(57)【要約】【課題】  移動する物体によって静止位置から打たれたボールの移動特性を模擬又は測定する方法及び装置を提供する。【解決手段】  本発明は、ボールが静止位置から打たれるボールゲームで使用されるシミュレータ又は測定装置を提供する。装置は、ボール（２）、結合手段（１）、基部（４８）、及び測定手段を含む。ボール（２）は、結合手段（１）によって基部（４８）に結合される。結合手段（１）は、いくつかの自由度をボール（２）の移動に与えるように作動し、ボールの各位置に対して一意的な配置になっている。それは、物体で打たれた時のボール（２）が、非結合ボールの運動特性の一部又は全てをそのような運動特性の測定に十分な距離に亘って実質的に模写することを可能にするように作動する。測定手段は、このような運動特性が実質的に模写された時の距離に亘って結合ボール（２）の運動特性を測定する。
2006508733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボール、結合手段、基部、及び測定手段を含み、ボールが結合手段によって基部に結合され、ボールが静止位置から打たれるボールゲームで使用するためのシミュレータ又は測定装置であって、
結合手段は、複数の自由度をボールの移動に与えるように作動可能であり、該結合手段は、該ボールの各位置に対して実質的に一意的な配置にあり、該結合手段は、物体で打たれた結合ボールが、非結合ボールの運動特性の一部又は全ての測定するのに十分な距離に亘って、このような運動特性を実質的に模写できるように作動可能であり、
測定手段は、前記結合ボールの運動特性をこのような運動特性が実質的に模写された時の距離に亘って測定するように作動可能であり、
前記結合手段は、剛性構造の部材から成り、
前記結合手段はまた、少なくとも３つの自由度をもたらすように作動可能であり、模写された運動特性は、実質的に直線移動である、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記結合手段は、複数の継手を含み、該継手は、相互結合部材を各継手の間にして連続して相互に結合され、相互結合部材は、前記ボールを該継手の第１のものに結合し、相互結合部材はまた、該継手の最後のものを前記基部に結合することを特徴とする請求項１に記載のシミュレータ又は測定装置。
【請求項３】
前記継手の１つ又はそれ以上は、ピボット継手であり、各ピボット継手は、１つの平面で回転するように作動可能であることを特徴とする請求項２に記載のシミュレータ又は測定装置。
【請求項４】
前記ボールは、各ピボット継手がその相互結合部材を１８０°よりも小さい相対角度で有し、該ピボット継手が更なる回転が可能なままである限られた領域に亘って三次元空間で自由に移動し、運動特性は、該ボールがこの領域に留まっている間に測定されることを特徴とする請求項３に記載のシミュレータ又は測定装置。
【請求項５】
前記ボールの中心と第１のピボットの軸線の間の距離は、１３０ｍｍから２００ｍｍの範囲であり、第１のピボットの軸線と第２のピボットの軸線の間の距離は、１０ｍｍから４０ｍｍの範囲であり、第２のピボットの軸線と第３のピボットの軸線の間の距離は、２０ｍｍから７０ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項３に記載のシミュレータ又は測定装置。
【請求項６】
前記ボールの中心と前記第１のピボットの軸線の間の距離は、１６５ｍｍであり、該第１のピボットの軸線と前記第２のピボットの軸線の間の距離は、２０ｍｍであり、該第２のピボットの軸線と前記第３のピボットの軸線の間の距離は、５０ｍｍであることを特徴とする請求項５に記載のシミュレータ又は測定装置。
【請求項７】
ショットの前に、前記ボールと前記第１のピボットの間の前記相互結合部材の主軸は、実質的な水平面に配向され、該主軸と該ボールの運動の意図する方向の間の角度は、該ボールが打たれる場所に近い側で９０°よりも小さく、該角度は、約７８°であるか又は７３°と８３°の間の範囲であることを特徴とする請求項５に記載のシミュレータ又は測定装置。
【請求項８】
バネ支持手段を含み、
前記バネ支持手段は、前記相互結合部材を、その主軸がショットの前に必要に応じて水平又は水平に対して小さな角度になるように、前記ボールと前記第１のピボット継手の間で支持するように作動可能であり、該バネ支持手段はまた、該ボールと、該ボールと該第１のピボット継手の間の該相互結合部材とを垂直方向上方に自由に移動させるように作動可能であり、該バネ支持手段はまた、該ボールと、該ボールと該第１のピボット継手の間の該相互結合部材とが重力のために垂直方向下方に移動するのを防止するように作動可能であるが、かなり大きな力が印加された場合はそれを垂直方向下方に移動させるように作動可能であり、
前記バネ支持手段はまた、前記かなり大きな力が除去された時に、前記ボールと、該ボールと前記第１のピボット継手の間の前記相互結合部材とをそれらの元の位置に戻すように作動可能である、
ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項９】
前記結合手段上の継手の移動は、前記測定手段によって測定される移動の範囲外にその限界があるバッファ手段により制限されることを特徴とする請求項２に記載のシミュレータ又は測定装置。
【請求項１０】
ドッキング手段を含み、
前記ドッキング手段は、ショットの前に、前記ボールを装置の他の部分に対して開始位置に配置するように作動可能であり、該ドッキング手段はまた、該ボールと前記第１の継手の間の前記相互結合部材に対して固定された係合部材と、前記基部に対して固定された対応する係合部材とを含み、該係合部材は、互いに係合した時にショットの前に該ボールを望ましい開始位置に配置するように作動可能であり、ショットが行われた時に自由に外れるように作動可能である、
ことを特徴とする請求項２に記載のシミュレータ又は測定装置。
【請求項１１】
前記係合部材の一方又は両方は、テーパ面又は案内面を含み、該係合部材の漸進的係合は、前記ボールに強く作用してそれを前記開始位置に置くことを特徴とする請求項１０に記載のシミュレータ又は測定装置。
【請求項１２】
前記ボールゲームは、前記ボールがドライバーショット及びパッティングショットを含む様々なゴルフショットで打たれるゴルフであることを特徴とする請求項１に記載のシミュレータ又は測定装置。
【請求項１３】
ボール、結合手段、及び基部を含み、ボールが結合手段によって基部に結合され、該結合手段が、細長い剛性部材を、該ボールと、該基部又は該基部に結合した他の部分に結合されて該ボールが打たれた時にこのアームが主にその回りを移動する継手との間に含む、ボールが静止位置から打たれるボールゲームで使用するためのシミュレータ又は測定装置であって、
細長い剛性部材は、高い強度対重量材料で製造され、その外面の全て又は一部は、ボールに隣接してその最小寸法があるようにテーパが付けられ、継手回りの結合手段の慣性は、該継手回りの該ボールの慣性よりもかなり小さいものであり、
ボールゲームは、ゴルフであり、前記ボールは、実際のゴルフボール又は模擬のゴルフボールである、
ことを特徴とする装置。
【請求項１４】
前記ボールの中心から、該ボールが打たれた時に前記アームが主にその回りを移動する前記継手の中心までに及ぶ前記細長い剛性部材の長さは、１５０ｍｍと２００ｍｍの間であることを特徴とする請求項１３に記載のシミュレータ又は測定装置。
【請求項１５】
前記細長い剛性部材は、円形断面を有し、前記ボールに隣接する領域におけるその外径は、８〜１４ｍｍの範囲であり、該ボールから離れた領域におけるその外径は、１４〜２０ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１３に記載のシミュレータ又は測定装置。
【請求項１６】
前記細長い剛性部材は、中空であり、
前記細長い剛性部材はまた、実質的に円形断面の内孔を有し、その内径は、５〜９ｍｍの範囲である、
ことを特徴とする請求項１３に記載のシミュレータ又は測定装置。
【請求項１７】
前記細長い剛性部材は、硬化アルミニウム合金又は硬化鋼から製造されることを特徴とする請求項１３に記載のシミュレータ又は測定装置。
【請求項１８】
前記細長い剛性部材及び該細長い剛性部材に取り付けられた構成要素は、質量を最小にすると共に前記ボールが打たれた時に該細長い剛性部材が主にその回りを移動する前記継手にそれをできるだけ近く位置決めするように配置されることを特徴とする請求項１３に記載のシミュレータ又は測定装置。
【請求項１９】
ボール、結合手段、基部、及び測定手段を含み、該ボールが該結合手段によって該基部に結合された、ボールが静止位置から打たれるボールゲームで使用するためのシミュレータ又は測定装置であって、
結合手段は、ボールに結合された細長い部材を含み、該細長い部材及び該ボールは、該細長い部材の細長い軸線である軸線回りに一緒に回転するように作動可能であり、
前記シャフトの回転を測定するように作動可能である感知手段を含み、該感知手段は、測定手段と通信し、
前記細長い部材は、剛性シャフトのような剛性部材であり、
前記感知手段は、前記細長い部材の遠位端に付随している、
ことを特徴とする装置。
【請求項２０】
前記感知手段は、凹凸を有するベーンを含み、該ベーンは、前記細長い部材に結合され、該感知手段は、該ベーン上の凹凸の通過を検出するように作動可能な検出手段を更に含み、該感知手段は、前記測定手段と通信し、該測定手段は、前記ボールの回転速度を測定するように作動可能であることを特徴とする請求項１９に記載のシミュレータ又は測定装置。
【請求項２１】
前記測定手段は、前記ボールの線速度を測定するように作動可能であり、該ボールの回転速度及び線速度の測定値から該ボールのロフトを推定するように作動可能であることを特徴とする請求項１９に記載のシミュレータ又は測定装置。
【請求項２２】
ボール、結合手段、基部、及び測定手段を含み、ボールが結合手段によって基部に結合された、ボールが静止位置から打たれるボールゲームで使用するためのシミュレータ又は測定装置であって、
結合手段は、ボールを２つの異なる設定の軸線回りにスピンさせるように作動可能であり、測定手段は、これらの２つの設定された軸線回りの回転速度を測定するように作動可能であり、該測定手段はまた、該ボールが該設定された軸線によって制限されなかったとした場合にその自然スピン軸線回りに有したであろう回転特性を判断するように作動可能であり、
前記回転特性は、前記ボールのバックスピン及びサイドスピンを含むか又はそれに関連するものである、
ことを特徴とする装置。
【請求項２３】
前記異なる設定の軸線の位置の間で該軸線を繰返し変更するように作動可能であり、
前記測定手段は、平均値を確定して、前記ボールが前記設定された軸線によって制限されなかったとした場合にその自然スピン軸線回りに有したであろう回転特性をより正確に判断するように作動可能である、
ことを特徴とする請求項２２に記載のシミュレータ又は測定装置。
【請求項２４】
前記ボールの高さ又は位置を実質的に変えることなく、前記２つの異なる設定の軸線の位置の間で該軸線を変更するように作動可能であることを特徴とする請求項２２に記載のシミュレータ又は測定装置。
【請求項２５】
ボール、結合手段、基部、及び測定手段を含み、ボールが結合手段によって基部に結合された、ボールが静止位置から打たれるボールゲームで使用するためのシミュレータ又は測定装置であって、
ボールが打たれた時に入力信号を生成するセンサ手段を含み、測定手段は、これらの入力信号と既知の運動特性を有する以前のショットに対応する入力信号との比較により非結合ボールの運動特性を判断するように作動可能である、
ことを特徴とする装置。
【請求項２６】
前記測定装置は、神経型人工知能手段を含むことを特徴とする請求項２５に記載のシミュレータ又は測定装置。
【請求項２７】
前記神経型人工知能手段は、ボール打撃手段を使用して訓練されたものであり、
前記神経型人工知能手段への訓練用入力は、前記結合ボールを前記ボール打撃手段で打つことにより判断され、該神経型人工知能手段への訓練用出力は、同様の方法で非結合ボールを該ボール打撃手段で打ち、その運動特性を測定することにより判断される、
ことを特徴とする請求項２５に記載のシミュレータ又は測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動する物体によって静止位置から打たれたボールの移動特性を模擬又は測定する方法及び装置に関する。本発明は、より具体的には、以下に限定はしないが、ドライバーショットを含むことができるショットでゴルフクラブによって打たれたゴルフボールの移動特性を模擬又は測定する方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ゴルフというゲームは、最も一般的で世界的なスポーツの１つである。公知であるように、ゴルフはショットの組から成り、各組は、開始ティーからの最初の長いドライバーショット、及びそれに続くグリーン上のホールに向かう一連の次第に短くなるショットを一般的に伴うものである。
殆どのゴルフプレーヤは、初心者からプロに至るまで最初のドライバーショットに最大の関心を有するものである。快心の打球の時には最高の満足感をもたらし、不本意な打球の時にこの上なく落胆させるのはこのショットである。それには、その相対的な頻度が正当化するよりも遥かに大きな注意が注がれ、コースに出ていない時の練習量は並々ならぬものである。ドライバーショットには、その動的特性が人間の通常の知覚範囲を超えたものであるために、殆どのプレーヤにとって興味津々の要素がある。ボールへのエネルギの移入は、ボールがティーから遙かに離れた後にプレーヤが感触又は視覚でそのインパクトを感じることができるほど非常に迅速である。例えば、快心のゴルフショットにおいては、ボール及びクラブフェースが一般的に接触する時間は僅か０．４５ｍｓであり、この間にボールは約１５ｍｍから２０ｍｍ移動し、ボールとクラブフェースの間の平均的な力は、約１２，０００Ｎから１３，０００Ｎである。ボールは、約６５ｍ／ｓの速度でクラブフェースから離れる。ボールはまた、ドライバーショットにより大きなスピン運動を得ることになり、一般的に、約３，５００ｒｐｍの水平軸回りのバックスピンを得るが、ボールの進行方向には大きなスピンはない。ボールはまた、垂直軸回りのサイドスピン成分を得る場合があり、これがそのバックスピンと組み合わされると、ボールの進行方向に垂直な面内で傾いた軸の回りで得られるスピンを生じる。このサイドスピン成分は、常に存在するわけではなく、その大きさは、一般的に、首尾よく打たれたドライバーショットのバックスピン成分の大きさの数％よりも小さい。インパクトの間、クラブヘッドエネルギのうちの一般的に約３９％がボールに移入され、約８％が消散され、約５３％がクラブヘッド内に保持される。通常、ボールのエネルギのうちの９９％を超えるエネルギは、線形運動エネルギとして得られ、スピンエネルギは１％よりも小さい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来技術は、プレーヤの練習を可能にし、又はドライバーショットの特性の測定を可能にするためにゴルフコースから離れたところで最初のドライバーショットを実施することができる様々な手段をもたらしている。
