(57)【要約】【課題】加速度センサの正確なドリフト誤差を得るための操作を利用者に提示する。【解決手段】加速度センサ５１０を具備した電子機器５００において、加速度センサ５１０が出力した３次元の座標方向の加速度に基づいて、電子機器５００の傾き角を算出し、算出した傾き角に応じた３次元空間画像を表示部５２０に表示させる制御部５３０とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速度センサを具備した電子機器であって、
情報を表示する表示部と、
前記加速度センサが出力した３次元の座標方向の加速度に基づいて、当該電子機器の傾き角を算出し、該算出した傾き角に応じた３次元空間画像を前記表示部に表示させる制御部とを有する電子機器。
【請求項２】
請求項１に記載の電子機器において、
前記制御部は、前記３次元空間画像として、当該電子機器を保持している利用者に当該電子機器を円弧に沿って移動させるために、前記円弧が一部となる円の中心と当該電子機器との位置関係を示すガイド表示を前記表示部に表示させる電子機器。
【請求項３】
請求項２に記載の電子機器において、
前記制御部は、前記３次元空間画像として、前記円弧が一部となる円の中心を示す画像と、当該電子機器と前記円の中心とを結ぶ直線を示す画像と、当該電子機器を示す画像とを含むガイド表示を前記表示部に表示させる電子機器。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の電子機器において、
前記制御部は、当該電子機器の鉛直方向の傾き角が０となった場合、重力加速度と前記加速度センサが出力した垂直方向の加速度とに基づいて、前記加速度センサの出力を補正する電子機器。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の電子機器において、
当該電子機器は、スマートフォンである電子機器。
【請求項６】
電子機器の３次元の座標方向の加速度を検知する処理と、
前記検知した３次元の座標方向の加速度に基づいて、前記電子機器の傾き角を算出する処理と、
前記算出した傾き角に応じた３次元空間画像をディスプレイに表示させる処理とを行う加速度補正サポート方法。
【請求項７】
電子機器に、
当該電子機器の３次元の座標方向の加速度を検知する手順と、
前記検知した３次元の座標方向の加速度に基づいて、当該電子機器の傾き角を算出する手順と、
前記算出した傾き角に応じた３次元空間画像をディスプレイに表示させる手順と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、加速度センサの出力の補正をサポートする電子機器、加速度補正サポート方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、装置の加速度を検知する加速度センサから出力された出力値の誤差を補正する技術が考えられている。例えば、原動機出力判定手段によりエンジンの出力が所定の範囲内であると判定されたときの加速度センサからの出力値に基づいて、その出力値を補正する技術が考えられている（例えば、特許文献１参照。）。この技術においては、さらに路面勾配推定手段により推定された前後方向の路面勾配θに基づいて、加速度センサからの出力値が補正される。
また、所定の計測期間で、加速度センサからの出力を累積加算して平均値を得て、この平均値と、速度計を用いた計測などの加速度センサを使用しない系統から得られる対応する計算値との比較により加速度センサのパラメータであるオフセット電圧等を計算して補正する技術が考えられている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２８１６７２号公報
【特許文献２】特開２００２−２５７５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した技術においては、加速度センサ以外のセンサから出力された値にも誤差が含まれているおそれがあるため、それらの出力値を基準に補正した加速度センサのドリフト誤差の精度は低いものとなってしまうという問題点がある。
【０００５】
本発明の目的は、上述した課題を解決する電子機器、加速度補正サポート方法およびプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電子機器は、
加速度センサを具備した電子機器であって、
情報を表示する表示部と、
