專利名稱：具有兩維空間對(duì)稱性光傳感器網(wǎng)的高爾夫球訓(xùn)練裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有兩維空間對(duì)稱光學(xué)傳感器網(wǎng)的高爾夫球訓(xùn)練裝置，應(yīng)用于高爾夫球訓(xùn)練與娛樂，屬于具有平面陳列器件的光電發(fā)射與探測系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
高爾夫球的樂趣與挑戰(zhàn)在于球員對(duì)球擊出時(shí)的預(yù)估與控制。由于球擊出后其軌跡與距離均可根據(jù)動(dòng)力學(xué)原理計(jì)算之，故如果能設(shè)計(jì)一套設(shè)備在球擊出時(shí)能測量其最初的速度及其方位角，則球的運(yùn)動(dòng)軌跡與落點(diǎn)均可預(yù)測，在本發(fā)明之前，有一些別的設(shè)計(jì)也曾探索朝此方向努力，但其功能均有限制與缺陷，有的發(fā)明只能測量球桿的速度而不是球本身的運(yùn)動(dòng)，有的能探測球的速度但不能確定其角度與方向，因?yàn)樗鼈儾荒芴峁┮粋€(gè)即簡易而又具有對(duì)稱性及完整性的測量方式。因?yàn)楦郀柗蚯虻那蛩贅O高(超過150公里/時(shí))及其動(dòng)量極大，故不宜以機(jī)械碰撞方式來測量，而較適于利用光學(xué)傳感(OPTICAL SENSING)，尤其是以光束陣列形成光網(wǎng)的結(jié)構(gòu)以測量高爾夫球的軌跡。但目前的一些光學(xué)測量設(shè)計(jì)均以發(fā)散的(DIVERGENT)與非相干(NON-COHERENT)的發(fā)光二極管(LED，LIGHT EMITTING DIODE)為光源，在長距離測量上因其發(fā)散性與低功率將無可避免的遭遇許多困難，加上發(fā)光二極管不象相干(COHERENT)聚焦(FOCUSED)的激光光源，在長距離陣列的應(yīng)用上各個(gè)發(fā)光二極管(LED)點(diǎn)光源的投影將重疊因而造成信號(hào)探測(SIGNAL DETECTION)的混淆，要改進(jìn)此一缺陷，必須將各個(gè)發(fā)光二極管點(diǎn)光源分別聚焦或?qū)⒚總€(gè)光源作個(gè)別信號(hào)的調(diào)制(MODULATION)。再者當(dāng)意圖利用多光源組成陣列(ARRAYS)時(shí)，必須使用大量的發(fā)光二極管，凡此種種均將增加產(chǎn)品的制造成本。
本發(fā)明的目的在于利用＂相干的聚焦激光光源＂產(chǎn)生多重光束以克服上述的困難。利用激光產(chǎn)生的多元光束陣列形成單一對(duì)稱性與完整性的光網(wǎng)(OPTICAL NET)，可以制造出一套精確的高爾夫球訓(xùn)練與游戲設(shè)備，此設(shè)備可以準(zhǔn)確地預(yù)測高爾夫球擊出后的運(yùn)動(dòng)軌跡。
本發(fā)明的技術(shù)方案在于提供一種關(guān)于高爾夫球訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)與游戲的設(shè)備(DEVICE)。其原理在于利用＂單一平面兩維空間，對(duì)稱性與完整性的光網(wǎng)＂來探測高爾夫球擊出后的運(yùn)動(dòng)，并在顯示器(DISPLAY)上預(yù)測其軌跡。本發(fā)明特征之一在于測量高爾夫球最初擊出時(shí)(INITIAL IMPACT)的速度與方位角從而預(yù)測球的落點(diǎn)與軌跡，本發(fā)明的另一特征為利用方形(SQUARE)或U形框架(FRAMES)來構(gòu)成測量球速與角度的光網(wǎng)，其中一水平及一垂直的框架用以產(chǎn)生激光信號(hào)，而對(duì)應(yīng)的另一水平及垂直的框架則用以探測激光信號(hào)，如此組合即可形成單一平面，兩維空間的對(duì)稱性光網(wǎng)。為了節(jié)省成本與提高經(jīng)濟(jì)效益，可使用單一激光光源，然后加以分光，使產(chǎn)生多道次光源以組成激光陣列(或光網(wǎng))。最有效的方式為利用一系列的薄玻璃片或石英片(QUARTZ SLIDE)放置在固定的距離(小于高爾夫球的直徑)與角度上、籍助于玻璃片或石英片的部分反射(PARTIAL REFLECTION)來產(chǎn)生次光源。籍此方式而產(chǎn)生的激光陣列除對(duì)高爾夫球空間運(yùn)動(dòng)的測量有用以外，還可以應(yīng)用于觸摸式顯示屏(TOUCH SCREEN DISPLAY)等領(lǐng)域。在激光的探測上，是由一系列的探測器(DETECTOR)安置在光源對(duì)面的固定對(duì)應(yīng)框架上來完成。此光網(wǎng)的距離依各項(xiàng)外在的情形與需要而定，一般而言均在0.6米至2.4米的范圍，而不會(huì)影響探測激光信號(hào)的準(zhǔn)確度。光網(wǎng)的尺寸優(yōu)選為1.2米至2.4米見方。
