(57)【要約】【課題】ゴルフスイングなどの所定の動作をユーザの耳から検出し、その動作中にリアルタイムに教習する音声教習装置を提供する。【解決手段】音声教習装置は、ユーザの外耳道付近に装着される装着部、および、ガイド音発生部を備えている。装着部は、ユーザにガイド音声を放音する放音部、および、ユーザの姿勢または動作を検出するセンサを有している。ガイド音発生部は、検出されたユーザの姿勢または動作に基づいてリアルタイムに決定されたガイド音声を生成する。ガイド音生成部は、たとえば、検出されたユーザの姿勢または動作をリファレンスと比較し、その比較結果をガイド音のうなり、音量などで表現する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの外耳道付近に装着される装着部であって、前記ユーザにガイド音声を放音する放音部、および、前記ユーザの姿勢または動作を検出するセンサを有するものと、
前記検出されたユーザの姿勢または動作に基づいてリアルタイムに決定された前記ガイド音声を生成するガイド音生成部と、
を備えた音声教習装置。
【請求項２】
前記ガイド音生成部は、前記検出されたユーザの姿勢または動作に基づいて、前記ガイド音のうなり、音量、左右バランスおよび定位のうち少なくとも一つを制御する請求項１に記載の音声教習装置。
【請求項３】
前記ガイド音生成部は、ガイド音声としてパルス音を生成し、前記検出されたユーザの姿勢または動作に基づいて前記パルス音の間隔および／または音量を制御する請求項１に記載の音声教習装置。
【請求項４】
前記ユーザの姿勢または動作のリファレンスを記憶するリファレンスメモリをさらに備え、
前記ガイド音生成部は、前記検出されたユーザの姿勢または動作を前記リファレンスと比較し、比較結果に基づいて前記ガイド音声の態様をリアルタイムに制御する請求項１乃至３のいずれかに記載の音声教習装置。
【請求項５】
楽音を発生する楽音発生部と、
前記ガイド音生成部によって生成されたガイド音声、および、前記楽音発生部によって発生された楽音を、ミキシングして前記放音部に向けて出力するミキサと、
をさらに備えた請求項１乃至４のいずれかに記載の音声教習装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ユーザの所定の動作中にリアルタイムに音声を用いてその動作を教習する音声教習装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ユーザの所定の動作、たとえばゴルフスイングを解析および評価する装置が実用化されている（たとえば、特許文献１，特許文献２など）。これらの装置は、ユーザのスイングを解析し、スイング後に軌道や速度を表示してユーザに知らせるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０２５７３７号公報
【０００４】
【特許文献２】特開２０１２−２５４２０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の装置は、スイングの良否、たとえばスイング軌道のずれなどをスイング中にリアルタイムにユーザに知らせるものではなかった。また仮に、スイング中にリアルタイムに軌道ずれなどを表示するものがあったとしても、ユーザがスイング中にその表示を見ることは不可能であった。
【０００６】
この発明の目的は、ゴルフスイングなどの所定の動作を、その動作中にリアルタイムに教習する（表示を見ずに良否の度合を判断する）ことができる音声教習装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の音声教習装置は、ユーザの外耳道付近に装着される装着部、および、ガイド音発生部を備えている。装着部は、ユーザにガイド音声を放音する放音部、および、ユーザの姿勢または動作を検出するセンサを有している。ガイド音発生部は、検出されたユーザの姿勢または動作に基づいてリアルタイムに決定されたガイド音声を生成する。
