(57)【要約】      （修正有）【課題】学習者が、パッティングの知覚と運動の連係制御のための内部モデルを学習者の中に形成することが可能なパッティング学習機の提供。【解決手段】パッティング学習機は、直列発光ユニット１１-２を動的に点滅させて発光ラインを表示し、学習者が、学習機を平坦なグリーン上に置き、発光ラインの動きに倣ってボール２１のパッティング動作を行い、動力学的パッティング・モデルをフィードバック学習し、学習者の内部に正しいパッティングの知覚と運動が連係するための内部モデルを生成するように構成した。【選択図】図１
2017121333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
学習者が、正しいフィードフォワード・パッティング能力を実距離で学習し得るパッティング学習機であって、
複数の発光素子を直列配置した一定長の発光域の総長を、同数の発光素子より成る等長の発光ユニットに機能区分して成る直列発光装置と、
マイクロコントローラを備えた発光制御手段と、
標的平面具と、
該直列発光装置の発光素子配列方向と平行に、直線状光束を投射する光束投射装置と
より成り、
該マイクロコントローラは、動力学的パッティング・モデルに基づいて作成した該直列発光装置の発光モード制御プログラムを搭載し、
該発光モード制御プログラムは、発光モードに応じて、該動力学的パッティング・モデルが規定するパッティング・ストロークの振り幅と速度に対応して、該直列発光装置の発光ユニットをして、右方および左方に向けて走行するように点滅させるプログラムであり、
学習者が、該パッティング学習機をボールの直後に設置し、また、実目標位置の直後に設置した該標的平面具に該直線状光束を投射し、
該発光ユニットの点滅に倣って、実距離に対応するパッティング・ストロークの振り幅とストロークの速度を学習し、また、該直線状光束が該標的平面具にヒットして生じた輝点を目標として、実距離における方向感を学習することにより、
正しいフィードフォワード・パッティングに必要な知覚と運動が連係するための内部モデルを生成できるようになしたことを特徴とするパッティング学習機。
【請求項２】
前記動力学的パッティング・モデルは、プロゴルファーの基準パッティング動作を動力学的に分析してモデル化したものであって、
１）テイクバック幅の大小に拘らず、テイクバック時間 (T(take back) を、常に一定値 (K) に設定した。即ち、
T (take back) = K .  
２）インパクトまでのフォアストロークと、インパクト後のフォローストロークを合計した総振り幅 (W (total)) を、テイクバック幅 (W (take back)) の３倍に設定した。即ち、
W (total) = 3 × W (take back). 
この際、テイクバック幅とフォアストローク幅 (W(fore stroke) は等しい。
W (fore stroke) = W (take back).
３）上記の総振り幅をストロークする総ストローク時間 (T(total) を、常に一定値 (K) に設定した。
T (total) = K .  
であることを特徴とする請求項１記載のパッティング学習機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、未知の実地グリーンで正しいフィードフォワード・パッティングを行う能力を獲得するための学習機に関し、特に動力学的パッティング・モデル(kinetic putting model)に基づいて作成した発光モード制御プログラムに従って学習機の発光ラインを動的に点滅し、学習者が、学習機を平坦なグリーン上に置き、発光ラインの動きに倣ってパッティング動作を行い、動力学的パッティング・モデルをフィードバック学習し、学習者の内部に正しいパッティングの知覚と運動が連係するための内部モデルを生成するように構成した学習機の形態と基本作用に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴルフプレイヤーは、トータル・スコアに大きく影響するパッティングのステージにおいて、カップへのコースと距離を見定めて打球を行うが、ボールが進むコースと距離は、グリーンの形状や性状に大きく依存するため、往々にして意図しない結果となる。よってプレイヤーにおいては、目標方向に向って正しく構え、パターヘッドのボール接触面の法線を目標方向に向け、パターヘッドが目標へ向う線上を動き、想定される距離に応じた初速度でボールを打ち出す技量が必要とされている。
【０００３】
しかしながら、プレイヤーが目標方向に正しく構え、目標方向に向かってボールを打つこと。さらにボールを想定通りの距離だけ進むように打つことは非常に難しい。この難しさが、ボールの方向性と距離を打ち分けるための練習用機器が必要とされた所以である。
【０００４】
パッティングされた打球は、もはや打者がどうすることもできない。これは、野球の投手の手から離れたボールとまったく同様である。ゴルフのプレイヤーも野球の投手も、そのため、手元を離れたボールをして思い通りのコースをたどらせ、かつ、思い通りの標的に到達させる技能が習得できるまで、トレーニングを重ねる。
近年著しい発展を示している認知科学は、このような目標に対する人間の運動とその学習のメカニズム一般に関して、知覚と運動の連係制御システムを解明している（非特許文献３）。
その内容を要約すると、人間は、知覚で受容した外界の外部座標を自らの身体座標に変換して外界の中で運動を行い、その運動に誤差があれば、フィードバックコントローラを経由して修正学習する。このフィードバック修正は、ぎごちない運動であるが、繰返しトレーニングをすると、運動精度が向上し、スムーズな運動ができるようになる。これは、フィードバックコントローラとは別に、「内部モデル（逆モデル）」径路が新しく生成されたためである（図８，非特許文献３）。
