JPWO2007074502A1 - 携帯端末装置 - Google Patents

Abstract

携帯端末装置１０は、利用者によって加えられた動きを検出する機能をもつ携帯端末装置である。携帯端末装置１０は、３軸方向の加速度成分を検出する加速度センサ１２と、加速度センサ１２が検出した３軸方向の加速度成分をもとに携帯端末装置１０の傾斜角を算出する傾斜角算出部１６と、傾斜角算出部１６によって算出された傾斜角を記憶する傾斜角記憶部１８と、傾斜角を算出した後に加速度センサ１２が検出した少なくとも２軸方向の加速度データを、傾斜角記憶部１８に記憶された傾斜角を用いて、携帯端末装置１０の基準となる姿勢における加速度データに補正して加工する加速度データ処理部２２と、 基準姿勢をとる携帯端末装置１０の複数の動きに応じた参照データを格納する参照データ記憶部２８と、参照データ記憶部２８に格納された参照データを参照して、加速度データ処理部２２によって補正され加工された加工データに応じた動きを検出する検出部３０と、を備える。

Description

本発明は、携帯電話などの携帯端末装置に関し、特に加速度センサを備えた携帯端末装置に関する。

携帯電話などの携帯端末装置の入力装置としては、これまでキーパッドや、タッチスクリーン、音声認識などが実用化されている。さらに最近では、加速度センサを搭載し、携帯端末装置の傾斜角を検出することによって、携帯端末装置の画面表示をスクロールさせることのできる携帯端末装置が提案されている（例えば特許文献１）。
国際公開第０４／０２０９５１号パンフレット

本発明者は、加速度センサを搭載した携帯端末装置の応用例として、利用者によって加えられた３次元空間の動きを検出し、文字などを入力することのできる携帯端末装置について検討を行った。この携帯端末装置は、携帯端末装置に動きを加えたときの加速度情報を参照データとして予め登録しておき、実際に利用者が携帯端末装置を動かしたときに計測した加速度情報と参照データとを比較することによって利用者の加えた動きを特定するというものである。利用者は、この携帯端末装置を持って例えば数字の「３」を水平面に垂直な平面に書くように動かすだけで、携帯端末装置に「３」を入力することができる。キーパッドによらずとも携帯端末装置に入力することができるので、携帯端末装置の操作性を向上することができ、またゲームなどの様々なアプリケーションに利用することができる。

利用者が上述のような携帯端末装置を用いて文字などを入力する場合、操作性の観点から、利用者が自由な姿勢で携帯端末装置を把持して動かせることが好ましい。携帯端末装置の実際の動きと参照データとを比較する上述の携帯端末装置においては、携帯端末装置を動かすときの姿勢を、参照データを取得したときと同じ姿勢にすることで、姿勢による加速度成分の差分を意識することなく、利用者の加えた動きを特定できる。このような観点から、携帯端末装置を動かすときの姿勢に制約を設けなくするためには、全ての姿勢における参照データを予め取得しておくというアプローチが考えられるが、メモリの容量の制約などから現実的ではない。

本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、動きの検出精度を向上させた携帯端末装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の携帯端末装置は、利用者によって加えられた動きを検出する機能をもつ携帯端末装置であって、３軸方向の加速度成分を検出する加速度センサと、加速度センサが検出した３軸方向の加速度成分をもとに当該携帯端末装置の傾斜角を算出する傾斜角算出部と、傾斜角算出部によって算出された傾斜角を記憶する傾斜角記憶部と、傾斜角を算出した後に加速度センサが検出した少なくとも２軸方向の加速度データを、傾斜角記憶部に記憶された傾斜角を用いて、当該携帯端末装置の基準となる姿勢における加速度データに補正して加工した加工データを生成する加速度データ処理部と、基準姿勢をとる当該携帯端末装置の複数の動きに応じた参照データを格納する参照データ記憶部と、参照データ記憶部に格納された参照データを参照して、加速度データ処理部により生成された加工データに対応する動きを検出する検出部と、を備える。

この態様によると、携帯端末装置の基準となる姿勢とは異なる姿勢で携帯端末装置に動きを加えた場合でも、基準となる姿勢における加速度データに補正することができる。この結果、参照データからの差分を少なくすることができるので、参照データとの比較が容易となり、動きの検出精度を向上することができる。

