(57)【要約】【課題】被験者が運動器具を構えた時の運動器具の姿勢情報を提示することが可能な運動解析方法、運動解析装置、運動解析システム及びプログラムを提供すること。【解決手段】運動解析方法は、ゴルフクラブ３に装着されたセンサーユニット１０の出力を用いて、被験者２がゴルフクラブ３を構えた時におけるゴルフクラブ３のシャフトの長軸回りの回転角度θを計算する回転角度計算工程（Ｓ３０）と、回転角度θを用いて、ゴルフクラブ３の初期姿勢に関する初期姿勢情報を生成する初期姿勢情報生成工程（Ｓ５０）と、を含む。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
運動器具に装着された慣性センサーの出力を用いて、被験者が前記運動器具を構えた時における前記運動器具のシャフトの長軸回りの回転角度を計算する回転角度計算工程と、
前記回転角度を用いて、前記運動器具の初期姿勢に関する初期姿勢情報を生成する初期姿勢情報生成工程と、を含む、運動解析方法。
【請求項２】
打球目標方向に対し前記シャフトを垂直に立てたときの前記運動器具の姿勢を基準姿勢とした場合に、前記回転角度は前記基準姿勢に対する前記初期姿勢の前記運動器具のシャフトの長軸回りの回転角度である、請求項１に記載の運動解析方法。
【請求項３】
前記慣性センサーは、
前記シャフトの長軸方向を第１検出軸、前記打球目標方向を第２検出軸、および、前記第１検出軸と前記第２検出軸とに直交する下向きの方向を第３検出軸とする複数の検出軸を備え、
前記回転角度計算工程において、
前記運動器具が前記初期姿勢の時に前記慣性センサーが計測する前記第２検出軸の方向の加速度と第３検出軸の方向の加速度とを用いて、前記回転角度を計算する、請求項２に記載の運動解析装置。
【請求項４】
前記運動器具が前記初期姿勢の時に前記慣性センサーが計測する前記第１検出軸の方向の加速度、前記第２検出軸の方向の加速度及び前記第３検出軸の方向の加速度の合成加速度を計算し、前記第１検出軸の方向の加速度と前記合成加速度とを用いて、前記シャフトの傾斜角度を計算する傾斜角度計算工程を含み、
前記初期姿勢情報生成工程において、
前記傾斜角度を用いて前記初期姿勢情報を生成する、請求項３に記載の運動解析方法。
【請求項５】
前記初期姿勢情報と前記慣性センサーの出力とを用いて、前記被験者が前記運動器具を用いて打球した運動を解析する運動解析工程を含む、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の運動解析方法。
【請求項６】
前記運動解析工程において、
前記慣性センサーの出力の合成値を計算し、当該合成値に基づいて前記被験者が前記運動器具を用いて打球した時を特定する、請求項５に記載の運動解析方法。
【請求項７】
前記初期姿勢情報を用いて、前記被験者の構え方に関するアドバイス情報を生成するアドバイス情報生成工程を含む、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の運動解析方法。
【請求項８】
前記運動器具は、ゴルフクラブである、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の運動解析方法。
【請求項９】
運動器具に装着された慣性センサーの出力を用いて、被験者が前記運動器具を構えた時における前記運動器具のシャフトの長軸回りの回転角度を計算する回転角度計算部と、
前記回転角度を用いて、前記運動器具の初期姿勢に関する初期姿勢情報を生成する初期姿勢情報生成部と、を含む、運動解析装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の運動解析装置と、前記慣性センサーと、を含む、運動解析システム。
【請求項１１】
運動器具に装着された慣性センサーの出力を用いて、被験者が前記運動器具を構えた時における前記運動器具のシャフトの長軸回りの回転角度を計算する回転角度計算工程と、
前記回転角度を用いて、前記運動器具の初期姿勢に関する初期姿勢情報を生成する初期姿勢情報生成工程と、をコンピューターに実行させる、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被験者の運動を解析する、運動解析方法、運動解析装置、運動解析システム及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ゴルフのスイングをカメラで撮影し、撮影画像をもとにスイングを解析するカメラシステムが知られているが、このようなカメラシステムでは、大掛かりな装置が必要な上に設置場所を選ぶため、簡易に計測することができず利便性が悪い。これに対して、特許文献１では、ゴルフクラブに３軸の加速度センサーと３軸のジャイロセンサーを装着し、これらのセンサーの出力を用いてスイングを解析する装置が提案されており、この装置を用いればカメラが不要となり利便性が向上する。
【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】
ところで、ゴルフスイングにおいて、アドレス姿勢は打球の良し悪しを決める１つの要因となる。例えば、打球方向に対してシャフトを垂直にするアドレス姿勢以外にも、クラブヘッドのロフトを立てて、シャフトを打球方向に寝かせたハンドファーストと呼ばれるアドレス姿勢にする場合がある。しかしながら、慣性センサーを用いた従来のスイング解析装置においては、被験者ごとのアドレス姿勢の違いによるゴルフクラブの初期姿勢の違いが考慮されていなかった。そのため、例えば、被験者のアドレス姿勢によっては必ずしも精度のよい解析結果が得られず、あるいは、被験者はどの程度ハンドファーストに構えているかについて客観的に知る由が無かった。
【０００５】
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、被験者が運動器具を構えた時の運動器具の姿勢情報を提示することが可能な運動解析方法、運動解析装置、運動解析システム及びプログラムを提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
本適用例に係る運動解析方法は、運動器具に装着された慣性センサーの出力を用いて、被験者が前記運動器具を構えた時における前記運動器具のシャフトの長軸回りの回転角度を計算する回転角度計算工程と、前記回転角度を用いて、前記運動器具の初期姿勢に関する初期姿勢情報を生成する初期姿勢情報生成工程と、を含む。
【０００８】
運動器具は、例えば、ゴルフクラブ、テニスラケット、野球のバット、ホッケーのスティック等の打球に用いられる器具である。シャフトは、運動器具の柄の部分であり、グリップ部を有する運動器具ではグリップ部もシャフトに含まれる。
【０００９】
