JP4028771B2

JP4028771B2 - ゴルフスイングのインパクト状態計測方法

Info

Publication number: JP4028771B2
Application number: JP2002184452A
Authority: JP
Inventors: 秀片山
Original assignee: Bridgestone Sports Co Ltd
Current assignee: Bridgestone Sports Co Ltd
Priority date: 2002-06-25
Filing date: 2002-06-25
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2022-06-25
Also published as: JP2004024488A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴルフスイングのインパクト状態、すなわちゴルファーが振り下ろしたクラブヘッドがボールを打撃する瞬間を計測する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゴルフボールの飛びに関する諸特性やスピン特性を測定したり、技術レベルが種々に異なるゴルファーそれぞれに適したゴルフクラブを選択したりするに当たって、実打に基づくデータを得るためには、従来、外表面にマークを施したゴルフボールをティー上などの所定位置にセットし、複数台（例えば２台）のカメラを用いて、ゴルファーの所定クラブによるヒット直後の打球および所定時間経過後の打球を撮影する方法が行われている。
【０００３】
上述した方法では、両カメラ間の距離と両カメラのシャッター間隔（時間）からボールの初速度を算出する。また、撮影された複数の画像を比較し、ボール上のマークの移動を画像上から測定して、両カメラのシャッター間隔（時間）との関係から、ボールの垂直方向の回転速度（スピン）および水平方向の回転速度を算出する。さらに、両画像の上下方向の相対的位置関係を測定し、打球の仰角等を算出する。そして、これらのデータを用い、飛球軌道および飛距離等を算出する。また、上記測定においては、補助的に、ボールをヒットする直前またはヒット時におけるクラブのヘッドスピードを光学的センサーまたは音響センサーを用いて測定する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述した従来の測定方法で得られたボールに関する測定値は、クラブヘッドによるどのようなインパクト状態によって得られたものかが不明であり、上記測定値を十分に正しく評価することが難しかった。すなわち、従来の測定方法では、インパクト時にボールがクラブヘッドのフェース面内のどの部分に当たったのか、インパクト時におけるフェース面の向きや姿勢が正常であったか否か等は不明であった。また、飛距離が予想以上に小さい場合、その原因がクラブ自体にあるのか、フェース面のスィートスポットから外れていたためなのか、フェース面の向きが適正ではなかったためなのか、ゴルファーに原因があるのかなどは、従来の測定方法で得られたボールに関する測定値のみからでは不明であった。
【０００５】
本発明は、前述した問題点に鑑みなされたもので、インパクト時におけるクラブヘッドの状態を計測することができ、ゴルファーのスイングをより適正に評価することが可能なゴルフスイングのインパクト状態計測方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するため、下記（１）〜（６）に示すゴルフスイングのインパクト状態計測方法を提供する。
【０００７】
