(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴルフクラブに装着されたシャフトの表面に設けられる金属体と、ドップラーレーダとを備え、
上記ドップラーレーダは、スイング中の上記ゴルフクラブにおける金属体にレーダ波を発射する少なくとも一つの送信部と、この金属体から反射されたレーダ波を受信する少なくとも三つの受信部とを有し、
更に、上記三つ以上の受信部により受信された信号に基づいて、金属体の三次元座標を算出する演算部を備えており、
上記金属体が、シャフトの長手方向複数箇所に設けられており、
上記演算部が、各金属体の速度の大きさを比較することにより、シャフト長手方向の異なる位置に配置された各金属体を区別しうるシャフト挙動自動計測システム。
【請求項２】
上記金属体は、金属粉末を含有する塗料、金属粉末を含有する樹脂シート、金属箔又は金属薄膜とされ、上記金属体の合計重量は、クラブ総重量の３％以下である請求項１に記載のシャフト挙動自動計測システム。
【請求項３】
上記送信部及び上記受信部と上記金属体との距離は、上記スイングの全範囲において０．５〜８ｍである請求項１に記載のシャフト挙動自動計測システム。
【請求項４】
一台の上記ドップラーレーダが、少なくとも三つの受信部を有している請求項１から３のいずれかに記載のシャフト挙動自動計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイング中のシャフト挙動を計測しうるシャフト挙動自動計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
スイング中におけるゴルフクラブシャフトの挙動を計測する方法として、歪みゲージを用いた方法が知られている。特開平１１−１７８９５３号公報は、歪みゲージをシャフト長手方向の複数位置に貼り付け、各歪みゲージから得られる歪みデータに基づいてシャフト挙動を計測する技術を開示する。
【特許文献１】特開平１１−１７８９５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
歪みゲージには配線が接続されている。この配線は、スイングの邪魔となり、ゴルファーのスイングを著しく妨げる。この配線により、ゴルファーは通常のようにスイングすることができない。また、歪みゲージ及び配線の重量により、ゴルフクラブの重量及びシャフト重量が増加する。この重量増加により、ゴルフクラブ及びシャフトは、歪みゲージが装着されていない状態とは異なる仕様となる。この重量増加は、ゴルファーの通常のスイングを妨げる。この重量増加は、ゴルフクラブシャフトの本来の挙動を妨げる。
【０００４】
歪みゲージを用いない方法として、高速度カメラを用いた方法が考えられる。シャフトの長手方向の複数位置に目印を設け、高速度カメラにより撮影された映像に基づいて上記目印の挙動を解析する。高速度カメラを複数台設け、複数の視点からスイングを撮影することにより、各目印の三次元的な挙動が求められうる。しかし、高速度カメラを用いた方法は、解析に多くの時間を要する。また、高速度カメラを用いた方法は、計測精度が悪い。
【０００５】
本発明の目的は、スイングを妨げにくく、シャフト挙動を三次元的に計測しうるシャフト挙動自動計測システムの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るシャフト挙動自動計測システムは、ゴルフクラブに装着されたシャフトの表面に設けられる金属体と、ドップラーレーダとを備えている。上記ドップラーレーダは、スイング中の上記ゴルフクラブにおける金属体にレーダ波を発射する少なくとも一つの送信部と、この金属体から反射されたレーダ波を受信する少なくとも三つの受信部とを有する。このシャフト挙動自動計測システムは、上記三つ以上の受信部により受信された信号に基づいて、金属体の三次元座標を算出する演算部を備えている。
【０００７】
好ましくは、上記シャフト挙動自動計測システムにおいて、上記金属体は、金属粉末を含有する塗料、金属粉末を含有する樹脂シート、金属箔又は金属薄膜とされる。好ましくは、上記金属体の合計重量は、クラブ総重量の３％以下とされる。
【０００８】
好ましくは、上記送信部及び上記受信部と上記金属体との距離は、上記スイングの全範囲において０．５〜８ｍとされる。
【発明の効果】
【０００９】
ドップラーレーダにより、シャフト上に設けられた金属体の三次元的な位置の計測が可能となる。本発明は、ドップラーレーダを用いたため、スイングを妨げにくい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係るシャフト挙動自動計測システム２を示す図である。
