球技用シミュレータ装置および球技用シミュレーション方法
【課題】ボールの移動方向および移動速度を検出できる範囲を大きく確保できシミュレーションを的確に行うことができる球技用シミュレータ装置および方法を提供する。
【解決手段】第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄは、指向性を有し、供給される送信信号に基づいてボール２に向けて送信波Ｗ１を送信すると共に、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し、互いに離間して配置されている。第１乃至第４のドップラーセンサ１４Ａ〜１４Ｄは、ドップラー周波数Ｆｄを有する第１乃至第４ドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤを時系列データとして生成する。計測シミュレーション部２０は、予め得られている各アンテナ１２Ａ〜１２Ｄを用いて計測された速度と移動方向および移動速度との実測値との相関関係に基づき、測定された各速度から移動方向および移動速度を算出しボール２の飛距離、弾道を含む評価データを生成する。
【解決手段】第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄは、指向性を有し、供給される送信信号に基づいてボール２に向けて送信波Ｗ１を送信すると共に、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し、互いに離間して配置されている。第１乃至第４のドップラーセンサ１４Ａ〜１４Ｄは、ドップラー周波数Ｆｄを有する第１乃至第４ドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤを時系列データとして生成する。計測シミュレーション部２０は、予め得られている各アンテナ１２Ａ〜１２Ｄを用いて計測された速度と移動方向および移動速度との実測値との相関関係に基づき、測定された各速度から移動方向および移動速度を算出しボール２の飛距離、弾道を含む評価データを生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は球技用シミュレータ装置および球技用シミュレーション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人がゴルフクラブをスウィングしてゴルフボールを打撃したときのゴルフクラブのスウィング速度を検出する装置が提案されている（特許文献１参照）。この装置は、撮像装置によって得られたゴルフクラブの画像情報に基づいてスウィング速度を求めている。
また、人が野球バットやテニスラケットなどのスウィング部材をスウィングしてボールを打撃したときのスウィング部材のスウィング速度を検出する装置が提案されている（特許文献２参照）。この装置は、光センサによって検出されたスウィング部材の通過時間に基づいてスウィング速度を算出している。
このようなゴルフクラブやスウィング部材のスウィング速度は、例えば、ゴルフや野球などのシミュレーション装置においてボールの速度や移動方向、ボールの弾道などのデータを算出するためのデータとして利用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−９０３８０号公報
【特許文献２】特開平０２−２４９５６５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、撮像装置や光センサを用いているため、測定範囲が限定されている。したがって、定められた測定範囲内に置かれたボールをゴルフクラブやスウィング部材で打撃しなくてはならない。
そのため、トスバッティングのように空中に放り投げられたボールをバットで打撃するといったように、打撃する位置がばらついて撮像装置や光センサの測定範囲から逸脱するような場合は計測が困難である。
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、ボールの移動方向および移動速度を検出できる範囲を大きく確保でき、さまざまな球技のシミュレーションを的確に行う上で有利な球技用シミュレータ装置および球技用シミュレーション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、本発明は、球技用のボールが物体により打撃されたときの前記ボールの移動速度および移動方向を含む初期特性値を検出する初期特性値検出部と、前記初期特性値に基づいて前記ボールの飛距離を算出すると共に、前記算出された飛距離に基づいて前記ボールの弾道を算出する評価用特性値演算部と、前記初期特性値、前記飛距離および前記弾道を含むデータに基づいて前記打撃の評価を行う評価データを生成する評価データ生成部とを含む球技用シミュレータ装置であって、前記初期特性値検出部は、指向性を有し、供給される送信信号に基づいて前記ボールに向けて送信波を送信すると共に、前記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の速度と予め実測され得られている前記ボールの移動方向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の速度から前記移動方向を算出する移動方向演算部と、予め実測され得られている前記第１乃至第ｎの速度と予め実測され得られている前記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の速度から前記移動速度を算出する移動速度演算部とを備えることを特徴とする。
【０００６】
また本発明は、球技用のボールが物体により打撃されたときの前記ボールの移動速度および移動方向を含む初期特性値を検出する初期特性値検出工程と、前記初期特性値に基づいて前記ボールの飛距離を算出すると共に、前記算出された飛距離に基づいて前記ボールの弾道を算出する評価用特性値演算工程と、前記初期特性値、前記飛距離および前記弾道を含むデータに基づいて前記打撃の評価を行う評価データを生成する評価データ生成工程とを含む球技用シミュレーション方法であって、指向性を有し、供給される送信信号に基づいて前記ボールに向けて送信波を送信すると共に、前記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の速度を算出する速度演算部を設け、前記第１乃至第ｎの速度と前記ボールの移動方向との相関関係と、前記第１乃至第ｎの速度と前記ボールの移動速度との相関関係とをそれぞれ予め求めておき、前記第１乃至第ｎの速度と前記ボールの移動方向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の速度から前記移動方向を算出し、前記第１乃至第ｎの速度と前記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の速度から前記移動速度を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ボールが物体により打撃されたときのボールに向けて送信波を送信すると共に、ボールから反射された反射波を受信するアンテナを複数個設け、予め得られている各アンテナを用いて計測された速度と移動方向および移動速度との実測値との相関関係に基づき、測定された各速度から移動方向および移動速度を算出し、これら移動速度および移動方向を含む初期特性値に基づいてボールの飛距離を算出すると共に、算出された飛距離に基づいてボールの弾道を算出し、初期特性値、飛距離および弾道を含むデータに基づいて打撃の評価を行う評価データを生成するようにした。
したがって、ボールに送信波を送信しかつボールで反射された反射波を受信する空間を広く確保することができるため、ボールの移動方向および移動速度を検出できる範囲を大きく確保できる。ボールを物体で打撃する位置がばらつく場合であっても、移動方向および移動速度を的確に検出でき、さまざまな球技のシミュレーションを的確に行う上で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施の形態の球技用シミュレーション装置１０の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態の球技用シミュレーション装置１０の機能ブロック図である。
【図３】第１の実施の形態の第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４】図３のＡ矢視図である。
【図５】図３のＢ矢視図である。
【図６】第１〜第４アンテナ１４Ａ〜１４Ｄを側面視した説明図である。
【図７】第１〜第４アンテナ１４Ａ〜１４Ｄを平面視した説明図である。
【図８】バット４によってボール２を打撃した際の第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤの一例を示す線図である。
【図９】信号強度分布データ生成部３２によって生成された第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤの一例を示す線図である。
【図１０】ボール２と第１〜第４アンテナ１４Ａ〜１４Ｄとを側面視した説明図である。
【図１１】ボール２と第１〜第４アンテナ１４Ａ〜１４Ｄとを平面視した説明図である。
【図１２】左右角度θｘと第１の値Ｄ１との相関関係を表す特性線ｋを示す図である。
【図１３】ボール速度（移動速度Ｖα）をパラメータとし、横軸にスピン量ＳＰ、縦軸に打出角（上下角度θｙ）をとり、飛距離Ｄｂが同一となる点を結んだコンター図である。
【図１４】式（１）〜式（４）を示す図である。
【図１５】落下点Ｐｂ、飛距離Ｄｂ、左右ずれ量ΔＤｘの説明図である。
【図１６】表示部２２による評価データの表示例を示す説明図である。
【図１７】仮想的な野球グランドＢＧ上に設定された複数の領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４……、Ａ１１の説明図である。
【図１８】第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと、ボール２の移動方向および移動速度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１９】ボール２を打撃した場合における球技用シミュレーション装置１０の動作を説明するフローチャートである。
【図２０】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２１】第２の実施の形態における単一の相関式で示される特性線ｋを示す図である。
【図２２】（Ａ）、（Ｂ）は図２１の第１、第２領域Ｇａ、Ｇｂに区分された特性線ｋａ、ｋｂを示す図である。
【図２３】第３の実施の形態におけるスピン量の計測原理を説明するための球技用シミュレーション装置１０の機能ブロック図である。
【図２４】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球技用シミュレーション装置１０のブロック図である。
【図２５】ボール２のスピン量を検出する原理の説明図である。
【図２６】打ち出されたボール２を球技用シミュレーション装置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。
【図２７】図２６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２８】ボール２が軟式野球用のボールである場合のボールの構成を示す断面図である。
【図２９】ボール２が硬式野球用のボールである場合のボールの構成を示す断面図である。
【図３０】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の設定処理を説明するフローチャートである。
【図３１】ボール２を打撃した場合における球技用シミュレーション装置１０のスピン量ＳＰの計測動作を説明するフローチャートである。
【図３２】第３の実施の形態における球技用シミュレーション装置１０Ａの機能ブロック図である。
【図３３】（Ａ）は第２のアンテナ１２Ｂの仮想軸ＬＢに沿ってボール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に沿ってボール２を見た状態を示す図である。
【図３４】（Ａ）は第２のアンテナ１２Ｂの仮想軸ＬＢに沿ってボール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に沿ってボール２を見た状態を示す図である。
【図３５】（Ａ）は第２のアンテナ１２Ｂの仮想軸ＬＢに沿ってボール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に沿ってボール２を見た状態を示す図である。
【図３６】第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと、ボール２の移動方向、移動速度、スピン量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３７】ボール２を打撃した場合における球技用シミュレーション装置１０の動作を説明するフローチャートである。
【図３８】表示部２２による評価データの表示例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態の球技用シミュレータ装置について球技用シミュレーション方法と共に図面を参照して説明する。
本実施の形態では、球技用のボールが野球用のボールであり、球技用シミュレータ装置が、野球用のバット（物体）によって打撃されたボールのシミュレーションを行うものである場合について説明する。なお、球技用のボールは、テニスボールやサッカーボールなどの従来公知のさまざまな球技用ボールであってもよく、物体によって打撃されることで空間を移動するボールであればよい。
【００１０】
図１に示すように、本実施の形態の球技用シミュレーション装置１０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、マイク１６と、トリガ信号発生部１８と、計測シミュレーション部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とは後述するケース２６（図３）に収容保持されている。
また、トリガ信号発生部１８と、計測シミュレーション部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と計測シミュレーション部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と計測シミュレーション部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はボールとしての野球用のボール、４は野球用のバットを示す。
【００１１】
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ボール２に向けて送信すると共に、ボール２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、ボール２で反射された反射波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、パッチ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。
【００１２】
図３は第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄの構成を示す正面図、図４は図３のＡ矢視図、図５は図３のＢ矢視図である。
図３乃至図５に示すように、第１乃至第４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３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。
【００１３】
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３、図４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。
【００１４】
図４、図５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。
【００１５】
図６、図７に示すように、本実施の形態では、地面Ｇに載置されたホームベース６上の空間、例えば、ストライクゾーンに向けてトスされたボール２を人がバット４で打撃するものとする。
したがって、ボール２をバット４が打撃する位置は、ストライクゾーンにおいて水平方向および鉛直方向にわたってある程度の範囲にばらつく。
以下、ストライクゾーンに相当する空間を打撃領域Ｚｈということにする。
第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄは、ボール２の移動方向において打撃領域Ｚｈよりも後方の箇所に設けられている。
図６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７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上に打撃領域Ｚｈにおいて基準位置Ｏ（あるいは原点Ｏ）を設定する。
基準位置Ｏは、ホームベース６の中心を通る鉛直線上におけるストライクゾーンを規定する上限位置と下限位置との中点とする。
本実施の形態では、図６、図７に示すように、実際に基準位置Ｏから打撃されたボール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６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７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、打撃領域Ｚｈにおいて野球用のバット４で打撃されたボール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、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、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、打撃直後のボール２の移動方向、移動速度（初速）の計測を確実に行う上で有利となる。
【００１６】
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１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。
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１４Ａ〜１４Ｄ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。
【００１７】
マイク１６は、ボール２が野球用のバット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を生成して計測シミュレーション部２０に供給するものである。
トリガ信号ｔｒｇは、計測シミュレーション部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、球技用シミュレーション装置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、球技用シミュレーション装置１０の設置環境が例えば複数の打席を備える場合、球技用シミュレーション装置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、球技用シミュレーション装置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、各ドップラーセンサ１４Ａ〜１４Ｄからのドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤ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ＳｄＡ〜ＳｄＤの少なくとも１つ以上の信号を受信し、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を生成して計測シミュレーション部２０に供給する。この場合、当初発生するドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤは野球用のバット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、バット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、球技用シミュレーション装置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）を通過する野球用のバット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。
【００１８】
計測シミュレーション部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、ボール２の初期特性値としての移動方向および移動速度を算出するものである。
また、計測シミュレーション部２０は、初期特性値に基づいてボール２の飛距離を算出すると共に、算出された飛距離に基づいてボール２の弾道を算出し、飛距離および弾道を含むデータに基づいて打撃の評価を行う評価データを生成するものである。
【００１９】
本実施の形態では、計測シミュレーション部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が実行するボール２の初期特性値、飛距離、落下位置、弾道、評価データを算出あるいは生成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、第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤ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。
【００２０】
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球技用シミュレーション装置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、移動方向演算部３６と、移動速度演算部３８と、評価用特性値演算部４０と、評価データ生成部４２と、打撃判定部４４を含んで構成されている。
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、移動方向演算部３６と、移動速度演算部３８と、評価用特性値演算部４０と、評価データ生成部４２と、打撃判定部４４は、ＣＰＵ２２Ａ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。
【００２１】
蓄積部３０は、第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤ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が第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤ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、球技用シミュレーション装置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８は野球用のバット４によってボール２を打撃した際の第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤ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８において、初めの大きな振幅を呈する波形部分が野球用のバット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ボール２によって生じるドップラー信号の部分を示している。
【００２２】
信号強度分布データ生成部３２は、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、第１乃至第４のドップラーセンサ１４Ａ〜１４Ｄのそれぞれから得られた第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤ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４の信号強度分布データを生成する。
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の生成を実施する。ここで、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各ドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤのサンプリングデータのうち、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第１乃至第４の信号強度分布データの生成を実施する。
【００２３】
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第１乃至第４の信号強度分布データの生成を実施する。
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、野球用のバット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、実際にバット６がスウィングされた場合の野球用のバット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野球用のバット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、野球用のバット４で打撃されたボール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、また、ボール２がバット４の陰になるなどのバット４による影響を受けることを回避できるからである。
図９は信号強度分布データ生成部３２によって生成された第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤの一例を示す線図であり、横軸に周波数ｆ（Ｈｚ）、縦軸に信号強度Ｐ（任意単位）を取っている。
図９において、周波数ｆが低い領域で信号強度Ｐが高くなっている部分は、野球用のバット４による反射波Ｗ２に対応しており、その後に続く信号強度の山の部分が打撃された野球用のボール２による反射波Ｗ２に対応している。
【００２４】
速度演算部３４は、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、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の速度Ｖ１〜Ｖ４を算出するものである。
各信号強度分布データＰＡ〜ＰＤ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）第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤのそれぞれ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を得る。
