(57)【要約】【課題】任意の自転車に取付けて、使用されているギアの組合せを判定する、自転車の使用ギア判定装置、自転車の使用ギア判定システム、自転車の使用ギア判定方法、およびプログラムを提供する。【解決手段】自転車の使用ギア判定装置１０は、クランクの回転に応じて回転する第１のギア５５、及び上記第１のギアの回転に応じて回転すると共に車輪を回転させる第２のギア５７の複数の組合せの中から選択された組合せを用いて駆動される自転車５０の、上記第１のギアと上記第２のギアとのギア比を、上記クランクの回転速度及び上記車輪の回転速度に基づいて算出するギア比算出部１５４と、上記自転車が有する上記第１のギア及び上記第２のギアの複数の組合せそれぞれにおけるギア比の値を含む対応情報と、上記ギア比算出部により算出されたギア比の値とに基づいて、上記自転車が使用している上記第１のギア及び上記第２のギアの組合せを判定する判定部１５５とを有する。【選択図】図７
2012166621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクの回転に応じて回転する第１のギア、及び前記第１のギアの回転に応じて回転すると共に車輪を回転させる第２のギアの複数の組合せの中から選択された組合せを使用して駆動される自転車の、前記第１のギアと前記第２のギアとのギア比を、前記クランクの回転速度及び前記車輪の回転速度に基づいて算出するギア比算出部と、
前記自転車が有する前記第１のギア及び前記第２のギアの複数の組合せそれぞれにおけるギア比の値を含む対応情報と、前記ギア比算出部により算出されたギア比の値とに基づいて、前記自転車が使用している前記第１のギア及び前記第２のギアの組合せを判定する判定部と、
を備える、自転車の使用ギア判定装置。
【請求項２】
前記第１のギア及び前記第２のギアの複数の組合せそれぞれにおける前記クランク回転速度及び前記車輪回転速度の実測値に基づいて前記ギア比を算出することにより、前記対応情報を生成する対応情報生成部、
をさらに備える、請求項１に記載の自転車の使用ギア判定装置。
【請求項３】
前記判定部により判定された、前記自転車が使用している前記第１のギア及び前記第２のギアの組合せ情報を出力する出力部、
をさらに備える、請求項１又は２のいずれかに記載の自転車の使用ギア判定装置。
【請求項４】
前記出力部は、前記自転車が有する前記第１のギアの段数のうちの前記自転車が用いている前記第１のギアの段数と、前記自転車が有する前記第２のギアの段数のうちの前記自転車が用いている前記第２のギアの段数と、をメータ表示することにより、前記組合せ情報を出力する、請求項３に記載の自転車の使用ギア判定装置。
【請求項５】
前記出力部は、前記組合せ情報を音声出力する、請求項３または４のいずれかに記載の自転車の使用ギア判定装置。
【請求項６】
前記判定部は、前記対応情報のうち、前記ギア比算出部により算出されたギア比と近い値を有する前記第１のギア及び前記第２のギアの組合せを抽出することにより、前記自転車が使用している前記第１のギア及び前記第２のギアの組合せを判定する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の自転車の使用ギア判定装置。
【請求項７】
前記自転車は、互いに歯数が異なる複数の種類の前記第１のギアと、互いに歯数が異なる複数の種類の前記第２のギアとを有し、
前記判定部は、複数の前記組合せが抽出された場合に、ギアシフト前に使用していた前記第１のギア及び前記第２のギアの組合せから、抽出された前記第１のギア及び前記第２のギアの組合せに変更するために必要なギアシフト数に基づいて、前記自転車が使用している前記第１のギア及び前記第２のギアの組合せを判定する、請求項６に記載の自転車の使用ギア判定装置。
【請求項８】
前記自転車が使用する前記第１のギア及び前記第２のギアの組合せの履歴情報を記録する履歴情報作成部、
をさらに備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の自転車の使用ギア判定装置。
【請求項９】
前記履歴情報に基づいて、前記自転車が使用する前記第１のギア及び前記第２のギアの組合せを変更した変更地点を地図に重畳して表示させる表示部、
をさらに備える、請求項８に記載の自転車の使用ギア判定装置。
【請求項１０】
前記表示部は、前記変更地点と共に前記自転車が使用した前記第１のギア及び前記第２のギアの組合せ情報をさらに表示させる、請求項９に記載の自転車の使用ギア判定装置。
【請求項１１】
前記自転車の現在の位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記位置情報に基づいて、経路を案内するナビゲーション部と、
をさらに備える、請求項１に記載の自転車の使用ギア判定装置。
【請求項１２】
クランクの回転に応じて回転する第１のギア、及び前記第１のギアの回転に応じて回転すると共に車輪を回転させる第２のギアの複数の組合せの中から選択された組合せを使用して駆動される自転車の、前記クランクの回転速度を検知するケイデンスセンサと、
前記自転車の前記車輪の回転速度を検知するスピードセンサと、
前記クランクの回転速度と前記車輪の回転速度とに基づいて、前記第１のギアと前記第２のギアとのギア比を算出するギア比算出部と、前記第１のギア及び前記第２のギアの複数の組合せそれぞれにおけるギア比の値を含む対応情報と、前記ギア比算出部により算出されたギア比の値とに基づいて、前記自転車が使用している前記第１のギア及び前記第２のギアの組合せを判定する判定部と、を有する自転車の使用ギア判定装置と、
を備える、自転車の使用ギア判定システム。
【請求項１３】
クランクの回転に応じて回転する第１のギア、及び前記第１のギアの回転に応じて回転すると共に車輪を回転させる第２のギアの複数の組合せの中から選択された組合せを使用して駆動される自転車の、前記クランクの回転速度を取得するステップと、
前記車輪の回転速度を取得するステップと、
前記クランクの回転速度、及び前記車輪の回転速度に基づいて、前記第１のギアと前記第２のギアとのギア比を算出するステップと、
前記自転車が有する前記第１のギア及び前記第２のギアの複数の組合せそれぞれにおけるギア比の値を含む対応情報と、前記ギア比算出部により算出されたギア比の値とに基づいて、前記自転車が使用している前記第１のギア及び前記第２のギアの組合せを判定するステップと、
を含む、自転車の使用ギア判定方法。
【請求項１４】
コンピュータを、
クランクの回転に応じて回転する第１のギア、及び前記第１のギアの回転に応じて回転すると共に車輪を回転させる第２のギアの複数の組合せの中から選択された組合せを使用して駆動される自転車の、前記第１のギアと前記第２のギアとのギア比を、前記クランクの回転速度及び前記車輪の回転速度に基づいて算出するギア比算出部と、
前記自転車が有する前記第１のギア及び前記第２のギアの複数の組合せそれぞれにおけるギア比の値を含む対応情報と、前記ギア比算出部により算出されたギア比の値とに基づいて、前記自転車が使用している前記第１のギア及び前記第２のギアの組合せを判定する判定部と、
を備える、自転車の使用ギア判定装置として機能させるための、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車の使用ギア判定装置、自転車の使用ギア判定システム、自転車の使用ギア判定方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
多段ギアを切替えて走行することのできる自転車は、前方及び後方にそれぞれ有するギアの組合せによって、ペダル１回転当たりの車輪の回転数を変更することができる。このような自転車のユーザは、走行している道の状態によって使用するギアの組合せを変更することによって、効率のよい走行を行うことができる。
【０００３】
このため、このような自転車のユーザは、現在使用しているギアの組合せを知りたいという要求を持っている。例えば、特許文献１には、シフト制御装置とディレイラの間のケーブルに機械的に介在する装置により現在用いられている前方ギアおよび後方ギアをインジケータに表示することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２４６２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１に記載の装置は、シフト制御装置とディレイラの間のケーブルに機械的に介在する必要があるために、任意の自転車に取付けて用いることはできないという問題があった。また、ケーブルに撓みがありギアシフト操作に応じて確実にギアの変更がされていない場合には、検出されたギアの組合せと実際に用いられているギアの組合せとが異なる場合があるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、任意の自転車に取付けて、使用されているギアの組合せを判定することが可能な、新規かつ改良された自転車の使用ギア判定装置、自転車の使用ギア判定システム、自転車の使用ギア判定方法、およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、クランクの回転に応じて回転する第１のギア、及び上記第１のギアの回転に応じて回転すると共に車輪を回転させる第２のギアの複数の組合せの中から選択された組合せを用いて駆動される自転車の、上記第１のギアと上記第２のギアとのギア比を、上記クランクの回転速度及び上記車輪の回転速度に基づいて算出するギア比算出部と、上記自転車が有する上記第１のギア及び上記第２のギアの複数の組合せそれぞれにおけるギア比の値を含む対応情報と、上記ギア比算出部により算出されたギア比の値とに基づいて、上記自転車が使用している上記第１のギア及び上記第２のギアの組合せを判定する判定部とを有する、自転車の使用ギア判定装置が提供される。
