(57)【要約】  電子デバイスにおける落下検出用のシステム及び方法を提供する。このシステム及び方法によって、電子デバイスにおいて他の運動の存在下であっても高信頼性に落下を検出する性能が提供される。この落下検出システムは、複数の加速度計１０２と、プロセッサ１０４とを含む。複数の加速度計１０２はプロセッサ１０４へ加速度測定値を供給する。それらの加速度測定値によって、電子デバイスの全方向への現在の加速度が記述される。プロセッサ１０４は加速度測定値を受信し、加速度測定値を範囲値と比較して、デバイスが現在落下中であるか否かを判定する。さらに、このシステム及び方法は、落下にデバイスの回転が伴うとき又は落下が追加の外力によって開始されるときなど、非直線の落下を高信頼性に検出することが可能である。非直線の落下を検出するために、プロセッサ１０４は加速度測定値の組み合わせを範囲値と比較し、さらに加速度測定値の組み合わせの平坦性を判定する。
2008522189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子デバイスが落下中であるか否かを判定するためのシステムであって、
電子デバイスの複数の方向への加速度を測定し、複数の加速度測定値を生成する複数の加速度計と、
複数の加速度計から複数の加速度測定値を受信し、複数の加速度測定値を範囲値と比較するプロセッサと、プロセッサは、複数の加速度測定値が範囲値内にある場合、落下が生じていると判定することと、からなるシステム。
【請求項２】
プロセッサは、所定数の連続した加速度測定値において複数の加速度測定値が範囲値内にある場合、落下が生じていると判定することを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
所定数の連続した加速度測定値は１０個の連続した加速度測定値である請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
プロセッサは、複数の加速度測定値が指定範囲内の平坦性を有するか否かを判定することによって、非直線落下が生じているか否かを判定することを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
プロセッサは、選択した数の連続した加速度測定値が各々増分しきい値未満の変化としてか否かを判定することによって、複数の加速度測定値が指定範囲内の平坦性を有するか否かを判定する請求項４に記載のシステム。複数の加速度計は、第１の加速度測定値ｘを提供する第１の加速度計、第２の加速度測定値ｙを提供する第２の加速度計、及び第３の加速度測定値ｚを提供する第３の加速度計を含むことと、プロセッサは、選択した数の連続した加速度測定値においてｘ２＋ｙ２＋ｚ２が増分しきい値未満の変化しか有しないか否かを判定することによって、複数の加速度測定値が指定範囲内の平坦性を有するか否かを判定する請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
複数の加速度計はマイクロマシン化された加速度計を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
複数の加速度計は、Ｘ方向の加速度を測定する第１の加速度計、Ｙ方向の加速度を測定する第２の加速度計、及びＹ方向の加速度を測定する第３の加速度計を含むことと、Ｘ，Ｙ，Ｚは互いに垂直であることと、を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
プロセッサは、検出した落下より前の時間に加速度測定値の組み合わせがしきい値を超えたか否かを判定することによって、検出した落下に外力が伴っていたか否かを判定することを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
電子デバイスが落下中であるか否かを判定するためのシステムであって、
第１の加速度測定値ｘを提供する第１の加速度計と、
第２の加速度測定値ｙを提供する第２の加速度計と、
第３の加速度測定値ｚを提供する第３の加速度計と、
第１の加速度測定値ｘ、第２の加速度測定値ｙ、及び第３の加速度測定値ｚを受信し、第１の加速度測定値ｘ、第２の加速度測定値ｙ、及び第３の加速度測定値ｚを範囲値と比較するプロセッサと、プロセッサは、第１の選択した数の測定値サンプルにおいて第１の加速度測定値ｘ、第２の加速度測定値ｙ、及び第３の加速度測定値ｚが各々範囲値内にある場合、落下が生じていると判定することと、プロセッサは、第２の選択した数の測定値サンプルにおいてｘ２＋ｙ２＋ｚ２が第２の範囲値内にあり、かつ、増分しきい値未満の変化量しか有しない場合、回転を伴う落下が生じているか否かを判定することと、からなるシステム。
【請求項１０】
プロセスは、検出した落下より前の時間にｘ２＋ｙ２＋ｚ２の値の組み合わせがしきい値を超えたか否かを判定することによって、検出した落下に外力が伴っていたか否かを判定することを含む請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
