WO2022172514A1 - センサ信号生成装置、センサ装置及び通信装置 - Google Patents

センサ信号生成装置、センサ装置及び通信装置 Download PDF

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WO2022172514A1
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voltage
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知重 古樋
浩嗣 川野
雄彦 飯塚
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株式会社村田製作所
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    • H03F3/70—Charge amplifiers
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    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
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    • G01P2015/0865—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with particular means being integrated into a MEMS accelerometer structure for providing particular additional functionalities to those of a spring mass system using integrated signal processing circuitry

Definitions

  • the present invention relates to technology for converting a physical quantity output from a sensor to generate a sensor signal.
  • Patent Document 1 describes a swing analysis device.
  • the swing analysis device includes a sensor and a posture calculator.
  • the sensor is attached to the shaft of the golf club and outputs shaft acceleration information, angular velocity information, and strain information.
  • the posture calculator calculates the posture of the golf club during the swing based on the acceleration information and the angular velocity information.
  • the correction unit corrects the posture information at the time of impact based on the distortion information.
  • the swing analysis device uses this corrected posture information to analyze the swing.
  • an object of the present invention is to generate a sensor signal that can obtain a more accurate analysis result from the detection result of the sensor for the analysis target.
  • a sensor signal generation device includes a voltage signal generation circuit that converts a physical quantity of an observation target output from a sensor element into a voltage signal and outputs the voltage signal, and a sensor that corrects the voltage signal using the frequency characteristic of the voltage signal generation circuit. and a correction unit that outputs a signal.
  • FIG. 1A is a functional block diagram of the sensor signal generation device according to the first embodiment
  • FIG. 1B is a functional block diagram of a correction section of the sensor signal generation device
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the multi-channel sensor signal generation device according to the first embodiment.
  • FIG. 3A is a graph showing an example of amplitude phase characteristics with respect to the bend detection voltage signal
  • FIG. 3B is a graph showing an example of amplitude phase characteristics with respect to the twist detection voltage signal.
  • FIG. 4A is a graph showing an example of the waveform of the bend detection voltage signal before and after correction
  • FIG. 4B is a graph showing an example of the amplitude phase characteristics of the twist detection voltage signal before and after correction. be.
  • FIG. 5 is a functional block diagram of the swing state estimation device according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the attachment state of the first electronic device of the swing state estimation device to the golf club.
  • FIG. 7 is a schematic top view of a golf club head for defining bends and twists.
  • FIG. 8 is a graph showing an example of a complex frequency spectrum.
  • FIG. 9 is a block diagram of a communication device.
  • FIG. 1A is a functional block diagram of the sensor signal generation device according to the first embodiment
  • FIG. 1B is a functional block diagram of a correction section of the sensor signal generation device.
  • the sensor signal generation device 22 includes a charge amplifier 23, a voltage amplification circuit 24, and a correction section 25.
  • the charge amplifier 23 and the voltage amplifier circuit 24 constitute the "voltage signal generation circuit" of the present invention.
  • the sensor signal generator 22 is realized by electronic circuits including ICs, electronic circuit elements, and the like.
  • the charge amplifier 23 is connected to the sensor element 21 (see FIG. 5).
  • the charge amplifier 23 converts the charge output from the sensor element 21 into a voltage signal and outputs the voltage signal to the voltage amplification circuit 24 .
  • the voltage amplification circuit 24 amplifies the voltage signal and outputs it to the correction section 25 .
  • the correction unit 25 Fourier-transforms the time-function voltage signal a(t) output from the voltage amplifier circuit 24 to generate the frequency-function voltage signal A( ⁇ ).
  • ⁇ is an angular frequency and is defined by multiplying the frequency f by 2 ⁇ .
  • the correction unit 25 performs an inverse Fourier transform on the corrected frequency-function voltage signal B( ⁇ ) to generate a time-function voltage signal b(t).
  • the correction unit 25 has the following configuration as a more specific example, and executes the following process.
  • the correction unit 25 includes a Fourier transform unit 251, a correction calculation unit 252, and an inverse Fourier transform unit 253.
  • the Fourier transform unit 251 performs Fourier transform on the voltage signal.
  • Fourier transform section 251 transforms the voltage signal, which is a function of time, into a function of frequency.
  • the correction calculation unit 252 corrects the Fourier-transformed voltage signal using the complex frequency characteristic F( ⁇ ).
  • the complex frequency characteristic F( ⁇ ) is set based on the frequency characteristic fca( ⁇ ) of the charge amplifier 23 and the frequency characteristic fva( ⁇ ) of the voltage amplifier circuit 24 .
  • the complex frequency characteristic F( ⁇ ) is set by the following equation.
  • F( ⁇ ) fca( ⁇ ) ⁇ fva( ⁇ ) ⁇ (equation 1)
  • a frequency characteristic fca( ⁇ ) of the charge amplifier 23 is set by the following equation.
  • Cc is the capacitance of the charge amplifier 23
  • Rc is the resistance value of the charge amplifier 23
  • Cp is the capacitance of the sensor element 21.
  • the frequency characteristic fva( ⁇ ) of the voltage amplifier circuit 24 is set by the following equation.
  • g is the gain of the voltage amplifier circuit 24, and ⁇ c is the cutoff frequency of the voltage amplifier circuit 24 on the high frequency side.
  • the correction calculation unit 252 outputs the corrected voltage signal to the inverse Fourier transform unit 253 .
  • the inverse Fourier transform unit 253 performs inverse Fourier transform on the corrected voltage signal.
  • the inverse Fourier transform unit 253 outputs the voltage signal subjected to the inverse Fourier transform as a sensor signal.
  • the voltage signal directly reflecting the charge of the sensor element 21 and the sensor signal become signals having the same complex frequency spectrum. That is, the sensor signal output from the sensor signal generation device 22 is a signal that directly reflects the charge output from the sensor element 21 .
  • the sensor signal generation device 22 can output a sensor signal that highly accurately reflects the physical quantity (electric charge) due to the displacement of the observation target detected by the sensor element 21 . Therefore, the sensor signal generation device 22 can generate a sensor signal that provides a more accurate analysis result for the observation target.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the multi-channel sensor signal generation device according to the first embodiment.
  • the voltage signals of multiple channels are made to correspond to shaft bending and shaft twisting, respectively.
  • the sensor element 21 outputs charges (first channel charges) corresponding to bending of the shaft through the first channel, and outputs charges (first channel charges) corresponding to twisting of the shaft through the second channel.
  • the sensor element 21 has, for example, the following configuration.
  • the sensor element 21 includes a film-like main body having piezoelectricity, a bend detection electrode, and a twist detection electrode.
  • the main body is made mainly of polylactic acid, for example, and is polarized according to bending and twisting. At this time, the direction of polarization changes according to the direction of bending and the direction of twisting, and the magnitude of electric charge generated by polarization differs according to the magnitude of bending and the magnitude of twisting.
