JP7054014B2 - スイング測定装置、スイング測定方法およびスイング測定プログラム - Google Patents

Description

本発明は、慣性センサを用いてゴルフクラブのスイングの評価指標を測定するスイング測定装置、スイング測定方法およびスイング測定プログラムに関する。

従来、ゴルフクラブのスイングの評価指標として、スイング中のフェース面向きの挙動を測定する技術が知られている。スイング中のフェース面の向きは、インパクト時のフェース面の向きの安定性を決める一つの要素となる。
スイング中のフェース面向きを計測する方法として、例えば下記特許文献１では、ゴルフクラブのグリップ部に取り付けた慣性センサを用いて、アドレスからインパクトにいたるフェース面の向きの変化をアドレス時に対するシャフト軸周りの変化量として評価する提案がなされている。

特開２０１５－７３８２１号公報

ゴルフクラブのスイングの評価指標として、スイング中のゴルフクラブ（シャフト部分）の軌跡に沿った平面（以下、本明細書において「シャフトプレーン」という）が知られている。
シャフトプレーンを評価する方法として、例えばカメラを用いて撮影した画像からシャフトプレーンの位置を算出する方法が知られているが、カメラの撮影角度による影響が大きく、精度が良くないという課題がある。
また、上述した特許文献１では、フェース面の向きに関してシャフト軸周りの相対回転量を評価しているものの、実際のシャフトプレーンを加味した評価がなされておらず、改善の余地がある。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、シャフトプレーンを考慮したゴルフクラブのスイングの評価指標を測定することにある。

上述の目的を達成するため、本発明は、ゴルフクラブに取り付けられた単一の慣性センサを用いて前記ゴルフクラブのスイングの評価指標を測定するスイング測定装置であって、前記単一の慣性センサは、該単一の慣性センサの測定点における３次元直交座標の各軸方向の加速度と、前記測定点における３次元直交座標の各軸まわりの角速度とを検出値として測定するものであり、前記検出値の時系列データに基づいて、前記スイング中における前記ゴルフクラブの移動軌跡を算出する移動軌跡算出部と、前記スイング中のいずれかの区間における前記移動軌跡に基づいて、前記スイングにおけるシャフトプレーンを算出するシャフトプレーン算出部と、前記スイング中のいずれかの区間における前記移動軌跡から算出された前記ゴルフクラブのフェースの向きに基づいて、前記シャフトプレーンに対して前記ゴルフクラブのフェース面がなす対シャフトプレーン角度を前記評価指標として算出する角度算出部と、を備えることを特徴とする。
また、本発明は、前記シャフトプレーン算出部は、バックスイング中に前記ゴルフクラブのヘッドが最も高い位置に達した点を頂点位置とし、前記スイングのアドレス位置から前記頂点位置までのいずれかの区間における前記移動軌跡に基づいて前記シャフトプレーンを算出する、ことを特徴とする。
また、本発明は、前記シャフトプレーン算出部は、前記バックスイング中のハーフウェイバック位置から前記頂点位置に到るまでの前記移動軌跡に基づいて前記シャフトプレーンを算出する、ことを特徴とする。
また、本発明は、前記シャフトプレーン算出部は、前記バックスイング中の前記アドレス位置からハーフウェイバック位置に到るまでの前記移動軌跡に基づいて前記シャフトプレーンを算出する、ことを特徴とする。
また、本発明は、前記移動軌跡算出部による前記スイング中における前記ゴルフクラブの移動軌跡の算出は、前記検出値の時系列データと前記ゴルフクラブの３次元形状モデルとに基づいてなされる、ことを特徴とする。
また、本発明は、ゴルフクラブに取り付けられた単一の慣性センサを用いて前記ゴルフクラブのスイングの評価指標を測定するスイング測定方法であって、前記単一の慣性センサは、該単一の慣性センサの測定点における３次元直交座標の各軸方向の加速度と、前記測定点における３次元直交座標の各軸まわりの角速度とを検出値として測定するものであり、前記検出値の時系列データに基づいて、前記スイング中における前記ゴルフクラブの移動軌跡を算出する移動軌跡算出工程と、前記スイング中のいずれかの区間における前記移動軌跡に基づいて、前記スイングにおけるシャフトプレーンを算出するシャフトプレーン算出工程と、前記スイング中のいずれかの区間における前記移動軌跡から算出された前記ゴルフクラブのフェースの向きに基づいて、前記シャフトプレーンに対して前記ゴルフクラブのフェース面がなす対シャフトプレーン角度を前記評価指標として算出する角度算出工程と、を含んだことを特徴とする。
また、本発明は、前記シャフトプレーン算出工程では、バックスイング中に前記ゴルフクラブのヘッドが最も高い位置に達した点を頂点位置とし、前記スイングのアドレス位置から前記頂点位置までのいずれかの区間における前記移動軌跡に基づいて前記シャフトプレーンを算出する、ことを特徴とする。
また、本発明は、前記シャフトプレーン算出工程では、前記バックスイング中のハーフウェイバック位置から前記頂点位置に到るまでの前記移動軌跡に基づいて前記シャフトプレーンを算出する、ことを特徴とする。
また、本発明は、前記シャフトプレーン算出工程では、前記バックスイング中の前記アドレス位置からハーフウェイバック位置に到るまでの前記移動軌跡に基づいて前記シャフトプレーンを算出する、ことを特徴とする。
また、本発明は、いずれかのスイング測定方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明によれば、シャフトプレーンに対してゴルフクラブのフェース面がなす対シャフトプレーン角度を算出するので、各測定者のスイングタイプを把握する上で有利となる。また、各測定者のスイングタイプに合わせた評価を行う上で有利となる。
また、本発明によれば、アドレス位置から頂点位置（バックスイングにおける頂点位置）までの区間における移動軌跡に基づいてシャフトプレーンを算出するので、測定者の頭上を越えた頂点位置からトップ位置までの移動軌跡を除外することができるので、シャフトプレーンの算出精度を向上させる上で有利となる。
また、本発明によれば、ハーフウェイバック位置から頂点位置に到るまでの移動軌跡に基づいてシャフトプレーンを算出するので、主にバックスイング後半の移動軌跡に基づくシャフトプレーンを算出することができる。また、バックスイング時の移動軌跡データのうち半分程度のみを用いてシャフトプレーンを算出するので、装置の処理負荷を軽減する上で有利となる。
また、本発明によれば、アドレス位置からハーフウェイバック位置に到るまでの移動軌跡に基づいてシャフトプレーンを算出するので、主にバックスイング前半の移動軌跡に基づくシャフトプレーンを算出することができる。また、バックスイング時の移動軌跡データのうち半分程度のみを用いてシャフトプレーンを算出するので、装置の処理負荷を軽減する上で有利となる。
また、本発明によれば、コンピュータを用いていずれかのスイング測定方法を実行することができる。

