計測装置および計測方法
【課題】より簡単な構成で、クラブヘッドの挙動を正確に計測することができるようにする。
【解決手段】ゴルフクラブのクラブヘッド上面８１aに配置された少なくとも３点のマーカ９１aないし９１ｃと、クラブヘッドのフェースとの位置関係が予め記憶される。計測装置は、ゴルフクラブをスイングしたときのインパクト付近の複数枚の画像を撮像し、記憶されている位置関係を用いて、撮像された画像に含まれるマーカ９１aないし９１ｃの位置から、スイング時のクラブヘッド８１のフェースの挙動を計測する。本発明は、例えば、スイング時のクラブヘッドの挙動を計測する計測装置に適用できる。
【解決手段】ゴルフクラブのクラブヘッド上面８１aに配置された少なくとも３点のマーカ９１aないし９１ｃと、クラブヘッドのフェースとの位置関係が予め記憶される。計測装置は、ゴルフクラブをスイングしたときのインパクト付近の複数枚の画像を撮像し、記憶されている位置関係を用いて、撮像された画像に含まれるマーカ９１aないし９１ｃの位置から、スイング時のクラブヘッド８１のフェースの挙動を計測する。本発明は、例えば、スイング時のクラブヘッドの挙動を計測する計測装置に適用できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測装置および計測方法に関し、特に、より簡単な構成で、クラブヘッドの挙動を正確に計測することができる計測装置および計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴルフの上達にはスイング動作やゴルフクラブの性能が関係する。そのため、ゴルフ練習場やゴルフクラブ等を販売する販売店では、プレーヤであるユーザがゴルフボールを打ったときのスイング動作を解析したり、ゴルフボールの飛距離や軌道をシミュレートする計測装置が置かれている。このような計測装置において、プレーヤが注目する計測項目として、ゴルフボールを打つ瞬間のインパクト時のヘッドスピードやクラブヘッド（ゴルフクラブのヘッド）の挙動がある。
【０００３】
従来、地面に垂直な方向と、ボールの飛球方向と直交する方向の、２方向の基準線をクラブヘッドに描いて、インパクト前後のスイング動作を連続ストロボ撮像し、得られた画像を重畳表示して基準線の変化を見ることで、クラブヘッドの挙動を確認できるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また例えば、白色の下地に黒色の図形が一列に並ぶマーキングを、クラブヘッドのバックフェース部に、クラブヘッドのソール−クラウン方向に少なくとも３列以上、かつ、トウ−ヒール方向に複数形成し、スイング動作時のマーキングをラインセンサカメラで検出することにより、クラブヘッドの挙動を確認できるようにしたものもある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３７１２４５９号公報
【特許文献２】特開２００５−３１２７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１で開示されている方法では、画像上に表示された複数の基準線の位置をマウスで指示することにより、ヘッドスピードやフェース角などを求めるため、ゴルフクラブ上に基準線を厳密に描かないと正確な計測ができない。
【０００７】
また、特許文献２で開示されている方法では、マーキングがフェース面と反対の背面（バックフェース部）に位置するため、フェース面とマーキング位置との関係の把握が難しく、高度な三次元座標計測装置で測定する必要があった。
【０００８】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より簡単な構成で、クラブヘッドの挙動を正確に計測することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面の計測装置は、ゴルフクラブのクラブヘッドに配置された少なくとも３点のマーカと、前記クラブヘッドのフェースとの位置関係を記憶する記憶手段と、前記ゴルフクラブをスイングしたときのインパクト付近の複数枚の画像を撮像する撮像手段と、前記記憶手段に記憶された前記位置関係を用いて、撮像された前記画像に含まれる前記マーカの位置から、スイング時の前記クラブヘッドのフェースの挙動を計測するフェース挙動計測手段とを備える。
【００１０】
本発明の一側面の計測方法は、ゴルフクラブのクラブヘッドに配置された少なくとも３点のマーカと、前記クラブヘッドのフェースとの位置関係を記憶手段に記憶し、前記ゴルフクラブをスイングしたときのインパクト付近の複数枚の画像を撮像手段により撮像し、前記記憶手段に記憶されている前記位置関係を用いて、撮像された前記画像に含まれる前記マーカの位置から、スイング時の前記クラブヘッドのフェースの挙動を計測する。
【００１１】
本発明の一側面においては、ゴルフクラブのクラブヘッドに配置された少なくとも３点のマーカと、前記クラブヘッドのフェースとの位置関係が記憶手段に記憶され、前記ゴルフクラブをスイングしたときのインパクト付近の複数枚の画像が撮像手段により撮像され、前記記憶手段に記憶されている前記位置関係を用いて、撮像された前記画像に含まれる前記マーカの位置から、スイング時の前記クラブヘッドのフェースの挙動が計測される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一側面によれば、より簡単な構成で、クラブヘッドの挙動を正確に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明を適用した測定システムの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１の測定システムの各装置の配置例を示す図である。
【図３】図１の測定システムの各装置の配置例を示す図である。
【図４】登録用プレートを用いたヘッド挙動計測準備を説明する図である。
【図５】登録用プレートを用いたヘッド挙動計測準備を説明する図である。
【図６】ヘッド挙動計測処理で計算される項目について説明する図である。
【図７】ヘッド挙動計測処理で計算される項目について説明する図である。
【図８】計測結果表示画面の例を示す図である。
【図９】インパクト時の予測計算を説明する図である。
【図１０】ヘッド挙動計測準備処理について説明するフローチャートである。
【図１１】ヘッド挙動計測処理について説明するフローチャートである。
【図１２】計測装置内の２個のドップラセンサとその測定範囲との関係について説明する図である。
【図１３】インパクト測定モードによる測定処理について説明するフローチャートである。
【図１４】本発明を適用したコンピュータの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［測定システムの構成例］
図１は、本発明を適用した測定システムの一実施の形態の構成例を示している。
【００１５】
図１の測定システムは、ヘッド計測装置１、ストロボカメラ２、データ処理装置３、動画像カメラ４、センサユニット５、及び高速ステレオカメラ６を有し、プレーヤ（被験者）がゴルフクラブをスイングして、所定の位置に置かれたゴルフボールを打撃したときの、打撃物であるゴルフクラブの速度と、被打撃物であるゴルフボールの速度を同時に測定するシステムである。以下において、ゴルフクラブの速度はヘッドスピード、ゴルフボールの速度はボールスピードともいう。
【００１６】
図１の測定システムは、ヘッド計測装置１内のドップラセンサ１１を用いてヘッドスピードを計測するドップラ測定システムと、センサユニット５内のレーザセンサを用いてヘッドスピードを計測するレーザ測定システムとを備える。
【００１７】
ドップラ測定システムは、ヘッドスピードを計測するとともに、計測されたヘッドスピードを基に、インパクト直後のゴルフボールを撮像し、その結果得られる撮像画像を用いて、ゴルフボールの運動状態を解析する。
【００１８】
このドップラ測定システムは、ゴルフボールがゴルフクラブに打撃された瞬間のゴルフクラブとゴルフボールの速度を測定して表示するインパクト測定モード（第１のドップラ測定モード）と、ゴルフクラブとゴルフボールの速度の測定の他に、プレーヤのスイング動作全体の画像も撮影して表示する画像付き測定モード（第２のドップラ測定モード）とを有している。
【００１９】
一方、レーザ測定システムは、ヘッドスピードを計測するとともに、計測されたヘッドスピードを基にインパクト付近のクラブヘッドを撮像し、撮像された画像を用いて、クラブヘッド（ゴルフクラブのヘッド）の挙動を解析する。
【００２０】
従って、図１の測定システムでは、ヘッドスピードを、ドップラ測定システムとレーザ測定システムの両方で計測することができる。図１の測定システムは、ドップラ測定システム及びレーザ測定システムの一方または両方の計測結果を最終的な計測値とすることもできるし、２つの計算結果を用いた平均等の演算結果を最終的な計測値とすることもできる。
【００２１】
初めに、ドップラ測定システムとしての構成について説明する。
【００２２】
ドップラ測定システムは、ヘッド計測装置１、ストロボカメラ２、データ処理装置３、及び、動画像カメラ４により構成される。
【００２３】
ヘッド計測装置１は、ドップラセンサ１１、コンパレータ１２、及びADC(A/Dコンバータ)１３を、それぞれ２個ずつ備えている。ドップラセンサ１１は、マイクロ波の信号を送信信号として出力するとともに、出力した送信信号が所定の物体に反射して周波数が変更され、所定のドップラ周波数となった反射信号（以下、ドップラ信号という。）を受信する。ドップラセンサ１１が出力する送信信号の周波数は、例えば、24.11GHzである。コンパレータ１２は、ドップラセンサ１１が受信したドップラ信号の出力レベルを、予め設定された基準レベルＶＴＨと比較し、その出力レベルが基準レベルＶＴＨ以上である場合に、測定対象の物体を検出した検出信号Ｋ１またはＫ２を出力する。ADC１３は、ドップラセンサ１１が出力するドップラ信号を所定のビット数（例えば、１６ビット）でAD変換し、AD変換後のデジタル化されたドップラ信号ＳＩＧ１またはＳＩＧ２を出力する。
【００２４】
２個のドップラセンサ１１、コンパレータ１２、及びADC１３のうち、一方は右打ちのプレーヤのヘッドスピード検出用であり、他方は左打ちのプレーヤのヘッドスピード検出用である。本実施の形態では、ドップラセンサ１１ａ、コンパレータ１２ａ、及びADC１３ａが右打ち用に設定されており、ドップラセンサ１１ｂ、コンパレータ１２ｂ、及びADC１３ｂが左打ち用に設定されている。右打ち用と左打ち用の違いは、ヘッド計測装置１内のドップラセンサ１１の取り付け位置の違いであるが、詳細については図１２を参照して後述する。
【００２５】
以下では、右打ちのプレーヤ用の設定がなされている場合について主に説明し、左打ちのプレーヤ用の設定にした場合の相違部分については必要に応じて適宜説明する。
【００２６】
ヘッド計測装置１は、マイクロホン１４、バッファメモリ１５、切替部１６、表示部１７、制御部１９、及び入出力部２０も有している。
【００２７】
マイクロホン１４は、被打撃物であるゴルフボールが打撃物であるゴルフクラブに打撃されたときの音声信号Ｍを取得することで、インパクトの瞬間、即ち、被打撃物であるゴルフボールが打撃物であるゴルフクラブに打撃された瞬間のタイミングを検出する。
【００２８】
バッファメモリ１５は、制御部１９の制御により、ドップラセンサ１１ａから出力されたドップラ信号ＳＩＧ１、または、ドップラセンサ１１ｂから出力されたドップラ信号ＳＩＧ２を、予め設定された測定時間に対応する所定のデータ量だけ記憶する。バッファメモリ１５はリングバッファとなっており、基準レベルＶＴＨ以上の新たなドップラ信号が供給されると、そこに記憶されている所定量のデータのうち、古いものから順次更新される。具体的には、例えば、右打ち用の設定の場合、ドップラ信号ＳＩＧ１が、アドレスの小さな方から順に書き込まれ、全てのデータ領域に対し書き込みがされた場合、データの古い方から（即ち、アドレスの小さな方から）再度上書きすることにより、一定量（一定時間）の最新のドップラ信号ＳＩＧ１がバッファメモリ１５に記憶される。左打ち用の設定の場合には、ドップラ信号ＳＩＧ１ではなくドップラ信号ＳＩＧ２が、同様の要領でバッファメモリ１５に記憶される。
【００２９】
切替部１６は、例えば、DIPスイッチ等により構成され、右打ちのプレーヤ用と、左打ちのプレーヤ用の動作設定を切り替える。換言すれば、切替部１６は、制御部１９が行うゴルフクラブの速度の演算対象を、ドップラセンサ１１ａのドップラ信号とするか、または、ドップラセンサ１１ｂのドップラ信号とするかを切り替える。なお、右打ちのプレーヤ用と、左打ちのプレーヤ用の動作設定を切り替えは、ヘッド計測装置１とデータ処理装置３を接続し、入出力部２０を介してデータ処理装置３から供給される制御信号に基づいて行うようにしてもよい。この場合、切替部１６は省略することができる。
【００３０】
表示部１７は、３つのLED１８ａ乃至１８ｃを備え、制御部１９からの制御信号に基づいて、LED１８ａ乃至１８ｃを点灯または消灯させる。１番目のLED１８ａは、ドップラセンサ１１ａが物体（ゴルフクラブ）を検出したとき、点灯する。２番目のLED１８ｂは、インパクトが検出されたとき、点灯する。３番目のLED１８ｃは、ドップラセンサ１１ａが物体（ゴルフクラブ）を検出し、かつ、物体検出から所定時間内にインパクトが検出されたとき、点灯する。換言すれば、３番目のLED１８ｃは、１番目のLED１８ａが点灯してから所定時間の間に２番目のLED１８ｂが点灯したとき、点灯する。詳細は後述するが、３番目のLED１８ｃの点灯は、制御部１９で演算されたヘッドスピードがストロボカメラ２に出力されたことを意味する。
【００３１】
なお、３つのLED１８ａ乃至１８ｃは、点灯の代わりに、点滅等の表示でもよい。また、３つのLED１８ａ乃至１８ｃの点灯を制御する制御信号をデータ処理装置３に送信し、LED１８ａ乃至１８ｃと同様の表示を、データ処理装置３の後述する表示部３４に表示させるようにしてもよい。この場合、表示部１７は省略することができる。
【００３２】
制御部１９は、切替部１６の設定に基づいて、ドップラ信号ＳＩＧ１及びＳＩＧ２の制御を行う。即ち、制御部１９は、切替部１６において右打ち用の動作設定がなされている場合、コンパレータ１２ａから物体（クラブヘッド）を検出した旨の検出信号Ｋ１が供給された時点から、ADC１３ａから供給されるドップラ信号ＳＩＧ１のバッファメモリ１５への書き込みを開始する。そして、制御部１９は、ヘッドスピードの計測に十分なデータ（ドップラ信号ＳＩＧ１）がバッファメモリ１５に保存されたときから、ヘッドスピードの演算を開始する。ヘッドスピードの演算は、ドップラ信号ＳＩＧ１が新たにバッファメモリ１５に供給される度に実行される。即ち、ドップラ信号ＳＩＧ１の更新に応じて、ヘッドスピードも更新されることで、インパクトにより近いタイミングで計測された最新のヘッドスピードが常に求められる。
【００３３】
ヘッドスピードは、次のドップラ効果の公式により求めることができる。
ｖ＝（ｃ・Ｆｄ）／（２・Ｆｔ）
ここで、ｃは光速（299792485m/s）、Ｆｄは、受信したドップラ信号ＳＩＧ１の周波数（ドップラ周波数）、Ｆｔは、ドップラセンサ１１ａの出力周波数である。
【００３４】
また、制御部１９は、検出信号Ｋ１が供給されてから所定の時間内に、マイクロホン１４からの音声信号Ｍによりインパクトの瞬間が検出されたとき、直近に計測されたヘッドスピードを、入出力部２０を介して、ストロボカメラ２に送信する。また、制御部１９は、計測結果であるヘッドスピードをストロボカメラ２に送信した後、ドップラ信号ＳＩＧ１のバッファメモリ１５への書き込みを終了（停止）する。
【００３５】
さらに制御部１９は、表示部１７のLED１８ａ乃至１８ｃの点灯を制御する。具体的には、制御部１９は、コンパレータ１２ａから検出信号Ｋ１が供給されたとき、１番目のLED１８ａを点灯させ、検出信号Ｋ１が供給されてから所定の時間内に、マイクロホン１４から音声信号Ｍが供給されたとき、２番目のLED１８ｂを点灯させる。そして、制御部１９は、計測結果であるヘッドスピードをストロボカメラ２に出力したとき、３番目のLED１８ｃを点灯させる。また、制御部１９は、LED１８ａ乃至１８ｃの消灯も制御する。
【００３６】
このように、ゴルフクラブの検出、インパクトの瞬間の検出、計測結果であるヘッドスピードの出力、のそれぞれに対応してLED１８ａ乃至１８ｃを点灯させることにより、測定データが正常に取得できたか否かを一目で分かりやすくしている。
【００３７】
切替部１６において左打ち用の動作設定がなされている場合には、制御部１９は、上述した検出信号Ｋ１およびドップラ信号ＳＩＧ１に代えて、検出信号Ｋ２およびドップラ信号ＳＩＧ２を用いて同様の制御を行う。従って、右打ち用の設定か、または、左打ち用の設定かに応じて、２個ずつ用意されたドップラセンサ１１、コンパレータ１２、及びADC１３の一方は未使用となる。ヘッド計測装置１を右打ち専用、または、左打ち専用とする場合には、切替部１６と、ドップラセンサ１１、コンパレータ１２、及びADC１３の不要な一方は省略し、コストダウンさせることができる。
【００３８】
ストロボカメラ２は、通信部２１、制御部２２、撮像部２３、及び、ストロボ装置２４を備える。なお、ストロボ装置２４は２個設けられており、それらをストロボ装置２４ａおよび２４ｂと区別する。
【００３９】
通信部２１は、ヘッド計測装置１の入出力部２０と接続され、ヘッド計測装置１で計測されたヘッドスピードを取得し、制御部２２に供給する。また、通信部２１は、データ処理装置３の通信部３１と接続され、制御部２２から供給された、撮像部２３で撮像された２枚の画像（のデータ）を、データ処理装置３に送信する。
【００４０】
制御部２２は、通信部２１から供給される、ヘッド計測装置１で計測されたヘッドスピードに基づいて、撮像部２３が行う２回の撮像のタイミングを決定し、決定した撮像タイミングに基づき、撮像部２３およびストロボ装置２４を制御する。
【００４１】
より具体的には、制御部２２は、通信部２１から供給されるヘッドスピードに基づいて、１回目の撮像タイミングと、２回目の撮像タイミング（１回目の撮像タイミングから２回目の撮像タイミングまでの時間間隔）を決定する。そして、制御部２２は、決定された１回目の撮像タイミングとなったときに、ストロボ装置２４ａを制御してストロボ発光させるとともに、撮像部２３を制御して、撮像させる。また、制御部２２は、決定された２回目の撮像タイミングとなったときに、ストロボ装置２４ｂを制御してストロボ発光させるとともに、撮像部２３を制御して、撮像させる。これにより、インパクト直後のゴルフボールを、異なる時刻で撮像した２枚の画像が得られる。換言すれば、通信部２１から供給されるヘッドスピードに基づいて、撮像部２３が２回の撮像を行ったとき、それぞれの画像にゴルフボールが捉えられるように、制御部２２によって撮像タイミングが決定される。制御部２２は、２回の撮像により得られた２枚の画像を、ヘッド計測装置１で計測されたヘッドスピードとともに、通信部２１を介して、データ処理装置３に出力する。
【００４２】
撮像部２３は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)カメラやCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサカメラにより構成され、制御部２２から指示された撮像タイミングで撮像を行い、その結果得られた２枚の画像を制御部２２に供給する。撮像部２３の撮像により得られた２枚の画像は、データ処理装置３の演算部３２が、インパクト直後のゴルフボールの運動状態（速度）を演算するために用いられる。
【００４３】
ストロボ装置２４は、ストロボ発光可能な照明装置であり、制御部２２から指示された撮像タイミングでストロボ発光し、ゴルフボールに光を照射する。ストロボ装置２４ａは、１回目の撮像用のストロボ装置２４であり、ストロボ装置２４ｂは、２回目の撮像用のストロボ装置２４である。
【００４４】
データ処理装置３は、通信部３１、演算部３２、表示制御部３３、表示部３４、及び記憶部３５により構成される。データ処理装置３は、例えば、パーソナルコンピュータ等で構成することができる。
【００４５】
通信部３１は、ストロボカメラ２及び動画像カメラ４と所定のデータ形式によるデータの授受を行う。具体的には、通信部３１は、ストロボカメラ２から供給される、ヘッドスピードと、インパクト直後に撮像された２枚の画像を受信して、演算部３２へ供給するとともに、画像付き測定モードにおいてはさらに動画像カメラ４から供給される、プレーヤのスイング動作を撮影して得られた動画像データも取得して、表示制御部３３へ供給する。また、通信部３１は、表示制御部３３から供給される制御コマンドを、動画像カメラ４に送信する。
