JP2018126180A - 運動解析方法および表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で運動解析が可能な運動解析方法および表示方法を提供する。
【解決手段】本発明の運動解析方法は、センサーユニット１０の出力を用いて、静止動作が検出された状態でスイングにおける第１の運動情報を測定する通常モードと、センサーユニット１０の出力を用いて、静止動作が検出されない状態でスイングの第２の運動情報を測定する通常モードより解析項目が少ない簡易モードと、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、運動解析方法および表示方法に関する。

従来、ゴルフのスイングをカメラで撮影し、撮影画像をもとにスイングを解析するカメラシステムが知られているが、このようなカメラシステムでは、大掛かりな装置が必要な上に設置場所を選ぶため、簡易に計測することができず利便性が悪い。
これに対して、特許文献１では、ゴルフクラブに３軸の加速度センサーと３軸のジャイロセンサーを装着し、これらの慣性センサーの出力を用いてスイングを解析する装置が提案されており、この装置を用いればカメラが不要となり利便性が向上する。また、スイング前に、被験者やゴルフクラブの姿勢が静止するアドレス姿勢を検出し、このアドレス姿勢（初期姿勢）情報に基づいてスイングを解析しているため、精度の良い解析結果を得ることができる。

特開２０１５−１３００７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の運動解析方法は、繰り返しスイングを行う場合には、毎回初期姿勢を検出するため、数秒間の静止状態が必要となり、解析結果を参考にスイングを修正するのに時間を要し煩わしいという課題があった。

本発明は、上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、以下の適用例又は形態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方法は、慣性センサーの出力を用いて、静止動作が検出された状態でスイングにおける第１の運動情報を測定する第１のモードと、前記慣性センサーの出力を用いて、静止動作が検出されない状態でスイングの第２の運動情報を測定する前記第１のモードより解析項目が少ない第２のモードと、を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、スイングの第２の運動情報を測定する第２のモードは、第１のモードより解析項目が少ないため、第１の運動情報を測定する第１のモードに比べ、短時間で第２の運動情報を測定することができる。そのため、第１の運動情報に基づく高精度のスイング解析結果と、短時間で測定した第２の運動情報に基づくスイング解析結果と、の比較を短時間で行うことができる。よって、短時間でスイングを修正できるという効果が得られる。また、第２のモードによる測定を繰り返し行う場合には、より短時間でスイング解析結果の比較を行うことができる。

［適用例２］上記適用例に記載の運動解析方法において、前記第１の運動情報と前記第２の運動情報とを同一座標系で出力することが好ましい。

本適用例によれば、第１の運動情報と第２の運動情報とを同一座標系で出力することにより、第１の運動情報と第２の運動情報とを容易に比較することができる。つまり、第１の運動情報に基づくスイング解析結果と、第２の運動情報に基づくスイング解析結果と、を同一座標系に出力することで２つのスイング解析結果を容易に比較することができ、２つのスイング解析結果の違いを正確に確認することができる。

［適用例３］上記適用例に記載の運動解析方法において、前記第１の運動情報と前記第２の運動情報とに含まれる角度情報を基準化して出力することが好ましい。

本適用例によれば、第１の運動情報と第２の運動情報とに含まれる角度情報を基準化して出力することにより、角度情報に基づいて第１の運動情報と第２の運動情報とを比較することができるので、第１の運動情報と第２の運動情報との違いをより正確に確認することができる。

［適用例４］上記適用例に記載の運動解析方法において、前記角度情報は前記スイングにおけるターゲット方向であることが好ましい。

本適用例によれば、角度情報がスイングにおけるターゲット方向であることにより、スイングのターゲット方向に対する第１の運動情報と第２の運動情報とを比較することができるので、２つのターゲット方向の違いを確認することができる。

［適用例５］上記適用例に記載の運動解析方法において、前記基準化する値は、所定のスイングにおける角度情報であることが好ましい。

本適用例によれば、基準化する値が、所定のスイングにおける角度情報であることにより、スイング間の差異をより正確に確認することができる。

［適用例６］本適用例に係る表示方法は、慣性センサーの出力を用いて、スイングにおける第１の運動情報を測定する第１のモードと、前記慣性センサーの出力を用いて、スイングの第２の運動情報を測定する前記第１のモードより解析項目が少ない第２のモードと、を備え前記第１の運動情報と前記第２の運動情報とを同一座標系で表示することを特徴とする。

本適用例によれば、第１の運動情報と第２の運動情報とを同一座標系で表示することにより、第１の運動情報と第２の運動情報とを容易に比較することができる。つまり、第１の運動情報に基づくスイング解析結果と第２の運動情報に基づくスイング解析結果とを同時に見ることができるため、容易に比較することができ、２つのスイング解析結果の違いをより正確に確認することができる。

