ボール計測装置
【課題】簡素な構成で球技用ボールの挙動を表わすさまざまなデータを的確に計測することができるボール計測装置およびボール計測方法を提供する。
【解決手段】アンテナ１２およびドップラーセンサ１４を用いて計測したドップラー信号Ｓｄの信号強度分布データＰを得ると共に、予め実測され得られている演算用速度Ｖ０と移動速度Ｖαとの相関関係に基づいて、信号強度分布データＰから算出される演算用速度Ｖ０から移動速度Ｖαを算出し、予め実測され得られている信号強度分布データＰとスピン量ＳＰとの相関関係に基づいて、信号強度分布データＰからスピン量ＳＰを算出する。
【解決手段】アンテナ１２およびドップラーセンサ１４を用いて計測したドップラー信号Ｓｄの信号強度分布データＰを得ると共に、予め実測され得られている演算用速度Ｖ０と移動速度Ｖαとの相関関係に基づいて、信号強度分布データＰから算出される演算用速度Ｖ０から移動速度Ｖαを算出し、予め実測され得られている信号強度分布データＰとスピン量ＳＰとの相関関係に基づいて、信号強度分布データＰからスピン量ＳＰを算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はボール計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体の速度を計測する方法として、電波や超音波を送信波として発信し、移動体からの反射波との周波数変化から速度を算出するドップラー法が広く知られており、ゴルフボールや野球用ボールなど球技用ボールの移動速度を計測する速度計測装置などに用いられている。
例えば、これら速度計測装置として、ドップラーセンサから出力されるドップラー信号をFFT（高速フーリエ変換）などを用いて解析することにより、一定期間における移動体の平均速度を求めるものが提案されている。
また、移動体の速度を測定し続け、先に記憶された速度よりも速い任意の測定速度によって最高速度の記憶値を置き換えることで、速度の最大値を求めるもの（特許文献１参照）、あるいは、ドップラー信号の周期データをメモリに蓄積しておき、メモリに蓄積された周期データに基づいて移動体の最高速度を求める方法が開示されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３２６３１８号公報
【特許文献２】特開２００８−２４６１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術では、球技用ボールの平均速度や最高速度を計測することに留まっており、球技用ボールの挙動を表わすさまざまなデータを計測する上では十分なものとはいえない。
一方、ドップラーセンサから出力されるドップラー信号を解析することにより、打撃されたゴルフボールの移動速度に加えてスピン量をも計測する計測装置が提供されている（例えば、ＴｒａｃｋＭａｎ（ＴｒａｃｋＭａｎ Ａ／Ｓ社の登録商標））。
ところが、この計測装置では、スピン量を算出するに足るドップラー信号のデータとして、打撃されたゴルフボールが１００ｍ単位で空中を飛んでいる期間にわたって長時間計測する必要がある。
したがって、ゴルフボールからの反射波を確実に受信する必要上、装置からの送信波の出力を高いものとする必要となるため、速度計測装置が大掛かりで高価なものとなる不利がある。
また、ゴルフシミュレータなどのように室内において打撃したゴルフボールの挙動を計測する様な用途では、ゴルフボールの飛距離はせいぜい数ｍという短距離である。したがって、上述したような大掛かりな速度計測装置ではスピン量を計測するに足るデータ量を得ることができない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡素な構成で球技用ボールの挙動を表わすさまざまなデータを的確に計測することができるボール計測装置およびボール計測方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明のボール計測方法は、指向性を有し、供給される送信信号に基づいて球技用ボールに向けて送信波を送信すると共に、前記球技用ボールで反射された反射波を受信して受信信号を生成するアンテナを設け、前記アンテナに前記送信信号を供給すると共に、前記アンテナから供給される前記受信信号に基づいてドップラー周波数を有するドップラー信号を生成するドップラーセンサを設け、前記ドップラーセンサから得られたドップラー信号を周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す信号強度分布データを生成する信号強度分布データ生成部を設け、前記信号強度分布データに基づいて、前記球技用ボールの移動速度に対応するドップラー周波数成分を検出し、それら検出したドップラー周波数成分に基づいて演算用速度を算出する速度演算部を設け、前記演算用速度と前記球技用ボールの移動速度との相関関係と、前記信号強度分布データと前記球技用ボールのスピン量との相関関係とをそれぞれ予め求めておき、前記演算用速度と前記球技用ボールの移動速度との相関関係に基づいて、前記速度演算部で算出された演算用速度から前記移動速度を算出し、前記信号強度分布データと前記球技用ボールのスピン量との相関関係に基づいて、前記信号強度分布データ生成部で生成された前記信号強度分布データから前記スピン量を算出することを特徴とする。
また本発明のボール計測方法は、指向性を有し、供給される送信信号に基づいて球技用ボールに向けて送信波を送信すると共に、前記球技用ボールで反射された反射波を受信して受信信号を生成する第１乃至第ｎ（ｎは２以上の整数）のアンテナを互いに離間して配置し、前記第１乃至第ｎのアンテナのそれぞれに対応して、前記アンテナに前記送信信号を供給すると共に、前記アンテナから供給される前記受信信号に基づいてドップラー周波数を有するドップラー信号を生成する第１乃至第ｎのドップラーセンサを設け、前記第１乃至第ｎのドップラーセンサのそれぞれから得られたドップラー信号を周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す第１乃至第ｎの信号強度分布データを生成する信号強度分布データ生成部を設け、前記第１乃至第ｎの信号強度分布データのそれぞれに基づいて、前記球技用ボールの移動速度に対応するドップラー周波数成分を検出し、それら検出したドップラー周波数成分に基づいて第１乃至第ｎの演算用速度を算出する速度演算部を設け、前記第１乃至第ｎの演算用速度と前記球技用ボールの移動速度との相関関係と、前記第１乃至第ｎの信号強度分布データと前記球技用ボールのスピン量との相関関係とをそれぞれ予め求めておき、前記球技用ボールの移動速度との相関関係に基づいて、前記速度演算部で算出された第１乃至第ｎの演算用速度から前記移動速度を算出し、前記第１乃至第ｎの信号強度分布データと前記球技用ボールのスピン量との相関関係に基づいて、前記信号強度分布データ生成部で生成された前記第１乃至第ｎの信号強度分布データから前記スピン量を算出することを特徴とする。
また本発明のボール計測装置は、指向性を有し、供給される送信信号に基づいて球技用ボールに向けて送信波を送信すると共に、前記球技用ボールで反射された反射波を受信して受信信号を生成するアンテナと、前記アンテナに前記送信信号を供給すると共に、前記アンテナから供給される前記受信信号に基づいてドップラー周波数を有するドップラー信号を生成するドップラーセンサと、前記ドップラーセンサから得られたドップラー信号を周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す信号強度分布データを生成する信号強度分布データ生成部と、前記信号強度分布データに基づいて、前記球技用ボールの移動速度に対応するドップラー周波数成分を検出し、それら検出したドップラー周波数成分に基づいて演算用速度を算出する速度演算部と、予め実測され得られている前記演算用速度と予め実測され得られている前記球技用ボールの移動速度との相関関係に基づいて、前記速度演算部で算出された演算用速度から前記移動速度を算出する移動速度演算部と、予め実測され得られている前記信号強度分布データと前記球技用ボールのスピン量との相関関係に基づいて、前記信号強度分布データ生成部で生成された前記信号強度分布データから前記スピン量を算出するスピン量演算部とを備えることを特徴とする。
また本発明のボール計測装置は、指向性を有し、供給される送信信号に基づいて球技用ボールに向けて送信波を送信すると共に、前記球技用ボールで反射された反射波を受信して受信信号を生成する互いに離間して配置された第１乃至第ｎ（ｎは２以上の整数）のアンテナと、前記第１乃至第ｎのアンテナのそれぞれに対応して設けられ、前記アンテナに前記送信信号を供給すると共に、前記アンテナから供給される前記受信信号に基づいてドップラー周波数を有するドップラー信号を生成する第１乃至第ｎのドップラーセンサと、前記第１乃至第ｎのドップラーセンサのそれぞれから得られたドップラー信号を周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す第１乃至第ｎの信号強度分布データを生成する信号強度分布データ生成部と、前記第１乃至第ｎの信号強度分布データのそれぞれに基づいて、前記球技用ボールの移動速度に対応するドップラー周波数成分を検出し、それら検出したドップラー周波数成分に基づいて第１乃至第ｎの演算用速度を算出する速度演算部と、予め実測され得られている前記第１乃至第ｎの演算用速度と予め実測され得られている前記球技用ボールの移動速度との相関関係に基づいて、前記速度演算部で算出された第１乃至第ｎの演算用速度から前記移動速度を算出する移動速度演算部と、予め実測され得られている前記第１乃至第ｎの信号強度分布データと前記球技用ボールのスピン量との相関関係に基づいて、前記信号強度分布データ生成部で生成された前記第１乃至第ｎの信号強度分布データから前記スピン量を算出するスピン量演算部とを備えることを特徴とする。
また、本発明のボール計測方法は、電波反射性を有する第１領域と、電波反射率が前記第１領域よりも低い第２領域とを有する球技用ボールと、アンテナと、ドップラーセンサとを設け、前記アンテナは、指向性を有し、供給される送信信号に基づいて、前記球技用ボールに向けて送信波を送信すると共に、前記球技用ボールで反射された反射波を受信して受信信号を生成するように構成され、前記ドップラーセンサは、前記アンテナに前記送信信号を供給すると共に、前記アンテナから供給される前記受信信号に基づいてドップラー周波数を有するドップラー信号を生成するように構成され、前記ドップラーセンサから得られたドップラー信号を周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す信号強度分布データを生成し、前記信号強度分布データに基づいて前記球技用ボールの移動速度および前記球技用ボールのスピン量を算出することを特徴とする。
また、本発明のボール計測装置は、電波反射性を有する第１領域と、電波反射率が前記第１領域よりも低い第２領域とを有する球技用ボールと、アンテナと、ドップラーセンサと、演算手段とを備えるボール計測装置であって、前記アンテナは、指向性を有し、供給される送信信号に基づいて、前記球技用ボールに向けて送信波を送信すると共に、前記球技用ボールで反射された反射波を受信して受信信号を生成するように構成され、前記ドップラーセンサは、前記アンテナに前記送信信号を供給すると共に、前記アンテナから供給される前記受信信号に基づいてドップラー周波数を有するドップラー信号を生成するように構成され、前記演算手段は、前記ドップラーセンサから得られたドップラー信号を周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す信号強度分布データを生成し、前記信号強度分布データに基づいて前記球技用ボールの移動速度および前記球技用ボールのスピン量を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、アンテナおよびドップラーセンサを用いて計測したドップラー信号の信号強度分布データから、予め得られている相関関係に基づいて球技用ボールの移動速度およびスピン量を簡単かつ的確に算出することができる。したがって、簡素な構成で球技用ボールの挙動を表わすさまざまなデータを的確に計測する上で有利となる。
また、本発明によれば、電波反射性を有する第１領域と、電波反射率が第１領域よりも低い第２領域を有する球技用ボールを用いることにより、送信波の送信出力の低出力化を図れ、しかも移動速度およびスピン量を的確に計測する上でも有利となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施の形態のボール計測装置１０の構成を示すブロック図である。
【図２】ボール計測装置１０の機能ブロック図である。
【図３】ゴルフクラブヘッド４によってゴルフボール２を打撃した際のドップラー信号Ｓｄの一例を示す線図である。
【図４】ゴルフボールのスピン量を検出する原理の説明図である。
【図５】ドップラー信号Ｓｄをウェーブレット解析した結果を単純化して示す説明図である。
【図６】図５における時点ｔ１におけるドップラー信号Ｓｄを周波数解析することによって得た、周波数ごとの信号強度Ｐｓの分布を示す信号強度分布データＰを示す説明図である。
【図７】実施の形態におけるゴルフボール２の平面図である。
【図８】変形例におけるゴルフボール２の平面図である。
【図９】演算用速度Ｖ０とゴルフボール２の移動速度Ｖαとの相関関係を示す相関式、信号強度分布データの山の幅とスピン量ＳＰとの相関関係を示す相関式の設定処理を説明するフローチャートである。
【図１０】ゴルフボール２を打撃した場合におけるボール計測装置１０の計測動作を説明するフローチャートである。
【図１１】第２の実施の形態のボール計測装置１０Ａ機能ブロック図である。
【図１２】第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄの構成を示す正面図である。
【図１３】図１２のＡ矢視図である。
【図１４】図１２のＢ矢視図である。
【図１５】第１〜第４のアンテナ１２Ａ〜１４Ｄを側面視した説明図である。
【図１６】第１〜第４のアンテナ１２Ａ〜１４Ｄを平面視した説明図である。
【図１７】（Ａ）は第２のアンテナ１２Ｂの仮想軸ＬＢに沿ってゴルフボール２を見た状態を示す図、（Ｂ）は第１のアンテナ１２Ａの仮想軸ＬＡに沿ってゴルフボール２を見た状態を示す図である。
【図１８】（Ａ）は第２のアンテナ１２Ｂの仮想軸ＬＢに沿ってゴルフボール２を見た状態を示す図、（Ｂ）は第１のアンテナ１２Ａの仮想軸ＬＡに沿ってゴルフボール２を見た状態を示す図である。
【図１９】（Ａ）は第２のアンテナ１２Ｂの仮想軸ＬＢに沿ってゴルフボール２を見た状態を示す図、（Ｂ）は第１のアンテナ１２Ａの仮想軸ＬＡに沿ってゴルフボール２を見た状態を示す図である。
【図２０】第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤの平均値Ｖａｖｅとゴルフボール２の移動速度との相関関係を示す相関式、第１乃至第４の信号強度分布データの山の幅の平均値Ｐａｖｅとの相関関係を示す相関式の設定処理を説明するフローチャートである。
【図２１】ゴルフボール２を打撃した場合におけるボール計測装置１０Ａの計測動作を説明するフローチャートである。
【図２２】第１乃至第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃが設けられた構成を示す正面図である。
【図２３】第３の実施の形態のボール計測装置１０Ｂの機能ブロック図である。
【図２４】野球用ボールの正面図である。
【図２５】野球用ボールが４シームの回転状態で移動する場合におけるドップラー信号Ｓｄをウェーブレット解析した結果を単純化して示す説明図である。
【図２６】野球用ボールが２シームの回転状態で移動する場合におけるドップラー信号Ｓｄをウェーブレット解析した結果を単純化して示す説明図である。
【図２７】第４の実施の形態のボール計測装置１０Ｄの機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態のボール計測装置と共にボール計測方法について図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施の形態のボール計測装置１０は、アンテナ１２と、ドップラーセンサ１４と、マイク１６と、トリガ信号発生部１８と、計測処理部２０と、表示部２２と、操作部２４などを含んで構成されている。
本実施の形態では、アンテナ１２とドップラーセンサ１４とは不図示のケースに収容保持されている。
また、トリガ信号発生部１８と、計測処理部２０と、表示部２２と、操作部２４とは、不図示の筐体に組み込まれている。
ドップラーセンサ１４と計測処理部２０とは不図示の接続ケーブルを介して接続され、マイク１６と計測処理部２０とは不図示の接続ケーブルを介して接続されている。
なお、図１において符号２は球技用ボールとしてのゴルフボール、４はゴルフクラブヘッド、６はシャフト、８はゴルフクラブを示す。
【０００９】
アンテナ１２は、ドップラーセンサ１４から供給される送信信号に基づいて送信波Ｗ１としてのマイクロ波をゴルフボール２に向けて送信すると共に、ゴルフボール２で反射された反射波Ｗ２を受信して受信信号をドップラーセンサ１４に供給するものである。
【００１０】
ドップラーセンサ１４は、アンテナ１２に送信信号を供給するものである。また、アンテナ１２から供給される受信信号に基づいてドップラー周波数Ｆｄを有するドップラー信号Ｓｄを時系列データとして生成するものである。
ドップラー信号Ｓｄとは、前記送信信号の周波数Ｆ１と前記受信信号の周波数Ｆ２との差分の周波数Ｆ１−Ｆ２で定義されるドップラー周波数Ｆｄを有する信号である。
ドップラーセンサ１４は、市販されている種々のものが使用可能である。
なお、前記の送信信号としては、例えば、２４ＧＨｚのマイクロ波が使用可能であり、ドップラー信号Ｓｄを得られるものであれば送信信号の周波数は限定されない。
【００１１】
マイク１６は、ゴルフボール２がゴルフクラブヘッド４によって打撃された際に発生する打撃音を収音し音声信号を検出するものである。
トリガ信号発生部１８は、マイク１６によって検出された音声信号の振幅が予め定められたしきい値を上回ったときに、トリガ信号ｔｒｇを生成して計測処理部２０に供給するものである。
トリガ信号ｔｒｇは、計測処理部２０に対して後述するデータ処理の開始を指示するものである。
なお、上述したようにトリガ信号発生部１８が単に打撃音に応じてトリガ信号ｔｒｇを生成するものである場合、ボール計測装置１０の設置環境によっては以下の不都合が生じることが懸念される。
すなわち、ボール計測装置１０の設置環境が例えば複数の打席を備えるゴルフ練習場である場合、ボール計測装置１０の測定対象となる打席以外の周囲の打席の打撃音によってもトリガ信号ｔｒｇが生成され、ボール計測装置１０の誤動作が発生することが懸念される。
したがって、本実施の形態では、以下のように構成することで上記誤動作の防止を図っている。
トリガ信号発生部１８を、マイク１６からの音声信号に加えて、ドップラーセンサ１４からのドップラー信号Ｓｄを入力する。
そして、トリガ信号発生部１８は、ドップラー信号Ｓｄを受信し、かつ、打撃音の音声信号が予め定められたしきい値を上回ったときに、トリガ信号ｔｒｇを生成して計測処理部２０に供給する。この場合、当初発生するドップラー信号Ｓｄはゴルフクラブヘッド４の動きを検出したものとなる。
したがって、トリガ信号発生部１８は、ゴルフクラブ４の動きと打撃音の両方でトリガ信号ｔｒｇを生成するため、ボール計測装置１０の誤動作を的確に防止する上で有利となる。
トリガ信号発生部１８はトリガ信号ｔｒｇを生成できれば、マイク１６以外のセンサを用いても良い。例えば、予め定められた特定の位置（例えば基準位置Ｏ）を通過するゴルフクラブヘッド４を検出する光センサを設け、該光センサの検出信号に基づいてトリガ信号発生部１８がトリガ信号ｔｒｇを生成するなど任意である。しかしながら、光センサは設置する位置や方向を厳密に調整する必要があることから、本実施の形態のようにマイク１６を用いる方が設置作業の簡素化を図る上で有利となる。
【００１２】
計測処理部２０は、ドップラーセンサ１４から供給されるドップラー信号Ｓｄを入力して演算処理を行うことにより、ゴルフボール２の移動速度およびスピン量を算出するものである。
本実施の形態では、計測処理部２０は、マイクロコンピュータ２１によって構成されている。
マイクロコンピュータ２１は、ＣＰＵ２１Ａと、不図示のインターフェース回路およびバスラインを介して接続されたＲＯＭ２１Ｂ、ＲＡＭ２１Ｃ、インターフェース２１Ｄ、表示用ドライバ２１Ｅなどを含んで構成されている。
ＲＯＭ２１ＢはＣＰＵ２１Ａが実行するゴルフボールの移動速度およびスピン量を算出するための制御プログラムなどを格納し、ＲＡＭ２１Ｃはワーキングエリアを提供するものである。
インターフェース２１Ｄは、ドップラー信号Ｓｄを入力してＣＰＵ２１Ａに供給し、また、操作部２４からの操作信号を受け付けてＣＰＵ２１Ａに供給するものである。
表示用ドライバ２１ＥはＣＰＵ２１Ａの制御に基づいて表示部２２を駆動するものである。
【００１３】
図２はマイクロコンピュータ２１の構成を機能ブロックで示したボール計測装置１０のブロック図である。
マイクロコンピュータ２１は、機能的には、蓄積部３０と、信号強度分布データ生成部３２と、速度演算部３４と、移動速度演算部３６と、スピン量演算部３８とを含んで構成されている。なお、本実施の形態では、蓄積部３０と、信号強度分布データ生成部３２と、速度演算部３４と、移動速度演算部３６と、スピン量演算部３８とによって特許請求の範囲の演算手段が構成されている。
また、蓄積部３０と、信号強度分布データ生成部３２と、速度演算部３４と、移動速度演算部３６と、スピン量演算部３８は、ＣＰＵ２１Ａが前記制御プログラムを実行することで実現されるものであるが、これらの部分は、回路等のハードウェアで構成されたものであってもよい。
【００１４】
蓄積部３０は、ドップラー信号Ｓｄと、トリガ信号ｔｒｇを予め定められたサンプリング周期で時間経過に従って順番に蓄積するものである。本実施の形態では、ＣＰＵ２１Ａがドップラー信号Ｓｄとトリガ信号ｔｒｇを前記サンプリング周期でサンプリングしてＲＡＭ２１Ｃにドップラー信号Ｓｄのサンプリングデータおよびトリガ信号ｔｒｇのサンプリングデータとして格納する。
蓄積部３０は、例えば、ボール計測装置１０の電源が投入されると同時にサンプリング動作を開始する。
図３はゴルフクラブヘッド４によってゴルフボール２を打撃した際のドップラー信号Ｓｄの一例を示す線図であり、横軸に時間ｔ（ｓｅｃ）、縦軸に振幅（任意単位）をとっている。
図３において、初めの大きな振幅を呈する波形部分がゴルフクラブヘッド４によって生じるドップラー信号の部分を示し、その後に続く波形部分が打撃されたゴルフゴール２によって生じるドップラー信号の部分を示している。
【００１５】
信号強度分布データ生成部３２は、蓄積部３０に蓄積されたドップラー信号Ｓｄのサンプリングデータを周波数解析（連続ＦＦＴ解析、あるいは、ウェーブレット解析）することによって信号強度分布データＰを生成するものである。
言い換えると、信号強度分布データ生成部３２は、ドップラーセンサ１４から得られたドップラー信号Ｓｄを周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す信号強度分布データＰを生成する。
本実施の形態では、信号強度分布データ生成部３２は、蓄積部３０に蓄積されたトリガ信号ｔｒｇに基づいて、蓄積部３０に蓄積された時系列データであるドップラー信号Ｓｄのサンプリングデータを予め定められた区間に特定して信号強度分布データＰの生成を実施する。ここで、ドップラー信号Ｓｄのサンプリングデータの区間は単一のトリガ信号ｔｒｇに基づいて同期して特定される。
言い換えると、信号強度分布データ生成部３２は、垂れ流し方式で蓄積されているドップラー信号Ｓｄのサンプリングデータのうち、ゴルフボール２が打撃された後の区間におけるサンプリングデータを特定して信号強度分布データＰの生成を実施する。
【００１６】
サンプリングデータを予め定められた区間に特定する方法としては以下の方法が例示される。
すなわち、信号強度分布データ生成部３２は、トリガ信号ｔｒｇの検出時点を基準時点として、基準時点から数えてａ個目までのサンプリングデータを除外し、ａ＋１個目からｂ個目（ａ＜ｂ）までのサンプリングデータを特定して信号強度分布データＰの生成を実施する。
この場合、ａ＋１個目からｂ個目（ａ＜ｂ）までのサンプリングデータに、ゴルフクラブヘッド４による影響を受けたデータが含まれないように、上記の数値ａ、ｂを設定する。
数値ａ、ｂは、実際にゴルフクラブ６がスウィングされた場合のゴルフクラブヘッド４のスピードのばらつきを考慮して設定すればよい。
あるいは、トリガ信号ｔｒｇの検出時点を基準時点として、経過時間に基づいてゴルフクラブヘッドによる影響を受けたデータが含まれないように、サンプリングデータを予め定められた区間に特定してもよい。
また、上記の数値ａ、ｂの設定は、基準位置Ｏに対してゴルフボール２が約１ｍ移動した時点前後におけるサンプリングデータが得られるにように設定される。この理由は、ゴルフクラブヘッド４で打撃されたゴルフボール２が１ｍ前後移動した時点における移動速度の変化がほぼ無視できるからである。
【００１７】
また、信号強度分布データＰにはノイズが含まれているため、後述するドップラー周波数成分、あるいは、信号強度分布データＰの幅（信号強度分布データＰがなす山の幅）を正確かつ安定して検出するために、ノイズを抑制することが好ましい。
そこで、本実施の形態では、信号強度分布データ生成部３２は、信号強度分布データＰを構成する信号強度Ｐｓについて移動平均を取る処理を実施することによりノイズの影響を抑制した信号強度分布データＰを得るようにしている。
【００１８】
速度演算部３４は、信号強度分布データＰに基づいて、ゴルフボール２の移動速度に対応するドップラー周波数成分を検出し、それら検出したドップラー周波数成分に基づいて演算用速度Ｖ０を算出するものである。
各信号強度分布データＰからドップラー周波数成分を検出する方法としては以下の手順が例示される。
（１）信号強度分布データＰを構成する信号強度のデータについて移動平均を取ることによってノイズの影響を抑制した信号強度分布データＰを得る。
（２）移動平均を取った信号強度分布データＰにおいて信号強度のピーク値、あるいは、信号強度の山の中央値に対応する周波数をドップラー周波数成分（ドップラー周波数）として検出する。
なお、ドップラー周波数成分の検出方法は、各信号強度分布データＰに含まれるノイズの影響を抑制し、ドップラー周波数成分を正確かつ安定して検出できればよいのであり、上記の手順に限定されるものではない。
【００１９】
次に、ゴルフボール２の速度およびスピン量の計測原理について説明する。
従来から知られているように、ドップラー周波数Ｆｄは式（１）で表される。
Ｆｄ＝Ｆ１−Ｆ２＝２・Ｖ・Ｆ１／ｃ （１）
ただし、Ｖ：ゴルフボール２の速度、ｃ：光速（３・１０８ｍ／ｓ）
したがって、式（１）をＶについて解くと、式（２）なる。
Ｖ＝ｃ・Ｆｄ／（２・Ｆ１） （２）
すなわち、ゴルフボール２２の速度Ｖは、ドップラー周波数Ｆｄに比例することになる。
したがって、ドップラー信号Ｓｄからドップラー周波数Ｆｄの周波数成分を検出し、検出したドップラー周波数成分から式（２）に基づいてゴルフボール２の速度Ｖを求めることができる。
ところで、式（２）によって得られるゴルフボール２の速度Ｖは、アンテナの指向性を示す仮想軸と一致する方向の速度成分である。
したがって、ゴルフボール２の移動軌跡がアンテナの指向性を示す仮想軸に対して外れるほど式（２）によって得られるゴルフボール２の移動速度の誤差が増大する傾向となる。
そこで、本発明では、アンテナ１２を用いて得られた速度Ｖを演算用速度Ｖ０とし、この演算用速度Ｖ０と、実測されたゴルフボール２の移動速度Ｖαとの間に相関関係があることに着目した。
すなわち、予め上述した２つの相関関係を取得しておけば、それら２つの相関関係に基づいて演算用速度Ｖ０からゴルフボール２の移動速度を求めることが可能となる。
【００２０】
図４はゴルフボールのスピン量を検出する原理の説明図である。
ゴルフボール２の表面のうち、送信波Ｗ１の送信方向となす角度が９０度に近い表面の部分である第１部分Ａでは送信波Ｗ１が効率よく反射され、したがって、第１部分Ａでは反射波Ｗ２の強度が高い。
一方、ゴルフボールの表面のうち、送信波Ｗ１の送信方向となす角度が０度に近い表面の部分である第２部分Ｂ、第３部分Ｃでは送信波Ｗ１が効率よく反射されず、したがって、第２、第３部分Ｂ、Ｃでは反射波Ｗ２の強度が低い。
第２部分Ｂは、ゴルフボール２のスピンによって移動する方向とゴルフボールの移動方向とが反対向きとなる部分である。
第３部分Ｃは、ゴルフボール２のスピンによって移動する方向とゴルフボールの移動方向とが同じ向きとなる部分である。
【００２１】
第１部分Ａで反射される反射波Ｗ２に基づいて検出される速度を第１部分速度Ｖａ、第２部分Ｂで反射される反射波Ｗ２に基づいて検出される速度を第２部分速度Ｖｂ、第３部分Ｃで反射される反射波Ｗ２に基づいて検出される速度を第３部分速度Ｖｃとする。
すると、以下の式が成立する。
Ｖａ＝Ｖα （３）
Ｖｂ＝Ｖａ−ωｒ （４）
Ｖｃ＝Ｖｂ＋ωｒ （５）
（ただし、Ｖαはゴルフボール２の移動速度、ωは角速度（ｒａｄ／ｓ）、ｒはゴルフボール２の半径）
したがって、原理的には、式（３）に基づいて第１部分速度Ｖａからゴルフボール２の移動速度Ｖαを算出でき、式（４）または式（５）に基づいて、第２、第３部分速度Ｖｂ，Ｖｃから角速度ωが求められるので、角速度ωからスピン量を算出できることになる。
