JP2016034479A - 走行時着地位置評価方法、走行時着地位置評価装置、検出方法、検出装置、走行運動評価方法及び走行運動評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザーに装着されて使用される携帯型の電子機器において、走行時の着地位置の評価を可能とする技術を提供すること。【解決手段】加速度値から走行中のユーザーの着地期間中の減速期を判定することと、前記判定された減速期の間の移動距離を算出することと、を含む走行時着地位置評価方法。【選択図】図１

Description

本発明は、走行時着地位置評価方法等に関する。また、本発明は、ユーザーの着地と離地を検出する検出方法等に関する。また、本発明は、ユーザーの走行運動を評価するための走行運動評価方法等に関する。

ランニング等の運動を行うユーザーの胴体部や腕に装着して使用される携帯型の電子機器が普及している。このような携帯型の電子機器は、加速度センサーやジャイロセンサーといった各種のセンサーを内蔵し、内蔵センサーの検出値を用いて、位置や走行速度、心拍数や歩数、走行ペースといった各種の運動データを算出する機能を備えたものも開発されており、人気が高い（例えば、特許文献１参照）。

また、従来から、走行中のユーザーに装着され、ユーザーの位置情報や速度情報、移動した距離情報等を周期的に計測して表示する携帯機器が知られている。

また、好記録の実現に寄与すること等を目的として、ユーザーが頭部に装着したディスプレイグラスの表示部に、仮想走行者の動画像をバーチャルランナーとして表示する技術も知られている（例えば特許文献２を参照）。

ところで、好記録の達成を目標にランニングに取り組む場合、単に走行中の速度を意識するだけでなく、走行フォーム等の自身の運動状態を意識することが重要である。よいフォームで走れば、好記録の達成が期待できるだけでなく、疲労の蓄積や怪我等の故障のリスクを低減して長時間走ることができるからである。走行中のユーザーに装着されて走行フォームを解析する技術としては、例えば、特許文献３の技術が知られている。

また、例えば、運動状態を評価する指標の１つとして、接地時間が挙げられる。滞空時間を長くすればストライドが伸びるため、結果的に接地時間を短縮することで走行速度の向上が図れると言われている。加えて、接地時間を短くすると、走行時に受ける脚部への負担を軽減できる。したがって、ランナーにとって、接地時間に係る指標（以下、「評価指標値」という）を知ることは、自身の運動状態を意識することにつながり有意義である。

特開２０１３−１４０１５８号公報 特開２０１４−０５４３０３号公報 特開２０１３−１０６７７３号公報

しかしながら、日々のランニングの記録とは別に、走行フォームなどのランニング自体を評価し、ユーザーに報せる一種のコーチング機能があれば便利であり、望まれる。例えば、ランニングを評価する指標の一つとして、走行時の着地位置があり、重心のほぼ真下に着地すること（真下着地）が望ましいとされている。これは、重心より前方に着地した場合にはブレーキ力がかかるが、重心のほぼ真下に着地すると地面からの反力によるブレーキ力が小さくなるためである。また、真下着地の場合には、更に重心の上下方向の移動
が小さくなるという利点もある。こういった点を総合して、真下着地は、エネルギー効率の良いランニングと考えられている。

従来、走行時の着地位置を評価する方法としては、モーションキャプチャーやビデオ撮影、床反力計を用いた方法がある。しかしながら、このような従来の方法では、大がかりなシステムを設置する必要があり、システムが設置された箇所を走行する必要がある。そのため実際にランニングできる場所が限られ、長距離且つ長時間の走行に対する連続的な評価はほぼ不可能であり、一般のランナーが気軽に利用できるものではないという欠点があった。

また、接地時間を算出するには、足の着地及び離地のタイミングを検出する必要がある。ユーザーの身につけたセンサーにより、精度よく着地及び離地のタイミングを検出する具体的な技術は、知られていなかった。

また、運動状態を評価する指標の１つとして、推進効率が挙げられる。推進効率は、加えた力に対しどれだけ前に進むことができたか、より詳細には、接地時の地面反力を無駄なく利用して進行方向に身体を移動させる推進力を得ているかの程度を表す。したがって、進行方向以外の方向への身体の移動を少なくすることで効率よく推進力を得ることができ、離地時の跳び上がりや接地時の沈み込みによる上下方向への移動が少なく、左右方向へのブレが少ないと推進効率は向上すると言える。特に、重力方向である上下方向の移動は、推進効率に大きく影響する。

この点に着目し、例えば特許文献３には、上下方向の移動が少ないかに着目して走行フォームを解析し、身体の動作を診断する旨が記載されている。しかし、実際には、上下方向の移動が少ないかだけでは推進効率の良し悪しを判断することが困難な場合があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、ユーザーに装着されて使用される携帯型の電子機器において、走行時の着地位置の評価を可能とする技術を提供することができる。

また、本発明のいくつかの態様によれば、ユーザーの離地及び着地のタイミングを高精度に検出する技術を提供することができる。

また、本発明のいくつかの態様によれば、推進効率を反映した新たな指標を提供することができる。

［適用例１］
本適用例に係る走行時着地位置評価方法は、加速度値から走行中のユーザーの着地期間中の減速期を判定することと、前記判定された減速期の間の移動距離を算出することと、を含む。

本適用例に係る走行時着地位置評価方法によれば、加速度値を用いて、ユーザーの走行時の着地位置の評価を行うことができる。大がかりなシステムを用意する必要はない。具体的には、加速度値から走行中のユーザーの着地期間中の減速期を判定し、この減速期の間の移動距離を算出して、走行時の着地位置を評価する。例えば、ユーザーに装着された加速度センサーの検出値を用いて、前記ユーザーの着地期間中の減速期を判定してもよい。加速度センサーは、ユーザーの胴体部、つまり重心に近い位置に装着されていてもよい。また、減速期の間の移動距離は、着地したタイミングにおける着地位置とユーザーの重心位置の間の距離に相当する。従って、例えば、ユーザーに装着された加速度センサーの
検出値を用いて、減速期の移動距離を算出できる。減速期の移動距離が小さければ、重心の真下により近い位置に着地したこととなるため、着地位置を評価することができる。

［適用例２］
上記適用例に係る走行時着地位置評価方法において、前記減速期を判定することは、着地タイミング及び立脚中期タイミングを判定することを含むようにしても良い。

本適用例に係る走行時着地位置評価方法によれば、減速期の開始タイミングとなる着地タイミングと、終了タイミングとなる立脚中期タイミングとを判定することで、減速期が判定される。

［適用例３］
上記適用例に係る走行時着評価方法において、前記立脚中期タイミングを判定することは、鉛直方向の加速度値を用いて前記立脚中期タイミングを判定することを含むようにしても良い。

本適用例に係る走行時着地位置評価方法によれば、鉛直方向の加速度値を用いて、立脚中期タイミングが判定される。

［適用例４］
上記適用例に係る走行時着地位置評価方法において、前記移動距離を算出することは、前記減速期の長さと前記ユーザーの移動速度とを乗算して前記移動距離を算出することを含むようにしても良い。

本適用例に係る走行時着地位置評価方法によれば、減速期の長さとユーザーの移動距離とを乗算して、減速期の移動距離が算出される。減速期の長さ及び移動速度は、加速度値を用いて算出できる。

［適用例５］
上記適用例に係る走行時着地位置評価方法は、前記着地タイミング及び前記立脚中期タイミングの位置を検出し、前記着地タイミング及び前記立脚中期タイミングの位置から前記移動距離を算出することを含むようにしても良い。

本適用例に係る走行時着地位置評価方法によれば、着地タイミングの位置及び立脚中期タイミングの位置を検出し、この検出位置から減速期の移動距離が算出される。

［適用例６］
上記適用例に係る走行時着地位置評価方法は、前記移動距離に応じた報知を行うこと、を更に含むようにしても良い。

本適用例に係る走行時着地位置評価方法によれば、算出された減速期の移動距離に応じた報知が行われる。これにより、ユーザーは、自身の走行に役立てることができる。

［適用例７］
上記適用例に係る走行時着地位置評価方法において、前記報知を行うことは、過去に算出された前記移動距離と、新たに算出された前記移動距離とを識別表示することを含むようにしても良い。

本適用例に係る走行時着地位置評価方法によれば、過去に算出された移動距離と、新たに算出された移動距離とが識別表示される。ここでいう移動距離は減速期の移動距離のこ
とである。これにより、走行中、リアルタイムに最新の減速期の移動距離を表示更新することができるため、ユーザーは、最新の移動距離を過去の移動距離と比較できる。

［適用例８］
本適用例に係る走行時着地位置評価装置は、加速度値から走行中のユーザーの走行時の着地期間中の減速期を判定する判定部と、前記判定された減速期の間の移動距離を算出する算出部と、を備えている。

本適用例に係る走行時着地位置評価装置によれば、加速度値を用いて、ユーザーの走行時の着地位置の評価を行うことができる。大がかりなシステムを用意する必要はない。具体的には、加速度値から走行中のユーザーの着地期間中の減速期を判定し、この減速期の間の移動距離を算出して、走行時の着地位置を評価する。例えば、ユーザーに装着された加速度センサーの検出値を用いて、前記ユーザーの着地期間中の減速期を判定してもよい。加速度センサーは、ユーザーの胴体部、つまり重心に近い位置に装着されていてもよい。また、減速期の間の移動距離は、着地したタイミングにおける着地位置とユーザーの重心位置の間の距離に相当する。従って、例えば、ユーザーに装着された加速度センサーの検出値を用いて、減速期の移動距離を算出できる。減速期の移動距離が小さければ、重心の真下により近い位置に着地したこととなるため、着地位置を評価することができる。

［適用例９］
本適用例に係る検出方法は、走行中のユーザーの進行方向加速度を取得することと、前記進行方向加速度に基づいて、着地タイミングを検出することと、を含む。

本適用例に係る検出方法によれば、走行中のユーザーの進行方向加速度に基づいて、着地タイミングを検出することができる。これによれば、ユーザーの着地のタイミングを高精度に検出することができる。

［適用例１０］
上記適用例に係る検出方法において、前記検出することは、前記進行方向加速度の変化から前記着地タイミングを検出することを含むようにしてもよい。

本適用例に係る検出方法によれば、進行方向加速度の変化から着地タイミングを検出することができる。

［適用例１１］
上記適用例に係る検出方法において、前記着地タイミングを検出することは、前記進行方向加速度の変化の極大値であって、前記進行方向加速度の変化の最初の極小値の直前の極大値を検出することにより、前記着地タイミングを検出することを含むようにしてもよい。

本適用例に係る検出方法によれば、進行方向加速度の変化の最初の極小値の直前で極大となるタイミングを着地タイミングとして検出することができる。

［適用例１２］
上記適用例に係る検出方法は、前記走行中のユーザーの上下方向加速度を取得し、前記進行方向加速度および前記上下方向加速度の少なくとも一方に基づいて、離地タイミングを検出することを含むようにしてもよい。

本適用例に係る検出方法によれば、ユーザーの進行方向加速度及び上下方向加速度に基づいて、着地タイミングと、離地タイミングとを検出することができる。これによれば、
ユーザーの離地及び着地のタイミングを高精度に検出することができる。

［適用例１３］
上記適用例に係る検出方法において、前記検出することは、前記進行方向加速度の変化の極小値であって、当該進行方向加速度が前記上下方向加速度より小さくなった直後の極小値を検出することにより、前記離地タイミングを検出する第１の離地タイミング検出を含むようにしてもよい。

本適用例に係る検出方法によれば、進行方向加速度の変化及び上下方向加速度の変化から離地タイミングを検出する第１の離地タイミング検出を行い、進行方向加速度が上下方向加速度より小さくなった直後に極小となるタイミングを離地タイミングとして検出することができる。

［適用例１４］
上記適用例に係る検出方法において、前記検出することは、前記上下方向加速度が所定値以上となったことを検出することにより、前記離地タイミングを検出する第２の離地タイミング検出を含むようにしてもよい。

本適用例に係る検出方法によれば、上下方向加速度が所定値以上となったタイミングを離地タイミングとして検出することができる。

［適用例１５］
上記適用例に係る検出方法において、前記離地タイミングを検出することは、前記ユーザーの移動速度に応じて、前記第１の離地タイミング検出による検出結果と、前記第２の離地タイミング検出による検出結果とのうちの何れかを用いて離地タイミングを決定することを含むようにしてもよい。

ユーザーが離地したときの進行方向加速度及び上下方向加速度の変化は、ユーザーの移動速度によってその傾向が異なる。本適用例に係る検出方法によれば、ユーザーの移動速度に応じて、第１の離地タイミング検出による検出結果と第２の離地タイミング検出による検出結果とのうちの何れかを用いて離地タイミングを決定することができる。

［適用例１６］
上記適用例に係る検出方法は、前記着地タイミングから前記離地タイミングまでの接地時間、及び前記離地タイミングから前記着地タイミングまでの滞空時間の少なくとも何れか一方を表示部に表示する制御を行うこと、を含むようにしてもよい。

本適用例に係る検出方法によれば、検出した着地タイミングと離地タイミングとに基づいて着地タイミングから離地タイミングまでの接地時間、及び離地タイミングから着地タイミングまでの滞空時間の少なくとも何れか一方を算出し、表示部に表示することができる。

［適用例１７］
本適用例に係る検出装置は、走行中のユーザーの進行方向加速度を取得する取得部と、前記進行方向加速度に基づいて、着地タイミングを検出する検出部と、を備えている。

本適用例に係る検出装置によれば、走行中のユーザーの進行方向加速度に基づいて、着地タイミングを検出することができる。これによれば、ユーザーの着地のタイミングを高精度に検出することができる。

［適用例１８］
本適用例に係る走行運動評価方法は、走行運動するユーザーを側面からみた場合における前記ユーザーの進行方向に対する上下方向の位置を表す運動過程情報を求めることと、前記ユーザーの進行方向の加速度である進行方向加速度を検出することと、前記運動過程情報および前記進行方向加速度を用いて、前記進行方向に対する推進力の向きを表す推進効率指標値を算出することと、を含む。

本適用例に係る走行運動評価方法によれば、走行運動するユーザーを側面からみた場合における当該ユーザーの進行方向に対する上下方向の位置を表す運動過程情報および当該ユーザーの進行方向の加速度を用いて、進行方向に対する推進力の向きを表す推進効率指標値を算出することができる。

［適用例１９］
上記適用例に係る走行運動評価方法において、前記算出することは、前記運動過程情報を用いて着地タイミングを判定することと、前記運動過程情報を用いて、前後の着地間の進行方向の移動距離及び上下方向の振幅を算出することと、前記移動距離及び前記振幅を用いて前記推進効率指標値を算出することと、を含むようにしてもよい。