電子デバイスが落下中であるか否かを判定するための方法であって、
電子デバイスの複数の方向への加速度を測定し、複数の加速度測定値を生成する加速度測定工程と、
複数の加速度測定値を範囲値と比較して、複数の加速度測定値が範囲値内にあるか否かを判定する測定値比較工程と、からなる方法。
【請求項１２】
測定値比較工程は所定数の連続した加速度測定値を比較する工程を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
所定数の連続した加速度測定値は１０個の連続した加速度測定値である請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
複数の加速度測定値が指定範囲内の平坦性を有するか否かを判定することによって、回転を伴う落下が生じているか否かを判定する平坦性判定工程を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
平坦性判定工程は選択した数の連続した加速度測定値が各々増分しきい値未満の変化としてか否かを判定する工程を含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
複数の加速度測定値は、第１の加速度測定値ｘ、第２の加速度測定値ｙ、及び第３の加速度測定値ｚを含むことと、
平坦性判定工程は選択した数の連続した加速度測定値においてｘ２＋ｙ２＋ｚ２が増分しきい値未満の変化しか有しないか否かを判定する工程を含むことと、を含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
複数の加速度測定値はマイクロマシン化された加速度計を含む複数の加速度計から受信されることを含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
複数の加速度測定値は、Ｘ方向の加速度を測定する第１の加速度計、Ｙ方向の加速度を測定する第２の加速度計、及びＹ方向の加速度を測定する第３の加速度計を含む複数の加速度計から受信されることと、Ｘ，Ｙ，Ｚは互いに垂直であることと、を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
検出した落下より前の時間に加速度測定値の組み合わせがしきい値を超えたか否かを判定することによって、検出した落下に外力が伴っていたか否かを判定する工程を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
電子デバイスが落下中であるか否かを判定するための方法であって、
第１の加速度測定値ｘを測定する工程と、
第２の加速度測定値ｙを測定する工程と、
第３の加速度測定値ｚを測定する工程と、
第１の加速度測定値ｘ、第２の加速度測定値ｙ、及び第３の加速度測定値ｚを範囲値と比較する工程と、第１の選択した数の測定値において第１の加速度測定値ｘ、第２の加速度測定値ｙ、及び第３の加速度測定値ｚが各々範囲値内にある場合、落下が生じていると判定されることと、
第１の加速度測定値ｘ、第２の加速度測定値ｙ、及び第３の加速度測定値ｚをｘ２＋ｙ２＋ｚ２の値の組み合わせへ組み合わせる工程と、
値ｘ２＋ｙ２＋ｚ２の組み合わせを第２の範囲値と比較し、第２の選択した数の測定値においてｘ２＋ｙ２＋ｚ２の値の組み合わせが増分しきい値未満の変化量しか有しないか否かを判定する工程と、からなる方法。
【請求項２１】
検出した落下より前の時間にｘ２＋ｙ２＋ｚ２の値の組み合わせがしきい値を超えたか否かを判定することによって、検出した落下に外力が伴っていたか否かを判定する工程を含む請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は落下検出のためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高度な電子デバイスは、ますます一般的なものとなっている。それらの電子デバイスには、ノート／携帯コンピュータ及び携帯情報端末（ＰＤＡ）などのコンピュータデバイス、無線電話などの通信デバイス、並びにＣＤ、ＤＶＤ及びＭＰ３プレイヤーなどのメディアデバイスが含まれる。これらの及び他の電子デバイスは、一般に、様々な壊れやすいコンポーネントを含む。これらの電子デバイスに伴う１つの問題は、これらの電子デバイスがシステムに対する物理的な衝撃に耐える性能である。衝撃の一般原因の１つは落下であり、不注意によるもの、意図的なものがある。携帯デバイスは一般に持ち運ばれるため、一般に落とされる。その結果として生じる衝撃力によって、デバイスの壊れやすい部分が損傷されることがある。
【０００３】
保護モードに入れられる場合、よりよく衝撃に耐えることの可能な電子デバイスも存在する。例えば、ハードディスクを備えるデバイスでは、ハードディスクは、待機状態にされる（ｐａｒｋｅｄ）場合、よりよく衝撃のショックに耐えることが可能である。これらのタイプのデバイスでは、データの損失又はディスクに生じる損傷など、衝撃の否定的な結果の可能性を低下させるために保護動作が取られるように、落下の生じるときを検出することは有益である。