慣性センサーは、加速度や角速度等の慣性量を計測可能なセンサーであればよく、例えば、加速度や角速度を計測可能な慣性計測ユニット（ＩＭＵ：Inertial Measurement Uni
t）でもよい。また、慣性センサーは、運動器具に対して脱着可能であってもよいし、例えば、運動器具に内蔵されるなど、運動器具に固定されていて取り外すことができないものでもよい。
【００１０】
本適用例に係る運動解析方法によれば、被験者が構えた時の運動器具のシャフトの長軸回りの回転角度を計算し、この回転角度を用いて被験者が運動器具を構えた時の運動器具の初期姿勢情報を生成することができる。従って、例えば、運動器具の初期姿勢情報を用いて被験者の運動を精度よく解析し、あるいは、運動器具の初期姿勢情報を提示して被験者に運動の改善を促すことができる。
【００１１】
また、本適用例に係る運動解析方法によれば、運動器具に装着された慣性センサーの出力を用いて運動器具の初期姿勢情報を生成することができるので、カメラ等の大型の測定具を用意する必要がなく、計測する場所が大きく制限されない。
【００１２】
［適用例２］
上記適用例に係る運動解析方法において、打球目標方向に対し前記シャフトを垂直に立てたときの前記運動器具の姿勢を基準姿勢とした場合に、前記回転角度は前記基準姿勢に対する前記初期姿勢の前記運動器具のシャフトの長軸回りの回転角度であってもよい。
【００１３】
本適用例に係る運動解析方法によれば、被験者が構えた時の運動器具の初期姿勢の、基準姿勢に対する運動器具のシャフトの長軸回りの回転角度から運動器具の初期姿勢情報を生成することができる。
【００１４】
［適用例３］
上記適用例に係る運動解析方法において、前記慣性センサーは、前記シャフトの長軸方向を第１検出軸、前記打球目標方向を第２検出軸、および、前記第１検出軸と前記第２検出軸とに直交する下向きの方向を第３検出軸とする複数の検出軸を備え、前記回転角度計算工程において、前記運動器具が前記初期姿勢の時に前記慣性センサーが計測する前記第２検出軸の方向の加速度と第３検出軸の方向の加速度とを用いて、前記回転角度を計算してもよい。
【００１５】
本適用例に係る運動解析方法によれば、運動器具の初期姿勢の基準姿勢に対する運動器具のシャフトの長軸回りの回転角度を比較的容易に計算することができる。
【００１６】
［適用例４］
上記適用例に係る運動解析方法は、前記運動器具が前記初期姿勢の時に前記慣性センサーが計測する前記第１検出軸の方向の加速度、前記第２検出軸の方向の加速度及び前記第３検出軸の方向の加速度の合成加速度を計算し、前記第１検出軸の方向の加速度と前記合成加速度とを用いて、前記シャフトの傾斜角度を計算する傾斜角度計算工程を含み、前記初期姿勢情報生成工程において、前記傾斜角度を用いて前記初期姿勢情報を生成してもよい。
【００１７】
本適用例に係る運動解析方法によれば、運動器具の初期姿勢におけるシャフトの長軸の傾斜角度を比較的容易に計算することができる。また、この傾斜角度を用いて、より詳細な初期姿勢情報を生成することができる。
【００１８】
［適用例５］
上記適用例に係る運動解析方法は、前記初期姿勢情報と前記慣性センサーの出力とを用いて、前記被験者が前記運動器具を用いて打球した運動を解析する運動解析工程を含んでもよい。
【００１９】
本適用例に係る運動解析方法によれば、運動器具の初期姿勢情報を用いて被験者の運動を精度よく解析することができる。
【００２０】
［適用例６］
上記適用例に係る運動解析方法は、前記運動解析工程において、前記慣性センサーの出力の合成値を計算し、当該合成値に基づいて前記被験者が前記運動器具を用いて打球した時を特定してもよい。
慣性センサーの出力の合成値は、慣性センサーの各検出軸の出力の和あるいはその平均値、慣性センサーの各検出軸の出力の二乗和あるいはその平方根、慣性センサーの各検出軸の出力の積等であってもよい。
【００２１】
本適用例に係る運動解析方法によれば、慣性センサーの出力の合成値に基づき、被験者が打球したタイミングを比較的容易に特定することができる。
【００２２】
［適用例７］
上記適用例に係る運動解析方法は、前記初期姿勢情報を用いて、前記被験者の構え方に関するアドバイス情報を生成するアドバイス情報生成工程を含んでもよい。
【００２３】
本適用例に係る運動解析方法によれば、被験者は、アドバイス情報に基づいて、自己のアドレス姿勢を具体的に知ることができる。
【００２４】
［適用例８］
上記適用例に係る運動解析方法において、前記運動器具は、ゴルフクラブであってもよい。
【００２５】
本適用例に係る運動解析方法によれば、例えば、ゴルフクラブの初期姿勢情報を用いて被験者の運動を精度よく解析し、あるいは、ゴルフクラブの初期姿勢情報を提示して被験者に運動の改善を促すことができる。
【００２６】
［適用例９］
本適用例に係る運動解析装置は、運動器具に装着された慣性センサーの出力を用いて、被験者が前記運動器具を構えた時における前記運動器具のシャフトの長軸回りの回転角度を計算する回転角度計算部と、前記回転角度を用いて、前記運動器具の初期姿勢に関する初期姿勢情報を生成する初期姿勢情報生成部と、を含む。
【００２７】
本適用例に係る運動解析装置によれば、例えば、運動器具の初期姿勢情報を用いて被験者の運動を精度よく解析し、あるいは、運動器具の初期姿勢情報を提示して被験者に運動の改善を促すことができる。
【００２８】
また、本適用例に係る運動解析装置によれば、運動器具に装着された慣性センサーの出力を用いて運動器具の初期姿勢情報を生成することができるので、カメラ等の大型の測定具を用意する必要がなく、計測する場所が大きく制限されない。
【００２９】
［適用例１０］
本適用例に係る運動解析システムは、上記の運動解析装置と、前記慣性センサーと、を含む。
【００３０】
本適用例に係る運動解析システムによれば、例えば、運動器具の初期姿勢情報を用いて被験者の運動を精度よく解析し、あるいは、運動器具の初期姿勢情報を提示して被験者に
運動の改善を促すことができる。
【００３１】
［適用例１１］
本適用例に係るプログラムは、運動器具に装着された慣性センサーの出力を用いて、被験者が前記運動器具を構えた時における前記運動器具のシャフトの長軸回りの回転角度を計算する回転角度計算工程と、前記回転角度を用いて、前記運動器具の初期姿勢に関する初期姿勢情報を生成する初期姿勢情報生成工程と、をコンピューターに実行させる。
【００３２】
本適用例に係るプログラムによれば、例えば、運動器具の初期姿勢情報を用いて被験者の運動を精度よく解析し、あるいは、運動器具の初期姿勢情報を提示して被験者に運動の改善を促すことができる。
【００３３】
また、本適用例に係るプログラムによれば、運動器具に装着された慣性センサーの出力を用いて運動器具の初期姿勢情報を生成することができるので、カメラ等の大型の測定具を用意する必要がなく、計測する場所が大きく制限されない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施形態の運動解析システムの概要の説明図。