  • Bend detection electrodes and twist detection electrodes are attached to the surface of the main body. At this time, the bend detection electrode is attached to the main body so that a large amount of charge is generated due to bending, and the twist detection electrode is attached to the main body so that a large amount of charge is generated due to the twist.
  • the capacitance of the sensor element 21 for bending detection and the capacitance of the sensor element 21 for twist detection may differ.
  • the sensor signal generation device 22M includes a charge amplifier 23, a voltage amplification circuit 24, and a correction section 25M.
  • the charge amplifier 23 generates a bend detection voltage signal from the charge output from the bend detection electrode.
  • the charge amplifier 23 generates a twist detection voltage signal from the charge output from the twist detection electrode.
  • the voltage amplifier circuit 24 outputs the bending detection voltage signal and the twist detection voltage signal to the correction unit 25M through separate channels.
  • the correction unit 25M includes a Fourier transform unit 251, a correction computation unit 2521, a correction computation unit 2522, and an inverse Fourier transform unit 253.
  • the Fourier transform unit 251 performs Fourier transform on the bend detection voltage signal and the twist detection voltage signal.
  • the correction calculation unit 2521 corrects the Fourier-transformed bending detection voltage signal using the bending complex frequency characteristic Fb( ⁇ ).
  • the correction calculation unit 2521 outputs the corrected bending detection voltage signal to the inverse Fourier transform unit 253 .
  • the correction calculation unit 2522 corrects the Fourier-transformed bend detection voltage signal using the torsion complex frequency characteristic Ft( ⁇ ).
  • the correction calculation unit 2522 outputs the corrected twist detection voltage signal to the inverse Fourier transform unit 253 .
  • the inverse Fourier transform unit 253 performs inverse Fourier transform on the corrected bend detection voltage signal and the corrected twist detection voltage signal.
  • the inverse Fourier transform unit 253 outputs the inverse Fourier-transformed bending detection voltage signal and the inverse Fourier-transformed twist detection voltage signal as sensor signals.
  • FIG. 3(A) is a graph showing an example of the amplitude phase characteristics for the bend detection voltage signal
  • FIG. 3(B) is a graph showing an example of the amplitude phase characteristics for the twist detection voltage signal.
  • the frequency characteristic fca of the charge amplifier 23 depends on the capacitance Cc of the charge amplifier 23, the resistance value Rc of the charge amplifier 23, and the capacitance Cp of the sensor element 21. Therefore, as shown in FIGS. 3A and 3B, the amplitude phase characteristics for the bend detection voltage signal and the amplitude phase characteristics for the twist detection voltage signal are different.
  • the correction unit 25M corrects the bending detection voltage signal using the frequency characteristics of FIG. 3(A).
  • the correction unit 25M corrects the twist detection voltage signal using the frequency characteristic of FIG. 3(B).
  • FIG. 4A is a graph showing an example of the waveform of the bend detection voltage signal before and after correction
  • FIG. 4B is a graph showing an example of the amplitude phase characteristics of the twist detection voltage signal before and after correction. be.
  • the bend detection voltage signal and the twist detection voltage signal are corrected as shown in FIGS.
  • the voltage signal for twist detection is corrected to a signal that directly reflects the charge of the sensor element 21 with high accuracy.
  • FIG. 5 is a functional block diagram of the swing state estimation device according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the attachment state of the first electronic device of the swing state estimation device to the golf club.
  • the swing state estimation device 10 includes a first electronic device 11 and a second electronic device 12.
  • the first electronic device 11 and the second electronic device 12 are separate entities.
  • the first electronic device 11 includes a sensor 20 , a feature data extraction section 31 and a communication section 341 .
  • the sensor 20 comprises a sensor element 21 and a sensor signal generator 22 .
  • the sensor signal generator 22 has the configuration described above.
  • the sensor element 21 includes a piezoelectric main body and detection electrodes, as described above.
  • the golf club 90 has a shaft 91 and a head 92 .
  • the shaft 91 is a straight rod.
  • the head 92 is installed at one end in the direction in which the shaft 91 extends.
  • the end of the shaft 91 opposite to the mounting position of the head 92 is a grip.
  • the first electronic device 11 is attached to the shaft 91 .
  • the first electronic device 11 is attached near the grip of the shaft 91, but the mounting position of the first electronic device 11 on the shaft 91 is not limited to this.
  • the sensor element 21 generates charges corresponding to the bending and twisting of the shaft 91, and the sensor 20 outputs a bending detection voltage signal and a twist detection voltage signal corresponding to these charges.
  • the bending detection voltage signal includes a bending component Sxb of the shaft 91 in the xb direction and a bending component Syb in the yb direction.
  • the twist detection voltage signal includes the twist component S ⁇ tw of the shaft 91 .
  • FIG. 7 is a schematic top view of a golf club head for defining bends and twists.
  • the xb direction is a direction parallel to the face 921 of the head 92 .
  • the shaft 91 is attached to one end of the head 92 in the xb direction.
  • the side of the head 92 to which the shaft 91 is attached is called the heel side, and the side opposite to the side to which the shaft 91 is attached is called the toe side.
  • the heel side is a positive area and the toe side is a negative area. That is, the bending component Sxb in the xb direction takes a positive value with a larger absolute value as the shoe bends more toward the heel side, and takes a negative value with a larger absolute value as it bends more toward the toe side.
  • the yb direction is the direction perpendicular to the face 921 of the head 92 .
  • the face 921 side is a negative area
  • the side opposite to the face 921 side is a positive area. That is, the bending component Syb in the yb direction takes a positive value with a larger absolute value as the ball bends more toward the side opposite to the face 921 side, and takes a negative value with a larger absolute value as the ball bends more toward the face 921 side.
  • the twist ⁇ tw is the direction of rotation about the axis orthogonal to the xb direction and the yb direction.
  • the twist component S ⁇ tw takes a positive value when the heel of the head 92 is in front of the toe (negative direction in the yb direction), and takes a negative value when the heel of the head 92 is behind the toe (in the positive direction in the yb direction). become.
  • the absolute value of the twist component S ⁇ tw increases.
  • the definitions of the bending component Sxb in the xb direction, the bending component Syb in the yb direction, and the torsion component S ⁇ tw are not limited to those described above. Other definitions are possible, provided that the bending of the shaft 91 in the vertical direction and the twisting of the shaft 91 can be univocally defined.
  • the sensor signal generation device 22 of the sensor 20 generates a bending detection voltage signal including the bending component Sxb in the xb direction and the bending component Syb in the yb direction, and a twist detection voltage signal including the twist component S ⁇ tw. , is output to the feature data extraction unit 31 as a sensor signal.