［適用例７］上記適用例に記載の表示方法において、所定のスイングにおける前記運動情報を強調表示することが好ましい。

本適用例によれば、所定のスイングにおける運動情報を強調表示することにより、所定のスイングを容易に確認することができ、他のスイングとの比較がし易くなる。

［適用例８］上記適用例に記載の表示方法において、前記スイングの順に前記運動情報に番号又は記号を付記することが好ましい。

本適用例によれば、スイングの順に運動情報に番号又は記号を付記することにより、スイング初回時からスイング最終回時までの違いを順序だって確認することができる。

［適用例９］上記適用例に記載の表示方法において、前記スイングの順に前記運動情報を薄く表示することが好ましい。

本適用例によれば、スイングの順に運動情報を薄く表示することにより、スイング初回時からスイング最終回時までの違いを順序だって確認することができる。

本実施形態に係る運動解析方法における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および向きの一例を示す図。 本実施形態において被験者が行う動作の手順を示す図。 ゴルフクラブの初期姿勢の一例を示す図。 ゴルフクラブの初期姿勢の一例を示す図。 図４Ａおよび図４Ｂのゴルフクラブおよびセンサーユニットをシャフトの長軸に垂直な平面で切った断面図。 図４Ａおよび図４Ｂのゴルフクラブおよびセンサーユニットをシャフトの長軸に垂直な平面で切った断面図。 本実施形態に係る運動解析方法における運動解析システムの構成例を示す図。 本実施形態に係る運動解析方法における運動解析処理の手順の一例を示すフローチャート図。 本実施形態に係る表示方法を示す図。 本実施形態に係る表示方法を示す図。 本実施形態に係る表示方法を示す図。 本実施形態に係る表示方法を示す図。 本実施形態に係る表示方法を示す図。

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（運動解析装置）を用いた運動解析方法を例に挙げて説明する。

＜運動解析システム＞
まず、本実施形態に係る運動解析方法における運動解析システムの概要について、図１および図２を参照して説明する。
［運動解析システムの概要］
図１は、本実施形態に係る運動解析方法における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。図２は、センサーユニットの装着位置および向きの一例を示す図である。

本実施形態の運動解析方法で用いる運動解析システム１は、図１に示すように、センサーユニット１０（慣性センサーの一例）および運動解析装置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。

センサーユニット１０は、図２に示すように、３つの検出軸（ｘ軸（第２検出軸の一例），ｙ軸（第１検出軸の一例），ｚ軸（第３検出軸の一例））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部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、グリップ部も含まれる。

被験者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、被験者２が行う動作の手順を示す図である。図３に示すように、被験者２は、まず、ゴルフクラブ３を握ってアドレスの姿勢をとり、静止する（Ｓ１）。次に、静止する（ＹＥＳ）場合、被験者２は、所定時間以上（例えば、１秒以上）静止する（Ｓ２）。その後、被験者２は、スイング動作を行い、ゴルフボール４を打球する（Ｓ３）。これが、本実施形態における運動解析方法の第１のモードであり、通常モードと称して説明する。

また、アドレスの姿勢で静止しない（ＮＯ）場合、被験者２は、スイング動作を行い、ゴルフボール４を打球する（Ｓ３）。これが、本実施形態における運動解析方法の第２のモードであり、簡易モードと称して説明する。

なお、通常モードは初期姿勢情報を用いてスイング動作を解析するため、解析精度が高い。これに対し、簡易モードは初期姿勢情報を取得しないため、短時間でスイング動作の解析が可能であるが、解析項目が少ないため解析精度が低い。従って、本実施形態における運動解析方法は、解析精度の高い通常モードと解析精度は低いが短時間での測定が可能な簡易モードとの両方を有している。

被験者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、被験者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。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。

本実施形態の運動解析方法における通常モードの場合、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、被験者２がゴルフクラブ３を構えた時（アドレス時）におけるゴルフクラブ３のシャフトの長軸回りの回転角度やシャフトの傾斜角度を計算し、当該回転角度や傾斜角度を用いて、ゴルフクラブ３の初期姿勢情報を生成する。ゴルフクラブ３の初期姿勢情報は、例えば、被験者２のアドレス時における、ライ角（ゴルフクラブ３のシャフトの傾斜角）、フェース角（ゴルフクラブ３のフェースの方位角）、ロフト角（ゴルフクラブ３のフェースの傾斜角）等の一部又は全部を含んでもよい。

また、運動解析装置２０は、ゴルフクラブ３の初期姿勢情報とセンサーユニット１０が計測したデータとを用いて、被験者２がゴルフクラブ３を用いて打球したスイング（第１の運動情報）を解析する。

