JP6361134B2 - スイング評価装置およびスイング評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、打撃具のスイングを評価するスイング評価装置およびスイング評価方法に関する。

従来、野球のバットスイングなど、打撃具を用いてスイングする競技において、スイングの最速ポイントが、本来意図されている目標方向と合っているかが、スイングを評価する評価指標の１つとなっている。このような評価は、選手の技量の評価やトレーニングの一手法として重要視されている。
たとえば、下記特許文献１では、赤外線センサを用いて、バットの軌道が所定の範囲を通過しているかどうかを判定する手法が開示されている。

国際公開第２００４／０７６００７号

しかしながら、上述した従来技術では、バットの軌跡が意図する範囲内にあるか、すなわち目標方向を向いているか否かは判別することができるが、目標方向に対するスイング速度の情報は得ることができない。

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、スイングの目標方向と打撃具の速度との関係を評価することができるスイング評価装置およびスイング評価方法を提供することを目的とする。

上述した問題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明にかかるスイング評価方法は、打撃具のスイングを評価するスイング評価方法であって、前記スイングの目標方向に対する前記打撃具の速度である目標方向速度を測定する目標方向速度測定工程と、前記スイング中の前記打撃具の速度を継続的に記録した履歴速度を測定する履歴速度測定工程と、前記目標方向速度と、前記履歴速度とに基づいて、前記スイングを評価する評価工程と、を含み、前記評価工程は、前記目標方向速度の最高値と前記履歴速度の最高値との差が小さいほど前記スイングに対する評価を高くする、ことを特徴とする。
請求項２の発明にかかるスイング評価装置は、打撃具のスイングを評価するスイング評価装置であって、前記スイングの目標方向に対する前記打撃具の速度である目標方向速度を測定する目標方向速度測定手段と、前記スイング中の前記打撃具の速度を継続的に記録した履歴速度を測定する履歴速度測定手段と、前記目標方向速度と、前記履歴速度とに基づいて、前記スイングを評価する評価手段と、を備え、前記評価手段は、前記目標方向速度の最高値と前記履歴速度の最高値との差が小さいほど前記スイングに対する評価を高くする、ことを特徴とする。
請求項３の発明にかかるスイング評価装置は、前記目標方向速度測定手段は、前記目標方向に指向方向を向けたドップラーセンサである、ことを特徴とする。
請求項４の発明にかかるスイング評価装置は、前記目標方向速度測定手段は、前記目標方向を測定方向とする光センサである、ことを特徴とする。
請求項５の発明にかかるスイング評価装置は、前記履歴速度測定手段は、前記打撃具の３次元方向における加速度、角速度、角加速度のうち少なくとも１つを測定する慣性センサである、ことを特徴とする。
請求項６の発明にかかるスイング評価装置は、前記履歴速度測定手段は、磁気センサである、ことを特徴とする。

本発明によれば、スイングの目標方向に対する打撃具の速度である目標方向速度と、スイング中の打撃具の速度を継続的に記録した履歴速度とを用いてスイングを評価する。これにより、スイングの目標方向と打撃具の速度との関係を客観的に評価することができ、選手の技量の向上やトレーニング品質の向上を図ることができる。
本発明によれば、目標方向速度の最高値と履歴速度の最高値との差が小さいほどスイングに対する評価を高くする。これにより、打撃具の移動方向が目標方向に向いている時に最高速度となるスイングの評価が高くなり、この評価に基づいてトレーニング等をおこなうことにより、目標方向に対するボールの飛距離や速度の向上を図ることができる。
本発明によれば、比較的小型な測定機器が普及しているドップラーセンサを用いて目標方向速度を測定することができ、スイング評価装置の機器構成を簡素化することができる。
本発明によれば、光センサを用いて精度よく目標方向速度を測定することができる。
本発明によれば、比較的小型な測定機器が普及している慣性センサを用いて履歴速度を測定することができ、スイング評価装置の機器構成を簡素化することができる。
本発明によれば、従来より広く用いられている磁気センサを用いて履歴速度を測定することができる。