（２）移動平均を取った信号強度分布データ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ＰＡ〜ＰＤ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。
【００２５】
ここで、ボール２の速度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：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、（２）式となる。
Ｖ＝ｃ・Ｆｄ／（２・Ｆ１） （２）
すなわち、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）によって得られるボール２の移動速度は、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、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、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄを用いて得られた第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと、実測されたボール２の移動方向との間に相関関係があり、また、それら第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと、実測されたボール２の移動速度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第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤからボール２の移動方向および移動速度を求めることが可能となる。
【００２６】
移動方向演算部３６は、予め得られている第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと実測されたボール２の移動方向との相関関係に基づいて、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤから移動方向を算出するものである。
本実施の形態では、ボール２の移動方向を次のように定義する。
図１０、図１１に示すように、基準位置Ｏを通る仮想線ＣＬを含む基準鉛直面Ｐｖと、基準位置Ｏを通り基準鉛直面Ｐｖと直交する基準水平面Ｐｈとを設定する。
言い換えると、予め定められた基準位置Ｏを通り水平方向に延在する仮想線ＣＬを含み鉛直方向に延在する平面を基準鉛直面Ｐｖとする。基準位置Ｏを通り基準鉛直面Ｐｖと直交する平面を基準水平面Ｐｈとする。
ボール２の移動軌跡を基準鉛直面Ｐｖに投影した場合に投影した移動軌跡と基準水平面Ｐｈ（仮想線ＣＬ）とがなす角度を上下角度θｙとする。
ボール２の移動軌跡を基準水平面Ｐｈに投影した場合に投影した移動軌跡と基準鉛直面Ｐｖとがなす角度を左右角度θｘとする。
ボール２の移動方向を上下角度θｙと左右角度θｘとで定義する。
【００２７】
本実施の形態では、鉛直方向において間隔ｄＶをおいて配置された２つのアンテナを用いて実測して得た２つの速度の差分と、実測して得たボール２の上下角度θｙとの相関関係に基づいて上下角度θｙを算出する。
より詳細には、第１、第２のアンテナ１２Ａ、１２Ｂを用いて実測して得た第１、第２の速度ＶＡ、ＶＢの差分ΔＶＡＢ＝ＶＡ−ＶＢと第３、第４のアンテナ１２Ｃ、１２Ｄとを用いて得た第３、第４の速度ＶＣ、ＶＤの差分ΔＶＣＤ＝ＶＣ−ＶＤとの平均値（ΔＶＡＢ＋ΔＶＣＤ）／２を、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤの平均値ΔＶＡＶＥで除算した第１の値Ｄ１＝（（ΔＶＡＢ＋ΔＶＣＤ）／２）／ΔＶＡＶＥを算出する。
また、予め実測して得た第１の値Ｄ１と、実測して得たボール２の上下角度θｙとの相関関係に基づいて、第１の値Ｄ１から上下角度θｙを算出する。
このように２組のアンテナを用いて得た２つの速度の差分の平均値から上下角度θｙを算出することにより上下角度θｙの値をより精度よく安定して求める上で有利となる。
【００２８】
また、本実施の形態では、水平方向において間隔ｄＨをおいて配置された２つのアンテナを用いて実測して得た２つの速度の差分と、実測して得たボール２の左右角度θｘとの相関関係に基づいて左右角度θｘを算出する。
より詳細には、第１、第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｃを用いて得た第１、第３の速度ＶＡ、ＶＣの差分ΔＶＡＣ＝ＶＡ−ＶＣと第２、第４のアンテナ１２Ｂ、１２Ｄとを用いて得た第２、第４の速度ＶＢ、ＶＤの差分ΔＶＢＤ＝ＶＢ−ＶＤとの平均値（ΔＶＡＣ＋ΔＶＢＤ）／２を、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤの平均値ΔＶＡＶＥで除算した第２の値Ｄ２＝（（ΔＶＡＣ＋ΔＶＢＤ）／２）／ΔＶＡＶＥを算出する。
また、実測して得た第２の値Ｄ２と、実測して得たボール２の左右角度θｘとの相関関係に基づいて、第２の値Ｄ２から左右角度θｘを算出する。
このように２組のアンテナを用いて得た２つの速度の差分の平均値から左右角度θｘを算出することにより左右角度θｘの値をより精度よく安定して求める上で有利となる。
【００２９】
移動速度演算部３８は、予め得られている第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと実測されたボール２の移動速度Ｖαとの相関関係に基づいて、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤから移動速度Ｖαを算出するものである。
本実施の形態では、後述するように、予め得られている第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤの平均値と、実測されたボール２の移動速度Ｖαとの相関関係に基づいて移動速度Ｖαを算出する。
このように４つのアンテナを用いて得た第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤの平均値から野球用のボールの移動速度Ｖαを算出することにより移動速度Ｖαの値をより精度よく安定して求める上で有利となる。
なお、本明細書において、ボール２の移動速度Ｖαは、ボール２の移動方向に沿ったボール２の速度、すなわちボール２の３次元速度をいう。
【００３０】
次に、（１）実測して得た第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと実測して得たボール２の移動方向との相関関係と、（２）実測して得た第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと実測して得たボール２の移動速度との相関関係の取得について説明する。
【００３１】
まず、専用のボール打ち出し装置（ピッチングマシン）によって基準位置Ｏに位置するボール２を、さまざまな速度、方向にて打ち出す。言い換えると、左右角度θｘ、上下角度θｙ、移動速度Ｖαを異ならせて発射する。
そして、ボールの移動方向および移動速度を高精度に計測可能な基準計測器によってボール２の左右角度θｘ、上下角度θｙ、移動速度Ｖαを計測し、左右角度θｘ、上下角度θｙ、移動速度Ｖαの実測データを取得する。
このような基準計測器として、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、左右角度θｘ、上下角度θｙ、移動速度Ｖαの計測と同時に、本実施の形態の球技用シミュレーション装置１０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の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤを取得する。すなわち、左右角度θｘ、上下角度θｙ、移動速度Ｖαの実測データに対応する第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤを取得する。
【００３２】
（１）実測して得た第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと実測して得たボール２の移動方向との相関関係については以下のように求める。
上下角度θｙの実測データと、第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤから算出された第１の値Ｄ１との相関関係に基づいて上下角度θｙ算出用の相関式（回帰式）を求める。なお、球技用シミュレーション装置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、球技用シミュレーション装置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。
【００３３】
言い換えると、上下角度θｙと、第１の値Ｄ１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上下角度θｙを第１の値Ｄ１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上下角度θｙと第１の値Ｄ１との関係を示す特性線を得ることができる。
同様に、左右角度θｘの実測データと、第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤから算出された第２の値Ｄ２との相関関係に基づいて左右角度θｘ算出用の相関式（回帰式）を求める。
言い換えると、左右角度θｘと、第２の値Ｄ２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左右角度θｘを第２の値Ｄ２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左右角度θｘと第２の値Ｄ２との関係を示す特性線を得ることができる。
したがって、これら２つの相関式を用いることにより、第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤから左右角度θｘおよび上下角度θｙを求めることが可能となる。
本実施の形態では、移動方向演算部３６は上下角度θｙ算出用の相関式および左右角度θｘ算出用の相関式を用いることで第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤから左右角度θｘおよび上下角度θｙをボール２の移動方向として算出する。
したがって、本実施の形態では、移動方向演算部３６による移動方向の算出は、予め実測され得られている第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと予め実測され得られているボール２の移動方向との相関関係を示す移動方向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左右角度θｘ算出用のマップとしてあるいは上下角度θｙ算出用のマップとして記憶しておき、各マップを用いて左右角度θｘおよび上下角度θｙを算出してもよい。その場合には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。
【００３４】
図１２は、左右角度θｘと第１の値Ｄ１との相関関係を表す特性線ｋを示す図である。
横軸は第１の値Ｄ１を示し、縦軸は左右角度θｘを示している。記号●は離散的に計測された左右角度θｘと第１の値Ｄ１とのデータを示している。
特性線ｋが左右角度と第１のデータＤ１との相関関係を示しており、特性線ｋを示す相関式（回帰式）は、例えば、３次の多項式で示されている。
なお、上下角度θｙについても図１２と同様の特性線が算出される。
【００３５】
また、本実施の形態では、第１の値Ｄ１、第２の値Ｄ２を算出するために、２つの速度の差分である以下の４つのデータを用いた。
（１）第１、第２の速度ＶＡ、ＶＢの差分ΔＶＡＢ＝ＶＡ−ＶＢ
（２）第３、第４の速度ＶＣ、ＶＤの差分ΔＶＣＤ＝ＶＣ−ＶＤ
（３）第１、第３の速度ＶＡ、ＶＣの差分ΔＶＡＣ＝ＶＡ−ＶＣ
（４）第２、第４の速度ＶＢ、ＶＤの差分ΔＶＢＤ＝ＶＢ−ＶＤ
しかしながら、上記４つのデータに代えて以下に示す２つの速度の比である以下の４つのデータを用いても、第１の値Ｄ１と上下角度θｙ、上下速度Ｖｙとの相関関係、第２の値Ｄ２と左右角度θｘ、左右速度Ｖｘとの相関関係を得ることができ、したがって、上記（１）〜（４）の値に代えて以下の（５）〜（８）の値を用いてもよい。
（５）第１、第２の速度ＶＡ、ＶＢの比ＲＶＡＢ＝ＶＡ／ＶＢ
（６）第３、第４の速度ＶＣ、ＶＤの比ＲＶＣＤ＝ＶＣ／ＶＤ
（７）第１、第３の速度ＶＡ、ＶＣの比ＲＶＡＣ＝ＶＡ／ＶＣ
（８）第２、第４の速度ＶＢ、ＶＤの比ＲＶＢＤ＝ＶＢ／ＶＤ
【００３６】
（２）実測して得た第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと実測して得たボール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。
第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤの平均値Ｖａｖｅ＝（ＶＡ＋ＶＢ＋ＶＣ＋ＶＤ）／４を算出する。
基準測定器で計測した移動速度Ｖαの実測データと、平均値Ｖａｖｅとの相関関係に基づいて移動速度Ｖα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、第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤ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第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤからボール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第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと予め実測され得られているボール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、移動速度Ｖαの場合も、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Ｖα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。
なお、移動速度Ｖαについても図１２と同様の特性線が算出される。
【００３７】
なお、本実施の形態では、ボール２がバット４により打撃されたときのボール２の移動速度および移動方向を含む初期特性値を検出する初期特性値検出部が、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄと、第１乃至第４ドップラーセンサ１４Ａ〜１４Ｄと、信号強度分布データ生成部３２と、速度演算部３４と、移動方向演算部３６と、移動速度演算部３８とによって構成されている。
【００３８】
図２に戻って説明を続ける。
評価用特性値演算部４０は、ボール２の移動速度および移動方向を含む初期特性値に基づいてボール２の飛距離を算出すると共に、算出された飛距離に基づいてボール２の弾道を算出するものである。
評価用特性値演算部４０によるボール２の飛距離の算出は、例えば以下のように行われる。
専用のボール打ち出し装置（ピッチングマシン）によって基準位置Ｏに位置するボール２を、移動速度Ｖαとスピン量ＳＰと上下角度θｙとを異ならせて発射して飛距離Ｄｂを実測する。
このようにして図１３に示すようなコンター図が得られる。
図１３は、ボール速度（移動速度Ｖα）をパラメータとし、横軸にスピン量ＳＰ、縦軸に打出角（上下角度θｙ）をとり、飛距離Ｄｂが同一となる点を線（等高線）で結んだコンター図の一例である。
このようなコンター図を用いた場合、スピン量ＳＰを特定することにより、ボール速度（移動速度Ｖα）と打出角（上下角度θｙ）とに基づいて飛距離Ｄｂを特定することができる。
しかしながら、本実施の形態では、球技用シミュレーション装置１０によってスピン量ＳＰの計測を行わないため、評価用特性値演算部４０は、例えば以下の（１）あるいは（２）に示すような方法で飛距離Ｄｂを特定し、特定した飛距離Ｄｂに対応してスピン量ＳＰを特定することにする。
（１）コンター図からボール速度（移動速度Ｖα）と打出角（上下角度θｙ）とに基づいて得られた飛距離Ｄｂのうち、最高値となる飛距離Ｄｂを飛距離Ｄｂとして特定する。
（２）コンター図からボール速度（移動速度Ｖα）と打出角（上下角度θｙ）とに基づいて得られた飛距離Ｄｂの平均値を飛距離Ｄｂとして特定する。
（１），（２）の何れの場合も、
このようなコンター図に相当するデータは、飛距離算出用のマップとして記憶しておき、マップを用いて飛距離Ｄｂを算出し、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。
評価用特性値演算部４０は、ボール２の飛距離Ｄｂを特定すると、この飛距離Ｄｂと、左右角度θｘと、上下角度θｙとに基づいてボール２の弾道を算出し、弾道に基づいてボール２の落下位置を算出する。弾道の計算は、例えば、特開平２００５−２７８７９７号公報に示されているように従来公知のさまざまな方法によって行うことができる。
【００３９】
なお、評価用特性値演算部４０によるボール２の飛距離Ｄｂの算出は、以下のような運動方程式を用いて求めることも可能である。
飛翔しているボール２には、抗力Ｄ、揚力Ｌ、および重力ｍが作用する。このとき、水平（ｘ）方向におけるボール２の運動方程式は図１４の式（３）で表される。
また、垂直（ｙ）方向におけるボール２の運動方程式は図１４の式（４）で表される。ただし、θは打出角（上下角度θｙ）である。
また、抗力Ｄは図１４の式（５）で、揚力Ｌは図１４の式（６）で表される。
また、図１４の式（５），式（６）のＵは移動速度Ｖαであり、ＣＤは抗力係数であり、ＣＬは揚力係数であり、ρは空気密度である。
ＣＤ、ＣＬはボール２の大きさや表面形状によって決定される。したがって、野球用のボール２が規格品であれば、一義的に決定することができる。
また、ρは例えば気温２０℃、気圧１気圧（１．０１３ｋＰａ）における値を用いる。
したがって、質量ｍ、打出角度θ、移動速度Ｖαが既知であり、式（５），式（６）から抗力Ｄ、揚力Ｌが求められるため、式（３）および式（４）を解くことによりボール２の飛距離Ｄｂが算出されることになる。
評価用特性値演算部４０は、飛距離Ｄｂが得られたならば、上述と同様の手順でボール２の弾道を算出することができる。
【００４０】
評価データ生成部４２は、移動方向演算部３６により算出された移動方向および移動速度演算部３８により算出された移動速度を含む初期特性値と、評価用特性値演算部４０によって算出された飛距離および弾道とを含むデータに基づいて打撃の評価を行う評価データを生成するものである。
評価データ生成部４２は、評価データを表示部２２に供給することで、図１６に示すように、評価データが表示部２２に表示される。
図１６では、画面の上側に、野球グランドを示す画像と、評価データとしてのボール２の弾道を示す軌跡が複数の点ｐ１，ｐ２，ｐ３、……で表示されている。
図中、符号ＨＢはホームベース、符号ＢＸはバッターボックス、符号ＦＮは外野フェンス、符号ＳＴは外野スタンドを示す。
画面の下側に、評価データが表形式で表示される。
評価データは、打球スピード（移動速度）Ｖα（ｋｍ／ｈ）、上下打出角（上下角度θｙ）（°）、左右打出角（左右角度θｘ）（°）、スピン量ＳＰ（ｒｐｍ）、飛距離Ｄｂ（ｍ）、左右ずれΔＤｘ（ｍ）であり、それら各数値が例えば、打撃回数分表示される。
また、評価データ生成部４２は、上記各数値の平均値ＡＶＥ、標準偏差ＳＴＤも評価データとして算出して表示する。
打球スピードＶαは、移動速度演算部３８で算出された値である。
上下打出角（上下角度θｙ）、左右打出角（左右角度θｘ）は、移動方向演算部３６で算出された値である。
スピン量ＳＰ（ｒｐｍ）は、評価用特性値演算部４０によって飛距離Ｄｂを算出する際に特定されたスピン量である。
飛距離Ｄｂは、図１５に示すように、基準位置Ｏからボール２の落下点Ｐｂまでの距離である。
左右ずれΔＤｘは、図１５に示すように、ホームベース６からセンターに向かって延在する仮想線ＣＬ１から落下点Ｐｂまでの距離である。
なお、落下点Ｐｂは、評価用特性値演算部４０によって弾道から算出される。
【００４１】
打撃判定部４４は、図１７に示すように、仮想的な野球グランドＢＧ上に複数の領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４……、Ａ１１を設定しておき、評価データ生成部４２で生成された落下点Ｐｂの位置がどの領域に該当するかに応じて、アウト、シングルヒット、２ベースヒット、３ベースヒット、ホームランといったゲームとしての評価を判定し、その判定結果を表示部２２に表示させる。
また、打撃判定部４４は、評価データとしてのボール２の弾道を示す軌跡を複数の点ｐ１，ｐ２，ｐ３、……で表示させる。
上記複数の領域は、例えば、内野手や外野手の守備領域をアウトと判定する領域とし、守備領域を除く領域をヒットと判定する領域とし、ヒットと判定する領域をシングルヒット、２ベースヒット、３ベースヒットに分けて設定する。また、外野フェンスＦＮを超える領域（ファールとなる領域を除く）をホームランと判定する領域とする。
このようにアウトやヒットという評価を行うことでゲーム性を高めることができ、球技用シミュレーション装置１０を使用する使用者に興味を与える上で有利となる。
また、想定される対戦相手の守備範囲、想定される状況における守備のシフトなどによって、アウトおよびヒットなどの領域の大きさや位置を変更させてもよい。このようにすると、球技用シミュレーション装置１０を使用する使用者に興味を与える上でより一層有利となる。
【００４２】
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、計測シミュレーション部２０によって算出された評価データを前述したように表示画面に表示する。
【００４３】
操作部２４は、表示部２２に表示される評価データ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ＣＰＵ２２Ａに供給するものである。
【００４４】
次に、球技用シミュレーション装置１０の動作について図１８、図１９のフローチャートを参照して説明する。
まず、図１８を参照して、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと、ボール２の移動方向および移動速度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、専用のボール打ち出し装置（ピッチングマシン）によって基準位置Ｏに位置するボール２を、左右角度θｘ、上下角度θｙ、移動速度Ｖαを異ならせて発射し、左右角度θｘ、上下角度θｙ、移動速度Ｖαを実測する（ステップＳ１０）。
同時に、球技用シミュレーション装置１０を用いて第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤを計測する（ステップＳ１２）。
次いで、球技用シミュレーション装置１０とは別のコンピュータにより、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤに基づいて第１の値Ｄ１、第２の値Ｄ２を算出する（ステップＳ１４）。
次いで、第１の値Ｄ１と上下角度θｙとの相関関係を示す相関式を算出し（ステップＳ１６）、第２の値Ｄ２と左右角度θｘとの相関関係を示す相関式を算出する（ステップＳ１８）。
次いで、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤに基づいて平均値Ｖａｖｅを算出する（ステップＳ２０）。
次いで、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Ｓ２２）。
そして、ステップＳ１６、Ｓ１８、Ｓ２２によって得られた３つの相関式を球技用シミュレーション装置１０に設定する（ステップＳ２４）。
【００４５】
次に、専用のボール打ち出し装置（ピッチングマシン）によって基準位置Ｏに位置するボール２を、移動速度Ｖαとスピン量ＳＰと上下角度θｙとを異ならせて発射して飛距離Ｄｂを実測する（ステップＳ２６）。
次いで、球技用シミュレーション装置１０とは別のコンピュータにより、前述した図１３に示すようなコンター図に相当するデータを飛距離算出用のマップとして作成し、球技用シミュレーション装置１０に設定する（ステップＳ２８）。
【００４６】
次に、図１９を参照してボール２を打撃した場合における球技用シミュレーション装置１０の動作について説明する。
予め図１８の処理が実施され、球技用シミュレーション装置１０に前記の相関式、飛距離算出用のマップが設定されているものとする。
まず、使用者は、ボール２の打ち出し方向においてボール２を打撃する大体の位置から例えば１．７ｍ程度後方の箇所に、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄをボール２に向けてケース２６を設置する。
ケース２６は、例えば地面Ｇの上に載置すればよい。
これにより、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄから送出された送信波Ｗ１がボール２に当たり、反射波Ｗ２が第１乃至第４のアンテナ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、球技用シミュレーション装置１０はボール２の移動方向および移動速度を計測するための計測モードに設定される（ステップＳ４０）。
【００４７】
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Ｓ４２）。
ここで、使用者がバット６を把持してスウィングして野球用のバット４で、トスされたボール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ＳｄＡ〜ＳｄＤの少なくとも１つ以上の信号を受信し、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を生成して計測シミュレーション部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Ｓ４４）、トリガ信号ｔｒｇを検出しなければ、ステップＳ４４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Ｓ４６）。
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ＰＡ〜ＰＤを生成する（ステップＳ４８）。
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ＰＡ〜ＰＤから第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤを算出する（ステップＳ５０）。
次いで、移動方向検出部３６は、第１の値Ｄ１、第２の値Ｄ２を算出し（ステップＳ５２）、予め設定されている相関式から第１の値Ｄ１、第２の値Ｄ２に基づいて上下角度θｙ、左右角度θｘを算出する（ステップＳ５４）。
