JP2015126813A - 状態推定装置、状態推定方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】計測対象者の位置に依存せずに動作の状態を適切に推定することが可能な状態推定装置を提供する。
【解決手段】状態推定装置は、３軸角速度センサ１６ａと、状態推定部５１とを備える。３軸角速度センサ１６ａは、テニスボールとテニスラケットとが接触したときのテニスラケットにおける回転軸（グリップ軸）周りの角速度を取得する。状態推定部５１は、当該取得された角速度に基づいて、テニスラケットにおけるテニスボールの接触位置を推定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ユーザの動作の状態を推定する状態推定装置、状態推定方法及びプログラムに関する。

従来、ゴルフクラブのフェイス面とボールとの打球音に基づいて、当該クラブのフェイス面とボールとの打点位置を推定する技術が知られている。

ＷＯ２００６／０９０６３８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された技術では、計測対象者の位置を打球音が適切に抽出できる位置に固定しなければならないため、計測対象者が動いた場合には対応できないという問題があった。

本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、計測対象者の位置に依存せずに動作の状態を適切に推定することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様の状態推定装置は、
第１の物体と第２の物体とが接触したときの前記第２の物体における回転軸周りの角速度を取得する角速度取得手段と、
当該取得された角速度に基づいて、前記第２の物体における前記第１の物体の接触位置を推定する状態推定手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、計測対象者の位置に依存せずに動作の状態を適切に推定できる。

本発明の一実施形態に係る状態推定装置のハードウェアの構成を示すブロック図である。 テニスラケットに設置されたセンサユニットの構成を示す模式図である。 状態推定装置の機能的構成のうち、状態推定処理を実行するための機能的構成を示す機能ブロック図である。 打球時における面ぶれの方向を示す模式図である。 打球時における面ぶれの状態と３軸角速度センサの検出値との関係を示す図であり、図５（ａ）はスイートスポットよりも上側にテニスボールが当たった状態、図５（ｂ）はスイートスポットよりも下側にテニスボールが当たった状態を示す図である。 打球位置のグリップ軸からのずれの大きさを示す模式図である。 フォアハンドストロークにおける打球位置の検出結果を示す模式図である。 バックハンドストロークにおける打球位置の検出結果を示す模式図である。 サービスにおける打球位置の検出結果を示す模式図である。 スイングの状態の推定結果をヒストグラムで表した表示形態例を示す図である。 図３の機能的構成を有する図１の状態推定装置が実行する状態推定処理の流れの一例を説明するフローチャートである。 第２実施形態に係る状態推定装置が実行する状態推定処理の流れの一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。

［第１実施形態］
［全体のハードウェア構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る状態推定装置１のハードウェアの構成を示すブロック図である。
状態推定装置１は、３軸角速度センサ及び３軸加速度センサを備えるセンサユニット１Ａと、センサユニット１Ａによって検出された角速度及び加速度に基づき状態推定処理（後述）を実行する処理ユニット１Ｂとを含んで構成される。

状態推定装置１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１３と、バス１４と、入出力インターフェース１５と、センサ部１６と、入力部１７と、出力部１８と、記憶部１９と、通信部２０と、ドライブ２１と、を備えている。これらのうち、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、バス１４、入出力インターフェース１５、入力部１７、出力部１８、記憶部１９、通信部２０及びドライブ２１はＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等からなる処理ユニット１Ｂに備えられ、センサ部１６はセンサユニット１Ａに備えられている。センサユニット１Ａと処理ユニット１Ｂとは、有線あるいは無線による通信インターフェース（不図示）によって通信可能に構成されている。

ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に記録されているプログラム、または、記憶部１９からＲＡＭ１３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。

ＲＡＭ１３には、ＣＰＵ１１が各種の処理を実行する上において必要なデータ等も適宜記憶される。

ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２及びＲＡＭ１３は、バス１４を介して相互に接続されている。このバス１４にはまた、入出力インターフェース１５も接続されている。入出力インターフェース１５には、入力部１７、出力部１８、記憶部１９、通信部２０及びドライブ２１が接続されている。なお、センサユニット１Ａの３軸角速度センサ１６ａ及び３軸加速度センサ１６ｂも、不図示の通信インターフェースを介して、入出力インターフェース１５に接続される。

