JP2018117885A - 運動解析装置、運動解析方法、プログラム、及び運動解析システム - Google Patents

Abstract

【課題】スイング中における運動具の地面への衝突をユーザーが客観的に把握することができる技術を提供する。【解決手段】本適用例の運動解析装置は、運動具を用いたスイングを解析する運動解析装置であって、慣性センサーの出力を取得する取得部と、前記慣性センサーの出力のうち少なくとも加速度出力を用いて前記運動具の地面への衝突を検出する検出部と、を有する。【選択図】図２３

Description

本発明は、運動解析装置、運動解析方法、プログラム、及び運動解析システムに関する。

ゴルフスイングの失敗の１つにダフリがある。「ダフリ」とは、簡単にはゴルフクラブのヘッドがインパクトの手前で地面に衝突することである。特許文献１には、インパクト時における測定距離（光学センサーと玉の距離）と、アドレスポジションで測定された距離（光学センサーと玉の距離）を比較することで、ヘッドの方向位置が判明し、ダフリを判定できる旨が記載されている。

特開２０１６−４９２３１号公報

しかし、当該特許文献１の技術は、アドレスポジションを基準とした位置によって判定を行うものであるため、アドレスポジション自体が不適切であった場合には、ダフリの判定に失敗する虞がある。一方、ゴルフスイングにおける僅かなダフリを高精度に検出したり、ダフリの量を客観的に計測したりできれば、ゴルファーのスイング改善に役立つため、今後、ダフリ判定の重要性は高まると考えられる。

そこで本発明は、スイング中における運動具の地面への衝突をユーザーが客観的に把握することができる技術を提供することを目的とする。

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］
本適用例の運動解析装置は、運動具を用いたスイングを解析する運動解析装置であって、慣性センサーの出力を取得する取得部と、前記慣性センサーの出力のうち少なくとも加速度出力を用いて前記運動具の地面への衝突を検出する検出部と、を有する。

地面への衝突（いわゆるダフリ）を伴うスイングと衝突を伴わないスイングとの間では、運動具に発生する加速度に差異が現れると考えられる。このため、加速度出力を用いて検出を行う本適用例によれば、スイング中に地面への衝突が発生したか否かをユーザーに客観的に把握させることが可能である。因みに、検出の基準を適切に設定することにより、地面に置かれた芝や砂への単なる接触を地面への衝突であると誤検出しないようにすることも可能である。その反対に、地面、芝、砂、との衝突を含めて衝突を検出することも可能である。なお、「運動具」とは、ボールの打球に用いられる運動具であって、例えば、ゴルフクラブである。また、「地面」とは、ボール等の被打撃物が設置される面のことであって、芝などの植物の生えた地面、土又は砂の置かれた地面、コンクリートで舗装された地面、建物の床、ゴムマットの敷かれた地面、人工芝の敷かれた地面の何れであってもよい。また、水中もしくは水面から露出した設置された被打撃物を打撃する場合においては水面との衝突を「地面への衝突」としてもよい。また、一定以上の硬さを有していな
い物体への衝突を、「地面への衝突」から排除してもよい。

［適用例２］
本適用例の運動解析装置において、前記慣性センサーの加速度出力は、前記運動具のシャフト部の長軸方向に発生する加速度のデータが含まれてもよい。

衝突が発生した場合と発生しなかった場合とでは、長軸方向の加速度に特に大きな変化が現われるため、当該加速度出力を用いれば、地面への衝突が発生したか否かを正確に検出することが可能である。

［適用例３］
本適用例の運動解析装置において、前記検出部は、前記慣性センサーの加速度出力及び角速度出力を前記衝突の検出に用いてもよい。

加速度出力と角速度出力との双方を用いれば、検出の精度を向上させたり、検出の信頼度を見積もったりできる可能性が高まる。

［適用例４］
本適用例の運動解析装置において、前記検出部は、前記慣性センサーの出力を用いて前記運動具の前記地面への衝突量を算出してもよい。

従って、運動解析装置は、地面への衝突が発生した場合に、当該衝突量をユーザーが客観的に把握することができる。ここでいう「衝突量」は、いわゆるダフリ量のことであって、衝突強度、衝突時間、衝突距離のうち少なくとも何れかが含まれる。

［適用例５］
本適用例の運動解析装置において、前記検出部は、前記衝突が検出されたタイミングにおける前記慣性センサーの出力値を基準値として、当該タイミングから前記慣性センサーの出力値が再び前記基準値となるまでの期間における前記慣性センサーの出力値に基づいて、前記衝突量の算出を行ってもよい。

従って、運動解析装置は、衝突の開始から終了までにおける慣性センサーの出力値に基づき衝突量を算出することができる。衝突量として算出できる情報は、例えば、衝突強度、衝突時間、衝突距離のうち少なくとも何れかである。

［適用例６］
本適用例の運動解析装置において、前記検出部は、前記運動具の打球部のスピードで前記慣性センサーの出力値を除算したものを、前記衝突量の算出に用いてもよい。

従って、本適用例の運動解析装置は、打球部のスピードの高低に拘わらず正確に衝突量を算出することができる。なお、出力値を打球部のスピードで除算する代わりに、当該スピードに応じて検出の基準を調節することで、同様の効果を得ることもできる。

［適用例７］
本適用例の運動解析装置において、前記検出部は、前記慣性センサーの出力と前記運動具の前記衝突量との間に成立する既知の関係に基づいて、前記地面への衝突量の算出を行ってもよい。

従って、本適用例の運動解析装置は、衝突量の算出を、既知の関係（統計データから求めたテーブル、計算式など）に基づき正確に行うことが可能である。また、既知の関係に
基づけば、算出に要する演算の負荷を抑えることも可能である。

［適用例８］
本適用例の運動解析装置において、前記検出部は、前記慣性センサーの出力を用いて前記運動具による被打撃物への衝突のタイミングを更に検出してもよい。

従って、運動解析装置２０は、地面への衝突のタイミングと、被打撃物への衝突のタイミングとを、ユーザーに比較させることが容易となる。また、被打撃物への衝突のタイミングから著しく外れた計測データは、地面への衝突に無関係なデータとして除外することも可能である。つまり、被打撃物への衝突のタイミングが既知となっていれば、地面への衝突に関係する計測データを効率的に抽出することが可能である。なお、被打撃物は、例えばボールであり、ボールへの衝突は「インパクト」と呼ばれている。

［適用例９］
本適用例の運動解析方法は、運動具を用いたスイングを解析する運動解析方法であって、慣性センサーの出力を取得する工程と、前記慣性センサーの出力のうち少なくとも加速度出力を用いて前記運動具の地面への衝突を検出する工程と、前記検出の結果を出力する工程と、を有する。

地面への衝突（いわゆるダフリ）を伴うスイングと衝突を伴わないスイングとの間では、運動具に発生する加速度に差異が現れると考えられる。このため、加速度出力を用いて検出を行う本適用例によれば、スイング中に地面への衝突が発生したか否かをユーザーに客観的に把握させることが可能である。因みに、検出の基準を適切に設定することにより、地面に置かれた芝や砂への単なる接触を地面への衝突であると誤検出しないようにすることも可能である。その反対に、地面、芝、砂、との衝突を含めて衝突を検出することも可能である。なお、「運動具」とは、ボールの打球に用いられる運動具であって、例えば、ゴルフクラブである。また、「地面」とは、ボール等の被打撃物が設置される面のことであって、芝などの植物の生えた地面、土又は砂の置かれた地面、コンクリートで舗装された地面、建物の床、ゴムマットの敷かれた地面、人工芝の敷かれた地面の何れであってもよい。また、水中もしくは水面から露出した設置された被打撃物を打撃する場合においては水面との衝突を「地面への衝突」としてもよい。また、一定以上の硬さを有していない物体への衝突を、「地面への衝突」から排除してもよい。

