(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交するｘ軸、ｙ軸及びｚ軸と、ｘ軸方向に伸びる基準直線とが想定されたとき、基準直線と直交する第一検知面を形成する第一センサと、基準直線と斜めに交差しｚ軸と平行な第二検知面を形成する第二センサと、基準直線と斜めに交差しｙ軸と平行な第三検知面を形成する第三センサと、基準直線と直交する第四検知面を形成する第四センサとを備えており、飛行するボールが各検知面を通過する時刻を各センサで検知し、この時刻のずれからボール軌道の基準直線からのズレ角度が算出されるように構成されたボール軌道計測装置。
【請求項２】
発射機と衝突体とをさらに備えており、発射機から発射されたボールが衝突体に衝突するまでの軌道と衝突体から跳ね返ったボールの軌道との両方について、基準直線からのズレ角度が算出されるように構成された請求項１に記載のボール軌道計測装置。
【請求項３】
上記衝突体が移動可能であり、衝突体の座標データが検知されてこれがズレ角度の算出に反映されるように構成された請求項２に記載のボール軌道計測装置。
【請求項４】
上記基準直線からのズレ角度と各検知面を通過する時刻のずれとから、ボール速度が算出されるように構成された請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のボール軌道計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は飛行するボールの方向、速度等を測定するためのボール軌道計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ゴルフボールの最も重要な性能の１つとして、飛距離が挙げられる。この飛距離は、ゴルフクラブで打撃されたときのゴルフボールの初速に大きく依存する。一般的に、ゴルフボールの反発係数が高いほど初速が速くなる。従って、ゴルフボールの開発では、反発係数の正確な測定が重要である。
【０００３】
図５は、従来の反発係数測定装置が示された模式的平面図である。この反発係数測定装置は、発射機５１と衝突体５３とを備えている。発射機５１と衝突体５３との間には、第一センサ５５及び第二センサ５７が設けられている。第一センサ５５は、第一発光体５５ａと第一受光体５５ｂとからなる。第二センサ５７は、第二発光体５７ａと第二受光体５７ｂとからなる。第一センサ５５及び第二センサ５７は、それぞれ平面状の検知面（「スクリーン」とも称される）を形成する。
【０００４】
発射機５１から発射されたゴルフボール５９は、衝突体５３に向かって進む。このゴルフボール５９の通過は、第一センサ５５及び第二センサ５７によって検知される。そして、第一センサ５５の通過時刻と第二センサ５７の通過時刻とのずれ（すなわち時間）が測定される。この時間と、第一センサ５５から第二センサ５７までの距離とによって、ゴルフボール５９の入射速度が算出される。
【０００５】
衝突体に衝突したゴルフボール５９は跳ね返り、図５における左方向（すなわち発射機５１の方向）に向かって進む。衝突後のゴルフボール５９の通過は、第二センサ５７及び第一センサ５５によって検知される。そして、入射速度の算出と同様の方法にて、反射速度が測定される。この入射速度及び反射速度から、運動量保存則によって、反発係数が算出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この反発係数測定装置では、第一センサ５５及び第二センサ５７によって形成される２個の検知面は、図５において左右方向に伸びる仮想の直線（基準直線）と直交している。従って、基準直線に対して斜め方向からゴルフボール５９が発射された場合、第一センサ５５で通過が検知されてから第二センサ５７で通過が検知されるまでの間に実際にゴルフボール５９が飛行する距離と両センサ５５、５７間の距離とが異なるので、正確な反発係数の測定は困難である。また、例えばゴルフクラブのヘッドのように衝突面が傾斜している衝突体５３が用いられる場合も、衝突後のゴルフボール５９の軌跡が基準直線に対して斜め方向となるので、やはり正確な反発係数の測定は困難である。さらに、測定者が基準直線に沿ってゴルフボール５９を発射し、基準直線に沿って跳ね返らせようという意志をもって測定を行う場合でも、何らかの事情でゴルフボール５９の進行方向（入射方向及び反射方向）が基準直線から微妙にずれることがあり、この場合も正確な反発係数の測定は困難である。
【０００７】