【００４６】
演算部３２は、ヘッド計測装置１で計測されて、ストロボカメラ２を介して供給されたヘッドスピードを表示制御部３３に供給する。なお、ヘッドスピードは、通信部３１から、直接、表示制御部３３に供給するようにしてもよい。
【００４７】
また、演算部３２は、ストロボカメラ２で撮像された、インパクト直後のゴルフボールが映る２枚の画像から、ゴルフボールの運動状態、具体的には、速度、単位時間当たりの回転数、および、回転方向のなかの少なくとも１つを算出し、表示制御部３３に供給する。本実施の形態のインパクト測定モードでは、ゴルフボールの速度が少なくとも求められるものとする。
【００４８】
ゴルフボールの速度、並びに、単位時間当たりのゴルフボールの回転数および回転方向は、例えば、次のような方法で算出することができる。ゴルフボールには、その表面に、ゴルフボールメーカのメーカ名またはブランド名の文字やマーク（ロゴ）が付されていることが多い。演算部３２は、ゴルフボールの表面に付されている文字やマークの一部を特徴点として検出する。そして、１回目の撮像により得られた第１の画像と、２回目の撮像により得られた第２の画像とで、対応する特徴点どうしの位置を比較することにより、ゴルフボールの移動距離、回転数および回転方向が算出される。ゴルフボールの移動距離を、第１の画像と第２の画像の撮像時間間隔で除算することで、ゴルフボールの速度が求められる。第１の画像と第２の画像の撮像時間間隔は、ストロボカメラ２から、２枚の画像とともに取得することができる。ゴルフボールの速度、並びに、単位時間当たりのゴルフボールの回転数および回転方向の詳細な算出方法については、例えば、本出願人の先願である特開2009-247642号公報に開示されている。
【００４９】
演算部３２で求められたゴルフボールの速度と、ゴルフボールの回転数および回転方向は、ヘッド計測装置１による計測結果であるヘッドスピードとともに、表示制御部３３に供給される。
【００５０】
表示制御部３３は、インパクト測定モードでは、ゴルフクラブの速度とゴルフボールの速度の両方を表示部３４に表示させる。
【００５１】
また、表示制御部３３は、ゴルフクラブの速度とゴルフボールの速度の他に、ゴルフボールの速度（ボールスピード）[m/s]をゴルフクラブの速度（ヘッドスピード）[m/s]で除算して得られるミート率も表示部３４に表示させるようにすることができる。さらに、表示制御部３３は、ボールスピードを用いた所定の計算式で求められる標準的なゴルフボールの飛距離も併せて表示させるようにしてもよい。標準的なゴルフボールの飛距離は、例えば、（ボールスピード[m/s]×３．８）[yard]として計算することができる。
【００５２】
さらに、画像付き測定モードでは、表示制御部３３は、通信部３１を介して動画像カメラ４から取得したプレーヤのスイング動作の動画像に、演算部３２で求められたゴルフクラブの速度とゴルフボールの速度を重畳させて、表示部３４に表示させる。あるいは、表示制御部３３は、演算部３２で求められたゴルフボールの速度、回転数および回転方向から、ゴルフボールの弾道（飛球の軌跡）を計測し、表示部３４に表示させてもよい。
【００５３】
プレーヤのスイング動作を撮影した所定期間の動画像のなかから、インパクト瞬間の画像を特定するには、例えば、次のようにすることができる。インパクトが検出された旨のタイミング信号（音声信号Ｍ）が、ヘッド計測装置１から、ストロボカメラ２を介して、データ処理装置３に供給される。このとき、ヘッド計測装置１の入出力部２０は、タイミング信号をストロボカメラ２に出力すると同時に、内部カウンタによるカウント動作を開始する。データ処理装置３の表示制御部３３は、ストロボカメラ２を介してタイミング信号を取得して、インパクトが検出されたことを認識するとともに、入出力部２０のカウント値を読み込み、通信による遅れ量（入出力部２０がタイミング信号を出力してから表示制御部３３が認識するまでの時間差）を取得する。そして、表示制御部３３は、タイミング信号を受信した時刻から遅れ量だけ遡った時刻に、動画像カメラ４で撮像された画像を、インパクト時の画像とする。これにより、動画像カメラ４で撮像されたスイング動作全体の動画像のなかからインパクト時の画像を正確に特定することができ、表示制御部３３は、インパクト時の画像を中心として前後に所定枚数の撮像画像を、スイング動作全体の動画像として表示部３４に表示させる。なお、ストロボカメラ２を介さずに、ヘッド計測装置１とデータ処理装置３を直接接続し、タイミング信号とカウント値を、ヘッド計測装置１から直接取得するようにしてもよい。
【００５４】
表示部３４は、例えば、液晶ディスプレイ等により構成され、インパクト測定モードでは、ゴルフクラブの速度とゴルフボールの速度を表示する。また、画像付き測定モードでは、表示部３４は、ゴルフクラブの速度とゴルフボールの速度の他に、プレーヤのスイング動作の動画像やゴルフボールの弾道も表示する。
【００５５】
なお、演算結果の速度が前回の演算結果と全く同一である場合には、前回の測定表示のままなのか、新たに測定された結果であるのかが分からない場合もあり得る。そこで、最新の測定結果を表示する場合には、最初の一定時間、測定結果を点滅表示させることで、測定結果の表示が更新されたことを表すようにしてもよい。
【００５６】
記憶部３５は、計測結果のデータ等、記憶することが必要なデータを記憶する。なお、図１では、記憶部３５へのデータまたは制御信号の授受を示す線の図示が省略されている。
【００５７】
動画像カメラ４は、動画像を撮像可能なビデオカメラまたはビデオスチルカメラ等で構成され、画像付き測定モードにおいて、データ処理装置３の制御にしたがい撮像し、その結果得られる動画像データをデータ処理装置３に供給する。動画像カメラ４からデータ処理装置３に供給される動画像データには、動画像を構成する各画像の撮影時刻がメタデータとして含まれている。なお、インパクト測定モードのみで使用する場合、動画像カメラ４は省略することができる。
【００５８】
次に、レーザ測定システムとしての構成について説明する。
【００５９】
レーザ測定システムは、データ処理装置３、センサユニット５、及び、高速ステレオカメラ６により構成される。
【００６０】
センサユニット５は、投光部４１ａ及び４１ｂ、受光部４２a及び４２ｂ、並びに出力部４３を有する。投光部４１ａと４１ｂは同一のユニットで構成されており、投光部４１ａと４１ｂそれぞれを特に区別しない場合には、単に投光部４１と称する。受光部４２aと４２ｂも同一のユニットで構成されており、受光部４２a及び４２ｂについても同様に、受光部４２と称する。
【００６１】
投光部４１は、半導体レーザなどによりレーザ光を射出する。受光部４２は、対応する投光部４１から射出されたレーザ光を受光するとともに、所定の物体が投光部４１と受光部４２の間を通過することによりレーザ光が遮られ、受光部４２がレーザ光を受光できなくなった場合に、所定の物体を検出した検出信号を出力部４３に供給する。受光部４２aは、投光部４１ａからのレーザ光を受光し、遮光されたときに、第１の検出信号を出力部４３に供給する。一方、受光部４２ｂは、投光部４１ｂからのレーザ光を受光し、遮光されたときに、第２の検出信号を出力部４３に供給する。
【００６２】
出力部４３は、受光部４２a及び４２ｂそれぞれから供給される検出信号（第１または第２の検出信号）を高速ステレオカメラ６に出力する。
【００６３】
本実施の形態において、レーザ光を遮光する所定の物体とは、図２及び図３を参照して後述するように、プレーヤがゴルフボールを打つためスイングしたときのクラブヘッド（ゴルフクラブのヘッド）である。従って、センサユニット５は、クラブヘッドを検出した旨の第１の検出信号と第２の検出信号を高速ステレオカメラ６に出力する。
【００６４】
高速ステレオカメラ６は、通信部５１、制御部５２、右撮像部５３R、左撮像部５３L、及び、ストロボ装置５４により構成される。
【００６５】
通信部５１は、センサユニット５から供給される検出信号を受信し、制御部５２に供給する。また、通信部５１は、制御部５２から供給されるヘッドスピードの計測値と、右撮像部５３Rおよび左撮像部５３Lで撮像されて得られた撮像画像を取得し、データ処理装置３に供給する。
【００６６】
また、制御部５２は、第１の検出信号と第２の検出信号が、センサユニット５から供給されたときの時間差から、ヘッドスピードを計測する。
【００６７】
さらに、制御部５２は、計測したヘッドスピードに基づいて、第２の検出信号が取得された時刻から、撮像を開始するまでの時間T1（以下、ディレイ時間T1という。）を決定する。そして、第２の検出信号が取得された時刻からディレイ時間T1経過後、制御部５２は、第１回目の撮像を行い、その後、T2時間の撮像間隔を空けて、４回の撮像を行うように、右撮像部５３R、左撮像部５３L、及びストロボ装置５４を制御する。
【００６８】
即ち、プレーヤごとにヘッドスピードは異なり、ヘッドスピードによって検出信号が検出されてから、インパクトまでの時間も異なる。そこで、制御部５２は、計測されたヘッドスピードに基づいてインパクトの瞬間（タイミング）を予測し、それに応じたディレイ時間を決定する。そして、制御部５２は、一測定で、インパクトの瞬間に最も近い１回の撮像（５回目の撮像）と、その直前の４回の撮像の計５回の撮像を行うように制御する。
【００６９】
なお、本実施の形態においては、撮像間隔であるT2時間は固定（一定）の時間とするが、T2時間についても、ヘッドスピードの計測値に基づいて適宜変更するように制御してもよい。T2時間をヘッドスピードの計測値に基づいて適宜変更するようにした場合、計測ポイントの間隔等がヘッドスピードに関わらず一定となるので、解析結果の比較が容易になる。
【００７０】
右撮像部５３Rと左撮像部５３Lのそれぞれは、制御部５２からの撮像命令に従い、撮像を行い、その結果得られる撮像画像を制御部５２に供給する。本実施の形態では、右撮像部５３Rと左撮像部５３Lのそれぞれで計５回の撮像が行われるので、右撮像部５３Rにより得られた右撮像画像と左撮像部５３Lにより得られた左撮像画像を一組として、計５組の撮像画像が得られる。なお、右撮像部５３Rと左撮像部５３Lは、後述する図３に示されるように、横方向（水平方向）に所定の間隔をあけて並んで配置されている。
【００７１】
ストロボ装置５４は、制御部５２からの発光命令に従い、右撮像部５３R及び左撮像部５３Lが撮像を行うタイミングで、ストロボ発光を行う。
【００７２】
以上のように構成される高速ステレオカメラ６は、高速移動するクラブヘッドをインパクト直近で５回撮像するため、例えば、シャッタスピードが1/50000秒程度、フレームレートが500fps程度、または、一度の露光で５回以上のシャッタが切れる程度の高速撮像が可能な高速ステレオカメラである。
【００７３】
レーザ測定システムとしてのデータ処理装置３の演算部３２は、高速ステレオカメラ６で計測されて供給されたヘッドスピードを表示制御部３３に供給する。なお、上述したように、演算部３２は、ヘッド計測装置１で計測されたヘッドスピードと、高速ステレオカメラ６で計測されたヘッドスピードの一方または両方を採用したり、両者の平均値等を最終的なヘッドスピードとして表示制御部３３に供給することができる。
【００７４】
データ処理装置３の演算部３２は、高速ステレオカメラ６で撮像された５組の撮像画像から、クラブヘッドの挙動（運動状態）を解析し、その解析結果を示した画像を、表示制御部３３に供給する。演算部３２が解析するクラブヘッドの挙動としては、具体的には、クラブヘッドの進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδであるが、その詳細については後述する。
【００７５】
データ処理装置３の表示制御部３３は、演算部３２から供給された解析画像を表示部３４に表示させる。
【００７６】
データ処理装置３の記憶部３５は、演算部３２で計算された結果など、記憶しておくことが必要なデータを記憶する。
【００７７】
［測定システムの配置例］
次に、図２及び図３を参照して、図１の測定システムを構成する各装置の配置と、ゴルフボール及びプレーヤ一の位置関係について説明する。
【００７８】
図２は、上面から見たときの、図１の測定システムの各装置と、ゴルフボール及びプレーヤ一との位置関係を示す図である。なお、図２は、プレーヤが右打ちである場合の例である。
【００７９】
図３は、右打ちのプレーヤ側から見た図１の測定システムの各装置の斜視図である。なお、図３では、データ処理装置３と動画像カメラ４の図示が省略されている。
【００８０】
図２に示されるように、プレーヤ（の足）７２がゴルフボール７１を正面にして位置したとき、プレーヤ７２とゴルフボール７１を結ぶ直線上の、ゴルフボール７１より向こう側の離れた位置にヘッド計測装置１が配置され、さらに、ヘッド計測装置１よりも向こう側の離れた位置に、動画像カメラ４が配置されている。換言すれば、プレーヤ７２、ゴルフボール７１、ヘッド計測装置１、及び動画像カメラ４が、その順で略一直線上に配置されている。動画像カメラ４は、三脚７３で固定されている。
【００８１】
ストロボカメラ２は、ヘッド計測装置１の横で、飛球方向側に配置されている。なお、ストロボカメラ２の設置位置は、ストロボカメラ２の撮像タイミングに応じて最適な位置に決定すればよい。例えば、インパクト瞬間とほぼ同時とみなし、ヘッド計測装置１の上に重ねて配置してもよい。
【００８２】
高速ステレオカメラ６は、ヘッド計測装置１の横で、飛球方向と反対側に配置されている。
【００８３】
図３に示されるように、ヘッド計測装置１、ストロボカメラ２、及びセンサユニット５のそれぞれは、ゴルフボール７１が置かれた地面に置かれているのに対して、高速ステレオカメラ６は、ゴルフボール７１と、ゴルフクラブ８０のクラブヘッド８１を上側から撮像するため、三脚７９により、地面より少し高い位置に配置されている。
【００８４】
センサユニット５は、図３に示されるように、プレーヤ７２がゴルフクラブ８０をスイングしたときのクラブヘッド８１の通過位置を挟んで、投光部４１側のユニットと受光部４２側のユニットが対向するように配置される。
【００８５】
本実施の形態では、座標系として、図３に示されるように、ゴルフボール７１が置かれた地点を原点として、飛球方向をX軸、ゴルフボール７１が置かれた地面に垂直な鉛直方向をY軸、X軸に垂直でゴルフボール７１からヘッド計測装置１側の方向をZ軸とする３次元座標系が設定されている。
【００８６】
投光部４１ａ及び受光部４２aと、投光部４１ｂ及び受光部４２ｂとは、X軸方向に距離Lだけ離れて配置されている。クラブヘッド８１が図３中の位置Y１を通過するとき、投光部４１ａからのレーザ光が遮光され、第１の検出信号が出力される。また、クラブヘッド８１が図３中の位置Y２を通過するとき、投光部４１ｂからのレーザ光が遮光され、第２の検出信号が出力される。クラブヘッド８１が位置Y１を通過してから位置Y２を通過するまでの時間と、既知の距離Lとを用いて、ヘッドスピードを計測することができる。
【００８７】
なお、センサユニット５のレーザセンサは、本実施の形態で採用されている透過型の他、反射型を採用してもよいし、ラインセンサを採用することも可能である。
【００８８】
図２に戻り、装置間の接続について説明すると、ヘッド計測装置１とストロボカメラ２は、USBケーブル７４で接続されている。また、ストロボカメラ２とデータ処理装置３は、USBケーブル７５で接続されている。データ処理装置３と動画像カメラ４はUSBケーブル７６で、データ処理装置３と高速ステレオカメラ６はUSBケーブル７７で接続されている。センサユニット５と高速ステレオカメラ６とは所定の信号ケーブル７８で接続されている。なお、各装置間の接続方法は、例えば、RS-232C、LAN、Bluetooth（登録商標）、赤外線通信など、有線、無線を問わず、各種の接続方法を採用することができる。
【００８９】
本実施の形態では、ヘッド計測装置１、ストロボカメラ２、データ処理装置３、動画像カメラ４、センサユニット５、及び高速ステレオカメラ６を別々に設けたが、それらの全部または一部を一体として構成してもよい。例えば、ヘッド計測装置１とストロボカメラ２を一体としたり、データ処理装置３としてのパーソナルコンピュータが動画像カメラ４としてのカメラを有している場合などのように、データ処理装置３と動画像カメラ４を一体とすることも可能である。
【００９０】
［レーザ測定システムによる測定の説明］
次に、レーザ測定システムによるクラブヘッドの挙動の解析について説明する。
【００９１】
レーザ測定システムによるクラブヘッドの挙動の解析では、図４に示されるような登録用プレート８２が用意される。登録用プレート８２は、例えば、ガラス製の硬質プレートに、後述するマーカ９１ｄないし９１ｈがパターニングされたものとなっている。
【００９２】
プレーヤ７２のスイング動作を撮像する前に、図４に示されるように、クラブヘッド８１のフェース面８１ｂに登録用プレート８２が両面テープ（不図示）等で貼り付けられる。そして、登録用プレート８２が貼り付けられた状態で、クラブヘッド８１と登録用プレート８２が、高速ステレオカメラ６により撮像される。
【００９３】
図５Aは、図４のクラブヘッド上面８１aを正面としてY方向から見た上面図であり、図５Bは、図４の登録用プレート８２を、その正面からから見た正面図である。
【００９４】
クラブヘッド上面８１aには、３点のマーカ９１aないし９１ｃが付されている。マーカ９１aないし９１ｃは、簡易に着脱可能なシール等を貼り付けることで構成することができる。
【００９５】
クラブヘッド８１のフェース面８１ｂに貼り付けられる登録用プレート８２にも、プレート中心と、そのプレート中心から対称に、プレート平面を構成する２軸方向それぞれに２点の、計５点のマーカ９１ｄないし９１ｈが形成されている。具体的には、登録用プレート８２のプレート中心にはマーカ９１ｈが形成され、マーカ９１ｅおよび９１ｄが、マーカ９１ｈを基準にZ軸方向に対称に形成され、マーカ９１ｆおよび９１ｇが、マーカ９１ｈを基準にY軸方向に対称に形成されている。クラブヘッド８１のフェース面８１ｂに対応する登録用プレート８２上の計５点のマーカ９１ｄないし９１ｈが、本来計測したい計測点となる。
【００９６】
図５Aに示されるように、クラブヘッド上面８１aのマーカ９１aと９１ｂとを結ぶ直線が、Z軸と略平行となるようにマーカ９１aと９１ｂが付されており、マーカ９１aと９１ｂとの中間点が、全てのマーカ９１aないし９１ｆの原点（マーク原点）とされる。
【００９７】
高速ステレオカメラ６の右撮像部５３R及び左撮像部５３Lは、プレーヤ７２がスイングするクラブヘッド８１を撮像する前に、登録用プレート８２が貼り付けられたクラブヘッド８１を撮像し、その結果得られた一組の撮像画像がデータ処理装置３の演算部３２に供給される。
【００９８】
データ処理装置３の演算部３２は、右撮像部５３R及び左撮像部５３Lで撮像された一組（２枚）の撮像画像から、三角測量の原理により、マーク原点を基準とするマーカ９１aないし９１ｆの３次元座標値を計算する。
【００９９】
上述したように、例えば、プレーヤ７２によって、クラブヘッド上面８１aのマーカ９１aと９１ｂとを結ぶ直線がZ軸と略平行となるようにマーカ９１aと９１ｂが貼り付けられるものとするが、Z軸と完全に平行とするのは困難である。演算部３２は、マーク原点を基準として、マーカ９１aと９１ｂとを結ぶ直線がZ軸と平行（ｘ＝０）となり、かつ、マーカ９１aないし９１ｃの３点のY座標値がゼロとなるように、８点のマーカ９１aないし９１ｆを正規化する。具体的には、演算部３２は、X軸の回転には以下の式（１）、Y軸の回転には式（２）、Z軸の回転には式（３）を用いて、X軸、Y軸、Z軸の順に、マーカ９１aないし９１ｃの座標値を回転させる。演算部３２は、残りのマーカ９１ｄないし９１ｆの５点の座標値についても、マーカ９１aないし９１ｃの回転に合わせて回転させる。
【数１】
式（１）ないし式（３）の右辺の［x,y,z］は変換前の座標値を表し、左辺の［x',y',z'］は、変換後の座標値を表す。
【０１００】
データ処理装置３の演算部３２は、正規化後の登録用プレート８２のマーカ９１ｄないし９１ｆの座標値から、クラブヘッド上面８１aのマーカ９１aないし９１ｃからみたフェース面８１ｂの相対的な角度（以下、相対フェース角度という。）及びフェース中心位置を算出し、記憶部３５に記憶させる。相対フェース角度は、水平方向については正規化後のマーカ９１ｄおよび９１ｅの座標値を結ぶ直線から求めることができ、垂直方向については正規化後のマーカ９１ｆおよび９１ｇの座標値を結ぶ直線から求めることができる。フェース中心位置は、正規化後のマーカ９１ｈの座標値そのものとなる。
【０１０１】
