JP2011015760A

JP2011015760A - 仮想ゴルフシミュレータ及びそれに備えられるセンシング装置と仮想ゴルフシミュレータのセンシング方法

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Publication number: JP2011015760A
Application number: JP2009161218A
Authority: JP
Inventors: Won Il Kim; キム、ウォンイル．
Original assignee: Golfzon Co Ltd
Current assignee: Golfzon Co Ltd
Priority date: 2009-07-07
Filing date: 2009-07-07
Publication date: 2011-01-27
Anticipated expiration: 2029-07-07
Also published as: JP5334185B2

Abstract

【課題】仮想ゴルフシミュレータでゴルフボールの位置、打撃後のゴルフボールの角度、速度、方向及びスピン、及び打撃後のゴルフクラブの軌道などを感知して、最大限に正確にゴルフボールの飛距離及び球質などを具現可能にする仮想ゴルフシミュレータ及びそれに設けられるセンシング装置と仮想ゴルフシミュレータのセンシング方法を提供する。
【解決手段】ゴルフシミュレータのセンシング装置は、ゴルフボールを打撃するためのスイングマットの前方に設けられて、打撃されたゴルフボールの速度、水平方向角度及びスピンのうち少なくとも一つを測定する第１センシング装置５００と、スイングマットの一側面に設けられて、スイングマット上に置かれたゴルフボールの位置を感知し、打撃されたゴルフボールの速度、垂直方向角度及びスピンのうち少なくとも一つを測定する第２センシング装置４００とを含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、仮想ゴルフシミュレータ及びそれに備えられるセンシング装置と仮想ゴルフシミュレータのセンシング方法に係り、より詳細には、ゴルファーが実際にフィールド（field）でゴルフ競技を行なうような現場感を感じることができるように、ゴルフボール及びゴルフクラブの動きを感知してゴルフボールの速度、角度、方向及びスピンなどを具現化させる仮想ゴルフシミュレータ及びそれに備えられるセンシング装置と仮想ゴルフシミュレータのセンシング方法に関する。

近年、ゴルフ人口の増加に伴い、仮想ゴルフシミュレータを用いるゴルフ練習及び仮想のゴルフ競技が楽しめるいわゆるスクリーンゴルフシステムが登場するに至った。

かかるスクリーンゴルフシステムは、室内に仮想ゴルフ場をディスプレイできるスクリーンを設置し、このスクリーンに向けてゴルファーがゴルフボールを打つと、ゴルフボールの速度、方向などを感知して、スクリーン上にゴルフボールの進行を表示するシステムである。

スクリーンゴルフシステムでは、ゴルフを楽しむゴルファーが現場感を最大限に感じることができるように、打たれたゴルフボールの速度、方向、角度及びスピンをできる限り実際に近く具現する必要がある。

したがって、本発明は、仮想ゴルフシミュレータにおいてゴルフボールの位置、打撃後のゴルフボールの角度、速度、方向及びスピン、及び打撃後のゴルフクラブの軌道などを感知して、最大限に正確にゴルフボールの飛距離及び球質などを具現化させることができる仮想ゴルフシミュレータ及びそれに備えられるセンシング装置と仮想ゴルフシミュレータのセンシング方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の一実施例によるゴルフシミュレータのセンシング装置は、ゴルフボールを打撃するためのスイングマットの前方に設けられて、打撃されたゴルフボールの速度、水平方向角度及びスピンのうち少なくとも一つを測定する第１センシング装置と、前記スイングマットの一側面に設けられて、前記スイングマット上に置かれたゴルフボールの位置を感知し、打撃されたゴルフボールの速度、垂直方向角度及びスピンのうち少なくとも一つを測定する第２センシング装置と、を含む。

また、好ましくは、前記第１センシング装置は、前記スイングマットの前方に設けられて、実質的に垂直上方に光を照射する発光センシング部と、前記発光センシング部と近接して並んで設けられて、前記発光センシング部から照射される光のうち、ゴルフボールやゴルフクラブにより反射された光を受光してゴルフボールやゴルフクラブを感知する受光センシング部と、を含み、前記第２センシング装置は、前記スイングマットの一側面に設けられて、前記スイングマット上を横切るように光を照射する発光ユニットと、前記スイングマットの他側面に設けられて、前記発光ユニットから照射される光を受光してゴルフボールを感知する受光ユニットと、を含むことを特徴とする。

また、好ましくは、前記受光センシング部及び前記受光ユニットから感知された情報を受信し、ゴルフボールの位置及び動きに関する情報を処理する制御部を含むことを特徴とする。

また、好ましくは、前記受光ユニットは、一列に整列される複数個の受光素子からなり、前記グラウンド位置部で打撃されたゴルフボールを１次的に感知する第１ボール感知受光部と、前記第１ボール感知受光部と所定間隔隔たって一列に整列される複数個の受光素子からなり、前記グラウンド位置部で打撃されたゴルフボールを２次的に感知する第２ボール感知受光部と、一列に整列される複数個の受光素子からなり、前記ゴルフティーで打撃されたゴルフボールを１次的に感知する第３ボール感知受光部と、前記第３ボール感知受光部と所定間隔隔たって一列に整列される複数個の受光素子からなり、前記ゴルフティーで打撃されたゴルフボールを２次的に感知する第４ボール感知受光部と、を含むことを特徴とする。

また、好ましくは、前記第１ボール感知受光部、第２ボール感知受光部、第３ボール感知受光部及び第４ボール感知受光部は、前記受光ユニットにおいてゴルフボールの進行方向に沿って順次に設けられることを特徴とする。

また、好ましくは、前記受光ユニットは、ゴルフボールが前記グラウンド位置部に置かれているか否かを感知する第１ボール位置感知部と、ゴルフボールが前記ゴルフティーに置かれているか否かを感知する第２ボール位置感知部と、を含むことを特徴とする。

また、好ましくは、前記受光ユニットに設けられ、前記グラウンド位置部にゴルフボールが置かれているか否か及び前記ゴルフティーにゴルフボールが置かれているか否かを表示する表示部を含むことを特徴とする。

また、好ましくは、前記受光ユニットは、ゴルフボールが前記グラウンド位置部以外の所定領域に置かれているか否かを感知するボール離脱感知部と、前記ゴルフティーの高さを感知するティー高さ感知部と、を含むことを特徴とする。

