JP2009089816A - スウィング表示方法およびスウィング表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】撮影したスウィング中の映像とその３次元スティックピクチャとをディスプレイ画面上に、簡易的、かつ、高精度に、リアルタイムに表示することができるスウィング表示方法およびスウィング表示システムを提供する。
【解決手段】３次元磁気センサによって、スウィング中のグリップ部１４の３次元位置座標及び角度の時系列データを取得するとともに、ゴルファの動作をビデオカメラ２１で撮影する。取得した位置座標及び角度の時系列データとシャフト１３の長さに基づいて３次元スティックピクチャを所定時間毎に作成する。そして、ゴルフボールの打撃位置および打撃方向が略同一となるように、スウィング中の所定時間毎の３次元スティックピクチャと撮影したゴルファの動作の映像とを重ねて、あるいは、ゴルフボールの打撃方向が略同一となるように、３次元スティックピクチャと撮影したゴルファの動作の映像とを並べて、スウィングフォームを表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ゴルファがゴルフクラブをスウィングする時の映像をディスプレイ画面上に表示するスウィング表示方法およびスウィング表示システムに関するものである。

ゴルフのスウィングフォームは、打ち出されたゴルフボールの飛行方向を正確にかつ飛距離を長くするための重要な要素であることが知られている。種々のゴルフクラブの中から自分のゴルフスイングに適したゴルフクラブを見出すこと（クラブフィッティング）は従来よりゴルファにとって重要な関心事であった。そのため、自分のゴルフスイングに適したゴルフクラブを見出すために、自分のゴルフスイングの特徴を直接かつ客観的に知り、それに応じて種々のゴルフクラブの中から選択することが望まれてきた。

現在では、クラブフィッティングやレッスンなどの時に、ＣＣＤカメラやビデオカメラを用いて、ゴルファがゴルフクラブをスウィングする時の映像を撮影し、そのスウィングプレーンやゴルフクラブの挙動をディスプレイ画面上に表示することが行われている。

しかし、通常のビデオカメラでは、３０コマ／秒でしか撮影できないので、コマ間での映像のぶれが発生し、スウィング動作を十分に把握することができない。これに対して、高速ビデオカメラを用いた場合には、通常のビデオカメラよりも当然高精度に撮影できる。しかし、高速ビデオカメラで撮影する場合には高輝度な照明が必要であるが、ショップなどの屋内では輝度が不足するため、実用レベルではないというのが実情である。

また、いずれのビデオカメラを用いて撮影したとしても、撮影した映像からゴルフクラブのシャフトの角度などを読み取ることになるため、定量的な評価が難しい。例えば、ゴルファの後方（ゴルフボールの打撃方向の後ろ側）、前方（同打撃方向側）、正面（ゴルファの顔側）、背後（同背中側）などから撮影し、シャフトの角度に合わせて線を引いて、それで地面との角度が何度であるというように、大体の数値を出すことしかできない。

これに対して、特許文献１では、ゴルフクラブのシャフト上の打撃方向に面する位置とこの打撃方向に直角なアドレス方向に面する位置とに歪みゲージを取り付け、スウィング中の歪みゲージの出力からスウィング中のシャフトの変形状態を測定してゴルフスウィングの特徴を類型化し、これに応じて種々のゴルフクラブの中から自分のスウィングに適したゴルフクラブを選択する方法およびそれに伴う装置等を提案している。

また、特許文献２では、ビデオカメラでスウィング中の肩、肘や手首等の位置や回転角のいずれか１つ以上のデータを得、これに基づいてゴルファのモデルをはり要素やトラス要素や有限要素法等による立体要素で得、さらに設計対象の変更可能なゴルフクラブのモデルを有限要素法等による立体要素で得て、スウィングのシミュレーションを行い、ゴルフクラブの設計を可能とするゴルフクラブの設計方法を提案している。これを用いることで自分のスウィングに適したゴルフクラブの選択も可能であるとされている。

さらに、特許文献３では、複数台のビデオカメラを用いてスウィングフォームを３次元的に撮影し、スウィングフォームの良否を判断可能とする装置を提案し、自分のゴルフスイングの特徴をある程度知ることができるとされている。

一方、本出願人も、特許文献４において、ゴルフクラブのグリップ先端に取り付けられた磁気センサを用いて、グリップ端部の位置および角度を高精度に計測し、ゴルフクラブの挙動を表す３次元のスティックピクチャを作成する方法を提案している。磁気センサを用いて計測した３次元のスウィングデータは、データレートも十分に高く、測定精度も十分に高いという利点がある。

また、特許文献５は、スポーツ、運動、踊り等におけるフォームを学習するための実技分析システム、および、そのためのプログラムに関するものである。同文献には、学習者の動きを撮影した動画像に、内側が半透明又は透明のワイヤーフレーム画像からなる３次元スケルトンモデル、ないしは、人体の各部位を棒状の複数の線図で表示する３次元スティック画像からなるスティックモデルを重ねて再生表示することが開示されている。

特開平１０−２４４０２３号公報 特開平６−２１００２７号公報 実用新案登録第３０５０４４８号公報 特許第３６２４７６１号公報 特開２００６−２３０６３０号公報

ところが、特許文献１の手法では、実際のスウィングを直接測定しておらず、シャフトの変形状態を知ることによって、従来より類型化されていたスウィングフォームとシャフトの変形状態とを対応付けて、シャフトの変形状態からスウィングフォームを推測しているに過ぎない。また、得られた時系列データもシャフトの歪みで表されているに過ぎないため、スウィングしたゴルファが視覚的に理解することはできない。

