(57)【要約】  物体の移動特性を測定または決定する装置の方法は、ビームの変化の検出を用いる。ビーム群Ｆ１−Ｂ１、Ｆ２−Ｂ２、およびＦ３−Ｂ３が、互いに相対的角度でかつ前記物体の所望の方向に対して鋭角に物体の移動経路に配置される。ビームの変化の数またはビームの変化の間の期間が記録される。群の異なるビームが変化させられる相対時間、期間、または相対時間差が測定される。得られた測定値は物体の適切な移動特性に関連付けられる。【選択図】図１
2008523384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビームの変化により物体の移動特性を測定または決定する方法であって、前記物体の移動経路に配置された少なくとも２つのビームを有するビーム群を提供し、該複数のビームは、前記物体の移動特性を測定するように互いに相対的角度で配置されている、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
記録または測定値が、前記ビーム群の異なるビームが変化させられる時間、期間、時間差、または期間差からなる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ビームは前記物体の所望の方向に対して鋭角に配置されている、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ビーム群の各ビームの少なくとも１つの長手方向の成分が共通の面にある、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記共通の面はほぼ水平である請求項４に記載の方法。
【請求項６】
一方のビームは前記物体の所望の方向に対して鋭角に時計回りに配置され、他方のビームは前記物体の所望の方向に対して鋭角に反時計回りに配置されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記２つの鋭角の大きさは等しい請求項６に記載の方法。
【請求項８】
２つのビームは前記物体の所望の方向の線に沿った点で交差する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記物体は、該物体の所望の方向に直角またはほぼ直角な端部または突出端部である、請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記端部は前記物体前面の突出先端部であり、ほぼ直線またはわずかに曲線である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ビームは前記物体の所望の方向に対して鋭角に配置され、該鋭角の大きさは前記端部と物体の所望の方向の間で定められる角度より大きい、請求項９または請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記所望の方向に対するビームの角度は、測定がなされる前記物体の所望の方向に対する前記端部の角度の最大範囲を越える、請求項９から１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記物体の移動特性の１つは、該物体の所望の方向に対する前記端部の移動方向であり、
前記ビーム群は、一方の対が他方の対に対して相対的角度で配置された少なくとも２つの平行ビーム対を有し、その結果としてなされる測定は、他方の平行対と比較した、一方の平行対の変化の間の相対時間比すなわち相対時間差の決定に関連付けられている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
他方の平行対と比較した、一方の平行対の変化の間の相対時間比すなわち相対時間差は、クラブの面方向の角度およびビームの角度に対して一定の関係がある、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
第２の移動特性は前記端部の移動速度であり、
速度は時間で割られた距離として求められ、ここで、時間は、前記ビーム対の一方の２つの平行ビームに連続的変化を及ぼす前記端部の一端と、平行ビーム間の距離に決定された移動方向を適用することにより求められる距離との間の期間により決定される、請求項１３または請求項１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
互いに相対的角度で配置された前記ビームの交点は共に、所望の方向の線に沿った点で交差する、請求項１３から１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
他の移動特性は前記物体の所望の方向に対する端部の角度であり、
前記ビーム群は前記物体の所望の方向に対して異なる鋭角で一方の回転に配置された１対のビームと、前記物体の所望の方向に対して異なる鋭角で逆回転に配置された第２の１対のビームを有し、
前記測定は、後で変化させられるビームの角度に近いことが示され、かつ早く変化させられるビームの角度からさらに遠いことが示される前記端部の角度と、オフセットではなく主に角度となるべき移動特性を示す逆回転のビーム間の相対的変化の間の差の増加と、角度ではなく主にオフセットとなるべき移動特性を示す同回転のビーム間の相対的変化の間の差の減少に関連付けられている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
他の移動特性は前記物体の所望の方向に対する端部の角度であり、
前記ビーム群は、前記物体の所望の方向に対して異なる鋭角で一方の回転に配置された２つのビームと、前記物体の所望の方向に対して鋭角で逆回転に配置された第３のビームを有し、
前記測定は、後で変化させられるビームの角度に近いことが示され、かつ早く変化させられるビームの角度からさらに遠いことが示される前記端部の角度と、オフセットではなく主に角度となるべき移動特性を示す逆回転のビーム間の相対的変化の間の差の増加と、角度ではなく主にオフセットとなるべき移動特性を示す同回転に配置されたビーム間の相対的変化の間の差の減少に関連付けられている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
他の移動特性は、前記物体の所望の方向に対する前記端部のオフセットであり、
前記ビーム群は前記物体の所望の方向に対して異なる鋭角で一方の回転に配置された１対のビームと、前記物体の所望の方向に対して時計回りに異なる鋭角で逆回転に配置された第２の１対のビームを有し、
前記測定は、早く変化させられる最前のビームを有する領域に近いことが示され、かつ後で変化させられるビームを有する領域からさらに遠いことが示される前記端部のオフセットと、角度ではなく漸次オフセットとなるべき移動特性を示す同回転に配置されたビーム間の相対的変化の間の差の減少と、オフセットではなく漸次角度となるべき移動特性を示す逆回転に配置されたビーム間の相対的変化間の差の増加に関連付けられている、請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
他の移動特性は、所望の方向に対する前記端部のオフセットであり、
前記ビーム群は、所望の方向に対して異なる鋭角で一方の回転に配置された２つのビームと、所望の方向に対して時計方向に鋭角で逆回転に配置された第３のビームを有し、
前記測定は、早く変化させられる最前のビームを有する領域に近いことが示され、かつ後で変化させられるビームを有する領域からさらに遠いことが示される前記端部のオフセットと、角度ではなく漸次オフセットとなるべき移動特性を示す同回転に配置されたビーム間の相対的変化の間の差の減少と、オフセットではなく漸次角度となるべき移動特性を示す逆回転に配置されたビーム間の相対的変化間の差の増加に関連付けられている、請求項１１に記載の方法。
【請求項２１】
前記ビームの交点は一致し、所望の方向の線上の点にある、請求項１７から２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
逆回転の角度の大きさは等しい請求項１７から２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記物体は方向に本質的に依存しない規則的な形状であり、球、円、または点を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項２４】
他の移動特性は、所望の方向に対する前記物体の移動方向であり、
ビーム群は、一方の対が他方の対に対して相対的角度で配置された少なくとも２つの平行ビーム対を有し、
前記測定は、他方の平行対と比較した、一方の平行対の変化の間の相対時間比すなわち相対時間差の決定に関連付けられている、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
他方の平行対と比較した、一方の平行対の変化の間の相対時間比すなわち相対時間差は、クラブの面方向の角度およびビームの角度に対して一定の関係がある、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
他の移動特性は前記物体の移動速度であり、
速度は時間で割られた距離として求められ、ここで時間は、ビーム対の一方の２つの平行ビームに変化を与えている前記物体と、平行ビーム間の距離に決定された移動方向を適用することにより求められる距離との間の期間により決定される、請求項２４または請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
互いに相対的角度で配置された前記ビームの交点は共に、所望の方向の線に沿った点で交差する、請求項２４から２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
他の移動特性は、所望の方向に対する前記物体の移動方向であり、
変化は前記物体がビームを最初に遮断すると記録され、かつ変化は前記物体がビームを通過して前記ビームが復帰すると記録され、
前記測定は、他方のビームと比較した一方のビームの変化の間の相対時間比すなわち相対時間差の決定に関連付けられている、請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
他方のビームと比較した一方のビームの変化の間の相対時間比すなわち相対時間差は、クラブの面方向の角度およびビームの角度に対して一定の関係がある、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
他の移動特性は前記物体の移動速度であり、
速度は時間で割られた距離として求められ、ここで、時間は、前記ビームの１つに遮断および復帰の変化を及ぼす前記物体と、前記物体とビームの既知の形状寸法に決定された移動方向を適用することにより求められる距離との間の期間により決定される、請求項２８または請求項２９のいずれかに記載の方法。
【請求項３１】
他の移動特性は、所望の方向に対する前記物体の移動方向であり、
前記物体は、既知の位置から、既知の時間で運動を開始または継続し、
前記測定は、前記ビームおよび前記物体が前記既知の位置から運動を開始または継続した時間の変化の間の相対時間比すなわち相対時間差の決定に関連付けられている、請求項２３に記載の方法。
【請求項３２】
他方のビームと比較した一方のビームの変化の間の相対時間比すなわち相対時間差は、クラブの面方向の角度およびビームの角度に対して一定の関係がある、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
他の移動特性は前記物体の移動速度であり、
速度は時間で割られた距離として求められ、ここで、時間は、前記ビームの１つに変化を及ぼす前記物体と、前記ビームと既知の位置間の既知の距離に決定された移動方向を適用することにより求められる距離との間の期間により決定される、請求項３１または請求項３２のいずれかに記載の方法。
【請求項３４】
互いに平行な共働するビームの角度は６５°と８０°の間にある、請求項１３に記載の方法。
【請求項３５】
互いに平行な共働するビームの角度はほぼ７５°である、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
異なる角度で配置された共働するビーム間の角度差は、５°と２０°の間にある、請求項１１に記載の方法。
【請求項３７】
異なる角度で配置された共働するビーム間の角度差は、ほぼ１０°である、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
平行の共働するビーム対間の交点の間の距離は４０ｍｍと７０ｍｍの間にある、請求項１３に記載の方法。
【請求項３９】
平行の共働するビーム対間の交点間の距離は５０から６０ｍｍである、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記既知の位置は所望の方向の線に沿って位置する、請求項３１から３３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４１】
前記ビームは、幅が厚みよりはるかに大きい断面を持つ、実質的に平らで長方形の帯域を有する、請求項１から４０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４２】
前記ビームの厚みは０．５ｍｍから２ｍｍである請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記ビームの厚みはほぼ１ｍｍである請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記断面の幅は共通の面に直角である請求項４０から４３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４５】
変化はビームに対する変更と見なされ、前記ビームの断面のどんな点も入って部分的に該断面を不明瞭にする物体により引き起こされる、請求項４１または請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
変化はビームに対する変更と見なされ、該ビームを離れて部分的に該ビームを不明瞭にするのを止める物体により引き起こされる、請求項４１または請求項４４に記載の方法。
【請求項４７】
前記ビームは前記物体が該ビームを通過するように測定され
記録は、前記ビームが不明瞭になる最大測定段階でなされ、
決定は、前記ビームが不明瞭になる最大段階でなされた記録を使用して、前記ビームの断面の幅に対する前記物体の端部の位置でなされる、請求項４１または請求項４４に記載の方法。
【請求項４８】
２つのビーム群が物体の移動特性を決定するために使用され、
一方の群は、他方の群より前記物体の移動方向に沿ってより短い時間にわたり動作するが前記ビームの断面の幅を有する面において広範囲の角度変化をカバーする、請求項４１または請求項４４に記載の方法。
【請求項４９】
