(57)【要約】      （修正有）【課題】スイングという運動の解析にあたって明確な指標を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する。【解決手段】運動解析装置は、慣性センサー１２の出力を使って静止時における運動具のシャフト部が延びる方向を表す第１線分を算出する第１演算手段５１Ａと、慣性センサー１２の出力を使って静止時から打撃時までの第１線分の姿勢変化を算出して、打撃時での第１線分の姿勢を算出する第２演算手段１００と、第１線分と打球方向を表す第２線分とにより構成される仮想平面を特定する第３演算手段５２を備える。【選択図】図４
2015084954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運動具に取り付けられた慣性センサーの出力を使って、静止時における前記運動具のシャフト部が延びる方向を表す第１線分の姿勢を算出する第１演算手段と、
前記慣性センサーの出力を使って、前記静止時から打撃時までの前記第１線分の姿勢変化を算出して、打撃時での前記第１線分の姿勢を算出する第２演算手段と、
前記静止時における前記第１線分と、打球方向を表す第２線分と、により構成される仮想平面を特定する第３演算手段と、
を備え、
前記仮想平面と、前記打撃時での前記第１線分の姿勢とを比較す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、
前記慣性センサーは、加速度センサーを含み、
前記第１演算手段は、前記静止時における前記加速度センサーからの出力を用いて重力方向に対する前記シャフト部の傾きを算出して、前記静止時での前記第１線分の姿勢とすることを特徴とする運動解析装置。
【請求項３】
運動具に取り付けられた第１慣性センサーの出力を使って、静止時における前記運動具のシャフト部が延びる方向を表す第１線分の姿勢を算出する第１演算手段と、
前記第１慣性センサーの出力を使って、前記静止時から打撃時までの前記第１線分の姿勢変化を算出して、打撃時での前記第１線分の姿勢を算出する第２演算手段と、
前記第１慣性センサーの出力と、被験者の腕に装着された第２慣性センサーの出力とを使って、前記静止時における前記被験者の肩から前記シャフト部の先端部分に延びる方向を表す第３線分を特定する第３演算手段と、
打球方向を表す第２線分と前記第３線分とにより構成される仮想平面を特定する第４演算手段と、
を備え、
前記仮想平面と、前記打撃時での前記第１線分の姿勢とを比較することを特徴とする運動解析装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記第１慣性センサーは第１加速度センサーを含み、前記第２慣性センサー第２加速度センサーを含み、
前記第１演算手段は、前記静止時における前記第１加速度センサーからの出力を用いて重力方向に対する前記シャフト部の傾きを算出して、前記静止時での前記第１線分の姿勢とし、
前記第３演算手段は、前記シャフト部の傾きと前記シャフト部の長さ情報とから前記シャフト部の先端部分の位置を算出し、かつ、前記静止時における前記第２加速度センサーからの出力を用いて重力方向に対する前記腕の傾きを算出し、前記腕の傾きと前記腕の長さ情報とから前記肩の位置を算出して、前記第３線分を特定することを特徴とする運動解析装置。
【請求項５】
運動具に取り付けられた慣性センサーの出力を使って、静止時における前記運動具のシャフト部が延びる方向を表す第１線分の姿勢を算出する第１演算手段と、
前記慣性センサーの出力を使って、前記静止時から打撃時までの前記第１線分の姿勢変化を算出して、打撃時での前記第１線分の姿勢を算出する第２演算手段と、
前記慣性センサーの出力または前記第２演算手段の演算結果を使って、前記静止時から前記打撃時までの前記運動具上の一点の移動軌跡を算出する第３演算手段と、
を備え、
前記運動具上の一点の移動軌跡と、前記打撃時での前記第１線分の姿勢とを比較することを特徴とする運動解析装置。
【請求項６】
運動具に取り付けられた第１慣性センサーの出力を使って、静止時における前記運動具のシャフト部が延びる方向を表す第１線分の姿勢を算出する第１演算手段と、
前記第１慣性センサーの出力を使って、前記静止時から打撃時までの前記第１線分の姿勢変化を算出して、打撃時での前記第１線分の姿勢を算出する第２演算手段と、
前記静止時の前記第１線分と、打球方向を表す第２線分とにより構成される第１仮想平面を特定する第３演算手段と、
前記第１慣性センサーの出力と、被験者の腕に装着された第２慣性センサーの出力とを使って、前記静止時における前記被験者の肩から前記シャフト部の先端部分に延びる方向を表す第３線分を特定する第４演算手段と、
前記第２線分と前記第３線分とにより構成される第２仮想平面を特定する第５演算手段と、
を備え、
前記第１仮想平面及び前記第２仮想平面と、前記打撃時での前記第１線分の姿勢とを比較することを特徴とする運動解析装置。
【請求項７】
運動具に取り付けられた慣性センサーの出力を使って、静止時における前記運動具のシャフト部が延びる方向を表す第１線分の姿勢を算出する第１演算手段と、
前記慣性センサーの出力を使って、前記静止時から打撃時までの前記第１線分の姿勢変化を算出して、打撃時での前記第１線分の姿勢を算出する第２演算手段と、
前記静止時の前記第１線分と、打球方向を表す第２線分とにより構成される第１仮想平面を特定する第３演算手段と、
前記第２線分を回転軸として前記第１仮想平面を回転させて第２仮想平面を特定する第４演算手段と、
を備え、
前記第１仮想平面及び前記第２仮想平面と、前記打撃時での前記第１線分の姿勢とを比較することを特徴とする運動解析装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の運動解析装置において、
前記第２線分は、静止時における前記運動具の打球面に直交する方向であることを特徴とする運動解析装置。
【請求項９】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の運動解析装置において、
前記第２演算手段及び前記第３演算手段の出力を視覚化する画像データを生成する画像データ生成部を備えることを特徴とする運動解析装置。
【請求項１０】
請求項６または７に記載の運動解析装置において、
前記第２演算手段、前記第３演算手段及び前記第４演算手段の出力を視覚化する画像データを生成する画像データ生成部を備えることを特徴とする運動解析装置。
【請求項１１】
慣性センサーの出力信号を用いて、静止時における運動具のシャフト部が延びる方向を示す第１線分の姿勢を算出する手順と、
前記静止時の前記第１線分と、打球方向として設定される第２線分と、により構成される仮想平面を特定する手順と、
前記出力信号を用いて、前記静止時から打撃時までの前記第１線分の姿勢変化を算出して、打撃時での前記第１線分の姿勢を算出する手順と、
前記仮想平面と、前記打撃時での前記第１線分の姿勢とを比較する手順と、
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。
【請求項１２】
運動具に取り付けられた第１慣性センサーの出力信号を用いて、静止時における運動具のシャフト部が延びる方向を示す第１線分の姿勢を算出する手順と、
前記第１慣性センサーの出力信号と被験者の腕に取付けられた第２慣性センサーの出力信号とを用いて、打球方向として設定される第２線分と、前記静止時における前記被験者の肩から前記シャフト部の先端部分に延びる方向を表す第３線分と、により構成される仮想平面を特定する手順と、
前記出力信号を用いて、前記静止時から打撃時までの前記第１線分の姿勢変化を算出して、打撃時での前記第１線分の姿勢を算出する手順と、
