JP2016067410A - 運動解析装置、運動解析システム、運動解析方法及びプログラム - Google Patents

運動解析装置、運動解析システム、運動解析方法及びプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】ユーザーのスイング運動における動作をより正確に検出することが可能な運動解析装置、運動解析システム、運動解析方法及びプログラムを提供すること。
【解決手段】運動解析装置２０は、ユーザー２のスイング運動において複数軸の回りに発生する各々の角速度の検出データを取得するデータ取得部２１０と、前記検出データのうち、ユーザー２の手首の撓屈または尺屈により発生する角速度の検出データを用いて、前記スイング運動の動作を検出する動作検出部２１１と、を含む。
【選択図】図５

Description

本発明は、運動解析装置、運動解析システム、運動解析方法及びプログラムに関する。
特許文献１では、ユーザーの手首や手の甲等に取り付けられた加速度センサーからの信号に基づいて、バックスイングやダウンスイング、インパクト等のゴルフスイングの動作を検出し、スイングリズムの適否やインパクトの状態の良否の判定等を行うスイング診断装置が開示されている。
特開平１０−４３３４９号公報
しかしながら、ゴルフスイングは、バックスイングとダウンスイングで回転方向が切り替わるスイング運動であり、バックスイングやダウンスイングの間、ユーザーの手首や手の甲の姿勢の変化に応じて、手首や手の甲に取り付けられた加速度センサーの検出軸とスイング面とのなす角度が変化するため、加速度センサーからの信号に基づいて、スイングの回転方向が切り替わるタイミングを正確に特定することは難しい。従って、特許文献１に記載のスイング診断装置では、スイングの開始や終了、インパクトを検出することはできるが、現実的には、スイングのトップやトップでの溜め具合を正確に検出することは困難であるという問題がある。そして、トップのタイミングを正確に特定できなければ、例えば、バックスイングとダウンスイングとの比率（スイングリズム）を正確に算出することができないので、ユーザーに有益な情報を提供することが難しい。このような問題は、ゴルフスイングに限らず、野球やテニス等のスイング運動においても生じる問題である。
本発明は、以上のような問題点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、ユーザーのスイング運動における動作をより正確に検出することが可能な運動解析装置、運動解析システム、運動解析方法及びプログラムを提供することができる。
本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することが可能である。
［適用例１］
本適用例に係る運動解析装置は、ユーザーのスイング運動において複数軸の回りに発生する各々の角速度の検出データを取得するデータ取得部と、前記検出データのうち、前記ユーザーの手首の撓屈または尺屈により発生する角速度の検出データを用いて、前記スイング運動の動作を検出する動作検出部と、を含む。
本適用例に係る運動解析装置は、スイング運動では、回転により角速度が発生し、かつ、スイングの方向が切り替わる時に角速度の変化量が大きいことに着目し、加速度の検出データを用いてスイング運動の動作を検出する従来の装置とは異なり、複数軸の回りに発生する各々の角速度の検出データを用いてスイング運動の動作を検出する。従って、本適用例に係る運動解析装置によれば、従来の装置と比較して、スイング運動における動作をより正確に検出することができる。
また、本適用例に係る運動解析装置によれば、ユーザーのスイング運動においてユーザーの手首の撓屈または尺屈により発生する角速度を利用し、スイング運動の動作を精度よく検出することができる。
［適用例２］
上記適用例に係る運動解析装置において、前記動作検出部は、前記検出データのうち、前記ユーザーの手首の撓屈または尺屈により発生する角速度が他の検出データよりも相対的に大きい検出データを用いてもよい。
本適用例に係る運動解析装置によれば、複数軸の回りに発生する各々の角速度の検出データのうち、ユーザーの手首の撓屈または尺屈により発生する角速度が他の検出データよりも相対的に大きい検出データを用いるので、スイング運動の動作を精度よく検出することができる。
［適用例３］
本適用例に係る運動解析装置は、ユーザーのスイング運動において複数軸の回りに発生する各々の角速度の検出データを取得するデータ取得部と、前記検出データのうち、前記スイング運動においてスイングの方向が切り替わるときに他の検出データよりも相対的に角速度の変化量が大きい検出データを用いて、前記スイング運動の動作を検出する動作検出部と、を含む。
本適用例に係る運動解析装置によれば、スイング運動では、回転により角速度が発生し、かつ、スイングの方向が切り替わる時に角速度の変化量が大きいことに着目し、複数軸の回りに発生する各々の角速度の検出データのうち、スイングの方向が切り替わるときに他の検出データよりも相対的に角速度の変化量が大きい検出データを用いるので、スイング運動においてスイングの方向が切り替わるタイミングを精度よく検出することができる。
［適用例４］
上記適用例に係る運動解析装置において、前記動作検出部は、動作の検出に用いる検出データに基づき、前記スイング運動におけるインパクトのタイミングを検出し、前記インパクトのタイミングを基準に前記動作を検出してもよい。
本適用例に係る運動解析装置によれば、スイング運動においてインパクトの直後に角速度が急激に変化することに着目し、動作の検出に用いる検出データに基づき検出しやすいインパクトのタイミングを基準とすることで、他の動作の誤検出のおそれを低減することができる。
［適用例５］
上記適用例に係る運動解析装置において、前記動作検出部は、前記動作の検出に用いる検出データの角速度を微分し、当該微分の結果に基づいて前記インパクトのタイミングを検出してもよい。
本適用例に係る運動解析装置によれば、動作の検出に用いる検出データの角速度の微分を計算することで、角速度の変化量が数値として明確になるので、インパクトのタイミングをより正確に検出することができる。
［適用例６］
上記適用例に係る運動解析装置において、前記動作検出部は、前記インパクトのタイミ
ングよりも前で、前記角速度の正負が切り替わるタイミングを前記スイング運動のトップのタイミングとして検出してもよい。
スイング運動の開始後、スイング運動のトップで一旦動作が止まって角速度の正負が切り替り、その後、徐々に角速度が大きくなってインパクトに至ると考えられる。従って、本適用例に係る運動解析装置によれば、インパクトのタイミングよりも前で角速度の正負が切り替わるタイミングをスイング運動のトップのタイミングとして捉えることができる。
［適用例７］
上記適用例に係る運動解析装置において、前記動作検出部は、前記トップのタイミングよりも前で、前記角速度が所定の閾値以下となる部分を前記スイング運動の開始のタイミングとして検出してもよい。
本適用例に係る運動解析装置によれば、スイング運動の開始後、トップに至るまでに運動が停止しない場合、トップのタイミングよりも前で、角速度が所定の閾値以下となるタイミングをスイング運動の開始のタイミングとして捉えることができる。
［適用例８］
上記適用例に係る運動解析装置において、前記動作検出部は、前記インパクトのタイミングよりも後で、前記角速度が所定の閾値以下となる部分を前記スイング運動の終了のタイミングとして検出してもよい。
本適用例に係る運動解析装置によれば、インパクトの後、徐々に角速度が小さくなってスイング運動が停止する場合、インパクトのタイミングよりも後で、角速度が所定の閾値以下となるタイミングをスイング運動の終了のタイミングとして捉えることができる。
［適用例９］
本適用例に係る運動解析システムは、上記のいずれかの運動解析装置と、前記検出データを生成するセンサーと、を含む。