センサ部１６は、３軸角速度センサ１６ａと、３軸加速度センサ１６ｂとを備えている。センサ部１６は、センサユニット１Ａ側に備えられ、テニスラケット２に設置される。

３軸角速度センサ１６ａは、テニスラケット２のスイングにおけるＸＹＺ軸方向それぞれの角速度を検出する。そして、３軸角速度センサ１６ａは、検出した角速度を示す信号を処理ユニット１Ｂに出力する。
３軸加速度センサ１６ｂは、テニスラケット２のスイングにおけるＸＹＺ軸方向それぞれの加速度を検出する。そして、３軸加速度センサ１６ｂは、検出した加速度を示す信号を処理ユニット１Ｂに出力する。

入力部１７は、各種釦等で構成され、ユーザの指示操作に応じて各種情報を入力する。
出力部１８は、ディスプレイやスピーカ等で構成され、画像や音声を出力する。
記憶部１９は、ハードディスクあるいはＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成され、状態推定処理に関するデータ等、各種データを記憶する。
通信部２０は、インターネットを含むネットワークを介して他の装置（図示せず）との間で行う通信を制御する。

ドライブ２１には、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、あるいは半導体メモリ等よりなる、リムーバブルメディア３１が適宜装着される。ドライブ２１によってリムーバブルメディア３１から読み出されたプログラムは、必要に応じて記憶部１９にインストールされる。また、リムーバブルメディア３１は、記憶部１９に記憶されている各種データも、記憶部１９と同様に記憶することができる。

［センサユニットの構成］
図２は、テニスラケット２に設置されたセンサユニット１Ａの構成を示す模式図である。
図２において、図２（ａ）は、センサユニット１Ａを設置したテニスラケット２の全体図、図２（ｂ）は、テニスラケット２に設置されたセンサユニット１Ａの拡大図である。なお、図２（ｂ）においては、テニスラケット２をグリップエンド正面から見た状態を示しており、センサユニット１Ａに設定されるＸＹＺ軸を併せて示している。

図２に示すように、センサユニット１Ａは、テニスラケット２のグリップ内（より詳細には、中空状のグリップにおける内部の空間）に設置されている。センサユニット１Ａをグリップ内に設置することで、プレーヤー（ユーザ）によるテニスラケット２のスイングが妨げられることを抑制できる。なお、センサユニット１Ａは、プレーヤーのスイングを妨げない位置であれば、テニスラケット２のグリップエンドに装着したり、スロート（シャフトの二股部分）内に設置したりすることも可能である。

このように設置されたセンサユニット１Ａは、３軸角速度センサ１６ａ及び３軸加速度センサ１６ｂによって、テニスラケット２がスイングされた場合に、フェイスの幅方向（Ｘ軸方向）、グリップエンドからラケットヘッドに向かう方向（Ｙ軸方向）及びフェイスと垂直な方向（Ｚ軸方向）の角速度及び加速度をそれぞれ検出する。
例えば、テニスラケット２のフェイスを地面に対して垂直に維持したまま、右利きのプレーヤーがフォアハンドのスイングを行うと、３軸角速度センサ１６ａの検出結果は、Ｘ軸周りの角速度（−Ｇｘ）成分が主成分となる。

そして、センサユニット１Ａは、検出した角速度及び加速度を示す信号を状態推定装置１の処理ユニット１Ｂに送信する。処理ユニット１Ｂにおいて、プレーヤーのスイングに関する各種パラメータが算出され、スイングの状態が推定される。本実施形態において、状態推定装置１は、スイングの状態として、フェイスにおける打球位置のグリップ軸に対するずれを推定するものとする。

［機能的構成］
図３は、このような状態推定装置１の機能的構成のうち、状態推定処理を実行するための機能的構成を示す機能ブロック図である。
状態推定処理とは、テニスラケット２のスイングにおける角速度及び加速度に基づき、プレーヤーのスイングに関する各種パラメータを算出し、プレーヤーのスイングの状態を推定する一連の処理をいう。

状態推定処理が実行される場合、ＣＰＵ１１においては、状態推定部５１と、出力制御部５２と、が機能する。
なお、状態推定部５１の機能の少なくとも一部を、センサユニット１Ａ側に移譲させてもよい。
状態推定部５１は、３軸角速度センサ１６ａによって検出されたテニスラケット２のＸＹＺ軸方向の角速度を取得する。また、状態推定部５１は、３軸加速度センサ１６ｂによって検出されたテニスラケット２のＸＹＺ軸方向の加速度を取得する。そして、状態推定部５１は、取得した角速度及び加速度に基づき、プレーヤーによるテニスラケット２のスイングの状態を推定する。

