JP4646697B2 - 携帯装置 - Google Patents

Description

本発明は、利用者が情報を表示する画面を見ながら歩行する場合に、進行方向に存在する物体の存在を検知することができる携帯装置に関する。

昨今、携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant ）等の携帯装置は広く普及しており、その有する機能も多種多様となっている。したがって、用途によっては歩行中に画面に表示される情報を見ながら操作する必要が生じる場合も想定される。

歩行中に画面に表示される画面を注視する場合、前方を確認することはできない。したがって、操作中に歩行者、自転車等の物体の存在を目視で確認することができず、移動中に進行方向に存在する物体に衝突することにより転倒、外傷を負う等の危険がある。斯かる危険を回避するためには、歩行中に移動方向に存在する物体の存在を検出する必要があった。

携帯装置は、保持する状態によってその三次元的角度が大きく変動する。例えば特許文献１では、保持する状態によって変動する情報表示手段に作用する重力の方向を検出して、情報を表示する方向を変更する携帯型情報機器が開示されている。また特許文献２では、携帯電話を加速度又は角速度のセンサとして用いる例が開示されている。
特開２０００−２５０４３４号公報 特開２００１−２７２４１３号公報

しかし、従来の携帯装置では、歩行者が携帯装置を保持している状態を考慮して、進行方向に存在する物体を検知する手段が無く、例えば車両等に搭載されている超音波等による物体検知センサを小型化して組み合わせた場合であっても、超音波等を発する方向が時々刻々と変動し、進行方向に存在する物体を確実に検知することが困難であるという問題点があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、歩行者が情報を表示する画面を目視しながら進行している場合であっても、進行方向に存在する物体を確実に検知することができる携帯装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために第１発明に係る携帯装置は、利用者が進行中に情報を表示する画面を目視することが可能な携帯装置において、進行方向に基づく所定の範囲内に存在する物体を検出する物体検出手段と、加速度を検出する加速度検出手段と、物体の回転速度を測定するジャイロセンサと、前記加速度検出手段で検出した加速度及び前記ジャイロセンサで測定した回転速度に基づいて水平方向の成分を求めて進行方向を算出する手段と、算出した進行方向に、前記物体検出手段の物体の存在を検出する方向を変更する方向変更手段とを備えることを特徴とする。

また、第２発明に係る携帯装置は、第１発明において、前記物体検出手段は、情報を表示する画面を設けてある面の裏側に設けてあることを特徴とする。

また、第３発明に係る携帯装置は、第１又は第２発明において、前記物体検出手段は、波動を発する手段と、該手段で発した波動の反射波を取得する手段と、波動を発してから反射波を取得するまでの時間に基づいて物体が存在するか否かを判断する手段とを備え、前記方向変更手段は、波動を発する方向を変更するようにしてあることを特徴とする。

また、第４発明に係る携帯装置は、第１又は第２発明において、前記物体検出手段は、画像を撮像する撮像手段と、撮像した画像を解析する手段と、画像の解析結果に基づいて物体が存在するか否かを判断する手段とを備え、前記方向変更手段は、前記撮像手段で撮像する方向を変更するようにしてあることを特徴とする。

また、第５発明に係る携帯装置は、第１乃至第４発明のいずれか１つにおいて、前記加速度検出手段が検出した加速度が所定値より大きいか否かを判断する手段と、該手段で前記所定値より大きいと判断した場合、前記物体検出手段及び前記方向変更手段を動作させ、前記所定値以下であると判断した場合、前記物体検出手段及び前記方向変更手段の動作を停止する手段とを備えることを特徴とする。

また、第６発明に係る携帯装置は、第１乃至第５発明のいずれか１つにおいて、前記物体検出手段で物体の存在を検出した場合、その旨を出力する手段を備えることを特徴とする。

第１発明では、進行方向に基づく所定の範囲内に存在する物体を検出する物体検出手段と、加速度を検出する加速度検出手段と、物体の回転速度を測定するジャイロセンサとを備え、加速度検出手段で検出した加速度及びジャイロセンサで測定した回転速度に基づいて水平方向の成分を求めて進行方向を算出し、方向変更手段は、算出した進行方向に、物体検出手段の物体の存在を検出する方向を変更する。これにより、情報が表示されている画面を見ながら歩行する場合に、携帯装置の三次元位置が互いに直交する三軸方向でどのような状態になろうと、歩行による進行方向を確実に検出することができ、物体の存在を検出する方向を進行方向と合致するよう調整することにより、進行方向を中心とした所定の範囲内に存在する物体を確実に検出することが可能となる。したがって、前方に障害物である物体が存在することを未然に認識することができ、衝突、転倒等による負傷のおそれを未然に回避することが可能となる。
また、ジャイロセンサにて重力加速度の方向を算出し、これにより、重力加速度の方向を正確に特定することで、検出した加速度の水平方向成分を正確に抽出することができ、進行方向を精度良く算出することが可能となる。