以上のように、プレーヤ７２のスイング動作を撮像する前に、クラブヘッド８１のフェース面８１ｂに貼り付けた登録用プレート８２を撮像することで、クラブヘッド上面８１aのマーカ９１aないし９１ｃと、フェース面８１ｂに対応する登録用プレート８２上のマーカ９１ｄないし９１ｈとの相対位置関係が登録される。これにより、プレーヤ７２のスイング動作の撮像時には、クラブヘッド上面８１aの３点のマーカ９１aないし９１ｃの移動を捕捉することで、クラブヘッド８１のフェース面８１ｂの挙動を捕捉することができる。このように、登録用プレート８２を用いることにより、ゴルフクラブ８０を交換（変更）して計測する場合や、自分のゴルフクラブ８０を計測する場合などに、ゴルフクラブ８０のフェース面８１ｂと、クラブヘッド上面８１aの３点のマーカ９１ａないし９１ｃとの相対位置関係を簡単に登録（記憶）することができる。
【０１０２】
［クラブヘッドの挙動の計測項目］
図６及び図７を参照して、クラブヘッド８１のフェース面８１ｂの挙動を確認するために計算される項目について説明する。
【０１０３】
データ処理装置３の演算部３２は、高速ステレオカメラ６により得られる５組の撮像画像から、クラブヘッド８１の進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδを算出する。
【０１０４】
図６Aは、クラブヘッド８１の進入角αの計算方法を示している。
【０１０５】
クラブヘッド８１の進入角αは、５組の撮像画像の時間的に隣接する（前後の）２組の撮像画像から得られるクラブヘッド８１のフェース中心位置のz座標値どうしを結ぶ直線と、X軸とがなす角度によって求められる。
【０１０６】
図６Bは、クラブヘッド８１のブロー角βの計算方法を示している。
【０１０７】
クラブヘッド８１のブロー角βは、５組の撮像画像の時間的に隣接する（前後の）２組の撮像画像から得られるクラブヘッド８１のフェース中心位置のｙ座標値どうしを結ぶ直線と、X軸とがなす角度によって求められる。
【０１０８】
進入角α及びブロー角βは、図７Aに示されるように、前後の２組の撮像画像から１個の結果が得られるため、５組の撮像画像から４個の結果が得られる。
【０１０９】
図６Cは、クラブヘッド８１のフェースアングルγの計算方法を示している。
【０１１０】
クラブヘッド８１のフェースアングルγは、５組の各撮像画像から得られるクラブヘッド８１のフェース面８１ｂのマーカ９１ｄおよび９１ｅを結ぶ直線がYZ平面となす角度によって求められる。
【０１１１】
図６Ｄは、クラブヘッド８１のダイナミックロフトδの計算方法を示している。
【０１１２】
クラブヘッド８１のダイナミックロフトδは、５組の各撮像画像から得られるクラブヘッド８１のフェース面８１ｂのマーカ９１ｆおよび９１ｇを結ぶ直線がYZ平面となす角度によって求められる。
【０１１３】
フェースアングルγとダイナミックロフトδは、１組の撮像画像から１個の結果を得ることができるため、５組の撮像画像からは計５個の結果を得ることができるが、結果の表示数を進入角α及びブロー角βと合わせるため、データ処理装置３は、図７Ｂに示されるように、２回目から５回目までの４組の撮像画像から得られる４個の結果を表示する。
【０１１４】
なお、進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδは、それ以外の名称で呼ばれる場合もあるため、測定項目の名称によっては本発明の内容は限定されない。例えば、ダイナミックロフトはインパクトロフト、進入角はヘッド軌道などと呼ばれる場合もあるが、どのような名称であっても上記と同様の計算方法により算出されていれば、それは同一の測定項目である。
【０１１５】
また、データ処理装置３の演算部３２では、５組の各撮像画像から計算する項目として、上述した進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδ以外の項目を追加することもできる。例えば、演算部３２は、クラブヘッド８１のフェース面８１ｂにおける打点等も計算してもよい。
【０１１６】
［計測結果表示画面例］
図８は、レーザ測定システムにより計測され、データ処理装置３の表示部３４に解析結果として表示される計測結果表示画面の例を示している。
【０１１７】
図８に示される計測結果表示画面１００は、撮像画像表示部１１１、アングル表示部１１２、詳細計測値表示部１１３、インパクト計測値表示部１１４、及び、ヘッドスピード表示部１１５により構成される。
【０１１８】
撮像画像表示部１１１には、高速ステレオカメラ６により撮像された５組の撮像画像が重畳処理され、１枚の画像として表示される。
【０１１９】
アングル表示部１１２には、進入角αとブロー角βの計測値の基となるｚ座標値およびｙ座標値の履歴が折れ線グラフで表示される。なお、アングル表示部１１２には、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδの計測値の履歴を折れ線グラフで表示してもよいし、４個の計算項目の全てについて表示するようにしてもよい。
【０１２０】
詳細計測値表示部１１３には、進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδの各計算項目について、１回の測定で得られる５組の撮像画像から計算される４個の時系列データの詳細が表示される。詳細計測値表示部１１３には、データ処理装置３がオフされる（データ処理ソフトが終了される）まで、最新の計算結果を含めた全ての計算結果がリスト表示される。
【０１２１】
インパクト計測値表示部１１４は、最新の測定（５組の撮像画像）についてインパクト時の進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδを予測計算し、その計算結果を表示する。
【０１２２】
即ち、レーザ測定システムでは、センサユニット５で検出された第１及び第２の検出信号から計測したヘッドスピードに基づいて、５回目の撮像が望ましくはインパクト時となるように、１回目（１組目）の撮像を開始するまでのディレイ時間T1を決定して撮像するが、インパクトのタイミングと完全に一致させるのは困難である。
【０１２３】
しかし、一般に、プレーヤが計測結果として望むのは、自分のインパクト時の計測値である。そこで、レーザ測定システムのデータ処理装置３は、進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδの各計算項目について、４個の時系列データからインパクト時の計測値を予測計算する。
【０１２４】
図９は、一測定につき得られる５組の撮像画像から求めた進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδの４個の時系列データを、複数のプレーヤについて計算した結果を示したグラフである。
【０１２５】
図９Aは進入角αの時系列データを、図９Bはブロー角βの時系列データを、図９Cはフェースアングルγの時系列データを、図９Dはダイナミックロフトδの時系列データを、それぞれ示している。なお、図９では、あるプレーヤについては一測定につき４回の撮像として、４組の撮像画像から計算した３個の時系列データとなっているものもある。
【０１２６】
図９に示されるように、５回（または４回）の撮像期間中の短時間では、進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδの計測値は、いずれも一定の傾きで直線的に変化していることが分かる。
【０１２７】
そこで、データ処理装置３の演算部３２は、進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδのそれぞれについて、４個（または３個）の時系列データを直線近似した近似式を求め、インパクト時、即ち、ｘ座標値がゼロ（ｘ＝０）のときの計測値を求めることで、インパクト時の計測値を予測計算する。
【０１２８】
図８のインパクト計測値表示部１１４には、以上のようにして算出されたインパクト時の進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδの予測計算値が表示される。このように、インパクト時の進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδを表示することができるので、インパクト時のデータを見たいというプレーヤ（ユーザ）の要望を満足させることができる。
【０１２９】
インパクト計測値表示部１１４の下側のヘッドスピード表示部１１５には、センサユニット５で検出された第１及び第２の検出信号に基づいて高速ステレオカメラ６が計測したヘッドスピードが表示される。
【０１３０】
［ヘッド挙動計測準備処理］
次に、図１０のフローチャートを参照して、レーザ測定システムによるクラブヘッドの挙動計測のためのヘッド挙動計測準備処理について説明する。
【０１３１】
この処理では、初めに、ステップＳ１において、高速ステレオカメラ６が、登録用プレート８２がフェース面８１ｂに貼り付けられたクラブヘッド８１を撮像する。撮像命令は、例えば、ユーザの撮像指示に基づいて、データ処理装置３から供給され、撮像結果である撮像画像が、高速ステレオカメラ６からデータ処理装置３に供給される。
【０１３２】
ステップＳ２において、データ処理装置３の演算部３２は、図４等を参照して説明したように、高速ステレオカメラ６から供給された２枚の撮像画像（右撮像画像と左撮像画像）から、マーク原点を基準とする８点のマーカ９１aないし９１ｆの３次元座標値を計算し、さらに正規化する。
【０１３３】
ステップＳ３において、演算部３２は、正規化後の登録用プレート８２のマーカ９１ｄないし９１ｆの座標値から、相対フェース角度、即ち、クラブヘッド上面８１aのマーカ９１aないし９１ｃからみたフェース面８１ｂの相対的な角度と、フェース中心位置を算出する。
【０１３４】
ステップＳ４において、演算部３２は、算出した相対フェース角度とフェース中心位置を、記憶部３５に記憶して、処理を終了する。
【０１３５】
［ヘッド挙動計測処理］
次に、図１１のフローチャートを参照して、レーザ測定システムによるクラブヘッドの挙動を計測するヘッド挙動計測処理について説明する。この処理が実行される前には、図１０のヘッド挙動計測準備処理が終了し、プレーヤがスイングに使用するゴルフクラブ８０のクラブヘッド８１の相対フェース角度とフェース中心位置がデータ処理装置３に記憶されていることが必要である。
【０１３６】
初めに、ステップＳ２１において、高速ステレオカメラ６の制御部５２は、通信部５１を介して、センサユニット５から第１及び第２の検出信号を受信したかを判定し、受信したと判定されるまで待機する。
【０１３７】
図３を参照して説明したように、クラブヘッド８１が、投光部４１ａからのレーザ光を遮光すると第１の検出信号が、投光部４１ｂからのレーザ光を遮光すると第２の検出信号が、センサユニット５から高速ステレオカメラ６に供給される。
【０１３８】
ステップＳ２１で、第１及び第２の検出信号を受信したと判定された場合、処理はステップＳ２２に進み、高速ステレオカメラ６の制御部５２は、第１及び第２の検出信号から、クラブヘッド８１のヘッドスピードを計測する。即ち、制御部５２は、第１の検出信号と第２の検出信号が供給されたときの時間差から、ヘッドスピードを計測する。
【０１３９】
ステップＳ２３において、制御部５２は、計測したヘッドスピードに基づいて、第２の検出信号を受信した時刻から、１回目の撮像を開始するまでのディレイ時間T1を決定する。
【０１４０】
そして、ステップＳ２４において、制御部５２は、そのディレイ時間T1が経過したか、即ち、撮像タイミングとなったかを判定する。
【０１４１】
ステップＳ２４で撮像タイミングとなったと判定されるまで処理が待機され、ステップＳ２４で、撮像タイミングとなったと判定された場合、処理がステップＳ２５に進む。そして、ステップＳ２５において、高速ステレオカメラ６が、T2時間間隔で所定回数（本実施の形態では５回）の撮像を行う。即ち、高速ステレオカメラ６の制御部５２が、T2時間間隔で、右撮像部５３Rと左撮像部５３Lに撮像命令を出力するとともに、ストロボ装置５４に発光命令を出力する動作を計５回行う。
【０１４２】
ステップＳ２６において、制御部５２は、撮像により得られた５組の撮像画像を、ステップＳ２１で計測されたヘッドスピードの計測結果とともに、データ処理装置３に転送する。
【０１４３】
ステップＳ２７において、データ処理装置３の演算部３２は、高速ステレオカメラ６から供給された５組の撮像画像それぞれに映るクラブヘッド上面８１aの３個のマーカ９１aないし９１ｃから、５組の撮像画像それぞれの撮像時刻におけるクラブヘッド８１の相対フェース角度とフェース中心位置を算出する。
【０１４４】
ステップＳ２８において、演算部３２は、５組の撮像画像それぞれから求めたクラブヘッド８１の相対フェース角度とフェース中心位置に基づいて、２回目から５回目までの各撮像時刻における進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδを計算する。
【０１４５】
ステップＳ２９において、演算部３２は、インパクト時の進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδを予測計算する。求めた進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδとヘッドスピードの計算結果は、５組の撮像画像を重畳処理した重畳画像とともに、表示制御部３３に供給される。
【０１４６】
ステップＳ３０において、表示制御部３３は、図８の計測結果表示画面１００を表示部３４に表示させる。即ち、表示制御部３３は、進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、ダイナミックロフトδ、及びヘッドスピードの計算結果を、重畳画像とともに表示部３４に表示させる。
【０１４７】
ヘッド挙動計測処理は、以上で終了する。
【０１４８】
上述したレーザ測定システムによれば、初めに、ヘッド挙動計測準備処理が実行され、クラブヘッド上面８１aに配置された３点のマーカ９１aないし９１ｃと、クラブヘッド８１のフェースとの位置関係を表す、クラブヘッド８１の相対フェース角度とフェース中心位置が記憶部３５に記憶される。
【０１４９】
次に、ゴルフクラブ８０をスイングしたとき、インパクト付近で、所定回数（例えば、５回）の撮像が高速ステレオカメラ６により実行される。そして、予め記憶された３点のマーカ９１aないし９１ｃとクラブヘッド８１のフェースとの位置関係を用いて、撮像により得られた５組の撮像画像に含まれる、クラブヘッド上面８１aの３点のマーカ９１aないし９１ｃの位置から、プレーヤ７２のスイング時のクラブヘッド８１のフェースの挙動、即ち、進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδが計測（算出）される。
【０１５０】
クラブヘッド上面８１aのマーカ９１aないし９１ｃは、簡易に着脱可能なシール等を貼り付けることで構成することができる。マーカ９１aないし９１ｃを貼り付ける箇所は、例えば、従来技術のように、座標系の軸上に厳密に沿うように貼り付ける必要はなく、３点のマーカ９１aないし９１ｃにより平面が構成されさえすればよい。
【０１５１】
また、登録用プレート８２は、両面テープ等でクラブヘッド８１のフェース面８１ｂに貼り付けるだけである。従って、クラブヘッド上面８１aのマーカ９１aないし９１ｃとフェース面８１ｂとの正確な位置関係を、簡単に計測、登録することができる。また、プレーヤ７２のスイングを撮像するときには、登録用プレート８２は取り外されるので、プレーヤ７２のスイングに影響を与えるようなマーキングが存在しない。
【０１５２】
従って、レーザ測定システムによれば、より簡単な構成で、クラブヘッドの挙動を正確に計測することができる。
【０１５３】
［レーザ測定システムの変形例］
上述したレーザ測定システムでは、クラブヘッド上面８１aに配置された３点のマーカ９１aないし９１ｃと、クラブヘッド８１のフェースとの位置関係を登録するための撮像手段と、プレーヤ７２のスイング動作時の複数枚の撮像画像を撮像する撮像手段は同一のもの（高速ステレオカメラ６）としたが、これらは異なるものとしてもよい。即ち、位置関係を登録するため、登録用プレート８２が貼り付けられたクラブヘッド８１を撮像する撮像手段は、高速ステレオカメラ６以外のステレオカメラであってもよい。
【０１５４】
また、上述したレーザ測定システムの構成では、クラブヘッド上面８１aに３点のマーカ９１aないし９１ｃを配置したが、クラブヘッド上面８１aに配置するマーカの点数は４点以上でもよい。また、クラブヘッド８１のフェース面８１ｂに対応する登録用プレート８２上のマーカは、プレート中心のマーカ９１ｈと、その他の３点のマーカの計４点で構成してもよい。
【０１５５】
さらに、上述した例では、ゴルフクラブ８０がドライバーであって、３点のマーカ９１aないし９１ｃが、クラブヘッド８１のクラウン部分であるクラブヘッド上面８１aに配置される例について説明した。しかし、本発明は、アイアンやウェッジなどのクラブヘッド上面８１aが比較的狭いゴルフクラブにも適用することができる。この場合、３点のマーカ９１aないし９１ｃが配置される場所としては、例えば、クラブヘッドの上面に２点、クラブヘッドのホーゼル部分に１点とすることができる。またあるいは、クラブヘッドの上面に１点、クラブヘッドのホーゼル部分に１点、スイートスポットから離れたフェースの周辺部に１点としてもよい。即ち、３点のマーカ９１aないし９１ｃは、相対フェース角度及びフェース中心位置を算出するための基準面を形成することができれば、クラブヘッドのどのような位置に配置されてもよい。
【０１５６】
高速ステレオカメラ６は、２つの方向から撮像し、マーカ９１aないし９１ｆの３次元座標値を求めたが、３以上の方向から撮像し、その結果得られる多視点画像から、マーカ９１aないし９１ｆの３次元座標値を求めてもよい。
【０１５７】
また、上述したレーザ測定システムでは、登録用プレート８２が、ガラス製の硬質プレートで構成されるとしたが、登録用プレート８２は、例えば、ゴムやシリコン等の軟らかい材質で構成され、クラブヘッド８１のフェース面８１ｂに密着するようなものでもよい。
【０１５８】
さらには、登録用プレート８２を用いずに、ゴルフクラブ８０のフェース面８１ｂと、クラブヘッド上面８１aの３点のマーカ９１ａないし９１ｃとの相対位置関係を求めるようにすることもできる。例えば、クラブヘッド８１のフェース面８１ｂのスコアラインと、クラブヘッド上面８１aに配置されたマーカ９１ａないし９１ｃとに基づき、相対位置関係を求めたり、フェース面８１ｂに直接マーカを貼り付けて、その貼り付けられたマーカと、クラブヘッド上面８１aに配置されたマーカ９１ａないし９１ｃとに基づき、相対位置関係を求めるなどしてもよい。
【０１５９】
上述した実施の形態では、レーザ測定システムが、データ処理装置３、センサユニット５、及び、高速ステレオカメラ６の３つの装置により構成されていたが、それらは一体とされ、１台の計測装置として構成することも可能である。
【０１６０】
また、レーザ測定システムでは、ヘッド計測装置１およびストロボカメラ２とは独立した処理が行われるが、必要に応じて、ヘッド計測装置１の信号またはデータを利用してもよい。例えば、上述したレーザ測定システムでは、インパクトの瞬間を、センサユニット５からの検出信号に基づいて予測するが、ヘッド計測装置１では、インパクトの瞬間が、音声信号Ｍにより検出される。
【０１６１】
そこで、高速ステレオカメラ６は、T2時間間隔で一定時間継続して撮像を行い、ヘッド計測装置１で音声信号Ｍにより検出されたインパクトの瞬間付近で高速ステレオカメラ６が撮像した複数組の撮像画像を、クラブヘッドの挙動計測用の撮像画像としてもよい。この場合、センサユニット５は省略することができる。
【０１６２】
［ドップラセンサ１１と測定範囲との関係］
次に、ドップラ測定システムによるゴルフボールの運動状態の解析について説明する。
【０１６３】
初めに、図１２を参照して、ヘッド計測装置１内の２個のドップラセンサ１１と、その測定範囲との関係について説明する。図１２においても、図２と同様、プレーヤが右打ちである場合の例とする。
【０１６４】
ヘッド計測装置１内のマイクロホン１４とゴルフボール７１を結ぶ直線と、２個のドップラセンサ１１ａと１１ｂを結ぶ直線は直交し、２個のドップラセンサ１１ａと１１ｂを結ぶ直線上かつ２個のドップラセンサ１１ａと１１ｂの中間にマイクロホン１４が配置されている。従って、２個のドップラセンサ１１ａと１１ｂは、ゴルフボール７１とマイクロホン１４を結ぶ直線に対して左右対称に配置されている。
【０１６５】
本実施の形態において、ドップラセンサ１１ａ及び１１ｂそれぞれのマイクロ波の放射角度は、例えば、８０度であるとする。ドップラセンサ１１ａは、図１２に示すように、８０度の扇形の測定範囲が、ゴルフボール７１が置かれた位置から、ゴルフボール７１の飛球方向と反対方向（飛球方向の後ろ側）を向くように配置されている。一方、ドップラセンサ１１ｂは、８０度の扇形の測定範囲が、ゴルフボール７１が置かれた位置から、飛球方向と同方向を向くように配置されている。
