JP2015144869A - 運動解析装置、運動解析方法 - Google Patents

Abstract

【課題】微小な動きから、大きな動きまで正確に検出可能とする軌道解析装置および軌道解析方法を提供する。【解決手段】物体に固定され、角速度センサー５０と、少なくとも２個の加速度センサー６１、６２とを備える慣性センサー１０を備える姿勢検出部２０と、検出データを増幅しＡ／Ｄ変換するデータＩ／Ｆ部３０と、データを処理する演算部４０と、演算結果に基づき、加速度センサーのどちらか一方の加速度センサーを選択するセンサー制御部８０と、選択された加速度センサーを含む慣性センサーからの出力データから姿勢データを生成し、送出する姿勢データ生成部７０と、を備える姿勢検出装置１００と、姿勢検出装置からの姿勢データを解析する解析部２２０と、姿勢データおよび解析結果を保存する保存部と、解析結果を通知する通知部２４０と、を備える解析装置２００と、姿勢検出装置と解析装置との通信手段９０、２１０と、を含む軌道解析装置１０００。【選択図】図１

Description

本発明は、物体の挙動を解析するための、軌道解析装置および軌道解析方法に関する。

従来、物体あるいは人間の運動を解析する方法として、モーションキャプチャが広く知られた方法であった。しかし、モーションキャプチャでは、その方式にも依るが専用のスタジオを必要とする場合、特殊な機器を必要とする場合、など制限された使用条件であった。また、対象物の計測したい部位に複数の加速度センサー、あるいは加速度センサーとジャイロセンサーを設け、計測部位の加速度、および角速度データから対象物の運動解析を行うことが、対象物をテニスラケットとして開示されている（特許文献１）。

特開２００９−１２５４９９号公報

しかし、上述の特許文献１において用いられる加速度センサーでは、センサーが検出できるダイナミックレンジ、言い換えると最大加速度と、検出精度とは互いにトレードオフ（二律背反）的な関係にある。従って、例えば低ダイナミックレンジの加速度センサーを用いた場合には、緩やかの動きに対しては高精度で検出可能であるが、早い動きに対してはセンサーの特性が飽和状態となり正確な動きを捉えることができなくなってしまう。

反対に、高ダイナミックレンジのセンサーを用いた場合には、早い動きでも検出は可能であるが、緩やかな動きに対してはきめ細かなデータ取得ができないという課題がある。そのために、例えばテニスのような緩やかな動きと早い動きが伴うスポーツにおいて、特許文献１に開示されているセンサーを配置したテニスラケットを動作させても、ラケットの動作範囲全域での正確な動作データを取得することは困難となり、適切なフォームの改善や用具の適合性判断を行うことができず、使用者の身体的負担を軽減すること、技術的に上達すること、などを阻害していた。

そこで、微小な動きから、大きな動きまで正確に検出可能とする軌道解析装置および軌道解析方法を提供する。

本発明は、少なくとも上述の課題の一つを解決するように、下記の形態または適用例として実現され得る。

〔適用例１〕本適用例による軌道解析装置は、物体Ａに固定され、角速度センサーと、ダイナミックレンジの異なる少なくとも２個の加速度センサーと、を備える慣性センサーを備える姿勢検出部と、前記姿勢検出部で取得した検出データを増幅しＡ／Ｄ変換するデータＩ／Ｆ部と、前記データＩ／Ｆ部からのデータを処理する演算部と、前記演算部からの演算結果に基づき、前記加速度センサーのどちらか一方の加速度センサーを選択する制御信号を生成するセンサー制御部と、前記センサー制御部からの制御データにより選択された前記加速度センサーを含む前記慣性センサーからの出力データから姿勢データを生成し、送出する姿勢データ生成部と、を備える姿勢検出装置と、前記姿勢検出装置からの前記姿勢データを解析する解析部と、前記姿勢データおよび解析結果を保存する保存部と、前記解析結果を通知する通知部と、を備える解析装置と、前記姿勢検出装置と前記解析装置との通信手段と、を含むことを特徴とする。
また、他の態様では、ダイナミックレンジが異なる第１加速度センサーおよび第２加速度センサーからの出力データの選択を行うセンサー制御部と、前記センサー制御部により選択された前記出力データを用いて解析データを生成することを特徴とする。前記センサー制御部は、加速度の大きさに基づき、前記第１加速度センサーおよび前記第２加速度センサーからの前記出力データの選択を行うことを特徴とする。前記第１加速度センサーおよび前記第２加速度センサーの出力データの切り替え時の不連続なデータを連続したデータに補正するレベル補正部を備えることを特徴とする。前記第１加速度センサーおよび前記第２加速度センサーを含み、前記第１加速度センサーおよび前記第２加速度センサーで取得した出力データをアナログ−デジタル変換するデータＩ／Ｆ部と、前記データＩ／Ｆ部からのデータを処理する演算部と、を含み、前記センサー制御部は、前記演算部からの演算結果に基づき前記出力データの選択を行うことを特徴とする。角速度センサーを備え、前記第１加速度センサー、前記第２加速度センサー、および前記角速度センサーの少なくとも２つの出力データを用いて姿勢データを生成することを特徴とする。

