JPWO2004020951A1 - 携帯端末装置 - Google Patents

Abstract

携帯端末装置１は、傾斜角センサ２４として加速度センサを使用し、この検出結果をもとに様々なアプリケーションを実現する。処理部１０は、傾斜角センサ２４により検出される低周波の加速度成分をもとに、人間の歩数をカウントする。また検出される加速度に応じて、電源のオン、オフを行うこともでき、また画面のスクロール速度を調整することもできる。傾斜角センサ２４の検出結果を有効に利用することにより、有用性の高い携帯端末装置１を実現することが可能となる。

Description

本発明は、携帯電話などの携帯端末装置に関し、特に方位を求める機能を備えた携帯端末装置に関する。

近年、方位の測定機能を有する携帯端末装置の開発が進められている。方位の測定には磁気センサが利用される。このような携帯端末装置は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）からの位置情報をもとに、測定した方位に応じて現在位置などを画面の地図上に表示する。
磁気センサは、自然磁界だけでなく、携帯端末装置内部や周辺の電気機器などにより発生される動的な磁界も検出する。したがって自然磁界の成分のみを抽出するためには、検出した磁気成分から動的な磁気成分を削除する必要がある。２軸磁気センサを利用する場合には、磁界強度を求めることができないため、動的な磁気成分を効率的に取り除くことは難しい。
磁界強度を求めるために、３軸の磁気センサの導入が検討されている。さらに方位を正しく求めるためには、携帯端末装置の傾きを考慮して、３軸の磁気センサにより検出される地磁気ベクトル成分を補正する必要がある。携帯端末装置の傾きは、傾斜角センサにより測定される。

このような事情のもと、方位測定機能を有する携帯端末装置には、傾斜角センサが設けられるのが好ましい。本発明者は、この傾斜角センサを有効に活用することに注目し、様々なアプリケーションを開発するに至った。そこで本発明は、方位測定機能を有する携帯端末装置の様々な可能性を提供し、有用性の高い携帯端末装置を実現することを目的とする。
本発明の一つの態様は、地磁気ベクトルの３軸成分を検出する磁気センサと、少なくとも２軸方向の加速度成分を検出する傾斜角センサと、磁気センサにより検出された地磁気ベクトルの成分を、傾斜角センサの検出結果に基づいて座標変換して方位を求める処理部とを備え、処理部は、傾斜角センサにより検出される所定の範囲にある周波数の加速度成分に基づいて、ユーザの歩数をカウントする携帯端末装置を提供する。この態様によると、歩数計の機能をもたせることにより、有用性の高い携帯端末装置を実現できる。
本発明の別の態様は、地磁気ベクトルの３軸成分を検出する磁気センサと、少なくとも２軸方向の加速度成分を検出する傾斜角センサと、磁気センサにより検出された地磁気ベクトルの成分を、傾斜角センサの検出結果に基づいて座標変換して方位を求める処理部とを備え、処理部は、傾斜角センサにより検出される加速度成分が所定の閾値を超える場合に、所期の処理を実行する携帯端末装置を提供する。所期の処理は、電源のオンまたはオフや、選択項目の決定または否定、コマンドの実行などを含む。この態様によると、例えば携帯端末装置を素早く振るだけで、電源のオン、オフなどを可能とする携帯端末装置を実現できる。
本発明のさらに別の態様は、地磁気ベクトルの３軸成分を検出する磁気センサと、少なくとも２軸方向の加速度成分を検出する傾斜角センサと、磁気センサにより検出された地磁気ベクトルの成分を、傾斜角センサの検出結果に基づいて座標変換して方位を求める処理部とを備え、処理部は、傾斜角センサの検出結果から求められる傾斜角により、画面のスクロール速度を決定する携帯端末装置を提供する。この態様によると、傾きに応じて画面のスクロール速度を調整する携帯端末装置を実現できる。
本発明のさらに別の態様は、地磁気ベクトルの３軸成分を検出する磁気センサと、少なくとも２軸方向の加速度成分を検出する傾斜角センサと、磁気センサにより検出された地磁気ベクトルの成分を、傾斜角センサの検出結果に基づいて座標変換して方位を求める処理部と、ユーザからの位置登録指示を受け付ける位置登録部とを備え、処理部は、位置登録指示に基づいて位置を登録し、求めた方位に基づいて登録された位置に関する情報を提示する携帯端末装置を提供する。登録する位置は、緯度および経度だけでなく、方角であってもよい。この態様によると、マンナビゲーションなどを行う携帯端末装置を実現できる。
なお、以上のエレメントの任意の組合せや、その表現を方法、装置、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変更したものもまた、本発明の範囲に含まれる。