センサーは、例えば、慣性センサーであってもよい。慣性センサーは、例えば加速度や角速度等の慣性量の少なくとも１つを計測可能なセンサーであり、例えば、加速度センサーであってもよいし、角速度センサーであってもよいし、加速度と角速度を計測可能な慣性計測ユニット（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）でもよい。また、センサーは、例えば、運動器具又はユーザーの部位に取り付けられ、運動器具やユーザーに対して脱着可能であってもよいし、運動器具に内蔵されるなど、運動器具に固定されていて取り外すことができないものでもよい。また、運動器具は、例えば、ゴルフクラブ、テニスラケット、野球のバット、ホッケーのスティック等の器具であってもよい。
本適用例に係る運動解析システムによれば、運動解析装置は、ユーザーのスイング運動における動作をより正確に検出し、検出結果に基づく情報を提示することができる。
［適用例１０］
本適用例に係る運動解析方法は、ユーザーのスイング運動において複数軸の回りに発生する各々の角速度の検出データを取得するデータ取得工程と、前記検出データのうち、前記ユーザーの手首の撓屈または尺屈により発生する角速度の検出データを用いて、前記スイング運動の動作を検出する動作検出工程と、を含む。
本適用例に係る運動解析方法は、スイング運動では、回転により角速度が発生し、かつ
、スイングの方向が切り替わる時に角速度の変化量が大きいことに着目し、加速度の検出データを用いてスイング運動の動作を検出する従来の方法とは異なり、複数軸の回りに発生する各々の角速度の検出データを用いてスイング運動の動作を検出する。従って、本適用例に係る運動解析方法によれば、従来の方法と比較して、スイング運動における動作をより正確に検出することができる。
また、本適用例に係る運動解析方法によれば、ユーザーのスイング運動においてユーザーの手首の撓屈または尺屈により発生する角速度を利用し、スイング運動の動作を精度よく検出することができる。
［適用例１１］
本適用例に係る運動解析方法は、ユーザーのスイング運動において複数軸の回りに発生する各々の角速度の検出データを取得するデータ取得工程と、前記検出データのうち、前記スイング運動においてスイングの方向が切り替わるときに他の検出データよりも相対的に角速度の変化量が大きい検出データを用いて、前記スイング運動の動作を検出する動作検出工程と、を含む。
本適用例に係る運動解析方法によれば、スイング運動では、回転により角速度が発生し、かつ、スイングの方向が切り替わる時に角速度の変化量が大きいことに着目し、複数軸の回りに発生する各々の角速度の検出データのうち、スイングの方向が切り替わるときに他の検出データよりも相対的に角速度の変化量が大きい検出データを用いるので、スイング運動においてスイングの方向が切り替わるタイミングを精度よく検出することができる。
［適用例１２］
本適用例に係るプログラムは、ユーザーのスイング運動において複数軸の回りに発生する各々の角速度の検出データを取得するデータ取得工程と、前記検出データのうち、前記ユーザーの手首の撓屈または尺屈により発生する角速度の検出データを用いて、前記スイング運動の動作を検出する動作検出工程と、をコンピューターに実行させる。
本適用例に係るプログラムは、スイング運動では、回転により角速度が発生し、かつ、スイングの方向が切り替わる時に角速度の変化量が大きいことに着目し、加速度の検出データを用いてスイング運動の動作を検出する従来のプログラムとは異なり、複数軸の回りに発生する各々の角速度の検出データを用いてスイング運動の動作を検出する。従って、本適用例に係るプログラムによれば、従来のプログラムと比較して、スイング運動における動作をより正確に検出することができる。
また、本適用例に係るプログラムによれば、ユーザーのスイング運動においてユーザーの手首の撓屈または尺屈により発生する角速度を利用し、スイング運動の動作を精度よく検出することができる。
［適用例１３］
本適用例に係るプログラムは、ユーザーのスイング運動において複数軸の回りに発生する各々の角速度の検出データを取得するデータ取得工程と、前記検出データのうち、前記スイング運動においてスイングの方向が切り替わるときに他の検出データよりも相対的に角速度の変化量が大きい検出データを用いて、前記スイング運動の動作を検出する動作検出工程と、をコンピューターに実行させる。
本適用例に係るプログラムによれば、スイング運動では、回転により角速度が発生し、かつ、スイングの方向が切り替わる時に角速度の変化量が大きいことに着目し、複数軸の
回りに発生する各々の角速度の検出データのうち、スイングの方向が切り替わるときに他の検出データよりも相対的に角速度の変化量が大きい検出データを用いるので、スイング運動においてスイングの方向が切り替わるタイミングを精度よく検出することができる。
本実施形態の運動解析システムの概要の説明図。 センサーユニットの装着位置及び向きの一例を示す図。 本実施形態においてユーザーが行う動作の手順を示す図。 運動解析装置の表示部に表示される画面の一例を示す図。 本実施形態の運動解析システムの構成例を示す図。 図６（Ａ）は撓屈及び尺屈の説明図、図６（Ｂ）は撓屈方向及び尺屈方向の回転軸とセンサーユニットの検出軸との関係の一例を示す図。 図７（Ａ）はスイング時のｘ軸角速度の検出データの一例を示す図、図７（Ｂ）はスイング時のｙ軸角速度の検出データの一例を示す図、図７（Ｃ）はスイング時のｚ軸角速度の検出データの一例を示す図。 本実施形態におけるスイング運動の解析処理の手順の一例を示すフローチャート図。 スイングにおける各動作を検出する処理の手順の一例を示すフローチャート図。 図１０（Ａ）はスイング時のｘ軸角速度をグラフ表示した図、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）のｘ軸角速度の微分値をグラフ表示した図、図１０（Ｃ）は図１０（Ｂ）のインパクト付近を拡大表示した図。 スイングリズム及びスイングテンポの解析処理の手順の一例を示すフローチャート図。
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
以下では、ゴルフスイングの解析を行う運動解析システム（スイング解析システム）を例に挙げて説明する。なお、ゴルフのスイング運動は、ゴルフクラブのヘッドが、アドレス時の位置からトップの位置まで回転移動し、さらに、トップの位置からインパクトの位置（アドレス時の位置に近い近い位置）を通過して回転移動する運動であり、回転と往復を伴う回転往復運動である。以下に説明する実施例は、ゴルフのスイング運動に限らず、テニスや野球のスイング運動などの各種の回転往復運動にも適用することができる。
１．運動解析システム
１−１．運動解析システムの概要
図１は、本実施形態の運動解析システムの概要について説明するための図である。本実施形態の運動解析システム１は、センサーユニット１０（センサーの一例）及び運動解析装置２０を含んで構成されている。
センサーユニット１０は、３軸の各軸方向に生じる加速度と３軸の各軸回りに生じる角速度を計測可能であり、ゴルフクラブ３（運動器具の一例）に装着される。
本実施形態では、図２に示すように、センサーユニット１０は、３つの検出軸（ｘ軸，ｙ軸，ｚ軸）のうちの１軸、例えばｙ軸をシャフトの長軸方向に合わせて、ゴルフクラブ３のシャフトの一部に取り付けられる。望ましくは、センサーユニット１０は、打球時の衝撃が伝わりにくく、スイング時に遠心力がかからないグリップに近い位置に取り付けら
れる。シャフトは、ゴルフクラブ３のヘッドを除いた柄の部分であり、グリップも含まれる。
