KR20160076485A - 운동 해석 장치, 운동 해석 시스템, 운동 해석 방법, 표시 장치 및 기록 매체 - Google Patents

Abstract

관성 센서의 출력을 이용하는 것에 의해, 운동 중에서의 운동구의 타구면의 이동 방향과 상기 타구면의 자세와의 관계의 변화를 구하는 계산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 운동 해석 장치.

Description

운동 해석 장치, 운동 해석 시스템, 운동 해석 방법, 표시 장치 및 기록 매체{EXERCISE ANALYSIS DEVICE, EXERCISE ANALYSIS SYSTEM, EXERCISE ANALYSIS METHOD, DISPLAY DEVICE, AND RECORDING MEDIUM}

본 발명은, 운동 해석 장치, 운동 해석 시스템, 운동 해석 방법, 표시 장치 및 기록 매체에 관한 것이다.

골프 스윙에는, 어드레스(address)로부터 임팩트(impact)에 이르기까지의 기간 중에, 하프웨이 백(halfway back), 톱(top), 하프웨이 다운(halfway down) 등의 몇 개의 체크 포인트가 있으며, 골퍼가 이상적인 스윙을 목표로 하기 위해서는, 각 체크 포인트에서 양호한 자세를 취하는 것이 지름길이다. 　　

종래, 골프 스윙을 체크하려면, 스윙 동작의 촬영이 유효하게 되어 있었다. 예를 들면 특허 문헌 1에는, 스윙 영상에 근거하여 스윙 궤적을 표시하고, 스윙의 속도를 다각형 표시하는 기술이 개시되어 있다. 　　

그렇지만, 속도의 정보는 타구 속도의 추측에는 유효할지 모르지만, 스윙의 양부(良否)를 평가하기에는 불충분하다.

특허 문헌 1 : 일본특허공개 제2002－210055호 공보

본 발명은, 이상과 같은 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 본 발명의 몇 개의 형태에 의하면, 스윙 평가에 유효한 정보를 취득할 수 있는 운동 해석 장치, 운동 해석 시스템, 운동 해석 방법, 및 프로그램을 제공한다.

본 발명은 전술의 과제의 적어도 일부를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 이하의 형태 또는 적용예로서 실현하는 것이 가능하다. 　　　

[적용예 1]　

적용예 1에 관한 운동 해석 장치는, 관성 센서의 출력을 이용하는 것에 의해, 운동 중에서의 운동구의 타구면의 이동 방향과 상기 타구면의 자세와의 관계의 변화를 구하는 계산부를 포함한다. 이 관계는, 탄도(彈道)에 강하게 영향을 준다고 생각되어진다. 따라서, 적용예 1에 관한 운동 해석 장치에 의하면, 스윙의 평가에 유효한 정보를 얻을 수 있다. 　　

[적용예 2]　

상기의 적용예에 관한 운동 해석 장치에서, 상기 계산부는, 상기 타구면의 이동 방향을 나타내는 벡터와 상기 타구면을 따른 소정의 벡터가 이루는 각도를, 상기 관계로서 구해도 괜찮다. 따라서, 상기 관계를 정확하게 측정할 수 있다.

[적용예 3]　

상기의 적용예에 관한 운동 해석 장치에서, 상기 계산부는, 상기 타구면의 이동 방향을 나타내는 벡터와 상기 타구면에 교차하는 소정의 벡터가 이루는 각도를, 상기 관계로서 구해도 괜찮다. 따라서, 상기 관계를 정확하게 측정할 수 있다.

[적용예 4]　

상기의 적용예에 관한 운동 해석 장치는, 상기 관계의 변화를 출력하는 출력 처리부를 더 포함해도 괜찮다. 따라서, 유저는, 상기 관계를 인식할 수 있다.

[적용예 5]　

상기의 적용예에 관한 운동 해석 장치에서, 상기 출력 처리부는, 상기 관계의 변화를 색 변화로 표시시켜도 괜찮다. 　　　

[적용예 6]　

상기의 적용예에 관한 운동 해석 장치에서, 상기 출력 처리부는, 상기 관계가 속하는 범위마다 미리 정해진 색을 할당하여 표시시켜도 괜찮다. 　

[적용예 7]　

상기의 적용예에 관한 운동 해석 장치에서, 상기 출력 처리부는, 운동 중에서의 상기 운동구의 궤적 정보와 함께 상기 관계의 변화를 표시시켜도 괜찮다.

[적용예 8]　

상기의 적용예에 관한 운동 해석 장치에서, 상기 출력 처리부는, 상기 관계가 소정 범위에 들어간 타이밍을 출력해도 괜찮다. 　　　

[적용예 9]　

본 적용예에 관한 운동 해석 시스템은, 상기의 적용예에 관한 운동 해석 장치와, 상기 관성 센서를 포함한다. 이 관계는, 탄도에 강하게 영향을 준다고 생각되어진다. 따라서, 본 적용예에 관한 운동 해석 시스템에 의하면, 스윙의 평가에 유효한 정보를 얻을 수 있다. 　　　

[적용예 10]　

본 적용예에 관한 운동 해석 방법은, 관성 센서의 출력을 이용하는 것에 의해, 운동 중에서의 운동구의 타구면의 이동 방향과 상기 타구면의 자세와의 관계의 변화를 구하는 자세 계산 공정을 포함한다. 이 관계는, 탄도에 강하게 영향을 준다고 생각되어진다. 따라서, 본 적용예에 관한 운동 해석 방법에 의하면, 스윙의 평가에 유효한 정보를 얻을 수 있다. 　　

[적용예 11]　

본 적용예에 관한 표시 장치는, 관성 센서의 출력을 이용하는 것에 의해, 운동 중에서의 운동구의 타구면의 이동 방향과 상기 타구면의 자세와의 관계의 변화를 표시한다.

따라서, 유저는, 스윙에서의 스퀘어도(square度)의 변화를 이해할 수 있다.

[적용예 12]　

본 적용예에 관한 표시 장치는, 상기 변화를 계조(階調)로 표시한다.

따라서, 유저는, 스윙에서의 스퀘어도의 변화를 직감적으로 이해할 수 있다.

[적용예 13]　

본 적용예에 관한 기록 매체는, 관성 센서의 출력을 이용하는 것에 의해, 운동 중에서의 운동구의 타구면의 이동 방향과 상기 타구면의 자세와의 관계의 변화를 구하는 자세 계산 순서를, 컴퓨터에 의해 실행시키는 운동 해석 프로그램이 기록되어 있다. 이 관계는, 탄도에 강하게 영향을 준다고 생각되어진다. 따라서, 본 적용예에 관한 기록 매체에 의하면, 스윙의 평가에 유효한 정보를 얻을 수 있다.

본 발명에 따르면, 스윙의 평가에 유효한 정보를 얻을 수 있다.

도 1은 본 실시 형태의 운동 해석 시스템의 예로서의 스윙 해석 시스템의 개요의 설명도.　
도 2는 센서 유닛의 장착 위치 및 방향의 일례를 나타내는 도면.　　
도 3은 본 실시 형태에서 유저가 행하는 동작의 순서를 나타내는 도면.　　
도 4는 본 실시 형태의 스윙 해석 시스템의 구성예를 나타내는 도면.　　
도 5는 어드레스에서의 골프 클럽(3)과 글로벌 좌표계 ∑_XYZ와의 관계를 설명하는 도면.　　
도 6은 본 실시 형태에서의 스윙 해석 처리의 순서의 일례를 나타내는 플로우 차트 도면.　　
도 7은 제1 동작 검출 처리의 순서의 일례를 나타내는 플로우 차트 도면.
도 8의 (A)는 스윙시의 3축 각속도를 그래프 표시한 도면, 도 8의 (B)는 3축 각속도의 합성값을 그래프 표시한 도면, 도 8의 (C)는 3축 각속도의 합성값의 미분값을 그래프 표시한 도면.　
도 9는 제2 동작 검출 처리의 순서의 일례를 나타내는 플로우 차트 도면.　
도 10은 스퀘어도 ξ의 계산 처리(도 6의 공정 70)의 순서의 일례를 나타내는 플로우 차트 도면.　　
도 11은 어드레스에서의 페이스 벡터(face vector)를 설명하는 도면.　　
도 12는 시각 t에서의 페이스 벡터 및 이동 방향 벡터를 설명하는 도면.　
도 13은 스퀘어도 ξ를 설명하는 도면.　　
도 14는 스퀘어도 ξ의 시간 변화를 나타내는 그래프.　　
도 15는 스퀘어도 ξ의 표시예를 나타내는 도면.　　
도 16은 스퀘어도 ξ의 다른 표시예를 나타내는 도면.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 도면을 이용하여 상세하게 설명한다. 또, 이하에 설명하는 실시 형태는, 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하는 것은 아니다. 또 이하에서 설명되는 구성 모두가 본 발명의 필수 구성 요건이라는 할 수 없다. 　　

이하에서는, 운동 해석 시스템의 일례로서 골프 스윙의 해석을 행하는 스윙 해석 시스템을 예로 들어 설명한다. 　　