図１には、シャフト挙動自動計測システム２と共に、ゴルファーｇが示されている。シャフト挙動自動計測システム２は、金属体１４と、レーダ装置６とを備えている。金属体１４は、ゴルフクラブ４のゴルフクラブシャフト８に取り付けられている。ゴルフクラブ４は、ゴルフクラブシャフト８と、グリップ１０と、ゴルフクラブヘッド１２とを有している。ヘッド１２は、シャフト８の一端部に取り付けられており、グリップ１０は、シャフト８の他端部に取り付けられている。ゴルファーｇは、グリップ１０を握りつつスイングを行う。ゴルファーｇは、スイング主体（ゴルフクラブ４をスイングするもの）の一例である。
【００１２】
シャフト８は、いわゆるカーボンシャフトである。シャフト８は、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）よりなる。シャフト８は、シャフトの長手方向複数箇所において露出する金属体１４を有している。金属体１４は、例えば、シャフト本体とは別体である。金属体１４は、金属粉末を含有する塗料、金属粉末を含有する樹脂シート、金属箔又は金属薄膜よりなる。金属体１４は、金属を含有するメッキでもよい。金属体１４は、シャフトの表面を覆っている。図示されていないが、金属体１４は、断面円形のシャフトの全周に亘って設けられている。金属体は、少なくともシャフトの表面に存在していればよい。金属粉末を含有するものは、金属体である。金属イオンを含有するものは、金属体である。金属原子を含有するものは、金属体である。金属体に含まれる金属原子の種類は、特に限定されない。
【００１３】
金属粉末を含有する塗料は、シャフト本体の表面に直接塗装されたものでもよく、粘着テープや粘着性樹脂等よりなる基材の表面に塗装されたものでもよい。金属箔は、粘着テープや粘着性樹脂等よりなる基材の表面に設けられたものでもよい。金属薄膜は、シャフト本体上に直接形成されていてもよく、粘着テープや粘着性樹脂等よりなる基材の表面に設けられたものでも良い。金属薄膜の形成方法としては、ＰＶＤ（Phisical Vapor Deposition)やＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)等が挙げられる。
【００１４】
金属体１４を軽量化する観点から、金属体１４に含まれる金属の種類は、軽金属が好ましい。具体的には、金属体１４の含まれる金属の種類は、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、チタン、チタン合金等が好ましい。金属体１４を軽量化する観点から、金属体１４に含まれる金属の比重は、５以下とされるのが好ましい。
【００１５】
計測されるゴルフクラブ４の重量増加を抑える観点から、金属体１４の重量（金属体１４を複数設ける場合には、それらの合計の重量）は、ゴルフクラブ４の重量（金属体１４が設けられていない状態における重量）の３％以下とされるのが好ましく、１％以下とされるのがより好ましい。計測されるゴルフクラブ４のクラブバランスの変化を抑制し、金属体１４の有無によるスイングの変化及びシャフト挙動の変化を抑える観点から、金属体１４の設置によるゴルフクラブ４のクラブバランスの変化は、２ポイント以下とされるのが好ましく、１ポイント以下とされるのがより好ましい。このクラブバランスは、１４インチ方式のクラブバランスである。なお、金属体１４の設置によるゴルフクラブ４のクラブバランスの変化が２ポイント以下とは、例えば、金属体１４設置前の（通常の使用状態の）ゴルフクラブのクラブバランスがＤ２である場合、金属体１４設置後のゴルフクラブのクラブバランスがＤ４〜Ｄ０の範囲内にあることを意味する。
【００１６】
金属体１４は、シャフト８の表面に存在する。金属体１４は、シャフト８の表面において局所的に配置されている。局所的に配置された金属体１４の位置を追跡することにより、シャフト８の特定位置（金属体１４が設けられた位置）における挙動が計測される。金属体１４の局所性を高める観点から、金属体１４のシャフト長手方向長さは４０ｍｍ以下とされるのが好ましく、３０ｍｍ以下とされるのがより好ましい。金属体１４から反射されるレーダ波の強度を大きくして計測精度を高める観点から、金属体１４のシャフト長手方向長さは１ｍｍ以上とされるのが好ましく、３ｍｍ以上とされるのがより好ましい。
【００１７】
好ましくは、金属体１４は、シャフト８の長手方向複数箇所に設けられる。複数箇所に設けられることにより、シャフト８の挙動（しなり等）がより高精度に計測されうる。シャフト８のしなりの計測精度を高める観点から、金属体１４のシャフト長手方向位置は、３箇所以上とされるのが好ましく、５箇所以上とされるのがより好ましい。受信波の解析を容易とする観点から、金属体１４のシャフト長手方向位置は、２０箇所以下とされるのが好ましく、１５箇所以下とされるのが好ましい。
【００１８】
