(57)【要約】      （修正有）【課題】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事が可能な音声教習装置の提供。【解決手段】音声教習装置３は、ユーザにガイド音声を放音するイヤホンなどの放音部２Ｒ、２Ｌと、放音部などに内蔵しゴルフスイングなどのユーザの所定の姿勢または動作を検出するモーションセンサと、所定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と、所定の姿勢または動作中にモーションセンサの検出内容とリファレンスとを比較し、比較結果に基づいてガイド音声の態様（例えば、うなり、音量、左右バランスおよび定位など）をリアルタイムに制御するガイド音生成部と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザにガイド音声を放音する放音部と、
前記ユーザの所定の姿勢または動作を検出するセンサと、
前記所定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と、
前記所定の姿勢または動作中に、前記センサの検出内容と前記リファレンスとを比較し、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、前記比較結果に基づいて前記ガイド音に付加するうなりの態様を制御する請求項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、前記比較結果に基づいて、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４】
前記放音部は、前記ユーザの耳に装着されるイヤホンであり、
前記センサは、前記イヤホンに内蔵されている
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の音声教習装置。
【請求項５】
前記所定の姿勢または動作は、ゴルフクラブのスイングであり、
前記センサは、前記ゴルフクラブに設けられている
請求項１乃至請求項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、ユーザにガイド音声を放音する放音部と、ユーザの所定の姿勢または動作を検出するセンサと、所定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と、所定の姿勢または動作中にモーションンサの検出内容とリファレンスとを比較し、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ガイド音生成部と、を備えている。
【０００８】
ガイド音生成部は、比較結果に基づいて、ガイド音声の、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の態様を制御すればよい。
【０００９】
放音部としてイヤホンを設け、このイヤホンにセンサを内蔵してもよい。また、所定の姿勢または動作がゴルフクラブのスイングの場合、ゴルフクラブにセンサを設けてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
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】
【００１１】
【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】音声教習装置のガイド音生成ルールを示す図である。
【図５】音声教習装置のガイド音発生手順を示すフローチャートである。
【図６】音声教習装置の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】
【００１２】
図面を参照して本発明の実施形態である音声教習装置１について説明する。音声教習装置１は、１つ以上のモーションセンサによってユーザＰのゴルフクラブＣのスイングをリアルタイムに解析し、そのスイングとリファレンスとの差をユーザＰに音声（ガイド音声）で知らせる。ユーザＰは、ガイド音を聴きながらスイング修正することで好ましいスイングをすることができる。
【００１３】
図１は、音声教習装置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。
【００１４】
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イヤホン２（２Ｌ，２Ｒ）、胸ポケットに収められる本体３、および、ゴルフクラブＣのグリップ付近に取り付けられるクラブモジュール４を有している。イヤホン２と本体３とはケーブルで接続され、本体３とクラブモジュール４とはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）で通信する。左右のイヤホン２Ｌ，２Ｒには、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。ガイド音は本体３から送られてくる。モーションセンサ１５Ｌ、１５Ｒの検出値はケーブルを介して本体３に送信される。
【００１５】
クラブモジュール４は、モーションセンサ（クラブセンサ）２０、および、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信部２１を有している。クラブセンサ２０としては、左右耳センサ１５Ｌ、１５Ｒと同様に、９軸のＭＥＭＳセンサが適用可能である。クラブセンサ２０の検出値は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信部２１を介して本体３に送信される。
【００１６】
本体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。本体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、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信部１６、メモリ１２、および、音源１１が接続されている。
【００１７】
制御部１０は、左耳センサ１５Ｌ、右耳センサ１５Ｒ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信部１６から入力される検出値に基いてユーザＰおよびゴルフクラブＣの動きを解析し、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が本体３に設けられているが、イヤホン２Ｌ，２Ｒに設けられてもよい。
【００１８】