実施の形態にかかるスイング測定システム１０の構成を示す説明図である。 測定空間Ｓにおける基準座標の説明図である。 慣性センサ１２の外観を示す図である。 慣性センサ１２の構成を示すブロック図である。 コンピュータ１４の構成を示すブロック図である。 コンピュータ１４の機能的構成を示すブロック図である。 ゴルフクラブ２０の移動軌跡の説明図である。 ゴルフクラブ２０の移動軌跡の説明図である。 図８の移動軌跡を用いて算出したシャフトプレーンの説明図である。 ゴルフクラブ２０の移動軌跡の説明図である。 対シャフトプレーン角度の一例を示す説明図である。 スイング中の測定者Ｆを示す説明図である。 対シャフトプレーン角度と対アドレス時角度との比較を示す表である。 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。 ゴルフクラブ２０の移動軌跡の説明図である。 左右進入角θ _ＬＲ の説明図である。 上下進入角θ _ＵＤ の説明図である。 打撃時フェース角φの説明図である。 打撃時ロフト角αの説明図である。 打撃時ライ角βの説明図である。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかるスイング測定装置、スイング測定方法およびスイング測定プログラムの好適な実施の形態を詳細に説明する。
図１は、実施の形態にかかるスイング測定システム１０の構成を示す説明図である。
スイング測定システム１０は、慣性センサ１２と、コンピュータ１４（スイング測定装置）とによって構成され、慣性センサ１２の測定結果に基づいて、コンピュータ１４により測定空間Ｓ内におけるゴルフクラブ２０の挙動を演算し、スイングの評価指標を算出する。
ゴルフクラブ２０は、大きくシャフト２２、ゴルフクラブヘッド２４およびグリップ２６によって構成される。シャフト２２の一方の端部にゴルフクラブヘッド２４が設けられ、他方の端部にはグリップ２６が設けられている。
測定空間Ｓの地面Ｇ上には、ゴルフボールＢを載置するためのボール載置位置Ｐ０が予め定められており、このボール載置位置Ｐ０は地面Ｇ上に設けられたマークなどによって表示されている。あるいは、ボール載置位置Ｐ０にティーが設けられ、このティーにゴルフボールＢが載置される。
また、ボール載置位置Ｐ０の前方には、ゴルフボールＢを打ち出す目標としてのターゲットＣが設けられている。なお、図示の制約上、図面上ではボール載置位置Ｐ０とターゲットＣとが近接して描かれているが、実際にはボール載置位置Ｐ０とターゲットＣとは所定の距離（ドライバーなど飛距離の出るクラブを用いる程度の距離）があるものとする。
測定者Ｆは、ゴルフクラブ２０をスイングすることにより、ゴルフクラブヘッド２４のフェース面によってボール載置位置Ｐ０に載置されたゴルフボールＢをターゲットＣに向けて打ち出す。
このスイング時における加速度および角速度を慣性センサ１２によって測定し、コンピュータ１４によって演算処理することによって、スイングの評価指標を算出する。
なお、ボール載置位置Ｐ０に載置されたゴルフボールＢの中心点Ｐ１とターゲットＣとを結ぶ直線が目標線Ｌである。