在球通過光網(wǎng)的遠(yuǎn)側(cè)，可裝置一面擋球的線網(wǎng)或繩網(wǎng)以阻止球的繼續(xù)前進(jìn)。當(dāng)光網(wǎng)取得球的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)后，交由一部數(shù)據(jù)處理機(jī)來計(jì)算與預(yù)測，并將其結(jié)果顯現(xiàn)在一投射或顯示器上，為了提高使用者的興趣與感受，可進(jìn)一步的將整座高爾夫球場的場景一起投影出來配合球的運(yùn)動(dòng)軌跡，以達(dá)到模擬與逼真的情景。由于本發(fā)明的兩維空間對(duì)稱性與精確性，對(duì)球擊出后的運(yùn)動(dòng)，球速，水平與垂直的角度均可輕易地計(jì)算出來。為了簡化與縮小光網(wǎng)的尺寸以求取較高的空間利益，本發(fā)明可以除去方形框架(FRAME)的上端而形成＂U＂或＂II＂狀，以減少高爾夫球球桿揮動(dòng)時(shí)所需的空間，籍此整個(gè)光網(wǎng)的結(jié)構(gòu)可以縮至最小，在此種安排下，原以X-Y座標(biāo)為準(zhǔn)的激光束將旋轉(zhuǎn)45度，而所有的元件如激光次光源產(chǎn)生器玻璃片(GLASS SLIDE)及探測器(DETECTOR)均座落于兩根垂直的框架及(或)底座上。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式將參照下列附圖進(jìn)行詳細(xì)說明

圖1表示本發(fā)明的側(cè)視圖；圖2說明本發(fā)明如何架構(gòu)兩維空間對(duì)稱性光網(wǎng)的示意圖；圖3說明本發(fā)明如何安排與裝置激光及探測器在光網(wǎng)的框架上的示意圖；圖4說明如何利用不同反射率的光學(xué)鍍膜在玻璃(或石英)片上以獲得不同激光的反射強(qiáng)度(INTENSITY)的示意圖；圖5說明激光多層反射發(fā)散度(DIVERGENCE)與玻璃片厚度的關(guān)系示意圖；圖6說明光網(wǎng)在X與Y軸上的兩維空間對(duì)稱性的示意圖；圖7說明如何決定與計(jì)算球運(yùn)動(dòng)飛行的角度與速度的原理示意圖；圖8說明如何計(jì)算球運(yùn)動(dòng)飛行的距離與垂直角度的原理示意圖；圖9說明如何計(jì)算球運(yùn)動(dòng)飛行的平行角度及其與目標(biāo)線的差距的示意圖；圖10表示＂U＂形高爾夫球訓(xùn)練裝置的側(cè)視圖；圖11說明＂U＂形光網(wǎng)能夠去掉頂部的框架以避開揮動(dòng)過程中高爾夫球桿的撞擊的示意圖；圖12說明激光的反射方向可通過改變玻璃(或石英)片的角度來控制的示意圖；圖13說明如何組合一個(gè)兩維空間的光網(wǎng)而不需要頂部的框架，在測量空間上的任何一點(diǎn)均由一組特殊唯一的(UNIQUE)的兩維空間座標(biāo)(Xi，Yj)來代表，其座標(biāo)軸相交的角度亦不限于垂直座標(biāo)的90度；圖14A說明優(yōu)選的光網(wǎng)架構(gòu)而不需要頂部的框架，光探測器置于底座框架上；圖14B表示優(yōu)選的光網(wǎng)架構(gòu)而不需要頂部的框架，光探測器不置于底座框架上；及圖15說明由于使用＂U＂形光網(wǎng)，其框架間距可以縮小到使用發(fā)散性的點(diǎn)光源(DIVERGING POINT SOURCES)如發(fā)光二極管(LED)，而不一定必須使用同相位的激光光源。
圖1表示本發(fā)明的側(cè)視圖，一像草地的擊球地毯1擺在方形光網(wǎng)框架9之前，而此光網(wǎng)乃由兩組平行與垂直的框架(FRAME)組成。裝在地毯1上的傳感器2(SENSOR)，其目的在于探測球被球桿擊中瞬間的信號(hào)。3是高爾夫球擊球的球座(TEE)、而4是高爾夫球本身。擊球的中央目標(biāo)線5作為球擊出后的參考軸線(REFERENCE AXIS)。一方形光網(wǎng)9擺在擊球地毯傳感器2(SENSOR)的前方。發(fā)射出光信號(hào)的垂直框架10v與水平框架10h，在其上裝置了光源12與產(chǎn)生等距離次光源的發(fā)射單元13a至13n。該次光源間的距離i應(yīng)小于高爾夫球的直徑如圖2與圖3所示的情形。