第２発明では、物体検出手段は、情報を表示する画面を設けてある面の裏側に設けてある。これにより、歩行者は情報が表示してある画面を見ながら、進行方向に存在する物体の存在を検出することが可能となる。

第３発明では、物体検出手段は、波動を発し、発した波動の反射波を取得し、波動を発してから反射波を取得するまでの時間に基づいて物体が存在するか否かを判断するものであり、方向変更手段は、波動を発する方向を変更する。これにより、例えば超音波等の波動を発する方向が進行方向に合致するように調整することにより、進行方向に存在する物体の存在を検出することが可能となる。

第４発明では、物体検出手段は、画像を撮像する撮像手段を備え、撮像した画像を解析して、物体が存在するか否かを判断するものであり、方向変更手段は、撮像手段で撮像する方向を変更する。これにより、例えば撮像手段のレンズの方向が進行方向に合致するように調整することにより、進行方向に存在する物体の存在を検出することが可能となる。

第５発明では、加速度検出手段が検出した加速度が所定値より大きいか否かを判断し、所定値より大きいと判断した場合、物体検出手段及び方向変更手段を動作させ、所定値以下であると判断した場合、利用者が移動していないものと判断し、物体検出手段及び方向変更手段の動作を停止する。これにより、衝突、転倒等の危険が小さい場合には不要な機能を停止し、携帯装置の電力消費量を低減し、使用可能時間を延長することが可能となる。

第６発明では、物体検出手段で物体の存在を検出した場合、その旨を出力する。これにより、物体の存在を検出した場合、画面に表示する、警報音を鳴動する、本体を振動させる等の出力を行うことにより、歩行者が画面に表示されている情報を注視している場合であっても、進行方向に物体が存在することを確実に認識することができ、危険状態を回避することが可能となる。

第１発明によれば、情報が表示されている画面を見ながら歩行する場合に、携帯装置の鉛直方向に対する三次元位置がどのような状態になろうと、歩行による進行方向を確実に検出することができ、物体の存在を検出する方向を進行方向と合致するよう調整することにより、進行方向に存在する物体を確実に検出することが可能となる。したがって、前方に障害物である物体が存在することを未然に認識することができ、衝突、転倒等による負傷のおそれを未然に回避することが可能となる。
また、重力加速度の方向を正確に特定することで、検出した加速度の水平方向成分を正確に抽出することができ、進行方向を精度良く算出することが可能となる。

第２発明によれば、歩行者は情報が表示してある画面を見ながら、進行方向に存在する物体の存在を検出することが可能となる。

第３発明によれば、例えば超音波等の波動を発する方向が進行方向に合致するように調整することにより、進行方向に存在する物体の存在を検出することが可能となる。

第４発明によれば、例えば撮像手段のレンズの方向が進行方向に合致するように調整することにより、進行方向に存在する物体の存在を検出することが可能となる。

第５発明によれば、衝突、転倒等の危険が小さい場合には不要な機能を停止し、携帯装置の電力消費量を低減し、使用可能時間を延長することが可能となる。

第６発明によれば、物体の存在を検出した場合、画面に表示する、警報音を鳴動する、本体を振動させる等の出力を行うことにより、歩行者が画面に表示されている情報を注視している場合であっても、進行方向に物体が存在することを確実に認識することができ、危険状態を回避することが可能となる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。本実施の形態は、携帯装置として携帯電話機を想定し、歩行者が携帯電話機の表示画面に表示されている画像を閲覧しながら歩行する場合について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る携帯電話機１の構成を示すブロック図である。

本実施の形態に係る携帯電話機１は、少なくともＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、入力部１４、表示部１５、出力部１８、加速度検出部１６、及び物体検出部１７とを備えている。利用者が、携帯電話機１を用いて情報を取得する場合、利用者は、情報を表示する画面を備えた表示部１５と、情報を入力する入力部１４とを顔と対向する位置となるように、携帯電話機１を保持する。

