(57)【要約】【課題】ゴルフスウィングの評価を的確に行うことのできるゴルフスウィングのシミュレーション方法およびこのシミュレーション方法を用いてゴルフスウィングの特徴を評価する。【解決手段】ゴルフクラブモデル４０を作成するモデル作成ステップと、ゴルフスウィングのアドレスの状態以降のバックスウィングの状態を少なくとも含み、トップの状態およびダウンスウィングの状態を経てインパクトの状態に至るゴルフクラブのグリップ部の動きをグリップ部の位置と向きによって表した３次元時系列データを、ゴルフクラブモデル４０におけるグリップモデル４６に境界条件として与えることで、ゴルフクラブモデル４０の動的挙動を演算してゴルフスウィングを再現する再現ステップと、ゴルフクラブモデル４０の動的挙動の演算結果からゴルフクラブのヘッドスピードを算出する算出ステップとを、有する。【選択図】図３
2004242907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴルフクラブを把持して行われるゴルフスウィングを再現するゴルフスウィングのシミュレーション方法であって、
ゴルフクラブを再現したゴルフクラブモデルを作成するモデル作成ステップと、
ゴルフスウィングのアドレスの状態以降のバックスウィングの状態を少なくとも含み、トップの状態およびダウンスウィングの状態を経てインパクトの状態に至るゴルフクラブのグリップ部の動きをグリップ部の位置と向きによって表した時系列情報を、前記ゴルフクラブモデルにおける前記グリップ部に対応する部分に境界条件として与えることで、ゴルフクラブモデルの動的挙動を演算してゴルフスウィングを再現する再現ステップと、
ゴルフクラブモデルの動的挙動の演算結果からゴルフクラブの特性物理量を算出する算出ステップとを、有することを特徴とするゴルフスウィングのシミュレーション方法。
【請求項２】
前記グリップ部の位置と向きを表した時系列情報は、アドレスの状態からトップの状態を経てインパクトの状態に至るゴルフクラブのグリップ部の動きを計測して得られた３次元時系列データである請求項１に記載のゴルフスウィングのシミュレーション方法。
【請求項３】
前記算出ステップにおいて、ゴルフクラブヘッドに対応するゴルフクラブモデルの対応部分の移動速度を前記特性物理量として算出する請求項１または２に記載のゴルフスウィングのシミュレーション方法。
【請求項４】
ゴルフクラブを把持して行われるゴルフスウィングを評価するゴルフスウィングの評価方法であって、
ゴルフクラブを把持して行われるゴルフスウィングの際に、アドレスの状態からバックスウィングの状態、トップの状態およびダウンスウィングの状態を経てインパクトの状態に至るゴルフクラブのグリップ部の動きを、グリップ部の位置と向きによって表した３次元時系列データとして計測する計測ステップと、
ゴルフクラブを再現したゴルフクラブモデルを作成するモデル作成ステップと、
前記計測により得られた３次元時系列データを、前記ゴルフクラブモデルにおける前記グリップ部に対応する部分に第１の境界条件として与えることで、ゴルフクラブモデルの動的挙動を演算してゴルフスウィングを再現するとともに、計測により得られた前記３次元時系列データのうち、ゴルフスウィングのトップの状態からダウンスウィングの状態を経てインパクトの状態に至る前記３次元時系列データの一部分を、前記ゴルフクラブモデルのグリップ部に対応する部分に第２の境界条件として与えることで、ゴルフクラブモデルの動的挙動を演算してゴルフスウィングを再現する再現ステップと、
前記再現ステップで得られた前記第１の境界条件における演算結果および前記第２の境界条件における演算結果からそれぞれの演算結果に対応してゴルフクラブの特性物理量を算出し、さらに、算出した２つの特性物理量間の差分に基づいて前記ゴルフスウィングを評価する評価ステップと、を有することを特徴とするゴルフスウィングの評価方法。
【請求項５】
前記評価ステップにおいて、ゴルフクラブヘッドに対応するゴルフクラブモデルの対応部分のインパクト状態における移動速度を前記特性物理量として算出し、前記第１の境界条件における前記移動速度と前記第２の境界条件における前記移動速度との差分を前記特性物理量間の差分として用いて前記ゴルフスウィングを評価する請求項４に記載のゴルフスウィングの評価方法。
【請求項６】
前記移動速度の差分の絶対値が所定値より大きい場合、ゴルフクラブシャフトの撓りを利用したゴルフスウィングと評価する請求項５に記載のゴルフスウィングの評価方法。
【請求項７】
ゴルフクラブを把持して行われるゴルフスウィングを評価するゴルフスウィングの評価方法であって、
ゴルフクラブを把持して行われるゴルフスウィングの際に、アドレスの状態からバックスウィングの状態、トップの状態およびダウンスウィングの状態を経てインパクトの状態に至るゴルフクラブのグリップ部の動きを、グリップ部の位置と向きによって表した３次元時系列データとして計測する計測ステップと、
ゴルフクラブを再現した第１のゴルフクラブモデルと、ゴルフクラブシャフトを剛体とした第２のゴルフクラブモデルを作成するモデル作成ステップと、
前記計測により得られた３次元時系列データを、前記第１のゴルフクラブモデルおよび前記第２のゴルフクラブモデルにおける前記グリップ部に対応する部分に境界条件として与えることで、第１のゴルフクラブモデルの動的挙動および第２のゴルフクラブの動的挙動をそれぞれ演算してゴルフスウィングを再現する再現ステップと、
前記再現ステップで得られた第１のゴルフクラブモデルの演算結果および第２のゴルフクラブモデルの演算結果からそれぞれの演算結果に対応してゴルフクラブの特性物理量を算出し、さらに、算出した２つの特性物理量間の差分に基づいて前記ゴルフスウィングを評価する評価ステップと、を有することを特徴とするゴルフスウィングの評価方法。