さらに、運動解析装置２０は、ゴルフクラブ３の初期姿勢情報を用いて、被験者２の構え方（アドレス姿勢）に関するアドバイス情報を生成し、当該アドバイス情報を画像、音声、振動等により被験者２に提示する。

次に、簡易モードの場合には、センサーユニット１０が計測したデータを用いて、被験者２がゴルフクラブ３を用いて打球したスイング（第２の運動情報）を解析する。
また、通常モードと簡易モードとを繰り返し解析する場合には、通常モードで得られた初期姿勢情報を用いて、簡易モードのスイング（第２の運動情報）の解析を行っても構わない。

なお、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。

図４Ａおよび図４Ｂは、ゴルフクラブ３の初期姿勢の一例を示す図である。本実施形態では、打球のターゲット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（ワールド座標系）を定義し、図４Ａおよび図４ＢにはＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が表記されている。ターゲットラインとは、例えば、ボールをまっすぐ飛ばす方向を指す。図４Ａおよび図４Ｂは、ゴルフクラブ３およびゴルフボール４をＸＺ平面に投影した図である。図４Ａは、被験者２が、ゴルフクラブ３のシャフトの長軸が打球のターゲット方向に対して垂直になるようにアドレスした場合の図である。一方、図４Ｂは、被験者２が、ゴルフクラブ３のグリップがヘッドよりも打球方向側にくるようにアドレスした場合、すなわち、被験者２がゴルフクラブ３のロフトを立ててハンドファーストに構えた場合の図である。

また、図５Ａおよび図５Ｂは、それぞれ、図４Ａおよび図４Ｂに対してゴルフクラブ３およびセンサーユニット１０をシャフトの長軸に垂直な平面で切った断面図である。被験者２が図４Ｂのようにハンドファーストに構えた場合、図４Ａのように構えた場合に対して、ゴルフクラブ３は、シャフトの長軸回りにハンドファーストの程度に応じた角度θだけ回転した状態になる。

慣性センサーの計測データを用いて、ゴルフクラブ３のシャフトの重力方向に対する傾きを特定することはできるが、重力加速度に垂直な方向の角度、すなわち方位角を特定することはできない。そのため、通常モードでは、例えば、被験者２のアドレス時においてセンサーユニット１０のｘ軸が打球のターゲット方向を向いている前提のもと、センサーユニット１０のｘ軸を水平面に投影した軸をＸ軸（方位角０°）としている。この場合、被験者２が図４Ｂのようなハンドファーストのアドレス姿勢をとるとセンサーユニット１０のｘ軸が打球のターゲット方向を向かないため、スイング解析の精度が劣化する場合がある。

本実施形態の運動解析方法では、図２に示したように、ｙ軸をゴルフクラブ３のシャフトの長軸方向に合わせて、ゴルフクラブ３にセンサーユニット１０を装着する。そして、被験者２が、例えば、図４Ａのようなアドレス姿勢をとった時のゴルフクラブ３の姿勢、すなわち、打球のターゲット方向に対してシャフトを垂直に立てたときのゴルフクラブ３の姿勢を基準姿勢と定義する。従って、ゴルフクラブ３の初期姿勢が基準姿勢のとき、図５Ａに示すように、ゴルフクラブ３の基準姿勢に対する初期姿勢のシャフトの長軸回りの回転角度は０°であり、センサーユニット１０は、ｙ軸がシャフトの長軸方向、ｘ軸が打球のターゲット方向、ｚ軸がｘ軸とｙ軸とに直交する下向きの方向をそれぞれ向くので、ｘ軸が水平になる。そのため、ｘ軸方向の重力加速度の計測値がゼロとなる。一方、被験者２が、図４Ｂのようなハンドファーストのアドレス姿勢をとった場合、図５Ｂに示すように、ゴルフクラブ３の基準姿勢に対する初期姿勢のシャフトの長軸回りの回転角度θが生じるため、ｘ軸方向に重力加速度成分が計測される。そこで、本実施形態の運動解析方法における簡易モードでは、運動解析装置２０は、被験者２がスイングを開始する時点のセンサーユニット１０の計測データ（重力加速度の計測データ）を用いてこの回転角度θを計算し、ゴルフクラブ３の初期姿勢（スイングを開始する時点の姿勢）を特定する。これにより、運動解析装置２０は、スイングを開始する時点を基準姿勢（ターゲットラインに対してフェースがゼロ）として、スイング解析を精度よく行うことができる。

［運動解析システムの構成］
図６は、センサーユニット１０および運動解析装置２０の構成例を示す図である。図６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１００、角速度センサー１１０、信号処理部１２０および通信部１３０を含んで構成されている。

加速度センサー１００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軸加速度の大きさおよ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１１０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軸角速度の大きさおよ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１２０は、加速度センサー１００と角速度センサー１１０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１３０に出力する。