学習者は、この内部モデルがいったん形成されてしまえば、学習しない範囲でも精度の高い運動ができるようになる。つまり「応用が利く」動作の能力を獲得し、精度の高いフィードフォワード運動が可能になる。
【０００５】
ゴルフのパッティングも知覚と運動の連係動作であるから、そのトレーニングは、様々な速さの、様々な曲面のグリーンに設けられたカップに対して、様々な距離と方向に位置したボールをカップインさせ得るべき、正しいフィードフォワード能力が獲得できるように、即ち内部モデルが形成されるようになされなければならない。
【０００６】
上述の認知科学における学習メカニズムの観点から見れば、パッティング練習機の有効性を容易に評価することができる。即ち、「応用が利く」ための前提である内部モデル形成学習ができない練習機は、学習機として当然無効と判定される。
【０００７】
パッティングの練習機に関しては、これまで多数の技術が開示されたが、上述した認知科学に基づく運動学習の成果、特に、内部モデルの形成という核心要素から見ると、それぞれ下記のいずれかまたは複数の項目に該当する問題点があった。
（１）訓練者の下手な動作を測定して誤差を通報するだけで、正しい手本を提示しない点。正しい手本がないと、学習者はフィードバック修正して学習することができないので、永遠に内部モデルの形成ができない。
誤差だけを通報する練習機は、生徒がつくった料理をけなすだけで、調味料の正しい分量を絶対に教えようとしない料理の先生にもたとえられる。
（２）実地のグリーン上で使用できない点。内部モデルの形成は、実際の距離と方向に基づいたフィードバック学習が前提であるから、室内専用の練習機は基礎能力の獲得に有効でない。
（３）パッティング・ストロークの幅及び速度を測定してパッティングを評価する方式は、ストロークの幅や速度あるいはボールの初速からグリーン上のボールの転がり距離を正しく換算できることが前提である。正しい換算には、換算表あるいは数量的対応関係即ち関数関係が必要であるのに、この対応関係を示さない点。対応関係を示さない練習機は評価基準が不明のため、使用者から信用されず、練習機としての信頼性がない。
従来開示された大多数の技術は、上記各項に重畳して該当する。以下、各項の代表例を挙げて、問題点を説明する。
【０００８】
特許文献１開示の技術は、ゴルファーがパット距離を予め練習機に設定し、パットをすると、そのボール速度を検出し、速度をボールの転がり距離に換算すると共に、バックストロークのパター移動距離を感知し、ボールの転がり距離に換算して、メロディー（距離が合致したとき）あるいは警告音（距離が合致しないとき）をゴルファーに通報する技術である。これは、練習機がゴルファーのストローク誤差を指摘するだけで、正しいストロークを一切教えない技術であるから、上記（１）の正しい手本を示さないという問題点に該当する。
更に、この技術は、実際のグリーン上で使用できないから、上記（２）の問題点に該当する。
また、この文献は、パット時のボール速度からボールの到達距離を換算するための換算方式あるいは換算データを具体的に説明しないので、この技術は上記（３）に該当して、信頼性がなく、実際上の有効性に欠ける。
【０００９】
特許文献２開示の技術は、可視ディスプレイ上に目標の表示物を表示し、使用者が、グリーン面の速度を選択し、目標の位置を設定し、パッティングを行うと、ボールが人工的なパッティング・グリーン上を転がる方向を検出すると共に、ボールがたどる路を照明アレイが示し、また、ゴルフボールの速度を測定して、ボールの到達距離を計算し表示することによって、使用者に知らせるシミュレータ技術である。これは、練習機がゴルファーのストローク誤差を指摘するだけで、正しいストロークを一切教えない技術であるから、上記（１）の正しい手本を示さないという問題点に該当する。
更に、この技術は、実際のグリーン上で使用できないから、上記（２）に該当する。
また、この文献は、パッティングしたボール速度からボールの到達距離を計算し表示するが、その計算方式あるいは計算データを具体的に説明しないから、この技術は上記（３）に該当し、信頼性がなく、実際上の有効性に欠ける。
【００１０】
非特許文献１開示のパット練習器の技術は、長尺の人工芝マットに形成されたカップ相応の穴とパターヘッドスイング部分との間の、マット上方に糸を張り、穴に目がけて、糸に接触しないようにパッティングの練習をする室内用の練習器技術である。この技術は、実際のグリーン上で使用できないから、上記（２）に該当する。
【００１１】
特許文献３開示の技術は、パッティング位置におけるパターヘッドのスピードをセンサで計測し、所定の速度に達しているかどうかを判断してプレーヤに知らせるほか、パッティング目標物に組み込んだ圧力センサによってボールの衝突圧を検出し、音声か光でプレーヤに知らせる技術である。これは、練習機がゴルファーのストローク誤差を指摘するだけで、正しいストロークを一切教えない技術であるから、上記（１）の問題点に該当する。
更に、この技術は、実際のグリーン上で使用できないから、上記（２）に該当する。
また、この文献は、パターヘッドのスピードからのボールの到達距離の算出を、振り子理論に基づき、プレーヤの身長に依存する算定方式で説明している。しかしこの算定方式は、後述のとおり、誤りであって、信頼性において劣るから、上記（３）に該当し、実際上の有効性に欠ける。
【００１２】
特許文献４開示の技術は、平らな基板に沿って設けた一対の平行なサイドレール上に、パット距離に対応したバックスイングとフィニッシュスイングの距離を示す長さの複数（実施例は３本）の視覚的識別スイングラインを設け、更にパターヘッドが基板に直角に直交しないときを検出してブザーを作動させる技術である。これは、練習機がゴルファーのストローク誤差を指摘するだけで、正しいストロークを一切教えないこの技術であるから、上記（１）の問題点に該当する。
