スイング分析装置、スイング分析プログラム、および記録媒体
【課題】取り扱いが容易であり、スイングのリズムをより詳細に検出するとともに動きの小さいスイングのリズムも検出可能なスイング分析装置、スイング分析プログラム、およびスイング分析プログラムを記録した記録媒体を提供すること。
【解決手段】スイング分析装置1は、少なくとも、角速度センサー10、データ取得部22、動作検出部24を含む。角速度センサー10は、スイングにより複数軸の回りに発生する角速度を検出する。データ取得部22は、角速度センサー10の検出データを取得する。動作検出部24は、スイングの各動作の少なくとも1つを検出する。特に、動作検出部24は、取得した検出データを用いて、複数軸の各々の軸に発生する角速度の大きさの和を計算する角速度計算部240を含む。
【解決手段】スイング分析装置1は、少なくとも、角速度センサー10、データ取得部22、動作検出部24を含む。角速度センサー10は、スイングにより複数軸の回りに発生する角速度を検出する。データ取得部22は、角速度センサー10の検出データを取得する。動作検出部24は、スイングの各動作の少なくとも1つを検出する。特に、動作検出部24は、取得した検出データを用いて、複数軸の各々の軸に発生する角速度の大きさの和を計算する角速度計算部240を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、スイング分析装置、スイング分析プログラム、およびスイング分析プログラムを記録した記録媒体に関する。
【背景技術】
【0002】
ゴルフ、テニス、野球などのスポーツでは、スイングのリズムを改善することで競技力を向上させることができると考えられている。特に、ゴルフでは静止したボールを打つため、スイングの各フェーズ(バックスイング、トップ、ダウンスイング、インパクト、フォロースルー)のリズム(時間配分)が安定しているほど良いスイングができているとの見方があり、練習用具などでは各フェーズの時間のばらつきなどを計測し、分析のための情報を提供しているものもある。また、特許文献1では、練習者の身体の加速度を検知し、この加速度情報を解析することでバックスイング期間、ダウンスイング(フォワードスイング)期間、フォロースルー期間などを算出する手法が提案されている。さらに、特許文献2では、ユーザーの体幹軸の動きを検出できる部位に角速度センサー等のモーションセンサーを取り付け、ゴルフスイングによって生じる角速度を測定し、この角速度情報を解析することでバックスイング、ダウンスイング、フォロースルーなどの時間を算出する手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平10−43349号公報
【特許文献2】特開2010−68947号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1の手法では、加速度情報を用いているため、トップでの溜め具合(トップで緩やかにヘッドを留めてから振り下ろしているか、すぐに振り下ろしているか)など詳細な情報の検出が困難であり、スイング分析のために提供できる情報が限られている。さらに、特許文献1の手法では、フルスイングのような動きの大きいスイングのリズムを検出することはできても、パッティングのような動きの小さいスイングのリズムを検出する場合には、クラブのヘッドに加速度センサーを取り付ける必要があり、取り扱いが面倒である。
【0005】
また、特許文献2の手法は、正しいゴルフスイングでは、インパクトの前後で右足上の体幹軸が左足上の体幹軸に切り替わることにより、角速度の変化に2つの山(波形の変曲点)である第1頂点と第2頂点が現れることを前提として、スイングの各フェーズのリズムを算出するものであるが、ユーザーの個性によってはこの前提が崩れる場合もあり、必ずしも正確なリズムを検出できるとは限らない。また、パッティングのような動きの小さいスイングの場合も、角速度の変化に明確に区別できる2つの山が現れる保証はないと考えられる。さらに、特許文献2の手法では、ユーザーの体幹軸の動きを検出する必要があるため、角速度センサーを取り付ける位置や姿勢に大きな制約があり、やはり取り扱いが面倒である。
【0006】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、取り扱いが容易であり、スイング動作のリズムをより正確に検出するとともに動きの小さいスイングのリズムも検出可能なスイング分析装置、スイング分析プログラム、およびスイング分析プログラムを記録した記録媒体を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【0007】
(1)本発明は、スイングにより複数軸の回りに発生する角速度を検出する角速度センサーと、前記角速度センサーの検出データを取得するデータ取得部と、前記スイングの各動作の少なくとも1つを検出する動作検出部と、を含み、前記動作検出部は、取得した前記検出データを用いて、前記複数軸の各々の軸に発生する前記角速度の大きさの和を計算する角速度計算部を含む、スイング分析装置である。
【0008】
本発明のスイング分析装置によれば、角速度センサーを用いることで、加速度センサーを用いた場合と比較してスイング動作をより正確に検出するとともに、動きの小さいスイングも検出可能である。
【0009】
さらに、本発明のスイング分析装置によれば、角速度センサーにより複数軸の角速度を検出し、各々の軸回りの角速度の大きさの和(ノルム)に基づいてスイングの各動作を検出するので、スイング動作に連動して動く場所に任意の向きに角速度センサーを取り付けることができ、取り扱いが容易である。
【0010】
(2)このスイング分析装置において、前記動作検出部は、前記角速度の大きさの和を用いて、前記スイングにおけるインパクトのタイミングを検出するインパクト検出部を含み、前記インパクトのタイミングを基準に前記スイングの各動作を検出するようにしてもよい。
【0011】
インパクトの瞬間は角速度の大きさの和(ノルム)の値が急激に変化するので、一連のスイング動作の中でインパクトのタイミングが最も捉えやすい。そこで、インパクトのタイミングを最初に検出し、インパクトのタイミングを基準とすることで、より確実にスイングの各動作の検出を行うことができる。
【0012】
(3)このスイング分析装置において、前記インパクト検出部は、前記角速度の大きさの和が最大となるタイミングを前記インパクトのタイミングとして検出するようにしてもよい。
【0013】
インパクトの瞬間は角速度の大きさの和(ノルム)の値が急激に変化するので、その最大値の付近をインパクトのタイミングとして検出することができ、より確実にスイングの各動作の検出を行うことができる。
【0014】
(4)このスイング分析装置において、前記動作検出部は、前記角速度の大きさの和を時間で微分する微分計算部を含むようにしてもよい。
【0015】
(5)このスイング分析装置において、前記インパクト検出部は、前記微分の値が最大となるタイミングと最小となるタイミングのうち、先のタイミングを前記インパクトのタイミングとして検出するようにしてもよい。
【0016】
通常のスイング動作では、インパクトの際にその衝撃により角速度が急激に変化する。したがって、一連のスイング動作の中で角速度の大きさの和(ノルム)の微分値が最大又は最小となるタイミング(すなわち、角速度の大きさの和の微分値が正の最大値又は負の最小値になるタイミング)をインパクトのタイミングとして捉えることができる。なお、スイングに用いられる器具がインパクトにより振動するため、角速度の大きさの和(ノルム)の微分値が最大となるタイミングと最小となるタイミングが対になって生じると考えられるが、そのうちの先のタイミングがインパクトの瞬間と考えられる。
【0017】
(6)このスイング分析装置において、前記動作検出部は、前記インパクトより前で、前記角速度の大きさの和が極小となるタイミングを前記スイングのトップのタイミングとして検出するようにしてもよい。
【0018】
通常のスイング動作では、スイング開始後、トップで一旦動作が止まり、その後、徐々にスイング速度が大きくなってインパクトに至ると考えられる。従って、インパクトのタイミングより前で角速度の大きさの和(ノルム)が極小となるタイミングをスイングのトップのタイミングとして捉えることができる。
【0019】
(7)このスイング分析装置において、前記動作検出部は、前記インパクトより前で、前記角速度の大きさの和が第1閾値以下の連続した区間をトップの区間として特定するようにしてもよい。
【0020】
通常のスイング動作では、トップで一旦動作が止まるので、トップの前後ではスイング速度が小さいと考えられる。従って、インパクトより前で、角速度の大きさの和(ノルム)が第1閾値以下の連続した区間をトップの区間として捉えることができる。
【0021】
(8)このスイング分析装置において、前記動作検出部は、前記トップより前で、前記角速度の大きさの和が第2閾値以下となるタイミングを前記スイングの開始のタイミングとして検出するようにしてもよい。
【0022】
通常のスイング動作では、静止した状態からスイング動作を開始し、トップまでにスイング動作が止まることは考えにくい。従って、トップより前で、角速度の大きさの和(ノルム)が第2閾値以下となる最後のタイミングをスイングの開始のタイミングとして捉えることができる。
【0023】
(9)このスイング分析装置において、前記動作検出部は、前記インパクトより後で、前記角速度の大きさの和が極小となるタイミングを前記スイングのフィニッシュのタイミングとして検出するようにしてもよい。
【0024】
通常のスイング動作では、インパクトの後、徐々にスイング速度が小さくなって止まると考えられる。従って、インパクトより後で、角速度の大きさの和(ノルム)が極小となるタイミングをフィニッシュのタイミングとして捉えることができる。
【0025】
(10)このスイング分析装置において、前記動作検出部は、前記インパクトより後で、前記角速度の大きさの和が第3閾値以下となる最初のタイミングを前記スイングのフィニッシュのタイミングとして検出するようにしてもよい。
【0026】
通常のスイング動作では、インパクトの後、徐々にスイング速度が小さくなって止まると考えられる。従って、インパクトより後で、角速度の大きさの和(ノルム)が第3閾値以下となる最初のタイミングをフィニッシュのタイミングとして捉えることができる。
【0027】
(11)このスイング分析装置において、前記動作検出部は、前記インパクトのタイミングより後で且つ前記インパクトのタイミングに接近し、前記角速度の大きさの和が第4閾値以下となる連続した区間をフィニッシュの区間として特定するようにしてもよい。
【0028】
通常のスイング動作では、インパクトの後、徐々にスイング速度が小さくなって止まると考えられる。従って、インパクトのタイミングより後で且つインパクトのタイミングに接近し、角速度の大きさの和(ノルム)が第4閾値以下となる連続した区間をフィニッシュ区間として捉えることができる。
【0029】
(12)このスイング分析装置は、前記動作検出部が検出した前記スイングの各動作に基づいて、前記スイングの各動作の時間を算出して、算出結果を画面に表示する表示処理部をさらに含むようにしてもよい。
【0030】
このように、スイング動作の各動作の少なくとも1つの時間を表示することで、ユーザーはスイングの詳細な動作を把握することができる。
【0031】
(13)このスイング分析装置において、前記角速度センサーは、ユーザーの手、グローブ、およびスイング器具の少なくとも1つに取り付け可能であるようにしてもよい。
【0032】
角速度センサーをユーザーの手またはグローブに取り付け可能とすることにより、センサーの取り付けに時間がかからず、容易にスイング解析を行うことができる。また、角速度センサーをスイング器具に取り付け可能とすることにより、ユーザーの手またはグローブにセンサーを取り付けるよりも精密に角速度を検出することができる。
【0033】
