【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、スポーツ練習システムに関する。 さらに詳しくは、本発明は、ゴルファーのスイングをモニタし、ゴルフボールの所望の規準または標準打撃（インパクト）点と比較して、この所望打撃点からの偏差（フックとかスライスとか）を検知するシステムに関する。 【０００２】 【従来の技術】完璧なゴルフスイングを追求することは、アマチュアにとって、またプロのグルファーにとってさえも、つかみ所なくかつ屡々むなしいものであった。 振り返ってみると、ゴルファーは、スイングが好適な円弧の軌道に制約されてたどるようにする様々な装置、例えばクラブヘッド（特にパター）に取り付けてボール及び／または起伏／地形に対しての整合を助ける特別のアタッチメント及びスイングに関係する要因を視覚的に調節するための手段としてスイングを記録し解析するビデオカメラのような装置に頼っている。 このような物理的なもくろみの代表的な従来例をあげると次のとおりである。 【０００３】米国特許第５，４３３，４４６号（リンデステッド(Lindestedt)、１９９５年７月１８日特許）には、ゴルフボールにアドレスする時ゴルフクラブを正しく位置させるためゴルファーに視覚的な助けとなるようにクラブヘッドへ取り付けられる装置（クラブ製作時に一体的に取り付けられてもよい）が記載されている。 簡単に云えば、リンデステッド特許では、クラブヘッドに取り付けたホログラムを利用して、ゴルフボールに対するクラブヘッドの正しい整合を確認したり、またはゴルファーがゴルフボールに対するクラブヘッドの正しくない整合を直したりする。 例えばクラブヘッドがボールに対して正しくない位置にあると、クラブヘッドの頂部にあるホログラムが直接的な視覚規準を提供し、これにより、ホログラム画像が歪まなくなるまでゴルファーがグリップやスタンスを調節するのである。 リンデステッド特許のホログラム利用の着想は、クラブとボールの打撃点におけるクラブヘッドの方向に関して３次元形式の規準を提供するものである。 リンデステッド特許では、クラブとボールの打撃時における個人の独特のスイング特性に関する情報をゴルファーに提供することはできない。 それ故、クラブがボールを打つ直前にクラブ゛とボールが正しく整合しているにも拘わらず、ゴルファー個人個人のスイングの動力学により導入される変数は検知できないままであり、リンデステッド特許の装置では修正することができない。 【０００４】センサ技術の最近の進展に伴い、また進歩したセンサからのデータをコンピュータ解析する改良技術により、クラブとボールの打撃点におけるゴルファーのスイングの異常を検知し、観察し、解析する、さらに重要なことには、可能な修正量を提案または例示する、
様々な創造的なシステムが創出されてきた。 次にあげるのは、このようなシステムの代表的な従来例である。 【０００５】米国特許第５，２６９，５１９号（マロン
(Malon)、１９９３年１２月１４日特許）には、模擬コース条件（例えば地形の変化、地表の変化）の下でのゴルファーのスイングをリアルタイムで解析し、表示し、
フィードバックすることを包含するビデオゲームインタフェースが記載されている。 このシステムの物理的な実施形態は、ゴルフコースを予め記録したビデオ、ゴルファーのスイングのキーパラメータの検出用のマットに関連させたセンサ配列体、及びマットとビデオとの間に設けられ、マットからのセンサ入力をデジタル信号に変換し、ビデオに表示されたゴルフコースに対するゴルフボールのストローク及び飛距離を模擬するコンピュータインタフェースを包含している。 従って、ゴルフボールの飛距離及び位置は、特定のホールが表示されているビデオ上に投影される。 その後、各ストロークがなされる（模擬される）と、各ホールにおけるフェアウエイ及びグリーンに対するゴルフボールの飛距離及び位置が模擬され、おそらくは各ホールについてストローク数が数えられる。 このゲームシステムはまた、”プレイヤーアクション センサ”を包含し、ゴルフクラブの動き／スイングに関するリアルタイムのフィードバック（データ）