また、この文献は、パット距離とバックスイングおよびフィニッシュスイングの距離の具体的な関係性を一切説明しないから、この技術は上記（３）に該当し、信頼性がなく、実際上の有効性に欠ける。
【００１３】
特許文献５開示の技術は、パターヘッドの始動をセンサーで検知し、その始動開始信号を受けて、光発光体で構成されるモニター手段が、ヘッドの移動距離と移動スピードを表示するので、プレイヤーは、その光の流れをなぞってテイクバックとフォワードスイングを反復練習する練習機の技術であるから、具体的な光の流れをお手本として、学習者がパッティングのトレーニングができるようにした点において、これまで紹介した特許文献１乃至４及び実用新案文献１とはそのコンセプトが異なり、上記（１）の問題点をクリアしているかのように見える。
しかしながら、この文献は、テイクバックとフォアストロークを誘導する手本である光の流れの幅を３５ｃｍのただ１種類の長さとし、この３５ｃｍが、一定の速さ（９フィート）のグリーン上で、ボールが１０歩すなわち７ｍ〜８ｍ転がる打ち方に対応するので、この一定幅でテイクバックを訓練すれば、２歩〜２０数歩までの転がり距離に対応するテイクバックができるようになることを発見したから、訓練には、この１種類のテイクバック幅で済むと説明している。
しかしながら、この文献技術は、手本（３５ｃｍ）が対応するグリーン上の距離（９ｍ）以外の距離に対応する場合、プレイヤーが自分の靴幅尺度によってテイクバックの幅を知るように説明しており、靴幅が人により様々であるところ、ただ１個の靴幅だけでは汎用性が全く無いので、上記（３）に該当し、信頼性がなく、実際上の有効性に欠けるのみならず、１個の靴幅が内部モデルを形成するための正しい手本ではない点において、上記（１）の問題点にも該当する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００２−１１９６３２号公報
【特許文献２】特表平６−５０３２４２号公報
【特許文献３】特開２００６−１５８８９３号公報
【特許文献４】特開平７−２７５４２６号公報
【特許文献５】特開２０１１−２４００８７号公報
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】登録３０５２４６０号公報
【非特許文献２】登録３１９２４９３号公報
【００１６】
【非特許文献３】乾  敏郎編「認知心理学１  知覚と運動」、２刷、東京大学出版会、１９９６年
【非特許文献４】Ｃ．Ｒ．デイシュ著（岡村  浩訳）「ボール・ゲームの物理学」、みすず書房、１９７８年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
解決しようとする問題点は、従来のパッティング練習機技術が、模範動作をまったく示さず、学習者のパッティング動作を批判するだけに終始した点と、実地のグリーン上で使用できない点であり、そのため、使用者がこれらの練習機を利用しても、フィードバック修正による学習ができないため、熟達の基盤である内部モデルの生成ができなかった点である。
また、従来のパッティング練習機技術が、テイクバックやフォアストロークの幅と速度と、そのストロークがもたらすグリーン上のボールの転がり距離間の客観的な関係あるいはデータを示し得なかった点である。そのため、使用者は練習機を信用して使用することができなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の請求項１記載のパッティング学習機は、学習者が、正しいフィードフォワード・パッティング能力を実距離で学習し得るパッティング学習機であって、複数の発光素子を直列配置した一定長の発光域の総長を、同数の発光素子より成る等長の発光ユニットに機能区分して成る直列発光装置と、マイクロコントローラを備えた発光制御手段と、標的平面具と、該直列発光装置の発光素子配列方向と平行に、直線状光束を投射する光束投射装置とより成り、該マイクロコントローラは、動力学的パッティング・モデルに基づいて作成した該直列発光装置の発光モード制御プログラムを搭載し、該発光モード制御プログラムは、発光モードに応じて、該動力学的パッティング・モデルが規定するパッティング・ストロークの振り幅と速度に対応して、該直列発光装置の発光ユニットをして、右方および左方に向けて走行するように点滅させるプログラムであり、学習者が、該パッティング学習機をボールの直後に設置し、また、実目標位置の直後に設置した該標的平面具に該直線状光束を投射し、該発光ユニットの点滅に倣って、実距離に対応するパッティング・ストロークの振り幅とストロークの速度を学習し、また、該直線状光束が該標的平面具にヒットして生じた輝点を目標として、実距離における方向感を学習することにより、正しいフィードフォワード・パッティングに必要な知覚と運動が連係するための内部モデルを生成できるようになしたことを特徴とする。
本発明の請求項２記載のパッティング学習機は、請求項１記載のパッティング学習機における前記動力学的パッティング・モデルが、プロゴルファーの基準パッティング動作を動力学的に分析してモデル化したものであって、
１）テイクバック幅の大小に拘らず、テイクバック時間 (T(take back) を、常に一定値 (K) に設定した。
即ち、T (take back) = K .  
２）インパクトまでのフォアストロークと、インパクト後のフォローストロークを合計した総振り幅 (W (total)) を、テイクバック幅 (W (take back)) の３倍に設定した。
即ち、W (total) = 3 × W (take back)。 この際、テイクバック幅とフォアストローク幅 (W(fore stroke) は等しい。
W (fore stroke) = W (take back)。
３）上記の総振り幅をストロークする総ストローク時間 (T(total) を、常に一定値 (K) に設定した。
T (total) = K.  
であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のパッティング学習機は、速さの異なる平らなグリーン上で、正しいパッティングにおける、ボールの転がり距離とバックストロークおよびフォアストロークの幅と速度を測定し、そのデータ解析から抽本発明のパッティング学習機は、プロゴルファーの基準パッティング動作を動力学的に分析してモデル化した動力学的パッティング・モデル(kinetic putting model)に基づいて作成した発光モード制御プログラムに従って学習機の発光ラインを動的に点滅し、学習者が、学習機を平坦なグリーン上に置き、発光ラインの点滅に倣ってパッティング動作を行い、動力学的パッティング・モデルをフィードバック学習し、学習者の内部に正しいパッティングの知覚と運動が連係するための内部モデルを生成するという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のパッティング学習機の実施の形態１の構成を説明する説明図である。
【図２】本発明のパッティング学習機の実施の形態１の使用状態を説明する説明図である。
【図３】本発明のパッティング学習機の標的平面具を示し斜視図である。（実施の形態１、２）
【図４】本発明のパッティング学習機の実施の形態１のスイッチおよび回路を示す概略図である。
【図５】本発明のパッティング学習機の直列発光装置の発光ユニット点滅方式を説明する説明図である。（実施の形態１、２）
【図６】本発明のパッティング学習機の発光ユニットの点滅方式と点灯速度を示すグラフである。（実施の形態１、２）
【図７】本発明のパッティング学習機の実施の形態２の構成図である。
【図８】認知科学で解明されたフィードバック誤差学習による逆モデル（内部モデル）生成のメカニズムを説明する説明図である（非特許文献３より引用）。
【図９】プロゴルファーによる基準パッティング時のボール初速と種々の速さのグリーン上のボール到達距離を測定して得られたグラフである。
【図１０】プロゴルファーによる基準パッティング時のテイクバック幅とヘッドの移動時間の関係を示すグラフである。
【図１１】図１０のテイクバック後のフォアストローク幅とヘッドの移動時間の関係を示すグラフである。
【図１２】プロゴルファーによる基準パッティング時のテイクバック幅とヘッドの移動速度の関係を示すグラフである。
【図１３】図１２のテイクバック後のフォアストローク幅とヘッドの移動速度の関係を示すグラフである。
【図１４】本発明の実施の形態１のパッティング学習機によって学習した学習者の、学習前と学習後の、ボール打出し角と初速のばらつき改善を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
パッティングの練習機は、認知科学によって示された、「応用が利く」内部モデルを学習者において形成できなければ、なんら練習効果が得られない。効果のある練習機の本質は、単に筋力を鍛錬するごとき訓練機ではなく、学習効果が得られることでなければならないから、発明者は、本発明の対象となる機器を、そのコンセプトを明示するため、学習機と呼称している。
【００２２】
パッティング学習機は、すでに説明したように、フィードフォワード・パッティング能力の基盤である内部モデルの形成のため、手本となる動力学的パッティング・モデルを提示し、学習者が動作を同期して行うことにより、フィードバック誤差修正学習を行って、内部モデルを形成し、フィードフォワード・パッティング能力を獲得できるものでなければならない。そのための不可欠な項目は下記のとおりである。
一．学習者がフィードバック修正を行うための、正しいパッティング動作の動的な手本を提示すること。
二．学習者が実地の距離感と方向感を持って学習し得るために、グリーン上で学習できる形態であること。
三．提示する手本が、客観的、科学的なデータに基づいた信頼できる手本であること。
【００２３】
本発明のパッティング学習機は、パッティングによるボールの運動が、グラブヘッドとボールの衝突による純粋に運動力学的な現象である事実から、パッティングの動力学的モデルを手本として提示し、学習者が、その運動力学的な現象を正しくひき起こすための身体運動を、学習者内の内部モデルとして確立することによって体得することを、基本コンセプトとしている。
【００２４】
［プロゴルファー基準パッティングの測定］
そこでまず、発明者が開発したパッティング計測装置（非特許文献２）を用い、インパクト直後のボール初速に対応した、平坦なグリーン人工芝グリーン（プログリーン）上のボールの到達距離を、種々の速さ（スティンプメータによる；以下同様）をパラメータとして測定した。その結果を図９に示す。
図９は、打ち出されたボールが当初、そのままの姿勢でグリーンのすべり摩擦力を受けながら滑って並進運動したのち、グリーンとの摩擦で生じたトルクによって回転を始め、転がり摩擦力に抗しつつ回転運動して進むことを示している。
【００２５】
このように、グリーン上のボールの進行は、非特許文献２も説明しているように、異なる２種類の運動が連続して起こるので、初速と到達距離の関係も２種の運動の組合せである。遅いグリーンは、摩擦係数が大きいため、ボールのすべり運動が短時間で終り、その後は回転運動で進むため、その進行は、図９に見られる通り、線形関数に近似し、初心者が感覚的により対応し易い。
いっぽう、速いグリーンは、摩擦係数が小さいため、ボールのすべり運動がより長時間つづいた後、すべりながら回転を始め、その後、回転運動に移行する。このすべり・回転の移行期間は、グリーン速さに依存して異なるので、図９に示したように、それぞれ非線形となり、初心者にとって直感的な把握がより難しい。
【００２６】
このグラフが示す最も重要な点は、ボールの初速に対して到達距離が単調増加する点である。即ち、ボールの到達距離は、グリーンの速さをパラメータとして、インパクト時のボールの初速だけで一意的に決まる。
