專利名稱：虛擬高爾夫模擬裝置、設(shè)置在其中的傳感器及虛擬高爾夫模擬裝置的傳感方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及虛擬高爾夫模擬裝置、設(shè)置在該模擬裝置中的傳感器以及虛擬高爾夫 模擬裝置的傳感方法，更具體地說，提供這樣一種虛擬高爾夫模擬裝置、設(shè)置在其中的傳感 器以及虛擬高爾夫模擬裝置的傳感方法，該虛擬高爾夫模擬裝置感應(yīng)高爾夫球和高爾夫球 桿的移動，體現(xiàn)高爾夫球的速度、角度、方向和旋轉(zhuǎn)(spin)等，以使高爾夫球員能夠感受到 在實際球場進行比賽的臨場感覺。
背景技術(shù)：
最近，隨著參與高爾夫運動的人的增加，出現(xiàn)了利用虛擬高爾夫模擬裝置的高爾 夫練習以及能夠享受虛擬高爾夫比賽的所謂的屏幕高爾夫系統(tǒng)。這樣的屏幕高爾夫系統(tǒng)是在室內(nèi)設(shè)置可顯示虛擬高爾夫場地的屏幕，高爾夫球員 朝上述屏幕擊球，該系統(tǒng)感應(yīng)高爾夫球的速度、方向等，在上述屏幕上顯示高爾夫球的行程。在屏幕高爾夫系統(tǒng)中，需要體現(xiàn)最大限度地接近實際情況的高爾夫球的速度、方 向、角度和旋轉(zhuǎn)，以使喜歡打高爾夫的人能夠最大限度地感受現(xiàn)場感。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以在虛擬高爾夫模擬裝置中感應(yīng)高爾夫球的位置、 被擊打后的高爾夫球的角度、速度、方向和旋轉(zhuǎn)、擊球后的高爾夫球桿的軌跡等，盡可能正 確地再現(xiàn)高爾夫球的飛行距離和球質(zhì)等的虛擬高爾夫模擬裝置、設(shè)置在其中的傳感器裝置 以及虛擬高爾夫模擬裝置的傳感方法。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明實施例，高爾夫模擬裝置的傳感器包括第一傳感 裝置，設(shè)置在用于擊打高爾夫球的揮桿練習器的前方；以及第二傳感裝置，上述第二傳感裝 置設(shè)置成與上述第一傳感裝置相隔指定間隔并實際上平行于上述第一傳感裝置。該第一 傳感裝置包括第一發(fā)光陣列，相隔指定間隔設(shè)置朝實際上豎直方向發(fā)光的多個發(fā)光元件； 以及第一光接收陣列，與上述第一發(fā)光陣列對應(yīng)設(shè)置，相隔指定間隔設(shè)置從實際上的豎直 方向接收被反射的光的多個光接收元件。上述第二傳感裝置包括第二發(fā)光陣列，相隔指 定間隔設(shè)置發(fā)光方向為朝向指定角度傾斜的傾斜方向的多個發(fā)光元件；以及第二光接收陣 列，與上述第二發(fā)光陣列對應(yīng)設(shè)置，相隔指定間隔設(shè)置從傾斜方向接收被反射的光的多個 光接收元件。并且，優(yōu)選地，上述揮桿練習器上設(shè)置有用于開球的高爾夫球釘以及用于擊球的 發(fā)球位置部(ground position part)，還包括第一球位置感應(yīng)部以及第二球位置感應(yīng)部。 該第一球位置感應(yīng)部包括第一發(fā)光部，朝上述高爾夫球釘?shù)纳隙松厦嬲丈涔?；以及第?光接收部，與上述第一發(fā)光部鄰接并排設(shè)置，接收從上述第一發(fā)光部照射后被反射的光，從 而感應(yīng)高爾夫球放在上述高爾夫球釘上。該第二球位置感應(yīng)部包括第二發(fā)光部，朝上述發(fā)
5球位置部照射光；以及第二光接收部，與上述第二發(fā)光部鄰接并排設(shè)置，接收從上述第二發(fā) 光部照射后被反射的光，從而感應(yīng)高爾夫球放在上述發(fā)球位置部上。并且，優(yōu)選地，將上述第一傳感裝置和第二傳感裝置的橫向方向作為χ軸方向，縱 向方向作為y軸方向，豎直方向作為ζ軸方向時，上述第一發(fā)光陣列照射實際上分別與χ軸 和y軸呈直角，且實際上平行于ζ軸的光，上述第二發(fā)光陣列照射實際上與y軸呈直角，與 χ軸和ζ軸呈指定角度的光，從x-z平面上觀察，從上述第一發(fā)光陣列照射的光和從上述第 二發(fā)光陣列照射的光相互交叉形成格子點。并且，優(yōu)選地，該裝置還包括調(diào)整部，通過分別控制上述第一發(fā)光陣列、上述第二 發(fā)光陣列、第一發(fā)光部和第二發(fā)光部來調(diào)整光的照射；以及控制部，從上述第一光接收陣 列、上述第二光接收陣列、第一光接收部和第二光接收部接收感應(yīng)信息，處理與高爾夫球的 移動有關(guān)的信息和與球桿的移動有關(guān)的信息。