JP2004081745A - ピッチ計、ピッチ計の制御方法、腕時計型情報処理装置、制御プログラムおよび記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】走行時及び歩行時のいずれにおいてもピッチを計測でき、しかも、走る場合と歩く場合との間で条件設定を切り換えるための外部操作が不必要なピッチ計を提供する。
【解決手段】ピッチ演算部５６０は、体動センサ９０の出力に対し周波数分析し、周波数分析の結果に基づいて所定の周波数範囲に対応する領域でパワーが最も高い信号を、ピッチを求めるための基準波として特定し、基準波が体動の基本波に対する第ｎ高調波（ｎは自然数）に相当するのかを判別し、判別の結果に基づいて、ピッチを求める。
【選択図】　　　図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピッチ計、ピッチ計の制御方法、腕時計型情報処理装置、制御プログラムおよび記録媒体に係り、特にユーザの走行時または歩行時に検出した体動信号から確実にピッチを求めるための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ユーザの走行時または歩行時にピッチを計測するピッチ計では、内蔵している加速度センサ（体動センサ）などによって体動信号を検出し、この体動信号からピッチを求めている。
たとえば、図３９の上部に示す体動信号（アナログ信号）を増幅した後に、所定のしきい値ＴＨ１を用いてパルス変換すると、図３９の下部に示すパルス波形を有するパルス信号ＰＳが得られる。
しかしながら、上記従来の方法によれば、たとえば、図４０に示すように、ノイズが混入したり、動作方向とセンサの感度方向が不一致してしまった場合のように、足の動きに応じてきれいに体動信号が出力されない場合には、ピッチの算出結果の誤差が大きくなってしまうという問題点があった。
より具体的には、本来カウントしたいポイント（図４０中、矢印で示すタイミング）に対し、ノイズが混入したポイントＥでは、パルスが誤ってカウントされてしまい、実際のピッチに対して算出したピッチが大きくなることとなる。逆に、体動信号の信号レベルが低いポイントＮＣでは、パルスがカウントされなくなり、実際のピッチに対して算出したピッチが小さくなることとなる。
【０００３】
そこで、図４１に示すように、パルス信号ＰＳのパルス数をカウントする際に、マスク信号ＭＳによりマスク時間を設定することによって、パルスを２発単位でカウントし、検出精度を上げる方法が提案されている。
たとえば、走行時のピッチは、期間Ｔ１〜Ｔ２に示すように、通常、１５０回／分〜２００回／分であり、パルス周期ＴＰ１＝０．４秒〜０．３秒であることから、マスク時間ＴＭ＝を０．５秒に設定することにより、パルス周期が０．８秒〜０．６秒のパルスとしてカウントすれば、パルスを２発単位でカウントすることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のピッチ計では、走行時のピッチに合わせてマスク時間を設定しているため、歩行時のピッチを計測できないという問題点がある。すなわち、歩行時では、図３７中に期間Ｔ３〜Ｔ４で示すように、パルス周期ＴＰ２＝０．６秒〜０．４秒になるため、マスク時間ＴＭ＝０．５秒に設定すると、ピッチが１００回／分のときには、１発目のパルスＰＬ１をカウントしてしまい、ピッチを誤表示してしまう。
そこで、従来のピッチ計で走行時及び歩行時のいずれのピッチをも計測しようとすると、走る場合と歩く場合とでマスク時間の設定を切り換えるべくユーザが外部操作を行う必要があり、使い勝手が悪くなってしまうという問題点があった。
そこで、本発明の目的は、走行時および歩行時を区別することなく正確にピッチを計測できるとともに、ユーザの手間を低減することが可能なピッチ計、ピッチ計の制御方法、腕時計型情報機器、制御プログラムおよび記録媒体を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、体動センサから検出した体動に対応する出力信号が入力されるピッチ計は、前記体動センサの出力に対し周波数分析を行う周波数分析部と、前記周波数分析の結果に基づいてパワーが最も高い信号を、ピッチを求めるための基準波として特定する基準波特定部と、前記基準波が体動の基本波に対する第ｎ高調波（ｎは自然数）に相当するのかを判別し、当該判別の結果に基づいて、前記ピッチを求めるピッチ演算部と、を備えたことを特徴としている。上記構成によれば、周波数分析部は、体動センサの出力に対し周波数分析を行う。
基準波特定部は、周波数分析の結果に基づいてパワーが最も高い信号を、ピッチを求めるための基準波として特定する。
これにより、高調波判別部は、基準波が体動の基本波に対する第ｎ高調波（ｎは自然数）に相当するのかを判別し、当該判別の結果に基づいて、ピッチを求める。
【０００６】
この場合において、前記高調波判別部は、前記基準波の周波数のＸ／Ｙ（Ｘ、Ｙは自然数、かつ、Ｘ≠Ｙ）倍の周波数における信号の有無および信号のパワーに基づいて前記第ｎ高調波を判別するようにしてもよい。
また、前記高調波判別部は、所定のピッチ下限設定値に相当する下限設定周波数および前記基準波の周波数に基づいて前記第ｎ高調波の候補となりえるｎの値の範囲を設定する候補設定部を備えるようにしてもよい。
さらに、前記高調波判別部は、前記第ｎ高調波の判別に際し、判別対象の周波数範囲として、前記下限設定周波数および前記下限設定周波数の２倍の周波数で規定される周波数範囲を設定するようにしてもよい。
さらにまた、前記体動センサの出力値に基づいて前記下限設定周波数を変更する下限設定周波数変更部を備えるようにしてもよい。
また、前記下限設定周波数変更部は、前記体動センサの出力値が所定のしきい値を超えた場合に、前記下限設定周波数を２倍の値に設定するようにしてもよい。
【０００７】
また、体動を検出する体動センサの出力に基づいてピッチを算出するピッチ計の制御方法は、前記体動センサの出力に対し周波数分析を行う周波数分析過程と、前記周波数分析の結果に基づいてパワーが最も高い信号を、ピッチを求めるための基準波として特定する基準波特定過程と、前記基準波が体動の基本波に対する第ｎ高調波（ｎは自然数）に相当するのかを判別する高調波判別過程と、当該判別の結果に基づいて、前記ピッチを求めるピッチ演算過程と、を備えたことを特徴としている。
この場合において、前記高調波判別過程は、前記基準波の周波数のＸ／Ｙ（Ｘ、Ｙは自然数、かつ、Ｘ≠Ｙ）倍の周波数における信号の有無および信号のパワーに基づいて前記第ｎ高調波を判別するようにしてもよい。
【０００８】
また、前記高調波判別過程は、所定のピッチ下限設定値に相当する下限設定周波数および前記基準波の周波数に基づいて前記第ｎ高調波の候補となりえるｎの値の範囲を設定する候補設定過程を備えるようにしてもよい。
さらに、前記高調波判別過程は、前記第ｎ高調波の判別に際し、判別対象の周波数範囲として、前記下限設定周波数および前記下限設定周波数の２倍の周波数で規定される周波数範囲を設定するようにしてもよい。
さらにまた、前記体動センサの出力値に基づいて前記下限設定周波数を変更する下限設定周波数変更過程を備えるようにしてもよい。
また、前記下限設定周波数変更過程は、前記体動センサの出力値が所定のしきい値を超えた場合に、前記下限設定周波数を２倍の値に設定するようにしてもよい。
【０００９】
また、腕時計型情報処理装置は、体動を検出する体動センサと、前記体動センサの出力に対し周波数分析を行う周波数分析部と、前記周波数分析の結果に基づいてパワーが最も高い信号を、ピッチを求めるための基準波として特定する基準波特定部と、前記基準波が体動の基本波に対する第ｎ高調波（ｎは自然数）に相当するのかを判別する高調波判別部と、当該判別の結果に基づいて、前記ピッチを求めるピッチ演算部と、を備えたことを特徴としている。
この場合において、前記高調波判別部は、前記基準波の周波数のＸ／Ｙ（Ｘ、Ｙは自然数、かつ、Ｘ≠Ｙ）倍の周波数における信号の有無および信号のパワーに基づいて前記第ｎ高調波を判別するようにしてもよい。
また、前記高調波判別部は、所定のピッチ下限設定値に相当する下限設定周波数および前記基準波の周波数に基づいて前記第ｎ高調波の候補となりえるｎの値の範囲を設定する候補設定部を備えるようにしてもよい。
【００１０】
さらに、前記高調波判別部は、前記第ｎ高調波の判別に際し、判別対象の周波数範囲として、前記下限設定周波数および前記下限設定周波数の２倍の周波数で規定される周波数範囲を設定するようにしてもよい。
さらにまた、前記体動センサの出力値に基づいて前記下限設定周波数を変更する下限設定周波数変更部を備えるようにしてもよい。
また、前記下限設定周波数変更部は、前記体動センサの出力値が所定のしきい値を超えた場合に、前記下限設定周波数を２倍の値に設定するようにしてもよい。
また、体動を検出する体動センサの出力に基づいてピッチを算出するピッチ計をコンピュータにより制御するための制御プログラムは、前記体動センサの出力に対し周波数分析を行わせ、前記周波数分析の結果に基づいてパワーが最も高い信号を、ピッチを求めるための基準波として特定させ、前記基準波が体動の基本波に対する第ｎ高調波（ｎは自然数）に相当するのかを判別させ、当該判別の結果に基づいて、前記ピッチを求めさせることを特徴としている。
【００１１】
この場合において、前記基準波の周波数のＸ／Ｙ（Ｘ、Ｙは自然数、かつ、Ｘ≠Ｙ）倍の周波数における信号の有無および信号のパワーに基づいて前記第ｎ高調波を判別させることを特徴とする制御プログラム。
また、所定のピッチ下限設定値に相当する下限設定周波数および前記基準波の周波数に基づいて前記第ｎ高調波の候補となりえるｎの値の範囲を設定させるようにしてもよい。
さらに、前記第ｎ高調波の判別に際し、前記所定の周波数範囲として、前記下限設定周波数および前記下限設定周波数の２倍の周波数で規定される周波数範囲を設定させるようにしてもよい。
さらにまた、前記体動センサの出力値に基づいて前記下限設定周波数を変更させるようにしてもよい。
また、前記下限設定周波数変更過程は、前記体動センサの出力値が所定のしきい値を超えた場合に、前記下限設定周波数を２倍の値に設定させるようにしてもよい。
【００１２】
また、　体動を検出する体動センサの出力に基づいてピッチを算出するピッチ計をコンピュータにより制御するための制御プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体は、前記体動センサの出力に対し周波数分析を行わせ、前記周波数分析の結果に基づいてパワーが最も高い信号を、ピッチを求めるための基準波として特定させ、前記基準波が体動の基本波に対する第ｎ高調波（ｎは自然数）に相当するのかを判別させ、当該判別の結果に基づいて、前記ピッチを求めさせる、ための制御プログラムを記録したことを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に本発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
［１］第１実施形態
図１は、第１実施形態の腕時計型情報機器（ピッチ計）の構成を示す説明図である。