送出された前記ビームの断面の厚みは、測定に必要な厚みより著しく厚く、
前記ビームは、送出された断面の厚みにわたって複数の位置で測定値を得ることができるようなものであり、
測定は、送出された断面より著しく小さい微小な寸法の断面を使用して行われる、請求項４１から４８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５０】
前記ビームの断面の測定された厚みは、該ビームの受信側において送出されたビームを遮蔽することにより決定される、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記ビームは電磁波ビームである請求項１から５０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５２】
隣接したビームはパルス化され、異なる周波数で測定される、請求項１から５１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５３】
測定は人工神経型知能を使用してなされる請求項１から５２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５４】
前記物体はボールまたはボールを打つ道具の前面である、請求項１から５３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５５】
前記物体はゴルフボールまたはゴルフクラブの前面である、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
ビームの変化を検出することにより物体の移動特性を測定または決定する装置であって、該装置は、ビーム発生手段と、検出手段と計算手段を含む測定手段とを含み、該計算手段は該検出手段に接続されていて、
少なくとも２つのビーム発生手段があり、該手段の各々は前記ビームを放射するように動作可能な放射手段をそれぞれ有し、
前記検出手段は前記ビームを検出するように動作可能であり、
前記ビーム発生手段は、前記物体の移動特性を測定するように、前記ビームを該物体の経路に互いに相対的角度で配置するように動作可能であることを特徴とする装置。
【請求項５７】
前記測定手段は、前記ビームの変化の間の時間、期間、時間の差、または期間の差を記録または測定するように動作可能である、請求項５６に記載の装置。
【請求項５８】
前記測定手段は、得られた記録または測定値を前記物体の移動特性に関連付けるように動作可能である、請求項５６または５７に記載の装置。
【請求項５９】
前記ビーム発生手段は、前記物体の所望の方向に対して鋭角にビームを配置するように動作可能である、請求項５６から５８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６０】
前記ビームを検出するように動作可能な少なくとも２つの検出手段を含む、請求項５６から５４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６１】
前記ビーム発生手段は、前記物体の所望の方向に対して鋭角にビームを配置するように動作可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項６２】
少なくとも２つのビーム検出手段があり、各ビーム検出手段はビームを検出するように動作可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項６３】
前記ビーム発生手段は、前記ビームの少なくとも１つの長手方向の要素を共通の面に配置する、請求項５６から６２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６４】
前記測定面は実質的に水平である請求項６３に記載の装置。
【請求項６５】
前記ビーム発生手段は、一方のビームを所望の方向に対して鋭角に時計回りに配置し、他方のビームを所望の方向に対して鋭角に反時計回りに配置する、請求項６４に記載の装置。
【請求項６６】
前記鋭角の大きさは等しい請求項６５に記載の装置。
【請求項６７】
前記ビーム発生手段は、２つのビームを該ビームが所望の方向の線に沿って点で交差するように配置する、請求項５６から６６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６８】
前記物体は、該物体の所望の方向に直角またはほぼ直角な端部すなわち突出端部である、請求項５６から６７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６９】
前記端部は前記物体前面の突出先端部であり、ほぼ直線またはわずかに曲線である、請求項６８に記載の装置。
【請求項７０】
前記ビーム発生手段は、前記物体の所望の方向に対して鋭角にビームを配置し、該鋭角の大きさは前記端部と物体の所望の方向の間で定められる角度より大きい、請求項６８または請求項６９に記載の装置。
【請求項７１】
前記所望の方向に対するビームの角度は、測定がなされる前記所望の方向に対する前記端部の角度の最大範囲を越える、請求項６８から７０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７２】
前記ビーム発生手段は、一方の対が他方の対に対して相対的角度で配置された少なくとも２つの平行ビーム対を有するビーム群を発生させ、
前記測定手段は、所望の方向に対する端部の移動方向を測定するように動作可能であり、
他方の平行対と比較した、一方の平行対の変化の間の相対的時間比すなわち相対的時間差に関連付けられた決定による、請求項６８から７０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７３】
他方の平行対と比較した、一方の平行対の変化の間の相対時間比すなわち相対時間差は、クラブの面方向の角度およびビームの角度に対して一定の関係がある、請求項７２に記載の装置。
【請求項７４】
前記測定手段は、時間で割られた距離として速度を決定することにより、前記端部の移動速度を測定するように動作可能であり、ここで時間は、ビーム対の一方の２つの平行ビームに連続的変化を及ぼす前記端部の一端と、平行ビーム間の既知の距離に決定された移動方向を適用することにより求められる距離との間の期間により決定される、請求項７２または請求項７３のいずれかに記載の装置。
【請求項７５】
前記ビーム発生手段は、両方の対の交点が所望の方向の線に沿って位置するように２つの平行ビーム対を配置する、請求項７３または請求項７４のいずれかに記載の装置。
【請求項７６】
前記ビーム発生手段は、所望の方向に対して異なる鋭角で一方の回転に配置された１対のビームと、所望の方向に対して異なる鋭角で逆回転に配置された第２の１対のビームとを有するビーム群を発生させ、
前記測定手段は、所望の方向に対する前記端部の角度を測定するように動作可能であり、
前記端部の角度が後で変化させられるビームの角度に近いことが示され、早く変化させられるビームの角度からさらに遠いことが示されることを認識する決定により、
逆回転のビーム間の相対的変化の間の差の増加はオフセットではなく角度となるべき移動特性を漸次示し、
同回転のビーム間の相対的変化の間の差の減少は角度ではなくオフセットとなるべき移動特性を漸次示す、請求項７３に記載の装置。
【請求項７７】
前記ビーム発生手段は、所望の方向に対して異なる鋭角で一方の回転に配置された２つのビームと、所望の方向に対して鋭角で逆回転に配置された第３のビームとを有するビーム群を発生させ、
前記測定手段は、所望の方向に対する前記端部の角度を測定するように動作可能であり、
前記端部の角度が後で変化させられるビームの角度に近いことが示され、早く変化させられるビームの角度からさらに遠いことが示されることを認識する決定により、
逆回転のビーム間の相対的変化の間の差の増加はオフセットではなく角度となるべき移動特性を漸次示し、
同回転のビーム間の相対的変化の間の差の減少は角度ではなくオフセットとなるべき移動特性を漸次示す、請求項７３に記載の装置。
【請求項７８】
前記ビーム発生手段は、所望の方向に対して異なる鋭角で一方の回転に配置された１対のビームと、所望の方向に対して異なる鋭角で逆回転に配置された第２の１対のビームとを有するビーム群を発生させ、
前記測定手段は、所望の方向に対する前記端部のオフセットを測定するように動作可能であり、
前記端部のオフセットは、早く変化させられる最前のビームを有する領域に近いことが示され、後で変化させられるビームを有する領域からさらに遠いことが示されることを認識する決定により、
同回転に配置された２つのビーム間の相対的変化の間の差の減少は、角度ではなくオフセットとなるべき移動特性を漸次示し、
逆回転のビーム間の相対的変化の間の差の増加は、オフセットではなく角度となるべき移動特性を漸次示す、請求項７３に記載の装置。
【請求項７９】
前記ビーム発生手段は、所望の方向に対して異なる鋭角で一方の回転に配置された２つのビームと、所望の方向に対して異なる鋭角で逆回転に配置された第３のビームとを有するビーム群を発生させ、
前記測定手段は、所望の方向に対する前記端部のオフセットを測定するように動作可能であり、
前記端部のオフセットは、早く変化させられる最前のビームを有する領域に近いことが示され、後で変化させられるビームを有する領域からさらに遠いことが示されることを認識する決定により、
同回転に配置された２つのビーム間の相対的変化の間の差の減少は、角度ではなくオフセットとなるべき移動特性を漸次示し、
逆回転のビーム間の相対的変化の間の差の増加は、オフセットではなく角度となるべき移動特性を漸次示す、請求項７３に記載の装置。
【請求項８０】
前記ビーム発生手段は、複数のビームを該ビームが所望の方向の線に沿って位置する共通点で交差するように配置する、請求項７６から７９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８１】
前記ビーム発生手段は、逆回転のビームの大きさが等しくなるようにビームを配置する、請求項７６から８０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８２】
前記物体は方向に本質的に依存しない規則的な形状であり、球、円、または点を含む、請求項６７に記載の装置。
【請求項８３】
前記ビーム発生手段は、各対が他の対に対して相対的角度で配置された少なくとも２つの平行ビーム対を有するビーム群を発生させ、
前記測定手段は、所望の方向に対する前記物体の移動方向を測定するように動作可能であり、
他方の平行対と比較した、一方の平行対の変化の間の相対的時間比すなわち相対的時間差に関連付けられた決定による、請求項８２に記載の装置。
【請求項８４】
他方の平行対と比較した、一方の平行対の変化の間の相対時間比すなわち相対時間差は、クラブの面方向の角度およびビームの角度に対して一定の関係がある、請求項８３に記載の装置。
【請求項８５】
前記測定手段は、時間で割られた距離として速度を決定することにより、前記物体の移動速度を測定するように動作可能であり、ここで時間は、ビーム対の一方の２つの平行ビームに変化を与えている前記物体と、平行ビーム間の距離に決定された移動方向を適用することにより求められる距離との間の期間により決定される、請求項８３または請求項８４のいずれかに記載の装置。
【請求項８６】
前記ビーム発生手段は、両方の対の交点が所望の方向の線に沿って位置するように２つの平行ビーム対を配置する、請求項８３から８５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８７】
前記測定手段は、所望の方向に対する前記物体の移動方向を測定するように動作可能であり、
前記物体がビームを最初に遮断したときの変化を測定することにより、また前記物体がビームを通過すると該ビームが復帰するときの第２の変化を測定することにより、
他方のビームと比較した一方のビームの変化の間の相対的時間比すなわち相対的時間差に関連付けられた決定による、請求項８２に記載の装置。
【請求項８８】
他方のビームと比較した一方のビームの変化の間の相対時間比又は相対時間差は、クラブの面方向の角度およびビームの角度に対して一定の関係がある、請求項８７に記載の装置。
【請求項８９】
前記測定手段は、時間で割られた距離として速度を決定することにより、前記物体の移動速度を測定するように動作可能であり、ここで時間は、前記ビームの１つに遮断および復帰の変化を及ぼす前記物体と、前記物体とビームの既知の形状寸法に決定された移動方向を適用することにより求められる距離との間の期間により決定される、請求項８７または請求項８８のいずれかに記載の装置。
【請求項９０】
前記測定手段は、所望の方向に対する前記物体の移動方向を測定するように動作可能であり、
前記物体は、既知の位置から、既知の時間で運動を開始または継続し、
他方のビームと比較した一方のビームの変化の間の相対的時間比すなわち相対的時間差に関連付けられた決定による、請求項８２に記載の装置。
【請求項９１】
他方のビームと比較した一方のビームの変化の間の相対時間比すなわち相対時間差は、クラブの面方向の角度およびビームの角度に対して一定の関係がある、請求項９０に記載の装置。
【請求項９２】
前記測定手段は、時間で割られた距離として速度を決定することにより、前記物体の移動速度を測定するように動作可能であり、ここで時間は、前記ビームの１つに変化を及ぼす前記物体と、前記ビームと既知の位置間の既知の距離に決定された移動方向を適用することにより求められる距離との間の期間により決定される、請求項９０または請求項９１のいずれかに記載の装置。
【請求項９３】
前記既知の位置は所望の方向の線に沿って位置する、請求項９０から９２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９４】
互いに平行な共働するビームの角度は６５°と８０°の間にある、請求項７２に記載の装置。
【請求項９５】
互いに平行な共働するビームの角度はほぼ７５°である、請求項９４に記載の装置。
【請求項９６】
異なる角度で配置された共働するビーム間の角度差は、５°と２０°の間にある、請求項７０に記載の装置。
【請求項９７】
異なる角度で配置された共働するビーム間の角度差は、ほぼ１０°である、請求項９６に記載の装置。
【請求項９８】
平行の共働するビーム対間の交点間の距離は４０ｍｍと７０ｍｍの間にある、請求項７４に記載の装置。
【請求項９９】
平行の共働するビーム対間の交点間の距離は５０から６０ｍｍである、請求項９８に記載の装置。
【請求項１００】
前記ビーム発生手段は、幅が厚みよりはるかに大きい断面を持つ、実質的に平らで長方形の帯域を有するビームを発生させるように動作可能である、請求項５６から９９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０１】
前記断面の幅は共通の面に直角である請求項９３または請求項１００のいずれかに記載の装置。
【請求項１０２】
