(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速度を検知する加速度センサ手段と、
検知された加速度の情報を格納する格納手段と、
音声情報を取得する音声取得手段と、
前記加速度の情報を閾値と比較し、該加速度の情報が該閾値以下であれば無重力状態であると判定して、判定結果を前記格納手段に記録するとともに前記音声取得手段を起動し、取得された音声情報に基づいて衝撃の有無を判定し、衝撃ありと判定したとき、衝撃検知情報を前記格納手段に記録する処理手段と
を備えることを特徴とする情報機器。
【請求項２】
前記処理手段は、前記加速度の情報が閾値以下である状態が一定時間継続している場合に、無重力状態であると判定することを特徴とする請求項１記載の情報機器。
【請求項３】
情報機器の無重力状態を検知する検知方法であって、
前記情報機器に搭載された加速度センサ手段により加速度を検知し、
検知された加速度の情報を記録し、
前記加速度の情報を閾値と比較し、該加速度の情報が該閾値以下であれば無重力状態であると判定して音声取得手段を起動し、該音声取得手段により取得された音声情報に基づいて衝撃の有無を判定し、衝撃ありと判定したとき、衝撃検知情報を記録する
ことを特徴とする検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、落下を検知する機能を有する情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機、携帯音楽プレイヤ、デジタルカメラ、ノートパソコン等の携帯情報機器は、常に、人の手から落下し地面等に衝突して破損する危険性を持っている。このような不注意による破損は、通常、メーカによる保証の対象とはならない。
【０００３】
衝撃を検出する携帯情報機器としては、加速度センサ及びマイクを搭載した携帯電話機が知られている（例えば、特許文献１を参照）。また、事故発生の有無を認識するドライブレコーダや、磁気テープライブラリ装置におけるカートリッジ落下検出装置も知られている（例えば、特許文献２又は３を参照）。
【特許文献１】特開２００３−２１９０６１号公報
【特許文献２】特開２００６−１９９２０４号公報
【特許文献３】特開２００６−２６９０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
携帯情報機器の落下検知に加速度センサを用いる場合、次のような問題がある。
一般に、加速度センサは、周波数応答が高いセンサと低いセンサの２種類に大別される。これらの加速度センサの入出力の時間変化は、例えば、図８に示すようになる。階段状の入力信号１０１に対して、周波数応答が高いセンサは出力信号１０２を出力し、周波数応答が低いセンサは出力信号１０３を出力する。このように、周波数応答が低いセンサは入力信号１０１に追随することができない。
【０００５】
図９は、一般的な機械部品落下試験における加速度信号の例を示している。横軸は時間（５０μｓ／ｄｉｖ．）を表し、縦軸は加速度（１０００ｇ／ｄｉｖ．）を表す。ｇは重力加速度である。この試験結果によると、落下衝撃による加速度は約４５００ｇであり、衝撃持続時間は約５０μｓであることが分かる。したがって、落下衝撃を検知するために十分なサンプリング時間は２５μｓとなり、そのときのサンプリング周波数は４０ｋＨｚとなる。
【０００６】
図１０は、衝撃力様の信号を与えたときの、加速度センサの入出力の時間変化を示している。矩形波の入力信号１１２に対して、周波数応答が高いセンサは出力信号１１２を出力し、周波数応答が低いセンサは出力信号１１３を出力する。出力信号１１２では、矩形波の情報がある程度保たれているのに対して、出力信号１１３では、矩形波の情報は失われている。
【０００７】
図１１は、測定限界を超える信号を与えたときの、加速度センサの入出力の時間変化を示している。測定限界値１２４を超える高さを持つ矩形波の入力信号１２１に対して、周波数応答が低いセンサは、測定限界値１２４より低い出力信号１２３を出力する。一方、周波数応答が高いセンサは、理論的には出力信号１２２を出力するはずである。しかし、実際には、測定限界値１２４を超える部分の出力信号値は、測定限界値１２４と同じ値に留まる。
【０００８】
上記のような周波数応答が高いセンサの例としては、圧電素子センサが挙げられ、周波数応答が低いセンサの例としては、ＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical Systems）セン
サが挙げられる。
【０００９】
