要素、ベクトルＢと面（Ｆ−Ｐ）、要するに球筋の情報とが、明確に関連化・視覚化されていることを意味する。このような情報は、球筋を自在に制御するという目的にとってきわめて有効である。
【００２７】  実は、本発明によるゴルフ・シミュレータの最も特徴的な利用効果は、前記の「こう打てば、こうなる」という順序とは逆の、「こうなったのは、こう打ったから」という情報の獲得にある。
インパクトの出力側の要素、それが結果であるが、ベクトルＢと、面（Ｆ−Ｐ）は、その後の弾道の特徴を明確に示す。ベクトルＢは、クラブから離れて飛び出す直後の球筋で、打点の近傍は見えないまでも、かすかな残像から知ることができる。そして、面（Ｆ−Ｐ）は、ボールが左右どちらの方向に、そしてどの程度カーブするかを示している。これら４つの要素は、いわば連立方程式の解である。打球分析ツールは、それを解く一種の幾何学的計算器である。二つの入力をいれて、二つの出力がでる。その逆も真である。要するに、これは二つの自由度をもつ系である。したがって、二つの情報を入れれば、他は自動的に示してくれる。
【００２８】  今、その一例として、「打った直後はほぼターゲットの方向にボールが飛び出したが、その後右にカーブした。」を説明する。
まず、飛び出し方向ボールＢは、フェースＦに近いから、近似的にフェースＦは略ターゲットを指向していると判断できる。ゴルフ・シミュレータで、ベクトルＦをターゲットに向ける。次に、右にカーブしたという情報をインプットする。これはつまり面（Ｆ−Ｐ）が右に傾いていることであるから、そのようにゴルフ・シミュレータを右に適当に傾ける。これは近似であるが、答はかなり明確である。ここでゴルフ・シミュレータを見ると、ベクトルＰが左を向いている。要するにスイングがアウトサイド・ツー・インとなっていたことがわかる。この情報から、スイングを補正するには、この点をまずやるべきだ、という指針が得られる。
【００２９】  ここまでの説明では、あたかもゴルフ・シミュレータを持ち運んで利用するかのように行ってきた。もちろん、それでは実用にならない。実は、本ゴルフ・シミュレータを使って、いろいろな状況に対する利用を考察したりするうちに、自然にそのイメージが頭に入ることになる。空間に四つの要素の方向をイメージすることはきわめて困難であるが、それに替えて相互関係が組み込まれたモデルをイメージすることは、格段に容易となる。従って、シミュレータを用いているうちに、その学習効果で、頭にそのイメージが形成される。つまり本発明のゴルフ・シミュレータは一種の学習器械である。だから、ゴルフ場であるいはゴルフレンジで、ゴルフ・シミュレータを持ち歩く必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来技術であるインパクト模型の概念を示す斜視図である。
【図２】本発明のゴルフ・シミュレータの概念を示す斜視図である。
【図３】ボールのスピン軸、その直交平面、揚力の関係を示した参考図である。
【図４】本発明のゴルフ・シミュレータを、クラブヘッドに装着した場合：（イ）正面図、（ロ）平面図。
【図５】本発明のゴルフ・シミュレータを、クラブヘッドに装着した場合の平面図：（イ）ベクトルＦがターゲットに正対し、ベクトルＰが左を指向した場合  （ロ）ベクトルＦがターゲットに正対し、ベクトルＰが右を指向した場合
【図６】本発明のゴルフ・シミュレータを、クラブヘッドに装着した場合の平面図：（イ）ベクトルＰがターゲットに正対し、ベクトルＦが右を指向した場合  （ロ）ベクトルＰがターゲットに正対し、ベクトルＦが左を指向した場合。
【図７】本発明のゴルフ・シミュレータの実施例：（イ）平面図  （ロ）正面図  （ハ）右側面図
【符号の説明】
【００３１】０    原点
１    本体
２    マグネット
３    クラブヘッド
１１  ターゲット方向
１２  水平方向
１３  回転する方向
１４  揚力
Ｆ    フェースの方向（フェースに垂直方向のベクトル）：ベクトルＦ
Ｐ    ヘッドのパス（ヘッドのインパクト時の速度方向のベクトル）：ベクトルＰ
Ｂ    ボールのパス（インパクト時のボールの速度方向のベクトル）：ベクトルＢ
Ｓ    ボールのスピン（ボールの回転軸方向のベクトル）：ベクトルＳ
（Ｆ−Ｐ）  原点を通りスピン軸に垂直でフェース面に垂直な面、あるいはその本体表面との交線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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