前記加速度センサが出力した３次元の座標方向の加速度に基づいて、当該電子機器の傾き角を算出し、該算出した傾き角に応じた３次元空間画像を前記表示部に表示させる制御部とを有する。
また、本発明の加速度補正サポート方法は、
電子機器の３次元の座標方向の加速度を検知する処理と、
前記検知した３次元の座標方向の加速度に基づいて、前記電子機器の傾き角を算出する処理と、
前記算出した傾き角に応じた３次元空間画像をディスプレイに表示させる処理とを行う。
また、本発明のプログラムは、
電子機器に実行させるためのプログラムであって、
当該電子機器の３次元の座標方向の加速度を検知する手順と、
前記検知した３次元の座標方向の加速度に基づいて、当該電子機器の傾き角を算出する手順と、
前記算出した傾き角に応じた３次元空間画像をディスプレイに表示させる手順とを実行させる。
【発明の効果】
【０００７】
以上説明したように、本発明においては、加速度センサの正確なドリフト誤差を得るための操作を利用者に提示することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の電子機器の第１の実施の形態を示す図である。
【図２】図１に示した電子機器における加速度補正サポート方法を説明するためにフローチャートである。
【図３】本発明の電子機器の第２の実施の形態を示す図である。
【図４】図３に示した電子機器を保持する利用者に実施させる電子機器の操作の一例を示す図である。
【図５】利用者が電子機器を図４に示すように動かしたときの鉛直方向の加速度の一例を示す図である。
【図６】図３に示した電子機器のＺ軸の方向と加速度センサが検知するＺ軸加速度出力の方向との関係の一例を示す図である。
【図７】図３に示した制御部が表示部に表示させるガイド表示の一例を示す図である。
【図８（ａ）】電子機器が水平状態から傾いたときの様子の一例を示す図である。
【図８（ｂ）】電子機器が水平状態から傾いたときの様子の一例を示す図である。
【図９】図３に示した電子機器における加速度補正サポート方法を説明するためにフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
【００１０】
図１は、本発明の電子機器の第１の実施の形態を示す図である。
本形態における電子機器５００は図１に示すように、加速度センサ５１０と、表示部５２０と、制御部５３０とを有している。
加速度センサ５１０は、電子機器５００の３次元の座標方向の加速度を検知する。加速度センサ５１０は、検知した加速度を制御部５３０へ出力する。
表示部５２０は、情報を表示するディスプレイである。
制御部５３０は、加速度センサ５１０が出力した３次元の座標方向の加速度に基づいて、電子機器５００の傾き角を算出する。この傾き角は、電子機器５００（加速度センサ５１０）のＺ軸の方向（電子機器５００の表面に対して垂直方向）に対する加速度センサ５１０が検知している加速度の鉛直方向の角度、および電子機器５００（加速度センサ５１０）のＸ軸の方向（電子機器５００の表面上のあらかじめ定められたＸ軸方向）に対する加速度センサ５１０が検知している加速度の水平面においてあらかじめ定めたＸ軸方向の角度を示す。また、制御部５３０は、算出した傾き角に応じた３次元空間画像を表示部５２０に表示させる。
【００１１】
以下に、図１に示した形態における加速度補正サポート方法について説明する。
図２は、図１に示した電子機器５００における加速度補正サポート方法を説明するためにフローチャートである。
まず、加速度センサ５１０が、電子機器５００の３次元の座標方向の加速度を検知する（ステップＳ１）。すると、制御部５３０は、加速度センサ５１０が検知した３次元の座標方向の加速度に基づいて、電子機器５００の傾き角を算出する（ステップＳ２）。続いて、制御部５３０は、算出した傾き角に応じた３次元空間画像を表示部５２０に表示させる（ステップＳ３）。
【００１２】
このように、加速度センサ５１０が検知した加速度に基づいて、電子機器５００の傾き角を算出し、算出した傾き角に応じた画像を表示させるため、加速度センサ５１０の正確なドリフト誤差を得るための操作を利用者に提示することができる。
（第２の実施の形態）
【００１３】
図３は、本発明の電子機器の第２の実施の形態を示す図である。
本形態における電子機器１０１は図３に示すように、加速度センサ１１０と、表示部１２０と、制御部１３０とを有している。ここで、電子機器１０１は、スマートフォンや従来型の携帯電話機、ゲーム機、タブレット端末、デジタルカメラ等の携帯型電子機器であっても良い。