プレーヤ練習用の最も一般的な手段は、専用ゴルフ練習場である。一般的な構成においては、プレーヤは一列に並んで位置し、各々に多量のボールが供給され、ティー部分から練習場に亘ってボールを打つことになる。ゴルフ練習場は、通常、数百メートルの長さであり、ゴルフ練習場にボールを打った位置からの距離を示すマーカを設置することができる。一般的に、ゴルフ練習場は屋外にあり、プレーヤの位置は屋根の下である。
【０００４】
専用ゴルフ練習場はプレーヤに非常に有用であるが、いくつかの欠点がある。一般的に、通常のゴルフプレー中に発生するよりもノイズ及び邪魔は遥かに多い。他のプレーヤも同時にボールを打っており、ボールは非常に遠く離れている可能性があり、練習場に落ちている静止したボールがたくさんある可能性があることから、プレーヤが打球を見るか又は判断し、又は自分のボールを見分けることは非常に難しいであろう。更に、練習場の位置が都合の悪いことにプレーヤの場所から離れている可能性があり、プレーヤが到着時に打つ場所があるか否かに関して不確実である場合がある。更に、照明が悪く又は悪天候時にはプレー不可能である場合がある。また、練習場には、いくつかの固有の欠点がある。１つの固有の欠点は、練習を統計的に測定する自動的な方法がないということである。別の欠点は、プレーヤは、上を見てボールの行方を追う必要があるためにショット間で自分の姿勢を維持することができないということである。
スペースが限られた場合に起こる別の種類の練習場においては、プレーヤの列が段状に配置され、大勢が同時に大きな囲いの中に打ち込むことになる。この例においては、プレーヤは、自分のボールを他のプレーヤのボールと区別することが殆どできず、また、ショットの音及び感触以外にプレーヤへの情報のフィードバックは極めて少ない。
【０００５】
従来技術は、専用練習場の欠点の一部の克服を試みてきた。練習場に対するこれらの代替物のうちで最も成功を収めたものは、プレーヤにボールを大きなネット又はスクリーンに打ち込ませ、電磁波エミッタ及び受信器のようなリモート検出器を使用して飛んでいるボールの速度及び方向を測定するもののようである。これらの代替物は練習場の欠点の一部を克服したが、達成された成功は、いくつかの欠点のために極めて限られたものである。これらは、非常に高価である上に広い設置スペースが必要である。それらは、持ち運びが容易ではなく、屋外での使用に適さないものが多い。それらは、通常は大きな電源が必要である。それらは、一般的に、バックスピン及びサイドスピンのようなボール飛球のいくつかの重要な特性を測定するものではなく、その結果、ボールの自由飛球軌道を正確に予測することができないものである。それらは、通常はパッティングショットのようなグラウンドショットには適応していない。
【０００６】
従来技術はまた、ボールが装置に結合又は係留される、練習場に対する様々な代替物を提案している。しかし、これらの代替物のいずれも満足なソリューションにはならないように見える。いくつかは、単純に、実際の練習ショットを適切に模擬しないものである。ボールの移動の特性の適切又は正確な詳細をもたらすように試みたものは、非実用的であり、ゴルフショットの飛距離の機構の理解に対する失敗を示しているように見える。
【０００７】
Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ他のＷＯ８９／０００６５は、シャフトに結合されたゴルフボールを含むゴルフ練習装置を開示している。ボールは、ピボット回りに水平面内を連続固定円軌道で回転するように作動可能である。この練習装置は、ピボット回りのボールの回転数を計数することによってショットの距離の単一パラメータを概略で推定するものである。装置が打ち上げた又は打ち損じたショットから生じる力に耐える方法についての説明は与えられていない。シャフトは固い構成であると思われるが、その構成又はボールの取り付け方法の詳細は説明されていない。
【０００８】
Ｂａｒｒｙ他のＥＰ０２７８１５０は、ピボット回りに若干傾いた水平面内を連続固定円軌道で回転するように作動可能であるシャフトに結合されたゴルフボールを含むゴルフ練習装置を開示している。ショットが行われた時、クラブは、機械の基部に位置する光検出器を横切って通過させられるものである。これらの検出器がクラブの影の移動を直接に感知し、ショットの距離及び角度を推定するために移動の解析が行われる。装置が打ち上げた又は打ち損じたショットから生じる力に耐える方法についての説明は与えられておらず、シャフト構成及びボール取り付けの詳細は非実用的と思われる。
【０００９】
Ｏｎｏｚｕｋａ他のＵＳ４，９５８，８３６は、ピボット回りに連続円軌道で回転するように作動可能な弾性材で構成されたシャフトに結合されたゴルフボールを含むゴルフ練習装置を開示している。その軌道は、異なる固定面に選択的に設定することができ、その全ては、水平面に近いものである。ショットが行われた時、クラブは、機械の基部に位置する光エミッタ及び検出器を横切って通過させられるものである。これらの検出器がクラブからの光の反射の移動を直接に感知し、ショットの距離及び角度を推定するために移動の解析が行われる。先に引用した明細書の場合と同じように、装置が打ち上げた又は打ち損じたショットから生じる力に耐える方法についての説明は与えられておらず、シャフト構成及びボール取り付けの詳細は、同じく非実用的と思われる。
Ｒｕｓｓｅｌｌ他のＵＳ５，９９７，４０５は、垂直ピボット回りに連続したほぼ円形の水平軌道で回転するように作動可能な撓みテザーに結合されたゴルフボールを含むゴルフ練習装置を開示している。この練習装置は、垂直ピボット回りの回転速度を判断することによってショット距離の単一パラメータを概略で推定するものである。
【００１０】
ＤｅｎｎｅｓｅｎのＵＳ５，１７８，３９３及びＴｏｒｔｏｌａのＵＳ６，２５７，９８９は、いずれも、水平ピボット回りに連続してほぼ円形の垂直軌道で回転するように作動可能な撓みテザーに結合されたゴルフボールを含むゴルフ練習装置を開示している。この装置は、装置の電子回路に直接配線された電子光学センサを使用することによって垂直ピボット回りの回転数又は回転速度を判断することによりショット距離を概略で推定するものである。センサは、ピボットに取り付けられたベーンのスロット付き要素を通過する光ビームの中断を検出することになる。Ｔｏｒｔｏｌａの練習装置は、更に、撓みテザー上部での横方向の引きを判断することによってショットの方向を概略で推定しようとするものである。この推定は、装置の回路に電気的に配線された一対の歪み計又は一対の軸線方向光学電子センサのいずれかを使用して行われる。歪み計又は軸線方向光学センサは、軸線方向の移動の方向を判断することができるように互いに位相をずらして配置される。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、この説明の中に引用により組み込まれる特許請求の範囲の請求項１から請求項２７に更に具体的に規定されている。
本発明は、ボールが結合手段によって基部に結合されるようになったボール、結合手段、基部、及び測定手段を含む、ボールが静止位置から打たれるボールゲームで使用するためのシミュレータ又は測定装置を提供するものである。
本発明は、以下に限定はしないが、特に、ゴルフボールがゴルフクラブからのインパクトを受け、ボールの運動特性がボールの初期の移動特性に関係するゴルフというゲームに適するシミュレータ又は測定装置に関する。本発明は、より具体的には、ドライバーショット及びパッティングショットを含む全てのゴルフショットを包含するゴルフというゲームに適するシミュレータ又は測定装置に関するものである。
【００１２】
本方法又は装置がゴルフというゲームに言及する本明細書を通して、右利きゴルファの場合が通常そうであるようにボールを左方向に打つプレーヤに適する装置が説明される。ボールを右方向に打つプレーヤについては、他の点においては類似の鏡像配置を用いることができる。
ここで、ドライバーショット及びパッティングショットを含むショットの範囲に亘ってゴルフクラブによって打たれたゴルフボールの移動特性を測定するための装置として適切である本発明の実施形態を単に一例として示す添付図面を参照して更に具体的に本発明を以下に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下は、図面中で使用される参照番号の見出しである。
１．結合手段
２．ボール
３．ボール空洞プラグ
４．ボールシャフトインサート
５．ボールシャフトフランジ
６．ボールシャフト
７．ボールシャフトレシーバ
８．外側ボールシャフトケーシング
９．外側ボールシャフトケーシング保持ネジ
１０．内側ボールシャフトケーシング
１１．ボールスピン回転継手
１２．ボールスピン回転ベーン
１３．ドッキング係合部材
１４．垂直ピボット
１５．垂直ピボットシャフト
１６．垂直ピボットクレビスチーク
１７．水平ピボット
１８．水平ピボットブロック
１９．水平ピボットシャフト
２０．水平ピボットクレビスチーク
２１．水平ピボットベーン
２２．水平ピボットベーンケーシング
２３．結合アーム
２４．補足ピボット
２５．補足ピボットシャフト
２６．補足ピボット結合アームブッシュ
２７．補足ピボットベーン
２８．補足ピボットベーンケーシング
２９．支持ブッシュ
３０．プレー表面
３１．軸線傾斜手段
３２．軸線傾斜手段クランク部材
３３．支持ブッシュに結合された上部ピボット
３４．基部に結合された上部ピボット
３５．支持ブッシュに結合された下部ピボット
３６．基部に結合された下部ピボット
３７．上部ピボット結合部材
３８．下部ピボット結合部材
３９．電気アクチュエータ
４０．ネジ付きブッシュ及び親ネジ
４１．高さ設定手段
４２．手動輪
４３．ピニオン
４４．ラック
４５．垂直リフトブロック
４６．支柱
４７．ラチェット及び爪
４８．基部
【００１４】
概略的にいえば、ボール２は、ボールスピン回転継手１１と、垂直ピボット継手１４と、水平ピボット継手１７と、補足ピボット継手２４とに連続して接続されたボールシャフト６を含む結合手段１によって装置の本体に結合される。これらの継手は、それぞれ、ボールスピン回転継手１１、垂直ピボット１４、水平ピボット１７、及び補足ピボット２４と呼ばれる。ボールスピン回転継手は、ボール及びボールシャフトがシャフト軸線回りに自由にスピン又は回転することを可能にするものである。垂直ピボットは、垂直面での移動を可能にし、水平ピボット及び補足ピボットは、水平面での移動を可能にする。３つのピボットは、開始位置つまり原位置から打たれた時の短距離に亘るボールの実質的に直線の移動を可能にするものである。ボールのスピン回転位置及び水平ピボット及び補足ピボットの位置は、コントローラと関連して作動するセンサによってモニタされる。装置は、ボールの高さを変えることなく、連続ショットに亘ってボールスピン回転軸線の傾斜角を自動的に変えるように作動可能である。装置はまた、ボールのティー上の高さをプレーヤが変えることを可能にするように作動可能である。装置のうちの地面に置かれて一般的に装置を支持する部分を本説明では基部４８と呼ぶものとする。
【００１５】
ボール２は、ボールシャフト６に取り付けられた本物又は模擬のゴルフボールを含む。ボール２は、摩損又は切断に強い外部を有する中実型である。ボール２は、全体に亘って１つの材料とすることができるか、又は、カバー及び異なる材料の同心層を有することができる。それは、速いスピン速度を生成する種類であることが好ましい。例えば、比較的硬質の中心部及び比較的軟質の外層を有することができる。硬質の中心部と軟質の外層の組合せは、速いスピン速度を助けることが公知である。また、硬質の中心部を使用すると、シャフトがボール素材に結合された場合の相対運動の傾向が少なくなるために、ボール中心部近くで比較的撓み性のないシャフト結合部が使いやすくなる。また、比較的撓み性のないシャフト結合部は、ボール２の自然な撓みを妨害する程度が小さくなる。ゴルフボールの構成部に使用される材料のいずれも、ボールの密度を増すために使用されることが多いがそれ以外には必要ではない種類の充填材を持たないことが好ましい。
【００１６】
ボールシャフトとボールの間では非常に強い力が伝達され、かつ撓み性が異なるために、ボール２とボールシャフト６の間の結合部には特に注意が必要である。ボールシャフトは、ボールにしっかり結合された剛性中空構成要素を有する。装置の本体から離れた場所でのボールシャフトの軸線に沿った方向の軸線方向の力は、シャフトのボール端部の剛性外部リム又はフランジ５によって抵抗され、シャフトは、ボールの材料に対して直接又は間接を問わず持ちこたえる。テーパ付きボールシャフトを肉厚の厚い管材から加工する場合、このリム又はフランジを加工工程で簡単に製造することができる。ボールとボールシャフトの間の回転力は、ボールシャフトインサート４によって抵抗され、ボールシャフトインサート４の片側は、ボールシャフトに堅牢に固定され、反対側は、突起ブレードのようなボール２の材料と係合する突起部を有するものである。ボールシャフトインサートには、接着のような手段又はインサート及びボールシャフトを貫通する１つ又はそれ以上のクロスリベットによって固定された中空ボールシャフトの端部の孔に位置する短いインサートが設けられている。また、差込み部及び孔を非円形形状部を合わせる際に形成して、部品間の相対回転の防止を助けることができる。ボールシャフトインサートは、強化高分子成形品又はダイカストのような比較的強い剛性の材料を含む。代替構成においては、ボールシャフトインサートは、更に、保持リム又はフランジを有することになる。
【００１７】
ボールシャフト６及びボールシャフトインサート４は、ボール２内の空洞内で捕捉されるように保持される。ボールシャフト及びボールシャフトインサートは、この空洞の内面には接合されないので、ボール２がクラブで打たれた時にボールが変形した時、相対的な移動が接触面の間で自由に発生することができる。これによって、撓み材が変形した時に剛性材と撓み材の間の接合の欠損による結合の不具合が回避される。
【００１８】
ボール２内の空洞は、ボール２に孔を形成し、その後、孔の形状に対応する空洞プラグ３を詰めることによって生じる。ボール空洞プラグは、ボール２に挿入される前にボールシャフト及びボールシャフトインサート上に組み込まれる。
ボール空洞プラグ３は、ボール２内の材料の弾性係数と類似か又はこの弾性係数に相当する弾性係数を有する弾性高分子材料を含むことにより、ボール変形時に合わせ面に発生する大きな応力集中が回避される。また、材料は、ボール素材に確実に接合することができるように選択される。例えば、ボール内で使用されるものと同じか又は類似の高分子を含むことができる。接合は、例えば、高強度で柔軟性がある接着剤で表面を接合することにより又は適切な高分子溶接法により達成することができる。