【０１６６】
このような位置関係においては、プレーヤが右打ちである場合、ゴルフボール７１を打撃するまでのゴルフクラブは、ドップラセンサ１１ａの測定範囲内で検出される。反対に、プレーヤが左打ちである場合には、ゴルフボール７１を打撃するまでのゴルフクラブは、ドップラセンサ１１ｂの測定範囲内で検出される。従って、ドップラセンサ１１ａが右打ちのプレーヤ用のヘッドスピード検出センサであり、ドップラセンサ１１ｂが左打ちのプレーヤ用のヘッドスピード検出センサとなる。
【０１６７】
図１２に示した例では、ゴルフボール７１とヘッド計測装置１との距離が３００mmに設定されているが、ゴルフボール７１とヘッド計測装置１との距離としては３００乃至６００mm程度が適切である。
【０１６８】
［インパクト測定モードによる測定処理］
図１３のフローチャートを参照して、インパクト測定モードによる測定処理について説明する。なお、インパクト測定モードの動作設定は、この処理の開始前に既に行われているものとする。また、ヘッド計測装置１の切替部１６では右打ち用の設定がなされており、ドップラセンサ１１ａは、ヘッド計測装置１の電源投入とともにマイクロ波の出力を開始している。
【０１６９】
初めに、ステップＳ４１において、制御部１９は、ドップラセンサ１１ａが物体、即ちクラブヘッド８１を検出したかを判定する。具体的には、コンパレータ１２ａから検出信号Ｋ１が供給されたかを判定することで、ドップラセンサ１１ａがクラブヘッド８１を検出したか否かを判定し、クラブヘッド８１を検出したと判定するまでステップＳ４１の判定処理が繰り返される。
【０１７０】
そして、ステップＳ４１で、ドップラセンサ１１ａがクラブヘッド８１を検出したと判定された場合、処理はステップＳ４２に進み、制御部１９は、１番目のLED１８ａを点灯させ、時間のカウントを開始する。
【０１７１】
ステップＳ４３において、制御部１９は、ADC１３ａによってデジタル化されて供給されるドップラセンサ１１ａのドップラ信号ＳＩＧ１のバッファメモリ１５への保存（書き込み）を開始する。
【０１７２】
ステップＳ４４において、制御部１９は、バッファメモリ１５に、ヘッドスピードの計測に十分なデータ（ドップラ信号ＳＩＧ１）が保存されたか否かを判定する。ヘッドスピードを正確に計測するためには、ある程度の期間のドップラ信号ＳＩＧ１が必要である。ステップＳ４４では、ヘッドスピードを正確に計測するために予め設定された所定期間の長さのドップラ信号ＳＩＧ１がバッファメモリ１５に蓄積されたか否かが判定され、蓄積されたと判定されるまで、ステップＳ４４の処理が繰り返される。ただし、ステップＳ４４の処理にはタイムアウトが設定されており、ステップＳ４４でＮＯと判定される状態が長く続き、タイムアウトが発生した場合には、ステップＳ４１の処理に戻るようになされている。
【０１７３】
ステップＳ４４で、ヘッドスピードの計測に十分なデータがバッファメモリ１５に保存されたと判定された場合、処理はステップＳ４５に進み、制御部１９は、ヘッドスピードの計測を開始する。この処理以降、新たなドップラ信号ＳＩＧ１がバッファメモリ１５に供給される度に、ヘッドスピードも再計算（更新）される。
【０１７４】
ステップＳ４６において、制御部１９は、ドップラセンサ１１ａがクラブヘッド８１を検出してから所定の時間内にゴルフボール７１の打撃音を検出したかを判定する。より具体的には、制御部１９は、ステップＳ４２で開始したカウントが所定のカウント数となるまでの間に、クラブヘッド８１がゴルフボール７１を打撃した音声信号Ｍがマイクロホン１４から供給されたかを判定する。
【０１７５】
ステップＳ４６で、所定の時間内にゴルフボール７１の打撃音を検出していないと判定された場合、処理はステップＳ４７に進み、制御部１９は、ドップラセンサ１１ａのドップラ信号のバッファメモリ１５への保存を終了し、ステップＳ４８において、点灯している１番目のLED１８ａを消灯させ、測定処理を終了する。
【０１７６】
従って、図１３の測定処理では、ドップラセンサ１１ａによりクラブヘッド８１が検出されてから、所定の時間内にゴルフボール７１の打撃音が検出されなかった場合、測定は行われない。
【０１７７】
一方、ステップＳ４６で、所定の時間内にゴルフボール７１の打撃音を検出したと判定された場合、処理はステップＳ４９に進み、制御部１９は、ヘッドスピードの最新の計測結果を、入出力部２０を介してストロボカメラ２に送信する。
【０１７８】
そして、ステップＳ５０において、制御部１９は、ドップラセンサ１１ａからのドップラ信号のバッファメモリ１５への保存を終了し、ステップＳ５１において、２番目及び３番目のLED１８ｂ及び１８ｃを点灯させる。
【０１７９】
ステップＳ５２において、ストロボカメラ２の制御部２２は、ヘッド計測装置１で計測されたヘッドスピードを、通信部２１を介して取得する。
【０１８０】
ステップＳ５３において、制御部２２は、取得したヘッドスピードに基づいて、撮像部２３が行う２回の撮像のタイミングを決定し、決定した撮像タイミングに基づき、撮像部２３に撮像させる。制御部２２から指示された撮像タイミングにより、ストロボ装置２４はストロボ発光し、撮像部２３は撮像する。
【０１８１】
ステップＳ５４において、制御部２２は、２回の撮像により得られた２枚の画像を、ヘッド計測装置１で計測されたヘッドスピードとともに、通信部２１を介して、データ処理装置３に転送する。
【０１８２】
ステップＳ５５において、データ処理装置３の演算部３２は、ストロボカメラ２から受信した２枚の画像に基づいて、ボールスピードを算出する。算出されたボールスピードは、ヘッド計測装置１による計測結果であるヘッドスピードとともに、表示制御部３３に供給される。
【０１８３】
ステップＳ５６において、表示制御部３３は、演算部３２から供給されたヘッドスピードとボールスピードを、表示部３４に表示させる。
【０１８４】
ステップＳ５７において、ヘッド計測装置１の制御部１９は、ヘッドスピードの出力から一定時間経過後であって、ヘッドスピードとボールスピードの表示から一定時間経過後に相当する所定の時刻に、１乃至３番目のLED１８ａ乃至１８ｃを消灯させ、処理を終了する。
【０１８５】
以上のように、インパクト測定モードによる測定処理では、ヘッド計測装置１において、一定期間のドップラ信号に基づいて、ヘッドスピードが、インパクトの瞬間まで継続的に測定されるとともに、音声信号Ｍ（ゴルフボールの打撃音）により、インパクトの瞬間が検出される。そして、インパクトの直前に計測されたヘッドスピードが、ストロボカメラ２に供給される。
【０１８６】
ストロボカメラ２では、ヘッド計測装置１で計測されたヘッドスピードに基づいて、インパクト直後のゴルフボール７１を撮像する２回の撮像タイミングが決定されて、撮像される。そして、データ処理装置３において、撮像された２枚の画像に基づいて、ゴルフボール７１のボールスピードが計算される。
【０１８７】
即ち、ドップラ測定システムでは、従来のように、１個のドップラセンサにより取得したドップラ信号に基づいて、ヘッドスピードとボールスピードの両方を測定するのではなく、ヘッドスピードについてはドップラセンサ１１の信号から測定し、ボールスピードについては、ゴルフボール７１を撮像した２枚の画像から測定するようになされている。したがって、打撃物と被打撃物それぞれの運動状態である、クラブヘッド８１とゴルフボール７１の両方の速度をより正確に測定することができる。
【０１８８】
インパクトの瞬間を検出する場合、単に音声信号のみを用いて打撃が行われたことを検出すると、クラブヘッド８１によるゴルフボール７１の打撃以外の、関係のない音に反応してしまうことがある。一方、ドップラ信号を解析することでインパクトの瞬間を検出することは、短時間で高精度で求める必要があるため高価なプロセッサが必要となり、費用などの点で現実的ではない。そこで、本実施の形態では、コンパレータ１２ａから物体を検出した旨の検出信号Ｋ１が供給された時点から、即ち、ドップラセンサ１１ａがクラブヘッド８１を検出した時点から所定の時間内に、ゴルフボール７１の打撃音を検出したか否かを判定することで、高価なプロセッサを用いず、単に音声信号のみを用いて検出する場合より正確にインパクトの瞬間を特定している。即ち、ドップラ測定システムによれば、より安価、かつ、高精度に、クラブヘッド８１の速度とゴルフボール７１の速度を求めることができる。
【０１８９】
従来のクラブヘッドとゴルフボールの速度の測定では、プレーヤの一連のスイング動作の全てとゴルフボールが飛んでいる時間全部を格納するメモリ領域を確保し、記憶することが行われていた。これに対して、ドップラ測定システムでは、上述したようにインパクトの瞬間を正確に特定することができるので、速度の演算に最低限必要なメモリ容量だけメモリ領域を確保し、記憶させておけばよい。従って、バッファメモリ１５として必要なメモリ領域を、クラブヘッド８１の速度を正確に測定できる最小のサイズとすることができる。例えば、インパクト前の０．２秒間の測定データを記憶する場合には、１６Ｋバイトのメモリ領域があればよい。
【０１９０】
［ドップラ測定システムの変形例］
上述したドップラ測定システムでは、インパクトの瞬間を検出する検出手段として、インパクト時の音を検出するマイクロホンを採用したが、これに限らず、その他のものを採用することができる。例えば、インパクトの瞬間を検出する検出手段としてラインセンサカメラを採用し、ラインセンサカメラが所定位置に置かれているゴルフボールを撮像し、撮像された画像に変化があった場合、即ち、撮像された画像からゴルフボールが消えた場合を、インパクトの瞬間として検出することができる。また、インパクトの瞬間を検出する検出手段として、透過型または反射型のレーザセンサを採用し、ゴルフボールに向けてレーザ光を照射し、透過してくるレーザ光の有無、または、反射してくるレーザ光の有無により、インパクトの瞬間を検出してもよい。
【０１９１】
また、上述したドップラ測定システムでは、ゴルフボールの運動状態を演算するための２枚の画像を、ストロボカメラ２内の１つの撮像部２３で撮像するようにしたが、２枚の画像を異なるストロボカメラ２または撮像部２３で撮像するようにしてもよい。即ち、ストロボカメラ２または撮像部２３は２以上でもよく、２枚以上の画像を用いてゴルフボールの運動状態を演算するようにしてもよい。
【０１９２】
図１の測定システムは、例えば、ゴルフクラブを販売するスポーツ店や、ゴルフのレッスンを行うゴルフレッスン場などで利用される。
【０１９３】
しかしながら、ヘッド計測装置１は、携帯可能な小型の装置とすることが可能であるため、ストロボカメラ２（およびその先に接続されたデータ処理装置３）から切り離して、インパクト測定モードによるスピード測定のみを行う、ポータブル型の測定装置とすることも可能である。ポータブル型にした場合、例えば、ユーザ（プレーヤ）は、ゴルフ練習場などに持ち運んで使用することができる。ポータブル型のヘッド計測装置１とするには、バッテリと、計測結果のヘッドスピードを表示する７セグメントLED等をさらに設ければよい。
【０１９４】
しかし、ヘッド計測装置１を、ストロボカメラ２等から切り離して使用する場合、ストロボカメラ２による撮像は行われないため、ボールスピードについては計測できないことになる。
【０１９５】
そこで、ヘッド計測装置１単独による計測の場合、ヘッドスピードの計測に使用しない側のドップラセンサ１１、コンパレータ１２、及びADC１３を、ボールスピードの計測に使用することができる。
【０１９６】
例えば、右打ち用の動作設定では、ドップラセンサ１１ａからのドップラ信号に基づいてヘッドスピードの計測が行われるが、ドップラセンサ１１ｂは未使用となる。図１２を参照してわかるように、プレーヤが右打ちである場合、ドップラセンサ１１ｂの測定範囲には、ゴルフクラブ８０の打撃により飛球するゴルフボール７１の軌道が含まれる。従って、ドップラセンサ１１ｂを、ゴルフクラブ８０のクラブヘッド８１で打撃された後のゴルフボール７１の速度（ボールスピード）を測定するためのセンサとして使用することができる。ゴルフボール７１の速度の計測方法は、クラブヘッド８１の速度と同様である。ただし、このような機能をヘッド計測装置１に備えさせる場合、バッファメモリ１５には、ボールスピード計測用のメモリ領域も必要になる。
【０１９７】
さらに、ヘッド計測装置１が、未使用のドップラセンサ１１によるボールスピード計測機能を備えた場合には、ストロボカメラ２等と接続されている状態でも、未使用のドップラセンサ１１によるボールスピード計測処理を実行し、ヘッドスピードとともにボールスピードをデータ処理装置３に提供するようにしてもよい。この場合、データ処理装置３は、例えば、２枚の画像から演算部３２が算出したボールスピードと、ヘッド計測装置１で計測されたボールスピードの平均などを演算し、最終的なボールスピードとして表示させることができる。これにより、２個あるドップラセンサ１１を有効利用し、かつ、ボールスピードの計測精度を向上させることができる。
【０１９８】
あるいはまた、ヘッド計測装置１が、ボールスピード計測機能を備え、ヘッドスピードとともにボールスピードを演算して、データ処理装置３に送信してきた場合には、データ処理装置３の演算部３２には、ボールスピード以外のゴルフボールの運動状態、例えば、単位時間当たりの回転数などを演算させるようにすることができる。これにより、ヘッド計測装置１のボールスピード計測機能を有効活用して、データ処理装置３を他の機能に使用することができ、各装置のリソースを十分に生かすことができる。
【０１９９】
［コンピュータのハードウエア構成例］
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。
【０２００】
図１４は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータ（パーソナルコンピュータ）のハードウエアの構成例を示すブロック図である。
【０２０１】
コンピュータにおいて、CPU（Central Processing Unit）２０１，ROM（Read Only Memory）２０２，RAM（Random Access Memory）２０３は、バス２０４により相互に接続されている。
【０２０２】
バス２０４には、さらに、入出力インタフェース２０５が接続されている。入出力インタフェース２０５には、入力部２０６、出力部２０７、記憶部２０８、通信部２０９、及びドライブ２１０が接続されている。
【０２０３】
入力部２０６は、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる。出力部２０７は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記憶部２０８は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部２０９は、ネットワークインタフェースなどよりなる。ドライブ２１０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体２１１を駆動する。
【０２０４】
撮像部２２１は、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS（Complementary Mental Oxide Semiconductor）センサ等の撮像素子により構成される。撮像部２２１は、被写体を撮像し、撮像した被写体の画像データを、入出力インタフェース２０５を介してCPU２０１等に供給する。
【０２０５】
以上のように構成されるコンピュータでは、CPU２０１が、例えば、記憶部２０８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース２０５及びバス２０４を介して、RAM２０３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。
【０２０６】
コンピュータ（CPU２０１）が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブル記録媒体２１１に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。
【０２０７】
コンピュータでは、プログラムは、リムーバブル記録媒体２１１をドライブ２１０に装着することにより、入出力インタフェース２０５を介して、記憶部２０８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部２０９で受信し、記憶部２０８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM２０２や記憶部２０８に、あらかじめインストールしておくことができる。
【０２０８】
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
【０２０９】
なお、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。
【０２１０】
本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０２１１】
３ データ処理装置， ５ センサユニット， ６ 高速ステレオカメラ， ３２ 演算部， ３３ 表示制御部， ３４ 表示部， ３５ 記憶部， ５２ 制御部， ５３R 右撮像部， ５３L 左撮像部， ５４ ストロボ装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測装置および計測方法に関し、特に、より簡単な構成で、クラブヘッドの挙動を正確に計測することができる計測装置および計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴルフの上達にはスイング動作やゴルフクラブの性能が関係する。そのため、ゴルフ練習場やゴルフクラブ等を販売する販売店では、プレーヤであるユーザがゴルフボールを打ったときのスイング動作を解析したり、ゴルフボールの飛距離や軌道をシミュレートする計測装置が置かれている。このような計測装置において、プレーヤが注目する計測項目として、ゴルフボールを打つ瞬間のインパクト時のヘッドスピードやクラブヘッド（ゴルフクラブのヘッド）の挙動がある。
【０００３】
従来、地面に垂直な方向と、ボールの飛球方向と直交する方向の、２方向の基準線をクラブヘッドに描いて、インパクト前後のスイング動作を連続ストロボ撮像し、得られた画像を重畳表示して基準線の変化を見ることで、クラブヘッドの挙動を確認できるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また例えば、白色の下地に黒色の図形が一列に並ぶマーキングを、クラブヘッドのバックフェース部に、クラブヘッドのソール−クラウン方向に少なくとも３列以上、かつ、トウ−ヒール方向に複数形成し、スイング動作時のマーキングをラインセンサカメラで検出することにより、クラブヘッドの挙動を確認できるようにしたものもある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３７１２４５９号公報
【特許文献２】特開２００５−３１２７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１で開示されている方法では、画像上に表示された複数の基準線の位置をマウスで指示することにより、ヘッドスピードやフェース角などを求めるため、ゴルフクラブ上に基準線を厳密に描かないと正確な計測ができない。
【０００７】
また、特許文献２で開示されている方法では、マーキングがフェース面と反対の背面（バックフェース部）に位置するため、フェース面とマーキング位置との関係の把握が難しく、高度な三次元座標計測装置で測定する必要があった。
【０００８】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より簡単な構成で、クラブヘッドの挙動を正確に計測することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面の計測装置は、ゴルフクラブのクラブヘッドに配置された少なくとも３点のマーカと、前記クラブヘッドのフェースとの位置関係を記憶する記憶手段と、前記ゴルフクラブをスイングしたときのインパクト付近の複数枚の画像を撮像する撮像手段と、前記記憶手段に記憶された前記位置関係を用いて、撮像された前記画像に含まれる前記マーカの位置から、スイング時の前記クラブヘッドのフェースの挙動を計測するフェース挙動計測手段とを備える。
【００１０】