測定空間Ｓには、ボール載置位置Ｐ０を中心とする基準座標が設定されている。
図２は、測定空間Ｓにおける基準座標の説明図である。
測定空間Ｓの基準座標は、ボール載置位置Ｐ０を中心として、上記目標線Ｌを地面Ｇに投影した第１軸Ｙ１と、地面Ｇに垂直な第２軸Ｙ２と、地面Ｇに水平かつ第１軸Ｙ１および第２軸Ｙ２によって形成される平面に直交する方向に延びる第３軸Ｙ３とによって規定される。
測定空間Ｓ内の任意の位置は、第１軸Ｙ１～第３軸Ｙ３によって規定される基準座標を用いて特定することができる。

図３は、慣性センサ１２の外観を示す図である。
図３Ａは慣性センサ１２の外観斜視図、図３Ｂは慣性センサ１２のゴルフクラブ２０への取り付け状態を示す図である。
慣性センサ１２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１２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１２は無線方式で測定結果をコンピュータ１４に送信することができる。
慣性センサ１２は、筐体１２２、表示部１２４、操作ボタン１２６を備える。
図３Ａに示すように、慣性センサ１２の筐体１２２は、前面１２２１、後面１２２２、上面１２２３、下面１２２４、右側面１２２５、左側面１２２６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１２２の前面１２２１は、長手方向を筐体１２２の上下方向に平行させたほぼ長方形を呈している。
前面１２２１には、表示部１２４および操作ボタン１２６が設けられている。
表示部１２４は、液晶モニタ等であり、慣性センサ１２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１２４は省略してもよく、たとえばＬＥＤ等の点灯の有無や点灯色によって慣性センサの測定状況等を視認できるようにしてもよい。
操作ボタン１２６は、慣性センサ１２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、操作ボタン１２６は省略してもよく、測定の開始や終了を指示する指示入力は、外部（たとえばコンピュータ１４）から与えてもよい。
また、前面１２２１に対向する後面１２２２には筐体１２２をゴルフクラブ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１２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１２２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１２の測定用３次元直交座標が設定されている。具体的には、測定点Ｏから筐体１２２の下面１２２４方向に第１軸Ｘ１、右側面１２２５方向に第２軸Ｘ２、後面１２２２方向に第３軸Ｘ３が、それぞれ設定されている。
慣性センサ１２をゴルフクラブ２０に取り付ける際には、例えば第１軸Ｘ１を打撃具であるゴルフクラブ２０の軸線方向、すなわちシャフト２２に一致させる。また、第３軸Ｘ３をゴルフクラブ２０のフェース面と平行方向に一致させる。
なお、ゴルフクラブ２０のシャフト２２（第１軸Ｘ１方向）の地面Ｇからの傾きは、慣性センサ１２において重力方向ｇを特定することによって計測することができる。
ここで、スイングの初期位置（測定開始時）において、慣性センサ１２の第２軸Ｘ２が、測定空間Ｓの第１軸Ｙ１（目標線Ｌの地面Ｇへの投影線）と一致するようにゴルフクラブ２０を保持した状態を「ゴルフクラブ２０の基準状態」という。
ゴルフクラブ２０を基準状態で保持することにより、測定空間Ｓ内の基準座標と慣性センサ１２の測定用３次元直交座標との間に対応関係を規定することができ、慣性センサ１２で測定した方向を測定空間Ｓにおける相対的な位置関係で表すことができる。
また、仮にゴルフクラブ２０が基準状態からずれた場合にも、測定空間Ｓ内の基準座標と慣性センサ１２の測定用３次元直交座標とのずれ量がわかれば、慣性センサ１２の測定結果を校正することが可能となる。

