JP4622441B2 - ゴルフスウィング解析システムおよびそのプログラム - Google Patents

Description

本発明は、ゴルファがゴルフクラブをゴルフスウィングした際におけるゴルフスウィングを解析するシステムに関する。

従来から、ボールの飛びの方向を正確にかつ飛距離を長くするために、種々のゴルフクラブが製造され、例えば、ゴルフクラブのシャフト長さやクラブ重量やシャフト硬さ等の静的な特性を考慮して製造されてきた。
一方、ゴルフのスウィングフォームは、打たれたボールの飛びの方向を正確にかつ飛距離を長くするための重要な要素であることが知られており、種々のゴルフクラブの中から自分のゴルフスウィングに適したゴルフクラブを見出すことが従来よりゴルファにとって重要な関心事であった。
そのため、自分のゴルフスウィングに適したゴルフクラブを見出すために、自分のゴルフスウィングの特徴を直接かつ客観的に知り、それに応じて種々のゴルフクラブの中から適したゴルフクラブを選択することが望まれてきた。

このような技術としてスウィングフォーム診断装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
このスウィングフォーム診断装置は、差分画像処理法により、スウィングフォームの診断にとって重要となる特定動作点（アドレス時、テイクバック時、トップ時、ダウンスウィング時、インパクト時、フォロースルー時、フィニッシュ時など）を判定し、スウィング動作に関わる複数のフレームから診断者が意図したフレームを抽出することができる。
特開２００３−１１７０４５号公報

しかしながら、差分画像処理法における特定動作点の抽出は、撮影する対象物であるゴルフスウィングとその背景色に関する制限や、演算処理に費やす時間が膨大になるなどの問題を抱えていた。また、ゴルフスウィング中において背景が変化した場合には、十分な精度で特定のフレームを抽出することが困難であった。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、アドレス、トップやインパクトなど、ゴルフスウィング中における特定の状態を十分な精度で抽出し、この特定の状態と関連付けてゴルフクラブの挙動を動的に表示するゴルフスウィング解析システムおよびプログラムを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、ゴルフスウィングを解析するシステムであって、ゴルフスウィング中におけるゴルフクラブの測定点の位置および向きを含む時系列的な情報であるゴルフクラブ情報を取得する取得部と、前記取得部によって取得された前記ゴルフクラブ情報に基づいて、前記ゴルフスウィング中の特定の状態におけるゴルフクラブの位置を算出する演算部と、ゴルフスウィングした時間経過に伴った前記ゴルフクラブの位置をゴルフクラブの挙動として、前記特定の状態と対応付けて表示する表示部とを備える。
表示部は、複数ある前記特定の状態のうち、ある特定の状態から他の特定の状態までの前記ゴルフスウィング中の前記ゴルフクラブの挙動を動的に表示することが好ましい。

ゴルフスウィング中の前記特定の状態は、アドレス状態、トップ状態、インパクト状態およびフィニッシュ状態を含み、前記演算部は、ゴルフスウィング中におけるゴルフクラブの測定点の速度と、ゴルフスウィングする時間との関係を、ゴルフクラブの測定点の速度履歴として求め、ゴルフクラブの測定点の速度が最大となった時点を算出し、前記ゴルフクラブの測定点の速度が最大となった時点から、前記測定点の速度履歴を経過時間と逆方向に遡って検知し、前記ゴルフクラブの測定点の速度がゼロに近い所定の値になった時点に対応するゴルフクラブの位置を、トップ状態のゴルフクラブの位置として算出し、前記ゴルフクラブの速度が最大となった時点から前記測定点の速度履歴を経過時間と逆方向に遡って検知し、前記トップ状態の時点以前に前記ゴルフクラブの測定点の速度がゼロに近い所定の値になった時点に対応するゴルフクラブの位置を、アドレス状態のゴルフクラブの位置として算出し、ゴルフボールを打撃する際の打ち出し方向にＸ軸を設定し、前記アドレス状態におけるＸ軸上のゴルフクラブの測定点の位置を求め、ダウンスウィング中のゴルフクラブの測定点の位置が、前記アドレス状態におけるＸ軸上の前記ゴルフクラブの測定点の位置を超えない範囲で、最も接近したときのゴルフクラブの測定点の位置を、インパクト状態のゴルフクラブの位置として算出し、前記ゴルフクラブの測定点の速度が最大となった時点から前記測定点の速度履歴を時間の経過時間の方向に進んで検知し、前記ゴルフクラブの測定点の速度がゼロに近い所定の値になった時点に対応するゴルフクラブの位置を、フィニッシュ状態のゴルフクラブの位置として算出してもよい。

演算部は、ゴルフスウィング中におけるゴルフクラブの速度とゴルフスウィングする時間との関係を示す、ゴルフクラブの速度履歴を前記ゴルフクラブ情報に基づいて算出し、前記表示部は、このゴルフクラブの速度履歴を表示することが好ましい。
さらに、取得部は、前記ゴルフクラブのグリップ端の位置および向きを含む時系列な情報であるグリップ端情報を取得し、前記演算部は、ゴルフスウィング中におけるゴルフクラブのグリップ端の速度とゴルフスウィングする時間との関係を示す、グリップ端の速度履歴を、前記グリップ端情報に基づいて算出し、前記表示部は、このグリップ端の速度履歴を表示してもよい。
また、演算部は、インパクト直前の前記ゴルフクラブの測定点の速度および前記グリップ端の速度を演算し、前記表示部は、インパクト直前の前記ゴルフクラブの測定点の速度およびインパクト直前の前記グリップ端の速度を表示してもよい。
さらに、演算部は、前記インパクト直前の前記ゴルフクラブの測定点の速度および前記グリップ端の速度から、前記インパクト直前の前記ゴルフクラブの測定点の速度と前記グリップ端の速度との比率を算出し、前記表示部は、この比率を表示してもよい。

取得部は、磁気センサを取り付けてゴルフスウィングされたゴルフクラブの測定点またはグリップ端を計測することにより、前記ゴルフクラブ情報を取得することが好ましい。
取得部は、ゴルフスウィングをビデオ撮影して得られたビデオ映像を画像処理することにより、前記ゴルフクラブ情報を取得してもよい。