1. 스윙 해석 시스템　

1－1. 스윙 해석 시스템의 개요

도 1은, 본 실시 형태의 스윙 해석 시스템의 개요에 대해 설명하기 위한 도면이다. 본 실시 형태의 스윙 해석 시스템(1)은, 센서 유닛(10)(관성 센서의 일례) 및 스윙 해석 장치(20)(운동 해석 장치의 일례)를 포함하여 구성되어 있다. 　　

센서 유닛(10)은, 3축의 각 축 방향에 생기는 가속도와 3축의 각 축 둘레에 생기는 각속도를 계측 가능하고, 골프 클럽(3)(운동구의 일례)에 장착된다. 　　

본 실시 형태에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 센서 유닛(10)은, 3개의 검출축(x축, y축, z축) 중 1축, 예를 들면 y축을 샤프트의 장축 방향에 맞추어, 골프 클럽(3)의 샤프트의 일부에 장착된다. 바람직하게는, 센서 유닛(10)은, 타구시의 충격이 전해지기 어렵고, 스윙시에 원심력이 걸리지 않은 그립에 가까운 위치에 장착된다. 샤프트는, 골프 클럽(3)의 헤드를 제외한 손잡이의 부분이며, 그립도 포함된다. 　　

유저(2)는, 미리 정해진 순서에 따라서, 골프 볼(4)을 타구하는 스윙 동작을 행한다. 도 3은, 유저(2)가 행하는 동작의 순서를 나타내는 도면이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 유저(2)는, 먼저, 골프 클럽(3)을 쥐고, 골프 클럽(3)의 샤프트의 장축이 타겟 라인(타구의 목표 방향)에 대해서 수직이 되도록 어드레스의 자세를 취하며, 소정 시간 이상(예를 들면, 1초 이상) 정지(靜止)한다(S1). 다음으로, 유저(2)는, 스윙 동작을 행하여, 골프 볼(4)을 타구한다(S2).

유저(2)가 도 3에 나타내는 순서에 따라서 골프 볼(4)을 타구하는 동작을 행하는 동안, 센서 유닛(10)은, 소정 주기(예를 들면 1ms)로 3축 가속도와 3축 각속도를 계측하고, 계측한 데이터를 순차적으로, 스윙 해석 장치(20)에 송신한다. 센서 유닛(10)은, 계측한 데이터를 곧바로 송신해도 괜찮고, 계측한 데이터를 내부 메모리에 기억해 두고, 유저(2)의 스윙 동작의 종료후 등의 소망의 타이밍에 계측 데이터를 송신하도록 해도 괜찮다. 센서 유닛(10)과 스윙 해석 장치(20)와의 사이의 통신은, 무선 통신이라도 좋고, 유선 통신이라도 좋다. 혹은, 센서 유닛(10)은, 계측한 데이터를 메모리 카드 등의 착탈 가능한 기록 매체에 기억해 두고, 스윙 해석 장치(20)는, 해당 기록 매체로부터 계측 데이터를 읽어내도록 해도 괜찮다.

본 실시 형태에서의 스윙 해석 장치(20)는, 센서 유닛(10)이 계측한 데이터를 이용하여, 스윙에서의 페이스면(타구면)의 자세의 변화를 구한다. 그리고, 스윙 해석 장치(20)는, 자세의 변화를 색 차이 등에 의해서 표시부(디스플레이)에 표시한다. 또, 스윙 해석 장치(20)는, 예를 들면, 스마트 폰 등의 휴대 기기나 퍼스널 컴퓨터(PC)라도 좋다. 　　

1－2. 스윙 해석 시스템의 구성

도 4는, 본 실시 형태의 스윙 해석 시스템(1)의 구성예(센서 유닛(10) 및 스윙 해석 장치(20)의 구성예)를 나타내는 도면이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 센서 유닛(10)은, 가속도 센서(12), 각속도 센서(14), 신호 처리부(16) 및 통신부(18)를 포함하여 구성되어 있다. 　　

가속도 센서(12)는, 서로 교차하는(이상적으로는 직교하는) 3축 방향 각각에 생기는 가속도를 계측하고, 계측한 3축 가속도의 크기 및 방향에 따른 디지털 신호(가속도 데이터)를 출력한다. 　　

각속도 센서(14)는, 서로 교차하는(이상적으로는 직교하는) 3축 각각의 축 둘레에 생기는 각속도를 계측하고, 계측한 3축 각속도의 크기 및 방향에 따른 디지털 신호(각속도 데이터)를 출력한다. 　　

신호 처리부(16)는, 가속도 센서(12)와 각속도 센서(14)로부터, 각각 가속도 데이터와 각속도 데이터를 받아 시각(時刻) 정보를 부여하여 미도시의 기억부에 기억하고, 기억한 계측 데이터(가속도 데이터와 각속도 데이터)에 시각 정보를 부여하여 통신용 포맷에 맞춘 패킷 데이터를 생성하여, 통신부(18)에 출력한다. 　　

가속도 센서(12) 및 각속도 센서(14)는, 각각 3축이, 센서 유닛(10)에 대해서 정의되는 xyz 직교좌표계(센서 좌표계 ∑_XYZ)의 3축(x축, y축, z축)과 일치하도록 센서 유닛(10)에 장착되는 것이 이상적이지만, 실제로는 장착각의 오차가 생긴다. 그래서, 신호 처리부(16)는, 장착각 오차에 따라 미리 산출된 보정 파라미터를 이용하여, 가속도 데이터 및 각속도 데이터를 xyz 좌표계(센서 좌표계 ∑_XYZ)의 데이터로 변환하는 처리를 행한다. 　　

게다가, 신호 처리부(16)는, 가속도 센서(12) 및 각속도 센서(14)의 온도 보정 처리를 행해도 괜찮다. 혹은, 가속도 센서(12) 및 각속도 센서(14)에 온도 보정의 기능이 포함되어 있어도 괜찮다. 　　

또, 가속도 센서(12)와 각속도 센서(14)는, 아날로그 신호를 출력하는 것이라도 괜찮고, 이 경우는, 신호 처리부(16)가, 가속도 센서(12)의 출력 신호와 각속도 센서(14)의 출력 신호를 각각 A/D 변환하여 계측 데이터(가속도 데이터와 각속도 데이터)를 생성하고, 이들을 이용하여 통신용 패킷 데이터를 생성하면 된다.

통신부(18)는, 신호 처리부(16)로부터 받은 패킷 데이터를 스윙 해석 장치(20)에 송신하는 처리나, 스윙 해석 장치(20)로부터 제어 커맨드(command)를 수신하여 신호 처리부(16)에 보내는 처리 등을 행한다. 신호 처리부(16)는, 제어 커맨드에 따른 각종 처리를 행한다. 　　

스윙 해석 장치(20)는, 처리부(21), 통신부(22), 조작부(23), 기억부(24), 표시부(25), 음(音) 출력부(26)를 포함하여 구성되어 있다. 　　

통신부(22)는, 센서 유닛(10)으로부터 송신된 패킷(packet) 데이터를 수신하고, 처리부(21)에 보내는 처리나, 처리부(21)로부터의 제어 커맨드를 센서 유닛(10)에 송신하는 처리 등을 행한다. 　　

조작부(23)는, 유저(2)로부터의 조작 데이터를 취득하여, 처리부(21)에 보내는 처리를 행한다. 조작부(23)는, 예를 들면, 터치 패널형 디스플레이, 버튼, 키, 마이크 등이라도 좋다. 　　

기억부(24)는, 예를 들면, ROM(Read Only Memory)이나 플래시 ROM, RAM(Random Access Memory) 등의 각종 IC 메모리나 하드 디스크나 메모리 카드 등의 기록 매체 등에 의해 구성된다. 　　

기억부(24)는, 처리부(21)가 각종의 계산 처리나 제어 처리를 행하기 위한 프로그램이나, 어플리케이션 기능을 실현하기 위한 각종 프로그램이나 데이터 등을 기억하고 있다. 특히, 본 실시 형태에서는, 기억부(24)에는, 처리부(21)에 의해서 읽어내어지고, 스윙 해석 처리를 실행하기 위한 스윙 해석 프로그램(240)이 기억되어 있다. 스윙 해석 프로그램(240)은 미리 불휘발성의 기록 매체에 기억되어 있어도 괜찮고, 처리부(21)가 네트워크를 통해서 서버로부터 스윙 해석 프로그램(240)을 수신하여 기억부(24)에 기억시켜도 괜찮다. 　　

또, 본 실시 형태에서는, 기억부(24)에는, 골프 클럽(3)의 사양을 나타내는 클럽 사양 정보(242) 및 센서 장착 위치 정보(244)가 기억된다. 예를 들면, 유저(2)가 조작부(23)를 조작하여 사용하는 골프 클럽(3)의 제품번호를 입력(혹은, 제품번호 리스트로부터 선택)하고, 기억부(24)에 미리 기억되어 있는 제품번호마다의 사양 정보(예를 들면, 샤프트의 길이, 중심의 위치, 라이각(lie角), 페이스각(face角), 로프트각(loft角) 등의 정보 등) 중, 입력된 제품번호의 사양 정보를 클럽 사양 정보(242)로 한다. 혹은, 센서 유닛(10)을 정해진 소정 위치(예를 들면, 그립으로부터 20cm의 거리 등)에 장착하는 것으로서, 해당 소정 위치의 정보가 센서 장착 위치 정보(244)로서 미리 기억되어 있어도 괜찮다. 　　