図４は、慣性センサ１２の構成を示すブロック図である。
慣性センサ１２は、前記の表示部１２４、操作ボタン１２６に加えて、３次元加速度センサ１２８および３次元ジャイロセンサ１３０、処理部１３２、無線通信部１３４などを含んで構成されている。
３次元加速度センサ１２８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次元ジャイロセンサ１３０は、測定点Ｏにおける３次元直交座標の各軸（上記Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３）まわりの角速度を測定する。
無線通信部１３４は、３次元加速度センサ１２８および３次元ジャイロセンサ１３０の測定データをコンピュータ１４に送信する。
処理部１３２は、慣性センサ１２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。
本実施の形態では、処理部１３２は、マイクロコンピュータによって構成されている。
処理部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が実行する移動体の移動方向および移動速度を算出するための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、３次元加速度センサ１２８および３次元ジャイロセンサ１３０の測定値を入力してＣＰＵ１３２Ａに供給し、また、操作ボタン１２６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１２４を駆動するものである。

つぎに、コンピュータ１４の構成について説明する。
図５は、コンピュータ１４の構成を示すブロック図である。
コンピュータ１４は、ＣＰＵ１４０２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ＲＯＭ１４０４、ＲＡＭ１４０６、ハードディスク装置１４０８、ディスク装置１４１０、キーボード１４１２、マウス１４１４、ディスプレイ１４１６、プリンタ１４１８、入出力インターフェース１４２０、無線通信ユニット１４２２などを有している。
ＲＯＭ１４０４は制御プログラムなどを格納し、ＲＡＭ１４０６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１４０８は、慣性センサ１２の測定結果に基づいて、測定空間Ｓ内におけるゴルフクラブ２０の挙動を演算し、ゴルフクラブ２０の挙動に基づいてスイングの評価指標を算出する評価指標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１４０８は、３次元座標系において、ゴルフクラブ２０を再現した３次元形状モデルを記憶している。
ディスク装置１４１０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１４１２およびマウス１４１４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１４１６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１４１８はデータを印刷出力するものであり、ディスプレイ１４１６およびプリンタ１４１８によってデータを出力する。
入出力インターフェース１４２０は、外部機器との間でデータの授受を行うものである。
無線通信ユニット１４２２は、慣性センサ１２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。
なお、本実施の形態では、慣性センサ１２の測定結果に基づいてスイングの評価指標を算出する装置としてコンピュータ１４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評価指標を算出してもよい。
また、たとえば慣性センサ１２に評価指標を算出する機能を搭載してもよい。この場合、算出した評価指標を慣性センサ１２の表示部１２４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。

図６は、コンピュータ１４の機能的構成を示すブロック図である。
コンピュータ１４は、慣性センサ１２の測定結果に基づいて、測定空間Ｓ内におけるゴルフクラブ２０の挙動を演算し、スイングの評価指標を算出するスイング測定装置として機能する。
コンピュータ１４は、上記ＣＰＵ１４０２が上記評価指標算出プログラムを実行することにより、移動軌跡算出部６２、シャフトプレーン算出部６４、角度算出部６６として機能する。

移動軌跡算出部６２は、慣性センサ１２の検出値を用いて、スイング中におけるゴルフクラブ２０の移動軌跡を算出する。
シャフトプレーン算出部６４は、スイング中のいずれかの区間における移動軌跡に基づいて、当該スイングにおけるシャフトプレーンを算出する。
角度算出部６６は、シャフトプレーンに対してゴルフクラブ２０のフェース面がなす対シャフトプレーン角度を評価指標として算出する。

つぎに、上記各機能部の詳細について説明する。
上述のように、慣性センサ１２は、ゴルフクラブ２０に取り付けられるが、ゴルフクラブ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１２の測定点を固定すれば、ゴルフクラブ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。
評価指標算出プログラムは、慣性センサ１２の測定結果に基づいて、各時刻におけるゴルフクラブ２０の各点の位置を算出し、スイング中のゴルフクラブ２０の挙動をＲＡＭ１４０６上の仮想空間上に再現する。そして、当該スイングにおける各種の評価指標を算出する。

本実施の形態では、評価指標算出プログラムにおいて、以下の評価指標を算出する。
（１）ゴルフクラブ２０の移動軌跡を示す時系列データとしての移動軌跡データ（移動軌跡算出部６２）：
移動軌跡データは、図７に示すようにゴルフクラブ２０のシャフト２２の移動軌跡によって示される。なお、移動軌跡データの他の形態として、図１５のようなゴルフクラブ２０のフェース面の中心点の移動軌跡も算出可能である。
なお、図７Ａは測定者Ｆの正面から見た移動軌跡、図７Ｂは目標線Ｌの延在方向と反対方向から見た移動軌跡である。
図７の移動軌跡データのうち、ＧＲはグリップ位置の軌跡、ＦＡはヘッド位置（フェース面方向）の軌跡を示す。また、一連の移動軌跡のうち、ＡＤはアドレス位置、ＨＢはハーフウェイバック位置、ＨＩはバックスイング中にゴルフクラブヘッド２４が最も高い位置に達した点である頂点位置、ＴＰはゴルフクラブヘッド２４の移動方向が反転するポイント（切替しポイント）であるトップ位置を示す。