上述の適用例によれば、高、低ダイナミックレンジセンサーの最適な計測レンジ範囲で対象物の姿勢データを検出し、軌道解析データとすることで、緩やかな動きから早い動きまで、高い精度の姿勢データを得ることが可能となる。従って、この高い精度の姿勢データを軌道解析装置により解析し、高精度の解析結果を測定者に通知することができる。この通知される結果に基づき、例えばスポーツ用具を使用する場合のフォーム改善、用具の適合性判断などを行うことができる。

なお、物体Ａとは、例えばテニス、スカッシュ、バトミントンなどのラケット、ゴルフクラブ、野球のバット、アイスホッケーのスティック、ビリヤードのキュー、ハンマー投げのハンマー、槍投げ競技の槍、カヌー、カヤックなどのオール、などプレーヤー（人間）が手に持つ用具が挙げられる。また、物体Ａとして、例えばスキー、スノーボード、サーフィンボード、そり、など人が乗って操作する用具も挙げられる。更には、スカイダイビング、水泳、など人間自体も対象として挙げられる。

〔適用例２〕上述の適用例において、前記角速度センサーが３軸角速度センサーであり、前記加速度センサーが３軸加速度センサーであることを特徴とする。

上述の適用例によれば、複雑な対象物である物体Ａの姿勢、軌道を正確に検出することができる。

〔適用例３〕上述の適用例において、前記加速度センサーは、＋２０Ｇ〜−２０Ｇのダイナミックレンジを備える高ダイナミックレンジセンサーと、＋５Ｇ〜−５Ｇのダイナミックレンジを備える低ダイナミックレンジセンサーと、であることを特徴とする。

上述の適用例によれば、低ダイナミックレンジセンサーでは、対象物の物体Ａの静止状態から緩やかに動かす軌道範囲、および運動のピークを超えて運動を停止するまでの緩やかに動かす軌道範囲において、加速度の僅かな変化も正確に検出することが可能となる。また高ダイナミックレンジセンサーでは、運動のピーク時前後の早く対象物の物体Ａを動かす軌道範囲においては、加速度のピーク値を確実に検出することができる。

〔適用例４〕本適用例の軌道解析方法は、物体Ａに固定される慣性センサーに備える角速度センサーと、少なくとも２個の加速度センサーの内の相対的に低いダイナミックレンジを有する低ダイナミックレンジセンサーとによる前記物体Ａの挙動を検出する初期運動検出手段と、前記初期運動検出手段における検出データが、前記低ダイナミックレンジセンサーのダイナミックレンジ領域を超えた時、前記加速度センサーの内の相対的に高いダイナミックレンジを有する高ダイナミックレンジセンサーに切り換えて、前記物体Ａの挙動を検出する中期運動検出手段と、前記中期運動検出手段における検出データが、前記低ダイナミックレンジセンサーのダイナミックレンジ領域内に入った時、前記低ダイナミックレンジセンサーに切り換えて、前記物体Ａの挙動を検出する後期運動検出手段と、を含むことを特徴とする。
また、他の態様では、少なくとも２個の加速度センサーのうち相対的に低いダイナミックレンジを備えた第１加速度センサーによる第1運動検出段階と、前記第１運動検出段階における前記第１加速度センサーの検出データが閾値を超えた場合に、前記少なくとも２個の加速度センサーのうち相対的に高いダイナミックレンジを有する第２加速度センサーに切り換えて検出する第２運動検出段階と、を含む運動解析方法であることを特徴とする。前記第２運動検出段階における前記第２加速度センサーの検出データが、前記第１加速度センサーのダイナミックレンジ領域内に入った場合に前記第１加速度センサーに切り換えて検出する第３運動検出段階と、を含むことを特徴とする。