本発明の別の態様として、本発明は、ゴルフスウィングを解析するシステムにおいて実行されるプログラムであって、ゴルフスウィング中におけるゴルフクラブの測定点の位置および向きを含む時系列的な情報であるゴルフクラブ情報を取得するステップと、前記取得部によって取得された前記ゴルフクラブ情報に基づいて、前記ゴルフスウィング中の特定の状態における前記ゴルフクラブの位置を算出するステップと、ゴルフスウィングする時間に伴った前記ゴルフクラブの位置をゴルフクラブの挙動として、前記特定の状態と対応付けて表示するステップとをコンピュータにより実行させる。

本発明によれば、ゴルフスウィング中における特定の状態を十分な精度で抽出し、この特定の状態と関連付けてゴルフクラブの挙動を動的に表示するゴルフスウィング解析システムを提供することができる。
そうすることにより、ユーザはゴルフスウィングを様々な角度から解析し、ゴルフスウィングをより客観的に把握して、ゴルフスウィングの診断やゴルフスウィングの改善、またはそのゴルフスウィングに適したゴルフクラブの選定を行うことができる。

本発明に係るゴルフスウィング解析システムについて、添付の図面に示す実施形態を基に詳細に説明する。
図１は本発明のゴルフスウィング解析システムの一実施形態の概略を示す構成図である。
本実施形態のゴルフスウィング解析システムは、３次元位置方向計測装置１２、処理装置１４、操作装置１５、および表示装置１６によって実現され、ゴルフスウィング中のゴルフクラブ１８を３次元位置方向計測装置１２により計測して得られた情報を解析して、ユーザによる操作装置１５からの入力に応じた画面を表示装置１６に表示する。

３次元位置方向計測装置１２は、磁気センサを用いて、３次元位置座標値(Ｘ，Ｙ，Ｚ)、およびオイラー角（Ｐｉｔｃｈ，Ｙａｗ，Ｒｏｌｌ）の６自由度（６ＤＯＦ）を測定する装置であり、トランスミッタ１２ａと、レシーバ（磁気センサ）１２ｂと、コントローラ１２ｃとを有する。
トランスミッタ１２ａは、所定の範囲内に、強さと方向が既知の分布を持つ磁場を形成し、レシーバ１２ｂは、測定点に固定され、磁場を感知することにより、基準位置に対する３次元位置とオイラー角の情報を含んだ信号を出力し、コントローラ１２ｃは、この信号に基づいて、３次元空間における測定点の位置（以下、３次元位置（ｘ_ｍ，ｙ_ｍ，ｚ_ｍ）ともいう）の時系列データと向き（以下、オイラー角（θ_ｙ、θ_ｐ、θ_ｒ）ともいう）の時系列データとを生成する。

計測装置１２では、図１に示すように、ゴルフスウィングするゴルファの背後に固定して配置されたトランスミッタ１２ａが３種類の所定の磁場を次々に発生させる。移動および回転する測定点に固定されたレシーバ１２ｂは、トランスミッタ１２ａによって作られる３種類の磁場内で、位置および向きに対応して磁気を感知して、合計９つの出力電圧をコントローラ１２ｃに出力する。コントローラ１２ｃは、この出力電圧をデータ処理して、３次元空間におけるレシーバ１２ｂの位置と向き（オイラー角）のデータを得ることができる。

本実施形態では、レシーバ１２ｂは、グリップ端とゴルフクラブの所定点の２箇所に固定して、それぞれの測定点における３次元の位置と向きのデータを取得する。
グリップ端とはグリップ部の末端近傍の位置であり、ゴルフクラブの所定点とは、ゴルフクラブシャフト軸に沿って、グリップ端からゴルフクラブヘッド側に３４インチ以上離れた任意の位置である。

処理装置１４は、３次元位置方向計測装置１２によって測定された、３次元位置（ｘ_ｍ，ｙ_ｍ，ｚ_ｍ）の時系列データとオイラー角（θ_ｙ、θ_ｐ、θ_ｒ）の時系列データとを処理して、ゴルフスウィングの特定の状態であるアドレス、トップ、インパクトおよびフィニッシュにおけるゴルフクラブの測定点やグリップ端の時系列的な速度変化を示す速度履歴と、インパクト直前のゴルフクラブの測定点の速度やグリップ端の速度などを算出する。

この処理装置１４は、各種演算処理を実行するとともに各部を統括して制御する中央演算処理装置１４（ＣＰＵ）と、このＣＰＵのワークエリアとして機能したり、ＣＰＵによって実行される処理プログラムや、ＣＰＵによって実行される処理プログラムの処理結果や各種データ等を記憶するメモリとを備え、ＣＰＵとメモリはバスを介して接続される。
メモリとしては、コンデンサに電気を蓄えることによって、情報を記憶するＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、コンデンサを使用せず、論理回路でメモリを構成しているＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）や、ＣＰＵによる実行プログラムなどを記憶する不揮発性で読み取り専用なＲＯＭ（Read Only Memory）などの半導体記憶装置、あるいは、フレキシブルディスクなどの磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤといった光学ディスクなどがある。
また、処理装置１４は、Ｉ／Ｏインターフェースを介して、３次元位置方向計測装置１２、操作装置１５および表示装置１６に接続され、これらとの間でデータのやり取りを行う。

操作装置１５は、表示装置１６に表示された各種メニューをユーザによって選択させて得られる情報を処理装置１４へ入力するための装置であり、代表的なものとして、キーボードやマウスなどがある。

表示装置１６は、各種メニューボタン２６を表示して、ユーザに入力を促すとともに、処理装置１４によって処理された各種データを、ユーザがゴルフスウィングを解析しやすい形で画面に表示する。この表示装置１６は、代表的なものとしてはＬＣＤ、ＰＤＰおよびＣＲＴなどがある。
表示装置１６が表示する画面には、ゴルフスウィング中の各段階におけるゴルフクラブの挙動を動的に表示した画面があり、また、ゴルフクラブの測定点およびグリップ端の時系列的な速度変化（以下、速度履歴という）を同時表示した画面もある。

ここで、ゴルフスウィング中の各段階とは、アドレス、トップ、インパクトおよびフィニッシュなどゴルフスウィングにおける特定の状態によって規定される区間をいう。
すなわち、ゴルフスウィング中の各段階とは、アドレス状態からトップ状態までを指すバックスウィング、トップ状態からインパクト状態までを指すダウンスウィング、インパクト状態からフィニッシュ状態までを指すフォロースルーなどだけに限らず、トップ状態からインパクト状態までのような連続的な段階も含む。