また、特許文献２の手法では、スウィングフォームを視覚的に直接見ることができるので、スウィングフォームの良否や特徴を容易に理解できるものの、スウィング中死角が生じないように複数台のビデオカメラをセットするのは容易ではない。また、複数台のビデオカメラの同期を取る必要があるためセッティングが容易ではなく、また、死角が生じないように適切にビデオカメラをセットしたとしても、スウィング中のゴルフクラブのヘッド、グリップ部や肘や腕の動きを時系列的に取得したデータは、解像度が制約され解像度の精度が低い。特に、グリップ部の手首の返し等による回転角のデータはその測定が困難であり、その精度もさらに低くなるといった問題があった。また、複数台のビデオカメラを用いて画像を得るため、データ量が膨大になり、データ処理も煩雑化するといった問題があった。

また、特許文献３の手法では、モデルの物性データや形状データ等を入力しなければならず、シミュレーションを行う前に煩雑な作業を必要とする。また、はり要素やトラス要素や有限要素法等による立体要素のモデルでは、スウィングを特徴付けることは困難である。

また、特許文献４の手法では、グリップ端部の位置および角度の計測結果に基づいてシャフトの方向を算出するので、シャフトが剛体であるという仮定に基づいて算出したゴルフクラブのスウィング挙動だけが得られる。つまり、ゴルファを含まないゴルフクラブの挙動だけが３次元のピクチャとして動画表示されるので、見慣れている人にはスウィングとして認識できるが、見慣れていない人にはスウィングとして認識しにくかった。

さらに、特許文献５の手法は、いわゆるモーションキャプチャによって手本となるプロなどのスウィングのデータを取り込み、それに学習者の動きを重ねて両者を比較するものである。しかし、モーションキャプチャでは、マーカーを体の各部位に取り付けて、体の各部位の動きを取り込むので、システムが大掛かりで煩雑になる。また、両者の重ね合わせをリアルタイムにはできないので、例えば、店頭で即座に試してクラブフィッティングやレッスンができるわけではない。

そこで、本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、撮影したスウィング中の映像とその３次元スティックピクチャとをディスプレイ画面上に、簡易的、かつ、高精度に、リアルタイムに表示することができるスウィング表示方法およびスウィング表示システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、ゴルフクラブのスウィングフォームを表示するスウィング表示方法であって、
ゴルファによる前記ゴルフクラブのスウィング時に、該ゴルフクラブのグリップ部に取り付けられた３次元磁気センサによって、スウィング中の前記グリップ部の３次元位置座標および姿勢角度の時系列データを取得するとともに、スウィング中のゴルファの動作をビデオカメラで撮影し、
前記取得した時系列データと前記ゴルフクラブのシャフトの長さに基づいて、前記スウィング中の前記ゴルフクラブの挙動を表す３次元スティックピクチャを所定時間毎に作成し、
ゴルフボールの打撃位置および打撃方向が略同一となるように、前記スウィング中の所定時間毎の３次元スティックピクチャと前記撮影したスウィング中のゴルファの動作の映像とを重ねて、あるいは、前記ゴルフボールの打撃方向が略同一となるように、前記３次元スティックピクチャと前記撮影したスウィング中のゴルファの動作の映像とを並べて、前記ゴルファのゴルフクラブのスウィングフォームをディスプレイ画面上に表示することを特徴とするスウィング表示方法を提供するものである。

ここで、前記スウィング中の所定時間毎の３次元スティックピクチャと前記撮影したスウィング中のゴルファの動作の映像とを、前記ゴルフボールの打撃位置を基準として、タイミングの同期をとって表示することが好ましい。

また、前記３次元スティックピクチャのデータレートが、前記撮影したスウィング中のゴルファの動作の映像のデータレートの正の整数倍であることが好ましい。

また、長さが既知の棒状物の一端に磁気センサを取り付け、前記棒状物の一端の３次元位置座標および姿勢角度のデータを取得するとともに、前記棒状物の映像をビデオカメラで撮影し、
前記３次元位置座標および姿勢角度のデータと前記ゴルフクラブのシャフトの長さに基づいて、前記棒状物の３次元スティックピクチャを所定時間毎に作成し、
静止状態にある前記棒状物の３次元スティックピクチャと、静止状態にある前記撮影した棒状物の映像とをディスプレイ画面上に表示し、
入力手段を介して、前記棒状物の３次元スティックピクチャと前記撮影した棒状物の映像との長さが一致するように、前記棒状物の３次元スティックピクチャの倍率を変更するとともに、前記棒状物の３次元スティックピクチャと前記撮影した棒状物の映像との一端の先端位置および他端の先端位置が一致するように、前記棒状物の３次元スティックピクチャの表示位置を移動するキャリブレーションを行うことにより、前記３次元スティックピクチャの倍率の情報と前記３次元スティックピクチャの表示位置の移動情報を取得することが好ましい。

