JP2009089048A - 携帯電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】外乱を除去した傾斜角度を、リアルタイムに検出できる携帯電子機器を提供すること。
【解決手段】振動を発生させるバイブレーションモータ48および、互いに直交する3軸の加速度データを第1の周期で検出する加速度センサ45を有する携帯電話機1は、加速度センサ45により検出した3軸の加速度データを取得して、加速度ベクトルの大きさである加速度値を算出する第1の算出手段と、第1の算出手段により算出した加速度値と静止状態での加速度値との差異が所定以上である場合に、検出した3軸の加速度データを、それぞれ第1の周期における前回の加速度データに置き換える置換手段と、を備える。
【選択図】図3

Description

本発明は、加速度センサを内蔵した携帯電子機器に関する。
従来、携帯電話機等の携帯電子機器では、本体の傾斜角度を測定する傾斜センサを内蔵し、傾きに応じた制御を行う技術が知られている。このような携帯電子機器では、傾斜センサにより本体の傾きを検出することにより、これを各種アプリケーションや制御プログラム等への入力とし、発光制御したり表示画像を変化させたりといった、多様な制御や演出を可能としている。
例えば、特許文献1には、予め定めた基準角度ではない状態から基準角度の状態に変化した場合にバックライトを点灯させる携帯電話機が提案されている。
ところで、携帯電子機器は、バイブレーションモータを内蔵し、振動により、ユーザに電話の着信や設定時刻の到来等を報知したり、音楽や効果音と共に演出を行ったりすることも多い。
ここで、このような携帯電子機器の振動が傾斜角度の測定中に発生した場合には、傾斜センサは、この振動をも傾斜角度の変化として検知してしまう。図1は、静止した携帯電話機のバイブレーションモータが作動した際の、傾斜角度の測定値の変化を示す図である。このように、振動が発生することによって、大きく測定値が変化する。その結果、本来の携帯電子機器の傾きを正しく検出することができず、演出や制御の妨げとなってしまう。
そこで、このような振動による誤動作を防止するための提案がされている。例えば、特許文献2には、携帯電子機器の加速度に基づいて動作パターンを識別する前準備として、携帯電子機器の加速度が設定した閾値以下である静止状態が一定時間持続したか否かを確認し、静止状態が一定時間持続した後に、動作パターンを識別することが示されている。
特開2006−14056号公報 特開2006−139537号公報
しかしながら、特許文献2の方法によれば、例えば、振動により閾値を超える加速度が発生している場合、携帯電子機器の動作パターンを識別するためには、振動が収まるのを待つ必要がある。すなわち、本体の振動や外来からの加速度等、所定の動作パターン以外の加速度が付加されている状況においては、動作パターンの識別処理を行うことができないため、静止するまでの待ち時間なくリアルタイムに動作パターンを識別することができない。
このように、携帯電子機器の演出や制御のために、本体の傾斜や動作パターン等を、外乱に影響されず、リアルタイムに検出することは困難であった。
そこで本発明は、外乱を除去した傾斜角度を、リアルタイムに検出できる携帯電子機器を提供することを目的とする。
本発明に係る携帯電子機器は、振動を発生させるデバイスおよび、互いに直交する3軸の加速度データを第1の周期で検出する加速度センサを有する携帯電子機器であって、前記加速度センサにより検出した3軸の加速度データを取得して、加速度ベクトルの大きさである加速度値を算出する第1の算出手段と、前記第1の算出手段により算出した加速度値と静止状態での加速度値との差異が所定以上である場合に、前記検出した3軸の加速度データを、それぞれ前記第1の周期における前回の加速度データに置き換える置換手段と、を備えることを特徴とする。
また、前記置換手段は、前記第1の算出手段により算出した加速度値と静止状態での加速度値との差異として、前記3軸ごとの加速度データの2乗和の平方根と1重力加速度を示す値との差異により求めることが好ましい。
また、本発明に係る携帯電子機器は、前記デバイスの駆動を伴うイベントの発生を検知する検知手段を更に備え、前記置換手段は、前記検知手段によりイベントの発生が検知される場合に、前記置換手段を機能させることが好ましい。
