JP2015504259A - モバイルデバイスの動作センサーを使用してスポーツ動作を分析する方法およびシステム - Google Patents

Abstract

スマートフォーン（１０）などのモバイルデバイスの動作センサを使用したスポーツ動作を分析する方法およびシステム（１００）を提供する。本方法およびシステム（１００）は、仮想のゴルフボール、野球ボールまたはテニスボールなどの仮想物体との打点を定義するモバイルデバイス（１０）動作センサアウトプットを使用する。スポーツ動作の動作センサシグネチャは、スポーツ動作の各タイプに特異な特徴を分析する。方法およびシステムは、仮想のゴルフボール、野球ボール、テニスボールなどの仮想物体との打点を計算するモバイルデバイスの複数のセンサアウトプットを用いて開示する。さらに、移動する仮想のスポーツ物体が仮想のスポーツ動作と相互作用し、かつ、応答するアウトプットがモバイルデバイス（１０）および／またはウエブ対応ディスプレイデバイス上に表示される方法を開示する。【選択図】図２

Description

関連出願へのクロスリファレンス
本出願は、２０１１年１０月２５日に提出され、「スポーツ動作の評価をセンシングする統合動作を具備したモバイルフォーンの使用および該評価に反応するカスタマイズされたスポーツ指導の提供」と題された米国仮出願番号第６１／５５１，３８８号；２０１１年１２月２７日に提出され、「ゴルフスイング評価をセンシングする統合動作を具備したモバイルフォーンの使用およびゴルフクラブからフィット感を得るカスタマイズ」と題された米国仮出願番号第６１／５８０，５３４号；２０１２年１０月１５日に提出され、「モバイルデバイスからのマルチセンサー情報を用いたスポーツ動作の分析法」と題された米国仮出願番号第６１／７１３，８１３号に対する優先権を主張する。これらの特許の内容全体は引用により本明細書に組み込まれる。

１．発明の属する技術分野
本発明は、モバイルデバイスの動作センサーを使用してスポーツ動作を分析する方法およびシステムに関する。

２．関連技術の説明
スポーツ動作、特に、ゴルフスイングの評価においては広範囲な従来技術がある。例えば、複数の製造者は、ゴルフボールの飛び出し角および速度を分析する高速ビデオカメラ使ったローンチモニターを提供する。加えて、後の分析のために動作データを捉えるゴルフクラブに装着可能な種々のデバイスの使用に関する先行技術の開示がある。例えば、ＨａｓｈｉｍｏｔｏらのＷＩＰＯ公開公報ＷＯ２０１１０８５４９４号は、パーソナルコンピュータで分析されるデータを用いた実際のゴルフクラブに装着可能な動作センサーのシステムを記載している。同様に、Ｅｙｅｓｔｏｎｅらの米国特許出願公開２００５／００５４４５７号は、ブルートゥースコネクションを用いたデバイス上でデータ収集を使用する、物理的なゴルフクラブに装着できるクリップ式の動作センサーを記載している。更に、ＰＩＮＧ，Ｉｎｃは、使用者が物理的なボールをパッティングすると、物理的なゴルフクラブにクリップ装着したモバイルフォーンの動作センサーが、パットの分析、およびプロゴルファーのパッティングと結果を比較し、アプリケーション用のデータを提供するパッティング分析システムを開発した。しかしながら、かかる先行技術システムおよび方法は、物理的なボールとのインパクト、および／または、スポーツ器具、または、それへの装着の使用を必要とする。

コンピュータゲームの世界では、動作センサーを使用したいくつかのスポーツ関連ゲームが導入されている。例えば、任天堂Ｗｉｉは、人気のあるゲーム機コンソールで、Ｗｉｉコントローラは、ゲーム機コンソールと赤外線で接続される３軸加速度計を含む。任天堂Ｗｉｉコントローラは、ゲーム機コンソールにブルートゥースコネクション経由で接続されており、かつ、加速度計を使用して３次元での加速度を検知する。また、Ｗｉｉコントローラは、使用者から数フィートのとこに置かれる１０ＬＥＤセンサバーと組合せ、かつ、ゲーム機コンソールと物理的に接続されたＰｉｘＡｒｔ光学的センサを特徴として、Ｗｉｉリモートが向かう場所の決定を可能にする。ジャイロスコープを含め、Ｗｉｉコントローラ用のアドオンが、利用可能であるが、有っても無くても、Ｗｉｉは、使用者が高価で、煩雑なゲームシステムのすべての購入を必要とし、かつ、テレビに物理的な装着を必要とする。

本開示の１つの態様は、スポーツ動作の分析法に関する。本方法は、モバイルデバイスはスポーツ器具のどの部分にも装着していない、かつ、開始点が使用者入力インプットで示していない、統合動作センサを有するモバイルデバイスを用いてシミュレーションすべきスポーツ動作の開始点を測定；シミュレーションを完了する軌道に沿って開始点からモバイルデバイスを移動；開始点および軌道に沿った運動に関する動作センサから動作データを取得；取得した動作データを使用しているシミュレーションされたスポーツイベントの有無の測定；および、シミュレーションされたスポーツ動作に関連する情報のアウトプットから成る。一実施態様では、開始点は、所定時間静止して持っているモバイルディバイスにより表示する。一実施態様では、例えば、シミュレーションされたスポーツイベントに関連する情報は、モバイルデバイスのスクリーン上での情報のアウトプットを含む。別の実施態様では、シミュレーションされたスポーツイベントに関連する情報は、ゲームシステムへの情報のアウトプットを含む。

一実施態様では、測定されたスポーツイベントは、仮想のゴルフボールなどの仮想物体との打点である。ゴルフの場合では、モバイルデバイスは、ゴルフのフルスイング、チップ、またはパットをシミュレーションするゴルフクラブのように使用できる。ゴルフのフルスイングでの一実施態様では、打点は、モバイルデバイスのピッチが第２の最小値またはその近辺である時のモーメントを求めることで測定する。別の実施態様では、打点は、モバイルデバイスのピッチが最小値またはその近辺であり、および、モバイルデバイスのヨーの微分（変化率）が最大値またはその近辺である時のモーメントを求めることで測定する。

さらに、スポーツ動作分析法は、推定される腕の長さ、クラブの長さ、スイングタイプのアーク長に関するデータと併せた、ジャイロスコープデータ（加速度計を必要としない）を使用する打点での仮想物体の速度測定ステップを含む。別の実施態様では、仮想物体の瞬間速度は、好適な加速度計を使用して測定できる。一実施態様では、マルチプライヤは、取得された動作データに含まれる、打点におけるモバイルデバイスのヨー、および、ロールによって測定した推定された手首の曲げおよび前腕の回転に基づく速度に適用できる。

スポーツ動作の分析法は、シミュレーションされたスポーツ動作の分析のステップを含み得る。シミュレーションされたスポーツ動作の分析は、シミュレーションされたスポーツ動作中のモバイルデバイスのピッチ、および、例えば、ゴルフでの、打点でのモバイルデバイスのロールの分析を含み得る。スポーツ動作（例えば、ゴルフスイング）の分析情報は、インターネット経由でクラウドベースのサーバに接続されている使用者のモバイルデバイス、または、ウエブ対応ディスプレイ上に提示され得る。

一実施態様では、例えば、ボウリングボール、ラクロスハンドル、バスケットボール、野球、ホッケースティック、ビーンバッグ、および、フィッシングロードの放出点などのスポーツイベントは放出点である。

該方法は、さらに拡大して、動いている仮想物体（野球、ホッケーパック、テニスボール、卓球ボール、シャトルコックなど）の仮想スポーツ器具（野球バット、ホッケースティック、テニスラケット、卓球ラケット、バトミントンラケットなど）での打撃を含有するスポーツ動作を含み得る。また、該方法は、仮想のフライフィッシングフックを魚に向かって投げだす、仮想のボーリングボールをボウリングピンに当てる、仮想のバスケットボールを仮想の籠に放り込む、仮想のアメリカンフットボールを仮想のランニングレシーバに投げる、仮想のビーンバッグまたは仮想のやり投げを目標に向かって投げるなどのプレイヤーからある距離にある物体をインパクトするスポーツ動作の分析に使用し得る。