ここで、前記ゴルフクラブをスウィングする前に、前記キャリブレーションを行い、このキャリブレーションにより取得した前記倍率の情報と前記移動情報とを用いて、前記スウィング中の所定時間毎の３次元スティックピクチャと前記ゴルファの動作の映像を重ねて表示することが好ましい。この場合、前記棒状物が前記ゴルフクラブであり、前記棒状物の一端が前記ゴルフクラブのグリップ部の先端であり、他端が前記ゴルフクラブのシャフトのヘッド側先端であることが好ましい。

一方、前記棒状物が前記ゴルフクラブであり、前記棒状物の一端が前記ゴルフクラブのグリップ部の先端であり、他端が前記ゴルフクラブのシャフトのヘッド側の先端であるとして、前記ゴルフクラブをスウィングした後で、前記キャリブレーションを行うことも好ましい。

また、本発明は、ゴルフクラブのグリップ部に取り付けられた磁気センサによって、スウィング中の前記グリップ部の３次元位置座標および姿勢角度の時系列データを計測する３次元位置方向計測システムと、ゴルファがゴルフクラブをスウィングする時の映像を撮影するビデオカメラと、前記時系列データと前記ゴルフクラブのシャフトの長さに基づいて、前記スウィング中の前記ゴルフクラブの挙動を表す３次元スティックピクチャを所定時間毎に作成し、入力手段を介して入力される指示に従って、ゴルフボールの打撃位置および打撃方向が略同一となるように、前記スウィング中の所定時間毎の３次元スティックピクチャと前記ゴルファがゴルフクラブをスウィングする時の映像とを重ねて、あるいは、前記ゴルフボールの打撃方向が略同一となるように、前記３次元スティックピクチャと前記ゴルファがゴルフクラブをスウィングする時の映像とを並べてディスプレイの画面上に表示する表示制御装置とを備え、
前記表示制御装置は、前記入力手段を介して入力される指示に従って、前記ディスプレイ画面上に表示された３次元スティックピクチャの倍率および表示位置を調整する機能を備えていることを特徴とするスウィング表示システムを提供する。

本発明によれば、磁気センサによる高速、高精度なデータにより、簡易的なシステムで、精度の高い計測（３Ｄ計測）を行うことができる。また、スウィング中のゴルファの映像とその所定時間毎の３次元スティックピクチャとを重ねて、あるいは、並べて表示することによって、磁気センサによる定量的なデータと映像による視覚的な認識が両立でき、効率的なフィッティングやレッスンを高精度にリアルタイムに行うことができる。

以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明のスウィング表示方法およびスウィング表示システムを詳細に説明する。

図１は、本発明のスウィング表示システムの構成を表す一実施形態の概念図である。同図に示すスウィング表示システム（以下、表示システムという）３０は、ゴルフクラブ１２のフィッティングやゴルフのレッスンを行う目的のために、ゴルファがゴルフクラブ１２をスウィングする時の映像と、その時のゴルフクラブの挙動を表す所定時間毎の３次元スティックピクチャとを重ねて、あるいは、並べてディスプレイ２６画面上に表示する。

表示システム３０は、大別して、３次元位置方向計測システム（以下、計測システムという）１０と、ビデオカメラ２１と、表示制御装置１１とによって構成されている。

計測システム１０は、トランスミッタ１８と、レシーバ１６と、コントローラ・データ処理装置２０とによって構成されている。

ここで、トランスミッタ１８およびレシーバ１６は、図２に示すように、それぞれ、互いに直交する３軸方向に各々ループ状に巻かれた３つのコイルによって構成されている。

トランスミッタ１８は、３種類の所定の磁場を次々に発生するもので、図１に示すように、ゴルフクラブ１２をスウィングするゴルファの背後に配置固定されている。

一方、レシーバ１６は、トランスミッタ１８の発生する磁場の強さや方向に応じて３軸方向の出力電圧を発生する磁気センサであって、スウィング時に移動および回転するゴルフクラブ１２のシャフト１３の一端に位置するグリップ部１４の端部に取り付けられている。なお、レシーバ１６は、シャフト１３の撓みの少ない範囲であれば、グリップ部のどの範囲に設けてもよい。

コントローラ・データ処理装置２０は、図２に示すように、駆動回路２０ａと、検出回路２０ｂと、コンピュータ２０ｃとによって構成されている。

ここで、検出回路２０ｂは、レシーバ１６から入力される出力電圧を検出し、その検出した出力電圧を出力する。レシーバ１６によって検出された出力電圧は、図１に示すように、ケーブル１９を介してトランスミッタ１８に送られ、さらに、トランスミッタ１８からコントローラ・データ処理装置２０の検出回路２０ｂに入力される。検出回路２０ｂから出力される出力電圧はコンピュータ２０ｃに入力される。

一方、駆動回路２０ａは、コンピュータ２０ｃから入力される指令信号に基づいて、トランスミッタ１８に所定の３種類の磁場を順次発生する駆動信号を生成する。駆動回路２０ａから出力される駆動信号はトランスミッタ１８に入力される。

コンピュータ２０ｃは、指令信号により駆動回路２０ａを制御するとともに、検出回路２０ｂから入力される出力電圧を処理して、所定の位置、例えばトランスミッタ１８の位置を基準位置とし、互いに直交する３軸Ｘ，Ｙ，Ｚを基準とする３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）と、所定の基準方向、例えばトランスミッタ１８を中心とするＹ軸方向に対するレシーバ１６の向きを表す姿勢角度（グリップ部１４のオイラー角）、すなわちヨー角、ピッチ角およびロール角（以下、（θ_y，θ_p，θ_r）と表す）の時系列データを演算して出力する。

