(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の視界内を移動するクラブ及びボールのクラブ移動データとボール移動データを測定するローンチモニター装置において、
前記所定の視界に向けて指向される少なくとも１つのクラブカメラであって、クラブカメラが第1の位置を有すると共に、前記所定の視界内において前記クラブの少なくとも２つのクラブ画像を得、前記クラブ画像は３つの反射領域を備えるクラブの画像であって、この少なくとも２つのクラブ画像を第１のフレームに納めるクラブカメラと、
前記所定の視界に向けて指向される少なくとも１つのボールカメラであって、ボールカメラが、前記第１の位置に関連して垂直方向に第２の位置を有すると共に、前記所定の視界内で少なくとも２つのボール画像を得、前記ボール画像は該ボール上に少なくとも１つのマーカーを備えたボールの画像であって、この少なくとも２つのボール画像を第２のフレームに納めるボールカメラと、
前記クラブ画像からスイング中の３次元クラブモーションデータを判定すると共に、前記ボール画像からボールの速度、打ち上げ角度、バックスピン、サイド角度、サイドスピン、ライフルスピン、飛距離、方向及び飛距離と転がり距離を合わせた距離の少なくとも１つの３次元ボールモーションデータを判定するコンピュータとを備えていることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１のローンチモニター装置であって、２つ以上のクラブカメラを含み、各カメラが、少なくとも２つの前記クラブの画像を撮るローンチモニター装置。
【請求項３】
請求項１のローンチモニター装置であって、２つ以上のボールカメラを含み、各カメラが、少なくとも２つの前記ボールの画像を撮るローンチモニター装置。
【請求項４】
請求項１のローンチモニター装置であって、前記クラブカメラ及び前記ボールカメラの各々と関係した少なくとも１つのストロボを含むローンチモニター装置。
【請求項５】
請求項２のローンチモニター装置であって、各クラブカメラを起動して、前記クラブが、スイング中に前記ボールを叩く前に前記クラブの第１の画像を得る少なくとも１つの第１のセンサーを含むローンチモニター装置。
【請求項６】
請求項３のローンチモニター装置であって、各ボールカメラを起動して、前記クラブが、スイング中に前記ボールを叩いた後に前記ボールの画像を得る少なくとも１つの第２のセンサーを含むローンチモニター装置。
【請求項７】
請求項１のローンチモニター装置であって、前記クラブが、ヘッド、ホーゼル、そしてシャフトを備え、前記第１の反射領域はヘッド上にあり、前記第２の反射領域はホーゼル上にあり、前記第３の反射領域はシャフト上にあるローンチモニター装置。
【請求項８】
請求項１のローンチモニター装置であって、前記ボールが、該ボール上に６つのマーカーを含むローンチモニター装置。
【請求項９】
請求項１のローンチモニター装置であって、前記クラブ画像が、ティー上の前記ボールの画像を含むローンチモニター装置。
【請求項１０】
所定の視界内を移動するクラブ及びボールのクラブとボールの移動データを測定するローンチモニター装置において、
前記所定の視界に向けて指向された少なくとも１つのクラブカメラであって、各クラブカメラが、前記所定の視界内において少なくとも２つのクラブ画像を得、第１のクラブ画像が第１のクラブ位置と関連付けられ、第２のクラブ画像が第２のクラブ位置と関連付けられ、クラブ画像が３つの反射領域を備えるクラブの画像であるクラブカメラと、
前記所定の視界に向けて指向された少なくとも１つのボールカメラであって、各ボールカメラが、前記所定の視界内で少なくとも２つのボール画像を得、第１のボール画像が第１のボール位置と関連付けられ、第２のボール画像が第２のボール位置と関連付けられるボールカメラとを備え、前記クラブカメラ及び該ボールカメラの各々が、前記クラブ及び前記ボールの同じ側に配置されると共に、前記ボールは該ボール上に少なくとも１つのボールマーカーを備え、
前記クラブ画像からスイング中の３次元クラブモーションデータを判定すると共に、前記ボール画像からボールの速度、打ち上げ角度、バックスピン、サイド角度、サイドスピン、ライフルスピン、飛距離、方向、及び、飛距離と転がり距離を合わせた距離、の少なくとも１つの３次元ボールモーションデータを判定するコンピュータとを備えていることを特徴とするローンチモニター装置。
【請求項１１】
請求項１０のローンチモニター装置であって、前記クラブが、該クラブ上に３つの反射領域を含み、前記クラブ画像が、少なくとも反射領域の２つを含み、前記ボール画像が、少なくとも前記マーカーの１つを含むローンチモニター装置。
【請求項１２】
ローンチモニター装置を使用して、クラブモーションデータ及びボールモーションデータを算出する方法において、
クラブのデータを校正し、該クラブは３つの反射領域を備え、
クラブによりボールが叩かれるとき、
前記３つの反射領域を備えるクラブのスイング中に、２つの異なる時間において、少なくとも２つのクラブ画像を得る段階と、
前記スイング中に、少なくとも１つの反射領域を備えるボールの２つの異なる時間において、少なくとも２つのボール画像を得る段階と、
前記３つの反射領域を用いてクラブ画像からスイング中の３次元のクラブモーションデータを判定する段階と、
前記ボール画像からボールの速度、打ち上げ角度、バックスピン、サイド角度、サイドスピン、ライフルスピン、飛距離、方向及び飛距離と転がり距離を合わせた距離の少なくとも１つを備えるボールモーションデータであって少なくとも１つの反射領域を使用する３次元のボールモーションデータを判定すると共に、前記クラブ画像が、前記クラブが、前記ボールを叩く前に得られ、前記ボール画像が、前記クラブがスイング中に前記ボールを叩いた後で得られる段階
とを備えることを特徴とするローンチモニター装置を使用して、クラブモーションデータ及びボールモーションデータを算出する方法。
【請求項１３】
請求項１２の方法であって、前記クラブモーションデータを判定する段階が、速度、加速度、ロフト角度、アタック角度、パス角度、フェース角度、ドループ角度、ロフトスピン、フェーススピン、ドループスピン、及びヒット位置の少なくとも１つを判定する段階を含む方法。
【請求項１４】
請求項１２の方法であって、各クラブ画像が、ダウンスイング中に得られる方法。
【請求項１５】
請求項１２の方法であって、各クラブ画像が、バックスイング中に得られる方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スポーツ物体に関し、より詳細には、クラブを１振りした時の２つのスポーツ物体を分析する改良した打ち出し監視装置、即ち、ローンチモニター装置及びその使用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スポーツ選手、特に、ゴルファーは、ゲームを実施する上での改善に関心を持つ。ゴルフのゲームの実施に関する要素の１つは、飛距離及びボールを打った後の方向精度である。ゴルフボールの製造者等は、ボール速度、飛行方向及び打った直後のボールのスピンに関する値から打ったゴルフボールの落下点を非常に正確に推定することができる。また、製造者等は、ボールを打つ直前のゴルフクラブヘッドの速度、方向及び回転の動きが分かれば、ゴルファーのスイングに関する問題点を診断することができる。
【０００３】
２つの近接した時点における１つの移動物体上の複数の点の位置を決定して上記の実施要素の推定を行うのに利用可能な上記の必要データを提供するのに使用できる装置が公知である。これらの装置は、少なくとも携帯性及び／または精度面で問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、クラブを１振りする間のクラブの動きに関するデータ及びボールの動きに関するデータを捕らえることの出来る、携帯可能で、使用が簡単、正確で且つ戸外で使用できるローンチモニター装置が必要とされている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
所定の視界内を移動するクラブ及びボールに関するデータを測定するローンチモニター装置は、少なくとも１つのクラブカメラと、少なくとも１つのボールカメラと、コンピュータとを含む。斯かるクラブカメラ及びボールカメラは、所定の視界に向けられる。クラブカメラは、第１の平面に位置決めされると共に、ボールカメラは、前記第１の平面から垂直方法に隔置された第２の平面に位置決めされる。各クラブカメラは、所定の視界内において少なくとも２つのクラブ画像を得る。各ボールカメラは、所定の視界内において少なくとも２つのボール画像を得る。コンピュータは、クラブ画像からクラブの動き即ちクラブモーションに関するデータを、また、ボール画像からボールの動き即ちボールモーションに関するデータを判定する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
全体的には、本発明は、ゴルフクラブ及びゴルフボール等の２つの別個のスポーツ物体をクラブを１振りする間に分析するローンチモニター装置及びその使用方法から成る。
