JP3624761B2

JP3624761B2 - スウィング測定方法およびゴルフスウィング解析方法

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Publication number: JP3624761B2
Application number: JP29664399A
Authority: JP
Inventors: 昌彦宮本; 宏三枝
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1999-10-19
Filing date: 1999-10-19
Publication date: 2005-03-02
Anticipated expiration: 2019-10-19
Also published as: US6793585B1; JP2001112903A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴルフクラブや野球のバット等のグリップ部を備える打撃用具を、このクリップ部を握ってスウィングする際のスウィングの挙動を測定するスウィング測定方法であって、スウィングの挙動を打撃用具の撓みの影響を受けることなく直接かつ容易に測定することができるスウィング測定方法、特にゴルファーのゴルフスウィングの挙動をゴルフシャフトにより撓みの影響を受けることなく直接かつ容易に測定し、得られたスウィング測定データから簡易かつ有効なモデルでゴルフスウィングの挙動を解析することができるゴルフのスウィング測定方法および解析方法の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ボールの飛びの方向を正確にかつ飛距離を長くするために、種々のゴルフクラブが製造され、例えば、ゴルフクラブのシャフト長さやクラブ重量やシャフト硬さ等の静的な特性を考慮して製造されてきた。一方、ゴルフのスウィングフォームは、打たれたボールの飛びの方向を正確にかつ飛距離を長くするための重要な要素であることが知られており、種々のゴルフクラブの中から自分のゴルフスイングに適したゴルフクラブを見出すことが従来よりゴルファーにとって重要な関心事であった。そのため、自分のゴルフスイングに適したゴルフクラブを見出すために、自分のゴルフスイングの特徴を直接かつ客観的に知り、それに応じて種々のゴルフクラブの中から選択することが望まれてきた。
【０００３】
特開平１０−２４４０２３号公報では、ゴルフクラブのシャフト上の打撃方向に面する位置とこの打撃方向に直角なアドレス方向に面する位置とに歪みゲージを取り付け、スウィング中の歪みゲージの出力からスウィング中のシャフトの変形状態を測定してゴルフスウィングの特徴を類型化し、これに応じて種々のゴルフクラブの中から自分のスウィングに適したゴルフクラブを選択する方法およびそれに伴う装置等を提案している。
【０００４】
一方、特開平６−２１００２７号公報では、ビデオカメラでスウィング中の肩、肘や手首等の位置や回転角のいずれか１つ以上のデータを得、これに基づいてゴルファーのモデルをはり要素やトラス要素や有限要素法等による立体要素で得、さらに設計対象の変更可能なゴルフクラブのモデルを有限要素法等による立体要素で得て、スウィングのシミュレーションを行い、ゴルフクラブの設計を可能とするゴルフクラブの設計方法を提案している。これを用いることで自分のスウィングに適したゴルフクラブの選択も可能であるとされている。
さらに、実用新案登録第３０５０４４８号公報では、複数台のビデオカメラを用いてスウィングフォームを３次元的に撮影し、スウィングフォームの良否を判断可能とする装置を提案し、自分のゴルフスイングの特徴をある程度知ることができるとされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ゴルフクラブのシャフト上に歪みゲージを取り付け、スウィング中のシャフトの変形状態を測定する方法は、実際のスウィングを直接測定しておらず、シャフトの変形状態を知ることによって、従来より類型化されていたスウィングフォームとシャフトの変形状態とを対応付けて、シャフトの変形状態からスウィングフォームを推測しているに過ぎない。また、得られた時系列データもシャフトの歪みで表されているに過ぎないため、スウィングしたゴルファーが視覚的に理解することはできない。
【０００６】
