サンプリング装置、センサの出力信号の波形を分析する波形分析装置、およびプログラム
【課題】加速度センサ等のセンサの出力信号が所定の閾値を上回ったことを条件に波形分析を行う場合において、消費電力の低減と分析漏れの回避とを両立することを可能にする。
【解決手段】センサの出力信号をサンプリングしそのサンプル値が所定の閾値を上回っている場合には当該サンプル値を上記センサの出力信号の波形を分析する装置に供給する一方、当該サンプル値が上記所定の閾値以下である場合には、所定の待機時間を挟んで前記センサを間欠的に起動させるサンプリング装置に、当該サンプル値が上記所定の閾値以下である場合には、よりも小さな第２の閾値と当該サンプル値の大小比較を行い、後者のほうが大きい場合における待機時間が前者のほうが大きい場合における待機時間よりも短くなるように待機時間の長さを調整する処理を実行させる。
【解決手段】センサの出力信号をサンプリングしそのサンプル値が所定の閾値を上回っている場合には当該サンプル値を上記センサの出力信号の波形を分析する装置に供給する一方、当該サンプル値が上記所定の閾値以下である場合には、所定の待機時間を挟んで前記センサを間欠的に起動させるサンプリング装置に、当該サンプル値が上記所定の閾値以下である場合には、よりも小さな第２の閾値と当該サンプル値の大小比較を行い、後者のほうが大きい場合における待機時間が前者のほうが大きい場合における待機時間よりも短くなるように待機時間の長さを調整する処理を実行させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサの出力信号をサンプリングして波形分析を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術の具体例としては、加速度センサを用いた歩数計が挙げられる。加速度センサを用いた歩数計では、加速度センサの出力信号に波形分析（歩行における一歩に対応した特定の波形パターンが表れているか否かの判定や一歩に対応したピークが表れているか否かの判定等）を施して当該歩数計の携帯者の一歩を検出し、歩数を累算する処理が行われる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１９１６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年では、携帯電話機に加速度センサを実装し、その加速度センサの出力信号のサンプリングおよび波形分析をアプリケーションプログラムによって実現する（換言すれば、ソフトウェアにより歩数計機能を実現させる）ことが提案されている。携帯電話機に歩数計機能を実現させる場合には、その歩数計機能の実現に要する電力をできるだけ低く抑えることが重要である。歩数計機能の実現に要する電力が大きいと、携帯電話機への充電を頻繁に行うことが必要となり、携帯電話機本来の特性である携帯性が損なわれる虞があるからである。
【０００５】
歩数計機能の実現に要する電力を低く抑えるには、歩数計の携帯者が動作していない（歩行していない）と推測されるような状況下では加速度センサへの給電を停止するようにすることが考えられる。例えば、加速度センサへの給電を間欠的に行い、予め定めた閾値を上回るサンプル値が得られた場合など携帯者が何らかの動作を行っていると推定される場合にのみ加速度センサへの給電を継続し詳細な波形分析を行うようにするといった具合である。
【０００６】
しかし、加速度センサの出力信号が所定の閾値を上回るまでの間は加速度センサへの給電を間欠的に行う態様においては、間欠的な電力供給の合間に加速度が所定の閾値を上回ると、実際に加速度が閾値を上回った時点から加速度センサの出力信号の波形分析が実行されるまでの遅延が長くなり、実際に加速度が閾値を上回った時点の直後における波形パターンやピークを検出し逃し、歩数の測定結果に誤差が生じる場合がある（図７点線のグラフ参照）。もっとも、加速度センサへの給電を停止する期間を短くするようにすれば、上記遅延を短くすることは可能であるが、歩数計機能の実現に要する電力を低く抑えるという観点からは、加速度センサへの給電を停止する期間を短くすることは好ましくない。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、加速度センサ等のセンサの出力信号が所定の閾値を上回ったことを条件に波形分析を行う場合において、消費電力の低減と分析漏れの回避とを両立することを可能にする技術を提供することを目的とする。