前記ビームの厚みは０．５ｍｍから２ｍｍである、請求項５６に記載の装置。
【請求項１０３】
前記ビームの厚みはほぼ１ｍｍである請求項１０２に記載の装置。
【請求項１０４】
前記測定手段は、前記ビームの断面のどんな点も入って部分的に該断面を不明瞭にする物体により引き起こされる、ビームに対する変更と見なすように動作可能である、請求項１００または請求項１０１に記載の装置。
【請求項１０５】
前記測定手段は、該ビームを離れて部分的に該ビームを不明瞭にするのを止める物体により引き起こされる、ビームに対する変更と見なすように動作可能である、請求項１００または請求項１０１に記載の装置。
【請求項１０６】
前記測定手段は、前記物体がビーム通過するとき該ビームを測定し、
前記ビームが不明瞭になる最大測定段階で記録し、
前記ビームが不明瞭になる最大段階でなされた記録を使用して、前記ビームの断面の幅に対する前記物体の端部の位置を決定するように動作可能である、請求項１００または請求項１０１に記載の装置。
【請求項１０７】
２つのビーム生成手段を有し、各ビーム生成手段が物体の移動特性を決定するように動作可能である装置であって、
一方は、他方より前記物体の移動方向に沿ってより短い時間にわたり動作するが前記ビームの断面の大きい寸法を有する面において広範囲の角度の変化をカバーする、請求項１００または請求項１０１に記載の装置。
【請求項１０８】
前記放射手段は、ビームを発生するように動作可能であり、該ビームの断面の厚みは測定に必要な厚みより著しく厚く、
前記ビームは、送出された断面の厚みにわたって複数の位置で測定値を得ることができるようなものであり、
前記測定手段は、送出された断面より著しく小さい厚みを持つ断面を使用して測定値を決定するように動作可能である、請求項１００または請求項１０１に記載の装置。
【請求項１０９】
ビームの受信側において該ビームの断面の測定された厚みを決定する遮蔽手段を含む、請求項１０８に記載の装置。
【請求項１１０】
前記放射手段は電磁波ビームとしてビームを発生させるように動作可能であり、前記検出手段はそのようなビームを検出するように動作可能である、請求項５６から１０９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１１】
前記放射手段は、レーザダイオードである放射源を含んでいる、請求項１１０に記載の装置。
【請求項１１２】
前記レーザダイオードは異なる発散の軸を有し、最大の発散の軸はビーム幅に整列し、より小さい発散の軸はビームの厚みに整列している、請求項１１１に記載の装置。
【請求項１１３】
前記レーザダイオードは近赤外線波長の放射を放つ、請求項１１１に記載の装置。
【請求項１１４】
前記放射手段は放射源からのビームを変更するレンズを含む、請求項１１０から１１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１５】
前記レンズは、より小さい発散の軸が非常に微小な収束を持つビームに焦点が合うように、２つの異なる発散の軸のビームの焦点を合わせるように動作可能である、請求項１１４に記載の装置。
【請求項１１６】
前記レンズは、より大きな発散の軸がより大きな発散を持つビームに焦点が合うように、２つの異なる発散の軸のビームの焦点を合わせるように動作可能である、請求項１１４に記載の装置。
【請求項１１７】
前記レンズは、より低い強度の領域の相対的な正の倍率、およびより高い強度の領域の相対的な負の倍率により、その断面にわたり強度が変わる該ビームを修正するように動作可能である、請求項１１４に記載の装置。
【請求項１１８】
前記放射手段は反射手段を含む請求項１１０から１１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１９】
前記反射手段は、発散ビームを平行または平行に近いビームに焦点を合わせるように動作可能である、請求項１１８に記載の装置。
【請求項１２０】
前記反射手段は、発散ビームを平行に、または発散の程度が小さい平行または平行に近いビームに焦点を合わせるように動作可能である、請求項１１８に記載の装置。
【請求項１２１】
前記反射手段は、斜めに入射する発散ビームを平行または平行に近い、実質的に直角な、小さな収束を持つビームに焦点を合わせるように動作可能である、請求項１１８に記載の装置。
【請求項１２２】
前記検出手段は反射手段を含む請求項１１０から１２１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２３】
前記反射手段は、平行に近いビームを検出器に焦点を結ぶように動作可能である、請求項１２２に記載の装置。
【請求項１２４】
前記反射手段は、実質的に直角な、平行または平行に近いビームを検出器へ斜めに入射する集束ビームに焦点を合わせるように動作可能である、請求項１２２に記載の装置。
【請求項１２５】
前記反射手段は実質的に偏平形状で、反射ファセットのアレイを有する、請求項１１８または１２２に記載の装置。
【請求項１２６】
前記反射手段は複数の反射ファセットのアレイを有する、請求項５６から１２５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２７】
前記反射手段はポリマー射出成形を有する請求項１２５または請求項１２６のいずれかに記載の装置。
【請求項１２８】
前記反射手段は交換可能であり、異なる大きさまたは配列のビームまたはビーム群を生成するように動作可能な、異なる大きさまたは機構で提供される、請求項１１８または請求項１２２に記載の装置。
【請求項１２９】
前記反射手段は交換可能であり、前記装置は、前記反射手段に対して、ボール開始位置から異なる距離に配置された複数の実装位置を備えている、請求項１１８または請求項１２２に記載の装置。
【請求項１３０】
放射リフレクタおよび検出リフレクタを含む装置であって、前記放射リフレクタは、ビームが前記検出リフレクタに焦点を結ぶように動作可能であり、前記検出リフレクタは該ビームを受け取るように動作可能であり、前記リフレクタの一方の高さまたは長さは、他方のリフレクタの高さまたは長さより大きい、請求項１１８または請求項１２２に記載の装置。
【請求項１３１】
前記反射手段によって焦点を結ばれた反射は、レンズによって焦点を結ばれた送信と交換される、請求項１１０から１３０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３２】
前記放射手段は、異なる周波数でパルス化された隣接ビームを発生させるように動作可能であり、前記測定手段は、対応する前記放射手段の周波数で測定し、他の周波数で検出されたビームを無視するように動作可能である、請求項１１０から１３１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３３】
前記測定手段は、ビームの最初の遮断を決定するように動作可能なアナログトリガを含んだ電子プロセッサ手段を含む、請求項１１０から１３２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３４】
前記アナログトリガは、フォトダイオードからの電圧出力が定常状態レベルより小さなプリセット量だけ下がった場合にアクティブになるシュミットトリガ素子を含む、請求項１３３に記載の装置。
【請求項１３５】
前記測定手段は、フォトダイオードのような検出器の出力を高速で追跡し、その最低値を記録するように動作可能な電子プロセッサ手段を含む、請求項１１０から１３４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３６】
前記測定手段は、ビームが遮断される前後に存在した定常状態の信号と最低値を比較することにより、および該最低値を変換値群と比較することにより、ビームに対する前記物体の位置を決定するように動作可能である、請求項１３５に記載の装置。
【請求項１３７】
前記測定手段は人工神経型知能手段を含む請求項５６から１３２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３８】
前記検出器を含む前記検出手段の要素は、ビームの高さより低いところに配置されている、請求項５６から１３７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３９】
前記放射源を含む前記放射手段の要素は、ビームの高さより低いところに配置されている、請求項５６から１３８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４０】
各ビーム発生手段は１つの放射源と１つの検出器を有する、請求項５６から１３９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４１】
放射反射手段を含み、前記放射源と検出器が、前記ボールの開始位置の反対側にそれぞれ配置されている、請求項１４０に記載の装置。
【請求項１４２】
前記放射源と検出器は、前記ボールの開始位置に対して前記装置の同じ側に配置されていて、ビームが前記反射手段により同一経路に沿って戻される、請求項１４１に記載の装置。
【請求項１４３】
前記反射手段は逆反射面を有する請求項１４２に記載の装置。
【請求項１４４】
前記逆反射面は互いに９０°で３つの反射面を持つコーナキューブを有する、請求項１４３に記載の装置。
【請求項１４５】
共通の放射・検出反射手段を含む請求項１４２から１４４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４６】
前記ビームは部分反射ミラーにより分離される、請求項１４２から１４５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４７】
放射反射手段を含み、前記ビーム発生手段は１つまたは２つ以上の共通の放射源を共有し、前記共通の放射源は、検出手段として、ビームの前方で、ボール開始位置の同じ側に位置している、請求項５６から１３９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４８】
前記物体はボールまたはボールを打つ道具の前面である、請求項５６から１４７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４９】
前記物体はゴルフボールまたはゴルフクラブの前面である、請求項１４８に記載の装置。
【請求項１５０】
添付図面に関して本明細書で説明したような物体の移動特性を本質的に測定する方法。
【請求項１５１】
添付の図面を参照してここに記載され、添付の図面に示されているような、物体の移動特性を実質的に測定する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波ビームの遮断のようなビームに対する変化を検出することによって物体の移動特性を測定または決定する方法および装置に関する。より詳細には、本発明は、限定されるものではないが、ゴルフクラブの先端すなわち面のようなほぼ直線の端部または平面の移動特性を測定または決定する方法および装置に関する。より詳細には、本発明は、限定されるものではないが、ゴルフクラブフェースによって打たれたゴルフボールのような、ほぼ直線の端部または平面によって打たれた物体の移動特性を測定または決定する方法および装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術により、電磁波ビームの遮断を検出することよってゴルフクラブフェースおよびゴルフボールのある移動特性を測定することを求める種々の装置が製作された。
【０００３】
Ｗｉｌｓｏｎに付与された米国特許番号、第４，１５０，８２５号、Ｔａｋａｓｅ等に付与された米国特許番号、第４，５４２，９０６号、Ａｒｎｏｌｄ等に付与された米国特許番号、第５，３３３，８７４号、Ｉｉｊｉｍａ等に付与された米国特許番号、第５，４８１，３５５号、Ｐａｏ等に付与された米国特許番号、第５，６２６，５２６号はすべて、ボールの開始位置から比較的短距離下流に配置された光学ビームおよびセンサの１つまたは複数のほぼ垂直な平面アレイを通過するゴルフボールのある移動特性の測定に関して記載した装置を開示している。
【０００４】
Ｒｕｓｎａｋに付与された米国特許番号、第４，２５４，９５６号は光センサの水平な平面アレイを有するマット上を通過し、ほぼ垂直の光学ビームを投射する単一の頭上ランプによって生成されるゴルフクラブヘッドの影の、ある移動特性を測定することに関して記載した装置を開示している。この装置はゴルフクラブの垂直の高さを決定する手段も提案している。
【０００５】
Ｗｈｉｔｅに付与された米国特許番号、第４，６３０，８２９号は２対のほぼ水平に横断している光学ビームを通過するゴルフクラブヘッドの速度の測定に関して記載した装置を開示している。
【０００６】
Ｐａｏに付与された米国特許番号、第６，３０２，８０２号はボールの開始位置の比較的短距離下流に配置された光学ビームおよびセンサの単一の平面アレイを通過するゴルフボールおよびゴルフクラブヘッドのある移動特性の測定に関して記載した装置を開示している。該平面アレイは水平と垂直との間の中間の角度で配置されている。すべての測定値は、クラブがインパクトに関する特性をもはや保持しなくなったとき、クラブとボールとの間のインパクトおよびコンタクトの後に取られる。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第４，１５０，８２５号
【特許文献２】米国特許第４，５４２，９０６号
【特許文献３】米国特許第５，３３３，８７４号
【特許文献４】米国特許第５，４８１，３５５号
【特許文献５】米国特許第５，６２６，５２６号
【特許文献６】米国特許第４，２５４，９５６号
【特許文献７】米国特許第４，６３０，８２９号
【特許文献８】米国特許第６，３０２，８０２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
これらの従来技術の明細書のいずれも、ゴルフクラブフェースの、すなわちゴルフクラブフェースとボールの重要な移動特性を正確に測定することができる装置を開示していない。本発明は、従来技術における多くの欠点を克服することを目指すものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、特に参照により説明に組み込まれている添付の方法および装置の特許請求の範囲に規定されている。
【００１０】
本発明は、平面内を移動する物体の種々の運動特性を該平面内に互いに多様な角度で配置されたビームの遮断または復帰により決定できるという知見に関する。ビームは運動の方向または運動の所望の方向に対して鋭角であってもよい。
【００１１】
本発明の態様は、最初にビームを遮断する物体のその部品の形状に関するある知見が利用できる場合には、平面内を移動する物体の相対方向および相対速度がその平面内で異なる相対的角度で位置する２対の平行ビームの遮断の間の期間および該期間の差によって決定できるとの認識に関する。
【００１２】