ゴルフクラブの挙動を動的に表示するとは、例えば、ゴルフクラブを模擬的に線画を用いて表示し、時間の経過に伴ってゴルフクラブの軌跡を描画し、あたかもユーザが線画で表したゴルフクラブを把持してゴルフスウィングしているように表示することをいう。
このようにゴルフスウィング中の各段階におけるゴルフクラブの挙動を動的に表示することで、ユーザが所望するゴルフスウィング中の段階におけるゴルフスウィングをみることができる。したがって、ユーザはゴルフスウィングをより客観的に把握して、ゴルフスウィングの診断やゴルフスウィングの改善を行うことができる。

速度履歴とは、ゴルフスウィングされたゴルフクラブの所定位置における速度変化であり、ユーザが所望するゴルフスウィング中の各段階に応じて表示される。
ゴルフクラブの測定点の速度履歴は、ゴルフクラブシャフト軸に沿って、グリップ端からゴルフクラブヘッド側に３４インチ以上離れた任意の位置における速度履歴であり、グリップ端の速度履歴はグリップの末端近傍における速度履歴である。
このようにゴルフクラブの測定点の速度履歴とグリップ端の速度履歴を同時に表示することにより、ユーザはゴルフスウィングを様々な角度から解析することができる。例えば、ゴルファに適したゴルフクラブを選定する際に、ゴルフクラブの測定点の速度履歴のみならず、グリップ端の速度履歴をも考慮して、ゴルフクラブのフレックスなどを選定することができる。

図２を参照して、３次元位置方向計測装置について詳しく説明する。図２は３次元位置方向計測装置１２のブロック図の一例を示す。

３次元位置方向計測装置１２は、上述のように、所定の磁場を形成するトランスミッタ１２ａと、この磁場の強さや方向に応じて３軸方向の出力電圧を発生するレシーバ１２ｂと、コントローラ１２ｃとを有して構成される。

コントローラ１２ｃは、３種類の磁場を順次発生する駆動信号を生成する駆動回路１２ｄと、レシーバ１２ｂからの出力された信号を検出する検出回路１２ｅと、駆動回路１２ｄおよび検出回路１２ｅの制御を行い、検出回路１２ｅから送られる信号よりレシーバ１２ｂの３次元位置とオイラー角を求める制御ユニット１２ｆによって構成される。
コントローラ１２ｃは、トランスミッタ１２ａに所定の３種類の磁場を順次発生する駆動信号を生成するとともに、レシーバ１２ｂから出力された信号を検出する。

さらに、コントローラ１２ｃは、検出された信号よりデータ処理を行って、測定点の位置と、その向きの時系列データを算出する。
測定点の位置は、トランスミッタ１２ａの位置を基準位置とし、お互いに直交する３軸Ｘ，Ｙ，Ｚを基準とするレシーバ１２ｂの３次元位置（ｘ_ｍ，ｙ_ｍ，ｚ_ｍ）であり、測定点の向きは、Ｘ，Ｙ，Ｚ座標軸方向に対するレシーバ１２ｂの向きを表す姿勢角度、つまり、ヨー角、ピッチ角およびロール角で表されるオイラー角（θ_ｙ，θ_ｐ，θ_ｒ）である。

トランスミッタ１２ａとレシーバ１２ｂは、図２に示されるように、お互いに直交する３軸方向に各々ループ状に巻かれた３つのコイルによって構成される。
トランスミッタ１２ａは、ゴルフスウィングするゴルファの後方に配置され、レシーバ１２ｂは、ゴルフクラブ１８に固定される。また、トランスミッタ１２ａは駆動回路１２ｄに、レシーバ１２ｂは検出回路１２ｅに、各々接続される。

検出された信号よりデータ処理を行って、レシーバ１２ｂの位置（ｘ_ｍ，ｙ_ｍ，ｚ_ｍ）と、その向き（θ_ｙ，θ_ｐ，θ_ｒ）の時系列データを取得する方法について詳しく説明する。
駆動回路１２ｄは、制御ユニット１２ｆの指令信号に従って、周波数と位相が常時一定の同一信号を出力し、トランスミッタ１２ａの３軸方向に巻かれた３つのループ状コイルを順次励磁する。
各ループ状コイルは、励磁のたびに各々異なる磁場を発生し、この磁場に基づいてレシーバ１２ｂの３軸方向に巻かれた３つのループ状コイルに各々独立な電圧を発生させる。この電圧は、トランスミッタ１２ａの３つのループ状コイルによって励磁される３つの磁場それぞれに応じて、レシーバ１２ｂの３つのループ状コイルに発生する３つの独立した電圧であるため、合計９個（３×３個）の電圧が得られる。

一方、磁場を形成するトランスミッタ１２ａが、所定の位置に設置されているので、発生する磁場の強さと磁場の方向に関する分布は、トランスミッタ１２ａの設置された位置と方向を基準として算出される。
制御ユニット１２ｆは、検出回路１２ｅから送られてきた９つの電圧を用いて、３次元位置（ｘ_ｍ，ｙ_ｍ，ｚ_ｍ）とオイラー角（θ_ｙ，θ_ｐ，θ_ｒ）のデータを求める。

したがって、この形成された磁場に生じる９つの電圧を用いることによって、上記基準位置に対するレシーバ１２ｂの３次元位置（ｘ_ｍ，ｙ_ｍ，ｚ_ｍ）と、上記基準方向に対するオイラー角（θ_ｙ，θ_ｐ，θ_ｒ）とを求めることができる。
３次元位置方向計測装置１２で得られた３次元位置（ｘ_ｍ，ｙ_ｍ，ｚ_ｍ）とオイラー角（θ_ｙ，θ_ｐ，θ_ｒ）に関するデータは、処理装置１４に送られる。

なお、本実施形態では、レシーバ１２ｂは、図２に示されるように、お互いに直交する３軸方向に向いてコイルがループ状に巻かれているので、この３軸方向の向きの一つをゴルフクラブシャフト１９の軸方向に合わせ、さらに、残りの２軸方向のうちの１つをゴルフクラブの打撃方向に合わせるように、レシーバ１２ｂの方向を定めてゴルフクラブ１８の測定点に固定される。
このような３次元位置方向計測装置１２として、例えば、3SPACE FASTRAK (Polhemus社製）を挙げることができる。