図１２及び図１３は、圧電素子センサとＭＥＭＳセンサを用いた落下衝突実験の結果を示している。この実験では、携帯情報機器を模した実験装置に１軸の圧電素子センサと３軸のＭＥＭＳセンサを搭載し、床面より１０ｃｍ上の位置から携帯情報機器を落下させ、床面に衝突させた。それぞれのセンサの測定限界値（最大加速度）と上限応答周波数は、以下の通りである。
（１）圧電素子センサ
最大加速度：＋−１００ｇ
上限応答周波数：２５ｋHz
（２）ＭＥＭＳセンサ
最大加速度：＋−３ｇ
上限応答周波数：５００Hz
図１２は、携帯情報機器に搭載されたＭＥＭＳセンサの出力の時間変化を示している。ＭＥＭＳセンサは周波数応答が低いため、床面衝突後に、鉛直方向に対応するｚ軸の出力信号１３１、ｘ軸の出力信号１３２、及びｙ軸の出力信号１３３がすべて、極大値と極小値を交互に示す波形になっている。そして、衝突から一定時間後に、鉛直方向の出力信号１３１は重力加速度に相当する出力値に収束し、水平方向の出力信号１３２及び１３３は出力値０に収束している。
【００１０】
一方、図１３は、ＭＥＭＳセンサとともに携帯情報機器に搭載された圧電素子センサの出力の時間変化を示している。圧電素子センサは周波数応答が高いため、床面衝突後直ちに、鉛直方向の出力信号１４１が測定限界値１４２に張り付いていることが分かる。この場合、図１４に示すような放物線近似により、衝突時の加速度を推定することができる。
【００１１】
図１４では、時刻の原点が図１２の原点からシフトしている。この放物線近似では、出力信号１４１の曲線を含む放物線１５１の頂点１５２におけるセンサ出力値が、極大値として求められる。この例では、極大値に対応する推定加速度は１６０１．６ｇであった。この推定加速度は、衝突時の速度の理論値から得られる加速度１４００ｇに近い値であり、放物線近似が比較的良い近似であることを示している。
【００１２】
以上の実験結果によれば、周波数応答が高い圧電素子センサを用いることにより、かなり高い精度で衝突時の加速度を推定できることが分かる。一方、ＭＥＭＳセンサのみを用いた場合、衝突時の加速度を推定することはできない。しかしながら、圧電素子センサはＭＥＭＳセンサよりはるかに高価であり、消費電流も大きいため、現状では携帯情報機器に搭載するのには適していない。
【００１３】
本発明の課題は、より安価な構成で情報機器の落下を検知することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
開示の情報機器は、加速度を検知する加速度センサ手段と、検知された加速度の情報を格納する格納手段と、処理手段とを備える。処理手段は、加速度の情報を閾値と比較し、加速度の情報が閾値以下であれば無重力状態であると判定して、判定結果を格納手段に記録する。
【００１５】
情報機器が落下を開始すると、床面や地面に衝突するまでの間は無重力状態となり、加速度センサ手段が検知する加速度は０に近づく。したがって、加速度センサ手段により検知された加速度の情報を閾値と比較することで、無重力状態であるか否かが検知される。
【発明の効果】
【００１６】
衝突時の衝撃による加速度ではなく、衝突前の無重力状態の加速度を記録することで、加速度センサの周波数応答の高低に依存しない落下検知が実現される。したがって、周波数応答は低いが安価な加速度センサを、情報機器に搭載することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
図１は、図１２に示した実験結果における、衝突前のＭＥＭＳセンサの出力を示している。携帯情報機器の落下開始から床面衝突までの時間Ｔは無重力時間に相当し、この間のＭＥＭＳセンサの出力信号１３１〜１３３はすべて、０付近の値を示している。つまり、無重力時間Ｔにおいて、携帯情報機器は加速度０の状態にある。
【００１８】
落下開始前における水平方向の出力信号１３２及び１３３は、無重力時間Ｔと同じく０付近の値を示しているが、鉛直方向の出力信号１３１だけは重力加速度に相当する出力値を示している。したがって、この出力信号１３１の時間変化をモニタすることで、無重力時間Ｔを特定することができ、携帯情報機器が一定時間無重力状態であったことが分かる。
【００１９】
なお、図１及び図１２の例では、ＭＥＭＳセンサのｚ軸が鉛直方向に対応しているが、実際には、携帯情報機器がどのような姿勢で落下するかは分からない。したがって、落下時の姿勢によっては、ｘ軸やｙ軸の出力信号も変化する可能性がある。
【００２０】
図２は、このような無重力状態を検出することで落下を検知する携帯情報機器の構成例を示している。この携帯情報機器は、アンテナ２０１、通信部２０２、表示部２０３、処理部２０４、メモリ２０５、カメラ２０６、マイク２０７、及び３軸の加速度センサ２０８を備える。
【００２１】
通信部２０２は、アンテナ２０１を介して、基地局装置のような通信装置との間で無線通信を行う。カメラ２０６及びマイク２０７は、それぞれ画像情報及び音声情報を取得して、処理部２０４に転送する。加速度センサ２０８は、加速度を検知して、その加速度に対応する信号を処理部２０４に出力する。