前記仮想平面と、前記打撃時での前記第１線分の姿勢とを比較する手順と、
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。
【請求項１３】
慣性センサーの出力信号を用いて、静止時における運動具のシャフト部が延びる方向を示す第１線分の姿勢を算出する手順と、
前記出力信号を用いて、前記静止時から打撃時までの前記第１線分の姿勢変化を算出して、打撃時での前記第１線分の姿勢を算出する手順と、
前記出力信号または前記第１線分の姿勢変化を用いて、前記静止時から前記打撃時までの前記運動具上の一点の移動軌跡を算出する手順と、
前記運動具上の一点の移動軌跡と、前記打撃時での前記第１線分の姿勢とを比較する手順と、
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】
例えば運動の一具体例であるゴルフではスイングプレーンといった概念は一般に知られる。スイングプレーンはスイング時のゴルフクラブの軌跡に相当する。例えば特許文献１や特許文献２では被験者の後方から被験者のゴルフスイングをカメラ等で撮影し、撮影した画像からスイングプレーンを特定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２０８９７号公報
【特許文献２】特開２００８−２３０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のスイングプレーンの求め方は、画像データからスイング中の特定点を少なくとも２点求め、その２点からスイングプレーンを解析する手法である。この手法において、まず、スイング終了後に画像データを編集し、特定点を求める作業を行う必要があるので、実際のスイングプレーンとの間の誤差が大きく、かつ、スイングプレーンを表示するまで時間がかかる問題がある。特許文献２についても画像データを編集する作業が必要なので特許文献１と同様の問題がある。
【０００５】
また、ゴルフスイングの指導にあたって、インパクトライン、シャフトプレーンおよびホーガンプレーン等の指標が知られる。インパクトラインとは、インパクト時におけるゴルフクラブのシャフトの延長線上のラインである。インパクトラインとダウンスイング軌道とが平行であると、オンプレーンで振られたスイングとして高評価となる。シャフトプレーンとは、ゴルフのアドレス時（静止状態）においてゴルフクラブのシャフトの長軸方向とターゲットライン（打球方向）とで構成される面である。ホーガンプレーンとは、ゴルフのアドレス時において、ゴルファーの首元(首の付け根)からボールを結ぶ仮想線とターゲットライン（打球方向）とで構成される面である。このシャフトプレーンとホーガンプレーンにより挟まれる領域はＶゾーンと呼ばれ、ゴルファーのアドレス時にＶゾーンを定め、ダウンスイング時またはインパクト時にゴルフクラブがＶゾーンに入っているか否かによって打球の良し悪しが評価される。これらインパクトライン、シャフトプレーンまたはホーガンプレーンが画像上に指標として表示されれば、ゴルファーはスイングフォームの改良点を把握しやすい。しかしながら、特許文献１および２の方法においては、例えばホーガンプレーンを求めるには、アドレス時のゴルファーの姿を後方から撮影し、撮影した画像に基づき、人の手で定規等で線を引いて求めるしかなかった。したがって、ゴルフスイング解析においてゴルファーにインパクトライン、シャフトプレーンまたはホーガンプレーン等を簡易にかつ精度よく提示する手段がこれまでなかった。
【０００６】
本発明の少なくとも１つの態様によれば、スイングという運動の解析にあたって明確な指標を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する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の一態様に係る運動解析装置は、運動具に取り付けられた慣性センサーの出力を使って、静止時における前記運動具のシャフト部が延びる方向を表す第１線分の姿勢を算出する第１演算手段と、前記慣性センサーの出力を使って、前記静止時から打撃時までの前記第１線分の姿勢変化を算出して、打撃時での前記第１線分の姿勢を算出する第２演算手段と、前記静止時における前記第１線分と、打球方向を表す第２線分と、により構成される仮想平面を特定する第３演算手段と、備え、前記仮想平面と、前記打撃時での前記第１線分の姿勢とを比較する運動解析装置に関する。
【０００８】
運動具の静止時の確立にあたって被験者はインパクトの瞬間の姿勢を再現する。その結果、「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がインパクトライン（打撃時の第１線分の姿勢）として特定される。慣性センサーは運動具の姿勢に応じて検出信号を出力する。検出信号に応じて、静止時に運動具のシャフト部が延びる方向を表す第１線分の姿勢が第１演算手段により算出され、静止時から打撃時までの第１線分の姿勢変化が算出されることで打撃時の第１線分の姿勢（インパクトライン）が第２演算手段により算出される。さらに、静止時の第１線分を用いて静止時の運動具の姿勢を反映した仮想平面が第３演算手段により特定される。この仮想平面は、スイングで振られる運動具の仮想軌道を描き出すことができる。インパクトラインは仮想軌道である仮想平面と対比して観察される。こうした運動具のインパクトラインと仮想軌跡（仮想平面）とに基づき被験者の動作は解析される。こうして「スイング」という運動に関して明確な指標は提供される。本発明の一態様においては、ゴルフスイングの場合、仮想平面をシャフトプレーンと見立てて、例えばアドレス時のシャフトプレーンとインパクトラインとの対比により、打球の良し悪しの原因を追究することができる。
【０００９】
（２）本発明の一態様では、前記慣性センサーは加速度センサーを含み、前記第１演算手段は、前記静止時における前記加速度センサーからの出力を用いて重力方向に対する前記シャフト部の傾きを算出して、前記静止時での前記第１線分の姿勢とすることができる。
【００１０】
本発明の一態様においては、静止時における加速度センサーからの出力により、例えばゴルフクラブのシャフト（第１線分）が重力方向に対しどのくらい傾いているのかを求めることができ、それにより第１線分及びそれを含む仮想平面（シャフトプレーン）を決定することができる。なお、静止時から打撃時までの第１線分の姿勢変化は、慣性センサーに含まれる角速度センサーの出力を積分することで算出することができ、打撃時の第１線分の姿勢をインパクトラインとすることができる。
【００１１】
また、慣性センサーは運動具のうち特にシャフト部に装着されることができる。本発明の一態様においては、慣性センサーは運動具のシャフト部（ゴルフクラブの場合はグリップを含むシャフト部分）に装着されるのが好ましい。これにより、精度良く第１線分や仮想平面やスイング軌跡を求めることができる。
【００１２】
（３）本発明の他の態様に係る運動解析装置は、運動具に取り付けられた第１慣性センサーの出力を使って、静止時における前記運動具のシャフト部が延びる方向を表す第１線分の姿勢を算出する第１演算手段と、前記第１慣性センサーの出力を使って、前記静止時から打撃時までの前記第１線分の姿勢変化を算出して、打撃時での前記第１線分の姿勢を算出する第２演算手段と、前記第１慣性センサーの出力と、被験者の腕に装着された第２慣性センサーの出力とを使って、前記静止時における前記被験者の肩から前記シャフト部の先端部分に延びる方向を表す第３線分を特定する第３演算手段と、打球方向を表す第２線分と前記第３線分とにより構成される仮想平面を特定する第４演算手段と、を備え、前記仮想平面と、前記打撃時での前記第１線分の姿勢とを比較する運動解析装置に関する。