［適用例１０］
本適用例のプログラムは、運動具を用いたスイングを解析するプログラムであって、慣性センサーの出力を取得する工程と、前記慣性センサーの出力のうち少なくとも加速度出力を用いて前記運動具の地面への衝突を検出する工程とを、コンピューターに実行させる。

地面への衝突（いわゆるダフリ）を伴うスイングと衝突を伴わないスイングとの間では、運動具に発生する加速度に差異が現れると考えられる。このため、加速度出力を用いて検出を行う本適用例によれば、スイング中に地面への衝突が発生したか否かをユーザーに客観的に把握させることが可能である。因みに、検出の基準を適切に設定することにより、地面に置かれた芝や砂への単なる接触を地面への衝突であると誤検出しないようにすることも可能である。その反対に、地面、芝、砂、との衝突を含めて衝突を検出することも可能である。なお、「運動具」とは、ボールの打球に用いられる運動具であって、例えば、ゴルフクラブである。また、「地面」とは、ボール等の被打撃物が設置される面のことであって、芝などの植物の生えた地面、土又は砂の置かれた地面、コンクリートで舗装された地面、建物の床、ゴムマットの敷かれた地面、人工芝の敷かれた地面の何れであってもよい。また、水中もしくは水面から露出した設置された被打撃物を打撃する場合におい
ては水面との衝突を「地面への衝突」としてもよい。また、一定以上の硬さを有していない物体への衝突を、「地面への衝突」から排除してもよい。

［適用例１１］
本適用例の運動解析システムは、請求項１〜１０の何れか一項に記載の運動解析装置と、前記慣性センサーと、を有することを特徴とする。

地面への衝突（いわゆるダフリ）を伴うスイングと衝突を伴わないスイングとの間では、運動具に発生する加速度に差異が現れると考えられる。このため、加速度出力を用いて検出を行う本適用例によれば、スイング中に地面への衝突が発生したか否かをユーザーに客観的に把握させることが可能である。因みに、検出の基準を適切に設定することにより、地面に置かれた芝や砂への単なる接触を地面への衝突であると誤検出しないようにすることも可能である。その反対に、地面、芝、砂、との衝突を含めて衝突を検出することも可能である。なお、「運動具」とは、ボールの打球に用いられる運動具であって、例えば、ゴルフクラブである。また、「地面」とは、ボール等の被打撃物が設置される面のことであって、芝などの植物の生えた地面、土又は砂の置かれた地面、コンクリートで舗装された地面、建物の床、ゴムマットの敷かれた地面、人工芝の敷かれた地面の何れであってもよい。また、水中もしくは水面から露出した設置された被打撃物を打撃する場合においては水面との衝突を「地面への衝突」としてもよい。また、一定以上の硬さを有していない物体への衝突を、「地面への衝突」から排除してもよい。

［適用例１２］
本適用例の運動解析装置は、運動具を用いたスイングを解析する運動解析装置であって、慣性センサーの出力を取得し、前記慣性センサーの出力のうち少なくとも加速度出力を用いて前記運動具の地面への衝突を検出する。

地面への衝突（いわゆるダフリ）を伴うスイングと衝突を伴わないスイングとの間では、運動具に発生する加速度に差異が現れると考えられる。このため、加速度出力を用いて検出を行う本適用例によれば、スイング中に地面への衝突が発生したか否かをユーザーに客観的に把握させることが可能である。因みに、検出の基準を適切に設定することにより、地面に置かれた芝や砂への単なる接触を地面への衝突であると誤検出しないようにすることも可能である。その反対に、地面、芝、砂、との衝突を含めて衝突を検出することも可能である。なお、「運動具」とは、ボールの打球に用いられる運動具であって、例えば、ゴルフクラブである。また、「地面」とは、ボール等の被打撃物が設置される面のことであって、芝などの植物の生えた地面、土又は砂の置かれた地面、コンクリートで舗装された地面、建物の床、ゴムマットの敷かれた地面、人工芝の敷かれた地面の何れであってもよい。また、水中もしくは水面から露出した設置された被打撃物を打撃する場合においては水面との衝突を「地面への衝突」としてもよい。また、一定以上の硬さを有していない物体への衝突を、「地面への衝突」から排除してもよい。

運動解析システムの概要を示す図である。 センサーユニットの装着例を示す図。 センサーユニット及び運動解析装置の構成例を示すブロック図。 ワールド座標系を説明する図である。 センサー座標系を説明する図である。 ゴルフクラブのヘッドを説明する図である。 ゴルフクラブのヘッドを説明する図である。 センサーユニットから出力される角速度の一例を示す図である。 角速度のノルムの一例を示す図である。 角速度のノルムの微分値の一例を示す図である。 第１のスイングのインパクト前後におけるｘ軸回りの角速度の時間変化を示すグラフである。 第１のスイングのインパクト前後におけるｙ軸回りの角速度の時間変化を示すグラフである。 第１のスイングのインパクト前後におけるｚ軸回りの角速度の時間変化を示すグラフである。 第１のスイングのインパクト前後におけるｘ軸方向の加速度の時間変化を示すグラフである。 第１のスイングのインパクト前後におけるｙ軸方向の加速度の時間変化を示すグラフである。 第２のスイングのインパクト前後におけるｘ軸回りの角速度の時間変化を示すグラフである。 第２のスイングのインパクト前後におけるｙ軸回りの角速度の時間変化を示すグラフである。 第２のスイングのインパクト前後におけるｚ軸回りの角速度の時間変化を示すグラフである。 第２のスイングのインパクト前後におけるｘ軸方向の加速度の時間変化を示すグラフである。 第２のスイングのインパクト前後におけるｙ軸方向の加速度の時間変化を示すグラフである。 運動解析装置によるメインの処理のフローチャートである。 運動解析装置による基点検出処理のフローチャートである。 運動解析装置によるダフリ判定処理のフローチャートである。

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１を例に挙げて説明する。

１．実施形態
１−１．概要
本実施形態の運動解析システム１は、図１に示すとおり、センサーユニット１０（慣性センサーの一例）、運動解析装置２０及びサーバー装置３０を含んで構成されている。運動解析装置２０及びサーバー装置３０は、インターネットなどのネットワーク４０を介して互いにデータ通信することが可能である。

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、図２に示すとおり、ゴルフクラブ３（運動具の一例）に装着される。

センサーユニット１０は、慣性センサーとして、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る。センサーユニット１０は、例えば、３つの検出軸（ｘ軸，ｙ軸，ｚ軸）のうちの１軸、例えばｙ軸をシャフト部３ａの長軸方向に合わせて、ゴルフクラブ３のシャフト部３ａ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、ショット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部に近い位置に取り付けられる。シャフト部３ａは、ゴルフクラブ３のヘッドを除いた柄の部分であり、グリップ部も含まれる。

ユーザー２は、予め決められた手順に従って、ゴルフボール４を打つスイング動作を行う。例えば、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のシャフト部３ａの長軸がターゲットライン（例えば、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。次に、ユーザー２は、スイング動作を行い、ゴルフボール４を打って飛ばす。なお、本明細書におけるアドレス姿勢とは、スイング開始する前のユーザー２の静止状態の姿勢、又はスイング開始する前にユーザー２が運動具を搖動（ワッグル）させている状態の姿勢を含む。

ユーザー２が上述の手順に従ってゴルフボール４を打つ動作を行う間、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、ゴルフクラブ３のヘッドの、水平方向（左右方向）におけるボールの打球位置を解析する。運動解析装置２０は、解析した打球位置の情報を含む画像データを生成し、当該画像データに応じた画像を表示部に表示させる。