（２）スイング中のゴルフクラブ２０の軌跡に沿った平面であるシャフトプレーン（シャフトプレーン算出部６４）：
シャフトプレーンは、スイング中のいずれかの区間におけるゴルフクラブ２０の移動軌跡を用い、最小自乗法など公知の方法を用いて、これらの各ライン（移動軌跡）との距離が最小となる平面として算出する。
シャフトプレーン算出時に抽出する区間としては、例えばアドレス位置ＡＤ（図７参照）から頂点位置ＨＩ（図７参照）までのいずれかの区間とする。すなわち、この場合シャフトプレーン算出部６４は、バックスイング中にゴルフクラブヘッド２４が最も高い位置に達した点を頂点位置ＨＩとし、スイングのアドレス位置ＡＤから頂点位置ＨＩまでのいずれかの区間における移動軌跡に基づいてシャフトプレーンを算出する。
このように、アドレス位置ＡＤから頂点位置ＨＩまでの移動軌跡をシャフトプレーンの算出に用い、頂点位置ＨＩからトップ位置ＴＰまでの移動軌跡を除外することによって、シャフトプレーンの算出精度を向上させることができる。特に、頂点位置ＨＩからトップ位置ＴＰまでの区間が長い測定者においては、この区間の移動軌跡が、主なバックスイング区間（アドレス位置ＡＤから頂点位置ＨＩ）と同一平面上に乗らない場合が多いと考えられるため、アドレス位置ＡＤから頂点位置ＨＩまでの移動軌跡をシャフトプレーンの算出に用いるのが妥当と考えられる。

例えば、図７に示すスイング全体の移動軌跡から、アドレス位置ＡＤから頂点位置ＨＩまでの区間を抽出したのが図８である。なお、図８Ａは測定者Ｆの正面から見た移動軌跡、図８Ｂは目標線Ｌの延在方向と反対方向から見た移動軌跡である。
そして、図８の移動軌跡から最小二乗法などを用いて算出したのが、図９に示すシャフトプレーンＳＰである。図９では測定者Ｆの目標線Ｌの延在方向と反対方向から見た移動軌跡（図８Ｂ）に重畳してシャフトプレーンＳＰを図示している。

また、アドレス位置ＡＤから頂点位置ＨＩまでの区間から任意の区間を抽出してシャフトプレーンを算出してもよい。最低でもスイング中の２点の移動軌跡が取得できればシャフトプレーンを算出可能である。
例えば、バックスイング中のアドレス位置ＡＤからハーフウェイバック位置ＨＢ（図１０参照）に到るまでの移動軌跡に基づいてシャフトプレーンを算出してもよい。この場合、主にバックスイング前半の移動軌跡に基づくシャフトプレーンを算出することができる。アドレス位置ＡＤからハーフウェイバック位置ＨＢに到るまでの移動軌跡を抽出したものを図２０に示す。
なお、ハーフウェイバック位置ＨＢは、一般にシャフトが地面と平行になるポイントまたは手首が腰の位置まで上がったポイントとして規定されるが、プログラムによる処理においては、前者のシャフトが地面と平行になるポイントとした方が精度が高いと考えられる。
また、図示は省略するが、バックスイング中のハーフウェイバック位置ＨＢから頂点位置ＨＩに到るまでの移動軌跡に基づいてシャフトプレーンを算出してもよい。この場合、主にバックスイング後半の移動軌跡に基づくシャフトプレーンを算出することができる。
このように、アドレス位置ＡＤから頂点位置ＨＩまでの区間から任意の区間を抽出してシャフトプレーンを算出することにより、コンピュータ１４の処理負荷を軽減することができる。

（３）シャフトプレーンに対してゴルフクラブ２０のフェース面がなす対シャフトプレーン角度（角度算出部６６）：
対シャフトプレーン角度は、スイング中の各時刻におけるフェース面の向きと、（２）で算出したシャフトプレーンとから算出することができる。このとき、スイング中の各時刻における対シャフトプレーン角度を時系列データとして算出することもできるし、任意の時刻における対シャフトプレーン角度のみを算出（または時系列データから抽出）することもできる。