【００１９】
空洞プラグ３は、２つの半割部で成形して、ボールシャフト６とボールシャフトインサート４に組み込むことができる。接合が接着剤を使用する方法による場合、空洞プラグの外面は、非常に浅いテーパを有する円錐台の形となる。この表面の狭い端部は、フライス盤の先端面に適する形状に対応する非常に急な角度又はテーパを有する同軸円錐で終端する。孔は、空洞外形に適合するテーパ付き孔を生成する回転フライスツールでボール２内に加工される。鋭い境界縁部なく空洞プラグ及び対応する孔を配置して、プレー中に各部が変形した時の応力集中点を最小限に抑える。接着剤を合わせ面に追加して、２つの部分を組み付けて互いに接着する。円錐台の形状がテーパ付きであるために、両方の部分が組み込まれる時に接着剤を表面に残すことができ、また、両方の部分を一体化した時に圧力を均等に継手に掛けることができる。端部が急な角度を成しているために、孔の加工が容易になる。接合対象となる材料及び使用する接着剤により、表面には前処理が必要である可能性がある。アンカーの表面を化学処理又は機械加工し、新たに機械加工された孔を付したアンカーを使用すれば、通常、このような要件があっても満足することになる。接合を溶接法で達成する時には、選択した材料及び溶接法によって表面にテーパを付加するか又は平行なものとすることができる。
【００２０】
シャフト側からのボール２の結合には、ボールがクラブで打たれてボールが最大の損傷及び歪みを受ける領域でのボールカバー及び下にある材料の異常が回避されるという利点がある。
シャフトが孔から出るところで、ボールカバーと同じか又は類似の材料を有する平坦なリングなどの補強部材を任意的にボール２に接合することができる。穴明け作業中に、孔を取り囲むボール２のカバーを軽く加工して平坦な面にするとボールを受け止めることができる。補強部材は、図には示していない。
【００２１】
代替的な実施形態では、ボール２の芯及び外層をボールシャフト及びボールシャフトインサートを覆うように成形する。先の実施形態と同様に、この構成は、比較的撓み性のあるボール素材とボールシャフト及びボールシャフトインサートの剛性材料との間の接着に依存するものではない。これらの部分の接触面は、ボール２が変形する時に、これらの部分間の機械的結合を破損することなく互いに対して動くことを可能にする。
【００２２】
更に別の代替的構成では、図には示していないが、ボール２又はボール芯は、中空金属球から成るものである。この種のボールは、例えば、ステンレス鋼で製作し、かつ窪みを有して従来のゴルフボールを模擬することができる。ボールシャフト６は、ボール２を貫通して強度が増すように両側で結合される。中空ボール２及び結合ボールシャフトの重量は、理想的には、組合せた慣性が従来の自由なゴルフボールと実質的に同じであるように配置する。ボール２の肉厚及び肉厚分布を変えると、従来のゴルフボールと類似のプレー特性を示す弾性を達成することができる。ボールシャフト及び結合部の重量を変えると、全体的な所要重量を達成することができる。
【００２３】
好ましい実施形態に戻ると、ボールシャフト６は、ボール２に確実に結合され、かつ打たれた時にボールの性能に悪影響を与えないように配置される。ボールシャフトは、強度対重量比が非常に高い材料で作られる。焼入れアルミニウム合金の等級「７０７５  Ｔ６」が適切であることが既に判明している。また、ボールシャフトは、高い強度対重量性能を達成するような形状となっている。それは、実質的にテーパ付きの外部及び中空中心部を伴って形成される。外部がテーパ付きであるために強度を長さに沿って変えることができ、ボール２からの距離が増すと共に強度が増すことになる。中心部が中空であるために所定の量の材料について剛性が増すことになる。
【００２４】
ボールシャフト６の寸法は、ボール２がクラブヘッドで打たれた時に生じるかなりの応力に耐えることを可能にするのに十分に大きいものであるように構成される。ボールシャフトの不具合を引き起こす可能性が最も高い応力は、ボールがドライバーショットで打たれた時の水平ピボット回りの回転運動に主として抵抗するボールシャフトの慣性によって引き起こされた曲げモーメント応力である。この応力の大きさは、ボールから最も離れた領域で最大である。この慣性を最小限に抑えると共に、尚も十分な強度を有するボールシャフトを達成する均衡をもたらすことが重要である。この設計上の制約内で慣性を最小限に抑えることには更に利点がある。装置によるショットと結合手段なしに行われる同等の自由なショットとの間のモーメント移動の差が最小限に抑えられることにより、装置は、より現実的な「感触」でショットを達成するように作動可能となる。また、ショットが行われた時のボールとボールシャフトの間の力が最小限に抑えられることにより、ボール及びボールシャフトとの結合部の寿命が長くなる。
ボールシャフト６は、ボールシャフトレシーバ７の対応する雌ネジ部と結合する雄ネジ部で終端する。ネジ形態は、ボール２がバックスピンする通常の傾向によってネジ付き継手が締め付けられるように構成される。右利きのプレーヤに適する装置では右ネジが使用される。左利きのプレーヤに適する装置では左ネジが使用され、その場合、図に示す幾何学配置は逆になる。
【００２５】
ボールシャフト６は、ボールシャフト６及び結合ボール２がボールスピン回転継手１１内の共通の軸線回りに自由に回転するように配置される。ボールシャフトは、外側ボールシャフトケーシング８と内側ボールシャフトケーシング１０とを有するボールシャフトケーシングによって支持される。ボールシャフトケーシングは、強化高分子のような軽量高強度材で製造されることが好ましい。これによって、ボールシャフトケーシングの重量及び慣性が小さくなり、かつ、ボールシャフトケーシングを所要の形状に経済的に成形することができる。炭素繊維充填ナイロンにより、許容摩損及び摩擦特性を伴う高強度ソリューションが達成される。自由な回転を可能にするために、ボールシャフトケーシングとボールシャフトの間には小さな間隙が設けられる。この間隙は、ボールシャフトケーシングが回転中のボールシャフトの有効支え面として機能するようなものであることが好ましい。ボールの自由な回転を達成する主な目的は、ボールが非結合ボールで発生するスピン回転を模擬することを可能にすることであるが、自由に回転することにより、自由な回転がない場合にボール構成部及びボールシャフトとの結合部を損失する可能性がある応力も低減される。また、ボールが打たれる時の面の変化がもたらされることにより、摩損が拡散されてボールの寿命が長くなる。また、内側ボールシャフトケーシング１０には、ボールシャフト回転中にボールシャフトに掛かる軸線方向の力に抵抗するスラスト軸受が設けられる。これらのスラスト軸受は、ボールシャフトレシーバ７上の突起肩部及び面に対して担持されるボールシャフトと同心である受動環状部材を有する。スラスト軸受は、強化ＰＴＦＥのような低摩擦材を含み、内側ボールシャフトケーシング１０内の同心内部窪み又はポケットに固定される。
【００２６】
ボールシャフトケーシングは、２つの別々の部分を有し、外側ボールシャフトケーシング８がクラブヘッドとの接触によって気付かずに万一損傷した場合に、プレーヤによる外側ボールシャフトケーシング８の迅速な交換を容易にするものである。外側ボールシャフトケーシング８は、ボールシャフト回りに対称形を示すように配置された４つのネジ締め付け具９により、ネジの軸線がボールシャフト軸線に平行な状態で内側ボールシャフトケーシング１０に結合される。
【００２７】
ボールシャフトレシーバ７には、ボールシャフトレシーバの回転を手動で防止するように作動可能である保持手段が設けられることにより、手動で結合ボール２を回すことによってボールシャフト６をネジを通じて取付け又は取外しすることができる。保持手段は、内側ボールシャフトケーシング内の対応する半径方向の孔と位置合わせすることができる、ボールシャフトレシーバを貫通する半径方向の孔を有する。位置合わせした孔へのピンの挿通により、内側ボールシャフトケーシング１０に対してボールシャフトレシーバの回転が防止される。これによって、プレーヤは、既設のものが損傷又は摩損した場合、又は異なるプレー特性を有するボールが必要される場合に、迅速にボール及びボールシャフトを交換することができる。保持手段は、図では示されていない。
【００２８】
様々な運動特性の測定には、例えば、ゴルフボールがドライバーショットでゴルフクラブによって打たれた時に生じる厳しい状態に関係する時の潜在的な問題がある。その１つは、力と加速の割合が非常に大きいボールとクラブフェースの間のインパクトによって生じる衝撃状態に関係するものである。また、ボールの運動によって直接影響されるいかなる部分も、これらの衝撃状態を受ける場合がある。適切な予防策が講じられなかった場合、これらは、運動特性の正確な測定の妨害又は測定手段の損傷をもたらす可能性がある。更に別の潜在的な問題は、インパクトに続くボールの速度が速く、かつ測定距離が短いか又は角度が小さいために必要とされる非常に速い応答に関係するものである。
【００２９】
好ましい実施形態では、測定は、コントローラ手段と協動で作動する１つ又はそれ以上の感知手段によって実行される。
感知手段は、凹凸を有するターゲットを含むターゲット手段を含む。また、感知手段は、光学的光回路のような、これ以降は光回路、光ビーム回路、又は光学回路と呼ぶ電磁波回路を含むブリッジ手段、及び凹凸全体に亘って発光及び受光することにより回路内の開口部の橋渡しをするように作動可能であるエミッタ及びレシーバ手段を含む。ターゲット手段は、装置の衝撃又は加速のうちの程度の大きいほうに耐える部分の上に位置し、ブリッジ手段は、衝撃又は加速のうちの程度の小さい方に耐える部分の上に位置する。ターゲット手段は、高レベルの衝撃又は慣性力に耐えるように作動可能である比較的単純な受動構成要素として配置される。ブリッジ手段は、光ビームの遮断によりスロット又は孔を含む可能性がある凹凸の有無を検出することにより、ブリッジ手段に対するターゲット手段の運動を検出するように作動可能である。光ビームは、それぞれ、発光ダイオード及びフォトダイオードのような適切な電子装置によって電子信号から生成され、かつ電子信号に再変換され、これらの電子装置は、プログラムされた電子プロセッサのようなコントローラと通信し、電子信号は、必要に応じて処理される。
【００３０】
ブリッジ手段は、間隔の空いた関係で保持されて間隙に沿って光ビームを通すように作動可能である光エミッタ及び光レシーバを含む。ターゲット凹凸が間隙を通ると光ビームが遮断される。有利な態様では、直接的な物理的接触がターゲット手段に対して行われないために、衝撃による力が低減されることになる。
衝撃レベルの低減は、衝撃が結合手段１の継手を通じて又は他の相互結合部を通じて伝達されるので、通常はブリッジ手段で発生することになる。ブリッジ手段は、ボール２と結合手段の他の継手の１つとの間にある場合は、依然としてある程度の急激な加速を受ける。光エミッタ及びレシーバから電子構成要素に撓み光ファイバによって通信される光信号を構成することにより、この衝撃及び加速が装置の電子構成要素から分離される。電子構成要素は、全ての実質的な衝撃による力から離れた静止位置に取り付けることができる。
【００３１】
電子コントローラ及び装置が位置する領域に直接に結合された光ビーム装置の使用も非常に迅速な応答を生成する際に有利である。信号は、光の速度で電子構成要素に到達し、その後、超高速電子機器によって処理される。直線的な通信により、遠隔増幅器のような大きな応答遅延を引き起こす可能性があるローカル電子装置の必要性が回避される。
好ましい実施形態では、光ファイバは、断面が円形で直径が約０．５ｍｍから１．０ｍｍの範囲である単一の撓み高分子ファイバを含むものである。光ファイバは、ファイバの直径の約２倍である外径を含む保護高分子外装を含む。外装は、ブリッジ手段の領域、及びスペース及びルーティング空洞寸法を小さくするためにファイバがピボット継手を通るようにルーティングされる領域では省略することができる。外装なしファイバが使用される場合、ファイバが厳しく湾曲する場所のような光の漏れが起こる可能性がある場所では、部品間の接触を回避するように配慮される。
【００３２】
ブリッジ手段は、更に別の集光レンズなしに間隔の空いたファイバ両端部を含む。これらのファイバ端部は、光エミッタファイバ及びセンサファイバの端部である。ファイバ端部は、光伝達効率及び信号品質を向上させるために研磨処理されるか、又は他の方法で平坦に形成される。ファイバ端部は、実際に達成できる限り短くかつファイバの直径の２倍に等しい距離だけ間隔が空いている。短い距離を用いる理由は、光が光エミッタファイバから発せされた時に発生する拡散を最小限に抑えるためである。
【００３３】
また、光ビームは、ブリッジ手段上の視準スロットを通じて通過又は受光される。視準スロットは、実質的に平行な側面を有し、ターゲット手段とファイバ端部の間に位置決めされる。視準スロットの平行な側面は、ターゲット手段上の凹凸又はスロットの運動の方向に対して直角であり、その離間程度は、ファイバの幅よりも小さい。好ましい実施形態では、その幅は、ファイバの直径のほぼ半分である。視準スロットの目的は２つある。１つの目的は、視準スロットに平坦な前縁及び後縁を設けることにより、ターゲット手段のスロットを出入りする光信号の品質又は鮮明さを向上させることである。他方の目的は、より多くの使用ベーンスロットを可能にすることによってセンサ手段の解像度を増すより狭い光ビームをもたらすことである。一部の例においては、ブリッジ手段によって必要とされる直径よりも大きなファイバ直径を維持する理由がある場合、ファイバの直径の半分よりも遥かに狭い視準スロットを用いて解像度を増すことは有利であろう。
【００３４】
視準スロットを含むブリッジ手段の本体は、視準スロット及びファイバ用の適切な溝及び支持体を含む高分子成形物を含む。ファイバは、製造工程において適度な熱の印加により、必要に応じて堅固な曲げ部に形成することができる。ファイバは、接合及びクランプのような方法によって所定の位置に固定される。ブリッジ手段は、堅牢かつ経済的な構成となっている。
好ましい実施形態では、ターゲット手段は、凹凸が開放又は閉鎖半径方向スロット及びその円周部回りの歯の形態になった回転ベーンを含む。ベーンは、測定される運動特性の種類によって限定回転又は連続回転が可能であるとすることができる。ベーンが回転する時、エミッタファイバからの光ビームは、ベーン片側の円形の軌跡を横切り、スロット及び間隙の領域を横切って、ブリッジ手段の反対側のセンサファイバに一連のオン及びオフ信号を供給する。
【００３５】