図３は、ゴルフスウィング中におけるゴルファを、ゴルフボールの飛球方向に対して側面からみた時のゴルフクラブの挙動を表示した表示装置１６の表示画面の一例を示す。図３は、ゴルファの側面から見たときの、ゴルフスウィング中におけるトップの状態から、ダウンスウィング、インパクト、フォロースルーに至るまでのゴルフクラブの挙動を表す。
なお、図３では、スウィング中のゴルファに対して側面を投影面として設定しているため、ゴルファのスウィングを側面からみたときのゴルフクラブの挙動が表されるが、投影面はユーザによって適宜設定することができる。

このようなゴルフスウィング中のゴルフクラブの挙動の描画は、投影面に３次元位置（ｘ_ｍ，ｙ_ｍ，ｚ_ｍ）を投影し、オイラー角（θ_ｙ，θ_ｐ，θ_ｒ）の時系列データから算出されるゴルフクラブシャフトの向きに関する情報を加えることにより、作成することができる（詳しくは、特開２００１−１１２９０３号公報参照。）。

処理装置１４は、図４に示すクラブ速度とゴルフスウィング時間との関係を求め、これを用いてゴルフスウィング中における特定の状態を抽出する。
クラブ速度とゴルフスウィング時間との関係は、３次元位置（ｘ_ｍ，ｙ_ｍ，ｚ_ｍ）の時系列データから、スウィング時間ｔ_ｎにおける３次元位置（ｘ（ｔ_ｎ），ｙ（ｔ_ｎ），ｚ（ｔ_ｎ））を求め、下記式（１）を用いてクラブ速度Ｖｃ（ｔ_ｎ）を算出することにより得られる。
Ｖｃ（ｔ_ｎ）＝√（（ｘ（ｔ_ｎ）−ｘ（ｔ_ｎ−１））^２＋（ｙ（ｔ_ｎ）−ｙ（ｔ_ｎ−１））^２＋（ｚ（ｔ_ｎ）−ｚ（ｔ_ｎ−１））^２） ／ （ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１） ・・・（１）

すなわち、上記式（１）を用いて算出されたクラブ速度Ｖｃ（ｔ_ｎ）について、縦軸にクラブ速度をとり、横軸にスウィング時間をとってプロットすることにより、クラブ速度とスウィング時間との関係は求めることができる。

図４を参照して、ゴルフスウィング中における特定の状態についての抽出方法を説明する。

一般的に、ゴルフスウィング中におけるゴルフクラブの挙動は、アドレス、トップ、インパクト、およびフィニッシュに区分けすることができる。ゴルフスウィングはゴルファによって千差万別であるが、大多数のゴルファは以下のような手順でゴルフスウィングを行う。
アドレス状態では、ゴルファはゴルフクラブを握って構えており、ゴルフクラブは静止または略静止した状態に保たれる。

ゴルファは、ある軸を中心として体を捻って回転させてバックスウィングを行い、トップ状態を境にして、捻った体を元に戻すようにダウンスウィングする。
ダウンスウィングを行ったゴルファは、インパクト状態で、ゴルフクラブでゴルフボールを打撃し、ゴルフボールは所望の方向に向かって飛球する。ゴルファは打撃によりゴルフボールに大きなエネルギーを与えてゴルフボールの飛距離を伸ばそうとするので、インパクト状態付近においてクラブ速度は最大となる。
インパクト状態のあとクラブ速度は減速し、フィニッシュ状態でゴルフクラブは静止または略静止する。

このようなゴルフスウィングの特性を利用して、以下のようにしてゴルフスウィング中における特定の状態を抽出する。

上述のように、クラブ速度が最大となるのは、ゴルフスウィングがインパクト付近であって、インパクト状態前のときである。そこで、図４に示すように、上記クラブ速度とスウィング時間との関係からゴルフスウィング中におけるクラブ速度の最大値となるスウィング時間を求める。
ここで求めたクラブ速度の最大値をＶ_ｍａｘとし、クラブ速度が最大となるときのスウィング時間をクラブ速度最大時間ｔ_ｍａｘとする。

クラブ速度最大時間ｔ_ｍａｘからゴルフスウィング中におけるトップ状態の時間ｔ_ｔｏｐを算出し、トップ状態でのゴルフクラブの位置を抽出する。
ゴルフスウィングにおいては、トップ状態でクラブ速度はゼロもしくはゼロに近い値になり、そこからダウンスウィングしてインパクト状態までの間で、クラブ速度は最大となる。したがって、クラブ速度最大時間ｔ_ｍａｘからスウィング時間を遡り、クラブ速度がゼロもしくはゼロに近い値となったときのスウィング時間を、トップ状態の時間ｔ_ｔｏｐとみなすことができる。すなわち、クラブ速度最大時間ｔ_ｍａｘからスウィング時間をマイナス側に見ていき、クラブ速度がゼロに近い所定の値になったときに、ゴルフクラブはトップ状態であるとみなす。
したがって、クラブ速度最大時間ｔ_ｍａｘに係数ａを乗算した値ａ×Ｖ_ｍａｘを、トップ状態のスウィング時間ｔ_ｔｏｐを検知するための所定の値とする。なお、係数ａは、０．１以下、好ましくは０．０２以下とする。

この検知方法はクラブ速度がゼロ付近になったときにゴルフクラブはトップ状態にあるとみなしているが、クラブ速度が極小値になったときに、ゴルフクラブはトップ状態にあるとみなした場合には、トップ状態の時間ｔ_ｔｏｐを検知するためには、連続する最低５点以上で、かつそのトータルの時間が０．０２秒以上であるサンプル値を抽出し、そのサンプ値に関して最小二乗法を用いて２次関数で近似し、その２次関数の極小値とすることができる。