本適用例に係る走行運動評価方法によれば、着地タイミングを判定し、前後の着地間の進行方向の移動距離及び上下方向の振幅を用いて推進効率指標値を算出するができる。

［適用例２０］
上記適用例に係る走行運動評価方法において、前記算出することは、前記運動過程情報を用いて、着地タイミングと、当該着地タイミングの直前の最高地点到達タイミングとを判定することと、前記運動過程情報を用いて、前記着地タイミングと前記最高地点到達タイミング間の進行方向の移動距離及び上下方向の移動距離を算出することと、前記進行方向の移動距離及び前記上下方向の移動距離を用いて前記推進効率指標値を算出することと、を含むようにしてもよい。

本適用例に係る走行運動評価方法によれば、着地タイミングと、直前の最高地点到達タイミングとを判定し、その間の進行方向の移動距離及び上下方向の移動距離を用いて推進効率指標値を算出することができる。

［適用例２１］
上記適用例に係る走行運動評価方法において、前記算出することは、前記運動過程情報を用いて、最低地点到達タイミングと、当該最低地点到達タイミングの直後の最高地点到達タイミングとを判定することと、前記運動過程情報を用いて、前記最低地点到達タイミングと前記最高地点到達タイミング間の進行方向の移動距離及び上下方向の移動距離を算出することと、前記進行方向の移動距離及び前記上下方向の移動距離を用いて前記推進効率指標値を算出することと、を含むようにしてもよい。

本適用例に係る走行運動評価方法によれば、最低地点到達タイミングと、直後の最高地点到達タイミングとを判定し、その間の進行方向の移動距離及び上下方向の移動距離を用いて推進効率指標値を算出することができる。

［適用例２２］
上記適用例に係る走行運動評価方法において、前記算出することは、前記ユーザーを側面からみた場合における位置情報に基づき、最低地点と最高地点間における軌跡の変曲点を判定することと、前記変曲点における前記軌跡の接線方向を算出することと、前記接線方向を用いて前記推進効率指標値を算出することと、を含むようにしてもよい。

本適用例に係る走行運動評価方法によれば、最低地点と最高地点との間の軌跡から変曲点を判定し、当該変曲点における接線方向を用いて推進効率指標値を算出することができる。

［適用例２３］
上記適用例に係る走行運動評価方法において、前記算出することは、前記運動過程情報を用いて離地タイミングを判定することと、前記離地タイミングにおける前記進行方向に対する推進力の向きを、前記推進効率指標値として算出することと、を含むようにしてもよい。

本適用例に係る走行運動評価方法によれば、離地タイミングにおける進行方向に対する推進力の相対向きを推進効率指標値として算出することができる。

［適用例２４］
本適用例に係る走行運動評価装置は、走行運動するユーザーを側面からみた場合における前記ユーザーの進行方向に対する上下方向の位置を表す運動過程情報と、前記ユーザーの進行方向の加速度である進行方向加速度とを求める検出部と、前記運動過程情報および前記進行方向加速度を用いて、前記進行方向に対する推進力の向きを表す推進効率指標値を算出する算出部と、を備えている。

本適用例に係る走行運動評価装置によれば、走行運動するユーザーを側面からみた場合における当該ユーザーの進行方向に対する上下方向の位置を表す運動過程情報および当該ユーザーの進行方向の加速度を用いて、進行方向に対する推進力の向きを表す推進効率指標値を算出することができる。

第１実施形態の携帯型電子機器の構成例。 走行サイクルの説明図。 着地タイミングの判定の説明図。 立脚中期タイミングの判定の説明図。 評価結果の表示例。 携帯型電子機器の機能構成図。 着地位置評価データのデータ構成例。 着地位置評価処理のフローチャート。 第２実施形態の第１実施例における走行情報算出システムの全体構成例を示す模式図。 第２実施形態の第１実施例における走行情報算出装置の機能構成例を示すブロック図。 第２実施形態の第１実施例における離着地データのデータ構成例を示す図。 第２実施形態の第１実施例における走行情報算出処理の処理手順を示すフローチャート。 ユーザーの走行速度が高速の場合の着地タイミング及び離地タイミングの検出結果を示す図。 ユーザーの走行速度が低速の場合の着地タイミング及び離地タイミングの検出結果を示す図。 第２実施形態の第２実施例における走行情報算出装置の機能構成例を示すブロック図。 第２実施形態の第２実施例における走行情報算出処理の処理手順を示すフローチャート。 （ａ）は、着地方法が「つま先着地」の場合の上下方向加速度の変化、（ｂ）は、着地方法が「かかと着地」の場合の上下方向加速度の変化を示す図。 第２実施形態の変形例における走行情報算出装置の機能構成例を示すブロック図。 第３実施形態の第１実施例における走行運動評価システムの全体構成例を示す模式図。 第３実施形態の第１実施例における走行運動評価装置の機能構成例を示すブロック図。 第１の算出方法による推進効率角度の算出原理を説明する図。 第２の算出方法による推進効率角度の算出原理を説明する図。 走行情報のデータ構成例を示す図。 第３実施形態の第１実施例における走行運動評価処理の処理手順を示すフローチャート。 第３実施形態の第２実施例における走行運動評価装置の機能構成例を示すブロック図。 第３の算出方法による推進効率角度の算出原理を説明する図。 第４の算出方法による推進効率角度の算出原理を説明する図。 第３実施形態の第２実施例における走行運動評価処理の処理手順を示すフローチャート。 第３実施形態の変形例における走行運動評価装置の機能構成例を示すブロック図。

本実施の形態に係る走行時着地位置評価方法は、ユーザーに装着された加速度センサーの検出値を用いて、前記ユーザーの着地期間中の減速期を判定することと、前記判定された減速期の間の移動距離を算出することと、を含む。

また、他の実施の形態として、ユーザーに装着された加速度センサーの検出値を用いて、前記ユーザーの走行時の着地期間中の減速期を判定する判定部と、前記判定された減速期の間の移動距離を算出する算出部と、を備えた走行時着地位置評価装置を構成してもよい。

本実施の形態に係る走行時着地位置評価方法等によれば、ユーザーに装着した加速度センサーの検出値を用いて、ユーザーの走行時の着地位置の評価を行うことができる。大がかりなシステムを用意する必要はない。具体的には、加速度センサーの検出値を用いてユーザーの着地期間中の減速期を判定し、この減速期の間の移動距離を算出して、走行時の着地位置を評価する。加速度センサーは、ユーザーの胴体部、つまり重心に近い位置に装着されている。また、減速期の間の移動距離は、着地したタイミングにおける着地位置とユーザーの重心位置の間の距離に相当する。従って、ユーザーに装着された加速度センサーの検出値を用いて、減速期の移動距離を算出できる。減速期の移動距離が小さければ、重心の真下により近い位置に着地したこととなるため、着地位置を評価することができる。

上記実施の形態に係る走行時着地位置評価方法において、前記減速期を判定することは、着地タイミング及び立脚中期タイミングを判定することを含んでもよい。

本実施の形態に係る走行時着地位置評価方法によれば、減速期の開始タイミングとなる着地タイミングと、終了タイミングとなる立脚中期タイミングとを判定することで、減速期が判定される。

上記実施の形態に係る走行時着評価方法において、前記立脚中期タイミングを判定することは、鉛直方向の前記検出値を用いて前記立脚中期タイミングを判定することを含んでもよい。

本実施の形態に係る走行時着地位置評価方法によれば、鉛直方向の加速度センサーの検出値を用いて、立脚中期タイミングが判定される。

上記実施の形態に係る走行時着地位置評価方法において、前記移動距離を算出することは、前記減速期の長さと前記ユーザーの移動速度とを乗算して前記移動距離を算出することを含んでもよい。

本実施の形態に係る走行時着地位置評価方法によれば、減速期の長さとユーザーの移動距離とを乗算して、減速期の移動距離が算出される。減速期の長さ及び移動速度は、加速度センサーの検出値を用いて算出できる。

上記実施の形態に係る走行時着地位置評価方法は、前記着地タイミング及び前記立脚中期タイミングの位置を検出することと、前記移動距離を算出することは、前記着地タイミング及び前記立脚中期タイミングの位置から前記移動距離を算出することを含んでもよい。

本実施の形態に係る走行時着地位置評価方法によれば、着地タイミングの位置及び立脚中期タイミングの位置を検出し、この検出位置から減速期の移動距離が算出される。

上記実施の形態に係る走行時着地位置評価方法は、前記移動距離に応じた報知を行うこと、を更に含んでもよい。

本実施の形態に係る走行時着地位置評価方法によれば、算出された減速期の移動距離に応じた報知が行われる。これにより、ユーザーは、自身の走行に役立てることができる。

より具体的には、上記実施の形態に係る走行時着地位置評価方法において、前記報知を行うことは、過去に算出された前記移動距離と、新たに算出された前記移動距離とを識別表示することを含んでもよい。

本実施の形態に係る走行時着地位置評価方法によれば、過去に算出された移動距離と、新たに算出された移動距離とが識別表示される。ここでいう移動距離は減速期の移動距離のことである。これにより、走行中、リアルタイムに最新の減速期の移動距離を表示更新することができるため、ユーザーは、最新の移動距離を過去の移動距離と比較できる。

本実施の形態に係る検出方法は、ユーザーの胴体部に装着された加速度センサーの検出結果に基づいて、進行方向加速度と、上下方向加速度とを取得することと、前記進行方向加速度及び前記上下方向加速度に基づいて、着地タイミングと、離地タイミングとを検出することと、を含む。

また、他の実施の形態として、ユーザーの胴体部に装着される加速度センサーの検出結果に基づいて、進行方向加速度と、上下方向加速度とを取得する取得部と、前記進行方向加速度及び前記上下方向加速度に基づいて、着地タイミングと、離地タイミングとを検出する検出部と、を備える検出装置を構成してもよい。

本実施の形態に係る検出方法等によれば、ユーザーの胴体部に装着された加速度センサ
ーの検出結果から取得した進行方向加速度及び上下方向加速度に基づいて、着地タイミングと、離地タイミングとを検出することができる。これによれば、ユーザーの離地及び着地のタイミングを高精度に検出することができる。

また、上記実施の形態に係る検出方法において、前記検出することは、前記進行方向加速度の変化から前記着地タイミングを検出することを含んでもよい。

本実施の形態に係る検出方法によれば、進行方向加速度の変化から着地タイミングを検出することができる。

また、上記実施の形態に係る検出方法において、前記着地タイミングを検出することは、前記進行方向加速度の変化の極大値であって、前記進行方向加速度の変化の最初の極小値の直前の極大値を検出することにより、前記着地タイミングを検出することを含んでもよい。

本実施の形態に係る検出方法によれば、進行方向加速度の変化の最初の極小値の直前で極大となるタイミングを着地タイミングとして検出することができる。

また、上記実施の形態に係る検出方法において、前記検出することは、前記進行方向加速度の変化の極小値であって、当該進行方向加速度が前記上下方向加速度より小さくなった直後の極小値を検出することにより、前記離地タイミングを検出する第１の離地タイミング検出を含んでもよい。

本実施の形態に係る検出方法によれば、進行方向加速度の変化及び上下方向加速度の変化から離地タイミングを検出する第１の離地タイミング検出を行い、進行方向加速度が上下方向加速度より小さくなった直後に極小となるタイミングを離地タイミングとして検出することができる。

また、上記実施の形態に係る検出方法において、前記検出することは、前記上下方向加速度が所定値以上となったことを検出することにより、前記離地タイミングを検出する第２の離地タイミング検出を含んでもよい。

本実施の形態に係る検出方法によれば、上下方向加速度が所定値以上となったタイミングを離地タイミングとして検出することができる。

また、上記実施の形態に係る検出方法において、前記離地タイミングを検出することは、前記ユーザーの移動速度に応じて、前記第１の離地タイミング検出による検出結果と、前記第２の離地タイミング検出による検出結果とのうちの何れかを用いて離地タイミングを決定することを含んでもよい。

ユーザーが離地したときの進行方向加速度及び上下方向加速度の変化は、ユーザーの移動速度によってその傾向が異なる。本実施の形態に係る検出方法によれば、ユーザーの移動速度に応じて、第１の離地タイミング検出による検出結果と第２の離地タイミング検出による検出結果とのうちの何れかを用いて離地タイミングを決定することができる。

また、上記実施の形態に係る検出方法は、前記着地タイミングから前記離地タイミングまでの接地時間、及び前記離地タイミングから前記着地タイミングまでの滞空時間の少なくとも何れか一方を表示部に表示する制御を行うこと、を含んでもよい。

本実施の形態に係る検出方法によれば、検出した着地タイミングと離地タイミングとに
基づいて着地タイミングから離地タイミングまでの接地時間、及び離地タイミングから着地タイミングまでの滞空時間の少なくとも何れか一方を算出し、表示部に表示することができる。

本実施の形態に係る走行運動評価方法は、走行運動するユーザーの側面視における運動過程情報を検出することと、前記運動過程情報を用いて、進行方向に対する推進力の相対向きを表す推進効率指標値を算出することと、を含む。

また、他の実施の形態として、走行運動するユーザーの側面視における運動過程情報を検出する検出部と、前記運動過程情報を用いて、進行方向に対する推進力の相対向きを表す推進効率指標値を算出する算出部と、を備えた走行運動評価装置を構成してもよい。

本実施の形態に係る走行運動評価方法等によれば、走行運動するユーザーの側面視における運動過程情報を用いて、進行方向に対する推進力の相対向きを表す推進効率指標値を算出することができる。

また、上記実施の形態に係る走行運動評価方法において、前記検出することは、前記ユーザーの側面視における位置情報を少なくとも前記運動過程情報に含めて検出することであってもよい。

本実施の形態に係る走行運動評価方法によれば、ユーザーの側面視における位置（側面視位置）を用いて推進効率指標値を算出することができる。

また、上記実施の形態に係る走行運動評価方法において、前記算出することは、前記運動過程情報を用いて着地タイミングを判定することと、前記運動過程情報を用いて、前後の着地間の進行方向の移動距離及び上下方向の振幅を算出することと、前記移動距離及び前記振幅を用いて前記推進効率指標値を算出することと、を含んでもよい。

本実施の形態に係る走行運動評価方法によれば、着地タイミングを判定し、前後の着地間の進行方向の移動距離及び上下方向の振幅を用いて推進効率指標値を算出するができる。

また、上記実施の形態に係る走行運動評価方法において、前記算出することは、前記運動過程情報を用いて、着地タイミングと、当該着地タイミングの直前の最高地点到達タイミングとを判定することと、前記運動過程情報を用いて、前記着地タイミングと前記最高地点到達タイミング間の進行方向の移動距離及び上下方向の移動距離を算出することと、前記進行方向の移動距離及び前記上下方向の移動距離を用いて前記推進効率指標値を算出することと、を含んでもよい。

本実施の形態に係る走行運動評価方法によれば、着地タイミングと、直前の最高地点到達タイミングとを判定し、その間の進行方向の移動距離及び上下方向の移動距離を用いて推進効率指標値を算出することができる。