シャフト８のしなりを効率的に計測する観点から、金属体１４は、シャフト長手方向において等間隔に配置されるのが好ましい。シャフト８のしなりを全体的に計測する観点から、シャフト８に設けられた金属体１４のうち最もヘッド１２寄りに位置する金属体１４とヘッド１２のネック端面とのシャフト長手方向距離は、２００ｍｍ以下とされるのが好ましく、１００ｍｍ以下とされるのがより好ましい。シャフト８のしなりを全体的に計測する観点から、シャフト８に設けられた金属体１４のうち最もグリップ１０寄りに位置する金属体１４とグリップ１０のヘッド側端面１０ｔとのシャフト長手方向距離は、２００ｍｍ以下とされるのが好ましく、１００ｍｍ以下とされるのがより好ましい。
【００１９】
シャフト８は、いわゆるスチールシャフトでもよい。スチールシャフトの場合、金属体は、シャフト本体と別体とされてもよい。例えば、スチールシャフトの全体を非金属体で覆い、更にシャフトの長手方向複数箇所に金属体が設けられた構成が採用されうる。また、スチールシャフトのシャフト本体が金属体として利用されてもよい。例えば、スチールシャフトの長手方向複数箇所を除きシャフト本体の表面を非金属体（塗装や樹脂テープ等）で覆うとともに、シャフトの長手方向複数箇所においてシャフト本体を露出させる構成が採用されうる。シャフトを覆う非金属体としては、金属粉末を含有しない塗料や、金属粉末を含有しない樹脂シート等が採用されうる。
【００２０】
シャフト８の表面に加え、ヘッド１２の表面に金属体１４を設けても良い。ヘッド１２が金属製である場合、ヘッド１２の表面全体を非金属体（塗装や樹脂テープ等）で覆うとともに、ヘッド１２とは別体の金属体を設けても良い。また、ヘッド１２の挙動を計測対象から除外したい場合であって且つヘッド１２が金属製である場合、ヘッド１２の表面全体を非金属体（塗装や樹脂テープ等）で覆う構成が採用されうる。
【００２１】
ゴルファーｇを計測対象から除外したい場合、ゴルファーｇは金属体を身につけないようにして計測する計測方法が好ましい。ゴルファーｇが金属体を身につけないことにより、シャフト８の計測精度が更に高まる。ゴルファーｇを計測対象に含めたい場合、ゴルファーｇにおける所望の位置の金属体１４を設けて計測する計測方法が採用されうる。
【００２２】
金属体１４は、シャフトの表面に設けられている。金属体１４は、シャフトの表面において露出している。金属体１４は、レーダ装置６からのレーダ波を反射しうる。金属体のみならず、非金属体も、レーダ波を反射しうる。レーダ装置６は、金属体から反射されたレーダ波のみならず、非金属体から反射されたレーダ波をも受信しうる。ただし、金属体のレーダー波の反射率は、非金属体のレーダ波の反射率よりも高い。金属体が露出している場合、この露出面からのレーダ波の反射率は、更に高い。よって、例えば、受信波の強度に所定の閾値を設けることにより、金属体の露出面から反射されたレーダ波と、非金属体から反射されたレーダ波とが区別されうる。非金属体からの反射波は感知せず、金属体からの反射波のみを感知しうるように、レーダ装置６の感度が設定されていてもよい。
【００２３】
図１及び図２において図示されていないが、レーダ装置６は、一つの送信部を有する。レーダ装置６は、三つの受信部１６を有する。送信部は、スイング中の上記ゴルフクラブの金属体１４にレーダ波を発射する。受信部１６は、金属体１４から反射されたレーダ波を受信する。図１及び図２において図示されていないが、シャフト挙動自動計測システム２は、受信部１６により受信された信号に基づいて、金属体１４の三次元座標を算出する演算部を備えている。この演算部は、レーダ装置６に内蔵されている。この演算部が、レーダ装置６に接続されたコンピュータ等に設けられても良い。
【００２４】
レーダ装置６は、受信部設置面１７を有している。三つの受信部１６は、いずれも受信部設置面１７に沿って設置されている。受信部設置面１７は、平面である。図３は、受信部設置面１７の正面視である。３つの受信部１６のうちの２つの受信部１６ａ、１６ｂの設置高さ（地面ｈからの設置高さ）は略同一である。３つの受信部１６のうちの１つの受信部１６ｃの設置高さは、前述した受信部１６ａ及び受信部１６ｂよりも高い。受信部１６ｃは、受信部設置面１７上において、受信部１６ｃは、受信部１６ａと受信部１６ｂとを結ぶ線Ｌ１の垂直二等分線Ｌ２上に位置している（図３参照）。
【００２５】
全ての受信部１６が金属体１４からの反射波を受信しやすい構成とする観点から、水平面と受信部設置面１７とのなす角度α（図１参照）は、４５度以上とされるのが好ましい。全ての受信部１６が金属体１４からの反射波を受信しやすい構成とする観点から、水平面と受信部設置面１７とのなす角度α（図１参照）は、９０度以下とされるのが好ましい。全ての受信部１６が金属体１４からの反射波を受信しやすい構成とする観点から、受信部設置面１７の図心を通る受信部設置面１７の法線Ｌ３は、スイング主体（ゴルファーｇやスイングロボット等）内を通るのが好ましい。
【００２６】
図示されていないが、シャフト挙動自動計測システム２は、コンピュータ部を有している。レーダ装置６は、配線１８を介して、パーソナルコンピュータ等のコンピュータと接続されている。レーダ装置６と接続されたコンピュータが、コンピュータ部である。レーダ装置６は、コンピュータと直結されている。