本発明の一側面の計測方法は、ゴルフクラブのクラブヘッドに配置された少なくとも３点のマーカと、前記クラブヘッドのフェースとの位置関係を記憶手段に記憶し、前記ゴルフクラブをスイングしたときのインパクト付近の複数枚の画像を撮像手段により撮像し、前記記憶手段に記憶されている前記位置関係を用いて、撮像された前記画像に含まれる前記マーカの位置から、スイング時の前記クラブヘッドのフェースの挙動を計測する。
【００１１】
本発明の一側面においては、ゴルフクラブのクラブヘッドに配置された少なくとも３点のマーカと、前記クラブヘッドのフェースとの位置関係が記憶手段に記憶され、前記ゴルフクラブをスイングしたときのインパクト付近の複数枚の画像が撮像手段により撮像され、前記記憶手段に記憶されている前記位置関係を用いて、撮像された前記画像に含まれる前記マーカの位置から、スイング時の前記クラブヘッドのフェースの挙動が計測される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一側面によれば、より簡単な構成で、クラブヘッドの挙動を正確に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明を適用した測定システムの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１の測定システムの各装置の配置例を示す図である。
【図３】図１の測定システムの各装置の配置例を示す図である。
【図４】登録用プレートを用いたヘッド挙動計測準備を説明する図である。
【図５】登録用プレートを用いたヘッド挙動計測準備を説明する図である。
【図６】ヘッド挙動計測処理で計算される項目について説明する図である。
【図７】ヘッド挙動計測処理で計算される項目について説明する図である。
【図８】計測結果表示画面の例を示す図である。
【図９】インパクト時の予測計算を説明する図である。
【図１０】ヘッド挙動計測準備処理について説明するフローチャートである。
【図１１】ヘッド挙動計測処理について説明するフローチャートである。
【図１２】計測装置内の２個のドップラセンサとその測定範囲との関係について説明する図である。
【図１３】インパクト測定モードによる測定処理について説明するフローチャートである。
【図１４】本発明を適用したコンピュータの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［測定システムの構成例］
図１は、本発明を適用した測定システムの一実施の形態の構成例を示している。
【００１５】
図１の測定システムは、ヘッド計測装置１、ストロボカメラ２、データ処理装置３、動画像カメラ４、センサユニット５、及び高速ステレオカメラ６を有し、プレーヤ（被験者）がゴルフクラブをスイングして、所定の位置に置かれたゴルフボールを打撃したときの、打撃物であるゴルフクラブの速度と、被打撃物であるゴルフボールの速度を同時に測定するシステムである。以下において、ゴルフクラブの速度はヘッドスピード、ゴルフボールの速度はボールスピードともいう。
【００１６】
図１の測定システムは、ヘッド計測装置１内のドップラセンサ１１を用いてヘッドスピードを計測するドップラ測定システムと、センサユニット５内のレーザセンサを用いてヘッドスピードを計測するレーザ測定システムとを備える。
【００１７】
ドップラ測定システムは、ヘッドスピードを計測するとともに、計測されたヘッドスピードを基に、インパクト直後のゴルフボールを撮像し、その結果得られる撮像画像を用いて、ゴルフボールの運動状態を解析する。
【００１８】
このドップラ測定システムは、ゴルフボールがゴルフクラブに打撃された瞬間のゴルフクラブとゴルフボールの速度を測定して表示するインパクト測定モード（第１のドップラ測定モード）と、ゴルフクラブとゴルフボールの速度の測定の他に、プレーヤのスイング動作全体の画像も撮影して表示する画像付き測定モード（第２のドップラ測定モード）とを有している。
【００１９】
一方、レーザ測定システムは、ヘッドスピードを計測するとともに、計測されたヘッドスピードを基にインパクト付近のクラブヘッドを撮像し、撮像された画像を用いて、クラブヘッド（ゴルフクラブのヘッド）の挙動を解析する。
【００２０】
従って、図１の測定システムでは、ヘッドスピードを、ドップラ測定システムとレーザ測定システムの両方で計測することができる。図１の測定システムは、ドップラ測定システム及びレーザ測定システムの一方または両方の計測結果を最終的な計測値とすることもできるし、２つの計算結果を用いた平均等の演算結果を最終的な計測値とすることもできる。
【００２１】
初めに、ドップラ測定システムとしての構成について説明する。
【００２２】
ドップラ測定システムは、ヘッド計測装置１、ストロボカメラ２、データ処理装置３、及び、動画像カメラ４により構成される。
【００２３】
ヘッド計測装置１は、ドップラセンサ１１、コンパレータ１２、及びADC(A/Dコンバータ)１３を、それぞれ２個ずつ備えている。ドップラセンサ１１は、マイクロ波の信号を送信信号として出力するとともに、出力した送信信号が所定の物体に反射して周波数が変更され、所定のドップラ周波数となった反射信号（以下、ドップラ信号という。）を受信する。ドップラセンサ１１が出力する送信信号の周波数は、例えば、24.11GHzである。コンパレータ１２は、ドップラセンサ１１が受信したドップラ信号の出力レベルを、予め設定された基準レベルＶＴＨと比較し、その出力レベルが基準レベルＶＴＨ以上である場合に、測定対象の物体を検出した検出信号Ｋ１またはＫ２を出力する。ADC１３は、ドップラセンサ１１が出力するドップラ信号を所定のビット数（例えば、１６ビット）でAD変換し、AD変換後のデジタル化されたドップラ信号ＳＩＧ１またはＳＩＧ２を出力する。
【００２４】
２個のドップラセンサ１１、コンパレータ１２、及びADC１３のうち、一方は右打ちのプレーヤのヘッドスピード検出用であり、他方は左打ちのプレーヤのヘッドスピード検出用である。本実施の形態では、ドップラセンサ１１ａ、コンパレータ１２ａ、及びADC１３ａが右打ち用に設定されており、ドップラセンサ１１ｂ、コンパレータ１２ｂ、及びADC１３ｂが左打ち用に設定されている。右打ち用と左打ち用の違いは、ヘッド計測装置１内のドップラセンサ１１の取り付け位置の違いであるが、詳細については図１２を参照して後述する。
【００２５】
以下では、右打ちのプレーヤ用の設定がなされている場合について主に説明し、左打ちのプレーヤ用の設定にした場合の相違部分については必要に応じて適宜説明する。
【００２６】
ヘッド計測装置１は、マイクロホン１４、バッファメモリ１５、切替部１６、表示部１７、制御部１９、及び入出力部２０も有している。
【００２７】
マイクロホン１４は、被打撃物であるゴルフボールが打撃物であるゴルフクラブに打撃されたときの音声信号Ｍを取得することで、インパクトの瞬間、即ち、被打撃物であるゴルフボールが打撃物であるゴルフクラブに打撃された瞬間のタイミングを検出する。
【００２８】
バッファメモリ１５は、制御部１９の制御により、ドップラセンサ１１ａから出力されたドップラ信号ＳＩＧ１、または、ドップラセンサ１１ｂから出力されたドップラ信号ＳＩＧ２を、予め設定された測定時間に対応する所定のデータ量だけ記憶する。バッファメモリ１５はリングバッファとなっており、基準レベルＶＴＨ以上の新たなドップラ信号が供給されると、そこに記憶されている所定量のデータのうち、古いものから順次更新される。具体的には、例えば、右打ち用の設定の場合、ドップラ信号ＳＩＧ１が、アドレスの小さな方から順に書き込まれ、全てのデータ領域に対し書き込みがされた場合、データの古い方から（即ち、アドレスの小さな方から）再度上書きすることにより、一定量（一定時間）の最新のドップラ信号ＳＩＧ１がバッファメモリ１５に記憶される。左打ち用の設定の場合には、ドップラ信号ＳＩＧ１ではなくドップラ信号ＳＩＧ２が、同様の要領でバッファメモリ１５に記憶される。
【００２９】
切替部１６は、例えば、DIPスイッチ等により構成され、右打ちのプレーヤ用と、左打ちのプレーヤ用の動作設定を切り替える。換言すれば、切替部１６は、制御部１９が行うゴルフクラブの速度の演算対象を、ドップラセンサ１１ａのドップラ信号とするか、または、ドップラセンサ１１ｂのドップラ信号とするかを切り替える。なお、右打ちのプレーヤ用と、左打ちのプレーヤ用の動作設定を切り替えは、ヘッド計測装置１とデータ処理装置３を接続し、入出力部２０を介してデータ処理装置３から供給される制御信号に基づいて行うようにしてもよい。この場合、切替部１６は省略することができる。
【００３０】
表示部１７は、３つのLED１８ａ乃至１８ｃを備え、制御部１９からの制御信号に基づいて、LED１８ａ乃至１８ｃを点灯または消灯させる。１番目のLED１８ａは、ドップラセンサ１１ａが物体（ゴルフクラブ）を検出したとき、点灯する。２番目のLED１８ｂは、インパクトが検出されたとき、点灯する。３番目のLED１８ｃは、ドップラセンサ１１ａが物体（ゴルフクラブ）を検出し、かつ、物体検出から所定時間内にインパクトが検出されたとき、点灯する。換言すれば、３番目のLED１８ｃは、１番目のLED１８ａが点灯してから所定時間の間に２番目のLED１８ｂが点灯したとき、点灯する。詳細は後述するが、３番目のLED１８ｃの点灯は、制御部１９で演算されたヘッドスピードがストロボカメラ２に出力されたことを意味する。
【００３１】
なお、３つのLED１８ａ乃至１８ｃは、点灯の代わりに、点滅等の表示でもよい。また、３つのLED１８ａ乃至１８ｃの点灯を制御する制御信号をデータ処理装置３に送信し、LED１８ａ乃至１８ｃと同様の表示を、データ処理装置３の後述する表示部３４に表示させるようにしてもよい。この場合、表示部１７は省略することができる。
【００３２】
制御部１９は、切替部１６の設定に基づいて、ドップラ信号ＳＩＧ１及びＳＩＧ２の制御を行う。即ち、制御部１９は、切替部１６において右打ち用の動作設定がなされている場合、コンパレータ１２ａから物体（クラブヘッド）を検出した旨の検出信号Ｋ１が供給された時点から、ADC１３ａから供給されるドップラ信号ＳＩＧ１のバッファメモリ１５への書き込みを開始する。そして、制御部１９は、ヘッドスピードの計測に十分なデータ（ドップラ信号ＳＩＧ１）がバッファメモリ１５に保存されたときから、ヘッドスピードの演算を開始する。ヘッドスピードの演算は、ドップラ信号ＳＩＧ１が新たにバッファメモリ１５に供給される度に実行される。即ち、ドップラ信号ＳＩＧ１の更新に応じて、ヘッドスピードも更新されることで、インパクトにより近いタイミングで計測された最新のヘッドスピードが常に求められる。
【００３３】
ヘッドスピードは、次のドップラ効果の公式により求めることができる。
ｖ＝（ｃ・Ｆｄ）／（２・Ｆｔ）
ここで、ｃは光速（299792485m/s）、Ｆｄは、受信したドップラ信号ＳＩＧ１の周波数（ドップラ周波数）、Ｆｔは、ドップラセンサ１１ａの出力周波数である。
【００３４】
また、制御部１９は、検出信号Ｋ１が供給されてから所定の時間内に、マイクロホン１４からの音声信号Ｍによりインパクトの瞬間が検出されたとき、直近に計測されたヘッドスピードを、入出力部２０を介して、ストロボカメラ２に送信する。また、制御部１９は、計測結果であるヘッドスピードをストロボカメラ２に送信した後、ドップラ信号ＳＩＧ１のバッファメモリ１５への書き込みを終了（停止）する。
【００３５】
さらに制御部１９は、表示部１７のLED１８ａ乃至１８ｃの点灯を制御する。具体的には、制御部１９は、コンパレータ１２ａから検出信号Ｋ１が供給されたとき、１番目のLED１８ａを点灯させ、検出信号Ｋ１が供給されてから所定の時間内に、マイクロホン１４から音声信号Ｍが供給されたとき、２番目のLED１８ｂを点灯させる。そして、制御部１９は、計測結果であるヘッドスピードをストロボカメラ２に出力したとき、３番目のLED１８ｃを点灯させる。また、制御部１９は、LED１８ａ乃至１８ｃの消灯も制御する。
【００３６】
このように、ゴルフクラブの検出、インパクトの瞬間の検出、計測結果であるヘッドスピードの出力、のそれぞれに対応してLED１８ａ乃至１８ｃを点灯させることにより、測定データが正常に取得できたか否かを一目で分かりやすくしている。
【００３７】
切替部１６において左打ち用の動作設定がなされている場合には、制御部１９は、上述した検出信号Ｋ１およびドップラ信号ＳＩＧ１に代えて、検出信号Ｋ２およびドップラ信号ＳＩＧ２を用いて同様の制御を行う。従って、右打ち用の設定か、または、左打ち用の設定かに応じて、２個ずつ用意されたドップラセンサ１１、コンパレータ１２、及びADC１３の一方は未使用となる。ヘッド計測装置１を右打ち専用、または、左打ち専用とする場合には、切替部１６と、ドップラセンサ１１、コンパレータ１２、及びADC１３の不要な一方は省略し、コストダウンさせることができる。
【００３８】
ストロボカメラ２は、通信部２１、制御部２２、撮像部２３、及び、ストロボ装置２４を備える。なお、ストロボ装置２４は２個設けられており、それらをストロボ装置２４ａおよび２４ｂと区別する。
【００３９】
通信部２１は、ヘッド計測装置１の入出力部２０と接続され、ヘッド計測装置１で計測されたヘッドスピードを取得し、制御部２２に供給する。また、通信部２１は、データ処理装置３の通信部３１と接続され、制御部２２から供給された、撮像部２３で撮像された２枚の画像（のデータ）を、データ処理装置３に送信する。
【００４０】
制御部２２は、通信部２１から供給される、ヘッド計測装置１で計測されたヘッドスピードに基づいて、撮像部２３が行う２回の撮像のタイミングを決定し、決定した撮像タイミングに基づき、撮像部２３およびストロボ装置２４を制御する。
【００４１】
より具体的には、制御部２２は、通信部２１から供給されるヘッドスピードに基づいて、１回目の撮像タイミングと、２回目の撮像タイミング（１回目の撮像タイミングから２回目の撮像タイミングまでの時間間隔）を決定する。そして、制御部２２は、決定された１回目の撮像タイミングとなったときに、ストロボ装置２４ａを制御してストロボ発光させるとともに、撮像部２３を制御して、撮像させる。また、制御部２２は、決定された２回目の撮像タイミングとなったときに、ストロボ装置２４ｂを制御してストロボ発光させるとともに、撮像部２３を制御して、撮像させる。これにより、インパクト直後のゴルフボールを、異なる時刻で撮像した２枚の画像が得られる。換言すれば、通信部２１から供給されるヘッドスピードに基づいて、撮像部２３が２回の撮像を行ったとき、それぞれの画像にゴルフボールが捉えられるように、制御部２２によって撮像タイミングが決定される。制御部２２は、２回の撮像により得られた２枚の画像を、ヘッド計測装置１で計測されたヘッドスピードとともに、通信部２１を介して、データ処理装置３に出力する。
【００４２】
撮像部２３は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)カメラやCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサカメラにより構成され、制御部２２から指示された撮像タイミングで撮像を行い、その結果得られた２枚の画像を制御部２２に供給する。撮像部２３の撮像により得られた２枚の画像は、データ処理装置３の演算部３２が、インパクト直後のゴルフボールの運動状態（速度）を演算するために用いられる。
【００４３】
ストロボ装置２４は、ストロボ発光可能な照明装置であり、制御部２２から指示された撮像タイミングでストロボ発光し、ゴルフボールに光を照射する。ストロボ装置２４ａは、１回目の撮像用のストロボ装置２４であり、ストロボ装置２４ｂは、２回目の撮像用のストロボ装置２４である。
【００４４】
データ処理装置３は、通信部３１、演算部３２、表示制御部３３、表示部３４、及び記憶部３５により構成される。データ処理装置３は、例えば、パーソナルコンピュータ等で構成することができる。
【００４５】
通信部３１は、ストロボカメラ２及び動画像カメラ４と所定のデータ形式によるデータの授受を行う。具体的には、通信部３１は、ストロボカメラ２から供給される、ヘッドスピードと、インパクト直後に撮像された２枚の画像を受信して、演算部３２へ供給するとともに、画像付き測定モードにおいてはさらに動画像カメラ４から供給される、プレーヤのスイング動作を撮影して得られた動画像データも取得して、表示制御部３３へ供給する。また、通信部３１は、表示制御部３３から供給される制御コマンドを、動画像カメラ４に送信する。
【００４６】
演算部３２は、ヘッド計測装置１で計測されて、ストロボカメラ２を介して供給されたヘッドスピードを表示制御部３３に供給する。なお、ヘッドスピードは、通信部３１から、直接、表示制御部３３に供給するようにしてもよい。
【００４７】
また、演算部３２は、ストロボカメラ２で撮像された、インパクト直後のゴルフボールが映る２枚の画像から、ゴルフボールの運動状態、具体的には、速度、単位時間当たりの回転数、および、回転方向のなかの少なくとも１つを算出し、表示制御部３３に供給する。本実施の形態のインパクト測定モードでは、ゴルフボールの速度が少なくとも求められるものとする。
【００４８】
ゴルフボールの速度、並びに、単位時間当たりのゴルフボールの回転数および回転方向は、例えば、次のような方法で算出することができる。ゴルフボールには、その表面に、ゴルフボールメーカのメーカ名またはブランド名の文字やマーク（ロゴ）が付されていることが多い。演算部３２は、ゴルフボールの表面に付されている文字やマークの一部を特徴点として検出する。そして、１回目の撮像により得られた第１の画像と、２回目の撮像により得られた第２の画像とで、対応する特徴点どうしの位置を比較することにより、ゴルフボールの移動距離、回転数および回転方向が算出される。ゴルフボールの移動距離を、第１の画像と第２の画像の撮像時間間隔で除算することで、ゴルフボールの速度が求められる。第１の画像と第２の画像の撮像時間間隔は、ストロボカメラ２から、２枚の画像とともに取得することができる。ゴルフボールの速度、並びに、単位時間当たりのゴルフボールの回転数および回転方向の詳細な算出方法については、例えば、本出願人の先願である特開2009-247642号公報に開示されている。
【００４９】
演算部３２で求められたゴルフボールの速度と、ゴルフボールの回転数および回転方向は、ヘッド計測装置１による計測結果であるヘッドスピードとともに、表示制御部３３に供給される。
【００５０】
表示制御部３３は、インパクト測定モードでは、ゴルフクラブの速度とゴルフボールの速度の両方を表示部３４に表示させる。
【００５１】
また、表示制御部３３は、ゴルフクラブの速度とゴルフボールの速度の他に、ゴルフボールの速度（ボールスピード）[m/s]をゴルフクラブの速度（ヘッドスピード）[m/s]で除算して得られるミート率も表示部３４に表示させるようにすることができる。さらに、表示制御部３３は、ボールスピードを用いた所定の計算式で求められる標準的なゴルフボールの飛距離も併せて表示させるようにしてもよい。標準的なゴルフボールの飛距離は、例えば、（ボールスピード[m/s]×３．８）[yard]として計算することができる。
【００５２】
さらに、画像付き測定モードでは、表示制御部３３は、通信部３１を介して動画像カメラ４から取得したプレーヤのスイング動作の動画像に、演算部３２で求められたゴルフクラブの速度とゴルフボールの速度を重畳させて、表示部３４に表示させる。あるいは、表示制御部３３は、演算部３２で求められたゴルフボールの速度、回転数および回転方向から、ゴルフボールの弾道（飛球の軌跡）を計測し、表示部３４に表示させてもよい。
【００５３】
プレーヤのスイング動作を撮影した所定期間の動画像のなかから、インパクト瞬間の画像を特定するには、例えば、次のようにすることができる。インパクトが検出された旨のタイミング信号（音声信号Ｍ）が、ヘッド計測装置１から、ストロボカメラ２を介して、データ処理装置３に供給される。このとき、ヘッド計測装置１の入出力部２０は、タイミング信号をストロボカメラ２に出力すると同時に、内部カウンタによるカウント動作を開始する。データ処理装置３の表示制御部３３は、ストロボカメラ２を介してタイミング信号を取得して、インパクトが検出されたことを認識するとともに、入出力部２０のカウント値を読み込み、通信による遅れ量（入出力部２０がタイミング信号を出力してから表示制御部３３が認識するまでの時間差）を取得する。そして、表示制御部３３は、タイミング信号を受信した時刻から遅れ量だけ遡った時刻に、動画像カメラ４で撮像された画像を、インパクト時の画像とする。これにより、動画像カメラ４で撮像されたスイング動作全体の動画像のなかからインパクト時の画像を正確に特定することができ、表示制御部３３は、インパクト時の画像を中心として前後に所定枚数の撮像画像を、スイング動作全体の動画像として表示部３４に表示させる。なお、ストロボカメラ２を介さずに、ヘッド計測装置１とデータ処理装置３を直接接続し、タイミング信号とカウント値を、ヘッド計測装置１から直接取得するようにしてもよい。