【図２】センサーユニットの装着位置及び向きの一例を示す図。
【図３】本実施形態において被験者が行う動作の手順を示す図。
【図４】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）はゴルフクラブの初期姿勢の一例を示す図。
【図５】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、それぞれ、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）のゴルフクラブ及びセンサーユニットをシャフトの長軸に垂直な平面で切った断面図。
【図６】本実施形態の運動解析システムの構成例を示す図。
【図７】本実施形態における運動解析処理の手順の一例を示すフローチャート図。
【図８】センサーユニットが計測する加速度とシャフトの長軸回りの回転角度θとの関係を示す図。
【図９】センサーユニットが計測する加速度とシャフトの傾斜角度ψとの関係を示す図。
【図１０】被験者が打球したタイミングを検出する処理の手順の一例を示すフローチャート図。
【図１１】図１１（Ａ）はスイング時の３軸角速度をグラフ表示した図、図１１（Ｂ）は３軸角速度の合成値の計算値をグラフ表示した図、図１１（Ｃ）は３軸角速度の合成値の微分の計算値をグラフ表示した図。
【図１２】センサーユニットの姿勢を計算する処理の手順の一例を示すフローチャート図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
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。
【００３６】
以下では、ゴルフスイングの解析を行う運動解析システム（運動解析装置）を例に挙げて説明する。
【００３７】
１．運動解析システム
［運動解析システムの概要］
図１は、本実施形態の運動解析システムの概要について説明するための図である。本実施形態の運動解析システム１は、センサーユニット１０（慣性センサーの一例）及び運動解析装置２０を含んで構成されている。
【００３８】
センサーユニット１０は、３軸の各軸方向に生じる加速度と３軸の各軸回りに生じる角速度を計測可能であり、ゴルフクラブ３（運動器具の一例）に装着される。
【００３９】
本実施形態では、図２に示すように、センサーユニット１０は、３つの検出軸（ｘ軸（第２検出軸の一例），ｙ軸（第１検出軸の一例），ｚ軸（第３検出軸の一例））のうちの１軸、例えばｙ軸をシャフトの長軸方向に合わせて、ゴルフクラブ３のシャフトの一部に取り付けられる。望ましくは、センサーユニット１０は、打球時の衝撃が伝わりにくく、スイング時に遠心力がかからないグリップ部に近い位置に取り付けられる。シャフトは、ゴルフクラブ３のヘッドを除いた柄の部分であり、グリップ部も含まれる。
【００４０】
被験者２は、あらかじめ決められた手順に従って、ゴルフボール４を打球するスイング動作を行う。図３は、被験者２が行う動作の手順を示す図である。図３に示すように、被験者２は、まず、ゴルフクラブ３を握って、アドレスの姿勢をとり、所定時間以上（例えば、１秒以上）静止する（Ｓ１）。次に、被験者２は、スイング動作を行い、ゴルフボール４を打球する（Ｓ２）。
【００４１】
被験者２が図３に示す手順に従ってゴルフボール４を打球する動作を行う間、センサーユニット１０は、所定周期（例えば１ｍｓ）で３軸加速度と３軸角速度を計測し、計測したデータを順次、運動解析装置２０に送信する。センサーユニット１０は、計測したデータをすぐに送信してもよいし、計測したデータを内部メモリーに記憶しておき、被験者２のスイング動作の終了後などの所望のタイミングで計測データを送信するようにしてもよい。あるいは、センサーユニット１０は、計測したデータをメモリーカード等の着脱可能な記録媒体に記憶しておき、運動解析装置２０は、当該記録媒体から計測データを読み出すようにしてもよい。
【００４２】
運動解析装置２０は、センサーユニット１０が計測したデータを用いて、被験者２がゴルフクラブ３を構えた時（アドレス時）におけるゴルフクラブ３のシャフトの長軸回りの回転角度やシャフトの傾斜角度を計算し、当該回転角度や傾斜角度を用いて、ゴルフクラブ３の初期姿勢情報を生成する。ゴルフクラブ３の初期姿勢情報は、例えば、被験者２のアドレス時における、ライ角（ゴルフクラブ３のシャフトの傾斜角）、フェース角（ゴルフクラブ３のフェースの方位角）、ロフト角（ゴルフクラブ３のフェースの傾斜角）等の一部又は全部を含んでもよい。
【００４３】
また、運動解析装置２０は、ゴルフクラブ３の初期姿勢情報とセンサーユニット１０が計測したデータとを用いて、被験者２がゴルフクラブ３を用いて打球した運動を解析する。
【００４４】
さらに、運動解析装置２０は、ゴルフクラブ３の初期姿勢情報を用いて、被験者２の構え方（アドレス姿勢）に関するアドバイス情報を生成し、当該アドバイス情報を画像、音声、振動等により被験者２に提示する。
【００４５】
なお、センサーユニット１０と運動解析装置２０との間の通信は、無線通信でもよいし、有線通信でもよい。
【００４６】
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、ゴルフクラブ３の初期姿勢の一例を示す図である。本実施形態では、打球の目標方向を示すターゲットラインをＸ軸、Ｘ軸に垂直な水平面上の軸をＹ軸、鉛直上方向（重力加速度の方向と逆方向）をＺ軸とするＸＹＺ座標系（ワールド座標系）を定義し、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）にはＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が表記されている。ターゲットラインとは、例えば、ボールをまっすぐ飛ばす方向を指す。図４（Ａ）及び図
４（Ｂ）は、ゴルフクラブ３及びゴルフボール４をＸＺ平面に投影した図である。図４（Ａ）は、被験者２が、ゴルフクラブ３のシャフトの長軸が打球の目標方向に対して垂直になるようにアドレスした場合の図である。一方、図４（Ｂ）は、被験者２が、ゴルフクラブ３のグリップがヘッドよりも打球方向側にくるようにアドレスした場合、すなわち、被験者２がゴルフクラブ３のロフトを立ててハンドファーストに構えた場合の図である。
【００４７】
また、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、それぞれ、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に対してゴルフクラブ３及びセンサーユニット１０をシャフトの長軸に垂直な平面で切った断面図である。被験者が図４（Ｂ）のようにハンドファーストに構えた場合、図４（Ａ）のように構えた場合に対して、ゴルフクラブ３は、シャフトの長軸回りにハンドファーストの程度に応じた角度θだけ回転した状態になる。