また、複数台のビデオカメラを用いてスウィングフォームを３次元的に撮影してスウィングフォームの良否を判断する方法は、スウィングフォームを視覚的に直接見ることができるので、スウィングフォームの良否や特徴を容易に理解できるものの、スウィング中死角が生じないように複数台のビデオカメラをセットするのは容易ではない。また、複数台のビデオカメラの同期を取る必要があるためセッティングが容易ではなく、また、死角が生じないように適切にビデオカメラをセットしたとしても、スウィング中のゴルフクラブのヘッド、グリップ部や肘や腕の動きを時系列的に取得したデータは、解像度が制約され解像度の精度が低い。特に、グリップ部の手首の返し等による回転角のデータはその測定が困難であり、その精度もさらに低くなるといった問題があった。また、複数台のビデオカメラを用いて画像を得るため、データ量が膨大になり、データ処理も煩雑化するといった問題があった。
また、ゴルフクラブの挙動を規定するために、ゴルファーを、はり要素やトラス要素や有限要素法等による立体要素のモデルで置き換えてシミュレーションを行う方法は、モデルの物性データや形状データ等を入力しなければならず、シミュレーションを行う前に煩雑な作業を必要とする。また、はり要素やトラス要素や有限要素法等による立体要素のモデルでは、スウィングを特徴付けることは困難である。
【０００７】
このようにスウィングフォームを測定する際の上記問題点は、ゴルフクラブをスウィングするゴルフスウィングに限られず、野球のバットのスウィング、テニスやバトミントンのラッケトのスウィング等、打撃用具を用いてスウィングする種々の領域で共通する問題点でもある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題点を解決すべく、野球のバットやテニスやバトミントンのラケットのようにグリップ部を備える打撃用具を、このクリップ部を握ってスウィングする際に、打撃用具の撓みの影響を受けることなくスウィングの挙動を直接測定して時系列の測定データを容易に得るスウィング測定法、特に、ゴルフシャフトにより撓みの影響を受けることなくゴルファーのゴルフスウィングの挙動を直接測定して時系列の測定データを容易に得るスウィング測定方法を提供し、さらにはり要素やトラス要素や有限要素法等による立体要素のモデルで置き換えることなく、ゴルフのスウィングを規定するゴルフクラブのグリップ部の挙動を簡易かつ有効なモデルで得ることのできるゴルフスウィング解析方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明第１の態様は、ゴルフクラブを、このゴルフクラブの備えるグリップ部を握ってスウィングする際のスウィングの挙動を測定するスウィング測定方法であって、磁場内の磁気を感知する磁気センサであって、この磁気センサの中心位置の周りに互いに直交する３軸方向で磁気を感知し、所定の基準位置に対する測定点の３次元位置および所定の基準方向に対する前記測定点の向きに応じて信号を出力する３次元磁気センサが、前記３軸方向のうちの１つの方向をゴルフクラブのシャフトの軸方向に、他の２軸方向のうち１つの軸方向をゴルフクラブの打撃方向に向けてゴルフクラブのグリップ部に固定されており、このゴルフクラブを用いてスウィングする際、スウィングの際のグリップ部の移動範囲内に、強さと方向に関する分布が既知の磁場を形成し、前記スウィング中のグリップ部の３次元位置座標及びグリップ部の向きのデータを前記３次元磁気センサから取得することを特徴とするスウィング測定方法を提供するものである。
【００１０】
ここで、ゴルフクラブのスウィング中の少なくともトップの位置からインパクトの位置までのグリップ部の３次元位置座標及びグリップ部の向きのデータを取得するゴルフのスウィング測定方法であるのが好ましい。
また、前記３次元磁気センサは、グリップ部の端部に固定されるのが好ましい。
【００１１】
また、本発明の第２の態様は、ゴルフクラブによるスウィングの挙動を解析するゴルフスウィング解析方法であって、
ゴルフクラブのスウィング中の前記グリップ部の３次元位置座標の時系列データとグリップ部の向きの時系列データとをデータ取得手段によって取得し、
グリップ部の前記３次元位置座標の時系列データより、少なくともスウィングのトップの位置からインパクトの位置までのグリップ部の軌跡を平面で近似して前記グリップ部のスウィング面を算出し、
さらにこのスウィング面に投影される前記３次元位置座標の時系列データの軌跡を円形状で近似して前記グリップ部のスウィング軌道円を算出し、
このスウィング軌道円から、このスウィング軌道円上のグリップ部の位置を示すアーム角と、スウィング中の前記スウィング面内でのゴルフクラブの向きを示す角度から前記アーム角を減算して得られるリスト角の時系列データ、あるいはゴルフクラブのシャフト軸回りの回転角の時系列データのうち少なくとも１つの回転角の時系列データとを取得することでグリップ部の挙動を解析することを特徴とするゴルフスウィング解析方法を提供するものである。
