(57)【要約】【課題】自転車フレームの変位を計測することができる計測装置を提供する。【解決手段】計測装置１０は、自転車２０に取付けられた複数のマーカ４０と、自転車２０のフレーム２２に取付けられ、かつ複数のマーカ４０を撮像するカメラ５０と、自転車２０の走行時にカメラ５０で連続して撮像した複数の撮像画像から複数のマーカ４０の変位量を計測する解析装置７０と、を備えている。【選択図】図１
2018105778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車に取付けられた複数のマーカと、
前記自転車のフレームに取付けられ、かつ前記複数のマーカを撮像するカメラと、
前記自転車の走行時に前記カメラで連続して撮像した複数の撮像画像から前記複数のマーカの変位量を計測する計測手段と、
を備えた計測装置。
【請求項２】
前記カメラは、ヘッドチューブ近傍に後ろ向きに取付けられている、請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記マーカの一部がダウンチューブ及びシートチューブにそれぞれ設けられている、請求項１又は請求項２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記マーカの一部がボトムブラケット近傍に設けられている、請求項１〜３の何れか１項に記載の計測装置。
【請求項５】
前記マーカの一部がリアハブ近傍に設けられている、請求項１〜４の何れか１項に記載の計測装置。
【請求項６】
前記マーカは、前記自転車の乗員の予め定めた身体の一部にも取付けられている請求項１〜５の何れか１項に記載の計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車フレームの変位を計測する計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自転車に作用する力や変形量を計測する装置が提案されている。例えば特許文献１には、自転車のクランクに取付けられた検出素子によってクランクの歪み量を検出する検出装置及び方法が開示されている。また、特許文献２には、自転車のクランク軸に貫入接合した中空軸に歪みゲージ及び二次コイルを固定し、中空軸の外側に配置したセンサーケースに一次コイルを置くことにより踏力を検知する踏力検知センサーが開示されている。そして特許文献３には、ハブ軸に回転自在に支持された駆動部とハブシェルとの間隔又は間隔の変化を計測するセンサを備えた自転車用リアハブが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１０６２２０号公報
【特許文献２】特開２０１５−２０６７７７号公報
【特許文献３】特開２０１３−６４７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、自転車走行時に作用する力により自転車フレームが変形すると、ペダリング力を自転車の推進力に十分に利用できなくなる現象、所謂ペダリングロスを引き起こす場合がある。このため、自転車フレームの変形が生じにくいフレーム構造や乗車方法を検討するために、走行時のフレームの変位を計測できる技術が求められている。しかし、上記特許文献１〜３に記載された技術事項は、何れも自転車の特定部位の変位を歪みとして計測するものであるが、フレームの変位を直接計測するものではない。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮して、自転車フレームの変位を計測することができる計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１態様の計測装置は、自転車に取付けられた複数のマーカと、前記自転車のフレームに取付けられ、かつ前記複数のマーカを撮像するカメラと、前記自転車の走行時に前記カメラで連続して撮像した複数の撮像画像から前記複数のマーカの変位量を計測する計測手段と、を備えている。
【０００７】
第１態様の計測装置によると、カメラによって自転車のフレームに取付けられたマーカを撮像する。そして、複数の撮像画像からマーカの変位量を計測する。これにより、走行時におけるフレームの変位を計測することができる。