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、タブレットＰＣ（ＰＣ：Personal Computer）等である。なお、運動解析装置２０はユーザー２の腰などに装着されてもよいし、スイングを行うユーザー２から目視可能な位置に設置されてもよい。

１−２．システムブロック図
図３は、センサーユニット１０及び運動解析装置２０の構成例を示すブロック図である。

センサーユニット１０は、処理部１１、通信部１８、加速度センサー１２（慣性センサーの一例）、及び角速度センサー１４（慣性センサーの一例）を有している。

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。

処理部１１は、センサーユニット１０を統合的に制御する。処理部１１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記憶部（図示せず）に記憶する。また、処理部１１は、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１
０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、処理部１１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、処理部１１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、処理部１１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（アナログ／デジタル）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、処理部１１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処理部１１に送る処理等を行う。処理部１１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、及び音出力部２６を有している。

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（取得部、検出部の一例）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。記憶部２４には、処理部２１によって読み出され、運動解析処理（運動解析方法の一例）を実行するための運動解析プログラムが記憶されている。運動解析プログラムは、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４０を介してサーバー装置３０から運動解析プログラムを受信して記憶部２４に記憶させてもよい。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。

また、記憶部２４には、ユーザー２の身体情報、ゴルフクラブ３の仕様を表すクラブ仕様情報、及びセンサー装着位置情報が記憶される。例えば、ユーザー２が操作部２３を操作して身長、体重、性別などの身体情報を入力し、入力された身体情報が身体情報として記憶部２４に記憶される。また、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のグリップエンド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、グリップエンドから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としてあらかじめ記憶されていてもよい。

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（Cathode-Ray Tube）ディスプレイ、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＥＰＤ（Electrophoretic Display）、有機発光ダイオード（OLED）を用いたディスプレイ、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を実行することにより、センサー情報取得部２１０（取得部の一例）、運動解析部２１１（検出部の一例）、算出部２１２、画像生成部２１３、及び出力処理部２１４として機能する。

処理部２１は、例えば、演算装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）、揮発性の記憶装置であるＲＡＭ（Random Access Memory）、不揮発性の記憶装置であるＲＯＭ、処理部２１と他のユニットを接続するインターフェイス（Ｉ／Ｆ）回路、これらを互いに接続するバス、などを備えるコンピューターにより実現してもよい。コンピューターは、画像処理回路など各種の専用処理回路を備えていてもよい。また、処理部２１は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などにより実現されてもよい。

センサー情報取得部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を取得する（取得する工程の一例）。取得した計測データには、ユーザー２のスイングにより発生する、ゴルフクラブ３のシャフト部３ａの長軸回りの角速度が含まれている。また、センサー情報取得部２１０は、取得し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。

運動解析部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のスイング運動を解析する処理を行う。

画像生成部２１３は、表示部２５へ表示させるべき情報を含む画像データを生成する処理を行う。

出力処理部２１４は、表示部２５に対して各種の画像（画像生成部２１３が生成した画像データに対応する画像の他、文字や記号等も含む）を表示させる処理を行う。例えば、出力処理部２１４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画像生成部２１３が生成した画像データ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、出力処理部２１４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を表示させてもよい。

また、出力処理部２１４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、出力処理部２１４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に運動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、出力処理部２１４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．ワールド座標系
運動解析部２１１は、地面に固定されたワールド座標系を図４に示すとおり定義する。ワールド座標系は、例えば、ゴルフクラブ３の軌跡を表現するために用いられる。図４に示すとおり、ワールド座標系の原点は、ユーザー２がアドレス姿勢をとったときにおける打球部（ヘッド）３ｂの位置に設定され、ワールド座標系のＺ軸は、反重力方向（鉛直上向き）に設定され、ワールド座標系のＸ軸は、打球の目標方向（打球線方向）に設定され、ワールド座標系のＹ軸は、ＸＺ平面に直交する方向に設定される。因みに、図４のワールド座標系は、右手系である。

１−４．センサー座標系
運動解析部２１１は、ゴルフクラブ３に固定されたセンサー座標系を図５に示すとおり定義する。センサー座標系は、例えば、ゴルフクラブ３の速度、加速度、角速度を表現するために用いられる。図５に示すとおり、センサー座標系の原点は、センサーユニット１０の位置に設定され、センサー座標系のｚ軸は、シャフト部３ａの長軸方向に設定され、センサー座標系のｘ軸は、打球面（フェース面）３ｃに直交する方向に設定され、センサー座標系のｚ軸は、ｘｙ平面に直交する方向に設定される。ｙ軸の正方向は、グリップ部から打球部（ヘッド）３ｂへ向かう方向である。因みに、図５のセンサー座標系は、右手系である。

１−５．フェース座標系
運動解析部２１１は、フェース座標系を図６、図７に示すとおり定義する。フェース座標系は、例えば、打球部（ヘッド）３ｂの打球面（フェース面）３ｃにおける打球位置を表現するために用いられる。

図６、図７には、アドレス姿勢におけるゴルフクラブ３のシャフト部３ａの一部と、ゴルフクラブ３の打球部（ヘッド）３ｂとが示してある。打球部（ヘッド）３ｂは、ゴルフボール（被打撃物の一例）４を打球する打球面（フェース面）３ｃを有している。ゴルフクラブ３は、例えば、アイアンである。

なお、打球部（ヘッド）３ｂのうちシャフト部３ａに近い部分は「ヒール（かかと）」と呼ばれ、打球部（ヘッド）３ｂのうちシャフト部３ａから離れた部分は「トゥ（つま先）」と呼ばれている。また、アドレス姿勢における打球部（ヘッド）３ｂのうち地面に近い部分は「ソール（靴底）」と呼ばれ、打球部（ヘッド）３ｂのうち地面から離れた部分は「クラウン（頂部）」と呼ばれている。

例えば、フェース座標系のｈ軸の方向は、トゥ側からヒール側に向かう方向に設定され、フェース座標系のｖ軸の方向は、ソール側からクラウン側に向かう方向に設定され、フェース座標系の原点は、スイートスポット（軸芯）に相当する位置に設定される。

なお、フェース座標系のｈ軸の方向は、水平方向に一致していてもよいし、水平方向からずれていてもよい。フェース座標系のｖ軸の方向は、重力方向に一致していてもよいし、重力方向からずれていてもよい。また、フェース座標系のｈ軸とｖ軸とは直交していなくてもよい。例えば、フェース座標系のｖ軸の方向は、シャフト部３ａの長軸方向（ｙ軸方向）に設定され、フェース座標系のｈ軸の方向は、水平方向に設定されてもよい。また、フェース座標系の原点は、ゴルフクラブ３の重心に相当する位置に設定されてもよいし、打球面（フェース面）３ｃの中心位置に設定されてもよい。

適宜、打球面（フェース面）３ｃのうちｖ＞０の領域を「クラウン側」といい、打球面（フェース面）３ｃのうちｖ＜０の領域を「ソール側」といい、打球面（フェース面）３ｃのうちｈ＞０の領域を「ヒール側」といい、打球面（フェース面）３ｃのうちｈ＜０の領域を「トゥ側」という。

１−６．ライ角及びロフト角
ゴルフクラブ３の打球部（ヘッド）３ｂの形状は、ゴルフクラブ３の仕様によって定まる。打球部（ヘッド）３ｂの形状は、ライ角とロフト角とでほぼ特定することができる。

ゴルフクラブ３のライ角は、図６に部分円弧状矢印で示すように、打球部（ヘッド）３ｂのソールが地面に当接するときに、地面とシャフト部３ａの中心線とが成す角度であり、ゴルフクラブ３のロフト角は、図７に部分円弧状矢印で示すように、打球部（ヘッド）３ｂのシャフト部３ａの中心線と打球面（フェース面）３ｃとが成す角度である。