腕時計型情報機器１は、大別すると、腕時計構造を有する装置本体１０と、この装置本体１０に接続されるケーブル２０と、このケーブル２０の先端側に設けられた脈波検出用センサユニット３０とを備えて構成されている。
ケーブル２０の先端側にはコネクタピース８０が構成されている。このコネクタピース８０は、装置本体１０の６時の側に構成されているコネクタ部７０に対して着脱自在に構成されている。
装置本体１０には、腕時計における１２時方向から腕に巻きついてその６時方向で固定されるリストバンド１２が設けられている。このリストバンド１２によって、装置本体１０は、腕に着脱自在に装着される。
【００１４】
図２は、腕時計型情報機器のセンサユニット３０近傍の断面図である。
脈波検出用センサユニット３０は、センサ固定用バンド４０によって遮光された状態で人差し指の根元から指関節までの間に装着されている。このように、脈波検出用センサユニット３０を指の根元に装着することにより、ケーブル２０が短くて済むので、ケーブル２０は、ランニング中に邪魔にならない。また、掌から指先までの体温の分布を計測すると、寒いときには、指先の温度が著しく低下するのに対し、指の根元の温度は比較的低下しない。従って、指の根元に脈波検出用センサユニット３０を装着すれば、寒い日に屋外でランニングしたときでも、脈拍数などを正確に計測できるのである。
【００１５】
図３は、腕時計型情報機器１の装置本体を、リストバンドやケーブルなどを外した状態で示す平面図、図４は、腕時計型情報機器１を３時の方向からみた側面図である。
図３において、装置本体１０は、樹脂製の時計ケース１１（本体ケース）を備えている。時計ケース１１の表面側には、現在時刻や日付に加えて、走行時や歩行時のピッチ、及び脈拍数などの脈波情報などを表示するＥＬバックライト付きの液晶表示装置１３（表示装置）が設けられている。
液晶表示装置１３には、表示面の左上側に位置する第１のセグメント表示領域１３１、右上側に位置する第２のセグメント表示領域１３２、右下側に位置する第３のセグメント表示領域１３３、及び左下側に位置するドット表示領域１３４が構成されており、ドット表示領域１３４では、各種の情報をグラフィック表示可能である。
時計ケース１１の内部には、ピッチを求めるための体動センサ９０が内蔵されており、この体動センサ９０としては、加速度センサなどを用いることができる。
【００１６】
また、時計ケース１１の内部には、各種の制御やデータ処理を行う制御部５が設けられている。この制御部５は、体動センサ９０による検出結果（体動信号）に基づいてピッチを求め、液晶表示装置１３に表示する。さらにまた制御部５は、脈波検出用センサユニット３０による検出結果（脈波信号）に基づいて脈拍数の変化などを求め、液晶表示装置１３で表示する。
この場合において、制御部５には、計時回路も構成されているため、通常時刻、ラップタイム、スプリットタイムなども液晶表示装置１３に表示可能となっている。
また、時計ケース１１の外周部には、時刻合わせや表示モードの切り換えなどの外部操作を行うためのボタンスイッチ１１１〜１１５が構成されている。また、時計ケースの表面には、大きめのボタンスイッチ１１６、１１７が構成されている。
【００１７】
腕時計型情報機器１の電源は、時計ケース１１に内蔵されているボタン形の小型の電池５９であり、ケーブル２０は、電池５９から脈波検出用センサユニット３０に電力を供給するとともに、脈波検出用センサユニット３０の検出結果を時計ケース１１の制御部５に入力している。
腕時計型情報機器１では、その機能を増やすにともなって、装置本体１０を大型化する必要がある。しかしながら、装置本体１０には、腕に装着されるという制約があるため、装置本体１０を腕時計における６時及び１２時の方向に向けては拡大できない。
そこで、本実施形態では、装置本体１０には、３時及び９時の方向における長さ寸法が６時及び１２時の方向における長さ寸法よりも長い横長の時計ケース１１を用いてある。
【００１８】
この場合において、リストバンド１２は、３時の方向側に偏った位置で接続しているため、リストバンド１２からみると、腕時計における９時の方向には、３時の方向とは異なり張出部分１０１が設けられている。従って、横長の時計ケース１１を用いたわりには、手首を自由に曲げることができ、また、転んでも手の甲を時計ケース１１にぶつけたりすることもない。
時計ケース１１の内部において、電池５９に対して９時の方向には、ブザー用の偏平な圧電素子５８が配置されている。電池５９は、圧電素子５８に比較して重いため、装置本体１０の重心位置は、３時の方向に偏った位置にある。この重心が偏っている側にリストバンド１２が接続しているので、装置本体１０を腕に安定した状態で装着できる。また、電池５９と圧電素子５８とを平面方向に配置してあるため、装置本体１０を薄型化できる。これとともに、図３に示すように、裏面部１１９に電池蓋１１８を設けることによって、ユーザーは、電池５９を簡単に交換できる。
【００１９】
図４において、時計ケース１１の１２時の方向には、リストバンド１２の端部に取り付けられた止め軸１２１を保持するための連結部１０５が形成されている。時計ケース１１の６時の方向には、腕に巻かれたリストバンド１２が長さ方向の途中位置で折り返されるとともに、この途中位置を保持するための留め具１２２が取り付けられる受け部１０６が形成されている。
装置本体１０の６時の方向において、裏面部１１９から受け部１０６に至る部分は、時計ケース１１と一体に成形されて裏面部１１９に対して約１１５°の角度をなす回転止め部１０８になっている。すなわち、リストバンド１２によって装置本体１０を右の手首Ｌ（腕）の上面部Ｌ１（手の甲の側）に位置するように装着したとき、時計ケース１１の裏面部１１９は、手首Ｌの上面部Ｌ１に密着する。これと並行して、回転止め部１０８は、橈骨Ｒのある側面部Ｌ２に当接する。
【００２０】
この状態で、装置本体１０の裏面部１１９は、橈骨Ｒと尺骨Ｕを跨ぐ感じになる。これとともに、回転止め部１０８と裏面部１１９との屈曲部分１０９から回転止め部１０８にかけては、橈骨Ｒに当接する感じになる。このように、回転止め部１０８と裏面部１１９とは、約１１５°という解剖学的に理想的な角度をなしているため、装置本体１０を矢印Ａまたは矢印Ｂの方向に回そうとしても、装置本体１０は、腕Ｌの周りを不必要にずれることがない。
また、裏面部１１９及び回転止め部１０８によって腕の回りの片側２ヵ所で装置本体１０の回転を規制するだけである。このため、腕が細くても、裏面部１１９及び回転止め部１０８は確実に腕に接するので、回転止め効果が確実に得られる。さらに、腕が太くても窮屈な感じがない。
【００２１】
図５は、実施形態の脈波検出用センサユニットの断面図である。
図５において、脈波検出用センサユニット３０は、そのケース体としてのセンサ枠３６の裏側に裏蓋３０２が被されることによって、内側に部品収納空間３００が構成されている。部品収納空間３００の内部には、回路基板３５が配置されている。回路基板３５には、ＬＥＤ３１、フォトトランジスタ３２、その他の電子部品が実装されている。脈波検出用センサユニット３０には、ブッシュ３９３によってケーブル２０の端部が固定され、ケーブル２０の各配線は、各回路基板３５のパターン上にはんだ付けされている。ここで、脈波検出用センサユニット３０は、ケーブル２０が指の根元側から装置本体１０の側に引き出されるようにして指に取り付けられる。従って、ＬＥＤ３１及びフォトトランジスタ３２は、指の長さ方向に沿って配列されることになり、そのうち、ＬＥＤ３１は指の先端側に位置し、フォトトランジスタ３２は指の根元の方に位置する。このように配置すると、外光がフォトトランジスタ３２に届きにくいという効果がある。
【００２２】
脈波検出用センサユニット３０では、センサ枠３６の上面部分（実質的な脈波信号検出部）にガラス板からなる透光板３４によって光透過窓が形成されている。そして、この透光板３４に対して、ＬＥＤ３１及びフォトトランジスタ３２は、それぞれ発光面及び受光面を透光板３４の方に向けている。このため、透光板３４の外側表面３４１（指表面との接触面／センサ面）に指表面を密着させると、ＬＥＤ３１は、指表面の側に向けて光を発する。これとともに、フォトトランジスタ３２は、ＬＥＤ３１が発した光のうち指の側から反射してくる光を受光可能である。ここで、透光板３４の外側表面３４１と指表面との密着性を高める目的に、透光板３４の外側表面３４１は、その周囲部分３６１から突出している構造になっている。
本実施形態では、ＬＥＤ３１として、ＩｎＧａＮ系（インジウム−ガリウム−窒素系）の青色ＬＥＤを用いてあり、その発光スペクトルは、４５０ｎｍに発光ピークを有している。さらにＬＥＤ３１の発光波長領域は、３５０ｎｍから６００ｎｍまでの範囲にある。かかる発光特性を有するＬＥＤ３１に対応させて、本例では、フォトトランジスタ３２として、ＧａＡｓＰ系（ガリウム−砒素−リン系）のフォトトランジスタを用いている。フォトトランジスタ３２自身の受光波長領域は、主要感度領域が３００ｎｍから６００ｎｍまでの範囲にあって、３００ｎｍ以下にも感度領域がある。
【００２３】
このように構成した脈波検出用センサユニット３０を、センサ固定用バンド４０によって指の根元に装着し、この状態で、ＬＥＤ３１から指に向けて光を照射すると、この光が血管に届いて血液中のヘモグロビンによって光の一部が吸収され、一部が反射する。指（血管）から反射してきた光は、フォトトランジスタ３２によって受光され、その受光量変化が血量変化（血液の脈波）に対応する。すなわち、血量が多いときには、反射光が弱くなる一方、血量が少なくなると、反射光が強くなるので、反射光強度の変化を検出すれば、脈拍数などを計測できる。
また、本実施形態では、ＬＥＤ３１の発光波長領域とフォトトランジスタ３２の受光波長領域との重なり領域である約３００ｎｍから約６００ｎｍまでの波長領域、すなわち、約７００ｎｍ以下の波長領域における検出結果に基づいて生体情報を表示する。
このような構成を採っている理由は、外光が指の露出部分にあたっても、外光に含まれる光のうち波長領域が７００ｎｍ以下の光は、指を導光体としてフォトトランジスタ３２（受光部）にまで到達しないからである。これは、外光に含まれる波長領域が７００ｎｍ以下の光は、指を透過しにくい傾向にあるためである。従って、外光がセンサ固定用バンド４０で覆われていない指の部分に照射されても、指を通ってフォトトランジスタ３２まで届かず、測定結果に影響を与えることがない。
【００２４】
これに対し、たとえば、８８０ｎｍ付近に発光ピークを有するＬＥＤと、シリコン系のフォトトランジスタとを用いると、その受光波長範囲は、３５０ｎｍから１２００ｎｍまでの範囲に及ぶこととなる。この場合には、指を導光体として受光部にまで容易に届いてしまうような１μｍの波長の光による検出結果に基づいて脈波を検出することになる。この結果、外光の変動に起因する誤検出が起こりやすいのである。
また、約７００ｎｍ以下の波長領域の光を利用して、脈波情報を得ているので、血量変化に基づく脈波信号のＳ／Ｎ比が高い。この理由としては、血液中のヘモグロビンは、波長が３００ｎｍから７００ｎｍまでの光に対する吸光係数が従来の検出光である波長が８８０ｎｍの光に対する吸光係数に比して数倍〜約１００倍以上大きいからと考えられる。従って、血量変化に感度よく変化するので、血量変化に基づく脈波の検出率（Ｓ／Ｎ比）が高くなるのであると考えられる。図６に示すように、制御部５には、脈波検出用センサユニット３０からの入力結果に基づいて脈拍数などをもとめる脈波データ処理部５５と、体動センサ９０からの入力結果に基づいてピッチをもとめるピッチデータ処理部５６とが構成されている。