【０００８】
また、自転車に取付けられたカメラにより複数のマーカを検出するため、自転車の外部に設けられたカメラにより検出する場合と比較して、複数のマーカ同士の相対変位を検出しやすい。さらに、トレッドミルなどの固定された走行面だけではなく、実際に自転車が走行すると想定される走行面での走行時の変位を計測できる。
【０００９】
第２態様の計測装置は、前記カメラは、ヘッドチューブ近傍に後ろ向きに取付けられている。
【００１０】
第２態様の計測装置によると、カメラは自転車のヘッドチューブよりも後ろ側の部分を捉えることができる。このため、フレームの各部分（ダウンチューブ、シートチューブ、トップチューブ、チェーンステー、シートステー等）のうち、任意の部分の変位を計測できる。
【００１１】
第３態様の計測装置は、前記マーカの一部がダウンチューブ及びシートチューブにそれぞれ設けられている。
【００１２】
第３態様の計測装置によると、マーカの一部がダウンチューブ及びシートチューブに設けられている。ダウンチューブ及びシートチューブは、他のフレーム部分と比較して高剛性（曲げ剛性）とされ、走行時の変位が少ない。このため、ダウンチューブ及びシートチューブに設けられたマーカ位置を基準として、ダウンチューブ及びシートチューブ以外の部分に設けられたマーカの変位を計測すると、フレーム同士の相対変位を検出しやすい。
【００１３】
第４態様の計測装置は、前記マーカの一部がボトムブラケット近傍に設けられている。
【００１４】
第４態様の計測装置によると、ボトムブラケット近傍のフレームの変位を計測することができる。ボトムブラケット近傍のフレームが変形すると、ボトムブラケットが変位する可能性がある。ボトムブラケットはペダリング力を受けるクランクの回転軸であるため、変位するとペダリングロスが発生する虞がある。このため、走行時におけるボトムブラケット近傍のフレーム変位が小さくできるフレーム設計を行うことで、ペダリングロスの発生を抑制できる。
【００１５】
第５態様の計測装置は、前記マーカの一部がリアハブ近傍に設けられている。
【００１６】
第５態様の計測装置によると、リアハブ近傍のフレームの変位を計測することができる。リアハブ近傍のフレームが変形すると、リアハブが変位する可能性がある。リアハブは、チェーンなどを介してクランクから駆動力が伝達される部材であるため、変位するとペダリングロスが発生しやすくなる虞がある。このため、走行時におけるリアハブ近傍のフレーム変位が小さくできるフレーム設計を行うことで、ペダリングロスの発生を抑制できる。
【００１７】
第６態様の計測装置は、前記マーカは、前記自転車の乗員の予め定めた身体の一部にも取付けられている。
【００１８】
第６態様の計測装置によると、自転車の乗員の身体の一部の変位が計測される。例えば
ペダリングにより回転運動する乗員のつま先の変位と、フレームに取付けられたマーカの変位とを同期することにより、クランクの回転角に対応したフレームの変形量を計測することができる。これにより、クランク回転角に応じたフレームの変位を特定できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る変位計測方法によると、自転車フレームの変位を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１、第２実施形態に係る計測装置を示す側面図である。
【図２】本発明の第１、第２実施形態に係る計測装置におけるカメラを示す側面図である。
【図３】本発明の第１、第２実施形態に係る計測装置におけるカメラが撮像した撮像画像である。
【図４】本発明の第１、第２実施形態に係る計測装置におけるカメラが撮像した撮像画像上に、解析装置によって生成された基準マーカの中心を原点とする座標系を描画した概念図である。
【図５】本発明の第１、第２実施形態に係る計測装置におけるカメラが撮像した撮像画像上に、撮像画像の角を原点とする座標系を描画した概念図である。