【００１３】
本発明の他の態様においても、運動具に取付けられた第１慣性センサーの出力を使って、第１演算手段が静止時の第１線分の姿勢を算出し、第２演算手段が打撃時の第１線分の姿勢（インパクトライン）を算出する。第３演算手段は、被験者の腕に取付けられた第２慣性センサーの出力を咲かって、静止時での被験者の肩からシャフト部の先端部分に延びる方向を表す第３線分を特定し、第４演算手段は打球方向を表す第２線分と第３線分とから特定される仮想平面を算出する。この仮想平面をホーガンプレーンと見立てて、例えば、アドレス時のホーガンプレーンとインパクトラインとの対比により、打球の良し悪しの原因を追究することができる。
【００１４】
（４）本発明の他の態様では、前記第１慣性センサーは第１加速度センサーを含み、前記第２慣性センサー第２加速度センサーを含み、前記第１演算手段は、前記静止時における前記第１加速度センサーからの出力を用いて重力方向に対する前記シャフト部の傾きを算出して、前記静止時での前記第１線分の姿勢とし、前記第３演算手段は、前記シャフト部の傾きと前記シャフト部の長さ情報とから前記シャフト部の先端部分の位置を算出し、かつ、前記静止時における前記第２加速度センサーからの出力を用いて重力方向に対する前記腕の傾きを算出し、前記腕の傾きと前記腕の長さ情報とから前記肩の位置を算出して、前記第３線分を特定することができる。
【００１５】
本発明の他の態様においては、静止時における第１，第２加速度センサーからの出力を用いて、例えばゴルフクラブのホーガンプレーン（仮想平面）と第１線分の静止時の初期姿勢とを容易に特定できる。なお、第１慣性センサー中の角速度センサーの出力を用いれば、静止時から打撃時に至る第１線分の姿勢変化を算出して、打撃時での第１線分の姿勢（インパクトライン）を容易に特定することができる。
【００１６】
（５）本発明のさらに他の態様に係る運動解析装置は、運動具に取り付けられた慣性センサーの出力を使って、静止時における前記運動具のシャフト部が延びる方向を表す第１線分の姿勢を算出する第１演算手段と、前記慣性センサーの出力を使って、前記静止時から打撃時までの前記第１線分の姿勢変化を算出して、打撃時での前記第１線分の姿勢を算出する第２演算手段と、前記慣性センサーの出力または前記第２演算手段の演算結果を使って、前記静止時から前記打撃時までの前記運動具上の一点の移動軌跡を算出する第３演算手段と、備え、前記運動具上の一点の移動軌跡と、前記打撃時での前記第１線分の姿勢とを比較する運動解析装置に関する。
【００１７】
本発明のさらに他の態様においても、慣性センサーの出力を使って、第１演算手段が静止時の第１線分の姿勢を算出し、第２演算手段が打撃時の第１線分の姿勢（インパクトライン）を算出する。第３演算手段は、慣性センサーの出力または第２演算手段の演算結果を使って、静止時から打撃時までの運動具上の一点の移動軌跡を算出する。例えば、ゴルフスイングの場合、運動具上の一点の移動軌跡とインパクトライン（静止時での第１線分の姿勢）との対比により、移動軌跡がインパクトラインと平行となるオンプレーンのスイングが再現できたか否かを確認して、打球の良し悪しの原因を追究することができる。
【００１８】
（６）本発明のさらに他の態様に係る運動解析装置は、運動具に取り付けられた第１慣性センサーの出力を使って、静止時における前記運動具のシャフト部が延びる方向を表す第１線分の姿勢を算出する第１演算手段と、前記第１慣性センサーの出力を使って、前記静止時から打撃時までの前記第１線分の姿勢変化を算出して、打撃時での前記第１線分の姿勢を算出する第２演算手段と、前記静止時の前記第１線分と、打球方向を表す第２線分とにより構成される第１仮想平面を特定する第３演算手段と、前記第１慣性センサーの出力と、被験者の腕に装着された第２慣性センサーの出力とを使って、前記静止時における前記被験者の肩から前記シャフト部の先端部分に延びる方向を表す第３線分を特定する第４演算手段と、前記第２線分と前記第３線分とにより構成される第２仮想平面を特定する第５演算手段と、を備え、前記第１仮想平面及び前記第２仮想平面と、前記打撃時での前記第１線分の姿勢とを比較する運動解析装置に関する。
【００１９】
本発明のさらに他の態様においては、例えば、ゴルフスイングの場合、第１仮想平面をホーガンプレーン、第２仮想平面をシャフトプレーンと見立てて、例えば、アドレス時のホーガンプレーン及びシャフトプレーンで挟まれたＶゾーンと、インパクトライン（打撃時での第１線分の姿勢）との対比により、打球の良し悪しの原因を追究することができる。
【００２０】
（７）本発明のさらに他の態様に係る運動解析装置では、運動具に取り付けられた慣性センサーの出力を使って、静止時における前記運動具のシャフト部が延びる方向を表す第１線分の姿勢を算出する第１演算手段と、前記慣性センサーの出力を使って、前記静止時から打撃時までの前記第１線分の姿勢変化を算出して、打撃時での前記第１線分の姿勢を算出する第２演算手段と、
前記静止時の前記第１線分と、打球方向を表す第２線分とにより構成される第１仮想平面を特定する第３演算手段と、前記第２線分を回転軸として前記第１仮想平面を回転させて第２仮想平面を特定する第４演算手段と、を備え、前記第１仮想平面及び前記第２仮想平面と、前記打撃時での前記第１線分の姿勢とを比較することができる。
【００２１】
こうすると例えば、ゴルフの場合、ゴルフクラブのシャフトにのみ慣性センサーを装着しておけば、第２の慣性センサーを使用しなくても、第１仮想平面としてのシャフトプレーンと第２仮想平面としてのホーガンプレーンの両方を特定することができる。
【００２２】
（８）本発明の上述した各態様では、前記第２線分は、静止時における前記運動具の打球面に直交する方向とすることができる。
【００２３】
第２線分は、運動具の打球面に対し交差する方向として特に直交する方向とすることができる。本発明の各態様においては、打球方向をターゲットラインとして、例えばゴルフの場合は仮想平面（第１仮想平面）としてのシャフトプレーン及び／又は仮想平面（第２仮想平面）としてのホーガンプレーンを算出する。これにより、被験者は、イメージした仮想軌道に基づき、「スイング」という一連の動作を実施することができる。こうしてスイングの動作には良好な改良が加えられることができる。
【００２４】
（９）本発明の上述した各態様では、運動解析装置は、前記第２，第３演算手段の出力を視覚化する画像データを生成する画像データ生成部を備えることができる。それにより、例えばゴルフの場合、インパクトライン（打撃時の第１線分の姿勢）を、シャフトプレーン、ホーガンプレーンまたは運動具の移動軌跡と対比することができる。こうしてスイングの動作には良好な改良が加えられることができる。
【００２５】
（１０）本発明の上述した各態様では、運動解析装置は、前記第２演算手段、前記第３演算手段及び前記第４演算手段の出力を視覚化する画像データを生成する画像データ生成部を備えることができる。それにより、第１仮想平面（シャフトプレーン）および第２仮想平面（ホーガンプレーン）とで挟まれる領域（Ｖゾーン）とインパクトライン（打撃時の第１線分の姿勢）とを同時に提示することができる。被験者は視覚的に２つの仮想平面に対して自分のスイングを対比することができる。例えばフォームの変更と観察とが繰り返されることで、試行錯誤を通じてゴルフスイングのフォームには良好な改良が加えられることができる。
【００２６】
（１１）本発明のさらに他の態様は、慣性センサーの出力信号を用いて、静止時における運動具のシャフト部が延びる方向を示す第１線分の姿勢を算出する手順と、前記静止時の前記第１線分と、打球方向として設定される第２線分と、により構成される仮想平面を特定する手順と、前記出力信号を用いて、前記静止時から打撃時までの前記第１線分の姿勢変化を算出して、打撃時での前記第１線分の姿勢を算出する手順と、前記仮想平面と、前記打撃時での前記第１線分の姿勢とを比較する手順と、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。