上述の適用例によれば、対象物の物体Ａの静止状態から緩やかに動かす軌道範囲、および運動のピークを超えて運動を停止するまでの緩やかに動かす軌道範囲において、加速度の僅かな変化も正確に検出する低ダイナミックレンジセンサーと、運動のピーク時前後の早く対象物の物体Ａを動かす軌道範囲において、加速度のピーク値を確実に検出するまた高ダイナミックレンジセンサーとを、切り換えて正確な運動の軌道解析を可能とするデータを取得することができる。

〔適用例５〕上述の適用例において、前記初期運動検出手段における、前記高ダイナミックレンジセンサーに切り換えたときの前記低ダイナミックレンジセンサーの検出最終データに、切り換えられた前記高ダイナミックレンジセンサーの検出開始データを一致させ、前記中期運動検出手段における、前記低ダイナミックレンジセンサーに切り換えたときの前記低ダイナミックレンジセンサーの検出開始データに、切り換えられた前記高ダイナミックレンジセンサーの検出最終データを一致させるレベル補正工程を備えることを特徴とする。
また、他の態様では、前記第１加速度センサーから前記第２加速度センサーに切り換えた場合に、前記第１加速度センサーの検出最終データに切り換えられた前記第２加速度センサーの検出開始データを一致させる第１レベル補正工程を備えることを特徴とする。前記第２加速度センサーから前記第１加速度センサーに切り換えた場合に、前記第１加速度センサーの検出開始データに切り換えられた前記第２加速度センサーの検出最終データを一致させる第２レベル補正工程を備えることを特徴とする。

上述の適用例によれば、センサーの切り換えによって不連続データとなる検出データを、レベル補正によって連続データ化し、軌道解析結果を連続した軌道として通知することを可能とする。

第１実施形態に係る、基本システム構成を示すブロック図。 第１実施形態に係る、テニスラケットの平面図。 テニスラケットの軌道を説明する概念図。 低ダイナミックレンジセンサーと高ダイナミックセンサーの特性を概念的に説明する検出データを表わすグラフ。 第２実施形態に係る、軌道解析方法のフロー説明図。 第２実施形態に係る、姿勢検出データを概念的に説明する検出データを表わすグラフ。 第２実施形態に係る、姿勢検出データを概念的に説明する検出データを表わすグラフ。 変形例に係る、姿勢検出データを概念的に説明する検出データを表わすグラフ。

以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明に係る第１実施形態の基本システム構成を示すブロック図である。本実施形態の軌道解析装置１０００は被測定物に固定される姿勢検出装置１００と、無線により姿勢検出装置１００より送られるデータを受信し、解析と結果を通知する解析装置２００と、を備える。本実施形態では図２に示すように、テニスラケット３００のグリップ３００ａの端部３００cに姿勢検出装置１００を固定し、テニスラケット３００の軌道解析を例に説明する。

周知の通り、テニスラケット３００はグリップ３００ａをプレイヤーが握り、ボールをテニスラケット３００のガット面３００ｂで打ち返すスポーツである。この時、常にプレイヤーは狙った位置（相手コート内）に正確にボールを打ち返すことが要求され、そのためには安定したテニスラケット３００のスイング軌道を描いてテニスラケット３００をスイングすることができるか、に依る。この正確なスイングを行うには、プレイヤー自身の熟達度、テニスラケット３００自体のバランス、プレイヤーとテニスラケット３００の適合度（扱い易さ）等が関連してくる。これらの影響要因を、テニスラケット３００が描く軌跡を検出、解析して定量的に評価できるようにするのが本発明に係る第１実施形態の目的機能である。

