スイング分析装置
【課題】比較的簡単な構成で取り扱いが容易であるとともにインパクトの状態を客観的に判定することができるスイング分析装置を提供すること。
【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１００と、インパクト検出部２０２と、角速度情報算出部２０３と、インパクト状態判定部２０４と、を含む。インパクト検出部２０２は、運動器具のスイングにおけるインパクトのタイミングを検出する。角速度情報算出部２０３は、角速度センサー１００の出力データに基づいて、インパクトのタイミングから所定時間内の所定の軸に対する角速度の変化量及び当該角速度の最大値の少なくとも一方を算出する。インパクト状態判定部２０４は、角速度情報算出部２０３の算出結果に基づいて、インパクトの状態を判定する。
【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１００と、インパクト検出部２０２と、角速度情報算出部２０３と、インパクト状態判定部２０４と、を含む。インパクト検出部２０２は、運動器具のスイングにおけるインパクトのタイミングを検出する。角速度情報算出部２０３は、角速度センサー１００の出力データに基づいて、インパクトのタイミングから所定時間内の所定の軸に対する角速度の変化量及び当該角速度の最大値の少なくとも一方を算出する。インパクト状態判定部２０４は、角速度情報算出部２０３の算出結果に基づいて、インパクトの状態を判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイング分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
テニス、野球、ゴルフなどのスポーツでは、運動器具（打球具）のスイートスポットでボールを捉えることでボールの速度や飛距離を伸ばし、競技力を向上させることができる。これまでは、競技者は、スイングの練習を繰り返し行うことで、スイートスポットでボールを捉えるためのスイングを習得していた。しかし、スイートスポットにボールが当たったか否かは、競技者やコーチの主観的な判断に任されるため、必ずしも効率的な練習とはいえない場合もあった。
【０００３】
これに対して、近年、マークがつけられた運動器具をカメラで撮影し、撮影された映像を解析してインパクトの状態を計測する手法が提案されており、この手法によれば、インパクトの状態を客観的に判定することができる。例えば、特許文献１では、ゴルフのクラブヘッドのフェースに複数のマークを設けてインパクト前後の映像をＣＣＤカメラ等で撮影し、撮影されたインパクト時の映像からフェース面上のインパクト位置を算出するシステムが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２４４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このようなシステムは、映像を撮影するためのカメラが必要であるため大がかりなものになってしまうためコストがかかり、また、撮影したい角度に合わせてカメラを配置する必要があるなど取り扱いにくいという問題がある。
【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、比較的簡単な構成で取り扱いが容易であるとともにインパクトの状態を客観的に判定することができるスイング分析装置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、角速度センサーと、前記運動器具の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と、前記角速度センサーの出力データに基づいて、前記インパクトのタイミングから所定時間内の所定の軸に対する角速度の変化量及び当該角速度の最大値の少なくとも一方を算出する角速度情報算出部と、前記角速度情報算出部の算出結果に基づいて、前記インパクトの状態を判定するインパクト状態判定部と、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、インパクト直後の運動器具の所定の軸に対する回転運動を捉えることができるので、運動器具に応じて所定の軸を適切に選択することにより、インパクトの状態を客観的に判定することができる。また、本発明のスイング分析装置によれば、カメラの代わりに角速度センサーを用いるので簡便な構成にすることができ、取り扱いも容易である。
【０００９】
（２）このスイング分析装置において、前記所定の軸は、前記運動器具のスイングの軸及び前記インパクトのタイミングでの前記運動器具の進行方向の軸の両方と直交する軸であるようにしてもよい。
【００１０】
例えば、運動器具がテニスラケットであれば、テニスラケットの長軸（中心軸）からずれた位置にボールが当たると、インパクトの直後に、テニスラケットの長軸（テニスラケットのスイングの軸及び進行方向の軸の両方と直交する軸）を回転軸とする回転運動が発生すると考えられる。この回転運動を捉えることで、インパクトの状態を精度よく判定することができる。
【００１１】
（３）このスイング分析装置において、前記所定の軸は、前記インパクトのタイミングでの前記運動器具の進行方向の軸であるようにしてもよい。
【００１２】
例えば、運動器具が野球のバットであれば、バットの長軸（中心軸）からずれた位置にボールが当たると、インパクトの直後に、バットの進行方向の軸を回転軸とする回転運動が発生すると考えられる。この回転運動を捉えることで、インパクトの状態を精度よく判定することができる。
【００１３】
（４）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、前記角速度センサーの出力データに基づいて、前記運動器具のスイングの軸に対する角速度の大きさの最大値を検出し、前記インパクトのタイミングとして、前記運動器具のスイングの軸に対する角速度の大きさが最大となるタイミングを検出するようにしてもよい。
【００１４】
一般に、運動器具のスイングの軸に対する角速度はインパクト直前に最大となると考えられるので、このスイング分析装置によれば、インパクトのタイミングを検出することができる。
【００１５】
（５）このスイング分析装置において、前記インパクト状態判定部は、前記運動器具のスイングの軸に対する角速度の大きさの最大値に応じて、前記インパクトの状態の判定基準を可変に設定するようにしてもよい。
【００１６】
一般に、運動器具のスイング速度が異なれば、同じ位置にボールが当たったとしても、発生する回転運動の大きさが異なると考えられる。このスイング分析装置によれば、スイング速度に応じた適切な判定基準にすることで、インパクトの状態を誤りなく判定することができる。
【００１７】
（６）このスイング分析装置において、前記インパクト状態判定部は、前記インパクトの状態を複数のレベルで判定するようにしてもよい。
【００１８】
このようにすれば、使用者は、ミートが成功したか失敗したかの情報だけでなく、失敗した場合にどの程度の失敗であったかといった情報を得ることができる。
【００１９】
（７）このスイング分析装置において、前記角速度センサーは、検出軸が前記所定の軸になるように前記運動器具に取り付けられるようにしてもよい。
【００２０】
このようにすれば、所定の軸が既知となるので、当該軸を算出する処理が不要になる。
【００２１】
（８）このスイング分析装置において、前記角速度センサーは、検出軸が前記運動器具のスイングの軸になるように前記運動器具に取り付けられるようにしてもよい。
【００２２】
このようにすれば、運動器具のスイングの軸が既知となるので、当該軸を算出する処理が不要になる。
【００２３】
（９）このスイング分析装置は、前記角速度センサーの出力データに基づいて、前記運動器具の姿勢を算出する姿勢算出部と、前記運動器具の姿勢の情報に基づいて、前記所定の軸及び前記運動器具のスイングの軸の少なくとも一方を算出する回転軸算出部と、をさらに含むようにしてもよい。
【００２４】
例えば、野球のバットのように握り方によって打球面が変化するため打球面を特定することができない運動器具では、運動器具を握る角度などにより、所定の軸（すなわち、ミートを失敗した場合に生じる運動器具の回転運動の回転軸）と角速度センサーの検出軸の位置関係はスイング毎に異なる。また、例えば、スイング時の運動器具の傾きなどにより、運動器具のスイングの軸と角速度センサーの検出軸の位置関係もスイング毎に異なる。このスイング分析装置によれば、運動器具の姿勢を算出することにより、運動器具を握る角度やスイング時の運動器具の傾きなどを制限しなくても、所定の軸や運動器具のスイングの軸を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【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】処理部による処理の一例を示すフローチャート図。
【図３】テニスラケットのスイングにおけるインパクト状態を判定する例の説明図。
【図４】ジャストミートした場合の角速度データの実測例を示す図。
【図５】ミートに失敗した場合の角速度データの実測例を示す図。
【図６】インパクト前後の期間の角速度データを拡大表示した図。
【図７】本実施形態のインパクトの状態を判定する具体例のフローチャート図。
【図８】バットのスイングにおけるインパクト状態を判定する例の説明図。
【図９】ゴルフクラブのスイングにおけるインパクト状態を判定する例の説明図。
【図１０】変形例１のインパクトの状態を判定する具体例のフローチャート図。
【図１１】変形例２のスイング分析装置の構成を示す図。
【図１２】変形例２の処理部による処理の一例を示すフローチャート図。
【図１３】変形例２のインパクトの状態を判定する具体例のフローチャート図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。
【００２７】
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、１又は複数のセンサー部１０とホスト端末２０を含んで構成されている。センサー部１０とホスト端末２０は無線接続されていてもよいし、有線接続されていてもよい。
【００２８】
センサー部１０は、スイング分析の対象となる運動器具に取り付けられる。本実施形態では、センサー部１０は、１又は複数の角速度センサー１００、データ処理部１１０、通信部１２０を含んで構成されている。
【００２９】
角速度センサー１００は、検出軸回りの角速度を検出し、検出した角速度の大きさに応じた信号（角速度データ）を出力する。
【００３０】
データ処理部１１０は、角速度センサー１００の出力データの同期を取り、当該データを時刻情報などと組合せたパケットにして通信部１２０に出力する処理を行う。さらに、データ処理部１１０は、角速度センサー１００のバイアス補正や温度補正の処理を行うようにしてもよい。なお、バイアス補正や温度補正の機能を角速度センサー１００に組み込んでもよい。
【００３１】
通信部１２０は、データ処理部１１０から受け取ったパケットデータをホスト端末２０に送信する処理を行う。
【００３２】