また、移動速度検出部３８は、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤから平均値Ｖａｖｅを算出し（ステップＳ５６）、予め設定されている相関式から平均値Ｖａｖｅに基づいて移動速度Ｖαを算出する（ステップＳ５８）。
さらに、評価用特性値演算部４０は、ボール２の移動速度および移動方向を含む初期特性値に基づいて飛距離算出用のマップからボール２の飛距離Ｄｂを算出すると共に、算出された飛Ｄｂ距離に基づいてボール２の弾道を算出する（ステップＳ６０）。
【００４９】
評価データ生成部４２は、評価用特性値演算部４０によって算出された飛距離および弾道を含むデータに基づいて前述した各種の評価データを生成し表示部２２に表示させる（ステップＳ６２）。
また、打撃判定部４４は、評価データ生成部４２で生成された落下点Ｐｂの位置に基づいてゲームとしての評価を判定し、その判定結果を図１７のように表示部２２に表示させる（ステップＳ６４）。
以上で一連の動作が終了する。
本実施の形態では、ステップＳ４６〜Ｓ５８が、球技用のボールが物体により打撃されたときのボールの移動速度および移動方向を含む初期特性値を検出する初期特性値検出工程に相当する。
また、ステップＳ６０が、初期特性値に基づいてボールの飛距離を算出すると共に、算出された飛距離に基づいてボールの弾道を算出する評価用特性値演算工程に相当する。
また、ステップＳ６２が、初期特性値、飛距離および弾道を含むデータに基づいて打撃の評価を行う評価データを生成する評価データ生成工程に相当する。
【００５０】
次に、本実施の形態の球技用シミュレーション装置１０の作用効果について説明する。
本実施の形態によれば、ボール２が物体により打撃されたときのボール２に向けて送信波Ｗ１を送信すると共に、ボール２から反射された反射波Ｗ２を受信するアンテナを複数個設け、予め得られている各アンテナを用いて計測された速度と移動方向および移動速度との実測値との相関関係に基づき、測定された各速度から移動方向および移動速度を算出し、これら移動速度および移動方向を含む初期特性値に基づいてボール２の飛距離を算出すると共に、算出された飛距離Ｄｂに基づいてボール２の弾道を算出し、前記の初期特性値、飛距離Ｄｂおよび弾道を含むデータに基づいて打撃の評価を行う評価データを生成するようにした。
したがって、撮像装置や光センサを用いた従来技術と比較して、ボールに送信波を送信しかつボールで反射された反射波を受信する空間を広く確保することができるため、ボールの移動方向および移動速度を検出できる範囲を大きく確保できる。
そのため、トスバッティングのように空中に放り投げられたボール２をバット４で打撃するといったように、打撃する位置がばらつく場合であっても、移動方向および移動速度を的確に検出でき、さまざまな球技のシミュレーションを的確に行う上で有利となる。
また、撮像装置や光センサを用いた従来技術では、ボール２の大きさ、打撃されたときのボール２の飛び具合（飛翔特性）が異なるような複数種類のボールを用いて計測しようとした場合は、撮像装置や光センサの設定を大きく変更しなくてはならない。
これに対して、本実施の形態では、ボール２に送信波を送信しかつボール２で反射された反射波を受信する空間を広く確保することができるため、そのような設定の変更が最小限で済み、さまざまな球技のシミュレーションを簡単に行うことができる。
【００５１】
また、球技用シミュレーション装置１０を製造する際、個々の球技用シミュレーション装置１０毎に、図１８で説明した工程を実施して、移動方向および移動速度に関する相関関係（相関式）を得て設定することで、球技用シミュレーション装置１０によって計測される移動方向および移動速度の製造上のばらつきを抑制する上で有利となる。
また、相関関係に基づいて移動方向および移動速度を計測することから、移動方向および移動速度の精度を確保しつつ、球技用シミュレーション装置１０の製造上の位置精度の許容差、具体的には、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの位置精度の許容差を緩和できるため、製造コストの低減を図る上で有利となる。
【００５２】
また、本実施の形態では、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄのうち、第１、第２のアンテナ１２Ａ、１２Ｂは互いに鉛直方向に間隔ｄＶをおいて配置され、かつ、第３、第４のアンテナ１２Ｃ、１２Ｄは互いに鉛直方向に間隔ｄＶをおいて配置され、第１、第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｃは互いに水平方向に間隔ｄＨをおいて配置され、かつ、第２、第４のアンテナ１２Ｂ、１２Ｄは互いに水平方向に間隔ｄＨをおいて配置されている。
そして、鉛直方向に間隔ｄＶをおいて配置された２組のアンテナ１２Ａ、１２Ｂと１２Ｃ、１２Ｄとを用いて得た２つの速度の差分の平均値から上下角度θｙ、上下速度Ｖｙをそれぞれ算出し、水平方向に間隔ｄＨをおいて配置された２組のアンテナ１２Ａ、１２Ｃと、１２Ｂ、１２Ｄとを用いて得た２つの速度の差分の平均値から左右角度θｘ、左右速度Ｖｘをそれぞれ算出するようにした。
言い換えると、上下角度θｙ、上下速度Ｖｙを算出するための速度の差分をそれぞれ２つ得られ、また、左右角度θｘ、左右速度Ｖｘを算出するための速度の差分をそれぞれ２つ得られる。そのため、それら２つの速度の差分の平均値を用いてボール２の角度および速度を算出できることから、ボール２の角度および速度を正確かつ安定して算出する上で有利となる。
また、２組のアンテナ１２Ａ、１２Ｃと、１２Ｂ、１２Ｄとを設けたため、各アンテナとボール２との間に人や物体などの障害物が入るなどにより、一方の組のアンテナを用いた計測動作が正常になされなくなったとしても、他方の組みのアンテナを用いた計測動作が正常であれば、正常な組みのアンテナを用いた計測結果に基づいて、移動方向および移動速度を算出することができる。
したがって、２組のアンテナの一方が実質的に使用できない状態となっても残りの組みのアンテナを使用して計測を行うことができるため、障害物の影響を排除して移動方向および移動速度を計測でき有利となる。
【００５３】
なお、図２０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、上下角度θｙ、上下速度Ｖｙを算出するための速度の差分が１つ得られ、また、左右角度θｘ、左右速度Ｖｘを算出するための速度の差分が１つ得られるので、実施の形態と同様に、ボールの角度および速度を算出することができる。
しかしながら、本実施の形態のようにすると、２つの速度の差分の平均値を用いてボールの角度および速度を算出できるので、ボールの角度および速度を正確かつ安定して算出する上でより有利となる。
【００５４】
（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、図１２に示すような特性線ｋを示す相関式（回帰式）を予め求めておき、相関式を用いて第１の値Ｄ１、第２の値Ｄ２、平均値Ｖａｖｅから移動方向あるいは移動速度を算出した。
言い換えると、特性線ｋを示す相関式は、上下角度θｙ、左右角度θｘ、移動速度Ｖαのそれぞれについて１つずつ設定されている。
しかしながら、実際の相関関係においては、特性線ｋを示す相関式は複雑なものとなり、単一の相関式で特性線ｋを表すには限度がある。
そこで、特性線ｋを複数の領域に区分すると共に、各領域毎に異なる相関式を求めることが考えられる。このようにすると、特性線ｋを単一の相関式で示す場合と比較して、相関関係をより正確に示すことができ、したがって、上下角度θｙ、左右角度θｘ、移動速度Ｖαをより正確に算出する上で有利となる。
そこで、第２の実施の形態では、特性線ｋを複数の領域に区分すると共に、各領域毎に異なる相関式を求め、各相関式を用いて第１の値Ｄ１、第２の値Ｄ２、平均値Ｖａｖｅから移動方向あるいは移動速度を算出するようにしたものである。
【００５５】
以下では、図２１、図２２を参照して、第２の値Ｄ２と上下角度θｙとの相関関係、相関式を例にとって説明する。
まず、図２１に示すように、特性線ｋを示す単一の相関式（以下第１の相関式）を作成する。ここで、第１の相関式は、例えば、直線式のような単純な式でよい。第１の相関式を作成する場合も、第１の実施の形態と同様に、上下角度θｙと、第２の値Ｄ２との関係を離散的に測定したデータを取得し、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上下角度θｙを第２の値Ｄ２の関数（多項式）によって表わした相関式を求めることでなされる。
そして、特性線ｋを上下角度θｙの値に応じて複数の領域、例えば第１、第２領域Ｇａ、Ｇｂに区分する。
次いで、第１、第２領域Ｇａ、Ｇｂのそれぞれについて該当するデータを回帰分析することによって上下角度θｙを第２の値Ｄ２の関数（多項式）によって表わした相関式（以下第２、第３の相関式という）を求める。
ここで、第２、第３の相関式は、例えば、３次式以上の高次の多項式である。
図２２（Ａ）、（Ｂ）は各領域Ｇａ、Ｇｂに区分された特性線ｋａ、ｋｂを示し、それぞれ第２、第３の相関式によって示される。
このようにして得られた第１乃至第３の相関式を移動方向演算部３６に設定しておく。
【００５６】
移動方向演算部３６による移動方向の演算動作は次のようになされる。
まず、移動方向演算部３６は、第１の値Ｄ１が算出されたならば、図２１に示す第１の相関式を用いて上下角度θｙを算出し、その上下角度θｙが該当する領域が第１、第２領域Ｇａ、Ｇｂのうちの何れであるかを特定する。
次いで、移動方向演算部３６は、特定された領域に対応する相関式を図２２（Ａ）、（Ｂ）に示される第２、第３の相関式のうちから特定し、特定した相関式を用いて第２の値Ｄ２から上下角度θｙを算出する。
【００５７】
なお、移動方向演算部３６による左右角度θｘ、移動速度演算部３８による移動速度Ｖαの演算についても上述と同様に第１、第２、第３の相関式が設定されており、同様に算出される。
上述の例では、特性線ｋを第１、第２領域Ｇａ、Ｇｂに区分した場合について説明したが、３つ以上の領域に区分してもよく、その場合にも、各領域に応じて相関式を設定することは同様である。
言い換えると、移動方向算出用の相関式は、移動方向の全域について作成された１つの１次処理用の相関式と、移動方向の全域が２つ以上の範囲に区分けされ、該区分けされた各範囲毎に作成された２つ以上の２次処理用の相関式とを含んで構成されている。
そして、移動方向演算部３６による移動方向の算出は、１次処理用の相関式を用いて１回目の移動方向を算出し、２つ以上の範囲のうち、算出された１回目の移動方向が該当する範囲に対応する２次処理用の相関式を用いて２回目の移動方向を算出することによってなされる。
言い換えると、移動速度算出用の相関式は、移動速度の全域について作成された１つの１次処理用の相関式と、移動速度の全域が２つ以上の範囲に区分けされ、該区分けされた各範囲毎に作成された２つ以上の２次処理用の相関式とを含んで構成されている。
そして、移動速度演算部３８による移動速度の算出は、１次処理用の相関式を用いて１回目の移動速度を算出し、２つ以上の範囲のうち、算出された１回目の移動速度が該当する範囲に対応する２次処理用の相関式を用いて２回目の移動速度を算出することによってなされる。
また、第２の実施の形態において、移動方向演算部３６および移動速度演算部３８以外の構成は第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【００５８】
第２の実施の形態によれば、ボール２の移動方向および移動速度を算出するために用いる相関式として、特性線の範囲を区分するための第１の相関式と、第１の相関式を用いて特定された特性線の範囲ごとに設定された第２、第３の相関式とを予め用意しておき、これら第１の相関式と、第２、第３の相関式とを用いて段階的にボール２の移動方向および移動速度を算出するようにした。
したがって、実測して得た第１乃至第４の速度Ｖ１〜Ｖ４と実測して得たボール２の移動方向との相関関係、あるいは、実測して得た第１乃至第４の速度Ｖ１〜Ｖ４と実測して得たボール２の移動速度との相関関係をより正確に反映させてボール２の移動方向および移動速度を算出できるため、ボール２の移動方向および移動速度をより正確に算出する上で有利となる。
また、アンテナ特性などの原因によって、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄから見て仮想軸ＬＡ〜ＬＤに近い範囲でボール２を計測した場合（計測範囲の中心部で計測した場合）と、その範囲の周囲でボール２を計測した場合（計測範囲の端部で計測した場合）とで、算出される第１乃至第４の速度Ｖ１〜Ｖ４の値に傾向の違いが生じることが考えられる。
この場合、同一の移動方向および同一の移動速度を有するボール２を計測したとしても、計測範囲の中心部で計測した場合と、計測範囲の端部で計測した場合とで得られる移動方向および移動速度に違いが生じ、精度が低下することが懸念される。
しかしながら、上述のように複数の相関式を用いると、算出される第１乃至第４の速度Ｖ１〜Ｖ４の値に傾向の違いを解消でき、したがって、計測範囲の中心部で計測した場合と、計測範囲の端部で計測した場合とで得られる移動方向および移動速度の精度を高める上で有利となる。
【００５９】
（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、球技用シミュレーション装置１０によって、評価データとしてさらにボール２のスピン量ＳＰおよび回転軸の傾きを算出するようにしたものである。
【００６０】
まず、第３の実施の形態を説明する前に、１つのドップラーセンサ１４を用いてスピン量ＳＰを検出する原理について説明する。
図２３は、ボール２のスピン量の検出原理を説明するための球技用シミュレーション装置１０の構成を示すブロック図である。
なお、以下の実施の形態において第１の実施の形態と同様の部分、部材には同一の符号を付してその説明を省略し、あるいは、簡単に行う。
球技用シミュレーション装置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、計測シミュレーション部２０と、表示部２２と、操作部２４などを含んで構成されている。なお、図２３ではドップラーセンサ１４が１つ設けられている場合について説明する。
【００６１】
計測シミュレーション部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、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。
計測シミュレーション部２０は、マイクロコンピュータ２１によって構成されている。
【００６２】
図２４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球技用シミュレーション装置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、スピン量演算部４６とを含んで構成されている。
また、スピン量演算部４６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。
【００６３】
次に、ボール２のスピン量の計測原理について説明する。
図２５はボール２のスピン量を検出する原理の説明図である。
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、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、ボール２のスピンによって移動する方向とボール２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、ボール２のスピンによって移動する方向とボール２の移動方向とが同じ向きとなる部分である。
【００６４】
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 （１０）
Ｖｂ＝Ｖａ−ωｒ （１１）
Ｖｃ＝Ｖｂ＋ωｒ （１２）
（ただし、Ｖαはボール２の移動速度、ωは角速度（ｒａｄ／ｓ）、ｒはボール２の半径）
したがって、原理的には、式（１０）に基づいて第１部分速度Ｖａからボール２の移動速度Ｖαを算出でき、式（１１）または式（１２）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、本例では、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からスピン量を求めるようにした。
【００６５】
図２６は、打ち出されたボール２を球技用シミュレーション装置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。
【００６６】
図２６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。
【００６７】
図２７は図２６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２７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。
【００６８】
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２７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、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。
【００６９】
ここで、第２部分速度Ｖｂと第３部分速度Ｖｃの差分ΔＶは、式（１１）、式（１２）わかるように以下の式（１３）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 （１３）
したがって、（１３）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２７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２７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、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（１３）によって得られるボール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の山の幅からボール２のスピン量ＳＰを求めることが可能となる。
【００７０】
スピン量演算部４６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。
【００７１】
次に、実測して得た電波強度分布Ｐｓと実測して得たボール２のスピン量ＳＰとの相関関係の取得について説明する。
【００７２】
まず、専用のボール打ち出し装置（ピッチングマシン）によって基準位置に位置するボール２を、さまざまな速度、方向にて発射する。
そして、スピン量を高精度に計測可能な基準計測器によってボール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。
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、スピン量ＳＰの計測と同時に、球技用シミュレーション装置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。
【００７３】
実測して得た電波強度分布Ｐｓと実測して得たボール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。
本例では、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の山の幅からボール２のスピン量ＳＰを評価データとして算出する。
したがって、本例では、スピン量演算部４６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、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。
【００７４】
次にボール２について説明する。
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２６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。
そこで、以下に説明するように、ボール２に電波反射率が異なる第１領域と第２領域とを形成する。
【００７５】
図２８はボール２が軟式野球用のボールである場合のボールの構成を示す断面図である。
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、球状で中空のコア層２１０により形成されている。
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、第２領域２０６は、球面上で第１領域２０４を除く残りの部分に形成されている。そして、第２領域２０６の電波反射率は、第１領域２０４の電波反射率よりも低いものとなっている。
すなわち、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。
本例では、複数の第１領域２０４と、第２領域２０６とがコア層２１０の内面に形成されている。すなわち、球体２０２の中心を中心とした球面は、コア層２１０の内面である。
この場合、コア層２１０は導電性を有さず、したがって、電波の通過を許容する材料で形成されている。
【００７６】
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（１４）、式（１５）が成立する。
Γ＝（３７７−Ｒ）／（３７７＋Ｒ） （１４）
Ｒ＝（３７７（１−Γ））／（１＋Γ） （１５）
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（１５）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。
【００７７】
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、金属粉末を含む導電性塗料である。このような導電性塗料を球体２０２の中心を中心とした球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、例えば、銀、銅、ニッケルなどを含むシールド用塗料を使用するなど、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前記球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で第１領域２０４を形成してもよい。
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。
【００７８】
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。
本例では、第２領域２０６は、第１領域２０４を除く残りの表面の部分に形成され導電性を有さない。
計測装置１０として、従来公知の計測装置であるＴｒａｃｋＭａｎ（ＴｒａｃｋＭａｎ Ａ／Ｓ社の登録商標）を用いた場合、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）を大きく取ると、スピン量をより正確に検出する上で、また、より長時間スピン量を検出する上で有利となる。
この場合、第２領域２０６の電波反射率を５％以下、表面抵抗を３４０Ω／ｓｑ．以上とすると、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有利となる。
【００７９】
このように第１領域２０４，第２領域２０６をボール２に形成することにより以下の効果が奏される。
ボール２は、球体２０２の中心を中心とした球面上に形成された第１領域２２と、球面上で第１領域２２を除く残りの部分に形成された第２領域２４とを備え、第２領域２４の電波反射率は、第１領域２２の電波反射率よりも低いものとなっている。
したがって、計測装置１０のアンテナ１２から発射された送信波Ｗ１がボール２の回転と共に移動する複数の第１領域２２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、打撃されたボール２がアンテナ１２から離間してアンテナ１２で受信される反射波Ｗ２の信号強度が低下しても、各周波数分布ＤＡ、ＤＢ、ＤＣの信号強度を確保することができる。
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速度Ｖ２、Ｖ３を安定して計測する上で有利となる。
すなわち、ドップラー信号におけるスピン量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、スピン量の検出を安定して確実に行う上で有利となる。
したがって、より長い期間、第２、第３速度Ｖ２、Ｖ３を計測することでより長い期間にわたってスピン量の計測を安定して行うことができる。
【００８０】
図２９はボール２が硬式野球用のボールである場合のボールの構成を示す断面図である。
球体２０２は、球状で中実のコア層２２０と、このコア層２２０を覆うカバー層２２２とで形成されている。
コア層２２０は、球状で中実の内側コア層２２０Ａと、この内側コア層２２０Ａを覆う外側コア層２２０Ｂとで構成されている。
内側コア層２２０Ａの材料としては、例えば、ゴムなどの従来公知のさまざまな材料が用いられる。
外側コア層２２０Ｂの材料としては、例えば、毛糸や綿糸などの糸、あるいは、発泡ウレタンなどの合成樹脂材料が用いられる。
外側コア層２２０Ｂは、毛糸や綿糸が内側コア層２２０Ａを覆うように巻き付けられることで構成され、あるいは、発泡ウレタンなどの合成樹脂が内側コア層２２０Ａを覆うように成形されことで構成される。
カバー層２２２の材料としては、例えば、牛革が用いられ、カバー層２２２は、外側コア層２２０Ｂを覆う牛革を糸で縫合することで構成される。
すなわち、本例では、カバー層２２２は、第１領域２０４による電波の反射がなされるように、電波の通過を許容する材料、例えば、導電性物質を含有しない材料などで形成されている。
【００８１】
第１領域２０４、第２領域２０６は、カバー層２２２の内面、すなわち、外側コア層２２０Ｂの外面に形成されている。
あるいは、第１領域２０４、第２領域２０６は、カバー層２２２の外面に形成されていてもよい。
言い換えると、球体２０２の中心を中心とした球面は、外側コア層２２０Ｂの外面またはカバー層２２２の内面または外面である。
このような構成においても図２８の場合と同様の効果が奏される。
【００８２】
次に、球技用シミュレーション装置１０の動作について図３０、図３１のフローチャートを参照して説明する。
まず、図３０を参照して、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の設定について説明する。
まず、専用のボール打ち出し装置（ピッチングマシン）を用いてボール２を、移動方向とスピン量を異ならせて発射し、スピン量ＳＰを実測する（ステップＳ１００）。
同時に、球技用シミュレーション装置１０を用いて信号強度分布データＰの山の幅を計測する（ステップＳ１０２）。
次いで、球技用シミュレーション装置１０とは別のコンピュータにより、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Ｓ１０４）。