또, 기억부(24)는, 처리부(21)의 작업 영역으로서 이용되며, 조작부(23)로부터 입력된 데이터, 처리부(21)가 각종 프로그램에 따라서 실행한 연산 결과 등을 일시적으로 기억한다. 게다가, 기억부(24)는, 처리부(21)의 처리에 의해 생성된 데이터 중, 장기적인 보존이 필요한 데이터를 기억해도 괜찮다. 　　

표시부(25)는, 처리부(21)의 처리 결과를 문자, 그래프, 표, 애니메이션, 그 외의 화상으로서 표시하는 것이다. 표시부(25)는, 예를 들면, CRT, LCD, 터치 패널형 디스플레이, HMD(헤드 마운트 디스플레이) 등이라도 좋다. 또, 1개의 터치 패널형 디스플레이에서 조작부(23)와 표시부(25)의 기능을 실현하도록 해도 괜찮다. 　

음 출력부(26)는, 처리부(21)의 처리 결과를 음성이나 버저음 등의 소리로서 출력하는 것이다. 음 출력부(26)는, 예를 들면, 스피커나 버저 등이라도 좋다.

처리부(21)는, 각종 프로그램에 따라서, 센서 유닛(10)에 제어 커맨드를 송신하는 처리나, 센서 유닛(10)으로부터 통신부(22)를 통해서 수신한 데이터에 대한 각종의 계산 처리나, 그 외의 각종의 제어 처리를 행한다. 특히, 본 실시 형태에서의 처리부(21)는, 스윙 해석 프로그램(240)을 실행하는 것에 의해, 동작 검출부(211), 자세 계산부(계산부의 일례)(214), 이동 방향 계산부(215), 표시 처리부(출력 처리부의 일례)(217)로서 기능한다. 　　

예를 들면, 처리부(21)는, 통신부(22)가 센서 유닛(10)으로부터 수신한 패킷 데이터를 받고, 받은 패킷 데이터로부터 시각 정보 및 계측 데이터를 취득하며, 이들을 대응지어 기억부(24)에 기억시키는 처리를 행한다. 　　

또, 처리부(21)는, 계측 데이터를 이용하여, 유저(2)의 스윙에서의 각 동작의 타이밍(계측 데이터의 계측 시각)을 검출하는 처리 등을 행한다. 　　

또, 처리부(21)는, 계측 데이터에 포함되는 각속도 데이터를 예를 들면 소정의 계산식에 적용시키는 것에 의해, 센서 유닛(10)의 자세 변화를 나타내는 시계열 데이터를 생성하는 처리를 행한다(또, 자세 변화는, 예를 들면, 각 축 방향의 회전각(롤각(roll角), 피치각(pitch角), 요각(yaw角), 쿼터니온(quaternion)(4원수(元數)), 회전 행렬 등으로 표현할 수 있다).

또, 처리부(21)는, 계측 데이터에 포함되는 가속도 데이터를 예를 들면 시간 적분하는 것에 의해, 센서 유닛(10)의 위치 변화를 나타내는 시계열 데이터를 생성하는 처리를 행한다(또, 위치 변화는, 예를 들면, 각 축 방향의 속도(속도 벡터) 등으로 표현할 수 있다). 　　

또, 처리부(21)는, 예를 들면 센서 유닛(10)의 자세 변화를 나타내는 시계열 데이터와, 클럽 사양 정보(242)와, 센서 장착 위치 정보(244)에 근거하여, 골프 클럽(3)의 페이스면의 자세 변화를 나타내는 시계열 데이터를 생성하는 처리를 행한다.

또, 처리부(21)는, 예를 들면 센서 유닛(10)의 위치 변화를 나타내는 시계열 데이터와, 센서 유닛(10)의 자세 변화를 나타내는 시계열 데이터와, 클럽 사양 정보(242)와, 센서 장착 위치 정보(244)에 근거하여, 골프 클럽(3)의 페이스면의 위치 변화를 나타내는 시계열 데이터를 생성하는 처리를 행한다. 　　

여기서, 본 실시 형태의 처리부(21)는, 각 시점에서의 샤프트의 자세, 각 시점에서의 페이스면의 위치, 및 각 시점에서의 페이스면의 자세를, 유저(2)의 정지시(어드레스의 계측 시각 t₀)를 기준으로 하여 계측하기 위해서, 예를 들면 이하의 공정 (1)~(8)를 행한다. 　　

(1) 처리부(21)는, 시각 t₀의 계측 데이터(가속도 데이터 및 각속도 데이터)를 이용하여, 계측 데이터에 포함되는 오프셋량을 계산하고, 스윙에서의 계측 데이터로부터 오프셋량을 감산하여 바이어스(bias) 보정한다. 　　

(2) 처리부(21)는, 시각 t₀에서의 가속도 데이터(즉 중력 가속도 방향을 나타내는 데이터)와, 클럽 사양 정보(242)와, 센서 장착 위치 정보(244)에 근거하여, 지상에 대해서 고정되어야 할 XYZ 직교좌표계(글로벌 좌표계 ∑_XYZ)를 정한다. 예를 들면, 글로벌 좌표계 Σ_XYZ의 원점은, 도 5에 나타내는 바와 같이, 시각 t₀에서의 헤드의 위치로 설정되고, 글로벌 좌표계 ∑_XYZ의 Z축은, 연직 상향 방향(즉 중력 가속도 방향의 반대 방향)으로 설정되며, 글로벌 좌표계 ∑_XYZ의 X축은, 시각 t₀에서의 센서 좌표계 ∑_XYZ의 x축과 동일 방향으로 설정된다. 따라서, 이 경우는, 글로벌 좌표계 ∑_XYZ의 X축을, 타겟 라인으로 간주할 수 있다. 　　

(3) 처리부(21)는, 골프 클럽(3)의 자세를 나타내는 샤프트 벡터 V_S를 정한다. 샤프트 벡터 V_S의 선택 방법은 임의이지만, 본 실시 형태에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 골프 클럽(3)의 샤프트의 장축 방향을 향한 단위 벡터를 샤프트 벡터 V_S로서 사용한다. 　　

(4) 처리부(21)는, 글로벌 좌표계 ∑_XYZ에서의 시각 t₀의 샤프트 벡터 V_S를, 초기 샤프트 벡터 V_S(t₀)로 두고, 초기 샤프트 벡터 V_S(t₀)와, 센서 유닛(10)의 자세 변화를 나타내는 시계열 데이터(바이어스 보정후)에 근거하여, 글로벌 좌표계 ∑_XYZ에서의 각 시각의 샤프트 벡터 V_S(t)를 계산한다. 　　

(5) 처리부(21)는, 페이스면(S_F)의 자세를 나타내는 페이스 벡터 V_F를 정한다. 페이스 벡터 V_F의 선택 방법은 임의이지만, 본 실시 형태에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 시각 t₀에서 -Y축 방향을 향하는 단위 벡터를 페이스 벡터 V_F로서 사용한다. 이 경우, 시각 t₀에서, 페이스 벡터 V_F의 X축 성분 및 Z축 성분은, 제로가 된다. 　　

(6) 처리부(21)는, 글로벌 좌표계 ∑_XYZ에서의 시각 t₀의 페이스 벡터 V_F를 초기 페이스 벡터 V_F(t₀)로 두고, 초기 페이스 벡터 V_F(t₀)와, 페이스면(S_F)의 자세 변화를 나타내는 시계열 데이터(바이어스 보정후)에 근거하여, 글로벌 좌표계 ∑_XYZ에서의 각 시각의 페이스 벡터 V_F(t)를 계산한다. 　　

(7) 처리부(21)는, 페이스면(S_F)의 위치를 나타내는 페이스 좌표 P_F를 정한다. 페이스 좌표 P_F의 선택 방법은 임의이지만, 본 실시 형태에서는, 시각 t₀에서 글로벌 좌표계 ∑_XYZ의 원점에 위치하는 점을 페이스 좌표 P_F로 가정한다. 이 경우, 도 5에 나타내는 바와 같이, 시각 t₀에서의 페이스 좌표 P_F의 X축 성분, Y축 성분, Z축 성분은 제로가 된다. 　　

(8) 처리부(21)는, 글로벌 좌표계 ∑_XYZ에서의 시각 t₀의 페이스 좌표 P_F를 초기 페이스 좌표 P_F(t₀)로 두고, 초기 페이스 좌표 P_F(t₀)와, 페이스면(S_F)의 위치 변화를 나타내는 시계열 데이터(바이어스 보정후)에 근거하여, 글로벌 좌표계 ∑_XYZ에서의 각 시각의 페이스 좌표 P_F(t)를 계산한다. 　　