【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は、センサの出力信号をサンプリングするサンプリング手段と、前記サンプリング手段により得られたサンプル値が所定の閾値を上回った場合に、当該サンプル値を前記センサの出力信号の波形を分析する装置に供給する制御手段であって、当該サンプル値が前記所定の閾値以下である場合に、前記所定の閾値よりも小さい第２の閾値と当該サンプル値の大小比較を行い、前記第２の閾値よりも当該サンプル値が大きい場合には前記サンプリング手段のサンプリング周期を短くするサンプリング周期調整処理を実行する制御手段とを具備することを特徴とするサンプリング装置、を提供する。なお、本発明の別の態様としては、コンピュータを上記各手段として機能させることを特徴とするプログラムを提供する態様が考えられ、このようなプログラムの具体的な提供態様としては、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk-Read Only Memory）などのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に書き込んで配布する態様や、インターネットなどの電気通信回線経由のダウンロードにより配布する態様が考えられる。
【０００８】
このようなサンプリング装置によれば、センサの出力信号のサンプル値が第２の閾値を超えて第１の閾値に近づくと、それまでよりも短いサンプリング周期でセンサの出力信号のサンプリングが行われ、上記所定の閾値近傍の出力信号がきめ細やかにサンプリングされる。このため、センサの出力信号が実際に上記所定の閾値を上回ったタイミングとその旨の検出タイミングとのずれが小さくなり、センサの出力信号が実際に上記所定の閾値を上回った時点から波形分析が実行されるまでの遅延が短くなる。また、サンプリング手段の待機時間中にセンサへの給電を停止するようにすれば、消費電力の低減を実現することができることは言うまでもない。
【０００９】
より好ましい態様においては、上記サンプリング装置の制御手段が実行するサンプリング周期調整処理では、各々の大きさが前記所定の閾値よりは小さく、かつ互いに大きさが異なる複数の閾値のうちの最も小さいものを前記第２の閾値として選択して前記センサの出力信号のサンプル値との大小比較を行い、後者のほうが大きくなったことを契機として前記複数の閾値のうちで次に小さいものを前記第２の閾値として選択し直す処理が行われることを特徴とする。このような態様によれば、上記所定の閾値近傍の出力信号をよりきめ細やかにサンプリングすることが可能になる。
【００１０】
また、上記課題を解決するために本発明は、センサと、センサの出力信号をサンプリングするサンプリング手段と、与えられた信号のサンプル値に基づいて当該信号に波形分析を施す波形分析手段と、前記サンプリング手段により得られたサンプル値が所定の閾値を上回った場合に、当該サンプル値を前記波形分析手段に供給する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記サンプリング手段によりサンプリングされたサンプル値が前記所定の閾値以下である場合に、前記所定の閾値よりも小さい第２の閾値と当該サンプル値の大小比較を行い、前記第２の閾値よりも当該サンプル値が大きい場合には前記サンプリング手段のサンプリング周期を短くするサンプリング周期調整処理を実行することを特徴とするセンサの出力信号の波形を分析する波形分析装置、を提供する。なお、このような波形分析装置の具体例としては、加速度センサを上記センサとして備え、当該加速度センサの出力信号にピーク検出等の波形分析を施して携帯者の一歩を検出し歩数を計数する歩数計が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態である歩数計測装置を含む携帯電話機の構成を示す図である。
【図２】同携帯電話機の外観を表す斜視図である。
【図３】図１に示すホストＣＰＵの状態遷移を示す図である。
【図４】図１に示すＭＣＵの状態遷移を示す図である。
【図５】図１に示すＭＣＵの動作を示すフローチャートである。