【０００８】
かかる構成によれば、自転車のギア比をクランクの回転速度と車輪の回転速度とに基づいて算出することができる。そして、ギア比とギアの組合せとの対応を示す対応情報に基づいて、算出したギア比から自転車が現時点において使用しているギアの組合せを判定することができる。クランクの回転速度と車輪の回転速度とは、センサによって取得することができる。例えばクランクの回転速度及び車輪の回転速度をそれぞれ非接触で検出するセンサを用いれば、自転車の種類を問わずに、使用ギアを判定することができる。かかる構成によれば、ユーザは、自転車と使用ギア判定装置とを別途購入して組み合わせて用いることができる。このため、使用ギアを表示する機能を用いたいユーザの自転車の選択肢の幅が広がる。
【０００９】
また、上記第１のギア及び上記第２のギアの複数の組合せそれぞれにおける上記クランク回転速度及び上記車輪回転速度の実測値に基づいて上記ギア比を算出することにより、上記対応情報を生成する対応情報生成部をさらに有してもよい。
【００１０】
また、上記判定部により判定された、上記自転車が用いている上記第１のギア及び上記第２のギアの組合せ情報を出力する出力部をさらに有してもよい。
【００１１】
また、上記出力部は、上記自転車が有する上記第１のギアの段数のうちの上記自転車が用いている上記第１のギアの段数と、上記自転車が有する上記第２のギアの段数のうちの上記自転車が用いている上記第２のギアの段数と、をメータ表示することにより、上記組合せ情報を出力してもよい。
【００１２】
また、上記出力部は、上記組合せ情報を音声出力してもよい。
【００１３】
また、上記判定部は、上記対応情報のうち、上記ギア比算出部により算出されたギア比と近い値を有する上記第１のギア及び上記第２のギアの組合せを抽出することにより、上記自転車が使用している上記第１のギア及び上記第２のギアの組合せを判定してもよい。
【００１４】
また、上記自転車は、互いに歯数が異なる複数の種類の上記第１のギアと、互いに歯数が異なる複数の種類の上記第２のギアとを有し、上記判定部は、複数の上記組合せが抽出された場合に、ギアシフト前に使用していた上記第１のギア及び上記第２のギアの組合せから、抽出された上記第１のギア及び上記第２のギアの組合せに変更するために必要なギアシフト数に基づいて、上記自転車が使用している上記第１のギア及び上記第２のギアの組合せを判定してもよい。
【００１５】
また、上記自転車が使用する上記第１のギア及び上記第２のギアの組合せの履歴情報を記録する履歴情報作成部をさらに有してもよい。
【００１６】
また、上記履歴情報に基づいて、上記自転車が使用する上記第１のギア及び上記第２のギアの組合せを変更した変更地点を地図に重畳して表示させる表示部、をさらに有してもよい。
【００１７】
また、上記表示部は、上記変更地点と共に上記自転車が使用した上記第１のギア及び上記第２のギアの組合せ情報をさらに表示させてもよい。
【００１８】
また、上記自転車の現在の位置情報を取得する位置情報取得部と、上記位置情報に基づいて、経路を案内するナビゲーション部とをさらに有してもよい。
【００１９】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、クランクの回転に応じて回転する第１のギア、及び上記第１のギアの回転に応じて回転すると共に車輪を回転させる第２のギアの複数の組合せの中から選択された組合せを用いて駆動される自転車の上記クランクの回転速度を検知するケイデンスセンサと、上記自転車の上記車輪の回転速度を検知するスピードセンサと、上記クランクの回転速度と上記車輪の回転速度とに基づいて、上記第１のギアと上記第２のギアとのギア比を算出するギア比算出部と、上記自転車が有する上記第１のギア及び上記第２のギアの複数の組合せそれぞれにおけるギア比の値を含む対応情報と、上記ギア比算出部により算出されたギア比の値とに基づいて、上記自転車が使用している上記第１のギア及び上記第２のギアの組合せを判定する判定部と、を有する自転車の使用ギア判定装置が提供される。
【００２０】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、クランクの回転に応じて回転する第１のギア、及び上記第１のギアの回転に応じて回転すると共に車輪を回転させる第２のギアの複数の組合せの中から選択された組合せを使用して駆動される自転車の、上記クランクの回転速度を取得するステップと、上記車輪の回転速度を取得するステップと、上記クランクの回転速度、及び上記車輪の回転速度に基づいて、上記第１のギアと上記第２のギアとのギア比を算出するステップと、上記自転車が有する上記第１のギア及び上記第２のギアの複数の組合せそれぞれにおけるギア比の値を含む対応情報と、上記ギア比算出部により算出されたギア比の値とに基づいて、上記自転車が使用している上記第１のギア及び上記第２のギアの組合せを判定するステップと、を含む、自転車の使用ギア判定方法が提供される。
【００２１】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コンピュータを、クランクの回転に応じて回転する第１のギア、及び上記第１のギアの回転に応じて回転すると共に車輪を回転させる第２のギアの複数の組合せのうち選択された組合せを用いて駆動される自転車の、上記第１のギアと上記第２のギアとのギア比を、上記クランクの回転速度及び上記車輪の回転速度に基づいて算出するギア比算出部と、上記自転車が有する上記第１のギア及び上記第２のギアの複数の組合せそれぞれにおけるギア比の値を含む対応情報と、上記ギア比算出部により算出されたギア比の値とに基づいて、上記自転車が使用している上記第１のギア及び上記第２のギアの組合せを判定する判定部とを有する、自転車の使用ギア判定装置として機能させるための、プログラムが提供される。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように本発明によれば、任意の自転車に取付けて、使用されているギアの組合せを判定することが可能な、自転車の使用ギア判定装置、自転車の使用ギア判定システム、自転車の使用ギア判定方法、およびプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＰＮＤの外観図である。
【図２】同実施形態に係るＰＮＤを自転車に設置した場合の外観を示す外観図である。
【図３】自転車の駆動と使用ギアとの関係について説明するための説明図である。
【図４】同実施形態に係るＰＮＤの機能構成を示すブロック図である。
【図５】同実施形態に係るＰＮＤと各種センサの設置例を示す説明図である。
【図６】同実施形態に係るＰＮＤ周りの座標系を示す説明図である。
【図７】同実施形態に係るＰＮＤのナビゲーション部の詳細な機能構成を示すブロック図である。
【図８】自転車のギアの組合せとギア比の対応の一例を示す表である。
【図９】同実施形態に係るＰＮＤの使用ギア表示画面の一例を示す説明図である。
【図１０】同実施形態に係るＰＮＤの使用ギア表示画面の他の一例を示す説明図である。
【図１１】同実施形態に係るＰＮＤの計測モード開始準備処理を示すフローチャートである。
【図１２】同実施形態に係るＰＮＤの計測モード動作時の割込処理を示すフローチャートである。
【図１３】自転車のギアの組合せとギア比の対応の一例を示すグラフである。
【図１４】同実施形態に係るＰＮＤの初期設定方法選択画面の一例を示す説明図である。
【図１５】同実施形態に係るＰＮＤの歯数入力画面の一例を示す説明図である。
【図１６】同実施形態に係るＰＮＤの実測方法による初期設定の自転車設置準備を促す準備画面の一例を示す説明図である。
【図１７】同実施形態に係るＰＮＤの実測方法による初期設定の前方ギアの設定を促す準備画面の一例を示す説明図である。
【図１８】同実施形態に係るＰＮＤの実測方法による初期設定の後方ギアの設定を促す準備画面の他の一例を示す説明図である。
【図１９】同実施形態に係るＰＮＤの実測方法による初期設定の実測画面の一例を示す説明図である。
【図２０】同実施形態に係るＰＮＤの実測方法による初期設定の後方ギアの設定を促す準備画面の他の一例を示す説明図である。