計測システム１０では、トランスミッタ１８から３種類の所定の磁場が次々に発生される。一方、レシーバ１６は、トランスミッタ１８によって作られる３種類の磁場内の位置および向きに対応して磁気を感知して合計９つの出力電圧を出力する。コントローラ・データ処理装置２０において、レシーバ１６から出力される９つの出力電圧をデータ処理し、スウィング中のグリップ部１４のレシーバ１６の３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）と角度（θ_y，θ_p，θ_r）のデータを得る。

続いて、ビデオカメラ２１は、ゴルファがゴルフクラブ１２をスウィングする時の映像を撮影する。図１の例では、ゴルファの正面を撮影しているが、必要に応じて、ゴルファの背面、後方、前方から撮影してもよい。ビデオカメラ２１は、アナログ方式でもデジタル方式でもよいが、ビデオカメラ２１で撮影した映像は、後述するパーソナルコンピュータ２２に取り込まれ、再生表示可能なものとする。

続いて、表示制御装置１１は、パーソナルコンピュータ（制御手段）２２と、入力手段２４と、ディスプレイ（表示手段）２６とによって構成されている。

表示制御装置１１は、コントローラ・データ処理装置２０から入力されるスウィング中のグリップ部１４の３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）および角度（θ_y，θ_p，θ_r）の時系列データとゴルフクラブ１２のシャフト１３の長さに基づいて、スウィング中の所定時間毎の３次元スティックピクチャを作成する。そして、入力手段２４を介して入力される指示に従って、ゴルファがゴルフクラブ１２をスウィングする時の映像とその所定時間毎の３次元スティックピクチャとを重ねて、あるいは、並べてディスプレイ２６の画面上に表示する。

ここで、表示制御装置１１は、入力手段２４を介して入力される指示に従って、ディスプレイ２６画面上に表示された３次元スティックピクチャの倍率および表示位置を調整する機能を備えている。倍率および表示位置の調整は、ディスプレイ２６画面上に表示された、ビデオカメラ２１で撮影した静止画像の映像とそれに対応する静止画像の３次元スティックピクチャを見ながら、両者の倍率および表示位置が一致するように、作業者が入力手段２４を用いて手作業で行う。

表示システム３０の構成は、基本的に以上のようなものである。
次に、本発明のスウィング表示方法について順次説明する。

本発明のスウィング表示方法では、ゴルフクラブ１２をスウィングする前に、表示制御装置１１において、例えば、３次元スティックピクチャと撮影したスウィング中のゴルファの動作の映像との倍率および表示位置を調整するキャリブレーションを行う。

続いて、ゴルフクラブ１２をスウィングする時に、トランスミッタ１８から３種類の磁場を次々に発生させ、その３種類の磁場内の磁気をレシーバ１６で検出する。そして、スウィング中のグリップ部１４の３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）および角度（θ_y，θ_p，θ_r）の時系列データをコントローラ・データ処理装置２０で算出する。また、同時に、スウィング中のゴルファの動作をビデオカメラ２１で撮影する。

続いて、スウィング中のグリップ部１４の３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）および角度（θ_y，θ_p，θ_r）の時系列データとゴルフクラブ１２のシャフト１３の長さに基づいて、パーソナルコンピュータ２２でゴルフスウィングの解析を行い、スウィング中の所定時間毎の３次元スティックピクチャを作成する。

そして最後に、ゴルフボールの打撃位置および打撃方向がほぼ同一となるように、スウィング中の所定時間毎の３次元スティックピクチャと撮影したスウィング中のゴルファの動作の映像とを重ねて、あるいは、ゴルフボールの打撃方向がほぼ同一となるように、スウィング中の所定時間毎の３次元スティックピクチャと撮影したスウィング中のゴルファの動作の映像とを並べて、ゴルファのゴルフクラブ１２のスウィングフォームをディスプレイ２６画面上に表示する。

以下、本発明のスウィング表示方法の各工程について順に説明する。
まず、キャリブレーション工程について説明する。

キャリブレーションを行う場合、例えば、ゴルファがゴルフクラブ１２のグリップ部１４を持って、ゴルフクラブ１２を垂直につり下げて保持した状態（静止状態）とする。この状態で、計測システム１０によって、グリップ部１４の３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）および角度（θ_y，θ_p，θ_r）のデータを取得する。また、同時に、ゴルファおよびゴルフクラブ１２の全体を含む映像をビデオカメラ２１で撮影する。

続いて、表示制御装置１１によって、グリップ部１４の３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）および角度（θ_y，θ_p，θ_r）のデータとゴルフクラブ１２のシャフト１３の長さに基づいて、ゴルフクラブ１２の３次元スティックピクチャを所定時間毎に作成する。ゴルフクラブ１２の長さは既知であるから、３次元スティックピクチャを作成する時に、３次元スティックピクチャのゴルフクラブの長さは、ゴルフクラブ１２の角度を考慮に入れて、実際のゴルフクラブ１２の長さと同じにする。

