【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の技術分野】 本発明は、ヘッドギアの装着者の動作を感知し、そして、所定の経路の頭の動きが検出された場合に、聞き取り可能な表示または他の危険信号を与えるためのヘッドギアの発明に関する。 【０００２】 【従来の技術】 人の頭の動作を監視する能力は、多くの用途において重要である。 例えば、多くのスポーツにおいて、プレーヤーの頭の相対的位置及び／又は動作は、運動選手（競技）の所望される動きを遂行するのに必須である。 典型的には、正確な頭の位置または動きを達成するために、プレーヤーは練習しなければならない。 伝統的には、該練習は、位置または動きが、適切に遂行されるまで、繰り返すことを含む。 この反復練習によるアプローチの特徴的な問題は、プレーヤーが、動きまたは位置が正確であるか否かの自己検査に、依存しなければならないことである。 不正確な動き動きを知らずに延々と練習することは、プレーヤーの筋肉に不適切なデーターをインプットし、プレーヤーが、意図された動きを達成することを困難にする。 他者の観察者（例えばコーチ）は、ときに、正確な動作に対する洞察を与えることができる。 しかし、この方法は、知識、コミュニケーション技術およびそのような熟練した観察者が得られるかどうかに依存する。 ビデオテープレコーダーは、観察者に代わり得る。 しかし、ビデオに記録するためには、高価な機器の購入を必要とし、そして、しばしば、テープは、練習セッションが行われた後になって初めて見ることができる。 従って、次回の練習セッションで初めて修正を試みることができる。 【０００３】 頭の位置および相対位置を監視することは、数多くの安全用途を有する。 例えば、接触スポーツとして考えられているスポーツ（例えば、フットボール、ホッケー、ラクロス等）においては、プレーヤーが、彼または彼女の頭が誤った位置で接触することは、負傷する危険性がある。 警告信号は、怪我を回避するのに間に合うように、プレーヤーに彼または彼女の頭の位置を正す機会を与える。 これらの接触タイプのスポーツの従来のヘッドギアは、危険な頭の位置を表示するセンサー情報を何ら提供しない。 【０００４】 頭の位置のモニターは、頭の位置が他の危険な条件を示す状況における安全用途を有する。 例えば、自動車ドライバーの頭の、ある動きはドライバーがハンドルを握ったまま居眠りをして、道路を見ていないことことを示す。 ドライバーが適切な頭の位置を再び得るように促されれば、多くの事故を回避することができる。 同様に、飛行において、ある瞬間のパイロットの頭の位置は、潜在的に危険な状態を作り得る。 例えば、飛行機が回転し、パイロットの頭が飛行機のセンターラインに垂直な方向に対して不適切な角度にある場合には、方向が分からなくなる場合が起こりえる。 これは、長い時間一定の傾きで方向転換している間、パイロットが彼または彼女が回転し終わって機体を水平にしたものと誤解するように、パイロットの内耳がパイロットに誤った回転情報の感覚を与える場合に起こり得る。 多くのコックピットはパイロットに飛行機の飛行姿勢および高度を警告するために飛行姿勢及び高度指示器を備えているが、従来のパイロットのためのヘッドギアは、危険で、長い傾斜飛行を表示する頭の位置のセンサーを備えない。
パイロットに不適切な頭の位置の警告を与える警報を提供することは、この環境において、顕著な安全上の利点である。 【０００５】 従来の頭の位置のモニターはたくさんの欠点を有する。 例えば、多くのデバイスは頭の小さい動作に敏感でなく、従って、これらの動作は不検出のままである。
現存するデバイスの他の欠点は、所望される動作は、慎重な、予め定められた頭の動作を要求し、多くの現存するデバイスは、単に頭が動いたときに表示するようにセットされている。 例えば、野球のボールを適切に打つためには、頭は投球をピッチャーからキャッチャーまで追跡しなければならない。 バッターの頭が動いたことを表示するだけの、現存する頭の位置のセンサーは、適切な頭の動作をバッターに示すのには有用ではない。 他の欠点は、多くの現存するデバイスは、
大きくて、煩わしい。 実際的であるためには、頭の動作モニターは、できる限り装着者及び活動を妨害しないようにしなくてはならない。 他の欠点は、多くの現存するデバイスは、装着者の技術レベルに適合することができない。 例えば、プロ野球のバッターの頭の動きの許容できる範囲は、リトルリーグのバッターの頭の動きの許容できる範囲より小さく、多くの現存するデバイスはこれらの異なる範囲に適合できない。 現存デバイスには、これら及び、他の欠点が在る。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】 本発明の目的は、現存のデバイスに存在する、上で列記された欠点その他を克服することである。 【０００７】 本発明の他の目的は、装着者がスポーツに参加している際に、適切な頭の相対的位置を維持することを助けるために、装着者にリアルタイムフィードバックを与えるヘッドギアを提供することである。 【０００８】 本発明の他の目的は、２つの互いに垂直な軸についての、装着者の頭の動作を検出するヘッドギアを提供することである。 【０００９】 本発明の他の目的は、プレーヤーにボールを打つ正しい方法を教える非常に簡単なデバイスを提供することである。 【００１０】 本発明の他の目的は、装着者の頭の位置に関する安全情報を装着者に送信するヘッドギアを提供することである。 【００１１】 本発明の他の目的は、所望される動作に関するデーターを格納できるメモリーを備えたヘッドギアを提供することである。 【００１２】 本発明の他の目的は、スポーツに参加している間のスウィングの過程の間に、装着者が適切な頭の動き及び関連する肩の位置を達成することを助けるために、装着者にリアルタイムフィードバックを与えることである。 【００１３】 本発明の他の目的は、回転の間に危険で、長い、一定の傾斜での飛行を表示する、リアルタイムフィードバックをパイロットに与えることである。 【００１４】 本発明の他の目的は、ドライバーに、潜在的に危険な頭の位置であることを警告するヘッドギアを提供することである。 【課題を解決するための手段】 【００１５】 本発明のこれらの及び他の目的を達成するために、装着者の頭の動作又は位置の表示がなされることが望ましいときに装着されるヘッドギアが開示される。 ヘッドギアは、現存するヘッドウエア（頭にかぶるもの）物品内に備えられてよい。 該装備は、永久的であってよく、又は、その代わりに種々のヘッドウエア物品に取りつけられてよい。 ヘッドギアと一体化されるのは、装着者の動作又は位置を表示するための動作及び／又は位置感知デバイスである。 センサーからのデーターは、感知されたデーターを処理し、装着者の動作又は位置を示す信号を誘導するためにディジタルプロセッサーに供給されてよい。 いくつかの実施態様は、
