(57)【要約】【課題】被測定者の動作中における複数の部位間の距離をより簡便に測定すること。【解決手段】基準となる部位に取り付けられ、音波又は電波を出力する第１機器から出力された音波又は電波を取得する、基準となる部位との距離の測定対象となる部位に取り付けられた第２機器から出力される情報と、第１機器の出力に関する情報とを取得する情報取得部と、取得された情報に基づいて第１機器と第２機器との距離を取得する距離取得部と、を備える距離測定装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準となる部位に取り付けられ、音波又は電波を出力する第１機器から出力された前記音波又は電波を取得する、前記基準となる部位との距離の測定対象となる部位に取り付けられた第２機器から出力される情報と、前記第１機器の出力に関する情報とを取得する情報取得部と、
取得された前記情報に基づいて前記第１機器と前記第２機器との距離を取得する距離取得部と、
を備える距離測定装置。
【請求項２】
前記第２機器から出力される情報は、前記第１機器から出力された前記音波を示す取得音波情報であり、
前記第１機器の出力に関する情報は、前記第１機器が出力する前記音波を示す出力音波情報であり、
前記距離取得部は、前記取得音波情報と前記出力音波情報とに基づいて前記第１機器と前記第２機器との距離を取得する、請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項３】
前記距離取得部は、前記取得音波情報で示される音の波形と前記出力音波情報で示される音の波形との位相差に基づいて前記第１機器と前記第２機器との距離を取得する、請求項２に記載の距離測定装置。
【請求項４】
前記第２機器から出力される情報は、前記第１機器から出力された前記電波を取得した時刻を示す取得時刻情報であり、
前記第１機器の出力に関する情報は、前記第１機器が前記音波又は電波を出力した時刻を示す出力時刻情報であり、
前記距離取得部は、前記取得時刻情報と前記出力時刻情報とに基づいて前記第１機器と前記第２機器との距離を取得する、請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項５】
前記距離取得部は、前記取得時刻情報で示される時刻と前記出力時刻情報で示される時刻との時刻差に基づいて前記第１機器と前記第２機器との距離を取得する、請求項４に記載の距離測定装置。
【請求項６】
基準となる部位に取り付けられ、音波又は電波を出力する第１機器と、
前記基準となる部位との距離の測定対象となる部位に取り付けられ、前記第１機器から出力された前記音波又は電波を取得する第２機器と、
第２機器から出力される情報と、前記第１機器の出力に関する情報とを取得する情報取得部と、
取得された前記情報に基づいて前記第１機器と前記第２機器との距離を取得する距離取得部と、
を備える距離測定システム。
【請求項７】
基準となる部位に取り付けられ、音波又は電波を出力する第１機器から出力された前記音波又は電波を取得する、前記基準となる部位との距離の測定対象となる部位に取り付けられた第２機器から出力される情報と、前記第１機器の出力に関する情報とを取得する情報取得ステップと、
取得された前記情報に基づいて前記第１機器と前記第２機器との距離を取得する距離取得ステップと、
を有する距離測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、距離測定装置、距離測定システム及び距離測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばゴルフ、テニス及び野球等の各種の運動競技では、競技者は最も合理的とされる姿勢やフォームを修練によって習得することで一定の上達を図る。特にゴルフでは、飛球方向の正確性がスコアに直接的に影響するという競技の性質上、正確なスイングフォームを身につけることが要求される。
【０００３】
ゴルフのスイング動作において、競技者が腕の動作制御を精度良く行い、その運動効率を向上させるためには、インパクト（クラブフェース面がボールに当たる瞬間）前後のスイングやフォームが重要である。インパクト前後のスイングやフォームを検証する手段として、加速度計、ひずみ計、画像及びＧＰＳ（Global Positioning System）等を使った方法が知られている(例えば、非特許文献１参照)。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】川島一明、「ゴルフスイングの動作分析とゴルフプレーヤーの身体特性に関する研究」、早稲田大学大学院、博士（人間科学）学位論文、２００４年１月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