【図６】図１に示すＭＣＵおよび加速度センサの動作を示すタイミングチャートである。
【図７】動作判定処理の実行間隔Ｔ３を一定にした場合の問題点を説明するための図である。
【図８】図１に示すＭＣＵが実行するサンプリング周期調整処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】本実施形態の効果を説明するための図である。
【図１０】変形例（１）のサンプリング周期調整処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
図１は、この発明の一実施形態である歩数計測装置４０を含む携帯電話機１０の電気的構成を示すブロック図である。図２は、同電話機１０の外観を示す斜視図である。図２に示すように、この携帯電話機１０は、筐体２１及び筐体２２とこれらを互いに傾動し得るように連結するヒンジ部材２３とを有する。筐体２１の表面２４にはスピーカ２５とディスプレイ２６が設けられている。筐体２２の表面２７には操作キー２８とマイクロホン２９が設けられている。また、筐体２２には、ホストＣＰＵ（Central Processing Unit）３１、ＲＡＭ（Random Access Memory）３２、ＲＯＭ（Read Only
Memory）３３、開閉センサ３４、無線部３５、キーセンサ３６、音声処理部３７、表示処理部３８、及び歩数計測装置４０を含む制御装置５０と、当該携帯電話機１０における電力の供給源であるバッテリ６０とが内蔵されている。
【００１３】
ホストＣＰＵ３１は、携帯電話機１０の制御中枢としての役割を果たす装置である。図３に示すように、ホストＣＰＵ３１は、待受状態と起動状態の２つの状態間を遷移する。ホストＣＰＵ３１は、各状態において次のような処理を行う。待受状態では、ホストＣＰＵ３１は、待受状態から起動状態への遷移の条件となるイベントEV-activeの発生を監視する。待受状態から起動状態への遷移の条件となるイベントEV-activeには、筐体２１を筐体２２から遠ざける方向（図２のＹ方向）に傾動させたこと（すなわち、折り畳まれた状態の携帯電話機１０を開く動作）が開閉センサ３４によって検知されたことを示すイベントや、無線部３５が着呼信号を受信したことを示すイベント、キーセンサ３６が操作キー２８の押下を検知したことを示すベントなどがある。待受状態では、ホストＣＰＵ３１は、イベントEV-activeが発生していない場合は、時間Ｔ１が経過するまで休止（ｓｌｅｅｐコマンドの実行等）してから起動してイベントEV-activeの発生を監視する、という処理を繰り返す。ホストＣＰＵ３１は、イベントEV-activeが発生した場合は、起動状態へと遷移する。
【００１４】
起動状態では、ホストＣＰＵ３１は、操作キー２８の操作に従い、ＲＯＭ３３に記憶されているアプリケーションプログラムをＲＡＭ３２に読み出す。ホストＣＰＵ３１は、ＲＡＭ３２に読み出したアプリケーションプログラムに従って、音声処理部３７や表示処理部３８を制御する。音声処理部３７は、ホストＣＰＵ３１による制御の下、スピーカ２５及びマイクロホン２９とホストＣＰＵ３１の間の音信号の送受信を仲介する処理を行う。表示処理部３８は、ホストＣＰＵ３１による制御の下、ディスプレイ２６に画像を表示させる処理を行う。ＲＯＭ３３に記憶されているアプリケーションプログラムには、他の携帯電話機１０との通話を行うための通話アプリケーション、ＷＷＷ（World Wide Web）におけるＨＴＭＬ（Hyper
Text Markup Language）データを受信してその内容をディスプレイ２６に表示させるブラウジングアプリケーションなどのほか、歩数計測装置４０の処理結果である歩数Ｎｕｍを同装置４０から取得してディスプレイ２６に表示させるアプリケーションプログラムである歩数提示アプリケーションがある。ホストＣＰＵ３１は、歩数提示アプリケーションの実行開始を指示されると、当該歩数提示アプリケーションをＲＯＭ３２からＲＡＭ３２へ読み出してその実行を開始するとともに、後述する歩数計測プログラムの実行指示を歩数計測装置４０に与える。
【００１５】