なお、グリップ部１４の３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）および角度（θ_y，θ_p，θ_r）のデータを取得する方法、これらのデータに基づいて、ゴルフクラブ１２の３次元スティックピクチャを作成する方法の詳細は後述する。

続いて、表示制御装置１１において、静止状態にあるゴルフクラブを表した３次元スティックピクチャと、撮影した静止状態にあるゴルフクラブ１２の映像とをディスプレイ２６画面上に表示する。そして、入力手段２４を介して入力される指示に従って、両方のゴルフクラブの長さが一致するように、３次元スティックピクチャの倍率を変更するとともに、両方のグリップ部１４の先端位置およびゴルフクラブ１２のシャフト１３のヘッド側の先端位置が一致するように、３次元スティックピクチャの表示位置を移動する。

例えば、撮影し、ディスプレイ２６の画面上に表示されたゴルフクラブ１２の映像上で、グリップ部１４の先端位置およびシャフト１３のヘッド側の先端位置を、マウス等の入力手段２４を用いてクリックすることにより、映像上の座標位置が入力される。この２つの座標位置に３次元スティックピクチャのスティックの両側の先端位置が一致するように、倍率情報および移動情報を得る。

上述するキャリブレーションを行うことにより、３次元スティックピクチャの倍率の情報と３次元スティックピクチャの表示位置の移動情報を得ることができる。そして、このキャリブレーションにより取得した３次元スティックピクチャの倍率情報と表示位置の移動情報とを用いて、３次元スティックピクチャと撮影したゴルファの動作の映像を重ねて表示することができる。

キャリブレーションは、実際にゴルフクラブ１２をスウィングする前に１回だけ行えばよい。キャリブレーション後は、スウィングを行うゴルファが変わっても、作成した３次元スティックピクチャ（１本の垂直状態のゴルフクラブ）と、撮影したゴルフクラブ１２の映像の倍率および表示位置は同じはずであるから、両者のディスプレイ２６画面上での表示（倍率および位置）はほぼぴったりと一致する。

なお、キャリブレーション時に撮影するものはゴルフクラブでなくても、例えば、１ｍの物差しなどのように、その長さが既知の棒状物であれば何でもよい。長さが既知であれば、その３次元スティックピクチャを作成することができるので、作成した３次元スティックピクチャと、撮影した長さが既知の棒状物の映像とをディスプレイ画面上で重ね合わせることにより、キャリブレーションを行うことができる。

スウィングを行う前にキャリブレーションの工程を行うことは必須ではない。例えば、スウィングを行った後で、ゴルファがゴルフクラブをスウィングする時の映像（例えば、アドレス時の静止状態の時）と、その時の３次元スティックピクチャとの倍率および表示位置を合わせることによって、これをキャリブレーションの工程としてもよい。この場合、ゴルフクラブの傾きに応じてその長さを求める必要があるが、キャリブレーション工程にかかる時間を削減できる。

次に、スウィング中のグリップ部の３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）および角度（θ_y，θ_p，θ_r）の時系列データを取得する工程について説明する。

グリップ部１４に固定したレシーバ１６の基準位置に対する３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）と基準方向に対する姿勢角度（θ_y，θ_p，θ_r）の時系列データは、計測システム１０により以下のようにして得られる。

図２に示すように、駆動回路２０ａは、コンピュータ２０ｃからの指令信号にしたがって、周波数と位相が常時一定の同一信号を出力し、トランスミッタ１８の３軸方向に巻かれた３つのループ状コイルを順次励磁する。各ループ状コイルは、励磁のたびに各々異なる磁場を発生し、それに基づいてレシーバ１６の３軸方向に巻かれた３つのループ状コイルに各々独立な出力電圧Ｖを発生させる。この出力電圧Ｖは、トランスミッタ１８の３つのループ状コイルによって励磁される３つの磁場に応じて、レシーバ１６の３つのループ状コイルに発生する３つの出力電圧Ｖが得られるため、合計９個（３×３個）の出力電圧Ｖが得られる。

一方、磁場を形成させるトランスミッタ１８が所定の位置に固定設置されているので、発生する磁場の強さと方向に関する分布はトランスミッタ１８の設置された基準位置および、基準方向に対して既知となる。この形成された磁場によって生じる９つの出力電圧Ｖを用いることによって、上記基準位置に対するレシーバ１６の３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）と上記基準方向に対する姿勢角度（θ_y，θ_p，θ_r）の６つの未知数を求めることができる。

すなわち、コンピュータ２０ｃにおいて、検出回路２０ｂから送られてきた９つの出力電圧Ｖを用いて、３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）と姿勢角度（θ_y，θ_p，θ_r）のデータを演算して求める。

計測システム１０で得られた３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）と姿勢角度（θ_y，θ_p，θ_r）は、パーソナルコンピュータ２２に取り込まれ、ＡＤ変換され、グリップ部１４のスウィング中の挙動の時系列データを得ることができる。

なお、本実施形態では、レシーバ１６は、図２に示されるように、互いに直交する３軸方向に向いてコイルがループ状に巻かれているので、この３軸方向の向きの一つをシャフト１３の軸方向に合わせ、さらに、残りの２軸方向のうちの１つをゴルフクラブ１２の打撃方向に合わせるように、レシーバ１６の方向を定めてゴルフクラブ１２のグリップ部１４の端部に固定している。