ホスト端末２０は、処理部（ＣＰＵ）２００、通信部２１０、操作部２２０、ＲＯＭ２３０、ＲＡＭ２４０、不揮発性メモリー２５０、表示部２６０を含んで構成されている。ホスト端末２０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。
【００３３】
通信部２１０は、センサー部１０から送信されたデータを受信し、処理部２００に送る処理を行う。
【００３４】
操作部２２０は、ユーザーからの操作データを取得し、処理部２００に送る処理を行う。操作部２２０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。
【００３５】
ＲＯＭ２３０は、処理部２００が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムや、アプリケーション機能を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶している。
【００３６】
ＲＡＭ２４０は、処理部２００の作業領域として用いられ、ＲＯＭ２３０から読み出されたプログラムやデータ、操作部２２０から入力されたデータ、処理部２００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。
【００３７】
不揮発性メモリー２５０は、処理部２００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。
【００３８】
表示部２６０は、処理部２００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２６０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２２０と表示部２６０の機能を実現するようにしてもよい。
【００３９】
処理部２００は、ＲＯＭ２４０に記憶されているプログラムに従って、センサー部１０から通信部２１０を介して受信したデータに対する各種の計算処理や、各種の制御処理（表示部２６０に対する表示制御等）を行う。
【００４０】
本実施形態では、処理部２００は、以下に説明するデータ取得部２０１、インパクト検出部２０２、角速度情報算出部２０３、インパクト状態判定部２０４として機能する。なお、本実施形態の処理部２００は、これらの一部の機能を省略した構成としてもよい。
【００４１】
データ取得部２０１は、通信部２１０を介して受信したセンサー部１０の出力データ（角速度データ）を取得する処理を行う。取得したデータは、例えばＲＡＭ２４０に記憶される。
【００４２】
インパクト検出部２０２は、運動器具のスイングにおけるインパクト（以下、単に「インパクト」という）のタイミングを検出する処理を行う。
【００４３】
角速度情報算出部２０３は、センサー部１０の出力データ（角速度データ）に基づいて、インパクトのタイミングから所定時間内の所定の軸（以下、「判定軸」という）に対する角速度の変化量及び当該角速度の最大値の少なくとも一方を算出する処理を行う。
【００４４】
インパクト状態判定部２０４は、角速度情報算出部２０３の算出結果に基づいて、インパクトの状態を判定する処理を行う。
【００４５】
なお、データ取得部２０１、インパクト検出部２０２、角速度情報算出部２０３、インパクト状態判定部２０４の全部又は一部は、センサー部１０にあってもよい。
【００４６】
図２は、処理部２００による処理の一例を示すフローチャート図である。まず、処理部２００は、データ取得部２０１として、センサー部１０から角速度データを取得する（Ｓ１０、角速度データ取得ステップ）。
【００４７】
次に、処理部２００は、インパクト検出部２０２として、インパクトのタイミングを検出する（Ｓ２０、インパクト検出ステップ）。例えば、処理部２００（インパクト検出部２０２）は、センサー部１０の出力データ（角速度データ）に基づいて、運動器具のスイングの軸（以下、「スイング軸」という）に対する角速度の大きさの最大値を検出し、インパクトのタイミングとして、スイング軸に対する角速度の大きさが最大となるタイミングを検出するようにしてもよい。
【００４８】
次に、処理部２００は、角速度情報算出部２０３として、Ｓ１０で取得した角速度データに基づいて、インパクトのタイミングから所定時間内の判定軸に対する角速度の変化量及び最大値の少なくとも一方を算出する（Ｓ３０、角速度情報算出ステップ）。ここで、判定軸としては、運動器具の形状やスイングの方向などに応じて、インパクト直後に発生する運動器具の回転運動の回転軸を適切に選択すればよい。例えば、インパクトのタイミングでの運動器具の進行方向の軸、又は、スイング軸及びインパクトのタイミングでの運動器具の進行方向の軸の両方と直交する軸を判定軸としてもよい。なお、センサー部１０を、いずれかの角速度センサー１００の検出軸が判定軸になるように運動器具に取り付けてもよい。また、センサー部１０を、いずれかの角速度センサー１００の検出軸がスイング軸になるように運動器具に取り付けてもよい。
【００４９】
最後に、処理部２００は、インパクト状態判定部２０４として、Ｓ３０における算出結果に基づいて、インパクトの状態を判定する（Ｓ４０、インパクト状態判定ステップ）。例えば、処理部２００（インパクト状態判定部２０４）は、スイング軸に対する角速度の大きさの最大値に応じて、インパクトの状態の判定基準を可変に設定するようにしてもよい。また、例えば、処理部２００（インパクト状態判定部２０４）は、インパクトの状態を複数のレベルで判定するようにしてもよい。そして、処理部２００は、例えば、インパクト状態の判定結果を表示部２６０に表示するようにしてもよいし、音声として出力してもよい。
【００５０】
２．具体例
次に、本実施形態の手法について、テニスラケットのスイングにおけるインパクト状態を判定する例を挙げて説明する。図３（Ａ）は、テニスラケット２のスイングにおいて、テニスラケット２の長軸（一点鎖線で示すz軸）上の位置にテニスボール３が当たった図を示している。一方、図３（Ｂ）は、テニスラケット２のスイングにおいて、テニスラケット２の長軸（一点鎖線で示すz軸）上から下方向にずれた位置にテニスボール３が当たった図を示している。テニスラケット２の長軸上の位置にテニスボール３が当たった場合（ジャストミートした場合）は長軸回りの回転はほとんど発生しないが、長軸上からずれた位置にテニスボール３が当たった場合（ミート失敗の場合）はインパクトの直後に長軸回りの回転（図３（Ｂ）の矢印）が発生する。従って、インパクト直後の長軸回りの角速度の変化量から長軸上にテニスボール３が当たったか否かを判定することができる。すなわち、テニスラケット２の長軸を判定軸と考えることができる。
【００５１】
また、インパクトのタイミングは、スイング軸回りの角速度から判断することができる。テニスラケットのスイングの場合、テニスラケット２の長軸と垂直かつ上向きの軸（図中y軸）をスイング軸と考えればよい。テニスラケットのスイングの場合、スイングを開始してからインパクトの瞬間まではスイング軸回りの角速度の絶対値が徐々に大きくなり、インパクトの瞬間、テニスラケット２にテニスボール３が当たることで、スイング軸回りの角速度の絶対値が小さくなる。すなわち、インパクトの直前にスイング軸回りの角速度の絶対値が最大であることからインパクトのタイミングを検出することができる。
【００５２】
そこで、スイング軸回りの角速度と判定軸回りの角速度を捉えるために、例えば、互いに直交する３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）方向の角速度をそれぞれ検出可能な３つの角速度センサーを含むセンサー部１０を、テニスラケット２のグリップエンドの位置に、例えば、ｘ軸が打球面と垂直になり、ｚ軸がテニスラケット２の長軸と一致するように取り付ける。これにより、ｙ軸（スイング軸）回りの角速度の最大値からインパクトのタイミングを検出することができるとともに、インパクト直後のｚ軸（判定軸）回りの角速度の変化量からインパクトの状態を判定することができる。なお、センサー部１０は、テニスラケット２のグリップエンドの位置に限らずスイングに支障を来さない任意の位置に取り付けることができる。
【００５３】
図４は、ジャストミートした場合の角速度データの実測例を示す図である。３０ｘ、３０ｙ、３０ｚは、それぞれ、ｘ軸回りの角速度データ、ｙ軸回りの角速度データ、ｚ軸回りの角速度データを示す。一方、図５は、ミートに失敗した場合の角速度データの実測例を示す図である。４０ｘ、４０ｙ、４０ｚは、それぞれ、ｘ軸回りの角速度データ、ｙ軸回りの角速度データ、ｚ軸回りの角速度データを示す。図４と図５を比較すると、インパクト直後のｚ軸回りの角速度の変化量に大きな差が見られ、ミートに失敗した場合の方が変化量が大きいことがわかる。なお、テニスラケット２の重量に応じて、ミートに失敗した際の角速度の変化量が変わる。例えばテニスラケット２の重量が軽ければ、ミートに失敗した時の角速度の変化量は大きくなり、一方、テニスラケットの重量が重ければミートに失敗した時の角速度の変化量は小さくなる。
【００５４】
図６は、図５におけるインパクト前後の期間の角速度データを拡大表示した図である。ｙ軸回りの角速度の絶対値が最大になる時刻ｔ０がインパクトのタイミングであり、その直後にｚ軸回りの角速度が大きく変化している。そこで、本実施形態では、インパクトのタイミングｔ０から所定時間Ｔ（例えば、０．０５秒）だけ経過した時刻ｔ１までの期間におけるｚ軸回りの角速度の変化量を算出する。具体的には、所定時間Ｔにおける、インパクトのタイミングｔ０でのｚ軸回りの角速度ω０に対する角速度変化量の最大値Δωｍａｘを算出する。そして、このΔωｍａｘの大きさからインパクトの状態を判定する。
【００５５】
図７に、処理部２００によるインパクトの状態を判定するフローチャートの具体例を示す。図７の例では、インパクトの状態を３段階のレベルにわけて判定する。まず、処理部２００は、データ取得期間が終了するまで（Ｓ１１２のＮ）、センサー部１０から新たな角速度データを周期的に取得する（Ｓ１１０）。データ取得期間は、少なくともインパクトの前後を含む所定期間であり、例えば、スイングを開始してから終了するまでの期間であってもよいし、さらに、スイング開始前の静止期間やスイング終了後の静止期間まで含むようにしてもよい。
【００５６】
次に、処理部２００は、Ｓ１１０で取得した角速度データに基づいて、ｙ軸（スイング軸）回りの角速度の絶対値が最大となるタイミング（インパクトのタイミング）を検出する（Ｓ１２０）。
【００５７】
次に、処理部２００は、ｙ軸（スイング軸）回りの最大角速度（角速度の絶対値の最大値）に基づいて、インパクト状態の判定レベル（判定基準）Ｌ１とＬ２を決定する（Ｓ１２２）。すなわち、ｙ軸（スイング軸）回りの最大角速度の大きさ（スイングの速さ）と、インパクト直後のｚ軸（判定軸）回りの角速度の変化量の大きさには相関があると考えられるので、スイングの速さに応じてインパクト状態の判定レベルＬ１とＬ２を可変に設定する。
【００５８】
次に、処理部２００は、Ｓ１２０で検出したインパクトのタイミングから所定時間Ｔにおけるｚ軸（判定軸）回りの最大角速度変化量Δωｍａｘを算出する（Ｓ１３０）。