図１１Ａは、対シャフトプレーン角度の一例を示す説明図である。
図１１Ａにおいて、符号ＡＤはアドレス位置、ＦＡは所定時刻におけるゴルフクラブヘッド２４のフェース面向き、ＳＰはシャフトプレーン、Ｖはシャフトプレーンと直交する線分である。本実施の形態では、対シャフトプレーン角度は、シャフトプレーンＳＰと直交する線分Ｖを基準（０°）として、フェース面向きＦＡがなす角度であり、時計回りに正の角度を取るものとする。
例えば、状態αでは線分Ｖとフェース面向きＦＡとは一致しており、対シャフトプレーン角度は０°である。状態βでは線分Ｖとフェース面向きＦＡとのなす角度、すなわち対シャフトプレーン角度は－１０°である。状態γでは線分Ｖとフェース面向きＦＡとのなす角度、すなわち対シャフトプレーン角度は＋１０°である。

図１１Ｂに、比較例としてアドレス位置ＡＤにおけるフェース面向きＦＡを基準としたシャフト軸周りのフェース角度の変化の結果を示している。
図１１Ｂの状態α，β，γにおけるゴルフクラブヘッド２４の位置は、それぞれ図１１Ａの状態α，β，γと同じ位置にあるが、従来のようにアドレス位置ＡＤにおけるフェース面向きＦＡと比較すると、全てフェース角度＝０°となり、図１１Ａに示す対シャフトプレーン角度とは異なっている。

図１２は、スイング中の測定者Ｆを後方（目標線Ｌの延在方向と反対方向）から見た図である。図１２Ａはゴルフクラブヘッド２４がハーフウェイバック位置ＨＢにあるタイミングであり、図１２Ｂはゴルフクラブヘッド２４がトップ位置ＴＰにあるタイミングである。
このような同一のスイングに対して、本発明で算出する対シャフトプレーン（ＳＰ）角度と、アドレス位置ＡＤにおけるフェース面向きＦＡとの比較によるフェース角度（対ＡＤ時角度）とをそれぞれ算出すると、図１３の表のようになる。
すなわち、ハーフウェイバック位置ＨＢでは、対シャフトプレーン角度は９．１°であり、対アドレス時角度は０．９°であった。また、トップ位置ＴＰでは、対シャフトプレーン角度は３３．４°であり、対アドレス時角度は２．８°であった。
対アドレス時角度ではアドレスからトップまでフェースの開きがほぼないという結果となっているが、対シャフトプレーン角度はトップにかけて大きくなっており、スイングを評価する指標として従来から用いられている対アドレス時角度とは異なる観点からスイングの評価が可能なことがわかる。

なお、上記（１）～（３）と併せて、以下に示すような一般的なスイング測定装置で測定する各種評価指標を算出してもよい。
（４）移動軌跡データに基づくヘッドスピードデータ：
ゴルフクラブ２０のフェース面の中心点４１０（図１５）が単位時間当たりに移動する距離に基づいて、スイング中におけるヘッドスピードを算出する。
（５）左右進入角θ _ＬＲ ：
左右進入角θ _ＬＲ は、図１６に示すように、ゴルフクラブ２０のフェース面４０２の中心点４１０の移動軌跡Ｔと目標線Ｌとを水平面に投影したときに、水平面上において移動軌跡Ｔと目標線Ｌとがなす角度をいう。なお、図中、矢印Ｆはゴルフクラブヘッド２４の移動方向を示す。
（６）上下進入角θ _ＵＤ ：
上下進入角θ _ＵＤ とは、図１７に示すように、ゴルフクラブ２０のフェース面４０２の中心点４１０の移動軌跡Ｔと目標線Ｌとを目標線Ｌと平行する鉛直面に投影したときに、鉛直面上において移動軌跡Ｔと目標線Ｌとがなす角度をいう。
（７）フェース面４０２がゴルフボールＢを打撃する直前におけるゴルフクラブヘッド２４の向きを示す向きデータＤｆ：
本実施の形態では、向きデータＤｆは、打撃時フェース角φと、打撃時ロフト角αと、打撃時ライ角βを含む。
以下、図１８，図１９，図２０を参照して説明する。
（７－１）打撃時フェース角φは、図１８に示すように、ゴルフクラブ２０のフェース面４０２がゴルフボールＢを打撃する直前におけるフェース面４０２の中心点４１０を通る法線Ｈと目標線Ｌとを水平面に投影したときに、水平面上において法線Ｈと目標線Ｌとがなす角度によって示される。
（７－２）打撃時ロフト角αは、図１９に示すように、ゴルフクラブ２０のフェース面４０２がゴルフボールＢを打撃する直前におけるフェース面４０２の中心点４１０を通る法線Ｈと該法線Ｈと交差する水平面（地面Ｇ）と平行な平面とがなす角度によって示される。
（７－３）打撃時ライ角βは、図２０に示すように、ゴルフクラブ２０のフェース面４０２がゴルフボールＢを打撃する直前におけるシャフト２２の延長線と、この延長線が交差する水平面（本例では地面Ｇ）とがなす角度によって示される。
なお、上述したスイング評価指標は一例であり、上述した評価指標のうちの一部のみを算出したり、上述した評価指標以外の評価指標を算出してもよいことは無論である。