【００１２】
その際、前記ゴルフクラブの前記グリップ部には、磁場内の磁気を感知する磁気センサであって、所定の基準位置に対する測定点の３次元位置および所定の基準方向に対する前記測定点の向きに応じて信号を出力する３次元磁気センサが固定されており、前記データ取得手段は、ゴルフクラブのスウィングの際のグリップ部の移動範囲内に、強さと方向に関する分布が既知の磁場を形成し、このスウィング中のグリップ部の所定の基準位置に対する３次元位置座標の時系列データおよびグリップ部の所定の基準方向に対する向きの時系列データを前記３次元磁気センサから取得するのが好ましい。
また、前記データ取得手段は、高速度カメラおよびＣＣＤカメラおよびストロボ撮影用カメラのうちの少なくとも１つのカメラであり、このカメラによって得られた画像から画像計測を行うことにより、スウィング中のグリップ部の３次元位置座標の時系列データ、およびグリップ部の向きの時系列データとを取得するのが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のスウィング測定方法およびゴルフスウィング解析方法について、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。
本発明のスウィング測定方法は、野球のバットのスウィング、テニスやバトミントンのラケットのスウィング等のように打撃用具を用いてスウィングする際のスウィングの挙動を測定する場合に適用されるものであるが、以下の説明では、ゴルフクラブをスウィングする場合を一例に挙げて説明する。
【００１４】
図１は、本発明のスウィング測定方法をゴルフスウィングに適用した一例を示す概略説明図である。図１に示す例は、３次元位置方向計測システム（以下、計測システムという）１０を用いてゴルフスウィング中のグリップ部の挙動の時系列データを取得する方法であり、ゴルフクラブ１２のシャフト１３の端に位置するグリップ部１４の端部に以下で述べる計測システム１０の磁気センサであるレシーバ１６を取り付ける。
計測システム１０は、ゴルフスウィングする人の背後に配置固定したトランスミッタ１８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１４に固定したレシーバ１６が、トランスミッタ１８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・データ処理部２０で、データ処理してレシーバ１４の位置と向きのデータを得ることができるシステムである。
【００１５】
このような計測システム１０は、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１８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１６と、トランスミッタ１８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駆動回路２０ａ、レシーバ１６からの出力信号を検出する検出回路２０ｂおよび駆動回路２０ａを制御し、得られた出力電圧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１８の位置を基準位置とし、お互いに直交する３軸Ｘ，Ｙ，Ｚを基準とする３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）と所定の基準方向、例えばトランスミッタ１８を中心とするＹ軸方向に対するレシーバ１６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、（θ_ｙ，θ_ｐ，θ_ｒ）と表す）の時系列データを演算して出力するコンピュータ２０ｃとを備えるコントローラ・データ処理装置２０とを有して構成される。
【００１６】
トランスミッタ１８およびレシーバ１６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１８は、ゴルフスウィングする人の後方に固定配置され、レシーバ１６は、ゴルフクラブ１２のグリップ部１４の端部に固定される。
コントローラ・データ処理装置２０は、駆動回路２０ａと検出回路２０ｂと駆動回路２０ａおよび検出回路２０ｂの制御を行い、検出回路２０ｂから送られる出力電圧Ｖよりレシーバ１６の３次元位置と向きを求めるデータ処理用ソフトウェアを備えたコンピュータ２０ｃによって構成される。