또, 여기에서는, 계측 데이터의 바이어스 보정을 처리부(21)가 행했지만, 센서 유닛(10)의 신호 처리부(16)가 행해도 괜찮고, 가속도 센서(12) 및 각속도 센서(14)에 바이어스 보정의 기능이 포함되어 있어도 괜찮다. 　　

또, 처리부(21)는, 기억부(24)에 대한 각종 프로그램이나 각종 데이터의 읽기/쓰기 처리를 행한다. 처리부(21)는, 통신부(22)로부터 받은 시각 정보와 계측 데이터를 대응지어 기억부(24)에 기억시키는 처리 외에, 계산한 각종의 정보 등을 기억부(24)에 기억시키는 처리도 행한다. 　　

처리부(21)는, 표시부(25)에 대해서 각종의 화상(처리부(21)가 생성한 운동 해석 정보(스퀘어도 ξ(페이스면의 이동 방향과 자세와의 관계의 일례) 등의 정보)에 대응하는 화상, 문자, 기호 등)를 표시시키는 처리를 행한다. 예를 들면, 표시 처리부(217)는, 유저(2)의 스윙 운동이 종료한 후, 자동적으로, 혹은, 유저(2)의 입력 조작에 따라 처리부(21)가 생성한 운동 해석 정보(스퀘어도 ξ 등의 정보)에 대응하는 화상이나 문자 등을 표시부(25)에 표시시킨다. 혹은, 센서 유닛(10)에 표시부를 마련해 두고, 표시 처리부(217)가, 통신부(22)를 통해서 센서 유닛(10)에 화상 데이터를 송신하여, 센서 유닛(10)의 표시부에 각종의 화상이나 문자 등을 표시시켜도 괜찮다.

처리부(21)는, 음(音) 출력부(26)에 대해서 각종의 소리(음성이나 버저음 등도 포함함)를 출력시키는 처리를 행한다. 예를 들면, 처리부(21)는, 유저(2)의 스윙 운동이 종료한 후, 자동적으로, 혹은, 소정의 입력 조작이 행해졌을 때에, 기억부(24)에 기억되어 있는 각종의 정보를 읽어내어 음 출력부(26)에 스윙 해석용 소리나 음성을 출력시켜도 괜찮다. 혹은, 센서 유닛(10)에 음 출력부를 마련해 두고, 처리부(21)가, 통신부(22)를 통해서 센서 유닛(10)에 각종의 소리 데이터나 음성 데이터를 송신하여, 센서 유닛(10)의 음 출력부에 각종의 소리나 음성을 출력시켜도 괜찮다.

또, 스윙 해석 장치(20) 혹은 센서 유닛(10)에 진동 기구를 마련해 두고, 해당 진동 기구에 의해 각종의 정보를 진동 정보로 변환하여 유저(2)에 제시해도 괜찮다. 　　

1－3. 스윙 해석 장치의 처리　

[스윙 해석 처리]　

도 6은, 본 실시 형태에서의 스윙 해석 장치(20)의 처리부(21)에 의한 스윙 해석 처리의 순서를 나타내는 플로우 차트 도면이다. 스윙 해석 장치(20)(컴퓨터의 일례)의 처리부(21)는, 기억부(24)에 기억되어 있는 스윙 해석 프로그램(240)을 실행하는 것에 의해, 도 6의 플로우 차트의 순서로 스윙 해석 처리를 실행한다. 이하, 도 6의 플로우 차트에 대해서 설명한다. 　　

먼저, 처리부(21)는, 센서 유닛(10)의 계측 데이터를 취득한다(S10). 처리부(21)는, 공정 S10에서, 유저(2)의 스윙(정지 동작도 포함함)에서의 최초의 계측 데이터를 취득하면 리얼 타임으로 공정 S20 이후의 처리를 행해도 괜찮고, 센서 유닛(10)으로부터 유저(2)의 스윙 운동에서의 일련의 계측 데이터의 일부 또는 전부를 취득한 후에, 공정 S20 이후의 처리를 행해도 괜찮다. 　　

다음으로, 처리부(21)는, 센서 유닛(10)으로부터 취득한 계측 데이터를 이용하여 유저(2)의 정지 동작(어드레스 동작)(도 3의 스텝 S1의 동작)을 검출한다(S20). 처리부(21)는, 리얼 타임으로 처리를 행하는 경우는, 정지 동작(어드레스 동작)을 검출한 경우에, 예를 들면, 소정의 화상이나 소리를 출력하거나, 혹은, 센서 유닛(10)에 LED를 마련해 두고 해당 LED를 점등시키는 등에 의해, 유저(2)에 정지 상태를 검출한 것을 통지하며, 유저(2)는, 이 통지를 확인한 후에 스윙을 개시해도 괜찮다. 　　

다음으로, 처리부(21)는, 센서 유닛(10)으로부터 취득한 계측 데이터(유저(2)의 정지 동작(어드레스 동작)에서의 계측 데이터), 클럽 사양 정보(242) 및 센서 장착 위치 정보(244) 등을 이용하여, 센서 유닛(10)의 초기 위치와 초기 자세를 계산한다(S30). 　　

다음으로, 처리부(21)는, 센서 유닛(10)으로부터 취득한 계측 데이터를 이용하여, 스윙에서의 각 동작(예를 들면, 스윙 개시, 하프웨이 백, 톱, 하프웨이 다운, 임팩트 등)을 검출한다(S40). 이 동작 검출 처리의 순서의 일례에 대해서는, 후술한다. 　　

또, 처리부(21)는, 공정 S40의 처리와 병행하거나 혹은 전후로 하여, 센서 유닛(10)으로부터 취득한 계측 데이터를 이용하여, 스윙에서의 센서 유닛(10)의 위치와 자세를 계산한다(S50). 　　

다음으로, 처리부(21)는, 스윙에서의 센서 유닛(10)의 위치 및 자세와, 클럽 사양 정보(242) 및 센서 장착 위치 정보(244) 등을 이용하여, 스윙에서의 페이스 좌표 P_F의 궤적을 계산한다(S60). 　　

다음으로, 처리부(21)는, 스윙에서의 스퀘어도 ξ의 변화를 계산한다(S70). 또, 스퀘어도 ξ의 변화의 계산 순서의 일례에 대해서는 후술한다.

다음으로, 처리부(21)는, 공정 S60, S70에서 계산한 페이스 좌표 P_F의 궤적 및 스퀘어도 ξ의 변화를 나타내는 화상 데이터를 생성하고, 표시부(25)에 표시시키고(S80), 처리를 종료한다. 또, 표시 처리에 관한 순서의 일례에 대해서는 후술한다. 　　

또, 도 6의 플로우 차트에서, 가능한 범위에서 각 공정의 순서를 적절히 바꾸어도 괜찮다. 　　

[제1 동작 검출 처리]　

도 7은, 제1 동작 검출 처리(도 6의 공정 S40의 처리의 일부)의 순서의 일례를 나타내는 플로우 차트 도면이다. 제1 동작 검출 처리의 검출 대상은, 스윙 개시, 톱, 임팩트이다. 제1 동작 검출 처리는, 동작 검출부(211)로서의 처리부(21)의 동작에 대응한다. 이하, 도 7의 플로우 차트에 대해서 설명한다. 　　

먼저, 처리부(21)는, 기억부(24)에 기억된 계측 데이터(가속도 데이터 및 각속도 데이터)를 바이어스 보정한다(S200). 　　

다음으로, 처리부(21)는, 공정 S200에서 바이어스 보정한 각속도 데이터(시각 t마다의 각속도 데이터)를 이용하여, 각 시각 t에서의 각속도의 합성값 n₀(t)의 값을 계산한다(S210). 예를 들면, 시각 t에서의 각속도 데이터를 x(t), y(t), z(t)로 하면, 각속도의 합성값 n₀(t)는, 다음의 식 (1)에서 계산된다. 　　　

[수식 1]

유저(2)가 스윙을 행하여 골프 볼(4)을 쳤을 때의 3축 각속도 데이터 x(t), y(t), z(t)의 일례를, 도 8의 (A)에 나타낸다. 도 8의 (A)에서, 가로축은 시간(msec), 세로축은 각속도(dps)이다. 　　

다음으로, 처리부(21)는, 각 시각 t에서의 각속도의 합성값 n₀(t)을 소정 범위로 정규화(스케일 변환)한 합성값 n(t)로 변환한다(S220). 예를 들면, 계측 데이터의 취득 기간에서의 각속도의 합성값의 최대치를 max(n₀)로 하면, 다음의 식 (2)에 의해, 각속도의 합성값 n₀(t)가 0~100의 범위로 정규화한 합성값 n(t)으로 변환된다. 　　　

[수식 2]

도 8의 (B)는, 도 8의 (A)의 3축 각속도 데이터 x(t), y(t), z(t)로부터 3축 각속도의 합성값 n₀(t)를 식 (1)에 따라서 계산한 후에 식 (2)에 따라서 0~100로 정규화한 합성값 n(t)를 그래프 표시한 도면이다. 도 8의 (B)에서, 가로축은 시간(msec), 세로축은 각속도의 합성값이다. 　　