１−７．運動解析部の基本的な処理
運動解析部２１１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、運動解析部２１１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のスイング動作中のセンサーユニット１０の位置及び姿勢を計算する。

例えば、運動解析部２１１は、加速度センサー１２が計測した加速度データ、クラブ仕様情報及びセンサー装着位置情報を用いて、ＸＹＺ座標系（例えば、ユーザー２の静止時（アドレス時）の打球部（ヘッド）３ｂの位置を原点とし、打球の目標方向をＸ軸、Ｘ軸に垂直な水平面上の軸をＹ軸、鉛直上方向をＺ軸とした座標系、以下、グローバル座標系ともいう）におけるユーザー２の静止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は所定のアドレス姿勢で静止するので、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、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、運動解析部２１１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、運動解析部２１１は、シャフトの傾斜角、クラブ仕様情報（シャフトの長さ）及びセンサー装着位置情報（グリップエンドからの距離）を用いて、センサーユニット１０の初期位置のＹ座標及びＺ座標を計算し、センサーユニット１０の初期位置を特定することができる。あるいは、運動解析部２１１は、ゴルフクラブ３のグリッ
プエンドの位置の座標とセンサー装着位置情報（グリップエンドからの距離）を用いて、センサーユニット１０の初期位置の座標を計算してもよい。

また、運動解析部２１１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）、オイラー角、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、運動解析部２１１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は所定のアドレス姿勢で静止するので、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、運動解析部２１１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、運動解析部２１１による計測データのバイアス補正が不要となる。

また、運動解析部２１１は、身体情報（ユーザー２の身長（腕の長さ））、クラブ仕様情報（シャフトの長さや重心の位置）、センサー装着位置情報（グリップエンドからの距離）、ゴルフクラブ３の特徴（剛体である等）、人体の特徴（関節の曲がる方向が決まっている等）などを考慮した運動解析モデル（二重振子モデル等）を定義し、この運動解析モデルとセンサーユニット１０の位置及び姿勢の情報とを用いて、ユーザー２のスイングにおけるゴルフクラブ３の軌跡を計算する。

また、運動解析部２１１は、記憶部２４に記憶された時刻情報と計測データを用いて、ユーザー２のスイング動作の期間において打球したタイミング（インパクトのタイミング）を検出する。例えば、運動解析部２１１は、センサーユニット１０が出力する計測データ（加速度データ又は角速度データ）の合成値を計算し、当該合成値に基づいてユーザー２が打球したタイミング（時刻）を特定する。

また、運動解析部２１１は、運動解析モデルとセンサーユニット１０の位置及び姿勢の情報とを用いて、バックスイングからフォロースルーまでのヘッドスピード、打球時の入射角（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）、ゴルフクラブ３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等も生成する。

また、運動解析部２１１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、スイングの開始から終了までの一連の動作（「リズム」ともいう）、例えば、スイングの開始から、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、スイングの終了までを検出する。具体的なリズムの検出手順は、特に限定されないが、例えば下記のような手順を採用することができる。

まず、運動解析部２１１は、取得した時刻ｔ毎の角速度データを用いて、各時刻ｔでの各軸回りの角速度の大きさの和（ノルムという）を計算する。また、運動解析部２１１は、各時刻ｔでの角速度のノルムを時間で微分してもよい。

ここで、３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）の軸回りの角速度が、例えば図８に示すようなグラフに表れる場合を考える。図８では、横軸が時間（ｍｓｅｃ）、縦軸が角速度（ｄｐｓ）である。また、角速度のノルムは、例えば図９に示すようなグラフに表れる。図９では、横軸が時間（ｍｓｅｃ）、縦軸が角速度のノルムである。また、角速度のノルムの微分値は、例えば図１０に示すようなグラフに表れる。図１０では、横軸が時間（ｍｓｅｃ）、縦軸が角速度のノルムの微分値である。なお、図８〜図１０は、本実施形態を理解し易くするためものであり、正確な値を示しているわけではない。

運動解析部２１１は、計算した角速度のノルムを用いて、スイングにおけるインパクトのタイミングを検出する。運動解析部２１１は、例えば、角速度のノルムが最大となるタイミングをインパクトのタイミングとして検出する（符号Ｔ５）。または、運動解析部２１１は、例えば、計算した角速度のノルムの微分の値が最大となるタイミングと最小となるタイミングのうち、先のタイミングをインパクトのタイミングとして検出するようにしてもよい（符号Ｔ５）。

また、運動解析部２１１は、例えば、インパクトより前で、計算した角速度のノルムが極小となるタイミングをスイングのトップのタイミングとして検出する（符号Ｔ３）。また、運動解析部２１１は、例えば、インパクトより前で角速度のノルムが第１閾値以下の連続した期間をトップ期間（トップでの溜めの期間）として特定する（符号Ｔ２〜 Ｔ４）。

また、運動解析部２１１は、例えば、トップより前で、角速度のノルムが第２閾値以下となるタイミングをスイングの開始のタイミングとして検出する（符号Ｔ１）。

また、運動解析部２１１は、例えば、インパクトより後で、角速度のノルムが極小となるタイミングをスイングの終了（フィニッシュ）のタイミングとして検出する（符号Ｔ７）。または、運動解析部２１１は、例えば、インパクトより後で、角速度のノルムが第３閾値以下となる最初のタイミングをスイングの終了（フィニッシュ）のタイミングとして検出するようにしてもよい。また、運動解析部２１１は、例えば、インパクトのタイミングより後で且つインパクトのタイミングに接近し、角速度のノルムが第４閾値以下となる連続した期間をフィニッシュ期間として特定する（符号Ｔ６〜Ｔ８）。

上記のようにして、運動解析部２１１は、スイングのリズムを検出することができる。また、運動解析部２１１は、リズムを検出することにより、スイング中の各期間（例えば、スイング開始からトップ開始までのバックスイング期間、トップ終了からインパクトまでのダウンスイング期間、インパクトからスイング終了までのフォロースルー期間）を特定することができる。

１−８．実施形態の手法
上述したとおり、本実施形態の運動解析装置２０は、ゴルフクラブ３を用いたスイングを解析するものであって、処理部２１を有している。処理部２１は、適宜、センサーユニット１０の出力を取得する取得部として動作し、また、センサーユニット１０の出力のうち少なくとも加速度出力を用いてゴルフクラブ３の地面への衝突（ダフリ）を検出する検出部として動作する。

ダフリを伴うスイングとダフリを伴わないスイングとの間では、ゴルフクラブ３に発生する加速度に差異が現れると考えられる。このため、加速度出力を用いて検出を行う本実施形態によれば、スイング中にダフリが発生したか否かをユーザー２に客観的に把握させることが可能である。因みに、検出の基準を適切に設定することにより、地面に置かれた芝や砂への単なる接触をダフリであると誤検出しないようにすることも可能である。その
反対に、地面、芝、砂、との衝突を含めてダフリとして検出することも可能である。また、「地面」とは、ゴルフボール４が設置される面のことであって、芝などの植物の生えた地面、土又は砂の置かれた地面、コンクリートで舗装された地面、建物の床、ゴムマットの敷かれた地面、人工芝の敷かれた地面の何れであってもよい。また、一定以上の硬さを有していない物体への衝突を、「ダフリ」から排除してもよい。

１−８−１．使用するセンサーの説明
上述したとおり、本実施形態の運動解析装置２０において、センサーユニット１０の加速度出力には、少なくとも、ゴルフクラブ３のシャフト部３ａの長軸方向（図５のｙ軸方向）に発生する加速度のデータが含まれる。ダフリが発生した場合と発生しなかった場合とでは、ｙ軸方向の加速度に特に大きな変化が現われるため、当該加速度出力を用いれば、ダフリが発生したか否かを正確に検出することが可能である。