【図２１】同実施形態に係るＰＮＤの実測方法による初期設定の実測画面の他の一例を示す説明図である。
【図２２】同実施形態に係るＰＮＤの実測方法による初期設定の前方ギアの設定を促す準備画面の他の一例を示す説明図である。
【図２３】同実施形態に係るＰＮＤの実測方法による初期設定の実測画面の他の一例を示す説明図である。
【図２４】同実施形態に係るＰＮＤの実測方法による初期設定の前方ギアの設定を促す準備画面の他の一例を示す説明図である。
【図２５】同実施形態に係るＰＮＤの実測方法による初期設定の実測画面の他の一例を示す説明図である。
【図２６】同実施形態に係るＰＮＤの実測方法によるギア比の補間について説明するための説明図である。
【図２７】同実施形態に係るＰＮＤのギアシフト地点の表示画面の一例を示す説明図である。
【図２８】本発明の第２の実施形態に係る携帯電話の外観図である。
【図２９】同実施形態に係る携帯電話の機能構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２５】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．第１の実施形態（ＰＮＤへの適用例）
１−１．概要
１−２．構成
１−３．使用ギアの判定
１−４．対応情報の生成（初期設定）
１−５．履歴情報の作成
２．第２の実施形態（携帯電話への適用例）
【００２６】
＜１．第１の実施形態（ＰＮＤへの適用例）＞
［１−１．概要］
まず、本発明の第１の実施形態として、「自転車の使用ギア判定システム」について、自転車の使用ギア判定装置の一例であるＰＮＤ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ）を用いた場合について図１〜図３を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るＰＮＤの外観図である。図２は、本実施形態に係るＰＮＤを自転車に設置した場合の外観を示す外観図である。図３は、自転車の駆動と使用ギアとの関係について説明するための説明図である。
【００２７】
図１を参照すると、本発明の一実施形態に係る自転車の使用ギア判定装置の一例であるＰＮＤ１０の外観例が示される。ＰＮＤ１０は、目的地までの経路を案内するナビゲーション機能を有し、位置情報に対応付けられた各種の情報をユーザに提供する機能を有する。ＰＮＤ１０は、その前面に各種の情報を提供する情報提供画面を含む画像を表示する表示部１２を有し、車両のダッシュボード上に吸盤１６を介して取付けられたクレードル１４ａによってその筐体が保持される。ＰＮＤ１０は、クレードル１４ａに容易に取付けることができるとともに、取り外しすることも可能である。このＰＮＤ１０は、ＰＮＤ１０自身の現在の位置情報を取得する機能を有するとともに、地図データを記憶している。このため、ＰＮＤ１０は、地図上に現在位置の情報を重畳して表示部１２に表示させることができる。
【００２８】
また、ＰＮＤ１０は、車載モード、徒歩モード、及び自転車モードの複数の動作モードを有する。そして、ＰＮＤ１０は、図２に示されるように、自転車用のクレードル１４ｂを用いることによって、自転車５０に取付けて使用することができる。このＰＮＤ１０は、例えば、自転車５０のハンドル５１部分に取付けて使用される。このとき、ＰＮＤ１０は、ユーザが自転車５０に乗って走行しているときに、ＰＮＤ１０の画面１２を見るために行う視線移動が少なくなる位置に設置されることが好ましい。
【００２９】
自転車モードで動作するＰＮＤ１０は、自転車５０で走行する場合に都合のよい道を選択して経路を案内することができる。例えば、ＰＮＤ１０は、自転車モードで動作するとき、自動車などの車両では通ることのできない道を案内する経路の候補として経路を探索することができる。また、ＰＮＤ１０は、自転車の走行スピード、走行距離、及び消費カロリーなどの情報を表示することもできる。さらに、本実施形態においてＰＮＤ１０は、前方ギアと後方ギアとをそれぞれ複数段有する自転車５０に取付けて用いる際に有用な情報を提供することができる。
【００３０】
ここで、図３を参照しながら、自転車の駆動の仕組みについて簡単に説明する。なお、ここでは説明の簡略化のために、前方ギア５５と後方ギア５７とがそれぞれ１つ示されている。しかし、実際には自転車５０は、前方ギア５５と後方ギア５７とそれぞれ複数有している。なお、前方ギア５５は、クランクの回転に応じて回転する第１のギアの一例であり、後方ギア５７は、前方ギア５５の回転に応じて回転すると共に、車輪を回転させる第２のギアの一例である。また、ここではギアという言葉を用いるが、一般的に自転車に用いられている、チェーンと組み合わせて動力を伝える歯車は、スプロケットと呼ばれる。このため、前方ギア５５は、フロントスプロケット、又はクランクスプロケットとも呼ばれる。また、後方ギア５７は、リアスプロケット、又は後輪スプロケットとも呼ばれる。
【００３１】
ユーザが、ペダル５３を漕ぐと、クランク５４が回転する。このクランク５４の回転に応じて、前方ギア５５は回転する。前方ギア５５が回転すると、前方ギア５５の歯と噛合うローラーチェーン５６が回転する。さらに、ローラーチェーン５６が回転すると、このローラーチェーン５６と噛合う後方ギア５７が回転する。後方ギア５７は、後輪と連結されている。このため、後方ギア５７が回転すると、後輪が回転する。
【００３２】
このとき、ペダル５３一回転当たりの後輪の回転数は、前方ギア５５と後方ギア５７との歯数の比によって決まる。例えば、前方ギア５５の歯数が５０で後方ギア５７の歯数が２５の場合、ペダル５３を一回転させるとスプロケット５４及び前方ギア５５が一回転し、後方ギア５７及び後輪は二回転する。ギア比の値は、次の（数式１）で求められるため、この場合のギア比は「２」となる。
ギア比＝前方ギアの歯数／後方ギアの歯数  …（数式１）
【００３３】
つまり、ギア比が高いほど、ペダル５３一回転当たりの後輪の回転数が上がる。つまり、ギア比が高いほど、同じ回転スピードでペダル５３を漕いだ場合の自転車５０の走行スピードが上がる。しかし、ギア比が高くなると、回転数が得られる代わりに駆動力（トルク）は失われる。このため、ギア比が高くなると、クランク５４を回す脚への負担が大きくなる。特に、走り始め又は上り坂のように駆動力が必要な場合には、高いギア比で走行することは難しい。また、低いギア比で平坦な道を走行すると、ペダルを漕ぐ回転数の割りにスピードを出すことができず、エネルギー効率が悪い。このため、走行する道の状態に応じて用いるギアの組合せの変更（以下、ギアシフトと呼ぶ）を適切に行うことにより、エネルギー効率を高めることができる。
【００３４】
エネルギー効率に関して言えば、ペダル５３及びクランク５４の回転数が一定になるように走ると、エネルギー効率が高いと言われている。ペダル５３及びクランク５４の毎分回転数は、ケイデンスと呼ばれる。高いエネルギー効率で走行しようとすると、自転車５０のユーザは、このケイデンス値を参照しながら、或いは、自身でペダル５３の回転速度を感じながら、使用するギアの組合せを適切に選択することが重要である。特に、競技レースなどにおいては、このギアの選択及びギアシフトのタイミングが競技結果をも左右する。また、高速で自転車走行しているユーザは、なるべく視線移動を少なくしたいという要求を有している。これは、視線移動によって、走行スピードが落ちてしまったり、コースを誤ってしまう可能性などが考えられるためである。そこで、ＰＮＤ１０は、図２に示すように使用ギアの組合せ情報を表示や音声によって出力する。このときＰＮＤ１０が自転車５０のハンドル５１の上部に突き出るように設置されていると、ユーザの視線移動が少なくて済む。また、音声出力により使用ギアの組合せ情報が提供されれば、ユーザは、視線を移動しなくても現在使用しているギアの組合せを知ることができる。
【００３５】
従来、現時点において使用しているギアの組合せは、通常左右のハンドル５１部分に設置されているギアシフト操作するためのシフトレバーに表示される数字により段数が確認されていた。この場合、左右のシフトレバーをそれぞれ確認しなければならず、視線移動が大きい。このため、上述の特許文献１に示すように、シフト制御装置とディレイラの間のケーブルに機械的に介在する装置により使用ギアの組合せを検出して表示するシステムが提案されている。しかし、この場合には、特殊な装置に対応する自転車又は変速システムを購入する必要があり、既に使用している自転車に後から設置することが困難であった。そこで、本実施形態に係るＰＮＤ１０は、スピードセンサ及びケイデンスセンサを用いることにより、あらゆる自転車に設置することができる自転車の使用ギア判定装置として機能する。かかる機能を実現するための一例であるＰＮＤ１０の構成について、次に説明される。
【００３６】
［１−２．構成］