다음으로, 처리부(21)는, 각 시각 t에서의 정규화 후의 합성값 n(t)의 미분 dn(t)를 계산한다(S230). 예를 들면, 3축 각속도 데이터의 계측 주기를 Δt로 하면, 시각 t에서의 각속도의 합성값의 미분(차분(差分)) dn(t)는 다음의 식 (3)에서 계산된다.

[수식 3]

도 8의 (C)는, 도 8의 (B)의 3축 각속도의 합성값 n(t)로부터 그 미분 dn(t)를 식 (3)에 따라서 계산하고, 그래프 표시한 도면이다. 도 8의 (C)에서, 가로축은 시간(msec), 세로축은 3축 각속도의 합성값의 미분값이다. 또, 도 8의 (A) 및 도 8의 (B)에서는 가로축을 0~5초로 표시하고 있지만, 도 8의 (C)에서는, 임팩트의 전후의 미분값의 변화를 알 수 있도록, 가로축을 2초~2.8초로 표시하고 있다. 　　

다음으로, 처리부(21)는, 합성값의 미분 dn(t)의 값이 최대가 되는 시각과 최소가 되는 시각 중, 앞의 시각을 임팩트의 계측 시각 t₃로서 특정한다(S240)(도 8의 (C) 참조). 통상의 골프 스윙에서는, 임팩트의 순간에 스윙 속도가 최대가 된다고 생각되어진다. 그리고, 스윙 속도에 따라 각속도의 합성값의 값도 변화한다고 생각되어지므로, 일련의 스윙 동작 중에서 각속도의 합성값의 미분값이 최대 또는 최소가 되는 타이밍(즉, 각속도의 합성값의 미분값이 정(正)의 최대치 또는 부(負)의 최소치가 되는 타이밍)을 임팩트의 타이밍으로서 파악할 수 있다. 또, 임팩트에 의해 골프 클럽(3)이 진동하기 때문에, 각속도의 합성값의 미분값이 최대가 되는 타이밍과 최소가 되는 타이밍이 쌍으로 되어 생긴다고 생각되어지지만, 그 중의 앞의 타이밍이 임팩트의 순간이라고 생각되어진다. 　　

다음으로, 처리부(21)는, 임팩트의 계측 시각 t₃보다 전에서 합성값 n(t)이 0에 가까워지는 극소점의 시각을 톱의 계측 시각 t₂로서 특정한다(S250)(도 8의 (B) 참조). 통상의 골프 스윙에서는, 스윙 개시 후, 톱에서 일단 동작이 멈추고, 그 후, 서서히 스윙 속도가 크게 되어 임팩트에 이른다고 생각되어진다. 따라서, 임팩트의 타이밍보다 전에서 각속도의 합성값이 0에 가까워져 극소가 되는 타이밍을 톱의 타이밍으로서 파악할 수 있다. 　　

다음으로, 처리부(21)는, 톱의 계측 시각 t₂의 전후에서 합성값 n(t)이 소정의 문턱값 이하의 구간을 톱 구간으로서 특정한다(S260). 통상의 골프 스윙에서는, 톱에서 일단 동작이 멈추므로, 톱의 전후에서는 스윙 속도가 작다고 생각되어진다. 따라서, 톱의 타이밍을 포함하여 각속도의 합성값이 소정의 문턱값 이하의 연속한 구간을 톱 구간으로서 파악할 수 있다. 　　

다음으로, 처리부(21)는, 톱 구간의 개시 시각보다 전에서 합성값 n(t)이 소정의 문턱값 이하가 되는 최후의 시각을 스윙 개시의 계측 시각 t₁로서 특정하고(S270)(도 8의 (B) 참조), 처리를 종료한다. 통상의 골프 스윙에서는, 정지한 상태로부터 스윙 동작을 개시하고, 톱까지 스윙 동작이 멈추는 것은 생각하기 어렵다. 따라서, 톱의 타이밍보다 전에서 각속도의 합성값이 소정의 문턱값 이하가 되는 최후의 타이밍을 스윙 동작의 개시의 타이밍으로서 파악할 수 있다. 또, 톱의 계측 시각 t₂보다 전에, 합성값 n(t)가 0에 가까워지는 극소점의 시각을 스윙 개시의 계측 시각으로 특정해도 괜찮다. 　　

또, 도 7의 플로우 차트에서, 가능한 범위에서 각 공정의 순서를 적절히 바꾸어도 괜찮다. 또, 도 7의 플로우 차트에서는, 처리부(21)는, 3축 각속도 데이터를 이용하여 임팩트 등을 특정하고 있지만, 3축 가속도 데이터를 이용하여, 마찬가지로 임팩트 등을 특정할 수도 있다. 　　

[제2 동작 검출 처리]　

도 9는, 제2 동작 검출 처리(도 6의 공정 S40의 처리의 일부)의 순서의 일례를 나타내는 플로우 차트 도면이다. 제2 동작 검출 처리의 검출 대상은, 하프웨이 백, 하프웨이 다운이다. 제2 동작 검출 처리는, 동작 검출부(211)로서의 처리부(21)의 동작에 대응한다. 이하, 도 9의 플로우 차트에 대해서 설명한다.

먼저, 처리부(21)는, 스윙 개시의 계측 시각 t₁으로부터 임팩트의 계측 시각 t₃까지의 소정 기간(시각 t₁~t₃)의 각 시각 t에서의 샤프트 벡터 V_S(t)를 계산한다(S280). 　　

다음으로, 처리부(21)는, 각 시각 t에서의 샤프트 벡터 V_S(t)의 Z축 성분을 참조하여, 소정 기간(시각 t₁~t₃)에서 샤프트 벡터 V_S(t)의 Z축 성분이 제로가 되는 2개의 시각을 검출한다(S290). 　　

다음으로, 처리부(21)는, 2개의 시각 중 앞의 시각을 하프웨이 백의 계측 시각 t_b로서 특정한다(S300). 　　

또, 처리부(21)는, 2개의 시각 중 뒤의 시각을 하프웨이 다운의 계측 시각 t_d로서 특정하고(S310), 처리를 종료한다. 　　

또, 여기서 말하는 「하프웨이 백」은, 스윙 개시 후의 최초로 골프 클럽(3)의 샤프트가 수평(XY평면과 평행)이 되는 시점인 것을 가리키고 있으며, 여기서 말하는 「하프웨이 다운」은, 하프웨이 백 다음에 골프 클럽(3)의 샤프트가 수평이 되는 시점인 것을 가리키고 있다. 　　

따라서, 여기에서는, 샤프트 벡터 V_S(t)의 Z축 성분이 최초로 제로가 되는 시각을 하프웨이 백의 계측 시각 t_b로 간주하고, Z축 성분이 다음에 제로가 되는 시각을 하프웨이 다운의 계측 시각 t_d로 간주했다. 　　

또, 도 9의 플로우 차트에서는, 샤프트 벡터 V_S(t)의 Z축 성분만을 사용하므로, 공정 S280에서의 샤프트 벡터 V_S(t)의 X축 성분 및 Y축 성분의 산출을 생략하는 것이 가능하다. 　　

또, 도 9의 플로우 차트에서는, 샤프트가 수평이 되는 시각을 검출하기 위해서 샤프트 벡터 V_S(t)의 Z축 성분을 사용했지만, 다른 지표, 예를 들면, 샤프트의 자세를 나타내는 쿼터니온의 일부의 성분 등을 사용해도 괜찮다. 　　

또, 도 9의 플로우 차트에서, 가능한 범위에서 각 공정의 순서를 적절히 바꾸어도 괜찮다. 　　

[스퀘어도의 계산 처리]　

도 10은, 스퀘어도의 계산 처리(도 6의 공정 S70)의 순서의 일례를 나타내는 플로우 차트 도면이다. 또, 자세 계산부(214)로서의 처리부(21)의 동작은, 주로 공정 S310, S330에 대응하고, 이동 방향 계산부(215)로서의 처리부(21)의 처리는, 주로 공정 S340에 대응한다. 이하, 도 10의 플로우 차트에 대해서 설명한다. 　　

먼저, 처리부(21)는, 계산 대상이 되는 시각 t를 미리 정해진 초기치로 설정한다. 여기에서는, 어드레스의 계측 시각 t₀를 초기치로 한다(S300).

다음으로, 처리부(21)는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 시각 t₀에서의 페이스 벡터(초기 페이스 벡터) V_F(t₀)를 정한다. 전술한 바와 같이, 초기 페이스 벡터 V_F(t₀)의 X축 성분 및 Z축 성분은 제로이다. 　　

다음으로, 처리부(21)는, 계산 대상이 되는 시각 t를 인크리먼트(increment) 한다. 여기에서는, 시각 t를 계측 주기 Δt의 분(分)만큼 증가시키는 것으로 한다(S320).

다음으로, 처리부(21)는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 시각 t에서의 페이스 벡터 V_F(t)를 계산한다(S330). 시각 t에서의 페이스 벡터 V_F(t)는, 예를 들면, 시각 (t－Δt)에서의 페이스 벡터 V_F(t－Δt)와, 시각 (t－Δt)부터 시각 t까지의 기간에서의 페이스면의 자세 변화 데이터로부터 구할 수 있다. 　　