しかしながら、本実施の形態では、上記の式に基づいて移動速度Ｖα、スピン量を算出するのではなく、以下に説明するように、ドップラー信号Ｓｄを周波数解析することによって周波数ごとの信号強度の分布を示す信号強度分布データＰを生成し、この信号強度分布データＰから移動速度Ｖα、スピン量を求めるようにした。
【００２２】
図５は、打撃された打ち出されたゴルフボールをボール計測装置１０で計測した場合におけるドップラー信号Ｓｄをウェーブレット解析した結果を単純化して示す説明図である。
横軸は時間ｔ（ｍｓ）、縦軸はドップラー周波数Ｆｄ（ｋＨｚ）およびゴルフボール２の速度Ｖ（ｍ／ｓ）を示す。
このような線図は、例えば、ドップラー信号Ｓｄをサンプリングしてデジタルオシロスコープに取り込んでデジタルデータに変換し、該デジタルデータをパーソナルコンピュータなどを用いてウェーブレット解析、あるいは、連続ＦＦＴ解析することで得られる。
【００２３】
図５に示す周波数分布において、ハッチングで示した部分はドップラー信号Ｓｄの強度が大きく、実線で示した部分はドップラー信号Ｓｄの強度がハッチングで示した部分よりも小さいことを示している。
したがって、符号ＤＡで示す周波数分布は、信号強度が強く、第１部分速度Ｖａに対応する部分である。
符号ＤＢで示す周波数分布は、周波数分布ＤＡよりも信号強度が低く、第２部分速度Ｖｂに対応する部分である。
符号ＤＣで示す周波数分布は、周波数分布ＤＡよりも信号強度が低く、第３部分速度Ｖｃに対応する部分である。
【００２４】
図６は図５における時点ｔ１におけるドップラー信号Ｓｄを周波数解析することによって得た、周波数ごとの信号強度の分布を示す信号強度分布データＰを示す説明図である。
図６において横軸は速度Ｖ（ｍ／ｓ）、縦軸は信号強度Ｐｓ（任意単位）である。なお、横軸の速度Ｖはドップラー信号Ｓｄの周波数に比例している。
図中細線は信号強度分布データＰの実測値を表わし、太線は信号強度分布データＰの実測値の移動平均を示す。
すなわち、信号強度分布データＰの実測値は、測定時に含まれるノイズの影響を受けて大きく変動しているため、移動平均をとることによってノイズの影響を抑制した信号強度分布データＰを得ている。
【００２５】
以下移動平均によって表わされた信号強度分布データＰについて説明する。
図６から明らかなように、信号強度分布データＰは、信号強度Ｐｓが最大となる１つの最大値を有し、最大値から離れるほど信号強度が次第に低下しやがてゼロとなる単一の山形を呈している。
ここで、信号強度分布データＰの山、すなわち、信号強度Ｐｓの最大値Ｄｍａｘが第１部分速度Ｖａの値に対応している。言い換えると、信号強度Ｐｓの最大値Ｄｍａｘが対応するドップラー周波数の値が第１部分速度Ｖａの値に対応している。
したがって、最大値Ｄｍａｘに対応するドップラー周波数が高いほど、第１部分速度Ｖａ、すなわち、ゴルフボール２の移動速度が高いことになる。
また、信号強度分布データＰの山の幅は、第２部分速度Ｖｂと第３部分速度Ｖｃの差分ΔＶ（速度幅）に比例する。
したがって、第２部分速度Ｖｂと第３部分速度Ｖｃの差分ΔＶが小さいほどスピン量が小さく、したがって、この差分ΔＶがゼロならばスピン量もゼロとなる。また、第２部分速度Ｖｂと第３部分速度Ｖｃの差分ΔＶが大きいほどスピン量が大きいことになる。
【００２６】
ここで、第２部分速度Ｖｂと第３部分速度Ｖｃの差分ΔＶは、式（４）、式（５）わかるように以下の式（６）で示され、すなわち、角速度ωに比例した値となる。
Ｖｃ−Ｖｂ＝（Ｖａ＋ωｒ）−（Ｖａ−ωｒ）＝２ωｒ （６）
したがって、（６）式から明らかなように、信号強度分布データＰの山の幅に基づいてスピン量を算出することができる。
ここで、山の幅は次のように定義することができる。
すなわち、信号強度分布データＰの山の幅は、信号強度信号強度Ｐｓの閾値ＤｔをＤｍａｘ・Ｎ（ただし０＜Ｎ＜１）とした場合、信号強度分布データＰのうち信号強度Ｐｓが閾値Ｄｔとなる部分の幅とする。
図６では、Ｄｔ＝Ｄｍａｘ・１０％と、Ｄｔ＝Ｄｍａｘ・５０％とを例示しているが、閾値Ｄｔは山の幅を安定して計測できる値に設定すればよい。
したがって、図６に示すように、ドップラー信号Ｓｄの信号強度分布データＰを求めることにより、この信号強度分布データＰから移動速度Ｖα、スピン量ＳＰを容易に求めることが可能となる。
ところで、前述したように第１乃至第３部分速度Ｖａ、Ｖｂ，Ｖｃは、厳密に言うとアンテナの指向性を示す仮想軸と一致する方向の速度成分である。
したがって、ゴルフボール２の移動軌跡がアンテナの指向性を示す仮想軸に対して外れるほど式（６）によって得られるゴルフボール２のスピン量ＳＰの誤差が増大する傾向となる。
そこで、本発明では、アンテナ１２を用いて得られた信号強度分布Ｐｓすなわち信号強度分布データＰの山の幅と、実測されたゴルフボール２のスピン量ＳＰとの間に相関関係があることに着目した。
すなわち、予め上述した２つの相関関係を取得しておけば、それら２つの相関関係に基づいて信号強度分布データＰの山の幅からゴルフボール２のスピン量ＳＰを求めることが可能となる。
【００２７】
移動速度演算部３６は、予め得られている演算用速度Ｖ０と実測されたゴルフボール２の移動速度Ｖαとの相関関係に基づいて、演算用速度Ｖ０から移動速度Ｖαを算出するものである。
なお、本明細書において、ゴルフボール２の移動速度Ｖαは、ゴルフボール２の移動方向に沿ったゴルフボール２の速度、すなわちゴルフボール２の３次元速度をいう。
【００２８】
スピン量演算部３６は、予め得られている信号強度分布Ｐｓ、言い換えると信号強度分布データＰの山の幅と、実測されたゴルフボール２のスピン量ＳＰとの間に相関関係に基づいて、信号強度分布Ｐｓからスピン量ＳＰを算出するものである。
【００２９】
次に、（１）実測して得た演算用速度Ｖ０と実測して得たゴルフボール２の移動速度との相関関係と、（２）実測して得た電波強度分布Ｐｓと実測して得たゴルフボール２のスピン量ＳＰとの相関関係の取得について説明する。
【００３０】
まず、専用のゴルフボール打ち出し装置（スイングロボット）によって基準位置に位置するゴルフボール２を、さまざまな速度、方向にて打ち出す。
そして、移動体の移動速度を高精度に計測可能な基準計測器によってゴルフボール２の移動速度Ｖαを計測し、移動速度Ｖαの実測データを取得する。また、移動体のスピン量を高精度に計測可能な基準計測器によってゴルフボール２のスピン量ＳＰを計測し、スピン量ＳＰの実測データを取得する。
移動体の移動速度を計測する基準計測器として、例えば、特許第４１０４３８４号に開示されているような従来公知のさまざまな測定装置が使用可能である。また、スピン量ＳＰを計測する基準計測器として、高速度カメラなどを用いた従来公知のさまざまな測定装置が使用可能である。
また、移動速度Ｖαの計測と同時に、本実施の形態のボール計測装置１０を用いることにより、速度演算部３４によって演算用速度Ｖ０を取得する。すなわち、移動速度Ｖαの実測データに対応する演算用速度Ｖ０を取得する。また、スピン量ＳＰの計測と同時に、本実施の形態のボール計測装置１０を用いることにより、信号強度分布データ生成部３２によって信号強度分布Ｓｐを取得する。すなわち、スピン量ＳＰの実測データに対応する信号強度分布データＰの山の幅を取得する。
【００３１】
（１）実測して得た演算用速度Ｖ０と実測して得たゴルフボール２の移動速度との相関関係については以下のように求める。
基準測定器で計測した移動速度Ｖαの実測データと、演算用速度Ｖ０との相関関係に基づいて移動速度算出用の相関式（回帰式）を求める。
言い換えると、移動速度Ｖαと、演算用速度Ｖ０との関係を離散的に測定したデータを取得する。そして、取得したデータを従来公知の最小二乗法などを用いて回帰分析することによって移動速度Ｖαを演算用速度Ｖ０の関数（多項式）によって表わした相関式を求める。なお、計測装置１０は、相関式の算出を行う機能を備える必要はなく、相関式の算出は、ボール計測装置１０とは別に設けられたコンピュータを用いて行うなど任意である。
すなわち、このようにして求められた相関式によって移動速度Ｖαと演算用速度Ｖ０との関係を示す特性線を得ることができる。
したがって、このようにして求めた相関式を用いることにより、演算用速度Ｖ０から移動速度Ｖαを求めることが可能となる。
本実施の形態では、移動速度演算部３８は上記の相関式を用いることで演算用速度Ｖ０からゴルフボール２の移動速度Ｖαを算出する。
したがって、本実施の形態では、移動速度演算部３８による移動速度の算出は、予め実測され得られている演算用速度Ｖ０と予め実測され得られているゴルフボール２の移動速度との相関関係を示す移動速度算出用の相関式に基づいてなされる。
なお、上記のような相関式に代えて、相関式によって示される特性線のデータを移動速度算出用のマップとして記憶しておき、マップを用いて移動速度Ｖαを算出してもよく、それらマップをマイクロコンピュータのメモリ、例えば、ＲＯＭに設けるなど任意である。
【００３２】
（２）実測して得た電波強度分布Ｐｓと実測して得たゴルフボール２のスピン量ＳＰとの相関関係については以下のように求める。
基準測定器で計測したスピン量ＳＰの実測データと、信号強度分布Ｓｐ（信号強度分布データＰの山の幅）との相関関係に基づいてスピン量算出用の相関式（回帰式）を求める。
言い換えると、スピン量ＳＰと、信号強度分布データＰの山の幅との関係を離散的に測定したデータを取得する。そして、取得したデータを従来公知の最小二乗法などを用いて回帰分析することによってスピン量ＳＰを信号強度分布データＰの山の幅の関数（多項式）によって表わした相関式を求める。
すなわち、このようにして求められた相関式によってスピン量ＳＰと信号強度分布データＰの山の幅との関係を示す特性線を得ることができる。
したがって、このようにして求めた相関式を用いることにより、信号強度分布データＰの山の幅からスピン量ＳＰを求めることが可能となる。
本実施の形態では、スピン量ＳＰ演算部３８は上記の相関式を用いることで信号強度分布データＰの山の幅からゴルフボール２のスピン量ＳＰを算出する。
したがって、本実施の形態では、スピン量演算部３８によるスピン量ＳＰの算出は、予め実測され得られている信号強度分布データＰの山の幅と予め実測され得られているゴルフボール２のスピン量ＳＰとの相関関係を示すスピン量算出用の相関式に基づいてなされる。
なお、移動速度演算手段３６と同様に、上記のような相関式に代えて、相関式によって示される特性線のデータをスピン量算出用のマップとして記憶しておき、マップを用いてスピン量ＳＰを算出してもよい。
【００３３】
図１に戻って説明する。
表示部２２は文字や画像を表示する表示画面を有している。このような表示部２２として液晶表示装置など従来公知のさまざまな表示装置が使用可能である。
表示部２２は、計測処理部２０によって算出されたゴルフボール２の移動速度Ｖαおよびスピン量ＳＰを表示画面に表示する。
【００３４】
操作部２４は、表示部２２に表示されるゴルフボール２の移動速度、スピン量の表示形態などを切り替えるための種々の操作入力を受け付けてＣＰＵ２１Ａに供給するものである。
【００３５】
次に本実施の形態に係るゴルフボール２について説明する。
ゴルフボール２のスピン量ＳＰを求めるにあたっては、第２、第３部分速度Ｖｂ，Ｖｃの計測を安定して確実に行うことが必要であり、したがって、ドップラー信号Ｓｄの計測を安定して確実に行うことが必要となる。
しかしながら、打撃されたゴルフボール２がアンテナ１２から離間するほど（時間が経過するほど）、アンテナ１２で受信される反射波Ｗ２の信号強度が低下し、各周波数分布ＤＡ、ＤＢ、ＤＣの信号強度はそれぞれ低下する。
この際、図５に示すドップラー信号Ｓｄの周波数分布ＤＢ、ＤＣの信号強度は周波数分布ＤＡの信号強度に比較して元々弱い。
そのため、第２、第３部分速度Ｖｂ，Ｖｃを安定して計測する上で不利があり、アンテナ１２で受信可能な信号強度が周波数分布ＤＡよりも短時間で下回ってしまうため、第２、第３部分速度Ｖｂ，Ｖｃの計測可能な時間はごく限られた期間となる不利もある。
例えば、ボール計測装置１０が室内に設置されるゴルフシミュレータ装置に適用されるものであった場合には、送信波Ｗ１の出力が低いため、十分な信号強度を有する周波数分布ＤＢ、ＤＣを得ることが難しい。
そのため、ゴルフシミュレータ装置では、ゴルフボールの初速や打ち出し角に基づいて球筋や飛距離を算出することに留まっているのが現状であり、スピン量ＳＰを反映させたより正確なシミュレーションを行うことが望まれている。
【００３６】
次に本発明のゴルフボールについて説明する。
図８は実施の形態におけるゴルフボール２の平面図である。
図８に示すように、ゴルフボール２は、球体２０２と、第１領域２０４と、第２領域２０６とを備えている。
球体２０２は、中実で球状のコア層と、このコア層を覆う合成樹脂からなるカバー層とで形成され、カバー層の表面に多数のディンプル２０８が形成されている。
【００３７】
第１領域２０４は、球体２０２の中心を中心とした球面上に形成された電波反射率が高い領域である。
したがって、第１領域２０４は高い電波反射特性を有しており、電波（マイクロ波）を効率よく反射する。
本実施の形態では、第１領域２０４は球体２０２の表面に（前記カバー層の表面に）複数形成され導電性を有している。
また、各第１領域２０４は、同一の直径を有する正円状を呈しているが、各第１領域２０４の形状は三角形、四角形、あるいは正多角形などであってもよい。
各第１領域２０４が正円である場合、反射波の強度を確保する上でまたボール計測装置１０における計測精度を確保する上でその正円の直径は２ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが好ましい。
また、各第１領域２０４が正多角形である場合、反射波の強度を確保する上でまたボール計測装置１０における計測精度を確保する上でその内接円の直径が２ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが好ましい。
なお、正円または内接円の直径が２ｍｍ以上１５ｍｍ以下であると、計測精度を確保する上で有利となることは、送信波として２４ＧＨｚまたは１０ＧＨｚのマイクロ波を使用した場合の発明者らの実験結果によって確認されたものである。この原因としては、例えば、第１領域２０４の表面で反射される反射波と第１領域２０４のエッジ部分で反射される反射波との干渉が計測精度に与える影響が小さくなるからであると考えられる。
また、図７に示すように、前記の球面上において（本実施の形態では球体２０２の表面上において）第１領域２０４の互いに対向する２箇所と、球体２０２の中心Ｏとを通る２つの直線がなす角度θは、十分な強度の反射波を得る上でまた反射波を精度よく受信する上で５度以上４５度以下であることが好ましい。
【００３８】
複数の第１領域２０４は、頂点が球体２０２の表面（球体２０２の中心を中心とした球面）に位置するように仮想された正多面体または準正多面体の各頂点に位置している。
例えば、図６に示すものでは、第１領域２０４は頂点が球体２０２の表面に位置するように仮想された正六面体の６つの頂点に位置している。したがって、第１領域は６個形成されている。
また、図７に示す変形例では、第１領域２０４は頂点が球体２０２の表面に位置するように仮想された正四面体の４つの頂点に位置している。したがって、第１領域は４個形成されている。
要するに、第１領域２０４は球体２０２の表面に複数形成されていればよく、その数は任意である。
ただし、第１領域２０４は、球体２０２の回転軸がどのような方向に位置しても、なるべく多くの第１領域２０４が移動しながら（回転しながら）送信波Ｗ１を反射することが、安定した反射波Ｗ２を得る上で好ましい。
【００３９】
また、複数の第１領域２０４はそれぞれ球体２０２の表面上で互いに直交する直線状に延在して格子状を呈していてもよい。
この場合、第２領域２０６は直線状に延在する第１領域２０４によって矩形状に区画されることになる。
【００４０】
第１領域２０４は、反射波Ｗ２の強度を十分に確保することができればよく、例えば、次に示す従来公知の関係式を用いることによって、第１領域２０４の表面抵抗として必要な範囲を求めることができる。
すなわち、電波反射率：Γ、表面抵抗：Ｒとしたとき、式（７）、式（８）が成立する。
Γ＝（３７７−Ｒ）／（３７７＋Ｒ） （７）
Ｒ＝（３７７（１−Γ））／（１＋Γ） （８）
Γ＝１は全反射、Γ＝０は無反射を示し、３７７は空気の特性インピーダンスを示す。
したがって、式（８）より
Γ＝１のときＲ＝０
Γ＝０のときＲ＝３７７
ここで、Γ＝０．５とすると、Ｒ＝３７７（０．５／１．５）≒１３０となる。
したがって、電波反射率Γとして十分な値をΓ＝０．５（５０％）以上とすると、表面抵抗Ｒは１３０Ω／ｓｑ．以下とすることが必要となる。
また、電波反射率Γが０．９（９０％）以上であり、したがって、表面抵抗Ｒが２０Ω／ｓｑ．以下であることが、反射波Ｗ２の強度を確保する上でより好ましい。
なお、電波反射率Γは、導波管法や自由空間法など従来公知方法によって測定することができるものである。
【００４１】
第１領域２０４を構成する材料として、導電性を有する材料を使用することができる。
導電性を有する材料は、例えば、金属粉末を含む塗料である。このような塗料を球体２０２の表面に塗布することで（印刷することで）第１領域２０４が形成される。
このような塗料として、電磁波シールド用の導電性塗料（神東塗料Ｅ−６３など）、アルミペースト、銀インクなど、従来公知のさまざまな塗料が使用可能である。
また、導電性を有する材料は、金属箔であってもよい。このような金属箔を球体２０２の表面に接着剤で貼り付けることで第１領域２０４が形成される。
このような金属箔としてアルミニウム箔など従来公知のさまざまな金属箔が使用可能である。
また、導電性を有する材料を蒸着することで形成された蒸着膜あるいは不連続蒸着膜で第１領域２０４を形成してもよい。
なお、不連続蒸着膜は、真空中で行う不連続蒸着によって形成されている。不連続蒸着膜とは、ターゲットから蒸発した原子が非蒸着体としての球体２０２の表面に付着して複数の成長核が成長する過程において、各成長核どうしが接触しない段階、言い換えると各成長核どうしが連続していない段階で蒸着を止めて、成長核間が電気的に導通していない状態の蒸着膜である。
したがって、不連続蒸着膜では、成長核どうしが電気的に導通せず非導電体となっているが、電波反射性を有している。
また、上述した金属粉末あるいは金属箔あるいは蒸着膜を形成する金属としては、例えば、銀、銅、金、ニッケル、アルミ、鉄、チタン、タングステンなどの従来公知のさまざまな金属が使用可能である。
なお、導電性を有する材料として、金属以外の導電物質、例えばカーボンを含む材料など従来公知のさまざまな材料が使用可能である。
【００４２】
第２領域２０６は、前記の球面上で第１領域２０４を除く残りの部分に形成され電波反射率が第１領域２０４よりも低い領域である。
言い換えると、第２領域２０６は、第１領域２０４よりも低い電波反射特性を有するものである。
本実施の形態では、第２領域２０６は、第１領域２０４を除く残りの表面の部分に（第１領域２０４を除く残りの前記カバー層の表面の部分に）形成され導電性を有さない。
本実施の形態では、第２領域２０６は、ゴルフボール２の表面を形成する合成樹脂で形成されている。
なお、第１領域２０４の電波反射率と第２領域２０６の電波反射率との比（差）を大きく確保する上で第２領域２０６の電波反射率は１％以下、表面抵抗は４００Ω／ｓｑ．以上であることが好ましい。
【００４３】
なお、第１領域２０４の総面積は、球体２０２の表面積の５０％以下であることが好ましく、２％〜３０％がより好ましい。
第１領域２０４の総面積が球体２０２の表面積の５０％以下であると、第１領域２０４で反射される電波の反射強度と、第２領域２０６で反射される電波の反射強度との比（差）を大きく確保する上で有利となり、２％〜３０％であると、上記の反射強度の比（差）を大きく確保する上でより有利となる。
このように第１領域２０４と第２領域２０６とで反射強度との比（差）を大きく確保すると、スピン量ＳＰの計測を安定して行う上で有利となる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、第１、第２領域２０４、２０６が球体２０２の中心を中心とした球面上に形成されている場合について説明した。
しかしながら、第１、第２領域２０４、２０６が形成される面は、外表面に限定されるものではなく、球体２０２の内部であってもよく、この場合には、球面、正多面体をなす面、準正多面体をなす面であってもよく、要するに、球体２０２が回転することで第１、第２領域２０４、２０６が回転し、アンテナ１２に対して第１、第２領域２０４、２０６が交互に向けばよい。
すなわち、ゴルフボール２は、電波反射性を有する第１領域２０４と、電波反射率が第１領域２０４よりも低い第２領域２０６とを有するものであればよい。
【００４５】
次に、ボール計測装置１０の動作について図９、図１０のフローチャートを参照して説明する。
まず、図９を参照して、演算用速度Ｖ０と、ゴルフボール２の移動速度Ｖαとの相関関係を示す相関式の設定について説明する。
まず、専用のゴルフボール打ち出し装置（スイングロボット）を用いてゴルフボール２を、移動方向と移動速度Ｖαを異ならせて打撃し、移動速度Ｖαおよびスピン量ＳＰを実測する（ステップＳ１０）。
同時に、ボール計測装置１０を用いて演算用速度Ｖ０および信号強度分布データＰの山の幅を計測する（ステップＳ１２）。
次いで、ボール計測装置１０とは別のコンピュータにより、演算用速度Ｖ０と移動速度Ｖαとの相関関係を示す相関式を算出する（ステップＳ１４）。また、信号強度分布データＰの山の幅とスピン量ＳＰとの相関関係を示す相関式を算出する（ステップＳ１６）。
そして、ステップＳ１４、Ｓ１６によって得られた２つの相関式をボール計測装置１０に設定する（ステップＳ１８）。
【００４６】
次に、図１０を参照してゴルフボール２を打撃した場合におけるボール計測装置１０の移動速度Ｖαおよびスピン量ＳＰの計測動作について説明する。
予め図９の処理が実施され、ボール計測装置１０に前記の相関式が設定されているものとする。
まず、使用者は、ゴルフボール２の打ち出し方向においてゴルフボール２から例えば１．５〜２ｍ程度後方の箇所に、アンテナ１２をゴルフボール２に向けて設置する。
これにより、アンテナ１２から送出された送信波Ｗ１がゴルフボール２に当たり、反射波Ｗ２がアンテナ１２に受信可能な状態となる。
使用者が操作部２４を操作することにより、ボール計測装置１０はゴルフボール２の移動速度Ｖαおよびスピン量ＳＰを計測するための計測モードに設定される（ステップＳ３０）。
【００４７】
計測モードに設定されると、ドップラー信号Ｓｄとトリガ信号ｔｒｇの蓄積部３０へのサンプリングが開始される（ステップＳ３２）。
ここで、使用者がゴルフクラブ６を把持してスウィングしてゴルフクラブヘッド４でゴルフボール２を打ち出すと、打撃音がマイク１６によって収音される。トリガ信号発生部１８は、ドップラー信号Ｓｄを受信し、かつ、打撃音の音声信号が予め定められたしきい値を上回ったときに、トリガ信号ｔｒｇを生成して計測処理部２０に供給し、これによりトリガ信号ｔｒｇが蓄積部３０に供給される。
【００４８】
信号強度分布データ生成部３２は、蓄積部３０にサンプリングされたトリガ信号ｔｒｇの検出の有無を判定しており（ステップＳ３４）、トリガ信号ｔｒｇを検出しなければ、ステップＳ３４を繰り返す。
信号強度分布データ生成部３２は、トリガ信号ｔｒｇを検出すると、トリガ信号ｔｒｇの検出時点から予め定められた区間にわたるドップラー信号Ｓｄのサンプリングデータを特定する（ステップＳ３６）。
そして、信号強度分布データ生成部３２は、信号強度分布データＰを生成する（ステップＳ３８）。
次いで、速度演算部３４は、信号強度分布データＰから演算用速度Ｖ０を算出する（ステップＳ４０）。
次いで、移動速度演算部３６は、予め設定されている相関式から演算用速度Ｖ０に基づいて移動速度Ｖαを算出する（ステップＳ４２）。
次いで、スピン量演算部３８は、予め設定されている相関式から信号強度分布データＰの山の幅に基づいてスピン量ＳＰを算出する（ステップＳ４４）。
このようにして得られた移動速度Ｖαおよびスピン量ＳＰが表示部２２に供給されて表示される（ステップＳ４６）。
この場合、例えば、ゴルフボール２の移動速度の単位は（ｍ／ｓ）、スピン量ＳＰの単位は（ｒｐｍ）として表示される。
以上で一連の計測動作が終了する。
【００４９】
以上説明したように本実施の形態によれば、アンテナおよびドップラーセンサを用いて計測したドップラー信号の信号強度分布データＰを得ると共に、予め実測され得られている演算用速度Ｖ０と移動速度Ｖαとの相関関係に基づいて、信号強度分布データＰから算出される演算用速度Ｖ０から移動速度Ｖαを算出し、予め実測され得られている信号強度分布データＰとスピン量ＳＰとの相関関係に基づいて、信号強度分布データＰからスピン量ＳＰを算出するようにした。
すなわち、アンテナおよびドップラーセンサを用いて計測したドップラー信号の信号強度分布データＰから、予め得られている相関関係に基づいてゴルフボール２の移動速度Ｖαおよびスピン量ＳＰを簡単かつ的確に算出することができる。したがって、簡素な構成でゴルフボール２の挙動を表わすさまざまなデータを的確に計測する上で有利となる。
特に、従来のように長時間にわたってドップラー信号のデータを必要とすることから送信波の出力を高いものとしなくてはならず、したがって、大掛かりな大掛かりで高価な装置が必要となる場合に比較して、構成の簡素化とコストダウンを図る上で有利であり、ゴルフシミュレータなどのように室内において打撃したゴルフボールの挙動を計測する様な飛距離が数ｍという短距離である用途に適している。
【００５０】
また、本実施の形態では、ゴルフボール２が電波反射性を有する第１領域２０４と、電波反射率が第１領域よりも低い第２領域２０６を有している。
したがって、ドップラーセンサ１４から送信された送信波Ｗ１がゴルフボール２の回転と共に移動する複数の第１領域２０４によって反射される。そのため、反射波Ｗ２の電波強度を確保する上で有利となる。
そのため、送信波Ｗ１の電波強度が低いため、打撃されたゴルフボール２がドップラーセンサ１４から離間してドップラーセンサ１４で受信される反射波Ｗ２の信号強度が確保しにくい状況であっても、各周波数分布ＤＡ、ＤＢ、ＤＣの信号強度を確保する上で有利となる。
特に、周波数分布ＤＡの信号強度に比較して元々弱い周波数分布ＤＢ、ＤＣの信号強度を確保することができるので、第２、第３部分速度Ｖｂ，Ｖｃを安定して計測する上で有利となる。
すなわち、ドップラー信号Ｓｄにおけるスピン量ＳＰを検出するために必要な周波数分布の信号強度を確保することができ、スピン量ＳＰの検出を安定して確実に行う上で有利となる。より具体的には、ドップラー信号Ｓｄを周波数分析することで得られる信号強度分布データＰの精度を高める上でより有利となる。
【００５１】
したがって、送信波Ｗ１の送信出力の低出力化を図れるため、ボール計測装置１０の簡素化、小型化を図れ、低コスト化を図る上で有利となると共に、送信波Ｗ１の送信出力が低出力であっても、ゴルフボール２の挙動を表わす移動速度およびスピン量ＳＰを的確に計測する上で有利となる。
特に、ボールボール計測装置１０が室内に設置されるゴルフシミュレータ装置に適用されるものであった場合には、送信波Ｗ１の出力が低く、Ｓ／Ｎ比が十分得られなくても、十分な信号強度を有する周波数分布ＤＢ、ＤＣを得ることができる。
そのため、ゴルフシミュレータ装置によって、移動速度Ｖαおよびスピン量ＳＰに基づいて球筋や飛距離を正確に算出することができ、スピン量ＳＰを反映させたより正確なシミュレーションを行うことができる。
具体的には、スピン量ＳＰを反映させることにより、これまでシミュレーションが不可能であった目標線に対してゴルフボール２が戻ってくるフェード系やドロー系の球筋のシミュレーションが可能となる。また、スピン量ＳＰを反映させることにより、飛距離をより正確にシミュレーションすることができる。
【００５２】
（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について説明する。
第１の実施の形態では、ゴルフボール２の挙動を表わすデータとして移動速度Ｖαとスピン量ＳＰとを計測する場合について説明したが、第２の実施の形態では、ゴルフボール２の挙動を表わすデータとして、ゴルフボール２の移動速度Ｖαとスピン量ＳＰに加えて回転軸を計測する場合について説明する。
【００５３】
図１１は第２の実施の形態におけるボール計測装置１０Ａの機能ブロック図である。
なお、以下の実施の形態において第１の実施の形態と同一または同様の部分、部材については同一の符号を付してその説明を簡単に行い、あるいは、説明を省略する。
【００５４】
図１１に示すように、第２の実施の形態におけるボール計測装置１０Ａは、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄと、第１乃至第４ドップラーセンサ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄと、マイク１６と、トリガ信号発生部１８と、計測処理部２０と、表示部２２と、操作部２４などを含んで構成されている。
本実施の形態では、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄと第１乃至第４のドップラーセンサ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄとは不図示のケースに収容保持されている。
また、第１の実施の形態と同様に、トリガ信号発生部１８と、計測処理部２０と、表示部２２と、操作部２４とは、不図示の筐体に組み込まれている。