実施の形態にかかるスイング評価装置１０の構成を示す説明図である。 ドップラーセンサ１２の外観を示す斜視図である。 ドップラーセンサ１２の構成を示すブロック図である。 慣性センサ１４の外観を示す図である。 慣性センサ１４の構成を示すブロック図である。 コンピュータ１６の構成を示すブロック図である。 本実施の形態のスイング評価方法の手順を示すフローチャートである。 スイング評価マップの一例である。 目標方向速度の最高値の抽出方法を模式的に示す図である。 スイング中における野球バット２０の挙動を示す図である。 スイング中における野球バット２０の挙動を示す図である。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかるスイング評価装置およびスイング評価方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。本実施の形態では、打撃具として野球用のバットを用いる場合を例にして説明する。

（実施の形態）
図１は、実施の形態にかかるスイング評価装置１０の構成を示す説明図である。
スイング評価装置１０は、ドップラーセンサ１２と、慣性センサ１４と、コンピュータ１６とによって構成され、打撃具のスイングを評価する。
ドップラーセンサ１２は、スイングの目標方向に対する打撃具の速度である目標方向速度を測定する目標方向速度測定手段であり、慣性センサ１４は、スイング中の打撃具の速度を継続的に記録した履歴速度を測定する履歴速度測定手段であり、コンピュータ１６は、目標方向速度と、履歴速度とに基づいて、スイングを評価する評価手段である。
ここで、スイング評価装置１０におけるスイングの評価とは、打撃具がボールを打撃する際の目標方向に対する打撃具の速度である。
打撃具のスイング時の速度は、スイング開始から徐々に高くなり、最高速度を経て徐々に（または打撃者が打撃具の運動を停止することにより急速に）低下する。打撃具によりボールを打ち出す際のエネルギーは打撃具の速度に比例するため、ボール打撃時に最高速度となっているのが望ましい。
また、目標方向にボールを打ち出すには、打撃具の移動方向が目標方向と一致している時に打撃具によってボールを打撃するのが望ましい。
このため、ボールの目標方向に対する速度と、スイング中の最高速度とを比較することにより、測定者Ｆのスイングを評価することができる。すなわち、目標方向速度の最高値と履歴速度の最高値との差が小さいほど、当該スイングに対する評価を高くすることができる。

本実施の形態では、打撃具としてのバット２０を用いて、測定者Ｆがティー２６に設置された野球ボールＢを打ち出す際に（ティーバッティング）、打ち出し方向（目標方向）Ｌに対するバット２０の速度がスイング中の最高速度となっているかによって、スイングの評価をおこなう。
スイング後は野球ボールＢが測定者Ｆの前方に打ち出されるため、ドップラーセンサ１２は測定者Ｆの後方に設置される。
なお、ティーバッティングではなく素振りで測定をおこなう場合は、ドップラーセンサ１２は測定者Ｆの前方に設置する。
慣性センサ１４はバット２０に取り付けられる。
コンピュータ１６は、ドップラーセンサ１２および慣性センサ１４と通信可能な位置に設置される。

つぎに、ドップラーセンサ１２について説明する。
図２は、ドップラーセンサ１２の外観を示す斜視図である。
図２に示すように、ドップラーセンサ１２は、筐体１２０と、アンテナ１２２と、アンテナ支持部１２４と、表示部１２８と、入力部１３０とを含んで構成されている。
筐体１２０は、上下方向の厚さと、厚さよりも大きな寸法の左右方向の幅と、幅よりも大きな寸法の前後方向の長さを有し、矩形板状を呈している。
筐体１２０の上面１２０４は、長手方向を筐体１２０の前後方向に平行させたほぼ長方形を呈している。
また、上面１２０４に対向する下面１２０６にはドップラーセンサ１２を三脚などの固定具に取り付けるための不図示の雌ねじ（カメラネジ）が設けられている。