【図６】本発明の第１、第２実施形態に係る計測装置におけるカメラが撮像した撮像画像において、基準マーカの中心を原点とする座標系における計測マーカの変位を示す概略図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る計測装置におけるカメラが撮像した撮像画像であり、自転車の乗員の足のつま先に移動マーカが貼り付けられている状態を示す。
【図８】本発明の第２実施形態に係る計測装置における解析装置によって解析された基準時からの経過時間と計測マーカの変位との関係を表すグラフである。
【図９】本発明の第２実施形態に係る計測装置における自転車のクランク角度を示す側面概略図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る計測装置における解析装置によって解析された基準時からの経過時間と計測マーカの変位との関係を表すグラフを、クランク１回転分の領域に分割したグラフである。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る計測装置における解析装置によって解析された基準時からの経過時間と計測マーカの変位との関係を、クランクの角度と計測マーカの変位との関係に変換して描かれたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［第１実施形態］
（計測装置）
第１実施形態に係る計測装置１０は、図１に示すように、自転車２０に貼り付けられた複数のマーカ４０と、自転車２０のフレーム２２に取付けられ、かつ複数のマーカ４０を撮像するカメラ５０と、自転車２０の走行時にカメラ５０で連続して撮像した複数の撮像画像から複数のマーカ４０の変位量を計測、解析する解析装置７０と、を備えている。
【００２２】
（マーカ）
マーカ４０は、フレーム２２におけるダウンチューブ２２Ａに貼り付けられた基準マーカ４２Ａと、フレーム２２におけるシートチューブ２２Ｂに取付けられた基準マーカ４２Ｂ及び計測マーカ４４と、フレーム２２におけるチェーンステー２２Ｄに取付けられた計測マーカ４６と、を含んでいる。なお、以下の説明において基準マーカ４２Ａ、４２Ｂをまとめて基準マーカ４２と称すことがある。
【００２３】
図３には、カメラ５０で撮像した基準マーカ４２、計測マーカ４４、４６を含む画像が示されている。基準マーカ４２、計測マーカ４４、４６はそれぞれ正円形で同径の粘着シールであり、円の中心点において互いに直交する２本の直線で隔てられる領域が、交互に色分け（例えば黄色と黒で色分け）されている。
【００２４】
図１に示すように、基準マーカ４２Ａはダウンチューブ２２Ａの上端部寄りの上面に貼り付けられている。また、基準マーカ４２Ｂは、シートチューブ２２Ｂの上端部寄り（トップチューブ２２Ｃの近傍）の自転車前方側面に貼り付けられている。
【００２５】
そして計測マーカ４４は、シートチューブ２２Ｂの下端部寄り（ボトムブラケット６０の近傍）の自転車前方側面に貼り付けられている。また、計測マーカ４６は、チェーンステー２２Ｄの自転車後方寄り（リアハブ６２の近傍）の上面に貼り付けられている。このように、それぞれのマーカ４０はフレーム２２に貼り付けられているので、フレーム２２に対する揺れが抑制されている。
【００２６】
（カメラ）
カメラ５０は、フレームレートが６０［ｆｐｓ］で画素数が１２８０×７２０［pixel］の連続画像（動画）等を撮像できる撮像装置であり、ダウンチューブ２２Ａにおいて基準マーカ４２Ａよりも上端部寄り（トップチューブ２２Ｃ及びヘッドチューブ２２Ｅの近傍）に後ろ向きに取付けられている。なお、フレームレート及び画素数はカメラの撮影モードを変更することにより任意の値に変更することができるが、概ね３０〜１２０［ｆｐｓ］及び８５０×４８０〜１９２０×１０８０［pixel］程度の値を確保できればよく、スポーツ時に人体や器具に装着するウェアラブルカメラなどを用いることができる。
【００２７】
また、カメラ５０は、カメラ５０の上下方向の画角θ１の範囲内に基準マーカ４２Ａ、４２Ｂの双方を捉えることができるように配置されている。または、基準マーカ４２Ａ、４２Ｂが、カメラ５０の上下方向の画角θ１の範囲内に捉えられるように位置決めされている。なお、この画角θ１はカメラの撮影モードを変更することにより任意の角度に調整できる。