加速度計及びひずみ計は、各計測器が取り付けられた部位における絶対的な物理量を測定するものである。そのため、ゴルフのスイング動作に重要な２つ以上の部位の物理量を比較、分析することは困難である。画像は、マーカーを取り付けた２つ以上の部位の物理量、例えば距離や動作スピードの差を比較することは可能である。しかしながら、競技者の動作や障害物等によりマーカーが隠れてしまうと測定できなくなってしまう。ＧＰＳによる測定は、ＧＰＳ衛星との通信ができる環境下、すなわち屋外の見通しの良い場所でしか行うことができない。
上記に示した従来の手法では、競技者の動作や障害物によっては測定できなくなってしまったり、測定環境が限られてしまうため、競技者の動作中における複数の部位間の距離をより簡便に測定することができないという問題があった。なお、このような問題は、ゴルフに限らず、運動競技全般に共通する問題である。
【０００６】
上記事情に鑑み、本発明は、被測定者の動作中における複数の部位間の距離をより簡便に測定することができる技術の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、基準となる部位に取り付けられ、音波又は電波を出力する第１機器から出力された前記音波又は電波を取得する、前記基準となる部位との距離の測定対象となる部位に取り付けられた第２機器から出力される情報と、前記第１機器の出力に関する情報とを取得する情報取得部と、取得された前記情報に基づいて前記第１機器と前記第２機器との距離を取得する距離取得部と、を備える距離測定装置である。
【０００８】
本発明の一態様は、上記の距離測定装置であって、前記第２機器から出力される情報は、前記第１機器から出力された前記音波を示す取得音波情報であり、前記第１機器の出力に関する情報は、前記第１機器が出力する前記音波を示す出力音波情報であり、前記距離取得部は、前記取得音波情報と前記出力音波情報とに基づいて前記第１機器と前記第２機器との距離を取得する。
【０００９】
本発明の一態様は、上記の距離測定装置であって、前記距離取得部は、前記取得音波情報で示される音の波形と前記出力音波情報で示される音の波形との位相差に基づいて前記第１機器と前記第２機器との距離を取得する。
【００１０】
本発明の一態様は、上記の距離測定装置であって、前記第２機器から出力される情報は、前記第１機器から出力された前記電波を取得した時刻を示す取得時刻情報であり、前記第１機器の出力に関する情報は、前記第１機器が前記音波又は電波を出力した時刻を示す出力時刻情報であり、前記距離取得部は、前記取得時刻情報と前記出力時刻情報とに基づいて前記第１機器と前記第２機器との距離を取得する。
【００１１】
本発明の一態様は、上記の距離測定装置であって、前記距離取得部は、前記取得時刻情報で示される時刻と前記出力時刻情報で示される時刻との時刻差に基づいて前記第１機器と前記第２機器との距離を取得する。
【００１２】
本発明の一態様は、基準となる部位に取り付けられ、音波又は電波を出力する第１機器と、前記基準となる部位との距離の測定対象となる部位に取り付けられ、前記第１機器から出力された前記音波又は電波を取得する第２機器と、第２機器から出力される情報と、前記第１機器の出力に関する情報とを取得する情報取得部と、取得された前記情報に基づいて前記第１機器と前記第２機器との距離を取得する距離取得部と、を備える距離測定システムである。
【００１３】
本発明の一態様は、基準となる部位に取り付けられ、音波又は電波を出力する第１機器から出力された前記音波又は電波を取得する、前記基準となる部位との距離の測定対象となる部位に取り付けられた第２機器から出力される情報と、前記第１機器の出力に関する情報とを取得する情報取得ステップと、取得された前記情報に基づいて前記第１機器と前記第２機器との距離を取得する距離取得ステップと、を有する距離測定方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、被測定者の動作中における複数の部位間の距離をより簡便に測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明における距離測定システムのシステム構成を表す構成図である。
【図２】第１の実施形態における距離測定装置の機能構成を表す概略ブロック図である。
【図３】第１の実施形態における距離測定システムの処理の流れを示すシーケンス図である。
【図４】第２の実施形態における距離測定装置の機能構成を表す概略ブロック図である。