(14)このスイング分析装置において、前記スイングは、ゴルフのスイングであるようにしてもよい。すなわち、ゴルフスイング分析装置であってもよい。
【0034】
(15)このスイング分析装置において、前記動作検出部は、前記スイングの開始から、バックスイング、トップ、ダウンスイング、インパクト、フォロースルー、前記スイングの終了までのリズムを検出するようにしてもよい。
【0035】
これにより、ゴルフスイングの一連の動作をリズムとして分析することができる。
【0036】
(16)本発明は、スイングにより複数軸の回りに発生する角速度を検出する角速度センサーの検出データを取得するデータ取得部と、前記スイングの各動作の少なくとも1つを検出する動作検出部としてコンピューターを機能させ、前記動作検出部は、取得した前記検出データを用いて、前記複数軸の各々の軸に発生する前記角速度の大きさの和を計算する角速度計算部を含む、スイング分析プログラムである。
【0037】
(17)本発明は、上記のスイング分析プログラムを記録した記録媒体である。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【図1】本実施形態のスイング分析装置の構成を示す図。
【図2】角速度センサーの取り付け位置の一例を示す図。
【図3】スイング分析の全体処理の一例を示すフローチャート図。
【図4】スイング動作の検出処理の一例を示すフローチャート図。
【図5】トップ区間、フィニッシュ区間、スイング開始の閾値テーブルの一例を示す図。
【図6】スイング動作の表示処理の一例を示すフローチャート図。
【図7】スイング動作の表示の一例を示す図。
【図8】実験例における角速度センサーの取り付け位置及び向きの説明図。
【図9】図9(A)はフルスイング時の3軸角速度をグラフ表示した図であり、図9(B)は3軸角速度の大きさの和(ノルム)の計算値をグラフ表示した図であり、図9(C)は3軸角速度の大きさの和(ノルム)の微分の計算値をグラフ表示した図。
【図10】フルスイング時のスイング動作の表示を示す図。
【図11】図11(A)はパッティング時の3軸角速度をグラフ表示した図であり、図11(B)は3軸角速度の大きさの和(ノルム)の計算値をグラフ表示した図であり、図11(C)は3軸角速度の大きさの和(ノルム)の微分の計算値をグラフ表示した図。
【図12】パッティング時のスイング動作の表示を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0039】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【0040】
以下では、ゴルフスイングの分析を行うスイング分析装置を例に挙げて説明するが、本発明のスイング分析装置は、テニスラケットや野球のバットなどスイングに用いられる様々な器具のスイング分析に適用することができる。
【0041】
1.スイング分析装置の構成
図1は、本実施形態のスイング分析装置の構成を示す図である。本実施形態のスイング分析装置1は、角速度センサー10、処理部20、操作部30、表示部40、ROM50、RAM60、不揮発性メモリー70、記録媒体80を含んで構成されている。
【0042】
角速度センサー10は、スイング動作に応じて発生する複数軸の回りの角速度を検出し、各軸回りの角速度の検出データを出力する。なお、角速度センサー10は、1つの素子で複数軸回りの角速度を検出可能な多軸センサーであっても良いし、1つの素子で1軸回りの角速度を検出可能な1軸センサーを複数個実装したセンサーであっても良い。
【0043】
操作部30は、ユーザーからの操作データを取得し、処理部20に送る処理を行う。操作部30は、例えば、タッチパネル型ディスプレイ、ボタン、キー、マイクなどである。
【0044】
表示部40は、処理部20の処理結果を文字やグラフ、その他の画像として表示するものである。表示部40は、例えば、CRT、LCD、タッチパネル型ディスプレイ、HMD(ヘッドマウントディスプレイ)などである。なお、1つのタッチパネル型ディスプレイで操作部30と表示部40の機能を実現するようにしてもよい。
【0045】
ROM50は、処理部20が各種の計算処理や制御処理を行うための基本プログラムや基本プログラムで用いるデータ等を記憶している。
【0046】
RAM60は、処理部20の作業領域として用いられ、ROM50や記録媒体80から読み出されたプログラムやデータ、操作部30から入力されたデータ、処理部20が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する記憶部である。
【0047】
不揮発性メモリー70は、処理部20の処理により生成されたデータのうち、長期的な保存が必要なデータを記録する記録部である。
【0048】
記録媒体80は、各種のアプリケーション機能を実現するためのアプリケーションプログラムやデータを記憶しており、例えば、光ディスク(CD、DVD)、光磁気ディスク(MO)、磁気ディスク、ハードディスク、磁気テープ、メモリー(ROM、フラッシュメモリーなど)により実現することができる。
【0049】
処理部20は、ROM50に記憶されている基本プログラムや記録媒体80に記憶されているアプリケーションプログラムに従って、各種の処理(角速度センサー10の検出データの取得処理、各種の計算処理、各種の制御処理等)を行う。処理部20は、マイクロプロセッサーなどで実現することができる。
【0050】
特に、本実施形態では、処理部20は、以下に説明するデータ取得部22、動作検出部24、表示処理部26を含み、ユーザーによるスイング動作の各動作を分析する。本実施形態では、処理部20が記録媒体80に記憶されているスイング分析プログラムを実行することで、データ取得部22、動作検出部24、表示処理部26として機能する。すなわち、記録媒体80には、コンピューターを上記の各部として機能させるためのスイング分析プログラムが記憶されている。あるいは、スイング分析装置1に通信部を追加し、通信部を介して有線又は無線の通信ネットワークを介してサーバーからスイング分析プログラムを受信し、受信したスイング分析プログラムをRAM60や記録媒体80に記憶して当該スイング分析プログラムを実行するようにしてもよい。ただし、データ取得部22、動作検出部24、表示処理部26の少なくとも一部をハードウェア(専用回路)で実現してもよい。
【0051】
データ取得部22は、ユーザーのスイング動作に対する角速度センサー10の一連の検出データを連続して取得する処理を行う。取得したデータは、例えばRAM60に記憶される。
【0052】
動作検出部24は、データ取得部20が取得した検出データに基づいて、ユーザーのスイングの各動作の少なくとも1つを検出する処理を行う。特に、本実施形態の動作検出部24は、角速度計算部240、微分計算部242、インパクト検出部244を含む。ただし、本実施形態の動作検出部24は、これらの一部又は全部の構成(要素)を省略したり、新たな構成(要素)を追加した構成としてもよい。
【0053】
角速度計算部240は、データ取得部22が取得した検出データに基づいて、複数軸の回りの角速度の大きさの和(ノルム)を計算する処理を行う。なお、以下では各軸で生じた角速度の大きさの和のことを「ノルム」と表現する。
【0054】
微分計算部242は、角速度計算部240が計算した角速度のノルムを時間で微分する処理を行う。
【0055】
インパクト検出部244は、角速度計算部240が計算した角速度のノルムを用いて、スイングにおけるインパクトのタイミングを検出する処理を行う。インパクト検出部244は、角速度のノルムが最大となるタイミングをインパクトのタイミングとして検出するようにしてもよい。あるいは、インパクト検出部244は、微分計算部242が計算した角速度のノルムの微分の値が最大となるタイミングと最小となるタイミングのうち、先のタイミングをインパクトのタイミングとして検出するようにしてもよい。
【0056】
動作検出部24は、インパクト検出部244が検出したインパクトより前で、角速度計算部240が計算した角速度のノルムが極小となるタイミングをスイングのトップのタイミングとして検出するようにしてもよい。
【0057】
また、動作検出部24は、インパクトより前で角速度のノルムが第1閾値以下の連続した区間をトップ区間(トップでの溜めの区間)として特定するようにしてもよい。
【0058】
また、動作検出部24は、トップより前で、角速度のノルムが第2閾値以下となるタイミングをスイングの開始のタイミングとして検出するようにしてもよい。
【0059】
また、動作検出部24は、インパクトより後で、角速度のノルムが極小となるタイミングをスイングの終了(フィニッシュ)のタイミングとして検出するようにしてもよい。あるいは、動作検出部24は、インパクトより後で、角速度のノルムが第3閾値以下となる最初のタイミングをスイングの終了(フィニッシュ)のタイミングとして検出するようにしてもよい。
【0060】
また、動作検出部24は、インパクトのタイミングより後で且つインパクトのタイミングに接近し、角速度のノルムが第4閾値以下となる連続した区間をフィニッシュ区間として特定するようにしてもよい。
【0061】
表示処理部26は、動作検出部24が検出したユーザーのスイングの各動作に基づいて、当該スイングの各動作の時間を算出して、算出結果を画面(表示部40)に表示する処理を行う。
【0062】
なお、本実施形態の処理部20は、これらの一部の構成(要素)を省略したり、新たな構成(要素)を追加した構成としてもよい。
【0063】
この処理部20、操作部30、表示部40、ROM50、RAM60、不揮発性メモリー70、記録媒体80の全部又は一部の機能は、パーソナルコンピューター(PC)、あるいはスマートフォンなどの携帯機器などで実現することができる。
【0064】
このスイング分析装置1は、角速度センサー10と処理部20を物理的に分離した分離型として構成し、角速度センサー10と処理部20のデータ通信を無線又は有線で行うようにしてもよい。あるいは、スイング分析装置1は、角速度センサー10と処理部20を1つの筐体の中に設けた一体型として構成してもよい。
【0065】
スイング分析装置1を分離型で構成する場合には、角速度センサー10を、スイング動作に応じて発生する角速度を検出可能な任意の位置に取り付ければよい。例えば、角速度センサー10は、図2(A)に示すようにゴルフクラブ等のスイング器具に取り付けられる。ただし、インパクト時の衝撃の影響を受けないように、図示のようにシャフトに取り付けるのが好ましい。それ以外にも、図2(B)に示すようにユーザーの手やグローブなどに取り付けられてもよいし、図2(C)に示すように腕時計などのアクセサリーに取り付けられてもよい。
【0066】
また、スイング分析装置1を一体型で構成する場合には、スイング分析装置1自体をゴルフクラブ等のスイング器具、ユーザーの手やグローブ、アクセサリーなどに取り付けてもよい。
【0067】
2.スイング分析装置の処理
2−1.スイング分析の全体処理
図3は、スイング分析装置1の処理部20によるスイング分析の全体処理の一例を示すフローチャート図である。
【0068】
図3に示すように、本実施形態の処理部20は、まず、データ取得部22として機能し、角速度センサー10から検出データを取得する(S10、データ取得ステップ)。データ取得部22が角速度センサー10からデータを取得する期間(データ取得期間)は、何らかの方法で設定する。例えば、ユーザーあるいは補助者が、スイング開始前に操作部30を操作することでデータ取得期間の開始タイミングを指示し、スイング終了後に操作部30を操作することでデータ取得期間の終了タイミングを指示するようにしてもよい。また、例えば、ユーザーあるいは補助者が、スイング開始前に操作部30を操作することでデータ取得期間の開始タイミングを指示し、所定時間経過後に自動的にデータ取得期間を終了するようにしてもよい。
【0069】