【００２８】
図２に示すようにカメラ５０は、撮像用のレンズを備えた撮像部５２と、クランプ５４と、撮像部５２とクランプ５４とを連結する連結部５６と、を備えている。撮像部５２には、撮影した動画又は静止画像を記録する記録媒体（例えばＳＤカード、マイクロＳＤカード）及び撮影した動画等を外部装置に出力するためのケーブル７２（例えばＵＳＢケーブル、図１参照）が挿入可能とされている。また、撮影した動画等を無線通信により外部装置に転送するための送信装置が格納されている。
【００２９】
クランプ５４は撮像部５２を自転車２０のフレーム２２（本実施形態においてはダウンチューブ２２Ａ）に固定するための締結器具であり、自転車２０から撮像部５２へ伝わる振動を低減するために、ゴム製の緩衝材５４Ａを介してダウンチューブ２２Ａを挟持して固定されている。
【００３０】
このクランプ５４と撮像部５２とは、連結部５６により連結されている。連結部５６はクランプ５４との結合部にボール関節を供えており、ダウンチューブ２２Ａの軸方向と、撮像部５２によって捉えられる画像の中心軸との角度θ２を適宜変更・調整することができる。
【００３１】
（解析装置）
解析装置７０は、図１に示すようにカメラ５０で撮影された動画や該動画のキャプチャー画像を表示する表示部７４を備え、さらに後述する方法でこれらの動画やキャプチャー画像を解析してマーカ４０の変位量を計測できるプログラムが組み込まれたコンピューターである。なお、解析装置７０は本発明における計測手段の一例である。
【００３２】
解析装置７０は、ケーブル７２を用いてカメラ５０と接続することにより、カメラ５０が撮像した動画等をリアルタイムで表示部７４に表示させることができる。あるいは、カメラ５０で予め撮像した動画等を転送して表示部７４に表示させることができる。
【００３３】
また、カメラ５０の撮像部５２に格納された記録媒体を用いることで、ケーブル７２を接続しないでも、カメラ５０で予め撮像した動画等を転送して表示部７４に表示させることができる。
【００３４】
さらに無線通信により、カメラ５０が撮像した動画等をリアルタイムあるいは撮像後に転送して表示部７４に表示させることができる。なお、図１にはケーブル７２を用いた実施形態が描かれているが、撮像画像は上述した各種の方法を用いて解析装置７０で読み込むことができる。
【００３５】
なお、本実施形態においては、計測手段の一例として表示部７４を備えた解析装置７０を用いているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば後述する変位計測方法を内蔵する演算プログラムやソフトウェアなどによって実行し、自転車２０におけるフレーム２２の変位計測結果を抽出、記録できるものであれば、計測手段は必ずしも表示部７４を備えている必要はない。あるいは、表示部を備えたモニタと解析装置とが別体で構成されていてもよい。
【００３６】
さらに本発明における計測手段は、手動による変位計測を含む。例えばカメラ５０で撮像した撮像画像から、画像処理ソフトなどを用いてフレーム２２の画素数上の変位を計測し、手計算によって実際の変位を求めてもよい。また、画像処理ソフトを用いず、紙に出力した撮像画像を実測し、手計算によって実際の変位を求めてもよい。このように、本発明における計測手段は様々な実施形態を含む概念である。
【００３７】
（変位計測方法）
次に、自転車２０の走行時におけるフレーム２２の変形量を計測する方法を説明する。ここでは一例として、チェーンステー２２Ｄにおけるリアハブ６２の近傍の部分に貼り付けられた計測マーカ４６の変位量を計測する方法について説明する。
【００３８】
図４には、カメラ５０（図１参照）で撮像した基準マーカ４２Ａ、４２Ｂ、計測マーカ４４、４６を含む撮像画像が示されている。解析装置７０（図１参照）は、基準マーカ４２Ａの中心点（点Ｏ２）と、計測マーカ４６の中心点（点Ｐ）とを認識し、図５に示すように、撮像画像の角（点Ｏ１）を原点とし撮像画像の端線を座標軸とした直交座標系Ｃ１における点Ｏ２、Ｐの座標をそれぞれ抽出する。
【００３９】