【図５】第２の実施形態における距離測定システムの処理の流れを示すシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明における距離測定システム１００のシステム構成を表す構成図である。距離測定システム１００は、第１機器１０、第２機器２０及び距離測定装置３０を備える。第１機器１０と距離測定装置３０及び第２機器２０と距離測定装置３０は、有線で接続されていてもよいし、無線で接続されていてもよい。
なお、以下の説明では、距離測定システム１００が適用される運動競技としてゴルフを例に説明するが、距離測定システム１００はゴルフに限らず、テニス、及び野球等の各種の運動競技全般においても適用可能である。
【００１７】
第１機器１０、第２機器２０及び距離測定装置３０は、被測定者１の体に取り付けられる。より具体的には、第１機器１０及び第２機器２０は、２地点間の距離の測定対象となる各部位にそれぞれ取り付けられる。例えば、第１機器１０は基準となる部位に取り付けられ、第２機器２０は基準となる部位との距離の測定対象となる部位に取り付けられる。図１に示す例では、第１機器１０が右肘に取り付けられ、第２機器２０が体幹（腹部）に取り付けられている例を示している。また、距離測定装置３０は、第１機器１０及び第２機器２０と接続可能であれば被測定者１の体のどの部位に取り付けられていてもよいし、被測定者１の体に取り付けられていなくてもよい。
【００１８】
第１機器１０は、音波又は電波を出力する。例えば、第１機器１０は、スピーカー又は送信機である。
第２機器２０は、第１機器１０が出力した音波又は電波を入力する。例えば、第２機器２０は、マイク又は受信機である。
距離測定装置３０は、第２機器２０に入力された音波又は電波に基づいて、第１機器１０と第２機器２０との間の距離の情報を取得する。例えば、距離測定装置３０は、第２機器２０に入力された音波又は電波に基づいて、第１機器１０と第２機器２０との間の距離を測定することによって距離の情報を取得する。
以下、本発明における距離測定システム１００の具体的な構成例（第１の実施形態及び第２の実施形態）について説明する。
【００１９】
（第１の実施形態）
第１の実施形態では、第１機器１０がスピーカーであり、第２機器２０がマイクである場合について説明する。第１の実施形態の場合、スピーカーは音を出力し、マイクは集音する。
図２は、第１の実施形態における距離測定装置３０の機能構成を表す概略ブロック図である。
距離測定装置３０は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、距離測定プログラムを実行する。距離測定プログラムの実行によって、距離測定装置３０は、出力制御部３０１、情報取得部３０２、距離情報取得部３０３、出力部３０４を備える装置として機能する。なお、距離測定装置３０の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。また、距離測定プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。また、距離測定プログラムは、電気通信回線を介して送受信されてもよい。
【００２０】
出力制御部３０１は、スピーカーの出力タイミングを制御する。具体的には、出力制御部３０１は、スピーカーに対して出力させる音を生成し、生成した音をスピーカーに出力させることによってスピーカーの出力タイミングを制御する。また、出力制御部３０１は、生成した音の情報を距離情報取得部３０３に出力する。
情報取得部３０２は、マイクによって集音された音波の情報を取得する。
【００２１】
距離情報取得部３０３は、情報取得部３０２によって取得された音波の情報と、出力制御部３０１から出力された音の情報とに基づいて、スピーカーとマイクとの間の距離を取得する。
出力部３０４は、距離情報取得部３０３による測定結果を出力する。
【００２２】
図３は、第１の実施形態における距離測定システム１００の処理の流れを示すシーケンス図である。
出力制御部３０１は、第１のタイミングで音を生成する（ステップＳ１０１）。第１のタイミングとは、外部から音の生成指示がなされたタイミングであってもよいし、起動してから所定の時間が経過したタイミングであってもよいし、その他のタイミングであってもよい。出力制御部３０１は、生成した音を出力させる指示を含む制御指示をスピーカーに出力する（ステップＳ１０２）。
【００２３】
スピーカーは、距離測定装置３０から出力された制御指示を取得する。スピーカーは、取得した制御指示に従って音を出力する（ステップＳ１０３）。例えば、スピーカーは、パルス状あるいは正弦波状の音を出力する。