図４は、打球時における面ぶれ（Ｙ軸周りの回転）の方向を示す模式図である。
なお、図４においては、右利きのプレーヤーがフォアハンドストロークを行う場合を打球方向の後ろから見た状態を示している。
図４に示すように、右利きのプレーヤーがフォアハンドストロークを行う場合、スイートスポット（フェイス中央部）よりも上側にテニスボールが当たると（図４（ａ）参照）、打球の衝撃によって、インパクト直後の角速度Ｇｙの値は右回転の値（正の値）となる。反対に、スイートスポットよりも下側にテニスボールが当たると（図４（ｂ）参照）、打球の衝撃によって、インパクト直後の角速度Ｇｙの値は左回転の値（負の値）となる。

図５は、打球時における面ぶれの状態と３軸角速度センサ１６ａの検出値（Ｇｘ，Ｇｙ）との関係を示す図であり、図５（ａ）はスイートスポットよりも上側にテニスボールが当たった状態、図５（ｂ）はスイートスポットよりも下側にテニスボールが当たった状態を示す図である。なお、図５（ａ）及び図５（ｂ）における右側のグラフは、打球時における角速度Ｇｘ，Ｇｙの時間変化を示しており、実線がＧｘ、破線がＧｙをそれぞれ示している。
図５（ａ）に示すように、スイートスポットよりも上側にテニスボールが当たった場合、インパクト直後において、角速度Ｇｙは正の値でピークを示す。反対に、図５（ｂ）に示すように、スイートスポットよりも下側にテニスボールが当たった場合、インパクト直後において、角速度Ｇｙは負の値でピークを示す。
このように、インパクト直後の角速度Ｇｙの符号から、テニスラケット２のスイートスポットよりも上側にテニスボールが当たったか、下側にテニスボールが当たったかを判定することができる。

また、図６は、打球位置のグリップ軸からのずれの大きさを示す模式図である。
テニスラケットにテニスボールが当たる強度（インパクトの強度）が同一である場合、てこの原理により、打球位置のグリップ軸からのずれが大きいほどラケットの面ぶれ量（即ち、インパクト直後の角速度Ｇｙのピーク値）が大きくなる。
ただし、実際の打球時には、インパクトの強度は種々異なり、テニスラケット２のスイング速度が遅い場合、面ぶれ量は小さく、テニスラケット２のスイング速度が速い場合、面ぶれ量は大きくなる。
そこで、テニスラケット２のスイング速度に対応するインパクト直前の角速度Ｇｘでインパクト直後の角速度Ｇｙを除算して正規化することで、スイング速度の差による面ぶれ量の検出結果への影響を抑制することができる。

即ち、インパクト時における上下方向（フェイスの幅方向）の打球位置ｙは、（１）式で推定することができる。
ｙ＝±ａ×（Ｇｙ／Ｇｘ）＋ｂ （１）
（１）式において、Ｇｙはインパクト直後の角速度のｙ成分のピーク値、Ｇｘはインパクト直前の角速度のｘ成分の値である。

ただし、ａ，ｂは３軸角速度センサ１６ａの取り付け状態及びスイングの種類等に応じて決定される定数であり、実測による統計的なデータを基に定めることができる。例えば、ａの値の目安としては約２．０〜３．０、ｂの値の目安としては約０〜２．０とすることができる。また、符号はフォアハンドストロークの場合にプラス、バックハンドストロークの場合にマイナスとなる。

図７は、フォアハンドストロークにおける打球位置ｙの検出結果を示す模式図である。
図７においては、３人の被験者（Ｅ１〜Ｅ３）について、フォアハンドストロークのフラット、スピン等、複数の球種を打球した場合の実測値を示している。
図７に示すように、（１）式に基づいて推定した打球位置ｙの値は、高速カメラによって撮影して計測した打球位置と高い相関性を有するものとなっている。
したがって、フォアハンドストロークでのテニスボールの打球時において検出された角速度Ｇｘ，Ｇｙの値を（１）式に代入して打球位置を算出することで、インパクト時における上下方向（フェイスの幅方向）の打球位置を推定することができる。

