以下、図面を参照しながら、本発明をより� ��体的に説明する。
 図13は、本発明による打撃位置検出装置の� �実施例を示す概略図である。本発明の一実� �形態による打撃位置検出装置1は、グリップ� ��121を有するシャフト120と、打撃面103aと裏面 103b(図3参照)とを有するフェース部103を備え� �記シャフト120の先端に取付けられたヘッド� �5と、を備えたゴルフクラブ2と;前記フェー� �部103の前記裏面103bの側に配置されかつ前記� ��ッド部5に固定され、前記フェース部103への 打撃により生じる振動波に応じた電気信号110 ,113(図2参照)を出力する複数のマイクロフォ� �センサ(振動波センサ)104,105,106,107(図1参照)と ;ボールの打撃により前記フェース部103に生� �る振動波の前記複数の振動波センサ104,105,106 ,107における各到達時刻t1、t2(図2参照)を前記� ��気信号110,113に基づいて検出し、前記複数の 到達時刻の差(t2-t1)に基づいて前記フェース� �103におけるボールの打撃位置を算出して打� �位置信号として出力する演算部9と;前記演算 部9が出力した前記打撃位置信号に基づいて� �記フェース部103における打撃位置を表示す� �表示部122と;前記複数のマイクロフォンセン� ��104,105,106,107と前記演算部9と前記表示部122に 給電を行う電池124(電源)(図4参照)と;を備えて いる。打撃位置検出装置1は、さらに、ヘッ� �部5の加速度・速度を検出する加速度センサ1 2と、シャフト120の加速度・速度を検出する� �速度センサ16とを備えている。

 打撃位置検出装置1は、ゴルフクラブ2の� �ッド部5のフェース打撃面103aの実質的外周部 〔例:フェース部(図1の103)の輪郭部の近辺で� �る〕またはフェース輪郭部の近辺の背部す� �わち裏側(背部である)103bにゴルフボールを� �撃した時に発生する振動波を捕えるセンサ� �三個以上(A,B,C,D・・) (例:図1の104、105、106、 107)有し、これらのセンサの任意の2個(AとB)を 一つのセンサ対(AB)とし、更に当該2個のいず� ��か一つ(AまたはB)と他のセンサの1個(C)との� �み合わせ(ACまたはBC)、または当該2個(AとB)以 外の2個のセンサ(CとD)の組み合わせをもう一� ��のセンサ対(CD)として、これら2組のセンサ� �(AB,AC,BCまたはCDの内の2組)のそれぞれ対をな� ��センサへの振動波の到達の時間的微差を検� ��し、その時間的微差から実質的に打撃位置� ��算出する演算機能を有する演算部9と、クラ ブシャフト120に該フェース部103の近似的外形 と打撃位置演算結果とを同時表示する表示部 122とを併せ持つ。なお、A、B、C、D、と符号� �あえて付けたのは、理解を容易にするため� �ある。

 第二の骨子は次の方法である。すなわち� ��ゴルフクラブのフェースと呼ぶ打撃面の実� ��的最外周または輪郭部の近辺の背部である� ��ェース裏側にゴルフボールを打撃した時に� ��生する振動波を捕えるセンサを三個以上設� ��ること、これらのセンサの任意の2個を一つ のセンサ対とし更に当該2個のいずれか一つ� �他の1個の組み合わせかまたは当該2個以外の 2個のセンサの組み合わせをもう一つのセン� �対としてこれら2組のセンサ対において、そ� ��ぞれ対をなすセンサへのボール打撃による� ��動波の到達の時間的微差を割り出す演算処� ��部を設けること、更にそれぞれのセンサ対� ��時間的微差から実質的に打撃位置を計算す� ��演算機能付きマイクロコンピュータ部を設� ��ること、該フェースの近似的外形と打撃位� ��とを同時表示する表示部をシャフト部に設� ��ること、コンピュータ用電源部を設けるこ� ��の組み合わせを特徴とする打撃位置検出装� ��の製造方法である。

 ここで、波動を捉えるセンサとしては、� ��電容量式マイクロフォンセンサが、特に好� ��である。静電容量式マイクロフォンとは、� ��時の波動を受信したときに静電容量が変化� ��て電気的信号が変化する(図2の110、113)。こ� ��信号を、予め設定した電圧レベル(図2の109� �112)を閾値として比較して、閾値を超えた時� ��を到達時刻(図2のt1、t2)とする。t1とt2の差� �時間が、振動波の到達時間差として検知で� �ることを見出した。

 なお、打撃位置とセンサ位置の関係によ� ��ては主振動波の前に比較的小さい波動(図2� �114)が検出されるが、到達時刻は主振動の瞬� ��的大きさで検知する。マイクロフォンとし� ��は、その他に、ダイナミック型、リボン型� ��カーボン型、クリスタル型がある。なお、� ��置検出センサとしては、振動波の瞬時値を� ��えられるものであれば、他の動作原理によ� ��ものでも使用できる。

 例えば、マイクロフォンと同じ原理の静� ��容量式センサ、あるいは、高速・高精度の� ��接センサや高速応答の圧電センサ、その他� ��気的方法、光学的方法、接触式などのセン� ��を用いることも可能であり、本発明の範囲� ��含まれる。後に詳しく述べる弾性体状物と� ��組み合わせた時には、主な圧電体が使いう� ��。

 弾性体状物質と共に使われる主な圧電体� ��しては、感度は低いが、水晶、酸化亜鉛、� ��ッセル塩(酒石酸カリウムーナトリウム)、� �タン酸ジルコン酸鉛(一般にPZTと呼ばれてい� ��)、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム 、リチウムテトラボエート、ランガサイト、 窒化アルミニウム、電気石(トルマリン)、ポ� ��フッ化ビニリデン(PVDF)が挙げられる。