スピーカーから出力された音は、音波として空気中を伝搬する（ステップＳ１０４）。マイクは、集音する（ステップＳ１０５）。マイクは、集音した音波の情報を電気信号に変換して距離測定装置３０に出力する（ステップＳ１０６）。
【００２４】
情報取得部３０２は、マイクから出力された電気信号を取得する。情報取得部３０２は、取得した電気信号を距離情報取得部３０３に出力する。距離情報取得部３０３は、ステップＳ１０１の処理で生成された音の波形と、情報取得部３０２から出力された電気信号の波形との位相ずれに基づいて距離を測定する（ステップＳ１０７）。具体的には、まず距離情報取得部３０３は、ステップＳ１０１の処理で生成された音の波形と、情報取得部３０２から出力された電気信号の波形とを用いて音のピーク等の位相のずれΔｔを算出する。次に、距離情報取得部３０３は、ある気温Ｔにおける音速ｖ（Ｔ）を算出する。そして、２地点間の距離をＤ１とすると、距離情報取得部３０３は、以下の式１に基づいてスピーカーとマイクとの間の距離Ｄ１を測定する。
【００２５】
【数１】
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【００２６】
距離情報取得部３０３は、演算結果であるスピーカーとマイクとの間の距離Ｄ１の情報を出力部３０４に出力する。出力部３０４は、外部の表示装置に距離Ｄ１の情報を出力する（ステップＳ１０８）。
【００２７】
以上のように構成された距離測定システム１００によれば、基準となる部位と被測定部位との間の距離を伝搬時間の差をもとに算出するため、測定環境及び被測定者の動作や障害物によらず、被測定者の動作中における複数の部位間の距離をより簡便に測定することが可能になる。
【００２８】
＜変形例＞
本実施形態では、マイクを１つの部位に取り付ける構成を示したが、複数の被測定部位それぞれにマイクを設置するように構成されてもよい。このように構成される場合、距離情報取得部３０３は、マイクの識別情報に基づいて各マイクから得られる音波の情報を判別し、スピーカーと各マイクとの間の距離を測定する。
これにより、基準となる部位と複数の被測定部位の距離を同時に測定することができる。
【００２９】
距離情報取得部３０３は、ゴルフの場合、クラブフェース面がボールに当たる瞬間に生ずる音に基づいてインパクトの時刻を測定するように構成されてもよい。クラブフェース面がボールに当たる瞬間に生ずる音の情報は、距離情報取得部３０３にあらかじめ記憶されていてもよい。
【００３０】
距離情報取得部３０３は、位相のずれΔｔと、ある気温Ｔにおける音速ｖ（Ｔ）と、２地点間の距離をＤ１とを対応付けたテーブルに基づいて２地点間の距離を取得するように構成されてもよい。
距離測定装置３０が備える各機能部（出力制御部３０１、情報取得部３０２、距離情報取得部３０３及び出力部３０４）の一部は、他の装置に備えられていてもよい。
【００３１】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、第１機器１０が送信機であり、第２機器２０が受信機である場合について説明する。第１の実施形態の場合、送信機はパケットを送信し、受信機はパケットを受信する。
図４は、第２の実施形態における距離測定装置３０ａの機能構成を表す概略ブロック図である。
距離測定装置３０ａは、バスで接続されたＣＰＵやメモリや補助記憶装置などを備え、距離測定プログラムを実行する。距離測定プログラムの実行によって、距離測定装置３０ａは、出力制御部３０１ａ、情報取得部３０２ａ、距離情報取得部３０３ａ、出力部３０４を備える装置として機能する。なお、距離測定装置３０ａの各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣやＰＬＤやＦＰＧＡ等のハードウェアを用いて実現されてもよい。また、距離測定プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。また、距離測定プログラムは、電気通信回線を介して送受信されてもよい。
【００３２】
距離測定装置３０ａは、出力制御部３０１、情報取得部３０２及び距離情報取得部３０３に代えて出力制御部３０１ａ、情報取得部３０２ａ及び距離情報取得部３０３ａを備える点で距離測定装置３０と構成が異なる。距離測定装置３０ａは、他の構成については距離測定装置３０と同様である。そのため、距離測定装置３０ａ全体の説明は省略し、出力制御部３０１ａ、情報取得部３０２ａ及び距離情報取得部３０３ａについて説明する。
【００３３】
出力制御部３０１ａは、送信機の出力タイミングを制御する。具体的には、出力制御部３０１ａは、送信機である送信機に対してパケットを送信させることによって送信機の出力タイミングを制御する。
情報取得部３０２ａは、受信機によって受信されたパケットを取得する。
距離情報取得部３０３ａは、情報取得部３０２ａによって取得されたパケットに基づいて、送信機と受信機との間の距離を取得する。
【００３４】
図５は、第２の実施形態における距離測定システム１００の処理の流れを示すシーケンス図である。
出力制御部３０１ａは、第２のタイミングで、パケットを送信させる指示を含む制御指示を送信機に出力する（ステップＳ２０１）。第２のタイミングとは、外部からパケットの生成指示がなされたタイミングであってもよいし、起動してから所定の時間が経過したタイミングであってもよいし、その他のタイミングであってもよい。
送信機は、距離測定装置３０ａから出力された制御指示を取得する。送信機は、取得した制御指示に従ってパケットを生成する（ステップＳ２０２）。そして、送信機は、生成したパケットを受信機に送信する（ステップＳ２０３）。
【００３５】
また、送信機は、パケットの送信時刻の情報を含むパケットを生成する（ステップＳ２０４）。送信機は、ステップＳ２０４の処理で生成したパケットを距離測定装置３０ａに送信する（ステップＳ２０５）。
受信機は、送信機から送信されたパケットを受信する（ステップＳ２０６）。受信機は、パケットを受信した時刻を取得する。その後、受信機は、取得した受信時刻の情報を含むパケットを生成し、生成したパケットを距離測定装置３０ａに出力する（ステップＳ２０７）。
【００３６】
情報取得部３０２ａは、送信機から送信されたパケットと、受信機から送信されたパケットとを取得する（ステップＳ２０８）。情報取得部３０２ａは、取得したパケットを距離情報取得部３０３ａに出力する。距離情報取得部３０３ａは、情報取得部３０２ａから出力されたパケットに基づいて距離を測定する（ステップＳ２０９）。具体的には、まず距離情報取得部３０３ａは、送信機から得られたパケットに含まれる送信時刻の情報と、受信機から得られたパケットに含まれる受信時刻の情報とを用いて、送信時刻と受信時刻との差を取ることによってパケットの送受信に要する時間Δｔを算出する。次に、距離情報取得部３０３ａは、パケットの空気中の伝搬速度ｖを算出する。そして、２地点間の距離をＤ２とすると、距離情報取得部３０３ａは、以下の式２に基づいて送信機と受信機との間の距離Ｄ２を測定する。
【００３７】
【数２】
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【００３８】
距離情報取得部３０３ａは、演算結果である送信機と受信機との間の距離Ｄ２の情報を出力部３０４に出力する。出力部３０４は、外部の表示装置に距離Ｄ２の情報を出力する（ステップＳ２１０）。
【００３９】
以上のように構成された距離測定システム１００によれば、基準となる部位と被測定部位との間の距離を伝搬時間の差をもとに算出するため、測定環境及び被測定者の動作や障害物によらず、被測定者の動作中における複数の部位間の距離をより簡便に測定することが可能になる。
【００４０】
＜変形例＞
送信機は、パケットの送信時刻の情報を含むパケットを受信機に送信し、受信機がパケットの送信時刻の情報を含むパケットを距離測定装置３０ａに送信するように構成されてもよい。
距離測定装置３０ａが備える各機能部（出力制御部３０１ａ、情報取得部３０２ａ、距離情報取得部３０３ａ及び出力部３０４）の一部は、他の装置に備えられていてもよい。
【００４１】
距離情報取得部３０３ａは、パケットの送受信に要する時間Δｔと、パケットの空気中の伝搬速度ｖと、２地点間の距離をＤ２とを対応付けたテーブルに基づいて２地点間の距離を取得するように構成されてもよい。
【００４２】
本実施形態では、受信機を１つの部位に取り付ける構成を示したが、複数の被測定部位それぞれに受信機を設置するように構成されてもよい。このように構成される場合、距離情報取得部３０３は、受信機の識別情報に基づいて各受信機から得られるパケットを判別し、送信機と各受信機との間の距離を測定する。
これにより、基準となる部位と複数の被測定部位の距離を同時に測定することができる。
【００４３】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００４４】
１０…第１機器，  ２０…第２機器，  ３０、３０ａ…距離測定装置，  ３０１、３０１ａ…出力制御部，  ３０２、３０２ａ…情報取得部，  ３０３、３０３ａ…距離情報取得部，  ３０４…出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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