を提供している（特許明細書の第３欄５３行ないし第４
欄第８行）。 マロン特許で意図されているプレイヤー
アクション センサは、ゴルフボールの打撃点におけるクラブ速度、打撃角度、打撃時におけるクラブ面におけるボールの位置、及びキャリー距離の検出が可能である（特許明細書の第４欄６５行ないし第５欄第１行）。 【０００６】米国特許第５，２９７，７９６号（ペーターソン(Peterson)、１９９４年３月２９日特許）には、
上述のマロン特許に記載されている型式のシステムの変形型式が記載されている。 さらに詳しくは、ペーターソンの着想では、ビデオ表示がゴルフボールが置かれた所（ゴルフティー）の検知マット内に、または下に合体されており、ゴルファーがゴルフティー上のゴルフボールを打撃する時に、見上げることなしにスイングのコンピュータ解析を見られるようにしている。 このようにして、ゴルファーは、自分のスタンスを維持してスイングのコンピュータ解析を観察しながらフォロースルーすることが可能となる。 【０００７】米国特許第５，３４２，０５４号（チャン
(Chang)等、１９９４年８月３０特許）には、ゴルファー個人のデータベース ファイルと、ゴルフボールを受けるためのゴルフマット（及びティー）内に設けた光学的センサ配列体と、ゴルファーのスイングを記録するビデオカメラシステムと、ゴルフマットの上に配置された赤外線（ＩＲ）カメラとを包含する統合ゴルフスイング解析システムが記載されている。 ビデオカメラ及び赤外線カメラのそれぞれは、ビデオ画像記憶及び処理システムに結合されている。 赤外線（ＩＲ）カメラは、クラブヘッドがティー上のボールを打つ直前及び直後のゴルフスイングのスナップショットを撮る赤外線フラッシュユニットに結合されている。 赤外線カメラと赤外線フラッシュユニットの使用は、可視光線フラッシュによる集中力の動揺やその連続写真撮影の結果としてゴルファーの”目くらまし現象”が生ずるのをなくす。 システムの画像処理及び検索能力は、ゴルファーが、ゴルフクラブの運動の各種段階での自分のスイングの画像を、センサ配列体により定められるスペース内において、検索し表示することを可能としている。 【０００８】米国特許第５，４７２，２０５号（ブートン(Bouton)、１９９５年１２月特許）には、ゴルファーによるゴルフクラブのスイングに応答するビデオゲームが記載されている。 前述のマロン特許及びチャン等の特許と同様に、ブートン特許のゲーム及びこれに関連するゴルフスイング解析システムは、クラブのゴルフボールに対する打撃に関するセンサ情報を捉え、その後この情報を独特のやり方で処理して打撃、速度及びクラブ／ゴルフボール打撃プロファイルを提供する。 これは、隣接フォトセンサからのデータの”オフセット処理”及びオフセット角度を決定するためのこれらの比較として特徴ずけられるものによって達成される。 連続するデータ
サンプルの比較から得られた結果は蓄積されて、３つのデータセットの１つ（ゴルフボールの飛び方の”フック”、”スライス”、または”ストレート”）に対応する記憶されている規準値と比較される。 この情報検知及び処理能力はまた、打撃時におけるゴルフボールに対するゴルフクラブの高さ（例えば”スィンヒット”、”ファットヒット”または”スイートヒット”）を決定することを包含している。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】上述のことから明らかなように、ゴルフスイング解析は、複雑であり不完全でもある技術である。 従来のシステムは、ゴルファー各個人のスイングのそれぞれの特徴及び選んだそれぞれのゴルフクラブに適合する必要性から必然的に複雑となる。
