(57)【要約】【課題】より簡単な構成で、あるオブジェクトに他のオブジェクトが接触した位置を検出する。【解決手段】第１のオブジェクトに第２のオブジェクトが接触したときの、第１のオブジェクトの振動状態の変化を検出して振動データを出力するセンサと、第１のオブジェクトの第２のオブジェクトが接触する部分とは異なる部分で、センサを第１のオブジェクトの振動が伝達される状態で保持する保持部と、センサによって検出される単一の振動データを、該振動データを解析して第１のオブジェクトに第２のオブジェクトが接触した接触位置を識別する解析装置に送信する通信部とを含むセンサ装置が提供される。また、上記の振動データを受信する通信部と、振動データの振動特性と、第１のオブジェクトの第２のオブジェクトが接触する位置ごとの振動特性とを比較することによって接触位置を識別する識別部とを含む解析装置が提供される。【選択図】図１５
2013069447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のオブジェクトに第２のオブジェクトが接触したときの、第１のオブジェクトの振動状態の変化を検出して振動データを出力するセンサと、
前記第１のオブジェクトの前記第２のオブジェクトが接触する部分とは異なる部分で、前記センサを前記第１のオブジェクトの振動が伝達される状態で保持する保持部と、
前記センサによって検出される単一の振動データを、該振動データを解析して前記第１のオブジェクトに前記第２のオブジェクトが接触した接触位置を識別する解析装置に送信する通信部と
を備えるセンサ装置。
【請求項２】
前記センサは、前記第１のオブジェクトに前記第２のオブジェクトが衝突したときに前記第１のオブジェクトに発生する振動を検出して前記振動データを出力する、請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記第１のオブジェクトは、打具であり、
前記第２のオブジェクトは、前記打具に衝突する被打物である、請求項２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記センサは、所定の振動パターンで振動する前記第１のオブジェクトに前記第２のオブジェクトが接触したことによる前記第１のオブジェクトの振動状態の変化を検出して前記振動データを出力する、請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記第１のオブジェクトに前記所定の振動パターンで振動を加える加振部をさらに備える、請求項４に記載のセンサ装置。
【請求項６】
ユーザに情報を呈示する出力部をさらに備え、
前記通信部は、前記解析装置から前記接触位置に関する情報を受信し、
前記出力部は、前記接触位置に関する情報を前記ユーザに呈示する、請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項７】
第１のオブジェクトに第２のオブジェクトが接触したときの前記第１のオブジェクトの振動状態の変化を、前記第１のオブジェクトの前記第２のオブジェクトが接触する部分とは異なる部分で前記第１のオブジェクトの振動が伝達される状態で保持されたセンサによって検出した単一の振動データを受信する通信部と、
前記振動データの振動特性と、前記第１のオブジェクトの前記第２のオブジェクトが接触する位置ごとの振動特性とを比較することによって、前記第１のオブジェクトに前記第２のオブジェクトが接触した接触位置を識別する識別部と
を備える解析装置。
【請求項８】
前記通信部は、前記第１のオブジェクトに前記第２のオブジェクトが衝突したときに前記第１のオブジェクトに発生する振動を前記センサが検出した前記振動データを受信し、
前記識別部は、前記第１のオブジェクトに前記第２のオブジェクトが衝突した衝突位置を識別する、請求項７に記載の解析装置。
【請求項９】
前記第１のオブジェクトは、打具であり、
前記第２のオブジェクトは、前記打具に衝突する被打物である、請求項８に記載の解析装置。
【請求項１０】
前記衝突位置に関する情報をユーザに呈示する出力部をさらに備える、請求項９に記載の解析装置。
【請求項１１】
前記出力部は、前記衝突位置である確率が高い順に位置を示すリストを前記ユーザに呈示する、請求項１０に記載の解析装置。
【請求項１２】
前記出力部は、前記衝突位置を示すマップを前記ユーザに呈示する、請求項１０に記載の解析装置。
【請求項１３】
前記センサは、表裏両面を有する前記打具の表面または裏面のいずれか一方に装着され、
前記識別部は、前記衝突位置が、前記打具の表面であったか裏面であったかを識別する、請求項９に記載の解析装置。
【請求項１４】
前記センサは、左右対称な形状を有する前記打具の左側または右側のいずれか一方に装着され、
前記識別部は、前記衝突位置が、前記打具の左側であったか右側であったかを識別する、請求項９に記載の解析装置。
【請求項１５】
前記通信部は、所定の振動パターンで振動する前記第１のオブジェクトに前記第２のオブジェクトが接触したことによる前記第１のオブジェクトの振動状態の変化を前記センサが検出した前記振動データを受信する、請求項７に記載の解析装置。
【請求項１６】
前記第１のオブジェクトの前記第２のオブジェクトが接触する部分に設定された位置群の中の位置ごとの振動特性が記憶された記憶部をさらに備え、
前記識別部は、前記位置群の中の１または複数の位置として前記接触位置を識別する、請求項７に記載の解析装置。
【請求項１７】
前記記憶部には、前記位置群の中の少なくとも一部の位置に対応付けられるコマンドが記憶され、
前記識別部は、前記識別された接触位置に対応する前記コマンドを特定する、請求項１６に記載の解析装置。
【請求項１８】
前記通信部は、前記特定されたコマンドを外部装置に送信する、請求項１７に記載の解析装置。
【請求項１９】
前記記憶部には、前記位置群の中の所定の位置を組み合わせたパターンに対応付けられるコマンドが記憶され、
前記識別部は、前記識別された接触位置からなるパターンに対応する前記コマンドを特定する、請求項１６に記載の解析装置。
【請求項２０】
第１のオブジェクトに第２のオブジェクトが接触したときの前記第１のオブジェクトの振動状態の変化を、前記第１のオブジェクトの前記第２のオブジェクトが接触する部分とは異なる部分で前記第１のオブジェクトの振動が伝達される状態で保持されたセンサによって検出した単一の振動データを受信する機能と、
前記振動データの振動特性と、前記第１のオブジェクトの前記第２のオブジェクトが接触する位置ごとの振動特性とを比較することによって、前記第１のオブジェクトに前記第２のオブジェクトが接触した接触位置を識別する機能と
をコンピュータに実現させるためのプログラムが記憶された記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、センサ装置、解析装置および記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまでに、センシングや解析を利用して、ユーザの運動を支援する技術が多く開発されてきている。かかる技術として、例えば、テニス、バドミントン、卓球、ゴルフ、野球など、打具を用いてボールを打つスポーツにおいて、ボールが打具にヒットした回数やヒットした位置を検出し、ユーザに情報として呈示するものがある。このような技術の例として、例えば特許文献１には、テニスラケットの打面やその周辺にセンサを配置し、打面にボールがヒットしたことを検出してその回数や位置をユーザに通知する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５９−１９４７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献１に記載の技術では、テニスラケットの打面上の各位置に対応して多数のセンサが配置される。これによって、打面にボールがヒットした回数のみならず打面のどこにボールがヒットしたかをも検出することが可能である。しかしながら、このような多数のセンサは、ユーザが打具を購入後に取付けるには手間がかかりすぎる。予めセンサが組み込まれた打具を販売してもよいが、打具の価格が上昇し、またユーザは打具の買い替えがしづらくなる。また、数千分の１のフレームレートで撮影可能なハイスピードカメラを利用してボールが衝突する瞬間を撮影し、ボールがヒットした位置を画像から確認する方法も考えられるが、ハイスピードカメラは高価であり、また操作も煩雑であるため、ユーザが手軽に利用することは難しい。【０００５】
また、上記の特許文献１に記載の技術は、あるオブジェクト（テニスラケット）に他のオブジェクト（ボール）が接触した位置を検出する技術ともいえる。他の分野におけるこのような技術として、例えばタッチパネルがよく知られている。タッチパネルも、検出対象の領域をカバーするように配置されたセンサの出力を利用して、あるオブジェクト（画面）に他のオブジェクト（指）が接触した位置を検出するという点で、特許文献１に記載の技術に類似している。かかる技術では、検出対象の領域が大きくなれば、その分だけ多くのセンサを配置する必要があり、装置の構成が複雑になっていた。【０００６】
そこで、本開示では、より簡単な構成で、あるオブジェクトに他のオブジェクトが接触した位置を検出することが可能な、新規かつ改良されたセンサ装置、解析装置および記憶媒体を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示によれば、第１のオブジェクトに第２のオブジェクトが接触したときの、第１のオブジェクトの振動状態の変化を検出して振動データを出力するセンサと、上記第１のオブジェクトの上記第２のオブジェクトが接触する部分とは異なる部分で、上記センサを上記第１のオブジェクトの振動が伝達される状態で保持する保持部と、上記センサによって検出される単一の振動データを、該振動データを解析して上記第１のオブジェクトに上記第２のオブジェクトが接触した接触位置を識別する解析装置に送信する通信部とを含むセンサ装置が提供される。【０００８】
また、本開示によれば、第１のオブジェクトに第２のオブジェクトが接触したときの上記第１のオブジェクトの振動状態の変化を、上記第１のオブジェクトの上記第２のオブジェクトが接触する部分とは異なる部分で上記第１のオブジェクトの振動が伝達される状態で保持されたセンサによって検出した単一の振動データを受信する通信部と、上記振動データの振動特性と、上記第１のオブジェクトの上記第２のオブジェクトが接触する位置ごとの振動特性とを比較することによって、上記第１のオブジェクトに上記第２のオブジェクトが接触した接触位置を識別する識別部とを含む解析装置が提供される。【０００９】
さらに、本開示によれば、第１のオブジェクトに第２のオブジェクトが接触したときの上記第１のオブジェクトの振動状態の変化を、上記第１のオブジェクトの上記第２のオブジェクトが接触する部分とは異なる部分で上記第１のオブジェクトの振動が伝達される状態で保持されたセンサによって検出した単一の振動データを受信する機能と、上記振動データの振動特性と、上記第１のオブジェクトの上記第２のオブジェクトが接触する位置ごとの振動特性とを比較することによって、上記第１のオブジェクトに上記第２のオブジェクトが接触した接触位置を識別する機能とをコンピュータに実現させるためのプログラムが記憶された記憶媒体が提供される。【００１０】
本開示によれば、第１のオブジェクトに第２のオブジェクトが接触する部分とは異なる部分で保持されたセンサによって取得される単一の振動データの解析によって、第１のオブジェクト上で第２のオブジェクトが接触した位置が識別される。接触位置にセンサが設けられなくてもよいため、第１のオブジェクトに設置する装置の構成がより簡単になる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように本開示によれば、より簡単な構成で、あるオブジェクトに他のオブジェクトが接触した位置を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の第１の実施形態の全体構成を示す図である。
【図２】本開示の第１の実施形態に係るセンサ装置の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図３Ａ】本開示の第１の実施形態に係るセンサ装置がラケットに装着された状態を正面から見た図である。