（１）ゴルフスイングのインパクト状態を計測するに当たり、ボールセット位置から見てゴルファーが立つ位置とは反対側の位置であって、かつボールセット位置より飛球線方向に沿って前方における所定高さの位置にセットしたカメラおよび制御解析部を含む計測システムを用いて、ゴルファーによるインパクト状態を撮影し、撮影された映像からインパクト状態を解析する方法であって、前記インパクト状態を計測するに当たり、セットされるゴルフボールの中心を原点とするｘ、ｙ、ｚ軸およびそれらの基準となる長さを制御解析部にインプットしておくとともに、クラブヘッドのフェース面上に縦横所定の間隔をおいて複数のマークを設けておき、撮影された映像上の前記フェース面上のマークの位置関係から、前記ｘ、ｙ、ｚ軸およびそれらの基準となる長さに基づいてフェース面の姿勢を測定することを特徴とするゴルフスイングのインパクト状態計測方法。
【０００８】
（２）ボールの中心とカメラのレンズの中心との距離に関し、飛球線水平方向（ｘ方向）における前記距離をｍ３、水平面内で前記飛球線水平方向と直交する方向（ｙ方向）における前記距離をｗ、垂直方向（ｚ方向）における前記距離（高さ）をｈとしたときに、ｍ３が１〜７００ｍｍ、ｗが１００〜６００ｍｍ、ｈが２０〜７００ｍｍの区域内に少なくとも１台の高速シャッターカメラを配置し、ボールに対するクラブヘッドによるインパクトの直前、インパクト時およびインパクト直後の状態の内の少なくとも１つの状態を前記高速シャッターカメラで撮影することを特徴とする（１）のゴルフスイングのインパクト状態計測方法。
【００１０】
（３）前記セットされるゴルフボールの中心を原点とするｘ、ｙ、ｚ軸方向への延びを示す基準器を用い、ゴルフボールの中心に相当する位置に前記基準器の原点を合わせて予め撮影した映像を基準にフェース面の姿勢を測定することを特徴とする（１）、（２）のゴルフスイングのインパクト状態計測方法。
【００１１】
（４）撮影されたゴルフボールの映像より、クラブフェース面から遠い実質上変形していない部分のボールの外周を測定してボールの中心位置を算出し、このボール中心位置から最も近いクラブフェース面上の位置を検出してクラブフェース面のインパクト位置を解析することを特徴とする（１）〜（３）のゴルフスイングのインパクト状態計測方法。
【００１２】
（５）複数台のカメラを用い、ボールに対するクラブヘッドによるインパクト直前、インパクト時およびインパクト直後の状態の内の２つ以上の状態を撮影することを特徴とする（１）〜（４）のゴルフスイングのインパクト状態計測方法。
【００１３】
（６）表面にマークを施したゴルフボールを用い、セットされたボール位置より所定距離隔たり互いに間隔を置いて第１および第２ボール測定カメラを横向きにセットし、時間をずらしてシャッター信号を送ることにより前記各ボール測定カメラの正面にボールが来たときボールを撮影し、それらの映像を比較して両映像間におけるマークの動きに基づきボールの運動を解析することを特徴とする（１）〜（５）のゴルフスイングのインパクト状態計測方法。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態につき図面を参照して説明する。図１は本発明に係るインパクト状態計測方法に使用するシステムにおける装置の配置に関する概略図、図２は各機器の配置間隔を示す図、図３はカメラの位置をより詳細に示す図である。
【００１５】
図示の例の計測システムは、ゴルフボール１２をセットするボールセット手段、具体的にはゴルフボール１２を乗せるティー１４と、ボールセット手段１４の飛球線後方に位置し、ボールをヒットしようと振り下ろされたクラブヘッド１６の通過を検知するセンサー手段１８と、１台のインパクトカメラ２２とを備えている。
【００１６】
センサー手段１８は、互いに距離ｍ１の間隔（約７０ｍｍ）をおいて、光学式の発光部と受光部よりなる第１センサー１８Ａおよび第２センサー１８Ｂをセットしてある。第２センサー１８Ｂとボールセット手段であるティー１４間の距離ｍ２は４０ｍｍ前後である。
【００１７】