 従来は、センサを、打撃部位が動きやす� ��所、換言すれば、衝撃が大きく伝わり易い� ��、即ちフェースの中央または中央部に配置� ��た方が良いと考えるのが普通であった。ま� ��外殻近傍には、決して配置してはならない� ��も考えられた。

 なぜなら、周囲は、ヘッドの硬い外殻(図 1の101)で、しっかりと動かないように固定さ� ��ているからである。支えの無い部分の方が� ��微小な圧力でも動き易く、圧力が良く伝わ� ��、圧電体等に、働き易いと考えられるから� ��ある。この予想外の方法こそ、本発明の予� ��できない特異性と、困難性を予想外の手法� ��克服した独特の技術にある。

 また、静電容量式マイクロフォンのよう� ��振動検知センサをフェース部外殻近傍に設� ��して、打撃点からの振動波の到達時間を検� ��するということに対しても、音波の専門家� ��らは、チタンのような硬い金属板の振動は� ��座に平面波となるので(例えば平面スピーカ のような状態となるので)、フェース部の横(� ��殻部)から打撃点からの伝播時間を捉えるこ とは不可能という見解を聞かされた。これに より、発明者らは、一度はこの取り組みを諦 めたほどである。

 更に、振動を捉えるのに、後に述べるゴ� ��のような、クッションを介在させるという� ��えに対しても、同様な驚きが呈された。な� ��なら、弾性体状物で、振動が弱められてし� ��うからであることが、明白であったからで� ��る。更に、技術的常套手段では圧電体が選� ��される状況において、マイクロフォンセン� ��を選んだことも本願発明の特異性と言える� ��

 しかしながら、本発明者は、試行錯誤の� ��果、驚くべき事に、フェース部の外殻部近� ��に振動の瞬時波形を検知できるセンサを設� ��、設定した閾値で波動の到達を検知し、セ� ��サ対の時間差を用いた新概念で、位置検出� ��算を行う事により、ヘッド部5の外殻(図1の1 01)の立体的障害を避けて設置されうる範囲に おいて、フェース部の中央付近ではなく、外 周付近に配置すれば、良好な結果が得られる という意外とも言える事実を見出した。なお 、ここでは、それぞれのセンサ対の時間的微 差から実質的に打撃位置を計算する演算機能 をタイマー部(タイマー)と言うこともある。

 本願は、この新知見を巧みに用いている� ��更に驚くべきことに、弾性体状物であるダ� ��パーは、ここで使う振動を受けるセンサ(受 振動センサともいう)の破壊を防ぎ、耐久性� �向上させる効果を果たすことも見出した。

 これらの知見については、後記する。勿� ��、ヘッド部5の外殻101に、ボールの一部が当 った場合(大きく外れた場合)は、残念ながら� ��正しくは検出されない。しかし、これがあ� ��ても、本発明の主たる有効性を全く損なう� ��のではない。

 発明者らは、先ずインパクトハンマで、� ��ストし、類似品(ゴルフボールを用いた肩叩 きのようなもの)でもテストし、最後に、打� �機械(打撃ロボット)を作成しテストした。そ れによると、さすがに機械だけあって、打撃 位置に関しては、1~2mmと違わない反復性能が� ��認できた。また市販の打撃検証シートを張� ��て変色位置を調べ、何度も何度も繰り返し� ��じ位置に再現されることを確認した。

 なお、他方、機械で作られたボールとは� ��え、いびつなボールもあるので、同じ打撃� ��置でも、全て同じ方向に飛んだとは、述べ� ��いない。打撃ロボットは、ネット内実験室� ��設けて試験したからである。勿論、元プロ� ��ルファーの人を含む研究者による人的なフ� ��ールドテストも行った。

 第三の骨子は、次の通りである。すなわ� ��、本発明において、上記の振動波の到達は� ��細書規定の「先頭振動波」の到達時刻を検� ��する演算処理部であり、且つセンサ対の時� ��的微差から実質的に打撃位置を計算する演� ��機能として、下記の第1次演算機能部と第2� �演算機能部付のマイクロコンピュータ部有� �ることを特徴とする打撃位置検出ゴルフク� �ブ。

(記)第1次演算機能部:
  (1)1つのセンサの対が、先頭振動波を検知� ��た時差をδT1とし、
  (2)他のセンサの対が、先頭振動波を検知� �た時差をδT2とし、
  (3)コンピュータに予め記憶している値a,b,c ,dとし、
  (4)1つのセンサ対から打撃位置までの検知� ��れる距離の差δL1 とし、
  (5)他のセンサ対から打撃位置までの検知� �れる距離の差δL2とし、
   δL1=a×δT1+b        δL2=c×δT2+d

   第2次演算機能部:
  (6)フェース部上の打撃位置を求めたい全� �の領域の各位置Pについて、予め求めておい� ��1つのセンサ対についてのセンサからの距離 差をδLp1とし、
  (7)フェース部上の打撃位置を求めたい全� �の領域の各位置Pについて、予め求めておい� ��他のセンサ対についてのセンサからの距離� ��をδLp2 とし、
  (8)下記の式の計算結果をもって、打撃位� �Psを判定する演算機能部。
      Ps=min{(δLp1-δL1) ² +(δLp2-δL2) ²  }
      ここで、演算子min{}は、{}の値が最� �となる位置Pを表す。

