(57)【要約】【課題】光源と光反射板との間の光路を通過物体が横切ることで、通過物体の通過を検知する装置であって、煩雑な装置構成とならず、装置の配置位置の制約も少ない通過物体検知装置を提供するとともに、通過物体の速度計測装置を提供する。【解決手段】通過物体検知装置は、光源１８ａと、光源１８ａから出射されるレーザ光Ｌを反射する光反射板１４ａと、この光反射板１４ａにより反射したレーザ光を受光する受光センサ２０ａと、を有し、光反射板１４ａは、入射した光を再帰反射する反射板とする。速度計測装置は、上記通過物体検知装置を、通過物体の通過する通過経路に沿った異なる位置に２つ配置し、２つの通過物体検知装置によって検知された時間差を用いて通過物体の通過速度を計測する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、光源から出射された光を反射する光反射手段と、この光反射手段により反射した光を受光する受光センサと、を有し、前記光源と前記光反射手段との間の光路を通過物体が横切ることで、通過物体の通過を検知する通過物体検知装置であって、
前記光反射手段は、入射した光を再帰反射する機能を有することを特徴とする通過物体検知装置。
【請求項２】
前記受光センサを、前記光源とともに、通過物体の通過経路を挟んで前記光反射手段の位置と反対の側に配置した請求項１に記載の通過物体検知装置。
【請求項３】
前記光源と前記光反射手段との間の光路中に、光の一部を透過し一部を反射する光学部材を配置し、前記光反射手段で反射した後前記光学部材で反射あるいは透過した光を前記受光センサが受光するように、前記受光センサを配置した請求項２に記載の通過物体検知装置。
【請求項４】
前記光源はレーザ光源である請求項１〜３のいずれか１項に記載の通過物体検知装置。
【請求項５】
光源と、光源から出射された光を反射する光反射手段と、この光反射手段により反射した光を受光する受光センサと、を有し、前記光源と前記光反射手段との間の光路を通過物体が横切ることで通過物体の通過を検知する通過物体検知装置を、通過物体の通過経路に沿って２つ配置し、２つの通過物体検知装置によって検知された時間差を用いて通過物体の通過速度を計測する速度計測装置であって、
前記通過物体検知装置のそれぞれにおいて、前記光源と前記受光センサとを、通過物体の通過経路を挟んで前記光反射手段の位置と反対の側に配置し、前記光反射手段から反射する光の光路を前記光反射手段に入射する光の光路に重ね、前記光源と前記光反射手段との光路中に、光の一部を透過し一部を反射する光学部材を配置し、前記光反射手段で反射しかつ前記光学部材で反射あるいは透過した光を前記受光センサが受光するように、前記受光センサを配置したことを特徴とする速度計測装置。
【請求項６】
前記光反射手段は、入射した光を再帰反射する機能を有する請求項５に記載の速度計測装置。
【請求項７】
前記光源はレーザ光源である請求項５または６に記載の速度計測装置。
【請求項８】
前記通過物体は、ゴルフスウィングにより移動するゴルフクラブのゴルフクラブヘッドである請求項５〜７のいずれか１項に記載の速度計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源と光反射板等の光反射手段との間の光路を通過物体が横切ることで、通過物体の通過を検知する通過物体検知装置、および、この通過物体検知装置を用いて通過物体の通過速度を計測する速度計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゴルフクラブを把持してゴルフスウィングを行った時のゴルフクラブヘッドのヘッドスピードは、ゴルフクラブヘッドが所定の位置を通過することを検知する通過物体検知装置を、ゴルフクラブヘッドの通過経路に沿って２つ並べ、通過物体を検知した時間差を測定することで求めることができる。
【０００３】
このような通過物体検知装置には、光源から出射し通過物体の表面で反射した反射光を受光センサで検出して通過物体の通過を検知する反射型のフォトインタラプタ、あるいは、通過物体の通過経路を挟んで一方の側に光を出射するＬＥＤ（発光ダイオード）  光源と、他方の側に出射した光を受光する受光センサとを配置し、通過する通過物体の通過経路が光源から受光センサに向かう光路を横切るようにし、通過物体のない時受光センサにより光が常に受光され、通過物体が通過した時受光センサによる受光が遮断されることを利用して通過物体の通過を検知する透過型のフォトインタラプタがある。