図８は、バックハンドストロークにおける打球位置ｙの検出結果を示す模式図である。
図８においては、図７の場合と同様に、３人の被験者（Ｅ１〜Ｅ３）について、バックハンドストロークのフラット、スピン等、複数の球種を打球した場合の実測値を示している。
また、図９は、サービスにおける打球位置ｙの検出結果を示す模式図である。
図９においては、図７，８の場合と同様に、３人の被験者（Ｅ１〜Ｅ３）について、サービスのフラット、スライス等、複数の球種を打球した場合の実測値を示している。
図８，９においても、図７と同様に、（１）式に基づいて推定した打球位置ｙの値は、高速カメラによって撮影して計測した打球位置と高い相関性を有するものとなっている。

したがって、バックハンドストローク及びサービスでのテニスボールの打球時において検出された角速度Ｇｘ，Ｇｙの値を（１）式に代入して打球位置を算出することで、インパクト時における上下方向（フェイスの幅方向）の打球位置を推定することができる。なお、フォアハンドストロークにおける打球の上下方向は、サービスにおける打球の左右方向におおよそ対応している。
ここで、フォアハンドストローク、バックハンドストローク及びサービス等のスイングの種類は、テニスラケット２を構えたときの３軸加速度センサ１６ｂにおける検出値から重力方向を求め、さらに、３軸角速度センサ１６ａの検出値の波形から判定することができる。

状態推定部５１は、（１）式に基づいて推定した打球位置ｙをスイングの状態の推定結果とし、予め設定された表示形態の推定結果を示すデータ（以下、「結果表示データ」と呼ぶ。）を生成する。また、状態推定部５１は、算出した打球位置ｙを示すデータや生成した結果表示データを記憶部１９に記憶させる。

図１０は、スイングの状態の推定結果をヒストグラムで表した表示形態例を示す図である。
図１０においては、プレーヤーのスイング（例えば、フォアハンドストロークのスイング）について、打球位置の上下方向の区分毎に、度数（ショット数）が示されている。
図１０のような表示形態とする場合、状態推定部５１が複数回のスイングについて、打球位置のばらつきを示すデータ（ヒストグラム）を生成し、プレーヤーのスイングの評価（スイングの安定性等）を示す情報を提示することができる。

なお、プレーヤーのスイングとして、フォアハンドストローク、バックハンドストローク及びサービスそれぞれについてスイングの状態を推定し、フォアハンドストローク、バックハンドストローク及びサービスのスイングそれぞれについて、図１０に示すヒストグラムを生成することとしてもよい。

図３に戻り、出力制御部５２は、状態推定部５１によって生成された結果表示データを記憶部１９から読み出し、結果表示データに基づいて、出力部１８に推定結果を表示させるための制御を実行する。

［動作］
次に、動作を説明する。
図１１は、図３の機能的構成を有する図１の状態推定装置１が実行する状態推定処理の流れの一例を説明するフローチャートである。
状態推定処理は、処理ユニット１Ｂの入力部１７を介して状態推定処理の起動が指示入力されることに対応して開始される。

状態推定処理が開始されると、ステップＳ１において、状態推定部５１は、センサユニット１Ａの３軸角速度センサ１６ａ及び３軸加速度センサ１６ｂから、通信によって、テニスラケット２のスイングにおける角速度及び加速度の検出結果を取得する。
ステップＳ２において、状態推定部５１は、テニスラケット２のスイングにおける角速度Ｇｙにピークがあるか否かの判定行う。具体的には、状態推定部５１は、テニスラケット２のスイングにおける角速度Ｇｙに、予め設定された閾値よりも大きい値を示すピークがあるか否かの判定を行う。
テニスラケット２のスイングにおける角速度Ｇｙにピークがない場合、ステップＳ２においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ１に移行する。
これに対し、テニスラケット２のスイングにおける角速度Ｇｙにピークがある場合、ステップＳ２においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ３に移行する。

ステップＳ３において、状態推定部５１は、（１）式に従って、スイングの状態の推定結果として打球位置ｙを算出する。
ステップＳ４において、状態推定部５１は、算出した打球位置ｙに基づいて、予め設定された表示形態の結果表示データを生成する。なお、算出された打球位置ｙを示すデータや生成された結果表示データは、記憶部１９に記憶される。