アンテナ１２２は、アンテナ支持部１２４を介して筐体１２０の上面１２０４に連結されている。
アンテナ１２２は、指向性を有し、後述する信号処理部１２６（図３参照）から供給される送信信号に基づいて移動体に向けて送信波を送信するとともに、移動体で反射された反射波を受信して受信信号を生成し信号処理部１２６に供給するものである。
本明細書においては、アンテナ１２２の利得が最大となる方向に沿って延在する仮想線をアンテナの指向方向を示す仮想軸とし、この仮想軸を目標方向Ｌに一致させる。
本実施の形態では、アンテナ１２２は、矩形板状のパッチアンテナで構成され、厚さ方向の一方の面が送信波を送信しかつ反射波を受信する表面であり、表面の反対側が裏面となっている。
また、アンテナ１２２としてパッチアンテナを用いたので、ドップラーセンサ１２の小型化を図る上で有利となる。しかしながら、アンテナ１２２としてホーンアンテナなど従来公知の様々なアンテナが使用可能である。
なお、アンテナ１２２の指向角が狭すぎると、移動体の測定範囲が限定される不利があり、アンテナ１２２の指向角が広すぎると、測定対象となる移動体以外の物体からの不要な反射波を受信することになり測定精度を確保する上で不利となる。
そのため、アンテナ１２２の指向角は、５度〜９０度とすることが移動体の測定範囲を確保しつつ測定対象外の物体からの不要な反射波の受信を抑制する上で有利である。

アンテナ支持部１２４はアンテナ１２２を支持する。
アンテナ支持部１２４の収容空間には、後述する信号処理部１２６が収容されている。なお、信号処理部１２６は、筐体１２０に収容されていてもよい。
表示部１２８は、矩形状の平坦な表示面を上方に向けて筐体１２０の前面１２０２に設けられ、前面１２０２の大半は表示部１２８で占有されている。
表示部１２８は、計測結果である移動体の移動速度および回転数を含む様々な表示内容を数字、記号、アイコンなどの形態で表示面に表示させる。このような表示部１２８として液晶パネルなどのフラットパネルディスプレイを用いることができる。
入力部１３０は、モード選択ボタン、電源ボタンを含む複数の操作ボタンを含んで構成されている。なお、上述した表示部１２８をタッチパネル式ディスプレイにして、入力部１３０を表示部１２８で兼ねるようにしてもよい。
電源ボタンは、ドップラーセンサ１２の電源のオン、オフをおこなうためのものである。
また、ドップラーセンサ１２は、図示しない電力蓄電用のバッテリーを備え、バッテリーに蓄電された電力を用いて駆動する。これにより、ドップラーセンサ１２を使用者の近傍に設置可能となり、かつ投球等の邪魔になりにくくすることができる。

つぎに図３を参照してドップラーセンサ１２の制御系の構成について説明する。
図３は、ドップラーセンサ１２の構成を示すブロック図である。
ドップラーセンサ１２は、前記のアンテナ１２２、表示部１２８、入力部１３０に加えて、信号処理部１２６、演算部１３２、無線通信部１３４などを含んで構成されている。

信号処理部１２６は、アンテナ１２２と不図示のケーブルによって接続され、該ケーブルを介してアンテナ１２２に送信信号を供給するものである。また、信号処理部１２６は、アンテナ１２２のそれぞれから供給される受信信号に基づいてドップラー周波数Ｆｄを有するドップラー信号Ｓｄを時系列データとして生成するものである。
ドップラー信号Ｓｄとは、前記送信信号の周波数Ｆ１と前記受信信号の周波数Ｆ２との差分の周波数Ｆ１−Ｆ２で定義されるドップラー周波数Ｆｄを有する信号である。
信号処理部１２６は、市販されている種々のものが使用可能である。
なお、前記の送信信号としては、例えば、２４ＧＨｚ帯あるいは１０ＧＨｚ帯のマイクロ波が使用可能であり、ドップラー信号Ｓｄを得られるものであれば送信信号の周波数は限定されない。
また、送信波の出力はたとえば１０ｍＷ以下とする。これは、ドップラーセンサ１２をバッテリー駆動とした場合、使用可能時間を長くするため、消費電力はなるべく低く抑えることが望ましいためである。ドップラーセンサ１２において、アンテナ１２２からの送信波の送信に消費される電力は極めて大きい。このように、送信波の出力をたとえば１０ｍＷ以下とすることによって、消費電力を低減し、バッテリーで駆動するドップラーセンサ１２の使用可能時間を長くすることができる。