다음으로, 처리부(21)는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 시각 t에서의 이동 방향 벡터 V_d(t)를 계산한다(S340). 시각 t에서의 이동 방향 벡터 V_d(t)는, 예를 들면, 시각 (t－Δt)에서의 페이스 좌표 P_F(t－Δt)를 기점(起点)으로 하고, 또한, 시각 t에서의 페이스 좌표 P_F(t)를 종점(終点)으로 한 벡터와 동일 방향을 향한 단위 벡터이다. 이 이동 방향 벡터 V_d(t)의 방향은, 페이스 좌표 P_F의 궤적 Q의 시각 t에서의 대강의 접선 방향을 나타내고 있다. 　　

다음으로, 처리부(21)는, 도 13에 나타내는 바와 같이, 시각 t에서의 이동 방향 벡터 V_d(t)와, 시각 t에서의 페이스 벡터 V_F(t)가 이루는 각도를, 시각 t에서의 스퀘어도 ξ(t)로서 계산한다(S350). 시각 t에서의 스퀘어도 ξ(t)는, 시각 t에서의 궤적 Q의 수직면(스퀘어면(S))과, 시각 t에서의 페이스면(SF)과의 사이의 자세 관계를 나타낸다. 　　

여기에서는, 스퀘어도 ξ(t)를 스칼라량으로 나타내기 위해, 이동 방향 벡터 V_d(t)와 페이스 벡터 V_F(t)가 XYZ 공간 내에서 이루는 각도 중, 180°보다 작은 쪽의 각도의 크기를, 스퀘어도 ξ(t)로 둔다. 이 경우, 스퀘어도 ξ(t)는, 스퀘어면(S)에 대한 페이스면(S_F)의 자세가 소위 「오픈」일 때에 90°보다 크게 되고, 소위 「스퀘어」일 때에 90°가 되며, 소위 「클로우즈」일 때에 90°보다 작게 된다. 또, 도 13에 나타낸 궤적 Q는, 오른손잡이용 골프 클럽(3)에 의한 궤적이지만, 만일 골프 클럽(3)이 왼손잡이용이었다고 해도, 「오픈」, 「스퀘어」, 「클로우즈」 각각에 대응하는 스퀘어도 ξ(t)의 값은, 골프 클럽(3)이 오른손잡이용이었던 경우와 동일하다.

다음으로, 처리부(21)는, 계산 대상이 되는 시각 t를 미리 정해진 최대치 t_max(예를 들면, 팔로우-스루(follow-through)를 포함하는 스윙의 기간 길이 보다도 충분히 큰 값) 에 도달했는지 아닌지를 판별하고(S360), 도달하지 않은 경우에는, 시각 t를 인크리먼트(increment)하는 공정(S320)으로 이행하고, 도달하고 있었던 경우에는 처리를 종료한다. 　　

또, 도 10의 플로우 차트에서, 가능한 범위에서 각 공정의 순서를 적절히 바꾸어도 괜찮다.

이상의 처리의 결과, 처리부(21)는, 예를 들면 도 14에 나타내는 바와 같은 데이터를 얻을 수 있다. 　　

도 14에 나타내는 커브는, 스윙에서의 스퀘어도의 시간 변화 커브의 일례를 모식적으로 나타낸 것이다. 도 14의 가로축(시간축)의 값 범위는, 다운 스윙으로부터 팔로우-스루까지의 기간에 대응하고 있으며, 부호 t_d로 나타내는 선분은, 하프웨이 다운의 계측 시각을 나타내고 있고, 부호 t₃로 나타내는 선분은, 임팩트의 계측 시각을 나타내고 있다. 　　

도 14에 나타내는 바와 같이 스퀘어도 ξ는, 다운 스윙의 당초는 90°보다 큰 값을 유지하고 있지만, 임팩트에 가까워짐에 따라 서서히 작게 된다. 그 후, 임팩트의 근방에서 90°가 되어, 팔로우-스루에서는 90°보다 작은 값이 된다.

이것은, 궤적에 대한 페이스면(S_F)의 자세가, 다운 스윙 중에 오픈의 자세로부터 스퀘어의 자세에 가까워지고, 임팩트의 근방에서 스퀘어가 되어, 팔로우-스루에 들어가고 나서 클로우즈의 자세로 이행한 것을 나타내고 있다. 　　

또, 도 14에 나타낸 변화 커브는 어디까지나 모식도로서, 실제의 스퀘어도 ξ의 거동은, 유저(2)의 습관 등에 의해서 다양하다. 　　

[스퀘어도의 표시 처리]　

도 15는, 스퀘어도의 표시 처리의 일례를 설명하는 도면이다. 또, 여기서 설명하는 표시 처리의 일례는, 표시 처리부(217)로서의 처리부(21)의 동작에 대응한다. 　　

처리부(21)는, 스윙에서의 스퀘어도 ξ의 시간 변화를 나타내는 화상(畵像)을, 예를 들면 도 15에 나타내는 바와 같이 작성하여, 표시부(25)에 표시한다.

도 15에 나타내는 예는, 골퍼 이미지(I_U)와, 페이스면의 궤적 이미지(I_Q)와, 스퀘어도 ξ의 시간 변화를 나타내는 고리 띠 그래프(Iξ)와, 인디케이터(I_n)를, 동일 화면 내에 배치한 것이다. 　　

골퍼 이미지(I_U)는, 소정 방향으로부터 본 스윙 중의 골퍼를 본 뜬 것이다. 도 15의 예에서는, 정면으로부터 본 골퍼의 모습을 골퍼 이미지(I_U)로서 사용하고 있다. 　

궤적 이미지(I_Q)는, 페이스면의 궤적의 적어도 일부를 나타내는 곡선이다. 도 15의 예에서는, 골퍼의 정면으로부터 본 궤적(XZ평면에 투영된 궤적) 중, 임팩트 전후의 기간(예를 들면 톱으로부터 팔로우-스루까지의 기간)에 대응한 부분을, 궤적 이미지(I_Q)로서 사용하고 있다. 　　

고리 띠 그래프(Iξ)는, 궤적 이미지(I_Q)에 따라서 배치된 부분 고리 띠로서, 궤적을 구성하는 각 점(각 페이스 좌표)에 대응한 스퀘어도 ξ를, 스퀘어도 ξ가 속하는 값 범위마다 나타내고 있다. 덧붙여서, 도 15에 나타내는 고리 띠 그래프(Iξ)는, ξ의 값 범위의 상위(相違)를 해칭 패턴의 상위로 나타내고 있다. 따라서, 고리 띠 그래프(Iξ)는, 주방향(周方向)에 걸쳐 복수의 블록으로 분할되어 있고, 서로 인접하는 블록에는, 서로 다른 해칭 패턴이 실시되어 있다. 　　

인디케이터(In)는, 고리 띠 그래프(Iξ)의 범례에 상당하고, 고리띠 그래프(Iξ)에 사용된 복수 종류의 해칭 패턴 각각이 어떤 값 범위를 나타내고 있는지를 나타내고 있다. 덧붙여서, 도 15에 나타내는 인디케이터(I_n)는, 5종류의 해칭 패턴과 5종류의 값 범위와의 대응 관계를 나타내고 있으며, 큰 값 범위(오픈측의 값 범위)만큼 낮은 밀도의 해칭 패턴이 할당되어 있다. 　　

또, 본 실시 형태의 처리부(21)는, 도 15에 나타내는 화면 상에서, 스윙 중에서의 페이스 좌표의 변화와, 스퀘어도 ξ의 변화를, 애니메이션 표시해도 괜찮다.

예를 들면, 처리부(21)는, 스윙에서의 헤드(I_H)의 움직임(페이스면의 움직임)을 애니메이션 표시함과 아울러, 헤드(I_H)의 움직임에 연동하는 지시 바늘(I_i)을, 인디케이터(I_n)의 근방에 애니메이션 표시한다. 애니메이션 표시 중, 각 시점에서의 지시 바늘(I_i)은, 각 시점에서의 스퀘어도 ξ 방향을 가리킨다. 덧붙여서, 도 15의 예에서는, 인디케이터(I_n)의 상하 방향이 ξ 방향에 대응하므로, 애니메이션 표시 중에 지시 바늘(I_i)은 상하 방향으로 이동하게 된다. 　　

또, 본 실시 형태의 처리부(21)는, 다운 스윙 개시 후(예를 들면 하프웨이 다운 이후)로서, 스퀘어의 자세에 상당하는 값 범위(90°근방의 값 범위)에 스퀘어도 ξ가 들어간 타이밍을, 유저에 아나운스(announce)(통지)해도 괜찮다.

이 타이밍의 통지는, 도 15에 부호 I로 나타내는 바와 같은 흰색 화살표 등의 이미지 표시에 의해서 행해져도 괜찮고, 애니메이션 표시 중에서의 화면 반전 표시 등에 의해 행해져도 괜찮다. 혹은, 애니메이션 표시 중에서의 음 출력(예를 들면 버저음)에 의해 행해져도 괜찮다. 또, 음 출력은, 예를 들면, 전술한 음 출력부(26)를 통해서 행해진다. 　　