また、上記実施の形態に係る走行運動評価方法において、前記算出することは、前記運動過程情報を用いて、最低地点到達タイミングと、当該最低地点到達タイミングの直後の最高地点到達タイミングとを判定することと、前記運動過程情報を用いて、前記最低地点到達タイミングと前記最高地点到達タイミング間の進行方向の移動距離及び上下方向の移動距離を算出することと、前記進行方向の移動距離及び前記上下方向の移動距離を用いて前記推進効率指標値を算出することと、を含んでもよい。

本実施の形態に係る走行運動評価方法によれば、最低地点到達タイミングと、直後の最高地点到達タイミングとを判定し、その間の進行方向の移動距離及び上下方向の移動距離を用いて推進効率指標値を算出することができる。

また、上記実施の形態に係る走行運動評価方法において、前記算出することは、前記位置情報に基づき、最低地点と最高地点間における軌跡の変曲点を判定することと、前記変曲点における前記軌跡の接線方向を算出することと、前記接線方向を用いて前記推進効率指標値を算出することと、を含んでもよい。

本実施の形態に係る走行運動評価方法によれば、最低地点と最高地点との間の軌跡から変曲点を判定し、当該変曲点における接線方向を用いて推進効率指標値を算出することができる。

また、上記実施の形態に係る走行運動評価方法において、前記算出することは、前記運動過程情報を用いて離地タイミングを判定することと、前記離地タイミングにおける前記進行方向に対する推進力の相対向きを、前記推進効率指標値として算出することと、を含んでもよい。

本実施の形態に係る走行運動評価方法によれば、離地タイミングにおける進行方向に対する推進力の相対向きを推進効率指標値として算出することができる。

１．第１実施形態
以下、図面を参照して、本発明の走行時着地位置評価方法及び走行時着地位置評価装置を実施するための一形態について説明する。なお、以下説明する第１実施形態によって本発明の走行時着地位置評価方法及び走行時着地位置評価装置が限定されるものではなく、本発明を適用可能な形態が以下の第１実施形態に限定されるものでもない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付す。

［全体構成］
図１は、第１実施形態における携帯型電子機器２０の構成例である。この携帯型電子機器２０は、ランニングの際にユーザー１０の胴体部や腰部に装着して利用される。携帯型電子機器２０には、操作スイッチ２１やディスプレイ２２、スピーカー２３等が設けられているとともに、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）３０と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリを実装した制御装置（不図示）とを内蔵している。

ＩＭＵ３０は、加速度センサー及びジャイロセンサーを有するセンサーユニットである。加速度センサーは、当該センサーに対応付けられた三次元直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）であるセンサー座標系（ローカル座標系）における加速度を検出する。ジャイロセンサーは、当該センサーに対応付けられた三次元直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）であるセンサー座標系における角速度を検出する。

なお、加速度センサーのセンサー座標系とジャイロセンサーのセンサー座標系とは座標軸が同一として説明するが、異なる場合には、座標変換行列演算を行うことで一方の座標系を他方の座標系に変換することが可能である。座標変換行列演算については、公知の手法を適用することができる。

携帯型電子機器２０は、ＩＭＵ３０の計測結果を用いた慣性航法演算を行って、当該機器の位置や速度、姿勢等を算出することができる。また、携帯型電子機器２０は、慣性航法演算の算出結果を用いて、ランニングにかかる運動解析機能の一種であるユーザー１０の走行時の着地位置の評価が可能な走行時着地位置評価装置でもある。

ここで、移動体座標系、及び、絶対座標系、を定義する。移動体座標系は、ユーザー１０に対応付けられた三次元直交座標系（Ｐ，Ｑ，Ｒ）であり、ユーザー１０の進行方向（向き）をＲ軸正方向、鉛直上方向をＱ軸正方向、Ｒ軸及びＱ軸それぞれに直交するユーザー１０の左右方向をＰ軸、としている。絶対座標系は、例えば地球中心地球固定座標系であるＥＣＥＦ（Earth Centered Earth Fixed）座標系として定められる三次元座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）であり、Ｙ軸正方向が鉛直上方向、Ｘ，Ｚ軸が水平方向となっている。

［原理］
（Ａ）走行サイクル
先ず、走行サイクルについて説明する。図２は、一歩分の走行サイクルを示す図であり、走行するユーザー１０を側方から見た図である。図２において、ユーザー１０の進行方向（Ｒ軸正方向）を右方向とし、左から右の順に、ユーザー１０の姿勢の遷移を示している。

一歩の走行サイクルは、先ず、図２の左側に示すように、ユーザー１０の一方の脚（図２では、右足）が地面に接する「着地」から始まる。このとき、着地位置１２は、一般的に、ユーザー１０の重心１１の前方である。次いで、重心１１が前方に移動し、図２の中央に示すように、重心１１が着地位置１２のほぼ真上となる「立脚中期」に移行する。続いて、重心１１が更に前方に移動し、図２の右側に示すように、地面に接していた一方の脚（右足）が地面から離れる「離地」で終わる。

着地のタイミングから離地のタイミングまでが、一歩の着地期間である。また、着地期間のうち、着地から立脚中期までは、着地の反力によってブレーキ力が働く減速期であり、立脚中期から離地までは、着地している脚が地面を蹴ることで推進力が働く加速期である。

（Ｂ）着地位置の評価
ランニングでは、ユーザーの重心のほぼ真下に着地すること（以下、「真下着地」という）が望ましいとされている。つまり、図２の左側の着地のタイミングにおいて、ユーザー１０の重心１１の位置と着地位置１２との間の進行方向に沿った距離である重心着地位置間距離Ｄが短い方がよい。すなわち、この重心着地位置間距離Ｄが短いほど、着地位置１２について“良い”評価となる。

重心着地位置間距離Ｄは、図２の左側と中央とを比較すると、進行方向に沿った、着地のタイミングでの重心１１の位置と立脚中期のタイミングでの重心１１の位置との間の距離、すなわち減速期の重心１１の移動距離に相当する。また、携帯型電子機器２０は、ユーザー１０の胴体部、つまり重心１１に近い位置に装着されている。このため、携帯型電子機器２０の移動距離がユーザー１０の重心１１の移動距離に相当にするとみなし、重心着地位置間距離Ｄに相当するとして、減速期における携帯型電子機器２０の移動距離をユーザー１０の着地位置の評価に用いる。

（Ｃ）減速期の判定
減速期における携帯型電子機器２０の移動距離を算出するために、先ずは減速期を判定する。本実施形態では、加速度センサー３１の検出値（加速度）から、減速期の開始時点である着地のタイミングと、終了時点である立脚中期のタイミングとを判定することで、減速期を判定する。

（Ｃ−１）着地の判定
着地のタイミングは、ユーザー１０の進行方向に沿った加速度（進行方向加速度；Ｒ軸
方向加速度）から判定する。

図３は、一歩分の進行方向加速度のグラフを示す図である。図３では、進行方向加速度のグラフとともに、床反力の大きさのグラフも併せて示している。グラフの横軸は時刻、縦軸は進行方向加速度、及び、床反力、である。このグラフは、加速度センサーを胴体部（腰部）に装着したユーザーが、床反力計を設置した床面上を走行する実験によって得られたものである。

ここで、加速度センサーによって得られる加速度は、当該センサーに対応付けられたセンサー座標系（ｘ，ｙ，ｚ）における加速度である。このセンサー座標系における加速度を移動体座標系における加速度に変換した後の移動体座標系のＲ軸における加速度が、図３のグラフに示した進行方向加速度となる。なお、センサー座標系から移動体座標系への変換は、慣性航法演算の過程で実施される。

床反力は、脚が地面（床面）に接している状態において生じる力（反力）であり、脚が地面（床面）に接していない状態ではゼロである。つまり、図２のグラフにおいて、床反力の大きさがゼロから増加に転じた時刻ｔ１が着地のタイミングであり、ゼロとなった時刻ｔ３が離地のタイミングである。

また、進行方向加速度は、着地すると、床反力によるブレーキ力が働くことによって、瞬間的に負の方向に大きく変動する。そして、この進行方向加速度のグラフと床反力の大きさのグラフとを比較すると、着地タイミングにおいて進行方向加速度が極大値となっている。つまり、着地から離地までの一歩分の進行方向加速度において、最小値となる時刻ｔ２の直前の極大値の時刻ｔ１が着地タイミングとなる。この極大値を検出することで着地タイミングを判定することができる。

（Ｃ−２）立脚中期の判定
立脚中期のタイミングは、鉛直方向の加速度（鉛直方向加速度；Ｑ軸方向加速度）から判定する。

図４は、一歩分の鉛直方向加速度のグラフを示す図である。図４では、鉛直方向加速度のグラフとともに、床反力のグラフも併せて示している。グラフの横軸は時刻、縦軸は、鉛直方向加速度、及び、床反力、である。このグラフは、加速度センサーを胴体部（腰部）に装着したユーザーが、床反力計を設置した床面上を走行する実験によって得られたものである。

ここで、加速度センサーによって得られる加速度は、当該センサーに対応付けられたセンサー座標系（ｘ，ｙ，ｚ）における加速度である。このセンサー座標系における加速度を移動体座標系における加速度に変換した後の移動体座標系のＱ軸における加速度が、図４にグラフに示した鉛直方向加速度となる。なお、センサー座標系から移動体座標系への変換は、慣性航法演算の過程で実施される。

床反力は、地面（床面）に対する脚の角度等に応じて変化するが、ユーザーの重心１１が着地位置のほぼ真上となる立脚中期の時刻ｔ５において最大値となる。鉛直方向加速度のグラフと床反力のグラフとを比較すると、床反力が最大値となるタイミングと、鉛直方向加速度が最大値となるタイミングとがほぼ一致している。つまり、一歩分の鉛直方向加速度において、最大値となった時刻ｔ５を検出することで、立脚中期のタイミングを判定することができる。

（Ｄ）減速期の移動距離
続いて、減速期の移動距離を算出する。具体的には、着地タイミングから立脚中期タイミングまでの時間を、減速期の時間の長さΔＴとする。また、着地タイミングでの速度Ｖ１と、立脚中期タイミングでの速度Ｖ２との平均値を、減速期の速度Ｖ（＝（Ｖ１＋Ｖ２）／２）、とする。なお、速度Ｖ１，Ｖ２は、ユーザー１０の進行方向に沿った速度とする。そして、算出した減速期の移動速度Ｖと時間の長さΔＴとの積を、減速期における移動距離Ｌ（＝Ｖ×ΔＴ）、とする。

（Ｅ）評価結果の表示
上記のようにして求めた一歩毎（着地から離地までの事象が発生する毎）の減速期における移動距離は、着地位置の評価結果として、例えば、図５（１）に示すようにディスプレイ２２に表示される。図５（１）は、評価結果の表示例である。図５（１）では、横軸を移動距離、縦軸を算出回数（度数）としたヒストグラム形式とした表示例を示している。

また、減速期における移動距離を走行中にリアルタイムに算出し、最新の移動距離を過去の移動距離と識別して表示することもできる。このような場合には、図５（２）に示すように、一歩の走行毎に、当該走行の減速期における移動距離を算出し、新たに算出した移動距離に該当する度数を「１」加算して表示を更新するともに、新たに算出した移動距離に該当するグラフ４１に所定のマーク４２を付加表示したり、このグラフ４１を強調表示することができる。

また、減速期における移動距離を算出する度に、数値として表示することとしてもよい。減速期の移動距離が短いほど、重心直下に着地したことを示すため、ユーザーにとっては、これだけでも有意な指標となる。

また、図１に示した携帯型電子機器２０の表示機能を担う端末装置を別体とし、携帯型電子機器２と当該端末装置間を無線通信で接続する構成とするならば、当該端末装置に評価結果を表示させることとしてもよい。端末装置は、腕時計型の装置としてもよいし、スマートフォンやタブレット端末として構成してもよい。

［内部構成］
図６は、携帯型電子機器２０の機能構成を示すブロック図である。図６によれば、携帯型電子機器２０は、ＩＭＵ３０と、操作部１１０と、表示部１２０と、音出力部１３０と、通信部１４０と、時計部１５０と、処理部２００と、記憶部３００とを備えて構成される。

ＩＭＵ３０は、加速度センサー３１と、ジャイロセンサー３２とを有する。加速度センサー３１はセンサー座標系の各軸（ｘ軸，ｙ軸，ｚ軸）における加速度を検出する。加速度センサー３１によって検出された加速度（センサー座標加速度）は、計測時刻と対応付けて、センサー座標加速度データ３３１として蓄積記憶される。ジャイロセンサー３２は、センサー座標系の各軸（ｘ軸，ｙ軸，ｚ軸）における角速度を検出する。ジャイロセンサー３２によって検出された角速度（センサー座標角速度）は、計測時刻と対応付けて、センサー座標角速度データ３３２として蓄積記憶される。

操作部１１０は、例えばタッチパネルやボタンスイッチ等の入力装置で実現され、なされた操作に応じた操作信号を処理部２００に出力する。図１の操作スイッチ２１がこれに該当する。

表示部１２０は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示装置で実現され、処理部２００からの表示信号に基づく各種表示を行う。図１のディスプレイ２２がこれに
該当する。

音出力部１３０は、例えばスピーカー等の音出力装置で実現され、処理部２００からの音信号に基づく各種音出力を行う。図１のスピーカー２３がこれに該当する。

通信部１４０は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線通信装置や、有線用の通信ケーブルのジャックや制御回路等によって実現され、外部装置との通信を行う。

時計部１５０は、携帯型電子機器２０の内部時計であり、水晶発振器等を有する発振回路によって構成され、計時した現在時刻や、指定タイミングからの経過時間等の時間信号を、処理部２００に出力する。

処理部２００は、例えばＣＰＵ等の演算装置で実現され、記憶部３００に記憶されたプログラムやデータ、操作部１１０からの操作信号等に基づいて、携帯型電子機器２０の全体制御を行う。本実施形態では、処理部２００は、慣性航法演算部２１０と、着地位置評価部２２０とを有する。

慣性航法演算部２１０は、ＩＭＵ３０の検出結果（加速度センサー３１によって検出されるセンサー座標加速度、及び、ジャイロセンサー３２によって検出されるセンサー座標角速度）を用いて、慣性航法演算処理を行って、絶対座標系における位置（絶対座標位置）、速度（絶対座標速度）、及び、姿勢角（絶対座標姿勢角）を算出する。慣性航法演算処理の過程においては、センサー座標系（ｘ，ｙ，ｚ）から移動体座標系（Ｐ，Ｑ，Ｒ）及び絶対座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）への座標変換が行われる。