開示の別の態様は、スポーツ動作の分析法に関する。該方法は、（ａ）ウエブ対応ディスプレイのスクリーン上の仮想物体の表示から成る；（ｂ）シミュレーションされたスポーツ動作に関連する動作データである、モバイルデバイスの動作センサからの動作データ取得；（ｃ）取得した動作データを使用して、スポーツ動作の軌道に沿ったスポーツ動作および運動の開始点の測定；（ｄ）仮想物体がインパクトされたかを、もしされたならば、打点を測定するために、シミュレーションされたスポーツ動作のタイミングと動く仮想物体のタイミングとの比較；および（ｅ）シミュレーションされたスポーツ動作に関連する情報のアウトプット；（ｆ）ウエブ対応ディスプレイは、モバイルデバイスから分離し区別されるデバイスであり、かつ、使用者がモバイルデバイスを動かしスポーツ動作をシミュレーションすると、モバイルデバイスの使用者は観ることができる；ウエブ対応ディスプレイおよびモバイルデバイスは、クラウド型エンジンにインターネット経由で接続され；かつ、クラウド型エンジンは、ゲームプレイングを管理して、少なくとも部分的に（ｄ）のパフォーマンスに係わりが有る。ウエブ対応ディスプレイは、インターネットに接続可能なコンピュータ、タブレット、ウエブ対応テレビ、および他のモバイルデバイスの１つであり得る。一実施態様では、ゲームは、投げられたまたは打たれた物体を含み、かつ、仮想物体は、野球、テニスボール、ラケットボール、卓球ボール、ホッケーパック、およびバトミントンシャトルコックの１つである。仮想物体の表示は、ウエブ対応ディスプレイ上のビデオ、スプライト、シネマグラフ、または、アニメーションを含み得る。一実施態様では、クラウド型エンジンの時計、ウエブ対応ディスプレイ、および、モバイルデバイスは、ネットワークタイムプロトコルを使用して同期される。一実施態様では、タイミングの比較は、打点を測定する内挿の使用を含む。

一実施態様では、さらに、該方法は、（ｇ）シミュレーションされたスポーツ動作に応答するウエブ対応ディスプレイ上の仮想物体の飛行の表示から成る。例えば、仮想物体の飛行は、ゴルフボールの飛球、野球ボールの飛球、テニスボールの飛球、または、卓球ボールの飛球であり得る。一実施態様では、方法は、（ｈ）ウエブ対応ディスプレイ上の仮想物体の飛行との相互作用の表示から成る。かかる相互作用は、ビデオ、スプライト、シネマグラフ、または、アニメーションの１つ以上を使用して表示することができる仮想物体のキャッチングまたはヒッティングを含み得る。相互作用は、ステップ（ｈ）の後で使用者に打ち返された仮想物体を含み得て、ステップ（ｂ）から（ｆ）は、ゲームプレイ感覚を与えるように繰り返すことができる。

開示の別の態様は、メモリー、プロセッサー、および、統合多軸ジャイロスコープを含むモバイルデバイスから成るスポーツ動作を分析するシステムに関する。モバイルデバイスは、シミュレーションされたスポーツ動作の開始点を測定する；開始点およびスポーツ動作をシミュレーションする軌道に沿った運動中でのモバイルデバイスの方向に関連するジャイロスコープからジャイロスコープ測定を取得する；仮想物体の打点、および、取得したジャイロスコープ測定を使用して打点でのモバイルデバイスの速度を測定する；ならびに、シミュレーションされたスポーツ動作に関連する情報をアウトプットするように構成されている。一実施態様では、モバイルデバイスは、補助装置（例えば、ゴルフクラブまたは加重されたゴルフグリップ）に装着する。

開示の別の態様は、メモリー、プロセッサー、および、統合動作センサを含むモバイルデバイスから成るスポーツ動作を分析するシステムに関する。モバイルデバイスは、開始点が所定時間静止して持っているモバイルディバイスにより表示する、シミュレーションされたスポーツ動作の開始点を測定する；開始点およびスポーツ動作をシミュレーションする軌道に沿った運動中でのモバイルデバイスの方向に関連する動作センサからの動作データを取得する；少なくとも２つの軸に沿ったモバイルデバイスの方向に関連する得られた動作データを使用して仮想物体の打点を測定する；ならびに、モバイルデバイス経由でのシミュレーションされたスポーツ動作に関連する情報をアウトプットするように構成されている。一実施態様では、モバイルデバイスは、補助装置に装着する。

本発明の他の局面および実施態様も考えられている。前述の説明および以下の詳細な説明は、本発明がいかなる特定の実施態様に制限されることを意味するものではなく、本発明のいくつかの実施態様を単に記述することを目的としている。

図１は、モバイルデバイスの内部の動作センサにより測定された種々の回転運動を図示している； 図２は、モバイルデバイスの動作センサを使用してスポーツ動作を部関するシステムを図示している； 図３は、スイングの正確性を測定するのに有用な例示ゴルフのフルスイング中のモバイルデバイスのピッチおよびロールを図示している； 図４（ａ）は、ゴルフフルスイングの際のクラブヘッド速度計算技術を図示している；図４（ｂ）は、ゴルフチップの際のクラブヘッド速度計算技術を図示している； 図５は、打点および打点でのクラブヘッド速度を測定するモバイルデバイスのピッチデータの利用を図示している； 図６は、打点を測定する例示ゴルフのフルスイング中のモバイルデバイスのピッチおよびヨーの利用を図示している； 図７（ａ）ないし（ｃ）は、例示ゴルフのスフスイング、チップ、およびパットそれぞれについてモバイルデバイスのピッチの変化を図示している； 図８は、例示テニススイングまたは座りながら水平に打つゴルフスイング中のモバイルデバイスのピッチ、ヨー、ロール変化を図示している； 図９は、野球のスイングのヨー、ロール、およびピッチを図示している； 図１０は、ボーリング動作のヨー、ロール、およびピッチを図示している； 図１１は、補助装置に装着した例示のモバイルデバイスを図示している； 図１２（ａ）ないし（ｃ）は、補助装置に装着した図１１のモバイルデバイスホルダーを図示している；

本明細書で使用するとき、モバイルデバイスは、マイクロプロセッサ、メモリー、統合動作センサを有するハンドヘルドデバイスを言う。

本明細書で使用するとき、校正点は、スポーツ動作が開始する前の構えのポジションでのモバイルデバイスの時間および空間の位置を言う。

本明細書で使用するとき、打点は、仮想物体とのインパクトの時間および空間の位置を言う。

本明細書で使用するとき、放出点は、仮想物体の放出の時間および空間の位置を言う。

ゴルフなどのスポーツでは、打点および放出点は、時間及び空間での同じ物理的位置である。しかしながら、他のスポーツでは、打点および放出点は、同じではない。例えば、ラクロスでは、長柄のスティックでボールを受け取り（打点でボールがラクロススティックに当たる）、次に、異なる位置の（放出点で）スティックから投げる。更に、いくつかのスポーツでは、打点が無くて放出点のみである。例えば、フライフィッシングでは、特定の最大値を超えると加重された釣り針が釣竿から放出され、釣竿に角運動量を付与す手首の軽い振りで放出点が生じる。