ステップＳ５において、出力制御部５２は、スイング状態の推定結果を表示させるための指示入力があるか否かの判定を行う。
スイング状態の推定結果を表示させるための指示入力がない場合、ステップＳ５においてＮＯと判定されて、状態推定処理が繰り返される。
これに対し、スイング状態の推定結果を表示させるための指示入力がある場合、ステップＳ５においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ６に移行する。

ステップＳ６において、出力制御部５２は、記憶部１９から読み出した結果表示データに基づいて、出力部１８にスイングの状態の推定結果として打球位置ｙを表示させる。
例えば、出力制御部５２は、図１０に示すヒストグラムによって、スイングの状態の推定結果を出力部１８に表示させる。
ステップＳ６の処理の後、状態推定処理が繰り返される。
なお、ステップＳ５に示すように、本実施形態において、スイング状態の推定結果の表示は、ユーザによって表示を指示する操作が行われた場合に、出力制御部５２によって実行されるものとする。ただし、状態推定部５１によって結果表示データが生成される毎に、出力制御部５２が逐次、スイング状態の推定結果を表示することとしてもよい。

このような処理により、センサユニット１Ａによって検出したテニスラケット２の角速度及び加速度が処理ユニット１Ｂに送信される。そして、処理ユニット１Ｂが、受信したテニスラケット２の角速度及び加速度に基づいて、プレーヤーのスイングの状態として、インパクト時の打球位置（図６参照）を推定する。そして、処理ユニット１Ｂの出力部１８に推定結果を表示することによって、推定された打球位置をプレーヤーに報知する。
これにより、ユーザに対して、プレーヤーのスイングの状態を報知することができる。
したがって、計測対象者の位置に依存せずに動作の状態を適切に推定できる。
また、プレーヤーのスイングを高速カメラによって撮影することなく、テニスラケット２における打球位置を推定することが可能となる。
また、練習や試合で使用されるものと同様のテニスラケットの形態を維持しながら、テニスラケット２における打球位置の推定を行うことが可能となる。
さらに、打球位置をプレーヤーにフィードバックすることで、プレーヤーの効率的な技術の上達を支援することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
第１実施形態においては、状態推定装置１を構成するセンサユニット１Ａと処理ユニット１Ｂとを別体とし、センサユニット１Ａのみをテニスラケット２に設置するものとした。
これに対し、本実施形態における状態推定装置１は、センサユニット１Ａと処理ユニット１Ｂとが一体として構成され、処理ユニット１Ｂを含む状態推定装置１がテニスラケット２に設置されるものである。即ち、本実施形態における状態推定装置１は、テニスラケット２のグリップ内等に設置可能な小型の情報処理装置として構成される。

したがって、本実施形態における状態推定装置１は、図１に示すハードウェア構成及び図３に示す機能的構成を有する一体の装置として構成される。
なお、本実施形態における出力部１８は、赤色、緑色、黄色等のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を備えており、これらのＬＥＤを用いて、スイングの状態（打球位置）を報知する。

［動作］
次に、動作を説明する。
図１２は、第２実施形態に係る状態推定装置１が実行する状態推定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
状態推定処理は、処理ユニット１Ｂの入力部１７を介して状態推定処理の起動が指示入力されることに対応して開始される。
図１２に示す状態推定処理において、ステップＳ１〜ステップＳ３までの処理は、図１１に示す場合と同様である。

ステップＳ４１において、状態推定部５１は、打球位置のグリップ軸からのずれの大きさを判定する。
ステップＳ４１において、打球位置のグリップ軸からのずれの大きさが設定された範囲以内である場合（例えば、スイートスポットの範囲内で打球した場合）、処理はステップＳ５１に移行する。
また、ステップＳ４１において、打球位置のグリップ軸からのずれの大きさが設定された範囲よりも上側に大きくずれている場合（例えば、スイートスポットよりも上側で打球した場合）、処理はステップＳ５２に移行する。
さらに、ステップＳ４１において、打球位置のグリップ軸からのずれの大きさが設定された範囲よりも下側に大きくずれている場合（例えば、スイートスポットよりも下側で打球した場合）、処理はステップＳ５３に移行する。