【図３Ｂ】本開示の第１の実施形態に係るセンサ装置がラケットに装着された状態を側面から見た図である。
【図４】本開示の第１の実施形態においてセンサ装置をラケットに装着する方法の一例を示す図である。
【図５】本開示の第１の実施形態においてセンサ装置をラケットに装着する方法の別の例を示す図である。
【図６】本開示の第１の実施形態に係る解析装置の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図７】本開示の第１の実施形態において予め設定されるラケット上の位置群の例を示す図である。
【図８】本開示の第１の実施形態におけるラケット上の位置ごとの振動特性の例を示す図である。
【図９】本開示の第１の実施形態における衝突位置の推定について説明するための図である。
【図１０】本開示の第１の実施形態における衝突位置の推定についてさらに説明するための図である。
【図１１】本開示の第１の実施形態における衝突位置識別処理の第１の例を示すフローチャートである。
【図１２】本開示の第１の実施形態における衝突位置識別処理の第２の例を示すフローチャートである。
【図１３】本開示の第１の実施形態における結果表示の第１の例を示す図である。
【図１４】本開示の第１の実施形態における結果表示の第２の例を示す図である。
【図１５】本開示の第２の実施形態の全体構成を示す図である。
【図１６】本開示の第２の実施形態に係るセンサ装置の構成の一例を示す図である。
【図１７】本開示の第２の実施形態における処理を概略的に示す図である。
【図１８】本開示の第２の実施形態における処理の第１の例を示すフローチャートである。
【図１９】本開示の第２の実施形態における処理の第２の例を示すフローチャートである。
【図２０】本開示の第２の実施形態における第１の変形例を示す図である。
【図２１】本開示の第２の実施形態における第２の変形例を示す図である。
【図２２】本開示の第２の実施形態における第３の変形例を示す図である。
【図２３】本開示の第２の実施形態における第４の変形例を示す図である。
【図２４】本開示の第２の実施形態における第５の変形例を示す図である。
【図２５】情報処理装置のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１４】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．第１の実施形態
１−１．全体構成
１−２．センサ装置の構成
１−３．解析装置の構成
１−４．衝突位置識別の原理
１−５．衝突位置識別の処理例
１−６．結果の表示例
２．第２の実施形態
２−１．全体構成
２−２．センサ装置の構成
２−３．処理例
２−４．変形例
３．第３の実施形態
４．第４の実施形態
５．補足
【００１５】
（１．第１の実施形態）
まず、図１〜図１４を参照して、本開示の第１の実施形態について説明する。本実施形態では、センサ装置がスポーツで用いられる打具に装着され、解析装置が打具（第１のオブジェクト）にボール（第２のオブジェクト）が衝突（接触）した位置を識別する。
【００１６】
（１−１．全体構成）
図１を参照して、本開示の第１の実施形態の全体構成について説明する。図１は、本開示の第１の実施形態の全体構成を示す図である。
【００１７】
図１を参照すると、本開示の第１の実施形態では、ラケット１２に装着されるセンサ装置１００と、センサ装置１００と通信する解析装置２００とを含むシステム１０が提供される。
【００１８】
ここで、ラケット１２は、テニスでボール１４を打つための打具である。以下で説明する第１の実施形態では、打具（第１のオブジェクト）としてラケット１２を例として説明するが、打具の例はこれには限られない。後述するように、本実施形態では、打具にボール（第２のオブジェクト）が衝突したときの振動に基づいて、ボールが衝突した打具上の位置が識別される。従って、スポーツに用いられてボールの衝突によって振動が発生する打具、例えばバドミントンのラケット、卓球のラケット、ゴルフのクラブ、野球のバットなど、あらゆるスポーツで用いられる打具について、本実施形態が適用可能である。打具（第１のオブジェクト）に衝突する被打物（第２のオブジェクト）も、ボールには限られず、例えばバドミントンのシャトルなどであってもよい。
【００１９】
センサ装置１００は、ラケット１２に装着され、ラケット１２にボール１４が衝突したときの振動を検出して、検出結果を振動データとして解析装置２００に送信する。解析装置２００は、センサ装置１００から受信される振動データを解析して、ボール１４が衝突したラケット１２上の位置を識別する。なお、簡単のため、ボール１４が衝突したラケット１２上の位置を、以下では単に衝突位置ともいう。解析装置２００による識別の結果に関する情報は、例えば解析装置２００からユーザに向けて出力されてもよく、また解析装置２００からセンサ装置１００に送信されて、センサ装置１００からユーザに向けて出力されてもよい。
【００２０】
このようなシステム１０によって、ラケット１２を用いてテニスをプレーするユーザは、ラケット１２のどの部分にボール１４が衝突したか、つまり、自分がラケット１２のどの部分でボール１４を打ったかを知ることができる。ここで、ラケット１２には、スイートスポットと呼ばれる、ボール１４を最も効果的に打てるとされる部分がある。例えば、このスイートスポット付近でボール１４を打っている割合によって、ユーザのテニスの習熟度を推定することができる。また、ラケット１２でボール１４を打つことによってユーザの手などに伝わる振動や衝撃は、ラケット１２のどの部分でボール１４を打ったかによって変化し、スイートスポット付近でボール１４を打つ場合が最も小さい。それゆえ、ボール１４を打っている位置の分布によって、テニスのプレーによるユーザの身体的な負担を推定することもできる。
【００２１】
なお、システム１０に、さらに別のセンサや情報取得手段を付加し、これらから得られた情報と、上記の情報を組み合わせることで、さらに多彩かつ有用な情報をユーザに提供することも可能である。
【００２２】
以下では、上記のセンサ装置１００および解析装置２００のそれぞれの構成について詳しく説明し、さらに、本開示の第１の実施形態においてラケット１２にボール１４が衝突（接触）した位置を識別する原理、処理の例、および結果の表示例について説明する。なお、本明細書において、“第１のオブジェクトに第２のオブジェクトが衝突すること”は、“第１のオブジェクトに振動が発生するような状態（運動量が大きい、または接触時間が短い、など）で、第１のオブジェクトが第２のオブジェクトが接触すること”を意味する。つまり、本明細書において、“衝突”は“接触”の一態様として説明される。
【００２３】
（１−２．センサ装置の構成）
次に、図２〜図５を参照して、本開示の第１の実施形態に係るセンサ装置の構成について説明する。図２は、本開示の第１の実施形態に係るセンサ装置の機能構成の一例を示すブロック図である。図３Ａは、本開示の第１の実施形態に係るセンサ装置がラケットに装着された状態を正面から見た図である。図３Ｂは、本開示の第１の実施形態に係るセンサ装置がラケットに装着された状態を側面から見た図である。図４は、本開示の第１の実施形態においてセンサ装置をラケットに装着する方法の一例を示す図である。図５は、本開示の第１の実施形態においてセンサ装置をラケットに装着する方法の別の例を示す図である。
【００２４】
（機能構成）
図２を参照すると、センサ装置１００は、センサ１１０と、増幅器１２２と、通信部１２４と、制御部１２６と、メモリ１２８と、出力部１３０とを含む。増幅器１２２、通信部１２４、制御部１２６、およびメモリ１２８は、まとめて回路部１２０とも呼ばれる。
【００２５】
センサ１１０は、ラケット１２にボール１４が衝突したときの振動を検出して振動データを出力するセンサである。センサ１１０は、圧電素子（ピエゾ素子）、ひずみゲージ、または加速度センサなどによって実現される。これらの中で、例えば圧電素子のフィルム型のものを用いると、検出される周波数帯やダイナミックレンジが広く、また耐水性や耐衝撃性に優れており、ラケット１２の使用に耐えて安定的に振動を検出できるという利点がある。
【００２６】
増幅器１２２は、センサ１１０によって検出される振動データを増幅する場合に設けられる。例えば、センサ１１０がフィルム型の圧電素子であるような場合には、圧電素子から出力される電流が小さいため、増幅器１２２としてチャージアンプを用いることで、振動による圧電素子の静電容量の変化だけを増幅することが可能である。増幅器１２２には、この他にも、センサ１１０の種類に応じて適切な増幅回路が用いられうる。
【００２７】
通信部１２４は、センサ１１０から出力され、増幅器１２２によって必要に応じて増幅された振動データを、解析装置２００に送信する通信インターフェースである。振動データの送受信には、例えば無線通信が用いられる。通信方式は特に限定されないが、例えば解析装置２００がセンサ装置１００の近くにある場合には、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）や無線ＬＡＮ（Local  Area  Network）などの近距離無線通信を用いることが可能である。また、通信部１２４は、送信した振動データの解析結果として、衝突位置に関する情報を、解析装置２００から受信してもよい。
【００２８】
制御部１２６は、例えばメモリ１２８に格納されたプログラムによって動作するＣＰＵ（Central  Processing  Unit）によって実現され、センサ装置１００の各部を制御する。本開示の第１の実施形態では、制御部１２６は、ボール１４の衝突時に選択的に振動データを解析装置２００に送信するように、通信部１２４を制御する。より具体的には、制御部１２６は、増幅器１２２から通信部１２４に入力される振動データによって示される振動の振幅を取得し、この振幅が所定の閾値以上である場合に通信部１２４が振動データを解析装置２００に送信するように制御してもよい。何らかのデータを解析装置に送信する場合、通信が持続することによって電力消費が大きくなることは望ましくない場合がある。そこで、上記のように、ラケット１２にボール１４が衝突していない間は、通信部１２４による振動データの送信を休止させ、通信に要する電力を節約することができる。もちろん、このような制御部１２６による通信部１２４の制御をせず、センサ装置１００の構成を簡略化してもよい。
【００２９】
また、制御部１２６は、通信部１２４が解析装置２００から受信した衝突位置に関する情報を、ラケット１２のユーザに呈示する情報として後述する出力部１３０に提供してもよい。
【００３０】
メモリ１２８は、回路部１２０に設けられるＲＡＭ（Random  Access  Memory）またはＲＯＭ（Read  Only  Memory）などによって提供され、センサ装置１００の動作に用いられる各種のデータを一時的または永続的に格納する。メモリ１２８は、例えば制御部１２６の機能を実現するＣＰＵが動作するためのプログラムを格納する。また、メモリ１２８は、センサ１１０によって出力される振動データや、通信部１２４が受信する衝突位置に関する情報を、バッファとして一時的に格納してもよい。
【００３１】
増幅器１２２、通信部１２４、制御部１２６、およびメモリ１２８を含む回路部１２０は、センサ装置１００の一部としてラケット１２に装着される。ラケット１２は、屋外で使用される場合もあり、また汗などの水分が付着する可能性もあるため、回路部１２０には、防水加工がされていることが望ましい。また、ラケット１２には、ボール１４を打つときや、ユーザが移動するときなどに振動が発生するため、回路部１２０には、防振加工がされていることが望ましい。かかる防水加工および防振加工として、例えば、回路部１２０を樹脂コーティングしてもよい。
【００３２】
出力部１３０は、通信部１２４が解析装置２００から受信した衝突位置に関する情報をラケット１２のユーザに呈示する。この情報の呈示は、例えば視覚的なものであってもよく、また音声を用いたもの、あるいは振動を用いたものであってもよい。出力部１３０は、情報の呈示の仕方に応じて、視覚的な情報を呈示するＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）やディスプレイ、音声で情報を呈示するスピーカやブザー、または振動によって情報を呈示するアクチュエータなど、適切な出力装置として実現される。