次に、図４〜図１０を参照しながらＰＮＤ１０の機能構成について説明する。図４は、本実施形態に係るＰＮＤの機能構成を示すブロック図である。図５は、本実施形態に係るＰＮＤと各種センサの設置例を示す説明図である。図６は、本実施形態に係るＰＮＤ周りの座標系を示す説明図である。図７は、本実施形態に係るＰＮＤのナビゲーション部の詳細な機能構成を示すブロック図である。図８は、自転車のギアの組合せとギア比の対応の一例を示す表である。図９は、本実施形態に係るＰＮＤの使用ギア表示画面の一例を示す説明図である。図１０は、本実施形態に係るＰＮＤの使用ギア表示画面の他の一例を示す説明図である。
【００３７】
ＰＮＤ１０は、表示部１２と、記憶部１０２と、操作部１０４と、音声出力部１０６と、接続インタフェース１０８と、ナビゲーション機能ユニット１１０とを主に有する。
【００３８】
ナビゲーション機能ユニット１１０は、ＧＰＳアンテナ１１２と、Ｚ軸ジャイロセンサ１１４と、Ｙ軸ジャイロセンサ１１６と、３軸加速度センサ１１８と、地磁気センサ１２０と、気圧センサ１２２と、ＧＰＳ処理部１３２と、角度算出部１３４と、位置算出部１３６と、速度算出部１３８と、姿勢角検出部１４０と、方位算出部１４２と、高度算出部１４４と、制御部１５０とを主に有する。
【００３９】
表示部１２は、例えば、地図データに現在位置を示す情報を重畳した画面を出力する表示装置である。この表示部１２は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイなどの表示装置であってもよい。
【００４０】
記憶部１０２は、ＰＮＤ１０が動作するためのプログラムや、地図データなどを記憶する記憶媒体である。なお、この記憶部１０２は、例えば、Ｆｌａｓｈ  ＲＯＭ（又はＦｌａｓｈ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ）などの不揮発性メモリ、ハードディスクおよび円盤型磁性体ディスクなどの磁気ディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ−Ｒ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ  Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）およびＢＤ（Ｂｌｕ−Ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（登録商標））などの光ディスク、並びに、ＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｏｐｔｉｃａｌ）ディスクなどの記憶媒体であってもよい。
【００４１】
操作部１０４は、ユーザによる操作指示を受付け、その操作内容をナビゲーション機能ユニット１１０に出力する。ユーザによる操作指示としては、例えば、目的地の設定、地図の拡大および縮小、音声案内設定、画面表示設定などが挙げられる。この操作部１０４は、表示部１２と一体的に設けられるタッチスクリーンであってもよい。或いは、操作部１０４は、ボタン、スイッチ、およびレバーなど、表示部１２と分離して設けられる物理的構成であってもよい。また、操作部１０４は、リモートコントローラから送信されたユーザによる操作指示を示す信号を検出する信号受信部であってもよい。
【００４２】
音声出力部１０６は、音声データを出力する出力装置であり、例えば、スピーカなどであってよい。この音声出力部１０６は、例えば、ナビゲーションにかかる音声ガイダンスを出力する。ユーザは、この音声ガイダンスを聞くことにより表示部１２を見なくても進むべき経路を知ることができる。また、本実施形態において音声出力部１０６は、自転車５０が現時点において使用している使用ギアの組合せ情報を出力することもできる。
【００４３】
接続インタフェース部１０８は、スピードセンサ６０及びケイデンスセンサ７０と接続するためのインタフェースである。接続インタフェース部１０８は、スピードセンサ６０が出力するスピードパルス信号を受信し、受信した情報を制御部１５０に入力する。また、接続インタフェース部１０８は、ケイデンスセンサ７０が出力するケイデンスパルス信号を受信し、受信した情報を制御部１５０に入力する。ここで、スピードセンサ６０及びケイデンスセンサ７０は、例えば図５に示されるように自転車５０に設置される。すなわち、スピードセンサ６０は、後輪５２の回転スピードを計測することができる位置に設置される。スピードセンサ６０は、後輪５２が１回転する毎にスピードパルス信号を出力する。ＰＮＤ１０は、このスピードパルス信号のパルス間隔を検出することによって、後輪５２の回転スピードすなわち自転車５０の走行スピードを検出することができる。ケイデンスセンサ７０は、クランク５４の回転スピードを計測することができる位置に設置される。ケイデンスセンサ７０は、クランク５４が一回転する毎にケイデンスパルス信号を出力する。ＰＮＤ１０は、このケイデンスパルス信号のパルス間隔を検出することによって、クランク５４の回転スピード、すなわちケイデンスを検出することができる。
【００４４】
なお、ここで用いられるスピードセンサ６０及びケイデンスセンサ７０は、非接触で検出することができるセンサであることが好ましい。スピードセンサ６０及びケイデンスセンサ７０は、非接触で回転速度を検出することができるセンサであることにより、任意の自転車５０に設置することができる。
【００４５】
ＧＰＳアンテナ１１２は、複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信することができ、受信したＧＰＳ信号をＧＰＳ処理部１３２に入力する。なお、ここで受信されるＧＰＳ信号には、ＧＰＳ衛星の軌道を示す軌道データと、信号の送信時刻などの情報が含まれている。
【００４６】
ＧＰＳ処理部１３２は、ＧＰＳアンテナ１１２から入力された複数のＧＰＳ信号に基づいて当該ＰＮＤ１０の現在位置を示す位置情報を算出し、算出した位置情報を制御部１５０に供給する。具体的には、ＧＰＳ処理部１３２は、複数のＧＰＳ信号をそれぞれ復調することにより得られる軌道データから各ＧＰＳ衛星の位置を算出し、ＧＰＳ信号の送信時刻と受信時刻との差分から各ＧＰＳ衛星から当該ＰＮＤ１０との距離を算出する。そして、算出された各ＧＰＳ衛星の位置と、各ＧＰＳ衛星から当該ＰＮＤ１０までの距離とに基づいて、現在の３次元位置が算出される。
【００４７】
ナビゲーション機能ユニット１１０は、上記のＧＰＳアンテナ１１２とＧＰＳ処理部１３２による絶対位置取得機能に加えて、各種のセンサを用いた相対位置取得機能を有する。この相対位置の情報は、絶対位置を取得することができない状況、即ち、ＧＰＳ信号を受信することができない位置にＰＮＤ１０が存在している状況において用いられても良い。または、相対位置の情報は、絶対位置の情報と合わせて用いられても良い。
【００４８】
Ｚ軸ジャイロセンサ１１４は、ＰＮＤ１０が旋回しているときのＺ軸周りの回転角の変化する速度（角速度）であるヨーレートωｚを電圧値として検出する機能を有するセンサである。Ｚ軸ジャイロセンサ１１４は、このヨーレートを例えば５０Ｈｚのサンプリング周波数で検出して、検出されたヨーレートを示すデータを角度算出部１３４に入力する。なお、図６に示したように、Ｚ軸は鉛直方向に対応する。そして、Ｘ軸はＰＮＤ１０の進行方向に対応し、Ｙ軸はＸ軸に直交する水平方向に対応する。
【００４９】
角度算出部１３４は、Ｚ軸ジャイロセンサ１１４から入力されたヨーレートωｚにサンプリング周期（例えば、ここでは０．０２ｓ）を積算することにより、ＰＮＤ１０が旋回したときの角度θを算出し、その角度θが示された角度データを位置算出部１３６に入力する。
【００５０】
Ｙ軸ジャイロセンサ１１６は、Ｙ軸周りの角速度であるピッチレートωyを電圧値として検出する機能を有するセンサである。Ｙ軸ジャイロセンサ１１６は、このピッチレートを例えば５０Ｈｚのサンプリング周波数で検出して、検出されたピッチレートを示すデータを速度算出部１３８に入力する。
【００５１】
３軸加速度センサ１１８は、Ｘ軸に沿った加速度αx、Ｙ軸に沿った加速度αy、及びＺ軸に沿った加速度αzをそれぞれ電圧値として検出する機能を有するセンサである。３軸加速度センサ１１８は、この加速度αx、加速度αy、および加速度αzを例えば５０Ｈｚのサンプリング周波数で検出して、検出された加速度を示すデータを速度算出部１３８および姿勢角検出部１４０に入力する。
【００５２】
速度算出部１３８は、３軸加速度センサ１１８から入力されたＺ軸に沿った加速度αzをＹ軸ジャイロセンサ１１６から入力されたピッチレートωyで除算することにより進行方向に対する速度Ｖを例えば１秒につき５０回算出し、算出した速度Ｖを位置算出部１３６に入力する。
【００５３】
位置算出部１３６は、速度算出部１３８により算出された速度Ｖおよび角度算出部１３４により算出された角度θに基づき、現在位置の位置情報を算出する機能を有する。具体的には、位置算出部１３６は、速度Ｖおよび角度θに基づいて前回算出時の位置から現在位置までの変化量を求める。そして、位置算出部１３６はこの変化量と前回の位置とから現在の位置情報を算出する。その後位置算出部１３６は、この現在位置の位置情報を制御部１５０に供給する。