ユーザー２は、あらかじめ決められた手順に従って、ゴルフボール４を打球するスイング動作を行う。図３は、ユーザー２が行う動作の手順を示す図である。図３に示すように、ユーザー２は、まず、ゴルフクラブ３を握って、ゴルフクラブ３のシャフトの長軸がターゲットライン（打球の目標方向）に対して垂直となるようにアドレスの姿勢をとり、所定時間以上（例えば、１秒以上）静止する（Ｓ１）。次に、ユーザー２は、スイング動作を行い、ゴルフボール４を打球する（Ｓ２）。
ユーザー２が図３に示す手順に従ってゴルフボール４を打球する動作を行う間、センサーユニット１０は、所定周期（例えば１ｍｓ）で３軸加速度と３軸角速度を計測し、計測したデータを順次、運動解析装置２０に送信する。センサーユニット１０は、計測したデータをすぐに送信してもよいし、計測したデータを内部メモリーに記憶しておき、ユーザー２のスイング動作の終了後などの所望のタイミングで計測データを送信するようにしてもよい。センサーユニット１０と運動解析装置２０との間の通信は、無線通信でもよいし、有線通信でもよい。あるいは、センサーユニット１０は、計測したデータをメモリーカード等の着脱可能な記録媒体に記憶しておき、運動解析装置２０は、当該記録媒体から計測データを読み出すようにしてもよい。
運動解析装置２０は、センサーユニット１０が計測したデータを用いて、ユーザー２がゴルフクラブ３を用いて打球したスイング運動を解析する。特に、本実施形態では、運動解析装置２０は、センサーユニット１０が計測した３軸回りの角速度の情報を含む計測データ（スイング運動において複数軸の回りに発生する各々の角速度の検出データの一例）を取得し、取得した計測データを用いて、スイング運動の動作を検出する。そして、運動解析装置２０は、検出した動作に基づいてスイングのリズムやテンポを解析し、解析結果の情報を表示部（ディスプレイ）に描画する。運動解析装置２０は、例えば、スマートフォンなどの携帯機器やパーソナルコンピューター（ＰＣ）であってもよい。
図４は、運動解析装置２０の表示部２５（図５参照）に表示される画面の一例を示す図である。図４に示す画面には、最新のスイング及び前回までの複数回（例えば、直近の３回）のスイングの各々について、バックスイングの時間とダウンスイングの時間との比率（バックスイングの時間／ダウンスイングの時間）及びトップ区間の時間（トップでの溜めの時間）とダウンスイングの時間の比率（トップ区間の時間／ダウンスイングの時間）を含むスイングリズムの解析結果の情報が含まれている。さらに、図４に示す画面には、最新のスイング及び前回までの複数回（例えば、直近の３回）のスイングの各々について、バックスイングの時間、トップ区間の時間（トップでの溜めの時間）及びダウンスイングの時間を含むスイングテンポの解析結果の情報が含まれている。ユーザー２は、スイングを行う毎に更新されるスイングリズムやスイングテンポの解析情報を確認し、毎回同じようなリズムやテンポでスイングすることを意識して練習すれば、自分に合った安定したスイングを獲得することができる。
１−２．運動解析システムの構成
図５は、本実施形態の運動解析システム１の構成例（センサーユニット１０及び運動解析装置２０の構成例）を示す図である。図５に示すように、本実施形態では、センサーユニット１０は、加速度センサー１２、角速度センサー１４、信号処理部１６及び通信部１８を含んで構成されている。
加速度センサー１２は、互いに交差する（理想的には直交する）３軸方向の各々に生じる加速度を計測し、計測した３軸加速度の大きさ及び向きに応じたデジタル信号（加速度
データ）を出力する。
角速度センサー１４は、互いに交差する（理想的には直交する）３軸の各々の軸回りに生じる角速度を計測し、計測した３軸角速度の大きさ及び向きに応じたデジタル信号（角速度データ）を出力する。
信号処理部１６は、加速度センサー１２と角速度センサー１４から、それぞれ加速度データと角速度データを受け取って時刻情報を付して不図示の記憶部に記憶し、記憶した計測データ（加速度データと角速度データ）に時刻情報を付して通信用のフォーマットに合わせたパケットデータを生成し、通信部１８に出力する。
加速度センサー１２及び角速度センサー１４は、それぞれ３軸が、センサーユニット１０に対して定義される直交座標系（センサー座標系）の３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）と一致するようにセンサーユニット１０に取り付けられるのが理想的だが、実際には取り付け角の誤差が生じる。そこで、信号処理部１６は、取り付け角誤差に応じてあらかじめ算出された補正パラメーターを用いて、加速度データ及び角速度データをｘｙｚ座標系のデータに変換する処理を行う。
さらに、信号処理部１６は、加速度センサー１２及び角速度センサー１４の温度補正処理を行ってもよい。あるいは、加速度センサー１２及び角速度センサー１４に温度補正の機能が組み込まれていてもよい。
なお、加速度センサー１２と角速度センサー１４は、アナログ信号を出力するものであってもよく、この場合は、信号処理部１６が、加速度センサー１２の出力信号と角速度センサー１４の出力信号をそれぞれＡ／Ｄ変換して計測データ（加速度データと角速度データ）を生成し、これらを用いて通信用のパケットデータを生成すればよい。
通信部１８は、信号処理部１６から受け取ったパケットデータを運動解析装置２０に送信する処理や、運動解析装置２０から制御コマンドを受信して信号処理部１６に送る処理等を行う。信号処理部１６は、制御コマンドに応じた各種処理を行う。
運動解析装置２０は、処理部２１、通信部２２、操作部２３、記憶部２４、表示部２５、音出力部２６を含んで構成されている。
通信部２２は、センサーユニット１０から送信されたパケットデータを受信し、処理部２１に送る処理や、処理部２１からの制御コマンドをセンサーユニット１０に送信する処理等を行う。
操作部２３は、ユーザー２からの操作データを取得し、処理部２１に送る処理を行う。操作部２３は、例えば、タッチパネル型ディスプレイ、ボタン、キー、マイクなどであってもよい。
記憶部２４は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）やフラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の各種ＩＣメモリーやハードディスクやメモリーカードなどの記録媒体等により構成される。
記憶部２４は、処理部２１が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムや、アプリケーション機能を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶している。特に、本実施形態では、記憶部２４には、処理部２１によって読み出され、ユーザー２のスイング運動の解析処理を実行するための運動解析プログラム２４０が記憶されている。運動解
析プログラム２４０はあらかじめ不揮発性の記録媒体に記憶されていてもよいし、処理部２１がネットワークを介してサーバーから運動解析プログラム２４０を受信して記憶部２４に記憶させてもよい。
また、本実施形態では、記憶部２４には、ゴルフクラブ３の仕様を表すクラブ仕様情報２４２及びセンサー装着位置情報２４４が記憶される。例えば、ユーザー２が操作部２３を操作して使用するゴルフクラブ３の型番を入力（あるいは、型番リストから選択）し、記憶部２４にあらかじめ記憶されている型番毎の仕様情報（例えば、シャフトの長さ、重心の位置、ライ角、フェース角、ロフト角等の情報など）のうち、入力された型番の仕様情報をクラブ仕様情報２４２とする。また、例えば、ユーザー２が操作部２３を操作してセンサーユニット１０の装着位置とゴルフクラブ３のグリップとの間の距離を入力し、入力された距離の情報がセンサー装着位置情報２４４として記憶部２４に記憶される。あるいは、センサーユニット１０を決められた所定位置（例えば、グリップから２０ｃｍの距離など）に装着するものとして、当該所定位置の情報がセンサー装着位置情報２４４としてあらかじめ記憶されていてもよい。