 本発明に関して、打撃ロボット、市販の� ��ンパクトハンマおよびボールを頭に付けた� ��ンマ類似品で、同じ所を叩いて、検証した� ��果、いずれの実験についても上記の計算方� ��が良く、数多くの実験の範囲内でセンサよ� ��外側に当った場合は残念ながら測定不能で� ��った。それらの例外を除き、打撃した場所� ��通りの結果を正しく検知したのは、驚くべ� ��ことであった。つまり、測定不能の時は、� ��端に打撃位置が外れたという場合である。

 ここでは上述の式での計算即ち、振源計� ��法(振源とは、ボール中心が当り振動の源と なった点である)と名付ける方法は、十分に� �しい事が証明された。その方法は、上記の� �算式に示す通りである。センサ部を、最外� �近くに配置しているので、上記の例外的な� �定不良があったとしても、そこは、即ち測� �対象外に等しいとも言える位の最外周部は� �酷く外れた場所なので、本発明の有効性を� �なうものではない。

 これらの荷重に耐え、また短い時間に測� ��が完了しなければならないので、感知部が� ��の両者に対応しなければならない。多くの� ��表されたセンサには応答の速度・瞬間圧力� ��耐えて働くかは、全く不明なのが多く、実� ��して確認してみてなければ全く分からない� ��明の類と言える。

 ここで、マイクロコンピュータの打撃位� ��を決める演算処理は、次の方法により行う� ��即ち、一方のセンサ対をW1、他方のセンサ� �をW2として、フェース部に設定した2次元の� �交座標軸(X軸、Y軸とする)上の任意の位置(Xp, Yp)におけるW1の2個のセンサからの距離の差δL p1と、W2の2個のセンサからの距離の差δLp2を� �打撃位置を求めたいフェース部上の全ての� �域について予め計算しておき、コンピュー� �のメモリに記憶しておく。

 フェース部にボールが当った時に生じる振� ��波に対して、W1の2個のセンサが検知した先� ��振動波の時間差がδT1、W2の2個のセンサが検 知した先頭振動波の時間差がδT2であった時� �打撃位置(Xg,Yg)を下記の演算によって求める� ��
   δL1=a×δT1+b・・・・・・・・・・・・式( 1)
   δL2=c×δT2+d・・・・・・・・・・・・式( 2)
(Xg,Yg)=min{(δLp1-δL1) ² +(δLp2-δL2) ² }・・式(3)

 ただし、上式(1)と(2)において、a,b,c,dはヘ ッドの材料・形状やセンサ位置等で決まるク ラブ固有の値(振動伝播定数)である。また、� ��式(3)において、δLp1とδLp2は、それぞれ予め 計算して求めコンピュータメモリ内に記憶し ている任意の位置(Xp,Yp)におけるW1の2個のセ� �サからの距離の差とW2の2個のセンサからの� �離の差である。

 演算記号min{式}は、括弧内の式の値が最� �になる座標(Xp,Yp)を表し、コンピュータは各� ��(Xp,Yp)について括弧{ }内の値を計算し、そ� �値が最小となった点を打撃位置(Xg,Yg)と判定� ��せる。

 上記の演算において、検知したδL1とδL2� �よびセンサの位置から、2次元の打撃位置座� ��を数式的に求める方法も可能である。この� ��合、数学的には複数または不定の解となり� ��る。しかし、後に述べるようにフェース部� ��のセンサの配置位置を適切に選定し、解の� ��件を2次元のフェース部領域内に限定すれば 一つだけの解になる。

 しかし、数式的方法では、複雑な関数を� ��む数式の解を得るのは(たとえ近似的な式を 用いたとしても)計算時間がかなりかかるの� �あまり実用的ではない。

 発明者らは、複雑な数式演算をマイクロ� ��ンピュータに行わせるのではなく、2組のセ ンサ対の距離の差δL1・δL2の条件に最も近い( 言い換えれば、任意の点(Xp,Yp)における各セ� �サ対との距離の差δLp1,δLp2と、検知したδL1,� �L2との数学的距離が最小となる座標探索をマ イクロコンピュータによる繰り返し計算で短 時間で求められる手段を用いた。

 本発明の数学的解法は、「振動波の到達� ��間差の概念」を利用している。このような� ��到達時間差の概念」を含む限り、他の数学� ��解法であっても本発明の範囲に含まれる。� ��標系は、直角座標系でも、三角座標系でも� ��い。

 第四の骨子として、本発明において、ゴ� ��フクラブのフェース部の内部裏面がほぼ逆� ��形状となっている場合に、フェース部の内� ��裏面の逆台形の4つの頂点付近に振動波を検 知する2組のセンサ対(4個のセンサ)を有する� �とを特徴とする位置決め精度の高い打撃位� �検出ゴルフクラブがよい。

 センサの数は3個でも本発明による打撃位 置検知は可能である。これを敢えて4個にす� �のは、3個の場合センサによる振動波到達時� ��差の検出誤差が打撃位置によっては位置検� ��演算結果に比較的大きい誤差を生じてしま� ��領域があるからである。勿論、精度の高い� ��ンピュータを用いて時間をかけて計算すれ� ��、3個の場合でも精度の悪化を避けられるが 、実用的ではない。

 ゴルフクラブに搭載して少ない電力で実� ��的な時間内に精度よく打撃位置を検知する� ��は、上記のように4個のセンサをほぼ逆台形 状のゴルフクラブフェース部(内部裏面)の4つ の頂点付近に設置して、対角にある2個のセ� �サを対とする2組をセンサ対として位置検出� ��るのが特に有効なのである(例:図1の104-106、 と、105-107の2対、フェースのほぼ中央で交差� ��ている)。