【００２５】
ピッチデータ処理部５６及び脈波データ処理部５５は、ピッチや脈拍数などの情報を出力することによって、かかる情報を液晶表示装置１３に表示可能としている。なお、ピッチデータ処理部５６及び脈波データ処理部５５の一部は、格納されているプログラムによって動作するマイクロコンピュータで構成されており、このマイクロコンピュータの機能については、図６に機能ブロック図として示してある。
まず、脈波データ処理部５５では、脈波検出用センサユニット３０からケーブル２０を介して入力された信号を脈波信号増幅・変換部５５１が増幅した後、デジタル信号に変換して脈波信号記憶部５５２に出力する。
脈波信号記憶部５５２は、デジタル信号に変換された脈波データを記憶しておくものであり、たとえば、ＲＡＭとして構成されている。
脈波信号演算部５５３は、脈波信号記憶部５５２に記憶されている脈波データを読み出して高速フーリエ変換（ＦＦＴ処理）により周波数分析を行う。そして、得られた周波数分析結果を脈波成分抽出部５５４に出力する。
脈波成分抽出部５５４は、脈波信号演算部５５３からの入力信号から脈波成分を抽出して脈拍数演算部５５５に出力する。
脈拍数演算部５５５は、入力された脈波の周波数成分により脈拍数を演算し、その結果を液晶表示装置１３に出力する。
【００２６】
また、ピッチ計を構成するピッチデータ処理部５６では、体動センサ９０から入力された信号を体動信号変換部５６１が増幅した後、デジタル信号に変換して体動信号記憶部５６２に出力する。
体動信号記憶部５６２は、デジタル信号に変換された体動データを記憶しておくものであり、たとえばＲＡＭとして構成されている。
体動信号演算部５６３は、体動信号記憶部５６２に記憶されている信号を読み出して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ処理）により周波数分析を行い、周波数分析結果を体動成分抽出部５６４に出力する。
体動成分抽出部５６４は、体動信号演算部５６３からの入力信号から体動成分を抽出してピッチ演算部５６０に出力する。
ピッチ演算部５６０は、入力された体動の周波数成分によりピッチを演算し、その結果を液晶表示装置１３に表示させる。
この場合において、ピッチ演算部５６０は、パワーが最大の信号をピッチを求めるための基準波として特定する信号特定部５６５と、所定の周波数範囲内の信号であって、基準波の周波数のＸ／Ｙ（Ｘ、Ｙは自然数、かつ、Ｘ≠Ｙ）倍の周波数における信号の有無および信号のパワーに基づいて基準波が体動の基本波に対する第ｎ高調波（ｎは自然数）に相当するのかを判別する信号判別部５６６と、信号判別部５６６の判別結果に基づいて、ピッチを算出するピッチ算出部５６７と、を備えている。
【００２７】
このように構成したピッチ演算部５６０において、体動信号演算部５６３及び体動成分抽出部５６４から出力されてくる信号は、図７に示すようなスペクトルを有しており、歩行、走行時の加速度出力を分析すると、通常、腕振りの往復成分（往復で１回とカウント）を基本波（第１高調波）とし、基本波の２倍の周波数成分である第２高調波（ピッチに相当）、基本波の３倍の周波数成分である第３高調波、基本波の４倍の周波数成分である第４高調波に高レベルの線スペクトラム（以下、基線という。）が現れる。これらのスペクトルからピッチを求めるにあたって、ピッチ演算部５５３は、歩行時のスペクトルと走行時のスペクトルとの違いに関わらず、それぞれの場合に適した演算を行うことによってピッチを求めるようになっている。
【００２８】
その原理は、以下のとおりである。
得られたスペクトルにおいて、基準波に相当する最大パワーを有する基線（以下、最大基線という。）の周波数に対し、他の高調波成分に相当する基線が現れると考えられる周波数位置に存在する基線を特徴基線と定義する。
例えば、説明の簡易化のため、第１高調波（基本波）から第３高調波までが現れると仮定した場合、図３６に示すように、最大基線が第１高調波（基本波）であるとすれば、特徴基線として、最大基線の周波数の２倍の周波数位置に第２高調波が現れ、最大基線の周波数の３倍の周波数位置に第３高調波が現れるはずである。
同様に、図３７に示すように最大基線が第２高調波である場合、特徴基線として、最大基線の周波数の１／２の周波数位置に第１高調波（基本波）が現れ、最大基線の周波数の３／２の周波数位置に第３高調波が現れるはずである。
また、図３８に示すように最大基線が第３高調波である場合、特徴基線として、最大基線の周波数の１／３の周波数位置に第１高調波（基本波）が現れ、最大基線の周波数の２／３の周波数位置に第２高調波が現れるはずである。
従って、たとえば、最大基線が第２高調波に相当するものであるか、第３高調波に相当するものであるかを判別するためには、第２高調波の特徴基線位置（最大基線の周波数の１／２、３／２の周波数位置）にある基線と、第３高調波の特徴基線位置（最大基線の周波数の１／３、２／３の周波数位置）にある基線と、のうち、いずれがパワーが大きいかを判別すればよい。
【００２９】
すなわち、最大基線の周波数の１／２、３／２、１／３、２／３の周波数位置にある基線のうち、たとえば、１／２あるいは３／２の周波数位置にある基線のパワーが大きい場合には、最大基線は第２高調波に相当すると判別できる。同様に、１／３あるいは２／３の周波数位置にある基線のパワーが大きい場合には、最大基線は第３高調波に相当すると判別できる。
【００３０】
これに対して、特徴基線が現れるであろうと予測される周波数位置の信号のパワーがある程度以上かという判断方法を用いて、最大基線がどの高調波成分か特定したとすると、以下のような場合にピッチを誤判定する可能性がある。
たとえば、歩き方により、特徴基線（パワーを確認する基線）があまり大きくならないような場合には、ピッチを誤検出する可能性がある。また、逆にレベルを下げると、ノイズを拾いやすい。
【００３１】
次に具体的な処理について説明する。
ここでは、説明を簡単にするために、第４高調波まで現れる想定になっているが、第５高調波以上が発生する可能性がある場合には、可能性のある高調波を候補に入れて処理を行う。
図１０は、第１実施形態のピッチ算出処理フローチャートである。
まず、ピッチ演算部５６０の信号特定部５６５は、体動成分抽出部５６４の出力信号に基づいて、パワーが最大の信号（最大基線）をピッチを求めるための基準波として特定し、基準波（最大基線）の高さｔｍａｘと周波数ｆｍａｘを求める（ステップＳ１）。
次に信号判別部５６６は、基準波の周波数の１／２および３／２の周波数位置に相当する基線のうち、より高い基線の高さｔａｋａ２　を求める（ステップＳ２）。
同様に信号判別部５６６は、基準波の周波数の１／３および２／３の周波数位置に相当する基線のうち、より高い基線の高さｔａｋａ３　を求める（ステップＳ３）。
さらに信号判別部５６６は、基準波の周波数の１／４および３／４の周波数位置に相当する基線のうち、より高い基線の高さｔａｋａ４　を求める（ステップＳ４）。
【００３２】
特徴基線が現れるであろうと予測される周波数のパワーが基準波のパワーに対して１／３以上あれば、その周波数に特徴基線が存在すると判別する。ここで特徴基線か判別するために１／３という値を使用しているが、特徴基線かそうでないか切り分けることができれば１／２、１／４、１／５でも良い。また、特徴基線の種類によって変更しても良い。具体的には、第１高調波の可能性がある特徴基線は１／３、第２高調波の可能性がある特徴基線は１／２等である。
次に信号判別部５６６は、次式
ｔａｋａ２≧ｔｍａｘ×（１／３）
を満たしているか否かを判別する（ステップＳ５）。
ステップＳ５の判別において、
ｔａｋａ２＜ｔｍａｘ×（１／３）
である場合には（ステップＳ５；Ｎｏ）、信号判別部５６６は次式
ｔａｋａ３　≧ｔｍａｘ×（１／３）
を満たしているか否かを判別する（ステップＳ６）。
ステップＳ６の判別において、
ｔａｋａ３　≧ｔｍａｘ×（１／３）
である場合には（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、信号判別部５６６は基準波が第３高調波（３波）であると決定する（ステップＳ７）。
従って、ピッチは、基準波の周波数の２／３倍の周波数位置に位置するということが判別でき、ピッチ算出部５６７は、基準波の周波数の２／３倍に相当する値をピッチとする（ステップＳ８）。
また、ステップＳ６の判別において、
ｔａｋａ３　＜ｔｍａｘ×（１／３）
である場合には（ステップＳ６；Ｎｏ）、信号判別部５６６は基準波は第１高調波（基本波；１波）であると決定する（ステップＳ９）。
従って、ピッチは、基準波の周波数の２倍の周波数位置に位置するということが判別でき、ピッチ算出部５６７は、基準波の周波数の２倍に相当する値をピッチとする（ステップＳ１０）。
【００３３】
ステップＳ５の判別において、
ｔａｋａ２≧ｔｍａｘ×（１／３）
である場合には（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、信号判別部５６６は次式
ｔａｋａ４　≧ｔｍａｘ×（１／３）
を満たしているか否かを判別する（ステップＳ１１）。
ステップＳ１１の判別において、
ｔａｋａ４　≧ｔｍａｘ×（１／３）
である場合には（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、信号判別部５６６は基準波が第４高調波（４波）であると決定する（ステップＳ１２）。
従って、ピッチは、基準波の周波数の１／２倍の周波数位置に位置するということが判別でき、ピッチ算出部５６７は、基準波の周波数の１／２倍に相当する値をピッチとする（ステップＳ１３）。
また、ステップＳ１１の判別において、
ｔａｋａ４　＜ｔｍａｘ×（１／３）
である場合には（ステップＳ１１；Ｎｏ）、信号判別部５６６は基準波が第２高調波（２波）であると決定する（ステップＳ１４）。
従って、ピッチは、基準波の周波数と同じ周波数位置に位置するということが判別でき、ピッチ算出部５６７は、基準波の周波数に相当する値をピッチとする（ステップＳ１５）。
【００３４】
以上の説明のように、本実施形態のピッチ算出処理によれば、走行時及び歩行時のいずれの場合でも、外部操作を行うことなく、ピッチを正確に求めることができ、使い勝手がよい。また、最大基線のパワー並びに最大基線に対応する特徴基線の有無およびそのパワーに基づいて第ｎ高調波を判別しているので、ノイズなどに起因する誤った判断を防止できる。
【００３５】
次に本実施形態の腕時計型情報機器１の全体動作について説明する。
腕時計が情報機器１は、時計モード、ストップウォッチモード、計時と併せて脈波情報の計測を行う脈拍計モード、さらに、ピッチを計測するモードに切り換えられる。
そこで、まず、腕時計型情報機器１の各モードを説明する。
図１１は、腕時計型情報機器１で行われる各モードおよびそのときの液晶表示装置１３における表示内容の模式図である。