ベーンスロット間隔は、いくつかの運動特性の測定においては、ベーンの円形の軌跡がブリッジ手段を通過する距離が非常に短い可能性があるために、装置の設計上の制約内で最小限に抑えることが重要である。好ましい実施形態では、スロット及び歯の幅はほぼ等しく、各々は、視準スロットの幅に等しい。これによって、光ビームの広がりは、確実にベーン上の１つよりも多いスロットには及ばないことになる。スロットの半径方向の深さは、ファイバ直径の１．５ｍｍから２．０ｍｍにほぼ等しい。
【００３６】
ベーンは、高い寸法精度かつ光路の軌跡に沿ったスロットの間隔に一貫性を持たせて製作すべきである。その理由は、この精度及び一貫性は、装置によって生成される測定値の精度及び一貫性に直接反映されるからである。例えば、ベーンは、写真食刻によって高い寸法精度で製造された肉薄ステンレス鋼で製作することができる。この工程では、材料厚みの±１０％から±１５％の範囲の寸法精度が得られる。これは、０．２ｍｍの材料厚みが用いられた場合、±０．０２ｍｍから±０．０３ｍｍの範囲の寸法精度に相当する。ベーンの材料は、有利な態様では、ベーンスロットの縁部から後退する材料で支持することができる。
ベーンは、密封ベーンケーシング内に封入され、埃又は湿気による光学面又は光路の汚れを防止する。ベーンケーシングを回転ピボットシャフトによって貫通させる場合には、エラストマーシールを使用してベーンケーシングを密封する。
【００３７】
光ビームを出す回路は、回路の一部がピボット式継手の軸線に沿って位置合わせされた状態で結合手段１上のピボット式継手に沿ってルーティングすることができる。これは、ピボット式継手シャフトの軸線の一部に沿って中央経路を設け、高分子ファイバの対向する部分がピボット式継手の各側で回路の部分に結合された中央経路内にある状態で中央経路を通過するように比較的緩みがある若干捩れた構成のファイバをルーティングすることによって達成される。経路内のファイバ構成部の一端は、ピボット式継手の片側に対して固定された関係で回転し、経路内のファイバの他端は、ピボット式継手の反対側に対して固定された関係で回転する。ファイバ領域の比較的緩みがあり、かつ若干捩れた中央領域は、継手の移動で更に少し捩れるか又は捩れないという状況であるが、ファイバ構成部には最小かつ許容可能な歪みだけが生じる。好ましい実施形態では、本方法を用いて、垂直ピボット軸１５及び水平ピボット軸１９内の空洞を通るようにボールスピン回転センサを含むファイバをルーティングする。同様に、同じ方法を用いて、水平ピボットセンサを含むファイバを水平ピボット軸内の空洞を通るようにルーティングする。本方法にはいくつかの利点がある。比較的緩みのあるファイバ外部ループが回避されるために、本方法はファイバをより有効に保護する。また、ファイバが受ける歪みは、比較的緩みがある外部ループで発生する場合よりも小さい。結合手段１の外観は、特に、部品が保護ハウジングの外側で人目に露出された場合は、本方法の方がこざっぱりとしてコンパクトである。
【００３８】
好ましい実施形態では、各感知手段は、２つのブリッジ手段を有し、その一方は、ベーン回転時にオン及びオフ信号が異なる時間に発生するように凹凸に対して他方と位相をずらして非対称形に設定される。これには、いくつかの利点がある。これによって、コントローラは、受信器回路からの擬似信号を検出することが可能になる。これは、信号のセットパターンがベーン回転時に２つのブリッジ手段から予想されるからである。受信器回路の１つが供給する信号数がこのパターンで予想される数よりも多いか又は少ない場合、コントローラは、エラーを検出すると適切な方法で応答するようにプログラムされる。例えば、単一のブリッジ手段が使用される場合、ベーンは、光ビームがちょうどオン信号とオフ信号の間の遷移に相当する縁部にある状態で停止する可能性がある。本システムが振動すれば、２つの信号状態間で繰返し移動し、その結果、読取値が誤ったものとなる可能性がある。別の位相のずれたブリッジ手段が使用される場合、他方が擬似信号を出した時に信号変化なしと記録すると、コントローラは、有効信号と無効信号を区別することができる。更に別の利点は、信号数が倍化するためにセンサの解像度が増すという点にある。更に別の利点は、右回りの運動であれば、ブリッジ手段は互いに位相がずれた非対称形に設定されているために結果的に左回りの運動と異なるパターンとなるので、ベーンの運動方向を判断するように作動可能であるという点にある。２つのブリッジ手段は、一方は偶数に半スロットを加えた分だけ他方から離れた位置にあるように位置決めされる。一方が他方から半スロット分だけ離れているのが理想的である。２つのブリッジ手段が互いに隣接している場合、１つのエミッタファイバを共有することが可能であろう。この例においては、視準スロットは、好都合な態様では、ベーンとセンサファイバの間に位置決めすることができる。また、エミッタファイバは、センサファイバよりも大きな直径とすることができる。
【００３９】
また、コントローラつまり測定手段には、直接又は間接を問わず、感知手段から受信した信号に関係するイベント間の持続時間を測定するように作動可能であるタイミング手段が装備されている。これによって、ブリッジ手段に対するターゲット凹凸の運動の測定の補間による高解像度が可能となる。コントローラは、カウントをより小さな分割部に再分割して解像度を向上させるように作動可能である。従って、運動の測定は、２つの特定されたイベント間でセンサを通過する凹凸数の比較的粗い測定に限定されるのではなく、むしろ、２つの特定されたイベントが個々の凹凸の検出に関係する場合、特定されたイベント間の経過時間の長さの細かい測定である。
一対のブリッジ手段からの信号により、スロット当たり４つの信号イベント、つまり、２つの正の縁部と２つの負の縁部が得られる。これによって、スロット間隔の４倍の測定解像度が得られる。上述のように、信号の補間によってこの解像度がスロット間隔の約１０倍増又は約４０倍増となる。
【００４０】
ここで図２及び図３を参照すると、ボールシャフトレシーバ７には、内側ボールシャフトケーシング１０内でのボールシャフト６の相対回転を検出するボールスピン回転感知手段が設けられている。ターゲット手段は、ボールシャフトレシーバ上に取り付けられたボールスピン回転ベーン１２、及び内側ボールシャフトケーシング内に成形されたポケット内に取り付けられた２つのブリッジ手段を含む。ボール端部から離れた位置にあるボールシャフトレシーバ上の感知手段の位置は、センサが受ける水平ピボット又は垂直ピボット回りのボールシャフトの回転から生じる慣性力がボール２に近づいた位置にある場合よりも遥かに小さいという利点を含む。コントローラは、ボール２とクラブヘッドの間のインパクト後に得られる光信号をモニタして、このような運動特性の一部を判断する。
【００４１】
内側ボールシャフトケーシング１０は、垂直面における相対回転運動を可能にする垂直ピボット１４によって装置に結合される。垂直ピボットは、いくつかの機能を含む。垂直ピボットは、垂直方向の移動成分をもたらすことにより、ボールが始めつまり原位置から打たれた時に自然な移動を行うことを可能にする。これによって、ボールが打たれた時にその自然な移動に追随することを可能にするのに必要である自由度の１つが得られる。更に、垂直ピボットは、特に高すぎるか又は低すぎる打球となるボール打ち損じの場合、ボールが上又は下に移動する自由度を可能にすることにより装置の損傷を防止するものである。
【００４２】
図１、図２、及び図３を参照すると、垂直ピボット１４は、軸線が垂直方向に配向された垂直ピボットシャフト１５を含むクレビス型のピボット継手を含む。内側ボールシャフトケーシングは、垂直ピボットシャフトと係合する水平方向の孔を含む複数のクレビスチーク１６によって垂直ピボットに結合される。垂直ピボットは、水平ピボットブロック１８という隣接する装置構成要素に結合される。水平ピボットブロック上の複数のクレビスチークは、垂直方向の孔を有し、垂直ピボットシャフト１５と係合する。垂直ピボットシャフト上で隣接クレビスチーク間にワッシャを位置決めすることができる。
【００４３】
垂直ピボット１４には、図中では示されていないバネ停止手段が設けられる。バネ停止手段は、アームを所要の静止角度で支持するように作動可能であるが、バネ停止手段が設けられていなければボールシャフトがボールシャフト又は装置の他の部分を損傷するような力を受けた場合に、ボールシャフトが下方に回転することを可能にするものである。例えば、バネ停止手段は、バネ停止手段が設けられていなければクラブヘッドで打たれたボールが高すぎた時に生じる場合がある損傷から装置を保護することになる。バネ停止手段は、静止角度を超えたアームの上方の回転に抵抗するものではない。
【００４４】
一実施形態では、バネ停止手段は、一組又は二組のつる巻きバネを水平ピボットブロック１８内の成形ポケット内に有する。バネにより、成形ピンがポケット上の止め具に押しやられる。延びた位置により、内側ボールシャフトケーシング１０は、水平ピボットブロックに対して正しい角度で保持される。ボールシャフト６及びケーシングは、上方にかつピンから離れた位置で自由に回転することができる。ショットがうっかりして下方であった場合、ボールシャフト及びケーシングが下方に回転することができることにより、ピンは、ポケット内に押し込まれる。二組のバネが使用される場合、それらは、水平ピボットブロックの下部領域の各側に位置決めされる。代替的実施形態では、バネ停止手段は、コイルが垂直ピボットシャフト上に同軸に取り付けられた捩りバネを含む。捩りバネの端部アームは、レスト原位置に対応する位置で予め付勢され、捩りバネのアームは、水平ピボットブロック上の止め具に当たって担持される。捩りバネアームの１つの延長部は、外側アームケーシングに当たって担持されることによってシャフト及びボールを支持する。この延長部は、シャフト及びボールを偏向し、かつシャフト及びボールの重量から生じる力よりも実質的に大きな力を受けた時にシャフト及びボールが下方に回転することを可能にするように作動可能である。他の代替的実施形態では、バネ停止手段は、実質的に平坦なバネを有し、平坦なバネの一端が水平ピボットブロックの下側に固定され、他端が下側に設けられた支え面に当たって担持されることによってボールシャフトケーシングを支持する。平坦なバネには、変形させる力が計画閾値を超えた時にバネが変形に対する抵抗を減じることを可能にする、平面図に示すようなバネの長さに沿って細長い若干凸状の形状のような若干輪郭に合った形状を設けることができる。閾値の力は、バネに一時的に座屈させ、アームを下方に回転させることができる。バネは、その後に抵抗する重力に対してアームを座屈なしの状態に戻すのに十分な力を保持するものである。
【００４５】
図１から図３を改めて参照すると、ボール２から垂直ピボット１４までの構成要素の組は、水平面における相対回転移動を可能にする水平ピボット１７を通じて装置に結合される。水平ピボットは、垂直方向の移動成分をもたらすことによってクラブフェースから離れることを可能にする。これによって、ボールが打たれた時に自然な移動に追従することを可能にするのに必要な別の自由度が得られる。水平ピボット１７は、複数のクレビスチークを有する水平ピボットブロック１８と、水平ピボットシャフトと、水平ピボットブロックのクレビスチークに係合する複数のクレビスチークを有する結合アームとを含む。水平ピボットブロック及び結合アームは、ボールシャフトケーシングと同様の強化高分子を含む。水平ピボットシャフトは、強化高分子製内部部品及び肉薄金属外シェルを含む。シャフトは、水平ピボットブロッククレビスチークに固定され、結合アームクレビスチーク内で自由に回転する。
【００４６】
水平ピボットには、ボールスピン回転感知手段について説明したものと構成及び作動が類似である感知手段が設けられる。ターゲット手段は、水平ピボットシャフト１９の下部領域に固定された水平ピボットベーン２１を含む。水平ピボットベーンケーシング２２は、結合アームと一体に成形され、感知手段の２つのブリッジ手段は、ベーンケーシング内のポケットに成形される。水平ピボット感知手段は、コントローラと通信し、ボールシャフト軸線と結合アーム軸線との間の相対角度の変化を検出するように作動可能である。
【００４７】
結合アーム２７は、水平面における更に別の程度の相対回転移動を可能にする補足ピボット２４によって装置に結合される。結合アーム２７は、水平ピボットが第２の垂直軸線回りの回転によって水平面において回転することを可能にする。これによって、クラブによって打たれた時及び重要な発射状態のいくつかが測定されるその後の短期間の両方に対してボールが実質的に直線移動に従うことを可能にするのに必要な第３の自由度が得られる。補足ピボット２４は、補足ピボットシャフト２５と、結合アームに結合された中央ブッシュ２６と、装置に結合される中央ブッシュの上下にある一組の支持ブッシュとを含む。シャフトは、結合アームのブッシュに結合され、２つの支持ブッシュ内で自由に回転する。この配置により、水平ピボットシャフト及び補足ピボットシャフトは確実に互いに平行なままである。補足ピボット中央ブッシュ及び支持ブッシュは、ボールシャフトケーシングと類似の強化高分子を含むものである。
【００４８】
補足ピボットには、同じくボールスピン回転感知手段について説明したものと構成及び作動が類似である感知手段が設けられる。ターゲット手段は、補足ピボットシャフトの下部領域に固定された補足ピボットベーンを含む。補足ピボットベーンケーシング２２は、支持ブッシュと一体に成形され、感知手段のブリッジ手段は、ベーンケーシング内のポケットに成形される。補足ピボット感知手段は、結合アーム軸線と装置に結合された支持ブッシュの間の相対角度の変化を検出するように作動可能である。しかし、好ましい実施形態では、ベーン及びベーンケーシングは、完全なディスクを形成するものではなく、むしろ、ディスクのセグメントを含むベーンは、ディスクのより大きいセグメントを含むベーンケーシング内で回転する。ベーン及びベーンケーシングがない補足ピボットの軸線近くの領域は、上下支持ブッシュ間の補強支柱に対応するように使用される。
【００４９】
また、補足ピボットには、図中で示されていない回転制限アームを有する接触部材を含む緩衝手段が設けられる。このアームは、補足ピボットシャフトに固定され、装置の支持体の方向に延びている。このアームは、装置によって測定されるショットの範囲によって定められる限界値内で自由に動くものである。例えば、装置で測定されるショットの範囲がショットの意図する方向の±１５°以内である場合、回転制限アームは、ボール実質的に直線運動で移動する領域に亘って、ショットの意図する方向の±１５°内で打たれるボールに対応する全ての位置で自由に動くことになる。また、基部には、回転制限アームがこの範囲から外れていかなるかなりの距離を移動することも防止する接触部材が設けられる。基部上の接触部材は、自由限界を外れたアームの移動によって次第に変形される弾性エラストマー材料で作られた丈夫な緩衝止め具を含み、ノイズ発生が最小である移動に対する緩衝止めをもたらすものである。緩衝止め具は、アームが±１５°の限界値に対応する通常の領域に戻った時に元の形状に戻ることになる。