また、起動状態では、ホストＣＰＵ３１は、起動状態から待受状態への遷移の条件となるイベントEV-waitの発生を監視する。起動状態から待受状態への遷移の条件となるイベントEV-waitには、筐体２１を筐体２２に近づける方向（図２のＸ方向）への傾動（すなわち、開いた状態の携帯電話機１０を折り畳む動作）が開閉センサ３４によって検知されたことを示すイベントや、時間Ｔ２（Ｔ２＜Ｔ１）に亙って何れの操作キー２８も押下されなかったことを示すイベントなどがある。ホストＣＰＵ３１は、イベントEV-waitが発生した場合は、待受状態へと遷移する。
【００１６】
歩数計測装置４０は、図１に示すように、加速度センサ４４、ＭＣＵ（Micro Control Unit）４１、ＲＡＭ４２、及びＲＯＭ４３を有する。加速度センサ４４は、Ｉ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）バスによりＭＣＵ４１と接続されている。加速度センサ４４は、ＭＣＵ４１による制御の下、当該加速度センサ４４に加わった外力に応じて生じた加速度を示す加速度値を出力する装置である。より具体的に説明すると、ＭＣＵ４１が加速度センサ４４に対する電力供給を開始させ、Ｉ２Ｃバスを介して加速度センサ４４に起動指示信号を与えると、加速度センサ４４は、上記加速度を互いに直交する３つの軸方向の成分ＡＸ，ＡＹ，ＡＺに分解して検出し、各成分ＡＸ，ＡＹ，ＡＺの大きさを示すデータＤＡＸ，ＤＡＹ，ＤＡＺを次式に代入して求まる加速度値データＤＡをＩ２Ｃバスを介してＭＣＵ４１に供給する。
ＤＡ＝（ＤＡＸ２＋ＤＡＹ２＋ＤＡＺ２）１／２…（１）
【００１７】
ＭＣＵ４１は、当該歩数計測装置４０の制御中枢である。ＭＣＵ４１は、ＲＡＭ４２をワークエリアとして利用しつつ、ＲＯＭ４３に記憶された歩数計測プログラムを実行する。図４に示すように、ＭＣＵ４１は、歩数計測プログラムに従い、待機状態と計測状態の２つの状態間を遷移する。図５は、ＭＣＵ４１が歩数計測プログラムにしたがって実行する処理の内容を示すフローチャートである。図５に示すように、ＭＣＵ４１は、まず、動作モードを待機状態にセットする（Ｓ１０１）。待機状態では、ＭＣＵ４１は、加速度センサ４４への電源供給を間欠的に行うとともに、加速度センサ４４から加速度値データＤＡを取得し、この加速度値データＤＡが閾値ＴＨ１（閾値ＴＨ１は、重力加速度（９．８ｍ／ｓ２）よりも僅かに大きな値とする）を上回っているか否かを判定し、加速度値データＤＡが閾値ＴＨ１を上回っていると判定した場合に計測状態に遷移する。より具体的には、ＭＣＵ４１は、待機状態では、次のような処理を行う。
【００１８】
まず、ＭＣＵ４１は、加速度センサ４４への電源供給を行わせる（Ｓ１０２）。次に、ＭＣＵ４１は、加速度センサ４４から加速度値データＤＡを取得する（Ｓ１０３）。この加速度値データＤＡはＭＣＵ４１の内蔵レジスタ（１個分の加速度値データＤＡを格納する記憶領域）に格納される。つまり、歩数計測プログラムに従って作動しているＭＣＵ４１は、加速度センサ４４の出力信号をサンプリングするサンプリング手段の役割を果たすのである。
【００１９】
次に、ＭＣＵ４１は、動作判定処理を行う（Ｓ１０４）。動作判定処理は、携帯電話機１０が動いているか否かを判定する処理である。この動作判定処理では、ＭＣＵ４１は、ステップＳ１０３にて取り込んだ加速度値データＤＡと閾値ＴＨ１とを比較する。そして、加速度値データＤＡが閾値ＴＨ１を上回っている場合には携帯電話機１０は動いているとみなし、閾値ＨＴ１以下の場合には携帯電話機１０は静止しているとみなす。
【００２０】
ＭＣＵ４１は、ステップＳ１０４において、加速度値データＤＡが閾値ＴＨ１を上回っていないと判定した場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）、加速度センサ４４に対する電源供給を停止させる（Ｓ１０５）。このように加速度センサ４４への電源供給が停止されることにより、加速度センサ４４によるバッテリ６０の消耗が回避される。次いで、ＭＣＵ４１は、サンプリング周期調整処理を実行する（Ｓ１０６）。詳細については後述するが、このサンプリング周期調整処理Ｓ１０６では、ＭＣＵ４１は所定時間分の待機を行うとともに、その待機時間の長さを加速度値データＤＡの大きさに応じて調整する処理を実行する。そして、ＭＣＵ４１は、所定時間分の待機が完了すると、歩数の計測の終了を指示する操作が行われたか否かを判定する（Ｓ１０７）。ＭＣＵ４１は、歩数の計測の終了を指示する操作が行われていない場合には（Ｓ１０７：Ｎｏ）、ステップＳ１０２に戻って加速度センサ４４を起動させ、以降の処理を繰り返す。逆に、歩数の計測の終了を指示する操作が行われた場合には（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）、ＭＣＵ４１は、全ての処理を終了させる。