トランスミッタ１８は、コントローラ・データ処理装置２０内の駆動回路２０ａに、レシーバ１６は、コントローラ・データ処理装置２０内の検出回路２０ｂに各々接続される。
【００１７】
計測システム１０は、以上のように構成される。なお、グリップ部１６に固定したレシーバ１６の基準位置に対する３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）と基準方向に対する姿勢角度（θ_ｙ，θ_ｐ，θ_ｒ）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２０ａは、コンピュータ２０ｃ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１８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、それに基づいてレシーバ１６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出力電圧Ｖを発生させる。この出力電圧Ｖは、トランスミッタ１８の３つのループ状コイルによって励磁される３つの磁場に応じて、レシーバ１６の３つのループ状コイルに発生する３つの出力電圧Ｖが得られるため、合計９個（３×３個）の出力電圧Ｖが得られる。
【００１８】
一方、磁場を形成させるトランスミッタ１８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１８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り、この形成された磁場によって生じる９つの出力電圧Ｖを用いることによって、上記基準位置に対するレシーバ１６の３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）と上記基準方向に対する姿勢角度（θ_ｙ，θ_ｐ，θ_ｒ）の６つの未知数を求めることができる。
コントローラ・データ処理装置２０のコンピュータ２０ｃにおいて、検出回路２０ｂから送られてきた９つの出力電圧Ｖを用いて、３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）と姿勢角度（θ_ｙ，θ_ｐ，θ_ｒ）のデータを演算して求める。
【００１９】
計測システム１０で得られた３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）と姿勢角度（θ_ｙ，θ_ｐ，θ_ｒ）は、パーソナルコンピュータ２２に取り込まれ、ＡＤ変換され、グリップ部１４のスウィング中の挙動の時系列データを得ることができる。
【００２０】
なお、本実施例では、レシーバ１６は、図２に示されるように、お互いに直交する３軸方向に向いてコイルがループ状に巻かれているので、この３軸方向の向きの一つをシャフト１３の軸方向に合わせ、さらに、残りの２軸方向のうちの１つをゴルフクラブの打撃方向に合わせるように、レシーバ１６の方向を定めてゴルフクラブ１２のグリップ部１４の端部に固定している。これにより、後述するように、ゴルフクラブのシャフト軸回りの回転角の時系列データ、および後述するリスト角、すなわち、スウィング中のグリップ部１４のスウィング面内でのゴルフクラブ１２の向きを示す角度から、グリップ部１４の位置を示すアーム角を減算して得られる角度の時系列データを容易に得ることができる。本発明のゴルフスウィング測定方法では、レシーバ１６を固定する際の向きについて特に制限されず、どのような向きにレシーバ１６を固定してもよいが、上記方法でレシーバ１６の向きを合わせて固定することが好ましい。
【００２１】
このような計測システム１０として、例えば、ＦａｓｔｔｒａｋＩＩ（Ｐｏｌｈｅｍｕｓ社製）を挙げることができる。従来、ＣＣＤビデオカメラで撮影し画像解析から計測を行う場合、撮影画像のサンプリング周期は１／６０秒であり、解像度は位置座標に関して１〜２ｍｍであるが、このＦａｓｔｔｒａｋＩＩの時系列データは、例えば１／１２０秒のサンプリング周期であり、位置座標は０．８ｍｍの解像度で、回転角は０．１５度の解像度である。そのため、サンプリング周期が従来の方法に比べて短く、また解像度も高いことから、スウィング中のグリップ部１４の挙動についてより細かな情報を得ることができる。