これにより、ゴルフクラブ１２のシャフト軸周りの回転角の時系列データ、および後述するリスト角、すなわち、スウィング中のグリップ部１４のスウィング面内でのゴルフクラブ１２の向きを示す角度から、グリップ部１４の位置を示すアーム角を減算して得られる角度の時系列データを容易に得ることができる。この点については、本出願人に関わる特許第３６２４７６１号公報に記載されている。レシーバ１６を固定する際の向きについては特に制限されず、どのような向きにレシーバ１６を固定してもよいが、上記方法でレシーバ１６の向きを合わせて固定することが好ましい。

このような計測システム１０として、例えば、ＬＩＢＥＲＴＹ（米国Ｐｏｌｈｅｍｕｓ社製）を挙げることができる。従来、ＣＣＤビデオカメラで撮影し画像解析から計測を行う場合、撮影画像のサンプリング周期は１／６０秒であり、解像度は位置座標に関して１〜２ｍｍであるが、このＬＩＢＥＲＴＹの時系列データは、例えば１／２４０秒のサンプリング周期であり、位置座標は０．８ｍｍの解像度で、回転角は０．１５度の解像度である。そのため、サンプリング周期が従来の方法に比べて短く、また解像度も高いことから、スウィング中のグリップ部１４の挙動についてより細かな情報を得ることができる。

また、ＣＣＤビデオカメラでは、撮影された画像の画像計測によってゴルフクラブのシャフト軸周りの回転角やリスト角を計測することはもともと困難であり、たとえ、ゴルフクラブに特別の治具を設けて計測することができたとしても、本発明の磁場による測定方法と同程度、例えば、ＬＩＢＥＲＴＹのような０．１５度の解像度でシャフト軸周りの回転角やリスト角のデータを得ることはできない。

さらに、ＬＩＢＥＲＴＹでは、せいぜい２秒程度のスウィングのデータを、例えば１／２４０秒のサンプリング周期で３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）と姿勢角度（θ_y，θ_p，θ_r）の合計６データを得るだけである。そのため、ＣＣＤビデオカメラで撮影し画像解析により計測を行う場合に比べて、取り扱うデータ量が極端に少なく、処理時間も圧倒的に速い。

また、従来のように、シャフト１３に歪みゲージ等を貼り付けてシャフト１３の歪みを測定する方法では、シャフト１３の歪みを計測することから、シャフト１３による撓みの影響を受けることなくゴルファのゴルフスウィングの挙動を直接測定することはできない。これに対し、本発明では、シャフト１３による撓みの影響を受けることなくゴルファのゴルフスウィングの挙動を容易かつ迅速に、測定することができる。

次に、３次元スティックピクチャを作成する工程について説明する。

３次元スティックピクチャを作成する工程は、図１に示されるパーソナルコンピュータ２２内においてソフトウェアによって処理される。

パーソナルコンピュータ２２には、取得した時系列データの視点位置と視点方向の情報が予めデフォルト設定されている。このデフォルト設定は任意に変更することができる。パーソナルコンピュータ２２は、取得した時系列データに基づいて、ゴルフクラブ１２のシャフト部１４の位置と角度を認識し、ゴルフクラブ１２の長さの情報に基づいて、その時点での角度に応じたシャフト１３の長さを認識し、ゴルフスウィング時の所定時間毎（所定データレート毎）の３次元スティックピクチャのデータ（３次元データ）を作成する。

また、パーソナルコンピュータ２２は、ゴルフスウィング時の所定時間毎の３次元スティックピクチャのデータを用いて、ゴルフクラブ１２のシャフト１３の動きを再現する動画データを生成する。動画データは、ビデオカメラ２１が設置された視点位置および視点方向に基づいてゴルフスイングを見た時の、ゴルフクラブ１２のグリップ部１４の先端からヘッド側の先端までのシャフト１３の長さに相当するスティックの軌跡の履歴（経時的な変化）を表したものである。動画データ作成の時、キャリブレーションで得られた情報を用いてデータは補正される。

動画データは、ディスプレイ２６に供給される。ゴルファは、ディスプレイ２６画面上に表示された自分のゴルフスウィングの映像を見て、自分のゴルフスウィングの特徴を知ることができる。それに応じて、例えば、自分のゴルフスウィングの特徴に応じたゴルフクラブを迅速かつ容易に選択することができる。また、ゴルフスウィングの矯正などのレッスンにも利用可能である。

最後に、ゴルファがゴルフクラブをスウィングする時の映像と、そのスウィング中の所定時間毎の３次元スティックピクチャとを重ねて、あるいは、並べてディスプレイ画面上に表示する工程について説明する。

パーソナルコンピュータ２２には、撮影したスウィング中のゴルファの動作の映像が入力される。また、パーソナルコンピュータ２２には、上記の、作成したスウィング中の所定時間毎の３次元スティックピクチャのデータが保持されている。

表示制御装置１１によって、撮影したスウィング中のゴルファの動作（ゴルフスウィング）の映像と、その所定時間毎の３次元スティックピクチャとをディスプレイ２６画面上に表示する。この時、図６に示すように、ゴルフボールの打撃位置および打撃方向がほぼ同一となるように、所定時間毎の３次元スティックピクチャと撮影したスウィング中のゴルファの動作の映像とを重ねて、ゴルファのゴルフクラブ１２のスウィングフォームをディスプレイ２６画面上に表示する。