一方、本発明の一実施例によるゴルフシミュレータは、ゴルフボールを打撃するためのスイングマットが設けられるスイングプレートと、前記スイングマットの前方に設けられる第１センシング装置と、前記スイングマットの一側面に設けられる第２センシング装置と、ゴルフ場の映像情報及びゴルフボールの移動映像情報を含むゴルフシミュレーション映像情報をスクリーン上に表示する映像出力装置と、前記第１センシング装置及び第２センシング装置で感知した結果に基づいて算出されたゴルフボールの速度、角度及びスピンに関する情報を受信し、これに基づいて前記ゴルフシミュレーション映像情報を構成し、前記映像出力装置を介して映像出力するように制御するメイン処理装置と、を含む。

一方、本発明の一実施例によるゴルフシミュレータのセンシング方法は、前記メイン処理装置でティーショットをするかグラウンドショットをするかを判断する段階と、前記ゴルフティーで打撃されるか前記グラウンド位置部で打撃されるかによって、ゴルフボールを感知するセンサーを選択する段階と、前記ゴルフティーまたはグラウンド位置部にゴルフボールが置かれているか否かを感知する段階と、打撃されたゴルフボール及び打撃するゴルフクラブを感知した結果に基づいてゴルフボールの速度、水平方向角度、垂直方向角度及びスピンを算出する段階と、を含むことを特徴とする。

本発明の仮想ゴルフシミュレータによると、ゴルフボールの位置、打撃後のゴルフボールの角度、速度、方向及びスピン、及び打撃後のゴルフクラブの軌道などを感知し、最大限に正確にゴルフボールの飛距離及び球質などを具現可能にしたため、実際にフィールドでゴルフ競技を楽しむような現場感をゴルファーに感じさせることが可能になる。

本発明の一実施例による仮想ゴルフシミュレータが適用されたスクリーンゴルフシステムを示す図である。図１に示す仮想ゴルフシミュレータの構成を示す概略ブロック図である。図１に示す仮想ゴルフシミュレータのスイングプレートに備えられたセンシング装置を示す図である。図３に示す仮想ゴルフシミュレータのセンシング装置の構成を示す概略ブロック図である。図３に示す仮想ゴルフシミュレータのセンシング装置をより具体的に示す斜視図である。図３に示す仮想ゴルフシミュレータのセンシング装置をより詳細に示す平面図である。図６に示す仮想ゴルフシミュレータのセンシング装置でゴルフボールの水平方向角度などを測定する原理を説明するための図である。図６に示す仮想ゴルフシミュレータのセンシング装置でゴルフボールの速度などを測定する原理を説明するための図である。

本発明による仮想ゴルフシミュレータ及びそれに備えられるセンシング装置と仮想ゴルフシミュレータのセンシング方法の実施例を、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。

まず、図１及び図２を参照して本発明の一実施例による仮想ゴルフシミュレータについて説明する。

図１及び図２に示すように、本発明の一実施例による仮想ゴルフシミュレータは、スイングプレート１００、センシング装置Ｓ、前面に設けられるスクリーン５０に所定の映像を出力する映像出力装置４０、使用者の操作のための操作部６０、そしてゴルフシミュレーションに必要なあらゆるデータの格納及び処理のためのメインコンピュータ１を含んでなる。

また、ゴルファーがスイングする動作を映像撮影するようにカメラ３０が備えられることが好ましい。

メインコンピュータ１は、メイン処理装置１０とサブ処理装置２０とを含む。

メイン処理装置１０は、センシング装置Ｓ、スイングプレート１００、操作部６０及び映像出力装置４０などを制御して、仮想のゴルフシミュレーションがなされるようにする。

スイングプレート１００は、その上に立ってゴルファーがゴルフクラブでゴルフボールを打つように設けられ、センシング装置Ｓは、ゴルファーがスイングプレート１００上で打ったゴルフボールの動きをセンシングする役割を果たす。

サブ処理装置２０は、カメラ３０から得た映像を分析し、それが映像出力装置４０を介して画面に表示されるようにする。

メイン処理装置１０は、中央制御部１１、映像出力制御部１２、３次元映像処理エンジン１３、そして３次元映像ＤＢ１４などを含むことが好ましい。

３次元映像ＤＢ１４には、実際のゴルフ場と同じ環境がスクリーン５０上に表示されるように映像を具現するための映像データが格納される。

３次元映像処理エンジン１３は、３次元映像ＤＢ１４に格納された映像データを加工してそれが立体的に表示されるようにする。

そして、映像出力制御部１２は、３次元映像処理エンジン１３を制御して所定の映像を具現し、それが映像出力装置４０を介して出力されるように制御する。

すなわち、ゴルフシミュレーション映像情報（ゴルフ場の映像情報及びゴルフボールの移動映像情報だけでなく、その他現在の競技状態に関する情報など、スクリーンに表示されるゴルフシミュレーションと関連したあらゆる映像情報を含む）がスクリーン５０上に表示されるように映像出力制御部１２が３次元映像処理エンジン１３及び映像出力装置４０などを制御する。

そして、中央制御部１１は、センシング装置Ｓからセンシング結果を受け、それに基づいて映像出力制御部１２で適切なゴルフシミュレーション映像情報が具現されるように全般的な制御を行なう。

また、スイングプレート１００は、実際ゴルフ場の状況を具現するために傾斜度調節可能に設けられることが好ましく、このようなスイングプレート１００の作動を中央制御部１１で制御することが好ましい。

一方、ゴルファーが打ったゴルフボールの速度、方向、角度及びスピンなどをセンシングした結果から、ゴルフボールの飛距離が所定距離以上と判断される場合、そのゴルファーのスイングスタンスがカメラ３０により撮影され、所定の時間スクリーン５０上に表示される。

このような映像の具現及び表示などを担当する装置が、サブ処理装置２０である。

すなわち、カメラ３０は、ゴルファーがゴルフボールを打ちながらスイングスタンスを取る度に撮影をするが、この時、ゴルファーが打ったゴルフボールの速度、方向、角度及びスピンなどをセンシング装置Ｓがセンシングしてメイン処理装置１０に伝達し、メイン処理装置１０はそれをサブ処理装置２０に伝達する。