【０００７】
本発明の１実施例によれば、所定の視界内を移動するクラブ及びボールに関するデータを測定するローンチモニター装置は、少なくとも１つのクラブカメラと、少なくとも１つのボールカメラと、コンピュータとを含む。斯かるクラブカメラ及びボールカメラは、所定の視界に向けられる。クラブカメラは、第１の平面に位置決めされると共に、ボールカメラは、前記第１の平面から垂直方法に隔置された第２の平面に位置決めされる。各クラブカメラは、所定の視界内において少なくとも２つのクラブ画像を得る。各ボールカメラは、所定の視界内において少なくとも２つのボール画像を得る。コンピュータは、クラブ画像からクラブの動き即ちクラブモーションに関するデータを、また、ボール画像からボールの動き即ちボールモーションに関するデータを判定する。
【０００８】
１実施例では、前記装置は、更に、少なくとも２つのクラブカメラと、少なくとも２つのボールカメラとを含む。別の実施例では、前記装置は、更に、前記クラブカメラ及びボールカメラの各々に関係した少なくとも１つのストロボを含む。
【０００９】
本発明の１態様によれば、前記クラブモーション及びボールモーションに関するデータは、少なくとも２次元であり、好適には、３次元である。
【００１０】
本発明の別の実施例によれば、前記装置は、所定の視界へ向けられたクラブカメラ及びボールカメラと、コンピュータとを含む。クラブカメラ及びボールカメラは、クラブ及びボールと同じ側に配置される。コンピュータは、クラブ画像からクラブモーションに関するデータを、また、ボール画像からボールモーションに関するデータを判定する。
【００１１】
上記の実施例の１特徴によれば、クラブは、少なくとも２つの対照領域を含むと共に、ボールは、少なくとも１つの対照領域を含み、前記クラブ画像は、少なくとも前記クラブの対照領域の全てを含み、前記ボール画像は、少なくとも前記ボールの対照領域の全てを含む。
【００１２】
本発明の方法によれば、斯かる方法は、ゴルファーがクラブを振ってボールを叩く段階と、斯かるスイング中の２つの異なる時点において少なくとも２つのクラブ画像を得る段階と、斯かるスイング中の２つの異なる時点において少なくとも２つのボール画像を得る段階と、前記クラブ画像からクラブモーションに関するデータを判定する段階と、前記ボール画像からボールモーションに関するデータを判定する段階とを備える。
【００１３】
好適には、前記クラブ画像は、クラブがボールを叩く前に得られ、ボール画像は、クラブがボールを叩いた後で得られる。
【００１４】
この方法では、クラブモーションに関するデータを判定する段階が、速度、加速度、ロフト角度、アタック角度、パス角度、フェース角度、ドループ角度、ロフトスピン、フェーススピン、ドループスピン及びヒット位置の少なくとも１つを判定することを含む。この方法では、ボールモーションに関するデータを判定する段階が、速度、打ち上げ即ちローンチ角度、バックスピン、サイド角度、サイドスピン、ライフル（ｒｉｆｌｉｎｇ）スピン、飛距離、方向及び飛距離と転がり距離を合わせた距離の少なくとも１つを決定することを含む。
【００１５】
該方法では、クラブの画像は、ダウンスイング、バックスイングまたはダウンスイング及びバックスイングの双方において得ることができる。
【００１６】
好適には、得られるクラブデータ及びボールデータは、スイングに基づくクラブの設計においては、個々のプレーヤーまたはプレーヤーのグループに対して使用することができ、また、クラブの仕様を適合させるの使用することができ、また、１プレーヤーまたは１グループのプレーヤーの生態力学を最適化するのに使用することができる。
【００１７】
【実施例】
図１は、本発明の好適なローンチモニター装置１０を例示する。斯かるローンチモニター装置１０は、支持構造体１２、クラブモニター１４、ボールモニター１６、マイクロプロセッサー１８、コンピュータ２０及びモニター２２を含む。マイクロプロセッサー１８及びコンピュータ２０は、別体のユニットとして図示されているが、１つの要素に結合されても良い。同様に、コンピュータ２０及びモニター２２は別体のユニットとして図示されているが、１つの要素に結合されても良い。マイクロプロセッサー１８及びコンピュータ２０は、本装置において使用される幾つかのアルゴリズム及びプログラムを有して装置を制御すると共に、以下に説明する如く、諸々の判定を行う。
【００１８】
図１及び図２を参照すると、支持構造体１２は、後部フレーム２４、下部フレームサブアセンブリ２６、上部フレームアセンブリ２８、下部ベース３０、上部ベース３２及びロッド３４を含む。後部フレーム２４は、隔置された２つの平行な水平フレーム部材３５及び３６及び隔置された２つの平行な垂直フレーム部材３８及び４０（図１に図示される如く）を含む。前記部材３５乃至４０は、一体に締め付けられて矩形を形成する。
【００１９】
下部フレームサブアセンブリ２６は、ブレース４６及びファスナーでそれぞれ前記垂直フレーム部材３８及び４０に結合された２つのフレーム部材４２及び４４を含み、部材４２及び４４は、それぞれ、部材３８及び４０に対して略垂直方向に伸張するようにされる。下部フレームサブアセンブリ２６は、更に、部材４８を含み、該部材は、部材４２及び４４の間に伸長すると共に、ブレース５０及びファスナーで部材４２及び４４に結合されて、部材４８が部材４２及び４４から垂直方向に隔置されるようにされる。部材４８は、その前面及び後面に溝４８ａを含む。
【００２０】
上部フレームサブアセンブリ２８は、隔置された２つの平行なフレーム部材５２及び５４及び隔置された２つの平行なフレーム部材５６及び５８（図１に図示する如く）を含む。これらの部材５２乃至５８は、一体に締め付けられて矩形を形成する。部材５６及び５８は、それぞれ、ブレース６０、固定ファスナー及び関連付け可能なファスナー６２で垂直部材３８及び４０に結合される。このように、上部フレームサブアセンブリ２８は、回転をして水平平面Ｈともに自身の角度αを変更することができる。平面Ｈは地面Ｇに平行である。部材５２及び５４は、前面及び後面に溝５２ａ及び５４ａを有する。
【００２１】
説明はしないが図示したブレースをフレームの部材間で追加して使用してフレームが必要な構造上の堅牢性を有するようにすることが可能である。フレームは、モニター１４及び１６（図１に図示する如く）を必要な方向に支持すると共に、オペレータが所望通りに調節出来るのであれば異なる構成を有することが可能である。クランプをベース３０及び３２に結合して、該ベースを特定の位置に保持することができる。このフレームは、アルミニウム等の様々な材料から形成することができる。
【００２２】
下部ベース３０の後端は、溝４８ａ及びスライド部材６４を介してフレームの部材４８に結合されて、ベース３０が、部材４８の長さ方向に沿って移動可能にされる。下部ベース３０の前端は、図３に最も良く図示される如く、ロッド３４と摺動自在に協働するパッド（図示なし）を有する。ロッド３４は、分離自在のセグメントに形成されて、分解組立てが自由となるように、或いは、１本のロッドとして使用できるようにされる。
【００２３】
上部ベース３２は、支持部材６８を含み、該支持部材上には、回動自在のホイール７０が取り付けられる。支持部材６８及びホイール７０は、溝５２ａ及び５４ａと協働するような構成及び寸法にされて、ベース３２が、部材５２及び５４の長さ方向に沿って移動できるようにされる。
【００２４】
図１を再度参照すると、クラブモニター１４は、ベース３２により画定された第１の水平平面Ｈ１と整列するように配置され、ボールモニター１６は、ベース３０により画定された第２の水平平面Ｈ２に整列するように配置されて、クラブモニター１４が、距離ΔＨだけ上方に隔置されるようにされる。モニター１４及び１６は、更に、クラブモニター１４の中心Ｃ１が、ボールモニター１６の中心Ｃ２から距離ΔＣだけ隔置されるように位置決めされるのが好適である。この配置により、ローンチモニター装置が、下記に詳細に説明する如く、図５Ａ及び図９に図示する如く、ゴルフクラブ７１及びゴルフボール７２の画像を捕捉するのが可能となる。
【００２５】
図１を参照すると、クラブモニター１４は、第１のクラブカメラＣＣ１、隔置された第２のクラブカメラＣＣ２、コントロールボックス７３、４つの反射要素７４、７６、７８、８０、支持体８４上の第１のクラブモーションセンサー８２、及び支持体８８上の第２のクラブモーションセンサー８６を含む。
【００２６】
前記使用されるカメラＣＣ１及びＣＣ２は、受光絞り、シャッター及び光感知シリコンパネルを供えた電気光学カメラである。ＣＣＤカメラが好適であるが、ＴＶタイプのカメラも利用することができる。推奨できる市販のカメラは、３分の１インチの対角線ＣＣＤのＸＣ５５名でソニー社（Ｓｏｎｙ）により製造されるものである。
【００２７】