詳細に説明する。ユーザーが停止している時に作用する力は重力加速度のみであること、ユーザーが移動を開始した時に作用する力は重力加速度の他には移動方向の加速度のみであることを参照して、ＩＭＵ３０の検出結果から、絶対座標系におけるＩＭＵ３０の初期の姿勢角（絶対座標姿勢角）を求める。すなわち、初期状態の移動体座標系（Ｐ，Ｑ，Ｒ）を定義することができ、センサー座標系から移動体座標系への座標変換行列が求められる。よって、ユーザーの移動開始位置を設定後、ＩＭＵ３０の検出結果から移動体座標系の移動速度ベクトルを随時算出し、これを継ぎ足し積算していくことで慣性航法演算を実現する。移動開始位置を絶対座標系上で指定することで、絶対座標系における走行中の位置及び速度が求められることになる。

また、ジャイロセンサー３２の検出値を用いて絶対座標姿勢角を随時修正することで、ユーザーの向きを随時把握できるため、移動体座標系を随時更新して、慣性航法による演算結果として、ユーザーの移動中の絶対座標位置、絶対座標速度、及び、絶対座標姿勢角が得られる。

しかし、走行中の移動体座標系のＲ軸方向（図１参照）は、走行中のユーザー１０の体の向きに応じて変化するものとなる。具体的には、走行する際、ユーザー１０は、左右の順で脚を繰り出すため、腰を含む胴体部を左右交互にねじって進行する。つまり、胴体部の向きが左右に振れるため、胴体部の向きをＲ軸方向とする移動体座標系は、ヨー角が周期的に変化することになる。この結果、単純に移動体座標系で求めた移動速度ベクトルを継ぎ足すように積算していくと、絶対座標位置、絶対座標速度、及び、絶対座標姿勢角に誤差が混入し、正確に求められない。

そこで、胴体部の左右の回転（ねじり）をノイズとみなして、慣性航法による演算結果の誤差を補正する補正処理を行って移動体座標系を補正する。具体的には、状態ベクトル
Ｘを、絶対速度ベクトル、絶対座標姿勢角、絶対座標位置及びヨー角の各値の変化分（前回値と今回値との差：誤差）とし、観測値Ｚを、ジャイロセンサー３２の検出値から求まるヨー角の変化とするカルマンフィルター処理を適用して、絶対座標速度、絶対座標姿勢角、及び、絶対座標位置を補正する。この補正処理の結果、ヨー角の変化が抑えられ、ユーザー１０の進行方向、すなわち移動体座標系のＲ軸方向が補正される。本実施形態では、慣性航法演算部２１０は、従来手法の慣性航法演算に、このカルマンフィルターによる補正処理を組み込んだ演算処理を随時実行することとする。以下では単に「慣性航法演算」或いは「慣性航法演算処理」と称するが、何れも上記補正処理を組み込んだ処理のことである。

慣性航法演算部２１０による慣性航法演算の演算結果は、慣性航法演算データ３４０として記憶される。慣性航法演算データ３４０は、絶対座標系における各時刻の速度、位置、及び、姿勢角のデータである絶対座標速度データ３４４、絶対座標位置データ３４５、及び、絶対座標姿勢角データ３４６と、移動体座標系における各時刻の加速度、速度、及び、位置のデータである移動体座標加速度データ３４１、移動体座標速度データ３４２、及び、移動体座標位置データ３４３と、を含んでいる。

着地位置評価部２２０は、着地判定部２２１と、立脚中期判定部２２２と、減速期時間算出部２２３と、減速期速度算出部２２４と、減速期移動距離算出部２２５と、評価結果表示制御部２２６とを有し、ＩＭＵ３０の検出結果を用いたユーザー１０の着地位置の評価を行う。

着地判定部２２１は、加速度センサー３１の検出値をもとに、着地タイミングを判定する。すなわち、一歩分の進行方向加速度における最小値の直前の極大値の時刻を、着地タイミングとして判定する（図３参照）。ここで、進行方向加速度は、移動体座標加速度データ３４１のＲ軸における加速度として記憶されている。

立脚中期判定部２２２は、加速度センサー３１の検出値をもとに、立脚中期タイミングを判定する。すなわち、一歩分の鉛直方向加速度における最大値の時刻を、立脚中期タイミングと判定する（図４参照）。ここで、鉛直方向加速度は、移動体座標加速度データ３４１のＱ軸における加速度として記憶されている。

減速期時間算出部２２３は、着地判定部２２１によって判定された着地タイミングの時刻から、立脚中期判定部２２２によって判定された立脚中期タイミングの時刻までの時間を、減速期の長さΔＴとして算出する。

減速期速度算出部２２４は、着地タイミングの速度Ｖ１と、立脚中期タイミングの速度Ｖ２との平均速度を、減速期の速度Ｖとして算出する。このときの速度Ｖ１，Ｖ２は、ユーザー１０の進行方向に沿った速度であり、移動体座標速度データ３４２のＲ軸における速度として記憶されている。

減速期移動距離算出部２２５は、減速期時間算出部２２３によって算出された減速期の時間の長さΔＴと、減速期速度算出部２２４によって算出された速度Ｖとの積を、減速期の移動距離Ｌとして算出する。

減速期移動距離算出部２２５によって算出された減速期の移動距離は、着地位置の評価結果として、着地位置評価データ３５０として蓄積記憶される。図７は、着地位置評価データ３５０のデータ構成例である。図７によれば、着地位置評価データ３５０は、一歩毎の計測である計測番号３５１に対応付けて、減速期間の開始タイミングである着地タイミング３５２、及び、減速期間の終了タイミングである立脚中期タイミング３５３と、減速
期間の時間の長さ３５４と、速度３５５と、移動距離３５６とを格納している。

評価結果表示制御部２２６は、着地位置評価データ３５０をもとに、着地位置の評価結果を表示部１２０へ表示する制御を行う。この評価結果の表示は、走行終了後に行うこととしても良いし（図５（１）参照）、或いは、走行中にリアルタイムに一歩毎に更新表示することとしても良い（図５（２）参照）。

記憶部３００は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置で実現され、処理部２００が携帯型電子機器２０を統合的に制御するためのプログラムやデータ等を記憶しているとともに、処理部２００の作業領域として用いられ、処理部２００が各種プログラムに従って実行した演算結果や、ＩＭＵ３０からのセンサーデータ等が一時的に格納される。

本実施形態では、記憶部３００には、慣性航法演算プログラム３１０と、着地位置評価プログラム３２０と、センサーデータ３３０と、慣性航法演算データ３４０と、着地位置評価データ３５０とが記憶される。センサーデータ３３０は、センサー座標加速度データ３３１と、センサー座標角速度データ３３２とを含む。慣性航法演算プログラム３１０は、処理部２００を慣性航法演算部２１０として機能させるためのプログラムであり、着地位置評価プログラム３２０は、処理部２００を着地位置評価部２２０として機能させるためのプログラムである。

［処理の流れ］
図８は、着地位置評価処理の流れを説明するフローチャートである。この処理は、着地位置評価部２２０が着地位置評価プログラム３２０に従って実行する処理であり、携帯型電子機器２０を装着したユーザー１０によって、走行開始前に評価開始指示がなされることで実行が開始される。

先ず、加速度センサーの検出値（加速度）から、一歩の着地期間の終了を判定する。ユーザーの何れの足も着地していない滞空期間における加速度の変動は、何れかの足が着地している着地期間における加速度の変動と比較して小さい。このことから、加速度の変動から、着地期間と滞空期間とを区別して判定することができる。一歩の着地期間の終了を判定すると（ステップＳ１：ＹＥＳ）、当該終了した一歩の走行について着地位置の評価を行う。

すなわち、着地判定部２２１が、当該終了した一歩分の進行方向加速度から、着地タイミングを判定する（ステップＳ３）。また、立脚中期判定部２２２が、当該終了した一歩分の鉛直方向加速度から、立脚中期タイミングを判定する（ステップＳ５）。次いで、減速期時間算出部２２３が、判定された着地タイミングから立脚中期タイミングまでを、減速期の時間の長さΔＴとして算出する（ステップＳ７）。また、減速期速度算出部２２４が、例えば着地タイミングでの速度Ｖ１と、立脚中期タイミングでの速度Ｖ２との平均速度を、減速期の速度Ｖとして算出する（ステップＳ９）。そして、減速期移動距離算出部２２５が、算出された減速期の時間の長さΔＴと速度Ｖとの積を、減速期の移動距離として算出する（ステップＳ１１）。

その後、着地位置評価部２２０は、評価終了指示がなされたかを判断する。評価終了指示がなされていないならば（ステップＳ１３：ＮＯ）、ステップＳ１に戻る。評価終了指示がなされたならば（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、評価結果表示制御部２２６が、評価結果の表示を行う（ステップＳ１５）。以上の処理を行うと、着地位置評価部２２０は、本処理を終了する。

［作用効果］
このように、第１実施形態の携帯型電子機器２０によれば、その他の外部装置を使用することなく、加速度センサー３１の検出値（加速度）から、走行時の着地位置の評価を行うことができる。

［変形例］
なお、本発明の適用可能な実施形態は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。

（Ａ）位置検知による移動距離の算出
上述の実施形態では、減速期における移動距離を、減速期における時間の長さΔＴと移動速度Ｖとの積として算出することとしたが、位置検出によって算出することとしても良い。具体的には、慣性航法演算によって、携帯型電子機器２０の位置が算出されている。この慣性航法演算によって得られた、着地タイミング及び立脚中期タイミングそれぞれにおける位置Ｐ１，Ｐ２を取得し、この位置Ｐ１，Ｐ２間の距離を、減速期における移動距離Ｌとする。

（Ｂ）マンマシンインターフェース機能
上述の実施形態で説明した携帯型電子機器２０のマンマシンインターフェース機能を有する装置を設けることとしてもよい。具体的には、例えば、表示部１２０に相当する機能を有する端末装置を腕時計型の装置として実現し、携帯型電子機器２０と無線通信で通信接続させる。そして、着地位置評価部２２０による評価結果を、随時端末装置に表示させることとしてもよい。また、表示部１２０のみならず、操作部１１０や音出力部１３０に相当する機能を当該端末装置に設けてもよい。

２．第２実施形態
以下、図面を参照して、本発明の検出方法及び検出装置を実施するための一形態について説明する。第２実施形態では、検出装置が組み込まれた走行情報算出システムを例示する。なお、以下説明する第２実施形態によって本発明の検出方法及び検出装置が限定されるものではなく、本発明の検出方法及び検出装置を適用可能な形態が以下の第２実施形態に限定されるものでもない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付す。

（第１実施例）
先ず、第２実施形態の第１実施例について説明する。図９は、第２実施形態の第１実施例の走行情報算出装置３を備えた走行情報算出システムの全体構成例を示す模式図である。走行情報算出装置３は、別体の表示装置５とともに走行中のユーザー１に携帯されて使用される小型電子機器である。これら走行情報算出装置３と表示装置５とは無線通信によるデータの送受が可能に構成されており、例えば、図９に示すように、走行情報算出装置３がユーザー１の胴体部（例えば、右腰又は左腰）に装着され、表示装置５がユーザー１の腕（右腕又は左腕）に装着される。

走行情報算出装置３は、筺体前面等に配設されたボタンスイッチ６１やディスプレイ６２を適宜備えるとともに、慣性計測ユニットとして知られるＩＭＵ３３を搭載している。ＩＭＵ３３は、加速度センサー４３１と、ジャイロセンサー４３３とを備えたセンサーユニットであり、各センサー４３１，４３３に対応付けられた同一の三次元直交座標系であるローカル座標系（センサー座標系）の各軸方向の加速度及び各軸回りの角速度を検出する。このローカル座標系の３軸を、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸と表記する。

この走行情報算出装置３は、加速度センサー４３１によってローカル座標系で計測され
た加速度ベクトル（ローカル座標加速度ベクトル）を、ユーザー１に対応付けられた三次元直交座標系の移動体座標系に座標変換して移動体座標加速度ベクトルを算出する。移動体座標系は、例えばユーザー１の前方を正とする前後方向（進行方向）、右方を正とする左右方向、及び鉛直下方を正とする重力方向（上下方向）によって定義された座標系である。この移動体座標系において、進行方向をＸ軸、左右方向をＹ軸、上下方向をＺ軸と表記する。

実際の処理としては、走行を開始する前のユーザー１が停止している状態のときに加速度センサー４３１によって検出された加速度ベクトルの方向（重力方向）をＺ軸方向の正方向（下方向）とする。また、ユーザー１が走行を開始し、停止状態から一歩踏み出したときの加速度ベクトルの方向をＸ軸方向の正方向（進行方向）とする。そして、これらＺ軸方向及びＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向（左右方向）としてローカル座標系から移動体座標系への座標変換行列を求めて、移動体座標系の初期設定を行う。

以降は、ジャイロセンサー４３３の検出値を用いて、移動体座標系を随時補正することができる。また、走行時は、左右の順で脚を繰り出し、腰を含む胴体部を左右交互にねじって進行するため、この胴体部の左右の回転（ねじり）をノイズとみなし、このノイズを低減するためのカルマンフィルター処理を適用して移動体座標系（特に進行方向（Ｘ軸方向））を随時補正することとしてもよい。

そして、走行情報算出装置３は、移動体座標加速度ベクトルに含まれる進行方向の加速度（移動体座標加速度ベクトルのＸ軸成分）を進行方向加速度、上下方向の加速度（移動体座標加速度ベクトルのＺ軸成分）を上下方向加速度としてこれらに基づき着地タイミングと離地タイミングとを検出し、所定の評価指標値を算出して表示装置５に送信する。第１実施例では、検出した着地タイミングと離地タイミングとに基づいて、例えば、着地タイミングから離地タイミングまでの接地時間、離地タイミングから着地タイミングまでの滞空時間、及び接地時間に対する滞空時間の比率（接地滞空時間比）の各値を評価指標値として算出する。

また、走行情報算出装置３は、移動体座標加速度ベクトルを積分して速度ベクトル（移動体座標速度ベクトル）を算出し、ユーザー１の移動速度（走行速度）を随時算出したり、走行開始時から移動した距離（走行距離）を随時算出して表示装置５に送信する。ここで、「積分」とは、所定の単位時間分の値を累積的に加算することを意味する。走行速度や走行距離は、走行データの一例である。

表示装置５は、走行情報算出装置３から送信された評価指標値や走行データを受信して表示するためのものであり、本体ケース５１の前面（ユーザー１が装着したときに外向きになる面）に配設された表示部５３を備える。その他、図示しないが、表示装置５は、本体ケース５１の適所に配設されたボタンスイッチやスピーカー、表示部５３の表示画面と一体形成されたタッチパネル等を備える。なお、走行データ等を、走行情報算出装置３のディスプレイ６２にも表示することとしてもよい。

［機能構成］
図１０は、第１実施例における走行情報算出装置３の機能構成例を示すブロック図である。図１０に示すように、走行情報算出装置３は、操作部４１０と、表示部４２０と、ＩＭＵ３３と、ＧＰＳモジュール４４０と、通信部４５０と、処理部４６０と、記憶部４７０とを備える。

操作部４１０は、ボタンスイッチやレバースイッチ、ダイヤルスイッチ等の各種スイッチ、タッチパネル等の入力装置によって実現されるものであり、操作入力に応じた操作信
号を処理部４６０に出力する。図９では、ボタンスイッチ６１がこれに該当する。