そして、ステップＳ１０４によって得られた相関式を球技用シミュレーション装置１０に設定する（ステップＳ１０６）。
【００８３】
次に、図３１を参照してボール２を打撃した場合における球技用シミュレーション装置１０のスピン量ＳＰの計測動作について説明する。
予め図３０の処理が実施され、球技用シミュレーション装置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、ボール２の打ち出し方向においてボール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、球技用シミュレーション装置１０はボール２のスピン量ＳＰを計測するための計測モードに設定される（ステップＳ１２０）。
【００８４】
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Ｓ１２２）。
ここで、使用者がバット４でボール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を生成して計測シミュレーション部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。
【００８５】
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Ｓ１２４）、トリガ信号ｔｒｇを検出しなければ、ステップＳ１２４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Ｓ１２６）。
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Ｓ１２８）。
次いで、スピン量演算部４６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Ｓ１３０）。
このようにして得られたスピン量ＳＰが表示部２２に供給されて表示される（ステップＳ１３２）。
この場合、例えば、ボール２のスピン量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。
【００８６】
以上説明したように、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を算出することができる。
【００８７】
次に、以上のように説明したスピン量ＳＰの計測原理を用いた第３の実施の形態について詳細に説明する。
上述の説明では、ボール２の挙動を表わすデータとしてボール２のスピン量ＳＰを計測する場合について説明したが、第３の実施の形態では、スピン量ＳＰに加えて回転するボール２の回転軸の傾きを計測する。
【００８８】
図３２は第３の実施の形態における球技用シミュレーション装置１０Ａの機能ブロック図である。
第３の実施の形態は、ボール２のスピン量ＳＰと回転軸の傾きを計測する点以外は、第１の実施の形態の球技用シミュレーション装置１０Ａと同様の構成であるため、第１の実施の形態と同様の構成についは説明を簡単に行う。
図３２に示すように、第３の実施の形態における球技用シミュレーション装置１０Ａは、第１の実施の形態と同様に、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、計測シミュレーション部２０と、表示部２２と、操作部２４などを含んで構成されている。
【００８９】
計測シミュレーション部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、ボール２の初期特性値としての移動方向および移動速度に加えて、スピン量ＳＰ、回転軸の傾きを算出するものである。
また、計測シミュレーション部２０は、初期特性値に基づいてボール２の飛距離を算出すると共に、算出された飛距離に基づいてボール２の弾道を算出し、飛距離および弾道を含むデータに基づいて打撃の評価を行う評価データを生成するものであり、この評価データにはスピン量ＳＰ、回転軸の傾きが含まれる。
本実施の形態では、計測シミュレーション部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シミュレーション部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４６と、回転軸演算部４８とを含んで構成されている。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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、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。
【００９３】
移動速度演算部３６は、第１の実施の形態と同様に、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。
【００９４】
スピン量演算部４６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を評価データとして算出するものである。
【００９５】
次に、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。
【００９６】
まず、専用のボール打ち出し装置（ピッチングマシン）によって基準位置に位置するボール２を、さまざまな速度、方向にて発射する。
そして、スピン量を高精度に計測可能な基準計測器によってボール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、スピン量ＳＰの計測と同時に、本実施の形態の球技用シミュレーション装置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。
【００９７】
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４６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。
【００９８】
回転軸演算部４８は、第１乃至第４の信号強度分布データＰの幅に基づいてボール２の回転軸の傾きを評価データとして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３３（Ａ）、図３４（Ａ）、図３５（Ａ）は第２のアンテナ１２Ｂの仮想軸ＬＢ（図４）に沿ってボール２を見た図、図３３（Ｂ）、図３４（Ｂ）、図３５（Ｂ）は第１のアンテナ１２Ａの仮想軸ＬＡ（図４）に沿ってボール２を見た図である。この場合、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３３（Ａ）、（Ｂ）は、ボール２の回転軸Ｍが仮想線ＣＬ（図７）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、ボール２にはバックスピンがかかっている。
図３４（Ａ）、（Ｂ）は、ボール２の回転軸Ｍが仮想線ＣＬ（図７）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、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３５（Ａ）、（Ｂ）は、ボール２の回転軸Ｍが仮想線ＣＬ（図７）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、ボール２にはサイドスピンがかかっている。
【００９９】
ここで、ボール２のスピン量ＳＰが図３３〜図３５で同一であるものとする。
ボール２を正面から見ると、図３３（Ａ）、図３４（Ａ）、図３５（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。
これに対してボール２を斜め下方から見ると、図３３（Ｂ）に示すように回転軸Ｍが水平であれば、図３３（Ａ）と同じスピン量ＳＰとして検出される。
図３４（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３４（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３５（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３５（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３４（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、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４８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３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（２０）、式（２１）に示す。
ΔＡＤ＝ΔＳＡ−ΔＳＤ （２０）
ΔＣＢ＝ΔＳＣ−ΔＳＢ （２１）
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。
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。
【０１００】
次に、球技用シミュレーション装置１０Ａの動作について図３６、図３７のフローチャートを参照して説明する。
まず、図３６を参照して、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと、ボール２の移動方向、移動速度、スピン量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、専用のボール打ち出し装置（ピッチングマシン）によって基準位置Ｏに位置するボール２を、左右角度θｘ、上下角度θｙ、移動速度Ｖα、スピン量ＳＰを異ならせて発射し、左右角度θｘ、上下角度θｙ、移動速度Ｖα、スピン量ＳＰを実測する（ステップＳ２００）。
同時に、球技用シミュレーション装置１０を用いて第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと、第１乃至第４の信号強度分布データＰの山の幅とを計測する（ステップＳ２０２，Ｓ２０４）。
次いで、球技用シミュレーション装置１０とは別のコンピュータにより、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤに基づいて第１の値Ｄ１、第２の値Ｄ２を算出する（ステップＳ２０６）。
次いで、第１の値Ｄ１と上下角度θｙとの相関関係を示す相関式を算出し（ステップＳ２０８）、第２の値Ｄ２と左右角度θｘとの相関関係を示す相関式を算出し（ステップＳ２１０）。
次いで、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤに基づいて平均値Ｖａｖｅを算出する（ステップＳ２１２）。
次いで、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Ｓ２１４）。
また、前記のコンピュータにより、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Ｓ２１６）。
そして、ステップＳ２０８，Ｓ２１０、Ｓ２１４、Ｓ２１６によって得られた４つの相関式を球技用シミュレーション装置１０に設定する（ステップＳ２１８）。
【０１０１】
次に、専用のボール打ち出し装置（ピッチングマシン）によって基準位置Ｏに位置するボール２を、移動速度Ｖαとスピン量ＳＰと上下角度θｙとを異ならせて発射して飛距離Ｄｂを実測する（ステップＳ２２０）。
次いで、球技用シミュレーション装置１０とは別のコンピュータにより、前述した図１３に示すようなコンター図に相当するデータを飛距離算出用のマップとして作成し、球技用シミュレーション装置１０に設定する（ステップＳ２２２）。
【０１０２】
次に、図３７を参照してボール２を打撃した場合における球技用シミュレーション装置１０の動作について説明する。
予め図３６の処理が実施され、球技用シミュレーション装置１０に前記の相関式、飛距離算出用のマップが設定されているものとする。
まず、使用者は、ボール２の打ち出し方向においてボール２を打撃する大体の位置から例えば１．７ｍ程度後方の箇所に、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄをボール２に向けてケース２６を設置する。
ケース２６は、例えば地面Ｇの上に載置すればよい。
これにより、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄから送出された送信波Ｗ１がボール２に当たり、反射波Ｗ２が第１乃至第４のアンテナ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、球技用シミュレーション装置１０はボール２の移動方向および移動速度を計測するための計測モードに設定される（ステップＳ３００）。
【０１０３】
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Ｓ３０２）。
ここで、使用者がバット６を把持してスウィングして野球用のバット４で、トスされたボール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ＳｄＡ〜ＳｄＤの少なくとも１つ以上の信号を受信し、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を生成して計測シミュレーション部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。
【０１０４】
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Ｓ３０４）、トリガ信号ｔｒｇを検出しなければ、ステップＳ３０４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Ｓ３０６）。
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ＰＡ〜ＰＤを生成する（ステップＳ３０８）。
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ＰＡ〜ＰＤから第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤを算出する（ステップＳ３１０）。
次いで、移動方向検出部３６は、第１の値Ｄ１、第２の値Ｄ２を算出し（ステップＳ３１２）、予め設定されている相関式から第１の値Ｄ１、第２の値Ｄ２に基づいて上下角度θｙ、左右角度θｘを算出する（ステップＳ３１４）。
また、移動速度検出部３８は、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤから平均値Ｖａｖｅを算出し（ステップＳ３１６）、予め設定されている相関式から平均値Ｖａｖｅに基づいて移動速度Ｖαを算出する（ステップＳ３１８）。
さらに、評価用特性値演算部４０は、ボール２の移動速度および移動方向を含む初期特性値に基づいて飛距離算出用のマップからボール２の飛距離Ｄｂを算出すると共に、算出された飛Ｄｂ距離に基づいてボール２の弾道を算出する（ステップＳ３２０）。
【０１０５】
次いで、スピン量演算部４６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Ｓ３２２）。
次いで、回転軸演算部４８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に基づいてボール２の回転軸Ｍの傾きを算出する（ステップＳ３２４）。
【０１０６】
評価データ生成部４２は、評価用特性値演算部４０によって算出された飛距離および弾道を含むデータに基づいて各種の評価データを生成すると、図３８に示すように、表示部２２に表示させる（ステップＳ３２６）。
また、本実施の形態では、評価データ生成部４２は、スピン量演算部４６で算出されたスピン量ＳＰおよび回転軸演算部４８で算出された回転軸Ｍの傾きＲを評価データとして受け付け、そのまま表示部２２に表示させる。
なお、スピン量ＳＰの単位は（ｒｐｍ）、回転軸Ｍの傾きＲの単位は（度）として表示される。回転軸Ｍの傾きＲは、例えば、回転軸Ｍが水平面に対してなす角度で示され、回転軸Ｍが水平面と平行であれば傾きＲ＝０度となり、回転軸Ｍが水平面に対して左に傾斜すると傾きＲが負の角度となり、回転軸Ｍが水平面に対して右に傾斜すると傾きＲが正の角度となる。
また、打撃判定部４４は、評価データ生成部４２で生成された落下点Ｐｂの位置に基づいてゲームとしての評価を判定し、その判定結果を図１７のように表示部２２に表示させる（ステップＳ３２８）。
以上で一連の動作が終了する。
【０１０７】
以上説明したように、第３の実施の形態によれば、第１の実施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、スピン量ＳＰ、回転軸Ｍの傾きＲを評価データとして得ることができるため、使用者に提供する評価データの価値を高めることができ、球技用シミュレーション装置１０の有用性を高める上でより一層有利となる。
【０１０８】
なお、上述した実施の形態では、トスされたボール２をバット４で打撃する場合について説明したが、ティーバッティングのように静止したボール２をバット４で打撃しても良いことは無論である。
また、概ね打撃領域Ｚｈを通過したボール２であれば、投球されたボール２をバット４で打撃した場合を対象としてもよい。
また、上述した実施の形態では、ボール２が野球用ボールである場合について説明したが、ボールは、テニスボールやサッカーボールであってもよく、本発明はさまざまな球技用ボールを打撃した場合のシミュレーションを行う場合に適用可能である。
なお、テニスボールの場合、ボールを打撃する物体はラケットであり、サッカーボールの場合、ボールを打撃する物体は人の足となる。
【符号の説明】
【０１０９】
２……ボール、４……バット（物体）、１２Ａ〜１２Ｄ……第１乃至第４のアンテナ、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……移動方向演算部、３８……移動速度演算部、４０……評価用特性値演算部、４２……評価データ生成部、４４……打撃判定部、４６……スピン量演算部、４８……回転軸演算部、ＰＡ〜ＰＤ……第１乃至第４の信号強度分布データ、ＶＡ〜ＶＤ……第１乃至第４の速度、Ｖα……移動速度、θｘ……左右角度、θｙ……上下角度、ＳＰ……スピン量、Ｒ……回転軸Ｍの傾き。
【技術分野】
【０００１】
本発明は球技用シミュレータ装置および球技用シミュレーション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人がゴルフクラブをスウィングしてゴルフボールを打撃したときのゴルフクラブのスウィング速度を検出する装置が提案されている（特許文献１参照）。この装置は、撮像装置によって得られたゴルフクラブの画像情報に基づいてスウィング速度を求めている。
また、人が野球バットやテニスラケットなどのスウィング部材をスウィングしてボールを打撃したときのスウィング部材のスウィング速度を検出する装置が提案されている（特許文献２参照）。この装置は、光センサによって検出されたスウィング部材の通過時間に基づいてスウィング速度を算出している。
このようなゴルフクラブやスウィング部材のスウィング速度は、例えば、ゴルフや野球などのシミュレーション装置においてボールの速度や移動方向、ボールの弾道などのデータを算出するためのデータとして利用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−９０３８０号公報
【特許文献２】特開平０２−２４９５６５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、撮像装置や光センサを用いているため、測定範囲が限定されている。したがって、定められた測定範囲内に置かれたボールをゴルフクラブやスウィング部材で打撃しなくてはならない。
そのため、トスバッティングのように空中に放り投げられたボールをバットで打撃するといったように、打撃する位置がばらついて撮像装置や光センサの測定範囲から逸脱するような場合は計測が困難である。
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、ボールの移動方向および移動速度を検出できる範囲を大きく確保でき、さまざまな球技のシミュレーションを的確に行う上で有利な球技用シミュレータ装置および球技用シミュレーション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、本発明は、球技用のボールが物体により打撃されたときの前記ボールの移動速度および移動方向を含む初期特性値を検出する初期特性値検出部と、前記初期特性値に基づいて前記ボールの飛距離を算出すると共に、前記算出された飛距離に基づいて前記ボールの弾道を算出する評価用特性値演算部と、前記初期特性値、前記飛距離および前記弾道を含むデータに基づいて前記打撃の評価を行う評価データを生成する評価データ生成部とを含む球技用シミュレータ装置であって、前記初期特性値検出部は、指向性を有し、供給される送信信号に基づいて前記ボールに向けて送信波を送信すると共に、前記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の速度と予め実測され得られている前記ボールの移動方向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の速度から前記移動方向を算出する移動方向演算部と、予め実測され得られている前記第１乃至第ｎの速度と予め実測され得られている前記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の速度から前記移動速度を算出する移動速度演算部とを備えることを特徴とする。
【０００６】
また本発明は、球技用のボールが物体により打撃されたときの前記ボールの移動速度および移動方向を含む初期特性値を検出する初期特性値検出工程と、前記初期特性値に基づいて前記ボールの飛距離を算出すると共に、前記算出された飛距離に基づいて前記ボールの弾道を算出する評価用特性値演算工程と、前記初期特性値、前記飛距離および前記弾道を含むデータに基づいて前記打撃の評価を行う評価データを生成する評価データ生成工程とを含む球技用シミュレーション方法であって、指向性を有し、供給される送信信号に基づいて前記ボールに向けて送信波を送信すると共に、前記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の速度を算出する速度演算部を設け、前記第１乃至第ｎの速度と前記ボールの移動方向との相関関係と、前記第１乃至第ｎの速度と前記ボールの移動速度との相関関係とをそれぞれ予め求めておき、前記第１乃至第ｎの速度と前記ボールの移動方向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の速度から前記移動方向を算出し、前記第１乃至第ｎの速度と前記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の速度から前記移動速度を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ボールが物体により打撃されたときのボールに向けて送信波を送信すると共に、ボールから反射された反射波を受信するアンテナを複数個設け、予め得られている各アンテナを用いて計測された速度と移動方向および移動速度との実測値との相関関係に基づき、測定された各速度から移動方向および移動速度を算出し、これら移動速度および移動方向を含む初期特性値に基づいてボールの飛距離を算出すると共に、算出された飛距離に基づいてボールの弾道を算出し、初期特性値、飛距離および弾道を含むデータに基づいて打撃の評価を行う評価データを生成するようにした。
したがって、ボールに送信波を送信しかつボールで反射された反射波を受信する空間を広く確保することができるため、ボールの移動方向および移動速度を検出できる範囲を大きく確保できる。ボールを物体で打撃する位置がばらつく場合であっても、移動方向および移動速度を的確に検出でき、さまざまな球技のシミュレーションを的確に行う上で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施の形態の球技用シミュレーション装置１０の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態の球技用シミュレーション装置１０の機能ブロック図である。
【図３】第１の実施の形態の第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４】図３のＡ矢視図である。
【図５】図３のＢ矢視図である。
【図６】第１〜第４アンテナ１４Ａ〜１４Ｄを側面視した説明図である。
【図７】第１〜第４アンテナ１４Ａ〜１４Ｄを平面視した説明図である。
【図８】バット４によってボール２を打撃した際の第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤの一例を示す線図である。
【図９】信号強度分布データ生成部３２によって生成された第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤの一例を示す線図である。
【図１０】ボール２と第１〜第４アンテナ１４Ａ〜１４Ｄとを側面視した説明図である。
【図１１】ボール２と第１〜第４アンテナ１４Ａ〜１４Ｄとを平面視した説明図である。
【図１２】左右角度θｘと第１の値Ｄ１との相関関係を表す特性線ｋを示す図である。
【図１３】ボール速度（移動速度Ｖα）をパラメータとし、横軸にスピン量ＳＰ、縦軸に打出角（上下角度θｙ）をとり、飛距離Ｄｂが同一となる点を結んだコンター図である。
【図１４】式（１）〜式（４）を示す図である。
【図１５】落下点Ｐｂ、飛距離Ｄｂ、左右ずれ量ΔＤｘの説明図である。
【図１６】表示部２２による評価データの表示例を示す説明図である。
【図１７】仮想的な野球グランドＢＧ上に設定された複数の領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４……、Ａ１１の説明図である。
【図１８】第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと、ボール２の移動方向および移動速度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１９】ボール２を打撃した場合における球技用シミュレーション装置１０の動作を説明するフローチャートである。
【図２０】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２１】第２の実施の形態における単一の相関式で示される特性線ｋを示す図である。
【図２２】（Ａ）、（Ｂ）は図２１の第１、第２領域Ｇａ、Ｇｂに区分された特性線ｋａ、ｋｂを示す図である。
【図２３】第３の実施の形態におけるスピン量の計測原理を説明するための球技用シミュレーション装置１０の機能ブロック図である。
【図２４】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球技用シミュレーション装置１０のブロック図である。
【図２５】ボール２のスピン量を検出する原理の説明図である。