【００４８】
慣性センサーの計測データを用いて、ゴルフクラブ３のシャフトの重力方向に対する傾きを特定することはできるが、重力加速度に垂直な方向の角度、すなわち方位角を特定することはできない。そのため、慣性センサーを用いた従来の運動解析システムでは、例えば、被験者２のアドレス時においてセンサーユニット１０のｘ軸が打球の目標方向を向いている前提のもと、センサーユニット１０のｘ軸を水平面に投影した軸をＸ軸（方位角０°）としている。この場合、被験者２が図４（Ｂ）のようなハンドファーストのアドレス姿勢をとるとセンサーユニット１０のｘ軸が打球の目標方向を向かないため、スイング解析の精度が劣化する場合がある。
【００４９】
本実施形態の運動解析システム１では、図２に示したように、ｙ軸をゴルフクラブ３のシャフトの長軸方向に合わせて、ゴルフクラブ３にセンサーユニット１０を装着する。そして、被験者２が、例えば、図４（Ａ）のようなアドレス姿勢をとった時のゴルフクラブ３の姿勢、すなわち、打球の目標方向に対してシャフトを垂直に立てたときのゴルフクラブ３の姿勢を基準姿勢と定義する。従って、ゴルフクラブ３の初期姿勢が基準姿勢のとき、ゴルフクラブ３の基準姿勢に対する初期姿勢のシャフトの長軸回りの回転角度は０°であり、センサーユニット１０は、ｙ軸がシャフトの長軸方向、ｘ軸が打球の目標方向、ｚ軸がｘ軸とｙ軸とに直交する下向きの方向をそれぞれ向くので、ｘ軸が水平になる。そのため、ｘ軸方向の重力加速度の計測値がゼロとなる。一方、被験者２が、図４（Ｂ）のようなハンドファーストのアドレス姿勢をとった場合、図５（Ｂ）に示すように、ゴルフクラブ３の基準姿勢に対する初期姿勢のシャフトの長軸回りの回転角度θが生じるため、ｘ軸方向に重力加速度成分が計測される。そこで、本実施形態の運動解析システム１では、運動解析装置２０は、被験者２のアドレス時におけるセンサーユニット１０の計測データ（重力加速度の計測データ）を用いてこの回転角度θを計算し、ゴルフクラブ３の初期姿勢（アドレス時の姿勢）を特定する。運動解析装置２０は、ゴルフクラブ３の初期姿勢を正確に特定することで、スイング解析を精度よく行うことができる。
【００５０】
［運動解析システムの構成］
図６は、センサーユニット１０及び運動解析装置２０の構成例を示す図である。図６に示すように、本実施形態では、センサーユニット１０は、加速度センサー１００、角速度センサー１１０、信号処理部１２０及び通信部１３０を含んで構成されている。
【００５１】
加速度センサー１００は、互いに交差する（理想的には直交する）３軸方向の各々に生じる加速度を計測し、計測した３軸加速度の大きさ及び向きに応じたデジタル信号（加速度データ）を出力する。
【００５２】
角速度センサー１１０は、互いに交差する（理想的には直交する）３軸の各々の軸回りに生じる角速度を計測し、計測した３軸角速度の大きさ及び向きに応じたデジタル信号（角速度データ）を出力する。
【００５３】
信号処理部１２０は、加速度センサー１００と角速度センサー１１０から、それぞれ加速度データと角速度データを受け取って時刻情報を付して不図示の記憶部に記憶し、記憶した計測データ（加速度データと角速度データ）に時刻情報を付して通信用のフォーマットに合わせたパケットデータを生成し、通信部１３０に出力する。
【００５４】
加速度センサー１００及び角速度センサー１１０は、それぞれ３軸が、センサーユニット１０に対して定義される直交座標系（センサー座標系）の３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）と一致するようにセンサーユニット１０に取り付けられるのが理想的だが、実際には取り付け角の誤差が生じる。そこで、信号処理部１２０は、取り付け角誤差に応じてあらかじめ算出された補正パラメーターを用いて、加速度データ及び角速度データをｘｙｚ座標系のデータに変換する処理を行う。
【００５５】
さらに、信号処理部１２０は、加速度センサー１００及び角速度センサー１１０の温度補正処理を行う。なお、加速度センサー１００及び角速度センサー１１０に温度補正の機能が組み込まれていてもよい。
【００５６】
なお、加速度センサー１００と角速度センサー１１０は、アナログ信号を出力するものであってもよく、この場合は、信号処理部１２０が、加速度センサー１００の出力信号と角速度センサー１１０の出力信号をそれぞれＡ／Ｄ変換して計測データ（加速度データと角速度データ）を生成し、これらを用いて通信用のパケットデータを生成すればよい。
【００５７】
通信部１３０は、信号処理部１２０から受け取ったパケットデータを運動解析装置２０に送信する処理や、運動解析装置２０から制御コマンドを受信して信号処理部１２０に送る処理等を行う。信号処理部１２０は、制御コマンドに応じた各種処理を行う。
【００５８】
運動解析装置２０は、処理部２００、通信部２１０、操作部２２０、ＲＯＭ２３０、ＲＡＭ２４０、記録媒体２５０、表示部２６０、音出力部２７０を含んで構成されており、例えば、パーソナルコンピューター（ＰＣ）やスマートフォンなどの携帯機器であってもよい。
【００５９】
通信部２１０は、センサーユニット１０から送信されたパケットデータを受信し、処理部２００に送る処理や、処理部２００からの制御コマンドをセンサーユニット１０に送信する処理等を行う。
【００６０】
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、マイクなどであってもよい。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
記録媒体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憶する不揮発性の記憶部である。また、記録媒体２５０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てもよい。
【００６４】
また、本実施形態では、ＲＯＭ２３０、ＲＡＭ２４０、あるいは記録媒体２５０には、ゴルフクラブ３の仕様情報（シャフトの長さ、重心の位置、ライ角、フェース角、ロフト角等の情報）、センサーユニット１０の装着位置（ゴルフクラブ３のヘッドあるいはグリップエンドからの距離）の情報、被験者２の腕の長さや重心の位置等の情報が記憶されており、これらの情報は処理部２００によって使用される。
【００６５】
表示部２６０は、処理部２００の処理結果を文字、グラフ、表、アニメーション、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）などであってもよい。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。