軌道解析装置１０００に備える姿勢検出装置１００は、上述の通りテニスラケット３００に固定される。本実施例ではグリップ３００ａの端部３００ｃに、姿勢検出装置１００を固定したが、例えばテニスラケット３００のほぼ中央部である位置３００ｄに固定しても良い。しかし、プレイヤーにとって、僅かなテニスラケット３００のバランスの違いが影響するため、本実施例のようにバランスへの影響の少ないグリップ３００ａの端部３００ｃに姿勢検出装置１００を固定するのが好ましい。

姿勢検出装置１００は、テニスラケット３００の姿勢および加速度を検出する慣性センサー１０を備える姿勢検出部２０と、姿勢検出部２０から送られるアナログデータをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器を備えるデータＩ／Ｆ３０と、データＩ／Ｆ３０からのデータを演算するＣＰＵを備える演算部４０と、を含んでいる。

慣性センサー１０は、テニスラケット３００の姿勢を検出する３軸角速度センサー５０（以下、角速度センサー５０という）と、テニスラケット３００のスイング時の加速度を検出する３軸加速度センサー６１、６２を備えている。３軸加速度センサー６１、６２は互いにダイナミックレンジ、いわゆる検出可能加速度領域が異なり、３軸加速度センサー６１はダイナミックレンジが＋５Ｇ〜−５Ｇ（Ｇ：重力加速度）の範囲の性能であり、３軸加速度センサー６２はダイナミックレンジが＋２０Ｇ〜−２０Ｇの範囲の性能を持つものを用いる。なお、以下の説明の中では、２個の３軸加速度センサー６１、６２の機能を明確にするために、３軸加速度センサー６１を低ダイナミックレンジセンサー６１といい、３軸加速度センサー６２を高ダイナミックレンジセンサー６２という。

姿勢検出装置１００は、更に演算部４０によって得られた演算結果から、後述する解析方法におけるセンサー制御のための制御データを作成する姿勢データ生成部７０と、姿勢データ生成部７０において生成された姿勢データに基づいて、慣性センサー１０に備える低ダイナミックレンジセンサー６１、高ダイナミックレンジセンサー６２、および角速度センサー５０を制御するセンサー制御部８０を備えている。また、姿勢検出装置１００から解析装置２００へのデータの送信を、本実施形態では無線通信手段によって行うので、更に送信部９０を備えている。

姿勢検出装置１００によって検出されたテニスラケット３００の軌道データは、送信部９０より解析装置２００に送信される。解析装置２００は、送られたデータに基づき観測者に対して解析結果を通知するもので、解析装置２００は姿勢検出装置１００から送られる無線データを受信する受信部２１０と、受信したデータを解析するＣＰＵと解析結果を保存するメモリーなどを備える解析部２２０と、解析部２２０における作業を指示する操作部２３０と、解析部２２０での解析結果を観測者へ通知する通知部２４０と、を含んでいる。

テニスラケットのスイングの軌跡を模式図的に示している図３において、テニスラケット３００の軌道Ａは、緩やかな動きのテイクバック時、すなわち初期運動検出時の軌道ａ１と、ボールを打撃するまでの早い動きの中期運動検出時の軌道ａ２、そしてボール打撃後の徐々に緩やかな動きになるフォローの後期運動検出時の軌道ａ３で構成される。この軌道Ａを検出し解析するために、軌道解析装置１０００では、姿勢検出装置１００に低ダイナミックレンジセンサー６１と高ダイナミックレンジセンサー６２とを備え、緩やかな動きの軌道ａ１とａ３との検出に適した低ダイナミックレンジセンサー６１で計測し、早い動きの軌道ａ２の検出には高ダイナミックレンジセンサー６２により計測することで、高い精度で軌道Ａのデータを得ることが可能となる。

ここで、低ダイナミックレンジセンサー６１、高ダイナミックレンジセンサー６２の特性について、概要の説明をする。図４はセンサー特性を示す概念図であり図４（ａ）は、例えば図３における緩やかな動きの軌道ａ１での検出特性、図４（ｂ）は早い動きの軌道ａ２での検出特性を示している。