インパクトカメラ２２は、ゴルフボール１２の中心を基準として、ゴルフボール１２に対しインパクトを与えようとゴルファーが立つ位置とはボールの中心２０を含む水平面において反対側に距離ｗ離れ（ｙ方向）、ボールセット位置より飛球線方向（ｘ方向）前方に距離ｍ３離れ、かつ所定高さｈ（ｚ方向）の位置に、ボールのインパクト状態を計測するために、ボールセット位置に向けてセットされている。インパクトカメラ２２としては、１／１００００〜１／２０００００秒のシャッタースピードを有するＣＣＤカメラが好ましく、かつインパクトカメラ２２にはストロボ２２Ｓを併設することが好ましい。
【００１８】
ここで、前記ｘ方向の距離ｍ３は１〜７００ｍｍ、ｙ方向の距離ｗは１００〜６００ｍｍ、ｚ方向の距離ｈ（高さ）は２０〜７００ｍｍの範囲内とすることが好ましい。また、インパクト直前、インパクト時およびインパクト直後等の複数の映像を連続して撮影するために複数台のインパクトカメラを設置することがあるが、この場合も各カメラの上記距離ｍ３、ｗおよびｈは上述した数値範囲内とすることが適当である。
【００１９】
インパクト後の打球を併せて撮影したい場合には、打球の飛行線（飛行軌道）２４に沿って、所定距離隔たる位置に例えば２台のカメラ、すなわち第１ボール測定カメラ２６および第２ボール測定カメラ２８を横向きにしてセットする。ボール測定カメラ２６、２８としては、１／１００００〜１／２０００００秒のシャッタースピードを有するＣＣＤカメラが好ましく、かつボール測定カメラ２６、２８にはそれぞれストロボ２６Ｓ、２８Ｓを併設することが好ましい。
【００２０】
ここで、ティー１４から横向きの第１ボール測定カメラ２６までの距離ｍ４は５０〜３００ｍｍの範囲、第１ボール測定カメラ２６と第２ボール測定カメラ２８間の距離ｍ５は１００〜２５０ｍｍの範囲に設定することができる。
【００２１】
センサー手段１８、インパクトカメラ２２およびストロボ２２Ｓ、２台のボール測定カメラ２６、２８およびストロボ２６Ｓ、２８Ｓは、表示モニター３０を具備する制御解析部３２に接続される（接続関係は図示せず）。
【００２２】
制御解析部３２は次のものを含む。
▲１▼コントロールボックス部
次のものを含む。
ａ）カメラ画像記録用フレームメモリー
ｂ）画像解析ユニット
ｃ）タイミングコントロールユニット
センサー制御、シャッター制御、Ｉ／Ｏ
ｄ）ＣＰＵユニット
ｅ）ＦＤＤ（フレキシブルディスクドライブ）、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）またはフラッシュメモリー
ｆ）インパクト画像記録用フレームメモリー
▲２▼ソフト部
次のものを算出および表示するためのソフトウエアを内蔵する。
ａ）フェース角度計算および表示
ｂ）打点（上下、左右）位置計算および表示
ｃ）ボール位置表示および位置修正
ｄ）フェース面上マーク入力および表示
ｅ）基準軸入力およびカメラ方向角計算
ｆ）インパクト撮影タイミング（ディレイタイム）設定
ｇ）ヘッドスピード値、初速度、打出角（水平線に対する上方向、基準線に対する左右方向）、バックスピン量、サイドスピン量の計測算出および数値表示
ｈ）弾道、飛距離の算出
ｉ）次のような画面表示
・分割画面（打球の２映像画面＋計測値画面）
・打出角分布画面
・キャリーおよび／またはトータル距離分布画面
・弾道軌跡画面
ｊ）データ値の集積
▲３▼モニター、プリンター
【００２３】
図４は、インパクトカメラが撮影したインパクト時の映像の概略を示すもので、その際に使用するクラブヘッド（ドライバー）のフェース面の正面図を図５に示す。図４、５に示すクラブヘッド４２は、フェース面４４を含み全体的に濃い色（濃紺）の塗装が施され、その上にスコアライン４６が白色の線で表されたもので、これら白色スコアライン４６上に、反対色である黒色の複数のマーク４８が設けられている。マーク４８の横方向の間隔ａは約１０ｍｍ、縦方向の間隔ｂも約１０ｍｍである。また、図中５０はクラブヘッド４２のトゥ部、５２はクラウン部、５４はソール部を示す。図４に示す映像上には、トゥ部５０寄りのフェース面４４上にマーク４８が複数映っている。なお、ボール１２上の三角マークＭはボール測定カメラで撮影された映像上からボールの運動を解析するときに用いるものである（後述）。