【００２７】
（１２）本発明のさらに他の態様は、運動具に取り付けられた第１慣性センサーの出力信号を用いて、静止時における運動具のシャフト部が延びる方向を示す第１線分の姿勢を算出する手順と、前記第１慣性センサーの出力信号と被験者の腕に取付けられた第２慣性センサーの出力信号とを用いて、打球方向として設定される第２線分と、前記静止時における前記被験者の肩から前記シャフト部の先端部分に延びる方向を表す第３線分と、により構成される仮想平面を特定する手順と、前記出力信号を用いて、前記静止時から打撃時までの前記第１線分の姿勢変化を算出して、打撃時での前記第１線分の姿勢を算出する手順と、前記仮想平面と、前記打撃時での前記第１線分の姿勢とを比較する手順と、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。
【００２８】
（１３）本発明のさらに他の態様は、慣性センサーの出力信号を用いて、静止時における運動具のシャフト部が延びる方向を示す第１線分の姿勢を算出する手順と、前記出力信号を用いて、前記静止時から打撃時までの前記第１線分の姿勢変化を算出して、打撃時での前記第１線分の姿勢を算出する手順と、前記出力信号または前記第１線分の姿勢変化を用いて、前記静止時から前記打撃時までの前記運動具上の一点の移動軌跡を算出する手順と、前記運動具上の一点の移動軌跡と、前記打撃時での前記第１線分の姿勢とを比較する手順と、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。
【００２９】
本発明のさらに他の態様に係る運動解析プログラムは、本発明の各態様に係る運動解析装置の動作をコンピューターに実行させることができる。このプログラムは、運動解析装置に当初から記憶されていても良いし、記憶媒体に格納されて運動解析装置にインストールされても良いし、ネットワークを通じてサーバーから運動解析装置の通信端末にダウンロードされても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１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】スイング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】スイングモデルに用いられるクラブヘッドの位置に関する概念図である。
【図４】第１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５】シャフトプレーン画像データ生成部およびホーガンプレーン画像データ生成部の構成を概略的に示すブロック図である。
【図６】シャフトの長軸を表す第１線分の算出方法を概略的に示す概念図である。
【図７】被験者の肩から運動具の先端部分に延びる第３線分の算出方法を概略的に示す概念図である。
【図８】シャフトプレーンおよびホーガンプレーンの概念図である。
【図９】インパクトライン及びシャフトプレーンの生成方法に関する概念図である。
【図１０】ホーガンプレーンの生成方法に関する概念図である。
【図１１】解析結果に係る画像の一具体例を概略的に示す概念図である。
【図１２】第２実施形態に係るゴルフスイング解析装置の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１３】シャフトプレーン画像データ生成部およびホーガンプレーン画像データ生成部の構成を概略的に示すブロック図である。
【図１４】シャフトプレーンの生成方法に関する概念図である。
【図１５】ホーガンプレーンの生成方法に関する概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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。
【００３２】
（１）第１実施形態に係るゴルフスイング解析装置の構成
図１は本発明の第１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は例えば第１慣性センサー１２および第２慣性センサー１３を備える。第１および第２慣性センサー１２、１３には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。加速度センサーは直交三軸方向に発生する加速度を個々に検出することができる。ジャイロセンサーは直交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。第１および第２慣性センサー１２、１３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加速度および角速度の情報を検出する。第２慣性センサー１３はゴルファーの上肢（例えば右打ちなら左腕）１５に取り付けられる。ここでは、第２慣性センサー１３はゴルファーの前腕に取り付けられた例を示しているが、第２慣性センサー１３はゴルファーの上腕、両肩等の上半身に取り付けられてもよい。第１慣性センサー１２はゴルフクラブ（運動具）１４に取り付けられる。ゴルフクラブ１４はシャフト１４ａおよびグリップ１４ｂを備える。グリップ１４ｂが手で握られる。グリップ１４ｂはシャフト１４ａの長軸に同軸に形成される。シャフト１４ａの先端にはクラブヘッド１４ｃが結合される。望ましくは、第１慣性センサー１２はゴルフクラブ１４のシャフト部としてのシャフト１４ａまたはグリップ１４ｂに取り付けられる。第１および第２慣性センサー１２、１３は上肢１５およびゴルフクラブ１４にそれぞれ相対移動不能に固定されればよい。ここでは、第１慣性センサー１２の取り付けにあたって第１慣性センサー１２の検出軸のうちの１軸はシャフト１４ａの長軸方向（シャフトが延びる方向）に合わせ込まれる。
【００３３】
ゴルフスイング解析装置１１は演算処理回路（演算部）１６を備える。演算処理回路１６には第１および第２慣性センサー１２、１３が接続される。接続にあたって演算処理回路１６には所定のインターフェイス回路１７が接続される。このインターフェイス回路１７は有線で慣性センサー１２、１３に接続されてもよく無線で慣性センサー１２、１３に接続されてもよい。演算処理回路１６には慣性センサー１２、１３から検出信号が入力される。
【００３４】
演算処理回路１６には記憶装置１８が接続される。記憶装置１８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１９および関連するデータが格納される。演算処理回路１６はゴルフスイング解析ソフトウェアプログラム１９を実行しゴルフスイング解析方法を実現する。記憶装置１８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。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１９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。
【００３５】
演算処理回路１６には画像処理回路２１が接続される。演算処理回路１６は画像処理回路２１に所定の画像データを送る。画像処理回路２１には表示装置２２が接続される。接続にあたって画像処理回路２１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２１は、入力される画像データに応じて表示装置２２に画像信号を送る。表示装置２２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２２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１６、記憶装置１８および画像処理回路２１は例えばコンピューター装置として提供される。