【図２６】打ち出されたボール２を球技用シミュレーション装置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。
【図２７】図２６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２８】ボール２が軟式野球用のボールである場合のボールの構成を示す断面図である。
【図２９】ボール２が硬式野球用のボールである場合のボールの構成を示す断面図である。
【図３０】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の設定処理を説明するフローチャートである。
【図３１】ボール２を打撃した場合における球技用シミュレーション装置１０のスピン量ＳＰの計測動作を説明するフローチャートである。
【図３２】第３の実施の形態における球技用シミュレーション装置１０Ａの機能ブロック図である。
【図３３】（Ａ）は第２のアンテナ１２Ｂの仮想軸ＬＢに沿ってボール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に沿ってボール２を見た状態を示す図である。
【図３４】（Ａ）は第２のアンテナ１２Ｂの仮想軸ＬＢに沿ってボール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に沿ってボール２を見た状態を示す図である。
【図３５】（Ａ）は第２のアンテナ１２Ｂの仮想軸ＬＢに沿ってボール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に沿ってボール２を見た状態を示す図である。
【図３６】第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと、ボール２の移動方向、移動速度、スピン量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３７】ボール２を打撃した場合における球技用シミュレーション装置１０の動作を説明するフローチャートである。
【図３８】表示部２２による評価データの表示例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態の球技用シミュレータ装置について球技用シミュレーション方法と共に図面を参照して説明する。
本実施の形態では、球技用のボールが野球用のボールであり、球技用シミュレータ装置が、野球用のバット（物体）によって打撃されたボールのシミュレーションを行うものである場合について説明する。なお、球技用のボールは、テニスボールやサッカーボールなどの従来公知のさまざまな球技用ボールであってもよく、物体によって打撃されることで空間を移動するボールであればよい。
【００１０】
図１に示すように、本実施の形態の球技用シミュレーション装置１０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、マイク１６と、トリガ信号発生部１８と、計測シミュレーション部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とは後述するケース２６（図３）に収容保持されている。
また、トリガ信号発生部１８と、計測シミュレーション部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と計測シミュレーション部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と計測シミュレーション部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はボールとしての野球用のボール、４は野球用のバットを示す。
【００１１】
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ボール２に向けて送信すると共に、ボール２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、ボール２で反射された反射波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、パッチ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。
【００１２】
図３は第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄの構成を示す正面図、図４は図３のＡ矢視図、図５は図３のＢ矢視図である。
図３乃至図５に示すように、第１乃至第４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３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。
【００１３】
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３、図４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。
【００１４】
図４、図５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。
【００１５】
図６、図７に示すように、本実施の形態では、地面Ｇに載置されたホームベース６上の空間、例えば、ストライクゾーンに向けてトスされたボール２を人がバット４で打撃するものとする。
したがって、ボール２をバット４が打撃する位置は、ストライクゾーンにおいて水平方向および鉛直方向にわたってある程度の範囲にばらつく。
以下、ストライクゾーンに相当する空間を打撃領域Ｚｈということにする。
第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄは、ボール２の移動方向において打撃領域Ｚｈよりも後方の箇所に設けられている。
図６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７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上に打撃領域Ｚｈにおいて基準位置Ｏ（あるいは原点Ｏ）を設定する。
基準位置Ｏは、ホームベース６の中心を通る鉛直線上におけるストライクゾーンを規定する上限位置と下限位置との中点とする。
本実施の形態では、図６、図７に示すように、実際に基準位置Ｏから打撃されたボール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６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７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、打撃領域Ｚｈにおいて野球用のバット４で打撃されたボール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、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、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、打撃直後のボール２の移動方向、移動速度（初速）の計測を確実に行う上で有利となる。
【００１６】
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１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。
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１４Ａ〜１４Ｄ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。
【００１７】
マイク１６は、ボール２が野球用のバット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を生成して計測シミュレーション部２０に供給するものである。
トリガ信号ｔｒｇは、計測シミュレーション部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、球技用シミュレーション装置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、球技用シミュレーション装置１０の設置環境が例えば複数の打席を備える場合、球技用シミュレーション装置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、球技用シミュレーション装置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、各ドップラーセンサ１４Ａ〜１４Ｄからのドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤ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ＳｄＡ〜ＳｄＤの少なくとも１つ以上の信号を受信し、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を生成して計測シミュレーション部２０に供給する。この場合、当初発生するドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤは野球用のバット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、バット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、球技用シミュレーション装置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）を通過する野球用のバット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。
【００１８】
計測シミュレーション部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、ボール２の初期特性値としての移動方向および移動速度を算出するものである。
また、計測シミュレーション部２０は、初期特性値に基づいてボール２の飛距離を算出すると共に、算出された飛距離に基づいてボール２の弾道を算出し、飛距離および弾道を含むデータに基づいて打撃の評価を行う評価データを生成するものである。
【００１９】
本実施の形態では、計測シミュレーション部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が実行するボール２の初期特性値、飛距離、落下位置、弾道、評価データを算出あるいは生成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、第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤ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。
【００２０】
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球技用シミュレーション装置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、移動方向演算部３６と、移動速度演算部３８と、評価用特性値演算部４０と、評価データ生成部４２と、打撃判定部４４を含んで構成されている。
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、移動方向演算部３６と、移動速度演算部３８と、評価用特性値演算部４０と、評価データ生成部４２と、打撃判定部４４は、ＣＰＵ２２Ａ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。
【００２１】
蓄積部３０は、第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤ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が第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤ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、球技用シミュレーション装置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８は野球用のバット４によってボール２を打撃した際の第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤ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８において、初めの大きな振幅を呈する波形部分が野球用のバット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ボール２によって生じるドップラー信号の部分を示している。
【００２２】
信号強度分布データ生成部３２は、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、第１乃至第４のドップラーセンサ１４Ａ〜１４Ｄのそれぞれから得られた第１乃至第４のドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤ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４の信号強度分布データを生成する。
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の生成を実施する。ここで、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各ドップラー信号ＳｄＡ〜ＳｄＤのサンプリングデータのうち、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第１乃至第４の信号強度分布データの生成を実施する。
【００２３】
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第１乃至第４の信号強度分布データの生成を実施する。
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、野球用のバット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、実際にバット６がスウィングされた場合の野球用のバット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野球用のバット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、野球用のバット４で打撃されたボール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、また、ボール２がバット４の陰になるなどのバット４による影響を受けることを回避できるからである。
図９は信号強度分布データ生成部３２によって生成された第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤの一例を示す線図であり、横軸に周波数ｆ（Ｈｚ）、縦軸に信号強度Ｐ（任意単位）を取っている。
図９において、周波数ｆが低い領域で信号強度Ｐが高くなっている部分は、野球用のバット４による反射波Ｗ２に対応しており、その後に続く信号強度の山の部分が打撃された野球用のボール２による反射波Ｗ２に対応している。
【００２４】
速度演算部３４は、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、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の速度Ｖ１〜Ｖ４を算出するものである。
各信号強度分布データＰＡ〜ＰＤ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）第１乃至第４の信号強度分布データＰＡ〜ＰＤのそれぞれ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を得る。
（２）移動平均を取った信号強度分布データ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ＰＡ〜ＰＤ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。
【００２５】
ここで、ボール２の速度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：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、（２）式となる。
Ｖ＝ｃ・Ｆｄ／（２・Ｆ１） （２）
すなわち、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）によって得られるボール２の移動速度は、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、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、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄを用いて得られた第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと、実測されたボール２の移動方向との間に相関関係があり、また、それら第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと、実測されたボール２の移動速度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第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤからボール２の移動方向および移動速度を求めることが可能となる。
【００２６】
移動方向演算部３６は、予め得られている第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと実測されたボール２の移動方向との相関関係に基づいて、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤから移動方向を算出するものである。
本実施の形態では、ボール２の移動方向を次のように定義する。
図１０、図１１に示すように、基準位置Ｏを通る仮想線ＣＬを含む基準鉛直面Ｐｖと、基準位置Ｏを通り基準鉛直面Ｐｖと直交する基準水平面Ｐｈとを設定する。
言い換えると、予め定められた基準位置Ｏを通り水平方向に延在する仮想線ＣＬを含み鉛直方向に延在する平面を基準鉛直面Ｐｖとする。基準位置Ｏを通り基準鉛直面Ｐｖと直交する平面を基準水平面Ｐｈとする。
ボール２の移動軌跡を基準鉛直面Ｐｖに投影した場合に投影した移動軌跡と基準水平面Ｐｈ（仮想線ＣＬ）とがなす角度を上下角度θｙとする。
ボール２の移動軌跡を基準水平面Ｐｈに投影した場合に投影した移動軌跡と基準鉛直面Ｐｖとがなす角度を左右角度θｘとする。
ボール２の移動方向を上下角度θｙと左右角度θｘとで定義する。
【００２７】
本実施の形態では、鉛直方向において間隔ｄＶをおいて配置された２つのアンテナを用いて実測して得た２つの速度の差分と、実測して得たボール２の上下角度θｙとの相関関係に基づいて上下角度θｙを算出する。
より詳細には、第１、第２のアンテナ１２Ａ、１２Ｂを用いて実測して得た第１、第２の速度ＶＡ、ＶＢの差分ΔＶＡＢ＝ＶＡ−ＶＢと第３、第４のアンテナ１２Ｃ、１２Ｄとを用いて得た第３、第４の速度ＶＣ、ＶＤの差分ΔＶＣＤ＝ＶＣ−ＶＤとの平均値（ΔＶＡＢ＋ΔＶＣＤ）／２を、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤの平均値ΔＶＡＶＥで除算した第１の値Ｄ１＝（（ΔＶＡＢ＋ΔＶＣＤ）／２）／ΔＶＡＶＥを算出する。
また、予め実測して得た第１の値Ｄ１と、実測して得たボール２の上下角度θｙとの相関関係に基づいて、第１の値Ｄ１から上下角度θｙを算出する。
このように２組のアンテナを用いて得た２つの速度の差分の平均値から上下角度θｙを算出することにより上下角度θｙの値をより精度よく安定して求める上で有利となる。
【００２８】
また、本実施の形態では、水平方向において間隔ｄＨをおいて配置された２つのアンテナを用いて実測して得た２つの速度の差分と、実測して得たボール２の左右角度θｘとの相関関係に基づいて左右角度θｘを算出する。
より詳細には、第１、第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｃを用いて得た第１、第３の速度ＶＡ、ＶＣの差分ΔＶＡＣ＝ＶＡ−ＶＣと第２、第４のアンテナ１２Ｂ、１２Ｄとを用いて得た第２、第４の速度ＶＢ、ＶＤの差分ΔＶＢＤ＝ＶＢ−ＶＤとの平均値（ΔＶＡＣ＋ΔＶＢＤ）／２を、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤの平均値ΔＶＡＶＥで除算した第２の値Ｄ２＝（（ΔＶＡＣ＋ΔＶＢＤ）／２）／ΔＶＡＶＥを算出する。
また、実測して得た第２の値Ｄ２と、実測して得たボール２の左右角度θｘとの相関関係に基づいて、第２の値Ｄ２から左右角度θｘを算出する。
このように２組のアンテナを用いて得た２つの速度の差分の平均値から左右角度θｘを算出することにより左右角度θｘの値をより精度よく安定して求める上で有利となる。
【００２９】
移動速度演算部３８は、予め得られている第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと実測されたボール２の移動速度Ｖαとの相関関係に基づいて、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤから移動速度Ｖαを算出するものである。
本実施の形態では、後述するように、予め得られている第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤの平均値と、実測されたボール２の移動速度Ｖαとの相関関係に基づいて移動速度Ｖαを算出する。
このように４つのアンテナを用いて得た第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤの平均値から野球用のボールの移動速度Ｖαを算出することにより移動速度Ｖαの値をより精度よく安定して求める上で有利となる。
なお、本明細書において、ボール２の移動速度Ｖαは、ボール２の移動方向に沿ったボール２の速度、すなわちボール２の３次元速度をいう。
【００３０】
次に、（１）実測して得た第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと実測して得たボール２の移動方向との相関関係と、（２）実測して得た第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと実測して得たボール２の移動速度との相関関係の取得について説明する。
【００３１】
まず、専用のボール打ち出し装置（ピッチングマシン）によって基準位置Ｏに位置するボール２を、さまざまな速度、方向にて打ち出す。言い換えると、左右角度θｘ、上下角度θｙ、移動速度Ｖαを異ならせて発射する。
そして、ボールの移動方向および移動速度を高精度に計測可能な基準計測器によってボール２の左右角度θｘ、上下角度θｙ、移動速度Ｖαを計測し、左右角度θｘ、上下角度θｙ、移動速度Ｖαの実測データを取得する。
このような基準計測器として、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、左右角度θｘ、上下角度θｙ、移動速度Ｖαの計測と同時に、本実施の形態の球技用シミュレーション装置１０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の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤを取得する。すなわち、左右角度θｘ、上下角度θｙ、移動速度Ｖαの実測データに対応する第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤを取得する。
【００３２】
（１）実測して得た第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと実測して得たボール２の移動方向との相関関係については以下のように求める。
上下角度θｙの実測データと、第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤから算出された第１の値Ｄ１との相関関係に基づいて上下角度θｙ算出用の相関式（回帰式）を求める。なお、球技用シミュレーション装置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、球技用シミュレーション装置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。
【００３３】
言い換えると、上下角度θｙと、第１の値Ｄ１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上下角度θｙを第１の値Ｄ１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上下角度θｙと第１の値Ｄ１との関係を示す特性線を得ることができる。
同様に、左右角度θｘの実測データと、第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤから算出された第２の値Ｄ２との相関関係に基づいて左右角度θｘ算出用の相関式（回帰式）を求める。
言い換えると、左右角度θｘと、第２の値Ｄ２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左右角度θｘを第２の値Ｄ２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左右角度θｘと第２の値Ｄ２との関係を示す特性線を得ることができる。
したがって、これら２つの相関式を用いることにより、第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤから左右角度θｘおよび上下角度θｙを求めることが可能となる。
本実施の形態では、移動方向演算部３６は上下角度θｙ算出用の相関式および左右角度θｘ算出用の相関式を用いることで第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤから左右角度θｘおよび上下角度θｙをボール２の移動方向として算出する。
したがって、本実施の形態では、移動方向演算部３６による移動方向の算出は、予め実測され得られている第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと予め実測され得られているボール２の移動方向との相関関係を示す移動方向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左右角度θｘ算出用のマップとしてあるいは上下角度θｙ算出用のマップとして記憶しておき、各マップを用いて左右角度θｘおよび上下角度θｙを算出してもよい。その場合には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。