【００６６】
音出力部２７０は、処理部２００の処理結果を音声やブザー音等の音として出力するものである。音出力部２７０は、例えば、スピーカーやブザーなどであってもよい。
【００６７】
処理部２００は、ＲＯＭ２３０あるいは記録媒体２５０に記憶されているプログラム、あるいはネットワークを介してサーバーから受信してＲＡＭ２４０や記録媒体２５０に記憶したプログラムに従って、センサーユニット１０に制御コマンドを送信する処理や、センサーユニット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、その他の各種の制御処理を行う。特に、本実施形態では、処理部２００は、当該プログラムを実行することにより、データ取得部２０１、回転角度計算部２０２、傾斜角度計算部２０３、初期姿勢情報生成部２０４、運動解析部２０５、アドバイス情報生成部２０６、記憶処理部２０７、表示処理部２０８及び音出力処理部２０９として機能する。
【００６８】
データ取得部２０１は、通信部２１０がセンサーユニット１０から受信したパケットデータを受け取り、受け取ったパケットデータから時刻情報及び計測データを取得し、記憶処理部２０７に送る処理を行う。
【００６９】
記憶処理部２０７は、データ取得部２０１から時刻情報と計測データを受け取り、これらを対応づけてＲＡＭ２４０に記憶させる処理を行う。
【００７０】
回転角度計算部２０２は、センサーユニット１０が出力する計測データ（加速度データ）を用いて、ゴルフクラブ３の初期姿勢の基準姿勢に対するシャフトの長軸回りの回転角度θを計算する処理を行う。本実施形態では、回転角度計算部２０２は、ゴルフクラブ３が初期姿勢の時にセンサーユニット１０が計測するｘ軸方向の加速度とｚ軸方向の加速度とを用いて、回転角度θを計算する。
【００７１】
傾斜角度計算部２０３は、センサーユニット１０が出力する計測データ（加速度データ）を用いて、ゴルフクラブ３の初期姿勢の重力方向に対する傾斜角度ψを計算する処理を行う。本実施形態では、傾斜角度計算部２０３は、ゴルフクラブ３が初期姿勢の時にセンサーユニット１０が計測するｘ軸方向の加速度、ｚ軸方向の加速度及びｚ軸方向の加速度の合成加速度を計算し、ｙ軸方向の加速度と合成加速度とを用いて傾斜角度ψを計算する。
【００７２】
初期姿勢情報生成部２０４は、回転角度θ、傾斜角度ψ、ゴルフクラブ３の仕様としてのライ角、フェース角、ロフト角等の一部又は全部の情報を用いて、ゴルフクラブ３の初期姿勢情報を生成する処理を行う。ゴルフクラブ３の初期姿勢情報は、例えば、被験者２のアドレス時のライ角、フェース角、ロフト角等の一部又は全部の情報を含んでもよい。
【００７３】
運動解析部２０５は、ゴルフクラブ３の初期姿勢情報とセンサーユニット１０が出力する計測データ（加速度データ及び角速度データ）とを用いて、被験者２のスイング運動を解析し、運動解析情報を生成する処理を行う。
【００７４】
具体的には、運動解析部２０５は、まず、ＲＡＭ２４０に記憶された、被験者２の静止動作時（アドレス時）の計測データを用いてオフセット量を計算する。次に、運動解析部２０５は、ＲＡＭ２４０に記憶された計測データからオフセット量を減算してバイアス補正し、バイアス補正された計測データを用いて、被験者２のスイング動作中（図３のステップＳ２の動作中）のセンサーユニット１０の位置及び姿勢を計算する。運動解析部２０５は、例えば、センサーユニット１０の初期位置をＸＹＺ座標系の原点（０，０，０）とし、加速度データを積分してセンサーユニット１０の初期位置からの位置の変化を時系列に計算することができる。また、運動解析部２０５は、ゴルフクラブ３が初期姿勢の時のセンサーユニット１０の姿勢を初期姿勢として、角速度データを用いた回転演算を行ってセンサーユニット１０の初期姿勢からの姿勢の変化を時系列に計算することができる。センサーユニット１０の姿勢は、例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸回りの回転角（ロール角、ピッチ角、ヨー角）、オイラー角、クオータ二オン（四元数）などで表現することができる。
【００７５】
なお、センサーユニット１０の信号処理部１２０が、計測データのオフセット量を計算し、計測データのバイアス補正を行うようにしてもよいし、加速度センサー１００及び角速度センサー１１０にバイアス補正の機能が組み込まれていてもよい。これらの場合は、運動解析部２０５による計測データのバイアス補正が不要となる。
【００７６】
また、運動解析部２０５は、ゴルフクラブ３のシャフトの長さや重心の位置、センサーユニット１０の装着位置、ゴルフクラブ３の特徴（剛体である等）や人体の特徴（関節の曲がる方向が決まっている等）を考慮した運動解析モデル（二重振子モデル等）を定義し、センサーユニット１０の位置及び姿勢の情報、ゴルフクラブ３のシャフトの長さや重心の位置、センサーユニット１０の装着位置、被験者２の特徴（腕の長さや重心の位置等）の情報を用いて、この運動解析モデルの軌跡を計算する。
【００７７】
また、運動解析部２０５は、ＲＡＭ２４０に記憶された時刻情報と計測データを用いて、被験者２のスイング動作の期間において打球したタイミング（時刻）を検出する。本実施形態では、運動解析部２０５は、センサーユニット１０が出力する計測データ（加速度データ又は角速度データ）の合成値を計算し、当該合成値に基づいて被験者２が打球したタイミング（時刻）を特定する。そして、運動解析部２０５は、打球時（インパクト時）の運動解析モデルの位置及び姿勢と、ゴルフクラブ３の仕様としてのライ角、フェース角、ロフト角等の一部又は全部の情報とを用いて、被験者２の打球時のライ角、フェース角、ロフト角等の一部又は全部を計算し、これらの情報を含む姿勢情報（打球時におけるゴルフクラブの姿勢情報）を生成する。
【００７８】
さらに、運動解析部２０５は、運動解析モデルの軌跡や打球時におけるゴルフクラブ３の姿勢情報等を用いて運動解析情報を生成する。運動解析情報は、例えば、スイングの軌跡（ゴルフクラブ３のヘッドの軌跡）、バックスイングからフォロースルーまでのスイングのリズム、ヘッドスピード、打球時の入射角（クラブパス）やフェース角、シャフトローテーション（スイング中のフェース角の変化量）、Ｖゾーン、ゴルフクラブ３の減速率の情報、あるいは、被験者２が複数回のスイングを行った場合のこれら各情報のばらつきの情報等である。
【００７９】
アドバイス情報生成部２０６は、ゴルフクラブ３の初期姿勢情報や運動解析情報を用いて、被験者２の構え方（アドレス姿勢）に関するアドバイス情報を生成する処理を行う。アドバイス情報は、例えば、ハンドファーストになっているか否か、どの程度のハンドフ
ァーストであるか、ハンドファーストにする（しない）ための方法、理想的なアドレス姿勢等の情報であってもよい。