ＣＰＵ１１は、内部バス２０を介して携帯装置の上述したようなハードウェア各部と接続されており、上述したハードウェア各部を制御するとともに、ＲＯＭ１２に記憶された各種の制御プログラムにより、種々のソフトウェア的機能を実行する。ＲＡＭ１３は、ＤＲＡＭ等で構成され、ＲＯＭ１２に記憶してある制御プログラムを実行時に展開し、該制御プログラムの実行時に発生する一時的なデータを記憶する。

入力部１４は、ボタン式の入力装置であり、電話番号の入力に加えて、多様な機能の指示入力を受け付ける。表示部１５は、液晶表示パネル等の小型表示装置であり、メール内容等の様々な情報を表示する。出力部１８は、警告音を出力するスピーカ、振動する振動部等である。

加速度検出部１６は、携帯電話機１の３軸方向の加速度を検出する。３軸方向は、鉛直方向（ｚ軸方向）及び水平方向で互いに直交する方向（ｘ軸方向及びｙ軸方向）である。図２は、本実施の形態に係る携帯電話機の加速度検出部１６の要部を模式的に示す図であり、図３は、本実施の形態に係る携帯電話機の加速度検出部１６の要部構成を示す縦断面図である。

加速度検出部１６は、下層基板１６１、中間層基板１６２及び上層基板１６３の三層による積層体構造を有する。下層基板１６１、中間層基板１６２及び上層基板１６３は、半導体薄膜製造技術を利用して形成され、例えば成膜技術、フォトリソグラフィ技術、及びエッチング技術等の微細加工技術を含む。成膜技術としては蒸着法、スパッタリング法、気相成長（ＣＶＤ）法、メッキ法等を用いる。これらの方法で形成された薄膜又はシリコン単結晶ウエハのようなバルク材料は、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術によりパターン加工される。エッチング技術としてはイオンミリング法、化学エッチング法等を用いる。

中間層基板１６２は、内部に空洞部１６２ａを有し、上層基板１６３は空洞部１６２ａに対応する溝部であるキャビティ１６３ａを形成している。中間層基板１６２の上端であり、空洞部１６２ａとキャビティ１６３ａとの境界部分には、薄膜プレート状の振動子１６２ｂを有する。振動子１６２ｂは、図２に示すように正方形の平面形状であり、平面外郭の各辺の中央部をＬ字状の平面形状のステー１６２ｃによって中間層基板１６２の上端部と連ねたものである。

すなわち、振動子１６２ｂの周りは中間層基板１６２の上面とは分断されており、捩れ及び撓みの弾性変形が容易な４本のステー１６２ｃ、１６２ｃ、・・・によって支持されている。

振動子１６２ｂの下面には、磁性体１６４として永久磁石を設ける。磁性体１６４は、下層基板１６１、中間層基板１６２及び上層基板１６３と同様、半導体薄膜製造技術により形成する、又は微小磁石を接着等の方法で振動子１６２ｂに接合して形成する。

下層基板１６１の表面には合計４個の検出素子１６５ａ、１６６ａ、１６７ａ、及び１６８ａを積層形成する。検出素子１６５ａ、１６６ａ、１６７ａ、及び１６８ａはコイルであり、振動子１６２ｂが三次元的に振動する場合、磁性体１６４の変位により磁界が変化し、各検出素子と鎖交する磁束の時間的変化割合に比例した出力電圧を発生する。

そして、４個の検出素子１６５ａ、１６６ａ、１６７ａ、及び１６８ａにより、磁性体１６４の三次元的な変位を検知することができるようにするため、振動子１６２ｂ、磁性体１６４及び各検出素子１６５ａ、１６６ａ、１６７ａ、及び１６８ａをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の互いに直交する３軸方向に配置する。これにより、円柱状の磁性体１６４が定常位置（振動が負荷されていないときの停止位置）にある場合、磁性体１６４の下端と各検出素子１６５ａ、１６６ａ、１６７ａ、及び１６８ａのＺ軸方向の距離は同じであり、Ｚ軸方向の平面視においてもＸ軸及びＹ軸方向の原点から各検出素子１６５ａ、１６６ａ、１６７ａ、及び１６８ａのそれぞれの中心までの距離は等しい。

