(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の歩行を検出し歩行信号を出力する電子式加速度センサと、前記歩行信号に基づいて使用者の歩数を算出する信号処理部と、前記信号処理部が収納された本体ケースと該本体ケースの外周に回転可能に嵌め込まれ、前記電子式加速度センサを配置した周回転リングを有する歩数計ケースと、使用者の手首に装着するためのバンドとを有する電子式歩数計。
【請求項２】
前記電子式加速度センサは、加速度センサ素子が表側に搭載された回路基板と、前記回路基板の裏側に配置された一対のセンサ端子とからなるユニット型センサであって、前記外周回転リングの内周面側に位置するようにして配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電子式歩数計。
【請求項３】
前記電子式加速度センサと前記信号処理部を電気的に接続する可動性を有する導通部材を有し、前記導通部材は前記本体ケースの壁面に貫通して設けられた複数対の案内穴に挿入され、弾性部材によって前記センサ端子側に付勢されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子式歩数計。
【請求項４】
前記電子式歩数計は使用者の左手に装着されて使用されるものであって、前記電子式加速度センサは、前記外周回転リングに前記バンドの長手方向に対して９０度から反時計周りに９０度以内の角度範囲内の最適感度位置に、歩行形態に応じて調節可能にして配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電子式歩数計。
【請求項５】
前記電子式歩数計は使用者の右手に装着されて使用されるものであって、前記電子式加速度センサは、前記外周回転リングに前記バンドの長手方向に対して９０度から時計周りに９０度以内の角度範囲内の最適感度位置に、歩行形態に応じて調節可能にして配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電子式歩数計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用者の手首に装着して使用する加速度センサを備えた電子式歩数計に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００４−５４７０４号公報（特許文献１）には、振り子の振動回数を接点部の接触回数により検出する腕時計式歩数計において、振り子と接点部を備えた振り子式加速度検出部と、前記振り子式検出部を収容するケースとを備え、前記振り子式加速度検出部は、腕装着時の腕方向に対応する重力軸と鉛直な水平軸に対して前記接点部を下方に配置すると同時に該接点部の配置ラインの角度が４５度±１５度の範囲内となるように前記ケースに収容し配設したことを特徴とする一軸方式の腕時計型歩数計である。そして、前記振り子式検出部は、前記接点部の配置ラインの角度が４５度±１５度の範囲内で回動自在に軸支されて前記ケース内に取付けられている。
【０００３】
上述の従来の歩数計は、使用者の腕の振りの状態に応じて振り子式加速度検出器の配置角度を調整して精度よく歩数計測ができるものである。しかしながら、その表１から明らかな如く、通常歩行、腕を平行に移動させながらのジョギング、腕を大振りしながらのジョギングによって、即ち、歩行形態によって、歩数の計測精度は相当に異なっている。しかも、上述の従来の歩数計は、構成部品の点数が多く、構造が複雑であり、組立と感度調整が容易でないのに、前記振り子式加速度検出部の配置角度の調整を行えるようにしたために、更に複雑な構造となっている。また、これらの従来の歩数計では、使用者の手振りと着地のタイミングのズレによって誤った歩行検出が生じ易く、歩数の計測精度に未だ問題が残っている。
【０００４】