ゴルフスウィング中におけるアドレス状態の時間ｔ_ａｄｄを算出し、アドレス状態でのゴルフクラブの位置を抽出する。
ゴルフスウィングにおいては、アドレス状態でゴルファはゴルフクラブを握って構え、バックスウィングを行い、トップ状態を境にしてダウンスウィングし、インパクト状態でゴルフボールを打撃する。したがって、アドレス状態とトップ状態ではクラブ速度はゼロもしくはゼロに近い値となる。
そうすると、クラブ速度最大時間ｔ_ｍａｘからスウィング時間を遡った場合、クラブ速度はまずトップでゼロに近い値をとり、その後アドレス状態で再びゼロに近い値をとる。
したがって、インパクト状態付近におけるクラブ速度最大時間ｔ_ｍａｘからスウィング時間をマイナス側に見ていき、トップ位置を通過した後にクラブ速度が再びゼロに近い所定の値になったときのスウィング時間を、ゴルフクラブはアドレス状態にあるとみなすことができる。
クラブ速度最大時間ｔ_ｍａｘからスウィング時間をマイナス側に見て、トップを経過させるために、クラブ速度最大時間ｔ_ｍａｘから所定時間経過した後から抽出点の検知を始め、アドレス状態の時間ｔ_ａｄｄを抽出する。あるいは、トップを経過させるために、トップからインパクトまでのクラブ速度の最大値付近である、所定のクラブ速度に達した後から抽出点の検知を始め、アドレス状態の時間ｔ_ａｄｄを抽出してもよい。
アドレス状態の時間ｔ_ａｄｄの算出方法は、クラブ速度最大時間ｔ_ｍａｘに係数ｂを乗算した値ｂ×Ｖ_ｍａｘを、アドレス位置の時間ｔ_ａｄｄを検知するための所定の値とすることができる。なお、係数ｂは、０．０５以下、好ましくは０．０１以下とする。

ゴルフスウィング中におけるインパクト状態の時間ｔ_ｉｍｐを算出し、インパクト状態でのゴルフクラブの位置を抽出する。
ゴルファは、アドレス状態でゴルフクラブを握って構えたあと、バックスウィングを行い、トップを境にしてダウンスウィングし、インパクトでゴルフボールを打撃する。
そこで、打撃されるゴルフボールの打ち出し方向にＸ軸を設定すると、ゴルフクラブは、ゴルフスウィングがトップからダウンスウィングするに連れて、Ｘ軸上ではアドレス位置に近づき、アドレス位置を越えたあと、インパクト位置でゴルフボールを打撃する。

クラブ速度はインパクト状態付近で最大となるため、ゴルフボールを打撃する瞬間のゴルフクラブの位置であるインパクト状態を正確に抽出することは困難である場合が多い。
本発明では、アドレス状態の時間ｔ_ａｄｄにおけるＸ軸上のゴルフクラブの位置Ｘ（ｔ_ａｄｄ）を求め、ダウンスウィング中のゴルフクラブの位置Ｘ（ｔ）が位置Ｘ（ｔ_ａｄｄ）を超えない範囲であって、最も位置Ｘ（ｔ_ａｄｄ）に接近したときのスウィング時間をインパクト状態の時間ｔ_ｉｍｐとすることができる。

しかし、Ｘ軸上におけるアドレス状態とインパクト状態に大きな開きがあるゴルフスウィングの場合には、インパクト状態が正確でないためにインパクト状態の時間ｔ_ｉｍｐも正確に抽出されないおそれがある。
このような場合には、ゴルフスウィングをする前に、ゴルフクラブがゴルフボールに接触する位置Ｘ（ａ）を予め求めておいて、ダウンスウィング中のゴルフクラブの位置Ｘ（ｔ）を超えない範囲であって、最も位置Ｘ（ａ）に接近したときのスウィング時間をインパクト状態の時間ｔ_ｉｍｐとすればよい。
そうすることにより、Ｘ軸上におけるアドレス状態とインパクト状態に大きな開きがあるゴルフスウィングの場合においても、インパクト状態の時間ｔ_ｉｍｐを正確に抽出することができる。

ゴルフスウィング中におけるフィニッシュ状態の時間ｔ_ｆｉｎを算出し、フィニッシュ状態でのゴルフクラブの位置を抽出する。
ゴルフスウィングにおいては、インパクト状態付近でクラブ速度が最大となった後、フィニッシュ状態に移動するにつれクラブ速度は減速し、フィニッシュ状態ではクラブ速度はゼロもしくはゼロに近い値となる。すなわち、クラブ速度最大時間ｔ_ｍａｘからスウィング時間をプラス側に見ていき、クラブ速度がゼロに近い所定の値になったときに、ゴルフクラブはフィニッシュ状態にあるみなすことができる。
したがって、クラブ速度最大時間ｔ_ｍａｘに係数ｃを乗算した値ｃ×Ｖ_ｍａｘを、フィニッシュ状態の時間ｔ_ｆｉｎを検知するための所定の値とする。なお、係数ｃは、０．１以下、好ましくは０．０２以下とする。

図５は、本実施形態のゴルフスウィング解析システムにおける表示装置１６の表示画面の一例を示す図である。
表示画面は、ゴルフスウィング中の各段階におけるゴルフクラブの挙動を動的に表示した描画２０と、ゴルフクラブの測定点およびグリップ端の速度履歴を同時に表示したグラフ２２の他に、速度、加速度及び時間に関する解析結果２４と、画面に表示する各種データをユーザに選択させたり、指定させたりして、それらの情報を入力する各種メニューボタン２６とを含む。

解析結果２４には、速度に関する解析結果として、クラブ速度、グリップ端速度、グリップ端最高速度および比率が表示される。
クラブ速度は、ゴルフクラブシャフト軸に沿って、グリップ端からゴルフクラブヘッド側に３４インチ以上離れた任意の測定点におけるインパクト時の速度を示す。グリップ端速度は、ゴルフクラブのグリップ端近傍におけるインパクト時の速度を示す。
グリップ端最高速度は、トップ状態からインパクト状態におけるグリップ端の最高速度を示す。比率は、インパクト時におけるクラブ速度とグリップ速度で比率であり、上記クラブ速度を上記グリップ端速度で除算して得られる値である。
このように、速度に関する解析結果を表示することで、そのゴルフスウィングのダウンスウィングに関する特徴が分かる。

また、解析結果２４には、時間に関する解析結果として、アドレス状態からトップ状態までのスウィング時間と、トップ状態からインパクト状態までのスウィング時間とが表示される。
このように、スウィング時間に関する解析結果を表示することで、ゴルフスウィングにおけるバックスウィングとダウンスウィングの比率が分かる。