【００５０】
装置には、更に、装置の他の部分に対してボール２及び結合手段１を開始位置つまり原位置に配置するように作動可能であるドッキング手段が設けられる。ドッキング手段は、雄と雌の係合部材を含む。雄係合部材は、内側ボールシャフトケーシングの外部に位置決めされ、図１及び図３から図６では誇張した形で示されている。雌係合部材は、結合手段１の基部に位置決めされ、同じく図４から図６では誇張した形で示されている。図４は、ドッキング手段が完全に係合した状態にある原位置のボールを示すものである。図５は、ドッキング手段が完全に外れた状態にある原位置から離れたボールを示すものである。
【００５１】
雄と雌の係合部材はｖ形状を含む。雌ｖ形状は、図中に示すものよりも若干浅い角度となっており、頂点は、装置縁部に寄っている。これらの構成要素は、雄係合部材が完全に雌係合部材に入った時にボール２が最初の原位置にあるように配置される。これらの係合部材は、ボールがショット方向に移動した時に互いから自由に後退することができるように配置される。雌係合部材の形状は、上述の回転制限アームと類似の装置によって測定されるショット範囲によって定められる限界値内でボールが自由に移動することを可能にする移動範囲によって決まる。例えば、装置がショットの意図する方向の±１５°に該当するショットを測定した場合、雌係合部材の形状は、雄係合部材が雌係合部材に当たって担持されることなく自由に外れることを可能にするようなものとなる。
【００５２】
係合部材の形状及び材料は、雄係合部材が雌係合部材に当たるように圧下された時に自動的に案内されて中央の原位置となるように構成される。また、ドッキング手段は、ボールが開始位置に押し戻された時に雄係合部材が必ず雌係合部材に入るように、補足ピボットが確実に原位置に対応する角度に十分に近い角度となるように作動可能であるバネを含むことができる。これらのバネは、図中では示されていないが、補足ピボットの角度が雌係合部材への雄係合部材の入り込みに対応する角度よりも小さいように構成された値を超えた時には補足ピボットの移動と係合するが、補足ピボットの角度がショットの通常の角度範囲を超えない時には補足ピボットの移動と係合しない低力捩りバネを含むものである。
【００５３】
また、係合部材には、測定が行われた時に限界の外側になるショットが行われた場合に係合部材の一方又は両方が偏向することを可能にするための手段が設けられる。係合部材は、部材が外れた時には通常の位置に戻ることになる。これは、雌係合部材にバネ付勢された又は弾性の支持体を設けることによって達成される。
また、ドッキング手段には、雌係合部材原位置内での雄係合部材の存在を検出するように作動可能である収納センサ手段が設けられる。収納センサ手段は、図中では示されていないが、雌係合部材の内部に取り付けられた「ホール効果」型センサのような近接センサと、雄係合部材の内部に取り付けられた永久磁石を含むセンサターゲットとを含むものである。近接センサは、永久磁石の密接な近接を検出し、ドッキング手段及びボールが原位置にあることを示す対応する信号をコントローラに伝達するように作動可能である。プレーヤは、ボールが正しくドックされているという視聴覚信号を受け取る。可視信号は、画面ディスプレイ上で与えることができる。コントローラは、誤ってドッキングした開始位置から取られた一切のショットを無視する。
【００５４】
ドッキング手段は、ちょうどハウジングの保護の及ぶ範囲内にある領域に位置決めされる。結合手段１及びドッキング手段は、ボールシャフト６の軸線が開始位置つまり原位置において実質的に水平面にあり、かつ図４で分るようにボールシャフト６とボールの意図する移動方向との間の角度がボールの打たれる側で９０°よりも小さいように配置される。７８°のような７３°と８３°の間の角度が適切であることが既に判明している。この角度上の後退には、ボールの運動特性の測定において重要な利点がある。それは、ボールがアームに結合される領域が、クラブがボールと接触する領域から離れた状態に維持されるという利点を有する。ボールのこの弱くなった領域を接触触区域から離れた状態に維持するだけでなく、それは、ショットが非常に悪く誘導されたものとなるクラブがアームに当たる可能性を少なくするものである。また、この角度上の後退により、有利な態様では、インパクト直後の期間において、ボールとクラブフェースが互いに接触しなくなった後の期間中にボールの軸線は移動方向にほぼ垂直になる。これは、ボールの特性が測定されている期間中に現実的なボールの移動を促す助けとなる。
【００５５】
結合手段１は、水平ピボット回りの装置の移動構成要素の回転慣性を最小限に抑えるように配置される。これは、自由なつまり非結合ボールと同じように感じかつ挙動するショットの達成を含むいくつかの理由で行われるものである。これはまた、ショットが行われた時に結合手段１及びボール２に掛かる力を最小限に抑えるために行われるものである。装置の近接性がプレーヤのショットを乱すか又は影響を与えないように、ボールを装置の静止体から十分に離れた位置に維持するという第１の最も重要な配慮、及び装置の様々な作動特性を維持するという第２の最も重要な配慮に従って以下の指針に従うべきである。ボールと水平ピボットの間の距離は最小限に抑えるべきである。様々な構成要素の重心は、ボールから離れた位置であり、かつピボット点にできるだけ近い位置にあるべきである。構成要素の重量は、最小限に抑えるべきである。同様の理由から、結合手段１は、同様に補足ピボット回りの装置の移動構成要素の回転慣性を最小限に抑えるように配置される。
【００５６】
また、結合手段１は、ボールがクラブとの接触を終えた間隔に結合手段に接触して損傷することがないように配置される。ボールはクラブよりも速く移動していることになるが、水平ピボット寄りの結合手段１の部分は、クラブの速度よりも小さい速度で移動している場合がある。クラブが結合手段１と接触する可能性を防止するために、水平ピボットは、ハウジングの外縁から離れた十分な距離に後退させなければならず、また、ボールシャフトは、先に触れたようにボールの意図する移動の方向から９０°を十分に下回るものでなければならない。更に、ボールは、ボール速度が必ずボールとクラブの間のインパクト後のクラブ速度よりも確実に遥かに速いものにするのに十分な反発係数を含むべきである。実際には、中程度のゴルフボール反発係数が適切であることが判明している。反発特性は、一般的にボールに関しては「圧縮」と呼ばれ、約９０でなければならない。反発係数が不必要に高いボールを使用しないように注意すべきである。その理由は、これらのボールは、ショットが行われた時に結合手段１及びボールに掛かる力を大きくするからである。
【００５７】
結合手段１はまた、その構成要素が可能である場合にはボールが打たれた時に曲げ応力ではなく張力を受けるように配置される。結合手段１に掛かる曲げ応力は、潜在的に引張応力又は圧縮応力よりも遥かに高く、故障又は歪みを引き起こしやすいものである。
結合手段１は、好ましい実施形態で説明されたように、非結合ボールの運動を模写するのに十分な距離に亘って、結合手段１がこの移動の限界内でボールの各可能な位置に対して一意的な幾何学的配置にあるように、結合ボールに３つの主要な自由度を与えるものである。用語「自由度」は、遠隔軸線回りに固定半径で回転する能力、結合手段１の一部を通過する軸線回りに回転する能力、及び直線方向に回転なしに移動する能力を含む、結合手段１に利用可能にされた各種類の二次元の移動手段を意味する。本発明は、提供される自由度の数に制限されず、後で説明するように、時には付加的な自由度を有利に提供することができる。
【００５８】
図中に示す好ましい配置において、結合手段１は、３つのピボット継手を含み、その各々は、１つの面における部分的な回転が可能であり、各継手は、ボールと装置の本体との間で連続して結合され、相互結合された部材が構成要素の各々の間に連続して置かれる。ピボット継手のうちの２つは、実質的に水平面における部分的な回転を可能にし、残る１つのピボット継手は、実質的に垂直面における部分的な回転を可能にする。ボールは、各ピボット継手が１８０°よりも小さい角度で相互結合された部材を有し、かつピボット継手が更に別の回転が可能であるままである制限された領域に亘って、三次元の空間で自由に動くように作動可能である。スピン特性を除き、運動の特性の全ては、ボールがこの領域に留まっている間に測定される。このような移動の限界内では、ピボット継手及び相互に結合した部材の各々は、ボールの各可能な位置について一意的な位置にあることから、ボールの移動特性は、ピボット継手又は相互結合部材の相対位置又は角度を計時して測定することによって判断することができる。スピン特性は、この領域及びその後の領域の両方で測定することができる。
【００５９】
実質的に垂直面における部分的な回転を可能にするピボット継手は、結合手段１上の３つのピボット継手のうちボールに最も近い第１のピボット継手である。この相対位置には、ボールに最も近い相互結合部材が垂直面における回転を可能にするようにピボット回りに回転する時、ショットを通じてボールの垂直方向の移動を可能にするという利点がある。それが第１の継手ではなかった場合、垂直方向の移動については２つの自由度を必要とする可能性が高く、付加的なピボット継手を必要とする可能性が最も高い。
【００６０】
３つの主要な自由度はまた、代替構成によってもたらすことができる。例えば、それらは、各々が１つの平面において部分的な回転が可能である２つのピボット継手と１つの線形摺り継手とを含む結合手段１によってもたらすことができる。各継手は、適切な場合には相互結合部材と共に、ボールと装置本体との間で連続して結合される。摺り継手は、ボールとボールに最も近いピボット継手との間の距離の部分的な延長又は後退を可能にするものである。ボールに最も近いピボット継手は、実質的に垂直面における部分的な回転を可能にし、他のピボット継手は、実質的に垂直面における部分的な回転を可能にする。ボールは、摺り継手が更に別の移動が可能なままであり、各ピボット継手が相互結合部材を１８０°よりも小さい角度で有し、ピボット継手が更に別の回転が可能なままであるという条件で、三次元の空間で自由に移動する。主な運動特性は、ボールが三次元空間を自由に動くこの領域に留まっている間に測定される。
【００６１】
後で説明するように、公知の特性を含むボールの場合は、打ち上げたショット内のボールのロフト角は、ボールの線速度及びバックスピンが分れば推定することができる。好ましい実施形態では、従って、バックスピンを別々に判断することができる場合には、水平面での回転を可能にする２つのピボットの位置が分るだけでボールの一意的な位置を判断することが可能である。従って、バックスピンを別々に判断する場合、ボールが実質的に自由な移動中である時にこれらの２つのピボットの角度を測定することにより、ショットの速度及び方向角を含むショットの運動特性を判断することができる。
【００６２】
ここで、水平面に投影した好ましい実施形態の用途を示す図９、図１０、及び図１１を参照する。これらの図の各々においては、実線は、ボールの異なる位置でのピボット継手間の相互結合部材を表している。幅広の点線ＣＬＭは、ＣＬに沿った直線移動及びＬＭに沿った軌道移動を伴うボールの移動経路を表すものである。点Ｃは、ボール中心部の開始位置を表している。開始位置においては、点Ａは、相互結合部材ＡＢと装置基部との間で実質的に水平面における移動を可能にするピボット継手を表し、点Ｂは、相互結合部材ＡＢ及びＢＣの間で実質的に水平面での運動を可能にするピボット継手を表している。線ＣＥは、真っ直ぐ打たれたボールの進む方向を表している。線ＣＦは、右に打たれたボールの進む方向の選択最大許容振れを表し、線ＣＤは、左に打たれたボールの進む方向の選択最大許容振れを表している。また、装置には、垂直面における回転を可能にするピボット継手が設けられるが、この継手は、図中では示されていない。
【００６３】
ボールの移動経路は、図中では直線として示されているが、実際には、その移動は、力が相互結合部材及びピボットから生じるために部分的に右に湾曲している。これらの横力は、結合シャフトがボールの進む方向と垂直に近いショットの始めでは比較的小さいが、ボールが円軌道に引っ張られる点に近づく時に大きくなる。実際には、直線軌道から円軌道への移行は、図中に示す鋭い点で起こるものではない。また、軌道に乗る前の移動の曲率の程度は、ショットの速度に依存する。図を簡素化するため及び説明しやすいように、この曲率は図中では示されておらず、それ以外では直線移動であるこの移動は、実質的な直線移動と呼ぶこともある。
【００６４】
図９は、意図する方向線に沿ってボールが真っ直ぐ打たれた配置を示すものである。開始位置は、ピボット継手Ｂの角度＜ＡＢＣが９０°よりも小さいように配置され、真っ直ぐのショットの方向は、ＡＢに平行な方向と考えられる。従って、ボールは、真っ直ぐなショットが行われた場合には、経路ＣＥに沿って進むことになる。ただし、ＣＥはＡＢに平行である。
装置は、ショットが中央の左寄りである角度範囲＜ＤＣＥに亘って、及びショットが中央の右寄りである角度範囲＜ＦＣＥに亘ってショットの方向を正確に測定するように作動可能である。
装置は、水平面における回転を可能にする２つのピボット継手の各角度を測定するように作動可能である。装置は、ボールが実質的な直線移動で移動するようにショットが進行する時に、これらの角度をモニタして方向角を判断する。
【００６５】
図１０は、同じ配置を示すが、ボールは、方向ＣＦに沿って中央の右に進むことになる。相互結合部材は、ＡＢでの開始位置から、ＰＱがボール移動の線に垂直であるＡＰでの最大右回り位置まで回転し、その後、左回りに位置ＡＫまで移動する。ボールが直線経路ＣＬに沿って進んでいる間、両方のピボット継手での角度の同時測定は、運動方向角＜ＦＣＥを判断するのに十分なものであることになる。
図１１は、同じく同じ配置を示すが、ボールは、方向ＣＤに沿って中央の左に進むことになる。相互結合部材は、ＡＢでの開始位置から左回りに位置ＡＫまで回転する。ボールが直線経路ＣＬに沿って進んでいる間、両方のピボット継手での角度の同時測定は、運動方向角＜ＤＣＥを判断するのに十分なものであることになる。
【００６６】
本方法によって測定された運動特性には、ボールを通る軸線回りのボールのスピンも含まれる。ボールを通る異なる設定軸線回りのボールスピンの測定による本発明のこの態様により、ボールが結合されていない場合に起こるような自然なスピン軸線回りのボールスピンの計算方法が得られることになる。本方法には、ボールがこれらの異なる設定軸線回りに自由にスピンするようにボールを結合する段階及び連続的なボール打撃時にこれらの異なる設定軸線が得られるように結合手段１を配置する段階が含まれる。好ましい実施形態では、装置は、装置に結合している間にボールが設定軸線回りに回転することを可能にするように作動可能であるスピン回転継手を含む。装置は、回転速度を測定し、ボール回転時の軸線の傾斜角度を変えるように作動可能である。装置はまた、軸線の異なる設定傾斜角度でのスピン又は回転速度の解析によって、バックスピン及びサイドスピンの相対成分を計算するように作動可能である。