加速度データ処理部は、傾斜角を用いて補正した後の加速度データに対し、加速度の変化量を算出する加工を行ってもよい。この変化量を算出する加工は、加工データの差分をとってもよく、また時間微分を行ってもよい。

前記加速度データ処理部は、算出された加速度の変化量データに対し、振幅の正規化処理を行ってもよい。利用者の携帯端末装置の動かし方によって加工データの振幅が参照データの振幅と比較して小さくなってしまう場合があるが、振幅の正規化を行うことによって参照データとの比較が容易となり、動きの検出精度を向上することができる。

加速度データ処理部は、振幅の正規化処理を行った加速度の変化量データに対し、計測時間の正規化処理を行ってもよい。利用者の携帯端末装置の動かし方によって加工データの計測時間が参照データの計測時間と比較して短かったり長かったりする場合があるが、計測時間の正規化を行うことによって参照データとの比較が容易となり、動きの検出精度を向上することができる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、動きの検出精度を向上させた携帯端末装置を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る携帯端末装置の構成を示す図である。 携帯端末装置と加速度センサのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の位置関係を示す図である。 （ａ）は、携帯端末装置をロール角θ_ｒ傾斜させた状態を示す。（ｂ）は、携帯端末装置をピッチ角θ_ｐ傾斜させた状態を示す。 参照データのデータ構造の例を示す図である。 （ａ）は、基準姿勢の状態で携帯端末装置を動かした場合を示す図である。（ｂ）は、基準姿勢からロール角θ_ｒ傾けた状態で携帯端末装置を動かした場合を示す図である。 第１の実施の形態における動き検出処理のフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る携帯端末装置の構成を示す図である。 （ａ）は、加速度変化量データの振幅の正規化を行う前の加速度変化量データを示す。（ｂ）は、加速度変化量データの振幅の正規化を行った後の加速度変化量データを示す。 本発明の第３の実施の形態に係る携帯端末装置の構成を示す図である。 （ａ）は、計測時間の正規化を行う前の加速度変化量データを示す。（ｂ）は、計測時間の正規化を行った後の加速度変化量データを示す。

符号の説明

１０、５０、７０ 携帯端末装置、 １２ 加速度センサ、 １４ Ａ／Ｄ変換部、 １６ 傾斜角算出部、 １８ 傾斜角記憶部、 ２０ 入力ボタン、 ２２、５２、６２ 加速度データ処理部、 ２４ 加速度データ補正部、 ２６ 加速度変化量算出部、 ２８ 参照データ記憶部、 ３０ 検出部、 ３２ 制御部、 ３４ 情報提示部、 ３６ 通信部、 ４０ 上面、 ４２ 側面、 ５４ 加速度変化量正規化部、 ５６ 計測時間正規化部、 ６０ 水平面。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る携帯端末装置１０の構成を示す図である。この携帯端末装置１０は、携帯電話、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄａｔａ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの携帯用の小型電子機器である。利用者は、携帯端末装置１０を把持し、水平面と垂直な平面に文字を書くように携帯端末装置１０を動かすことによって、携帯端末装置１０に文字を入力することができる。

図１に示すように、携帯端末装置１０は、加速度センサ１２と、Ａ／Ｄ変換部１４と、傾斜角算出部１６と、傾斜角記憶部１８と、入力ボタン２０と、加速度データ処理部２２と、参照データ記憶部２８と、検出部３０と、制御部３２と、情報提示部３４と、通信部３６と、を備える。この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされた符号化機能のあるプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

加速度センサ１２は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向の加速度を検出する機能を有する。図２は、携帯端末装置１０と加速度センサ１２のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の位置関係を示す。携帯端末装置１０の筐体は直方体形状であり、その内部に加速度センサ１２を備えている。また、携帯端末装置１０の上面４０には文字や画像情報などを表示する情報提示部３４が設けられ、携帯端末装置１０の側面４２には動きを検出するタイミングを設定する入力ボタン２０が設けられている。図２に示すように、加速度センサ１２のＸ軸は、携帯端末装置１０の長辺と平行な方向に延びており、Ｙ軸は携帯端末装置１０の短辺と平行な方向に延びている。加速度センサ１２のＺ軸は、携帯端末装置１０の上面４０から垂直な方向に延びている。なお、本実施の形態のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の設定は、１例であり、特に限定されるものではない。加速度センサ１２の方式は特に限定されず、抵抗値変化方式、容量変化方式、圧電変化方式などのいずれであってもよい。