本発明のさらなる態様は、最初にビームを遮断する物体のその部品の形状に関するある知見が利用できる場合には、平面内を移動するほぼ直線の端部の相対的角度および相対オフセットがその平面内で少なくとも３つまたは４つが互いに異なる相対的角度で位置する複数のビームの遮断の間の期間および該期間の差によって決定できることの認識に関する。
【００１３】
さらに、本発明の他の態様は、ビームを最初に遮断して最初に復帰させる物体のその部品の形状に関するある知見が利用できる場合には、平面内を移動する物体の相対方向および相対速度がその平面内で異なる相対的角度で位置する２つのビームの遮断と復帰との間の期間および該期間の差によって決定できることの認識に関する。
【００１４】
本発明の前記第１の態様は、ゴルフスイングに適用された場合、ほぼ水平な平面上に投影された、移動しているゴルフボールまたは移動しているゴルフクラブフェースの相対方向および相対速度が、その平面内に異なる相対的角度で位置する２対の平行ビームの遮断の間の期間および該期間の差によって決定できるとの認識に関する。
【００１５】
本発明の前記第２の態様は、ほぼ水平な平面上に投影された、移動しているゴルフクラブフェースの相対的角度および相対オフセットが、その平面内に少なくとも３つまたは４つが互いに異なる相対的角度で位置する複数のビームの遮断の間の期間および該期間の差によって決定できるとの認識に関する。
【００１６】
本発明の前記第３の態様は、ほぼ水平な平面上に投影された、移動しているゴルフボールの相対的角度および相対オフセットが、その平面内に異なる相対的角度で位置する２つのビームの遮断と復帰との間の期間および該期間の差によって決定できるとの認識に関する。
【００１７】
本明細書および添付の特許請求の範囲の全体にわたり、３次元で生じる運動特性が共通平面と呼ばれることもある２次元平面上への投影として示され、数学的に処理できることを理解されるべきである。ゴルフボールおよびゴルフクラブフェースの運動特性を測定する装置の好ましい実施形態において、運動特性の大半は該共通水平面上への投影として扱われる。別の手段によってではあるが、運動特性の垂直成分も説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
ここで、ゴルフクラブフェースによって打たれたゴルフボールの移動特性を測定する装置として適切な本発明の実施形態を実施例のみによって示す図１から図１０（ｂ）の添付図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。
図１は、ビーム放射手段とビーム検出手段を含む、ゴルフクラブフェースおよびゴルフボールの運動特性を測定するのに好適な装置の検出領域の概略平面図を示している。この図は、クラブによって打たれる前に所定の位置に置かれたゴルフボールも示しており、右から左へのボールの運動の所望の方向を表す仮想線および矢印を示している。図の上部領域に示した放射手段は５対のビームを放射し、図の下部領域に示した検出手段によって検出される。各対のビームは、ボールの所望の移動方向の線上にある交点で逆の角度の２つのビームを含んでいる。この図は各ビームの識別ラベルを含み、ラベルは前方向に放射されたビームに対しては図の下部領域に示され、後方向に放射されたビームに対しては図の上部領域に示されている。
本明細書および添付の特許請求の範囲の全体にわたる便宜のために、大きさは等しいが、所望の方向に対して反対回転に配置される、所望の方向に対する角度を、互いに「逆の」角度と呼ぶ。所望の方向に対して「反対回転」または「同回転」に配置されるビームへのいずれの言及も、所望の回転に対するビームの大きさでなく回転のことを意味し、該ビームは一般に放射源から検出器への方向を含むことも留意されたい。本明細書および添付の特許請求の範囲の全体にわたる便宜のために、「所望の方向」についても言及する。２次元の場合では、これは、通常測定される物体の運動の最も一般的な方向を指し、通常目標方向または所望の方向に対応することになる。しかし、いくつかの例では、実際の目標方向が一般的な方向と異なることも時々ある。３次元の場合には、所望の方向は共通平面に投影された運動の一般的な目標方向または一般的な所望の方向に関する。
３対のビームは、ボールのクラブ入来側に、すなわちボールの右側に配置され、２つは送出側すなわちボールの左側に配置されている。入来側のビーム対のうちの２つは、互いに平行であり、間隔をおかれた交点を有するビームを有する。ビームの第３の対は異なる逆の角度で設定されるが、他の対の１つと一致する交点を有する。送出側の両ビーム対は、互いに平行で、間隔をおかれた交点を有するビームを有する。
図２は、図１に示した装置の中央の入来領域の拡大図を示しているが、第３のビーム対は説明を分かりやすくするために省略されている。同図はボールに接近するクラブフェースの４つの表示を示し、各々の表示は４つのビームを遮断するときのクラブフェースの位置を示している。各表示は、水平面上に投影された場合の、クラブフェースのほぼ平らな面すなわち先端部に関する。同図は、クラブフェースの方向およびクラブフェース速度の決定に用いられる種々の構成線および角度も示している。
図３は、この例において省略されているビーム対が他から間隔をおかれた交点を有することを除き、図２と類似した図を示している。同図は、クラブフェースの角度の決定に用いられる種々の構成線および角度も示している。
図４は、図２と類似した図を示しているが、クラブフェースの表示の中間点を通過する仮想の線を含んでいる。同図は、ボールのインパクト点に関してクラブフェースの位置決定に用いられる種々の構成線および角度も示している。
図５は、図１に示した装置の中央の送出領域の拡大図を示している。同図は、所望の方向の右方向にボールを打ったインパクト後のボールの４つの付加の表示も示している。各表示は、ボールが最初に４つのビームの各々を遮断するときのボール位置を示している。同図は、ボールの移動方向およびボール速度の決定に用いられる種々の構成線および角度も示している。
図６は、図１に示した装置の中央の送出領域の拡大図を示しているが、この例では１対の交差ビームのみを有している。同図は、図５に示したものと同様、所望の方向の右方向にボールを打ったインパクト後のボールの４つの付加の表示も示している。各表示は、ボールが２つのビームの各々を最初に遮断し、最初に復帰させたときのボール位置を示している。同図は、ボールの移動方向およびボール速度の決定に用いられる種々の構成線および角度も示している。
図７は、図１と類似した図を示しているが、送出側に付加のビーム対を持ち、ボールの所望の移動方向の線上にある交点で逆の角度であって、他のビームの交点から間隔をおかれた２つのビームを含んでいる。該ビーム対は他の送出対のビームと平行である。
好ましい実施形態の説明において、放射手段および検出手段はそれぞれ放射源および検出器と呼ばれる。
図８は、図７に示した装置の概略平面図を示している。同図は放射リフレクタと、検出リフレクタと、プレイング面とを含んでいる。同図は破線として中央の平行ビームの表示を含んでいる。
図９は、図８に示した装置の概略切断平面図を示しており、プレイング面の真下の構成を示しているが、放射リフレクタおよび検出リフレクタはそのままにしてある。同図は破線として非平行ビームの表示を含んでいる。
図１０は、図８および９に示した装置のＸ−Ｘにおける側面断面図を示している。この構成は、ボールがティーの位置から打たれる場合にゴルフショットの移動特性の検出に適している。
図１１は、図１０と類似した図を示しているが、この例において、該構成はパッティングショットの移動特性の検出に適している。
図１２は、同様に、図１０と類似した図を示しているが、検出リフレクタは放射リフレクタよりも低い位置にある。
図１３は、図８に示した装置の右側下部隅を拡大して示している。同図は検出リフレクタの一部を含んでいる。
下記に図中で使用される参照番号のインデックスがある。
【００１９】
（クラブフェースの移動の測定）
図１〜図４を参照して、この配置は３つのビーム対、Ｆ１−Ｂ１、Ｆ２−Ｂ２およびＦ３−Ｂ３を含んでいる。各対は、ほぼ水平面にある２つの交差ビームを含んでいる。ビームは、ボールを打つ前にクラブフェースがビームを遮断するように該ボールに対して配置されている。
【００２０】
各ビーム対の交点は、ボールの中心を通りかつ水平面にある直線上にある。該交点は、水平面上のボールの所望の飛行方向の投影すなわち「所望の方向」とも一致している。ビームＦ１およびＦ２は所望の方向に対して等しい角度Ｓで配置されている。ビームＢ１およびＢ２も所望の方向に対して等しい角度Ｓで配置されているが、Ｆ１およびＦ２とは反対方向の回転であり、すなわち、それらは互いに「逆の」角度で配置されている。同様に、ビームＦ３とＢ３とは互いに逆の角度で位置しており、この例では該角度は飛行の所望の方向に対してＴである。図において、角度ＳおよびＴはそれぞれ７５°および６５°である。これらの角度を設定するときに考慮にいれるべき主な配慮は以下の通りである。所望の方向に対するＦ１−Ｂ１、Ｆ２−Ｂ２、およびＦ３−Ｂ３のビームの角度は、測定が行われるクラブフェースの角度の最大範囲を超えている必要がある。適切な精度を得るためには、Ｆ３−Ｂ３の角度はＦ１−Ｂ１ビームおよびＦ２−Ｂ２ビームとは大きく異なる必要がある。放射手段および検出手段の長さを最小にするためには、該角度は設計制約内で最大にすべきである。選択される角度は、これらの部分的に反する配慮の間のバランスである。
【００２１】
ビーム対Ｆ２−Ｂ２およびＦ３−Ｂ３の交点は一致している。それらの交点はボールの端部からわずかに離れていて、ビームがボール表面からの距離を十分に確保している。図では、この距離は５ｍｍとして示している。ビーム対Ｆ１−Ｆ２の交点はビーム対Ｆ２−Ｂ２およびＦ３−Ｂ３の結合交点から離れた距離にある。図では、この距離は図２および４では５０ｍｍとして示され、他の図では６０ｍｍとして示されている。
【００２２】
図の各々はクラブスイング移動の同一例を示していて、それはボールのインパクト点に対するクラブの移動方向、クラブフェースの角度、およびクラブフェースの位置に関して意図的に不完全にされている。クラブの移動方向は所望の方向に対して角度−Ｕで示されている。クラブフェースの角度はクラブフェース方向に対して角度＋Ｚで示され、したがって所望の方向に対して−（Ｕ−Ｚ）で示されている。インパクトでのクラブフェースの位置は、インパクトが中心からクラブのトウの近くにずれて発生した場合について示されている。
【００２３】
装置は、６つの入射ビームが最初に遮断される時間の正確な記録で開始される計算方法により、インパクトでのクラブの移動方向、クラブ速度、クラブフェースの角度、およびクラブフェースの位置を決定するように動作可能である。便宜上、インパクトでのクラブフェースの位置に関係する特性を本明細書の全体にわたってクラブフェース「オフセット」と呼ぶ。
【００２４】
（クラブフェースの方向）
クラブの移動方向の決定は、クラブフェースの任意の点が２つの平行ビームＦ１とＦ２、または２つの平行ビームＢ１とＢ２間を移動する距離が、ビームに対する相対的角度と共に変化し、クラブの運動方向がビームに垂直により近くなるにつれて短くなり、近くないとき長くなるという認識に基づいている。したがって、２対の平行ビームは異なる角度で配置されているので、それらの間を移動する距離の比はクラブ運動の相対的角度を直接示すのに十分な情報を与える。
【００２５】
再び図２を参照して、同図は所望の方向に対して大きさＵの角度で線ＤＡおよびＨＥと平行な方向に移動するクラブフェースを示している。クラブフェースはＤＨ、ＣＧ、ＢＦおよびＡＥによって表され、それぞれ最初にビームＦ２、Ｆ１、Ｂ１、およびＢ２と出会う。
【００２６】
クラブフェースに関するすべての参照記号は、水平面で突出しているようなほぼ直線の先端を意味している。例えば、線ＤＨの場合、点Ｄはトウすなわち遠位端に最も近いクラブの平坦な先端のコーナーを表している。点Ｈはヒールすなわちシャフト端に最も近いコーナーを表している。
【００２７】
クラブフェースが４つのビームを最初に遮断するとき、該クラブフェースはほぼ一定の速度であり、運動方向に対してほぼ一定の角度を維持している仮定される。したがって、遮断されるＦ１とＦ２との間、およびＢ１とＢ２との間で記録される２つの時間間隔はそれぞれ距離ＡＣおよびＦＨに比例することになる。したがって、これらの２つの時間間隔の測定により比ＡＣ／ＦＨが与えられる。
【００２８】
この図は、点ＣからビームＦ２を表す線上に引かれた垂直線ＣＪ、および点ＨからビームＢ２を表す線上に引かれた垂直線ＨＫも示している。
【００２９】
三角形ＣＡＪは直角三角形であり、角度ＣＡＪ＝Ｓ＋Ｕである。したがって、ＣＪ＝ＡＣ×ｓｉｎ（Ｓ＋Ｕ）である。三角形ＫＦＨは直角三角形であり、角度ＫＦＨ＝Ｓ−Ｕである。したがって、ＨＫ＝ＦＨ×ｓｉｎ（Ｓ−Ｕ）である。２対の平行ビームは等しく離間されているので、ＣＪ＝ＨＫである。したがって、ＦＨ×ｓｉｎ（Ｓ−Ｕ）＝ＡＣ×ｓｉｎ（Ｓ＋Ｕ）、およびＡＣ／ＦＨ＝ｓｉｎ（Ｓ−Ｕ）／ｓｉｎ（Ｓ＋Ｕ）である。Ｓおよび比ＡＣ／ＦＨが分かるので、したがって、所望の方向に対するクラブの移動方向の角度Ｕを計算することができる。
【００３０】
式ＡＣ／ＦＨ＝ｓｉｎ（Ｓ−Ｕ）／ｓｉｎ（Ｓ＋Ｕ）は、他の平行対と比べたある平行対の変化の間の相対時間比または相対時間差がクラブフェース方向の角度とビームの角度とに一定の関係があることを示している。
【００３１】
（クラブ速度）
水平面に投影されたクラブフェースの速度はクラブ移動の角度Ｕが決定された場合決定することができるが、理由は最初に遮断されたビームの２つの記録された時期から距離を計算することができるからである。平行なビーム対はこの距離計算に枠組み与える。
【００３２】
再び図２を参照して、クラブフェースのトウ端部コーナーが、ＣおよびＡでそれぞれビームＦ１およびＦ２を最初に遮断する場合、移動した距離はＡＣであることが分かる。平行ビーム間の距離ＣＪが装置の既知の特性であるので、したがって、ＡＣ＝ＣＪ／ｓｉｎ（Ｓ＋Ｕ）であるからＡＣを計算することができる。したがって、Ｆ１およびＦ２の記録された最初の遮断の間の時間期間をＴＦとして参照すると、速度は、速度＝距離／時間＝ＴＦ／［ＣＪ／ｓｉｎ（Ｓ＋Ｕ）］によって与えられる。
【００３３】
クラブのヒール端が最初にビームＢ１およびＢ２を遮断する場合にも速度を決定することができる。ＨＫ＝ＣＪであるので、Ｂ１とＢ２の記録された最初の遮断の間の時間期間をＴＦとして参照すると、同様に、速度＝距離／時間＝ＴＢ／［ＣＪ／ｓｉｎ（Ｓ＋Ｕ）］となる。
【００３４】
クラブ運動が直線の場合、速度に対する両方の値は同一となるべきであり、結果がわずかに異なる場合には、平均値を取ってもよい。
【００３５】
（クラブフェースの角度とオフセット）