また、記憶部２４は、処理部２１の作業領域として用いられ、操作部２３から入力されたデータ、処理部２１が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する。さらに、記憶部２４は、処理部２１の処理により生成されたデータのうち、長期的な保存が必要なデータを記憶してもよい。
表示部２５は、処理部２１の処理結果を文字、グラフ、表、アニメーション、その他の画像として表示するものである。表示部２５は、例えば、ＣＲＴ、ＬＣＤ、タッチパネル型ディスプレイ、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）などであってもよい。なお、１つのタッチパネル型ディスプレイで操作部２３と表示部２５の機能を実現するようにしてもよい。
音出力部２６は、処理部２１の処理結果を音声やブザー音等の音として出力するものである。音出力部２６は、例えば、スピーカーやブザーなどであってもよい。
処理部２１は、各種プログラムに従って、センサーユニット１０に制御コマンドを送信する処理や、センサーユニット１０から通信部２２を介して受信したデータに対する各種の計算処理や、その他の各種の制御処理を行う。特に、本実施形態では、処理部２１は、運動解析プログラム２４０を実行することにより、データ取得部２１０、動作検出部２１１、位置・姿勢算出部２１２、解析情報生成部２１３、記憶処理部２１４、表示処理部２１５及び音出力処理部２１６として機能する。
データ取得部２１０は、通信部２２がセンサーユニット１０から受信したパケットデータを受け取り、受け取ったパケットデータから時刻情報及び計測データ（スイング運動において３軸回りに発生する各々の角速度の検出データ（３軸角速度データ）及び３軸方向に発生する各々の加速度の検出データ（３軸加速度データ）を含む）を取得し、記憶処理部２１４に送る処理を行う。
記憶処理部２１４は、データ取得部２１０から時刻情報と計測データを受け取り、これらを対応づけて記憶部２４に記憶させる処理を行う。
動作検出部２１１は、センサーユニット１０が出力する計測データを用いて、ユーザー２のスイング運動における各動作のタイミング（計測データの計測時刻）を検出する処理を行う。
バックスイングからダウンスイングにかけてのスイングの回転軸（スイング面に垂直な軸）は、ユーザー２の手首の撓屈方向及び尺屈方向の回転軸と平行に近いから、手首の撓屈方向及び尺屈方向の回転軸の回りに発生する角速度の変化からスイング運動における各動作のタイミングを特定しやすい。そこで、本実施形態では、動作検出部２１１は、スイング運動において３軸回りに発生する各々の角速度の検出データのうち、ユーザー２の手首の撓屈または尺屈により発生する角速度の検出データを用いて、スイング運動の動作を検出する。
なお、図６（Ａ）に示すように、撓屈とは手首を親指側に曲げる動作であり、尺屈とは手首を小指側に曲げる動作である。従って、撓屈方向は手首を親指側に曲げる動作における回転方向（図６（Ａ）では反時計回りの回転方向）であり、尺屈方向とは手首を小指側に曲げる動作における回転方向（手の甲側からの平面視では時計回りの回転方向）である。
動作検出部２１は、３軸回りに発生する各々の角速度の検出データのうち、ユーザー２の手首の撓屈または尺屈により発生する角速度が他の検出データよりも相対的に大きい検出データを用いてもよい。特に、動作検出部２１は、３軸のうち、手首の撓屈方向及び尺屈方向の回転軸の回りに発生する角速度の検出値が最も大きい軸、換言すれば、手首の撓屈方向及び尺屈方向の回転軸とのなす角が最も小さい軸の検出データを用いるのがよい。
また、ユーザー２がゴルフクラブ３のグリップを正しく握ると、手首の撓屈方向及び尺屈方向の回転軸はゴルフクラブ３のヘッドのフェース面（打撃面）とほぼ垂直の関係になる。従って、動作検出部２１１は、３軸のうち、ゴルフクラブ３のヘッドのフェース面に垂直な軸回りに発生する角速度の検出値が最も大きい軸、換言すれば、フェース面に垂直な軸とのなす角が最も小さい軸の検出データを用いるのがよいとも言える。
さらに、ユーザー２が、アドレス状態においてゴルフクラブ３のグリップを正しく握ってスクエアに構えると、ターゲットライン（打球の目標方向）は、ゴルフクラブ３のヘッドのフェース面とほぼ垂直な関係、換言すれば、手首の撓屈方向及び尺屈方向の回転軸とほぼ平行な関係になる。従って、動作検出部２１１は、３軸のうち、ユーザー２がスイング運動を開始する前のアドレス状態においてターゲットラインに最も近い軸の検出データを用いるのが良いとも言える。
このように、バックスイングからダウンスイングに切り替わるトップの時に、３軸のうちの少なくとも１つの軸の回りに発生する角速度の変化量は、３軸のうちの他の少なくとも１つの軸の回りに発生する角速度の変化量よりも大きくなるので、動作検出部２１１は、一部の軸の検出データのみを用いて、スイング運動における各動作のタイミングを特定することもできる。
例えば、動作検出部２１１は、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のうち、ユーザー２の手首の撓屈方向及び尺屈方向の回転軸に最も近い１軸のみを用いてスイング運動の動作を検出することもできるし、当該回転軸に最も近い軸と２番目の近い軸との２軸を用いてスイング運動の動作を検出することもできる。例えば、図２に示したように、センサーユニット１０を、ｙ軸がシャフトの長軸方向と一致するように取り付ける場合、さらに、ｘ軸がゴルフクラブ３のヘッドのフェース面とほぼ垂直になるように（ユーザー２が図３のＳ１の動作を行うことにより、アドレス時にｘ軸がターゲットラインとほぼ平行になるように）取り付けるという制約を設ければ、図６（Ｂ）に示すように、ｘ軸はユーザー２の手首の撓屈方向及び尺屈方向の回転軸とほぼ平行になり、ｙ軸及びｚ軸は当該回転軸とほぼ垂直になる。従って、この場合は、特にスイングのトップにおいてｘ軸回りの角速度の変化量が大きいから、動作検出部２１１がスイング運動の動作の検出に用いる軸としてｘ軸のみを選択して
もよい。これに対して、センサーユニット１０を、ｙ軸がシャフトの長軸方向と一致するように取り付ける場合において、ｘ軸及びｚ軸の向きに制約を設けない場合は、ｙ軸はユーザー２の手首の撓屈方向及び尺屈方向の回転軸とほぼ垂直になるため、特にスイングのトップにおいてｙ軸回りの角速度の変化量は小さいが、ｘ軸回りの角速度の変化量とｚ軸回りの角速度の変化量の大小関係はわからない。従って、この場合は、動作検出部２１１がスイング運動の動作の検出に用いる軸としてｘ軸とｚ軸の２軸を選択すればよい。
図７（Ａ）、図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）は、それぞれ、スイング運動中のｘ軸、ｙ軸及びｚ軸回りの角速度の検出データ（実測値）の一例を示す図である。図７（Ａ）、図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）において、横軸は時間、縦軸は角速度である。３軸ともインパクト付近では角速度の変化量が大きいが、トップ付近では、手首の撓屈方向及び尺屈方向の回転軸に最も近いｘ軸の回りの角速度の変化量は大きいが、当該回転軸との差が大きいｚ軸の回りの角速度の変化量は小さく、当該回転軸とほぼ垂直なｙ軸の回りの角速度はゼロのままほとんど変化していない。従って、スイングのトップを正確に検出するためには、ｘ軸の回りの角速度のみを用いるか、あるいは、ｘ軸の回りの角速度とｚ軸の回りの角速度との合成値を用いれば十分であり、いずれの場合も、３軸の合成値を用いる場合と比較して計算量を削減することができる。