図１１中、時計モードＭ１１においては、第１のセグメント表示領域１３１に１９９４年１２月６日、月曜日である旨が表示され、第２のセグメント表示領域１３２には、現在時刻が午後１０時０８分５９秒である旨が表示されている。ドット表示領域１３４には、現在のモードが時計モードであるとして「ＴＩＭＥ」と表示されている。但し、後述するとおり、ドット表示領域１３４において「ＴＩＭＥ」と表示されているのは、この時計モードＭ１１が選択された直後の数秒間だけである。なお、第３のセグメント表示領域１３３には、何も表示されていない。
【００３６】
本実施形態の腕時計型情報機器１では、時計モードＭ１１のときに２時方向にあるボタンスイッチ１１１を押すと、たとえば１時間経過した時にアラーム音を発生させることができ、このアラームの発生時刻は、任意に設定できる。また、１１時方向にあるボタンスイッチ１１３を押すと、液晶表示装置１３のＥＬバックライトが３秒間点灯し、しかる後に、自動的に消灯するようになっている。
この時計モードにおいて、４時の方向にあるボタンスイッチ１１２を押すと、ランニングモードＭ１２に切り換わる。
このランニングモードＭ１２は、腕時計型情報機器１をストップウォッチとして使用するときのモードである。ランニングモードＭ１２では、計測を開始する前（待機状態）において、第１のセグメント表示領域１３１に現在時刻が表示され、第２のセグメント表示領域１３２には、「０：００′：００″：００」と表示されている。ドット表示領域１３４では、ランニングモードである旨の案内として「ＲＵＮ」と所定時間、たとえば２秒間だけ表示した後、グラフィックが切り換わる。
【００３７】
このランニングモードＭ１２から４時の方向にあるボタンスイッチ１１２を押すと、ラップタイムのリコールモードＭ１３に切り換わる。
このラップタイムのリコールモードＭ１３は、腕時計型情報機器１を用いて過去に計測したラップタイムやスプリットタイムを読みだすモードである。ラップタイムのリコールモードＭ１３では、第１のセグメント表示領域１３１に日付が表示され、第２のセグメント表示領域１３２には現在時刻が表示されている。ドット表示領域１３４には、ラップタイムのリコールモードＭ１３である旨の案内として「ＬＡＰ／ＲＥＣＡＬＬ」と２秒間だけ表示され、次に、最新のラップ毎の脈拍数の推移が表示される。
このラップタイムのリコールモードＭ１３において、４時の方向にあるボタンスイッチ１１２を押すと、脈波計測結果のリコールモードＭ１４に切り換わる。この脈波計測結果のリコールモードＭ１４は、過去に行ったマラソンなどのとき、腕時計型情報機器１を用いて計測、記憶しておいた脈拍数の時間的変化、及び腕時計型情報機器１を用いて過去に計測したピッチの時間的変化を読みだすモードである。この脈波計測結果のリコールモードＭ１４では、第１のセグメント表示領域１３１に日付が表示され、第２のセグメント表示領域１３２には現在時刻が表示されている。ドット表示領域１３４には、「ＲＥＳＵＬＴ／ＲＥＣＡＬＬ」と２秒間だけ表示され、次に、平均脈拍数の時間的変化を表すグラフが表示される。
【００３８】
この脈波計測結果モードから、再度、４時の方向にあるボタンスイッチ１１２を押すと、矢印Ｐ１で示すように、時計モードＭ１１に戻る。また、ステップＳ２２〜Ｓ２４において、入力がない状態が１０分間継続したときも、矢印Ｐ２で示すように、時計モードＭ１１に自動的に戻る。この時計モードに戻ったときには、第１のセグメント表示領域１３１に日付が表示され、第２のセグメント表示領域１３２に現在時刻が表示される。
本実施形態では、時計モードＭ１１になったとき、ドット表示領域１３４には、図１２に拡大して示すように、時計モードＭ１１に戻ったとして「ＴＩＭＥ」と表示される。しかしながら、この案内表示は、図１３に示すように、所定時間後、たとえば２秒後に自動的に消え、時計通常モードＭ１５となる。この時計モードの通常状態では、ドット表示領域１３４に何も表示されない状態のままである。すなわち、ユーザにモードの案内を行うのに必要最小限の時間だけドット表示し、そこが消えていること自身が時計モードの通常状態である旨のモード表示とすることによって、省電力化を図ってある。
本実施形態の腕時計型情報機器１では、いずれの状態からも、コネクタ部７０に対してコネクタピース８０を装着すると、図１１に矢印Ｐ３で示すように、ランニングモードＭ１２に自動的に切り換わる。このときのランニングモードＭ１２は、ストップウォッチとして動作するだけでなく、ランニング中のピッチ及び脈拍数を計測できるモードである。
【００３９】
ピッチ計及び脈拍計としてのランニングモードＭ１２における機能を、図１４の状態遷移図を主として参照して説明する。
まず、図１４において、ピッチ計及び脈拍計として機能するランニングモードに切り換わると（Ｍ３１）、図１５に示すように、液晶表示装置の第１のセグメント表示領域１３１に現在時刻が表示される。そして、第２のセグメント表示領域１３２には、「０：００′：００″：００」と表示される。さらに、ドット表示領域１３４には、「ＲＵＮ」と表示される。また、第３のセグメント表示領域１３３でハートのマークが点滅して、ピッチ計及び脈拍計としてのランニングモードＭ１２に切り換わったことを表示する。
このランニングモードＭ１２への切り換えによって、脈波データ処理部５５などに電力が供給され、動作周期の設定などといった初期化処理が行われる。それから所定時間後、たとえば２秒後に、初期の脈拍数を計測するための脈波信号の取り込みが行われる。このとき、ドット表示領域１３４には、「ＳＴＯＰ／５」との表示（Ｍ３２）と、「ＭＯＴＩＯＮ／４」との表示（Ｍ３３）とが２Ｈｚで交互に行われ、所定時間、たとえば「５秒間」動かないようにと表示される。このとき表示される数字は、５秒間に対するカウントダウンであり、切り換わっていく。そして、時間の計測を開始させるべく装置本体１０表面の上側に位置するボタンスイッチ１１７が押されるまで、待機状態となる（Ｍ３４）。
【００４０】
この待機状態（Ｍ３４）では、ドット表示領域１３４には、図１６に示すように、脈波信号の原波形がグラフィック表示される。ここで表示される原波形は、最新のデータである。従って、時間の計測（マラソン）を開始する前に、脈波信号の原波形の波形やレベルを確認すれば、ＬＥＤ３１やフォトトランジスタ３２の装着状態の良否を詳しく判別できる。また、原波形の形状やレベルを確認しながらＬＥＤ３１やフォトトランジスタ３２を調整することにより、ＬＥＤ３１やフォトトランジスタ３２の位置を最適な位置に設定することもできる。しかも、周囲の温度や湿度が計測可能な環境であるか否かを予め確認できる。さらに、かかる機能は、腕時計型情報機器１の製造時において、その検査などにも利用できる。また、原波形をグラフィック表示するため、電池の消耗などによって時間軸が変動したか否かなども確認することもできる。なお、第３のセグメント表示領域１３２には、パルス変換から求めた初期の脈拍数「７５」が表示される。
【００４１】
この状態から、マラソンをスタートすると同時に、装置本体１０表面の上側に位置するボタンスイッチ１１７を押すと、経過時間の計測が開始される。そして、ピッチ及び脈拍数の計測が行われる（ステップＭ３５）。
これらの計測結果は、図１７に示したように、まず、第２のセグメント表示領域１３２に経過時間が表示され、ドット表示領域１３４には、脈拍数の時間的変化がグラフィック表示される。このとき行われるグラフィック表示は、縦軸の略中間位置を脈拍数６５として、下方から上方に延びる棒グラフによる表示である。この間、第３のセグメント表示領域１３３には、ドット表示領域１３４に表示されたグラフの縦軸の目盛りと、そのときの脈拍数が表示される。
この状態で、脈拍数がレンジ内（脈拍数１２０から１６８までの指定範囲内）に入ったとき、図１８に示すように、脈拍数は、予め設定された基準脈拍数に対する差としてグラフィック表示される（Ｍ３６）。このとき行うグラフィック表示は、縦軸の略中間位置を脈拍数１５０として、この値からの差に相当する分を上下（正・負方向）に延びる棒グラフによる表示である。また、ドット表示領域１３４の右側端部には、脈拍数の指定範囲を示すマークが表示される。
【００４２】
この間に８時方向にあるボタンスイッチ１１４を押すと、ドット表示領域１３４にピッチの時間的変化がグラフィック表示される（Ｍ３７）。このとき行われるグラフィック表示は、図１９に示すように、縦軸の略中間位置をピッチ１７０とした折れ線グラフである。そして、第３のセグメント表示領域１３３には、ドット表示領域１３４に表示されたグラフの縦軸の目盛り（縦軸の略中間位置がピッチ１７０である旨）と、そのときのピッチが表示される。このように、本例の腕時計型情報機器１では、ドット表示領域１３４において、ピッチの時間的変化を折れ線グラフなどといった脈拍数の表示と異なる形態で表示してあるため、ユーザであるランナーは、その表示形態をみるだけで現在の表示がいずれの情報を表示しているかを簡単に判別できる。
この状態から、再び、８時方向にあるボタンスイッチ１１４を押すと、ドット表示領域１３４に脈拍数の時間的変化が表示される状態（Ｍ３６）に戻る。
また、所定の通過点を通るとき、装置本体１０表面の下側に位置するボタンスイッチ１１６を押すと、そのときのラップタイムが第１のセグメント表示領域１３１に表示される（Ｍ３８）。そして、１０秒後には自動的にドット表示領域１３４に脈拍数の時間的変化が表示される状態（Ｍ３６）に戻る。
【００４３】
しかる後、ユーザであるランナーがゴールに到着すると同時に装置本体１０表面の上側に位置するボタンスイッチ１１７を押すと、脈拍数、ピッチ、及び時間の計測が停止し、ドット表示領域１３４には、「ＣＯＯＬＩＮＧ／ＤＯＷＮ」と表示される（Ｍ３９）。この状態から２分経過すると、ドット表示領域１３４には、ゴールした以降の脈拍数の時間的変化が脈拍回復特性としてグラフィック表示される（Ｍ４０）。
この脈拍回復特性についてのグラフィック表示は、図２０に示すように、まず、縦軸の略中間位置を脈拍数１５０とした目盛りのままで下から上に延びる棒グラフ表示に切り換わる。そして、図２１に示すように、２分間の回復特性が計測される。この間、第３のセグメント表示領域１３３には、ドット表示領域１３４に表示されたグラフの縦軸の目盛りと、そのときの脈拍数が表示される。
【００４４】
この状態から、８時方向にあるボタンスイッチ１１４を押すと、ドット表示領域１３４に「ＰＵＬＳＥ／ＲＥＳＵＬＴ」と１．５秒間表示された後（Ｍ４１）、ドット表示領域１３４には、今回のマラソンにおける脈拍数の時間的変化が表示される（Ｍ４２）。また、８時方向にあるボタンスイッチ１１４を押すと、ドット表示領域１３４に「ＰＩＴＣＨ／ＲＥＳＵＬＴ」と１．５秒間表示された後（Ｍ４３）、ドット表示領域１３４には、今回のマラソンにおけるピッチの時間的変化が表示される（Ｍ４４）。さらに、８時方向にあるボタンスイッチ１１４を押すと、ドット表示領域１３４に「ＣＯＯＬＩＮＧ／ＤＯＷＮ」と１．５秒間表示された後（Ｍ４５）、ドット表示領域１３４にゴールした以降の脈拍数の時間的変化が脈拍回復特性としてグラフィック表示される状態（Ｍ４０）に戻る。そして、ユーザであるランナーがゴールした以降に装置本体１０表面の下側に位置するボタンスイッチ１１６を押すと、ドット表示領域１３４には、今回の結果を記憶しておくか否かの案内「ＰＲＯＴＥＣＴ／ＭＥＭＯ？　Ｙ」が表示される。（Ｍ４６）そこで、装置本体１０表面の上側に位置するボタンスイッチ１１７を押して「ＹＥＳ」と返答すると、ドット表示領域１３４には、結果を記憶処理中であるとして「ＭＥＭＯＲＹ」と表示される（Ｍ４７）。そしてさらに２秒後には、初期状態（Ｍ３１）に戻る。