所望の方向に直角に対して角度のあるクラブフェースは、所望の方向に直角であるクラブフェースとは異なる方法でビームと接触することになる。一般に、図示の配置では、クラブフェースが次第に「オープン」になる場合（すなわち、クラブフェースが次第に時計回りに直角から所望の方向に曲げられる場合）、ヒールに最も近いクラブフェースのコーナーは、そうでない場合に、それが行われるよりも早くビームに接触することになり、トウに最も近いコーナーは遅くれてビームに接触することになる。逆に、クラブフェースが次第に「クローズ」になる場合（すなわち、クラブフェースが次第に時計回りに直角から所望の方向に曲げられる場合）、ヒールに最も近いクラブフェースのコーナーは、そうでない場合にそれが行われるよりも遅くれてビームに接触することになり、他のコーナーは早くビームに接触することになる。
【００３６】
さらに、オフセットクラブフェース、すなわち、クラブフェースの中心の軌跡がビームの交点およびボールの中心からオフセットするように移動しているクラブフェースは、交点および中心と位置合わせされているものと異なる方法でビームに接触することになる。一般に、図示の配置では、プレーヤーに近づくようにクラブフェースの中心のオフセットが増加すると、クラブのヒールに最も近いクラブフェースのコーナーは違ったふうに行われるよりも早くビームに接触することになり、クラブのトウに最も近いコーナーは遅くビームに接触することになる。逆に、プレーヤーから離れるようにクラブフェースの中心のオフセットが増加すると、ヒールに最も近いクラブフェースのコーナーは違ったふうに行われるよりも遅くビームに接触することになり、トウに最も近いコーナーは早くビームに接触することになる。
【００３７】
クラブフェースの角度およびオフセットに関する特性は各々クラブフェースのコーナーが最初にビームを遮断する相対的順序に影響し、その関係はビームと所望の方向との間の固定された角度によっても影響される。本発明の態様は、これらの関係が角度の変化およびオフセットの変化に対して異なった影響を受けること、およびこれらの差を使用して角度とオフセットを区別することができ、所望の方向に対して異なる角度の２つのビーム群が利用されることの実現に関する。
【００３８】
重要な１つの違いは、所望の方向に関する各場合において、クラブフェースの角度およびクラブフェースオフセットが、異なる角度のビームのグループおよび逆の角度のビームのグループの最初の遮断に影響を与えるやり方に関するものである。例えば、ショットが直線で同一平面でなければ、曲げられたクラブフェースは、Ｆ２とＢ２を最初に遮断するのが異なる時間になり、Ｆ３とＢ３を最初に遮断するのも異なる時間になり、それはＢ２とＢ３との間の相対的な最初の遮断と同様または同一の効果をＦ２とＦ３との間の相対的な最初の遮断で有することになる。これは、クラブフェースがずれている事例ではなく、そうでない場合にはショットは直線で同一平面になる。この例では、オフセットにより、Ｆ２およびＢ２が同様に異なる時間で最初に遮断され、Ｆ３およびＢ３が異なる時間で最初に遮断されるが、それは、Ｂ２とＢ３間の相対的な最初の遮断とは全く異なる効果を、Ｆ２とＦ３間の相対的な最初の遮断について有することになる。最初の遮断の差は、クラブフェースがプレーヤーから離れてずれている場合に、Ｆ２とＦ３との間で比較的大きくなり、クラブフェースがプレーヤーの近くにずれている場合には、Ｂ２とＢ３との間で比較的大きくなるであろう。
【００３９】
これらの態様は端部の角度またはオフセットの測定の一般的な場合に提供される。ビーム群は、所望の方向に対して異なる鋭角で一方の回転に配置された２つのビームと、所望の方向に対して異なる鋭角で反対方向の回転に配置された２つのさらなるビームまたは鋭角で反対方向の回転に配置された１つのさらなるビームのいずれかと、を有する。端部がビーム群を通過するとき、端部の角度は、後で変化するビームの角度に近づき、まもなく変化するビームの角度から遠ざかることを示している。さらに、端部のオフセットは最前のビームを有する領域に近いことを示し、後で変化するビームを有する領域から遠いことを示している。反対回転のビーム間の相対的な変化の間の差の増加は、漸次オフセットでなく角度になる移動特性を示し、同回転のビーム間の相対的な変化の間の差の減少は、漸次角度でなくオフセットになる移動特性を示している。
【００４０】
これらの態様の重要な特徴は、角度とオフセットの一意的な測定が変化の適切な数理解析によって得ることができることである。より完全な理解は、図に示した例に適用された、以下のパラグラフの三角法解析によって得られるであろう。
【００４１】
（クラブフェースの角度）
次に図３を参照して、説明を分かりやすくするために、同図はビーム対Ｆ１−Ｂ１が省略された状態の配置のクローズアップ図を示している。この図は所望の方向に対して角度Ｕで線ＧＭおよびＢＦと平行な方向に移動するクラブフェースを示している。クラブフェースはＦＬ、ＥＫ、ＤＪ、およびＣＨによって表され、それはそれぞれビームＢ３、Ｂ２、Ｆ３、およびＦ２と最初に出会う。
【００４２】
クラブフェースの運動は図２に示したものと同じであり、再び、クラブフェースが４つのビームを通過するとき、それはほぼ一定の速度で運動の方向に対してほぼ一定の角度のままであると仮定している。クラブフェースは運動方向に対する垂直に対してある角度であり、所望の方向の垂直に対してある角度でもある。クラブフェースの中心の運動の軌跡もビームの交点Ａおよびボールの中心からずれている。
【００４３】
システムは各ビームが最初に遮断されるときに時間測定を行い、これにより、Ｆ２、Ｂ２、Ｆ３、およびＢ３ビーム上のセンサによって直接測定されるクラブ速度およびこれらの距離を横切るのに要する時間についての知見から、長さＫＬ、ＪＫ、およびＨＪを決定する。これは、ＫＬ、ＪＫ、およびＨＪと等しいＥＦ、ＤＥ、およびＣＤの長さも決定する。
【００４４】
この図はさらに２つの線ＢＧおよびＦＭを示している。ＢＧはＡを通過し、ＢＦおよびＧＭに垂直である。ＦＭは点Ｆから始まり、同様にＢＦおよびＧＭに垂直である。この図はさらに角度ＧＡＨを「Ｖ」と、角度ＡＦＢを「Ｗ」と、角度ＢＡＥを「Ｘ」と、角度ＥＡＦを「Ｙ」と、角度ＬＦＭを「Ｚ」と定義する。
【００４５】
Ｙ＝Ｓ−Ｔであり、その両方が分かるのでＹが分かる。
【００４６】
ＧＡが所望の方向に対する垂直に対して角度Ｕで位置するので、角度ＧＡＮを観察するとＸ＋Ｓ＝９０°＋Ｕが示されている。したがって、ＳおよびＵが分かるのでＸが分かる。
【００４７】
ＡＢＦは（Ｘ＋Ｙ）＋Ｗ＝９０°の状態の直角三角形であり、ＸおよびＹが分かるのでＷが分かる。
【００４８】
点Ａを中心としたＦ２ビームの左側の平角は１８０°＝Ｖ＋Ｘ＋２Ｓに等しいのでＶも分かる。したがって、Ｖ＝［１８０°−Ｘ−２Ｓ］＝［１８０°−（９０°＋Ｕ−Ｓ）―２Ｓ］＝［９０°−Ｕ−Ｓ］である。
【００４９】
ＡＢは以下のように求められる。まず、ＡＥは傾斜辺三角形ＡＥＦに標準三角法解法を適用することによって分かり、すなわちＡＥ＝ＥＦ×ｓｉｎＷ／ｓｉｎＹである。したがって、ＥＦ、Ｗ、およびＹが分かるのでＡＥが分かる。ＥＦは、ビームＢ３およびＢ２の最初の遮断を測定することによって決定された。したがって、ＡＢ＝ＡＥ×ｃｏｓＸであるのでＡＢが分かる。
【００５０】
ＡＧは以下のようにＡＢと類似の方法で分かる。ＡＨは、角度ＨＪＡ＝Ｔ＋Ｕおよび角度ＨＡＪ＝Ｙである傾斜辺三角形ＡＨＪに標準三角法解法を適用することによって分かり、すなわちＡＨ＝ＨＪ×ｓｉｎ（Ｔ＋Ｕ）／ｓｉｎＹである。したがって、ＨＪ、Ｗ、およびＹが分かるので、ＡＨが分かる。ＨＪは、ビームＦ２およびＦ３の最初の遮断を測定することによって決定された。したがって、ＡＧ＝ＡＨ×ｃｏｓＶであり、ＶおよびＡＨが分かるので、ＡＧが分かる。
【００５１】
次に、三角形ＬＭＦの辺を以下のように決定することができる。ＧＭ＝ＢＦ、ＢＦ＝ＢＥ＋ＥＦ、およびＥＦが分かり、ＢＥ＝ＡＢ×ｔａｎＸであるので、ＧＭが分かる。ＧＨ＝ＡＧ×ｔａｎＶであり、ＡＧおよびＶが共に分かるので、ＧＨが分かる。ＬＭ＝ＧＭ−（ＧＨ＋ＨＪ＋ＪＫ＋ＫＬ）であり、ＧＭ、ＧＨ、ＨＪ、ＪＫ、およびＫＬが分かるので、ＬＭが分かる。ＦＭ＝ＡＢ＋ＡＧであり、ＡＢおよびＡＧが分かるので、ＦＭが分かる。
【００５２】
次に、クラブの移動方向に垂直を基準としたクラブフェースの角度Ｚを三角形ＬＭＦから決定することができる。ｔａｎＺ＝ＬＭ／ＦＭであり、ＬＭおよびＦＭが共に分かるのでので、Ｚが分かる。所望の方向に垂直を基準としたクラブフェースの角度は（Ｚ＋Ｕ）に等しい。
【００５３】
（クラブフェースオフセット）
点Ａは線ＢＧの中間点から（ＡＢ−ＡＧ）／２離れていることが理解できる。したがって、Ｆ２−Ｂ２ビームおよびＦ３−Ｂ３ビームの交点からのクラブフェースの中心の運動の軌跡のオフセットＡは（ＡＢ−ＡＧ）／２で与えられ、このオフセットはクラブの運動の方向に直角で測定される。クラブが所望の方向と同じ方向に移動していない場合、このオフセットは、ボールの中心からのオフセットと同じにならないことになる。ボールの中心からのオフセットは、必要に応じて交点を基準にしたオフセットに対して所望の方向と異なる角度で移動するボールに起因する付加のオフセット成分を加算または減算することによって決定することができる。これが図４に示されている。
【００５４】
次に、図４を参照して、これは、ビームＢ３、Ｂ２、Ｆ３、およびＦ２とそれぞれ最初に出会う、ＦＬ、ＥＫ、ＤＪ、およびＤＨによって再び表されるクラブフェースを持つ図３に示したものと全く同じスイングを示している。説明を分かりやすくするために、ビームＦ２およびＢ２は図から省略されている。Ｂはボールの中心であり、ＡはビームＦ３、Ｂ３、Ｆ２、およびＢ２の交点である。図に示したクラブフェースの位置の各々は中間点Ｍを有する。ＲＧはこれらの中間点の軌跡である。クラブフェースの中間点は、ボールに近づいている短い距離でほぼ直線移動で移動する。ＲＧは所望の方向ＯＧに対して角度Ｕである。
【００５５】
点Ａから線ＲＧの上への垂直線ＡＰは、中間点の軌跡からビームの交点までのオフセット距離である。それは、以前に説明したように図３に示した値（ＡＢ−ＡＧ）／２に等しい。
【００５６】
ボール中心から線ＧＲの上への垂直線ＢＮは中間点の軌跡からボールの中心までのオフセット距離である。それは以下のように決定することができる。ＢＮ＝ＰＱであるので、ＢＮ＝ＡＰ−ＡＱである。ＡＱ＝ＡＢ×ｓｉｎＵである。ＡＢとＵは分かっており、ＡＢはボール中心とビームの交点との間の固定距離である。
【００５７】
オフセットＢＮは、中間点がクラブの慣性の中心と一致すると一般に理解されているので、オフセットＢＮがスイングの「スイートネス」の水平成分の直接の大きさ、またはクラブフェースの中間点がインパクト点にどれくらい近いかの程度であることからゴルフスイングの重要な特性である。クラブフェースの異なる点が慣性の中心と一致していると分かっている場合、必要に応じて計算は調整されるべきである。水平オフセットのクラブフェースはインパクトでクラブフェースをクラブシャフトの軸のまわりにほぼ回転させることになり、一方、垂直オフセットのクラブフェースはクラブシャフトによる回転に対して確実に抑制される可能性があるのでスイートネスの水平成分は垂直成分よりも重要であると考えられることに留意されたい。
【００５８】
（ボール移動の測定）
図１および図５を参照して、この配置は２対のビーム、Ｆ４−Ｂ４およびＦ６−Ｂ６を含んでいる。各対はほぼ水平面にある２つの交差ビームを含んでいる。
【００５９】
両対のビームの交点は所望の方向の直線上にあり、直線はボールの中心を通り、水平面内にある。
【００６０】
ビームＦ４およびＦ６は所望の方向に対して等しい角度Ｓで位置する。ビームＢ４およびＢ６はＦ４とＦ６の角度と等しい逆の角度で位置する。角度Ｓは図では７５°で示されている。
【００６１】
ビーム対Ｆ４−Ｂ４の交点は、インパクト後にボールがクラブフェースから離れる点からわずかな距離が置かれる。図では、この距離は１５ｍｍとして示されている。
【００６２】
ビーム対Ｆ６−Ｂ６の交点はビーム対Ｆ４−Ｂ４の交点から６０ｍｍ離して置かれる。
【００６３】
ボールの移動方向は所望の方向に対して角度−Ｕで示されている。
【００６４】
装置は、ボールがクラブフェースから離れ自由飛行を始めた後のボールの移動方向とボール速度を、４つのビームが最初に遮断されるときの正確な記録で始まる計算方法によって決定するように動作可能である。
【００６５】
（ボール方向）
前述のクラブの移動方向の決定と同様に、ボールの移動方向の決定は、２つの平行ビームＦ４とＦ６との間または２つの平行ビームＢ４とＢ６との間でボール上の任意の点が移動する距離がビーム方向の相対的角度と共に変化し、クラブの運動方向がビームに対する垂直に近くなるとき短くなり、それが近くなくなるとき長くなるという認識に依存する。したがって、２組の平行ビームが異なる角度で位置するので、それらの間を移動する距離の比はクラブの運動方向の相対的角度を直接示すのに十分な情報を与える。
【００６６】
再び図５を参照して、これは、ボールの中心が線ＡＧに沿って移動し、所望の方向に対して大きさＵの角度で位置するボールを示している。ボールは、それがビームＦ４、Ｂ４、Ｆ６、およびＢ６を最初にそれぞれ遮断する位置Ｄ、Ｅ、Ｆ、およびＧに中心があるように示されている。遮断の初期点は、ビームがボールの前端部の接線に位置するところであり、最初の接触点はボールの中心からビームへの垂直位置として求めることができる。これらの最初の接触点はそれぞれビームＦ４、Ｂ４、Ｆ６、およびＢ６上の位置Ｈ、Ｉ、Ｊ、およびＫである。
【００６７】
ボールは、それが４つのビームを最初に遮断するとき、一定速度および運動の方向に対して一定角度のままであると仮定するのは妥当である。したがって、最初に遮断されるＦ４とＦ６との間およびＢ４とＢ６との間で記録される２つの時間間隔はそれぞれ距離ＨＪおよびＩＫに比例することになる。したがって、これらの２つの時間間隔の測定は比ＨＪ／ＩＫを与えることになる。ＨＪ＝ＤＦおよびＩＫ＝ＥＧであるので、これらの距離はボールの相対位置にも関係する。
【００６８】
図は所望の方向に平行な線ＨＮおよびＩＭも示し、ＮはビームＦ６の上にあり、ＭはビームＢ６の上にある。
【００６９】
ＩＫ＞ＨＪであり、ボールは右に移動していることが図から分かる。ボールがまっすぐに移動する場合はＩＫ＝ＨＪであり、ボールが左に移動する場合はＩＫ＜ＨＪであることが直ちに理解できる。各ボールについて比ＨＪ／ＩＫは一意的な値であり、この値が分かると適切なビームの最初の遮断の時間間隔の測定からボールの方向を決定することができることも理解されよう。
【００７０】
以下の三角法解析は角度Ｕと比ＩＫ／ＨＪとの間の直接の関係を与える。
【００７１】
三角形ＩＫＭに斜三角形への標準解法を使用すると、ＩＫ／ＩＭ＝ｓｉｎ（ＩＭＫ）／ｓｉｎ（ＩＫＭ）である。長さＩＭおよび角度（ＩＭＫ）は既知の値である。さらに、角度（ＩＭＫ）＋角度（ＩＫＭ）＋角度（ＫＩＭ）＝１８０°であり、したがって、角度（ＩＫＭ）＝（［既知の値］−Ｕ）である。したがって、ＩＫ＝（既知の値）／ｓｉｎ（［既知の値］−Ｕ）である。同様に、三角形ＨＪＮでは、ＨＪ／ＨＮ＝ｓｉｎ（ＨＮＪ）／ｓｉｎＶである。長さＨＮおよび角度（ＨＮＪ）は既知の値である。さらに、以前のように、角度Ｖ＝（［既知の値］−Ｕ）である。したがって、ＨＪ＝（既知の値）／ｓｉｎ（［既知の値］−Ｕ）である。これらを組み合わせると、ＩＫ／ＨＪ＝（既知の値）×ｓｉｎ（［既知の値］−Ｕ）／ｓｉｎ（［既知の値］−Ｕ）である。