 また第五の骨子として、上記の発明にお� ��て、フェース部の内部裏面の逆台形の4つの 頂点付近に振動波を検知する2組のセンサ対(4 個のセンサ)を設けており、これら2組のセン� ��対の配置場所を、2組のそれぞれのセンサの 位置を結ぶ2本の直線が、フェースの中央部(� ��イートスポットまたはその近辺)において、 できるだけ直角に近い角度をなして交わるよ うに4個のセンサを配置したことを特徴とす� �位置決め精度の高い打撃位置検出可能なゴ� �フクラブである。

 これも、上記同様、精度の高いコンピュ� ��タを用いて時間をかけて計算すれば、2つの センサ対を結ぶ2本の直線が小さい角をなし� �いても打撃位置の検知は可能であるが、位� �のフェースの中央部(スイートスポットまた� ��その近辺)でできるだけ大きい角をなして交 わる場所に配置することにより、同じコンピ ュータで同じ演算をした場合の位置検出結果 の精度はかなりよくなる。

 特に、ゴルフの練習者は通常フェースの� ��央部付近で打撃しようと努力するのであり� ��周辺部よりも中央部付近でより高い精度の� ��撃位置を知りたいという欲求がある。した� ��って、このような配置をして、特に中央部� ��精度を高めるのは有効な手段である。

 また第六の骨子として、上記の発明にお� ��て、フェース部の内部裏面の逆台形の4つの 頂点付近に振動波を検知する2組のセンサ対(4 個のセンサ)を設けており、当該4個のセンサ� ��うちの一つが動作不良になったことを検知� ��る機能部を有し、コンピュータが自動的に� ��りの3個により2組のセンサ対を決定する演� �部、これらを用いた演算処理部を有するこ� �を特徴とする欠陥センサ補完型打撃位置検� �ゴルフクラブを含む。

 本発明において、4個の振動波を捕えるセ ンサを設けることにより位置検出精度がよく なる。さらに、驚くべきことに、多少の精度 が悪化を容認した上で更に長期に使用したい 場合には、4個の内のいずれか1個が破損した� ��合にも、コンピュータが自動的に破損した� ��ンサを識別し、残る3個による位置検出演算 に切り替えて、この3個により更に長期間使� �できるようにすることができることも見出� �た。

 また第七の骨子として、本発明に於いて� ��センサとフェース部裏面である内面に粘弾� ��体状物または/および弾性体状物を介して固 定してなることを特徴とする打撃位置検出ゴ ルフクラブである。本発明に於いて、振動波 をとらえるセンサを、センサとフェース部(� �部裏面)の間に弾性体状物(図3の117)を介して� ��定したことを特徴とする打撃位置検出クラ� ��の製法がよい。

 センサは通常その感度や応答が低下しな� ��ように、できるだけ波動の圧力信号に直接� ��応する構造にする。その結果、一般のセン� ��では、ゴルフクラブのフェース部に設置す� ��と、極めて強い衝撃により破損してしまう� ��これに対し、フェース部(フェース部外殻周 辺を含む)以外の部分から何らかの支持体を� �してセンサを固定する方法も、構造が複雑� �なり、また支持体自身の衝撃に対する強度� �持が困難になる。

 本発明では、強い打撃の衝撃に耐えるた� ��に、フェース部(背部)(図3の118)に対し弾性� �(図3の117)を介してセンサ(図3の116)を固定す� �。ここで特記すべきことは、ダンパーを介� �させるとダンパーによって伝播時間が長く� �り、この影響でフェース部の振動波到達時� �の検知ができないかあるいは極めて困難に� �ると考えるのが一般的である。ここで言う� �ダンパー」とは、振動を吸収する装置また� �素材のことである。

 しかし、本発明者らは、静電容量式マイ� ��ロフォンセンサ、あるいは機械的振動波や� ��気を伝播する振動波に対する応答特性がそ� ��とほぼ同等の性能を持つ振動波検知可能な� ��ンサを用いた場合には、センサとフェース� ��の間に弾性体(ダンパー)を挿入しても正し� �振動波到達時間の検知ができることを確認� �た。

 なお、弾性体はセンサ自体に予め構成し� ��いてもよいし、センサとフェース部を直接� ��着剤で接着固定し当該接着剤が固まったと� ��に弾性を有するものを採用してもよい。弾� ��体状物とは、ここでは、弾性体の特性に近� ��もの全ての広義の意味であり、ヴィスコエ� ��スティック材料(粘弾性体)またはそれに近� �ものも、含まれる。

 粘弾性体はゴム状物とも言うことができ� ��。実施例では、ポリウレタン類、合成ゴム� ��例示している。エラストマには、加硫天然� ��ムや各種の合成ゴム、ポリウレタン等が代� ��として含まれる。エラストマ要素を少しは� ��むものを総称する。

 粘弾性は、固体・流体の力学的性質の一� ��で、外力を加えて生ずる変形が、時間に無� ��係な弾性的と時間に影響される粘性的流動� ��重なりとして現れる現象で、高分子物質な� ��で特に著しい。また、弾性体は、弾性限界� ��で変形を論ずる時の物体の呼称で、ゴム、� ��レタンゴム、合成ゴムのような、弾性を示� ��限界の特に大きいものを指して言うことも� ��る。

 こうすることで、センサの耐衝撃力を強� ��し、同時にばらつきの出ない精度のよい検� ��方式となったことも驚くべき意外な知見で� ��る。この効果は、上述のように「実用可能� ��」打撃位置検知ゴルフクラブを開発すると� ��う観点から見れば劇的な良い効果を果たし� ��いると言いたい。