また、ＣＣＤビデオカメラでは、撮影された画像の画像計測によってゴルフクラブのシャフト軸周りの回転角やリスト角を計測することはもともと困難であり、たとえ、ゴルフクラブに特別の治具を設けて計測することができたとしても、本発明の磁場による測定方法と同程度、例えば、ＦａｓｔｔｒａｋＩＩのような０．１５度の解像度でシャフト軸周りの回転角やリスト角のデータを得ることはできない。
【００２２】
さらに、ＦａｓｔｔｒａｋＩＩでは、せいぜい２秒程度のスウィングのデータを、例えば１／１２０秒のサンプリング周期で３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）と姿勢角度（θ_ｙ，θ_ｐ，θ_ｒ）の合計６データを得るだけであり、ＣＣＤビデオカメラで撮影し画像解析により計測を行う場合に比べて、取り扱うデータ量が極端に少なく、処理時間も圧倒的に速い。
また、従来のように、シャフト１３に歪みゲージ等を貼り付けてシャフト１３の歪みを測定する方法では、シャフト１３の歪みを計測することから、シャフト１３による撓みの影響を受けることなくゴルファーのゴルフスウィングの挙動を直接測定することはできないが、本発明のスウィング測定方法では、シャフト１３による撓みの影響を受けることなくゴルファーのゴルフスウィングの挙動を容易かつ迅速に、測定することができる。
【００２３】
本実施例において、レシーバ１６は、グリップ部１４のシャフト１３の端部に設けられるが、これに限定される訳でなく、シャフト１３の撓みの少ない範囲であれば、グリップ部のどの範囲に設けてもよい。
また、上述したように、本発明はゴルフスウィングに限られず、打撃用具を用いてスウィングする種々の領域において、打撃用具の撓みの影響を受けることなく、スウィングフォーム自体を直接測定することができる。
【００２４】
このようにしてスウィング中のグリップ部１４の３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）と姿勢角度（θ_ｙ，θ_ｐ，θ_ｒ）の時系列データを得、これを用いて、以降で説明するゴルフスウィングの解析を行う。
【００２５】
図３は、本発明のゴルフスウィングの解析方法の一例を示すを示すフローチャートである。グリップ部１４の３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）と姿勢角度（θ_ｙ，θ_ｐ，θ_ｒ）の時系列データを得る工程（ステップ１００）から、これを用いて最終的にゴルフスウィングのフォームの特徴を抽出する工程（ステップ１１０）までの一連の工程は、図１に示されるパーソナルコンピュータ２２内においてソフトウェアによって処理される。
【００２６】
まず、上述した本発明のゴルフスウィング測定方法によって３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）と姿勢角度（θ_y ，θ_p ，θ_r ）の時系列データを得（ステップ１００）、３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）から、少なくともスウィング中のトップの位置からボールのインパクトの位置までの挙動を含むグリップ部１４の挙動を一平面に近似し、スウィング面Ａを算出する（ステップ１０２）。スウィング面Ａは、図４に示すように、ゴルファーを後方から打撃方向に向かってみた場合、左方向に斜上する平面によって近似される。このような近似は、グリップ部１４のトップの位置からインパクトの位置までの３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）の時系列データを平面の式Ａｘ＋Ｂｙ＋Ｃｚ＝Ｄ（Ａ、Ｂ、ＣおよびＤは定数）に最小２乗法によって回帰させることによって行われる。一般的に、上達したゴルファー程、スウィングの際のトップの位置からインパクトの位置までのグリップ部１４の軌跡は、一定の平面、すなわちスウィング面Ａを形成するが、初級者や中級者の場合でも、ほぼ一定の平面、すなわちほぼ一定のスウィング面Ａで近似できる。勿論、このスウィング面Ａは、ゴルファーによって異なるものである。
この方法で３０人のゴルファーのスウィング面Ａを求めると、平均でスウィング面Ａへの回帰の相関係数は０．９７であり、最も低い場合でも０．９４の相関係数を示し、十分にスウィング面Ａに近似できることがわかる。
【００２７】
図５には、このようにして算出されたスウィング面Ａ上に、３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）を投影し、さらに、姿勢角度（θ_ｙ，θ_ｐ，θ_ｒ）の時系列データから算出されるゴルフクラブのシャフト１３の向きの情報を加えて、トップの位置Ｔからインパクトの位置Ｐまでのグリップ部１４の挙動が図示されている。