【００２７】
レーダ装置６は、ドップラーシフトの原理により被計測物（金属体１４）とレーダ装置６との相対速度を計測しうる。レーダ装置６は、ドップラーレーダである。また、レーダ装置６の送信部は、ミリ波を発信する。レーダ装置６は、ミリ波レーダである。
【００２８】
ミリ波レーダとは、ミリ波を用いたレーダシステムである。ミリ波とは、波長がミリメートル台の電波である。ミリ波の周波数は、３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚである。距離計測用レーダとして、ミリ波レーダやレーザレーダが知られているが、中でもミリ波レーダは、雨や霧の状態でもターゲット（即ち金属体１４）を安定して捉えることができる。ミリ波レーダは、天候に左右されない計測を可能とする。ミリ波レーダは、暗い場所での計測を可能とする。
【００２９】
レーダ装置６の配置は特に限定されない。好ましくは、レーダ装置６は、計測に適した位置に配置される。図１及び図２が示すように、好ましくは、レーダ装置６は、ゴルファーｇ等のスイング主体の正面に配置される。レーダ装置６がスイング主体の正面に配置されることにより、スイング中において金属体１４がスイング主体により隠されることが抑制される。なお、スイング主体として、ゴルファーｇの他、スイングロボットが例示される。
【００３０】
ゴルファーｇのスイングにより、ゴルフクラブ４は移動する。図４は、トップオブスイングｔからインパクトｐまでのゴルフクラブ４の軌跡を描いた図である。図４で描かれた軌跡は、スイングの一部である。スイングの全範囲とは、アドレス状態から始まり、トップオブスイングｔ、インパクトｐ及びフォロースルーを経てフィニッシュに至るまでの範囲である。スイングの全範囲において、金属体１４のそれぞれは、略円弧状に移動する。スイングの全範囲において、金属体１４の動きうる範囲は、おおよそ、図１、図２及び図４において２点鎖線で示される円内である。この円（２点鎖線で示される）は、ゴルファーｇ（スイング主体）から最も遠い位置にある金属体１４ａの動きうる範囲である。
【００３１】
レーダ装置６の計測可能領域の広さは、ビーム幅（ビーム角とも称される）に依存する。ビーム幅内の移動物体は精度よく計測されうる。ビーム幅は、例えば電力の半値幅で表される。半値幅とは、送信部から発信される電力が、レーダー正面で観測される最も強い値に対して半分に低下するまでの角度幅である。
【００３２】
レーダ装置６の送信部から発信されたレーダ波は、略円錐状に発信される。発信されたレーダ波は、水平方向のビーム幅θ１（図２参照）と、鉛直方向のビーム幅θ２（図１参照）とを有する。スイングの全範囲におけるシャフト挙動を計測する観点から、スイングの全範囲において、全ての金属体１４がレーダ装置６のビーム幅の範囲内に位置するようにレーダ装置６が設置されるのが好ましい。
【００３３】
スイング中、各金属体１４とレーダ装置６との距離は、時刻とともに変化する。レーダ装置６とゴルフクラブ４との干渉を防止するとともに、金属体１４がレーダ装置６の計測可能範囲の外側に移動するのを抑制する観点から、上記送信部及び受信部１６と金属体１４との距離は、スイングの全範囲において０．５ｍ以上とされるのが好ましく、０．７ｍ以上とされるのがより好ましく、１ｍ以上とされるのが特に好ましい。受信波の強度低下を抑制する観点から、上記送信部及び受信部１６と金属体１４との距離は、スイングの全範囲において８ｍ以下とされるのが好ましく、６ｍ以下とされるのがより好ましく、５ｍ以下とされるのが特に好ましい。
【００３４】
以下、レーダ装置６についての詳細な説明がなされる。
【００３５】
図５は、レーダ装置６の構成の一例を示す。上述したように、レーダ装置６は、送信部２０と受信部１６とを有している。送信部２０から発信された電波（レーダ波）が金属体１４に当たり、金属体１４から反射して返ってきた電波（レーダ波）を受信部１６がが受信する。受信部１６により受信された信号（電波）に基づいて、金属体１４の三次元座標が算出される。
【００３６】
金属体１４の三次元座標は、金属体１４の三次元方位や三次元速度などの三次元的情報に基づいて算出される。金属体１４の三次元座標は、演算部２２により算出される。演算部２２は、上述したコンピュータ部又はレーダ装置６に設けられている。演算部２２は、例えば、所定のソフトウエア、このソフトウエアを作動させるコンピュータ部のＣＰＵ及びメモリを含む。
【００３７】
演算部２２は、金属体１４からの反射波から得られた情報に基づき、金属体１４の各時刻における三次元座標を算出する。各時刻における三次元座標に基づいて得られた各金属体１４の三次元座標が、コンピュータの表示部（図示されない）に表示されてもよい。この表示部の典型例は、モニタである。各時刻における金属体１４の三次元座標が同一の画面上に表示されてもよい。各時刻における金属体１４の三次元座標に基づき、各時刻におけるシャフト８の仮想形状が同一の画面上に（例えば図４のように）表示されてもよい。