【００４５】
このピッチ計及び脈拍計としての計測が終了した後に、４時の方向にあるボタンスイッチ１１２を押すと、図８に示したように、ラップタイムのリコールモードＭ１３に切り換わる。このリコールモードＭ１３から、４時の方向にあるボタンスイッチ１１２を押すと、脈波計測結果のリコールモードＭ１４に切り換わる。このモードにおいても、ドット表示領域１３４には、ピッチ及び脈拍数の時間的変化をグラフィック表示することができる。この状態から、４時の方向にあるボタンスイッチ１１２を押すと、時計モードＭ１１に戻る。
この時計モードＭ１１に戻したときも、第１のセグメント表示領域１３３に日付が表示され、第２のセグメント表示領域１３２に現在時刻が表示される。また、ドット表示領域１３４には、時計モードＭ１１に戻ったとして「ＴＩＭＥ」との案内表示が行われる。しかしながら、この表示は、矢印Ｐ４で示すように、２秒後に自動的に消え、通常時計モードＭ１５となる。
【００４６】
第１実施形態の効果
以上の説明のように、本第１実施形態によれば、体動センサの出力に対して行った周波数分析の結果に基づいてパワーが最も高い信号を、ピッチを求めるための基準波として特定し、基準波が体動の基本波に対する第ｎ高調波（ｎは自然数）に相当するのかを判別し、当該判別の結果に基づいて、ピッチを求めている。この場合において、基準波の周波数のＸ／Ｙ（Ｘ、Ｙは自然数、かつ、Ｘ≠Ｙ）倍の周波数における信号の有無および信号のパワーに基づいて第ｎ高調波を判別している。
従って、走行時及び歩行時のいずれの場合でも、簡単で迅速な処理によってピッチを正確に求めることができるとともに、走る時と歩く時とでモードを切り換えるための外部操作が不要であるため、使い勝手がよい。
【００４７】
［２］第２実施形態
本第２実施形態は、図１０の第１実施形態のピッチ算出処理とは、異なるピッチ算出処理を用いた場合の実施形態である。
図２２は、第２実施形態のピッチ算出処理フローチャートである。
まず、ピッチ演算部５６０の信号特定部５６５は、体動成分抽出部５６４の出力信号に基づいて、パワーが最大の信号（最大基線）をピッチを求めるための基準波として特定し、基準波の高さｔｍａｘと周波数ｆｍａｘを求める（ステップＳ２１）。
次に信号判別部５６６は、基準波の周波数の１／２および３／２の周波数位置に相当する基線のうち、より高い基線の高さｔａｋａ２　を求める（ステップＳ２２）。
【００４８】
同様に信号判別部５６６は、基準波の周波数の１／３および２／３の周波数位置に相当する基線のうち、より高い基線の高さｔａｋａ３　を求める（ステップＳ２３）。
また信号判別部５６６は、基準波の周波数の１／４および３／４の周波数位置に相当する基線のうち、より高い基線の高さｔａｋａ４　を求める（ステップＳ２４）。
次に信号判別部５６６は次式
ｔａｋａ２≧ｔａｋａ３
を満たしているか否かを判別する（ステップＳ２５）。
ステップＳ２５の判別において、
ｔａｋａ２≧ｔａｋａ３
を満たしている場合には、信号判別部５６６は次に次式
ｔａｋａ２≧ｔａｋａ４
を満たしているか否かを判別する（ステップＳ２６）。
ステップＳ２６の判別において、
ｔａｋａ２≧ｔａｋａ４
を満たしている場合には（ステップＳ２６；Ｙｅｓ）、信号判別部５６６は次式
ｔａｋａ４　≧ｔｍａｘ×（１／３）
を満たしているか否かを判別する（ステップＳ２７）。
【００４９】
ステップＳ２７の判別において、
ｔａｋａ４　≧ｔｍａｘ×（１／３）
である場合には（ステップＳ２７；Ｙｅｓ）、信号判別部５６６は基準波は第４高調波（４波）であると決定する（ステップＳ２２）。従って、ピッチ算出部５６７は、基準波の周波数の１／２倍の周波数位置がピッチに相当するものとしてピッチを算出することとなる。
また、ステップＳ２７の判別において、
ｔａｋａ４　＜ｔｍａｘ×（１／３）
である場合には（ステップＳ２７；Ｎｏ）、信号判別部５６６は、次式
ｔａｋａ２≧ｔｍａｘ×（１／３）
を満たしているか否かを判別する（ステップＳ２８）。
ステップＳ２８の判別において、
ｔａｋａ２＜ｔｍａｘ×（１／３）
である場合には（ステップＳ２８；Ｎｏ）、信号判別部５６６は、基準波は第１高調波（基本波：１波）であると決定する（ステップＳ１５）。従って、ピッチ算出部５６７は、基準波の周波数の２倍の周波数位置がピッチに相当するものとしてピッチを算出することとなる。
一方、ステップＳ２８の判別において、
ｔａｋａ２　　≧ｔｍａｘ×（１／３）
である場合には（ステップＳ２８；Ｙｅｓ）、信号判別部５６６は基準波が第２高調波（２波）であると決定する（ステップＳ２９）。従って、ピッチ算出部５６７は、基準波の周波数と同一の周波数位置がピッチに相当するものとしてピッチを算出することとなる。
【００５０】
また、ステップＳ２５の判別において、
ｔａｋａ２＜ｔａｋａ３
である場合には（ステップＳ２５；Ｎｏ）、信号判別部５６６は次式
ｔａｋａ３　≧ｔａｋａ４
を満たしているか否かを判別する（ステップＳ３０）。
ステップＳ３０の判別において、
ｔａｋａ３　＜ｔａｋａ４
である場合には（ステップＳ３０；Ｎｏ）、信号判別部５６６は次式
ｔａｋａ４　≧ｔｍａｘ×（１／３）
を満たしているか否かを判別する（ステップＳ３１）。
【００５１】
ステップＳ３１の判別において、
ｔａｋａ４　≧ｔｍａｘ×（１／３）
である場合には（ステップＳ３１；Ｙｅｓ）、信号判別部５６６は基準波が第４高調波（４波）であると決定する（ステップＳ３２）。従って、ピッチ算出部５６７は、基準波の周波数の１／２倍の周波数位置がピッチに相当するものとしてピッチを算出することとなる。
また、ステップＳ３１の判別において、
ｔａｋａ４　＜ｔｍａｘ×（１／３）
である場合には（ステップＳ３１；Ｎｏ）、信号判別部５６６は、基準波が第１高調波（基本波：１波）であると決定する（ステップＳ３５）。従って、ピッチ算出部５６７は、基準波の周波数の２倍の周波数位置がピッチに相当するものとしてピッチを算出することとなる。
ステップＳ３０の判別において、
ｔａｋａ３　≧ｔａｋａ４
である場合には（ステップＳ３０；Ｙｅｓ）、信号判別部５６６は次式
ｔａｋａ３　≧ｔｍａｘ×（１／３）
を満たしているか否かを判別する（ステップＳ３３）。
【００５２】
ステップＳ３３の判別において、
ｔａｋａ３　≧ｔｍａｘ×（１／３）
である場合には（ステップＳ３３；Ｙｅｓ）、信号判別部５６６は、基準波は第３高調波（３波）であると決定する（ステップＳ３４）。従って、ピッチ算出部５６７は、基準波の周波数の２／３倍の周波数位置がピッチに相当するものとしてピッチを算出することとなる。
また、ステップＳ３３の判別において、
ｔａｋａ３　＜ｔｍａｘ×（１／３）
である場合には（ステップＳ３３；Ｎｏ）、信号判別部５６６は基準波が第１高調波（基本波：１波）であると決定する（ステップＳ３５）。従って、ピッチ算出部５６７は、基準波の周波数の２倍の周波数位置がピッチに相当するものとしてピッチを算出することとなる。
【００５３】
［３］第３実施形態
上記各実施形態においては、ピッチ算出対象の周波数帯について制限していなかったが、本第３実施形態は、基準波の周波数に基づいてピッチ算出対象の周波数帯を制限し、ピッチ算出処理を軽減するものである。
図２３は、第３実施形態のピッチ算出処理フローチャートである。
まず、ピッチ演算部５６０の信号特定部５６５は、体動成分抽出部５６４の出力信号に基づいて、パワーが最大の信号をピッチを求めるための基準波として特定し、基準波の周波数ｆｍａｘおよび基準波の高さｔｍａｘを求める（ステップＳ４１）。
信号判別部５６６は、ピッチの下限Ｐｔ＝８０（回／分）とする（ステップＳ４２）。
次に信号判別部５６６は、基準波の周波数ｆｍａｘについて次式を満足するか否かを判別する（ステップＳ４３）。
ｆｍａｘ＞２・Ｐｔ
【００５４】
ここで、ステップＳ４３の判別処理を行っている理由について説明する。
図２７は第１高調波ないし第４高調波の基準波位置（周波数位置）に対する実際のピッチの関係図である。また、図２８は、図２７に対応するピッチ算出処理説明図である。
図２７において、横軸は第１高調波ないし第４高調波のいずれかが基準波として現れる周波数位置であり、縦軸は実際のピッチ（＝第２高調波の周波数）である。
ピッチの下限Ｐｔに対し、ピッチの上限を３・Ｐｔとした場合、
ｆｍａｘ＞２・Ｐｔ
の領域（図２７中、右側の領域）においては、第２高調波、第３高調波あるいは第４高調波のみが現れることがわかる。
そこで、
ｆｍａｘ＞２・Ｐｔ
の領域においては、基準波に対応する第ｎ高調波が第１高調波であることはあり得ないため、第２高調波、第３高調波および第４高調波を判別する処理を行うようにすべく、ステップＳ４３の判別処理を行っているのである。
ステップＳ４３の判別において、
ｆｍａｘ＞２・Ｐｔ
であると判別された場合には（ステップＳ４３；Ｙｅｓ）、信号判別部５６６は、基準波が第２高調波、第３高調波あるいは第４高調波のいずれであるかを判別する第２／第３／第４高調波判定処理に移行する（ステップＳ４４）。
【００５５】
原理的には、図２８の基準波と特徴基線の位置に示すように、基準波の周波数の１／２および３／２の周波数位置に特徴基線が現れた場合には、基準波は第２高調波であることがわかる。また、基準波の周波数の１／３および２／３の周波数位置に特徴基線が現れた場合には、基準波は第３高調波であることがわかる。さらに基準波の周波数の１／４および３／４の周波数位置に特徴基線が現れた場合には、基準波は第４高調波であることがわかる。
図２４は第２／第３／第４高調波判定処理の処理フローチャートであり、ステップＳ４４の内容を示している。
まず、第２／第３／第４高調波判定処理においては、信号判別部５６６は、基準波の周波数の１／２および３／２の周波数位置に相当する基線のうちより高い基線の高さｔａｋａ２　を求める（ステップＳ４４０１）。
次に信号判別部５６６は、基準波の周波数の１／３および２／３の周波数位置に相当する基線のうちより高い基線の高さｔａｋａ３　を求める（ステップＳ４４０２）。
【００５６】
さらに信号判別部５６６は、基準波の周波数の１／４および３／４の周波数位置に相当する基線のうちより高い基線の高さｔａｋａ４　を求める（ステップＳ４４０３）。
次に信号判別部５６６は、次式
ｔａｋａ２≧ｔａｋａ３
を満たしているか否かを判別する（ステップＳ４４０４）。
ステップＳ４４０４の判別において、
ｔａｋａ２≧ｔａｋａ３
を満たしている場合には、次に信号判別部５６６は次式
ｔａｋａ２≧ｔａｋａ４
を満たしているか否かを判別する（ステップＳ４４０５）。
【００５７】
ステップＳ４４０５の判別において、
ｔａｋａ２≧ｔａｋａ４
を満たしている場合には（ステップＳ４４０５；Ｙｅｓ）、信号判別部５６６は、次式
ｔａｋａ４　≧ｔｍａｘ×（１／３）
を満たしているか否かを判別する（ステップＳ４４０６）。
ステップＳ４４０６の判別において、
ｔａｋａ４　≧ｔｍａｘ×（１／３）
である場合には（ステップＳ４４０６；Ｙｅｓ）、信号判別部５６６は、基準波は第４高調波（４波）であると決定する（ステップＳ４４０９）。その後、信号判別部５６６は、処理をステップＳ４５に移行する。
また、ステップＳ４４０６の判別において、
ｔａｋａ４　＜ｔｍａｘ×（１／３）
である場合には（ステップＳ４４０６；Ｎｏ）、信号判別部５６６は、基準波は第２高調波（２波）であると決定する（ステップＳ４４０７）。その後、信号判別部５６６は、処理をステップＳ４５に移行する。
【００５８】
また、ステップＳ４４０４の判別において、
ｔａｋａ２＜ｔａｋａ３
を満たしている場合には（ステップＳ４４０４；Ｎｏ）、次に信号判別部５６６は、次式
ｔａｋａ３　≧ｔａｋａ４
を満たしているか否かを判別する（ステップＳ４４０８）。
ステップＳ４４０８の判別において、
ｔａｋａ３　＜ｔａｋａ４
である場合には（ステップＳ４４０８；Ｎｏ）、信号判別部５６６は、基準波は第４高調波（４波）であると決定する（ステップＳ４４０９）。その後、処理をステップＳ４５に移行する。
ステップＳ４４０８の判別において、
ｔａｋａ３　≧ｔａｋａ４
である場合には（ステップＳ４４０８；Ｙｅｓ）、信号判別部５６６は、基準波は第３高調波（３波）であると決定する（ステップＳ４４１０）。その後、信号判別部５６６は、処理をステップＳ４５に移行する。
ステップＳ４３の判別において、
ｆｍａｘ≦２・Ｐｔ
であると判別された場合には（ステップＳ４３；Ｎｏ）、信号判別部５６６は、基準波の周波数ｆｍａｘについて次式を満足するか否かを判別する（ステップＳ４７）。
ｆｍａｘ＞（３／２）・Ｐｔ
【００５９】
ここで、ステップＳ４７の判別処理を行っている理由について説明する。
２・Ｐｔ≧ｆｍａｘ＞（３／２）・Ｐｔ
の領域においては、第２高調波あるいは第３高調波のみが現れることがわかる。
そこで、
２・Ｐｔ≧ｆｍａｘ＞（３／２）・Ｐｔ
の領域においては、基準波に対応する第ｎ高調波が第１高調波あるいは第４高調波であることはあり得ないため、第２高調波および第３高調波を判別する処理を行うようにすべく、ステップＳ４７の判別処理を行っているのである。
ステップＳ４７の判別において、
ｆｍａｘ＞（３／２）・Ｐｔ
であると判別された場合には（ステップＳ４７；Ｙｅｓ）、信号判別部５６６は、基準波が第２高調波あるいは第３高調波のいずれであるかを判別する第２／第３高調波判定処理に移行する（ステップＳ４８）。
原理的には、図２８に示すように、基準波の周波数の１／２および３／２の周波数位置に特徴基線が現れた場合には、基準波は第２高調波であるとして判別している。また、基準波の周波数の１／３および２／３の周波数位置に特徴基線が現れた場合には、基準波は第３高調波であるとして判別している。
【００６０】
図２５は第２／第３高調波判定処理の処理フローチャートであり、ステップＳ４８の内容を示している。
まず、第２／第３高調波判定処理においては、信号判別部５６６は、基準波の周波数の１／２および３／２の周波数位置に相当する基線のうちより高い基線の高さｔａｋａ２　を求める（ステップＳ４８０１）。
つぎに信号判別部５６６は、基準波の周波数の１／３および２／３の周波数位置に相当する基線のうちより高い基線の高さｔａｋａ３　を求める（ステップＳ４８０２）。
次に信号判別部５６６は、次式
ｔａｋａ２　≧ｔａｋａ３
を満たしているか否かを判別する（ステップＳ４８０３）。
ステップＳ４８０３の判別において、
ｔａｋａ２　≧ｔａｋａ３
である場合には（ステップＳ４８０３；Ｙｅｓ）、信号判別部５６６は、基準波が第２高調波（２波）であると決定する（ステップＳ４８０４）。その後、信号判別部５６６は、処理をステップＳ４５に移行する。
【００６１】
ステップＳ４８０３の判別において、
ｔａｋａ２　＜ｔａｋａ３
である場合には（ステップＳ４８０３；Ｎｏ）、信号判別部５６６は、基準波が第３高調波（３波）であると決定する（ステップＳ４４０９）。その後、信号判別部５６６は、処理をステップＳ４５に移行する。
ステップＳ４７の判別において、
ｆｍａｘ≦（３／２）・Ｐｔ
であると判別された場合には（ステップＳ４７；Ｎｏ）、信号判別部５６６は、基準波の周波数ｆｍａｘについて次式を満足するか否かを判別する（ステップＳ４９）。
ｆｍａｘ＞Ｐｔ
ここで、ステップＳ４９の判別処理を行っている理由について説明する。
（３／２）・Ｐｔ≧ｆｍａｘ＞Ｐｔ
の領域においては、第１高調波あるいは第２高調波のみが現れることがわかる。
そこで、
（３／２）・Ｐｔ≧ｆｍａｘ＞Ｐｔ
の領域においては、基準波に対応する第ｎ高調波が第３高調波あるいは第４高調波であることはあり得ないため、第１高調波および第２高調波を判別する処理を行うようにすべく、ステップＳ４７の判別処理を行っているのである。
【００６２】
ステップＳ４９の判別において、
ｆｍａｘ＞Ｐｔ
と判別された場合には、信号判別部５６６は、基準波が第１高調波あるいは第２高調波のいずれであるかを判別する第１／第２高調波判定処理に移行する（ステップＳ５０）。
原理的には、図２８に示すように、特徴基線が現れない場合には、基準波は第１高調波であると判別している。また、基準波の周波数の１／２および３／２の周波数位置に特徴基線が現れた場合には、基準波は第２高調波であるとして判別している。
【００６３】
図２６は第１／第２高調波判定処理の処理フローチャートであり、ステップＳ５０の内容を示している。
まず、第１／第２高調波判定処理においては、信号判別部５６６は、基準波の周波数の１／２および３／２の周波数位置に相当する基線のうちより高い基線の高さｔａｋａ２　を求める（ステップＳ５００１）。
次に信号判別部５６６は、次式
ｔａｋａ２　≧ｔｍａｘ×（１／３）
を満たしているか否かを判別する（ステップＳ５００２）。
ステップＳ１００２の判別において、
ｔａｋａ２　≧ｔｍａｘ×（１／３）
である場合には（ステップＳ５００２；Ｙｅｓ）、信号判別部５６６は、基準波は第２高調波（２波）であると決定する（ステップＳ５００３）。その後、信号判別部５６６は、処理をステップＳ４５に移行する。
ステップＳ５００２の判別において、
ｔａｋａ２　＜ｔｍａｘ×（１／３）
である場合には（ステップＳ５００２；Ｎｏ）、信号判別部５６６は、基準波は第１高調波（基本波；１波）であると決定する（ステップＳ５００４）。その後、処理をステップＳ４５に移行する。
また、ステップＳ４９の判別において、
ｆｍａｘ≦Ｐｔ
と判別された場合には（ステップＳ４９；Ｎｏ）、基準波の周波数ｆｍａｘについて次式を満足するか否かを判別する（ステップＳ５５）。
ｆｍａｘ＞（１／２）・Ｐｔ
【００６４】
ステップＳ５５の判別において、
ｆｍａｘ＞（１／２）・Ｐｔ
と判別された場合には、信号判別部５６６は、基準波が第１高調波であるということを決定する（ステップＳ５６）。
また、ステップＳ５５の判別において
ｆｍａｘ≦（１／２）・Ｐｔ
と判別された場合には、動作は周期的ではないとして、ピッチの算出を行わず、処理を終了する（ステップＳ５７）。
次に基準波は第４高調波であるか否かを判別する（ステップＳ４５）。
ステップＳ４５の判別において、基準波が第４高調波である場合には（ステップＳ４５；Ｙｅｓ）、信号判別部５６６は、ピッチは基準波の周波数の１／２倍の周波数位置に位置するということを決定する（ステップＳ４６）。従って、ピッチ算出部５６７は、基準波の周波数の１／２倍の周波数位置がピッチに相当するものとしてピッチを算出することとなる。
ステップＳ４５の判別において、基準波が第４高調波ではない場合には（ステップＳ４５；Ｎｏ）、基準波は第３高調波であるか否かを判別する（ステップＳ５１）。
【００６５】
ステップＳ５１の判別において、基準波が第３高調波である場合には（ステップＳ５１；Ｙｅｓ）、信号判別部５６６は、ピッチは基準波の周波数の２／３倍の周波数位置に位置するということを決定する（ステップＳ５２）。従って、ピッチ算出部５６７は、基準波の周波数の２／３倍の周波数位置がピッチに相当するものとしてピッチを算出することとなる。
ステップＳ５１の判別において、基準波が第３高調波ではない場合には（ステップＳ５１；Ｎｏ）、基準波は第２高調波であるか否かを判別する（ステップＳ５３）。
ステップＳ５３の判別において、基準波が第２高調波である場合には（ステップＳ５３；Ｙｅｓ）、信号判別部５６６は、ピッチは基準波の周波数と同一の周波数位置に位置するということを決定する（ステップＳ５４）。従って、ピッチ算出部５６７は、基準波の周波数と同一の周波数位置がピッチに相当するものとしてピッチを算出することとなる。
ステップＳ１３の判別において、基準波が第２高調波ではない場合には（ステップＳ５３；Ｎｏ）、信号判別部５６６は、基準波は第１高調波であり、ピッチは、基準波の周波数の２倍の周波数位置に位置するということを決定する（ステップＳ５６）。従って、ピッチ算出部５６７は、基準波の周波数の２倍の周波数位置がピッチに相当するものとしてピッチを算出することとなる。
【００６６】
［４］第４実施形態
本第４実施形態は、基準波の周波数、ひいては体動信号の周波数成分の違いに基づいてピッチ算出対象の周波数帯を変更することで、第３実施形態よりもピッチ算出処理を軽減しつつ、広い範囲の周波数帯にも対応しようとするものである。
ピッチ算出対象の周波数帯の変更の方法としては、ピッチ算出対象の下限周波数に対する上限周波数の比を２倍以下としている。
この理由は、ピッチ算出対象の下限周波数に対する上限周波数の比を２倍以上とすると、第１高調波と第２高調波あるいは第２高調波と第４高調波のように、倍数関係にある周波数同士を識別する必要が生じ、識別する必要がない場合と比較して処理が増大するとともに、パワーの判定のみで第ｎ高調波であるかを特定する必要が生じ、ノイズ等による誤差が発生しやすくなるという不具合が生じるからである。
さらに、歩いている場合と走っている場合の体動信号の違いに基づいて、ピッチ算出対象の周波数帯の変更を行っている。具体的には、走っている場合、着地による衝撃等の影響により、歩きよりも体動信号が強くなることが、経験上わかっているので、体動信号が強ければ、走っている（ピッチが速い）として、ピッチ算出対象の周波数帯を高い周波数の周波数帯であると推定し、体動信号が弱ければ、歩いている（ピッチが遅い）として、ピッチ算出対象の周波数帯を低い周波数の周波数帯であると推定し、実際のピッチ算出処理を軽減しつつ、ピッチ算出対象として、広い範囲の周波数帯が測定できるようにしている。
【００６７】
図２９は、第４実施形態のピッチ算出処理フローチャートである。
まず、ピッチ演算部５６０の信号特定部５６５は、体動成分抽出部５６４の出力信号に基づいて、パワーが最大の信号をピッチを求めるための基準波として特定し、基準波の周波数ｆｍａｘおよび基準波の高さｔｍａｘを求める（ステップＳ１）。
次に体動センサの出力に基づいて、信号判別部５６６は、加速度が大きい、すなわち、体動が大きいか否かを判別する（ステップＳ６２）。
ステップＳ６２の判別において、加速度が小さい、すなわち、体動が小さい場合には（ステップＳ６２；Ｎｏ）、信号判別部５６６は、ピッチの下限Ｐｔ＝６０（ピッチ／ｍｉｎ）とし（ステップＳ６３）、処理をステップＳ６５に移行する。
ステップＳ６２の判別において、加速度が大きい、すなわち、体動が大きい場合には（ステップＳ６２；Ｙｅｓ）、信号判別部５６６は、ピッチの下限Ｐｔを加速度が小さい場合と比較して２倍の値に設定し、すなわち、ピッチの下限Ｐｔ＝６０×２＝１２０（ピッチ／ｍｉｎ）とし（ステップＳ６４）、処理をステップＳ６５に移行する。
