(57)【要約】【課題】スイング動作に関連づけて手首の動きを視覚的に容易に提示することができる運動解析装置および運動解析プログラムは提供される。【解決手段】第１検出部３１は、慣性センサー１２の出力を用いて、スイング中の運動具の移動軌跡を算出する。第２算出部は、慣性センサー１２の出力を用いて、運動具のシャフト部の軸回りに発生する回転角を算出する。画像データ生成部３４は、第１算出部３１で得られた運動具の移動軌跡に、第２算出部３２で得られた回転角を関連づける。【選択図】図３
2015002913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
慣性センサーの出力を用いて、スイング中の運動具の移動軌跡を算出する第１算出部と、
前記慣性センサーの出力を用いて、前記運動具のシャフト部の軸回りに発生する回転角を算出する第２算出部と、を備え、
前記第１算出部で得られた前記運動具の移動軌跡に、前記第２算出部で得られた前記回転角を関連付けることを特徴とする運動解析装置。
【請求項２】
請求項１に記載の運動解析装置において、
前記第１算出部の算出結果に前記前記第２算出部の算出結果を同期させることを特徴とする運動解析装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の運動解析装置において、
前記第１算出部で得られた前記運動具の移動軌跡に前記第２算出部で得られた前記回転角を関連付けしたデータを表示する表示部を備えることを特徴とする運動解析装置。
【請求項４】
請求項３に記載の運動解析装置において、
前記表示部は、運動具の移動軌跡と併せてマーキングを表示させ、
前記マーキングは、前記第２算出部で算出された前記運動具のシャフト部の軸回りに発生する回転角の変化に応じて向きを変えることを特徴とする運動解析装置。
【請求項５】
請求項４に記載の運動解析装置において、
前記マーキングは、前記運動具の打球面の動きに応じて向きを変える平面を備えていることを特徴とする運動解析装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の運動解析装置において、
前記マーキングは立体形状で表示されることを特徴とする運動解析装置。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれか１項に記載の運動解析装置において、
前記表示部は、前記運動具の前記移動軌跡に、前記運動具のシャフト部の軸回りで回転する面を表示することを特徴とする運動解析装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の運動解析装置において、
前記慣性センサーは前記運動具のシャフト部の軸に並行な検出軸を備え、前記検出軸回りに発生する角速度を検出することを特徴とする運動解析装置。
【請求項９】
慣性センサーの出力を用いて、スイング中の運動具の移動軌跡を算出する手段と、
前記慣性センサーの出力を用いて、前記運動具のシャフト部の軸回りに発生する回転角を算出する手段と、を備え、
前記運動具の移動軌跡に前記回転角を関連付けることを特徴とする運動解析装置。
【請求項１０】
慣性センサーの出力を用いて、スイング中の運動具の移動軌跡を算出する手順と、
前記慣性センサーの出力を用いて、前記運動具のシャフト部の軸回りに発生する前記運動具の回転角を算出する手順と、
前記第１算出部で得られた前記運動具の移動軌跡に、前記第２算出部で得られた前記回転角を関連付ける手順と、
をコンピューターに実行させることを特徴とする運動解析プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は運動解析装置および運動解析プログラム等に関する。
【背景技術】
【０００２】
運動解析装置はスイング動作といった運動の解析にあたって用いられる。スイング時に運動具は振られる。振る際に運動具のグリップは手で握られる。振られると、運動具の姿勢は時間軸に従って変化する。運動具には慣性センサーが装着される。慣性センサーの出力に基づき視覚的にスイング動作が再現される。こうした運動解析装置の一具体例として、例えば特許文献１に開示されるようにゴルフスイング解析装置が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−７３２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ゴルフでは打球の方向はインパクトの瞬間のフェースの向きに大きく影響される。知られるように、インパクトの直前に手首を返してクラブヘッドのフェースを合わせ込もうとすると、合わせ込みが遅れ、手首を返すことで反対にインパクト時のフェースが乱れてスイングに悪影響を与えてしまう。ゴルフスイング中の手首の動きはカメラ等を用いた光学式モーションキャプチャーでは観察がし難く、微妙な手首の返しの動きまではトレースできない。精密にトレースする場合は、高精度なカメラを何台も用意する必要があり、大がかりな計測装置となってしまう。また、カメラ等を用いた光学式モーションキャプチャーでは屋内でしか計測ができず、一般的な屋外の練習の場で利用することができなかった。
【０００５】
本発明の少なくとも１つの態様によれば、スイング動作に関連づけて手首の動きを視覚的に容易に提示することができる運動解析装置および運動解析プログラムを提供できる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の一態様は、慣性センサーの出力を用いて、スイング中の運動具の移動軌跡を算出する第１算出部と、前記慣性センサーの出力を用いて、前記運動具のシャフト部の軸回りに発生する回転角を算出する第２算出部と、を備え、前記第１算出部で得られた前記運動具の移動軌跡に、前記第２算出部で得られた前記回転角を関連付ける運動解析装置に関する。
【０００７】
スイング時に運動具は振られる。振られると、運動具の姿勢は時間軸に従って変化する。姿勢の変化は慣性センサーで検出される。こうして時間軸に従って運動具の移動軌跡は特定される。画面にはスイング動作が視覚的に提示される。このとき、手首の動きは同時に慣性センサーで検出される。こうしてスイング動作に関連づけられて視覚的に手首の動きは提示される。こうした手首の動きに応じて被験者はスイングのフォームに改良を加えることができる。カメラ等を用いて光学式モーションキャプチャーと比較して、大掛かりな装置を用いずとも手首の返しの微妙な動きをトレースでき、かつ、慣性センサーをゴルフクラブ等の運動具や被験者の手などに取り付けるだけでよいので、屋外でも容易に計測することができる。
【０００８】
（２）運動解析装置は、前記第１算出部の算出結果に前記前記第２算出部の算出結果を同期させることができる。第１算出部により算出した運動具の移動軌跡と、第２算出部により算出した運動具のシャフト部の軸回りに発生する回転角とを同期させることにより、より正確にスイング中の手首の返しのタイミングや打球面の角度の変化を計測することができる。
【０００９】
（３）運動解析装置は、前記第１算出部で得られた前記運動具の移動軌跡に前記第２算出部で得られた前記回転角を関連付けしたデータを表示する表示部を備えることができる。表示部により、被験者にスイング中の手首の返しのタイミングや打球面の角度の変化を運動上達の指標として表示することができる。
【００１０】
（４）前記表示部は、運動具の移動軌跡と併せてマーキングを表示させることができ、前記マーキングは、前記第２算出部で算出された前記運動具のシャフト部の軸回りに発生する回転角の変化に応じて向きを変えることができる。運動具のシャフトは棒状であるためシャフトの軸回りの回転を表示しても被験者はどのくらい回転しているのかを把握し辛いという問題があった。そこで、表示部により、運動具の移動軌跡と併せて、運動具のシャフト部の軸回りに発生する回転角の変化を表すマーキングを表示させることにより、手首の返しの状態や打球面の角度の変化を被験者に分かり易く表示することができる。
【００１１】
（５）前記マーキングは、前記運動具の打球面の動きに応じて向きを変える平面を備えることができる。グリップの回転すなわち手首の回転は平面の回転で表現される。こうして被験者は画像から明確に手首の回転を把握することができる。こうした把握に応じて被験者はスイングのフォームに改良を加えることができる。
【００１２】
（６）前記マーキングは立体形状で表示されることができる。その結果、被験者は手首の動きを観念的に明確に認識することができる。
【００１３】
（７）前記表示部は、前記運動具の前記移動軌跡に、前記運動具のシャフト部の軸回りで回転する面を表示することができる。こうして運動具そのもので手首の回転は表現される。被験者は運動具の動きを視覚的に確認することができる。こうした確認を通じて被験者はスイングのフォームに改良を加えることができる。
【００１４】
（８）前記慣性センサーは前記運動具のシャフト部の軸に並行な検出軸を備えることができ、前記検出軸回りに発生する角速度を検出することができる。こうして慣性センサーの１検出軸がグリップの軸に合わせ込まれると、軸回りの回転角の検出にあたって算出処理を簡略化できる。
【００１５】
（９）本発明の他の態様は、慣性センサーの出力を用いて、スイング中の運動具の移動軌跡を算出する手段と、前記慣性センサーの出力を用いて、前記運動具のシャフト部の軸回りに発生する回転角を算出する手段と、を備え、前記運動具の移動軌跡に前記回転角を関連付ける運動解析装置に関する。
【００１６】
（１０）本発明の他の態様は、慣性センサーの出力を用いて、スイング中の運動具の移動軌跡を算出する手順と、前記慣性センサーの出力を用いて、前記運動具のシャフト部の軸回りに発生する前記運動具の回転角を算出する手順と、前記第１算出部で得られた前記運動具の移動軌跡に、前記第２算出部で得られた前記回転角を関連付ける手順とをコンピューターに実行させる運動解析プログラムに関する。
【００１７】
スイング時に運動具は振られる。振られると、運動具の姿勢は時間軸に従って変化する。姿勢の変化は慣性センサーで検出される。こうして時間軸に従って運動具の移動軌跡は特定される。画面にはスイング動作が視覚的に提示される。このとき、手首の動きは同時に慣性センサーで検出される。こうしてスイング動作に関連づけられて視覚的に手首の動きは提示される。こうした手首の動きに応じて被験者はスイングのフォームに改良を加えることができる。カメラ等を用いて光学式モーションキャプチャーと比較して、大掛かりな装置を用いずとも手首の返しの微妙な動きをトレースでき、かつ、慣性センサーをゴルフクラブ等の運動具や被験者の手などに取り付けるだけで良いので、屋外でも容易に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るゴルフスイング解析装置の構成を概略的に示す概念図である。
【図２】運動解析モデルとゴルファーおよびゴルフクラブとの関係を概略的に示す概念図である。
【図３】一実施形態に係る演算処理回路の構成を概略的に示すブロック図である。
【図４】ゴルフクラブの移動軌跡を視覚的に表現する画像の一具体例を示す図である。
【図５】ゴルフクラブの移動軌跡を視覚的に表現する画像の一具体例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、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く、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００２０】
（１）ゴルフクラブ解析装置の構成
図１は本発明の一実施形態に係るゴルフスイング解析装置（運動解析装置）１１の構成を概略的に示す。ゴルフスイング解析装置１１は例えば慣性センサー１２を備える。慣性センサー１２には例えば加速度センサーおよびジャイロセンサーが組み込まれる。加速度センサーは互いに直交する三軸方向に個々に加速度を検出することができる。ジャイロセンサーは互いに直交する三軸の各軸回りに個別に角速度を検出することができる。慣性センサー１２は検出信号を出力する。検出信号で個々の軸ごとに加速度および角速度は特定される。加速度センサーおよびジャイロセンサーは比較的に精度よく加速度および角速度の情報を検出する。
【００２１】
慣性センサー１２はゴルフクラブ（運動具）１３に取り付けられる。ゴルフクラブ１３はシャフト１３ａおよびグリップ１３ｂを備える。グリップ１３ｂが手で握られる。グリップ１３ｂはシャフト１３ａの軸と同軸に形成される。シャフト１３ａの先端にはクラブヘッド１３ｃが結合される。望ましくは、慣性センサー１２はゴルフクラブ１３のシャフト１３ａまたはグリップ１３ｂに取り付けられる。シャフト１３ａはグリップ１３ｂを含みクラブヘッド１３ｃまでの棒状部分を指す。慣性センサー１２はゴルフクラブ１３に相対移動不能に固定されればよい。ここでは、慣性センサー１２の取り付けにあたって慣性センサー１２の検出軸の１つはシャフト１３ａの軸に合わせ込まれる。慣性センサー１２の検出軸のもう１つはクラブヘッド１３ｃのフェース（打球面）の向きに合わせ込まれる。
【００２２】
ゴルフスイング解析装置１１は演算処理回路１４を備える。演算処理回路１４には慣性センサー１２が接続される。接続にあたって演算処理回路１４には所定のインターフェイス回路１５が接続される。このインターフェイス回路１５は有線で慣性センサー１２に接続されてもよく無線で慣性センサー１２に接続されてもよい。演算処理回路１４には慣性センサー１２から検出信号が供給される。
【００２３】
演算処理回路１４には記憶装置１６が接続される。記憶装置１６には例えばゴルフスイング解析ソフトウェアプログラム（運動解析プログラム）１７および関連するデータが格納できる。演算処理回路１４はゴルフスイング解析ソフトウェアプログラム１７を実行しゴルフスイング解析方法を実現する。記憶装置１６にはＤＲＡＭ（ダイナミックランダムアクセスメモリー）や大容量記憶装置ユニット、不揮発性メモリー等が含まれることができる。例えばＤＲＡＭには、ゴルフスイング解析方法の実施にあたって一時的にゴルフスイング解析ソフトウェアプログラム１７が保持される。ハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）といった大容量記憶装置ユニットにはゴルフスイング解析ソフトウェアプログラム１７およびデータが保存される。不揮発性メモリーにはＢＩＯＳ（基本入出力システム）といった比較的に小容量のプログラムやデータが格納される。
【００２４】
演算処理回路１４には画像処理回路１８が接続される。演算処理回路１４は画像処理回路１８に所定の画像データを送る。画像処理回路１８には表示装置１９が接続される。接続にあたって画像処理回路１８には所定のインターフェイス回路（図示されず）が接続される。画像処理回路１８は、入力される画像データに応じて表示装置１９に画像信号を送る。表示装置１９の画面には画像信号で特定される画像が表示される。表示装置１９には液晶ディスプレイその他のフラットパネルディスプレイが利用される。ここでは、演算処理回路１４、記憶装置１６および画像処理回路１８は例えばコンピューター装置として提供される。
【００２５】
演算処理回路１４には入力装置２１が接続される。入力装置２１は少なくともアルファベットキーおよびテンキーを備える。入力装置２１から文字情報や数値情報が演算処理回路１４に入力される。入力装置２１は例えばキーボードで構成されればよい。コンピューター装置およびキーボードの組み合わせは例えばスマートフォンや携帯電話端末、タブレットＰＣ（パーソナルコンピューター）等に置き換えられてもよい。
【００２６】
（２）運動解析モデル
演算処理回路１４は仮想空間を規定する。仮想空間は三次元空間で形成される。三次元空間は実空間を特定する。図２に示されるように、三次元空間は絶対基準座標系（全体座標系）Σｘｙｚを有する。三次元空間には絶対基準座標系Σｘｙｚに従って三次元運動解析モデル２６が構築される。三次元運動解析モデル２６の棒２７は支点２８（座標ｘ）に点拘束される。棒２７は支点２８回りで三次元的に振子として動作する。支点２８の位置は移動することができる。ここでは、絶対基準座標系Σｘｙｚに従って、棒２７の重心２９の位置は座標ｘｇで特定され、クラブヘッド１３ｃの位置は座標ｘｈで特定される。
【００２７】
三次元運動解析モデル２６はスイング時のゴルフクラブ１３をモデル化したものに相当する。振子の棒２７はゴルフクラブ１３のシャフト１３ａを投影する。棒２７の支点２８はグリップ１３ｂを投影する。慣性センサー１２は棒２７に固定される。絶対基準座標系Σｘｙｚに従って慣性センサー１２の位置は座標ｘｓで特定される。慣性センサー１２は加速度信号および角速度信号を出力する。加速度信号では、重力加速度ｇの影響が差し引かれた加速度
【数１】
2015002913.tif 000003
が特定され、角速度信号では角速度ω１、ω２が特定される。
【００２８】
演算処理回路１４は同様に慣性センサー１２に局所座標系Σｓを固定する。局所座標系Σｓの原点は慣性センサー１２の検出軸の原点に設定される。局所座標系Σｓのｙ軸はシャフト１３ａの軸心に一致する。局所座標系Σｓのｘ軸はフェースの向きで特定される打球方向に一致する。したがって、この局所座標系Σｓに従って支点の位置ｌｓｊは（０，ｌｓｊｙ，０）で特定される。同様に、この局所座標系Σｓ上では重心２９の位置ｌｓｇは（０，ｌｓｇｙ，０）で特定され、クラブヘッド１３ｃの位置ｌｓｈは（０，ｌｓｈｙ，０）で特定される。
【００２９】
（３）演算処理回路の構成
図３は一実施形態に係る演算処理回路１４の構成を概略的に示す。演算処理回路１４は第１算出部としてのスイング軌跡算出部３１および第２算出部としての回転角算出部３２を備える。スイング軌跡算出部３１は慣性センサー１２に接続される。スイング軌跡算出部３１には慣性センサー１２から出力信号が供給される。ここでは、慣性センサー１２の出力に、直交３軸に沿ってそれぞれ検出される加速度および直交３軸回りでそれぞれ検出される角速度が含まれる。スイング軌跡算出部３１は慣性センサー１２の出力に基づきゴルフクラブ１３の位置および姿勢を検出する。スイング軌跡算出部３１は例えば運動中のグリップ１３ｂおよびクラブヘッド１３ｃの位置を検出する。検出にあたってスイング軌跡算出部３１は例えば次式に従ってグリップ１３ｂの加速度を算出する。こうした加速度の算出にあたってスイング軌跡算出部３１は慣性センサー１２の固有の局所座標系Σｓに従ってグリップ１３ｂの位置ｌｓｊを特定する。特定にあたってスイング軌跡算出部３１は記憶装置１６から位置情報を取得する。記憶装置１６には予めグリップ１３ｂの位置ｌｓｊが格納される。グリップ１３ｂの位置ｌｓｊは例えば入力装置２１経由で指定されればよい。
【数２】
2015002913.tif 000004
スイング軌跡算出部３１は算出された加速度に基づきグリップ１３ｂの移動速度を算出する。ここでは、次式に従って加速度に規定のサンプリング間隔ｄｔで積分処理が施される。Ｎはサンプル数を示す（以下、同じ）。
【数３】
2015002913.tif 000005
さらにスイング軌跡算出部３１は算出された速度に基づきグリップ１３ｂの位置を算出する。ここでは、次式に従って速度に規定のサンプリング間隔ｄｔで積分処理が施される。
【数４】
2015002913.tif 000006
スイング軌跡算出部３１は予め仮想三次元空間内で局所座標系Σｓの位置（またはグリップ１３ｂの位置）を特定する。局所座標系Σｓの変位またはグリップ１３ｂの変位が仮想三次元空間内の座標系に変換されると、ゴルフクラブ１３の位置が特定される。
【００３０】
同様に、スイング軌跡算出部３１は次式に従ってクラブヘッド１３ｃの位置を検出する。位置の検出にあたってスイング軌跡算出部３１は慣性センサー１２の固有の局所座標系Σｓに従ってクラブヘッド１３ｃの位置ｌｓｈを特定する。特定にあたってスイング軌跡算出部３１は記憶装置１６から位置情報を取得する。記憶装置１６には予めクラブヘッド１３ｃの位置ｌｓｈが格納される。クラブヘッド１３ｃの位置ｌｓｈは例えば入力装置２１経由で指定されればよい。
【数５】
2015002913.tif 000007
【数６】
2015002913.tif 000008
【数７】
2015002913.tif 000009
【００３１】
回転角算出部３２は慣性センサー１２に接続される。回転角算出部３２には慣性センサー１２から出力が供給される。回転角算出部３２は、慣性センサー１２の出力に基づき角位置「０°」の初期位置から軸回りでグリップ１３ｂの回転角θｎ（ｎ＝１，…，Ｎ）を検出する。検出にあたって回転角算出部３２は単位時間当たりで回転角の変化量を算出する。次式に示されるように、算出された変化量は累積される。
【数８】
2015002913.tif 000010
その結果、単位時間で累積される時刻ごとに初期位置からの変化量は算出される。こうして時間軸に従ってグリップ１３ｂの回転角θｎは特定される。
【００３２】
回転角θｎの検出にあたって回転角算出部３２は慣性センサー１２の出力に基づきグリップ１３ｂの軸（シャフト１３ａに同軸）回りでグリップ１３ｂの初期位置を検出する。検出にあたって回転角算出部３２は慣性センサー１２でシャフト１３ａに平行な１検出軸回り（ここではｙ軸回り）にアドレス時の角速度を取得する。回転角算出部３２は取得した角速度を初期値に据える。アドレス時にはｙ軸回りで角速度は生じないことから、角速度が「０（ゼロ）」で静止すると、角位置「０°（ゼロ度）」（＝初期位置）が設定される。
【００３３】
図示しないが、演算処理回路１４は、スイング軌跡算出部３１からの算出結果と回転角算出部３２からの算出結果を互いに同期させる同期化部を備えてもよい。同期化部はスイング軌跡算出部３１および回転角算出部３２に接続される。同期化部にはスイング軌跡算出部３１および回転角算出部３２から出力信号が供給される。同期化部は、スイング軌跡算出部３１で算出されるゴルフクラブ１３の位置および姿勢に、回転角算出部３２で算出されるグリップ１３ｂの回転角θｎを同期させる。その結果、ゴルフクラブ１３の個々の位置でグリップ１３ｂの軸回りにグリップ１３ｂの角位置は特定される。こういった特定にあたって、同時刻に慣性センサー１２から出力される加速度および角速度に基づき算出されるゴルフクラブ１３の位置およびグリップ１３ｂの回転角が１対１で相互に結び付けられればよい。
【００３４】
演算処理回路１４は表示部としての画像データ生成部３４を備える。画像データ生成部３４はスイング軌跡算出部３１および回転角算出部３２に接続される。画像データ生成部３４にはスイング軌跡算出部３１および回転角算出部３２から出力信号が供給される。画像データ生成部３４は移動軌跡画像生成部３５、面回転画像生成部３６および立方体画像生成部３７を備える。移動軌跡画像生成部３５はゴルフクラブ１３の位置および姿勢に基づきゴルフクラブ１３の移動軌跡を視覚的に表示する画像を生成する。面回転画像生成部３６は、ゴルフクラブ１３上に規定されてグリップ１３ｂの軸回りで回転する面すなわちフェースを表示する画像（マーキング）を生成する。移動軌跡の個々の位置ごとに同時刻のフェースの向きは特定される。立方体画像生成部３７はグリップ１３ｂの軸に平行な稜線を有する立方体の画像を生成する。立方体には、グリップ１３ｂの軸に平行に広がって幾何学形状の輪郭（ここでは正方形の輪郭）を有する１平面が規定される。立方体の平面は、グリップ１３ｂの回転角θｎの変化に応じてグリップ１３ｂの軸回りに向きを変える。同時刻の画像は相互に関連づけられて１画像データとして画像データ生成部３４から出力される。なお、マーキングは平面や立方体以外にも、曲面や、立方体以外の球体等の立体形状でも可能である。
【００３５】
演算処理回路１４は描画部３８を備える。描画部３８は画像データ生成部３４に接続される。描画部３８には画像データ生成部３４から画像データが供給される。描画部３８は、移動軌跡画像生成部３５の出力信号に基づき、ゴルフクラブ１３の移動軌跡を視覚的に表示する画像を描画する。描画部３８は、ゴルフクラブ１３の移動軌跡の画像に、個々の位置ごとに、フェースの画像および立方体の画像を重ねる。その結果、仮想三次元空間内で、ゴルフクラブ１３の移動軌跡にフェースの回転角および立方体の回転角を関連づけつつ視覚的に表示する画像は生成される。ここでは、描画部３８は、時間軸に従って連続する画像データでアニメーションを描画する。
【００３６】
（４）ゴルフスイング解析装置の動作
ゴルフスイング解析装置１１の動作を簡単に説明する。まず、ゴルファーのゴルフスイングは計測される。計測に先立って必要な情報が入力装置２１から演算処理回路１４に入力される。ここでは、三次元運動解析モデル２６に従って、局所座標系Σｓに従った支点２８の位置ｌｓｊ、並びに、慣性センサー１２の初期姿勢の回転行列Ｒ０の入力が促される。入力された情報は例えば特定の識別子の下で管理される。識別子は特定のゴルファーを識別すればよい。
【００３７】
計測に先立って慣性センサー１２がゴルフクラブ１３のシャフト１３ａに取り付けられる。慣性センサー１２はゴルフクラブ１３に相対変位不能に固定される。ここでは、慣性センサー１２の検出軸の１つはシャフト１３ａの軸に合わせ込まれる。慣性センサー１２の検出軸の１つはフェース（打球面）の向きで特定される打球方向に合わせ込まれる。
【００３８】
ゴルフスイングの実行に先立って慣性センサー１２の計測は開始される。動作の開始時に慣性センサー１２は所定の位置および姿勢に設定される。これらの位置および姿勢は初期姿勢の回転行列Ｒ０で特定されるものに相当する。慣性センサー１２は特定のサンプリング間隔で継続的に加速度および角速度を計測する。サンプリング間隔は計測の解像度を規定する。慣性センサー１２の検出信号はリアルタイムで演算処理回路１４に送り込まれる。演算処理回路１４は慣性センサー１２の出力を特定する信号を受信する。
【００３９】
ゴルフスイングは、アドレスに始まって、テイクバック、ハーフウェイバック、トップからダウンスイング、インパクトを経て、フォロースルー、そしてフィニッシュに至る。ゴルフクラブ１３が振られると、ゴルフクラブ１３の姿勢は時間軸に従って変化する。慣性センサー１２はゴルフクラブ１３の姿勢に応じて検出信号を出力する。このとき、スイング軌跡算出部３１は慣性センサー１２の出力に基づきゴルフクラブ１３の位置および姿勢を検出する。回転角算出部３２は慣性センサー１２の出力に基づきグリップ１３ｂの軸回りでグリップ１３ｂの角位置を検出する。画像データ生成部３４は、個々の時刻ごとに、ゴルフクラブ１３の移動軌跡に関連づけてフェースの画像および立方体の画像を特定する三次元画像データ（例えばポリゴンデータ）を生成する。描画部３８は、三次元画像データに基づき、例えば図４および図５に示されるように、ゴルフクラブ１３の移動軌跡Ｔに関連づけてフェース４１の画像および立方体４２の画像を描画する。フェース４１の回転および立方体４２の回転は手首の回転（返し）を表象する。こうして画像で視覚的にスイング動作および手首の返しは表現される。描画データは画像処理回路１８に送られ、描画データに従って表示装置１９の画面に画像は映し出される。その結果、スイング動作に関連づけられて視覚的に手首の動きは提示される。こうした手首の動きに応じて被験者はスイングのフォームに改良を加えることができる。しかも、描画部３８は時間軸に従って連続する画像データでアニメーションを描画する。こうしてスイング動作は手首の動きとともに画面上で再現される。こうした再現の観察を通じて被験者はスイングのフォームに改良を加えることができる。運動具のシャフトは棒状であるためシャフトの軸回りの回転を表示しても被験者はどのくらい回転しているのかを把握し辛いため、運動具の移動軌跡と併せて、運動具のシャフト部の軸回りに発生する回転角の変化を表すマーキングを表示させることにより、手首の返しの状態や打球面の角度の変化を被験者に分かり易く表示することができる。
【００４０】
ゴルフスイングの計測にあたって被験者は最初にアドレスの姿勢をとる。このアドレス時に被験者はインパクトの瞬間の姿勢を再現する。その結果、「ゴルフスイング」という一連の動作の中からインパクトの瞬間の姿勢は抽出される。このとき、ゴルフクラブ１３は静止姿勢で保持される。回転角算出部３２は角位置「０°」の初期位置を設定し回転角の算出を開始する。
【００４１】
画像中で立方体４２の平面４３はグリップ１３ｂの回転に応じて向きを変える。グリップ１３ｂの回転すなわち手首の回転は平面４３の回転で表現される。こうして被験者は画像から明確に手首の回転を把握することができる。こうした把握に応じて被験者はスイングのフォームに改良を加えることができる。特に、立方体４２はグリップ１３ｂの直交三軸を反映する。その結果、被験者は手首の動きを観念的に明確に認識することができる。
【００４２】
スイング動作の提示にあたって画像ではフェース４１が特定される。こうしてゴルフクラブ１３そのもので手首の回転は表現される。被験者はゴルフクラブ１３の動きを視覚的に確認することができる。こうした確認を通じて被験者はスイングのフォームに改良を加えることができる。
【００４３】
慣性センサー１２は直交３軸に沿ってそれぞれ加速度を検出し直交３軸回りでそれぞれ角速度を検出する。こうして１つの慣性センサー１２でゴルフクラブ１３の位置および姿勢並びにグリップ１３ｂの回転角は検出される。しかも、慣性センサー１２はグリップ１３ｂの軸に平行な検出軸を有し当該検出軸回りで角速度を検出する。こうして慣性センサー１２の１検出軸がグリップ１３ｂの軸に合わせ込まれると、軸回りの回転角の検出にあたって算出処理は簡略化される。
【００４４】
なお、以上の実施形態では演算処理回路１４の個々の機能ブロックはゴルフスイング解析ソフトウェアプログラム１７の実行に応じて実現される。ただし、個々の機能ブロックはソフトウェア処理に頼らずにハードウェアで実現されてもよい。その他、ゴルフスイング解析装置１１は手で握られて振られる運動具（例えばテニスラケットや卓球ラケット、野球のバット）のスイング解析に応用されてもよい。また、図３のスイング軌跡算出部３１と回転角算出部３２とを分けて記載したが、併せて一つの算出部としてもよい。
【００４５】
上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれる。例えば、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語とともに記載された用語は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えられることができる。また、慣性センサー１２やゴルフクラブ１３、演算処理回路１４、三次元運動解析モデル２６、スイング軌跡算出部３１、回転角算出部３２等の構成および動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形が可能である。また、ゴルフ以外にもテニスや野球等のスイング動作を用いる運動に対しても本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１１  運動解析装置（ゴルフスイング解析装置）、１２  慣性センサー、１３  運動部（ゴルフクラブ）、１３ａ  シャフト部（シャフト）、１４  コンピューター（演算処理回路）、１７  運動解析プログラム（ゴルフスイング解析ソフトウェアプログラム）、３１  第１検出部（スイング軌跡算出部）、３２  第２検出部（回転角算出部）、３４  表示部（画像データ生成部）、４１  面（フェース）、４２  マーキング（立方体）、４３  平面、Ｔ  移動軌跡。
【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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