加速度センサ１１０は、図１に示した加速度センサ５１０と同じものである。
表示部１２０は、図１に示した表示部５２０と同じものである。
制御部１３０は、加速度センサ１１０が出力した３次元の座標方向の加速度に基づいて、電子機器１０１の傾き角を算出する。この傾き角は、鉛直方向に対する、電子機器１０１のＺ軸の方向の角度、および水平面においてあらかじめ定めたＸ軸方向に対する、電子機器１０１のＸ軸の方向の角度を示す。ここで、電子機器１０１のＺ軸の方向とは、電子機器１０１の表面（表示部１２０が搭載されている面またはその面と対向する面、以下、ＸＹ座標面と称する）に対して垂直の方向である。また、電子機器１０１のＸ軸の方向とは、ＸＹ座標面上に定められたＸ軸の方向である。また、制御部１３０は、算出した傾き角に応じた３次元空間画像を表示部１２０に表示させる。このとき、制御部１３０は、３次元空間画像として、電子機器１０１を保持している利用者に電子機器１０１を円弧に沿って移動させるために、その円弧が一部となる円の中心と、電子機器１０１と円の中心とを結ぶ直線と、電子機器１０１とを含むガイド表示を表示部１２０に表示させる。このガイド表示について以下に説明する。以下、電子機器１０１に内蔵された加速度センサ１１０の配置方向が、電子機器１０１の向きと同じである場合を例に挙げて説明する。電子機器１０１に内蔵された加速度センサ１１０の配置方向が、電子機器１０１の向きとは異なる場合は、以下の説明において、電子機器１０１の向きを加速度センサ１１０の向きに置き換える。
【００１４】
図４は、図３に示した電子機器１０１を保持する利用者に実施させる電子機器１０１の操作の一例を示す図である。
図４に示すように、利用者に、電子機器１０１を、空間の１点を中心１０３とした円１０４の一部となる円弧１０２に沿って動かすように操作させる。
図５は、利用者が電子機器１０１を図４に示すように動かしたときの鉛直方向の加速度の一例を示す図である。
図５に示すように、電子機器１０１のＺ軸の方向２０２は常に円の中心１０３であり、加速度センサ１１０のＺ軸加速度出力２０１（Ａｚ）は常に鉛直方向を向いている。そのため、円弧１０２の頂点２０３に電子機器１０１が存在するとき、電子機器１０１のＺ軸の方向２０２が完全な鉛直方向となる。
図６は、図３に示した電子機器１０１のＺ軸の方向と加速度センサ１１０が検知するＺ軸加速度出力の方向との関係の一例を示す図である。
図６に示すように、電子機器１０１のＺ軸の方向２０２と加速度センサ１１０が検知するＺ軸加速度出力２０１（Ａｚ）の方向との間の角度はθとなる。
図７は、図３に示した制御部１３０が表示部１２０に表示させるガイド表示の一例を示す図である。
図７に示すように、電子機器１０１を保持している利用者に電子機器１０１を操作（移動）させるためのガイド表示が表示部１２０に表示される。このガイド表示は、利用者が電子機器１０１を移動させるための円の中心１０３を示す画像と、電子機器１０１を示す画像と、中心１０３と電子機器１０１とを結ぶ一定の長さの直線４０１を示す画像とが含まれた３次元空間画像である。つまり、ガイド表示は、利用者が電子機器１０１を移動させるための、円の中心１０３と電子機器１０１との位置関係を示す表示である。
【００１５】
図８（ａ），（ｂ）は、電子機器１０１が水平状態から傾いたときの様子の一例を示す図である。
図８（ａ）に示すような電子機器１０１の表面（ＸＹ座標面）が水平方向の面と一致し、電子機器１０１の垂直方向であるＺ軸が鉛直方向と一致している状態から、図８（ｂ）に示すように電子機器１０１がθＸおよびθＺの傾き角を持って傾いた場合、加速度センサ１１０が検知した加速度に基づいて、傾き角θＸおよびθＺを算出することができる。算出方法の詳細については、後述する。
【００１６】
以下に、図３に示した形態における加速度補正サポート方法について説明する。
図９は、図３に示した電子機器１０１における加速度補正サポート方法を説明するためにフローチャートである。
まず、加速度センサ１１０が、電子機器１０１の３次元の座標方向の加速度を検知する（ステップＳ１１）。すると、制御部１３０は、加速度センサ１１０が検知した３次元の座標方向の加速度に基づいて、電子機器１０１の傾き角を算出する（ステップＳ１２）。続いて、制御部１３０は、算出した傾き角に応じた３次元空間画像を表示部１２０に表示させる（ステップＳ１３）。このとき、制御部１３０は、３次元空間画像として、電子機器１０１を保持している利用者に電子機器１０１を円弧に沿って移動させるために、その円弧が一部となる円の中心と、電子機器１０１と円の中心とを結ぶ直線と、電子機器１０１とを含むガイド表示を表示部１２０に表示させる。