加速度センサー１００および角速度センサー１１０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１２０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、加速度データおよび角速度データを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１２０は、加速度センサー１００および角速度センサー１１０の温度補正処理を行う。なお、加速度センサー１００および角速度センサー１１０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１００と角速度センサー１１０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１２０が、加速度センサー１００の出力信号と角速度センサー１１０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１３０は、信号処理部１２０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１２０に送る処理等を行う。信号処理部１２０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２００、通信部２１０、操作部２２０、ＲＯＭ２３０、ＲＡＭ２４０、記録媒体２５０、表示部２６０、音出力部２７０を含んで構成されており、例えば、パーソナルコンピューター（ＰＣ）やスマートフォンなどの携帯機器であってもよい。

通信部２１０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２００に送る処理や、処理部２００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２２０は、ユーザーからの操作データを取得し、処理部２００に送る処理を行う。操作部２２０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。

ＲＯＭ２３０は、処理部２００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。

ＲＡＭ２４０は、処理部２００の作業領域として用いられ、ＲＯＭ２３０から読み出されたプログラムやデータ、操作部２２０から入力されたデータ、処理部２００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記憶部である。

記録媒体２５０は、処理部２００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する不揮発性の記憶部である。また、記録媒体２５０は、処理部２００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てもよい。

また、本実施形態では、ＲＯＭ２３０、ＲＡＭ２４０、あるいは記録媒体２５０には、ゴルフクラブ３の仕様情報（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）、センサーユニット１０の装着位置（ゴルフクラブ３のヘッドあるいはグリップエンドからの距離）の情報、被験者２の腕の長さや重心の位置等の情報が記憶されており、これらの情報は処理部２００によって使用される。

表示部２６０は、処理部２００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２６０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２２０と表示部２６０の機能を実現するようにしてもよい。

音出力部２７０は、処理部２００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２７０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２００は、ＲＯＭ２３０あるいは記録媒体２５０に記憶されているプログラム、あるいはネットワークを介してサーバーから受信してＲＡＭ２４０や記録媒体２５０に記憶した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２１０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２００は、当該プログラムを実行することにより、データ取得部２０１、回転角度計算部２０２、傾斜角度計算部２０３、初期姿勢情報生成部２０４、運動解析部２０５、アドバイス情報生成部２０６、記憶処理部２０７、表示処理部２０８および音出力処理部２０９として機能する。

データ取得部２０１は、通信部２１０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および計測データを取得し、記憶処理部２０７に送る処理を行う。

記憶処理部２０７は、データ取得部２０１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ＲＡＭ２４０に記憶させる処理を行う。

回転角度計算部２０２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）を用いて、ゴルフクラブ３の基準姿勢に対するシャフトの長軸回りの回転角度θを計算する処理を行う。本実施形態では、回転角度計算部２０２は、ゴルフクラブ３が初期姿勢の時にセンサーユニット１０が計測するｘ軸方向の加速度とｚ軸方向の加速度とを用いて、回転角度θを計算する。なお、回転角度θは、本実施形態におけるスイングの運動情報に含まれる角度情報に相当する。

傾斜角度計算部２０３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）を用いて、ゴルフクラブ３に対する傾斜角度ψを計算する処理を行う。傾斜角度計算部２０３は、ゴルフクラブ３が初期姿勢の時にセンサーユニット１０が計測するｘ軸方向の加速度、ｚ軸方向の加速度、およびｚ軸方向の加速度の合成加速度を計算し、ｙ軸方向の加速度と合成加速度とを用いて傾斜角度ψを計算する。なお、傾斜角度ψは、本実施形態におけるスイングの運動情報に含まれる角度情報に相当する。

従って、スイングの運動情報に含まれる角度情報であるゴルフクラブ３のヘッド部における回転角度θと傾斜角度ψとが解れば、ボールの打球方向であるスイングのターゲット方向を検出することができる。よって、スイングの角度情報がスイングにおけるターゲット方向と言える。

初期姿勢情報生成部２０４は、回転角度θ、傾斜角度ψ、ゴルフクラブ３の仕様としてのライ角、フェース角、ロフト角等の一部又は全部の情報を用いて、ゴルフクラブ３の初期姿勢情報を生成する処理を行う。ゴルフクラブ３の初期姿勢情報は、例えば、被験者２のアドレス時のライ角、フェース角、ロフト角等の一部又は全部の情報を含んでもよい。

運動解析部２０５は、通常モードの場合には、ゴルフクラブ３の初期姿勢情報とセンサーユニット１０が出力する計測データ（加速度データおよび角速度データ）とを用いて、被験者２のスイング（第１の運動情報）を解析し、運動解析情報を生成する処理を行う。また、簡易モードの場合には、センサーユニット１０が出力する計測データ（加速度データおよび角速度データ）を用いて、被験者２のスイング（第２の運動情報）を解析し、運動解析情報を生成する処理を行う。