言い換えれば、打者は、インパクト直後のボールの初速が目標距離に見合う速度になるように、ヘッドに加速度を加えてボールを打つだけで、正しいパッティング距離を実現することができる。
【００２７】
次に、発明者は、パッティング計測装置（非特許文献２）によって、プロゴルファーの基準的なパッティングにおけるボールの初速とそれを左右する要因との関係を明らかにするための測定を行った。それらの結果を、図１０乃至図１３に示す。図中の矢印はストロークの方向を示している。
【００２８】
図１０と図１１は、テイクバック中のヘッドの位置と、切返し後のフォアストローク中のヘッドの位置におけるヘッド移動時間とを、それぞれテイクバックの幅（１５ｃｍ、２３ｃｍ、３０ｃｍ）をパラメータとして測定した結果を示している。
図１０において、テイクバックの単位幅あたりの所要時間は、テイクバック幅が異なってもそれぞれ一定であるが、テイクバック幅が大きいほど、単位幅あたりの所要時間が短くなっている。図示しないが、それぞれのテイクバックに要した時間は、トータル幅に拘らずすべて一定の０．７秒であった。
また、図１１から、テイクバック後の切返しののちのフォアストロークは、ヘッドの前進につれて、単位幅あたりの所要時間が急速に短くなり、速度を増してボールとのインパクト・エネルギーを発生させていることが分かる。
なお、この測定においてボールに当接するまでのフォアストロークと当接後のフォローストロークの総時間を測定したところ、ストローク総幅の大小に拘らず、すべてほぼ０．７秒であった。
【００２９】
図１２と図１３は、テイクバック中のヘッドの位置と、切返し後のフォアストローク中のヘッドの位置におけるヘッド移動速度とを、それぞれテイクバックの幅（１５ｃｍ、２３ｃｍ、３０ｃｍ）をパラメータとして測定した結果を示している。
図１２において、テイクバックの単位幅あたりの速度は、テイクバック幅が異なってもそれぞれ一定であるが、テイクバック幅が大きいほど、単位幅あたりの速度が大になっている。
また、図１３から、テイクバック後、切返しののちのフォアストロークは、ヘッドの前進につれて、単位幅あたりの速度が急速に大になり、加速度を加えてボールとのインパクト・エネルギーを発生させていることが分かる。
【００３０】
次に発明者は、同じパッティング計測装置（非特許文献２）を用い、プロゴルファーの基準的なパッティングにおけるヘッドの振り幅とボールの到達距離に関して詳細な測定を行った。
表１は、実際のゴルフラウンドプレイにおける速さ１２フィートの平坦なグリーンでのパッティング機会が多い、２ｍ、３ｍ、５ｍ近辺の距離に対応する、それぞれのストロークを一定の振り幅に設定し、各ストロークのインパクト時のヘッドの速度、ボールの初速、到達距離を測定した結果を示している。
【００３１】
表１Ａに示した総振り幅は、切返し点からボールに当接するまでのフォアストローク幅と、インパクト後のフォローストローク幅の合計値である。ここで、フォアストローク幅は、テイクバック幅に等しい。
ボール初速をヘッド速度で除した比率を、表１Ａに速度比として示している。この比率は、理論上、ヘッドとボールの質量及びボールの反発係数から算出することができる（非特許文献４）。
【００３２】
インパクト後のフォローストロークのヘッド平均速度は、インパクトまでのフォアストロークのヘッド平均速度よりも大きい（表１Ｂ）。その比率を、速度比を示した列に示している。
この事実は、パッティングにおけるクラブヘッドの運動が、振り子運動説（特許文献３を含む）に当てはまらないことを示している。重力をエネルギーとする振り子運動は、振幅の最下点において、角加速度が最大であるところ、ここで示したパッティング運動は、ヘッド速度が最下点を過ぎた後、より大である。
パッティングにおけるヘッドの運動は、打者が、グリーンの摩擦力（重力×摩擦係数）に抗してボールを前進させるために、上肢とグラブシャフトを半径とする円の接線方向に向けて加えた外力による円運動である。この際、ボールが受けた力の方向ベクトルは、重力との合成で斜め下前方になるうえに、上記のグリーン摩擦力を受けるので、打撃に加えた力と進行距離の関係を直感的に把握することはそれほど容易ではない。この関係は、クラブフェースの打撃ポイント位置やクラブフェースの向きによって、様々な修飾を受けるので、フィードバック修正による正しい打ち方の学習が必要である。
【００３３】
パッティングは、打者がクラブを介してヘッドに加速度を与え、加速されたベッドによって必要なボールの初速を生み出す。打者ができる範囲は、正しい方向に向けて、目標距離に適合したボールの初速を生み出すための、正しい姿勢と正しい動作だけであり、打たれた後のボールは、純粋に動力学の法則に従って運動する。
本発明が、パッティング学習のモデルを、動力学的モデルとするコンセプトは、この物理学的事実に立脚するものである。
【表１】
2017121333.tif 000003
【００３４】
［動力学的パッティング・モデルの設定］
そこで発明者は、パッティング学習のモデルを、以下の諸条件を満足する動力学的モデルとして、設定した。
１） テイクバック幅の大小に拘らず、テイクバック時間 (T(take back) を、常に一定値 (K) に設定した。即ち、
T (take back) = K (0.7 s).  
２） インパクトまでのフォアストロークと、インパクト後のフォローストロークを合計した総振り幅 (W (total)) を、テイクバック幅 (W (take back)) の３倍に設定した。即ち、
W (total) = 3 × W (take back).  
この際、テイクバック幅とフォアストローク幅 (W(fore stroke) は等しい。
W (fore stroke) = W (take back).
３） 上記の総振り幅をストロークする総ストローク時間 (T(total) を、常に一定値 (K) に設定した。
T (total) = K (0.7s).  