第１乃至第４のドップラーセンサ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄと計測処理部２０とは不図示の接続ケーブルを介して接続され、マイク１６と計測処理部２０とは不図示の接続ケーブルを介して接続されている。
【００５５】
第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄは、第１乃至第４のドップラーセンサ１４Ａ〜１４Ｄから供給される送信信号に基づいて送信波Ｗ１としてのマイクロ波を移動体に向けて送信すると共に、移動体で反射された反射波Ｗ２を受信して受信信号を第１乃至第４のドップラーセンサ１４Ａ〜１４Ｄに供給するものである。
より詳細には、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄは、指向性を有し、送信波Ｗ１を送信すると共に、ゴルフボール２反射された反射波Ｗ２を受信して受信信号を生成するものであり、互いに離間して配置されている。
本実施の形態では、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄは同形同大の指向性アンテナで構成され、このような指向性アンテナとしてホーンアンテナを使用している。
指向性アンテナとしてホーンアンテナ以外のパラボラアンテナなどの従来公知のさまざまな指向性アンテナを使用可能であるが、ホーンアンテナは構成が簡素であり比較的安価であることからコストを抑制する上で有利である。
【００５６】
図１２は第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄの構成を示す正面図、図１３は図１２のＡ矢視図、図１４は図１２のＢ矢視図である。
図１２乃至図１４に示すように、第１乃至第４のアンテナの１２Ａ〜１２Ｄは、ケース２６に収容保持されている。
ケース２６は、後板２６０２と、上下左右の側板２６０４Ａ、２６０４Ｂ、２６０４Ｃ、２６０４Ｄと、脚部２６０６とを含んで構成されている。
後板２６０２は矩形板状を呈し、上下の辺を水平方向と平行させ、上方に至るほど後方に傾斜するように設けられている。
上下左右の側板２６０４Ａ〜２６０４Ｄは、後板２６０２の上下左右の辺から起立され、各側板２６０４Ａ〜２６０４Ｄの前縁により矩形状の開口が形成されている。
脚部２６０６は、下部の側板２６０４Ｂの下面中央に設けられ地面や床面に設置される。
第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄは、前記の開口を介して前方を向いた状態で後板２６０２の前面に取着され、後板２６０２と側板２６０４Ａ〜２６０４Ｄとで囲まれた空間に収容されている。第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄの前部は、各側板２６０４Ａ〜２６０４Ｄの前縁よりも後方に位置している。
前記開口は、送信波Ｗ１および反射波Ｗ２の透過が可能な材料で形成された図示しないカバーによって覆われており、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄの防塵および保護が図られている。
本実施の形態では、図１２に示すように正面から見て第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄは後板２６０２の４つの角部近傍に配置されている。すなわち、後板２６０２の右下寄りの箇所に第１のアンテナ１２Ａが配置されている。右上寄りの箇所に第２のアンテナ１２Ｂが配置されている。左下寄りの箇所に第３のアンテナ１２Ｃが配置されている。左上寄りの箇所に第４のアンテナ１２Ｄが配置されている。
【００５７】
ここで、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄのそれぞれの利得が最大となる方向に沿って延在する直線を各アンテナの指向方向を示す第１乃至第４の仮想軸ＬＡ、ＬＢ、ＬＣ、ＬＤとする。
図１２、図１３に示すように、側面視した状態で第１、第２のアンテナ１２Ａ、１２Ｂは鉛直方向に間隔ｄＶ（第１の間隔）をおいて配置され、第１、第２の仮想軸ＬＡ、ＬＢが単一の鉛直平面上を延在している。
本実施の形態では、第２の仮想軸ＬＢが水平方向に延在し、かつ、第１の仮想軸ＬＡが水平方向に対して上方に６度傾斜した方向に延在している。したがって、第１、第２の仮想軸ＬＡ、ＬＢが交差するように配置されている。
第３、第４のアンテナ１２Ｃ、１２Ｄも、第１、第２のアンテナ１２Ａ、１２Ｂと同様に鉛直方向に間隔ｄＶ（第１の間隔）をおいて配置され、第３、第４の仮想軸ＬＣ、ＬＤが単一の鉛直平面上を延在している。
本実施の形態では、第４の仮想軸ＬＤが水平方向に延在し、かつ、第３の仮想軸ＬＣが水平方向に対して上方に６度傾斜した方向に延在している。したがって、第３、第４の仮想軸ＬＣ、ＬＤが交差するように配置されている。
【００５８】
図１３、図１４に示すように、平面視した状態で、第２、第４のアンテナ１２Ｂ、１２Ｄは、水平方向に間隔ｄＨ（第２の間隔）をおいて配置され、第２、第４の仮想軸ＬＢ、ＬＤが単一の水平面上を延在している。
本実施の形態では、第２、第４のアンテナ１２Ｂ、１２Ｄの仮想軸ＬＢ、ＬＤが前後方向に対してそれぞれ内方に４度傾斜した方向に延在している。したがって、第２、第４の仮想軸ＬＢ、ＬＤが交差するように配置されている。
第１、第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｃは、水平方向に間隔ｄＨ（第２の間隔）をおいて配置されている。
第１、第３の仮想軸ＬＡ、ＬＣも第２、第４の仮想軸ＬＢ、ＬＤと同様に前後方向に対してそれぞれ内方に４度傾斜した方向に延在している。したがって、第１、第３の仮想軸ＬＡ、ＬＣが交差するように配置されている。
【００５９】
図１５、図１６に示すように、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄは、ゴルフボール２の移動方向においてゴルフボール２よりも後方の箇所に設けられている。なお、図１５において符号２０１はゴルフボール２が載置されるティー、Ｇは地面（水平面）を示す。
図１５に示すように、側面視した状態で第１、第２の仮想軸ＬＡ、ＬＢが交差すると共に、第３、第４の仮想軸ＬＣ、ＬＤが交差している。
図１６に示すように、平面視した状態で第１、第３の仮想軸ＬＡ、ＬＣが交差すると共に、第２、第４の仮想軸ＬＢ、ＬＤが交差している。
また、平面視した状態で、左右方向において第１、第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｃ（第２、第４のアンテナ１２Ｂ、１２Ｄ）の間隔ｄＨの中心を通り水平方向に延在する仮想線ＣＬ上にティー２０１に載置されたゴルフボール２の中心点が配置されている。この中心点を基準位置Ｏ（あるいは原点Ｏ）とする。
本実施の形態では、図１５、図１６に示すように、実際に基準位置Ｏから打撃されたゴルフボール２の軌跡のばらつきを考慮して、上述した各仮想軸が交差する点を基準位置Ｏよりも前方の位置に設定した。
このようにすることで、側面視した状態で、第１、第２のアンテナ１２Ａ、１２Ｂのそれぞれから送信される送信波Ｗ１が重なる領域と、第３、第４のアンテナ１２Ｃ、１２Ｄのそれぞれから送信される送信波Ｗ１が重なる領域とが、実際に打撃されたゴルフボール２の移動軌跡と重なる範囲を上下方向にわたって広く確保する上で有利となる。図１５において送信波Ｗ１が重なる領域をハッチングで示す。
また、このようにすることで、平面視した状態で、第１、第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｃのそれぞれから送信される送信波Ｗ１が重なる領域と、第２、第４のアンテナ１２Ｂ、１２Ｄのそれぞれから送信される送信波Ｗ１とが、実際に打撃されたゴルフボール２の移動軌跡と重なる範囲を左右方向にわたって広く確保する上で有利となる。図１６において送信波Ｗ１が重なる領域をハッチングで示す。
したがって、基準位置Ｏでゴルフクラブヘッド４で打撃されたゴルフボール２の移動方向が上下方向あるいは左右方向にわたって多少ばらついたとしても、移動するゴルフボール２を前記の送信波Ｗ１が重なる領域内で確実に捉える上で有利となる。言い換えると、ゴルフボール２に対して第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄから送信波Ｗ１を確実に当てると共に、ゴルフボール２で反射された反射波Ｗ２を第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄによって確実に受信する上で有利となり、打撃直後のゴルフボール２の移動速度Ｖα（初速）、スピン量ＳＰの計測を確実に行う上で有利となる。
なお、本実施の形態では、第２、第４のアンテナ１２Ｂ、１２Ｄの仮想軸ＬＢ、ＬＤを水平方向に延在させ、第１、第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｃの仮想軸ＬＡ、ＬＣを上方に傾斜させている。このようにすることで、第１、第２のアンテナ１２Ａ、１２Ｂのそれぞれから送信される送信波Ｗ１が重なる領域と、第３、第４のアンテナ１２Ｃ、１２Ｄのそれぞれから送信される送信波Ｗ１が重なる領域とが、実際に打撃されたゴルフボール２の移動軌跡と重なる範囲を上下方向にわたって広く確保する上でより一層有利となる。
また、第２、第４のアンテナ１２Ｂ、１２Ｄの仮想軸ＬＢ、ＬＤと、第１、第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｃの仮想軸ＬＡ、ＬＣとの双方を上方に傾斜させてもよいが、上述のようにすると、送信波Ｗ１が重なる領域を上下方向にわたって広く確保する上でより有利となる。
【００６０】
第１乃至第４ドップラーセンサ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄは、ケース２６に収容保持されている。
図１１に示すように、第１乃至第４ドップラーセンサ１４Ａ〜１４Ｄは、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄのそれぞれに送信信号を供給するものである。また、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄのそれぞれから供給される受信信号に基づいてドップラー周波数Ｆｄを有する第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ、ＳｄＢ、ＳｄＣ、ＳｄＤを時系列データとして生成するものである。
【００６１】
マイク１６、トリガ信号発生部１８は、第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。
【００６２】
計測処理部２０は、第１乃至第４のドップラーセンサ１４Ａ〜１４Ｄから供給される第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤを入力して演算処理を行うことにより、ゴルフボール２の移動速度Ｖα、スピン量ＳＰ、回転軸を算出するものである。
本実施の形態では、計測処理部２０は、第１の実施の形態と同様にマイクロコンピュータ２１によって構成され、ＣＰＵ２１ＡがＲＯＭ２１Ｂに格納された制御プログラムを実行することにより計測処理部２０が実現される。
マイクロコンピュータ２１は、機能的には、蓄積部３０と、信号強度分布データ生成部３２と、速度演算部３４と、移動速度演算部３６と、スピン量演算部３８と、回転軸演算部４０とを含んで構成されている。
なお、第２の実施の形態においても、蓄積部３０と、信号強度分布データ生成部３２と、速度演算部３４と、移動速度演算部３６と、スピン量演算部３８とによって特許請求の範囲の演算手段が構成されている。
【００６３】
蓄積部３０は、第１の実施の形態と同様に、第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤと、トリガ信号ｔｒｇとを予め定められたサンプリング周期で時間経過に従って順番に蓄積するものである。
【００６４】
信号強度分布データ生成部３２は、第１の実施の形態と同様に、蓄積部３０に蓄積された第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤのサンプリングデータを周波数解析（連続ＦＦＴ解析、あるいは、ウェーブレット解析）することによって信号強度分布データＰをそれぞれ生成するものである。
また、信号強度分布データ生成部３２が、蓄積部３０に蓄積されたトリガ信号ｔｒｇに基づいて、蓄積部３０に蓄積された時系列データであるドップラー信号Ｓｄのサンプリングデータを予め定められた区間に特定して信号強度分布データＰの生成を実施する点は第１の実施の形態と同様である。
【００６５】
速度演算部３４は、第１の実施の形態と同様に、第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤのそれぞれに基づいて、ゴルフボール２の移動速度に対応するドップラー周波数成分を検出し、それら検出したドップラー周波数成分に基づいて第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤを算出するものである。
【００６６】
移動速度演算部３６は、予め得られている第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤと実測されたゴルフボール２の移動速度Ｖαとの相関関係に基づいて、第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤから移動速度Ｖαを算出するものである。
第２の実施の形態では、第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤの平均値Ｖａｖｅと実測されたゴルフボール２の移動速度Ｖαとの相関関係に基づいて、平均値Ｖａｖｅから移動速度Ｖαを算出する点が第１の実施の形態と相違している。
【００６７】
スピン量演算部３８は、予め得られている第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤ、言い換えると第１乃至第４の信号強度分布データＰの山の幅と、実測されたゴルフボール２のスピン量ＳＰとの間に相関関係に基づいて、第１乃至第４の信号強度分布データＰの山の幅から第１乃至第４のスピン量ＳＰＡ〜ＳＰＤを算出するものである。
【００６８】
次に、（１）実測して得た第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤの平均値Ｖａｖｅと実測して得たゴルフボール２の移動速度Ｖαとの相関関係と、（２）実測して得た第１乃至第４の電波強度分布ＰＡ〜ＰＤと実測して得たゴルフボール２の第１〜第４のスピン量ＳＰとの相関関係の取得について説明する。
【００６９】
まず、専用のゴルフボール打ち出し装置（スイングロボット）によって基準位置に位置するゴルフボール２を、さまざまな速度、方向にて打ち出す。
そして、移動体の移動速度を高精度に計測可能な基準計測器によってゴルフボール２の移動速度Ｖαを計測し、移動速度Ｖαの実測データを取得する。また、移動体のスピン量を高精度に計測可能な基準計測器によってゴルフボール２のスピン量ＳＰを計測し、スピン量ＳＰの実測データを取得する。
また、移動速度Ｖαの計測と同時に、本実施の形態のボール計測装置１０Ａを用いることにより、速度演算部３４によって第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤを取得する。すなわち、移動速度Ｖαの実測データに対応する第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤを取得する。また、スピン量ＳＰの計測と同時に、本実施の形態のボール計測装置１０Ａを用いることにより、信号強度分布データ生成部３２によって第１乃至第４の信号強度分布ＰＡ〜ＰＤを取得する。すなわち、スピン量ＳＰの実測データに対応する第１乃至第４の信号強度分布データＰの山の幅を取得する。
【００７０】
（１）実測して得た第１〜第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤと実測して得たゴルフボール２の移動速度Ｖαとの相関関係については以下のように求める。
基準測定器で計測した移動速度Ｖαの実測データと、第１〜第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤの平均値Ｖａｖｅとの相関関係に基づいて移動速度算出用の相関式（回帰式）を求める。
言い換えると、移動速度Ｖαと、平均値Ｖａｖｅとの関係を離散的に測定したデータを取得する。そして、取得したデータを従来公知の最小二乗法などを用いて回帰分析することによって移動速度Ｖαを平均値Ｖａｖｅの関数（多項式）によって表わした相関式を求める。すなわち、このようにして求められた相関式によって移動速度Ｖαと平均値Ｖａｖｅとの関係を示す特性線を得ることができる。
したがって、このようにして求めた相関式を用いることにより、平均値Ｖａｖｅから移動速度Ｖαを求めることが可能となる。
本実施の形態では、移動速度演算部３８は上記の相関式を用いることで平均値Ｖａｖｅからゴルフボール２の移動速度Ｖαを算出する。
したがって、本実施の形態では、移動速度演算部３８による移動速度の算出は、予め実測され得られている平均値Ｖａｖｅと予め実測され得られているゴルフボール２の移動速度との相関関係を示す移動速度算出用の相関式に基づいてなされる。
【００７１】
（２）実測して得た第１乃至第４の電波強度分布ＰＡ〜ＰＤと実測して得たゴルフボール２の第１〜第４のスピン量ＳＰとの相関関係については以下のように求める。
基準測定器で計測したスピン量ＳＰの実測データと、第１乃至第４の電波強度分布ＰＡ〜ＰＤ（第１乃至第４の信号強度分布データＰの山の幅）の平均値Ｐａｖｅとの相関関係に基づいてスピン量算出用の相関式（回帰式）を求める。
言い換えると、スピン量ＳＰと、信号強度分布データＰの山の幅の平均値Ｐａｖｅとの関係を離散的に測定したデータを取得する。そして、取得したデータを従来公知の最小二乗法などを用いて回帰分析することによってスピン量ＳＰを信号強度分布データＰの山の幅の平均値Ｐａｖｅの関数（多項式）によって表わした相関式を求める。
すなわち、このようにして求められた相関式によってスピン量ＳＰと信号強度分布データＰの山の幅の平均値Ｐａｖｅとの関係を示す特性線を得ることができる。
したがって、このようにして求めた相関式を用いることにより、信号強度分布データＰの山の幅の平均値Ｐａｖｅからスピン量ＳＰを求めることが可能となる。
本実施の形態では、スピン量ＳＰ演算部３８は上記の相関式を用いることで信号強度分布データＰの山の幅の平均値Ｐａｖｅからゴルフボール２のスピン量ＳＰを算出する。
したがって、本実施の形態では、スピン量演算部３８によるスピン量ＳＰの算出は、予め実測され得られている信号強度分布データＰの山の幅の平均値Ｐａｖｅと予め実測され得られているゴルフボール２のスピン量ＳＰとの相関関係を示すスピン量算出用の相関式に基づいてなされる。
なお、移動速度演算手段３６と同様に、上記のような相関式に代えて、相関式によって示される特性線のデータをスピン量算出用のマップとして記憶しておき、マップを用いてスピン量ＳＰを算出してもよい。
【００７２】
回転軸演算部４０は、第１乃至第４の信号強度分布データＰの幅に基づいてゴルフボール２の回転軸の傾きを算出するものである。
ここで、アンテナの位置と、スピン量ＳＰと、回転軸の傾きとの関係について説明する。
図１７（Ａ）、図１８（Ａ）、図１９（Ａ）は第２のアンテナ１２Ｂの仮想軸ＬＢ（図１３）に沿ってゴルフボール２を見た図、図１７（Ｂ）、図１８（Ｂ）、図１９（Ｂ）は第１のアンテナ１２Ａの仮想軸ＬＡ（図１３）に沿ってゴルフボール２を見た図である。この場合、ゴルフボール２は打撃されスピンしながら移動しているものとする。
図１７（Ａ）、（Ｂ）は、ゴルフボール２の回転軸Ｍが仮想線ＣＬ（図１６）と直交する鉛直面上で水平面と平行した状態を示している。
したがって、この場合、ゴルフボール２にはバックスピンがかかっている。
図１８（Ａ）、（Ｂ）は、ゴルフボール２の回転軸Ｍが仮想線ＣＬ（図１６）と直交する鉛直面上で水平面に対して４５度傾斜した状態を示している。
したがって、この場合、ゴルフボール２にはバックスピンとサイドスピンとの中間のスピンがかかっている。
図１９（Ａ）、（Ｂ）は、ゴルフボール２の回転軸Ｍが仮想線ＣＬ（図１６）と直交する鉛直面上で水平面に対して直交した状態を示している。
したがって、この場合、ゴルフボールにはサイドスピンがかかっている。
【００７３】
ここで、ゴルフボール２のスピン量ＳＰが図１７〜図１９で同一であるものとする。
ゴルフボール２を正面から見ると、図１７（Ａ）、図１８（Ａ）、図１９（Ａ）に示すように回転軸Ｍの傾きに拘わらずスピン量ＳＰは同一のものとして検出される。
これに対してゴルフボール２を斜め下方から見ると、図１７（Ｂ）に示すように回転軸Ｍが水平であれば、図１７（Ａ）と同じスピン量ＳＰとして検出される。
図１８（Ｂ）に示すように、回転軸Ｍが水平面に対してなす角度が４５度になると、スピン量ＳＰは図１８（Ａ）で検出されるスピン量ＳＰに比較して見かけ上小さい値として検出される。
図１９（Ｂ）に示すように、回転軸Ｍが水平面に対してなす角度が９０度になると、スピン量ＳＰは図１９（Ａ）で検出されるスピン量ＳＰに比較して見かけ上小さい値として検出され、図１８（Ｂ）の場合よりもさらに小さいスピン量ＳＰとして検出される。
すなわち、ゴルフボール２を鉛直方向に間隔をおいた２箇所で見た場合、それぞれの箇所で検出されるスピン量ＳＰの差分と、回転軸Ｍの傾きとは相関関係があることになる。
本実施の形態では、回転軸演算部４０は、このような相関関係に基づいて、鉛直方向に間隔をおいた２つのアンテナを使用して得た２つの信号強度分布データＰの幅の差分からゴルフボール２の回転軸Ｍの傾きを算出するようにしている。
第１のアンテナ１２Ａを用いて得られた第１の信号強度分布データＰＡの幅：ΔＳＡ
第２のアンテナ１２Ｂを用いて得られた第２の信号強度分布データＰＢの幅：ΔＳＢ
第３のアンテナ１２Ｃを用いて得られた第３の信号強度分布データＰＣの幅：ΔＳＣ
第４のアンテナ１２Ｄを用いて得られた第４の信号強度分布データＰＤの幅：ΔＳＤ
とした場合、図１２に示すように、対角線上に位置する２組のアンテナの信号強度分布データＰの幅の差分をそれぞれ第１の差分データΔＡＤ、第２の差分データΔＣＢとし、以下の式（９）、式（１０）に示す。
ΔＡＤ＝ΔＳＡ−ΔＳＤ （９）
ΔＣＢ＝ΔＳＣ−ΔＳＢ （１０）
このように対角線上に位置するアンテナの信号強度分布データＰの幅の差分を用いることにより、回転軸Ｍが水平面に対してなす角度の正負が特定される。言い換えると、ゴルフボール２がフック傾向であるか、スライス傾向であるかを特定することができる。
また、本実施の形態では、第１、第２の差分データΔＡＤ、ΔＣＢの平均値ΔＡＶＥを求め、この平均値ΔＡＶＥに基づいてゴルフボール２の回転軸Ｍの傾きを算出しており、これにより算出される回転軸Ｍの傾きの精度の向上が図られている。
【００７４】
次に、ボール計測装置１０Ａの動作について図２０、図２１のフローチャートを参照して説明する。
まず、図２０を参照して、第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤと、ゴルフボール２の移動速度Ｖαとの相関関係を示す相関式の設定について説明する。
まず、専用のゴルフボール打ち出し装置（スイングロボット）を用いてゴルフボール２を、移動方向と移動速度Ｖαを異ならせて打撃し、移動速度Ｖαおよびスピン量ＳＰを実測する（ステップＳ５０）。
同時に、ボール計測装置１０Ａを用いて第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤおよび第１乃至第４の信号強度分布データＰの山の幅を計測する（ステップＳ５２）。
次いで、ボール計測装置１０Ａとは別のコンピュータにより、第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤの平均値Ｖａｖｅと移動速度Ｖαとの相関関係を示す相関式を算出する（ステップＳ５４）。また、第１乃至第４の信号強度分布データＰの山の幅の平均値Ｐａｖｅとスピン量ＳＰとの相関関係を示す相関式を算出する（ステップＳ５６）。
そして、ステップＳ５４、Ｓ５６によって得られた２つの相関式をボール計測装置１０Ａに設定する（ステップＳ５８）。
【００７５】
次に、図２１を参照してゴルフボール２を打撃した場合におけるボール計測装置１０Ａの移動速度Ｖα、スピン量ＳＰ、回転軸Ｍの計測動作について説明する。
予め図２０の処理が実施され、ボール計測装置１０Ａに前記の相関式が設定されているものとする。
まず、使用者は、ゴルフボール２の打ち出し方向においてゴルフボール２から例えば１．５ｍ〜２ｍ程度後方の箇所に、第１乃至第４のアンテナの１２Ａ〜１２Ｄがゴルフボール２に向くようにケース２６を設置する。
これにより、第１乃至第４のアンテナの１２Ａ〜１２Ｄから送出された送信波Ｗ１がゴルフボール２に当たり、反射波Ｗ２が第１乃至第４のアンテナの１２Ａ〜１２Ｄに受信可能な状態となる。
使用者が操作部２４を操作することにより、ボール計測装置１０Ａはゴルフボール２の移動速度Ｖα、スピン量ＳＰ、回転軸Ｍを計測するための計測モードに設定される（ステップＳ７０）。
【００７６】
計測モードに設定されると、第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤとトリガ信号ｔｒｇの蓄積部３０へのサンプリングが開始される（ステップＳ７２）。
ここで、使用者がゴルフクラブ６を把持してスウィングしてゴルフクラブヘッド４でゴルフボール２を打ち出すと、打撃音がマイク１６によって収音される。トリガ信号発生部１８は、ドップラー信号Ｓｄを受信し、かつ、打撃音の音声信号が予め定められたしきい値を上回ったときに、トリガ信号ｔｒｇを生成して計測処理部２０に供給し、これによりトリガ信号ｔｒｇが蓄積部３０に供給される。
【００７７】
信号強度分布データ生成部３２は、蓄積部３０にサンプリングされたトリガ信号ｔｒｇの検出の有無を判定しており（ステップＳ７４）、トリガ信号ｔｒｇを検出しなければ、ステップＳ７４を繰り返す。
信号強度分布データ生成部３２は、トリガ信号ｔｒｇを検出すると、トリガ信号ｔｒｇの検出時点から予め定められた区間にわたる第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤのサンプリングデータを特定する（ステップＳ７６）。
そして、信号強度分布データ生成部３２は、第１乃至第４の信号強度分布データＰを生成する（ステップＳ７８）。
次いで、速度演算部３４は、第１乃至第４の信号強度分布データＰから第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤを算出する（ステップＳ８０）。
次いで、移動速度演算部３６は、予め設定されている相関式から第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤの平均値Ｖａｖｅに基づいて移動速度Ｖαを算出する（ステップＳ８２）。
次いで、スピン量演算部３８は、予め設定されている相関式から第１乃至第４の信号強度分布データＰの山の幅の平均値Ｐａｖｅに基づいてスピン量ＳＰを算出する（ステップＳ８４）。
次いで、回転軸演算部４０は、第１乃至第４の信号強度分布データＰから第１の差分データΔＡＤ、第２の差分データΔＣＢを演算し、第１、第２の差分データΔＡＤ、ΔＣＢの平均値ΔＡＶＥに基づいてゴルフボール２の回転軸Ｍの傾きを算出する（ステップＳ８６）。
このようにして得られた移動速度Ｖα、スピン量ＳＰ、回転軸Ｍの傾きが表示部２２に供給されて表示される（ステップＳ８８）。
この場合、例えば、ゴルフボール２の移動速度の単位は（ｍ／ｓ）、スピン量ＳＰの単位は（ｒｐｍ）、回転軸Ｍの傾きの単位は（度）として表示される。
以上で一連の計測動作が終了する。
【００７８】
また、バックスピンの場合のスピン量ＳＰの表現は、例えば、逆回転方向のスピン量は正の値、順回転方向のスピン量は負の値で示すことができる。
また、サイドスピンの場合のスピン量ＳＰの表現は、例えば、平面視時計回り方向のスピン量は正の値で、反時計回り方向のスピン量は負の値で示すことができる。
また、回転軸Ｍの傾きの表現は、例えば、回転軸Ｍが水平面に対して右上がりであれば角度を正の値で、左上がりであれば角度を負の値で示すことができる。
【００７９】
以上説明したように本実施の形態によれば、第１乃至第４のアンテナおよび第１乃至第４のドップラーセンサを用いて計測した第１乃至第４のドップラー信号の第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤを得ると共に、予め実測され得られている第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤの平均値Ｖａｖｅと移動速度Ｖαとの相関関係に基づいて、第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤから移動速度Ｖαを算出し、予め実測され得られている第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤの幅の平均値Ｐａｖｅとスピン量ＳＰとの相関関係に基づいて、第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤからスピン量ＳＰを算出するようにした。