【０００４】
残念なことに、落下を検出するための従来の方法の成功は限定されたものである。例えば、幾つかの方法は複雑な角速度計算によるものであり、回転盤を備えていないデバイスには適用不能である。他の方法では、他の運動の伴う落下を検出する性能は限定されたものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、高信頼性かつ効率的な手法によって落下検出を行う、電子デバイスにおける落下を検出するための改良されたシステム及び方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、電子デバイスにおける落下検出用のシステム及び方法を提供する。このシステム及び方法によって、電子デバイスにおいて他の運動の存在下であっても高信頼性に落下を検出する性能が提供される。この落下検出システムは、複数の加速度計と、プロセッサとを備える。複数の加速度計はプロセッサへ加速度測定値を供給する。それらの加速度測定値によって、電子デバイスの全方向への現在の加速度が記述される。
【０００７】
プロセッサは加速度測定値を受信し、加速度測定値を範囲値と比較して、デバイスが現在落下中であるか否かを判定する。さらに、このシステム及び方法は、落下にデバイスの回転が伴うとき又は落下が追加の外力によって開始されるときなど非直線落下を、高信頼性に検出することが可能である。非直線落下を検出するために、プロセッサは加速度測定値の組み合わせを範囲値と比較し、さらに加速度測定値の組み合わせの平坦性を判定する。加速度測定値の組み合わせが範囲値内にあり、かつ、平坦である場合、非直線落下が生じている。
【０００８】
落下が検出されるとき、プロセッサは電子デバイスへ落下検出信号を供給する。次いで、電子デバイスは適切な動作を行い、切迫している衝撃の否定的な結果の可能性を低下させることが可能である。例えば、電子デバイスは動作を中断すること、壊れやすいデータを保存すること、又はその両方を行うことが可能であるため、電子デバイスが書込モードにあるときの落下中のデータ損失が防止される。したがって、このシステム及び方法は、電子デバイスに高信頼性の落下検出を提供することが可能であるため、デバイスの頑健性を改良するために用いられ得る。
【０００９】
さらなる変形では、このシステム及び方法は落下の高さを判定するために用いられ得る。詳細には、落下の開始から衝撃までの時間を計算することによって、このシステム及び方法では、落下した高さを計算することが可能である。この情報は、デバイスの頑健性が仕様範囲内にあったか否かを判定するためなど、後の使用のためにデバイスに記憶されることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明では、電子デバイスにおける落下検出用のシステム及び方法を提供する。このシステム及び方法によって、電子デバイスにおいて他の運動の存在下であっても高信頼性に落下を検出する性能が提供される。
【００１１】
ここで図１を参照する。図１には、落下検出システム１００を概略的に示す。落下検出システム１００は、複数の加速度計１０２と、プロセッサ１０４とを備える。複数の加速度計１０２はプロセッサ１０４へ加速度測定値を供給する。それらの加速度測定値によって、電子デバイスの全方向への現在の加速度が記述される。
【００１２】
落下検出を行うため、加速度計１０２は、電子デバイスの加速度を感知することの可能な電子デバイス上に構成されている。プロセッサ１０４は加速度測定値を受信し、加速度測定値を範囲値と比較して、デバイスが現在落下中であるか否かを判定する。さらに、システム１００は、デバイスの落下にデバイスの回転が伴うとき又はデバイスの落下が追加の外力によって開始されるときなど、非直線落下を高信頼性に検出することが可能である。非直線落下を検出するために、プロセッサ１０４は加速度測定値の組み合わせを範囲値と比較し、さらに加速度測定値の組み合わせの平坦性を判定する。加速度測定値の組み合わせが範囲値内にあり、かつ、平坦である場合、非直線落下が生じている。
【００１３】
落下が検出されるとき、プロセッサ１０４は電子デバイスへ落下検出信号を供給する。次いで、電子デバイスは適切な動作を行い、切迫している衝撃の否定的な結果の可能性を低下させることが可能である。例えば、電子デバイスは動作を中断すること、壊れやすいデータを保存すること、又はその両方を行うことが可能である。したがって、落下検出システム１００は、電子デバイスに高信頼性の落下検出を提供することが可能であるため、デバイスの頑健性を改良するために用いられ得る。
【００１４】