【００５４】
姿勢角検出部１４０は、まず３軸加速度センサ１１８から入力された加速度データαx、αyおよびαzに基づいて所定の姿勢角検出処理を行うことにより、ＰＮＤ１０の姿勢角を示す姿勢角データを生成して方位算出部１４２に入力する。
【００５５】
地磁気センサ１２０は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向それぞれの地磁気Ｍx、ＭyおよびＭzをそれぞれ電圧値として検出するセンサである。地磁気センサ１２０は、この検出した地磁気データＭx、ＭyおよびＭzを方位算出部１４２に入力する。
【００５６】
方位算出部１４２は、地磁気センサ１２０から入力された地磁気データＭx、ＭyおよびＭzに対して所定の補正処理を施し、補正した地磁気データと姿勢角検出部１４０から入力された姿勢角データとに基づいてＰＮＤ１０の方位を示す方位データを生成する。方位算出部１４２は、生成した方位データを制御部１５０に供給する。
【００５７】
すなわち地磁気センサ１２０、３軸加速度センサ１１８、姿勢角検出部１４０、および方位算出部１４２は、いわゆる電子コンパスとして機能し、方位データを生成する。制御部１５０は、主にＰＮＤ１０がクレードル１４から離脱されて使用されるとき（例えば徒歩にて使用される場合など）にこの方位データを利用してＰＮＤ１０の向きに合わせて表示した地図データをユーザに提供することができる。なお、ＰＮＤ１０は、車載にて使用されるときには、自車位置の経路から地図データにある道路と自車位置との対応付けを行い、地図の方位に基づいてＰＮＤ１０の向きに合わせた地図データをユーザに提供することもできる。あるいは、取得したＧＰＳ方位からＰＮＤ１０の向きを算出してその向きに合わせた地図データをユーザに提供することもできる。
【００５８】
気圧センサ１２２は、周囲の気圧を電圧値として検出する機能を有するセンサである。気圧センサ１２２は、気圧を例えば５０Ｈｚのサンプリング周波数で検出し、検出した気圧データを高度算出部１４４に入力する。
【００５９】
高度算出部１４４は、気圧センサ１２２から入力された気圧データに基づいて、ＰＮＤ１０の高度を算出し、算出された高度データを制御部１５０に供給する。
【００６０】
以上の構成により、制御部１５０は、ＧＰＳ処理部１３２または位置算出部１３６から現在の位置情報を取得することができ、さらに方位算出部１４２からＰＮＤ１０の向いている方位を、高度算出部１４４からはＰＮＤ１０の高度を取得することができる。ここで、制御部１５０は、取得した位置に関する情報をそのまま用いることもできるが、各種の補正を施すこともできる。例えば、補正処理の典型的な一例としては、マップマッチング処理が挙げられる。マップマッチング処理とは、位置情報の誤差を補正するために、地図情報を利用する手法である。マップマッチング処理によって、位置情報の変化から地図上の該当する道路を探索し、正しい位置情報が推定され、この推定に基づいて位置情報は補正される。
【００６１】
ここで、制御部１５０の詳細な機能構成について、図７を参照しながら説明する。制御部１５０は、ナビゲーション部１５１と、動作モード切替部１５２と、パルス間隔算出部１５３と、ギア比算出部１５４と、ギア組合せ判定部１５５と、表示制御部１５６と、履歴情報作成部１５７と、対応情報作成部１５８と、を主に有する。
【００６２】
ナビゲーション部１５１は、主に目的地として設定された地点までの経路を案内する機能を有する。かかる機能を実現するために、ナビゲーション部１５１は、現在の位置情報を取得する機能、取得した位置情報を補正する機能、操作部１０４による操作情報に基づいて指定された地点の位置情報を取得する機能、地図情報に基づいて経路を探索する機能などを有する。そして、ナビゲーション部１５１は、探索した経路と、取得した位置情報に基づいて、ユーザが目的地に到達できるよう案内する。
【００６３】
動作モード切替部１５２は、ＰＮＤ１０の動作モードを切替える機能を有する。動作モード切替部１５２は、例えば、ユーザが動作モードを選択するための動作モード選択画面を生成して表示制御部１５６に表示させる。そして、動作モード切替部１５２は、この動作モード選択画面に対するユーザの操作情報を取得し、操作情報に基づいてＰＮＤ１０の動作モードを切替える。ここで選択肢となる動作モードとしては、自動車に設置して用いる場合に選択される車載モード、自転車に設置して用いる場合に選択される自転車モード、徒歩で移動する場合に選択される徒歩モードなどが挙げられる。また、自転車モードの中には、ウィザード形式でユーザに各ギアの情報を入力させる初期設定モードと、実際の走行中に利用する計測モードとが準備されてよい。
【００６４】
パルス間隔算出部１５３は、スピードパルス及びケイデンスパルスのパルス間隔をそれぞれ算出する機能を有する。パルス間隔算出部１５３は、スピードパルス信号を受信すると、前回スピードパルス信号を受信した時点からの経過時間に基づいてパルス間隔を算出する。このとき、パルス間隔算出部１５３は、算出したパルス間隔をスピードパルス間隔としてもよい。また、パルス間隔算出部１５３は、算出したパルス間隔に基づいて移動平均を算出し、この値をスピードパルス間隔としてもよい。また同様に、パルス間隔算出部１５３は、ケイデンスパルス信号を受信すると、前回ケイデンスパルス信号を受信した時点からの経過時間に基づいてケイデンスパルス間隔を算出する。パルス間隔算出部１５３３は、算出したスピードパルス間隔と算出したケイデンスパルス間隔とをそれぞれ記憶部１０２に記憶する。スピードパルス間隔は、後輪５４の回転速度を示す。また、ケイデンスパルス間隔は、クランク回転速度すなわちケイデンスを示す。
【００６５】
ギア比算出部１５４は、パルス間隔算出部１５３が算出したスピードパルス間隔及びケイデンスパルス間隔に基づいてギア比を算出する機能を有する。具体的には、ギア比は、ケイデンスパルス間隔をスピードパルス間隔で除算することにより算出することができる。ギア比算出部１５４は、例えばスピードパルス信号及びケイデンスパルス信号を受信する度にギア比を算出してもよい。或いは、ギア比算出部１５４は、スピードパルス信号及びケイデンスパルス信号の受信に関わらず、一定間隔でギア比を算出してもよい。
【００６６】
ギア組合せ判定部１５５は、ギア比算出部１５４により算出されたギア比に基づいて、前方ギア５５と後方ギア５７のうち、現時点において自転車５０の駆動に使用されている使用ギアの組合せを判定する機能を有する。ギア組合せ判定部１５５は、予め準備された対応情報に基づいて、使用ギアの組合せを判定する。対応情報は、自転車５０が有する複数の前方ギア５５及び複数の後方ギア５７について、前方ギア５５と後方ギア５７の組合せそれぞれが使用された場合のギア比の値を含む情報である。対応情報の一例が図８に示される。この対応情報は、後述される対応情報作成部１５８により予め作成される。なお、図８の対応情報は、自転車５０が３段の前方ギア５５と９段の後方ギア５７とを有する場合の一例である。
【００６７】
表示制御部１５６は、表示部１２に表示する表示画面の内容を制御する機能を有する。表示制御部１５６は、例えば、ＰＮＤ１０が自転車モードの計測モードで動作している場合に、例えば図９に示される使用ギア組合せ情報表示画面１２０１を表示させてもよい。使用ギア組合せ情報表示画面１２０１は、数字により使用ギアの段数が示される。或いは、表示制御部１５６は、図１０に示される使用ギア組合せ情報表示画面１２０２を表示させてもよい。使用ギア組合せ情報表示画面１２０２は、メータ表示により使用ギアの段数が示される。このとき、使用ギアの段数は、自転車５０が有する総段数のうちの使用段数の位置がわかるようにメータ表示される。なお、上記の表示制御部１５６による表示内容は、自転車５０に搭載されたサイクルコンピュータに表示されるようにしてもよい。
【００６８】
履歴情報作成部１５７は、ＰＮＤ１０の取得した位置情報、ケイデンス情報、使用ギア組合せ情報、スピード情報などの履歴情報を作成する機能を有する。履歴情報作成部１５７は、それぞれの情報を取得された時刻と対応づけて履歴情報を作成する。ＰＮＤ１０は、この履歴情報をユーザ操作に応じて表示する機能を有してもよい。
【００６９】
対応情報作成部１５８は、ＰＮＤ１０が自転車モードの初期設定モードで提供する初期設定画面に対する入力情報に基づいて対応情報を作成する機能を有する。対応情報は、上述の通り、使用ギアの組合せを判定するための情報であり、自転車５０が有する複数の前方ギア５５及び複数の後方ギア５７について、前方ギア５５と後方ギア５７の組合せそれぞれについてのギア比の値を含む情報である。なお、対応情報の作成処理の詳細については、後述される。
【００７０】