【００３３】
上記の出力部１３０の例のうち、アクチュエータは、例えばセンサ１１０として用いられる圧電素子に通電することによって実現されてもよい。圧電素子は、通電することによってアクチュエータとして用いることも可能である。また、スピーカは、振動データを増幅してそのまま音声として再生するものであってもよい。もちろん、通信部１２４が衝突位置に関する情報を受信しない場合には、出力部１３０は設けられなくてもよい。
【００３４】
（ラケットへの装着）
図３Ａおよび図３Ｂを参照すると、本開示の第１の実施形態において、センサ装置１００は、ラケット１２のシャフト部分１２ｓからグリップ部分１２ｇにかけての部分に装着される。図示された例では、シャフト部分１２ｓにセンサ１１０が、グリップ部分１２ｇに回路部１２０が、それぞれ装着される。なお、出力部１３０は、付加的な構成要素であるため図示されていないが、例えば回路部１２０と同じ部分に装着されてもよい。
【００３５】
センサ１１０は、図示されているように、シャフト部分１２ｓの表面に装着される。シャフト部分１２ｓは、ラケット１２でボール１４が本来衝突する部分、いわゆるフェイスの部分とは異なる部分である。この部分にセンサ１１０が装着されることによって、ユーザがラケット１２でボール１４を打つ動作へのセンサ１１０の影響が少なくなる。より具体的には、ラケット１２の重心から遠いフェイス部分にセンサ１１０を装着した場合、ラケット１２の重心が変化してユーザがボール１４を打つ動作に影響が出るのに対し、ラケット１２の重心に近いシャフト部分１２ｓにセンサ１１０を装着した場合、そうした影響は少ない。また、シャフト部分１２ｓは、ユーザがラケット１２を把持するグリップ部分１２ｇからも離れているため、シャフト部分１２ｓに装着されたセンサ１１０が、ユーザがラケット１２を把持するときに邪魔になるというようなこともない。さらに、ボール１４が直接衝突することが少ないシャフト部分１２ｓにセンサ１１０を装着することによって、例えば衝撃によるセンサ１１０の故障を防ぐことができる。
【００３６】
ここで、ラケット１２は、表面および裏面を有するが、センサ１１０は、シャフト部分１２ｓで、ラケット１２の表面または裏面のいずれか一方に装着される。また、ラケット１２は、略左右対称な形状を有するが、センサ１１０は、シャフト部分１２ｓで、ラケット１２の左側または右側のいずれか一方に装着される。このように、ラケット１２の表裏または左右について非対称な位置にセンサ１１０を装着することで、後述するように、振動データを用いて衝突位置の表裏または左右を識別することが可能になる。
【００３７】
回路部１２０は、図示されているように、グリップ部分１２ｇの内側に装着される。一般的に、ラケット１２のグリップ部分１２ｇは、内側が空洞になっている。この空洞部分に回路部１２０を装着することによって、例えばラケット１２の表面に突出部などを発生させることなく、センサ装置１００を装着することができる。また、グリップ部分１２ｇは、ボール１４を打つときにユーザによって把持されている部分であるため、ラケット１２の他の部分に比べてボール１４を打つときの振動が弱く、例えば回路部１２０に含まれる回路部品などを衝撃から保護することができる。
【００３８】
なお、図３Ａおよび図３Ｂによって示されたセンサ装置１００のラケット１２への装着方法は一例であり、他にも様々な装着方法をとることが可能である。上記の例では、センサ１１０と回路部１２０とがラケット１２の別々の部分に装着され、ラケット１２の表面または内部に設けられる配線で接続されている。しかし、例えば、センサ１１０と回路部１２０とは、いずれもラケット１２の同じ部分に装着されてもよい。具体的には、センサ１１０と回路部１２０とは、いずれもシャフト部分１２ｓに装着されてもよい。また、センサ１１０と回路部１２０とは、いずれもグリップ部分１２ｇに装着されてもよい。
【００３９】
図４には、センサ装置１００をラケット１２のシャフト部分１２ｓに装着する場合の装着部材の例が示されている。この場合の装着部材は、ベルト１４２である。ベルト１４２は、例えば面ファスナーで係止されるゴムベルトであり、シャフト部分１２ｓに巻き付けられる。上記のように、シャフト部分１２ｓに装着されるのは、センサ装置１００のうちのセンサ１１０だけであってもよいし、またセンサ１１０と回路部１２０とを含むセンサ装置１００の全体であってもよい。ベルト１４２を用いることによって、ラケット１２に係合用の穴開けなどの加工をすることなく、またラケット１２の表面に粘着材などを付着させることもなく、シャフト部分１２ｓにセンサ装置１００を装着することができる。それゆえ、センサ装置１００をラケット１２に着脱することが容易であり、ユーザがラケット１２を買い換えて新しいラケット１２にセンサ装置１００を付け替えるといったようなことも簡単である。
【００４０】
図５には、センサ装置１００をラケット１２のグリップ部分１２ｇに装着する場合の装着部材の例が示されている。この場合の装着部材は、筐体１４４である。筐体１４４は、例えば樹脂などで形成され、グリップ部分１２ｇの内側の空洞に対応した形状を有し、グリップ部分１２ｇの内側に嵌合される。上記のように、グリップ部分１２ｇに装着されるのは、センサ装置１００のうちの回路部１２０だけであってもよいし、またセンサ１１０と回路部１２０とを含むセンサ装置１００の全体であってもよい。筐体１４４を用いることによって、ラケット１２に係合用の穴開けなどの加工をすることなく、またラケット１２の表面に粘着材などを付着させることもなく、グリップ部分１２ｇにセンサ装置１００を装着することができる。また、グリップ部分１２ｇの内側の空洞の形状が共通するラケット１２であれば、ユーザがラケット１２を買い換えて新しいラケット１２にセンサ装置１００を付け替えるといったようなことも簡単である。
【００４１】
（１−３．解析装置の構成）
次に、図６を参照して、本開示の第１の実施形態に係る解析装置の構成について説明する。図６は、本開示の第１の実施形態に係る解析装置の機能構成の一例を示すブロック図である。
【００４２】
（機能構成）
図６を参照すると、解析装置２００は、通信部２０２と、解析部２０４と、識別部２０６と、データベース２０８と、メモリ２１０と、出力部２１２とを含む。
【００４３】
解析装置２００は、例えばスマートフォン、タブレット型ＰＣ（Personal  Computer）、ＰＤＡ（Personal  Digital  Assistant）、携帯用ゲーム機、または携帯用音楽プレーヤのような携帯可能な情報処理装置である。この場合、ラケット１２のユーザが解析装置２００を携帯することで、リアルタイムに解析の結果を知ることができる。もちろん、解析装置２００は、ノート型またはデスクトップ型のＰＣなどの他の情報処理装置であり、通信回線を経由した通信によってセンサ装置１００から振動データを受信してもよい。
【００４４】
通信部２０２は、センサ装置１００から振動データを受信する通信インターフェースである。センサ装置１００について説明したように、振動データの送受信には、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）や無線ＬＡＮなどの近距離無線通信が用いられてもよい。例えばセンサ装置１００が連続的に振動データを送信するような場合、通信部２０２は、後述する解析部２０４の処理のために、受信した振動データをメモリ２１０に一時的に格納する。また、通信部２０２は、識別部２０６によって識別された衝突位置に関する情報を、センサ装置１００に送信してもよい。
【００４５】
解析部２０４は、例えばメモリ２１０に格納されたプログラムによって動作するＣＰＵによって実現され、通信部２０２が受信した振動データを解析する。解析部２０４は、例えば、通信部２０２が連続的に受信する振動データから、ボール１４がラケット１２に衝突したときの振動に対応するインパクト区間の振動データを抽出する。この抽出の処理のために、通信部２０２は、受信した振動データをメモリ２１０に一時的に格納し、解析部２０４は、メモリ２１０から必要な区間の振動データを取り出してもよい。なお、上記のように、センサ装置１００の制御部１２６によって、ボール１４の衝突時に選択的に振動データが送信されるように制御される場合には、既にインパクト区間が抽出された状態であるため、解析部２０４はインパクト区間の抽出を実行しなくてもよい。
【００４６】
また、解析部２０４は、振動データのインパクト区間について、振動の周波数を解析する。解析部２０４は、例えば高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast  Fourier  Transform）を実行し、振動データによって表される振動の周波数スペクトルを取得する。
【００４７】
識別部２０６は、例えばメモリ２１０に格納されたプログラムによって動作するＣＰＵによって実現され、解析部２０４が抽出した振動データの振動特性と、ラケット１２のボール１４が衝突する位置ごとの振動特性とを比較することによって、ボール１４が衝突したラケット１２上の衝突位置を識別する。本開示の第１の実施形態では、予め定義されたラケット１２上の位置群の中の位置ごとの振動特性がデータベース２０８に格納されている。識別部２０６は、データベース２０８にアクセスして、この位置ごとの振動特性を参照し、振動データの振動特性と最もよく符合する振動特性を有する位置を衝突位置として特定する。なお、ここで実行される処理の原理、およびその詳細については、後述する。
【００４８】
ここで、識別部２０６によって識別された衝突位置に関する情報は、出力部２１２に提供されてもよく、通信部２０２を介してセンサ装置１００に送信されてもよい。また、衝突位置に関する情報は、通信部２０２を介してさらに別の装置に送信されてもよい。さらに別の装置は、例えば各種のＰＣや、ネットワークを介してユーザにサービスを提供するサーバ装置などでありうる。
【００４９】
データベース２０８は、解析装置２００に設けられるＲＡＭ、ＲＯＭ、ストレージ装置またはリムーバブル記憶媒体によって実現され、予め定義されたラケット１２上の位置群の中の位置ごとの振動特性を記憶する。後述するように、この振動特性は、周波数スペクトルでありえ、例えば所定の入力信号に対する出力信号の周波数スペクトル、または任意の入力信号に対する伝達関数として記憶される。
【００５０】
メモリ２１０は、解析装置２００に設けられるＲＡＭ、ＲＯＭ、ストレージ装置またはリムーバブル記憶媒体によって実現され、解析装置２００の動作に用いられる各種のデータを一時的または永続的に格納する。メモリ２１０は、例えば解析部２０４および識別部２０６を実現するＣＰＵが動作するためのプログラムを格納する。また、メモリ２１０は、通信部２０２によって受信された振動データや、識別部２０６によって出力される衝突位置に関する情報を、バッファとして一時的に格納してもよい。
【００５１】
出力部２１２は、識別部２０６によって出力される衝突位置に関する情報を、ユーザに呈示する。この情報の呈示は、例えば視覚的なものであってもよく、また音声を用いたもの、あるいは振動を用いたものであってもよい。出力部２１２は、情報の呈示の仕方に応じて、視覚的な情報を呈示するＬＥＤやディスプレイ、音声で情報を呈示するスピーカやブザー、または振動によって情報を呈示するアクチュエータなど、適切な出力装置として実現される。
【００５２】
（１−４．衝突位置識別の原理）
次に、図７〜図１０を参照して、本開示の第１の実施形態における衝突位置識別の原理について説明する。図７は、本開示の第１の実施形態において予め設定されるラケット上の位置群の例を示す図である。図８は、本開示の第１の実施形態におけるラケット上の位置ごとの振動特性の例を示す図である。図９は、本開示の第１の実施形態における衝突位置の推定について説明するための図である。図１０は、本開示の第１の実施形態における衝突位置の推定についてさらに説明するための図である。
【００５３】
（衝突位置候補の定義）