ゴルフクラブの速度履歴とグリップ端の速度履歴を同時に表示したグラフ２２は、クラブ速度およびグリップ端と時間との関係を示す。
図５では、クラブ速度は、ゴルフクラブシャフト軸に沿って、グリップ端からゴルフクラブヘッド側に３４インチ以上離れた任意の測定点における、トップ状態からインパクト状態までの速度履歴を示す。
グリップ端速度は、ゴルフクラブのグリップ部の末端付近におけるトップ状態からインパクト状態までの速度履歴を示す。

このように、ゴルフクラブの速度履歴とグリップ端の速度履歴とを同時に示すと、スウィングの速さとともに、ダウンスウィングにおける特性などを解析することができる。
例えば、図５では、トップ状態からインパクト状態までクラブ速度は増加し続けるのに対し、グリップ端速度はトップ状態から徐々に増加し、やがて極大値を向かえて減少している。一般的にゴルフクラブのフレックスは、ゴルファのスウィングスピードに応じて選定するが、ゴルフクラブの速度履歴とグリップ端の速度履歴とを同時に示し、ダウンスウィングにおける特性をも考慮して、そのゴルファに適したゴルフクラブのフレックスを選定することができる。

操作装置１５によるユーザからの入力を受け付けるメニューボタン２６には、表示領域の選択ボタン、視点の選択ボタン、描画の開始ボタンおよび描画消去ボタンが含まれる。

表示領域の選択ボタンは、ゴルフスウィングにおける特定の状態によって規定されるゴルフスウィング中の各段階を選択させるためのボタンであり、表示領域の選択ボタンが押下されることにより、線画として表示されるゴルフスウィングの段階が設定される。
図６（ａ）は、ゴルフスウィングにおける特定の状態が、アドレス状態からトップ状態までのゴルフクラブの挙動を表示しており、「アドレスからトップ」ボタンが押下された場合に表示されるゴルフクラブの挙動を表示する描画の一例を示す。図６（ｂ）はゴルフスウィングにおける特定の状態が、アドレス状態からインパクト状態までのゴルフクラブの挙動を表示しており、「アドレスからインパクト」ボタンが押下された場合に表示されるゴルフクラブの挙動を表示する描画の一例を示す。図６（ｃ）は、ゴルフスウィングにおける特定の状態が、トップ状態からインパクト状態までのゴルフクラブの挙動を表示しており、「トップからインパクト」ボタンが押下された場合に表示されるゴルフクラブの挙動を表示する描画の一例を示す。図６（ｄ）は、ゴルフスウィングにおける特定の状態が、トップ状態からフィニッシュ状態までのゴルフクラブの挙動を表示しており、「トップからフィニッシュ」ボタンが押下された場合に表示されるゴルフクラブの挙動を表示する描画の一例を示す。図７（ａ）は、ゴルフスウィングにおける特定の状態が、インパクト状態からフィニッシュ状態までのゴルフクラブの挙動を表示しており、「インパクトからフィニッシュ」ボタンが押下された場合に表示されるゴルフクラブの挙動を表示する描画の一例を示す。

ゴルフクラブは、実際には３次元空間において移動するのに対し、表示装置１６では２次元平面で表示される。そこで、本発明では、複数の視点から捉えたゴルフクラブの挙動を表示するために、視点の選択ボタンを有する。
視点の選択ボタンは、ゴルフクラブの挙動を表示した線画について、ゴルフクラブの挙動を捉える視点を選択させるためのボタンであり、視点の選択ボタンが押下されることにより、線画として表示されるゴルフクラブの視点が設定される。すなわち、視点の選択ボタンによって、ゴルフクラブの挙動を投影する投影面が設定される。なお、任意視点入力は、操作装置１５によって数値が入力されることにより、入力された任意の視点から捉えたゴルフクラブの挙動を表示することができる。
視点の選択ボタンには「正面」、「上方」、「側面」および「任意視点入力」がある。図６（ａ）から（ｄ）と、図７（ａ）は、ゴルフクラブの挙動を表示する描画を示し、「正面」ボタンが押下された場合に表示されるゴルフクラブの挙動の描画を示す。図７（ｂ）はゴルフクラブの挙動を表示する描画を示し、「上方」ボタンが押下された場合に表示されるゴルフクラブの挙動を表示する描画の一例を示す。図７（ｃ）はゴルフクラブの挙動を表示する描画を示し、「側面」ボタンが押下された場合に表示されるゴルフクラブの挙動を表示する描画の一例を示す。図７（ｄ）はゴルフクラブの挙動を表示する描画を示し、視点としてＸが飛距離方向、Ｙが上方向の右手座標において、Ｘ：−１、Ｙ：０、Ｚ：１を指定した「任意視点入力」ボタンが押下された場合に表示されるゴルフクラブの挙動を表示する描画の一例を示す。

描画の開始ボタンは、選択された段階におけるゴルフクラブの挙動の表示を開始するためのボタンであり、表示領域と視点が選択されたあとに、描画の開始ボタンが押下されると、表示装置１６は、あたかもゴルファによってゴルフクラブが振られたかのようなゴルフクラブの挙動を線画で動的に表示する。
描画消去ボタンは、表示したゴルフクラブの挙動を消去し、リセットするためのボタンである。

このようにゴルフクラブの挙動を線画で動的に表示することにより、ゴルフスウィングをより客観的に把握して、ゴルフスウィングの診断やゴルフスウィングの改善を行うことができる。

図８を参照してゴルフスウィング解析システムの処理の流れについて説明する。

処理装置１４はクラブ位置および向きを含む時系列データを取得する（ステップＳ１０１）。処理装置１４は、３次元位置方向計測装置によって計測されたゴルフクラブの位置およびその向きの時系列データを取得する。すなわち、３次元位置方向計測装置から処理装置１４に３次元位置座標（ｘ_ｍ，ｙ_ｍ，ｚ_ｍ）とオイラー角（θ_ｙ，θ_ｐ，θ_ｒ）の時系列データが伝送され、処理装置１４がこのデータを受信する。

処理装置１４は特定の状態におけるゴルフクラブの位置を抽出する（ステップＳ１０２）。処理装置１４は、ゴルフクラブの位置およびその向きの時系列データを用いて、クラブ速度とスウィング時間との関係を求め、ゴルフスウィング中における特定の状態でのゴルフクラブの時間を算出し、その時間におけるゴルフククラブの位置を抽出する。