【請求項８】
前記評価ステップにおいて、ゴルフクラブヘッドに対応するゴルフクラブモデルの対応部分の移動速度を前記特性物理量として算出し、前記第１のゴルフクラブモデルにおける前記移動速度と前記第２のゴルフクラブモデルにおける前記移動速度との差分の時系列データに基づいて前記ゴルフスウィングを評価する請求項７に記載のゴルフスウィングの評価方法。
【請求項９】
前記差分の時系列データの最大値と最小値との差分が所定値より大きい場合、ゴルフクラブシャフトの撓りを利用したゴルフスウィングと評価する請求項８に記載のゴルフスウィングの評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴルフクラブを把持して行うゴルフスウィングをゴルフクラブモデルを用いて行うゴルフクラブのシミュレーション方法およびこのシミュレーション方法を用いてゴルフスウィングの特徴を評価するゴルフスウィングの評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多くのゴルファはゴルフボールを目標位置により正確に飛ばしたり、より遠くに飛ばすことができるように、技術の向上を常に目指している。特に技術の向上にとって重要な点は、自分のゴルフスウィングの特徴を知り、自分の特徴に合った理想のゴルフスウィングを知り、あるいは、自分のゴルフスウィングの欠点を知ることが重要である。
このような自分のゴルフスウィングは、一般にゴルフ指導員等に自分のゴルフスウィングを見てもらいアドバイスを受けることで特徴を知ることができる。しかし、ゴルフ指導員のアドバイスは、客観データに基づくものでない場合が多いため、ゴルファにとって素直に受け入れがたい場合も多く、このため、客観データに基づくアドバイスを受けることを望むゴルファも多い。
【０００３】
現在、客観的データとしてゴルフスウィングを計測する方法は、例えば、下記特許文献１が挙げられる。
特許文献１では、磁気センサをグリップ部に固定したゴルフクラブを所定の磁場が形成された空間内でゴルフスウィングを行い、ゴルフスウィング中のグリップ部の挙動を磁気センサの検知信号に基づいて計測して、ゴルフスウィングにおけるグリップ部の動きを知ることができる。
さらに、特許文献１では、ゴルフスウィングのトップの状態にあるゴルフクラブを振り下ろしてダウンスウィングの状態からインパクトの状態までの範囲におけるゴルフスウィングを解析することができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１１２９０３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなゴルフスウィング中のグリップ部の動きを特許文献１の方法により知ることができても、計測されたゴルフスウィングのグリップ部の挙動がゴルフクラブヘッドにどのような影響を与えるのか不明であるため、自分のゴルフスウィングの評価を的確に得ることができない場合も多いといった問題があった。
さらに、ゴルフスウィングの解析をダウンスウィングの限られた範囲で行うため、必ずしもゴルフクラブに影響を与えるゴルフスウィングの特徴を評価することができないといった問題もあった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題を解決するために、ゴルフクラブを把持して行うゴルフスウィングの評価を的確に行うことのできるゴルフスウィングのシミュレーション方法およびこのシミュレーション方法を用いてゴルフスウィングの特徴を評価するゴルフスウィングの評価方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ゴルフクラブを把持して行われるゴルフスウィングを再現するゴルフスウィングのシミュレーション方法であって、ゴルフクラブを再現したゴルフクラブモデルを作成するモデル作成ステップと、ゴルフスウィングのアドレスの状態以降のバックスウィングの状態を少なくとも含み、トップの状態およびダウンスウィングの状態を経てインパクトの状態に至るゴルフクラブのグリップ部の動きをグリップ部の位置と向きによって表した３次元時系列データを、前記ゴルフクラブモデルにおける前記グリップ部に対応する部分に境界条件として与えることで、ゴルフクラブモデルの動的挙動を演算してゴルフスウィングを再現する再現ステップと、ゴルフクラブモデルの動的挙動の演算結果からゴルフクラブの特性物理量を算出する算出ステップとを、有することを特徴とするゴルフスウィングのシミュレーション方法を提供する。
【０００８】
その際、前記グリップ部の位置と向きを表した時系列情報は、アドレスの状態からトップの状態を経てインパクトの状態に至るゴルフクラブのグリップ部の動きを計測して得られた３次元時系列データであるのが好ましい。
また、前記算出ステップにおいて、ゴルフクラブヘッドに対応するゴルフクラブモデルの対応部分の移動速度を前記特性物理量として算出するのが好ましい。
【０００９】
また、本発明は、ゴルフクラブを把持して行われるゴルフスウィングを評価するゴルフスウィングの評価方法であって、ゴルフクラブを把持して行われるゴルフスウィングの際に、アドレスの状態からバックスウィングの状態、トップの状態およびダウンスウィングの状態を経てインパクトの状態に至るゴルフクラブのグリップ部の動きを、グリップ部の位置と向きによって表した３次元時系列データとして計測する計測ステップと、ゴルフクラブを再現したゴルフクラブモデルを作成するモデル作成ステップと、前記計測により得られた３次元時系列データを、前記ゴルフクラブモデルにおける前記グリップ部に対応する部分に第１の境界条件として与えることで、ゴルフクラブモデルの動的挙動を演算してゴルフスウィングを再現するとともに、計測により得られた前記３次元時系列データのうち、ゴルフスウィングのトップの状態からダウンスウィングの状態を経てインパクトの状態に至る前記３次元時系列データの一部分を、前記ゴルフクラブモデルのグリップ部に対応する部分に第２の境界条件として与えることで、ゴルフクラブモデルの動的挙動を演算してゴルフスウィングを再現する再現ステップと、前記再現ステップで得られた前記第１の境界条件における演算結果および前記第２の境界条件における演算結果からそれぞれの演算結果に対応してゴルフクラブの特性物理量を算出し、さらに、算出した２つの特性物理量間の差分に基づいて前記ゴルフスウィングを評価する評価ステップと、を有することを特徴とするゴルフスウィングの評価方法を提供する。