以上、本実施形態に係るＰＮＤ１０の機能の一例が示された。上記の各構成要素は、汎用的な部材や回路を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。また、各構成要素の機能を、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などの演算装置がこれらの機能を実現する処理手順を記述した制御プログラムを記憶したＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの記憶媒体から制御プログラムを読出し、そのプログラムを解釈して実行することにより行ってもよい。また、本実施形態を実施する時々の技術レベルや実施の態様に応じて、適宜、利用する構成を変更することが可能である。例えば、実施の態様に応じて上記の例に係るＰＮＤ１０の機能を一部省略したり、或いは、新たに機能を追加したりすることが可能である。
【００７１】
なお、上述のような本実施形態に係るＰＮＤ１０の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、パーソナルコンピュータ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。
【００７２】
［１−３．使用ギアの判定］
次に、使用ギアの判定処理の詳細について、図１１〜図１３を参照しながら説明する。図１１は、本実施形態に係るＰＮＤの計測モード開始準備処理の一例を示すフローチャートである。図１２は、本実施形態に係るＰＮＤの計測モード動作時の割込処理を示すフローチャートである。図１３は、自転車のギアの組合せとギア比の対応の一例を示すグラフである。
【００７３】
まず、図１１を参照すると、ＰＮＤ１０の動作モード切替部１５２は、動作モード設定画面に対してユーザが自転車モードの計測モードを選択したことを検知すると、計測モード開始準備処理を実行する。動作モード切替部１５２は、まず、カウンタをフリーランに設定する（Ｓ１０１）。このカウンタは、パルス間隔を算出するために経過時間を計測する。また、動作モード切替部１５２は、スピードパルス信号及びケイデンスパルス信号の割込みを受信するための設定を行う（Ｓ１０３）。そして、動作モード切替部１５２は、割込みをＥｎａｂｌｅすなわち割込みを受信して割込み信号に応じて動作するように設定し、待機状態に入る（Ｓ１０５）。
【００７４】
図１１に示された計測モード開始準備処理が実行され、ＰＮＤ１０が待機状態となると、割込み信号に応じて図１２に示される割込処理が実行される。まず、パルス間隔算出部１５３は、割込が検知されたか否かを判断する（Ｓ２０１）。次に、パルス間隔算出部１５３は、検知した割込がスピードパルス信号による割込みか否かを判断する（Ｓ２０３）。
【００７５】
ステップＳ２０３の判断において、スピードパルス信号による割込であると判断された場合には、パルス間隔算出部１５３は、前回スピードパルス信号を受信したときのカウンタ値と比較することによって、スピードパルス間の時間間隔を算出する（Ｓ２０５）。パルス間隔算出部１５３は、ここで算出された時間間隔をそのままスピードパルス間隔としてもよい。なお、スピードセンサ６０により回転の検出漏れが発生し、瞬間的にスピードパルス間隔が大きく変動してしまう可能性が考えられる。このような瞬間的な変動を抑制するには、例えば、スピードパルス間隔の移動平均を利用すればよい。そこで、図１２の例において、パルス間隔算出部１５３は、スピードパルス間隔の履歴を用いて移動平均を算出している（Ｓ２０７）。移動平均を算出すると、パルス間隔算出部１５３は、算出した移動平均の値をスピードパルス間隔として保存する（Ｓ２０９）。
【００７６】
一方、ステップＳ２０３の判断において、スピードパルス信号による割込でないと判断された場合には、次に、パルス間隔算出部１５３は、ケイデンスパルス信号による割込であるか否かを判断する（Ｓ２１１）。そして、検知した割込がケイデンスパルス信号による割込である場合には、パルス間隔算出部１５３は、前回ケイデンスパルス信号を受信したときのカウンタ値と比較することによって、ケイデンスパルス間の時間間隔を算出する（Ｓ２１３）。次いで、パルス間隔算出部１５３は、ケイデンスパルス間の時間間隔についても移動平均を算出する（Ｓ２１４）。ここで移動平均を算出する理由は、ケイデンスセンサ７０により検出漏れが発生した場合にケイデンスパルス間の時間間隔が瞬間的に大きく変動してしまうのを抑制するためである。移動平均を算出すると、パルス間隔算出部１５３は、算出した移動平均の値をケイデンスパルス間隔として保存する（Ｓ２１５）。
【００７７】
次に、ギア比算出部１５４は、ケイデンスパルス間隔をスピードパルス間隔で除算することにより、ギア比を算出する（Ｓ２１７）。そして、ギア組合せ判定部１５５は、ギア比算出部１５４により算出されたギア比に基づき、対応情報を参照することによって使用ギアの組合せを判定する（Ｓ２１９）。ＰＮＤ１０は、例えば表示部１２への表示や音声出力部１０６による音声出力によって、判定された使用ギアの組合せ情報を出力する（Ｓ２２１）。
【００７８】
ここで、ステップＳ２１９の使用ギアの組合せ判定処理の詳細を図１３を参照しながら説明する。ギア組合せ判定部１５５は、ギア比算出部１５４により算出されたギア比の値と対応情報とに基づいて、自転車５０が現時点において使用している使用ギアの組合せを判定する。例えば、ギア組合せ判定部１５５は、ギア比算出部１５４により算出されたギア比の値と最も近い値を対応情報の中から抽出し、かかるギア比と対応するギアの組合せを現在使用されているギアの組合せとしてもよい。このとき、ギア比算出部１５４により算出されたギア比の値と近い値が複数抽出される場合には、ギアシフト前のギア組合せからのシフト数が少なくなる方のギア比を用いるようにしてもよい。
【００７９】
例えば、変数ｍを前方ギア５５の段数、変数ｎを後方ギア５７の段数、変数Ｃｍを前方ギア５５がｍ段目のときの歯数、変数Ｒｎを後方ギア５７がｎ段目のときの歯数とし、関数ｇｒ（ｍ，ｎ）を前方ギア５５及び後方ギア５７がそれぞれｍ段目及びｎ段目のときのギア比とすると、関数ｇｒ（ｍ，ｎ）は、下記の（数式２）により表現される。
【００８０】
ｇｒ（ｍ，ｎ）＝Ｃｍ／Ｒｎ  …（数式２）
【００８１】
図１３は、図８の表に示すようなギアの組み合わせを有する自転車（変速システム）のギア比を表したものである。例えば、ある時点において、前方ギア５５（クランク側）の段数が３段、後方ギア５７（リア側）の段数が２段の組み合わせ（図１３の例でｇｒ０に対応）であると判定された場合について考える。この場合、前方ギア５５の段数ｍ０＝３、後方ギア５７の段数ｎ０＝２であり、ｇｒ０におけるギア比ｇｒ（ｍ０，ｎ０）は、ｇｒ（３，２）＝２．３０７７となる。
【００８２】
ギアシフト後にギア比算出部１５４において算出されたギア比が２．０２だった場合、ギア組み合わせ判定部１５５は、ギアの組み合わせの候補として、前方ギア５５の段数が３段かつ後方ギア５７の段数が４段の組み合わせ（図１３の例でｇｒ１）、及び、前方ギア５５の段数が２段かつ後方ギア５７の段数が８段の組み合わせ（図１３の例でｇｒ２）を導出する。ギアの組み合わせがｇｒ１の場合、前方ギア５５の段数ｍ１＝３、後方ギア５７の段数ｎ１＝４であり、ｇｒ１におけるギア比ｇｒ（ｍ１，ｎ１）は、ｇｒ（３，４）＝２．００００となる。一方、ギアの組み合わせがｇｒ２の場合、前方ギア５５の段数ｍ１＝２、後方ギア５７の段数ｎ１＝８であり、ｇｒ２におけるギア比ｇｒ（ｍ２，ｎ２）は、ｇｒ（２，８）＝２．０５２６となる。
【００８３】
また、ギアの組み合わせｇｒｘからギアの組み合わせｇｒｙにギアをシフトする際に必要なギアシフト量（シフト回数）の最小値を関数ｒ（ｇｒｘ，ｇｒｙ）とすると、関数ｒ（ｇｒｘ，ｇｒｙ）は、下記の（数式３）のように表現される。例えば、ギアの組み合わせｇｒ０からｇｒ１へのギアシフト量ｒ（ｇｒ０，ｇｒ１）は、下記の（数式４）のように表現される。さらに、ギアの組み合わせｇｒ０からｇｒ２へのギアシフト量ｒ（ｇｒ０，ｇｒ２）は、下記の（数式５）のように表現される。
【００８４】
ｒ（ｇｒｘ，ｇｒｙ）＝｜ｍｘ−ｍｙ｜＋｜ｎｘ−ｎｙ｜  …（数式３）
ｒ（ｇｒ０，ｇｒ１）＝｜ｍ０−ｍ１｜−｜ｎ０−ｎ１｜
＝｜３−３｜＋｜２−４｜＝２      …（数式４）
ｒ（ｇｒ０，ｇｒ２）＝｜ｍ０−ｍ２｜−｜ｎ０−ｎ２｜
＝｜３−２｜＋｜２−８｜＝７      …（数式５）
【００８５】
ギア組合せ判定部１５５は、このギアシフト量が小さい組合せを使用ギア組合せとする。上記の例の場合には、ｇｒ１に対応するギア組合せが使用ギア組合せとされる。
【００８６】
［１−４．対応情報の生成（初期設定）］