図示されるように、グリップ部１４の挙動は、半径Ｒ_ｃの一定の円Ｂ上に回帰することがわかる。それとともに、ゴルフクラブのシャフト１３の向きもグリップ部１４の移動と共に変化することがわかる。
【００２８】
そこで、このグリップ部１４の移動を円で近似して、スウィング軌道円Ｂを算出する（ステップ１０４）。スウィング軌道円Ｂの算出は、ステップ１００で得られたトップの位置Ｔからインパクトの位置Ｐまでの３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）のスウィング面Ａ上に投影した２次元座標を（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）（ｎ＝１〜Ｎ、ただしＮは、トップの位置Ｔからインパクトの位置Ｐまでの時系列データ数）とし、近似する円の直径をＲ_ｃおよび近似する円の中心位置をｘ_ｃおよびｙ_ｃとすると、適宜Ｒ_ｃ，ｘ_ｃおよびｙ_ｃを入力して、下記式（１）のばらつき度合いＳの値が３０ｍｍ以下となるＲ_ｃ，ｘ_ｃおよびｙ_ｃを求める。
【数１】

【００２９】
つまり、近似する円の中心位置から２次元座標（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）で定まる位置までの距離と近似する円の半径Ｒとの差のばらつき度合いＳ（標準偏差）を判断基準とし、このばらつき度合いＳの値が３０ｍｍ以内の場合、グリップ部１４のスウィング軌道円Ｂが算出されたと判断する。
また、このスウィング軌道円Ｂの半径Ｒ_ｃと中心位置ｘ_ｃおよびｙ_ｃの算出は、逐次近似法、例えばニュートン法等の公知の方法によって、逐次、式（１）の値を求めながら、最適なＲ_ｃ、ｘ_ｃおよびｙ_ｃを見出してもよい。
なお、上記方法で３０人のゴルファーのスウィング軌道円Ｂを求めると、Ｒ_ｃは平均で約４５ｃｍ、ばらつき度合いＳの平均は約２ｃｍであり、また相関係数は平均で０．９２であり、グリップ部１４の挙動をスウィング軌道円Ｂで近似可能であることがわかる。
【００３０】
このようにして求められたスウィング軌道円Ｂにおいて、リスト角の抽出（ステップ１０６）やシャフト１３の回転角の抽出（ステップ１０８）を行う。
図６（ａ）は、スウィング軌道円Ｂからリスト角θ_２を定める方法を示している。なお、Ｄ方向は打撃方向であり、点Ｐ_１は、ボールに打撃を与えるインパクトの位置であり、それゆえ、図中では、ゴルフクラブ１２がトップ位置から振り下ろされているある時間での挙動を示している。図６（ａ）に示されるように、リスト角は、スウィング軌道円Ｂの中心位置からグリップ部１４の位置に直線を引いた方向をそのグリップ部１４の位置でのリスト角を０と定め、この方向を基準として、打撃方向にゴルフクラブ１２が進む方向を正とし、遅れる方向を負とする。すなわち、リスト角θ_２は、ゴルフクラブ１２の向き、すなわち、図中に示されるＤ方向に対する角度θ_４からアーム角θ_１を差し引いた角度で定義され、これにしたがって抽出される。図中では、ゴルフクラブ１２は、負のリスト角を示している。このように、リスト角θ_２をスウィング軌道円Ｂから抽出する（ステップ１０６）。
【００３１】
一方、シャフト１３の回転角は、図６（ｂ）で示すように、グリップ部１４の端部から見て時計回りを正方向とする。このようなシャフト１３の軸回りの回転角（以降、シャフト回転角という）θ₃ は、傾斜するスウィング面Ａ上に位置するシャフト１３回りの角度であるので、シャフト回転角θ3 の値は、姿勢角度（θ_y ，θ_p ，θ_r ）の時系列データから、スウィング面Ａの傾斜に応じて計算され抽出される（ステップ１０８）。レシーバ１６の３軸のうち１軸をシャフト１３の軸方向に合わせる場合、姿勢角度（θ_y，θ_p ，θ_r ）の１つ、例えばθ_r がシャフト回転角θ₃ となり、計算の必要がなくなる。
なお、図６（ａ）で示されるように、打撃方向Ｄを角度０として、図中反時計回りを正側としてグリップ部１４の位置を示す角度をアーム角θ₁ として定めている。それゆえ、トップの位置におけるアーム角θ₁は９０〜１３５度付近となり、そこから振り下ろして、アーム角θ₁ が２７０度を僅かに超えた付近でインパクトの位置（点Ｐ₁の位置）を迎える。
【００３２】
なお、上記実施例は、アーム角θ_１とリスト角θ_２とシャフト回転角θ_３を、磁場を利用した計測システム１０で得られた３次元位置座標および互いに直交する３軸回りの回転角の時系列データに基づいて求めるものであるが、本発明のゴルフスウィングの解析方法では、計測システム１０を用いて求められるものに限られず、高速度カメラやＣＣＤカメラやストロボ撮影用カメラ等で撮影された画像から画像計測を行うことにより、３次元位置座標および互いに直交する３軸回りの回転角のデータから、アーム角θ_１とリスト角θ_２とシャフト回転角θ_３を求めてもよい。