特開２００４−１２５５５１号公報（特許文献２）には、振り子の振動回数を検出する振り子式加速度検出器と、この振り子式加速度検出器を収納するバンド付ケースと、少なくとも歩数と時刻をデジタル表示する表示手段を備え、前記振り子は歩行時の歩数測定可能な初期状態において、回転支点と振り子本体を結ぶ仮想線が時計における文字板の６時と１２時を結ぶ仮想線に対して８〜２５度の角度をもって、且つ前記回動支点が６時側で振る子本体が１２時側に位置するように傾斜していることを特徴とする腕時計型歩数計である。そして、この従来の腕時計型歩数計においては、前記振り子式加速度検出器が前記バンド付ケースの外部から前記角度８〜２５度の範囲内で角度調整可能に構成されている。傾斜角度が８度以下になると振り子が小さな重力加速度でも動作してチャタリング現象を生じ、また傾斜角度が２５度以上になると振り子を動作させるのに大きな重力加速度を必要とするので検出感度が低くなるからである。
【０００５】
ところで、特許文献２の段落番号００６１に、振り子式加速度検出器を３５度傾斜させた場合は、ジョギング時の歩行測定にも十分に使用できることが判明したと記載されているのに、角度３５度は検出感度が低くなるという理由で除外されている。
【０００６】
上述の従来の歩数計は、使用者の老若男女差による測定誤差を考慮して振り子式検出器の配置角度を調整して精度よく歩数計測ができるものである。しかしながら、これの従来の歩数計は歩行センサとして振り子式加速度検出部を備えるものであるから、構成部品の点数が多く、構造が複雑であり、組立と感度調整が容易でないという問題を有する。しかも、前記振り子式加速度検出部の配置角度の調整を行えるようにしたために、更に複雑な構造となっている。また、この従来の歩数計では、使用者の手振りと着地のタイミングのズレによって誤った歩行検出が生じ易く、歩数の計測精度に未だ問題が残っている。
【０００７】
特開２００５−３０９６９３号公報（特許文献３）には、振り子を含まない一軸方式の電子式加速度センサを用いた腕時計型の電子式歩数計が開示されている。前記一軸方式の電子式加速度センサは、ショックセンサ、衝撃センサ、振動センサ等とも呼ばれるもので、バイモルフ型素子、ユニモルフ型素子、ピエゾ型素子などで構成されたセンサであって、振り子式加速度センサとは比較できない程に小型の加速度センサである。この従来の電子式歩数計は、使用者の歩行を検出して歩行に対応する歩行信号を出力する一軸方式の電子式加速度センサと、前記歩行信号に基づいて前記使用者の歩数を算出する算出手段と、少なくとも前記使用者の手首に装着するためのバンドとを有し、少なくとも前記一軸方式の電子式加速度センサを前記バンドによって前記使用者の手首に装着して使用する電子式歩数計において、前記一軸方式の電子式加速度センサの感度軸を前記バンドの長手方向に対して９０度から反時計周りに３０度以内の範囲、又は、前記バンドの長手方向に対して９０度から時計周りに３０度以内の範囲に位置するように配置されているものである。
【０００８】
上述の従来の電子式歩数計は、振り子を有する機械式加速度検出器を備えた歩数計と比較すると、歩行センサが一軸方式の電子式加速度センサであるため、装置の小型化・軽量化と組立並びに感度調整が容易という特長を有する。しかも、前記一軸方式の電子式加速度センサは上述の如く感度軸を所定角度に特定して配置されているために、腕を振らない状態での歩行も検出できるので、通常生活における殆どの歩数を検出できるものである。しかしながら、この一軸方式の電子式加速度センサを用いた電子式歩数計においても、歩行形態によって、歩数の計測精度は相当に異なっている。
【特許文献１】特開２００４−５４７０４号公報
【特許文献２】特開２００４−１２５５５１号公報
【特許文献３】特開２００５−３０９６９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、歩行センサとして電子式加速度センサを備え且つバンドによって使用者の手首に装着して使用する電子式歩数計において、使用者が歩行形態に応じて高精度の歩数計測が行えるように前記センサの感度軸を最適角度に調節できる構成簡単で操作容易な感度軸調節手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、使用者の手首に装着して使用される電子式歩数計は、通常歩行時、ジョギング時、ランニング時において、即ち歩行形態によって前記電子式加速度センサの最適感度軸がそれぞれ顕著に異なることに着目した。