図３及び図４を参照すると、それぞれのカメラＣＣ１、ＣＣ２からのビデオライン８９は、コントロールボックス７３へ繋がる。コントロールボックス７３は、ストロボユニット９０及び該ストロボユニットの前に光学またはフレネル（Ｆｒｅｓｎｅｌ）レンズ９２を含む。ストロボユニット９０は、単一のフラッシュバルブアセンブリ、関連回路及び円筒状フラッシュ管を備える。ストロボユニット単一フラッシュバルブアセンブリは、１０００マイクロ秒を超える速さで閃光を発することができる。ストロボユニットに使用される回路は、共有譲渡されたデイ氏（Ｄａｙ）の米国特許第６，０１１，３５９号の主題であり、該米国特許は、その全体を明確に引用するために本明細書に組み込んである。
【００２８】
反射要素またはパネル７４、７６、７８、８０は、ベース３２上に取り付けられる。反射パネル７４、７６は、また、反射絞り９４、９６を含み、カメラＣＣ１及びＣＣ２及びパネル７４、７６は、レンズ９８、１００（図４に図示する如く）が、反射パネル７４、７６の反射絞り９４、９６を通して指向されるように取り付けられる。第３及び第４の反射要素７８及び８０は、フレネルレンズ９２の正面に配置される。パネル７８は、フラッシュバルブユニット９０からの光の約半分をパネル７４内へ反射し、一方、パネル８０は、前記光の残りの半分を光反射パネル７６内へ反射する。或いは、各カメラレンズを囲繞する環状のストロボを使用して反射パネルを一切不要とすることができる。ゴブッシュ氏（Ｇｏｂｕｓｈ）等の米国特許第５，５７５，７１９号に開示される如く、１つまたは２つのストロボを各カメラに隣接して使用すれば、前記パネルを排除することができ、該米国特許は、その全体を本明細書に組み込んである。パネル７４、７６、７８、８０は、アルミニウム、ステンレススチール、クロムメッキ金属または金メッキ金属等の研磨した金属から形成したパネルとすることも可能である。
【００２９】
図１を再度参照すると、クラブカメラＣＣ１及びＣＣ２は、ケーブル１０２を介してマイクロプロセッサー１８及びコンピュータ２０に電気的に接続される。図示した第１のクラブモーションセンサー８２及び第２のクラブモーションセンサー８６は、トリトロニクス社（Ｔｒｉｔｒｏｎｉｃｓ）により製造される光電センサーである。センサー８２及び８６は、反射マウント１０４と一緒に使用される。該マウント１０４は、ベース１０６及び２つの円筒状ロッド１０８及び１１０を含む。円筒状ロッド１０８及び１１０は、カメラＣＣ１及びＣＣ２に面した側に反射材料からなるストリップを有する。第１のクラブモーションセンサー８２からの光ビームは、ロッド１０８上の前記材料からセンサーに反射に向けて反射される。第２のクラブモーションセンサー８４からの光は、ロッド１１０の前記材料からセンサーに向けて反射される。受光源として使用される光検出器等のその他のタイプのセンサーは、また、モニター１４カメラＣＣ１及びＣＣ２を起動するのに使用することができる。
【００３０】
クラブモニター１４と同様にボールモニタ１６は、第１のボールカメラＢＣ１、隔置された第２のボールカメラＢＣ２、コントロールボックス１２、４つの反射要素１１４、１１６，１１８、１２０、ボールセンサー１２２を含む。
【００３１】
使用されるカメラＢＣ１及びＢＣ２は、米国特許第５，５７５，７１９号に開示される如く受光絞り、シャッター、及び、光感知シリコンパネルを備えた電気光学カメラが好適であるが、ＴＶタイプのカメラを使用することも可能である。推奨できる市販のカメラは、ＥＤＣカメラ名でエレクトロリム社（Ｅｌｅｃｔｒｉｍ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）により製造されるものである。
【００３２】
コントロールボックス１１２及び４つの反射要素１１４、１１６、１１８、１２０は、クラブモニター１４に関して説明したのと同様である。
【００３３】
ボールモーションセンサー１２２は、マイクであり、モニター１６の動作を開始するのに使用される。レーザーまたはその他の装置（図示なし）を使用してローンチモニター装置を起動することもできる。例えば、起動手段は、クラブモニター１４と同様に、光ビーム及びセンサーを含むことが出来る。
【００３４】
ボールカメラＢＣ１及びＢＣ２は、電気的に直接マイクロプロセッサー１８に接続されると共に、コンピュータ２０に間接的に接続される。マイクロプロセッサー１８は、コンピュータ２０に対してボールカメラをクリアして準備するように指示する。センサー１２２もマイクロプロセッサー１８及びコンピュータ２０に電気的に接続される。
【００３５】
図５Ａを参照すると、クラブ７１は、ホーゼル１２６を備えたクラブヘッド１２４を含み、該ホーゼル１２６にシャフト１２８が取り付けられる。クラブ７１には、更に、３つの隔置された丸い反射領域またはマーカー１２８ａ乃至ｃが配置されている。斯かるマーカー１２８ａは、クラブヘッド１２４のトウに配置される。マーカー１２８ｂは、ホーゼル１２６の自由端に配置される。マーカー１２８ｃは、シャフト１２８上に配置される。マーカーは、３つであるのが好適であるが、最小２つであっても良い。本発明は、マーカーの数に関して、本明細書に開示した数に限定されるものではない。マーカーの位置は、当業者に公知の方法で変えることができる。例えば、クラブヘッドのトウに２つのマーカーを配置し、ホーゼルに１つのマーカーを配置することができるし、別のクラブヘッドでは、１つのマーカーをトウに配置して、ホーゼルに２つのマーカーを配置することができる。
【００３６】
マーカー１２８ａ乃至ｃの径は、１インチの４分の１乃至８分の１であるのが好適であるが、その他のサイズ及び領域形状を使用することできる。マーカー１２８ａ乃至ｃは、好適には、クラブヘッド１２４、ホーゼル１２６及びシャフト１２８に接着した反射材料から形成される。ミネソタ・マイニング・アンド・マニファクチャリング社（Ｍｉｎｅｓｏｔａ  Ｍｉｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）（３Ｍ）により製造される「スコッチライト（Ｓｃｏｔｃｈｌｉｔｅ）」ブランドのビード材料がマーカーを形成するのに好適である。コーナー反射のリフレクターを使用することも可能である。或いは、塗装マーキング、スポットまたはラインを使用して少なくとも１つの対照領域を画定することができる。
【００３７】
クラブヘッド１２４は、更に、表面に溝１３０を含む。溝１３２は、クラブヘッドのジオメトリ中心Ｃを貫通して配置されて、クラブヘッドのジオメトリ中心Ｃをマークすることが可能となる。
【００３８】
図５Ｂを参照すると、ティーアップされたボール７２は、同様のマーカー１３０ａ乃至ｆを有する。マーカー１３０ｆは、ボールの中央に配置され、マーカー１３０ａ乃至ｅは、その周りに配置される。非中央マーカー１３０ａ乃至ｅ間の角度をβとする。角度βの推奨角度は、約１０°乃至４０℃である。最も好適には、角度βは、３０℃である。逆反射（ｒｅｔｒｏ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ）マーカーよりは、寧ろ、コーナー反射材料または塗料を使用することができる。６つのマーカーを図示してあるが、代わりに１本の線、または、最小２個で最大１１個のマーカーをボール上に使用することができる。
【００３９】
図６を参照すると、以下に説明する如くクラブヘッド７１を校正するには、クラブヘッド校正用取付具１３６を使用する。斯かる取付具１３６は、磁気ベース１３８を含み、該ベースは、中央に配置した貫通孔１４０を画定する。該ベース１３８に延長部１４２が接続される。該延長部の面１４４は、垂直配向ラインｖと整列し、該延長部の切欠き１４６により、ベース１３８内の孔１４０が見えるようにされる。面１４４は、逆反射マーカー１４８ａ乃至ｃを含む。マーカー１４８ａ乃至ｂは、互いに整列し、マーカー１４８ｃは、前記マーカーからオフセットされる。
【００４０】
図７を参照すると、モニター１４及び１６（図１に図示する如く）を下記の説明する如く校正するのにクラブモニター取付具１５０及びボールモニター取付具１５１を使用する。クラブモニター取付具１５０は、背壁１５２、該背壁１５２から伸長した中央壁または脚１５４、背壁１５２から伸長すると共に中央脚１５４から隔置された外側壁または脚１５６及び１５８を含む。中央脚１５４の背壁１５２表面からの長さは、背壁１５２表面からの外側脚１５６及び１５８の長さより短い。
【００４１】
校正取付具１５０は、使用されるときには、カメラＣＣ１及びＣＣ２の視界内に位置決めされなければならない。距離校正具及びタブを取付具１５０と一緒に使用して、ゴブッシュ氏（Ｇｏｂｕｓｈ）等の特許出願番号０９／１５６，６１１号に開示される如く適切に位置決めがなされる。該特許出願はその全体を引用するために本命最初に組み入れてある。
【００４２】
校正取付具１５０は、一定のパターンの対照領域または逆反射マーカー１６０ａ乃至ｕを有する。出願人等は、２１個のマーカーが好適であることを判明した。校正取付具の垂直方向のマーカーの数を少なくすることが、ローンチモニター装置を十分に校正するの必要である。対照領域の数は、最小で６個であり且つ２１個を超えることができる。領域１６０ａ乃至ｕは、背壁１５２、中央脚１５４の自由端、及び外側脚１５６及び１５８の自由端に配置されるので、マーカーは、３次元に配置される。しかしながら、マーカーは、また、２次元にのみ配置することも可能である。マーカーは、２次元または３次元の対照塗装領域に置き換えることができる。
