JP2005152321A - ゴルフクラブの位置，姿勢検出システム、方法、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 練習中，プレイ中といった実際的な環境においても検出可能で、かつスイング中のゴルフクラブの位置，姿勢の全てを知ることが可能な、ゴルフクラブの位置，姿勢検出システム、方法、プログラムを提供する。
【解決手段】 ゴルフクラブ４のヘッドおよびシャフトの一部の３次元加速度を検出してノートパソコン５に送信し、ノートパソコン５では受信したデータにもとづいて、インパクトの時刻および位置を基準にして、前記ゴルフクラブの位置，姿勢を算出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ゴルフクラブの位置，姿勢を検出するシステムに関し、特に実際的な環境でも検出可能なシステムの提供に関するものである。

これまでのゴルフスイング診断に関しては、目でスイングの軌跡を確認するために、ゴルフクラブのヘッドに発光素子を取り付け、ヘッドが描く軌跡を目でリアルタイムに確認する、あるいはビデオ撮影をして後刻ヘッドの軌跡を確認するといった手法しかなかった。

たとえば、下記特許文献１に記載のものはまさにこの方式で、発光素子による電力消費を抑制するための工夫はなされているが、基本的に発光素子によるヘッドの軌跡を目で確認する手法である。

ゴルフは、クラブヘッドとゴルフボールとの衝突によってボールが飛び出す物理現象であることを考慮すれば、インパクト（打球）の瞬間のヘッドの速度と衝突の角度が、ボールの飛距離と方向を定めてしまう。飛び出したあとの風による影響を無視すれば、まさに物体の衝突における物理現象である。

このような観点で発明されたのが、下記特許文献２に記載のものである。これは、ゴルフヘッドに加速度センサーを取り付け、インパクトの衝撃時点における加速度データをホールドし、速度を計算して示すようになっている。また、ゴルフヘッドの向きを光センサーによって記録する方式をとっている。
特開平６−１６５８４５号公報 特開２００１−１７５９７号公報

しかし、前記特許文献１記載のものでは、定間隔で発光素子を発光させたとしても得られる情報はクラブヘッドの発光時間間隔毎の位置情報と大まかな速度データに過ぎない。大事なインパクトの瞬間の速度もクラブヘッドの向きもよくわからない。これらを測定しようとすると、少なくとも２方向からのビデオ撮影が必要であり、精度を得るためにはビデオカメラのレンズ特性と被写体までの位置情報が必要であり、大掛かりな装置となってしまう。また、ビデオ撮影からスイングを診断する装置では、光学的な外乱を避けるために照明等が自由に選択できる室内など、限られた場所でしか情報収集できず、利用料金も高価となり利用者が限られてしまう。

また、前記特許文献２に記載のものでは、インパクトの瞬間のデータを得られることは、スイングの診断を科学的に行う観点から極めて有効であるものの、どのように改善するかといった具体的な診断に対する処方に関しては、インパクト時の速度やヘッドの方向に至った経緯がまったく不明なため、所望のインパクトのデータを再現するためにカットアンドトライで練習を積み重ねる以外に方法はなく、スイングそのものの飛躍的な改善に寄与するにはやはり難しいと解される。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、練習中，プレイ中といった実際的な環境においても検出可能で、かつスイング中のゴルフクラブの位置，姿勢の全てを知ることが可能な、ゴルフクラブの位置，姿勢検出システム、方法、プログラムを提供することを課題とするものである。

前記課題を解決するため、本発明では、ゴルフクラブの位置，姿勢検出システムを次の（１）ないし（１０）のとおりに構成し、ゴルフクラブの位置，姿勢検出方法を次の（１１）のとおりに構成し、プログラムを次の（１２）の通りに構成をする。

（１）ゴルフクラブのヘッドおよびシャフトに取り付ける、３次元加速度センサー，ＣＰＵ，半導体メモリーを有する複数のセンサーモジュールと、
前記複数のセンサーモジュールからのデータにもとづいて前記ゴルフクラブの位置，姿勢を算出する算出手段と、
を備えたゴルフクラブの位置，姿勢検出システム。