本実施形態の運動解析装置２０において、検出部としての処理部２１は、センサーユニット１０の加速度出力及び角速度出力をダフリの検出に用いる。加速度出力と角速度出力との双方を用いれば、検出の精度を向上させたり、検出の信頼度を見積もったりできる可能性が高まる。

本実施形態では、ダフリの検出を可能とするために、センサーユニット１０に搭載された加速度センサー１２及び角速度センサー１４の各々のサンプリングレートは、例えば、２０００Ｈｚに設定される。

また、加速度センサー１２としては、スイング軌跡の計測等に用いられる通常の３軸加速度センサーに加えて高Ｇ２軸加速度センサーが搭載されることが望ましい。高Ｇ２軸加速度センサーの「高Ｇ」とは、ゴルフスイング中にダフリが発生したときにゴルフクラブ３に発生し得る加速度を検出可能な広いダイナミックレンジを有していることをいう。このダイナミックレンジは、通常の加速度センサーのダイナミックレンジよりも広い。また、高Ｇ２軸加速度センサーの「２軸」は、センサー座標系のｘ軸及びｙ軸のことである。なお、高Ｇ加速度センサーの軸数は、一例であって、これに限定されることはなく、要求精度等に応じて適宜に変更が可能である。

また、角速度センサー１４としては、スイング軌跡の計測等に用いられる通常の３軸角速度センサーに加えて高Ｇ３軸角速度センサーが搭載されることが望ましい。高Ｇ３軸角速度センサーの「高Ｇ」とは、ゴルフスイング中にダフリが発生したときにゴルフクラブ３に発生し得る角速度を検出可能な広いダイナミックレンジを有していることをいう。このダイナミックレンジは、通常の角速度センサーのダイナミックレンジよりも広い。また、高Ｇ３軸角速度センサーの「３軸」は、センサー座標系のｘ軸、ｙ軸及びｚ軸のことである。なお、高Ｇ角速度センサーの軸数は、一例であって、これに限定されることはなく、要求精度等に応じて適宜に変更が可能である。

１−８−２．準備
上述したとおり、ユーザー２は、センサーユニット１０を、ゴルフクラブ３のグリップ部の近傍へ所定の姿勢で装着し（図２参照）、ゴルフクラブ３等に関する各種の情報を運動解析装置２０へ入力し、また、地面へゴルフボール４を設置する（図２参照）。

そして、ユーザー２は、ゴルフクラブ３でスイングを行い、ゴルフボール４を打球する。スイング期間中、センサーユニット１０の角速度センサー１４および加速度センサー１２は、所定のサンプリング間隔で計測データを生成する。また、スイング期間中又はスイング期間の終了後、センサーユニット１０は、当該計測データを、通信部１８を介して運動解析装置２０へ所定のフォーマットで送信する。運動解析装置２０は、通信部２２を介
して当該計測データを受信し、記憶部２４へ格納する。

ここで、計測データには、少なくとも高Ｇ２軸加速度センサーが生成した２軸の加速度データと、高Ｇ３軸角速度センサーが生成した３軸の角速度データとが含まれるものとする。このうち、加速度データには、ｘ軸方向に生じた加速度の時系列データと、ｙ軸方向に生じた加速度の時系列データとが含まれる。また、角速度データには、ｘ軸回りに生じた角速度の時系列データと、ｙ軸回りに生じた角速度の時系列データと、ｚ軸回りに生じた角速度の時系列データとが含まれる。図１１〜図１５は、ユーザー２による第１のスイングで取得された計測データに係るグラフであり、図１６〜図２０は、ユーザー２による第２のスイングで取得された計測データに係るグラフである。ここでは、第１のスイング（図１１〜図１５）、第２のスイング（図１６〜図２０）の各々においてダフリが発生したものとする。

図１１は、第１のスイングのインパクト前後におけるｘ軸回りの角速度の時間変化を示すグラフである。図１１の縦軸はｘ軸回りの角速度であり、図１１の横軸は、時系列に並ぶデータのサンプリング番号（Ｉｎｄｅｘ）である。サンプリング番号１つ分がサンプリング間隔［１／２０００Ｈｚ］に相当する。

図１２は、第１のスイングのインパクト前後におけるｙ軸回りの角速度の時間変化を示すグラフである。図１２の縦軸はｙ軸回りの角速度であり、図１２の横軸は、時系列に並ぶデータのサンプリング番号（Ｉｎｄｅｘ）である。サンプリング番号１つ分がサンプリング間隔［１／２０００Ｈｚ］に相当する。

図１３は、第１のスイングのインパクト前後におけるｚ軸回りの角速度の時間変化を示すグラフである。図１３の縦軸はｚ軸回りの角速度であり、図１３の横軸は、時系列に並ぶデータのサンプリング番号（Ｉｎｄｅｘ）である。サンプリング番号１つ分がサンプリング間隔［１／２０００Ｈｚ］に相当する。

図１４は、第１のスイングのインパクト前後におけるｘ軸方向の加速度の時間変化を示すグラフである。図１４の縦軸はｘ軸方向の加速度であり、図１４の横軸は、時系列に並ぶデータのサンプリング番号（Ｉｎｄｅｘ）である。サンプリング番号１つ分がサンプリング間隔［１／２０００Ｈｚ］に相当する。

図１５は、第１のスイングのインパクト前後におけるｙ軸方向の加速度の時間変化を示すグラフである。図１５の縦軸はｙ軸方向の加速度であり、図１５の横軸は、時系列に並ぶデータのサンプリング番号（Ｉｎｄｅｘ）である。サンプリング番号１つ分がサンプリング間隔［１／２０００Ｈｚ］に相当する。

図１６は、第２のスイングのインパクト前後におけるｘ軸回りの角速度の時間変化を示すグラフである。図１６の縦軸はｘ軸回りの角速度であり、図１６の横軸は、時系列に並ぶデータのサンプリング番号（Ｉｎｄｅｘ）である。サンプリング番号１つ分がサンプリング間隔［１／２０００Ｈｚ］に相当する。

図１７は、第２のスイングのインパクト前後におけるｙ軸回りの角速度の時間変化を示すグラフである。図１７の縦軸はｙ軸回りの角速度であり、図１７の横軸は、時系列に並ぶデータのサンプリング番号（Ｉｎｄｅｘ）である。サンプリング番号１つ分がサンプリング間隔［１／２０００Ｈｚ］に相当する。

図１８は、第２のスイングのインパクト前後におけるｚ軸回りの角速度の時間変化を示すグラフである。図１８の縦軸はｚ軸回りの角速度であり、図１８の横軸は、時系列に並
ぶデータのサンプリング番号（Ｉｎｄｅｘ）である。サンプリング番号１つ分がサンプリング間隔［１／２０００Ｈｚ］に相当する。

図１９は、第２のスイングのインパクト前後におけるｘ軸方向の加速度の時間変化を示すグラフである。図１９の縦軸はｘ軸方向の加速度であり、図１９の横軸は、時系列に並ぶデータのサンプリング番号（Ｉｎｄｅｘ）である。サンプリング番号１つ分がサンプリング間隔［１／２０００Ｈｚ］に相当する。

図２０は、第２のスイングのインパクト前後におけるｙ軸方向の加速度の時間変化を示すグラフである。図２０の縦軸はｙ軸方向の加速度であり、図２０の横軸は、時系列に並ぶデータのサンプリング番号（Ｉｎｄｅｘ）である。サンプリング番号１つ分がサンプリング間隔［１／２０００Ｈｚ］に相当する。