上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
図１は、本発明の実施の形態にかかる携帯端末装置の構成を示す図である。
図２は、磁気センサおよび傾斜角センサの検出結果をもとに方位を算出するフローを示す図である。

図１は、本発明の実施の形態にかかる携帯端末装置１の構成を示す。この携帯端末装置１は、携帯電話およびＰＤＡ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｄａｔａ ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの携帯用の小型電子機器である。図１は方位測定、および後述するアプリケーションを実現するための構成を示すが、携帯端末装置１が用途に応じた他の構成を備えてもよいことは当業者に理解されるところである。
携帯端末装置１は、処理部１０、検出部２０、位置登録部３０、通信部３２、ＧＰＳ情報取得部３４および情報提示部３６を備える。検出部２０は、磁気センサ２２、傾斜角センサ２４、気圧センサ２６および温度センサ２８を有し、位置や方位、高度などを検出する機能を有する。位置登録部３０は、ユーザからの位置登録指示を受け付け、処理部１０内のメモリ（図示せず）に記録する。通信部３２は、外部のサーバと無線回線により通信する機能を有する。この通信は有線回線で行われてもよい。ＧＰＳ情報取得部３４は、ＧＰＳ衛星から位置情報を受け取る。処理部１０は、この位置情報に基づき、現在位置すなわち現在の緯度および経度を計算する。なお、位置情報を磁気センサ２２からの方位情報によって補正可能とすることにより、正確な現在位置および方位を求めることができる。処理部１０は、位置情報および方位情報を互いに補完し合うように利用してもよい。また処理部１０は、ＧＰＳ衛星からの位置情報を利用せず、検出部２０からの検出結果のみに基づいて現在位置および方位を求めることもできる。情報提示部３６はディスプレイを有し、処理部１０において処理された情報をアプリケーションに応じて出力する。情報提示部３６はスピーカを有し、ユーザに対して各種情報を音声出力してもよい。
磁気センサ２２は、地磁気ベクトルの３軸成分を検出し、フラックスゲート型センサや、ホール素子、磁気抵抗素子を用いたものなど、その種は問わない。傾斜角センサ２４は、少なくとも２軸方向の加速度成分を検出する加速度センサであり、３軸方向の加速度成分を検出することが好ましい。気圧センサ２６は外気の圧力を検出し、温度センサ２８は温度を検出する。検出した温度は、温度ドリフトによる磁気センサ２２、傾斜角センサ２４および気圧センサ２６の出力のズレを補正するために用いられる。
図２は、磁気センサ２２および傾斜角センサ２４の検出結果をもとに方位を算出するフローを示す。まず傾斜角センサ２４で検出された３軸方向の加速度成分をもとに、磁気センサ２２の傾斜角を算出する（Ｓ１０）。ここではピッチ角およびロール角を算出する。磁気センサ２２は地磁気ベクトルの３軸成分を検出する（Ｓ１２）。処理部１０は、地磁気ベクトルの成分をピッチ角およびロール角によって座標変換し（Ｓ１４）、正確な方位を求める（Ｓ１６）。このとき温度センサ２８の検出結果を利用して、温度補正を行ってもよい。このように携帯端末装置１において、傾斜角センサ２４の検出結果は方位の算出に用いることができるが、本発明は、この検出結果をさらに有効に利用して、以下に示すアプリケーションを実現する。
＜アプリケーション１＞
アプリケーション１では、携帯端末装置１に歩数計の機能をもたせる。傾斜角センサ２４は、携帯端末装置１の動きに合わせて３軸方向の加速度成分を検出する。したがって、携帯端末装置１を保持するユーザの歩行中、傾斜角センサ２４は、携帯端末装置１の傾斜角に対応する加速度成分だけでなく、ユーザの動きに応じて低周波の加速度成分も検出する。
処理部１０は、傾斜角センサ２４の検出結果を周波数解析し、所定の範囲にある周波数の加速度成分に基づいて、ユーザの歩数をカウントする。この所定の範囲は、ユーザの歩行速度を包含するように、具体的には歩行により携帯端末装置１に与えられる振動周波数を包含するように予め設定される。ここで、歩行とは、ゆっくり歩く場合だけでなく全力で走る場合も含み、このような歩行による携帯端末装置１の振動は、所定の低周波の範囲にある周波数成分として検出することができる。携帯端末装置１は持ち歩かれるものであるため、携帯端末装置１が歩数のカウント機能を有することにより、携帯端末装置１の有用性を向上することが可能となる。
＜アプリケーション２＞