動作検出部２１１は、動作の検出に用いる検出データに基づき、スイング運動におけるインパクトのタイミング（時刻ｔ５）を検出し、インパクトのタイミングを基準にスイング運動の動作を検出してもよい。動作検出部２１１は、動作の検出に用いる検出データが、３軸のうちの１つの軸（例えばｘ軸）の検出データのみである場合は、当該１つの軸の回りの角速度の値を用いてスイング運動の動作を検出し、動作の検出に用いる検出データが複数の軸（例えばｘ軸とｙ軸）の検出データである場合は、当該複数の軸の各々の回りの角速度の合成値を用いてスイング運動の動作を検出してもよい。
動作検出部２１１は、動作の検出に用いる検出データの角速度を微分し、当該微分の結果に基づいてインパクトのタイミングを検出してもよい。動作検出部２１１は、動作の検出に用いる検出データが、３軸のうちの１つの軸（例えばｘ軸）の検出データのみである場合は、当該１つの軸の回りの角速度の微分値を用いてインパクトのタイミングを検出し、動作の検出に用いる検出データが複数の軸（例えばｘ軸とｙ軸）の検出データである場合は、当該複数の軸の各々の回りの角速度の合成値の微分値を用いてインパクトのタイミングを検出してもよい。ここで、合成値は、各軸回りの角速度の二乗和の平方根、各軸回りの角速度の二乗和、各軸回りの角速度の和あるいはその平均値、各軸回りの角速度の積等を用いてもよい。
また、動作検出部２１１は、インパクトのタイミング（時刻ｔ５）よりも前で、動作の検出に用いる検出データの角速度（複数の軸の回りの角速度の場合は当該角速度の合成値）の正負が切り替わるタイミング（時刻ｔ３）を、スイング運動において回転方向が切り替わるタイミング、すなわち、バックスイングからダウンスイングに切り替わるトップのタイミングとして検出してもよい。
また、動作検出部２１１は、インパクトのタイミング（時刻ｔ５）よりも前で、動作の検出に用いる検出データの角速度（複数の軸の回りの角速度の場合は当該角速度の合成値）が所定の第１閾値Ｄ１以下の連続した区間（開始時刻ｔ２及び終了時刻ｔ４）をトップの区間として特定してもよい。
また、動作検出部２１１は、トップのタイミング（トップ区間の開始時刻ｔ２）よりも前で、動作の検出に用いる検出データの角速度（複数の軸の回りの角速度の場合は当該角速度の合成値）が所定の第２閾値Ｄ２以下となる部分（例えば時刻ｔ１）をスイング運動
の開始のタイミングとして検出してもよい。
また、動作検出部２１１は、インパクトのタイミング（時刻ｔ５）よりも後で、動作の検出に用いる検出データの角速度（複数の軸の回りの角速度の場合は当該角速度の合成値）が所定の第３閾値Ｄ３以下となる部分（例えば時刻ｔ６）をスイング運動の終了のタイミングとして検出してもよい。
また、動作検出部２１１は、スイング運動の開始から、バックスイング、トップ、ダウンスイング、インパクト、フォロースルー、スイング運動の終了までの一連の動作を検出してもよい。
動作検出部２１１の具体的な処理の手順の一例については後述する。
位置・姿勢算出部２１２は、センサーユニット１０が出力する計測データ（３軸方向の加速度の検出データ及び３軸回りの角速度の検出データ）を用いて、スイング運動におけるセンサーユニット１０の位置及び姿勢（姿勢角）を算出する。例えば、打球の目標方向を示すターゲットラインをＸ軸、Ｘ軸に垂直な水平面上の軸をＹ軸、鉛直上方向（重力加速度の方向と逆方向）をＺ軸とするＸＹＺ座標系（グローバル座標系）を定義し、位置・姿勢算出部２１２は、ＸＹＺ座標系におけるセンサーユニット１０の位置及び姿勢を算出してもよい。
具体的には、位置・姿勢算出部２１２は、まず、記憶部２４に記憶された、ユーザー２の静止時（アドレス時）の計測データ（加速度データ及び角速度データ）を用いて、計測データに含まれるオフセット量を計算する。次に、位置・姿勢算出部２１２は、記憶部２４に記憶された、スイング開始後の計測データからオフセット量を減算してバイアス補正し、バイアス補正された計測データを用いて、ユーザー２のスイング運動中（図３のステップＳ２の動作中）のセンサーユニット１０の位置及び姿勢（姿勢角）を計算する。
例えば、位置・姿勢算出部２１２は、加速度センサー１２が計測した加速度データ、クラブ仕様情報２４２及びセンサー装着位置情報２４４を用いて、ＸＹＺ座標系（グローバル座標系）におけるユーザー２の静止時（アドレス時）のセンサーユニット１０の位置（初期位置）を計算し、その後の加速度データを積分してセンサーユニット１０の初期位置からの位置の変化を時系列に計算する。
ユーザー２は図３のステップＳ１の動作を行うので、センサーユニット１０の初期位置のＸ座標は０である。さらに、図２に示したように、センサーユニット１０のｙ軸はゴルフクラブ３のシャフトの長軸方向と一致し、ユーザー２の静止時には、加速度センサー１２は重力加速度のみを計測するので、位置・姿勢算出部２１２は、ｙ軸加速度データを用いてシャフトの傾斜角（水平面（ＸＹ平面）あるいは鉛直面（ＸＺ平面）に対する傾き）を計算することができる。そして、位置・姿勢算出部２１２は、クラブ仕様情報２４２（シャフトの長さ）とセンサー装着位置情報２４４（グリップからの距離）からセンサーユニット１０とヘッドとの距離ＬＳＨを求め、例えば、ヘッドの位置を原点（０，０，０）として、シャフトの傾斜角により特定されるセンサーユニット１０のｙ軸の負の方向に原点から距離ＬＳＨだけ離れた位置をセンサーユニット１０の初期位置とする。
また、位置・姿勢算出部２１２は、加速度センサー１２が計測した加速度データを用いて、ＸＹＺ座標系（グローバル座標系）におけるユーザー２の静止時（アドレス時）のセンサーユニット１０の姿勢（初期姿勢）を計算し、その後の角速度センサー１４が計測した角速度データを用いた回転演算を行ってセンサーユニット１０の初期姿勢からの姿勢の変化を時系列に計算する。センサーユニット１０の姿勢は、例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸回
りの回転角（ロール角、ピッチ角、ヨー角）、クオータ二オン（四元数）などで表現することができる。ユーザー２の静止時には、加速度センサー１２は重力加速度のみを計測するので、位置・姿勢算出部２１２は、３軸加速度データを用いて、センサーユニット１０のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の各々と重力方向とのなす角度を特定することができる。さらに、ユーザー２は図３のステップＳ１の動作を行うので、ユーザー２の静止時において、センサーユニット１０のｙ軸はＹＺ平面上にあるため、位置・姿勢算出部２１２は、センサーユニット１０の初期姿勢を特定することができる。
なお、センサーユニット１０の信号処理部１６が、計測データのオフセット量を計算し、計測データのバイアス補正を行うようにしてもよいし、加速度センサー１２及び角速度センサー１４にバイアス補正の機能が組み込まれていてもよい。これらの場合は、位置・姿勢算出部２１２による計測データのバイアス補正が不要となる。
解析情報生成部２１３は、動作検出部２１１が検出した動作や位置・姿勢算出部２１２が算出したセンサーユニット１０の位置及び姿勢を用いて、ユーザー２のスイング運動を解析し、その解析結果である解析情報を生成する処理を行う。
解析情報生成部２１３は、スイング運動における各動作（スイング運動の開始、トップ、トップ区間、インパクト、スイング運動の終了等）から、スイングのリズムやテンポを解析し、解析結果の情報を生成する。具体的には、解析情報生成部２１３は、まず、スイング運動における各動作から、バックスイングの時間、トップ区間の時間（トップでの溜めの時間）、ダウンスイングの時間、フォロースルーの時間等を計算する。バックスイングの時間は、トップの時刻ｔ３−スイング運動の開始時刻ｔ１で計算される。トップ区間の時間は、トップ区間の終了時刻ｔ４−トップ区間の開始時刻ｔ２で計算される。ダウンスイングの時間は、インパクトの時刻ｔ５−トップの時刻ｔ３で計算される。フォロースルーの時間は、スイング運動の終了時刻ｔ６−インパクトの時刻ｔ５で計算される。