【００３４】
図１２は、左右角度θｘと第１の値Ｄ１との相関関係を表す特性線ｋを示す図である。
横軸は第１の値Ｄ１を示し、縦軸は左右角度θｘを示している。記号●は離散的に計測された左右角度θｘと第１の値Ｄ１とのデータを示している。
特性線ｋが左右角度と第１のデータＤ１との相関関係を示しており、特性線ｋを示す相関式（回帰式）は、例えば、３次の多項式で示されている。
なお、上下角度θｙについても図１２と同様の特性線が算出される。
【００３５】
また、本実施の形態では、第１の値Ｄ１、第２の値Ｄ２を算出するために、２つの速度の差分である以下の４つのデータを用いた。
（１）第１、第２の速度ＶＡ、ＶＢの差分ΔＶＡＢ＝ＶＡ−ＶＢ
（２）第３、第４の速度ＶＣ、ＶＤの差分ΔＶＣＤ＝ＶＣ−ＶＤ
（３）第１、第３の速度ＶＡ、ＶＣの差分ΔＶＡＣ＝ＶＡ−ＶＣ
（４）第２、第４の速度ＶＢ、ＶＤの差分ΔＶＢＤ＝ＶＢ−ＶＤ
しかしながら、上記４つのデータに代えて以下に示す２つの速度の比である以下の４つのデータを用いても、第１の値Ｄ１と上下角度θｙ、上下速度Ｖｙとの相関関係、第２の値Ｄ２と左右角度θｘ、左右速度Ｖｘとの相関関係を得ることができ、したがって、上記（１）〜（４）の値に代えて以下の（５）〜（８）の値を用いてもよい。
（５）第１、第２の速度ＶＡ、ＶＢの比ＲＶＡＢ＝ＶＡ／ＶＢ
（６）第３、第４の速度ＶＣ、ＶＤの比ＲＶＣＤ＝ＶＣ／ＶＤ
（７）第１、第３の速度ＶＡ、ＶＣの比ＲＶＡＣ＝ＶＡ／ＶＣ
（８）第２、第４の速度ＶＢ、ＶＤの比ＲＶＢＤ＝ＶＢ／ＶＤ
【００３６】
（２）実測して得た第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと実測して得たボール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。
第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤの平均値Ｖａｖｅ＝（ＶＡ＋ＶＢ＋ＶＣ＋ＶＤ）／４を算出する。
基準測定器で計測した移動速度Ｖαの実測データと、平均値Ｖａｖｅとの相関関係に基づいて移動速度Ｖα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、第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤ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第１乃至第４の速度ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤからボール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第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと予め実測され得られているボール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、移動速度Ｖαの場合も、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Ｖα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。
なお、移動速度Ｖαについても図１２と同様の特性線が算出される。
【００３７】
なお、本実施の形態では、ボール２がバット４により打撃されたときのボール２の移動速度および移動方向を含む初期特性値を検出する初期特性値検出部が、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄと、第１乃至第４ドップラーセンサ１４Ａ〜１４Ｄと、信号強度分布データ生成部３２と、速度演算部３４と、移動方向演算部３６と、移動速度演算部３８とによって構成されている。
【００３８】
図２に戻って説明を続ける。
評価用特性値演算部４０は、ボール２の移動速度および移動方向を含む初期特性値に基づいてボール２の飛距離を算出すると共に、算出された飛距離に基づいてボール２の弾道を算出するものである。
評価用特性値演算部４０によるボール２の飛距離の算出は、例えば以下のように行われる。
専用のボール打ち出し装置（ピッチングマシン）によって基準位置Ｏに位置するボール２を、移動速度Ｖαとスピン量ＳＰと上下角度θｙとを異ならせて発射して飛距離Ｄｂを実測する。
このようにして図１３に示すようなコンター図が得られる。
図１３は、ボール速度（移動速度Ｖα）をパラメータとし、横軸にスピン量ＳＰ、縦軸に打出角（上下角度θｙ）をとり、飛距離Ｄｂが同一となる点を線（等高線）で結んだコンター図の一例である。
このようなコンター図を用いた場合、スピン量ＳＰを特定することにより、ボール速度（移動速度Ｖα）と打出角（上下角度θｙ）とに基づいて飛距離Ｄｂを特定することができる。
しかしながら、本実施の形態では、球技用シミュレーション装置１０によってスピン量ＳＰの計測を行わないため、評価用特性値演算部４０は、例えば以下の（１）あるいは（２）に示すような方法で飛距離Ｄｂを特定し、特定した飛距離Ｄｂに対応してスピン量ＳＰを特定することにする。
（１）コンター図からボール速度（移動速度Ｖα）と打出角（上下角度θｙ）とに基づいて得られた飛距離Ｄｂのうち、最高値となる飛距離Ｄｂを飛距離Ｄｂとして特定する。
（２）コンター図からボール速度（移動速度Ｖα）と打出角（上下角度θｙ）とに基づいて得られた飛距離Ｄｂの平均値を飛距離Ｄｂとして特定する。
（１），（２）の何れの場合も、
このようなコンター図に相当するデータは、飛距離算出用のマップとして記憶しておき、マップを用いて飛距離Ｄｂを算出し、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。
評価用特性値演算部４０は、ボール２の飛距離Ｄｂを特定すると、この飛距離Ｄｂと、左右角度θｘと、上下角度θｙとに基づいてボール２の弾道を算出し、弾道に基づいてボール２の落下位置を算出する。弾道の計算は、例えば、特開平２００５−２７８７９７号公報に示されているように従来公知のさまざまな方法によって行うことができる。
【００３９】
なお、評価用特性値演算部４０によるボール２の飛距離Ｄｂの算出は、以下のような運動方程式を用いて求めることも可能である。
飛翔しているボール２には、抗力Ｄ、揚力Ｌ、および重力ｍが作用する。このとき、水平（ｘ）方向におけるボール２の運動方程式は図１４の式（３）で表される。
また、垂直（ｙ）方向におけるボール２の運動方程式は図１４の式（４）で表される。ただし、θは打出角（上下角度θｙ）である。
また、抗力Ｄは図１４の式（５）で、揚力Ｌは図１４の式（６）で表される。
また、図１４の式（５），式（６）のＵは移動速度Ｖαであり、ＣＤは抗力係数であり、ＣＬは揚力係数であり、ρは空気密度である。
ＣＤ、ＣＬはボール２の大きさや表面形状によって決定される。したがって、野球用のボール２が規格品であれば、一義的に決定することができる。
また、ρは例えば気温２０℃、気圧１気圧（１．０１３ｋＰａ）における値を用いる。
したがって、質量ｍ、打出角度θ、移動速度Ｖαが既知であり、式（５），式（６）から抗力Ｄ、揚力Ｌが求められるため、式（３）および式（４）を解くことによりボール２の飛距離Ｄｂが算出されることになる。
評価用特性値演算部４０は、飛距離Ｄｂが得られたならば、上述と同様の手順でボール２の弾道を算出することができる。
【００４０】
評価データ生成部４２は、移動方向演算部３６により算出された移動方向および移動速度演算部３８により算出された移動速度を含む初期特性値と、評価用特性値演算部４０によって算出された飛距離および弾道とを含むデータに基づいて打撃の評価を行う評価データを生成するものである。
評価データ生成部４２は、評価データを表示部２２に供給することで、図１６に示すように、評価データが表示部２２に表示される。
図１６では、画面の上側に、野球グランドを示す画像と、評価データとしてのボール２の弾道を示す軌跡が複数の点ｐ１，ｐ２，ｐ３、……で表示されている。
図中、符号ＨＢはホームベース、符号ＢＸはバッターボックス、符号ＦＮは外野フェンス、符号ＳＴは外野スタンドを示す。
画面の下側に、評価データが表形式で表示される。
評価データは、打球スピード（移動速度）Ｖα（ｋｍ／ｈ）、上下打出角（上下角度θｙ）（°）、左右打出角（左右角度θｘ）（°）、スピン量ＳＰ（ｒｐｍ）、飛距離Ｄｂ（ｍ）、左右ずれΔＤｘ（ｍ）であり、それら各数値が例えば、打撃回数分表示される。
また、評価データ生成部４２は、上記各数値の平均値ＡＶＥ、標準偏差ＳＴＤも評価データとして算出して表示する。
打球スピードＶαは、移動速度演算部３８で算出された値である。
上下打出角（上下角度θｙ）、左右打出角（左右角度θｘ）は、移動方向演算部３６で算出された値である。
スピン量ＳＰ（ｒｐｍ）は、評価用特性値演算部４０によって飛距離Ｄｂを算出する際に特定されたスピン量である。
飛距離Ｄｂは、図１５に示すように、基準位置Ｏからボール２の落下点Ｐｂまでの距離である。
左右ずれΔＤｘは、図１５に示すように、ホームベース６からセンターに向かって延在する仮想線ＣＬ１から落下点Ｐｂまでの距離である。
なお、落下点Ｐｂは、評価用特性値演算部４０によって弾道から算出される。
【００４１】
打撃判定部４４は、図１７に示すように、仮想的な野球グランドＢＧ上に複数の領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４……、Ａ１１を設定しておき、評価データ生成部４２で生成された落下点Ｐｂの位置がどの領域に該当するかに応じて、アウト、シングルヒット、２ベースヒット、３ベースヒット、ホームランといったゲームとしての評価を判定し、その判定結果を表示部２２に表示させる。
また、打撃判定部４４は、評価データとしてのボール２の弾道を示す軌跡を複数の点ｐ１，ｐ２，ｐ３、……で表示させる。
上記複数の領域は、例えば、内野手や外野手の守備領域をアウトと判定する領域とし、守備領域を除く領域をヒットと判定する領域とし、ヒットと判定する領域をシングルヒット、２ベースヒット、３ベースヒットに分けて設定する。また、外野フェンスＦＮを超える領域（ファールとなる領域を除く）をホームランと判定する領域とする。
このようにアウトやヒットという評価を行うことでゲーム性を高めることができ、球技用シミュレーション装置１０を使用する使用者に興味を与える上で有利となる。
また、想定される対戦相手の守備範囲、想定される状況における守備のシフトなどによって、アウトおよびヒットなどの領域の大きさや位置を変更させてもよい。このようにすると、球技用シミュレーション装置１０を使用する使用者に興味を与える上でより一層有利となる。
【００４２】
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、計測シミュレーション部２０によって算出された評価データを前述したように表示画面に表示する。
【００４３】
操作部２４は、表示部２２に表示される評価データ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ＣＰＵ２２Ａに供給するものである。
【００４４】
次に、球技用シミュレーション装置１０の動作について図１８、図１９のフローチャートを参照して説明する。
まず、図１８を参照して、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと、ボール２の移動方向および移動速度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、専用のボール打ち出し装置（ピッチングマシン）によって基準位置Ｏに位置するボール２を、左右角度θｘ、上下角度θｙ、移動速度Ｖαを異ならせて発射し、左右角度θｘ、上下角度θｙ、移動速度Ｖαを実測する（ステップＳ１０）。
同時に、球技用シミュレーション装置１０を用いて第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤを計測する（ステップＳ１２）。
次いで、球技用シミュレーション装置１０とは別のコンピュータにより、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤに基づいて第１の値Ｄ１、第２の値Ｄ２を算出する（ステップＳ１４）。
次いで、第１の値Ｄ１と上下角度θｙとの相関関係を示す相関式を算出し（ステップＳ１６）、第２の値Ｄ２と左右角度θｘとの相関関係を示す相関式を算出する（ステップＳ１８）。
次いで、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤに基づいて平均値Ｖａｖｅを算出する（ステップＳ２０）。
次いで、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Ｓ２２）。
そして、ステップＳ１６、Ｓ１８、Ｓ２２によって得られた３つの相関式を球技用シミュレーション装置１０に設定する（ステップＳ２４）。
【００４５】
次に、専用のボール打ち出し装置（ピッチングマシン）によって基準位置Ｏに位置するボール２を、移動速度Ｖαとスピン量ＳＰと上下角度θｙとを異ならせて発射して飛距離Ｄｂを実測する（ステップＳ２６）。
次いで、球技用シミュレーション装置１０とは別のコンピュータにより、前述した図１３に示すようなコンター図に相当するデータを飛距離算出用のマップとして作成し、球技用シミュレーション装置１０に設定する（ステップＳ２８）。
【００４６】
次に、図１９を参照してボール２を打撃した場合における球技用シミュレーション装置１０の動作について説明する。
予め図１８の処理が実施され、球技用シミュレーション装置１０に前記の相関式、飛距離算出用のマップが設定されているものとする。
まず、使用者は、ボール２の打ち出し方向においてボール２を打撃する大体の位置から例えば１．７ｍ程度後方の箇所に、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄをボール２に向けてケース２６を設置する。
ケース２６は、例えば地面Ｇの上に載置すればよい。
これにより、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄから送出された送信波Ｗ１がボール２に当たり、反射波Ｗ２が第１乃至第４のアンテナ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、球技用シミュレーション装置１０はボール２の移動方向および移動速度を計測するための計測モードに設定される（ステップＳ４０）。
【００４７】
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Ｓ４２）。
ここで、使用者がバット６を把持してスウィングして野球用のバット４で、トスされたボール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ＳｄＡ〜ＳｄＤの少なくとも１つ以上の信号を受信し、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を生成して計測シミュレーション部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Ｓ４４）、トリガ信号ｔｒｇを検出しなければ、ステップＳ４４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Ｓ４６）。
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ＰＡ〜ＰＤを生成する（ステップＳ４８）。
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ＰＡ〜ＰＤから第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤを算出する（ステップＳ５０）。
次いで、移動方向検出部３６は、第１の値Ｄ１、第２の値Ｄ２を算出し（ステップＳ５２）、予め設定されている相関式から第１の値Ｄ１、第２の値Ｄ２に基づいて上下角度θｙ、左右角度θｘを算出する（ステップＳ５４）。
また、移動速度検出部３８は、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤから平均値Ｖａｖｅを算出し（ステップＳ５６）、予め設定されている相関式から平均値Ｖａｖｅに基づいて移動速度Ｖαを算出する（ステップＳ５８）。
さらに、評価用特性値演算部４０は、ボール２の移動速度および移動方向を含む初期特性値に基づいて飛距離算出用のマップからボール２の飛距離Ｄｂを算出すると共に、算出された飛Ｄｂ距離に基づいてボール２の弾道を算出する（ステップＳ６０）。
【００４９】
評価データ生成部４２は、評価用特性値演算部４０によって算出された飛距離および弾道を含むデータに基づいて前述した各種の評価データを生成し表示部２２に表示させる（ステップＳ６２）。
また、打撃判定部４４は、評価データ生成部４２で生成された落下点Ｐｂの位置に基づいてゲームとしての評価を判定し、その判定結果を図１７のように表示部２２に表示させる（ステップＳ６４）。
以上で一連の動作が終了する。
本実施の形態では、ステップＳ４６〜Ｓ５８が、球技用のボールが物体により打撃されたときのボールの移動速度および移動方向を含む初期特性値を検出する初期特性値検出工程に相当する。
また、ステップＳ６０が、初期特性値に基づいてボールの飛距離を算出すると共に、算出された飛距離に基づいてボールの弾道を算出する評価用特性値演算工程に相当する。
また、ステップＳ６２が、初期特性値、飛距離および弾道を含むデータに基づいて打撃の評価を行う評価データを生成する評価データ生成工程に相当する。
【００５０】
次に、本実施の形態の球技用シミュレーション装置１０の作用効果について説明する。
本実施の形態によれば、ボール２が物体により打撃されたときのボール２に向けて送信波Ｗ１を送信すると共に、ボール２から反射された反射波Ｗ２を受信するアンテナを複数個設け、予め得られている各アンテナを用いて計測された速度と移動方向および移動速度との実測値との相関関係に基づき、測定された各速度から移動方向および移動速度を算出し、これら移動速度および移動方向を含む初期特性値に基づいてボール２の飛距離を算出すると共に、算出された飛距離Ｄｂに基づいてボール２の弾道を算出し、前記の初期特性値、飛距離Ｄｂおよび弾道を含むデータに基づいて打撃の評価を行う評価データを生成するようにした。
したがって、撮像装置や光センサを用いた従来技術と比較して、ボールに送信波を送信しかつボールで反射された反射波を受信する空間を広く確保することができるため、ボールの移動方向および移動速度を検出できる範囲を大きく確保できる。
そのため、トスバッティングのように空中に放り投げられたボール２をバット４で打撃するといったように、打撃する位置がばらつく場合であっても、移動方向および移動速度を的確に検出でき、さまざまな球技のシミュレーションを的確に行う上で有利となる。
また、撮像装置や光センサを用いた従来技術では、ボール２の大きさ、打撃されたときのボール２の飛び具合（飛翔特性）が異なるような複数種類のボールを用いて計測しようとした場合は、撮像装置や光センサの設定を大きく変更しなくてはならない。
これに対して、本実施の形態では、ボール２に送信波を送信しかつボール２で反射された反射波を受信する空間を広く確保することができるため、そのような設定の変更が最小限で済み、さまざまな球技のシミュレーションを簡単に行うことができる。
【００５１】
また、球技用シミュレーション装置１０を製造する際、個々の球技用シミュレーション装置１０毎に、図１８で説明した工程を実施して、移動方向および移動速度に関する相関関係（相関式）を得て設定することで、球技用シミュレーション装置１０によって計測される移動方向および移動速度の製造上のばらつきを抑制する上で有利となる。
また、相関関係に基づいて移動方向および移動速度を計測することから、移動方向および移動速度の精度を確保しつつ、球技用シミュレーション装置１０の製造上の位置精度の許容差、具体的には、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの位置精度の許容差を緩和できるため、製造コストの低減を図る上で有利となる。
【００５２】
また、本実施の形態では、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄのうち、第１、第２のアンテナ１２Ａ、１２Ｂは互いに鉛直方向に間隔ｄＶをおいて配置され、かつ、第３、第４のアンテナ１２Ｃ、１２Ｄは互いに鉛直方向に間隔ｄＶをおいて配置され、第１、第３のアンテナ１２Ａ、１２Ｃは互いに水平方向に間隔ｄＨをおいて配置され、かつ、第２、第４のアンテナ１２Ｂ、１２Ｄは互いに水平方向に間隔ｄＨをおいて配置されている。
そして、鉛直方向に間隔ｄＶをおいて配置された２組のアンテナ１２Ａ、１２Ｂと１２Ｃ、１２Ｄとを用いて得た２つの速度の差分の平均値から上下角度θｙ、上下速度Ｖｙをそれぞれ算出し、水平方向に間隔ｄＨをおいて配置された２組のアンテナ１２Ａ、１２Ｃと、１２Ｂ、１２Ｄとを用いて得た２つの速度の差分の平均値から左右角度θｘ、左右速度Ｖｘをそれぞれ算出するようにした。
言い換えると、上下角度θｙ、上下速度Ｖｙを算出するための速度の差分をそれぞれ２つ得られ、また、左右角度θｘ、左右速度Ｖｘを算出するための速度の差分をそれぞれ２つ得られる。そのため、それら２つの速度の差分の平均値を用いてボール２の角度および速度を算出できることから、ボール２の角度および速度を正確かつ安定して算出する上で有利となる。
また、２組のアンテナ１２Ａ、１２Ｃと、１２Ｂ、１２Ｄとを設けたため、各アンテナとボール２との間に人や物体などの障害物が入るなどにより、一方の組のアンテナを用いた計測動作が正常になされなくなったとしても、他方の組みのアンテナを用いた計測動作が正常であれば、正常な組みのアンテナを用いた計測結果に基づいて、移動方向および移動速度を算出することができる。
したがって、２組のアンテナの一方が実質的に使用できない状態となっても残りの組みのアンテナを使用して計測を行うことができるため、障害物の影響を排除して移動方向および移動速度を計測でき有利となる。
【００５３】
なお、図２０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、上下角度θｙ、上下速度Ｖｙを算出するための速度の差分が１つ得られ、また、左右角度θｘ、左右速度Ｖｘを算出するための速度の差分が１つ得られるので、実施の形態と同様に、ボールの角度および速度を算出することができる。
しかしながら、本実施の形態のようにすると、２つの速度の差分の平均値を用いてボールの角度および速度を算出できるので、ボールの角度および速度を正確かつ安定して算出する上でより有利となる。
【００５４】
（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、図１２に示すような特性線ｋを示す相関式（回帰式）を予め求めておき、相関式を用いて第１の値Ｄ１、第２の値Ｄ２、平均値Ｖａｖｅから移動方向あるいは移動速度を算出した。
言い換えると、特性線ｋを示す相関式は、上下角度θｙ、左右角度θｘ、移動速度Ｖαのそれぞれについて１つずつ設定されている。
しかしながら、実際の相関関係においては、特性線ｋを示す相関式は複雑なものとなり、単一の相関式で特性線ｋを表すには限度がある。
そこで、特性線ｋを複数の領域に区分すると共に、各領域毎に異なる相関式を求めることが考えられる。このようにすると、特性線ｋを単一の相関式で示す場合と比較して、相関関係をより正確に示すことができ、したがって、上下角度θｙ、左右角度θｘ、移動速度Ｖαをより正確に算出する上で有利となる。
そこで、第２の実施の形態では、特性線ｋを複数の領域に区分すると共に、各領域毎に異なる相関式を求め、各相関式を用いて第１の値Ｄ１、第２の値Ｄ２、平均値Ｖａｖｅから移動方向あるいは移動速度を算出するようにしたものである。
【００５５】
以下では、図２１、図２２を参照して、第２の値Ｄ２と上下角度θｙとの相関関係、相関式を例にとって説明する。
まず、図２１に示すように、特性線ｋを示す単一の相関式（以下第１の相関式）を作成する。ここで、第１の相関式は、例えば、直線式のような単純な式でよい。第１の相関式を作成する場合も、第１の実施の形態と同様に、上下角度θｙと、第２の値Ｄ２との関係を離散的に測定したデータを取得し、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上下角度θｙを第２の値Ｄ２の関数（多項式）によって表わした相関式を求めることでなされる。
そして、特性線ｋを上下角度θｙの値に応じて複数の領域、例えば第１、第２領域Ｇａ、Ｇｂに区分する。
次いで、第１、第２領域Ｇａ、Ｇｂのそれぞれについて該当するデータを回帰分析することによって上下角度θｙを第２の値Ｄ２の関数（多項式）によって表わした相関式（以下第２、第３の相関式という）を求める。
ここで、第２、第３の相関式は、例えば、３次式以上の高次の多項式である。
図２２（Ａ）、（Ｂ）は各領域Ｇａ、Ｇｂに区分された特性線ｋａ、ｋｂを示し、それぞれ第２、第３の相関式によって示される。
このようにして得られた第１乃至第３の相関式を移動方向演算部３６に設定しておく。
【００５６】
移動方向演算部３６による移動方向の演算動作は次のようになされる。
まず、移動方向演算部３６は、第１の値Ｄ１が算出されたならば、図２１に示す第１の相関式を用いて上下角度θｙを算出し、その上下角度θｙが該当する領域が第１、第２領域Ｇａ、Ｇｂのうちの何れであるかを特定する。
次いで、移動方向演算部３６は、特定された領域に対応する相関式を図２２（Ａ）、（Ｂ）に示される第２、第３の相関式のうちから特定し、特定した相関式を用いて第２の値Ｄ２から上下角度θｙを算出する。
【００５７】
なお、移動方向演算部３６による左右角度θｘ、移動速度演算部３８による移動速度Ｖαの演算についても上述と同様に第１、第２、第３の相関式が設定されており、同様に算出される。
上述の例では、特性線ｋを第１、第２領域Ｇａ、Ｇｂに区分した場合について説明したが、３つ以上の領域に区分してもよく、その場合にも、各領域に応じて相関式を設定することは同様である。
言い換えると、移動方向算出用の相関式は、移動方向の全域について作成された１つの１次処理用の相関式と、移動方向の全域が２つ以上の範囲に区分けされ、該区分けされた各範囲毎に作成された２つ以上の２次処理用の相関式とを含んで構成されている。
そして、移動方向演算部３６による移動方向の算出は、１次処理用の相関式を用いて１回目の移動方向を算出し、２つ以上の範囲のうち、算出された１回目の移動方向が該当する範囲に対応する２次処理用の相関式を用いて２回目の移動方向を算出することによってなされる。
言い換えると、移動速度算出用の相関式は、移動速度の全域について作成された１つの１次処理用の相関式と、移動速度の全域が２つ以上の範囲に区分けされ、該区分けされた各範囲毎に作成された２つ以上の２次処理用の相関式とを含んで構成されている。
そして、移動速度演算部３８による移動速度の算出は、１次処理用の相関式を用いて１回目の移動速度を算出し、２つ以上の範囲のうち、算出された１回目の移動速度が該当する範囲に対応する２次処理用の相関式を用いて２回目の移動速度を算出することによってなされる。
また、第２の実施の形態において、移動方向演算部３６および移動速度演算部３８以外の構成は第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【００５８】