【０００８】
ガイド音生成部は、検出されたユーザの姿勢または動作に基づいて、ガイド音のうなり、音量、左右バランスおよび定位のうち少なくとも一つを制御するものであってよい。
【０００９】
ガイド音生成部は、ガイド音声としてパルス音を生成し、検出されたユーザの姿勢または動作に基づいてパルス音の間隔および／または音量を制御するものであってもよい。
【００１０】
ユーザの姿勢または動作のリファレンスを記憶するリファレンスメモリをさらに備え、ガイド音生成部が、検出されたユーザの姿勢または動作をリファレンスと比較し、比較結果に基づいてガイド音声の態様をリアルタイムに制御するものであってもよい。
【００１１】
本発明の音声教習装置は、上記構成に加えて、楽音を発生する楽音発生部と、ガイド音生成部によって生成されたガイド音声および楽音発生部によって発生された楽音をミキシングして放音部に向けて出力するミキサと、をさらに備えていてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、ゴルフスイングなどの所定の動作を、音声を用いて、その動作中にリアルタイムに教習することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施形態である音声教習装置（音声インストラクター）の使用形態を示す図である。
【図２】音声教習装置のブロック図である。
【図３】ユーザのスイングとヘッドスピードの変化の例を示す図である。
【図４】ユーザのスイングとヘッドスピードの変化の例を示す図である。
【図５】音声教習装置のガイド音生成ルールを示す図である。
【図６】音声教習装置のガイド音発生手順およびリファレンス更新手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、音声教習装置１の使用形態を示す図である。図２は、音声教習装置１のブロック図である。音声教習装置１は、ユーザの耳に装着される装着部２を有し、この装着部２に小型スピーカ１４およびモーションセンサ１５を内蔵している。モーションセンサ１５は、ユーザＰの動作、頭部の動作を検出する。例えば、ゴルフクラブＣのスイング動作中の頭部の動作を検出する。音声教習装置１は、両耳の装着部２Ｌ，２Ｒに設けられたモーションセンサ１５Ｌ、１５ＲによってユーザＰの頭部の動作を検出し、制御部１０において、その動作とリファレンスとの差を小型スピーカ１４Ｌ、１４Ｒを介してユーザＰに音声（ガイド音声）で知らせる。これにより、ユーザＰは、スイング動作をしながらガイド音声を聴くことでリアルタイムにスイングを修正することができる。
【００１５】
図１において、ユーザＰは、音声教習装置１を装着し、ゴルフクラブＣを持ってアドレスの姿勢をとっている。音声教習装置１は、ユーザの両耳に装着される装着部２（２Ｌ，２Ｒ）、および、左右の装着部２Ｌ，２Ｒをつなぐケーブルの中間付近に設けられたコントロールボックス３を有している。左右の装着部２Ｌ，２Ｒには、上述したように、ユーザの外耳に音を放音する小型スピーカ１４Ｌ、１４Ｒ、および、揺動を検出するモーションセンサ１５Ｌ、１５Ｒが内蔵されている。モーションセンサ１５Ｌ、１５Ｒとしては、９軸のＭＥＭＳセンサが適用可能である。なお、モーションセンサ１５Ｌ、１５Ｒを左耳センサ１５Ｌ、右耳センサ１５Ｒとも呼ぶ。小型スピーカ１４Ｌ、１４Ｒからは、リアルタイムにゴルフスイングを指導するガイド音が放音される。左装着部２Ｌとコントロールボックス３、および、右装着部２Ｒとコントロールボックス３は、それぞれステレオケーブルで接続されている。コントロールボックス３は、左右装着部２Ｌ，２ＲへユーザＰに聴かせる音声（ガイド音）を送信し、左右装着部２Ｌ，２Ｒに設けられたモーションセンサ１５Ｌ，１５Ｒから検出値を取得する。
【００１６】