そして、運動解析装置２０の検出部としての処理部２１は、スイング中の計測データに基づき、基準となるタイミング（基点）を検出し、当該計測データから基点後の計測データを抽出し、当該計測データに基づいてダフリ判定等の処理を実行する。なお、基点を検出する方法については、後述する。

１−８−３．ダフリ判定
運動解析装置２０の検出部としての処理部２１は、基点後におけるｙ軸方向の加速度の時間変化カーブ（図１５、図２０）を参照し、基点後の当該カーブに最初に発生するピークが負のピークであるか正のピークであるかを判定し、負のピークであった場合に、スイングにダフリが発生したと判定し、正のピークであった場合に、スイングにダフリが発生しなかったと判定する。ピークの正負を判定するためには、簡単には、基点後の当該加速度が負の側へ下降しているか否かを判定すればよい。

先ず、処理部２１は、ｙ軸方向の加速度データのうち、基点以後の所定数（例えば４つ）のサンプリングポイントの各々について、基点の加速度値を基準とした加速度減少量を算出し、それら減少量の和を、特徴量ＡＹとして算出する。そして、処理部２１は、当該特徴量ＡＹが所定の閾値ｔｈ（例えば閾値ｔｈはゼロに設定される。）を超えるか否かを判定し、超える場合にはダフリが発生したと判定し、超えない場合にはダフリが発生しなかったと判定する。

ここで、第１のスイング（図１１〜図１５）は、ダフリを伴うスイングであるので、図１５に示した時間変化カーブにおける基点後の最初のピークは負のピークである。この場合、特徴量ＡＹは正となり、第１のスイングにダフリが発生したと判定される。

また、第２のスイング（図１６〜図２０）も、ダフリを伴うスイングであるので、図２０に示した時間変化カーブにおける基点後の最初のピークは負のピークである。この場合、特徴量ＡＹは正となり、第２のスイングにダフリが発生したと判定される。

なお、ここでは、ｙ軸方向の加速度の時間変化カーブに基づきダフリの有無を判定したが、ｚ軸回りの角速度の時間変化カーブに基づき同様にダフリの有無を判定することも可能であるし、ｘ軸方向の加速度の時間変化カーブに基づき同様にダフリの有無を判定することも可能である。但し、それぞれの判定の信頼度は異なると考えられる（後述する信頼度を参照。）。

１−８−４．インパクト判定
運動解析装置２０において、検出部としての処理部２１は、センサーユニット１０の出力を用いてゴルフクラブ３によるゴルフボール４への衝突（インパクト）のタイミングを
更に検出する。従って、運動解析装置２０は、ダフリのタイミングと、インパクトのタイミングとを、ユーザー２に比較させることが容易となる。また、インパクトのタイミングから著しく外れた計測データは、ダフリに無関係なデータとして除外することも可能である。つまり、インパクトのタイミングが既知となっていれば、ダフリに関係する計測データを効率的に抽出することが可能である。

例えば、運動解析装置２０の処理部２１は、基点後におけるｙ軸方向の加速度の時間変化カーブを参照し、基点後の当該カーブに最初に正のピークが発生し始めるタイミング（例えば、一定の閾値を越えて急上昇したタイミング）を、インパクトのタイミングと判定する（図１５、図２０の点線部を参照。）。但し、検出部としての処理部２１は、前述した別途の方法（図８〜図１０）でインパクトのタイミングを検出することも可能である。また、当該方法（図８〜図１０）では、角速度のノルムを用いたが、角速度のノルムの代わりに加速度のノルムを用いることも可能である。

１−８−５．ダフリ判定の信頼度の計算
運動解析装置２０の処理部２１は、ダフリ判定の信頼度を、例えば次のようにして計算することができる。

運動解析装置２０の処理部２１は、ｙ軸方向の加速度の時間変化カーブを参照し、ｙ軸方向の加速度値の基点以後の所定期間（例えば８．０ミリ秒後）の変位ａを算出し、Ｒａｙ＝（｜ａ｜＋７０）／２００の式により、ｙ軸方向の加速度に基づくダフリ判定の信頼度Ｒａｙを算出する。但し、Ｒａｙ＞１である場合は、Ｒａｙを「１」に置き換えるものとする。なお、信頼度を計算するための所定期間の長さは、例えば、ｙ軸方向の加速度の時間変化カーブにおける基点から基点後の第１ピークまでの長さに設定されてもよいし（図２０を参照）、予め決められた固定値に設定されてもよい。

運動解析装置２０の処理部２１は、ｘ軸方向の加速度の時間変化カーブを参照し、ｘ軸方向の加速度値の基点以後の所定期間（例えば８．０ミリ秒後）の変位ａを算出し、Ｒａｘ＝（｜ａ｜＋７０）／２００の式により、ｘ軸方向の加速度に基づくダフリ判定の信頼度Ｒａｘを算出する。但し、Ｒａｘ＞１である場合は、Ｒａｘを「１」に置き換えるものとする。

運動解析装置２０の処理部２１は、ｚ軸回りの角速度の時間変化カーブを参照し、ｚ軸回りの角速度値の基点以後の所定期間（例えば８．０ミリ秒後）の変位ａを算出し、Ｒａｚ＝（｜ａ｜＋７０）／２００の式により、ｚ軸回りの角速度に基づくダフリ判定の信頼度Ｒａｚを算出する。但し、Ｒａｚ＞１である場合は、Ｒａｙを「１」に置き換えるものとする。

運動解析装置２０の処理部２１は、以上のとおり算出した各信頼度Ｒａｘ、Ｒａｙ，Ｒａｚを重み付け平均することにより、総合的な信頼度を算出する。重み付け平均の式としては、例えば、（Ｒａｙ×０．８＋Ｒａｘ×０．１＋Ｒａｚ×０．１）の式を用いることが可能である。

なお、重み付け平均の重み「０．８」、「０．１」、「０．１」のバランスについては、運動解析装置２０の製造者、ユーザー２、処理部２１のうち少なくとも何れかが適宜に変更可能であってもよいし、予め決められたバランスに固定されてもよい。

１−８−６．基点の検出
運動解析装置２０の処理部２１は、各軸の加速度の時間変化カーブの立ち上がりを捉えることで、基点を検出する。ここでは、ｙ軸方向の加速度を用いた例を説明する。

例えば、運動解析装置２０の処理部２１は、計測データに含まれるｙ軸方向の加速度の差分（変位）をサンプリングポイントごとに算出する。各サンプリングポイントの差分（変位）の基準は、例えば、図１５において横軸と平行に引いた点線ラインであって、アドレス時におけるｙ軸方向の加速度値、又は、アドレス時におけるｙ軸方向の加速度平均値などである。

そして、運動解析装置２０の処理部２１は、例えば、図１５に示すとおり、当該差分（変位）の絶対値が最大となるサンプリングポイント（タイミング）を、第１ピークのおおよそのピーク位置ＭａｘＩｎｄｅｘと定める。そして、処理部２１は、おおよそのピーク位置ＭａｘＩｎｄｅｘにおける差分（変位）を、ピーク差分ＭａｘＶａｌとして算出する。そして、処理部２１は、おおよそのピーク位置ＭａｘＩｎｄｅｘの前所定数（例えば１００サンプル）の差分（変位）を順次に参照し、当該差分（変位）が（ＭａｘＶａｌ×ｔｈ）に最初に一致したサンプリングポイント（タイミング）を、基点ＢａｓｅＩｎｄｅｘとして検出する。但し、処理部２１が当該参照を行う順序は、時刻を遡るような順序（図１５の右側から左側の順序）であるとする。また、処理部２１がピーク差分ＭａｘＶａｌに乗算する係数ｔｈは、例えば「０．２」に設定される。但し、係数ｔｈは、適宜に調整し得る値であってもよい。