【００２４】
図６は、インパクト状態の計測に用いるｘｙｚ基準器の一例を示す斜視図である。基準器６２のｘ部６４、ｙ部６６、ｚ部６８は、図３に示すｘ、ｙ、ｚ方向に対応させて金属により図示のように成形したもので、ｘ、ｙ、ｚの各部分が集まった位置７０（原点）はボール中心（図３）に対応する。その部分から下方に延びる部分はティー１４に固定するための脚部７２である。
【００２５】
後述する測定に先立ち、図３に示すボール１２とインパクトカメラ２２の位置関係に対応して基準器６２をティー１４にセットし（図６）、この基準器６２をインパクトカメラ２２で撮影し、制御解析部３２のコントロールボックス部のフレームメモリーに記録しておく。また、ボールの基準寸法（前述した基準となる長さ）として、ゴルフボールの直径の値も同メモリーに記録しておくと便利である。
【００２６】
次に、図１、２に示すセンサーおよびカメラの配置を参照し、図７に示す作動説明図を用い、本例のインパクト状態計測方法を説明する。まず、第１センサー１８Ａ、第２センサー１８Ｂがゴルファーによってスイングされたクラブヘッド１６の通過を検知すると、通過時間ｔ１を計測し、両センサー１８Ａ、１８Ｂ間の距離（ｍ１）との関係よりヘッドスピードが計測される。次いで、第２センサー１８Ｂによる検知信号を受けて、インパクトカメラ２２、第１ボール測定カメラ２６、第２ボール測定カメラ２８およびこれらカメラ用のストロボ２２Ｓ、２６Ｓ、２８Ｓに対してトリガー出力ＳＴが作用する。トリガー出力は適用するヘッドスピードを、例えば複数予め測定しておき、これらヘッドスピードに対応するディレイタイムｔ２および間隔ｔ３、ボール用カメラのシャッター間隔ｔ４をセットする。インパクトカメラをインパクト直前、インパクト時およびインパクト直後の状態の内の複数の映像を撮影するために複数台用いるときは、それらのカメラの位置に応じディレイタイムと設置カメラ相互間のシャッター間隔を設定する。
【００２７】
各カメラによって撮影された映像は、制御解析部３２のモニター３０に映し出される。図４はモニター上のインパクト時の映像の概略を示している。また、得られた映像はラベリングされ、フレームメモリーに保存、格納される。
【００２８】
次に、モニター上の映像（図４）から、クラブヘッドのフェース面４４上に現れたマーク４８（の位置）を、映像上から適宜手段（例えばマウス）を用いて測定する。そして、この測定結果から、前述した基準長さに基づいてフェース面の延びを算定することができる。ここで、フェース面の延びとは、ゴルフボールの陰に隠れた区域を含むフェース面の広がりをいう。図４上にはマークが８点現れているが、少なくとも３点のマークが測定できれば、フェース面の延びを所定の手段を用いて知ることができる。その結果、先に撮影・記録した基準器６２によるｘ、ｙ、ｚ方向に照らし、フェース面の上下方向および左右方向の傾きを知ることができる。
【００２９】
さらに、インパクト時におけるボールの変形していない領域の外周および外周上の適当な位置を、映像上から適宜手段（例えばマウス）を用いて測定する。そして、その結果から、前述した基準長さに基づいて実質上変形していないボールの中心に相当する位置を算出し、その位置から前述の算出したフェース面上に垂直線（ボール中心からフェース面への最短距離）を下ろし、その垂直線を下したフェース面上の位置から、ボールに対するフェース面内のインパクト位置を知ることができる。
【００３０】
また、インパクトカメラを複数台設置し、上記インパクト時の映像に加えインパクト直前および／またはインパクト直後の映像を連続して得ることができれば、ヘッドフェース面の推移、すなわちアウトサイド−イン、インサイド−アウト、アッパーブロー、ダウンブロー等のクラブヘッドの動きを知ることができ、次に述べるボール測定カメラで撮影した映像解析によるゴルフボールの運動との因果関係を知ることができる。