図４（ａ）の穏やかな動きの時、計測可能レンジＲ_Lを持つ低ダイナミックレンジセンサー６１の検出結果がＬ１、計測可能レンジＲ_Hを持つ高ダイナミックレンジセンサー６２の検出結果がＨ１である。この図でも分かるように、Ｌ１は検出結果の細部に亘ってデータを取得することができ、小さい加速度の変化も捉えることができる。しかしＨ１では、同じ軌道ａ１の計測結果であっても、小さい加速度の変化を捉えることができず、全体のテータの傾向値としてしか捉えることができず、低精度の結果しか得られない。従って、緩やかな動きの軌道ａ１のデータを取得するには、低ダイナミックレンジセンサー６１を用いて計測することが好適である。

しかし、早い動きの軌道ａ２になると、図４（ｂ）に示すように低ダイナミックレンジセンサー６１の検出結果Ｌ２は、計測可能レンジＲ_Lを越えると、飽和状態となり台形状の結果となってしまい、Ｌ２’部分のデータを捉えられず、真のピークデータを計測することができない。しかし、高ダイナミックレンジセンサー６２の検出結果Ｈ２は、上述のように細かなデータの起伏を捕らえることは困難ではあるが、ピーク値を捕らえることが可能である。従って、早い動きの軌道ａ２のデータを取得するには、高ダイナミックレンジセンサー６２を用いて計測することが好適である。

従って、計測対象物の運動速度の変化が大きくても、ダイナミックレンジの異なる加速度センサーを運動速度の大きさによって切り換えて用いることで、緩やかな動きの詳細データと、早い動きのピークデータを正確に捉えることが可能となる。

（第２実施形態）
第２実施形態として、第１実施形態の軌道解析装置１０００による軌道解析方法を説明する。図５は本実施形態に係る軌道解析方法における姿勢検出装置１００での姿勢検出フロー説明図、図６及び図７は姿勢検出装置１００において検出されるデータを模式的に示したグラフである。

第１実施形態のテニスラケット３００に装着された姿勢検出装置１００には、図６（ａ）に示す範囲のダイナミックレンジＲ_Lの性能を持つ低ダイナミックレンジセンサー６１、およびダイナミックレンジＲ_Hの性能を持つ高ダイナミックレンジセンサー６２の２個の３軸加速度センサーを備えている。

軌道解析が開始される、すなわちテニスラケット３００がプレイヤーによってスイングが開始される図３に示す軌道ａ１の初期運動検出時は、初めに角速度センサー５０と低ダイナミックレンジセンサー６１とが計測が開始され、解析装置２００に向けて検出データが送信される（Ｓ１０）。Ｓ１０では、図６（ａ）に示すように、低ダイナミックレンジセンサー６１の検出データであるので、高い精度の検出データを取得することが可能となり、対象物体である本実施形態におけるテニスラケット３００の想定軌道に対応する姿勢検出装置１００の検出データを表わす仮想線Ｄ’とほぼ一致する検出データＤ１を取得できる。

低ダイナミックレンジセンサー６１の検出データＤ１が、ダイナミックレンジＲ_Lを超えてしまうと上述した通り、低ダイナミックレンジセンサー６１は飽和状態となってしまい、正確なデータ取得が困難となってしまう。そこで、ダイナミックレンジＲ_Lを超えない近傍に閾値として閾値±Ｘを設定する。閾値±Ｘを、低ダイナミックレンジセンサー６１の検出データＤ１が超えたか、を判断する（Ｓ２０）。Ｓ２０において「Ｎｏ」と判断され、運動検出（Ｓ２００）において、テニスラケット３００が動いていると判断されている間は検出データＤ１が、閾値±Ｘを超えるまでは低ダイナミックレンジセンサー６１による加速度データが取得される。