ステップＳ５１において、状態推定部５１は、打球位置のグリップ軸からのずれの大きさが設定された範囲以内であることを示す情報（以下、「適正位置情報」と呼ぶ。）を出力制御部５２に出力する。
ステップＳ５２において、状態推定部５１は、打球位置のグリップ軸からのずれの大きさが設定された範囲よりも上側に大きくずれていることを示す情報（以下、「上側ずれ情報」と呼ぶ。）を出力制御部５２に出力する。
ステップＳ５３において、状態推定部５１は、打球位置のグリップ軸からのずれの大きさが設定された範囲よりも下側に大きくずれていることを示す情報（以下、「下側ずれ情報」と呼ぶ。）を出力制御部５２に出力する。

ステップＳ６１において、出力制御部５２は、適正位置情報が入力されることに対応して、出力部１８における緑色のＬＥＤを点灯させる。
ステップＳ６２において、出力制御部５２は、上側ずれ情報が入力されることに対応して、出力部１８における赤色のＬＥＤを点灯させる。
ステップＳ６３において、出力制御部５２は、下側ずれ情報が入力されることに対応して、出力部１８における黄色のＬＥＤを点灯させる。
ステップＳ６１〜ステップＳ６３の処理の後、状態推定処理が繰り返される。

なお、本実施形態において、ステップＳ５１〜ステップＳ５３の処理は、ステップＳ４１における判定の後、状態推定部５１によって逐次実行されるものとする。ただし、ステップＳ４１における判定結果を記憶部１９に記憶しておき、ユーザによって推定結果の報知を指示する操作が行われた場合に、状態推定部５１がスイング状態の推定結果の報知を実行することとしてもよい。

このような処理により、センサユニット１Ａによって検出したテニスラケット２の角速度及び加速度に基づいて、処理ユニット１Ｂが、プレーヤーのスイングの状態として、インパクト時の打球位置（図６参照）を推定する。そして、処理ユニット１Ｂの出力部１８におけるＬＥＤを点灯させることによって、推定された打球位置をプレーヤーに報知する。
これにより、ユーザに対して、プレーヤーのスイングの状態を逐次報知することができる。
したがって、計測対象者の位置に依存せずに動作の状態を適切に推定できる。

［応用例１］
上記実施形態において、センサユニット１Ａによって検出された角速度及び加速度に基づいて推定された推定結果を記憶部１９に記憶するものとして説明した。
これに対し、センサユニット１Ａによって検出された角速度及び加速度のデータを記憶部１９に記憶しておき、推定結果の報知が指示された場合に、指示された報知形態（所定の表示形態による報知あるいはＬＥＤによる報知等）で、スイングの状態の推定結果を報知することとしてもよい。
この場合、推定結果の報知が指示された場合に、状態推定部５１が記憶部１９から角速度及び加速度のデータを読み出し、状態推定処理を実行することによって、指示された報知形態に対応する推定結果のデータを生成する。そして、出力制御部５２が、状態推定部５１によって生成された推定結果のデータに基づいて、スイングの状態の推定結果を報知する。
これにより、プレーヤーのスイングについて、任意のタイミングで、目的とする報知形態の推定結果を柔軟に提示することが可能となる。

以上のように構成される状態推定装置１は、３軸角速度センサ１６ａと、状態推定部５１とを備える。
３軸角速度センサ１６ａは、テニスボールとテニスラケット２とが接触したときのテニスラケット２における回転軸（グリップ軸）周りの角速度を取得する。
状態推定部５１は、当該取得された角速度に基づいて、テニスラケット２におけるテニスボールの接触位置を推定する。
これにより、３軸角速度センサ１６ａによって取得されたテニスラケット２の角速度に基づいて、テニスラケット２におけるテニスボールの接触位置が推定される。
したがって、計測対象者の位置に依存せずに動作の状態を適切に推定できる。

また、状態推定部５１は、テニスラケット２における回転軸周りの角速度の向きに基づいて、テニスラケット２におけるテニスボールの接触位置が、回転軸に対していずれの側にあるかを判定する。
これにより、テニスラケット２におけるテニスボールの接触位置をより高精度に推定することが可能となる。

また、状態推定装置１は、センサユニット１Ａと、処理ユニット１Ｂとを有する。
センサユニット１Ａは、３軸角速度センサ１６ａを備える。
処理ユニット１Ｂは、センサユニット１Ａと別体として構成され、状態推定部５１を備える。
これにより、テニスラケット２に設置する部材をより少なくすることができるため、状態推定装置１の設置により、スイングの状態に及ぼす影響を抑制することができる。