ヘッドギアを種々の用途に適合させるためにプログラマブル（プログラム可能な）プロセッサーを採用する。 頭の動作又は位置を表示する信号は、装着者に頭の動作又は位置を表示する、認識可能なフィードバック信号を与えるためにインジケーターに供給されてよい。 【００１６】 好ましくは、ヘッドギアは現存するヘッドウエア中に含ませることができる ように単一（unitary）の構成を備える。 ヘッドギアは、好ましくは、装着者に とって比較的邪魔にならないようなサイズ及び重さである。 ヘッドギアのいくつかの実施態様は、２以上の種類の現存するヘッドウエアに取り付け可能であり、
種々の用途での使用を可能とする。 ヘッドギアのいくつかの実施態様は、現存するヘッドギア内に永久的に含まれる。 【００１７】 多くの用途のなかでも、ヘッドギアは装着者が所望される動作を練習および完全に習得することを可能にする。 例えば、野球に適用されたとすると、ヘッドギアは装着者に、投球されたボールをスウィングする間の頭の傾き及び頭の回転の大きさを示すフィードバックを与える。 バッターはスウィングの間にフィードバックを受け取り、それにより頭の動きが正しいか正しくないかを即座に正確に知ることができる。 このように、バッターは、次回のスウィングのために、彼または彼女の頭の位置を正すのに必要な情報を与えられ、憶測に依存する必要がなくなる。 バッターは、即座に情報を得、彼または彼女は、ビデオテープを見るために、又は、練習セッションの終了後まで待つ必要もない。 さらに、他者の観察者を得る必要、および、依存する必要がない。 ヘッドギアは、装着者が、簡単且つ比較的安価な方法及び装置で練習することを可能にする。 【００１８】 頭の動作モニターが、安全用途に使用されるときにも、その作動は同様である。 動作及び／又は位置感知デバイスが装着者の頭の動作又は位置を表示する。 センサーからのデーターは、データー処理し、及び、装着者の頭の動作または位置を表示する信号を誘導するためにプロセッサーに供給される。 プロセッサーは装着者の頭が安全でない位置にあることを表示し、及び、装着者に安全でない状況を知らせるために、インジケーターに信号を出力するようにプログラムされる。
かくして、ヘッドギアは多くの状況において、障害の危険を減じることを助けるために使用されることができる。 【００１９】 【発明の実施の形態】 上述した目的を達成するための本発明の操作は、図面および以下の詳細な説明を参照してより良く理解される。 本発明の目的を達成するための頭の動作センサーヘッドギア装置は、５個の主機能的ブロックを含んでいてよい：電源、プロセッサー、感知機構、ユーザーインターフェース及びインジケーター。 これらの機能要素は、上述の利点を与える。
各々のブロックについて以下に個々に議論する。 しかし、それらは説明されるように、いっしょに動作する。 【００２０】 電源ヘッドギアのための電源10は、好ましくは標準９Vアルカリ電池を備える。 これ らの電池は小売市場で容易に入手でき、且つ、安価である。 ９V電池は、ヘッド ギアを、約３０時間、連続動作させるのに十分な容量を有する。 より特殊な電池（例えばNi-Cad電池等）、再生可能な電池、再充電可能な電池または他の好適な電源を入手できる。 動力についての要求が異なる他の実施態様は、他の電源を採用してよい。 例えば、９V未満または超を供給する電源も、所望により備えてよ い。 【００２１】 好ましくは、電池からの９Vを、リニアー電圧調整器により、要求される５Vに調整する。 保護デバイス、例えばブロックダイオードを、万が一、不注意により誤った極性で電池が据え付けられたときに該調整器を保護するために使用してよい。 瞬間スイッチを電源のon／offスイッチとして用いてもよい。 このスイッチ および付随する回路は、プロセッサー30が「立ち上がり（wake up）」、及び、 ヘッドギアのon条件をラッチ（継電）するのに十分な長さの時間、プロセッサー
30に動力を与える。 一の実施態様において、ヘッドギアの電源を、２つの異なる方法で切ることができる。 第1に、ユーザーが瞬間電源スイッチを活性化してヘ ッドギアをオンオフする。 第2は、プロセッサー30が、自身の判断でヘッドギア の電源を切る。 例えば、プロセッサー30が、ヘッドギアが予めプログラムされた時間使用されなかった決定すると、プロセッサー30は、電源10をアンラッチして、スリープ状態に入る。 この特徴的方法は、動力の保存が所望される用途における電源10の使用可能な容量を保存する。 【００２２】 プロセッサープロセッサー30は、好ましくはマイクロプロセッサーチップ、例えば、Microchi
