ドップラーセンサおよび同ドップラセンサを用いたヘッドスピード計測装置
【課題】被検知体をスイングしたときのスイングスピードを計測するドップラーセンサおよびヘッドスピード計測装置を提供する
【解決手段】
送信波を発生する発振器と、送信波が前記被検知体に衝突し反射して戻ってきた反射波を受信波として受信するアンテナと、送信波と受信波の周波数の差分を抽出する検波器とを備え、被検知体の移動状態を外部に出力するドップラーセンサにおいて、アンテナは誘電体からなる基板と、基板の一方の表面、または内部の略全面に形成されグランドとして作用する接地電極と、接地電極と対向するよう基板の他方の表面に形成され送信波が直接、供給され励振する給電素子と、無給電素子とを備え、給電素子の端辺から所定の間隔を空けて無給電素子を配置し、給電素子に対し無給電素子の位相を変化させ、送信波の放射方向を基板面に対し鉛直方向から所定の方向φ１へと傾けるドップラーセンサ。
【解決手段】
送信波を発生する発振器と、送信波が前記被検知体に衝突し反射して戻ってきた反射波を受信波として受信するアンテナと、送信波と受信波の周波数の差分を抽出する検波器とを備え、被検知体の移動状態を外部に出力するドップラーセンサにおいて、アンテナは誘電体からなる基板と、基板の一方の表面、または内部の略全面に形成されグランドとして作用する接地電極と、接地電極と対向するよう基板の他方の表面に形成され送信波が直接、供給され励振する給電素子と、無給電素子とを備え、給電素子の端辺から所定の間隔を空けて無給電素子を配置し、給電素子に対し無給電素子の位相を変化させ、送信波の放射方向を基板面に対し鉛直方向から所定の方向φ１へと傾けるドップラーセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検知体をスイングしたときのスイングスピードの計測技術に関し、特に、ゴルフクラブをスイングしたときのヘッドスピードの計測技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検知体（例えば、野球のバットやテニスのラケット、ボクシングならば人の拳等）の移動状態を周波数に換算し、検知信号として外部に出力できるドップラーセンサを使用すれば、非接触にて被検知体のスイングスピードを計測できることは容易に考えられる。
一方、ゴルフクラブをスイングしたときのヘッドスピードを計測し、外部に報知する機器として図２９に示すヘッドスピード計測装置が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３１４５４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ドップラーセンサは、電波ビームの放射方向に対して接近・離遠する被検知体の移動状態を検知できるセンサであり、ドップラーセンサの設置場所によってはドップラーセンサに向かって被検知体が接近・離遠しても、電波ビームの放射方向と異なれば被検知体の移動状態を検知することができない。従って、設置場所の制約等がある場合、電波ビームの放射面に対し略鉛直方向に電波ビームを放射するドップラーセンサでは被検知体のスイングスピードを計測できない場合がある。
一方、特許文献１に示す従来のヘッドスピード計測装置は、ヘッド４４先端に取り付けた磁性体の被検知箔６４の通過時間を検知する複数のセンサ素子６１ａ、６１ｂと、通過時間に基づいて算出されたヘッドスピードを外部に報知する表示部６２とから構成され、複数のセンサ素子６１ａ、６１ｂと表示部６２は１つの筐体６３に収められ一体化している。そして、ゴルフクラブ６３をスイングしたときゴルフクラブ６３先端に取り付けられたヘッド６４が移動するスイング経路から離れた位置に、スイング経路と並行するよう本計測装置を設置し、ヘッドスピードを計測することができる。
しかしながら、複数のセンサ素子６１ａ、６１ｂを所定の間隔を空けて配置し、被検知箔６４がセンサ素子６１ａからセンサ素子６１ｂとの間を通過する時間から算出されるヘッドスピードはセンサ素子６１間における平均速度であり、ヘッドスピードの最高速度を検出することはできない。
【０００５】
従って、本発明の目的は、被検知体をスイングしたときのスイングスピードを計測するドップラーセンサおよび同ドップラーセンサを用いたヘッドスピード計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、送信波を発生する発振器と、前記送信波を前方に放射して、被検知体をスイングしたとき、前記送信波が前記被検知体に衝突し反射して戻ってきた反射波を受信波として受信するアンテナと、前記送信波と前記受信波の周波数の差分を抽出する検波器とを備え、前記被検知体の移動状態を周波数に換算し、検知信号として外部に出力するドップラーセンサにおいて、前記アンテナは、誘電体からなる基板と、該基板の一方の表面、または内部の略全面に形成され、グランドとして作用する接地電極と、該接地電極と対向するよう前記基板の他方の表面に形成され前記送信波が直接、供給され励振する給電素子と、該給電素子から前記送信波が放射されることにより励起されて励振する無給電素子と、を備え、前記給電素子の端辺から所定の間隔を空けて前記無給電素子を配置し、前記給電素子に対し前記無給電素子の位相を変化させ、前記送信波の放射方向を前記基板面に対し鉛直方向から所定の方向へと傾けたことを特徴とする。
【０００７】
上記目的を達成するために請求項２記載の発明は、前記無給電素子を導波器として作用させたことを特徴とする。
【０００８】
上記目的を達成するために請求項３記載の発明は、前記給電素子の励振方向に対して直交する前記給電素子の端辺と、前記無給電素子の端辺とが対向するように前記無給電素子を配置したことを特徴とする。
【０００９】
上記目的を達成するために請求項４記載の発明は、前記給電素子の給電点から近い側の前記給電素子の端辺と、前記無給電素子の端辺とが対向するように前記無給電素子を配置したことを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するために請求項５記載の発明は、送信波を発生する発振器と、前記送信波を前方に放射して、被検知体をスイングしたとき、前記送信波が前記被検知体に衝突し反射して戻ってきた反射波を受信波として受信するアンテナと、前記送信波と前記受信波の周波数の差分を抽出する検波器とを備え、前記被検知体の移動状態を周波数に換算し、検知信号として外部に出力するドップラーセンサにおいて、前記アンテナは、誘電体からなる基板と、該基板の一方の表面、または内部の略全面に形成され、グランドとして作用する接地電極と、該接地電極と対向するよう前記基板の他方の表面に形成され前記送信波が直接、供給され励振する給電素子と、該給電素子から前記送信波が放射されることにより励起されて励振する複数の無給電素子と、
を備え、前記給電素子の端辺から所定の間隔を空けて、且つ前記給電素子を中心として対称となるように複数の前記無給電素子を各々配置し、前記給電素子に対し複数の前記無給電素子の各位相を変化させ、前記送信波の放射方向を前記基板面に対し鉛直方向から所定の方向へと傾けたことを特徴とする。
【００１１】
上記目的を達成するために請求項６記載の発明は、複数の前記無給電素子のうち、少なくとも１つは導波器として、それ以外は反射器として作用させたことを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成するために請求項７記載の発明は、前記給電素子の励振方向に対して直交する前記給電素子の端辺と、前記無給電素子の端辺とが対向するように複数の前記無給電素子を各々、配置したことを特徴とする。
【００１３】
上記目的を達成するために請求項８記載の発明は、前記給電素子の給電点から近い側の前記無給電素子は導波器、前記給電素子の給電点から遠い側の前記無給電素子は反射器として作用させたことを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成するために請求項９記載の発明は、複数の前記無給電素子に高周波信号を通過または遮断する複数のスイッチを各々、接続し、所定のタイミングにて複数の前記スイッチを切り替えたとき、複数の前記無給電素子のうち、少なくとも１つは導波器として、それ以外は反射器として作用させたことを特徴とする。
【００１５】
上記目的を達成するために請求項１０記載の発明は、前記検知信号を分離しその位相関係により接近または離遠を識別するための複数の検波器を備えたことを特徴とする。
【００１６】
上記目的を達成するために請求項１１記載の発明は、請求項１乃至１０何れか１項記載のドップラーセンサと、前記検知信号の周波数に基づいてヘッドスピードを算出する速度算出制御手段とを備え、ゴルフクラブをスイングしたときヘッドの移動状態からヘッドスピードを計測することを特徴とする。
【００１７】
上記目的を達成するために請求項１２記載の発明は、前記速度算出制御手段は、複数の前記スイッチを所定の順序、タイミングにて切り替える電波方向切替手段を備えたことを特徴とする。
【００１８】
上記目的を達成するために請求項１３記載の発明は、前記速度算出制御手段は、前記検知信号の周波数に基づいて半周期毎の時間を抽出し最短時間を算出する第１演算部と、該第１演算部の演算結果に基づいて最高速度を算出する第２演算部とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
上記目的を達成するために請求項１４記載の発明は、使用者にヘッドスピードを知らせる速度報知手段を備え、前記第２演算部にて算出された最高速度が所定値より速いとき、前記速度報知手段にてヘッドスピードを報知することを特徴とする。
【００２０】
上記目的を達成するために請求項１５記載の発明は、ゴルフボールを所定の位置に固定するための固定面を片端に備え、水平面（地面）に設置されたゴルフボール固定手段に向かい前記ゴルフクラブをスイングしたとき、前記ゴルフクラブ先端のヘッドが移動する経路をスイング経路、前記ヘッドが前記ゴルフボール固定手段に向かい接近する方向をヘッド接近方向とすると、
前記ドップラーセンサから放射される電波ビームの放射方向の少なくとも１つが前記ドップラーセンサの電波ビームを放射する放射面に対し鉛直方向から所定方向１に傾く前記ドップラーセンサを、前記放射面を略天頂方向に向けて前記ゴルフボール固定手段の近傍に設置したとき、前記所定方向と、前記ヘッド接近方向とが略同一であることを特徴とする。
【００２１】
上記目的を達成するために請求項１６記載の発明は、前記スイング経路の直下に相当する前記水平面よりも下方側に、前記ドップラーセンサを設置したことを特徴とする。
【００２２】
上記目的を達成するために請求項１７記載の発明は、前記ゴルフクラブをスイングしたとき前記ゴルフボール固定手段を基準として前記ヘッドが離遠する方向側に、前記ドップラーセンサを設置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、被検知体をスイングしたときのスイングスピードを計測するドップラーセンサおよび同ドップラーセンサを用いたヘッドスピード計測装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら、本発明におけるヘッドスピード計測装置について説明する。
尚、以下実施例における図面の基板の厚みやパターン寸法は説明の都合上、実際の形状とは異なる。
図１は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第１実施形態を示す、ブロック図である。
【００２５】
図１に示すヘッドスピード計測装置５１は、ゴルフクラブをスイングしたとき、ゴルフクラブ先端のヘッドの移動状態を周波数に換算し、検知信号として外部に出力するドップラーセンサ１１と、ドップラーセンサ１１から出力された検知信号の周波数に基づいてヘッドスピードの最高速度を算出する速度算出制御手段２１と、計測したヘッドスピードを使用者へ知らせる速度報知手段３１とから構成されている。
ドップラーセンサ１１には、送信波を発生する発振器１２と、送信波を前方に放射してゴルフクラブをスイングしたとき、送信波がゴルフクラブ先端のヘッドに衝突し反射して戻ってきた反射波を受信波として受信するアンテナ１３と、送信波と受信波の周波数の差分を抽出する検波器１４とを備えている。
速度算出制御手段２１には、ドップラーセンサ１１から出力された検知信号の電圧値レベルを速度算出制御手段２１に印加する電源電圧範囲内にて電圧ピーク値が顕在化する電圧値レベルまで検知信号を増幅する信号増幅部２２と、信号増幅部２２にて増幅された検知信号の電圧値または周波数が所定値よりも高くなったとき後述する第１演算部２５における演算処理を開始する測定開始判定部２３と、検知信号の周波数に基づいて半周期毎の時間を抽出し最短時間を算出する第１演算部２５と、検知信号の電圧値または周波数が所定値よりも低くなったとき第１演算部２５における演算処理を終了する測定終了判定部２４と、第１演算部２５の演算結果に基づいてその最短時間から最高速度を算出する第２演算部２６と、第２演算部２６にて算出された最高速度が所定値よりも速いとき後述する速度報知手段３１に速度情報を出力する信号出力判定部２７とを備えている。
速度報知手段３１には、使用者にゴルフクラブをスイングするタイミングを知らせるための計測可否表示部（図中、『ＲＥＡＤＹ』と表示された下部のライトが点灯時は計測可能、『ＷＡＩＴ』と表示された下部のライトが点灯時は計測不可能）と、信号出力判定部２７から出力された速度情報に基づいてヘッドスピードを小数点１桁まで表示が可能な速度表示部とを備えている。
【００２６】
本発明におけるヘッドスピード計測装置５１は、電波ビームを放射するドップラーセンサ１１の放射面（アンテナ１３形成面）に向かって、ゴルフクラブ先端のヘッドが接近・離遠する位置に、少なくともドップラーセンサ１１を配置する必要がある。例えば、図３０のように電波ビームをアンテナ１３形成面に対し鉛直方向に放射するドップラーセンサ１１を、ゴルフボール固定手段の近傍、且つゴルフクラブをスイングしたときにゴルフクラブ先端のヘッドが移動するスイング経路の直下に相当する水平面（以下、地面）よりも下方に、電波ビームの放射面を天頂方向に仰向けにした状態でヘッドスピード計測装置５１を設置した場合、電波ビームの放射方向φ１は地面に対し鉛直方向となり、ゴルフクラブをスイングしたときドップラーセンサから見たヘッドの移動状態は接近する距離が極端に短いのに対し時間は長くなるため、ドップラーセンサから出力される検知信号の周波数は極端に低くなる。従って、高精度にてヘッドスピードを計測することができない。また、図２９に示したセンサ素子６１と表示部６２が一体となって筐体６３に収納されている従来のヘッドスピード計測装置とは異なり、少なくとも速度報知手段３１は別体として使用者から計測可否表示部や速度表示部が視認しやすい場所に設置することが望ましい。速度算出制御手段２１と速度報知手段３１との情報のやりとりは無線または有線にて行えば良い。
また、以下実施例において速度算出制御手段２１に信号増幅部２２を備えているが、必ずしも信号増幅部２２を速度算出制御手段２１に備える必要はなく、ドップラーセンサ１１側に備えても良いし、ドップラーセンサ１１と速度算出制御手段２１の両方に備えても良い。ドップラーセンサ１１側に信号増幅部２２を備えれば外部からのノイズ耐性が向上するため取り扱いが容易になり、ドップラーセンサ１１のみをヘッドスピードの計測に適した場所、狭いスペースにもに設置することができる。そして、速度算出制御手段２１と速度報知手段３１とを１つの筐体に収納して使用者から測定可否表示部や速度表示部が視認しやすい場所に設置すれば、速度算出制御手段２１が多少、複雑になり大型化しても使用上、特に問題は無い。
他の部位についても同様であり、説明の都合上、ヘッドスピード計測装置５１してドップラーセンサ１１と速度算出制御手段２１と速度報知手段３１に大別しているだけで、設置環境に応じて、速度算出制御手段２１として記載した部位をドップラーセンサ１１側や速度報知手段３１側に備えることができる。
また、使用者にヘッドスピードを知らせる速度報知手段３１として視認性を重視した速度表示部を備えているが音声でヘッドスピードを報知しても良いし、計測されたヘッドスピードのデータを紙にて出力する、携帯端末へ出力する等の機能を速度報知手段３１に備え、使用者にヘッドスピードを報知しても良い。