あるいは、図７に示すように、ゴルフボールの打撃方向がほぼ同一となるように、所定時間毎の３次元スティックピクチャと撮影したスウィング中のゴルファの動作の映像とを並べて、ゴルファのゴルフクラブ１２のスウィングフォームをディスプレイ２６画面上に表示する。なお、並び順は何ら限定されない。例えば、横並び、または、縦並びのどちらでもよいし、どちらを右側、または、左側に配置してもよい。

ここで、キャリブレーション工程が終了している場合、撮影したスウィング中のゴルファの動作の映像と、その所定時間毎の３次元スティックピクチャとの倍率および表示位置は既にぴったり合うように調整されている。キャリブレーション工程が終了していない場合、最初にスウィングを行った後で、ゴルファがゴルフクラブをスウィングする時の映像の一部と、その所定時間毎の３次元スティックピクチャとの倍率および表示位置を合わせる作業を行う必要がある。

上記のように、両者を重ねて、あるいは、並べてディスプレイ２６画面上に表示し、ヘッド部とゴルフボールとのインパクト位置（打撃位置）を基準として再生表示のタイミングの同期を取り、ゴルファがスウィングする動作（動画データ）を再生表示する。図８〜図１０に示す例は、図６ないしは図７に示す所定時間毎の３次元スティックピクチャの動画データが再生表示される様子を３段階に分けて表したものである。

例えば、レシーバ１６によって取得された時系列の３次元スティックピクチャ（データレート＝２４０Ｈｚ）と、ホームビデオなどのビデオカメラ２１で撮影したスウィング中のゴルファの映像（データレート＝３０Ｈｚ）とを、インパクト位置を基準として再生表示のタイミングの同期を取り、所定時間毎の３次元スティックピクチャと撮影したスウィング中のゴルファの映像とを重ねて、あるいは、並べてディスプレイ２６画面上に再生表示する。

特に、所定時間毎の３次元スティックピクチャとゴルファの映像とを重ねて表示した場合、ビデオカメラ２１で撮影され表示される飛び飛びの状態のゴルフクラブの間を補間するように３次元スティックピクチャのスティックが表示されるので、しかも、ゴルフスウィング時のゴルフクラブの軌跡の履歴が表示されるので、自分のゴルフスウィングの挙動の欠点や長所を見出し易い。

ここで、再生表示の方法は、例えば、通常のビデオの再生表示の方法と同じように、再生ボタンで再生し、停止ボタンで停止する。その他にも、一時停止（ポーズ）、コマ送り、早送り、巻き戻しなどの一通りの機能を備えている。

上記例の場合、スウィング中のゴルファの映像が１コマ分再生される間（１／３０秒）に、３次元スティックピクチャは、その８倍の８つのピクチャが、ぶれることなく高精細に再生される。なお、所定時間は８倍に限らず、正の整数倍であればよい。

このように、３次元スティックピクチャのデータレート（所定時間）を、スウィング中のゴルファの映像のデータレートの正の整数倍にすることによって、スウィング全体の再生表示のタイミングの同期を取ることができる。スウィング全体の同期を取ることによって、例えば、ゴルファの腕がこの位置の時に、ゴルフクラブ１２の角度が何度であるというような正確なデータを提示することなども可能になる。

本発明によれば、磁気センサによる高速、高精度なデータにより、簡易的なシステムで、精度の高い計測（３Ｄ計測）を行うことができる。また、スウィング中のゴルファの映像とその所定時間毎の３次元スティックピクチャとを重ねて、あるいは、並べて表示することによって、磁気センサによる定量的なデータと映像による視覚的な認識が両立でき、効率的なフィッティングやレッスンを高精度にリアルタイムに行うことができる。

なお、本発明は、ゴルフクラブのスウィングに限らず、野球のバット、テニスやバトミントンのラケットのスウィング等のように、打撃用具をスウィングする時のスウィングを表示する場合にも同様に適用可能である。

本発明は、基本的に以上のようなものである。
以上、本発明のスウィング表示方法およびスウィング表示システムについて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

本発明のスウィング表示システムの構成を表す一実施形態の概念図である。 図１に示すスウィング表示システムで用いられる３次元位置方向計測システムの構成を表す概念図である。 ゴルフスウィングのスウィング面を表す概念図である。 スウィング軌道円を表す概念図である。 （ａ）は、アーム角およびリスト角を表す概念図であり、（ｂ）は、シャフトの回転角を表す概念図である。 スウィング中の所定時間毎の３次元スティックピクチャと撮影したスウィング中のゴルファの動作の映像とを重ねて、ゴルファのゴルフクラブのスウィングフォームをディスプレイ画面上に表示した状態を表す概念図である。 スウィング中の所定時間毎の３次元スティックピクチャと撮影したスウィング中のゴルファの動作の映像とを並べて、ゴルファのゴルフクラブのスウィングフォームをディスプレイ画面上に表示した状態を表す概念図である。 スウィング中の３次元スティックピクチャが再生表示される様子を表す概念図である。 図８に続く、スウィング中の３次元スティックピクチャが再生表示される様子を表す概念図である。 図９に続く、スウィング中の３次元スティックピクチャが再生表示される様子を表す概念図である。