【００４３】
取付具１５０は、更に、光学レベルインジケーター及び取付具を水平にする脚部またはスパイクを含むことができる。
【００４４】
ボール取付具１５１は、クラブ取付具１５０と同様の構成にされるが、ボールモニター１６（図２に図示する如く）が、クラブモニター１４より地面に近い場所を見るために、ボール取付具１５１は、クラブ取付具１５０より低くされる。さもなければ、ボール取付具１５１をクラブ取付具１５０と同様に構成すると共に、１５個の逆反射マーカー１６０ａ乃至ｏを含む。対照領域の数は、最小で６個であり且つ１５個を超えることができる。ボール取付具に対する斯かる修正は、クラブ取付具１５１に対して提案された修正と同様とすることができる。
【００４５】
装置１０（図１に図示する如く）の使用の概略を図８に図示する。ステップＳ１０１において、装置が始動して、斯かる装置の使用が初めてか否かを判定する。見落とされると、装置が最初に始動された時に、最後の校正を使用することになる。従って、装置は、作動及び／またはスイッチを入れる度に校正を行わなければならない。
【００４６】
ステップＳ１０２では、オペレータが、クラブヘッド及び装置を校正する。校正後、ステップＳ１０３で装置をテストされるゴルファーに応じて左利きまたは右利き何れかの向きにセットする。左利き用の向きを選択すると、左利きゴルファー用の１組の座標を使用することが必要になり、右利き用の装置は、右利きゴルファー用の別の組の座標が必要となる。この時、装置は、テストまたはデモンストレーションのいずれかにセットされる。テストモードを選択した場合には、装置はテスト用データをセーブし、一方、デモンストレーションモードでは、テスト用データはセーブしない。
【００４７】
ステップＳ１０３でテストの位置及びゴルファーに対する特定のデータも入力する。特に、オペレータは、ゴルフボールの飛行、転がり及び総距離の算出に使用される温度、湿度、風速及び風向、高度及び芝のタイプ等の周囲条件に関するデータを入力する。オペレータは、また、ゴルファーの個人データを入力する。この個人データは、名前、年齢、ハンディ、性、ゴルフボールのタイプ（下記に説明する弾道の計算に使用される）及び使用されるゴルフクラブを含み、ゴルフクラブに関するデータには、クラブヘッドのタイプ（アイアン、ドライバー、ウッド、ロフト、及びライ）及びシャフトの情報等の情報を含む。
【００４８】
このデータが入力されると、装置は使用の準備が整い、ステップＳ１０４へと進む。ステップＳ１０４では、装置は、プレーヤーがバックスイングを行いクラブが移動すると、センサー８２（図１に図示する如く）及びロッド１０６間のビームの中断が起きるのを待つ。センサーは、マイクロプロセッサー１８に信号を送って、コンピュータにボールカメラＢＣ１及びＢＣ２を「作動状態にする」ように指示して、信号が送られて来たなら何時でもシャッターを切れる状態におくようにする。ボールカメラを作動状態にすることは、ＣＣＤカメラ内のパネルをクリアにして起動準備をすることを意味する。画像を撮る前にボールカメラを作動状態にするのは、特定のカメラＢＣ１及びＢＣ２を使用するからである。その他の作動状態に即座に入れるカメラを使用する場合には、このステップ及び追加のセンサー８２は不要となる。信号は、また、マイクロプロセッサー１８にも送られて、第２のスイングセンサー８６からの信号に対する準備が整う。
【００４９】
ダウンスイングと同時に、センサー８６及びロッド１０８間のビームにより、クラブモニター１４が光をセンサーパネルへ露光する。８６からのビームに中断があると、クラブモニター１４は、センサーパネルの同時露光中にストロボを２度焚いて、クラブヘッド７１の位置ＡおよびＢ（図９に図示する如く）における２つの画像が１つのフレーム内に入るようにされる。十分なレベルの音がマイク１２２により拾われると、ボールモニター１６（図１に図示する如く）がボール７２（図１０に図示する如く）の２つの画像を得る。図９のクラブ画像と図１０のボール画像との間の時間量は、短く、８００マイクロ秒であるのが好適である。画像は、下記に説明する如く、各々のカメラのシリコンパネルにより記録され、装置は斯かる画像を使用してクラブモーションデータ及びボールモーションデータの判定を行う。
【００５０】
ステップＳ１０５乃至Ｓ１０７では、装置は、コンピュータに格納されてある幾つかのアルゴリズムを使用してモニターに対するゴルフボールの位置を判定する。コンピュータが画像からゴルフボールの位置を判定すると、装置（及びコンピュータアルゴリズム）は、ローンチの条件を判定する。これらの判定は、ステップＳ１０５、Ｓ１０６、及びＳ１０７に対応し、画像中の明るい領域の位置決め、それらの明るい領域のどれがゴルフクラブまたはボール上のマーカーに対応するかの判定、及び、次いで、この情報を使用して画像からクラブまたはボールの位置を判定するとともに、下記に説明する如く、データをそれぞれ算出する。特に、ステップＳ１０５で、装置は、カメラが記録した画像を画像中の明るい領域を位置決めして分析する。画像中の明るい領域は、ゴルフクラブまたはボール上の逆反射マーカーまたはマーカーで反射したフラッシュバルブアセンブリからの光に対応する。
【００５１】
ゴルフクラブは、好適には、その上に３つのマーカーを有するから、装置は、２つのカメラの各々からの画像におけるクラブマーカーを表す６つの明るい領域を見つけ出さなければならない。図１１は、カメラＣＣ１が受けた画像を表し、図１２は、モニタースクリーン２２ａ上に表されたボールを叩く前のクラブヘッドのカメラＣＣ２が受け取った画像を表す。次いで、ステップＳ１０６において、装置は、それらの明るい領域のどれがゴルフクラブの反射マーカーに対応するかを判定する。
【００５２】
ボールは、該ボール上に６つのマーカーを有することから、装置は、カメラＢＣ１及びＢＣ２の各々からの画像のマーカー（ゴルフボールの２つの画像で６つのマーカー）を表す１２個の明るい領域を見つけ出す。図１３は、カメラＢＣ１が受け取った画像を表し、且つ、図１３は、モニタースクリーン２２ａ上に示された叩いた後の該ボールのカメラＢＣ２が受け取った画像を表す。次いで、装置は、ステップＳ１０６で、それらの明るい領域のどれがゴルフボールの反射マーカーに対応するかを判定する。下記に詳細に説明する如く、これは、幾つかの方法により達成できる。クラブについてはたった６つのマーカーしか画像中に見つけられなかった場合、または、ボールについてはたった１２のマーカーしか見つけられなかった場合には、装置は、ステップＳ１０７へ進んで、画像中のマーカーから第１及び第２の画像の間のゴルフボールの位置及び向きを判定する。
【００５３】
しかしながら、画像中に所望の数より多いまたは少ない数のマーカーまたは明るい領域が見つかった場合には、ステップＳ１０８において、オペレータは、装置により手動で画像を変更できるようになる。配置された明るい領域の数があまりにも少ない場合には、オペレータは、画像の輝度を調節し、前記数が余りに多い場合には、オペレータは任意の数の追加の明るい領域を消去する。ある例では、画像中の明るい領域はゴルフボールまたはゴルフクラブヘッドからの反射である場合がある。輝度の十分な調節や外部からの影響を受けて明るくなった領域を除去することが不可能な場合には、装置は、オペレータにステップＳ１０４へ戻ってゴルファーに別のボールを打つように指示する。前記領域の手動編集が成功した場合には、装置は、次に、ステップＳ１０７へ進む。
【００５４】
ステップＳ１０７では、装置は、ステップＳ１０６におけるマーカーの識別を利用して２つの画像の各々の６つまたは１２のマーカーの各々の中心に位置を判定する。マーカーの各々の中心の位置を知っていれば、装置は、ゴルフクラブの速度、ロフト角度、アタック角度、パス角度、フェース角度、ドループ角度、ロフトスピン、フェーススピン、ドループスピン、及びヒット位置を算出することができる。更に、装置は、ボールの速度、打ち上げ即ちローンチ角度、バックスピン、サイド角度、サイドスピン、ライフルスピン、飛距離、方向、飛距離及び転がり距離を合わせた距離を算出することができる。
【００５５】
ステップＳ１０９では、装置は、上記の情報及びステップＳ１０３で入力された周囲条件及びゴルフボール情報を使用してショット中のゴルフボールの弾道を算出する。装置は、また、ゴルフボールの落下場所（飛距離）及びどれだけ遠くまで転がるかを推定して、当該ショットの総距離を提供する。装置は、３次元で校正されることから、装置は、また、ゴルフボールがスライスかフックか、及び、ボールがどれ位ラインから外れるかを算出することができる。
【００５６】
この情報（即ち、ゴルファーのクラブ及びボールデータ）は、次いで、ステップＳ１１０において、数値及び／またはグラフィックの形態でゴルファーに提出される。ステップＳ１１１では、装置は、また、異なるゴルフボール（例えば、スリーピースゴルフボールよりは寧ろツーピースゴルフボール）が使用された場合には、同一の情報を算出することができる。また、ローンチ条件（ゴルフボール速度、スピン速度、及びローンチ角度）のいずれかが変動した場合の結果に与える影響を判定することが可能である。
【００５７】