【００２７】
図２は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第１実施形態を示す（ａ）正面図および（ｂ）側面図である。図３は、同、設置例を示す（ａ）正面図および（ｂ）上面図である。
図２に示すヘッドスピード計測装置５１はドップラーセンサ１１と速度算出制御手段２１が一体化している。
ドップラーセンサ１１は、誘電体からなる基板１ａの内部にグランドとして作用する接地電極４が略全面に形成され、基板１ａの一方の表面にはアンテナ１３として作用する複数の給電素子２ａ〜２ｄが形成されている。一般的なマイクロストリップアンテナ構造（接地電極４との電磁界結合を利用し給電素子２ａ〜２ｄの正面方向に効率よく電波を放射する）をなし、給電素子２ａ〜２ｄは使用周波数の約半波長（λｇ／２：λｇ…基板１を伝搬する高周波信号の波長である。また、真空中における高周波信号、電波の波長をλ、基板１の誘電率をεｒとすると、λ＝εｒ１/２・λｇである。）の長さＬを少なくとも一辺にもつ矩形状の薄膜電極である。複数の給電素子２ａ〜２ｄを互いに電力均等分配回路となる伝送線路６で接続することでアンテナ有効面積が増加し、基板１ａの他方の表面に形成された発振器１２にて生成された送信波が給電孔５、伝送線路６を介し給電素子２ａ〜２ｄに直接、供給され、給電素子２ａ〜２ｄが同位相にて励振することにより基板１ａ面に対し鉛直方向に向かい指向性が比較的鋭い電波ビームを放射する。
ゴルフクラブをスイングしたときにゴルフクラブ先端のヘッドが移動する経路をスイング経路とし、ゴルフボール４１を所定の位置に固定するための固定面を片端に備え、地面から突出し設置されたゴルフボール固定手段４２に向かいヘッドが接近する方向をヘッド接近方向としたとき、図３に示すドップラーセンサ１１から鉛直方向に向かい放射される電波ビームの放射方向φ１とヘッド接近方向とが略同一となり、スイング経路からは比較的遠く離れた位置に、ドップラーセンサ１１から放射される電波ビームの放射面が地面に対して垂直となる状態でヘッドスピード計測装置５１を設置すると、ゴルフクラブをスイングしたときに、基板１ａの発振器１２と同一面に形成された検波器１４を介し、ヘッドの移動状態を周波数に換算した検知信号をドップラーセンサ１１から速度算出制御手段２１に出力することができる。本実施例のドップラーセンサ１１にはアンテナ１３として作用する給電素子２を４つ配置したが、給電素子４の数や素子間距離は検知範囲に応じて適宜、選択すれば良い。尚、スイング経路は説明の都合上、図中点線で記載しているがヘッドの大きさを考慮すると、スイング経路の幅方向の長さは最大２０ｃｍとなる。以下、実施例においても同様である。
【００２８】
図４は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第１実施形態を示す、速度算出制御手段のタイミングチャートである。
基板１ｂには速度算出制御手段２１が配置され、ドップラーセンサ１１から出力された検知信号を増幅する少なくとも１つのオペアンプから構成される増幅回路を信号増幅部２２として備え、増幅した検知信号を図示しないＣＰＵ（中央演算処理装置）のアナログ電圧をデジタル電圧に変換する機能を有したＡＤ変換機能ポートに入力される。図示しないＣＰＵには、測定介開始判定部２３、測定終了判定部２４、第１演算部２５、第２演算部２６、信号出力判定部２７の機能を有し、ＡＤ変換機能ポートに入力された検知信号に基づきヘッドスピードを算出し速度報知手段３１に速度情報を出力する。
図中、最上段に示す検知信号の電圧波形は、ドップラーセンサ１１から出力された検知信号を速度算出制御手段２１に備えた信号増幅部２２により増幅した後の検知信号を示し、速度算出制御手段２１に印加する電源電圧範囲内にて電圧ピーク値が顕在化している。信号増幅部２２を構成するオペアンプ等の増幅回路の増幅率を大きくし過ぎると検知信号の電圧ピーク値が電源電圧範囲内にて振り切れ、検知信号がサイン波から矩形波に変化してしまう。そうすると、検知信号にサイン波と矩形波が混在する不具合が生じ、精度良く最高速度を算出することができなくなる。本発明によれば、検知信号がサイン波から矩形波に変化することを防止し精度良く最高速度を算出することができる。
【００２９】
また、ドップラーセンサ１１から出力される検知信号は必ずしも電圧のプラス方向側とマイナス方向側に対称的なサイン波形として出力される訳ではない。従って、検知信号の電圧値レベルは、速度算出制御手段２１に印加する電源電圧範囲内にてピーク値が顕在化する電圧値レベルまで信号増幅部にて増幅し、その増幅された検知信号を直接、速度算出制御手段２１に備えた図示しないＡＤ変換機能部に入力し、第１演算部２５にて検知信号のピーク値をもとに半周期毎（ピーク→ボトム、ボトム→ピーク、…）の時間を抽出し最短時間を算出することが望ましい。
【００３０】
速度算出制御手段２１には増幅された検知信号に対し、プラス側とマイナス側に各々、電圧上限値と電圧下限値を予め設定し、検知信号の電圧値がこの電圧範囲よりも高くなったとき第１演算部２５にて検知信号のピーク値をもとに半周期毎の時間（図中、ｔ１、ｔ２、ｔ３、…）を抽出し最短時間（図中、ｔ３）の算出を開始する測定開始判定部２３と、検知信号の電圧値が予め設定した電圧範囲よりも低くなり所定時間が経過した時に第１演算部２５における演算処理をを終了する測定終了判定部２４を備えている。そして、第１演算部２５の演算結果に基づいてその最短時間（図中、ｔ３）からヘッドスピードの最高速度（図中、Ｖｍａｘ）を第２演算部２６で算出する。本発明によれば、ヘッドスピードの最高速度を効率良く算出できるため、速度算出制御手段２１を構成する制御回路の簡素化・低消費電力化を図れる。
【００３１】
図５（ａ）は、ゴルフクラブをスイングしたときのヘッドの移動速度に対してドップラーセンサから出力される検知信号の周期および周波数を表したグラフである。
ドップラーセンサ１１から出力される検知信号の周期（周波数）は、ドップラーセンサ１１に使用する送信周波数（本実施例では１０．５０ＧＨｚ〜１０．５５ＧＨｚ）とドップラーセンサ１１に接近する被検知体の移動速度とから決定されるが、ゴルフクラブをスイングしたときのヘッドの移動状態は加速性が高くドップラーセンサ１１から出力される検知信号の周波数は瞬間的に変動する。そのため、１周期毎の時間を抽出しその最短時間からヘッドスピードの最高速度を算出した場合、ヘッドスピードが速くなるほど計測結果もばらつきが大きくなる。本発明によれば、第１演算部２５にて検知信号の周波数に基づいて半周期毎の時間を抽出し最短時間を算出した後、第２演算部２６にてその最短時間から最高速度を算出するため、ヘッドスピードが速くなっても計測結果のばらつきを小さく抑えることができる。また、半周期毎にヘッドスピードまで算出しその結果から最高速度を抽出しようとすると演算処理を行うマイクロコンピュータ（ＣＰＵ：中央演算処理装置）に高速性が要求されるが、ヘッドスピード計測の場合、ゴルフスイング終了直後にヘッドスピードを速度報知手段３１により即報知する必要性はなく、報知するまでの時間として数秒は許容される。従って、本発明のように第１演算部２５と第２演算部２６で演算処理を分けることが可能となり、ヘッドスピードの最高速度をより正確に計測することができる。尚、ヘッドがゴルフボール固定手段４２に接近する方向や角度に応じて、第２演算部２６にて算出されたヘッドスピードを補正しても良い。また、速度算出制御手段２１にフィルタ機能を備え、計測したいヘッドスピードの検知範囲に応じて、フィルタ回路を構成しても良い。例えば、ヘッドスピードを１０〜６０ｍ／秒の範囲で計測したい場合、ドップラーセンサ１１の使用周波数が１０．５ＧＨｚとすると、０．８〜４．２ｋＨｚの検知信号だけを通過させるフィルタ回路を第１演算部２５より前段に備えると良い。
【００３２】
図５（ｂ）は、人が歩行しているときの移動速度に対してドップラーセンサから出力される検知信号の周期および周波数を表したグラフである。
速度算出制御手段２１には、第２演算部２６にて算出された最高速度が所定値よりも速いとき速度報知手段３１に速度情報を出力する信号出力判定部２７を備えている。例えば、信号出力判定部２７における出力可否の閾値（図中、Ｖｓ）を１０ｍ／秒とした場合、第２演算部２６にて算出された最高速度（図中、Ｖｍａｘ）がこの閾値（図中、Ｖｓ）を超えた時だけ速度報知手段３１へ速度情報を出力することになる。本発明によれば、ヘッドスピードとは無関係な人の動き等を誤って報知することを防止できる。
【００３３】
図６は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第２実施形態を示す、ブロック図である。図７は、同、速度算出制御手段のタイミングチャート１である。
以下、前述した実施例と重複する部分の記載については説明を省略する。
図６に示すヘッドスピード計測装置５１に備えたドップラーセンサ１１は第１実施形態と同様である。速度算出制御手段２１には、ドップラーセンサ１１から出力された検知信号の数値データを一時的に格納する記憶手段２８を備えている。例えば、高速動作でデータの読み書きを電気的に行なうことができるＲＡＭ（Random Access Memory）を記憶手段２８として使用することができる。信号増幅部２２にて増幅された検知信号の電圧値が所定値よりも高くなったとき、ＣＰＵ（中央処理装置）に内蔵しているＲＡＭもしくはＣＰＵとは別に配置したＲＡＭに検知信号の数値データを継続して格納し、所定時間（図中、Ｔｎ）が経過した後、図７に示すように第１演算部２５、第２演算部２６の順に演算処理を行い、ヘッドスピードを計測して使用者に報知できる。ヘッドスピードを考慮すると検知信号の数値データを継続して格納する時間は最大１００ｍＳあれば十分である。記憶手段２８を備えることにより、速度算出制御手段２１に備えた図示しないＡＤ変換機能部に検知信号の数値データを短時間で取り込み、検知信号の状態をより詳細に解析できるため、ヘッドスピードが比較的速くなっても精度良く最高速度を算出できる。
【００３４】
図８は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第２実施形態を示す、制御手段のタイミングチャート２である。
測定開始判定部２３は、検知信号の周波数に基づいて数値データを記憶手段２８に格納を開始する判定機能を有する。従って、ドップラーセンサ１１から出力された検知信号の周波数が所定値（図中、Ｆｎ）よりも高くなった時のみ検知信号の数値データを記憶手段２８に格納できる。図５に示したグラフによると、人の移動速度とヘッドスピードとではドップラーセンサ１１から検知信号として出力される周波数が大きく異なるため、測定開始判定部２３に入力される検知信号の周波数が低くければ、後段に接続された第１演算部２５、第２演算部２６にて演算処理を行わない。本発明によれば、ヘッドスピードとは無関係な人の動き等を誤って報知することを防止でき、使用者がゴルフクラブをスイングするまで効率良く測定待機状態を維持できる。
【００３５】
図９は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第２実施形態を示す、（ａ）ドップラーセンサの変形例を示すブロック図、（ｂ）ドップラーセンサから出力される検知信号の模式図である。
一般的にゴルフクラブをスイングするときゴルフボール固定手段４２の近傍に一旦、ヘッドを合わせバックスイングした後にフルスイングする。このバックスイングの速度は使用者により様々だが１０ｍ／ｓを超える場合もあり、フルスイングしたヘッドスピードとして誤って計測される可能性がある。前述した信号出力判定部２７にて２０ｍ／Ｓ以上のヘッドスピードについて外部に出力する設定にしておけば、バックスイングによる誤計測を防止することができる。しかしながら、ゴルフクラブの多様性（飛距離によるゴルフクラブ選択）を考慮すると、図９に示す検知信号を分離しその位相関係によりヘッドがゴルフボール固定手段４２に接近する、または離遠することを識別するための複数の検波器１４ａ、１４ｂをドップラーセンサ１１に備えることが望ましい。本発明によれば、ゴルフクラブをバックスイングした時にヘッドがゴルフボール固定手段４２から離遠する状態（図中、グラフ中の点線表示）と、ゴルフクラブをフルスイングした時にヘッドがゴルフボール固定手段４２に接近する状態（図中、グラフ中の実線表示）とを識別できるため、ゴルフクラブをフルスイングした時のみ速度算出制御２１にて演算処理を行い、ヘッドスピードの最高速度を計測することができる。
【００３６】
図１０は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第３実施形態を示す、ブロック図である。。
図１０に示すヘッドスピード計測装置５１のドップラーセンサ１１には、アンテナ１３として送信波が直接、供給され励振する給電素子２と、給電素子２から送信波が放射されることにより励起されて励振する無給電素子３とを備え、空間における電波ビームの結合を利用し、電波ビームの放射面（アンテナとして作用する薄膜電極が形成された基板面）に対し、鉛直方向から所定の方向Φ１へと電波ビームを傾けて放射する。従って、ゴルフボール固定手段４２の近傍、且つスイング経路の直下に相当する地面よりも下方に、電波ビームの放射面を天頂方向に仰向けにした状態でヘッドスピード計測装置５１を設置し、ヘッドスピードを計測することができる。そして、ドップラーセンサ１１にヘッドやゴルフボール４１が衝突し破損することを防止することができる。
【００３７】
図１１は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第３実施形態を示す、（ａ）正面図および（ｂ）側面図である。図１２は、同、設置例を示す（ａ）正面図および（ｂ）上面図である。
図１１に示すヘッドスピード計測装置５１はドップラーセンサ１１と速度算出制御手段２１が一体化している。
ドップラーセンサ１１は、誘電体からなる基板１ａの内部にグランドとして作用する接地電極４が略全面に形成されている。一方の基板１ａ表面には接地電極４との電磁結合を利用しアンテナ１３として作用する薄膜矩形状の給電素子２と無給電素子３とが形成され、給電素子２の励振方向における１辺の長さＬは使用周波数の約半波長である。それに対し無給電素子３の励振方向における１辺の長さは短い。従って、無給電素子３の共振周波数は使用周波数よりも高域側にシフトするため、無給電素子３は導波器（給電素子２よりも位相が遅れた状態）として作用する。他方の基板１ａ表面には発振器１２と検波器１４と検知信号を増幅する図示しない増幅器を配置し、金属ケース１５によりシールドしている。発振器１２（電界効果トランジスタと誘電体共振器を利用し送信波を生成）にて生成された送信波は給電孔５を介し給電素子２に供給される。給電孔５はインピーダンスが５０Ωとなる給電素子２の内部（Ｌ１＜Ｌ２）に設けられているため、給電素子２のみが基板１ａ表面に形成された場合、給電素子２から放射される電波ビームは基板１ａ面（電波ビームの放射面）に対し鉛直方向に放射され、電波ビームの放射形状は励振方向側に直径が長い楕円状となる。給電素子２と給電素子２の励振方向と平行する端辺から所定の間隔を空けて対向するよう図中、下側に配置された導波器として作用する無給電素子３により、基板１ａ面から放射される電波ビームは、空間で結合し基板１ａ面に対し鉛直方向から所定の方向φ１（図中、給電素子２から無給電素子３側に向かう下方向）へと、給電素子２の略中心部を基準としθ１だけ傾いて放射される。以下、図に記載したθ１とは電波ビームの最大放射強度方向を指し、θ２とは電波ビームの半値角を指す。電波ビームの放射特性を考慮すると、θ１が±５°の範囲は基板１ａ面に対し鉛直方向に電波ビームが放射されていると見なすことができる。
本発明のドップラーセンサ１１を、ゴルフボール固定手段４２の近傍、且つスイング経路の直下に電波ビームの放射面を略天頂方向に向けて配置すれば、地面に対し鉛直方向から所定の方向φ１に向けて電波ビームを放射することができる。
【００３８】