p PIC16C72、または、PIC16C73である。 このタイプのプロセッサーは、典型的 には2〜4ｋバイトのオンチッププログラムメモリー、128〜192バイトのオンチップデーターメモリー、３つのタイマーモジュール、５つのアナログからデジタルへのコンバーターチャンネル（8ビットの分解能）、監視（watchdog）タイマー 、動力時リセット回路、プログラマブルI/Oピン、及び、割り込み機能を有する 。 これらの値は、プロセッシング上の要求に、シングルチップで応えるための所望される特色の単なる例示に過ぎない。 PIC16C73は、パソコン等とのインターフェースを可能にするためのユニバーサル非同期受信機／送信機（UART）をも備える。 この能力は、データー解析または他の診断を行うことが所望される態様において有利である。 プロセッサー30は、他の製造者により製造された類似のマイクロプロセッサーチップをも備えてよい。 【００２３】 動力時リセット回路は、最初に電源を入れた際にプロセッサーが確実に、適正に初期化されるようにする。 監視タイマーは、プロセッサーに組み込まれたプログラムが確実に、適切に走るようにする。 万一、プログラムが「クラッシュ」、
すなわち、適切に機能することを止めた場合には、プロセッサーは、自動的にそれ自身でリセットする。 ２つの動作センサーを備えるヘッドギアの実施態様のために、好ましくは、２チャンネルのアナログからディジタルへのコンバーターを用いて、２つのセンサーからのアナログデーターをディジタル形態に変換し、それをプロセッサーに組み込まれたプログラムにより解析することができる。 好ましくは、２つの使用可能なタイムモジュールが、ヘッドギアで用いられる。 １のタイマーは、好ましくは、60Hzの速度で割り込みするようにセットされる。 これが、アナログからディジタルへの変換のサンプリング期間であり、及び、ヘッドギアの動作における種々のタイムアウト期間のためのタイマーティックを与える。 第2のタイマーは、好ましくは、インジケーターに適用される、選択された周 波数の半サイクル毎に割り込みするようにプログラムされる。 好ましくは、ユーザーインターフェーススイッチを読み取り、可聴インジケーターのための駆動を与え、及び、電源ラッチ回路を制御するために、プログラマブルI/Oピンが使用 される。 【００２４】 メモリーにデーターを格納する機能が備えられたヘッドギアの実施態様のために、追加のプロセッサーチップが備えられてよい。 例えば、スタティックRAMを ヘッドギアの中に備えて、センサーのデーターを格納できるようにしてもよい。
典型的には、スタティックRAMは、プロセッサー、例えばIntel80C51プロセッサ ーまたは類似のデバイスと供に動作してよい。 該プロセッサーは、上述のPICタ イプのマイクロプロセッサーの代わりに使用されてよい。 データーの格納速度が問題ではない実施態様においては、フラッシュメモリーデバイスを備えてもよい。 他のタイプのメモリー格納チップも使用してよい。 【００２５】 センサーいくつかの実施態様において、ヘッドギアに好ましくは２つのセンサー40が使用され、2軸の回りの、装着者の頭の角運動が測定される。 １の感知軸は、装着者 の耳を通り、X軸と呼ばれる。 第2の感知軸は、装着者の頭の頂点から外に通過し、Z軸と呼ばれる。 他の実施態様は、他の軸の回りの動作を感知するための、よ り多くのセンサーを備えてよい。 例えば、Y軸、それは装着者の鼻先から外に水 平に通過するものとして思い描くことができる、に沿った動作を検出するためにセンサーが備えられてよい。 動作の検出が１の軸にのみ沿っている実施態様においては、より少ないセンサーを使用してよい。 【００２６】 X軸の回りの回転は、装着者の頭の傾きの尺度である。 スポーツに適合されたヘ ッドギアの実施態様において、頭の傾きを監視することは重要である。 なぜなら、多くのスポーツにおいて、プレーヤーの頭の傾きの程度と方向は、該動作の正確さの指標だからである。 例えば、野球では、バッターの頭はスウィングの間に上に傾いてはならず、及び、実際には、自然に僅かに下向きに傾かなければならない。 同様に、ゴルフでは、プレーヤーの頭は、スウィングの間に上に傾いてはならない。 従って、頭の傾きが上向きであれば、該プレーヤーはバットまたはクラブがボールに接触する時点にボールを見ていない。 【００２７】 Z軸の回りの回転は、動作の間の、装着者の回転を表す指標である。 例えば、 多くのスポーツでは、プレーヤーの頭が、スウィングをとおしてボールの動作を追うことが望ましい。 例えば、野球ではバッターの頭は最初に、足場（スタンス）のセットポジションからキャッチャーへと少し回転しなければならない。 このことは、バッターは実際に、野球のボールがピッチャーの手を離れてホームプレートに接近するのを追跡することを示す。 バッターの頭は野球ボールにコンタクトしてからいくらかの時間の後までは、この位置に留まらなければならない。 コンタクトからいくらかの時間後まで、頭をこの位置に留める訓練は、スウィングの間、バッターが、頭を前側の肩から適切に離すことを保証する。 バッターの頭の回転が当初よりキャッチャーから離れると、バッターはボールを適切に追跡せず、そして「ボールから逃げる（pulling off the ball）」と言われる。 キャッチャーから離れる回転が早く行われすぎると、バッターはスウィングの間の、頭と肩との適切な分離を得られず、及び、バッターはボールに適切にコンタクトできない。 他のスポーツについての類似の分析は、ヘッドギアにより供給される。 【００２８】 ヘッドギアの一実施態様では、２つの感知軸（例えばXとZ）の回りの角運動を、２つの軸のうちの１つの軸の回りの回転にのみ感じるように各々配向された２
つのジャイロスコープにより計る。 ジャイロスコープの出力は、好ましくは該ジャイロスコープが敏感である軸の回りを動く角速度に比例するアナログ電圧である。 ジャイロスコープは、好ましくはプレーヤーが装着しているヘッドギア上に据え付けられ、従って、ジャイロスコープの出力は２つの感知軸の回りの装着者の頭の角運動を示す。 ジャイロスコープの出力データーは、回転速度に比例し、
該データーの簡単な操作は、装着者の頭の位置のデーターを生じる。 速度データーの一次積分は、出発点に対する距離のデーターをもたらす。 従って、装着者の頭の動作および位置を、センサーにより監視できる。 一の実施態様において、ジャイロスコープは、単位角度単位秒あたりのミリボルトで出力を与える村田パーツナンバー ENC−05Eジャイロスコープであり得る。 他のジャイロスコープも使 用することができる。 【００２９】 他の実施態様は、異なるセンサー構成にすることができる。 例えばジャイロスコープと加速度計との組み合わせを用いて、装着者の頭の位置を監視できるようにしてもよい。 他の位置及び動作センサーを使用してもよい。 【００３０】 ユーザーインターフェースヘッドギアはユーザーがプロセッサーに情報をインプットできるようにし得る。