また、状態推定装置１は、出力部１８を更に備える。
出力部１８は、接触位置の推定結果を出力する。また、出力部１８は、接触位置の推定結果を出力させるための指示操作に応じて、接触位置の推定結果を出力する。
これにより、所望のタイミングで接触位置の推定結果を確認することが可能となる。

また、状態推定装置１は、出力部１８を更に備える。
出力部１８は、状態推定部５１による接触位置の推定結果を逐次出力する。
これにより、テニスラケット２でテニスボールを打つ毎に、逐次、接触位置の推定結果を確認することが可能となる。

また、状態推定装置１は、３軸加速度センサ１６ｂを更に備える。
状態推定部５１は、接触直前のテニスラケット２の加速度と、テニスボールとテニスラケットとが接触した直後のテニスラケット２における回転軸周りの角速度の大きさとに基づいて、接触位置を推定する。
これにより、スイングの速度が種々異なる場合であっても、より正確な接触位置の推定を行うことが可能となる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

上述の実施形態では、出力部１８における結果表示データの表示、あるいは、出力部１８におけるＬＥＤの点灯により、スイングの状態の推定結果を出力するものとしたが、これに限られない。例えば、音声やアラーム音等の音によってスイングの状態の推定結果を出力することとしてもよい。
また、上述の実施形態では、テニスラケットに本発明を適用するものとしたが、これに限られない。例えば、バドミントンのラケット、スカッシュのラケット、卓球のラケット等、移動する物体を打つスポーツの道具一般に本発明を適用することができる。

また、上述の実施形態では、本発明が適用される状態推定装置１の処理ユニット１Ｂは、ＰＣを例として説明したが、特にこれに限定されない。
例えば、本発明は、情報処理機能を有する電子機器一般に適用することができる。具体的には、例えば、本発明は、ノート型のパーソナルコンピュータ、プリンタ、テレビジョン受像機、ビデオカメラ、携帯型ナビゲーション装置、スマートフォン、携帯電話機、リスト型の端末装置、ポータブルゲーム機等に適用可能である。

上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。
換言すると、図３の機能的構成は例示に過ぎず、特に限定されない。即ち、上述した一連の処理を全体として実行できる機能が状態推定装置１に備えられていれば足り、この機能を実現するためにどのような機能ブロックを用いるのかは特に図３の例に限定されない。
また、１つの機能ブロックは、ハードウェア単体で構成してもよいし、ソフトウェア単体で構成してもよいし、それらの組み合わせで構成してもよい。

一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータ等にネットワークや記録媒体からインストールされる。
コンピュータは、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータであってもよい。また、コンピュータは、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能なコンピュータ、例えば汎用のパーソナルコンピュータであってもよい。

このようなプログラムを含む記録媒体は、ユーザにプログラムを提供するために装置本体とは別に配布される図１のリムーバブルメディア３１により構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される記録媒体等で構成される。リムーバブルメディア３１は、例えば、磁気ディスク（フロッピディスクを含む）、光ディスク、または光磁気ディスク等により構成される。光ディスクは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ−Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ），ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ），Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標） Ｄｉｓｃ（ブルーレイディスク）等により構成される。光磁気ディスクは、ＭＤ（Ｍｉｎｉ−Ｄｉｓｋ）等により構成される。また、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される記録媒体は、例えば、プログラムが記録されている図１のＲＯＭ１２や、図１の記憶部１９に含まれるハードディスク等で構成される。

なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、その順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。

以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例示に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。本発明はその他の様々な実施形態を取ることが可能であり、さらに、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、省略や置換等種々の変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、本明細書等に記載された発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