【００７２】
前述の解析は、他の平行対と比べたある平行対の変化の間の相対時間比または相対時間差がクラブフェース方向の角度とビームの角度とに一定の関係があることを示している。
【００７３】
（ボール速度）
水平面に投影されたクラブフェースの速度は、クラブ移動の角度Ｕが求まると決定することができるが、理由は最初に遮断されたビームの２つの記録された時期から距離を計算することができるからである。それらの間の距離は装置の既知の特性であるので、平行なビーム対はこの距離計算に枠組みを与える。
【００７４】
再び図５を参照して、垂直線ＨＰおよびＩＱはそれぞれ点ＨおよびＩからビームＦ６およびＢ６上に作図される。角度ＨＪＰおよびＩＫＱはそれぞれ「Ｖ」および「Ｗ」と表示されている。ボールがＨとＪでそれぞれ最初にビームＦ４およびＦ６を遮断する場合、移動する距離はＨＪであることが図から分かる。平行ビーム間の距離ＨＰが装置の既知の特性であるので、ＨＪを計算することができ、理由はＨＪ＝ＨＰ／ｓｉｎＶであり、Ｖが既知の値であるからである。三角形ＨＪＮでは、Ｖ＋Ｕ＋Ｓ＝１８０°、およびＵおよびＳは共に既知の値である。同様に、ボールがＩとＫでそれぞれ最初にビームＢ４およびＢ６を遮断する場合、移動する距離はＩＫであることが図から分かる。平行ビーム間の距離ＩＱが装置の既知の特性であるので、ＩＫを計算することができ、理由はＩＫ＝ＩＱ／ｓｉｎＷであり、Ｗが既知の値であるからである。角度ＩＭＫ＝１８０°−Ｓである。したがって、三角形ＩＫＭでは、Ｗ＋Ｕ＋［１８０°−Ｓ］＝１８０°、すなわちＷ＝Ｓ―Ｕであり、ＵおよびＳは共に既知の値である。速度に対する両方の値は同じであるはずであり、結果がわずかに異なる場合は平均をとることができる。
【００７５】
（ボールの方向および速度を計算する代替方法）
図６はボールの方向および速度を測定する代替方法を表す。この例では、システムはビームの第１の遮断および復帰を記録し、１対のビームＦ６−Ｂ６だけを使用する。
【００７６】
前述のクラブの移動方向の決定と同様に、ボールの移動方向の代替の決定は、移動する距離がビーム方向の相対的角度と共に変化し、ボールの運動方向がビームに対して垂直に近くなるとき短くなり、それが近くなくなるとき長くなるという認識に依存する。異なる角度で２つのビームを通って移動した距離の比は、ボール方向の相対的角度を直接示すのに十分な情報を与える。
【００７７】
再び図６を参照して、同図は、ボールの中心が線ＡＦに沿って移動し、所望の方向に対して大きさＵの角度で位置するボールを示している。ボールは、それがそれぞれ最初にＦ６を遮断し、最初にＢ６を遮断し、Ｆ６を復帰させ、Ｂ６を復帰させる位置Ｃ、Ｄ、Ｅ、およびＦに中心があるように示されている。最初の遮断または復帰の初期点は、ビームがボールの前縁または後縁の接線に位置するところであり、最初の接触点はボールの中心からビームへの垂直位置として求めることができる。これらの最初の接触点はそれぞれビームＦ６、Ｂ６、Ｆ６、およびＢ６上の位置Ｇ、Ｈ、Ｉ、およびＪである。ボール中心の軌跡はＡで始まり、ビームＦ６およびＢ６とそれぞれＮおよびＭで交差する。ボール中心の軌跡もビームＦ６およびＢ６に対してそれぞれ角度ＹおよびＷである。
【００７８】
ボールは、それが２つのビームを最初に遮断し復帰させるとき、一定速度および運動の方向に対して一定角度のままであると仮定するのは妥当である。
【００７９】
以下の識見は本発明の態様である。ボールの方位角および速度は、２つのビームの最初の遮断と復帰との間の時間についての知見から計算することができる。時間が等しい場合、ボールは所望の方向に沿って移動している。Ｆ６ビームを横切る時間が短い場合、方向は右側である。Ｂ６ビームを横切る時間が短い場合、方向は左側である。時間の差が大きいほど、所望の方向からの偏差が大きい。
【００８０】
以下の三角法解析は角度Ｕと比ＥＮ／ＤＫとの間の直接の関係を与える。ＳｉｎＹ＝ＥＨ／ＥＮである。ＳｉｎＷ＝ＤＩ／ＤＫである。ＥＨとＤＩは共に既知の値であり、ボールの半径である。比ＥＮ／ＤＫは、ボール速度が一定で、ＥＮおよびＤＫが各時間間隔に移動する距離の半分に対応するから最初に遮断され復帰するビームＦ６と最初に遮断され復帰するビームＢ６との時間間隔の比に等しいので比ＥＮ／ＤＫも既知の値である。したがって、ｓｉｎＹ／ｓｉｎＷ＝既知の値である。三角形ＡＢＫの観察から、Ｗ＋Ｕ＋（１８０°−Ｓ）＝１８０°、すなわちＷ＝Ｓ−Ｕであることが分かる。三角形ＣＧＮの観察から、Ｙ＝１８０°−Ｓ−Ｕであることが分かる。したがって、ｓｉｎ（１８０°−Ｓ−Ｕ）／ｓｉｎ（Ｓ−Ｕ）＝既知の値である。Ｓも既知の値であるので、角度Ｕは解くことができる。
【００８１】
解析は、別のビームと比べたあるビームの変化の間の相対時間比または相対時間差がクラブフェース方向の角度とビームの角度とに一定の関係があることを示している。
【００８２】
運動方向が分かれば、ボールの直径が分かっているので速度を決定することができる。図６を再び参照すると、ボールが最初にビームＢ６を遮断し、次に復帰するときにボールが移動した距離は線ＤＦによって与えられることが分かる。この距離は長さＬＭだけボールの直径を超えている。ＬＭは以下のように分かる。三角形ＦＪＫにおいて、ｓｉｎＷ＝ＦＪ／（ＦＭ＋ＫＭ）である。したがって、ＦＪとＦＭが既知の値であり、各々ボールの半径と等しいのでＫＭは既知の値である。ＦＪ＝ＤＩであるのでＦＪＫとＤＩＫは相似三角形であり、したがってＫＭ＝ＫＬである。したがって、ＬＭの値が分かる。したがって、ＤＦの値が分かる。次に、速度は、ビームＢ６が最初に遮断され、次に復帰した場合に記録された時間間隔でこの距離を割ることによって計算することができる。
【００８３】
極めて類似の作業によりＣＥの値が得られることになる。同様に、速度は、ビームＦ６が最初に遮断され、次に復帰した場合に記録された時間間隔でこの距離を割ることによって計算することができる。速度に対する両方の値は同じであるはずであり、結果がわずかに異なる場合は平均をとることができる。
【００８４】
以下の比較は２つのボール移動測定方法の間で行われる。先に説明した遮断のみの方法は以下のあり得る利点を提供する。時間間隔が類似の遮断信号の間で決定されるので、時間間隔の記録は両方の信号に等しく影響する変動によって歪められないことになる。間隔が測定される距離はゴルフボールの直径と関係する寸法に制限されない。この測定はゴルフボールの直径の事前の知見に依存しない。後で説明した遮断および復帰の方法は以下のあり得る利点を提供する。それはわずか１組のビームしか必要としない。ボールがそれを通り抜けた直後に信号が常に復帰するので、それは後からくるクラブフェースを検出することができる。
【００８５】
第２の代替方法は、ボールの移動方向とボールの速度を測定するのに基準点の１つとしてボールの開始位置を利用する。同様に、別のビームと比べたあるビームの変化の間の相対時間比または相対時間差がクラブフェース方向の角度とビームの角度とに一定の関係があることを容易に示している。第１の代替方法と同様に、それは１組のビームしか必要としないが、この例では、ゴルフボールの直径と関係する寸法に制限されるという欠点を有していない。しかし、それはいくつかの関連する欠点を有する。これらには、ボール開始位置の精度または一貫性への依存性が含まれる。それらには、開始位置からボールがテイクオフし始める時間を測定または評価する必要も含まれる。それらには、速度が絶えず変化し、移動が必ずしも直線でない場合、ボールがクラブフェースに接しているときの初期のボールの移動を考慮する必要も含まれる。
【００８６】
同様に、別のビームと比べたあるビームの変化の間の相対時間比または相対時間差がクラブフェース方向の角度とビームの角度とに一定の関係があることを容易に示している。
【００８７】
（ボール追跡ビームの位置）
測定されている物体の後に第２の物体が続いている場合の重要な配慮は、ビームの遮断または復帰が後に続いた物体によって影響されないことである。例えば、ゴルフボールがゴルフクラブによって打たれる場合、ボールを測定するのに必要なビームの遮断または復帰は、クラブフェースがビームを遮断する前に完了しなければならない。
【００８８】
ボール測定信号が単に遮断信号である場合、ボールの前面は後から続くクラブフェースの接触領域の前方に少なくともボール1つ分の直径があり、これにより確実にボールがクラブフェースより早くすべてのビームを遮断することになるので、これは通常問題を引き起こさないであろう。
【００８９】
しかし、この状態は、ビームが後に続くクラブフェースによって遮断される前に復帰することが必要とされる場合は当てはまらない。この例では、間隙がビームとボールの開始位置との間に与えられなければならない。この間隙の最小サイズはゴルフボールを打つゴルフクラブの機構を考慮することで評価することができる。典型的なドライブショットでは、ボールおよびクラブフェースは約１１．５ｍｍの間接触したままである。クラブは約３０ｍ／秒でボールに接触し、接触期間の間に約２４ｍ／秒に徐々に減速する。ボールは約５２ｍ／秒でクラブフェースから離れる。したがって、離れた後、ボールは一般にクラブフェースの速度の２倍をわずかに超えて移動する。
【００９０】
完全なショットがクラブフェース中央のスクウェアで行われ、所望の方向に移動し、ビームが所望の方向に直角に設定され、ボール速度はクラブフェース速度の２倍であるする理想化された状況では、ビームは、ボールとクラブフェースとが離れる点でボールの前にちょうどボール１つ分の直径を設定することができる。ボールの直径が４２ｍｍである場合、ビームはそれと後に続くクラブフェースとの間にまだ２１ｍｍの間隙を残して復帰することになる。
【００９１】
しかし、実際の状況では、中央でスクウェアでないクラブフェース、および所望の方向に直角でないビームへの調整が行われなければならない。ボール速度がクラブフェース速度の２倍に至らなかった不十分なヒットショットへの調整も行われなければならない。全体として、インパクトの前のビームとボールの前面との間で約７０〜１００ｍｍの間隙は、通常、十分であろう。
【００９２】
（垂直高さの配慮）
この段階まで、水平面内の移動の決定についてのみ考慮した。しかし、クラブおよびボールは共に本方法と装置によって調整されなければならない垂直平面に移動の重要な成分を有する。
【００９３】
垂直移動の１つの態様は水平面内の移動の測定に関する。クラブフェースを追跡している場合、通常、クラブフェースの下部端部に近い、最前部の直線前端部などの不変の直線端部を検出することが望ましい。ボールを追跡している場合、ボールの中心を通る水平面内の完全な直径を検出し、このレベルの上または下の小さい直径を検出しないことが必要とされる。このタイプの検出を達成する好ましい方法は、幅が厚さよりもはるかに大きい断面を持つ実質的に平坦な伸長したバンドを有するバンドタイプのビームを使用することである。好ましい構成では、バンドの幅は垂直に配置され、高さとも呼ばれることがある。バンド化ビームは、検出される物体のあり得る位置の範囲がバンドのある点を遮断するように十分な垂直の高さを有する。一般に、システムは、バンド化ビームの状態の変化を、一般に断面上の任意の点に入る物体による部分的遮断の形態または遮断の前にあった状態への復帰の形態の変化を検出するように動作可能である。
【００９４】
好ましい構成では、バンドビームの面または幅は、共通または水平面に直角に配置される。これは以下のものを含むいくつかの利点を有する。共通の平面に投影されたときビームは線に変換され、それによって、種々の垂直高さでそれを遮断するかまたはそれを復帰する物体によるビームの変化を記録するのを簡単化し、運動特性の測定を容易にする。それはすぐ近くにある多数のビームの位置決めを容易にする。それは、測定されているときクラブが主として下降しており、ボールが主として上昇している場合、ボールおよびボールを打つクラブ検出するビームに許容できる共通ビーム面角度を与える。
【００９５】
共通平面に直角に配置されていてもそうでなくても、運動特性を測定する各組のビームは共通平面に少なくとも１つの成分を含むことになり、これはビームの長手方向成分である。
【００９６】
垂直移動の他の態様は垂直平面内の移動の測定に関する。この例では、目的はそれ自体の垂直高さ成分を決定することである。再度、バンドタイプのビームを使用することができる。しかし、この例では、決定はビームが遮断する高さまたは程度の測定に関係する。一般に、それは物体の最低点または最高点を検出しているが、前のタイプは一般に物体の前または後ろの点の検出に関係する。
【００９７】
垂直移動の２つの態様は、別個のビームによってまたは両方の機能を実行するように配置されたビームによって検出することができる。好ましい実施形態では、ビームは両方の機能を実行する。これは、ビームの数を減らし、それによってコストおよび問題を低減する可能性のある構成要素の数を減らすという利点を有する。別のビームが２つの機能の専用である場合、これは以下の関連した利点を与える可能性がある。垂直ビームは、水平距離の測定で使用された角度をつけた対を用いるのではなく、所望の方向に直角の単一のビームとすることができる。垂直ビームもボールの最下部または最上部を検出するように並べることができ、水平ビームはボールの中央の前端部または後端部を検出するように並べることができ、したがって各々に対して必要な垂直の範囲が低減される。水平ビームは、ｙｅｓ−ｎｏ切替えの精度に特別な注意を払いながら単純なｙｅｓ−ｎｏ検出器として配置することができる。ある状況下では、垂直ビームは、同じビームが低く打上げられたボールの最上部および高く打上げられたボールの最下部を測定する場合に使用することができる。
【００９８】
問題がゴルフショットの垂直移動を検出するバンドタイプビームで生じる可能性がある。これは、あるゴルフショットの比較的急な打上げおよびそれ程でないがあるクラブ移動の急な下降スイングに関係する。単純なバンドタイプビームが使用される場合、バンドがボールの開始位置の近くに位置していなければ非常に高いバンドが必要である。しかし、いくつかのあり得る欠点は、後から続くクラブフェースによる遮断に起因して、水平移動の精度を妥協すること、およびボール検出に水平移動のビーム復帰信号を使用できないことを含めて、開始位置に近いバンドの位置決めから生じる。
【００９９】
本発明の一実施形態では、少なくとも１つのバンドタイプビームは複数のバンドで取り替えられる。代替の実施形態では、少なくとも１つのバンドタイプビームは垂直に対してある角度で傾いており、比較的低い打上げの水平面内の移動は比較的高い打上げの水平面内の移動よりも遠くで検出される。
【０１００】
これは以下のものを含むいくつかのあり得る利点を提供する。ドライブショットなどの低い打上げショットではビームと最初のボール位置との間の水平距離を増加させ、それによって水平面内の移動検出の精度を増加させることができる。このタイプの精度は低い打上げショットで特に重要である。第２の利点は、過度に高いバンドタイプビームを必要とせずに、高い打上げショットの検出を可能にすることである。第３のあり得る利点は、ビームを放射し受け取る装置の最大垂直高さを低減し、それによって、誤ったゴルフスイングからの破損を受けにくくし、プレーヤーが視覚的に気を散らすのを少なくすることである。