【００６７】
ゴルフボールがゴルフクラブによって打たれた時のように自由なボールが平坦表面によって不均一に打たれた時、回転運動がボールに伝達される場合がある。ゴルフボールがドライバのようなクラブによって完璧に打たれた場合、ロフトのあるクラブフェースは、実質的にバックスピンをボールに与え、それが原因となってボールは水平軸回りに回転する。頻繁に発生するように、ボールが不均一に打たれた場合、サイドスピンの付加的な成分が与えられ、ボールは、水平線に対して傾斜し、多くの場合にバックスピン及びサイドスピンの成分に関連して専門のゴルフプレーヤによって理解されている得られる軸線回りに回転する。実際には、ドライバ又は番手の低いウッドクラブで打たれるゴルフボールの共通の範囲に亘って、この回転軸線は、通常は水平線に対して約±１０°の角度内であり、傾斜の方向は、サイドスピンの成分方向に依存する。サイドスピンは、ボール飛球中にかなりの横方向の移動を引き起こす可能性があるのでゴルフというゲームでは重要なものである。得られる軸線が右に下方に傾いている場合、ボールは、飛球中に右にドリフトし、それぞれ、その運動が偶然のものか又は意図的なものかにより、いわゆる「スライス」又は「フェード」と呼ばれる。左に下方に傾けば、その結果、ボールは飛球中に左にドリフトし、ここでもまた、その運動が偶然のものであるか又は意図的なものであるかにより、それぞれ、右利きのプレーヤの場合はいわゆる「フック」又は「ドロー」と呼ばれる。左利きのプレーヤの場合には、方向は逆のものとなる。
【００６８】
本発明の方法は、スピンが特定の設定軸線回りの回転に限定された時、ゴルフボールは、特定の設定軸線上に適切に投影された場合に自由つまり非結合スピンの成分が有するような値と実質的に等しいスピン値でこの設定軸線回りにスピンするという考えに関係する。本発明によれば、適切な投影とは、スピンの特定の設定軸線の垂線上への自由スピンの軸線に垂直なスピンベクトルの投影である。スピン軸線は、ボールの移動方向に垂直な面にあるとして公知であることから、その投影は、この平面にあることになる。
【００６９】
これは、任意の軸線回りに自由に回転して打たれた時に水平線のような固定基準軸線に対してαの角度である自由スピンの軸線回りにＳの大きさのスピンを呈するボールの例として示される。この同じボールは同じように打たれるが、回転軸線が固定基準軸線に対して角度θで固定される場合、そのスピンのマグニチュードは、Ｓθ＝Ｓ．ｃｏｓθとなる。ボールが同様に値が既知の２つの異なる設定角度θ１及びθ２で打たれた場合、スピンの大きさＳθ１及びＳθ２という２つの値が生じ、これらの値は、測定された場合はＳ及びαの値を判断するのに十分なものとなる。
一実施形態では、水平線に対して双方向に等しい大きさの角度で傾いている２つの設定軸線が使用される。
【００７０】
ここで、２つの設定軸線が水平線に対して角度βであり、一方は右回りに他方は左回りに傾いている実施形態を示す図１２及び図１３を参照する。線ＡＦ、ＡＥ、及びＡＧは、それぞれ、水平線、左に傾いた設定軸線、及び右に傾いた設定軸線に対する垂線を表している。線ＡＢは、スピンベクトルを表し、自由スピンＳの回転のマグニチュードに比例した長さを含むものである。線ＡＢは、自由スピンの軸線に垂直であり、水平線に対する垂線ＡＦに対して角度Φであり、右に傾いている設定軸線に対する垂線ＡＧに対して角度Θである。
【００７１】
図１２は、自由スピンの軸線が水平線に対する角度が設定軸線の角度よりも小さいという状況に関係するものである。この結果、スピンベクトルＡＢは、線ＡＦとＡＧの間にある。自由スピンが許される時にスピンベクトルＡＧをもたらすショットは、スピンがＡＤに垂直な設定軸線に限定される投影されたベクトルＡＤをもたらすことになる。線ＢＤは、線ＡＧに垂直である。同様に、スピンがＡＣに垂直な設定軸線に限定されるベクトルＡＤがもたらされる。線ＢＣは、線ＡＥに垂直である。Θ＝（β−φ）及びＡＢ＝Ｓであるから、単純な三角法からＡＤ＝Ｓ．ｃｏｓ（β−φ）及びＡＣ＝Ｓ．ｃｏｓ（β＋φ）が得られ、ここで、ＡＤ及びＡＣは、２つの設定軸線回りのスピンの測定マグニチュードである。
【００７２】
図１３は、図１２と類似のものであるが、スピン軸線の角度が設定軸線のいずれよりも大きな傾斜角度になっているショットを示すものである。この例においては、θ＝（φ−β）、＜ＣＡＢ＝（β＋φ）、及び同じくＡＢ＝Ｓである。単純な三角法でＡＤ＝Ｓ．ｃｏｓ（φ−β）及びＡＣ＝Ｓ．ｃｏｓ（β＋φ）が得られる。マグニチュードの絶対値が使用され、値が正であるか負であるかを正当に考慮した場合、ｃｏｓ（β−φ）をｃｏｓ（φ−β）の代わりに使用することができ、この時点では、その関係は、図１２に関係する関係と同じである。
自由ベクトルスピンＳ及びφの値を求めた時、バックスピン＝Ｓ．ｃｏｓφ及びサイドスピン＝Ｓ．ｓｉｎφであることから、その成分のマグニチュードを判断することができる。
【００７３】
２つの測定値ＡＤとＡＣが等しいと判明した場合、これによって、サイドスピンがないことが分る。ＡＣの値がＡＤよりも大きいと判明した場合、これによって、スピン軸線は左下方に傾斜しており、その結果がフックショット又はドローショットであることが分る。ＡＣの値がＡＤよりも小さいと判明した場合、これによって、スピン軸線は右下方に傾斜しており、その結果がスライスショット又はフェードショットであることが分る。２つの設定軸線回りの測定されたスピンの値は、様々な方法でコントローラによって処理することができる。例えば、それらは、２つの値の相対的なマグニチュードを比較することによって処理することができる。これは、スピンφの軸線の傾斜角度とβの任意の所定の値に関する２つの設定スピン軸線回りのスピン値の比率との間に一意的な関係があるからである。
【００７４】
好ましい代替的実施形態では、２つの設定軸線が同じく使用されるが、この例においては、一方の軸線は水平方向であり、他方の軸線は、水平線に対して傾斜した状態である。軸線が水平位置で設定された時に測定される値により、バックスピン成分の直接的な読取りが行われ、サイドスピン成分が完全に濾過されて除かれる。第２の軸線が右に角度φだけ下方に傾斜した状態の場合に、次に、等しいスピン値が両方の軸線回りで得られた場合、これは、自由スピンが角度φの半分だけ右下方に傾斜した状態であり、スライスショット又はフェードショットに相当するものであることが分る。傾斜した傾きにおけるスピン値が水平方向の傾きで得られたものよりも大きい場合、これによってスライス又はフェードの程度の方が大きいことが分る。水平方向の傾きで得られたものよりも小さい場合、自由スピン軸線は、２つの値の相対的な大きさにより左又は右に傾くか又は全く傾かない可能性がある。この関係は、図１２及び図１３に関係して説明したものと類似の三角法による解析によって容易に判断することができる。
【００７５】
この好ましい実施形態は、水平方向の軸線設定を用いてより現実的にパッティングショットを模擬することができるので、装置が更にパッティングショットを模擬して測定する必要がある場合に有利である。また、結合手段１が水平面で作動する時に大きな重力による影響がないので、パッティングストロークに伴う小さなエネルギはより良好適応される。また、この好ましい実施形態では、ボールの高さに対する装置の所要高さを有利に低減するので、それによってプレーヤに対する邪魔が最小限に抑えられ、より現実的なプレーのシミュレーションを提供する。
【００７６】
様々な固定軸線角度β又はφをこの装置に問題なく使用することができる。傾斜角度Ｂの増加があれば、装置は、それに比例してサイドスピン成分の測定に対する感度が増し、かつ、バックスピン成分の測定に対する感度が減ることになる。角度の増加は、スピンスピン成分の方が必ずバックスピンよりもマグニチュードが遥かに小さくかつ測定しにくいために有利である。また、角度の増加には、それに比例して連続的なショットに亘るバックスピン変動のマスキングの影響が小さくなるという利点がある。設定軸線角度βの相応の影響は、その２つの極値を考察すれば分ることになる。βの極値が０°の時、装置は、バックスピン成分を直接に測定し、サイドスピン成分は全く測定しないことになる。同様に、βの極値が９０°の場合、装置は、サイドスピン成分を直接に測定し、バックスピン成分は全く測定しないことになる。
【００７７】
ドライバーショットでゴルフボールが打たれた時、そのバックスピンの割合は、ほとんどその速度と打ち上げ角度に直接に関係する。所定の速度及び条件の組に対して、バックスピン及び打ち上げ角度は、実質的に一意的な関係に従うものである。従って、本発明の装置で適用される既知の条件に基づくボール速度及びバックスピンが分れば、打ち上げ角度を綿密に推定することが可能であり、通常、別々の測定を行うことは必要ではない。代替的に、打ち上げ角度は、垂直面における回転を可能にするピボットの角度を測定するための手段を設置することによって判断することができる。ボールがピボット回りに軌道に引き込まれた時に、アームの遅延力によって打ち上げ角度が変わるので、測定は、ボールが実質的に直線運動を示している時に行うべきである。
【００７８】
方向角及びボール速度の測定は、打ち上げ角度の影響を受ける可能性があり、これは、ボールを垂直ピボットに結合する部材の水平面上に投影した時の有効長がボールが高く上がる時に変化し、このボールの上昇における利得が打ち上げ角度の影響を受けるからである。投影した長さは、実際の長さと水平線に対する垂直ピボットの角度の余弦との積になる。ドライバーショットにおいては、垂直ピボット角度は、水平線に対して非常に小さく、装置がこの好ましい実施形態で説明されたものと類似の寸法を含む場合は最大約４°までである。４°の余弦は、約０．９９７６であることから、打ち上げ角度の影響は大きなものではなく無視することができる。ボールの上昇が遥かに大きい場合に測定を行う場合、水平面における部材の投影した長さの有効変化を適切に考慮することができる。実質的に直線運動が軌道運動に変化した時、軌道は、実質的に約９０°の回転後に最高点に到達すると徐々に小さくなる傾斜湾曲円弧である。
【００７９】
好ましい実施形態では、装置は、ショット前にボールの回転軸線とボールシャフトを異なる角度に設定するように作動可能である軸線傾斜手段３１を含む。上述のように、これによって、回転軸線が異なる角度の状態で連続的なショットの回転速度を比較することにより、ボールが自由つまり非結合状態である場合に起こったような水平方向及び垂直方向のスピンの相対成分を判断する手段が得られる。また、軸線傾斜手段は、軸線角度を変えた時にプレー表面３０の上方でボールを同じ垂直方向の高さに保持するように作動可能である。この目的は、ボールの開始位置の一切の顕著な変化を回避し、ショット間で同じプレー高さつまりティー高さを保持することである。
軸線傾斜手段は、軸線を水平角度に保持するか、又は２つの角度つまり軸線がボールから下方に傾斜した状態の角度と軸線が水平である角度との間で軸線を交替させるように作動可能である。
【００８０】
ここで図４から図８を参照すると、軸線傾斜手段は、四辺形ピボット回転アーム配置を含む。この配置が要因となって、電気アクチュエータ３９による線形の前後動により、ボール２とボールシャフトの角度は、水平方向である配向とボールが１０°下方である配向との間で変化することになる。
この四辺形配置では、４つのピボット、すなわち２つの上部ピボット３３及び３４と２つの下部ピボット３５及び３６がある。一方の上部ピボット３４と一方の下部ピボット３６は、装置の基部にピボット回転式に結合されている。他方の上部ピボット３３と下部ピボット３５は、結合手段１の補足ピボットを支持する支持ブッシュ２９にピボット回転式に結合されている。２つの上部ピボットは、上部ピボット結合手段３７によって結合され、２つの下部ピボットは、下部ピボット結合手段３８によって結合されている。
【００８１】
アクチュエータ３９による移動は、下部ピボット結合手段３８に結合されたクランク部材５２に結合したネジ付きブッシュ４０によって行われる。ネジ付きブッシュは、トラニオン支持体上に取り付けられた小型直流モータによって電源が供給される親ネジの相対回転によって線形に駆動される。モータは、コントローラによって制御され、電力は、充電式バッテリから取られる。この構成には、所要の直線移動の各終端において機械的止め具が設けられている。コントローラには、モータが機械的止め具に対して止まり始めた時にモータ駆動回路のバックＥＭＦの変化を容易に検出して反応するように作動可能である電子回路が設けられている。コントローラは、このような変化が検出された時にモータを停止させるように作動可能である。
【００８２】
４つのピボット中心部間の相対位置及び距離を入念に選択すれば、直線移動を引き起こして２つの望ましい角度間でボールシャフト軸線を変え、また、ボールを一定の高さに保持することが可能である。特に、固定された基部に結合されたピボット間の距離は、補足ピボット上の支持ブッシュに結合されたピボット間の距離よりも大きくなる。固定された基部に結合された上部ピボットは、固定された基部に結合された下部ピボットよりも更に後退している。
【００８３】
図７及び図８は、それぞれ、水平方向である角度とボールから１０°下方に傾斜した角度でのボールシャフトを示している。ボールは、ボールシャフトの両方の角度設定でプレー表面よりも上方で同じ高さに浮いたままである。
様々な組の寸法を四辺形ピボット回転アーム配置と共に使用すると、所要の軸線傾斜角度を達成してボールを同じ高さに維持することができる。好ましい実施形態では、以下の寸法が適切であることが既に判明している。上部ピボット結合手段と下部ピボット結合手段の長さは、ピボット軸線間での測定値でそれぞれ３９．９６ｍｍ及び４１．８２ｍｍである。基部に結合された２つのピボットの軸線間の距離は５１．７７ｍｍである。支持ブッシュに結合された２つのピボットの軸線間の距離は４２ｍｍである。支持ブッシュに結合された上部ピボットは、軸線がボールの中心部よりも１０ｍｍ垂直方向に高く、ボールシャフトが水平位置にある時には、支持ブッシュに結合された下部ピボットの軸線のすぐ上にある。基部側の上部ピボットは、軸線がボール中心部よりも５．０９ｍｍ垂直方向に低く、ボールシャフトが水平である時には、意図するボール移動方向と直交する方向に水平ピボット軸線よりも１８ｍｍ後方にある。
【００８４】
図４、図５、及び図６を参照すると、ピボット及びピボット結合手段は、細長い形状であり、ピボットの軸線方向の長さは、ピボット間の距離よりも遥かに長い。細長いピボットは、多くのクレビス継手を含む。また、ピボット軸線は、意図するボール移動方向と位置合わせされ、従って、水平面で投影した時に、クラブの進行方向ともほぼ位置合わせされる。本配置では、ドライバーショットが行われる時に必要なものに適切に適合する高い強度及び剛性を含む構造体が得られる。それはまた、クラブの通常の経路を空け、かつ目立たずにプレーヤに対する邪魔を最小限に抑える全体的に低い高さを有する構成を提供する。