【００１０】
その際、前記評価ステップにおいて、ゴルフクラブヘッドに対応するゴルフクラブモデルの対応部分のインパクト状態における移動速度を前記特性物理量として算出し、前記第１の境界条件における前記移動速度と前記第２の境界条件における前記移動速度との差分を前記特性物理量間の差分として用いて前記ゴルフスウィングを評価するのが好ましく、例えば、前記移動速度の差分の絶対値が所定値より大きい場合、ゴルフクラブシャフトの撓りを利用したゴルフスウィングと評価する。
【００１１】
さらに、本発明は、ゴルフクラブを把持して行われるゴルフスウィングを評価するゴルフスウィングの評価方法であって、ゴルフクラブを把持して行われるゴルフスウィングの際に、アドレスの状態からバックスウィングの状態、トップの状態およびダウンスウィングの状態を経てインパクトの状態に至るゴルフクラブのグリップ部の動きを、グリップ部の位置と向きによって表した３次元時系列データとして計測する計測ステップと、ゴルフクラブを再現した第１のゴルフクラブモデルと、ゴルフクラブシャフトを剛体とした第２のゴルフクラブモデルを作成するモデル作成ステップと、前記計測により得られた３次元時系列データを、前記第１のゴルフクラブモデルおよび前記第２のゴルフクラブモデルにおける前記グリップ部に対応する部分に境界条件として与えることで、第１のゴルフクラブモデルの動的挙動および第２のゴルフクラブの動的挙動をそれぞれ演算してゴルフスウィングを再現する再現ステップと、前記再現ステップで得られた第１のゴルフクラブモデルの演算結果および第２のゴルフクラブモデルの演算結果からそれぞれの演算結果に対応してゴルフクラブの特性物理量を算出し、さらに、算出した２つの特性物理量間の差分に基づいて前記ゴルフスウィングを評価する評価ステップと、を有することを特徴とするゴルフスウィングの評価方法を提供する。
【００１２】
その際、前記評価ステップにおいて、ゴルフクラブヘッドに対応するゴルフクラブモデルの対応部分の移動速度を前記特性物理量として算出し、前記第１のゴルフクラブモデルにおける前記移動速度と前記第２のゴルフクラブモデルにおける前記移動速度との差分の時系列データに基づいて前記ゴルフスウィングを評価するのが好ましい。例えば、記差分の時系列データの最大値と最小値との差分が所定値より大きい場合、ゴルフクラブシャフトの撓りを利用したゴルフスウィングと評価する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のゴルフスウィングのシミュレーション方法およびゴルフスウィングの評価方法について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明のゴルフスウィングのシミュレーション方法およびゴルフスウィングの評価方法を実施する、評価装置１０および計測システム２０の概略構成図である。
評価装置１０は、計測システム２０から供給される、ゴルフクラブのグリップ部３６の動きをグリップ部３６の位置と向きによって表した３次元時系列データを用いて、ゴルフクラブモデルによるゴルフスウィングを再現する演算を行い、この演算結果を用いて計測したゴルフスウィングの特徴を評価する装置である。
具体的には、評価装置１０は、モデル作成部１２と、シミュレーション演算部１４と、ゴルフスウィング評価部１６とを有し、このほか上記各部分の動作を制御、管理するＣＰＵ１８と、計測システム２０から供給された３次元時系列データを記憶したり、上記各部分で得られた処理結果を記憶するメモリ１９とを有する。
【００１５】
なお、評価装置１０は、モヂュール化されたサブルーチンプログラムを実行することでモデル作成部１２、シミュレーション演算部１４、およびゴルフスウィング評価部１６における各機能が発揮されるように構成されたコンピュータであってもよいし、また、各部分が専用装置や専用回路で組まれた専用装置であってもよい。
【００１６】
モデル作成部１２は、ゴルフクラブを再現したゴルフクラブモデルを作成する部分である。ゴルフクラブモデルは、例えば、ゴルフクラブシャフトモデルとゴルフクラブヘッドモデルとが組み合わされており、ゴルフクラブシャフトモデルは断面積が一定の梁要素のモデルで離散化された真直梁モデルであり、ゴルフクラブヘッドモデルはゴルフクラブヘッドの重心位置に対応する位置に集中質量を与えた質点モデルが例示される。モデル作成部１２で作成されるゴルフクラブモデルは、ゴルフクラブシャフトが撓る弾性体の弾性体モデル、あるいはゴルフクラブシャフトが全く変形しない剛体モデルが必要に応じて作成される。剛体モデルは、弾性体モデルに用いられる剛性に関する材料定数の値を極めて大きいものとすることで容易に作成することができる。
【００１７】
シミュレーション演算部１４は、作成されたゴルフクラブモデルおよび計測システム２０から供給されたゴルフクラブのグリップ部３６の動きをグリップ部３６の位置と向きによって表した３次元時系列データを用いて、ゴルフスウィングを再現したシミュレーション演算の演算処理を行う部分である。具体的には、ゴルフクラブモデルのグリップ部３６に対応する部分に３次元時系列データを境界条件として与えることで、ゴルフクラブモデルの動的挙動を演算する。具体的には、運動方程式の時間差分スキームを用いた陽解法により時間経過に沿って逐次解く公知の方法で演算を行う。