また、本発明に係る携帯電子機器は、前記第1の周期より長い第2の周期で、前記加速度センサにより検出した加速度データに基づいて、前記3軸それぞれの傾斜角度を算出する第2の算出手段と、前記第2の算出手段により算出した傾斜角度に応じた演出を制御する制御手段と、を更に備えることが好ましい。
また、本発明に係る携帯電子機器は、自装置に対する呼出信号を検出する通信手段を更に備え、前記デバイスはバイブレータであり、前記通信手段による呼出信号を検知して、呼出報知を行う際の報知手段として前記バイブレータによる振動報知が指定されている場合には、前記呼出信号を検出すると前記置換手段を機能させ、前記報知手段として前記バイブレータが指定されていない場合には、前記呼出信号を検出しても前記置換手段を機能させないことが好ましい。
また、本発明に係る携帯電子機器は、前記第1の周期より長い第2の周期で、前記加速度センサにより検出した加速度データに基づいて、前記3軸それぞれの傾斜角度を算出する第2の算出手段と、前記第2の算出手段により算出した傾斜角度に応じた演出を制御する制御手段と、を更に備え、前記制御手段は、前記通信手段により呼出信号を検出して呼出報知を行う際の報知に対する演出を制御することが好ましい。
本発明の携帯電子機器によれば、外乱を除去した傾斜角度を、リアルタイムに検出できる。
以下、本発明の実施形態について説明する。
図2は、本発明に係る携帯電子機器の一例である携帯電話機1の外観斜視図を示す。なお、図2は、いわゆる折り畳み型の携帯電話機の形態を示しているが、本発明に係る携帯電話機の形態はこれに限られない。例えば、両筐体を重ね合わせた状態から一方の筐体を一方向にスライドさせるようにしたスライド式や、重ね合せ方向に沿う軸線を中心に一方の筐体を回転させるようにした回転式(ターンタイプ)や、操作部と表示部とが1つの筐体に配置され、連結部を有さない形式(ストレートタイプ)でもよい。
携帯電話機1は、操作部側筐体2と、表示部側筐体3と、を備えて構成される。操作部側筐体2は、表面部10に、操作部11と、携帯電話機1の使用者が通話時に発した音声が入力されるマイク12と、を備えて構成される。操作部11は、各種設定機能や電話帳機能やメール機能等の各種機能を作動させるための機能設定操作ボタン13と、電話番号の数字やメールの文字等を入力するための入力操作ボタン14と、各種操作における決定やスクロール等を行う決定操作ボタン15と、から構成されている。
また、表示部側筐体3は、表面部20に、各種情報を表示するためのLCD(Liquid Crystal Display)表示部21と、通話の相手側の音声を出力するスピーカ22と、を備えて構成されている。
また、操作部側筐体2の上端部と表示部側筐体3の下端部とは、ヒンジ機構4を介して連結されている。また、携帯電話機1は、ヒンジ機構4を介して連結された操作部側筐体2と表示部側筐体3とを相対的に回転することにより、操作部側筐体2と表示部側筐体3とが互いに開いた状態(開放状態)にしたり、操作部側筐体2と表示部側筐体3とを折り畳んだ状態(折畳み状態)にしたりできる。
また、図3は、携帯電話機1の機能を示すブロック図である。携帯電話機1は、操作部11と、マイク12と、メインアンテナ40と、RF回路部41と、LCD制御部42と、音声処理部43と、メモリ44と、加速度センサ45と、発光部46と、電源制御回路部47と、バイブレーションモータ48と、CPU49と、充電池50とが操作部側筐体2に備えられ、LCD表示部21と、スピーカ22と、ドライバIC23とが表示部側筐体3に備えられている。
メインアンテナ40は、所定の使用周波数帯(例えば、800MHz)で外部装置と通信を行う。なお、本実施形態では、所定の使用周波数帯として、800MHzとしたが、これ以外の周波数帯であってもよい。また、メインアンテナ40は、所定の使用周波数帯の他に、他の使用周波数帯(例えば、2GHz)に対応できる、いわゆるデュアルバンド対応型による構成であってもよい。
RF回路部41は、メインアンテナ40によって受信した信号を復調処理し、処理後の信号をCPU49に供給し、また、CPU49から供給された信号を変調処理し、メインアンテナ40を介して外部装置(基地局)に送信する。また、その一方で、メインアンテナ40によって受信している信号の強度をCPU49に通知を行う。