另外，根據(jù)本發(fā)明一實施例，高爾夫模擬裝置包括旋轉(zhuǎn)板(swing plate)，上述旋 轉(zhuǎn)板上設(shè)有用于擊打高爾夫球的揮桿練習器；第一傳感裝置和第二傳感裝置，設(shè)置在上述 揮桿練習器的前方；圖像輸出裝置，在屏幕上顯示包括高爾夫球場的圖像信息和高爾夫球 的移動圖像信息的高爾夫模擬圖像信息；以及主處理裝置，該主處理裝置進行控制，以便接 收根據(jù)上述第一傳感裝置和第二傳感裝置的感應(yīng)結(jié)果計算的有關(guān)高爾夫球移動的信息和 有關(guān)球桿移動的信息，基于該信息構(gòu)成上述高爾夫模擬圖像信息，通過上述圖像輸出裝置 輸出圖像。另一方面，根據(jù)本發(fā)明一實施例，高爾夫模擬裝置的傳感方法的特征在于包括上 述主處理裝置判斷是開球還是擊球；在判斷為開球的狀態(tài)下感應(yīng)高爾夫球是否放在高爾夫 球釘上，在判斷為擊球的狀態(tài)下感應(yīng)高爾夫球是否放在發(fā)球位置部上；以及由第一傳感裝 置和第二傳感裝置感應(yīng)被擊打的高爾夫球和擊球的球桿，基于感應(yīng)結(jié)果計算高爾夫球的速 度、水平方向角度、豎直方向角度和旋轉(zhuǎn)。


圖1是適用了根據(jù)本發(fā)明一實施例的虛擬高爾夫模擬裝置的屏幕高爾夫系統(tǒng)的 示意圖。圖2是概略示出圖1所示虛擬高爾夫模擬裝置的構(gòu)成的框圖。圖3是設(shè)置在圖1所示虛擬高爾夫模擬裝置的旋轉(zhuǎn)板上的傳感裝置示意圖。圖4是概略示出圖3所示虛擬高爾夫模擬裝置的傳感裝置的構(gòu)成框圖。圖5是圖3所示虛擬高爾夫模擬裝置的傳感裝置的a-a截面圖。圖6(a)是圖3所示虛擬高爾夫模擬裝置的傳感裝置的b-b截面圖，圖6(b)是c_c 截面圖。圖7(a)是圖3所示虛擬高爾夫模擬裝置的傳感裝置的d-d截面圖，圖7(b)是e_e 截面圖。圖8是圖3所示虛擬高爾夫模擬裝置的傳感裝置照射的光在x-z平面上形成格子 點的示意圖。圖9至圖11是用于說明圖3所示的虛擬高爾夫模擬裝置的傳感裝置感應(yīng)高爾夫 球的移動并測量高爾夫球的速度和方向等的原理的示意圖。
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圖12是開球或擊球時經(jīng)由傳感裝置的高爾夫球的軌跡示意圖。圖13是用于說明本發(fā)明實施例涉及的虛擬高爾夫模擬裝置的傳感裝置測量球桿 打開后關(guān)閉狀態(tài)的原理示意圖。圖14是用于說明本發(fā)明實施例涉及的虛擬高爾夫模擬裝置的傳感裝置測量球桿 軌跡的原理示意圖。圖15是用于說明本發(fā)明實施例涉及的虛擬高爾夫模擬裝置的傳感裝置測量球桿 與高爾夫球之間的角度的原理示意圖。
具體實施例方式參照附圖對本發(fā)明涉及的虛擬高爾夫模擬裝置和設(shè)置在其中的傳感裝置以及虛 擬高爾夫模擬裝置的傳感方法進行更加詳細的說明。首先，參照圖1和圖2對本發(fā)明一實施例涉及的虛擬高爾夫模擬裝置進行說明。如圖1和圖2所示，本發(fā)明一實施例涉及的虛擬高爾夫模擬裝置包括旋轉(zhuǎn)板 (swing plate) 100、傳感裝置S、向設(shè)置在前面的顯示器50輸出指定圖像的圖像輸出裝置 40、用戶操作用操作部60以及用于存儲和處理高爾夫模擬裝置所需要的所有數(shù)據(jù)的主計 算機1。并且，優(yōu)選包括照相機30，以便可以拍攝高爾夫球員擺動的動作。上述主計算機1包括主處理器10和子處理器20。上述主處理器10是控制傳感裝置S、旋轉(zhuǎn)板100、操作部60以及圖像輸出裝置40 等，從而實現(xiàn)虛擬的高爾夫模擬裝置的總控作用的裝置。上述旋轉(zhuǎn)板100是供高爾夫球員利用球桿擊球的裝置，上述傳感裝置S是對高爾 夫球員在旋轉(zhuǎn)板100上擊打的高爾夫球的移動進行感應(yīng)的裝置。上述子處理器20是分析從照相機30獲得的圖像，通過上述圖像輸出裝置40顯示 成畫面的裝置。優(yōu)選地，上述主處理器10包括中央控制部11、圖像輸出控制部12、三維圖像處理 電機13以及三維圖像DB14等。上述三維圖像DB14中存儲著用于再現(xiàn)圖像的圖像數(shù)據(jù)，以在屏幕50上顯示與實 際高爾夫球場相同的環(huán)境。上述三維圖像處理電機13是用于對存儲在上述三維圖像DB14中的圖像數(shù)據(jù)進行 加工，使其顯示為立體狀的裝置。此外，上述圖像輸出控制部12控制上述三維圖像處理電機13，以便再現(xiàn)指定的圖 像，并且將其輸送至圖像輸出裝置40并控制其輸出。S卩，圖像輸出控制部12控制三維圖像處理電機13和圖像輸出裝置40等，以使在 屏幕40上顯示高爾夫模擬裝置的圖像信息(不僅包括高爾夫球場的圖像信息和高爾夫球 的移動圖像信息，還包括與現(xiàn)階段的比賽狀況有關(guān)的信息等與高爾夫模擬比賽有關(guān)的所有 圖像信息)。另外，中央控制部11負責整體控制，從上述傳感裝置S接收感應(yīng)結(jié)果，以使圖像輸 出控制部12基于該感應(yīng)結(jié)果再現(xiàn)恰當?shù)母郀柗蚰M比賽的圖像信息。并且，優(yōu)選將上述旋轉(zhuǎn)板100設(shè)置為可將傾斜角度調(diào)整為符合實際高爾夫球場的
7狀態(tài)，優(yōu)選由上述中央控制部11控制上述旋轉(zhuǎn)板100的動作。另外，根據(jù)高爾夫球員擊打的高爾夫球的速度、方向、角度和旋轉(zhuǎn)等感應(yīng)結(jié)果，判 斷出高爾夫球的飛行距離在指定距離以上時，由照相機30拍攝該高爾夫球員的擺動姿勢， 在屏幕50上顯示規(guī)定時間。管理上述的圖像的再現(xiàn)和顯示等的裝置是子處理裝置20。S卩，每當高爾夫球員擊打高爾夫球時照相機30均會拍攝擺動姿勢，這時傳感裝置 S對高爾夫球員擊打的高爾夫球的速度、方向、角度和旋轉(zhuǎn)等進行感應(yīng)，并傳遞至主處理裝 置10，主處理裝置10再傳遞給子處理裝置20。子處理裝置20的擊球分析部21基于從上述主處理裝置10接收的數(shù)據(jù)來判斷該 高爾夫球員的記錄是否達到一定水平，子處理裝置20的圖像分析部22根據(jù)上述擊球分析 部21的分析結(jié)果，當該高爾夫球員的記錄達到一定水平以上時，從已經(jīng)拍攝的圖像中提取 適當反應(yīng)高爾夫球員擺動姿勢的圖像，將其傳遞給圖像輸出裝置40，上述圖像輸出裝置40 將其顯示在屏幕50上。另外，子處理裝置20的分析圖像輸出控制部23對擊球分析部21、圖像分析部22 和圖像輸出裝置40等進行控制，以便顯示上述分析圖像。在這里，如圖1所示，上述傳感裝置S包括設(shè)置在揮桿練習器200前方的第一傳感 裝置300和第二傳感裝置400，其還包括設(shè)置在揮桿練習器200的側(cè)面上的球位置感應(yīng)部 500，在后面詳細說明這一點。另一方面，參照圖3和圖4對本發(fā)明一實施例涉及的虛擬高爾夫模擬裝置的傳感 裝置進行更加詳細的說明。圖3是圖1所示的旋轉(zhuǎn)板100中安裝傳感裝置的部分的詳細示意圖，旋轉(zhuǎn)板100 包括用于高爾夫球員采取擺動姿勢的腳踩板101、放置高爾夫球的高爾夫球釘210以及具 有發(fā)球位置部(groundposition part) 220的揮桿練習器200。在這里，高爾夫球釘210是指用于放置高爾夫球，以使高爾夫球員開球(Tee Shot)的部分，發(fā)球位置部220是放置高爾夫球以供高爾夫球員木桿擊球(Wood Shot, 或木頭球棒擊球)、鐵桿擊球(Iron Shot)和推桿擊球(Putting Shot)(下面稱為“擊球 (groundshot) ”)的部分。如圖3和圖4所示，根據(jù)本發(fā)明一實施例，虛擬高爾夫模擬裝置的傳感裝置包括 設(shè)置在揮桿練習器200前方的第一傳感裝置300 ；與上述第一傳感裝置300鄰接，并實際上 與其平行設(shè)置的第二傳感裝置400 ；以及設(shè)置在揮桿練習器200的側(cè)面上的球位置感應(yīng)部 500。上述第一傳感裝置300、第二傳感裝置400和球位置感應(yīng)部500均采用通過發(fā)光及 接收光的方式來感應(yīng)高爾夫球或高爾夫球桿的方式。上述第一傳感裝置300包括多個發(fā)光元件實際上以指定間隔設(shè)置成一排的第一 發(fā)光陣列310 ；以及第一光接收陣列320，其實際上平行于上述第一發(fā)光陣列310，且具有與 上述多個發(fā)光元件對應(yīng)的多個光接收元件。如圖3所示，上述第一發(fā)光陣列310和第一光接收陣列320沿圖中的χ軸方向排 成一列。上述第一發(fā)光陣列310被設(shè)置成多個發(fā)光元件實際上分別朝豎直上方照射光，上
8述第一光接收陣列320被設(shè)置成多個光接收元件實際上分別從豎直方向接收光。優(yōu)選上述第二傳感裝置400被設(shè)置成實際上平行于上述第一傳感裝置300，且包 括第二發(fā)光陣列410以及第二光接收陣列420。上述第二發(fā)光陣列410被設(shè)置成多個發(fā)光元件實際上相隔指定間隔沿圖中的χ軸 方向排成一列。上述第二光接收陣列420被設(shè)置成實際上平行于上述第二發(fā)光陣列410，且多個 光接收元件與構(gòu)成上述第二發(fā)光陣列410的多個發(fā)光元件對應(yīng)。構(gòu)成上述第二發(fā)光陣列410的多個發(fā)光元件的發(fā)光方向是傾斜指定角度的傾斜 方向，構(gòu)成上述第二光接收陣列420的多個光接收元件的接收光方向也是傾斜相同角度的 傾斜方向，在后面詳細說明這一點。另一方面，如圖3所示，在揮桿練習器200的一側(cè)面上設(shè)置球位置感應(yīng)部500，該球 位置感應(yīng)部500包括第一球位置感應(yīng)部510以及第二球位置感應(yīng)部520。如圖3所示，優(yōu)選上述第一球位置感應(yīng)部510和第二球位置感應(yīng)部520沿圖中的 y軸方向并排設(shè)置，上述第一球位置感應(yīng)部510設(shè)置在與高爾夫球釘210相對應(yīng)的位置上， 上述第二球位置感應(yīng)部520設(shè)置在與發(fā)球位置部220對應(yīng)的位置上。優(yōu)選，上述第一球位置感應(yīng)部510包括第一發(fā)光部511以及第一光接收部512，上 述第二球位置感應(yīng)部520包括第二發(fā)光部521以及第二光接收部522。上述第一發(fā)光部511照射光，如果高爾夫球釘210上放有高爾夫球，則由上述第一 光接收部512接收被上述高爾夫球反射的光，從而感應(yīng)高爾夫球釘210上是否放著高爾夫 球。相同地，第二發(fā)光部521朝發(fā)球位置部220照射光，如果發(fā)球位置部220放著高爾 夫球，則由第二光接收部522接收被上述高爾夫球反射的光，從而感應(yīng)發(fā)球位置部220上是 否放著高爾夫球。雖然在圖中沒有示出，但高爾夫球釘210具有指定的高度，因此，上述第一發(fā)光部 511向高爾夫球釘210的上端上面照射光，從而可以感應(yīng)高爾夫球釘210上是否放著高爾夫 球。另外，上述第一發(fā)光陣列310和第二發(fā)光陣列320設(shè)置在揮桿練習器200的前方， 朝天花板照射光，因此，有可能發(fā)生光被傳遞至高爾夫球員而使球員感到不舒服的情況，從 而優(yōu)選設(shè)置成可自動調(diào)節(jié)發(fā)光角度。例如，輕擊球時，高爾夫球員將身體靠近高爾夫球的同時低下頭部，因此由第一發(fā) 光陣列310朝豎直上方照射的光會影響到高爾夫球員。這時，可以控制第一發(fā)光陣列310和/或第二發(fā)光陣列410，自動調(diào)整照射的光的 方向，以使其不會朝向高爾夫球員。另一方面，如圖4所示，第一發(fā)光陣列310、第二發(fā)光陣列410、第一發(fā)光部511和 第二發(fā)光部521通過調(diào)整部R控制來照射光。另外，上述第一光接收陣列230、第二光接收陣列420、第一光接收部512和第二光 接收部522與控制部M連接。由上述第一光接收陣列320、第二光接收陣列420、第一光接收部512和第二光接 收部522感應(yīng)的結(jié)果被傳遞至上述控制部M，上述控制部M基于感應(yīng)結(jié)果來計算有關(guān)高爾夫
9球的速度、方向、角度和旋轉(zhuǎn)等數(shù)據(jù)。另外，將計算得出的數(shù)據(jù)傳遞給主處理裝置10。將在后面詳細說明主處理裝置10 和傳感裝置S之間的機構(gòu)。參照圖5至圖7詳細說明圖3所示實施例涉及的虛擬高爾夫模擬裝置的傳感裝置 的第一傳感裝置和第二傳感裝置的具體構(gòu)成。圖5是圖3所示的傳感裝置的a-a截面圖，圖6 (a)是b_b截面圖，圖6 (b)是c_c 截面圖，圖7(a)是d-d截面圖，圖7(b)是e-e截面圖。如圖5所示，第一傳感裝置300和第二傳感裝置400可以一體地設(shè)置在一個殼體 內(nèi)，但是也可以將第一傳感裝置300和第二傳感裝置400分別制作成單體后進行設(shè)置。如圖5所示，將第一傳感裝置300和第二傳感裝置400 —體地設(shè)置在一個殼體中 時，優(yōu)選將擋光部件(或遮光部件)D設(shè)置在第一傳感裝置300和第二傳感裝置400之間， 以防止相互之間的由光引起的干擾。此外，優(yōu)選地，在第一傳感裝置300的第一發(fā)光陣列310和第一光接收陣列320之 間設(shè)置第一擋光板301，且在第二傳感裝置400的第二發(fā)光陣列410和第二光接收陣列420 之間設(shè)置第二擋光板401，以防止光干擾導致錯誤動作。在圖5至圖7中，附圖標記311表示第一發(fā)光陣列310的發(fā)光元件，附圖標記321 表示第一光接收陣列320的光接收元件。另外，附圖標記411表示第二發(fā)光陣列410的發(fā) 光元件，附圖標記421表示第二光接收陣列420的光接收元件。如圖6(a)所示，第一發(fā)光陣列310的多個發(fā)光元件311并排設(shè)置，且朝豎直上方 照射光，如圖6 (b)所示，第一光接收陣列320的多個光接收元件321并排設(shè)置，且接收從豎 直上方進入的光。這時，光接收元件321接收通過沿豎直方向形成的豎直通孔322進入的光。并且，如圖7(a)所示，第二發(fā)光陣列410的多個發(fā)光元件411并排設(shè)置，且朝向傾 斜指定角度的傾斜方向照射光，如圖7 (b)所示，第二光接收陣列420的多個光接收元件421 并排設(shè)置并傾斜指定角度，以便接收從傾斜方向進入的光。這時，光接收元件421接收通過沿傾斜方向形成的傾斜通孔422進入的光。另外，參照圖8至圖15，進一步詳細說明本發(fā)明實施例涉及的虛擬高爾夫模擬裝 置的傳感裝置的動作和傳感方法等。圖8示出了由第一傳感裝置300和第二傳感裝置400分別照射光時的樣子，如圖 11所示，將第一傳感裝置300和第二傳感裝置400的橫向方向定義為X軸方向、縱向方向定 義為y軸方向，如圖8所示，將豎直方向定義為Z軸。因此，圖8是從x-z平面上觀察時的第一傳感裝置300和第二傳感裝置400的發(fā) 光樣子。如圖8所示，在x-z平面上觀察時，沿豎直方向照射的光(EL，由第一發(fā)光陣列照射 的光)和傾斜方向照射的光(IL，由第二發(fā)光陣列照射的光)似乎相互交叉。這時，豎直方向的光(EL)和傾斜方向的光(IL)相互交叉，從而在x-z平面上形成 格子點P。本發(fā)明涉及的傳感裝置利用上述的格子點P，計算與高爾夫球B的移動有關(guān)的信 肩、ο
10
下面，對被擊打的高爾夫球的速度、水平方向角度、豎直方向角度和旋轉(zhuǎn)等的計算 方法進行說明。首選，如圖9所示，可以從第一傳感裝置300計算高爾夫球B的水平方向角度θ 10計算水平方向角度θ工時，測量從高爾夫球B的起始位置到第一傳感裝置300的 豎直方向距離L1和從第一傳感裝置300的基準位置s到高爾夫球B經(jīng)過的位置上的發(fā)光 元件的水平方向距離1，根據(jù)下面的公式計算。首先，當開球時，高爾夫球釘是高爾夫球B的起始位置，當擊球時，擊球位置部是 高爾夫球B的起始位置。另外，第一傳感裝置300中的基準位置s是成為測量距離時的基準的位置，當開球 時，位于從高爾夫球釘朝前方的豎直方向上，當擊球時，位于從擊球位置部朝前方的豎直方 向上。并且，如圖9所示，I1表示第一發(fā)光陣列中的兩個發(fā)光元件之間的距離。因此，如圖9所示，高爾夫球在起始位置被擊打后經(jīng)由由從基準位置s起的第四個 發(fā)光元件照射的光，則對應(yīng)于第四個發(fā)光元件的光接收元件接收被高爾夫球B反射的光并 進行感應(yīng)，可根據(jù)4 X I1計算水平方向的距離。另外，豎直方向的距離L1是從起始位置到基準位置s的距離，當開球時，從高爾夫 球釘位置到相應(yīng)的基準位置的直線距離就是豎直方向的距離L1,當擊球時，從擊球位置部 到相應(yīng)的基準位置的直線距離就是豎直方向的距離U。S卩，L1是事先規(guī)定的值。從而，按照上述方式求出指定的值，則可以根據(jù)下面公式1計算出被擊打的高爾 夫球的水平方向的角度。^1= tan~'φ.......................................(公式 1)另一方面，如圖10和圖11所示，可以計算出被擊打的高爾夫球的豎直方向角度 (θ τ 或者 θ G)。S卩，如圖10所示，當高爾夫球B經(jīng)由從第二傳感裝置400朝傾斜方向照射的光時， 可以根據(jù)光的傾斜角度θ 2和水平方向距離1來求出豎直方向高度h，根據(jù)上述豎直方向高 度h和如圖12所示的從起始位置到基準位置的距離LT、Lg來計算豎直方向角度(Θ τ或者 θ G)。在這里，第二傳感裝置400的光的傾斜角度θ 2是事先規(guī)定的。S卩，在制造第二傳 感裝置400時，事先規(guī)定傾斜角度θ 2后設(shè)置發(fā)光元件和光接收元件。另外，如圖9所示，水平方向距離1也是在第一傳感裝置300中已經(jīng)計算出的值。從而，可根據(jù)下面公式2計算高爾夫球B的豎直方向高度h。h = 1 tan θ 2....................................(公式 2)對開球時和擊球時可分別計算出上述豎直方向高度h，如圖12所示，將開球時的 豎直方向高度定義為hT，將擊球時的豎直方向高度定義為he。而且，如圖11所示，從高爾夫球釘210到基準位置的距離Lt和從發(fā)球位置部220 到基準位置的距離Le是已規(guī)定的值。從而，當開球時，可根據(jù)豎直方向高度hT和從高爾夫球釘210到基準位置的距離 Lt來求出豎直方向角度θ τ，當擊球時，可根據(jù)豎直方向高度he和從發(fā)球位置部220到基準
11位置的距離Le來求出豎直方向角度ee。這時，如圖12所示，在求開球時的豎直方向角度θ 1時，要修正高爾夫球釘210本 身的高度。S卩，如圖12所示，假設(shè)擊球位置部220位于Z1高度上，高爾夫球釘210位于Z2 高度，高爾夫球釘210本身的高度為Z12，則在計算開球時的豎直方向角度θ τ時，要根據(jù) (hT-z12)來計算。即，綜上所述，根據(jù)下面的公式3和公式4，分別計算開球時的豎直方向角度θ τ和
擊球時的豎直方向角度ee。θτ = tan"1 ( τ~ 12).....................(公式 3)
J^ j·0G=tm-\-f-)...........................(公式 4)
LG另外，如圖12所示，將高爾夫球B經(jīng)由第一傳感裝置300和第二傳感裝置400的 時間差定為t，可根據(jù)上述時間差t和上述第一傳感裝置300和第二傳感裝置400之間的距 離L2計算出高爾夫球的速度V。V = ^.............................................(公式 5)另一方面，說明被擊打的高爾夫球的旋轉(zhuǎn)的計算。將在第一傳感裝置300測量的位置讀取多次，再現(xiàn)球桿圖像，從而計算高爾夫球 的旋轉(zhuǎn)。首先，擊打高爾夫球后，球桿經(jīng)由第一傳感裝置300，則上述第一傳感裝置300按 照在控制部中設(shè)定的每個測量時間對球桿進行感應(yīng)。對多次感應(yīng)高爾夫球桿的傳感器的反 應(yīng)狀態(tài)進行觀察，則如圖13所示，形成球桿狀形狀。測量傳感間隔13和在第一傳感裝置300首次讀取的數(shù)據(jù)df的中心與最后讀取的 數(shù)據(jù)Cl1的右側(cè)末端之間的距離Q，可根據(jù)下面公式計算出球桿打開后關(guān)閉的狀態(tài)角θ 3。
測量汝教χ/球桿打開后關(guān)閉的狀態(tài)角(Θ) = tan-'(^Ja ^ 3)...............(公式6)在這里，I3是傳感器測量間隔，Q是從在第一傳感裝置300首次讀取的數(shù)據(jù)df的 中心到最后讀取的數(shù)據(jù)Cl1的右側(cè)末端的距離。其次，如圖14所示，測量在第一傳感裝置300讀取多次的數(shù)據(jù)的平均值a、與放置 高爾夫球B的位置(擊球(shot)位置)位于同一線上的第一傳感裝置的位置(s，基準位 置)、放著球的位置(擊球位置)與第一傳感裝置之間的距離L1，根據(jù)下面公式可計算出擺 動(swing)時的高爾夫球桿的前進角度(即高爾夫球桿的軌跡角度θ4)。球桿軌跡角度(= tan—1 (^)........................(公式7)另一方面，如圖15所示，根據(jù)由上述公式1和公式7測量的高爾夫球的水平方向 角度Q1和高爾夫球桿的軌跡角度θ4之和來求出擊球后的高爾夫球桿前進方向和高爾夫 球的前進方向之間的角度θ5。球桿和球之間的角度(θ 5) = θ 1+ θ 4.................................(公式8) 結(jié)果，根據(jù)在公式6中計算出的球桿打開后關(guān)閉的狀態(tài)角度θ 3、在公式8中計算
12出的球桿與球之間的角度θ 5和通過公式5計算出的球的速度V，通過下面公式可以求出高 爾夫球的旋轉(zhuǎn)程度(即左旋(hook)和右旋(slice))。左旋和右旋的程度=(θ 3+ θ 5) X V.................................(公式9)當通過上述公式9計算出的值是負數(shù)時，球的旋轉(zhuǎn)是右旋，其值是正數(shù)時是左旋。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的虛擬高爾夫模擬裝置通過感應(yīng)高爾夫球的位置、擊球后 的高爾夫球的角度、速度、方向和旋轉(zhuǎn)、擊球后的高爾夫球桿的軌跡等，最大限度地正確再 現(xiàn)高爾夫球的飛行距離和球性質(zhì)等，從而使高爾夫球員可以感受到在實際賽場中享受高爾 夫比賽的現(xiàn)場感。
權(quán)利要求
一種虛擬高爾夫模擬裝置的傳感裝置，其特征在于，包括第一傳感裝置，設(shè)置在用于擊打高爾夫球的揮桿練習器的前方，所述第一傳感裝置包括第一發(fā)光陣列，相隔指定間隔設(shè)置有朝實際上的豎直方向發(fā)光的多個發(fā)光元件；以及第一光接收陣列，與所述第一發(fā)光陣列對應(yīng)設(shè)置，相隔指定間隔設(shè)置有從實際上的豎直方向接收反射光的多個光接收元件；以及第二傳感裝置，所述第二傳感裝置設(shè)置成與所述第一傳感裝置相隔指定間隔并實際上平行于所述第一傳感裝置，所述第二傳感裝置包括第二發(fā)光陣列，相隔指定間隔設(shè)置朝傾斜指定角度的傾斜方向發(fā)光的多個發(fā)光元件；以及第二光接收陣列，與所述第二發(fā)光陣列對應(yīng)設(shè)置，相隔指定間隔設(shè)置有從傾斜方向接收反射光的多個光接收元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬高爾夫模擬裝置的傳感裝置，其特征在于，還包括球位置感應(yīng)部，設(shè)置在所述揮桿練習器的側(cè)面，用于感應(yīng)高爾夫球是否放在所述揮桿 練習器上的指定位置上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的虛擬高爾夫模擬裝置的傳感裝置，其特征在于，所述揮桿練習器上設(shè)置有用于開球的高爾夫球釘以及用于擊球的發(fā)球位置部， 所述球位置感應(yīng)部包括第一球位置感應(yīng)部，設(shè)置在對應(yīng)于所述高爾夫球釘?shù)奈恢蒙?，用于感?yīng)所述高爾夫球 釘上是否放著高爾夫球；以及第二球位置感應(yīng)部，設(shè)置在對應(yīng)于所述發(fā)球位置部的位置上，用于感應(yīng)所述發(fā)球位置 部上是否放著高爾夫球。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的虛擬高爾夫模擬裝置的傳感裝置，其特征在于， 所述第一球位置感應(yīng)部包括第一發(fā)光部，所述第一發(fā)光部朝所述高爾夫球釘?shù)纳隙松戏秸丈涔?；以?第一光接收部，與所述第一發(fā)光部鄰接并排設(shè)置，接收從所述第一發(fā)光部照射后被反 射的光，從而感應(yīng)所述高爾夫球釘上是否放著高爾夫球， 所述第二球位置感應(yīng)部包括第二發(fā)光部，所述第二發(fā)光部朝所述發(fā)球位置部照射光；以及 第二光接收部，與所述第二發(fā)光部鄰接并排設(shè)置，接收從所述第二發(fā)光部照射后被反 射的光，從而感應(yīng)所述發(fā)球位置部上是否放著高爾夫球。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬高爾夫模擬裝置的傳感裝置，其特征在于，將所述第一傳感裝置和第二傳感裝置的橫向方向稱為χ軸方向，縱向方向稱為y軸方 向，豎直方向稱為ζ軸方向時，所述第一發(fā)光陣列照射實際上分別與χ軸和y軸成直角，且實際上平行于ζ軸的光， 所述第二發(fā)光陣列照射實際上與y軸成直角且與χ軸和ζ軸成指定角度的光， 從χ-ζ平面上觀察，從所述第一發(fā)光陣列照射的光和從所述第二發(fā)光陣列照射的光相 互交叉形成格子點。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬高爾夫模擬裝置的傳感裝置，其特征在于，還包括 擋光部件，其設(shè)置在所述第一傳感裝置和所述第二傳感裝置之間；第一擋光板，其設(shè)置在所述第一發(fā)光陣列和所述第一光接收陣列之間；以及 第二擋光板，其設(shè)置在所述第二發(fā)光陣列和所述第二光接收陣列之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬高爾夫模擬裝置的傳感裝置，其特征在于，還包括豎直通孔，設(shè)置在所述第一光接收陣列的上部，以使所述第一光接收陣列的各個光接 收元件與外部連通；以及傾斜通孔，設(shè)置在所述第二光接收陣列的上部，且以指定角度傾斜設(shè)置，以使所述第二 光接收陣列的各個光接收元件與外部連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬高爾夫模擬裝置的傳感裝置，其特征在于，還包括 調(diào)整部，通過分別控制所述第一發(fā)光陣列和所述第二發(fā)光陣列來調(diào)整光的照射；以及 控制部，從所述第一光接收陣列和所述第二光接收陣列接收感應(yīng)信息，處理與高爾夫球的移動有關(guān)的信息和與高爾夫球桿的移動有關(guān)的信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的虛擬高爾夫模擬裝置的傳感裝置，其特征在于，還包括 調(diào)整部，通過分別控制所述第一發(fā)光部和所述第二發(fā)光部來調(diào)整光的照射；以及控制部，從所述第一光接收部和所述第二光接收部接收感應(yīng)信息，處理與高爾夫球的 位置有關(guān)的信息。
10.一種虛擬高爾夫模擬裝置，其特征在于，包括旋轉(zhuǎn)板，所述旋轉(zhuǎn)板上設(shè)有用于擊打高爾夫球的揮桿練習器； 第一傳感裝置，設(shè)置在用于擊打高爾夫球的揮桿練習器的前方，所述第一傳感裝置包 括第一發(fā)光陣列，相隔指定間隔設(shè)置有朝實際上的豎直方向發(fā)光的多個發(fā)光元件；以及 第一光接收陣列，與所述第一發(fā)光陣列對應(yīng)設(shè)置，相隔指定間隔設(shè)置有從實際上的豎直方 向接收反射光的多個光接收元件；第二傳感裝置，所述第二傳感裝置設(shè)置成與所述第一傳感裝置相隔指定間隔且實際上 平行于所述第一傳感裝置，所述第二傳感裝置包括第二發(fā)光陣列，相隔指定間隔設(shè)置有朝 傾斜指定角度的傾斜方向發(fā)光的多個發(fā)光元件；以及第二光接收陣列，與所述第二發(fā)光陣 列對應(yīng)設(shè)置，相隔指定間隔設(shè)置有從傾斜方向接收反射光的多個光接收元件；圖像輸出裝置，在屏幕上顯示包括高爾夫球場的圖像信息和高爾夫球的移動圖像信息 在內(nèi)的高爾夫模擬圖像信息；以及主處理裝置，所述主處理裝置進行控制操作，以便接收根據(jù)所述第一傳感裝置和第二 傳感裝置的感應(yīng)結(jié)果計算的有關(guān)高爾夫球的移動的信息和有關(guān)高爾夫球桿移動的信息，基 于該信息構(gòu)成所述高爾夫模擬圖像信息，通過所述圖像輸出裝置輸出圖像。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的虛擬高爾夫模擬裝置，其特征在于，還包括所述揮桿練習器上設(shè)置有用于開球的高爾夫球釘以及用于擊球的發(fā)球位置部， 第一球位置感應(yīng)部，其包括第一發(fā)光部，所述第一發(fā)光部朝所述高爾夫球釘?shù)纳隙松?方照射光；以及第一光接收部，與所述第一發(fā)光部鄰接并排設(shè)置，接收從所述第一發(fā)光部照 射后被反射的光，從而感應(yīng)高爾夫球放在了所述高爾夫球釘上；第二球位置感應(yīng)部，其包括第二發(fā)光部，所述第二發(fā)光部朝所述發(fā)球位置部照射光； 以及第二光接收部，與所述第二發(fā)光部鄰接并排設(shè)置，接收從所述第二發(fā)光部照射后被反 射的光，從而感應(yīng)高爾夫球放在了所述發(fā)球位置部上；調(diào)整部，通過分別控制所述第一發(fā)光陣列、第二發(fā)光陣列、第一發(fā)光部和第二發(fā)光部來 調(diào)整光的照射；以及控制部，從所述第一光接收陣列、第二光接收陣列、第一光接收部和第二光接收部接收感應(yīng)信息，處理與高爾夫球的位置和移動有關(guān)的信息以及與高爾夫球桿的移動有關(guān)的信 息，并將該信息傳送至所述主處理裝置。
12.一種根據(jù)權(quán)利要求10的虛擬高爾夫模擬裝置的傳感方法，其特征在于，包括 所述主處理裝置判斷是開球還是擊球；在判斷為開球的狀態(tài)下感應(yīng)高爾夫球釘上是否放著高爾夫球，在判斷為擊球的狀態(tài)下 感應(yīng)發(fā)球位置部上是否放著高爾夫球；以及由第一傳感裝置和第二傳感裝置感應(yīng)被擊打的高爾夫球和擊球的高爾夫球桿，基于感 應(yīng)結(jié)果計算高爾夫球的速度、水平方向角度、豎直方向角度和旋轉(zhuǎn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的虛擬高爾夫模擬裝置的傳感方法，其特征在于， 計算所述高爾夫球的豎直方向角度的步驟包括開球時進行補正，以便基于從在高爾夫球釘被擊打的高爾夫球經(jīng)由所述第一傳感裝置 和第二傳感裝置時的高度減去所述高爾夫球釘高度的值來進行計算。
全文摘要
本發(fā)明提供一種虛擬高爾夫模擬裝置、設(shè)置在其中的傳感裝置以及虛擬高爾夫模擬裝置的傳感方法，該虛擬高爾夫模擬裝置感應(yīng)高爾夫球的位置、被擊打后的高爾夫球的角度、速度、方向和旋轉(zhuǎn)、擊球后的高爾夫球桿的軌跡等，最大限度地正確再現(xiàn)高爾夫球的飛行距離和球性質(zhì)。為此，根據(jù)本發(fā)明一實施例的虛擬高爾夫模擬裝置的傳感裝置包括第一傳感裝置，由多個發(fā)光元件和光接收元件構(gòu)成，其發(fā)光方向和光接收方向均位于實際上的豎直方向上；以及第二傳感裝置，由多個發(fā)光元件和光接收元件構(gòu)成，其發(fā)光方向和光接收方向均位于傾斜指定角度的傾斜方向。
文檔編號A63B69/36GK101934134SQ20091015156
公開日2011年1月5日 申請日期2009年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月1日
發(fā)明者金元一 申請人:高夫準株式會社