11v及11h是與射出光源相對(duì)的光信號(hào)探測(DETECT)的垂直與水平框架，在其中空的部分裝置了一系列接收光信號(hào)的探測器14，這些探測器14a至14n裝在與產(chǎn)生次光源發(fā)射單元13a至13n相對(duì)應(yīng)的位置上，以形成一兩維空間對(duì)稱性的光網(wǎng)。在此光網(wǎng)的探測范圍內(nèi)，其光束密度均勻一致(UNIFORM)，故當(dāng)計(jì)算球運(yùn)動(dòng)時(shí)的準(zhǔn)確度將不因球的位置而有任何改變。
15a至15n及16a至16n代表框架上次光源信號(hào)發(fā)射單元與光信號(hào)接收單元的開口。在光網(wǎng)9的后方設(shè)有高爾夫球攔截網(wǎng)17。數(shù)據(jù)處理與顯示裝置20用以告之測量與預(yù)估球的運(yùn)動(dòng)情形，以及連接此顯示裝置與光網(wǎng)及擊球地毯傳感器間的信號(hào)電纜18及19(CABLES)。一影像投影裝置21用以將高爾夫球場場景投射在球的攔截網(wǎng)或單獨(dú)的熒幕上。
圖2、3和5說明光信號(hào)的產(chǎn)生，分光與探測的方式。設(shè)置了激光聚焦光源12和激光分光器12a(OPTICAL SPLITER)、其目的在于將單一激光光源分光成相等強(qiáng)度而垂直的二條光束，其中一光束沿著平行光產(chǎn)生框架10h前進(jìn)，而另一光束則沿著垂直光產(chǎn)生框架10v前進(jìn)。13Xa至13Xn是沿著平行框架安裝的次光源產(chǎn)生玻璃片，13Ya至13Yn是沿著垂直框架安裝的次光源產(chǎn)生玻璃片或棱鏡。這些玻璃片或棱鏡以可調(diào)節(jié)的方式安裝在框架上，而其安裝角度大致以相對(duì)于光進(jìn)行的方向22呈45度角為優(yōu)先。
圖4描述如何利用玻璃片角度與光學(xué)鍍膜來達(dá)到分光激光以形成多光束次光源。圖5描述激光通過玻璃片時(shí)所造成的多重反射。由于玻璃片的間隔(I)保持一定而各玻璃片的角度亦維持相同，故由此產(chǎn)生次光源的多條激光束能以等強(qiáng)度而平行的方式發(fā)射出來。
14Xa至14Xn及14Ya至14Yn代表光信號(hào)的接收探測器，其等距離地安裝在與光產(chǎn)生框架對(duì)應(yīng)的平行與垂直框架上。這些探測器裝在對(duì)應(yīng)于次光源產(chǎn)生的玻璃片對(duì)面而形成一個(gè)兩維空間對(duì)稱性的光網(wǎng)。如圖5所示，此一光網(wǎng)的光束密度由次光源產(chǎn)生的玻璃片及探測器數(shù)目與距離來決定，而每一光束之間的距離均小于高爾夫球的直徑，由于光網(wǎng)在其探測空間中具有均勻的光束密度，故本發(fā)明提供非常精確的方式來探測高爾夫球的運(yùn)動(dòng)，不論高爾夫球擊在光網(wǎng)的任何探測位置上。
如圖4及圖5所示，除了次光源產(chǎn)生玻璃片的角度可調(diào)整外，也可以利用另一方法來調(diào)制(MODULATE)每一玻璃片反射激光的強(qiáng)度。23及24代表著兩片玻璃片的表面上鍍有不同反射率的光學(xué)薄膜(抗反射膜層)(ANTI-REFLECTION COATING)。如23的玻璃片鍍著2％的反射膜層，則當(dāng)強(qiáng)度為Io的激光照射時(shí)，有2％的激光將被此玻璃片反射，而有98％的光將透射到達(dá)下一層玻璃片。當(dāng)此98％Io的激光到達(dá)第二片鍍有2％反射率的玻璃片時(shí)，則將有2％×98％＝1.96％Io的激光被反射而容許98.04％的光穿透。而24代表著鍍有10％反射率的玻璃片，在此種情形下，第一片玻璃片將反射10％Io的激光，而第二片玻璃片將反射10％×90％＝9％Io的激光。如此，利用不同反射率玻璃片的排列組合，可以建立一個(gè)完整的光網(wǎng)而使每一根次光源的激光束都有近乎相同的強(qiáng)度(INTENSITY)。