【００１１】
そして、上記課題を解決するために、使用者の歩行を検出し歩行信号を出力する電子式加速度センサと、前記歩行信号に基づいて使用者の歩数を算出する信号処理部と、前記信号処理部が収納された本体ケースと該本体ケースの外周に回転可能に嵌め込まれ、前記電子式加速度センサを配置した周回転リングを有する歩数計ケースと、使用者の手首に装着するためのバンドとを有し、これによって使用者の歩行形態に応じて電子式加速度センサの感度軸を調整可能な電子式歩数計を構成した。
【００１２】
使用者の左手に装着されて使用される前記電子式歩数計においては、前記電子式加速度センサを、前記外周回転リングに前記バンドの長手方向に対して９０度から反時計周りに９０度以内の角度範囲内の最適感度位置に歩行形態に応じて調節可能にして配置した。
【００１３】
また、使用者の右手に装着されて使用される前記電子式歩数計においては、前記電子式加速度センサを、前記外周回転リングに前記バンドの長手方向に対して９０度から時計周りに９０度以内の角度範囲内の最適感度位置に歩行形態に応じて調節可能にして配置した。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、歩行センサとして使用者の手首に装着して使用する加速度センサを備えた電子式歩数計の使用者は、通常歩行、ジョギング、ランニングの歩行形態に応じて前記センサの感度軸を最適角度に調節できるので、高精度の歩数計測が可能となった。また、それぞれの歩行形態における使用者の腕の振り方は異なるので、使用者がそれぞれの歩行形態にあった位置に感度軸を微調整することもできる。
また、電子式加速度センサは、本体ケースの外周に回転可能に嵌め込まれた外周回転リングに配置されているので、センサの感度軸を調整する構造は複雑でなく製造コストの上昇は低く抑えることが出来る。しかも、角度調整は前記外周回転リングを回動させるだけであるから、老若男女のいずれの使用者にとっても角度操作は容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係る電子式歩数計は、使用者の歩行を検出し歩行信号を出力する電子式加速度センサと、前記歩行信号に基づいて使用者の歩数を算出する信号処理部と、前記信号処理部が収納された本体ケースと該本体ケースの外周に回転可能に嵌め込まれ、前記電子式加速度センサを配置して外周回転リングを有する歩数計ケースと、使用者の手首に装着するためのバンドとを有する電子式歩数計である。
【実施例】
【００１６】
本発明の一実施例の電子式歩数計１００は、主要部の平面図である図１、図５、図６、主要部の断面図である図２、図３に示す如く、電子時計に歩数計機能を付加して構成されたものである。また、電子式歩数計１００は、時計ケース１に図示しない時計バンドが取り付けられており、時計バンドを使用者の腕に装着して使用する。
【００１７】
歩数計ケースとしての時計ケース１は外装と称される本体ケース２と、本体ケース２の外周に取付けられた外周回転リング３とで構成されている。外周回転リング３は、ベゼルとも称されるもので、図示しないラチェット機構やクリップピンによって本体ケース２に回転可能にして取付けられている。本体ケース２は、表側開口をカバーガラス４で、且つ裏側開口を裏蓋５でそれぞれ封止されている。本体ケース２には、回路ブロック６、パネル枠８、液晶表示部９、電池１０等の構成部品が収納されている。回路ブロック６は、歩行信号に基づいて使用者の歩数を算出する信号処理部を構成するもので、図示しないＩＣ素子などの電子部品が回路基板７に搭載されて構成されたものである。
【００１８】