つぎに、図１４のフローチャートを参照して本実施の形態のスイング測定方法について説明する。
まず、測定者Ｆはゴルフクラブ２０に慣性センサ１２を取り付ける（ステップＳ１０）。慣性センサ１２の取り付け位置は任意であるが、測定者Ｆによるスイングを妨害しない位置が好ましい。図３Ｂの例ではグリップ２６とシャフト２２の境界付近に取り付けられている。また、上述のように、慣性センサ１２をゴルフクラブ２０に取り付ける際には、第１軸Ｘ１を打撃具であるゴルフクラブ２０の軸線方向、すなわちシャフト２２に一致させる。また、第３軸Ｘ３をゴルフクラブ２０のフェース面と平行方向に一致させる。
つぎに、測定者Ｆが慣性センサ１２の取り付け位置情報を入力する（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１２の基準点（たとえば筐体１２２の上下左右方向の中心点）とグリップ２６の端部との距離、ゴルフクラブ２０の長さ、ロフト角およびライ角等である。
つづいて、測定者Ｆは、ゴルフクラブ２０が基準状態となるようにアドレス姿勢を調整する（ステップＳ１４）。すなわち、打撃具であるゴルフクラブ２０の姿勢を基準状態に調整する調整工程をおこなう。ステップＳ１４の調整工程では、慣性センサ１２の第２軸Ｘ２が、測定空間Ｓの第１軸Ｙ１（目標線Ｌの地面Ｇへの投影線）と一致するようにゴルフクラブ２０を保持することにより、ゴルフクラブ２０の姿勢を基準状態に調整する。

慣性センサ１２の第２軸Ｘ２が、測定空間Ｓの第１軸Ｙ１（目標線Ｌの地面Ｇへの投影線）と一致するようにゴルフクラブ２０を保持した。
アドレス姿勢の調整が完了すると、測定者Ｆは慣性センサ１２の操作ボタン１２６をオンにして測定を開始する（ステップＳ１６）。すなわち、操作ボタン１２６は、ゴルフクラブ２０の姿勢の調整が完了したことを示すトリガ信号を出力する信号発生手段であり、慣性センサ１２は、トリガ信号の入力を受けて加速度の測定を開始する。
測定者Ｆは、操作ボタン１２６をオンした後にスイングを開始する。慣性センサ１２は、スイング中のゴルフクラブ２０の加速度を測定する加速度測定工程をおこなう（ステップＳ１８）。加速度測定工程では、慣性センサに加わる加速度の大きさおよび方向を時系列で取得する。また、取得された測定データは、無線通信を用いてコンピュータ１４に送信される。

つづいて、コンピュータ１４では、スイング評価指標プログラムによって、慣性センサ１２で測定された加速度の時系列データ（慣性センサ１２の検出値）と、ゴルフクラブ２０の３次元形状モデルとに基づいて、ゴルフクラブ２０の挙動を示す挙動データを生成する（ステップＳ２０）。このとき、スイング評価指標プログラムは、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、挙動データに基づいてスイングの評価指標を算出する。
具体的には、まずスイング中におけるゴルフクラブ２０の移動軌跡を算出する（ステップＳ２２：移動軌跡算出工程）。
つぎに、スイング中のいずれかの区間における移動軌跡に基づいて、当該スイングにおけるシャフトプレーンを算出する（ステップＳ２４：シャフトプレーン算出工程）。
そして、シャフトプレーンに対してゴルフクラブ２０のフェース面がなす対シャフトプレーン角度を算出する（ステップＳ２６：角度算出工程）。
また、その他ヘッドスピードデータ等の評価指標を算出する（ステップＳ２８）。なお、これら評価指標の算出順序は任意であり、例えばヘッドスピードデータ等の評価指標を算出してからシャフトプレーンや対シャフトプレーン角度を算出してもよい。
最後に、コンピュータ１４は、算出した評価指標をディスプレイ１４１６等に出力して（ステップＳ３０）、本フローチャートによる処理を終了する。

以上説明したように、実施の形態にかかるスイング測定システム１０は、シャフトプレーンに対してゴルフクラブ２０のフェース面がなす対シャフトプレーン角度を算出するので、各測定者のスイングタイプを把握する上で有利となる。また、各測定者のスイングタイプに合わせた評価を行う上で有利となる。
また、スイング測定システム１０は、アドレス位置ＡＤから頂点位置ＨＩまでの区間における移動軌跡に基づいてシャフトプレーンを算出するので、測定者の頭上を越えた頂点位置ＨＩからトップ位置ＴＰまでの移動軌跡を除外することができるので、シャフトプレーンの算出精度を向上させる上で有利となる。