【００５９】
そして、処理部２００は、ΔωｍａｘをステップＳ１２２で決定した判定レベルＬ１、Ｌ２と比較し、Δωｍａｘ＜Ｌ１であれば（Ｓ１４０のＹ）、ミート成功（例えば、ジャストミート）と判定する（Ｓ１４２）。また、処理部２００は、Ｌ１≦Δωｍａｘ＜Ｌ２であれば（Ｓ１４０のＮかつＳ１４４のＹ）、ミート失敗（レベル１）（例えば、ジャストミートから少しずれた）と判定する（Ｓ１４６）。また、処理部２００は、Δωｍａｘ≧Ｌ２であれば（Ｓ１４０のＮかつＳ１４４のＮ）、ミート失敗（レベル２）（例えば、ジャストミートからかなりずれた）と判定する（Ｓ１４８）。このように、複数の判定レベルを設定することで、使用者は、ミートが成功したか失敗したかの情報だけでなく、失敗した場合にどの程度の失敗であったかといった情報を得ることができる。
【００６０】
なお、図７のフローチャートのＳ１１０とＳ１１２は、図２のフローチャートのＳ１０（角速度データ取得ステップ）に対応する。また、図７のフローチャートのＳ１２０は、図２のフローチャートのＳ２０（インパクト検出ステップ）に対応する。また、図７のフローチャートのＳ１３０は、図２のフローチャートのＳ３０（角速度情報算出ステップ）に対応する。また、図７のフローチャートのＳ１４０、Ｓ１４２、Ｓ１４４、Ｓ１４６、Ｓ１４８は、図２のフローチャートのＳ４０（インパクト状態判定ステップ）に対応する。
【００６１】
なお、本実施形態では、スイング軸と判定軸がいずれかの角速度センサー１００の検出軸とそれぞれ一致するものとして説明したが、センサー部１０の取り付け位置や取り付け角度によっては、これらが一致しない場合もある。そのような場合は、あらかじめ作成した補正パラメーターを用いて、スイング軸や判定軸と検出軸とのずれを補正するようにしてもよい。
【００６２】
以上では、運動器具がテニスラケットである場合を例に挙げて本実施形態の手法を説明したが、その他の運動器具についても、スイング軸と判定軸を運動器具に合わせて適切に定義すれば、本実施形態の手法を適用することができる。
【００６３】
例えば、図８（Ａ）は、野球のバット４のスイングにおいて、バット４の長軸（一点鎖線で示すz軸）上の位置にボール５が当たった図を示している。一方、図８（Ｂ）は、バット４のスイングにおいて、バット４の長軸（一点鎖線で示すz軸）上から上方向にずれた位置にボール５が当たった図を示している。バット４の長軸上の位置にボール５が当たった場合（ジャストミートした場合）は長軸とスイング軸の両方に直交する軸（バット４の進行方向のx軸）の回りの回転はほとんど発生しないが、長軸上からずれた位置にボール５が当たった場合（ミート失敗の場合）はインパクトの直後にバット４の進行方向の軸回りの回転（図８（Ｂ）の矢印）が発生する。従って、インパクト直後のバット４の進行方向の軸回りの角速度の変化量から長軸上にテニスボール３が当たったか否かを判定することができる。すなわち、バット４の進行方向の軸を判定軸と考えることができる。また、インパクトのタイミングは、テニスラケットの場合と同様に、スイング軸回りの角速度から判断することができる。
【００６４】
そこで、スイング軸回りの角速度と判定軸回りの角速度を捉えるために、例えば、互いに直交する３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）方向の角速度をそれぞれ検出可能な３つの角速度センサーを含むセンサー部１０を、バット４のグリップエンドの位置に、例えば、ｚ軸がバット４の長軸と一致するように取り付ける。そして、被験者が、インパクトの瞬間にｘ軸、ｙ軸がそれぞれ判定軸、スイング軸と一致するようにバット４を握ってスイングすることで、ｙ軸（スイング軸）回りの角速度データからインパクトのタイミングを検出することができるとともに、インパクト直後のｘ軸（判定軸）回りの角速度データからインパクトの状態を判定することができる。なお、センサー部１０は、バット４のグリップエンドの位置に限らずスイングに支障を来さない任意の位置に取り付けることができる。
【００６５】
また、例えば、図９（Ａ）は、ゴルフクラブ６のスイングにおいて、ゴルフクラブ６のヘッドの中心軸（一点鎖線で示すz軸）上の位置にゴルフボール７が当たった図を示している。一方、図９（Ｂ）は、ゴルフクラブ６のスイングにおいて、ゴルフクラブ６のヘッドの中心軸（一点鎖線で示すz軸）上から左方向にずれた位置にゴルフボール７が当たった図を示している。ゴルフクラブ６のヘッドの中心軸上の位置にゴルフボール７が当たった場合（ジャストミートした場合）は中心軸回りの回転はほとんど発生しないが、中心軸上からずれた位置にゴルフボール７が当たった場合（ミート失敗の場合）はインパクトの直後に中心軸回りの回転（図９（Ｂ）の矢印）が発生する。従って、インパクト直後のゴルフクラブ６のヘッドの中心軸回りの角速度の変化量から中心軸上にゴルフボール７が当たったか否かを判定することができる。すなわち、ゴルフクラブ６のヘッドの中心軸を判定軸と考えることができる。また、インパクトのタイミングは、テニスラケットの場合と同様に、スイング軸回りの角速度から判断することができる。
【００６６】
そこで、スイング軸回りの角速度と判定軸回りの角速度を捉えるために、例えば、互いに直交する３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）方向の角速度をそれぞれ検出可能な３つの角速度センサーを含むセンサー部１０を、ゴルフクラブ６のヘッドに、例えば、ｘ軸が打球面と垂直になり、ｚ軸がゴルフクラブ６のヘッドの中心軸と一致するように取り付ける。これにより、ｙ軸（スイング軸）回りの角速度データからインパクトのタイミングを検出することができるとともに、インパクト直後のｚ軸（判定軸）回りの角速度データからインパクトの状態を判定することができる。なお、センサー部１０は、ゴルフクラブ６のヘッドに限らずスイングに支障を来さない任意の位置に取り付けることができる。
【００６７】
以上に説明したように、本実施形態のスイング分析装置によれば、インパクト直後の所定時間における判定軸に対する角速度の最大変化量を算出することで、インパクトにより生じる運動器具の回転運動を捉えることができる。従って、運動器具に応じて判定軸を適切に選択することにより、インパクトの状態を客観的に判定することができる。また、本実施形態のスイング分析装置によれば、従来のシステムで用いられるカメラの代わりに角速度センサーを用いるので、より簡便な構成にすることができ、取り扱いも容易である。
【００６８】
３．変形例
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。
【００６９】
３−１．変形例１
図７のフローチャートでは、インパクトのタイミングから所定時間Ｔにおけるｚ軸（判定軸）回りの最大角速度変化量Δωｍａｘを判定レベルＬ１、Ｌ２と比較することで、インパクトの状態を判定しているが、変形例１のスイング分析装置では、インパクトのタイミングから所定時間Ｔにおけるｚ軸（判定軸）回りの最大角速度（角速度の絶対値の最大値）に基づいて、インパクトの状態を判定する。例えば、図６に示した角速度データの場合、インパクトのタイミングｔ０から所定時間Ｔにおける、最大角速度ωｍａｘを算出する。そして、このωｍａｘの大きさからインパクトの状態を判定する。
【００７０】
図１０に、テニスラケットのスイングにおける、変形例１の処理部によるインパクトの状態を判定するフローチャートの具体例を示す。図１０の例では、インパクトの状態を３段階のレベルにわけて判定する。図１０において、Ｓ１１０、Ｓ１２０、Ｓ１２２の処理は、図７と同じであるため、説明を省略する。処理部２００は、Ｓ１２０で検出したインパクトのタイミングから所定時間Ｔにおけるｚ軸（判定軸）回りの最大角速度ωｍａｘを算出する（Ｓ１３２）。
【００７１】
そして、処理部２００は、ωｍａｘをステップＳ１２２で決定した判定レベルＬ１、Ｌ２と比較し、ωｍａｘ＜Ｌ１であれば（Ｓ１４１のＹ）、ミート成功（例えば、ジャストミート）と判定する（Ｓ１４２）。また、処理部２００は、Ｌ１≦ωｍａｘ＜Ｌ２であれば（Ｓ１４１のＮかつＳ１４５のＹ）、ミート失敗（レベル１）（例えば、ジャストミートから少しずれた）と判定する（Ｓ１４６）。また、処理部２００は、ωｍａｘ≧Ｌ２であれば（Ｓ１４１のＮかつＳ１４５のＮ）、ミート失敗（レベル２）（例えば、ジャストミートからかなりずれた）と判定する（Ｓ１４８）。
【００７２】
このように、インパクト直後の所定時間における運動器具の判定軸に対する角速度の最大値を算出することで、インパクトにより生じる運動器具の回転運動を捉えることができる。
【００７３】
３−２．変形例２
本実施形態では、スイング軸と判定軸がいずれかの角速度センサー１００の検出軸とそれぞれ一致するものとして説明したが、運動器具の形状やスイングの状態によってはこれらが一致しない場合もある。例えば、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示したように、テニスラケットのグリップエンドにセンサー部１０を取り付けた場合、スイング面に対して打球面を垂直に保ったままスイングをするとｙ軸と判定軸が一致するが、打球面が傾いたままスイングをすると両者が一致しない場合もある。また、野球のバットのような打球面を特定することができない運動器具の場合、運動器具を握る角度を決めないと、スイング軸と判定軸の少なくとも一方が角速度センサー１００の検出軸と一致しない場合もある。そこで、変形例２のスイング分析装置では、運動器具の姿勢変化からスイング軸や判定軸を算出してインパクトの状態を判定する。
【００７４】
図１１は、変形例２のスイング分析装置の構成を示す図である。変形例２のスイング分析装置１では、処理部２００が運動器具の姿勢を算出するために、センサー部１０は、例えば、３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）方向の角速度をそれぞれ検出する３つの角速度センサー１００を含む。また、処理部２００は、データ取得部２０１、インパクト検出部２０２、角速度情報算出部２０３、インパクト状態判定部２０４として機能するとともに、さらに、姿勢算出部２０５と回転軸算出部２０６として機能する。
【００７５】
姿勢算出部２０５は、センサー部１０の出力データ（３軸分の角速度データ）に基づいて、運動器具の姿勢を算出する処理を行う。回転軸算出部２０６は、姿勢算出部２０５が算出した運動器具の姿勢の情報に基づいて、判定軸及びスイング軸の少なくとも一方を算出する処理を行う。変形例２のスイング分析装置におけるその他の構成については図１と同じであり、その説明を省略する。
【００７６】
なお、データ取得部２０１、インパクト検出部２０２、角速度情報算出部２０３、インパクト状態判定部２０４、姿勢算出部２０５、回転軸算出部２０６の全部又は一部は、センサー部１０にあってもよい。
【００７７】
図１２は、変形例２のスイング分析装置１における処理部２００による処理の一例を示すフローチャート図である。まず、処理部２００は、データ取得部２０１として、センサー部１０から角速度データを取得する（Ｓ１０、角速度データ取得ステップ）。
【００７８】