【００３８】
金属体１４の三次元的情報（三次元方位や三次元速度など）を得るためには、受信部（レシーバー）が三つ以上必要である。このためレーダ装置６は、少なくとも三つの受信部を備えている。少なくとも三つの受信部間での受信電波（受信信号）の相違に基づき、金属体１４に関する三次元的情報が得られる。
【００３９】
金属体１４の三次元的情報から金属体１４の三次元座標を得るための方法として、例えば以下の第一及び第二の方法がある。本発明では、下記の第一及び第二の方法がいずれも採用されうる。他の方法により金属体１４の三次元座標が得られてもよい。
【００４０】
第一の方法は、金属体１４の三次元的情報として金属体１４の三次元方位を得るとともに、金属体１４とレーダ装置６との距離を得て、得られた三次元方位と距離とから金属体１４の三次元座標を得る方法である。
【００４１】
第二の方法は、金属体１４の三次元的情報として金属体１４の三次元速度を得て、得られた三次元速度を逐次積分することにより金属体１４の三次元座標を得る方法である。
【００４２】
金属体１４の速度と、金属体１４の三次元方位とから、金属体１４の三次元座標が得られても良い。
【００４３】
金属体１４の三次元座標を得るために、複数台のレーダ装置を用いることが考えられる。レーダ装置６では、一台のレーダ装置６のみで金属体１４の三次元座標が得られる。レーダ装置６に設けられた複数（３つ）の受信部は、一台のレーダ装置で三次元座標を取得することを可能とする。
【００４４】
金属体１４の方位を得るために、例えば周知のモノパルス方式が採用されうる。モノパルス方式は、例えば、１つの送信部と２つの受信部（第一の受信部及び第二の受信部）とを有するレーダに適用されうる。第一の受信部と第二の受信部とは互いに位置が異なるため、第一の受信部で受信されたターゲットからの反射波と、第二の受信部で受信されたターゲットからの反射波との間には、位相差θｓが生まれる。送信部から送信されるレーダ波の周波数をｆｓとし、ターゲットの方位角（正面を０度としたときの方位角）をβとし、第一の受信部と第二の受信部との離間距離をｄとし、光速をｃとしたとき、下記の式（Ａ）が成立する。
θｓ＝２π・ｓｉｎβ・ｄ・ｆｓ／ｃ  ・・・  （Ａ）
【００４５】
式（Ａ）により、二次元的な方位角が計測可能であることが理解される。互いに位置の異なる三つの受信部を設けることにより、三次元的な方位角（三次元方位）が計測可能となる。
【００４６】
モノパルス方式が採用されることにより、一つの送信部で広範囲のターゲット（即ち金属体１４）の検知が可能となる。具体的には、ビーム幅（ビーム角とも称される）が１００度程度にまで広角とされうる。
【００４７】
異なる位置に配置された複数の受信部により目標物（金属体１４）の方位の算出が可能となる。図６は、受信部を２台とした場合の、金属体１４の方位角θに対する受信電力パターンを示す。図６中、「Ｓｕｍ」は、第一及び第二の受信部に入力された信号の和信号のパターンを示し、「Ｄｉｆｆ」は、第一及び第二の受信部に入力された信号の差信号のパターンを示す。特定の時刻に得られた受信波の和信号Ｐｓｕｍと差信号Ｐｄｉｆｆとから方位角θが特定される。
【００４８】
金属体１４の三次元方位を得るために、異なる２つの方向の方位角θが必要とされる。２つの異なる方向の方位角θを求めるためのレーダ装置として、第一の方向（例えば上下方向）の異なる位置に配置された受信部と、第二の方向（例えば左右方向）の異なる位置に配置された受信部とを有するレーダ装置が考えられる。この場合少なくとも３つの受信部が必要とされる。送信部は一台でもよい。以下、第一の方向を上下方向とし、第二の方向を左右方向とした場合が説明される。上下方向の異なる位置に配置された受信部の受信信号に基づいて上下方向（鉛直方向）の方位角（即ち仰角）が得られる。左右方向の異なる位置に配置された受信部の受信信号に基づいて左右方向（水平方向）の方位角が得られる。上下方向の方位角と左右方向の方位角とから、三次元方位が得られる。受信部は４台であってもよい。４台の受信部は、例えば上下方向に各１台設けられ、これらとは別個に左右方向に各１台設けられる。受信部は５台以上であってもよい。
【００４９】
レーダ装置６と金属体１４との距離は、送信から受信までに要した時間に基づいて算出されうる。またレーダ装置６と金属体１４との距離は、同じ送信部から送信された２種類の周波数の電波を複数の受信部により受信することによって得られうる。金属体１４の速度は、ドップラーシフトに基づいて算出されうる。レーダ装置６は、ドップラーレーダである。レーダ装置６は、ドップラーシフトに基づいて金属体１４の速度を算出しうる。
【００５０】
レーダ装置６は、金属体１４の速度及び金属体１４までの距離を算出しうる。図５に示されるように、レーダ装置６は、前述した送信部２０、受信部１６及び演算部２２に加え、変調器２４及び発信器２６を有する。変調器２４からの変調信号に基づく発信周波数で発信器２６より発信されたミリ波帯の信号が送信部２０より発信される。金属体１４に反射して返ってきた電波信号は、受信部１６により受信される。