【００５４】
表示部３４は、例えば、液晶ディスプレイ等により構成され、インパクト測定モードでは、ゴルフクラブの速度とゴルフボールの速度を表示する。また、画像付き測定モードでは、表示部３４は、ゴルフクラブの速度とゴルフボールの速度の他に、プレーヤのスイング動作の動画像やゴルフボールの弾道も表示する。
【００５５】
なお、演算結果の速度が前回の演算結果と全く同一である場合には、前回の測定表示のままなのか、新たに測定された結果であるのかが分からない場合もあり得る。そこで、最新の測定結果を表示する場合には、最初の一定時間、測定結果を点滅表示させることで、測定結果の表示が更新されたことを表すようにしてもよい。
【００５６】
記憶部３５は、計測結果のデータ等、記憶することが必要なデータを記憶する。なお、図１では、記憶部３５へのデータまたは制御信号の授受を示す線の図示が省略されている。
【００５７】
動画像カメラ４は、動画像を撮像可能なビデオカメラまたはビデオスチルカメラ等で構成され、画像付き測定モードにおいて、データ処理装置３の制御にしたがい撮像し、その結果得られる動画像データをデータ処理装置３に供給する。動画像カメラ４からデータ処理装置３に供給される動画像データには、動画像を構成する各画像の撮影時刻がメタデータとして含まれている。なお、インパクト測定モードのみで使用する場合、動画像カメラ４は省略することができる。
【００５８】
次に、レーザ測定システムとしての構成について説明する。
【００５９】
レーザ測定システムは、データ処理装置３、センサユニット５、及び、高速ステレオカメラ６により構成される。
【００６０】
センサユニット５は、投光部４１ａ及び４１ｂ、受光部４２a及び４２ｂ、並びに出力部４３を有する。投光部４１ａと４１ｂは同一のユニットで構成されており、投光部４１ａと４１ｂそれぞれを特に区別しない場合には、単に投光部４１と称する。受光部４２aと４２ｂも同一のユニットで構成されており、受光部４２a及び４２ｂについても同様に、受光部４２と称する。
【００６１】
投光部４１は、半導体レーザなどによりレーザ光を射出する。受光部４２は、対応する投光部４１から射出されたレーザ光を受光するとともに、所定の物体が投光部４１と受光部４２の間を通過することによりレーザ光が遮られ、受光部４２がレーザ光を受光できなくなった場合に、所定の物体を検出した検出信号を出力部４３に供給する。受光部４２aは、投光部４１ａからのレーザ光を受光し、遮光されたときに、第１の検出信号を出力部４３に供給する。一方、受光部４２ｂは、投光部４１ｂからのレーザ光を受光し、遮光されたときに、第２の検出信号を出力部４３に供給する。
【００６２】
出力部４３は、受光部４２a及び４２ｂそれぞれから供給される検出信号（第１または第２の検出信号）を高速ステレオカメラ６に出力する。
【００６３】
本実施の形態において、レーザ光を遮光する所定の物体とは、図２及び図３を参照して後述するように、プレーヤがゴルフボールを打つためスイングしたときのクラブヘッド（ゴルフクラブのヘッド）である。従って、センサユニット５は、クラブヘッドを検出した旨の第１の検出信号と第２の検出信号を高速ステレオカメラ６に出力する。
【００６４】
高速ステレオカメラ６は、通信部５１、制御部５２、右撮像部５３R、左撮像部５３L、及び、ストロボ装置５４により構成される。
【００６５】
通信部５１は、センサユニット５から供給される検出信号を受信し、制御部５２に供給する。また、通信部５１は、制御部５２から供給されるヘッドスピードの計測値と、右撮像部５３Rおよび左撮像部５３Lで撮像されて得られた撮像画像を取得し、データ処理装置３に供給する。
【００６６】
また、制御部５２は、第１の検出信号と第２の検出信号が、センサユニット５から供給されたときの時間差から、ヘッドスピードを計測する。
【００６７】
さらに、制御部５２は、計測したヘッドスピードに基づいて、第２の検出信号が取得された時刻から、撮像を開始するまでの時間T1（以下、ディレイ時間T1という。）を決定する。そして、第２の検出信号が取得された時刻からディレイ時間T1経過後、制御部５２は、第１回目の撮像を行い、その後、T2時間の撮像間隔を空けて、４回の撮像を行うように、右撮像部５３R、左撮像部５３L、及びストロボ装置５４を制御する。
【００６８】
即ち、プレーヤごとにヘッドスピードは異なり、ヘッドスピードによって検出信号が検出されてから、インパクトまでの時間も異なる。そこで、制御部５２は、計測されたヘッドスピードに基づいてインパクトの瞬間（タイミング）を予測し、それに応じたディレイ時間を決定する。そして、制御部５２は、一測定で、インパクトの瞬間に最も近い１回の撮像（５回目の撮像）と、その直前の４回の撮像の計５回の撮像を行うように制御する。
【００６９】
なお、本実施の形態においては、撮像間隔であるT2時間は固定（一定）の時間とするが、T2時間についても、ヘッドスピードの計測値に基づいて適宜変更するように制御してもよい。T2時間をヘッドスピードの計測値に基づいて適宜変更するようにした場合、計測ポイントの間隔等がヘッドスピードに関わらず一定となるので、解析結果の比較が容易になる。
【００７０】
右撮像部５３Rと左撮像部５３Lのそれぞれは、制御部５２からの撮像命令に従い、撮像を行い、その結果得られる撮像画像を制御部５２に供給する。本実施の形態では、右撮像部５３Rと左撮像部５３Lのそれぞれで計５回の撮像が行われるので、右撮像部５３Rにより得られた右撮像画像と左撮像部５３Lにより得られた左撮像画像を一組として、計５組の撮像画像が得られる。なお、右撮像部５３Rと左撮像部５３Lは、後述する図３に示されるように、横方向（水平方向）に所定の間隔をあけて並んで配置されている。
【００７１】
ストロボ装置５４は、制御部５２からの発光命令に従い、右撮像部５３R及び左撮像部５３Lが撮像を行うタイミングで、ストロボ発光を行う。
【００７２】
以上のように構成される高速ステレオカメラ６は、高速移動するクラブヘッドをインパクト直近で５回撮像するため、例えば、シャッタスピードが1/50000秒程度、フレームレートが500fps程度、または、一度の露光で５回以上のシャッタが切れる程度の高速撮像が可能な高速ステレオカメラである。
【００７３】
レーザ測定システムとしてのデータ処理装置３の演算部３２は、高速ステレオカメラ６で計測されて供給されたヘッドスピードを表示制御部３３に供給する。なお、上述したように、演算部３２は、ヘッド計測装置１で計測されたヘッドスピードと、高速ステレオカメラ６で計測されたヘッドスピードの一方または両方を採用したり、両者の平均値等を最終的なヘッドスピードとして表示制御部３３に供給することができる。
【００７４】
データ処理装置３の演算部３２は、高速ステレオカメラ６で撮像された５組の撮像画像から、クラブヘッドの挙動（運動状態）を解析し、その解析結果を示した画像を、表示制御部３３に供給する。演算部３２が解析するクラブヘッドの挙動としては、具体的には、クラブヘッドの進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδであるが、その詳細については後述する。
【００７５】
データ処理装置３の表示制御部３３は、演算部３２から供給された解析画像を表示部３４に表示させる。
【００７６】
データ処理装置３の記憶部３５は、演算部３２で計算された結果など、記憶しておくことが必要なデータを記憶する。
【００７７】
［測定システムの配置例］
次に、図２及び図３を参照して、図１の測定システムを構成する各装置の配置と、ゴルフボール及びプレーヤ一の位置関係について説明する。
【００７８】
図２は、上面から見たときの、図１の測定システムの各装置と、ゴルフボール及びプレーヤ一との位置関係を示す図である。なお、図２は、プレーヤが右打ちである場合の例である。
【００７９】
図３は、右打ちのプレーヤ側から見た図１の測定システムの各装置の斜視図である。なお、図３では、データ処理装置３と動画像カメラ４の図示が省略されている。
【００８０】
図２に示されるように、プレーヤ（の足）７２がゴルフボール７１を正面にして位置したとき、プレーヤ７２とゴルフボール７１を結ぶ直線上の、ゴルフボール７１より向こう側の離れた位置にヘッド計測装置１が配置され、さらに、ヘッド計測装置１よりも向こう側の離れた位置に、動画像カメラ４が配置されている。換言すれば、プレーヤ７２、ゴルフボール７１、ヘッド計測装置１、及び動画像カメラ４が、その順で略一直線上に配置されている。動画像カメラ４は、三脚７３で固定されている。
【００８１】
ストロボカメラ２は、ヘッド計測装置１の横で、飛球方向側に配置されている。なお、ストロボカメラ２の設置位置は、ストロボカメラ２の撮像タイミングに応じて最適な位置に決定すればよい。例えば、インパクト瞬間とほぼ同時とみなし、ヘッド計測装置１の上に重ねて配置してもよい。
【００８２】
高速ステレオカメラ６は、ヘッド計測装置１の横で、飛球方向と反対側に配置されている。
【００８３】
図３に示されるように、ヘッド計測装置１、ストロボカメラ２、及びセンサユニット５のそれぞれは、ゴルフボール７１が置かれた地面に置かれているのに対して、高速ステレオカメラ６は、ゴルフボール７１と、ゴルフクラブ８０のクラブヘッド８１を上側から撮像するため、三脚７９により、地面より少し高い位置に配置されている。
【００８４】
センサユニット５は、図３に示されるように、プレーヤ７２がゴルフクラブ８０をスイングしたときのクラブヘッド８１の通過位置を挟んで、投光部４１側のユニットと受光部４２側のユニットが対向するように配置される。
【００８５】
本実施の形態では、座標系として、図３に示されるように、ゴルフボール７１が置かれた地点を原点として、飛球方向をX軸、ゴルフボール７１が置かれた地面に垂直な鉛直方向をY軸、X軸に垂直でゴルフボール７１からヘッド計測装置１側の方向をZ軸とする３次元座標系が設定されている。
【００８６】
投光部４１ａ及び受光部４２aと、投光部４１ｂ及び受光部４２ｂとは、X軸方向に距離Lだけ離れて配置されている。クラブヘッド８１が図３中の位置Y１を通過するとき、投光部４１ａからのレーザ光が遮光され、第１の検出信号が出力される。また、クラブヘッド８１が図３中の位置Y２を通過するとき、投光部４１ｂからのレーザ光が遮光され、第２の検出信号が出力される。クラブヘッド８１が位置Y１を通過してから位置Y２を通過するまでの時間と、既知の距離Lとを用いて、ヘッドスピードを計測することができる。
【００８７】
なお、センサユニット５のレーザセンサは、本実施の形態で採用されている透過型の他、反射型を採用してもよいし、ラインセンサを採用することも可能である。
【００８８】
図２に戻り、装置間の接続について説明すると、ヘッド計測装置１とストロボカメラ２は、USBケーブル７４で接続されている。また、ストロボカメラ２とデータ処理装置３は、USBケーブル７５で接続されている。データ処理装置３と動画像カメラ４はUSBケーブル７６で、データ処理装置３と高速ステレオカメラ６はUSBケーブル７７で接続されている。センサユニット５と高速ステレオカメラ６とは所定の信号ケーブル７８で接続されている。なお、各装置間の接続方法は、例えば、RS-232C、LAN、Bluetooth（登録商標）、赤外線通信など、有線、無線を問わず、各種の接続方法を採用することができる。
【００８９】
本実施の形態では、ヘッド計測装置１、ストロボカメラ２、データ処理装置３、動画像カメラ４、センサユニット５、及び高速ステレオカメラ６を別々に設けたが、それらの全部または一部を一体として構成してもよい。例えば、ヘッド計測装置１とストロボカメラ２を一体としたり、データ処理装置３としてのパーソナルコンピュータが動画像カメラ４としてのカメラを有している場合などのように、データ処理装置３と動画像カメラ４を一体とすることも可能である。
【００９０】
［レーザ測定システムによる測定の説明］
次に、レーザ測定システムによるクラブヘッドの挙動の解析について説明する。
【００９１】
レーザ測定システムによるクラブヘッドの挙動の解析では、図４に示されるような登録用プレート８２が用意される。登録用プレート８２は、例えば、ガラス製の硬質プレートに、後述するマーカ９１ｄないし９１ｈがパターニングされたものとなっている。
【００９２】
プレーヤ７２のスイング動作を撮像する前に、図４に示されるように、クラブヘッド８１のフェース面８１ｂに登録用プレート８２が両面テープ（不図示）等で貼り付けられる。そして、登録用プレート８２が貼り付けられた状態で、クラブヘッド８１と登録用プレート８２が、高速ステレオカメラ６により撮像される。
【００９３】
図５Aは、図４のクラブヘッド上面８１aを正面としてY方向から見た上面図であり、図５Bは、図４の登録用プレート８２を、その正面からから見た正面図である。
【００９４】
クラブヘッド上面８１aには、３点のマーカ９１aないし９１ｃが付されている。マーカ９１aないし９１ｃは、簡易に着脱可能なシール等を貼り付けることで構成することができる。
【００９５】
クラブヘッド８１のフェース面８１ｂに貼り付けられる登録用プレート８２にも、プレート中心と、そのプレート中心から対称に、プレート平面を構成する２軸方向それぞれに２点の、計５点のマーカ９１ｄないし９１ｈが形成されている。具体的には、登録用プレート８２のプレート中心にはマーカ９１ｈが形成され、マーカ９１ｅおよび９１ｄが、マーカ９１ｈを基準にZ軸方向に対称に形成され、マーカ９１ｆおよび９１ｇが、マーカ９１ｈを基準にY軸方向に対称に形成されている。クラブヘッド８１のフェース面８１ｂに対応する登録用プレート８２上の計５点のマーカ９１ｄないし９１ｈが、本来計測したい計測点となる。
【００９６】
図５Aに示されるように、クラブヘッド上面８１aのマーカ９１aと９１ｂとを結ぶ直線が、Z軸と略平行となるようにマーカ９１aと９１ｂが付されており、マーカ９１aと９１ｂとの中間点が、全てのマーカ９１aないし９１ｆの原点（マーク原点）とされる。
【００９７】
高速ステレオカメラ６の右撮像部５３R及び左撮像部５３Lは、プレーヤ７２がスイングするクラブヘッド８１を撮像する前に、登録用プレート８２が貼り付けられたクラブヘッド８１を撮像し、その結果得られた一組の撮像画像がデータ処理装置３の演算部３２に供給される。
【００９８】
データ処理装置３の演算部３２は、右撮像部５３R及び左撮像部５３Lで撮像された一組（２枚）の撮像画像から、三角測量の原理により、マーク原点を基準とするマーカ９１aないし９１ｆの３次元座標値を計算する。
【００９９】
上述したように、例えば、プレーヤ７２によって、クラブヘッド上面８１aのマーカ９１aと９１ｂとを結ぶ直線がZ軸と略平行となるようにマーカ９１aと９１ｂが貼り付けられるものとするが、Z軸と完全に平行とするのは困難である。演算部３２は、マーク原点を基準として、マーカ９１aと９１ｂとを結ぶ直線がZ軸と平行（ｘ＝０）となり、かつ、マーカ９１aないし９１ｃの３点のY座標値がゼロとなるように、８点のマーカ９１aないし９１ｆを正規化する。具体的には、演算部３２は、X軸の回転には以下の式（１）、Y軸の回転には式（２）、Z軸の回転には式（３）を用いて、X軸、Y軸、Z軸の順に、マーカ９１aないし９１ｃの座標値を回転させる。演算部３２は、残りのマーカ９１ｄないし９１ｆの５点の座標値についても、マーカ９１aないし９１ｃの回転に合わせて回転させる。
【数１】
式（１）ないし式（３）の右辺の［x,y,z］は変換前の座標値を表し、左辺の［x',y',z'］は、変換後の座標値を表す。
【０１００】
データ処理装置３の演算部３２は、正規化後の登録用プレート８２のマーカ９１ｄないし９１ｆの座標値から、クラブヘッド上面８１aのマーカ９１aないし９１ｃからみたフェース面８１ｂの相対的な角度（以下、相対フェース角度という。）及びフェース中心位置を算出し、記憶部３５に記憶させる。相対フェース角度は、水平方向については正規化後のマーカ９１ｄおよび９１ｅの座標値を結ぶ直線から求めることができ、垂直方向については正規化後のマーカ９１ｆおよび９１ｇの座標値を結ぶ直線から求めることができる。フェース中心位置は、正規化後のマーカ９１ｈの座標値そのものとなる。
【０１０１】
以上のように、プレーヤ７２のスイング動作を撮像する前に、クラブヘッド８１のフェース面８１ｂに貼り付けた登録用プレート８２を撮像することで、クラブヘッド上面８１aのマーカ９１aないし９１ｃと、フェース面８１ｂに対応する登録用プレート８２上のマーカ９１ｄないし９１ｈとの相対位置関係が登録される。これにより、プレーヤ７２のスイング動作の撮像時には、クラブヘッド上面８１aの３点のマーカ９１aないし９１ｃの移動を捕捉することで、クラブヘッド８１のフェース面８１ｂの挙動を捕捉することができる。このように、登録用プレート８２を用いることにより、ゴルフクラブ８０を交換（変更）して計測する場合や、自分のゴルフクラブ８０を計測する場合などに、ゴルフクラブ８０のフェース面８１ｂと、クラブヘッド上面８１aの３点のマーカ９１ａないし９１ｃとの相対位置関係を簡単に登録（記憶）することができる。
【０１０２】
［クラブヘッドの挙動の計測項目］
図６及び図７を参照して、クラブヘッド８１のフェース面８１ｂの挙動を確認するために計算される項目について説明する。
【０１０３】
データ処理装置３の演算部３２は、高速ステレオカメラ６により得られる５組の撮像画像から、クラブヘッド８１の進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδを算出する。
【０１０４】
図６Aは、クラブヘッド８１の進入角αの計算方法を示している。
【０１０５】
クラブヘッド８１の進入角αは、５組の撮像画像の時間的に隣接する（前後の）２組の撮像画像から得られるクラブヘッド８１のフェース中心位置のz座標値どうしを結ぶ直線と、X軸とがなす角度によって求められる。
【０１０６】
図６Bは、クラブヘッド８１のブロー角βの計算方法を示している。
【０１０７】
クラブヘッド８１のブロー角βは、５組の撮像画像の時間的に隣接する（前後の）２組の撮像画像から得られるクラブヘッド８１のフェース中心位置のｙ座標値どうしを結ぶ直線と、X軸とがなす角度によって求められる。
【０１０８】
進入角α及びブロー角βは、図７Aに示されるように、前後の２組の撮像画像から１個の結果が得られるため、５組の撮像画像から４個の結果が得られる。
【０１０９】
図６Cは、クラブヘッド８１のフェースアングルγの計算方法を示している。
【０１１０】
クラブヘッド８１のフェースアングルγは、５組の各撮像画像から得られるクラブヘッド８１のフェース面８１ｂのマーカ９１ｄおよび９１ｅを結ぶ直線がYZ平面となす角度によって求められる。
【０１１１】
図６Ｄは、クラブヘッド８１のダイナミックロフトδの計算方法を示している。
【０１１２】
クラブヘッド８１のダイナミックロフトδは、５組の各撮像画像から得られるクラブヘッド８１のフェース面８１ｂのマーカ９１ｆおよび９１ｇを結ぶ直線がYZ平面となす角度によって求められる。
【０１１３】
フェースアングルγとダイナミックロフトδは、１組の撮像画像から１個の結果を得ることができるため、５組の撮像画像からは計５個の結果を得ることができるが、結果の表示数を進入角α及びブロー角βと合わせるため、データ処理装置３は、図７Ｂに示されるように、２回目から５回目までの４組の撮像画像から得られる４個の結果を表示する。
【０１１４】
なお、進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδは、それ以外の名称で呼ばれる場合もあるため、測定項目の名称によっては本発明の内容は限定されない。例えば、ダイナミックロフトはインパクトロフト、進入角はヘッド軌道などと呼ばれる場合もあるが、どのような名称であっても上記と同様の計算方法により算出されていれば、それは同一の測定項目である。
【０１１５】
また、データ処理装置３の演算部３２では、５組の各撮像画像から計算する項目として、上述した進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδ以外の項目を追加することもできる。例えば、演算部３２は、クラブヘッド８１のフェース面８１ｂにおける打点等も計算してもよい。
【０１１６】
［計測結果表示画面例］
図８は、レーザ測定システムにより計測され、データ処理装置３の表示部３４に解析結果として表示される計測結果表示画面の例を示している。
【０１１７】
図８に示される計測結果表示画面１００は、撮像画像表示部１１１、アングル表示部１１２、詳細計測値表示部１１３、インパクト計測値表示部１１４、及び、ヘッドスピード表示部１１５により構成される。
【０１１８】
撮像画像表示部１１１には、高速ステレオカメラ６により撮像された５組の撮像画像が重畳処理され、１枚の画像として表示される。
【０１１９】