カメラ５０が基準時から撮像した撮像枚数がｎ枚の場合、ｎ枚目における点Ｏ２、Ｐの座標は、それぞれＯ２（Ｘ（ｎ），Ｙ（ｎ））、Ｐ（Ｘ（ｎ），Ｙ（ｎ））で表される。
【００４０】
また解析装置７０（図１参照）は、図４に示すように、基準マーカ４２Ａの中心点（点Ｏ２）を原点とし、この点Ｏ２（以下、原点Ｏ２と称すことがある）と基準マーカ４２Ｂの中心点（点Ｏ３）とを結んだ直線をｙ軸、原点Ｏ２を通りｙ軸と直交する直線をｘ軸とする直交座標系Ｃ２を生成する。
【００４１】
この直交座標系Ｃ２における点Ｐの座標Ｐ（ｘ（ｎ），ｙ（ｎ））は、図５に示すように、撮像画像の角（点Ｏ１）を原点とする直交座標系Ｃ１における点Ｐ、点Ｏ２座標を用いて、
Ｐ（ｘ（ｎ），ｙ（ｎ））＝Ｒ{Ｐ（Ｘ（ｎ），Ｙ（ｎ））−Ｏ２（Ｘ（ｎ），Ｙ（ｎ））}
Ｒ：Ｃ１座標系からＣ２座標系への回転マトリクス
として算出される。
【００４２】
なお、座標Ｐ（ｘ（ｎ），ｙ（ｎ））は、カメラ５０が捉えたｎ枚目の撮像画像における、原点Ｏ２から点Ｐまでの間に含まれるピクセル数である。例えばｘ（ｎ）＝１００、ｙ（ｎ）＝２００の場合、原点Ｏ２から点Ｐまでの間に含まれるｘ軸方向のピクセル数が１００、ｙ軸方向のピクセル数が２００であることを示す。
【００４３】
解析装置７０は、図６に示すように、基準時における計測マーカ４６の中心点Ｐの座標
Ｐ（ｘ（０），ｙ（０））と、ｎ枚目における座標Ｐ（ｘ（ｎ），ｙ（ｎ））を比較して、ピクセル数の変位δｘ（ｎ）、δｙ（ｎ）［pixel］を抽出する。
【００４４】
ここで図４に示すように、撮像画像に表示される基準マーカ４２Ａ、４２Ｂ、計測マーカ４６等は、カメラ５０とこれらのマーカとの距離、これらのマーカが貼り付けられたフレーム２２のカメラ５０に対する角度等によって、それぞれ異なる大きさや形になっている。
【００４５】
直径Ｄ［ｍｍ］の正円とされた計測マーカ４６が、撮像画像においてｘ軸に沿った大きさがＤｘ［pixel］、ｙ軸に沿った大きさがＤｙ［pixel］で表示されている場合、撮像画像における１ピクセル当たりの計測マーカ４６のｘ軸、ｙ軸に沿った実測寸法は、それぞれ（Ｄ／Ｄｘ）、（Ｄ／Ｄｙ）［ｍｍ／pixel］で表される。
【００４６】
この（Ｄ／Ｄｘ）、（Ｄ／Ｄｙ）をそれぞれ調整値Ｃｘ、Ｃｙと表したとき、この調整値Ｃｘ、Ｃｙ［ｍｍ／pixel］と、ピクセル数の変位δｘ（ｎ）、δｙ（ｎ）［pixel］を用いることで、計測マーカ４６の実測値の変位Δｘ（ｎ）、Δｙ（ｎ）［pixel］は、次のように表される。
Δｘ（ｎ）［ｍｍ］＝δｘ（ｎ）・Ｃｘ
Δｙ（ｎ）［ｍｍ］＝δｙ（ｎ）・Ｃｘ
【００４７】
以上の手順により、計測マーカ４６の変位が計測される。なお、図３における右側（左ペダル側）の計測マーカ４６における変位の計測の仕方について説明したが、図３における左側の計測マーカ４６の変位の計測も同様の方法で計測することができる。さらに、計測マーカ４４の変位の計測方法についても同様であり、解析装置７０は、これらのマーカの変位を同時に抽出することができる。
【００４８】
なお、上述したようにマーカの大きさ、貼り付けられた位置によって撮像画像における大きさ、形が異なるため、調整値Ｃｘ、Ｃｙ［ｍｍ／pixel］は、各マーカに固有の値とされる。また、直交座標系Ｃ１、Ｃ２は解析装置７０による演算処理の概念を説明するものであり、必ずしも表示部７４に表示する必要はない。
【００４９】
（作用・効果）
第１実施形態の計測装置１０によると、図１に示すように、基準マーカ４２Ａがダウンチューブ２２Ａに貼り付けられ、基準マーカ４２Ｂがシートチューブ２２Ｂに貼り付けられている。ダウンチューブ２２Ａ及びシートチューブ２２Ｂは、他のフレーム部分（例えばトップチューブ２２Ｃやチェーンステー２２Ｄ）と比較して高剛性（曲げ剛性）とされ、走行時の変位が少ない。
【００５０】
このため、図４に示すように、ダウンチューブ２２Ａ及びシートチューブ２２Ｂに設けられた基準マーカ４２Ａ、４２Ｂを座標軸（基準軸）として計測マーカ４４、４６の変位を計測すると、フレーム同士の相対変位を検出しやすい。
【００５１】
また、計測マーカ４４、４６の変位は、撮像画像における基準マーカ４２Ａの中心点（点Ｏ２）を原点とする位置（直交座標系Ｃ２上の位置）を基準に抽出されるため、走行途中にカメラの位置がずれた場合でも、フレームの変位を正確に抽出することができる。