従って、クラブ面／ゴルフボール打撃データを検知し記録し処理する能力及びこのようなデータをゴルフスイングパラメータと相関させる能力は、備えることができるとしても困難であり、また改善のための修正には限度がある。 かくして、基本的にリアルタイムでゴルファーに意味のあるフィードバックを行い、このゴルファーのゴルフストロークの調整を許容して、これによって彼のプレイの改善を図ることを可能とするゴルフスイング解析処理の簡易化、及びある程度の標準化に対して、引き続く要望がある。 【００１０】 【発明の目的】本発明の目的は、従来技術の上述及び関連する欠点をなくすことにある。 【００１１】さらに詳しくは、本発明の主要な目的は、
ゴルファーが自分のゴルフスイングを簡単かつ的確に向上させるシステム及び方法を提供することにある。 【００１２】本発明の他の目的は、ゴルフクラブに、表示された画像に整合させてゴルフボールに対して正しいクラブヘッド姿勢をとらせることができる表示器を組み入れるゴルフスイング解析システムを提供することにある。 【００１３】本発明のさらに他の目的は、ゴルフクラブに、複数のクラブヘッド姿勢を示すホログラム画像を包含する標準化された参照材料を組み入れたゴルフスイング解析システムを提供することにある。 【００１４】本発明の別の目的は、検知フィールド内におけるターゲットフレームが、ビデオカメラ配置の変更のため及び異なったゴルフヘッドのために容易に較正できるゴルフスイング解析システムを提供することにある。 【００１５】本発明の付加的な目的は、ゴルフスイング解析システムに組み入れたゴルフビデオゲームを提供することにある。 【００１６】 【発明の概略】上述の目的及び関連する目的は、クラブ面上に”スイートスポット”（すなわちゴルフボールに対するクラブヘッドの最適接触点）を正確に定める、ゴルフクラブのクラブ面上の表示器、例えば”十字線（クロスヘア）”を利用する改良されたゴルフスイング解析システムを提供することにより達成される。 模擬ゴルフボール”ターゲットスペース”に対するこのゴルフクラブヘッドの正しい方向は、テレビジョン モニタ上に表示された”十字線”とゴルフクラブ上の”十字線”との整合によって達成される。 クラブ面にはさらに、ターゲットフレーム内にクラブヘッド方向を示す標準化された参照材料が合体されている。 ”十字線”は、標準化された参照材料上に重ねられている。 詳しく述べると、”スイートスポット”が、”ターゲットスペース”を打つようにに正しく整合していると、クラブの標準化された参照材料は、クラブ面から識別できないようになるか、またはゆがんでいないものとしてモニタされる。 しかしながら、接触点において”ターゲットスペース”に対するクラブヘッドの方向が、接触点に対して最適角度すなわち直角の角度からずれていると、カメラは参照材料内で視覚的な歪みを見る。 ”ターゲットスペース”に対するクラブヘッドの各位置（すなわちフック、スライス、スィン ヒット、ファット ヒットなど）、すなわち最適または直角接触角以外の位置では、標準化された参照材料の可視または知覚可能な歪みは異なったものとなり、ゴルフボールの特徴的な”ミスヒット”に直接的に相関させることができる。 本発明の好適な実施形態においては、参照材料はホログラムの型式のものであり、このようにして、最適すなわち直角の接触角度からのこのホログラムの角度歪みは、少なくとも１つの角度面におけるクラブ及びボールのスイートスポットの接触偏差を指示する。 この好適な標準化された参照材料は、積層ホログラムとその上に重ねて設けた”十字線”とを備えた薄いプラスチックの接着性裏打ち片とすることができ、”十字線”を”スイートスポット”に中心を合わせて、ゴルフクラブのクラブ面に貼り付ける。 【００１７】本発明の好適なシステムにおいては、センサの配列体はまた、ゴルフマット内にも配置され、その数及び配置は”ターゲット フレーム”を画定する。 ”