コントロールボックス３には、小型コンピュータである制御部１０が内蔵されている。制御部１０には、左耳センサ１５Ｌ、右耳センサ１５Ｒ、メモリ１２、および、音源１１が接続されている。なお、コントロールボックス３は、音声教習装置１専用のものであってもよいが、多機能携帯電話機（スマートフォン）とアプリケーションプログラムとで実現されてもよい。この場合、装着部２と多機能電話機とはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）で通信してもよい。
【００１７】
制御部１０は、左耳センサ１５Ｌ、右耳センサ１５Ｒから入力される検出値に基いてユーザＰの動きを推測・解析し、その解析結果とリファレンスとの差に基づいて、音源１１に生成させるガイド音の態様を決定する。ガイド音の態様とは、ガイド音に付加されるうなり、音量、左右バランス、定位などである。なお、リファレンスはメモリ１２に記憶されている。このガイド音の態様の決定処理は、たとえば１０ミリ秒毎に行われ、音源１１に対してガイド音の制御情報として出力される。ガイド音態様の決定の詳細は後述する（図４参照）。音源（サウンド・ジェネレータ）１１は、制御部１０から入力された制御情報に基づいてガイド音を生成し、態様を変更制御する。ガイド音は左右のアンプ（ドライバ）１３Ｌ，１３Ｒで増幅され、小型スピーカ１４Ｌ，１４Ｒから放音される。なお、図１ではアンプ１３Ｌ，１３Ｒがコントロールボックス３に設けられているが、装着部２Ｌ，２Ｒに設けられてもよい。
【００１８】
図３、図４は、ユーザＰがゴルフクラブＣをスイングしたときの姿勢の推移と頭部の向きの遷移を示す図である。図３はユーザＰが好ましいスイングをしたときの例を示しており、図４はユーザＰが好ましくないスイングをした場合の例を示している。ここで頭部の移動方向は図面右方向（打球方向）が前、その逆方向が後である。
【００１９】
図３の好ましい例において、ユーザＰがゴルフクラブＣをスイングして打球するとき、ユーザＰは、まずアドレス姿勢をとり（Ａ）、この姿勢からバックスイング行って（Ｂ）、トップ姿勢を作る（Ｃ）。この過程で、モーションセンサ１５の検出値から頭部は、小さい角度だけ右に旋回し、頭部の前後位置はほとんど変化ていないのがわかる。。ゴルフクラブＣはスイング方向とは逆の方向にゆっくり移動（旋回）している。ユーザＰは、トップの姿勢（Ｃ）からスイングを開始し（Ｄ）、加速しながらインパクト（Ｅ）を経てフォロースルー（Ｆ）でスイングを終了する。スイングの開始時に、頭部は前に移動且つ右に旋回し、スイングにともなって、前移動、右旋回が解消されて（逆方向に移動・旋回して）ゆく。そして、インパクトの瞬間に、頭部は、正面を向き（旋回角度＝０）、大きく後ろに移動している。こののち、フォロースルーとともに、頭部は、左（打球方向）に大きく旋回し、後ろ移動が解消されて若干の前移動となる。
【００２０】
図４の好ましくない例において、ユーザＰがゴルフクラブＣをスイングして打球するとき、ユーザＰは、まずアドレス姿勢をとり（Ａ）、この姿勢からバックスイング行って（Ｂ）、トップ姿勢を作る（Ｃ）。ここまでの過程は、図３の好ましい例とほぼ同様である。ユーザＰは、トップの姿勢（Ｃ）からスイングを開始し（Ｄ）、加速しながらインパクト（Ｅ）を経てフォロースルー（Ｆ）でスイングを終了するが、スイングの開始時から頭部は前に移動するとともに、左に旋回し始める。インパクトの瞬間でも、頭部は、前に移動したままで左（打球方向）に旋回している。そして、その姿勢のままフォロースルーとなる。
【００２１】
図５は、音声教習装置１がユーザＰに対して放音するガイド音の態様を制御するルールを説明する図である。この実施形態の音声教習装置１は、ユーザＰの頭部の動作を検出し、全身の動作を推測・解析する。具体的には、左右耳センサ１５Ｌ，Ｒの検出値に基づいてユーザＰの頭部の前後の移動と旋回を検出する。ユーザＰの頭部の動きは、ユーザＰの姿勢を表しており、頭部の動きに基づいて、ボールの方向を向いているか、体が開いていないかなどの全身の動きを推定することが可能である。
【００２２】