【０００４】
上記反射型のフォトインタラプタでは、通過物体の表面が一定の形状を成しかつ表面の反射率が一定の場合、通過の検知を正確に行うことができ、しかも、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。
しかし、通過物体の表面の反射率が一定でなく、通過物体の形状も種々異なる場合、通過物体の表面の反射率や通過物体の形状によって検知の精度が種々に変わることが知られている。このため、通過する通過物体が一定でない場合、通過物体の精度の高い検知を行うためには、上記通過物体が光路を横切って光を遮断する透過型のフォトインタラプタが好適に用いられる。
この透過型のフォトインタラプタを用いたゴルフクラブヘッドのヘッドスピード測定装置として、例えば、下記特許文献１が挙げられる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２０６４５１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この透過型のフォトインタラプタでは、物体が通過しない時受光センサが光を受光するように構成されており、受光センサは、光源から出射する光の光軸上に正確に位置合わせをして配置しなければならない。特に、通過物体の通過を精密に検知するためには、光源から出射される光の光束を小さくする必要があり、これに伴って、受光センサも正確に位置合わせをしなければならない。
このため、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予め正確に位置合わせして固定した光源と受光センサとを備える装置構成が用いられている。
しかし、この透過型のフォトインタラプタは、ゴルフスウィング時のヘッドスピードの計測においては、ゴルファの足元に、光源あるいは受光センサの一方が配置され、通過経路を挟んで反対側に光源あるいは受光センサの他方が配置されるので、ゴルファにとっては邪魔で煩雑な装置となってしまうといった問題があった。さらに、通過物体の通過経路が、光源と受光センサとの間の光路を横切るように通過物体検知装置を配置しなければならないので、通過物体検知装置の配置位置が制約されるといった問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題を解決するために、上記透過型のフォトインタラプタを用いた装置であって、煩雑な装置構成とならず、装置の配置位置の制約も少ない通過物体検知装置を提供するとともに、この通過物体検知装置を用いた通過物体の速度計測装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、光源と、光源から出射された光を反射する光反射手段と、この光反射手段により反射した光を受光する受光センサと、を有し、前記光源と前記光反射手段との間の光路を通過物体が横切ることで、通過物体の通過を検知する通過物体検知装置であって、前記光反射手段は、入射した光を再帰反射する機能を有することを特徴とする通過物体検知装置を提供する。
【０００９】
その際、前記通過物体検知装置は、前記受光センサを、前記光源とともに、通過物体の通過経路を挟んで、前記光反射手段の位置と反対の側に配置した構成とするのが好ましい。
また、前記光源と前記光反射手段との間の光路中に、光の一部を透過し一部を反射する光学部材を配置し、前記光反射手段で反射した後前記光学部材で反射あるいは透過した光を前記受光センサが受光するように、前記受光センサを配置するのも好ましい。
さらに、前記光源はレーザ光源であるのが好ましい。
【００１０】