次に、処理部２００は、姿勢算出部２０５として、Ｓ１０で取得した角速度データに基づいて、運動器具の姿勢を算出する（Ｓ１４、姿勢算出ステップ）。センサー部１０は運動器具に固定されているので、運動器具の姿勢としてセンサー部１０の姿勢を算出してもよい。
【００７９】
次に、処理部２００は、回転軸検出部２０６として、判定軸及びスイング軸の少なくとも一方を算出する（Ｓ１６、回転軸算出ステップ）。
【００８０】
次に、処理部２００は、インパクト検出部２０２として、インパクトのタイミングを検出する（Ｓ２０、インパクト検出ステップ）。例えば、処理部２００（インパクト検出部２０２）は、Ｓ１６で算出したスイング軸に対する角速度の大きさ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。
【００８１】
次に、処理部２００は、角速度情報算出部２０３として、Ｓ１０で取得した角速度データに基づいて、インパクトのタイミングから所定時間内の判定軸回りの角速度の変化量及び最大値の少なくとも一方を算出する（Ｓ３０、角速度情報算出ステップ）。例えば、処理部２００（角速度情報算出部２０３）は、Ｓ１６で算出した判定軸に対して角速度の変化量及び最大値の少なくとも一方を算出する。
【００８２】
最後に、処理部２００は、インパクト状態判定部２０４として、Ｓ３０における算出結果に基づいて、インパクトの状態を判定する（Ｓ４０、インパクト状態判定ステップ）。
【００８３】
図１３に、変形例２の処理部２００によるインパクトの状態を判定するフローチャートの具体例を示す。図１３の例では、インパクトの状態を３段階のレベルにわけて判定する。まず、処理部２００は、データ取得期間が終了するまで（Ｓ２１２のＮ）、センサー部１０から新たな３軸角速度データを周期的に取得する（Ｓ２１０）。
【００８４】
次に、処理部２００は、Ｓ２１０で取得した３軸角速度データに基づいて、センサー部１０の姿勢を算出する（Ｓ２１４）。例えば、ｘｙｚ座標系でのセンサー部１０の初期姿勢を適当に定義しておき、３軸角速度データの時系列からｘｙｚ座標系でのセンサー部１０の初期姿勢からの姿勢変化を積算して姿勢を算出する。なお、センサー部１０に３軸の加速度センサーを設けて、運動器具の静止時における重力加速度の方向を検出して初期姿勢を決定してもよい。
【００８５】
次に、処理部２００は、Ｓ２１４で算出したセンサー部１０の姿勢の情報に基づいて、スイング軸と判定軸を算出する（Ｓ２１６）。例えば、ｘｙｚ座標系でのセンサー部１０の姿勢変化から、スイングによるセンサー部１０の回転運動の中心軸を算出する。この中心軸がスイング軸になる。また、インパクトによってｘｙｚ座標系でのセンサー部１０の姿勢が変化するので、この姿勢変化の方向から判定軸を算出することができる。
【００８６】
次に、処理部２００は、Ｓ２１０で取得した３軸角速度データに基づいて、スイング軸回りの角速度と判定軸回りの角速度を算出する（Ｓ２２０）。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸に対する角速度データとｘｙｚ座標系におけるスイング軸と判定軸がわかっているので、既知の計算により、スイング軸回りの角速度と判定軸回りの角速度を算出することができる。
【００８７】
次に、処理部２００は、スイング軸回りの角速度の絶対値が最大となるタイミング（インパクトのタイミング）を検出する（Ｓ２２２）。
【００８８】
次に、処理部２００は、スイング軸回りの最大角速度（角速度の絶対値の最大値）に基づいて、インパクト状態の判定レベルＬ１とＬ２を決定する（Ｓ２２４）。
【００８９】
次に、処理部２００は、Ｓ２２２で検出したインパクトのタイミングから所定時間Ｔにおける判定軸回りの最大角速度変化量Δωｍａｘを算出する（Ｓ２３０）。
【００９０】
そして、処理部２００は、ΔωｍａｘをステップＳ２２４で決定した判定レベルＬ１、Ｌ２と比較し、Δωｍａｘ＜Ｌ１であれば（Ｓ２４０のＹ）、ミート成功（例えば、ジャストミート）と判定する（Ｓ２４２）。また、処理部２００は、Ｌ１≦Δωｍａｘ＜Ｌ２であれば（Ｓ２４０のＮかつＳ２４４のＹ）、ミート失敗（レベル１）（例えば、ジャストミートから少しずれた）と判定する（Ｓ２４６）。また、処理部２００は、Δωｍａｘ≧Ｌ２であれば（Ｓ２４０のＮかつＳ２４４のＮ）、ミート失敗（レベル２）（例えば、ジャストミートからかなりずれた）と判定する（Ｓ２４８）。
【００９１】
このように、センサー部１０（すなわち、運動器具の姿勢）を算出することで、運動器具の形状やスイングの状態によらずスイング軸と判定軸を算出することができるので、インパクトの状態を精度よく判定することができる。
【００９２】
なお、図１３のフローチャートのＳ２１０とＳ２１２は、図１２のフローチャートのＳ１０（角速度データ取得ステップ）に対応する。また、図１３のフローチャートのＳ２１４は、図１２のフローチャートのＳ１４（姿勢算出ステップ）に対応する。また、図１３のフローチャートのＳ２１６は、図１２のフローチャートのＳ１６（回転軸算出ステップ）に対応する。また、図１３のフローチャートのＳ２２０、Ｓ２２２は、図１２のフローチャートのＳ２０（インパクト検出ステップ）に対応する。また、図１３のフローチャートのＳ２３０は、図１２のフローチャートのＳ３０（角速度情報算出ステップ）に対応する。また、図１３のフローチャートのＳ２４０、Ｓ２４２、Ｓ２４４、Ｓ２４６、Ｓ２４８は、図１２のフローチャートのＳ４０（インパクト状態判定ステップ）に対応する。
【００９３】
３−３．その他の変形例
例えば、図１に示したように、本実施形態のスイング分析装置は、センサー部１０とホスト端末２０が無線又は有線で接続されているが、センサー部１０とホスト端末２０に、そえぞれメモリーカードのインターフェース部を設け、センサー部１０が角速度センサー１００の出力データをメモリーカードに書き込み、ホスト端末２０が当該メモリーカードからデータを読み出してインパクト状態の判定処理を行うようにしてもよい。あるいは、ホスト端末２０の処理部２００の機能をセンサー部１０に組み込んでもよい。
【００９４】
また、本実施形態のスイング分析装置では、処理部２００が必要な角速度データをすべて取得した後、インパクト状態の判定処理を行っているが、処理部２００が角速度データを取得する毎に、インパクト状態の判定処理をリアルタイムに行うようにしてもよい。
【００９５】
また、本実施形態のスイング分析装置では、スイング軸回りの角速度に基づいてインパクトのタイミングを検出しているが、加速度センサーを、例えば検出軸が打球面と垂直になるように運動器具に取り付け、当該加速度センサーの出力データに基づいて、例えば最大加速度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。打球面が特定できない運動器具の場合は、３軸加速度センサーを運動器具に取り付け（取り付け位置によっては２軸加速度センサーでもよい）、運動器具の所定位置における加速度ベクトルを算出し、当該加速度ベクトルの大きさに基づいて、インパクトのタイミングを検出することができる。
【００９６】
また、本実施形態のスイング分析装置では、インパクト直後の判定軸回りの角速度に基づいて、インパクト状態を判定しているが、ボールがスイートスポットに当たったか否かまで正確に判定できない場合もあり得る。例えば、テニスラケットのスイングの場合、テニスラケットの長軸上のどの位置にボールが当たっても判定軸回りの角速度の変化量は小さいため、ミート成功と判定される可能性がある。一般に、ボールが当たる位置がスイートスポットを外れた場合、運動器具に発生する振動が大きくなると考えられる。そして、この振動の大きさは、インパクト直後のスイング軸回りの角速度の変化から検出できると考えられる。そこで、インパクト直後の判定軸回りの角速度とスイング軸回りの角速度に基づいて、スイートスポットに当たったか否か、あるいは、スイートスポットからどの程度離れた位置にボールが当たったかを判定するようにしてもよい。
【００９７】
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】
【００９８】
１ スイング分析装置、２ テニスラケット、３ テニスボール、４ バット、５ ボール、６ ゴルフクラブ、７ ゴルフボール、１０ センサー部、２０ ホスト端末、１００ 角速度センサー、１１０ データ処理部、１２０ 通信部、２００ 処理部（ＣＰＵ）、２０１ データ取得部、２０２ インパクト検出部、２０３ 角速度情報算出部、２０４ インパクト状態判定部、２０５ 姿勢算出部、２０６ 回転軸算出部、２１０ 通信部、２２０ 操作部、２３０ ＲＯＭ、２４０ ＲＡＭ、２５０ 不揮発性メモリー、２６０ 表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイング分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
テニス、野球、ゴルフなどのスポーツでは、運動器具（打球具）のスイートスポットでボールを捉えることでボールの速度や飛距離を伸ばし、競技力を向上させることができる。これまでは、競技者は、スイングの練習を繰り返し行うことで、スイートスポットでボールを捉えるためのスイングを習得していた。しかし、スイートスポットにボールが当たったか否かは、競技者やコーチの主観的な判断に任されるため、必ずしも効率的な練習とはいえない場合もあった。
【０００３】
これに対して、近年、マークがつけられた運動器具をカメラで撮影し、撮影された映像を解析してインパクトの状態を計測する手法が提案されており、この手法によれば、インパクトの状態を客観的に判定することができる。例えば、特許文献１では、ゴルフのクラブヘッドのフェースに複数のマークを設けてインパクト前後の映像をＣＣＤカメラ等で撮影し、撮影されたインパクト時の映像からフェース面上のインパクト位置を算出するシステムが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２４４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このようなシステムは、映像を撮影するためのカメラが必要であるため大がかりなものになってしまうためコストがかかり、また、撮影したい角度に合わせてカメラを配置する必要があるなど取り扱いにくいという問題がある。
【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、比較的簡単な構成で取り扱いが容易であるとともにインパクトの状態を客観的に判定することができるスイング分析装置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、角速度センサーと、前記運動器具の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と、前記角速度センサーの出力データに基づいて、前記インパクトのタイミングから所定時間内の所定の軸に対する角速度の変化量及び当該角速度の最大値の少なくとも一方を算出する角速度情報算出部と、前記角速度情報算出部の算出結果に基づいて、前記インパクトの状態を判定するインパクト状態判定部と、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、インパクト直後の運動器具の所定の軸に対する回転運動を捉えることができるので、運動器具に応じて所定の軸を適切に選択することにより、インパクトの状態を客観的に判定することができる。また、本発明のスイング分析装置によれば、カメラの代わりに角速度センサーを用いるので簡便な構成にすることができ、取り扱いも容易である。