図１は、アップルアイフォーン４Ｇｓ、アップルアイポットタッチ、またはサムソンギャラクシーＩＩＩスマートフォーンなどのモバイルデバイス１０の内部の動作センサにより測定された種々の回転運動を図示する。モバイルデバイス１０のこのセンサは、Ｘ、Ｙ、Ｚの加速度データ（各軸に沿ってＧで表示）を捉える加速度計、ならびに、移動（各軸でのラジアン単位で表わす）中のモバイルデバイス１０のピッチ、ロール、およびヨーを測定するジャイロスコープを含む。現在、動作センサは、モバイルデバイス１０に搭載されたアプリケーションプログラムで利用できる（プッシュされたデータを引き寄せるか、所有するかのいづれかで）データを用いて、１秒当たり（１００ヘルツ）約１００倍でサンプリングする。本発明と併せて用いられる代表的なジャイロスコープは、ＳＴＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｉｎｃ．製のＬ３Ｇ４２００Ｄジャイロスコープである。しかしながら、本発明は、現在利用可能な動作センサ技術に限定されないことを理解すべきである。

図２は、スポーツ動作１００を分析するシステムを図示している。図示の様に、スポーツ動作１００を分析するシステムは、モバイルデバイス１０のメモリーにローディングされたアプリケーションプログラムの含有が可能な分析エンジン５０を含む。アップルアイフォーン用のかかるアプリケーションプログラムは、Ａｐｐｌｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｅｒ Ｓｕｉｔｅを使って開発できるが、それには、Ｘｃｏｄｅ、Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｂｕｉｌｄｅｒ、ｉＰｈｏｎｅ Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ開発ツールの使用を含め、または、Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ Ｃでのカスタムプログラミングで行う。コアモーションフレームワークを、加速度計およびジャイロスコープデータの取得と測定のために使用できる。モバイルデバイス１０が、アップルアイフォン以外である場合、別のプログラミング技術およびツールを使用し得ることを理解すべきである。例えば、モバイルデバイス１０が、アンドロイドオペレーティングシステムを使っているスマートフォンである場合、ＪＡＶＡプログラミング言語を用いてアンドロイドプラットフォーム上でアプリケーションの開発するためにツールおよびアプリケーションプログラミングインターフェイス（ＡＰＩ）を提供する、適切なアンドロイドソフトウエア開発キット（ＳＤＫ）を使用し得る。

スポーツ動作１００を分析するシステムの最大の特徴は、初期は、（１）使用者が、モバイルデバイス１０を所定時間（例えば、ゴルフであれば少なくとも１秒間）静止して持つが、これはモバイルデバイス１０の「ゼロ」校正を示し、スポーツ動作１００の校正点である。プレイヤーの構えのポジションおよび校正点は、違うスポーツごとに異なる：ゴルフの場合、構えは、ゴルフスイングのアドレスのポジッションであり、野球の場合、仮想のティー上のボールの位置であり、テニスまたは卓球の場合、スイングする前の静止したラケットのポジションである。

校正点は、モバイルデバイス１０が、同じポジションで１秒間静止で持たれている特定に構えのポジションである必要はないことに留意する。テニスまたは卓球の場合、校正点は、プレイヤーがプレイの準備ができているポジションでの手が有るポイントから取得し、および／または、前のスポーツ動作１００の終点または校正点として選択される。

次に、使用者はスイング（２）をして、かつ、スイング（例えば、ポーリング）中に分析エンジン５０で動作センサデータを取得する。続けて、分析エンジン５０は、スイングタイプ（３）を検出する。スイングタイプは、モバイルデバイス１０（例えば、プルダウンメニューリストから「ゴルフのフルスイング」、「チップ」、「パット」を選択する）のスクリーンから使用者による入力か、動作シグネチャ、および、もしかしたら、ゴルフにおけるクラブの選択などの他の因子（例えば、ウエッジの選択の場合、動作シグネチャは、使用者のスイング角度が３０度でスイングタイプはチップであると示す）に基づく検出のいずれかである。次に、分析エンジン５０は、仮想物体とのインパクトおよび／または放出点（４）を検出し、動作シグネチャを分析して動作変数（ゴルフの場合、スイングスピードおよびスイングの正確性）を計算し、かつ、重要なアウトプットパラメータ（ゴルフの場合、球飛距離）を測定する。最後に、スイングに関する情報は、モバイルデバイス１０の上にグラフアウトプット（７）、または、分離したウエブ対応ディスプレイで表示し得る。別の方法としては、または加えて、スイングに関する情報は、Ｊｅｆｆｅｒｙらに交付された参照により本明細書に組み込まれる同時係属中の米国特許出願６１／６４１，８２５号、出願日２０１２年５月１２日、「Ｗｅｂ−Ｂａｓｅｄ Ｓｐｏｒｔｓ Ｇａｍｅ Ｐｌａｔｆｏｒｍ Ｗｉｔｈ Ｍｏｂｉｌｅ Ｐｈｏｎｅ Ｍｏｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｏｒ Ｉｎｐｕｔ（モバイルフォーンセンサインプットを用いるウエブベースのゲームプラットフォーム）」などのゲームシステムへのインプットとして使用し得る。

本発明のこれらおよび他の要素は、ゴルフスイングスポーツ動作の状況で、および、加えて、野球およびボーリングを含めた他のスポーツ動作に関して本発明の以下の詳細な説明から明らかになる。しかしながら、以下の実施例は、限定されないことを理解すべきである。

ゴルフの実施例
図３は、ゴルフスイングをしている時のモバイルデバイス１０のピッチおよびロール図示する。本発明の重要な要素は、アドレスの位置（ポジション１）でモバイルデバイス１０を静かに持つことでの、モバイルデバイス１０の校正である。次に、ピッチの動作シグネチャは、バックスイング（ポジション２）で増加し、ゴルフバックスイングのトップ（ポジション３）で局所最小値を示す。しかしながら、最小値（ポジション３）は、１８０度以上回転するピッチ動作センサのアーティファクトである。また、現実に、ピッチは、バックスイングのトップの位置で１８０度を超える最大値まで増加し続ける。しかしながら、センサの限定は、動作シグネチャを０から１８０度に制限する。ピッチデータは、図示したように、打点（ポジション５）まで、ダウンスイング（ポジション４）中は低下し続ける。

精度分析
ポジション５の打点で、モバイルデバイス１０は、ほぼ初期の校正点（ポジション１）に戻り、ゴルフでのこのポイントは、仮想のゴルフボールとのインパクトでの手の位置で、かつ、局所最小値あることに留意する。ゴルフスイングが高速の場合は、打点での最小値は、分解能限界のために校正ゼロに正確に戻らない。打点の測定が、極めて重要であるのは、このポイントでのモバイルデバイス１０のロールがクラブのフックまたはスライスを決定するからである。他のスポーツでは、打点はバットまたはラケットのフックおよびスライス、および／または、投球あるいは投げるスポーツでの放出点を測定するのに不可欠である。打点から、ゴルフスイングは、ポイント（６）および（７）を経由する。

要約すると、ピッチデータ、または、スクリーン（Ｘ軸）（図１参照）に見る時にモバイルデバイス１０を上部半分と下部半分に分ける軸の周りの回転は、ゴルファーがスイングをする際に最も明らかになるデータストリームである。インパクトは、開始校正点（ゴルファーが構えのポジションにある時のスイング前に取った、例えば、１秒の間で、全てのフォーンの位置／方向データを平均値で「ゼロ」と定義する）に近づく主要な最小値において見られる。具体的に見ると、ゴルファーのスイングで、ゴルファーがバックスイングに入るとピッチデータが取れ、インパクトを通過すると校正に戻るが、フォロースルーに入ると再度、上昇する。インパクトは、構えの位置、または、校正点に最も近いピッチポジションである。

一実施態様では、ゴルフのフルスイングの打点は、クローラアルゴリズムを使用したピッチの第２の最小値になるように選択される。別の実施態様では、最小値は、Ｚの加速度でのスパイクに一致させて確認できる。ピッチに主要な最小値が１つ以上見られる時は、インパクトとして選択された最小値は、最大のＺの加速度を有する点により測定される。この確認は、ゴルファーのバックスイングまたはフォロースルー回転があまりに大きくてジャイロスコープが完全にひっくり返り、校正の近くで余分の最小値が出てしまう場合には役立つ。