すなわち、第１乃至第４のアンテナおよび第１乃至第４のドップラーセンサを用いて計測した各ドップラー信号の信号強度分布データから、予め得られている相関関係に基づいてゴルフボール２の移動速度Ｖαおよびスピン量ＳＰを簡単かつ的確に算出することができる。したがって、第１の実施の形態と同様に、簡素な構成で球技用ボールの挙動を表わすさまざまなデータを的確に計測する上で有利となる。
また、第１の実施の形態と同様に、ゴルフシミュレータなどのように室内において打撃したゴルフボールの挙動を計測する様な飛距離が数ｍという短距離である用途に適している。
また、本実施の形態では、第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤの平均値Ｖａｖｅを用いて移動速度Ｖαを求め、第１乃至第４の信号強度分布データＰの幅の平均値Ｐａｖｅを用いてスピン量ＳＰを求めるため、移動速度Ｖαおよびスピン量ＳＰの精度の向上を図る上でより一層有利となる。
また、本実施の形態では、予め実測され得られている第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤの幅の平均値Ｐａｖｅとスピン量ＳＰとの相関関係に基づいて、第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤの平均値Ｐａｖｅからスピン量ＳＰを算出し、さらに、第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤの幅の差分から回転軸Ｍの傾きを算出するようにした。
したがって、ゴルフボール２のスピンの傾向、すなわち、サイドスピンの方向と割合を特定することができ、ゴルフボール２の挙動を表わすさまざまなデータを的確に計測する上でより一層有利となる。
そのため、例えば、ゴルフシミュレータ装置によって、ゴルフボール２の移動速度Ｖαとスピン量ＳＰに加えて回転軸Ｍの向きに基づいて球筋や飛距離を正確に算出する上でより有利となり、正確なシミュレーションを行う上でより一層有利となる。
なお、第２の実施の形態のおいても、第１の実施の形態と同様に電波反射性を有する第１領域２０４と、電波反射率が第１領域よりも低い第２領域２０６を有するゴルフボール２を用いれば、第１の実施の形態と同様に、送信波Ｗ１の送信出力の低出力化を図れるため、ボールボール計測装置１０の簡素化、小型化を図れ、低コスト化を図る上で有利となると共に、送信波Ｗ１の送信出力が低出力であっても、ゴルフボール２の挙動を表わす移動速度およびスピン量ＳＰを的確に計測する上で有利となる。
【００８０】
なお、図２２に示すように、第１乃至第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの３つのアンテナを設け、第１、第２のアンテナ１２Ａ、１２Ｂを互いに水平方向に間隔ｄＨをおいて配置し、第１、第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｃを鉛直方向に間隔ｄＶをおいて配置する構成としてもよい。
この場合は、第１乃至第３の演算用速度ＶＡ〜ＶＣの平均値Ｖａｖｅを用いて移動速度Ｖαを求め、第１乃至第３の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤの幅の平均値Ｐａｖｅを用いてスピン量ＳＰを求めるため、移動速度Ｖαおよびスピン量ＳＰの精度の向上を図る上で有利となる。
また、第２、第３のアンテナ１２Ｂ、１２Ｃが対角線上に位置することになるので、アンテナの信号強度分布データＰの幅の差分を用いることにより、すなわち、第２、第３の信号強度分布データＰから１つの差分データΔＢＣが得られるため回転軸Ｍの傾きを算出することができる。
また、図２２における第１のアンテナ１２Ａを省略し、第２、第３のアンテナ１２Ｂ、１２Ｃの２つのアンテナを用いた構成としてもよい。この場合にも、第２、第３の信号強度分布データＰから１つの差分データΔＢＣが得られるため、回転軸Ｍの傾きを算出することができる。
しかしながら、第２の実施の形態のように構成すると、２つの差分データΔＡＤ、ΔＢＣの平均値を用いて回転軸Ｍの傾きを算出できるので、回転軸Ｍの傾きを正確かつ安定して算出する上でより有利となる。
【００８１】
（第３の実施の形態）
次に第３の実施の形態について説明する。
第３の実施の形態は、第２の実施の形態の変形例であり、球技用ボールとして野球用ボールを用いると共に、第１領域２０４の通過数を計測することができるようにしたものである。
図２３は第３の実施の形態のボールボール計測装置１０Ｂの機能ブロック図、図２４は野球用ボールの正面図である。
また、図２５は野球用ボールが４シームの回転状態で移動する場合におけるドップラー信号Ｓｄをウェーブレット解析した結果を単純化して示す説明図である。
また、図２６は野球用ボールが２シームの回転状態で移動する場合におけるドップラー信号Ｓｄをウェーブレット解析した結果を単純化して示す説明図である。
【００８２】
まず、図２４を参照して野球用ボール２について説明する。
野球用ボール２は硬式野球用ボールであって、球体２０２を備え、球体２０２の表面は、２枚の外皮２５０が縫い糸２５２を介して縫い合わされることで構成されている。
縫い糸２５２は電波反射性を有しており、縫い糸２５２は球体２０２の中心を中心とした球面上に該球面に沿って設けられている。
縫い糸２５２は、第１の実施の形態における第１領域２０４を構成するものであり、電波（マイクロ波）を効率よく反射するものである。
このような縫い糸２５２として、導電性を有する材料で形成された糸、あるいは、導電性を有する材料が含浸された糸を用いることができる。
あるいは、縫い糸２５２によって外皮２５０を縫い合わせたのち、縫い糸２５２に導電性を有する材料を含浸させることで縫い糸２５２に電波反射性を持たせてもよい。
また、縫い糸２５２を除く外皮２５０の部分が第２領域２０６を構成している。
【００８３】
このような野球用ボール２は、図中、符号Ｍ１で示す回転軸回りに回転すると、１回転当たりに縫い糸２５２が４回通過する、いわゆる４シームと呼ばれる回転状態となる。
また、図中、符号Ｍ２で示す回転軸回りに回転すると、１回転当たりに縫い糸２５２が２回通過する、いわゆる２シームと呼ばれる回転状態となる。
【００８４】
次に、ボールボール計測装置１０Ｂの構成について第２の実施の形態と相違する点についてのみ説明する。
図２３に示すように、計測処理部２０は、蓄積部３０、信号強度分布データ生成部３２、速度演算部３４、移動速度演算部３６、スピン量演算部３８、回転軸演算部４０に加えて、第１領域演算部４２をさらに備えている。
なお、第３の実施の形態においても、蓄積部３０と、信号強度分布データ生成部３２と、速度演算部３４と、移動速度演算部３６と、スピン量演算部３８とによって特許請求の範囲の演算手段が構成されている。
【００８５】
投球された野球用ボール２に対して、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄのうちの１つのアンテナ、例えば、第１のアンテナ１２Ａを用いて計測を行ない、第１のドップラー信号ＳｄＡをウェーブレット解析（周波数解析）すると、図２５、図２６に示すように、第２、第３周波数分布ＤＢ、ＤＣの部分にドップラー周波数Ｆｄ（速度Ｖ）の分布が短時間変化する部分ａが周期的に発生する。
すなわち、４シームの回転状態の場合は、図２５に示すように、野球用ボール２が１回転するごとに、部分ａが４回発生する。
また、２シームの回転状態の場合は、図２６に示すように、野球用ボール２が１回転するごとに、部分ａが２回発生する。
第１領域演算部４２は、スピン量演算部３８で算出されたスピン量ＳＰに基づいて１回転当たりの時間を算出すると共に、１回転当たりの時間に発生した部分ａの数を計数することにより、野球用ボール２の１回転当たりの第１領域２０４の通過回数を算出するものである。
言い換えると、第１領域演算部４２は、第１乃至第４のドップラーセンサの何れかから得られたドップラー信号の周波数解析結果に基づいてドップラー周波数の分布が短時間変化する部分を特徴点として検出すると共に、スピン量から算出される球技用ボールの１回転当たりの時間に検出される特徴点の検出回数を算出する。
そして、第１領域演算部４２で算出された野球用ボール２の１回転当たりの第１領域２０４の通過回数が表示部２２に表示されるようになっている。
【００８６】
第３の実施の形態によれば、第２の実施の形態と同様の効果が奏されることは無論のこと、野球用ボール２の１回転当たりの第１領域２０４の通過回数を計測することができるため、野球用ボール２の挙動を解析、評価する上でより一層有利となる。
【００８７】
（第４の実施の形態）
次に第４の実施の形態について説明する。
第２、第３の実施の形態では、蓄積部３０に蓄積された時系列データである第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤのサンプリングデータを予め定められた区間に特定して第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤの生成を実施した。
そして、サンプリングデータを予め定められた区間に特定する方法として、トリガ信号ｔｒｇの検出時点を基準時点として、基準時点から数えてａ個目までのサンプリングデータを除外し、ａ＋１個目からｂ個目（ａ＜ｂ）までのサンプリングデータを特定して第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤの生成を実施するものとして説明した。
ところで、ゴルフクラブヘッド４のヘッドスピードは、ゴルファによって異なり、また、スウィングごとにばらつく。ヘッドスピードが異なれば、打撃されたゴルフボール２の移動速度も異なり、その結果、上記特定する区間が同一であっても、サンプリングデータを取得するゴルフボール２の基準位置Ｏに対する位置がばらつくことになる。
サンプリングデータを取得するゴルフボール２の位置（範囲）が異なると、第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤの平均値Ｖａｖｅとゴルフボール２の移動速度Ｖαとの相関関係、および、第１乃至第４の信号強度分布の山の幅の平均値Ｐａｖｅとスピン量ＳＰとの相関関係も影響を受け、最終的に算出される移動速度Ｖα、スピン量ＳＰの値が影響を受けることなる。
したがって、ゴルフボール２の移動速度に拘わらずゴルフボール２が同一の位置（範囲）にあるときのサンプリングデータを特定できるように、ゴルフボール２の移動速度に応じてサンプリングデータを特定する区間を補正することが、最終的に算出される移動速度Ｖα、スピン量ＳＰの精度を確保する上で好ましい。
【００８８】
そこで第４の実施の形態では、図２７に示すように、計測処理部２０は、図２３に示す構成に加えて、サンプリングデータを特定する区間を補正するサンプリングデータ特定手段４４を設けたものである。
サンプリングデータ特定手段４４による補正は、基準位置Ｏに対して前方に離間した位置を予め設定しておき、ゴルフクラブヘッド４がゴルフボール２を打撃してから前記位置に到達するまでの間のサンプリングデータを除外するものである。
すなわち、基準位置Ｏから前方に予め定められた距離Ｘ離間した位置をサンプリング区間開始位置Ｏｓとして設定しておく。
サンプリングデータ特定手段４４は、蓄積部３０から得た第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤのサンプリングデータ、トリガ信号ｔｒｇに基づいて第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤを生成する機能を有している。ただし、サンプリングデータの区間を特定することなく、トリガ信号ｔｒｇ以後のサンプリングデータに基づいて第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤを生成する点が信号強度分布データ生成部３２と異なる。
【００８９】
また、サンプリングデータ特定手段４４は、生成した第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤに基づいて仮の移動速度Ｖβを求める機能を有している。
より詳細には、ゴルフクラブヘッド４でゴルフボール２を打撃した場合、周波数強度分布データとしては、ゴルフボール２とゴルフクラブヘッド４とのそれぞれに対応して周波数領域が異なる２つの山（ピーク）が得られる。ここで、周波数領域が低い側の山がゴルフクラブヘッド４に対応し、周波数領域が高い側の山がゴルフボール２に対応する。
したがって、第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤからゴルフボール２に対応する周波数領域が高い側の山に対応するドップラー周波数成分を検出し、それらドップラー周波数成分に基づいて仮の移動速度Ｖβを求める。
仮の移動速度Ｖβは、第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤのそれぞれから得られた速度の平均を求めることで算出してもよいし、第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤのそれぞれから得られた速度の１つを選択してもよい。
サンプリングデータ特定手段４４は、以下に示す式（１１）に基づいてトリガ信号ｔｒｇの検出時点（基準時点）から予め定められた距離Xまでのサンプリングデータ数aを求める。
ａ＝（Ｘ／Ｖβ）／（１／Ｔｓ） （１１）
ただし、Ｔｓ：蓄積部３０のサンプリング周期
したがって、サンプリングデータのうちａ個のサンプリングデータは、ゴルフクラブヘッド４がゴルフボール２を打撃してから距離Ｘの位置に到達するまでのサンプリングデータである。
サンプリングデータ特定手段４４は、サンプリングデータ数ａを信号強度分布データ生成部３２に供給する。
これにより、信号強度分布データ生成部３２は、第２の実施の形態と同様に、基準時点から数えてa個目までのサンプリングデータを除外し、a＋1個目からb個目（a＜b）までのサンプリングデータを特定して第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤの生成を実施する。
これ以降の処理は第２、第３の実施の形態と同様であるため説明を省略する。
【００９０】
以上説明したように、第４の実施の形態によれば、ゴルフボール２の移動速度に拘わらずゴルフボール２が同一の位置（範囲）にあるときのサンプリングデータを特定できるようにしたので、計測されるゴルフボール２の移動速度Ｖα、スピン量ＳＰの精度を確保する上でより有利となる。
なお、第４の実施の形態では、サンプリングデータ特定手段４４を、信号強度分布データ生成部３２および速度演算部３４と独立して設けた場合について説明したが、サンプリングデータ特定手段４４と同様の機能を、信号強度分布データ生成部３２および速度演算部３４によって実現するようにしてもよいことは無論である。
【００９１】
なお、実施の形態では、球技用ボールがゴルフボールあるいは野球用ボールである場合について説明したが、本発明は、さまざまな球技用ボールに適用可能である。
【符号の説明】
【００９２】
２……ゴルフボール、野球用ボール、２０４……第１領域、２０６……第２領域、１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ……ボール計測装置、１２……アンテナ、１２Ａ〜１２Ｄ……第１乃至第４のアンテナ１２……ドップラーセンサ、１４Ａ〜１４Ｄ……第１乃至第４のドップラーセンサ、３２……信号強度分布データ生成部、３４……速度演算部、３６……移動速度演算部、３８……スピン量演算部、４０……回転軸演算部、４２……第１領域演算部、
Ｗ１……送信波、Ｗ２……反射波、Ｓｄ……ドップラー信号、Ｓｄ１〜Ｓｄ４……第１乃至第４のドップラー信号、Ｖ０……演算用速度ＶＡ〜ＶＤ……第１乃至第４の演算用速度Ｖａｖｅ……平均値、Ｐ……信号強度分布データ、ＰＡ〜ＰＤ……第１乃至第４の信号強度分布データ、Ｐａｖｅ……平均値、Ｖα……移動速度、ＳＰ……スピン量。
【技術分野】
【０００１】
本発明はボール計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体の速度を計測する方法として、電波や超音波を送信波として発信し、移動体からの反射波との周波数変化から速度を算出するドップラー法が広く知られており、ゴルフボールや野球用ボールなど球技用ボールの移動速度を計測する速度計測装置などに用いられている。
例えば、これら速度計測装置として、ドップラーセンサから出力されるドップラー信号をFFT（高速フーリエ変換）などを用いて解析することにより、一定期間における移動体の平均速度を求めるものが提案されている。
また、移動体の速度を測定し続け、先に記憶された速度よりも速い任意の測定速度によって最高速度の記憶値を置き換えることで、速度の最大値を求めるもの（特許文献１参照）、あるいは、ドップラー信号の周期データをメモリに蓄積しておき、メモリに蓄積された周期データに基づいて移動体の最高速度を求める方法が開示されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３２６３１８号公報
【特許文献２】特開２００８−２４６１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術では、球技用ボールの平均速度や最高速度を計測することに留まっており、球技用ボールの挙動を表わすさまざまなデータを計測する上では十分なものとはいえない。
一方、ドップラーセンサから出力されるドップラー信号を解析することにより、打撃されたゴルフボールの移動速度に加えてスピン量をも計測する計測装置が提供されている（例えば、ＴｒａｃｋＭａｎ（ＴｒａｃｋＭａｎ Ａ／Ｓ社の登録商標））。
ところが、この計測装置では、スピン量を算出するに足るドップラー信号のデータとして、打撃されたゴルフボールが１００ｍ単位で空中を飛んでいる期間にわたって長時間計測する必要がある。
したがって、ゴルフボールからの反射波を確実に受信する必要上、装置からの送信波の出力を高いものとする必要となるため、速度計測装置が大掛かりで高価なものとなる不利がある。
また、ゴルフシミュレータなどのように室内において打撃したゴルフボールの挙動を計測する様な用途では、ゴルフボールの飛距離はせいぜい数ｍという短距離である。したがって、上述したような大掛かりな速度計測装置ではスピン量を計測するに足るデータ量を得ることができない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡素な構成で球技用ボールの挙動を表わすさまざまなデータを的確に計測することができるボール計測装置およびボール計測方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明のボール計測方法は、指向性を有し、供給される送信信号に基づいて球技用ボールに向けて送信波を送信すると共に、前記球技用ボールで反射された反射波を受信して受信信号を生成するアンテナを設け、前記アンテナに前記送信信号を供給すると共に、前記アンテナから供給される前記受信信号に基づいてドップラー周波数を有するドップラー信号を生成するドップラーセンサを設け、前記ドップラーセンサから得られたドップラー信号を周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す信号強度分布データを生成する信号強度分布データ生成部を設け、前記信号強度分布データに基づいて、前記球技用ボールの移動速度に対応するドップラー周波数成分を検出し、それら検出したドップラー周波数成分に基づいて演算用速度を算出する速度演算部を設け、前記演算用速度と前記球技用ボールの移動速度との相関関係と、前記信号強度分布データと前記球技用ボールのスピン量との相関関係とをそれぞれ予め求めておき、前記演算用速度と前記球技用ボールの移動速度との相関関係に基づいて、前記速度演算部で算出された演算用速度から前記移動速度を算出し、前記信号強度分布データと前記球技用ボールのスピン量との相関関係に基づいて、前記信号強度分布データ生成部で生成された前記信号強度分布データから前記スピン量を算出することを特徴とする。
また本発明のボール計測方法は、指向性を有し、供給される送信信号に基づいて球技用ボールに向けて送信波を送信すると共に、前記球技用ボールで反射された反射波を受信して受信信号を生成する第１乃至第ｎ（ｎは２以上の整数）のアンテナを互いに離間して配置し、前記第１乃至第ｎのアンテナのそれぞれに対応して、前記アンテナに前記送信信号を供給すると共に、前記アンテナから供給される前記受信信号に基づいてドップラー周波数を有するドップラー信号を生成する第１乃至第ｎのドップラーセンサを設け、前記第１乃至第ｎのドップラーセンサのそれぞれから得られたドップラー信号を周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す第１乃至第ｎの信号強度分布データを生成する信号強度分布データ生成部を設け、前記第１乃至第ｎの信号強度分布データのそれぞれに基づいて、前記球技用ボールの移動速度に対応するドップラー周波数成分を検出し、それら検出したドップラー周波数成分に基づいて第１乃至第ｎの演算用速度を算出する速度演算部を設け、前記第１乃至第ｎの演算用速度と前記球技用ボールの移動速度との相関関係と、前記第１乃至第ｎの信号強度分布データと前記球技用ボールのスピン量との相関関係とをそれぞれ予め求めておき、前記球技用ボールの移動速度との相関関係に基づいて、前記速度演算部で算出された第１乃至第ｎの演算用速度から前記移動速度を算出し、前記第１乃至第ｎの信号強度分布データと前記球技用ボールのスピン量との相関関係に基づいて、前記信号強度分布データ生成部で生成された前記第１乃至第ｎの信号強度分布データから前記スピン量を算出することを特徴とする。
また本発明のボール計測装置は、指向性を有し、供給される送信信号に基づいて球技用ボールに向けて送信波を送信すると共に、前記球技用ボールで反射された反射波を受信して受信信号を生成するアンテナと、前記アンテナに前記送信信号を供給すると共に、前記アンテナから供給される前記受信信号に基づいてドップラー周波数を有するドップラー信号を生成するドップラーセンサと、前記ドップラーセンサから得られたドップラー信号を周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す信号強度分布データを生成する信号強度分布データ生成部と、前記信号強度分布データに基づいて、前記球技用ボールの移動速度に対応するドップラー周波数成分を検出し、それら検出したドップラー周波数成分に基づいて演算用速度を算出する速度演算部と、予め実測され得られている前記演算用速度と予め実測され得られている前記球技用ボールの移動速度との相関関係に基づいて、前記速度演算部で算出された演算用速度から前記移動速度を算出する移動速度演算部と、予め実測され得られている前記信号強度分布データと前記球技用ボールのスピン量との相関関係に基づいて、前記信号強度分布データ生成部で生成された前記信号強度分布データから前記スピン量を算出するスピン量演算部とを備えることを特徴とする。
また本発明のボール計測装置は、指向性を有し、供給される送信信号に基づいて球技用ボールに向けて送信波を送信すると共に、前記球技用ボールで反射された反射波を受信して受信信号を生成する互いに離間して配置された第１乃至第ｎ（ｎは２以上の整数）のアンテナと、前記第１乃至第ｎのアンテナのそれぞれに対応して設けられ、前記アンテナに前記送信信号を供給すると共に、前記アンテナから供給される前記受信信号に基づいてドップラー周波数を有するドップラー信号を生成する第１乃至第ｎのドップラーセンサと、前記第１乃至第ｎのドップラーセンサのそれぞれから得られたドップラー信号を周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す第１乃至第ｎの信号強度分布データを生成する信号強度分布データ生成部と、前記第１乃至第ｎの信号強度分布データのそれぞれに基づいて、前記球技用ボールの移動速度に対応するドップラー周波数成分を検出し、それら検出したドップラー周波数成分に基づいて第１乃至第ｎの演算用速度を算出する速度演算部と、予め実測され得られている前記第１乃至第ｎの演算用速度と予め実測され得られている前記球技用ボールの移動速度との相関関係に基づいて、前記速度演算部で算出された第１乃至第ｎの演算用速度から前記移動速度を算出する移動速度演算部と、予め実測され得られている前記第１乃至第ｎの信号強度分布データと前記球技用ボールのスピン量との相関関係に基づいて、前記信号強度分布データ生成部で生成された前記第１乃至第ｎの信号強度分布データから前記スピン量を算出するスピン量演算部とを備えることを特徴とする。
また、本発明のボール計測方法は、電波反射性を有する第１領域と、電波反射率が前記第１領域よりも低い第２領域とを有する球技用ボールと、アンテナと、ドップラーセンサとを設け、前記アンテナは、指向性を有し、供給される送信信号に基づいて、前記球技用ボールに向けて送信波を送信すると共に、前記球技用ボールで反射された反射波を受信して受信信号を生成するように構成され、前記ドップラーセンサは、前記アンテナに前記送信信号を供給すると共に、前記アンテナから供給される前記受信信号に基づいてドップラー周波数を有するドップラー信号を生成するように構成され、前記ドップラーセンサから得られたドップラー信号を周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す信号強度分布データを生成し、前記信号強度分布データに基づいて前記球技用ボールの移動速度および前記球技用ボールのスピン量を算出することを特徴とする。
また、本発明のボール計測装置は、電波反射性を有する第１領域と、電波反射率が前記第１領域よりも低い第２領域とを有する球技用ボールと、アンテナと、ドップラーセンサと、演算手段とを備えるボール計測装置であって、前記アンテナは、指向性を有し、供給される送信信号に基づいて、前記球技用ボールに向けて送信波を送信すると共に、前記球技用ボールで反射された反射波を受信して受信信号を生成するように構成され、前記ドップラーセンサは、前記アンテナに前記送信信号を供給すると共に、前記アンテナから供給される前記受信信号に基づいてドップラー周波数を有するドップラー信号を生成するように構成され、前記演算手段は、前記ドップラーセンサから得られたドップラー信号を周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す信号強度分布データを生成し、前記信号強度分布データに基づいて前記球技用ボールの移動速度および前記球技用ボールのスピン量を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、アンテナおよびドップラーセンサを用いて計測したドップラー信号の信号強度分布データから、予め得られている相関関係に基づいて球技用ボールの移動速度およびスピン量を簡単かつ的確に算出することができる。したがって、簡素な構成で球技用ボールの挙動を表わすさまざまなデータを的確に計測する上で有利となる。
また、本発明によれば、電波反射性を有する第１領域と、電波反射率が第１領域よりも低い第２領域を有する球技用ボールを用いることにより、送信波の送信出力の低出力化を図れ、しかも移動速度およびスピン量を的確に計測する上でも有利となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施の形態のボール計測装置１０の構成を示すブロック図である。
【図２】ボール計測装置１０の機能ブロック図である。
【図３】ゴルフクラブヘッド４によってゴルフボール２を打撃した際のドップラー信号Ｓｄの一例を示す線図である。
【図４】ゴルフボールのスピン量を検出する原理の説明図である。
【図５】ドップラー信号Ｓｄをウェーブレット解析した結果を単純化して示す説明図である。
【図６】図５における時点ｔ１におけるドップラー信号Ｓｄを周波数解析することによって得た、周波数ごとの信号強度Ｐｓの分布を示す信号強度分布データＰを示す説明図である。
【図７】実施の形態におけるゴルフボール２の平面図である。
【図８】変形例におけるゴルフボール２の平面図である。
【図９】演算用速度Ｖ０とゴルフボール２の移動速度Ｖαとの相関関係を示す相関式、信号強度分布データの山の幅とスピン量ＳＰとの相関関係を示す相関式の設定処理を説明するフローチャートである。
【図１０】ゴルフボール２を打撃した場合におけるボール計測装置１０の計測動作を説明するフローチャートである。
【図１１】第２の実施の形態のボール計測装置１０Ａ機能ブロック図である。
【図１２】第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄの構成を示す正面図である。
【図１３】図１２のＡ矢視図である。
【図１４】図１２のＢ矢視図である。
【図１５】第１〜第４のアンテナ１２Ａ〜１４Ｄを側面視した説明図である。
【図１６】第１〜第４のアンテナ１２Ａ〜１４Ｄを平面視した説明図である。
【図１７】（Ａ）は第２のアンテナ１２Ｂの仮想軸ＬＢに沿ってゴルフボール２を見た状態を示す図、（Ｂ）は第１のアンテナ１２Ａの仮想軸ＬＡに沿ってゴルフボール２を見た状態を示す図である。
【図１８】（Ａ）は第２のアンテナ１２Ｂの仮想軸ＬＢに沿ってゴルフボール２を見た状態を示す図、（Ｂ）は第１のアンテナ１２Ａの仮想軸ＬＡに沿ってゴルフボール２を見た状態を示す図である。