さらなる変形では、落下検出システム１００は落下の高さを判定するために用いられ得る。詳細には、落下の開始から衝撃までの時間を計算することによって、システム１００では、落下した高さを計算することが可能である。この情報は、デバイスの頑健性が仕様範囲内にあったか否かを判定するためなど、後の使用のためにデバイスに記憶されることが可能である。また、この落下情報は、製品に伴う潜在的な問題（例えば、反復落下故障）の識別や、消費者のユーザビリティ及び製品の取扱いに関する情報の収集を行う保証目的で用いられることが可能である。
【００１５】
本発明は、種々の異なるタイプの電子デバイスにおける落下を検出するために用いられ得る。例えば、本発明はＰＤＡ及びラップトップなど、携帯コンピュータデバイスにおける落下を検出するために用いられ得る。また、本発明はＣＤ／ＤＶＤプレイヤー及びＭＰ３プレイヤーなど、メディアプレイヤーにおける落下を検出するために用いられ得る。また、本発明は無線電話、ポケットベル又は他の無線通信デバイスなど、通信デバイスにおける落下を検出するために用いられ得る。また、本発明はスチルカメラ及びビデオカメラなど、撮像デバイスにおいて用いられ得る。これらの及び他の電子デバイス全てにおいて、本発明は、落下を検出し、デバイスに警告信号を供給するように適合され得る。
【００１６】
本発明のシステム及び方法では、様々な異なるタイプの加速度計が用いられ得る。用いられ得る１つの特定のタイプの加速度計は、マイクロマシン化された加速度計である。例えば、マイクロマシン化された加速度計は、静電容量の変化を用いて正確に加速度を測定するために用いられ得る。静電容量式のマイクロマシン化された加速度計は、低騒音及び低電力消費と共に高感度を提供するため、多くの用途において理想的である。これらの加速度計では、通常、半導体材料から形成される、表面のマイクロマシン化された静電容量式の感知セルが用いられる。各セルは、２つの外側の板とそれらの間の中央の板とを備える２つのバックツーバック（ｂａｃｋ−ｔｏ−ｂａｃｋ）キャパシタを含む。中央の板は、板に垂直な加速度に応じてわずかに動く。中央の板の運動によって、板間の距離に変化が生じる。静電容量は板間の距離に比例するので、この板間の距離の変化によって２つのキャパシタの静電容量が変化する。この２つのキャパシタの静電容量の変化が測定され、板に垂直な方向への加速度を判定するために用いられる。ここで、この板に垂直な方向は、一般に、加速度計の軸と呼ばれる。
【００１７】
通常、マイクロマシン化された加速度計は、静電容量を測定し、セルの２つのキャパシタ間の差異から加速度データを抽出し、加速度に比例する信号を供給するＡＳＩＣと共にパッケージ化されている。幾つかの実施形態では、１つのパッケージに１より多くの加速度計が一体に組み合わされる。例えば、幾つかの実施形態は、異なる直交軸における加速度を測定するように各々構成されている、３つの加速度計を含む。この３つの加速度計は、３つの方向全ての加速度信号を測定し提供するように設計されており、そのために用いられるＡＳＩＣと共にパッケージ化されている。他の実施形態は、１つのデバイス当たり１つの加速度計と共にパッケージ化されるか、又は１つのデバイス当たり２つの加速度計と共にパッケージ化される。これらの実施形態の全ては、落下検出のシステム及び方法における使用に適合され得る。
【００１８】
このシステム及び方法における使用に適合され得る適切な加速度計の１つは、フリースケールセミコンダクター社より入手可能な３軸加速度計ＭＭＡ７２６０Ｑである。この加速度計は、単一のパッケージにより３つの方向全てへの加速度を測定するという利点を備える。他の適切な加速度計には、２軸加速度計ＭＭＡ６２６０Ｑ及び単軸加速度計ＭＭＡ１２６０Ｄが含まれる。他の用いられ得るタイプの加速度計は、ＭＭＡ６１６１Ｑ，ＭＭＡ６２６２Ｑ，ＭＭＡ６２６３Ｑ，ＭＭＡ２２６０Ｄと、ＭＭＡ１２６０Ｄとの組み合わせ、又はデバイスをその側面に取り付けて３軸感知を行うことによる加速度計が含まれる。当然のことながら、これらは落下検出のシステム及び方法において用いられ得る加速度計のタイプの幾つかの例に過ぎない。
【００１９】
ここで図２を参照する。図２には、落下検出の方法２００を示す。方法２００では、電子デバイスにおける自由落下を検出する性能が提供される。方法２００は、直線落下状態及び非直線落下状態の両方を検証する。一般に、直線落下状態とは、有意な運動や加えられる力が他になく、電子デバイスが自由に落下する状態である。反対に、非直線落下状態とは、デバイスの有意な回転と共に落下が生じる状態、或いは、デバイスが投げられる場合など、落下に追加の外力が伴う状態である。非直線落下状態を検出することは、落下中に他の動作がデバイスに作用するため、一般に、より複雑である。したがって、方法２００は、非直線落下状態を検査する前に、最初に直線落下状態を検査する。
【００２０】
最初の工程２０２では、加速度計の測定信号を受信する。通常、加速度計測定信号は、３つの直交軸における加速度を測定するように構成されている３つ以上の加速度計によって供給される。したがって、Ｘ軸における加速度を測定する１つ以上の加速度計、Ｙ軸における加速度を測定する１つ以上の加速度計、及びＺ軸における加速度を測定する１つ以上の加速度計が存在する。ここで、Ｘ，Ｙ，Ｚは直交軸である。当然のことながら、幾つかの実施形態においては、異なる構成の加速度計が用いられ得る。