  • the feature data extraction unit 31 extracts feature data for estimating the swing state from the sensor signal. For example, the feature data extraction unit 31 detects when the absolute value of the sensor signal changes significantly, and detects this detection timing as hit timing (impact timing). The feature data extraction unit 31 extracts a sensor signal of a predetermined length of time from the hit timing and outputs it to the communication unit 341 as feature data.
  • the communication unit 341 transmits the feature data to the communication unit 342 of the second electronic device 12.
  • the second electronic device 12 is implemented by, for example, an information processing mobile terminal such as a smart phone, which is not installed in the golf club 90, or an information processing device such as a personal computer.
  • the second electronic device 12 includes a communication unit 342, a complex frequency spectrum calculation unit 32, an estimation unit 33, and a notification unit 40.
  • the communication unit 342 receives feature data from the communication unit 341 of the first electronic device 11 .
  • the communication section 342 outputs the feature data to the complex frequency spectrum calculation section 32 .
  • the complex frequency spectrum calculator 32 executes complex Fourier transform processing on the feature data. Thereby, the complex frequency spectrum calculator 32 generates a complex frequency spectrum (complex frequency component) of the feature data. The complex frequency spectrum calculator 32 outputs the complex frequency spectrum of the feature data to the estimator 33 .
  • the sensor signal generation device 22 performs correction using the complex frequency characteristic. Therefore, the bending detection voltage signal and the twist detection voltage signal are corrected in amplitude and phase. Therefore, the complex frequency spectrum of the feature data directly reflects the charge generated by the sensor element 21 . That is, the complex frequency spectrum calculator 32 can calculate a highly accurate complex frequency spectrum according to the charge generated by the sensor element 21 .
  • the estimation unit 33 estimates the swing state using the complex frequency spectrum.
  • the swing state includes, for example, at least one of the hit position of the ball on the head 92, the hit strength, the grip condition, the swing speed, and the like.
  • FIG. 8 is a graph showing an example of a complex frequency spectrum.
  • the estimator 33 estimates the swing state using the peak frequency of the complex frequency spectrum, spectrum distribution, and the like. Therefore, the estimating section 33 can estimate the swing state with high accuracy because the complex frequency spectrum reflects the change in the charge generated by the sensor element 21 with high accuracy.
  • the notification unit 40 is realized by a display, a speaker, a lamp, and the like.
  • the notification unit 40 performs notification according to the estimated swing state.
  • the notification unit 40 When the notification unit 40 is a display (corresponding to the "display unit" of the present invention), the notification unit 40 displays images, numerical values, sensor signals, etc. of the face 921 of the head 92 according to the estimated swing state. At this time, the notification unit 40 may display the voltage signal before correction and the voltage signal after correction. This allows the operator to easily visually recognize whether or not the correction has been performed with high accuracy.
  • the notification unit 40 if the notification unit 40 is a speaker, the notification unit 40 emits sound by changing the type of sound according to the estimated swing state.
  • the notification unit 40 is a lamp, the notification unit 40 lights, blinks, or emits light in a color corresponding to the hit position in accordance with the estimated swing state.
  • a golf club is mentioned in the embodiment of the present invention, it is not limited to this.
  • the above configuration and processing can be applied to any shaft that twists and bends, not limited to golf clubs.
  • a sensor element (polylactic acid sensor element) including a film-like main body composed mainly of polylactic acid is easily applied to a curved surface, and is used in various scenes. Therefore, there is a demand for applying polylactic acid sensor elements to various observation targets.
  • an object of the present invention is to provide a communication device capable of increasing the applications of a sensor element including a film-like main body mainly composed of polylactic acid.
  • the inventor of the present application examined the usage scene of the polylactic acid sensor element. Then, the polylactic acid sensor element is basically connected by wire to the arithmetic circuit. Therefore, the use scene of the polylactic acid sensor element is limited. Therefore, the inventors of the present application produced a compact communication device in which a polylactic acid sensor element and a wireless communication unit are integrated, and considered attaching the communication device to an observation target. The inventor of the present application believes that since the communication device is small and the sensor element can be easily attached to a curved surface, it will be possible to apply the sensor element to an observation target that is difficult to measure in the past. rice field.
  • the polylactic acid sensor element contains a film-like substance whose main component is polylactic acid.
  • Polylactic acid has the property of being easily denatured by electromagnetic waves. Therefore, in general, it is not desirable to combine a wireless communication unit that emits electromagnetic waves with a polylactic acid sensor element.
  • the distance between the polylactic acid sensor element and the wireless communication section is short. You should hesitate to make a communication device.
  • the inventor of the present application once again examined the properties of the polylactic acid sensor element.
  • the polylactic acid sensor element has a structure in which a film-like main body containing polylactic acid as a main component is disposed between two electrodes. Therefore, the inventors of the present application have found that the electrodes prevent the electromagnetic wave emitted by the wireless communication unit from reaching the film-like substance containing polylactic acid as a main component. As a result, the film-like substance containing polylactic acid as a main component is less likely to be affected by electromagnetic waves. Therefore, the inventor of the present application considered that it is possible to combine the polylactic acid sensor element and the wireless communication unit. Accordingly, the inventors of the present application came up with the communication device 100 described below.
  • FIG. 9 is a block diagram of the communication device 100. As shown in FIG.
  • the communication device 100 includes a sensor element 110, a voltage signal generation circuit 120, and a wireless communication section 130.
  • the sensor element 110 includes a film-like main body containing polylactic acid as a main component, a first electrode, and a second electrode. A main body containing polylactic acid as a main component is provided between the first electrode and the second electrode. Note that the structure of the sensor element 110 is the same as the structure of the sensor element 21, so the description thereof is omitted.
  • the voltage signal generation circuit 120 converts the physical quantity of the observation target output from the sensor element 110 into a voltage signal and outputs the voltage signal.
  • the voltage signal generation circuit 120 corresponds to the charge amplifier 23 and the voltage amplification circuit 24 in FIG. However, the voltage signal generation circuit 120 may include the correction section 25 . Also, the voltage signal generation circuit 120 may include an analog-to-digital converter.
  • the voltage signal has a voltage value corresponding to the physical quantity to be observed. A voltage value of the voltage signal indicates a physical quantity to be observed.
  • the wireless communication unit 130 transmits a voltage signal obtained by converting the physical quantity of the observation target output from the sensor element 110 including a film-like body mainly composed of polylactic acid by the voltage signal generation circuit 120 .
  • Wireless communication unit 130 transmits a voltage signal by electromagnetic waves.
  • a destination of the voltage signal is, for example, a mobile wireless communication device such as a smart phone.
  • the communication device 100 as described above has the following structure. Specifically, the sensor element 110, the voltage signal generation circuit 120, and the wireless communication section 130 are integrated.
  • the communication device 100 is attached to an observation target in a state in which the sensor element 110, the voltage signal generation circuit 120, and the wireless communication section 130 are integrated.
  • the sensor element 110, the voltage signal generation circuit 120, and the wireless communication section 130 are fixed to an adhesive film. This film is attached to an observation object such as a golf club.