第２の実施の形態によれば、ボール２の移動方向および移動速度を算出するために用いる相関式として、特性線の範囲を区分するための第１の相関式と、第１の相関式を用いて特定された特性線の範囲ごとに設定された第２、第３の相関式とを予め用意しておき、これら第１の相関式と、第２、第３の相関式とを用いて段階的にボール２の移動方向および移動速度を算出するようにした。
したがって、実測して得た第１乃至第４の速度Ｖ１〜Ｖ４と実測して得たボール２の移動方向との相関関係、あるいは、実測して得た第１乃至第４の速度Ｖ１〜Ｖ４と実測して得たボール２の移動速度との相関関係をより正確に反映させてボール２の移動方向および移動速度を算出できるため、ボール２の移動方向および移動速度をより正確に算出する上で有利となる。
また、アンテナ特性などの原因によって、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄから見て仮想軸ＬＡ〜ＬＤに近い範囲でボール２を計測した場合（計測範囲の中心部で計測した場合）と、その範囲の周囲でボール２を計測した場合（計測範囲の端部で計測した場合）とで、算出される第１乃至第４の速度Ｖ１〜Ｖ４の値に傾向の違いが生じることが考えられる。
この場合、同一の移動方向および同一の移動速度を有するボール２を計測したとしても、計測範囲の中心部で計測した場合と、計測範囲の端部で計測した場合とで得られる移動方向および移動速度に違いが生じ、精度が低下することが懸念される。
しかしながら、上述のように複数の相関式を用いると、算出される第１乃至第４の速度Ｖ１〜Ｖ４の値に傾向の違いを解消でき、したがって、計測範囲の中心部で計測した場合と、計測範囲の端部で計測した場合とで得られる移動方向および移動速度の精度を高める上で有利となる。
【００５９】
（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、球技用シミュレーション装置１０によって、評価データとしてさらにボール２のスピン量ＳＰおよび回転軸の傾きを算出するようにしたものである。
【００６０】
まず、第３の実施の形態を説明する前に、１つのドップラーセンサ１４を用いてスピン量ＳＰを検出する原理について説明する。
図２３は、ボール２のスピン量の検出原理を説明するための球技用シミュレーション装置１０の構成を示すブロック図である。
なお、以下の実施の形態において第１の実施の形態と同様の部分、部材には同一の符号を付してその説明を省略し、あるいは、簡単に行う。
球技用シミュレーション装置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、計測シミュレーション部２０と、表示部２２と、操作部２４などを含んで構成されている。なお、図２３ではドップラーセンサ１４が１つ設けられている場合について説明する。
【００６１】
計測シミュレーション部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、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。
計測シミュレーション部２０は、マイクロコンピュータ２１によって構成されている。
【００６２】
図２４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球技用シミュレーション装置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、スピン量演算部４６とを含んで構成されている。
また、スピン量演算部４６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。
【００６３】
次に、ボール２のスピン量の計測原理について説明する。
図２５はボール２のスピン量を検出する原理の説明図である。
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、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、ボール２のスピンによって移動する方向とボール２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、ボール２のスピンによって移動する方向とボール２の移動方向とが同じ向きとなる部分である。
【００６４】
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 （１０）
Ｖｂ＝Ｖａ−ωｒ （１１）
Ｖｃ＝Ｖｂ＋ωｒ （１２）
（ただし、Ｖαはボール２の移動速度、ωは角速度（ｒａｄ／ｓ）、ｒはボール２の半径）
したがって、原理的には、式（１０）に基づいて第１部分速度Ｖａからボール２の移動速度Ｖαを算出でき、式（１１）または式（１２）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、本例では、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からスピン量を求めるようにした。
【００６５】
図２６は、打ち出されたボール２を球技用シミュレーション装置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。
【００６６】
図２６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。
【００６７】
図２７は図２６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２７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。
【００６８】
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２７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、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。
【００６９】
ここで、第２部分速度Ｖｂと第３部分速度Ｖｃの差分ΔＶは、式（１１）、式（１２）わかるように以下の式（１３）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 （１３）
したがって、（１３）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２７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２７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、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（１３）によって得られるボール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の山の幅からボール２のスピン量ＳＰを求めることが可能となる。
【００７０】
スピン量演算部４６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。
【００７１】
次に、実測して得た電波強度分布Ｐｓと実測して得たボール２のスピン量ＳＰとの相関関係の取得について説明する。
【００７２】
まず、専用のボール打ち出し装置（ピッチングマシン）によって基準位置に位置するボール２を、さまざまな速度、方向にて発射する。
そして、スピン量を高精度に計測可能な基準計測器によってボール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。
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、スピン量ＳＰの計測と同時に、球技用シミュレーション装置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。
【００７３】
実測して得た電波強度分布Ｐｓと実測して得たボール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。
本例では、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の山の幅からボール２のスピン量ＳＰを評価データとして算出する。
したがって、本例では、スピン量演算部４６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、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。
【００７４】
次にボール２について説明する。
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２６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。
そこで、以下に説明するように、ボール２に電波反射率が異なる第１領域と第２領域とを形成する。
【００７５】
図２８はボール２が軟式野球用のボールである場合のボールの構成を示す断面図である。
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、球状で中空のコア層２１０により形成されている。
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、第２領域２０６は、球面上で第１領域２０４を除く残りの部分に形成されている。そして、第２領域２０６の電波反射率は、第１領域２０４の電波反射率よりも低いものとなっている。
すなわち、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。
本例では、複数の第１領域２０４と、第２領域２０６とがコア層２１０の内面に形成されている。すなわち、球体２０２の中心を中心とした球面は、コア層２１０の内面である。
この場合、コア層２１０は導電性を有さず、したがって、電波の通過を許容する材料で形成されている。
【００７６】
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（１４）、式（１５）が成立する。
Γ＝（３７７−Ｒ）／（３７７＋Ｒ） （１４）
Ｒ＝（３７７（１−Γ））／（１＋Γ） （１５）
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（１５）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。
【００７７】
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、金属粉末を含む導電性塗料である。このような導電性塗料を球体２０２の中心を中心とした球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、例えば、銀、銅、ニッケルなどを含むシールド用塗料を使用するなど、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前記球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で第１領域２０４を形成してもよい。
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。
【００７８】
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。
本例では、第２領域２０６は、第１領域２０４を除く残りの表面の部分に形成され導電性を有さない。
計測装置１０として、従来公知の計測装置であるＴｒａｃｋＭａｎ（ＴｒａｃｋＭａｎ Ａ／Ｓ社の登録商標）を用いた場合、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）を大きく取ると、スピン量をより正確に検出する上で、また、より長時間スピン量を検出する上で有利となる。
この場合、第２領域２０６の電波反射率を５％以下、表面抵抗を３４０Ω／ｓｑ．以上とすると、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有利となる。
【００７９】
このように第１領域２０４，第２領域２０６をボール２に形成することにより以下の効果が奏される。
ボール２は、球体２０２の中心を中心とした球面上に形成された第１領域２２と、球面上で第１領域２２を除く残りの部分に形成された第２領域２４とを備え、第２領域２４の電波反射率は、第１領域２２の電波反射率よりも低いものとなっている。
したがって、計測装置１０のアンテナ１２から発射された送信波Ｗ１がボール２の回転と共に移動する複数の第１領域２２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、打撃されたボール２がアンテナ１２から離間してアンテナ１２で受信される反射波Ｗ２の信号強度が低下しても、各周波数分布ＤＡ、ＤＢ、ＤＣの信号強度を確保することができる。
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速度Ｖ２、Ｖ３を安定して計測する上で有利となる。
すなわち、ドップラー信号におけるスピン量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、スピン量の検出を安定して確実に行う上で有利となる。
したがって、より長い期間、第２、第３速度Ｖ２、Ｖ３を計測することでより長い期間にわたってスピン量の計測を安定して行うことができる。
【００８０】
図２９はボール２が硬式野球用のボールである場合のボールの構成を示す断面図である。
球体２０２は、球状で中実のコア層２２０と、このコア層２２０を覆うカバー層２２２とで形成されている。
コア層２２０は、球状で中実の内側コア層２２０Ａと、この内側コア層２２０Ａを覆う外側コア層２２０Ｂとで構成されている。
内側コア層２２０Ａの材料としては、例えば、ゴムなどの従来公知のさまざまな材料が用いられる。
外側コア層２２０Ｂの材料としては、例えば、毛糸や綿糸などの糸、あるいは、発泡ウレタンなどの合成樹脂材料が用いられる。
外側コア層２２０Ｂは、毛糸や綿糸が内側コア層２２０Ａを覆うように巻き付けられることで構成され、あるいは、発泡ウレタンなどの合成樹脂が内側コア層２２０Ａを覆うように成形されことで構成される。
カバー層２２２の材料としては、例えば、牛革が用いられ、カバー層２２２は、外側コア層２２０Ｂを覆う牛革を糸で縫合することで構成される。
すなわち、本例では、カバー層２２２は、第１領域２０４による電波の反射がなされるように、電波の通過を許容する材料、例えば、導電性物質を含有しない材料などで形成されている。
【００８１】
第１領域２０４、第２領域２０６は、カバー層２２２の内面、すなわち、外側コア層２２０Ｂの外面に形成されている。
あるいは、第１領域２０４、第２領域２０６は、カバー層２２２の外面に形成されていてもよい。
言い換えると、球体２０２の中心を中心とした球面は、外側コア層２２０Ｂの外面またはカバー層２２２の内面または外面である。
このような構成においても図２８の場合と同様の効果が奏される。
【００８２】
次に、球技用シミュレーション装置１０の動作について図３０、図３１のフローチャートを参照して説明する。
まず、図３０を参照して、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の設定について説明する。
まず、専用のボール打ち出し装置（ピッチングマシン）を用いてボール２を、移動方向とスピン量を異ならせて発射し、スピン量ＳＰを実測する（ステップＳ１００）。
同時に、球技用シミュレーション装置１０を用いて信号強度分布データＰの山の幅を計測する（ステップＳ１０２）。
次いで、球技用シミュレーション装置１０とは別のコンピュータにより、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Ｓ１０４）。
そして、ステップＳ１０４によって得られた相関式を球技用シミュレーション装置１０に設定する（ステップＳ１０６）。
【００８３】
次に、図３１を参照してボール２を打撃した場合における球技用シミュレーション装置１０のスピン量ＳＰの計測動作について説明する。
予め図３０の処理が実施され、球技用シミュレーション装置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、ボール２の打ち出し方向においてボール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、球技用シミュレーション装置１０はボール２のスピン量ＳＰを計測するための計測モードに設定される（ステップＳ１２０）。
【００８４】
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Ｓ１２２）。
ここで、使用者がバット４でボール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を生成して計測シミュレーション部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。
【００８５】
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Ｓ１２４）、トリガ信号ｔｒｇを検出しなければ、ステップＳ１２４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Ｓ１２６）。
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Ｓ１２８）。
次いで、スピン量演算部４６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Ｓ１３０）。
このようにして得られたスピン量ＳＰが表示部２２に供給されて表示される（ステップＳ１３２）。
この場合、例えば、ボール２のスピン量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。
【００８６】
以上説明したように、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を算出することができる。
【００８７】
次に、以上のように説明したスピン量ＳＰの計測原理を用いた第３の実施の形態について詳細に説明する。
上述の説明では、ボール２の挙動を表わすデータとしてボール２のスピン量ＳＰを計測する場合について説明したが、第３の実施の形態では、スピン量ＳＰに加えて回転するボール２の回転軸の傾きを計測する。
【００８８】
図３２は第３の実施の形態における球技用シミュレーション装置１０Ａの機能ブロック図である。
第３の実施の形態は、ボール２のスピン量ＳＰと回転軸の傾きを計測する点以外は、第１の実施の形態の球技用シミュレーション装置１０Ａと同様の構成であるため、第１の実施の形態と同様の構成についは説明を簡単に行う。
図３２に示すように、第３の実施の形態における球技用シミュレーション装置１０Ａは、第１の実施の形態と同様に、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、計測シミュレーション部２０と、表示部２２と、操作部２４などを含んで構成されている。
【００８９】
計測シミュレーション部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、ボール２の初期特性値としての移動方向および移動速度に加えて、スピン量ＳＰ、回転軸の傾きを算出するものである。
また、計測シミュレーション部２０は、初期特性値に基づいてボール２の飛距離を算出すると共に、算出された飛距離に基づいてボール２の弾道を算出し、飛距離および弾道を含むデータに基づいて打撃の評価を行う評価データを生成するものであり、この評価データにはスピン量ＳＰ、回転軸の傾きが含まれる。
本実施の形態では、計測シミュレーション部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シミュレーション部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４６と、回転軸演算部４８とを含んで構成されている。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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、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。
【００９３】
移動速度演算部３６は、第１の実施の形態と同様に、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。
【００９４】
スピン量演算部４６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を評価データとして算出するものである。
【００９５】
次に、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。
【００９６】
まず、専用のボール打ち出し装置（ピッチングマシン）によって基準位置に位置するボール２を、さまざまな速度、方向にて発射する。
そして、スピン量を高精度に計測可能な基準計測器によってボール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、スピン量ＳＰの計測と同時に、本実施の形態の球技用シミュレーション装置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。
【００９７】
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４６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。
【００９８】
回転軸演算部４８は、第１乃至第４の信号強度分布データＰの幅に基づいてボール２の回転軸の傾きを評価データとして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３３（Ａ）、図３４（Ａ）、図３５（Ａ）は第２のアンテナ１２Ｂの仮想軸ＬＢ（図４）に沿ってボール２を見た図、図３３（Ｂ）、図３４（Ｂ）、図３５（Ｂ）は第１のアンテナ１２Ａの仮想軸ＬＡ（図４）に沿ってボール２を見た図である。この場合、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３３（Ａ）、（Ｂ）は、ボール２の回転軸Ｍが仮想線ＣＬ（図７）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、ボール２にはバックスピンがかかっている。
図３４（Ａ）、（Ｂ）は、ボール２の回転軸Ｍが仮想線ＣＬ（図７）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、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３５（Ａ）、（Ｂ）は、ボール２の回転軸Ｍが仮想線ＣＬ（図７）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、ボール２にはサイドスピンがかかっている。
【００９９】
ここで、ボール２のスピン量ＳＰが図３３〜図３５で同一であるものとする。
ボール２を正面から見ると、図３３（Ａ）、図３４（Ａ）、図３５（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。
これに対してボール２を斜め下方から見ると、図３３（Ｂ）に示すように回転軸Ｍが水平であれば、図３３（Ａ）と同じスピン量ＳＰとして検出される。
図３４（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３４（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３５（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３５（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３４（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、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４８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３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（２０）、式（２１）に示す。
ΔＡＤ＝ΔＳＡ−ΔＳＤ （２０）
ΔＣＢ＝ΔＳＣ−ΔＳＢ （２１）
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。
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。
【０１００】
次に、球技用シミュレーション装置１０Ａの動作について図３６、図３７のフローチャートを参照して説明する。
まず、図３６を参照して、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと、ボール２の移動方向、移動速度、スピン量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、専用のボール打ち出し装置（ピッチングマシン）によって基準位置Ｏに位置するボール２を、左右角度θｘ、上下角度θｙ、移動速度Ｖα、スピン量ＳＰを異ならせて発射し、左右角度θｘ、上下角度θｙ、移動速度Ｖα、スピン量ＳＰを実測する（ステップＳ２００）。
同時に、球技用シミュレーション装置１０を用いて第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤと、第１乃至第４の信号強度分布データＰの山の幅とを計測する（ステップＳ２０２，Ｓ２０４）。
次いで、球技用シミュレーション装置１０とは別のコンピュータにより、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤに基づいて第１の値Ｄ１、第２の値Ｄ２を算出する（ステップＳ２０６）。
次いで、第１の値Ｄ１と上下角度θｙとの相関関係を示す相関式を算出し（ステップＳ２０８）、第２の値Ｄ２と左右角度θｘとの相関関係を示す相関式を算出し（ステップＳ２１０）。
次いで、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤに基づいて平均値Ｖａｖｅを算出する（ステップＳ２１２）。
次いで、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Ｓ２１４）。
また、前記のコンピュータにより、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Ｓ２１６）。
そして、ステップＳ２０８，Ｓ２１０、Ｓ２１４、Ｓ２１６によって得られた４つの相関式を球技用シミュレーション装置１０に設定する（ステップＳ２１８）。
【０１０１】