一度、インパクトが見られると、スイングの正確性は、校正でのロールデータからインパクトでのロールデータを差し引いて測定される。ロールデータ、または、スクリーン（Ｙ軸）に見る時にフォーンを左側半分と右側半分に分ける軸の周りの回転は、クラブフェイス上の「オープンおよびクローズ」フェイスポジションを示す。図３は、ロールデータの拡大図を示す。負の差異を返すスイングは、使用者が回転過多であることを意味し、これは、インパクトでクローズフェイスを示し、その量により、ドローまたはフックになる。正の差異を返すスイングは、使用者が回転過少であることを意味し、これは、インパクトでオープンフェイスを示し、その量により、フェードまたはスライスになる。ほぼゼロを返すスイングは、クラブフェイスがインパクトで極めて近く校正方向に合っていることを意味し、ストレートの球飛を示す。

速度分析
クラブヘッドの速度は、球飛距離の測定においてはゴルフの重要なパラメータである。ゴルフクラブの製造者には、特定のスイングスピードで動くクラブヘッドによるゴルフボール打球時の球飛距離を詳述した実験的な表がある。また、そのような表は、クラブタイプ（具体的には、ドライバー、５番アイアン、パター）、クラブヘッドのロフト、シャフトの硬さ、および球飛にインパクトを与える他の変数を考慮している。

スイングスピードは、スポーツ動作のメカニズムがあるので複雑な計算になる。ゴルフクラブヘッドなどの仮想のスポーツ器具の速度計算に関心を有するが、センサで手の動作を測定することは挑戦的なことである。プロの運動選手が使う幅広い器具に対して、手および腕の動作がどの様に動作センサデータアウトプットに翻訳されるかを理解するために、適切にフィットしたスポーツ器具を使って実施した。ゴルフ分析を図示したが、本方法は、野球、テニス、ボウリング、バスケットボール、アメリカンフットボール、卓球を含める他のスポーツ動作に一般化できることを理解すべきである。

図４は、（ａ）ゴルフのフルスイング、および、（ｂ）ショートスイングであるチップのスイング動作要素を図示する。もしも、クラブが腕に沿って正確にスイングされると、モバイルデバイス速度Ｖは、以下の関係式でクラブヘッド速度（Ｖ_{クラブヘッド}）に関係する：
Ｖ_{クラブヘッド} ＝Ｖｘ（腕の長さ＋クラブの長さ）／腕の長さ （１）

しかしながら、エキスパートのゴルフプレイヤーは、手首を曲げ、かつ、前腕を回転してボールに伝わるクラブヘッドの速度を増加させる。これらの手首の曲げ、および、回転は、インパクトでのクラブヘッドの速度を飛躍的に増加させるので、式（１）は、多くのゴルファーのゴルフスイングスピードについて巨視的な過小評価の値と言える。しかしながら、パッティングは手首の曲げが無いので、パッティングには有効である。

図５は、具体的に、ゴルフスイングにつてモバイルデバイス１０の速度を計算する方法を図示している。例示のフルゴルフスイングの場合のモバイルデバイス１０のピッチに関する動作シグネチャをグラフにした。スイングに関して標識したピッチデータでのポイント（４）、ポイント（５）、ポイント（６）に対応するスポーツ動作を下記に示した。初めに、スイングの最下点（ポイント５）でのピッチの局所最小値として定義するピッチデータでの打点を見出す。次に、６０度の角度でピッチデータの前後を調べる。これらのデータポイントは、正しい手首の曲げであると仮定すれば、スイング（４）および（６）のポジションと一致する。一般的に、２つのポジションの間の通過には１０分の１秒で、プレイヤーの腕の長さを考えると、１２０度のアーク長で割りインパクトでのモバイルデバイス１０の速度を得るが、ここで、アークの半径は経過時間による腕の長さと等しい。これから、モバイルデバイス１０の速度（手の速度）を得る。類似の方法をチッピングに使用できるが、しかし、短くなったスイング長のため、５５度以下の短くなったアーク長で行う。

高速ビデオクロッキングを用いて、ドライバークラブヘッドスピードは、手の速度の２．４倍程度に遅く（使用者が緩まない腕、前腕、手首でクラブをスイングした場合）なり、または、手の速度の６倍程度に速く（世界レベルのプロのゴルファーの場合）なることが確認された。２つのマルチプライヤの違いは、インパクトで９０度のアーク長で腕を動かすのに要する時間において、ゴルファーがより大きなアーク長（１８０度に近いこともある）でクラブヘッドを動かすことを可能にする前腕の回転および手首の曲げの組合わせからである。選択したマルチプライヤは、手首の曲げおよび前腕の回転、それぞれについて、ＺおよびＹ軸（ヨーおよびロール）上のインパクトからジャイロスコープの加速度により直接的に駆動される。

アイフォン４および４_Ｓに関する詳細な実験から、ジャイロスコープは特に正確であることが分かったので、ロールデータは、約１／２度以内ではフックまたはスライスを予測するのに非常に好適である。しかしながら、アイフォン４からの加速度計データは「雑音のある」状態であり、さらには、特に、ゴルフスイング全体からみて正確ではないが、しかし、インパクトで前腕の回転率を測定するには良好に働く。この理由により、スイングを部分に分けて、そして、インパクトのモバイルデバイスの平均速度Ｖを計算する：

式中、Ｄ_２−Ｄ_１は、図５のポイント（４）と（６）との間の距離であり；かつ、ｔ_２−ｔ_１は、距離Ｄ_２−Ｄ_１に要する時間である。打点での瞬間速度のより厳密な近似を可能にするので、より短い距離が好適である。しかしながら、このジャイロスコープの０．０１秒分解能は、１２０度のアークを必要とする。将来、ジャイロスコープのサンプリング分解能が向上すれば３０℃以下のアークが好ましい。

式（２）は、フォーンの実際の瞬間速度の近似であり、かつ、上記の手首の曲げまたは前腕の回転を含んでいないので、ゴルフクラブヘッド速度の一次近似である高速ビデオカメラに関する詳細な実験から、各種のスイングタイプについて＋／−１０％の範囲のクラブヘッド速度計算より、これらの変数のマルチプライヤを見出すことができる。クラブヘッド速度から、理想的な状況で球飛距離を予測できる。

本発明者は、加速度計からのデータ品質アウトプットが、将来、飛躍的にアイフォンまたはアンドロイドベースのフォーンのバージョンを向上させると考える。一実施態様では、インパクトでのモバイルデバイス１０（十分に正確な加速度計を有する）の速度は、バックスイングのトップ（ｔ_ｂｓ）からモバイルデバイスのゼロ（ｔ_０）までの加速度を積分することにより計算する。

インパクトでの全モバイルデバイス速度：

式中、ｔ_０−ｔ_ｂｓは、ピッチデータから測定したバックスイングのトップでの最低値（ｔ_ｂｓ）とインパクトでのスイングの最下点でのゼロｔ_０との間の時間である。積分は、４次Ｒｕｎｇｅ‐Ｋｕｔｔａアルゴリズムを使用してソフトウエアで計算する。例として、Ｗｉｌｌｉａｍ Ｈ．Ｐｒｅｓｓ ｅｔ ａｌ、Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｒｅｃｉｐｅｓ ３ｒｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ：Ｔｈｅ Ａｒｔ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ、２００７を参照。

速度成分ベクトル（４）では、内部加速度計は、雑音のあるアウトプットなので、加速度計の現在のバージョンを用いて正確に計算するのは困難であり、従って、現在、平均法の方程式（２）を使用する。スイング動作のデータは、使用者に提示され、かつ、スイング一貫性向上の縦断的比較のために、アプリにローカルで使用者のアカウントにあるサーバで格納される。

また、使用者は、クレードルを介してゴルフクラブにフォーンを装着し、かつ、距離および正確性について実際の練習スイングと計算されたスイングとを比較できる。フォーンがクラブに装着されている類似の分析を使用するがマルチプライヤは異なる、その理由は、主に、ユーザのゴルフクラブのスイングがフォーンより遅く、フォーンはゴルフクラブより軽いので使用者の手は必然的に速くなるからである。