LCD制御部42は、CPU49の制御にしたがって、所定の画像処理を行い、処理後の画像データをドライバIC23に出力する。ドライバIC23は、LCD制御部42から供給された画像データをフレームメモリに蓄え、所定のタイミングでLCD表示部21に出力する。
音声処理部43は、CPU49の制御にしたがって、RF回路部41から供給された信号に対して所定の音声処理を行い、処理後の信号をスピーカ22に出力する。スピーカ22は、音声処理部43から供給された信号を外部に出力する。
また、音声処理部43は、CPU49の制御にしたがって、マイク12から入力された信号を処理し、処理後の信号をRF回路部41に出力する。RF回路部41は、音声処理部43から供給された信号に所定の処理を行い、処理後の信号をメインアンテナ40に出力する。
メモリ44は、例えば、ワーキングメモリを含み、CPU49による演算処理に利用される。具体的には、後述する加速度センサ45により検出した加速度データや、その過去の退避データ、外乱発生を判断するための閾値等を記憶することができる。なお、メモリ44は、着脱可能な外部メモリを兼ねていてもよい。
加速度センサ45は、携帯電話機1に与えられた加速度を検出し、検出結果をCPU49に出力する。
加速度センサ45は、X軸方向、Y軸方向およびZ軸方向の加速度を検出する3軸(3次元)タイプであって、外部から加わった力(F)と質量(m)に基づいて、加速度(a)を測定する(加速度(a)=力(F)/質量(m))。
また、加速度センサ45は、例えば、圧電素子によって所定の質量に加わる力を計測して軸ごとの加速度を求め、数値データ化してバッファリングする。そして、CPU49は、周期的にバッファリングされた加速度データを読み出す。なお、加速度センサ45は、圧電素子(圧電式)に限らず、ピエゾ抵抗型、静電容量型、熱検知型等によるMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)式や、可動コイルを動かしてフィードバック電流によってもとに戻すサーボ式や、加速度によって生じる歪を歪ゲージによって測定する歪ゲージ式等により構成されてもよい。
発光部46は、電源制御回路部47から供給される電圧に基づいて発光するように構成されており、例えば、LED(light emitting diode)により構成されている。なお、図3では、簡単のために、単一の発光部46を示すが、実際には複数の異なる発光部を有している。
電源制御回路部47は、充電池50が接続されており、充電池50から供給される電源電圧を所定の電源電圧に変換し、変換後の電源電圧を発光部46等に供給する。なお、電源制御回路部47は、他の電子部品や機能ブロック等にも電源供給することは勿論のことである。
CPU49は、携帯電話機1の全体を制御しており、特に、RF回路部41、LCD制御部42、音声処理部43およびカメラ(図示せず)に対して所定の制御を行う。また、CPU49は、先に述べたメインアンテナ40による電波状態や充電池50の残量、不在着信および未読メールの有無等の内部状態を監視しており、この結果に基づいて、発光部46の発光色を変更したり、LCD表示部21の表示内容を変更したりする制御も行う。
ここで、加速度センサ45とCPU49の動作について説明する。
加速度センサ45は、電源制御回路から一定の電源電圧が供給されており、携帯電話機1の傾斜が変化する際に、その変化を加速度データとして検出している。そして、CPU49は、これを読み出す。また、CPU49は、読み出した加速度データに基づいて3軸ごとの傾斜角度を求める所定の演算を行い、携帯電話機1がどの方向に向いているのかを把握する。
CPU49は、加速度センサ45が検出した加速度データにより、携帯電話機1の傾斜角度を求め、この傾斜角度に基づいて、LCD表示部21や発光部46による演出を制御する。例えば、電話の着信時に、複数設けられた発光部46の点灯箇所を傾斜角度に応じて決定したり、ゲーム等のアプリケーションにおいて、傾斜角度に応じて表示画像を変更したりする。