  • the sensor element 110, the voltage signal generation circuit 120, and the wireless communication section 130 may be integrated by being housed in a housing.
  • the communication device 100 is attached to the observation target in a state in which the sensor element 110, the voltage signal generation circuit 120, and the wireless communication section 130 are integrated. Therefore, in the communication device 100, for example, the sensor element, the voltage signal generation circuit, the wireless communication unit, and the observation target are housed in a housing, so that the sensor element, the voltage signal generation circuit, the wireless communication unit, and the observation target are integrated. does not include equipment that has been That is, the communication device 100 is a device retrofitted to an observation target.
  • the communication device 100 it is possible to increase the applications of the sensor element 110 including a film-like main body mainly composed of polylactic acid. More specifically, in the communication device 100, the wireless communication unit 130 converts the physical quantity of the observation target output from the sensor element 110 including a film-like body mainly composed of polylactic acid by the voltage signal generation circuit 120. Transmit the resulting voltage signal. Thus, the communication device 100 including the sensor element 110 and the wireless communication section 130 has the characteristic of being small. Furthermore, it is easy to attach the sensor element 110 to a curved surface or the like. Therefore, according to the communication device 100, the sensor element 110 can measure the deformation of an observation target whose deformation is difficult to measure conventionally. As described above, according to the communication device 100, it is possible to increase the applications of the sensor element 110 including a film-like main body mainly composed of polylactic acid.
  • Swing state estimation device 11 First electronic device 12: Second electronic device 20: Sensor 21: Sensor elements 22, 22M: Sensor signal generation device 23: Charge amplifier 24: Voltage amplification circuit 25, 25M: Correction unit 31: Feature data extraction unit 32: Complex frequency spectrum calculation unit 33: Estimation unit 40: Notification unit 100: Communication device 110: Sensor element 120: Voltage signal generation circuit 130: Wireless communication unit 251: Fourier transform unit 252: Correction calculation unit 253: Inverse Fourier Transform Units 341, 342: Communication Units 2521, 2522: Correction Calculation Unit 90: Golf Club 91: Shaft 92: Head 921: Face

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Abstract

センサ信号生成装置２２は、センサ素子２１から出力される観測対象の物理量を電圧信号に変換して出力するチャージアンプ２３および電圧増幅回路２４と、チャージアンプ２３および電圧増幅回路２４の周波数特性を用いて電圧信号を補正したセンサ信号を出力する補正部２５と、を備える。

Description

センサ信号生成装置、センサ装置及び通信装置
　本発明は、センサから出力される物理量を変換してセンサ信号を生成する技術に関する。
　特許文献１には、スイング解析装置が記載されている。スイング解析装置は、センサ、および、姿勢算出部を備える。
　センサは、ゴルフクラブのシャフトに取り付けられ、シャフトの加速度情報および角速度情報、および、歪み情報を出力する。姿勢算出部は、加速度情報および角速度情報に基づいて、スイング期間のゴルフクラブの姿勢を算出する。補正部は、歪み情報に基づいて、インパクト時における姿勢情報を補正する。スイング解析装置は、この補正された姿勢情報を用いて、スイングを解析する。
特開２０１８－１７５４９６号公報
　しかしながら、例えば、センサの歪み情報をそのまま用いると、解析結果の誤差を抑制することに限りがある。