好ましくは、データー入力は、ユーザーインターフェース20をとおして完結される。 データー入力の一例は、ユーザーがヘッドギアを活性化したいかどうかということである。 好ましくは、この目的のためにユーザーインターフェースには、
電源on/offセレクターが備えられる。 データー入力の他の例は、スポーツトレーニング向けに適合された実施態様で適用されるのものである。 ユーザーは、ヘッドギアが監視に使用されるところの特定のスポーツまたは用途を入力してよい。
例えば、ユーザーは野球のバッティングスウィングの練習をしたいときには「野球」と入力することができる。 特定の用途を選択した後、ヘッドギアにさらなる情報を入力してよい。 例えば、野球のバッティング訓練用途に選択されたヘッドギアは、ユーザーが右利きであるか左利きであるかを入力することを要求する。
このことにより、プロセッサーは、好ましい頭の回転方向を決めることが可能になる。 例えばキャッチャー方向へのZ軸の回りの回転は「良い」、なぜなら、ボ ールのバッターへの動きの適切な追跡を示すからである。 同様に、キャッチャーから離れる方向へのZ軸の回りの回転は「悪い」。 しかし、右利きバッターにつ いて「良い」回転は時計回りであり、「悪い」回転は反時計回りである。 左利きバッターについては状況が逆である。 従って、この実施態様において、プロセッサーは回転データーを適切に解釈するためにはどちらの状況が存在するかを知らなければならない。 on/offスイッチの一実施態様では、二機能スイッチであり、
電源と右／左利きの選択とを制御する。 他の実施態様においては、別個の右／左利き選択on/offスイッチを有する。 【００３１】 ヘッドギアへの他のユーザー入力も可能である。 例えばユーザーは可聴インジケーターのボリュームレベルを制御し、データー格納セッティングを活性化し、
又はヘッドギアをヘッドギアユーザーの技術レベル（例えば、初心者か上級者か）に応じて頭の動きを判定できるようにセットアップできる。 【００３２】 インジケーターいくつかの実施態様は、インジケーター50を備え、それはヘッドギアのユーザーに正または負のフィードバックを与える。 インジケーター50は、例えば可聴信号を装着者に与えてよい。 これらの実施態様において、インジケーター50は、好ましくは圧電セラミックスピーカーである。 スピーカーの駆動は、プロセッサーの、１（又は複数）のプログラマブルI/Oピンにより与えることができる。 スピー カーは、好ましくは、方形波により駆動され、その継続時間と周波数はプロセッサー30により制御される。 他の駆動装置又は信号インジケーターも可能である。
例えば、合成されたまたは記録されたスピーチを、インジケーター中に含めてよい。 可視インジケーター信号、例えばLED等、も可能である。 【００３３】 ユーザーに与えられた正確な周波数、継続時間、又はon及びoff時間の組み合 わせは重要ではない。 唯一必要なことは、ユーザーが、与えられた情報を明確に識別するように、種々の表示を容易に区別できることである。 【００３４】 ヘッドギアのいくつかの実施態様は、いくつかの異なった可聴表示を使用する。 ヘッドギアが点灯（ターンオン）されると「挨拶」シークエンスが送られてよい。 必要なら、ユーザーは、挨拶音の間に種々のデーター入力（例えば右／左利きバッターの選択）をしてよい。 【００３５】 いくつかの実施態様において、ヘッドギアが、装着者が休んでおり、及び、おそらく、所望される動作の開始に備えてセットまたはスタンス位置を採ったと決定しときに、「準備完了」または「レディ」表示を送ってよい。 装着者の出発位置の確定の重要性はアルゴリズムの項で後に説明する。 装着者は、ヘッドギアが動作を適切に監視できるように、動作の前および間に「準備完了」指示を待つ。 【００３６】 いくつかの実施態様において、適切な動作であることを示す「良い」という表示、は監視されている動作の間に送られることができ、送られる実際の表示は、
動作の程度に比例していることができる（例えば、動作の程度が増すにつれ、可聴音の周波数が増し、又は、LEDの点滅周波数が増す）。 ヘッドギアの他の実施 態様は、「良い」のために単一の固定周波数可聴インジケーターであって、良い程度を、周波数音を変える代わりに音の強度を変えることにより表すものを使用してよい。 同様に、動作程度に比例して可視信号の強度を増す可視インジケーターを用いてもよい。 【００３７】 いくつかの実施態様について、過剰に「悪い」または範囲を超えた動作が行われたとヘッドギアが決定したときに、特徴的な「悪い」表示を送ってよい。 「悪い」の表示は、進行中のなんらかの「良い」表示を中断して、不適切な頭の動作が起こったことを示し得る。 【００３８】 いくつかの実施態様において、ユーザーの所望に応じて、沈黙、または、表示無しの状態を、「良い」または「悪い」、頭の動作のいずれかを表すのに用いることができる。 【００３９】 アルゴリズム 2軸に沿った動作を感知する実施態様については、好ましくは、頭の動作の分 析は２つのセンサーから収集された生データーの積分に基づく。 これらのセンサーは、好ましくは、２つのジャイロスコープであり、１つはX軸の回りの動作（ 例えば頭の傾き）を感知し、及び、１つはZ軸の回りの動作（例えば頭の回転） を感知する。 上述したように、ジャイロスコープの出力は回転の角速度に比例してよく、従って、一次積分は軸の回りに移行された距離を角度の単位で与える。