図１２に示すゴルフボール固定手段４２の近傍、且つスイング経路の直下に相当する地面よりも下方の位置に、電波ビームの放射面を略天頂方向に向け、ドップラーセンサ１１から放射される電波ビームの放射方向φ１とヘッド接近方向とが略同一となるよう、本発明のヘッドスピード計測装置５１を設置すれば、ドップラーセンサ１１にてヘッドの移動状態が検出できヘッドスピードを計測することができる。また、図２８に示すように防水のためヘッドスピード計測装置５１を樹脂ケース５２に収納することも可能で、その場合、電波ビームの放射面に相当する樹脂ケース５２の表面に電波ビームの放射方向や放射範囲（電波放射方向φ１における半値角）を樹脂ケース５２と一体成型または別体で電波方向表示部５３を設けて表示すれば、通常、電波ビームは視認できないが電波の放射方向を間違うことなく正常な位置に設置することができる。
【００３９】
図１３は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第３実施形態を示す、ドップラーセンサの変形例１を示す（ａ）正面図および（ｂ）Ａ−Ａ’断面図である。図１４は、同、ドップラーセンサの変形例２を示す正面図である。
図１１に示しすドップラーセンサの無給電素子３は励振方向における１辺の長さが給電素子２よりも短く形成されていたが、図１３に示すドップラーセンサ１１の無給電素子３は給電素子２と励振方向における１辺の長さが同じである。但し、無給電素子３の励振方向と直交する端辺に周波数を調整する伝送線路６の片端を接続し、伝送線路６の他端は導通孔７を介し接地電極４に接続されている。この伝送線路６の長さを所定の長さに設定することにより無給電素子３を導波器として作用させることができる。従って、図１３に示したドップラーセンサ１１は図１１に示したドップラーセンサ１１と同様の電波ビームの放射特性を得ることができる。
本変形例１では、無給電素子３の励振方向と直交する端辺に伝送線路６を接続したが無給電素子３の面内、例えばインピーダンスが５０Ωとなる地点に伝送線路６を接続する、伝送線路６の他端を接地電極４に接続せずに開放状態にするといった実施形態でも、無給電素子３を導波器として作用させることができる。
【００４０】
図１４に示すドップラーセンサ１１のアンテナ１３は、基板１表面に給電素子２の励振方向と平行する端辺の両側に、励振方向における１辺の長さがＬよりも短く設定された複数の無給電素子３ａ、３ｂを対称な位置、且つ給電素子２と各無給電素子３ａ、３ｂの隣接する辺の一部が対向するように配置している。複数の無給電素子３ａ、３ｂは図１１に示したドップラーセンサ１１の無給電素子３と同形状を成し導波器として作用するため、基板面１から放射される電波ビームは、空間で結合し基板１ａ面に対し鉛直方向から所定の方向φ１（図中、下方向）へと放射される。本実施例のように、給電素子２と給電素子２の周囲に配置する複数の無給電素子３ａ、３ｂの位置関係によっては、複数の無給電素子３ａ、３ｂを導波器として作用させると、電波ビームの放射方向は無給電素子３ａと無給電素子３ｂが配置された各々の方向に向かいスプリットするように放射される訳ではなく統合された電波ビームとして、無給電素子３ａと無給電素子３ｂとが隣接する空間の略中央部に向かい放射される。
【００４１】
図１５は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第３実施形態を示す、ドップラーセンサの変形例３を示す（ａ）正面図および（ｂ）Ｂ−Ｂ’断面図である。
図１５に示すドップラーセンサ１１は、図１１で示したドップラーセンサ１１に対し無給電素子３の配置だけが異なる。給電素子２にて励起される無給電素子３を給電素子２の励振方向と直交し、且つ給電素子２の給電孔５から遠い側に相当する端辺と対向する位置に所定の間隔を空けて形成している。無給電素子３は図１１に示した無給電素子３と同形状を成し導波器として作用するため、基板１面から放射される電波ビームは、空間で結合し基板１面に対し鉛直方向から所定の方向φ１（図中、上方向）へと、給電素子２の略中心部を基準としθ１だけ傾いて放射される。給電素子２単体から放射される電波ビームの放射パターンは励振方向側に直径が長い楕円形状であるため、無給電素子３を形成する位置により電波ビームの放射形態が変化する。図１１に示したドップラーセンサ１１と比較すると、最大放射強度方向を指すθ１の角度は更に鈍角となり、半値角は広くなる。従って、電波ビームを鉛直方向から更に基板面に対し水平方向へと傾け、局在的に広範囲へ電波ビームを放射することができる。
【００４２】
図１６は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第４実施形態を示す、（ａ）正面図および（ｂ）側面図である。図１７は、同、設置例を示す（ａ）正面図および（ｂ）上面図である。
図１６に示すヘッドスピード計測装置５１はドップラーセンサ１１と速度算出制御手段２１が一体化している。
図１６に示すドップラーセンサ１１は、図１５で示したドップラーセンサ１１に対し無給電素子３の配置だけが異なる。給電素子２にて励起される無給電素子３を給電素子２の励振方向と直交し、且つ給電素子２の給電孔５から近い側に相当する端辺と対向する位置に所定の間隔を空けて形成している。無給電素子３は図１５に示した無給電素子３と同形状を成し導波器として作用するため、基板１ａ面から放射される電波ビームは、空間で結合し基板１ａ面に対し鉛直方向から所定の方向φ１（図中、下方向）へと、給電素子２の略中心部を基準としθ１だけ傾いて放射される。図１１に示したドップラーセンサ１１と比較すると、最大放射強度方向を指すθ１の角度は更に鈍角となり、半値角は広くなる。そして放射される電波ビームのアンテナゲインが向上する。従って、電波ビームを鉛直方向から更に基板面に対し水平方向へと傾け、局在的に広範囲へ高利得の電波ビームを放射することができる。
本発明のドップラーセンサ１１を、ゴルフボール固定手段４２の近傍、且つスイング経路の直下に電波ビームの放射面を略天頂方向に向けて配置すれば、地面に対し鉛直方向から所定の方向φ１に向けて局在的に広範囲へ高利得の電波ビームを放射することができる。
【００４３】
図１７に示すゴルフボール固定手段４２の近傍、且つスイング経路の直下に相当する地面よりも下方の位置に、電波ビームの放射面を略天頂方向に向け、ドップラーセンサ１１から放射される電波ビームの放射方向φ１とヘッド接近方向とが略同一となるよう、本発明のヘッドスピード計測装置５１を設置すれば、ドップラーセンサ１１にてヘッドの移動状態が検出できヘッドスピードを計測することができる。また、図１１に示したヘッドスピード計測装置５１に比べて地面と略平行にドップラーセンサを配置できるため、設置や施工が容易となる。
【００４４】
図１８は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第５実施形態を示す、（ａ）正面図および（ｂ）側面図である。図１９は、同、設置例を示す（ａ）正面図および（ｂ）上面図、（ｃ）上面図である。
図１８に示すヘッドスピード計測装置５１はドップラーセンサ１１と速度算出制御手段２１が一体化している。
図１８に示すドップラーセンサ１１は、図１６で示したドップラーセンサ１１に対し無給電素子３の数と配置が異なる。給電素子２にて励起され導波器として作用する無給電素子３ａを給電素子２の励振方向と直交し、且つ給電素子２の給電孔５から近い側に相当する端辺と対向する位置に、給電素子２にて励起され反射器として作用する無給電素子３ｂを給電素子２の励振方向と直交し、且つ給電素子２の給電孔５から遠い側に相当する端辺と対向する位置に、各々所定の間隔を空けて形成している。無給電素子３ａの励振方向における１辺の長さは給電素子２の励振方向における１辺の長さＬより短いため、図１６で示したドップラーセンサ１１と同様、無給電素子３ａは導波器として作用する。それに対し、無給電素子３ｂの励振方向における１辺の長さは給電素子２の励振方向における１辺の長さＬと同じで、無給電素子３ｂの共振周波数は給電素子２の使用周波数と同じである。そして、給電素子２と無給電素子３ｂとの位置関係から給電素子２と無給電素子３ｂの位相状態を略同一となり反射器として作用する。仮に、無給電素子３ｂの励振方向における１辺の長さが給電素子２の励振方向における１辺の長さＬより長い場合、無給電素子３ｂの共振周波数は給電素子２の使用周波数よりも低域側にシフトするため、無給電素子３ｂは反射器（給電素子２よりも位相が進んだ状態）として作用する。以下、実施例では給電素子２の位相に対して０〜１８０ｄｅｇｒｅｅ位相が進んだ無給電素子３ｂの状態を反射器として定義する。このように、給電素子２を中心として対称に配置した無給電素子３ａを導波器、無給電素子３ｂを反射器として作用させることにより、基板１ａ面から放射される電波ビームは、空間で結合し基板１ａ面に対し鉛直方向から所定の方向φ１（図中、下方向）へと、給電素子２の略中心部を基準としθ１だけ傾いて放射される。図１６に示したドップラーセンサ１１と比較すると、最大放射強度方向を指すθ１の角度はより更に鈍角となり、逆に半値角は狭くなる。従って、電波ビームを鉛直方向からより更に基板面に対し水平方向へと傾け、局在的に電波ビームを絞って放射することができる。
本発明のドップラーセンサ１１を、ゴルフボール固定手段４２の近傍、且つスイング経路の直下に電波ビームの放射面を略天頂方向に向けて配置すれば、地面に対し鉛直方向から所定の方向φ１に向けて局在的に指向性が高い高利得の電波ビームを放射することができる。
【００４５】
図１９に示すゴルフボール固定手段４２の近傍、且つスイング経路の直下に相当する地面よりも下方の位置、且つゴルフクラブをスイングしたときゴルフボール固定手段４２を基準としてヘッドが離遠する方向側に、電波ビームの放射面を天頂方向に向け、ドップラーセンサ１１から放射される電波ビームの放射方向φ１とヘッド接近方向とが略同一となるよう、本発明のヘッドスピード計測装置５１を設置すれば、ドップラーセンサ１１にてヘッドの移動状態が検出できヘッドスピードを計測することができる。また、図１６に示したヘッドスピード計測装置５１に比べて地面と更に略平行にヘッドスピード計測装置５１を配置できるため、天頂方向に余裕が無い狭スペースな場所に設置できる。また、ゴルフクラブをフルスイングしたときにヘッドが上昇していくスイング経路直下の水平面より下方に設置しているため、ドップラーセンサ１１にヘッドが衝突し破損することを防止できる。
【００４６】
また、図１９（ｃ）に示すスイング経路を軸として左右対称な位置に本発明のヘッドスピード計測装置５１ａ、５１ｂを並行して複数配置すれば、各ドップラーセンサ１１ａ、１１ｂから出力された検知信号の電圧値、周波数からヘッドの進入方向を推定することもできる。ドップラーセンサ１１ａから出力される検知信号の周波数をＦａ、ドップラーセンサ１１ｂから出力される検知信号の周波数をＦｂとすると、例えば、ヘッドがヘッドスピード計測装置５１ａ、５１ｂの間からゴルフボール固定手段４２に接近してきた場合はＦａ≒Ｆｂ、ヘッドがヘッドスピード計測装置５１ａ側から偏ってゴルフボール固定手段４２に接近してきた場合はＦａ＞Ｆｂ、ヘッドがヘッドスピード計測装置５１ｂ側から偏ってゴルフボール固定手段４２に接近してきた場合はＦａ＜Ｆｂとなり、進入方向を推定することができる。
【００４７】
図２０は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第５実施形態を示す、ドップラーセンサの変形例１を示す正面図である。
図１８に示したドップラーセンサ１１の無給電素子３ｂは、励振方向における１辺の長さが給電素子２と同じであったのに対し、図２０に示す無給電素子３ｂは励振方向における１辺の長さが給電素子２よりも短い。このように無給電素子３ｂの形状が異なる場合でも、給電素子２と無給電素子３ｂの間隔を調整する（ここでは、間隔を広げる）ことで、無給電素子３ｂを反射器として作用させることができる。従って、図２０に示したドップラーセンサ１１は図１８に示したドップラーセンサ１１とほぼ同様の電波ビームの放射特性を得ることができる。
【００４８】
図２１は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第６実施形態を示す、ブロック図である。
図２１に示すヘッドスピード計測装置５１のドップラーセンサ１１には、給電素子２から送信波が放射されることにより励起されて励振する複数の無給電素子３ａ、３ｂと、高周波信号を通過または遮断する複数のスイッチ８ａ、８ｂとを備え、速度算出制御手段２１には電波ビームを複数の方向へ所定の順序、タイミングにて切り替えるための電波方向切替手段２９を備えている。そして、複数の無給電素子３ａ、３ｂにスイッチ８ａ、８ｂを各々、接続し、所定のタイミングにてスイッチ８ａ、８ｂを切り替え、複数の無給電素子３ａ、ｂのうち、少なくとも１つは導波器として、それ以外は反射器として作用させることにより、電波ビームの放射面に対し、鉛直方向から複数の方向へ電波ビームを傾けて放射できる。
【００４９】
図２２は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第６実施形態を示す、（ａ）正面図および（ｂ）側面図である。図２３は、同、設置例を示す（ａ）正面図および（ｂ）上面図である。
図２２に示すヘッドスピード計測装置５１のドップラーセンサ１１には、基板１ａの片表面に高周波信号が直接、供給される給電素子２と、給電素子２にて励起される給電素子２と略同一形状の複数の無給電素子３ａ、３ｂが給電素子２の励振方向と直交する端辺と対向する位置に各々、所定の間隔を空けて形成され、各無給電素子３ａ、３ｂの励振方向と直交し、且つ給電素子２と隣接しない端辺の略中央部には薄膜の伝送線路６ａ、６ｂの片端が各々、接続されている。そして、伝送線路６ａ、６ｂの他端には、速度算出制御手段２１に備えた図示しない電波方向切替手段２９から制御線９ａ、９ｂに所定の電圧を印加することにより高周波信号を通過または遮断するスイッチ８ａ、８ｂの入力端が各々、独立して接続されている。スイッチ８ａ、８ｂの出力端は、基板１ａ内部の略全面に形成された高周波信号のグランドとして作用する接地電極４に導通孔７ａ〜７ｃを介し各々、接続されている。スイッチ８ａ、８ｂは、使用周波数において高周波信号を通過または遮断できる機能を保有していれば良く、ダイオードや電界効果トランジスタやバイポーラトランジスタ、トランジスタ等を複合し高機能化した高周波スイッチ（ＭＭＩＣ）、ＭＥＭＳスイッチ等を使用できる。例えば、スイッチ８ａ、８ｂに電界効果トランジスタを用いた場合、各ドレイン端子を入力端とし所定の長さに設定された伝送線路６ａ、６ｂの片端に、各ソース端子を出力端として接地電極４に各々接続し、各ゲート端子を制御線９ａ、９ｂに接続する。そして、速度算出制御手段２１に備えた図示しない電波方向切替手段２９からリード線１６を介し制御線９ａ、９ｂに一定の直流電圧を印加すれば、各スイッチ８ａ、８ｂの入力端から出力端へ高周波信号を通過または遮断し、スイッチ８ａ、８ｂが一方の状態のときは各無給電素子３ａ、３ｂを導波器として、スイッチ８ａ、８ｂが他方の状態のときは各無給電素子３ａ、３ｂを反射器として各々、独立して作用させることができる。従って、無給電素子３ａ、３ｂは給電素子と略同形状ではあるが、伝送線路の長さを所定の長さに設定しスイッチ８ａ、８ｂを適宜、切り替えることにより無給電素子３ａ、３ｂの何れか一方を導波器、他方を反射器として作用させることができ、基板１ａ面から放射される電波ビームを基板１ａ面に対し、鉛直方向から所定の方向φ１（図中、下方向）と、所定の方向φ２（図中、上方向）に切り替えて放射することができる。給電素子２の略中心部を基準とし傾いて放射される電波ビームの放射方向φ１におけるθ１とθ２は、図１８に示したドップラーセンサの放射特性とほぼ同じとなり、放射方向φ２におけるθ１’とθ２’はθ１’＝（−１）×θ１、θ２’＝（−１）×θ２となる。本実施例では、導波器として作用させるときの無給電素子３ａ、３ｂの位相は９０〜１２０ｄｅｇｒｅｅ、反射器として作用させるときの位相は０〜マイナス９０ｄｅｇｒｅｅとしている。
ヘッドスピード計測装置５１は、ドップラーセンサ１１と電波方向切替手段２９を備えた速度算出制御手段２１とを一体化して備えているため、電源電圧および通信系以外の余計な配線（例えば、スイッチを切り替える配線）を外部に引き出す必要が無く取り扱いが容易となる。
【００５０】