　したがって、本発明の目的は、解析対象に対するセンサの検知結果から、より高精度な解析結果を得られるセンサ信号を生成することにある。
　この発明のセンサ信号生成装置は、センサ素子から出力される観測対象の物理量を電圧信号に変換して出力する電圧信号生成回路と、電圧信号生成回路の周波数特性を用いて電圧信号を補正したセンサ信号を出力する補正部と、を備える。
　この構成では、電圧信号生成回路が周波数特性を有していても、この周波数特性が補正されて、センサ信号として出力される。
　この発明によれば、より高精度な解析結果を得られるセンサ信号を生成できる。
図１（Ａ）は、第１の実施形態に係るセンサ信号生成装置の機能ブロック図であり、図１（Ｂ）は、センサ信号生成装置の補正部の機能ブロック図である。 図２は、第１の実施形態に係るマルチチャンネルのセンサ信号生成装置の機能ブロック図である。 図３（Ａ）は、曲げ検出用電圧信号に対する振幅位相特性の一例を示すグラフであり、図３（Ｂ）は、捻れ検出用電圧信号に対する振幅位相特性の一例を示すグラフである。 図４（Ａ）は、補正前後の曲げ検出用電圧信号の波形の一例を示すグラフであり、図４（Ｂ）は、補正前後の捻れ検出用電圧信号に対する振幅位相特性の一例を示すグラフである。 図５は、第１の実施形態に係るスイング状態推定装置の機能ブロック図である。 図６は、スイング状態推定装置の第１電子機器のゴルフクラブへの取り付け状態の一例を示す図である。 図７は、曲げ、捻れを定義するためのゴルフクラブのヘッドの概略的な上面図である。 図８は、複素周波数スペクトルの一例を示すグラフである。 図９は、通信装置のブロック図である。
　［第１の実施形態］
　本発明の第１の実施形態に係るセンサ信号の生成技術について、図を参照して説明する。
　（シングルチャンネルの場合）
　図１（Ａ）は、第１の実施形態に係るセンサ信号生成装置の機能ブロック図であり、図１（Ｂ）は、センサ信号生成装置の補正部の機能ブロック図である。
　図１（Ａ）に示すように、センサ信号生成装置２２は、チャージアンプ２３、電圧増幅回路２４、および、補正部２５を備える。チャージアンプ２３と電圧増幅回路２４とによって、本願発明の「電圧信号生成回路」が構成される。センサ信号生成装置２２は、ＩＣ、電子回路素子等を含む電子回路によって実現される。
　チャージアンプ２３は、センサ素子２１（図５参照）に接続する。チャージアンプ２３は、センサ素子２１から出力された電荷を電圧信号に変換して、電圧増幅回路２４に出力する。電圧増幅回路２４は、電圧信号を増幅して、補正部２５に出力する。
　概略的に、補正部２５は、電圧増幅回路２４から出力される時間関数の電圧信号ａ（ｔ）を、フーリエ変換して、周波数関数の電圧信号Ａ（ω）を生成する。なお、ωは、角周波数であり、周波数ｆの２π倍によって定義される。
　補正部２５は、周波数関数の電圧信号Ａ（ω）を、後述の複素周波数特性Ｆ（ω）で補正して、補正後の周波数関数の電圧信号Ｂ（ω）を生成する。すなわち、補正部２５は、Ｂ（ω）＝Ａ（ω）／Ｆ（ω）の演算を実行する。
　補正部２５は、補正後の周波数関数の電圧信号Ｂ（ω）を、逆フーリエ変換して、時間関数の電圧信号ｂ（ｔ）を生成する。
　この処理を実現するため、補正部２５は、より具体的な一例として、次の構成を備え、次の処理を実行する。
　図１（Ｂ）に示すように、補正部２５は、フーリエ変換部２５１、補正演算部２５２、および、逆フーリエ変換部２５３を備える。
　フーリエ変換部２５１は、電圧信号に対してフーリエ変換を実行する。言い換えれば、フーリエ変換部２５１は、時間関数である電圧信号を、周波数関数に変換する。
　補正演算部２５２は、フーリエ変換された電圧信号を、複素周波数特性Ｆ（ω）によって補正する。複素周波数特性Ｆ（ω）は、チャージアンプ２３の周波数特性ｆｃａ（ω）、電圧増幅回路２４の周波数特性ｆｖａ（ω）に基づいて、設定されている。
　具体的には、複素周波数特性Ｆ（ω）は、次式によって設定される。　
　Ｆ（ω）＝ｆｃａ（ω）×ｆｖａ（ω）　　　－（式１）
　チャージアンプ２３の周波数特性ｆｃａ（ω）は、次式によって設定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　Ｃｃはチャージアンプ２３のキャパシタンスであり、Ｒｃは、チャージアンプ２３の抵抗値であり、Ｃｐはセンサ素子２１のキャパシタンスである。
　電圧増幅回路２４の周波数特性ｆｖａ（ω）は、次式によって設定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　ｇは電圧増幅回路２４のゲイン（利得）であり、ωｃは電圧増幅回路２４の高周波数側の遮断周波数である。
　すなわち、複素周波数特性Ｆ（ω）は、次式によって設定される。　
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　補正演算部２５２は、補正した電圧信号を、逆フーリエ変換部２５３に出力する。
　逆フーリエ変換部２５３は、補正した電圧信号に対して逆フーリエ変換を実行する。逆フーリエ変換部２５３は、逆フーリエ変換した電圧信号を、センサ信号として出力する。
　このような補正を実行することで、センサ素子２１の電荷をそのまま反映した電圧信号と、センサ信号とは、同等の複素周波数スペクトルを有する信号となる。すなわち、センサ信号生成装置２２から出力されるセンサ信号は、センサ素子２１が出力した電荷をそのまま反映した信号となる。
　これにより、センサ信号生成装置２２は、センサ素子２１で検出した観測対象の変位による物理量（電荷）を高精度に反映したセンサ信号を出力できる。したがって、センサ信号生成装置２２は、観測対象に対するより高精度な解析結果を得られるセンサ信号を生成できる。
　（マルチチャンネルの場合）
　図２は、第１の実施形態に係るマルチチャンネルのセンサ信号生成装置の機能ブロック図である。
　上述の説明では、センサ素子２１が発生する電荷に応じた１チャンネルの電圧信号を生成する態様を示した。しかしながら、センサ素子２１の構造によっては、観測対象の複数種類の変位に対して、それぞれ個別の電荷に応じた複数チャンネルの電圧信号を生成することも可能である。
　例えば、後述する図５、図６に示すスイング状態推定装置を構成する場合に、複数チャンネルの電圧信号を、シャフトの曲げ、シャフトの捻れにそれぞれ対応させる。そして、センサ素子２１は、第１チャンネルとしてシャフトの曲げに応じた電荷（第１チャンネル電荷）を出力し、第２チャンネルとしてシャフトの捻れに応じた電荷（第１チャンネル電荷）を出力する。
　この場合、センサ素子２１は、例えば、次の構成を備える。センサ素子２１は、圧電性を有する膜状の主体と、曲げ検出用電極および捻れ検出用電極とを備える。主体は、例えば、ポリ乳酸を主成分としており、曲げおよび捻れに応じて分極する。この際、曲げの方向および捻れの方向に応じて分極方向が変化し、曲げの大きさおよび捻れの大きさに応じて分極によって生じる電荷の大きさが異なる。曲げ検出用電極および捻れ検出用電極は、主体の表面に取り付けられている。この際、曲げ検出用電極は、曲げによる電荷が大きく発生するように主体に取り付けられ、捻れ検出用電極は、捻れによる電荷が大きく発生するように主体に取り付けられている。
　このため、曲げ検出用のセンサ素子２１のキャパシタンスと、捻れ検出用のセンサ素子２１のキャパシタンスは、異なることがある。このような場合に、図２に示すセンサ信号生成装置２２Ｍの構成を用いることが好ましい。
　図２に示すように、センサ信号生成装置２２Ｍは、チャージアンプ２３、電圧増幅回路２４、補正部２５Ｍを備える。
　チャージアンプ２３は、曲げ検出用電極から出力された電荷から、曲げ検出用電圧信号を生成する。チャージアンプ２３は、捻れ検出用電極から出力された電荷から、捻れ検出用電圧信号を生成する。
　電圧増幅回路２４は、曲げ検出用電圧信号と捻れ検出用電圧信号とを個別のチャンネルで、補正部２５Ｍに出力する。
　補正部２５Ｍは、フーリエ変換部２５１、補正演算部２５２１、補正演算部２５２２、および、逆フーリエ変換部２５３を備える。
　フーリエ変換部２５１は、曲げ検出用電圧信号と捻れ検出用電圧信号に対してフーリエ変換を実行する。
　補正演算部２５２１は、フーリエ変換された曲げ検出用電圧信号を、曲げ用複素周波数特性Ｆｂ（ω）によって補正する。
　Ｆｂ（ω）＝ｆｃａｂ（ω）×ｆｖａ（ω）　　　　－（式５）
　ここで、曲げ検出用電圧信号に対するチャージアンプ２３の周波数特性ｆｃａｂ（ω）は、（式２）におけるキャパシタンスＣｐを、曲げ検出用キャパシタンスＣｐｂに置き換えたものである。
　補正演算部２５２１は、補正した曲げ検出用電圧信号を、逆フーリエ変換部２５３に出力する。
　補正演算部２５２２は、フーリエ変換された曲げ検出用電圧信号を、捻れ用複素周波数特性Ｆｔ（ω）によって補正する。
　Ｆｔ（ω）＝ｆｃａｔ（ω）×ｆｖａ（ω）　　　　－（式６）
　ここで、捻れ検出用電圧信号に対するチャージアンプ２３の周波数特性ｆｃａｔ（ω）は、（式２）におけるキャパシタンスＣｐを、捻れ検出用キャパシタンスＣｐｔに置き換えたものである。
　補正演算部２５２２は、補正した捻れ検出用電圧信号を、逆フーリエ変換部２５３に出力する。
　逆フーリエ変換部２５３は、補正した曲げ検出用電圧信号と補正した捻れ検出用電圧信号に対して逆フーリエ変換を実行する。逆フーリエ変換部２５３は、逆フーリエ変換した曲げ検出用電圧信号と逆フーリエ変換した捻れ検出用電圧信号とを、センサ信号として出力する。
　図３（Ａ）は、曲げ検出用電圧信号に対する振幅位相特性の一例を示すグラフであり、図３（Ｂ）は、捻れ検出用電圧信号に対する振幅位相特性の一例を示すグラフである。
　上述のように、チャージアンプ２３の周波数特性ｆｃａは、チャージアンプ２３のキャパシタンスＣｃ、チャージアンプ２３の抵抗値Ｒｃ、センサ素子２１のキャパシタンスＣｐに依存する。したがって、図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示すように、曲げ検出用電圧信号に対する振幅位相特性と捻れ検出用電圧信号に対する振幅位相特性とは、異なる。
　補正部２５Ｍは、図３（Ａ）の周波数特性を用いて、曲げ検出用電圧信号を補正する。補正部２５Ｍは、図３（Ｂ）の周波数特性を用いて、捻れ検出用電圧信号を補正する。
　図４（Ａ）は、補正前後の曲げ検出用電圧信号の波形の一例を示すグラフであり、図４（Ｂ）は、補正前後の捻れ検出用電圧信号に対する振幅位相特性の一例を示すグラフである。
　このように、曲げ検出用電圧信号と捻れ検出用電圧信号とを補正部２５Ｍで個別に補正することによって、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、曲げ検出用電圧信号と捻れ検出用電圧信号とは、センサ素子２１の電荷をそのまま反映した信号に、それぞれ高精度に補正される。
　（センサ信号生成装置が適用される装置の一例）
　上述のように、本実施形態に係るセンサ信号生成装置は、例えば、スイング状態推定装置に適用される。図５は、第１の実施形態に係るスイング状態推定装置の機能ブロック図である。図６は、スイング状態推定装置の第１電子機器のゴルフクラブへの取り付け状態の一例を示す図である。
　図５に示すように、スイング状態推定装置１０は、第１電子機器１１と第２電子機器１２を備える。第１電子機器１１と第２電子機器１２とは別体である。第１電子機器１１は、センサ２０、特徴データ抽出部３１、および、通信部３４１を備える。センサ２０は、センサ素子２１とセンサ信号生成装置２２とを備える。センサ信号生成装置２２が上述の構成を備える。また、センサ素子２１は、上述のように、圧電性を有する主体と、検出用電極とを備える。
　図６に示すように、ゴルフクラブ９０は、シャフト９１、および、ヘッド９２を備える。シャフト９１は、直線状の棒体である。ヘッド９２は、シャフト９１の延びる方向の一方端に設置されている。シャフト９１におけるヘッド９２の取付位置と反対側の端部は、グリップである。
　第１電子機器１１は、シャフト９１に取り付けられている。図６の例では、第１電子機器１１は、シャフト９１のグリップ付近に取り付けられているが、第１電子機器１１のシャフト９１への取付位置は、これに限るものではない。
　これにより、センサ素子２１は、シャフト９１の曲げ、捻れに応じた電荷を発生し、センサ２０は、これらの電荷に応じた曲げ検出用電圧信号と捻れ検出用電圧信号を出力する。曲げ検出用電圧信号は、シャフト９１のｘｂ方向への曲げ成分Ｓｘｂ、ｙｂ方向の曲げ成分Ｓｙｂを含む。捻れ検出用電圧信号は、シャフト９１の捻れ成分Ｓθｔｗを含む。
　ここで、シャフト９１のｘｂ方向の曲げ、シャフト９１のｙｂ方向の曲げ、およびシャフト９１の捻れとは、例えば、次のように定義される。図７は、曲げ、捻れを定義するためのゴルフクラブのヘッドの概略的な上面図である。
　図７に示すように、ｘｂ方向は、ヘッド９２のフェース９２１に対して平行な方向である。シャフト９１は、ヘッド９２におけるｘｂ方向の一方端に取り付けられている。ヘッド９２におけるシャフト９１が取り付けられている側をヒール側と称し、シャフト９１が取り付けられている側と反対側をトゥ側と称する。
　ｘｂ方向において、ヘッド９２の中心を原点として、ヒール側が正の領域であり、トゥ側が負値となる。すなわち、ｘｂ方向への曲げ成分Ｓｘｂは、ヒール側に大きく曲がるほど、絶対値の大きな正値となり、トゥ側に大きく曲がるほど、絶対値の大きな負値となる。
　図７に示すように、ｙｂ方向は、ヘッド９２のフェース９２１に対して垂直な方向である。ｙｂ方向において、ヘッド９２の中心を原点として、フェース９２１側が負の領域であり、フェース９２１側と反対側が正の領域である。すなわち、ｙｂ方向への曲げ成分Ｓｙｂは、フェース９２１側と反対側に大きく曲がるほど、絶対値の大きな正値となり、フェース９２１側に大きく曲がるほど、絶対値の大きな負値となる。
　図７に示すように、捻れθｔｗは、ｘｂ方向とｙｂ方向とに直交する軸に対して回転する方向である。捻れ成分Ｓθｔｗは、ヘッド９２のヒールがトゥよりも前方（ｙｂ方向の負の方向）になると正値になり、ヘッド９２のヒールがトゥよりも後方（ｙｂ方向の正の方向）になると負値になる。そして、その捻れ量が大きいほど、捻れ成分Ｓθｔｗの絶対値は大きくなる。
　なお、ｘｂ方向への曲げ成分Ｓｘｂ、ｙｂ方向の曲げ成分Ｓｙｂ、および、捻れ成分Ｓθｔｗの定義は、上述のものに限るものではなく、フェース９２１に平行な方向のシャフト９１の曲げ、フェース９２１に垂直な方向のシャフト９１の曲げ、および、シャフト９１の捻れが一義的に定義できれば、他の定義を用いることも可能である。
　センサ２０のセンサ信号生成装置２２は、このように変化するｘｂ方向への曲げ成分Ｓｘｂ、ｙｂ方向の曲げ成分Ｓｙｂを含む曲げ検出用電圧信号、および、捻れ成分Ｓθｔｗを含む捻れ検出用電圧信号を、センサ信号として、特徴データ抽出部３１に出力する。