【００５２】
なお、本実施形態においては、基準マーカ４２Ａの中心点（点Ｏ２）を原点とした直交座標系Ｃ２における計測マーカ４４、４６の変位を計測しているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えばカメラ５０をダウンチューブ２２Ａに確実に固定することができれば、図５に示した撮像画像の角（点Ｏ１）を原点とした直交座標系Ｃ１における計測マーカ４４、４６の変位を計測してもよい。このようにすることで、解析装置７０による変位の解析を単純化できる。
【００５３】
また、第１実施形態の計測装置１０によると、カメラ５０はダウンチューブ２２Ａに固定されている。このため、自転車２０の外部に設けられたカメラにより各マーカの変位を抽出する場合と比較して、複数のマーカ同士の相対変位を検出しやすい。さらに、トレッドミルなどの固定された走行面だけではなく、実際に自転車２０が走行すると想定される走行面での走行時の変位を計測できる。
【００５４】
また、第１実施形態の計測装置１０によると、カメラ５０はダウンチューブ２２Ａにおける、トップチューブ２２Ｃ及びヘッドチューブ２２Ｅの近傍に後ろ向きに取付けられている。このため、カメラ５０はダウンチューブ２２Ａ、シートチューブ２２Ｂ、チェーンステー２２Ｄを含む広範囲を撮像することができる。なお、カメラ５０の画角を調整し、さらにトップチューブ２２Ｃを含む範囲を撮像してもよい。
【００５５】
また、本実施形態においてカメラ５０はダウンチューブ２２Ａに取付けられているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えばトップチューブ２２Ｃの自転車前方寄り（ダウンチューブ２２Ａに及びヘッドチューブ２２Ｅの近傍）の部分に、連結部５６がクランプ５４の下方に配置されるようにして取付けてもよい。
【００５６】
また、本実施形態におけるカメラ５０は人間の可視光を捉えて撮像するものであるが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば赤外線カメラや暗視カメラなどを用いてもよい。この場合使用するマーカは赤外線を発するもの、暗視カメラによって検出可能な光の反射特性を備えたものなどを適宜選択すればよい。
【００５７】
また、第１実施形態の計測装置１０によると、解析装置７０は、複数のマーカ（計測マーカ４４、４６）の変位量を同時に計測することができる。これにより、例えば図４に示す計測マーカ４４、４６の変位が共に大きくなるタイミングや、計測マーカ４４の変位が大きく計測マーカ４６の変位が小さくなるタイミングなどを抽出できる。
【００５８】
このため、例えば計測マーカ４４近傍のボトムブラケット６０の変位と、計測マーカ４６近傍のリアハブ６２の変位とを関連付けて分析することができる。これにより、特定部位に限定した解析ではなく、フレーム２２の変位を総合的に解析することができる。
【００５９】
また、第１実施形態の計測装置１０によると、計測マーカ４４により、シートチューブ２２Ｂにおけるボトムブラケット６０近傍の部分の変位を計測することができる。ボトムブラケット６０近傍の部分が変形すると、ボトムブラケット６０が変位する可能性がある。ボトムブラケット６０はペダリング力を受けるクランクの回転軸であるため、変位するとペダリングロスが発生しやすくなる虞がある。
【００６０】
このため、走行時における計測マーカ４４の変位が小さいフレーム設計を行うことで、ペダリングロスの発生を抑制できる。また、走行時における計測マーカ４４の変位が小さくなるように乗員がペダリングを調整することで、ペダリングロスの発生を抑制できる。
【００６１】
また、第１実施形態の計測装置１０によると、計測マーカ４６により、チェーンステー２２Ｄにおけるリアハブ６２近傍の部分の変位を計測することができる。リアハブ６２近傍の部分が変形すると、リアハブ６２が変位する可能性がある。リアハブ６２は、チェーンなどを介してクランクから駆動力が伝達される部材であるため、変位するとペダリングロスが発生しやすくなる虞がある。