図３に示す軌道ａ２の中期運動検出時にラケット３００の運動は早く動かされ、Ｓ２０において検出データＤ１が閾値±Ｘを超えた時、すなわち「Ｙｅｓ」と判断されると、高ダイナミックレンジセンサー６２による加速度の検出が開始される（Ｓ３０）。Ｓ３０の高ダイナミックレンジセンサー６２の計測が開始されると、続いて低ダイナミックレンジセンサー６１による加速度の計測が停止される（Ｓ４０）。Ｓ３０で計測を開始した高ダイナミックレンジセンサー６２のデータは、図６（ｂ）に示すように、ダイナミックレンジＲ_Hの範囲での検出値のピークを含む検出データＤ２を取得する。

次に、レベル補正１（Ｓ５０）を行う。レベル補正１（Ｓ５０）は、低ダイナミックレンジセンサー６１の検出データＤ１を基準として、切り換えられた高ダイナミックレンジセンサー６２の検出データＤ２を補正するものである。レベル補正１（Ｓ５０）は、図６（ｂ）のＭ部の部分拡大図に示すように、検出データＤ１が閾値Ｘを超える点ｐ１においてＳ３０の命令により高ダイナミックレンジセンサー６２の計測に切り換えられ計測開始点ｐ２までには、僅かではあるがｔ１時間が経過する。この経過時間ｔ１により検出データＤ１と検出データＤ２とに不連続な部分が生じてしまう。この不連続なデータを連続したデータとするのがレベル補正１（Ｓ５０）である。

レベル補正１（Ｓ５０）の補正方法は、基準となる検出データＤ１のｔ１時間経過のデータ点ｐ３に、検出データＤ２の開始点データ点ｐ２を一致させるように補正し、補正データＤ２’を作成する。この間、高ダイナミックレンジセンサー６２は計測を続け、図７（ｃ）に示すように検出データＤ２は最大値を計測後、検出値が低下し、検出データＤ３を検出し、解析装置２００に検出データを送信する（Ｓ６０）。この時、上述のＳ２０における低ダイナミックレンジセンサー６１から高ダイナミックレンジセンサー６２への切り換え判断と同様に、高ダイナミックレンジセンサー６２から低ダイナミックレンジセンサー６１への切り換え判断を行う（Ｓ７０）。

Ｓ７０では、ダイナミックレンジＲ_Lと同じ、もしくは僅かに超える閾値±Ｙが設定され、高ダイナミックレンジセンサー６２の検出データＤ３が設定された閾値±Ｙの領域に入ったか、を判断する。Ｓ７０において「Ｎｏ」と判断されている間、すなわち検出データＤ３が、閾値±Ｙの領域に入るまでは高ダイナミックレンジセンサー６２による加速度データが取得される。

図３に示す軌道ａ３の後期運動検出時にはテニスラケット３００は徐々に停止に向かって、緩やかに動き、Ｓ７０において検出データＤ３が閾値±Ｙの範囲に入った、すなわち「Ｙｅｓ」と判断されると、低ダイナミックレンジセンサー６１による加速度の検出が開始される（Ｓ８０）。Ｓ８０の低ダイナミックレンジセンサー６１の計測が開始されると、続いて高ダイナミックレンジセンサー６２による加速度の計測が停止される（Ｓ９０）。Ｓ８０で計測を開始した低ダイナミックレンジセンサー６１のデータは、図７（ｃ）に示すようにダイナミックレンジＲ_Lの範囲での検出値の検出データＤ４を取得する。

次に、レベル補正２（Ｓ１００）を行う。レベル補正２（Ｓ１００）も、レベル補正１（Ｓ５０）と同様に低ダイナミックレンジセンサー６１の検出データＤ４を基準として、切り換え前の高ダイナミックレンジセンサー６２の検出データＤ３を補正するものである。レベル補正２（Ｓ１００）は、図７（ｃ）のＮ部の部分拡大図に示すように、検出データＤ３が閾値Ｙを超える点ｐ４においてＳ８０の命令により低ダイナミックレンジセンサー６１の計測に切り換えられ計測開始点ｐ５までには、僅かではあるがｔ２時間が経過する。この経過時間ｔ２により検出データＤ３と検出データＤ４とに不連続な部分が生じてしまう。この不連続なデータを連続したデータとするのがレベル補正２（Ｓ１００）である。