次に、処理部20は、動作検出部24として機能し、ステップS10で取得したデータに対してリズム検出を行う(S12、リズム検出ステップ)。なお、リズムとは、スイングの開始からスイングの終了までの一連の動作のことを言い、例えば、ゴルフスイングの場合、スイングの開始から、バックスイング、トップ、ダウンスイング、インパクト、フォロースルー、スイングの終了までの一連の動作に相当する。
【0070】
ステップS12でリズム検出がされなかった場合(S14のN)は、取得したデータにスイング動作に対応するデータ(スイングデータ)が含まれていなかった判断して処理を終了する。この場合、取得したデータにスイングデータが含まれなかったことを表示部40に表示するようにしてもよい。
【0071】
一方、ステップS12でリズム検出がされた場合(S14のY)、処理部20は、表示処理部26として機能し、ステップS12でリズム検出がされたデータ、すなわちユーザーのスイング動作に対応するスイングデータのリズムを表示部40に表示し(S16、リズム表示ステップ)、処理を終了する。
【0072】
2−2.リズム検出処理
図4は、処理部20(動作検出部24)によるリズム検出処理の一例を示すフローチャート図である。
【0073】
図4に示すように、処理部20(動作検出部24)は、まず、角速度計算部240として機能し、取得したデータから各時刻tでの角速度のノルムn0(t)の値を計算する(S110)。角速度のノルム(角速度の大きさの和)の求め方の一例として「角速度の大きさの2乗の和の平方根」から求める方法がある。例えば、角速度センサー10が3軸回りの角速度を検出し、データ取得期間の各時刻tでの3軸分の検出データをx(t)、y(t)、z(t)とすると、角速度のノルムn0(t)は、次式(1)で計算される。
【0074】
【数1】
【0075】
次に、処理部20(動作検出部24)は、各時刻tでの角速度のノルムn0(t)を所定範囲に正規化したノルムn(t)に変換する(S120)。具体的には、データ取得期間における角速度のノルムの最大値をmax(n0)とすると、次式(2)により、角速度のノルムn0(t)が0〜100の範囲に正規化したノルムn(t)に変換される。
【0076】
【数2】
【0077】
次に、処理部20(動作検出部24)は、微分計算部242として機能し、各時刻tでのノルム(正規化後のノルム)n(t)の微分dn(t)の値を計算する(S130)。例えば、角速度の検出データの取得間隔をΔtとすると、時刻tでの角速度のノルムの微分(差分)dn(t)は次式(3)で計算される。
【0078】
【数3】
【0079】
次に、処理部20(動作検出部24)は、インパクト検出部244として機能し、ノルムの微分dn(t)の値が最大となる時刻と最小となる時刻のうち、先の時刻をインパクトの時刻T5として設定する(S140)。通常のゴルフスイングでは、インパクトの瞬間にスイング速度が最大になると考えられる。そして、スイング速度に応じて角速度のノルムの値も変化すると考えられるので、一連のスイング動作の中で角速度のノルムの微分値が最大又は最小となるタイミング(すなわち、角速度のノルムの微分値が正の最大値又は負の最小値になるタイミング)をインパクトのタイミングとして捉えることができる。なお、インパクトによりゴルフクラブが振動するため、角速度のノルムの微分値が最大となるタイミングと最小となるタイミングが対になって生じると考えられるが、そのうちの先のタイミングがインパクトの瞬間と考えられる。
【0080】
次に、処理部20(動作検出部24)は、インパクトの時刻T5より前でノルムn(t)の値が0に近づく極小点が存在するか否かを判定し(S150)、存在すれば(S150のY)、当該極小点の時刻をトップの時刻T3として設定する(S152)。通常のゴルフスイングでは、スイング開始後、トップで一旦動作が止まり、その後、徐々にスイング速度が大きくなってインパクトに至ると考えられる。従って、インパクトのタイミングより前で角速度のノルムが0に近づき極小となるタイミングをトップのタイミングとして捉えることができる。
【0081】
一方、インパクトの時刻T5より前でノルムn(t)の値が0に近づく極小点が存在しなければ(S150のN)、処理部20(動作検出部24)は、取得したデータに対するリズム検出に失敗した(取得したデータにはスイングデータが含まれていない)として処理を終了する。
【0082】
次に、処理部20(動作検出部24)は、インパクトの時刻T5より後でノルムn(t)の値が0に近づく極小点が存在するか否かを判定し(S154)、存在すれば(S154のY)、当該極小点の時刻をフィニッシュの時刻T7として設定する(S156)。通常のゴルフスイングでは、インパクトの後、徐々にスイング速度が小さくなって止まると考えられる。従って、インパクトのタイミングより後で角速度のノルムが0に近づき極小となるタイミングをフィニッシュのタイミングとして捉えることができる。
【0083】
一方、インパクトの時刻T5より後でノルムn(t)の値が0に近づく極小点が存在しなければ(S154のN)、処理部20(動作検出部24)は、取得したデータに対するリズム検出に失敗した(取得したデータにはスイングデータが含まれていない)として処理を終了する。
【0084】
次に、処理部20(動作検出部24)は、トップの時刻T3の前後でノルムn(t)の値があらかじめ設定された閾値(第1閾値の一例)以下の区間が存在するか否かを判定し(S158)、存在すれば(S158のY)、当該区間の最初と最後の時刻をそれぞれトップ区間の開始時刻T2と終了時刻T4として設定する(S160)。通常のゴルフスイングでは、トップで一旦動作が止まるので、トップの前後ではスイング速度が小さいと考えられる。従って、トップのタイミングを含み角速度のノルムが所与の閾値以下の連続した区間をトップ区間として捉えることができる。
【0085】
一方、トップの時刻T3の前後でノルムn(t)の値が閾値以下の区間が存在しなければ(S158のN)、処理部20(動作検出部24)は、取得したデータに対するリズム検出に失敗した(取得したデータにはスイングデータが含まれていない)として処理を終了する。
【0086】
次に、処理部20(動作検出部24)は、フィニッシュの時刻T7の前後でノルムn(t)の値があらかじめ設定された閾値(第4閾値の一例)以下の区間が存在するか否かを判定し(S162)、存在すれば(S162のY)、当該区間の最初と最後の時刻をそれぞれフィニッシュ区間の開始時刻T6と終了時刻T8として設定する(S164)。通常のゴルフスイングでは、インパクトの後、徐々にスイング速度が小さくなって止まると考えられる。従って、フィニッシュのタイミングを含み角速度のノルムが所与の閾値以下の連続した区間をフィニッシュ区間として捉えることができる。
【0087】
一方、フィニッシュの時刻T7の前後でノルムn(t)の値が閾値以下の区間が存在しなければ(S162のN)、処理部20(動作検出部24)は、取得したデータに対するリズム検出に失敗した(取得したデータにはスイングデータが含まれていない)として処理を終了する。
【0088】
次に、処理部20(動作検出部24)は、トップ区間の開始時刻T2より前でノルムn(t)の値があらかじめ設定された閾値(第2閾値の一例)以下となるか否かを判定し(S166)、閾値以下となれば(S166のY)、当該閾値以下になる最後の時刻をスイング開始の時刻T1として設定する(S168)。なお、トップを特定する極小点より前で、ノルムが0に近づく極小点をスイング開始とみなしても良い。通常のゴルフスイングでは、静止した状態からスイング動作を開始し、トップまでにスイング動作が止まることは考えにくい。従って、トップのタイミングより前で角速度のノルムが閾値以下となる最後のタイミングをスイング動作の開始のタイミングとして捉えることができる。
【0089】
一方、トップ区間の開始時刻T2より前でノルムn(t)の値が閾値以下とならなければ(S166のN)、処理部20(動作検出部24)は、取得したデータに対するリズム検出に失敗した(取得したデータにはスイングデータが含まれていない)として処理を終了する。
【0090】
最後に、処理部20(動作検出部24)は、リズム検出されたT1〜T8のデータをスイングデータとし(S170)、処理を終了する。
【0091】
トップ区間、フィニッシュ区間、スイング開始の各閾値は、例えば、図5に示すようなテーブルデータとしてROM50やRAM60などに記憶される。これらの閾値は、固定値でもよいし、可変値(例えば、ユーザー毎に個別に設定)でもよい。図5のように、各動作に対応して各閾値を設けておけば、極小点が複数発生した場合においても、スイングに対応した極小点の抽出が容易となる。
【0092】
なお、図4のフローチャートの各ステップを適宜入れ替えてもよい。
【0093】
また、図4のフローチャートにおいて、各時刻tでのノルム(正規化後のノルム)n(t)の微分dn(t)の値を計算する工程(S130)は省略することが可能である。特にドライバーのスイングのように角速度のノルムの変化が大きいものについては微分工程(S130)は省略することができる。S130を省略する場合は、S120で求めた角速度のノルムの最大値をインパクトのタイミングとして検出すれば良い。
【0094】
また、図4のフローチャートのステップS154、S156において、インパクトのタイミングより後で角速度のノルムn(t)の値が0に近づく極小点をフィニッシュのタイミングとしているが、例えば、インパクトより後で、角速度のノルムn(t)の値があらかじめ設定された閾値(第3閾値の一例)以下となる最初のタイミングをスイングのフィニッシュのタイミングとして設定してもよい。
【0095】
また、図4のフローチャートでは、スイングの開始から、バックスイング、トップ、ダウンスイング、インパクト、フォロースルー、スイングの終了までのすべての動作を検出しているが、例えば、インパクトとダウンスイングだけの動作を検出するなどスイング動作の少なくとも1つの動作を検出するようにしてもよい。
【0096】
2−3.リズム表示処理
図6は、処理部20(表示処理部26)によるリズム表示処理の一例を示すフローチャート図である。
【0097】
まず、処理部20(表示処理部26)は、バックスイングの時間Ta=トップの時刻T3−スイング開始の時刻T1を計算する(S200)。
【0098】
次に、処理部20(表示処理部26)は、トップ区間の時間Tb=トップ区間の終了時刻T4−トップ区間の開始時刻T2を計算する(S210)。
【0099】
次に、処理部20(表示処理部26)は、ダウンスイングの時間Tc=インパクトの時刻T5−トップの時刻T3を計算する(S220)。
【0100】
次に、処理部20(表示処理部26)は、フォロースルーの時間Td=フィニッシュの時刻T7−インパクトの時刻T5を計算する(S230)。
【0101】
次に、処理部20(表示処理部26)は、フィニッシュ区間の時間Te=フィニッシュ区間の終了時刻T8−フィニッシュ区間の開始時刻T6を計算する(S240)。
【0102】
最後に、処理部20(表示処理部26)は、ステップS200〜S240でそれぞれ計算した各フェーズの時間(バックスイングの時間Ta、トップ区間の時間Tb、ダウンスイングの時間Tc、フォロースルーの時間Td、フィニッシュ区間の時間Te)をグラフ化して表示部40に表示する(S250)。
【0103】
図7は、スイング動作のリズム表示の一例を示す図である。図7の表示例では、スイング動作における各フェーズ(バックスイング、トップ区間、ダウンスイング、フォロースルー、フィニッシュ区間)を、それぞれの時間Ta,Tb,Tc,Td,Teに比例した長さで固有の色あるいは模様を有する矩形で時系列に沿って表示している。また、各フェーズの矩形表示の上側にそれぞれの時間Ta,Tb,Tc,Td,Teを表示している。このようなリズム表示により、ユーザーは、例えば、トップ区間Tbが短いからトップでの溜めが足りない、ダウンスイングの時間Tcが長いからインパクトが弱いというような自己のスイング動作のリズムに関する詳細な情報を得ることができる。また、スイングのリズムを全て表示させるだけでなく、スイングの各動作ごとに時間を表示しても良い。
【0104】