アングル表示部１１２には、進入角αとブロー角βの計測値の基となるｚ座標値およびｙ座標値の履歴が折れ線グラフで表示される。なお、アングル表示部１１２には、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδの計測値の履歴を折れ線グラフで表示してもよいし、４個の計算項目の全てについて表示するようにしてもよい。
【０１２０】
詳細計測値表示部１１３には、進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδの各計算項目について、１回の測定で得られる５組の撮像画像から計算される４個の時系列データの詳細が表示される。詳細計測値表示部１１３には、データ処理装置３がオフされる（データ処理ソフトが終了される）まで、最新の計算結果を含めた全ての計算結果がリスト表示される。
【０１２１】
インパクト計測値表示部１１４は、最新の測定（５組の撮像画像）についてインパクト時の進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδを予測計算し、その計算結果を表示する。
【０１２２】
即ち、レーザ測定システムでは、センサユニット５で検出された第１及び第２の検出信号から計測したヘッドスピードに基づいて、５回目の撮像が望ましくはインパクト時となるように、１回目（１組目）の撮像を開始するまでのディレイ時間T1を決定して撮像するが、インパクトのタイミングと完全に一致させるのは困難である。
【０１２３】
しかし、一般に、プレーヤが計測結果として望むのは、自分のインパクト時の計測値である。そこで、レーザ測定システムのデータ処理装置３は、進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδの各計算項目について、４個の時系列データからインパクト時の計測値を予測計算する。
【０１２４】
図９は、一測定につき得られる５組の撮像画像から求めた進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδの４個の時系列データを、複数のプレーヤについて計算した結果を示したグラフである。
【０１２５】
図９Aは進入角αの時系列データを、図９Bはブロー角βの時系列データを、図９Cはフェースアングルγの時系列データを、図９Dはダイナミックロフトδの時系列データを、それぞれ示している。なお、図９では、あるプレーヤについては一測定につき４回の撮像として、４組の撮像画像から計算した３個の時系列データとなっているものもある。
【０１２６】
図９に示されるように、５回（または４回）の撮像期間中の短時間では、進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδの計測値は、いずれも一定の傾きで直線的に変化していることが分かる。
【０１２７】
そこで、データ処理装置３の演算部３２は、進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδのそれぞれについて、４個（または３個）の時系列データを直線近似した近似式を求め、インパクト時、即ち、ｘ座標値がゼロ（ｘ＝０）のときの計測値を求めることで、インパクト時の計測値を予測計算する。
【０１２８】
図８のインパクト計測値表示部１１４には、以上のようにして算出されたインパクト時の進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδの予測計算値が表示される。このように、インパクト時の進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδを表示することができるので、インパクト時のデータを見たいというプレーヤ（ユーザ）の要望を満足させることができる。
【０１２９】
インパクト計測値表示部１１４の下側のヘッドスピード表示部１１５には、センサユニット５で検出された第１及び第２の検出信号に基づいて高速ステレオカメラ６が計測したヘッドスピードが表示される。
【０１３０】
［ヘッド挙動計測準備処理］
次に、図１０のフローチャートを参照して、レーザ測定システムによるクラブヘッドの挙動計測のためのヘッド挙動計測準備処理について説明する。
【０１３１】
この処理では、初めに、ステップＳ１において、高速ステレオカメラ６が、登録用プレート８２がフェース面８１ｂに貼り付けられたクラブヘッド８１を撮像する。撮像命令は、例えば、ユーザの撮像指示に基づいて、データ処理装置３から供給され、撮像結果である撮像画像が、高速ステレオカメラ６からデータ処理装置３に供給される。
【０１３２】
ステップＳ２において、データ処理装置３の演算部３２は、図４等を参照して説明したように、高速ステレオカメラ６から供給された２枚の撮像画像（右撮像画像と左撮像画像）から、マーク原点を基準とする８点のマーカ９１aないし９１ｆの３次元座標値を計算し、さらに正規化する。
【０１３３】
ステップＳ３において、演算部３２は、正規化後の登録用プレート８２のマーカ９１ｄないし９１ｆの座標値から、相対フェース角度、即ち、クラブヘッド上面８１aのマーカ９１aないし９１ｃからみたフェース面８１ｂの相対的な角度と、フェース中心位置を算出する。
【０１３４】
ステップＳ４において、演算部３２は、算出した相対フェース角度とフェース中心位置を、記憶部３５に記憶して、処理を終了する。
【０１３５】
［ヘッド挙動計測処理］
次に、図１１のフローチャートを参照して、レーザ測定システムによるクラブヘッドの挙動を計測するヘッド挙動計測処理について説明する。この処理が実行される前には、図１０のヘッド挙動計測準備処理が終了し、プレーヤがスイングに使用するゴルフクラブ８０のクラブヘッド８１の相対フェース角度とフェース中心位置がデータ処理装置３に記憶されていることが必要である。
【０１３６】
初めに、ステップＳ２１において、高速ステレオカメラ６の制御部５２は、通信部５１を介して、センサユニット５から第１及び第２の検出信号を受信したかを判定し、受信したと判定されるまで待機する。
【０１３７】
図３を参照して説明したように、クラブヘッド８１が、投光部４１ａからのレーザ光を遮光すると第１の検出信号が、投光部４１ｂからのレーザ光を遮光すると第２の検出信号が、センサユニット５から高速ステレオカメラ６に供給される。
【０１３８】
ステップＳ２１で、第１及び第２の検出信号を受信したと判定された場合、処理はステップＳ２２に進み、高速ステレオカメラ６の制御部５２は、第１及び第２の検出信号から、クラブヘッド８１のヘッドスピードを計測する。即ち、制御部５２は、第１の検出信号と第２の検出信号が供給されたときの時間差から、ヘッドスピードを計測する。
【０１３９】
ステップＳ２３において、制御部５２は、計測したヘッドスピードに基づいて、第２の検出信号を受信した時刻から、１回目の撮像を開始するまでのディレイ時間T1を決定する。
【０１４０】
そして、ステップＳ２４において、制御部５２は、そのディレイ時間T1が経過したか、即ち、撮像タイミングとなったかを判定する。
【０１４１】
ステップＳ２４で撮像タイミングとなったと判定されるまで処理が待機され、ステップＳ２４で、撮像タイミングとなったと判定された場合、処理がステップＳ２５に進む。そして、ステップＳ２５において、高速ステレオカメラ６が、T2時間間隔で所定回数（本実施の形態では５回）の撮像を行う。即ち、高速ステレオカメラ６の制御部５２が、T2時間間隔で、右撮像部５３Rと左撮像部５３Lに撮像命令を出力するとともに、ストロボ装置５４に発光命令を出力する動作を計５回行う。
【０１４２】
ステップＳ２６において、制御部５２は、撮像により得られた５組の撮像画像を、ステップＳ２１で計測されたヘッドスピードの計測結果とともに、データ処理装置３に転送する。
【０１４３】
ステップＳ２７において、データ処理装置３の演算部３２は、高速ステレオカメラ６から供給された５組の撮像画像それぞれに映るクラブヘッド上面８１aの３個のマーカ９１aないし９１ｃから、５組の撮像画像それぞれの撮像時刻におけるクラブヘッド８１の相対フェース角度とフェース中心位置を算出する。
【０１４４】
ステップＳ２８において、演算部３２は、５組の撮像画像それぞれから求めたクラブヘッド８１の相対フェース角度とフェース中心位置に基づいて、２回目から５回目までの各撮像時刻における進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδを計算する。
【０１４５】
ステップＳ２９において、演算部３２は、インパクト時の進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδを予測計算する。求めた進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδとヘッドスピードの計算結果は、５組の撮像画像を重畳処理した重畳画像とともに、表示制御部３３に供給される。
【０１４６】
ステップＳ３０において、表示制御部３３は、図８の計測結果表示画面１００を表示部３４に表示させる。即ち、表示制御部３３は、進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、ダイナミックロフトδ、及びヘッドスピードの計算結果を、重畳画像とともに表示部３４に表示させる。
【０１４７】
ヘッド挙動計測処理は、以上で終了する。
【０１４８】
上述したレーザ測定システムによれば、初めに、ヘッド挙動計測準備処理が実行され、クラブヘッド上面８１aに配置された３点のマーカ９１aないし９１ｃと、クラブヘッド８１のフェースとの位置関係を表す、クラブヘッド８１の相対フェース角度とフェース中心位置が記憶部３５に記憶される。
【０１４９】
次に、ゴルフクラブ８０をスイングしたとき、インパクト付近で、所定回数（例えば、５回）の撮像が高速ステレオカメラ６により実行される。そして、予め記憶された３点のマーカ９１aないし９１ｃとクラブヘッド８１のフェースとの位置関係を用いて、撮像により得られた５組の撮像画像に含まれる、クラブヘッド上面８１aの３点のマーカ９１aないし９１ｃの位置から、プレーヤ７２のスイング時のクラブヘッド８１のフェースの挙動、即ち、進入角α、ブロー角β、フェースアングルγ、及びダイナミックロフトδが計測（算出）される。
【０１５０】
クラブヘッド上面８１aのマーカ９１aないし９１ｃは、簡易に着脱可能なシール等を貼り付けることで構成することができる。マーカ９１aないし９１ｃを貼り付ける箇所は、例えば、従来技術のように、座標系の軸上に厳密に沿うように貼り付ける必要はなく、３点のマーカ９１aないし９１ｃにより平面が構成されさえすればよい。
【０１５１】
また、登録用プレート８２は、両面テープ等でクラブヘッド８１のフェース面８１ｂに貼り付けるだけである。従って、クラブヘッド上面８１aのマーカ９１aないし９１ｃとフェース面８１ｂとの正確な位置関係を、簡単に計測、登録することができる。また、プレーヤ７２のスイングを撮像するときには、登録用プレート８２は取り外されるので、プレーヤ７２のスイングに影響を与えるようなマーキングが存在しない。
【０１５２】
従って、レーザ測定システムによれば、より簡単な構成で、クラブヘッドの挙動を正確に計測することができる。
【０１５３】
［レーザ測定システムの変形例］
上述したレーザ測定システムでは、クラブヘッド上面８１aに配置された３点のマーカ９１aないし９１ｃと、クラブヘッド８１のフェースとの位置関係を登録するための撮像手段と、プレーヤ７２のスイング動作時の複数枚の撮像画像を撮像する撮像手段は同一のもの（高速ステレオカメラ６）としたが、これらは異なるものとしてもよい。即ち、位置関係を登録するため、登録用プレート８２が貼り付けられたクラブヘッド８１を撮像する撮像手段は、高速ステレオカメラ６以外のステレオカメラであってもよい。
【０１５４】
また、上述したレーザ測定システムの構成では、クラブヘッド上面８１aに３点のマーカ９１aないし９１ｃを配置したが、クラブヘッド上面８１aに配置するマーカの点数は４点以上でもよい。また、クラブヘッド８１のフェース面８１ｂに対応する登録用プレート８２上のマーカは、プレート中心のマーカ９１ｈと、その他の３点のマーカの計４点で構成してもよい。
【０１５５】
さらに、上述した例では、ゴルフクラブ８０がドライバーであって、３点のマーカ９１aないし９１ｃが、クラブヘッド８１のクラウン部分であるクラブヘッド上面８１aに配置される例について説明した。しかし、本発明は、アイアンやウェッジなどのクラブヘッド上面８１aが比較的狭いゴルフクラブにも適用することができる。この場合、３点のマーカ９１aないし９１ｃが配置される場所としては、例えば、クラブヘッドの上面に２点、クラブヘッドのホーゼル部分に１点とすることができる。またあるいは、クラブヘッドの上面に１点、クラブヘッドのホーゼル部分に１点、スイートスポットから離れたフェースの周辺部に１点としてもよい。即ち、３点のマーカ９１aないし９１ｃは、相対フェース角度及びフェース中心位置を算出するための基準面を形成することができれば、クラブヘッドのどのような位置に配置されてもよい。
【０１５６】
高速ステレオカメラ６は、２つの方向から撮像し、マーカ９１aないし９１ｆの３次元座標値を求めたが、３以上の方向から撮像し、その結果得られる多視点画像から、マーカ９１aないし９１ｆの３次元座標値を求めてもよい。
【０１５７】
また、上述したレーザ測定システムでは、登録用プレート８２が、ガラス製の硬質プレートで構成されるとしたが、登録用プレート８２は、例えば、ゴムやシリコン等の軟らかい材質で構成され、クラブヘッド８１のフェース面８１ｂに密着するようなものでもよい。
【０１５８】
さらには、登録用プレート８２を用いずに、ゴルフクラブ８０のフェース面８１ｂと、クラブヘッド上面８１aの３点のマーカ９１ａないし９１ｃとの相対位置関係を求めるようにすることもできる。例えば、クラブヘッド８１のフェース面８１ｂのスコアラインと、クラブヘッド上面８１aに配置されたマーカ９１ａないし９１ｃとに基づき、相対位置関係を求めたり、フェース面８１ｂに直接マーカを貼り付けて、その貼り付けられたマーカと、クラブヘッド上面８１aに配置されたマーカ９１ａないし９１ｃとに基づき、相対位置関係を求めるなどしてもよい。
【０１５９】
上述した実施の形態では、レーザ測定システムが、データ処理装置３、センサユニット５、及び、高速ステレオカメラ６の３つの装置により構成されていたが、それらは一体とされ、１台の計測装置として構成することも可能である。
【０１６０】
また、レーザ測定システムでは、ヘッド計測装置１およびストロボカメラ２とは独立した処理が行われるが、必要に応じて、ヘッド計測装置１の信号またはデータを利用してもよい。例えば、上述したレーザ測定システムでは、インパクトの瞬間を、センサユニット５からの検出信号に基づいて予測するが、ヘッド計測装置１では、インパクトの瞬間が、音声信号Ｍにより検出される。
【０１６１】
そこで、高速ステレオカメラ６は、T2時間間隔で一定時間継続して撮像を行い、ヘッド計測装置１で音声信号Ｍにより検出されたインパクトの瞬間付近で高速ステレオカメラ６が撮像した複数組の撮像画像を、クラブヘッドの挙動計測用の撮像画像としてもよい。この場合、センサユニット５は省略することができる。
【０１６２】
［ドップラセンサ１１と測定範囲との関係］
次に、ドップラ測定システムによるゴルフボールの運動状態の解析について説明する。
【０１６３】
初めに、図１２を参照して、ヘッド計測装置１内の２個のドップラセンサ１１と、その測定範囲との関係について説明する。図１２においても、図２と同様、プレーヤが右打ちである場合の例とする。
【０１６４】
ヘッド計測装置１内のマイクロホン１４とゴルフボール７１を結ぶ直線と、２個のドップラセンサ１１ａと１１ｂを結ぶ直線は直交し、２個のドップラセンサ１１ａと１１ｂを結ぶ直線上かつ２個のドップラセンサ１１ａと１１ｂの中間にマイクロホン１４が配置されている。従って、２個のドップラセンサ１１ａと１１ｂは、ゴルフボール７１とマイクロホン１４を結ぶ直線に対して左右対称に配置されている。
【０１６５】
本実施の形態において、ドップラセンサ１１ａ及び１１ｂそれぞれのマイクロ波の放射角度は、例えば、８０度であるとする。ドップラセンサ１１ａは、図１２に示すように、８０度の扇形の測定範囲が、ゴルフボール７１が置かれた位置から、ゴルフボール７１の飛球方向と反対方向（飛球方向の後ろ側）を向くように配置されている。一方、ドップラセンサ１１ｂは、８０度の扇形の測定範囲が、ゴルフボール７１が置かれた位置から、飛球方向と同方向を向くように配置されている。
【０１６６】
このような位置関係においては、プレーヤが右打ちである場合、ゴルフボール７１を打撃するまでのゴルフクラブは、ドップラセンサ１１ａの測定範囲内で検出される。反対に、プレーヤが左打ちである場合には、ゴルフボール７１を打撃するまでのゴルフクラブは、ドップラセンサ１１ｂの測定範囲内で検出される。従って、ドップラセンサ１１ａが右打ちのプレーヤ用のヘッドスピード検出センサであり、ドップラセンサ１１ｂが左打ちのプレーヤ用のヘッドスピード検出センサとなる。
【０１６７】
図１２に示した例では、ゴルフボール７１とヘッド計測装置１との距離が３００mmに設定されているが、ゴルフボール７１とヘッド計測装置１との距離としては３００乃至６００mm程度が適切である。
【０１６８】
［インパクト測定モードによる測定処理］
図１３のフローチャートを参照して、インパクト測定モードによる測定処理について説明する。なお、インパクト測定モードの動作設定は、この処理の開始前に既に行われているものとする。また、ヘッド計測装置１の切替部１６では右打ち用の設定がなされており、ドップラセンサ１１ａは、ヘッド計測装置１の電源投入とともにマイクロ波の出力を開始している。
【０１６９】
初めに、ステップＳ４１において、制御部１９は、ドップラセンサ１１ａが物体、即ちクラブヘッド８１を検出したかを判定する。具体的には、コンパレータ１２ａから検出信号Ｋ１が供給されたかを判定することで、ドップラセンサ１１ａがクラブヘッド８１を検出したか否かを判定し、クラブヘッド８１を検出したと判定するまでステップＳ４１の判定処理が繰り返される。
【０１７０】
そして、ステップＳ４１で、ドップラセンサ１１ａがクラブヘッド８１を検出したと判定された場合、処理はステップＳ４２に進み、制御部１９は、１番目のLED１８ａを点灯させ、時間のカウントを開始する。
【０１７１】
ステップＳ４３において、制御部１９は、ADC１３ａによってデジタル化されて供給されるドップラセンサ１１ａのドップラ信号ＳＩＧ１のバッファメモリ１５への保存（書き込み）を開始する。
【０１７２】
ステップＳ４４において、制御部１９は、バッファメモリ１５に、ヘッドスピードの計測に十分なデータ（ドップラ信号ＳＩＧ１）が保存されたか否かを判定する。ヘッドスピードを正確に計測するためには、ある程度の期間のドップラ信号ＳＩＧ１が必要である。ステップＳ４４では、ヘッドスピードを正確に計測するために予め設定された所定期間の長さのドップラ信号ＳＩＧ１がバッファメモリ１５に蓄積されたか否かが判定され、蓄積されたと判定されるまで、ステップＳ４４の処理が繰り返される。ただし、ステップＳ４４の処理にはタイムアウトが設定されており、ステップＳ４４でＮＯと判定される状態が長く続き、タイムアウトが発生した場合には、ステップＳ４１の処理に戻るようになされている。
【０１７３】
ステップＳ４４で、ヘッドスピードの計測に十分なデータがバッファメモリ１５に保存されたと判定された場合、処理はステップＳ４５に進み、制御部１９は、ヘッドスピードの計測を開始する。この処理以降、新たなドップラ信号ＳＩＧ１がバッファメモリ１５に供給される度に、ヘッドスピードも再計算（更新）される。
【０１７４】
ステップＳ４６において、制御部１９は、ドップラセンサ１１ａがクラブヘッド８１を検出してから所定の時間内にゴルフボール７１の打撃音を検出したかを判定する。より具体的には、制御部１９は、ステップＳ４２で開始したカウントが所定のカウント数となるまでの間に、クラブヘッド８１がゴルフボール７１を打撃した音声信号Ｍがマイクロホン１４から供給されたかを判定する。
【０１７５】
ステップＳ４６で、所定の時間内にゴルフボール７１の打撃音を検出していないと判定された場合、処理はステップＳ４７に進み、制御部１９は、ドップラセンサ１１ａのドップラ信号のバッファメモリ１５への保存を終了し、ステップＳ４８において、点灯している１番目のLED１８ａを消灯させ、測定処理を終了する。
【０１７６】
従って、図１３の測定処理では、ドップラセンサ１１ａによりクラブヘッド８１が検出されてから、所定の時間内にゴルフボール７１の打撃音が検出されなかった場合、測定は行われない。
【０１７７】
一方、ステップＳ４６で、所定の時間内にゴルフボール７１の打撃音を検出したと判定された場合、処理はステップＳ４９に進み、制御部１９は、ヘッドスピードの最新の計測結果を、入出力部２０を介してストロボカメラ２に送信する。