通常モードの場合、具体的には、運動解析部２０５は、まず、ＲＡＭ２４０に記憶された、被験者２の静止動作時（アドレス時）の計測データを用いてオフセット量を計算する。次に、運動解析部２０５は、ＲＡＭ２４０に記憶された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、被験者２のスイング動作中（図３のステップＳ３の動作中）のセンサーユニット１０の位置および姿勢を計算する。運動解析部２０５は、例えば、センサーユニット１０の初期位置をＸＹＺ座標系の原点（０，０，０）とし、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ことができる。また、運動解析部２０５は、ゴルフクラブ３が初期姿勢の時のセンサーユニット１０の姿勢を初期姿勢として、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ことができる。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、クオータニオン（四元数）などで表現することができる。

なお、センサーユニット１０の信号処理部１２０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１００および角速度センサー１１０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２０５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２０５は、ゴルフクラブ３のシャフトの長さや重心の位置、センサーユニット１０の装着位置、ゴルフクラブ３の特徴（剛体である等）や人体の特徴（関節の曲がる方向が決まっている等）を考慮した運動解析モデル（二重振子モデル等）を定義し、センサーユニット１０の位置および姿勢の情報、ゴルフクラブ３のシャフトの長さや重心の位置、センサーユニット１０の装着位置、被験者２の特徴（腕の長さや重心の位置等）の情報を用いて、この運動解析モデルの軌跡を計算する。

また、運動解析部２０５は、ＲＡＭ２４０に記憶された時刻情報と計測データを用いて、被験者２のスイング動作の期間において打球したタイミング（時刻）を検出する。本実施形態では、運動解析部２０５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被験者２が打球したタイミング（時刻）を特定する。そして、運動解析部２０５は、打球時（インパクト時）の運動解析モデルの位置および姿勢と、ゴルフクラブ３の仕様としてのライ角、フェース角、ロフト角等の一部又は全部の情報とを用いて、被験者２の打球時のライ角、フェース角、ロフト角等の一部又は全部を計算し、これらの情報を含む姿勢情報（打球時におけるゴルフクラブの姿勢情報）を生成する。

さらに、運動解析部２０５は、運動解析モデルの軌跡や打球時におけるゴルフクラブ３の姿勢情報等を用いて運動解析情報を生成する。運動解析情報は、例えば、スイングの軌跡（ゴルフクラブ３のヘッドの軌跡）、バックスイングからフォロースルーまでのスイングのリズム、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）、Ｖゾーン、ゴルフクラブ３の減速率の情報、あるいは、被験者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である。

アドバイス情報生成部２０６は、ゴルフクラブ３の初期姿勢情報や運動解析情報を用いて、被験者２の構え方（アドレス姿勢）に関するアドバイス情報を生成する処理を行う。アドバイス情報は、例えば、ハンドファーストになっているか否か、どの程度のハンドファーストであるか、ハンドファーストにする（しない）ための方法、理想的なアドレス姿勢等の情報であってもよい。

なお、被験者２の理想的なアドレス姿勢はゴルフクラブ３の種類や被験者２の身体的特徴やスイングの癖等により異なるため、アドバイス情報生成部２０６は、ゴルフクラブ３の特徴や運動解析モデルの軌跡の情報等も考慮した所定の演算を行い、アドバイス情報を生成してもよい。

記憶処理部２０７は、ＲＯＭ２３０、ＲＡＭ２４０および記録媒体２５０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２０７は、データ取得部２０１から受け取った時刻情報と計測データを対応づけてＲＡＭ２４０に記憶させる処理の他、初期姿勢情報、運動解析情報、アドバイス情報等をＲＡＭ２４０に記憶させ、あるいは、記録として残したい場合は記録媒体２５０に記憶させる処理も行う。

表示処理部２０８は、表示部２６０に対して各種の画像（文字や記号等も含む）を表示させる処理を行う。例えば、表示処理部２０８は、被験者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、ＲＡＭ２４０あるいは記録媒体２５０に記憶されている運動解析情報やアドバイス情報を読み出して表示部２６０に運動解析用の画像やアドバイス用の画像を表示させる処理を行う。また、表示処理部２０８は、ＲＡＭ２４０あるいは記録媒体２５０に記憶されている初期姿勢情報等を読み出して表示部２６０に各種の画像を表示させてもよい。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２０８は、通信部２１０を介してセンサーユニット１０にこれらの画像を送信し、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。
なお、表示部２６０における表示方法については、後述する。