【００３５】
［動力学的パッティング・モデルの検証］
上記のとおり設定した動力学的パッティング・モデルを検証するために、プロゴルファーが上記設定に従って、３０ｃｍから９０ｃｍまでの総振り幅でパッティングを行い、バッティング計測装置（非特許文献２）により到達距離と諸パラメータを測定した。
表２に示した総振り幅は、表１と同じく、切返し点からボールに当接するまでのフォアストローク幅と、インパクト後のフォローストローク幅の合計値である。ここで、表示しないテイクバック幅は、フォアストローク幅に等しい。
表２のＡとＢは、速さ１２フィートの平坦なグリーンに対して、同じ振り幅のストロークを２回繰返し実行した結果を示している。ＡとＢにおける到達距離は、グリーン上での実際上の有意差が認められない。
表２Ｃは、速さ８フィートと１２フィートの平坦なグリーンに対する、同じストロークによる到達距離の比較を示す。異なる速さのグリーンに対しては、当然ながら、明らかな有意差が認められる。
【００３６】
表２には、インパクト時のクラブヘッドに加えられた力を、「ヘッド力」、インパクト直後のボールに加えられた力を「ボール力」として、ニュートン単位（Ｎ（ｍ／（ｓ×ｓ）））で示している。
これらのデータは、インパクト時にヘッドに加えられる力が、重力（９．８１Ｎ）よりずっと小さいが、その打撃によってボールに加えられる力は、重力より２．５倍ていど大であることを示している。
そして、ボールには、ヘッドの打撃によって、２５倍ほども大きな力が加えられる。この倍率は、打撃力に依存せず、ヘッドとボールの質量に比例する。
この測定で使用したヘッドとボールの質量はそれぞれ、３６０グラムと４６グラムであるから、その質量比３．２倍から見ると、その８倍以上の力を打者がクラブシャフトをとおしてボールに加えていることを意味する。
パッティングは、打者がヘッドとボールの衝突という純粋に動力学的現象を介して、方向と距離を実現するように動作する、デリケートな運動であることが理解される。
【表２】
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【００３７】
上記の検証により、段落［００３４］で設定した動力学的パッティング・モデルは、プロゴルファーによる基準パッティングにおける動力学的パラメータを反映するモデルであることを確認したので、本発明では、このモデルを、本発明になるパッティング学習機の学習モデルとし採用している。
【００３８】
本発明になるパッティング学習機の実施の形態は、学習者の内部に正しいパッティングの知覚と運動が連係するための内部モデルを生成するため、以下列記の要素から構成されている。
1. 目標距離対応ストロークの動的手本として、動力学的パッティング・モデルに基づいて、学習機の発光ラインが走行するように発光ユニットを点滅させる。
2. 実地の方向感を体得するため、実距離の標的に直線状光束を投射して輝点を示す。
3. 学習モデルとして、プロゴルファーの基準パッティング動作の動力学的分析から導出した、動力学的パッティング・モデルを採用している。
【００３９】
次に、本発明の実施の形態１を説明する。図１は、実施の形態１のパッティング学習機の構成を説明する図である。図１の１と２と３は、それぞれ、実施の形態１のパッティング学習機の上面図と右側面図と正面図である。
この実施の形態１の学習機は、上面図１の前方位置にボール２１を置き、これをパッティングしてトレーニングを行う。図１の１２−１と１２−２は、２片の横長平板であって、目標方向を正確に示唆する役割を果たし、右側面図２に示すとおり、底板１９の底面が接地したとき、地面から数センチメートル浮き上がるように形成されている。
横長平板１２−１の上面には、１０個の発光素子としてＬＥＤチップを直列構成して成る発光ユニット１１−１を、１２ユニット横方向に直列配列して、直列発光装置１１−２を構成している。
底板１９は、中央部を空けたコの字形状として、本機の手前に立つ打者から、中央にグリーンが見えるようにしている。底板１９の２個の腕板の上面には、それぞれ、横長平板１２−１、１２−２と平行に、各４本のガイドライン１６を間隔を空けて描いている。また、ガイドライン１６の間に、垂直な３本のガイドライン１７を描き、テイクバック幅の目安としている。
上面図１と右側面図２と正面図３の２０は、直線状光束を投射するために配置した１対のレーザ光束照射チップであって、直列発光装置１１−２と平行な２本のレーザ光束を図示しない標的平面具に向けて投射する。
横長平板１２−１の上面には更に、スイッチ類１３，１４，１５を配置している。１４で示したスイッチ１（図４で説明する）は、動作モードを切替えるスイッチであり、１３で示したスイッチ２（図４で説明する）は、カップ距離に応じて発光ユニット１１−１の点滅幅と移動速度を３段階に切替えるスイッチであり、また１５で示したスイッチ３（図４で説明する）は、グリーンの速さに対応して発光ユニット１１−１の移動速度を３段階に切り替えるスイッチである。
なお、実施の形態１のパッティング学習機１の電源は充電式電池であって、図１に示すとおり、図示横長平板１２―２の上面に、電池ボックス１８を配置している。
【００４０】
次に、実施の形態１のパッティング学習機の使用状況を図２の説明図を用いて説明する。図２の２１はボール、２２はパッティング・グリーン、２３はホールカップ、２４は本発明の実施の形態１のパッティング学習機、２５はパッティング学習機から投射されたレーザ光束、２６は、レーザ光束を投射する標的平面具であって、その平面上に２本のレーザ光束２５によって２輝点を生じるように、パッティング学習機２４と標的平面具２６を対面させている。
【００４１】