【００２１】
受信した加速度計測定信号を用いて、次の工程２０４では直線落下状態が生じているか否かを判定する。以下でより詳細に説明するように、直線落下が生じているか否かを判定する１つの方法は、測定信号を範囲値と比較することである。指定数の測定値において各軸の測定信号が各々指定範囲値内にある場合、直線落下が生じていると判定される。
【００２２】
工程２０４にて直線落下が生じていると判定されるとき、次の工程２１０では、落下の時間の計測を開始する。落下時間は落下の高さを判定するために用いられる。次の工程２１２では、電子デバイスに落下検出警報を送信する。次いで、電子デバイスは適切な動作を行い、切迫している衝撃の否定的な結果の可能性を低下させることが可能である。例えば、電子デバイスは動作を中断すること、壊れやすいデータを保存すること、又はその両方を行うことが可能である。
【００２３】
工程２０４にて直線落下が生じていないとき、次の工程２０６では、非直線落下状態が生じているか否かを判定する。以下でより詳細に説明するように、非直線落下が生じているか否かを判定する１つの方法は、加速度測定値の組み合わせを範囲値と比較し、加速度測定値の組み合わせの平坦性を判定することである。加速度測定値の組み合わせが範囲値内にあり、かつ、平坦である場合、非直線落下状態が生じている。以下で説明するように、用いられ得る代表的な測定値の組み合わせの１つは、測定値の２乗の和である。
【００２４】
非直線落下が生じているとき、次の工程２０８では、落下が回転落下又は投射落下であるか否かを判定する。この工程は、落下が追加の外力によって開始されたか否かを判定することによって実行され得る。例えば、このシステム及び方法は、落下が投射によるものであったか否かを判定するように適合され得る。落下が外力によって開始されたか否かを判定するために、事前にサンプリングされ、落下の前に読取られたデータ点は、デバイスが１つの方向への大きな加速度を経験したか否かを判定するために解析される。落下前の所定時間内にそうした加速度が存在したとき、落下は外力によって、例えば、投げられることによって開始されたと仮定され得る。
【００２５】
非直線落下のタイプが判定されると、次の工程２１０では、落下の時間の計測を開始し、その次の工程２１２では、電子デバイスに落下検出警報を送信する。再び電子デバイスは適切な動作を行い、切迫している衝撃の否定的な結果の可能性を低下させることが可能である。
【００２６】
電子デバイスへの落下検出警報の送信後、直線落下状態又は非直線落下状態に応答して、次の工程２１４では、落下の高さを計算し、保存する。工程２１０において判定したように、落下の高さは、落下の開始から衝撃までの時間を判定することによって計算され得る。加速度測定値がもはや範囲値内にないとき、衝撃の時間が感知される。したがって、加速度測定値が範囲値内にある時間が落下時間に相当する。この落下についての情報は、デバイスの頑健性が仕様範囲内にあったか否かを判定するためなど、後の使用のためにデバイスに記憶されることが可能である。例えば、記憶した落下情報は、ユーザの返却した電子デバイスにおいてユーザの所有中に何らかの落下が生じたか否かを判定するために用いられ得る。
【００２７】
次いで、より多くの加速度計出力信号が受信される場合、方法は工程２０２に戻る。方法は、加速度計測定信号の受信と、直線落下状態及び非直線落下状態の評価とを継続する。したがって、方法は常時データを受信し、そのデータを評価して落下が生じているか否かを判定する。なお、方法２００の工程は単なる例であり、落下検出を行うために他の工程の組み合わせや工程の順序が用いられ得る。
【００２８】
ここで図３を参照する。図３には、直線落下状態を判定するための方法３００を示す。方法３００は、方法２００の工程２０４を実装するために用いられ得る。方法３００は、直線落下中の物体は全方向にゼロｇ加速度に相当する値となる加速度測定値を有するという観察に基づく。したがって、方法３００は、各加速度計からの測定値を、ゼロｇ前後の１組の加速度の値を規定する選択した範囲値と比較する。用いられる範囲値は様々な要因に応じて異なる。通常、範囲値が大きくなると、落下の生じるときに落下が検出される可能性は高くなる。しかしながら、範囲値が大きくなると、非落下状態を誤って落下であると判定する尤度も増大する。デバイスが保護モードに入ることの性能コストが、そのことによる利益と比べて比較的高い場合、それらの誤った落下予測は問題となり得る。したがって、通常、範囲値の選択は、実際の落下を検出することの利益に対する誤った落下予測の相対コストに応じて異なる。なお、この方法は加速度をゼロｇ前後の範囲値と比較するので、低有効測定範囲の比較的安価な加速度計を用いて加速度測定値を供給することが可能であり、また、高コストの較正も回避され得る。
【００２９】