図２３に示すゴルフボール固定手段４２の近傍、且つスイング経路の直下に相当する地面よりも下方の位置、且つゴルフクラブをスイングしたときゴルフボール固定手段４２を基準としてヘッドが離遠する方向側に、電波ビームの放射面を略天頂方向に向け、ドップラーセンサ１１から放射される電波ビームの放射方向φ１とヘッド接近方向とが略同一となるよう、本発明のヘッドスピード計測装置５１を設置すれば、ドップラーセンサ１１にてヘッドの移動状態が検出できヘッドスピードを計測することができる。図１９に示したヘッドスピード計測装置５１の設置例と同様の効果が得られるとともに、ドップラーセンサ１１に複数の検波器１４を備えずとも、電波ビームの放射方向φ１と放射方向φ２における検知信号からヘッドの移動状態を検出することができるため、使用者がゴルフクラブをフルスイングしたことを確実に認識できる。
【００５１】
図２４は、図２３の設置例においてゴルフクラブをスイング経路に沿ってスイングしたとき、ドップラーセンサから出力される検知信号の模式図である。図２５は、図２３の設置例においてゴルフクラブをスイング経路に対し斜め方向から横切るようにスイングしたとき、ドップラーセンサから出力される検知信号の模式図である。
ゴルフクラブをスイングしたときにヘッドがほぼ直線的に移動する距離ｄはゴルフボール固定手段近傍の１０〜２０ｃｍ程度である。例えば、ヘッドスピードが４０ｍ／Ｓだとすると、距離ｄ間を２．５〜５．０ミリ秒の時間で通過することになる。従って、電波ビームを複数の方向へ切り替える場合、取得したい最大ヘッドスピードから通過時間を算出し、通過時間をスキャン方向数で割った時間をもとに、電波ビームの放射方向を切り替えるタイミング（電波ビームをある１方向に固定する時間）を決定することが望ましい。
この設定方法を図２２に示したヘッドスピード計測装置５１から放射される電波ビームの放射方向を切り替えるタイミングに適用すると、ゴルフクラブをスイング経路に沿ってスイングしたときは図２４に示すような電波ビームの放射方向φ１と放射方向φ２において連続的な状態（図中、ｔ（ｎ）１、ｔ（ｎ）２）でドップラーセンサ１１から検知信号が出力され、ゴルフクラブをスイング経路に対し斜め方向から横切るようにスイングしたときは図２５に示すような電波ビームの放射方向φ１と放射方向φ２において断続的な状態（図中、ｔ（ｎ）１、ｔ（ｎ）２、ｔ（ｎ＋１）１、ｔ（ｎ＋１）２）でドップラーセンサ１１から検知信号が出力される。従って、ヘッドスピードのほかにゴルフクラブをスイングしたときのヘッドの進入方向を推測することができる。
【００５２】
図２６は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第６実施形態を示す、ドップラーセンサの変形例１を示す（ａ）正面図および（ｂ）Ｃ−Ｃ’断面図である。
図２６に示すドップラーセンサ１１は、図２２で示したヘッドスピード計測装置５１とはドップラーセンサ１１に備えた複数のスイッチ８ａ、８ｂの配置が異なる。複数のスイッチ８ａ、８ｂは接地電極４と同一面に配置され、無給電素子３ａは伝送線路６ａおよび導通孔７ａを介しスイッチ８ａの入力端に、無給電素子３ｂは伝送線路６ｂおよび導通孔７ｂを介しスイッチ８ｂの入力端に各々、接続されている。スイッチ８ａ、８ｂを接地電極４と同一面に配置しても、図２２に示したヘッドスピード計測装置５１のドップラーセンサ１１とほぼ同様の電波ビームの放射特性を得ることができる。発振器１２や検波器１４の省スペース化もしくは小型モジュール化を図り、スイッチ８ａ、８ｂを接地電極４と同一面に配置すれば、スイッチ８ａ、８ｂがアンテナ１３形成面に立体的に突出することがなくアンテナ１３形成面をフラットにできるため、製造時の取扱いが容易となり、スイッチの破損や静電気破壊を防止できる。
【００５３】
本実施例のドップラーセンサ１１は、基板１内部に接地電極４を形成した積層基板１の片方の表面にアンテナ１３として作用する薄膜電極と、他方の表面に発振器１２および検波器１４を配置しているが、アンテナ１３として作用する基板１と、発振器１２および検波器１４を配置する基板１とを別体にしても良い。そうすれば、アンテナ１３の基板１を取り替えるだけで容易に検知範囲を変更することができる。
【００５４】
図２７は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第６実施形態を示す、ドップラーセンサの変形例２を示す正面図である。
図２７に示すドップラーセンサ１１は、給電素子２を中心として斜め方向に対称な位置に４つの無給電素子３ａ〜３ｄを配置している。そして、各無給電素子３ａ〜３ｄの励振方向と直交し、且つ給電素子２よりも遠い側の端辺の略中央部近傍にスイッチ８ａ〜８ｄの入力端が直接、接続され、各無給電素子３ａ〜３ｄの端辺の一部はスイッチ８ａ〜８ｄの制御端子と接触しないよう切り欠かれている。図２２で示したヘッドスピード計測装置５１のドップラーセンサ１１においては各無給電素子３ａ、３ｂに接続された伝送線路６ａ、６ｂの長さを調節し、スイッチ８ａ、８ｂの状態を適宜、切り替えたときに各無給電素子３ａ、３ｂが独立して導波器または反射器として作用する構造だったのに対し、図２７に示すアンテナでは、伝送線路は使用せずに各無給電素子３ａ〜３ｄの形状を調整しスイッチ８ａ〜８ｄの状態を適宜、切り替えたときに各無給電素子３ａ〜３ｄが独立して導波器または反射器として作用する構造となっている。従って、複数の無給電素子３ａ〜３ｄの位相状態を切り替えるときに伝送線路６を必要としないためアンテナ１３配置スペースを削減できドップラーセンサ１１の小型化が図れる。また、適宜、スイッチ８ａ〜８ｄを選択することにより電波ビームの放射方向を多方向（図中φ１〜φ６）に切り替えることができるため、このドップラーセンサ１１を備えたヘッドスピード計測装置５１は、ヘッドスピードやヘッドの進入・離遠方向を詳細に計測することができる。
【００５５】
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は本発明の説明のための例示にすぎず、本発明の範囲をこの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱することなく、その他の様々な態様でも実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明におけるヘッドスピード計測装置の第１実施形態を示す、ブロック図である。
【図２】同、（ａ）正面図および（ｂ）側面図である。
【図３】同、設置例を示す（ａ）正面図および（ｂ）上面図である。
【図４】同、速度算出制御手段のタイミングチャートである。
【図５】（ａ）ヘッドの移動速度とドップラーセンサから出力される検知信号の状態、（ｂ）人の歩行速度とドップラーセンサから出力される検知信号の状態、を示すグラフである。
【図６】本発明におけるヘッドスピード計測装置の第２実施形態を示す、ブロック図である。
【図７】同、速度算出制御手段のタイミングチャート１である。
【図８】同、速度算出制御手段のタイミングチャート２である。
【図９】同、（ａ）ドップラーセンサの変形例を示すブロック図、（ｂ）ドップラーセンサから出力される検知信号の模式図である。
【図１０】本発明におけるヘッドスピード計測装置の第３実施形態を示す、ブロック図である。
【図１１】同、（ａ）正面図および（ｂ）側面図である。
【図１２】同、設置例を示す（ａ）正面図および（ｂ）上面図である。
【図１３】同、ドップラーセンサの変形例１を示す（ａ）正面図および（ｂ）Ａ−Ａ’断面図である。
【図１４】同、ドップラーセンサの変形例２を示す正面図である。
【図１５】同、ドップラーセンサの変形例３を示す（ａ）正面図および（ｂ）Ｂ−Ｂ’断面図である。
【図１６】本発明におけるヘッドスピード計測装置の第４実施形態を示す、（ａ）正面図および（ｂ）側面図である。
【図１７】同、設置例を示す（ａ）正面図および（ｂ）上面図である。
【図１８】本発明におけるヘッドスピード計測装置の第５実施形態を示す、（ａ）正面図および（ｂ）側面図である。
【図１９】同、設置例を示す（ａ）正面図および（ｂ）上面図、（ｃ）上面図である。
【図２０】同、ドップラーセンサの変形例１を示す正面図である。
【図２１】本発明におけるヘッドスピード計測装置の第６実施形態を示す、ブロック図である。
【図２２】同、（ａ）正面図および（ｂ）側面図である。
【図２３】同、設置例を示す（ａ）正面図および（ｂ）上面図である。
【図２４】同、ドップラーセンサから出力される検知信号の模式図１である。
【図２５】同、ドップラーセンサから出力される検知信号の模式図２である。
【図２６】同、ドップラーセンサの変形例１を示す（ａ）正面図および（ｂ）Ｃ−Ｃ’断面図である。
【図２７】同、ドップラーセンサの変形例２を示す正面図である。
【図２８】本発明におけるヘッドスピード計測装置を示す、（ａ）上面図および（ｂ）側面図である。
【図２９】背景技術記載のヘッドスピード計測装置の斜視図である。
【図３０】ヘッドスピード計測装置の設置例を示す（ａ）正面図および（ｂ）上面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１、１ａ、１ｂ 基板
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 給電素子
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 無給電素子
４ 接地電極
５ 給電孔
６、６ａ、６ｂ 伝送線路
７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ 導通孔
８、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ スイッチ
９、９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ 制御線
１１、１１ａ、１１ｂ ドップラーセンサ
１２ 発振器
１３ アンテナ
１４、１４ａ、１４ｂ 検波器
１５ 金属ケース
１６ リード線
２１ 速度算出制御手段
２２ 信号増幅部
２３ 測定開始判定部
２４ 測定終了判定部
２５ 第１演算部
２６ 第２演算部
２７ 信号出力判定部
２８ 記憶手段
２９ 電波方向切替手段
３１ 速度報知手段
４１ ゴルフボール
４２ ゴルフボール固定手段
４３ ゴルフクラブ
４４ ヘッド
５１ ヘッドスピード計測装置
５２ 樹脂ケース
５３ 電波方向表示部
６１、６１ａ、６１ｂ センサ素子
６２ 表示部
６３ 筐体
６４ 被検知箔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検知体をスイングしたときのスイングスピードの計測技術に関し、特に、ゴルフクラブをスイングしたときのヘッドスピードの計測技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検知体（例えば、野球のバットやテニスのラケット、ボクシングならば人の拳等）の移動状態を周波数に換算し、検知信号として外部に出力できるドップラーセンサを使用すれば、非接触にて被検知体のスイングスピードを計測できることは容易に考えられる。
一方、ゴルフクラブをスイングしたときのヘッドスピードを計測し、外部に報知する機器として図２９に示すヘッドスピード計測装置が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３１４５４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ドップラーセンサは、電波ビームの放射方向に対して接近・離遠する被検知体の移動状態を検知できるセンサであり、ドップラーセンサの設置場所によってはドップラーセンサに向かって被検知体が接近・離遠しても、電波ビームの放射方向と異なれば被検知体の移動状態を検知することができない。従って、設置場所の制約等がある場合、電波ビームの放射面に対し略鉛直方向に電波ビームを放射するドップラーセンサでは被検知体のスイングスピードを計測できない場合がある。
一方、特許文献１に示す従来のヘッドスピード計測装置は、ヘッド４４先端に取り付けた磁性体の被検知箔６４の通過時間を検知する複数のセンサ素子６１ａ、６１ｂと、通過時間に基づいて算出されたヘッドスピードを外部に報知する表示部６２とから構成され、複数のセンサ素子６１ａ、６１ｂと表示部６２は１つの筐体６３に収められ一体化している。そして、ゴルフクラブ６３をスイングしたときゴルフクラブ６３先端に取り付けられたヘッド６４が移動するスイング経路から離れた位置に、スイング経路と並行するよう本計測装置を設置し、ヘッドスピードを計測することができる。
しかしながら、複数のセンサ素子６１ａ、６１ｂを所定の間隔を空けて配置し、被検知箔６４がセンサ素子６１ａからセンサ素子６１ｂとの間を通過する時間から算出されるヘッドスピードはセンサ素子６１間における平均速度であり、ヘッドスピードの最高速度を検出することはできない。
【０００５】
従って、本発明の目的は、被検知体をスイングしたときのスイングスピードを計測するドップラーセンサおよび同ドップラーセンサを用いたヘッドスピード計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、送信波を発生する発振器と、前記送信波を前方に放射して、被検知体をスイングしたとき、前記送信波が前記被検知体に衝突し反射して戻ってきた反射波を受信波として受信するアンテナと、前記送信波と前記受信波の周波数の差分を抽出する検波器とを備え、前記被検知体の移動状態を周波数に換算し、検知信号として外部に出力するドップラーセンサにおいて、前記アンテナは、誘電体からなる基板と、該基板の一方の表面、または内部の略全面に形成され、グランドとして作用する接地電極と、該接地電極と対向するよう前記基板の他方の表面に形成され前記送信波が直接、供給され励振する給電素子と、該給電素子から前記送信波が放射されることにより励起されて励振する無給電素子と、を備え、前記給電素子の端辺から所定の間隔を空けて前記無給電素子を配置し、前記給電素子に対し前記無給電素子の位相を変化させ、前記送信波の放射方向を前記基板面に対し鉛直方向から所定の方向へと傾けたことを特徴とする。
【０００７】
上記目的を達成するために請求項２記載の発明は、前記無給電素子を導波器として作用させたことを特徴とする。
【０００８】
上記目的を達成するために請求項３記載の発明は、前記給電素子の励振方向に対して直交する前記給電素子の端辺と、前記無給電素子の端辺とが対向するように前記無給電素子を配置したことを特徴とする。
【０００９】
上記目的を達成するために請求項４記載の発明は、前記給電素子の給電点から近い側の前記給電素子の端辺と、前記無給電素子の端辺とが対向するように前記無給電素子を配置したことを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するために請求項５記載の発明は、送信波を発生する発振器と、前記送信波を前方に放射して、被検知体をスイングしたとき、前記送信波が前記被検知体に衝突し反射して戻ってきた反射波を受信波として受信するアンテナと、前記送信波と前記受信波の周波数の差分を抽出する検波器とを備え、前記被検知体の移動状態を周波数に換算し、検知信号として外部に出力するドップラーセンサにおいて、前記アンテナは、誘電体からなる基板と、該基板の一方の表面、または内部の略全面に形成され、グランドとして作用する接地電極と、該接地電極と対向するよう前記基板の他方の表面に形成され前記送信波が直接、供給され励振する給電素子と、該給電素子から前記送信波が放射されることにより励起されて励振する複数の無給電素子と、
を備え、前記給電素子の端辺から所定の間隔を空けて、且つ前記給電素子を中心として対称となるように複数の前記無給電素子を各々配置し、前記給電素子に対し複数の前記無給電素子の各位相を変化させ、前記送信波の放射方向を前記基板面に対し鉛直方向から所定の方向へと傾けたことを特徴とする。
【００１１】
上記目的を達成するために請求項６記載の発明は、複数の前記無給電素子のうち、少なくとも１つは導波器として、それ以外は反射器として作用させたことを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成するために請求項７記載の発明は、前記給電素子の励振方向に対して直交する前記給電素子の端辺と、前記無給電素子の端辺とが対向するように複数の前記無給電素子を各々、配置したことを特徴とする。