【００８０】
なお、被験者２の理想的なアドレス姿勢はゴルフクラブ３の種類や被験者２の身体的特徴やスイングの癖等により異なるため、アドバイス情報生成部２０６は、ゴルフクラブ３の特徴や運動解析モデルの軌跡の情報等も考慮した所定の演算を行い、アドバイス情報を生成してもよい。
【００８１】
記憶処理部２０７は、ＲＯＭ２３０、ＲＡＭ２４０及び記録媒体２５０に対する各種プログラムや各種データのリード／ライト処理を行う。記憶処理部２０７は、データ取得部２０１から受け取った時刻情報と計測データを対応づけてＲＡＭ２４０に記憶させる処理の他、初期姿勢情報、運動解析情報、アドバイス情報等をＲＡＭ２４０に記憶させ、あるいは、記録として残したい場合は記録媒体２５０に記憶させる処理も行う。
【００８２】
表示処理部２０８は、表示部２６０に対して各種の画像（文字や記号等も含む）を表示させる処理を行う。例えば、表示処理部２０８は、被験者２のスイング運動が終了した後、自動的に、あるいは、所定の入力操作が行われたときに、ＲＡＭ２４０あるいは記録媒体２５０に記憶されている運動解析情報やアドバイス情報を読み出して表示部２６０に運動解析用の画像やアドバイス用の画像を表示させる処理を行う。また、表示処理部２０８は、ＲＡＭ２４０あるいは記録媒体２５０に記憶されている初期姿勢情報等を読み出して表示部２６０に各種の画像を表示させてもよい。あるいは、センサーユニット１０に表示部を設けておいて、表示処理部２０８は、通信部２１０を介してセンサーユニット１０にこれらの画像を送信し、センサーユニット１０の表示部に各種の画像を表示させてもよい。
【００８３】
音出力処理部２０９は、音出力部２７０に対して各種の音（音声やブザー音等も含む）を出力させる処理を行う。例えば、音出力処理部２０９は、被験者２のスイング運動が終了した後、自動的に、あるいは、所定の入力操作が行われたときに、ＲＡＭ２４０あるいは記録媒体２５０に記憶されている運動解析情報やアドバイス情報を読み出して音出力部２７０に運動解析用の音やアドバイス用の音を出力させてもよい。また、音出力処理部２０９は、ＲＡＭ２４０あるいは記録媒体２５０に記憶されている初期姿勢情報等を読み出して音出力部２７０に各種の音を出力させてもよい。あるいは、センサーユニット１０に音出力部を設けておいて、音出力処理部２０９は、通信部２１０を介してセンサーユニット１０にこれらの音を送信し、センサーユニット１０の音出力部に各種の音を出力させてもよい。
【００８４】
なお、運動解析装置２０あるいはセンサーユニット１０の振動機構を設けておいて、当該振動機構により各種の情報を振動情報に変換して被験者２に提示してもよい。
【００８５】
［運動解析処理］
図７は、本実施形態における処理部２００による運動解析処理の手順の一例を示すフローチャート図である。
【００８６】
図７に示すように、まず、処理部２００は、センサーユニット１０の計測データを取得する（Ｓ１０）。処理部２００は、工程Ｓ１０において、被験者２のスイング運動（静止動作も含む）における最初の計測データを取得するとリアルタイムに工程Ｓ２０以降の処理を行ってもよいし、センサーユニット１０から被験者２のスイング運動における一連の計測データの一部又は全部を取得した後に、工程Ｓ２０以降の処理を行ってもよい。
【００８７】
次に、処理部２００は、センサーユニット１０から取得した計測データを用いて被験者
２の静止動作（アドレス動作）（図４のステップＳ１の動作）を検出する（Ｓ２０）。処理部２００は、リアルタイムに処理を行う場合は、静止動作（アドレス動作）を検出した場合に、例えば、所定の画像や音を出力し、あるいは、センサーユニット１０にＬＥＤを設けておいて当該ＬＥＤを点灯させる等して、被験者２に静止状態を検出したことを通知し、被験者２は、この通知を確認した後にスイングを開始してもよい。
【００８８】
次に、処理部２００は、センサーユニット１０から取得した計測データ（被験者２の静止動作（アドレス動作）における計測データ）を用いて、ゴルフクラブ３の初期姿勢の基準姿勢に対するシャフトの長軸回りの回転角度θを計算する（Ｓ３０）。図８は、センサーユニット１０が計測する加速度と回転角度θとの関係を示す図である。図８に示すように、アドレス時においてセンサーユニット１０が計測するｘ軸方向の加速度ａｘ及びｙ軸方向の加速度ａｙと回転角度θとの間には、次の式（１）の関係が成り立つ。従って、処理部２００は、式（１）を用いてアドレス時のゴルフクラブ３の回転角度θを計算することができる。
【００８９】
【数１】
2015181780.tif 000003
【００９０】
次に、処理部２００は、センサーユニット１０から取得した計測データ（被験者２の静止動作（アドレス動作）における計測データ）を用いて、ゴルフクラブ３の初期姿勢におけるシャフトの鉛直方向に対する傾斜角度ψを計算する（Ｓ４０）。図９は、センサーユニット１０が計測する加速度と傾斜角度ψとの関係を示す図である。図９に示すように、アドレス時においてセンサーユニット１０が計測するｘ軸方向の加速度ａｘ、ｙ軸方向の加速度ａｙ及びｚ軸方向の加速度ａｚの合成加速度ａｘｙｚは重力加速度１Ｇであり、ｙ軸方向の加速度ａｙ及び合成加速度ａｘｙｚとゴルフクラブ３の鉛直方向に対する傾斜角度ψとの間には、次の式（２）の関係が成り立つ。従って、処理部２００は、式（２）を用いてアドレス時のゴルフクラブ３の傾斜角度ψを計算することができる。
【００９１】
【数２】
2015181780.tif 000004
【００９２】
次に、処理部２００は、回転角度θ、傾斜角度ψ、ゴルフクラブ３の仕様としてのライ角、フェース角、ロフト角等の情報を用いて、被験者２のアドレス時のライ角、フェース角、ロフト角等を計算し、ゴルフクラブ３の初期姿勢情報を生成する（Ｓ５０）。
【００９３】
次に、処理部２００は、センサーユニット１０から取得した計測データを用いて、被験者２が打球したタイミングを検出する（Ｓ６０）。
【００９４】
また、処理部２００は、工程Ｓ６０の処理と並行して、被験者２のスイング動作中のセンサーユニット１０の位置と姿勢を計算する処理（Ｓ７０）、及び、センサーユニット１０の位置と姿勢の変化から運動解析モデルの軌跡を計算する処理（Ｓ８０）を行う。処理部２００は、例えば、センサーユニット１０の初期位置をＸＹＺ座標系の原点とし、センサーユニット１０が計測する加速度データから重力加速度の方向を特定し、ＸＹＺ座標系
での初期姿勢を計算する。その後、処理部２００は、センサーユニット１０が計測する加速度データを積分して位置を計算するとともに、センサーユニット１０が計測する角速度データを用いて回転計算を行って姿勢を計算する。さらに、処理部２００は、センサーユニット１０の位置及び姿勢、ゴルフクラブ３の仕様情報、センサーユニット１０の装着位置、被験者２の特徴情報等を用いて運動解析モデルの軌跡を計算する。
【００９５】