為了使激光維持聚焦而減少其發(fā)散度(DIVERGENCE)，薄的玻璃片是優(yōu)于厚的。如圖5所示，當(dāng)激光照射玻璃片時(shí)將產(chǎn)生一主反射(PRIMARYREFLECTION)光I1及次反射(SECONDARY REFLECTION)光I2。薄的玻璃片25將產(chǎn)生較小的主反射與次反射的間距(h)，以減低光強(qiáng)度的發(fā)散，故可容許較強(qiáng)的光信號(hào)被探測器所接收。相比之下，較厚的玻璃片26將產(chǎn)生較大的主反射與次反射間距(K)，因而增加了激光的發(fā)散度，使激光的可探測單位面積強(qiáng)度降低。另外，還有可以增強(qiáng)光信號(hào)強(qiáng)度而減少噪聲(NOISE)干擾的方式，如利用特殊濾光器(FILTER)將非光信號(hào)的光源過濾掉，或是利用調(diào)制(MODULATION)的脈沖激光來增加光信號(hào)的探測強(qiáng)度。
圖7、8和9說明利用這一兩維空間對(duì)稱光網(wǎng)(圖6)對(duì)球速、角度與落點(diǎn)預(yù)測的計(jì)算原理。如圖7所示，5代表球擊出后的中央目標(biāo)線，而28代表球擊出后的軌跡(TRAJECTORY)。當(dāng)球被高爾夫球桿擊出時(shí)，傳感器2將記錄球被擊出的時(shí)間t＝0。而當(dāng)球飛過距傳感器2為L＂距離的光網(wǎng)時(shí)，高爾夫球?qū)⒔財(cái)嘀辽僖坏繶軸與一道Y軸的光束，因而確定了球通過光網(wǎng)時(shí)的空間座標(biāo)，而此時(shí)的時(shí)間定為t＝T秒，這樣不僅可以知道高爾夫球通過光網(wǎng)的空間座標(biāo)(X，Y)以及球通過光網(wǎng)的飛行時(shí)間T。而且，基于這些數(shù)據(jù)，球的運(yùn)動(dòng)軌跡，起飛速度Vo，垂直起飛角度θ，及水平方位角度ψ(以中央目標(biāo)線5為參考軸)均可計(jì)算與預(yù)測。
圖7中L’是t＝T時(shí)球運(yùn)動(dòng)軌跡的水平投影距離，而H是t＝T時(shí)球運(yùn)動(dòng)軌跡的垂直投影距離，L是傳感器2與光網(wǎng)間沿著中央目標(biāo)線的距離，W是球通過光網(wǎng)時(shí)距中央目標(biāo)線的偏差距離，基于如上的符號(hào)定義，可以用如下的數(shù)學(xué)公式計(jì)算出球的初速Vo，垂直角度θ，和水平角度ψ。
而球的初速Vo可以表示為
和
如圖8所示，球的飛行運(yùn)動(dòng)軌跡B是由球在X軸和Y軸上的速度分量(COMPONENT)來決定的，其速度分量可以Vx及Vy表示，而Vx＝VoCosθ和Vy＝VoSinθ，故在任何球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t時(shí)，其空間之X及Y的位置可以由下列的公式計(jì)算之Xt＝(VoCosθ)t(5)Yt＝(VoSinθ)t-1/2gt2，(g＝9.80米/秒2)(6)假設(shè)在t＝TL時(shí)，高爾夫球?qū)⒙湓诘厣?Yt＝0)，則(VoSinθ)TL-1/2gTL2＝0 (7)由此方程式可以計(jì)算出球的飛行時(shí)間TLTL=2VoSinθg---(8)]]>由公式(5)及(8)，球的飛行距離XL可以由下公式表示XL=2Vo2SinθCosθg---(9)]]>由圖9所示，球落點(diǎn)與中央目標(biāo)線5及目標(biāo)旗桿29的距離差d可以計(jì)算得之。讓DL代表沿中央目標(biāo)線5由開球球座3(TEE)到目標(biāo)旗桿29的距離，dy是由球的落點(diǎn)(t＝TL)到中央目標(biāo)線M點(diǎn)的最短距離，dx是M點(diǎn)與目標(biāo)旗桿間的距離，而γ是d及dx間的夾角，這樣，球落點(diǎn)與目標(biāo)旗桿間的差距d在X及Y軸上的分量可以由下面公式得到。
dx＝DL-XLCosψ (10)dy＝XLSinψ (11)由公式(10)及(11)，夾角γ可以由下式得到。
由于XLSinψ及DL-XLCosψ中之各項(xiàng)數(shù)值均為已知或測量值，故夾角γ可由(12)式?jīng)Q定，而球落點(diǎn)與目標(biāo)旗桿間之差距d，可以由下式計(jì)算。
以上的簡易計(jì)算并未考慮到在實(shí)際情形下由于空氣阻力，球的旋轉(zhuǎn)及風(fēng)速之影響。但由于這些外在因素在空氣動(dòng)力學(xué)(AERODYNAMICS)中已有詳細(xì)研究并早有定論，故未來這些因素可以帶入上述之計(jì)算以增進(jìn)預(yù)測球軌跡的精確度。