サブ処理装置２０の打球分析部２１は、メイン処理装置１０から伝達されたデータに基づいてゴルファーの記録が一定レベル以上にあるか判断し、サブ処理装置２０の映像分析部２２は、打球分析部２１で分析した結果によってゴルファーの記録が一定レベル以上である場合、既に撮影しておいた映像からゴルファーのスイングスタンスを適切に表す映像を抽出し、これを映像出力装置４０に伝達し、映像出力装置４０はそれをスクリーン５０上に表示する。

そして、サブ処理装置２０の分析映像出力制御部２３は、上記映像が表示されるように打球分析部２１、映像分析部２２及び映像出力装置４０などを制御する。

一方、図３及び図４を参照して、本発明の一実施例による仮想ゴルフシミュレータのセンシング装置についてより具体的に説明する。

図３は、図１に示すスイングプレート１００においてセンシング装置が装着された部分をより具体的に示す図で、スイングプレート１００は、ゴルファーがスイングスタンスを取る足場部１０１と、ゴルフボールが置かれるゴルフティー２１０及びグラウンド位置部２２０が設けられるスイングマット２００と、を含む。

ここで、ゴルフティー２１０は、ゴルファーがティーショット（Tee Shot）をするようにゴルフボールが置かれる部分であり、グラウンド位置部２２０は、ゴルファーがドライバーショット（Driver Shot）、アイアンショット（Iron Shot）及びパッティングショット（Putting Shot）等（以下、これらを"グラウンドショット"と総称する）をするようにゴルフボールが置かれる部分である。

図３及び図４に示すように、本発明の一実施例による仮想ゴルフシミュレータのセンシング装置は、スイングマット２００の前方に設けられる第１センシング装置５１０，５２０と、スイングマット２００の一側面に設けられる第２センシング装置３００，４００と、を含んでなる。

第１センシング装置５１０，５２０及び第２センシング装置３００，４００はいずれも、発光及び受光方式によってゴルフボールやゴルフクラブを感知する方式を採用する。

すなわち、発光素子で光を発生させ、この光を受光素子が受光するが、ある物体がこれら両素子間を通過しながら発光素子から発生した光を遮断し、受光素子が光を受光できなくなることから物体を感知する。

図３及び図４に示すように、第１センシング装置は、発光センシング部５１０及び受光センシング部５２０を含む。

発光センシング部５１０は、スイングマット２００の前方に設けられて、実質的に垂直上方に光（light）を照射（irradiation）する。この時、発光センシング部５１０から発される光がゴルファーに伝達されて不快感を与える恐れもあり、よって、発光する角度が自動で調節されるようにすることが好ましい。

例えば、パットする時には、ゴルファーがゴルフボール側にからだを近づけながら首を深く下げるから、発光センシング部５１０から垂直上方に照射される光がゴルファーに影響を及ぼす場合もある。

この場合は、発光センシング部５１０を制御して照射される光の方向がゴルファーに向かわないように自動で調節されるようにすることができる。

受光センシング部５２０は、発光センシング部５１０から照射される光のうち、ゴルフボールやゴルフクラブによって反射された光を受光することで、ゴルフボールやゴルフクラブを感知する。

一方、図３及び図４に示すように、第２センシング装置は、発光ユニット３００及び受光ユニット４００を含む。

図３に示すように、発光ユニット３００は、スイングマット２００の一側に設けられる。また、受光ユニット４００は、スイングマット２００の他側に設けられ、発光ユニット３００から照射される光を受光する。

そして、図４に示すように、第１センシング装置の発光センシング部５１０と第２センシング装置の発光ユニット３００は、調節部Ｒの制御によって光を照射する。

また、第１センシング装置の受光センシング部５２０と第２センシング装置の受光ユニット４００は制御部Ｍに連結される。

受光センシング部５２０及び受光ユニット４００が感知した結果は制御部Ｍに伝達され、この感知した結果に基づいて制御部Ｍはゴルフボールの速度、方向、角度及びスピンなどに関するデータを算出する。

そして、算出したデータをメイン処理装置１０に伝達する。メイン処理装置１０及びセンシング装置Ｓ間のメカニズムについては後で詳述される。

一方、制御部Ｍはスイングマット２００のゴルフティー２１０と連結され、ゴルファーがあらかじめ設定しておいたゴルフティー２１０の高さに応じてゴルフティー２１０の高さが調節されるように制御する。

このようなセンシング装置のより詳細な構成を、図５及び図６を参照して説明すると、下記の通りである。

図５は、スイングマット２００の前方及び側面に設けられるセンシング装置を示す斜視図であり、図６は、図５に示すセンシング装置の平面図である。

図５及び図６に示すように、スイングマット２００には、ゴルフティー２１０とグラウンド位置部２２０が設けられる。

そして、スイングマット２００の前方に設けられる発光センシング部５１０は、複数個の発光素子が横方向に一列に配列されてなる。この場合、各発光素子は実質的に垂直上方に光を照射するよう設けられる。

そして、受光センシング部５２０は、発光センシング部５１０と所定間隔隔たって平行に一列に整列される複数個の受光素子を含んでなる。

一方、スイングマット２００の一側面に設けられる発光ユニット３００は、第１発光部３１０及び第２発光部３２０を含み、それぞれ異なる方向に光を照射するように設けられる。

第１発光部３１０及び第２発光部３２０は、スイングマット２００の一側面に沿って並んで配置することが好ましい。

そして、スイングマット２００の他側面に、発光ユニット３００から照射される光を受光するように設けられる受光ユニット４００は、ボール位置感知部４５１，４５２，４６０，４７０と、ボール感知部４１０，４２０，４３０，４４０とを含んでなる。

受光ユニット４００は、ユニットケース４０１と、その内部に内蔵される各種センサーとを含んでなる。ここで、各センサーは、ユニットケース４０１において発光ユニット３００と向かい合う面に配置され、発光ユニット３００から照射される光を受光するように設けられることが好ましい。

受光ユニット４００は、２領域に分けられて発光ユニット３００から光を受光する。

すなわち、発光ユニット３００から受光ユニット４００に照射される光は、第１発光部３１０から照射される光を受光する領域である第１受光領域ＳＲ１と、第２発光部３２０から照射される光を受光する領域である第２受光領域ＳＲ２とに区分される。