異なる数の軸に沿う動作を感知する実施態様については、アルゴリズムは類似であるが、センサーの数は異なっていてよい。 【００４０】 考慮すべき重要な点は、いくつかの実施態様において、この積分は、好ましくは故意に不正確であることである。 これらの実施態様では、実際の積分計は、「漏れのある(leaky)」積分計である。 蓄積された積分の小部分は、アップデート毎 に捨てられてよい。 これは、ノイズによる小さい誤差又は蓄積されつつある積分についての初期リファレンスにおける小さい誤差を回避できる。 実際の計算もまた、正確ではない。 より正確な数値積分は、操作を必要とする。 正確な積分は、
固定点計算よりも浮動点計算を必要とする。 これらの双方はプロセッサーに時間を費やさせる。 アナログからディジタルへの変換は、好ましくは、8ビットの分 解能に限定される。 実際のセンサー出力は温度と時間と共にドリフトし得る。 これらの総ての要因は、最終的に頭の見かけの位置における大きな誤差となり、それは時間と供に倍加され得る。 これらの実施態様において、頭の見かけの位置は、短時間についてのみ正確であり、従って、練習動作毎の前にヘッドギアを「準備完了」にすることが望まれる。 ヘッドギアを「準備完了」にすることは、装着者がスタンスを確保し、ヘッドギアがその事実を認識するまで静止していることを意味する。 準備完了表示は、積分がリセットされ、そして、再スタートされ、
及び、ヘッドギアが装着者の位置をリフレッシュし、及び、次回の練習動作の開始のために準備できていることを装着者に示す。 【００４１】 ヘッドギアのいくつかの実施態様は、特定の動作についてのセンサーの読み取り値を「記憶」し又は格納するようにプログラムできる。 後続の動作を格納されたデーターと比較することができる。 これらの実施態様は、上述したように追加のプロセッサーメモリー容量を必要とし得る。 例えば、野球のバッティング補助具の実施態様では、プロセッサーは、選択されたスウィングの間に発生するセンサーのデーター値をメモリーに格納できる。 後続のスウィングを、ついで、格納されたトレーニングの補助としてのデーターと比較することができる。 プロセッサーは（「自動格納」モードを選択することにより）成功動作を自動で格納でき、又は、動作が完結した後に、ユーザーによって、成功動作を選択することができる。 例えば、野球トレーニングの実施態様において、プレーヤーが正しい動作を完了したとする（例えば、ボールとの満足の行くコンタクト）；そこでプレーヤーは、「格納」モードを選ぶことができ、そして、後続のスウィングとの比較のために、該成功スウィングについてのセンサーデーターがプロセッサーに格納される。 あるいは、ユーザーは、「自動格納」モードを選択することができ、正しいスウィングが自動的にメモリーに格納される。 【００４２】 図２に示すように、ヘッドギアは単一（unitary）構造を備えてよい。 ヘッド ギア200内に含まれるのは、上述した部品類である。 図２の実施例は、スピーカ ー要素210として示される、可聴インジケーターを備える。 コンパートメント220
は、電池または類似の電源を格納するために備えられる。 スイッチ230は、ユー ザーインターフェース部を含む。 記載される実施態様において、２つのスイッチが示されており、１つは、on/off及び音量のためであり、他は左／右利き入力のためである。 ユーザーインターフェースの他の構成も可能である。 ヘッドギア20
0は、使用の前に適したヘッドウエアに取り付けられてよい。 ヘッドギア200の取り付けは、装着者の行動を顕著に阻害しないような、何らかの好適な方法で行われてよい。 例えば、図２に示されるネジ240を締めることにより、取り付け可能 である。 【００４３】 ヘッドギアの実施態様の概要図が、図３に示される。 センサー40の数は、ヘッドギアの意図される用途に応じて変えてよい。 センサー数の可変性は、破線で表されるセンサー40により図３に示される。 各センサー40のアナログ出力は、増幅器410により増幅されてよい。 増幅されたセンサー出力はアナログからディジタ ルへの変換器(A/D)コンバーター420の入力として働いてよい。 PICタイプのプロ セッサー30を備える実施態様において、A/Dコンバーター420は、プロセッサーチップの積分部分であってよい。 クロック310も、プロセッサー30の積分部分を備 えてよい。 クロック310は、ヘッドギアの作動における種々のタイムアウト時間 についてのタイマーを提供する。 インジケーター50はプロセッサー30の出力に接続される。 図３において、インジケーター50は可聴スピーカーとして略示される。 他のインジケーター、例えば、可視LEDインジケーターも可能である。 ヘッド ギアの動力は電源10により供給され、図３において電池として示される。 電源10
からの電圧は、電圧調節器110により調節されてよい。 万が一、不注意により電 源10が誤った極性で据え付けられたときに電圧調節器を保護するために、保護デバイス、例えば、ダイオード101、を使用してよい。 ユーザーがヘッドギアをつ けたり消したりできるために電源on/offスイッチ120を備えてよい。 ヘッドギア への、安全で効果的な動力の供給を可能にするために追加の回路デバイス、例えばダイオード130およびトランジスター140を備えてよい。 図３で、ユーザーインターフェースはスイッチ要素201、202、203を備えるように描かれている。 スイ ッチ要素201、202、及び203は、電圧レベルを選択するのに使用され、該レベル は、付随する抵抗要素2011、2022および2033により定められる。 この電圧レベルはプロセッサー上のプログラマブルI/Oピンへの入力となる。 このようにして、 プロセッサーをプログラムして、本明細書中に記載されている種々の機能を可能にすることができる。 スイッチ要素201、202、及び203は、シングルポジション スイッチとして示されているが、複数ポジションスイッチまたは他の適切なデバイスを備えてもよい。 スイッチは、プロセッサー30に、或る値を入力するようにセットされてよい。 他のデーター入力デバイスも使用してよく、ユーザーインターフェースは3未満または超の要素を備えてよい。 【００４４】 実施態様例上述のヘッドギアは、多くの用途について、頭の動作のモニターとして働くように適合させることができる。 以下の実施例に含まれるものは、ヘッドギアを監視のためにプログラムできる、可能な実施態様のいくつかを説明する。 他の実施態様も当業者には明白である。 【００４５】 野球トレーニング補助具ヘッドギアは、野球のトレーニング補助具として適用できる。 好ましくは、この実施態様では、X及びZ軸に沿う動作を感知する。 野球スポーツに関する適切な頭の動作を監視するようにヘッドギアをプログラムできる。 例えば、適切な頭の動作は、良いバッティング技術には必須である。 監視アルゴリズムの作動は、好ましくは、以下のようである。 構え(arming)アルゴリズムは、双方の感知軸（例えばX及びZ）についての小さい積分を探す。 該小積分が、プログラムされた時間継続する場合は、バッターは、彼または彼女の頭を非常に僅かのみ動かしている。