図１に示すＡ／Ｄ変換部１４は、加速度センサ１２で検出された３軸方向の加速度信号を、一定の時間ごとにサンプリングし、デジタル値に変換して傾斜角算出部１６および加速度データ処理部２２に出力する。１回のサンプリングで取得された加速度信号のデジタル値を加速度成分と呼び、（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ，ｚ_ｎ）と表す。

傾斜角算出部１６は、Ａ／Ｄ変換部１４から入力された加速度成分（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ，ｚ_ｎ）をもとに、携帯端末装置１０の傾斜角（ロール角θ_ｒ、ピッチ角θ_ｐ）を算出する。ロール角θ_ｒはＸ軸を中心とした回転角であり、ピッチ角θ_ｐはＹ軸を中心とした回転角である。図３（ａ）は、携帯端末装置１０をロール角θ_ｒ傾斜させた状態を示す。図３（ｂ）は、携帯端末装置１０をピッチ角θ_ｐ傾斜させた状態を示す。図３（ａ）および（ｂ）に示すように、ロール角θ_ｒおよびピッチ角θ_ｐは、水平面６０を基準とした角度である。ピッチ角θ_ｐおよびロール角θ_ｒの算出式を（１）、（２）式に示す。
θ_ｐ＝ａｒｃｓｉｎ（ｘ_ｎ） …（１）
θ_ｒ＝ａｒｃｓｉｎ（ｙ_ｎ／ｃｏｓθ_ｐ） …（２）

傾斜角算出部１６には、時間の経過とともにＡ／Ｄ変換部１４でサンプリングされた加速度成分が次々と送られてくるが、本実施の形態においては、傾斜角算出部１６は、入力ボタン２０が押下されたときに傾斜角の算出を行う。傾斜角の算出に用いる加速度成分は、入力ボタン２０が押下された直後に取得した１回のサンプリングで得られた加速度成分であってよい。また、入力ボタン２０が押下された後に連続して取得した複数の加速度成分の平均値を用いて傾斜角の算出を行ってもよい。この場合、１回のサンプリングで得られた加速度成分を用いて傾斜角の算出を行った場合よりも、傾斜角の算出精度を高めることができる。傾斜角記憶部１８は、傾斜角算出部１６によって算出されたロール角θ_ｒおよびピッチ角θ_ｐを記憶する。

加速度データ処理部２２は、加速度データ補正部２４と、加速度変化量算出部２６と、を備える。加速度データ補正部２４は、図示しないメモリを備えており、Ａ／Ｄ変換部１４から送られてくる加速度成分を保存する。上述した傾斜角算出部１６と同様に、加速度データ補正部２４には時間の経過とともにＡ／Ｄ変換部１４でサンプリングされた加速度成分が次々に送られてくるが、加速度データ補正部２４は、傾斜角算出部１６が傾斜角の算出を行った後から、入力ボタン２０が解除されるときまで加速度成分の保存を続ける。最初に保存した加速度成分を（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）とし、入力ボタン２０が解除されたときに取得した加速度成分を（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ，ｚ_ｎ）とすると、メモリには（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）から（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ，ｚ_ｎ）までの加速度成分の時系列データが保存される。この加速度成分の時系列データを加速度データと呼ぶ。

加速度データ補正部２４は、メモリに保存した加速度データを、傾斜角算出部１６に記憶した傾斜角（ロール角θ_ｒ、ピッチ角θ_ｐ）を用いて、携帯端末装置１０の基準となる姿勢における加速度データになるよう補正を行う。携帯端末装置１０の基準となる姿勢を以下「基準姿勢」と呼ぶ。携帯端末装置１０の基準姿勢における加速度データになるよう補正を行うとは、基準姿勢とは異なる姿勢で携帯端末装置１０を把持して動きを加えたときに得られた加速度データを、基準姿勢で把持して同じ動きを携帯端末装置１０に加えた場合に得られる加速度データとなるよう変換することを意味する。本実施の形態では、加速度センサ１２のＸ−Ｙ平面が水平面と平行になっていて、Ｘ軸が、利用者が文字を書くように動かす平面と垂直な状態になっているときの携帯端末装置１０の姿勢を、基準姿勢とする。傾斜角補正後の加速度データの加速度成分を（ｘ’_ｎ，ｙ’_ｎ，ｚ’_ｎ）とすると、傾斜角補正の計算式は（３）〜（５）式のように表すことができる。
ｘ’_ｎ＝ｘ_ｎ …（３）
ｙ’_ｎ＝ｙ_ｎｃｏｓθ_ｒ−ｚ_ｎｓｉｎθ_ｒ …（４）
ｚ’_ｎ＝−ｘ_ｎｃｏｓθ_ｐ−（ｙ_ｎｓｉｎθ_ｒ＋ｚ_ｎｃｏｓθ_ｒ）ｃｏｓθ_ｐ …（５）