また、通信手段としてのRF回路部41により、公衆通信網に接続される基地局経由で、自装置に対する呼出信号が検出されると、報知手段を駆動してユーザに対する着信報知を行う。ここで、報知手段とは、LCD表示部21による着信表示や、発光部46による発光、バイブレーションモータ48による振動、スピーカ22による鳴動等が含まれる。そして、この着信報知を行っている間にユーザが操作部11による応答操作を行うと、着信報知を停止すると共にRF回路部41により通信状態に移行する。
なお、携帯電話機1に搭載した加速度センサ45は、図4に示すX、Y、Zの互いに直交する3軸方向の加速度データを検出するものとする。
この加速度センサ45は、各軸に対して無負荷状態にて「0」となり、無負荷状態に対して一方への加速が生じると正の値を、この一方と反対方向への加速が生じると負の値を出力する。なお、同じ大きさの加速に対しては、正方向でも負方向でもその絶対値は同じ値を出力するように構成される。
図5は、加速度センサ45により検出した加速度データに基づく、携帯電話機1の傾斜角度の推移を示すグラフである。3軸それぞれの傾斜角度は、計測開始から、ほぼ一定の値を推移した後、バイブレーションモータ48の駆動により大きく振動する。
このように、バイブレーションモータ48による振動が発生している場合には、本来計測すべき傾斜角度に対して、振動による変動が加わってしまうため、傾斜角度に応じた制御の妨げとなってしまう。CPU49は、以下に説明する方法により、この加わった変動成分を補正し、本来の傾斜角度を取得する。
まず、CPU49は、3軸の加速度データの2乗和の平方根(√(X+Y+Z))を求める。この2乗和の平方根は加速度ベクトルの大きさ(加速度値)を示しており、傾斜角度によらず、静止状態での理論値としては重力加速度の大きさ(1G)となる。
ところが、バイブレーションモータ48による振動等の外乱が加わると、加速度ベクトルの大きさは1Gから変動し、3軸の加速度データと同様に、大きく振動する。
この重力加速度からの変動値を監視し、変動値が所定の閾値を超えた場合には、外乱があると判断する。そして、外乱の加わった加速度データについては使用することなく、前回取得し、外乱がないと判断された加速度データにより代替する。
これにより、加速度ベクトルの大きさが重力加速度の大きさとなっている場合、すなわち外乱としての加速度が付加されていない場合の加速度データのみを利用することとなる。その結果、バイブレーションモータ48による振動に影響を排除して、効果的に傾斜角度に応じた演出制御を行うことができる。
図6は、本発明の好適な実施形態の一例に係る携帯電話機1に着信があった場合の処理を示すフローチャートである。
加速度センサ45は随時加速度データを取得しており、CPU49は第1の周期で加速度データの取得を行う。まず、着信の発生が検出されると、図示しないタイマをスタートさせると共に、第1の周期の初回(ステップS0:YES)としてCPU49による加速度判定のために、初回の加速度データを取得してステップS2に進む。
ステップS1では、CPU49は、加速度センサ45により、X軸、Y軸、Z軸方向それぞれの加速度データを取得する。このステップは、後述のステップS9の後に再び実行されるものであって、所定の周期にて加速度データを取得する。
ステップS2では、CPU49は、バイブレーションモータ48が着信報知の手段の1つとして動作する設定になっているか否かを判定する。この判定がYESの場合は、バイブレーションモータ48の駆動により外乱としての加速度が加わるので、この外乱を補正するため、ステップS3に移る。一方、この判定がNOの場合は、外乱がないと判断し、ステップS7に移る。
ステップS3では、CPU49は、ステップS1にて取得した3軸の加速度データについて、各値の2乗和の平方根を算出する(第1の算出手段)。
ステップS4では、CPU49は、ステップS3にて算出した値が、重力加速度の大きさ(1G)±閾値の範囲内か否かを判定する。この判定がYESの場合はステップS5に移り、判定がNOの場合はステップS6に移る。
なお、ここでは、重力加速度の大きさを理論値の1Gとして処理したが、実際には、加速度センサ45の測定誤差により、理論値と異なる場合があるため、予め携帯電話機1の静止状態における加速度の大きさを求め、設定しておくことが望ましい。