次に信号判別部５６６は、基準波の周波数ｆｍａｘについて次式を満足するか否かを判別する（ステップＳ６５）。
ｆｍａｘ＞３・Ｐｔ
【００６８】
ここで、ステップＳ６５の判別処理を行っている理由について説明する。
図３２はステップＳ６２の判別において、加速度が小さいと判別された場合、すなわち、ピッチ下限Ｐｔ＝６０（ピッチ／ｍｉｎ）とした場合の第１高調波ないし第４高調波の基準波位置（周波数位置）に対する実際のピッチの関係図である。また、図３３は、図３２に対応するピッチ算出処理説明図である。
同様に図３４はステップＳ６２の判別において、加速度が大きいと判別された場合、すなわち、ピッチ下限Ｐｔ＝１２０（ピッチ／ｍｉｎ）とした場合の第１高調波ないし第４高調波の基準波位置（周波数位置）に対する実際のピッチの関係図である。また、図３５は、図３４に対応するピッチ算出処理説明図である。図３２および図３４において、横軸は第１高調波ないし第４高調波のいずれかが基準波として現れる周波数位置であり、縦軸は実際のピッチ（＝第２高調波の周波数）である。
ピッチの下限Ｐｔに対し、ピッチの上限を２・Ｐｔとした場合、
ｆｍａｘ＞３・Ｐｔ
の領域（図３２および図３４中、最も右側の領域）においては、第４高調波のみが現れることがわかる。
【００６９】
そこで、
ｆｍａｘ＞３・Ｐｔ
の領域においては、基準波に対応する第ｎ高調波は第４高調波であることが確定され、第１高調波ないし第３高調波の可能性を判別するための処理を行わないようにステップＳ６５の判別処理を行っているのである。
ステップＳ６５の判別において、
ｆｍａｘ＞３・Ｐｔ
であると判別された場合には（ステップＳ６５；Ｙｅｓ）、信号判別部５６６は、基準波が第４高調波であると決定し、ピッチ算出部５６７は、基準波の周波数の１／２倍の周波数位置がピッチに相当するものとしてピッチを算出することとなる。
ステップＳ６５の判別において、
ｆｍａｘ≦３・Ｐｔ
であると判別された場合には（ステップＳ６５；Ｎｏ）、信号判別部５６６は、次に基準波の周波数ｆｍａｘについて次式を満足するか否かを判別する（ステップＳ６６）。
ｆｍａｘ＞２・Ｐｔ
【００７０】
ここで、ステップＳ６６の判別処理を行っている理由について説明する。
図３２および図３４において、ピッチの下限Ｐｔに対し、ピッチの上限を２・Ｐｔとした場合、
３・Ｐｔ≧ｆｍａｘ＞２・Ｐｔ
の領域においては、第３高調波あるいは第４高調波のみが現れることがわかる。
そこで、
３・Ｐｔ≧ｆｍａｘ＞２・Ｐｔ
の領域においては、基準波に対応する第ｎ高調波は第３高調波あるいは第４高調波であるので、第１高調波あるいは第２高調波の可能性を判別するための処理を行う必要がなく、第３高調波あるいは第４高調波の判別処理のみを行うべく、ステップＳ６６の判別処理を行っているのである。
ステップＳ６６の判別において、
ｆｍａｘ＞２・Ｐｔ
であると判別された場合には（ステップＳ６６；Ｙｅｓ）、基準波が第３高調波あるいは第４高調波のいずれであるかを判別する第３／第４高調波判定処理に移行する（ステップＳ６７）。
原理的には、図３３または図３５に示すように、基準波の周波数の１／３および２／３の周波数位置に特徴基線が現れた場合には、基準波は第３高調波であるとして判別している。さらに基準波の周波数の１／４および３／４の周波数位置に特徴基線が現れた場合には、基準波は第４高調波であるとして判別している。
【００７１】
図３０は第３／第４高調波判定処理の処理フローチャートであり、ステップＳ６７の内容を示している。
まず、第３／第４高調波判定処理においては、信号判別部５６６は、基準波の周波数の１／４および３／４の周波数位置に相当する基線のうちより高い基線の高さｔａｋａ４　を求める（ステップＳ６７０１）。
次に信号判別部５６６は、基準波の周波数の１／３および２／３の周波数位置に相当する基線のうちより高い基線の高さｔａｋａ３　を求める（ステップＳ６７０２）。
次に信号判別部５６６は、次式
ｔａｋａ４≧ｔａｋａ３
を満たしているか否かを判別する（ステップＳ６７０３）。
ステップＳ６７０３の判別において、
ｔａｋａ４≧ｔａｋａ３
を満たしている場合には、信号判別部５６６は、基準波は第４高調波（４波）であると決定する（ステップＳ６７０４）。その後、処理をステップＳ６８に移行する。
また、ステップＳ６７０３の判別において、
ｔａｋａ４＜ｔａｋａ３
を満たしている場合には、信号判別部５６６は、基準波は第３高調波（３波）であると決定する（ステップＳ６７０５）。その後、処理をステップＳ６８に移行する。
【００７２】
また、ステップＳ６６の判別において、
ｆｍａｘ≦２・Ｐｔ
であると判別された場合には（ステップＳ６６；Ｎｏ）、信号判別部５６６は、基準波の周波数ｆｍａｘについて次式を満足するか否かを判別する（ステップＳ７０）。
ｆｍａｘ＞（３／２）・Ｐｔ
ここで、ステップＳ７０の判別処理を行っている理由について説明する。
図３２および図３４において、ピッチの下限Ｐｔに対し、ピッチの上限を２・Ｐｔとした場合、
２・Ｐｔ≧ｆｍａｘ＞（３／２）・Ｐｔ
の領域においては、第２高調波あるいは第３高調波のみが現れることがわかる。
そこで、
２・Ｐｔ≧ｆｍａｘ＞（３／２）・Ｐｔ
の領域においては、基準波に対応する第ｎ高調波は第２高調波あるいは第３高調波であるので、第１高調波あるいは第４高調波の可能性を判別するための処理を行う必要がなく、第２高調波あるいは第３高調波の判別処理のみを行うべく、ステップＳ７０の判別処理を行っているのである。
ステップＳ７０の判別において、
ｆｍａｘ＞（３／２）・Ｐｔ
であると判別された場合には（ステップＳ７０；Ｙｅｓ）、信号判別部５６６は、基準波が第２高調波あるいは第３高調波のいずれであるかを判別する第２／第３高調波判定処理に移行する（ステップＳ７１）。
【００７３】
原理的には、図３３または図３５に示すように、基準波の周波数の１／２および３／２の周波数位置に特徴基線が現れた場合には、基準波は第２高調波であるとして判別している。また、基準波の周波数の１／３および２／３の周波数位置に特徴基線が現れた場合には、基準波は第３高調波であるとして判別している。図３１は第２／第３高調波判定処理の処理フローチャートであり、ステップＳ７１の内容を示している。
まず、第２／第３高調波判定処理においては、信号判別部５６６は、基準波の周波数の１／２および３／２の周波数位置に相当する基線のうちより高い基線の高さｔａｋａ２　を求める（ステップＳ７１０１）。
次に信号判別部５６６は、基準波の周波数の１／３および２／３の周波数位置に相当する基線のうちより高い基線の高さｔａｋａ３　を求める（ステップＳ７１０２）。
【００７４】
続いて信号判別部５６６は、次式
ｔａｋａ２　≧ｔａｋａ３
を満たしているか否かを判別する（ステップＳ７１０３）。
ステップＳ７１０３の判別において、
ｔａｋａ２　≧ｔａｋａ３
である場合には（ステップＳ７１０３；Ｙｅｓ）、信号判別部５６６は、基準波は第２高調波（２波）であると決定する（ステップＳ７１０４）。その後、処理をステップＳ６８に移行する。
ステップＳ７１０３の判別において、
ｔａｋａ２　＜ｔａｋａ３
である場合には（ステップＳ７１０３；Ｎｏ）、信号判別部５６６は、基準波は第３高調波（３波）であると決定する（ステップＳ７００５）。その後、処理をステップＳ６８に移行する。
ステップＳ７０の判別において、
ｆｍａｘ≦（３／２）・Ｐｔ
であると判別された場合には（ステップＳ７０；Ｎｏ）、信号判別部５６６は、基準波の周波数ｆｍａｘについて次式を満足するか否かを判別する（ステップＳ７４）。
ｆｍａｘ＞Ｐｔ
ステップＳ７４の判別において、
ｆｍａｘ＞Ｐｔ
と判別された場合には（ステップＳ７４；Ｙｅｓ）、信号判別部５６６は、基準波は第２高調波（２波）であると決定でき、ピッチ算出部５６７は、基準波の周波数と同一の周波数位置がピッチに相当するものとしてピッチを算出することとなる（ステップＳ７５）。
【００７５】
また、ステップＳ７４の判別において、
ｆｍａｘ≦Ｐｔ
と判別された場合には（ステップＳ７４；Ｎｏ）、信号判別部５６６は、基準波の周波数ｆｍａｘについて次式を満足するか否かを判別する（ステップＳ７６）。
ｆｍａｘ＞（１／２）・Ｐｔ
ステップＳ７６の判別において、
ｆｍａｘ＞（１／２）・Ｐｔ
と判別された場合には（ステップＳ７６；Ｙｅｓ）、信号判別部５６６は、基準波が第１高調波（１波）であると決定でき、ピッチ算出部５６７は、基準波の周波数の２倍の周波数位置がピッチに相当するものとしてピッチを算出することとなる（ステップＳ７７）。
また、ステップＳ７６の判別において
ｆｍａｘ≦（１／２）・Ｐｔ
と判別された場合には（ステップＳ７６；Ｎｏ）、動作は周期的ではないとして、ピッチ算出部５６７はピッチの算出を行わず、処理を終了する（ステップＳ７８）。
【００７６】
【発明の効果】
本発明によれば、走行時及び歩行時のいずれの場合でも、ピッチを正確にかつ迅速に求めることができるとともに、走る時と歩く時とでモードを切り換えるための外部操作が不要であるため、使い勝手がよい。　また、ノイズなどに起因する誤った判断を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る腕時計型情報機器の全体構成図である。
【図２】図１の腕時計型情報機器の使用状態を示す説明図である。
【図３】図１に示す腕時計型情報機器の装置本体の平面図である。
【図４】図１に示す腕時計型情報機器の装置本体を腕時計の３時の方向からみたときの説明図である。
【図５】図１に示す腕時計型情報機器に用いた脈波検出用センサユニットの断面図である。
【図６】図１に示す腕時計型情報機器の制御部（脈波データ処理部及びピッチデータ処理部）の機能の一部を示すブロック図である。
【図７】体動信号に周波数分析を行って得られたスペクトラムの説明図である。
【図８】ピッチを求める原理を説明するための説明図であって、走行時に得られた体動信号に周波数分析を行って得られたスペクトラムの説明図である。
【図９】ピッチを求める原理を説明するための説明図であって、歩行時に得られた体動信号に周波数分析を行って得られたスペクトラムの説明図である。
【図１０】第１実施形態のピッチ演算部における動作を示すフローチャートである。
【図１１】図１に示す腕時計型情報機器の各モードを示す説明図である。
【図１２】時計モードが選択されたときの案内表示を示す説明図である。
【図１３】時計モード選択時の案内表示が消えた状態を示す説明図である。
【図１４】図１に示す腕時計型情報機器において、ピッチ計及び脈拍計としてのランニングモードにおける機能を説明するためのモード遷移説明図である。
【図１５】ピッチ計及び脈拍計としてのランニングモードに切り換わったとの表示の内容を示す説明図である。
【図１６】ランニングモードにおいて計測を開始する前の表示の内容を示す説明図である。
【図１７】ピッチ計及び脈拍計としてのランニングモードにおいて、脈拍数の計測を開始した以降、脈拍数が所定のレンジ内に到達する以前の表示形態を示す説明図である。
【図１８】ピッチ計及び脈拍計としてのランニングモードにおいて、脈拍数の計測を開始後、脈拍数が所定のレンジ内に到達した以降の表示形態を示す説明図である。