加速度変化量算出部２６は、加速度データ補正部２４で補正された加速度データから、加速度変化量（Δｘ_ｎ，Δｙ_ｎ，Δｚ_ｎ）を算出する。加速度変化量（Δｘ_ｎ，Δｙ_ｎ，Δｚ_ｎ）は、加速度成分（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ，ｚ_ｎ）から、１サンプリング前の加速度成分（ｘ_ｎ−１，ｙ_ｎ−１，ｚ_ｎ−１）を差し引くことによって算出する。加速度変化量（Δｘ_ｎ，Δｙ_ｎ，Δｚ_ｎ）の算出式を（６）〜（８）式に示す。
Δｘ_ｎ＝ｘ_ｎ−ｘ_ｎ−１ …（６）
Δｙ_ｎ＝ｙ_ｎ−ｙ_ｎ−１ …（７）
Δｚ_ｎ＝ｚ_ｎ−ｚ_ｎ−１ …（８）
加速度変化量算出部２６によって算出された加速度変化量の時系列データを加速度変化量データと呼ぶ。加速度変化量データは、検出部３０に出力される。

参照データ記憶部２８は、基準姿勢をとる携帯端末装置１０の複数の動きに応じた加速度変化量データを格納している。参照データ記憶部２８に格納された加速度変化量データを、参照データと呼ぶ。この参照データは、数字や、記号と対応づけられて格納されている。図４は、参照データのデータ構造の１例を示す図である。図４に示すように、参照データ記憶部２８には、携帯端末装置１０を上述の基準姿勢で把持して「０」〜「９」の数字を空中で書いたときのＹ軸とＺ軸方向の加速度変化量データが、その数字と対応づけられて格納されている。なお、本実施の形態においては、Ｘ軸方向の参照データは、参照データ記憶部２８に格納されていない。これは、本実施の形態では、水平面に垂直な面に文字を書くように携帯端末装置１０を動かすことを前提にしており、上述した基準の姿勢で携帯端末装置１０を把持し、水平面に垂直な面に文字を書くように携帯端末装置１０を動かした場合は、Ｘ軸方向に有意な加速度成分は生じないからである。例えば、水平面に平行な面に文字を書くように携帯端末装置１０を動かす場合や、水平面から傾斜角を有した平面に文字を書くように携帯端末装置１０を動かす場合には、それぞれの場合に必要な軸方向に関して参照データを構成すればよい。

参照データは、所定の計測時間で１つの数字の入力を終了するように構成されている。本実施の形態においては、図４に示すように、２．５秒の計測時間で１つの数字の入力を終了するように構成している。参照データは、携帯端末装置１０の製造時に予め格納しておいてもよいし、また、利用者が携帯端末装置１０を使用する前に、利用者が基準姿勢で携帯端末装置１０を把持し、実際に動かすことによって参照データを登録してもよい。この場合、利用者ごとの動かし方の癖を登録することができるので、動きの検出精度を向上することができる。

検出部３０は、参照データ記憶部２８に格納された参照データを参照して、加速度変化量算出部２６において算出された加速度変化量データに応じた動きを検出する。この動きの検出は、検出部３０に入力された加速度変化量データと、参照データ記憶部２８に格納された全ての参照データとを比較し、最も近似している参照データを利用者によって加えられた動きと判定することによって行う。そして検出部３０は、加速度変化量データに最も近似していると判定した参照データに対応づけられている数字や、記号の情報を制御部３２に出力する。

制御部３２は、検出部３０から入力された情報に基づき、携帯端末装置１０の制御を行う。たとえば、電話番号を入力するモードにおいて、検出部３０から数字の「３」が入力された場合、制御部３２は、通信部３６に対して「３」をダイヤルするよう指示する。通信部３６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。また、制御部３２は、情報提示部３４に対して検出部３０から入力された文字などの情報を表示するよう指示してもよい。情報提示部３４は、スピーカを有し、利用者に対して各種情報を音声出力してもよい。制御部３２は、利用者が１つの文字を入力するごとに情報提示部３４に認識した文字を表示し、利用者が確認した後に通信部３６に指示を行うように制御を行ってもよい。