【００３１】
上述したゴルフボールの運動の解析方法について述べる。ゴルフボールの初速度は、打球が両ボール測定カメラ２６、２８間を通過した時間と、両ボール測定カメラ２６、２８間の距離との関係より計測される。
【００３２】
ゴルフボールの打出角（水平線に対する上方向）、バックスピン量、サイドスピン量、飛距離の計測については以下のとおりである。図８はモニター３０に映し出された打球の表示を示す。モニター画面８０を４分割し、第１画面８０Ａに第１ボール測定カメラ２６で側方からとらえた打球、第２画面８０Ｂに第２ボール測定カメラ２８で側方からとらえた打球がそれぞれ映し出され、そして第３画面８０Ｃに計測値が表示される。本システムでは、ゴルフボール１２の表面に印すマークＭの形状を二等辺三角形としてある。また、マークＭの色は、ボール表面の色から際立たせるために、黒色またはそれに類する暗色とする。
【００３３】
本システムでは、第１および第２画面８０Ａおよび８０Ｂに映し出された画像に関し、画面内から２値化手法（白／黒）によって、黒区域の背景から白部分であるゴルフボール１２の外形を抽出する。次いで、抽出されたゴルフボール１２の外形内のマークＭを同様の２値化手法によって抽出する。
【００３４】
上記処理が終了した後、マークＭの主軸（高さを含む直線）を求め、さらにこの主軸から垂直にサーチし、黒から白に変化する変化点を求める。この垂直サーチによる黒から白への変化点の検索は主軸に沿って行われ、その結果これらの変化点の点列を通る直線、すなわち２つの斜辺が求められる。次いで、黒ブロック（黒マーク）外に２斜辺の中線と垂直に交わる基線を設定し、ここからブロック側にサーチして底辺を求める。斜辺や底辺を求める場合、球面による湾曲を考慮し曲線近似で求めるのがよい。上記マークＭの主軸とは、マークＭが二等辺三角形なので、底辺の中点を通る垂線を含む直線となる。
【００３５】
上記画像処理により三角形、すなわちマークＭを特定したら、３辺より３頂点を求め、３頂点９０ｘ、９０ｙ、９０ｚを決定する。そして、第１画面８０Ａと第２画面８０Ｂに映し出された映像から、ボールを半径１の単位球としたときの３頂点９０ｘ、９０ｙ、９０ｚの３次元ベクトルを求め、第１画面８０Ａより第２画面８０Ｂへの移動からボールの回転軸ベクトルを求め、この回転軸ベクトルと各点の位置のベクトルとのベクトル演算を行ってボールの回転量を求める。回転軸ベクトルと回転量が求まると、ボールのバックスピン量およびサイドスピン量を求めることができる。また、第１画面８０Ａおよび第２画面８０Ｂのボール１２の上下方向の位置関係を測定することによって、両ボール測定カメラ２６、２８間の距離ｍ５（水平距離）との関係から、上方向への打出角を得ることができる。さらに、得られた初速度、打出角、バックスピン量およびサイドスピン量から飛距離を算出することができる。
【００３６】
なお、本システムでは、ゴルフボール１２の表面に記した二等辺三角形のマークＭを用いて打出角、バックスピン量、サイドスピン量を求めたが、ゴルフボール表面に表示されている他の形状のマークや文字を用いて同様の手法により打出角、バックスピン量、サイドスピン量を求めてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、インパクト時におけるクラブヘッドの状態を計測することができ、したがってゴルファーのスイングをより適正に評価することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインパクト状態計測方法に使用するシステムの一例における装置の配置に関する概略図である。
【図２】図１のシステムにおける各機器の配置間隔を示す図である。
【図３】図１のシステムにおけるカメラの位置をより詳細に示す図である。