【００８５】
代替的実施形態では、軸線傾斜手段は、四辺形ピボット回転アーム配置を保持するが、遥かに短いピボット及びピボット結合手段を含むものである。軸線傾斜手段は、軸線傾斜手段を装置本体に確実に固定するアンカー手段を更に有するが、軸線傾斜手段と装置本体の間の所要の相対移動を損なうものではない。アンカー手段は、例えば、１つ又はそれ以上の湾曲スロットを通る１つ又はそれ以上の保持部材を有することができ、湾曲スロットは、ボールの意図する運動方向と実質的に直交する平面に配向されている。
【００８６】
更に別の代替的実施形態では、軸線傾斜手段は、円の中心がボールの中心部の位置に対応し、かつボールシャフトがボールから円の円周部までの半径に沿っている場合に、円の円弧の一部に対応する湾曲摺り又は転動手段を含むことができる。円弧は、固定された位置に保持され、ボールシャフトが沿っている半径は、一方の傾斜角度と他方の傾斜角度との間で回転する。ボールは、円弧中心部で固定された高さのままである。湾曲摺り又は転動手段は、湾曲摺り軌道か、湾曲軌道を走行する車輪付きキャリッジか、又は固定された車輪間に延びる湾曲軌道を含むことができる。
【００８７】
再び図５から図７を参照すると、装置は、小さな漸進的な段階でボールのティー高さをプレー表面上方で変えるように作動可能であるボール高さ設定手段を含む。ボール高さ設定手段４１は、大きな歯の付いたピニオン４３ｂと係合する小さな歯の付いたピニオン４３ａに直接に結合された手動式はずみ車を含む。大きいピニオンは、共通の水平シャフトによって３つの付加的な類似のピニオンに結合されている。４つの結合されたピニオンは、２つの垂直方向に持ち上がるブロック４５の側面に位置する垂直方向の歯付きラックと係合する。各ブロックは、装置の基部フレームに固定されている入れ子式支柱４６回りに取り付けられている。各支柱４６は、一番外側のチューブがブロックに固定されて一番内側のチューブが基部に固定された状態で低摩擦ブッシュが設けられた一組の同心キャプティブチューブを含む。支柱は、上方に入れ子式に延びるように作動可能であることにより、ティー高さ調整の所要の範囲に亘ってブロックの強力な支持体となるものである。はずみ車４２を回転させた時に、４つのピニオンの組は、回転すると同時にラック及びブロックを持ち上げる。持ち上げ力を支柱中心部近くに印加するために比較的大きな持ち上げピニオンを使用することにより、側面負荷力及び得られる摩擦及び磨耗が低減される。
【００８８】
ブロックは、四辺形ピボット回転構成を支持する基部に直接に結合され、四辺形ピボット回転構成は、結合手段１及びボールに結合される。従って、はずみ車が動くと結果的にボールの垂直方向の持ち上げが生じる。操作者は、所要のティー高さに達するまではずみ車を回すことになる。
持ち上げられた構成要素は、ラチェット及び爪４７構成によって所要の高さに維持される。ラチェットは、２つのブロックの間の領域において四辺形ピボット回転構成を支持する基部の後面上に位置したラチェット付き歯の垂直方向の組を含む。ラチェットは、ラチェットの上方運動を自由に可能にする回転式バネ付勢歯付き爪と係合するが、これは、プレーヤ操作式切り離し手段によって切り離されていない場合は下方移動を防止するものである。切り離し手段は、バネ付勢歯付き爪を引っ張ってラチェットから離し、持ち上げられた構成要素が重力が掛かると下がることを可能にする単純なレバー構成を含む。入れ子式支柱には、支柱が下がる時に溜まった空気を圧縮する封入ポケットが設けられている。封入ポケットには、溜まった空気が徐々に逃げる時に通る小さな開口が設けられており、これによって、持ち上げられた構成要素の下方移動の有利な減衰がもたらされる。
【００８９】
ラチェット及び爪４７は、その後のフェアウェー及びパッティングショットのためにティーアップしたボールを地表面に設定し直す有利な迅速な方法になるものである。また、ラチェット歯ピッチにより、高さ設定値の有利な漸進的な範囲が得られ、ティー高さを迅速に達成することができる。ティー高さ設定レベルを示す単純な目盛り及びポインタが設けられている。
ラチェット及び爪４７が図５及び図６に示されている。切り離し手段及びティー高さ用目盛りは、図中では示されていない。
【００９０】
代替的実施形態では、ボール高さ設定手段は、軸線傾斜手段を基部に結合する平行運動接続部を含む。平行運動接続部は、各々が軸線傾斜手段上のピボット及び基部に結合されたブラケット上のピボットに結合された状態の長さが等しい４つの平行なアームを含むことができる。ピボットの軸線は、ボールの意図する移動平面と直交する方向に配向される。接続部は、カム又はラック及びピニオン構成のような様々な手段によって所要のティー高さまで持ち上げることができ、かつ、カム又はラチェット及び爪構成のような手段によってティーアップした位置に保持することができる。
図中に示されていないが、装置はまた、ショットが行われた後にボールを静止させるように作動可能である遅延手段を含む。
【００９１】
好ましい実施形態では、遅延手段は、ボールが水平ピボット回りにちょうど１８０°よりも小さい角度の軌道を示した時に当たる偏向手段を含む。ボールがほぼ１８０°の角度を成して移動することを可能にすることにより、結合時の移動が近似の球軌道内に制約される時に、打ち上げたボールが軌道から原位置レベルと類似のレベルに下がることを保証することになる。
また、遅延手段は、上部が原位置にあるボールの下面と類似のレベルにある実質的に水平なエネルギ吸収面を含む緩衝手段を含む。緩衝手段は、丈夫な弾性撓みカバーを有するゲル又は砂のようなエネルギ吸収性材料の平坦な撓み容器を含む。緩衝手段は、クラブのスイングを妨害しないように、装置の正面に沿って延びる延長線の後部寄りの領域でボールの経路の下に位置している。
【００９２】
偏向手段は、入ってくるボールの方向に面してかつ垂直に対して約３０°傾いた、軟質であるが耐久性のあるゴム製接触面を有する偏向板を含む。打たれた時の音が最小となる接触面を達成するように注意すべきである。ボールは、偏向板によって下方に偏向され、そのエネルギは、実質的に緩衝手段によって吸収される。偏向板は、２つの反発モードでインパクトから反発するように作動可能である。１つの反発モードでは、ピボット軸線が接触面の平面内にある状態で基部でピボット回りに回転する偏向板がある。別の反発モードでは、水平方向に配向されたピボット回りに回転してインパクトから離れる偏向板全体とその支持体がある。各反発移動は、最終的には、軟質であるが耐久性のあるゴム製止め具によって遅延される。偏向板は、ボールに対して大きな質量を含んでいる。
偏向板反発及び緩衝手段の垂直方向の接地抵抗は、いずれも、その両方がなければボールを止めた時に装置が地面に対して移動する原因になる可能性がある遅延力を最小限に抑えることに有利に貢献する。
【００９３】
また、偏向板は、保管及び輸送に向けて緩衝材上に平らに折り畳まれるように作動可能である。ショットが行われる前に確実に直立状態にする安全装置は、以下のように作動する。すなわち、偏向板は、バネの作用を受けて最初に平坦に折り畳まれるように配置され、ボール結合手段１は、この配置の一部を成して、保管又は輸送に向けて偏向板を平らに保持する。結合手段１を解除して装置の作動を可能にするために、偏向板を折り畳み状態から開いて直立位置にすべきである。
また、遅延手段は、ショット完了時に遅延されたボール及びボールシャフトをプレーエリアに戻すように作動可能である。バネの移動は、ボールがプレーエリア上方にある時にボールの運動に影響を与えないように制限される。
【００９４】
結合手段１、軸線傾斜手段、及びボール高さ設定手段の内部部分は、保護ハウジング内に封入されている。ハウジングは、ボール、ボールシャフト、及び外側ボールシャフトケーシングが突出し、ボール及びボールシャフトの移動を可能にする正面及び側面開口を含む。コントローラ及び表示画面を含む電子構成要素は、封入コントローラハウジング内でハウジング内又はハウジング上方に取り付けられる。また、ハウジングには、保護クラブ緩衝材が設けられおり、クラブが不意にハウジングに当たった場合に装置又はクラブの損傷又はプレーヤのケガを防止するものである。クラブ緩衝材は、ハウジング側面に固定されたか又は基部から取り付けられた弾性ゴム成形部を含む。この成形部は、傾斜面を有してクラブの移動を急に停止するのではなく偏向させるものである。
【００９５】
耐久性マット及び模擬ガラス面を含むプレー表面は、ボールの領域の下に設けられている。プレー表面には、１つ又はそれ以上の線又は模様が施されており、真っ直ぐなショットの方向をプレーヤに示すものである。また、プレー表面には、ティー位置マーカが付されており、プレーヤがボールを開始するつまり原位置に戻す一助となる。プレーヤは、踏み台上に立って、使用する地面高さをプレー表面の高さまで上昇させる。プレー表面、ハウジング、ボールシャフト、及び外側ボールシャフトケーシングは、実際にできるだけ視覚的に邪魔にならないように配置されている。濃緑色、ねずみ色、又は黒色のようなボールに対してコントラストのある暗色で設けられることが理想的である。また、カモフラージュ形式の不規則な生地又はマーキングを施してもよい。
【００９６】
装置は、ボールに対しても地面に対してもハウジング上部において最小の高さで所要の機能を実行することが重要である。好ましい実施形態では、プレーヤに最も近いハウジング上部は、ボール上部の高さと類似であるか又はその高さよりも若干下方である。ハウジングのこの部分は、地面から約９ｍｍ上方の位置にある。
コントローラは、表示画面、プレーヤ選択手段、及び外部信号出力ポートに結合されている。
【００９７】
表示画面は、プレーヤの方向に向けられ、プレーヤが連続的な練習ショットの間に自分の姿勢を変えなくても容易に表示画面を見ることを可能にする。これは、欠陥を分離して矯正し、又はプレーの特定の態様を改善する際にプレーヤにとって有利である。装置は、各ショット後に画面上に値を表示し、オープンコースで自由つまり非結合ボールであった場合に打たれたボールが進む距離とその場合に発生したと考えられる中心から右又は左への振れを示すものである。更に、装置は、正しくない方向による振れの割合やフック又はスライスによる割合を示すように作動可能である。必要であれば、ロールオンのような更に別の軌道に関する詳細を含めてもよい。コントローラ及び画面は、様々な方法でこれらの値を表示するように作動可能である。例えば、これらの値は、行われた最終ショットに関して単純な値として表示することができ、又は、詳細がコントローラによって記憶されている過去のショットに関係した統計的な方法で表示することができる。プレーヤ選択手段は、画面上に表示された命令及び選択事項に関連して作動するキーパッドを含むことができる。プレーヤ選択手段は、異なる種類のプレー状態を模擬する所要の種類の表示又は設定を含む様々な選択肢を選択するためにプレーヤによって使用されるものである。
【００９８】
ショットの進行に亘って、コントローラは、ボールスピン回転センサ、水平ピボットセンサ、及び補足ピボットセンサの状態をモニタし、検出された信号の特性を読み取ることになる。ボールがクラブフェースから離れて実質的に直線移動が行われる期間に亘って、移動方向角及び移動速度が計算される。これにはいくつかの利点がある。測定は、アーム上昇による影響を殆ど受けない。測定は、ボールが円軌道に引き込まれた時の衝撃又は歪みから可能な変形が生じる前に行われる。測定結果はボールが現実的な直線移動にある状態で取られることが公知であるから、計算結果は、プレーヤにとってより満足されるものである。
ボールの移動方向は、このような移動の限界内で、ボールの各可能な位置に対して結合手段１が一意的な配置にあるので、水平ピボット及び補足ピボットでの角度の測定によって判断することができる。
【００９９】
所定のボールとプレー状態の組については、ボールを特定の方法で打つと、結果的に必ず同じ移動特性が得られることになる。装置上の様々なセンサ手段からの入力を理論的に結合ボールの移動特性と結び付ける数学モデルを導出することができる。この数学モデルを拡張して、結合ボールの移動特性を非結合ボールの移動特性と理論的に結び付けることができる。数学モデル製作時に、従来の連続電子処理方法によって計算を行うことができる。しかし、本発明の好ましい実施形態では、非結合ボールの移動特性を判断する全く異なる方法及び手段が使用される。本方法及び手段について以下に説明する。
【０１００】
装置には、センサ手段からの主信号を予処理又は変換し、その後の段階でより容易に処理することができるデータにするように作動可能である測定手段が設けられる。例えば、ショットが進む時に、水平ピボット及び補足ピボットセンサ手段からの光パルスを予処理又は変換して、ボール中心部の開始位置からボール中心部の移動位置までの単純なベクトルにすることができ、また、ショットが進む時に、ボールスピン回転センサ手段からの光パルスを予処理又は変換して、変化中のスピン回転角度にすることができる。この処理段階は、従来の電子処理方法及び装置によって実行される。この数学モデルは、三角法及び補間を含む方法によって容易に導出されるものである。
【０１０１】
測定手段はまた、広範囲の予処理結果を非結合ボールの得られる運動特性に関連付ける情報で予め訓練された神経型人工知能手段を使用して、非結合ボールの運動特性に関して予処理結果を解釈するように作動可能である。神経型人工知能手段とは、人間の判断又は問題解決との類似性を有する方法で作動する判断又は問題解決手段のことである。特に、この種の問題解決の判断は、新しい問題又は状況が生じた時に解を判断又は補間することができる元となる予め学習済みの経験に関係するものである。この種の判断又は問題解決の一般的特性は、従来の電子式判断又は計算に関して発生する単純な連続計算経路ではなく、解決に至る複数の平行判断又は計算経路の使用である。神経型人工知能を達成するための専売権付きソフトウエア及びハードウエア手段が利用可能であり、好ましい実施形態は、人工神経回路網と一般的に呼ばれる種類を含むものである。適切なバージョンでは、このような情報が一組の入力に供給された時にそのような出力を生成する訓練済みのフィードフォワードシステムが使用される。単純な神経回路網関数の一般的な例は、ｙ＝ｆｔａｎｈ（ｄｘ＋ｂ）＋ｇｔａｎｈ（ｅｘ＋ｃ）＋ａで与えられ、ただし、ｙは出力、ｘは入力、ａからｇまでは、訓練重みである。双曲正接関数ｔａｎｈは、望ましい過程をモデル化するために重みと共に使用することができる非線形関数である。回路網は、訓練が進むと重みが自動的に調整されるこの種の莫大な数の関数を含むものである。訓練及び学習過程は、訓練装置で実行され、その結果は、測定手段の適切な電子プログラミングによって同じ特性を含む生成ユニット上で模写される。
【０１０２】