図５（ａ）、（ｂ）は、傾斜角補正について説明するための図である。図５（ａ）は、基準姿勢の状態で携帯端末装置１０を動かした場合を示す図である。図４（ａ）に示すように、基準姿勢の状態で、携帯端末装置１０を水平右方向に加速度ａで動かしたとすると、加速度センサ１２の出力する加速度成分は、（０，ａ，ｇ）となる。ここで、ｇは重力加速度である。

図５（ｂ）は、基準姿勢からロール角θ_ｒ傾けた状態で携帯端末装置１０を動かした場合を示す図である。携帯端末装置１０を動かす方向は、図５（ａ）の場合と同じく水平右方向であり、加速度の大きさも同じくａであるとする。この場合、加速度センサ１２の出力する加速度成分は、（０，ａｃｏｓθ_ｒ−ｇｓｉｎθ_ｒ，−ａｓｉｎθ_ｒ−ｇｃｏｓθ_ｒ）となり、基準姿勢のときの加速度成分（０，ａ，ｇ）とはＹ軸およびＺ軸の加速度成分が異なったものとなる。このように、携帯端末装置１０を傾けて動かした場合、同じ方向に同じ加速度で動かしたとしても、加速度センサ１２の出力するＹ軸およびＺ軸方向の加速度データは、基準姿勢で動かした場合の加速度データからの差分を有したものとなる。このような差分を有した加速度データから算出された加速度変化量データについても、参照データ記憶部２８に格納された参照データからの差分を有することになる。

本発明の第１の実施の形態に係る携帯端末装置１０では、上述したように加速度データ補正部２４において加速度データの傾斜角補正を行う。例えば、図５（ｂ）を用いて説明した上述の例の場合、加速度成分（０，ａｃｏｓθ_ｒ−ｇｓｉｎθ_ｒ，−ａｓｉｎθ_ｒ−ｇｃｏｓθ_ｒ）に対して（３）〜（５）式を適用すると、図５（ａ）に示した基準姿勢の場合の加速度成分（０，ａ，ｇ）に補正することができる。このように、加速度データに対して傾斜角補正を行うことによって、携帯端末装置１０を基準姿勢とは異なる姿勢で動かした場合に生じる加速度データの差分を吸収し、検出部３０における動きの検出精度を向上することができる。

図６は、第１の実施の形態における動き検出処理のフローチャートである。利用者は、まず、携帯端末装置１０を把持し、筐体の側面４２に設けられた入力ボタン２０を押下する。ここでは、利用者は、携帯端末装置１０をロール角θ_ｒ、ピッチ角θ_ｐ傾けた状態で把持しているものとする。

利用者が入力ボタン２０を押下した場合（Ｓ１０のＹ）、傾斜角算出部１６は、入力ボタン２０が押下されたときに取得した加速度成分から（１）式および（２）式を用いて携帯端末装置１０の傾斜角（ロール角θ_ｒ、ピッチ角θ_ｐ）を算出する（Ｓ１２）。そして、傾斜角記憶部１８は、傾斜角算出部１６にて算出された傾斜角を記憶する（Ｓ１４）。入力ボタン２０が押下されない場合（Ｓ１０のＮ）、傾斜角算出部１６は傾斜角の算出を行わずに、入力ボタン２０が押下されるのを待ち続ける。

次に、利用者は、入力ボタン２０を押しながら、水平面に垂直な平面に文字を書くように携帯端末装置１０を動かす。加速度データ補正部２４は、傾斜角を算出後にＡ／Ｄ変換部１４より送られてきた加速度成分（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）を取得する（Ｓ１６）。加速度成分の取得は、入力ボタンが解除されるまで行われ続け（Ｓ１８のＮ）、入力ボタンが解除された場合には（Ｓ１８のＹ）、加速度成分の取得を終了する（Ｓ２０）。