本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであり、ボールの進行方向にかかわらず正確な測定が可能であるボール軌道計測装置の提供をその目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するためになされた発明は、
互いに直交するｘ軸、ｙ軸及びｚ軸と、ｘ軸方向に伸びる基準直線とが想定されたとき、基準直線と直交する第一検知面を形成する第一センサと、基準直線と斜めに交差しｚ軸と平行な第二検知面を形成する第二センサと、基準直線と斜めに交差しｙ軸と平行な第三検知面を形成する第三センサと、基準直線と直交する第四検知面を形成する第四センサとを備えており、飛行するボールが各検知面を通過する時刻を各センサで検知し、この時刻のずれからボール軌道の基準直線からのズレ角度が算出されるように構成されたボール軌道計測装置、
である。
【０００９】
このボール軌道計測装置は、基準直線に直交する２つの検知面の他に基準直線と斜めに交差する２つの検知面を備えており、これら４つの検知面でボールの通過が検知される。従って、ボールが各検知面を通過する時刻のずれからボール軌道の基準直線からのズレ角度が算出されうる。
【００１０】
好ましくは、ボール軌道計測装置は発射機と衝突体とをさらに備える。そして、発射機から発射されたボールが衝突体に衝突するまでの軌道と衝突体から跳ね返ったボールの軌道との両方について、基準直線からのズレ角度が算出される。これにより、ボール又は衝突体の反発特性が測定されうる。
【００１１】
衝突体は、移動可能とされてもよい。この場合は、衝突体の座標データが自動又は目視で検知され、これがズレ角度の算出に反映される。
【００１２】
好ましくは、基準直線からのズレ角度と各検知面を通過する時刻のずれとから、ボール速度が算出される。衝突前後のボール速度が算出されれば、反発係数が算出されうる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面が参照されつつ、本発明の実施形態が説明される。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態にかかるボール軌道計測装置が示された模式的平面図である。このボール軌道計測装置は、ゴルフボール１を発射する発射機３と、衝突体５とを備えている。発射機３と衝突体５との間には、第一センサ７、第三センサ９及び第四センサ１１が設けられている。なお、第一センサ７と第三センサ９との間には第二センサが設けられているが、図１ではこれの図示が省略されている。第一センサ７は、第一発光体７ａと第一受光体７ｂとからなる。第三センサ９は、第三発光体９ａと第三受光体９ｂとからなる。第四センサ１１は、第四発光体１１ａと第四受光体１１ｂとからなる。第一センサ７は、第一検知面７ｆを形成している。第三センサ９は、第三検知面９ｆを形成している。第四センサ１１は、第四検知面１１ｆを形成している。第一検知面７ｆ、第三検知面９ｆ及び第四検知面１１ｆは、いずれも平面状である。
【００１５】
図１における左右方向はｘ軸方向であり、上下方向はｚ軸方向である。また、紙面に対して垂直方向が、ｙ軸方向である。この図において、ｘ軸方向に伸びる基準直線（図示されず）が想定される。第一検知面７ｆ及び第四検知面１１ｆは、基準直線と直交している。第三検知面９ｆは基準直線と斜めに交差しており、また、ｙ軸と平行である。
【００１６】
図２は、図１のボール軌道計測装置が示された模式的正面図である。この図では、左右方向がｘ軸方向であり、上下方向がｙ軸方向である。また、紙面に対して垂直方向が、ｚ軸方向である。この図には、第一センサ７と第四センサ１１との間に、第二センサ１３が示されている。第二センサ１３は、第二発光体１３ａと第二受光体１３ｂとからなる。第二センサ１３は、平面状の第二検知面１３ｆを形成している。第二検知面１３ｆは基準直線と斜めに交差しており、また、ｚ軸と平行である。なお、この図２では、第三センサ９は図示が省略されている。また、第一センサ７の第一受光体７ｂは第一発光体７ａの紙面奥側に隠れており、第四センサ１１の第四受光体１１ｂは第四発光体１１ａの紙面奥側に隠れている。
【００１７】
図１及び図２では、発射機３と衝突体５とを結ぶ方向は基準直線と平行になっているが、基準直線の斜め方向からゴルフボール１が発射されることもある。また、衝突体５から跳ね返ったゴルフボール１が、基準直線と斜め方向に進むこともある。
【００１８】
このボール軌道計測装置に用いられている各センサは、「弾道光スクリーン」と称されるものである。このセンサでは、検知面をゴルフボール１が通過したときに電子パルスが生じる。もちろん、弾道光スクリーン以外のセンサが用いられてもよい。
【００１９】