（２）前記（１）記載のゴルフクラブの位置，姿勢検出システムにおいて、
前記半導体メモリーは、リングバッファ機能のメモリーであり、インパクトの時刻から所定時間後に書き込みを禁止するゴルフクラブの位置，姿勢検出システム。

（３）前記（１）記載のゴルフクラブの位置，姿勢検出システムにおいて、
前記算出手段は、インパクトの時刻および位置を基準にして、前記ゴルフクラブの位置，姿勢を算出するゴルフクラブの位置，姿勢検出システム。

（４）前記（１）記載のゴルフクラブの位置，姿勢検出システムにおいて、
前記複数のセンサーモジュール間で同期をとるゴルフクラブの位置，姿勢検出システム。

（５）前記（１）ないし（４）のいずれかに記載のゴルフクラブの位置，姿勢検出システムにおいて、
前記複数のセンサーモジュールは、ゴルフクラブのヘッド部およびシャフトのグリップ部に取り付けるゴルフクラブの位置，姿勢検出システム。

（６）前記（１）ないし（４）のいずれかに記載のゴルフクラブの位置，姿勢検出システムにおいて、
前記複数のセンサーモジュールは、ゴルフクラブのヘッド部とシャフトのグリップ部およびキックポイント近傍部に取り付けるゴルフクラブの位置，姿勢検出システム。

（７）前記（１）ないし（６）のいずれかに記載のゴルフクラブの位置，姿勢検出システムにおいて、
前記複数のセンサーモジュールと前記算出手段との間のデータ伝送を、光通信、無線ＬＡＮなどのワイヤレス手段で行うゴルフクラブの位置，姿勢検出システム。

（８）前記（１）ないし（７）のいずれかに記載のゴルフクラブの位置，姿勢検出システムにおいて、
前記算出手段での算出結果をビジュアル表示する表示手段を備えたゴルフクラブの位置，姿勢検出システム。

（９）前記（８）記載のゴルフクラブの位置，姿勢検出システムにおいて、
前記表示手段は，前記ヘッドの速度を時系列的に、色相，彩度，明度の少なくとも１つでビジュアル表示するゴルフクラブの位置，姿勢検出システム。

（１０）前記（８）または（９）記載のゴルフクラブの位置，姿勢検出システムにおいて、
前記表示手段は，前記算出結果を、基準となるデータとの比較でビジュアル表示するゴルフクラブの位置，姿勢検出システム。

（１１）ゴルフクラブのヘッドおよびシャフトの一部の３次元加速度を検出するステップＡと、
前記ステップＡで検出したデータにもとづいて、インパクトの時刻および位置を基準にして、前記ゴルフクラブの位置，姿勢を算出するステップＢと、
を備えたゴルフクラブの位置，姿勢検出方法。

（１２）前記（１１）記載の方法を実現するためのプログラム。

本発明によれば、練習中，プレイ中といった実際的な環境においても検出可能で、かつスイング中のゴルフクラブの位置，姿勢の全てを知ることが可能な、ゴルフクラブの位置，姿勢検出システム、方法、プログラムを提供することができる。

関連する状況により詳しく説明する。たとえば、インパクトの瞬間にヘッドの最大スピードを得るプロゴルファーとは違い、初心者が陥る欠点のひとつはインパクトの瞬間とヘッドの最大スピード時点がずれている点にある。しかし、インパクトの瞬間だけのデータでは、このずれを認識することすらできない。ヘッドの最大スピードがインパクトの前なのか後なのか、ずれの原因は何かは、スイング中のゴルフクラブの位置，姿勢が検出できれば容易に推測でき、ゴルフの上達に非常に有益である。

さらに、スイング中のゴルフクラブの位置，姿勢が検出できれば、プロゴルファーの貴重なデータを手に入れ、そのスイングの過程を自らのＰＣ上で再現し、かつ自分のデータと比較することができる。一流のプロゴルファーと契約をし、ウェブサイトにおいて有償でダウンロードするサービスも可能となり、いつでもどこにいても一流のプロゴルファーの指導を受けているのと同じ状況を作り出すこともできる。