この場合、計測システム２０から供給される３次元時系列データは、ゴルフスウィングのアドレスの状態からバックスウィングの状態、トップの状態およびダウンスウィングの状態を経てインパクトの状態に至るゴルフクラブのグリップ部３６の動きのデータであり、この３次元時系列データをバックスウィング有りの境界条件（第１の境界条件）としてシミュレーション演算を行う。さらに、必要に応じて、この３次元時系列データのうち、ゴルフスウィングのトップの状態からダウンスウィングの状態を経てインパクトの状態に至る３次元時系列データの一部分のデータをバックスウィング無しの境界条件（第２の境界条件）として、シミュレーション演算を行う。
なお、モデル作成部１２においてゴルフクラブシャフトモデルとして、弾性体ゴルフクラブシャフトおよび剛体ゴルフクラブシャフトを再現した弾性体モデルおよび剛体モデルの２種類のモデルを作成した場合、これらの２種類のモデルを用いたゴルフクラブモデルを用いてシミュレーション演算を２回行う。
【００１８】
ゴルフスウィング評価部１６は、シミュレーション演算によって得られた演算結果からゴルフクラブの特性物理量を算出し、さらに、算出した特性物理量に基づいてゴルフスウィングを評価する部分である。
特性物理量は、例えば、ゴルフクラブモデルにおけるゴルフクラブヘッドに対応する部分の移動速度、例えば、ゴルフクラブヘッドモデルが質点モデルの場合、この質点モデルの移動速度が算出される。
シミュレーション演算部１４において、バックスウィング有りの境界条件およびバックスウィング無しの境界条件でシミュレーション演算が行われた場合、各条件におけるインパクト状態における、ゴルフクラブヘッドに対応する部分の移動速度をそれぞれ算出して、算出された移動速度の差分を求め、この差分の絶対値の大小によりゴルフスウィングの評価を行う。あるいは、モデル作成部１２においてゴルフクラブシャフトモデルとして、弾性体ゴルフクラブシャフトおよび剛体ゴルフクラブシャフトを再現した弾性体モデルおよび剛体モデルが作成された場合、これらの２種類のゴルフクラブモデルを用いて得られたそれぞれの演算結果からゴルフクラブヘッドに対応する部分の移動速度をそれぞれ算出して、算出された移動速度の差分を求め、この差分の絶対値の大小によりゴルフスウィングの評価を行う。
ゴルフスウィングの評価結果は、図示されないプリンタやモニタに出力される。
評価装置１０は以上のように構成される。
【００１９】
一方、計測システム２０は、ゴルフクラブ３０のグリップ部３６を把持して行うゴルフスウィング中のグリップ部３６の移動範囲内に、強さと方向が既知の分布を持つ磁場を形成するトランスミッタ２０ａと、グリップ部３６の端部に固定され、磁場を感知することにより、基準位置に対する３次元位置とオイラー角の情報を含んだ信号を出力するレシーバ（磁気センサ）２０ｂと、この信号に基づいてグリップ部３６の３次元位置（ｘｍ  、ｙｍ  、ｚｍ  ）の時系列データとグリップ部３６のオイラー角（θｙ  、θｐ  、θｒ  ）の時系列データとを生成するコントローラ２０ｃとを有する。
【００２０】
すなわち、計測システム２０は、図１に示すように、ゴルフスウィングするゴルファの背後に配置固定したトランスミッタ２０ａから３種類の所定の磁場を次々に発生させ、一方、移動および回転するグリップ部３６に固定されたレシーバ２０ｂが、トランスミッタ２０ａによって作られる３種類の磁場内の位置および向きに対応して磁気を感知して合計９つの出力電圧を出力し、この出力電圧からコントローラ２０ｃにおいてデータ処理がなされてレシーバ２０ｂの３次元位置と向き（オイラー角）のデータを得ることができるシステムである。
【００２１】
このような計測システム２０をより詳しく説明すると、図２に示されるように、所定の磁場を形成するトランスミッタ２０ａと、この磁場の強さや方向に応じて３軸方向の出力電圧を発生するレシーバ２０ｂと、コントローラ２０ｃとを有して構成される。
コントローラ２０ｃは、トランスミッタ２０ａに所定の３種類の磁場を順次発生する駆動信号を生成するとともに、レシーバ２０ｂから出力された信号を検出し、検出された信号よりデータ処理を行って、所定の位置、例えばトランスミッタ２０ａの位置を基準位置とし、お互いに直交する３方向を基準方向とする３次元位置座標（ｘｍ  ，ｙｍ  ，ｚｍ  ）と、所定の基準方向、例えばＸ，Ｙ，Ｚ座標軸方向に対するレシーバ２０ｂの向きを表す姿勢角度、すなわちヨー角、ピッチ角およびロール角（以降では、オイラー角（θｙ  ，θｐ  ，θｒ  ）と表す）の時系列データを演算して出力する。
【００２２】
トランスミッタ２０ａおよびレシーバ２０ｂは、図２に示されるように、お互いに直交する３軸方向に各々ループ状に巻かれた３つのコイルによって構成され、トランスミッタ２０ａは、ゴルフスウィングするゴルファの後方に固定配置され、レシーバ２０ｂは、ゴルフクラブ３０のグリップ部３６の端部に固定される。
コントローラ２０ｃは、３種類の磁場を順次発生する駆動信号を生成する駆動回路２０ｄと、レシーバ２０ｂからの出力された信号を検出する検出回路２０ｅと、駆動回路２０ｄおよび検出回路２０ｅの制御を行い、検出回路２０ｅから送られる信号よりレシーバ２０ｂの３次元位置とオイラー角を求める制御ユニット２０ｆによって構成される。トランスミッタ２０ａは駆動回路２０ｄに、レシーバ２０ｂは検出回路２０ｅに、各々接続される。
【００２３】
計測システム２０は、以上のように構成される。なお、グリップ部３６に固定されたレシーバ２０ｂの基準位置に対する３次元位置座標（ｘｍ  ，ｙｍ  ，ｚｍ  ）と基準方向に対するオイラー角（θｙ  ，θｐ  ，θｒ  ）の時系列データは以下のようにして得られる。
