(57)【要約】【課題】２軸加速度に基づく姿勢検出を実現する。【解決手段】携帯端末１００は、Ｘ軸加速度及びＹ軸加速度を検出する加速度センサ１１０と、Ｘ軸加速度及びＹ軸加速度の合力の向きを導出し、静止状態における加速度センサ１１１の姿勢を合力の向きに応じて検出する検出部１２０とを具備する。【選択図】図１
2011220892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ軸加速度及びＹ軸加速度を検出する加速度センサと、
前記Ｘ軸加速度及び前記Ｙ軸加速度の合力の向きを導出し、静止状態における前記加速度センサの姿勢を前記合力の向きに応じて検出する検出部と
を具備する携帯端末。
【請求項２】
前記検出部は、前記Ｘ軸加速度の絶対値及び前記Ｙ軸加速度の絶対値の両方が閾値未満であれば前記姿勢の検出を省略する、請求項１記載の携帯端末。
【請求項３】
前記検出部は、前記Ｘ軸加速度及び前記Ｙ軸加速度の二乗和が閾値未満であれば前記姿勢の検出を省略する、請求項１記載の携帯端末。
【請求項４】
前記検出部は、前記Ｘ軸加速度及び前記Ｙ軸加速度の二乗和平方根が重力加速度に１／２を乗じた値未満であれば前記姿勢の検出を省略する、請求項１記載の携帯端末。
【請求項５】
Ｘ軸加速度及びＹ軸加速度を検出する加速度センサ素子と、
前記Ｘ軸加速度及び前記Ｙ軸加速度の合力の向きを導出し、静止状態における前記加速度センサ素子の姿勢を前記合力の向きに応じて検出する検出部と
を具備する加速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、加速度センサを搭載する携帯端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機などに代表される携帯端末に加速度センサが搭載されることがある。加速度センサは、例えば携帯端末の姿勢検出に利用される。この姿勢検出の結果は、例えば携帯端末の画面表示の切り替えに利用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３００９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、姿勢検出は３軸加速度に基づいて実現されるが、３軸加速度センサは２軸加速度センサに比べれば高価な傾向にある。姿勢検出のための３軸加速度センサを２軸加速度センサで代替することができれば、姿勢検出機能を比較的安価に実現可能である。
【０００５】
従って、本発明の実施形態は、２軸加速度に基づく姿勢検出を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る携帯端末は、Ｘ軸加速度及びＹ軸加速度を検出する加速度センサと、前記Ｘ軸加速度及び前記Ｙ軸加速度の合力の向きを導出し、静止状態における前記加速度センサの姿勢を前記合力の向きに応じて検出する検出部とを具備する。
【０００７】
本発明の他の態様に係る加速度センサは、Ｘ軸加速度及びＹ軸加速度を検出する加速度センサ素子と、前記Ｘ軸加速度及び前記Ｙ軸加速度の合力の向きを導出し、静止状態における前記加速度センサ素子の姿勢を前記合力の向きに応じて検出する検出部とを具備する
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施形態によれば、２軸加速度に基づく姿勢検出を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係る携帯端末を示すブロック図。
【図２】図１の加速度センサが検出する加速度の説明図。
【図３】図１の姿勢検出機能による処理を示すフローチャート。
【図４】図３の処理によって得られる姿勢検出結果の説明図。
【図５】一実施形態に係る加速度センサを示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。尚、以降の説明において、「携帯端末の姿勢」という用語は、「加速度センサの姿勢」という用語または「加速度センサ素子の姿勢」という用語と同様の意味で使用される。  