スイングマット２００を基準に第１センシング装置５１０、５２０が設けられた方を前方、その反対側を後方とした時、図５に示すように、第１受光領域ＳＲ１は後方側に形成され、第２受光領域ＳＲ２は前方側に形成される。

そして、第１発光部３１０は、第２発光部３２０よりも前方側に位置するので、第１発光部３１０から第１受光領域ＳＲ１へ照射される光の経路と、第２発光部３２０から第２受光領域ＳＲ２へ照射される光の経路は互いに交差する。

第１発光部３１０から第１受光領域ＳＲ１へスイングマット２００を横切って光が照射されるが、この時、第１発光部３１０から第１受光領域ＳＲ１へ照射される光は、図５に示すように、グラウンド位置部２２０の直ぐ前を通るようにすることが好ましい。

そして、第２発光部３２０から第２受光領域ＳＲ２にスイングマット２００を横切って光が照射されるが、この時、第２発光部３２０から第２受光領域ＳＲ２へ照射される光は、図５に示すように、ゴルフティー２１０を通らせることが好ましい。

一方、受光ユニット４００のボール感知部は、第１受光領域ＳＲ１に設けられる第１ボール感知受光部４１０と第２ボール感知受光部４２０、そして、第２受光領域ＳＲ２に設けられる第３ボール感知受光部４３０と第４ボール感知受光部４４０を含むことが好ましい。

第１ボール感知受光部４１０、第２ボール感知受光部４２０、第３ボール感知受光部４３０及び第４ボール感知受光部４４０は、スイングマット２００の後方側から前方側に順次配列されることが好ましい。

すなわち、ゴルフボールの打撃時に、ゴルフボールが進行する方向に沿って順次に配列することによって、ゴルフボールを效果的に感知できるようにすることができる。

第１ボール感知受光部４１０及び第２ボール感知受光部４２０は、グラウンド位置部２２０で打撃されるゴルフボールを感知する。ドライバーショットやアイアンショットなどの場合には、第１ボール感知受光部４１０が打撃されたゴルフボールを１次的に感知し、第２ボール感知受光部４２０が打撃されたゴルフボールを２次的に感知する。

グラウンド位置部２２０でパッティングがなされる場合には、打撃されたゴルフボールを、第１ボール感知受光部４１０で１次的に感知し、第１センシング装置の受光センシング部５２０で２次的に感知することができる。

第３ボール感知受光部４３０及び第４ボール感知受光部４４０は、ゴルフティー２１０で打撃されるゴルフボールを感知する。すなわち、ゴルフティーに置かれたゴルフボールをティーショットする場合、第３ボール感知受光部４３０が打撃されたゴルフボールを１次的に感知し、第４ボール感知受光部４４０が打撃されたゴルフボールを２次的に感知する。

各ボール感知受光部でゴルフボールを感知した結果に基づいてゴルフボールの速度、方向、角度及びスピンなどを算出する過程については後述する。

一方、受光ユニット４００のボール位置感知部は、第１受光領域ＳＲ１に設けられる第１ボール位置感知部４５１とボール離脱感知部４６０、そして第２受光領域ＳＲ２に設けられる第２ボール位置感知部４５２とティー高さ感知部４７０を含むことが好ましい。

第１ボール位置感知部４５１は、グラウンド位置部２２０にゴルフボールが置かれているか否かを感知する機能を担う。

受光ユニット４００のユニットケース４０１の上端には表示部４０２が設けられ、グラウンド位置部２２０にゴルフボールが置かれている場合に表示部４０２が一定の表示をする。

ボール離脱感知部４６０は、ゴルフボールがグラウンド位置部２２０に置かれておらず、それよりも前方側にゴルフボールが位置する場合にそれを感知する機能を担う。

もし、ゴルフボールがグラウンド位置部２２０から外れて置かれている場合、ボール離脱感知部４６０がそれを感知し、ボールが離脱していることを表示部４０２に表示させる。

一方、第２ボール位置感知部４５２は、ゴルフティー２１０にゴルフボールが置かれているか否かを感知する。ゴルフボールがゴルフティー２１０に置かれている場合、表示部４０２ではこれを表示する。

そして、ティー高さ感知部４７０は、ゴルフティー２１０の高さを感知する。すなわち、ゴルファーが所望のゴルフティー２１０の高さをあらかじめ設定しておくと、制御部Ｍ（図４参照）は、ティー高さ感知部４７０を通じて現在のゴルフティー２１０の高さを感知し、あらかじめ設定されたゴルフティー２１０の高さに調節させる。

一方、第１ボール感知受光部４１０、第２ボール感知受光部４２０、第４ボール感知受光部４３０及び第４ボール感知受光部４４０はそれぞれ、複数個の受光素子（light reception element）が所定の間隔で一列に配列されてなることが好ましい。

図５に示すように、第１ボール感知受光部４１０と第２ボール感知受光部４２０は互いに所定距離隔たって配置され、それぞれ所定角度傾斜するようにして一列に配列することが好ましい。

第３ボール感知受光部４３０及び第４ボール感知受光部４４０は、互いに所定距離隔たって配置され、実質的に垂直方向に一列に配列することが好ましい。

次に、図４及び図５を参照して、本発明の一実施例による仮想ゴルフシミュレータのセンシング方法について説明する。

仮想ゴルフシミュレータによって仮想のゴルフ競技が行なわれると、競技状況に応じてゴルファーがティーショットをするかグラウンドショットをするかが決定される。

メイン処理装置１０は、ゴルファーが現在の状況でティーショットをするかグラウンドショットをするかを判断し、その結果を制御部Ｍに伝達する。

そして、制御部Ｍは、ゴルフティーで打撃されるかグラウンド位置部で打撃されるかによって、ゴルフボールを感知するセンサーを選択して決定する。

例えば、ゴルファーが現在ティーショットをすべき場合なら、ゴルフボールはゴルフティーで打撃されるはずであり、制御部Ｍは、ゴルフティーにゴルフボールが置かれているか否かを第２ボール位置感知部４５２を通じて感知する。

もし、ゴルフティーにゴルフボールがないと感知されると、表示部４０２にエラー表示をし、ゴルフティーにゴルフボールがあると、それに対する表示をする。

そして、制御部Ｍは、第３ボール感知受光部４３０と第４ボール感知受光部４４０、及び受光センシング部５２０が、ゴルフティーで打撃されるゴルフボールを感知するようにする。