　特徴データ抽出部３１は、スイング状態を推定するための特徴データをセンサ信号から抽出する。例えば、特徴データ抽出部３１は、センサ信号の絶対値が大幅に変化したときを検出し、この検出タイミングをヒットタイミング（インパクトタイミング）として検出する。特徴データ抽出部３１は、ヒットタイミングから所定時間長のセンサ信号を抽出して、特徴データとして、通信部３４１に出力する。
　上述の補正処理を行うことで、曲げ検出用電圧信号および捻れ検出用電圧信号の波形の変化は、電荷の変化をそのまま反映するものとなる（図４（Ａ）、図４（Ｂ）参照）。したがって、このようにヒットタイミングを振幅の変化で検出する場合、特徴データ抽出部３１は、振幅が大きく変化するタイミングを高精度に検出できる。これにより、特徴データ抽出部３１は、スイング状態を推定するための特徴データを、より高精度に抽出できる。
　通信部３４１は、特徴データを、第２電子機器１２の通信部３４２に送信する。
　第２電子機器１２は、例えば、ゴルフクラブ９０には設置されていないスマートフォン等の情報処理携帯端末、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置によって実現される。
　第２電子機器１２は、通信部３４２、複素周波数スペクトル算出部３２、推定部３３、および、通知部４０を備える。
　通信部３４２は、第１電子機器１１の通信部３４１から、特徴データを受信する。通信部３４２は、特徴データを、複素周波数スペクトル算出部３２に出力する。
　複素周波数スペクトル算出部３２は、特徴データに対して、複素フーリエ変換処理を実行する。これにより、複素周波数スペクトル算出部３２は、特徴データの複素周波数スペクトル（複素周波数成分）を生成する。複素周波数スペクトル算出部３２は、特徴データの複素周波数スペクトルを、推定部３３に出力する。
　ここで、上述のように、センサ信号生成装置２２は、複素周波数特性によって補正を行っている。したがって、曲げ検出用電圧信号および捻れ検出用電圧信号は、振幅と位相とが補正される。このため、特徴データの複素周波数スペクトルは、センサ素子２１の発生する電荷をそのまま反映するものとなる。すなわち、複素周波数スペクトル算出部３２は、センサ素子２１の発生する電荷に応じた高精度な複素周波数スペクトルを算出できる。
　推定部３３は、複素周波数スペクトルを用いて、スイング状態を推定する。スイング状態とは、例えば、ボールのヘッド９２へのヒット位置、ヒット強度、グリップの握り具合、スイングの速度等の少なくとも１つを含む。
　図８は、複素周波数スペクトルの一例を示すグラフである。推定部３３は、複素周波数スペクトルのピーク周波数、スペクトル分布等を用いて、スイング状態を推定する。したがって、複素周波数スペクトルがセンサ素子２１の発生する電荷の変化を高精度に反映することによって、推定部３３は、スイング状態を高精度に推定できる。
　通知部４０は、ディスプレイ、スピーカ、ランプ等によって実現される。通知部４０は、推定したスイング状態に応じた通知を実行する。
　通知部４０がディスプレイの場合（本発明の「表示部」に対応する）、通知部４０は、推定したスイング状態に応じたヘッド９２のフェース９２１の画像や数値、センサ信号等を表示する。この際、通知部４０は、補正前の電圧信号と補正後の電圧信号とを表示してもよい。これにより、オペレータは、補正が高精度に行われているか否かを、視覚的に容易に認識できる。
　なお、通知部４０がスピーカの場合、通知部４０は、推定したスイング状態に応じて音の種類を変化させて放音する。また、通知部４０がランプの場合、通知部４０は、推定したスイング状態に応じて、ヒット位置に応じた点灯、点滅、色の発光を行う。
　また、本発明の実施例ではゴルフクラブを挙げたが、これに限定されるものではない。捻れ、曲がりを生じるシャフトであれば、ゴルフクラブに限らず、上述の構成および処理を適用可能である。
（通信装置）
　ポリ乳酸を主成分とする膜状の主体を含むセンサ素子（ポリ乳酸センサ素子）は、曲面などにも適用しやすいので、様々なシーンで用いられる。そのため、ポリ乳酸センサ素子を様々な観測対象に適用したいという要望がある。
　そこで、本発明の目的は、ポリ乳酸を主成分とする膜状の主体を含むセンサ素子の用途を増やすことができる通信装置を提供することである。
　本願発明者は、ポリ乳酸センサ素子の使用シーンを検討した。すると、ポリ乳酸センサ素子は、基本的には、演算回路に対して有線により接続される。そのため、ポリ乳酸センサ素子の使用シーンが限られている。そこで、本願発明者は、ポリ乳酸センサ素子と無線通信部とを一体化した小型の通信装置を作製し、観測対象に通信装置を取り付けることを考えた。本願発明者は、通信装置が小型であり、更に、センサ素子が曲面などに貼り付けることが容易であるので、従来では測定することが難しい観測対象にセンサ素子を適用することが可能になると考えた。
　しかしながら、ポリ乳酸センサ素子は、ポリ乳酸を主成分とする膜状の主体を含んでいる。ポリ乳酸は、電磁波により変性しやすい性質を有する。そのため、一般的には、電磁波を放射する無線通信部とポリ乳酸センサ素子と組み合わせたくない。特に、上記のように、小型の通信装置では、ポリ乳酸センサ素子と無線通信部との距離が短いので、通常では、当業者は、ポリ乳酸センサ素子と無線通信部とを一体化して小型の通信装置を作製することを躊躇するはずである。
　そこで、本願発明者は、改めて、ポリ乳酸センサ素子の性質について検討した。すると、ポリ乳酸センサ素子は、ポリ乳酸を主成分とする膜状の主体が２枚の電極の間に配置された構造を有している。そのため、本願発明者は、無線通信部が放射した電磁波が電極によりポリ乳酸を主成分とする膜状の主体に到達することが妨げられることに気が付いた。これにより、ポリ乳酸を主成分とする膜状の主体が電磁波の影響を受けにくくなる。よって、本願発明者は、ポリ乳酸センサ素子と無線通信部とを組み合わせることが可能であると考えた。そこで、本願発明者は、以下の通信装置１００に思い至った。
　以下に、通信装置１００の構造について図面を参照しながら説明する。図９は、通信装置１００のブロック図である。
　通信装置１００は、センサ素子１１０、電圧信号生成回路１２０及び無線通信部１３０を備えている。センサ素子１１０は、ポリ乳酸を主成分とする膜状の主体、第１電極及び第２電極を含んでいる。ポリ乳酸を主成分とする主体は、第１電極と第２電極との間に設けられている。なお、センサ素子１１０の構造は、センサ素子２１の構造と同じであるので説明を省略する。
　電圧信号生成回路１２０は、センサ素子１１０から出力される観測対象の物理量を電圧信号に変換して出力する。電圧信号生成回路１２０は、図１のチャージアンプ２３及び電圧増幅回路２４に相当する。ただし、電圧信号生成回路１２０は、補正部２５を含んでいてもよい。また、電圧信号生成回路１２０は、アナログデジタルコンバータを含んでいてもよい。電圧信号は、観測対象の物理量に応じた電圧値を有している。電圧信号の電圧値は、観測対象の物理量を示している。
　無線通信部１３０は、ポリ乳酸を主成分とする膜状の主体を含むセンサ素子１１０から出力された観測対象の物理量が電圧信号生成回路１２０により変換されて得られた電圧信号を送信する。無線通信部１３０は、電磁波により電圧信号を送信する。電圧信号の送信先は、例えば、スマートフォン等の携帯型無線通信機である。