表示部４２０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＥＬディスプレイ（Electroluminescence display）等の表示装置によって実現されるものであり、処理部４６０から入力される表示信号に基づいて各種画面を表示する。図９では、ディスプレイ６２がこれに該当する。

ＩＭＵ３３は、加速度をローカル座標系で計測する加速度センサー４３１と、角速度をローカル座標系で計測するジャイロセンサー４３３とを備える。これらのセンサー４３１，４３３には、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の技術を利用したＭＥＭＳセンサーが用いられる。

ＧＰＳモジュール４４０は、測位用衛星であるＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ衛星信号をＧＰＳアンテナ４４１によって受信し、受信したＧＰＳ衛星信号に基づきユーザー１の位置を計測して随時処理部４６０に出力する。なお、このＧＰＳモジュール４４０は必須の構成ではないため、図１０では破線で示している。

通信部４５０は、無線通信を利用して外部の装置と無線接続するための通信装置である。第１実施例では、この通信部４５０を介して評価指標値や走行データが随時表示装置５に送信され、表示部５３（図９を参照）に表示される。これにより、ユーザー１は、評価指標値や走行データを手元で確認しながら走行することができる。

処理部４６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のマイクロプロセッサー、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の制御装置及び演算装置によって実現されるものであり、取得部としての座標変換部４６１と、検出部としての着地タイミング検出部４６２及び離地タイミング検出部４６３と、評価指標値算出部４６４と、走行データ算出部４６５とを備える。なお、処理部４６０を構成する各部は、専用のモジュール回路等のハードウェアで構成することとしてもよい。

座標変換部４６１は、ＩＭＵ３３による計測結果に対して所定の座標変換演算を行い、ローカル座標加速度ベクトルから移動体座標加速度ベクトルを求める。

着地タイミング検出部４６２は、進行方向加速度に基づいて、着地タイミングを検出する。着地タイミング検出部４６２は、進行方向加速度の変化から着地タイミングを検出してもよい。一方、離地タイミング検出部４６３は、進行方向加速度および上下方向加速度の少なくとも一方に基づいて、離地タイミングを検出する。離地タイミング検出部４６３は、ユーザー１の走行速度に応じて第１の離地タイミング検出と第２の離地タイミング検出とを切り替えて行ってもよい。例えば、離地タイミング検出部４６３は、ユーザー１の走行速度が所定の基準速度（例えば、５［ｍ／ｓ］）以上の場合には、進行方向加速度の変化と上下方向加速度の変化とから着地タイミングを検出する第１の離地タイミング検出を行う。ユーザー１の走行速度が基準速度未満の場合は、離地タイミング検出部４６３は、上下方向加速度の変化から離地タイミングを検出する第２の離地タイミング検出を行う。

評価指標値算出部４６４は、着地タイミング検出部４６２によって検出された着地タイミングと、離地タイミング検出部４６３によって検出された離地タイミングとに基づいて、評価指標値として例えば接地時間、滞空時間、及び接地滞空時間比を算出する。

走行データ算出部４６５は、ユーザー１の走行速度と、走行距離とを走行データとして
算出する。具体的には、走行データ算出部４６５は、単位時間分の移動体座標加速度ベクトルを積分することで、その単位時間の間における移動体座標系での速度ベクトルを算出することで、現在の走行速度を得る。また、走行データ算出部４６５は、算出した走行速度に単位時間を乗じてその単位時間の間の走行距離を算出し、前回算出した走行距離に加算することで現在の走行距離を得る。

記憶部４７０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やフラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の各種ＩＣ（Integrated Circuit）メモリーやハードディスク等の記憶媒体により実現されるものである。記憶部４７０には、走行情報算出装置３を動作させ、この走行情報算出装置３が備える種々の機能を実現するためのプログラムや、このプログラムの実行中に使用されるデータ等が事前に記憶され、或いは処理の都度一時的に記憶される。

この記憶部４７０には、処理部４６０を座標変換部４６１、着地タイミング検出部４６２、離地タイミング検出部４６３、評価指標値算出部４６４、及び走行データ算出部４６５として機能させ、走行情報算出処理（図１２を参照）を行うための走行情報算出プログラム４７１が記憶される。

また、記憶部４７０には、移動体座標加速度ベクトルデータ４７２と、離着地データ４７３と、走行データ４７４とが記憶される。

移動体座標加速度ベクトルデータ４７２には、単位時間毎に座標変換部４６１によって算出される移動体座標加速度ベクトルが時系列に記憶される。この移動体座標加速度ベクトルデータ４７２は、最新の過去所定秒数分の移動体座標加速度ベクトルを保持可能なリングバッファー等で構成される。走行情報算出処理では、足が地面から離れた滞空時を検出タイミングと判定し、その都度直近の離着地のタイミングを検出する。

離着地データ４７３は、所定の検出タイミング毎に着地タイミング検出部４６２及び離地タイミング検出部４６３によって検出され、評価指標値算出部４６４によって算出される着地及び離地のタイミングと評価指標値とが時系列で記憶される。図１１は、第１実施例における離着地データ４７３のデータ構成例を示す図である。図１１に示すように、離着地データ４７３は、着地タイミングと、離地タイミングと、接地時間、滞空時間、及び接地滞空時間比の各評価指標値とが対応付けられたデータテーブルである。ここで、接地時間は、対応する着地タイミングから離地タイミングまでの時間とする。一方、滞空時間は、例えば、前回検出した離地タイミングから今回検出した着地タイミングまでの時間とする。例えば、レコードＤ３１の滞空時間Ｔｄ３は、離地タイミングの前回値であるレコードＤ３２の離地タイミングＴｂ２から、レコードＤ３１の着地タイミングＴａ３までの時間として算出される。

走行データ４７４には、単位時間毎に走行データ算出部４６５によって算出されるユーザー１の走行速度と走行距離とが時系列に記憶される。

［処理の流れ］
図１２は、第１実施例における走行情報算出処理の処理手順を示すフローチャートである。ここで説明する処理は、処理部４６０が記憶部４７０から走行情報算出プログラム４７１を読み出して実行することで実現できる。

走行情報算出処理は、例えば、操作部４１０を介して走行開始操作がなされると開始される。先ず、座標変換部４６１が、ＩＭＵ３３による計測結果に基づいてローカル座標加速度ベクトルを移動体座標加速度ベクトルに座標変換し、移動体座標加速度ベクトルデー
タ４７２に蓄積記憶する処理を開始する（ステップＳ１）。その後は、走行終了操作がなされるまで、単位時間毎にループＡの処理を繰り返し実行する（ステップＳ３〜ステップＳ２１）。

ループＡでは先ず、走行データ算出部４６５が、前回ループＡの処理を行ってからの単位時間分の移動体座標加速度ベクトルに従って、ユーザー１の現在の走行速度と走行距離とを算出する（ステップＳ５）。

続いて、処理部４６０が、検出タイミングか否かを判定する（ステップＳ７）。ユーザー１が走行しているときの上下方向加速度は、足が接地している間は着地及び蹴り出しの動作によって大きく変動し、足が地面から離れている滞空時は所定値（例えば「０」）近傍の値を保って推移する。ステップＳ７では、滞空時を検出して検出タイミングと判定する。例えば、処理部４６０は、前回検出タイミングと判定してから現在時刻までの上下方向加速度の変化に基づいて、上下方向加速度が大きく変動した期間を経て現在の上下方向加速度が「０」の近傍を所定の変動量以下で推移している場合に、検出タイミングと判定する（ステップＳ７：ＹＥＳ）。

そして、検出タイミングでは、着地タイミング検出部４６２が、前回の検出タイミングから現在時刻までを対象期間とし、対象期間内の進行方向加速度の変化から着地タイミングを検出する（ステップＳ９）。例えば、着地タイミング検出部４６２は、対象期間内の進行方向加速度の変化から極値を検出し、最初の極小値の直前の極大値の時刻を着地タイミングとする。

続いて、離地タイミング検出部４６３が、ステップＳ５で算出したユーザー１の走行速度の高低を判定する（ステップＳ１１）。そして、離地タイミング検出部４６３は、基準速度以上の場合は高速と判定し、ステップＳ１３に移行して第１の離地タイミング検出を行う。第１の離地タイミング検出では、離地タイミング検出部４６３は先ず、対象期間内の進行方向加速度及び上下方向加速度の変化に基づいて、進行方向加速度が上下方向加速度より小さくなった時刻を特定する。そして、進行方向加速度の変化から、特定した時刻の直後の極小値を検出して、その時刻を離地タイミングとする。

一方、離地タイミング検出部４６３は、基準速度未満の場合は低速と判定し、ステップＳ１５に移行して第２の離地タイミング検出を行う。第２の離地タイミング検出では、離地タイミング検出部４６３は、ステップＳ９で着地タイミングとした時刻以降の上下方向加速度の変化から、上下方向加速度が所定値「０」以上となった時刻を離地タイミングとして検出する。

続いて、評価指標値算出部４６４が、接地時間、滞空時間、及び接地滞空時間比を算出する（ステップＳ１７）。

その後、処理部４６０が、ステップＳ１７で算出した評価指標値をステップＳ５で算出した走行データとともに表示装置５の表示部５３に表示する制御を行う（ステップＳ１９）。また、ステップＳ７において検出タイミングではないと判定した場合は（ステップＳ７：ＮＯ）、処理部４６０は、ステップＳ５で算出した走行データを表示装置５の表示部５３に表示する制御を行う（ステップＳ２１）。ここでの処理は、ステップＳ１９では評価指標値及び走行データを、ステップＳ２１では走行データを通信部４５０を介して表示装置５に送信し、これを受信した表示装置５が評価指標値や走行データを表示部５３に表示させることによって行う。なお、評価指標値や走行データの表示の仕方は特に限定されるものではなく、最新の値を表示するものであってもよいし、走行開始からの経時変化を表示するようにしてもよい。以上の処理によって、１回のループＡの処理を終える。

実際に、ユーザー１が走行情報算出装置３を装着して走行し、併せて床反力計を用いた計測を行って、走行情報算出装置３による着地タイミング及び離地タイミングの検出結果を検証した。図１３は、ユーザー１の走行速度が高速の場合（例えば、５［ｍ／ｓ］以上）の着地タイミング及び離地タイミングの検出結果を示す図である。図１３中、ある１回の着地タイミング及び離地タイミングの検出に際し参照した対象期間における進行方向加速度の変化Ｌ１１と、上下方向加速度の変化Ｌ１３と、床反力の変化Ｌ１５とを示している。床反力が０から上昇し始める時刻が着地タイミングＴａであり、上昇した床反力が０まで減少した時刻が離地タイミングＴｂである。

上記したように、着地タイミング検出部４６２は、対象期間内の進行方向加速度の変化Ｌ１１から最初の極小値Ｖ１１１の直前の極大値Ｖ１１３を検出し、その時刻を着地タイミングとする。このようにして検出した着地タイミングは、床反力の変化Ｌ１５が示す着地タイミングＴａとよく一致している。

また、離地タイミング検出部４６３は、ユーザー１の走行速度が高速の場合は第１の離地タイミング検出を行い、先ず、図１３中に一点鎖線で囲って示す進行方向加速度が上下方向加速度より小さくなった時刻を特定する。そして、特定した時刻の直後の極小値Ｖ１３を検出し、その時刻を離地タイミングとする。この離地タイミングについても、床反力の変化Ｌ１５が示す離地タイミングＴｂとよく一致している。

一方、図１４は、ユーザー１の走行速度が低速の場合（例えば、５［ｍ／ｓ］未満の３．５［ｍ／ｓ］）の着地タイミング及び離地タイミングの検出結果を示す図である。図１４中、ある１回の着地タイミング及び離地タイミングの検出に際し参照した対象期間における進行方向加速度の変化Ｌ２１と、上下方向加速度の変化Ｌ２３と、床反力の変化Ｌ２５とを示している。

着地タイミング検出部４６２は、ユーザー１の走行速度が高速の場合と同様に、対象期間内の進行方向加速度の変化Ｌ２１から最初の最小値Ｖ２１１の直前の極大値Ｖ２１３を検出し、その時刻を着地タイミングとする。このようにして検出した着地タイミングは、床反力の変化Ｌ２５が示す着地タイミングＴａとよく一致している。

また、離地タイミング検出部４６３は、ユーザー１の走行速度が低速の場合は第２の離地タイミング検出を行う。そして、着地タイミングとした極大値Ｖ２１３の時刻以降の上下方向加速度の変化Ｌ２３から、図１４中に二点鎖線で囲って示す上下方向加速度が所定値「０」以上となった時刻を離地タイミングとして検出する。離地タイミングについても、床反力の変化Ｌ２５が示す離地タイミングＴｂとよく一致している。

以上説明したように、第１実施例によれば、走行中のユーザー１の着地タイミングと離地タイミングとを高精度に検出することができる。また、検出した着地タイミングと離地タイミングとから接地時間、滞空時間、及び接地滞空時間比を算出することができるので、これらの各値を精度よく求め、ユーザー１に提示することが可能となる。ユーザー１にとっては、接地時間、滞空時間、及び接地滞空時間比の各値を走行フォームの改善に役立てる等、自身の運動状態を意識しながら走行することが可能となる。

（第２実施例）
次に、第２実施形態の第２実施例について説明する。なお、第１実施例と同様の部分については同一の符号を付する。

図１５は、第２実施形態の第２実施例における走行情報算出装置３ａの機能構成例を示
すブロック図である。図１５に示すように、走行情報算出装置３ａは、操作部４１０と、表示部４２０と、ＩＭＵ３３と、ＧＰＳモジュール４４０と、通信部４５０と、処理部４６０ａと、記憶部４７０ａとを備える。

第２実施例では、処理部４６０ａは、座標変換部４６１と、着地タイミング検出部４６２と、離地タイミング検出部４６３と、評価指標値算出部４６４と、走行データ算出部４６５と、着地方法判別部４６６ａとを備える。着地方法判別部４６６ａは、上下方向加速度の変化から、着地の仕方（着地方法）がつま先に近い部分で着地する「つま先着地」なのか、かかとで着地する「かかと着地」なのかを判別する。

また、記憶部４７０ａには、走行情報算出プログラム４７１ａと、移動体座標加速度ベクトルデータ４７２と、離着地データ４７３ａと、走行データ４７４とが記憶される。走行情報算出プログラム４７１ａは、処理部４６０ａを座標変換部４６１、着地タイミング検出部４６２、離地タイミング検出部４６３、評価指標値算出部４６４、走行データ算出部４６５、及び着地方法判別部４６６ａとして機能させ、走行情報算出処理（図１６を参照）を行うためのプログラムである。また、離着地データ４７３ａには、図１１に示した離着地データ４７３の着地タイミング、離地タイミング、及び評価指標値に加えて、着地方法判別部４６６ａによって判別された着地方法がさらに対応付けられて時系列で記憶される。