また、例えば、ゴルファーがアイアンショットをする場合、ゴルフボールはグラウンド位置部で打撃されるはずであり、制御部Ｍは、グラウンド位置部にゴルフボールが置かれている否かを、第１ボール位置感知部４５１を通じて感知する。

もし、グラウンド位置部にゴルフボールが正しく置かれてないと、これを表示部４０２に表示し、ゴルファーに知らせる。

そして、制御部Ｍは、第１ボール感知受光部４１０と第２ボール感知受光部４２０、及び受光センシング部５２０が、グラウンド位置部で打撃されるゴルフボールを感知するようにする。

ここで、グラウンド位置部で打撃されたゴルフボールを、第１ボール感知受光部４１０と第２ボール感知受光部４２０の他に、第３ボール感知受光部４３０でも感知する場合がある。

この場合には、一応、第１ボール感知受光部４１０及び第２ボール感知受光部４２０で感知した結果に基づいてゴルフボールの速度などを算出し、第３ボール感知受光部４３０で感知した結果を補正値として用いて適切にゴルフボールの速度などを算出することが好ましい。

もしゴルファーがパットをする場合、パッティングはパターでゴルフボールが転がるように打撃することであるから、アイアンショットのようにゴルフボールを一定の角度で打ち上げる場合はないといえる。

したがって、ゴルファーがパットをする状況になると、制御部Ｍは、第１ボール感知受光４１０及び受光センシング部５２０がゴルフボールを感知するようにすることができる。

上記のように、感知した結果に基づいて制御部Ｍはゴルフボールの速度、角度及びスピンなどの値を算出してメイン処理装置１０に伝達し、これに基づいてメイン処理装置１０はゴルフボールの移動映像などを具現してスクリーンに表示させる。

次に、図６〜図８を参照して、本発明の一実施例による仮想ゴルフシミュレータでのゴルフボールの速度、方向、角度及びスピンの算出方法の例について説明する。

まず、図６及び図７を参照して、発光ユニット３００及び受光ユニット４００でゴルフボールを感知してセンシングする方法について説明する。

図６に示すように、第１発光部３１０は、Ｌ１〜Ｌ２範囲の光を受光ユニット４００の第１受光領域ＳＲ１に照射し、この時、第１ボール位置感知部４５１、ボール離脱感知部４６０、第１ボール感知受光部４１０及び第２ボール感知受光部４２０がＬ１〜Ｌ２範囲の光を受光する。

この時、図６に示すように、グラウンド位置部２２０にゴルフボールＢが置かれているとＬ１部分を遮りながら第１ボール位置感知部４５１では光を受光できなくなり、第１ボール位置感知部４５１は、グラウンド位置部２２０にゴルフボールＢが正しく置かれているということが感知可能になる。

もし、ゴルフボールＢがグラウンド位置部２２０から前の方にやや外れるとボール離脱感知部４６０を遮るためボール離脱感知部４６０は光を受光できず、よって、ゴルフボールがグラウンド位置部２２０を外れているということを感知することができる。

一方、第１発光部３１０から照射される光のうち、Ｓ１１〜Ｓ１２範囲の光を第１ボール感知受光部４１０が受光し、Ｓ２１〜Ｓ２２範囲の光を第２ボール感知受光部４２０が受光する。

ゴルフボールＢがグラウンド位置部２２０で打撃されると、まずＳ１１〜Ｓ１２範囲の光を通り、続いてＳ２１〜Ｓ２２範囲の光を通ることとなる。

この場合、側面視において、図７に示すように、Ｇ１の経路に沿ってゴルフボールが飛んだとすれば、このゴルフボールを第１ボール感知受光部４１０のａ１受光素子が１次的に感知し、第２ボール感知受光部４２０のｂ１受光素子が２次的に感知する。
ここで、ａ１受光素子とｂ１受光素子間の距離ｄ１と、ａ１受光素子からｂ１受光素子までの移動時間ｔ１を用いて、Ｇ１経路に沿って飛んで行くゴルフボールの速度Ｖ_Ｇ１を次の式１で算出することができる。

一方、第２発光部３２０は、Ｌ３〜Ｌ４範囲の光を受光ユニット４００の第２受光領域ＳＲ２に照射する。この時、第２ボール位置感知部４５２、ティー高さ感知部４７０、第３ボール感知受光部４３０及び第４ボール感知受光部４４０がＬ３〜Ｌ４範囲の光を受光する。

Ｌ３〜Ｌ４範囲の光は、ゴルフティー２１０を通りながらティー高さ感知部４７０の一部受光素子には到達できず、これにより遮られたティー高さ感知部４７０の受光素子に該当する高さを現在のゴルフティー２１０の高さとして感知する。

そして、ゴルフティー２１０にゴルフボールＢが置かれると、第２ボール位置感知部４５２がゴルフボールで遮られながら、ゴルフティー２１０にゴルフボールが置かれているということを感知可能になる。

第２発光部３２０から照射される光のうち、Ｓ３に該当する光を第３ボール感知受光部４３０が受光し、Ｓ４に該当する光を第４ボール感知受光部４４０が受光する。

ゴルフボールＢがゴルフティー２１０で打撃されると、まずＳ３を通り、続いてＳ４を通ることとなる。

このとき、側面視において、図７に示すように、Ｇ２の経路に沿ってゴルフボールが飛んだとすれば、このボールを第３ボール感知受光部４３０のｃ１受光素子が１次的に感知し、第４ボール感知受光部４４０のｄ１受光素子が２次的に感知する。

ここで、ｃ１受光素子とｄ１受光素子間の距離ｄ２と、ｃ１受光素子からｄ１受光素子までの移動時間ｔ２を用いて、Ｇ２経路に沿って飛んで行くゴルフボールの速度Ｖ_Ｇ２を下記の式２で算出することができる。

一方、図７で、Ｇ１の経路に沿って飛んで行くゴルフボールに対する垂直方向角度は、ゴルフボールを最初に感知する第１ボール感知受光部４１０を通る時に発生する時間値で計算した比率を、所定の関数計算式に代入して算出する。