アプリケーション２では、携帯端末装置１に簡易な電源スイッチ機能またはコマンド実行機能をもたせる。例えば、ユーザが携帯端末装置１を手に持って振ると、傾斜角センサ２４は大きな加速度成分を検出する。処理部１０は、傾斜角センサ２４により検出される加速度成分が所定の閾値を超える場合に、携帯端末装置１が振られたことを検出し、所期の処理、具体的には電源のオン又はオフを実行する。３軸の傾斜角センサ２４によると、携帯端末装置１が上下左右のいずれの方向に振られたかを検出できるため、処理部１０は、振られた方向に応じて電源のオン又はオフを実行してもよい。例えば右向きに振ると電源がオンとなり、左向きに振ると電源がオフとなるように構成してもよい。また、処理部１０は、振られた回数に応じて電源のオン又はオフを実行してもよい。例えば、所定の秒数内に２回振ると、電源をオン又はオフするように構成してもよく、また所定の秒数内に１回振ると電源をオン、２回振ると電源をオフしてもよい。所期の処理として電源のオン又はオフを例示したが、それ以外にも選択項目の決定または否定や、コマンドの実行などを行ってもよい。携帯端末装置１が簡易な電源スイッチ機能またはコマンド実行機能を有することにより、携帯端末装置１の有用性を向上することが可能となる。携帯端末装置１が電源スイッチ機能およびコマンド実行機能の両方を備えてもよいことはいうまでもない。また、アプリケーション１で示した歩数計の機能を併せ持つ場合には、振ったことを検出するための所定の閾値を、通常の歩行により検出される加速度成分よりも大きく設定することが好ましい。これにより、歩数計および電源スイッチ機能を併用することが可能となる。
＜アプリケーション３＞
アプリケーション３では、携帯端末装置１に簡易な画面スクロール調整機能をもたせる。処理部１０は、方位を求めるのに利用した傾斜角を、画面のスクロール速度の調整に用いる。具体的に処理部１０は傾斜角の大きさに応じて、画面のスクロール速度を変化させる。また、傾斜の方向に応じて画面のスクロール方向を決定してもよい。画面のスクロールは、上下左右のいずれの方向にも可能であることが好ましい。ユーザは携帯端末装置１を傾けるだけで画面をスクロールさせることができ、携帯端末装置１の有用性を向上することが可能となる。なお、このスクロール調整機能を実行する場合、ユーザは、所定のボタンを押すことでスクロール指示を処理部１０に与え、処理部１０がその機能の実行を行ってもよい。処理部１０は、そのスクロール調整指示を受けた時点の携帯端末装置１の姿勢を基準とし、続いてその基準姿勢から傾けられた傾斜角をもとに、スクロール速度を調整する。例えば、このスクロールは一方向としてもよい。具体的には、傾斜した方向に応じて画面スクロールを行い、所望の位置までスクロールが完了すると、ユーザは携帯端末装置１の姿勢を元に戻すが、元に戻すときには、スクロール機能をオフして、スクロールを止めた画面が変更されないようにしてもよい。
＜アプリケーション４＞
アプリケーション４では、方位に基づいた位置情報を提示する機能を携帯端末装置１にもたせる。この機能は様々な場面で利用できる。例えば遊園地やテーマパーク、巨大なショッピングモールの駐車場では、駐車した車の位置を覚えておく必要がある。しかしながら、時間がたつと記憶が曖昧となり、車を探し出すのに時間のかかることも多い。
この煩わしさを解消するために、ユーザは、駐車した車の位置を携帯端末装置１に登録する。ユーザが位置登録用のボタンを押すと、位置登録部３０が位置登録の指示を受け付ける。処理部１０は、位置登録指示に基づいて、その時点の位置を登録する。このとき処理部１０は、位置だけでなく、気圧センサ２６の検出結果をもとに高度も登録する。
ユーザが用事を終えて駐車位置に戻る際、処理部１０は、現在の位置および方位などをもとに、登録された駐車位置に関する情報を情報提示部３６に提示する。処理部１０は通信部３２を介して外部のサーバから地図情報を読み込み、情報提示部３６のディスプレイに現在位置から登録位置までを含んだ地図を表示させて、矢印により進行方向をナビゲートしてもよい。３次元の地図情報を読み込む場合には、登録した高度をもとに自走立体式駐車場などにおける階数を特定し、携帯端末装置１は、ユーザを駐車位置まで誘導することができる。
また位置登録部３０は、特定の位置の登録指示を受け付けてもよい。例えばイスラム教徒は特定の時刻にメッカの方向を向いてお祈りする。処理部１０は位置登録指示に基づいてメッカの位置情報（緯度、経度）を予めメモリに登録し、位置情報と方位情報をもとに、メッカの方向を画面中に矢印で示す。また位置登録部３０は特定の位置として方角の登録指示を受け付けてもよく、処理部１０は、風水などの吉／凶の方角を画面中に矢印で示してもよい。
以上のように、登録した位置と、現在の位置および方位をもとに、登録された位置に関する情報をユーザに提示することで、携帯端末装置１の有用性を高めることができる。
ユーザに提示する情報として、処理部１０は、位置情報および方位情報に基づいて、天空にある星座を画面中に表示してもよい。このとき、処理部１０は、傾斜角センサ２４による検出結果に基づいて、画面中の表示形式を切り替えてもよい。一般にディスプレイは長方形の形状を有しており、通常の使用形態では縦長の画面であっても、横方向に広がる星座を表示させたい場合もある。ユーザが携帯端末装置１を傾けることにより、処理部１０が、星座を縦方向または横方向に表示させるかの切替えを行うようにしてもよい。例えば、ＸＹＺのいずれかの軸に対して通常の使用形態から４５度以上傾いているときに、処理部１０は画面表示を切り替える。これにより、ユーザは情報の表示形式を簡易に選択することができる。また処理部１０は、ある星に方角および地平線からの角度を合わせることにより、その星の名前などを画面中に表示してもよい。
以上、４つのアプリケーションとして示した各機能は、それぞれ単独で利用することもできるが、それらを組み合わせることも可能である。新たなハード構成を携帯端末装置１に追加することなく、ソフトウェアによる処理で、携帯端末装置１の機能を拡張することが可能である。