［処理の流れ］
図１６は、第２実施例における走行情報算出処理の処理手順を示すフローチャートである。ここで説明する処理は、処理部４６０ａが記憶部４７０ａから走行情報算出プログラム４７１ａを読み出して実行することで実現できる。

第２実施例の走行情報算出処理では、ステップＳ１７に続き、着地方法判別部４６６ａが、対象期間内の上下方向加速度の変化に基づいて、その着地方法を「つま先着地」又は「かかと着地」として判別する（ステップＳ１９１）。

最近の研究で、「つま先着地」が「かかと着地」に比べて怪我等の故障のリスクが低いとする論文が発表されたことから、走行中の着地方法に対する注目が高まっている。図１７（ａ）は、ある１回の着地タイミング及び離地タイミングの検出に際し参照される対象期間に着目した「つま先着地」の場合の上下方向加速度の変化Ｌ３１を示す図である。また、図１７（ｂ）は、「かかと着地」の場合の上下方向加速度の変化Ｌ３３を示す図である。図１７（ａ）に示すように、「つま先着地」の場合、１回の離着地に伴う上下方向加速度の変化Ｌ３１には最小値でもある極小値Ｖ３よりも前に極値が存在せず、上下方向加速度の値が所定値「０」から下降して再び「０」に上昇するまでの変化波形が単峰性を有する。これに対し、図１７（ｂ）に示す「かかと着地」の場合、極小値Ｖ４よりも前に極値Ｖ４３が存在し、上下方向加速度の値が「０」から下降して再び「０」に上昇するまでの変化波形が多峰性を有している。

図１６のステップＳ１９１では、着地方法判別部４６６ａは、対象期間内の上下方向加速度の値が所定値「０」から下降して再び０に上昇するまでの変化波形が単峰性を有する場合は着地方法を「つま先着地」と判別し、多峰性を有する場合は着地方法を「かかと着地」と判別する。

その後、処理部４６０ａが、ステップＳ１９１で判別した着地方法を、ステップＳ５で算出した走行データ及びステップＳ１７で算出した評価指標値とともに表示装置５の表示部５３に表示する制御を行う（ステップＳ１９３）。

以上説明したように、第２実施例によれば、第１実施例と同様の効果を奏するとともに、さらに、着地方法が「つま先着地」なのか「かかと着地」なのかを判別することが可能となり、判別結果をユーザー１に提示することが可能となる。

なお、上記した第２実施形態で説明した走行情報算出システムの構成は一例であって、適宜変更してよい。図１８は、第２実施形態の変形例における走行情報算出システムの構成例を示すブロック図である。図１８中、第１実施例と同様の部分については同一の符号を付している。

本変形例の走行情報算出システムは、走行情報算出装置７１ｂと、計測装置７３ｂとで構成され、走行情報算出装置７１ｂがユーザー１の腕（右腕又は左腕）に、別体の計測装置７３ｂがユーザー１の胴体部（例えば、右腰又は左腰）にそれぞれ装着されて使用される。

計測装置７３ｂは、加速度センサー４３１と、ジャイロセンサー４３３とを備えたＩＭＵ３３を搭載している。この計測装置７３ｂは、走行情報算出装置７１ｂとの間で無線通信によるデータの送受が可能に構成されており、ＩＭＵ３３による計測結果を随時走行情報算出装置７１ｂに送信する。

一方、走行情報算出装置７１ｂは、第１実施例の走行情報算出装置３と同様に、操作部４１０と、表示部４２０と、通信部４５０と、処理部４６０と、記憶部４７０とを備える。そして、処理部４６０は、座標変換部４６１と、着地タイミング検出部４６２と、離地タイミング検出部４６３と、評価指標値算出部４６４と、走行データ算出部４６５とを備える。また、記憶部４７０には、走行情報算出プログラム４７１と、移動体座標加速度ベクトルデータ４７２と、離着地データ４７３と、走行データ４７４とが記憶される。第２実施例と同様に、処理部４６０が着地方法判別部４６６ａをさらに備え、離着地データ４７３にかえて離着地データ４７３ａが記憶部４７０に記憶された構成としてもよい。

また、上記した第２実施形態で例示した接地時間や滞空時間、接地滞空時間比の他にも、ストライドや接地距離、滞空距離等を評価指標値として算出し、表示部５３に表示するようにしてもよい。ストライドは、例えば、前回の離地タイミングから、今回の離地タイミングまでのユーザー１の走行距離として算出する。また、接地距離は、例えば、今回の着地タイミングから、今回の離地タイミングまでのユーザー１の走行距離として算出する。また、滞空距離は、例えば、前回の離地タイミングから、今回の着地タイミングまでのユーザー１の走行距離として算出する。あるいは、滞空距離は、ストライドから接地距離を減算して求めてもよい。

また、ユーザー１の走行速度に関わらず、第１の離地タイミング検出及び第２の離地タイミング検出の両方を行うようにしてもよい。そして、第１の離地タイミング検出の結果から求めた接地時間と、第２の離地タイミング検出の結果から求めた接地時間との差が十分に小さい場合（例えば、差分の絶対値が０．０２［ｓ］未満等）には、これら接地時間の平均値を最終的な接地時間の値として算出し、表示部５３に表示するようにしてもよい。

また、上記した第２実施形態では、走行データとしてユーザー１の走行速度と走行距離とを随時算出し、表示部５３に表示することとしたが、走行データとしてユーザー１の位置を算出し、表示部５３に表示する構成としてもよい。例えば、慣性航法を利用してユーザー１の位置を自律的に測位し、走行データとして表示するようにしてもよい。この場合には、ＩＭＵ３３による計測結果を用いて公知の慣性航法演算処理を行い、ＥＣＥＦ（Earth Center Earth Fixed）座標系等として定義される絶対座標系でのユーザー１の位置を
随時算出する。あるいは、走行情報算出装置３等が図１０中に破線で示したＧＰＳモジュール４４０を備えている場合には、ＧＰＳモジュール４４０の計測結果をユーザー１の位置とし、走行データに含めて表示する構成としてもよい。

また、走行情報算出装置３等がＧＰＳモジュール４４０を備えている場合には、その計測結果から接地距離や滞空距離を算出することともできる。すなわち、着地タイミング及び離地タイミングにおけるＧＰＳモジュール４４０の計測結果に基づいて、各タイミングにおけるユーザー１の位置から接地距離や滞空距離を算出してもよい。

３．第３実施形態
以下、図面を参照して、本発明の走行運動評価方法及び走行運動評価装置を実施するための一形態について説明する。第３実施形態では、走行運動評価装置が組み込まれた走行運動評価システムを例示する。なお、以下説明する第３実施形態によって本発明の走行運動評価方法及び走行運動評価装置が限定されるものではなく、本発明の走行運動評価方法及び走行運動評価装置を適用可能な形態が以下の第３実施形態に限定されるものでもない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付す。

（第１実施例）
先ず、第３実施形態の第１実施例について説明する。図１９は、第３実施形態の第１実施例の走行運動評価装置４を備えた走行運動評価システムの全体構成例を示す模式図である。走行運動評価装置４は、別体の表示装置５とともに走行中のユーザー１に携帯されて使用される小型電子機器である。これら走行運動評価装置４と表示装置５とは無線通信によるデータの送受が可能に構成されており、例えば、図１９に示すように、走行運動評価装置４がユーザー１の胴体部（例えば、右腰又は左腰）に装着され、表示装置５がユーザー１の腕（右腕又は左腕）に装着される。

走行運動評価装置４は、筺体前面等に配設されたボタンスイッチ６１やディスプレイ６２を適宜備えるとともに、慣性計測ユニットとして知られるＩＭＵ３３を搭載している。ＩＭＵ３３は、加速度センサー４３１と、ジャイロセンサー４３３とを備えたセンサーユニットであり、各センサー４３１，４３３に対応付けられた同一の三次元直交座標系であるローカル座標系（センサー座標系）の各軸方向の加速度及び各軸回りの角速度を検出する。このローカル座標系の３軸を、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸と表記する。

この走行運動評価装置４は、加速度センサー４３１によってローカル座標系で計測された加速度ベクトル（ローカル座標加速度ベクトル）を、ユーザー１に対応付けられた三次元直交座標系の移動体座標系に座標変換して移動体座標加速度ベクトルを算出する。移動体座標系は、例えばユーザー１の前方を正とする前後方向（進行方向）、右方を正とする左右方向、及び鉛直下方を正とする重力方向（上下方向）によって定義された座標系である。この移動体座標系において、進行方向をＸ軸、左右方向をＹ軸、上下方向をＺ軸と表記する。

実際の処理としては、走行を開始する前のユーザー１が停止している状態のときに加速度センサー４３１によって検出されたけ加速度ベクトルの方向（重力方向）を上下方向とする。また、ユーザー１が走行を開始し、停止状態から一歩踏み出したときの加速度ベクトルの方向を進行方向とする。そして、これら上下方向及び進行方向と直交する方向を左右方向としてローカル座標系から移動体座標系への座標変換行列を求め、座標変換に用いる。座標変換自体は公知の技術を適用可能であるため、説明は省略する。また、初期の座標変換行列を求めた後は、ジャイロセンサー４３３の検出結果に基づいて座標変換行列を随時修正することで、移動体座標系をユーザー１の進行方向に追従させる。

そして、走行運動評価装置４は、移動体座標加速度ベクトルを積分して速度ベクトル（移動体座標速度ベクトル）を算出し、ユーザー１の移動速度（走行速度）を求め、また移動体座標速度ベクトルを継ぎ足し処理して走行開始時から移動した距離（走行距離）を求めて表示装置５に送信する。ここで、「積分」とは、所定の単位時間分の値を累
積的に加算することを意味する。また、「継ぎ足す」とは、積分により得られた結果を最後に算出した結果に足し合わせることを意味する。移動速度（走行速度）や距離（走行距離）は走行データの一例である。

加えて、走行運動評価装置４は、走行運動するユーザー１を側面からみた場合（ユーザー１の側面視）における位置情報として、ユーザー１の進行方向（Ｘ軸方向）に対する上下方向（Ｚ軸方向）の位置（側面視位置）を検出する。そして、移動体座標加速度ベクトルに含まれる進行方向の加速度（移動体座標加速度ベクトルのＸ軸成分）を進行方向加速度として検出し、この進行方向加速度と、前述の側面視位置の軌跡を表す運動過程情報とを用いて推進効率指標値としての推進効率角度を算出し、表示装置５に送信する。

表示装置５は、走行運動評価装置４から送信された推進効率角度や走行データを受信して表示するための腕時計型の電子機器であり、本体ケース５１の前面（ユーザー１が装着したときに外向きになる面）に配設された表示部５３を備える。その他、図示しないが、表示装置５は、本体ケース５１の適所に配設されたボタンスイッチやスピーカー、表示部５３の表示画面と一体形成されたタッチパネル等を適宜備える。

［機能構成］
図２０は、第１実施例における走行運動評価装置４の機能構成例を示すブロック図である。図２０に示すように、走行運動評価装置４は、操作部４１０と、表示部４２０と、ＩＭＵ３３と、ＧＰＳモジュール４４０と、通信部４５０と、検出部及び算出部としての処理部４８０と、記憶部４９０とを備える。

操作部４１０は、ボタンスイッチやレバースイッチ、ダイヤルスイッチ等の各種スイッチ、タッチパネル等の入力装置によって実現されるものであり、操作入力に応じた操作信号を処理部４８０に出力する。図２０では、ボタンスイッチ６１が操作部４１０に該当する。

表示部４２０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＥＬディスプレイ（Electroluminescence display）等の表示装置によって実現されるものであり、処理部４８０から入力される表示信号に基づいて各種画面を表示する。図２０では、ディスプレイ６２が表示部４２０に該当する。

ＩＭＵ３３は、加速度をローカル座標系で計測する加速度センサー４３１と、角速度をローカル座標系で計測するジャイロセンサー４３３とを備える。これらのセンサー４３１，４３３には、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の技術を利用したＭＥＭＳセンサーが用いられる。

ＧＰＳモジュール４４０は、測位用衛星であるＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ衛星信号をＧＰＳアンテナ４４１によって受信し、受信したＧＰＳ衛星信号に基づきユーザー１の位置を計測して随時処理部４８０に出力する。なお、このＧＰＳモジュール４４０は必須の構成ではないため、図２０では破線で示している。

通信部４５０は、無線通信を利用して外部の装置と無線接続するための通信装置である。第１実施例では、この通信部４５０を介して推進効率角度や走行データが随時表示装置５に送信され、表示部５３（図１９を参照）に表示される。これにより、ユーザー１は、
推進効率角度や走行データを手元で確認しながら走行することができる。

処理部４８０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のマイクロプロセッサー、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の制御装置及び演算装置によって実現されるものであり、座標変換部４８１と、移動体座標速度ベクトル算出部４８２と、走行データ算出部４８３と、側面視位置検出部４８４と、着地タイミング判定部４８５と、推進効率角度算出部４８６とを備える。なお、処理部４８０を構成する各部は、専用のモジュール回路等のハードウェアで構成することとしてもよい。

座標変換部４８１は、ＩＭＵ３３による計測結果に対して所定の座標変換演算を行い、ローカル座標加速度ベクトルを移動体座標加速度ベクトルに座標変換する。

移動体座標速度ベクトル算出部４８２は、単位時間分の移動体座標加速度ベクトルを積分することで、その単位時間の間における移動体座標系での速度ベクトルの変化分を算出する。そして、算出した速度ベクトルの変化分を前回算出した移動体座標速度ベクトルに継ぎ足すことで、単位時間毎に移動体座標速度ベクトルを算出する。

走行データ算出部４８３は、ユーザー１の走行速度と、走行距離とを走行データとして算出する。具体的には、走行データ算出部４８３は、移動体座標速度ベクトル算出部４８２によって算出された移動体座標速度ベクトルから現在の走行速度を得る。また、走行データ算出部４８３は、移動体座標速度ベクトル算出部４８２によって算出された速度ベクトルの変化分（スカラー量）に相当する移動量を、前回算出した走行距離に加算することで現在の走行距離を得る。

側面視位置検出部４８４は、ユーザー１の側面視位置を検出する。具体的には、側面視位置検出部４８４は、走行開始位置を基点とし、移動体座標速度ベクトル算出部４８２によって算出された速度ベクトルの進行方向の変化分に相当する進行方向の移動量を前回算出した進行方向位置に加算するとともに、上下方向の変化分に相当する上下方向の移動量を前回算出した上下方向位置に加算して、側面視位置を検出する。

着地タイミング判定部４８５は、所定の評価タイミングのたびに、前回判定した着地タイミングから現在時刻までを対象期間として、対象期間内の進行方向加速度の変化から着地タイミングを判定する。着地タイミングの判定方法は特に限定されるものではないが、例えば、対象期間内の進行方向加速度の変化から極値を検出し、最初の極小値の直前の極大値の時刻を着地タイミングとする。勿論、進行方向加速度でははく、上下方向加速度を用いて着地タイミングを判定することとしてもよい。