図３は、図１及び図２のボール軌道計測装置の各センサから発信される電気信号の時刻歴が示された模式図である。発射機３からゴルフボール１が発射されて第一検知面７ｆを通過すると、第一センサ７の電気信号にピークＰ１が現れる。ゴルフボール１が第二検知面１３ｆ、第三検知面９ｆ及び第四検知面１１ｆを順次通過すると、第二センサ１３の電気信号にピークＰ２が現れ、次に第三センサ９の電気信号にピークＰ３が現れ、次に第四センサ１１の電気信号にピークＰ４が現れる。第四検知面１１ｆを通過したゴルフボール１は衝突体５に衝突し、跳ね返る。そして、第四検知面１１ｆ、第三検知面９ｆ、第二検知面１３ｆ及び第一検知面７ｆを順次通過する。これらの通過により、第四センサ１１の電気信号にピークＰ５が現れ、次に第三センサ９の電気信号にピークＰ６が現れ、次に第二センサ１３の電気信号にピークＰ７が現れ、次に第一センサ７の電気信号にピークＰ８が現れる。ピークはそれぞれのセンサをゴルフボール１が通過した時刻を表し、２つのピーク間の時刻のずれは２つのセンサ間をゴルフボール１が飛行するのに要した時間を意味する。
【００２０】
図３に示された電気信号は、図示されないコンピュータに取り込まれる。そして、このコンピュータの演算手段（例えばＣＰＵ）によって、ピークＰ１とピークＰ２との時間Ｔ１、ピークＰ１とピークＰ３との時間Ｔ２、ピークＰ２とピークＰ４との時間Ｔ３、ピークＰ３とピークＰ４との時間Ｔ４、ピークＰ５とピークＰ６との時間Ｔ５、ピークＰ５とピークＰ７との時間Ｔ６、ピークＰ６とピークＰ８との時間Ｔ７及びピークＰ７とピークＰ８との時間Ｔ８が導出される。
【００２１】
時間Ｔ１と時間Ｔ３との和は、発射されたゴルフボール１が第一検知面７ｆを通過してから第四検知面１１ｆを通過するまでの時間Ｔｉである。第一センサ７と第四センサ１１との距離が時間Ｔｉで除されることにより、見かけの入射速度Ｖｉが算出される。時間Ｔ６と時間Ｔ８との和は、跳ね返ったゴルフボール１が第四検知面１１ｆを通過してから第一検知面７ｆを通過するまでの時間Ｔｏである。第四センサ１１と第一センサ７との距離が時間Ｔｏで除されることにより、見かけの反射速度Ｖｏが算出される。
【００２２】
図４は、入射角度算出方法が説明されるための模式図である。この図は、ボール軌道計測装置を正面から見た図であり、図２に相当するものである。図示されていないが、点ｄには衝突体５が配置されている。この図において、線分ｈｉは第一検知面７ｆを表し、線分ｉｊは第二検知面１３ｆを表し、線分ｊｋは第四検知面１１ｆを表している。また、実線Ｉは、発射機３から発射されて衝突体５に向かうゴルフボール１の軌跡を表している。また、二点鎖線Ｂは、基準直線を表している。線分ａｉ、線分ａｃ及び線分ｃｄの長さはボール速度測定装置の寸法であり、固定値として与えられる。また、角ａｉｂの角度θも、ボール速度測定装置の寸法から、固定値として算出される。
【００２３】
直角三角形ａｄｇに着目すれば、線分ａｃ、線分ｕｃ、線分ｇｅ及び線分ｆｅの長さには、下記の関係が成り立つ。
ａｃ：ｕｃ＝ｇｅ：ｆｅ
従って、線分ｕｃの長さは、
0004614507.tif 000002
となる。ゴルフボールの飛行速度は一定とみなされるので、（ｆｅ／ｇｅ）の値は、上記の時間Ｔ１及びＴ３を用いれば（Ｔ３／（Ｔ１＋Ｔ３））で与えられる。これを式（１）に代入すると、
ｕｃ＝ａｃ×（Ｔ３／（Ｔ１＋Ｔ３））  −−−（２）
となる。線分ａｃの長さは前述のように固定値として与えられるから、上記式（２）によって線分ｕｃの長さが決定されうる。
【００２４】
三角形ａｂｉに着目すれば、線分ａｉ及び線分ａｂの長さには、下記の関係式が成り立つ。
ｔａｎθ＝ａｂ／ａｉ
この式から線分ａｂの長さを求めると、
ａｂ＝ａｉ×ｔａｎθ  −−−（３）
となる。線分ａｉの長さ及び角度θは前述のように固定値として与えられるから、式（３）によって線分ａｂの長さが決定されうる。
また、この線分ａｂの長さより、下記式（４）によって、線分ｂｃの長さが決定されうる。
ｂｃ＝ａｃ−ａｂ  −−−（４）
【００２５】
三角形ａｂｉと三角形ｕｂｆは相似であるから、角度ｂｆｕは角度ｂｉａと同様にθである。三角形ｂｆｕに着目すれば、線分ｂｕ及び線分ｆｕの長さには、下記の関係が成り立つ。
ｔａｎθ＝ｂｕ／ｆｕ
この式から、線分ｆｕの長さを求めると、
0004614507.tif 000003
となる。式（５）に式（２）を代入すると、
ｆｕ＝（ｂｃ−ａｃ×（Ｔ３／（Ｔ１＋Ｔ３）））／ｔａｎθ  −−−(６)
となる。式（６）において線分ｂｃの長さは式（４）によって算出され、線分ａｃの長さ及び角度θは前述のように固定値として与えられるから、式（６）によって線分ｆｕの長さが決定されうる。