ゴルファーは、また、ステップＳ１１２以降で、装置をステップＳ１０４に戻してもっとショットを行うオプションも有する。プレーヤーが、ステップＳ１０３でテストモードを選択して、幾つかの異なるショットをした場合には、装置は、ステップＳ１１３でテスト中に累積された全てのデータの平均を算出して提示する。ステップＳ１１４で、装置により、ゴルファーに対して自身の特定の能力に対する理想的なローンチ条件が提示されて、プレーヤーが変更を行って距離を最大限にすることが可能となる。装置により、ゴルファーは、例えばステップＳ１１５で、新たなゴルフクラブを使用して新たなテストを開始することができ、または、Ｓ１１６で斯かるセッションを終了することが出来る。
【００５８】
図１５に詳細に表した校正ステップＳ１０２（図８に図示した如く）へ戻ると、校正は、クラブヘッドの校正で始まる。図５Ａ及び図６を参照すると、ステップ２０１の如く、プレーヤーは、クラブヘッド７１を選択する。次いで、ステップ２０２において、オペレータは、中央の溝１３２を利用してクラブヘッドのジオメトリ中心またはスィートスポットにマークを付ける。図６及び図１５を参照すると、ステップＳ２０３において、オペレータは、校正取付具１３６をクラブヘッドのフェースに取り付けて、ジオメトリ中心Ｃがベース１３８の孔１４０の中心に来るようにする。ステップＳ２０４及びＳ２０５で述べる如く、次いで、クラブヘッド７１は、クラブモニター１４の視界内にセットされると共に、カメラＣＣ１及びＣＣ２によりクラブヘッド及び取付具の１つの画像が得られるまで動かないように保持される。画像は、モニター１４からの光がマーカー１４８ａ乃至ｃにより反射するために対照領域を含む。マイクロプロセッサー１８がカメラフラッシュのタイミングを制御する。ステップＳ２０６において、コンピュータ２０の変形アルゴリズム（複数のアルゴリズム）でクラブヘッド上の点とクラブヘッドの基準点またはジオメトリ中心と相関させる。取付具１３６の詳細は、ゴブッシュ等の米国特許第５，５７５，７１９号に開示されており、該米国特許は、その全体を引用するために本明細書に組み込んでいる。
【００５９】
図１及び図８を参照すると、取付具１３６を使用した後の校正ステップＳ１０２は、更に、モニター１４及び１６の校正を含む。このステップの詳細は、図１６に詳細に例示する。最初に、ステップＳ３０１において、装置１０をセットして水平にする。装置１０は、好適には水平な地面にセットされるのが好適であり、例えば、練習用ティーまたは水平な広い場所である。また、室内でネットに向けてボールを打つテストも可能であるのは明らかである。装置は、イベントが最も良く見えると共に、所定の視界にセットされるように位置決めされる。次いで、ステップＳ３０２において、校正取付具１５０及び１５１（図７に図示する如く）をそれぞれモニター１４及び１６の視界内の適切な場所に配置する。この適切な場所とは、取付具１５０からカメラＣＣ１及びＣＣ２までの距離が約１０１．６ｃｍ（約４０インチ）であり、取付具１５１からカメラＢＣ１及びＢＣ２までの距離が約７６．２ｃｍ（約３０インチ）である。好適には、校正取付具１５０及び１５１は、水平且つ装置に対して平行となって、モニター内のフラッシュバルブアセンブリからの光の反射が確実に最良のものとなるようにする。各モニター１４及び１６の双方のカメラＣＣ１及びＣＣ２及びＢＣ１及びＢＣ２は、それぞれ、ステップＳ３０３において、各校正取付具の写真を撮り、画像をバッファへ送信する。
【００６０】
ステップＳ３０４では、装置は、校正アルゴリズムを使用して、各校正取付具の逆反射マーカー１６０ａ乃至ｕ及び１６２ａ乃至ｏに対応する各画像のスポットの中心の位置を判定する。
【００６１】
校正取付具１５０上のマーカーの真のスペースを装置に入力しておかねばならない。クラブ取付具１５０及びモニター１４についてこの判定を行うためには、取付具１５０上の事前に測定した点及び各カメラのセンサーパネル上にディジタル化された２１のＵ及びＶ座標が与えられれば、１１の定数が、焦点の長さ、各カメラＣＣ１及びＣＣ２の向き及び位置を判定する。
【００６２】
各カメラＣＣ１及びＣＣ２のセンサーパネルは、４８０のラインのデータ及び１ラインにつき６４０画素を含んだ連続した光のパターンを受け取る。一定のコンピュータアルゴリズムを使用して各マーカー１６０ａ乃至ｕの図心を検出する。マーカーの図心検出は、マーカーの中央領域の位置決めをして精度及び解像度を上げるためのものである。マーカー１６０ａ乃至ｕから受信した各画像は、明らかに各マーカーのｘ及びｙの中心位置である。ゲートのために視界内の光が少ない場合には、画像高輝度表示装置をセンサーパネルと関連して使用することが可能である。画像高輝度表示装置は、入力画像より明るい出力画像を生成する装置である。
【００６３】
各マーカー１６０ａ乃至ｕのＸ、Ｙ及びＺ座標は３次元パターンに配列されており、ディジタル化テーブル上で１００００分の１インチの精度まで事前に測定して、コンピュータに格納した。校正取付具１５０の画像は、２つのカメラＣＣ１及びＣＣ２で得る。
【００６４】
この画像は、画像スペース座標Ｕ及びＶを校正取付具１５０上の公知の２１のＸ、Ｙ及びＺ位置と関連させる１１の定数を判定する。校正されたＸ（ｉ）、Ｙ（ｉ）、Ｚ（ｉ）の隔置された点をＵｉ（ｊ）、Ｖｉ（ｊ）の画像点と関連させる式は、下記の通りである。
0004020653.tif 000002
但し、ｉ＝１，２１、ｊ＝１，２である。
0004020653.tif 000003
【００６５】
カメラＣＣ１に対する１１の定数Ｄｉ１（ｉ＝１，１１）及びカメラＣＣ２に対する１１の定数Ｄｉ２（ｉ＝１，１１）は、２１の場所Ｘ（ｉ）、Ｙ（ｉ）、Ｚ（ｉ）及び２つのカメラの校正写真において測定した２１のＵｉ（ｊ）、Ｖｉ（ｊ）座標が分かれば解くことができる。
【００６６】
２１のマーカーを備えた校正取付具の右利き用校正のための上記の３次元位置の代表的な組は下記の通りである。
0004020653.tif 000004
【００６７】
２１のマーカーを備えた校正取付具の左利き用校正のための上記の３次元位置の代表的な組は下記の通りである。
0004020653.tif 000005
【００６８】
装置は、所定の閾値より大きな光輝度を有したバッファの画素の位置を識別することでボール取付具１５１からスポットの中心を位置決めする。画像は、２次元であることから、画素の位置は、２つの成分（ｘ、ｙ）を有する。装置は、画像を探索して明るい領域を見つけ出し且つ明るい領域の各々の縁を見つけ出す。次いで、装置は、明るい領域の各々の中心を大まかに推定する。次いで、明るい領域の各々の明るい画素の全ての平均を出して、正確なマーカー位置及びサイズをボール取付具から１５の全ての領域について算出する。最小領域より小さな領域のものは無視する。カメラＢＣ１及びＢＣ２に対する校正取付具１５１上のマーカーの各々の位置が一旦判定されると、装置は、校正取付具１５１上のマーカー間の真のスペースがわからなければならない。ボール取付具１５１及びモニター１６に関してこの判定を行うためには、校正取付具が３行５列に平均したマーカーを有する。マーカーは、約２．５４ｃｍ（約１インチ）離すと共に、約３．８１ｃｍ（１．５インチ）離れた３つの別個のＸ平面上に配置される。各マーカー１７０ａ乃至ｏの中心のＸ、Ｙ及びＺ座標は、３次元パターンに配列され、ディジタル化テーブル上で１００００分の１インチの精度まで事前に測定して、コンピュータに格納した。装置は、校正取付具上のマーカーの互いの３次元位置に関する先に格納したデータを呼び出す。呼び出されるデータは、右利き用（ゴルファーに向うＸ軸の点）または左利き（ゴルファーから離れるＸ軸の点）装置を使用するのかにより決定される。双方の組のデータは格納されて、ステップＳ３０５においてオペレータにより選択することができる。１５のマーカーを備えた校正取付具の右利き用校正のこれらの３次元の位置の代表的な組は、下記の如くとなる。
0004020653.tif 000006
１５のマーカーを備えた校正取付具の左利き用校正のこれらの３次元の位置の代表的な組は、下記の如くとなる。
0004020653.tif 000007
【００６９】
ステップＳ３０６では、校正取付具１５１の画像を利用して、装置は、画像スペース座標Ｕ及びＶを校正取付具上の公知の１５のＸ、Ｙ及びＺ位置と関連させる１１の定数を判定する。校正されたＸ（Ｉ）、Ｙ（Ｉ）、Ｚ（Ｉ）の隔置された点をＵｉｊ、Ｖｉｊの画像点と関連させる式は、下記の通りである。
0004020653.tif 000008
但し、ｉ＝１，１５、ｊ＝１，２である。
0004020653.tif 000009
【００７０】
カメラ１３６に対する１１の定数Ｄｉ１（ｉ＝１，１１）及びカメラ１３８に対する１１の定数Ｄｉ２（ｉ＝１，１１）は、１５の場所Ｘ（Ｉ）、Ｙ（Ｉ）、Ｚ（Ｉ）及び２つのカメラの校正写真において測定した１５のＵｉｊ、Ｖｉｊの座標が分かれば解くことができる。
【００７１】