【０００９】
（２）このスイング分析装置において、前記所定の軸は、前記運動器具のスイングの軸及び前記インパクトのタイミングでの前記運動器具の進行方向の軸の両方と直交する軸であるようにしてもよい。
【００１０】
例えば、運動器具がテニスラケットであれば、テニスラケットの長軸（中心軸）からずれた位置にボールが当たると、インパクトの直後に、テニスラケットの長軸（テニスラケットのスイングの軸及び進行方向の軸の両方と直交する軸）を回転軸とする回転運動が発生すると考えられる。この回転運動を捉えることで、インパクトの状態を精度よく判定することができる。
【００１１】
（３）このスイング分析装置において、前記所定の軸は、前記インパクトのタイミングでの前記運動器具の進行方向の軸であるようにしてもよい。
【００１２】
例えば、運動器具が野球のバットであれば、バットの長軸（中心軸）からずれた位置にボールが当たると、インパクトの直後に、バットの進行方向の軸を回転軸とする回転運動が発生すると考えられる。この回転運動を捉えることで、インパクトの状態を精度よく判定することができる。
【００１３】
（４）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、前記角速度センサーの出力データに基づいて、前記運動器具のスイングの軸に対する角速度の大きさの最大値を検出し、前記インパクトのタイミングとして、前記運動器具のスイングの軸に対する角速度の大きさが最大となるタイミングを検出するようにしてもよい。
【００１４】
一般に、運動器具のスイングの軸に対する角速度はインパクト直前に最大となると考えられるので、このスイング分析装置によれば、インパクトのタイミングを検出することができる。
【００１５】
（５）このスイング分析装置において、前記インパクト状態判定部は、前記運動器具のスイングの軸に対する角速度の大きさの最大値に応じて、前記インパクトの状態の判定基準を可変に設定するようにしてもよい。
【００１６】
一般に、運動器具のスイング速度が異なれば、同じ位置にボールが当たったとしても、発生する回転運動の大きさが異なると考えられる。このスイング分析装置によれば、スイング速度に応じた適切な判定基準にすることで、インパクトの状態を誤りなく判定することができる。
【００１７】
（６）このスイング分析装置において、前記インパクト状態判定部は、前記インパクトの状態を複数のレベルで判定するようにしてもよい。
【００１８】
このようにすれば、使用者は、ミートが成功したか失敗したかの情報だけでなく、失敗した場合にどの程度の失敗であったかといった情報を得ることができる。
【００１９】
（７）このスイング分析装置において、前記角速度センサーは、検出軸が前記所定の軸になるように前記運動器具に取り付けられるようにしてもよい。
【００２０】
このようにすれば、所定の軸が既知となるので、当該軸を算出する処理が不要になる。
【００２１】
（８）このスイング分析装置において、前記角速度センサーは、検出軸が前記運動器具のスイングの軸になるように前記運動器具に取り付けられるようにしてもよい。
【００２２】
このようにすれば、運動器具のスイングの軸が既知となるので、当該軸を算出する処理が不要になる。
【００２３】
（９）このスイング分析装置は、前記角速度センサーの出力データに基づいて、前記運動器具の姿勢を算出する姿勢算出部と、前記運動器具の姿勢の情報に基づいて、前記所定の軸及び前記運動器具のスイングの軸の少なくとも一方を算出する回転軸算出部と、をさらに含むようにしてもよい。
【００２４】
例えば、野球のバットのように握り方によって打球面が変化するため打球面を特定することができない運動器具では、運動器具を握る角度などにより、所定の軸（すなわち、ミートを失敗した場合に生じる運動器具の回転運動の回転軸）と角速度センサーの検出軸の位置関係はスイング毎に異なる。また、例えば、スイング時の運動器具の傾きなどにより、運動器具のスイングの軸と角速度センサーの検出軸の位置関係もスイング毎に異なる。このスイング分析装置によれば、運動器具の姿勢を算出することにより、運動器具を握る角度やスイング時の運動器具の傾きなどを制限しなくても、所定の軸や運動器具のスイングの軸を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【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】処理部による処理の一例を示すフローチャート図。
【図３】テニスラケットのスイングにおけるインパクト状態を判定する例の説明図。
【図４】ジャストミートした場合の角速度データの実測例を示す図。
【図５】ミートに失敗した場合の角速度データの実測例を示す図。
【図６】インパクト前後の期間の角速度データを拡大表示した図。
【図７】本実施形態のインパクトの状態を判定する具体例のフローチャート図。
【図８】バットのスイングにおけるインパクト状態を判定する例の説明図。
【図９】ゴルフクラブのスイングにおけるインパクト状態を判定する例の説明図。
【図１０】変形例１のインパクトの状態を判定する具体例のフローチャート図。
【図１１】変形例２のスイング分析装置の構成を示す図。
【図１２】変形例２の処理部による処理の一例を示すフローチャート図。
【図１３】変形例２のインパクトの状態を判定する具体例のフローチャート図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。
【００２７】
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、１又は複数のセンサー部１０とホスト端末２０を含んで構成されている。センサー部１０とホスト端末２０は無線接続されていてもよいし、有線接続されていてもよい。
【００２８】
センサー部１０は、スイング分析の対象となる運動器具に取り付けられる。本実施形態では、センサー部１０は、１又は複数の角速度センサー１００、データ処理部１１０、通信部１２０を含んで構成されている。
【００２９】
角速度センサー１００は、検出軸回りの角速度を検出し、検出した角速度の大きさに応じた信号（角速度データ）を出力する。
【００３０】
データ処理部１１０は、角速度センサー１００の出力データの同期を取り、当該データを時刻情報などと組合せたパケットにして通信部１２０に出力する処理を行う。さらに、データ処理部１１０は、角速度センサー１００のバイアス補正や温度補正の処理を行うようにしてもよい。なお、バイアス補正や温度補正の機能を角速度センサー１００に組み込んでもよい。
【００３１】
通信部１２０は、データ処理部１１０から受け取ったパケットデータをホスト端末２０に送信する処理を行う。
【００３２】
ホスト端末２０は、処理部（ＣＰＵ）２００、通信部２１０、操作部２２０、ＲＯＭ２３０、ＲＡＭ２４０、不揮発性メモリー２５０、表示部２６０を含んで構成されている。ホスト端末２０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。
【００３３】
通信部２１０は、センサー部１０から送信されたデータを受信し、処理部２００に送る処理を行う。
【００３４】
操作部２２０は、ユーザーからの操作データを取得し、処理部２００に送る処理を行う。操作部２２０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。
【００３５】
ＲＯＭ２３０は、処理部２００が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムや、アプリケーション機能を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶している。
【００３６】
ＲＡＭ２４０は、処理部２００の作業領域として用いられ、ＲＯＭ２３０から読み出されたプログラムやデータ、操作部２２０から入力されたデータ、処理部２００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。
【００３７】
不揮発性メモリー２５０は、処理部２００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。
【００３８】
表示部２６０は、処理部２００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２６０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２２０と表示部２６０の機能を実現するようにしてもよい。
【００３９】
処理部２００は、ＲＯＭ２４０に記憶されているプログラムに従って、センサー部１０から通信部２１０を介して受信したデータに対する各種の計算処理や、各種の制御処理（表示部２６０に対する表示制御等）を行う。
【００４０】
本実施形態では、処理部２００は、以下に説明するデータ取得部２０１、インパクト検出部２０２、角速度情報算出部２０３、インパクト状態判定部２０４として機能する。なお、本実施形態の処理部２００は、これらの一部の機能を省略した構成としてもよい。
【００４１】
データ取得部２０１は、通信部２１０を介して受信したセンサー部１０の出力データ（角速度データ）を取得する処理を行う。取得したデータは、例えばＲＡＭ２４０に記憶される。
【００４２】
インパクト検出部２０２は、運動器具のスイングにおけるインパクト（以下、単に「インパクト」という）のタイミングを検出する処理を行う。
【００４３】
角速度情報算出部２０３は、センサー部１０の出力データ（角速度データ）に基づいて、インパクトのタイミングから所定時間内の所定の軸（以下、「判定軸」という）に対する角速度の変化量及び当該角速度の最大値の少なくとも一方を算出する処理を行う。
【００４４】
インパクト状態判定部２０４は、角速度情報算出部２０３の算出結果に基づいて、インパクトの状態を判定する処理を行う。
【００４５】
なお、データ取得部２０１、インパクト検出部２０２、角速度情報算出部２０３、インパクト状態判定部２０４の全部又は一部は、センサー部１０にあってもよい。
【００４６】
図２は、処理部２００による処理の一例を示すフローチャート図である。まず、処理部２００は、データ取得部２０１として、センサー部１０から角速度データを取得する（Ｓ１０、角速度データ取得ステップ）。
【００４７】
次に、処理部２００は、インパクト検出部２０２として、インパクトのタイミングを検出する（Ｓ２０、インパクト検出ステップ）。例えば、処理部２００（インパクト検出部２０２）は、センサー部１０の出力データ（角速度データ）に基づいて、運動器具のスイングの軸（以下、「スイング軸」という）に対する角速度の大きさの最大値を検出し、インパクトのタイミングとして、スイング軸に対する角速度の大きさが最大となるタイミングを検出するようにしてもよい。