また、本発明は、光源と、光源から出射された光を反射する光反射手段と、この光反射手段により反射した光を受光する受光センサと、を有し、前記光源と前記光反射手段との間の光路を通過物体が横切ることで通過物体の通過を検知する通過物体検知装置を、通過物体の通過経路に沿って２つ配置し、２つの通過物体検知装置によって検知された時間差を用いて通過物体の通過速度を計測する速度計測装置であって、前記通過物体検知装置のそれぞれにおいて、前記光源と前記受光センサとを、通過物体の通過経路を挟んで、前記光反射手段の位置と反対の側に配置し、前記光反射手段から反射する光の光路を前記光反射手段に入射する光の光路に重ね、前記光源と前記光反射手段との光路中に、光の一部を透過し一部を反射する光学部材を配置し、前記光反射手段で反射しかつ前記光学部材で反射あるいは透過した光を前記受光センサが受光するように、前記受光センサを配置したことを特徴とする速度計測装置を提供する。
【００１１】
その際、前記光反射手段は、入射した光を再帰反射する機能を有するのが好ましい。
また、前記光源はレーザ光源であるのが好ましい。
なお、前記通過物体は、例えば、ゴルフスウィングにより移動するゴルフクラブのゴルフクラブヘッドである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の通過物体検知装置およびこの装置を用いた速度計測装置について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の通過物体検知装置を用いた速度計測装置の一実施例であるゴルフクラブヘッドのヘッドスピード計測装置１０の概略構成図である。
ヘッドスピード計測装置１０は、ゴルフクラブヘッドの通過経路に沿った異なる２箇所の位置に通過物体検知装置を配置し、ゴルフスウィング時のゴルフクラブヘッドＨの通過を各通過物体検知装置で検知してゴルフクラブヘッドＨのヘッドスピードを計測する装置である。
【００１４】
ヘッドスピード計測装置１０は、図１に示すように、センサユニット１２ａ，１２ｂと、光反射板１４ａ，１４ｂと、速度算出ユニット１６と、を有して構成される。
なお、センサユニット１２ａおよび光反射板１４ａによって通過物体の通過を検知する１つの通過物体検知装置が形成され、センサユニット１２ｂおよび光反射板１４ｂによって通過物体の通過を検知する１つの通過物体検知装置が形成される。
センサユニット１２ａ，１２ｂは同一の構成であり、ゴルフクラブヘッドの通過経路に沿った異なる位置に配置されただけなので、以降では、センサユニット１２ａを代表して説明する。
【００１５】
センサユニット１２ａ（１２ｂ）は、図２に示されるように、レーザ光Ｌを出射する光源１８ａ（１８ｂ）と、光源１８ａ（１８ｂ）から出射し光反射板１４ａ（１４ｂ）で反射したレーザ光の一部を受光する光電素子を備えた受光センサ２０ａ（２０ｂ）と、入射したレーザ光の一部を反射し一部を透過するハーフミラー２２ａ（２２ｂ）を有し、これらは、レーザ光の出射／入射孔２３ａ（２３ｂ）が設けられた筐体２４ａ（２４ｂ）で覆われている。
【００１６】
光源１８ａ（１８ｂ）は、レーザ光を出射する公知のレーザ光源で、例えば、可視領域のレーザ光を出射する半導体レーザ等が用いられる。なお、本発明においては、光源は必ずしも可視領域のレーザ光源である必要はなく、非可視領域のレーザ光源であってもよい。さらに、光源は、ＬＥＤ光源であってもよい。しかし、光の強度および光束を小さく制御して正確なゴルフクラブヘッドＨの通過を検知するためには、レーザ光源を用いるのが好ましい。
【００１７】
受光センサ２０ａ（２０ｂ）は、フォトダイオードとトランジスタを一体化したフォトトランジスタが用いられた公知のセンサであり、ゴルフクラブヘッドＨが通過しない時レーザ光を受光して一定の値を出力し、ゴルフクラブヘッドＨが通過して光源１８ａ（１８ｂ）からのレーザ光Ｌが遮断された時、受光が中断され、上記一定の値に比べて値の低い信号を出力するセンサである。
【００１８】
ハーフミラー２２ａ（２２ｂ）は、光源１８ａ（１８ｂ）から出射したレーザ光Ｌの一部を透過し、光反射板１４ａ（１４ｂ）にて反射されたレーザ光の一部を反射する板状の光学部材である。本発明においては、ハーフミラーの替わりに、直角プリズムの斜面にクロム膜等の金属薄膜又は誘電体多層膜をコーティングしたプリズム、例えば反射率と透過率が略１対１となっているハーフプリズムを光学部材として用いてもよい。
【００１９】
光反射板１４ａ（１４ｂ）は、入射したレーザ光の一部を入射した方向に反射する、いわゆる再帰反射する反射板であり、板部材の表面に再帰反射シートを貼り付けて構成されたものである。