スイング分析の追加実施例として、ゴルフクラブのフルスイングよりもパッティングを考える。ＰＩＮＧ，Ｉｎｃ．は、以前からパッティング用のアイフォンアプリを製作している。しかしながら、この会社の先行技術発明は、３つの重大な限界がある：この方法では、（１）パターにアタッチメントを必要とし、（２）物理的なボールとのインパクトを必要とし、（３）（約２０フィート以上の）ロングパットでは正確でない。

本明細書に記載された方法は、これらのいかなる制限もない。上記に記載されたフルスイングと同じに、使用者はパターのようにモバイルデバイス１０を手に持ち、そして、静止１秒後に振動する：これでフォーンは準備完了となる。次に、使用者は、想像の（仮想の）ボールをパッティングする。フルスイングと比較して、今は、フォーンからのピッチデータは、インパクトで最低値の相対的に滑らかな正弦波関数である。ピッチのストロークは、式２から計算した平均速度を用いてゴルフのフルスイングと同様に分析するが、式中、Ｄ_１およびＤ_２は、ボールとのインパクトした際のプールバックおよびストロークそれぞれの最大距離である。パターストロークの利点は、関数が滑らかで、速度がゴルフのフルスイングと比較して相対的に遅いことである。従って、また、式（３）および（４）は、インパクトでの瞬間速度を計算するのに使用し得る；パターの長さについて、ボールとのインパクト時のパターヘッド速度のスケールマルチプライヤを用いて、式（３）の積分、および、式（２）の平均速度の両方を使用する。式（１）参照。長いパターの場合の加速度法は、ますます精度が落ちていくが、平均速度法は、経験的測定から得られたマルチプライヤを用いて、より良い結果を提供する。

パターヘッドのスピードからボールが転がる距離は、理想状態を仮定して計算できる。しかしながら、最も重要なことは、物理的なボールを打つことをしないでインパクトでのフォーンのロール角の差を定量化（フルスイングの場合のフックおよびスライスと同様）できることである。また、パットでの減速、または、左プルあるいは右プッシュ（これら最後の２つのエラーは、加速度の第２積分、およびロールデータから識別される）などのエラーについてジャイロスコープ加速度データを分析できる。さらに、スイング動作のデータは、使用者に提示され、かつ、パッティング一貫性向上の縦断的比較のために、アプリにローカルで、および、使用者のアカウントにあるサーバで格納される。

マルチセンサインパクト検知
モバイルデバイス１０の単一タイプの回転データ（ピッチ）を使用する仮想物体との「打点」を検出する技術は、上記に記載した。スポーツ動作シグネチャ（時間の関数としてのピッチデータ）は、スポーツ動作のタイプに特異な（例えば、ゴルフのフルスイング）特徴を分析する。スポーツ動作シグネチャのアプリオリ構造は、仮想の打点の時間および空間の位置を分離するのに必要であった。別の実施態様では、発明概念を拡張して、多くの異なるスポーツ動作シグネチャ、および、幅の広い動作について打点の検出ができるようにする。

図６は、ゴルフスイングをしている時のモバイルデバイスのピッチおよびヨーを図示する。この場合、使用されたモバイルデバイスは、アップルアイフォーン４Ｇｓである。前述のとおり、モバイルデバイス１０の校正は、アドレスの位置（ポジション１）でモバイルデバイス１０を静かに持つことで達成される。次に、ピッチの動作シグネチャは、バックスイング（ポジション２）で増加し、ゴルフバックスイングのトップ（ポジション３）で局所最小値を示す。しかしながら、最小値（ポジション３）は、１８０度以上回転するピッチ動作センサのアーティファクトである。先に述べた様に、現実に、ピッチは、バックスイングのトップの位置で１８０度を超える最大値まで増加し続ける。しかしながら、センサの限定は、動作シグネチャを０から１８０度に制限する。ピッチデータは、図示したように、打点（ポジション５）まで、ダウンスイング（ポジション４）中は低下し続ける。

高速カメラを用いた詳細な実験から、モバイルデバイスは初期のアドレス位置（ポジション１）近くに戻り、仮想の打点（ポジション５）はピッチの局所最小値であることを見出した。打点（ポジション５）から、ゴルフスイングは、ポジション（６）および（７）経由する。

打点の測定が、極めて重要であるのは、このポイントでのフォーンのロールが、クラブのフックまたはスライス、バットまたはラケット、および／または、投球あるいは投げるスポーツでの放出点を決定するからである。以前、発明者は、第２の最小値のピッチ動作シグネチャを検索するクローラソフトウエアを使用した。しかしながら、異なるスイングが異なる動作シグネチャを有するので、この方法は、普遍的に適用可能ではない。

図７（ａ）ないし（ｃ）は、３つの異なるタイプのゴルフスイングについてモバイルデバイスのピッチの変化を図示する。図７（ａ）は、プロゴルファーのフルスイング、７（ｂ）はゴルフチップ、および、７（ｃ）はゴルフパットを示す。打点は、３つの全てで同じであるが、動作シグネチャは全く異なる。さらに、基本の動作シグネチャは異なり得る。具体的には、ゴルフをする高齢者では、バックスイングを短縮する傾向があることが分かったが、その結果、動作シグネチャはチップのように見える。

従って、単一動作センサアウトプットの動作シグネチャの特異的特徴を検索するクローラ法は誤った結果を生む。具体的には、ゴルフの場合、プロゴルファーのフルスイングの動作シグネチャでは、ピッチデータの第２最低値に打点がある。しかしながら、図７（ｂ）および（ｃ）には第２最小値が無い；従って、これらのタイプのショットで第２最小値を検索するとエラーが発生する。従って、打点を得るために単一タイプの回転測定に動作シグネチャデータを使う方法には限界がある。本実施態様では、この問題を克服するために、打点および／または放出点を計算する少なくとも２つの異なるタイプの回転測定（例えば、ゴルフのピッチおよびヨー）を使用する。

図６を再度参照して、ゴルフスイングでモバイルデバイスのヨーを示す。ゴルフおよび野球のスイングでは、ヨーは打点（５）で急速に変化する。また、図６は、ヨーの対応する微分、または、勾配を示す。これらのデータは、ヨーセンサデータの変化率を定量化する。変化の最大率は、ゴルフスイングの打点（５）に近いことに留意する。従って、ピッチおよびヨー動作センサデータを使用して、最大のヨー微分（ヨーの変化）を有するピッチ動作データの最小値を探索してインパクトゾーンを分離し得る。この方法は、全てのタイプのゴルフスイングに効果があり、かつ、図７（ｂ）および（ｃ）に示したチップおよびパットの正確な打点検出を可能にする。

この技術は、他のタイプのスポーツ動作に一般化できる。図８は、テニスのフォアハンド、または、座りながら水平に打つゴルフスイングの例である。この例では、スイング軌道は、水平な平面にあり、前腕の回転および手首の曲げはインパクトの前後である。従って、動作シグネチャは、立って行うゴルフスイングとは異なり、かつ、ピッチについての図８の打点が、今は、ピッチデータのゼロ交差である。ここでの課題は、正しいゼロ交差を検出することである。この例では、ヨーは打点近くの局所最大値である。従って、再度、２つのタイプの回転測定（ピッチおよびヨー）を使用して（図８の「ピッチ」および「ヨー」参照）、この場合はピッチでの、単一センサからの打点をより正確に、かつ、少ない誤りで検出できる。テニスのスイングの場合（図８の「ロール」参照）、打点でのロールデータは、テニスボールに与えられるフックまたはスライスのスピン計算に使用できる。

野球およびボーリングの例
スポーツ動作が（１）移動する仮想物体と交差し、かつ、（２）放出点および打点が校正点とは異なる状態の、好ましい実施態様の図示するために、野球およびボーリングの例を提示する。