次に、専用のボール打ち出し装置（ピッチングマシン）によって基準位置Ｏに位置するボール２を、移動速度Ｖαとスピン量ＳＰと上下角度θｙとを異ならせて発射して飛距離Ｄｂを実測する（ステップＳ２２０）。
次いで、球技用シミュレーション装置１０とは別のコンピュータにより、前述した図１３に示すようなコンター図に相当するデータを飛距離算出用のマップとして作成し、球技用シミュレーション装置１０に設定する（ステップＳ２２２）。
【０１０２】
次に、図３７を参照してボール２を打撃した場合における球技用シミュレーション装置１０の動作について説明する。
予め図３６の処理が実施され、球技用シミュレーション装置１０に前記の相関式、飛距離算出用のマップが設定されているものとする。
まず、使用者は、ボール２の打ち出し方向においてボール２を打撃する大体の位置から例えば１．７ｍ程度後方の箇所に、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄをボール２に向けてケース２６を設置する。
ケース２６は、例えば地面Ｇの上に載置すればよい。
これにより、第１乃至第４のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄから送出された送信波Ｗ１がボール２に当たり、反射波Ｗ２が第１乃至第４のアンテナ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、球技用シミュレーション装置１０はボール２の移動方向および移動速度を計測するための計測モードに設定される（ステップＳ３００）。
【０１０３】
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Ｓ３０２）。
ここで、使用者がバット６を把持してスウィングして野球用のバット４で、トスされたボール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ＳｄＡ〜ＳｄＤの少なくとも１つ以上の信号を受信し、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を生成して計測シミュレーション部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。
【０１０４】
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Ｓ３０４）、トリガ信号ｔｒｇを検出しなければ、ステップＳ３０４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Ｓ３０６）。
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ＰＡ〜ＰＤを生成する（ステップＳ３０８）。
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ＰＡ〜ＰＤから第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤを算出する（ステップＳ３１０）。
次いで、移動方向検出部３６は、第１の値Ｄ１、第２の値Ｄ２を算出し（ステップＳ３１２）、予め設定されている相関式から第１の値Ｄ１、第２の値Ｄ２に基づいて上下角度θｙ、左右角度θｘを算出する（ステップＳ３１４）。
また、移動速度検出部３８は、第１乃至第４の速度ＶＡ〜ＶＤから平均値Ｖａｖｅを算出し（ステップＳ３１６）、予め設定されている相関式から平均値Ｖａｖｅに基づいて移動速度Ｖαを算出する（ステップＳ３１８）。
さらに、評価用特性値演算部４０は、ボール２の移動速度および移動方向を含む初期特性値に基づいて飛距離算出用のマップからボール２の飛距離Ｄｂを算出すると共に、算出された飛Ｄｂ距離に基づいてボール２の弾道を算出する（ステップＳ３２０）。
【０１０５】
次いで、スピン量演算部４６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Ｓ３２２）。
次いで、回転軸演算部４８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に基づいてボール２の回転軸Ｍの傾きを算出する（ステップＳ３２４）。
【０１０６】
評価データ生成部４２は、評価用特性値演算部４０によって算出された飛距離および弾道を含むデータに基づいて各種の評価データを生成すると、図３８に示すように、表示部２２に表示させる（ステップＳ３２６）。
また、本実施の形態では、評価データ生成部４２は、スピン量演算部４６で算出されたスピン量ＳＰおよび回転軸演算部４８で算出された回転軸Ｍの傾きＲを評価データとして受け付け、そのまま表示部２２に表示させる。
なお、スピン量ＳＰの単位は（ｒｐｍ）、回転軸Ｍの傾きＲの単位は（度）として表示される。回転軸Ｍの傾きＲは、例えば、回転軸Ｍが水平面に対してなす角度で示され、回転軸Ｍが水平面と平行であれば傾きＲ＝０度となり、回転軸Ｍが水平面に対して左に傾斜すると傾きＲが負の角度となり、回転軸Ｍが水平面に対して右に傾斜すると傾きＲが正の角度となる。
また、打撃判定部４４は、評価データ生成部４２で生成された落下点Ｐｂの位置に基づいてゲームとしての評価を判定し、その判定結果を図１７のように表示部２２に表示させる（ステップＳ３２８）。
以上で一連の動作が終了する。
【０１０７】
以上説明したように、第３の実施の形態によれば、第１の実施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、スピン量ＳＰ、回転軸Ｍの傾きＲを評価データとして得ることができるため、使用者に提供する評価データの価値を高めることができ、球技用シミュレーション装置１０の有用性を高める上でより一層有利となる。
【０１０８】
なお、上述した実施の形態では、トスされたボール２をバット４で打撃する場合について説明したが、ティーバッティングのように静止したボール２をバット４で打撃しても良いことは無論である。
また、概ね打撃領域Ｚｈを通過したボール２であれば、投球されたボール２をバット４で打撃した場合を対象としてもよい。
また、上述した実施の形態では、ボール２が野球用ボールである場合について説明したが、ボールは、テニスボールやサッカーボールであってもよく、本発明はさまざまな球技用ボールを打撃した場合のシミュレーションを行う場合に適用可能である。
なお、テニスボールの場合、ボールを打撃する物体はラケットであり、サッカーボールの場合、ボールを打撃する物体は人の足となる。
【符号の説明】
【０１０９】
２……ボール、４……バット（物体）、１２Ａ〜１２Ｄ……第１乃至第４のアンテナ、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……移動方向演算部、３８……移動速度演算部、４０……評価用特性値演算部、４２……評価データ生成部、４４……打撃判定部、４６……スピン量演算部、４８……回転軸演算部、ＰＡ〜ＰＤ……第１乃至第４の信号強度分布データ、ＶＡ〜ＶＤ……第１乃至第４の速度、Ｖα……移動速度、θｘ……左右角度、θｙ……上下角度、ＳＰ……スピン量、Ｒ……回転軸Ｍの傾き。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
球技用のボールが物体により打撃されたときの前記ボールの移動速度および移動方向を含む初期特性値を検出する初期特性値検出部と、
前記初期特性値に基づいて前記ボールの飛距離を算出すると共に、前記算出された飛距離に基づいて前記ボールの弾道を算出する評価用特性値演算部と、
前記初期特性値、前記飛距離および前記弾道を含むデータに基づいて前記打撃の評価を行う評価データを生成する評価データ生成部とを含む球技用シミュレータ装置であって、
前記初期特性値検出部は、
指向性を有し、供給される送信信号に基づいて前記ボールに向けて送信波を送信すると共に、前記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の速度と予め実測され得られている前記ボールの移動方向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の速度から前記移動方向を算出する移動方向演算部と、
予め実測され得られている前記第１乃至第ｎの速度と予め実測され得られている前記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の速度から前記移動速度を算出する移動速度演算部と、
を備えることを特徴とする球技用シミュレータ装置。
【請求項２】
前記評価データ生成部による前記ボールの飛距離の算出は、予め実測されている前記ボールの移動速度と予め実測されている飛距離との相関関係に基づいて、前記移動速度演算部で算出された前記移動速度から前記飛距離を求めることでなされ、
前記評価データ生成部による前記弾道の算出は、前記飛距離と前記移動方向演算部で演算された移動方向とに基づいてなされる、
ことを特徴とする請求項１記載の球技用シミュレーション装置。
【請求項３】
前記評価データ生成部による前記ボールの飛距離の算出は、前記移動速度演算部で算出された移動速度、前記移動方向演算部で演算された移動方向、前記ボールに作用する抗力、揚力、重力に基づいて運動方程式を解くことによってなされ、
前記評価データ生成部による前記弾道の算出は、前記飛距離と前記移動方向演算部で演算された移動方向とに基づいてなされる、
ことを特徴とする請求項１記載の球技用シミュレーション装置。
【請求項４】
予め定められた基準位置を通り水平方向に延在する仮想線を含み鉛直方向に延在する平面を基準鉛直面とし、
前記基準位置を通り前記基準鉛直面と直交する平面を基準水平面とし、
前記移動体が前記基準位置から移動したときの移動軌跡を前記基準鉛直面に投影して得られた移動軌跡と前記基準水平面とがなす角度を上下角度とし、
前記移動体が前記基準位置から移動したときの移動軌跡を前記基準水平面に投影して得られれた移動軌跡と前記基準鉛直面とがなす角度を左右角度とした場合、
前記移動方向演算部によって算出される前記移動方向は前記上下角度と前記左右角度とで示される、
ことを特徴とする請求項１乃至３に何れか１項記載の球技用シミュレーション装置。
【請求項５】
前記移動速度演算部によって算出される前記移動速度は、前記移動体の移動方向に沿った前記移動体の速度である、
ことを特徴とする請求項１乃至４に何れか１項記載の球技用シミュレーション装置。
【請求項６】
前記移動方向演算部による前記移動方向の算出は、
予め実測され得られている前記第１乃至第ｎの速度と予め実測され得られている前記移動体の移動方向との相関関係を示す移動方向算出用の相関式に基づいてなされる、
ことを特徴とする請求項１乃至５に何れか１項記載の球技用シミュレーション装置。
【請求項７】
前記移動方向算出用の相関式は、
前記移動方向の全域について作成された１つの１次処理用の相関式と、
前記移動方向の全域が２つ以上の範囲に区分けされ、該区分けされた各範囲毎に作成された２つ以上の２次処理用の相関式とを含んで構成され、
前記移動方向演算部による前記移動方向の算出は、
前記１次処理用の相関式を用いて１回目の移動方向を算出し、前記２つ以上の範囲のうち、前記算出された１回目の移動方向が該当する前記範囲に対応する前記２次処理用の相関式を用いて２回目の移動方向を算出することによってなされる、
ことを特徴とする請求項６記載の球技用シミュレーション装置。
【請求項８】
前記移動速度演算部による前記移動速度の算出は、
予め実測され得られている前記第１乃至第ｎの速度と予め実測され得られている前記移動体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、
ことを特徴とする請求項１乃至７に何れか１項記載の球技用シミュレーション装置。
【請求項９】
前記移動速度算出用の相関式は、
前記移動速度の全域について作成された１つの１次処理用の相関式と、
前記移動速度の全域が２つ以上の範囲に区分けされ、該区分けされた各範囲毎に作成された２つ以上の２次処理用の相関式とを含んで構成され、
前記移動速度演算部による前記移動速度の算出は、
前記１次処理用の相関式を用いて１回目の移動速度を算出し、前記２つ以上の範囲のうち、前記算出された１回目の移動速度が該当する前記範囲に対応する前記２次処理用の相関式を用いて２回目の移動速度を算出することによってなされる、
ことを特徴とする請求項８記載の球技用シミュレーション装置。
【請求項１０】
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ている、
ことを特徴とする請求項１乃至９に何れか１項記載の球技用シミュレーション装置。
【請求項１１】
ｎは３であり、
第１乃至第３のアンテナのうち、第１、第２のアンテナは互いに水平方向に第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鉛直方向に第２の間隔をおいて配置されている、
ことを特徴とする請求項１乃至９に何れか１項記載の球技用シミュレーション装置。
【請求項１２】
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前記評価データとして算出するスピン量演算部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１乃至９に何れか１項記載の球技用シミュレーション装置。
【請求項１３】
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１２記載のボール計測装置。
【請求項１４】
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１３記載のボール計測装置。
【請求項１５】
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１３または１４記載のボール計測装置。
【請求項１６】
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傾きを前記評価データとして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１３乃至１５に何れか１項記載の球技用シミュレーション装置。
【請求項１７】
前記球技は野球であって、
前記評価データ生成部は、前記ボールの落下点の位置を生成し、
仮想的な野球グランド上に複数の領域を設定しておき、前記評価データ生成部で生成された落下点の位置がどの領域に該当するかに応じて、アウト、ヒット、ホームランの評価を判定する打撃判定部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１乃至１６に何れか１項記載の球技用シミュレーション装置。
【請求項１８】
球技用のボールが物体により打撃されたときの前記ボールの移動速度および移動方向を含む初期特性値を検出する初期特性値検出工程と、
前記初期特性値に基づいて前記ボールの飛距離を算出すると共に、前記算出された飛距離に基づいて前記ボールの弾道を算出する評価用特性値演算工程と、
前記初期特性値、前記飛距離および前記弾道を含むデータに基づいて前記打撃の評価を行う評価データを生成する評価データ生成工程とを含む球技用シミュレーション方法であって、
指向性を有し、供給される送信信号に基づいて前記ボールに向けて送信波を送信すると共に、前記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の速度を算出する速度演算部を設け、
前記第１乃至第ｎの速度と前記ボールの移動方向との相関関係と、前記第１乃至第ｎの速度と前記ボールの移動速度との相関関係とをそれぞれ予め求めておき、
前記第１乃至第ｎの速度と前記ボールの移動方向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の速度から前記移動方向を算出し、
前記第１乃至第ｎの速度と前記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の速度から前記移動速度を算出する、
ことを特徴とする球技用シミュレーション方法。
【請求項１９】
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前記評価データとして算出するスピン量演算部をさらに設ける、
ことを特徴とする請求項１８記載の球技用シミュレーション方法。
【請求項２０】
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し、
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し、
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傾きを前記評価データとして算出する回転軸演算部をさらに設けた、
ことを特徴とする請求項１９記載の球技用シミュレーション方法。
【請求項２１】
前記ボールは、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１８乃至２０に何れか１項記載の球技用シミュレーション方法。
【請求項１】
球技用のボールが物体により打撃されたときの前記ボールの移動速度および移動方向を含む初期特性値を検出する初期特性値検出部と、
前記初期特性値に基づいて前記ボールの飛距離を算出すると共に、前記算出された飛距離に基づいて前記ボールの弾道を算出する評価用特性値演算部と、
前記初期特性値、前記飛距離および前記弾道を含むデータに基づいて前記打撃の評価を行う評価データを生成する評価データ生成部とを含む球技用シミュレータ装置であって、
前記初期特性値検出部は、
指向性を有し、供給される送信信号に基づいて前記ボールに向けて送信波を送信すると共に、前記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の速度と予め実測され得られている前記ボールの移動方向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の速度から前記移動方向を算出する移動方向演算部と、
予め実測され得られている前記第１乃至第ｎの速度と予め実測され得られている前記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の速度から前記移動速度を算出する移動速度演算部と、
を備えることを特徴とする球技用シミュレータ装置。
【請求項２】
前記評価データ生成部による前記ボールの飛距離の算出は、予め実測されている前記ボールの移動速度と予め実測されている飛距離との相関関係に基づいて、前記移動速度演算部で算出された前記移動速度から前記飛距離を求めることでなされ、
前記評価データ生成部による前記弾道の算出は、前記飛距離と前記移動方向演算部で演算された移動方向とに基づいてなされる、
ことを特徴とする請求項１記載の球技用シミュレーション装置。
【請求項３】
前記評価データ生成部による前記ボールの飛距離の算出は、前記移動速度演算部で算出された移動速度、前記移動方向演算部で演算された移動方向、前記ボールに作用する抗力、揚力、重力に基づいて運動方程式を解くことによってなされ、
前記評価データ生成部による前記弾道の算出は、前記飛距離と前記移動方向演算部で演算された移動方向とに基づいてなされる、
ことを特徴とする請求項１記載の球技用シミュレーション装置。
【請求項４】
予め定められた基準位置を通り水平方向に延在する仮想線を含み鉛直方向に延在する平面を基準鉛直面とし、
前記基準位置を通り前記基準鉛直面と直交する平面を基準水平面とし、
前記移動体が前記基準位置から移動したときの移動軌跡を前記基準鉛直面に投影して得られた移動軌跡と前記基準水平面とがなす角度を上下角度とし、
前記移動体が前記基準位置から移動したときの移動軌跡を前記基準水平面に投影して得られれた移動軌跡と前記基準鉛直面とがなす角度を左右角度とした場合、
前記移動方向演算部によって算出される前記移動方向は前記上下角度と前記左右角度とで示される、
ことを特徴とする請求項１乃至３に何れか１項記載の球技用シミュレーション装置。
【請求項５】
前記移動速度演算部によって算出される前記移動速度は、前記移動体の移動方向に沿った前記移動体の速度である、
ことを特徴とする請求項１乃至４に何れか１項記載の球技用シミュレーション装置。
【請求項６】
前記移動方向演算部による前記移動方向の算出は、
予め実測され得られている前記第１乃至第ｎの速度と予め実測され得られている前記移動体の移動方向との相関関係を示す移動方向算出用の相関式に基づいてなされる、
ことを特徴とする請求項１乃至５に何れか１項記載の球技用シミュレーション装置。
【請求項７】
前記移動方向算出用の相関式は、
前記移動方向の全域について作成された１つの１次処理用の相関式と、
前記移動方向の全域が２つ以上の範囲に区分けされ、該区分けされた各範囲毎に作成された２つ以上の２次処理用の相関式とを含んで構成され、
前記移動方向演算部による前記移動方向の算出は、
前記１次処理用の相関式を用いて１回目の移動方向を算出し、前記２つ以上の範囲のうち、前記算出された１回目の移動方向が該当する前記範囲に対応する前記２次処理用の相関式を用いて２回目の移動方向を算出することによってなされる、
ことを特徴とする請求項６記載の球技用シミュレーション装置。
【請求項８】
前記移動速度演算部による前記移動速度の算出は、
予め実測され得られている前記第１乃至第ｎの速度と予め実測され得られている前記移動体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、
ことを特徴とする請求項１乃至７に何れか１項記載の球技用シミュレーション装置。
【請求項９】
前記移動速度算出用の相関式は、
前記移動速度の全域について作成された１つの１次処理用の相関式と、
前記移動速度の全域が２つ以上の範囲に区分けされ、該区分けされた各範囲毎に作成された２つ以上の２次処理用の相関式とを含んで構成され、
前記移動速度演算部による前記移動速度の算出は、
前記１次処理用の相関式を用いて１回目の移動速度を算出し、前記２つ以上の範囲のうち、前記算出された１回目の移動速度が該当する前記範囲に対応する前記２次処理用の相関式を用いて２回目の移動速度を算出することによってなされる、
ことを特徴とする請求項８記載の球技用シミュレーション装置。
【請求項１０】
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ている、
ことを特徴とする請求項１乃至９に何れか１項記載の球技用シミュレーション装置。
【請求項１１】
ｎは３であり、
第１乃至第３のアンテナのうち、第１、第２のアンテナは互いに水平方向に第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鉛直方向に第２の間隔をおいて配置されている、
ことを特徴とする請求項１乃至９に何れか１項記載の球技用シミュレーション装置。
【請求項１２】
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前記評価データとして算出するスピン量演算部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１乃至９に何れか１項記載の球技用シミュレーション装置。
【請求項１３】
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１２記載のボール計測装置。
【請求項１４】
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１３記載のボール計測装置。
【請求項１５】
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１３または１４記載のボール計測装置。
【請求項１６】
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傾きを前記評価データとして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１３乃至１５に何れか１項記載の球技用シミュレーション装置。
【請求項１７】
前記球技は野球であって、
前記評価データ生成部は、前記ボールの落下点の位置を生成し、
仮想的な野球グランド上に複数の領域を設定しておき、前記評価データ生成部で生成された落下点の位置がどの領域に該当するかに応じて、アウト、ヒット、ホームランの評価を判定する打撃判定部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１乃至１６に何れか１項記載の球技用シミュレーション装置。
【請求項１８】
球技用のボールが物体により打撃されたときの前記ボールの移動速度および移動方向を含む初期特性値を検出する初期特性値検出工程と、
前記初期特性値に基づいて前記ボールの飛距離を算出すると共に、前記算出された飛距離に基づいて前記ボールの弾道を算出する評価用特性値演算工程と、
前記初期特性値、前記飛距離および前記弾道を含むデータに基づいて前記打撃の評価を行う評価データを生成する評価データ生成工程とを含む球技用シミュレーション方法であって、
指向性を有し、供給される送信信号に基づいて前記ボールに向けて送信波を送信すると共に、前記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の速度を算出する速度演算部を設け、
前記第１乃至第ｎの速度と前記ボールの移動方向との相関関係と、前記第１乃至第ｎの速度と前記ボールの移動速度との相関関係とをそれぞれ予め求めておき、
前記第１乃至第ｎの速度と前記ボールの移動方向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の速度から前記移動方向を算出し、
前記第１乃至第ｎの速度と前記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の速度から前記移動速度を算出する、
ことを特徴とする球技用シミュレーション方法。
【請求項１９】
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前記評価データとして算出するスピン量演算部をさらに設ける、
ことを特徴とする請求項１８記載の球技用シミュレーション方法。
【請求項２０】
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し、
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し、
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傾きを前記評価データとして算出する回転軸演算部をさらに設けた、
ことを特徴とする請求項１９記載の球技用シミュレーション方法。
【請求項２１】
前記ボールは、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１８乃至２０に何れか１項記載の球技用シミュレーション方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【公開番号】特開２０１２−２３１９０８（Ｐ２０１２−２３１９０８Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０１９１７（Ｐ２０１１−１０１９１７）
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
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