演算部１３２は、信号処理部１２６から供給されるドップラー信号Ｓｄを入力して演算処理を行うことにより、野球バット２０の移動速度を算出するものである。
本実施の形態では、演算部１３２は、マイクロコンピュータによって構成されている。
演算部１３２は、ＣＰＵ１３２Ａと、不図示のインターフェース回路およびバスラインを介して接続されたＲＯＭ１３２Ｂ、ＲＡＭ１３２Ｃ、インターフェース１３２Ｄ、表示用ドライバ１３２Ｅなどを含んで構成されている。
ＲＯＭ１３２ＢはＣＰＵ１３２Ａが実行する制御プログラムなどを格納し、ＲＡＭ１３２Ｃはワーキングエリアを提供するものである。
インターフェース１３２Ｄは、ドップラー信号Ｓｄを入力してＣＰＵ１３２Ａに供給し、また、入力部１３０からの操作信号を受け付けてＣＰＵ１３２Ａに供給するものである。
表示用ドライバ１３２ＥはＣＰＵ１３２Ａの制御に基づいて表示部１２８を駆動するものである。

演算部１３２では、以下のような計測原理で、目標方向Ｌ方向（アンテナ１２２の指向方向）に対する打撃具の速度を算出する。
従来から知られているように、ドップラー周波数Ｆｄは式（１）で表される。
Ｆｄ＝Ｆ１−Ｆ２＝２・Ｖ・Ｆ１／ｃ （１）
ただし、Ｖ：打撃具（野球バット２０）の速度、ｃ：光速（３・１０８ｍ／ｓ）
したがって、式（１）をＶについて解くと、（２）式となる。
Ｖ＝ｃ・Ｆｄ／（２・Ｆ１） （２）
すなわち、野球バット２０の速度Ｖは、ドップラー周波数Ｆｄに比例することになる。
したがって、ドップラー信号Ｓｄからドップラー周波数Ｆｄの周波数成分を検出し、検出したドップラー周波数成分から式（２）に基づいて目標方向Ｌ方向に対する野球バット２０の速度Ｖ、すなわち請求項における目標方向速度を求めることができる。

無線通信部１３４は、コンピュータ１６との間で無線通信を用いてデータ（野球バット２０の速度データ等）の授受を行うものである。
なお、演算部１３２における処理を、コンピュータ１６によって実行するようにしてもよい。
この場合、信号処理部１２６で生成された時系列のドップラー信号Ｓｄを、無線通信部１３４を介してコンピュータ１６に送信して、コンピュータ１６において上記目標方向速度の演算処理をおこなう。
また、本実施の形態では、ドップラーセンサ１２とコンピュータ１６との間の通信を無線通信を用いて行っているが、ＵＳＢなどを用いた有線による通信を利用しても良い。

つぎに、慣性センサ１４について説明する。
図４は、慣性センサ１４の外観を示す図である。
図４Ａは慣性センサ１４の外観斜視図、図４Ｂは慣性センサ１４の野球バット２０への取り付け状態を示す図である。
慣性センサ１４は、無線通信機能を有する小型のセンサユニットである。慣性センサ１４のサンプリング周波数は、たとえば５００Ｈｚ〜１０００Ｈｚであり、既存の磁気センサのサンプリング周波数（たとえば２４０Ｈｚ）と比較して数倍の時間分解能を有する。また、既存の磁気センサは有線方式であるのに対して、慣性センサ１４は無線方式で測定結果をコンピュータ１６に送信することができる。
慣性センサ１４は、筐体１４２、表示部１４４、入力部１４６を備える。
図４Ａに示すように、慣性センサ１４の筐体１４２は、前面１４２１、後面１４２２、上面１４２３、下面１４２４、右側面１４２５、左側面１４２６を備え、前後方向の厚さと、厚さよりも大きな寸法の左右方向の幅と、幅よりも大きな寸法の上下方向の長さを有し、矩形板状を呈している。
筐体１４２の前面１４２１は、長手方向を筐体１４２の上下方向に平行させたほぼ長方形を呈している。
前面１４２１には、表示部１４４および入力部１４６が設けられている。
表示部１４４は、液晶モニタ等であり、慣性センサ１４による測定状況（「測定中」等の表示）や測定結果などが表示される。なお、表示部１４４を省略しても良く、測定中などの表示をＬＥＤの点灯などによっておこなってもよい。
入力部１４６は、慣性センサ１４による測定の開始や終了を指示する指示入力が入力される。なお、入力部１４６は省略しても良く、測定の開始や終了の指示入力は外部から（たとえば、コンピュータ１６から無線通信を用いて）与えても良い。
また、前面１４２１に対向する後面１４２２には筐体１４２を野球バット２０に取り付けるための固定部（図示なし）が設けられている。