１０……スイング測定システム、１２……慣性センサ、１４……コンピュータ（スイング測定装置）、２０……ゴルフクラブ、２２……シャフト、２４……ゴルフクラブヘッド、２６……グリップ、６２……移動軌跡算出部、６４……シャフトプレーン算出部、６６……角度算出部。

Claims (10)

1. ゴルフクラブに取り付けられた単一の慣性センサを用いて前記ゴルフクラブのスイングの評価指標を測定するスイング測定装置であって、
   前記単一の慣性センサは、該単一の慣性センサの測定点における３次元直交座標の各軸方向の加速度と、前記測定点における３次元直交座標の各軸まわりの角速度とを検出値として測定するものであり、
   前記検出値の時系列データに基づいて、前記スイング中における前記ゴルフクラブの移動軌跡を算出する移動軌跡算出部と、
   前記スイング中のいずれかの区間における前記移動軌跡に基づいて、前記スイングにおけるシャフトプレーンを算出するシャフトプレーン算出部と、
   前記スイング中のいずれかの区間における前記移動軌跡から算出された前記ゴルフクラブのフェースの向きに基づいて、前記シャフトプレーンに対して前記ゴルフクラブのフェース面がなす対シャフトプレーン角度を前記評価指標として算出する角度算出部と、
   を備えることを特徴とするスイング測定装置。
2. 前記シャフトプレーン算出部は、バックスイング中に前記ゴルフクラブのヘッドが最も高い位置に達した点を頂点位置とし、前記スイングのアドレス位置から前記頂点位置までのいずれかの区間における前記移動軌跡に基づいて前記シャフトプレーンを算出する、
   ことを特徴とする請求項１記載のスイング測定装置。
3. 前記シャフトプレーン算出部は、前記バックスイング中のハーフウェイバック位置から前記頂点位置に到るまでの前記移動軌跡に基づいて前記シャフトプレーンを算出する、
   ことを特徴とする請求項２記載のスイング測定装置。
4. 前記シャフトプレーン算出部は、前記バックスイング中の前記アドレス位置からハーフウェイバック位置に到るまでの前記移動軌跡に基づいて前記シャフトプレーンを算出する、
   ことを特徴とする請求項２記載のスイング測定装置。
5. 前記移動軌跡算出部による前記スイング中における前記ゴルフクラブの移動軌跡の算出は、前記検出値の時系列データと前記ゴルフクラブの３次元形状モデルとに基づいてなされる、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のスイング測定装置。
6. ゴルフクラブに取り付けられた単一の慣性センサを用いて前記ゴルフクラブのスイングの評価指標を測定するスイング測定方法であって、
   前記単一の慣性センサは、該単一の慣性センサの測定点における３次元直交座標の各軸方向の加速度と、前記測定点における３次元直交座標の各軸まわりの角速度とを検出値として測定するものであり、
   前記検出値の時系列データに基づいて、前記スイング中における前記ゴルフクラブの移動軌跡を算出する移動軌跡算出工程と、
   前記スイング中のいずれかの区間における前記移動軌跡に基づいて、前記スイングにおけるシャフトプレーンを算出するシャフトプレーン算出工程と、
   前記スイング中のいずれかの区間における前記移動軌跡から算出された前記ゴルフクラブのフェースの向きに基づいて、前記シャフトプレーンに対して前記ゴルフクラブのフェース面がなす対シャフトプレーン角度を前記評価指標として算出する角度算出工程と、
   を含んだことを特徴とするスイング測定方法。
7. 前記シャフトプレーン算出工程では、バックスイング中に前記ゴルフクラブのヘッドが最も高い位置に達した点を頂点位置とし、前記スイングのアドレス位置から前記頂点位置までのいずれかの区間における前記移動軌跡に基づいて前記シャフトプレーンを算出する、
   ことを特徴とする請求項６記載のスイング測定方法。
8. 前記シャフトプレーン算出工程では、前記バックスイング中のハーフウェイバック位置から前記頂点位置に到るまでの前記移動軌跡に基づいて前記シャフトプレーンを算出する、
   ことを特徴とする請求項７記載のスイング測定方法。
9. 前記シャフトプレーン算出工程では、前記バックスイング中の前記アドレス位置からハーフウェイバック位置に到るまでの前記移動軌跡に基づいて前記シャフトプレーンを算出する、
   ことを特徴とする請求項７記載のスイング測定方法。
10. 請求項６から９のいずれか１項記載のスイング測定方法をコンピュータに実行させることを特徴とするスイング測定プログラム。

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