本発明の一実施例の電子式歩数計１００に歩行センサとして採用されている一軸方式の電子式加速度センサ１１は、図４に示す如く、加速度センサ素子１２が表側に搭載されたセンサ基板１３と、センサ基板１３の裏側に配置された一対のセンサ端子１４Ａ，１４Ｂとからなるユニット型センサである。一対のセンサ端子１４Ａ，１４Ｂは、センサ基板１３に設けられた一対のスルーホール１５Ａ，１５Ｂに導電性金属を蒸着して形成された導電性金属薄膜の端部であって、前記導電性金属薄膜の他の端部は加速度センサ素子の一対の端子まで延びている。一対のセンサ端子１４Ａ，１４Ｂの配置間隔は、加速度センサ素子１２の長さ程度である。加速度センサ素子１２は、ショックセンサ、衝撃センサ、振動センサ等とも呼ばれるセンサを構成するもので、一対の端子を有するバイモルフ型素子、ユニモルフ型素子、ピエゾ型素子などの小型のセンサ素子である。
【００１９】
電子式加速度センサ１１は、時計ケース１の本体ケース２の外周に回転可能に嵌め込まれた外周回転リング３に配置されている。本体ケース２と外周回転リング３との間には、防水用パッキン２２，２３が配置されている。外周回転リング３の内周面２６には、図２及び図３に示す如く、センサ収容部２１が形成されている。センサ収容部２１は、センサ基板１３が収容される広い開口部と加速度センサ素子１２が収容される凹部とで構成されている。センサ基板１３が収容される開口部は、外周回転リング３の内周面２６から突設された壁面で囲まれて構成されている。前記突出した壁面の高さは、センサ基板１３の厚みに略等しく、換言すれば本体ケース２の外周面２５と外周回転リング３の内周面２６との隙間間隔の半分程度に選定されている。
【００２０】
本体ケース２に収納されている回路ブロック６と、本体ケース２の外周に回転可能に取付けられている外周回転リング３に配置されている電子式加速度センサ１１とは、センサ接続部によって電気的に接続されている。即ち、前記センサ接続部は、大径の先端部を有する可動性導通ピン１６Ａ，１６Ｂ、加圧ばね１７Ａ，１７Ｂ、段付案内孔１８Ａ，１８Ｂを含んで構成されている。大径の先端部を有する可動性導通ピン１６Ａ，１６Ｂは、図２と図３に示す如く、本体ケース２の壁面を貫通して設けられている大径部と小径部を有する段付案内孔１８Ａ，１８Ｂに挿入配置されている。そして、段付案内孔１８Ａ，１８Ｂに挿入配置されている可動性導通ピン１６Ａ，１６Ｂは、前記大径部に配置された加圧ばね１７Ａ，１７Ｂによって電子式加速度センサ１１のセンサ端子１４Ａ，１４Ｂ側に付勢されている。また、可動性導通ピン１６Ａ，１６Ｂの後端部には、抜け止め部材１９Ａ，１９Ｂがそれぞれ取付けられている。
【００２１】
上述の構成によって可動性導通ピン１６Ａ，１６Ｂは段付案内孔１８Ａ，１８Ｂの軸方向に所定範囲だけ移動可能になっている。従って、可動性導通ピン１６Ａ，１６Ｂはその先端を電子式加速度センサ１１のセンサ端子１４Ａ，１４Ｂに接触させると同時に、その後端を回路ブロック６の回路基板７に接触させ、回路ブロック６と加速度センサ１１との間は電気的に接続されている。
【００２２】
ところで、可動性導通ピン１６Ａ，１６Ｂの大径の先端部は球状突起に形成されている。一方、加速度センサ１１のセンサ端子１４Ａ，１４Ｂの中心部はスルーホール１５Ａ，１５Ｂが開口している。このため、可動性導通ピン１６Ａ，１６Ｂの大径の先端部の球状突起がセンサ端子１４Ａ，１４Ｂの中心部のスルーホール１５Ａ，１５Ｂの開口に係合する。従って、可動性導通ピン１６Ａ，１６Ｂと電子式加速度センサ１１のセンサ端子１４Ａ，１４Ｂとの接続が安定的に行われる。
【００２３】
前記センサ接続部、即ち、大径の先端部を有する可動性導通ピン１６Ａ，１６Ｂ、加圧ばね１７Ａ，１７Ｂ、段付案内孔１８Ａ，１８Ｂを含んで構成されているセンサ接続部は、図１、図５及び図６に示す如く、本体ケース２の外周面２５に３つの位置に設けられている。具体的には、バンドの長手方向に対して９０度から反時計周りに９０度の位置、バンドの長手方向に対して９０度から反時計周りに４５度の位置、及びバンドの長手方向に対して９０度の位置である。換言すれば、時計の１２時位置、１時半の位置、及び３時の位置である。