ステップS5では、取得した加速度データに外乱は加わっていないと判別されたので、CPU49は、加速度データを補正せずに、そのまま利用する。そして、次回以降の周期での補正機会のために、今回取得した加速度データを退避して記憶する。
ステップS6では、取得した加速度データに外乱が加わっているので、CPU49は、今回取得した加速度データを、ステップS5にて退避した前回の加速度データで置き換える(置換手段)。ここで、退避した前回の加速度データとは、外乱のない状態で直近に取得した加速度データであって、携帯電話機1が同じ状態を継続しているものと仮定した補正となる。
もちろん、前回の加速度データに置換する際に、この置換先の前回の加速度データ自体が既に前々回のデータに置換されている場合もありうる。このような場合には、前回のデータが置換されたものであるか否かに関係なく、最終的に採用された前回のデータを今回のデータに持ち越すこととする。
また、ステップ7では、第1の周期よりも長い第2の周期(具体的には第1の周期3回に1回等の周期)が到来したか否かを判定する。ここで、タイマによる計時値により、まだ第2の周期が到来していないと判定される場合(判定がNOの場合)には、ステップS0に戻り、第1の周期が到来するごとに加速度データの取得処理を行うことになる。一方、第2の周期が到来したと判定される場合(判定がYESの場合)には、それまでに取得した加速度データに基づいてステップS8の傾斜判定処理に移る。
ステップS8では、CPU49は、以上のステップで補正された加速度データにより、携帯電話機1の傾斜角度を判別する(第2の算出手段)。
ステップS9では、CPU49は、ステップS8にて判別した携帯電話機1の傾斜角度に応じた着信報知の演出を行う。具体的には、例えば、携帯電話機1の表面に複数設けられた発光部46のうち、携帯電話機1の傾斜によって上方に位置することになったものを点灯させる等の演出制御がこれに当たる。
ステップS10では、CPU49は、ユーザが電話に出たか否かを判定する。この判定がYESの場合は、タイマを止めると共に、加速度センサ45を停止、あるいは加速度データの取得を終了し、携帯電話機1の傾斜による演出を終了する。一方、この判定がNOの場合は、演出を継続させるため、ステップS0に戻り、加速度データの取得を繰り返す。
なお、本処理フローでは、加速度データの取得を着信後に開始しているが、これには限られず、アラームの鳴動をきっかけにしてもよいし、着信がない状態でも継続的に行ってもよい。
また、本処理フローでは、傾斜による演出を行うイベントおよび振動を開始するイベントを共通としたが、これらのイベントは、それぞれ異なっていてもよい。例えば、ゲーム等のアプリケーションにおいて、携帯電話機1の傾斜角度により画面表示を変化させる制御を行っている際に、電話の着信により振動が発生した場合は、アプリケーションの開始によって本処理フローが開始され、ステップS2によって着信の有無を監視する。そして、ステップS10にてアプリケーションの終了を判定する。
このように、着信やアプリケーションの実行等の特定のイベントに対して、加速度データの補正を行うことによれば、必要なときに外乱としての振動を除去することができ、その他の制御、例えば、動作パターンの検出の際に、誤った加速度データの取得を防止できる。
更に、本実施形態によれば、携帯電話機1の傾斜の判別および傾斜に応じた演出(ステップS8〜S9)を加速度データの取得と同じ周期で実行することとしたが、これには限られない。ステップS8〜S9については、別ルーチンとし、加速度データの取得および補正とは異なる周期(割り込み処理等)で実行してもよい。
このことにより、傾斜の判別および演出の処理に比べて、加速度データの取得と補正を短時間で処理できる場合には、外乱のない有効な加速度データを、より多く取得できる可能性がある。その結果、外乱による加速度データの取得漏れに起因する演出の遅れや間違いを低減できる可能性がある。