音出力処理部２０９は、音出力部２７０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２０９は、被験者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、ＲＡＭ２４０あるいは記録媒体２５０に記憶されている運動解析情報やアドバイス情報を読み出して音出力部２７０に運動解析用の音やアドバイス用の音を出力させてもよい。また、音出力処理部２０９は、ＲＡＭ２４０あるいは記録媒体２５０に記憶されている初期姿勢情報等を読み出して音出力部２７０に各種の音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２０９は、通信部２１０を介してセンサーユニット１０にこれらの音を送信し、センサーユニット１０の音出力部に各種の音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の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被験者２に提示してもよい。

＜運動解析方法＞
次に、本実施形態に係る運動解析方法について、図７を参照して説明する。
［通常モード］
図７は、通常モードにおける処理部２００による運動解析処理の手順の一例を示すフローチャート図である。

本実施形態の運動解析方法における通常モードは、図７に示すように、まず、処理部２００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２００は、工程Ｓ１０において、被験者２のスイング運動（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から被験者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２００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被験者２の静止動作（アドレス動作）（図３のステップＳ２の動作）を検出する（Ｓ２０）。処理部２００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、被験者２に静止状態を検出したことを通知し、被験者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。静止動作を行う事で精度の高いスイング解析を行う事ができる。この時、被験者２に対して静止動作を指示する表示を行っても良い。

次に、処理部２００は、センサーユニット１０から取得した計測データ（被験者２の静止動作（アドレス動作）における計測データ）を用いて、ゴルフクラブ３の初期姿勢の基準姿勢に対するシャフトの長軸回りの回転角度θを計算する（Ｓ３０）。

次に、処理部２００は、センサーユニット１０から取得した計測データ（被験者２の静止動作（アドレス動作）における計測データ）を用いて、ゴルフクラブ３の初期姿勢におけるシャフトの鉛直方向に対する傾斜角度ψを計算する（Ｓ４０）。

次に、処理部２００は、回転角度θ、傾斜角度ψ、ゴルフクラブ３の仕様としてのライ角、フェース角、ロフト角等の情報を用いて、被験者２のアドレス時のライ角、フェース角、ロフト角等を計算し、ゴルフクラブ３の初期姿勢情報を生成する（Ｓ５０）。

次に、処理部２００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、被験者２が打球したタイミングを検出する（Ｓ６０）。

また、処理部２００は、工程Ｓ６０の処理と並行して、被験者２のスイング動作中のセンサーユニット１０の位置と姿勢を計算する処理（Ｓ７０）、および、センサーユニット１０の位置と姿勢の変化から運動解析モデルの軌跡を計算する処理（Ｓ８０）を行う。処理部２００は、例えば、センサーユニット１０の初期位置をＸＹＺ座標系の原点とし、センサーユニット１０が計測する加速度データから重力加速度の方向を特定し、ＸＹＺ座標系での初期姿勢を計算する。その後、処理部２００は、センサーユニット１０が計測する加速度データを積分して位置を計算するとともに、センサーユニット１０が計測する角速度データを用いて回転計算を行って姿勢を計算する。さらに、処理部２００は、センサーユニット１０の位置および姿勢、ゴルフクラブ３の仕様情報、センサーユニット１０の装着位置、被験者２の特徴情報等を用いて運動解析モデルの軌跡を計算する。

次に、処理部２００は、運動解析モデルの軌跡やゴルフクラブ３の仕様情報等を用いて、被験者２の打球時のゴルフクラブ３の姿勢（ライ角、フェース角、ロフト角等）等を計算し、運動解析情報を生成する（Ｓ９０）。

その後、生成した運動解析情報を用いて表示部２６０に表示する表示情報を生成する（Ｓ１００）。ここで、表示情報とは、例えば、通常モードで測定した運動情報に含まれる角度情報に基づいて、簡易モードの角度情報を基準化した運動情報であり、同一座標系の表示部２６０等に出力し表示することで、通常モードと簡易モードとを容易に比較することができる。

最後に、処理部２００は、初期姿勢情報や運動解析情報を用いて、アドレス姿勢に関するアドバイス情報を生成する（Ｓ１１０）。
なお、図７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。

［簡易モード］
また、簡易モードにおける運動解析方法は、図７に示す通常モードにおいて、初期姿勢情報を取得するための工程２０〜工程５０と、初期姿勢情報を用いてアドバイス情報を生成する工程１１０と、が除かれている。換言すると、簡易モードでは静止動作が検出されない状態で、センサーユニット１０から取得した計測データを用いて、工程６０〜工程１００が行われる。従って、所定時間以上静止しないので、測定時間や解析時間が少なく短時間でスイングの確認ができる。