推進効率角度算出部４８６は、着地タイミング判定部４８５によって判定された着地タイミングにおける側面視位置を着地点とし、前回の着地点との間の側面視位置の軌跡を用いて推進効率角度を算出する。以下、第１実施例における推進効率角度の算出方法として２つの算出方法を例示する。

（第１の算出方法）
図２１は、第１の算出方法による推進効率角度の算出原理を説明する図であり、横方向を進行方向、縦方向を上下方向として側面視位置の軌跡の一例を示している。走行中のユーザー１の進行方向に対する上下方向の位置（側面視位置）は、着地及び蹴り出しの動作の繰り返しに伴い周期的に変化するが、蹴り出しの後、着地までの滞空時における側面視位置の軌跡に着目すると、この間は外部からの力をほとんど受けないため放物運動と仮定できる。なお、ユーザー１の位置とは、走行運動評価装置４が装着された部位（胴体部）
の位置のことである。

ところで、上記したように、走行中のユーザー１の運動状態を評価する指標の１つである推進効率は、走行中の身体の上下方向の移動を少なくすることで向上する。ここで、蹴り出し時において上方向への跳び上がりが大きいと、その分反動で着地後の身体の沈み込みが大きくなる。言い換えれば、蹴り出し時の跳び上がりを小さくすれば、進行方向に身体を移動させる推進力を得易く、推進効率は向上する。したがって、蹴り出し時の進行方向に対する跳び上がりの角度（蹴り出しの角度）は、進行方向に推進力を得ているかどうか、すなわち、推進効率をよく反映した値と言える。ここで問題は、着地タイミングに比べ、蹴り出し（離地）のタイミングの判定が難しいことである。

そこで、図２１に示すように、今回判定した着地点Ｐ１１と前回の着地点Ｐ１３との間の進行方向位置の中間地点Ｐ１５を今回の蹴り出し地点と推定し、蹴り出し地点Ｐ１５から着地点Ｐ１１までの側面視位置の軌跡を放物運動と仮定して蹴り出しの角度を推進効率角度θとして算出する。

実際の処理としては、先ず、着地点Ｐ１３，Ｐ１１間の側面視位置の軌跡を用いて、今回の着地及び蹴り出しの動作に伴うユーザー１の進行方向移動距離を算出する。例えば、着地点Ｐ１３，Ｐ１１間の進行方向距離Ｌ１１の半分の長さを求め、進行方向移動距離Ｄとする。次に、着地及び蹴り出しの動作に伴うユーザー１の上下方向移動距離を算出する。例えば、着地点Ｐ１３，Ｐ１１間の側面視位置の上下方向の振幅Ｌ１３の半分の長さを求め、上下方向移動距離Ｈとする。

そして、式（１）に示す一般的な放物運動の式を変形した式（２）に従って、推定した蹴り出し地点Ｐ１５において推進効率角度θを算出する。

（第２の算出方法）
図２２は、第２の算出方法による推進効率角度の算出原理を説明する図であり、横方向を進行方向、縦方向を上下方向として側面視位置の軌跡の一例を示している。第２の算出方法では、蹴り出しの後、着地までの滞空時における側面視位置の軌跡を放物運動と仮定し、着地の角度を推進効率角度θとして算出する。滞空時における側面視位置の軌跡を放物運動と捉えるならば、着地の角度は、蹴り出しの角度と等価と考えられるからである。

実際の処理としては、図２２に示すように、着地点Ｐ２１の直前で上下方向位置が最も高くなる最高地点到達タイミングを判定し、最高地点到達タイミングにおける側面視位置（最高地点）Ｐ２３を放物運動の頂点と仮定する。そして、最高地点Ｐ２３の進行方向位置を挟んで着地点Ｐ２１と反対側に、着地点Ｐ２１までの進行方向距離Ｌ２と等距離離れた地点Ｐ２５を蹴り出し地点と推定し、進行方向距離Ｌ２の２倍を進行方向移動距離Ｄとする。また、着地点Ｐ２１の上下方向位置を基準とした最高地点Ｐ２３の高さを上下方向移動距離Ｈとする。なお、第１の算出方法と同様に、前回の着地点（不図示）から今回の着地点Ｐ２１までの側面視位置の上下方向の振幅の半分の長さを求め、上下方向移動距離Ｈとしてもよい。その後は、第１の算出方法で用いた式（２）に従い、着地点Ｐ２１にお
いて推進効率角度θを算出する。

図２０に戻る。記憶部４９０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やフラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の各種ＩＣ（Integrated Circuit）メモリーやハードディスク等の記憶媒体により実現されるものである。記憶部４９０には、走行運動評価装置４を動作させ、この走行運動評価装置４が備える種々の機能を実現するためのプログラムや、このプログラムの実行中に使用されるデータ等が事前に記憶され、或いは処理の都度一時的に記憶される。

この記憶部４９０には、処理部４８０を座標変換部４８１、移動体座標速度ベクトル算出部４８２、走行データ算出部４８３、側面視位置検出部４８４、着地タイミング判定部４８５、及び推進効率角度算出部４８６として機能させ、走行運動評価処理（図２４を参照）を行うための走行運動評価プログラム４９１が記憶される。

また、記憶部４９０には、移動体座標加速度ベクトルデータ４９２と、移動体座標速度ベクトルデータ４９３と、着地タイミングデータ４９４と、走行情報４９５とが記憶される。

移動体座標加速度ベクトルデータ４９２には、単位時間毎に座標変換部４８１によって算出される移動体座標加速度ベクトルが時系列に記憶される。この移動体座標加速度ベクトルデータ４９２は、最新の過去所定秒数分の移動体座標加速度ベクトルを保持するリングバッファー等で構成される。第１実施例では、足が地面から離れた滞空時を評価タイミングと判定し、その都度直前の着地タイミングについて判定する。そのため、リングバッファーを用いる場合は、少なくとも前回の評価タイミング以後に算出した移動体座標加速度ベクトルが必ず保持されているように、１歩分の時間等を想定したメモリー容量で構成する。

移動体座標速度ベクトルデータ４９３には、単位時間毎に移動体座標速度ベクトル算出部４８２によって算出される移動体座標速度ベクトルが時系列に記憶される。この移動体座標速度ベクトルデータ４９３は、移動体座標加速度ベクトルデータ４９２と同様に、最新の過去所定秒数分の移動体座標速度ベクトルを保持するリングバッファー等で構成できる。

着地タイミングデータ４９４には、着地タイミング判定部４８５によって判定される着地タイミングが時系列に記憶される。

走行情報４９５には、単位時間毎に走行データ算出部４８３によって算出されるユーザー１の走行速度及び走行距離と、単位時間毎に側面視位置検出部４８４によって検出される走行開始位置を基点としたユーザー１の側面視位置と、所定の評価タイミング毎に推進効率角度算出部４８６によって算出される推進効率角度とが時系列で記憶される。図２３は、走行情報４９５のデータ構成例を示す図である。図２３に示すように、走行情報４９５は、側面視位置（Ｘ，Ｙ）と対応付けて、走行速度及び走行距離の走行データと、推進効率角度とが設定されたデータテーブルである。各レコードは単位時間毎に生成され、推進効率角度については、評価タイミングと判定されて走行データと併せて推進効率角度が算出された際に生成されたレコードにのみ値が設定される。なお、各レコードにシステムクロック等の時間情報を対応付けて記憶することとしてもよい。

［処理の流れ］
図２４は、第１実施例における走行運動評価処理の処理手順を示すフローチャートである。ここで説明する処理は、処理部４８０が記憶部４９０から走行運動評価プログラム４
９１を読み出して実行することで実現できる。

走行運動評価処理は、例えば、操作部４１０を介して走行開始操作がなされると開始される。そして、図２４に示すように、先ず、座標変換部４８１がＩＭＵ３３による計測結果に基づいてローカル座標加速度ベクトルを移動体座標加速度ベクトルに座標変換し、移動体座標加速度ベクトルデータ４９２に蓄積記憶する処理を開始する（ステップＳ１）。その後は、走行終了操作がなされるまで、単位時間毎にループＡの処理を繰り返し実行する（ステップＳ３〜ステップＳ２１）。

ループＡでは先ず、移動体座標速度ベクトル算出部４８２が、前回ループＡの処理を行ってからの単位時間分の移動体座標加速度ベクトルを積分し、移動体座標速度ベクトルを算出する（ステップＳ５）。そして、走行データ算出部４８３が、ステップＳ５で算出した移動体座標速度ベクトルに従って、ユーザー１の現在の走行速度と走行距離とを算出する（ステップＳ７）。

また、側面視位置検出部４８４が、ステップＳ５での移動体座標速度ベクトルの算出の過程で得た単位時間分の速度ベクトルの変化分に従って、ユーザー１の現在の側面視位置を検出する（ステップＳ９）。

続いて、処理部４８０が、評価タイミングか否かを判定する（ステップＳ１１）。ユーザー１が走行しているときの上下方向加速度は、足が接地している間は着地から蹴り出しの動作までの間に大きく変動し、足が地面から離れた滞空時は所定値（例えば「０」）近傍の値を保って推移する。ステップＳ７では、移動体座標加速度ベクトルに含まれる上下方向の加速度（移動体座標加速度ベクトルのＺ軸成分）から滞空時を検出し、評価タイミングと判定する。例えば、処理部４８０は、前回評価タイミングと判定してから現在時刻までの上下方向加速度の変化に基づいて、上下方向加速度が大きく変動した期間を経て現在の上下方向加速度が「０」の近傍を所定の変動量以下で推移している場合に、評価タイミングと判定する（ステップＳ１１：ＹＥＳ）。

そして、評価タイミングでは、着地タイミング判定部４８５が、前回の着地タイミングから現在時刻までを対象期間として、対象期間の進行方向加速度の変化から、直近の着地タイミングを判定する（ステップＳ１３）。

続いて、推進効率角度算出部４８６が、上記した第１の算出方法又は第２の算出方法を適用することで、ユーザー１の着地及び蹴り出しの動作に伴う進行方向移動距離Ｄと上下方向移動距離Ｈとを算出し、上記式（２）から推進効率角度θを算出する（ステップＳ１５）。

その後、処理部４８０が、ステップＳ１５で算出した推進効率角度をステップＳ７で算出した走行データとともに表示装置５の表示部５３に表示する制御を行う（ステップＳ１７）。また、ステップＳ１１において評価タイミングではないと判定した場合は（ステップＳ１１：ＮＯ）、処理部４８０は、ステップＳ７で算出した走行データを表示装置５の表示部５３に表示する制御を行う（ステップＳ１９）。ここでの処理は、ステップＳ１７では推進効率角度及び走行データを、ステップＳ１９では走行データを通信部４５０を介して表示装置５に送信し、これを受信した表示装置５が推進効率角度や走行データを表示部５３に表示させることによって行う。なお、推進効率角度や走行データの表示の仕方は特に限定されるものではなく、最新の値を表示するものであってもよいし、走行開始からの経時変化を表示するようにしてもよい。以上の処理によって、１回のループＡの処理を終える。

以上説明したように、第１実施例によれば、１回の着地及び蹴り出しの動作に伴うユーザー１の進行方向の移動と上下方向の移動とを考慮して蹴り出し時における進行方向に対する跳び上がりの方向を推定し、推進効率角度を算出することができる。これによれば、推進効率をよく反映した指標を得ることができる。またその際、蹴り出し地点を判定する必要がない。ユーザー１にとっては、推進効率角度を走行フォームの改善に役立てる等、自身の運動状態を意識しながら走行することが可能となる。

（第２実施例）
次に、第３実施形態の第２実施例について説明する。なお、第１実施例と同様の部分については同一の符号を付する。

図２５は、第３実施形態の第２実施例における走行運動評価装置４ａの機能構成例を示すブロック図である。図２５に示すように、走行運動評価装置４ａは、操作部４１０と、表示部４２０と、ＩＭＵ３３と、ＧＰＳモジュール４４０と、通信部４５０と、処理部４８０ａと、記憶部４９０ａとを備える。

処理部４８０ａは、座標変換部４８１と、移動体座標速度ベクトル算出部４８２と、走行データ算出部４８３と、側面視位置検出部４８４と、推進効率角度算出部４８６ａとを備える。

第２実施例では、推進効率角度算出部４８６ａは、前回の評価タイミングから現在時刻までの対象期間として評価タイミングを判定し、評価タイミングのたびに、対象期間内の側面視位置の軌跡を用いて推進効率角度を算出する。例えば、対象期間内の側面視位置の軌跡をスプライン補間等によって近似し、近似曲線から極値を検出する。そして、現在時刻から遡って直近の極値が極大値の場合に、評価タイミングと判定して推進効率角度の算出を行う。以下、第２実施例における推進効率角度の算出方法として２つの算出方法を例示する。

（第３の算出方法）
図２６は、第３の算出方法による推進効率角度の算出原理を説明する図であり、横方向を進行方向とし、縦方向を上下方向として、側面視位置の軌跡の一例と併せて実際の着地タイミング及び蹴り出しタイミングを示している。なお、第３の算出方法では、着地及び蹴り出しの何れのタイミングについても判定しない。

第３の算出方法では、ユーザー１の着地後の沈み込みによる上下方向位置の最低地点（側面視位置の軌跡から求めた極小値）Ｐ３１から、蹴り出しによる跳び上がりで到達した最高地点（側面視位置の軌跡から求めた極大値）Ｐ３３へと向かうベクトルの進行方向に対する角度を推進効率角度θとして算出する。

実際の処理としては、評価タイミングと判定した場合に、検出した直近の極大値の時刻を最高地点到達タイミング、その直前の極小値の時刻を最低地点到達タイミングと判定する。そして、最高地点到達タイミングと最低地点到達タイミングとの間（極値Ｐ３１，Ｐ３３間）の進行方向距離Ｌ３１を求め、進行方向移動距離δＸとする。また、極値Ｐ３１，Ｐ３３間の上下方向距離Ｌ３３を求め、上下方向移動距離δＺとする。

そして、次式（３）に従って、推進効率角度θを算出する。

このようにして算出した推進効率角度θは、実際の蹴り出しの角度そのものを表しているわけではないが、極値Ｐ３１，Ｐ３３間で進行方向移動距離δＸ及び上下方向移動距離δＺを求めることができるので、各距離δＸ，δＺを長くとることができ、推進効率角度θのばらつきを抑えた、推進効率の指標値として尤もな値を得ることができる。

（第４の算出方法）
図２７は、第４の算出方法による推進効率角度の算出原理を説明する図であり、横方向を進行方向とし、縦方向を上下方向として、側面視位置の軌跡の一例と併せて実際の着地タイミング及び蹴り出しタイミングを示している。なお、第４の算出方法においても、第３の算出方法と同様に、着地及び蹴り出しの何れのタイミングについても検出は行わない。