또, 도 15의 예에서는, 스퀘어도 ξ의 상위(相違)를 해칭 패턴의 상위로 나타냈지만, 스퀘어도 ξ의 상위를 색 상위로 나타내도 괜찮고, 스퀘어도 ξ의 상위를 계조(階調)(밝기)의 상위로 나타내도 괜찮으며, 스퀘어도 ξ의 상위를 색 및 계조의 조합의 상위로 나타내도 괜찮다. 　　

또, 스퀘어도 ξ의 상위를 색 상위로 나타내는 경우는, 스퀘어의 자세에 상당하는 값 범위(90°근방의 값 범위)에 대해서 다른 값 범위(예를 들면 오픈 또는 클로우즈의 자세에 상당하는 값 범위) 보다도 눈에 띄는 색을 할당하는 것이 바람직하다.

또, 도 15의 예에서는, 스퀘어도 ξ의 상위를 단계적으로 나타냈지만, 연속적으로 나타내도 괜찮다. 즉, 스퀘어도 ξ의 변화를, 소위 그라데이션 표시해도 괜찮다. 　　

1－4. 효과

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 처리부(21)는, 스윙에서의 페이스면의 이동 방향을 기준으로 한 페이스면의 자세 변화(각 시각 t에서의 스퀘어도 ξ(t))를 계산한다. 이 자세 변화(스퀘어도 ξ(t))는, 탄도(彈道)에 강하게 영향을 주므로, 스윙의 평가에 유효하다고 생각되어진다. 　　

또, 본 실시 형태의 처리부(21)는, 페이스면의 자세 변화(각 시각 t에서의 스퀘어도 ξ(t))를, 해칭 패턴의 변화, 색 변화, 계조의 변화 등에 의해 나타내므로, 유저는, 스윙에서의 스퀘어도의 변화를, 직감적으로 이해할 수 있다. 　

게다가, 본 실시 형태의 처리부(21)는, 페이스면의 자세 변화(각 시각 t에서의 스퀘어도 ξ(t))를, 각 시점에서의 페이스 좌표(궤적)와 함께 표시하므로, 유저는, 페이스면의 자세 확인을, 스윙의 각 체크 포인트(톱, 하프웨이 다운, 임팩트등)마다 행할 수 있다. 　　

또, 본 실시 형태의 처리부(21)는, 페이스면의 자세가 스퀘어의 자세에 가까워진 타이밍에 유저에 통지를 행하므로, 페이스면의 자세와 스윙 리듬과의 관계를 유저가 파악하는 것도 가능하다. 　　

2. 변형예

본 발명은 본 실시 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 요지의 범위 내에서 여러 가지의 변형 실시가 가능하다. 　　

예를 들면, 상기 실시 형태의 처리부(21)는, 도 15에 나타내는 예와 함께, 또는, 도 15에 나타내는 예 대신에, 도 16에 나타내는 바와 같은 화상을 표시해도 괜찮다. 　　

도 16에 나타내는 예에서는, 골퍼의 정면 경사 상부로부터 본 샤프트의 궤적 이미지(띠모양의 곡면 이미지)(I_Q)를 표시하고, 궤적 이미지(I_Q)에 대해서 고리 띠 그래프와 동일한 기능을 부여한 것이다. 또, 도 16에 나타내는 예에서는, 스퀘어도 ξ의 변화를 계조(밝기)의 연속적인 변화로 나타내고 있다. 　　

또, 도 16에 나타내는 바와 같은 샤프트의 궤적 이미지(I_Q)의 윤곽은, 예를 들면, 센서 유닛의 위치의 궤적(그립의 궤적)과 페이스면의 위치의 궤적(헤드의 궤적)으로부터 구할 수 있다. 　　

또, 상기 실시 형태의 처리부(21)는, 스퀘어도 ξ의 시간 변화를 고리 띠 그래프 등으로서 표시했지만, 도 14에 나타낸 바와 같은 이차원의 그래프로서 표시해도 괜찮다. 도 14에 나타내는 예는, 시간축과 각도축을 가진 이차원의 그래프 상에 스퀘어도 ξ의 시간 변화 커브의 이미지를 묘화하고, 또한, 하프웨이 다운의 타이밍을 나타내는 선분(도 14에서는 파선)의 이미지와, 임팩트의 타이밍을 나타내는 선분(도 14에서는 파선)의 이미지를 부가한 것이다. 　　

또, 상기 실시 형태의 처리부(21)는, 스퀘어도 ξ의 시간 변화와 함께 샤프트 또는 페이스면의 궤적 이미지를 표시했지만, 표시되는 궤적 이미지는, 실측된 것이 아니고, 미리 준비된 이미지(실측하고 있지 않은 것)라도 괜찮다.

또, 상기 실시 형태의 처리부(21)는, 시각 (t－Δt)에서의 페이스 좌표 P_F(t－Δt)를 기점으로 하고, 또한, 시각 t에서의 페이스 좌표 P_F(t)를 종점으로 한 벡터와 동일 방향을 향한 단위 벡터를, 시각 t에서의 이동 방향 벡터 V_d(t)로 했지만, 시각 t에서의 페이스 좌표 P_F(t)를 기점으로 하고, 또한, 시각 (t＋Δt)에서의 페이스 좌표 P_F(t＋ Δt)를 종점으로 한 벡터와 동일 방향을 향한 단위 벡터를, 이동 방향 벡터 V_d(t)로 해도 좋다. 　　

혹은, 시각 (t－Δt)에서의 페이스 좌표 P_F(t－Δt)를 기점으로 하고, 또한, 시각 (t＋Δt)에서의 페이스 좌표 P_F(t＋Δt)를 종점으로 한 벡터와 동일 방향을 향한 단위 벡터를, 이동 방향 벡터 V_d(t)로 해도 좋다. 　　

혹은, 상기의 실시 형태의 처리부(21)는, 예를 들면 이하의 공정 (1)~(3)에 의해 이동 방향 벡터 V_d(t)를 산출해도 괜찮다. 　　

(1) 시각 t의 전후를 포함하는 일정 기간에서의 페이스 좌표 P_F의 궤적 Q를 산출한다. 　　

(2) 시각 t에서의 궤적 Q의 접선을 산출한다. 　　

(3) 접선의 방향과 동일 방향을 향한 단위 벡터를 이동 방향 벡터 V(t)로 한다. 　　

또, 상기의 실시 형태의 처리부(21)는, 스퀘어도 ξ의 계산 및 표시의 처리를, 스윙의 후처리로서 행했지만, 스윙에서의 리얼 타임 처리로서 행해도 괜찮다.

또, 상기의 실시 형태의 처리부(21)는, 스퀘어도 ξ의 계측 결과를 화상(그래프, 애니메이션 포함함)으로서 표시했지만, 수치로 표시해도 괜찮다.

또, 상기의 실시 형태의 처리부(21)는, 페이스면의 이동 방향을 기준으로 한 페이스면의 자세를 나타내는 지표로서, 이동 방향 벡터에 대해서 페이스 벡터가 공간 내(XYZ 공간 내)에서 이루는 각도를 사용했지만, 이동 방향 벡터와 페이스 벡터가 소정의 평면 상에서 이루는 각도(즉, 소정의 평면에 투영된 이동 방향 벡터와 소정의 평면에 투영된 페이스 벡터가 이루는 각도)를 사용해도 괜찮다.

또, 이들 벡터의 투영처가 되는 소정의 평면은, 예를 들면, 연직 방향에 대해서 교차하는 소정의 평면이다. 예를 들면, 헤드(또는 페이스면)의 이동 방향을 포함하는 곡면의 근사 평면, 수평면(水平面)(XY평면) 등이다. 　　

또, 상기의 실시 형태의 처리부(21)는, 페이스면의 이동 방향을 기준으로 한 페이스면의 자세를 나타내는 지표로서, 이동 방향 벡터와 페이스 벡터와의 사이의 각도를 이용했지만, 다른 지표, 예를 들면, 이동 방향 벡터와 페이스 벡터와의 사이의 차분 벡터 등을 이용해도 괜찮다. 　　

또, 상기의 실시 형태의 처리부(21)는, 시각 t₀에서 -Y축 방향을 향하는 단위 벡터(타구면을 따른 소정의 벡터의 일례)를 페이스 벡터로서 사용했지만, 페이스면에 고정된 다른 벡터를 페이스 벡터로서 사용해도 괜찮다. 예를 들면, 시각 t₀에서 ＋X축 방향을 향하는 단위 벡터(타구면에 교차하는 소정의 벡터의 일례)를 페이스 벡터로서 사용해도 괜찮다. 　　

혹은, 클럽 사양 정보(242)와 센서 장착 위치 정보(244)로부터 시각 t₀에서의 페이스면의 자세가 기지(旣知)가 되는 경우에는, 페이스면의 법선 벡터(타구면에 교차하는 소정의 벡터의 일례)를 페이스 벡터로서 사용해도 괜찮다. 　　