【００４８】
次に、処理部２００は、角速度情報算出部２０３として、Ｓ１０で取得した角速度データに基づいて、インパクトのタイミングから所定時間内の判定軸に対する角速度の変化量及び最大値の少なくとも一方を算出する（Ｓ３０、角速度情報算出ステップ）。ここで、判定軸としては、運動器具の形状やスイングの方向などに応じて、インパクト直後に発生する運動器具の回転運動の回転軸を適切に選択すればよい。例えば、インパクトのタイミングでの運動器具の進行方向の軸、又は、スイング軸及びインパクトのタイミングでの運動器具の進行方向の軸の両方と直交する軸を判定軸としてもよい。なお、センサー部１０を、いずれかの角速度センサー１００の検出軸が判定軸になるように運動器具に取り付けてもよい。また、センサー部１０を、いずれかの角速度センサー１００の検出軸がスイング軸になるように運動器具に取り付けてもよい。
【００４９】
最後に、処理部２００は、インパクト状態判定部２０４として、Ｓ３０における算出結果に基づいて、インパクトの状態を判定する（Ｓ４０、インパクト状態判定ステップ）。例えば、処理部２００（インパクト状態判定部２０４）は、スイング軸に対する角速度の大きさの最大値に応じて、インパクトの状態の判定基準を可変に設定するようにしてもよい。また、例えば、処理部２００（インパクト状態判定部２０４）は、インパクトの状態を複数のレベルで判定するようにしてもよい。そして、処理部２００は、例えば、インパクト状態の判定結果を表示部２６０に表示するようにしてもよいし、音声として出力してもよい。
【００５０】
２．具体例
次に、本実施形態の手法について、テニスラケットのスイングにおけるインパクト状態を判定する例を挙げて説明する。図３（Ａ）は、テニスラケット２のスイングにおいて、テニスラケット２の長軸（一点鎖線で示すz軸）上の位置にテニスボール３が当たった図を示している。一方、図３（Ｂ）は、テニスラケット２のスイングにおいて、テニスラケット２の長軸（一点鎖線で示すz軸）上から下方向にずれた位置にテニスボール３が当たった図を示している。テニスラケット２の長軸上の位置にテニスボール３が当たった場合（ジャストミートした場合）は長軸回りの回転はほとんど発生しないが、長軸上からずれた位置にテニスボール３が当たった場合（ミート失敗の場合）はインパクトの直後に長軸回りの回転（図３（Ｂ）の矢印）が発生する。従って、インパクト直後の長軸回りの角速度の変化量から長軸上にテニスボール３が当たったか否かを判定することができる。すなわち、テニスラケット２の長軸を判定軸と考えることができる。
【００５１】
また、インパクトのタイミングは、スイング軸回りの角速度から判断することができる。テニスラケットのスイングの場合、テニスラケット２の長軸と垂直かつ上向きの軸（図中y軸）をスイング軸と考えればよい。テニスラケットのスイングの場合、スイングを開始してからインパクトの瞬間まではスイング軸回りの角速度の絶対値が徐々に大きくなり、インパクトの瞬間、テニスラケット２にテニスボール３が当たることで、スイング軸回りの角速度の絶対値が小さくなる。すなわち、インパクトの直前にスイング軸回りの角速度の絶対値が最大であることからインパクトのタイミングを検出することができる。
【００５２】
そこで、スイング軸回りの角速度と判定軸回りの角速度を捉えるために、例えば、互いに直交する３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）方向の角速度をそれぞれ検出可能な３つの角速度センサーを含むセンサー部１０を、テニスラケット２のグリップエンドの位置に、例えば、ｘ軸が打球面と垂直になり、ｚ軸がテニスラケット２の長軸と一致するように取り付ける。これにより、ｙ軸（スイング軸）回りの角速度の最大値からインパクトのタイミングを検出することができるとともに、インパクト直後のｚ軸（判定軸）回りの角速度の変化量からインパクトの状態を判定することができる。なお、センサー部１０は、テニスラケット２のグリップエンドの位置に限らずスイングに支障を来さない任意の位置に取り付けることができる。
【００５３】
図４は、ジャストミートした場合の角速度データの実測例を示す図である。３０ｘ、３０ｙ、３０ｚは、それぞれ、ｘ軸回りの角速度データ、ｙ軸回りの角速度データ、ｚ軸回りの角速度データを示す。一方、図５は、ミートに失敗した場合の角速度データの実測例を示す図である。４０ｘ、４０ｙ、４０ｚは、それぞれ、ｘ軸回りの角速度データ、ｙ軸回りの角速度データ、ｚ軸回りの角速度データを示す。図４と図５を比較すると、インパクト直後のｚ軸回りの角速度の変化量に大きな差が見られ、ミートに失敗した場合の方が変化量が大きいことがわかる。なお、テニスラケット２の重量に応じて、ミートに失敗した際の角速度の変化量が変わる。例えばテニスラケット２の重量が軽ければ、ミートに失敗した時の角速度の変化量は大きくなり、一方、テニスラケットの重量が重ければミートに失敗した時の角速度の変化量は小さくなる。
【００５４】
図６は、図５におけるインパクト前後の期間の角速度データを拡大表示した図である。ｙ軸回りの角速度の絶対値が最大になる時刻ｔ０がインパクトのタイミングであり、その直後にｚ軸回りの角速度が大きく変化している。そこで、本実施形態では、インパクトのタイミングｔ０から所定時間Ｔ（例えば、０．０５秒）だけ経過した時刻ｔ１までの期間におけるｚ軸回りの角速度の変化量を算出する。具体的には、所定時間Ｔにおける、インパクトのタイミングｔ０でのｚ軸回りの角速度ω０に対する角速度変化量の最大値Δωｍａｘを算出する。そして、このΔωｍａｘの大きさからインパクトの状態を判定する。
【００５５】
図７に、処理部２００によるインパクトの状態を判定するフローチャートの具体例を示す。図７の例では、インパクトの状態を３段階のレベルにわけて判定する。まず、処理部２００は、データ取得期間が終了するまで（Ｓ１１２のＮ）、センサー部１０から新たな角速度データを周期的に取得する（Ｓ１１０）。データ取得期間は、少なくともインパクトの前後を含む所定期間であり、例えば、スイングを開始してから終了するまでの期間であってもよいし、さらに、スイング開始前の静止期間やスイング終了後の静止期間まで含むようにしてもよい。
【００５６】
次に、処理部２００は、Ｓ１１０で取得した角速度データに基づいて、ｙ軸（スイング軸）回りの角速度の絶対値が最大となるタイミング（インパクトのタイミング）を検出する（Ｓ１２０）。
【００５７】
次に、処理部２００は、ｙ軸（スイング軸）回りの最大角速度（角速度の絶対値の最大値）に基づいて、インパクト状態の判定レベル（判定基準）Ｌ１とＬ２を決定する（Ｓ１２２）。すなわち、ｙ軸（スイング軸）回りの最大角速度の大きさ（スイングの速さ）と、インパクト直後のｚ軸（判定軸）回りの角速度の変化量の大きさには相関があると考えられるので、スイングの速さに応じてインパクト状態の判定レベルＬ１とＬ２を可変に設定する。
【００５８】
次に、処理部２００は、Ｓ１２０で検出したインパクトのタイミングから所定時間Ｔにおけるｚ軸（判定軸）回りの最大角速度変化量Δωｍａｘを算出する（Ｓ１３０）。
【００５９】
そして、処理部２００は、ΔωｍａｘをステップＳ１２２で決定した判定レベルＬ１、Ｌ２と比較し、Δωｍａｘ＜Ｌ１であれば（Ｓ１４０のＹ）、ミート成功（例えば、ジャストミート）と判定する（Ｓ１４２）。また、処理部２００は、Ｌ１≦Δωｍａｘ＜Ｌ２であれば（Ｓ１４０のＮかつＳ１４４のＹ）、ミート失敗（レベル１）（例えば、ジャストミートから少しずれた）と判定する（Ｓ１４６）。また、処理部２００は、Δωｍａｘ≧Ｌ２であれば（Ｓ１４０のＮかつＳ１４４のＮ）、ミート失敗（レベル２）（例えば、ジャストミートからかなりずれた）と判定する（Ｓ１４８）。このように、複数の判定レベルを設定することで、使用者は、ミートが成功したか失敗したかの情報だけでなく、失敗した場合にどの程度の失敗であったかといった情報を得ることができる。
【００６０】
なお、図７のフローチャートのＳ１１０とＳ１１２は、図２のフローチャートのＳ１０（角速度データ取得ステップ）に対応する。また、図７のフローチャートのＳ１２０は、図２のフローチャートのＳ２０（インパクト検出ステップ）に対応する。また、図７のフローチャートのＳ１３０は、図２のフローチャートのＳ３０（角速度情報算出ステップ）に対応する。また、図７のフローチャートのＳ１４０、Ｓ１４２、Ｓ１４４、Ｓ１４６、Ｓ１４８は、図２のフローチャートのＳ４０（インパクト状態判定ステップ）に対応する。
【００６１】
なお、本実施形態では、スイング軸と判定軸がいずれかの角速度センサー１００の検出軸とそれぞれ一致するものとして説明したが、センサー部１０の取り付け位置や取り付け角度によっては、これらが一致しない場合もある。そのような場合は、あらかじめ作成した補正パラメーターを用いて、スイング軸や判定軸と検出軸とのずれを補正するようにしてもよい。
【００６２】
以上では、運動器具がテニスラケットである場合を例に挙げて本実施形態の手法を説明したが、その他の運動器具についても、スイング軸と判定軸を運動器具に合わせて適切に定義すれば、本実施形態の手法を適用することができる。
【００６３】
例えば、図８（Ａ）は、野球のバット４のスイングにおいて、バット４の長軸（一点鎖線で示すz軸）上の位置にボール５が当たった図を示している。一方、図８（Ｂ）は、バット４のスイングにおいて、バット４の長軸（一点鎖線で示すz軸）上から上方向にずれた位置にボール５が当たった図を示している。バット４の長軸上の位置にボール５が当たった場合（ジャストミートした場合）は長軸とスイング軸の両方に直交する軸（バット４の進行方向のx軸）の回りの回転はほとんど発生しないが、長軸上からずれた位置にボール５が当たった場合（ミート失敗の場合）はインパクトの直後にバット４の進行方向の軸回りの回転（図８（Ｂ）の矢印）が発生する。従って、インパクト直後のバット４の進行方向の軸回りの角速度の変化量から長軸上にテニスボール３が当たったか否かを判定することができる。すなわち、バット４の進行方向の軸を判定軸と考えることができる。また、インパクトのタイミングは、テニスラケットの場合と同様に、スイング軸回りの角速度から判断することができる。
【００６４】
そこで、スイング軸回りの角速度と判定軸回りの角速度を捉えるために、例えば、互いに直交する３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）方向の角速度をそれぞれ検出可能な３つの角速度センサーを含むセンサー部１０を、バット４のグリップエンドの位置に、例えば、ｚ軸がバット４の長軸と一致するように取り付ける。そして、被験者が、インパクトの瞬間にｘ軸、ｙ軸がそれぞれ判定軸、スイング軸と一致するようにバット４を握ってスイングすることで、ｙ軸（スイング軸）回りの角速度データからインパクトのタイミングを検出することができるとともに、インパクト直後のｘ軸（判定軸）回りの角速度データからインパクトの状態を判定することができる。なお、センサー部１０は、バット４のグリップエンドの位置に限らずスイングに支障を来さない任意の位置に取り付けることができる。
【００６５】