ヘッドギアは、バッターが足場を取り、および、次のスウィングの準備ができていると推定する。 ヘッドギアは、そこで、「準備完了」する。 準備がされる間、
ヘッドギアは常に、双方の感知軸（例えばX及びZ）についての積分の値をチェックする。 積分値が双方の軸についてのプログラムされた閾値を超えたら、動作が行われたとみなされる。 もし、何らかの頭の下方向の傾きが起きる前に、大きな「悪い」回転が行われたら、ヘッドギアはスウィングは不正であると結論し、「
悪い」の表示を送り得る。 もし、何らかの頭の下方向の傾きが最初に起きたら２
つの事が起こる。 「良い」の表示がバッターに送られ得る。 バッターへ送られた表示は、下方向の傾きの度合いに比例し、そして、下方向の傾きが増すにつれ、
表示は周波数又は強度のいずれかで変化し、プレーヤーに傾きの度合いを示す。
下方向の傾きの認識はタイマーを開始させ得る。 タイマーの時間はプログラム可能である。 ヘッドギアは、タイムアウト時間の間に「悪い」回転を探す。 タイマーが切れる前に、「悪い」回転がプログラム可能な閾値を超えたら、「良い」の表示は、「悪い」の表示に置き換わられ得る。 ヘッドギアは、スウィングの間、
バッターの頭が、前の肩を超えて追跡して、適切な頭／前の肩の分離を許容しなかったと決定する。 特に、若手のプレーヤーは、ボールがたたかれた場所を見るにはあまりに早く上を見る傾向がある。 早く上を見すぎることは、スウィングの間、適切な肩の送りを達成する機会を減じる。 ヘッドギアのいくつかの実施態様は、適切な肩の送りを達成することを助けるために長いタイムアウト時間を含むようにプログラムされ得る。 タイマーが切れるとき、ヘッドギアは回転をチェックすることを止める。 これは、スウィングが完了した後の頭の動作によって誤った悪い表示が行われることを回避するためである。 この時間の後のいかなる回転も、ボールとの適切なコンタクトがされた後であり、該回転はバッターが（例えば、どこに着陸したか）ヒットボールを追跡し始めたことによるものと仮定される。 再び準備完了に見えるヘッドギアについてシークエンスが最開始される。 【００４６】 ヘッドギアを、野球の守備トレーナーとして適合させることができる。 ゴロボールの守備の適切な技術は、プレーヤーが彼または彼女の頭を下げて、ボールがプレーヤーのミットに納まるまでボールを熟視することである。 ボールが確保された後に始めてボールが投げられべき場所を見上げなければならない。 未経験のプレーヤーは、ボールが確保される前に見上げる傾向がある。 これは、しばしば「エラー」またはボールをミスすることにつながる。 野手に、彼または彼女の頭をボールが確保されるまで下げるように、信号を送るようにヘッドギアをプログラムすることができる。 守備の実施態様は、頭の動作が一軸（例えばX軸）に沿 ってのみ検出される必要があるので、簡単化された構成を備えてよい。 ２以上の軸に沿って感知することも、ヘッドギアの守備の実施態様に含まれる。 【００４７】 ヘッドギアを、クリケットのバッターを適切な頭の位置を維持するように訓練するために適合させることができる。 クリケットボールのバッティングの動作は、野球のボールのバッティングと類似するので、頭の動作を監視するためのプログラムも類似する。 【００４８】 図４に示すように、ヘッドギア２００は、普通の野球バッティングヘルメットに取り付け可能である。 ヘッドギアはヘルメットの後ろ４０１に取り付けられ、及び、正常なヘルメットの使用に対して、可能な限り妨害しない。 あるいは、ヘッドギアは、バッティングヘルメットに一体的に形成されてよい。 【００４９】 ホッケートレーニング及び安全補助具ヘッドギアは、ホッケープレーヤーのトレーニング補助具としての使用にも適合させることができる。 ホッケーゲームにおいては、プレーヤーに適切な頭の動作または位置を要求する夥しい動作が行われる。 これらの頭の動作を監視するアルゴリズムを、ヘッドギア内にプログラムすることができ、その結果該動作を練習することができる。 例えば「フェイスオフ」の間、プレーヤーはパックが氷に落とされるとき、彼または彼女の頭をパックを見るために下げなければならない。
プレーヤーが彼または彼女の頭を下に維持しないと、ヘッドギアの表示が頭の位置が不適切であるとプレーヤーに警告する。 フェイスオフの練習に加えて、ホッケーゲームの過程で生じる他の活動の練習のためにヘッドギアを使用することができる。 例えば、ヘッドギアを用いて練習できる２,３の例は：ゴールを見張っ ているとき、ゴールキーパーの頭は、近づいてくるパックを見るために下げられなければならない、プレーヤーがパスを受ける準備をしているときは、パスを見るために頭を下げて、パックをスティックで（またはスケートで）制御しなければならない、パックをシューとするときには、プレーヤーはショットの間にパックを見るために頭をさげなければならない、スケートの間、速いターンから逃れるとき、プレーヤーは頭を上げなければならない、及びパックをパスするために見るときには、頭を上げなければならない。 これらのうちのいくつかへの適用は、一の軸に沿った動作を感知するヘッドギアの実施態様に含まれ得る。 【００５０】 ヘッドギアをプレーヤーの安全具に備えることができる。 