【００１７】
さらに、図４〜８（ｂ）を参照して、利用者の動作および電子機器１０１における処理を詳細に説明する。
まず、利用者は、加速度センサ１１０を内蔵した電子機器１０１を手に持った状態で、空間の１点（円の中心１０３）を想定し、その空間の１点（円の中心１０３）を中心とした円１０４の一部となる円弧１０２に沿って、電子機器１０１をゆっくりと衝撃を与えずに動かす。より具体的には、利用者は、電子機器１０１のＺ軸の方向２０２が常に円の中心１０３を向くように電子機器１０１を手に持ち、電子機器１０１を円弧１０２に沿って動かす。このとき、加速度センサ１１０が出力するＺ軸加速度出力２０１（Ａｚ）は常に鉛直方向を向いた方向の成分であり、円弧１０２の頂点２０３において電子機器１０１のＺ軸の方向２０２が完全な鉛直方向となる。そのときのＺ軸加速度出力２０１（Ａｚ）は、電子機器１０１のＺ軸の方向２０２が完全な鉛直方向を向いたときの加速度センサの電子機器１０１のＺ軸の方向２０２となる。
【００１８】
図６に示すように、加速度センサ１１０を内蔵した電子機器１０１のＺ軸は、電子機器１０１のＸＺ座標面に対して垂直な方向であり、電子機器１０１を水平にしたときの鉛直方向であるＺ軸の向き２０２を向いている。これに対して、加速度センサ１１０のＺ軸方向の加速度値であるＺ軸加速度出力２０１は地球の重力方向、つまり、鉛直方向の成分である。Ｚ軸加速度出力２０１をＡｚ、Ｚ軸の向き２０２とＺ軸加速度出力２０１との角度をθ、重力加速度を１ｇ（＝９．８１ｍ／ｓ２）とすると、見かけ上、電子機器１０１のＺ軸の方向に常に１ｇのベクトルが存在するという計算から、Ａｚの絶対値は以下に示す（式１）を用いて算出することができる。
Ａｚ＝｜１ｇ・ｃｏｓθ｜  …（式１）
ここで、利用者が電子機器１０１を円弧１０２に沿って動かし、円弧１０２の頂点２０３において電子機器１０１のＺ軸の向き２０２が完全な鉛直方向となったとき、θ＝０となるため、（式１）より、Ａｚは以下のように１ｇとなる。
Ａｚ＝｜１ｇ・ｃｏｓ０｜＝１ｇ  …（式２）
ところが、実際には加速度センサ１１０はドリフト誤差を持っているため、Ａｚの実測値は１ｇとはならない。つまり、理想のＡｚをＡｚｒ、実測したＡｚをＡｚｍとした場合、Ｚ軸方向のドリフト誤差Ａｅは以下に示す（式３）を用いて算出することができる。
Ａｅ＝Ａｚｍ−Ａｚｒ  …（式３）
したがって、円弧１０２の頂点２０３において電子機器１０１のＺ軸の向き２０２が完全な鉛直方向となったときに得られる理想のＡｚｒは（式２）より１ｇとなるため、Ｚ軸方向のドリフト誤差Ａｅは以下に示す（式４）を用いて算出することができる。
Ａｅ＝Ａｚｍ−１ｇ  …（式４）
さらに、（式１）において、Ａｚが最大となるθは０度、つまり、電子機器１０１のＺ軸の向き２０２が完全な鉛直方向を向いた場合であることが分かる。したがって、利用者が空間の１点である円の中心１０３を想定し、その円の中心１０３を中心とした円１０４の一部となる円弧１０２に沿って、電子機器１０１を動かす際、円１０４や円弧１０２の形や円の中心１０３の位置のずれ、および、円弧１０２の頂点２０３の位置のずれは、鉛直方向のＡｚの算出への影響はなく、おおまかな操作でも問題がなく、円弧１０２を描いた際に絶対値が最大となるＡｚが、鉛直方向のＺ値の実測値Ａｚｍに等しいことが分かる。
また、利用者に手でゆっくりと衝撃を与えずに操作させることで、動作による加速度の変化はほぼ無視できるため、実測値Ａｚｍへの影響も無視することができ、純粋な加速度センサの向きによる加速度値を得ることが出来る。
【００１９】
図７に示すように、制御部１３０は表示部１２０に、利用者に加速度センサ１１０を内蔵した電子機器１０１を操作させるユーザーインタフェースを表示させる。例えば、スマートフォン等の電子機器１０１に内蔵された加速度センサ１１０のドリフト誤差を求めるには、円弧１０２に沿って利用者に電子機器１０１を操作させるためのガイド表示を行う。このガイド表示は、表示部１２０が３次元空間描画を画面に行い、その画面中において、電子機器１０１の傾きに応じて電子機器１０１のＺ軸の方向に手前から３次元空間の奥に向けて一定の長さの直線４０１を３次元空間に描画し、さらにおおよそその直線の先端付近に円の中心１０３を描画するものである。このように、利用者がスマートフォン等の電子機器１０１を動かした際、電子機器１０１の傾きに応じて直線４０１の位置を描画することで、利用者におおよその円弧を描かせるガイドとすることができる。