以下に、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［付記１］
第１の物体と第２の物体とが接触したときの前記第２の物体における回転軸周りの角速度を取得する角速度取得手段と、
当該取得された角速度に基づいて、前記第２の物体における前記第１の物体の接触位置を推定する状態推定手段と、
を備えることを特徴とする状態推定装置。
［付記２］
前記状態推定手段は、前記第２の物体における回転軸周りの角速度の向きに基づいて、前記第２の物体における前記第１の物体の接触位置が、前記回転軸に対していずれの側にあるかを判定することを特徴とする付記１に記載の状態推定装置。
［付記３］
前記角速度取得手段を備える第１のユニットと、
前記第１のユニットと別体として構成され、前記状態推定手段を備える第２のユニットと、
を有することを特徴とする付記１または２に記載の状態推定装置。
［付記４］
前記接触位置の推定結果を出力する出力手段を更に備え、
前記出力手段は、前記接触位置の推定結果を出力させるための指示操作に応じて、前記接触位置の推定結果を出力することを特徴とする付記１から３のいずれか１つに記載の状態推定装置。
［付記５］
前記接触位置の推定結果を出力する出力手段を更に備え、
前記出力手段は、前記状態推定手段による前記接触位置の推定結果を逐次出力することを特徴とする付記１から３のいずれか１つに記載の状態推定装置。
［付記６］
前記第２の物体における加速度を検出する加速度検出手段を更に備え、
前記状態推定手段は、接触直前の前記第２の物体の加速度と、前記第１の物体と前記第２の物体とが接触した直後の前記第２の物体における回転軸周りの角速度の大きさとに基づいて、前記接触位置を推定することを特徴とする付記１から５のいずれか１つに記載の状態推定装置。
［付記７］
第１の物体と第２の物体とが接触したときの前記第２の物体における回転軸周りの角速度に基づいて、前記第２の物体における前記第１の物体の接触位置を推定する状態推定ステップを含むことを特徴とする状態推定方法。
［付記８］
コンピュータに、
第１の物体と第２の物体とが接触したときの前記第２の物体における回転軸周りの角速度に基づいて、前記第２の物体における前記第１の物体の接触位置を推定する状態推定機能を実現させることを特徴とするプログラム。

１・・・状態推定装置，１Ａ・・・センサユニット，１Ｂ・・・処理ユニット，２・・・テニスラケット，１１・・・ＣＰＵ，１２・・・ＲＯＭ，１３・・・ＲＡＭ，１４・・・バス，１５・・・入出力インターフェース，１６・・・センサ部，１６ａ・・・３軸角速度センサ，１６ｂ・・・３軸加速度センサ，１７・・・入力部，１８・・・出力部，１９・・・記憶部，２０・・・通信部，２１・・・ドライブ，３１・・・リムーバブルメディア，５１・・・状態推定部，５２・・・出力制御部

Claims (8)

1. 第１の物体と第２の物体とが接触したときの前記第２の物体における回転軸周りの角速度を取得する角速度取得手段と、
   当該取得された角速度に基づいて、前記第２の物体における前記第１の物体の接触位置を推定する状態推定手段と、
   を備えることを特徴とする状態推定装置。
2. 前記状態推定手段は、前記第２の物体における回転軸周りの角速度の向きに基づいて、前記第２の物体における前記第１の物体の接触位置が、前記回転軸に対していずれの側にあるかを判定することを特徴とする請求項１に記載の状態推定装置。
3. 前記角速度取得手段を備える第１のユニットと、
   前記第１のユニットと別体として構成され、前記状態推定手段を備える第２のユニットと、
   を有することを特徴とする請求項１または２に記載の状態推定装置。
4. 前記接触位置の推定結果を出力する出力手段を更に備え、
   前記出力手段は、前記接触位置の推定結果を出力させるための指示操作に応じて、前記接触位置の推定結果を出力することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の状態推定装置。
5. 前記接触位置の推定結果を出力する出力手段を更に備え、
   前記出力手段は、前記状態推定手段による前記接触位置の推定結果を逐次出力することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の状態推定装置。
6. 前記第２の物体における加速度を検出する加速度検出手段を更に備え、
   前記状態推定手段は、接触直前の前記第２の物体の加速度と、前記第１の物体と前記第２の物体とが接触した直後の前記第２の物体における回転軸周りの角速度の大きさとに基づいて、前記接触位置を推定することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の状態推定装置。
7. 第１の物体と第２の物体とが接触したときの前記第２の物体における回転軸周りの角速度に基づいて、前記第２の物体における前記第１の物体の接触位置を推定する状態推定ステップを含むことを特徴とする状態推定方法。
8. コンピュータに、
   第１の物体と第２の物体とが接触したときの前記第２の物体における回転軸周りの角速度に基づいて、前記第２の物体における前記第１の物体の接触位置を推定する状態推定機能を実現させることを特徴とするプログラム。

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