図７は、衝突位置の識別のために、予め設定されるラケット１２上の位置群の例を示す。本開示の第１の実施形態では、このように、ラケット１２上に所定の間隔で位置を定義し、かかる位置からなる位置群を、衝突位置の候補として扱う。なお、図示された例では、シャフト部分１２ｓやグリップ部分１２ｇ、フレームの部分にも位置（１〜２５と付番されている）が定義されているが、これは必ずしも必要ではなく、フェイス部分の位置（２６〜５１と付番されている）だけが定義されてもよい。
【００５４】
図８は、上記のように設定された位置群の中の位置ごとの振動特性の例を示す。ここでいう振動特性は、それぞれの位置に所定の振動を入力信号として入力した場合の、センサ１１０の位置までの伝達関数（ＦＲＦ：Frequency  Response  Function）である。図では、上記の位置群のうちの３つの位置（４１番、３９番、４４番）について、それぞれの位置に同じインパルス入力を与えた場合の伝達関数が示されている。このように、同じ入力が与えられた場合でも、伝達関数は、ラケット１２上の位置によって異なる。それゆえ、逆にいえば、ボール１４の衝突が振動として伝達されるときの伝達関数がわかれば、ボール１４が衝突したラケット１２上の位置を推定することが可能である。
【００５５】
このような振動の解析手法は、モーダル解析として知られている。モーダル解析は、それぞれの物体に固有の振動特性、例えば固有モードや固有振動数、モード減衰比などを解析することである。特に、固有振動数は、伝達関数の極（ピーク）として観測され、このピークの先鋭度が高いほど、モード減衰比が低いことを意味する。一般的に、物体の振動は、複数の固有振動数での振動が重ね合わせられたものとして表現される。本開示の第１の実施形態は、ラケット１２にもこのような固有の振動特性があることに着目し、モーダル解析の手法を応用して、ラケット１２の振動から加振点、つまりボール１４の衝突位置を推定することを目指すものである。
【００５６】
図９には、ラケット１２がある振動モードで振動する場合の振動の波形が示されている。モーダル解析の知見によれば、物体には、複数の固有振動数にそれぞれ対応する振動モード（振動数が低いものから順に１次、２次、３次、・・・とも呼ばれる）があり、物体の振動は、それぞれの振動モードでの振動の重ねあわせとして説明される。それぞれの振動モードによって、振動する場合の波形は決まっている。図示された例は、あるラケット１２が３次振動モード（例えば１７０Ｈｚ）で振動する場合の縦断面方向の波形である。この場合、波形には２つの節Ｎ０，Ｎ１をもつ定在波が発生する。節Ｎ０はグリップ部分であり、節Ｎ１はいわゆるスイートスポットである。
【００５７】
ここで、ラケットのスイートスポットと呼ばれる部分について説明する。一般的にいうスイートスポットは、（i）ＣＯＰ（Center  Of  Percussion）、（ii）バイブレーションノード（Vibration  Node）、または（iii）パワーポイント（Power  Point）のいずれかを指す。（i）ＣＯＰは、ボールを打ったときにラケットを持つ手に伝わる衝撃が最小になる位置、いわゆる撃心であり、野球のバットであれば芯と呼ばれる部分である。ＣＯＰの位置は、ラケットが振られる速度によって変化する。（ii）バイブレーションノードは、ボールを打ったときのラケットの振動が最小になる位置である。上記のように、ラケットは固有の振動特性を有するため、バイブレーションノードの位置はラケットが振られる速度やボールの当たり方によっては変化しない。（iii）パワーポイントは、ボールに伝わるパワーが最大になる位置である。パワーポイントは、ボールが最もよく跳ねるポイントであり、ラケットが振られる速度によって位置が変化する。本開示の第１の実施形態では、これらのうち（ii）バイブレーションノードを、スイートスポットとして扱う。
【００５８】
上記のようにスイートスポットを定義した場合、図９に示される波形において、節Ｎ１の位置がスイートスポットにあたるということは容易に理解されるであろう。つまり、節Ｎ１の位置にボール１４が衝突した場合、その位置は３次振動モードに関しては節であるために、３次振動モード（例えば１７０Ｈｚ）での振動は励起されない。そうではなく、節Ｎ１から離れた位置にボール１４が衝突した場合、ラケット１２に３次振動モードでの振動が励起される。
【００５９】
図示された例において、センサ１１０は、３次振動モードの腹に近い位置にあるため、ボール１４が節Ｎ１から離れた位置に衝突した場合、励起される３次振動モードによる振動成分が大きく検出される。逆にいうと、センサ１１０で３次振動モードによる振動成分が大きく検出された場合、ボール１４は、節Ｎ１から離れた位置に衝突した可能性が高いと推定される。
【００６０】
図１０には、ボール１４の衝突位置の違いによって生じる、ラケット１２の振動の位相の違いが示されている。図には、図９と同様に、あるラケット１２が３次振動モードで振動する場合の縦断面方向の波形が示されている。（ａ）の例では、ボール１４が節Ｎ１からグリップ側に離れた位置に衝突し、（ｂ）の例では、ボール１４が節Ｎ１からグリップとは反対側に離れた位置に衝突している。
【００６１】
ここで、図９を参照して説明したように、（ａ）、（ｂ）の例ともに、ボール１４が節Ｎ１から離れた位置に衝突しているため、ラケット１２には３次振動モードでの振動が励起される。しかしながら、センサ１１０の位置において検出される振動は、（ａ）の例と（ｂ）の例とで位相が逆になる。（ａ）の場合は、ボール１４の衝突位置が節Ｎ１を挟んでセンサ１１０と反対側であるため、衝突直後には、センサ１１０の位置が波形の山になる。一方、（ｂ）の場合は、ボール１４の衝突位置が節Ｎ１からみてセンサ１１０と同じ側であるため、衝突直後には、センサ１１０の位置が波形の谷になる。
【００６２】
なお、ラケット１２の裏面のある位置にボール１４が衝突した場合の振動の位相は、表面の同じ位置にボール１４が衝突した場合の振動の位相の逆位相になる。それゆえ、位相が反転した同様の波形を識別することによって、ボール１４がラケット１２の表面に衝突したか裏面に衝突したかを識別することが可能である。
【００６３】
以上で図９および図１０を参照して説明したように、ボール１４の衝突位置によって、ラケット１２に生じるそれぞれの振動モードでの振動の振幅および位相が異なる。そのような各振動モードでの振動が重ね合わせられた結果、図８に示すように、ボール１４の衝突位置によってセンサ１１０によって検出される振動の特性が変化する。従って、センサ１１０によって検出される振動の特性を解析することによって、ボール１４の衝突位置を検出することができる。
【００６４】
なお、センサ１１０が、略左右対称な形状を有するラケット１２の対称軸上に設けられている場合、対称軸について対称な２つの位置にボール１４が衝突した場合にセンサ１１０によって検出される振動の特性はほぼ同じになる。また、センサ１１０が、ラケット１２の表面と裏面の間、例えば側面に設けられている場合、表面と裏面のそれぞれ同じ位置にボール１４が衝突した場合にセンサ１１０によって検出される振動の特性はほぼ同じになる（センサ１１０が装着面に垂直な方向の振動を検出する場合。センサ１１０が装着面に平行な方向の振動を検出する場合はこの限りではない）。それゆえ、上述のように、衝突位置の推定においてラケット１２の表裏または左右を識別するためには、ラケット１２の表裏または左右について非対称な位置にセンサ１１０を装着することが望ましい。
【００６５】
（１−５．衝突位置識別の処理例）
続いて、図１１および図１２を参照して、本開示の第１の実施形態における衝突位置識別の処理の２つの例について説明する。図１１は、本開示の第１の実施形態における衝突位置識別処理の第１の例を示すフローチャートである。図１２は、本開示の第１の実施形態における衝突位置識別処理の第２の例を示すフローチャートである。
【００６６】
（第１の処理例）
図１１を参照すると、第１の処理例では、まず、ステップＳ１０１において、センサ装置１００のセンサ１１０が、ラケット１２の振動を検出する。検出された振動は、振動データとして通信部１２４から解析装置２００に送信される。
【００６７】
次に、ステップＳ１０３において、解析装置２００の解析部２０４が、通信部２０２によって受信された振動データによって示される振動の振幅が閾値以上であるか否かを判定する。これは、例えば、ラケット１２の振動が、ラケット１２自体の変位によるものか、ボール１４の衝突によるものかの判定である。
【００６８】
上記のステップＳ１０３で、振動の振幅が閾値以上であると判定された場合、ステップＳ１０５において、解析部２０４が、インパクト区間の振動データを抽出する。インパクト区間は、ラケット１２にボール１４が衝突した後の所定の時間のラケット１２の振動を示す振動データの区間である。一方、ステップＳ１０３で、振動の振幅が閾値以上であると判定されなかった場合、解析部２０４は、それ以上の解析には進まず、処理はステップＳ１０１に戻る。
【００６９】
なお、センサ装置の制御部１２６が、ボール１４の衝突時に選択的に振動データを解析装置２００に送信するように通信部１２４を制御する場合、上記のステップＳ１０３およびステップＳ１０５の処理は、この通信部１２４および制御部１２６の処理によって代替されうる。この場合、例えば解析装置２００の通信部２０２は、抽出されたインパクト区間の振動データを受信し、解析部２０４はそれをそのまま解析してもよい。
【００７０】
次に、ステップＳ１０７において、解析部２０４が、振動データの周波数解析を実行して、振動データ、つまりセンサ１１０からの出力信号の周波数スペクトルＹＣ（ｊω）を算出する。
【００７１】
次に、ステップＳ１０９において、識別部２０６が、ラケット１２上の位置Ｐｍ（ｍ＝１，２，３，・・・）のそれぞれについて、データベース２０８に格納された伝達関数（ＦＲＦ）Ｈｍ（ｊω）を用いて、振動データの周波数スペクトルＹＣ（ｊω）から入力信号の周波数スペクトルＸｍＣ（ｊω）を算出する。なお、ここで、これらの周波数スペクトルＸｍＣ（ｊω）およびＹＣ（ｊω）、ならびに伝達関数Ｈｍ（ｊω）は、複素数で表現され、周波数の振幅情報と位相情報とを同時に含む信号である。ｊは虚数単位、ωは角速度をそれぞれ表す。
【００７２】
次に、ステップＳ１１１において、識別部２０６が、ラケット１２上の位置Ｐｍのそれぞれについて、データベース２０８に格納された入力信号の周波数スペクトルＸ（ｊω）と、振動データから算出された入力信号の周波数スペクトルＸｍＣ（ｊω）との差分を算出する。この差分は、例えばベクトル距離として算出される。ベクトル距離の算出には、例えば内積計算やユークリッド距離計算が用いられる。
【００７３】
次に、ステップＳ１１３において、識別部２０６が、入力信号の周波数スペクトルＸ（ｊω）と、振動データから算出された入力信号の周波数スペクトルＸｍＣ（ｊω）との差分が最小になるラケット１２上の位置Ｐｍを、ボール１４の衝突位置として識別する。
【００７４】
以上で説明した第１の処理例で用いられる衝突位置識別のためのアルゴリズムについて、さらに説明する。
【００７５】
ラケット１２上の位置Ｐｍにボール１４が衝突したときの当該位置への入力信号を、周波数スペクトルＸ（ｊω）の振動とする。この振動は、ラケット１２内を伝達されて、センサ１１０の位置では周波数スペクトルＹｍ（ｊω）の振動の出力信号として検出される。ここで、位置Ｐｍからセンサ１１０の位置までの伝達関数（ＦＲＦ）をＨｍ（ｊω）とすると、
Ｙｍ（ｊω）＝Ｈｍ（ｊω）・Ｘ（ｊω）  ・・・（式１）
という関係が成り立つ。
【００７６】
第１の処理例では、上記の知見に基づき、予め、ラケット１２上の位置Ｐｍのそれぞれにボール１４を衝突させた（周波数スペクトルＸ（ｊω）の入力信号を与えた）場合のセンサ１１０の位置での振動（周波数スペクトルＹｍ（ｊω））を測定し、位置Ｐｍのそれぞれについての伝達関数Ｈｍ（ｊω）を算出している。伝達関数Ｈｍ（ｊω）は、例えば位置Ｐｍを示すラベルとともにデータベース２０８に格納される。
【００７７】
ここで、上記の式１を逆にすると、
Ｘ（ｊω）＝Ｙｍ（ｊω）・Ｈｍ−１（ｊω）  ・・・（式２）
という関係が成り立つ。ここで、Ｈｍ−１（ｊω）は、伝達関数Ｈｍ（ｊω）の逆行列を表す。上記のステップＳ１０９では、識別部２０６が、位置Ｐｍのそれぞれについて、この式２を用いて、振動データの周波数スペクトルＹＣ（ｊω）から入力信号の推定周波数スペクトルＸｍＣ（ｊω）を算出する。具体的には、識別部２０６は、
ＸｍＣ（ｊω）＝ＹＣ（ｊω）・Ｈｍ−１（ｊω）  ・・・（式３）