解析の対象であるユーザＰの頭部の前後の移動、および、頭部の旋回のお手本データであるリファレンスは、メモリ１２に記憶されており、ユーザＰのスイングに同期して読み出され、解析内容と比較される。リファレンスは、理想的な（先生の）スイングを記録したデータであってもよく、自分の過去の（よいフォームの）データであってもよい。
【００２３】
音源１１は、ガイド音として所定周波数（たとえば４４０ヘルツ）の音声を生成する。正弦波でもよいが、倍音を含み定位がわかりやすいノコギリ波を用いてもよい。
【００２４】
制御部１０は、アドレスの姿勢、バックスイングの姿勢、トップの姿勢において検出された頭部の旋回角度および移動量をリファレンスと比較し、そのずれに応じた量のうなりをガイド音に生じさせる。うなりは、２つの音声の減算波形であり、２つの音声の周波数差に相当する周波数を有する。具体的には、ガイド音に対して、うなりに相当する低周波信号波形で振幅変調（ＡＭ）すればよい。ずれが大きいほどうなりの回数を多くし、ずれが少なくなるにつれてうなりの回数を少なくすればよい。たとえば、以下の式を用いてうなり回数（うなり周波数）を決定することもできる。
うなり回数＝  係数×（１−（解析値／リファレンス値））×ガイド音声周波数
【００２５】
また、振幅変調の深さを調整してもよい。すなわち、ずれが大きいほどうなりを大きく（変調を深く）し、ずれが少なくなるにつれてうなりを小さく（変調を小さく）してもよい。リファレンスに対する頭部の旋回角度および移動量のずれがガイド音声のうなりの回数に反映されるため、ユーザＰはガイド音声を聴きながらうなりが無くなるようにスイングの姿勢を修正すればよい。うなりの回数は通常の楽器のチューニングのように１０Ｈｚ前後になるよう、係数が調整されている。また、所定回数のうなりが生じるように、周波数を制御したガイド１音とガイド２音を生成し、同時に鳴らすようにしてもよい。
【００２６】
上記のように、うなりの大小は、うなり周波数の高低およびうなりの深さ（変調度）の大小の両方または一方を含む。この実施形態では、うなり回数とうなりの深さをそれぞれ前後移動量のずれおよび旋回角度のずれに対応させている。うなりは、ガイド音を振幅変調して生じさせてもよいが、一方の耳に基本のガイド音（４４０ヘルツ）を放音し、他方の耳にスイング軌道のずれに合わせて周波数を上下させたスイング解析音（４４０±ｂヘルツ）の音を放音し、ユーザＰの聴覚においてうなりを生じさせるようにしてもよい。
【００２７】
以上は、頭部の旋回角度と移動量のリファレンスとのずれをガイド音のうなりでユーザＰに知らせる例について説明したが、うなりに代えて、または、うなりに加えて、音量バランスや定位を用いて上記ずれをユーザＰに知らせてもよい。以下その例を説明する。
【００２８】
制御部１０は、解析された頭部の前後位置をリファレンスと比較し、ずれている場合には左右の音量バランスを変化させてユーザＰにずれを知らせる。すなわち、頭部がリファレンスよりも後ろにずれている場合には、左の音を大きくして左方向の注意を喚起する。頭部がリファレンスよりも前にずれている場合には、右の音を大きくして右方向の注意を喚起する。これにより、ユーザＰに頭部の位置がずれていることを知らせるとともに、戻すべき方向へ注意を喚起するため、ユーザＰは反射的に頭部位置を修正することが可能になる。なお、音の種類によっては小さくなったほうが注意を喚起できる可能性があるため、その場合には頭部のずれ方向と音量バランスの大小の方向を上記と逆にしてもよい。
【００２９】
制御部１０は、解析された頭部の旋回をリファレンスと比較し、ずれている場合にはガイド音の定位を変化させる。ガイド音は、通常は頭頂または顔の前面に定位されている。ユーザＰの頭部が、リファレンスよりも右に旋回している場合には、ガイド音を左後ろに定位させる。これにより、左後ろに関心が生じ、余分な右旋回を止める（元に戻す）ことができる。逆に、頭部がリファレンスよりも左に旋回している場合には、ガイド音を右後ろに定位させる。これにより、右後ろにユーザＰの関心が生じ、余分な左旋回を止めることができる。
【００３０】