１−８−７．ダフリ量の算出
運動解析装置２０において、検出部としての処理部２１は、センサーユニット１０の出力を用いてゴルフクラブ３のダフリ量（衝突量の一例）を算出する。従って、運動解析装置２０は、ダフリが発生した場合に、当該ダフリ量をユーザー２が客観的に把握することができる。ここでいう「ダフリ量」は、ダフリ強度、ダフリ時間、ダフリ距離のうち少なくとも何れかが含まれる。但し、以下では、衝突強度と衝突時間とを総合した量を、ダフリ量として検出する場合を説明する。このダフリ量は、ｙ軸方向の加速度の時間変化カーブにおける基点後の最初のピーク（負のピーク）の大きさ（ピークの太さ及び高さ）に反映される。

運動解析装置２０において、検出部としての処理部２１は、ダフリが検出されたタイミング（ここでは基点とする。）におけるセンサーユニット１０の出力値を基準値として、当該タイミングからセンサーユニット１０の出力値が再び基準値となるまでの期間におけるセンサーユニット１０の出力値に基づいて、ダフリ量の算出を行う。従って、運動解析装置２０は、ダフリの開始から終了までにおけるセンサーユニット１０出力値に基づきダフリ量を正確に算出することができる。

具体的に、運動解析装置２０の処理部２１は、ｙ軸方向の加速度の時間変化カーブを参照し、図２０に斜線部を付したとおり、基点直後の第１ピーク（負のピーク）の面積ｓを、ダフリ量として算出する。この面積ｓは、基点から基点後に再び基点と同じ加速度値を示すタイミングまでの期間に亘って、各サンプリングポイントの差分を加算することによって算出される。ここでいう「サンプリングポイントの差分」は、当該サンプリングポイントの加速度値から基点の加速度値を減算した値の絶対値のことである。

１−８−８．ゴルフクラブの種類による補正
運動解析装置２０の処理部２１は、ゴルフクラブ３の種類に応じて上記の検出結果（例えばダフリ量）を補正することができる。

例えば、ユーザー２がスイングに用いたゴルフクラブ３の種類は、前述したクラブ仕様情報として記憶部２４へ格納されているので、処理部２１がクラブ仕様情報を参照することによりゴルフクラブ３の種類を特定することが可能である。そこで、運動解析装置２０
の処理部２１は、上記のダフリ量を算出した後、ゴルフクラブ３の種類（番手など）に応じて当該ダフリ量を補正する。例えば、処理部２１は、ゴルフクラブ３のシャフトが長いときほど、算出したダフリ量を少ない側へと補正する。

また、運動解析装置２０の処理部２１は、ゴルフクラブ３の打球部（ヘッド）３ｂの形状（図６に示すライ角や図７に示すロフト角など）に応じて、ダフリ量の補正量を変化させてもよい。

１−８−９．ヘッドスピードによる補正
運動解析装置２０において、検出部としての処理部２１は、ゴルフクラブ３の打球部（ヘッド）３ｂのスピード（ヘッドスピード）でセンサーユニット１０の出力値を除算したものを、ダフリ量の算出に用いてもよい。算出に用いられるヘッドスピードは、例えば、ダフリの発生したタイミングにおけるヘッドスピードである。従って、運動解析装置２０は、ヘッドスピードの高低に拘わらず正確にダフリ量を算出することができる。なお、出力値をヘッドスピードで除算する代わりに、当該ヘッドスピードに応じて検出の基準を調節することで、同様の効果を得ることもできる。また、運動解析装置２０の処理部２１は、ゴルフクラブ３のヘッドスピードに応じて上記の検出結果（例えばダフリ量）を補正してもよい。

１−８−１０．関係情報の利用
運動解析装置２０の検出部としての処理部２１は、センサーユニット１０の出力（加速度出力又は角速度出力の少なくとも一方）とダフリ量との間に成立する既知の関係に基づいて、実際のダフリ量の算出を行ってもよい。この関係は、例えば、様々なユーザー２のスイングから取得された統計データに基づく関係であって、テーブル、計算式、その他の形式で記憶部２４に格納される。処理部２１は、この関係に基づきダフリ量の算出を行うことも可能である。従って、運動解析装置２０は、ダフリ量の算出を、既知の関係（統計データから求めたテーブル、計算式など）に基づき正確に行うことが可能である。また、既知の関係に基づけば、算出に要する演算の負荷を抑えることも可能である。

１−９．フローチャート
１−９−１．全体フロー
図２１は、運動解析装置２０の動作の一例を示したフローチャートである。

運動解析装置２０の処理部２１は、例えば、ユーザー２がゴルフクラブ３をスイングすると、図２１のフローチャートの処理を実行する。なお、フローチャートの開始時点では、スイングに係る計測データが記憶部２４に蓄積されているものとする。

先ず、処理部２１は、基点を検出するための処理（Ｓ１１）を実行する。

次に、処理部２１は、ダフリの有無の検出等に係るダフリ処理（Ｓ１２）を実行する。

次に、処理部２１は、上記処理の結果、すなわち、ダフリ処理の結果をユーザー２に向けて出力する（Ｓ１３）。当該結果の出力は、例えば、表示部２５に対する画像表示（画像には文字イメージ、模様、マーク、アイコン、光の点滅などが含まれる。）、音出力部２６からの音声出力（音声には、音声、アラーム音、ブザー音、振動などが含まれる。）などによって行われる。

ここで、ステップＳ１３における処理部２１は、ダフリの有無の判定結果、インパクトの判定結果、ダフリ量の算出結果、ダフリ判定の信頼度、インパクト判定の信頼度などを、ユーザー２へ出力する。

例えば、処理部２１は、ｙ軸方向の加速度に基づくダフリ判定の結果と、ｘ軸方向の加速度に基づくダフリ判定の結果と、ｚ軸回りの角速度に基づくダフリ判定の結果と、が何れも「ダフリ有り」であった場合には、「ダフリ有り」という結果を総合判定の結果として総合的な信頼度（重み付け平均された信頼度）と共に出力する。なお、信頼度が「１」である場合には、ダフリの発生した可能性は１００％であり、信頼度が「１」より小さい場合には、ダフリの発生した可能性は１００％より低くなる。

一方、処理部２１は、ｙ軸方向の加速度に基づくダフリ判定の結果と、ｘ軸方向の加速度に基づくダフリ判定の結果と、ｚ軸回りの角速度に基づくダフリ判定の結果と、が何れも「ダフリ無し」であった場合には、「ダフリ無し」という結果を総合判定の結果として総合的な信頼度（重み付け平均された信頼度）と共に出力する。なお、信頼度が「１」である場合には、ダフリの発生していない可能性は１００％であり、信頼度が「１」より小さい場合には、ダフリの発生していない可能性は１００％より低くなる。

１−９−２．基点検出フロー
図２２は、図２１における基点検出処理（Ｓ１１）のフローである。

先ず、運動解析装置２０の処理部２１は、計測データに含まれるｙ軸方向の加速度の差分（変位）をサンプリングポイントごとに算出し、当該差分の絶対値が最大となるサンプリングポイント（タイミング）をピーク位置ＭａｘＩｎｄｅｘと定め、ピーク位置ＭａｘＩｎｄｅｘにおける差分（変位）を、ピーク差分ＭａｘＶａｌとして算出する（Ｓ２１）。

次に、処理部２１は、ピーク位置ＭａｘＩｎｄｅｘの前１００サンプルの差分を参照し、ピーク値ＭａｘＶａｌの０．２倍に相当する値に最初に達したサンプリングポイント（タイミング）を、基点ＢａｓｅＩｎｄｅｘとして検出する（Ｓ２２）。