という式によって、入力信号の推定周波数スペクトルＸｍＣ（ｊω）を算出する。
【００７８】
実際には、ボール１４が衝突して周波数スペクトルＸ（ｊω）の入力信号が与えられたのは、位置Ｐｍのうちのいずれかの位置である。それゆえ、上記の式３によって算出される入力信号の推定周波数スペクトルＸｍＣ（ｊω）が、実際の周波数スペクトルＸ（ｊω）に近い形になるのは、実際にボールが衝突した位置Ｐｍについての伝達関数の逆行列Ｈｍ−１（ｊω）が用いられた場合に限られる。それ以外の場合は、実際の振動の伝達とは異なる伝達関数の逆行列Ｈｍ−１（ｊω）が用いられることになるため、式３によって算出される推定入力信号の周波数スペクトルＸｍＣ（ｊω）は、周波数スペクトルＸ（ｊω）とは異なる形、例えば意味をなさないノイズ波形になる。なお、ここで、周波数スペクトルＸ（ｊω）は、上述のモーダル解析によって予め測定されるものとする。この周波数スペクトルＸ（ｊω）は、ボールの衝突信号であるため、衝撃波（インパルス信号）に近い時間波形を有する。実際にラケット１２にボールが衝突した場合、ボールが衝突した位置Ｐｍにのみ、この衝突波形が表れることになる。また、この例において、推定入力信号の周波数スペクトルＸｍＣ（ｊω）と周波数スペクトルＸ（ｊω）との比較では、上述のベクトル距離の計算によって尤度（類似度）を求めるものとする。
【００７９】
なお、上記の説明では、入力信号の周波数スペクトルとして、位置Ｐｍすべてに共通の周波数スペクトルＸ（ｊω）を用いているが、位置Ｐｍそれぞれで異なる周波数スペクトルＸｍ（ｊω）を用いてもよい。
【００８０】
このようにして、第１の処理例では、「当該位置の伝達関数を用いて出力信号から入力信号を推定した場合に、もっともらしい推定入力信号が得られる位置」を、ラケット１２上のボール１４の衝突位置として識別する。
【００８１】
（第２の処理例）
図１２を参照すると、第２の処理例では、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０７までが、上記の第１の処理例と同様の処理である。
【００８２】
ステップＳ１０１〜ステップＳ１０７に続いて、ステップＳ２０９において、解析装置２００の識別部２０６が、ラケット１２上の位置Ｐｍのそれぞれについて、データベース２０８に格納されたモデル出力信号の周波数スペクトルＹｍ（ｊω）と、振動データの周波数スペクトルＹＣ（ｊω）との差分を算出する。この差分は、例えばベクトル距離として算出される。ベクトル距離の算出には、例えば内積計算やユークリッド距離計算が用いられる。
【００８３】
次に、ステップＳ２１１において、識別部２０６が、モデル出力信号の周波数スペクトルＹｍ（ｊω）と、振動データの周波数スペクトルＹＣ（ｊω）との差分が最小になるラケット１２上の位置Ｐｍを、ボール１４の衝突位置として識別する。
【００８４】
以上で説明した第２の処理例で用いられる衝突位置識別のためのアルゴリズムについて、さらに説明する。
【００８５】
上記の第１の処理例で説明したように、位置Ｐｍに加えられる入力信号の周波数スペクトルＸ（ｊω）、センサ１１０の出力信号の周波数スペクトルＹｍ（ｊω）、および位置Ｐｍからセンサ１１０の位置までの伝達関数（ＦＲＦ）Ｈｍ（ｊω）の間には、式１の関係が成り立つ。ここで、振動データの周波数スペクトルＹＣ（ｊω）から伝達関数Ｈｍ（ｊω）を同定することによって、ボールの衝突位置を識別することが可能である。以下、その方法を説明する。
【００８６】
ラケット１２にボール１４が衝突した場合の入力信号は、ボール１４の衝突が瞬間的なものであるため、インパルス信号に近い特性をもっている。入力信号の周波数スペクトルＸ（ｊω）がインパルス信号の周波数スペクトルに近いと仮定した場合、出力信号の周波数スペクトルＹｍ（ｊω）は、限りなく伝達関数Ｈｍ（ｊω）に近い特性を有し、伝達関数Ｈｍ（ｊω）に近似することが可能である。
【００８７】
第２の処理例では、上記の知見に基づき、予め、ラケット１２上の位置Ｐｍのそれぞれにボール１４を衝突させた（インパルス信号に近い周波数スペクトルＸ（ｊω）の入力信号を与えた）場合のセンサ１１０の位置での振動（周波数スペクトルＹｍ（ｊω））を測定している。周波数スペクトルＹｍ（ｊω）は、例えば位置Ｐｍを示すラベルとともにデータベース２０８に格納される。上述のように、周波数スペクトルＹｍ（ｊω）は、伝達関数Ｈｍ（ｊω）に近い特性を有し、ラケット１２の固有振動成分を表す信号とみなすことが可能である。
【００８８】
上記のステップＳ２０９〜ステップＳ２１１では、識別部２０６が、データベース２０８に格納された位置Ｐｍのそれぞれについての周波数スペクトルＹｍ（ｊω）を機械学習の“教師データ”として用いて、実際にボール１４が衝突したときの振動データの周波数スペクトルＹＣ（ｊω）を、位置Ｐｍのいずれかに分類する。上記のように周波数スペクトルＹｍ（ｊω）は、“教師データ”として用いられるため、位置Ｐｍごとに複数回、例えば数十回測定されたもの（サンプル）がそれぞれデータベース２０８に格納されていてもよい。機械学習を利用することによって、例えば周波数スペクトルのばらつきに対するロバスト性が増し、識別率が向上するという利点がある。
【００８９】
このようにして、第２の処理例では、「サンプルとして用意されている各位置の出力信号を教師データとして、実際の出力信号を分類する」ことによって、ラケット１２上のボール１４の衝突位置を識別する。
【００９０】
（１−６．結果の表示例）
続いて、図１３および図１４を参照して、本開示の第１の実施形態における衝突位置識別の結果の表示例について説明する。図１３は、本開示の第１の実施形態における結果表示の第１の例を示す図である。図１４は、本開示の第１の実施形態における結果表示の第２の例を示す図である。
【００９１】
以下では、本開示の第１の実施形態において、衝突位置識別の結果を表示部への表示として出力する場合の例について説明する。上述のように、衝突位置識別の結果は、表示部への表示によってユーザに視覚的に呈示される以外にも、音声による情報の呈示や、振動による情報の呈示によって出力されうる。かかる出力の方法自体については公知であり、またその内容についても以下の説明から類推可能である。従って、以下の説明は、衝突位置識別の結果の出力を表示による出力に限定するものではない。
【００９２】
図１３の例では、ラケット１２の画像の上に、ボール１４が衝突したと推定される位置がマッピングされて表示されている。上記の処理例の説明で述べたように、本開示の第１の実施形態において、ボール１４の衝突位置は、ラケット１２上に予め設定された位置群に含まれる位置のうち、どの位置が衝突位置により近いかを推定することによって識別される。従って、“最も近いと推定される位置”、“２番目に近いと推定される位置”、“３番目に近いと推定される位置”、・・・といったように、複数の位置が衝突位置として抽出される場合もある。この場合、複数の位置は、その位置が衝突位置である確率とともに抽出されてもよい。
【００９３】
図示された例では、ボール１４の衝突位置であると推定されるラケット１２上の７つの位置が、その位置が衝突位置である確率が高い順を示す記号とともに表示されている。“Ｔ”と表示されている位置が衝突位置である確率が最も高い位置であり、“２”がその次に衝突位置である確率が高い位置であり、以下同様に“３”、“４”、・・・、“７”と続く。このように、衝突位置をマップとしてユーザに呈示することによって、ユーザは直感的に衝突位置を把握することができる。
【００９４】
図１４の例では、ボール１４の衝突位置である確率が高い位置およびそのデータが、リストとして表示されている。例えば、上記の第２の処理例のように、ラケット１２上の位置について複数のサンプルデータが予め用意される場合、実際のボール１４の衝突による振動が、“どの位置の”、“何番目のサンプルの”振動に近いか、という形で衝突位置の推定がなされうる。この場合、図示された例のように、サンプル単位の結果がそのままリストとしてユーザに呈示されてもよい。図において、例えばサンプル“３７−３”は、“位置３７の第３のサンプル”を示す。
【００９５】
また、例えばｋ近傍法（ｋ−ＮＮ法：k-Nearest  Neighbor  algorithm）によって、実際の振動に近いサンプルを所定の数抽出し、この抽出されたサンプルが最も多く属している位置を衝突位置として特定してもよい。図示された例において、例えばｋ近傍法（ｋ＝７）によって衝突位置を特定する場合、７サンプル中４サンプルが属する位置３７が、衝突位置として特定される。また、機械学習には、一般的なＳＶＭ（Support  Vector  Machine）法を利用してもよい。
【００９６】
衝突位置識別の結果の他の表示例として、例えば、衝突位置が存在する確率分布を、ラケット１２上に等高線状に表示するなどしてもよい。
【００９７】
（２．第２の実施形態）
次に、図１５〜図２４を参照して、本開示の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、センサ装置が様々な物体に設置され、解析装置が物体（第１のオブジェクト）にユーザの指など（第２のオブジェクト）が接触した位置を識別する。
【００９８】
（２−１．全体構成）
図１５を参照して、本開示の第２の実施形態の全体構成について説明する。図１５は、本開示の第２の実施形態の全体構成を示す図である。
【００９９】
図１５を参照すると、本開示の第２の実施形態では、テーブル２２に装着されるセンサ装置３００と、センサ装置３００と通信する解析装置２００とを含むシステム２０が提供される。
【０１００】
ここで、テーブル２２は、ユーザが指でタップする（ユーザの指が衝突する）ことによって振動する物体の一例である。以下の説明では、物体（第１のオブジェクト）としてテーブル２２を例として説明するが、物体の例はこれには限られない。後述するように、本実施形態では、ユーザが指でオブジェクトをタップしたときの振動に基づいて、ユーザの指が接触した物体上の位置が識別される。従って、ユーザのタップによって振動する物体であれば、どのような物体であっても本実施形態が適用可能である。接触主体（第２のオブジェクト）も、ユーザの指には限られず、例えばスタイラスや指し棒などであってもよい。
【０１０１】
センサ装置３００は、テーブル２２上に配置され、ユーザがテーブル２２の面をタップしたときの振動を検出して、検出結果を振動データとして解析装置２００に送信する。解析装置２００は、センサ装置３００から受信される振動データを解析して、ユーザが指でタップしたテーブル２２上の位置を識別する。なお、簡単のため、ユーザが指でタップしたテーブル２２上の位置を、以下では単に接触位置ともいう。解析装置２００による識別の結果は、例えば解析装置２００自身、または解析装置２００に接続される装置において実行されるコマンドを選択するために利用されてもよい。
【０１０２】
図示された例では、テーブル２２には、“Ａ”〜“Ｆ”という文字が表示されている。この表示は、例えばテーブル２２に直接印刷されていてもよく、手書きで記入されていてもよく、シールとして貼られていてもよく、投影されていてもよく、また彫り込まれていてもよい。あるいは、テーブル２２上に文字の形の別の板が配置されていてもよい。この例において、テーブル２２上に表示された各文字の位置に関する情報は、予め解析装置２００に提供され、例えばメモリに記憶されている。従って、解析装置２００は、テーブル２２上の接触位置を識別するとともに、接触位置に近い位置に表示された文字を特定することが可能である。従って、ユーザは、テーブル２２上の各文字に対応する位置をタップすることによって、システム２０を文字入力装置として利用することができる。なお、簡単のために図ではテーブル２２上に６つだけ文字が表示されているが、実際には例えばキーボードを構成するさらに多くのアルファベットや数字が表示されてもよい。
【０１０３】
なお、システム２０に、さらに別のセンサや情報取得手段を付加し、これらから得られた情報と、上記のセンサ装置３００および解析装置２００によって得られた情報とを組み合わせることで、ユーザによるさらに多彩な操作入力を取得することも可能である。
【０１０４】
以下では、上記のセンサ装置３００の構成について詳しく説明する。なお、解析装置２００の構成、およびオブジェクトの接触位置を識別する原理および処理の例は、上記の第１の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１０５】