携帯電話機１の三次元位置が、歩行者による保持及び操作により変動した場合、加速度検出部１６の振動子１６２ｂが振動する。振動子１６２ｂと一体化してある磁性体１６４の傾斜により、検出素子１６５ａ、１６６ａ、１６７ａ、及び１６８ａの磁束が変化し、それぞれの出力電圧の変動として加速度を検出することが可能となっている。

物体検出部１７は、携帯電話機１の特定の方向に基づく所定の範囲内に存在する物体を検出する。図４は、実施の形態に係る携帯電話機１の物体検出部１７の要部構成を示すブロック図である。物体検出部１７は、超音波センサとして構成してあり、一対の超音波信号の発信部１７２及び反射波の受信部１７３、一対の発信部１７２及び受信部１７３の方向を制御する駆動部１７４を備えており、これらの動作を制御するアクチュエータ１７１を備えている。アクチュエータ１７１は、ＣＰＵ１１からの指示信号により駆動部１７４を稼動させ、一対の発信部１７２及び受信部１７３の方向を進行方向へと変更する。発信部１７２から発した超音波は、所定の範囲内へ拡散して発せられ、その範囲内に存在する物体に反射して受信部１７３が反射波を受信する。

図５は、上述した構成を有する実施の形態に係る携帯電話機１のＣＰＵ１１の処理手順を示すフローチャートである。携帯電話機１のＣＰＵ１１は、加速度検出部１６から、三次元の加速度、すなわちＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の加速度を取得する（ステップＳ５０１）。ＣＰＵ１１は、取得した三次元の加速度に基づいて、進行方向を算出する（ステップＳ５０２）。

図６は、進行方向を算出する方法の説明図である。一定時間間隔Ｔごとに加速度の大きさが最大となる方向ｄ１、ｄ２、・・・、ｄｎ（ｎは自然数）を取得し、時間間隔Ｔの整数倍の時間ｎＴ（ｎは自然数）ごとに加速度の方向の平均値を求める。時間Ｔが経過する都度、ｄ１、ｄ２、・・・、ｄｎ（ｎは自然数）の平均値、ｄ２、ｄ３、・・・、ｄ（ｎ＋１）（ｎは自然数）の平均値、ｄ３、ｄ４、・・・、ｄ（ｎ＋２）（ｎは自然数）、・・・と順に平均値を算出して、進行方向とする。

ＣＰＵ１１は、算出した進行方向へ超音波センサの発信部１７２の方向を変更する指示情報を、アクチュエータ１７１へ送出し（ステップＳ５０３）、駆動部１７４を駆動させて超音波の発信方向を進行方向に調整する。超音波の発信方向を進行方向へ変更した後、ＣＰＵ１１は、一定時間間隔で超音波を発信する指示情報をアクチュエータ１７１へ送出する（ステップＳ５０４）。

ＣＰＵ１１は、発信部１７２から発信した超音波の反射波を受信部１７３を介して受信し（ステップＳ５０５）、超音波を発信してから受信するまでの時間を算出する（ステップＳ５０６）。ＣＰＵ１１は、算出した受信するまでの時間が所定の時間より短いか否かを判断する（ステップＳ５０７）。

ＣＰＵ１１が、受信するまでの時間が所定の時間以上であると判断した場合（ステップＳ５０７：ＮＯ）、ＣＰＵ１１は、ステップＳ５０１へ戻り、上述した処理を繰り返す。ＣＰＵ１１が、受信するまでの時間が所定の時間より短いと判断した場合（ステップＳ５０７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、進行方向に物体を検出した旨を出力部１８から出力する（ステップＳ５０８）。

なお、物体検出部１７は、超音波センサを単体で備える構成に限定されるものではなく、存在を検出した物体の方向を特定すべく、複数の超音波センサを備える構成にすることが好ましい。この場合、アクチュエータは反射波を受信する受信機を変更することにより、物体の存在を検出する方向を変更することが可能となる。また検出可能範囲も、超音波センサを単体で備える場合よりも拡大する。

また、物体検出部１７は、超音波センサに限定されるものではなく、特定の方向に物体の存在を検出することができるセンサであれば何でも良い。例えば、画像を撮像する撮像装置を備え、撮像した画像を解析することにより物体の存在を検出しても良い。この場合、撮像装置のレンズの方向をアクチュエータで変更可能となっている。