レベル補正２（Ｓ１００）の補正方法は、基準となる検出データＤ４のｔ２時間経過後となる計測開始点ｐ５に、検出データＤ３の計測停止点ｐ６を一致させるように補正し、補正データＤ３’を作成する。この間、低ダイナミックレンジセンサー６１は計測を継続するＳ１０に移行する。引き続きＳ２０で閾値±Ｘを超えているか判断し、「Ｎｏ」と判断され運動検出（Ｓ２００）においても、テニスラケット３００の運動を検出しない「Ｎｏ」と判断され、姿勢検出装置１００の姿勢検出が終了する。

第１実施形態におけるテニスラケット３００の場合、低ダイナミックレンジセンサー６１のダイナミックレンジＲ_Lは＋５Ｇ〜−５Ｇ程度、高ダイナミックレンジセンサー６２のダイナミックレンジＲ_Hは＋２０Ｇ〜−２０Ｇ程度のセンサーが好適に用いられる。このときの閾値Ｘは±４Ｇ、閾値Ｙは±５Ｇにとすることで、高い精度の検出データを得ることができる。

上述のように、Ｓ１０〜Ｓ１００のフローによって得られる姿勢検出装置１００のデータは、図７（ｃ）に示す、Ｄ１、Ｄ２’、Ｄ３’、Ｄ４の連続したデータとして得られる。このように、低ダイナミックレンジセンサーと高ダイナミックレンジセンサーを切り換えて、各センサーの特性と適合する加速度領域を計測するように、所定の閾値を設定し切り換えることで、緩やかな動きから早い動きまで高い精度で加速度の計測が可能となり、合わせて３軸角速度センサーの計測結果と共に、高精度の姿勢データを取得することができる。従って、正確な姿勢データを解析することで、精度の高い軌道解析を可能とし、プレイヤーにとって適切なフォームの改善や用具の適合性判断を行うことが可能となる。また、上述の実施形態に示したようにテニスラケット３００のグリップ３００ａの端部３００ｃに取り付けるだけで、軌道解析が可能となる構成としたことで、場所を選ばず、特殊な画像装置なども必要とせずに軌道解析を可能とするものである。

（変形例）
第１実施形態、ならびに第２実施形態では３軸加速度センサーを２個用いる形態を説明したが、例えば３個、あるいはそれ以上の３軸加速度センサーを備えることで、更に高い精度での軌道解析を可能とする。図８は、３軸加速度センサーを３個用いた場合の検出データのグラフを模式的に示したものである。図８に示すように、３軸加速度センサーは高ダイナミックレンジＲ_H、中ダイナミックレンジＲ_M、低ダイナミックレンジＲ_Lの性能を持つ３軸加速度センサーを３個用いている例である。この時、図５のフロー説明図のステップに対して閾値での判断が増えることとなる。

先ず低ダイナミックセンサーによる計測が閾値±Ｘ１まで行われ、検出データｄ１が得られる。閾値±Ｘ１を超えたところで、中ダイナミックレンジセンサーに切り換えられて、得られた検出データを第２実施形態と同様にしてレベル補正し補正後の検出データｄ２’を得る。補正後の検出データｄ２’が、次に閾値±Ｘ２を超えたところで、高ダイナミックレンジセンサーに切り換えられて、得られた検出データをレベル補正し補正後の検出データｄ３’を得る。

検出データｄ３’が最高値を超えて高ダイナミックレンジセンサーの計測値が閾値±Ｙ２の範囲に入ったところで、中ダイナミックセンサーに切り換えられ、レベル補正によって補正データｄ４’が得られる。中ダイナミックレンジセンサーによる計測値が閾値±Ｙ１の範囲に入ったところで、低ダイナミックレンジセンサーに切り換えられ、レベル補正により補正データｄ５’が得られる。そして、低ダイナミックレンジセンサーにより計測された検出データｄ６が得られ、計測が終了する。

このように、ダイナミックレンジを細分化することで、より高い精度の検出データを得ることができ、軌道解析結果の正確性をより高めることが可能となる。上記のように、計測と切り換え、そしてレベル補正を繰り返す工程によることで、加速度センサーは３個以上用いることも可能となる。