【図４】インパクトカメラが撮影したインパクト時の映像の概略を示す図である。
【図５】インパクト状態の計測に用いるクラブヘッドの一例を示す正面図である。
【図６】インパクト状態の計測に用いるｘｙｚ基準器の一例を示す斜視図である。
【図７】図１のシステムの作動説明図である。
【図８】図１のシステムのモニタ画面の図である。
【符号の説明】
１２ゴルフボール
１４ティー
１６クラブヘッド
１８センサー手段
２０ボールの中心
２２インパクトカメラ
２４打球の飛行線
２６第１ボール測定カメラ
２８第２ボール測定カメラ
３０表示モニター
３２制御解析部
４２クラブヘッド
４４フェース面
４６スコアライン
４８マーク
６２基準器

Claims

ゴルフスイングのインパクト状態を計測するに当たり、ボールセット位置から見てゴルファーが立つ位置とは反対側の位置であって、かつボールセット位置より飛球線方向に沿って前方における所定高さの位置にセットしたカメラおよび制御解析部を含む計測システムを用いて、ゴルファーによるインパクト状態を撮影し、撮影された映像からインパクト状態を解析する方法であって、前記インパクト状態を計測するに当たり、セットされるゴルフボールの中心を原点とするｘ、ｙ、ｚ軸およびそれらの基準となる長さを制御解析部にインプットしておくとともに、クラブヘッドのフェース面上に縦横所定の間隔をおいて複数のマークを設けておき、撮影された映像上の前記フェース面上のマークの位置関係から、前記ｘ、ｙ、ｚ軸およびそれらの基準となる長さに基づいてフェース面の姿勢を測定することを特徴とするゴルフスイングのインパクト状態計測方法。
ボールの中心とカメラのレンズの中心との距離に関し、飛球線水平方向（ｘ方向）における前記距離をｍ３、水平面内で前記飛球線水平方向と直交する方向（ｙ方向）における前記距離をｗ、垂直方向（ｚ方向）における前記距離（高さ）をｈとしたときに、ｍ３が１〜７００ｍｍ、ｗが１００〜６００ｍｍ、ｈが２０〜７００ｍｍの区域内に少なくとも１台の高速シャッターカメラを配置し、ボールに対するクラブヘッドによるインパクトの直前、インパクト時およびインパクト直後の状態の内の少なくとも１つの状態を前記高速シャッターカメラで撮影することを特徴とする請求項１に記載のゴルフスイングのインパクト状態計測方法。
前記セットされるゴルフボールの中心を原点とするｘ、ｙ、ｚ軸方向への延びを示す基準器を用い、ゴルフボールの中心に相当する位置に前記基準器の原点を合わせて予め撮影した映像を基準にフェース面の姿勢を測定することを特徴とする請求項１または２に記載のゴルフスイングのインパクト状態計測方法。
撮影されたゴルフボールの映像より、クラブフェース面から遠い実質上変形していない部分のボールの外周を測定してボールの中心位置を算出し、このボール中心位置から最も近いクラブフェース面上の位置を検出してクラブフェース面のインパクト位置を解析することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のゴルフスイングのインパクト状態計測方法。
複数台のカメラを用い、ボールに対するクラブヘッドによるインパクト直前、インパクト時およびインパクト直後の状態の内の２つ以上の状態を撮影することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のゴルフスイングのインパクト状態計測方法。
表面にマークを施したゴルフボールを用い、セットされたボール位置より所定距離隔たり互いに間隔を置いて第１および第２ボール測定カメラを横向きにセットし、時間をずらしてシャッター信号を送ることにより前記各ボール測定カメラの正面にボールが来たときボールを撮影し、それらの映像を比較して両映像間におけるマークの動きに基づきボールの運動を解析することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のゴルフスイングのインパクト状態計測方法。