3.実験例
図8〜図12は、本実施形態のスイング分析装置1を用いたスイング動作のリズム分析の実験例に関する図である。
【0105】
図8に示すように、本実験例では、ゴルフクラブのシャフトのグリップ近くに3軸の角速度を検出する角速度センサー10を取り付け、被験者が1回だけスイングを行ってゴルフボールを打った時のリズムを分析した。角速度センサー10は、x軸がシャフトに平行な方向、y軸がスイングの方向、z軸がスイング面と垂直な方向になるように取り付けた。ただし、本実施形態のスイング分析装置1は、角速度のノルムに基づいて各フェーズの時間を計算するので、角速度センサー10の取り付け角は任意である。また、角速度センサー10を、不図示のPC(処理部20、操作部30、表示部40、ROM50、RAM60、不揮発性メモリー70、記録媒体80などを備えている)とケーブルで接続し、PC側で角速度センサー10が検出した一連の3軸角速度データをRAM60に取得し、取得したデータに含まれるスイングデータのリズムを分析して表示させた。ゴルフクラブとしてはドライバーとパターの2種類を選択し、それぞれについてリズム分析を行った。
【0106】
図9(A)は、被験者がドライバーを持ってフルスイングした時のデータ取得期間(5秒間)に取得されたデータから3軸の角速度x(t),y(t),z(t)をグラフ表示した図である。図9(A)において、横軸は時間(msec)、縦軸は角速度(dps)である。
【0107】
図9(B)は、図9(A)の3軸角速度x(t),y(t),z(t)から3軸角速度のノルムn0(t)を式(1)に従って計算した後に式(2)に従って0〜100にスケール変換(正規化)したノルムn(t)をグラフ表示した図である。図9(B)において、横軸は時間(msec)、縦軸は角速度のノルム(0〜100にスケール変換)である。
【0108】
図9(C)は、図9(B)の3軸角速度のノルムn(t)からその微分dn(t)を式(3)に従って計算し、グラフ表示した図である。図9(C)において、横軸は時間(msec)、縦軸は3軸角速度のノルムの微分値である。なお、図9(A)及び図9(B)では横軸を0〜5秒で表示しているが、図9(C)では、インパクトの前後の微分値の変化がわかるように、横軸を2秒〜2.8秒で表示している。
【0109】
図9(B)及び図9(C)より、図4に示したリズム検出処理のフローチャートに従って、スイング開始の時刻T1、トップ区間の開始時刻T2、トップの時刻T3、トップ区間の終了時刻T4、インパクトの時刻T5、フィニッシュ区間の開始時刻T6、フィニッシュの時刻T7、フィニッシュ区間の終了時刻T8を計算した。その結果、T1=1000msec,T2=1967msec,T3=2024msec,T4=2087msec,T5=2397msec,T6=3002msec,T7=3075msec,T8=3210msecであった。
【0110】
次に、T1〜T8の計算値を用いて、図6に示したリズム表示処理のフローチャートに従って、バックスイングの時間Ta、トップ区間の時間Tb、ダウンスイングの時間Tc、フォロースルーの時間Td、フィニッシュ区間の時間Teを計算した。その結果、Ta=T3−T1=1024msec,Tb=T4−T2=120msec,Tc=T5−T3=373msec,Td=T7−T5=678msec,Te=T8−T6=208msecであり、図10に示すリズム表示が得られた。このように、フルスイングのような強いスイング動作に関して詳細なリズムのデータが得られた。
【0111】
これに対して、図11(A)は、被験者がパターを持ってパッティングした時のデータ取得期間(5秒間)に取得されたデータから3軸の角速度x(t),y(t),z(t)をグラフ表示した図である。図11(A)において、横軸は時間(msec)、縦軸は角速度(dps)である。
【0112】
図11(B)は、図11(A)の3軸角速度x(t),y(t),z(t)から3軸角速度のノルムn0(t)を式(1)に従って計算した後に式(2)に従って0〜100にスケール変換(正規化)したノルムn(t)をグラフ表示した図である。図11(B)において、横軸は時間(msec)、縦軸は角速度のノルム(0〜100にスケール変換)である。
【0113】
図11(C)は、図11(B)の3軸角速度のノルムn(t)からその微分dn(t)を式(3)に従って計算し、グラフ表示した図である。図11(C)において、横軸は時間(msec)、縦軸は3軸角速度のノルムの微分値である。
【0114】
図11(B)及び図11(C)より、図4に示したリズム検出処理のフローチャートに従って、スイング開始の時刻T1、トップ区間の開始時刻T2、トップの時刻T3、トップ区間の終了時刻T4、インパクトの時刻T5、フィニッシュ区間の開始時刻T6、フィニッシュの時刻T7、フィニッシュ区間の終了時刻T8を計算した。その結果、T1=1000msec,T2=1680msec,T3=1736msec,T4=1770msec,T5=1953msec,T6=2302msec,T7=2349msec,T8=2405msecであった。
【0115】
次に、T1〜T8の計算値を用いて、図6に示したリズム表示処理のフローチャートに従って、バックスイングの時間Ta、トップ区間の時間Tb、ダウンスイングの時間Tc、フォロースルーの時間Td、フィニッシュ区間の時間Teを計算した。その結果、Ta=T3−T1=736msec,Tb=T4−T2=90msec,Tc=T5−T3=217msec,Td=T7−T5=396msec,Te=T8−T6=103msecであり、図12に示すリズム表示が得られた。このように、パッティングのような弱いスイング動作についても詳細なリズムのデータが得られた。
【0116】
なお、図9、図11の例において、前述したように、各時刻tでのノルム(正規化後のノルム)n(t)の微分dn(t)の値を計算する工程(S130)は省略することが可能である。特に図9のドライバーのスイングのように角速度のノルムの変化が大きいものについては微分工程(S130)は省略することができる。微分工程を省略する場合は、S120で求めた角速度のノルム(図9(b)、図11(b))の最大値をインパクトのタイミングとして検出すれば良い。
【0117】
以上に説明したように、本実施形態によれば、角速度センサー10を用いることで、加速度センサーを用いた場合と比較してスイング動作をより正確に検出するとともに動きの小さいスイングも検出可能である。従って、例えば、トップとフィニッシュでゴルフクラブをどの程度緩やかに留めているかなど、より詳細な分析をすることができる。また、インパクトを基準にして、スイングの開始から、バックスイング、トップ、ダウンスイング、フォロースルー、スイングの終了までの各動作の少なくとも1つを検出することが可能となる。
【0118】
さらに、本実施形態によれば、角速度のノルムに基づいてスイング動作を検出するので、スイング動作に連動して動く場所に任意の向きに角速度センサー10を取り付けることができ、取り扱いが容易である。
【0119】
また、本実施形態によれば、角速度のノルムの値が急激に変化するため一連のスイング動作の中で最も捉えやすいインパクトのタイミングを最初に検出し、インパクトのタイミングに基づいてスイング動作の各フェーズを特定することで、より確実にスイング動作の検出を行うことができる。
【0120】
また、本実施形態によれば、スイング動作の各フェーズの時間を表示するので、ユーザーはスイング動作の詳細なリズムを容易に把握することができる。
【0121】
なお、本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【0122】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【0123】
1 スイング分析装置、10 角速度センサー、20 処理部、22 データ取得部、24 動作検出部、26 表示処理部、30 操作部、40 表示部、50 ROM、60 RAM、70 不揮発性メモリー、80 記録媒体、240 角速度計算部、242 微分計算部、244 インパクト検出部
【技術分野】
【0001】
本発明は、スイング分析装置、スイング分析プログラム、およびスイング分析プログラムを記録した記録媒体に関する。
【背景技術】
【0002】
ゴルフ、テニス、野球などのスポーツでは、スイングのリズムを改善することで競技力を向上させることができると考えられている。特に、ゴルフでは静止したボールを打つため、スイングの各フェーズ(バックスイング、トップ、ダウンスイング、インパクト、フォロースルー)のリズム(時間配分)が安定しているほど良いスイングができているとの見方があり、練習用具などでは各フェーズの時間のばらつきなどを計測し、分析のための情報を提供しているものもある。また、特許文献1では、練習者の身体の加速度を検知し、この加速度情報を解析することでバックスイング期間、ダウンスイング(フォワードスイング)期間、フォロースルー期間などを算出する手法が提案されている。さらに、特許文献2では、ユーザーの体幹軸の動きを検出できる部位に角速度センサー等のモーションセンサーを取り付け、ゴルフスイングによって生じる角速度を測定し、この角速度情報を解析することでバックスイング、ダウンスイング、フォロースルーなどの時間を算出する手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平10−43349号公報
【特許文献2】特開2010−68947号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1の手法では、加速度情報を用いているため、トップでの溜め具合(トップで緩やかにヘッドを留めてから振り下ろしているか、すぐに振り下ろしているか)など詳細な情報の検出が困難であり、スイング分析のために提供できる情報が限られている。さらに、特許文献1の手法では、フルスイングのような動きの大きいスイングのリズムを検出することはできても、パッティングのような動きの小さいスイングのリズムを検出する場合には、クラブのヘッドに加速度センサーを取り付ける必要があり、取り扱いが面倒である。
【0005】
また、特許文献2の手法は、正しいゴルフスイングでは、インパクトの前後で右足上の体幹軸が左足上の体幹軸に切り替わることにより、角速度の変化に2つの山(波形の変曲点)である第1頂点と第2頂点が現れることを前提として、スイングの各フェーズのリズムを算出するものであるが、ユーザーの個性によってはこの前提が崩れる場合もあり、必ずしも正確なリズムを検出できるとは限らない。また、パッティングのような動きの小さいスイングの場合も、角速度の変化に明確に区別できる2つの山が現れる保証はないと考えられる。さらに、特許文献2の手法では、ユーザーの体幹軸の動きを検出する必要があるため、角速度センサーを取り付ける位置や姿勢に大きな制約があり、やはり取り扱いが面倒である。
【0006】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、取り扱いが容易であり、スイング動作のリズムをより正確に検出するとともに動きの小さいスイングのリズムも検出可能なスイング分析装置、スイング分析プログラム、およびスイング分析プログラムを記録した記録媒体を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【0007】
(1)本発明は、スイングにより複数軸の回りに発生する角速度を検出する角速度センサーと、前記角速度センサーの検出データを取得するデータ取得部と、前記スイングの各動作の少なくとも1つを検出する動作検出部と、を含み、前記動作検出部は、取得した前記検出データを用いて、前記複数軸の各々の軸に発生する前記角速度の大きさの和を計算する角速度計算部を含む、スイング分析装置である。
【0008】
本発明のスイング分析装置によれば、角速度センサーを用いることで、加速度センサーを用いた場合と比較してスイング動作をより正確に検出するとともに、動きの小さいスイングも検出可能である。
【0009】