【００２６】
次に、三角形ｆｄｕに着目すれば、線分ｆｕ及び線分ｕｄの長さには、下記の関係が成り立つ。
ｔａｎα＝ｆｕ／ｕｄ
従って、
0004614507.tif 000004
となる。式（７）において、線分ｆｕの長さは式（６）によって算出され、線分ｕｃの長さは式（２）によって算出され、線分ｃｄの長さは前述のように固定値として与えられるから、式（７）によって入射角度αが決定されうる。
【００２７】
このように、第一センサ７、第二センサ１３及び第四センサ１１によって得られた時間Ｔ１及びＴ３から、入射角度αが算出される。この入射角度αは、ゴルフボール１の進行方向と基準直線とのｘ−ｙ平面におけるズレ角度である。進行方向と基準直線とのｚ−ｘ平面におけるズレ角度β（図示されず）は、第一センサ７、第三センサ９及び第四センサ１１によって得られた時間Ｔ２及びＴ４から、同様の方法によって算出される。
【００２８】
こうして得られたズレ角度α及びズレ角度βと、前述された見かけの入射速度Ｖｉとから、下記数式（８）によって、真の入射速度Ｖｉ’が算出される。
Ｖｉ’＝Ｖｉ×（１／ｃｏｓα）×（１／ｃｏｓβ）  −−−（８）
【００２９】
ゴルフボール１が衝突体５から跳ね返る場合のｘ−ｙ平面におけるズレ角度α’は、第四センサ１１、第二センサ１３及び第一センサ７によって得られた時間Ｔ６及びＴ８から、同様の方法にて算出される。また、ゴルフボール１が衝突体５から跳ね返る場合のｚ−ｘ平面におけるズレ角度β’は、第四センサ１１、第三センサ９及び第一センサ７によって得られた時間Ｔ５及びＴ７から、同様の方法にて算出される。そして、ズレ角度α’及びズレ角度β’と、前述された見かけの反射速度Ｖｏとから、下記数式（９）によって、真の反射速度Ｖｏ’が算出される。
Ｖｏ’＝Ｖｏ×（１／ｃｏｓα’）×（１／ｃｏｓβ’）  −−−（９）
【００３０】
衝突後の衝突体５の速度が測定されれば、式（８）で算出された真の入射速度Ｖｉ’と、式（９）で算出された真の反射速度Ｖｏ’とから、運動量保存則に基づいて反発係数が算出されうる。反発係数の算出にはゴルフボール１及び衝突体５の質量が必要であるが、これらは事前に測定され、コンピュータの記憶手段に格納されているのが好ましい。
【００３１】
図１及び図２ではブロック状の衝突体５が示されているが、例えばゴルフクラブヘッド等の衝突体が配置されてもよい。また、衝突体５が各軸方向に移動可能とされてもよい。この場合は、衝突体５の座標データが自動又は目視で検知され、このデータがコンピュータに入力される。入力されたデータが角度計算やボール速度計算に反映されるように、プログラムが構成されるのが好ましい。
【００３２】
以上、反発係数が算出される場合が例とされてボール軌道計測装置が詳説されたが、このボール軌道計測装置がボール速度のみの算出や、ズレ角度のみの算出に用いられてもよい。また、このボール軌道計測装置では、ゴルフボール１以外の種々のボールの軌道計測が可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明されたように、本発明のボール軌道計測装置では、ボールの進行方向にかかわらず正確なズレ角度の測定が可能である。この測定に基づき、ボール速度、ボールの反発特性、衝突体の反発特性等に関する有用な情報が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態にかかるボール軌道計測装置が示された模式的平面図である。
【図２】図２は、図１のボール軌道計測装置が示された模式的正面図である。
【図３】図３は、図１及び図２のボール軌道計測装置の各センサから発信される電気信号の時刻歴が示された模式図である。
【図４】図４は、入射角度算出方法が説明されるための模式図である。
【図５】図５は、従来の反発係数測定装置が示された模式的平面図である。
【符号の説明】
１・・・ゴルフボール
３・・・発射機
５・・・衝突体
７・・・第一センサ
７ａ・・・第一発光体
７ｂ・・・第一受光体
７ｆ・・・第一検知面
９・・・第三センサ
９ａ・・・第三発光体
９ｂ・・・第三受光体
９ｆ・・・第三検知面
１１・・・第四センサ
１１ａ・・・第四発光体
１１ｂ・・・第四受光体
１１ｆ・・・第四検知面
１３・・・第二センサ
１３ａ・・・第二発光体
１３ｂ・・・第二受光体
１３ｆ・・・第二検知面
【図１】
0004614507.tif 000005
【図２】
0004614507.tif 000006
【図３】
0004614507.tif 000007
【図４】
0004614507.tif 000008
【図５】
0004614507.tif 000009