【００２１】
ＭＣＵ４１は、ステップＳ１０４において、加速度値データＤＡが閾値ＴＨ１を上回っていると判定した場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、計測状態に遷移する（Ｓ２０１）。ＭＣＵ４１は、計測状態では、加速度センサ４４への電源供給を継続させたまま同センサ４４から出力される加速度値データＤＡを取得し、取得した過去所定個数の加速度値データＤＡに基づいて歩数Ｎｕｍの計測を行うとともに、携帯電話機１０が静止しているか否かの静止判定を行い、静止していると判定した場合には待機状態に遷移する。より具体的に説明すると、ＭＣＵ４１は、計測状態では、次のような処理を行う。
【００２２】
まず、ＭＣＵ４１は、加速度センサ４４から出力された加速度値データＤＡを取得し（Ｓ２０２）、取得した加速度値データＤＡをＲＡＭ４２内のリングバッファ（上記所定個数の加速度値データＤＡを格納可能な記憶領域であって、空きがない場合には古い加速度値データＤＡから順に上書きされる記憶領域）に書き込む。リングバッファに加速度値データＤＡを格納するようにしたのは、このリングバッファに格納されている加速度値データＤＡに基づいて加速度の時間波形に対する波形分析が行われるからである。
【００２３】
次に、ＭＣＵ４１は、歩数計測処理を行う（Ｓ２０３）。歩数計測処理は、ＲＡＭ４２内のリングバッファに書き込まれている過去所定個数の加速度値データＤＡを用いて携帯者により一歩の歩行が行われたか否かを判定し、歩行した場合にはＲＡＭ４２における歩数Ｎｕｍをカウントアップする処理である。より具体的に説明すると、歩数計測処理では、ＭＣＵ４１は、リングバッファにおける過去所定個数の加速度値データＤＡを走査して波形分析（本実施形態では、加速度値データＤＡの大きさが上昇から下降に転じるピークの検出）を行い、ピークが検出された場合に携帯者が歩行したとみなし、ＲＡＭ４２における歩数Ｎｕｍを１つカウントアップする。なお、本実施形態では、波形分析の一態様としてピーク検出を行う場合について説明するが、特許文献１に開示されたパターン検出を行う態様であっても良い。
【００２４】
ステップＳ２０３に後続するステップＳ２０４では、ＭＣＵ４１は、静止判定処理を行う。静止判定処理は、携帯電話機１０が静止したか否かを判定する処理である。静止判定処理では、ＭＣＵ４１は、ＲＡＭ４２のリングバッファに書き込まれている最新の所定個数の加速度値データＤＡと閾値ＴＨ１とを比較する。そして、最新の所定個数の加速度値データＤＡの全てが閾値ＴＨ１を下回っている場合は携帯電話機１０が静止しているとみなし、閾値ＴＨ１を下回っていない場合は携帯電話機１０が未だ動いているとみなす。
【００２５】
ＭＣＵ４１は、ステップＳ２０４において、携帯電話機１０が静止していると判定した場合（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）、待機状態へと遷移する。一方、ＭＣＵ４１は、ステップＳ２０４において携帯電話機１０が静止していないと判定した場合（Ｓ２０４：Ｎｏ）、時間Ｔ４（Ｔ４＜Ｔ３：例えば、Ｔ４＝４０ミリ秒）が経過するまで待機する（Ｓ２０５）。そして、ＭＣＵ４１は、時間Ｔ４が経過した後、歩数の計測の終了を指示する操作が行われたか否かを判定する（Ｓ２０６）。ＭＣＵ４１は、歩数の計測の終了を指示する操作が行われなかった場合には（Ｓ２０６：Ｎｏ）、ステップＳ２０２に戻って加速度センサ４４から出力された最新の加速度値データＤＡを取得し、ステップＳ２０３以降の処理を繰り返す。また、ＭＣＵ４１は、当該歩数計測装置４０による歩数の計測の終了を指示する操作が行われた場合には（Ｓ２０６：Ｙｅｓ）、全ての処理を終了させる。
【００２６】