（２−２．センサ装置の構成）
次に、図１６を参照して、本開示の第２の実施形態に係るセンサ装置の構成について説明する。図１６は、本開示の第２の実施形態に係るセンサ装置の構成の一例を示す図である。
【０１０６】
図１６を参照すると、センサ装置３００は、センサ１１０と、回路部１２０と、ウェイト部３４２とを含む。なお、センサ１１０および回路部１２０は、上記の第１の実施形態におけるセンサ装置１００と同様の構成要素である。回路部１２０は、増幅器１２２、通信部１２４、制御部１２６、およびメモリ１２８（いずれも図示せず）を含みうる。
【０１０７】
センサ１１０は、テーブル２２の振動を検出して振動データを出力するセンサである。図示された例では、ウェイト部３４２の重みでセンサ装置３００がテーブル２２に密着する。従ってセンサ装置３００に設けられるセンサ１１０は、テーブル２２の振動が伝達される状態で保持される。センサ１１０は、例えば図示されたようにウェイト部３４２に埋め込まれるように配置されてテーブル２２に密着し、直接的にテーブル２２の振動を検出してもよい。あるいは、センサ１１０は、ウェイト部３４２の上面などに密着し、ウェイト部３４２から伝達されたテーブル２２の振動を間接的に検出してもよい。
【０１０８】
回路部１２０に含まれる増幅器１２２、通信部１２４、制御部１２６、およびメモリ１２８は、いずれも上記の第１の実施形態と同様の機能を有する。つまり、センサ１１０によって検出された振動データは、必要に応じて増幅器１２２によって増幅され、通信部１２４によって解析装置２００に向けて送信される。制御部１２６は、センサ装置３００の各部を制御する。また、メモリ１２８は、センサ装置３００の動作に用いられる各種のデータを一時的または永続的に格納する。
【０１０９】
なお、図示された例では、センサ装置３００が出力部を含んでいないが、出力部を有する構成も可能である。この場合、出力部は、第１の実施形態におけるセンサ装置１００の出力部１３０と同様の機能を有しうる。出力部１３０から出力される情報は、例えば、通信部１２４が解析装置２００から受信した解析結果に関する情報でありうる。解析結果に関する情報は、例えばユーザがテーブル２２上でどの文字の位置をタップしたか否かを示す情報でありうる。あるいは、解析結果に関する情報は、接触位置の解析が成功したか否か、つまりユーザのタップによる文字情報の入力が成功したか否かを示す情報であってもよい。情報は、視覚的な情報、音声情報、または振動などによって出力されうる。
【０１１０】
（２−３．処理例）
続いて、図１７〜図１９を参照して、本開示の第２の実施形態における処理の例について説明する。図１７は、本開示の第２の実施形態における処理を概略的に示す図である。図１８は、本開示の第２の実施形態における処理の第１の例を示すフローチャートである。図１９は、本開示の第２の実施形態における処理の第２の例を示すフローチャートである。
【０１１１】
図１７を参照すると、本実施形態では、テーブル２２上の位置２４をユーザが指などでタップしたときの振動をセンサ装置３００が検出し、振動データを解析装置２００に送信する。解析装置２００は、例えば上記の第１の実施形態で図７〜図１２を参照して説明したような処理によって、位置２４をユーザの接触位置として識別し、その位置２４の近傍に位置する文字２６を、ユーザがテーブル２２をタップすることによって入力する文字として特定する。この結果に基づいて、解析装置２００は、例えば自らの表示部に文字２６（この場合は“Ｃ”）を表示してもよい。
【０１１２】
この処理を、本実施形態に即してさらに具体的に説明する。テーブル２２上には、所定の間隔で予め位置が定義され、かかる位置からなる位置群が接触位置の候補として扱われる。例えば、位置群はテーブル２２の天面に縦横等間隔で配置されてもよい。また、位置群の少なくとも一部は、テーブル２２上に表示された文字に対応付けられる。かかる位置群および位置群に含まれる位置に対応付けられる文字の情報は、例えば解析装置２００のメモリ２１０に予め格納されうる。
【０１１３】
例えば、図示されたように“Ａ”〜“Ｆ”の６文字が表示される場合、位置群を構成する各位置は、“Ａ”〜“Ｆ”のいずれかの文字に対応付けられてもよい。この場合、例えば“Ａ”〜“Ｆ”の文字の位置に合わせてテーブル２２の天面を６つの領域に区画し、それぞれの領域に含まれる位置を各文字に対応付けてもよい。あるいは、各文字の中心から所定の距離以内の位置が各文字に対応付けられ、残りの位置は文字に対応付けられなくてもよい。この場合、ユーザが文字に対応付けられない位置をタップしたことは、無効な入力として識別されてもよいし、スペースなど表示された文字以外の入力として識別されてもよい。
【０１１４】
なお、上述のように、テーブル２２に表示される文字は６文字には限られず、さらに多くの文字、数字、または記号が表示され、これらに対応付けられるテーブル２２上の位置が予め定義されてもよい。また、予め位置が定義されるのはテーブル２２の天面には限られず、例えばテーブル２２の側面や底面、または脚の部分に位置が定義されてもよい。
【０１１５】
上記のように予め定義された各位置について、ユーザの指などによるタップを入力信号として与えた場合にセンサ装置３００で検出される振動が予め測定されている。さらに、ここで測定された振動に基づいて、各位置についての伝達関数が算出される。解析装置２００は、このようにして予め算出された伝達関数を用いて、センサ装置３００から受信した振動データに基づいてテーブル２２上の接触位置を識別する。さらに、解析装置２００は、例えば、接触位置として識別された位置に対応付けられた文字を入力するコマンドを、実行すべきコマンドとして特定する。このコマンドを解析装置２００が自ら実行する、または通信部２０２を介して外部装置に送信することによって、ユーザがテーブル２２上に表示された文字をタップすることによる当該文字の入力を実現することができる。
【０１１６】
かかる接触位置の識別は、例えば入力がユーザの指によるタップであり、入力信号がインパルス信号とは異なる特性を有するような場合には、上記の第１の実施形態において図１１を参照して説明した第１の処理例のような処理によって実行されてもよい。一方、例えば入力がスタイラスや指し棒などによるタップであり、入力信号がインパルス信号に近い特性を有するような場合には、第１の実施形態において図１２を参照して説明した第２の処理例のような処理が実行されてもよい。
【０１１７】
（第１の例）
図１８に示す第１の例では、解析装置２００の識別部２０６が、接触位置を識別した（ステップＳ３０１）後、その接触位置が予め登録されたコマンドに対応するか否かを判定する（ステップＳ３０３）。例えば図１７に示された例であれば、ここでの判定は、接触位置に対応付けられている文字などが存在するか否かの判定でありうる。ここで、接触位置に対応付けられている文字が存在する場合、接触位置と“文字を入力する”というコマンドとが対応していることになる。また、上記のように、どの文字からも離れた領域への接触がスペースなどの入力として識別される場合、かかる領域に含まれる位置は、“スペースを入力する”などのコマンドに対応していることになる。
【０１１８】
ステップＳ３０３において、識別された接触位置がコマンドに対応している場合、識別部２０６は、当該コマンドを実行する（ステップＳ３０５）。ここでいうコマンドの実行は、文字入力には限らずさまざまな動作を含みうる。例えば、識別部２０６は、出力部２１２からの情報を出力するというコマンドを実行してもよい。あるいは、識別部２０６は、自らコマンドを実行する代わりに、通信部２０２を介してコマンドを外部装置に送信してもよい。例えば図１７に示された文字入力の例であれば、文字入力のコマンドが、通信部２０２からＰＣなどの他の装置に送信されてもよい。
【０１１９】
（第２の例）
図１９に示す第２の例では、解析装置２００の識別部２０６が、接触位置を識別した（ステップＳ４０１）後、さらに連続した接触があるか否かを識別する（ステップＳ４０３）。連続した接触がある場合、識別部２０６は、さらに続く接触についても接触位置を識別する（ステップＳ４０１）。
【０１２０】
ステップＳ４０３で、連続した接触がない、つまり一連の接触が終了したと判定された場合、識別部２０６は、一連の接触位置が、予め登録されたコマンドに対応するか否かを判定する（ステップＳ４０５）。例えば、図１７に示された文字入力の例であれば、“Ｆ”→“Ｅ”→“Ｅ”→“Ｄ”のように、一連の接触位置によって示される文字列にコマンドが対応付けられていてもよい。また、テーブル２２に文字が表示されていない場合でも、例えば“特定の位置を所定回数タップする”ことに対してコマンドが対応付けられていてもよい。
【０１２１】
ステップＳ４０５において、一連の接触位置がコマンドに対応している場合、識別部２０６は、当該コマンドを実行する（ステップＳ４０７）。ここでも、上記の第１の例と同様に、解析装置２００自身が出力部２１２などを用いてコマンドを実行してもよく、また通信部２０２を介して外部装置にコマンドが送信されてもよい。
【０１２２】
（２−４．変形例）
続いて、図２０〜図２４を参照して、本開示の第２の実施形態の変形例について説明する。図２０は、本開示の第２の実施形態における第１の変形例を示す図である。図２１は、本開示の第２の実施形態における第２の変形例を示す図である。図２２は、本開示の第２の実施形態における第３の変形例を示す図である。図２３は、本開示の第２の実施形態における第４の変形例を示す図である。図２４は、本開示の第２の実施形態における第５の変形例を示す図である。
【０１２３】
図２０に示される第１の変形例では、センサ装置３００が、フライパン２８の柄の部分に装着される。センサ装置３００は、例えば上記の図１６の例におけるウェイト部３４２の代わりに磁石を有し、この磁石が、金属などの磁性体からなるフライパン２８の柄の部分に吸着することで、センサ１１０をフライパン２８の振動が伝達される状態で保持する。例えば、フライパン２８の各部に対応付けて何らかのコマンド（例えば台所に置いてあるＰＣの操作、ガスコンロなど調理設備の操作など）を登録し、ユーザがコマンドに対応する位置を指や調理器具などでタップすることによって、ユーザは作業中の手の汚れなどを気にすることなく装置や設備に所望のコマンドを実行させることができる。同様の構成は、例えば包丁やまな板など他の調理器具、およびスパナやハンマーなどの工具などにも適用可能である。
【０１２４】
図２１に示される第２の変形例では、センサ装置３００が、ゴルフクラブ３０の柄の部分に装着される。センサ装置３００は、例えば上記の図１６の例におけるウェイト部３４２の代わりにゴムバンドを有し、このゴムバンドがゴルフクラブ３０の柄の部分に巻きつけられることで、センサ１１０をゴルフクラブ３０の振動が伝達される状態で保持する。あるいは、センサ装置３００はウェイト部３４２の代わりにクリップを有し、このクリップがゴルフクラブ３０の柄の部分を挟持してもよい。このようにゴムバンドやクリップなどを用いることによって、振動が激しい物体にもセンサ装置３００を安定して装着することができる。
【０１２５】
本変形例では、例えば、ゴルフクラブ３０の各部に対応付けて何らかのコマンド（例えばゴルフ練習場の設備の操作、プレーするユーザを撮影する録画機器の操作など）を登録し、ユーザがコマンドに対応する位置を指などでタップすることによって、ユーザはプレーを中断することなく装置や設備に所望のコマンドを実行させることができる。これによって、例えばビデオの録画開始、メタ情報の付加などの操作を、プレー中に実行することもできる。また、上記の第１の実施形態と同様に、ゴルフクラブ３０のヘッド部分で、どの位置にボールが衝突したかをセンサ装置３００が検出する振動から識別することも可能である。
【０１２６】
さらに、この２種類の機能は組み合わせられてもよい。例えば、ゴルフクラブ３０のヘッド部分でボールを打った場合にはボールの衝突した位置が検出され、それ以外の、例えば、柄やグリップの部分をタップした場合には所定のコマンドが実行されてもよい。この場合、位置に応じて、例えばボールの衝突およびユーザのタップという２種類の入力信号のいずれかまたは両方をそれぞれ与えた場合にセンサ装置３００で検出される振動が予め測定されている。本変形例の構成は、ゴルフクラブ３０に限らず、第１の実施形態で説明したようなラケット１２や、その他のあらゆるスポーツで用いられる打具について適用可能である。