図３は、実施の形態１のパッティング学習機の標的平面具の全体像を示す斜視図である。標的平面具４は、平板を直角に折った形状を有し、標的面を形成する直立面３１と基底を形成する平面３２とから成る。垂直面３１の縦方向中央に垂直二等分線３３を描き、２分割した左右面にそれぞれ標的３４−１と３４−２とを描いている。
この標的平面具４は、図２の２６に対応するものであって、図２のカップ２３直後に設置し、パッティング学習機からの２本のレーザ光束２５が標的３４−１と３４−２にそれぞれ投射するように、設置する。従って、標的３４−１と３４−２は、同士の間隔と高さを、実施の形態１のパッティング学習機に配置した１対のレーザ光束照射チップ２０（図１）の間隔と高さに一致させて描かれている。
学習者は、実施の形態１のパッティング学習機とこの標的平面具４を実地のグリーン上に設置し、レーザ光束２５（図２）が投射して輝点を生じた標的３４−１と３４−２によって、実方向を見極め、二等分線３３に狙いを定めてパッティングの訓練を行うことができる。
【００４２】
図４は、実施の形態１のパッティング学習機のスイッチおよび回路を示す概略図である。図４に示した「マイコン」は、動力学的パッティング・モデルに基づく発光ユニット１１−１（図１）の制御プログラムを搭載するマイクロコンピュータである。
【００４３】
図４のスイッチ１は、動作モードを切替えるスイッチであって、Ａにスイッチすると、図１の発光ユニット１１−１が左方あるいは右方に向かって指定された速度で点滅移動する。
また、スイッチ１をＢにスイッチすると、図１の直列発光装置１１−２と１対のレーザ光束照射チップ２０の電源がオフとなる。
また、スイッチ１をＣにスイッチすると、図１の１対のレーザ光束照射チップ２０からレーザ光束が投射されるので、標的平面具２６（図２）に生じた輝点の位置を見ながら実施の形態１のパッティング学習機の方向を合わせることができる。
【００４４】
図４のスイッチ２は、３種類の目標距離に対応するパッティングを練習するために、学習者のストロークを誘導する発光ユニット１１−１（図１）のテイクバック幅と点滅速度を選択するスイッチである。
スイッチ２のＤにより、約５ｍを目標距離とするテイクバック幅が３０ｃｍの高速ストロークを示す、ｌｏｎｇを選択し、スイッチ２のＥにより、約３ｍを目標距離とするテイクバック幅が２２．５ｃｍの中速ストロークを示す、ｍｉｄｄｌｅを選択し、また、スイッチ２のＦにより、約２ｍを目標距離としたテイクバック幅が１５ｃｍの低速ストロークを示す、ｓｈｏｒｔを選択する。
【００４５】
図４のスイッチ３は、３種類のグリーン速さに対応するパッティングを練習するために、スイッチ２で選択した、発光ユニット１１−１（図１）の点滅速度を、グリーン速さに応じて修飾するスイッチである。
スイッチ３のＧにより、スイッチ２で選択した目標距離において、発光ユニット１１−１（図１）の点滅速度をスティンプメータ１２のグリーンに対応する速度ｆａｓｔとなし、スイッチ３のＨにより、
発光ユニット１１−１（図１）の点滅速度をスティンプメータ１０のグリーンに対応する速度ｍｉｄｄｌｅとなし、また、スイッチ３のＩにより、発光ユニット１１−１（図１）の点滅速度をスティンプメータ８のグリーンに対応する速度ｓｌｏｗとなすことができる。
【００４６】
図５は、発光ユニット１１−１（図１）の点滅方式を説明する説明図である。発光ユニットの点滅は、実施の形態１のパッティング学習機のマイクロコンピュータ（図４「マイコン」）が搭載する動力学的パッティング・モデルに基づく発光ユニットの制御プログラムによって制御される、
図５の５は、図１の１２−１の横長平板の拡大説明図であり、１０個の発光素子から成る長さ２５．５ｍｍの発光ユニット（図１の１１−１）を１２個直列配置した、全長３０．６ｃｍの直列発光装置（図１の１１−２）のうち、左端の発光ユニット５１の点灯状態を、黒色塗りつぶしで示している。
【００４７】
図５の６は、テイクバック時に、発光ユニットを、左端のユニット５２から、矢印が示す右方向へ点滅移動して、学習者のバックストローク動作を誘導する。このテイクバック点滅は、テイクバック幅の長短に拘らず、一定時間（０．７秒）で完了し、かつ、発光ユニット５２が等速運動するように図４「マイコン」搭載の制御プログラムによって制御される。
【００４８】
また、図５の７は、学習者が、バックストロークをフォア方向に切返す位置からボールを打撃するまでのフォアストローク動作を誘導するために、発光ユニットを、右端のユニット５３から、矢印が示す左方句へ点滅移動して、学習者を誘導する。このフォアストローク点滅は、後述のとおり、発光ユニット５３が目標距離に応じた加速度で点滅移動する。フォアストローク点滅は、インパクトまでのフォアストロークとインパクト後のフォローストロークが一定時間（０．７秒）で完了するように制御される。
なお上述説明は、テイクバックとフォアストロークが、図５に示した１２個の発光ユニットすべてを点滅する場合を例示したが、この点滅範囲は、動力学的パッティング・モデルにおいて説明したとおり、目標距離に対応した範囲を選択して学習のために提示する。
【００４９】
次に、図６により、目標距離対応のストロークに応じた、振り幅と速度について説明する。図６は、
実施の形態１のパッティング学習機のマイクロコンピュータ（図４「マイコン」）に搭載している動力学的パッティング・モデルに基づく制御プログラムによって制御される、発光ユニット１１−１（図１）の点滅方式を説明するグラフである。
【００５０】
図６の８，９，１０に共通する表示として、白角を結ぶ実線は、右方向へのテイクバックの振り幅に対応する発光ユニットの点灯番号（横軸）と点灯速度（縦軸）を示し、また、黒角を結ぶ実線は、左方向へのフォアストロークの振り幅に対応する発光ユニットの点灯番号（横軸）と点灯速度（縦軸）を示している。また、矢印は、右方向へのバックストロークと左方向へのフォアストロークとを示す。