ターゲット フレーム”は典型的には、その中心にゴルフティーまたはゴルフボールを模擬した偏平な表示部分（”ゴルフボール表示部分”）と、ターゲット フレームを通るクラブヘッドの運動経路に沿って空間的に配置された少なくとも２組の運動センサとを包含する。ゴルフティーまたはゴルフボール表示部分の直上にあり標準のゴルフボールと同じ寸法及び形状の空間を、”ターゲットスペース”と呼ぶ。ゴルフティーまたはゴルフボール表示部分は、ゴルファーが”ターゲットスペース”をヒットするようにクラブをスイングするための可視補助手段として役立つ。”十字線”を備えた小さな目印が、”十字線”が”ターゲット フレーム”の上方の”
ターゲットスペース”の中心をマークするように、ゴルフティーまたはゴルフボール表示部分に中心に配置される。これは、ゴルファーが、ビデオカメラを”ターゲットフレーム”に対して位置させ、目印上の”十字線”をモニタスクリーン上の”十字線”に整合させることを可能とする。一旦両”十字線”が整合し、目印が外されると、”ターゲットスペース”は空虚となる。ゴルフスイングの解析を始めるには、ゴルファーは、クラブをスイングして”ターゲットスペース”を”打撃”する（もちろんクラブはなんの物理的な物体を”打撃”するのもではない）。ビデオカメラは、クラブヘッドが”ターゲットスペース”を”打撃”する時にこのクラブヘッドのスナップショットを写すのに用いられる。クラブヘッドのスナップショットには、”十字線”及びゴルフクラブの表面の１つに関連させた標準化された参照材料のスナップショットが含まれる。これらのビデオ”スナップショット”は、ゴルファーに”ターゲットスペース”（ゴルフボール）に対するゴルフクラブの可視合成画像をビデオディスプレイ上に提供し、”スイートスポット”からのずれないしは偏差及びクラブヘッドの”十字線”とモニタの”十字線”との不整合すなわち変位は、ゴルフクラブすなわち打撃面に関連する特徴的な色変化としてビデオディスプレイに示される。さらに、ターゲットフレーム内で”ターゲットスペース”の”ストライク（打撃）”時間やその前のクラブヘッド速度に関する情報も計算され、表示される。このようにして、ターゲットに対するクラブ打撃角度が”スイートスポット”接触のための値の外であれば（すなわちスライスとなる）、”スイートスポット”からのこのような偏差は、例えば参照材料の色または濃淡からの色または濃淡の変化として示される。同様に、スィンヒットまたはファットヒットも、例えば参照材料内の対応する色変化により、及びクラブヘッドの”十字線”とモニタの”十字線”との不整合により示される。センサ情報が部分的に、ゴルフクラブに設けた”十字線”及び標準化された参照材料に関連させられているので、解析を行うのに処理を必要とする変数が簡略化され、解析を終了する速度が早くなる。さらに、”ターゲットスペース”に対するクラブヘッドの方向が、１つ以上の軸線においてスイートスポットからずれていても、この偏差はターゲットフレームに対する合成画像として表示される。 【００１８】従って、本発明のシステムは、打撃点におけるクラブ面と”ターゲットスペース”との関係位置、
打撃時におけるクラブ角度、及び打撃時におけるクラブ速度の表示により、ゴルファーがスイングを直すことを可能にするものである。 このようにして、ゴルファーは一度に１つまたはそれ以上の数の変数を調整して、良好な結果を得たり他の変数に影響を与えたりすることができる。 【００１９】 【好ましい実施の形態を含む本発明の説明】論考及び説明を簡略にするために、本発明の概念を、ゴルファーによるゴルフクラブのスイングの解析及びゴルフのコンピュータ模擬ラウンドにおける様々なゴルフショットの実行におけるゴルファーのスイングの解析を包含するビデオゲームについて述べる。 本発明の概念及び原理はまた、ラケット、バット、ホッケースティックなどを用いる他のスポーツへ適用でき、本明細書中で述べる原理及び概念は、このような他のスポーツのための練習用に、