更に、加速度センサ45の出力値を取得する第1の周期よりも、傾斜の判別および演出を行う第2の周期を長くしたことにより、第1の周期によって取得される補正後の加速度データが急激な推移をしている場合であっても、第2の周期の到来よりも前に正常値に戻る場合には、特に補正を必要としない。また、正常値に戻らなかった場合であっても、滑らかな変化として捉えられる可能性がある。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限るものではない。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。
従来の携帯電話機のバイブレーションモータが作動した際の、傾斜角度の測定値の変化を示す図である。 本発明の好適な実施形態の一例に係る携帯電話機の外観斜視図である。 本発明の好適な実施形態の一例に係る携帯電話機の機能を示すブロック図である。 本発明の好適な実施形態の一例に係る加速度センサのX、Y、Zの3軸方向を示す図である。 本発明の好適な実施形態の一例に係る携帯電話機の傾斜角度の推移を示すグラフである。 本発明の好適な実施形態の一例に係る携帯電話機1に着信があった場合の処理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 操作部側筐体
3 表示部側筐体
11 操作部
12 マイク
21 LCD表示部
22 スピーカ
23 ドライバIC
40 メインアンテナ
41 RF回路部
42 LCD制御部
43 音声処理部
44 メモリ
45 加速度センサ
46 発光部
47 電源制御回路部
48 バイブレーションモータ
49 CPU
50 充電池

Claims (6)

  1. 振動を発生させるデバイスおよび、互いに直交する3軸の加速度データを第1の周期で検出する加速度センサを有する携帯電子機器であって、
    前記加速度センサにより検出した3軸の加速度データを取得して、加速度ベクトルの大きさである加速度値を算出する第1の算出手段と、
    前記第1の算出手段により算出した加速度値と静止状態での加速度値との差異が所定以上である場合に、前記検出した3軸の加速度データを、それぞれ前記第1の周期における前回の加速度データに置き換える置換手段と、を備える携帯電子機器。
  2. 前記置換手段は、前記第1の算出手段により算出した加速度値と静止状態での加速度値との差異として、前記3軸ごとの加速度データの2乗和の平方根と1重力加速度を示す値との差異により求めることを特徴とする請求項1に記載の携帯電子機器。
  3. 前記デバイスの駆動を伴うイベントの発生を検知する検知手段を更に備え、
    前記置換手段は、前記検知手段によりイベントの発生が検知される場合に、前記置換手段を機能させることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の携帯電子機器。
  4. 前記第1の周期より長い第2の周期で、前記加速度センサにより検出した加速度データに基づいて、前記3軸それぞれの傾斜角度を算出する第2の算出手段と、
    前記第2の算出手段により算出した傾斜角度に応じた演出を制御する制御手段と、を更に備えた請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の携帯電子機器。
  5. 自装置に対する呼出信号を検出する通信手段を更に備え、
    前記デバイスはバイブレータであり、
    前記通信手段による呼出信号を検知して、呼出報知を行う際の報知手段として前記バイブレータによる振動報知が指定されている場合には、前記呼出信号を検出すると前記置換手段を機能させ、前記報知手段として前記バイブレータが指定されていない場合には、前記呼出信号を検出しても前記置換手段を機能させないことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の携帯電子機器。
  6. 前記第1の周期より長い第2の周期で、前記加速度センサにより検出した加速度データに基づいて、前記3軸それぞれの傾斜角度を算出する第2の算出手段と、
    前記第2の算出手段により算出した傾斜角度に応じた演出を制御する制御手段と、を更に備え、
    前記制御手段は、前記通信手段により呼出信号を検出して呼出報知を行う際の報知に対する演出を制御することを特徴とする請求項5に記載の携帯電子機器。
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