【００６２】
このため、走行時におけるこのフレーム変位の計測値が小さいフレーム設計を行うことで、ペダリングロスの発生を抑制できる。また、走行時における計測マーカ４６の変位が小さくなるように乗員がペダリングを調整することで、ペダリングロスの発生を抑制できる。
【００６３】
なお、以上の説明においては、フレーム２２に設けるマーカ４０として基準マーカ４２、計測マーカ４４、４６のみを説明したが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図１、図３に示したように、フレーム２２にはこれらのマーカに加えて補助マーカ４８を適宜取付けてもよい。このような補助マーカ４８は、例えばフレームの中間部分（ダウンチューブ２２Ａ、シートチューブ２２Ｂ、トップチューブ２２Ｃの交点から遠い部分）等に設けることで、各チューブの面外方向（図３に示した自転車２０の軸方向と交わる方向）への変位などを分析することができる。さらに、基準マーカ４２、計測マーカ４４、４６は適宜省略できる。
【００６４】
［第２実施形態］
第２実施形態に係る計測装置１２（図１参照）においては、図７に示すように、自転車２０の乗員の足のつま先に、移動マーカ８０が設けられている。移動マーカ８０は乗員が履いている靴の甲にカメラ５０で捉えることができるように貼り付けられたシールである。なおこの移動マーカ８０は、可動領域においてカメラ５０の画角内に収まる位置であれば、乗員の脛、膝などに取付けることができる。
【００６５】
第２実施形態においては、第１実施形態に係る計測装置１０と同様に、基準時からｎ枚目の撮像時点における計測マーカ４６の変位が、
Δｘ（ｎ）［ｍｍ］＝δｘ（ｎ）・Ｃｘ
Δｙ（ｎ）［ｍｍ］＝δｙ（ｎ）・Ｃｘ
として表される。
【００６６】
また、カメラ５０のフレームレートが６０［ｆｐｓ］とされているため、基準時から時間ｔ［ｓeｃ］経過後の計測マーカ４６の変位は、
Δｘ（ｔ）［ｍｍ］＝δｘ（ｎ）・Ｃｘ／６０
Δｙ（ｔ）［ｍｍ］＝δｙ（ｎ）・Ｃｘ／６０
として表される。
【００６７】
この計測マーカ４６の変位Δｘ（ｔ）［ｍｍ］を時間軸上に描画したものが図８に示されている。なお、このグラフは１フレームごとのΔｘ（ｔ）の測定値をプロットした点を連結して曲線に近似したものである。ここに示されるように、計測マーカ４６の変位Δｘ（ｔ）は周期的に変化しているが、これは自転車のペダリングの動きが周期的であることに由来する。図９に示すように、ボトムブラケット６０を中心に軸回転するクランク８２の中心軸と鉛直方向のなす角度をθ３（回転方向が正の方向）としたときに、移動マーカ８０が頂点にあるときにθ３＝０°（３６０°）となり、移動マーカ８０が最下部にあるときにθ３＝１８０°となる。
【００６８】
解析装置７０は、図７に示されたカメラ５０による撮像画像から、移動マーカ８０が頂点に位置する時間ｔ１を抽出し、図８における計測マーカ４６の変位Δｘ（ｔ）［ｍｍ］のプロット図を時間ｔ１ごとに分割する。図８に示された例では、例えば基準時からの経過時間が５［ｓeｃ］、６［ｓeｃ］のときに移動マーカ８０が頂点に位置している。
【００６９】
解析装置７０は、時間ｔ１ごとに分割されたプロット図を、さらに所定の数に分割する。図１０に示された例では、５［ｓeｃ］と６［ｓeｃ］の間の時間におけるプロット図が１０分割され、θ３＝０°〜３６°、３６°〜７２°、７２°〜１０８°、・・・、２２８°〜３２４°、３２４°〜３６０°の領域に分割される。これにより、θ３＝０°〜３６°、３６°〜７２°、７２°〜１０８°、・・・のそれぞれの領域における計測マーカ４６の変位Δｘ（θ３）［ｍｍ］の平均値が算出される。
【００７０】
解析装置７０は、図９に示されたクランク８２が１回転する度に、図１０に示される角度領域ごとの変位の平均値を算出する。さらに、例えば１回転め、２回転め、３回転め・・・におけるθ３＝０°〜３６０°の領域における計測マーカ４６の変位の平均値を算出し、これらの平均値を、図１１に示されたように領域ごとにプロットする。
【００７１】
これにより、クランク８２の角度θ３に対応した、計測マーカ４６の平均変位が抽出される。
【００７２】