そして、解析情報生成部２１３は、バックスイングの時間、トップ区間の時間、ダウンスイングの時間、フォロースルーの時間等の一部又は全部の情報を含むスイングテンポの情報（例えば、図４の画面に含まれるスイングテンポの情報等）を生成する。
また、解析情報生成部２１３は、バックスイングの時間とダウンスイングの時間との比率（バックスイングの時間／ダウンスイングの時間）やトップ区間の時間（トップでの溜めの時間）とダウンスイングの時間の比率（トップ区間の時間／ダウンスイングの時間）を計算し、これらの比率の情報を含むスイングリズムの情報（例えば、図４の画面に含まれるスイングリズムの情報等）を生成してもよい。
また、例えば、解析情報生成部２１３は、ユーザー２のスイング運動におけるゴルフクラブ３のヘッドやグリップの位置を時系列に算出し、算出結果に基づいて、ゴルフクラブ３の軌跡（ヘッドやグリップの軌跡）の情報を生成してもよい。具体的には、解析情報生成部２１３は、スイングの各時刻におけるセンサーユニット１０の位置から、当該時刻におけるセンサーユニット１０の姿勢により特定されるセンサーユニット１０のｙ軸の正の方向に距離ＬＳＨだけ離れた位置を当該時刻におけるヘッドの位置とする。
また、解析情報生成部２１３は、スイングの各時刻におけるセンサーユニット１０の位置から、当該時刻におけるセンサーユニット１０の姿勢により特定されるセンサーユニット１０のｙ軸の負の方向に、センサー装着位置情報２４４（グリップからの距離）により特定されるセンサーユニット１０とグリップとの距離ＬＳＧだけ離れた位置を当該時刻におけるグリップの位置とする。
そして、解析情報生成部２１３は、ゴルフクラブ３のヘッドやグリップの位置の時系列情報を用いて、スイング運動の所定の期間におけるゴルフクラブ３の軌跡情報（画像データ）を生成する処理を行う。例えば、解析情報生成部２１３は、スイング開始時からインパクト時までのヘッドの位置（座標）を順番に線で結び、同様に、スイング開始時からインパクト時までのグリップの位置（座標）を順番に線で結ぶことにより、スイング開始時からインパクト時までのヘッドの軌跡とグリップの軌跡を含む軌跡情報を生成してもよい。
さらに、解析情報生成部２１３は、この他にも、ヘッドやグリップの位置及び姿勢の情報を用いて、インパクト時のヘッドスピードやグリップスピード、インパクト時のヘッドの入射角（クラブパス）やフェース角、シャフトローテーション（スイング中のフェース角の変化量）、ヘッドの減速率などの情報、あるいは、ユーザー２が複数回のスイングを行った場合のこれら各情報のばらつきの情報を生成してもよい。
記憶処理部２１４は、記憶部２４に対する各種プログラムや各種データのリード／ライト処理を行う。記憶処理部２１４は、データ取得部２１０から受け取った時刻情報と計測データを対応づけて記憶部２４に記憶させる処理の他、動作検出部２１１、位置・姿勢算出部２１２及び解析情報生成部２１３が算出した各種の情報等を記憶部２４に記憶させる処理も行う。
表示処理部２１５は、表示部２５に対して各種の画像（解析情報生成部２１３が生成した解析情報に対応する画像等）を表示させる処理を行う。例えば、表示処理部２１５は、ユーザー２のスイング運動が終了した後、自動的に、あるいは、ユーザー２の入力操作に応じて解析情報生成部２１３が生成した解析情報に対応する画像を表示部２５に表示させる。あるいは、センサーユニット１０に表示部を設けておいて、表示処理部２１５は、通信部２２を介してセンサーユニット１０に画像データを送信し、センサーユニット１０の表示部に各種の画像や文字等を表示させてもよい。
音出力処理部２１６は、音出力部２６に対して各種の音（音声やブザー音等も含む）を出力させる処理を行う。例えば、音出力処理部２１６は、ユーザー２のスイング運動が終了した後、自動的に、あるいは、所定の入力操作が行われたときに、記憶部２４に記憶されている各種の情報を読み出して音出力部２６にスイング運動の解析用の音や音声を出力させてもよい。あるいは、センサーユニット１０に音出力部を設けておいて、音出力処理部２１６は、通信部２２を介してセンサーユニット１０に各種の音データや音声データを送信し、センサーユニット１０の音出力部に各種の音や音声を出力させてもよい。
なお、運動解析装置２０あるいはセンサーユニット１０に振動機構を設けておいて、当該振動機構により各種の解析情報を振動情報に変換してユーザー２に提示してもよい。
１−３．運動解析装置の処理
［スイング運動の解析処理］
図８は、本実施形態における運動解析装置２０の処理部２１によるスイング運動の解析処理の手順を示すフローチャート図である。運動解析装置２０（コンピューターの一例）の処理部２１は、記憶部２４に記憶されている運動解析プログラム２４０を実行することにより、図８のフローチャートの手順でスイング運動の運動解析処理を実行する。以下、図８のフローチャートについて説明する。
まず、処理部２１は、センサーユニット１０の計測データを取得する（Ｓ１０）。処理部２１は、工程Ｓ１０において、ユーザー２のスイング（静止動作も含む）における最初の計測データを取得するとリアルタイムに工程Ｓ２０以降の処理を行ってもよいし、セン
サーユニット１０からユーザー２のスイング運動における一連の計測データの一部又は全部を取得した後に、工程Ｓ２０以降の処理を行ってもよい。
次に、処理部２１は、センサーユニット１０から取得した計測データを用いてユーザー２の静止動作（アドレス動作）（図３のステップＳ１の動作）を検出する（Ｓ２０）。処理部２１は、リアルタイムに処理を行う場合は、静止動作（アドレス動作）を検出した場合に、例えば、所定の画像や音を出力し、あるいは、センサーユニット１０にＬＥＤを設けておいて当該ＬＥＤを点灯させる等して、ユーザー２に静止状態を検出したことを通知し、ユーザー２は、この通知を確認した後にスイングを開始してもよい。
次に、処理部２１は、センサーユニット１０から取得した計測データ（ユーザー２の静止動作（アドレス動作）における計測データ）、クラブ仕様情報２４２及びセンサー装着位置情報２４４等を用いて、センサーユニット１０の初期位置と初期姿勢を計算する（Ｓ３０）。
次に、処理部２１は、センサーユニット１０から取得した計測データを用いて、スイングにおける各動作を検出する（Ｓ４０）。この動作検出処理の手順の一例については、後述する。
また、処理部２１は、工程Ｓ４０の処理と並行してあるいは前後して、センサーユニット１０から取得した計測データを用いて、スイングにおけるセンサーユニット１０の位置と姿勢を計算する（Ｓ５０）。
次に、処理部２１は、工程Ｓ４０における各動作の検出結果や工程Ｓ５０で計算したセンサーユニット１０の位置及び姿勢等を用いて、ユーザー２のスイング運動を解析し、その解析結果である解析情報を生成して表示部２５に表示させ（Ｓ６０）、処理を終了する。処理部２１は、工程Ｓ６０において、例えば、工程Ｓ４０における各動作の検出結果を用いて、スイングのリズムやテンポを解析し、工程Ｓ５０で計算したセンサーユニット１０の位置及び姿勢、クラブ仕様情報２４２及びセンサー装着位置情報２４４等を用いて、ゴルフクラブ３のヘッドやグリップのスイングにおける軌跡やインパクト時のヘッドスピードやグリップスピードを解析する。また、処理部２１は、工程Ｓ６０において、インパクト時のヘッドの入射角（クラブパス）やフェース角、シャフトローテーション、ヘッドの減速率、あるいは、ユーザー２が複数回のスイングを行った場合のこれら各情報のばらつき等を解析してもよい。
なお、図８のフローチャートにおいて、可能な範囲で各工程の順番を適宜変えてもよい。
［動作検出処理］
図９は、ユーザー２のスイングにおける各動作を検出する処理（図８の工程Ｓ４０の処理）の手順の一例を示すフローチャート図である。図９の例では、処理部２１は、ユーザー２の手首の撓屈方向及び尺屈方向の回転軸に最も近い１軸（ｘ軸）の回りに発生する角速度のデータを用いて、ユーザー２のスイングにおける各動作を検出する。以下、図９のフローチャートについて説明する。