なお、本実施形態の運動解析方法は、通常モードと簡易モードとを備えているので、通常モードでの測定を行った後に、簡易モードを繰り返し行うことで、通常モードにおける運動情報に含まれる角度情報を基準とし、簡易モードにおける角度情報を基準化して、容易に比較することができる。また、簡易モードのみを繰り返し行う場合には、最初のスイング又は最後のスイング又は途中のスイング等の所定のスイングにおける角度情報を基準とし、その他のスイングにおける角度情報を基準化して表示することで、簡易モードにおけるスイングを容易に比較することができる。

以上に説明したように、本実施形態の運動解析方法では、第２のモードである簡易モードによるスイング（第２の運動情報）測定が、初期姿勢情報を取得する第１のモードである通常モードより解析項目が少ないため、スイング（第１の運動情報）を測定する通常モードに比べ、短時間でスイング（第２の運動情報）を測定することができる。そのため、通常モードによる高精度なスイング解析結果と、短時間で測定した簡易モードによるスイング解析結果と、の比較を短時間で行うことができるので、短時間でスイングを修正することができるという効果が得られる。

また、通常モードによるスイング（第１の運動情報）の解析結果と、簡易モードによるスイング（第２の運動情報）の解析結果と、を同一座標系の表示部２６０に出力し表示することで、通常モードによるスイング（第１の運動情報）解析結果と、簡易モードによるスイング（第２の運動情報）解析結果と、の２つのスイング解析結果を容易に比較することができ、２つのスイング解析結果の違いを容易に確認することができる。

また、通常モードによるスイング（第１の運動情報）の解析結果と、簡易モードによるスイング（第２の運動情報）の解析結果と、に含まれる角度情報を基準化して出力することにより、角度情報に基づいて通常モードによるスイング（第１の運動情報）解析結果と、簡易モードによるスイング（第２の運動情報）解析結果と、の２つのスイング解析結果を容易に比較することができ、２つのスイング解析結果の違いを容易に確認することができる。

また、角度情報がスイングにおけるターゲット方向であることにより、スイングのターゲット方向に対する通常モードによるスイング（第１の運動情報）の解析結果と、簡易モードによるスイング（第２の運動情報）の解析結果と、を比較することができるので、２つのターゲット方向の違いを容易に確認することができる。

また、基準化する値である角度情報が、最初のスイング又は最後のスイング又は途中のスイング等の所定のスイングにおける角度情報であることにより、スイング間の差異を容易に確認することができる。

また、通常モードによってスイングを解析するか、簡易モードによってスイングを解析するかを選択する画面を、図３に示す静止する（Ｓ１）動作の前に表示部２６０に出力しても良い。なお、このような表示を行わない場合、処理部２００によって自動的に通常モードか簡易モードかを判定しても良い。

＜表示方法＞
次に、本実施形態に係る表示方法について、図８〜図１２を参照して説明する。
図８〜図１２は、本実施形態に係る表示方法を示す図である。
図８および図９は、通常モードで測定した第１の運動情報であるスイング解析結果と簡易モードで測定した第２の運動情報であるスイング解析結果を表示部２６０の同一座標系に表示したものである。
図８は、被験者２の正面からのゴルフクラブ３のヘッド部におけるスイング軌跡（バックスイングとダウンスイング）を表示したものであり、通常モードで測定したスイング解析結果と簡易モードで測定したスイング解析結果とを表示している。また、最初に通常モードで測定し、その後、簡易モードで複数回（一例として５回）測定した例を示している。ここで、太い実線で強調表示したものが、通常モードにおけるスイング軌跡であり、細い実線で表示したのが、複数回行った簡易モードにおけるスイング軌跡である。

なお、本実施形態では通常モードで測定したスイング開始時のゴルフクラブ３のヘッド部の位置や角度情報を基準として、各簡易モードで測定したスイング開始時のゴルフクラブ３のヘッド部の位置や角度情報を基準化して表示してある。そのため、高精度の解析結果である通常モードのスイング軌跡に対して、簡易モードにおけるスイング軌跡を容易に比較することができる。

次に、図９は、ゴルフボール４の打球方向とは反対側から見た、通常モードおよび簡易モードにおけるスイング軌跡を表示したものである。図８と同様に、通常モードにおけるスイング軌跡を太線で強調表示してあり、通常モードのスイング軌跡と簡易モードのスイング軌跡との違いを容易に確認することができる。なお、本実施形態では、線の太さで強調表示したが、これに限定されることはなく、線の色の違いや線種（点線、破線等）で違いを表示しても構わない。

また、本実施形態では、図８および図９に示すように、通常モードの解析結果（スイング軌跡）を強調表示しているが、これ限定されることはなく、最初のスイング又は最後のスイング又は途中のスイング等の所定のスイングを選択し強調表示しても構わない。
このように、所定のスイングの解析結果のみを強調表示することにより、所定のスイングの解析結果が確認し易くなり、他のスイングの解析結果との比較がし易くなる。