（作用・効果）
自転車のペダリングのような周期運動では、自転車フレームの変位などの物理量を時間に対してプロットするより、クランク回転角度に対してプロットするほうが理解しやすい。
【００７３】
本実施形態に係る計測装置１２においては、カメラ５０における基準時からの撮像枚数ｎ毎に抽出された計測マーカ４６の変位Δｘ（ｎ）［ｍｍ］を、基準時からの経過時間に応じた変位Δｘ（ｔ）［ｍｍ］に変換し、更に、クランク８２の角度θ３に対応した変位Δｘ（θ３）［ｍｍ］に変換している。これにより、計測マーカ４６が貼られたチェーンステー２２Ｄの変形が大きくなるクランク８２の回転角を分析することができる。すなわち、自転車フレームの変位をクランク回転角度に対してプロットして分析することができる。
【００７４】
また、自転車フレームの変位をクランク回転角度に対してプロットすることで、クランク回転角度ごとに算出された変位の平均値データを算出できる。これにより変位データは情報が整理されて見やすくなる。さらに、本実施形態においてはエンコーダを用いずにクランク角度を計測している。このためエンコーダを用いる場合と比較して計測装置を簡略化することができる。
【００７５】
なお、第２実施形態においては、カメラ５０で捉えられる移動マーカ８０の位置を用いて、クランク８２の角度に対応したフレーム２２の変位を計測しているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば、クランク８２やペダルに鉛直加速度センサを設け、この鉛直加速度センサによる計測値に対応したフレーム２２の変位を計測してもよい。または、クランク８２やペダルに角速度を計測するジャイロセンサを設け、角速度や角速度を積分して得られるクランク角度に対応したフレーム２２の変位を計測してもよい。
【００７６】
または、ペダリングモニタ、フォースセンサ、ハンドルやサドルに設ける分力計等を用いて、乗員の身体から自転車２０の各部に入力される力やモーメントを計測し、これらに対応したフレーム２２の変位を計測してもよい。このように、本発明の実施形態においては、様々な指標に対応するフレーム２２の変位量を計測することができる。
【００７７】
なお、鉛直加速度センサ等による計測値とフレーム２２の変位とを対応させるため、鉛直加速度センサ等による計測データと、カメラ５０の撮像データを同期させる必要がある。この同期の方法としては、例えば自転車２０の前輪で地面を叩く方法がある。この方法によれば、前輪で地面を叩いた瞬間に鉛直加速度センサにおける計測値が大きく振れ、またカメラ５０による撮像画像における自転車２０の背景が大きく動く。これらの時点を基準時にすることで、データを同期させることができる。また、鉛直加速度センサ等とカメラ５０とを電気信号線により繋いで、各データを同期することもできる。
【符号の説明】
【００７８】
２０  自転車、    ２２  フレーム、    ２２Ａ  ダウンチューブ（フレーム）、
２２Ｂ  シートチューブ（フレーム）、    ２２Ｃ  トップチューブ（フレーム）、
２２Ｄ  チェーンステー（フレーム）、    ２２Ｅ  ヘッドチューブ（フレーム）、
４０  マーカ、    ４２、４２Ａ、４２Ｂ  基準マーカ（マーカ）、
４４、４６  計測マーカ（マーカ）、    ４８  補助マーカ（マーカ）、
５０  カメラ、    ６０  ボトムブラケット、    ６２  リアハブ、
７０  解析装置（計測手段）、    ８０  移動マーカ（マーカ）
【図１】
2018105778.tif 000003
【図２】
2018105778.tif 000004
【図３】
2018105778.tif 000005
【図４】
2018105778.tif 000006
【図５】
2018105778.tif 000007
【図６】
2018105778.tif 000008
【図７】
2018105778.tif 000009
【図８】
2018105778.tif 000010
【図９】
2018105778.tif 000011
【図１０】
2018105778.tif 000012
【図１１】
2018105778.tif 000013