別の実施例では、画像分析中に、装置は、標準のランレングス符号化（ＲＬＥ）技術を利用して明るい領域を位置決めする。ＲＬＥ技術は、従来の技術であり、当業者には公知のものである。画像分析は、校正中または実際のショット中に行うことが出来る。ＲＬＥ技術を利用して一旦明るい領域が位置決めされると、次いで、装置は、画像中の全ての明るい領域のアスペクト比を算出して、前記領域のどれが逆反射マーカーであるのかを判定する。どの明るい領域がマーカーであるかを判定する技術は、図１７を参照して詳細に説明する。
【００７２】
上記した如く、ステップＳ１０２において、一旦装置が校正されると、オペレータが、温度、湿度、風、高度、及び芝の状態を含んだ周囲条件を入力することができる。次に、オペレータは、ゴルファーについての入力を行う。例えば、オペレータは、ゴルファーの名前、テスト場所、性、年齢及びゴルファーのハンディを含んだゴルファーに関する情報を入力する。オペレータは、また、各テスト毎に、ゴルフボールのタイプ及びシャフト情報を含んだクラブのタイプを識別する。オペレータは、また、操作モード（即ち、クラブ及びボールデータの入手か、クラブのみのデータの入手か、または、ボールのみのデータの入手か）、マイク感度、ボールカメラセンサーの調節、クラブ及びボールのストロボ照射画像間の例えばマイクロ秒での遅延時間等の様々なハードウェアの設定パラメータを入力することができる。特定のメーカーのボールカメラでは、カメラセンサーのソフトウェア調整が可能であるが、選択したクラブカメラは斯かる特徴を有しない。別のクラブカメラであれば前記特徴を有する場合がある。オペレータは、また、どこにデータを格納するのか及びデータの説明等の様々なテストセットアップ用のパラメータを入力することができる。また、オペレータは、各軸線に沿ったクラブ及びボールカメラの精度等の装置校正変数を入力することができる。
【００７３】
校正が完了し且つ図１乃至図９を参照すると、ゴルフボール７２が校正取付具が配置された（カメラＣＣ１及びＣＣ２から約１０１．６ｃｍ（約４０インチ）に）ティーの上に設定され、クラブ７１がアドレスにおいてボール７２の背後に配置され、シャフト１２８のクラブヘッド１２６が、３次元クラブモニター１４の視界内で振られる。ボールを叩く約１５．２４ｃｍ（約６インチ）前でセンサー８６及びロッド１１０間で光ビームが中断されて、ＣＣ１カメラ及びＣＣ２カメラのシャッターを開けて、ＣＣ１カメラ及びＣＣ２カメラ内の画像センサーパネルが、３つのクラブ７１マーカー１２８ａ乃至ｃ及び６つの静止ボールマーカー１３４ａ乃至ｆからの光に露出される。この照射はクラブ７１が位置Ａにあるときに起きる。所定の時間後に、例えば、８００マイクロ秒後に、フラッシュライトユニット９０（図４に図示の如く）が閃光を発して、該閃光がクラブ７１マーカー１２８ａ乃至ｃ及び６つの静止ボールマーカー１３４ａ乃至ｆをサイド照射する。クラブ７１が位置Ｂにあるときに上記が起きる。装置が使用できる閃光は、２つのみであるが、加速度データを必要とする場合には、ストロボが連続して少なくとも３度脈動してクラブの画像が３つ得られるようにされるのがより好適である。其の結果、加速度データを２つの速度測定から得ることができる。
【００７４】
閃光の期間は１万から２乃至３百万分の１秒の間である。カメラＣＣ１及びＣＣ２では非常に小さな絞りが使用されて周囲の光を低減すると共に、ストロボの光を増大するようにされる。２つ位置において光がマーカー１２８ａ乃至ｃで反射されると、光は、センサーパネルに到達して、ディジタル化され且つコンピュータのモニター２２スクリーン２２ａ上で目視可能な対応するパネル領域を形成する。スクリーン上のマーカー１２８ａ乃至ｃからの画像は、図１１及び図１２では、マーカー１２８ａ’乃至ｃ’として図示される。
【００７５】
カメラ動作と該カメラ間のジオメトリ関係との間の公知の時間を使用して、外部の計算回路により各スナップショット時の共通の座標系における各増強したマーカーのＸ、Ｙ及びＺ位置を算出することができる。位置情報及び公知のデータから、前記外部計算回路は、叩く前のボール７２のローンチ直前の時間における３次元のクラブヘッド速度及びスピン（または回転）を計算することができ、前記ローンチ直前のボールを叩く前の状態は、クラブヘッド位置Ａ及びＢに関するデータ及び位置Ｂからの静止したボール７２の公知の位置からのデータに基づいた計算により判定される。また、パス方向、アタック角度、及びヒット位置は、クラブ７１上の３つの反射マーカー１２８ａ乃至ｃにより提供される位置Ｂ情報から計算することができる。
【００７６】
ゴルファーがクラブモニターの視界を通してクラブ７１を振ると、装置の電子画像が、図１１および図１２に図示するごとく、カメラＣＣ１およびＣＣ２を介して見られる。カメラＣＣ１の右側視界（図１１の）は、カメラの向きが２０度異なることから、カメラＣＣ２の左側視界と若干異なる。３つのクラブマーカー、ｉ、及び２つのカメラ、ｊ、に対するカメラ座標をＵｉ（ｊ）、Ｖｉ（ｊ）とすれば、解くべき式は以下の通りである。
0004020653.tif 000010
但し、ｉ＝１，３であり、ｊ＝１，２である。
0004020653.tif 000011
【００７７】
位置Ａにおけるクラブ７１の公知の座標Ｘ（ｉ）、Ｙ（ｉ）、Ｚ（ｉ）ｉ＝１，３により、コンピュータ２０は、更に、図９の第２の位置ＢにおけるＸ（ｉ）、Ｙ（ｉ）、Ｚ（ｉ），ｉ＝１，３の位置を分析する。また、電子画像は、ゴルフボール７２上の６つのマーカー１３４ａ乃至ｆの位置を含む。カメラＣＣ１、ＣＣ２のデータからの三角測量により、ボールの表面上の６つのマーカー１３４ａ乃至ｆに関する情報で、ボール７２の中心Ｘｃ、Ｙｃ、Ｚｃは、６つの式を解くことで算出される。
0004020653.tif 000012
【００７８】
公知のクラブ７１上のマーカー１２８ａ乃至ｃの位置情報により、クラブフェースＣ（Ｃｘ、Ｃｙ、Ｃｚ）の中心位置及びその局所座標系が、前に説明しクラブ校正手順によりボール７２と叩く前の２つのストロボ位置Ａ及びＢにおいて見出される。次いで、座標系の３つの軸に沿ったクラブ７１の中心の速度成分が以下の式から算出される。
0004020653.tif 000013
但し、ΔＴは、ストロボ照射間の時間である。
【００７９】
クラブヘッドスピン成分は、１つの向きのクラブヘッド１２６上のマーカー１２８ａ乃至ｃの向きを第２の向きのクラブヘッド１２６上のマーカー１２８ａ乃至ｃの向きに関係つける方向コサインのマトリックスから生じる。このマトリックスを要素Ａｉｊ（ｉ＝１，３、ｊ＝１，３）を備えたＡで表すと、時間増分ΔＴ間の２つのクラブヘッドの向きの回転ベクトルの角度の大きさθは、以下により与えられる。
0004020653.tif 000014
【００８０】
スピン速度の３つの直角成分Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚは、以下により与えられる。
0004020653.tif 000015
【００８１】
ボール７２の中心とクラブ７１フェースの中心Ｃとの間の距離からボール７２の半径及びクラブフェースの中心の速度を引く計算からクラブフェースの最終位置がボール７２の表面に接触するまでの時間を算出する。この時間が分かると、ボール７２を叩く時にフェースが位置Ｃに到達するまでのフェースの速度は一定であると仮定して、３つのクラブヘッド１２６マーカー１２８ａ乃至ｃの位置を算出することができる。ボールを叩く時のこれらのクラブフェース位置を算出すうことで、クラブフェースの中心に対するボール７２の位置を、ボール７２の中心を通る線と前記３つの外挿したクラブ位置１２８ａ乃至ｃを使用して見つけたクラブフェース平面に対する法線との交点を見出すことで算出することができる。
【００８２】
パス角度及びアタック角度は、フェースの中心で測定した速度成分（Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ）から見出される。パス角度及びアタック角度は、以下の如く画定される。
0004020653.tif 000016
クラブ速度、パス角度、アタック角度及びフェースヒット位置を自動位置決めすることで、ゴルファーは、自身のスイングに関する定量的情報を受けて教示を受け且つクラブの適合化を達成することが可能となる。また、ボールと叩く時のクラブフェース平面の方向を算出することができる。
【００８３】
例
上記の校正の後で、ゴルファーがアイアンを視界を通して振ってボール７２を打った。以下のデータを得た。
0004020653.tif 000017
【００８４】
表１の情報に基づくと、ゴルファーへのアドバイスは、ゴルフクラブをもっと速く振り、且つ、ボール叩く直前にゴルフクラブフェースを閉じるようにすることである。
【００８５】
オペレータが得ることができて有効な追加のデータは、位置Ｂにおけるボールからのクラブヘッドの距離である。この距離がゼロまたはゼロ未満である場合には、クラブヘッドが位置Ｂにおいてボールに接触したことを意味し、従って、測定値は実際の速度を反映しておらず、取り直しとなる。
【００８６】