慣性センサ１４は、３次元直交座標における測定点の加速度および角速度をリアルタイムで測定する。
本実施の形態では、筐体１４２の中心点を測定点Ｏとし、測定点Ｏを原点とする慣性センサ１４の測定用３次元直交座標が設定されており、この３次元直交座標を基準として加速度および角加速度を測定する。具体的には、測定点Ｏから筐体１４２の下面１４２４方向に第１軸Ｘ１、右側面１４２５方向に第２軸Ｘ２、後面１４２２方向に第３軸Ｘ３が、それぞれ設定されている。

慣性センサ１４の野球バット２０への取り付け位置は任意であるが、たとえば図４Ｂに示すように、グリップ２２の上端部に取り付ける。これにより、慣性センサ１４に野球ボールＢおよび測定者Ｆの手が当たるのを防止することができる。
なお、スイング時における野球バット２０の運動は、測定者Ｆのグリップ位置を支点とする回転運動とみなせる。このとき、野球バット２０の各点における角速度は一定であるが、移動方向への速度については支点からの距離によって異なる。すなわち、グリップ位置から最も遠いバット先端部２４が最速位置となる。
このため、後述する履歴速度は、スイング中におけるバット先端部２４の移動速度として算出する。

図５は、慣性センサ１４の構成を示すブロック図である。
慣性センサ１４は、前記の表示部１４４、入力部１４６に加えて、３軸加速度センサ１４８および３軸ジャイロセンサ１５０、演算部１５２、無線通信部１５４などを含んで構成されている。
３軸加速度センサ１４８は、測定点Ｏにおける３次元直交座標の各軸（上記Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３）方向の加速度を測定する。
３軸ジャイロセンサ１５０は、測定点Ｏにおける３次元直交座標の各軸（上記Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３）方向の角加速度を測定する。
なお、慣性センサ１４は、３次元方向における加速度、角速度、角加速度のうち少なくとも１つを測定できればよい。
演算部１５２は、慣性センサ１４の起動や測定データへのタイムスタンプの付与、測定データの送信の制御等をおこなう。
演算部１５２はマイクロコンピュータで構成され、具体的な構成はドップラーセンサ１２と同様であるので、説明を省略する。
無線通信部１５４は、３軸加速度センサ１４８および３軸ジャイロセンサ１５０の測定データをコンピュータ１６に送信する。

つぎに、コンピュータ１６の構成について説明する。
図６は、コンピュータ１６の構成を示すブロック図である。
コンピュータ１６は、ＣＰＵ１６０２と、不図示のインターフェース回路およびバスラインを介して接続されたＲＯＭ１６０４、ＲＡＭ１６０６、ハードディスク装置１６０８、ディスク装置１６１０、キーボード１６１２、マウス１６１６、ディスプレイ１６１６、プリンタ１６１８、入出力インターフェース１６２０、無線通信部１６２２などを有している。
ＲＯＭ１６０４は制御プログラムなどを格納し、ＲＡＭ１６０６はワーキングエリアを提供するものである。

ハードディスク装置１６０８は、慣性センサ１４から受信した測定データ（３次元加速度データ、３次元角加速度データ）を用いて、スイング中の各時刻における野球バット２０の速度である履歴速度を算出する履歴速度算出プログラムを格納している。
また、ハードディスク装置１６０８は、ドップラーセンサ１２から送信された目標方向速度と、上記履歴速度算出プログラムによって算出された履歴速度とに基づいて、スイングを評価するスイング評価プログラムを格納している。
なお、本実施の形態では、履歴速度算出プログラムは、スイング評価プログラムの１モジュールとする。
また、ハードディスク装置１６０８は、仮想空間上に野球バット２０を再現した３次元形状モデルを記憶している。３次元形状モデルを用いて履歴速度算出プログラムを実行する。
各プログラムの詳細については、後述する。