現役の一流のプロゴルファーには後進を指導する時間も余裕もないであろうし、仮にあったとしてもごく限られた時間で限られた人に限定され、しかも極めて高価であろう。

また、自己のナイスショットのデータを記録し保持しておけば、本日のショットのデータとパソコンあるいは携帯端末に保持されたデータを重ね合わせることで、容易に自分のコンディションを診断することができる。たとえば、本日は右方向へ打球が行きやすい傾向にあるとか、打ち上げやすい傾向にあるとかである。

この診断結果を活用して常にベストコンディションに近い状態を保つことも可能である。この診断を前述した大掛かりな装置で行うことは事実上不可能であるのは常識で考えても理解できる。

このようなゴルフ上達に有益な情報の収集，処理，表示は、コンパクトにゴルフクラブの中に収納でき、ＰＣあるいは携帯端末があればできる本発明のシステムではじめて実現できる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

図１は、実施例１である“ゴルフクラブの位置，姿勢検出システム”の構成を示す図である。図１（ａ）はゴルフクラブに取り付けるセンサーモジュールの構成を示す図であり，図１（ｂ）は、システム全体を示す図である。本実施例では、ティーアップしたボールをウッドで打つ状況を想定しているが、これに限らず地表のボールをアイアンで打つといった状況においても同様に実施することができる。

図１において、１は３次元加速度センサー（３軸の加速度センサー）、２は３次元加速度センサー１の出力を処理するワンチップマイコン、３−１は３次元加速度センサー１とワンチップマイコン２をモジュール化したセンサーモジュールである。２−１は３次元加速度センサー１のアナログ出力を一定時間間隔でデジタル変換するＡＤ変換器、２−２はＡＤ変換器２−１のデジタルデータをメモリー２−４に書き込み、メモリー２−４のデータをシリアルインターフェース２−３に出力するなどの処理を行うＣＰＵである。メモリー２−４はリングバッファであるが，リングバッファと同じ手法でデータを蓄積できる（リングバッファ機能の）メモリーであれば、リングバッファでなくてもよい。

４は、前記センサーモジュール３−１を複数取り付けたゴルフクラブ、５はセンサーモジュール３−１からのデータを処理し、表示するノートパソコンである。

図２は、ゴルフクラブ４におけるセンサーモジュール３−１の取り付け位置を示す図である。図２（ａ）に示すように、センサーモジュール３−１をゴルフクラブ４のグリップ部４−１とヘッド部４−３に取り付ける。より詳しいデータを収集するため、図２（ｂ）に示すように、さらに、キックポイント（ゴルフクラブ４を振ったときにもっとも曲がりやすいシャフト４−２上の位置）近傍などにセンサーモジュール３−１を追加して取り付けてもよい。

次の図１ないし５を参照し、本実施例システムの動作を説明する。

練習中，プレイ中に本システムを使ってデータを収集する。すなわち、ＣＰＵ２−２の指示により、加速度センサー１のアナログ出力をＡＤ変換器２−１で一定時間間隔でデジタルデータに変換した後、リングバッファ２−４上に通常のリングバッファと同じ手法で蓄積する。その際、ゴルフクラブ４がボールにインパクトした瞬間（打球時）の急激な加速度の変化を検知し（図３のｔｉ参照）、その時に記録した加速度データにソフト的にマーキングを施し、そのインパクトの瞬間から定められた秒数だけ加速度データの蓄積を行い、結果的に、インパクトの瞬間の前後の定められた秒数分のデータのみを蓄積する。通常、スイングはインパクトの前後１秒前後行われるので、前後１．５秒程度蓄積すれば十分である。

リングバッファ２−４のデータは、シリアルインターフェース２−３、およびゴルフクラブ４とノートパソコン５をつなぐシリアルラインを介してノートパソコン５のシリアルポートに供給される。