さらに、本発明のスイング分析装置によれば、角速度センサーにより複数軸の角速度を検出し、各々の軸回りの角速度の大きさの和(ノルム)に基づいてスイングの各動作を検出するので、スイング動作に連動して動く場所に任意の向きに角速度センサーを取り付けることができ、取り扱いが容易である。
【0010】
(2)このスイング分析装置において、前記動作検出部は、前記角速度の大きさの和を用いて、前記スイングにおけるインパクトのタイミングを検出するインパクト検出部を含み、前記インパクトのタイミングを基準に前記スイングの各動作を検出するようにしてもよい。
【0011】
インパクトの瞬間は角速度の大きさの和(ノルム)の値が急激に変化するので、一連のスイング動作の中でインパクトのタイミングが最も捉えやすい。そこで、インパクトのタイミングを最初に検出し、インパクトのタイミングを基準とすることで、より確実にスイングの各動作の検出を行うことができる。
【0012】
(3)このスイング分析装置において、前記インパクト検出部は、前記角速度の大きさの和が最大となるタイミングを前記インパクトのタイミングとして検出するようにしてもよい。
【0013】
インパクトの瞬間は角速度の大きさの和(ノルム)の値が急激に変化するので、その最大値の付近をインパクトのタイミングとして検出することができ、より確実にスイングの各動作の検出を行うことができる。
【0014】
(4)このスイング分析装置において、前記動作検出部は、前記角速度の大きさの和を時間で微分する微分計算部を含むようにしてもよい。
【0015】
(5)このスイング分析装置において、前記インパクト検出部は、前記微分の値が最大となるタイミングと最小となるタイミングのうち、先のタイミングを前記インパクトのタイミングとして検出するようにしてもよい。
【0016】
通常のスイング動作では、インパクトの際にその衝撃により角速度が急激に変化する。したがって、一連のスイング動作の中で角速度の大きさの和(ノルム)の微分値が最大又は最小となるタイミング(すなわち、角速度の大きさの和の微分値が正の最大値又は負の最小値になるタイミング)をインパクトのタイミングとして捉えることができる。なお、スイングに用いられる器具がインパクトにより振動するため、角速度の大きさの和(ノルム)の微分値が最大となるタイミングと最小となるタイミングが対になって生じると考えられるが、そのうちの先のタイミングがインパクトの瞬間と考えられる。
【0017】
(6)このスイング分析装置において、前記動作検出部は、前記インパクトより前で、前記角速度の大きさの和が極小となるタイミングを前記スイングのトップのタイミングとして検出するようにしてもよい。
【0018】
通常のスイング動作では、スイング開始後、トップで一旦動作が止まり、その後、徐々にスイング速度が大きくなってインパクトに至ると考えられる。従って、インパクトのタイミングより前で角速度の大きさの和(ノルム)が極小となるタイミングをスイングのトップのタイミングとして捉えることができる。
【0019】
(7)このスイング分析装置において、前記動作検出部は、前記インパクトより前で、前記角速度の大きさの和が第1閾値以下の連続した区間をトップの区間として特定するようにしてもよい。
【0020】
通常のスイング動作では、トップで一旦動作が止まるので、トップの前後ではスイング速度が小さいと考えられる。従って、インパクトより前で、角速度の大きさの和(ノルム)が第1閾値以下の連続した区間をトップの区間として捉えることができる。
【0021】
(8)このスイング分析装置において、前記動作検出部は、前記トップより前で、前記角速度の大きさの和が第2閾値以下となるタイミングを前記スイングの開始のタイミングとして検出するようにしてもよい。
【0022】
通常のスイング動作では、静止した状態からスイング動作を開始し、トップまでにスイング動作が止まることは考えにくい。従って、トップより前で、角速度の大きさの和(ノルム)が第2閾値以下となる最後のタイミングをスイングの開始のタイミングとして捉えることができる。
【0023】
(9)このスイング分析装置において、前記動作検出部は、前記インパクトより後で、前記角速度の大きさの和が極小となるタイミングを前記スイングのフィニッシュのタイミングとして検出するようにしてもよい。
【0024】
通常のスイング動作では、インパクトの後、徐々にスイング速度が小さくなって止まると考えられる。従って、インパクトより後で、角速度の大きさの和(ノルム)が極小となるタイミングをフィニッシュのタイミングとして捉えることができる。
【0025】
(10)このスイング分析装置において、前記動作検出部は、前記インパクトより後で、前記角速度の大きさの和が第3閾値以下となる最初のタイミングを前記スイングのフィニッシュのタイミングとして検出するようにしてもよい。
【0026】
通常のスイング動作では、インパクトの後、徐々にスイング速度が小さくなって止まると考えられる。従って、インパクトより後で、角速度の大きさの和(ノルム)が第3閾値以下となる最初のタイミングをフィニッシュのタイミングとして捉えることができる。
【0027】
(11)このスイング分析装置において、前記動作検出部は、前記インパクトのタイミングより後で且つ前記インパクトのタイミングに接近し、前記角速度の大きさの和が第4閾値以下となる連続した区間をフィニッシュの区間として特定するようにしてもよい。
【0028】
通常のスイング動作では、インパクトの後、徐々にスイング速度が小さくなって止まると考えられる。従って、インパクトのタイミングより後で且つインパクトのタイミングに接近し、角速度の大きさの和(ノルム)が第4閾値以下となる連続した区間をフィニッシュ区間として捉えることができる。
【0029】
(12)このスイング分析装置は、前記動作検出部が検出した前記スイングの各動作に基づいて、前記スイングの各動作の時間を算出して、算出結果を画面に表示する表示処理部をさらに含むようにしてもよい。
【0030】
このように、スイング動作の各動作の少なくとも1つの時間を表示することで、ユーザーはスイングの詳細な動作を把握することができる。
【0031】
(13)このスイング分析装置において、前記角速度センサーは、ユーザーの手、グローブ、およびスイング器具の少なくとも1つに取り付け可能であるようにしてもよい。
【0032】
角速度センサーをユーザーの手またはグローブに取り付け可能とすることにより、センサーの取り付けに時間がかからず、容易にスイング解析を行うことができる。また、角速度センサーをスイング器具に取り付け可能とすることにより、ユーザーの手またはグローブにセンサーを取り付けるよりも精密に角速度を検出することができる。
【0033】
(14)このスイング分析装置において、前記スイングは、ゴルフのスイングであるようにしてもよい。すなわち、ゴルフスイング分析装置であってもよい。
【0034】
(15)このスイング分析装置において、前記動作検出部は、前記スイングの開始から、バックスイング、トップ、ダウンスイング、インパクト、フォロースルー、前記スイングの終了までのリズムを検出するようにしてもよい。
【0035】
これにより、ゴルフスイングの一連の動作をリズムとして分析することができる。
【0036】
(16)本発明は、スイングにより複数軸の回りに発生する角速度を検出する角速度センサーの検出データを取得するデータ取得部と、前記スイングの各動作の少なくとも1つを検出する動作検出部としてコンピューターを機能させ、前記動作検出部は、取得した前記検出データを用いて、前記複数軸の各々の軸に発生する前記角速度の大きさの和を計算する角速度計算部を含む、スイング分析プログラムである。
【0037】
(17)本発明は、上記のスイング分析プログラムを記録した記録媒体である。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【図1】本実施形態のスイング分析装置の構成を示す図。
【図2】角速度センサーの取り付け位置の一例を示す図。
【図3】スイング分析の全体処理の一例を示すフローチャート図。
【図4】スイング動作の検出処理の一例を示すフローチャート図。
【図5】トップ区間、フィニッシュ区間、スイング開始の閾値テーブルの一例を示す図。
【図6】スイング動作の表示処理の一例を示すフローチャート図。
【図7】スイング動作の表示の一例を示す図。
【図8】実験例における角速度センサーの取り付け位置及び向きの説明図。
【図9】図9(A)はフルスイング時の3軸角速度をグラフ表示した図であり、図9(B)は3軸角速度の大きさの和(ノルム)の計算値をグラフ表示した図であり、図9(C)は3軸角速度の大きさの和(ノルム)の微分の計算値をグラフ表示した図。
【図10】フルスイング時のスイング動作の表示を示す図。
【図11】図11(A)はパッティング時の3軸角速度をグラフ表示した図であり、図11(B)は3軸角速度の大きさの和(ノルム)の計算値をグラフ表示した図であり、図11(C)は3軸角速度の大きさの和(ノルム)の微分の計算値をグラフ表示した図。
【図12】パッティング時のスイング動作の表示を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0039】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【0040】
以下では、ゴルフスイングの分析を行うスイング分析装置を例に挙げて説明するが、本発明のスイング分析装置は、テニスラケットや野球のバットなどスイングに用いられる様々な器具のスイング分析に適用することができる。
【0041】
1.スイング分析装置の構成
図1は、本実施形態のスイング分析装置の構成を示す図である。本実施形態のスイング分析装置1は、角速度センサー10、処理部20、操作部30、表示部40、ROM50、RAM60、不揮発性メモリー70、記録媒体80を含んで構成されている。
【0042】
角速度センサー10は、スイング動作に応じて発生する複数軸の回りの角速度を検出し、各軸回りの角速度の検出データを出力する。なお、角速度センサー10は、1つの素子で複数軸回りの角速度を検出可能な多軸センサーであっても良いし、1つの素子で1軸回りの角速度を検出可能な1軸センサーを複数個実装したセンサーであっても良い。
【0043】
操作部30は、ユーザーからの操作データを取得し、処理部20に送る処理を行う。操作部30は、例えば、タッチパネル型ディスプレイ、ボタン、キー、マイクなどである。
【0044】
表示部40は、処理部20の処理結果を文字やグラフ、その他の画像として表示するものである。表示部40は、例えば、CRT、LCD、タッチパネル型ディスプレイ、HMD(ヘッドマウントディスプレイ)などである。なお、1つのタッチパネル型ディスプレイで操作部30と表示部40の機能を実現するようにしてもよい。
【0045】
ROM50は、処理部20が各種の計算処理や制御処理を行うための基本プログラムや基本プログラムで用いるデータ等を記憶している。
【0046】
RAM60は、処理部20の作業領域として用いられ、ROM50や記録媒体80から読み出されたプログラムやデータ、操作部30から入力されたデータ、処理部20が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する記憶部である。
【0047】
不揮発性メモリー70は、処理部20の処理により生成されたデータのうち、長期的な保存が必要なデータを記録する記録部である。
【0048】
記録媒体80は、各種のアプリケーション機能を実現するためのアプリケーションプログラムやデータを記憶しており、例えば、光ディスク(CD、DVD)、光磁気ディスク(MO)、磁気ディスク、ハードディスク、磁気テープ、メモリー(ROM、フラッシュメモリーなど)により実現することができる。
【0049】
処理部20は、ROM50に記憶されている基本プログラムや記録媒体80に記憶されているアプリケーションプログラムに従って、各種の処理(角速度センサー10の検出データの取得処理、各種の計算処理、各種の制御処理等)を行う。処理部20は、マイクロプロセッサーなどで実現することができる。