【０１２７】
図２２に示される第３の変形例では、センサ装置３００が、金庫３２の扉３４に、例えばネジや接着剤などを用いて取り付けられる。これらのネジまたは接着剤などは、センサ装置３００を扉３４に密着させることで、センサ１１０を扉３４の振動が伝達される状態で保持する。例えば、扉３４をタップする位置や回数などによって所定のパターンを構成し、このパターンに対応付けて金庫３２のロック３６を開錠／施錠するというコマンドを登録することによって、ユーザは扉３４のタップによって金庫３２を開錠／施錠することができる。なお、扉３４が閉じられている場合に金庫３２の本体と密着しており、扉３４と本体とが一体的に振動する場合、センサ装置３００は、金庫３２の本体側に取り付けられてもよい。
【０１２８】
これによって、扉３４の表面にはスイッチやダイヤルなどを配置しなくてよく、例えば金庫３２の外部が超高温になる場合でも、内部への熱の侵入を防ぐことができる。同様の利点は、例えばセンサ装置３００を宇宙船や潜水艦の扉の表面に取り付ける場合にも得られる。高温・低温や、高圧・低圧などの過酷な環境にさらされる扉では、表面に配置する部品は少ない方が好ましいためである。また、物理的な鍵が扉の表面に露出しないことによって、鍵を破ることがきわめて難しくなり、セキュリティを向上させる効果もある。この観点でいえば、住宅などのドアにセンサ装置３００を取り付け、ドアをタップするパターンに対応付けて開錠のコマンドを登録することも有用である。
【０１２９】
図２３に示される第４の変形例では、センサ装置３００が、ガラス窓３８のガラス部分４０に、例えば接着剤や吸盤などを用いて取り付けられる。これらの接着剤または吸盤などは、センサ装置３００をガラス部分４０に密着させることで、センサ１１０をガラス部分４０の振動が伝達される状態で保持する。例えば、ガラス部分４０をタップする位置や回数などによって所定のパターンを構成し、このパターンに対応付けてガラス窓３８のロック４２を開錠／施錠するというコマンドを登録することによって、ユーザはガラス部分４０のタップによってガラス窓３８を開錠／施錠することができる。なお、ガラス部分４０と周囲の窓枠部分とが一体的に振動する場合、センサ装置３００は、窓枠部分に取り付けられてもよい。
【０１３０】
これによって、ガラス部分４０の透明性を確保しつつ、ガラス部分４０におけるユーザの接触位置を識別し、識別された接触位置に対応したコマンドを実行することができる。同様の機能は、例えば透明電極を用いたタッチパネルをガラス部分４０に配置したり、ガラス部分４０の周囲に複数のセンサを配置したりすることによっても実現可能である。しかし、本変形例によれば、単一のセンサ装置３００をガラス部分４０などに配置することによって接触位置の検出が可能になるため、安価かつ簡便な装置構成によって上記の機能を実現することができる。なお、同様の構成は、他にもテレビなど任意の装置で、透明性を要求される面を入力部として使用する場合に適用可能である。例えばテレビの場合、画面の任意の位置をタップすることで、チャンネル選択や音量調節などの様々なコマンドを実行させることが可能である。
【０１３１】
図２４に示される第５の変形例では、センサ装置３００が、卓球台４４に、例えば接着剤やネジ、または吸盤などを用いて取り付けられる。これらの接着剤やネジ、または吸盤などは、センサ装置３００を卓球台４４に密着させることで、センサ１１０を卓球台４４の振動が伝達される状態で保持する。例えば、卓球のボールがそれぞれのコートの領域内の位置に落ちた場合にセンサ装置３００で検出される振動を予め測定しておくことで、卓球台４４を使用した卓球の試合中にボールがどちらのコートに落ちたかを識別することが可能である。この場合、例えばボールが一方のコートに落ちた場合には他方の得点を加算するというコマンドを設定することによって、卓球の試合の得点を自動的に計算することができる。
【０１３２】
図示して説明されたもの以外にも、本実施形態では様々な変形例が可能である。例えば、クラシックギターやバイオリンなどの木製楽器では、マイクなどをボディ外側に取り付けることは比較的よく行われるが、ボタンやノブなどの電気的な部品を埋め込むことは、ボディを傷つけることになるため困難である。そこで、センサ装置３００をクリップなどを用いてボディの表面に取り付け、ユーザがボディをタップする位置と各種コマンドとを予め対応付けて設定することで、ボディを傷つけることなく、演奏中に音量や音質を調節したり、付加的な音を出力したりすることが可能になる。
【０１３３】
また、例えば、家庭でダンスゲームなどをプレーする場合、ボタンを内蔵した専用のシートを敷いてその上でプレーする必要があった。しかし、センサ装置３００を床上に設置し、センサ装置３００の位置を基準にしてプレーヤのステップの位置を判定すれば、専用のシートを敷かなくても、そのようなゲームをプレーすることが可能になる。
【０１３４】
また、例えば、スマートフォンなど各種の電子機器に搭載される加速度センサは、サンプリング周波数を高くすることで、上記のセンサ装置３００におけるセンサ１１０と同様に振動データを取得することが可能である。これを用いて、例えばユーザがスマートフォンの表面をタップした位置を識別し、タップの位置および回数などのパターンが所定のパターンと一致した場合にスマートフォンのロックを解除することも可能である。この場合、スマートフォンは、本実施形態におけるセンサ装置と解析装置との機能を兼ね備えた装置にあたる。
【０１３５】
また、例えば、自然の石や木片などの物体にセンサ装置３００を装着し、ユーザが当該物体の所定の位置をタップしたときの振動を、何らかの鍵にあたる情報として用いてもよい。それぞれの物体には固有の振動特性があるため、この振動特性を鍵にあたる情報の一部として利用すれば、鍵をコピーすることが困難になり、セキュリティを向上させる効果が期待される。
【０１３６】
上記のように、振動特性は、それぞれの物体に固有である。従って、ほぼ同じ構造の物体があれば、振動特性はほぼ同じになる。それゆえ、例えばセンサ装置３００が装着される物体（第１のオブジェクト）が規格化された工業製品であるなどして構造が既知であり、さらにセンサ装置３００が予め指定された位置に装着されるとすれば、物体の振動特性は、同じ製品で同じ位置にセンサ装置３００を装着して計測したデータを利用するなどして、既知のデータとして与えられうる。そうすると、物体にセンサ装置３００を装着した後に各位置にユーザが接触した場合の振動を測定するキャリブレーションの手順を省略することができる。
【０１３７】
この場合、物体は、例えば型番の入力などによって特定されてもよいし、ＨＭＤ（Head  Mounted  Display）などに搭載されたカメラの画像に基づく物体認識によって特定されてもよい。物体認識によって物体を特定する場合、画像にセンサ装置３００が映っていれば、センサ装置３００の装着位置をも併せて特定することができる。
【０１３８】
（３．第３の実施形態）
次に、本開示の第３の実施形態について説明する。上記の第１の実施形態、第２の実施形態では、センサ装置が装着される物体（第１のオブジェクト）が静止しているところに、接触主体（第２のオブジェクト）が接触するという例について説明した。この場合、第１のオブジェクトへの第２のオブジェクトの“接触”は、第１のオブジェクトに振動を発生するようなもの、つまり“衝突”である。しかし、本開示の実施形態は、このように第２のオブジェクトが第１のオブジェクトに“衝突”するものには限られず、より一般的に“接触”する場合にも適用可能である。
【０１３９】
本実施形態では、第１のオブジェクトが所定の振動パターンで振動する。この振動は、例えば定常的なパターンで加えられる微細な振動であり、センサ装置が備えるバイブレータなどの加振部によって加えられるものでありうる。第１のオブジェクトの所定の振動パターンでの振動は、いわばホワイトノイズ的なものである。第１のオブジェクトに設置されたセンサ装置は、この所定の振動パターンでの振動が、第２のオブジェクトが接触したことによってどのように変化したかを検出する。
【０１４０】
振動の伝達関数は物体の位置ごとに異なるため、振動する物体（第１のオブジェクト）のいずれかの位置に他の物体（第２のオブジェクト）が接触した場合、物体の振動状態がどのように変化するかは、接触位置によって異なる。この性質を利用すれば、第１のオブジェクトを振動させることによって、第２のオブジェクトがソフトに接触した場合であっても、接触位置を検出することができる。
【０１４１】
本実施形態において、第２のオブジェクトは、第１のオブジェクトに接触した後に跳ね返って第１のオブジェクトから離れなくてもよく、そのまま接触状態を持続してもよい。第２のオブジェクトが第１のオブジェクトとの接触状態を持続したまま移動するときに、第２のオブジェクトの接触による第１のオブジェクトの振動状態の変化を時系列で計測すれば、いわゆるドラッグ操作のような操作情報を取得することができる。
【０１４２】
また、２つの接触（第１／第２の接触）に時間差があれば、第１の接触の前後の物体の振動状態を比較し、さらに第２の接触の前後の物体の振動状態を比較することによって、２つの接触位置をそれぞれ検出することができる。これによって、例えばピンチイン／アウトのような操作情報を取得することも可能である。
【０１４３】
（４．第４の実施形態）
次に、本開示の第４の実施形態について説明する。本実施形態では、第２のオブジェクトが所定の振動パターンで振動する。この振動も、上記の第３の実施形態における第１のオブジェクトの振動と同様に、例えば定常的なパターンで加えられる微細な振動である。例えば、第２のオブジェクトがスタイラスなどの器具であれば、器具にバイブレータなどが内蔵されることによって振動が加えられうる。また、例えば、第２のオブジェクトがユーザの指であれば、腕時計状の器具をユーザが装着し、これに内蔵されるバイブレータなどによって振動が加えられうる。
【０１４４】
第２のオブジェクトが振動している場合、第２のオブジェクトが第１のオブジェクトにソフトに接触した場合であっても、第１のオブジェクトには振動が発生する。振動の伝達関数は物体の位置ごとに異なるため、例えば静止した物体（第１のオブジェクト）のいずれかの位置に振動するユーザの指など（第２のオブジェクト）が接触した場合、振動がセンサ装置３００で伝達される過程でどのように変化するかは、接触位置によって異なる。この性質を利用すれば、第１のオブジェクトに振動する第２のオブジェクトを接触させることによって、第２のオブジェクトがソフトに接触した場合であっても、接触位置を検出することができる。なお、本実施形態でも、上記の第３の実施形態と同様にして、ドラッグ操作のような操作情報を取得したり、ピンチイン／アウトのような操作情報を取得したりすることが可能である。
【０１４５】
また、第２のオブジェクトの振動が固有のパターンを有する振動である場合、接触位置に加えて、この振動のパターン自体をコマンドに対応付けることが可能である。例えば、図２２を参照して説明した金庫３２の例の場合、扉３４の所定の位置に、所定のパターンの振動が与えられることを、開錠のコマンドに対応付けてもよい。この場合、所定のパターンの振動は、例えば、金庫３２の鍵として作製されるバイブレータによって発生する。このバイブレータを扉３４に直接接触させてもよいし、このバイブレータ（例えば腕時計型）を装着したユーザの指を扉３４に接触させてもよい。
【０１４６】
（５．補足）
（ハードウェア構成）
図２５を参照して、上記で説明された本開示の各実施形態に係る解析装置２００を実現しうる情報処理装置９００のハードウェア構成について説明する。図２５は、情報処理装置のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
【０１４７】
情報処理装置９００は、ＣＰＵ９０１、ＲＯＭ９０３、およびＲＡＭ９０５を含む。さらに、情報処理装置９００は、ホストバス９０７、ブリッジ９０９、外部バス９１１、インターフェース９１３、入力装置９１５、出力装置９１７、ストレージ装置９１９、ドライブ９２１、接続ポート９２３、および通信装置９２５を含んでもよい。
【０１４８】