神経型人工知能手段の訓練は、一貫した繰返し可能な方法でボールを打つように作動可能であり、かつゲームに関連した様々な繰返し可能な設定で設定されるように作動可能である人工打球手段を使用して実施される。本例においては、打球手段は、機械式ゴルファーと呼ばれることになる。機械式ゴルファーが等しい設定でショットの対を実行することができるような構成が作られ、その場合、一方のショットでは結合ボールが打たれ、他方のショットでは機械式ゴルファーと同じ空間的関係で位置決めされた非結合ボールが打たれることになる。機械式ゴルファーは、速度、方向、ロフト、及び傾斜角度を含む様々な範囲のクラブフェース設定で設定されるように作動可能である。各対のショットが行われた時、センサ手段からの予処理信号が入力となり、非結合ボールからの測定後の結果が対応する出力となる。各組の入力及び出力は、訓練要素をもたらすために適切なフォーマットで神経型人工知能手段に供給される。神経型人工知能手段が、装置が測定すると予想される可能なショットの範囲の例に及ぶこれらの訓練要素を十分に受け取った時に、神経型人工知能手段は、次に、訓練範囲内の任意のショットに対応する出力を予測するように作動可能であることになる。
【０１０３】
好ましい実施形態では、訓練は、異なるカテゴリのショットについて実施され、異なる又は部分的に異なる回路網又はプログラミングが各カテゴリについて開発される。２つの極端な例を考えると、異なる訓練ルーチン及び得られるプログラムは、ドライバーショット及びパッティングショットについて適切なものである。これらのショットカテゴリの運動特性には、学習済みの経験に関して共通点が殆どなく、これらのカテゴリの運動特性が別々のカテゴリとして訓練された場合、神経型人工知能手段の方が容易に訓練される上に良好な作業処理能力を発揮することになる。また、ドライバーショットとパッティングショットの間の中間であるショットカテゴリは、別々のカテゴリとして処理することができるが、共有される運動特性の割合は増すことになる。また、訓練用カテゴリは、異なるプレー状態について有利に考案することができる。例えば、訓練は、標準的な結合ボールが異なる種類の非結合ボールでのショットと適合された状態の装置で実施することができる。これらのプログラムを装置に含めれば、ボールタイプの範囲からの選択が可能になり、装置上で結合ボールを交換しなくても選択したボールタイプの運動特性が正確に表されることになる。
【０１０４】
測定手段は、様々な方法で適切なショットカテゴリを判断する。結合ボールの前進速度及びバックスピンの概略のマグニチュードの解析により、ドライバーショット、パッティングショット、中間的なカテゴリの間の区別を達成することができる。この判断は、主信号予処理段階中に実施することができる。上述の選択ボールタイプの例のように、設定の選択を行う場合には、プレーヤの手による選択、又は模擬ゴルフゲームを実行するコンピュータのような遠隔装置による自動選択によりこの判断を行うことができる。
神経型人工知能手段からの結果出力の解釈及び呈示は、従来の電子処理方法によって実施することができる。
【０１０５】
上述の方法による神経型人工知能手段の使用には、従来の方法及び手段と比較するといくつかの重要な利点がある。神経型人工知能手段は、実際のプレーをより正確に模写することができる。それは、移動特性の根底にある機構を理解する必要なしにプレーを模写することができる。それは、更なる訓練によって更に洗練されるようになっている。それは、理論的計算ではなく実際のゴルフプレーヤの測定値に基づくものであるためにプレーヤにとってより満足されるものである。
【０１０６】
測定手段はまた、異なるプレー状態又は異なるプレー状況で生じるような運動特性を示すために、プレーヤにより又はゲームシミュレーションプログラムなどの他の入力装置により選択可能に調整されるように配置される。異なるボールタイプの例については既に説明している。また、測定手段は、例えば、異なる地面又は風の状態に対応するように適切に調整することができる。地面の状態としては、ボールが跳ねるか又は転がる程度に影響を与える地面の堅さ及び荒れ具合がある。また、地面の状態としては地面の傾斜がある。
【０１０７】
更に、測定手段は、装置の較正を可能にするように配置される。これによって、装置を検査及びリセットすることができ、機械的調整を行わなくても済むことになる。好ましい実施形態では、測定手段には、プレーヤキーパッドを使用して選択することができる較正モードが設けられる。理想的には既知の特性を備えた機械式ゴルファーのような試験装置による１つ又はそれ以上の試験ショットが行われ、結果はプレーヤキーパッドで入力される。測定手段は、試験結果に対応するように自動的に調節される。
【０１０８】
視覚によるフィードバックは、ドライバーショットのような高速ゴルフショットにおいては真の役割を果たさないものである。これは、この感覚に関する人間の一般的な反応時間が、ショットが行われて視覚的フィードバックが表われる前にボールが開始位置から遠くに飛んでしまう期間よりも遥かに長く掛かるからである。プレーヤの実際の知覚は、クラブシャフトの先端で起こるクラブヘッドの捩れ又はモーメントの変化の感触、ショットの音、及び様々な心理的な先入観の混ざり合ったものから成っている。手首を通して体験される通常のショットの感触の重要性は、一般的に信じられているものよりも遥かに小さい。プレーヤは、クラブシャフトを通して伝わる非常に不本意なショットの影響を感じることになるが、触覚に関しては良いショット及び非常に良いショットの感触には知覚可能な差は殆どないか又は全くない。同様に、慣性の影響が装置内で正しく最小限に抑えられた場合、装置と非結合ボールの感触の間には知覚可能な差異は殆どないか又は全くない。ショットの音は、一般的に認められているよりも遥かに重要なものであり、ショットの音には、ボールとクラブの間のインパクトの音や空中を進んでいくボールの空気力学的な音が含まれる。空気力学的な成分は、ボールが結合手段１によって捕捉されて保持されているので、装置によって自然に発生するものではない。ショットの現実的な感触を増すために、装置には、ショットが行われた時に非結合ボールの音を模写又は誇張するように作動可能である音合成手段が設けられる。音の態様の誇張は、装置が作る場合がある自然なショットと異なる任意の音を篩い分ける際に有利である可能性がある。コントローラは、ショットの種類を迅速に解釈し、音合成手段をトリガし、スピーカのような発音手段を通じて適切な音を出すように作動可能である。好ましい実施形態では、音合成手段は、適切な音の範囲でプログラムされた従来の電子装置を含むものである。
【０１０９】
他の方法で制限されない場合、装置の移動部分の回転及び遅延は、装置をその地面位置に対して移動させる可能性があるであろう。先に触れたように、この移動の傾向は、遅延手段内で反発要素を使用すれば低減される。また、移動は、制限手段の使用によって防止されることになる。好ましい実施形態では、装置は、プレーヤが立つ踏み台に結合されるので、プレーヤの体重と踏み台によってその移動が防止される。
【０１１０】
装置には、ボール又は他の部品がショット中に装置から離れるという不測の場合に保護するために小さな支柱なしの安全ネットが備え付けられる。安全ネットは、移動部品を抑止した時に安全ネットが短い距離を移動することが許容されているために、また、頻繁に使用するように作動可能である必要がないために、一般的なゴルフ練習ネットよりも遥かに軽い構成である。また、安全ネットは、プレーヤがネットに当たるボールの移動を観察する必要がある練習ネットよりも装置の近くに位置決めすることができるために、練習ネットよりも遥かに小さいものである。
【０１１１】
装置がコンピュータ、コンピュータ画面、及びデジタルプロジェクタのような周辺処理及び表示機器、又は、電話又はインターネット接続のような外部通信システムに任意的に結合されることを可能にするために、出力ポートのような外部信号出力部が設けられる。外部信号出力部は、装置からのこのような信号を伝達するものであり、追加経費が殆ど掛からずに設けられるものである。周辺機器は、適切にプログラムされた時、例えば、シミュレーションによるショットの三次元画像を比較的大きな画面に投影するか又はコンピュータモニタ上に表示することができるものである。また、外部出力部を使用して、プレーヤと共にプレーするインストラクタの支援装置として、又はインストラクタの存在の必要性がないプレーヤによって使用される対話式支援装置としてプレーヤへの指導を助けるようにプログラムされた機器にショットの詳細を通信することができる。更に、外部出力部を使用して、ゴルフ機器の取り付け及び選択を手助けし、又はゴルフシミュレーションゲーム機器に入力を供給することができる。遠隔通信装置に接続すれば、外部出力部により、２人又はそれ以上のプレーヤが互いに対して遠隔位置でゴルフのシミュレーションによるゲームをすることができる。
【０１１２】
以下の寸法は、本発明の好ましい実施形態での使用に適切であることが判明しているものである。ボールは、４２ｍｍの直径及び９０の圧縮を有する。その中心は、水平ピボット軸線の中心から１８５ｍｍ離れている。ボールは、意図する進む方向に対して測定した時、７８°の角度で原位置で水平面において後退している。ボールシャフトは、Ｔ６硬度の硬化アルミニウム合金７０７５を含む。それは、中空円形断面であり、長さに沿って６．８ｍｍの一定の内径を有する。それは、ボール内の領域に沿って１１ｍｍの連続的な外径を有し、外側ボールシャフトケーシング内の領域において１６ｍｍの連続的な外径を有する。外径は、ボールと外側ボールシャフトケーシングの間の領域において１１ｍｍと１６ｍｍの間でテーパが付いている。水平ピボット軸線の中心は、垂直ピボット軸線の中心から２０ｍｍ離れており、かつ補足ピボット軸線中心から５０ｍｍ離れている。内側ボールシャフトケーシング及びボールシャフトレシーバの最も外側の部分は、水平ピボット軸線から４４．５ｍｍのところにある。外側ボールシャフトケーシングの最も外側の部分は、内側ボールシャフトケーシング及びボールシャフトレシーバの最も外側の部分を超えて３０ｍｍ延びている。水平ピボット軸線の中心は、保護ハウジングの周囲部から４０ｍｍ内側にある。
【０１１３】
ボールスピン回転ベーン、水平ピボットベーン、及び補足ピボットベーンは、それぞれ、１４ｍｍ、１８ｍｍ、３５ｍｍの外側半径を有する。ベーンは、ベーンスロットの領域において約０．２ｍｍの厚み、かつ±０．０２ｍｍの寸法精度でステンレス鋼で生成される。直径１ｍｍの光ファイバを含む実施形態では、ベーン上のスロット及び歯幅は約０．５ｍｍであり、半径方向のスロット深さは、約１．７５ｍｍである。ブリッジ手段上の視準スロットの幅は、０．５ｍｍであり、放射ファイバと検出器ファイバの間の距離は２ｍｍである。ボールスピン回転ベーン、水平ピボットベーン、及び補足ピボットベーン上のスロット間隔は、それぞれ、約４．５°、３．５°、及び１．７５°である。これらの値の全ては、より小さい直径の光ファイバが使用される場合は相応に縮小される。製造工程で厳しい寸法公差を制御することができる場合は、直径０．５ｍｍの光ファイバが使用される。
【０１１４】
本発明は、単に例示的に本明細書で説明された特定の詳細に限定されず、特許請求の範囲で規定された本発明の範囲から逸脱することなく様々な修正及び変更が可能であることは理解されるものとする。
特に、本出願人は、特許請求の範囲の異なる群に及びその間に示した特徴の異なる組合せに対して特許請求の範囲を修正することにより本発明を再定義する権利を保持するものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】ボールスピン回転ピボット、垂直ピボット、水平ピボット、及び補足ピボットを含む、ゴルフクラブによって打たれたゴルフボールの移動特性を模擬して測定する装置のボール及び結合手段の斜視図である。
【図２】シャフト及びベーン以外の部品をボール及びボールシャフトの中心を通る垂直面に沿って断面で示し、補足ピボットが省略された、図１に示すボール及び結合手段の斜視図である。
【図３】シャフト及びベーン以外の部品をボール及びボールシャフトの中心を通る水平面に沿って断面で示し、水平ピボットベーンケーシングの上部、及び補足ピボット及びベーンケーシングが水平ピボットベーン及び補足ピボットベーンを示すために省略された、図１に示すボール及び結合手段の同じく斜視図である。
【図４】保護ハウジング、表示画面、ボール遅延手段、及びプレー表面が省略された、ボールが原位置にある装置の斜視図である。
【図５】図４に示す装置の平面図である。
【図６】ボール及び結合手段が原位置から離れてしまった点を除いて図５と類似の図である。
【図７】図５に示すピニオンが省略されているがプレー表面の図を含み、結合手段が水平面内で配向された装置を示す、図５に示すＸ−Ｘで切り取られた装置の断面端面図である。
【図８】ボールから下方に傾いた角度で配向された結合装置を示す、図７と類似の図である。
【図９】ボールがその意図する方向線に沿って真っ直ぐに打たれた場合の結合手段及びボールの理論的移動経路の概略平面図である。
【図１０】ボールがその意図する方向線の右側に打たれた場合の図９と類似の図である。
【図１１】ボールがその意図する方向線の左側に打たれた場合の同じく図９と類似の図である。
【図１２】自由スピン軸線が水平に対して固定軸線のいずれの角度よりも小さい角度である、ボールの自由スピン軸線に対する垂線と水平に対して角度βで設定された２つの固定軸線に対する垂線との間の関係を示す図である。
【図１３】自由スピン軸線が水平に対して固定軸線のいずれの角度よりも大きな角度である、図１２と類似の図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１  結合手段
２  ボール
６  ボールシャフト
【図１】
2006508733.tif 000003
【図２】
2006508733.tif 000004
【図３】
2006508733.tif 000005
【図４】
2006508733.tif 000006
【図５】
2006508733.tif 000007
【図６】
2006508733.tif 000008
【図７】
2006508733.tif 000009
【図８】
2006508733.tif 000010
【図９】
2006508733.tif 000011
【図１０】
2006508733.tif 000012
【図１１】
2006508733.tif 000013
【図１２】
2006508733.tif 000014
【図１３】
2006508733.tif 000015
【国際調査報告】
2006508733.tif 000016
2006508733.tif 000017
2006508733.tif 000018
2006508733.tif 000019
2006508733.tif 000020
2006508733.tif 000021
2006508733.tif 000022
2006508733.tif 000023