１−９−３．ダフリ処理のフロー
図２３は、図２１におけるダフリ処理（Ｓ１２）のフローである（検出する工程の一例）。

先ず、運動解析装置２０の処理部２１は、基点以後の４サンプリングポイントから特徴量ＡＹを算出し、当該特徴量ＡＹが所定の閾値ｔｈ（例えばｔｈはゼロである。）を超えるか否かを判定する（Ｓ３１）。

そして、処理部２１は、特徴量ＡＹが閾値ｔｈを超えた場合（Ｓ３１Ｙ）は、ダフリが発生したと判定し（Ｓ３３）、そうでない場合（Ｓ３１Ｎ）は、ダフリが発生しなかったと判定する（Ｓ３２）。ダフリが発生したと判定した場合（Ｓ３２）には、信頼度算出の処理（Ｓ３６）へ移行する。

ダフリが発生したと判定した場合（Ｓ３３）には、インパクトを検出する処理を実行し（Ｓ３４）、ダフリ量の算出処理（Ｓ３５）を実行してから、信頼度算出の処理（Ｓ３６）へ移行する。

次に、処理部２１は、ｚ軸回りの角速度に基づくダフリ判定と、ｘ軸方向の加速度につ基づくダフリ判定とを実行し、３通りの判定結果を取得する。また、処理部２１は、信頼度Ｒａｙ、Ｒａｘ、Ｒａｚを重み付け平均することにより、総合的な信頼度を算出する。また、処理部２１は、３通りの判定結果に基づき総合判定結果を取得する（Ｓ３６）。

１−１０．作用効果
本実施形態の運動解析装置２０は、ゴルフクラブ３を用いたスイングを解析するものであって、処理部２１を有している。処理部２１は、適宜、センサーユニット１０の出力を取得する取得部として動作し、センサーユニット１０の出力のうち少なくとも加速度出力を用いてゴルフクラブ３のダフリを検出する検出部として動作する。

従って、スイング中にダフリが発生したか否かをユーザー２が客観的に把握することができる。因みに、検出の基準（閾値など）を適切に設定することにより、地面に置かれた芝や砂への単なる接触をダフリであると誤検出しないようにすることも可能である。その反対に、地面、芝、砂、との衝突を含めて衝突を検出することも可能である。

２．変形例
２−１．ゴルフクラブのバリエーション
なお、上記の実施形態では、運動具としてのゴルフクラブ３は、ドライバー、アイアン、パターの何れであってもよい。少なくともダフリの発生頻度が高いアイアンである場合に本実施形態のシステムが有効であると考えられる。

２−２．運動具のバリエーション
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１を例に挙げたが、本発明は、ホッケーのスティックなど、地面に置かれたボールを打球する他の運動具にも適用することができる。

２−３．機能分担のバリエーション
また、上記の各実施形態は、組み合わせることが可能である。また、上記の実施形態の一部の要件を省略することも可能である。上述した運動解析システム１の機能構成は、運動解析システム１の構成を理解容易にするために、主な処理内容に応じて分類したものである。構成要素の分類の仕方や名称によって、本願発明が制限されることはない。運動解析システム１の構成は、処理内容に応じて、さらに多くの構成要素に分類することもできる。また、１つの構成要素がさらに多くの処理を実行するように分類することもできる。また、各構成要素の処理は、１つのハードウェアで実行されてもよいし、複数のハードウェアで実行されてもよい。

２−４．フローのバリエーション
また、上述したフロー図の各処理単位は、運動解析システム１の処理を理解容易にするために、主な処理内容に応じて分割したものである。処理単位の分割の仕方や名称によって、本願発明が制限されることはない。運動解析システム１の処理は、処理内容に応じて、さらに多くの処理単位に分割することもできる。また、１つの処理単位がさらに多くの処理を含むように分割することもできる。また、処理の順番も上記フロー図に限られない。

２−５．その他
以上、本発明について実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。また、そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。また、本発明は、運動解析方法、プログラム、当該プログラムを記憶した記憶媒体として提供することもできる。なお、上記実施形態ではセンサーユニット１０と運動解析装置２０とを別体として説明したが、センサーユニット１０に運動解析装置２０の機能を搭載しても良い。機能の分担は、適宜に変更可能である（サーバー装置３０の機能についても同様）。

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
３ａ：シャフト部
３ｂ：打球部
３ｃ：打球面
１０：センサーユニット
２０：運動解析装置
２１：処理部
２１０：センサー情報取得部
２１１：運動解析部
２１３：画像生成部
２１４：出力処理部
２２：通信部
２３：操作部
２４：記憶部
２５：表示部
２６：音出力部

Claims (12)

1. 運動具を用いたスイングを解析する運動解析装置であって、
   慣性センサーの出力を取得する取得部と、
   前記慣性センサーの出力のうち少なくとも加速度出力を用いて前記運動具の地面への衝突を検出する検出部と、
   を有することを特徴とする運動解析装置。
2. 請求項１に記載の運動解析装置であって、
   前記慣性センサーの加速度出力には、
   前記運動具のシャフト部の長軸方向に発生する加速度のデータが含まれる、
   ことを特徴とする運動解析装置。
3. 請求項１又は２に記載の運動解析装置であって、
   前記検出部は、
   前記慣性センサーの加速度出力及び角速度出力を前記衝突の検出に用いる、
   ことを特徴とする運動解析装置。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の運動解析装置であって、
   前記検出部は、
   前記慣性センサーの出力を用いて前記運動具の前記地面への衝突量を算出する
   ことを特徴とする運動解析装置。
5. 請求項４に記載の運動解析装置であって、
   前記検出部は、
   前記衝突が検出されたタイミングにおける前記慣性センサーの出力値を基準値として、当該タイミングから前記慣性センサーの出力値が再び前記基準値となるまでの期間における前記慣性センサーの出力値に基づいて、前記衝突量の算出を行う
   ことを特徴とする運動解析装置。
6. 請求項４又は５に記載の運動解析装置であって、
   前記検出部は、
   前記運動具の打球部のスピードで前記慣性センサーの出力値を除算したものを、前記衝突量の算出に用いる、
   ことを特徴とする運動解析装置。
7. 請求項４乃至６の何れか一項に記載の運動解析装置であって、
   前記検出部は、
   前記慣性センサーの出力と前記運動具の前記地面への衝突量との間に成立する既知の関係に基づいて、前記地面への衝突量の算出を行う、
   ことを特徴とする運動解析装置。
8. 請求項１乃至７の何れか一項に記載の運動解析装置であって、
   前記検出部は、
   前記慣性センサーの出力を用いて前記運動具による被打撃物への衝突のタイミングを更に検出する
   ことを特徴とする運動解析装置。
9. 運動具を用いたスイングを解析する運動解析方法であって、
   慣性センサーの出力を取得する工程と、
   前記慣性センサーの出力のうち少なくとも加速度出力を用いて前記運動具の地面への衝突を検出する工程と、
   前記検出の結果を出力する工程と、
   を有することを特徴とする運動解析方法。
10. 運動具を用いたスイングを解析するプログラムであって、
    慣性センサーの出力を取得する工程と、
    前記慣性センサーの出力のうち少なくとも加速度出力を用いて前記運動具の地面への衝突を検出する工程とを、
    コンピューターに実行させることを特徴とするプログラム。
11. 請求項１〜１０の何れか一項に記載の運動解析装置と、
    前記慣性センサーと、
    を有することを特徴とする運動解析システム。
12. 運動具を用いたスイングを解析する運動解析装置であって、
    慣性センサーの出力を取得し、
    前記慣性センサーの出力のうち少なくとも加速度出力を用いて前記運動具の地面への衝突を検出する、
    ことを特徴とする運動解析装置。

Images