一般的に図５に示すように、ヘッドギア200は標準的なホッケーヘルメット500の内側に適合させることができ、従って、標準的なホッケーヘルメットの、通常の頭の保護に用いることができる。 ヘッドギア200は、ヘルメット500中の、保護パッド要素510の間に フィットさせることができる。 あるいは、ヘッドギア200は、図４に示す野球の 実施態様のように、ホッケーヘルメットの外側に取り付けることができる。 ヘッドギアを、彼または彼女の頭が、潜在的に危険な位置にあることをプレーヤーに警告するようにプログラムすることができる。 これらの実施態様において、３軸（X,Y及びZ軸）総てに沿う動きを検出するために、より多くのセンサーが備えられてよい。 例えば、彼または彼女の頭が、悪い位置にある状態で叩かれ又は「押さえつけられて」、プレーヤーの首および脊椎が負傷する危険性がある得る。 ヘッドギアは予め頭が潜在的に危険な位置があることをプレーヤーに警告し、プレーヤーが位置を正す機会を与える。 【００５１】 ヘッドギアはホッケーと類似の他のスポーツに適合させることができる。 例えば、トレーニングまたは安全の情報を、類似のスポーツ、例えばフィールドホッケー、ラクロス、及びサッカーの参加者に提供するようにプログラムすることができる。 【００５２】 テニストレーナーヘッドギアを、テニスにおけるある動きに適合させることができる。 例えば、プレーヤーがサーブを練習するのを助けるようにヘッドギアをプログラムすることができる。 サーブをする際には、最初に、空中にトスされたボールを見て、頭を上げなければならない。 ラケットがボールに接触するまでは頭を上向きに維持しなければならないが、次に、ボールとのコンタクト後は下を向かなければならない。 フォアハンドまたはバックハンドを練習するためにヘッドギアをプログラムすることもできる。 これらの動作の間、プレーヤーの頭は、ボールおよびラケットととの接触点を見ながら下げられていなければならない。 プレーヤーに、適切な頭位置の表示を与えるようにヘッドギアをプログラムすることができる。 【００５３】 通常、ヘルメットが装着されないタイプの用途については、ヘッドギアをキャップ（縁なし帽子）、帽子、鉢巻、または、ヘッドギア使用時に装着される他の類似デバイスに取り付けてよい。 該取り付けは、図６に示される。 ヘッドギア20
0は、キャップまたは帽子、例えばキャップ600に取り付けられてよい。 【００５４】 フットボールトレーニング及び安全補助具ヘッドギアを、フットボールスポーツにおいて起きるある動作のトレーニングを与えるように適合させることができる。 例えば、パンティングおよびキッキングを行うことは、プレーヤーが、彼または彼女の視線をボール上に維持し、およびキックの間頭を下げることを要求する。 この頭位置が達成されている又はされていないことを表示するように、ヘッドギアをプログラムすることができる。 【００５５】 適切なブロッキングまたはタックリング位置の訓練をするようにヘッドギアをプログラムすることができる。 適切なフォームは、プレーヤーの頭を上げ、及び目を開けているものである。 未経験なプレーヤーは、衝突が近づくと、頭を下げて目を閉じる傾向にある。 少なくとも、これは、ブロックまたはタックルの失敗を招く；最悪の場合、負傷を負う結果になる。 プレーヤーに、頭が上に向いているか否かの表示を与えるようにヘッドギアをプログラムすることができる。 頭が適切に上向きである場合には、目もまた、開かれている傾向にある。 【００５６】 実在するフットボールヘルメットと同じタイプのヘルメット中にヘッドギアが備えられ、装着者に通常のレベルの保護を与える。 ヘッドギアは、装着者に不適切な頭の位置を警告することにより、追加の保護レベルを提供する。 装着者に、
彼または彼女の頭が潜在的に危険な位置にあることを知らせることにより、プレーヤーは状況を正すように動作でき、それにより負傷を回避できる。 【００５７】 ヘッドギア200を現存するフットボールのヘルメット500の内側に取り付けることは、図５にその概要が示される。 ヘッドギア200はヘルメットの標準的な使用 を妨害しないように、保護パッティング要素の間のヘルメットの内側に取り付けられる。 あるいは、図４に示される野球の実施態様と同様の方法で、ヘルメットの外側に取り付けられる得る。 【００５８】 ゴルフスウィングトレーナーヘッドギアを、ゴルファーのスウィングを上達させるためのトレーニングを与えるように適合させることができる。 スウィングを通じて、彼または彼女の視線をボール上および接触点に集中して、ゴルファーの頭はできるだけ静止していなければならない。 バックスウィングの最も高い部分で、ゴルファーのあごが、彼または彼女の前の肩と一列(in line)にならなければならない。 頭が適切な位置に 留まれば、スウィングのフォロースルー部分の間、ゴルファーのあごは、彼または彼女の後ろの肩と最終的に一列になる。 ヘッドギアを、この動作が適切に遂行されているかいないかを表示するようにプログラムすることができる。 この実施態様のために、何らかの方向への頭の動きを表示するようにヘッドギアをプログラムすることができる。 何らかの方向の動作を感知するように適切なセンサーを備えることができる。 検出器の感度は、なかんずくユーザーの技術レベル、に従い調整することができる。 【００５９】 ヘルメットが通常装着されないタイプの用途に、ヘッドギアは、ヘッドギアが使用される間に装着されるキャップ、帽子、ヘッドバントまたは他の類似デバイスに取り付けられることができる。 そのような取り付けは、図６に示される。 ヘッドギア200はキャップまたは帽子、例えばキャップ600に取り付けてよい。 【００６０】 スケーティングトレーナー及び安全補助具ヘッドギアは、スケーティングを上達させるためのトレーニングを与えるように適合させることができる。 アイススケート、ローラースケート、又はローラーブレードを練習する際には、未経験スケーターは、彼らの頭を下げて、その足元を見がちである。 これは、スケートの習得を困難にする。 なぜなら、足元を見ているときには適切なバランスを維持することが困難だからである。 頭を下げ続けると、スケーターの視野を狭くもする。 狭い視野は、障害物にぶつかる危険性を増す。 ヘッドギアは、スケーターに直立した頭の位置を維持することを警告するようにプログラムすることができる。 ヘッドギアは、スケーターに追加の保護を与えるために保護ヘルメット内に入れることができる（例えば、図５）。 【００６１】 ボクシングトレーニング補助具ヘッドギアを、ボクサーが適切な頭の位置を維持するようにトレーニングするために適合させることができる。 ボクサーは戦いの間、彼らの頭およびあごを押し込めて（tuck down）いなければならない。 そのようにすることが、パンチがボ クサーの顔に当たる際の衝撃を最小にし、望ましい結果となる。 ヘッドギアは、