（一実施形態）  
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る携帯端末１００は、加速度センサ１１０、制御部１２０、記憶部１２２、表示制御部１２３、表示部１２４、アンテナ１３１、ＲＦ部１３２、信号処理部１３３、マイクロホン１３４、スピーカ１３５、入力部１４０、インタフェース（Ｉ／Ｆ）１５１及びリムーバブルメディア１５２を有する。尚、図１の携帯端末１００は、例えば携帯電話機であるが、本実施形態に係る携帯端末はこれ以外の端末（ポータブルメディアプレーヤ、ＰＤＡ、ポータブルゲーム機など）であっても勿論よい。即ち、図１から一部の構成要素が除去され得るし、図１に示されない構成要素が追加され得る。
【００１１】
加速度センサ１１０は、２軸加速度（Ｘ軸加速度及びＹ軸加速度）を検出し、検出結果を制御部１２０に入力する。典型的には、加速度センサ１１０は２軸加速度センサであるが、これに限られない。即ち、加速度センサ１１０は、少なくとも２軸加速度を検出するが、他の追加的な情報を検出しても勿論よい。
【００１２】
制御部１２０は、例えばＣＰＵなどのプロセッサを備え、図１の携帯端末１００の各構成要素を統括制御する。制御部１２０は、所定のプログラムを実行することにより、後述する姿勢検出機能１２１を実現する。姿勢検出機能１２１は、加速度センサ１１０からの２軸加速度に基づいて携帯端末１００の姿勢を検出する機能である。例えば、制御部１２０（または、制御部１２０によって実行されるアプリケーション）は、姿勢検出結果に基づいて、表示制御部１２３に供給する表示データを変換（座標回転など）し、表示部１２４の画面を切り替える。
【００１３】
記憶部１２２は、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ハードディスクなどの記憶媒体を含む。記憶部１２２には、制御部１２０の制御プログラム、制御データ、ユーザが作成した各種データ、リムーバブルメディア１５２に関する制御データなどが記憶される。また、制御部１２０に姿勢検出機能１２１を実現させるためのプログラムは、例えば記憶部１２２またはリムーバブルメディア１５２に記憶される。Ｉ／Ｆ１５１は、リムーバブルメディア１５２を物理的及び電気的に接続して、データ交換を行うためのインタフェースであって、制御部１２０によって制御される。
【００１４】
表示制御部１２３は、制御部１２０からの指示に従って、表示部１２４を駆動制御し、制御部１２０から与えられる表示データに基づく画像信号を表示部１２４に表示させる。表示部１２４は、例えばＬＣＤ、ＯＬＥＤ(Organic Light-Emitting Diode)ディスプレイなどである。
【００１５】
ＲＦ部１３２は、制御部１２０からの指示に従って動作する。ＲＦ部１３２は、信号処理部１３３から出力される送信信号を無線周波数帯にアップコンバートし、アンテナ１３１を介して図示しない移動通信網に収容される基地局装置に送信したり、上記基地局装置から送信された無線信号を、アンテナ１３１を介して受信してベースバンド信号にダウンコンバートしたりする。
【００１６】
信号処理部１３３は、制御部１２０からの指示に従って動作する。信号処理部１３３は、マイクロホン１３４から入力された音声信号を送信データに変換し、当該送信データに基づいて搬送波を変調した上記送信信号を生成したり、ＲＦ部１３２から入力される上記ベースバンド信号を復調して受信データを得て、当該受信データを復号して得た音声信号をスピーカ１３５より出力したりする。
【００１７】
入力部１４０は、複数のキースイッチ（例えば、いわゆるテンキー(numeric keypad)）、タッチパネルなどの入力デバイスを用いて、ユーザからの要求を受理するユーザインタフェースを含む。尚、入力部１４０は、上記入力デバイスを点灯するためのバックライトを含んでもよい。
【００１８】