次に、加速度データ補正部２４は、取得した加速度成分の時系列データ、すなわち加速度データを、傾斜角記憶部１８に記憶した傾斜角を用いて補正を行う（Ｓ２２）。傾斜角補正された加速度データは、加速度変化量算出部２６にて、加速度変化量の算出処理が行われる（Ｓ２４）。算出された加速度変化量データは、検出部３０に送られ、参照データ記憶部２８に記憶された全ての参照データと比較されて、最も近似する参照データが利用者が加えた動きであると検出される（Ｓ２６）。

加速度データの傾斜角補正を行わない場合、基準姿勢とは異なる姿勢で把持されて動かされたときに計測された加速度データは、参照データからの差分を有している可能性がある。第１の実施の形態に係る携帯端末装置１０によれば、この差分を吸収することができるので、誤って動きを検出する可能性を低減し、動きの検出精度を向上することができる。

（第２の実施の形態）
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る携帯端末装置５０の構成を示す図である。第２の実施の形態では、加速度データ処理部５２は、さらに加速度変化量正規化部５４を備える。なお、第１の実施の形態と同一の構成要素については、同一の符号を用いることとし、適宜説明を省略する。

加速度変化量正規化部５４は、加速度変化量算出部２６にて算出された加速度変化量データに対して、参照データ記憶部２８に格納された参照データの振幅に揃えるように振幅の正規化を行う。加速度変化量算出部２６の出力する加速度変化量データの振幅は、利用者が携帯端末装置５０に加える動かし方に応じて変化する。加速度変化量データの振幅が、参照データの振幅と比較して小さい場合には、参照データ記憶部２８に格納された参照データとの比較が難しくなる場合が生じる。第２の実施の形態に係る携帯端末装置５０では、このような場合でも動きの検出精度を高めるために、加速度変化量データに対し、振幅の正規化を行う。

図８（ａ）、（ｂ）を用いて、加速度変化量データの振幅の正規化処理について説明する。図８（ａ）は、加速度変化量データの振幅の正規化を行う前の加速度変化量データを示す。加速度変化量正規化部５４はまず、Ｙ軸およびＺ軸の加速度変化量データから、振幅の絶対値の最大値を検出する。図８（ａ）に示す例では、振幅の絶対値の最大値は、５０である。

次に、加速度変化量正規化部５４は、振幅の絶対値の最大値が、参照データにおける振幅の絶対値の最大値と揃うように正規化を行う。例えば参照データにおける振幅の絶対値の最大値が１００である場合、加速度変化量データにおける振幅の絶対値の最大値５０との比は１００／５０＝２であるから、２を加速度変化量データの振幅に乗算することによって正規化する。図８（ｂ）は、加速度変化量データの振幅の正規化を行った後の加速度変化量データを示す。正規化された加速度変化量は、検出部３０に出力され、第１の実施の形態と同じように参照データとの比較が行われる。

このように、第２の実施の形態に係る携帯端末装置５０では、加速度変化量正規化部５４を設けることによって、利用者の携帯端末装置５０の動かし方によって加速度変化量データの振幅が参照データの振幅よりも小さくなった場合でも、参照データの振幅に揃うように加速度変化量データを正規化することができる。振幅の正規化を行うことによって、参照データとの比較が容易となり、動きの検出精度を向上することができる。

（第３の実施の形態）
図９は、本発明の第３の実施の形態に係る携帯端末装置７０の構成を示す図である。第３の実施の形態では、加速度データ処理部６２は、さらに計測時間正規化部５６を備える。なお、第１および第２の実施の形態と同一の構成要素については、同一の符号を用いることとし、適宜説明を省略する。

計測時間正規化部５６は、加速度変化量正規化部５４から出力された加速度変化量データに対し、計測時間の正規化を行う。利用者は、入力ボタン２０を押しながら携帯端末装置７０を動かすことによって加速度データを入力するが、利用者の携帯端末装置７０の動かし方によっては、加速度データの計測時間が参照データの計測時間よりも短くなったり、長くなってしまう可能性がある。この場合、参照データとの比較が難しくなり、動きの検出精度が劣化する可能性がある。第３の実施の形態に係る携帯端末装置７０では、このような場合でも動きの検出精度を高めるために、計測時間の正規化を行う。

図１０（ａ）、（ｂ）を用いて、計測時間の正規化について説明する。図１０（ａ）は、計測時間の正規化を行う前の加速度変化量データを示す。図１０（ａ）に示すように、Ｙ軸およびＺ軸の加速度変化量データは、１秒でデータが終了している。本実施の形態では、上述したように参照データ記憶部２８に格納されている参照データの計測時間は２．５秒であるから、図１０（ａ）に示す加速度変化量データのままでは、参照データとの比較が難しくなり、動きの検出精度が劣化する可能性がある。