圖10、11、12、13、14和15是描述如何組合一個(gè)單一平面兩維空間并具高度對(duì)稱性的光網(wǎng)而不需頂端的框架。如圖10所示一個(gè)類似于圖1，但無頂框的光網(wǎng)可以應(yīng)用于相同之高爾夫球訓(xùn)練用途，此無頂框之光網(wǎng)可以是＂U＂或＂II＂的形狀。此無頂框之光網(wǎng)相對(duì)于有頂框之光網(wǎng)具有多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。如圖11所示，方形光網(wǎng)框架9的頂端框架是造成縮小光網(wǎng)結(jié)構(gòu)的最大障礙，其原因在于頂端框架阻擋由手臂30所持的高爾夫球球桿27揮桿的動(dòng)作31，故此，有頂之光網(wǎng)也須放在距離開球球座3長度為L的地方以避免揮動(dòng)中的球桿撞擊光網(wǎng)的頂端。這樣，光網(wǎng)的尺寸與框架之間的間隔必須加大而增加制造的困難，并排除使用非聚焦或非相干的發(fā)散性光源。如果能將頂端框架拿掉如圖11所示，則光網(wǎng)與擊球點(diǎn)的距離將大幅度地縮小，因而使光網(wǎng)的尺寸縮至最小，而甚至可使用非聚焦的發(fā)散性光源而不影響探測球運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確度。
為了達(dá)到除去頂端框架而仍保持單一平面兩維空間對(duì)稱之光網(wǎng)，則光束的安排必須作一旋轉(zhuǎn)如圖13所示。此一旋轉(zhuǎn)可以同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)光網(wǎng)的X及Y軸(如圖13之上部所示)，或利用發(fā)散性的點(diǎn)光源配合光軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。圖14及15描述一些可能的無頂框架光網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。在圖13中，每一個(gè)空間探測點(diǎn)由一組空間座標(biāo)(Xi，Yj)來表示。在圖1及圖6中X及Y座標(biāo)的角度是垂直90度，但此＂U＂或＂II＂形光網(wǎng)的結(jié)構(gòu)中，其光軸的相交角度將不再限于90度。此角度之安排可通過調(diào)整次光源發(fā)生器(如玻璃片)的反射角度來達(dá)到。如圖12所示，如果次光源產(chǎn)生玻璃片是在激光Io的45度反射角上，則X及Y軸光束將相交于垂直的90度。但如果玻璃片的反射角度是30度，則X及Y軸光束將相交于非垂直的角度。如此則光網(wǎng)的光束結(jié)構(gòu)可利用調(diào)整次光源的射出或反射角度來加以變化。
圖14A描述一些可能的＂U＂形或近于＂U＂形均勻?qū)ΨQ的光網(wǎng)結(jié)構(gòu)。圖14B是一由兩根直立的框架與一根底部框架形成的＂U＂形結(jié)構(gòu)，其直立的框架以近乎垂直的角度固定在底部的框架上。每個(gè)直立的框架提供光信號(hào)的發(fā)生或射出器X1，X2，…Xn，與Y1，Y2，…Yn，及光信號(hào)的探測器Xa，Xb…Xx，與Ya，Yb…Yx。如圖13的下半部所示在垂直框架上，光信號(hào)發(fā)生或射出器X1，X2，…Xn是以可調(diào)節(jié)的方式安裝在框架上，而光信號(hào)探測器Xa，Xb…Xx則被安裝在對(duì)應(yīng)之鄰近位置上，其間隔距離均小于高爾夫球的直徑。此種光信號(hào)射出與接收的安排得以在兩直立框架之間形成單一平面兩維空間對(duì)稱性的光網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
如果我們使用一發(fā)散性的光源來構(gòu)成一大面積兩維空間的光網(wǎng)，則如圖15所示的其空間座標(biāo)的解析度(RESOLUTION)及探測空間均將受到影響。不過若因除去頂部框架而使光網(wǎng)尺寸縮小，則此影響將得以降至最小。如果光網(wǎng)的大小可以降至0.6米左右，則利用一系列聚焦(但不同相位)的發(fā)光二極管(LEDs)，或甚至非聚焦且非相干的白光(WHITE LIGHT)光源也可組成一兩維空間光網(wǎng)而保持其對(duì)球運(yùn)動(dòng)的探測精確度。如此，可增加此產(chǎn)品未來的成本效益。
權(quán)利要求