【００５１】
レーダ装置６は、ミキサ回路２８と、アナログ回路３０と、Ａ／Ｄコンバータ３２と、ＦＦＴ処理部３４とを有する。受信部１６で受信された電波信号は、ミキサ回路２８で周波数変換される。ミキサ回路２８には、受信部１６で受信された電波信号に加えて、発信器２６からの信号が供給される。ミキサ回路２８は、受信部１６からの信号と発信器２６からの信号とをミキシングする。ミキシングにより発生する信号がアナログ回路３０に出力される。アナログ回路３０で増幅された信号はＡ／Ｄコンバータ３２に出力される。Ａ／Ｄコンバータ３２によりデジタル信号に変換された信号はＦＦＴ処理部３４に供給される。ＦＦＴ処理部３４は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ；Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を行う。高速フーリエ変換により、信号の周波数スペクトラムから振幅及び位相の情報が得られ、この情報が演算部２２に供給される。ＦＦＴ処理部３４からの情報から、演算部２２は金属体１４までの距離と金属体１４の速度とを算出する。
【００５２】
金属体１４の速度（レーダ装置６と金属体１４との相対速度）は、ドップラーシフトを利用することにより算出されうる。金属体１４までの距離（レーダ装置６から金属体１４までの距離）は、例えば２周波ＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）方式を利用することにより算出されうる。
【００５３】
２周波ＣＷ方式の場合、発信器２６に変調信号が入力され、発信器２６は２つの周波数ｆ１、ｆ２を時間的に切り替えながら送信部２０に供給する。図７が示すように、送信部２０は２つの周波数ｆ１、ｆ２を時間的に切り替えながら発信する。送信部２０から発信された電波は金属体１４で反射される。反射信号は三つの受信部１６で受信される。受信信号と発信器２６の信号とがミキサ回路２８で掛け合わされることにより、ビード信号が得られる。直接ベースバンドに変換するホモダイン方式の場合、ミキサ回路２８から出力されるビート信号がドップラー周波数となる。ドップラー周波数ｆｄは次の式（１）により得られる。
【００５４】
ｆｄ＝（２ｆｃ／ｃ）ｖ    ・・・・  （１）
【００５５】
式（１）において、ｆｃは搬送波周波数であり、ｖは相対速度（即ち金属体１４の速度）であり、ｃは光速である。それぞれの送信周波数における受信信号は、アナログ回路３０で分離復調され、Ａ／Ｄコンバータ３２でＡ／Ｄ変換される。Ａ／Ｄ変換で得られたデジタルのサンプルデータがＦＦＴ処理部３４で高速フーリエ変処理される。高速フーリエ変換処理により、受信されたビート信号の全周波数帯域での周波数スペクトラムが得られる。２周波ＣＷ方式の原理に基づいて、高速フーリエ変換処理の結果得られたピーク信号に対し、送信周波数ｆ１のピーク信号のパワースペクトルと、送信周波数ｆ２のピーク信号のパワースペクトルとが得られる。２つのパワースペクトルの位相差φから金属体１４までの距離Ｒが次の式（２）により算出される。
【００５６】
Ｒ＝（ｃ・φ）／（４π・Δｆ）  ・・・・  （２）
【００５７】
式（２）において、ｃは光速であり、Δｆは（ｆ２−ｆ１）である。
【００５８】
以上のようにして金属体１４までの距離と金属体１４の三次元方位とを把握することにより、金属体１４の三次元座標が一義的に定まる。
【００５９】
金属体１４の三次元速度を逐次積分することにより金属体１４の三次元座標を算出することも可能である。金属体１４の三次元速度を得るためには、ドップラーシフトの原理が利用される。三次元速度を得るために、受信部１６が３つ以上設けられる。好ましくは、全ての受信部１６がレーダ装置６内に設けられる。３つ以上の受信部は、それぞれ異なる位置に配置される。各受信部１６は異なる位置に配置されているので、各受信部１６と金属体１４との相対速度は個々に相違する。各受信部１６と金属体１４との相対速度に基づき、金属体１４の三次元速度が算出される。三次元速度の積分は、演算部２２によりなされる。
【００６０】
金属体１４の一次元速度を逐次積分して金属体１４の一次元座標を算出してもよい。金属体１４の二次元速度を逐次積分して金属体１４の二次元座標を算出してもよい。この場合、得られた一次元座標又は二次元座標と他のデータ（金属体１４の方位等）とを組み合わせることにより、金属体１４の三次元座標が得られうる。
【００６１】
ドップラーシフトにより求められる金属体１４の速度と、モノパルス方式により求められる金属体１４の方位とから、金属体１４の三次元座標が求められても良い。レーダ装置６は、互いに異なる位置に設けられた受信部１６ａ、受信部１６ｂ及び受信部１６ｃを有するため、モノパルス方式により、ターゲット（金属体１４）の三次元方位を計測しうる。