以下、図２を用いて加速度センサ１１０が検出する加速度について説明する。簡単化のため、以降の説明において、表示部１２４の下部から上部への方向をＸ軸方向と定義し、表示部１２４の左部から右部への方向をＹ軸方向と定義する。また、ＸＹ平面に直交する方向をＺ軸方向と定義する。即ち、ＸＹ平面が水平であるときに、Ｚ軸方向は鉛直方向に一致する。加速度センサ１１０は、例えば携帯端末１００の重心付近に搭載される。尚、実際には、各軸方向の定義並びに加速度センサ１１０の搭載位置は任意である。
【００１９】
ここで、携帯端末１００が理想的な静止状態（即ち、重力以外の外力が働いていない状態）であって、かつ、ＸＹ平面が水平であると仮定する。このとき、Ｚ軸加速度は重力加速度（１ｇ）に一致し、Ｘ軸加速度及びＹ軸加速度は０に一致する。一方、携帯端末１００が理想的な静止状態であるが、ＸＹ平面が傾いていると仮定する。このとき、Ｚ軸方向は鉛直方向からずれる。即ち、Ｚ軸加速度の絶対値は１ｇよりも小さくなり、Ｘ軸加速度の絶対値及びＹ軸加速度の絶対値の少なくとも一方は、０よりも大きくなる。
【００２０】
以下、重力加速度を、Ｘ軸成分、Ｙ軸成分及びＺ軸成分に分解して考察する。携帯端末１００が理想的な静止状態であるならば、Ｘ軸加速度、Ｙ軸加速度及びＺ軸加速度の二乗和平方根は１ｇに一致する。即ち、携帯端末１００が理想的な静止状態であるならば、Ｘ軸加速度、Ｙ軸加速度及びＺ軸加速度のうちのいずれか２つから、残りの１つを導出することができる。故に、加速度センサ１００が検出したＸ軸加速度及びＹ軸加速度に基づいて、Ｚ軸加速度を導出できる。また、携帯端末１００が理想的な静止状態であって、かつ、ＸＹ平面が傾いているならば、重力加速度のＸＹ平面上の分解成分（即ち、Ｘ軸加速度及びＹ軸加速度の合力）は、非零ベクトルで表現できる。即ち、加速度センサ１１０が検出したＸ軸加速度及びＹ軸加速度に基づいて、これらの合力の向きを導出できる。そして、この合力の向き及び大きさから、静止状態における携帯端末１００の姿勢（例えば、携帯端末１００の傾きの方向、傾きの程度など）を推定できる。尚、以降の説明において「静止状態」という用語は、「理想的な静止状態」を含む広い意味で使用される。即ち、「静止状態」は、重力以外の外力が働いていない状態（理想的な静止状態）及び重力以外にも僅かな外力が働いている状態の両方を指す。僅かな外力の程度は、加速度センサの精度、姿勢検出の用途などに応じて判断される。
【００２１】
以下、図３を用いて、図１の姿勢検出機能１２１による処理を説明する。  
制御部１２０は、加速度センサ１１０の検出したＸ軸加速度Ａｘ及びＹ軸加速度Ａｙを取得する（ステップＳ２０１）。次に、制御部１２０は、ＸＹ平面の水平面からの傾き（仰角）が所定角度以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。仰角が所定角度以上であると判定されれば処理はステップＳ２０３に進み、そうでなければ処理はステップＳ２０１に戻る。
【００２２】
ここで、ステップＳ２０２の処理の意義及び具体例を説明する。  
携帯端末１００が理想的な静止状態であって、かつ、ＸＹ平面が水平であるならば、重力加速度のＸＹ平面上の分解成分は零ベクトルとなるので、その向きを定義できない。また、ＸＹ平面の仰角が小さい場合には、重力加速度のＸＹ平面上の分解成分の絶対値が小さくなるので、加速度センサ１１０の検出誤差の影響が相対的に大きい。故に、ＸＹ平面の仰角が所定角度未満であるならば正確な姿勢検出を期待できないと予想されるので、本例では以降の処理を省略している。尚、ステップＳ２０２の処理は、種々の手法により実現可能である。
【００２３】
例えば、Ｘ軸加速度及びＹ軸加速度の二乗和平方根（または、二乗和などでもよい）と閾値とを比較することにより、ステップＳ２０２の処理は実現可能である。Ｘ軸加速度及びＹ軸加速度の二乗和平方根は、理想的には、ＸＹ平面の仰角の正弦の絶対値を重力加速度に乗じた値に等しい。即ち、ＸＹ平面の仰角の下限値を３０度に設定するならば、Ｘ軸加速度及びＹ軸加速度の二乗和平方根をｇ／２と比較すればよい。ここで、ＸＹ平面の仰角の下限値は、設計的／実験的に導出可能であって３０度に限られない。しかしながら、本実施形態が想定する加速度センサの精度、姿勢検出の用途（携帯端末の画面表示の切替）などを考慮すると、３０度はこの下限値として妥当であると認められる。勿論、妥当と認められる下限値は、本実施形態を実施する段階における加速度センサの精度、姿勢検出の用途などによって変化する可能性もある。