ディスク装置１６１０はＣＤやＤＶＤなどの記録媒体に対してデータの記録および／または再生を行うものである。
キーボード１６１２およびマウス１６１６は、操作者による操作入力を受け付けるものである。
ディスプレイ１６１６はたとえば上記評価指標等のデータを表示出力するものであり、プリンタ１６１８はデータを印刷出力するものであり、ディスプレイ１６１６およびプリンタ１６１８によってデータを出力する。
入出力インターフェース１６２０は、外部機器との間でデータの授受を行うものである。
無線通信部１６２２は、ドップラーセンサ１２および慣性センサ１４との間で無線通信を用いてデータ（測定データ等）の授受を行うものである。

つぎに、図７のフローチャートを参照して本実施の形態のスイング評価方法について説明する。
図７は、本実施の形態のスイング評価方法の手順を示すフローチャートである。
まず、測定者Ｆは野球バット２０に慣性センサ１４を取り付ける（ステップＳ１０）。
つぎに、測定者Ｆが慣性センサ１４の取り付け位置情報をコンピュータ１６に入力する（ステップＳ１２）。取り付け位置情報とは、たとえば取り付け後の慣性センサ１４の基準点（たとえば筐体１４２の上下左右方向の中心点）と野球バット２０のグリップ２２の端部（グリップ端）との距離等である。
つぎに、測定者Ｆは、ドップラーセンサ１２および慣性センサ１４の測定を開始させる（ステップＳ１４）。具体的には、ドップラーセンサ１２および慣性センサ１４の入力部に対して、測定を開始するよう操作入力する。なお、ドップラーセンサ１２との距離が離れている場合などは、本フローチャートの処理に先立ってドップラーセンサ１２による測定を開始しておいてもよい。
つづいて、測定者Ｆは野球バット２０をスイングし、ドップラーセンサ１２は野球バット２０の目標方向Ｌ方向に対する速度（目標方向速度）を、慣性センサ１４は野球バット２０の加速度および角速度を、それぞれ測定する（ステップＳ１６：目標方向速度測定工程、履歴速度測定工程）。また、ドップラーセンサ１２および慣性センサ１４は、それぞれ測定した目標方向速度および加速度を無線通信を用いてコンピュータ１６に送信する。なお、測定データの送信は、測定中逐次おこなわれる。
コンピュータ１６は、ドップラーセンサ１２および慣性センサ１４から目標方向速度および加速度を受信すると、目標方向速度をＲＡＭ１６０６等に格納するとともに、履歴速度算出プログラムによって、受信した加速度を用いてスイング中の各時刻における野球バット２０の速度である履歴速度を算出する（ステップＳ１８）。

ここで、履歴速度の算出方法について説明する。
上述のように、慣性センサ１４は、野球バット２０に取り付けられるが、野球バット２０の形状は既知かつほぼ一定である（打撃時におけるしなり等は無視できる）ため、慣性センサ１４の測定点を固定すれば、野球バット２０の任意の点と測定点との相対位置を特定することができる。履歴速度算出プログラムは、慣性センサ１４の測定結果に基づいて、各時刻における野球バット２０の各点の位置を算出し、スイング中の野球バット２０の挙動をＲＡＭ１４０６上の仮想空間上に再現する。すなわち、加速度の時系列データに基づいて３次元形状モデルを仮想空間上で動かすことにより、挙動データを生成する。そして、スイング時に最速位置となるバット先端部２４の速度の履歴を履歴速度として算出する。