【図１９】（Ａ）は第２のアンテナ１２Ｂの仮想軸ＬＢに沿ってゴルフボール２を見た状態を示す図、（Ｂ）は第１のアンテナ１２Ａの仮想軸ＬＡに沿ってゴルフボール２を見た状態を示す図である。
【図２０】第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤの平均値Ｖａｖｅとゴルフボール２の移動速度との相関関係を示す相関式、第１乃至第４の信号強度分布データの山の幅の平均値Ｐａｖｅとの相関関係を示す相関式の設定処理を説明するフローチャートである。
【図２１】ゴルフボール２を打撃した場合におけるボール計測装置１０Ａの計測動作を説明するフローチャートである。
【図２２】第１乃至第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃが設けられた構成を示す正面図である。
【図２３】第３の実施の形態のボール計測装置１０Ｂの機能ブロック図である。
【図２４】野球用ボールの正面図である。
【図２５】野球用ボールが４シームの回転状態で移動する場合におけるドップラー信号Ｓｄをウェーブレット解析した結果を単純化して示す説明図である。
【図２６】野球用ボールが２シームの回転状態で移動する場合におけるドップラー信号Ｓｄをウェーブレット解析した結果を単純化して示す説明図である。
【図２７】第４の実施の形態のボール計測装置１０Ｄの機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態のボール計測装置と共にボール計測方法について図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施の形態のボール計測装置１０は、アンテナ１２と、ドップラーセンサ１４と、マイク１６と、トリガ信号発生部１８と、計測処理部２０と、表示部２２と、操作部２４などを含んで構成されている。
本実施の形態では、アンテナ１２とドップラーセンサ１４とは不図示のケースに収容保持されている。
また、トリガ信号発生部１８と、計測処理部２０と、表示部２２と、操作部２４とは、不図示の筐体に組み込まれている。
ドップラーセンサ１４と計測処理部２０とは不図示の接続ケーブルを介して接続され、マイク１６と計測処理部２０とは不図示の接続ケーブルを介して接続されている。
なお、図１において符号２は球技用ボールとしてのゴルフボール、４はゴルフクラブヘッド、６はシャフト、８はゴルフクラブを示す。
【０００９】
アンテナ１２は、ドップラーセンサ１４から供給される送信信号に基づいて送信波Ｗ１としてのマイクロ波をゴルフボール２に向けて送信すると共に、ゴルフボール２で反射された反射波Ｗ２を受信して受信信号をドップラーセンサ１４に供給するものである。
【００１０】
ドップラーセンサ１４は、アンテナ１２に送信信号を供給するものである。また、アンテナ１２から供給される受信信号に基づいてドップラー周波数Ｆｄを有するドップラー信号Ｓｄを時系列データとして生成するものである。
ドップラー信号Ｓｄとは、前記送信信号の周波数Ｆ１と前記受信信号の周波数Ｆ２との差分の周波数Ｆ１−Ｆ２で定義されるドップラー周波数Ｆｄを有する信号である。
ドップラーセンサ１４は、市販されている種々のものが使用可能である。
なお、前記の送信信号としては、例えば、２４ＧＨｚのマイクロ波が使用可能であり、ドップラー信号Ｓｄを得られるものであれば送信信号の周波数は限定されない。
【００１１】
マイク１６は、ゴルフボール２がゴルフクラブヘッド４によって打撃された際に発生する打撃音を収音し音声信号を検出するものである。
トリガ信号発生部１８は、マイク１６によって検出された音声信号の振幅が予め定められたしきい値を上回ったときに、トリガ信号ｔｒｇを生成して計測処理部２０に供給するものである。
トリガ信号ｔｒｇは、計測処理部２０に対して後述するデータ処理の開始を指示するものである。
なお、上述したようにトリガ信号発生部１８が単に打撃音に応じてトリガ信号ｔｒｇを生成するものである場合、ボール計測装置１０の設置環境によっては以下の不都合が生じることが懸念される。
すなわち、ボール計測装置１０の設置環境が例えば複数の打席を備えるゴルフ練習場である場合、ボール計測装置１０の測定対象となる打席以外の周囲の打席の打撃音によってもトリガ信号ｔｒｇが生成され、ボール計測装置１０の誤動作が発生することが懸念される。
したがって、本実施の形態では、以下のように構成することで上記誤動作の防止を図っている。
トリガ信号発生部１８を、マイク１６からの音声信号に加えて、ドップラーセンサ１４からのドップラー信号Ｓｄを入力する。
そして、トリガ信号発生部１８は、ドップラー信号Ｓｄを受信し、かつ、打撃音の音声信号が予め定められたしきい値を上回ったときに、トリガ信号ｔｒｇを生成して計測処理部２０に供給する。この場合、当初発生するドップラー信号Ｓｄはゴルフクラブヘッド４の動きを検出したものとなる。
したがって、トリガ信号発生部１８は、ゴルフクラブ４の動きと打撃音の両方でトリガ信号ｔｒｇを生成するため、ボール計測装置１０の誤動作を的確に防止する上で有利となる。
トリガ信号発生部１８はトリガ信号ｔｒｇを生成できれば、マイク１６以外のセンサを用いても良い。例えば、予め定められた特定の位置（例えば基準位置Ｏ）を通過するゴルフクラブヘッド４を検出する光センサを設け、該光センサの検出信号に基づいてトリガ信号発生部１８がトリガ信号ｔｒｇを生成するなど任意である。しかしながら、光センサは設置する位置や方向を厳密に調整する必要があることから、本実施の形態のようにマイク１６を用いる方が設置作業の簡素化を図る上で有利となる。
【００１２】
計測処理部２０は、ドップラーセンサ１４から供給されるドップラー信号Ｓｄを入力して演算処理を行うことにより、ゴルフボール２の移動速度およびスピン量を算出するものである。
本実施の形態では、計測処理部２０は、マイクロコンピュータ２１によって構成されている。
マイクロコンピュータ２１は、ＣＰＵ２１Ａと、不図示のインターフェース回路およびバスラインを介して接続されたＲＯＭ２１Ｂ、ＲＡＭ２１Ｃ、インターフェース２１Ｄ、表示用ドライバ２１Ｅなどを含んで構成されている。
ＲＯＭ２１ＢはＣＰＵ２１Ａが実行するゴルフボールの移動速度およびスピン量を算出するための制御プログラムなどを格納し、ＲＡＭ２１Ｃはワーキングエリアを提供するものである。
インターフェース２１Ｄは、ドップラー信号Ｓｄを入力してＣＰＵ２１Ａに供給し、また、操作部２４からの操作信号を受け付けてＣＰＵ２１Ａに供給するものである。
表示用ドライバ２１ＥはＣＰＵ２１Ａの制御に基づいて表示部２２を駆動するものである。
【００１３】
図２はマイクロコンピュータ２１の構成を機能ブロックで示したボール計測装置１０のブロック図である。
マイクロコンピュータ２１は、機能的には、蓄積部３０と、信号強度分布データ生成部３２と、速度演算部３４と、移動速度演算部３６と、スピン量演算部３８とを含んで構成されている。なお、本実施の形態では、蓄積部３０と、信号強度分布データ生成部３２と、速度演算部３４と、移動速度演算部３６と、スピン量演算部３８とによって特許請求の範囲の演算手段が構成されている。
また、蓄積部３０と、信号強度分布データ生成部３２と、速度演算部３４と、移動速度演算部３６と、スピン量演算部３８は、ＣＰＵ２１Ａが前記制御プログラムを実行することで実現されるものであるが、これらの部分は、回路等のハードウェアで構成されたものであってもよい。
【００１４】
蓄積部３０は、ドップラー信号Ｓｄと、トリガ信号ｔｒｇを予め定められたサンプリング周期で時間経過に従って順番に蓄積するものである。本実施の形態では、ＣＰＵ２１Ａがドップラー信号Ｓｄとトリガ信号ｔｒｇを前記サンプリング周期でサンプリングしてＲＡＭ２１Ｃにドップラー信号Ｓｄのサンプリングデータおよびトリガ信号ｔｒｇのサンプリングデータとして格納する。
蓄積部３０は、例えば、ボール計測装置１０の電源が投入されると同時にサンプリング動作を開始する。
図３はゴルフクラブヘッド４によってゴルフボール２を打撃した際のドップラー信号Ｓｄの一例を示す線図であり、横軸に時間ｔ（ｓｅｃ）、縦軸に振幅（任意単位）をとっている。
図３において、初めの大きな振幅を呈する波形部分がゴルフクラブヘッド４によって生じるドップラー信号の部分を示し、その後に続く波形部分が打撃されたゴルフゴール２によって生じるドップラー信号の部分を示している。
【００１５】
信号強度分布データ生成部３２は、蓄積部３０に蓄積されたドップラー信号Ｓｄのサンプリングデータを周波数解析（連続ＦＦＴ解析、あるいは、ウェーブレット解析）することによって信号強度分布データＰを生成するものである。
言い換えると、信号強度分布データ生成部３２は、ドップラーセンサ１４から得られたドップラー信号Ｓｄを周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す信号強度分布データＰを生成する。
本実施の形態では、信号強度分布データ生成部３２は、蓄積部３０に蓄積されたトリガ信号ｔｒｇに基づいて、蓄積部３０に蓄積された時系列データであるドップラー信号Ｓｄのサンプリングデータを予め定められた区間に特定して信号強度分布データＰの生成を実施する。ここで、ドップラー信号Ｓｄのサンプリングデータの区間は単一のトリガ信号ｔｒｇに基づいて同期して特定される。
言い換えると、信号強度分布データ生成部３２は、垂れ流し方式で蓄積されているドップラー信号Ｓｄのサンプリングデータのうち、ゴルフボール２が打撃された後の区間におけるサンプリングデータを特定して信号強度分布データＰの生成を実施する。
【００１６】
サンプリングデータを予め定められた区間に特定する方法としては以下の方法が例示される。
すなわち、信号強度分布データ生成部３２は、トリガ信号ｔｒｇの検出時点を基準時点として、基準時点から数えてａ個目までのサンプリングデータを除外し、ａ＋１個目からｂ個目（ａ＜ｂ）までのサンプリングデータを特定して信号強度分布データＰの生成を実施する。
この場合、ａ＋１個目からｂ個目（ａ＜ｂ）までのサンプリングデータに、ゴルフクラブヘッド４による影響を受けたデータが含まれないように、上記の数値ａ、ｂを設定する。
数値ａ、ｂは、実際にゴルフクラブ６がスウィングされた場合のゴルフクラブヘッド４のスピードのばらつきを考慮して設定すればよい。
あるいは、トリガ信号ｔｒｇの検出時点を基準時点として、経過時間に基づいてゴルフクラブヘッドによる影響を受けたデータが含まれないように、サンプリングデータを予め定められた区間に特定してもよい。
また、上記の数値ａ、ｂの設定は、基準位置Ｏに対してゴルフボール２が約１ｍ移動した時点前後におけるサンプリングデータが得られるにように設定される。この理由は、ゴルフクラブヘッド４で打撃されたゴルフボール２が１ｍ前後移動した時点における移動速度の変化がほぼ無視できるからである。
【００１７】
また、信号強度分布データＰにはノイズが含まれているため、後述するドップラー周波数成分、あるいは、信号強度分布データＰの幅（信号強度分布データＰがなす山の幅）を正確かつ安定して検出するために、ノイズを抑制することが好ましい。
そこで、本実施の形態では、信号強度分布データ生成部３２は、信号強度分布データＰを構成する信号強度Ｐｓについて移動平均を取る処理を実施することによりノイズの影響を抑制した信号強度分布データＰを得るようにしている。
【００１８】
速度演算部３４は、信号強度分布データＰに基づいて、ゴルフボール２の移動速度に対応するドップラー周波数成分を検出し、それら検出したドップラー周波数成分に基づいて演算用速度Ｖ０を算出するものである。
各信号強度分布データＰからドップラー周波数成分を検出する方法としては以下の手順が例示される。
（１）信号強度分布データＰを構成する信号強度のデータについて移動平均を取ることによってノイズの影響を抑制した信号強度分布データＰを得る。
（２）移動平均を取った信号強度分布データＰにおいて信号強度のピーク値、あるいは、信号強度の山の中央値に対応する周波数をドップラー周波数成分（ドップラー周波数）として検出する。
なお、ドップラー周波数成分の検出方法は、各信号強度分布データＰに含まれるノイズの影響を抑制し、ドップラー周波数成分を正確かつ安定して検出できればよいのであり、上記の手順に限定されるものではない。
【００１９】
次に、ゴルフボール２の速度およびスピン量の計測原理について説明する。
従来から知られているように、ドップラー周波数Ｆｄは式（１）で表される。
Ｆｄ＝Ｆ１−Ｆ２＝２・Ｖ・Ｆ１／ｃ （１）
ただし、Ｖ：ゴルフボール２の速度、ｃ：光速（３・１０８ｍ／ｓ）
したがって、式（１）をＶについて解くと、式（２）なる。
Ｖ＝ｃ・Ｆｄ／（２・Ｆ１） （２）
すなわち、ゴルフボール２２の速度Ｖは、ドップラー周波数Ｆｄに比例することになる。
したがって、ドップラー信号Ｓｄからドップラー周波数Ｆｄの周波数成分を検出し、検出したドップラー周波数成分から式（２）に基づいてゴルフボール２の速度Ｖを求めることができる。
ところで、式（２）によって得られるゴルフボール２の速度Ｖは、アンテナの指向性を示す仮想軸と一致する方向の速度成分である。
したがって、ゴルフボール２の移動軌跡がアンテナの指向性を示す仮想軸に対して外れるほど式（２）によって得られるゴルフボール２の移動速度の誤差が増大する傾向となる。
そこで、本発明では、アンテナ１２を用いて得られた速度Ｖを演算用速度Ｖ０とし、この演算用速度Ｖ０と、実測されたゴルフボール２の移動速度Ｖαとの間に相関関係があることに着目した。
すなわち、予め上述した２つの相関関係を取得しておけば、それら２つの相関関係に基づいて演算用速度Ｖ０からゴルフボール２の移動速度を求めることが可能となる。
【００２０】
図４はゴルフボールのスピン量を検出する原理の説明図である。
ゴルフボール２の表面のうち、送信波Ｗ１の送信方向となす角度が９０度に近い表面の部分である第１部分Ａでは送信波Ｗ１が効率よく反射され、したがって、第１部分Ａでは反射波Ｗ２の強度が高い。
一方、ゴルフボールの表面のうち、送信波Ｗ１の送信方向となす角度が０度に近い表面の部分である第２部分Ｂ、第３部分Ｃでは送信波Ｗ１が効率よく反射されず、したがって、第２、第３部分Ｂ、Ｃでは反射波Ｗ２の強度が低い。
第２部分Ｂは、ゴルフボール２のスピンによって移動する方向とゴルフボールの移動方向とが反対向きとなる部分である。
第３部分Ｃは、ゴルフボール２のスピンによって移動する方向とゴルフボールの移動方向とが同じ向きとなる部分である。
【００２１】
第１部分Ａで反射される反射波Ｗ２に基づいて検出される速度を第１部分速度Ｖａ、第２部分Ｂで反射される反射波Ｗ２に基づいて検出される速度を第２部分速度Ｖｂ、第３部分Ｃで反射される反射波Ｗ２に基づいて検出される速度を第３部分速度Ｖｃとする。
すると、以下の式が成立する。
Ｖａ＝Ｖα （３）
Ｖｂ＝Ｖａ−ωｒ （４）
Ｖｃ＝Ｖｂ＋ωｒ （５）
（ただし、Ｖαはゴルフボール２の移動速度、ωは角速度（ｒａｄ／ｓ）、ｒはゴルフボール２の半径）
したがって、原理的には、式（３）に基づいて第１部分速度Ｖａからゴルフボール２の移動速度Ｖαを算出でき、式（４）または式（５）に基づいて、第２、第３部分速度Ｖｂ，Ｖｃから角速度ωが求められるので、角速度ωからスピン量を算出できることになる。
しかしながら、本実施の形態では、上記の式に基づいて移動速度Ｖα、スピン量を算出するのではなく、以下に説明するように、ドップラー信号Ｓｄを周波数解析することによって周波数ごとの信号強度の分布を示す信号強度分布データＰを生成し、この信号強度分布データＰから移動速度Ｖα、スピン量を求めるようにした。
【００２２】
図５は、打撃された打ち出されたゴルフボールをボール計測装置１０で計測した場合におけるドップラー信号Ｓｄをウェーブレット解析した結果を単純化して示す説明図である。
横軸は時間ｔ（ｍｓ）、縦軸はドップラー周波数Ｆｄ（ｋＨｚ）およびゴルフボール２の速度Ｖ（ｍ／ｓ）を示す。
このような線図は、例えば、ドップラー信号Ｓｄをサンプリングしてデジタルオシロスコープに取り込んでデジタルデータに変換し、該デジタルデータをパーソナルコンピュータなどを用いてウェーブレット解析、あるいは、連続ＦＦＴ解析することで得られる。
【００２３】
図５に示す周波数分布において、ハッチングで示した部分はドップラー信号Ｓｄの強度が大きく、実線で示した部分はドップラー信号Ｓｄの強度がハッチングで示した部分よりも小さいことを示している。
したがって、符号ＤＡで示す周波数分布は、信号強度が強く、第１部分速度Ｖａに対応する部分である。
符号ＤＢで示す周波数分布は、周波数分布ＤＡよりも信号強度が低く、第２部分速度Ｖｂに対応する部分である。
符号ＤＣで示す周波数分布は、周波数分布ＤＡよりも信号強度が低く、第３部分速度Ｖｃに対応する部分である。
【００２４】
図６は図５における時点ｔ１におけるドップラー信号Ｓｄを周波数解析することによって得た、周波数ごとの信号強度の分布を示す信号強度分布データＰを示す説明図である。
図６において横軸は速度Ｖ（ｍ／ｓ）、縦軸は信号強度Ｐｓ（任意単位）である。なお、横軸の速度Ｖはドップラー信号Ｓｄの周波数に比例している。
図中細線は信号強度分布データＰの実測値を表わし、太線は信号強度分布データＰの実測値の移動平均を示す。
すなわち、信号強度分布データＰの実測値は、測定時に含まれるノイズの影響を受けて大きく変動しているため、移動平均をとることによってノイズの影響を抑制した信号強度分布データＰを得ている。
【００２５】
以下移動平均によって表わされた信号強度分布データＰについて説明する。
図６から明らかなように、信号強度分布データＰは、信号強度Ｐｓが最大となる１つの最大値を有し、最大値から離れるほど信号強度が次第に低下しやがてゼロとなる単一の山形を呈している。
ここで、信号強度分布データＰの山、すなわち、信号強度Ｐｓの最大値Ｄｍａｘが第１部分速度Ｖａの値に対応している。言い換えると、信号強度Ｐｓの最大値Ｄｍａｘが対応するドップラー周波数の値が第１部分速度Ｖａの値に対応している。
したがって、最大値Ｄｍａｘに対応するドップラー周波数が高いほど、第１部分速度Ｖａ、すなわち、ゴルフボール２の移動速度が高いことになる。
また、信号強度分布データＰの山の幅は、第２部分速度Ｖｂと第３部分速度Ｖｃの差分ΔＶ（速度幅）に比例する。
したがって、第２部分速度Ｖｂと第３部分速度Ｖｃの差分ΔＶが小さいほどスピン量が小さく、したがって、この差分ΔＶがゼロならばスピン量もゼロとなる。また、第２部分速度Ｖｂと第３部分速度Ｖｃの差分ΔＶが大きいほどスピン量が大きいことになる。
【００２６】
ここで、第２部分速度Ｖｂと第３部分速度Ｖｃの差分ΔＶは、式（４）、式（５）わかるように以下の式（６）で示され、すなわち、角速度ωに比例した値となる。
Ｖｃ−Ｖｂ＝（Ｖａ＋ωｒ）−（Ｖａ−ωｒ）＝２ωｒ （６）
したがって、（６）式から明らかなように、信号強度分布データＰの山の幅に基づいてスピン量を算出することができる。
ここで、山の幅は次のように定義することができる。
すなわち、信号強度分布データＰの山の幅は、信号強度信号強度Ｐｓの閾値ＤｔをＤｍａｘ・Ｎ（ただし０＜Ｎ＜１）とした場合、信号強度分布データＰのうち信号強度Ｐｓが閾値Ｄｔとなる部分の幅とする。
図６では、Ｄｔ＝Ｄｍａｘ・１０％と、Ｄｔ＝Ｄｍａｘ・５０％とを例示しているが、閾値Ｄｔは山の幅を安定して計測できる値に設定すればよい。
したがって、図６に示すように、ドップラー信号Ｓｄの信号強度分布データＰを求めることにより、この信号強度分布データＰから移動速度Ｖα、スピン量ＳＰを容易に求めることが可能となる。
ところで、前述したように第１乃至第３部分速度Ｖａ、Ｖｂ，Ｖｃは、厳密に言うとアンテナの指向性を示す仮想軸と一致する方向の速度成分である。
したがって、ゴルフボール２の移動軌跡がアンテナの指向性を示す仮想軸に対して外れるほど式（６）によって得られるゴルフボール２のスピン量ＳＰの誤差が増大する傾向となる。
そこで、本発明では、アンテナ１２を用いて得られた信号強度分布Ｐｓすなわち信号強度分布データＰの山の幅と、実測されたゴルフボール２のスピン量ＳＰとの間に相関関係があることに着目した。
すなわち、予め上述した２つの相関関係を取得しておけば、それら２つの相関関係に基づいて信号強度分布データＰの山の幅からゴルフボール２のスピン量ＳＰを求めることが可能となる。
【００２７】
移動速度演算部３６は、予め得られている演算用速度Ｖ０と実測されたゴルフボール２の移動速度Ｖαとの相関関係に基づいて、演算用速度Ｖ０から移動速度Ｖαを算出するものである。
なお、本明細書において、ゴルフボール２の移動速度Ｖαは、ゴルフボール２の移動方向に沿ったゴルフボール２の速度、すなわちゴルフボール２の３次元速度をいう。
【００２８】
スピン量演算部３６は、予め得られている信号強度分布Ｐｓ、言い換えると信号強度分布データＰの山の幅と、実測されたゴルフボール２のスピン量ＳＰとの間に相関関係に基づいて、信号強度分布Ｐｓからスピン量ＳＰを算出するものである。
【００２９】
次に、（１）実測して得た演算用速度Ｖ０と実測して得たゴルフボール２の移動速度との相関関係と、（２）実測して得た電波強度分布Ｐｓと実測して得たゴルフボール２のスピン量ＳＰとの相関関係の取得について説明する。
【００３０】
まず、専用のゴルフボール打ち出し装置（スイングロボット）によって基準位置に位置するゴルフボール２を、さまざまな速度、方向にて打ち出す。
そして、移動体の移動速度を高精度に計測可能な基準計測器によってゴルフボール２の移動速度Ｖαを計測し、移動速度Ｖαの実測データを取得する。また、移動体のスピン量を高精度に計測可能な基準計測器によってゴルフボール２のスピン量ＳＰを計測し、スピン量ＳＰの実測データを取得する。
移動体の移動速度を計測する基準計測器として、例えば、特許第４１０４３８４号に開示されているような従来公知のさまざまな測定装置が使用可能である。また、スピン量ＳＰを計測する基準計測器として、高速度カメラなどを用いた従来公知のさまざまな測定装置が使用可能である。
また、移動速度Ｖαの計測と同時に、本実施の形態のボール計測装置１０を用いることにより、速度演算部３４によって演算用速度Ｖ０を取得する。すなわち、移動速度Ｖαの実測データに対応する演算用速度Ｖ０を取得する。また、スピン量ＳＰの計測と同時に、本実施の形態のボール計測装置１０を用いることにより、信号強度分布データ生成部３２によって信号強度分布Ｓｐを取得する。すなわち、スピン量ＳＰの実測データに対応する信号強度分布データＰの山の幅を取得する。
【００３１】
（１）実測して得た演算用速度Ｖ０と実測して得たゴルフボール２の移動速度との相関関係については以下のように求める。
基準測定器で計測した移動速度Ｖαの実測データと、演算用速度Ｖ０との相関関係に基づいて移動速度算出用の相関式（回帰式）を求める。
言い換えると、移動速度Ｖαと、演算用速度Ｖ０との関係を離散的に測定したデータを取得する。そして、取得したデータを従来公知の最小二乗法などを用いて回帰分析することによって移動速度Ｖαを演算用速度Ｖ０の関数（多項式）によって表わした相関式を求める。なお、計測装置１０は、相関式の算出を行う機能を備える必要はなく、相関式の算出は、ボール計測装置１０とは別に設けられたコンピュータを用いて行うなど任意である。
すなわち、このようにして求められた相関式によって移動速度Ｖαと演算用速度Ｖ０との関係を示す特性線を得ることができる。
したがって、このようにして求めた相関式を用いることにより、演算用速度Ｖ０から移動速度Ｖαを求めることが可能となる。
本実施の形態では、移動速度演算部３８は上記の相関式を用いることで演算用速度Ｖ０からゴルフボール２の移動速度Ｖαを算出する。
したがって、本実施の形態では、移動速度演算部３８による移動速度の算出は、予め実測され得られている演算用速度Ｖ０と予め実測され得られているゴルフボール２の移動速度との相関関係を示す移動速度算出用の相関式に基づいてなされる。
なお、上記のような相関式に代えて、相関式によって示される特性線のデータを移動速度算出用のマップとして記憶しておき、マップを用いて移動速度Ｖαを算出してもよく、それらマップをマイクロコンピュータのメモリ、例えば、ＲＯＭに設けるなど任意である。
【００３２】
（２）実測して得た電波強度分布Ｐｓと実測して得たゴルフボール２のスピン量ＳＰとの相関関係については以下のように求める。
基準測定器で計測したスピン量ＳＰの実測データと、信号強度分布Ｓｐ（信号強度分布データＰの山の幅）との相関関係に基づいてスピン量算出用の相関式（回帰式）を求める。
言い換えると、スピン量ＳＰと、信号強度分布データＰの山の幅との関係を離散的に測定したデータを取得する。そして、取得したデータを従来公知の最小二乗法などを用いて回帰分析することによってスピン量ＳＰを信号強度分布データＰの山の幅の関数（多項式）によって表わした相関式を求める。
すなわち、このようにして求められた相関式によってスピン量ＳＰと信号強度分布データＰの山の幅との関係を示す特性線を得ることができる。
したがって、このようにして求めた相関式を用いることにより、信号強度分布データＰの山の幅からスピン量ＳＰを求めることが可能となる。
本実施の形態では、スピン量ＳＰ演算部３８は上記の相関式を用いることで信号強度分布データＰの山の幅からゴルフボール２のスピン量ＳＰを算出する。
したがって、本実施の形態では、スピン量演算部３８によるスピン量ＳＰの算出は、予め実測され得られている信号強度分布データＰの山の幅と予め実測され得られているゴルフボール２のスピン量ＳＰとの相関関係を示すスピン量算出用の相関式に基づいてなされる。
なお、移動速度演算手段３６と同様に、上記のような相関式に代えて、相関式によって示される特性線のデータをスピン量算出用のマップとして記憶しておき、マップを用いてスピン量ＳＰを算出してもよい。
【００３３】
図１に戻って説明する。
表示部２２は文字や画像を表示する表示画面を有している。このような表示部２２として液晶表示装置など従来公知のさまざまな表示装置が使用可能である。
表示部２２は、計測処理部２０によって算出されたゴルフボール２の移動速度Ｖαおよびスピン量ＳＰを表示画面に表示する。
【００３４】
操作部２４は、表示部２２に表示されるゴルフボール２の移動速度、スピン量の表示形態などを切り替えるための種々の操作入力を受け付けてＣＰＵ２１Ａに供給するものである。
【００３５】
次に本実施の形態に係るゴルフボール２について説明する。
ゴルフボール２のスピン量ＳＰを求めるにあたっては、第２、第３部分速度Ｖｂ，Ｖｃの計測を安定して確実に行うことが必要であり、したがって、ドップラー信号Ｓｄの計測を安定して確実に行うことが必要となる。
しかしながら、打撃されたゴルフボール２がアンテナ１２から離間するほど（時間が経過するほど）、アンテナ１２で受信される反射波Ｗ２の信号強度が低下し、各周波数分布ＤＡ、ＤＢ、ＤＣの信号強度はそれぞれ低下する。
この際、図５に示すドップラー信号Ｓｄの周波数分布ＤＢ、ＤＣの信号強度は周波数分布ＤＡの信号強度に比較して元々弱い。
そのため、第２、第３部分速度Ｖｂ，Ｖｃを安定して計測する上で不利があり、アンテナ１２で受信可能な信号強度が周波数分布ＤＡよりも短時間で下回ってしまうため、第２、第３部分速度Ｖｂ，Ｖｃの計測可能な時間はごく限られた期間となる不利もある。
例えば、ボール計測装置１０が室内に設置されるゴルフシミュレータ装置に適用されるものであった場合には、送信波Ｗ１の出力が低いため、十分な信号強度を有する周波数分布ＤＢ、ＤＣを得ることが難しい。
そのため、ゴルフシミュレータ装置では、ゴルフボールの初速や打ち出し角に基づいて球筋や飛距離を算出することに留まっているのが現状であり、スピン量ＳＰを反映させたより正確なシミュレーションを行うことが望まれている。
【００３６】
次に本発明のゴルフボールについて説明する。
図８は実施の形態におけるゴルフボール２の平面図である。
図８に示すように、ゴルフボール２は、球体２０２と、第１領域２０４と、第２領域２０６とを備えている。
球体２０２は、中実で球状のコア層と、このコア層を覆う合成樹脂からなるカバー層とで形成され、カバー層の表面に多数のディンプル２０８が形成されている。
【００３７】
第１領域２０４は、球体２０２の中心を中心とした球面上に形成された電波反射率が高い領域である。
したがって、第１領域２０４は高い電波反射特性を有しており、電波（マイクロ波）を効率よく反射する。
本実施の形態では、第１領域２０４は球体２０２の表面に（前記カバー層の表面に）複数形成され導電性を有している。
また、各第１領域２０４は、同一の直径を有する正円状を呈しているが、各第１領域２０４の形状は三角形、四角形、あるいは正多角形などであってもよい。
各第１領域２０４が正円である場合、反射波の強度を確保する上でまたボール計測装置１０における計測精度を確保する上でその正円の直径は２ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが好ましい。
また、各第１領域２０４が正多角形である場合、反射波の強度を確保する上でまたボール計測装置１０における計測精度を確保する上でその内接円の直径が２ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが好ましい。
なお、正円または内接円の直径が２ｍｍ以上１５ｍｍ以下であると、計測精度を確保する上で有利となることは、送信波として２４ＧＨｚまたは１０ＧＨｚのマイクロ波を使用した場合の発明者らの実験結果によって確認されたものである。この原因としては、例えば、第１領域２０４の表面で反射される反射波と第１領域２０４のエッジ部分で反射される反射波との干渉が計測精度に与える影響が小さくなるからであると考えられる。
また、図７に示すように、前記の球面上において（本実施の形態では球体２０２の表面上において）第１領域２０４の互いに対向する２箇所と、球体２０２の中心Ｏとを通る２つの直線がなす角度θは、十分な強度の反射波を得る上でまた反射波を精度よく受信する上で５度以上４５度以下であることが好ましい。