次に、ギア組合せを判定するために用いられる対応情報の生成について図１４〜図２６を参照しながら説明する。図１４は、本実施形態に係るＰＮＤの初期設定方法選択画面の一例を示す説明図である。図１５は、本実施形態に係るＰＮＤの歯数入力画面の一例を示す説明図である。図１６は、本実施形態に係るＰＮＤの実測方法による初期設定の自転車設置準備を促す準備画面の一例を示す説明図である。図１７は、本実施形態に係るＰＮＤの実測方法による初期設定の前方ギアの設定を促す準備画面の一例を示す説明図である。図１８は、本実施形態に係るＰＮＤの実測方法による初期設定の後方ギアの設定を促す準備画面の他の一例を示す説明図である。図１９は、本実施形態に係るＰＮＤの実測方法による初期設定の実測画面の一例を示す説明図である。図２０は、本実施形態に係るＰＮＤの実測方法による初期設定の後方ギアの設定を促す準備画面の他の一例を示す説明図である。図２１は、本実施形態に係るＰＮＤの実測方法による初期設定の実測画面の他の一例を示す説明図である。図２２は、本実施形態に係るＰＮＤの実測方法による初期設定の前方ギアの設定を促す準備画面の他の一例を示す説明図である。図２３は、本実施形態に係るＰＮＤの実測方法による初期設定の実測画面の他の一例を示す説明図である。図２４は、本実施形態に係るＰＮＤの実測方法による初期設定の前方ギアの設定を促す準備画面の他の一例を示す説明図である。図２５は、本実施形態に係るＰＮＤの実測方法による初期設定の実測画面の他の一例を示す説明図である。図２６は、本実施形態に係るＰＮＤの実測方法によるギア比の補間について説明するための説明図である。
【００８７】
まず、ユーザが動作モード選択画面において自転車モードの初期設定モードを選択すると、図１４に示される初期設定方法選択画面１２０３が表示される。この初期設定方法選択画面１２０３において、ユーザは、歯数入力方法選択部４０１及び実測方法選択部４０２のいずれかを選択することができる。ここでユーザが歯数入力方法選択部４０１を選択すると、図１５に示される歯数入力画面１２０４が表示される。歯数入力画面１２０４は、前方ギア５５それぞれの歯数を入力するためのクランクスプロケット歯数入力部４０３と、後方ギア５７それぞれの歯数を入力するための後輪スプロケット歯数入力部４０４とを有する。ユーザは、例えば夫々のギアの歯数が自転車５０のカタログなどに記載されている場合には、記載された歯数を参照しながら歯数を入力することができる。或いは、ユーザは、自転車５０が有するギアそれぞれの歯数を数えて入力してもよい。歯数入力画面１２０４に対して歯数が入力されると、対応情報作成部１５８は、前方ギア５５の歯数を後方ギア５７の歯数で除算することによってギア比を算出し、対応情報を作成する。
【００８８】
ところが、自転車５０のカタログ等に前方ギア５５及び後方ギア５７の歯数が記載されていない場合には、ユーザは歯数をそれぞれ数えて入力しなければならず、煩わしい。このため、本実施形態に係るＰＮＤ１０は、歯数を入力することなく、測定値からギア比を算出して対応情報を作成するための実測モードで動作することができる。
【００８９】
この実測モードを用いることによって、ユーザは、ウィザード形式で提供される画面に従って操作することにより、各ギアを使用した場合の後輪の回転スピード及びクランクの回転スピードの実測値から算出したギア比の値を取得することができる。
【００９０】
さて、以下では、前方ギア５５の段数が３段かつ後方ギア５７の段数が９段というギア構成であることを前提に説明を進める。但し、ユーザの様々な利用環境に適応できるよう、ユーザに前方ギア５５の段数と後方ギア５７の段数とを入力してもらうようにしてもよい。
【００９１】
例えば、実測モードの開始に当たっては、図１６に示されるような自転車設置準備を促す準備画面１２０５が表示されることが好ましい。ここで示されるように、自転車のペダル５４を回転させることができる状態に自転車５０が設置される。次に、図１７に示される前方ギアの設定を促す準備画面１２０６及び図１８に示される後方ギアの設定を促す準備画面１２０７に従ってユーザが前方ギア５５と後方ギア５７とをそれぞれ１段目に設定すると、図１９に示される実測画面１２０８が表示される。ここで、ユーザがクランク５４（ペダル５３）を手で回転させると、対応情報作成部１５８は、パルス間隔算出部１５３にスピードパルス間隔とケイデンスパルス間隔とを算出させる。そして、対応情報作成部１５８は、ギア比算出部１５４にパルス間隔算出部１５３が算出したスピードパルス間隔とケイデンスパルス間隔とを用いてギア比を算出させる。対応情報作成部１５８は、ここで算出されたギア比の値を、前方ギア５５が１段目、後方ギア５７が１段目の場合のギア比の値として、対応情報を作成する。
【００９２】
次に、対応情報作成部１５８は、図２０に示されるような後方ギアの設定を促す準備画面１２０９を表示させ、ユーザが後方ギア５７を２段目にシフトさせるように促す。そして、対応情報作成部１５８は、図２１に示す実測画面１２１０を表示させて、前方ギア５５が１段目、後方ギア５７が２段目の状態でユーザがクランク５４を回転させるように促す。同様にして、対応情報作成部１５８は、前方ギア５５が１段目の状態で、後方ギア５７を３段目〜９段目までそれぞれシフトさせながら、ギアシフトの都度ギア比の実測値を算出させる。
【００９３】
後方ギア５７が９段目にシフトするまで実測動作を繰り返すと、次に、対応情報作成部１５８は、図２２に示される前方ギアの設定を促す準備画面１２１１を表示させる。ここで、ユーザは準備画面１２１１に従って前方ギア５５を２段目にシフトさせる。そして、対応情報作成部１５８が図２３に示される実測画面１２１２を表示させると、ユーザは上記と同様にクランク５４を回転させて、ギア比の実測値が算出される。また、対応情報作成部１５８は、前方ギア５５が２段目、後方ギア５７が９段目の状態でギア比の実測値が算出されると、図２４に示される前方ギアの設定を促す準備画面１２１３を表示させる。そして、前方ギア５５が３段目にギアシフトされ、後方ギア５７が９段目の状態で、ギア比が算出される。
【００９４】
以上の動作が完了すると、図２６に示される対応情報のうち、色が付された枡の部分の数字が埋められる。上記の動作を全ての組合せについて実行することで対応情報を作成することもできる。しかし、本実施形態においては、符号４０５で示される部分については、補間処理が行われる。この補間処理により、ユーザの測定の手間を減らすことが可能になる。つまり、全てのギアの組み合わせについてユーザが一つ一つギア比を実測する手間を省くことが可能になる。
【００９５】
補間処理について説明するために、次の表１を参照する。表１は、前方ギア５５の歯数と後方ギア５７の歯数とギア比との関係について説明するための表である。なお、本実施形態においては、前方ギア５５が３段、後方ギア５７が９段の場合について説明してきたが、ここでは説明を容易にするために前方ギア５５が３段、後方ギア５７が４段の場合について示す。
【００９６】
【表１】
2012166621.tif 000003
【００９７】
この表１を参照すると、ｇｒ１１：ｇｒ２１＝ｇｒ１２：ｇｒ２２の関係が成り立つことがわかるだろう。同様に、ｇｒ１１：ｇｒ１３＝ｇｒ１２：ｇｒ３２の関係が成り立つ。この関係を利用すると、補間処理によって値を求めることができる。このため、ギア比の実測は、少なくとも１つの前方ギア５５に対して全ての後方ギア５７を組み合わせた場合のギア比の値と、１つの後方ギア５７に対して全ての前方ギア５５を組み合わせた場合のギア比の値とが測定されればよい。
【００９８】
つまり、図２６に戻って考えると、図２６の表中の色が付された枡の値が実測されると、符号４０５で示される部分については対応情報作成部１５８が補間処理を行うことによって対応情報が完成される。
【００９９】
［１−５．履歴情報の作成］
次に、図２７を参照しながら、履歴情報作成部１５７による履歴情報の作成と、履歴情報の提供について説明する。図２７は、本実施形態に係るＰＮＤのギアシフト地点の表示画面の一例を示す説明図である。
【０１００】
履歴情報作成部１５７は、ＰＮＤ１０の取得した位置情報、ケイデンス情報、使用ギア組合せ情報、スピード情報などの履歴情報を作成する機能を有する。履歴情報作成部１５７は、それぞれの情報を取得された時刻と対応づけて履歴情報を作成する。履歴情報作成部１５７は、またギアシフト情報の履歴を作成することができる。このギアシフト情報は、例えば、時刻とその時刻における使用ギア組合せ情報とが記録されてもよい。或いは、ギアシフトされた時点において、その時刻とギアシフト前後のギア組合せ情報とが記録されてもよい。
【０１０１】
このような履歴情報を用いて、表示制御部１５６は、図２７に示すようなギアシフト地点の表示画面１２１５を表示させることができる。このギアシフト地点の表示画面１２１５は、地図上の移動軌跡情報と、それぞれの経路を移動中の自転車５０の速度と、ギアシフト地点を示すギアシフトアイコン４０６とが示される。かかる表示画面１２１５を参照することにより、ユーザは、競技レースの終了後にギアシフトのタイミングを反省することができる。このギアシフト地点の表示画面１２１５は、ギアシフト地点とギアシフト前後の使用ギアの組合せとが表示されてもよい。或いは、自転車５０の走行中にギアシフト地点の表示画面１２１５が表示されてもよい。例えば、同じ周遊コースを複数回走行するレースなどにおいては、前回同じコースを走行したときのギアシフト地点を知ることができる。
【０１０２】
＜２．第２の実施形態（携帯電話への適用例）＞
次に、本発明の第２の実施形態にかかる携帯電話３０について図２８及び図２９を参照しながら説明する。図２８は、本発明の第２の実施形態に係る携帯電話の外観図である。図２９は、本実施形態に係る携帯電話の機能構成を示すブロック図である。