ノートパソコン５では、入力した複数のセンサーモジュール３−１からの加速度データから、ゴルフクラブ４の所要個所たとえばグリップ部４−１，ヘッド部４−３の加速度データはそのままで、同所要個所の速度データは加速度データを積分することで、同所要個所の位置データは速度データを積分することで得られる。これらの各データは、インパクト時の位置、時刻を基準に処理する。インパクト時のヘッドの位置は、ティーアップしたボールの位置であり、インパクト時の時刻は前述のように、加速度の急変時刻であり、共に既知である。ティーアップの高さ、ゴルフクラブの寸法、複数のセンサーモジュールの取り付け位置などは、事前に入力する必要がある。なお、各センサーモジュール間で何らかの手段で同期をとる必要がある。

ある時点における位置データ、速度データ、加速度データをワンセットとして、ノートパソコン５のハードディスクや不揮発メモリーに書き込まれる。書き込まれたデータを読み出し、ノートパソコン５上で、ビジュアルにグラフィックで描画する。たとえば図４（ａ）のように、ゴルフクラブの動きを扇形で示し、ヘッド速度の時系列的な変化を色のグラデーション（彩度，明度）で示す、あるいは図４（ｂ）のように色の種類（色相）で示す。また、位置情報が３次元データなので、自由に視点を定めることによってあらゆる角度から見たスイング過程を再現することができる。また、特定の部分だけ抽出して観察することもできる。

ヘッドとグリップのデータを描画すれば、クラブのヘッドやグリップの位置はもちろん、シャフトの傾きやヘッドの向き、ヘッドとグリップのねじれ状態まで再現，観察できる。キックポイント近傍にセンサーモジュールを取り付けた場合は、シャフトのしなりの向き，大きさを再現，観察できる。

このようにして、使用者は、練習中，プレイ中に本システムによりデータを収集し、一目で自分のスイングの過程を確認することができ、どのような経緯でミスショットを打ったのか、どのような経緯でナイスショットを打ったのかを科学的にただちに了解することができる。ショット時のヘッドの速度や方向（図５参照）が示されるのはいうまでもない。前述のように、プロゴルファーから得たデータあるいは、自己のナイスショット時のデータと比較し、スイングの修正をすることもできる。

実施例１では，ゴルフクラブとパソコンをシリアルラインで結んでいるので、スイングが不自由になる恐れがある。本実施例はこの問題を解決する例である。

図６は実施例２である“ゴルフクラブの位置，姿勢検出システム”の構成を示す図である。センサーモジュールの構成は、インターフェース部を除いて実施例１と同様なので、相違点のみを説明する。

本実施例では、図示のように、センサーモジュール３−２に、光送受信インターフェース３−２−１を設けている。この光送受信インターフェース３−２−１によりノートパソコン５と光通信し、データを収集する。

本実施例においても、実施例１と同様の効果が得られる。

実施例２では、ゴルフクラブとパソコンを光通信で結んでいるの、通信範囲が制限され、データ収集が難しくなる恐れがある。本実施例は、この問題を解決する例である。センサーモジュールの構成は、インターフェース部を除いて実施例１と同様なので、相違点のみ説明する。

本実施例では、図示のように、センサーモジュール３−３に、無線ＬＡＮインターフェース３−３−１を設けている。この無線ＬＡＮインターフェース３−３−１によりノートパソコン５と無線通信し、所要のデータを収集する。なお、本実施例では、各センサーモジュール間の同期は、無線ＬＡＮインターフェース３−３−１を介して行う。

実施例１ないし３の例では、複数のセンサーモジュール間で同期をとる必要がある。しかし、実施例３の形態で、各センサーモジュールの出力をリアルタイムにノートパソコンに出力し、所要の加速度データを収集すれば、伝送された時間がノートパソコンの内部時計データとともに記録されるために、センサーモジュール間で同期をとる必要性はなく、ノートパソコンに伝送され記録された時点で同期データと等価となる。この場合、ノートパソコン内で、インパクトの時点を検知し、この時点を基準に、位置データ，速度データ、加速度データを処理すればよい。