【0050】
特に、本実施形態では、処理部20は、以下に説明するデータ取得部22、動作検出部24、表示処理部26を含み、ユーザーによるスイング動作の各動作を分析する。本実施形態では、処理部20が記録媒体80に記憶されているスイング分析プログラムを実行することで、データ取得部22、動作検出部24、表示処理部26として機能する。すなわち、記録媒体80には、コンピューターを上記の各部として機能させるためのスイング分析プログラムが記憶されている。あるいは、スイング分析装置1に通信部を追加し、通信部を介して有線又は無線の通信ネットワークを介してサーバーからスイング分析プログラムを受信し、受信したスイング分析プログラムをRAM60や記録媒体80に記憶して当該スイング分析プログラムを実行するようにしてもよい。ただし、データ取得部22、動作検出部24、表示処理部26の少なくとも一部をハードウェア(専用回路)で実現してもよい。
【0051】
データ取得部22は、ユーザーのスイング動作に対する角速度センサー10の一連の検出データを連続して取得する処理を行う。取得したデータは、例えばRAM60に記憶される。
【0052】
動作検出部24は、データ取得部20が取得した検出データに基づいて、ユーザーのスイングの各動作の少なくとも1つを検出する処理を行う。特に、本実施形態の動作検出部24は、角速度計算部240、微分計算部242、インパクト検出部244を含む。ただし、本実施形態の動作検出部24は、これらの一部又は全部の構成(要素)を省略したり、新たな構成(要素)を追加した構成としてもよい。
【0053】
角速度計算部240は、データ取得部22が取得した検出データに基づいて、複数軸の回りの角速度の大きさの和(ノルム)を計算する処理を行う。なお、以下では各軸で生じた角速度の大きさの和のことを「ノルム」と表現する。
【0054】
微分計算部242は、角速度計算部240が計算した角速度のノルムを時間で微分する処理を行う。
【0055】
インパクト検出部244は、角速度計算部240が計算した角速度のノルムを用いて、スイングにおけるインパクトのタイミングを検出する処理を行う。インパクト検出部244は、角速度のノルムが最大となるタイミングをインパクトのタイミングとして検出するようにしてもよい。あるいは、インパクト検出部244は、微分計算部242が計算した角速度のノルムの微分の値が最大となるタイミングと最小となるタイミングのうち、先のタイミングをインパクトのタイミングとして検出するようにしてもよい。
【0056】
動作検出部24は、インパクト検出部244が検出したインパクトより前で、角速度計算部240が計算した角速度のノルムが極小となるタイミングをスイングのトップのタイミングとして検出するようにしてもよい。
【0057】
また、動作検出部24は、インパクトより前で角速度のノルムが第1閾値以下の連続した区間をトップ区間(トップでの溜めの区間)として特定するようにしてもよい。
【0058】
また、動作検出部24は、トップより前で、角速度のノルムが第2閾値以下となるタイミングをスイングの開始のタイミングとして検出するようにしてもよい。
【0059】
また、動作検出部24は、インパクトより後で、角速度のノルムが極小となるタイミングをスイングの終了(フィニッシュ)のタイミングとして検出するようにしてもよい。あるいは、動作検出部24は、インパクトより後で、角速度のノルムが第3閾値以下となる最初のタイミングをスイングの終了(フィニッシュ)のタイミングとして検出するようにしてもよい。
【0060】
また、動作検出部24は、インパクトのタイミングより後で且つインパクトのタイミングに接近し、角速度のノルムが第4閾値以下となる連続した区間をフィニッシュ区間として特定するようにしてもよい。
【0061】
表示処理部26は、動作検出部24が検出したユーザーのスイングの各動作に基づいて、当該スイングの各動作の時間を算出して、算出結果を画面(表示部40)に表示する処理を行う。
【0062】
なお、本実施形態の処理部20は、これらの一部の構成(要素)を省略したり、新たな構成(要素)を追加した構成としてもよい。
【0063】
この処理部20、操作部30、表示部40、ROM50、RAM60、不揮発性メモリー70、記録媒体80の全部又は一部の機能は、パーソナルコンピューター(PC)、あるいはスマートフォンなどの携帯機器などで実現することができる。
【0064】
このスイング分析装置1は、角速度センサー10と処理部20を物理的に分離した分離型として構成し、角速度センサー10と処理部20のデータ通信を無線又は有線で行うようにしてもよい。あるいは、スイング分析装置1は、角速度センサー10と処理部20を1つの筐体の中に設けた一体型として構成してもよい。
【0065】
スイング分析装置1を分離型で構成する場合には、角速度センサー10を、スイング動作に応じて発生する角速度を検出可能な任意の位置に取り付ければよい。例えば、角速度センサー10は、図2(A)に示すようにゴルフクラブ等のスイング器具に取り付けられる。ただし、インパクト時の衝撃の影響を受けないように、図示のようにシャフトに取り付けるのが好ましい。それ以外にも、図2(B)に示すようにユーザーの手やグローブなどに取り付けられてもよいし、図2(C)に示すように腕時計などのアクセサリーに取り付けられてもよい。
【0066】
また、スイング分析装置1を一体型で構成する場合には、スイング分析装置1自体をゴルフクラブ等のスイング器具、ユーザーの手やグローブ、アクセサリーなどに取り付けてもよい。
【0067】
2.スイング分析装置の処理
2−1.スイング分析の全体処理
図3は、スイング分析装置1の処理部20によるスイング分析の全体処理の一例を示すフローチャート図である。
【0068】
図3に示すように、本実施形態の処理部20は、まず、データ取得部22として機能し、角速度センサー10から検出データを取得する(S10、データ取得ステップ)。データ取得部22が角速度センサー10からデータを取得する期間(データ取得期間)は、何らかの方法で設定する。例えば、ユーザーあるいは補助者が、スイング開始前に操作部30を操作することでデータ取得期間の開始タイミングを指示し、スイング終了後に操作部30を操作することでデータ取得期間の終了タイミングを指示するようにしてもよい。また、例えば、ユーザーあるいは補助者が、スイング開始前に操作部30を操作することでデータ取得期間の開始タイミングを指示し、所定時間経過後に自動的にデータ取得期間を終了するようにしてもよい。
【0069】
次に、処理部20は、動作検出部24として機能し、ステップS10で取得したデータに対してリズム検出を行う(S12、リズム検出ステップ)。なお、リズムとは、スイングの開始からスイングの終了までの一連の動作のことを言い、例えば、ゴルフスイングの場合、スイングの開始から、バックスイング、トップ、ダウンスイング、インパクト、フォロースルー、スイングの終了までの一連の動作に相当する。
【0070】
ステップS12でリズム検出がされなかった場合(S14のN)は、取得したデータにスイング動作に対応するデータ(スイングデータ)が含まれていなかった判断して処理を終了する。この場合、取得したデータにスイングデータが含まれなかったことを表示部40に表示するようにしてもよい。
【0071】
一方、ステップS12でリズム検出がされた場合(S14のY)、処理部20は、表示処理部26として機能し、ステップS12でリズム検出がされたデータ、すなわちユーザーのスイング動作に対応するスイングデータのリズムを表示部40に表示し(S16、リズム表示ステップ)、処理を終了する。
【0072】
2−2.リズム検出処理
図4は、処理部20(動作検出部24)によるリズム検出処理の一例を示すフローチャート図である。
【0073】
図4に示すように、処理部20(動作検出部24)は、まず、角速度計算部240として機能し、取得したデータから各時刻tでの角速度のノルムn0(t)の値を計算する(S110)。角速度のノルム(角速度の大きさの和)の求め方の一例として「角速度の大きさの2乗の和の平方根」から求める方法がある。例えば、角速度センサー10が3軸回りの角速度を検出し、データ取得期間の各時刻tでの3軸分の検出データをx(t)、y(t)、z(t)とすると、角速度のノルムn0(t)は、次式(1)で計算される。
【0074】
【数1】
【0075】
次に、処理部20(動作検出部24)は、各時刻tでの角速度のノルムn0(t)を所定範囲に正規化したノルムn(t)に変換する(S120)。具体的には、データ取得期間における角速度のノルムの最大値をmax(n0)とすると、次式(2)により、角速度のノルムn0(t)が0〜100の範囲に正規化したノルムn(t)に変換される。
【0076】
【数2】
【0077】
次に、処理部20(動作検出部24)は、微分計算部242として機能し、各時刻tでのノルム(正規化後のノルム)n(t)の微分dn(t)の値を計算する(S130)。例えば、角速度の検出データの取得間隔をΔtとすると、時刻tでの角速度のノルムの微分(差分)dn(t)は次式(3)で計算される。
【0078】
【数3】
【0079】
次に、処理部20(動作検出部24)は、インパクト検出部244として機能し、ノルムの微分dn(t)の値が最大となる時刻と最小となる時刻のうち、先の時刻をインパクトの時刻T5として設定する(S140)。通常のゴルフスイングでは、インパクトの瞬間にスイング速度が最大になると考えられる。そして、スイング速度に応じて角速度のノルムの値も変化すると考えられるので、一連のスイング動作の中で角速度のノルムの微分値が最大又は最小となるタイミング(すなわち、角速度のノルムの微分値が正の最大値又は負の最小値になるタイミング)をインパクトのタイミングとして捉えることができる。なお、インパクトによりゴルフクラブが振動するため、角速度のノルムの微分値が最大となるタイミングと最小となるタイミングが対になって生じると考えられるが、そのうちの先のタイミングがインパクトの瞬間と考えられる。
【0080】
次に、処理部20(動作検出部24)は、インパクトの時刻T5より前でノルムn(t)の値が0に近づく極小点が存在するか否かを判定し(S150)、存在すれば(S150のY)、当該極小点の時刻をトップの時刻T3として設定する(S152)。通常のゴルフスイングでは、スイング開始後、トップで一旦動作が止まり、その後、徐々にスイング速度が大きくなってインパクトに至ると考えられる。従って、インパクトのタイミングより前で角速度のノルムが0に近づき極小となるタイミングをトップのタイミングとして捉えることができる。
【0081】
一方、インパクトの時刻T5より前でノルムn(t)の値が0に近づく極小点が存在しなければ(S150のN)、処理部20(動作検出部24)は、取得したデータに対するリズム検出に失敗した(取得したデータにはスイングデータが含まれていない)として処理を終了する。
【0082】
次に、処理部20(動作検出部24)は、インパクトの時刻T5より後でノルムn(t)の値が0に近づく極小点が存在するか否かを判定し(S154)、存在すれば(S154のY)、当該極小点の時刻をフィニッシュの時刻T7として設定する(S156)。通常のゴルフスイングでは、インパクトの後、徐々にスイング速度が小さくなって止まると考えられる。従って、インパクトのタイミングより後で角速度のノルムが0に近づき極小となるタイミングをフィニッシュのタイミングとして捉えることができる。
【0083】
一方、インパクトの時刻T5より後でノルムn(t)の値が0に近づく極小点が存在しなければ(S154のN)、処理部20(動作検出部24)は、取得したデータに対するリズム検出に失敗した(取得したデータにはスイングデータが含まれていない)として処理を終了する。
【0084】