すなわち、図７に示すように、ゴルフボールがグラウンド位置部で打撃されて、第１ボール感知受光部４１０を通る時に基準となるａ１受光素子の真上の受光素子のａ２受光素子と、ａ１受光素子の真下の受光素子のａ３受光素子でそれぞれゴルフボールを感知した時間を求め、その比率を所定の関数計算式に適用する。

ここで、ａ２受光素子がゴルフボールを感知した時間をＲ_ａ２とし、ａ３受光素子がゴルフボールを感知した時間をＲ_ａ３とし、Ｒ_ａ２とＲ_ａ３との比率値をＸ_１とすれば、Ｘ_１値を下記のログ関数に代入して垂直方向角度θ_ｖ１を算出する。

ここで、

である。

一方、図７で、Ｇ２の経路に沿って飛んで行くゴルフボールに対する垂直方向角度は、ゴルフボールを最初に感知する第３ボール感知受光部４３０を通る時に発生する時間値で計算した比率を、所定の関数計算式に代入して算出する。

すなわち、図７に示すように、ゴルフボールがゴルフティーで打撃されて、第３ボール感知受光部４３０を通る時に基準となるｃ１受光素子の真上の受光素子のｃ２受光素子と、ｃ１受光素子の真下の受光素子のｃ３受光素子でそれぞれゴルフボールを感知した時間を求め、その比率を所定の関数計算式に適用する。

ここで、ｃ２受光素子がゴルフボールを感知した時間をＲ_ｃ２とし、ｃ３受光素子がゴルフボールを感知した時間をＲ_ｃ３とし、Ｒ_ｃ２とＲ_ｃ３との比率値をＸ_２とすれば、Ｘ_２値を次の３次関数に代入して垂直方向角度θ_ｖ２を算出する。

ここで、

である。

一方、図８を参照して、発光センシング部５１０及び受光センシング部５２０により、打撃されたゴルフボールの水平方向角度を算出する方法について説明する。

図８に示すように、発光センシング部５１０を構成するそれぞれの発光素子ら５１１は、垂直上方に光を照射する。そして、それぞれの発光素子と対応するように受光素子５２１が一列に配置されて受光センシング部５２０を構成する。

ここで、図８に示すように、打撃されたゴルフボールが飛びながら発光センシング部５１０の上を通ると、ゴルフボールにより反射された光が、受光センシング部５２０を構成する受光素子５２１ｂに受光されることから、ゴルフボールを感知可能になる。

ここで、Ｂ１は、ゴルフボールが最初出発する位置で、ゴルフティーであっても、グラウンド位置部であっても良い。ゴルフティーで打撃される場合であれ、グラウンド位置部で打撃される場合であれ、いずれも同じ原理で適用されるので、統合して説明する。

図８に示すように、Ｂ１位置で出発したゴルフボールが５２１ｂ受光素子で感知されたとすれば、Ｂ１と一直線上にある受光素子５２１ａとの距離ｈ１と、Ｂ１位置から５２１ａ受光素子までの距離ｈ２を容易に求めることができ、これらを用いて、打撃されたゴルフボールの水平方向角度θ_ｈは、下記の式５で算出することができる。

一方、ゴルフボールの打撃時にゴルフボールを打つゴルフクラブも、発光センシング部５１０から照射される光を通るようになり、この時、ゴルフクラブにより反射される光を受光センシング部５２０で受光することによってゴルフクラブを感知することができる。

上記の式１〜式５で求めたゴルフボールの速度と水平及び垂直方向角度に関する値、そしてゴルフクラブの感知によるゴルフクラブの開・閉の程度、ゴルフクラブの軌道データなどから、下記の式６によりゴルフボールのスピンを算出することができる。スピンの単位はＲＰＭ（１分当たりの回転数）である。

ここで、
Ｓ_Ｓ：ボールのサイドスピン値（ゴルフボールを打つ時、フック（hook）になる程度またはスライス（slice）になる程度を表す値）
θ_ｃｂ：ゴルフクラブの水平方向角度からゴルフボールの水平方向角度を引いた値で、ここで用いられたゴルフクラブの水平方向角度を求める式は、ゴルフボールの水平方向角度を求める式と同一である。
Ｃ_ｗ：ゴルフクラブの重さ値（クラブの長さとロフト（loft）角度によって適用される定数値）
Ｖ_０：ゴルフボールの初期速度（上記の式１または式２により算出される値）
そして、ここで、Ｃ_ｆ＝−０．９C_rfであり、C_rfは、４０回連続測定されたイメージデータから得たゴルフクラブのフェース角度である。