또, 상기의 실시 형태의 처리부(21)는, 계측 결과의 통지 형태로서 주로 화상을 채용했지만, 예를 들면 광 강도의 시간 변화 패턴, 색 시간 변화 패턴, 소리의 강도의 변화 패턴, 소리의 주파수의 변화 패턴, 진동의 리듬 패턴 등, 다른 통지 형태를 채용해도 괜찮다. 　　

또, 상기의 실시 형태에서는, 처리부(21)의 일부 또는 전부의 기능을, 센서 유닛(10)측에 탑재해도 괜찮다. 또, 센서 유닛(10)의 일부의 기능을, 처리부(21)측에 탑재해도 괜찮다. 　　

또, 상기의 실시 형태에서는, 처리부(21)의 처리의 일부 또는 전부를, 스윙 해석 장치(20)의 외부 장치(태블릿 PC, 노트 PC, 데스크탑 PC, 스마트 폰, 네트워크 서버 등)가 실행해도 괜찮다. 　　

또, 상기의 실시 형태에서는, 취득한 데이터의 일부 또는 전부를, 스윙 해석 장치(20)가 네트워크 서버 등의 외부 장치로 전송(업로드)해도 괜찮다. 유저는, 업 로드된 데이터를, 필요에 따라서 스윙 해석 장치(20) 또는 외부 장치(퍼스널 컴퓨터, 스마트 폰 등)에서 열람하거나 다운로드하거나 해도 괜찮다. 　　

또, 스윙 해석 장치(20)는, 헤드 마운트 디스플레이(HMD：Head Mount Display), 스마트 폰 등의 다른 휴대 정보 기기라도 좋다. 　　

또, 상기의 실시 형태에서는, 센서 유닛(10)의 장착처를, 골프 클럽(3)의 그립으로 했지만, 골프 클럽(3)의 다른 부위로 해도 괜찮다. 　　

또, 상기의 실시 형태에서는, 센서 유닛(10)이 계측한 3축 각속도의 합성값으로서 식 (1)에 나타내는 바와 같은 제곱합의 평방근(平方根)을 이용하여, 유저(2)의 스윙에서의 각 동작을 검출하고 있지만, 3축 각속도의 합성값으로서, 이것 이외에도, 예를 들면, 3축 각속도의 제곱합, 3축 각속도의 합 혹은 그 평균값, 3축 각속도의 곱 등을 이용해도 괜찮다. 또, 3축 각속도의 합성값을 대신하여, 3축 가속도의 제곱합 혹은 그 평방근, 3축 가속도의 합 혹은 그 평균값, 3축 가속도의 곱 등의 3축 가속도의 합성값을 이용해도 괜찮다. 　　

또, 상기의 실시 형태에서는, 가속도 센서(12)와 각속도 센서(14)가, 센서 유닛(10)에 내장되어 일체화되어 있지만, 가속도 센서(12)와 각속도 센서(14)는 일체화되어 있지 않아도 괜찮다. 혹은, 가속도 센서(12)와 각속도 센서(14)가, 센서 유닛(10)에 내장되지 않고, 골프 클럽(3) 또는 유저(2)에 직접 장착되어도 괜찮다. 또, 상기의 실시 형태에서는, 센서 유닛(10)과 스윙 해석 장치(20)가 별체이지만, 이들을 일체화하여 골프 클럽(3) 또는 유저(2)에 장착 가능하게 해도 괜찮다.

또, 상기의 실시 형태에서는, 골프 스윙을 해석하는 스윙 해석 시스템(스윙 해석 장치)을 예로 들었지만, 본 발명은, 테니스나 야구 등의 여러가지 운동의 스윙을 해석하는 스윙 해석 시스템(스윙 해석 장치)에 적용할 수 있다. 　　

상술한 실시 형태 및 변형예는 일례로서, 이들에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 각 실시 형태 및 각 변형예를 적절히 조합시키는 것도 가능하다.

본 발명은, 실시 형태에서 설명한 구성과 실질적으로 동일한 구성(예를 들면, 기능, 방법 및 결과가 동일한 구성, 혹은 목적 및 효과가 동일한 구성)을 포함한다. 또, 본 발명은, 실시 형태에서 설명한 구성의 본질적이지 않은 부분을 치환한 구성을 포함한다. 또, 본 발명은, 실시 형태에서 설명한 구성과 동일한 작용 효과를 나타내는 구성 또는 동일한 목적을 달성할 수 있는 구성을 포함한다. 또, 본 발명은, 실시 형태에서 설명한 구성에 공지 기술을 부가한 구성을 포함한다.

1 : 스윙 해석 시스템 2 : 유저
3 : 골프 클럽 4 : 골프 볼
10 : 센서 유닛 12 : 가속도 센서 14 : 각속도 센서 16 : 신호 처리부
18 : 통신부 20 : 스윙 해석 장치 21 : 처리부 22 : 통신부
23 : 조작부 24 : 기억부
25 : 표시부 26 : 음 출력부
211 : 동작 검출부 214 : 자세 계산부
215 : 이동 방향 계산부 217 : 표시 처리부
240 : 스윙 해석 프로그램 242 : 클럽 사양 정보
244 : 센서 장착 위치 정보

Claims (20)

1. 관성 센서의 출력을 이용하는 것에 의해, 운동 중에서의 운동구의 타구면의 이동 방향과 상기 타구면의 자세와의 관계의 변화를 구하는 계산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 운동 해석 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 계산부는,
   상기 타구면의 이동 방향을 나타내는 벡터와 상기 타구면을 따른 소정의 벡터가 이루는 각도를, 상기 관계로서 구하는 것을 특징으로 하는 운동 해석 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 계산부는,
   상기 타구면의 이동 방향을 나타내는 벡터와 상기 타구면에 교차하는 소정의 벡터가 이루는 각도를, 상기 관계로서 구하는 것을 특징으로 하는 운동 해석 장치.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 관계의 변화를 출력하는 출력 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 운동 해석 장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 출력 처리부는,
   상기 관계의 변화를 색 변화로 표시시키는 것을 특징으로 하는 운동 해석 장치.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 출력 처리부는,
   상기 관계가 속하는 범위마다 미리 정해져 있는 색을 할당하여 표시시키는 것을 특징으로 하는 운동 해석 장치.
7. 청구항 4에 있어서,
   상기 출력 처리부는,
   운동 중에서의 상기 운동구의 궤적 정보와 함께 상기 관계의 변화를 표시시키는 것을 특징으로 하는 운동 해석 장치.
8. 청구항 5에 있어서,
   상기 출력 처리부는,
   운동 중에서의 상기 운동구의 궤적 정보와 함께 상기 관계의 변화를 표시시키는 것을 특징으로 하는 운동 해석 장치.
9. 청구항 6에 있어서,
   상기 출력 처리부는,
   운동 중에서의 상기 운동구의 궤적 정보와 함께 상기 관계의 변화를 표시시키는 것을 특징으로 하는 운동 해석 장치.
10. 청구항 4에 있어서,
    상기 출력 처리부는,
    상기 관계가 소정 범위에 들어간 타이밍을 출력하는 것을 특징으로 하는 운동 해석 장치.
11. 청구항 5에 있어서,
    상기 출력 처리부는,
    상기 관계가 소정 범위에 들어간 타이밍을 출력하는 것을 특징으로 하는 운동 해석 장치.
12. 청구항 6에 있어서,
    상기 출력 처리부는,
    상기 관계가 소정 범위에 들어간 타이밍을 출력하는 것을 특징으로 하는 운동 해석 장치.
13. 청구항 7에 있어서,
    상기 출력 처리부는,
    상기 관계가 소정 범위에 들어간 타이밍을 출력하는 것을 특징으로 하는 운동 해석 장치.
14. 청구항 8에 있어서,
    상기 출력 처리부는,
    상기 관계가 소정 범위에 들어간 타이밍을 출력하는 것을 특징으로 하는 운동 해석 장치.
15. 청구항 9에 있어서,
    상기 출력 처리부는,
    상기 관계가 소정 범위에 들어간 타이밍을 출력하는 것을 특징으로 하는 운동 해석 장치.
16. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 운동 해석 장치와,
    상기 관성 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 운동 해석 시스템.
17. 관성 센서의 출력을 이용하는 것에 의해, 운동 중에서의 운동구의 타구면의 이동 방향과 상기 타구면의 자세와의 관계의 변화를 표시하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
18. 청구항 17에 있어서,
    상기 변화를 계조(階調)로 표시하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
19. 관성 센서의 출력을 이용하는 것에 의해, 운동 중에서의 운동구의 타구면의 이동 방향과 상기 타구면의 자세와의 관계의 변화를 구하는 자세 계산 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 운동 해석 방법.
20. 관성 센서의 출력을 이용하는 것에 의해, 운동 중에서의 운동구의 타구면의 이동 방향과 상기 타구면의 자세와의 관계의 변화를 구하는 자세 계산 순서를,
    컴퓨터에 의해 실행시키는 운동 해석 프로그램을 기록한 것을 특징으로 하는 기록 매체.

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