野球のスイング動作センサデータを、図９に図示する。野球のスイングの場合、校正点は、仮想のティー上のボールにモバイルデバイス（仮想のバット）を自然に並べて設けてるように親指を向けて；手は地面に対して垂直にして、両手をモバイルデバイス１０を体の前にした構えのポジションである。図９のデータは、プロの運動家のデータで、かつ、最適な野球のスイング動作の重要な特徴を示す。野球のスポーツ動作の場合、ヨーが重要な変数であり、その理由は、「バット」が、仮想のボールを打点でスイングされる時の、理想の手の位置は、手のひらが地上に対して平行になる状態であり、これにより、インパクトでモバイルデバイスのヨーに急激な変化が起こる。校正点でのヨーはゼロであり；従って、モバイルデバイスは、校正点に対して９０度回転するが、打点はヨーがゼロを交差する時である（図９の「ヨー」参照）。理想的な野球のスイングでは、バットのロールは打点の直ぐ後に起こる。（図９の「ロール」参照）次に、打点でロール値が最大値である場合、手首は、バットをボールの上部に持っていく傾向があり、ゴロまたはボールに当たらない原因であり：これを、「スイングバブル」と言う。

まとめると、モバイルデバイス１０のピッチおよびヨーは、打点でのバット角度について洞察を与える。例えば、図９のピッチデータは、打点でピッチは負であり、かつ、打点の後はゼロに戻らないので、手を打点に対して下り勾配させている、さらに、従って、仮想のボールが校正点の下、つまり、ストライクゾーンの下半分のゾーンに投げられると、バットが仮想のボールに接触していることを示す。

Ｊｅｆｆｅｒｙらの出願６１／５８０，５３４号およびＪｅｆｆｅｒｙらの出願６１／６４１，８２５号は、複数のディスプレイを使用する方法を開示したが、ここでは、仮想スポーツ指導および／またはゲームは、モバイルデバイスから分離し区別され、かつ、クラウドベースのソフトウエアエンジンを経由してモバイルデバイスおよびウエブ対応ディスプレイデバイスを使用して仮想スポーツ指導および／またはゲームのプレゼンテーションを調整する、ウエブ対応テレビなどのウエブ対応ディスプレイデバイスを使用してプレイできる。従って、アニメーション、レッスン、および他のビデオは物理的にモバイルデバイスから分離しているディスプレイデバイス上に提示し、かつ、例えば、モバイルデバイス動作センサアウトプットに応答する。

野球の場合のこの実施態様の例として、（１）プレイヤーが、ＨＴＭＬ５ウエブ対応テレビの前で立ち、そして、上記のモバイルデバイスをキャリブレートする。（２）次に、ウエブ対応テレビのスクリーンを、打者の前に直接、現れるようにピッチャーを配置すれば、投球するピッチャーの表示されたビデオまたはアニメーション（スプライト、シネマグラフ、他の視覚強化装置を含み得る）が見られる。クラウドベースのソフトウエアエンジン（３）は、ピッチの時間を同期して、かつ、プレイヤーのスイング（４）の時間と比較し、さらに、プレイヤー動作センサデータは、モバイルデバイスで分析され、クラウドベースのソフトウエアエンジンに送達される。

仮想のボールがプレイヤーに行くまでの時間である時間ｔ_飛球は、ｔ_飛球＝ｄ／ｖから計算でき、式中、ｄはピッチャーからホームプレートまでの距離（例えば、大リーグでは６０．５フィート、リトルリーグでは４５フィート）であり、ｖはピッチャーのボールの速度である。大リーグ野球での球速が９５ｍｐｈと仮定すれば、飛球がピッチャーからホームプレートまでの間に要する時間は０．４３秒である。つまり、ｔ_飛球＝０．４３秒。クラウドベースのエンジンは、投球のタイムスタンプｔ_ピッチならびにｔ_飛球を打点のタイムスタンプｔ_打点と比較する。所定時間間隔内で一致する場合、
Δｔ＝［ｔ_打点−（ｔ_ピッチ＋ｔ_飛球）］ （５）
であり、これが、δ秒未満または等しい、例えば、０．１５秒であれば、仮想のバットは仮想のボールを打撃したと仮定でき、そして、次に、（６）飛球のアニメーションは、クラウドベースのソフトウエアエンジンを経由してウエブ対応ディスプレイに表示できる。しかしながら、Δｔ＞δの場合、仮想のバットは、仮想のボールを打ち損じたと仮定されスイングをストライクと見る。

好ましくは、スポーツ動作分析および同期は、それぞれ０．１秒以下の忠実度の同期された、モバイルデバイス１０、クラウドベースの（またはそうでなければネットワークの）ソフトウエアエンジン、および、ウエブ対応ディスプレイを使用する。現在のウエブブラウザは、信頼性に欠けるローカル時計のタイムスタンプであり、典型的には、内部時計に対するＪａｖａｓｃｒｉｐｔ呼び出しは、正確に等し間隔で記録していない。好ましい実施態様では、ネットワーク・タイム・プロトコル（ＮＴＰ）は、パケット交換の可変待ち時間データネットワークで、コンピュータシステムを同期のために使用できる。タイムオフセットを得るＪａｖａｓｃｒｉｐｔ ＮＴＰクライアント（モバイルデバイス１０およびウエブページ）およびサーバ（クラウドベースのソフトウエアエンジン）を使用する。これで、正確な外部時計に基づき初期の調整時間をセットする。次に、ウエブブラウザ依存性の最も信頼性の高い粒度でｓｅｔＩｎｔｅｒｖａｌ（）を使用してＪａｖａｓｃｒｉｐｔのコールバックをスケジュールする。しかしながら、コールバックが信頼性のある間隔でコールされるとは仮定できず、代わりに、コールバック内からのｃａｌｌ ｎｅｗ Ｄａｔｅ（）．ｇｅｔＴｉｍｅ（）を使用し、オフセットを適用して実際の調整時間を得てから、続けて、内挿して、ピッチｔ_ピッチおよび仮想の打点ｔ_打点の実際の時間を見出す。次に、これらのデータは式（５）を計算に使用する。

従って、本方法は、スポーツ動作が野球またはテニスボールなどの動いている仮想物体を打つ場合の使用に一般化でき、かつ、拡張でき、および、同様に、仮想のスポーツ物体（例えば、ボール、パック、シャトルコック）が動き、そして、スポーツ動作およびプレイヤーの仮想スポーツ用具により打たれ、投げられ、または、受けられるテニス、バトミントン、卓球、ラケットボール、ホッケー、バスケットボール、アメリカンフットボール、および他の全ての類似のスポーツに応用できる。

最後の実施例では、放出点が校正点とも打点とも異なる場合での使用を考える。図１０は、ボウリングスポーツ動作でのモバイルデバイスセンサデータを図示する。この実施例では、校正点は、休めていて、リラックスしていて、プレイヤーの体側で伸ばし手のひらを前方に向けた状態の手である。第１に、ボウリング動作は、仮想のボーリングボールを顎の方向に動かし、両手で抱き、次に、数歩の間に下方にそして前方にスイングする。ピッチデータは、プレイヤーが歩き始める時に局所最小値で、モバイルデバイス１０が顎の方向に動くに従い、モバイルデバイス１０のピッチが増加することを図示する。次に、ピッチは、プレイヤーがダウンスイング動作中でダウンスイングすると減少するが、初期校正ゼロに対応するゼロのピッチがあり、続けて、仮想のボウリングボールの放出点である第２のゼロのピッチに向かう最後のダウンスイングへの動作推移がある。

前記のゴルフスイングと同様に、仮想のボーリングボールの速度は、図５または積分方程式（３）と同様に、式（２）および３０と６０度のピッチポイントの時間差から計算できる。放出点を通じてのロールデータの変化率、ロールの微分は、仮想のボウリングボールに与えられるスピン率に比例する。従って、放出点での仮想のボウリングボールの速度およびスピンを計算できる。