Claims

ゴルフボールを打撃するためのスイングマットの前方に設けられて、打撃されたゴルフボールの速度、水平方向角度及びスピンのうち少なくとも一つを測定する第１センシング装置と、
前記スイングマットの一側面に設けられて、前記スイングマット上に置かれたゴルフボールの位置を感知し、打撃されたゴルフボールの速度、垂直方向角度及びスピンのうち少なくとも一つを測定する第２センシング装置と、
を含む仮想ゴルフシミュレータのセンシング装置。
前記第１センシング装置は、
前記スイングマットの前方に設けられて、実質的に垂直上方に光を照射する発光センシング部と、
前記発光センシング部と近接して並んで設けられ、前記発光センシング部から照射される光のうち、ゴルフボールおよびゴルフクラブの少なくとも一方により反射される光を受光してゴルフボールおよびゴルフクラブの少なくとも一方を感知する受光センシング部と、を含み、
前記第２センシング装置は、
前記スイングマットの一側面に設けられ、前記スイングマット上を横切るように光を照射する発光ユニットと、
前記スイングマットの他側面に設けられ、前記発光ユニットから照射される光を受光してゴルフボールを感知する受光ユニットと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の仮想ゴルフシミュレータのセンシング装置。
前記発光センシング部及び前記発光ユニットをそれぞれ制御して光の照射を調節する調節部（regulator）をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の仮想ゴルフシミュレータのセンシング装置。
前記受光センシング部及び前記受光ユニットから感知された情報を受信して、ゴルフボールの位置及び動きに関する情報を処理する制御部をさらに含むことを特徴とする請求項２または３に記載の仮想ゴルフシミュレータのセンシング装置。
前記受光ユニットは、
前記スイングマットの所定部分にゴルフボールが置かれると、これを感知するボール位置感知部と、
打撃されたゴルフボールを感知するボール感知部と、
を含むことを特徴とする請求項２から４の何れか１項に記載の仮想ゴルフシミュレータのセンシング装置。
前記スイングマットには、ティーショットのためのゴルフティーとグラウンドショットのためのグラウンド位置部が設けられ、
前記ボール感知部は、前記ゴルフティーで打撃されたゴルフボール及び前記グラウンド位置部で打撃されたゴルフボールをそれぞれ感知する複数個のボール感知受光部を含むことを特徴とする請求項５に記載の仮想ゴルフシミュレータのセンシング装置。
前記スイングマットには、ティーショットのためのゴルフティーとグラウンドショットのためのグラウンド位置部が設けられ、
前記ボール感知部は、
一列に整列される複数個の受光素子からなり、前記グラウンド位置部で打撃されたゴルフボールを１次的に感知する第１ボール感知受光部と、
前記第１ボール感知受光部と所定間隔隔たって一列に整列される複数個の受光素子からなり、前記グラウンド位置部で打撃されたゴルフボールを２次的に感知する第２ボール感知受光部と、
一列に整列される複数個の受光素子からなり、前記ゴルフティーで打撃されたゴルフボールを１次的に感知する第３ボール感知受光部と、
前記第３ボール感知受光部と所定間隔隔たって一列に整列される複数個の受光素子からなり、前記ゴルフティーで打撃されたゴルフボールを２次的に感知する第４ボール感知受光部と、
を含むことを特徴とする請求項５に記載の仮想ゴルフシミュレータのセンシング装置。
前記第１ボール感知受光部、第２ボール感知受光部、第３ボール感知受光部及び第４ボール感知受光部は、前記受光ユニットにおいてゴルフボールの進行方向に沿って順次に設けられることを特徴とする請求項７に記載の仮想ゴルフシミュレータのセンシング装置。
前記スイングマットには、ティーショットのためのゴルフティー及びグラウンドショットのためのグラウンド位置部が設けられ、
前記ボール位置感知部は、
ゴルフボールが前記グラウンド位置部に置かれているか否かを感知する第１ボール位置感知部と、
ゴルフボールが前記ゴルフティーに置かれているか否かを感知する第２ボール位置感知部と、を含むことを特徴とする請求項５に記載の仮想ゴルフシミュレータのセンシング装置。
前記受光ユニットに設けられ、前記グラウンド位置部にゴルフボールが置かれているか否か及び前記ゴルフティーにゴルフボールが置かれているか否かを表示する表示部と、
前記第１ボール位置感知部または前記第２ボール位置感知部の感知結果に基づいて前記表示部を制御する制御部と、
を含むことを特徴とする請求項９に記載の仮想ゴルフシミュレータのセンシング装置。
前記ボール位置感知部は、
ゴルフボールが前記グラウンド位置部以外の所定領域に置かれているか否かを感知するボール離脱感知部をさらに含むことを特徴とする請求項９または１０に記載の仮想ゴルフシミュレータのセンシング装置。
前記ボール位置感知部は、
前記ゴルフティーの高さを感知するティー高さ感知部をさらに含むことを特徴とする請求項９から１１の何れか１項に記載の仮想ゴルフシミュレータのセンシング装置。
前記ティー高さ感知部で感知した結果を受信し、ゴルファーがあらかじめ設定しておいた前記ゴルフティーの高さに応じて前記ゴルフティーの高さを調節する制御部をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の仮想ゴルフシミュレータのセンシング装置。
前記スイングマットには、ティーショットのためのゴルフティー及びグラウンドショットのためのグラウンド位置部が設けられ、
前記発光ユニットは、
前記グラウンド位置部の前を通って前記受光ユニットの第１受光領域に光を照射する第１発光部と、
前記ゴルフティーを通過して前記受光ユニットの第２受光領域に光を照射する第２発光部と、を含み、
前記受光ユニットは、
前記第１受光領域に設けられて前記第１発光部から照射される光を受光し、ゴルフボールの位置及び動きを感知する第１受光部と、
前記第２受光領域に設けられて前記第２発光部から照射される光を受光し、ゴルフボールの位置及び動きを感知する第２受光部と、を含むことを特徴とする請求項２に記載の仮想ゴルフシミュレータのセンシング装置。
前記第１受光部は、
ゴルフボールが前記グラウンド位置部に置かれているか否かを感知する第１ボール位置感知部と、
一列に整列される複数個の受光素子からなり、前記グラウンド位置部で打撃されたゴルフボールを１次的に感知する第１ボール感知受光部と、
前記第１ボール感知受光部と所定間隔隔たって一列に整列される複数個の受光素子からなり、前記グラウンド位置部で打撃されたゴルフボールを２次的に感知する第２ボール感知受光部と、を含み、
前記第２受光部は、
ゴルフボールが前記ゴルフティーに置かれているか否かを感知する第２ボール位置感知部と、
一列に整列される複数個の受光素子からなり、前記ゴルフティーで打撃されたゴルフボールを１次的に感知する第３ボール感知受光部と、
前記第３ボール感知受光部と所定間隔隔たって一列に整列される複数個の受光素子からなり、前記ゴルフティーで打撃されたゴルフボールを２次的に感知する第４ボール感知受光部と、を含むことを特徴とする請求項１４に記載の仮想ゴルフシミュレータのセンシング装置。