またそのビデオゲームに適用できることを理解されたい。 【００２０】ここに記載の概念の好適な実施形態の１つは、本発明は、”十字線”とターゲットフレーム内で複数のクラブヘッド方向を示すことができる標準化された参照材料とを組み込んだゴルフクラブを用いる改良されたスポーツ練習システム及び／またはビデオゲームシステムに関する。 【００２１】図１は、ゴルファーのスイングのコンピュータ模擬と解析に適用した本発明の改良されたスポーツ練習システムを示す。 簡単に云うと、ゴルファー１はまず、ゴルフクラブヘッド２をターゲットフレーム１０上に置く。 ボールは使用せず、クラブ面を図２のゴルフボールの偏平な表示部分１８に整合させる。 ゴルフボール表示部分の直上に位置し標準のゴルフボールと同じ寸法を有するスペースを、”ターゲットスペース”１９と呼ぶ。 ターゲットフレーム１０はまた、”ターゲットスペース”との接触線の直ぐ後方に配設したセンサ２０
と、”ターゲットスペース”の前方に配設され後述するように機能するセンサ２１とを包含する。 ビデオカメラ３は、目印（図示してない）により位置定めされて、クラブがスイングされる時”ターゲットスペース”とのゴルフクラブ５の面の接触点に精密に焦点を合わせられている。 一旦ビデオカメラ３が正確に位置定めされると、
目印は取り除かれる。 ビデオカメラ３はテレビジョンモニタ４に接続されている。 コンピュータ１２がまた、ターゲットフレーム１０に接続されており、テレビジョンモニタ４にも接続されている。 図１に示すように、十字線の標識がモニタ４にあり、同様な十字線の標識１４が図４に示すようにクラブ面に付けられている。 図４のクラブ面には、視角が変わると色が変わる反射性材料１６
が設けられている。 この型式の材料は、例えばクレジットカードに普通に用いられており、以下の記述ではこれを”参照材料”と呼ぶ。 最初のカメラの設定の後、目印は取り去られ、”ターゲットスペース”は、プレイヤーがクラブのスイングを始めるのにそなえられる。 クラブが高速でスイングされる度に、クラブがターゲットスペースを”直撃”する時にビデオ スナップショットが撮られる。 大抵のゴルファーの第１の目的は、クラブの”
十字線”（スイートスポット）をモニタの”十字線”
（ターゲットスペースの中心）と堅実に揃えることであろう。 反復してスイングを行い、各スイングの直後の瞬時のスナップショットを見ることにより、ゴルファーは、スタンス、グリップ、バックスイングなどを単純に微調整して、”型にはまった”自然で正確かつ一様なスイングになるまでにすることができる。 この過程中、ゴルファーはまた、参照材料を介してテレビジョンモニタ４に表示される打撃時におけるクラブ面の角度（フックまたはスライス）の情報を得ることができ、この打撃時の角度を直す調整を行うことができる。 腕前の上達しているゴルファーでは、屡々特定のショットに望ましいコントロールド フックまたはコントロールド スライスのテクニックを練習することができよう。 クラブヘッド速度はまた、各スイングごとに表示され、これによりゴルファーが、この重要な速度のコントロールと強化とを同時に練習することを可能とする。 【００２２】図３は、図１のスポーツ練習システムのターゲットフレーム１０の拡大平面図である。 ターゲットフレーム１０は典型的には、耐久性で摩耗抵抗性のゴムまたは例えばアストロチュール(ASTROTURE)７のような同様な耐久性、摩耗抵抗性を有する合成材料からなる。
ターゲットフレーム１０内には、センサ２０の配列体が”ターゲットスペース”１９の打撃点の直後に配置され、”ターゲットスペース”１９の前方に配置されたセンサ２１の他の配列体と組にになっている。 センサ２
０、２１は典型的には、”ターゲットスペース”に対するゴルフクラブの移動により生じる光の動きまたは変化またはその他の知覚可能な変化に応答する。 例えばセンサ２０はビデオカメラ３をトリガするのに用いられ、打撃の瞬間に”スナップショット”を撮り、また、センサ２１とともに２つのタイミングマークとなる第１番目のものとなり、センサ２１が第２番目のタイミングマークとなってクラブヘッド速度を決定する。 このようなセンサ２０、２１からの入力は、周知のソフトウエア ルーチン及び技術に従って処理されて、打撃点におけるクラブヘッド速度を提供する。 図１に示すように、クラブヘッド速度は、テレビジョンモニタ４に表示することができる。 センサ２０の配列体によりトリガされたビデオカメラ３によより撮ったビデオ”スナップショット”は、