次に、処理部２００は、運動解析モデルの軌跡やゴルフクラブの仕様情報等を用いて、被験者２の打球時のゴルフクラブ３の姿勢（ライ角、フェース角、ロフト角等）等を計算し、運動解析情報を生成する（Ｓ９０）。
【００９６】
最後に、処理部２００は、初期姿勢情報や運動解析情報を用いて、アドレス姿勢に関するアドバイス情報を生成する（Ｓ１００）。
【００９７】
なお、図７のフローチャートにおいて、可能な範囲で各工程の順番を適宜変えてもよい。
【００９８】
［インパクト検出処理］
図１０は、被験者２が打球したタイミングを検出する処理（図７の工程Ｓ６０の処理）の手順の一例を示すフローチャート図である。
【００９９】
図１０に示すように、まず、処理部２００は、取得した角速度データ（時刻ｔ毎の角速度データ）を用いて各時刻ｔでの角速度の合成値ｎ０（ｔ）の値を計算する（Ｓ２００）。例えば、時刻ｔでの角速度データをｘ（ｔ）、ｙ（ｔ）、ｚ（ｔ）とすると、角速度の合成値ｎ０（ｔ）は、次の式（３）で計算される。
【０１００】
【数３】
2015181780.tif 000005
【０１０１】
被験者２がスイングを行ってゴルフボール４を打ったときの３軸角速度データｘ（ｔ）、ｙ（ｔ）、ｚ（ｔ）の一例を、図１１（Ａ）に示す。図１１（Ａ）において、横軸は時間（ｍｓｅｃ）、縦軸は角速度（ｄｐｓ）である。
【０１０２】
次に、処理部２００は、各時刻ｔでの角速度の合成値ｎ０（ｔ）を所定範囲に正規化（スケール変換）した合成値ｎ（ｔ）に変換する（Ｓ２１０）。例えば、計測データの取得期間における角速度の合成値の最大値をｍａｘ（ｎ０）とすると、次の式（４）により、角速度の合成値ｎ０（ｔ）が０〜１００の範囲に正規化した合成値ｎ（ｔ）に変換される。
【０１０３】
【数４】
2015181780.tif 000006
【０１０４】
図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）の３軸角速度データｘ（ｔ），ｙ（ｔ），ｚ（ｔ）から３軸角速度の合成値ｎ０（ｔ）を式（２）に従って計算した後に式（３）に従って０〜１
００に正規化した合成値ｎ（ｔ）をグラフ表示した図である。図１１（Ｂ）において、横軸は時間（ｍｓｅｃ）、縦軸は角速度の合成値である。
【０１０５】
次に、処理部２００は、各時刻ｔでの正規化後の合成値ｎ（ｔ）の微分ｄｎ（ｔ）を計算する（Ｓ２２０）。例えば、３軸角速度データの計測周期をΔｔとすると、時刻ｔでの角速度の合成値の微分（差分）ｄｎ（ｔ）は次の式（５）で計算される。
【０１０６】
【数５】
2015181780.tif 000007
【０１０７】
図１１（Ｃ）は、図１１（Ｂ）の３軸角速度の合成値ｎ（ｔ）からその微分ｄｎ（ｔ）を式（４）に従って計算し、グラフ表示した図である。図１１（Ｃ）において、横軸は時間（ｍｓｅｃ）、縦軸は３軸角速度の合成値の微分値である。なお、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）では横軸を０〜５秒で表示しているが、図１１（Ｃ）では、打球の前後の微分値の変化がわかるように、横軸を２秒〜２．８秒で表示している。
【０１０８】
最後に、処理部２００は、合成値の微分ｄｎ（ｔ）の値が最大となる時刻と最小となる時刻のうち、先の時刻を打球のタイミングとして検出する（Ｓ２３０）。通常のゴルフスイングでは、打球の瞬間にスイング速度が最大になると考えられる。そして、スイング速度に応じて角速度の合成値の値も変化すると考えられるので、一連のスイング動作の中で角速度の合成値の微分値が最大又は最小となるタイミング（すなわち、角速度の合成値の微分値が正の最大値又は負の最小値になるタイミング）を打球（インパクト）のタイミングとして捉えることができる。なお、打球によりゴルフクラブ３が振動するため、角速度の合成値の微分値が最大となるタイミングと最小となるタイミングが対になって生じると考えられるが、そのうちの先のタイミングが打球の瞬間と考えられる。従って、例えば、図１１（Ｃ）のグラフでは、Ｔ１とＴ２のうち、Ｔ１が打球のタイミングとして検出される。
【０１０９】
なお、被験者２がスイング動作を行う場合、トップ位置でゴルフクラブを静止し、ダウンスイングを行い、打球し、フォロースルーを行うといった一連のリズムが想定される。従って、処理部２００は、図１０のフローチャートに従って、被験者２が打球したタイミングの候補を検出し、検出したタイミングの前後の計測データがこのリズムとマッチするか否かを判定し、マッチする場合には、検出したタイミングを被験者２が打球したタイミングとして確定し、マッチしない場合には、次の候補を検出するようにしてもよい。
【０１１０】
また、図１０のフローチャートでは、処理部２００は、３軸角速度データを用いて打球のタイミングを検出しているが、３軸加速度データを用いて、同様に打球のタイミングを検出することもできる。
【０１１１】
［センサーユニットの姿勢計算処理］
図１２は、センサーユニット１０の姿勢（初期姿勢及び時刻Ｎでの姿勢）を計算する処理（図７の工程Ｓ７０の処理）の手順の一例を示すフローチャート図である。
【０１１２】
図１２に示すように、まず、処理部２００は、時刻ｔ＝０として（Ｓ３００）、静止時の３軸加速度データから重力加速度の向きを特定し、センサーユニット１０の初期姿勢（時刻ｔ＝０の姿勢）を表すクォータニオンｐ（０）を計算する（Ｓ３１０）。
【０１１３】
例えば、初期姿勢を任意のＸＹＺ座標系のベクトル（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）とすると、ク
ォータニオンｐ（０）は、次の式（６）で表される。
【０１１４】
【数６】
2015181780.tif 000008
【０１１５】
また、回転を表すクォータニオンｑは次の式（７）で表される。
【０１１６】
【数７】
2015181780.tif 000009
【０１１７】
式（７）において、対象とする回転の回転角をφ、回転軸の単位ベクトルを（ｒｘ，ｒｙ，ｒｚ）とすると、ｗ，ｘ，ｙ，ｚは、次の式（８）で表される。
【０１１８】
【数８】
2015181780.tif 000010
【０１１９】
時刻ｔ＝０ではセンサーユニット１０は静止しているのでφ＝０として、時刻ｔ＝０での回転を表すクォータニオンｑ（０）は、式（８）にφ＝０を代入した式（７）より、次の式（９）のようになる。
【０１２０】
【数９】
2015181780.tif 000011
【０１２１】
次に、処理部２００は、時刻ｔをｔ＋１に更新し（Ｓ３２０）、時刻ｔの３軸角速度データから、時刻ｔの単位時間あたりの回転を表すクォータニオンΔｑ（ｔ）を計算する（Ｓ３３０）。
【０１２２】
例えば、時刻ｔの３軸角速度データをω（ｔ）＝（ωｘ（ｔ），ωｙ（ｔ），ωｚ（ｔ））とすると、時刻ｔで計測された１サンプルあたりの角速度の大きさ｜ω（ｔ）｜は、次の式（１０）で計算される。