そして、コンピュータ１６は、スイング評価プログラムによって、ドップラーセンサ１２から受信した目標方向速度と、慣性センサ１４から受信した加速度に基づいて算出した履歴速度とに基づいて、測定者Ｆのスイングを評価し（ステップＳ２２：評価工程）、評価結果をディスプレイ１６１６等に出力する（ステップＳ２４）。
スイング評価プログラムでは、目標方向速度および履歴速度の最高速度をそれぞれ抽出し、これらの値をスイング評価マップ上でプロットしてスイングの評価をおこなう。
図８は、スイング評価マップの一例である。
図８のグラフにおいて、縦軸は目標方向速度の最高速度、横軸は履歴速度の最高速度である。
図８の各プロットは、複数のスイングで測定された最高速度に基づいてプロットしたものである。線分Ｐ上のプロットは、目標方向速度の最高値と履歴速度の最高値とが等しくなっており、最も評価が高い。
図８では、目標方向速度の最高値と履歴速度の最高値との差が２％以内のスイングをＯＫスイングと評価している。また、上記差が２％を上回るスイングをＮＧスイングとしている。
なお、理論上、目標方向速度の最高値が履歴速度の最高値を上回ることはないが、測定誤差を考慮して線分Ｌよりも上にもＯＫスイングと評価する領域を設けている。また、目標方向速度の最高値が履歴速度の最高値を所定値以上上回る場合は、測定誤差が大きく評価不能としている。
図８では、評価をＯＫとＮＧの２種類としているが、線分Ｌからの距離により、さらに細分化した評価結果を表示してもよい。

図９は、目標方向速度の最高値の抽出方法を模式的に示す図である。
図９において、縦軸は速度、横軸は時間である。
また、図９Ａは図１に示すようなティーバッティングによる測定時の目標方向速度であり、図９Ｂは素振りによる測定時の目標方向速度である。
図９に示すように、ドップラーセンサ１２で得られる目標方向速度は、スイング開始時刻から徐々に上昇し、野球バット２０の移動方向が目標方向Ｌと一致した時に最大値Ｍｘをとり、その後徐々に下降する。
これは、ドップラーセンサ１２によって得られる目標方向速度は、目標方向Ｌと一致する方向の速度成分であり、野球バット２０の移動軌跡が目標方向Ｌに対して外れるほど測定速度の誤差が増大するためである。より詳細には、目標方向Ｌに対して角度θをもって移動する移動体の移動速度は、実際の移動速度よりもｃｏｓθ遅く計測される。
このため、スイング評価プログラムでは、図９に示す最大値Ｍｘを目標方向速度として抽出する。
なお、図９Ａに示すティーバッティングでは、ドップラーセンサ１２によって野球ボールＢの移動方向成分ＳＢも測定されている。野球ボールＢの移動方向成分ＳＢは、野球バット２０の速度成分ＳＡよりも高速であり、単に計測時間内の最大値を抽出すると野球バット２０ではなく野球ボールＢの速度を抽出する可能性がある。
このため、スイング評価プログラムでは、ティーバッティング時には野球バット２０の速度成分ＳＣのみを抽出し、この速度成分ＳＣから最大値Ｍｘを抽出する。より詳細には、野球バット２０の速度成分ＳＣは、野球ボールＢの打ち出し（移動開始）と同時に急激に低下（減速）することから、この減速直前の速度を最大値Ｍｘとして抽出する。

図１０および図１１は、スイング中における野球バット２０の挙動を示す図である。
図１０Ａおよび図１１Ａは野球バット２０を正面（目標方向Ｌ）から見た図、図１０Ｂおよび図１１Ｂは野球バット２０を真上から見た図、図１０Ｃおよび図１１Ｃは野球バット２０を後面から見た図である。
図１０および図１１において、符号Ｓ１はスイング開始位置、符号Ｓ２はスイング速度が最速となる最速ポイントである。
図１０では最速ポイントＳ２が目標方向Ｌとほぼ一致している。すなわち、図８のスイング評価マップでＯＫスイングと評価されるスイングである。
一方、図１１は、最速ポイントＳ２が目標方向Ｌとずれている。図１１Ｃでは最速ポイントＳ２以降の軌跡が上方に向かっており、アッパースイング気味であることがわかる。このようなスイングは、目標方向速度の最高値が履歴速度の最高値を大きく下回り、図８のスイング評価マップでＮＧスイングと評価される。

以上説明したように、実施の形態にかかるスイング評価装置１０は、スイングの目標方向Ｌに対する野球バット２０の速度である目標方向速度と、スイング中の野球バット２０の速度を継続的に記録した履歴速度とを用いてスイングを評価する。これにより、スイングの目標方向と野球バット２０の速度との関係を客観的に評価することができ、選手の技量の向上やトレーニング品質の向上を図ることができる。
また、スイング評価装置１０は、目標方向速度の最高値と履歴速度の最高値との差が小さいほどスイングに対する評価を高くする。すなわち、野球バット２０の移動方向が目標方向Ｌに向いている時に最高速度となるスイングの評価が高くなり、この評価に基づいてトレーニング等をおこなうことにより、目標方向Ｌに対するボールの飛距離や速度の向上を図ることができる。
また、スイング評価装置１０は、比較的小型な測定機器が普及しているドップラーセンサおよび慣性センサを用いて目標方向速度や履歴速度を測定することができ、スイング評価装置１０の機器構成を簡素化することができる。