最初の工程３０２では、Ｘ，Ｙ，Ｚ直交軸における測定値に相当する、加速度計測定信号ｘ，ｙ，ｚを受信する。通常、測定信号の形式は、用いられる加速度計や、加速度計の出力が処理される手法に応じて異なる。通常の加速度計は、加速度に比例する電圧を出力として供給する。次いで、適切なアナログ−デジタル変換器を用いて、この出力電圧がデジタル表現へ変換され得る。この変換は、プロセッサによって、加速度計に関連するＡＳＩＣによって、又は独立した変換器によって実行され得る。出力を表現するために用いられるビットの数は、通常、所望の分解能及びコンポーネントのコストなど、様々な要因に応じて異なる。一例として、２５６の可能な加速度の値の範囲を供給する、８ビットのソリューションが用いられ得る。ここで、値１２８がゼロｇに相当する。これに加えて、アナログ−デジタル変換の実行される速度は、様々なコンポーネントの速度に応じて異なる。例えば、通常の適切な変換器は、２００Ｈｚの速度にてアナログ信号からデジタル値を供給する。
【００３０】
次の工程３０４では、測定信号ｘが範囲値内にあるか否かを判定する。上述のように、範囲値はゼロｇ前後の加速度の値のマージンを規定する。代表的な１つの範囲値では、ゼロｇの±４パーセント以内を覆う範囲を選択する。８ビットのソリューションでは、これは１２８±５ビット以内の加速度の値に相当する。当然のことながら、これは用いられ得る範囲値の一例に過ぎない。
【００３１】
同様に、次の工程３０６では、測定信号ｙが範囲値内にあるか否かを判定し、その次の工程３０８では、測定信号ｚが範囲値内にあるか否かを判定する。
通常、工程３０４，３０６，３０８は、選択した時間において測定信号ｘ，ｙ，ｚが範囲値内にあると判定されるときにのみ、直線落下状態が検出されるように実装される。所定時間において各信号ｘ，ｙ，ｚが範囲値内にあることを要求することによって、ほぼゼロｇの測定信号を生じる無作為な運動が誤って落下状態を表すものとして解釈される確率を低下させる。一例として、工程３０４，３０６，３０８は、１／２０秒以上、信号が範囲値内にあるとき、信号が範囲値内にあると判定されるように実装され得る。したがって、デジタル測定信号が２００Ｈｚで供給されるシステムでは、１０個の連続した測定値が同時に各軸の範囲値内にあるとき、落下状態が判定される。そうした実装によって、誤った落下検出の尤度を低下させるとともに、比較的高速な落下検出が行われる。
【００３２】
方法３００の工程３０２〜３０８はリアルタイムに実行され、プロセッサは測定信号を常時受信し、所定時間において過去の組の測定信号が範囲値内にあったか否かを判定する。これは、適切なＦＩＦＯバッファへ測定値を常時ロードし、バッファの内容を評価して各組の測定信号において基準が満たされるか否かを判定すること、また、次の組の測定値をロードし、最も古い組の測定値を除去することによって実行され得る。
【００３３】
ここで図４を参照する。図４には、落下の生じる時間を通じて得られる代表的な加速度計測定信号ｘ，ｙ，ｚを示す、グラフ４００を示す。グラフ４００には、時間Ｔ１に落下状態の発生を示す。グラフ４００に示すように、時間Ｔ１にて、測定信号ｘ，ｙ，ｚは全て、ゼロｇの範囲値内となる。このように、所定時間において信号ｘ，ｙ，ｚが同時に範囲値内にあるとき、直線落下状態が検出される。時間Ｔ２にて、信号が範囲値から出るため、衝撃の発生を示す。Ｔ１とＴ２との間の時間の量が、ほぼ落下時間である。この落下時間は、落下距離を計算するために用いられ得る。詳細には、落下距離は、デバイスの自由落下中の時間セグメントの総数に、サンプル時刻としても知られている時間セグメント当たりの秒数を乗じたものとほぼ等しい。例えば、２００Ｈｚでは、この乗算因子は、時間セグメント当たり、６０／２００＝０．３秒となる。
【００３４】
ここで図５を参照する。図５には、非直線落下状態を判定するための方法５００を示す。方法５００は、方法２００の工程２０６を実装するために用いられ得る。方法５００は、非直線落下中の物体は、ゼロｇ加速度に相当する値となり、かつ、平坦である、加速度測定値の組み合わせを有するという観察に基づく。したがって、方法５００は、各加速度計からの測定値の組み合わせを、ゼロｇ前後の加速度の値の組み合わせを規定する選択した範囲値と比較する。次いで、方法５００は、本明細書において一般にＳｆａｃｔｏｒ値と呼ぶ加速度の値の組み合わせの平坦性を判定し、それらが平坦であるか否かを判定する。この場合にも、用いられるパラメータは、可能な誤った検出の性能コストを含む様々な要因に応じて異なる。
【００３５】
工程５０２では、Ｘ，Ｙ，Ｚ直交軸における測定値に相当する、加速度計測定信号ｘ，ｙ，ｚを受信する。この場合にも、通常、測定信号の形式は、用いられる加速度計や、加速度計の出力が処理される手法に応じて異なる。例えば、２００Ｈｚの速度でデジタル測定値を供給する、８ビットのソリューションが再び用いられ得る。
【００３６】
次の工程５０４では、測定信号からＳｆａｃｔｏｒ値を計算する。一般に、Ｓｆａｃｔｏｒは、デバイスが静止しているか否か、又はそのデバイスに対し外部の影響が作用する程度など、非直線落下の良い指標である測定値の組み合わせを提供するために規定され、計算される。様々なタイプの組み合わせが用いられ得る。１つの代表的なＳｆａｃｔｏｒの組み合わせは次のように規定される。