図３は、再帰反射シートの一例の断面図である。
再帰反射シート５０は、バインダ層５４、反射層５６、表面フィルム層５８、および、複数のガラスビーズ６０を有して構成される。
【００２０】
このような構成となっているので、再帰反射シート５０に入射角θで入射したレーザ光Ｌは、表面フィルム層５８、ガラスビーズ層６０、および反射層５６による屈折および反射を受けて、表面フィルム層５８から出射角度θで、つまり、入射した方向にレーザ光Ｌの一部を出射させる作用を有する。
なお、光反射板１４ａ（１４ｂ）の再帰反射シートは、図３に示す断面構成を有する再帰反射シートに限定されず、公知の断面構成の再帰反射シートであってもよく、少なくとも入射した光を入射した方向に反射する再帰反射シートであればよい。例えば、特公昭６１−１３５６１号公報に開示されるシートが挙げられる。さらに、再帰反射シートに替えて、再帰反射機能を有するコーナーキューブプリズム、コーナーキューブリフレクタあるいは中空リトロリフレクタ等の公知の構造体を用いてもよい。特に、コーナーキューブプリズムは反射率が比較的高いため、光源とセンサユニット１２ａ（１２ｂ）との距離を長く設定することができ、また、レーザ光源に比べて光の強度の弱いＬＥＤ等の他の光源を選択することができ、センサユニット１２ａ（１２ｂ）の配置位置や光源の選択の自由度が広がる。
【００２１】
速度算出ユニット１６は、センサユニット１２ａ，１２ｂの出力端子と接続されており、センサユニット１２ａ，１２ｂから出力される信号の値が急激に立ち下がる時間差を計測し、この計測結果とセンサユニット１２ａ，１２ｂの光路間の距離を既知としてゴルフクラブヘッドＨのヘッドスピードを算出し、算出したヘッドスピードを、図示されないモニタに表示する部分である。
【００２２】
本実施例では、光源１８ａ（１８ｂ）から出射したレーザ光Ｌをハーフミラー２２ａ（２２ｂ）で透過して光反射板１４ａ（１４ｂ）に向かわせ、受光センサ２０ａ（２０ｂ）では、ハーフミラー２２ａ（２２ｂ）で反射したレーザ光を受光させるが、本発明では、光源１８ａ（１８ｂ）と受光センサ２０ａ（２０ｂ）との配置位置を互いに入れ替えて、光源１８ａ（１８ｂ）から出射したレーザ光をハーフミラー２２ａ（２２ｂ）で反射した後、光反射板１４ａ（１４ｂ）に向かわせ、光反射板１４ａ（１４ｂ）にて反射しハーフミラー２２ａ（２２ｂ）を透過したレーザ光を受光センサで受光するように構成してもよい。
【００２３】
このようなヘッドスピード計測装置１０では、ゴルフクラブヘッドＨが通過しない時はセンサユニット１２ａ（１２ｂ）から出射し、ハーフミラー２２ａ（２２ｂ）を透過し、さらに、光反射板１４ａ（１４ｂ）で反射したレーザ光の一部は、ハーフミラ−２２ａ（２２ｂ）で反射され、受光センサ２０ａ（２０ｂ）で受光されて、一定の値を出力する。
一方、ゴルフクラブヘッドＨが図１にようにＸ方向に移動して、センサユニット１２ａ（１２ｂ）から出射するレーザ光Ｌの光路を横切る時、レーザ光Ｌは遮断され、受光センサ２０ａ（２０ｂ）によるレーザ光Ｌの受光は中断される。したがって、受光センサ２０ａ（２０ｂ）から出力される信号は立ち下がり、値が急激に低下する。
速度算出ユニット１６は、センサユニット１２ａ，１２ｂから出力される信号の立ち下がりの時間差を計測し、既知であるセンサユニット１２ａ，１２ｂのレーザ光の光路間の距離を用いて、通過するゴルフクラブヘッドＨの速度を算出する。
【００２４】
その際、光反射板１４ａ（１４ｂ）は入射するレーザ光Ｌを再帰反射するので、図２に示すように、光反射板１４ａ（１４ｂ）に入射するレーザ光Ｌの入射方向が光反射板１４ａの入射面に垂直でなくても、レーザ光Ｌの一部を入射方向に反射し、入射光と反射光の光路を重ねることができる。すなわち、レーザ光Ｌが光反射板１４ａ（１４ｂ）に入射する限りにおいて、光入射板１４ａ，１４ｂの反射の向きをセンサユニット１４ａ（１４ｂ）の位置に応じて調整する必要がない。
【００２５】
また、光源１８ａ（１８ｂ）から出射し、ハーフミラー２２ａ（２２ｂ）に入射するレーザ光Ｌの入射角度と、光反射板１４ａ（１４ｂ）で反射してハーフミラ２２ａ（２２ｂ）に入射するレーザ光の入射角度は常に一致するので、光反射板１４ａ（１４ｂ）の向きに応じて光源１８ａ（１８ｂ）、受光センサ２０ａ（２０ｂ）、ハーフミラー２２ａ（２２ｂ）の位置調整をしなくても、固定された受光センサ２０ａ（２０ｂ）でレーザ光を受光することができる。