図１及び図１０を参照すると、クラブヘッドを振ってボールを叩くと、マイク１２２を介してゴルフボールを打つクラブからの音声トリガーが装置へ送信されて、ボールモニター１６が起動される。ボールモニター１４内のストロボユニットが起動されて、第１の画像が図１０の位置Ｄにおいて双方のカメラＢＣ１、ＢＣ２により記録される。ストロボが再度閃光して、位置ＤにおいてカメラＢＣ１及びＢＣ２が第２の画像を捉える前に８００マイクロ秒であるのが好適な介入所定時間遅れが発生する。スクリーン上のマーカー１２８ａ乃至ｃからの画像は、図１３及び図１４において、マーカー１３４ａ’乃至ｆ’として図示される。
【００８７】
斯かる時間遅延は、一方の側においては、ストロボを閃光させる能力により制限されると共に、他方の側においては、視界により制限される。時間遅延が長すぎると、視界は、カメラの視界においてゴルフボールの２つの画像を捕らえるのに十分広くならない場合がある。装置１０及び１００において使用されるカメラは、２つの画像（第１及び第２のストロボ閃光時に生じる）が１つの画像フレームに記録するのを可能にする。ストロボが閃光する時に（ゴルフボール上の逆反射材料からの反射により）前記画像が記録されることから、閃光は、機械的にシャッターが切られるカメラの制限に関する心配をせずに必要なだけ一体に接近させることができる。
【００８８】
この順番によりカメラの各光感知パネル上の逆反射マーカーからの反射光から画像が生成されて、図１３のカメラＢＣ１及び図１４のカメラＢＣ２からモニターに表示される。画像の各々のマーカーの位置は、好適には、校正取付具に関して前に説明したＲＬＥ技術により判定される。
【００８９】
どの明るい領域がマーカーであるのかを判定するアスペクト比を判定するのに使用する技術を図１７に関連して説明する。ステップＳ４０１に図示する如く、画像には適切に選択した明るさ閾値レベルがなければならない。画像の正しい閾値レベルを所定のレベルに設定することで、画像中の全ての画素が黒または白で表示される。第二には、ステップＳ４０２に於いて、画像を、画像の各々の明るい領域に対応して、はっきりと区別のつくセグメントに区分することである。ステップＳ４０３において、装置は、最初に以下の式を使用して前記セグメントの各々において以下の総和を算出して各領域の中心を判定する。
0004020653.tif 000018
明るい領域の合計であるこれらの合計
0004020653.tif 000019
が、画像中のセグメントの各々について一旦累積されると、ｘ及びｙ軸の周りの正味モーメントが以下の式を使用して算出される。
0004020653.tif 000020
但し、ＡＲＥＡは各明るい領域の画素数である。
【００９０】
ステップＳ４０４では、装置は、画像中の所定の範囲外の領域となる明るい領域を除去する。従って、大きすぎたり小さすぎる領域は除去される。好適な実施例では、ゴルフボール上のマーカーは、０．６３５ｃｍ乃至０．３１７５ｃｍ（４分の１インチ乃至８分の１インチ）であり、カメラは、７５３×２４４の画素を有し、画像中のマーカーは、約１０５画素から成る領域を有することとなる。しかしながら、正反射によるグレアは、クラブヘッド及びその他の物体からの反射を含み、画像の各々に追加の明るい領域が現れるようにする場合がある。従って、前記領域が、１０５画素より大幅に少ないか、または、大幅に多くなる場合には、装置は、それらの領域がゴルフボール上でマーカーとなり得ないことから、斯かる領域を無視することができる。
【００９１】
残存する（即ち、画素が約１０５ある）領域に対しては、装置は、以下の方法によりどれが正しい１２個なのかを判定する。装置は、マーカーが丸いという事実及びストロボが点灯する時間中におけるゴルフボールの動きからマーカーは、画像中に楕円形の形状を残すであろうと仮定する。従って、ステップＳ４０５では、次に、装置は、以下の式を使用して各領域の主たる慣性モーメントを算出する。
0004020653.tif 000021
これらのモーメントは、ステップＳ４０６においてゴルフボールの基準フレームに変換される。最後に、ステップＳ４０７にて、アスペクト比が以下の式から算出される。
0004020653.tif 000022
そして、アスペクト比が４または５より大きい場合には、ステップＳ４０８にて、マーカーが拒絶される。
【００９２】
図１５に戻ると、マーカーの位置が一旦判定されると、装置は、ゴルフボールの中心の移動速度及びゴルフボールの角速度を以下の方法でステップＳ１０７にて算出する。先ず、装置は、カメラのデータからの三角測量を用いてゴルフボール表面の６つのマーカーの位置を位置決めする。特に、装置は、下記に示す４つの一次方程式を解いてゴルフボールの表面上の各マーカーのゴルフボールの座標系における位置（ｘ、ｙ、ｚ）を判定する。
0004020653.tif 000023
但し、Ｄｉ，ｊは、ステップＳ１０２及びステップＳ３０６（図１６）において校正方法により判定した１１の定数であり、ｉは、定数を識別すると共に、ｊは画像を識別する。
【００９３】
次に、装置は、ゴルフボール座標系のマーカー位置（図１６のステップＳ３０６において判定された）を以下のマトリックス式を使用して校正したカメラＢＣ１、ＢＣ２の基準大域系へ変換する。
0004020653.tif 000024
但し、Ｘｇ、Ｙｇ、Ｚｇは、ゴルフボール中心の大域座標である。列ベクトルＴｘ、Ｔｙ、Ｔｚは、大域座標系におけるゴルフボールの中心位置である。マトリックス要素Ｍｉｊ（ｉ＝１，３、ｊ＝１，３）は、大域系に対するゴルフボール座標系の向きを画定する方向コサインである。３つの角度ａ１、ａ２、ａ３は、周期関数でのマトリックスＭｉｊの要素を表す。各リフレクターの大域位置のマトリックス式を上記の４つの一次方程式に置換すると、１組２８の式が６つの未知の変数（Ｔｘ、Ｔｙ、Ｔｚ、ａ１、ａ２、ａ３）に対して生じる。同様の１組２８の式がゴルフボールの第２の画像に対して解かれる。典型的には、３つの変数Ｔｘ、Ｔｙ、Ｔｚ及び回転マトリックスＭを規定するａ１、ａ２、ａ３での３つの角度の解は、同時に満足されなければならない２８の式に対する相互作用で解くことができる。
【００９４】
大域座標系における移動速度の３つ成分及び角速度における３つの成分である運動学的変数は、質量中心の相対移動及びゴルフボールが２つの画像位置で成す相対回転角度から算出される。
【００９５】
大域座標系の３つ軸に沿った質量中心の速度成分Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚは、以下の式より与えられる。
0004020653.tif 000025
但し、（それぞれ、式３３、３４及び３５）においては、ｔはＴｘ、Ｔｙ、Ｔｚの第１のストロボ測定の時間であり、ΔＴは、画像間の時間である。
【００９６】
大域軸系におけるスピン速度成分は、逆向きマトリックスＭＴ（ｔ）及びＭ（ｔ＋ΔＴ）の積を得た結果として生じる。結果とし生じた相対的な向きマトリックスＡ、Ａ（ｔ、ｔ＋ΔＴ）＝Ｍ（ｔ＋ΔＴ）ＭＴ（ｔ）は、２つのストロボによるゴルフボール画像の角度差を測定する。
【００９７】
時間増分ΔＴ間におけるスピン軸線周りの回転角度の大きさθは、式１１により与えられる。スピン速度の３つの直交成分Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚは、式１２乃至１４により与えられる。
【００９８】
図１５のステップＳ１０９において、コンピュータアルゴリズムを含んだ装置は、次いで、ステップＳ１０７で算出した初速度及び初期スピン速度を使用してテストの弾道を算出する。各時間増分に対して、装置は時間Ｔにおけるゴルフボール上の力を補間して、ゴルフボールの速度及び時間Ｔにおけるボールの力から時間Ｔ＋１における速度を算出する。次に、装置は、平均速度及びレイノルズ（Ｒｅｙｎｏｌｄｓ）数を算出する。このレイノルズ数は、時間Ｔから時間Ｔ+１までの時間間隔における流れの慣性力と流れの粘力との比である。次いで、装置は、平均の力を補間し、それから時間Ｔ+１における速度を算出する。前記力は、抵抗力、ゴルフボールのスピンによる揚力及び重力を含む。時間Ｔ+１の速度を使用して、装置は時間Ｔ+１の位置を算出することができる。最後に、装置は、時間Ｔ+１のスピン速度を算出する。好適な実施例では、時間間隔の長さは、０．１秒である。この計算は、ゴルフボールが着地するまで続けられる。
【００９９】
装置は、米国特許出願第０９／１５６，６１１号の式を使用して上記の計算を行う。従って、装置は、ティーからゴルフボールの最終静止位置までの総距離を算出する。データファイルに弾道法により算出した結果を格納する。
【０１００】
図１５を参照すると、次いで、装置は、追加のテストを実施するか否かを判定する。追加のテストを行う場合には、上記に説明した工程即ち、ステップＳ１０４で音声トリガーによる起動から始まりステップＳ１１０の弾道法によりゴルフボールの弾道を算出して提示するまでの工程を繰り返す。
【０１０１】
全てのテストを実施し終えると、分析方法によりテストで使用した各ゴルフボールのタイプ毎に統計量を計算して、其の結果をオペレータに提示する。各ゴルフボールのタイプ毎に実施された１グループのテストに対して、装置は、速度、ローンチ角度、サイド角度、バックスピン、サイドスピン、飛距離と転がりを合わせて距離を含んだ幾つかのローンチ特性の平均から平均値及び標準偏差を算出する。
【０１０２】