ＳＦａｃｔｏｒ＝ｘ２＋ｙ２＋ｚ２    （１）
ここで、ｘ，ｙ，ｚは加速度測定信号である。式１では、Ｓｆａｃｔｏｒの組み合わせは測定信号の２乗の和として規定される。ここで、測定信号はｇ単位である（例えば、ｘ＝（ｘ１−ｘオフセット）÷感度）。当然のことながら、Ｓｆａｃｔｏｒを規定し、計算するために、他の式及び計算が用いられ得る。このように、工程５０４では、非直線落下状態が存在するか否か、又はそれに対し外部の影響が作用する程度を判定するために用いられ得る、Ｓｆａｃｔｏｒ値と呼ぶ測定値の組み合わせを計算する。
【００３７】
次の工程５０６では、測定信号の組み合わせＳｆａｃｔｏｒが指定の範囲値内にあるか否かを判定する。この場合にも、範囲値はゼロｇ前後のＳｆａｃｔｏｒの値のマージンを規定する。代表的な１つの範囲値では、ゼロｇの±３〜１２パーセント以内を覆う範囲を選択する。代表的な８ビットのソリューションでは、これは１２８±２〜７ビット以内のＳｆａｃｔｏｒの値に相当する。当然のことながら、これは用いられ得る範囲値の一例に過ぎない。
【００３８】
次の工程５０８では、測定信号Ｓｆａｃｔｏｒの組み合わせが平坦であるか否かを判定する。Ｓｆａｃｔｏｒ値の平坦性は、連続するＳｆａｃｔｏｒ値の間の変化量を判定し、変化量を増分しきい値と比較することによって計算され得る。この場合にも、用いられる増分しきい値は様々な要因に応じて異なる。８ビットのソリューションでは、増分しきい値は±２〜７ビットであり得る。したがって、連続するＳｆａｃｔｏｒ値が±２〜７ビット以内である場合、その時間におけるＳｆａｃｔｏｒは平坦である。
【００３９】
通常、工程５０６，５０８は、選択した時間においてＳｆａｃｔｏｒ値が範囲値内にあり平坦であると判定されるときにのみ、非直線落下状態が検出されるように実装される。所定時間においてＳｆａｃｔｏｒ値が範囲値内にあり平坦であることを要求することによって、無作為な運動が誤って非直線落下状態を表すものとして解釈される確率を低下させる。一例として、工程５０６，５０８は、５０〜１５０ミリ秒以上、Ｓｆａｃｔｏｒ値が範囲値内にあり平坦であるとき、Ｓｆａｃｔｏｒ値が非直線落下を表すものとして判定されるように実装され得る。したがって、デジタル測定信号が２００Ｈｚで供給されるシステムでは、１０個の連続した測定値によって範囲値内にあり平坦であるＳｆａｃｔｏｒ値が生じるとき、非直線落下状態が判定される。そうした実装によって、誤った落下検出の尤度を低下させるとともに、比較的高速な落下検出が行われる。
【００４０】
方法５００の工程５０２〜５０８はリアルタイムに実行され、プロセッサは測定信号を常時受信し、過去の組の測定信号が範囲値内にあり、かつ、平坦なＳｆａｃｔｏｒ値を有するか否かを判定する。これは、適切なＦＩＦＯバッファへ測定値を常時ロードし、バッファの内容を評価し、得られるＳｆａｃｔｏｒの値において基準が満たされるか否かを判定すること、また、次いで次の組の測定値をロードし、最も古い組の測定値を除去することによって実行され得る。
【００４１】
ここで図６を参照する。図６には、第１の非直線落下を含む時間を通じて得られる代表的な加速度計測定信号ｘ，ｙ，ｚと、得られるＳｆａｃｔｏｒとを示す、グラフ６００を示す。詳細には、グラフ６００には、時間Ｔ１に回転落下状態の発生を示す。グラフ６００に示すように、時間Ｔ１にて、Ｓｆａｃｔｏｒ値はゼロｇの範囲値内となる。さらに、この時間におけるＳｆａｃｔｏｒの変化率が比較的低いことによって示されるように、Ｔ１にてＳｆａｃｔｏｒ値は平坦となる。このように、時間Ｔ１にて開始する信号ｘ，ｙ，ｚに応答して、非直線落下状態が検出される。時間Ｔ２にて、Ｓｆａｃｔｏｒが範囲値から出るため、衝撃の発生を示す。Ｔ１とＴ２との間の時間の量が、ほぼ落下時間である。この場合にも、落下時間は落下距離を計算するために用いられ得る。
【００４２】
上述のように、非直線落下の検出に加え、このシステム及び方法は、非直線落下が外力によって開始されたか又は外力に伴われていたか否かを判定するために用いられ得る。落下が外力によって開始されたか否かを判定するために、事前にサンプリングされ、落下前に読取られたデータ点は、デバイスが１つの方向への大きな加速度を経験したか否かを判定するために解析される。
【００４３】
ここで図７を参照する。図７には、第２の非直線落下を含む時間を通じて得られる代表的な受信加速度計測定信号ｘ，ｙ，ｚと、得られるＳｆａｃｔｏｒとを示す、グラフ７００を示す。詳細には、グラフ７００には、時間Ｔ１に投射落下状態の発生を示す。グラフ７００に示すように、時間Ｔ１にて、Ｓｆａｃｔｏｒ値はゼロｇの範囲値内となる。さらに、Ｓｆａｃｔｏｒの変化率が比較的低いことによって示されるように、Ｔ１にてＳｆａｃｔｏｒ値は平坦となる。このように、時間Ｔ１にて開始する信号ｘ，ｙ，ｚに応答して、非直線落下状態が検出される。時間Ｔ２にて、Ｓｆａｃｔｏｒが範囲値から出るため、衝撃の発生を示す。Ｔ１とＴ２との間の時間の量が、ほぼ落下時間である。この場合にも、落下時間は落下距離を計算するために用いられ得る。