１０…慣性センサー、２０…姿勢検出部、３０…データＩ／Ｆ、４０…演算部、５０…３軸角速度センサー、６１，６２…３軸加速度センサー、７０…姿勢データ生成部、８０…センサー制御部、９０…送信部、１００…姿勢検出装置、２００…解析装置、２１０…受信部、２２０…解析部／保存部、２３０…操作部、２４０…通知部、１０００…軌道解析装置。

Claims (9)

1. ダイナミックレンジが異なる第１加速度センサーおよび第２加速度センサーからの出力データの選択を行うセンサー制御部と、
   前記センサー制御部により選択された前記出力データを用いて解析データを生成するデータ生成部と、
   前記第１加速度センサーおよび前記第２加速度センサーからの前記出力データの切り換え時の不連続なデータを連続したデータに補正するレベル補正部と、を備え、
   前記第１加速度センサーのダイナミックレンジは、前記第２加速度センサーのダイナミックレンジよりも低く、
   前記センサー制御部は、前記第１加速度センサーの出力データが閾値を超えた場合に、第２加速度センサーの出力データに切り換える処理を行い、
   前記レベル補正部は、切り換えた後の前記第２加速度センサーの前記出力データの最大値と、切り換えた後の前記第２加速度センサーの始点となる出力値とを結ぶ仮想線の傾きを補正して前記不連続なデータを連続したデータにすることを特徴とする運動解析装置。
2. 前記センサー制御部は、加速度の大きさに基づき、前記第１加速度センサーおよび前記第２加速度センサーからの前記出力データの選択を行うことを特徴とする請求項１に記載の運動解析装置。
3. 前記第１加速度センサーおよび前記第２加速度センサーからの前記出力データをアナログ−デジタル変換するデータＩ／Ｆ部と、
   前記データＩ／Ｆ部からのデータを処理する演算部と、を含み、
   前記センサー制御部は、前記演算部からの演算結果に基づき前記出力データの選択を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の運動解析装置。
4. 前記第１加速度センサーは、＋５Ｇ〜−５Ｇのダイナミックレンジを備え、
   前記第２加速度センサーは、＋２０Ｇ〜−２０Ｇのダイナミックレンジを備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の運動解析装置。
5. 角速度センサーを備え、
   前記第１加速度センサー、前記第２加速度センサー、および前記角速度センサーの少なくとも２つの出力データを用いて姿勢データを生成することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の運動解析装置。
6. 少なくとも２個の加速度センサーのうち相対的に低いダイナミックレンジを備えた第１加速度センサーによる第1運動検出段階と、
   前記第１運動検出段階における前記第１加速度センサーの検出データが閾値を超えた場合に、前記少なくとも２個の加速度センサーのうち相対的に高いダイナミックレンジを有する第２加速度センサーに切り換えて検出する第２運動検出段階と、を含み、
   前記第１加速度センサーから前記第２加速度センサーへの前記出力データの切り換え時の不連続なデータを連続したデータに補正するレベル補正工程を含み、
   前記レベル補正工程は、切り換えた後の前記第２加速度センサーの前記出力データの最大値と、切り換えた後の前記第２加速度センサーの始点となる出力値とを結ぶ仮想線の傾きを補正して前記不連続なデータを連続したデータにすることを特徴とする運動解析方法。
7. 前記第２運動検出段階における前記第２加速度センサーの検出データが、前記第１加速度センサーのダイナミックレンジ領域内に入った場合に前記第１加速度センサーに切り換えて検出する第３運動検出段階を含むことを特徴とする請求項６に記載の運動解析方法。
8. 前記レベル補正工程は、前記第１加速度センサーから前記第２加速度センサーに切り換えた場合に、前記第１加速度センサーの検出最終データに前記第２加速度センサーの検出開始データを一致させる第１レベル補正工程を備えることを特徴とする請求項６に記載の運動解析方法。
9. 前記レベル補正工程は、前記第２加速度センサーから前記第１加速度センサーに切り換えた場合に、前記第１加速度センサーの検出開始データに前記第２加速度センサーの検出最終データを一致させる第２レベル補正工程を備えることを特徴とする請求項７に記載の運動解析方法。

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