 また第八の骨子として、本発明に於いて� ��センサを固定する材料の内部が空洞の柱状� ��であり、かつフェース部にほぼ垂直に固定� ��て設けたことを特徴とする打撃位置検出ゴ� ��フクラブである。本発明に於いて、ゴルフ� ��ラブのフェース部裏面に、振動波を捕える� ��ンサを固定する内部が空洞の柱状物を、フ� ��ース部にほぼ垂直に固定して設けたことを� ��徴とする打撃位置検出ゴルフクラブがよい� ��

 本発明では、センサを予め設定した位置� ��正確にかつ確実に固定する必要がある。す� ��わち、センサの固定位置(言い換えればフェ ース部上の座標)がコンピュータで演算する� �合に演算に使用する座標値とずれると位置� �出結果に誤差が生じる。したがって、クラ� �ヘッドを製作する場合には、予め設定した� �置に正確に固定する必要がある。しかも、� �い衝撃に耐えられるように強固に固定しな� �ればならない。

 一般に、クラブヘッドの製作では、ヘッ� ��の外形を構成する複数の金属板を溶接固定� ��てヘッドを作る。本発明のクラブヘッドを� ��作する場合には、センサやセンサケーブル� ��熱に弱いので、クラブヘッドの溶接作業の� ��でセンサを固定する必要がある。この場合� ��溶接後のヘッドの外形の一部分を穴の開い� ��構造として、そこからフェース部裏面にセ� ��サを固定する作業を行うが、正確な位置に� ��ンサを固定するには、ロボットのような機� ��や特殊な工具を製作して装着する必要があ� ��。

 また、センサが極めて熱に弱いので、固� ��には接着力の強い接着剤を用いる。このよ� ��な強い接着剤は、現状では塗布から完全固� ��まで少なくとも数時間から1日かかる。長時 間の養生の間にセンサ位置がずれないように する必要もある。

 発明者らは、この問題を解決するために� ��クラブヘッドの製作時に予めセンサを固定� ��ようとする位置に固定用の内部が空洞の柱� ��物(図3の119)を溶接固定しておき、それとセ� ��サと一体となった弾性体状物とを接着固定� ��るのが、取り付け位置の精度(すなわち打撃 位置検出の精度)を高め、かつセンサの固定� �度の確保および製造の容易性を満たす有効� �方法であることを見出した。

 特に、内部を空洞の柱状物としたのは、� ��ンサと一体となった弾性体状物との接着面� ��大きく確保して固定強度を高めるとともに� ��接着剤の流れ出しが防げるためである。

 また第九の骨子として、本発明に於いて� ��更に加えてスイング時のシャフトの位置計� ��部または角度計測部、あるいはシャフトま� ��はヘッドの速度計測部または加速度計測部� ��設け、スイング時のシャフトの位置または� ��度、あるいはシャフトまたはヘッドの速度� ��たは加速度が予め設定した値になった時に� ��センサ対の振動波到達時間差を割り出す演� ��部を実質的に起動させる信号処理部を有す� ��ことを特徴とする打撃位置検出ゴルフクラ� ��も含むものである。

 この目的は、節電型・軽量化型とも言え� ��ものである。スイング速度計測部または加� ��度センサ計測部を設けるものであるが、こ� ��種のセンサは、すでに市場にあるので、本� ��明品とのドッキングにより、大きな効果を� ��揮する。

 通常は、計測開始時に、タイマーの起動� ��、電子回路の初期状態を設定するためのス� ��ッチが必要になるが、これを無くしてスイ� ��チレスとしたものとも言える。この付加に� ��り、非常に便利になった。しかも節電効果� ��果たしている。

 この部分について、打撃直前時点を検出� ��きるものであれば、センサは何でも良い。� ��えば、シャフトにつけた捩れセンサ(歪みセ ンサ、打撃直前の加速で歪が大きくなる)や� �クラブヘッド位置検出センサ(地面に近くな� ��たときを打撃直前と判断する)などでもよい 。

 また第十の骨子として、本発明に於いて� ��更にヘッドスピードを検知するセンサ部を� ��け、打撃位置とヘッドスピードから計算に� ��って求めたゴルフボールの飛距離を表示す� ��表示部を設けることを特徴とする打撃位置� ��出ゴルフクラブを含むものである。

 あるスピードでボールを打ったときに、� ��の飛距離は打撃位置によって変わり、その� ��置と飛距離の関係は既にいくつかの文献で� ��らかになっている。しかし、従来の打撃位� ��検知の方法では、検知精度が悪く(更には重 く壊れやすいので実用にはなっていないが)� �仮に飛距離を表示したとしても実質的には� �距離を何段階かに分けて、そのいずれかの� �囲に入っているかを選ぶことになる。

 本発明の検知手法によれば、実質的にフ� ��ース部全体にわたって、よい条件で2mm、悪� ��条件でも5mm以下の精度で位置検出ができる� ��で、連続して飛距離もかなり正しく検知し� ��示することができる。

 勿論、本発明では、打撃時のフェース部� ��開度やスイング方向などを検知していない� ��で、それらの飛距離に与える影響まで含ん� ��飛距離検知・表示ではないが、利用者の打� ��が正しいフェース部開度で正しいスイング� ��向である場合には、これだけの飛距離にな� ��という情報を提供することは、特に狭いゴ� ��フ練習などでボールがネットに当たってし� ��うような場合や家庭の庭などの狭い場所で� ��練習時には、ゴルフスイングの技術向上に� ��めて有効な情報になる。