【００４４】
さらに、グラフ７００には、落下が追加の外力によって開始されたことを示す。詳細には、時間Ｔｉにて開始すると、加速度測定値はゼロｇから大きく離れ始める。これによって、時間Ｔ１まで続くＳｆａｃｔｏｒの大きな増大が生じる。したがって、ＴｉからＴ１までの時間は、デバイスが外力を受けていた（例えば、投げられていた）時間に相当する。時間Ｔ１では、デバイスが放たれ、落下が生じる。したがって、落下前（例えば、Ｔ１の前）のデータを検査することによって、落下前にデバイスが有意な外力を受けていたことが判定され得る。詳細には、落下前の所定時間にＳｆａｃｔｏｒが比較的大きなしきい値の量を超えていたか否かを判定することによって、落下が外力を伴っていたか否かが判定され得る。同様に、これに代えて落下前にＳｆａｃｔｏｒが１に近かった場合、落下前に物体は静止していたか、又はわずかにしか運動していない。
【００４５】
この落下検出システムは、様々な異なるタイプ及び構成のデバイスを用いて実装され得る。上述のように、システムは、落下検出器の計算・制御機能を実行するプロセッサによって実装される。プロセッサは、マイクロプロセッサなど単一の集積回路を含む任意の適切なタイプの処理デバイス、又は協調して動作し処理ユニットの機能を実行するデバイスの組み合わせを含み得る。また、プロセッサは電子デバイスのコアシステムの一部であってもよく、コアシステムから独立したデバイスであってもよい。さらにまた、幾つかの場合には、プロセッサ機能を加速度計に組み込むことが所望される。例えば、加速度計に組み込まれている適切な状態機械又は他の制御回路は、複数の加速度計と、単一のデバイスソリューションによるプロセッサとを実装することが可能である。そうしたシステムにおいて、回路は加速度計の板がゼロ点に近いか否かを直接判定し、デバイスに警告を供給するために用いられ得る。
【００４６】
プロセッサは、故障検出用に構成された特殊ハードウェアを含むことが可能である。これに代えて、プロセッサは、適切なメモリに記憶された、故障検出を行うように構成されたプログラムを実行する、プログラマブルプロセッサを含むことが可能である。したがって、本発明の機構が様々な形態のプログラム製品として配布され得ること、本発明が配布を行うために用いられる特定の信号搬送媒体のタイプによらず同様に適用されることが、当業者には認識される。信号搬送媒体の例には、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、メモリーカード及び光ディスクなどの記録可能媒体、並びに無線通信リンクを含むデジタル通信リンク及びアナログ通信リンクなどの伝送媒体が含まれる。
【００４７】
このように、本発明では電子デバイスにおける落下検出用のシステム及び方法を提供する。このシステム及び方法によって、電子デバイスにおいて他の運動の存在下であっても高信頼性に落下を検出する性能が提供される。この落下検出システムは、複数の加速度計と、プロセッサとを含む。複数の加速度計はプロセッサへ加速度測定値を供給する。それらの加速度測定値によって、電子デバイスの全方向への現在の加速度が記述される。プロセッサは加速度測定値を受信し、加速度測定値を範囲値と比較して、デバイスが現在落下中であるか否かを判定する。さらに、このシステム及び方法は、落下にデバイスの回転が伴うとき又は落下が追加の外力によって開始されるときなど、非直線の落下を高信頼性に検出することが可能である。非直線の落下を検出するために、プロセッサは加速度測定値の組み合わせを範囲値と比較し、さらに加速度測定値の組み合わせの平坦性を判定する。加速度測定値の組み合わせが範囲値内にあり、かつ、平坦である場合、非直線の落下が生じている。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施形態による落下検出システムの概略図。
【図２】本発明の一実施形態による落下検出方法のフローチャート。
【図３】本発明の一実施形態による直線落下検出方法のフローチャート。
【図４】本発明の一実施形態による直線落下状態中の代表的な加速度測定値のグラフ。
【図５】本発明の一実施形態による非直線落下検出方法のフローチャート。
【図６】本発明の一実施形態による非直線落下状態中の代表的な加速度測定値のグラフ。
【図７】本発明の一実施形態による外力を伴う非直線落下状態中の代表的な加速度測定値のグラフ。
【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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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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