処理装置１４は各種演算を実行する（ステップＳ１０３）。処理装置１４は、ゴルフクラブやグリップ端の時系列的な速度変化を示す速度履歴や、インパクト直前のゴルフクラブの速度やグリップ端の速度など各種演算処理を実行する。

処理装置１４は演算結果を出力する（ステップＳ１０４）。処理装置１４は、ステップＳ１０３で実行した演算処理の結果を表示するため、表示装置１６に表示データを伝送する。
表示データを受信した表示装置１６は、ゴルフクラブおよびグリップ端の速度履歴を同時に表示したグラフ２２と、速度、加速度及び時間に関する解析結果２４と、各種メニューボタン２６とを表示する。

ゴルフクラブの挙動を描画する条件を設定する（ステップＳ１０５）。表示装置１６は、表示される各種メニューボタン２６によってユーザに描画条件の設定を促し、操作装置１５によって描画条件が処理装置１４に入力される。ここで設定される条件は、具体的には、ゴルフクラブの挙動を表示するゴルフスウィングの段階と、そのゴルフクラブの挙動を捉える視点、つまりゴルフクラブの挙動を投影する面である。

表示装置１６はゴルフクラブの挙動を動的に表示する（ステップＳ１０６）。処理装置１４は、ステップＳ１０５で設定された描画条件に従って、ゴルフスウィング中のある段階におけるゴルフクラブの挙動を動的に表示するための処理を実行し、表示データとして表示装置１６に伝送する。表示データを受信した表示装置１６は、ゴルフスウィング中のある段階におけるゴルフクラブの挙動を動的に表示する。

こうして表示装置１６には、ゴルフスウィング中の各段階におけるゴルフクラブの挙動を動的に表示した描画２０と、ゴルフクラブおよびグリップ端の速度履歴を同時に表示したグラフ２２と、速度、加速度及び時間に関する解析結果とが表示される。
この表示画面から、ユーザはゴルフスウィングを様々な角度から解析し、ゴルフスウィングをより客観的に把握して、ゴルフスウィングの診断やゴルフスウィングの改善、またはそのゴルフスウィングに適したゴルフクラブの選定を行うことができる。

上記実施形態では、ゴルフスウィング解析システムは、３次元位置方向計測装置、処理装置１４、操作装置１５および表示装置１６によって実現され、３次元位置方向計測装置は磁気センサを用いてゴルフクラブの位置および向きを求めたが、本発明はこれに限定されない。
３次元位置方向計測装置は、ゴルフスウィング中におけるゴルフクラブの測定点の位置および向きを測定することができる装置であればよく、ビデオカメラで撮影した画像に特定の画像処理を施し、ゴルフクラブを点追跡することによって、ゴルフクラブの測定点の位置および向きを測定することができる装置であってもよい。

さらに、本発明は、ゴルフスウィング中におけるゴルフクラブの測定点の位置および向きを測定する計測装置を用いることなく、予め測定され記憶装置に格納されたゴルフクラブの測定点の位置および向きを処理装置１４が読み取ることにより、ゴルフクラブの測定点の位置および向きを取得してもよい。
例えば、ゴルフクラブの位置および向きを予め測定しておき、ゴルフクラブの位置および向きに関する情報を、持ち運び可能な記憶媒体に記憶させる。この情報を処理装置１４が記憶媒体から読み込むことにより、ゴルフクラブの測定点の位置および向きに関する情報を取得することができる。
あるいは、測定されたゴルフクラブの測定点の位置および向きに関する情報をデータベータなどに格納しておき、そのデータベースから処理装置１４がネットワークを介してゴルフクラブの位置および向きに関する情報を取得することもできる。

上記実施の形態では、ゴルフクラブシャフト軸に沿って、グリップ端からゴルフクラブヘッド側に３４インチ以上離れた任意の位置であるゴルフクラブの測定点と、グリップの末端近傍におけるグリップ端における３次元位置とその向きを取得したが、本発明はこれに限定されない。ゴルフクラブシャフト軸に沿って任意の点に測定点を配置し、各測定点のデータを基にゴルフクラブシャフト軸上の任意の位置に関する位置情報を算出し取得してもよい。

以上、本発明に係るゴルフクラブ解析システムについて詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。

本発明のゴルフスウィング解析システムの一実施形態の概略を示す構成図である。 ３次元位置方向計測装置のブロック図である。 ゴルフスウィング中におけるゴルファ側面からみた時のゴルフクラブの挙動を表示した表示装置１６の表示画面の一例を示す図である。 クラブ速度とゴルフスウィング時間との関係を示す図である。 ゴルフスウィング解析システムにおける表示装置の表示画面の一例を示す図である。 ゴルフスウィング中の各段階におけるゴルフクラブの挙動を動的に表示した画面の一例を示す図である。 ゴルフスウィング中の各段階におけるゴルフクラブの挙動を動的に表示した画面の一例を示す図である。 ゴルフスウィング解析システムの処理の流れを示すフロー図である。

符号の説明

１２ ３次元位置方向計測装置
１２ａ トランスミッタ
１２ｂ レシーバ
１２ｃ コントローラ
１２ｄ 駆動回路
１２ｅ 検出回路
１２ｆ 制御ユニット
１４ 処理装置
１５ 操作装置
１６ 表示装置
１８ ゴルフクラブ

Claims (9)