 また第十一の骨子として、本発明に於い� ��、更に、表示部にゴルフクラブのフェース� ��の外形または近似的フェース図形に対して� ��打撃ボールの中心部を実質的に「・」点表� ��、または、「+」型のプラス表示、「X」型� �X表示、または、「○」、「●」、「◎」丸� ��示の中から選ばれた少なくとも一種のシン� ��ルを点灯させて表示部としたことを特徴と� ��る打撃位置検出可能なゴルフクラブも含む� ��

 また、これらの組み合わせでも良い。シ� ��フトのグリップ(図4の120)近くに、邪魔にな� ��ない程度の小さな表示部(図4の122)であるの� ��、非常に判り易くしなければならず、極め� ��重要である事を見出した。

 本発明に達する以前の試験において、打� ��位置を示すのに、別に作ったフェース図面� ��縦・横の番号・記号・符号を設けておき、� ��撃位置が特定されたら、その番号・記号・� ��号を小さなモニタで表示すると、その符号� ��手元の符号付のフェース図面の符号と比べ� ��打撃位置を知る方法が、先ず考えられた。

 この方法は、一々見比べなければならな� ��と言う重大な欠陥があるものの、反面、モ� ��タ(LED,液晶、プラズマ、有機ディスプレー)� ��非常に小型にできるので、安価にかつ邪魔� ��ならないように製造できるという長所があ� ��。

 もし、フェース部にアラビア数字1,2,3,4,5, ・・と横に番号を振り、縦に、A,B,C,D,Eと記号 を振り、再々「1A」が表示されれば、前方向� ��上であるので、この人は、「1A」打ちの癖� �あると言うことになる。しかし、その表を� �に持参しなければならないなど、面白くな� �、不便である。

 何処に当ったかを、表示するには、フェ� ��ス部の外形を表示して、その何処に当った� ��を、モニタ部に、フェース外形表示は極め� ��重要である。フェース部外形表示か、逆台� ��に近似させて、表示すると、非常に判り易� ��。

 また第十二の骨子として、本主発明に於� ��て、更に、表示部に、打撃位置が実質的に� ��ェース部のスイートスポットまたは飛距離� ��大きい領域に近い程高い得点とし、その得� ��を表示部に表示することを特徴とする打撃� ��置検出可能なゴルフクラブを含むものであ� ��。

 打撃位置または打撃位置とその他のヘッ� ��スピードやフェース開度などの検知情報を� ��み合わせて、何らかの計算式を定義し、結� ��を得点として表示することは、打撃の技術� ��「得点」という形で単純化できるので、利� ��者が技術の現在のレベルの把握や、一定の� ��習でどの程度の向上が図れたのかを把握す� ��のに有効な手段である。

 また第十三の骨子として、本主発明に於� ��て、更に上記の表示部において、表示・符� ��を「点滅」機能を持たせた表示部を備えて� ��ることを特徴とする打撃位置検出可能なゴ� ��フクラブを含むものである。

 本発明の打撃位置の表示において、表示� ��符号を「点滅」機能を持たせた表示部を備� ��てなることを特徴とする打撃位置検出可能� ��練習用クラブをも含む。点滅により小さな� ��示部にもかかわらず格段に見易く変化した� ��とも見出した。更に加えて赤色にすると(カ ラー表示すると)、点滅、非点滅如何に拘わ� �ず、判別性能が何倍にも判り易く(見やすく) なった。

 また第十四の骨子として、本主発明に於� ��て、更に、複数回の打撃の打撃位置または� ��点のいずれか一方あるいはその両方を記憶� ��、スイッチ等の操作により記憶している打� ��位置や得点を表示する機能部を設けたこと� ��特徴とする打撃位置検出可能なゴルフクラ� ��を含むものである。

 ゴルフの練習等においては、当然何度も� ��イングをし、改良を試みる。本発明は、そ� ��時のスイング結果を即座に見られることに� ��徴があるが、その前の打撃位置や、何回か� ��打撃の打撃位置や得点を再度みて、練習の� ��果がどうであったかを確認したい場合があ� ��。そのために、打撃位置や得点を記憶する� ��能部を設けて、何回かのスイング結果を記� ��し、何らかの操作で再度表示する機能は有� ��であることを見出した。

 また第十五の骨子として、本主発明に於� ��て、更にスイング時に自動的に測定状態と� ��り表示画面が切り換わるセンサ部および表� ��部と、消えた画像を元に戻すリセットボタ� ��を有することを特徴とする打撃位置検出可� ��なゴルフクラブを含むものである。

 クラブを振ることによりクラブ内に設け� ��加速度センサ等が振りを検知して、前の表� ��画面を消して、測定状態にすることが好ま� ��い。こうすることにより、スイッチなどを� ��々押さなくても、自動的に測定状態にする� ��とができる。しかし、時には、前の状態を� ��たい時がある。うっかり振ってしまったと� ��うことがあることを、このクラブを使った� ��験をして初めて認識した。その時は、リセ� ��トボタンを押せば画面を元に戻し得るよう� ��、スイッチとメモリ部を設けたものを含む� ��

 なお、前述した公知例の中に、加速度セ� ��サや、衝撃センサの言葉があるため、本発� ��の主要な部分を、それらの使い方と同じだ� ��誤解される恐れがあるが、正しく区別され� ��べきこととして付記しておきたい。

 また第十六の骨子として、本主発明に於� ��て、更にクラブのシャフトまたはヘッドの� ��なくとも一部が発電材料で覆われている部� ��を有し、センサまたはセンサの電源または� ��表示部の電源を供給する接続がなされてい� ��接続部を有することを特徴とする発電機能� ��打撃位置検出ゴルフクラブを含むものであ� ��。