ＣＰＵ９０１は、演算処理装置および制御装置として機能し、ＲＯＭ９０３、ＲＡＭ９０５、ストレージ装置９１９、またはリムーバブル記録媒体９２７に記録された各種プログラムに従って、情報処理装置９００内の動作全般またはその一部を制御する。ＲＯＭ９０３は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや演算パラメータなどを記憶する。ＲＡＭ９０５は、ＣＰＵ９０１の実行において使用するプログラムや、その実行において適宜変化するパラメータなどを一次記憶する。ＣＰＵ９０１、ＲＯＭ９０３、およびＲＡＭ９０５は、ＣＰＵバスなどの内部バスにより構成されるホストバス９０７により相互に接続されている。さらに、ホストバス９０７は、ブリッジ９０９を介して、ＰＣＩ（Peripheral  Component  Interconnect/Interface）バスなどの外部バス９１１に接続されている。
【０１４９】
入力装置９１５は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチおよびレバーなど、ユーザによって操作される装置である。入力装置９１５は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール装置であってもよいし、情報処理装置９００の操作に対応した携帯電話などの外部接続機器９２９であってもよい。入力装置９１５は、ユーザが入力した情報に基づいて入力信号を生成してＣＰＵ９０１に出力する入力制御回路を含む。ユーザは、この入力装置９１５を操作することによって、情報処理装置９００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりする。
【０１５０】
出力装置９１７は、取得した情報をユーザに対して視覚的または聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。出力装置９１７は、例えば、ＬＣＤ（Liquid  Crystal  Display）、ＰＤＰ（Plasma  Display  Panel）、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイなどの表示装置、スピーカおよびヘッドホンなどの音声出力装置、ならびにプリンタ装置などでありうる。出力装置９１７は、情報処理装置９００の処理により得られた結果を、テキストまたは画像などの映像として出力したり、音声または音響などの音声として出力したりする。
【０１５１】
ストレージ装置９１９は、情報処理装置９００の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置９１９は、例えば、ＨＤＤ（Hard  Disk  Drive）などの磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、または光磁気記憶デバイスなどにより構成される。このストレージ装置９１９は、ＣＰＵ９０１が実行するプログラムや各種データ、および外部から取得した各種のデータなどを格納する。
【０１５２】
ドライブ９２１は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体９２７のためのリーダライタであり、情報処理装置９００に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ９２１は、装着されているリムーバブル記録媒体９２７に記録されている情報を読み出して、ＲＡＭ９０５に出力する。また、ドライブ９２１は、装着されているリムーバブル記録媒体９２７に記録を書き込む。
【０１５３】
接続ポート９２３は、機器を情報処理装置９００に直接接続するためのポートである。接続ポート９２３は、例えば、ＵＳＢ（Universal  Serial  Bus）ポート、ＩＥＥＥ１３９４ポート、ＳＣＳＩ（Small  Computer  System  Interface）ポートなどでありうる。また、接続ポート９２３は、ＲＳ−２３２Ｃポート、光オーディオ端子、ＨＤＭＩ（High-Definition  Multimedia  Interface）ポートなどであってもよい。接続ポート９２３に外部接続機器９２９を接続することで、情報処理装置９００と外部接続機器９２９との間で各種のデータが交換されうる。
【０１５４】
通信装置９２５は、例えば、通信ネットワーク９３１に接続するための通信デバイスなどで構成された通信インターフェースである。通信装置９２５は、例えば、有線または無線ＬＡＮ（Local  Area  Network）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、またはＷＵＳＢ（Wireless  USB）用の通信カードなどでありうる。また、通信装置９２５は、光通信用のルータ、ＡＤＳＬ（Asymmetric  Digital  Subscriber  Line）用のルータ、または、各種通信用のモデムなどであってもよい。通信装置９２５は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、ＴＣＰ／ＩＰなどの所定のプロトコルを用いて信号などを送受信する。また、通信装置９２５に接続される通信ネットワーク９３１は、有線または無線によって接続されたネットワークであり、例えば、インターネット、家庭内ＬＡＮ、赤外線通信、ラジオ波通信または衛星通信などである。
【０１５５】
以上、情報処理装置９００のハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。かかる構成は、実施する時々の技術レベルに応じて適宜変更されうる。
【０１５６】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１５７】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）第１のオブジェクトに第２のオブジェクトが接触したときの、第１のオブジェクトの振動状態の変化を検出して振動データを出力するセンサと、
前記第１のオブジェクトの前記第２のオブジェクトが接触する部分とは異なる部分で、前記センサを前記第１のオブジェクトの振動が伝達される状態で保持する保持部と、
前記センサによって検出される単一の振動データを、該振動データを解析して前記第１のオブジェクトに前記第２のオブジェクトが接触した接触位置を識別する解析装置に送信する通信部と
を備えるセンサ装置。
（２）前記センサは、前記第１のオブジェクトに前記第２のオブジェクトが衝突したときに前記第１のオブジェクトに発生する振動を検出して前記振動データを出力する、前記（１）に記載のセンサ装置。
（３）前記第１のオブジェクトは、打具であり、
前記第２のオブジェクトは、前記打具に衝突する被打物である、前記（２）に記載のセンサ装置。
（４）前記センサは、所定の振動パターンで振動する前記第１のオブジェクトに前記第２のオブジェクトが接触したことによる前記第１のオブジェクトの振動状態の変化を検出して前記振動データを出力する、前記（１）に記載のセンサ装置。
（５）前記第１のオブジェクトに前記所定の振動パターンで振動を加える加振部をさらに備える、前記（４）に記載のセンサ装置。
（６）ユーザに情報を呈示する出力部をさらに備え、
前記通信部は、前記解析装置から前記接触位置に関する情報を受信し、
前記出力部は、前記接触位置に関する情報を前記ユーザに呈示する、前記（１）〜（５）のいずれか１項に記載のセンサ装置。
（７）第１のオブジェクトに第２のオブジェクトが接触したときの前記第１のオブジェクトの振動状態の変化を、前記第１のオブジェクトの前記第２のオブジェクトが接触する部分とは異なる部分で前記第１のオブジェクトの振動が伝達される状態で保持されたセンサによって検出した単一の振動データを受信する通信部と、
前記振動データの振動特性と、前記第１のオブジェクトの前記第２のオブジェクトが接触する位置ごとの振動特性とを比較することによって、前記第１のオブジェクトに前記第２のオブジェクトが接触した接触位置を識別する識別部と
を備える解析装置。
（８）前記通信部は、前記第１のオブジェクトに前記第２のオブジェクトが衝突したときに前記第１のオブジェクトに発生する振動を前記センサが検出した前記振動データを受信し、
前記識別部は、前記第１のオブジェクトに前記第２のオブジェクトが衝突した衝突位置を識別する、前記（７）に記載の解析装置。
（９）前記第１のオブジェクトは、打具であり、
前記第２のオブジェクトは、前記打具に衝突する被打物である、前記（８）に記載の解析装置。
（１０）前記衝突位置に関する情報をユーザに呈示する出力部をさらに備える、前記（９）に記載の解析装置。
（１１）前記出力部は、前記衝突位置である確率が高い順に位置を示すリストを前記ユーザに呈示する、前記（１０）に記載の解析装置。
（１２）前記出力部は、前記衝突位置を示すマップを前記ユーザに呈示する、前記（１０）に記載の解析装置。
（１３）前記センサは、表裏両面を有する前記打具の表面または裏面のいずれか一方に装着され、
前記識別部は、前記衝突位置が、前記打具の表面であったか裏面であったかを識別する、前記（９）〜（１２）のいずれか１項に記載の解析装置。
（１４）前記センサは、左右対称な形状を有する前記打具の左側または右側のいずれか一方に装着され、
前記識別部は、前記衝突位置が、前記打具の左側であったか右側であったかを識別する、前記（９）〜（１３）のいずれか１項に記載の解析装置。
（１５）前記通信部は、所定の振動パターンで振動する前記第１のオブジェクトに前記第２のオブジェクトが接触したことによる前記第１のオブジェクトの振動状態の変化を前記センサが検出した前記振動データを受信する、前記（７）に記載の解析装置。
（１６）前記第１のオブジェクトの前記第２のオブジェクトが接触する部分に設定された位置群の中の位置ごとの振動特性が記憶された記憶部をさらに備え、
前記識別部は、前記位置群の中の１または複数の位置として前記接触位置を識別する、前記（７）〜（１５）のいずれか１項に記載の解析装置。
（１７）前記記憶部には、前記位置群の中の少なくとも一部の位置に対応付けられるコマンドが記憶され、
前記識別部は、前記識別された接触位置に対応する前記コマンドを特定する、前記（１６）に記載の解析装置。
（１８）前記通信部は、前記特定されたコマンドを外部装置に送信する、前記（１７）に記載の解析装置。
（１９）前記記憶部には、前記位置群の中の所定の位置を組み合わせたパターンに対応付けられるコマンドが記憶され、
前記識別部は、前記識別された接触位置からなるパターンに対応する前記コマンドを特定する、前記（１６）に記載の解析装置。
（２０）第１のオブジェクトに第２のオブジェクトが接触したときの前記第１のオブジェクトの振動状態の変化を、前記第１のオブジェクトの前記第２のオブジェクトが接触する部分とは異なる部分で前記第１のオブジェクトの振動が伝達される状態で保持されたセンサによって検出した単一の振動データを受信する機能と、
前記振動データの振動特性と、前記第１のオブジェクトの前記第２のオブジェクトが接触する位置ごとの振動特性とを比較することによって、前記第１のオブジェクトに前記第２のオブジェクトが接触した接触位置を識別する機能と
をコンピュータに実現させるためのプログラムが記憶された記憶媒体。
【符号の説明】
【０１５８】
１０，２０      システム
１２      ラケット
１２ｓ    シャフト部分
１２ｇ    グリップ部分
１４      ボール
２２      テーブル
２８      フライパン
３０      ゴルフクラブ
３２      金庫
３８      ガラス窓
４４      卓球台
１００，３００    センサ装置
１１０    センサ
１２０    回路部
１２２    増幅器
１２４    通信部
１２６    制御部
１２８    メモリ
１３０    出力部
１４２    ベルト
１４４    筐体
２００    解析装置
２０２    通信部
２０４    解析部
２０６    識別部
２０８    データベース
２１０    メモリ
２１２    出力部
３４２    ウェイト部
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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