1. ゴルフスウィングを解析するシステムであって、
   ゴルフスウィング中におけるゴルフクラブの測定点の位置および向きを含む時系列的な情報であるゴルフクラブ情報を取得する取得部と、
   前記取得部によって取得された前記ゴルフクラブ情報に基づいて、前記ゴルフスウィング中の特定の状態におけるゴルフクラブの位置を算出する演算部と、
   ゴルフスウィングした時間経過に伴った前記ゴルフクラブの位置をゴルフクラブの挙動として、前記特定の状態と対応付けて表示する表示部とを備えるものであり、
   前記ゴルフスウィング中の前記特定の状態は、アドレス状態、トップ状態、インパクト状態およびフィニッシュ状態を含み、
   前記演算部は、ゴルフスウィング中におけるゴルフクラブの測定点の速度と、ゴルフスウィング時間との関係を、ゴルフクラブの測定点の速度履歴として求め、ゴルフクラブの測定点の速度が最大となった時点を算出し、
   前記ゴルフクラブの測定点の速度が最大となった時点から、前記測定点の速度履歴を経過時間と逆方向に遡って検知し、前記ゴルフクラブの測定点の速度がゼロに近い所定の値になった時点に対応するゴルフクラブの位置を、トップ状態のゴルフクラブの位置として算出し、
   前記ゴルフクラブの速度が最大となった時点から前記測定点の速度履歴を経過時間と逆方向に遡って検知し、前記トップ状態の時点以前に前記ゴルフクラブの測定点の速度がゼロに近い所定の値になった時点に対応するゴルフクラブの位置を、アドレス状態のゴルフクラブの位置として算出し、
   ゴルフボールを打撃する際の打ち出し方向にＸ軸を設定し、前記アドレス状態におけるＸ軸上のゴルフクラブの測定点の位置を求め、ダウンスウィング中のゴルフクラブの測定点の位置が、前記アドレス状態におけるＸ軸上の前記ゴルフクラブの測定点の位置を超えない範囲で、最も接近したときのゴルフクラブの測定点の位置を、インパクト状態のゴルフクラブの位置として算出し、
   前記ゴルフクラブの測定点の速度が最大となった時点から前記測定点の速度履歴を経過時間の方向に進んで検知し、前記ゴルフクラブの測定点の速度がゼロに近い所定の値になった時点に対応するゴルフクラブの位置を、フィニッシュ状態のゴルフクラブの位置として算出することを特徴とするゴルフスウィング解析システム。
2. 前記表示部は、複数ある前記特定の状態のうち、ある特定の状態から他の特定の状態までの前記ゴルフスウィング中の前記ゴルフクラブの挙動を動的に表示する請求項１に記載のゴルフスウィング解析システム。
3. 前記演算部は、ゴルフスウィング中におけるゴルフクラブの速度とゴルフスウィング時間との関係を示す、ゴルフクラブの速度履歴を前記ゴルフクラブ情報に基づいて算出し、
   前記表示部は、このゴルフクラブの速度履歴を表示する請求項１に記載のゴルフスウィング解析システム。
4. 前記取得部は、前記ゴルフクラブのグリップ端の位置および向きを含む時系列な情報であるグリップ端情報を取得し、
   前記演算部は、ゴルフスウィング中におけるゴルフクラブのグリップ端の速度とゴルフスウィング時間との関係を示す、グリップ端の速度履歴を、前記グリップ端情報に基づいて算出し、
   前記表示部は、このグリップ端の速度履歴を表示する請求項３に記載ゴルフスウィング解析システム。
5. 前記演算部は、インパクト直前の前記ゴルフクラブの測定点の速度および前記グリップ端の速度を演算し、前記表示部は、インパクト直前の前記ゴルフクラブの測定点の速度およびインパクト直前の前記グリップ端の速度を表示する請求項４に記載のゴルフスウィング解析システム。
6. 前記演算部は、前記インパクト直前の前記ゴルフクラブの測定点の速度および前記グリップ端の速度から、前記インパクト直前の前記ゴルフクラブの測定点の速度と前記グリップ端の速度との比率を算出し、前記表示部は、この比率を表示する請求項５に記載のゴルフスウィング解析システム。
7. 前記取得部は、磁気センサを取り付けてゴルフスウィングされたゴルフクラブの測定点またはグリップ端を計測することにより、前記ゴルフクラブ情報を取得する請求項１乃至６のいずれか１項に記載のゴルフスウィング解析システム。
8. 前記取得部は、ゴルフスウィングをビデオ撮影して得られたビデオ映像を画像処理することにより、前記ゴルフクラブ情報を取得する請求項１乃至６のいずれか１項に記載のゴルフスウィング解析システム。
9. ゴルフスウィングを解析するシステムにおいて実行されるプログラムであって、
   ゴルフスウィング中におけるゴルフクラブの測定点の位置および向きを含む時系列的な情報であるゴルフクラブ情報を取得するステップと、
   前記取得された前記ゴルフクラブ情報に基づいて、前記ゴルフスウィング中の特定の状態における前記ゴルフクラブの位置を算出するステップと、
   ゴルフスウィング時間に伴った前記ゴルフクラブの位置をゴルフクラブの挙動として、前記特定の状態と対応付けて表示するステップとをコンピュータにより実行させるものであり、
   さらに、前記ゴルフスウィング中の前記特定の状態は、アドレス状態、トップ状態、インパクト状態およびフィニッシュ状態を含むものであり、
   前記ゴルフスウィング中の特定の状態における前記ゴルフクラブの位置を算出するステップにおいて、前記ゴルフスウィング中におけるゴルフクラブの測定点の速度と、ゴルフスウィング時間との関係を、ゴルフクラブの測定点の速度履歴として求め、ゴルフクラブの測定点の速度が最大となった時点を算出し、
   前記ゴルフクラブの測定点の速度が最大となった時点から、前記測定点の速度履歴を経過時間と逆方向に遡って検知し、前記ゴルフクラブの測定点の速度がゼロに近い所定の値になった時点に対応するゴルフクラブの位置を、トップ状態のゴルフクラブの位置として算出し、
   前記ゴルフクラブの速度が最大となった時点から前記測定点の速度履歴を経過時間と逆方向に遡って検知し、前記トップ状態の時点以前に前記ゴルフクラブの測定点の速度がゼロに近い所定の値になった時点に対応するゴルフクラブの位置を、アドレス状態のゴルフクラブの位置として算出し、
   ゴルフボールを打撃する際の打ち出し方向にＸ軸を設定し、前記アドレス状態におけるＸ軸上のゴルフクラブの測定点の位置を求め、ダウンスウィング中のゴルフクラブの測定点の位置が、前記アドレス状態におけるＸ軸上の前記ゴルフクラブの測定点の位置を超えない範囲で、最も接近したときのゴルフクラブの測定点の位置を、インパクト状態のゴルフクラブの位置として算出し、
   前記ゴルフクラブの測定点の速度が最大となった時点から前記測定点の速度履歴を経過時間の方向に進んで検知し、前記ゴルフクラブの測定点の速度がゼロに近い所定の値になった時点に対応するゴルフクラブの位置を、フィニッシュ状態のゴルフクラブの位置として算出するステップをコンピュータにより実行させることを特徴とするプログラム。

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