また、例えば、図９（Ａ）は、ゴルフクラブ６のスイングにおいて、ゴルフクラブ６のヘッドの中心軸（一点鎖線で示すz軸）上の位置にゴルフボール７が当たった図を示している。一方、図９（Ｂ）は、ゴルフクラブ６のスイングにおいて、ゴルフクラブ６のヘッドの中心軸（一点鎖線で示すz軸）上から左方向にずれた位置にゴルフボール７が当たった図を示している。ゴルフクラブ６のヘッドの中心軸上の位置にゴルフボール７が当たった場合（ジャストミートした場合）は中心軸回りの回転はほとんど発生しないが、中心軸上からずれた位置にゴルフボール７が当たった場合（ミート失敗の場合）はインパクトの直後に中心軸回りの回転（図９（Ｂ）の矢印）が発生する。従って、インパクト直後のゴルフクラブ６のヘッドの中心軸回りの角速度の変化量から中心軸上にゴルフボール７が当たったか否かを判定することができる。すなわち、ゴルフクラブ６のヘッドの中心軸を判定軸と考えることができる。また、インパクトのタイミングは、テニスラケットの場合と同様に、スイング軸回りの角速度から判断することができる。
【００６６】
そこで、スイング軸回りの角速度と判定軸回りの角速度を捉えるために、例えば、互いに直交する３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）方向の角速度をそれぞれ検出可能な３つの角速度センサーを含むセンサー部１０を、ゴルフクラブ６のヘッドに、例えば、ｘ軸が打球面と垂直になり、ｚ軸がゴルフクラブ６のヘッドの中心軸と一致するように取り付ける。これにより、ｙ軸（スイング軸）回りの角速度データからインパクトのタイミングを検出することができるとともに、インパクト直後のｚ軸（判定軸）回りの角速度データからインパクトの状態を判定することができる。なお、センサー部１０は、ゴルフクラブ６のヘッドに限らずスイングに支障を来さない任意の位置に取り付けることができる。
【００６７】
以上に説明したように、本実施形態のスイング分析装置によれば、インパクト直後の所定時間における判定軸に対する角速度の最大変化量を算出することで、インパクトにより生じる運動器具の回転運動を捉えることができる。従って、運動器具に応じて判定軸を適切に選択することにより、インパクトの状態を客観的に判定することができる。また、本実施形態のスイング分析装置によれば、従来のシステムで用いられるカメラの代わりに角速度センサーを用いるので、より簡便な構成にすることができ、取り扱いも容易である。
【００６８】
３．変形例
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。
【００６９】
３−１．変形例１
図７のフローチャートでは、インパクトのタイミングから所定時間Ｔにおけるｚ軸（判定軸）回りの最大角速度変化量Δωｍａｘを判定レベルＬ１、Ｌ２と比較することで、インパクトの状態を判定しているが、変形例１のスイング分析装置では、インパクトのタイミングから所定時間Ｔにおけるｚ軸（判定軸）回りの最大角速度（角速度の絶対値の最大値）に基づいて、インパクトの状態を判定する。例えば、図６に示した角速度データの場合、インパクトのタイミングｔ０から所定時間Ｔにおける、最大角速度ωｍａｘを算出する。そして、このωｍａｘの大きさからインパクトの状態を判定する。
【００７０】
図１０に、テニスラケットのスイングにおける、変形例１の処理部によるインパクトの状態を判定するフローチャートの具体例を示す。図１０の例では、インパクトの状態を３段階のレベルにわけて判定する。図１０において、Ｓ１１０、Ｓ１２０、Ｓ１２２の処理は、図７と同じであるため、説明を省略する。処理部２００は、Ｓ１２０で検出したインパクトのタイミングから所定時間Ｔにおけるｚ軸（判定軸）回りの最大角速度ωｍａｘを算出する（Ｓ１３２）。
【００７１】
そして、処理部２００は、ωｍａｘをステップＳ１２２で決定した判定レベルＬ１、Ｌ２と比較し、ωｍａｘ＜Ｌ１であれば（Ｓ１４１のＹ）、ミート成功（例えば、ジャストミート）と判定する（Ｓ１４２）。また、処理部２００は、Ｌ１≦ωｍａｘ＜Ｌ２であれば（Ｓ１４１のＮかつＳ１４５のＹ）、ミート失敗（レベル１）（例えば、ジャストミートから少しずれた）と判定する（Ｓ１４６）。また、処理部２００は、ωｍａｘ≧Ｌ２であれば（Ｓ１４１のＮかつＳ１４５のＮ）、ミート失敗（レベル２）（例えば、ジャストミートからかなりずれた）と判定する（Ｓ１４８）。
【００７２】
このように、インパクト直後の所定時間における運動器具の判定軸に対する角速度の最大値を算出することで、インパクトにより生じる運動器具の回転運動を捉えることができる。
【００７３】
３−２．変形例２
本実施形態では、スイング軸と判定軸がいずれかの角速度センサー１００の検出軸とそれぞれ一致するものとして説明したが、運動器具の形状やスイングの状態によってはこれらが一致しない場合もある。例えば、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示したように、テニスラケットのグリップエンドにセンサー部１０を取り付けた場合、スイング面に対して打球面を垂直に保ったままスイングをするとｙ軸と判定軸が一致するが、打球面が傾いたままスイングをすると両者が一致しない場合もある。また、野球のバットのような打球面を特定することができない運動器具の場合、運動器具を握る角度を決めないと、スイング軸と判定軸の少なくとも一方が角速度センサー１００の検出軸と一致しない場合もある。そこで、変形例２のスイング分析装置では、運動器具の姿勢変化からスイング軸や判定軸を算出してインパクトの状態を判定する。
【００７４】
図１１は、変形例２のスイング分析装置の構成を示す図である。変形例２のスイング分析装置１では、処理部２００が運動器具の姿勢を算出するために、センサー部１０は、例えば、３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）方向の角速度をそれぞれ検出する３つの角速度センサー１００を含む。また、処理部２００は、データ取得部２０１、インパクト検出部２０２、角速度情報算出部２０３、インパクト状態判定部２０４として機能するとともに、さらに、姿勢算出部２０５と回転軸算出部２０６として機能する。
【００７５】
姿勢算出部２０５は、センサー部１０の出力データ（３軸分の角速度データ）に基づいて、運動器具の姿勢を算出する処理を行う。回転軸算出部２０６は、姿勢算出部２０５が算出した運動器具の姿勢の情報に基づいて、判定軸及びスイング軸の少なくとも一方を算出する処理を行う。変形例２のスイング分析装置におけるその他の構成については図１と同じであり、その説明を省略する。
【００７６】
なお、データ取得部２０１、インパクト検出部２０２、角速度情報算出部２０３、インパクト状態判定部２０４、姿勢算出部２０５、回転軸算出部２０６の全部又は一部は、センサー部１０にあってもよい。
【００７７】
図１２は、変形例２のスイング分析装置１における処理部２００による処理の一例を示すフローチャート図である。まず、処理部２００は、データ取得部２０１として、センサー部１０から角速度データを取得する（Ｓ１０、角速度データ取得ステップ）。
【００７８】
次に、処理部２００は、姿勢算出部２０５として、Ｓ１０で取得した角速度データに基づいて、運動器具の姿勢を算出する（Ｓ１４、姿勢算出ステップ）。センサー部１０は運動器具に固定されているので、運動器具の姿勢としてセンサー部１０の姿勢を算出してもよい。
【００７９】
次に、処理部２００は、回転軸検出部２０６として、判定軸及びスイング軸の少なくとも一方を算出する（Ｓ１６、回転軸算出ステップ）。
【００８０】
次に、処理部２００は、インパクト検出部２０２として、インパクトのタイミングを検出する（Ｓ２０、インパクト検出ステップ）。例えば、処理部２００（インパクト検出部２０２）は、Ｓ１６で算出したスイング軸に対する角速度の大きさ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。
【００８１】
次に、処理部２００は、角速度情報算出部２０３として、Ｓ１０で取得した角速度データに基づいて、インパクトのタイミングから所定時間内の判定軸回りの角速度の変化量及び最大値の少なくとも一方を算出する（Ｓ３０、角速度情報算出ステップ）。例えば、処理部２００（角速度情報算出部２０３）は、Ｓ１６で算出した判定軸に対して角速度の変化量及び最大値の少なくとも一方を算出する。
【００８２】
最後に、処理部２００は、インパクト状態判定部２０４として、Ｓ３０における算出結果に基づいて、インパクトの状態を判定する（Ｓ４０、インパクト状態判定ステップ）。
【００８３】
図１３に、変形例２の処理部２００によるインパクトの状態を判定するフローチャートの具体例を示す。図１３の例では、インパクトの状態を３段階のレベルにわけて判定する。まず、処理部２００は、データ取得期間が終了するまで（Ｓ２１２のＮ）、センサー部１０から新たな３軸角速度データを周期的に取得する（Ｓ２１０）。
【００８４】
次に、処理部２００は、Ｓ２１０で取得した３軸角速度データに基づいて、センサー部１０の姿勢を算出する（Ｓ２１４）。例えば、ｘｙｚ座標系でのセンサー部１０の初期姿勢を適当に定義しておき、３軸角速度データの時系列からｘｙｚ座標系でのセンサー部１０の初期姿勢からの姿勢変化を積算して姿勢を算出する。なお、センサー部１０に３軸の加速度センサーを設けて、運動器具の静止時における重力加速度の方向を検出して初期姿勢を決定してもよい。
【００８５】
次に、処理部２００は、Ｓ２１４で算出したセンサー部１０の姿勢の情報に基づいて、スイング軸と判定軸を算出する（Ｓ２１６）。例えば、ｘｙｚ座標系でのセンサー部１０の姿勢変化から、スイングによるセンサー部１０の回転運動の中心軸を算出する。この中心軸がスイング軸になる。また、インパクトによってｘｙｚ座標系でのセンサー部１０の姿勢が変化するので、この姿勢変化の方向から判定軸を算出することができる。
【００８６】
次に、処理部２００は、Ｓ２１０で取得した３軸角速度データに基づいて、スイング軸回りの角速度と判定軸回りの角速度を算出する（Ｓ２２０）。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸に対する角速度データとｘｙｚ座標系におけるスイング軸と判定軸がわかっているので、既知の計算により、スイング軸回りの角速度と判定軸回りの角速度を算出することができる。
【００８７】
次に、処理部２００は、スイング軸回りの角速度の絶対値が最大となるタイミング（インパクトのタイミング）を検出する（Ｓ２２２）。
【００８８】
次に、処理部２００は、スイング軸回りの最大角速度（角速度の絶対値の最大値）に基づいて、インパクト状態の判定レベルＬ１とＬ２を決定する（Ｓ２２４）。
【００８９】
次に、処理部２００は、Ｓ２２２で検出したインパクトのタイミングから所定時間Ｔにおける判定軸回りの最大角速度変化量Δωｍａｘを算出する（Ｓ２３０）。
【００９０】
そして、処理部２００は、ΔωｍａｘをステップＳ２２４で決定した判定レベルＬ１、Ｌ２と比較し、Δωｍａｘ＜Ｌ１であれば（Ｓ２４０のＹ）、ミート成功（例えば、ジャストミート）と判定する（Ｓ２４２）。また、処理部２００は、Ｌ１≦Δωｍａｘ＜Ｌ２であれば（Ｓ２４０のＮかつＳ２４４のＹ）、ミート失敗（レベル１）（例えば、ジャストミートから少しずれた）と判定する（Ｓ２４６）。また、処理部２００は、Δωｍａｘ≧Ｌ２であれば（Ｓ２４０のＮかつＳ２４４のＮ）、ミート失敗（レベル２）（例えば、ジャストミートからかなりずれた）と判定する（Ｓ２４８）。