まず、処理部２１は、図８の工程Ｓ１０で取得した計測データに含まれるｘ軸周りに発生する角速度のデータ（ｘ角速度データ）をバイアス補正する（Ｓ１００）。
ユーザー２がスイングを行ってゴルフボール４を打ったときのｘ軸角速度データの一例を図１０（Ａ）に示す。図１０（Ａ）において、横軸は時間、縦軸は角速度である。
次に、処理部２１は、各時刻ｔでのｘ軸角速度ｘ（ｔ）の微分ｄｘ（ｔ）を計算する（Ｓ１１０）。例えば、ｘ軸角速度データの計測周期をΔｔとすると、時刻ｔでのｘ軸角速度の微分（差分）ｄｘ（ｔ）は次の式（１）で計算される。
図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）のｘ軸角速度ｘ（ｔ）からその微分ｄｘ（ｔ）を式（１）に従って計算し、グラフ表示した図である。また、図１０（Ｃ）は、図１０（Ｂ）のグラフのうちインパクト付近を拡大表示した図である。図１０（Ｂ）及び図１０（Ｃ）において、横軸は時間、縦軸はｘ軸角速度の微分値である。
次に、処理部２１は、ｘ軸角速度の微分ｄｘ（ｔ）の値が最大となる時刻と最小となる時刻のうち、先の時刻をインパクトの時刻ｔ５として特定する（Ｓ１２０）（図１０（Ｃ）参照）。通常のゴルフスイングでは、インパクトの瞬間にスイング速度が最大になると考えられる。そして、スイング速度に応じてｘ軸角速度の値も変化すると考えられるので、一連のスイング動作の中でｘ軸角速度の微分値が最大又は最小となるタイミング（すなわち、ｘ軸角速度の微分値が正の最大値又は負の最小値になるタイミング）をインパクトのタイミングとして捉えることができる。なお、インパクトによりゴルフクラブ３が振動するため、ｘ軸角速度の微分値が最大となるタイミングと最小となるタイミングが対になって生じると考えられるが、そのうちの先のタイミングがインパクトの瞬間と考えられる。
次に、処理部２１は、インパクトの時刻ｔ３よりも前でｘ軸角速度ｘ（ｔ）の極性が変化する時刻（最後に極性が変化する時刻）をトップの時刻ｔ３として特定する（Ｓ１３０）（図１０（Ａ）参照）。通常のゴルフスイングでは、バックスイングからダウンスイングにかけて、ゴルフクラブ３の回転軸（スイング面に垂直な軸）は、ユーザー２の手首の撓屈方向及び尺屈方向の回転軸と平行に近い。従って、バックスイングからダウンスイングに切り替わるトップで、ゴルフクラブ３の回転方向が変わるので、インパクトのタイミングよりも前でｘ軸角速度の極小が変わるタイミングをトップのタイミングとして捉えることができる。
次に、処理部２１は、トップの時刻ｔ３の前後でｘ軸角速度ｘ（ｔ）の絶対値が第１閾値Ｄ１以下の区間をトップ区間とし、トップ区間の開始時刻ｔ２と終了時刻ｔ４を特定する（Ｓ１４０）。通常のゴルフスイングでは、トップで一旦動作が止まるので、トップの前後ではゴルフクラブ３の回転速度の値が小さいと考えられる。従って、トップのタイミングを含みｘ角速度の値が第１閾値Ｄ１以下の連続した区間をトップ区間として捉えることができる。この第１閾値Ｄ１は、トップ区間を精度よく特定するために適切な値に設定される。
次に、処理部２１は、トップ区間の開始時刻ｔ２よりも前で、ｘ軸角速度ｘ（ｔ）の絶対値が第２閾値Ｄ２以下となる最後の時刻をスイング開始の時刻ｔ１として特定する（Ｓ１５０）（図１０（Ａ）参照）。通常のゴルフスイングでは、静止した状態からスイング動作を開始し、トップまでにスイング動作が止まることは考えにくい。従って、トップの開始タイミングより前でｘ軸角速度の絶対値が第２閾値Ｄ２以下となる最後のタイミングをスイング動作の開始タイミングとして捉えることができる。この第２閾値Ｄ２は、スイングの開始タイミングを精度よく特定するために適切な値に設定される。
次に、処理部２１は、インパクトの時刻ｔ３よりも後で、ｘ軸角速度ｘ（ｔ）が０に近づき、ｘ軸角速度ｘ（ｔ）の絶対値が第３閾値Ｄ３以下となる最初の時刻をスイング終了の時刻ｔ６として特定し（Ｓ１６０）（図１０（Ａ）参照）、処理を終了する。通常のゴルフスイングでは、インパクトの後、徐々にスイング速度が小さくなって止まると考えられる。従って、インパクトのタイミングよりも後で、ｘ軸角速度が０に近づき、その絶対値が第３閾値Ｄ３以下となる最初のタイミングをスイング動作の終了タイミングとして捉えることができる。この第３閾値Ｄ３は、スイングの終了タイミングを精度よく特定するために適切な値に設定される。
なお、図９のフローチャートにおいて、可能な範囲で各工程の順番を適宜変えてもよい。また、図９のフローチャートでは、処理部２１は、ｘ軸角速度を用いてインパクトの時刻を特定しているが、ｙ軸角速度又はｚ軸角速度を用いてインパクトの時刻を特定してもよいし、いずれか２軸の角速度の合成値又は３軸角速度の合成値を用いてインパクトの時刻を特定してもよい。
また、図９のフローチャートでは、処理部２１は、ｘ軸角速度データを用いてスイングの動作を検出しているが、例えば、ｘ軸角速度データとｚ軸角速度データ等の２軸の角速度データを用いてスイングの動作を検出してもよい。この場合、処理部２１は、工程Ｓ１１０において、２軸角速度の合成値（例えば、二乗和平方根の値）ｎ（ｔ）及びその微分値ｄｎ（ｔ）を計算し、ｘ軸角速度ｘ（ｔ）を２軸角速度の合成値ｎ（ｔ）に、ｘ軸角速度の微分ｄｘ（ｔ）を２軸角速度の合成値の微分ｄｘ（ｔ）に置き換えて、工程Ｓ１２０以降の処理を行えばよい。
さらに、処理部２１は、３軸加速度データのうち、いずれか１軸の加速度値、いずれか２軸の加速度の合成値又は３軸加速度の合成値を用いて、図９のフローチャートの一部の処理（例えば、Ｓ１２０のインパクトの検出処理）を行ってもよい。
［スイングリズム及びスイングテンポの解析処理］
図１１は、スイングリズム及びスイングテンポの解析処理（図８の工程Ｓ６０の一部の処理）の手順の一例を示すフローチャート図である。以下、図１１のフローチャートについて説明する。
まず、処理部２１は、図９の工程Ｓ１３０で特定したトップの時刻ｔ３と工程Ｓ１５０で特定したスイングの開始時刻ｔ１とを用いて、バックスイングの時間Ｔａ＝トップの時刻ｔ３−スイングの開始時刻ｔ１を計算する（Ｓ２００）。
次に、処理部２１は、図９の工程Ｓ１４０で特定したトップの開始時刻ｔ２と終了時刻ｔ４とを用いて、トップ区間の時間Ｔｂ＝トップ区間の終了時刻ｔ４−トップ区間の開始時刻ｔ２を計算する（Ｓ２１０）。
次に、処理部２１は、図９の工程Ｓ１２０で特定したインパクトの時刻ｔ５と工程Ｓ１３０で特定したトップの時刻ｔ３とを用いて、ダウンスイングの時間Ｔｃ＝インパクトの時刻ｔ５−トップの時刻ｔ３を計算する（Ｓ２２０）。
次に、処理部２１は、図９の工程Ｓ１２０で特定したインパクトの時刻ｔ５と工程Ｓ１６０で特定したスイングの終了時刻ｔ６とを用いて、フォロースルーの時間Ｔｄ＝スイングの終了時刻ｔ６−インパクトの時刻ｔ５を計算する（Ｓ２３０）。
次に、処理部２１は、工程２００、工程Ｓ２１０及び工程Ｓ２２０で算出した情報を用
いて、バックスイングとダウンスイングの時間比（バックスイングの時間Ｔａ／ダウンスイングの時間Ｔｃ）及びトップ区間の時間とダウンスイングの時間比（トップ区間の時間Ｔｂ／ダウンスイングの時間Ｔｃ）を計算する（Ｓ２４０）。
次に、処理部２１は、工程２００〜工程Ｓ２４０で算出した情報を用いて、スイングリズムの情報（バックスイングとダウンスイングの時間比（Ｔａ／Ｔｃ）、トップ区間の時間とダウンスイングの時間比（Ｔｂ／Ｔｃ））とスイングテンポの情報（バックスイングの時間Ｔａ、トップ区間の時間Ｔｂ、ダウンスイングの時間Ｔｃ、フォロースルーの時間Ｔｄ）を表示部２５に表示し（Ｓ２５０）、処理を終了する。
１−４．効果
本実施形態では、運動解析装置２０は、スイング運動では、回転により角速度が必ず発生し、かつ、スイングの切り替えしの時に角速度の変化量が大きいことに着目し、加速度の検出データを用いてスイングの動作を検出する従来の方法とは異なり、角速度の検出データを用いてスイング運動の動作を検出する。従って、本実施形態によれば、運動解析装置２０は、従来と比較して、スイングにおける動作をより正確に検出することができる。