【００６２】
シャフト挙動自動計測システム２は、トリガー装置を有するのが好ましい。トリガー装置は、データ取り込みのタイミングを制御するトリガー信号を発生する。トリガー装置は、レーダ装置６に内蔵されてもよく、レーダ装置６とは別に設けられても良い。トリガー装置は、トリガー信号をレーダ装置６に与える。トリガー装置は、例えばレーザーセンサを有し、このレーザーセンサのレーザーが遮られたときにトリガー信号を発生するものでもよい。レーザーセンサのレーザーは、例えば略鉛直方向に配向させる。レーザーセンサのレーザーが配置される位置は、計測の目的により適宜選択されうる。レーザーセンサのレーザーは、打球前のボールの位置の前方（例えば打球前のボール位置の１〜１０ｃｍ程度前方）に配置されてもよい。この場合、打撃されたボールがレーザーを遮ったときにトリガー信号が発生しうる。レーザーセンサのレーザーは、打球前のボールの位置の後方（例えば打球前のボール位置の１〜１０ｃｍ程度後方）に配置されてもよい。この場合、テークバックの初期段階におけるヘッド１２がレーザーを遮ったときにトリガー信号が発生しうる。
【００６３】
トリガー装置は、インパクトの瞬間にトリガー信号を発生するものでもよい。例えば、トリガー装置は、ヘッド１２に取り付けられた加速度センサを有し、この加速度センサがインパクト時の衝撃力を検知したときにトリガー信号を発生させるものでもよい。なお、通常、スイングに要する時間は３秒程度であり、このうちインパクトからフィニッシュまでに要する時間は２秒程度である。よって、インパクトの瞬間にトリガー信号を発生させるとともに、このインパクト前後の所定時間（例えば、インパクト前の１秒間及びインパクト後の２秒間）をデータ取り込み時間として設定することにより、スイングの全範囲における計測が可能となる。手動によりトリガー信号が発生するトリガー装置でもよい。例えば押しボタンを押すことによりトリガー信号が発生するトリガー装置でもよい。
【００６４】
演算部２２は、シャフト長手方向の異なる位置に配置された各金属体１４を区別しうる。演算部２２は、例えば各金属体１４の速度（三次元速度）の大きさを比較することにより、シャフト長手方向の異なる位置に配置された各金属体１４を区別しうる。スイング中の各時刻において、最もヘッド１２寄りに位置する金属体１４ａは、他の金属体（金属体１４ｂ、金属体１４ｃ及び金属体１４ｄ）よりも速度（三次元速度）が大きい。スイング中の各時刻において、最もグリップ１０寄りに位置する金属体１４ｄは、他の金属体（金属体１４ａ、金属体１４ｂ及び１４ｃ）よりも速度（三次元速度）が小さい。スイング中の各時刻において、ヘッド１２寄りに位置する金属体１４ほど速度が大きい。換言すれば、スイング中の各時刻において、グリップ１０寄りに位置する金属体１４ほど速度が小さい。演算部２２は、シャフト長手方向の異なる位置に配置された各金属体１４の速度を計測しうる。演算部２２は、スイング中の各時刻ごとに、各金属体１４の速度の大きさを順位付けする。この順次づけに基づいて、シャフト長手方向位置の異なる金属体１４が区別される。各時刻における金属体１４ａ、金属体１４ｂ、金属体１４ｃ及び金属体１４ｄの三次元位置から、各時刻におけるシャフト８の三次元形状が算出されうる。
【００６５】
スイングの全範囲において金属体１４を計測しやすくする観点から、レーダ装置６の水平方向のビーム幅θ１（図２参照）は、１０度以上が好ましく、２０度以上がより好ましい。発信電波の過度の拡散を防止して計測精度を高める観点から、水平方向のビーム幅θ１は９０度以下が好ましく、８０度以下がより好ましい。
【００６６】
スイングの全範囲において金属体１４を計測しやすくする観点から、レーダ装置６の鉛直方向のビーム幅θ２（図１参照）は、１０度以上が好ましく、２０度以上がより好ましい。発信電波の過度の拡散を防止して計測精度を高める観点から、鉛直方向のビーム幅θ２は９０度以下が好ましく、８０度以下がより好ましい。
【００６７】
計測精度を高める観点から、受信部１６同士の離間距離ｄは２０ｃｍ以上とされるのが好ましい（図３参照）。計測精度を高める観点から、受信部１６ａと受信部１６ｂとの間の受信部設置面１７上における離間距離ｄ１は２０ｃｍ以上とされるのが好ましい。計測精度を高める観点から、上述した垂直二等分線Ｌ２の方向における受信部１６ａ又は受信部１６ｂと受信部１６ｃとの離間距離ｄ２は２０ｃｍ以上とされるのが好ましい。複数の受信部１６を一台のレーダ装置６に収容しつつレーダ装置６を小型化する観点から、離間距離ｄは４０ｃｍ以下とされるのが好ましい。複数の受信部１６を一台のレーダ装置６に収容しつつレーダ装置６を小型化する観点から、離間距離ｄ１は４０ｃｍ以下とされるのが好ましい。複数の受信部１６を一台のレーダ装置６に収容しつつレーダ装置６を小型化する観点から、離間距離ｄ２は４０ｃｍ以下とされるのが好ましい。なお、離間距離ｄ、ｄ１及びｄ２は、実際に電波を受信している位置、即ち受信アンテナの位置に基づいて計測される。