ステップＳ２０５における待機時間Ｔ４は、ステップＳ２０２〜Ｓ２０４の全所要時間ＴＢにより決定される加速度値データＤＡの取得の周期が、歩数計測処理において一歩の歩行が行われたかどうかの判定をするのに支障を来たさない程度の充分に短い周期となるように決定される。すなわち、一歩の歩行が行われたかどうかの判定に支障を来たさない加速度値データＤＡの取得周期がＴ２であるとした場合、この周期Ｔ２からステップＳ２０２〜Ｓ２０４の処理の所要時間ＴＢを差し引いた時間がステップＳ２０５における待機時間Ｔ４となる。一方、待機状態では、一歩の歩行が行われたか否かの判定は行われず、単に加速度値データＤＡが閾値ＴＨ１を超えたか否かの判定を行うのみなので、待機状態における加速度値データＤＡの取得周期Ｔ１を計測状態での加速度値データＤＡの取得周期Ｔ２と同じにする必要はなく、待機状態における消費電力を極力減らすという観点からは、待機状態における加速度値データＤＡの取得周期Ｔ１は長いほうが好ましい。
【００２７】
待機状態における加速度値データＤＡの取得周期（すなわち、加速度波形のサンプリング周期）Ｔ１は、ステップＳ１０２〜Ｓ１０５の処理の所要時間ＴＡ（ＴＡ＜ＴＢ）とステップＳ１０６における待機時間Ｔ３の和に相当する。したがって、図６（Ａ）に示すように、待機時間Ｔ３を一定（２００ミリ秒）にしたとすると、加速度センサ４４の起動、加速度値データＤＡの取得、動作判定および加速度センサ４４の停止の各処理は一定の待機時間Ｔ３の休止を挟んで一定の周期（周期Ｔ１）で間欠的に行われる。そして、加速度値データＤＡが閾値ＴＨ１を上回ると、ステップＳ１０４の判定結果が“Ｙｅｓ”となり、ＭＣＵ４１は動作モードを計測状態に遷移させる。計測状態では、加速度値データＤＡの取得及び歩数計測処理の各処理は、図６（Ｂ）に示すように、時間Ｔ４の休止を挟んで一定の周期（周期Ｔ２）で間欠的に行われる。このように、本実施形態では、待機状態および計測状態の何れにおいてもＭＣＵ４１および加速度センサ４４を間欠的に起動させ、さらに待機状態において加速度センサ４４を停止させている期間（図６（Ａ）の待機時間Ｔ３の期間）においては、その加速度センサ４４への給電を停止させている。このため、ＭＣＵ４１および加速度センサ４４の休止を挟むことなく起動させ続ける場合に比較して歩数計測装置４０の消費電力を低く抑えることが可能になるのである。
【００２８】
しかしながら、サンプリング周期調整処理Ｓ１０６において常に一定時間の待機を行わせるようにすると、図７にて点線で示すように、携帯者の動作に伴う加速度の大きさが実際に閾値ＴＨ１を上回るタイミングと間欠的に実行される動作判定処理Ｓ１０４の実行タイミングとに大きなずれが生じ、動作判定処理Ｓ１０４の実行タイミングにおいて加速度値データＤＡの時間波形がピークとなってしまう場合がある。動作判定処理Ｓ１０４の実行タイミングにおいて加速度値データＤＡの時間波形がピークとなってしまうと、計測状態への遷移後の所定個数分の加速度値データＤＡを走査しても当該ピークが歩数測定処理Ｓ２０３にて検出されることはなく、一歩分の歩数の測定誤りが生じる。そこで、本実施形態では、加速度の大きさが実際に閾値ＴＨ１を上回るタイミングと、間欠的に実行される動作判定処理Ｓ１０４の実行タイミングとに大きなずれが生じないようにするために、サンプリング周期調整処理Ｓ１０６において加速度値データＤＡの大きさに応じて待機時間の長さを調整する（換言すれば、加速度波形のサンプリング周期を調整する）ようにしているのである。以下、本実施形態の特徴を顕著に示すサンプリング周期調整処理Ｓ１０６について説明する。
【００２９】
図８は、サンプリング周期調整処理Ｓ１０６の流れを示すフローチャートである。図８に示すように、このサンプリング周期調整処理Ｓ１０６においては、ＭＣＵ４１は、まず、前述したステップＳ１０３において取得した加速度値データＤＡが、前述した閾値ＴＨ１よりも小さい第２の閾値ＴＨ２を上回っているか否かを判定する（Ｓ１０６２）。そして、ＭＣＵ４１は、ステップＳ１０６２の判定結果が“Ｎｏ”である場合（すなわち、加速度値データＤＡ≦第２の閾値ＴＨ２の場合）には、時間Ｔ３（＝２００ミリ秒）の待機を行い（Ｓ１０６４）、逆にステップＳ１０６２の判定結果が“Ｙｅｓ”である場合には、時間Ｔ３よりも短い時間Ｔ５（例えば、５０ミリ秒）の待機を行って（Ｓ１０６６）、図５のステップＳ１０７以降の処理を実行するのである。つまり、本実施形態では、加速度値データＤＡのほうが閾値ＴＨ２よりも大きい場合における待機時間が、閾値ＴＨ２のほうが加速度値データＤＡよりも大きい場合における待機時間よりも短くなるように待機時間の長さを調整しているのである。
【００３０】