次に、処理部20(動作検出部24)は、トップの時刻T3の前後でノルムn(t)の値があらかじめ設定された閾値(第1閾値の一例)以下の区間が存在するか否かを判定し(S158)、存在すれば(S158のY)、当該区間の最初と最後の時刻をそれぞれトップ区間の開始時刻T2と終了時刻T4として設定する(S160)。通常のゴルフスイングでは、トップで一旦動作が止まるので、トップの前後ではスイング速度が小さいと考えられる。従って、トップのタイミングを含み角速度のノルムが所与の閾値以下の連続した区間をトップ区間として捉えることができる。
【0085】
一方、トップの時刻T3の前後でノルムn(t)の値が閾値以下の区間が存在しなければ(S158のN)、処理部20(動作検出部24)は、取得したデータに対するリズム検出に失敗した(取得したデータにはスイングデータが含まれていない)として処理を終了する。
【0086】
次に、処理部20(動作検出部24)は、フィニッシュの時刻T7の前後でノルムn(t)の値があらかじめ設定された閾値(第4閾値の一例)以下の区間が存在するか否かを判定し(S162)、存在すれば(S162のY)、当該区間の最初と最後の時刻をそれぞれフィニッシュ区間の開始時刻T6と終了時刻T8として設定する(S164)。通常のゴルフスイングでは、インパクトの後、徐々にスイング速度が小さくなって止まると考えられる。従って、フィニッシュのタイミングを含み角速度のノルムが所与の閾値以下の連続した区間をフィニッシュ区間として捉えることができる。
【0087】
一方、フィニッシュの時刻T7の前後でノルムn(t)の値が閾値以下の区間が存在しなければ(S162のN)、処理部20(動作検出部24)は、取得したデータに対するリズム検出に失敗した(取得したデータにはスイングデータが含まれていない)として処理を終了する。
【0088】
次に、処理部20(動作検出部24)は、トップ区間の開始時刻T2より前でノルムn(t)の値があらかじめ設定された閾値(第2閾値の一例)以下となるか否かを判定し(S166)、閾値以下となれば(S166のY)、当該閾値以下になる最後の時刻をスイング開始の時刻T1として設定する(S168)。なお、トップを特定する極小点より前で、ノルムが0に近づく極小点をスイング開始とみなしても良い。通常のゴルフスイングでは、静止した状態からスイング動作を開始し、トップまでにスイング動作が止まることは考えにくい。従って、トップのタイミングより前で角速度のノルムが閾値以下となる最後のタイミングをスイング動作の開始のタイミングとして捉えることができる。
【0089】
一方、トップ区間の開始時刻T2より前でノルムn(t)の値が閾値以下とならなければ(S166のN)、処理部20(動作検出部24)は、取得したデータに対するリズム検出に失敗した(取得したデータにはスイングデータが含まれていない)として処理を終了する。
【0090】
最後に、処理部20(動作検出部24)は、リズム検出されたT1〜T8のデータをスイングデータとし(S170)、処理を終了する。
【0091】
トップ区間、フィニッシュ区間、スイング開始の各閾値は、例えば、図5に示すようなテーブルデータとしてROM50やRAM60などに記憶される。これらの閾値は、固定値でもよいし、可変値(例えば、ユーザー毎に個別に設定)でもよい。図5のように、各動作に対応して各閾値を設けておけば、極小点が複数発生した場合においても、スイングに対応した極小点の抽出が容易となる。
【0092】
なお、図4のフローチャートの各ステップを適宜入れ替えてもよい。
【0093】
また、図4のフローチャートにおいて、各時刻tでのノルム(正規化後のノルム)n(t)の微分dn(t)の値を計算する工程(S130)は省略することが可能である。特にドライバーのスイングのように角速度のノルムの変化が大きいものについては微分工程(S130)は省略することができる。S130を省略する場合は、S120で求めた角速度のノルムの最大値をインパクトのタイミングとして検出すれば良い。
【0094】
また、図4のフローチャートのステップS154、S156において、インパクトのタイミングより後で角速度のノルムn(t)の値が0に近づく極小点をフィニッシュのタイミングとしているが、例えば、インパクトより後で、角速度のノルムn(t)の値があらかじめ設定された閾値(第3閾値の一例)以下となる最初のタイミングをスイングのフィニッシュのタイミングとして設定してもよい。
【0095】
また、図4のフローチャートでは、スイングの開始から、バックスイング、トップ、ダウンスイング、インパクト、フォロースルー、スイングの終了までのすべての動作を検出しているが、例えば、インパクトとダウンスイングだけの動作を検出するなどスイング動作の少なくとも1つの動作を検出するようにしてもよい。
【0096】
2−3.リズム表示処理
図6は、処理部20(表示処理部26)によるリズム表示処理の一例を示すフローチャート図である。
【0097】
まず、処理部20(表示処理部26)は、バックスイングの時間Ta=トップの時刻T3−スイング開始の時刻T1を計算する(S200)。
【0098】
次に、処理部20(表示処理部26)は、トップ区間の時間Tb=トップ区間の終了時刻T4−トップ区間の開始時刻T2を計算する(S210)。
【0099】
次に、処理部20(表示処理部26)は、ダウンスイングの時間Tc=インパクトの時刻T5−トップの時刻T3を計算する(S220)。
【0100】
次に、処理部20(表示処理部26)は、フォロースルーの時間Td=フィニッシュの時刻T7−インパクトの時刻T5を計算する(S230)。
【0101】
次に、処理部20(表示処理部26)は、フィニッシュ区間の時間Te=フィニッシュ区間の終了時刻T8−フィニッシュ区間の開始時刻T6を計算する(S240)。
【0102】
最後に、処理部20(表示処理部26)は、ステップS200〜S240でそれぞれ計算した各フェーズの時間(バックスイングの時間Ta、トップ区間の時間Tb、ダウンスイングの時間Tc、フォロースルーの時間Td、フィニッシュ区間の時間Te)をグラフ化して表示部40に表示する(S250)。
【0103】
図7は、スイング動作のリズム表示の一例を示す図である。図7の表示例では、スイング動作における各フェーズ(バックスイング、トップ区間、ダウンスイング、フォロースルー、フィニッシュ区間)を、それぞれの時間Ta,Tb,Tc,Td,Teに比例した長さで固有の色あるいは模様を有する矩形で時系列に沿って表示している。また、各フェーズの矩形表示の上側にそれぞれの時間Ta,Tb,Tc,Td,Teを表示している。このようなリズム表示により、ユーザーは、例えば、トップ区間Tbが短いからトップでの溜めが足りない、ダウンスイングの時間Tcが長いからインパクトが弱いというような自己のスイング動作のリズムに関する詳細な情報を得ることができる。また、スイングのリズムを全て表示させるだけでなく、スイングの各動作ごとに時間を表示しても良い。
【0104】
3.実験例
図8〜図12は、本実施形態のスイング分析装置1を用いたスイング動作のリズム分析の実験例に関する図である。
【0105】
図8に示すように、本実験例では、ゴルフクラブのシャフトのグリップ近くに3軸の角速度を検出する角速度センサー10を取り付け、被験者が1回だけスイングを行ってゴルフボールを打った時のリズムを分析した。角速度センサー10は、x軸がシャフトに平行な方向、y軸がスイングの方向、z軸がスイング面と垂直な方向になるように取り付けた。ただし、本実施形態のスイング分析装置1は、角速度のノルムに基づいて各フェーズの時間を計算するので、角速度センサー10の取り付け角は任意である。また、角速度センサー10を、不図示のPC(処理部20、操作部30、表示部40、ROM50、RAM60、不揮発性メモリー70、記録媒体80などを備えている)とケーブルで接続し、PC側で角速度センサー10が検出した一連の3軸角速度データをRAM60に取得し、取得したデータに含まれるスイングデータのリズムを分析して表示させた。ゴルフクラブとしてはドライバーとパターの2種類を選択し、それぞれについてリズム分析を行った。
【0106】
図9(A)は、被験者がドライバーを持ってフルスイングした時のデータ取得期間(5秒間)に取得されたデータから3軸の角速度x(t),y(t),z(t)をグラフ表示した図である。図9(A)において、横軸は時間(msec)、縦軸は角速度(dps)である。
【0107】
図9(B)は、図9(A)の3軸角速度x(t),y(t),z(t)から3軸角速度のノルムn0(t)を式(1)に従って計算した後に式(2)に従って0〜100にスケール変換(正規化)したノルムn(t)をグラフ表示した図である。図9(B)において、横軸は時間(msec)、縦軸は角速度のノルム(0〜100にスケール変換)である。
【0108】
図9(C)は、図9(B)の3軸角速度のノルムn(t)からその微分dn(t)を式(3)に従って計算し、グラフ表示した図である。図9(C)において、横軸は時間(msec)、縦軸は3軸角速度のノルムの微分値である。なお、図9(A)及び図9(B)では横軸を0〜5秒で表示しているが、図9(C)では、インパクトの前後の微分値の変化がわかるように、横軸を2秒〜2.8秒で表示している。
【0109】
図9(B)及び図9(C)より、図4に示したリズム検出処理のフローチャートに従って、スイング開始の時刻T1、トップ区間の開始時刻T2、トップの時刻T3、トップ区間の終了時刻T4、インパクトの時刻T5、フィニッシュ区間の開始時刻T6、フィニッシュの時刻T7、フィニッシュ区間の終了時刻T8を計算した。その結果、T1=1000msec,T2=1967msec,T3=2024msec,T4=2087msec,T5=2397msec,T6=3002msec,T7=3075msec,T8=3210msecであった。
【0110】
次に、T1〜T8の計算値を用いて、図6に示したリズム表示処理のフローチャートに従って、バックスイングの時間Ta、トップ区間の時間Tb、ダウンスイングの時間Tc、フォロースルーの時間Td、フィニッシュ区間の時間Teを計算した。その結果、Ta=T3−T1=1024msec,Tb=T4−T2=120msec,Tc=T5−T3=373msec,Td=T7−T5=678msec,Te=T8−T6=208msecであり、図10に示すリズム表示が得られた。このように、フルスイングのような強いスイング動作に関して詳細なリズムのデータが得られた。
【0111】
これに対して、図11(A)は、被験者がパターを持ってパッティングした時のデータ取得期間(5秒間)に取得されたデータから3軸の角速度x(t),y(t),z(t)をグラフ表示した図である。図11(A)において、横軸は時間(msec)、縦軸は角速度(dps)である。
【0112】
図11(B)は、図11(A)の3軸角速度x(t),y(t),z(t)から3軸角速度のノルムn0(t)を式(1)に従って計算した後に式(2)に従って0〜100にスケール変換(正規化)したノルムn(t)をグラフ表示した図である。図11(B)において、横軸は時間(msec)、縦軸は角速度のノルム(0〜100にスケール変換)である。
【0113】
図11(C)は、図11(B)の3軸角速度のノルムn(t)からその微分dn(t)を式(3)に従って計算し、グラフ表示した図である。図11(C)において、横軸は時間(msec)、縦軸は3軸角速度のノルムの微分値である。
【0114】
図11(B)及び図11(C)より、図4に示したリズム検出処理のフローチャートに従って、スイング開始の時刻T1、トップ区間の開始時刻T2、トップの時刻T3、トップ区間の終了時刻T4、インパクトの時刻T5、フィニッシュ区間の開始時刻T6、フィニッシュの時刻T7、フィニッシュ区間の終了時刻T8を計算した。その結果、T1=1000msec,T2=1680msec,T3=1736msec,T4=1770msec,T5=1953msec,T6=2302msec,T7=2349msec,T8=2405msecであった。
【0115】