異なる係数は、ゴルフボールの圧縮及びレジリエンスの変動、ゴルフボール上のマーカーの位置の変動、光感知パネルの画素解像度、及び校正取付具上の事前に測定したマーカーの精度を含んだ測定値の標準偏差に寄与する。ばらつきの主たる源は、典型的なゴルファーではスイング変動である。
【０１０３】
オペレータが要求すれば、装置は、様々な形態でテスト結果を表示する。例えば、装置は、オペレータの選択したゴルフボールのタイプに対する個々の結果を表示する。下記の表は、表１のクラブヘッドデータと得たのと同じスイング中に得たサンプルデータを示す。
0004020653.tif 000026
【０１０４】
表２の情報に基づいて、ゴルファーには、ゴルフボールを叩く時にクラブフェースをもっと閉じてスライスを無くすようにすること、及び内側から外側へスイングを修正してプッシュを無くすようアドバイスができる。
【０１０５】
同様に、ステップＳ１１３において、装置は、また、オペレータが選択したゴルフボールのタイプに対する弾道を表に提示して表示することができる。表の形式にして、距離、高さ、速度、スピン、揚力、抵抗、及びレイノルズ数を含んだ弾道情報を提示することができる。同様に、前記分析方法では、オペレータが選択したゴルフボールのタイプに対する弾道をグラフィックにして表示できる。装置は、各ゴルフボールのタイプ毎に算出した平均ローンチ条件からグラフィック弾道を算出する。
【０１０６】
ステップＳ１１３において、装置は、ゴルファーの行ったショットの各々の平均を表示する。結果は、表及び／またはグラフィックの形式で表示される。表示された結果は、総距離、スピン速度、ローンチ角度、飛距離、及びゴルフボール速度を含む。ゴルフボールのローンチ角度及びスピン速度に若干の変動があった場合には、装置は、ステップＳ１１４においてこの情報からゴルファーに結果を示して、ゴルファーが装置及び／またはスイングを最適化するのを可能にする。クラブ速度及び角度の変化に基づいて結果も変更されて表示される。
【０１０７】
ステップＳ１１４で、装置は、ゴルファーのローンチ角度及びスピン速度に近い様々なローンチ角度及びスピン速度で打たれたゴルフボールの距離を算出する。オペレータは、距離の算出に使用されるローンチ角度及びスピン速度を選択することができる。この特定のデータを表示するために、装置は、上記に説明した弾道計算を約５０乃至１００回（幾つかの所定値のローンチ角度及び幾つかの所定値の初期スピン速度）行う。オペレータは、装置が使用すべき一定の範囲のローンチ角度及びスピン速度、並びに、計算において装置が各々いくつの値を使用するのかを予測することができる。グラフィックデータ（＊）から、ゴルファーは、前記２つの変数のどちらを変更して距離を改善するかを判定することが出来る。
【０１０８】
ゴルファーデータはセーブされるので、装置がテストモードの時には、その他のゴルファーのデータと当該ゴルファーのデータと比較することが可能であり、比較対照と成るその他のゴルファーのデータもセーブすることができる。このように、ゴルファーが、自身のデータ（ローンチ角度、ゴルフボールの初速度、スピン速度等）とその他のゴルファーのデータと比較することが可能となる。この比較には、表またはグラフィック形式で行うことが可能である。同様に、装置は、連続したクラブ（例えば、５番アイアン、６番アイアン、７番アイアン）のデータを比較して、クラブの順番に飛び越し（クラブの各々間の一定でない距離）があるか否かを判定する。或いは、２人の異なるゴルファーを、同一または異なるクラブ、または同一または異なるゴルフボールを使用して比較することができる。
【０１０９】
クラブカメラは、ボールカメラのフィルターとは異なるカラーのフィルターを含むことができる。例えば、クラブカメラは、異なるカラーのフィルターを含むことが出来、クラブ及びボールは、異なる色のマーカーを含むことが出来る。正味効果は、クラブカメラでクラブ上のマーカーの画像を記録し、ボールカメラで、クラブではなくボール上のマーカーの画像のみを記録するこである。異なるカラーフィルター及びマーカーの使用に対する代替策として、クラブ上に輝度の低いマーカーを使用すると共に、クラブモニターに光度の高いストロボを使用することができるし、明るいマーカーをボール上に使用して、弱い光度のストロボをボールモニタに使用することが可能である。これらによる正味結果は、カラーのついたフィルタ及びボール（即ち、クラブ画像は、クラブ及びボールマーカーを含み、ボール画像は、ボールマーカーのみを有する）を使用したのと同一の結果となる。
【０１１０】
上記発明を一定の好適な実施例を参照して説明してきたが、本発明の範囲は、それらの実施例に限定されるものではない。本装置は、バックスイング中のゴルファーのスイング、ダウンスイング中のゴルファーのスイング及び／または双方のスイングを測定するようにセットすることができる。本装置は、２台のクラブカメラ及び２台のボールカメラを備えるように図示されているが、１台のクラブカメラ及び１台のボールカメラを使用することが可能であるが、カメラがたった２台であることから測定の精度は落ちる。１つのクラブ及びボールカメラからなる装置を上記のライト配列のいずれかと一緒に、例えば、２つの隣接したストロボ等と一緒に使用することが出来る。上記の実施例は、また、修正が可能であり、１実施例のある特徴を別の実施例の特徴と共に使用することが出来るようにすることが可能である。当業者であれば、本発明の趣旨及び以下に記載する特許請求の範囲に規定される範囲を逸脱しない範囲での修正を見出すことは可能である。
【０１１１】
【発明の効果】
本発明の装置によれば、クラブは、少なくとも２つの対照領域を含むと共に、ボールは、少なくとも１つの対照領域を含み、前記クラブ画像は、少なくとも前記クラブの対照領域の全てを含み、前記ボール画像は、少なくとも前記ボールの対照領域の全てを含む。
【０１１２】
本発明の方法によれば、クラブ画像は、クラブがボールを叩く前に得られ、ボール画像は、クラブがボールを叩いた後で得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】クラブモニター及びボールモニターを含んだ本発明のローンチモニター装置の１実施例の斜視図である。
【図２】図１のローンチモニター装置の拡大側面斜視図である。
【図３】図１のボールモニターの拡大斜視図である。
【図４】図３のボールモニターの拡大頂面図である。
【図５Ａ】クラブ校正取付具を取り付ける前のクラブヘッドの拡大斜視図である。
【図５Ｂ】ティーアップされたボールの拡大斜視図である。
【図６】クラブ校正取付具を取り付けた後の図５Ａのクラブヘッドの拡大斜視図である。
【図７】図１に図示したクラブモニターと一緒に使用するクラブモニター取付具及び図１に図示したボールモニターと一緒に使用するボールモニター取付具の正面図である。
【図８】装置の動作を説明したフローチャートである。
【図９】クラブモニターの３次元視界中を移動するゴルフクラブを図示すると共に、測定位置Ａ、測定位置Ｂ及び投影したインパクト位置を図示したクラブモニターの３次元視界の斜視図である。
【図１０】ボールモニターの３次元視界中を移動するゴルフボールを図示すると共に、測定位置Ｄ及び測定位置Ｅを図示したボールモニターの３次元視界の斜視図である。
【図１１】クラブモニターの第１のクラブカメラで得られた画像を図示したモニタースクリーンの正面図である。
【図１２】クラブモニターの第２のクラブカメラで得られた画像を図示したモニタースクリーンの正面図である。
【図１３】ボールモニターの第１のボールカメラで得られた画像を図示したモニタースクリーンの正面図である。
【図１４】ボールモニターの第２のボールカメラで得られた画像を図示したモニタースクリーンの正面図である。
【図１５】クラブヘッドの校正を説明したフローチャートである。
【図１６】クラブモニター及びボールモニターの校正を説明したフローチャートである。
【図１７】画像中のマーカーの判定を説明したフローチャートである。
【図１】
0004020653.tif 000027
【図２】
0004020653.tif 000028
【図３】
0004020653.tif 000029
【図４】
0004020653.tif 000030
【図５Ａ】
0004020653.tif 000031
【図５Ｂ】
0004020653.tif 000032
【図６】
0004020653.tif 000033
【図７】
0004020653.tif 000034
【図８】
0004020653.tif 000035
【図９】
0004020653.tif 000036
【図１０】
0004020653.tif 000037
【図１１】
0004020653.tif 000038
【図１２】
0004020653.tif 000039
【図１３】
0004020653.tif 000040
【図１４】
0004020653.tif 000041
【図１５】
0004020653.tif 000042
【図１６】
0004020653.tif 000043
【図１７】
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