【０１０３】
図２８に示したように、携帯電話３０は、自転車の使用ギア判定装置の一例であり、表示部３０２と、操作部３０４と、スピーカ３２４とを主に有する。また、携帯電話３０は、ＰＮＤ１０と同様、クレードルを介して、自転車５０に取り付けるようになされていてもよい。
【０１０４】
図２９に示したように、携帯電話３０は、ナビゲーション機能ユニット１１０と、表示部３０２と、操作部３０４と、記憶部３０８と、携帯電話機能ユニット３１０と、統括制御部３３４とを主に有する。
【０１０５】
携帯電話機能ユニット１１０は、表示部３０２、操作部３０４、および記憶部３０８と接続されている。因みに、図１８においては、簡略化して図示しているが、表示部３０２、操作部３０４、および記憶部３０８は、ナビゲーション機能ユニット１１０にもそれぞれ接続されている。なお、ナビゲーション機能ユニット１１０の詳細な構成については、図４及び図７を用いて詳述したためここでは説明を省略する。
【０１０６】
携帯電話機能ユニット１１０は、通話機能や電子メール機能などを実現するための構成であり、通信アンテナ３１２と、マイクロホン３１４と、エンコーダ３１６と、送受信部３２０と、スピーカ３２４と、デコーダ３２６と、携帯電話制御部３３０と、を有する。
【０１０７】
マイクロホン３１４は、音声を集音し、音声信号として出力する。エンコーダ３１６は、携帯電話制御部３３０による制御に従い、マイクロホン３１４から入力される音声信号のデジタル変換およびエンコードなどを行い、音声データを送受信部３２０に出力する。
【０１０８】
送受信部３２０は、エンコーダ３１６から入力される音声データを所定の方式に従って変調し、通信アンテナ３１２から無線で携帯電話３０の基地局へ送信する。また、送受信部３２０は、通信アンテナ３１２により無線信号を復調して音声データを取得し、デコーダ３２６に出力する。
【０１０９】
デコーダ３２６は、携帯電話制御部３３０による制御に従い、送受信部３２０から入力される音声データのデコードおよびアナログ変換などを行い、音声信号をスピーカ３２４に出力する。スピーカ３２４は、デコーダ３２６から供給される音声信号に基づいて音声を出力する。
【０１１０】
また、携帯電話制御部３３０は、電子メールを受信する場合、送受信部３２０からデコーダ３２６に受信データを供給し、デコーダ３２６に受信データをデコードさせる。そして、携帯電話制御部３３０は、デコードにより得られた電子メールデータを表示部３０２に出力して表示部３０２に表示させると共に、記憶部３０８に電子メールデータを記録する。
【０１１１】
また、携帯電話制御部３３０は、電子メールを送信する場合、操作部３０４を介して入力された電子メールデータをエンコーダ３１６にエンコードさせ、送受信部３２０および通信アンテナ３１２を介して無線送信する。
【０１１２】
総括制御部３３４は、上述した携帯電話ユニット３１０およびナビゲーション機能ユニット１１０を制御する。例えば、総括制御部３３４は、ナビゲーション機能ユニット１１０によりナビゲーション機能を実行している間に電話がかかってきた場合、ナビゲーション機能を携帯電話ユニット３１０による通話機能に一時的に切替え、通話終了後、ナビゲーション機能ユニット１１０にナビゲーション機能を再開させてもよい。
【０１１３】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１１４】
例えば、上記実施形態では、自転車の使用ギア判定装置がＰＮＤ１０又は携帯電話３０である場合について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、自転車の使用ギア判定装置は、その他の携帯型電子機器やサイクルコンピュータなどであってもよい。また、上記実施形態においては、自転車の使用ギア判定装置は、ナビゲーション装置の一機能として実現されたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、自転車の使用ギア判定装置は、ナビゲーション機能を有さない端末装置やサイクルコンピュータなどにおいて実現されてもよい。
【０１１５】
また、上記実施形態では、ＧＰＳによる絶対位置測位機能と、センサによる相対位置測位機能とを有するナビゲーション装置について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、ナビゲーション装置は、複数の基地局からのＷｉＦｉ電波を受信する受信機と、受信したＷｉＦｉ電波の受信強度から各基地局との距離を推定し、各基地局との距離および各基地局の位置を利用して三角測量の原理に基づいて現在位置を算出する現在位置算出部とを含む位置情報取得部を有するものであってもよい。また、測位衛星の一例として、ＧＰＳが挙げられたが、もちろん測位衛星はＧＰＳに限られない。測位衛星は、ガリレオ、ＧＬＯＮＡＳＳ、北斗、みちびきなど各種の測位衛星であってよい。このとき、測位衛星は、１つの種類の衛星が用いられてもよいし、複数の種類の衛星による測位信号が組合わせて用いられてもよい。実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、位置情報取得のために利用する構成を変更することが可能である。
【０１１６】
尚、本明細書において、フローチャートに記述されたステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的に又は個別的に実行される処理をも含む。また時系列的に処理されるステップでも、場合によっては適宜順序を変更することが可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１１７】
１０            ＰＮＤ（自転車の使用ギア判定装置）
３０            携帯電話（自転車の使用ギア判定装置）
１０２          記憶部
１２            表示部
１０４          操作部
１０６          音声出力部
１０８          接続インタフェース部
１１０          ナビゲーション機能ユニット
１１２          ＧＰＳアンテナ
１１４          Ｚ軸ジャイロセンサ
１１６          Ｙ軸ジャイロセンサ
１１８          ３軸加速度センサ
１２０          地磁気センサ
１２２          気圧センサ
１３２          ＧＰＳ処理部
１３４          角度算出部
１３６          位置算出部
１３８          速度算出部
１４０          姿勢角検出部
１４２          方位算出部
１４４          高度算出部
１５０          制御部
１５１          ナビゲーション部
１５２          動作モード切替部
１５３          パルス間隔算出部
１５４          ギア比算出部
１５５          ギア組合せ判定部
１５６          表示制御部
１５７          履歴情報作成部
１５８          対応情報作成部
【図１】
2012166621.tif 000004
【図２】
2012166621.tif 000005
【図３】
2012166621.tif 000006
【図４】
2012166621.tif 000007
【図５】
2012166621.tif 000008
【図６】
2012166621.tif 000009
【図７】
2012166621.tif 000010
【図８】
2012166621.tif 000011
【図９】
2012166621.tif 000012
【図１０】
2012166621.tif 000013
【図１１】
2012166621.tif 000014
【図１２】
2012166621.tif 000015
【図１３】
2012166621.tif 000016
【図１４】
2012166621.tif 000017
【図１５】
2012166621.tif 000018
【図１６】
2012166621.tif 000019
【図１７】
2012166621.tif 000020
【図１８】
2012166621.tif 000021
【図１９】
2012166621.tif 000022
【図２０】
2012166621.tif 000023
【図２１】
2012166621.tif 000024
【図２２】
2012166621.tif 000025
【図２３】
2012166621.tif 000026
【図２４】
2012166621.tif 000027
【図２５】
2012166621.tif 000028
【図２６】
2012166621.tif 000029
【図２７】
2012166621.tif 000030
【図２８】
2012166621.tif 000031
【図２９】
2012166621.tif 000032