次に、T1〜T8の計算値を用いて、図6に示したリズム表示処理のフローチャートに従って、バックスイングの時間Ta、トップ区間の時間Tb、ダウンスイングの時間Tc、フォロースルーの時間Td、フィニッシュ区間の時間Teを計算した。その結果、Ta=T3−T1=736msec,Tb=T4−T2=90msec,Tc=T5−T3=217msec,Td=T7−T5=396msec,Te=T8−T6=103msecであり、図12に示すリズム表示が得られた。このように、パッティングのような弱いスイング動作についても詳細なリズムのデータが得られた。
【0116】
なお、図9、図11の例において、前述したように、各時刻tでのノルム(正規化後のノルム)n(t)の微分dn(t)の値を計算する工程(S130)は省略することが可能である。特に図9のドライバーのスイングのように角速度のノルムの変化が大きいものについては微分工程(S130)は省略することができる。微分工程を省略する場合は、S120で求めた角速度のノルム(図9(b)、図11(b))の最大値をインパクトのタイミングとして検出すれば良い。
【0117】
以上に説明したように、本実施形態によれば、角速度センサー10を用いることで、加速度センサーを用いた場合と比較してスイング動作をより正確に検出するとともに動きの小さいスイングも検出可能である。従って、例えば、トップとフィニッシュでゴルフクラブをどの程度緩やかに留めているかなど、より詳細な分析をすることができる。また、インパクトを基準にして、スイングの開始から、バックスイング、トップ、ダウンスイング、フォロースルー、スイングの終了までの各動作の少なくとも1つを検出することが可能となる。
【0118】
さらに、本実施形態によれば、角速度のノルムに基づいてスイング動作を検出するので、スイング動作に連動して動く場所に任意の向きに角速度センサー10を取り付けることができ、取り扱いが容易である。
【0119】
また、本実施形態によれば、角速度のノルムの値が急激に変化するため一連のスイング動作の中で最も捉えやすいインパクトのタイミングを最初に検出し、インパクトのタイミングに基づいてスイング動作の各フェーズを特定することで、より確実にスイング動作の検出を行うことができる。
【0120】
また、本実施形態によれば、スイング動作の各フェーズの時間を表示するので、ユーザーはスイング動作の詳細なリズムを容易に把握することができる。
【0121】
なお、本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【0122】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【0123】
1 スイング分析装置、10 角速度センサー、20 処理部、22 データ取得部、24 動作検出部、26 表示処理部、30 操作部、40 表示部、50 ROM、60 RAM、70 不揮発性メモリー、80 記録媒体、240 角速度計算部、242 微分計算部、244 インパクト検出部
【特許請求の範囲】
【請求項1】
スイングにより複数軸の回りに発生する角速度を検出する角速度センサーと、
前記角速度センサーの検出データを取得するデータ取得部と、
前記スイングの各動作の少なくとも1つを検出する動作検出部と、を含み、
前記動作検出部は、
取得した前記検出データを用いて、前記複数軸の各々の軸に発生する前記角速度の大きさの和を計算する角速度計算部を含む、スイング分析装置。
【請求項2】
請求項1において、
前記動作検出部は、
前記角速度の大きさの和を用いて、前記スイングにおけるインパクトのタイミングを検出するインパクト検出部を含み、前記インパクトのタイミングを基準に前記スイングの各動作を検出する、スイング分析装置。
【請求項3】
請求項2において、
前記インパクト検出部は、
前記角速度の大きさの和が最大となるタイミングを前記インパクトのタイミングとして検出する、スイング分析装置。
【請求項4】
請求項2において、
前記動作検出部は、
前記角速度の大きさの和を時間で微分する微分計算部を含む、スイング分析装置。
【請求項5】
請求項4において、
前記インパクト検出部は、
前記微分の値が最大となるタイミングと最小となるタイミングのうち、先のタイミングを前記インパクトのタイミングとして検出する、スイング分析装置。
【請求項6】
請求項2乃至5のいずれか一項において、
前記動作検出部は、
前記インパクトより前で、前記角速度の大きさの和が極小となるタイミングを前記スイングのトップのタイミングとして検出する、スイング分析装置。
【請求項7】
請求項2乃至6のいずれか一項において、
前記動作検出部は、
前記インパクトより前で、前記角速度の大きさの和が第1閾値以下の連続した区間をトップの区間として特定する、スイング分析装置。
【請求項8】
請求項6または7において、
前記動作検出部は、
前記トップより前で、前記角速度の大きさの和が第2閾値以下となるタイミングを前記スイングの開始のタイミングとして検出する、スイング分析装置。
【請求項9】
請求項2乃至8のいずれか一項において、
前記動作検出部は、
前記インパクトより後で、前記角速度の大きさの和が極小となるタイミングを前記スイングのフィニッシュのタイミングとして検出する、スイング分析装置。
【請求項10】
請求項2乃至8のいずれか一項において、
前記動作検出部は、
前記インパクトより後で、前記角速度の大きさの和が第3閾値以下となる最初のタイミングを前記スイングのフィニッシュのタイミングとして検出する、スイング分析装置。
【請求項11】
請求項2乃至8のいずれか一項において、
前記動作検出部は、
前記インパクトのタイミングより後で且つ前記インパクトのタイミングに接近し、前記角速度の大きさの和が第4閾値以下となる連続した区間をフィニッシュの区間として特定する、スイング分析装置。
【請求項12】
請求項1乃至11のいずれか一項において、
前記動作検出部が検出した前記スイングの各動作に基づいて、前記スイングの各動作の時間を算出して、算出結果を画面に表示する表示処理部をさらに含む、スイング分析装置。
【請求項13】
請求項1乃至12のいずれか一項において、
前記角速度センサーは、ユーザーの手、グローブ、およびスイング器具の少なくとも1つに取り付け可能である、スイング分析装置。
【請求項14】
請求項1乃至13のいずれか一項において、
前記スイングは、ゴルフのスイングである、スイング分析装置。
【請求項15】
請求項14において、
前記動作検出部は、
前記スイングの開始から、バックスイング、トップ、ダウンスイング、インパクト、フォロースルー、前記スイングの終了までのリズムを検出する、スイング分析装置。
【請求項16】
スイングにより複数軸の回りに発生する角速度を検出する角速度センサーの検出データを取得するデータ取得部と、
前記スイングの各動作の少なくとも1つを検出する動作検出部としてコンピューターを機能させ、
前記動作検出部は、
取得した前記検出データを用いて、前記複数軸の各々の軸に発生する前記角速度の大きさの和を計算する角速度計算部を含む、スイング分析プログラム。
【請求項17】
請求項16に記載のスイング分析プログラムを記録した記録媒体。
【請求項1】
スイングにより複数軸の回りに発生する角速度を検出する角速度センサーと、
前記角速度センサーの検出データを取得するデータ取得部と、
前記スイングの各動作の少なくとも1つを検出する動作検出部と、を含み、
前記動作検出部は、
取得した前記検出データを用いて、前記複数軸の各々の軸に発生する前記角速度の大きさの和を計算する角速度計算部を含む、スイング分析装置。
【請求項2】
請求項1において、
前記動作検出部は、
前記角速度の大きさの和を用いて、前記スイングにおけるインパクトのタイミングを検出するインパクト検出部を含み、前記インパクトのタイミングを基準に前記スイングの各動作を検出する、スイング分析装置。
【請求項3】
請求項2において、
前記インパクト検出部は、
前記角速度の大きさの和が最大となるタイミングを前記インパクトのタイミングとして検出する、スイング分析装置。
【請求項4】
請求項2において、
前記動作検出部は、
前記角速度の大きさの和を時間で微分する微分計算部を含む、スイング分析装置。
【請求項5】
請求項4において、
前記インパクト検出部は、
前記微分の値が最大となるタイミングと最小となるタイミングのうち、先のタイミングを前記インパクトのタイミングとして検出する、スイング分析装置。
【請求項6】
請求項2乃至5のいずれか一項において、
前記動作検出部は、
前記インパクトより前で、前記角速度の大きさの和が極小となるタイミングを前記スイングのトップのタイミングとして検出する、スイング分析装置。
【請求項7】
請求項2乃至6のいずれか一項において、
前記動作検出部は、
前記インパクトより前で、前記角速度の大きさの和が第1閾値以下の連続した区間をトップの区間として特定する、スイング分析装置。
【請求項8】
請求項6または7において、
前記動作検出部は、
前記トップより前で、前記角速度の大きさの和が第2閾値以下となるタイミングを前記スイングの開始のタイミングとして検出する、スイング分析装置。
【請求項9】
請求項2乃至8のいずれか一項において、
前記動作検出部は、
前記インパクトより後で、前記角速度の大きさの和が極小となるタイミングを前記スイングのフィニッシュのタイミングとして検出する、スイング分析装置。
【請求項10】
請求項2乃至8のいずれか一項において、
前記動作検出部は、
前記インパクトより後で、前記角速度の大きさの和が第3閾値以下となる最初のタイミングを前記スイングのフィニッシュのタイミングとして検出する、スイング分析装置。
【請求項11】
請求項2乃至8のいずれか一項において、
前記動作検出部は、
前記インパクトのタイミングより後で且つ前記インパクトのタイミングに接近し、前記角速度の大きさの和が第4閾値以下となる連続した区間をフィニッシュの区間として特定する、スイング分析装置。
【請求項12】
請求項1乃至11のいずれか一項において、
前記動作検出部が検出した前記スイングの各動作に基づいて、前記スイングの各動作の時間を算出して、算出結果を画面に表示する表示処理部をさらに含む、スイング分析装置。
【請求項13】
請求項1乃至12のいずれか一項において、
前記角速度センサーは、ユーザーの手、グローブ、およびスイング器具の少なくとも1つに取り付け可能である、スイング分析装置。
【請求項14】
請求項1乃至13のいずれか一項において、
前記スイングは、ゴルフのスイングである、スイング分析装置。
【請求項15】
請求項14において、
前記動作検出部は、
前記スイングの開始から、バックスイング、トップ、ダウンスイング、インパクト、フォロースルー、前記スイングの終了までのリズムを検出する、スイング分析装置。
【請求項16】
スイングにより複数軸の回りに発生する角速度を検出する角速度センサーの検出データを取得するデータ取得部と、
前記スイングの各動作の少なくとも1つを検出する動作検出部としてコンピューターを機能させ、
前記動作検出部は、
取得した前記検出データを用いて、前記複数軸の各々の軸に発生する前記角速度の大きさの和を計算する角速度計算部を含む、スイング分析プログラム。
【請求項17】
請求項16に記載のスイング分析プログラムを記録した記録媒体。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2012−254206(P2012−254206A)
【公開日】平成24年12月27日(2012.12.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−129135(P2011−129135)
【出願日】平成23年6月9日(2011.6.9)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【公開日】平成24年12月27日(2012.12.27)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年6月9日(2011.6.9)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
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