図３は、ユーザＰがゴルフクラブＣをスイングするときの姿勢の推移とゴルフクラブＣのスイング速度（ヘッドスピード）の遷移を示す図である。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、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。なお、ゴルフクラブＣのヘッドスピードは、９軸のクラブセンサ２０の検出値を合成して一次元の値として求めればよい。
【００１９】
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。スイング開始当初はクラブヘッドは逆方向に移動するが、その後はその反動を利用してスイング方向に加速し、インパクトの瞬間に最大速度となる。その後減速してフォロースルーの最後（Ｆ）で停止する。
【００２０】
図４（Ａ）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の姿勢の変化とコルフクラブＣの動きを解析する。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の頭部の左右の移動と旋回を検出する。また、クラブセンサ２０の検出値に基づいてスイングの軌道、スイング速度（ヘッドスピード）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を推定することが可能である。
【００２１】
解析の対象であるユーザＰの頭部の左右の移動、頭部の旋回、スイングの軌道、および、スイング速度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。
【００２２】
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。
【００２３】
制御部１０は、検出されたアドレスの姿勢、バックスイングの姿勢、トップの姿勢と解析されたスイング軌道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
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し、ずれが少なくなるにつれてうなりを小さくしてもよい。リファレンスに対するスイング軌道のずれがガイド音声のうなりに反映されるため、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軌道を修正すればよい。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。
【００２４】
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。また、うなり周波数とうなりの深さをそれぞれ異なる解析要素（たとえばスイングスピードと旋回角度など）に対応させてもよい。また、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。
【００２５】
また、制御部１０は、解析されたスイング速度がリファレンスよりも遅い場合、そのずれに応じてガイド音の音量を大きく制御する。ガイド音の音量制御は図４（Ｂ）に示す態様で行えばよい。すなわち、スイング速度がリファレンスよりも速い場合には、音量を変化させない。一方、スイング速度がリファレンスよりも遅い場合には、リファレンスとの差に応じて音量を大きくする。ユーザＰはガイド音の音量が大きくなった場合にはスイングが遅れているとしてスイングを加速すればよい。
【００２６】
制御部１０は、解析された頭部の左右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右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左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。
【００２７】
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。
【００２８】
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、スイングを修正することができる。
【００２９】
図５は、制御部１０の動作解析・ガイド音制御処理のフローチャートである。この処理は、スイング解析処理、姿勢解析処理、ガイド音制御処理からなる。制御部１０は、これらの処理を１０ミリ秒ごとに繰り返して実行する。スイング解析処理において、制御部１０は、クラブセンサ２０の検出値を取得し（Ｓ１０）、検出値に基づいてスイング軌道を解析する（Ｓ１１）。さらにスイング軌道に基づいてスイング速度（ヘッドスピード）を推定する（Ｓ１２）。そして制御部１０は、スイング軌道をリファレンスと比較し、そのずれに応じてうなり量を決定する（Ｓ１３）。制御部１０は、スイング速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音量を決定する（Ｓ１４）。
【００３０】
姿勢解析処理において、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左右の動きおよび旋回を解析する（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。
【００３１】
図６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、２０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。
【００３２】
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。
【００３３】
なお、上記実施形態では、ユーザＰの両耳とゴルフクラブＣにモーションセンサを設けたが、センサの位置や数はこれに限定されない。設けられたセンサの位置や数に応じて、検出値の解析を行い、スイングや姿勢の変化を割り出せばよい。たとえば、ゴルフクラブＣにセンサを設けず、ユーザＰの両耳のみにモーションセンサを設けてもよい。この場合、ユーザの頭部の動きに基づいてゴルフスイングを解析すればよい。
【００３４】
また、ユーザＰの身体やゴルフクラブＣなどのユーザＰが所持するものにセンサを装着せず、外部から（たとえばビデオカメラのようなもので）ユーザを観察し、この観察内容に基づいてユーザＰの動作を解析してもよい。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。。
【符号の説明】
【００３８】
１  音声教習装置
２（２Ｌ、２Ｒ）  イヤホン
１５Ｌ，１５Ｒ，２０  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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