【００２２】
処理部２０４は、通信部２０２、カメラ２０６、マイク２０７、及び加速度センサ２０８から受け取った情報に基づき情報処理を行い、処理結果をメモリ２０５に格納する。このとき、加速度センサ２０８の出力信号を加速度値に変換して、メモリ２０５に格納する。処理部２０４は、さらに、メモリ２０５に格納された情報を表示部２０３の画面上に表示したり、通信部２０２に出力したりする。
【００２３】
次に、図３から図７までを参照しながら、図２の携帯情報機器による落下検知処理について説明する。以下の落下検知処理は、定期的に又は指定されたタイミングで反復して行われる。
【００２４】
図３は、マイク２０７と加速度センサ２０８を用いた第１の落下検知処理のフローチャートである。第１の落下検知処理を採用する場合、携帯情報機器がカメラ２０６を備える必要はない。処理部２０４は、まず、加速度センサ２０８の出力信号に基づき、無重力を検知したか否かを判定する（ステップ３０１）。無重力を検知しなければ、処理を終了する。
【００２５】
無重力を検知すると、マイク２０７を起動し、音声情報に基づき衝撃を検知したか否かを判定する（ステップ３０２）。衝撃を検知しなければ、処理を終了し、衝撃を検知すると、衝撃検知情報をメモリ２０５に記録する（ステップ３０３）。この衝撃検知情報とし
ては、例えば、無重力時間Ｔを含む範囲の測定時刻毎の加速度値が記録される。
【００２６】
図４は、図３のステップ３０１における無重力検知処理のフローチャートである。処理部２０４は、まず、加速度センサ２０８のｘ軸、y軸、及びz軸のそれぞれの出力信号から得られた加速度値を、閾値α０と比較する（ステップ４０１）。そして、少なくともいずれか１つの加速度値がα０より大きければ、無重力状態ではないと判断する（ステップ４０４）。
【００２７】
一方、すべての加速度値がα０以下であれば、次に、過去の加速度値をもとに、すべての加速度値がα０以下の状態の継続時間を、一定時間Ｔ０と比較する（ステップ４０２）。そして、その継続時間がＴ０未満であれば、無重力状態ではないと判断し（ステップ４０４）、その継続時間がＴ０以上であれば、無重力状態であると判断する（ステップ４０３）。
【００２８】
図５は、図３のステップ３０２における衝撃検知処理のフローチャートである。処理部２０４は、まず、マイク２０７を起動し、一定時間内に入力される音声波形をメモリ２０５に記録する（ステップ５０１）。そして、記録された音声波形から最大加速度を推定する（ステップ５０２）。
【００２９】
床面に衝突したときの音声波形は、図１３に示した圧電素子センサの出力信号と同様に、測定限界値に張り付いた形になるものと考えられる。そこで、例えば、図１４に示したような放物線近似を適用することで、放物線の頂点に対応する最大加速度を求めることができる。
【００３０】
次に、推定された最大加速度を、閾値α１と比較する（ステップ５０３）。そして、最大加速度がα１より小さければ、衝撃なしと判断し（ステップ５０５）、最大加速度がα１以上であれば、衝撃ありと判断する（ステップ５０４）。
【００３１】
図６は、カメラ２０６と加速度センサ２０８を用いた第２の落下検知処理のフローチャートである。第２の落下検知処理を採用する場合、携帯情報機器がマイク２０７を備える必要はない。処理部２０４は、まず、図３のステップ３０１と同様にして、無重力を検知したか否かを判定する（ステップ６０１）。無重力を検知しなければ、処理を終了する。
【００３２】
無重力を検知すると、カメラ２０６を起動して動画を撮影し（ステップ６０２）、メモリ２０５に記録する（ステップ６０３）。後日、記録された動画を表示部２０３の画面上に表示することで、実際に落下衝突が起こったのかどうかを確認することができる。
【００３３】
図７は、カメラ２０６、マイク２０７、及び加速度センサ２０８を用いた第３の落下検知処理のフローチャートである。ステップ７０１及び７０２の処理は、図６のステップ６０１及び６０２の処理と同様である。
【００３４】
動画撮影を開始した後、処理部２０４は、図３のステップ３０２と同様にして、マイク２０７により衝撃を検知したか否かを判定する（ステップ７０３）。衝撃を検知しなければ、動画のみをメモリ２０５に記録し（ステップ７０５）、衝撃を検知すると、動画と衝撃検知情報をメモリ２０５に記録する（ステップ７０４）。動画と衝撃検知情報の両方を記録することで、落下衝突の有無をより正確に確認することができる。
【００３５】
こうして衝撃検知情報及び／又は動画がメモリ２０５に記録されると、処理部２０４は、記録された情報を通信部２０２に転送し、通信部２０２は、その情報を携帯情報機器の識別情報とともに、ネットワーク上のサーバに送信する。これにより、各携帯情報機器の