なお、各実施例では、情報の処理をノートパソコンで行っているが、これに限らず、適宜の携帯端末で行うことができる。また、シリアルライン、センサーモジュールは、ゴルフクラブに着脱自在に取り付けることができる。

実施例１の構成を示す図 センサーモジュールの取り付け個所を示す図 スイング中のヘッドの加速度を模式的に示す図 ビジュアル表示の例を示す図 インパクトの瞬間を示す図 実施例２の構成を示す図 実施例３の構成を示す図

符号の説明

１ 加速度センサー
２−１ ＡＤ変換器
２−２ ＣＰＵ
２−３ シリアルインターフェース
３−１ センサーモジュール
４ ゴルフクラブ
５ ノートパソコン

Claims (12)

1. ゴルフクラブのヘッドおよびシャフトに取り付ける、３次元加速度センサー，ＣＰＵ，半導体メモリーを有する複数のセンサーモジュールと、
   前記複数のセンサーモジュールからのデータにもとづいて前記ゴルフクラブの位置，姿勢を算出する算出手段と、
   を備えたことを特徴とするゴルフクラブの位置，姿勢検出システム。
2. 請求項１記載のゴルフクラブの位置，姿勢検出システムにおいて、
   前記半導体メモリーは、リングバッファ機能のメモリーであり、インパクトの時刻から所定時間後に書き込みを禁止することを特徴とするゴルフクラブの位置，姿勢検出システム。
3. 請求項１記載のゴルフクラブの位置，姿勢検出システムにおいて、
   前記算出手段は、インパクトの時刻および位置を基準にして、前記ゴルフクラブの位置，姿勢を算出することを特徴とするゴルフクラブの位置，姿勢検出システム。
4. 請求項１記載のゴルフクラブの位置，姿勢検出システムにおいて、
   前記複数のセンサーモジュール間で同期をとることを特徴とするゴルフクラブの位置，姿勢検出システム。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載のゴルフクラブの位置，姿勢検出システムにおいて、
   前記複数のセンサーモジュールは、ゴルフクラブのヘッド部およびシャフトのグリップ部に取り付けることを特徴とするゴルフクラブの位置，姿勢検出システム。
6. 請求項１ないし４のいずれかに記載のゴルフクラブの位置，姿勢検出システムにおいて、
   前記複数のセンサーモジュールは、ゴルフクラブのヘッド部とシャフトのグリップ部およびキックポイント近傍部に取り付けることを特徴とするゴルフクラブの位置，姿勢検出システム。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載のゴルフクラブの位置，姿勢検出システムにおいて、
   前記複数のセンサーモジュールと前記算出手段との間のデータ伝送を、光通信、無線ＬＡＮなどのワイヤレス手段で行うことを特徴とするゴルフクラブの位置，姿勢検出システム。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載のゴルフクラブの位置，姿勢検出システムにおいて、
   前記算出手段での算出結果をビジュアル表示する表示手段を備えたことを特徴とするゴルフクラブの位置，姿勢検出システム。
9. 請求項８記載のゴルフクラブの位置，姿勢検出システムにおいて、
   前記表示手段は，前記ヘッドの速度を時系列的に、色相，彩度，明度の少なくとも１つでビジュアル表示することを特徴とするゴルフクラブの位置，姿勢検出システム。
10. 請求項８または９記載のゴルフクラブの位置，姿勢検出システムにおいて、
    前記表示手段は，前記算出結果を、基準となるデータとの比較でビジュアル表示することを特徴とするゴルフクラブの位置，姿勢検出システム。
11. ゴルフクラブのヘッドおよびシャフトの一部の３次元加速度を検出するステップＡと、
    前記ステップＡで検出したデータにもとづいて、インパクトの時刻および位置を基準にして、前記ゴルフクラブの位置，姿勢を算出するステップＢと、
    を備えたことを特徴とするゴルフクラブの位置，姿勢検出方法。
12. 請求項１１記載の方法を実現するためのプログラム。

Images