1.一種具有兩維空間對(duì)稱光學(xué)傳感器網(wǎng)的高爾夫球訓(xùn)練裝置，其具有單一平面兩維空間，且具均勻?qū)ΨQ性的光網(wǎng)，其包括-裝在擊球地毯上的傳感器；-設(shè)在球飛行方向一定距離的方形框架，其裝設(shè)光信號(hào)發(fā)生器在其一邊的垂直與平行框架上，而在另一邊對(duì)應(yīng)的框架上裝設(shè)了光信號(hào)的接收探測器；-光信號(hào)發(fā)生器；由一個(gè)聚焦的光源而產(chǎn)生多條光信號(hào)次光源以組成單一平面兩維空間垂直的光網(wǎng)結(jié)構(gòu)，而在其形成的光網(wǎng)探測空間內(nèi)，其光束的密度分布均勻；-光信號(hào)的接收探測器裝設(shè)在光信號(hào)發(fā)生器的對(duì)應(yīng)框架上以形成單一平面兩維空間對(duì)稱性的光網(wǎng)結(jié)構(gòu)；-數(shù)據(jù)處理與顯示器，對(duì)探測到的光信號(hào)資料加以計(jì)算并顯示其結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩維空間對(duì)稱性光網(wǎng)的高爾夫球訓(xùn)練裝置，其特征在于所述的光信號(hào)發(fā)生器由一聚焦的激光光源及分光器所組成，此一分光器可將激光平均分割成二束，一束沿次光源信號(hào)發(fā)生器的垂直框架，而另一束則沿另一次光源信號(hào)發(fā)生器的平行框架前進(jìn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兩維空間對(duì)稱性光網(wǎng)的高爾夫球訓(xùn)練裝置，其特征在于所述的次光源信號(hào)發(fā)生器由一系列的玻璃片或棱鏡所組成。此系列的玻璃片或棱鏡以等間隔的距離置于光信號(hào)產(chǎn)生的垂直與平行框架上用以反射激光的信號(hào)，該次光源的間隔距離小于高爾夫球的直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的兩維空間對(duì)稱性光網(wǎng)的高爾夫球訓(xùn)練裝置，其特征在于所述的玻璃片或棱鏡可鍍有不同反射率的光學(xué)薄膜，以控制每一玻璃片與棱鏡反射激光的強(qiáng)度而使每條次光源的光強(qiáng)度近乎相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的兩維空間對(duì)稱性光網(wǎng)的高爾夫球訓(xùn)練裝置，其特征在于所述的玻璃片厚度應(yīng)減小至最小，玻璃片的厚度優(yōu)選為小于3毫米。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兩維空間對(duì)稱性光網(wǎng)的高爾夫球訓(xùn)練裝置，其特征在于所述的激光可以用脈沖調(diào)制或在光信號(hào)探測器上加裝濾光器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩維空間對(duì)稱性光網(wǎng)的高爾夫球訓(xùn)練裝置，其特征在于所迷的光信號(hào)接收乃由一系列的光探測器裝設(shè)在與光信號(hào)發(fā)生器對(duì)應(yīng)的垂直與平行框架上，以建立一對(duì)稱性的光網(wǎng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩維空間對(duì)稱性光網(wǎng)的高爾夫球訓(xùn)練裝置，其特征在于所述的數(shù)據(jù)處理與顯示器可以區(qū)別高爾夫球截?fù)敉ㄟ^光網(wǎng)時(shí)所產(chǎn)生的信號(hào)與球在球座上被擊出時(shí)由傳感器感應(yīng)的信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩維空間對(duì)稱性光網(wǎng)的高爾夫球訓(xùn)練裝置，其特征在于還可包括一高爾夫球攔截網(wǎng)，置于光網(wǎng)的后方。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩維空間對(duì)稱性光網(wǎng)的高爾夫球訓(xùn)練裝置，其特征在于還可包括一個(gè)高爾夫球球場影像投影器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩維空間對(duì)稱性光網(wǎng)的高爾夫球訓(xùn)練裝置，其特征在于光網(wǎng)尺寸優(yōu)選為1.2米×1.2米至2.4米×2.4米。