なお、本実施の形態では、スイングの評価をおこなう装置としてコンピュータ１６を用いるが、たとえばスマートホンやタブレット等の小型情報処理装置によってスイングの評価をおこなってもよい。
また、たとえばドップラーセンサ１２や慣性センサ１４にスイングを評価する機能を搭載してもよい。この場合、スイング評価結果をドップラーセンサ１２や慣性センサ１４の表示部に表示してもよいし、他の情報処理装置に送信して表示等の出力をおこなってもよい。
さらに、ドップラーセンサ１２で測定された目標方向速度と、慣性センサ１４の測定値に基づいてコンピュータ１６で算出した履歴速度とを、測定者Ｆ自身または第３者が確認し、スイングの評価をおこなってもよい。

また、本実施の形態では、目標方向速度測定手段としてドップラーセンサ１２を用いたが、これに代えて、目標方向Ｌを測定方向とする光センサを用いてもよい。この場合、レーザや光電管を用いて目標方向Ｌに測定用の光を照射し、この光を打撃具が横切った際の速度を測定する。光センサを用いることによって、打撃具の動きを直接的に測定することができ、精度よく目標方向速度を測定することができる。
また、本実施の形態では、履歴速度測定手段として慣性センサ１４を用いたが、これに代えて磁気センサを用いてもよい。従来より広く用いられている磁気センサを用いて目標方向速度を測定することができる。

また、本実施の形態では、打撃具として野球バット２０を用いる例を説明したが、本発明はゴルフクラブやテニスラケット、ホッケーのスティックなど、軸形状を有する様々な打撃具に適用可能である。

１０……スイング評価装置、１２……ドップラーセンサ、１４……慣性センサ、１６……コンピュータ、２０……野球バット、２２……グリップ、２４……バット先端部。

Claims (6)

1. 打撃具のスイングを評価するスイング評価方法であって、
   前記スイングの目標方向に対する前記打撃具の速度である目標方向速度を測定する目標方向速度測定工程と、
   前記スイング中の前記打撃具の速度を継続的に記録した履歴速度を測定する履歴速度測定工程と、
   前記目標方向速度と、前記履歴速度とに基づいて、前記スイングを評価する評価工程と、を含み、
   前記評価工程は、前記目標方向速度の最高値と前記履歴速度の最高値との差が小さいほど前記スイングに対する評価を高くする、
   ことを特徴とするスイング評価方法。
2. 打撃具のスイングを評価するスイング評価装置であって、
   前記スイングの目標方向に対する前記打撃具の速度である目標方向速度を測定する目標方向速度測定手段と、
   前記スイング中の前記打撃具の速度を継続的に記録した履歴速度を測定する履歴速度測定手段と、
   前記目標方向速度と、前記履歴速度とに基づいて、前記スイングを評価する評価手段と、を備え、
   前記評価手段は、前記目標方向速度の最高値と前記履歴速度の最高値との差が小さいほど前記スイングに対する評価を高くする、
   ことを特徴とするスイング評価装置。
3. 前記目標方向速度測定手段は、前記目標方向に指向方向を向けたドップラーセンサである、
   ことを特徴とする請求項２記載のスイング評価装置。
4. 前記目標方向速度測定手段は、前記目標方向を測定方向とする光センサである、
   ことを特徴とする請求項２記載のスイング評価装置。
5. 前記履歴速度測定手段は、前記打撃具の３次元方向における加速度、角速度、角加速度のうち少なくとも１つを測定する慣性センサである、
   ことを特徴とする請求項２から４のいずれか一つに記載のスイング評価装置。
6. 前記履歴速度測定手段は、磁気センサである、
   ことを特徴とする請求項２から４のいずれか一つに記載のスイング評価装置。

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