このようなサンプリング周期調整処理Ｓ１０６が実行されるため、本実施形態の歩数計測装置４０では、図９に示すように、加速度値データＤＡの大きさが閾値ＴＨ２以下の場合には、比較的長い時間Ｔ３（＝２００ミリ秒）の休止を挟みつつ周期Ｔ１で間欠的に動作判定処理Ｓ１０４が実行され、加速度値データＤＡの大きさが閾値ＴＨ２を上回ると、より短い時間Ｔ５（＝５０ミリ秒）の休止を挟んでより短い時間間隔Ｔ１‘で間欠的に動作判定処理Ｓ１０４が実行される。本実施形態では、間欠的に実行される動作判定処理の実行間隔は、加速度センサ４４の出力信号の波形をサンプリングする際のサンプリング間隔（すなわち、サンプリング周期）に他ならない。つまり、本実施形態によれば、閾値ＴＨ１近傍における加速度の時間波形がよりきめ細かくサンプリングされ、加速度が実際に閾値ＴＨ１を上回った時点を的確に捉えることができる。その結果、本実施形態によれば、加速度が閾値ＴＨ１を上回った時点と動作判定処理Ｓ１０４の実行タイミングとのずれが小さくなり、計測状態への状態遷移が発生するまでの遅延を短くして歩数の計測漏れを回避することが可能になるのである。
【００３１】
以上本発明の実施形態について説明したが、この実施形態に以下の変形を加えても勿論良い。
（１）上述した実施形態のサンプリング周期調整処理Ｓ１０６では、動作判定処理Ｓ１０４にて使用する閾値ＴＨ１よりも小さい閾値ＴＨ２と加速度値データＤＡとを比較し、後者のほうが大きい場合（すなわち、閾値ＴＨ２＜加速度値データＤＡ≦閾値ＴＨ１である場合）には待機時間を短くして動作判定処理Ｓ１０４の実行間隔（換言すれば加速度波形のサンプリング間隔）を短くした。しかし、加速度値データＤＡの大きさが閾値ＴＨ２を上回っている場合には、当該閾値ＴＨ２よりは大きく、かつ閾値ＴＨ１よりは小さい閾値ＴＨ３と加速度値データＤＡとの大小比較を行い、よりきめ細やかに、動作判定処理の実行間隔（加速度波形のサンプリング間隔）を調整しても良い。具体的には、図８に示すサンプリング周期調整処理に換えて図１０に示すサンプリング周期調整処理をＭＣＵ４１に実行させるのである。
【００３２】
図１０に示すサンプリング周期調整処理では、ステップＳ１０６２の判定結果が“Ｙｅｓ”である場合（すなわち、加速度値データＤＡ＞閾値ＴＨ２である場合）、ＭＣＵ４１は、加速度値データＤＡが閾値ＴＨ３（閾値ＴＨ３＞閾値ＴＨ２）を上回っているか否かを判定する（Ｓ１０６５）。そして、ＭＣＵ４１は、ステップＳ１０６５の判定結果が“Ｎｏ”である場合（すなわち、閾値ＴＨ２＜加速度値データＤＡ≦閾値ＴＨ３である場合）には、時間Ｔ３（例えば、２００ミリ秒）よりは短く、かつ時間Ｔ５（例えば、５０ミリ秒）よりは長い時間Ｔ６（例えば、１００ミリ秒）の待機を行う（Ｓ１０６７）。逆にステップＳ１０６５の判定結果が“Ｙｅｓ”である場合（すなわち、閾値ＴＨ３＜加速度値データＤＡ＜閾値ＴＨ１である場合）には、ＭＣＵ４１は、前述したステップＳ１０６６の処理（すなわち、時間Ｔ５の待機）を行うのである。図１０に示すサンプリング周期調整処理によれば、動作判定処理の実行間隔（換言すれば、加速度波形のサンプリング周期）は、加速度値データＤＡ≦閾値ＴＨ２の場合には時間Ｔ３、閾値ＴＨ２＜加速度値データＤＡ≦閾値ＴＨ３である場合には時間Ｔ６、閾値ＴＨ３＜加速度値データＤＡ＜閾値ＴＨ１である場合には時間Ｔ５と３段階に切り換えられることになる。
【００３３】
また、各々の大きさが閾値ＴＨ１よりは小さく、かつ互いに大きさが異なる複数の閾値を予め用意しておき、サンプリング周期調整処理においては、これら複数の閾値のうちの最も小さいものを閾値ＴＨ２として選択して加速度値データＤＡとの大小比較を行い、後者のほうが大きくなったことを契機として次に小さいものを閾値ＴＨ２として選択し直すようにしても良く、上記複数の閾値の各々を小さい順に並べて区画される範囲の各々に対応づけて加速度値データＤＡが当該範囲に収まる場合の待機時間が書き込まれたテーブルをＲＯＭ４２に格納しておき、サンプリング周期調整処理では当該テーブルを参照して待機時間を決定するようにしても良い。要は、図１０に示す処理と同様に、加速度値データＤＡの大きさが閾値ＴＨ１に近いほどサンプリング周期が短くなるようにサンプリング周期を調整する態様であれば良い。
【００３４】