【図１９】ピッチ計及び脈拍計としてのランニングモードにおいて、脈拍数の計測を開始後のピッチの時間的変化を示すときの表示形態を示す説明図である。
【図２０】脈拍数の計測を停止するようにとの操作があった以降、脈拍数が所定のレンジ内にあるときの表示形態を示す説明図である。
【図２１】脈拍数の計測を停止するようにとの操作があった以降、脈拍数が所定のレンジ内から外れたときの表示形態を示す説明図である。
【図２２】第２実施形態のピッチ演算部における動作を示すフローチャートである。
【図２３】第３実施形態のピッチ演算部における動作を示すフローチャートである。
【図２４】第３実施形態における第２高調波／第３高調波／第４高調波判定処理を示すフローチャートである。
【図２５】第３実施形態における第２高調波／第３高調波判定処理を示すフローチャートである。
【図２６】第３実施形態における第１高調波／第２高調波判定処理を示すフローチャートである。
【図２７】第３実施形態における第１高調波ないし第４高調波の基準波位置（周波数位置）に対する実際のピッチの関係図である。
【図２８】図２７に対応するピッチ算出処理説明図である。
【図２９】第４実施形態のピッチ演算部における動作を示すフローチャートである。
【図３０】第４実施形態における第３高調波／第４高調波判定処理を示すフローチャートである。
【図３１】第３実施形態における第２高調波／第３高調波判定処理を示すフローチャートである。
【図３２】第４実施形態において、加速度が小さい、すなわち、体動が小さい場合の第１高調波ないし第４高調波の基準波位置（周波数位置）に対する実際のピッチの関係図である。
【図３３】図３２に対応するピッチ算出処理説明図である。
【図３４】第４実施形態において、加速度が大きい、すなわち、体動が大きい場合の第１高調波ないし第４高調波の基準波位置（周波数位置）に対する実際のピッチの関係図である。
【図３５】図３４に対応するピッチ算出処理説明図である。
【図３６】最大基線が第１高調波（基本波）である場合の特徴基線の説明図である。
【図３７】最大基線が第２高調波である場合の特徴基線の説明図である。
【図３８】最大基線が第３高調波である場合の特徴基線の説明図である。
【図３９】従来のピッチ計における体動信号および体動信号をパルス変換した後の波形図である。
【図４０】従来のピッチ計における問題点を説明するための図である。
【図４１】従来のピッチ計において、パルスをカウントする際のマスクを説明するための波形図である。
【符号の説明】１…腕時計型情報機器（ピッチ計、腕時計型情報処理装置）、５…制御部、１０…装置本体、１２…リストバンド、１３…液晶表示装置、３０…脈波検出用センサユニット、３１…ＬＥＤ、３２…フォトトランジスタ、５５…脈波データ処理部、５６…ピッチデータ処理部、９０…体動センサ、５６０…ピッチ演算部（周波数分析部、基準波特定部、高調波判別部、ピッチ演算部）、５６５…信号特定部（基準波特定部）、５６６…信号判別部（高調波判別部）、５６７…ピッチ算出部（ピッチ演算部）

Claims (25)

1. 体動センサから当該体動センサが検出した体動に対応する出力信号が入力されるピッチ計において、
   前記体動センサの出力に対し周波数分析を行う周波数分析部と、
   前記周波数分析の結果に基づいてパワーが最も高い信号を、ピッチを求めるための基準波として特定する基準波特定部と、
   前記基準波が体動の基本波に対する第ｎ高調波（ｎは自然数）に相当するのかを判別する高調波判別部と、
   当該判別の結果に基づいて、前記ピッチを求めるピッチ演算部と、
   を備えたことを特徴とするピッチ計。
2. 請求項１記載のピッチ計において、
   前記高調波判別部は、前記基準波の周波数のＸ／Ｙ（Ｘ、Ｙは自然数、かつ、Ｘ≠Ｙ）倍の周波数における信号の有無および信号のパワーに基づいて前記第ｎ高調波を判別することを特徴とするピッチ計。
3. 請求項１または請求項２記載のピッチ計において、
   前記高調波判別部は、所定のピッチ下限設定値に相当する下限設定周波数および前記基準波の周波数に基づいて前記第ｎ高調波の候補となりえるｎの値の範囲を設定する候補設定部を備えたことを特徴とするピッチ計。
4. 請求項３記載のピッチ計において、
   前記高調波判別部は、前記第ｎ高調波の判別に際し、判別対象の周波数範囲として、前記下限設定周波数および前記下限設定周波数の２倍の周波数で規定される周波数範囲を設定することを特徴とするピッチ計。
5. 請求項４記載のピッチ計において、
   前記体動センサの出力値に基づいて前記下限設定周波数を変更する下限設定周波数変更部を備えたことを特徴とするピッチ計。
6. 請求項５記載のピッチ計において、
   前記下限設定周波数変更部は、前記体動センサの出力値が所定のしきい値を超えた場合に、前記下限設定周波数を２倍の値に設定することを特徴とするピッチ計。
7. 体動を検出する体動センサの出力に基づいてピッチを算出するピッチ計の制御方法において、
   前記体動センサの出力に対し周波数分析を行う周波数分析過程と、
   前記周波数分析の結果に基づいてパワーが最も高い信号を、ピッチを求めるための基準波として特定する基準波特定過程と、
   前記基準波が体動の基本波に対する第ｎ高調波（ｎは自然数）に相当するのかを判別する高調波判別過程と、
   当該判別の結果に基づいて、前記ピッチを求めるピッチ演算過程と、
   を備えたことを特徴とするピッチ計の制御方法。
8. 請求項７記載のピッチ計の制御方法において、
   前記高調波判別過程は、前記基準波の周波数のＸ／Ｙ（Ｘ、Ｙは自然数、かつ、Ｘ≠Ｙ）倍の周波数における信号の有無および信号のパワーに基づいて前記第ｎ高調波を判別することを特徴とするピッチ計の制御方法。
9. 請求項７または請求項８記載のピッチ計の制御方法において、
   前記高調波判別過程は、所定のピッチ下限設定値に相当する下限設定周波数および前記基準波の周波数に基づいて前記第ｎ高調波の候補となりえるｎの値の範囲を設定する候補設定過程を備えたことを特徴とするピッチ計の制御方法。
10. 請求項９記載のピッチ計の制御方法において、
    前記高調波判別過程は、前記第ｎ高調波の判別に際し、判別対象の周波数範囲として、前記下限設定周波数および前記下限設定周波数の２倍の周波数で規定される周波数範囲を設定することを特徴とするピッチ計の制御方法。
11. 請求項１０記載のピッチ計の制御方法において、
    前記体動センサの出力値に基づいて前記下限設定周波数を変更する下限設定周波数変更過程を備えたことを特徴とするピッチ計。
12. 請求項１１記載のピッチ計の制御方法において、
    前記下限設定周波数変更過程は、前記体動センサの出力値が所定のしきい値を超えた場合に、前記下限設定周波数を２倍の値に設定することを特徴とするピッチ計の制御方法。
13. 体動を検出する体動センサと、
    前記体動センサの出力に対し周波数分析を行う周波数分析部と、
    前記周波数分析の結果に基づいてパワーが最も高い信号を、ピッチを求めるための基準波として特定する基準波特定部と、
    前記基準波が体動の基本波に対する第ｎ高調波（ｎは自然数）に相当するのかを判別する高調波判別部と、
    当該判別の結果に基づいて、前記ピッチを求めるピッチ演算部と、
    を備えたことを特徴とする腕時計型情報処理装置。
14. 請求項１３記載の腕時計型情報処理装置において、
    前記高調波判別部は、前記基準波の周波数のＸ／Ｙ（Ｘ、Ｙは自然数、かつ、Ｘ≠Ｙ）倍の周波数における信号の有無および信号のパワーに基づいて前記第ｎ高調波を判別することを特徴とする腕時計型情報処理装置。
15. 請求項１３または請求項１４記載の腕時計型情報処理装置において、
    前記高調波判別部は、所定のピッチ下限設定値に相当する下限設定周波数および前記基準波の周波数に基づいて前記第ｎ高調波の候補となりえるｎの値の範囲を設定する候補設定部を備えたことを特徴とする腕時計型情報処理装置。
16. 請求項１５記載の腕時計型情報処理装置において、
    前記高調波判別部は、前記第ｎ高調波の判別に際し、判別対象の周波数範囲として、前記下限設定周波数および前記下限設定周波数の２倍の周波数で規定される周波数範囲を設定することを特徴とする腕時計型情報処理装置。
17. 請求項１６記載の腕時計型情報処理装置において、
    前記体動センサの出力値に基づいて前記下限設定周波数を変更する下限設定周波数変更部を備えたことを特徴とする腕時計型情報処理装置。
18. 請求項１７記載の腕時計型情報処理装置において、
    前記下限設定周波数変更部は、前記体動センサの出力値が所定のしきい値を超えた場合に、前記下限設定周波数を２倍の値に設定することを特徴とする腕時計型情報処理装置。
19. 体動を検出する体動センサの出力に基づいてピッチを算出するピッチ計をコンピュータにより制御するための制御プログラムにおいて、
    前記体動センサの出力に対し周波数分析を行わせ、
    前記周波数分析の結果に基づいてパワーが最も高い信号を、ピッチを求めるための基準波として特定させ、
    前記基準波が体動の基本波に対する第ｎ高調波（ｎは自然数）に相当するのかを判別させ、
    当該判別の結果に基づいて、前記ピッチを求めさせる、
    ことを特徴とする制御プログラム。
20. 請求項１９記載の制御プログラムにおいて、
    前記基準波の周波数のＸ／Ｙ（Ｘ、Ｙは自然数、かつ、Ｘ≠Ｙ）倍の周波数における信号の有無および信号のパワーに基づいて前記第ｎ高調波を判別させることを特徴とする制御プログラム。
21. 請求項１９または請求項２０記載の制御プログラムにおいて、
    所定のピッチ下限設定値に相当する下限設定周波数および前記基準波の周波数に基づいて前記第ｎ高調波の候補となりえるｎの値の範囲を設定させることを特徴とする制御プログラム。
22. 請求項２１記載の制御プログラムにおいて、
    前記第ｎ高調波の判別に際し、判別対象の周波数範囲として、前記下限設定周波数および前記下限設定周波数の２倍の周波数で規定される周波数範囲を設定させることを特徴とする制御プログラム。
23. 請求項２２記載の制御プログラムにおいて、
    前記体動センサの出力値に基づいて前記下限設定周波数を変更させることを特徴とする制御プログラム。
24. 請求項２３記載の制御プログラムにおいて、
    前記下限設定周波数変更過程は、前記体動センサの出力値が所定のしきい値を超えた場合に、前記下限設定周波数を２倍の値に設定させることを特徴とする制御プログラム。
25. 体動を検出する体動センサの出力に基づいてピッチを算出するピッチ計をコンピュータにより制御するための制御プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体において、
    前記体動センサの出力に対し周波数分析を行わせ、
    前記周波数分析の結果に基づいてパワーが最も高い信号を、ピッチを求めるための基準波として特定させ、
    前記基準波が体動の基本波に対する第ｎ高調波（ｎは自然数）に相当するのかを判別させ、
    当該判別の結果に基づいて、前記ピッチを求めさせる、
    ための制御プログラムを記録したことを特徴とする記録媒体。

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