 ゴルフクラブバッグを、カントリークラ� ��から次のカントリークラブへ直送する人が� ��る。そのため電池を忘れる人が多いだろう� ��それを、避けるために、電池不要化、また� ��電池の長寿命化が、極めて重要である。最� ��には、受光発電フイルムの急速な性能進歩� ��受けて、クラブシャフトの表面に太陽電池( フイルムが多い)を巻きつけ、または、貼り� �けると、電池が不要化できる。ゴルフは、� �るいところで実施するので、光源は確保さ� �易い。

 また第十七の骨子として、本主発明に於� ��て、更に別に設けられた受信アンテナ付き� ��表示機器、または、腕時計型表示部に近づ� ��るだけで、クラブに設けてある送信アンテ� ��から受電して作動する作動部、感受した情� ��が伝達される伝達部、または演算処理され� ��受信部とのセットとなっていることを特徴� ��する打撃位置検出ゴルフクラブを含むもの� ��ある。

 その人の癖や、データを統計的に加工し� ��り、統計等の解析をしたい時がある。その� ��には、別の装置とか、広義の携帯電話、モ� ��イルパソコン、腕時計型マイコンに、デー� ��を移すことが、必要である。クラブには、� ��きな容量のデータの蓄積は、重量が増加し� ��ましくないので、近傍の装置に移すことが� ��ましい。これを無線(RFID)で、移すことがで� ��る。

 本発明において、測定状態に入ったら、L EDを点滅して、知らせることは、心理的な意� ��で、重要である。そのような機構にしても� ��い。良い位置で打撃が行われたとき「ナイ� ��ショット」などと音声を発したり、音楽が� ��る、良くない時は、励まし、などの発音や� ��言機能を持たせることができる。安い本機� ��の貸し出しで、逆にこの呼びかけに、広告� ��伝を入れることもできる。この種の機器の� ��及にも、この販売促進手法も、活用できる� ��しかし、重くなっては、本来の目的を失う� ��れがある。

 上記第二の骨子において、それぞれのセ� ��サ対の時間的微差から実質的に打撃位置を� ��算する演算機能付きマイクロコンピュータ� ��が、次の演算処理を行う機能をもつことを� ��徴とする打撃位置検出ゴルフクラブの製法� ��含むものである。

即ち、コンピュータは、打撃したことを検知 すると直ちに、一方のセンサ対W1の2個のセン サにより先頭振動波の到達時刻を検知し、こ の時刻の差δT1を演算により求める。同時に� �もう一方のセンサ対W2の2個のセンサにより� �頭振動波の到達時刻を検知し、この時刻の� �δT2を演算により求める。コンピュータに予� ��記憶している値a,b,c,dを用いて、次の式によ りδT1とδT2をそれぞれのセンサ対からの距離� ��差δL1、δL2に変換する。
   δL1=a×δT1+b        δL2=c×δT2+d

 更に、コンピュータは、フェース部上の打� ��位置を求めたい全ての領域の各位置につい� ��、予め求めておいた2つのセンサ対について のセンサからの距離差δLp1、δLp2を記憶して� �き、検知した時間差信号から計算により求� �たδL1とδL2と、記憶している各位置のδLp1及� ��δLp2を用いて、次の式の値を演算により求� �、
       (δLp1-δL1) ² +(δLp2-δL2) ²
この演算の結果で得られた値が最小となる位 置を打撃位置と判定する。

 図1(及び図2)は、本願発明のフース部とそ の背部のセンサの取り付け位置の例を示すも ので、103はヘッドのフェース部、104、105、106 ,107は背部(内部)のセンサを示す。また、本願 発明の実施例に対応したセンサのフェース外 周部への配置を示す図である。

すなわち、センサを打撃の衝撃を直接受け にくいフェース部外周部近辺で、かつ逆台形 状のフェース部の4つの頂点近傍に配置する� �また、104と106を一つの対、105と107をもう一� �の対として、2つのセンサ対を結ぶ直線の交� ��がフェース部の中央部付近で交わり、かつ� ��の2つの直線ができるだけ直交に近い角度を なして交わる位置にセンサを配置することを 示している。

 図2は、二つのセンサ対に捕えられた時間 差のある電磁波形である。センサの打撃振動 波の到達時間およびセンサ対の到達時間差を 検知する方法を示す図である。110は先に受信 したセンサの先頭振動波形、113は後で受信し たセンサの先頭振動波形の一例で、109と112は それぞれのセンサ信号の先頭波到達時刻を判 定する判定基準電圧(閾値)である。

 すなわち、センサ対の受信信号波形を予� ��設定した判定基準電圧(閾値)で比較して、� �初に判定基準電圧と一致した時刻(図のt1とt2 )を検知し、その時刻の微差t2-t1を演算するこ とで到達時間差を検知できることを示してい る。

 図3は、センサのフェース背面への取り付 け状態の一例を示す図である。すなわち、セ ンサ116は直接フェース部に固定するのではな く、弾性体状物(後に述べる実施例では天然� �ム)117を介してフェース部に固定する。115は� ��ンサと弾性体状物を固定するためのケース� ��ある。

 センサをゴムに埋め込むような構造にす� ��ば、115のケースは必ずしも必要ではない。1 19は、フェース部背面の最適なセンサ位置に� ��め溶接または接着により固定して設けた円� ��状の柱状物であり、これにより容易に、正� ��に、かつ強固にフェース部にセンサを固定� ��きることを示している。           