以上のモーションセンサの検出値（動作）の解析およびガイド音の態様制御処理は、短時間（たとえば１０ミリ秒）間隔で実行され、音源１１が生成するガイド音の態様がリアルタイムに制御される。ユーザＰはゴルフクラブＣをスイングしながら、種々の態様に制御されたガイド音を聴くことでアドレスの位置や、バックスイングの姿勢、スイング中の姿勢などを修正することができる。
【００３１】
図６（Ａ）は、制御部１０のスイングガイド処理のフローチャートである。制御部１０は、この処理を１０ミリ秒ごとに繰り返して実行する。制御部１０は、左右耳センサ１５Ｌ，Ｒの検出値を取得し（Ｓ２０）、検出値に基づいて頭部の前後の動きおよび左右の旋回を解析する（Ｓ２１）。そして制御部１０は、頭部の左右の移動をリファレンスと比較し、そのずれに応じてガイド音のうなり回数および左右の音量バランスを決定する（Ｓ２３）。制御部１０は、頭部の旋回角度をリファレンスと比較し、そのずれに基づいてガイド音のうなり深さおよび定位位置を決定する（Ｓ１４）。そして、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ２３およびＳ２４で決定された態様でガイド音を生成するように音源１１に指示する。
【００３２】
図６（Ｂ）は、リファレンスの更新手順の一例を示すフローチャートである。この例では、過去のスイングの記録をリファレンスとして登録する手順を示している。メモリ１２は複数回のスイング解析データを記憶する領域を有しており、ユーザＰのスイング毎に、モーションセンサ１５Ｌ，Ｒの検出値を解析し（Ｓ３０）、そのスイングの解析データを記憶する（Ｓ３１）。なお、Ｓ３０のスイングは既に登録されているリファレンスを用いた練習スイングであってよい。１回または複数回スイングしたのち、良いスイングがあったと判断したユーザＰは、音声教習装置１に対して所定のリファレンス更新操作を行う。リファレンス更新操作が行われると（Ｓ３２でＹＥＳ）、制御部１０は、処理をＳ３３の履歴選択処理に進める。Ｓ３３では、制御部１０はユーザＰによる履歴の選択を受け付ける。メモリ１２が過去複数回分の解析データを記憶可能な場合、ユーザＰはそのなかからよかったと思われるものを選択する。そして、制御部１０は選択された解析データをリファレンス記憶エリアに転記して（Ｓ３４）、スイングによるモーションセンサの検出値を受け付ける通常処理にもどる。
【００３３】
なお、メモリ１２が過去１回分の解析データを記憶し、リファレンス更新操作が行われると、制御部１０は記憶していた解析データを自動的にリファレンスとして登録するようにしてもよい。また、メモリ１２に複数回の解析データを記憶し、その平均値をリファレンスとしてもよい。
【００３４】
また、解析の対象は、アドレスの位置、バックスイングの姿勢、スイング軌道、スイング速度、頭部の左右移動および頭部の旋回に限定されない。これらの一部、または、ユーザＰの動作に係る他の要素を解析してもよい。
【００３５】
また、解析結果とリファレンスとのずれをリアルタイムに告知するためのガイド音の変化態様も上記に限定されない。また、ガイド音に代えて、または、ガイド音とともに、ガイド文言を生成且つ放音してもよい。ガイド文言は、たとえば「視線はボールのまま！」や「上体を突っ込まない！」などがある。
【００３６】
上記の実施形態は、ゴルフクラブＣのスイングを解析且つ指導する例について説明したが、本発明はゴルフスイング以外にも適用可能である。たとえば、野球のバットスイング、テニスのラケットのスイング、また、解析対象はスイングに限定されず、舞踊等、お手本の姿勢・動作と解析対象の姿勢・動作が比較できるものなら何でもよい。また、放音部の伝達媒体は空気の振動に限定されず、人間の聴覚器官に振動を伝えるものであれば何でも良い。
【符号の説明】
【００３７】
１  音声教習装置
２（２Ｌ、２Ｒ）  装着部
１５Ｌ，１５Ｒ  モーションセンサ
【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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