符号の説明

１０ ３次元位置方向計測システム
１１ 表示制御装置
１２ ゴルフクラブ
１３ シャフト
１４ グリップ部
１６ レシーバ
１８ トランスミッタ
１９ ケーブル
２０ コントローラ・データ処理装置
２１ ビデオカメラ
２２ パーソナルコンピュータ
２４ 入力手段
２６ ディスプレイ
３０ スウィング表示システム

Claims (8)

1. ゴルフクラブのスウィングフォームを表示するスウィング表示方法であって、
   ゴルファによる前記ゴルフクラブのスウィング時に、該ゴルフクラブのグリップ部に取り付けられた３次元磁気センサによって、スウィング中の前記グリップ部の３次元位置座標および姿勢角度の時系列データを取得するとともに、スウィング中のゴルファの動作をビデオカメラで撮影し、
   前記取得した時系列データと前記ゴルフクラブのシャフトの長さに基づいて、前記スウィング中の前記ゴルフクラブの挙動を表す３次元スティックピクチャを所定時間毎に作成し、
   ゴルフボールの打撃位置および打撃方向が略同一となるように、前記スウィング中の所定時間毎の３次元スティックピクチャと前記撮影したスウィング中のゴルファの動作の映像とを重ねて、あるいは、前記ゴルフボールの打撃方向が略同一となるように、前記３次元スティックピクチャと前記撮影したスウィング中のゴルファの動作の映像とを並べて、前記ゴルファのゴルフクラブのスウィングフォームをディスプレイ画面上に表示することを特徴とするスウィング表示方法。
2. 前記スウィング中の所定時間毎の３次元スティックピクチャと前記撮影したスウィング中のゴルファの動作の映像とを、前記ゴルフボールの打撃位置を基準として、タイミングの同期をとって表示することを特徴とする請求項１に記載のスウィング表示方法。
3. 前記３次元スティックピクチャのデータレートが、前記撮影したスウィング中のゴルファの動作の映像のデータレートの正の整数倍であることを特徴とする請求項１または２に記載のスウィング表示方法。
4. 長さが既知の棒状物の一端に磁気センサを取り付け、前記棒状物の一端の３次元位置座標および姿勢角度のデータを取得するとともに、前記棒状物の映像をビデオカメラで撮影し、
   前記３次元位置座標および姿勢角度のデータと前記ゴルフクラブのシャフトの長さに基づいて、前記棒状物の３次元スティックピクチャを所定時間毎に作成し、
   静止状態にある前記棒状物の３次元スティックピクチャと、静止状態にある前記撮影した棒状物の映像とをディスプレイ画面上に表示し、
   入力手段を介して、前記棒状物の３次元スティックピクチャと前記撮影した棒状物の映像との長さが一致するように、前記棒状物の３次元スティックピクチャの倍率を変更するとともに、前記棒状物の３次元スティックピクチャと前記撮影した棒状物の映像との一端の先端位置および他端の先端位置が一致するように、前記棒状物の３次元スティックピクチャの表示位置を移動するキャリブレーションを行うことにより、前記３次元スティックピクチャの倍率の情報と前記３次元スティックピクチャの表示位置の移動情報を取得することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスウィング表示方法。
5. 前記ゴルフクラブをスウィングする前に、前記キャリブレーションを行い、このキャリブレーションにより取得した前記倍率の情報と前記移動情報とを用いて、前記スウィング中の所定時間毎の３次元スティックピクチャと前記ゴルファの動作の映像を重ねて表示することを特徴とする請求項４に記載のスウィング表示方法。
6. 前記棒状物が前記ゴルフクラブであり、前記棒状物の一端が前記ゴルフクラブのグリップ部の先端であり、他端が前記ゴルフクラブのシャフトのヘッド側先端であることを特徴とする請求項５に記載のスウィング表示方法。
7. 前記棒状物が前記ゴルフクラブであり、前記棒状物の一端が前記ゴルフクラブのグリップ部の先端であり、他端が前記ゴルフクラブのシャフトのヘッド側の先端であるとして、前記ゴルフクラブをスウィングした後で、前記キャリブレーションを行うことを特徴とする請求項４に記載のスウィング表示方法。
8. ゴルフクラブのグリップ部に取り付けられた磁気センサによって、スウィング中の前記グリップ部の３次元位置座標および姿勢角度の時系列データを計測する３次元位置方向計測システムと、ゴルファがゴルフクラブをスウィングする時の映像を撮影するビデオカメラと、前記時系列データと前記ゴルフクラブのシャフトの長さに基づいて、前記スウィング中の前記ゴルフクラブの挙動を表す３次元スティックピクチャを所定時間毎に作成し、入力手段を介して入力される指示に従って、ゴルフボールの打撃位置および打撃方向が略同一となるように、前記スウィング中の所定時間毎の３次元スティックピクチャと前記ゴルファがゴルフクラブをスウィングする時の映像とを重ねて、あるいは、前記ゴルフボールの打撃方向が略同一となるように、前記３次元スティックピクチャと前記ゴルファがゴルフクラブをスウィングする時の映像とを並べてディスプレイの画面上に表示する表示制御装置とを備え、
   前記表示制御装置は、前記入力手段を介して入力される指示に従って、前記ディスプレイ画面上に表示された３次元スティックピクチャの倍率および表示位置を調整する機能を備えていることを特徴とするスウィング表示システム。

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