【００５１】
図６の８は、約２ｍを目標距離とするテイクバック幅１５．３ｃｍの低速ストローク（図４のスイッチ２でＦによりｓｈｏｒｔを選択した場合）を示し、図６の９は、約３ｍを目標距離とするテイクバック幅２２．９５ｃｍの中速ストローク（図４のスイッチ２でＥによりｍｉｄｄｌｅを選択した場合）を示し、図６の１０は、約５ｍを目標距離とするテイクバック幅が３０．６ｃｍの高速ストローク（図４のスイッチ２でＤによりｌｏｎｇを選択した場合）を示している。
【００５２】
これらの発光ユニット点滅制御はすべて、実施の形態１のパッティング学習機のマイクロコンピュータ（図４「マイコン」）に搭載している、段落［００３４］記載の動力学的パッティング・モデルに基づく制御プログラムによって制御され、テイクバックの手本として、振り幅に拘らず一定時間の等速点滅移動を提示し、また、フォアストロークの手本として、それぞれの目標距離に対応した打撃力を得るための加速度点滅移動を提示する。
【００５３】
次に、この発明のパッティング学習機の実施の形態２の全体構成について、図７により説明する。
実施の形態２の学習機は、上面図１１の左方位置にボールを置き（図示せず）、これをパッティングしてトレーニングを行う。図７の７２は、１片の横長平板であって、目標方向を正確に示唆する役割を果たし、右側面図１２に示すとおり、底板７９の底面が接地したとき、地面から数センチメートル浮き上がるようにしている。
横長平板７２の上面には、１０個の発光素子であるＬＥＤチップを直列構成して成る発光ユニットを、１２ユニット横方向に直列配列して、直列発光装置７１を構成している。
底板７９を横長形状とし、その上面には、横長平板７２と平行に、各４本のガイドライン７６を間隔を空けて描いている。また、ガイドライン７６の間に、垂直な３本のガイドライン７７を描き、テイクバック幅の目安としている。
上面図１１と正面図1３の８０は、直線状光束を投射するために配置したレーザ光束照射チップであって、直列発光装置７１と平行な１本のレーザ光束を図示しない標的平面具に向けて投射する。
横長平板７２の上面には更に、スイッチ類７３，７４，７５を配置している。７４で示したスイッチは、動作モードを切替えるスイッチであり、７３で示したスイッチは、カップ距離に応じて発光ユニット７１の点滅移動速度を３段階に切替えるスイッチであり、また７５で示したスイッチは、グリーンの速さに対応して３段階に切り替えるスイッチである。
なお、実施の形態１のパッティング学習機１の電源は充電式電池であって、図７に示すとおり、図示横長平板７２の上面に、電池ボックス７８を配置している。
実施の形態２のパッティング学習機の直列発光装置７１の点灯制御方式は、実施の形態１とまったく同じであるから、説明を割愛する。
【実施例１】
【００５４】
本発明の実施の形態１のパッティング学習機を用いた実施例として、この学習機を用いた学習前後の学習者の成績例を、図１４に示した。
図１４は、ある初心者の目標距離５ｍパッティングの学習前と、本発明の実施の形態１のパッティング学習機（図１４Ａ）を用いた、学習後の成績を示している。図１４のＢとＣはそれぞれ、学習前後の各５回のパッティングについて、パッティング計測装置（非特許文献２）を用いて測定したデータから、ボール打出し角とボール初速度を測定した結果である。
図１４のＢに示した学習前には、打出し角の範囲が、最小０．６°から最大１．７°と、そのばらつき幅が０．９°に亘っていた。また、ボール初速は、最小３．０８（ｍ／ｓ）から最大３．５７（ｍ／ｓ）と、そのばらつき幅が０．４９（ｍ／ｓ）に亘っていた。
その後、学習者は、測定当日と翌日の２日間に亘り、計２時間、本発明の実施の形態１のパッティング学習機（図１４Ａ）を用いて、トレーニングを行い、２日目のトレーニング終了後、再び同じパッティング計測装置で測定を行った。
図１４Ｃに学習者の結果を示している。学習後の、ボール打出し角は、最小０．４°から最大０．６°に収まり、そのばらつき幅が０．２°に短縮した。また、ボール初速は、最小３．２６（ｍ／ｓ）から最大３．３２（ｍ／ｓ）に収まり、そのばらつき幅が、０．０６（ｍ／ｓ）に短縮した。
これは、学習者のパッティングが、２日間の学習によって安定化したことを示す、ごく１例のデータであるが、動力学的パッティング・モデルに基づく本発明のパッティング学習機の有効性を端的に示す証拠の１例である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明のパッティング学習機は、動力学的パッティング・モデル(kinetic putting model)に基づいて作成した発光モード制御プログラムに従って学習機の発光ラインを動的に点滅し、学習者が、学習機を平坦なグリーン上に置き、発光ラインの動きに倣ってパッティング動作を行い、動力学的パッティング・モデルをフィードバック学習し、学習者の内部に正しいパッティングの知覚と運動が連係するための内部モデルを生成するように構成したので、ゴルフのプロ養成のみならず、幅広いアマチュアのゴルフ技能向上に適用できる。
【符号の説明】
【００５６】
１    パッティング学習機上面図
２    パッティング学習機右側面図
３    パッティング学習機正面図
１１−２    直列発光装置
２０  レーザ光束照射チップ
２１    ボール
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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