以上のように、本発明は、傾斜角センサを有する携帯端末装置に利用可能である。

Claims (4)

1. 地磁気ベクトルの３軸成分を検出する磁気センサと、
   少なくとも２軸方向の加速度成分を検出する傾斜角センサと、
   前記磁気センサにより検出された地磁気ベクトルの成分を、前記傾斜角センサの検出結果に基づいて座標変換して方位を求める処理部とを備え、
   前記処理部は、前記傾斜角センサにより検出される所定の範囲にある周波数の加速度成分に基づいて、ユーザの歩数をカウントすることを特徴とする携帯端末装置。
2. 地磁気ベクトルの３軸成分を検出する磁気センサと、
   少なくとも２軸方向の加速度成分を検出する傾斜角センサと、
   前記磁気センサにより検出された地磁気ベクトルの成分を、前記傾斜角センサの検出結果に基づいて座標変換して方位を求める処理部とを備え、
   前記処理部は、前記傾斜角センサにより検出される加速度成分が所定の閾値を超える場合に、所期の処理を実行することを特徴とする携帯端末装置。
3. 地磁気ベクトルの３軸成分を検出する磁気センサと、
   少なくとも２軸方向の加速度成分を検出する傾斜角センサと、
   前記磁気センサにより検出された地磁気ベクトルの成分を、前記傾斜角センサの検出結果に基づいて座標変換して方位を求める処理部とを備え、
   前記処理部は、前記傾斜角センサの検出結果から求められる傾斜角により、画面のスクロール速度を決定することを特徴とする携帯端末装置。
4. 地磁気ベクトルの３軸成分を検出する磁気センサと、
   少なくとも２軸方向の加速度成分を検出する傾斜角センサと、
   前記磁気センサにより検出された地磁気ベクトルの成分を、前記傾斜角センサの検出結果に基づいて座標変換して方位を求める処理部と、
   ユーザからの位置登録指示を受け付ける位置登録部とを備え、
   前記処理部は、位置登録指示に基づいて位置を登録し、求めた方位に基づいて登録された位置に関する情報を提示することを特徴とする携帯端末装置。

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