ゴルフボールを打撃するためのスイングマットが設けられるスイングプレートと、
前記スイングマットの前方に設けられて、打撃されたゴルフボールの速度、水平方向角度及びスピンのうち少なくとも一つを測定する第１センシング装置と、
前記スイングマットの一側面に設けられて、前記スイングマット上に置かれたゴルフボールの位置を感知し、打撃されたゴルフボールの速度、垂直方向角度及びスピンのうち少なくとも一つを測定する第２センシング装置と、
ゴルフ場の映像情報及びゴルフボールの移動映像情報を含むゴルフシミュレーション映像情報をスクリーン上に表示する映像出力装置と、
前記第１センシング装置及び第２センシング装置で感知した結果に基づいて算出されたゴルフボールの速度、角度及びスピンに関する情報を受信し、これに基づいて前記ゴルフシミュレーション映像情報を構成し、前記映像出力装置を介して映像出力するように制御するメイン処理装置と、
を含む仮想ゴルフシミュレータ。
前記第１センシング装置は、
前記スイングマットの前方に設けられて、実質的に垂直上方に光を照射する発光センシング部と、前記発光センシング部と近接して並んで設けられ、前記発光センシング部から照射される光のうち、ゴルフボールおよびゴルフクラブの少なくとも一方により反射された光を受光して、ゴルフボールおよびゴルフクラブの少なくとも一方を感知する受光センシング部と、を含み、
前記第２センシング装置は、
前記スイングマットの一側面に設けられて、前記スイングマット上を横切るように光を照射する発光ユニットと、前記スイングマットの他側面に設けられて、前記発光ユニットから照射される光を受光してゴルフボールを感知する受光ユニットと、を含み、
前記発光センシング部及び前記発光ユニットをそれぞれ制御して光の照射を調節する調節部と、
前記受光センシング部及び前記受光ユニットから感知された情報を受信してゴルフボールの位置及び動きに関する情報を処理し、これを前記メイン処理装置に伝送する制御部と、をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の仮想ゴルフシミュレータ。
前記スイングマットには、ティーショットのためのゴルフティーとグラウンドショットのためのグラウンド位置部が設けられ、
前記発光ユニットは、
前記グラウンド位置部の前を通って前記受光ユニットの第１受光領域に光を照射する第１発光部と、前記ゴルフティーを通過して前記受光ユニットの第２受光領域に光を照射する第２発光部と、を含み、
前記受光ユニットは、
前記第１受光領域に設けられて、前記第１発光部から照射される光を受光し、ゴルフボールの位置を感知する第１ボール位置感知部と、打撃されたゴルフボールの動きを感知する第１ボール感知受光部及び第２ボール感知受光部と、
前記第２受光領域に設けられて、前記第２発光部から照射される光を受光し、ゴルフボールの位置を感知する第２ボール位置感知部と、打撃されたゴルフボールの動きを感知する第３ボール感知受光部及び第４ボール感知受光部と、を含むことを特徴とする請求項１７に記載の仮想ゴルフシミュレータ。
請求項１８に記載の仮想ゴルフシミュレータのセンシング方法であって、
前記メイン処理装置でティーショットをするか、グラウンドショットをするかを判断する段階と、
前記ゴルフティーで打撃されるか、前記グラウンド位置部で打撃されるかによって、ゴルフボールを感知するセンサーを選択する段階と、
前記ゴルフティーまたはグラウンド位置部にゴルフボールが置かれているか否かを感知する段階と、
打撃されたゴルフボール及び打撃するゴルフクラブを感知した結果に基づいてゴルフボールの速度、水平方向角度、垂直方向角度及びスピンを算出する段階と、
を含む仮想ゴルフシミュレータのセンシング方法。
請求項１８に記載の仮想ゴルフシミュレータのセンシング方法であって、
前記メイン処理装置でグラウンドショットをすると判断した場合、
前記第１ボール位置感知部により前記グラウンド位置部にゴルフボールが置かれているか否かを感知する段階と、
打撃されたゴルフボールを前記第１ボール感知受光部から１次的に感知し、前記第２ボール感知受光部で２次的に感知し、打撃されたゴルフボール及び打撃するゴルフクラブを前記受光センシング部で感知する段階と、
前記第１ボール感知受光部及び第２ボール感知受光部で感知した結果に基づいて、打撃されたゴルフボールの速度及び垂直方向角度を算出し、前記受光センシング部で感知した結果に基づいて、打撃されたゴルフボールの水平方向角度を算出し、前記感知された全ての結果に基づいてゴルフボールのスピンを算出する段階と、
を含む仮想ゴルフシミュレータのセンシング方法。
請求項１８に記載の仮想ゴルフシミュレータのセンシング方法であって、
前記メイン処理装置でグラウンドショットをすると判断した場合、
前記第１ボール位置感知部により前記グラウンド位置部にゴルフボールが置かれているか否かを感知する段階と、
打撃されたゴルフボールを前記第１ボール感知受光部、第２ボール感知受光部及び第３ボール感知受光部で感知し、打撃されたゴルフボール及び打撃するゴルフクラブを前記受光センシング部で感知する段階と、
前記第１ボール感知受光部、第２ボール感知受光部及び第３ボール感知受光部で感知した結果に基づいて、打撃されたゴルフボールの速度及び垂直方向角度を算出し、前記受光センシング部で感知した結果に基づいて、打撃されたゴルフボールの水平方向角度を算出し、前記感知された全ての結果に基づいてゴルフボールのスピンを算出する段階と、
を含む仮想ゴルフシミュレータのセンシング方法。
請求項１８に記載の仮想ゴルフシミュレータのセンシング方法であって、
前記メイン処理装置でグラウンドショットをすると判断した場合、
前記第１ボール位置感知部により前記グラウンド位置部にゴルフボールが置かれているか否かを感知する段階と、
打撃されたゴルフボールを前記第１ボール感知受光部及び前記受光センシング部で感知し、打撃するゴルフクラブを前記受光センシング部で感知する段階と、
前記第１ボール感知受光部及び前記受光センシング部で感知した結果に基づいて、打撃されたゴルフボールの速度及び水平方向角度を算出する段階と、
を含む仮想ゴルフシミュレータのセンシング方法。
請求項１８に記載の仮想ゴルフシミュレータのセンシング方法であって、
前記メイン処理装置からティーショットをすると判断した場合、
前記第２ボール位置感知部により前記ゴルフティーにゴルフボールが置かれているか否かを感知する段階と、
打撃されたゴルフボールを前記第３ボール感知受光部で１次的に感知し、前記第４ボール感知受光部で２次的に感知し、打撃されたゴルフボール及び打撃するゴルフクラブを前記受光センシング部で感知する段階と、
前記第３ボール感知受光部及び第４ボール感知受光部で感知した結果に基づいて、打撃されたゴルフボールの速度及び垂直方向角度を算出し、前記受光センシング部で感知した結果に基づいて、打撃されたゴルフボールの水平方向角度を算出し、前記感知された全ての結果に基づいてゴルフボールのスピンを算出する段階と、
を含む仮想ゴルフシミュレータのセンシング方法。