【０１０１】
本発明の好ましい実施形態では、送出側に付加の対のビームが設けられ、ボールの所望の移動方向のライン上にある交点で逆の角度であり、他のビームの交点から離して配置された２つのビームを含んでいる。この対のビームは他の送出対のビームと平行である。このタイプの構成が図７に示され、Ｆ５とＦ６は付加の対であり、その交点は、対Ｆ４−Ｂ４の交点と対Ｆ６−Ｂ６の交点との間で中間に示されている。ショットが行われるとき３つの対はすべて活性であり、Ｆ４−Ｂ４およびＦ６−Ｂ６は中間から低く打上げられたボールの移動特性を測定するのに協働し、Ｆ４−Ｂ４は高い、中間、および低く打上げられたボールの移動特性を測定するのに協働する。ショットが、Ｆ６−Ｂ６ビーム対の測定範囲内に適切に入る場合、この対からの測定が移動特性を決定するために使用される。第２のビーム対はさらにボールの垂直高さの情報を提供し、Ｆ６−Ｂ６対およびＦ５−Ｂ−５対はボールの決定に不明確さを避けるように配置される。
【０１０２】
（ニューラル手段）
説明してきた数学的モデルではクラブフェースが固定幅で、シャープに画定された端部を持つ直線表面として扱われる。実際には、クラブフェースは完全に平坦ではないことがあり、端部はシャープに画定されないであろう。さらに、数学的モデルは自動的に特定のクラブ幅をすべて扱うが、実際には、平坦なクラブフェースの有効幅はクラブフェースの傾きと共にわずかに変化することがある。
【０１０３】
単純な数学的モデルからのこれらの変化は種々の方法で扱うことができる。これらのうちの１つは変化を調整するのにより精密な数学的モデルを使用することである。別のものは、広範囲のビーム信号をクラブフェースとボールの結果として生じる運動特性に関連付ける情報で事前に訓練されたニューラルタイプ人工知能手段を使用することである。今後ニューラル手段と呼ぶニューラルタイプ人工知能手段は、人の決定または問題解決と類似点を有する方法で作動する決定手段または問題解決手段を意味する。特に、このタイプの問題解決の決定は、新しい問題または状況が生じたとき解決策を決定または挿入することができる事前学習経験に関連する。
【０１０４】
ニューラル手段が使用される場合、主要なビーム信号をニューラル手段に渡す前にそれらのいくつかまたはすべてを前処理し、それらの相対的な重要度を特定のタイプの出力に対して比較評価するのは通常有利である。この前処理段階は従来の電子処理方法および装置によって実行することができる。
【０１０５】
例えば、クラブフェースを測定する入射ビームにおいて、水平面のクラブ方向出力およびクラブ速度出力はクラブフェースに関連する複数の平行ビーム群の遮断の間の期間および期間の差に関連する前処理した信号に対して厳密に比較評価される。水平面のクラブフェースの角度およびオフセットは関連する傾いたビームとそれに対して大きさが等しい逆の角度のビームの遮断の間の期間の差に関連した前処理した信号に対して厳密に比較評価される。クラブフェースの角度およびオフセットはクラブ方向および速度の決定した値に対しても厳密に比較評価される。水平面のボール方向出力およびボール速度出力はボールに関連する複数の平行ビーム群の遮断の間の期間および期間の差に関連する前処理した信号に対して厳密に比較評価される。復帰信号も使用される場合、出力は、ボールに関連する個々のビームの遮断と復帰との間の期間および期間の差と関係する前処理した信号に対して厳密に比較評価される。
【０１０６】
（装置）
図８、９、１０は、図７に示されるものに対応するビーム構成を使用してゴルフショットでのクラブフェースおよびボールの移動特性を決定するのに適する装置の好ましい実施形態を示している。
【０１０７】
次に図８を参照すると、これは破線で中央の平行ビームを描いたものを含む概略平面図を示している。この装置は、プレイング面と、ショットが行われる前に表面または表面上の支持ティーに直接置かれたボールとを有する。プレイング面は耐久性のある人工芝またはポリマーマットを含むことができる。
【０１０８】
垂直集光反射用細片のアレイを含む放射源リフレクタは、プレーヤーから最も遠いプレイング面の辺に沿って配置され、さらに垂直集光反射用細片のアレイを含む検出リフレクタがプレーヤーに最も近いプレイング面の辺に沿って配置される。これらのリフレクタは、通常のショットによって打たれるのを避け、視覚的な目障りも最小限にするようにクラブおよびボールの経路から十分に遠く横方向に配置される。垂直高さも打たれるのを避け、視覚的な目障りを最小限にするように最小限にされる。リフレクタは、正確なアライメントが確実にリフレクタの間で維持されるように、プレイング面のレベルの下の共通フレームに支持されるブロックに取り付けられる。プレーヤーは、彼または彼女のスタンディングの位置がプレイング面のそれと等しくなるようにプラットフォームまたはマット上に立つ。
【０１０９】
次に図９および図１０を参照すると、図９は図８に示した装置の概略切断平面図を示しており、プレイング面の下の構成を示すが、放射源リフレクタおよび検出リフレクタの図はそのままにしてある。この図は破線としてビームを描いたものを含んでいる。図１０は図８および図９に示した装置のＸ−Ｘの側面断面図を示している。図１０は、一般にドライブショットで行われるような高いティー位置からボールが打たれる場合の構成を示している。
【０１１０】
必要とされる各バンドビームに１つの放射源が対応している１２の放射源が、プレイング面の下に配置された放射アレイブロックに沿って配置される。放射源はレーザダイオードを有し、垂直面の長軸に向けられている。各放射源は今後レーザレンズと呼ぶレンズを備えている。各放射源は垂直面で強く発散するビームを放射する。放射源およびレンズの各対は、ビームがプレイング面のレベルの上に位置している放射源リフレクタの対応する垂直反射細片のファセットの方へ上向きになるように傾けられる。発散ビームを含む垂直面はプレイング面上のビームを含む垂直面とほぼ一致するが、リフレクタ表面の屈折効果を可能にするようにわずかに変わることができる。図７に示した構成によって必要とされるように、ビームは集光リフレクタによって反射され平行なコリメートビームになる。平行なコリメートビームはプレイング面と交差し、検出リフレクタ上の対応する反射垂直細片のファセットに当たる。検出リフレクタは平行ビームをプレイング面の下に位置する入射窓または対応する検出器の焦点に集光するそのような１２の検出器からなるアレイは検出器アレイブロックに取り付けられ、各々は対応する入射ビームの焦点に位置しそれに向けられた入射窓を持つ。ビームはプレイング面の面を横切って、信号放射に対して透明であるプレイング面のレベルにあるポリマー窓を通るか、またはプレイング面のレベルにある開口を通ることができる。開口が使用される場合、放射源と検出器はそれらと開口との間に配置された垂直またはほぼ垂直な窓によって汚染から保護される。
【０１１１】
ビームは確実にリフレクタ間の主要中央領域を横切る平行光線に十分にコリメートされることが重要である。ビーム全体にわたってできるだけ変化が少ない強度分布を有すること、または強度変化が避けられない場合それを最小限し、予測可能な正規の方法で行うことも重要である。
【０１１２】
レーザダイオードが放射源として使用され、それは約０．００１ｍｍの非常に小さな光源サイズおよび約３０°×８°ＦＷＨＭ（半値全幅）の発散をもち低コストで得ることができる。レーザダイオードは、大きい発散軸がビームの垂直高さを供給するように垂直に向けられ、小さい発散軸がビームの厚さを供給するように水平に向けられる。レーザビームの水平軸に沿った小さな発散はレーザレンズの単一段階でほとんど完全にコリメートされ、例えば８°の発散で放射される場合これは１°未満に低減される。わずかな程度の故意に保持される発散は位置許容度に対応させる際に重要で好都合な要素を提供し、それは後で説明する。縦軸に沿った大きな発散は２段階でコリメートされる。図に示した構成では、３０°の発散はゴルフショットの全範囲に対応するのに十分な高さのトリミングされたビームを提供するには不十分であり、レーザレンズは垂直軸で発散を約４４〜４５°に増加させる。この垂直に発散したビームが放射源リフレクタのファセットに入り、平行なコリメートビームに集光される。
【０１１３】
レーザダイオードからの放射出力は各軸の全域で自然ガウス分布パターンに従い、強度が中心に向かって増加し、端部に向かって減少する。この望ましくない変化は垂直リフレクタへのビームの上向き投影によって悪化し、別の方法で修正されない場合、リフレクタからの中央出射ビームにおいて最下部から最上部までの強度を減少させる傾向がある。これらの変化は２つの主要な方法を使用して低減される。１つの方法はビームの弱い端部を廃棄するか遮蔽することであり、前記ビーム強度の約３０％を削除する。第２の方法はレーザレンズ内でビームを修正することである。拡大の垂直軸および水平軸に沿って、レーザレンズは中心の最も近くを送出される放射を次第に拡大して強度線束を低減し、端部の最も近くで放射を次第に縮小して強度線束を増大する。わずかに、付加のレーザレンズは次第に放射を拡大および縮小し上向き投影の影響を補償する。全体として、±２０％よりも良好な垂直ビーム強度をかなり容易に達成することができる。
【０１１４】
装置の構成での重要な配慮事項は種々の光学構成要素を横切るビームのアラインメントである。システムは、製作公差、および温度変化や湿度の変動から生じる変化を含めて、ミスアラインメントを引き起こす種々の要因に対応することができなければならない。起こりうるミスアライメントに適応する原理方法は、初めに放射されたビームの一部分だけを必要とするように検出器を配置すること、およびビームが各段階にわたって発散するように配置し、それに続いて、起こりうる局所的ミスアライメントを許容するようにビームを各段階でトリミングまたは過剰対応することである。好ましい実施形態では、レーザダイオードおよびレンズは、放射源リフレクタに会うところで約２ｍｍの厚さに達する発散ビームを放射するように配置される。放射源リフレクタのファセットは約６ｍｍの幅であり、各側に２ｍｍの十分な位置許容度がある。リフレクタは、ファセットがレーザレンズを出た同じ程度の小さい発散の約２ｍｍの厚さであるビームを反射するように水平軸にわたって拡大しない面で配置される。この発散によりビームは検出リフレクタに交差するときまでに約１０ｍｍの厚さに達する。検出リフレクタのファセットは約６ｍｍの幅であり、２つのリフレクタ間のミスアラインメントが両側で２ｍｍを超えなければ１０ｍｍ幅の入射ビームを６ｍｍ幅の出射ビームに効率的に低減する。ミスアラインメントが２ｍｍを超える場合、出射ビームはその量だけ６ｍｍの規準厚さを低減することになる。例えば、放射源リフレクタと検出リフレクタとの間の５ｍｍのミスアラインメントでは、検出器の方に反射される３ｍｍ幅のビームが依然としてあることになる。検出リフレクタも面が継続的に同じ程度の小さい発散の約６ｍｍの厚さまでであるビームを反射するように水平軸にわたって拡大しないファセットで配置される。これによりビームは検出器の領域に達するときまでに約８ｍｍまでの厚さに達する。検出手段は検出器窓の前に配置された狭い垂直スリットを含む遮蔽手段を備えている。好ましい実施形態では、これは検出器窓の前面の近くに配置された１ｍｍ幅のスリットを有する。±１ｍｍ位置許容差が検出手段内で許容される場合、検出リフレクタからの３ｍｍの入射ビームは十分であろう。前述のように、これは放射源リフレクタと検出リフレクタとの間の±５ｍｍの位置許容差に対応し、提案した装置で容易に制御される。垂直方向の許容差制御は類似の方法で達成され、ビーム高さがビーム幅よりもはるかに大きいため容易に達成される。
【０１１５】
厚さ１ｍｍの提案した最終遮蔽体を使用すると、ビームの活性部分の厚さはその全長に沿って実質的に１ｍｍまで低減される。これにより、厚さが最小で端部鮮明度の良好な活性ビームが好都合に提供される。
【０１１６】
レーザレンズは射出成形ポリマー構成要素として形成された小さい複合光学部品である。それはレーザ出力の前に配置され、一体成形フランジによって正確に位置合わせして保持されるか、またはレンズ成形品に取り付けられる。レンズは種々の形態を想定することができ、一般的な構成は、円柱の凹面多項形態の第１の表面、および円柱の凸非球面または環状形態の第２の表面の２つの面を有する。適切なポリマー材料は、水吸収特性が低いシクロオレフィンポリマーまたはシクロオレフィン共ポリマーを含んでいる。
【０１１７】
リフレクタは、単一成分ポリマー射出成形品として製造し、レーザレンズと類似のポリマー材料で生成することができる。リフレクタの本体は放射手段および検出手段の全長を通っている。リフレクタの本体は、汚れにくくするのを助け、容易にきれいに拭くことができるプレー領域に面する装置の平坦な表面を含むのが好都合である。図に示されていないが、成形リフレクタは剛性を薄い材料厚さに与える従来の方法で補強リブが付けられている。リフレクタの反射表面は、必要に応じてビームを導きコリメートする水平に配置されたフレネルタイプ集光ファセットの垂直細片アレイを含んでいる。これらの垂直細片アレイの２つの拡大断面平面図が図１３に示されている。細片とファセットは約６ｍｍの幅である。検出リフレクタ上のファセットは約１ｍｍの高さであり、実質的に平坦である。放射源リフレクタのファセットは約１〜２ｍｍの高さであり、横断面で見たとき実質的に平坦であるが、垂直断面で見たとき曲がっている。平坦なリフレクタが使用された場合、コリメーション要件はファセットの高さが非常に小さいことを必要とするであろう。曲がったプロファイルにするとより大きなファセットを使用することができ、構成要素を低コスト射出成形によって生成することができる。検出リフレクタファセットは曲げる必要がなく、１ｍｍの高さで容易に生成することができる。ファセットの反射表面は材料の内側面として生成される。ファセットは背面に窪みを成形によって生成し、続いて反射表面を生成するように金属で被覆する。これは、反射表面の質が表面酸化またはスクラッチを受けることがある金属ではなくポリマー表面によって決定されるという利点を有する。アルミニウムなどの安価な金属被覆材料を使用することができる。ファセットによって反射されたときビームはポリマー材料の表面に入りかつ出なければならず、ビームが直角でない角度で入りかつ出る場合、屈折することになる。ファセットの方向の角度、およびレーザレンズからの入射ビームまたは検出器への出射ビームの角度は、そのような屈折効果に対応するように適切に配置される。リフレクタは、装置に容易に取付けおよび取外しを行うことができる低コスト交換可能構成要素として生成される。図は、放射源および偏向手段基盤でスロットを含む単なる概略の取付け構成を示している。実際の取付け方法は、確実に、リフレクタがその長さに沿って固定され、プレイング面に直角になるようにする。本発明のこの態様の代替の実施形態では、リフレクタは同等な集光レンズと取り替えられる。