【００１３】
上記目的を達成するために請求項８記載の発明は、前記給電素子の給電点から近い側の前記無給電素子は導波器、前記給電素子の給電点から遠い側の前記無給電素子は反射器として作用させたことを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成するために請求項９記載の発明は、複数の前記無給電素子に高周波信号を通過または遮断する複数のスイッチを各々、接続し、所定のタイミングにて複数の前記スイッチを切り替えたとき、複数の前記無給電素子のうち、少なくとも１つは導波器として、それ以外は反射器として作用させたことを特徴とする。
【００１５】
上記目的を達成するために請求項１０記載の発明は、前記検知信号を分離しその位相関係により接近または離遠を識別するための複数の検波器を備えたことを特徴とする。
【００１６】
上記目的を達成するために請求項１１記載の発明は、請求項１乃至１０何れか１項記載のドップラーセンサと、前記検知信号の周波数に基づいてヘッドスピードを算出する速度算出制御手段とを備え、ゴルフクラブをスイングしたときヘッドの移動状態からヘッドスピードを計測することを特徴とする。
【００１７】
上記目的を達成するために請求項１２記載の発明は、前記速度算出制御手段は、複数の前記スイッチを所定の順序、タイミングにて切り替える電波方向切替手段を備えたことを特徴とする。
【００１８】
上記目的を達成するために請求項１３記載の発明は、前記速度算出制御手段は、前記検知信号の周波数に基づいて半周期毎の時間を抽出し最短時間を算出する第１演算部と、該第１演算部の演算結果に基づいて最高速度を算出する第２演算部とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
上記目的を達成するために請求項１４記載の発明は、使用者にヘッドスピードを知らせる速度報知手段を備え、前記第２演算部にて算出された最高速度が所定値より速いとき、前記速度報知手段にてヘッドスピードを報知することを特徴とする。
【００２０】
上記目的を達成するために請求項１５記載の発明は、ゴルフボールを所定の位置に固定するための固定面を片端に備え、水平面（地面）に設置されたゴルフボール固定手段に向かい前記ゴルフクラブをスイングしたとき、前記ゴルフクラブ先端のヘッドが移動する経路をスイング経路、前記ヘッドが前記ゴルフボール固定手段に向かい接近する方向をヘッド接近方向とすると、
前記ドップラーセンサから放射される電波ビームの放射方向の少なくとも１つが前記ドップラーセンサの電波ビームを放射する放射面に対し鉛直方向から所定方向１に傾く前記ドップラーセンサを、前記放射面を略天頂方向に向けて前記ゴルフボール固定手段の近傍に設置したとき、前記所定方向と、前記ヘッド接近方向とが略同一であることを特徴とする。
【００２１】
上記目的を達成するために請求項１６記載の発明は、前記スイング経路の直下に相当する前記水平面よりも下方側に、前記ドップラーセンサを設置したことを特徴とする。
【００２２】
上記目的を達成するために請求項１７記載の発明は、前記ゴルフクラブをスイングしたとき前記ゴルフボール固定手段を基準として前記ヘッドが離遠する方向側に、前記ドップラーセンサを設置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、被検知体をスイングしたときのスイングスピードを計測するドップラーセンサおよび同ドップラーセンサを用いたヘッドスピード計測装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら、本発明におけるヘッドスピード計測装置について説明する。
尚、以下実施例における図面の基板の厚みやパターン寸法は説明の都合上、実際の形状とは異なる。
図１は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第１実施形態を示す、ブロック図である。
【００２５】
図１に示すヘッドスピード計測装置５１は、ゴルフクラブをスイングしたとき、ゴルフクラブ先端のヘッドの移動状態を周波数に換算し、検知信号として外部に出力するドップラーセンサ１１と、ドップラーセンサ１１から出力された検知信号の周波数に基づいてヘッドスピードの最高速度を算出する速度算出制御手段２１と、計測したヘッドスピードを使用者へ知らせる速度報知手段３１とから構成されている。
ドップラーセンサ１１には、送信波を発生する発振器１２と、送信波を前方に放射してゴルフクラブをスイングしたとき、送信波がゴルフクラブ先端のヘッドに衝突し反射して戻ってきた反射波を受信波として受信するアンテナ１３と、送信波と受信波の周波数の差分を抽出する検波器１４とを備えている。
速度算出制御手段２１には、ドップラーセンサ１１から出力された検知信号の電圧値レベルを速度算出制御手段２１に印加する電源電圧範囲内にて電圧ピーク値が顕在化する電圧値レベルまで検知信号を増幅する信号増幅部２２と、信号増幅部２２にて増幅された検知信号の電圧値または周波数が所定値よりも高くなったとき後述する第１演算部２５における演算処理を開始する測定開始判定部２３と、検知信号の周波数に基づいて半周期毎の時間を抽出し最短時間を算出する第１演算部２５と、検知信号の電圧値または周波数が所定値よりも低くなったとき第１演算部２５における演算処理を終了する測定終了判定部２４と、第１演算部２５の演算結果に基づいてその最短時間から最高速度を算出する第２演算部２６と、第２演算部２６にて算出された最高速度が所定値よりも速いとき後述する速度報知手段３１に速度情報を出力する信号出力判定部２７とを備えている。
速度報知手段３１には、使用者にゴルフクラブをスイングするタイミングを知らせるための計測可否表示部（図中、『ＲＥＡＤＹ』と表示された下部のライトが点灯時は計測可能、『ＷＡＩＴ』と表示された下部のライトが点灯時は計測不可能）と、信号出力判定部２７から出力された速度情報に基づいてヘッドスピードを小数点１桁まで表示が可能な速度表示部とを備えている。
【００２６】
本発明におけるヘッドスピード計測装置５１は、電波ビームを放射するドップラーセンサ１１の放射面（アンテナ１３形成面）に向かって、ゴルフクラブ先端のヘッドが接近・離遠する位置に、少なくともドップラーセンサ１１を配置する必要がある。例えば、図３０のように電波ビームをアンテナ１３形成面に対し鉛直方向に放射するドップラーセンサ１１を、ゴルフボール固定手段の近傍、且つゴルフクラブをスイングしたときにゴルフクラブ先端のヘッドが移動するスイング経路の直下に相当する水平面（以下、地面）よりも下方に、電波ビームの放射面を天頂方向に仰向けにした状態でヘッドスピード計測装置５１を設置した場合、電波ビームの放射方向φ１は地面に対し鉛直方向となり、ゴルフクラブをスイングしたときドップラーセンサから見たヘッドの移動状態は接近する距離が極端に短いのに対し時間は長くなるため、ドップラーセンサから出力される検知信号の周波数は極端に低くなる。従って、高精度にてヘッドスピードを計測することができない。また、図２９に示したセンサ素子６１と表示部６２が一体となって筐体６３に収納されている従来のヘッドスピード計測装置とは異なり、少なくとも速度報知手段３１は別体として使用者から計測可否表示部や速度表示部が視認しやすい場所に設置することが望ましい。速度算出制御手段２１と速度報知手段３１との情報のやりとりは無線または有線にて行えば良い。
また、以下実施例において速度算出制御手段２１に信号増幅部２２を備えているが、必ずしも信号増幅部２２を速度算出制御手段２１に備える必要はなく、ドップラーセンサ１１側に備えても良いし、ドップラーセンサ１１と速度算出制御手段２１の両方に備えても良い。ドップラーセンサ１１側に信号増幅部２２を備えれば外部からのノイズ耐性が向上するため取り扱いが容易になり、ドップラーセンサ１１のみをヘッドスピードの計測に適した場所、狭いスペースにもに設置することができる。そして、速度算出制御手段２１と速度報知手段３１とを１つの筐体に収納して使用者から測定可否表示部や速度表示部が視認しやすい場所に設置すれば、速度算出制御手段２１が多少、複雑になり大型化しても使用上、特に問題は無い。
他の部位についても同様であり、説明の都合上、ヘッドスピード計測装置５１してドップラーセンサ１１と速度算出制御手段２１と速度報知手段３１に大別しているだけで、設置環境に応じて、速度算出制御手段２１として記載した部位をドップラーセンサ１１側や速度報知手段３１側に備えることができる。
また、使用者にヘッドスピードを知らせる速度報知手段３１として視認性を重視した速度表示部を備えているが音声でヘッドスピードを報知しても良いし、計測されたヘッドスピードのデータを紙にて出力する、携帯端末へ出力する等の機能を速度報知手段３１に備え、使用者にヘッドスピードを報知しても良い。
【００２７】
図２は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第１実施形態を示す（ａ）正面図および（ｂ）側面図である。図３は、同、設置例を示す（ａ）正面図および（ｂ）上面図である。
図２に示すヘッドスピード計測装置５１はドップラーセンサ１１と速度算出制御手段２１が一体化している。
ドップラーセンサ１１は、誘電体からなる基板１ａの内部にグランドとして作用する接地電極４が略全面に形成され、基板１ａの一方の表面にはアンテナ１３として作用する複数の給電素子２ａ〜２ｄが形成されている。一般的なマイクロストリップアンテナ構造（接地電極４との電磁界結合を利用し給電素子２ａ〜２ｄの正面方向に効率よく電波を放射する）をなし、給電素子２ａ〜２ｄは使用周波数の約半波長（λｇ／２：λｇ…基板１を伝搬する高周波信号の波長である。また、真空中における高周波信号、電波の波長をλ、基板１の誘電率をεｒとすると、λ＝εｒ１/２・λｇである。）の長さＬを少なくとも一辺にもつ矩形状の薄膜電極である。複数の給電素子２ａ〜２ｄを互いに電力均等分配回路となる伝送線路６で接続することでアンテナ有効面積が増加し、基板１ａの他方の表面に形成された発振器１２にて生成された送信波が給電孔５、伝送線路６を介し給電素子２ａ〜２ｄに直接、供給され、給電素子２ａ〜２ｄが同位相にて励振することにより基板１ａ面に対し鉛直方向に向かい指向性が比較的鋭い電波ビームを放射する。
ゴルフクラブをスイングしたときにゴルフクラブ先端のヘッドが移動する経路をスイング経路とし、ゴルフボール４１を所定の位置に固定するための固定面を片端に備え、地面から突出し設置されたゴルフボール固定手段４２に向かいヘッドが接近する方向をヘッド接近方向としたとき、図３に示すドップラーセンサ１１から鉛直方向に向かい放射される電波ビームの放射方向φ１とヘッド接近方向とが略同一となり、スイング経路からは比較的遠く離れた位置に、ドップラーセンサ１１から放射される電波ビームの放射面が地面に対して垂直となる状態でヘッドスピード計測装置５１を設置すると、ゴルフクラブをスイングしたときに、基板１ａの発振器１２と同一面に形成された検波器１４を介し、ヘッドの移動状態を周波数に換算した検知信号をドップラーセンサ１１から速度算出制御手段２１に出力することができる。本実施例のドップラーセンサ１１にはアンテナ１３として作用する給電素子２を４つ配置したが、給電素子４の数や素子間距離は検知範囲に応じて適宜、選択すれば良い。尚、スイング経路は説明の都合上、図中点線で記載しているがヘッドの大きさを考慮すると、スイング経路の幅方向の長さは最大２０ｃｍとなる。以下、実施例においても同様である。
【００２８】
図４は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第１実施形態を示す、速度算出制御手段のタイミングチャートである。
基板１ｂには速度算出制御手段２１が配置され、ドップラーセンサ１１から出力された検知信号を増幅する少なくとも１つのオペアンプから構成される増幅回路を信号増幅部２２として備え、増幅した検知信号を図示しないＣＰＵ（中央演算処理装置）のアナログ電圧をデジタル電圧に変換する機能を有したＡＤ変換機能ポートに入力される。図示しないＣＰＵには、測定介開始判定部２３、測定終了判定部２４、第１演算部２５、第２演算部２６、信号出力判定部２７の機能を有し、ＡＤ変換機能ポートに入力された検知信号に基づきヘッドスピードを算出し速度報知手段３１に速度情報を出力する。
図中、最上段に示す検知信号の電圧波形は、ドップラーセンサ１１から出力された検知信号を速度算出制御手段２１に備えた信号増幅部２２により増幅した後の検知信号を示し、速度算出制御手段２１に印加する電源電圧範囲内にて電圧ピーク値が顕在化している。信号増幅部２２を構成するオペアンプ等の増幅回路の増幅率を大きくし過ぎると検知信号の電圧ピーク値が電源電圧範囲内にて振り切れ、検知信号がサイン波から矩形波に変化してしまう。そうすると、検知信号にサイン波と矩形波が混在する不具合が生じ、精度良く最高速度を算出することができなくなる。本発明によれば、検知信号がサイン波から矩形波に変化することを防止し精度良く最高速度を算出することができる。
【００２９】
また、ドップラーセンサ１１から出力される検知信号は必ずしも電圧のプラス方向側とマイナス方向側に対称的なサイン波形として出力される訳ではない。従って、検知信号の電圧値レベルは、速度算出制御手段２１に印加する電源電圧範囲内にてピーク値が顕在化する電圧値レベルまで信号増幅部にて増幅し、その増幅された検知信号を直接、速度算出制御手段２１に備えた図示しないＡＤ変換機能部に入力し、第１演算部２５にて検知信号のピーク値をもとに半周期毎（ピーク→ボトム、ボトム→ピーク、…）の時間を抽出し最短時間を算出することが望ましい。
【００３０】
速度算出制御手段２１には増幅された検知信号に対し、プラス側とマイナス側に各々、電圧上限値と電圧下限値を予め設定し、検知信号の電圧値がこの電圧範囲よりも高くなったとき第１演算部２５にて検知信号のピーク値をもとに半周期毎の時間（図中、ｔ１、ｔ２、ｔ３、…）を抽出し最短時間（図中、ｔ３）の算出を開始する測定開始判定部２３と、検知信号の電圧値が予め設定した電圧範囲よりも低くなり所定時間が経過した時に第１演算部２５における演算処理をを終了する測定終了判定部２４を備えている。そして、第１演算部２５の演算結果に基づいてその最短時間（図中、ｔ３）からヘッドスピードの最高速度（図中、Ｖｍａｘ）を第２演算部２６で算出する。本発明によれば、ヘッドスピードの最高速度を効率良く算出できるため、速度算出制御手段２１を構成する制御回路の簡素化・低消費電力化を図れる。
【００３１】
図５（ａ）は、ゴルフクラブをスイングしたときのヘッドの移動速度に対してドップラーセンサから出力される検知信号の周期および周波数を表したグラフである。
ドップラーセンサ１１から出力される検知信号の周期（周波数）は、ドップラーセンサ１１に使用する送信周波数（本実施例では１０．５０ＧＨｚ〜１０．５５ＧＨｚ）とドップラーセンサ１１に接近する被検知体の移動速度とから決定されるが、ゴルフクラブをスイングしたときのヘッドの移動状態は加速性が高くドップラーセンサ１１から出力される検知信号の周波数は瞬間的に変動する。そのため、１周期毎の時間を抽出しその最短時間からヘッドスピードの最高速度を算出した場合、ヘッドスピードが速くなるほど計測結果もばらつきが大きくなる。本発明によれば、第１演算部２５にて検知信号の周波数に基づいて半周期毎の時間を抽出し最短時間を算出した後、第２演算部２６にてその最短時間から最高速度を算出するため、ヘッドスピードが速くなっても計測結果のばらつきを小さく抑えることができる。また、半周期毎にヘッドスピードまで算出しその結果から最高速度を抽出しようとすると演算処理を行うマイクロコンピュータ（ＣＰＵ：中央演算処理装置）に高速性が要求されるが、ヘッドスピード計測の場合、ゴルフスイング終了直後にヘッドスピードを速度報知手段３１により即報知する必要性はなく、報知するまでの時間として数秒は許容される。従って、本発明のように第１演算部２５と第２演算部２６で演算処理を分けることが可能となり、ヘッドスピードの最高速度をより正確に計測することができる。尚、ヘッドがゴルフボール固定手段４２に接近する方向や角度に応じて、第２演算部２６にて算出されたヘッドスピードを補正しても良い。また、速度算出制御手段２１にフィルタ機能を備え、計測したいヘッドスピードの検知範囲に応じて、フィルタ回路を構成しても良い。例えば、ヘッドスピードを１０〜６０ｍ／秒の範囲で計測したい場合、ドップラーセンサ１１の使用周波数が１０．５ＧＨｚとすると、０．８〜４．２ｋＨｚの検知信号だけを通過させるフィルタ回路を第１演算部２５より前段に備えると良い。