【００９１】
このように、センサー部１０（すなわち、運動器具の姿勢）を算出することで、運動器具の形状やスイングの状態によらずスイング軸と判定軸を算出することができるので、インパクトの状態を精度よく判定することができる。
【００９２】
なお、図１３のフローチャートのＳ２１０とＳ２１２は、図１２のフローチャートのＳ１０（角速度データ取得ステップ）に対応する。また、図１３のフローチャートのＳ２１４は、図１２のフローチャートのＳ１４（姿勢算出ステップ）に対応する。また、図１３のフローチャートのＳ２１６は、図１２のフローチャートのＳ１６（回転軸算出ステップ）に対応する。また、図１３のフローチャートのＳ２２０、Ｓ２２２は、図１２のフローチャートのＳ２０（インパクト検出ステップ）に対応する。また、図１３のフローチャートのＳ２３０は、図１２のフローチャートのＳ３０（角速度情報算出ステップ）に対応する。また、図１３のフローチャートのＳ２４０、Ｓ２４２、Ｓ２４４、Ｓ２４６、Ｓ２４８は、図１２のフローチャートのＳ４０（インパクト状態判定ステップ）に対応する。
【００９３】
３−３．その他の変形例
例えば、図１に示したように、本実施形態のスイング分析装置は、センサー部１０とホスト端末２０が無線又は有線で接続されているが、センサー部１０とホスト端末２０に、そえぞれメモリーカードのインターフェース部を設け、センサー部１０が角速度センサー１００の出力データをメモリーカードに書き込み、ホスト端末２０が当該メモリーカードからデータを読み出してインパクト状態の判定処理を行うようにしてもよい。あるいは、ホスト端末２０の処理部２００の機能をセンサー部１０に組み込んでもよい。
【００９４】
また、本実施形態のスイング分析装置では、処理部２００が必要な角速度データをすべて取得した後、インパクト状態の判定処理を行っているが、処理部２００が角速度データを取得する毎に、インパクト状態の判定処理をリアルタイムに行うようにしてもよい。
【００９５】
また、本実施形態のスイング分析装置では、スイング軸回りの角速度に基づいてインパクトのタイミングを検出しているが、加速度センサーを、例えば検出軸が打球面と垂直になるように運動器具に取り付け、当該加速度センサーの出力データに基づいて、例えば最大加速度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。打球面が特定できない運動器具の場合は、３軸加速度センサーを運動器具に取り付け（取り付け位置によっては２軸加速度センサーでもよい）、運動器具の所定位置における加速度ベクトルを算出し、当該加速度ベクトルの大きさに基づいて、インパクトのタイミングを検出することができる。
【００９６】
また、本実施形態のスイング分析装置では、インパクト直後の判定軸回りの角速度に基づいて、インパクト状態を判定しているが、ボールがスイートスポットに当たったか否かまで正確に判定できない場合もあり得る。例えば、テニスラケットのスイングの場合、テニスラケットの長軸上のどの位置にボールが当たっても判定軸回りの角速度の変化量は小さいため、ミート成功と判定される可能性がある。一般に、ボールが当たる位置がスイートスポットを外れた場合、運動器具に発生する振動が大きくなると考えられる。そして、この振動の大きさは、インパクト直後のスイング軸回りの角速度の変化から検出できると考えられる。そこで、インパクト直後の判定軸回りの角速度とスイング軸回りの角速度に基づいて、スイートスポットに当たったか否か、あるいは、スイートスポットからどの程度離れた位置にボールが当たったかを判定するようにしてもよい。
【００９７】
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】
【００９８】
１ スイング分析装置、２ テニスラケット、３ テニスボール、４ バット、５ ボール、６ ゴルフクラブ、７ ゴルフボール、１０ センサー部、２０ ホスト端末、１００ 角速度センサー、１１０ データ処理部、１２０ 通信部、２００ 処理部（ＣＰＵ）、２０１ データ取得部、２０２ インパクト検出部、２０３ 角速度情報算出部、２０４ インパクト状態判定部、２０５ 姿勢算出部、２０６ 回転軸算出部、２１０ 通信部、２２０ 操作部、２３０ ＲＯＭ、２４０ ＲＡＭ、２５０ 不揮発性メモリー、２６０ 表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
角速度センサーと、
前記運動器具の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と、
前記角速度センサーの出力データに基づいて、前記インパクトのタイミングから所定時間内の所定の軸に対する角速度の変化量及び当該角速度の最大値の少なくとも一方を算出する角速度情報算出部と、
前記角速度情報算出部の算出結果に基づいて、前記インパクトの状態を判定するインパクト状態判定部と、を含む、スイング分析装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記所定の軸は、前記運動器具のスイングの軸及び前記インパクトのタイミングでの前記運動器具の進行方向の軸の両方と直交する軸である、スイング分析装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記所定の軸は、前記インパクトのタイミングでの前記運動器具の進行方向の軸である、スイング分析装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記インパクト検出部は、
前記角速度センサーの出力データに基づいて、前記運動器具のスイングの軸に対する角速度の大きさの最大値を検出し、前記インパクトのタイミングとして、前記運動器具のスイングの軸に対する角速度の大きさが最大となるタイミングを検出する、スイング分析装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記インパクト状態判定部は、
前記運動器具のスイングの軸に対する角速度の大きさの最大値に応じて、前記インパクトの状態の判定基準を可変に設定する、スイング分析装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記インパクト状態判定部は、
前記インパクトの状態を複数のレベルで判定する、スイング分析装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記角速度センサーは、検出軸が前記所定の軸になるように前記運動器具に取り付けられる、スイング分析装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかにおいて、
前記角速度センサーは、検出軸が前記運動器具のスイングの軸になるように前記運動器具に取り付けられる、スイング分析装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかにおいて、
前記角速度センサーの出力データに基づいて、前記運動器具の姿勢を算出する姿勢算出部と、
前記運動器具の姿勢の情報に基づいて、前記所定の軸及び前記運動器具のスイングの軸の少なくとも一方を算出する回転軸算出部と、をさらに含む、スイング分析装置。
【請求項１】
角速度センサーと、
前記運動器具の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と、
前記角速度センサーの出力データに基づいて、前記インパクトのタイミングから所定時間内の所定の軸に対する角速度の変化量及び当該角速度の最大値の少なくとも一方を算出する角速度情報算出部と、
前記角速度情報算出部の算出結果に基づいて、前記インパクトの状態を判定するインパクト状態判定部と、を含む、スイング分析装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記所定の軸は、前記運動器具のスイングの軸及び前記インパクトのタイミングでの前記運動器具の進行方向の軸の両方と直交する軸である、スイング分析装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記所定の軸は、前記インパクトのタイミングでの前記運動器具の進行方向の軸である、スイング分析装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記インパクト検出部は、
前記角速度センサーの出力データに基づいて、前記運動器具のスイングの軸に対する角速度の大きさの最大値を検出し、前記インパクトのタイミングとして、前記運動器具のスイングの軸に対する角速度の大きさが最大となるタイミングを検出する、スイング分析装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記インパクト状態判定部は、
前記運動器具のスイングの軸に対する角速度の大きさの最大値に応じて、前記インパクトの状態の判定基準を可変に設定する、スイング分析装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記インパクト状態判定部は、
前記インパクトの状態を複数のレベルで判定する、スイング分析装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記角速度センサーは、検出軸が前記所定の軸になるように前記運動器具に取り付けられる、スイング分析装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかにおいて、
前記角速度センサーは、検出軸が前記運動器具のスイングの軸になるように前記運動器具に取り付けられる、スイング分析装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかにおいて、
前記角速度センサーの出力データに基づいて、前記運動器具の姿勢を算出する姿勢算出部と、
前記運動器具の姿勢の情報に基づいて、前記所定の軸及び前記運動器具のスイングの軸の少なくとも一方を算出する回転軸算出部と、をさらに含む、スイング分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１３０４１４（Ｐ２０１２−１３０４１４Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８３２７９（Ｐ２０１０−２８３２７９）
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【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７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
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