【００３８】
複数の第１領域２０４は、頂点が球体２０２の表面（球体２０２の中心を中心とした球面）に位置するように仮想された正多面体または準正多面体の各頂点に位置している。
例えば、図６に示すものでは、第１領域２０４は頂点が球体２０２の表面に位置するように仮想された正六面体の６つの頂点に位置している。したがって、第１領域は６個形成されている。
また、図７に示す変形例では、第１領域２０４は頂点が球体２０２の表面に位置するように仮想された正四面体の４つの頂点に位置している。したがって、第１領域は４個形成されている。
要するに、第１領域２０４は球体２０２の表面に複数形成されていればよく、その数は任意である。
ただし、第１領域２０４は、球体２０２の回転軸がどのような方向に位置しても、なるべく多くの第１領域２０４が移動しながら（回転しながら）送信波Ｗ１を反射することが、安定した反射波Ｗ２を得る上で好ましい。
【００３９】
また、複数の第１領域２０４はそれぞれ球体２０２の表面上で互いに直交する直線状に延在して格子状を呈していてもよい。
この場合、第２領域２０６は直線状に延在する第１領域２０４によって矩形状に区画されることになる。
【００４０】
第１領域２０４は、反射波Ｗ２の強度を十分に確保することができればよく、例えば、次に示す従来公知の関係式を用いることによって、第１領域２０４の表面抵抗として必要な範囲を求めることができる。
すなわち、電波反射率：Γ、表面抵抗：Ｒとしたとき、式（７）、式（８）が成立する。
Γ＝（３７７−Ｒ）／（３７７＋Ｒ） （７）
Ｒ＝（３７７（１−Γ））／（１＋Γ） （８）
Γ＝１は全反射、Γ＝０は無反射を示し、３７７は空気の特性インピーダンスを示す。
したがって、式（８）より
Γ＝１のときＲ＝０
Γ＝０のときＲ＝３７７
ここで、Γ＝０．５とすると、Ｒ＝３７７（０．５／１．５）≒１３０となる。
したがって、電波反射率Γとして十分な値をΓ＝０．５（５０％）以上とすると、表面抵抗Ｒは１３０Ω／ｓｑ．以下とすることが必要となる。
また、電波反射率Γが０．９（９０％）以上であり、したがって、表面抵抗Ｒが２０Ω／ｓｑ．以下であることが、反射波Ｗ２の強度を確保する上でより好ましい。
なお、電波反射率Γは、導波管法や自由空間法など従来公知方法によって測定することができるものである。
【００４１】
第１領域２０４を構成する材料として、導電性を有する材料を使用することができる。
導電性を有する材料は、例えば、金属粉末を含む塗料である。このような塗料を球体２０２の表面に塗布することで（印刷することで）第１領域２０４が形成される。
このような塗料として、電磁波シールド用の導電性塗料（神東塗料Ｅ−６３など）、アルミペースト、銀インクなど、従来公知のさまざまな塗料が使用可能である。
また、導電性を有する材料は、金属箔であってもよい。このような金属箔を球体２０２の表面に接着剤で貼り付けることで第１領域２０４が形成される。
このような金属箔としてアルミニウム箔など従来公知のさまざまな金属箔が使用可能である。
また、導電性を有する材料を蒸着することで形成された蒸着膜あるいは不連続蒸着膜で第１領域２０４を形成してもよい。
なお、不連続蒸着膜は、真空中で行う不連続蒸着によって形成されている。不連続蒸着膜とは、ターゲットから蒸発した原子が非蒸着体としての球体２０２の表面に付着して複数の成長核が成長する過程において、各成長核どうしが接触しない段階、言い換えると各成長核どうしが連続していない段階で蒸着を止めて、成長核間が電気的に導通していない状態の蒸着膜である。
したがって、不連続蒸着膜では、成長核どうしが電気的に導通せず非導電体となっているが、電波反射性を有している。
また、上述した金属粉末あるいは金属箔あるいは蒸着膜を形成する金属としては、例えば、銀、銅、金、ニッケル、アルミ、鉄、チタン、タングステンなどの従来公知のさまざまな金属が使用可能である。
なお、導電性を有する材料として、金属以外の導電物質、例えばカーボンを含む材料など従来公知のさまざまな材料が使用可能である。
【００４２】
第２領域２０６は、前記の球面上で第１領域２０４を除く残りの部分に形成され電波反射率が第１領域２０４よりも低い領域である。
言い換えると、第２領域２０６は、第１領域２０４よりも低い電波反射特性を有するものである。
本実施の形態では、第２領域２０６は、第１領域２０４を除く残りの表面の部分に（第１領域２０４を除く残りの前記カバー層の表面の部分に）形成され導電性を有さない。
本実施の形態では、第２領域２０６は、ゴルフボール２の表面を形成する合成樹脂で形成されている。
なお、第１領域２０４の電波反射率と第２領域２０６の電波反射率との比（差）を大きく確保する上で第２領域２０６の電波反射率は１％以下、表面抵抗は４００Ω／ｓｑ．以上であることが好ましい。
【００４３】
なお、第１領域２０４の総面積は、球体２０２の表面積の５０％以下であることが好ましく、２％〜３０％がより好ましい。
第１領域２０４の総面積が球体２０２の表面積の５０％以下であると、第１領域２０４で反射される電波の反射強度と、第２領域２０６で反射される電波の反射強度との比（差）を大きく確保する上で有利となり、２％〜３０％であると、上記の反射強度の比（差）を大きく確保する上でより有利となる。
このように第１領域２０４と第２領域２０６とで反射強度との比（差）を大きく確保すると、スピン量ＳＰの計測を安定して行う上で有利となる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、第１、第２領域２０４、２０６が球体２０２の中心を中心とした球面上に形成されている場合について説明した。
しかしながら、第１、第２領域２０４、２０６が形成される面は、外表面に限定されるものではなく、球体２０２の内部であってもよく、この場合には、球面、正多面体をなす面、準正多面体をなす面であってもよく、要するに、球体２０２が回転することで第１、第２領域２０４、２０６が回転し、アンテナ１２に対して第１、第２領域２０４、２０６が交互に向けばよい。
すなわち、ゴルフボール２は、電波反射性を有する第１領域２０４と、電波反射率が第１領域２０４よりも低い第２領域２０６とを有するものであればよい。
【００４５】
次に、ボール計測装置１０の動作について図９、図１０のフローチャートを参照して説明する。
まず、図９を参照して、演算用速度Ｖ０と、ゴルフボール２の移動速度Ｖαとの相関関係を示す相関式の設定について説明する。
まず、専用のゴルフボール打ち出し装置（スイングロボット）を用いてゴルフボール２を、移動方向と移動速度Ｖαを異ならせて打撃し、移動速度Ｖαおよびスピン量ＳＰを実測する（ステップＳ１０）。
同時に、ボール計測装置１０を用いて演算用速度Ｖ０および信号強度分布データＰの山の幅を計測する（ステップＳ１２）。
次いで、ボール計測装置１０とは別のコンピュータにより、演算用速度Ｖ０と移動速度Ｖαとの相関関係を示す相関式を算出する（ステップＳ１４）。また、信号強度分布データＰの山の幅とスピン量ＳＰとの相関関係を示す相関式を算出する（ステップＳ１６）。
そして、ステップＳ１４、Ｓ１６によって得られた２つの相関式をボール計測装置１０に設定する（ステップＳ１８）。
【００４６】
次に、図１０を参照してゴルフボール２を打撃した場合におけるボール計測装置１０の移動速度Ｖαおよびスピン量ＳＰの計測動作について説明する。
予め図９の処理が実施され、ボール計測装置１０に前記の相関式が設定されているものとする。
まず、使用者は、ゴルフボール２の打ち出し方向においてゴルフボール２から例えば１．５〜２ｍ程度後方の箇所に、アンテナ１２をゴルフボール２に向けて設置する。
これにより、アンテナ１２から送出された送信波Ｗ１がゴルフボール２に当たり、反射波Ｗ２がアンテナ１２に受信可能な状態となる。
使用者が操作部２４を操作することにより、ボール計測装置１０はゴルフボール２の移動速度Ｖαおよびスピン量ＳＰを計測するための計測モードに設定される（ステップＳ３０）。
【００４７】
計測モードに設定されると、ドップラー信号Ｓｄとトリガ信号ｔｒｇの蓄積部３０へのサンプリングが開始される（ステップＳ３２）。
ここで、使用者がゴルフクラブ６を把持してスウィングしてゴルフクラブヘッド４でゴルフボール２を打ち出すと、打撃音がマイク１６によって収音される。トリガ信号発生部１８は、ドップラー信号Ｓｄを受信し、かつ、打撃音の音声信号が予め定められたしきい値を上回ったときに、トリガ信号ｔｒｇを生成して計測処理部２０に供給し、これによりトリガ信号ｔｒｇが蓄積部３０に供給される。
【００４８】
信号強度分布データ生成部３２は、蓄積部３０にサンプリングされたトリガ信号ｔｒｇの検出の有無を判定しており（ステップＳ３４）、トリガ信号ｔｒｇを検出しなければ、ステップＳ３４を繰り返す。
信号強度分布データ生成部３２は、トリガ信号ｔｒｇを検出すると、トリガ信号ｔｒｇの検出時点から予め定められた区間にわたるドップラー信号Ｓｄのサンプリングデータを特定する（ステップＳ３６）。
そして、信号強度分布データ生成部３２は、信号強度分布データＰを生成する（ステップＳ３８）。
次いで、速度演算部３４は、信号強度分布データＰから演算用速度Ｖ０を算出する（ステップＳ４０）。
次いで、移動速度演算部３６は、予め設定されている相関式から演算用速度Ｖ０に基づいて移動速度Ｖαを算出する（ステップＳ４２）。
次いで、スピン量演算部３８は、予め設定されている相関式から信号強度分布データＰの山の幅に基づいてスピン量ＳＰを算出する（ステップＳ４４）。
このようにして得られた移動速度Ｖαおよびスピン量ＳＰが表示部２２に供給されて表示される（ステップＳ４６）。
この場合、例えば、ゴルフボール２の移動速度の単位は（ｍ／ｓ）、スピン量ＳＰの単位は（ｒｐｍ）として表示される。
以上で一連の計測動作が終了する。
【００４９】
以上説明したように本実施の形態によれば、アンテナおよびドップラーセンサを用いて計測したドップラー信号の信号強度分布データＰを得ると共に、予め実測され得られている演算用速度Ｖ０と移動速度Ｖαとの相関関係に基づいて、信号強度分布データＰから算出される演算用速度Ｖ０から移動速度Ｖαを算出し、予め実測され得られている信号強度分布データＰとスピン量ＳＰとの相関関係に基づいて、信号強度分布データＰからスピン量ＳＰを算出するようにした。
すなわち、アンテナおよびドップラーセンサを用いて計測したドップラー信号の信号強度分布データＰから、予め得られている相関関係に基づいてゴルフボール２の移動速度Ｖαおよびスピン量ＳＰを簡単かつ的確に算出することができる。したがって、簡素な構成でゴルフボール２の挙動を表わすさまざまなデータを的確に計測する上で有利となる。
特に、従来のように長時間にわたってドップラー信号のデータを必要とすることから送信波の出力を高いものとしなくてはならず、したがって、大掛かりな大掛かりで高価な装置が必要となる場合に比較して、構成の簡素化とコストダウンを図る上で有利であり、ゴルフシミュレータなどのように室内において打撃したゴルフボールの挙動を計測する様な飛距離が数ｍという短距離である用途に適している。
【００５０】
また、本実施の形態では、ゴルフボール２が電波反射性を有する第１領域２０４と、電波反射率が第１領域よりも低い第２領域２０６を有している。
したがって、ドップラーセンサ１４から送信された送信波Ｗ１がゴルフボール２の回転と共に移動する複数の第１領域２０４によって反射される。そのため、反射波Ｗ２の電波強度を確保する上で有利となる。
そのため、送信波Ｗ１の電波強度が低いため、打撃されたゴルフボール２がドップラーセンサ１４から離間してドップラーセンサ１４で受信される反射波Ｗ２の信号強度が確保しにくい状況であっても、各周波数分布ＤＡ、ＤＢ、ＤＣの信号強度を確保する上で有利となる。
特に、周波数分布ＤＡの信号強度に比較して元々弱い周波数分布ＤＢ、ＤＣの信号強度を確保することができるので、第２、第３部分速度Ｖｂ，Ｖｃを安定して計測する上で有利となる。
すなわち、ドップラー信号Ｓｄにおけるスピン量ＳＰを検出するために必要な周波数分布の信号強度を確保することができ、スピン量ＳＰの検出を安定して確実に行う上で有利となる。より具体的には、ドップラー信号Ｓｄを周波数分析することで得られる信号強度分布データＰの精度を高める上でより有利となる。
【００５１】
したがって、送信波Ｗ１の送信出力の低出力化を図れるため、ボール計測装置１０の簡素化、小型化を図れ、低コスト化を図る上で有利となると共に、送信波Ｗ１の送信出力が低出力であっても、ゴルフボール２の挙動を表わす移動速度およびスピン量ＳＰを的確に計測する上で有利となる。
特に、ボールボール計測装置１０が室内に設置されるゴルフシミュレータ装置に適用されるものであった場合には、送信波Ｗ１の出力が低く、Ｓ／Ｎ比が十分得られなくても、十分な信号強度を有する周波数分布ＤＢ、ＤＣを得ることができる。
そのため、ゴルフシミュレータ装置によって、移動速度Ｖαおよびスピン量ＳＰに基づいて球筋や飛距離を正確に算出することができ、スピン量ＳＰを反映させたより正確なシミュレーションを行うことができる。
具体的には、スピン量ＳＰを反映させることにより、これまでシミュレーションが不可能であった目標線に対してゴルフボール２が戻ってくるフェード系やドロー系の球筋のシミュレーションが可能となる。また、スピン量ＳＰを反映させることにより、飛距離をより正確にシミュレーションすることができる。
【００５２】
（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について説明する。
第１の実施の形態では、ゴルフボール２の挙動を表わすデータとして移動速度Ｖαとスピン量ＳＰとを計測する場合について説明したが、第２の実施の形態では、ゴルフボール２の挙動を表わすデータとして、ゴルフボール２の移動速度Ｖαとスピン量ＳＰに加えて回転軸を計測する場合について説明する。
【００５３】
図１１は第２の実施の形態におけるボール計測装置１０Ａの機能ブロック図である。
なお、以下の実施の形態において第１の実施の形態と同一または同様の部分、部材については同一の符号を付してその説明を簡単に行い、あるいは、説明を省略する。
【００５４】
図１１に示すように、第２の実施の形態におけるボール計測装置１０Ａは、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄと、第１乃至第４ドップラーセンサ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄと、マイク１６と、トリガ信号発生部１８と、計測処理部２０と、表示部２２と、操作部２４などを含んで構成されている。
本実施の形態では、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄと第１乃至第４のドップラーセンサ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄとは不図示のケースに収容保持されている。
また、第１の実施の形態と同様に、トリガ信号発生部１８と、計測処理部２０と、表示部２２と、操作部２４とは、不図示の筐体に組み込まれている。
第１乃至第４のドップラーセンサ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄと計測処理部２０とは不図示の接続ケーブルを介して接続され、マイク１６と計測処理部２０とは不図示の接続ケーブルを介して接続されている。
【００５５】
第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄは、第１乃至第４のドップラーセンサ１４Ａ〜１４Ｄから供給される送信信号に基づいて送信波Ｗ１としてのマイクロ波を移動体に向けて送信すると共に、移動体で反射された反射波Ｗ２を受信して受信信号を第１乃至第４のドップラーセンサ１４Ａ〜１４Ｄに供給するものである。
より詳細には、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄは、指向性を有し、送信波Ｗ１を送信すると共に、ゴルフボール２反射された反射波Ｗ２を受信して受信信号を生成するものであり、互いに離間して配置されている。
本実施の形態では、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄは同形同大の指向性アンテナで構成され、このような指向性アンテナとしてホーンアンテナを使用している。
指向性アンテナとしてホーンアンテナ以外のパラボラアンテナなどの従来公知のさまざまな指向性アンテナを使用可能であるが、ホーンアンテナは構成が簡素であり比較的安価であることからコストを抑制する上で有利である。
【００５６】
図１２は第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄの構成を示す正面図、図１３は図１２のＡ矢視図、図１４は図１２のＢ矢視図である。
図１２乃至図１４に示すように、第１乃至第４のアンテナの１２Ａ〜１２Ｄは、ケース２６に収容保持されている。
ケース２６は、後板２６０２と、上下左右の側板２６０４Ａ、２６０４Ｂ、２６０４Ｃ、２６０４Ｄと、脚部２６０６とを含んで構成されている。
後板２６０２は矩形板状を呈し、上下の辺を水平方向と平行させ、上方に至るほど後方に傾斜するように設けられている。
上下左右の側板２６０４Ａ〜２６０４Ｄは、後板２６０２の上下左右の辺から起立され、各側板２６０４Ａ〜２６０４Ｄの前縁により矩形状の開口が形成されている。
脚部２６０６は、下部の側板２６０４Ｂの下面中央に設けられ地面や床面に設置される。
第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄは、前記の開口を介して前方を向いた状態で後板２６０２の前面に取着され、後板２６０２と側板２６０４Ａ〜２６０４Ｄとで囲まれた空間に収容されている。第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄの前部は、各側板２６０４Ａ〜２６０４Ｄの前縁よりも後方に位置している。
前記開口は、送信波Ｗ１および反射波Ｗ２の透過が可能な材料で形成された図示しないカバーによって覆われており、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄの防塵および保護が図られている。
本実施の形態では、図１２に示すように正面から見て第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄは後板２６０２の４つの角部近傍に配置されている。すなわち、後板２６０２の右下寄りの箇所に第１のアンテナ１２Ａが配置されている。右上寄りの箇所に第２のアンテナ１２Ｂが配置されている。左下寄りの箇所に第３のアンテナ１２Ｃが配置されている。左上寄りの箇所に第４のアンテナ１２Ｄが配置されている。
【００５７】
ここで、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄのそれぞれの利得が最大となる方向に沿って延在する直線を各アンテナの指向方向を示す第１乃至第４の仮想軸ＬＡ、ＬＢ、ＬＣ、ＬＤとする。
図１２、図１３に示すように、側面視した状態で第１、第２のアンテナ１２Ａ、１２Ｂは鉛直方向に間隔ｄＶ（第１の間隔）をおいて配置され、第１、第２の仮想軸ＬＡ、ＬＢが単一の鉛直平面上を延在している。
本実施の形態では、第２の仮想軸ＬＢが水平方向に延在し、かつ、第１の仮想軸ＬＡが水平方向に対して上方に６度傾斜した方向に延在している。したがって、第１、第２の仮想軸ＬＡ、ＬＢが交差するように配置されている。
第３、第４のアンテナ１２Ｃ、１２Ｄも、第１、第２のアンテナ１２Ａ、１２Ｂと同様に鉛直方向に間隔ｄＶ（第１の間隔）をおいて配置され、第３、第４の仮想軸ＬＣ、ＬＤが単一の鉛直平面上を延在している。
本実施の形態では、第４の仮想軸ＬＤが水平方向に延在し、かつ、第３の仮想軸ＬＣが水平方向に対して上方に６度傾斜した方向に延在している。したがって、第３、第４の仮想軸ＬＣ、ＬＤが交差するように配置されている。
【００５８】
図１３、図１４に示すように、平面視した状態で、第２、第４のアンテナ１２Ｂ、１２Ｄは、水平方向に間隔ｄＨ（第２の間隔）をおいて配置され、第２、第４の仮想軸ＬＢ、ＬＤが単一の水平面上を延在している。
本実施の形態では、第２、第４のアンテナ１２Ｂ、１２Ｄの仮想軸ＬＢ、ＬＤが前後方向に対してそれぞれ内方に４度傾斜した方向に延在している。したがって、第２、第４の仮想軸ＬＢ、ＬＤが交差するように配置されている。
第１、第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｃは、水平方向に間隔ｄＨ（第２の間隔）をおいて配置されている。
第１、第３の仮想軸ＬＡ、ＬＣも第２、第４の仮想軸ＬＢ、ＬＤと同様に前後方向に対してそれぞれ内方に４度傾斜した方向に延在している。したがって、第１、第３の仮想軸ＬＡ、ＬＣが交差するように配置されている。
【００５９】
図１５、図１６に示すように、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄは、ゴルフボール２の移動方向においてゴルフボール２よりも後方の箇所に設けられている。なお、図１５において符号２０１はゴルフボール２が載置されるティー、Ｇは地面（水平面）を示す。
図１５に示すように、側面視した状態で第１、第２の仮想軸ＬＡ、ＬＢが交差すると共に、第３、第４の仮想軸ＬＣ、ＬＤが交差している。
図１６に示すように、平面視した状態で第１、第３の仮想軸ＬＡ、ＬＣが交差すると共に、第２、第４の仮想軸ＬＢ、ＬＤが交差している。
また、平面視した状態で、左右方向において第１、第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｃ（第２、第４のアンテナ１２Ｂ、１２Ｄ）の間隔ｄＨの中心を通り水平方向に延在する仮想線ＣＬ上にティー２０１に載置されたゴルフボール２の中心点が配置されている。この中心点を基準位置Ｏ（あるいは原点Ｏ）とする。
本実施の形態では、図１５、図１６に示すように、実際に基準位置Ｏから打撃されたゴルフボール２の軌跡のばらつきを考慮して、上述した各仮想軸が交差する点を基準位置Ｏよりも前方の位置に設定した。
このようにすることで、側面視した状態で、第１、第２のアンテナ１２Ａ、１２Ｂのそれぞれから送信される送信波Ｗ１が重なる領域と、第３、第４のアンテナ１２Ｃ、１２Ｄのそれぞれから送信される送信波Ｗ１が重なる領域とが、実際に打撃されたゴルフボール２の移動軌跡と重なる範囲を上下方向にわたって広く確保する上で有利となる。図１５において送信波Ｗ１が重なる領域をハッチングで示す。
また、このようにすることで、平面視した状態で、第１、第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｃのそれぞれから送信される送信波Ｗ１が重なる領域と、第２、第４のアンテナ１２Ｂ、１２Ｄのそれぞれから送信される送信波Ｗ１とが、実際に打撃されたゴルフボール２の移動軌跡と重なる範囲を左右方向にわたって広く確保する上で有利となる。図１６において送信波Ｗ１が重なる領域をハッチングで示す。
したがって、基準位置Ｏでゴルフクラブヘッド４で打撃されたゴルフボール２の移動方向が上下方向あるいは左右方向にわたって多少ばらついたとしても、移動するゴルフボール２を前記の送信波Ｗ１が重なる領域内で確実に捉える上で有利となる。言い換えると、ゴルフボール２に対して第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄから送信波Ｗ１を確実に当てると共に、ゴルフボール２で反射された反射波Ｗ２を第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄによって確実に受信する上で有利となり、打撃直後のゴルフボール２の移動速度Ｖα（初速）、スピン量ＳＰの計測を確実に行う上で有利となる。
なお、本実施の形態では、第２、第４のアンテナ１２Ｂ、１２Ｄの仮想軸ＬＢ、ＬＤを水平方向に延在させ、第１、第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｃの仮想軸ＬＡ、ＬＣを上方に傾斜させている。このようにすることで、第１、第２のアンテナ１２Ａ、１２Ｂのそれぞれから送信される送信波Ｗ１が重なる領域と、第３、第４のアンテナ１２Ｃ、１２Ｄのそれぞれから送信される送信波Ｗ１が重なる領域とが、実際に打撃されたゴルフボール２の移動軌跡と重なる範囲を上下方向にわたって広く確保する上でより一層有利となる。
また、第２、第４のアンテナ１２Ｂ、１２Ｄの仮想軸ＬＢ、ＬＤと、第１、第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｃの仮想軸ＬＡ、ＬＣとの双方を上方に傾斜させてもよいが、上述のようにすると、送信波Ｗ１が重なる領域を上下方向にわたって広く確保する上でより有利となる。
【００６０】
第１乃至第４ドップラーセンサ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄは、ケース２６に収容保持されている。
図１１に示すように、第１乃至第４ドップラーセンサ１４Ａ〜１４Ｄは、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄのそれぞれに送信信号を供給するものである。また、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄのそれぞれから供給される受信信号に基づいてドップラー周波数Ｆｄを有する第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ、ＳｄＢ、ＳｄＣ、ＳｄＤを時系列データとして生成するものである。
【００６１】
マイク１６、トリガ信号発生部１８は、第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。
【００６２】
計測処理部２０は、第１乃至第４のドップラーセンサ１４Ａ〜１４Ｄから供給される第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤを入力して演算処理を行うことにより、ゴルフボール２の移動速度Ｖα、スピン量ＳＰ、回転軸を算出するものである。
本実施の形態では、計測処理部２０は、第１の実施の形態と同様にマイクロコンピュータ２１によって構成され、ＣＰＵ２１ＡがＲＯＭ２１Ｂに格納された制御プログラムを実行することにより計測処理部２０が実現される。
マイクロコンピュータ２１は、機能的には、蓄積部３０と、信号強度分布データ生成部３２と、速度演算部３４と、移動速度演算部３６と、スピン量演算部３８と、回転軸演算部４０とを含んで構成されている。
なお、第２の実施の形態においても、蓄積部３０と、信号強度分布データ生成部３２と、速度演算部３４と、移動速度演算部３６と、スピン量演算部３８とによって特許請求の範囲の演算手段が構成されている。
【００６３】
蓄積部３０は、第１の実施の形態と同様に、第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤと、トリガ信号ｔｒｇとを予め定められたサンプリング周期で時間経過に従って順番に蓄積するものである。
【００６４】
信号強度分布データ生成部３２は、第１の実施の形態と同様に、蓄積部３０に蓄積された第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤのサンプリングデータを周波数解析（連続ＦＦＴ解析、あるいは、ウェーブレット解析）することによって信号強度分布データＰをそれぞれ生成するものである。
また、信号強度分布データ生成部３２が、蓄積部３０に蓄積されたトリガ信号ｔｒｇに基づいて、蓄積部３０に蓄積された時系列データであるドップラー信号Ｓｄのサンプリングデータを予め定められた区間に特定して信号強度分布データＰの生成を実施する点は第１の実施の形態と同様である。
【００６５】
速度演算部３４は、第１の実施の形態と同様に、第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤのそれぞれに基づいて、ゴルフボール２の移動速度に対応するドップラー周波数成分を検出し、それら検出したドップラー周波数成分に基づいて第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤを算出するものである。
【００６６】
移動速度演算部３６は、予め得られている第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤと実測されたゴルフボール２の移動速度Ｖαとの相関関係に基づいて、第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤから移動速度Ｖαを算出するものである。
第２の実施の形態では、第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤの平均値Ｖａｖｅと実測されたゴルフボール２の移動速度Ｖαとの相関関係に基づいて、平均値Ｖａｖｅから移動速度Ｖαを算出する点が第１の実施の形態と相違している。
【００６７】
スピン量演算部３８は、予め得られている第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤ、言い換えると第１乃至第４の信号強度分布データＰの山の幅と、実測されたゴルフボール２のスピン量ＳＰとの間に相関関係に基づいて、第１乃至第４の信号強度分布データＰの山の幅から第１乃至第４のスピン量ＳＰＡ〜ＳＰＤを算出するものである。
【００６８】