また、ハーフミラー２２ａ（２２ｂ）および光反射板１４ａ（１４ｂ）のそれぞれにおける透過率、反射率さらには吸収率によって受光センサ２０ａ（２０ｂ）に入射するレーザ光の光強度は低下するが、光束が小さく光強度の強いレーザ光を用いることで、受光センサ２０ａ（２０ｂ）では、受光センサ２０ａ（２０ｂ）で感知する程度の光強度を持ったレーザ光を受光することができる。しかも、光路中のレーザ光の光束を小さくすることができるので、ゴルフクラブヘッドＨの通過を精度良く検知することができ、精度の高いヘッドスピードの計測ができる。
【００２６】
また、ヘッドスピード計測装置１０では、光源１８ａ（１８ｂ）と受光センサ２０ａ（２０ｂ）とを、ゴルフクラブヘッドＨの通過経路を挟んで光反射板１４ａ（１４ｂ）の反対側に一体化して集約し、センサユニット１２ａ（１２ｂ）として配置することができ、さらに、ゴルフクラブヘッドＨの通過経路を挟んでセンサユニット１２ａ（１２ｂ）の反対側に配置する光反射板１４ａ（１４ｂ）の向きを調整する必要はないので、ヘッドスピード計測装置１０の配置位置を自由に設定することのできる、きわめて簡単な装置構成となり、ゴルフスウィングするゴルファの邪魔にならない位置に自在に設置することができる。
【００２７】
本発明の通過物体検知装置について、ゴルフクラブヘッドの通過を検知してゴルフクラブヘッドのヘッドスピードを計測する装置を例にして説明したが、本発明の通過物体検知装置は、ゴルフクラブヘッドの通過を検知するものに限られない。例えば、通過物体を打ち出し直後のゴルフボールとして、ゴルフボールの飛翔経路に沿って本発明の通過物体検知装置を複数配置することで、ゴルフボールの飛翔方向を容易に計測することができる。また、通過物体を飛翔する野球のボールやスウィングされた野球のバット等としてもよく、さらには、走行する自転車や自動車等、移動するあらゆる物体に適用することができる。
【００２８】
以上、本発明の通過物体検知装置およ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限定はされず、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。
【００２９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明は、光源と光反射板等の光反射手段との間の光路を通過物体が横切ることで、通過物体の通過を検知する通過物体検知装置において、光反射手段は再帰反射する機能を有するので、光源と受光センサを通過物体の通過経路の一方の側に集約して配置することができ、しかも、光反射板等の光反射手段の向きの調整を不要とするので、煩雑な装置構成とならず、装置の配置位置の自由度が広がる。また、光源にレーザ光源を用いることで精度の高い通過物体の検知を行うことができる。
また、この通過物体検知装置を用いた速度計測装置においても、煩雑な装置構成とならず、配置位置の自由度が広がる。また、光源にレーザ光源を用いることで精度の高い通過物体の移動速度を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の通過物体検知装置を用いたゴルフクラブヘッドのヘッドスピード計測装置の概略構成図である。
【図２】本発明のヘッドスピード計測装置の要部を説明する説明図である。
【図３】本発明の光反射手段に用いられる再帰反射シートの一例の断面図である。
【符号の説明】
１０  ヘッドスピード計測装置
１２ａ，１２ｂ  センサユニット
１４ａ，１４ｂ  光反射板
１６  速度算出ユニット
１８ａ，１８ｂ  光源
２０ａ，２０ｂ  受光センサ
２２ａ，２２ｂ  ハーフミラー
２３ａ，２３ｂ  出射／入射孔
２４ａ，２４ｂ  筐体
５０  再帰反射シート
５４  バインダ層
５６  反射層
５８  表面フィルム層
６０  ガラスビーズ
【図１】
2004301797.tif 000003
【図２】
2004301797.tif 000004
【図３】
2004301797.tif 000005