【００６８】
ノイズを排除して、計測精度を高める観点から、計測場所の近傍において、レーダ装置６のレーダ波以外の電磁波は発生させないのが好ましい。例えば、計測場所において蛍光灯は点灯しないのが好ましい。ノイズを排除して、計測精度を高める観点から、計測場所は屋外とされるのが好ましい。
【００６９】
前述したように、金属体として、金属粉末を含有する塗料や金属粉末を含有する樹脂シートなどの金属粉末含有物が例示される。含有される金属粉末の重量をＭ１とし、この金属粉末を含有する金属体の総重量をＭ２とする。レーダ波の反射率を向上させる観点から、重量比（Ｍ１／Ｍ２）は０．２以上とされるのが好ましく、０．２５以上とされるのがより好ましく、０．３以上とされるのが特に好ましい。金属体の柔軟性を高めて金属体とシャフト表面との密着性を向上させる観点から、重量比（Ｍ１／Ｍ２）は０．９以下とされるのが好ましく、０．８７以下とされるのがより好ましく、０．８５以下とされるのが特に好ましい。
【００７０】
本発明の自動計測システムは、シャフトの挙動のみならず、ヘッドの挙動やボールの挙動も計測可能である。金属原子を含むヘッドやボールは、上記レーダ装置により精度よく計測されうる。ヘッドについて、例えば、スイング中の各時刻におけるヘッドスピード、ロフト角、フェース角、ヘッド姿勢等が計測されうる。ボールについて、例えば初速、打ち出し時の三次元方位、打ち出し時のスピン量等が測定されうる。計測にあたっては、ヘッドやボールの表面における必要な箇所に金属体が設けられても良い。
【００７１】
従来のように歪みゲージを貼り付けて測定する場合、歪みゲージに接続される配線が邪魔となり、ゴルファーｇが通常のスイングをすることができないという問題があった。また歪みゲージや配線などの重量が重いため、シャフトやクラブの重量増加により、ゴルファーｇが通常のスイングをすることができないという問題があった。スイング主体がスイングロボットの場合も、歪みゲージに接続される配線がスイング中に断線しないように配線を工夫する等の面倒な作業が必要であった。また、シャフトやクラブの重量増加により、計測対象であるゴルフクラブやゴルフクラブシャフトの仕様が大きく変化してしまうという問題があった。本実施形態によれば、測定対象であるゴルフクラブのシャフトに金属体を設けるだけで測定可能であるから、重量増加は少なくて済む。また、配線が不要であるので、配線によりスイングが邪魔されることもない。計測中、ゴルファーｇは通常のスイングをすることができる。
【００７２】
歪みゲージを貼り付けて計測を行う場合、計測精度を向上させるため、歪みゲージがシャフト表面と一体的に変形するようにする必要がある。シャフト表面と一体化させるため、シャフト表面に塗布された塗料を削り取ってシャフト素材を露出させ、この露出面に歪みゲージを接着する必要があった。また、シャフト表面と一体化させるため、シャフト表面と歪みゲージとを強力な接着剤で接着する必要があった。一方、接着剤層が厚くなりすぎると歪みゲージとシャフト素材とが一体的に変形しないため、接着剤層は薄くされる必要があった。接着剤層の厚みを管理することは困難であるから、接着剤層の厚みは一定とはなりにくい。接着剤層のバラツキにより、計測精度が悪化することがあった。本発明では、金属体の設置は容易である。例えば、金属体を貼り付けたり巻き付けたり塗布したりするだけで金属体が設置されうる。  
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態であるシャフト挙動自動計測システムの側面図である。
【図２】図２は、図１を上方からみた図である。
【図３】図３は、レーダ装置の正面図である。
【図４】図４は、スイング中のゴルフクラブの軌跡の一部を示す図である。
【図５】図５は、レーダ装置６の概略構成を示す図である。
【図６】図６は、受信部を２台とした場合の、金属体の方位角θに対する受信電力パターンを示す。
【図７】図７は、２周波ＣＷ方式の場合に、送信部から発信される周波数と時間との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７４】
２・・・シャフト挙動自動計測システム
４・・・ゴルフクラブ
６・・・レーダ装置
８・・・シャフト
１０・・・グリップ
１２・・・ヘッド
１４・・・金属体
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ・・・金属体
１６・・・受信部
１７・・・受信部設置面
２０・・・送信部
２２・・・演算部
２４・・・変調器
ｇ・・・ゴルファー
θ１・・・水平方向のビーム幅
θ２・・・鉛直方向のビーム幅
【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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