落下検知に関する履歴がサーバに蓄積される。
【００３６】
以上説明した落下検知処理によれば、加速度センサ２０８として、周波数応答が高い圧電素子センサ又は周波数応答が低いＭＥＭＳセンサのいずれを用いることも可能である。特に、ＭＥＭＳセンサを用いた場合、圧電素子センサを用いた場合と比較して、携帯情報機器の価格が安くなり、消費電流が小さくなる。
【００３７】
図２の携帯情報機器は、落下検知に使用される構成要素のみを備えているが、その他にユーザ操作のための入力部又はスピーカを備えることもできる。例えば、携帯電話機や携帯音楽プレイヤの場合は、入力部及びスピーカが必要である。
【００３８】
以上、図１から図７までを参照しながら説明した実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）加速度を検知する加速度センサ手段と、
検知された加速度の情報を格納する格納手段と、
前記加速度の情報を閾値と比較し、該加速度の情報が該閾値以下であれば無重力状態であると判定して、判定結果を前記格納手段に記録する処理手段と
を備えることを特徴とする情報機器。
（付記２）前記処理手段は、前記加速度の情報が前記閾値以下である状態が一定時間継続している場合に、無重力状態であると判定することを特徴とする付記１記載の情報機器。（付記３）音声情報を取得する音声取得手段をさらに備え、前記処理手段は、無重力状態であると判定したとき、該音声取得手段を起動し、取得された音声情報に基づいて衝撃の有無を判定し、衝撃ありと判定したとき、衝撃検知情報を前記格納手段に記録することを特徴とする付記１又は２記載の情報機器。
（付記４）前記処理手段は、前記音声情報が示す音声波形から最大加速度を推定し、該最大加速度が閾値以上である場合に、衝撃ありと判定することを特徴とする付記３記載の情報機器。
（付記５）動画を撮影する撮像手段をさらに備え、前記処理手段は、無重力状態であると判定したとき、該撮像手段を起動し、撮影された動画を前記格納手段に記録することを特徴とする付記１、２、３、又は４記載の情報機器。
（付記６）情報機器の無重力状態を検知する検知方法であって、
前記情報機器に搭載された加速度センサ手段により加速度を検知し、
検知された加速度の情報を記録し、
前記加速度の情報を閾値と比較し、該加速度の情報が該閾値以下であれば無重力状態であると判定する
ことを特徴とする検知方法。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】無重力時間を示す図である。
【図２】携帯情報機器の構成図である。
【図３】第１の落下検知処理のフローチャートである。
【図４】無重力検知処理のフローチャートである。
【図５】衝撃検知処理のフローチャートである。
【図６】第２の落下検知処理のフローチャートである。
【図７】第３の落下検知処理のフローチャートである。
【図８】センサ入出力の時間変化を示す図である。
【図９】機械部品落下試験における加速度信号を示す図である。
【図１０】衝撃力様のセンサ入出力を示す図である。
【図１１】測定限界を示す図である。
【図１２】ＭＥＭＳセンサの出力を示す図である。
【図１３】圧電素子センサの出力を示す図である。
【図１４】放物線近似を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０１、１１１、１２１      入力信号
１０２、１０３、１１２、１１３、１２２、１２３、１３１、１３２、１３３、１４１
出力信号
１２４、１４２      測定限界値
１５１      放物線
１５２      頂点
２０１      アンテナ
２０２      通信部
２０３      表示部
２０４      処理部
２０５      メモリ
２０６      カメラ
２０７      マイク
２０８      加速度センサ
【図２】
0005067257.tif 000002
【図３】
0005067257.tif 000003
【図４】
0005067257.tif 000004
【図５】
0005067257.tif 000005
【図６】
0005067257.tif 000006
【図７】
0005067257.tif 000007
【図９】
0005067257.tif 000008
【図１】
0005067257.tif 000009
【図８】
0005067257.tif 000010
【図１０】
0005067257.tif 000011
【図１１】
0005067257.tif 000012
【図１２】
0005067257.tif 000013
【図１３】
0005067257.tif 000014
【図１４】
0005067257.tif 000015