【００２４】
また、Ｘ軸加速度及びＹ軸加速度の少なくとも一方の絶対値が閾値以上であるか否かを判定することによっても、ステップＳ２０２の処理は実現可能である。ユーザが携帯端末１００の表示部１２４を見るときには、Ｘ軸またはＹ軸の一方に加速度が集中しやすいと予想できる。従って、Ｘ軸加速度及びＹ軸加速度の少なくとも一方の絶対値が、仰角の下限値の正弦の絶対値を重力加速度に乗じた値（またはそれに類似した値）以上であるか否かを判定することにより、計算量を削減しつつ、ある程度の精度でＸＹ平面の仰角を検査できる。
【００２５】
ステップ２０３において、制御部１２０はＸ軸加速度ＡｘをＹ軸加速度Ａｙで除した値の絶対値をＴＩＬＴとして導出し、処理はステップＳ２０４に進む。ＴＩＬＴは、Ｘ軸加速度Ａｘ及びＹ軸加速度Ａｙの合力（理想的には、重力加速度のＸＹ平面上の分解成分）の向きを表す。より詳細には、Ｙ軸方向を０度、Ｘ軸方向を９０度と夫々定義した場合に、ＴＩＬＴは上記合力とＹ軸との間の角度の正接の絶対値を表す。
【００２６】
ステップＳ２０４において、制御部１２０はＴＩＬＴが１／√３以下であるか否かを判定する。ＴＩＬＴが１／√３以下であると判定されれば処理はステップＳ２０５に進み、そうでなければ処理はステップＳ２０６に進む。ここで、１／√３は、３０度、１５０度、２１０度及び３３０度の正接の絶対値に等しい。即ち、ステップＳ２０４の処理は、上記合力の向きが３３０度〜３０度または１５０度〜２１０度の範囲に含まれるか否かを判定している。
【００２７】
ステップＳ２０５において、制御部１２０はＹ軸加速度Ａｙが０以上であるか否かを判定する。Ｙ軸加速度Ａｙが０以上であれば、制御部１２０は携帯端末１００の姿勢が「横画面１」であると判定する。一方、Ｙ軸加速度Ａｙが０未満であれば、制御部１２０は携帯端末１００の姿勢が「横画面２」であると判定する。ここで、「横画面１」は、上記合力の向きが３３０度〜３０度の範囲に含まれる場合に対応する姿勢を指しており、概念的には、表示部１２４の右部を下に傾けた姿勢を指す。一方、「横画面２」は、上記合力の向きが１５０度〜２１０度の範囲に含まれる場合に対応する姿勢を指しており、概念的には、表示部１２４の左部を下に傾けた姿勢を指す。
【００２８】
ステップＳ２０６において、制御部１２０はＴＩＬＴが√３以上であるか否かを判定する。ＴＩＬＴが√３以上であると判定されれば処理はステップＳ２０７に進み、そうでなければ処理はステップＳ２０１に戻る。ここで、√３は、６０度、１２０度、２４０度及び３００度の正接の絶対値に等しい。即ち、ステップＳ２０６の処理は、上記分解成分の向きが６０度〜１２０度または２４０度〜３００度の範囲に含まれるか否かを判定している。
【００２９】
ステップＳ２０７において、制御部１２０はＸ軸加速度Ａｘが０以上であるか否かを判定する。Ｘ軸加速度Ａｘが０以上であれば、制御部１２０は携帯端末１００の姿勢が「縦画面１」であると判定する。一方、Ｘ軸加速度Ａｘが０未満であれば、制御部１２０は携帯端末１００の姿勢が「縦画面２」であると判定する。ここで、「縦画面１」は、上記合力の向きが６０度〜１２０度の範囲に含まれる場合に対応する姿勢を指しており、概念的には、表示部１２４の上部を下に傾けた姿勢を指す。一方、「縦画面２」は、上記合力の向きが２４０度〜３００度の範囲に含まれる場合に対応する姿勢を指しており、概念的には、表示部１２４の下部を下に傾けた姿勢を指す。
【００３０】
尚、本例では、Ｘ軸加速度及びＹ軸加速度の合力（理想的には、重力加速度のＸＹ平面上の分解成分）の向きが、３０度〜６０度、１２０度〜１５０度、２１０度〜２４０度または３００度〜３３０度に含まれる場合に、姿勢検出を省略している。これは、加速度センサ１１０の検出誤差などによる、姿勢検出の誤りを抑制することを目的の一つとしている。このマージンは、より大きく設定されてもよいし、より小さく設定されてもよい。