図１０（ｂ）は、計測時間の正規化を行った後の加速度変化量データを示す。図１０（ｂ）に示すように、図１０（ａ）に示した加速度変化量データを時間軸方向に引き延ばし、２．５秒でデータが終了するように正規化している。このように計測時間を正規化することによって、参照データとの比較が容易となり、動きの検出精度を向上することができる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

例えば、上記の実施の形態においては、隣り合う加速度成分間の差分を算出することによって加速度変化量データを算出したが、加速度データについて時間微分を行うことによって加速度変化量データを算出してもよい。

また、上記の実施の形態においては、入力ボタンを設けて傾斜角算出のタイミングを設定しているが、所定の時間携帯端末の動きが静止していることを検出する静止時間計測部を設けて、所定の時間携帯端末が静止している場合に傾斜角の算出を行うよう設定してもよい。また、所定の時間携帯端末の動きが静止していることを静止時間計測部が検出することによって、加速度データの取得が終了するように設定してもよい。

また、上記の実施の形態においては、ロール角θ_ｒおよびピッチ角θ_ｐについて傾斜角の補正を行ったが、さらに磁気センサを搭載し、加速度センサのＺ軸周りの回転角であるヨー角について補正を行ってもよい。この場合、基準姿勢とは異なるヨー角で携帯端末装置を動かした場合でも、動きの検出精度を向上することができる。

また、上記の実施の形態においては、利用者が水平面に垂直な平面に文字を書くように携帯端末装置を動かすことを前提としたため、加速度センサのＹ軸とＺ軸方向の加速度データを用いて動きの検出処理を行ったが、Ｘ軸方向の加速度データを用いることによって３次元空間の自由な動きを検出できるように構成してもよい。

上記の実施の形態においては、加速度データの傾斜角補正後に加速度変化量の算出を行い、その後加速度変化量の正規化、計測時間の正規化を行うという順番としているが、この順番に限られるものではない。例えば、加速度データの傾斜角補正後に加速度変化量の正規化や、計測時間の正規化を行い、その後加速度変化量の算出を行ってもよい。また、計測時間の正規化後に加速度変化量の正規化を行ってもよい。

本発明は、加速度センサを備えた携帯端末装置に関する分野に適用することができる。

Claims (6)

1. 利用者によって加えられた動きを検出する機能をもつ携帯端末装置であって、
   ３軸方向の加速度成分を検出する加速度センサと、
   前記加速度センサが検出した３軸方向の加速度成分をもとに当該携帯端末装置の傾斜角を算出する傾斜角算出部と、
   前記傾斜角算出部によって算出された傾斜角を記憶する傾斜角記憶部と、
   前記傾斜角を算出した後に前記加速度センサが検出した少なくとも２軸方向の加速度データを、前記傾斜角記憶部に記憶された傾斜角を用いて、当該携帯端末装置の基準となる姿勢における加速度データに補正して加工した加工データを生成する加速度データ処理部と、
   基準姿勢をとる当該携帯端末装置の複数の動きに応じた参照データを格納する参照データ記憶部と、
   前記参照データ記憶部に格納された参照データを参照して、前記加速度データ処理部により生成された加工データに対応する動きを検出する検出部と、
   を備えることを特徴とする携帯端末装置。
2. 前記加速度データ処理部は、前記傾斜角を用いて補正した後の加速度データに対し、加速度の変化量を算出する加工を行うことを特徴とする請求項１に記載の携帯端末装置。
3. 前記加速度データ処理部は、算出された加速度の変化量データに対し、振幅の正規化処理を行うことを特徴とする請求項２に記載の携帯端末装置。
4. 前記加速度データ処理部は、振幅の正規化処理を行った加速度の変化量データに対し、計測時間の正規化処理を行うことを特徴とする請求項３に記載の携帯端末装置。
5. 前記加速度データ処理部は、算出された加速度の変化量データに対し、計測時間の正規化処理を行うことを特徴とする請求項２に記載の携帯端末装置。
6. 前記加速度データ処理部は、計測時間の正規化処理を行った加速度の変化量データに対し、振幅の正規化処理を行うことを特徴とする請求項５に記載の携帯端末装置。

Images