【０１７８】
そして、ステップＳ５０において、制御部１９は、ドップラセンサ１１ａからのドップラ信号のバッファメモリ１５への保存を終了し、ステップＳ５１において、２番目及び３番目のLED１８ｂ及び１８ｃを点灯させる。
【０１７９】
ステップＳ５２において、ストロボカメラ２の制御部２２は、ヘッド計測装置１で計測されたヘッドスピードを、通信部２１を介して取得する。
【０１８０】
ステップＳ５３において、制御部２２は、取得したヘッドスピードに基づいて、撮像部２３が行う２回の撮像のタイミングを決定し、決定した撮像タイミングに基づき、撮像部２３に撮像させる。制御部２２から指示された撮像タイミングにより、ストロボ装置２４はストロボ発光し、撮像部２３は撮像する。
【０１８１】
ステップＳ５４において、制御部２２は、２回の撮像により得られた２枚の画像を、ヘッド計測装置１で計測されたヘッドスピードとともに、通信部２１を介して、データ処理装置３に転送する。
【０１８２】
ステップＳ５５において、データ処理装置３の演算部３２は、ストロボカメラ２から受信した２枚の画像に基づいて、ボールスピードを算出する。算出されたボールスピードは、ヘッド計測装置１による計測結果であるヘッドスピードとともに、表示制御部３３に供給される。
【０１８３】
ステップＳ５６において、表示制御部３３は、演算部３２から供給されたヘッドスピードとボールスピードを、表示部３４に表示させる。
【０１８４】
ステップＳ５７において、ヘッド計測装置１の制御部１９は、ヘッドスピードの出力から一定時間経過後であって、ヘッドスピードとボールスピードの表示から一定時間経過後に相当する所定の時刻に、１乃至３番目のLED１８ａ乃至１８ｃを消灯させ、処理を終了する。
【０１８５】
以上のように、インパクト測定モードによる測定処理では、ヘッド計測装置１において、一定期間のドップラ信号に基づいて、ヘッドスピードが、インパクトの瞬間まで継続的に測定されるとともに、音声信号Ｍ（ゴルフボールの打撃音）により、インパクトの瞬間が検出される。そして、インパクトの直前に計測されたヘッドスピードが、ストロボカメラ２に供給される。
【０１８６】
ストロボカメラ２では、ヘッド計測装置１で計測されたヘッドスピードに基づいて、インパクト直後のゴルフボール７１を撮像する２回の撮像タイミングが決定されて、撮像される。そして、データ処理装置３において、撮像された２枚の画像に基づいて、ゴルフボール７１のボールスピードが計算される。
【０１８７】
即ち、ドップラ測定システムでは、従来のように、１個のドップラセンサにより取得したドップラ信号に基づいて、ヘッドスピードとボールスピードの両方を測定するのではなく、ヘッドスピードについてはドップラセンサ１１の信号から測定し、ボールスピードについては、ゴルフボール７１を撮像した２枚の画像から測定するようになされている。したがって、打撃物と被打撃物それぞれの運動状態である、クラブヘッド８１とゴルフボール７１の両方の速度をより正確に測定することができる。
【０１８８】
インパクトの瞬間を検出する場合、単に音声信号のみを用いて打撃が行われたことを検出すると、クラブヘッド８１によるゴルフボール７１の打撃以外の、関係のない音に反応してしまうことがある。一方、ドップラ信号を解析することでインパクトの瞬間を検出することは、短時間で高精度で求める必要があるため高価なプロセッサが必要となり、費用などの点で現実的ではない。そこで、本実施の形態では、コンパレータ１２ａから物体を検出した旨の検出信号Ｋ１が供給された時点から、即ち、ドップラセンサ１１ａがクラブヘッド８１を検出した時点から所定の時間内に、ゴルフボール７１の打撃音を検出したか否かを判定することで、高価なプロセッサを用いず、単に音声信号のみを用いて検出する場合より正確にインパクトの瞬間を特定している。即ち、ドップラ測定システムによれば、より安価、かつ、高精度に、クラブヘッド８１の速度とゴルフボール７１の速度を求めることができる。
【０１８９】
従来のクラブヘッドとゴルフボールの速度の測定では、プレーヤの一連のスイング動作の全てとゴルフボールが飛んでいる時間全部を格納するメモリ領域を確保し、記憶することが行われていた。これに対して、ドップラ測定システムでは、上述したようにインパクトの瞬間を正確に特定することができるので、速度の演算に最低限必要なメモリ容量だけメモリ領域を確保し、記憶させておけばよい。従って、バッファメモリ１５として必要なメモリ領域を、クラブヘッド８１の速度を正確に測定できる最小のサイズとすることができる。例えば、インパクト前の０．２秒間の測定データを記憶する場合には、１６Ｋバイトのメモリ領域があればよい。
【０１９０】
［ドップラ測定システムの変形例］
上述したドップラ測定システムでは、インパクトの瞬間を検出する検出手段として、インパクト時の音を検出するマイクロホンを採用したが、これに限らず、その他のものを採用することができる。例えば、インパクトの瞬間を検出する検出手段としてラインセンサカメラを採用し、ラインセンサカメラが所定位置に置かれているゴルフボールを撮像し、撮像された画像に変化があった場合、即ち、撮像された画像からゴルフボールが消えた場合を、インパクトの瞬間として検出することができる。また、インパクトの瞬間を検出する検出手段として、透過型または反射型のレーザセンサを採用し、ゴルフボールに向けてレーザ光を照射し、透過してくるレーザ光の有無、または、反射してくるレーザ光の有無により、インパクトの瞬間を検出してもよい。
【０１９１】
また、上述したドップラ測定システムでは、ゴルフボールの運動状態を演算するための２枚の画像を、ストロボカメラ２内の１つの撮像部２３で撮像するようにしたが、２枚の画像を異なるストロボカメラ２または撮像部２３で撮像するようにしてもよい。即ち、ストロボカメラ２または撮像部２３は２以上でもよく、２枚以上の画像を用いてゴルフボールの運動状態を演算するようにしてもよい。
【０１９２】
図１の測定システムは、例えば、ゴルフクラブを販売するスポーツ店や、ゴルフのレッスンを行うゴルフレッスン場などで利用される。
【０１９３】
しかしながら、ヘッド計測装置１は、携帯可能な小型の装置とすることが可能であるため、ストロボカメラ２（およびその先に接続されたデータ処理装置３）から切り離して、インパクト測定モードによるスピード測定のみを行う、ポータブル型の測定装置とすることも可能である。ポータブル型にした場合、例えば、ユーザ（プレーヤ）は、ゴルフ練習場などに持ち運んで使用することができる。ポータブル型のヘッド計測装置１とするには、バッテリと、計測結果のヘッドスピードを表示する７セグメントLED等をさらに設ければよい。
【０１９４】
しかし、ヘッド計測装置１を、ストロボカメラ２等から切り離して使用する場合、ストロボカメラ２による撮像は行われないため、ボールスピードについては計測できないことになる。
【０１９５】
そこで、ヘッド計測装置１単独による計測の場合、ヘッドスピードの計測に使用しない側のドップラセンサ１１、コンパレータ１２、及びADC１３を、ボールスピードの計測に使用することができる。
【０１９６】
例えば、右打ち用の動作設定では、ドップラセンサ１１ａからのドップラ信号に基づいてヘッドスピードの計測が行われるが、ドップラセンサ１１ｂは未使用となる。図１２を参照してわかるように、プレーヤが右打ちである場合、ドップラセンサ１１ｂの測定範囲には、ゴルフクラブ８０の打撃により飛球するゴルフボール７１の軌道が含まれる。従って、ドップラセンサ１１ｂを、ゴルフクラブ８０のクラブヘッド８１で打撃された後のゴルフボール７１の速度（ボールスピード）を測定するためのセンサとして使用することができる。ゴルフボール７１の速度の計測方法は、クラブヘッド８１の速度と同様である。ただし、このような機能をヘッド計測装置１に備えさせる場合、バッファメモリ１５には、ボールスピード計測用のメモリ領域も必要になる。
【０１９７】
さらに、ヘッド計測装置１が、未使用のドップラセンサ１１によるボールスピード計測機能を備えた場合には、ストロボカメラ２等と接続されている状態でも、未使用のドップラセンサ１１によるボールスピード計測処理を実行し、ヘッドスピードとともにボールスピードをデータ処理装置３に提供するようにしてもよい。この場合、データ処理装置３は、例えば、２枚の画像から演算部３２が算出したボールスピードと、ヘッド計測装置１で計測されたボールスピードの平均などを演算し、最終的なボールスピードとして表示させることができる。これにより、２個あるドップラセンサ１１を有効利用し、かつ、ボールスピードの計測精度を向上させることができる。
【０１９８】
あるいはまた、ヘッド計測装置１が、ボールスピード計測機能を備え、ヘッドスピードとともにボールスピードを演算して、データ処理装置３に送信してきた場合には、データ処理装置３の演算部３２には、ボールスピード以外のゴルフボールの運動状態、例えば、単位時間当たりの回転数などを演算させるようにすることができる。これにより、ヘッド計測装置１のボールスピード計測機能を有効活用して、データ処理装置３を他の機能に使用することができ、各装置のリソースを十分に生かすことができる。
【０１９９】
［コンピュータのハードウエア構成例］
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。
【０２００】
図１４は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータ（パーソナルコンピュータ）のハードウエアの構成例を示すブロック図である。
【０２０１】
コンピュータにおいて、CPU（Central Processing Unit）２０１，ROM（Read Only Memory）２０２，RAM（Random Access Memory）２０３は、バス２０４により相互に接続されている。
【０２０２】
バス２０４には、さらに、入出力インタフェース２０５が接続されている。入出力インタフェース２０５には、入力部２０６、出力部２０７、記憶部２０８、通信部２０９、及びドライブ２１０が接続されている。
【０２０３】
入力部２０６は、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる。出力部２０７は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記憶部２０８は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部２０９は、ネットワークインタフェースなどよりなる。ドライブ２１０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体２１１を駆動する。
【０２０４】
撮像部２２１は、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS（Complementary Mental Oxide Semiconductor）センサ等の撮像素子により構成される。撮像部２２１は、被写体を撮像し、撮像した被写体の画像データを、入出力インタフェース２０５を介してCPU２０１等に供給する。
【０２０５】
以上のように構成されるコンピュータでは、CPU２０１が、例えば、記憶部２０８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース２０５及びバス２０４を介して、RAM２０３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。
【０２０６】
コンピュータ（CPU２０１）が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブル記録媒体２１１に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。
【０２０７】
コンピュータでは、プログラムは、リムーバブル記録媒体２１１をドライブ２１０に装着することにより、入出力インタフェース２０５を介して、記憶部２０８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部２０９で受信し、記憶部２０８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM２０２や記憶部２０８に、あらかじめインストールしておくことができる。
【０２０８】
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
【０２０９】
なお、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。
【０２１０】
本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０２１１】
３ データ処理装置， ５ センサユニット， ６ 高速ステレオカメラ， ３２ 演算部， ３３ 表示制御部， ３４ 表示部， ３５ 記憶部， ５２ 制御部， ５３R 右撮像部， ５３L 左撮像部， ５４ ストロボ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴルフクラブのクラブヘッドに配置された少なくとも３点のマーカと、前記クラブヘッドのフェースとの位置関係を記憶する記憶手段と、
前記ゴルフクラブをスイングしたときのインパクト付近の複数枚の画像を撮像する撮像手段と、
前記記憶手段に記憶された前記位置関係を用いて、撮像された前記画像に含まれる前記マーカの位置から、スイング時の前記クラブヘッドのフェースの挙動を計測するフェース挙動計測手段と
を備える計測装置。
【請求項２】
前記撮像手段は、少なくとも２つの方向から、前記クラブヘッドを撮像し、
前記フェース挙動計測手段は、各方向から撮像された前記画像に含まれる前記マーカの位置から、スイング時の前記クラブヘッドのフェースの挙動を計測する
請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記記憶手段は、前記位置関係として、前記クラブヘッドのフェースの表面に貼り付けられた登録用プレートに配置された計測点と前記マーカとの位置関係を記憶し、
前記フェース挙動計測手段は、前記マーカと前記計測点との位置関係を用いて、撮像された前記画像に含まれる前記マーカの位置から、前記フェースの挙動として前記計測点の挙動を計測する
請求項１または２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記登録用プレートが前記フェースの表面に貼り付けられたとき、前記登録用プレートの前記計測点は前記フェースの中心に位置し、
前記フェース挙動計測手段は、前記計測点の挙動計測に基づき、スイング時の前記クラブヘッドの進入角およびブロー角の少なくとも一つを算出する
請求項３に記載の計測装置。
【請求項５】
前記登録用プレートには、少なくとも３つ以上の前記計測点が配置されており、
前記フェース挙動計測手段は、スイング時の前記クラブヘッドのフェースアングルおよびダイナミックロフトの少なくとも一つを算出する
請求項３に記載の計測装置。
【請求項６】
前記ゴルフクラブをスイングしたとき、２点間を通過する前記クラブヘッドの時間から、インパクト直前の前記クラブヘッドのヘッドスピードを計測するヘッドスピード計測手段と、
計測された前記ヘッドスピードに基づいてディレイ時間を決定し、前記ディレイ時間経過後に前記撮像手段が撮像を開始するように制御する撮像制御手段と
をさらに備える
請求項１ないし５のいずれかに記載の計測装置。
【請求項７】
前記位置関係を規定するための３次元座標系の原点が、前記クラブヘッドにより打撃されるゴルフボールの位置に設定され、
前記フェース挙動計測手段は、異なるタイミングで前記撮像手段により撮像された複数枚の前記画像から得られる、前記クラブヘッドのフェースの挙動を示す計測値から、前記原点での前記挙動を示す計測値を予測することで、インパクト時の前記クラブヘッドのフェースの挙動を計測する
請求項１ないし６のいずれかに記載の計測装置。
【請求項８】
ゴルフクラブのクラブヘッドに配置された少なくとも３点のマーカと、前記クラブヘッドのフェースとの位置関係を記憶手段に記憶し、
前記ゴルフクラブをスイングしたときのインパクト付近の複数枚の画像を撮像手段により撮像し、
前記記憶手段に記憶されている前記位置関係を用いて、撮像された前記画像に含まれる前記マーカの位置から、スイング時の前記クラブヘッドのフェースの挙動を計測する
計測方法。
【請求項１】
ゴルフクラブのクラブヘッドに配置された少なくとも３点のマーカと、前記クラブヘッドのフェースとの位置関係を記憶する記憶手段と、
前記ゴルフクラブをスイングしたときのインパクト付近の複数枚の画像を撮像する撮像手段と、
前記記憶手段に記憶された前記位置関係を用いて、撮像された前記画像に含まれる前記マーカの位置から、スイング時の前記クラブヘッドのフェースの挙動を計測するフェース挙動計測手段と
を備える計測装置。
【請求項２】
前記撮像手段は、少なくとも２つの方向から、前記クラブヘッドを撮像し、
前記フェース挙動計測手段は、各方向から撮像された前記画像に含まれる前記マーカの位置から、スイング時の前記クラブヘッドのフェースの挙動を計測する
請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記記憶手段は、前記位置関係として、前記クラブヘッドのフェースの表面に貼り付けられた登録用プレートに配置された計測点と前記マーカとの位置関係を記憶し、
前記フェース挙動計測手段は、前記マーカと前記計測点との位置関係を用いて、撮像された前記画像に含まれる前記マーカの位置から、前記フェースの挙動として前記計測点の挙動を計測する
請求項１または２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記登録用プレートが前記フェースの表面に貼り付けられたとき、前記登録用プレートの前記計測点は前記フェースの中心に位置し、
前記フェース挙動計測手段は、前記計測点の挙動計測に基づき、スイング時の前記クラブヘッドの進入角およびブロー角の少なくとも一つを算出する
請求項３に記載の計測装置。
【請求項５】
前記登録用プレートには、少なくとも３つ以上の前記計測点が配置されており、
前記フェース挙動計測手段は、スイング時の前記クラブヘッドのフェースアングルおよびダイナミックロフトの少なくとも一つを算出する
請求項３に記載の計測装置。
【請求項６】
前記ゴルフクラブをスイングしたとき、２点間を通過する前記クラブヘッドの時間から、インパクト直前の前記クラブヘッドのヘッドスピードを計測するヘッドスピード計測手段と、
計測された前記ヘッドスピードに基づいてディレイ時間を決定し、前記ディレイ時間経過後に前記撮像手段が撮像を開始するように制御する撮像制御手段と
をさらに備える
請求項１ないし５のいずれかに記載の計測装置。
【請求項７】
前記位置関係を規定するための３次元座標系の原点が、前記クラブヘッドにより打撃されるゴルフボールの位置に設定され、
前記フェース挙動計測手段は、異なるタイミングで前記撮像手段により撮像された複数枚の前記画像から得られる、前記クラブヘッドのフェースの挙動を示す計測値から、前記原点での前記挙動を示す計測値を予測することで、インパクト時の前記クラブヘッドのフェースの挙動を計測する
請求項１ないし６のいずれかに記載の計測装置。
【請求項８】
ゴルフクラブのクラブヘッドに配置された少なくとも３点のマーカと、前記クラブヘッドのフェースとの位置関係を記憶手段に記憶し、
前記ゴルフクラブをスイングしたときのインパクト付近の複数枚の画像を撮像手段により撮像し、
前記記憶手段に記憶されている前記位置関係を用いて、撮像された前記画像に含まれる前記マーカの位置から、スイング時の前記クラブヘッドのフェースの挙動を計測する
計測方法。
【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】
【公開番号】特開２０１３−５２０７９（Ｐ２０１３−５２０７９Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９１６０１（Ｐ２０１１−１９１６０１）
【出願日】平成２３年９月２日（２０１１．９．２）
【出願人】（３９１０００８９６）株式会社フローベル (10)
【出願人】（５９２０１４１０４）ブリヂストンスポーツ株式会社 (652)
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２日（２０１１．９．２）
【出願人】（３９１０００８９６）株式会社フローベル (10)
【出願人】（５９２０１４１０４）ブリヂストンスポーツ株式会社 (652)
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