図２に示すように、駆動回路２０ｄは、制御ユニット２０ｆの指令信号にしたがって、周波数と位相が常時一定の同一信号を出力し、トランスミッタ２０ａの３軸方向に巻かれた３つのループ状コイルを順次励磁する。各ループ状コイルは、励磁のたびに各々異なる磁場を発生し、この磁場に基づいてレシーバ２０ｂの３軸方向に巻かれた３つのループ状コイルに各々独立な電圧を発生させる。この電圧は、トランスミッタ２０ａの３つのループ状コイルによって励磁される３つの磁場それぞれに応じて、レシーバ２０ｂの３つのループ状コイルに発生する３つの独立した電圧であるため、合計９個（３×３個）の電圧が得られる。
【００２４】
一方、磁場を形成させるトランスミッタ２０ａが所定の位置に固定設置されているので、発生する磁場の強さと方向に関する分布はトランスミッタ２０ａの設置された基準位置および、基準方向に対して既知となる。そこで、この形成された磁場によって生じる９つの電圧を用いることによって、上記基準位置に対するレシーバ２０ｂの３次元位置座標（ｘｍ  ，ｙｍ  ，ｚｍ  ）と上記基準方向に対するオイラー角（θｙ  ，θｐ  ，θｒ  ）の６つの未知数を求めることができる。
コントローラ２０ｃの制御ユニット２０ｆは、検出回路２０ｅから送られてきた９つの電圧を用いて、３次元位置座標（ｘｍ  ，ｙｍ  ，ｚｍ  ）とオイラー角（θｙ  ，θｐ  ，θｒ  ）のデータを演算して求める。
求められた３次元位置座標（ｘｍ  ，ｙｍ  ，ｚｍ  ）とオイラー角（θｙ  ，θｐ  ，θｒ  ）は、データ処理部であるコンピュータ２２に供給される。
このような計測システム２０として、例えば、３ＳＰＡＣＥ    ＦＡＳＴＲＡＫ  （  Ｐｏｌｈｅｍｕｓ社製）を挙げることができる。
【００２５】
コンピュータ２２は、供給された３次元位置座標（ｘｍ  ，ｙｍ  ，ｚｍ  ）とオイラー角（θｙ  ，θｐ  ，θｒ  ）の時系列データから、グリップ部３６の所定の位置を基準とした３次元位置と直交座標系（ＸＹＺ座標系）におけるグリップ部３６の３次元方向における向きについての３次元時系列データを演算して求める部位である。例えば、３次元位置座標（ｘｍ  ，ｙｍ  ，ｚｍ  ）と、直交座標系における方位角と仰角とゴルフクラブシャフト３２の軸周りの回転の３次元時系列データを求める。グリップ部３６の３次元位置とこの直交座標系におけるグリップ部３６の３次元方向の向きの時系列データは、上述した評価装置１０に供給されメモリ１９に記憶される。
さらに、算出されたグリップ部３６の３次元位置と３次元方向の向きからなる３次元時系列データは、設定された所定の方向から見たグリップ部３６の軌道、例えば、ゴルファと正対する正面からみたゴルフスウィング中のグリップ部３６の軌道のデータに変換されて、モニタ２４に供給される。また、３次元時系列データがモニタ２４にグラフとして表示される。
計測システム２０は以上のように構成される。
【００２６】
このような評価装置１０および計測システム２０では、以下に示すゴルフスウィングのシミュレーション方法およびゴルフスウィングの評価方法が実施される。
図３は、ゴルフスウィングのシミュレーション方法およびゴルフスウィングの評価方法の一例の流れを示すフローチャートである。
【００２７】
まず、ゴルファがゴルフクラブを把持して行うゴルフスウィングが計測システム２０を用いて計測される（ステップＳ１０）。
ゴルフスウィングの計測は、レシーバ２０ｂがグリップ部３６に固定されたゴルフクラブをゴルファが把持してゴルフスウィングを行い、この時トランスミッタ２０ａによって形成される磁場をレシーバ２０ｂが感知しながらコントローラ２０ｃに出力電圧を送る。コントローラ２０ｃでは演算により３次元位置座標（ｘｍ  ，ｙｍ  ，ｚｍ  ）とオイラー角（θｙ  ，θｐ  ，θｒ  ）の時系列データが算出され、この時系列データから、コンピュータ２２で、グリップ部３６の所定の位置を基準とした３次元位置と直交座標系におけるグリップ部３６の３次元方向における向きについての３次元時系列データが求められる。求められた３次元時系列データは評価装置１０に供給され、メモリ１９に記憶される。
【００２８】
図４（ａ）〜（ｃ）は、ゴルファＡのゴルフスウィングの際に、アドレスの状態からバックスウィングの状態、トップの状態およびダウンスウィングの状態を経てインパクトの状態に至るゴルフクラブのグリップ部３６の３次元位置座標を、時系列で表したものである。図４（ａ）に示すＸ座標の値は、ゴルフボールを打撃する向きをＸ軸とした座標値であり、図４（ｂ）に示すＹ座標の値は、地面からゴルファの頭に向かう向き（高さ方向）をＹ軸とした座標値であり、図４（ｃ）に示すＺ座標の値は、アドレスしたゴルファの後方から前方に向かう向きをＺ軸とした座標値である。
図４（ａ）〜（ｃ）では、アドレスの状態を０秒とし、この時点から略０．９秒までがバックスウィングの状態となり、略０．９秒でトップの状態となる。この時点から略１．２秒までダウンスウィングの状態となり、略１．２秒でインパクトの状態を迎える。
図５（ａ）〜（ｃ）には、ゴルファＢのゴルフスウィングの計測結果であり、それぞれ、Ｘ座標、Ｙ座標およびＺ座標の時系列データである。図５（ａ）〜（ｃ）においても、アドレスの状態を０秒としている。トップの状態は略１．１５秒、インパクトの状態は略１．４５秒である。
図４（ａ）〜（ｃ）と図５（ａ）〜（ｃ）をそれぞれ対応させて比べると、グリップ部３６の動きが種々異なっている。
このような３次元時系列データ、すなわち、グリップ部３６の所定の位置を基準とした３次元位置座標と、グリップ部３６の３次元方向における向きのデータとが評価装置１０に供給され、メモリ１９に記憶される。
【００２９】
また、ゴルフスウィングの計測とともに、ゴルフクラブモデルの作成が行われる（ステップＳ１２）。
図６（ａ）には、ゴルフクラブ３０が、図６（ｂ）には、作成されるゴルフクラブモデルの一例が示されている。
図６（ｂ）に示すゴルフクラブモデル４０は、ゴルフクラブシャフト３２に対応するゴルフクラブシャフトモデル４２とゴルフクラブヘッド３４に対応するゴルフクラブヘッドモデル４４とグリップ部３６に対応するグリップモデル４６とを有する。
ゴルフクラブシャフトモデル４２は各要素が梁要素のモデルで離散化された有限要素モデルであって、各要素の梁要素のモデルは断面積が一定の真直梁モデルである。ゴルフクラブシャフトモデル４２は、要素１〜１２からなる真直梁モデルでモデル化され、チップ側の先端には、ゴルフクラブヘッドモデル４４が付加されている。ゴルフクラブヘッドモデル４４は、ゴルフクラブヘッド３４の質量をゴルフクラブヘッド３４の重心位置に対応する位置に集中質量を与えた質点モデルである。さらに、ゴルフクラブシャフトモデル４２のバッド側には、剛体要素である要素１３からなるグリップモデル４６が設けられている。
【００３０】
なお、ゴルフクラブシャフトモデル４２における要素分割数は１２分割に限られず、６〜１００分割であればよいが、後述するシミュレーション演算において計算の効率化と計算精度の向上を同時に満足させる点から、１０〜１５分割が好ましく、より好ましくは１２分割であるのがよい。分割数が多いと計算を効率的に行うことはできない一方、分割数が少ないと後述するヘッドスピードを精度良く再現することができない。
【００３１】
ここで、各要素１〜１２の材料定数は、各要素における真直梁モデルにおける曲げ剛性である。ゴルフクラブシャフト３２の曲げ剛性はゴルフクラブシャフトの長手方向に沿って変化するが、この変化に対応するように各真直梁モデルにおける曲げ剛性の値も長手方向に沿って変化させる。
なお、ゴルフクラブモデル４０におけるグリップモデル４６は、図６（ｂ）に示すような単一の要素１３からなるものに制限されず、複数の要素に分割した弾性体要素で構成してもよい。例えば、図６（ｃ）に示すように、各要素が梁要素で構成された要素１３、１４、１５からなるものであってもよい。
【００３２】
次に、シミュレーション演算を行うための境界条件の設定が行われる（ステップＳ１４）。
すなわち、ゴルフスウィングのアドレスの状態からバックスウィングの状態、トップの状態およびダウンスウィングの状態を経てインパクトの状態に至る３次元時系列データをバックスウィング有りの境界条件として設定し、さらに、この３次元時系列データのうち、ゴルフスウィングのトップの状態からダウンスウィングの状態を経てインパクトの状態に至る３次元時系列データの一部分のデータをバックスウィング無しの境界条件として設定する。
具体的には、図４（ａ）〜（ｃ）の例で説明すると、時間０秒〜略１．２秒間の３次元時系列データをバックスウィング有りの境界条件とし、時間略０．９秒〜略１．２秒間の３次元時系列データをバックスウィング無しの境界条件とする。
設定された境界条件はメモリ１９に記憶される。
【００３３】
次に、バックスウィング有り／無しのゴルフスウィングを再現したシミュレーション演算が行われる（ステップＳ１６）。
具体的には、ステップＳ１４で設定されたバックスウィング有りの境界条件とバックスウィング無しの境界条件を、ゴルフクラブモデル４０のグリップモデル４６に付与して、ゴルフクラブモデル４０の動的挙動が演算される。具体的には、運動方程式の時間差分スキームを用いた陽解法により時間経過に沿って動的挙動が算出される。
【００３４】
図７（ａ）は、図４（ａ）〜（ｃ）に示すバックスウィング有りの境界条件をゴルフクラブモデル４０のグリップモデル４６に付与した際のゴルフクラブモデル４０の動的挙動の時間変化を重書きした図である。図７（ａ）に示されるように、ゴルフクラブシャフトモデル４２は、トップの状態およびインパクトの状態で大きく変形している。
図７（ｂ）は、図５（ａ）〜（ｃ）に示すバックスウィング有りの境界条件をゴルフクラブモデル４０のグリップモデル４６に付与した際のゴルフクラブモデル４０の動的挙動の時間変化を重書きした図である。図７（ｂ）に示されるゴルフクラブシャフトモデル４２は、図７（ａ）に示すゴルフクラブシャフトモデル４２に比べてトップの状態およびインパクトの状態における変形が極めて小さい。
このように、ゴルフクラブモデル４０によるゴルフスウィングのシミュレーション演算は、ゴルフスウィングのトップの状態およびインパクトの状態におけるゴルフクラブシャフトのしなり（変形）を再現することができる。
すなわち、ゴルファがアドレスの状態からからバックスウィングの状態を経てトップの状態に至り、この状態からゴルフクラブを振り下ろしてインパクトの状態を迎える際に、ゴルフクラブシャフトのしなりを利用してゴルフスウィングを行っているかを、後述するステップにより判断することができる。
【００３５】
次に、ヘッドスピードおよび、バックスウィング有り／無しの境界条件の差異によるヘッドスピードの差分が算出される（ステップＳ１８）。
例えば、図６（ｂ）に示すゴルフクラブモデル４０の場合、バックスウィング有り／無しのそれぞれの境界条件において、ゴルフクラブヘッドモデル４４におけるゴルフクラブヘッドの対応部分である質点モデルの位置が各時間毎に求められて質点モデルの移動速度が求められる。そして、インパクト時の質点の移動速度、すなわち、ヘッドスピードが算出される。この後、この算出されたバックスウィング有り／無しのそれぞれの境界条件におけるヘッドスピードの差分が求められる。
次に、求められたヘッドスピードの差分の絶対値が所定の値以上、例えば、１．０（ｍ／秒）以上である場合、ゴルフクラブシャフトの撓りを利用したゴルフスウィングであると評価され、それ以外はゴルフクラブシャフトの撓りを利用しないゴルフスウィングであると評価される（ステップＳ２０）。
【００３６】
図８（ａ）および（ｂ）には、図４（ａ）〜（ｃ）および図５（ａ）〜（ｃ）に示したゴルファＡおよびゴルファＢのゴルフスウィング時のグリップ部の動きを表した３次元時系列データを用いて得られた質点モデルの質点の移動速度であるヘッドスピードの変動が示されている。図８（ａ）および（ｂ）に示す曲線Ｌ１  は、バックスウィング有りの境界条件を用いて得られたヘッドスピードを示し、図８（ａ）および（ｂ）に示す曲線Ｌ２  は、バックスウィング無しの境界条件を用いて得られたヘッドスピードを示している。
【００３７】
図８（ａ）および図８（ｂ）からわかるように、ゴルファＡはゴルファＢに対してバックスウィング有りとバックスウィング無しの境界条件の違いによりヘッドスピードが大きく異なり、バックスウィング有りで求めたインパクトの状態におけるヘッドスピードがバックスウィング無しの境界条件で求めたインパクトの状態におけるヘッドスピードに比べて高い結果を示している。この結果は、図７（ａ）に示すトップの状態におけるゴルフクラブシャフトモデルの変形からわかるように、バックスウィングの状態からトップの状態にいたり、ここからダウンスウィングの状態を開始するとき、ゴルフクラブシャフトが大きく撓るようなゴルフスウィングを行うことによるものであるといえる。これに対して、ゴルファＢは、図７（ｂ）に示すトップの状態におけるゴルフクラブシャフトモデルの変形は小さいことからわかるように、トップの状態でゴルフクラブシャフトの撓りを抑えたゴルフスウィングを行って、バックスウィング有りとバックスウィング無しの境界条件の違いによりインパクトの状態のヘッドスピードに差が生じないものといえる。
【００３８】
実際、インパクトの状態におけるヘッドスピードは、バックスウィング有り／無しの境界条件の違いで、図９に示すように異なっている。図９には、ゴルファＡ、Ｂの他にさらにゴルファＣのヘッドスピードの違いも示している。
すなわち、ゴルフスウィングを表した３次元時系列データを、バックスウィング有り／無しの条件でゴルフクラブモデル４０に付与してゴルフスウィングのシミュレーション演算を行うことで、このゴルフスウィングがゴルフクラブシャフトの撓りを利用したゴルフスウィングか否かを評価することができる。
本実施例では、アドレスの状態から始まるバックスウィングをすべて含めてバックスウィング有りの境界条件を設定するものであるが、本発明では、少なくともトップの状態におけるゴルフクラブシャフトモデルの撓りの有無が再現できるようにバックスウィング有りの境界条件を設定すればよく、少なくともトップの状態に至るバックスウィングの一部分を含むように境界条件を設定すればよい。
また、本実施例では、ヘッドスピードをシミュレーション演算結果の特性物理量として算出したが、本発明ではこれに限定されず、例えば、ゴルフクラブシャフトモデルに作用する応力や歪みや各要素の変位等を特性物理量としてもよい。
【００３９】
また、本発明は、ゴルフスウィングを表した３次元時系列データを、バックスウィング有り／無しの条件でゴルフクラブモデル４０に付与してゴルフスウィングのシミュレーション演算を行うことで、ゴルフスウィングの評価を行うが、図１０に示す方法でゴルフスウィングの評価を行ってもよい。
【００４０】
図１０は、本発明のゴルフスウィングの評価方法の他の一例のフローを示すフローチャートである。
図１０に示す実施例では、ステップＳ３０、Ｓ３２、Ｓ３４、Ｓ３６、Ｓ３８およびＳ４０の各ステップを経てゴルフスウィングの評価を行う。
まず、ゴルファがゴルフクラブを把持して行うゴルフスウィングが計測システム２０を用いて計測される（ステップ３０）。
ゴルフスウィングの計測は、図３に示すステップＳ１０と同様の方法で行う計測であり、ゴルフスウィングのアドレスの状態からバックスウィングの状態、トップの状態およびダウンスウィングの状態を経てインパクトの状態に至る３次元時系列データがグリップ部３６の動きとして計測されるため、その説明は省略する。
【００４１】
また、ゴルフスウィングの計測とともに、ゴルフクラブモデルの作成が行われる（ステップＳ３２）。
ゴルフクラブモデルは、図６（ｂ）に示す弾性体ゴルフクラブシャフトを再現したゴルフクラブシャフトモデル４２を備えるゴルフクラブモデル４０と、弾性体のゴルフクラブシャフトモデル４２に用いられる剛性に関する材料定数の値を極めて大きいものとして、ゴルフクラブシャフトが全く変形しない剛体ゴルフクラブシャフトを再現したゴルフクラブシャフトモデルを備えたゴルフクラブモデルとが作成される。
【００４２】
次に、シミュレーション演算を行うための境界条件の設定が行われる（ステップＳ３４）。
すなわち、ステップ３０のゴルフスウィングの計測により得られたゴルフスウィングのアドレスの状態からバックスウィングの状態、トップの状態およびダウンスウィングの状態を経てインパクトの状態に至る３次元時系列データが境界条件として設定される。
【００４３】
次に、ゴルフスウィングのシミュレーション演算が行われる（ステップＳ３６）。
すなわち、ステップ３２のゴルフクラブモデルの作成において作成された２つのゴルフクラブモデルにステップ３４において設定された３次元時系列データが境界条件として付与されて、ステップＳ１６と同様の方法によるシミュレーション演算が行われる。
次に、シミュレーション演算された２つのゴルフクラブモデルにおけるヘッドスピードが算出され、２つのゴルフクラブモデルにおけるヘッドスピードの差分の時系列データが算出される（ステップＳ３８）。
最後に、ゴルフスウィングの評価が行われる（ステップＳ４０）。
ヘッドスピードの差分の時系列データのうち、最大値と最小値との差分が所定値より大きい場合、例えば、１．５（ｍ／秒）以上である場合、ゴルフクラブシャフトの撓りを利用したゴルフスウィングであると評価され、それ以外はゴルフクラブシャフトの撓りを利用しないゴルフスウィングであると評価される。
【００４４】
図１１は、一例として、図９に示したゴルファＡ，ＢおよびＣのヘッドスピードの差分の時系列データを示している。
ゴルファＡはゴルフクラブシャフトの撓りを利用したゴルフスウィングであるため、剛体ゴルフクラブシャフトを再現したゴルフクラブシャフトモデルを用いてシミュレーション演算して得られたヘッドスピードと、弾性体ゴルフクラブシャフトを再現したゴルフクラブシャフトモデルを用いてシミュレーション演算して得られたヘッドスピードとの差分における最大値と最小値との差分がゴルファＢやＣ、特にゴルフクラブシャフトの撓りを利用しないゴルファＢに比べて大きいことがわかる。ゴルファＡおよびＣのゴルフスウィングは、図１１に示す最大値および最小値の差分が１．５（ｍ／秒）以上であるためゴルフクラブシャフトの撓りを利用したゴルフスウィングであると評価され、ゴルファＢのゴルフスウィングは、ゴルフクラブシャフトの撓りを利用しないゴルフスウィングであると評価される。
【００４５】
このように、本発明のシミュレーション演算方法では、ゴルフスウィングのうち、アドレスの状態から開始するバックスウィングの状態を少なくとも含み、トップの状態およびダウンスウィングの状態を経てインパクトの状態に至るゴルフクラブのグリップ部の動きをグリップ部の位置と向きによって表した時系列情報を、ゴルフクラブモデルのグリップ部に対応する部分に境界条件として与えるので、トップの状態からダウンスウィングを開始する切り返しのタイミングが、ゴルフクラブシャフトの撓りに合わせて行うかものであるか、否かを評価することができる。したがって、ゴルフクラブシャフトの撓りを利用してゴルフボールを打撃するゴルフスウィングか否かを評価することができる。さらに、客観的に算出された評価結果をゴルファに提供することで、自分のゴルフスウィングに適した硬さのゴルフクラブシャフトを選択することができる一方、トップの状態からダウンスウィングを開始する切り返しのタイミングを修正し、ゴルフスウィングの向上に役立てることもできる。
【００４６】
以上、本発明のゴルフスウィングのシミュレーション方法およびゴルフスウィングの評価方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
【００４７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明は、ゴルフスウィング時のゴルフクラブシャフトの変形を再現することができ、特に、計測したゴルフスウィングを用いて、ゴルフクラブシャフトの撓りを利用したゴルフスウィングであるか否かを客観的かつ的確に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のゴルフスウィングのシミュレーション方法およびゴルフスウィングの評価方法を実施する、評価装置および計測システムの概略構成図である。
【図２】図１に示す計測システムの主要部の構成を示す構成図である。
【図３】本発明のゴルフスウィングのシミュレーション方法およびゴルフスウィングの評価方法の一例の流れを示すフローチャートである。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の計測システムで得られる３次元時系列データの一部分の一例を示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の計測システムで得られる３次元時系列データの一部分の他の例を示す図である。
【図６】（ａ）は、ゴルフクラブの一例を示す図であり、（ｂ）および（ｃ）は、本発明のゴルフスウィングのシミュレーション方法およびゴルフスウィングの評価方法で用いられるゴルフクラブモデルの一例を説明する図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、本発明のゴルフスウィングのシミュレーション方法およびゴルフスウィングの評価方法で算出されるゴルフクラブモデルの動的挙動の結果の一例を示す図である。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、本発明のゴルフスウィングのシミュレーション方法およびゴルフスウィングの評価方法で算出されるヘッドスピードの変動の一例を示す図である。
【図９】本発明のゴルフスウィングのシミュレーション方法およびゴルフスウィングの評価方法で算出される境界条件の違いによるヘッドスピードの違いを示す図である。
【図１０】本発明のゴルフスウィングのシミュレーション方法およびゴルフスウィングの評価方法の他の例の流れを示すフローチャートである。
【図１１】本発明のゴルフスウィングのシミュレーション方法およびゴルフスウィングの評価方法で算出されるヘッドスピードの差分の時系列データの一例を示す図である。
【符号の説明】
１０  評価装置
１２  モデル作成部
１４  シミュレーション演算部
１６  ゴルフスウィング評価部
１８  ＣＰＵ
１９  メモリ
２０  計測システム
２０ａ  トランスミッタ
２０ｂ  レシーバ
２０ｃ  コントローラ
２０ｄ  駆動回路
２０ｅ  検出回路
２０ｆ  制御ユニット
２２  コンピュータ
２４  モニタ
３０  ゴルフクラブ
３２  ゴルフクラブシャフト
３４  ゴルフクラブヘッド
３６  グリップ部
４０  ゴルフクラブモデル
４２  ゴルフクラブシャフトモデル
４４  ゴルフクラブヘッドモデル
４６  グリップモデル
【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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