【００２４】
上述の如く構成された本発明の一実施例の電子式歩数計１００は、使用者が歩行形態に応じて一軸方式の電子式加速度センサ１１の感度軸を容易に調整することが可能である。即ち、図１に示す如く、外周回転リング３を回転させて一軸方式の電子式加速度センサ１１をバンドの長手方向に対して９０度から反時計周りに９０度の位置に配置させると、電子式加速度センサ１１は本体ケース２の時計の１２時の位置に配置されているセンサ接続部の可動性導通ピン１６Ａ，１６Ｂを介して、本体ケース２の回路ブロック６に電気的に接続される。この角度位置にあるとき、一軸方式の電子式加速度センサ１１の感度軸はバンドの長手方向に対して直角になり、本発明の一実施例の電子式歩数計１００は無手振り姿勢で歩行する歩数を高精度で計測する。この感度軸においては、一軸方式の電子式加速度センサ１１は無手振り歩行の際の足の着地振動を安定的に高感度で検出するからである。従って、図１の角度位置に外周回転リング３が回転させられたときには、本発明の一実施例の電子式歩数計１００は無手振り姿勢での通常歩行に最適の電子式歩数計として機能する。
【００２５】
次に、図５に示す如く、外周回転リング３を回転させて一軸方式の電子式加速度センサ１１をバンドの長手方向に対して９０度から反時計周りに４５度の位置に配置させると、電子式加速度センサ１１は本体ケース２の時計の１時半の位置に配置されているセンサ接続部の可動性導通ピン１６Ａ，１６Ｂを介して、本体ケース２の回路ブロック６に電気的に接続される。この角度位置にあるとき、一軸方式の電子式加速度センサ１１の感度軸はバンドの長手方向に対して９０度から反時計周りに４５度の線に一致することになり、本発明の一実施例の電子式歩数計は手振り歩行時の歩数を高精度で計測する。この感度軸においては、一軸方式の電子式加速度センサ１１は手振り歩行の際の足の着地振動も手振り振動も安定的に高感度で検出するからである。従って、図５の角度位置に外周回転リング３が回転させられたときには、本発明の一実施例の電子式歩数計１００は手振り姿勢での通常歩行に最適の電子式歩数計として機能する。
【００２６】
更に、図６に示す如く、外周回転リング３を回転させて一軸方式の電子式加速度センサ１１をバンドの長手方向に対して９０度の位置に配置させると、電子式加速度センサ１１は本体ケース２の時計の３時の位置に配置されているセンサ接続部の動性導通ピン１６Ａ，１６Ｂを介して、本体ケース２の回路ブロック６に電気的に接続される。この角度位置にあるとき、一軸方式の電子式加速度センサ１１の感度軸はバンドの長手方向に対して９０度の線に一致することになり、本発明の一実施例の電子式歩数計１００はランニング時の歩数を高精度で計測する。この感度軸においては、一軸方式の電子式加速度センサ１１は肘から手首が地面と平行になる姿勢のランニングの際の足の着地振動を安定的に高感度で検出するからである。従って、図５の角度位置に外周回転リング３が回転させられたときには、本発明の一実施例の電子式歩数計１００はランニングに最適の電子式歩数計として機能する。
【００２７】
このようにして、本発明に係る電子式歩数計１００の使用者は、外周回転リング３を回転させて、歩行の形態に応じて最適のセンサ感度位置に簡単に調整することができる。
【００２８】
以上、使用者の左手にバンドで装着して使用する電子式歩数計１００を一実施例について詳細に説明したが、使用者の右手にバンドを装着して使用する電子式歩数計１００を構成できることは勿論である。因みに、上述の一実施例に対応付ければ、前記センサ接続部、即ち、大径の先端部を有する可動性導通ピン１６Ａ，１６Ｂ、加圧ばね１７Ａ，１７Ｂ、段付案内孔１８Ａ，１８Ｂを含んで構成されているセンサ接続部は、本体ケース２の外周面２５に３つの位置に設けられている。具体的には、バンドの長手方向に対して９０度から時計周りに９０度の位置、バンドの長手方向に対して９０度から時計周りに４５度の位置、及びバンドの長手方向に対して９０度の位置である。換言すれば、時計の１２時位置、１０時半の位置、及び９時の位置である。なお、外周回転リング３への一軸方式の電子式加速度センサ１１の配置の仕方は上述の一実施例と同じである。