　以上のような通信装置１００は、以下のような構造を有する。具体的には、センサ素子１１０、電圧信号生成回路１２０及び無線通信部１３０は、一体化されている。そして、通信装置１００は、センサ素子１１０、電圧信号生成回路１２０及び無線通信部１３０が一体化された状態で、観測対象に取り付けられる。具体的には、センサ素子１１０、電圧信号生成回路１２０及び無線通信部１３０が粘着性を有するフィルムに固定されている。このフィルムがゴルフクラブ等の観測対象に貼り付けられる。ただし、センサ素子１１０、電圧信号生成回路１２０及び無線通信部１３０は、筐体に収容されることにより一体化されていてもよい。
　なお、前記の通り、通信装置１００は、センサ素子１１０、電圧信号生成回路１２０及び無線通信部１３０が一体化された状態で、観測対象に取り付けられる。そのため、通信装置１００は、例えば、センサ素子、電圧信号生成回路、無線通信部及び観測対象が筐体に収容されることにより、センサ素子、電圧信号生成回路、無線通信部及び観測対象が一体化された装置を含まない。すなわち、通信装置１００は、観測対象に後付けされる装置である。
　通信装置１００によれば、ポリ乳酸を主成分とする膜状の主体を含むセンサ素子１１０の用途を増やすことができる。より詳細には、通信装置１００では、無線通信部１３０は、ポリ乳酸を主成分とする膜状の主体を含むセンサ素子１１０から出力された観測対象の物理量が電圧信号生成回路１２０により変換されて得られた電圧信号を送信する。このように、センサ素子１１０及び無線通信部１３０を備える通信装置１００は、小型であるという特性を有する。更に、センサ素子１１０が曲面などに貼り付けることが容易である。そのため、通信装置１００によれば、センサ素子１１０は、従来では変形の測定が難しい観測対象の測定を行うことができる。以上より、通信装置１００によれば、ポリ乳酸を主成分とする膜状の主体を含むセンサ素子１１０の用途を増やすことができる。
１０：スイング状態推定装置
１１：第１電子機器
１２：第２電子機器
２０：センサ
２１：センサ素子
２２、２２Ｍ：センサ信号生成装置
２３：チャージアンプ
２４：電圧増幅回路
２５、２５Ｍ：補正部
３１：特徴データ抽出部
３２：複素周波数スペクトル算出部
３３：推定部
４０：通知部
１００：通信装置
１１０：センサ素子
１２０：電圧信号生成回路
１３０：無線通信部
２５１：フーリエ変換部
２５２：補正演算部
２５３：逆フーリエ変換部
３４１、３４２：通信部
２５２１、２５２２：補正演算部
９０：ゴルフクラブ
９１：シャフト
９２：ヘッド
９２１：フェース

Claims (14)

  1. 　センサ素子から出力される観測対象の物理量を電圧信号に変換して出力する電圧信号生成回路と、
    　前記電圧信号生成回路の周波数特性を用いて前記電圧信号を補正したセンサ信号を出力する補正部と、
    　を備える、
    　センサ信号生成装置。
  2. 　前記補正部は、
    　前記電圧信号をフーリエ変換するフーリエ変換部と、
    　フーリエ変換後の電圧信号を前記周波数特性で除算して補正する補正演算部と、
    　補正後の電圧信号を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換部と、
    　を備える、
    　請求項１に記載のセンサ信号生成装置。
  3. 　前記観測対象の物理量は電荷であり、
    　前記電圧信号生成回路は、
    　前記電荷を前記電圧信号に変換するチャージアンプと、
    　前記チャージアンプの出力する前記電圧信号を増幅する電圧増幅回路と、
    　を備え、
    　前記補正部は、
    　前記チャージアンプの周波数特性と前記電圧増幅回路の周波数特性とを含んだ前記周波数特性を用いて、前記電圧増幅回路から出力される信号を補正する、
    　請求項１または請求項２に記載のセンサ信号生成装置。
  4. 　前記補正部は、
    　前記周波数特性として複素周波数特性を用いる、
    　請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のセンサ信号生成装置。
  5. 　前記複素周波数特性は、
    　前記複素周波数特性をＦ（ω）とし、
    　チャージアンプの周波数特性をｆｃａ（ω）とし、
    　電圧増幅回路の周波数特性をｆｖａ（ω）として、
    　Ｆ（ω）＝ｆｃａ（ω）×ｆｖａ（ω）によって設定される、
    　請求項４に記載のセンサ信号生成装置。
  6. Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     　で設定され、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
     　で設定される、
    　請求項５に記載のセンサ信号生成装置。
  7. 　前記電圧信号の波形と前記センサ信号の波形とを表示する表示部を備える、
    　請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のセンサ信号生成装置。
  8. 　請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のセンサ信号生成装置と、
    　ゴルフクラブのシャフトに取り付けられ、前記シャフトの曲げまたは捻れに応じた電荷を発生する前記センサ素子と、
    　を備えた、センサ装置。
  9. 　前記センサ素子は、
    　前記曲げおよび前記捻れによる歪みに応じて分極する主体と、
    　前記分極による電荷を出力する検出用電極と、
    　を備え、
    　前記電圧信号生成回路は、
    　前記曲げによる電圧信号と前記捻れによる電圧信号とを生成し、
    　前記補正部は、
    　前記曲げ用の第１周波数特性を用いて前記曲げによる電圧信号を補正した曲げ用センサ信号を生成し、
    　前記捻れ用の第２周波数特性を用いて前記捻れによる電圧信号を補正した捻れ用センサ信号を生成する、
    　請求項８に記載のセンサ装置。
  10. 　ポリ乳酸を主成分とする膜状の主体を含むセンサ素子と、
    　前記センサ素子から出力される観測対象の物理量を電圧信号に変換して出力する電圧信号生成回路と、
    　ポリ乳酸を主成分とする膜状の主体を含む前記センサ素子から出力された前記観測対象の物理量が前記電圧信号生成回路により変換されて得られた前記電圧信号を送信する無線通信部と、
    　を備える、
    　通信装置。
  11. 　前記センサ素子、前記電圧信号生成回路及び前記無線通信部は、一体化されており、
    　前記通信装置は、前記センサ素子、前記電圧信号生成回路及び前記無線通信部が一体化された状態で、前記観測対象に取り付けられる、
    　請求項１０に記載の通信装置。
  12. 　前記電圧信号は、前記観測対象の物理量に応じた電圧値を有している、
    　請求項１０又は請求項１１に記載の通信装置。
  13. 　前記電圧信号の電圧値は、前記観測対象の物理量を示している、
    　請求項１０乃至請求項１２のいずれかに記載の通信装置。
  14. 　前記センサ素子は、第１電極及び第２電極を更に含んでおり、
    　前記ポリ乳酸を主成分とする主体は、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられている、
    　請求項１０乃至請求項１３のいずれかに記載の通信装置。
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