【００３３】
このようにして求められたアーム角θ_１とリスト角θ_２の関係、またはアーム角θ_１とシャフト回転角角θ_３の関係をまとめ、スウィングフォームの特徴を抽出する（ステップ１１０）。
例えば、図７（ａ）は、アーム角θ_１に対するリスト角θ_２の関係を示す。図中において、２人のゴルファーＧ_１およびＧ_２のトップの位置Ｔからゴルフクラブ１２を振り下ろしてインパクトの位置Ｐまでのリスト角θ_２の変化を示している。
ゴルファーＧ_１は、トップの位置Ｔからアーム角θ_１が２４０度の位置までリスト角θ_２は約−１１０度であり、そこからインパクトの位置Ｐに到るまでの狭い範囲でリスト角θ_２を急激に変化させていることがわかる。ゴルファーＧ_１は、ゴルファーＧ_２に比べ、いわゆるコックの強いスウィングをする特徴を持っていることがわかる。
【００３４】
また、他の例として、図７（ｂ）は、アーム角θ_１に対するシャフト回転角θ_３の関係を示し、２人のゴルファーＧ_３およびＧ_４がトップの位置Ｔからゴルフクラブ１２を振り下ろした際のインパクトの位置Ｐまでのシャフト回転角θ_３の変化を示している。
ゴルファーＧ_４は、トップの位置からアーム角θ_１が２７０度の位置までシャフト回転角θ_３が約６０度と一定であり、そこからインパクトの位置Ｐに到るまでの狭い範囲でシャフト回転角θ_３を急激に変化させている。ゴルファーＧ_４は、ゴルファーＧ_３に比べ、いわゆるロールの弱いスウィングをする特徴を持っていることがわかる。
【００３５】
このように、スウィング面Ａ上の半径Ｒ_c のスウィング軌道円Ｂにおけるアーム角θ₁ 、リスト角θ₂ およびシャフト回転角θ₃をパラメータとする単純な２次元３軸モデルを用いてゴルファーのスウィングの特徴を簡易かつ明確に分類分けすることができる。
以上説明した、本発明のスウィングの測定方法およびゴルフスウィング解析方法は、計測システム１０およびパーソナルコンピュータ２２のソフトウェア処理によって迅速かつ容易に行えるので、ゴルファーがスウィングの特徴を知りそれに応じて自分のスウィングの特徴に応じたゴルフクラブを迅速かつ容易に選択することができる。
たとえば、コックの強いスウィングをするゴルファーは、シャフトの曲げ剛性が高いゴルフクラブを選択し、また、ロールの強いゴルファーは、シャフトのねじり剛性が高いゴルフクラブを選択することができる。
また、得られたスウィング軌道円Ｂの半径Ｒ_c 、アーム角θ₁ 、リスト角θ₂ およびシャフト回転角θ₃ を、自動的にゴルフスウィングをしてゴルフクラブでボールを撃つ試打用ロボットの入力信号として与えることで、また、有限要素法等によりモデル化したゴルフクラブのモデルの入力データとして、上記スウィング軌道円Ｂの半径Ｒ_c、アーム角θ₁ 、リスト角θ₂ およびシャフト回転角θ₃ 等を用いることで、効果的にゴルフスウィングの特徴に応じたゴルフクラブの開発、たとえばシャフトの剛性分布やゴルフクラブのヘッドの質量等のゴルフクラブの静的な特性や物性、また、シャフト形状の設計を行うことができる。
【００３６】
以上、本発明のスウィング測定方法およびゴルフスウィング解析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。
【００３７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明のスウィング測定方法によれば、強度や方向の分布が既知の磁場内で、この磁場に感知する磁気センサを用いて打撃用具の撓みの影響を受けることのないグリップ部の挙動を測定することにより、特に、ゴルフシャフト等により撓みの影響を受けないゴルフスウィングの挙動の時系列データを簡易かつ容易に得ることができる。
また、本発明のゴルフスウィング解析方法によれば、スウィング中のグリップ部の挙動を平面であるスウィング面内に近似し、さらにグリップ部のスウィングの軌跡を円で近似することで、ゴルフスウィングを規定するゴルフクラブのグリップ部の挙動を簡易かつ有効なモデルで得、すなわち、一定の円周上を動くグリップ部のアーム角、リスト角やシャフトの回転角を定めることができ、スウィングの特徴を容易にかつ明確に抽出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスウィングの測定方法をゴルフスウィングに適用した一例を示す概略説明図である。