【００２９】
ところで、本発明に係る電子式歩数計１００において、一軸方式の電子式加速度センサ１１は上述の如き特定の角度位置に調整されることに限定されるものではない。使用者の左手にバンドで装着して使用する電子式歩数計１００においては、一軸方式の電子式加速度センサ１１は、外周回転リング３にバンドの長手方向に対して９０度から反時計周りに９０度以内の角度範囲内の最適感度位置に配置されるように構成すればよい。また、使用者の右手にバンドで装着して使用する電子式歩数計１００においては、一軸方式の電子式加速度センサ１１は、外周回転リング３にバンドの長手方向に対して９０度から時計周りに９０度以内の角度範囲内の最適感度位置に配置されるように構成すればよい。
本実施例では、一軸方式の電子式加速度センサ１１を３つの位置に保持する場合について説明したが、保持できる位置を更に増やすことも可能である。保持できる位置を増やすと、使用者の腕の振り方による微調整が可能となる。また、一軸方式の電子式加速度センサ１１の代わりに二軸方式の電子式加速度センサを使用することも可能である。この場合、回路ブロック６が二軸方式の電子式加速度センサから出力される信号から腕振り方向を推測して、その推測結果に基づいて各歩行形態における使用者の腕振り状態から歩数として計測するか否かを判断するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施例の電子式歩数計の部分的平面図である。但し、外周回転リングに配置された一軸方式の電子式加速度センサは、バンドの長手方向に対して９０度から反時計周りに９０度の位置に角度調整された状態にある。
【図２】外周回転リングに配置された一軸方式の電子式加速度センサと、本体ケース内に配置された回路基板との電気的接続を行う可動性導通ピンの前記本体ケースへの配置状態を示した部分断面図であって、電子式加速度センサの長手方向に沿って切断した部分断面図である。
【図３】外周回転リングに配置された一軸方式の電子式加速度センサと、本体ケース内に配置された回路基板との電気的接続を行う可動性導通ピンの前記本体ケースへの配置状態を示した部分断面図であって、電子式加速度センサの長手方向に直角な線に沿って切断した部分断面図である。
【図４】一軸方式の電子式加速度センサの底面図（Ａ）、断面図（Ｂ）、及び平面図（Ｃ）である。
【図５】本発明の一実施例の電子式歩数計の部分的平面図である。但し、外周回転リングに配置された一軸方式の電子式加速度センサは、バンドの長手方向に対して９０度から反時計周りに４５度の位置に角度調整された状態にある。
【図６】本発明の一実施例の電子式歩数計の部分的平面図である。但し、外周回転リング配置された一軸方式の電子式加速度センサは、バンドの長手方向に対して９０度の位置に角度調整された状態にある。
【符号の説明】
【００３１】
１  時計ケース
２  本体ケース
３  外周回転リング
４  カバーガラス
５  裏蓋
６  回路ブロック
７  回路基板
８  パネル枠
９  液晶表示部
１０  電池
１１  電子式加速度センサ
１２  加速度センサ素子
１３  センサ基板
１４Ａ，１４Ｂ  センサ端子
１５Ａ，１５Ｂ  スルーホール  
１６Ａ，１６Ｂ  可動性導通ピン
１７Ａ，１７Ｂ  加圧ばね
１８Ａ，１８Ｂ  断付案内孔
１９Ａ，１９Ｂ  抜け止め部材
２１  センサ収容部
２２，２３，２４  防水用パッキン
２５  本体ケースの外周面
２６  外周回転リングの内周面
【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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