特に、本実施形態によれば、バックスイングからダウンスイングにかけてのスイングの回転軸（スイング面に垂直な軸）は、ユーザー２の手首の撓屈方向及び尺屈方向の回転軸（ゴルフクラブ３のフェース面に垂直な軸）に近いから、運動解析装置２０は、当該回転軸とのなす角が最も小さい（当該回転軸と平行に近い）検出軸（例えばｘ軸）の回りに発生する角速度の検出データを用いることで、スイングの動作（特にスイングのトップ）を精度よく検出することができる。
また、本実施形態によれば、運動解析装置２０は、センサーユニット１０の３軸回りに発生する角速度の検出データを取得するので、この３軸回りに発生する角速度の検出データを用いてセンサーユニット１０の姿勢を算出して各種の解析情報を生成することができる。
一方、運動解析装置２０は、スイングの動作検出には、一部の検出軸（１軸又は２軸）の回りに発生する角速度の検出データを用いることもでき、その場合には、３軸回りに発生する角速度の検出データを用いる場合と比較して計算量を削減することができる。
また、本実施形態によれば、運動解析装置２０は、スイングの動作検出において、角速度が急激に変化するため検出しやすいインパクトのタイミングを基準として他の動作を検出するので、誤検出のおそれを低減することができる。
また、本実施形態によれば、運動解析装置２０は、インパクトの検出において、角速度の微分を計算することで、角速度の変化量が数値として明確になるので、インパクトのタイミングをより正確に検出することができる。
そして、本実施形態によれば、運動解析装置２０は、精度よく検出したスイングの動作を基に、スイングのリズムやテンポに関する信頼性の高い情報を生成し、提示することができる。
２．変形例
本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
上記の実施形態では、センサーユニット１０は、ゴルフクラブ３に取り付けられている
が、これに限られず、ユーザー２の手やグローブなどに取り付けられてもよいし、腕時計などのアクセサリーに取り付けられてもよい。
また、上記の実施形態では、加速度センサー１２と角速度センサー１４が、センサーユニット１０に内蔵されて一体化されているが、加速度センサー１２と角速度センサー１４は一体化されていなくてもよい。あるいは、加速度センサー１２と角速度センサー１４が、センサーユニット１０に内蔵されずに、ゴルフクラブ３又はユーザー２に直接装着されてもよい。また、上記の実施形態では、センサーユニット１０と運動解析装置２０が別体であるが、これらを一体化してゴルフクラブ３又はユーザー２に装着可能にしてもよい。
また、上記の実施形態では、ゴルフスイングを解析する運動解析システム（運動解析装置）を例に挙げたが、本発明は、テニスや野球などの様々な運動のスイングを解析する運動解析システム（運動解析装置）に適用することができる。また、本発明は、回転と往復運動を伴う、スイング以外の様々な回転往復運動を解析する運動解析システム（運動解析装置）にも適用することができる。
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
１ 運動解析システム、２ ユーザー、３ ゴルフクラブ、４ ゴルフボール、１０ センサーユニット、１２ 加速度センサー、１４ 角速度センサー、１６ 信号処理部、１８ 通信部、２０ 運動解析装置、２１ 処理部、２２ 通信部、２３ 操作部、２４ 記憶部、２５ 表示部、２６ 音出力部、２１０ データ取得部、２１１ 動作検出部、２１２ 位置・姿勢算出部、２１３ 解析情報生成部、２１４ 記憶処理部、２１５ 表示処理部、２１６ 音出力処理部、２４０ 運動解析プログラム、２４２ クラブ仕様情報、２４４ センサー装着位置情報

Claims (13)

  1. ユーザーのスイング運動において複数軸の回りに発生する各々の角速度の検出データを取得するデータ取得部と、
    前記検出データのうち、前記ユーザーの手首の撓屈または尺屈により発生する角速度の検出データを用いて、前記スイング運動の動作を検出する動作検出部と、を含む、運動解析装置。
  2. 前記動作検出部は、前記検出データのうち、前記ユーザーの手首の撓屈または尺屈により発生する角速度が他の検出データよりも相対的に大きい検出データを用いる、請求項１に記載の運動解析装置。
  3. ユーザーのスイング運動において複数軸の回りに発生する各々の角速度の検出データを取得するデータ取得部と、
    前記検出データのうち、前記スイング運動においてスイングの方向が切り替わるときに他の検出データよりも相対的に角速度の変化量が大きい検出データを用いて、前記スイング運動の動作を検出する動作検出部と、を含む、運動解析装置。
  4. 前記動作検出部は、動作の検出に用いる検出データに基づき、前記スイング運動におけるインパクトのタイミングを検出し、前記インパクトのタイミングを基準に前記動作を検出する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の運動解析装置。
  5. 前記動作検出部は、前記動作の検出に用いる検出データの角速度を微分し、当該微分の結果に基づいて前記インパクトのタイミングを検出する、請求項４に記載の運動解析装置。
  6. 前記動作検出部は、前記インパクトのタイミングよりも前で、前記角速度の正負が切り替わるタイミングを前記スイング運動のトップのタイミングとして検出する、請求項４又は５に記載の運動解析装置。
  7. 前記動作検出部は、前記トップのタイミングよりも前で、前記角速度が所定の閾値以下となる部分を前記スイング運動の開始のタイミングとして検出する、請求項６に記載の運動解析装置。
  8. 前記動作検出部は、前記インパクトのタイミングよりも後で、前記角速度が所定の閾値以下となる部分を前記スイング運動の終了のタイミングとして検出する、請求項４乃至７のいずれか一項に記載の運動解析装置。
  9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の運動解析装置と、
    前記検出データを生成するセンサーと、を含む、運動解析システム。
  10. ユーザーのスイング運動において複数軸の回りに発生する各々の角速度の検出データを取得するデータ取得工程と、
    前記検出データのうち、前記ユーザーの手首の撓屈または尺屈により発生する角速度の検出データを用いて、前記スイング運動の動作を検出する動作検出工程と、を含む、運動解析方法。
  11. ユーザーのスイング運動において複数軸の回りに発生する各々の角速度の検出データを取得するデータ取得工程と、
    前記検出データのうち、前記スイング運動においてスイングの方向が切り替わるときに
    他の検出データよりも相対的に角速度の変化量が大きい検出データを用いて、前記スイング運動の動作を検出する動作検出工程と、を含む、運動解析方法。
  12. ユーザーのスイング運動において複数軸の回りに発生する各々の角速度の検出データを取得するデータ取得工程と、
    前記検出データのうち、前記ユーザーの手首の撓屈または尺屈により発生する角速度の検出データを用いて、前記スイング運動の動作を検出する動作検出工程と、をコンピューターに実行させる、プログラム。
  13. ユーザーのスイング運動において複数軸の回りに発生する各々の角速度の検出データを取得するデータ取得工程と、
    前記検出データのうち、前記スイング運動においてスイングの方向が切り替わるときに他の検出データよりも相対的に角速度の変化量が大きい検出データを用いて、前記スイング運動の動作を検出する動作検出工程と、をコンピューターに実行させる、プログラム。
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