標準的なボクシングのヘッドギア内に備え、及び、彼または彼女の頭が適切な位置からはずれたときにボクサーに警告するようにプログラムすることができる。
例えば、頭が過度に上に傾いたとき（例えば、X軸に沿って）ファイターに表示 を与えてよい。 【００６２】 ボーリングトレーナーヘッドギアを、ボーラーに適切な頭の位置を表示するために適合させることができる。 ボーラーの頭は、スターティング（ファウル）ラインへのアプローチの間、ボールを送り出す間、及び、フォロースルー動作の間、静止し及び僅かに下方向に傾けられていなければならない。 ヘッドギアは、ボーラーが正しい頭の動作を行ったかとうかを表示するようにプログラムされる。 【００６３】 ヘルメットが通常装着されないタイプの用途については、ヘッドギアは、ヘッドギアが使用される間に装着されるキャップ、帽子、ヘッドバントまたは他の類似デバイスに取り付けられることができる。 そのような取り付けは、図６に示される。 ヘッドギア200はキャップまたは帽子、例えばキャップ600に取り付けてよい。 【００６４】 ビリヤードまたは賭け玉突き（プール）トレーニング補助具ヘッドギアを、ビリヤードまたは賭け玉突きプレーヤーが適切な頭の位置を維持することを助けるように適合させることができる。 適切な玉突きショットを遂行する際には、プレーヤーの頭は僅かに下を向き、及び、相対的に静止し続けなければならない。 ヘッドギアは、この適切な位置が維持されているときに表示するようにプログラムされる。 【００６５】 ヘルメットが通常装着されないタイプの用途については、ヘッドギアは、ヘッドギアが使用される間に装着されるキャップ、帽子、ヘッドバントまたは他の類似デバイスに取り付けられることができる。 そのような取り付けは、図６に示される。 ヘッドギア200はキャップまたは帽子、例えばキャップ600に取り付けてよい。 【００６６】 アーチェリーまたは射撃補助具ヘッドギアは、アーチェリーまたは射撃スポーツのトレーニング補助具として使用されるように適合可能である。 ヘッドギアは適切な頭のポジショニングを監視して適切なアーチェリーまたは射撃動作の完結を可能にするようにプログラムされる。 【００６７】 ヘルメットが通常装着されないタイプの用途については、ヘッドギアは、ヘッドギアが使用される間に装着されるキャップ、帽子、ヘッドバントまたは他の類似デバイスに取り付けられることができる。 そのような取り付けは、図６に示される。 ヘッドギア200はキャップまたは帽子、例えばキャップ600に取り付けてよい。 【００６８】 ドライバー待機(alertness)補助具多くの自動車事故は、ドライバーがハンドルを握ったまま居眠りする場合またはドライバーの気が散って、道路からかなり長い距離離れたところを見る場合に起こる。 ヘッドギアの他の実施態様は、ドライバーにこの危険な状態を警告するようにプログラムされる。 待機しているドライバーの頭の最適な位置は、直立且つ正面を向いている。 ドライバーが横を見る、例えば隣接するレーンが空いているか、短期間の「ヘッドチェッキング」動作は許容される。 ドライバーが居眠りをすると、または、気が散ると、彼または彼女の頭が最適位置からずれている。 複数のセンサーはあまりに長い時間、頭が最適位置に無いことを決定し、プログラムがインジケーターを活性化して、ドライバーが正しい位置に戻るように警告する。 【００６９】 ヘルメットが通常装着されないタイプの用途については、ヘッドギアは、ヘッドギアが使用される間に装着されるキャップ、帽子、ヘッドバントまたは他の類似デバイスに取り付けられることができる。 そのような取り付けは、図６に示される。 ヘッドギア200はキャップまたは帽子、例えばキャップ600に取り付けてよい。 あるいは、ヘッドギアは保護ヘルメット内に備えられてよく（例えば図５
に示されるように）、および、ドライバーに追加の保護レベルを与えてよい。 【００７０】 パイロット待機補助具飛行機が方向転換し、及びパイロットの頭が飛行機のセンターラインの垂直方向に対してある角度に位置されているとき、方向が分からなくなる（disorienta
tion）場合がある。 ヘッドギアをパイロットのヘッドギア内に備えて、不適切な頭の位置についての警告を与えるようにすることができる。 ヘッドギアは、警告デバイスとして作用するようにプログラムされてよい。 パイロットは、長い時間一貫した角度で、方向転換のために傾いて飛行する（バンクターニング）場合にのみ頭の位置情報を与えられる結果、パイロットは彼または彼女の平衡感覚がまっすぐまたは水平飛行を示唆するにもかかわらず、飛行機は実際には回転し、且つ、降下していることを知る。 【００７１】 【図面の間単な説明】 【図１】 図１は、本発明の実施態様の略ブロック図である。 【図２】 図２は、本発明の取り付け可能な実施態様の略図である。 【図３】 図３は、本発明の実施態様における回路の略図である。 【図４】 図４は、本発明を野球に適用した、実施態様を表す。 【図５】 図５は、保護ヘルメット内に取り付けられた、本発明の実施態様の 部分的断面図である。 【図６】 図６は、キャップまたは帽子に取り付けられた、本発明の実施態様 を表す。 ───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ |
