(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示部と、第１の方向の加速度を検出する第１の加速度センサ、前記第１の方向に直交する第２の方向の加速度を検出する第２の加速度センサ、および、前記第１の方向と前記第２の方向とに直交する第３の方向の加速度を検出する第３の加速度センサと、前記第１の方向と前記第２の方向とにより特定される平面上の加速度を算出し、前記平面上の加速度に前記第３の方向の加速度を加えることで加速度の合成値を算出する算出部と、前記合成値に基づいて使用者の歩数を算出する歩数検出部と、を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記第１の方向と前記第２の方向とにより特定される平面に沿った面を備え、前記面により前記使用者に装着されることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
第１の方向の加速度を検出し、当該加速度に対応する第１の信号を出力する第１の加速度センサと、
前記第１の方向と直交する第２の方向の加速度を検出し、当該加速度に対応する第２の信号を出力する第２の加速度センサと、
前記第１の方向と前記第２の方向とで一意に特定される平面と直交する第３の方向の加速度を検出し、当該加速度に対応する第３の信号を出力する第３の加速度センサと、
を備え、
前記算出部は、
前記第１の信号と前記第２の信号とに基づいて、前記第１の方向と前記第２の方向とで一意に特定される平面上の加速度の大きさを示す値を算出する平面加速度算出部と、
前記平面上の加速度の大きさを示す値と、前記第３の信号とに基づいて、前記合成値を算出する合成値演算部と、
を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の電子機器。
【請求項４】
表示面に情報を表示する表示部を備え、
前記第１の方向と前記第２の方向とで一意に特定される平面と、前記表示部の表示面とは平行である
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項５】
前記合成値の移動平均値を算出する閾値算出部
を備え、
前記歩数検出部は、前記合成値と前記移動平均値とに基づいて前記歩数を検出する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項６】
前記電子機器は、歩数計であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項７】
前記第１の加速度センサ、前記第２の加速度センサ、および、前記第３の加速度センサは、ＭＥＭＳ３軸加速度センサ又は、相互に直交する３軸方向に配設された３つの１軸加速度センサによって構成されて成ることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電子機器。
【請求項８】
加速度センサに、第１の方向、前記第１の方向に直交する第２の方向、および、前記第１の方向と前記第２の方向とに直交する第３の方向の加速度を検出させ、
電子機器のコンピュータに、
前記第１の方向と前記第２の方向とにより特定される平面上の加速度を算出し、前記平面上の加速度に前記第３の方向の加速度を加えることで加速度の合成値を算出し、前記合成値に基づいて使用者の歩数を算出する手順を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行時や走行時の歩数を計測する電子機器、歩数計、およびプログラム
に関する。
本願は、２０１０年０３月２５日に日本に出願された特願２０１０−０７１０７８号、２０１０年０３月２５日に日本に出願された特願２０１０−０７１０７９号、および２０１０年０９月２１日に日本に出願された特願２０１０−２１１２５０号、に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、使用者の腕や腰等に装着して使用し、あるいは携帯バッグに収納し所持した状態で使用し、使用者の歩行をセンサによって検出して歩数を測定するようにした歩数計が利用されている。
【０００３】
また、体動を検出する方向が異なるように複数の体動センサを配置し、各体動センサの出力値に基づいて、いずれかの体動センサを選定し、選定した体動センサの出力値を歩数検出のために用いる歩数計が知られている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、歩数計測に使用するセンサを選定する際には複数のセンサを使用するが、歩数計測時には選定したセンサのみを使用するため、歩数検出時のセンサの数が少なくなり、歩数計測の精度が低下してしまう可能性があるという問題がある。
【０００４】
これを解決する歩数計として、３つの加速度センサを互いに垂直になるように配置し、各加速度センサの検出信号をそれぞれ２乗し、それらの和を２乗和として算出した結果（歩数信号）を歩数検出のために用いる歩数計が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３５４３７７８号公報
【特許文献２】特開２００５−０３８０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２記載の技術では、歩数信号とノイズ信号との比（Ｓ／Ｎ）が小さいために歩数を測定できない場合がある。また、特許文献２記載の技術では、演算量が多いために、又は歩数信号のビット数が多いために、歩数を測定できない場合がある。
このように、特許文献２記載の技術では、歩数を検出できない場合があるという問題があった。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、歩数を検出できる電子機器、歩数計、およびプログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、互いに独立な３つの方向のうち少なくとも１つの方向の加速度の大きさを算出し、算出した加速度の大きさと、前記少なくとも１つの方向とは独立な方向の加速度と、に基づいて、前記３つの方向の加速度の大きさを示す合成値を算出する算出部を備えたことを特徴とする電子機器である。
【０００９】
また、本発明の一態様は、上記の電子機器において、第１の方向の加速度を検出し、当該加速度に対応する第１の信号を出力する第１の加速度センサと、前記第１の方向と直交する第２の方向の加速度を検出し、当該加速度に対応する第２の信号を出力する第２の加速度センサと、前記第１の方向と前記第２の方向とで一意に特定される平面と直交する第３の方向の加速度を検出し、当該加速度に対応する第３の信号を出力する第３の加速度センサと、を備え、前記算出部は、前記第１の信号と前記第２の信号とに基づいて、前記第１の方向と前記第２の方向とで一意に特定される平面上の加速度の大きさを示す値を算出する平面加速度算出部と、前記平面上の加速度の大きさを示す値と、前記第３の信号とに基づいて、前記合成値を算出する合成値演算部と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の一態様は、上記の電子機器において、表示面に情報を表示する表示部を備え、前記第１の方向と前記第２の方向とで一意に特定される平面と、前記表示部の表示面とは平行であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の一態様は、上記の電子機器において、前記算出部は、前記３つの方向の加速度の大きさを前記合成値とする場合と比較して、信号と雑音の比率が高くなるように、前記合成値を算出することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の一態様は、上記の電子機器において、直交する３軸方向の加速度を検出し、各軸方向の加速度に対応する加速度信号Ｘ、Ｙ、Ｚを出力する加速度センサを備え、前記算出部は、前記加速度信号Ｘ、Ｙ、Ｚを用いて、下記式によって前記合成値Ｓを算出することを特徴とする。
Ｓ＝（｜ＸＹ｜＋｜ＹＺ｜＋｜ＺＸ｜）／（｜Ｘ｜＋｜Ｙ｜＋｜Ｚ｜）
【００１３】
また、本発明の一態様は、上記の電子機器において、前記算出部は、前記加速度信号Ｘ、Ｙ、Ｚの絶対値及び前記各加速度信号Ｘ、Ｙ、Ｚ同士の積ＸＹ、ＹＺ、ＺＸの絶対値を算出して絶対値データとして絶対値データ記憶部に格納する絶対値データ算出部と、前記絶対値データ記憶部に格納した絶対値データの積和（｜ＸＹ｜＋｜ＹＺ｜＋｜ＺＸ｜）及び和（｜Ｘ｜＋｜Ｙ｜＋｜Ｚ｜）を算出して加算データ記憶部に記憶する加算データ算出部と、前記加算データ記憶部に記憶した積和（｜ＸＹ｜＋｜ＹＺ｜＋｜ＺＸ｜）を和（｜Ｘ｜＋｜Ｙ｜＋｜Ｚ｜）で除算することによって前記合成値Ｓを算出する除算データ算出部とを備えて成ることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の一態様は、上記の電子機器において、直交する３軸方向の加速度を検出し、各軸方向の加速度に対応する加速度信号Ｘ、Ｙ、Ｚを出力する加速度センサを備え、前記算出部は、前記加速度信号Ｘ、Ｙ、Ｚを用いて、下記式によって前記合成値Ｓを算出することを特徴とする。
Ｓ＝（｜Ｘ｜n＋｜Ｙ｜n＋｜Ｚ｜n）  但し、ｎは３以上の整数である。
【００１５】
また、本発明の一態様は、上記の電子機器において、前記算出部は、前記加速度信号Ｘ、Ｙ、Ｚの絶対値を算出し絶対値データとして絶対値データ記憶部に格納する絶対値データ算出部と、前記絶対値データ記憶部に格納した各絶対値データのｎ乗を算出しｎ乗値データとしてｎ乗値データ記憶部に格納するｎ乗値データ算出部と、前記ｎ乗値データ記憶部に格納した各ｎ乗値データを加算して前記合成値Ｓを算出する加算データ算出部とを備えて成ることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の一態様は、上記の電子機器において、３以上の複数種類の整数ｎが用意されて成り、前記算出部は、前記合成値Ｓのレベル又は周期に応じて前記整数ｎを変更して前記合成値Ｓを算出することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の一態様は、上記の電子機器において、直交する３軸方向の加速度を検出し、各軸方向の加速度に対応する加速度信号Ｘ、Ｙ、Ｚを出力する加速度センサを備え、前記算出部は、前記加速度信号Ｘ、Ｙ、Ｚを用いて、下記式によって前記合成値Ｓを算出することを特徴とする。
Ｓ＝（｜Ｘ｜n＋｜Ｙ｜n＋｜Ｚ｜n）1/m  但し、ｎ、ｍは相互に同一又は異なる３以上の整数である。
【００１８】
また、本発明の一態様は、上記の電子機器において、前記算出部は、前記加速度信号Ｘ、Ｙ、Ｚの絶対値を算出し絶対値データとして絶対値データ記憶部に格納する絶対値データ算出部と、前記絶対値データ記憶部に格納した各絶対値データのｎ乗を算出しｎ乗値データとしてｎ乗値データ記憶部に格納するｎ乗値データ算出部と、前記ｎ乗値データ記憶部に格納した各ｎ乗値データを加算し加算データとして加算データ記憶部に格納する加算データ算出部と、前記加算データ記憶部に格納した加算データのｍ乗根を算出することによって前記合成値Ｓを算出するｍ乗根データ算出部とを備えて成ることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の一態様は、上記の電子機器において、３以上の複数種類の整数ｍ、ｎが用意されて成り、前記算出部は、前記合成値Ｓのレベル又は周期に応じて整数ｍ、ｎを変更して前記合成値Ｓを算出することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の一態様は、上記の電子機器において、前記合成値に基づいて歩数を検出する歩数検出部を備えたことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の一態様は、上記の電子機器において、前記合成値の移動平均値を算出する閾値算出部を備え、前記歩数検出部は、前記合成値と前記移動平均値とに基づいて前記歩数を検出することを特徴とする
【００２２】
また、本発明の一態様は、上記の電子機器において、前記電子機器は、歩数計であることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の一態様は、上記の電子機器において、前記加速度センサは、ＭＥＭＳ３軸加速度センサ又は、相互に直交する３軸方向に配設された３つの１軸加速度センサによって構成されて成ることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の一態様は、電子機器のコンピュータに、互いに独立な３つの方向のうち少なくとも１つの方向の加速度の大きさを算出し、算出した加速度の大きさと、前記少なくとも１つの方向とは独立な方向の加速度と、に基づいて、前記３つの方向の加速度の大きさを示す合成値を算出する手順を実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、歩数を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る歩数計の外観を示した外観図である。
【図２】本実施形態に係る歩数計の構成を示したブロック図である。
【図３】本実施形態において、使用者が通常歩行動作を行っている場合に、歩数計が検出する加速度の向きを示した概略図である。
【図４】本実施形態において、使用者が通常歩行動作を行っている場合に、歩数計が検出するＸ、Ｙ、Ｚ方向の加速度の大きさを示したグラフである。
【図５】本実施形態において、使用者が表示部を見ながら歩行動作を行っている場合に、歩数計が検出する加速度の向きを示した概略図である。
【図６】本実施形態において、使用者が表示部を見ながら歩行動作を行っている場合に、歩数計が検出する加速度の大きさを示したグラフである。
【図７】本実施形態において、使用者が通常歩行動作を行っている場合における、合成値と、合成値の移動平均との関係を示したグラフである。
【図８】本実施形態において、使用者が表示部を見ながら歩行動作を行っている場合における、合成値と、合成値の移動平均との関係を示したグラフである。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る歩数計のブロック図である。
【図１０】本実施形態に係る歩数計の説明図である。
【図１１】本実施形態に係る歩数計の説明図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る歩数計のブロック図である。
【図１３】本実施形態に係る歩数計の説明図である。
【図１４】本実施形態に係る歩数計の説明図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態に係る歩数計のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態では、電子機器の一例として、歩数計の例を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る歩数計の外観を示した外観図である。図示する例では、歩数計１００は、上面に表示部１０６を備え、側面に操作部１０４を備えている。表示部１０６は表示面を備えており、表示面に歩数などの表示を行う。操作部１０４は、操作者からの入力を受け付ける。なお、本実施形態では、歩数計１００が備える表示部１０６の表示面と同一の平面をＸＹ平面とし、表示部１０６の表示面と垂直な方向をＺ方向とする。また、歩数計１００は、使用者の腕に装着して使用する腕時計型の歩数計の例を示している。
【００２８】
図２は、本実施形態に係る歩数計１００の構成を示したブロック図である。図示する例では、歩数計１００は、発振回路１０１と、分周回路１０２と、制御回路１０３と、入力部１０４と、表示駆動回路１０５と、表示部１０６と、加速度センサ１０７（第１の加速度センサ）と、加速度センサ１０８（第２の加速度センサ）と、加速度センサ１０９（第３の加速度センサ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ、読み出し専用記憶装置）１１０と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ、ランダムアクセスメモリ）１１１とを備える。制御回路１０３は、歩数計数部１１２を備える。歩数計数部１１２は、センサ出力データ処理部１１３と、絶対値データ算出部１１４と、２乗値データ算出部１１５と、加算データ算出部１１６と、２乗根データ算出部１１７と、合成値演算部１１８と、閾値算出部１１９と、歩数検出部１２０とを備える。なお、本発明の平面加速度算出部は、例えば、２乗値データ算出部１１５と、加算データ算出部１１６と、２乗根データ算出部１１７とで構成される。
【００２９】
ＲＡＭ１１１は、センサ出力データ記憶部１２１と、絶対値データ記憶部１２２と、２乗値データ記憶部１２３と、加算データ記憶部１２４と、２乗根データ記憶部１２５と、歩数データ記憶部１２６とを備える。
【００３０】
発振回路１０１は、所定周波数の信号を発生する。分周回路１０２は、発振回路１０１が発生した信号を分周して、計時の基準となる時計信号と、制御回路１０３の動作用の基準クロック信号とを発生する。制御回路１０３は、中央処理装置（ＣＰＵ）によって構成されており、歩数の算出処理や、歩数計を構成する各電子回路要素の制御あるいは計時動作等を行う。入力部１０４は、使用者から、歩数計測の開始や停止等を指示するための入力を受け付ける。
【００３１】
表示駆動回路１０５は、制御回路１０３からの制御信号に応答して、表示部１０６に歩数や時刻等を表示させる。表示部１０６は、液晶表示装置（ＬＣＤ）によって構成され、歩数や時刻等を表示する。加速度センサ１０７〜１０９は、相互に直交する直交座標軸のＸ成分、Ｙ成分、Ｚ成分を検出して、各成分の加速度に対応する大きさの加速度信号を出力する。本実施形態では、加速度センサ１０７はＸ軸方向の加速度Ｘを検出する。また、加速度センサ１０８はＹ軸方向の加速度Ｙを検出する。また、加速度センサ１０９はＺ軸方向の加速度Ｚを検出する。
【００３２】
なお、加速度センサ１０７〜１０９は、例えば、１つのＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）３軸加速度センサによって構成してもよく、また、相互に直交する３軸方向に配設された３つの１軸加速度センサによって構成してもよい。
【００３３】
ＲＯＭ１１０は、制御回路１０３が実行するプログラムを記憶する。ＲＡＭ１１１は、歩数計数部１１２が歩数計数処理等を行う過程で生じるデータや、累積歩数等を記憶する。センサ出力データ処理部１１３は、所定周期（例えば、５０ｍｓ周期）で、加速度センサ１０７〜１０９が出力する加速度Ｘ、Ｙ、Ｚを取得し、加速度信号データＸ、Ｙ、Zとしてセンサ出力データ記憶部１２１に記憶させる。絶対値データ算出部１１４は、読み出した値の絶対値を算出する。２乗値データ算出部１１５は、読み出した値の２乗値を算出する。加算データ算出部１１６は、読み出した値を加算する。２乗根データ算出部１１７は、読み出した値の２乗根を算出する。合成値演算部１１８は、後述する合成値を算出する。閾値算出部１１９は、後述する閾値を算出する。歩数検出部１２０は、合成値に基づいて歩数を検出してカウントする。
【００３４】
センサ出力データ記憶部１２１は、加速度信号データを記憶する。絶対値データ記憶部１２２は、絶対値データを記憶する。２乗値データ記憶部１２３は、２乗値データを記憶する。加算データ記憶部１２４は、加算データを記憶する。２乗根データ記憶部１２５は、２乗根データを記憶する。歩数データ記憶部１２６は、累積歩数を記憶する。
【００３５】
次に、本実施形態に係る歩数計１００が、使用者に装着されている場合に検出する加速度の向きについて説明する。図３は、使用者が通常歩行動作を行っている場合に、歩数計１００が検出する加速度の向きを示した概略図である。図示する例では、歩数計１００は、使用者の腕に装着されている。また、使用者は、通常歩行動作を行っている場合、腕を前後に振っている。そのため、図示するように、歩数計１００は、Ｘ軸方向と、Ｙ方向とに大きく移動し、Ｚ方向には移動しない。
【００３６】
図４は、使用者が通常歩行動作を行っている場合に、歩数計１００が検出するＸ、Ｙ、Ｚ方向の加速度の大きさを示したグラフである。図示する例では、横軸は時間であり、縦軸は加速度［ｍＧ］の大きさである。また、曲線４０１はＸ軸方向の加速度Ｘの大きさを示しており、曲線４０２はＹ軸方向の加速度Ｙの大きさを示しており、曲線４０３はＺ軸方向の加速度Ｚの大きさを示している。
【００３７】
図示するとおり、使用者が通常歩行動作を行っている場合には、３軸のうち、Ｘ軸方向の加速度ＸとＹ軸方向の加速度Ｙとの出力が大きくなり、Ｚ軸方向の加速度Ｚにはほとんど出力が見られない。従って、使用者が通常歩行動作を行っている場合に歩数を検出するには、Ｘ軸方向の加速度Ｘと、Ｙ軸方向の加速度Ｙとに注目する必要がある。
【００３８】
図５は、使用者が表示部１０６を見ながら歩行動作を行っている場合に、歩数計１００が検出する加速度の向きを示した概略図である。図示する例では、歩数計１００は、使用者の腕に装着されている。また、使用者は、表示部１０６を見ながら歩行動作を行っている場合、表示部１０６の表示を見るために腕を曲げた状態としている。そのため、図示するように、歩数計１００は、Ｚ方向に大きく移動し、Ｘ方向とＹ方向とには移動しない。
【００３９】
図６は、使用者が表示部１０６を見ながら歩行動作を行っている場合に、歩数計１００が検出する加速度の大きさを示したグラフである。図示する例では、横軸は時間であり、縦軸は加速度［ｍＧ］の大きさである。また、曲線６０１はＸ軸方向の加速度Ｘの大きさを示しており、曲線６０２はＹ軸方向の加速度Ｙの大きさを示しており、曲線６０３はＺ軸方向の加速度Ｚの大きさを示している。
【００４０】
図示するとおり、使用者が表示部１０６を見ながら歩行動作を行っている場合には、３軸のうち、Ｚ軸方向の加速度Ｚの出力が大きくなり、Ｘ軸方向の加速度ＸおよびＹ軸方向の加速度Ｙにはほとんど出力が見られない。従って、使用者が表示部１０６を見ながら歩行動作を行っている場合に歩数を検出するには、Ｚ軸方向の加速度Ｚに注目する必要がある。
【００４１】
上述したように、使用者が通常歩行動作を行っている場合に歩数を検出するには、Ｘ軸方向の加速度Ｘと、Ｙ軸方向の加速度Ｙについて注目する必要がある。また、使用者が表示部１０６を見ながら歩行動作を行っている場合に歩数を検出するには、Ｚ軸方向の加速度Ｚについて注目する必要がある。そのため、Ｘ軸方向の加速度ＸとＹ軸方向の加速度Ｙとに注目した出力値と、Ｚ軸方向の加速度Ｚに注目した出力値とを加算した値を用いることで、２通りの動作の両方において精度良く歩数を検出することができる。
【００４２】
本実施形態では、Ｘ軸方向の加速度ＸとＹ軸方向の加速度Ｙとに注目した出力値を（１）式で算出する値とする。なお、Ｘは、加速度センサ１０７が出力する加速度信号Ｘであり、Ｙは、加速度センサ１０８が出力する加速度信号Ｙである。また、Ｚ軸方向の加速度Ｚに注目した出力値を、加速度信号Ｚの絶対値｜Ｚ｜とする。よって、本実施形態で歩数を検出する際に用いる値は、（１）式と加速度信号Ｚの絶対値｜Ｚ｜とを加算した値、すなわち（２）式で算出する値とする。以下（２）式で算出する値を合成値とする。
【００４３】
【数１】
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【００４４】
次に、合成値と、合成値の移動平均との関係について説明する。図７は、使用者が通常歩行動作を行っている場合における、合成値と、合成値の移動平均との関係を示したグラフである。図示する例では、横軸は時間であり、縦軸は合成値［ｍＧ］の大きさである。また、曲線７０１は合成値の大きさを示しており、曲線７０２は合成値の移動平均を示している。
【００４５】
図８は、使用者が表示部１０６を見ながら歩行動作を行っている場合における、合成値と、合成値の移動平均との関係を示したグラフである。図示する例では、横軸は時間であり、縦軸は合成値［ｍＧ］の大きさである。また、曲線８０１は合成値の大きさを示しており、曲線８０２は合成値の移動平均を示している。
【００４６】
図７および図８において、合成値の移動平均を閾値とすると、歩数計１００を腕に装着している使用者が１歩進む毎に、合成値が閾値を下から上（または上から下）に交差して突き抜ける。よって、この交差した点を検出してカウントすることで、使用者が歩いた歩数をカウントすることができる。
【００４７】
次に、本実施形態に係る歩数計１００の動作について説明する。使用者が、歩数計１００を腕に装着した状態で入力部１０４を操作し、歩数計測の開始指示を行うと、各加速度センサ１０７、１０８、１０９は加速度を検出し、検出した加速度に対応するレベルの加速度信号Ｘ、Ｙ、Ｚを出力する。
【００４８】
歩数計数部１１２のセンサ出力データ処理部１１３は、所定周期（例えば、５０ｍｓ周期）で、加速度センサ１０７、１０８、１０９が出力する加速度信号Ｘ、Ｙ、Ｚを取得し、各加速度信号Ｘ、Ｙ、Ｚを加速度信号データＸ、Ｙ、Zとしてセンサ出力データ記憶部１２１に記憶させる。続いて、絶対値データ算出部１１４は、センサ出力データ記憶部１２１が記憶している加速度信号データＺを読み出して、加速度信号データＺの絶対値｜Ｚ｜を算出し、算出した絶対値データ｜Ｚ｜を絶対値データ記憶部１２２に記憶させる。
【００４９】
続いて、２乗値データ算出部１１５は、センサ出力データ記憶部１２１が記憶している加速度信号データＸ、Ｙを読み出して、Ｘの２乗値と、Ｙの２乗値とをそれぞれ算出し、算出した２乗値データＸ2、Ｙ2を２乗値データ記憶部１２３に記憶させる。続いて、加算データ算出部１１６は、２乗値データ記憶部１２３が記憶している２乗値データＸ2、Ｙ2を読出して、２乗値データＸ2と２乗値データＹ2とを加算し、加算した加算データ（Ｘ2＋Ｙ2）を加算データ記憶部１２４に記憶させる。
【００５０】
続いて、２乗根データ算出部１１７は、加算データ記憶部１２４が記憶している加算データを読み出して、加算データの２乗根を算出し、算出した２乗根データ（（１）式参照）を２乗根データ記憶部１２５に記憶させる。
【００５１】
続いて、合成値演算部１１８は、２乗根データ記憶部１２５が記憶している２乗根データ（（１）式参照）と、絶対値データ記憶部１２２が記憶している絶対値データ｜Ｚ｜とを読み出し、それぞれを加算して合成値（（２）式参照）を算出し、算出した合成値を歩数検出部１２０と閾値算出部１１９とに入力する。
【００５２】
続いて、閾値算出部１１９は、合成値（（２）式参照）に基づいて、閾値を算出し、算出した閾値を歩数検出部１２０に入力する。例えば、閾値算出部１１９は、合成値の移動平均を算出して、この値を閾値とする。なお、閾値は予め決められた値でも良い。
【００５３】
続いて、歩数検出部１２０は、合成値算出部１１８から入力された合成値と、閾値算出部１１９から入力された閾値とに基づいて、歩数をカウントする。また、歩数検出部１２０は、カウントした歩数を、歩数データ記憶部１２６が記憶している累積歩数に加算して新たな累積歩数を算出し、新たな累積歩数を歩数データ記憶部１２６に記憶させる。
【００５４】
例えば、閾値を合成値の移動平均とした場合、歩数検出部１２０は、合成値が閾値を下から上（あるいは上から下）に交差した点を検出し、この点を歩数としてカウントする。
【００５５】
上述したとおり、本実施形態によれば、３つの加速度センサの検出信号をそれぞれ２乗し、それらの和を２乗和として算出した結果を歩数検出のために用いるのではなく、Ｘ軸方向の加速度ＸとＹ軸方向の加速度Ｙとに注目した出力値と、Ｚ軸方向の加速度Ｚに注目した出力値とを加算した値を歩数検出のために用いるため、歩数検出のための演算に必要なビット数を少なくすることができる。また、本実施形態によれば、Ｘ軸方向の加速度ＸとＹ軸方向の加速度Ｙとに注目した出力値と、Ｚ軸方向の加速度Ｚに注目した出力値とを加算した値を用いて歩数を検出するため、使用者が通常歩行動作を行っている場合と、使用者が表示部１０６を見ながら歩行動作を行っている場合とのどちらの場合においても、より精度良く歩数を検出することができる。
【００５６】
なお、上述した例では、（２）式で算出した値を合成値としたが、Ｚ軸方向の加速度Ｚに注目した出力値として、Ｚ軸方向の加速度信号Ｚの値そのものを使用するようにしてもよい。この場合の合成値は（３）式で算出した値となる。
【００５７】
【数２】
0005757742.tif 000003
【００５８】
（３）式で算出した値では、加速度信号Ｚが正の値と負の値とを取るため、合成値も正の値と負の値とを取る。しかしながら、使用者が通常歩行動作を行っている場合では、加速度信号Ｚの値は、加速度信号Ｘおよび加速度信号Ｙの値よりも小さいため、（２）式で算出した合成値と、（３）式で算出した合成値とでは大きな差は見られない。
【００５９】
また、使用者が表示部１０６を見ながら歩行動作を行っている場合では、加速度信号Ｚの値は、加速度信号Ｘおよび加速度信号Ｙの値よりも大きいため、加速度信号Ｚの値が負の場合、（２）式で算出した合成値と（３）式で算出した合成値とでは波形が反転する。そのため、加速度信号Ｚの値の正負に伴う合成値の波形の反転を避けたい場合、例えば、合成値は常に正にしておきたい場合等には、（２）式で算出した合成値を用いるのが有効である。
【００６０】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００６１】
図９は、本実施形態に係る歩数計のブロック図であり、腕等の身体に直接装着することによって携帯して、あるいは、バッグ等に収納した状態で携帯して使用する携帯型歩数計の例を示している。
図９において、歩数計は、所定周波数の信号を発生する発振回路１０１ａ、発振回路１０１ａで発生した信号を分周して計時の基準となる時計信号や制御回路１０３ａ動作用の基準クロック信号を発生する分周回路１０２ａ、歩数の算出処理や歩数計を構成する各電子回路要素の制御あるいは計時動作等を行う制御回路１０３ａ、使用者が歩数計測の開始や停止等を指示するための入力手段１０４ａを備えている。
【００６２】
また、歩数計は、制御回路１０３ａからの制御信号に応答して表示部１０６ａに歩数や時刻等を表示させる表示駆動回路１０５ａ、液晶表示装置（ＬＣＤ）によって構成され歩数や時刻等を表示する表示部１０６ａ、重力加速度（静加速度）を検出可能で相互に直交する３軸方向の加速度を検出し、各軸方向の加速度に対応する加速度信号Ｘ、Ｙ、Ｚを出力する加速度センサ１０７ａ、１０８ａ、１０９ａを備えている。加速度センサ１０７ａ、１０８ａ、１０９ａは、相互に直交する直交座標軸のＸ成分、Ｙ成分、Ｚ成分を検出して、各成分の加速度に対応する大きさの加速度信号を出力する。
【００６３】
加速度センサ１０７ａ〜１０９ａは重力加速度が検出可能な加速度センサであり、加速度センサが表の場合と裏の場合とで、バイアスがかかった異なる加速度信号を得ることができる。即ち、重力加速度を検出できる３軸加速度センサは、センサを表・裏に変えることにより、動作点を１Ｇと−１Ｇに変えることができる。斜めに配置すると、その中間点を動作点にすることができ、動作点が１Ｇ〜−１Ｇの間で変わる。本実施の形態で絶対値を用いるのは、センサを表・裏に変えることにより、動作点が変化する加速度センサを使用しているためである。
加速度センサ１０７ａ〜１０９ａは、例えば、１つのＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）３軸加速度センサによって構成してもよく又、相互に直交する３軸方向に配設された３つの１軸加速度センサによって構成してもよい。
【００６４】
制御回路１０３ａは、中央処理装置（ＣＰＵ）によって構成され加速度センサ１０７ａ〜１０９ａからの加速度信号に基づいて歩数の計数処理等を行う歩数計数部１１０ａ、歩数計数部１１０ａを構成する中央処理装置（ＣＰＵ）が実行するプログラムを記憶する読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）１１１ａ、歩数計数部１１０ａが歩数計数処理等を行う過程で生じるデータや累積歩数等を記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１１２ａを備えている。
【００６５】
歩数計数部１１０ａは、加速度センサ１０７ａ〜１０９ａからの加速度信号Ｘ、Ｙ、ＺをＲＡＭ１１２ａのセンサ出力データ記憶部１１７ａに加速度信号データとして格納するセンサ出力データ処理部１１３ａ、センサ出力データ記憶部１１７ａに格納した加速度信号データＸ、Ｙ、Ｚの絶対値｜Ｘ｜、｜Ｙ｜、｜Ｚ｜及び各加速度信号データＸ、Ｙ、Ｚ同士の積の絶対値｜ＸＹ｜、｜ＹＺ｜、｜ＺＸ｜を算出して絶対値データとして絶対値データ記憶部１１８ａに格納する絶対値データ算出部１１４ａ、絶対値データ記憶部１１８ａに格納した絶対値データ同士の積和（｜ＸＹ｜＋｜ＹＺ｜＋｜ＺＸ｜）及び各絶対値データの和（｜Ｘ｜＋｜Ｙ｜＋｜Ｚ｜）を算出して加算データ記憶部１１９ａに記憶する加算データ算出部１１５ａと、加算データ記憶部１１９ａに記憶した絶対値データの積和（｜ＸＹ｜＋｜ＹＺ｜＋｜ＺＸ｜）を絶対値データの和（｜Ｘ｜＋｜Ｙ｜＋｜Ｚ｜）で除算することによって歩数信号Ｓを算出する除算データ算出部１１６ａを備えている。これにより、歩数信号Ｓが、Ｓ＝（｜ＸＹ｜＋｜ＹＺ｜＋｜ＺＸ｜）／（｜Ｘ｜＋｜Ｙ｜＋｜Ｚ｜）によって得られる。
【００６６】
ＲＡＭ１１２ａは、センサ出力データ処理部１１３ａからの加速度信号データＸ、Ｙ、Ｚを格納するセンサ出力データ記憶部１１７ａ、絶対値データ算出部１１４ａが算出した絶対値データ｜Ｘ｜、｜Ｙ｜、｜Ｚ｜及び｜ＸＹ｜、｜ＹＺ｜、｜ＺＸ｜を格納する絶対値データ記憶部１１８ａ、加算データ算出部１１５ａが算出した絶対値データの和（｜Ｘ｜＋｜Ｙ｜＋｜Ｚ｜）及び積和（｜ＸＹ｜＋｜ＹＺ｜＋｜ＺＸ｜）を格納する加算データ記憶部１１９ａ、歩数計数部１１０ａが除算データ算出部１１６ａの算出した除算データを用いて計数した累積歩数を随時格納する歩数データ記憶部１２０ａを備えている。
【００６７】
ここで、加速度センサ１０７ａ〜１０９ａは加速度センサ手段を構成し、歩数計数部１１０ａは歩数算出手段を構成し、制御回路１０３ａは制御手段を構成している。センサ出力データ処理部１１３ａ、絶対値データ算出部１１４ａ、加算データ算出部１１５ａ及び除算データ算出部１１６ａは歩数信号算出手段を構成している。また、センサ出力データ記憶部１１７ａはセンサ出力データ記憶手段を構成し、絶対値データ記憶部１１８ａは絶対値データ記憶手段を構成し、加算データ記憶部１１９ａは加算データ記憶手段を構成し、歩数データ記憶部１２０ａは歩数データ記憶手段を構成している。
【００６８】
図１０及び図１１は、本実施の形態の動作を説明するための説明図である。
図１０において、横軸は時間、縦軸は加速度センサ１０７ａ、１０８ａ、１０９ａから得られる加速度信号Ｘ、Ｙ、Ｚのレベル（加速度）を示している。加速度センサ１０７ａ及び加速度センサ１０８ａには正のバイアスがかかっており、加速度センサ１０７ａから得られる加速度信号Ｘ及び加速度センサ１０８ａから得られる加速度信号Ｙは正側に所定量シフトしている。一方、加速度センサ１０９ａには負のバイアスがかかっており、加速度センサ１０９ａから得られる加速度信号Ｚは負側に所定量シフトしている。
各加速度センサ１０７ａ〜１０９ａから得られる加速度信号Ｘ、Ｙ、Ｚは、加速度信号のＳ／Ｎが悪く歩行に対応する山のレベルが低いため、歩行を表す明瞭な山が得られていない。
【００６９】
図１１において、横軸は時間、縦軸は（｜ＸＹ｜＋｜ＹＺ｜＋｜ＺＸ｜）／（｜Ｘ｜＋｜Ｙ｜＋｜Ｚ｜）によって与えられる歩数信号Ｓの波形である。縦軸は加速度と同じ単位である。歩数信号ＳのＳ／Ｎが向上しており、各歩行に対応する位置に、図１０の波形に比べて、より明瞭な山が得られている。
以下、図９〜図１１を用いて、本実施形態に係る歩数計の動作を説明する。
【００７０】
使用者が、本実施の形態に係る歩数計を携帯した状態で入力手段１０４ａを操作し、歩数計測の開始指示を行うと、各加速度センサ１０７ａ、１０８ａ、１０９ａは加速度を検出し、図１０に示すように、検出した加速度に対応するレベルの加速度信号Ｘ、Ｙ、Ｚを出力する。
歩数計数部１１０ａのセンサ出力データ処理部１１３ａは所定周期で、各加速度信号Ｘ、Ｙ、Ｚを加速度信号データＸ、Ｙ、ZとしてＲＡＭ１１２ａ内のセンサ出力データ記憶部１１７ａに格納する。次に、絶対値データ算出部１１４ａは、センサ出力データ記憶部１１７ａに格納した加速度信号データＸ、Ｙ、Ｚを読み出して、加速度信号データＸ、Ｙ、Ｚの絶対値｜Ｘ｜、｜Ｙ｜、｜Ｚ｜及び各加速度信号データＸ、Ｙ、Ｚ同士の積の絶対値｜ＸＹ｜、｜ＹＺ｜、｜ＺＸ｜を算出して絶対値データとして絶対値データ記憶部１１８ａに格納する。
【００７１】
次に、加算データ算出部１１５ａは、絶対値データ記憶部１１８ａに格納した絶対値データ｜Ｘ｜、｜Ｙ｜、｜Ｚ｜、｜ＸＹ｜、｜ＹＺ｜、｜ＺＸ｜を読み出して、絶対値データ同士の積和（｜ＸＹ｜＋｜ＹＺ｜＋｜ＺＸ｜）及び各絶対値データの和（｜Ｘ｜＋｜Ｙ｜＋｜Ｚ｜）を算出して加算データ記憶部１１９ａに格納する。
次に、除算データ算出部１１６ａは、加算データ記憶部１１９ａに格納した絶対値データ同士の積和（｜ＸＹ｜＋｜ＹＺ｜＋｜ＺＸ｜）を絶対値の和（｜Ｘ｜＋｜Ｙ｜＋｜Ｚ｜）で除算することによって歩数信号Ｓを算出する。
【００７２】
歩数計数部１１０ａは、所定の判定基準を満たす歩数信号Ｓを１歩の歩数として計数し、歩数データ記憶部１２０ａに記憶している累積の歩数に１歩加算して新たな累積歩数を算出し、該新たな累積歩数を歩数データ記憶部１２０ａに記憶する。前記所定の判定基準として例えば歩数信号Ｓのレベルを判定する基準レベルを用いて、前記基準レベルを越える歩数信号Ｓを１歩と計数するように構成することができる。
【００７３】
ここで得られる歩数信号Ｓは図１１に示す波形の信号となり、波形中の各山が１歩の歩行を表している。図１０の加速度信号Ｘ、Ｙ、Ｚに比べて、歩行を示す山が明瞭になっており、歩数信号ＳのＳ／Ｎが向上していることが解る。このようにして歩数信号ＳのＳ／Ｎを向上させることによって高精度な歩数計測を行うことが可能になる。
特に、歩数信号Ｓの算出処理は、和演算、積和演算、除算演算であり、２乗することなく算出するため、歩数信号Ｓの算出値が大きくならず、低速なＣＰＵや小容量のメモリを用いて短時間で算出処理が可能になる。また、ＲＡＭ容量の小さいマイコンや処理能力が遅いシステムでも歩行検出処理を行うことが可能になる。
【００７４】
また、歩数信号Ｓの算出処理に加速度信号の絶対値を用いているため、表・裏に変えることによって動作点が変化するような加速度センサを使用することが可能になる。また、歩数信号Ｓの分母に加速度信号の絶対値の和を用いることにより、加速度信号を正規化し、算出した歩数信号の値を一定範囲に統一化することができる。また、加速度信号Ｓのディメンジョンを加速度の次元とすることができる。また、歩数信号Ｓの分子は各加速度信号の絶対値の積和としているため、あらゆる方向の振動を遍く検出することが可能になる。
制御回路１０３ａは、歩数データ記憶部１２０ａに記憶している累積歩数を表示部１０６ａに表示するように表示駆動回路１０５ａを制御する。これにより、表示部１０６ａには現時点までの累積歩数が表示される。
【００７５】
以上述べたように本実施の形態に係る歩数計は、相互に直交する３軸方向の加速度を検出し、各軸方向の加速度に対応する加速度信号Ｘ、Ｙ、Ｚを出力する加速度センサ１０７ａ〜１０９ａと、加速度信号Ｘ、Ｙ、Ｚを用いて下記式によって歩数信号Ｓを算出するセンサ出力データ処理部１１３ａ、絶対値データ算出部１１４ａ、加算データ算出部１１５ａ、除算データ算出部１１６ａと、所定の判定基準を満たす歩数信号Ｓを歩数として計数する歩数計数部１１０ａとを備えて成ることを特徴としている。
Ｓ＝（｜ＸＹ｜＋｜ＹＺ｜＋｜ＺＸ｜）／（｜Ｘ｜＋｜Ｙ｜＋｜Ｚ｜）
【００７６】
このように、歩数信号Ｓの算出処理は、和演算、積和演算、除算演算であり、２乗することなく算出するため、歩数信号Ｓの算出値が大きくならず、低速なＣＰＵや小容量のメモリを用いて迅速な算出処理が可能になる。また、演算に必要なビット数の増大を避けることが可能になる。
また、複数の加速度に対応する信号を用いて、歩数信号のＳ／Ｎを向上させることによって高精度な歩数計測を行うことが可能になる。
【００７７】
また、いずれかの加速度センサに限定し該限定した加速度センサのみを用いて歩数計測を行うものではないため高精度な歩数検出が可能になる。
【００７８】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１２は、本発明の第３の実施形態に係る歩数計のブロック図であり、腕等の身体に直接装着することによって携帯して、あるいは、バッグ等に収納した状態で携帯して使用する携帯型歩数計の例を示している。
図１２において、歩数計は、所定周波数の信号を発生する発振回路１０１ｂ、発振回路１０１ｂで発生した信号を分周して計時の基準となる時計信号や制御回路１０３ｂ動作用の基準クロック信号を発生する分周回路１０２ｂ、歩数の算出処理や歩数計を構成する各電子回路要素の制御あるいは計時動作等を行う制御回路１０３ｂ、使用者が歩数計測の開始や停止等を指示するための入力手段１０４ｂを備えている。
【００７９】
また、歩数計は、制御回路１０３ｂからの制御信号に応答して表示部１０６ｂに歩数や時刻等を表示させる表示駆動回路１０５ｂ、液晶表示装置（ＬＣＤ）によって構成され歩数や時刻等を表示する表示部１０６ｂ、重力加速度を検出可能で相互に直交する３軸方向の加速度を検出し、各軸方向の加速度に対応する加速度信号Ｘ、Ｙ、Ｚを出力する加速度センサ１０７ｂ、１０８ｂ、１０９ｂを備えている。加速度センサ１０７ｂ、１０８ｂ、１０９ｂは、相互に直交する直交座標軸のＸ成分、Ｙ成分、Ｚ成分を検出して、各成分の加速度に対応する大きさの加速度信号を出力する。
【００８０】
加速度センサ１０７ｂ〜１０９ｂは重力加速度（静加速度）が検出可能な加速度センサであり、加速度センサが表の場合と裏の場合とで、バイアスがかかった異なる加速度信号を得ることができる。即ち、重力加速度を検出できる３軸加速度センサは、センサを表・裏に変えることにより、動作点を１Ｇと−１Ｇに変えることができる。斜めに配置すると、その中間点を動作点にすることができ、動作点が１Ｇ〜−１Ｇの間で変わる。本実施形態で絶対値を用いるのは、センサを表・裏に変えることにより、動作点が変化する加速度センサを使用しているためである。
加速度センサ１０７ｂ〜１０９ｂは、例えば、１つのＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）３軸加速度センサによって構成してもよく又、相互に直交する３軸方向に配設された３つの１軸加速度センサによって構成してもよい。
【００８１】
制御回路１０３ｂは、中央処理装置（ＣＰＵ）によって構成され加速度センサ１０７ｂ〜１０９ｂからの加速度信号に基づいて歩数の計数処理等を行う歩数計数部１１０ｂ、歩数計数部１１０ｂを構成する中央処理装置（ＣＰＵ）が実行するプログラムを記憶する読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）１１１ｂ、歩数計数部１１０ｂが歩数計数処理等を行う過程で生じるデータや累積歩数等を記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１１２ｂを備えている。
【００８２】
歩数計数部１１０ｂは、加速度センサ１０７ｂ〜１０９ｂからの加速度信号Ｘ、Ｙ、Ｚをセンサ出力データＸ、Ｙ、ＺとしてＲＡＭ１１２ｂのセンサ出力データ記憶部１１７ｂに格納するセンサ出力データ処理部１１３ｂ、センサ出力データ記憶部１１７ｂに格納したセンサ出力データＸ、Ｙ、Ｚの絶対値を算出し絶対値データ｜Ｘ｜、｜Ｙ｜、｜Ｚ｜として絶対値データ記憶部１１８ｂに格納する絶対値データ算出部１１４ｂと、絶対値データ記憶部１１８ｂに格納した各絶対値データ｜Ｘ｜、｜Ｙ｜、｜Ｚ｜の３乗を算出し３乗値データ｜Ｘ｜3、｜Ｙ｜3、｜Ｚ｜3として３乗値データ記憶部１１９ｂに格納する３乗値データ算出部１１５ｂと、３乗値データ記憶部１１９ｂに格納した各３乗値データ｜Ｘ｜3、｜Ｙ｜3、｜Ｚ｜3を加算して歩数信号Ｓを算出する加算データ算出部１１６ｂとを備えている。これにより、歩数信号Ｓは、Ｓ＝（｜Ｘ｜3＋｜Ｙ｜3＋｜Ｚ｜3）によって得られる。
【００８３】
ＲＡＭ１１２ｂは、センサ出力データ処理部１１３ｂからのセンサ出力データＸ、Ｙ、Ｚを格納するセンサ出力データ記憶部１１７ｂ、絶対値データ算出部１１４ｂが算出した絶対値データ｜Ｘ｜、｜Ｙ｜、｜Ｚ｜を格納する絶対値データ記憶部１１８ｂ、３乗値データ算出部１１５ｂが算出した３乗値データ｜Ｘ｜3、｜Ｙ｜3、｜Ｚ｜3を格納する３乗値データ記憶部１１９ｂ、歩数計数部１１０ｂが計数した累積歩数を随時格納する歩数データ記憶部１２０ｂを備えている。
【００８４】
ここで、加速度センサ１０７ｂ〜１０９ｂは加速度センサ手段を構成し、歩数計数部１１０ｂは歩数算出手段を構成し、制御回路１０３ｂは制御手段を構成している。センサ出力データ処理部１１３ｂ、絶対値データ算出部１１４ｂ、３乗値データ算出部１１５ｂ及び加算データ算出部１１６ｂは歩数信号算出手段を構成している。また、センサ出力データ記憶部１１７ｂはセンサ出力データ記憶手段を構成し、絶対値データ記憶部１１８ｂは絶対値データ記憶手段を構成し、３乗値データ記憶部１１９ｂは３乗値データ記憶手段を構成し、歩数データ記憶部１２０ｂは歩数データ記憶手段を構成している。
【００８５】
図１３及び図１４は、本実施形態の動作を説明するための説明図である。
図１３において、横軸は時間、縦軸は加速度センサ１０７ｂ〜１０９ｂから得られる加速度信号Ｘ、Ｙ、Ｚのレベル（加速度）を示している。加速度センサ１０７ｂから得られる加速度信号Ｘには、各歩行に対応する位置に山が明瞭に生じているが、加速度センサ１０８ｂ、１０９ｂから各々得られる加速度信号Ｙ、Ｚには、各歩行に対応する山が不明瞭でノイズに埋もれた波形となっている。
【００８６】
図１４において、横軸は時間、縦軸は加速度センサ１０７ｂ〜１０９ｂから得られる加速度信号Ｘ、Ｙ、Ｚに基づく絶対値データ｜Ｘ｜、｜Ｙ｜、｜Ｚ｜の３乗和（｜Ｘ｜3＋｜Ｙ｜3＋｜Ｚ｜3）である歩数信号Ｓの波形である。歩数信号ＳのＳ／Ｎが向上しており、各歩行に対応する位置に、山がより明瞭に発生している。
以下、図１２〜図１４を用いて、本実施形態に係る歩数計の動作を説明する。
【００８７】
使用者が、本実施形態に係る歩数計を携帯した状態で入力手段１０４ｂを操作し、歩数計測の開始指示を行うと、各加速度センサ１０７ｂ、１０８ｂ、１０９ｂは加速度を検出し、図１３に示すように、検出した加速度に対応する加速度信号Ｘ、Ｙ、Ｚを出力する。
歩数計数部１１０ｂのセンサ出力データ処理部１１３ｂは所定周期で、各加速度信号Ｘ、Ｙ、Ｚをセンサ出力データＸ、Ｙ、ZとしてＲＡＭ１１２ｂ内のセンサ出力データ記憶部１１７ｂに格納する。次に、絶対値データ算出部１１４ｂは、センサ出力データ記憶部１１７ｂに格納したセンサ出力データＸ、Ｙ、Ｚを読み出して、各センサ出力データＸ、Ｙ、Ｚ毎の絶対値を算出して絶対値データ｜Ｘ｜、｜Ｙ｜、｜Ｚ｜を得、絶対値データ記憶部１１８ｂに格納する。
【００８８】
次に、３乗値データ算出部１１５ｂは、絶対値データ記憶部１１８ｂに格納した絶対値データ｜Ｘ｜、｜Ｙ｜、｜Ｚ｜を読み出して、各３乗値データ｜Ｘ｜3、｜Ｙ｜3、｜Ｚ｜3を得、３乗値データ記憶部１１９ｂに格納する。次に、加算データ算出部１１６ｂは、３乗値データ記憶部１１９ｂに記憶した３乗値データ｜Ｘ｜3、｜Ｙ｜3、｜Ｚ｜3を読み出して加算し、下記式で表される歩数信号Ｓを算出する。
Ｓ＝｜Ｘ｜3＋｜Ｙ｜3＋｜Ｚ｜3
【００８９】
歩数信号Ｓは図１４に示す波形の信号となり、波形中の各山が１歩の歩行を表している。図１３の加速度信号Ｘ、Ｙ、Ｚに比べて、歩行を示す山が明瞭になっており、歩数信号ＳのＳ／Ｎが向上していることが解る。このようにして歩数信号ＳのＳ／Ｎを向上させることによって高精度な歩数計測を行うことが可能になる。
歩数計数部１１０ｂは、所定の判定基準を満たす歩数信号Ｓを１歩として計数し、歩数データ記憶部１２０ｂに記憶している累積の歩数に１歩加算して新たな累積歩数を算出し、該新たな累積歩数を歩数データ記憶部１２０ｂに記憶する。
【００９０】
前記所定の判定基準として例えば歩数信号Ｓのレベルを判定する基準レベルを用いて、前記基準レベルを越える歩数信号Ｓを１歩と計数するように構成することができる。
制御回路１０３ｂは、歩数データ記憶部１２０ｂに記憶している歩数を表示部１０６ｂに表示するように表示駆動回路１０５ｂを制御する。これにより、表示部１０６ｂには現時点までの累積歩数が表示される。
【００９１】
尚、本実施形態では、乗数を３とした例であるが、３以上の整数ｎを乗数とすることができる。この場合、歩数信号Ｓは下記式によって表される。
Ｓ＝｜Ｘ｜n＋｜Ｙ｜n＋｜Ｚ｜n  但し、ｎは３以上の整数である。
また、この場合、整数ｎとして３以上の複数種類の整数ｎを予めＲＯＭ１１１ｂに記憶して用意しておき、歩数計数部１１０ｂは、歩数信号Ｓの山のレベル又は山の周期に応じてＳ／Ｎが所定値以上になるように整数ｎを変更して歩数信号Ｓを算出するように構成してもよい。これにより、歩行状況に応じて適切な整数ｎを選択することにより、歩行状況に応じてＳ／Ｎを向上して高精度な歩数計測が可能になる。
【００９２】
以上述べたように本実施形態に係る歩数計は、相互に直交する３軸方向の加速度を検出し、各軸方向の加速度に対応する加速度信号Ｘ、Ｙ、Ｚを出力する加速度センサ１０７ｂ〜１０９ｂと、加速度信号Ｘ、Ｙ、Ｚを用いて、下記式によって歩数信号Ｓを算出するセンサ出力データ処理部１１３ｂ、絶対値データ算出部１１４ｂ、３乗値データ算出部１１５ｂ、加算データ算出部１１６ｂと、所定の判定基準を満たす歩数信号Ｓを歩数として計数する歩数計数部１１０ｂとを備えて成ることを特徴としている。Ｓ＝（｜Ｘ｜n＋｜Ｙ｜n＋｜Ｚ｜n）  但し、ｎは３以上の整数である。
【００９３】
このように、複数の加速度に対応する信号を用いて、歩数信号のＳ／Ｎを向上させることによって高精度な歩数計測を行うことが可能になる。
また、乗数ｎが３以上であるため、歩行を表す信号成分と歩行を表さないノイズ成分との差が大きくなるため、歩数信号のＳ／Ｎを向上することが可能になり、歩行検出精度が向上する。
【００９４】
また、いずれかの加速度センサに限定し該限定した加速度センサのみを用いて歩数計測を行うものではないため高精度な歩数検出が可能になる。
また、各加速度センサからの信号のｎ乗和（ｎは３以上の整数）の算出により、歩数検出に有効な重力加速度方向に近い出力軸のセンサ出力データから順に重みがつけられた波形を得られるため高精度な歩数検出が可能になる等の効果を奏する。
【００９５】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１５は、本発明の第４の実施形態に係る歩数計のブロック図であり、図１２と同一部分には同一符号を付している。
本実施形態では、歩数計数部１１０ｂが更に３乗根データ算出部４０１ｂを有すると共にＲＡＭ１１２ｂが更に加算データ記憶部４０２ｂを有し、Ｓ＝（｜Ｘ｜n＋｜Ｙ｜n＋｜Ｚ｜n）1/nによって歩数信号Ｓを算出するように構成している点で、前記第３の実施形態と相違している。これにより、歩数信号Ｓを加速度の単位に変換して歩行信号Ｓのレベル判定等を行うことが可能になる。
以下、本実施形態に係る歩数計に関して、前記第３の実施形態と相違する部分について説明する。
【００９６】
尚、加速度センサ１０７ｂ〜１０９ｂは加速度センサ手段を構成し、歩数計数部１１０ｂは歩数算出手段を構成し、制御回路１０３ｂは制御手段を構成している。センサ出力データ処理部１１３ｂ、絶対値データ算出部１１４ｂ、３乗値データ算出部１１５ｂ、加算データ算出部１１６ｂ及び３乗根データ算出部４０１ｂは歩数信号算出手段を構成している。また、センサ出力データ記憶部１１７ｂはセンサ出力データ記憶手段を構成し、絶対値データ記憶部１１８ｂは絶対値データ記憶手段を構成し、３乗値データ記憶部１１９ｂは３乗値データ記憶手段を構成し、加算データ記憶部４０２ｂは加算データ記憶手段を構成し、歩数データ記憶部１２０ｂは歩数データ記憶手段を構成している。
【００９７】
図１５において、加算データ算出部１１６ｂは、３乗値データ記憶部に記憶された３乗値データ｜Ｘ｜3、｜Ｙ｜3、｜Ｚ｜3を加算して３乗和（｜Ｘ｜3＋｜Ｙ｜3＋｜Ｚ｜3）を加算データとして得、前記加算データ（｜Ｘ｜3＋｜Ｙ｜3＋｜Ｚ｜3）を加算データ記憶部４０２ｂに格納する。次に、３乗根データ算出部４０１ｂは、前記加算データ（｜Ｘ｜3＋｜Ｙ｜3＋｜Ｚ｜3）を加算データ記憶部４０２ｂから読み出して、加算データの３乗根を算出し、下記式で表される歩数信号Ｓを算出する。
Ｓ＝（｜Ｘ｜3＋｜Ｙ｜3＋｜Ｚ｜3）1/3
本実施形態においても、歩数信号ＳのＳ／Ｎを向上させることによって高精度な歩数計測を行うことが可能になる。
【００９８】
尚、本実施形態では、絶対値データの３乗和及び前記３乗和の３乗根を算出することによって歩数信号Ｓを算出したが、下記式に示すように、絶対値データのｎ乗和及び前記ｎ乗和のｍ乗根を算出することによって歩数信号Ｓを算出するように構成することができる。
Ｓ＝（｜Ｘ｜n＋｜Ｙ｜n＋｜Ｚ｜n）1/m  但し、ｎ、ｍは相互に同一又は異なる３以上の整数である。
【００９９】
また、本実施形態においても、整数ｍ、ｎとして各々３以上の複数種類の整数ｍ、ｎを予めＲＯＭ１１１ｂに記憶して用意しておき、歩数計数部１１０ｂは、歩数信号Ｓの山のレベル又は山の周期に応じて整数ｍ、ｎを変更して歩数信号Ｓを算出するように構成してもよい。これにより、歩行状況に応じて適切な整数ｍ、ｎを選択することにより、歩行状況に応じてＳ／Ｎを向上して高精度な歩数計測が可能になる。
【０１００】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、本実施形態では、電子機器の例として、図１に示すような腕時計型の歩数計を例に説明したが、携帯電話等の携帯型機器に内蔵する等、これに限らず各種の電子機器に搭載することができる。
【０１０１】
以上のように、上記各実施形態では、歩数計は、互いに独立な３つの方向のうち少なくとも１つの方向の加速度の大きさを算出し、算出した加速度の大きさと、少なくとも１つの方向とは独立な方向の加速度と、に基づいて、加速度の合成値を算出する。
例えば、第１の実施形態では、歩数計は、互いに直交する３つの方向のうち２つの方向の加速度の大きさ（（１）式）を算出し、算出した加速度の大きさと、この2つの方向と直交する方向の加速度（絶対値｜Ｚ｜または加速度信号Ｚ）と、に基づいて、加速度の合成値（（２）式又は（３）式）を算出する。例えば、第２、第３の実施形態では、歩数計は、互いに独立な３つの方向のうちすくなくとも1つの方向の加速度の大きさ（絶対値データ｜Ｘ｜、｜Ｙ｜、あるいは｜Z｜）を算出し、算出した加速度の大きさと、この2つの方向とは独立な方向の加速度（絶対値データ｜Ｘ｜、｜Ｙ｜、あるいは｜Z｜）と、に基づいて、加速度の合成値を算出する。
これにより、上記各実施形態では、歩数計は、歩数を検出できる。
【０１０２】
なお、上記の第１の実施形態において、歩数計は、（１）式、または絶対値｜Ｚ｜あるいは加速度信号Ｚ、のいずれかまたは両方に、定数を乗算してから加算し、加算した値を合成値（例えば、Ｓ＝ａ×（√（Ｘ2＋Ｙ2））＋ｂ×Ｚ；ａ，ｂは定数）としてもよい。
また、上記各実施形態では、加速度を検出する方向を直交する３軸方向としたが、本発明はこれに限らず、互いに独立（線形独立）な方向であればよい。例えば、歩数計では、加速度を検出する方向が、厳密に直交していなくてもよい。なお、上記各実施形態においても、「直交」との用語は、厳密に直交しているものの他に、ずれがあるもの（例えば、角度が９０度から数度ずれているもの）も含んでいてもよい。
【０１０３】
なお、上述した実施形態における歩数計の一部をコンピュータで実現するようにしても良い。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、歩数計に内蔵されたコンピュータシステムであって、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
また、上述した実施形態における歩数計の一部、または全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現しても良い。歩数計の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化しても良い。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
単体構成の歩数計、携帯電話等の携帯型機器に内蔵した歩数計等、各種の携帯型歩数計に適用可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
１００・・・歩数計、１０１・・・発振回路、１０２・・・分周回路、１０３・・・制御回路（算出部）、１０４・・・入力部、１０５・・・表示駆動回路、１０６・・・表示部、１０７，１０８，１０９・・・加速度センサ、１１０・・・ＲＯＭ、１１１・・・ＲＡＭ、１１２・・・歩数計数部、１１３・・・センサ出力データ処理部、１１４・・・絶対値データ算出部、１１５・・・２乗値データ算出部、１１６・・・加算データ算出部、１１７・・・２乗根データ算出部、１１８・・・合成値演算部、１１９・・・閾値算出部、１２０・・・歩数検出部、１２１・・・センサ出力データ記憶部、１２２・・・絶対値データ記憶部、１２３・・・２乗値データ記憶部、１２４・・・加算データ記憶部、１２５・・・２乗根データ記憶部、１２６・・・歩数データ記憶部、１０１ａ・・・発振回路、１０２ａ・・・分周回路、１０３ａ・・・制御回路（算出部）、１０４ａ・・・入力手段、１０５ａ・・・表示駆動回路、１０６ａ・・・表示部、１０７ａ〜１０９ａ・・・加速度センサ、１１０ａ・・・歩数計数部、１１１ａ・・・ＲＯＭ、１１２ａ・・・ＲＡＭ、１１３ａ・・・センサ出力データ処理部、１１４ａ・・・絶対値データ算出部、１１５ａ・・・加算データ算出部、１１６ａ・・・除算データ算出部、１１７ａ・・・センサ出力データ記憶部、１１８ａ・・・絶対値データ記憶部、１１９ａ・・・加算データ記憶部、１２０ａ・・・歩数データ記憶部、１０１ｂ・・・発振回路、１０２ｂ・・・分周回路、１０３ｂ・・・制御回路（算出部）、１０４ｂ・・・入力手段、１０５ｂ・・・表示駆動回路、１０６ｂ・・・表示部、１０７ｂ〜１０９ｂ・・・加速度センサ、１１０ｂ・・・歩数計数部、１１１ｂ・・・ＲＯＭ、１１２ｂ・・・ＲＡＭ、１１３ｂ・・・センサ出力データ処理部、１１４ｂ・・・絶対値データ算出部、１１５ｂ・・・３乗値データ算出部、１１６ｂ・・・加算データ算出部、１１７ｂ・・・センサ出力データ記憶部、１１８ｂ・・・絶対値データ記憶部、１１９ｂ・・・３乗値データ記憶部、１２０ｂ・・・歩数データ記憶部、４０１ｂ・・・３乗根データ算出部、４０２ｂ・・・加算データ記憶部、
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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