【０１１８】
レーザダイオードは約１ｍＷの出力を有し、７８０ｎｍと１０００ｎｍとの間の近赤外線波長で放射を放射する。その発散は一般に３０°×８０°ＦＷＨＭである。検出器は可視光線をブロックするフィルタを持つフォトダイオードである。その入口窓は約２．５×２．５以上である。それは、窓に入る関連する放射量に比例する電子出力を生成する。レーザダイオードおよびフォトダイオードは、任意の放射源からのストレイ信号がどの非整合検出器によっても受け入れられないように整合対でパルス変調される。変調は不要な周囲放射が検出器によって受け入れられないようにもする。変調はレーザダイオードおよびフォトダイオードに対する整合した電子駆動によって達成される。
【０１１９】
放射アレイブロックは正確な位置合わせでレーザダイオードおよびレーザレンズを保持する精密ポリマー射出成形品を含んでいる。同様に、検出器アレイブロックは正確な位置合わせでフォトダイオードを保持する精密ポリマー射出成形品を含んでいる。検出器アレイブロックは、好都合には成形中に直接形成された遮蔽スロットを持つ検出器遮蔽手段を含むこともできる。黒いポリマー材料を使用すると遮蔽を助けるであろう。遮蔽手段は図１０〜図１２に誇張された縮尺で示されており、実際にはフォトダイオード窓の近くに配置される。放射アレイブロックおよび放射源リフレクタは共通の放射手段基盤に取り付けられている。同様に、検出器アレイブロックおよび検出リフレクタは両方とも共通の検出手段基盤に取り付けられている。放射手段基盤および検出手段基盤は、装置の幅にまたがる基盤またはフレームによって共通位置合わせで保持される。
【０１２０】
ビームがプレイング面のレベルの下の放射源からおよび検出器に反射される構成は、以下のものを含む種々の利点を提供する。第１に、交換可能なリフレクタを使用すると、種々のタイプのショットに対して異なる高さの放射手段および検出手段の使用が可能になり、それによって、必要とされているもののみに高さの目障りが減らされる。第２に、交換可能なリフレクタを使用すると、プレーヤーの最も近くにある放射手段および検出手段を、種々のタイプのショットによって必要とされるようにプレーヤーとボールとの間の位置に関連して変更することができる。第３に、リフレクタ以外のすべての構成要素をプレーの領域から離して置く。これはいくつかの利点を有する。リフレクタは比較的目立たない大部分透明な細い構成要素である。それらは重さも軽く、クラブで打たれた場合に容易に外れるように構成され、それによって、たとえ間違って打たれても破損または負傷の恐れがなくなっている。リフレクタは、間違って破損された場合、容易に安価に交換できる低コスト交換可能構成要素として製作される。
【０１２１】
次に図１０を参照すると、これはドライブショットに適した構成を示しており、ボールはティー上に置かれ、プレイング面上の約３０ｍｍまで持ち上げられている。図は、通常のショットの全範囲にわたってクラブおよびボールの移動を測定する装置が必要とする最も高いリフレクタ細片の高さを示している。随意に、リフレクタ構成要素はその長さに沿ってこの高さを保持することができ、または個々のリフレクタ細片の高さが必要とするように上端部の高さを変えて生成することができる。図１０に示したリフレクタは、ティー上に持ち上げられていないショットである広範囲のグラウンドショットにわたってクラブおよびボールの移動も十分に測定するであろう。偶然に、ドライブショット用のティー上に持ち上げられたボールが必要とする付加的なリフレクタの高さは、ボールがより高く打上げられることがある場合およびクラブがボールに対して非常に急峻な下方アプローチを描くことがある場合のグラウンドショットが必要とする付加的な高さと整合する。したがって、１組のリフレクタがパッティングショット以外のほとんどすべてのショットを含むショットのすべてに使用することができる。すべてのグラウンドショットおよびプレイング面上を３０ｍｍまでティーされたすべてのドライブショットを測定する、構成が図に示したものと同様である装置で必要とされるリフレクタの高さの例は、以下のものによって与えられる。Ｆ６−Ｂ６およびＦ５−Ｂ５のリフレクタ細片は約７５ｍｍの高さであり、Ｆ４−Ｂ４、Ｆ３−Ｂ３、およびＦ２−Ｂ２のリフレクタ細片は約４０ｍｍの高さであり、Ｆ１−Ｂ１のリフレクタ細片は約８０ｍｍの高さである。ボールがプレイング面上で３０ｍｍよりも高くティーされる場合、それに対応してより高いリフレクタ細片が使用される。レーザダイオードビームはすべてのリフレクタの高さを含むのに十分なサイズに構成され、リフレクタが交取り替えられるとき変更されない。
【０１２２】
次に図１１を参照すると、これはパッティングショットに適した構成を示している。パッティングショットは、プレーヤーが通常ボールの非常に近くに立ち、クラブヘッドの速度が比較的遅い点で他のゴルフショットと異なる。これらのショットに対応するのに、装置は状況に応じてボールの近くに第２の検出リフレクタ位置を備えている。非常に低いリフレクタの高さがパッティングショットでは必要とされ、一例が以下で与えられる。Ｆ６−Ｂ６、Ｆ５−Ｂ５、およびＦ４−Ｂ４のリフレクタ細片は約２５ｍｍの高さであり、Ｆ３−Ｂ３およびＦ２−Ｂ２のリフレクタ細片は約４０ｍｍの高さであり、Ｆ１−Ｂ１のリフレクタ細片は約５０ｍｍの高さである。
【０１２３】
次に図１２を参照すると、これは図１０と類似の構成を示しているが、放射手段および検出手段は放射源リフレクタの高さを増加させることによって検出リフレクタの必要な高さを低くするように構成される。放射源リフレクタのファセットは、ビームが検出リフレクタの方に集束するように構成される。このシステムの利点は、それがプレーヤーとボールとの間に立っているリフレクタの必要な高さを低くし、それによってあり得る目障りを低減させることである。この利点は、集束ビームのより精巧な幾何学的配置に起因する、より高い放射源リフレクタおよび測定手段でのより複雑な計算の欠点と比較されることがある。
【０１２４】
装置の測定手段は、一般的に既に説明した方法に従って、ビームからの信号をクラブおよびボールの移動特性に変換するように動作可能なプログラムされた電子プロセッサを含んでいる。既に説明したように、それはニューラルタイプの人工知能手段を有することができる。ビーム信号は２つの主要モードで検出される。これらのモードのうちの１つはビームの最初の遮断の記録された時間である。最初の遮断は、フォトダイオードからの電圧出力が定常状態レベルより下のわずかなプリセット量だけ下がったとき活性化するシュミット（Ｓｃｈｍｉｔｔ）トリガのようなアナログトリガを使用して達成される。アナログトリガを使用すると、従来の変換されたデジタル信号によって提供されるよりもはるかに高レベルの精度が提供される。最初の遮断の時間を使用して水平面に投影された移動特性を決定することができる。検出の第２のモードは、クラブまたはボールがビームを通過するときビームが不明瞭になる程度を測定すること、およびクラブまたはボールの最下部の垂直高さを引き続いて決定することである。これは、フォトダイオードからの出力信号を追跡し、その最低値を記録する高速電子方法を使用することによって達成される。この最低値は、ビームが遮断される前に存在した定常状態信号と比較される。その比較は、プロセッサメモリに記憶された予めプログラムされた１組の変換値を使用して垂直の高さに変換される。
【０１２５】
第２の好ましい実施態様と呼ばれる本発明の代替の好ましい実施形態において、装置は次の点で第１の好ましい実施形態と異なる。放射手段および検出手段は、装置の同じ側、好ましくはプレーヤーの反対側に配置される。放射されたビームはプレイング面を横切り、検出手段で受信されるように同一経路に沿って、後ろに反射される。反射ファセットの複数の垂直アレイを有する共通の反射手段は、放射源およびレンズからの発散光を主要な動作ビームに導くこと、およびリターンビームを検出器の窓に落ちる収束光線に焦点を結ばせることの２つのタスクを行う。各ファセットの垂直アレイは放射源と検出器により共有されるが、それにそうでなければ、その配列は第１の好ましい実施形態の配列と同様である。付加の反射手段は装置の反対側に置かれる。それは、第１の好ましい実施形態の検出反射手段と類似の全体寸法であって、放射されたビーム群を遮断するのに十分な大きさである。それは、好ましい変形では、どんな光線も放射源の方へ正確に逆反射する光学コーナキューブアレイを密に包んだ逆反射面を有している。コーナキューブは互いに９０度となる３つの反射面を持っている。逆反射体の方向は大して厳密ではない。逆反射リフレクタは、ポリマー射出成形として低い単位原価で生成することができる。その配列には、検出されたビームが放射されたビームの光路から分離されることが必要である。これは、放射されたビームの経路のレーザレンズとリフレクタ手段間に、通常約５０％の反射率を持つ傾斜角度の半反射ミラーを間に置くことにより実施することができる。リターンビームのほぼ半分は、反射された部分の適切な焦点に位置する検出器に向かって、放射源の光路から離れて反射される。放射手段および検出手段の要素は、要素間の位置的な登録を大いに支援することができる、共通のアレイブロックおよび基盤に好都合に取り付けることができる。
【０１２６】
第２の好ましい実施形態は、第１の好ましい実施形態に対し下記を含むいくつかの不利点がある。ビーム出力の約７５％までが半反射ミラーで失われる可能性があるので、検出器で等しい信号強度を提供するためには、より高出力の放射源が必要である。プレイング面上のビーム部は長さが２倍になり、それによりビーム内の不要な内部発散の範囲が増加する。
【０１２７】
第２の好ましい実施態様は、第１の好ましい実施形態に対し下記を含むいくつかの利点も持っている。放射手段と検出手段の間の位置的な整列は、逆反射リフレクタの比較的緩やかな位置公差により、および放射手段と検出手段の共通基盤上の接近した位置により、より良好に確保される。同じ逆反射リフレクタをボールの開始位置から異なる距離で使用することもでき、距離の変化は、異なるタイプのショットまたは異なるプレーヤーに適しているかもしれない。放射源と検出要素を一緒にまとめることは、装置をより低コストで、および装置の要素の迅速な組み立ておよび分解を容易にしてパッケージング、保管、および輸送を容易にする方法で製造することも可能にする。
【０１２８】
本発明のさらなる他の実施例において、１２の放射源のアレイは、１つの共通の放射源、または２つの共通の変調された放射源と交換される。放射源は、最後のＦ６−Ｂ６ビームの検出地点の向こうで、プレイング面の高さの随意の高さの、装置の検出手段側に配置される。放射源は、図８に示した放射リフレクタと同じように配置された放射リフレクタに向かって放射を放つ。共通の放射源および検出手段は、プレーヤーと反対の装置側に設置されるのが好ましい。リフレクタ上の反射ストリップのファセットは、図８に示したものと同様、幾何学的な方向で検出リフレクタの方へ放射を返すように配列される。ビーム信号は、第１の好ましい実施形態に関して説明した方法と類似の方法で検出される。放射源から始まる放射は、放射を選択的に反射ストリップに導き、放射リフレクタ領域を緊密に取り囲んでいるレンズにより焦点を結ばれてもよい。
【０１２９】
本発明は、ここに説明した特定の詳細な説明に限定されるものではなく、種々の修正および変更を、添付の方法および装置に関する請求の範囲で定義されているような本発明の範囲から逸脱することなく行うことができることが理解されるべきであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】ビーム放射手段とビーム検出手段を含む、ゴルフクラブフェースおよびゴルフボールの運動特性を測定するのに好適な装置の検出領域の概略平面図を示している。
【図２】図１に示した装置の中央の入来領域の拡大図を示している。
【図３】この例において省略されているビーム対が他から間隔をおかれた交点を有することを除き、図２と類似した図を示している。
【図４】図２と類似した図を示しているが、クラブフェースの表示の中間点を通過する仮想の線を含んでいる。
【図５】図１に示した装置の中央の送出領域の拡大図を示している。
【図６】図１に示した装置の中央の送出領域の拡大図を示しているが、この例では１対の交差ビームのみを有している。
【図７】図１と類似した図を示しているが、送出側に付加のビーム対を持ち、ボールの所望の移動方向の線上にある交点で逆の角度であって、他のビームの交点から間隔をおかれた２つのビームを含んでいる。
【図８】図７に示した装置の概略平面図を示している。
【図９】図８に示した装置の概略切断平面図を示しており、プレイング面の真下の構成を示しているが、放射リフレクタおよび検出リフレクタはそのままにしてある。
【図１０】図８および９に示した装置のＸ−Ｘにおける側面断面図を示している。
【図１１】図１０と類似した図を示しているが、この例において、該構成はパッティングショットの移動特性の検出に適している。
【図１２】同様に、図１０と類似した図を示しているが、検出リフレクタは放射リフレクタよりも低い位置にある。
【図１３】図８に示した装置の右側下部隅を拡大して示している。同図は検出リフレクタの一部を含んでいる。
【符号の説明】
【０１３１】
１  装置
２  放射手段
３  検出手段
４  スタート静止位置のボール
５  所望の飛行方向を示す線
６  ビーム
７  ビームの交点
８  移動しているクラブフェースの表示
９  移動しているボールの表示
１０  プレイング面
１１  放射源および第１のレンズ
１２  放射リフレクタ
１３  放射アレイブロック
１４  放射手段基盤
１５  検出器
１６  検出リフレクタ
１７  検出遮蔽手段
１８  検出アレイブロック
１９  検出手段基盤
２０  外側位置の検出リフレクタ基盤支持体
２１  内側位置の検出リフレクタ基盤支持体
２２  リフレクタファセット
２３  リフレクタファセットの金属化表面
【図１】
2008523384.tif 000003
【図２】
2008523384.tif 000004
【図３】
2008523384.tif 000005
【図４】
2008523384.tif 000006
【図５】
2008523384.tif 000007
【図６】
2008523384.tif 000008
【図７】
2008523384.tif 000009
【図８】
2008523384.tif 000010
【図９】
2008523384.tif 000011
【図１０】
2008523384.tif 000012
【図１１】
2008523384.tif 000013
【図１２】
2008523384.tif 000014
【図１３】
2008523384.tif 000015
【国際調査報告】
2008523384.tif 000016
2008523384.tif 000017
2008523384.tif 000018
2008523384.tif 000019
2008523384.tif 000020