なお、進行方向は、加速度検出部１６で検出した加速度のうち、水平方向の成分を求めるものであっても良い。水平方向を正確に検出すべく、例えば携帯電話機１の内部に小型のジャイロ（回転体）を備え、ジャイロの回転速度の変動から重力加速度方向を求め、該重力加速度方向に鉛直な方向として水平方向を特定する。もちろん、水平方向を正確に特定することができる方法であれば特に限定されるものではない。

また、携帯電話機１のバッテリ容量には限界値があることから、少しでも電力諸費を抑制することが好ましい。そこで、ＣＰＵ１１は、加速度検出部１６が検出した加速度の絶対値が所定値より大きいか否かを判断し、ＣＰＵ１１は所定値以下であると判断した場合、携帯電話機１が大きく動いていない、すなわち携帯した状態で利用者が移動していないものと判断し、物体検出部１７への通電を停止する。これにより利用者が移動していない場合、携帯電話機１の物体検出部１７への通電を停止することにより、電力消費量を抑制することが可能となる。

以上のように本実施の形態によれば、情報が表示されている画面を見ながら歩行する場合に、携帯電話機１の三次元位置が互いに直交する三軸方向でどのような状態になろうと、歩行による進行方向を確実に検出することができ、物体の存在を検出する方向を進行方向と合致するよう調整することにより、進行方向に存在する物体を確実に検出することが可能となる。したがって、前方に障害物である物体が存在することを未然に認識することができ、衝突、転倒等による負傷のおそれを未然に回避することが可能となる。

なお、上述した実施の形態では、携帯装置が携帯電話機の場合について説明しているが、特に携帯電話機に限定されるものではなく、ＰＤＡのような携帯端末、携帯ゲーム機等、利用者が表示されている画面を見ながら移動することが可能な携帯装置であればなんでも良く、携帯電話機の場合と同様の効果が期待できる。

本発明の実施の形態に係る携帯電話機の構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る携帯電話機の加速度検出部の要部を模式的に示す図である。 実施の形態に係る携帯電話機の加速度検出部の要部構成を示す縦断面図である。 実施の形態に係る携帯電話機の物体検出部の要部構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る携帯電話機のＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。 進行方向を算出する方法の説明図である。

符号の説明

１ 携帯電話機
１１ ＣＰＵ
１２ ＲＯＭ
１３ ＲＡＭ
１４ 入力部
１５ 表示部
１６ 加速度検出部
１７ 物体検出部
１８ 出力部
１７２ 発信部
１７３ 受信部

Claims (6)

1. 利用者が進行中に情報を表示する画面を目視することが可能な携帯装置において、
   進行方向に基づく所定の範囲内に存在する物体を検出する物体検出手段と、
   加速度を検出する加速度検出手段と、
   物体の回転速度を測定するジャイロセンサと、
   前記加速度検出手段で検出した加速度及び前記ジャイロセンサで測定した回転速度に基づいて水平方向の成分を求めて進行方向を算出する手段と、
   算出した進行方向に、前記物体検出手段の物体の存在を検出する方向を変更する方向変更手段と
   を備えることを特徴とする携帯装置。
2. 前記物体検出手段は、
   情報を表示する画面を設けてある面の裏側に設けてあることを特徴とする請求項１記載の携帯装置。
3. 前記物体検出手段は、
   波動を発する手段と、該手段で発した波動の反射波を取得する手段と、波動を発してから反射波を取得するまでの時間に基づいて物体が存在するか否かを判断する手段とを備え、
   前記方向変更手段は、波動を発する方向を変更するようにしてあることを特徴とする請求項１又は２記載の携帯装置。
4. 前記物体検出手段は、
   画像を撮像する撮像手段と、撮像した画像を解析する手段と、画像の解析結果に基づいて物体が存在するか否かを判断する手段とを備え、
   前記方向変更手段は、前記撮像手段で撮像する方向を変更するようにしてあることを特徴とする請求項１又は２記載の携帯装置。
5. 前記加速度検出手段が検出した加速度が所定値より大きいか否かを判断する手段と、
   該手段で前記所定値より大きいと判断した場合、前記物体検出手段及び前記方向変更手段を動作させ、前記所定値以下であると判断した場合、前記物体検出手段及び前記方向変更手段の動作を停止する手段と
   を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の携帯装置。
6. 前記物体検出手段で物体の存在を検出した場合、その旨を出力する手段を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の携帯装置。

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