【図２】本発明のスウィングの測定方法に用いられる計測システムの一例を示す説明図である。
【図３】本発明のゴルフスウィングの解析方法の流れの一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明のゴルフスウィングの解析方法において用いられるスウィング面を説明する説明図である。
【図５】本発明のゴルフスウィングの解析方法において用いられるスウィング軌道円を説明する説明図である。
【図６】（ａ）は、本発明のゴルフスウィングの解析方法において用いられるアーム角およびリスト角を説明する説明図であり、（ｂ）は、本発明のゴルフスウィングの解析方法において用いられるシャフトの回転角を説明する説明図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、本発明のゴルフスウィングの解析方法によって抽出されたスウィングフォームの特徴の一例について説明する説明図である。
【符号の説明】
１０計測システム
１２ゴルフクラブ
１３シャフト
１４グリップ部
１６レシーバ
１８トランスミッタ
２０コントローラ・データ処理装置
２２パーソナルコンピュータ

Claims

ゴルフクラブを、このゴルフクラブの備えるグリップ部を握ってスウィングする際のスウィングの挙動を測定するスウィング測定方法であって、
磁場内の磁気を感知する磁気センサであって、この磁気センサの中心位置の周りに互いに直交する３軸方向で磁気を感知し、所定の基準位置に対する測定点の３次元位置および所定の基準方向に対する前記測定点の向きに応じて信号を出力する３次元磁気センサが、
前記３軸方向のうちの１つの方向をゴルフクラブのシャフトの軸方向に、他の２軸方向のうち１つの軸方向をゴルフクラブの打撃方向に向けてゴルフクラブのグリップ部に固定されており、このゴルフクラブを用いてスウィングする際、
スウィングの際のグリップ部の移動範囲内に、強さと方向に関する分布が既知の磁場を形成し、
前記スウィング中のグリップ部の３次元位置座標及びグリップ部の向きのデータを前記３次元磁気センサから取得することを特徴とするスウィング測定方法。
ゴルフクラブのスウィング中の少なくともトップの位置からインパクトの位置までのグリップ部の３次元位置座標及びグリップ部の向きのデータを取得する請求項１に記載のスウィング測定方法。
前記３次元磁気センサは、グリップ部の端部に固定される請求項１または２に記載のスウィング測定方法。
ゴルフクラブによるスウィングの挙動を解析するゴルフスウィング解析方法であって、
ゴルフクラブのスウィング中の前記グリップ部の３次元位置座標の時系列データとグリップ部の向きの時系列データとをデータ取得手段によって取得し、
グリップ部の前記３次元位置座標の時系列データより、少なくともスウィングのトップの位置からインパクトの位置までのグリップ部の軌跡を平面で近似して前記グリップ部のスウィング面を算出し、
さらにこのスウィング面に投影される前記３次元位置座標の時系列データの軌跡を円形状で近似して前記グリップ部のスウィング軌道円を算出し、
このスウィング軌道円から、このスウィング軌道円上のグリップ部の位置を示すアーム角と、スウィング中の前記スウィング面内でのゴルフクラブの向きを示す角度から前記アーム角を減算して得られるリスト角の時系列データ、あるいはゴルフクラブのシャフト軸回りの回転角の時系列データのうち少なくとも１つの回転角の時系列データとを取得することでグリップ部の挙動を解析することを特徴とするゴルフスウィング解析方法。
前記ゴルフクラブの前記グリップ部には、磁場内の磁気を感知する磁気センサであって、所定の基準位置に対する測定点の３次元位置および所定の基準方向に対する前記測定点の向きに応じて信号を出力する３次元磁気センサが固定されており、
前記データ取得手段は、ゴルフクラブのスウィングの際のグリップ部の移動範囲内に、強さと方向に関する分布が既知の磁場を形成し、このスウィング中のグリップ部の所定の基準位置に対する３次元位置座標の時系列データおよびグリップ部の所定の基準方向に対する向きの時系列データを前記３次元磁気センサから取得する請求項４に記載のゴルフスウィング解析方法。
前記データ取得手段は、高速度カメラおよびＣＣＤカメラおよびストロボ撮影用カメラのうちの少なくとも１つのカメラであり、このカメラによって得られた画像から画像計測を行うことにより、スウィング中のグリップ部の３次元位置座標の時系列データ、およびグリップ部の向きの時系列データとを取得する請求項４に記載のゴルフスウィング解析方法。