この実施例では、放出点は、校正点からの空間で異なり、かつ、打点は放出点から更に離れることに留意する。この実施例では、打点は仮想の空間に生じる。野球に関する前記のクラウドベースのシステムを使用して、仮想のボーリングボールの速度およびスピン、さらには、仮想のボウリングボールレーンの長さを考えに入れて、ボウリングボールおよび時間と空間でシュミレーションしたピンでのインパクトを、ウエブＴＶなどのＨＴＭＬ５対応ウエブディスプレイ上の仮想のボーリングレーンに表示できる。従って、プレイヤーは、仮想のボウリング動作を実施して、ウエブ対応ディスプレイ上で仮想のボウリングボールがレーンを転がりピンに当たるのを見るのであるが、ここで、軌道とスピードは、速度から計算させ、スピンはモバイルデバイスのスイングのシグネチャから計算して、連続する動作のように時間でシンクロナイズさせる。

補助装置のアタッチメント
これまでにおいて、本発明の詳細は、スポーツ動作をシュミレーションするために、使用者がモバイルデバイス１０を自身の手に持ち、かつ、特定の方法（例えば、ゴルフクラブのようにモバイルデバイス１０をスイング）でモバイルデバイス１０を移動させるモバイルデバイス１０の使用に限定してきた。しかしながら、上級のプレイヤーは、例えば、ゴルフ、野球、テニス、またはフィッシングなどのスポーツでスポーツ器具のグリップの握りぐあいを感じることが好ましいと感じている。ゴルフの場合、右利きのプレイヤーの場合、上級のプレイヤーは、体の中心から左手が約２０度回転するようにクラブをグリップする。ゴルフクラブのハンドルをそのようにグリップすることで、クラブヘッドはインパクトでよりクローズ状態になり、これにより、左へ曲がる球飛を構築しゴルフボールのドローが易しくなる。

さらに、スポーツ動作の分析に関連する本発明の方法は、スポーツ器具、または、スポーツ器具をシュミレーションする加重されたグリップに対するモバイルデバイスのアタッチメントを含むように一般化できる。

一例として、図１１は、図示された実施様態では、加重のゴルフグリップであるが、しかし、代わりに物理的なゴルフクラブである補助装置３０にモバイルデバイス１０を安全に取り付けるモバイルデバイスホルダー２０を示す。一実施態様では、補助装置３０は、一端にゴルフグリップが有り、他端に６オンスの重さの２４インチ長のスチールまたはグラファイトのゴルフクラブシャフトから成る。好ましくは、補助装置３０全体では、（ゴルフクラブと同じ）約１１オンスの重さであり、かつ、質量の中心は、典型的には、クラブヘッドに近い位置でシャフト長の約１／４−１／３に質量の中心を有する実際のゴルフクラブをシミュレーションするために、重さ１８から約６−８インチにある。図１１は、例示目的であり、限定するものではない。野球、テニス、フライフィッシングなどの他のスポーツでは、異なる補助装置になるが、グリップ、ウエイト、質量の中心は、より正確に実際のスポーツ器具をシミュレーションを行い、および／または、モバイルデバイスを、ホルダー２０を付けて実際のスポーツ器具に装着することができる。

図１２（ａ）を参照すると、モバイルデバイスホルダー２０は、Ｃ字型カプラー２４およびフレーム２２を含めた二つの部品の組立品から成る。示したように、フレーム２２は矩形で、かつ、一対の溝付き側面２５および開放端２７を含む。Ｃ字型カプラー２４は、補助装置３０の周囲にぴったりとフィットするように（示すように）構成される。示すように、フレーム２２はホール２３を含む。ホール２３は、ホール２３にフィットできるＣ字型カプラー２４のカラーウイング２６に適合するようにサイズを合わせ、フレーム２２は、図１２（ｂ）に示すように、補助装置２５の長手方向軸に対して直角方向に位置決めする。次に、フレーム２２を、９０度回転して、図１２（ｃ）で示すように、開放端２７がクラブヘッドから離れた方向に向く。９０度回転したら、カラーウイング２６は、フレーム２２の内側に成形されたポケット２８に落ち着かせる。カラーウイング２６が着座したら、モバイルデバイス１０は、溝付き側面２５が安全性の高い摩擦はめ合わせを有してフレームにスライドさせ得る。一実施態様では、フレーム２２に使用した材料は、強化ポリカーボネート、最も好ましくは、モバイルデバイス１０との強化された摩擦はめ合わせ用のポリカーボネートを付着させた成形シリコンを含む。しかしながら、ステインレススチール、アルミニウム、または、他の金属；ポリエチレン、アクリロニトリル−ブチル−スチレン（ＡＢＳ）、ポリ塩化ビニル、およびナイロン、または、他のプラスチックなどの種々の他の材料は十分であることを理解すべきである。さらに、モバイルデバイス１０を補助装置３０に装着する特定の手法（例えば、モバイルデバイスホルダー２０）は、例示目的であり、限定するものではないことを理解すべきである。

上記した通り、本発明の需要な特徴は、ゴルフまたはテニスボールなどの物理的なスポーツ物体が必要とされないことである。しかしながら、プレイヤーは、種々の実施態様では、物理的なボールを打つモバイルデバイス１０を補助装置に装着する。例として、詳しい実験は、つまり、本発明に記載の方法を検証するためにプロの選手が物理的なスポーツ物体を打つ実際のスポーツ器具に装着したモバイルデバイス１０を用いて実施された。

本発明は、上記に概説した種々の実施態様と共に記載されたが、多くの代替形態、修飾形態および変形形態が当事者に自明であることが明らかである。従って、上記に説明された本発明の例示的実施態様は、例示のみを目的とするもので、限定するものではない。本発明の精神と範囲から逸脱することなく様々な変更を為すことができる。

Claims (48)