【００３２】
図５（ｂ）は、人が歩行しているときの移動速度に対してドップラーセンサから出力される検知信号の周期および周波数を表したグラフである。
速度算出制御手段２１には、第２演算部２６にて算出された最高速度が所定値よりも速いとき速度報知手段３１に速度情報を出力する信号出力判定部２７を備えている。例えば、信号出力判定部２７における出力可否の閾値（図中、Ｖｓ）を１０ｍ／秒とした場合、第２演算部２６にて算出された最高速度（図中、Ｖｍａｘ）がこの閾値（図中、Ｖｓ）を超えた時だけ速度報知手段３１へ速度情報を出力することになる。本発明によれば、ヘッドスピードとは無関係な人の動き等を誤って報知することを防止できる。
【００３３】
図６は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第２実施形態を示す、ブロック図である。図７は、同、速度算出制御手段のタイミングチャート１である。
以下、前述した実施例と重複する部分の記載については説明を省略する。
図６に示すヘッドスピード計測装置５１に備えたドップラーセンサ１１は第１実施形態と同様である。速度算出制御手段２１には、ドップラーセンサ１１から出力された検知信号の数値データを一時的に格納する記憶手段２８を備えている。例えば、高速動作でデータの読み書きを電気的に行なうことができるＲＡＭ（Random Access Memory）を記憶手段２８として使用することができる。信号増幅部２２にて増幅された検知信号の電圧値が所定値よりも高くなったとき、ＣＰＵ（中央処理装置）に内蔵しているＲＡＭもしくはＣＰＵとは別に配置したＲＡＭに検知信号の数値データを継続して格納し、所定時間（図中、Ｔｎ）が経過した後、図７に示すように第１演算部２５、第２演算部２６の順に演算処理を行い、ヘッドスピードを計測して使用者に報知できる。ヘッドスピードを考慮すると検知信号の数値データを継続して格納する時間は最大１００ｍＳあれば十分である。記憶手段２８を備えることにより、速度算出制御手段２１に備えた図示しないＡＤ変換機能部に検知信号の数値データを短時間で取り込み、検知信号の状態をより詳細に解析できるため、ヘッドスピードが比較的速くなっても精度良く最高速度を算出できる。
【００３４】
図８は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第２実施形態を示す、制御手段のタイミングチャート２である。
測定開始判定部２３は、検知信号の周波数に基づいて数値データを記憶手段２８に格納を開始する判定機能を有する。従って、ドップラーセンサ１１から出力された検知信号の周波数が所定値（図中、Ｆｎ）よりも高くなった時のみ検知信号の数値データを記憶手段２８に格納できる。図５に示したグラフによると、人の移動速度とヘッドスピードとではドップラーセンサ１１から検知信号として出力される周波数が大きく異なるため、測定開始判定部２３に入力される検知信号の周波数が低くければ、後段に接続された第１演算部２５、第２演算部２６にて演算処理を行わない。本発明によれば、ヘッドスピードとは無関係な人の動き等を誤って報知することを防止でき、使用者がゴルフクラブをスイングするまで効率良く測定待機状態を維持できる。
【００３５】
図９は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第２実施形態を示す、（ａ）ドップラーセンサの変形例を示すブロック図、（ｂ）ドップラーセンサから出力される検知信号の模式図である。
一般的にゴルフクラブをスイングするときゴルフボール固定手段４２の近傍に一旦、ヘッドを合わせバックスイングした後にフルスイングする。このバックスイングの速度は使用者により様々だが１０ｍ／ｓを超える場合もあり、フルスイングしたヘッドスピードとして誤って計測される可能性がある。前述した信号出力判定部２７にて２０ｍ／Ｓ以上のヘッドスピードについて外部に出力する設定にしておけば、バックスイングによる誤計測を防止することができる。しかしながら、ゴルフクラブの多様性（飛距離によるゴルフクラブ選択）を考慮すると、図９に示す検知信号を分離しその位相関係によりヘッドがゴルフボール固定手段４２に接近する、または離遠することを識別するための複数の検波器１４ａ、１４ｂをドップラーセンサ１１に備えることが望ましい。本発明によれば、ゴルフクラブをバックスイングした時にヘッドがゴルフボール固定手段４２から離遠する状態（図中、グラフ中の点線表示）と、ゴルフクラブをフルスイングした時にヘッドがゴルフボール固定手段４２に接近する状態（図中、グラフ中の実線表示）とを識別できるため、ゴルフクラブをフルスイングした時のみ速度算出制御２１にて演算処理を行い、ヘッドスピードの最高速度を計測することができる。
【００３６】
図１０は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第３実施形態を示す、ブロック図である。。
図１０に示すヘッドスピード計測装置５１のドップラーセンサ１１には、アンテナ１３として送信波が直接、供給され励振する給電素子２と、給電素子２から送信波が放射されることにより励起されて励振する無給電素子３とを備え、空間における電波ビームの結合を利用し、電波ビームの放射面（アンテナとして作用する薄膜電極が形成された基板面）に対し、鉛直方向から所定の方向Φ１へと電波ビームを傾けて放射する。従って、ゴルフボール固定手段４２の近傍、且つスイング経路の直下に相当する地面よりも下方に、電波ビームの放射面を天頂方向に仰向けにした状態でヘッドスピード計測装置５１を設置し、ヘッドスピードを計測することができる。そして、ドップラーセンサ１１にヘッドやゴルフボール４１が衝突し破損することを防止することができる。
【００３７】
図１１は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第３実施形態を示す、（ａ）正面図および（ｂ）側面図である。図１２は、同、設置例を示す（ａ）正面図および（ｂ）上面図である。
図１１に示すヘッドスピード計測装置５１はドップラーセンサ１１と速度算出制御手段２１が一体化している。
ドップラーセンサ１１は、誘電体からなる基板１ａの内部にグランドとして作用する接地電極４が略全面に形成されている。一方の基板１ａ表面には接地電極４との電磁結合を利用しアンテナ１３として作用する薄膜矩形状の給電素子２と無給電素子３とが形成され、給電素子２の励振方向における１辺の長さＬは使用周波数の約半波長である。それに対し無給電素子３の励振方向における１辺の長さは短い。従って、無給電素子３の共振周波数は使用周波数よりも高域側にシフトするため、無給電素子３は導波器（給電素子２よりも位相が遅れた状態）として作用する。他方の基板１ａ表面には発振器１２と検波器１４と検知信号を増幅する図示しない増幅器を配置し、金属ケース１５によりシールドしている。発振器１２（電界効果トランジスタと誘電体共振器を利用し送信波を生成）にて生成された送信波は給電孔５を介し給電素子２に供給される。給電孔５はインピーダンスが５０Ωとなる給電素子２の内部（Ｌ１＜Ｌ２）に設けられているため、給電素子２のみが基板１ａ表面に形成された場合、給電素子２から放射される電波ビームは基板１ａ面（電波ビームの放射面）に対し鉛直方向に放射され、電波ビームの放射形状は励振方向側に直径が長い楕円状となる。給電素子２と給電素子２の励振方向と平行する端辺から所定の間隔を空けて対向するよう図中、下側に配置された導波器として作用する無給電素子３により、基板１ａ面から放射される電波ビームは、空間で結合し基板１ａ面に対し鉛直方向から所定の方向φ１（図中、給電素子２から無給電素子３側に向かう下方向）へと、給電素子２の略中心部を基準としθ１だけ傾いて放射される。以下、図に記載したθ１とは電波ビームの最大放射強度方向を指し、θ２とは電波ビームの半値角を指す。電波ビームの放射特性を考慮すると、θ１が±５°の範囲は基板１ａ面に対し鉛直方向に電波ビームが放射されていると見なすことができる。
本発明のドップラーセンサ１１を、ゴルフボール固定手段４２の近傍、且つスイング経路の直下に電波ビームの放射面を略天頂方向に向けて配置すれば、地面に対し鉛直方向から所定の方向φ１に向けて電波ビームを放射することができる。
【００３８】
図１２に示すゴルフボール固定手段４２の近傍、且つスイング経路の直下に相当する地面よりも下方の位置に、電波ビームの放射面を略天頂方向に向け、ドップラーセンサ１１から放射される電波ビームの放射方向φ１とヘッド接近方向とが略同一となるよう、本発明のヘッドスピード計測装置５１を設置すれば、ドップラーセンサ１１にてヘッドの移動状態が検出できヘッドスピードを計測することができる。また、図２８に示すように防水のためヘッドスピード計測装置５１を樹脂ケース５２に収納することも可能で、その場合、電波ビームの放射面に相当する樹脂ケース５２の表面に電波ビームの放射方向や放射範囲（電波放射方向φ１における半値角）を樹脂ケース５２と一体成型または別体で電波方向表示部５３を設けて表示すれば、通常、電波ビームは視認できないが電波の放射方向を間違うことなく正常な位置に設置することができる。
【００３９】
図１３は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第３実施形態を示す、ドップラーセンサの変形例１を示す（ａ）正面図および（ｂ）Ａ−Ａ’断面図である。図１４は、同、ドップラーセンサの変形例２を示す正面図である。
図１１に示しすドップラーセンサの無給電素子３は励振方向における１辺の長さが給電素子２よりも短く形成されていたが、図１３に示すドップラーセンサ１１の無給電素子３は給電素子２と励振方向における１辺の長さが同じである。但し、無給電素子３の励振方向と直交する端辺に周波数を調整する伝送線路６の片端を接続し、伝送線路６の他端は導通孔７を介し接地電極４に接続されている。この伝送線路６の長さを所定の長さに設定することにより無給電素子３を導波器として作用させることができる。従って、図１３に示したドップラーセンサ１１は図１１に示したドップラーセンサ１１と同様の電波ビームの放射特性を得ることができる。
本変形例１では、無給電素子３の励振方向と直交する端辺に伝送線路６を接続したが無給電素子３の面内、例えばインピーダンスが５０Ωとなる地点に伝送線路６を接続する、伝送線路６の他端を接地電極４に接続せずに開放状態にするといった実施形態でも、無給電素子３を導波器として作用させることができる。
【００４０】
図１４に示すドップラーセンサ１１のアンテナ１３は、基板１表面に給電素子２の励振方向と平行する端辺の両側に、励振方向における１辺の長さがＬよりも短く設定された複数の無給電素子３ａ、３ｂを対称な位置、且つ給電素子２と各無給電素子３ａ、３ｂの隣接する辺の一部が対向するように配置している。複数の無給電素子３ａ、３ｂは図１１に示したドップラーセンサ１１の無給電素子３と同形状を成し導波器として作用するため、基板面１から放射される電波ビームは、空間で結合し基板１ａ面に対し鉛直方向から所定の方向φ１（図中、下方向）へと放射される。本実施例のように、給電素子２と給電素子２の周囲に配置する複数の無給電素子３ａ、３ｂの位置関係によっては、複数の無給電素子３ａ、３ｂを導波器として作用させると、電波ビームの放射方向は無給電素子３ａと無給電素子３ｂが配置された各々の方向に向かいスプリットするように放射される訳ではなく統合された電波ビームとして、無給電素子３ａと無給電素子３ｂとが隣接する空間の略中央部に向かい放射される。
【００４１】
図１５は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第３実施形態を示す、ドップラーセンサの変形例３を示す（ａ）正面図および（ｂ）Ｂ−Ｂ’断面図である。
図１５に示すドップラーセンサ１１は、図１１で示したドップラーセンサ１１に対し無給電素子３の配置だけが異なる。給電素子２にて励起される無給電素子３を給電素子２の励振方向と直交し、且つ給電素子２の給電孔５から遠い側に相当する端辺と対向する位置に所定の間隔を空けて形成している。無給電素子３は図１１に示した無給電素子３と同形状を成し導波器として作用するため、基板１面から放射される電波ビームは、空間で結合し基板１面に対し鉛直方向から所定の方向φ１（図中、上方向）へと、給電素子２の略中心部を基準としθ１だけ傾いて放射される。給電素子２単体から放射される電波ビームの放射パターンは励振方向側に直径が長い楕円形状であるため、無給電素子３を形成する位置により電波ビームの放射形態が変化する。図１１に示したドップラーセンサ１１と比較すると、最大放射強度方向を指すθ１の角度は更に鈍角となり、半値角は広くなる。従って、電波ビームを鉛直方向から更に基板面に対し水平方向へと傾け、局在的に広範囲へ電波ビームを放射することができる。
【００４２】
図１６は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第４実施形態を示す、（ａ）正面図および（ｂ）側面図である。図１７は、同、設置例を示す（ａ）正面図および（ｂ）上面図である。
図１６に示すヘッドスピード計測装置５１はドップラーセンサ１１と速度算出制御手段２１が一体化している。
図１６に示すドップラーセンサ１１は、図１５で示したドップラーセンサ１１に対し無給電素子３の配置だけが異なる。給電素子２にて励起される無給電素子３を給電素子２の励振方向と直交し、且つ給電素子２の給電孔５から近い側に相当する端辺と対向する位置に所定の間隔を空けて形成している。無給電素子３は図１５に示した無給電素子３と同形状を成し導波器として作用するため、基板１ａ面から放射される電波ビームは、空間で結合し基板１ａ面に対し鉛直方向から所定の方向φ１（図中、下方向）へと、給電素子２の略中心部を基準としθ１だけ傾いて放射される。図１１に示したドップラーセンサ１１と比較すると、最大放射強度方向を指すθ１の角度は更に鈍角となり、半値角は広くなる。そして放射される電波ビームのアンテナゲインが向上する。従って、電波ビームを鉛直方向から更に基板面に対し水平方向へと傾け、局在的に広範囲へ高利得の電波ビームを放射することができる。
本発明のドップラーセンサ１１を、ゴルフボール固定手段４２の近傍、且つスイング経路の直下に電波ビームの放射面を略天頂方向に向けて配置すれば、地面に対し鉛直方向から所定の方向φ１に向けて局在的に広範囲へ高利得の電波ビームを放射することができる。
【００４３】
図１７に示すゴルフボール固定手段４２の近傍、且つスイング経路の直下に相当する地面よりも下方の位置に、電波ビームの放射面を略天頂方向に向け、ドップラーセンサ１１から放射される電波ビームの放射方向φ１とヘッド接近方向とが略同一となるよう、本発明のヘッドスピード計測装置５１を設置すれば、ドップラーセンサ１１にてヘッドの移動状態が検出できヘッドスピードを計測することができる。また、図１１に示したヘッドスピード計測装置５１に比べて地面と略平行にドップラーセンサを配置できるため、設置や施工が容易となる。
【００４４】
図１８は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第５実施形態を示す、（ａ）正面図および（ｂ）側面図である。図１９は、同、設置例を示す（ａ）正面図および（ｂ）上面図、（ｃ）上面図である。
図１８に示すヘッドスピード計測装置５１はドップラーセンサ１１と速度算出制御手段２１が一体化している。