次に、（１）実測して得た第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤの平均値Ｖａｖｅと実測して得たゴルフボール２の移動速度Ｖαとの相関関係と、（２）実測して得た第１乃至第４の電波強度分布ＰＡ〜ＰＤと実測して得たゴルフボール２の第１〜第４のスピン量ＳＰとの相関関係の取得について説明する。
【００６９】
まず、専用のゴルフボール打ち出し装置（スイングロボット）によって基準位置に位置するゴルフボール２を、さまざまな速度、方向にて打ち出す。
そして、移動体の移動速度を高精度に計測可能な基準計測器によってゴルフボール２の移動速度Ｖαを計測し、移動速度Ｖαの実測データを取得する。また、移動体のスピン量を高精度に計測可能な基準計測器によってゴルフボール２のスピン量ＳＰを計測し、スピン量ＳＰの実測データを取得する。
また、移動速度Ｖαの計測と同時に、本実施の形態のボール計測装置１０Ａを用いることにより、速度演算部３４によって第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤを取得する。すなわち、移動速度Ｖαの実測データに対応する第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤを取得する。また、スピン量ＳＰの計測と同時に、本実施の形態のボール計測装置１０Ａを用いることにより、信号強度分布データ生成部３２によって第１乃至第４の信号強度分布ＰＡ〜ＰＤを取得する。すなわち、スピン量ＳＰの実測データに対応する第１乃至第４の信号強度分布データＰの山の幅を取得する。
【００７０】
（１）実測して得た第１〜第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤと実測して得たゴルフボール２の移動速度Ｖαとの相関関係については以下のように求める。
基準測定器で計測した移動速度Ｖαの実測データと、第１〜第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤの平均値Ｖａｖｅとの相関関係に基づいて移動速度算出用の相関式（回帰式）を求める。
言い換えると、移動速度Ｖαと、平均値Ｖａｖｅとの関係を離散的に測定したデータを取得する。そして、取得したデータを従来公知の最小二乗法などを用いて回帰分析することによって移動速度Ｖαを平均値Ｖａｖｅの関数（多項式）によって表わした相関式を求める。すなわち、このようにして求められた相関式によって移動速度Ｖαと平均値Ｖａｖｅとの関係を示す特性線を得ることができる。
したがって、このようにして求めた相関式を用いることにより、平均値Ｖａｖｅから移動速度Ｖαを求めることが可能となる。
本実施の形態では、移動速度演算部３８は上記の相関式を用いることで平均値Ｖａｖｅからゴルフボール２の移動速度Ｖαを算出する。
したがって、本実施の形態では、移動速度演算部３８による移動速度の算出は、予め実測され得られている平均値Ｖａｖｅと予め実測され得られているゴルフボール２の移動速度との相関関係を示す移動速度算出用の相関式に基づいてなされる。
【００７１】
（２）実測して得た第１乃至第４の電波強度分布ＰＡ〜ＰＤと実測して得たゴルフボール２の第１〜第４のスピン量ＳＰとの相関関係については以下のように求める。
基準測定器で計測したスピン量ＳＰの実測データと、第１乃至第４の電波強度分布ＰＡ〜ＰＤ（第１乃至第４の信号強度分布データＰの山の幅）の平均値Ｐａｖｅとの相関関係に基づいてスピン量算出用の相関式（回帰式）を求める。
言い換えると、スピン量ＳＰと、信号強度分布データＰの山の幅の平均値Ｐａｖｅとの関係を離散的に測定したデータを取得する。そして、取得したデータを従来公知の最小二乗法などを用いて回帰分析することによってスピン量ＳＰを信号強度分布データＰの山の幅の平均値Ｐａｖｅの関数（多項式）によって表わした相関式を求める。
すなわち、このようにして求められた相関式によってスピン量ＳＰと信号強度分布データＰの山の幅の平均値Ｐａｖｅとの関係を示す特性線を得ることができる。
したがって、このようにして求めた相関式を用いることにより、信号強度分布データＰの山の幅の平均値Ｐａｖｅからスピン量ＳＰを求めることが可能となる。
本実施の形態では、スピン量ＳＰ演算部３８は上記の相関式を用いることで信号強度分布データＰの山の幅の平均値Ｐａｖｅからゴルフボール２のスピン量ＳＰを算出する。
したがって、本実施の形態では、スピン量演算部３８によるスピン量ＳＰの算出は、予め実測され得られている信号強度分布データＰの山の幅の平均値Ｐａｖｅと予め実測され得られているゴルフボール２のスピン量ＳＰとの相関関係を示すスピン量算出用の相関式に基づいてなされる。
なお、移動速度演算手段３６と同様に、上記のような相関式に代えて、相関式によって示される特性線のデータをスピン量算出用のマップとして記憶しておき、マップを用いてスピン量ＳＰを算出してもよい。
【００７２】
回転軸演算部４０は、第１乃至第４の信号強度分布データＰの幅に基づいてゴルフボール２の回転軸の傾きを算出するものである。
ここで、アンテナの位置と、スピン量ＳＰと、回転軸の傾きとの関係について説明する。
図１７（Ａ）、図１８（Ａ）、図１９（Ａ）は第２のアンテナ１２Ｂの仮想軸ＬＢ（図１３）に沿ってゴルフボール２を見た図、図１７（Ｂ）、図１８（Ｂ）、図１９（Ｂ）は第１のアンテナ１２Ａの仮想軸ＬＡ（図１３）に沿ってゴルフボール２を見た図である。この場合、ゴルフボール２は打撃されスピンしながら移動しているものとする。
図１７（Ａ）、（Ｂ）は、ゴルフボール２の回転軸Ｍが仮想線ＣＬ（図１６）と直交する鉛直面上で水平面と平行した状態を示している。
したがって、この場合、ゴルフボール２にはバックスピンがかかっている。
図１８（Ａ）、（Ｂ）は、ゴルフボール２の回転軸Ｍが仮想線ＣＬ（図１６）と直交する鉛直面上で水平面に対して４５度傾斜した状態を示している。
したがって、この場合、ゴルフボール２にはバックスピンとサイドスピンとの中間のスピンがかかっている。
図１９（Ａ）、（Ｂ）は、ゴルフボール２の回転軸Ｍが仮想線ＣＬ（図１６）と直交する鉛直面上で水平面に対して直交した状態を示している。
したがって、この場合、ゴルフボールにはサイドスピンがかかっている。
【００７３】
ここで、ゴルフボール２のスピン量ＳＰが図１７〜図１９で同一であるものとする。
ゴルフボール２を正面から見ると、図１７（Ａ）、図１８（Ａ）、図１９（Ａ）に示すように回転軸Ｍの傾きに拘わらずスピン量ＳＰは同一のものとして検出される。
これに対してゴルフボール２を斜め下方から見ると、図１７（Ｂ）に示すように回転軸Ｍが水平であれば、図１７（Ａ）と同じスピン量ＳＰとして検出される。
図１８（Ｂ）に示すように、回転軸Ｍが水平面に対してなす角度が４５度になると、スピン量ＳＰは図１８（Ａ）で検出されるスピン量ＳＰに比較して見かけ上小さい値として検出される。
図１９（Ｂ）に示すように、回転軸Ｍが水平面に対してなす角度が９０度になると、スピン量ＳＰは図１９（Ａ）で検出されるスピン量ＳＰに比較して見かけ上小さい値として検出され、図１８（Ｂ）の場合よりもさらに小さいスピン量ＳＰとして検出される。
すなわち、ゴルフボール２を鉛直方向に間隔をおいた２箇所で見た場合、それぞれの箇所で検出されるスピン量ＳＰの差分と、回転軸Ｍの傾きとは相関関係があることになる。
本実施の形態では、回転軸演算部４０は、このような相関関係に基づいて、鉛直方向に間隔をおいた２つのアンテナを使用して得た２つの信号強度分布データＰの幅の差分からゴルフボール２の回転軸Ｍの傾きを算出するようにしている。
第１のアンテナ１２Ａを用いて得られた第１の信号強度分布データＰＡの幅：ΔＳＡ
第２のアンテナ１２Ｂを用いて得られた第２の信号強度分布データＰＢの幅：ΔＳＢ
第３のアンテナ１２Ｃを用いて得られた第３の信号強度分布データＰＣの幅：ΔＳＣ
第４のアンテナ１２Ｄを用いて得られた第４の信号強度分布データＰＤの幅：ΔＳＤ
とした場合、図１２に示すように、対角線上に位置する２組のアンテナの信号強度分布データＰの幅の差分をそれぞれ第１の差分データΔＡＤ、第２の差分データΔＣＢとし、以下の式（９）、式（１０）に示す。
ΔＡＤ＝ΔＳＡ−ΔＳＤ （９）
ΔＣＢ＝ΔＳＣ−ΔＳＢ （１０）
このように対角線上に位置するアンテナの信号強度分布データＰの幅の差分を用いることにより、回転軸Ｍが水平面に対してなす角度の正負が特定される。言い換えると、ゴルフボール２がフック傾向であるか、スライス傾向であるかを特定することができる。
また、本実施の形態では、第１、第２の差分データΔＡＤ、ΔＣＢの平均値ΔＡＶＥを求め、この平均値ΔＡＶＥに基づいてゴルフボール２の回転軸Ｍの傾きを算出しており、これにより算出される回転軸Ｍの傾きの精度の向上が図られている。
【００７４】
次に、ボール計測装置１０Ａの動作について図２０、図２１のフローチャートを参照して説明する。
まず、図２０を参照して、第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤと、ゴルフボール２の移動速度Ｖαとの相関関係を示す相関式の設定について説明する。
まず、専用のゴルフボール打ち出し装置（スイングロボット）を用いてゴルフボール２を、移動方向と移動速度Ｖαを異ならせて打撃し、移動速度Ｖαおよびスピン量ＳＰを実測する（ステップＳ５０）。
同時に、ボール計測装置１０Ａを用いて第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤおよび第１乃至第４の信号強度分布データＰの山の幅を計測する（ステップＳ５２）。
次いで、ボール計測装置１０Ａとは別のコンピュータにより、第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤの平均値Ｖａｖｅと移動速度Ｖαとの相関関係を示す相関式を算出する（ステップＳ５４）。また、第１乃至第４の信号強度分布データＰの山の幅の平均値Ｐａｖｅとスピン量ＳＰとの相関関係を示す相関式を算出する（ステップＳ５６）。
そして、ステップＳ５４、Ｓ５６によって得られた２つの相関式をボール計測装置１０Ａに設定する（ステップＳ５８）。
【００７５】
次に、図２１を参照してゴルフボール２を打撃した場合におけるボール計測装置１０Ａの移動速度Ｖα、スピン量ＳＰ、回転軸Ｍの計測動作について説明する。
予め図２０の処理が実施され、ボール計測装置１０Ａに前記の相関式が設定されているものとする。
まず、使用者は、ゴルフボール２の打ち出し方向においてゴルフボール２から例えば１．５ｍ〜２ｍ程度後方の箇所に、第１乃至第４のアンテナの１２Ａ〜１２Ｄがゴルフボール２に向くようにケース２６を設置する。
これにより、第１乃至第４のアンテナの１２Ａ〜１２Ｄから送出された送信波Ｗ１がゴルフボール２に当たり、反射波Ｗ２が第１乃至第４のアンテナの１２Ａ〜１２Ｄに受信可能な状態となる。
使用者が操作部２４を操作することにより、ボール計測装置１０Ａはゴルフボール２の移動速度Ｖα、スピン量ＳＰ、回転軸Ｍを計測するための計測モードに設定される（ステップＳ７０）。
【００７６】
計測モードに設定されると、第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤとトリガ信号ｔｒｇの蓄積部３０へのサンプリングが開始される（ステップＳ７２）。
ここで、使用者がゴルフクラブ６を把持してスウィングしてゴルフクラブヘッド４でゴルフボール２を打ち出すと、打撃音がマイク１６によって収音される。トリガ信号発生部１８は、ドップラー信号Ｓｄを受信し、かつ、打撃音の音声信号が予め定められたしきい値を上回ったときに、トリガ信号ｔｒｇを生成して計測処理部２０に供給し、これによりトリガ信号ｔｒｇが蓄積部３０に供給される。
【００７７】
信号強度分布データ生成部３２は、蓄積部３０にサンプリングされたトリガ信号ｔｒｇの検出の有無を判定しており（ステップＳ７４）、トリガ信号ｔｒｇを検出しなければ、ステップＳ７４を繰り返す。
信号強度分布データ生成部３２は、トリガ信号ｔｒｇを検出すると、トリガ信号ｔｒｇの検出時点から予め定められた区間にわたる第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤのサンプリングデータを特定する（ステップＳ７６）。
そして、信号強度分布データ生成部３２は、第１乃至第４の信号強度分布データＰを生成する（ステップＳ７８）。
次いで、速度演算部３４は、第１乃至第４の信号強度分布データＰから第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤを算出する（ステップＳ８０）。
次いで、移動速度演算部３６は、予め設定されている相関式から第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤの平均値Ｖａｖｅに基づいて移動速度Ｖαを算出する（ステップＳ８２）。
次いで、スピン量演算部３８は、予め設定されている相関式から第１乃至第４の信号強度分布データＰの山の幅の平均値Ｐａｖｅに基づいてスピン量ＳＰを算出する（ステップＳ８４）。
次いで、回転軸演算部４０は、第１乃至第４の信号強度分布データＰから第１の差分データΔＡＤ、第２の差分データΔＣＢを演算し、第１、第２の差分データΔＡＤ、ΔＣＢの平均値ΔＡＶＥに基づいてゴルフボール２の回転軸Ｍの傾きを算出する（ステップＳ８６）。
このようにして得られた移動速度Ｖα、スピン量ＳＰ、回転軸Ｍの傾きが表示部２２に供給されて表示される（ステップＳ８８）。
この場合、例えば、ゴルフボール２の移動速度の単位は（ｍ／ｓ）、スピン量ＳＰの単位は（ｒｐｍ）、回転軸Ｍの傾きの単位は（度）として表示される。
以上で一連の計測動作が終了する。
【００７８】
また、バックスピンの場合のスピン量ＳＰの表現は、例えば、逆回転方向のスピン量は正の値、順回転方向のスピン量は負の値で示すことができる。
また、サイドスピンの場合のスピン量ＳＰの表現は、例えば、平面視時計回り方向のスピン量は正の値で、反時計回り方向のスピン量は負の値で示すことができる。
また、回転軸Ｍの傾きの表現は、例えば、回転軸Ｍが水平面に対して右上がりであれば角度を正の値で、左上がりであれば角度を負の値で示すことができる。
【００７９】
以上説明したように本実施の形態によれば、第１乃至第４のアンテナおよび第１乃至第４のドップラーセンサを用いて計測した第１乃至第４のドップラー信号の第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤを得ると共に、予め実測され得られている第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤの平均値Ｖａｖｅと移動速度Ｖαとの相関関係に基づいて、第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤから移動速度Ｖαを算出し、予め実測され得られている第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤの幅の平均値Ｐａｖｅとスピン量ＳＰとの相関関係に基づいて、第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤからスピン量ＳＰを算出するようにした。
すなわち、第１乃至第４のアンテナおよび第１乃至第４のドップラーセンサを用いて計測した各ドップラー信号の信号強度分布データから、予め得られている相関関係に基づいてゴルフボール２の移動速度Ｖαおよびスピン量ＳＰを簡単かつ的確に算出することができる。したがって、第１の実施の形態と同様に、簡素な構成で球技用ボールの挙動を表わすさまざまなデータを的確に計測する上で有利となる。
また、第１の実施の形態と同様に、ゴルフシミュレータなどのように室内において打撃したゴルフボールの挙動を計測する様な飛距離が数ｍという短距離である用途に適している。
また、本実施の形態では、第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤの平均値Ｖａｖｅを用いて移動速度Ｖαを求め、第１乃至第４の信号強度分布データＰの幅の平均値Ｐａｖｅを用いてスピン量ＳＰを求めるため、移動速度Ｖαおよびスピン量ＳＰの精度の向上を図る上でより一層有利となる。
また、本実施の形態では、予め実測され得られている第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤの幅の平均値Ｐａｖｅとスピン量ＳＰとの相関関係に基づいて、第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤの平均値Ｐａｖｅからスピン量ＳＰを算出し、さらに、第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤの幅の差分から回転軸Ｍの傾きを算出するようにした。
したがって、ゴルフボール２のスピンの傾向、すなわち、サイドスピンの方向と割合を特定することができ、ゴルフボール２の挙動を表わすさまざまなデータを的確に計測する上でより一層有利となる。
そのため、例えば、ゴルフシミュレータ装置によって、ゴルフボール２の移動速度Ｖαとスピン量ＳＰに加えて回転軸Ｍの向きに基づいて球筋や飛距離を正確に算出する上でより有利となり、正確なシミュレーションを行う上でより一層有利となる。
なお、第２の実施の形態のおいても、第１の実施の形態と同様に電波反射性を有する第１領域２０４と、電波反射率が第１領域よりも低い第２領域２０６を有するゴルフボール２を用いれば、第１の実施の形態と同様に、送信波Ｗ１の送信出力の低出力化を図れるため、ボールボール計測装置１０の簡素化、小型化を図れ、低コスト化を図る上で有利となると共に、送信波Ｗ１の送信出力が低出力であっても、ゴルフボール２の挙動を表わす移動速度およびスピン量ＳＰを的確に計測する上で有利となる。
【００８０】
なお、図２２に示すように、第１乃至第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの３つのアンテナを設け、第１、第２のアンテナ１２Ａ、１２Ｂを互いに水平方向に間隔ｄＨをおいて配置し、第１、第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｃを鉛直方向に間隔ｄＶをおいて配置する構成としてもよい。
この場合は、第１乃至第３の演算用速度ＶＡ〜ＶＣの平均値Ｖａｖｅを用いて移動速度Ｖαを求め、第１乃至第３の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤの幅の平均値Ｐａｖｅを用いてスピン量ＳＰを求めるため、移動速度Ｖαおよびスピン量ＳＰの精度の向上を図る上で有利となる。
また、第２、第３のアンテナ１２Ｂ、１２Ｃが対角線上に位置することになるので、アンテナの信号強度分布データＰの幅の差分を用いることにより、すなわち、第２、第３の信号強度分布データＰから１つの差分データΔＢＣが得られるため回転軸Ｍの傾きを算出することができる。
また、図２２における第１のアンテナ１２Ａを省略し、第２、第３のアンテナ１２Ｂ、１２Ｃの２つのアンテナを用いた構成としてもよい。この場合にも、第２、第３の信号強度分布データＰから１つの差分データΔＢＣが得られるため、回転軸Ｍの傾きを算出することができる。
しかしながら、第２の実施の形態のように構成すると、２つの差分データΔＡＤ、ΔＢＣの平均値を用いて回転軸Ｍの傾きを算出できるので、回転軸Ｍの傾きを正確かつ安定して算出する上でより有利となる。
【００８１】
（第３の実施の形態）
次に第３の実施の形態について説明する。
第３の実施の形態は、第２の実施の形態の変形例であり、球技用ボールとして野球用ボールを用いると共に、第１領域２０４の通過数を計測することができるようにしたものである。
図２３は第３の実施の形態のボールボール計測装置１０Ｂの機能ブロック図、図２４は野球用ボールの正面図である。
また、図２５は野球用ボールが４シームの回転状態で移動する場合におけるドップラー信号Ｓｄをウェーブレット解析した結果を単純化して示す説明図である。
また、図２６は野球用ボールが２シームの回転状態で移動する場合におけるドップラー信号Ｓｄをウェーブレット解析した結果を単純化して示す説明図である。
【００８２】
まず、図２４を参照して野球用ボール２について説明する。
野球用ボール２は硬式野球用ボールであって、球体２０２を備え、球体２０２の表面は、２枚の外皮２５０が縫い糸２５２を介して縫い合わされることで構成されている。
縫い糸２５２は電波反射性を有しており、縫い糸２５２は球体２０２の中心を中心とした球面上に該球面に沿って設けられている。
縫い糸２５２は、第１の実施の形態における第１領域２０４を構成するものであり、電波（マイクロ波）を効率よく反射するものである。
このような縫い糸２５２として、導電性を有する材料で形成された糸、あるいは、導電性を有する材料が含浸された糸を用いることができる。
あるいは、縫い糸２５２によって外皮２５０を縫い合わせたのち、縫い糸２５２に導電性を有する材料を含浸させることで縫い糸２５２に電波反射性を持たせてもよい。
また、縫い糸２５２を除く外皮２５０の部分が第２領域２０６を構成している。
【００８３】
このような野球用ボール２は、図中、符号Ｍ１で示す回転軸回りに回転すると、１回転当たりに縫い糸２５２が４回通過する、いわゆる４シームと呼ばれる回転状態となる。
また、図中、符号Ｍ２で示す回転軸回りに回転すると、１回転当たりに縫い糸２５２が２回通過する、いわゆる２シームと呼ばれる回転状態となる。
【００８４】
次に、ボールボール計測装置１０Ｂの構成について第２の実施の形態と相違する点についてのみ説明する。
図２３に示すように、計測処理部２０は、蓄積部３０、信号強度分布データ生成部３２、速度演算部３４、移動速度演算部３６、スピン量演算部３８、回転軸演算部４０に加えて、第１領域演算部４２をさらに備えている。
なお、第３の実施の形態においても、蓄積部３０と、信号強度分布データ生成部３２と、速度演算部３４と、移動速度演算部３６と、スピン量演算部３８とによって特許請求の範囲の演算手段が構成されている。
【００８５】
投球された野球用ボール２に対して、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄのうちの１つのアンテナ、例えば、第１のアンテナ１２Ａを用いて計測を行ない、第１のドップラー信号ＳｄＡをウェーブレット解析（周波数解析）すると、図２５、図２６に示すように、第２、第３周波数分布ＤＢ、ＤＣの部分にドップラー周波数Ｆｄ（速度Ｖ）の分布が短時間変化する部分ａが周期的に発生する。
すなわち、４シームの回転状態の場合は、図２５に示すように、野球用ボール２が１回転するごとに、部分ａが４回発生する。
また、２シームの回転状態の場合は、図２６に示すように、野球用ボール２が１回転するごとに、部分ａが２回発生する。
第１領域演算部４２は、スピン量演算部３８で算出されたスピン量ＳＰに基づいて１回転当たりの時間を算出すると共に、１回転当たりの時間に発生した部分ａの数を計数することにより、野球用ボール２の１回転当たりの第１領域２０４の通過回数を算出するものである。
言い換えると、第１領域演算部４２は、第１乃至第４のドップラーセンサの何れかから得られたドップラー信号の周波数解析結果に基づいてドップラー周波数の分布が短時間変化する部分を特徴点として検出すると共に、スピン量から算出される球技用ボールの１回転当たりの時間に検出される特徴点の検出回数を算出する。
そして、第１領域演算部４２で算出された野球用ボール２の１回転当たりの第１領域２０４の通過回数が表示部２２に表示されるようになっている。
【００８６】
第３の実施の形態によれば、第２の実施の形態と同様の効果が奏されることは無論のこと、野球用ボール２の１回転当たりの第１領域２０４の通過回数を計測することができるため、野球用ボール２の挙動を解析、評価する上でより一層有利となる。
【００８７】
（第４の実施の形態）
次に第４の実施の形態について説明する。
第２、第３の実施の形態では、蓄積部３０に蓄積された時系列データである第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤのサンプリングデータを予め定められた区間に特定して第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤの生成を実施した。
そして、サンプリングデータを予め定められた区間に特定する方法として、トリガ信号ｔｒｇの検出時点を基準時点として、基準時点から数えてａ個目までのサンプリングデータを除外し、ａ＋１個目からｂ個目（ａ＜ｂ）までのサンプリングデータを特定して第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤの生成を実施するものとして説明した。
ところで、ゴルフクラブヘッド４のヘッドスピードは、ゴルファによって異なり、また、スウィングごとにばらつく。ヘッドスピードが異なれば、打撃されたゴルフボール２の移動速度も異なり、その結果、上記特定する区間が同一であっても、サンプリングデータを取得するゴルフボール２の基準位置Ｏに対する位置がばらつくことになる。
サンプリングデータを取得するゴルフボール２の位置（範囲）が異なると、第１乃至第４の演算用速度ＶＡ〜ＶＤの平均値Ｖａｖｅとゴルフボール２の移動速度Ｖαとの相関関係、および、第１乃至第４の信号強度分布の山の幅の平均値Ｐａｖｅとスピン量ＳＰとの相関関係も影響を受け、最終的に算出される移動速度Ｖα、スピン量ＳＰの値が影響を受けることなる。
したがって、ゴルフボール２の移動速度に拘わらずゴルフボール２が同一の位置（範囲）にあるときのサンプリングデータを特定できるように、ゴルフボール２の移動速度に応じてサンプリングデータを特定する区間を補正することが、最終的に算出される移動速度Ｖα、スピン量ＳＰの精度を確保する上で好ましい。
【００８８】
そこで第４の実施の形態では、図２７に示すように、計測処理部２０は、図２３に示す構成に加えて、サンプリングデータを特定する区間を補正するサンプリングデータ特定手段４４を設けたものである。
サンプリングデータ特定手段４４による補正は、基準位置Ｏに対して前方に離間した位置を予め設定しておき、ゴルフクラブヘッド４がゴルフボール２を打撃してから前記位置に到達するまでの間のサンプリングデータを除外するものである。
すなわち、基準位置Ｏから前方に予め定められた距離Ｘ離間した位置をサンプリング区間開始位置Ｏｓとして設定しておく。
サンプリングデータ特定手段４４は、蓄積部３０から得た第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤのサンプリングデータ、トリガ信号ｔｒｇに基づいて第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤを生成する機能を有している。ただし、サンプリングデータの区間を特定することなく、トリガ信号ｔｒｇ以後のサンプリングデータに基づいて第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤを生成する点が信号強度分布データ生成部３２と異なる。
【００８９】
また、サンプリングデータ特定手段４４は、生成した第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤに基づいて仮の移動速度Ｖβを求める機能を有している。
より詳細には、ゴルフクラブヘッド４でゴルフボール２を打撃した場合、周波数強度分布データとしては、ゴルフボール２とゴルフクラブヘッド４とのそれぞれに対応して周波数領域が異なる２つの山（ピーク）が得られる。ここで、周波数領域が低い側の山がゴルフクラブヘッド４に対応し、周波数領域が高い側の山がゴルフボール２に対応する。
したがって、第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤからゴルフボール２に対応する周波数領域が高い側の山に対応するドップラー周波数成分を検出し、それらドップラー周波数成分に基づいて仮の移動速度Ｖβを求める。
仮の移動速度Ｖβは、第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤのそれぞれから得られた速度の平均を求めることで算出してもよいし、第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤのそれぞれから得られた速度の１つを選択してもよい。
サンプリングデータ特定手段４４は、以下に示す式（１１）に基づいてトリガ信号ｔｒｇの検出時点（基準時点）から予め定められた距離Xまでのサンプリングデータ数aを求める。
ａ＝（Ｘ／Ｖβ）／（１／Ｔｓ） （１１）
ただし、Ｔｓ：蓄積部３０のサンプリング周期
したがって、サンプリングデータのうちａ個のサンプリングデータは、ゴルフクラブヘッド４がゴルフボール２を打撃してから距離Ｘの位置に到達するまでのサンプリングデータである。
サンプリングデータ特定手段４４は、サンプリングデータ数ａを信号強度分布データ生成部３２に供給する。
これにより、信号強度分布データ生成部３２は、第２の実施の形態と同様に、基準時点から数えてa個目までのサンプリングデータを除外し、a＋1個目からb個目（a＜b）までのサンプリングデータを特定して第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤの生成を実施する。
これ以降の処理は第２、第３の実施の形態と同様であるため説明を省略する。
【００９０】
以上説明したように、第４の実施の形態によれば、ゴルフボール２の移動速度に拘わらずゴルフボール２が同一の位置（範囲）にあるときのサンプリングデータを特定できるようにしたので、計測されるゴルフボール２の移動速度Ｖα、スピン量ＳＰの精度を確保する上でより有利となる。