12.一種兩維空間對(duì)稱性光網(wǎng)的高爾夫球訓(xùn)練裝置，其具有單一平面兩維空間，且具均勻?qū)ΨQ性的光網(wǎng)，其包括-裝在擊球地毯上的傳感器；-設(shè)在球飛行方向一定距離的方形框架，其裝設(shè)了光信號(hào)發(fā)生器在其一的垂直與平行框架上，而在另一邊對(duì)應(yīng)的框架上裝設(shè)了光信號(hào)的接收探測器；-光信號(hào)發(fā)生器，由聚焦的激光及分光器所構(gòu)成，激光通過光信號(hào)發(fā)生器框架上一系列等間隔(小于高爾夫球直徑)的玻璃片以產(chǎn)生多條次光源，構(gòu)成單一平面兩維空間對(duì)稱性的光網(wǎng)，而在此光網(wǎng)的探測范圍內(nèi)，其光束的密度與探測球運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確度是近乎均勻分布的；-光信號(hào)接收探測器其設(shè)置于對(duì)應(yīng)于光信號(hào)發(fā)生器的對(duì)應(yīng)垂直與平行框架上，籍以形成單一平面兩維空間而具對(duì)稱性的光網(wǎng)；及-數(shù)據(jù)處理與顯示器。
13.一種兩維空間對(duì)稱性光網(wǎng)的高爾夫球訓(xùn)練裝置，其具有單一平面兩維空間且具均勻?qū)ΨQ性的光網(wǎng)，其包括-裝在擊球地毯上的傳感器；-＂U＂形或＂II＂形框架設(shè)在球飛行方向一定距離的框架結(jié)構(gòu)。＂II＂形框架上具有兩支垂直的框架，而＂U＂形的框架則在此兩支垂直框架之外尚有一支與垂直框架大致成直角的底部框架，在垂直框架上裝有光信號(hào)發(fā)生器與光信號(hào)接收探測器；-光信號(hào)發(fā)生器，由可調(diào)整的次光源射出裝置以產(chǎn)生多條光信號(hào)而形成單一平面兩維空間的光網(wǎng)，其光束相交的角度不限于相互垂直的90度，而在光網(wǎng)的探測空間內(nèi)，其光束的密度分布均勻；-光信號(hào)的接收探測器以可調(diào)整的方式設(shè)在光信號(hào)接收的框架上，其間隔安排距離小于高爾夫球的直徑，與對(duì)應(yīng)的次光源形成一對(duì)稱性的光網(wǎng)；及-數(shù)據(jù)處理與顯示器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的兩維空間對(duì)稱性光網(wǎng)的高爾夫球訓(xùn)練裝置，其特征在于所述的光信號(hào)發(fā)生器由一聚焦的激光光源所構(gòu)成，此激光光源裝在各垂直的框架上以產(chǎn)生所需的多光束次光源。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的兩維空間對(duì)稱性光網(wǎng)的高爾夫球訓(xùn)練裝置，其特征在于所迷的次光源發(fā)生器由一系列的玻璃片或棱鏡所組成，此系列的玻璃片或棱鏡以等間隔的距離置于光信號(hào)產(chǎn)生的各垂直框架上，以反射部分激光信號(hào)而形成次光源，次光源的間距均小于高爾夫球的直徑。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的兩維空間對(duì)稱性光網(wǎng)的高爾夫球訓(xùn)練裝置，其特征在于所述的光信號(hào)接收與探測由一系列的光探測器以對(duì)應(yīng)于次光源發(fā)生器的位置裝設(shè)在各垂直的框架上，以形成一對(duì)稱性的光網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的兩維空間對(duì)稱性光網(wǎng)的高爾夫球訓(xùn)練裝置，其特征在于所述的數(shù)據(jù)處理與顯示器可以區(qū)別高爾夫球截?fù)敉ㄟ^光網(wǎng)時(shí)所產(chǎn)生的信號(hào)與球在球座上被擊出時(shí)由傳感器感應(yīng)的信號(hào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的兩維空間對(duì)稱性光網(wǎng)的高爾夫球訓(xùn)練裝置，其特征在于可包括一高爾夫球攔截網(wǎng)，置于光網(wǎng)后方。