【００３１】
また、本例では、Ｘ軸加速度とＹ軸加速度との比率から、Ｘ軸加速度及びＹ軸加速度の合力の向きを導出している。しかしながら、例えば、Ｘ軸加速度及びＹ軸加速度の二乗和平方根と、Ｘ軸加速度またはＹ軸加速度との比率から上記合力の向きを導出してもよい。
【００３２】
制御部１２０は、前述の姿勢検出結果に基づいて、画面切り替えなどを実行する。尚、本例では携帯端末１００の姿勢を４方向で検出しているが、より細かく（８方向など）またはより粗く（２方向など）検出することも可能であるし、異なった基準（３方向など）で検出することも可能である。例えば、携帯端末１００の姿勢を縦画面／横画面のいずれかを検出する場合には、図３においてステップＳ２０５及びステップＳ２０７の処理を省略すればよい。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態に係る携帯端末は、静止状態かつ非水平状態であるときの姿勢を２軸加速度に基づいて簡易に検出している。従って、本実施形態に係る携帯端末によれば、３軸加速度センサに比べて安価で信頼性の高い２軸加速度センサを使用して姿勢検出を実現できる。
【００３４】
上記説明では、携帯端末１００内の制御部１２０が姿勢検出機能１２１を実現している。しかしながら、この姿勢検出機能１２１の一部または全部が、他の構成要素によって実現されてもよい。例えば、加速度センサに姿勢検出機能１２１を実現するマイクロコントローラを搭載してもよい。図５は、姿勢検出機能１２１を実現するマイクロコントローラ３０２を備える加速度センサ３００を示している。マイクロコントローラ３０２は、加速度センサ素子３０１（便宜上、「加速度センサ素子」という用語を使用しているが、前述の加速度センサ１１０と実質的に同じ構成要素である）からの２軸加速度に基づいて姿勢検出機能１２１を実現する。この加速度センサ３００によれば、姿勢検出機能１２１をサポートしない携帯端末においても、２軸加速度に基づく姿勢検出結果を利用できる。
【００３５】
尚、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。
【００３６】
例えば、上記実施形態の処理を実現するプログラムを、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体に格納して提供することも可能である。記憶媒体としては、磁気ディスク、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ等）、光磁気ディスク（ＭＯ等）、半導体メモリなど、プログラムを記憶でき、かつ、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体であれば、その記憶形式は何れの形態であってもよい。
【００３７】
また、上記実施形態の処理を実現するプログラムを、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ（サーバ）上に格納し、ネットワーク経由でコンピュータ（クライアント）にダウンロードさせてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１００・・・携帯端末
１１０・・・加速度センサ
１２０・・・制御部
１２１・・・姿勢検出機能
１２２・・・記憶部
１２３・・・表示制御部
１２４・・・表示部
１３１・・・アンテナ
１３２・・・ＲＦ部
１３３・・・信号処理部
１３４・・・マイクロホン
１３５・・・スピーカ
１４０・・・入力部
１５１・・・Ｉ／Ｆ
１５２・・・リムーバブルメディア
３００・・・加速度センサ
３０１・・・加速度センサ素子
３０２・・・マイクロコントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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