 図4は、シャフト部への表示器と電池の取 り付け状態を示す模式図である。すなわち、 電池124は、シャフト120の内部に(特別な形状� �シャフトを用いなくても)内蔵できる。表示� ��122は、グリップ121の先端部に設けることで� ��スイングにも影響を与えることなく、違和� ��無く、かつ画面が見やすいように装着でき� ��ことを示している。

 図5は、インパクトハンマーの打撃出力信 号とマイクロホンセンサの受信先頭波形を示 す図である。すなわち、打撃による振動波の 伝播時間を、インパクトハンマーの打撃出力 信号127の立上り時刻128とマイクロフォンセン サの受信波形129の到達判定基準電圧130で判定 して、到達時間131を検知できることを示して いる。

 図6は、インパクトハンマーでフェース部を 打撃したときのセンサの先頭振動波到達時間 と打撃点からセンサまでの距離の実測値を示 す図である。
すなわち、振動波がフェース部をほぼ一定の 速度で伝播し、その速度は伝播する方向に依 存しない。その結果、振動波到達時間と打撃 点からセンサまでの距離は比例することが明 らかになったということを示している。

 図7は、センサ対の先頭波到達時間差と打 撃位置からの距離差の実測値を示す図である 。すなわち、センサ対の先頭波到達時間差と 打撃位置からの距離の差が比例の関係にある こと、及びそれは打撃の速さ(強さ)に依存し� ��いことを示している。

 図8、図9、図10、図11、図12は、本発明に� �り検知した打撃位置とフェース部に貼った� �圧シートの打撃痕から測った打撃位置を比� �して示す図である。すなわち、実際の打撃� �置と位置検出結果(図8の132と133、図9の134と13 5、図10の136と137、図11の138と139、図12の140と14 1)はほぼ合致し、本発明による打撃位置検出� ��段でほぼ5mm以下の誤差範囲という極めて正� ��な位置検知が可能であることを示している� ��

 振動波を検知するセンサは、振動波によ� ��受信部の振動板が変動して内部の静電容量� ��変化する静電容量式のセンサがよい。しか� ��、振動波の瞬時波形をとらえられるセンサ� ��あれば何でもよい。例えば、振動波によっ� ��生じる圧力を電気信号に変換して瞬時の波� ��を検知する圧電センサや、瞬時の振動を光� ��的手段で検知して振動波をとらえる光学セ� ��サなどを使うことも可能であり、本発明の� ��囲に含まれる。

 検知する振動波は、センサをフェース部� ��固定して機械的に伝播する波動をとらえる� ��法が、検知精度が高く製造も容易な最良の� ��段である。音の伝播の先頭波をとらえる方� ��あるいは機械的伝播と音の伝播の両方を利� ��して検知する方法なども可能であり、本発� ��の範囲に含まれる。

 振動を検知するセンサの数は4個が最適で ある。3個でも2組のセンサ対が構成できるの� ��、本発明の方法による位置検知は可能であ� ��本発明の範囲に含まれるが、4個の場合に比 べ検知精度が悪くなる領域がある。

 振動を検知するセンサを設置する位置は� ��フェース部裏面の外周部付近で、逆台形上� ��4つの頂点近傍が最適である。フェース部の 形状にもよるが、4つの頂点近傍でかつ向か� �合う対角付近のセンサどうしを対とし、対� �なるセンサを結ぶ直線がフェース中央(言い� ��えればスイートスポット)付近でできるだけ 直交するようにセンサ位置を決めるのがよい 。

 逆台形上の4つの頂点近傍でなくても、ま た必ずしも対になるセンサを結ぶ直線がフェ ース中央付近で直交していなくても、また更 には対になるセンサを結ぶ直線が交差しない ような位置にセンサ(あるいはセンサ対)を設� ��て打撃位置を検知することも可能であり、� ��発明の範囲に含まれる。

 センサは弾性体状物を介してフェース部� ��固定するのがよい。弾性体状物は、振動波� ��伝播しかつ衝撃からセンサを守ることが必� ��であるので、天然ゴムあるいはこれに近い� ��能の材料で作られたものが最良である。ま� ��、弾性体に穴を開けて、フェース部からセ� ��サまでの極短い距離を音波伝播させて振動� ��を検知することも可能であり、本発明の範� ��に含まれる。また、弾性体は固形時に弾性� ��性を有する接着剤とし、センサの固定と弾� ��体を間に介するということを兼ねて実現す� ��ことも可能であり、本発明の範囲に含まれ� ��。

 検知した時間差から距離差を演算で求め� ��2組のセンサ対の距離差から打撃位置を検知 する演算方法は、予めフェース部上のたとえ ば格子状の各座標点の距離差を求めてコンピ ュータのメモリに記憶しておき、これと検知 した距離差がもっとも近似する座標点(言い� �えれば両者の差異が最小の座標点)を探索す� ��方法が最適である。予め距離差を記憶して� ��く座標点の数は、使用するメモリの大きさ� ��応じて限定されるが、メモリを大きくすれ� ��それだけ精度を高めることができる。

 また、メモリを少なくしたい場合には、例� ��ば、記憶している距離差と検知した距離差� ��最小の点とその近傍の点との近似の度合い� ��求め、その度合いに応じて最小の点とその� ��傍点の中間を打撃位置と判定する方法など� ��可能であり、本発明の範囲に含まれる。そ� ��他にも、数式的に演算して求める方法も可� ��であり、本発明の範囲に含まれる。
<実施例>

 以下の実施例により、本発明を更に詳細� ��説明する。しかし、本実施例により、本発� ��の有効性が,限定解釈されるものではない。