【００２０】
図８（ａ），（ｂ）に示すように、スマートフォン等の電子機器１０１の表面がＸＹ座標面となる。Ｘ軸方向の加速度センサ１１０の出力値をＡｘ、Ｙ軸方向の加速度センサ１１０の出力値をＡｙ、Ｚ軸方向の加速度センサ１１０の出力値をＡｚとすると、電子機器１０１のＸＹ座標面が傾いた角度θxおよびθzは、以下に示す（式５）および（式６）を用いて算出することができる。
θx＝ｔａｎ−１（Ａｘ/Ａｙ）  …（式５）
θz＝ｃｏｓ−１（Ａｚ）  …（式６）
電子機器１０１のＸＹ座標面が傾いた角度θxおよびθzを算出すれば、図７に示した一定の長さの直線４０１を電子機器１０１の傾きに応じた適切な角度で描画することが可能である。
【００２１】
このガイド表示に基づいて、利用者が電子機器１０１（加速度センサ１１０）のＺ軸方向を鉛直方向とする位置、つまり、電子機器１０１の垂直方向の傾き角が０となる位置に持っていく（当該位置を通過させる）ことで、重力加速度と加速度センサ１１０が検知したＺ軸加速度出力とに基づいて、加速度センサ１１０の出力を補正できることができる。
このように、利用者に加速度センサのキャリブレーション操作をさせることにより、完全な鉛直方向を検出し、その際の加速度センサの出力値と重力加速度との差分からドリフト誤差を検出する。なお、Ｘ軸およびＹ軸のドリフト誤差に関しても、上記のＺ軸と同様の方法にて検出することが可能である。
【００２２】
上記の実施の形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
（付記１）加速度センサを具備した電子機器であって、
情報を表示する表示部と、
前記加速度センサが出力した３次元の座標方向の加速度に基づいて、当該電子機器の傾き角を算出し、該算出した傾き角に応じた３次元空間画像を前記表示部に表示させる制御部とを有する電子機器。
（付記２）制御部は、前記３次元空間画像として、当該電子機器を保持している利用者に当該電子機器を円弧に沿って移動させるために、前記円弧が一部となる円の中心と当該電子機器との位置関係を示すガイド表示を前記表示部に表示させる、付記１に記載の電子機器。
（付記３）前記制御部は、前記３次元空間画像として、前記円弧が一部となる円の中心を示す画像と、当該電子機器と前記円の中心とを結ぶ直線を示す画像と、当該電子機器を示す画像とを含むガイド表示を前記表示部に表示させる、付記２に記載の電子機器。
（付記４）前記制御部は、当該電子機器の鉛直方向の傾き角が０となった場合、重力加速度と前記加速度センサが出力した垂直方向の加速度とに基づいて、前記加速度センサの出力を補正する、付記１から３のいずれか１項に記載の電子機器。
（付記５）当該電子機器は、スマートフォンである、付記１から４のいずれか１項に記載の電子機器。
（付記６）電子機器の３次元の座標方向の加速度を検知する処理と、
前記検知した３次元の座標方向の加速度に基づいて、前記電子機器の傾き角を算出する処理と、
前記算出した傾き角に応じた３次元空間画像をディスプレイに表示させる処理とを行う加速度補正サポート方法。
（付記７）電子機器に、
当該電子機器の３次元の座標方向の加速度を検知する手順と、
前記検知した３次元の座標方向の加速度に基づいて、当該電子機器の傾き角を算出する手順と、
前記算出した傾き角に応じた３次元空間画像をディスプレイに表示させる手順とを実行させるためのプログラム。
【符号の説明】
【００２３】
１０１，５００    電子機器
１０２    円弧
１０３    中心
１０４    円
１１０，５１０    加速度センサ
１２０，５２０    表示部
１３０，５３０    制御部
２０１    Ｚ軸加速度出力
２０２    電子機器のＺ軸の方向
２０３    円弧の頂点
４０１    直線
【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】
2016176771.tif 000009
【図８（ａ）】
2016176771.tif 000010
【図８（ｂ）】
2016176771.tif 000011
【図９】
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