【００３６】
演算処理回路１６には入力装置２３が接続される。入力装置２３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２３から文字情報や数値情報が演算処理回路１６に入力される。入力装置２３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、タブレットＰＣ（パーソナルコンピューター）に置き換えられてもよい。
【００３７】
（２）運動解析モデル
演算処理回路１６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１４ｃの位置は座標ｘｈで特定される。
【００３８】
三次元運動解析モデル２６はスイング時のゴルフクラブ１４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１４のシャフト１４ａを投影する。棒２７の支点２８はグリップ１４ｂを投影する。第１慣性センサー１２は棒２７に固定される。絶対基準座標系Σｘｙｚに従って第１慣性センサー１２の位置は座標ｘｓで特定される。第１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の影響を含む加速度ａが特定され、角速度信号では角速度ωが特定される。
【００３９】
演算処理回路１６は同様に第１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の原点は第１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１４ａの軸に一致する。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１４ｃの位置ｌｓｈは（０，ｌｓｈｙ，０）で特定される。
【００４０】
図３に示されるように、クラブヘッド１４ｃではホゼル４１にシャフト１４ａが挿入される。ホゼル４１とシャフト１４ａとの境界にはフェルール４２が配置される。ホゼル４１およびフェルール４２の長軸はシャフト１４ａの長軸４３に同軸に配置される。クラブヘッド１４ｃの位置は例えばシャフト１４ａの長軸方向（軸線）４３の延長線とクラブヘッド１４ｃのソール４４との交点４５で特定されればよい。あるいは、クラブヘッド１４ｃの位置は、クラブヘッド１４ｃのソール４４が地面Ｇに平らに接触した際にシャフト１４ａの長軸４３の延長線と地面Ｇとの交点４６で特定されてもよい。その他、後述されるような画像化に支障がない限り、クラブヘッド１４ｃの位置はクラブヘッド１４ｃのトゥ４７やヒール４８、ソール４４の他の部位、クラウン４９、それらの周辺で設定されてもよい。ただし、クラブヘッド１４ｃの位置はシャフト１４ａの軸方向４３（あるいはその延長線上）に設定されることが望ましい。
【００４１】
（３）第１実施形態に係る演算処理回路の構成
図４は第１実施形態に係る演算処理回路１６の構成を概略的に示す。演算処理回路１６は位置算出部５１を備える。位置算出部５１には第１慣性センサー１２および第２慣性センサー１３から加速度信号および角速度信号が入力される。位置算出部５１は、第１線分算出部５１Ａ及び第３線分算出部５１Ｂを含む。第１線分算出部５１Ａは、第１慣性センサー１２の少なくとも加速度信号に基づき、仮想三次元空間の絶対基準座標系に従って、静止時のゴルフクラブ１４のシャフト１４ａの延びる方向を表す第１線分８１（図６参照）を算出する。位置算出部５１は、その第１線分８１から、クラブヘッド１４ｃの座標及びグリップエンドの座標を求める。第３線分算出部５１Ｂは、第２慣性センサー１３の少なくとも加速度信号に基づき、被験者の腕の傾きを求め、被験者の腕の長さと腕の傾きから肩の座標を算出し、肩からクラブヘッド１４ｃへ延びる方向を表す第３線分８６（図７参照）を算出する。算出方法は後述する。算出にあたって位置算出部５１は記憶装置１８からクラブヘッドデータ、グリップエンドデータ等のシャフトの長さ情報に関するデータおよび肩データといった様々な数値データを取得する。クラブヘッドデータは例えば第１慣性センサー１２の出力に従ってクラブヘッド１４ｃの位置を特定する。グリップエンドデータは例えば第１慣性センサー１２の出力に従ってグリップエンドの位置を特定する。その他、クラブヘッド１４ｃの位置やグリップエンドの位置の特定にあたってゴルフクラブ１４の長さが特定されて当該ゴルフクラブ１４上で第１慣性センサー１２の位置が特定されてもよい。肩データは例えば第２慣性センサー１３の出力に従って被験者の肩の位置を特定する。あるいは、肩の位置は第２慣性センサー１３から被験者の肩までの距離を示す長さデータに基づき特定されてもよい。その他、肩の位置の特定にあたって被験者の身長や左腕の長さが特定されて当該腕上で第２慣性センサー１３の位置が特定されてもよい。
【００４２】
演算処理回路１６はスイング動作算出部（第３演算手段）５４を備える。スイング動作算出部５４には第１慣性センサー１２および第２慣性センサー１３から加速度信号および角速度信号が入力される。スイング動作算出部５４は加速度および角速度に基づきスイング時のゴルフクラブ１４の移動軌跡を算出する。
【００４３】
ここで、本実施形態では、スイング動作算出部５４は、姿勢検出部１００を含むことができる。姿勢検出部１００は、位置検出部５１の第１線分算出部５１Ａから静止時の第１線分８１の姿勢データと、第２慣性センサー１３から角速度信号が入力される。姿勢算出部５４は、静止時から打撃時までの第１線分８１の姿勢変化を算出して、打撃時での第１線分８１の姿勢（インパクトライン）を算出する。打撃時での第１線分８１の姿勢は、インパクト時（打撃時）におけるゴルフクラブ１４のシャフト１４ａの延長線上のインパクトラインである。なお、第１線分８１上の任意の一点の移動軌跡は、姿勢算出部１００が静止時から打撃時に至るまでの第１線分８１の姿勢変化を算出する際に得られる第１線分８１の移動軌跡から求めることができる。これに限らず、第１線分８１上の任意の一点の移動軌跡を、第１，第２慣性センサー１２，１３からの出力信号を使って算出しても良い。
【００４４】
演算処理回路１６は、インパクトライン画像データ生成部１０１、シャフトプレーン画像データ生成部（第３演算手段）５２およびホーガンプレーン画像データ生成部（第４または第５演算手段）５３を備える。インパクトライン画像データ生成部１０１は、姿勢算出部１００からの出力に基づきインパクトライン画像データを生成する。この意味で、姿勢算出部１００、または姿勢算出部１００及びインパクトライン画像データ生成部１０１は、第２演算手段を形成する。シャフトプレーンとは、ゴルフのアドレス時（静止状態）においてゴルフクラブ１４のシャフト１４ａの長軸方向とターゲットライン（打球方向）とで構成される面であり、ホーガンプレーンとは、ゴルフのアドレス時において、ゴルファーの首元(首の付け根)からボールを結ぶ仮想線とターゲットライン（打球方向）とで構成される面である。なお、ホーガンプレーンは被験者を側面から見た場合に首元の位置と肩の位置がほぼ同一直線上に並ぶことから、ゴルファーの肩からボールを結ぶ仮想線とも言える。シャフトプレーン画像データ生成部５２およびホーガンプレーン画像データ生成部５３は位置算出部５１に接続される。シャフトプレーン画像データ生成部５２は、グリップエンドの座標に基づき、三次元で第１仮想平面すなわちシャフトプレーンを視覚化する三次元画像データを生成する。この三次元画像データの生成にあたってシャフトプレーン画像データ生成部５２はターゲットラインデータを参照する。ターゲットラインデータは、絶対基準座標系で打球方向を特定する線分であるターゲットラインを示す。なお、ターゲットラインは、アドレス時（静止時）のクラブヘッド１４ｃのフェース面に交差する方向であるとも言える。ホーガンプレーン画像データ生成部５３は、被験者の肩の座標に基づき、三次元で第２仮想平面すなわちホーガンプレーンを視覚化する三次元画像データを生成する。この三次元画像データの生成にあたってホーガンプレーン画像データ生成部５３は同様にターゲットラインデータを参照する。