図１８に示すドップラーセンサ１１は、図１６で示したドップラーセンサ１１に対し無給電素子３の数と配置が異なる。給電素子２にて励起され導波器として作用する無給電素子３ａを給電素子２の励振方向と直交し、且つ給電素子２の給電孔５から近い側に相当する端辺と対向する位置に、給電素子２にて励起され反射器として作用する無給電素子３ｂを給電素子２の励振方向と直交し、且つ給電素子２の給電孔５から遠い側に相当する端辺と対向する位置に、各々所定の間隔を空けて形成している。無給電素子３ａの励振方向における１辺の長さは給電素子２の励振方向における１辺の長さＬより短いため、図１６で示したドップラーセンサ１１と同様、無給電素子３ａは導波器として作用する。それに対し、無給電素子３ｂの励振方向における１辺の長さは給電素子２の励振方向における１辺の長さＬと同じで、無給電素子３ｂの共振周波数は給電素子２の使用周波数と同じである。そして、給電素子２と無給電素子３ｂとの位置関係から給電素子２と無給電素子３ｂの位相状態を略同一となり反射器として作用する。仮に、無給電素子３ｂの励振方向における１辺の長さが給電素子２の励振方向における１辺の長さＬより長い場合、無給電素子３ｂの共振周波数は給電素子２の使用周波数よりも低域側にシフトするため、無給電素子３ｂは反射器（給電素子２よりも位相が進んだ状態）として作用する。以下、実施例では給電素子２の位相に対して０〜１８０ｄｅｇｒｅｅ位相が進んだ無給電素子３ｂの状態を反射器として定義する。このように、給電素子２を中心として対称に配置した無給電素子３ａを導波器、無給電素子３ｂを反射器として作用させることにより、基板１ａ面から放射される電波ビームは、空間で結合し基板１ａ面に対し鉛直方向から所定の方向φ１（図中、下方向）へと、給電素子２の略中心部を基準としθ１だけ傾いて放射される。図１６に示したドップラーセンサ１１と比較すると、最大放射強度方向を指すθ１の角度はより更に鈍角となり、逆に半値角は狭くなる。従って、電波ビームを鉛直方向からより更に基板面に対し水平方向へと傾け、局在的に電波ビームを絞って放射することができる。
本発明のドップラーセンサ１１を、ゴルフボール固定手段４２の近傍、且つスイング経路の直下に電波ビームの放射面を略天頂方向に向けて配置すれば、地面に対し鉛直方向から所定の方向φ１に向けて局在的に指向性が高い高利得の電波ビームを放射することができる。
【００４５】
図１９に示すゴルフボール固定手段４２の近傍、且つスイング経路の直下に相当する地面よりも下方の位置、且つゴルフクラブをスイングしたときゴルフボール固定手段４２を基準としてヘッドが離遠する方向側に、電波ビームの放射面を天頂方向に向け、ドップラーセンサ１１から放射される電波ビームの放射方向φ１とヘッド接近方向とが略同一となるよう、本発明のヘッドスピード計測装置５１を設置すれば、ドップラーセンサ１１にてヘッドの移動状態が検出できヘッドスピードを計測することができる。また、図１６に示したヘッドスピード計測装置５１に比べて地面と更に略平行にヘッドスピード計測装置５１を配置できるため、天頂方向に余裕が無い狭スペースな場所に設置できる。また、ゴルフクラブをフルスイングしたときにヘッドが上昇していくスイング経路直下の水平面より下方に設置しているため、ドップラーセンサ１１にヘッドが衝突し破損することを防止できる。
【００４６】
また、図１９（ｃ）に示すスイング経路を軸として左右対称な位置に本発明のヘッドスピード計測装置５１ａ、５１ｂを並行して複数配置すれば、各ドップラーセンサ１１ａ、１１ｂから出力された検知信号の電圧値、周波数からヘッドの進入方向を推定することもできる。ドップラーセンサ１１ａから出力される検知信号の周波数をＦａ、ドップラーセンサ１１ｂから出力される検知信号の周波数をＦｂとすると、例えば、ヘッドがヘッドスピード計測装置５１ａ、５１ｂの間からゴルフボール固定手段４２に接近してきた場合はＦａ≒Ｆｂ、ヘッドがヘッドスピード計測装置５１ａ側から偏ってゴルフボール固定手段４２に接近してきた場合はＦａ＞Ｆｂ、ヘッドがヘッドスピード計測装置５１ｂ側から偏ってゴルフボール固定手段４２に接近してきた場合はＦａ＜Ｆｂとなり、進入方向を推定することができる。
【００４７】
図２０は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第５実施形態を示す、ドップラーセンサの変形例１を示す正面図である。
図１８に示したドップラーセンサ１１の無給電素子３ｂは、励振方向における１辺の長さが給電素子２と同じであったのに対し、図２０に示す無給電素子３ｂは励振方向における１辺の長さが給電素子２よりも短い。このように無給電素子３ｂの形状が異なる場合でも、給電素子２と無給電素子３ｂの間隔を調整する（ここでは、間隔を広げる）ことで、無給電素子３ｂを反射器として作用させることができる。従って、図２０に示したドップラーセンサ１１は図１８に示したドップラーセンサ１１とほぼ同様の電波ビームの放射特性を得ることができる。
【００４８】
図２１は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第６実施形態を示す、ブロック図である。
図２１に示すヘッドスピード計測装置５１のドップラーセンサ１１には、給電素子２から送信波が放射されることにより励起されて励振する複数の無給電素子３ａ、３ｂと、高周波信号を通過または遮断する複数のスイッチ８ａ、８ｂとを備え、速度算出制御手段２１には電波ビームを複数の方向へ所定の順序、タイミングにて切り替えるための電波方向切替手段２９を備えている。そして、複数の無給電素子３ａ、３ｂにスイッチ８ａ、８ｂを各々、接続し、所定のタイミングにてスイッチ８ａ、８ｂを切り替え、複数の無給電素子３ａ、ｂのうち、少なくとも１つは導波器として、それ以外は反射器として作用させることにより、電波ビームの放射面に対し、鉛直方向から複数の方向へ電波ビームを傾けて放射できる。
【００４９】
図２２は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第６実施形態を示す、（ａ）正面図および（ｂ）側面図である。図２３は、同、設置例を示す（ａ）正面図および（ｂ）上面図である。
図２２に示すヘッドスピード計測装置５１のドップラーセンサ１１には、基板１ａの片表面に高周波信号が直接、供給される給電素子２と、給電素子２にて励起される給電素子２と略同一形状の複数の無給電素子３ａ、３ｂが給電素子２の励振方向と直交する端辺と対向する位置に各々、所定の間隔を空けて形成され、各無給電素子３ａ、３ｂの励振方向と直交し、且つ給電素子２と隣接しない端辺の略中央部には薄膜の伝送線路６ａ、６ｂの片端が各々、接続されている。そして、伝送線路６ａ、６ｂの他端には、速度算出制御手段２１に備えた図示しない電波方向切替手段２９から制御線９ａ、９ｂに所定の電圧を印加することにより高周波信号を通過または遮断するスイッチ８ａ、８ｂの入力端が各々、独立して接続されている。スイッチ８ａ、８ｂの出力端は、基板１ａ内部の略全面に形成された高周波信号のグランドとして作用する接地電極４に導通孔７ａ〜７ｃを介し各々、接続されている。スイッチ８ａ、８ｂは、使用周波数において高周波信号を通過または遮断できる機能を保有していれば良く、ダイオードや電界効果トランジスタやバイポーラトランジスタ、トランジスタ等を複合し高機能化した高周波スイッチ（ＭＭＩＣ）、ＭＥＭＳスイッチ等を使用できる。例えば、スイッチ８ａ、８ｂに電界効果トランジスタを用いた場合、各ドレイン端子を入力端とし所定の長さに設定された伝送線路６ａ、６ｂの片端に、各ソース端子を出力端として接地電極４に各々接続し、各ゲート端子を制御線９ａ、９ｂに接続する。そして、速度算出制御手段２１に備えた図示しない電波方向切替手段２９からリード線１６を介し制御線９ａ、９ｂに一定の直流電圧を印加すれば、各スイッチ８ａ、８ｂの入力端から出力端へ高周波信号を通過または遮断し、スイッチ８ａ、８ｂが一方の状態のときは各無給電素子３ａ、３ｂを導波器として、スイッチ８ａ、８ｂが他方の状態のときは各無給電素子３ａ、３ｂを反射器として各々、独立して作用させることができる。従って、無給電素子３ａ、３ｂは給電素子と略同形状ではあるが、伝送線路の長さを所定の長さに設定しスイッチ８ａ、８ｂを適宜、切り替えることにより無給電素子３ａ、３ｂの何れか一方を導波器、他方を反射器として作用させることができ、基板１ａ面から放射される電波ビームを基板１ａ面に対し、鉛直方向から所定の方向φ１（図中、下方向）と、所定の方向φ２（図中、上方向）に切り替えて放射することができる。給電素子２の略中心部を基準とし傾いて放射される電波ビームの放射方向φ１におけるθ１とθ２は、図１８に示したドップラーセンサの放射特性とほぼ同じとなり、放射方向φ２におけるθ１’とθ２’はθ１’＝（−１）×θ１、θ２’＝（−１）×θ２となる。本実施例では、導波器として作用させるときの無給電素子３ａ、３ｂの位相は９０〜１２０ｄｅｇｒｅｅ、反射器として作用させるときの位相は０〜マイナス９０ｄｅｇｒｅｅとしている。
ヘッドスピード計測装置５１は、ドップラーセンサ１１と電波方向切替手段２９を備えた速度算出制御手段２１とを一体化して備えているため、電源電圧および通信系以外の余計な配線（例えば、スイッチを切り替える配線）を外部に引き出す必要が無く取り扱いが容易となる。
【００５０】
図２３に示すゴルフボール固定手段４２の近傍、且つスイング経路の直下に相当する地面よりも下方の位置、且つゴルフクラブをスイングしたときゴルフボール固定手段４２を基準としてヘッドが離遠する方向側に、電波ビームの放射面を略天頂方向に向け、ドップラーセンサ１１から放射される電波ビームの放射方向φ１とヘッド接近方向とが略同一となるよう、本発明のヘッドスピード計測装置５１を設置すれば、ドップラーセンサ１１にてヘッドの移動状態が検出できヘッドスピードを計測することができる。図１９に示したヘッドスピード計測装置５１の設置例と同様の効果が得られるとともに、ドップラーセンサ１１に複数の検波器１４を備えずとも、電波ビームの放射方向φ１と放射方向φ２における検知信号からヘッドの移動状態を検出することができるため、使用者がゴルフクラブをフルスイングしたことを確実に認識できる。
【００５１】
図２４は、図２３の設置例においてゴルフクラブをスイング経路に沿ってスイングしたとき、ドップラーセンサから出力される検知信号の模式図である。図２５は、図２３の設置例においてゴルフクラブをスイング経路に対し斜め方向から横切るようにスイングしたとき、ドップラーセンサから出力される検知信号の模式図である。
ゴルフクラブをスイングしたときにヘッドがほぼ直線的に移動する距離ｄはゴルフボール固定手段近傍の１０〜２０ｃｍ程度である。例えば、ヘッドスピードが４０ｍ／Ｓだとすると、距離ｄ間を２．５〜５．０ミリ秒の時間で通過することになる。従って、電波ビームを複数の方向へ切り替える場合、取得したい最大ヘッドスピードから通過時間を算出し、通過時間をスキャン方向数で割った時間をもとに、電波ビームの放射方向を切り替えるタイミング（電波ビームをある１方向に固定する時間）を決定することが望ましい。
この設定方法を図２２に示したヘッドスピード計測装置５１から放射される電波ビームの放射方向を切り替えるタイミングに適用すると、ゴルフクラブをスイング経路に沿ってスイングしたときは図２４に示すような電波ビームの放射方向φ１と放射方向φ２において連続的な状態（図中、ｔ（ｎ）１、ｔ（ｎ）２）でドップラーセンサ１１から検知信号が出力され、ゴルフクラブをスイング経路に対し斜め方向から横切るようにスイングしたときは図２５に示すような電波ビームの放射方向φ１と放射方向φ２において断続的な状態（図中、ｔ（ｎ）１、ｔ（ｎ）２、ｔ（ｎ＋１）１、ｔ（ｎ＋１）２）でドップラーセンサ１１から検知信号が出力される。従って、ヘッドスピードのほかにゴルフクラブをスイングしたときのヘッドの進入方向を推測することができる。
【００５２】
図２６は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第６実施形態を示す、ドップラーセンサの変形例１を示す（ａ）正面図および（ｂ）Ｃ−Ｃ’断面図である。
図２６に示すドップラーセンサ１１は、図２２で示したヘッドスピード計測装置５１とはドップラーセンサ１１に備えた複数のスイッチ８ａ、８ｂの配置が異なる。複数のスイッチ８ａ、８ｂは接地電極４と同一面に配置され、無給電素子３ａは伝送線路６ａおよび導通孔７ａを介しスイッチ８ａの入力端に、無給電素子３ｂは伝送線路６ｂおよび導通孔７ｂを介しスイッチ８ｂの入力端に各々、接続されている。スイッチ８ａ、８ｂを接地電極４と同一面に配置しても、図２２に示したヘッドスピード計測装置５１のドップラーセンサ１１とほぼ同様の電波ビームの放射特性を得ることができる。発振器１２や検波器１４の省スペース化もしくは小型モジュール化を図り、スイッチ８ａ、８ｂを接地電極４と同一面に配置すれば、スイッチ８ａ、８ｂがアンテナ１３形成面に立体的に突出することがなくアンテナ１３形成面をフラットにできるため、製造時の取扱いが容易となり、スイッチの破損や静電気破壊を防止できる。
【００５３】
本実施例のドップラーセンサ１１は、基板１内部に接地電極４を形成した積層基板１の片方の表面にアンテナ１３として作用する薄膜電極と、他方の表面に発振器１２および検波器１４を配置しているが、アンテナ１３として作用する基板１と、発振器１２および検波器１４を配置する基板１とを別体にしても良い。そうすれば、アンテナ１３の基板１を取り替えるだけで容易に検知範囲を変更することができる。
【００５４】
図２７は、本発明におけるヘッドスピード計測装置の第６実施形態を示す、ドップラーセンサの変形例２を示す正面図である。
図２７に示すドップラーセンサ１１は、給電素子２を中心として斜め方向に対称な位置に４つの無給電素子３ａ〜３ｄを配置している。そして、各無給電素子３ａ〜３ｄの励振方向と直交し、且つ給電素子２よりも遠い側の端辺の略中央部近傍にスイッチ８ａ〜８ｄの入力端が直接、接続され、各無給電素子３ａ〜３ｄの端辺の一部はスイッチ８ａ〜８ｄの制御端子と接触しないよう切り欠かれている。図２２で示したヘッドスピード計測装置５１のドップラーセンサ１１においては各無給電素子３ａ、３ｂに接続された伝送線路６ａ、６ｂの長さを調節し、スイッチ８ａ、８ｂの状態を適宜、切り替えたときに各無給電素子３ａ、３ｂが独立して導波器または反射器として作用する構造だったのに対し、図２７に示すアンテナでは、伝送線路は使用せずに各無給電素子３ａ〜３ｄの形状を調整しスイッチ８ａ〜８ｄの状態を適宜、切り替えたときに各無給電素子３ａ〜３ｄが独立して導波器または反射器として作用する構造となっている。従って、複数の無給電素子３ａ〜３ｄの位相状態を切り替えるときに伝送線路６を必要としないためアンテナ１３配置スペースを削減できドップラーセンサ１１の小型化が図れる。また、適宜、スイッチ８ａ〜８ｄを選択することにより電波ビームの放射方向を多方向（図中φ１〜φ６）に切り替えることができるため、このドップラーセンサ１１を備えたヘッドスピード計測装置５１は、ヘッドスピードやヘッドの進入・離遠方向を詳細に計測することができる。
【００５５】
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は本発明の説明のための例示にすぎず、本発明の範囲をこの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱することなく、その他の様々な態様でも実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明におけるヘッドスピード計測装置の第１実施形態を示す、ブロック図である。
【図２】同、（ａ）正面図および（ｂ）側面図である。
【図３】同、設置例を示す（ａ）正面図および（ｂ）上面図である。
【図４】同、速度算出制御手段のタイミングチャートである。
【図５】（ａ）ヘッドの移動速度とドップラーセンサから出力される検知信号の状態、（ｂ）人の歩行速度とドップラーセンサから出力される検知信号の状態、を示すグラフである。
【図６】本発明におけるヘッドスピード計測装置の第２実施形態を示す、ブロック図である。
【図７】同、速度算出制御手段のタイミングチャート１である。
【図８】同、速度算出制御手段のタイミングチャート２である。
【図９】同、（ａ）ドップラーセンサの変形例を示すブロック図、（ｂ）ドップラーセンサから出力される検知信号の模式図である。
【図１０】本発明におけるヘッドスピード計測装置の第３実施形態を示す、ブロック図である。
【図１１】同、（ａ）正面図および（ｂ）側面図である。
【図１２】同、設置例を示す（ａ）正面図および（ｂ）上面図である。
【図１３】同、ドップラーセンサの変形例１を示す（ａ）正面図および（ｂ）Ａ−Ａ’断面図である。
【図１４】同、ドップラーセンサの変形例２を示す正面図である。
【図１５】同、ドップラーセンサの変形例３を示す（ａ）正面図および（ｂ）Ｂ−Ｂ’断面図である。