次に、図１０および図１１は、解析結果の中からスイングにおけるテンポとリズムとの関係を表示部２６０に表示したものである。図１０は、通常モードおよび簡易モードに関わらず、スイング順（測定順）ごとの解析結果を番号を付記して表示した例を示している。そのため、例えば、目標を点線内領域と設定し、目標に対して、何番目のスイングが目標に近いかを確認することができる。なお、スイング順は番号でなく、アルファベット等の記号で表示しても構わない。
図１１は、スイング順（測定順）ごとの解析結果を色の濃淡で表示した例を示しており、一番目が白く、回数が増えるにつれて徐々に濃く（黒く）なり、最後のスイングは黒で表示している。
このように、スイング順の解析結果ごとに、番号又は記号の付記や濃淡を付けて表示することにより、スイング初回時からスイング最終回時までの解析結果の違いを順序だって確認することができる。

次に、図１２は、解析結果の中からスイングにおけるインパクト、スピード、回転、およびテンポを数値で表示部２６０に表示したものである。通常モードと簡易モードにおける解析結果を数値で表示部２６０の同一座標系に表示することにより、２つのスイングの差異が確認し易い。なお、インパクトについては簡易モードにおいて解析精度が低いので数値を表示していない。このように、簡易モードで解析精度が低い解析項目については、予め解るので表示しないようにすることもできる。

以上に説明したように、本実施形態の表示方法では、通常モードで測定したスイング解析結果（第１の運動情報）と簡易モードで測定したスイング解析結果（第２の運動情報）とを同一座標系で表示することにより、通常モードによるスイング解析結果と簡易モードによるスイング解析結果とを容易に比較することができる。つまり、通常モードによるスイング解析結果と簡易モードによるスイング解析結果とを同時に見ることができるため、容易に比較することができ、２つのスイング解析結果の違いをより正確に確認することができる。

また、所定のスイングにおける解析結果（運動情報）を強調表示することにより、所定のスイングの解析結果が確認し易くなり、他のスイングの解析結果との比較がし易くなる。

また、スイングの順に解析結果（運動情報）に番号又は記号を付記して表示したり、スイングの順に解析結果を薄く表示することにより、スイング初回時からスイング最終回時までの解析結果の違いを順序だって確認することができる。

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、方法および結果が同一の構成、あるいは目的およ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…被験者、３…ゴルフクラブ、４…ゴルフボール、１０…センサーユニット、２０…運動解析装置、１００…加速度センサー、１１０…角速度センサー、１２０…信号処理部、１３０…通信部、２００…処理部、２０１…データ取得部、２０２…回転角度計算部、２０３…傾斜角度計算部、２０４…初期姿勢情報生成部、２０５…運動解析部、２０６…アドバイス情報生成部、２０７…記憶処理部、２０８…表示処理部、２０９…音出力処理部、２１０…通信部、２２０…操作部、２３０…ＲＯＭ、２４０…ＲＡＭ、２５０…記録媒体、２６０…表示部、２７０…音出力部。

Claims (9)

1. 慣性センサーの出力を用いて、静止動作が検出された状態でスイングにおける第１の運動情報を測定する第１のモードと、
   前記慣性センサーの出力を用いて、静止動作が検出されない状態でスイングの第２の運動情報を測定する前記第１のモードより解析項目が少ない第２のモードと、
   を備えることを特徴とする運動解析方法。
2. 前記第１の運動情報と前記第２の運動情報とを同一座標系で出力することを特徴とする請求項１に記載の運動解析方法。
3. 前記第１の運動情報と前記第２の運動情報とに含まれる角度情報を基準化して出力することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の運動解析方法。
4. 前記角度情報は前記スイングにおけるターゲット方向であることを特徴とする請求項３に記載の運動解析方法。
5. 前記基準化する値は、所定のスイングにおける角度情報であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の運動解析方法。
6. 慣性センサーの出力を用いて、スイングにおける第１の運動情報を測定する第１のモードと、
   前記慣性センサーの出力を用いて、スイングの第２の運動情報を測定する前記第１のモードより解析項目が少ない第２のモードと、を備え、
   前記第１の運動情報と前記第２の運動情報とを同一座標系で表示することを特徴とする表示方法。
7. 所定のスイングにおける前記運動情報を強調表示することを特徴とする請求項６に記載の表示方法。
8. 前記スイングの順に前記運動情報に番号又は記号を付記することを特徴とする請求項６に記載の表示方法。
9. 前記スイングの順に前記運動情報を薄く表示することを特徴とする請求項６に記載の表示方法。