【００４５】
演算処理回路１６はスイング画像データ生成部５５を備える。スイング画像データ生成部５５はスイング動作算出部５４に接続される。スイング画像データ生成部５５は、時間軸に沿ってゴルフクラブ１４の移動軌跡を視覚化する三次元画像データを生成する。
【００４６】
演算処理回路１６は描画部５６を備える。描画部５６は、インパクトライン画像データ生成部１０１、シャフトプレーン画像データ生成部５２、ホーガンプレーン画像データ生成部５３およびスイング画像データ生成部５５に接続される。描画部５６は、インパクトライン画像データ生成部１０１のインパクトライン画像データ、シャフトプレーン画像データ生成部５２の三次元画像データ、ホーガンプレーン画像データ生成部５３の三次元画像データおよびスイング画像データ生成部５５の三次元画像データに基づき、インパクトラインに重ねて、シャフトプレーン、ホーガンプレーンまたはゴルフクラブ１４の移動軌跡を視覚化する画像データを生成する。
【００４７】
図５に示されるように、インパクトライン画像データ生成部１０１は、姿勢算出部１００の出力である打撃時の第１線分８１の座標とスケールデータとが入力され、インパクトライン画像データを出力する。シャフトプレーン画像データ生成部５２は共通座標算出部５７、シャフトプレーン基準座標算出部５８、シャフトプレーン頂点座標算出部５９およびシャフトプレーンポリゴンデータ生成部６１を備える。共通座標算出部５７はターゲットラインデータに基づきシャフトプレーンの２つの頂点の座標を算出する。詳細は後述される。シャフトプレーン基準座標算出部５８はグリップエンドの座標に基づきシャフト１４ａの長軸４３の延長線上でシャフトプレーンの基準位置を算出する。シャフトプレーン基準座標算出部５８にシャフトプレーン頂点座標算出部５９が接続される。シャフトプレーン頂点座標算出部５９は、算出されたシャフトプレーンの基準位置に基づきシャフトプレーンの２つの頂点の座標を算出する。シャフトプレーン頂点座標算出部５９および共通座標算出部５７にシャフトプレーンポリゴンデータ生成部６１が接続される。シャフトプレーンポリゴンデータ生成部６１は、算出された総計４点の頂点の座標に基づきシャフトプレーンのポリゴンデータを生成する。このポリゴンデータは、三次元でシャフトプレーンを視覚化する三次元画像データに相当する。
【００４８】
同様に、ホーガンプレーン画像データ生成部５３は共通座標算出部５７、ホーガンプレーン基準座標算出部６２、ホーガンプレーン頂点座標算出部６３およびホーガンプレーンポリゴンデータ生成部６４を備える。共通座標算出部５７はターゲットラインデータに基づきホーガンプレーンの２つの頂点の座標を算出する。ここでは、ターゲットライン上でシャフトプレーンの２つの頂点とホーガンプレーンの２つの頂点は相互に重なることから、ホーガンプレーン画像データ生成部５３はシャフトプレーン画像データ生成部５２と共通座標算出部５７を共有する。ホーガンプレーン基準座標算出部６２は肩の座標に基づき左腕の長軸の延長線上でホーガンプレーンの基準位置を算出する。ホーガンプレーン基準座標算出部６２にホーガンプレーン頂点座標算出部６３が接続される。ホーガンプレーン頂点座標算出部６３は、算出されたホーガンプレーンの基準位置に基づきホーガンプレーンの２つの頂点の座標を算出する。ホーガンプレーン頂点座標算出部６３および共通座標算出部５７にホーガンプレーンポリゴンデータ生成部６４が接続される。ホーガンプレーンポリゴンデータ生成部６４は、算出された総計４点の頂点の座標に基づきホーガンプレーンのポリゴンデータを生成する。このポリゴンデータは、三次元でホーガンプレーンを視覚化する三次元画像データに相当する。
【００４９】
ここで、図６は、位置算出部５１の第１線分算出部（第１演算手段）５１Ａが静止時でのシャフト１４ａの長軸４３が延びる方向を表す線分（第１線分）８１の求め方の一例を示す。当該線分８１は、静止時のゴルフクラブ１４のシャフト１４ａに装着された第１慣性センサー１２の加速度センサーの出力から求められる。第１慣性センサー１２の加速度センサーは複数の検出軸を有し、検出軸の一つはシャフト１４ａの長軸方向と一致するようにシャフト１４ａに固定される。第１慣性センサー１２には下向き重力８２と反対の上向きの力８３が働く。第１慣性センサー１２の加速度センサーは、重力８２によって作用する上向きの力８３を、シャフト１４ａの長軸方向に沿った第１の力成分８４と、シャフト１４ａの長軸方向と直交する第２の力成分８５とに分解して計測する。分解された力成分８４、８５から三角関数により重力方向に対するシャフト１４ａの長軸方向の傾き角度φが求まる。ここで、力成分８４は、シャフト長軸方向（ｙ軸方向）の加速度ベクトル（＝｜ｙ｜）に相当し、力成分８５は、当該加速度ベクトルに直交する方向（例えばｚ軸方向）の加速度ベクトル（＝｜ｚ｜）に相当する。
【数１】
2015084954.tif 000003
次に、予め入力されたシャフト１４ａの長さ情報Ｌ１と、先に求めたシャフト１４ａの長軸方向の傾き角度φにより線分８１が定まる。
【００５０】
姿勢算出部（第２演算手段）１００は、第１慣性センサー１２からの出力を使って、位置検出部５１の第１線分算出部５１Ａで算出された加速度が零である静止時の第１線分８１の姿勢を初期条件とし、第１線分８１の静止時から打撃時に至る姿勢変化を算出する。第１線分８１の姿勢変化は、第１慣性センサー１２の三軸角速度センサーの出力を、静止時から打撃時まで積分することで算出される。打撃時は、例えば第１慣性センサー１２の加速度センサーの出力が極大となることで判別できる。
【００５１】
第１慣性センサー１２の三軸角速度センサーにて計測した角速度[rad/s]は、
【数２】
2015084954.tif 000004
と表され、その角速度の大きさは、
【数３】
2015084954.tif 000005
と表される。
【００５２】
単位時間Δtあたりの変化角度θ[rad]を、
【数４】
2015084954.tif 000006
とすると、クォータニオンＱ＝（ｗ，ｘ，ｙ，ｚ）は、
【数５】
2015084954.tif 000007
【数６】
2015084954.tif 000008
【数７】
2015084954.tif 000009
【数８】
2015084954.tif 000010
と表される。
【００５３】
クォータニオンＱ＝（ｗ，ｘ，ｙ，ｚ）を用いて、回転行列Ｒは、
【数９】
2015084954.tif 000011
と表される。回転行列Ｒは、静止時から少なくとも打撃時までのサンプリング数であるｎ個算出される。 静止時での第１線分８１の初期姿勢からn番目の打撃時までの姿勢変化を求める回転行列Ｒ’（ｎ） は、Ｒ’（ｎ）＝Ｒ（１）・Ｒ（２）・…Ｒ（ｎ）のようにｎ個の回転行列を積算することで算出される。この回転行列Ｒ’（ｎ）から、打撃時での第１線分８１の姿勢が求まる。図４のインパクトライン画像データ生成部１０１は、姿勢算出部１００にて求められた打撃時の第１線分８１の姿勢から、インパクトラインの画像データを生成する。
【００５４】
なお、位置算出部５１では、静止時の第１線分８１により仮想三次元空間におけるクラブヘッド１４ｃの位置座標が特定される。その際、シャフト１４ａの長さ情報は、第１慣性センサー１２の位置からクラブヘッド１４ｃの端部までの距離を用いてもよい。第１線分８１と後述されるターゲットライン（打球方向）である第２線分を含む平面を、シャフトプレーン画像データ生成部（第３演算手段）５２がシャフトプレーンとして特定する。
【００５５】
次に、ホーガンプレーン（第２仮想平面）を求める方法について説明する。先ず、位置算出部５１の第３線分算出部５１Ｂ（第３演算手段または第４演算手段）が、第１線分算出部５１Ａと同様の算出原理により、図７に示す肩Ｐ１からシャフト１４ａの先端部分（クラブヘッド）１４ｃに向かう方向を表す第３線分８６を算出する。この場合、図７に示す被験者の腕１５に装着された第２慣性センサー１３の加速度センサーを用いる。第３線分算出部５１Ｂは、上述のシャフトプレーンの線分８１と同様に重力方向Ｇに対する静止時における被験者の腕１５の傾きθを求め、予め入力された被験者の腕の長さ情報（第２慣性センサー１３から肩Ｐ１までの長さ）Ｌ２と腕の傾き角度θにより、肩Ｐ１の位置を算出する。第３線分算出部５１Ｂは、予め算出されたクラブヘッド１４ｃの位置と、今回求められた肩Ｐ１の位置とから第３線分８６を算出する。第３線分８６と後述されるターゲットライン（打球方向）である第２線分を含む平面を、ホーガンプレーン画像データ生成部（第４演算手段または第５演算手段）５３がホーガンプレーンとして特定する。
【００５６】
次に、図８〜図１０を参照しつつ、インパクトライン画像データ生成部１０１シャフトプレーン画像データ生成部５２およびホーガンプレーン画像データ生成部５３を詳述する。共通座標算出部５７は頂点の座標の算出にあたって静止時のクラブヘッド１４ｃの座標およびスケールデータを参照する。図８から明らかなように、スケールデータは、ターゲットライン６６上でシャフトプレーン６７の大きさを示す数値ＴＬを特定する。数値ＴＬは、スイング動作がシャフトプレーン６７に投影された際にスイング動作全体がシャフトプレーン６７に収まる大きさに設定される。共通座標算出部５７は頂点の座標の算出にあたってターゲットライン６６にクラブヘッド１４ｃの座標を照らし合わせターゲットライン６６に対してクラブヘッド１４ｃを位置合わせすることができる。
【００５７】
シャフトプレーン基準座標算出部５８は基準位置の算出にあたって第１スケールファクターデータを参照する。図９に示されるように、第１スケールファクターデータはシャフト１４ａを表す静止時の第１線分８１Ａの拡大率Ｓを特定する。拡大率Ｓに応じてグリップエンド（０，Ｇｙ，Ｇｚ）を超えて第１線分８１Ａの延長線が特定される。延長線の端でシャフトプレーン６７の基準位置６８（０，Ｓｙ，Ｓｚ）が特定される。静止時の第１線分８１Ａの拡大率Ｓは、スイング動作がシャフトプレーン６７に投影された際にスイング動作の全体がシャフトプレーン６７に収まる数値に設定される。
【００５８】
シャフトプレーン頂点座標算出部５９は頂点の座標の算出にあたってスケールデータを参照する。図８から明らかなように、シャフトプレーン６７の基準位置６８を通過する長さＴＬの線分が特定される。この線分の両端で頂点の座標Ｓ１、Ｓ２は得られる。
【００５９】
図９には、姿勢算出部１００で求められた打撃時の第１線分８１Ｂが示されている。この打撃時の第１線分８１Ｂは、インパクトライン画像データ生成部１０１にて静止時の第１線分８１Ａの拡大率Ｓに従って拡大され、インパクトライン１０２の画像データが生成される。
【００６０】
ホーガンプレーン基準座標算出部６２は基準位置の算出にあたって第２スケールファクターデータを参照する。図１０に示されるように、第２スケールファクターデータは、肩とクラブヘッド１４ｃとを結ぶ線分の拡大率Ｈを特定する。拡大率Ｈに応じて肩を超えて線分の延長線が特定される。線分の拡大率Ｈは、スイング動作がホーガンプレーン６９に投影された際にスイング動作の全体がホーガンプレーン６９に収まる数値に設定される。図１０では、拡大率Ｈの特定にあたって、シャフト１４ａの長軸４３を含むｙｚ平面に肩が投影される。投影された位置に基づきホーガンプレーン６９の基準位置７１（０，Ｈｙ，Ｈｚ）は特定される。したがって、基準位置７１（０，Ｈｙ，Ｈｚ）はｙｚ平面内で特定される。
【００６１】
ホーガンプレーン頂点座標算出部６３は頂点の座標の算出にあたってスケールデータを参照する。図８から明らかなように、ホーガンプレーン６９の基準位置７１を通過する長さＴＬの線分が特定される。この線分の両端で頂点Ｈ１、Ｈ２の座標は得られる。
【００６２】
（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２３から演算処理回路１６に入力される。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。
【００６３】
計測に先立って第１および第２慣性センサー１２、１３がゴルフクラブ１４およびゴルファーの上肢１５に取り付けられる。上肢１５には右打ちなら左腕が選ばれればよい。左腕であれば、ゴルフスイングの開始からインパクトまで肘の曲がりが少ないからである。第１および第２慣性センサー１２、１３はゴルフクラブ１４および上肢１５に相対変位不能に固定される。
【００６４】
ゴルフスイングの実行に先立って第１および第２慣性センサー１２、１３の計測は開始される。計測の開始時に第１および第２慣性センサー１２、１３は所定の位置および姿勢に設定される。計測中、第１および第２慣性センサー１２、１３の間では同期が確保される。第１および第２慣性センサー１２、１３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。第１および第２慣性センサー１２、１３の検出信号はリアルタイムで演算処理回路１６に送り込まれてもよく一時的に慣性センサー１２、１３に内蔵の記憶装置に格納されてもよい。後者の場合には、ゴルフスイングの終了後に検出信号は有線または無線で演算処理回路１６に送られればよい。
【００６５】
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静止姿勢をとる。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仮想姿勢が抽出される。このとき、ゴルフクラブ１４は静止姿勢で保持される。被験者の上肢１５の姿勢は固定される。第１および第２慣性センサー１２、１３からアドレス時の検出信号が出力される。ここでは、ゴルフクラブ１４および上肢１５の静止姿勢が所定の時間間隔にわたって維持されると、アドレス時の計測の完了が被験者に通知されてもよい。こうした通知には例えば聴覚的な信号が用いられることができる。続いて被験者はスイング動作を実施する。ゴルフスイングは、テイクバックから始まり、バックスイングから振り下ろし、インパクトを経て、フォロー、そしてフィニッシュに至る。スイング動作中、第１および第２慣性センサー１２、１３から検出信号が出力される。
【００６６】
検出信号の受信に応じて演算処理回路１６はゴルフスイングの解析を実行する。解析は
テイクバックの開始からフォローの終了までの間で実施されてもよくテイクバックの開始からインパクトまでの間で実施されてもよい。演算処理回路１６の位置算出部５１はアドレス時の加速度センサーからの検出信号に基づき、アドレス時のゴルフクラブ１４のシャフト１４ａが延びる方向を表す第１線分８１を算出する。シャフトプレーン画像データ生成部５２は、その第１線分８１と第２線分（ターゲットライン）６６とからシャフトプレーン６７を算出する。演算処理回路１６のホーガンプレーン画像データ生成部５３はアドレス時の第２慣性センサー１３内の加速度センサーからの検出信号に基づき、ホーガンプレーンを算出する。演算処理回路１６のスイング動作算出部５４はスイング動作を算出する。特に姿勢算出部１００は、第１線分算出部５１Ａからアドレス時の第１線分８１の姿勢データを初期姿勢として、第１慣性センサー１２の角速度センサーからの出力を用いて、第１線分８１のアドレス時からインパクト時までの姿勢変化を算出する。それにより、インパクト時での第１線分８１の姿勢（インパクトライン１０２）が算出される。スイング動作算出部５４は、第１線分８１の姿勢変化のデータを用いて、スイング動作時の検出信号に基づきゴルフクラブ１４上の少なくとも一点の移動軌跡を算出することができる。
【００６７】
それにより図１１に示されるように、インパクトライン１０２、シャフトプレーン６７、ホーガンプレーン６９の算出並びにゴルフクラブ１４の軌跡７５を重ねて例えば三次元で視覚化することができる。これにより被験者は、インパクトライン１０２がアドレス時のシャフトプレーン６７よりも上方にあるか、あるいはインパクトライン１０２がホーガンプレーン６９よりも下方にあるか、あるいはシャフトプレーン６７及びホーガンプレーン６９により挟まれる領域（Ｖゾーン）にインパクトライン１０２が収まっているか、あるいは特にダウンスイングの軌跡７５がインパクトライン１０２と平行になるオンプレーンのスイングが再現されているか等により、打球の良し悪しの指標とすることができる。なお、インパクトライン１０２と対比される対比情報として、シャフトプレーン６７、ホーガンプレーン６９及び軌跡７５のうち少なくとも一つが表示されればよい。
【００６８】
ターゲットライン６６は、アドレス時の検出信号に基づき算出される。算出にあたって予め第１慣性センサー１２の複数の検出軸のうちの一つはフェースの向きで特定される打球方向（図８中のｘ軸）に合わせ込まれるのが好ましい。したがって、アドレス時にクラブヘッド１４ｃの座標が特定されると、第１慣性センサー１２のｘ軸方向の平行移動に基づきターゲットライン６６は特定される。ただし、ターゲットライン６６の特定はその他の方法で実現されてもよい。また別の手段では、ゴルフクラブの長軸方向の加速度ベクトルと重力加速度方向の加速度ベクトルの外積によりターゲットライン６６を特定してもよい。
【００６９】
（５）第２実施形態に係るゴルフスイング解析の構成
図１２は第２実施形態に係るゴルフスイング解析装置１１ａの構成を概略的に示す。こ
のゴルフスイング解析装置１１ａでは第１実施形態に係るゴルフスイング解析装置１１に比較して第２慣性センサー１３が省略される。すなわち、ゴルフスイングの解析にあたって単一の慣性センサーすなわち第１慣性センサー１２が用いられる。演算処理回路１６ａは第１実施形態に係る演算処理回路１６から置き換わる。位置算出部５１から置き換えられる位置算出部５１ａは、第１線分算出部５１Ａを有するが、第３線分算出部５１Ｂは有しない。ホーガンプレーン画像データ生成部５３は、ホーガンプレーン画像データ生成部５３ａに置き換えられる。
【００７０】
図１３に示されるように、シャフトプレーン画像データ生成部５２は前述と同様に構成される。その一方で、ホーガンプレーン画像データ生成部５３ａのホーガンプレーン基準座標算出部７６はシャフトプレーン基準座標算出部５８に接続される。ホーガンプレーン基準座標算出部７６はシャフトプレーン６７の基準位置に基づきホーガンプレーンの基準位置を算出する。算出にあたってホーガンプレーン基準座標算出部７６は角度データを参照する。角度データは予め記憶装置１８に格納されていればよい。算出された基準位置に基づき、前述と同様に、ホーガンプレーン頂点座標算出部６３はホーガンプレーン６９の２つの頂点を算出する。
【００７１】
図１４に示されるように、ホーガンプレーンの基準位置（０，Ｈｙ，Ｈｚ）の算出にあたってホーガンプレーン基準座標算出部７６にはシャフトプレーン６７の長さＳＬと角度Ｓθとが送られる。長さＳＬおよび角度Ｓθはシャフトプレーン６７の基準位置６８の座標（０，Ｓｙ，Ｓｚ）に基づき算出される。これらはシャフトプレーン基準座標算出部５８で算出されてもよくホーガンプレーン基準座標算出部７６で算出されてもよい。
【００７２】
図１５に示されるように、ホーガンプレーン基準座標算出部７６はターゲットライン６６回りでシャフトプレーン６７の基準位置６８を回転させる。この回転の角度θｄは角度データで特定される。回転に応じてホーガンプレーン６９の基準位置（０，Ｈｙ，Ｈｚ）は得られる。こうしてゴルフスイング解析装置１１ａによれば、単一の慣性センサー（第１慣性センサー１２）でゴルフスイングの解析は実現される。
【００７３】
なお、以上の実施形態では演算処理回路１６、１６ａ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１９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、１１ａ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）のスイング解析に応用されてもよい。これらの場合にはスイング解析にあたってシャフトプレーンに相当する仮想平面が用いられればよい。
【００７４】
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、第１および第２慣性センサー１２、１３やゴルフクラブ１４、グリップ１４ｂ、クラブヘッド１４ｃ、演算処理回路１６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。例えば、本願発明では打球面とシャフト部を備えたゴルフクラブのような運動具を例に説明したが、シャフト部は必ずしも直線状でなくてもよく、長軸方向に湾曲したり曲がっているような運動具にも適用可能である。また、本願発明においてゴルフスイングを例に説明したが、ボールを運動具で打つスポーツであるテニスや野球等においても本発明の概念を適用し、被験者に対しスイングの良し悪しの指標を提供することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１１  運動解析装置（ゴルフスイング解析装置）、１２  第１慣性センサー、１３  第２慣性センサー、１４  運動具（ゴルフクラブ）、１４ａ  シャフト部（シャフト）、１６，１６ａ  コンピューター（演算処理回路）、１９  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）、４３  軸線（長軸）、５１，５１ａ  位置算出部、５１Ａ  第１線分算出部（第１演算手段）、５１Ｂ  第３線分算出部（第３または第４演算手段））、５２  シャフトプレーン画像データ生成部（第３演算手段）、５３  ホーガンプレーン画像データ生成部（第４演算手段）、５３ａ  ホーガンプレーン画像データ生成部（第４または第５演算手段）５４  スイング動作算出部（第３演算手段）、５６  画像データ生成部（描画部）、６６  第２線分（ターゲットライン）、６７  第１仮想平面（シャフトプレーン）、６９  第２仮想平面（ホーガンプレーン）、８１  第１線分、８１Ａ  静止時の第１線分、８１Ｂ  打撃時の第１線分（インパクトライン）、８６  第３線分、１００  姿勢算出部（第２演算手段）、１０１  インパクトライン画像データ生成部（第２演算手段）、１０２  インパクトライン
【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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【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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