19.一種兩維空間對(duì)稱性光網(wǎng)的高爾夫球訓(xùn)練裝置，其具有單一平面兩維空間，且具均勻?qū)ΨQ性的光網(wǎng)，其包括-裝在擊球地毯上的傳感器；-＂U＂形或近乎＂U＂形的框架，設(shè)在球飛行方向上的一定距離，具有兩支垂直框架及與垂直框架大致成直角的底部框架。其中至少一支垂直框架可提供裝設(shè)光信號(hào)發(fā)生器，而底部框架及對(duì)應(yīng)的垂直框架提供裝設(shè)光信號(hào)接收器；-光信號(hào)發(fā)生器，其由可調(diào)整的次光源射出裝置以產(chǎn)生多條光信號(hào)而形成單一平面兩維空間的光網(wǎng)，其光束相交的角度不限于相互垂直的90度，而在光網(wǎng)的探測空間內(nèi)，其光束的密度分布近乎均勻；-光信號(hào)的接收探測器其由可調(diào)整的方式設(shè)在光信號(hào)接收的框架上，其間隔安排距離小于高爾夫球的直徑，并與對(duì)應(yīng)的次光源形成一對(duì)稱性的光網(wǎng)；-數(shù)據(jù)處理與顯示器其以對(duì)高爾夫球運(yùn)動(dòng)的光信號(hào)資料加以計(jì)算并顯示其結(jié)果。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的兩維空間對(duì)稱性光網(wǎng)的高爾夫球訓(xùn)練裝置，其特征在于一根垂直框架上可有兩個(gè)不同的光信號(hào)發(fā)生器以同時(shí)提供兩組射向底部與另一垂直框架上探測器的光信號(hào)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的兩維空間對(duì)稱性光網(wǎng)的高爾夫球訓(xùn)練裝置，其特征在于所迷的光信號(hào)發(fā)生器可以是聚焦的激光光源或不同類光源如激光、不同相的發(fā)光二極管、甚至白光光源的組合。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的兩維空間對(duì)稱性光網(wǎng)的高爾夫球訓(xùn)練裝置，其特征在于光網(wǎng)尺寸優(yōu)選設(shè)定為0.6米至1.2米之間，尤其當(dāng)非激光光源被使用時(shí)。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的兩維空間對(duì)稱性光網(wǎng)的高爾夫球訓(xùn)練裝置，其特征在于所述的光信號(hào)發(fā)生器可由一聚焦的激光光源或加上一分光器組成，此分光器可將激光平均分割成二束而各沿其次光源的方向前進(jìn)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的兩維空間對(duì)稱性光網(wǎng)的高爾夫球訓(xùn)練裝置，其特征在于所述的次光源發(fā)生器由一系列的玻璃片或棱鏡所組成，其以等間距置于光信號(hào)發(fā)生的框架上，以反射激光的信號(hào)而其次光源的間距小于高爾夫球的直徑。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的兩維空間對(duì)稱性光網(wǎng)的高爾夫球訓(xùn)練裝置，其特征在于所述的光信號(hào)接收器由一系列的光探測器裝設(shè)在對(duì)應(yīng)于光信號(hào)發(fā)生的位置，以形成一對(duì)稱性的光網(wǎng)。
26.根據(jù)權(quán)利要求19所述的兩維空間對(duì)稱性光網(wǎng)的高爾夫球訓(xùn)練裝置，其特征在于所述的數(shù)據(jù)處理與顯示器可以區(qū)別高爾夫球截?fù)敉ㄟ^光網(wǎng)時(shí)所產(chǎn)生的信號(hào)與球在球座上被擊出時(shí)由察覺器感應(yīng)的信號(hào)。
27.根據(jù)權(quán)利要求19所述的兩維空間對(duì)稱性光網(wǎng)的高爾夫球訓(xùn)練裝置，其特征在于可包括一高爾夫球攔截網(wǎng)，置于光網(wǎng)的后方。
全文摘要
一種兩維空間對(duì)稱性光網(wǎng)的高爾夫球訓(xùn)練裝置,其包括:裝在擊球地毯上的傳感器;設(shè)在球飛行方向一定距離的方形框架,此框架裝設(shè)了光信號(hào)發(fā)生器在其一邊的垂直與平行框架上,而在另一邊對(duì)應(yīng)的框架上裝設(shè)了光信號(hào)的接收探測器;多光源發(fā)生器;由一個(gè)聚焦的光源而產(chǎn)生多條光信號(hào)次光源以組成單一平面兩維空間的光網(wǎng);光信號(hào)接收探測器,裝設(shè)在光信號(hào)發(fā)生器的對(duì)應(yīng)框架上以形成單一平面兩維空間對(duì)稱性的光網(wǎng);及數(shù)據(jù)處理與顯示器。
文檔編號(hào)A63B69/36GK1182631SQ9612058
公開日1998年5月27日 申請(qǐng)日期1996年11月15日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月15日
發(fā)明者鮑益勤, 馬克V·偉克威爾斯 申請(qǐng)人:富昶公司