ターゲットスペースとの”打撃”時（すなわちクラブヘッドが”ターゲットスペース”に接触するに至った瞬間）にクラブヘッドの静止画像を捉える。 本発明の好適な実施形態では、”スナップショット”は、”打撃”の瞬間におけるクラブヘッドの面と参照材料１６の両方を記録する。 この”コマ止め””スナップショット”は、
その後テレビジョンモニタ４に表示されて、スイングを終えたゴルファーにより観察される。 上述のように、クラブヘッドの”十字線”の”スナップショット”は、クラブの”スイートスポット”が”ターゲットスペース”
を正確にヒットしたかどうかを示す。 打撃の瞬間における”ターゲットスペース””デッドオン”ヒットからのクラブヘッドの如何なる偏差も、参照材料の色または濃淡の”著しい”知覚可能な変化ににより、”スナップショット”から視覚的に観察することができる。 コンピュータ１２またはビデオカメラ３またはその両方は、連続するゴルフスイングから撮った多数のビデオ”スナップショット”を記憶でき、ゴルファーが複数回のスイングをした後にテレビジョンモニタ４でこれらを再吟味することができる。 【００２３】図４に示すように、本発明の好適な実施形態における参照材料１６はホログラムとすることができる。 最適なスイングにおいては、参照材料の画像は、”
スナップショット”において歪んでいないものとして見えるか、特定の色を持つものとして見える。知覚可能な変化（例えば色または濃淡の変化）があると、その特徴的な変化が識別され、クラブヘッド方向、従ってゴルフボールに対するクラブヘッドの接触角度と相関される。”スナップショット”で観察される参照材料の色の特性はストロークの品質を示す（例えば白が最適接触、
赤がフックショット、紫がスライス、緑がファットヒット、及びこれらの任意の組合せ）。 【００２４】上述の練習及びストローク解析システムは、ビデオゲームフォーマット及び例えばテニスまたは野球のバッティングのような他のスポーツ活動に容易に適用することができる。 それぞれの場合、ストロークとボール接触の相関は、クラブまたはラケットに関連させた標準化された参照材料の利用により劇的に単純化される。 ”スイートスポット”に対する面位置、クラブ角度及び速度を知ることにより、プレイヤーは、スイングを今まで決して可能でなかったやり方で、緻密に改善することができる。 【００２５】本発明の上述の記載は、本発明の多くの好適な実施形態を代表するものとしてあげられており、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を限定することを意図するものではない。 【図面の簡単な説明】 【図１】ゴルファーのスイングのコンピュータ模擬及び解析に適用した本発明のスポーツ練習システムの好適な実施形態を示す図である。 【図２】図１のスポーツ練習システムのターゲットフレームをゴルファーに面する側から見た横断面図である。 【図３】図２のターゲットフレームの拡大平面図である。 【図４】図１に示すゴルフクラブのヘッドの拡大斜視図で、ボールに対して整合し目的の飛行線に接している（”正しい”または”理想的な”位置）にあるクラブヘッドを示す図である。 【符号の説明】 １ ゴルファー ２ ゴルフクラブヘッド ３ ビデオカメラ ４ テレビジョンモニタ ５ ゴルフクラブ １０ ターゲットフレーム １２ コンピュータ １４ 十字線の標識 １６ 参照材料 １８ ゴルフボール表示部分 １９ ターゲットスペース ２０、２１ センサ ───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl. 7識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ａ６３Ｆ 13/00 Ａ６３Ｆ 13/00 Ｐ |
