JP4644274B2 - 携帯機器、歩数カウント方法および重力方向検出方法 - Google Patents

Description

この発明は携帯機器、歩数カウント方法および重力方向検出方法に関し、特に３方向の加速度センサを備えた携帯機器、その携帯機器で実行される歩数カウント方法および重力方向検出方法に関する。

近年、３軸の加速度センサを搭載して歩数をカウントする携帯電話機が登場している。例えば、特開２００５−１５７４６５公報には、加速度センサの出力値から重力成分を除去した変動成分を合成した加速度から歩数をカウントする技術が記載されている。しかしながら、従来の歩数をカウントする技術では、重力成分を除去した変動成分を合成した加速度から歩数をカウントするため、重力の方向を検出しない。このため、水平方向に加速度が発生する場合には歩数をカウントすることができないといった問題がある。さらに、携帯電話機は、着信などをユーザに振動で報知するためにバイブレーション機能が搭載されているため、バイブレーション機能の駆動時における振動による加速度が、加速度センサにより検出されてしまう。このため、バイブレーション機能の駆動時に歩数をカウントすることができないといった問題がある。

一方、人の歩行の周期がバイブレーション機能の周期に比較して低く、周波数が２〜４Ｈｚであることを利用して、加速度センサの出力値をフーリエ変換してバイブレーション機能の駆動時に発生する加速度を除去することが考えられるが、フーリエ変換は多大な演算処理を必要とするため、演算装置の高速化が必要であり、コストが増大するという問題がある。また、周波数が２〜４Ｈｚの振動を検出することが考えられるが、ローパスフィルタ回路を配置しなければならず、コスト増および大型化してしまうといった問題がある。
特開２００５−１５７４６５公報

この発明は上述した問題点を解決するためになされたもので、この発明の目的の一つは、回路規模および演算負荷を大きくすることなく歩数をカウントすることが可能な携帯機器、歩数カウント方法および歩数カウントプログラムを提供することである。

上述した目的を達成するためにこの発明のある局面によれば、携帯機器は、互いに異なる３方向の加速度を検出する加速度検出手段と、検出された３方向の加速度に基づいて、重力方向を検出する重力方向検出手段と、検出された３方向の加速度に基づいて検出された重力方向の加速度を算出する重力方向加速度算出手段と、算出された重力方向の加速度に基づいて、歩数をカウントする歩数カウント手段と、所定の回転軸を中心に回転することにより振動を発生させる振動発生手段と、を備え、歩数カウント手段は、振動発生手段が回転している間、算出された重力方向の加速度を振動発生手段の加速度で補正する補正手段と、補正された加速度がしきい値以上または以下を超える回数をカウントする回数カウント手段とを含む。

この局面に従えば、３方向の加速度に基づいて重力方向が検出され、３方向の加速度に基づいて検出された重力方向の加速度が算出され、算出された重力方向の加速度に基づいて、歩数がカウントされる。３方向の加速度に基づいて、重力方向の検出および重力方向の加速度が算出され、振動発生手段が回転している間、算出された重力方向の加速度が振動発生手段の加速度で補正され、補正された加速度がしきい値以上または以下を超える回数がカウントされる。このため、簡単な計算で重力方向の加速度を検出することができるとともに、振動発生手段により振動が発生しているときであっても歩数をカウントすることができる。その結果、回路規模および演算負荷を大きくすることなく歩数をカウントすることが可能な携帯機器を提供することができる。

好ましくは、補正手段は、検出された３方向の加速度に基づいて、重力方向および回転軸それぞれと垂直な方向の水平方向加速度を算出する水平方向加速度算出手段と、算出された水平方向加速度と、振動発生手段について予め定められた加速度とから振動発生手段の垂直方向加速度を算出する垂直方向加速度算出手段と、算出された重力方向の加速度のスカラー量を、該スカラー量から垂直方向加速度のスカラー量を減算した値に変更するスカラー量変更手段と、を含み、回数カウント手段は、回数をカウント後は、所定時間以内の回数のカウントをキャンセルするキャンセル手段を含む。

この局面に従えば、検出された３方向の加速度に基づいて、水平方向加速度が算出され、算出された水平方向加速度と、振動発生手段について予め定められた加速度とから振動発生手段の垂直方向加速度が算出され、検出された重力方向の加速度のスカラー量が、該スカラー量から垂直方向加速度のスカラー量を減算した値に変更される。さらに、回数をカウント後は、所定時間以内の回数のカウントがキャンセルされる。このため、重力方向の加速度を正確に算出することができるとともに、歩数を正確にカウントすることができる。

好ましくは、補正手段は、検出された３方向の加速度に基づいて、重力方向および回転軸それぞれと垂直な方向の水平方向加速度を算出する水平方向加速度算出手段と、算出された水平方向加速度と、振動発生手段について予め定められた加速度とから振動発生手段の垂直方向加速度を算出する垂直方向加速度算出手段と、検出された重力方向の加速度のスカラー量を、重力方向の加速度のスカラー量から垂直方向加速度のスカラー量を減算した値が所定のしきい値以下となる場合は重力方向の加速度のスカラー量をそれに垂直方向加速度のスカラー量を加算した値に、重力方向の加速度のスカラー量から垂直方向加速度のスカラー量を減算した値が所定のしきい値より大きい場合は重力方向の加速度のスカラー量をそれから垂直方向加速度のスカラー量を減算した値に変更する変更手段と、を含み、回数カウント手段は、変更された加速度の振動周期を検出する周期検出手段を含み、回数をカウント後は、検出された振動周期以内の回数のカウントをキャンセルするキャンセル手段を含む。

この局面に従えば、変更された加速度の振動周期が検出され、検出された振動周期以内の回数のカウントがキャンセルされる。このため、歩数を正確にカウントすることができる。

好ましくは、重力方向検出手段は、検出された３方向の加速度に基づいて、予め定められた複数の方向それぞれの加速度の所定時間における平均を算出する平均加速度算出手段と、予め定められた複数の方向のうち算出された平均加速度が重力加速度に最も近い方向を重力方向に決定する決定手段と、を含む。

この局面に従えば、簡単な計算で重力方向を検出することができる。

この発明のさらに他の局面によれば、歩数カウント方法は、所定の回転軸を中心に回転することにより振動を発生させる振動発生手段を備えた携帯機器で実行される歩数カウント方法であって、互いに異なる３方向の加速度を検出するステップと、検出された３方向の加速度に基づいて、重力方向を検出するステップと、検出された３方向の加速度に基づいて検出された重力方向の加速度を算出するステップと、算出された重力方向の加速度に基づいて、歩数をカウントするステップと、を含み、歩数をカウントするステップは、振動発生手段が回転している間、算出された重力方向の加速度を振動発生手段の加速度で補正するステップと、補正された加速度がしきい値以上または以下を超える回数をカウントするステップとを含む。

この局面に従えば、回路規模および演算負荷を大きくすることなく歩数をカウントすることが可能な歩数カウント方法を提供することができる。

この発明のさらに他の局面によれば、歩数カウントプログラムは、所定の回転軸を中心に回転することにより振動を発生させる振動発生手段を備えた携帯機器を制御するコンピュータで実行される歩数カウントプログラムであって、互いに異なる３方向の加速度を検出するステップと、検出された３方向の加速度に基づいて、重力方向を検出するステップと、検出された３方向の加速度に基づいて検出された重力方向の加速度を算出するステップと、算出された重力方向の加速度に基づいて、歩数をカウントするステップと、をコンピュータに実行させ、歩数をカウントするステップは、振動発生手段が回転している間、算出された重力方向の加速度を振動発生手段の加速度で補正するステップと、補正された加速度がしきい値以上または以下を超える回数をカウントするステップとを含む。

この局面に従えば、回路規模および演算負荷を大きくすることなく歩数をカウントすることが可能な歩数カウントプログラムを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。以下の説明では同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１は、本発明の実施の形態の一つにおける携帯電話機の外観を示す斜視図である。図１を参照して、携帯機器としての携帯電話機１は、操作側部３と、表示側部２とを含む。操作側部３は、電源キー１４Ａ、テンキーおよび通話キー等を含む操作キー１４と、マイクロフォン１３とが内側面に配置され、サイドキー６が側面に配置される。表示側部２は、液晶表示装置（ＬＣＤ）１５と、レシーバを構成するスピーカ１１と、カメラ２４とが内側面に配置される。なお、ここでは携帯電話機１がＬＣＤ１５を備える例を示すが、ＬＣＤ１５に代えて、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイを用いてもよい。

操作側部３と表示側部２とは、ヒンジ機構で回転可能に連結され、操作側部３と表示側部２とは開閉自在である。携帯電話機１を折りたたんで、操作側部３と表示側部２とが閉状態にあるときの携帯電話機１の状態がクローズスタイルであり、携帯電話機１を開いて、操作側部３と表示側部２とが開状態にあるときの携帯電話機１の状態がオープンスタイルである。携帯電話機１が閉状態のとき、ＬＣＤ１５の表示面は、操作側部３と対向するので、外部から表示面を視認することができない。

ここで、携帯電話機１を基準にし、操作側部３と表示側部２とが連結されるヒンジ機構の回転軸と並行な軸をＸ軸とし、操作側部３の長手方向をＹ軸とし、操作側部３の操作面に垂直な方向をＺ軸とする座標系を定義する。

操作側部３には、振動部２７が内蔵されている。振動部２７は、偏芯した錘と、その錘をＸ軸を回転軸として回転させるモータとを含む。なお、図では、振動部２７を操作側部３のヒンジ付近に配置する例を示すが、これに限定されることなく、操作側部３または表示側部２のいずれに配置してもよい。さらに、ここでは、振動部２７は、Ｘ軸を回転軸として錘を回転させる例を説明するが、回転軸を任意の方向に定めることができる。

図２は、本実施の形態における携帯電話機の機能の一例を示す機能ブロック図である。図２を参照して、携帯電話機１は、携帯電話機１の全体を制御するための制御部２１と、アンテナ２２Ａと接続された無線回路２２と、音声データを処理するためのコーデック部１７と、それぞれがコーデック部１７に接続されたマイクロフォン１３およびスピーカ１１と、カメラ２４と、ユーザの操作の入力を受付ける操作キー１４およびサイドキー６と、赤外線通信部１９と、振動部２７と、カードインターフェース（Ｉ／Ｆ）２８と、ＬＣＤ１５と、制御部２１で実行するためのプログラム等を記憶するためのＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３１と、制御部２１の作業領域として使用されるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３２と、データを不揮発的に記憶するＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）３３と、３軸加速度センサ２５と、を含む。

無線回路２２は、通信網に接続された基地局装置と無線通信する。基地局装置が送信する無線信号は、アンテナ２２Ａにより受信される。無線回路２２は、アンテナ２２Ａにより受信された無線信号が入力され、無線信号を復調した音声信号をコーデック部１７に出力する。また、無線回路２２は、コーデック部１７から音声信号が入力され、音声信号を変調した無線信号をアンテナ２２Ａに出力する。アンテナ２２Ａから送信される無線信号は、基地局装置で受信される。

コーデック部１７は、無線回路２２から入力される音声信号を復号し、復号したデジタルの音声信号をアナログに変換し、増幅し、スピーカ１１に出力する。また、コーデック部１７は、マイクロフォン１３からアナログの音声信号が入力され、音声信号をデジタルに変換し、符号化し、そして符号化した音声信号を無線回路２２に出力する。

カードＩ／Ｆ２８には、着脱可能なフラッシュメモリ２８Ａが装着される。制御部２１は、カードＩ／Ｆ２８を介して、フラッシュメモリ２８Ａにアクセスが可能である。なお、ここでは制御部２１が実行するためのプログラムをＲＯＭ３１に記憶しておく例を説明するが、プログラムをフラッシュメモリ２８Ａに記憶しておき、フラッシュメモリ２８Ａからプログラムを読み出して、制御部２１が実行するようにしてもよい。プログラムを記憶する記録媒体としては、フラッシュメモリ２８Ａに限られず、フレキシブルディスク、カセットテープ、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ−ＲＯＭ）／ＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｃ）／ＭＤ（Ｍｉｎｉ Ｄｉｓｃ）／ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ））、ＩＣカード、光カード、マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ ＥＰＲＯＭ）などの半導体メモリ等でもよい。また、携帯電話機１をインターネットに無線回路２２を介して接続し、インターネットに接続されたコンピュータからプログラムをダウンロードして、制御部２１が実行するようにしてもよい。ここでいうプログラムは、制御部２１が直接実行可能なプログラムだけでなく、ソースプログラム、圧縮処理されたプログラム、暗号化されたプログラム等を含む。

カメラ２４は、レンズおよびＣＭＯＳ(Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサ等の光電変換素子を備え、レンズで集光した光をＣＭＯＳセンサに結像し、ＣＭＯＳセンサは受光した光を光電変換して画像データを制御部２１に出力する。カメラ２４は、制御部２１により制御され、制御部２１からの指示により撮像を開始して、得られる静止画データまたは動画データを制御部２１に出力する。カメラ２４は、画像データの画質を向上させるための画像処理を実行する画像処理回路、画像データをアナログからデジタルに変換するＡ／Ｄ変換回路を備えている。制御部２１は、カメラ２４が出力する静止画データまたは動画データをＬＣＤ１５に表示させる、または、圧縮符号化方式で静止画データまたは動画データを符号化して、ＥＥＰＲＯＭ３３またはカードＩ／Ｆ２８に装着されたフラッシュメモリ２８Ａに記憶する。

赤外線通信部１９は、赤外線を媒体としてデータを送受信する。例えば、ＩｒＤＡ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｄａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）規格に従って、外部の機器との間でデータを送受信する。なお、ここでは、赤外線を媒体としてデータを送受信する例を示したが、電磁波を用いた無線通信により外部の機器と通信するようにしてもよい。また、赤外線通信部１９に代えて、またはそれに加えてシリアルインターフェースまたはパラレルインターフェースを備えるようにし、通信ケーブルで外部の機器と接続し、外部の機器とデータを送受信するようにしてもよい。

３軸加速度センサ２５は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸それぞれの加速度を検出し、検出した加速度を制御部２１に出力する。３軸加速度センサ２５が検出する加速度は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸としたが、互いに交わる３方向であればよく、また、４方向以上であってもよい。

図３は、制御部の機能の概要を示す機能ブロック図である。図４を参照して、制御部２１は、３方向の加速度を取得する加速度取得部５１と、重力方向を検出する重力方向検出部５３と、重力方向の加速度を算出する重力方向加速度算出部５５と、歩数をカウントする歩数カウント部５７と、を含む。

加速度取得部５１は、３軸加速度センサ２５が出力するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の加速度が入力される。加速度取得部５１は、３軸加速度センサ２５から入力される加速度を、重力方向検出部５３、重力方向加速度算出部５５および歩数カウント部５７に出力する。

重力方向検出部５３は、平均加速度算出部６１と、決定部６３とを含む。平均加速度算出部６１は、加速度取得部５１から所定の期間に入力されるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸それぞれの加速度を平均し、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸それぞれの平均加速度を算出する。所定の時間は、人の歩行周期が２Ｈｚ〜４Ｈｚであることを考慮して、０．２５〜０．５秒とするのが好ましい。所定時間のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸それぞれの加速度を平均することにより、歩行により携帯電話機１が振動する際の加速度を除去することができる。また、振動部２７が駆動している場合には、振動部２７の振動により発生する加速度を除去することができる。重力方向検出部５３は、算出したＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸それぞれの平均加速度を決定部６３に出力する。

決定部６３は、平均加速度算出部６１から入力されるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸それぞれの平均加速度に基づいて、重力方向を決定する。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸それぞれの平均加速度を合成した加速度が、重力加速度Ｇ（９．８ｍ／ｓ^２）となる方向を重力方向とする。ここでは、計算を容易にするため予め定められた複数の方向それぞれの加速度を求め、予め定められた複数の方向のうち加速度が重力加速度Ｇに最も近い方向を重力方向に決定する。決定される重力方向は、厳密には、実際の重力の方向と異なることがあるが、歩数をカウントする際における誤差として処理できる。

図４は、複数方向における加速度のスカラ量と方向とを示す図である。ここでは、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２６の２６の方向と、そのスカラ量とを定義する。図から明らかなように、スカラー量の計算は７種類の計算式のみで足りる。このため、７種類の計算式で求めたスカラ量が重力加速度Ｇに最も近くなるスカラ量を決定し、そのときのＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の平均加速度の符号から方向を決定する簡単な計算で、重力方向を決定することができる。なお、図中の符号「Ｎ」は、その方向の加速度をスカラ量算出の基礎にしないことを示す。

図３に戻って、決定部６３は、決定した重力方向を重力方向加速度算出部５５および歩数カウント部５７に出力する。重力方向加速度算出部５５は、加速度取得部５１から入力されるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸それぞれの加速度から、決定部６３から入力される重力方向の成分の加速度を算出し、算出した重力方向の加速度を歩数カウント部５７に出力する。

歩数カウント部５７は、重力方向の加速度から振動部２７により発生する加速度を除去する補正部７１と、補正された重力方向の加速度から歩数をカウントする回数カウント部８１と、を含む。補正部７１は、振動部２７が駆動して発生する加速度の水平方向および垂直方向の加速度をそれぞれ算出する水平方向加速度算出部７３および垂直方向加速度算出部７５と、スカラー量変更部７７と、を含む。

水平方向加速度算出部７３は、決定部６３から重力方向が入力され、加速度取得部５１からＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸それぞれの加速度が入力される。水平方向加速度算出部７３は、決定部６３から入力される重力方向および振動部２７の回転軸（Ｘ軸）に垂直な水平方向を決定する。そして、水平方向加速度算出部７３は、加速度取得部５１から入力されるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸それぞれの加速度から決定した水平方向の成分の加速度を算出し、算出した水平方向の加速度を垂直方向加速度算出部７５に出力する。振動部２７は、錘がＸ軸を中心に回転するので、Ｘ軸方向に加速度は発生しない。水平方向を重力方向とＸ軸とに垂直な方向としたので、振動部２７が発生する加速度は、重力方向の加速度と水平方向の加速度のみである。したがって、ここでは等速度で歩行するものとみなして、水平方向の加速度を、振動部２７によってのみ発生する加速度とする。

垂直方向加速度算出部７５は、振動部２７により発生する加速度と水平方向加速度算出部７３から入力される水平方向の加速度とから振動部２７により発生する垂直方向加速度を算出する。振動部２７により発生する加速度を予め計測するなどして定めておき、この予め定められた振動部２７により発生する加速度から垂直方向の加速度を算出する。但し、ここで算出可能な垂直方向成分の加速度は、振幅の絶対値が同じ位相差が９０度の２種類の加速度が算出される。この際、算出される２種類の加速度で同じ値となる振幅の絶対値（スカラー量）をスカラー量変更部７７に出力する。

スカラー量変更部７７は、重力方向加速度算出部５５から重力方向の加速度が入力され、垂直方向加速度算出部７５から振動部２７により発生する垂直方向の加速度のスカラー量が入力される。スカラー量変更部７７は、重力方向加速度算出部５５から入力される重力方向の加速度のスカラー量を、それから垂直方向加速度算出部７５から入力されるスカラー量を減算した値に変更する。スカラー量変更部７７は、スカラー量を変更した重力方向の加速度を、回数カウント部８１に出力する。

図５は、重力方向加速度の一例を示す図である。図５を参照して、横軸が時間（ｍｓｅｃ）を示し、縦軸が垂直方向の重力加速度（Ｇ）を示す。点線は、歩行時における理想的な重力方向加速度を示し、重力方向加速度をプロットして実線で結んでいる。理想的な重力方向加速度に対して、重力方向加速度が周期的に大きくなっている。重力方向加速度が理想的な重力方向加速度に対して大きな箇所は、振動部２７による加速度が重畳された時を示す。

図６は、スカラー量を変更した後の重力方向加速度の一例を示す図である。図６を参照して、横軸が時間（ｍｓｅｃ）を示し、縦軸が垂直方向の重力加速度（Ｇ）を示す。点線は、歩行時における理想的な重力方向加速度を示し、重力方向加速度をプロットして実線で結んでいる。図５に示した重力方向加速度と比較して、理想的な重力方向加速度を大きく超える重力方向加速度がなくなっており、振動部２７による加速度が除去されているのがわかる。一方、理想的な重力方向加速度を大きく下回る重力方向加速度が周期的に発生している。これは、垂直方向加速度算出部７５により算出される２種類の加速度で同じ値となる振幅の絶対値（スカラー量）で、重力方向加速度のスカラー量を変更したことによるものであり、実際にはスカラー量を加算しなければいけないところを減算してしてしまったことによるものである。

図３に戻って、回数カウント部８１は、スカラー量変更部７７から入力される重力方向の加速度が、所定のしきい値を超える回数をカウントする。しきい値は、ここでは１．２５Ｇとしている。回数カウント部８１は、キャンセル部８３を含む。キャンセル部８３は、回数をカウント後は、所定時間以内の回数のカウントをキャンセルする。所定時間は、予め定められた値であり、人の歩行周期が２Ｈｚ〜４Ｈｚなので０．５〜０．２５秒の間で定まる時間である。好ましくは、０．２５秒である。

垂直方向加速度算出部７５により算出される加速度は、２種類の加速度が算出され、いずれの加速度かを定めることができない。このため、スカラー量変更部７７において、垂直方向加速度算出部７５により算出される２種類の加速度で同じ値となる振幅の絶対値（スカラー量）で、重力方向加速度のスカラー量を変更した。このため、人の歩行周期の期間で重力方向加速度がしきい値を超える回数を１回のみカウントすることで、歩数をカウントすることができる。

図７は、歩数カウント処理の流れの一例を示すフローチャートである。歩数カウント処理は、制御部２１が歩数カウントプログラムを実行することにより、制御部２１により実行される処理である。図７を参照して、制御部２１は、３方向の加速度を検出する（ステップＳ０１）。３軸加速度センサ２５が出力するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸それぞれの加速度を検出する。そして、所定時間Ｔが経過するまで（ステップＳ０２でＹＥＳ）、ステップＳ０１を繰り返す。処理をステップＳ０２に進める場合、所定時間Ｔの間に検出されたＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸それぞれの加速度が取得される。所定時間Ｔは、ここでは人の歩行周期として好ましい０．５秒としている。

ステップＳ０３においては、所定時間ＴにステップＳ０１において検出されたＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸それぞれの平均加速度を算出する。これにより、振動部２７および歩行により発生する加速度が除去される。そして、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸それぞれの平均加速度から重力方向を決定する（ステップＳ０４）。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸それぞれの平均加速度を合成した加速度が、重力加速度Ｇに最も近い方向を重力方向とする。ここでは、計算を容易にするためにＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸それぞれの平均加速度から予め定められた複数の方向それぞれの加速度を求め、予め定められた複数の方向のうち加速度が重力加速度Ｇに最も近い方向を重力方向に決定する。

ステップＳ０５においては、３方向の加速度を検出する。３軸加速度センサ２５が出力するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸それぞれの加速度を検出する。そして、振動部２７が駆動中か否かを判断する。振動部２７が駆動中ならば処理をステップＳ０７に進め、駆動していなければ処理をステップＳ１４に進める。振動部２７が駆動している場合は振動部２７が加速度を発生させるため、処理を分岐させる。

ステップＳ０７においては、ステップＳ０５において検出されたＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸それぞれの加速度から、ステップＳ０４において決定された重力方向の加速度を算出する。そして、ステップＳ０５において検出されたＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸それぞれの加速度から、水平方向の加速度を算出する（ステップＳ０８）。水平方向は、ステップＳ０４において決定された重力方向および振動部２７の回転軸（Ｘ軸）にそれぞれ垂直な方向である。

次に、振動部２７が駆動することにより発生する加速度から垂直方向の加速度を算出する（ステップＳ０９）。振動部２７が駆動することにより発生する加速度は既知である。ステップＳ０８において算出された水平方向加速度が、振動部２７が駆動することにより発生する水平方向の加速度とみなし、振動部２７が駆動することにより発生する加速度と、ステップＳ０８において算出された水平方向加速度とから、振動部２７が駆動することにより発生する垂直方向の加速度を算出する。

ステップＳ１０においては、ステップＳ０７において算出された重力方向加速度のスカラー量を変更し、処理をステップＳ１１に進める。具体的には、ステップＳ０７において算出された重力方向加速度のスカラー量を、それからステップＳ０９において算出された振動部２７が駆動することにより発生する垂直方向の加速度のスカラー量を減算した値に変更する。これにより、ステップＳ０７において算出された重力方向加速度から振動部２７が駆動することにより発生する垂直方向の加速度が減算される。

一方、ステップＳ１４においては、ステップＳ０５において検出されたＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸それぞれの加速度から、ステップＳ０４において決定された重力方向の加速度を算出し、処理をステップＳ１１に進める。

ステップＳ１１においては、ステップＳ１０においてスカラー量が変更された重力方向加速度、またはステップＳ１４において算出された重力方向加速度がしきい値Ｔ（１．２５Ｇ）以上か否かを判断する。重力方向加速度がしきい値Ｔ以上ならば処理をステップＳ１２に進め、そうでなければ処理をステップＳ０５に戻す。ステップＳ１２においては、ステップＳ１３において歩数をカウントしてから所定時間Ｔが経過したか否かを判断する。所定時間Ｔが経過すると（ステップＳ１２でＹＥＳ）、処理をステップＳ１３に進めるが、所定時間Ｔが経過していなければ（ステップＳ１２でＮＯ）、処理をステップＳ０５に戻す。ステップＳ１３において歩数がカウントされておらず、歩数カウンタが「０」の場合は、所定の時間経過するまで待つことなく処理をステップＳ１３に進める。歩数をカウントしてから所定時間が経過するまで、歩数をカウントしない。ステップＳ１３においては、歩数をカウントアップし、処理をステップＳ０５に戻す。

ステップＳ０９において算出される加速度は、振動部２７が駆動することにより発生する垂直方向の加速度として２種類の加速度が算出され、いずれの加速度かを定めることができない。このため、ステップＳ１０において２種類の加速度で同じ値となる振幅の絶対値（スカラー量）で、ステップＳ０７において算出された重力方向加速度のスカラー量を変更した。このため、人の歩行周期の期間で重力方向加速度がしきい値を超える回数を１回のみカウントすることで、歩数をカウントすることができる。

＜変形例＞
上述した実施の形態においては、振動部２７が駆動することにより発生する垂直方向の２種類の加速度を求めるようにし、２種類の加速度で同じ値となる振幅の絶対値（スカラー量）で、重力方向加速度のスカラー量を変更するようにした。変形例における携帯電話機１は、歩行により発生する重力方向の加速度が０．５Ｇ以下とならないことを利用して、重力方向加速度のスカラー量を変更の精度を向上させたものである。

図８は、変形例における携帯電話機が備える制御部の機能の概要を示す機能ブロック図である。図３に示した機能ブロック図と異なる点は、変更部７７Ａおよび回数カウント部８１Ａが変更された点である。その他の機能は図３に示したのと同じなのでここでは説明を繰り返さない。

変更部７７Ａは、重力方向加速度算出部５５から重力方向の加速度が入力され、垂直方向加速度算出部７５から振動部２７により発生する垂直方向の加速度のスカラー量が入力される。変更部７７Ａは、重力方向加速度算出部５５から入力される重力方向の加速度のスカラー量から垂直方向加速度算出部７５から入力されるスカラー量を減算した値を算出し、算出したスカラー量が０．５Ｇ以下か否かを判断する。変更部７７Ａは、算出したスカラー量が０．５Ｇ以下ならば、重力方向加速度算出部５５から入力される重力方向の加速度のスカラー量を、それに重力方向加速度算出部５５から入力されるスカラー量を加算した値に変更する。一方、変更部７７Ａは、算出したスカラー量が０．５Ｇ以下でなければ、重力方向加速度算出部５５から入力される重力方向の加速度のスカラー量を、それから重力方向加速度算出部５５から入力されるスカラー量を減算した値に変更する。

図９は、変形例におけるスカラー量を変更した後の重力方向加速度の一例を示す図である。図５に示した重力方向加速度のスカラー量を変更した後の重力方向加速度を示す。図９を参照して、横軸が時間（ｍｓｅｃ）を示し、縦軸が垂直方向の重力加速度（Ｇ）を示す。点線は、歩行時における理想的な重力方向加速度を示し、重力方向加速度をプロットして実線で結んでいる。図６に示した重力方向加速度と比較して、周期的に発生する理想的な重力方向加速度を大きく下回る重力方向加速度が除去されている。

図８に戻って、回数カウント部８１Ａは、周期検出部８５をさらに含む。周期検出部８５は、変更部７７Ａから入力されるスカラー量が変更された重力方向加速度の変化の周期を検出する。重力方向加速度の変化の周期は、歩行の周期を示す。周期検出部８５は検出した周期をキャンセル部８３に出力する。

キャンセル部８３は、回数をカウント後は、周期検出部８５から入力される周期以内の回数のカウントをキャンセルする。歩行周期の間に１回のみ回数をカウントするので、歩数を正確にカウントすることができる。

図１０は、変形例における歩数カウント処理の流れの一例を示すフローチャートである。変形例における歩数カウント処理は、制御部２１が歩数カウントプログラムを実行することにより、制御部２１により実行される処理である。図７に示した歩数カウント処理と異なる点は、ステップＳ１０に代えて、ステップＳ２１〜ステップＳ２３が実行される点、ステップＳ１２に代えてステップＳ２４が実行される点である。その他の処理は、図７に示したのと同じなのでここでは説明を繰り返さない。

ステップＳ２１〜ステップＳ２３においては、ステップＳ０７において算出された重力方向加速度のスカラー量を変更する。ステップＳ２１においては、ステップＳ０７において算出された重力方向の加速度のスカラー量からステップＳ０９において算出された垂直方向加速度のスカラー量を減算した値が、しきい値（０．５Ｇ）以下か否かを判断する。変更部７７Ａは、算出したスカラー量がしきい値以下ならば、処理をステップＳ２２に進め、そうでなければ処理をステップＳ２３に進める。ステップＳ２２においては、ステップＳ０７において算出された重力方向の加速度のスカラー量を、それにステップＳ０９において算出された垂直方向加速度のスカラー量を加算した値に変更し、処理をステップＳ１１に進める。一方、ステップＳ２３においては、ステップＳ０７において算出された重力方向の加速度のスカラー量を、それからステップＳ０９において算出された垂直方向加速度のスカラー量を減算した値に変更し、処理をステップＳ１１に進める。

ステップＳ１１においては、ステップＳ１０においてスカラー量が変更された重力方向加速度、またはステップＳ１４において算出された重力方向加速度がしきい値Ｔ（１．２５Ｇ）以上か否かを判断する。重力方向加速度がしきい値Ｔ以上ならば処理をステップＳ２４に進め、そうでなければ処理をステップＳ０５に戻す。

ステップＳ２４においては、ステップＳ１０においてスカラー量が変更された重力方向加速度、またはステップＳ１４において算出された重力方向加速度の１周期を検出したか否かを判断する。１周期が経過すると（ステップＳ２４でＹＥＳ）、処理をステップＳ１３に進めるが、１周期が経過していなければ（ステップＳ２４でＮＯ）、処理をステップＳ０５に戻す。ステップＳ１３においては、歩数をカウントアップし、処理をステップＳ０５に戻す。なお、ステップＳ１３において歩数がカウントされておらず、歩数カウンタが「０」の場合は、１周期が経過するまで待つことなく処理をステップＳ１３に進める。

ステップＳ１３において、歩数をカウントしてから１周期が経過するまで、歩数をカウントしない。このため、人の歩行周期の期間で重力方向加速度がしきい値を超える回数を１回のみカウントすることで、歩数をカウントする精度を向上させることができる。

また、振動部２７が駆動している間、算出された重力方向の加速度を振動部２７が駆動することにより発生する垂直方向の加速度で補正するので、振動部２７が駆動しているときであっても歩数をカウントすることができる。

さらに、３軸加速度センサ２５により検出されたＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の加速度に基づいて、重力方向および振動部２７の回転軸（Ｘ軸）それぞれと垂直な方向の水平方向加速度を算出し、算出された水平方向加速度と、振動部２７が駆動することにより発生する既知の加速度とから振動部２７が駆動することにより発生する垂直方向の加速度を算出し、算出された重力方向の加速度のスカラー量が、該スカラー量から垂直方向加速度のスカラー量を減算した値に変更する。そして、回数をカウント後は、歩行周期以内の回数のカウントをキャンセルする。このため、重力方向の加速度を正確に算出することができるとともに、歩数を正確にカウントすることができる。

さらに、変形例における携帯電話機１は、３軸加速度センサ２５により検出されたＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の加速度に基づいて、重力方向および振動部２７の回転軸（Ｘ軸）それぞれと垂直な方向の水平方向加速度を算出し、算出された水平方向加速度と、振動部２７が駆動することにより発生する既知の加速度とから振動部２７が駆動することにより発生する垂直方向の加速度を算出し、重力方向の加速度のスカラー量を、重力方向の加速度のスカラー量から垂直方向加速度のスカラー量を減算した値が所定のしきい値（０．５Ｇ）以下となる場合は重力方向の加速度のスカラー量をそれに垂直方向加速度のスカラー量を加算した値に変更し、重力方向の加速度のスカラー量から垂直方向加速度のスカラー量を減算した値が所定のしきい値より大きい場合は重力方向の加速度のスカラー量をそれから垂直方向加速度のスカラー量を減算した値に変更し、変更された加速度から振動周期を検出する。このため、変更された加速度の振動周期を検出することができる。さらに、検出された振動周期以内の回数のカウントをキャンセルするので、歩数を正確にカウントすることができる。

さらに、３軸加速度センサ２５により検出されたＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の加速度に基づいて、予め定められた複数の方向それぞれの加速度の所定時間における平均を算出し、予め定められた複数の方向のうち算出された平均加速度が重力加速度に最も近い方向を重力方向に決定する。このため、簡単な計算で重力方向を検出することができる。

なお、上述した実施の形態においては、重力方向を振動部２７が駆動していないときに検出するようにしたが、振動部２７が駆動しているときに検出するようにしてもよい。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向それぞれの所定時間における平均加速度から重力方向を検出するので、振動部２７が駆動することにより発生する加速度が取り除かれるからである。これにより、振動部２７が駆動している振動中であっても問題なく歩数をカウントすることができる。

なお、ユーザが携帯電話機１を携帯して歩行する際に携帯電話機１が垂直となる方向が既知である場合、３軸加速度センサ２５に代えて、互いに交わる２方向の加速度を検出する２軸加速度センサを用いることができる。互いに交わる２方向のうち１方向は携帯電話機１が垂直となる方向であり、他の１方向は、振動部２７の回転軸および携帯電話機１が垂直となる方向にそれぞれ垂直な方向とするのが好ましい。例えば、携帯電話機１が閉じた状態で、長手方向（Ｙ軸方向）が垂直になるように携帯電話機１を身につける場合、Ｙ軸方向の加速度と、Ｚ軸方向の加速度を検出すればよい。この場合、Ｚ軸方向の加速度を振動部２７により発生する加速度とみなすことができる。振動部２７はＸ軸方向に加速度を発生しないため、振動部２７により発生するＹ軸方向の加速度（垂直方向加速度）を、２軸加速度センサで検出されたＺ軸方向の加速度（水平方向加速度）から算出することができる。その結果、２軸加速度センサで検出されたＹ軸方向の加速度（重力方向加速度）を、振動部２７に発生するＹ軸方向の加速度（垂直方向加速度）を除去するように補正ことができ、歩数をカウントすることができる。

また、上述した実施の形態においては、携帯機器の一例として携帯電話機１について説明したが、図７または図１０に示した処理を携帯電話機１に実行させるための歩数カウント方法または重力方向検出方法、歩数カウント方法または重力方向検出方法をコンピュータに実行させるための歩数カウントプログラムまたは重力方向検出プログラムとして発明を捉えることができるのは言うまでもない。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態の一つにおける携帯電話機の外観を示す斜視図である。 本実施の形態における携帯電話機の機能の一例を示す機能ブロック図である。 制御部の機能の概要を示す機能ブロック図である。 複数方向における加速度のスカラ量と方向とを示す図である。 重力方向加速度の一例を示す図である。 スカラー量を変更した後の重力方向加速度の一例を示す図である。 歩数カウント処理の流れの一例を示すフローチャートである。 変形例における携帯電話機が備える制御部の機能の概要を示す機能ブロック図である。 変形例におけるスカラー量を変更した後の重力方向加速度の一例を示す図である。 変形例における歩数カウント処理の流れの一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 携帯電話機、２ 表示側部、３ 操作側部、６ サイドキー、１１ スピーカ、１３ マイクロフォン、１４ 操作キー、１５ ＬＣＤ、１７ コーデック部、１９ 赤外線通信部、２１ 制御部、２２ 無線回路、２２Ａ アンテナ、２４ カメラ、２５ ３軸加速度センサ、２７ 振動部、２８ カードＩ／Ｆ、２８Ａ フラッシュメモリ、５１ 加速度取得部、５３ 重力方向検出部、５５ 重力方向加速度算出部、５７ 歩数カウント部、６１ 平均加速度算出部、６３ 決定部、７１ 補正部、７３ 水平方向加速度算出部、７５ 垂直方向加速度算出部、７７ スカラー量変更部、７７Ａ 変更部、８１，８１Ａ 回数カウント部、８３ キャンセル部、８５ 周期検出部。

Claims (6)

1. 互いに異なる３方向の加速度を検出する加速度検出手段と、
   前記検出された３方向の加速度に基づいて重力方向を検出する重力方向検出手段と、
   前記検出された３方向の加速度に基づいて前記検出された重力方向の加速度を算出する重力方向加速度算出手段と、
   前記算出された重力方向の加速度に基づいて、歩数をカウントする歩数カウント手段と、
   所定の回転軸を中心に回転することにより振動を発生させる振動発生手段と、を備え、
   前記歩数カウント手段は、前記振動発生手段が回転している間、前記算出された重力方向の加速度を前記振動発生手段の加速度で補正する補正手段と、
   前記補正された加速度がしきい値以上または以下を超える回数をカウントする回数カウント手段とを含む、携帯機器。
2. 前記補正手段は、前記検出された３方向の加速度に基づいて、前記重力方向および前記回転軸それぞれと垂直な方向の水平方向加速度を算出する水平方向加速度算出手段と、
   前記算出された水平方向加速度と、前記振動発生手段について予め定められた加速度とから前記振動発生手段の垂直方向加速度を算出する垂直方向加速度算出手段と、
   前記算出された重力方向の加速度のスカラー量を、該スカラー量から前記垂直方向加速度のスカラー量を減算した値に変更するスカラー量変更手段と、を含み、
   前記回数カウント手段は、回数をカウント後は、所定時間以内の回数のカウントをキャンセルするキャンセル手段を含む、請求項１に記載の携帯機器。
3. 前記補正手段は、前記検出された３方向の加速度に基づいて、前記重力方向および前記回転軸それぞれと垂直な方向の水平方向加速度を算出する水平方向加速度算出手段と、
   前記算出された水平方向加速度と、前記振動発生手段について予め定められた加速度とから前記振動発生手段の垂直方向加速度を算出する垂直方向加速度算出手段と、
   前記算出された重力方向の加速度のスカラー量を、前記重力方向の加速度のスカラー量から前記垂直方向加速度のスカラー量を減算した値が所定のしきい値以下となる場合は前記重力方向の加速度のスカラー量をそれに前記垂直方向加速度のスカラー量を加算した値に、前記重力方向の加速度のスカラー量から前記垂直方向加速度のスカラー量を減算した値が所定のしきい値より大きい場合は前記重力方向の加速度のスカラー量をそれから前記垂直方向加速度のスカラー量を減算した値に変更する変更手段と、を含み、
   前記回数カウント手段は、前記変更された加速度の振動周期を検出する周期検出手段を含み、回数をカウント後は、前記検出された振動周期以内の回数のカウントをキャンセルするキャンセル手段を含む、請求項１に記載の携帯機器。
4. 前記重力方向検出手段は、前記検出された３方向の加速度に基づいて、予め定められた複数の方向それぞれの加速度の所定時間における平均を算出する平均加速度算出手段と、
   前記予め定められた複数の方向のうち前記算出された平均加速度が重力加速度に最も近い方向を重力方向に決定する決定手段と、を含む請求項１〜３のいずれかに記載の携帯機器。
5. 所定の回転軸を中心に回転することにより振動を発生させる振動発生手段を備えた携帯機器で実行される歩数カウント方法であって、
   互いに異なる３方向の加速度を検出するステップと、
   前記検出された３方向の加速度に基づいて、重力方向を検出するステップと、
   前記検出された３方向の加速度に基づいて前記検出された重力方向の加速度を算出するステップと、
   前記算出された重力方向の加速度に基づいて、歩数をカウントするステップと、
   前記歩数をカウントするステップは、前記振動発生手段が回転している間、前記算出された重力方向の加速度を前記振動発生手段の加速度で補正するステップと、
   前記補正された加速度がしきい値以上または以下を超える回数をカウントするステップとを含む、歩数カウント方法。
6. 所定の回転軸を中心に回転することにより振動を発生させる振動発生手段を備えた携帯機器を制御するコンピュータで実行される歩数カウントプログラムであって、
   互いに異なる３方向の加速度を検出するステップと、
   前記検出された３方向の加速度に基づいて、重力方向を検出するステップと、
   前記検出された３方向の加速度に基づいて前記検出された重力方向の加速度を算出するステップと、
   前記算出された重力方向の加速度に基づいて、歩数をカウントするステップと、を前記コンピュータに実行させ、
   前記歩数をカウントするステップは、前記振動発生手段が回転している間、前記算出された重力方向の加速度を前記振動発生手段の加速度で補正するステップと、
   前記補正された加速度がしきい値以上または以下を超える回数をカウントするステップとを含む、歩数カウントプログラム。
   

Images