【０１２３】
【数１０】
2015181780.tif 000012
【０１２４】
この角速度の大きさ｜ω（ｔ）｜は、単位時間当たりの回転角度となっているため、時
刻ｔの単位時間あたりの回転を表すクォータニオンΔｑ（ｔ＋１）は、次の式（１１）で計算される。
【０１２５】
【数１１】
2015181780.tif 000013
【０１２６】
ここでは、ｔ＝１なので、処理部２００は、時刻ｔ＝１の３軸角速度データω（１）＝（ωｘ（１），ωｙ（１），ωｚ（１））から、式（１１）により、Δｑ（１）を計算する。
【０１２７】
次に、処理部２００は、時刻０からｔまでの回転を表すクォータニオンｑ（ｔ）を計算する（Ｓ３４０）。クォータニオンｑ（ｔ）は、次の式（１２）で計算される。
【０１２８】
【数１２】
2015181780.tif 000014
【０１２９】
ここでは、ｔ＝１なので、処理部２００は、式（９）のｑ（０）と工程Ｓ３３０で計算したΔｑ（１）から、式（１２）により、ｑ（１）を計算する。
【０１３０】
次に、処理部２００は、ｔ＝Ｎになるまで工程Ｓ３２０〜Ｓ３４０の処理を繰り返し、ｔ＝Ｎになると（Ｓ３５０のＹ）、工程Ｓ３１０で計算した初期姿勢を表すクォータニオンｐ（０）と直近の工程Ｓ３４０で計算した時刻ｔ＝０からＮまでの回転を表すクォータニオンｑ（Ｎ）とから、次の式（１３）により、時刻Ｎでの姿勢を表すクォータニオンｐ（Ｎ）を計算し（Ｓ３６０）、処理を終了する。
【０１３１】
【数１３】
2015181780.tif 000015
【０１３２】
式（１３）において、ｑ＊（Ｎ）はｑ（Ｎ）の共役クォータニオンである。このｐ（Ｎ）は、次の式（１４）のように表され、センサーユニット１０の時刻Ｎの姿勢をＸＹＺ座標系のベクトルで表記すると、（ＸＮ，ＹＮ，ＺＮ）となる。
【０１３３】
【数１４】
2015181780.tif 000016
【０１３４】
処理部２００は、被験者２が打球した時刻を時刻Ｎとして、打球時のセンサーユニット１０の姿勢を計算する。
【０１３５】
以上に説明したように、本実施形態の運動解析システム１では、センサーユニット１０
を、そのｙ軸をゴルフクラブ３のシャフトの長軸方向に合わせてゴルフクラブ３に装着するものとし、打球の目標方向に対してシャフトを垂直に立てたときのゴルフクラブ３の姿勢をセンサーユニット１０の基準姿勢と定義する。そして、運動解析装置２０は、被験者２のアドレス時におけるセンサーユニット１０の計測データ（重力加速度の計測データ）を用いて、ゴルフクラブ３の初期姿勢の基準姿勢に対するシャフトの長軸回りの回転角度θを計算することで、ゴルフクラブ３の初期姿勢を正確に特定することができる。従って、本実施形態の運動解析システム１あるいは運動解析装置２０によれば、正確に特定したゴルフクラブ３の初期姿勢に基づき、スイング解析を精度よく行うことができる。
【０１３６】
また、本実施形態の運動解析システム１あるいは運動解析装置２０によれば、正確に特定したゴルフクラブ３の初期姿勢に基づいて、被験者２のアドレス姿勢に関するアドバイス情報を生成して提示するので、被験者２は、自己のアドレス姿勢を具体的に知ることができる。これにより、被験者２にゴルフスイングの改善を促すことができる。
【０１３７】
また、本実施形態の運動解析システム１あるいは運動解析装置２０によれば、ゴルフクラブ３に装着されたセンサーユニット１０の計測データを用いて初期姿勢情報、アドバイス情報及び運動解析情報等を生成することができるので、カメラ等の大型の測定具を用意する必要がなく、計測する場所が大きく制限されない。
【０１３８】
２．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。
【０１３９】
例えば、上述した実施形態では、センサーユニットが計測した３軸角速度の合成値として式（３）に示すような二乗和の平方根を用いて、被験者２が打球したタイミング（インパクト）を検出しているが、３軸角速度の合成値として、これ以外にも、例えば、３軸角速度の二乗和、３軸角速度の和あるいはその平均値、３軸角速度の積等を用いてもよい。また、３軸角速度の合成値に代えて、３軸加速度の二乗和あるいはその平方根、３軸加速度の和あるいはその平均値、３軸加速度の積等の３軸加速度の合成値を用いてもよい。
【０１４０】
また、上述した実施形態では、ゴルフスイングを解析する運動解析システム（運動解析装置）を例に挙げたが、本発明は、テニスや野球などの様々な運動のスイングを解析する運動解析システム（運動解析装置）に適用することができる。
【０１４１】
また、上述した実施形態では、運動解析装置２０は、１つのセンサーユニット１０の計測データを用いて運動解析モデルの軌跡の計算を行っているが、複数のセンサーユニット１０の各々をゴルフクラブ３又は被験者２に装着し、運動解析装置２０は、当該複数のセンサーユニット１０の計測データを用いて運動解析モデルの軌跡の計算を行ってもよい。
【０１４２】
また、上述した実施形態では、センサーユニット１０と運動解析装置２０が別体であるが、これらを一体化して運動器具又は被験者に装着可能な運動解析装置であってもよい。
【０１４３】
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【０１４４】
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】
【０１４５】
１  運動解析システム、２  被験者、３  ゴルフクラブ、４  ゴルフボール、１０  センサーユニット、２０  運動解析装置、１００  加速度センサー、１１０  角速度センサー、１２０  信号処理部、１３０  通信部、２００  処理部、２０１  データ取得部、２０２  回転角度計算部、２０３  傾斜角度計算部、２０４  初期姿勢情報生成部、２０５  運動解析部、２０６  アドバイス情報生成部、２０７  記憶処理部、２０８  表示処理部、２０９  音出力処理部、２１０  通信部、２２０  操作部、２３０  ＲＯＭ、２４０  ＲＡＭ、２５０  記録媒体、２６０  表示部、２７０  音出力部
【図１】
2015181780.tif 000017
【図２】
2015181780.tif 000018
【図３】
2015181780.tif 000019
【図４】
2015181780.tif 000020
【図５】
2015181780.tif 000021
【図６】
2015181780.tif 000022
【図７】
2015181780.tif 000023
【図８】
2015181780.tif 000024
【図９】
2015181780.tif 000025
【図１０】
2015181780.tif 000026
【図１１】
2015181780.tif 000027
【図１２】
2015181780.tif 000028