第４の算出方法では、上下方向位置の最低地点（側面視位置の軌跡から求めた極小値）Ｐ４１と、最高地点（側面視位置の軌跡から求めた極大値）Ｐ４３との間の変曲点を判定する。そして、変曲点Ｐ４５における近似曲線の接線方向の進行方向に対する角度を、推進効率角度θとして算出する。変曲点Ｐ４５は、必ずしも実際の蹴り出し地点を示すとは限らないが、ユーザー１が跳び上がるための力を加えて身体の移動方向を大きく変化させた点と考えられる。したがって、変曲点Ｐ４５での進行方向に対する接線方向の角度は、推進効率をよく反映している。

実際の処理としては、例えば、極値Ｐ４１，Ｐ４３を検出するのに求めた近似曲線から極値Ｐ４１，Ｐ４３間の変曲点を検出する。そして、求めた変曲点Ｐ４５から直後の側面視位置までの進行方向距離を進行方向移動距離δＸとし、上下方向距離を上下方向移動距離δＺとする。その後は、第３の算出方法で用いた上記式（３）に従い、推進効率角度θを算出する。

図２５に戻る。記憶部４９０ａには、走行運動評価プログラム４９１ａと、移動体座標加速度ベクトルデータ４９２と、移動体座標速度ベクトルデータ４９３と、走行情報４９５とが記憶される。

［処理の流れ］
図２８は、第２実施例における走行運動評価処理の処理手順を示すフローチャートである。第２実施例の走行運動評価処理では、ステップＳ９に続き、推進効率角度算出部４８６ａが、前回の評価タイミングから現在時刻までを対象期間として、対象期間内の側面視位置の軌跡の近似曲線を算出し、極値を検出する（ステップＳ１１１）。そして、推進効率角度算出部４８６ａは、現在時刻の直近の極値が極大値の場合に、評価タイミングと判定する（ステップＳ１１３：ＹＥＳ）。

評価タイミングと判定したならば、推進効率角度算出部４８６ａは、上記した第３の算出方法又は第４の算出方法を適用することで、ユーザー１の着地及び蹴り出しの動作に伴う進行方向移動距離δＸと上下方向移動距離δＺとを算出し、上記式（３）から推進効率角度θを算出する（ステップＳ１１５）。その後、ステップＳ１７に移行する。

以上説明したように、第２実施例によれば、ユーザー１の側面視位置の軌跡を用い、１回の着地及び蹴り出しの動作に伴うユーザー１の進行方向の移動と上下方向の移動とを考
慮して推進効率角度を算出することができる。

なお、上記した第３実施形態で説明した走行運動評価システムの構成は一例であって、適宜変更してよい。図２９は、第３実施形態の変形例における走行運動評価システムの構成例を示すブロック図である。図２９中、第１実施例と同様の部分については同一の符号を付している。

本変形例の走行運動評価システムは、走行運動評価装置７１ａと、計測装置７３ａとで構成され、走行運動評価装置７１ａがユーザー１の腕（右腕又は左腕）に、別体の計測装置７３ａがユーザー１の胴体部（例えば、右腰又は左腰）にそれぞれ装着されて使用される。

計測装置７３ａは、加速度センサー４３１と、ジャイロセンサー４３３とを備えたＩＭＵ３３を搭載している。この計測装置７３ａは、走行運動評価装置７１ａとの間で無線通信によるデータの送受が可能に構成されており、ＩＭＵ３３による計測結果を随時走行運動評価装置７１ａに送信する。

一方、走行運動評価装置７１ａは、操作部４１０と、表示部４２０と、通信部４５０と、処理部４８０と、記憶部４９０とを備える。そして、処理部４８０は、例えば第１実施例の走行運動評価装置４と同様に、座標変換部４８１と、移動体座標速度ベクトル算出部４８２と、走行データ算出部４８３と、側面視位置検出部４８４と、着地タイミング判定部４８５と、推進効率角度算出部４８６とを備える。また、記憶部４９０には、第１実施例の走行運動評価装置４と同様に、走行運動評価プログラム４９１と、移動体座標加速度ベクトルデータ４９２と、移動体座標速度ベクトルデータ４９３と、着地タイミングデータ４９４と、走行情報４９５とが記憶される。処理部４８０を第２実施例の処理部４８０ａ、記憶部４９０を第２実施例の記憶部４９０ａの構成としてもよい。

また、上記した第３実施形態では、走行データとしてユーザー１の走行速度と走行距離とを随時算出し、表示部５３に表示することとしたが、走行データとしてユーザー１の位置を算出し、表示部５３に表示する構成としてもよい。例えば、慣性航法を利用してユーザー１の位置を自律的に測位し、走行データとして表示するようにしてもよい。この場合には、ＩＭＵ３３による計測結果を用いて公知の慣性航法演算処理を行い、ＥＣＥＦ（Earth Center Earth Fixed）座標系等として定義される絶対座標系でのユーザー１の位置を随時算出する。あるいは、走行運動評価装置４等が図２０中に破線で示したＧＰＳモジュール４４０を備えている場合には、ＧＰＳモジュール４４０の計測結果をユーザー１の位置とし、走行データに含めて表示する構成としてもよい。

また、上記した第１実施例では、着地タイミングを判定し、着地タイミングを用いて推進効率指標値である推進効率角度を算出することとして説明した。しかし、離地タイミングを判定し、離地タイミングを用いて推進効率指標値である推進効率角度を算出することとしてもよい。

具体的には、図２０の走行運動評価装置４に離地タイミング判定部を更に設ける。離地タイミング判定部は、例えば、ユーザー１の上下方向の加速度や側面視位置を用いて離地タイミングを判定する。そして、推進効率角度算出部４８６が、離地タイミングにおける進行方向に対する推進力の相対向きを推進効率角度として算出する。例えば、離地タイミングから、離地タイミングの直後の最高地点到達タイミングまでの距離と高さとから、推進効率角度を算出する。或いは、離地タイミングにおける移動体座標加速度ベクトルの進行方向に対する仰角を推進効率角度として算出してもよい。

３，３ａ 走行情報算出装置、４，４ａ 走行運動評価装置、５ 表示装置、１０ ユーザー、１１ 重心、１２ 着地位置、２０ 携帯型電子機器（着地位置評価装置）、２１ 操作スイッチ、２２ ディスプレイ、２３ スピーカー、３０ ＩＭＵ、３１ 加速度センサー、３２ ジャイロセンサー、３３ ＩＭＵ、５１ 本体ケース、５３ 表示部、６１ ボタンスイッチ、６２ ディスプレイ、７１ａ 走行運動評価装置、７１ｂ 走行情報算出装置、７３ａ，７３ｂ 計測装置、１１０ 操作部、１２０ 表示部、１３０
音出力部、１４０ 通信部、１５０ 時計部、２００ 処理部、２１０ 慣性航法演算部、２２０ 着地位置評価部、２２１ 着地判定部、２２２ 立脚中期判定部、２２３ 減速期時間算出部、２２４ 減速期速度算出部、２２５ 減速期移動距離算出部、２２６
評価結果表示制御部、３００ 記憶部、３１０ 慣性航法演算プログラム、３２０ 着地位置評価プログラム、３３０ センサーデータ、３３１ センサー座標加速度データ、３３２ センサー座標角速度データ、３４０ 慣性航法演算データ、３４１ 移動体座標加速度データ、３４２ 移動体座標速度データ、３４３ 移動体座標位置データ、３４４
絶対座標速度データ、３４５ 絶対座標位置データ、３４６ 絶対座標姿勢角データ、３５０ 着地位置評価データ、４１０ 操作部、４２０ 表示部、３３ ＩＭＵ、４３１
加速度センサー、４３３ ジャイロセンサー、４４０ ＧＰＳモジュール、４４１ ＧＰＳアンテナ、４５０ 通信部、４６０，４６０ａ 処理部、４６１ 座標変換部、４６２ 着地タイミング検出部、４６３ 離地タイミング検出部、４６４ 評価指標値算出部、４６５ 走行データ算出部、４６６ａ 着地方法判別部、４７０，４７０ａ 記憶部、４７１，４７１ａ 走行情報算出プログラム、４７２ 移動体座標加速度ベクトルデータ、４７３，４７３ａ 離着地データ、４７４ 走行データ、４８０，４８０ａ 処理部、４８１ 座標変換部、４８２ 移動体座標速度ベクトル算出部、４８３ 走行データ算出部、４８４ 側面視位置検出部、４８５ 着地タイミング判定部、４８６，４８６ａ 推進効率角度算出部、４９０，４９０ａ 記憶部、４９１，４９１ａ 走行運動評価プログラム、４９２ 移動体座標加速度ベクトルデータ、４９３ 移動体座標速度ベクトルデータ、４９４ 着地タイミングデータ、４９５ 走行情報

Claims (24)

1. 加速度値から走行中のユーザーの着地期間中の減速期を判定することと、
   前記判定された減速期の間の移動距離を算出することと、
   を含む走行時着地位置評価方法。
2. 前記減速期を判定することは、着地タイミング及び立脚中期タイミングを判定することを含む、
   請求項１に記載の走行時着地位置評価方法。
3. 前記立脚中期タイミングを判定することは、鉛直方向の加速度値を用いて前記立脚中期タイミングを判定することを含む、
   請求項２に記載の走行時着地位置評価方法。
4. 前記移動距離を算出することは、前記減速期の長さと前記ユーザーの移動速度とを乗算して前記移動距離を算出することを含む、
   請求項１〜３の何れか一項に記載の走行時着地位置評価方法。
5. 前記着地タイミング及び前記立脚中期タイミングの位置を検出し、
   前記着地タイミング及び前記立脚中期タイミングの位置から前記移動距離を算出することを含む、
   請求項２又は３に記載の走行時着地位置評価方法。
6. 前記移動距離に応じた報知を行うこと、
   を更に含む請求項１〜５の何れか一項に記載の走行時着地位置評価方法。
7. 前記報知を行うことは、過去に算出された前記移動距離と、新たに算出された前記移動距離とを識別表示することを含む、
   請求項６に記載の走行時着地位置評価方法。
8. 加速度値から走行中のユーザーの走行時の着地期間中の減速期を判定する判定部と、
   前記判定された減速期の間の移動距離を算出する算出部と、
   を備えた走行時着地位置評価装置。
9. 走行中のユーザーの進行方向加速度を取得することと、
   前記進行方向加速度に基づいて、着地タイミングを検出することと、
   を含む検出方法。
10. 前記検出することは、前記進行方向加速度の変化から前記着地タイミングを検出することを含む請求項９に記載の検出方法。
11. 前記着地タイミングを検出することは、前記進行方向加速度の変化の極大値であって、前記進行方向加速度の変化の最初の極小値の直前の極大値を検出することにより、前記着地タイミングを検出することを含む請求項１０に記載の検出方法。
12. 前記走行中のユーザーの上下方向加速度を取得し、
    前記進行方向加速度および前記上下方向加速度の少なくとも一方に基づいて、離地タイミングを検出することを含む請求項９〜１１の何れか一項に記載の検出方法。
13. 前記検出することは、前記進行方向加速度の変化の極小値であって、当該進行方向加速度が前記上下方向加速度より小さくなった直後の極小値を検出することにより、前記離地
    タイミングを検出する第１の離地タイミング検出を含む請求項１２に記載の検出方法。
14. 前記検出することは、前記上下方向加速度が所定値以上となったことを検出することにより、前記離地タイミングを検出する第２の離地タイミング検出を含む請求項１３に記載の検出方法。
15. 前記離地タイミングを検出することは、前記ユーザーの移動速度に応じて、前記第１の離地タイミング検出による検出結果と、前記第２の離地タイミング検出による検出結果とのうちの何れかを用いて離地タイミングを決定することを含む、
    請求項１４に記載の検出方法。
16. 前記着地タイミングから前記離地タイミングまでの接地時間、及び前記離地タイミングから前記着地タイミングまでの滞空時間の少なくとも何れか一方を表示部に表示する制御を行うこと、
    を含む請求項１２〜１５の何れか一項に記載の検出方法。
17. 走行中のユーザーの進行方向加速度を取得する取得部と、
    前記進行方向加速度に基づいて、着地タイミングを検出する検出部と、
    を備える検出装置。
18. 走行運動するユーザーを側面からみた場合における前記ユーザーの進行方向に対する上下方向の位置を表す運動過程情報を求めることと、 前記ユーザーの進行方向の加速度である進行方向加速度を検出することと、
    前記運動過程情報および前記進行方向加速度を用いて、前記進行方向に対する推進力の向きを表す推進効率指標値を算出することと、
    を含む走行運動評価方法。
19. 前記算出することは、
    前記運動過程情報を用いて着地タイミングを判定することと、
    前記運動過程情報を用いて、前後の着地間の進行方向の移動距離及び上下方向の振幅を算出することと、
    前記移動距離及び前記振幅を用いて前記推進効率指標値を算出することと、
    を含む、
    請求項１８に記載の走行運動評価方法。
20. 前記算出することは、
    前記運動過程情報を用いて、着地タイミングと、当該着地タイミングの直前の最高地点到達タイミングとを判定することと、
    前記運動過程情報を用いて、前記着地タイミングと前記最高地点到達タイミング間の進行方向の移動距離及び上下方向の移動距離を算出することと、
    前記進行方向の移動距離及び前記上下方向の移動距離を用いて前記推進効率指標値を算出することと、
    を含む、
    請求項１８に記載の走行運動評価方法。
21. 前記算出することは、
    前記運動過程情報を用いて、最低地点到達タイミングと、当該最低地点到達タイミングの直後の最高地点到達タイミングとを判定することと、
    前記運動過程情報を用いて、前記最低地点到達タイミングと前記最高地点到達タイミング間の進行方向の移動距離及び上下方向の移動距離を算出することと、
    前記進行方向の移動距離及び前記上下方向の移動距離を用いて前記推進効率指標値を算出することと、
    を含む、
    請求項１８に記載の走行運動評価方法。
22. 前記算出することは、
    前記ユーザーを側面からみた場合における位置情報に基づき、最低地点と最高地点間における軌跡の変曲点を判定することと、
    前記変曲点における前記軌跡の接線方向を算出することと、
    前記接線方向を用いて前記推進効率指標値を算出することと、
    を含む、
    請求項１８に記載の走行運動評価方法。
23. 前記算出することは、
    前記運動過程情報を用いて離地タイミングを判定することと、
    前記離地タイミングにおける前記進行方向に対する推進力の向きを、前記推進効率指標値として算出することと、
    を含む、
    請求項１８に記載の走行運動評価方法。
24. 走行運動するユーザーを側面からみた場合における前記ユーザーの進行方向に対する上下方向の位置を表す運動過程情報と、前記ユーザーの進行方向の加速度である進行方向加速度とを求める検出部と、
    前記運動過程情報および前記進行方向加速度を用いて、前記進行方向に対する推進力の向きを表す推進効率指標値を算出する算出部と、
    を備えた走行運動評価装置。