【図１６】本発明におけるヘッドスピード計測装置の第４実施形態を示す、（ａ）正面図および（ｂ）側面図である。
【図１７】同、設置例を示す（ａ）正面図および（ｂ）上面図である。
【図１８】本発明におけるヘッドスピード計測装置の第５実施形態を示す、（ａ）正面図および（ｂ）側面図である。
【図１９】同、設置例を示す（ａ）正面図および（ｂ）上面図、（ｃ）上面図である。
【図２０】同、ドップラーセンサの変形例１を示す正面図である。
【図２１】本発明におけるヘッドスピード計測装置の第６実施形態を示す、ブロック図である。
【図２２】同、（ａ）正面図および（ｂ）側面図である。
【図２３】同、設置例を示す（ａ）正面図および（ｂ）上面図である。
【図２４】同、ドップラーセンサから出力される検知信号の模式図１である。
【図２５】同、ドップラーセンサから出力される検知信号の模式図２である。
【図２６】同、ドップラーセンサの変形例１を示す（ａ）正面図および（ｂ）Ｃ−Ｃ’断面図である。
【図２７】同、ドップラーセンサの変形例２を示す正面図である。
【図２８】本発明におけるヘッドスピード計測装置を示す、（ａ）上面図および（ｂ）側面図である。
【図２９】背景技術記載のヘッドスピード計測装置の斜視図である。
【図３０】ヘッドスピード計測装置の設置例を示す（ａ）正面図および（ｂ）上面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１、１ａ、１ｂ 基板
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 給電素子
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 無給電素子
４ 接地電極
５ 給電孔
６、６ａ、６ｂ 伝送線路
７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ 導通孔
８、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ スイッチ
９、９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ 制御線
１１、１１ａ、１１ｂ ドップラーセンサ
１２ 発振器
１３ アンテナ
１４、１４ａ、１４ｂ 検波器
１５ 金属ケース
１６ リード線
２１ 速度算出制御手段
２２ 信号増幅部
２３ 測定開始判定部
２４ 測定終了判定部
２５ 第１演算部
２６ 第２演算部
２７ 信号出力判定部
２８ 記憶手段
２９ 電波方向切替手段
３１ 速度報知手段
４１ ゴルフボール
４２ ゴルフボール固定手段
４３ ゴルフクラブ
４４ ヘッド
５１ ヘッドスピード計測装置
５２ 樹脂ケース
５３ 電波方向表示部
６１、６１ａ、６１ｂ センサ素子
６２ 表示部
６３ 筐体
６４ 被検知箔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信波を発生する発振器と、
前記送信波を前方に放射して、被検知体をスイングしたとき、前記送信波が前記被検知体に衝突し反射して戻ってきた反射波を受信波として受信するアンテナと、
前記送信波と前記受信波の周波数の差分を抽出する検波器と、
を備え、前記被検知体の移動状態を周波数に換算し、検知信号として外部に出力するドップラーセンサにおいて、
前記アンテナは、誘電体からなる基板と、
該基板の一方の表面、または内部の略全面に形成され、グランドとして作用する接地電極と、
該接地電極と対向するよう前記基板の他方の表面に形成され前記送信波が直接、供給され励振する給電素子と、
該給電素子から前記送信波が放射されることにより励起されて励振する無給電素子と、
を備え、前記給電素子の端辺から所定の間隔を空けて前記無給電素子を配置し、前記給電素子に対し前記無給電素子の位相を変化させ、前記送信波の放射方向を前記基板面に対し鉛直方向から所定の方向へと傾けたことを特徴とするドップラーセンサ。
【請求項２】
前記無給電素子を導波器として作用させたことを特徴とする請求項１記載のドップラーセンサ。
【請求項３】
前記給電素子の励振方向に対して直交する前記給電素子の端辺と、前記無給電素子の端辺とが対向するように前記無給電素子を配置したことを特徴とする請求項１乃至２何れか１項記載のドップラーセンサ。
【請求項４】
前記給電素子の給電点から近い側の前記給電素子の端辺と、前記無給電素子の端辺とが対向するように前記無給電素子を配置したことを特徴とする請求項１乃至３何れか１項記載ドップラーセンサ。
【請求項５】
送信波を発生する発振器と、
前記送信波を前方に放射して、被検知体をスイングしたとき、前記送信波が前記被検知体に衝突し反射して戻ってきた反射波を受信波として受信するアンテナと、
前記送信波と前記受信波の周波数の差分を抽出する検波器と、
を備え、前記被検知体の移動状態を周波数に換算し、検知信号として外部に出力するドップラーセンサにおいて、
前記アンテナは、誘電体からなる基板と、
該基板の一方の表面、または内部の略全面に形成され、グランドとして作用する接地電極と、
該接地電極と対向するよう前記基板の他方の表面に形成され前記送信波が直接、供給され励振する給電素子と、
該給電素子から前記送信波が放射されることにより励起されて励振する複数の無給電素子と、
を備え、前記給電素子の端辺から所定の間隔を空けて、且つ前記給電素子を中心として対称となるように複数の前記無給電素子を各々配置し、前記給電素子に対し複数の前記無給電素子の各位相を変化させ、前記送信波の放射方向を前記基板面に対し鉛直方向から所定の方向へと傾けたことを特徴とするドップラーセンサ。
【請求項６】
複数の前記無給電素子のうち、少なくとも１つは導波器として、それ以外は反射器として作用させたことを特徴とする請求項５記載のドップラーセンサ。
【請求項７】
前記給電素子の励振方向に対して直交する前記給電素子の端辺と、前記無給電素子の端辺とが対向するように複数の前記無給電素子を各々、配置したことを特徴とする請求項５乃至６何れか１項記載のドップラーセンサ。
【請求項８】
前記給電素子の給電点から近い側の前記無給電素子は導波器、前記給電素子の給電点から遠い側の前記無給電素子は反射器として作用させたことを特徴とする請求項５乃至７何れか１項記載のドップラーセンサ。
【請求項９】
複数の前記無給電素子に高周波信号を通過または遮断する複数のスイッチを各々、接続し、所定のタイミングにて複数の前記スイッチを切り替えたとき、複数の前記無給電素子のうち、少なくとも１つは導波器として、それ以外は反射器として作用させたことを特徴とする請求項５乃至８何れか１項記載のドップラーセンサ。
【請求項１０】
前記検知信号を分離しその位相関係により接近または離遠を識別するための複数の検波器を備えたことを特徴とする請求項１乃至９何れか１項記載のドップラーセンサ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０何れか１項記載のドップラーセンサと、
前記検知信号の周波数に基づいてヘッドスピードを算出する速度算出制御手段とを備え、ゴルフクラブをスイングしたときヘッドの移動状態からヘッドスピードを計測することを特徴とするヘッドスピード計測装置。
【請求項１２】
前記速度算出制御手段は、複数の前記スイッチを所定の順序、タイミングにて切り替える電波方向切替手段を備えたことを特徴とする請求項１１記載のヘッドスピード計測装置。
【請求項１３】
前記速度算出制御手段は、前記検知信号の周波数に基づいて半周期毎の時間を抽出し最短時間を算出する第１演算部と、該第１演算部の演算結果に基づいて最高速度を算出する第２演算部とを備えたことを特徴とする請求項１１乃至１２何れか１項記載のヘッドスピード計測装置。
【請求項１４】
使用者にヘッドスピードを知らせる速度報知手段を備え、前記第２演算部にて算出された最高速度が所定値より速いとき、前記速度報知手段にてヘッドスピードを報知することを特徴とする請求項１１乃至１３何れか１項記載のヘッドスピード計測装置。
【請求項１５】
ゴルフボールを所定の位置に固定するための固定面を片端に備え、水平面（地面）に設置されたゴルフボール固定手段に向かい前記ゴルフクラブをスイングしたとき、前記ゴルフクラブ先端のヘッドが移動する経路をスイング経路、前記ヘッドが前記ゴルフボール固定手段に向かい接近する方向をヘッド接近方向とすると、
前記ドップラーセンサから放射される電波ビームの放射方向の少なくとも１つが前記ドップラーセンサの電波ビームを放射する放射面に対し鉛直方向から所定方向に傾く前記ドップラーセンサを、前記放射面を略天頂方向に向けて前記ゴルフボール固定手段の近傍に設置したとき、前記所定方向と、前記ヘッド接近方向とが略同一であることを特徴とする請求項１１乃至１４何れか１項記載のヘッドスピード計測装置。
【請求項１６】
前記スイング経路の直下に相当する前記水平面よりも下方側に、前記ドップラーセンサを設置したことを特徴とする請求項１１乃至１５何れか１項記載のヘッドスピード計測装置。
【請求項１７】
前記ゴルフクラブをスイングしたとき前記ゴルフボール固定手段を基準として前記ヘッドが離遠する方向側に、前記ドップラーセンサを設置したことを特徴とする請求項１１乃至１６何れか１項記載のヘッドスピード計測装置。
【請求項１】
送信波を発生する発振器と、
前記送信波を前方に放射して、被検知体をスイングしたとき、前記送信波が前記被検知体に衝突し反射して戻ってきた反射波を受信波として受信するアンテナと、
前記送信波と前記受信波の周波数の差分を抽出する検波器と、
を備え、前記被検知体の移動状態を周波数に換算し、検知信号として外部に出力するドップラーセンサにおいて、
前記アンテナは、誘電体からなる基板と、
該基板の一方の表面、または内部の略全面に形成され、グランドとして作用する接地電極と、
該接地電極と対向するよう前記基板の他方の表面に形成され前記送信波が直接、供給され励振する給電素子と、
該給電素子から前記送信波が放射されることにより励起されて励振する無給電素子と、
を備え、前記給電素子の端辺から所定の間隔を空けて前記無給電素子を配置し、前記給電素子に対し前記無給電素子の位相を変化させ、前記送信波の放射方向を前記基板面に対し鉛直方向から所定の方向へと傾けたことを特徴とするドップラーセンサ。
【請求項２】
前記無給電素子を導波器として作用させたことを特徴とする請求項１記載のドップラーセンサ。
【請求項３】
前記給電素子の励振方向に対して直交する前記給電素子の端辺と、前記無給電素子の端辺とが対向するように前記無給電素子を配置したことを特徴とする請求項１乃至２何れか１項記載のドップラーセンサ。
【請求項４】
前記給電素子の給電点から近い側の前記給電素子の端辺と、前記無給電素子の端辺とが対向するように前記無給電素子を配置したことを特徴とする請求項１乃至３何れか１項記載ドップラーセンサ。
【請求項５】
送信波を発生する発振器と、
前記送信波を前方に放射して、被検知体をスイングしたとき、前記送信波が前記被検知体に衝突し反射して戻ってきた反射波を受信波として受信するアンテナと、
前記送信波と前記受信波の周波数の差分を抽出する検波器と、
を備え、前記被検知体の移動状態を周波数に換算し、検知信号として外部に出力するドップラーセンサにおいて、
前記アンテナは、誘電体からなる基板と、
該基板の一方の表面、または内部の略全面に形成され、グランドとして作用する接地電極と、
該接地電極と対向するよう前記基板の他方の表面に形成され前記送信波が直接、供給され励振する給電素子と、
該給電素子から前記送信波が放射されることにより励起されて励振する複数の無給電素子と、
を備え、前記給電素子の端辺から所定の間隔を空けて、且つ前記給電素子を中心として対称となるように複数の前記無給電素子を各々配置し、前記給電素子に対し複数の前記無給電素子の各位相を変化させ、前記送信波の放射方向を前記基板面に対し鉛直方向から所定の方向へと傾けたことを特徴とするドップラーセンサ。
【請求項６】
複数の前記無給電素子のうち、少なくとも１つは導波器として、それ以外は反射器として作用させたことを特徴とする請求項５記載のドップラーセンサ。
【請求項７】
前記給電素子の励振方向に対して直交する前記給電素子の端辺と、前記無給電素子の端辺とが対向するように複数の前記無給電素子を各々、配置したことを特徴とする請求項５乃至６何れか１項記載のドップラーセンサ。
【請求項８】
前記給電素子の給電点から近い側の前記無給電素子は導波器、前記給電素子の給電点から遠い側の前記無給電素子は反射器として作用させたことを特徴とする請求項５乃至７何れか１項記載のドップラーセンサ。
【請求項９】
複数の前記無給電素子に高周波信号を通過または遮断する複数のスイッチを各々、接続し、所定のタイミングにて複数の前記スイッチを切り替えたとき、複数の前記無給電素子のうち、少なくとも１つは導波器として、それ以外は反射器として作用させたことを特徴とする請求項５乃至８何れか１項記載のドップラーセンサ。
【請求項１０】
前記検知信号を分離しその位相関係により接近または離遠を識別するための複数の検波器を備えたことを特徴とする請求項１乃至９何れか１項記載のドップラーセンサ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０何れか１項記載のドップラーセンサと、
前記検知信号の周波数に基づいてヘッドスピードを算出する速度算出制御手段とを備え、ゴルフクラブをスイングしたときヘッドの移動状態からヘッドスピードを計測することを特徴とするヘッドスピード計測装置。
【請求項１２】
前記速度算出制御手段は、複数の前記スイッチを所定の順序、タイミングにて切り替える電波方向切替手段を備えたことを特徴とする請求項１１記載のヘッドスピード計測装置。
【請求項１３】
前記速度算出制御手段は、前記検知信号の周波数に基づいて半周期毎の時間を抽出し最短時間を算出する第１演算部と、該第１演算部の演算結果に基づいて最高速度を算出する第２演算部とを備えたことを特徴とする請求項１１乃至１２何れか１項記載のヘッドスピード計測装置。
【請求項１４】
使用者にヘッドスピードを知らせる速度報知手段を備え、前記第２演算部にて算出された最高速度が所定値より速いとき、前記速度報知手段にてヘッドスピードを報知することを特徴とする請求項１１乃至１３何れか１項記載のヘッドスピード計測装置。
【請求項１５】
ゴルフボールを所定の位置に固定するための固定面を片端に備え、水平面（地面）に設置されたゴルフボール固定手段に向かい前記ゴルフクラブをスイングしたとき、前記ゴルフクラブ先端のヘッドが移動する経路をスイング経路、前記ヘッドが前記ゴルフボール固定手段に向かい接近する方向をヘッド接近方向とすると、
前記ドップラーセンサから放射される電波ビームの放射方向の少なくとも１つが前記ドップラーセンサの電波ビームを放射する放射面に対し鉛直方向から所定方向に傾く前記ドップラーセンサを、前記放射面を略天頂方向に向けて前記ゴルフボール固定手段の近傍に設置したとき、前記所定方向と、前記ヘッド接近方向とが略同一であることを特徴とする請求項１１乃至１４何れか１項記載のヘッドスピード計測装置。
【請求項１６】
前記スイング経路の直下に相当する前記水平面よりも下方側に、前記ドップラーセンサを設置したことを特徴とする請求項１１乃至１５何れか１項記載のヘッドスピード計測装置。
【請求項１７】
前記ゴルフクラブをスイングしたとき前記ゴルフボール固定手段を基準として前記ヘッドが離遠する方向側に、前記ドップラーセンサを設置したことを特徴とする請求項１１乃至１６何れか１項記載のヘッドスピード計測装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【公開番号】特開２００９−１０９１９４（Ｐ２００９−１０９１９４Ａ）
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７８３４８（Ｐ２００７−２７８３４８）
【出願日】平成１９年１０月２６日（２００７．１０．２６）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２６日（２００７．１０．２６）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
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