なお、第４の実施の形態では、サンプリングデータ特定手段４４を、信号強度分布データ生成部３２および速度演算部３４と独立して設けた場合について説明したが、サンプリングデータ特定手段４４と同様の機能を、信号強度分布データ生成部３２および速度演算部３４によって実現するようにしてもよいことは無論である。
【００９１】
なお、実施の形態では、球技用ボールがゴルフボールあるいは野球用ボールである場合について説明したが、本発明は、さまざまな球技用ボールに適用可能である。
【符号の説明】
【００９２】
２……ゴルフボール、野球用ボール、２０４……第１領域、２０６……第２領域、１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ……ボール計測装置、１２……アンテナ、１２Ａ〜１２Ｄ……第１乃至第４のアンテナ１２……ドップラーセンサ、１４Ａ〜１４Ｄ……第１乃至第４のドップラーセンサ、３２……信号強度分布データ生成部、３４……速度演算部、３６……移動速度演算部、３８……スピン量演算部、４０……回転軸演算部、４２……第１領域演算部、
Ｗ１……送信波、Ｗ２……反射波、Ｓｄ……ドップラー信号、Ｓｄ１〜Ｓｄ４……第１乃至第４のドップラー信号、Ｖ０……演算用速度ＶＡ〜ＶＤ……第１乃至第４の演算用速度Ｖａｖｅ……平均値、Ｐ……信号強度分布データ、ＰＡ〜ＰＤ……第１乃至第４の信号強度分布データ、Ｐａｖｅ……平均値、Ｖα……移動速度、ＳＰ……スピン量。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指向性を有し、供給される送信信号に基づいて球技用ボールに向けて送信波を送信すると共に、前記球技用ボールで反射された反射波を受信して受信信号を生成するアンテナを設け、
前記アンテナに前記送信信号を供給すると共に、前記アンテナから供給される前記受信信号に基づいてドップラー周波数を有するドップラー信号を生成するドップラーセンサを設け、
前記ドップラーセンサから得られたドップラー信号を周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す信号強度分布データを生成する信号強度分布データ生成部を設け、
前記信号強度分布データに基づいて、前記球技用ボールの移動速度に対応するドップラー周波数成分を検出し、それら検出したドップラー周波数成分に基づいて演算用速度を算出する速度演算部を設け、
前記演算用速度と前記球技用ボールの移動速度との相関関係と、前記信号強度分布データと前記球技用ボールのスピン量との相関関係とをそれぞれ予め求めておき、
前記演算用速度と前記球技用ボールの移動速度との相関関係に基づいて、前記速度演算部で算出された演算用速度から前記移動速度を算出し、
前記信号強度分布データと前記球技用ボールのスピン量との相関関係に基づいて、前記信号強度分布データ生成部で生成された前記信号強度分布データから前記スピン量を算出する、
ことを特徴とするボール計測方法。
【請求項２】
指向性を有し、供給される送信信号に基づいて球技用ボールに向けて送信波を送信すると共に、前記球技用ボールで反射された反射波を受信して受信信号を生成する第１乃至第ｎ（ｎは２以上の整数）のアンテナを互いに離間して配置し、
前記第１乃至第ｎのアンテナのそれぞれに対応して、前記アンテナに前記送信信号を供給すると共に、前記アンテナから供給される前記受信信号に基づいてドップラー周波数を有するドップラー信号を生成する第１乃至第ｎのドップラーセンサを設け、
前記第１乃至第ｎのドップラーセンサのそれぞれから得られたドップラー信号を周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す第１乃至第ｎの信号強度分布データを生成する信号強度分布データ生成部を設け、
前記第１乃至第ｎの信号強度分布データのそれぞれに基づいて、前記球技用ボールの移動速度に対応するドップラー周波数成分を検出し、それら検出したドップラー周波数成分に基づいて第１乃至第ｎの演算用速度を算出する速度演算部を設け、
前記第１乃至第ｎの演算用速度と前記球技用ボールの移動速度との相関関係と、前記第１乃至第ｎの信号強度分布データと前記球技用ボールのスピン量との相関関係とをそれぞれ予め求めておき、
前記球技用ボールの移動速度との相関関係に基づいて、前記速度演算部で算出された第１乃至第ｎの演算用速度から前記移動速度を算出し、
前記第１乃至第ｎの信号強度分布データと前記球技用ボールのスピン量との相関関係に基づいて、前記信号強度分布データ生成部で生成された前記第１乃至第ｎの信号強度分布データから前記スピン量を算出する、
ことを特徴とするボール計測方法。
【請求項３】
指向性を有し、供給される送信信号に基づいて球技用ボールに向けて送信波を送信すると共に、前記球技用ボールで反射された反射波を受信して受信信号を生成するアンテナと、
前記アンテナに前記送信信号を供給すると共に、前記アンテナから供給される前記受信信号に基づいてドップラー周波数を有するドップラー信号を生成するドップラーセンサと、
前記ドップラーセンサから得られたドップラー信号を周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す信号強度分布データを生成する信号強度分布データ生成部と、
前記信号強度分布データに基づいて、前記球技用ボールの移動速度に対応するドップラー周波数成分を検出し、それら検出したドップラー周波数成分に基づいて演算用速度を算出する速度演算部と、
予め実測され得られている前記演算用速度と予め実測され得られている前記球技用ボールの移動速度との相関関係に基づいて、前記速度演算部で算出された演算用速度から前記移動速度を算出する移動速度演算部と、
予め実測され得られている前記信号強度分布データと前記球技用ボールのスピン量との相関関係に基づいて、前記信号強度分布データ生成部で生成された前記信号強度分布データから前記スピン量を算出するスピン量演算部と、
を備えることを特徴とするボール計測装置。
【請求項４】
前記信号強度分布データの最大値をＤｍａｘとしたとき、
前記速度演算部による前記演算用速度の算出は、前記信号強度分布データにおける前記最大値Ｄｍａｘに対応するドップラー周波数に基づいてなされる、
ことを特徴とする請求項３記載のボール計測装置。
【請求項５】
前記信号強度分布データと前記球技用ボールのスピン量との相関関係は、前記信号強度分布データの幅と前記球技用ボールのスピン量との相関関係であり、
前記スピン量演算部による前記スピン量の算出は、前記信号強度分布データの幅から前記スピン量を算出することでなされる、
ことを特徴とする請求項３または４記載のボール計測装置。
【請求項６】
前記信号強度分布データの最大値をＤｍａｘとしたとき、
前記信号強度分布データの幅は、閾値ＤｔをＤｍａｘ・Ｎ（ただし０＜Ｎ＜１）とした場合、前記信号強度分布データのうち前記信号強度が前記閾値Ｄｔとなる部分の幅である、
ことを特徴とする請求項５記載のボール計測装置。
【請求項７】
前記信号強度分布データ生成部による前記信号強度分布データの生成は、前記信号強度の移動平均を取ることによってなされる、
ことを特徴とする請求項３乃至６に何れか１項記載のボール計測装置。
【請求項８】
指向性を有し、供給される送信信号に基づいて球技用ボールに向けて送信波を送信すると共に、前記球技用ボールで反射された反射波を受信して受信信号を生成する互いに離間して配置された第１乃至第ｎ（ｎは２以上の整数）のアンテナと、
前記第１乃至第ｎのアンテナのそれぞれに対応して設けられ、前記アンテナに前記送信信号を供給すると共に、前記アンテナから供給される前記受信信号に基づいてドップラー周波数を有するドップラー信号を生成する第１乃至第ｎのドップラーセンサと、
前記第１乃至第ｎのドップラーセンサのそれぞれから得られたドップラー信号を周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す第１乃至第ｎの信号強度分布データを生成する信号強度分布データ生成部と、
前記第１乃至第ｎの信号強度分布データのそれぞれに基づいて、前記球技用ボールの移動速度に対応するドップラー周波数成分を検出し、それら検出したドップラー周波数成分に基づいて第１乃至第ｎの演算用速度を算出する速度演算部と、
予め実測され得られている前記第１乃至第ｎの演算用速度と予め実測され得られている前記球技用ボールの移動速度との相関関係に基づいて、前記速度演算部で算出された第１乃至第ｎの演算用速度から前記移動速度を算出する移動速度演算部と、
予め実測され得られている前記第１乃至第ｎの信号強度分布データと前記球技用ボールのスピン量との相関関係に基づいて、前記信号強度分布データ生成部で生成された前記第１乃至第ｎの信号強度分布データから前記スピン量を算出するスピン量演算部と、
を備えることを特徴とするボール計測装置。
【請求項９】
前記各信号強度分布データの最大値をＤｍａｘとしたとき、
前記速度演算部による前記各演算用速度の算出は、前記各信号強度分布データにおける前記最大値Ｄｍａｘに対応するドップラー周波数に基づいてなされる、
ことを特徴とする請求項８記載のボール計測装置。
【請求項１０】
前記予め実測され得られている前記第１乃至第ｎの演算用速度と前記予め実測され得られている前記球技用ボールの移動速度との相関関係は、前記予め実測され得られている前記第１乃至第ｎの演算用速度の平均値と前記予め実測され得られている前記球技用ボールの移動速度との相関関係であり、
前記速度演算部による前記移動速度の算出は、前記相関関係に基づいて、前記第１乃至第ｎの演算用速度の平均値から前記移動速度を算出することでなされる、
ことを特徴とする請求項８または９記載のボール計測装置。
【請求項１１】
前記第１乃至第ｎの信号強度分布データと前記球技用ボールのスピン量との相関関係は、前記第１乃至第ｎの信号強度分布データの幅の平均値と前記球技用ボールのスピン量との相関関係であり、
前記スピン量演算部による前記スピン量の算出は、前記相関関係に基づいて、前記第１乃至第ｎの信号強度分布データの幅の平均値から前記スピン量を算出することでなされる、
ことを特徴とする請求項８乃至１０に何れか１項記載のボール計測装置。
【請求項１２】
前記各信号強度分布データの最大値をそれぞれＤｍａｘとしたとき、
前記各信号強度分布データの幅は、閾値ＤｔをＤｍａｘ・Ｎ（ただし０＜Ｎ＜１）とした場合、前記各信号強度分布データのうち前記信号強度が前記閾値Ｄｔとなる部分の幅である、
ことを特徴とする請求項１１記載のボール計測装置。
【請求項１３】
前記信号強度分布データ生成部による前記信号強度分布データの生成は、前記信号強度の移動平均を取ることによってなされる、
ことを特徴とする請求項８乃至１２に何れか１項記載のボール計測装置。
【請求項１４】
ｎは４であり、
第１乃至第４のアンテナのうち、第１、第２のアンテナは互いに鉛直方向に第１の間隔をおいて配置され、かつ、第３、第４のアンテナは互いに鉛直方向に前記第１の間隔をおいて配置され、
第１、第３のアンテナは互いに水平方向に第２の間隔をおいて配置され、かつ、第２、第４のアンテナは互いに水平方向に前記第２の間隔をおいて配置され、
前記第１、第４のアンテナを用いて得られた前記第１、第４の信号強度分布データの幅の差分である第１の差分データと、前記第２、第３のアンテナを用いて得られた前記第２、第３の信号強度分布データの幅の差分である第２の差分データとの何れか一方に基づいて、あるいは、第１、第２の差分データの平均値に基づいて前記球技用ボールの回転軸の向きを算出する回転軸演算部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項８乃至１３に何れか１項記載のボール計測装置。
【請求項１５】
（第３の実施の形態）
前記球技用ボールは、電波反射性を有する第１領域と、電波反射率が前記第１領域よりも低い第２領域とを有し、
前記第１乃至第ｎのドップラーセンサの何れかから得られたドップラー信号の周波数解析結果に基づいてドップラー周波数の分布が短時間変化する部分を特徴点として検出すると共に、前記スピン量から算出される前記球技用ボールの１回転当たりの時間に検出される前記特徴点の検出回数を算出する第１領域演算部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項８乃至１４に何れか１項記載のボール計測装置。
【請求項１６】
前記球技用ボールは、電波反射性を有する第１領域と、電波反射率が前記第１領域よりも低い第２領域とを有する、
ことを特徴とする請求項１乃至１５に何れか１項記載のボール計測装置。
【請求項１７】
電波反射性を有する第１領域と、電波反射率が前記第１領域よりも低い第２領域とを有する球技用ボールと、
アンテナと、
ドップラーセンサとを設け、
前記アンテナは、指向性を有し、供給される送信信号に基づいて、前記球技用ボールに向けて送信波を送信すると共に、前記球技用ボールで反射された反射波を受信して受信信号を生成するように構成され、
前記ドップラーセンサは、前記アンテナに前記送信信号を供給すると共に、前記アンテナから供給される前記受信信号に基づいてドップラー周波数を有するドップラー信号を生成するように構成され、
前記ドップラーセンサから得られたドップラー信号を周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す信号強度分布データを生成し、前記信号強度分布データに基づいて前記球技用ボールの移動速度および前記球技用ボールのスピン量を算出する、
ことを特徴とするボール計測方法。
【請求項１８】
前記アンテナは、ｎ個（ｎは２以上の整数）設けられ、
前記ドップラーセンサは、前記ｎ個のアンテナのそれぞれに対応して設けられ、
前記球技用ボールの移動速度および前記球技用ボールのスピン量の算出は、前記各ドップラーセンサから得られたドップラー信号毎に生成した信号強度分布データに基づいてなされる、
ことを特徴とする請求項１７記載のボール計測方法。
【請求項１９】
電波反射性を有する第１領域と、電波反射率が前記第１領域よりも低い第２領域とを有する球技用ボールと、
アンテナと、
ドップラーセンサと、
演算手段とを備えるボール計測装置であって、
前記アンテナは、指向性を有し、供給される送信信号に基づいて、前記球技用ボールに向けて送信波を送信すると共に、前記球技用ボールで反射された反射波を受信して受信信号を生成するように構成され、
前記ドップラーセンサは、前記アンテナに前記送信信号を供給すると共に、前記アンテナから供給される前記受信信号に基づいてドップラー周波数を有するドップラー信号を生成するように構成され、
前記演算手段は、前記ドップラーセンサから得られたドップラー信号を周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す信号強度分布データを生成し、前記信号強度分布データに基づいて前記球技用ボールの移動速度および前記球技用ボールのスピン量を算出する、
ことを特徴とするボール計測装置。
【請求項２０】
前記アンテナは、ｎ個（ｎは２以上の整数）設けられ、
前記ドップラーセンサは、前記ｎ個のアンテナのそれぞれに対応して設けられ、
前記演算手段による前記球技用ボールの移動速度および前記球技用ボールのスピン量の算出は、前記各ドップラーセンサから得られたドップラー信号毎に生成した信号強度分布データに基づいてなされる、
ことを特徴とする請求項１９記載のボール計測装置。
【請求項１】
指向性を有し、供給される送信信号に基づいて球技用ボールに向けて送信波を送信すると共に、前記球技用ボールで反射された反射波を受信して受信信号を生成するアンテナを設け、
前記アンテナに前記送信信号を供給すると共に、前記アンテナから供給される前記受信信号に基づいてドップラー周波数を有するドップラー信号を生成するドップラーセンサを設け、
前記ドップラーセンサから得られたドップラー信号を周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す信号強度分布データを生成する信号強度分布データ生成部を設け、
前記信号強度分布データに基づいて、前記球技用ボールの移動速度に対応するドップラー周波数成分を検出し、それら検出したドップラー周波数成分に基づいて演算用速度を算出する速度演算部を設け、
前記演算用速度と前記球技用ボールの移動速度との相関関係と、前記信号強度分布データと前記球技用ボールのスピン量との相関関係とをそれぞれ予め求めておき、
前記演算用速度と前記球技用ボールの移動速度との相関関係に基づいて、前記速度演算部で算出された演算用速度から前記移動速度を算出し、
前記信号強度分布データと前記球技用ボールのスピン量との相関関係に基づいて、前記信号強度分布データ生成部で生成された前記信号強度分布データから前記スピン量を算出する、
ことを特徴とするボール計測方法。
【請求項２】
指向性を有し、供給される送信信号に基づいて球技用ボールに向けて送信波を送信すると共に、前記球技用ボールで反射された反射波を受信して受信信号を生成する第１乃至第ｎ（ｎは２以上の整数）のアンテナを互いに離間して配置し、
前記第１乃至第ｎのアンテナのそれぞれに対応して、前記アンテナに前記送信信号を供給すると共に、前記アンテナから供給される前記受信信号に基づいてドップラー周波数を有するドップラー信号を生成する第１乃至第ｎのドップラーセンサを設け、
前記第１乃至第ｎのドップラーセンサのそれぞれから得られたドップラー信号を周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す第１乃至第ｎの信号強度分布データを生成する信号強度分布データ生成部を設け、
前記第１乃至第ｎの信号強度分布データのそれぞれに基づいて、前記球技用ボールの移動速度に対応するドップラー周波数成分を検出し、それら検出したドップラー周波数成分に基づいて第１乃至第ｎの演算用速度を算出する速度演算部を設け、
前記第１乃至第ｎの演算用速度と前記球技用ボールの移動速度との相関関係と、前記第１乃至第ｎの信号強度分布データと前記球技用ボールのスピン量との相関関係とをそれぞれ予め求めておき、
前記球技用ボールの移動速度との相関関係に基づいて、前記速度演算部で算出された第１乃至第ｎの演算用速度から前記移動速度を算出し、
前記第１乃至第ｎの信号強度分布データと前記球技用ボールのスピン量との相関関係に基づいて、前記信号強度分布データ生成部で生成された前記第１乃至第ｎの信号強度分布データから前記スピン量を算出する、
ことを特徴とするボール計測方法。
【請求項３】
指向性を有し、供給される送信信号に基づいて球技用ボールに向けて送信波を送信すると共に、前記球技用ボールで反射された反射波を受信して受信信号を生成するアンテナと、
前記アンテナに前記送信信号を供給すると共に、前記アンテナから供給される前記受信信号に基づいてドップラー周波数を有するドップラー信号を生成するドップラーセンサと、
前記ドップラーセンサから得られたドップラー信号を周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す信号強度分布データを生成する信号強度分布データ生成部と、
前記信号強度分布データに基づいて、前記球技用ボールの移動速度に対応するドップラー周波数成分を検出し、それら検出したドップラー周波数成分に基づいて演算用速度を算出する速度演算部と、
予め実測され得られている前記演算用速度と予め実測され得られている前記球技用ボールの移動速度との相関関係に基づいて、前記速度演算部で算出された演算用速度から前記移動速度を算出する移動速度演算部と、
予め実測され得られている前記信号強度分布データと前記球技用ボールのスピン量との相関関係に基づいて、前記信号強度分布データ生成部で生成された前記信号強度分布データから前記スピン量を算出するスピン量演算部と、
を備えることを特徴とするボール計測装置。
【請求項４】
前記信号強度分布データの最大値をＤｍａｘとしたとき、
前記速度演算部による前記演算用速度の算出は、前記信号強度分布データにおける前記最大値Ｄｍａｘに対応するドップラー周波数に基づいてなされる、
ことを特徴とする請求項３記載のボール計測装置。
【請求項５】
前記信号強度分布データと前記球技用ボールのスピン量との相関関係は、前記信号強度分布データの幅と前記球技用ボールのスピン量との相関関係であり、
前記スピン量演算部による前記スピン量の算出は、前記信号強度分布データの幅から前記スピン量を算出することでなされる、
ことを特徴とする請求項３または４記載のボール計測装置。
【請求項６】
前記信号強度分布データの最大値をＤｍａｘとしたとき、
前記信号強度分布データの幅は、閾値ＤｔをＤｍａｘ・Ｎ（ただし０＜Ｎ＜１）とした場合、前記信号強度分布データのうち前記信号強度が前記閾値Ｄｔとなる部分の幅である、
ことを特徴とする請求項５記載のボール計測装置。
【請求項７】
前記信号強度分布データ生成部による前記信号強度分布データの生成は、前記信号強度の移動平均を取ることによってなされる、
ことを特徴とする請求項３乃至６に何れか１項記載のボール計測装置。
【請求項８】
指向性を有し、供給される送信信号に基づいて球技用ボールに向けて送信波を送信すると共に、前記球技用ボールで反射された反射波を受信して受信信号を生成する互いに離間して配置された第１乃至第ｎ（ｎは２以上の整数）のアンテナと、
前記第１乃至第ｎのアンテナのそれぞれに対応して設けられ、前記アンテナに前記送信信号を供給すると共に、前記アンテナから供給される前記受信信号に基づいてドップラー周波数を有するドップラー信号を生成する第１乃至第ｎのドップラーセンサと、
前記第１乃至第ｎのドップラーセンサのそれぞれから得られたドップラー信号を周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す第１乃至第ｎの信号強度分布データを生成する信号強度分布データ生成部と、
前記第１乃至第ｎの信号強度分布データのそれぞれに基づいて、前記球技用ボールの移動速度に対応するドップラー周波数成分を検出し、それら検出したドップラー周波数成分に基づいて第１乃至第ｎの演算用速度を算出する速度演算部と、
予め実測され得られている前記第１乃至第ｎの演算用速度と予め実測され得られている前記球技用ボールの移動速度との相関関係に基づいて、前記速度演算部で算出された第１乃至第ｎの演算用速度から前記移動速度を算出する移動速度演算部と、
予め実測され得られている前記第１乃至第ｎの信号強度分布データと前記球技用ボールのスピン量との相関関係に基づいて、前記信号強度分布データ生成部で生成された前記第１乃至第ｎの信号強度分布データから前記スピン量を算出するスピン量演算部と、
を備えることを特徴とするボール計測装置。
【請求項９】
前記各信号強度分布データの最大値をＤｍａｘとしたとき、
前記速度演算部による前記各演算用速度の算出は、前記各信号強度分布データにおける前記最大値Ｄｍａｘに対応するドップラー周波数に基づいてなされる、
ことを特徴とする請求項８記載のボール計測装置。
【請求項１０】
前記予め実測され得られている前記第１乃至第ｎの演算用速度と前記予め実測され得られている前記球技用ボールの移動速度との相関関係は、前記予め実測され得られている前記第１乃至第ｎの演算用速度の平均値と前記予め実測され得られている前記球技用ボールの移動速度との相関関係であり、
前記速度演算部による前記移動速度の算出は、前記相関関係に基づいて、前記第１乃至第ｎの演算用速度の平均値から前記移動速度を算出することでなされる、
ことを特徴とする請求項８または９記載のボール計測装置。
【請求項１１】
前記第１乃至第ｎの信号強度分布データと前記球技用ボールのスピン量との相関関係は、前記第１乃至第ｎの信号強度分布データの幅の平均値と前記球技用ボールのスピン量との相関関係であり、
前記スピン量演算部による前記スピン量の算出は、前記相関関係に基づいて、前記第１乃至第ｎの信号強度分布データの幅の平均値から前記スピン量を算出することでなされる、
ことを特徴とする請求項８乃至１０に何れか１項記載のボール計測装置。
【請求項１２】
前記各信号強度分布データの最大値をそれぞれＤｍａｘとしたとき、
前記各信号強度分布データの幅は、閾値ＤｔをＤｍａｘ・Ｎ（ただし０＜Ｎ＜１）とした場合、前記各信号強度分布データのうち前記信号強度が前記閾値Ｄｔとなる部分の幅である、
ことを特徴とする請求項１１記載のボール計測装置。
【請求項１３】
前記信号強度分布データ生成部による前記信号強度分布データの生成は、前記信号強度の移動平均を取ることによってなされる、
ことを特徴とする請求項８乃至１２に何れか１項記載のボール計測装置。
【請求項１４】
ｎは４であり、
第１乃至第４のアンテナのうち、第１、第２のアンテナは互いに鉛直方向に第１の間隔をおいて配置され、かつ、第３、第４のアンテナは互いに鉛直方向に前記第１の間隔をおいて配置され、
第１、第３のアンテナは互いに水平方向に第２の間隔をおいて配置され、かつ、第２、第４のアンテナは互いに水平方向に前記第２の間隔をおいて配置され、
前記第１、第４のアンテナを用いて得られた前記第１、第４の信号強度分布データの幅の差分である第１の差分データと、前記第２、第３のアンテナを用いて得られた前記第２、第３の信号強度分布データの幅の差分である第２の差分データとの何れか一方に基づいて、あるいは、第１、第２の差分データの平均値に基づいて前記球技用ボールの回転軸の向きを算出する回転軸演算部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項８乃至１３に何れか１項記載のボール計測装置。
【請求項１５】
（第３の実施の形態）
前記球技用ボールは、電波反射性を有する第１領域と、電波反射率が前記第１領域よりも低い第２領域とを有し、
前記第１乃至第ｎのドップラーセンサの何れかから得られたドップラー信号の周波数解析結果に基づいてドップラー周波数の分布が短時間変化する部分を特徴点として検出すると共に、前記スピン量から算出される前記球技用ボールの１回転当たりの時間に検出される前記特徴点の検出回数を算出する第１領域演算部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項８乃至１４に何れか１項記載のボール計測装置。
【請求項１６】
前記球技用ボールは、電波反射性を有する第１領域と、電波反射率が前記第１領域よりも低い第２領域とを有する、
ことを特徴とする請求項１乃至１５に何れか１項記載のボール計測装置。
【請求項１７】
電波反射性を有する第１領域と、電波反射率が前記第１領域よりも低い第２領域とを有する球技用ボールと、
アンテナと、
ドップラーセンサとを設け、
前記アンテナは、指向性を有し、供給される送信信号に基づいて、前記球技用ボールに向けて送信波を送信すると共に、前記球技用ボールで反射された反射波を受信して受信信号を生成するように構成され、
前記ドップラーセンサは、前記アンテナに前記送信信号を供給すると共に、前記アンテナから供給される前記受信信号に基づいてドップラー周波数を有するドップラー信号を生成するように構成され、
前記ドップラーセンサから得られたドップラー信号を周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す信号強度分布データを生成し、前記信号強度分布データに基づいて前記球技用ボールの移動速度および前記球技用ボールのスピン量を算出する、
ことを特徴とするボール計測方法。
【請求項１８】
前記アンテナは、ｎ個（ｎは２以上の整数）設けられ、
前記ドップラーセンサは、前記ｎ個のアンテナのそれぞれに対応して設けられ、
前記球技用ボールの移動速度および前記球技用ボールのスピン量の算出は、前記各ドップラーセンサから得られたドップラー信号毎に生成した信号強度分布データに基づいてなされる、
ことを特徴とする請求項１７記載のボール計測方法。
【請求項１９】
電波反射性を有する第１領域と、電波反射率が前記第１領域よりも低い第２領域とを有する球技用ボールと、
アンテナと、
ドップラーセンサと、
演算手段とを備えるボール計測装置であって、
前記アンテナは、指向性を有し、供給される送信信号に基づいて、前記球技用ボールに向けて送信波を送信すると共に、前記球技用ボールで反射された反射波を受信して受信信号を生成するように構成され、
前記ドップラーセンサは、前記アンテナに前記送信信号を供給すると共に、前記アンテナから供給される前記受信信号に基づいてドップラー周波数を有するドップラー信号を生成するように構成され、
前記演算手段は、前記ドップラーセンサから得られたドップラー信号を周波数解析することにより周波数ごとの信号強度の分布を示す信号強度分布データを生成し、前記信号強度分布データに基づいて前記球技用ボールの移動速度および前記球技用ボールのスピン量を算出する、
ことを特徴とするボール計測装置。
【請求項２０】
前記アンテナは、ｎ個（ｎは２以上の整数）設けられ、
前記ドップラーセンサは、前記ｎ個のアンテナのそれぞれに対応して設けられ、
前記演算手段による前記球技用ボールの移動速度および前記球技用ボールのスピン量の算出は、前記各ドップラーセンサから得られたドップラー信号毎に生成した信号強度分布データに基づいてなされる、
ことを特徴とする請求項１９記載のボール計測装置。
【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】
【公開番号】特開２０１２−６８１６３（Ｐ２０１２−６８１６３Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１４２７２（Ｐ２０１０−２１４２７２）
【出願日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
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