1. スポーツ動作の分析法は、以下から成る：
   （ａ）統合動作センサを有するモバイルデバイスを用いてシミュレーションすべきスポーツ動作の開始点を測定；
   （ｂ）シミュレーションを完了する軌道に沿って開始点からモバイルデバイスを移動；
   （ｃ）開始点および軌道に沿った運動に関する動作センサから動作データを取得；
   （ｄ）取得した動作データを使用しているシミュレーションされたスポーツイベントの有無の測定；
   （ｅ）シミュレーションされたスポーツ動作に関連する情報のアウトプット；
   （ｆ）ここでは、モバイルデバイスはスポーツ器具のどの部分にも装着されていない、かつ、開始点が使用者入力インプットで示されていない。
2. 開始点は、所定時間静止して持っているモバイルディバイスにより表示する、請求項１に記載の方法。
3. ステップ（ｃ）ないし（ｅ）が、モバイルデバイスに不可欠なプロセッサで実施する、請求項１に記載の方法。
4. モバイルデバイスがフォーンである、請求項１に記載の方法。
5. シミュレーションされたスポーツイベントに関連する情報のアウトプットは、モバイルデバイスのスクリーン上での情報のアウトプットを含む、請求項１に記載の方法。
6. シミュレーションされたスポーツイベントに関連する情報のアウトプットは、ゲームシステムへの情報のアウトプットを含む、請求項１に記載の方法。
7. 動作センサが加速度計および多軸ジャイロスコープを含む、請求項１に記載の方法。
8. スポーツイベントが仮想物体との打点である、請求項１に記載の方法。
9. 打点での仮想物体の速度測定ステップをさらに含む、請求項８の方法。
10. 仮想物体が仮想のゴルフボールである、請求項９に記載の方法。
11. 速度測定は、少なくとも部分的には、打点の周りのモバイルディバイスのスピード、腕の長さ、クラブの長さ、およびスイングタイプに関するアーク長などに基づく、請求項１０に記載の方法。
12. 速度測定は加速度計からのデータを使用しない、請求項９に記載の方法。
13. 速度測定は、打点におけるモバイルデバイスのヨーおよびロールによって測定した、推定される手首の曲げ、および、前腕回転に基づくマルチプライヤの適用を含む、請求項１０に記載の方法。
14. 少なくとも部分的には、仮想物体の測定された速度に基づく球飛距離測定をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
15. 打点での仮想物体の瞬間速度の測定をさらに含む、請求項８に記載の方法。
16. 軌道に沿った開始点からモバイルデバイスの移動がゴルフスイングをシミュレーションするモバイルデバイスのスイングを含む、請求項１に記載の方法。
17. ゴルフスイングが、ゴルフのフルスイング、チップ、およびパットの１つである、請求項１６に記載の方法。
18. 打点は、モバイルデバイスのピッチが第２の最小値またはその近辺である時のモーメントを求めることで測定する、請求項８に記載の方法。
19. 打点は、モバイルデバイスの第１の回転方向がまたはその近辺である、および、モバイルデバイスの第２の回転方向の微分が最大値又はその近辺である時のモーメントを求めることで測定する、請求項８に記載の方法。
20. モバイルデバイスが多軸ジャイロスコープを含み、かつ、打点がピッチ、ロールおよびヨーの２つ以上を使用して測定される、請求項８に記載の方法。
21. シミュレーションされたスポーツ動作の分析をさらに含む、請求項１に記載の方法。
22. ミュレーションされたスポーツ動作の分析は、シミュレーションされたスポーツ動作中のモバイルデバイスのピッチの分析を含む、請求項２１に記載の方法。
23. シミュレーションされたスポーツ動作の分析は、打点でのモバイルデバイスのロールの分析を含む、請求項２１に記載の方法。
24. モバイルデバイスのロールの分析は、開始点からのロールデータから打点でのロールデータの差し引きを含む、請求項２３に記載の方法。
25. スポーツイベントは放出点である、請求項１に記載の方法。
26. 放出点が、ボウリングボール、ラクロスハンドル、バスケットボール、野球、ホッケースティック、ビーンバッグ、アメリカンフットボールおよびフィッシングロードの１つである、請求項１に記載の方法。
27. シミュレーションされたスポーツ動作に関連する情報のアウトプットが、モバイルデバイスおよび分離したウエブ対応ディスプレイの少なくとも１つを使用した情報のアウトプットを含む、請求項１に記載の方法。
28. シミュレーションされたスポーツ動作に関連した情報のアウトプットは、シミュレーションされたスポーツ動作に応答したレンダリングしたゴルフの飛球、野球の飛球、テニスボールの動き、卓球ボールの動き、ビーンバッグのトス、アメリカンフッボールの飛球、ボウリングボールの軌道、フィッシングフックの飛行、および他の動作の１以上のアウトプットを含む、請求項１に記載の方法。
29. スポーツ動作の分析法は、以下から成る：
    （ａ）ウエブ対応ディスプレイのスクリーン上の仮想物体の表示から成る；
    （ｂ）シミュレーションされたスポーツ動作に関連する動作データであるモバイルデバイスの動作センサからの動作データ取得；
    （ｃ）取得した動作データを使用して、スポーツ動作の軌道に沿ったスポーツ動作および運動の開始点の測定；
    （ｄ）仮想物体がインパクトされたかを、もしされたならば、打点を測定するために、シミュレーションされたスポーツ動作のタイミングと動く仮想物体のタイミングの比較；および
    （ｅ）シミュレーションされたスポーツ動作に関連する情報のアウトプット；
    ここで：
    ウエブ対応ディスプレイは、モバイルデバイスから分離し区別されるデバイスであり、かつ、使用者がモバイルデバイスを動かしスポーツ動作をシミュレーションするとモバイルデバイスの使用者は観ることができる；
    ウエブ対応ディスプレイおよびモバイルデバイスは、クラウド型エンジンにインターネット経由で接続され；かつ、
    クラウド型エンジンは、ゲームプレイングを管理して少なくとも部分的に（ｄ）のパフォーマンスに係わりが有る。
30. ウエブ対応ディスプレイは、コンピュータ、タブレット、ウエブ対応テレビ、および他のモバイルデバイスの１つである、請求項２９に記載の方法。
31. ゲームは、投げられたまたは打たれた物体によるゲームを含む、請求項２９に記載の方法。
32. 仮想物体が野球のボール、テニスのボール、バスケットのボール、アメリカンフットボールのボール、ラケットボールのボール、卓球のボール、ホッケーのパック、バトミントンのシャトルコック、および魚の１つである、請求項２９に記載の方法。
33. 移動する仮想物体の表示がビデオ、スプライト、シネマグラフ、または、アニメーションの１つを含む、請求項２９に記載の方法。
34. クラウド型エンジンの時計、ウエブ対応ディスプレイ、および、モバイルデバイスは、ネットワークタイムプロトコルを使用して同期される、請求項２９に記載の方法。
35. タイミングの比較は、打点を測定する内挿の使用を含む、請求項２９に記載の方法。
36. タイミングの比較は、打点を測定する内挿の使用を含む、請求項２９に記載の方法。
    （ｇ）シミュレーションされたスポーツ動作に応答するウエブ対応ディスプレイ上の仮想物体の飛行の表示。
37. 仮想物体の飛行は、ゴルフボールの飛球、野球ボールの飛球、テニスボールの飛球、アメリカンフットボールの飛球、ラケットボールの飛球、シャトルコックの飛球、卓球ボールの飛球、フィッシングフックの飛行の１つである、請求項３６に記載の方法。
38. さらに以下から成る、請求項３６に記載の方法。
    （ｈ）ウエブ対応ディスプレイ上の仮想物体の飛行との相互作用の表示。
39. 相互作用が仮想物体の捕球または打撃を含む、請求項３８に記載の方法。
40. 想物体の飛行との相互作用の表示がビデオ、スプライト、シネマグラフ、または、アニメーションの１つ以上の表示を含む、請求項３８に記載の方法。
41. 相互作用が使用者に打ち返された仮想物体を含む、請求項３８に記載の方法。
42. ステップ（ｈ）の後、ステップ（ｂ）ないし（ｆ）が繰り返される、請求項４１に記載の方法。
43. 以下から成る、スポーツ動作を分析するシステム：
    メモリー、プロセッサー、および統合多軸ジャイロスコープを含む統合多軸ジャイロスコープであり、モバイルデバイスは、以下のように構成されている：
    （ａ）シミュレーションされたスポーツ動作の開始点を測定する；
    （ｂ）開始点およびスポーツ動作をシミュレーションする軌道に沿った運動中でのモバイルデバイスの方向に関連するジャイロスコープからジャイロスコープ測定を取得する；
    （ｃ）仮想物体の打点、および、取得したジャイロスコープ測定を使用して打点でのモバイルデバイスの速度を測定する；ならびに、
    （ｄ）シミュレーションされたスポーツ動作に関連する情報をアウトプットする。
44. モバイルデバイスが補助装置に装着された、請求項４３に記載のシステム。
45. 補助装置は、スポーツ器具の部分の１つ、およびグリップをシミュレーションするデバイスであり、かつ、スポーツ器具のグリップの握りぐあいを感じる、請求項４４に記載のシステム。
46. 以下から成る、スポーツ動作を分析するシステム：
    メモリー、プロセッサーおよび統合多軸ジャイロスコープを含む統合動作センサであり、モバイルデバイスは、以下のように構成されている：
    （ａ）開始点が所定時間静止して持っているモバイルディバイスにより表示する、シミュレーションされたスポーツ動作の開始点を測定する；
    （ｂ）開始点およびスポーツ動作をシミュレーションする軌道に沿った運動中でのモバイルデバイスの方向に関連する動作センサからの動作データを取得する；
    （ｃ）少なくとも２つの軸に沿ったモバイルデバイスの方向に関連する得られた動作データを使用して仮想物体の打点を測定する；ならびに、
    （ｄ）モバイルデバイス経由でのシミュレーションされたスポーツ動作に関連する情報をアウトプットする。
47. モバイルデバイスが補助装置に装着されている、請求項４６に記載のシステム。
48. 補助装置は、スポーツ器具の部分の１つ、およびグリップをシミュレーションするデバイスであり、かつ、スポーツ器具のグリップの握りぐあいを感じる、請求項４６に記載のシステム。

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