（２）上述した実施形態では、本実施形態の特徴を顕著に示すサンプリング周期調整処理をＭＣＵ４１に実行させる歩数測定装置４０が携帯電話機１０に内蔵されていたが、この歩数測定装置４０をＰＤＡ（Personal Digital Assistant）や携帯型ゲームなどの携帯端末に内蔵させても良く、また、歩数測定装置４０を歩数計として提供しても勿論良い。また、上述した実施形態では動作判定と静止判定とで同一の閾値ＴＨ１を用いたが異なる閾値を用いるようにしても勿論良い。
【００３５】
（３）上述した実施形態では、加速度センサ４４の出力信号をサンプリングし、そのサンプル値が閾値ＴＨ１を上回った場合に波形分析を施して歩数を計測する歩数計測装置に本発明を適用した。しかし、本発明の適用対象は歩数計測装置に限定されるものではない。センサの出力信号をサンプリングし、そのサンプル値が所定の閾値を上回ったことを条件にピーク検出等の波形分析を行う装置であれば、本発明を適用することで、センサの出力信号が上記閾値を上回った時点からその旨が実際に検出されるまでの遅延を短くし、波形分析を遅滞なく行うことが可能になる。なお、歩数計以外への具体的な適用例としては、加速度センサを備えた携帯電話機に、静止時には前述した待受状態の処理を行わせ、携帯者が筐体を揺らすなどした場合に起動状態へと遷移させる場合において、待受状態から起動状態への遷移を遅滞無く行わせるようにすることが考えられる。具体的には、待受状態においては、加速度センサの出力信号のサンプル値と所定の閾値との大小比較によって静止状態であるか否かの判定を間欠的に行わせるとともに、当該判定の実行間隔を上記サンプル値が上記閾値に近づくにつれて短くするのである。
【００３６】
（４）上述した実施形態では、本発明の特徴を示すサンプリング周期調整処理をＭＣＵ４１に実行させる歩数計測プログラムがＲＯＭ４２に予め格納されていた。しかし、ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に上記歩数計測プログラム（或いは、図８または図１０に示すサンプリング周期調整処理を実現するサブルーチンプログラム）を記録して配布しても良く、また、インターネットなどの電気通信回線経由のダウンロードにより配布しても良い。
【符号の説明】
【００３７】
１０…携帯電話機、２１，２２…筐体、２３…ヒンジ部材、２４，２７…表面、２５…スピーカ、２６…ディスプレイ、２８…操作キー、２９…マイクロホン、３１…ホストＣＰＵ、３２，４２…ＲＡＭ、３３，４３…ＲＯＭ、３４…開閉センサ、３５…無線部、３６…キーセンサ、３７…音声処理部、３８…表示処理部、４０…歩数計測装置、４１…ＭＣＵ、４４…加速度センサ、５０…制御装置、６０…バッテリ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサの出力信号をサンプリングして波形分析を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術の具体例としては、加速度センサを用いた歩数計が挙げられる。加速度センサを用いた歩数計では、加速度センサの出力信号に波形分析（歩行における一歩に対応した特定の波形パターンが表れているか否かの判定や一歩に対応したピークが表れているか否かの判定等）を施して当該歩数計の携帯者の一歩を検出し、歩数を累算する処理が行われる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１９１６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年では、携帯電話機に加速度センサを実装し、その加速度センサの出力信号のサンプリングおよび波形分析をアプリケーションプログラムによって実現する（換言すれば、ソフトウェアにより歩数計機能を実現させる）ことが提案されている。携帯電話機に歩数計機能を実現させる場合には、その歩数計機能の実現に要する電力をできるだけ低く抑えることが重要である。歩数計機能の実現に要する電力が大きいと、携帯電話機への充電を頻繁に行うことが必要となり、携帯電話機本来の特性である携帯性が損なわれる虞があるからである。
【０００５】
歩数計機能の実現に要する電力を低く抑えるには、歩数計の携帯者が動作していない（歩行していない）と推測されるような状況下では加速度センサへの給電を停止するようにすることが考えられる。例えば、加速度センサへの給電を間欠的に行い、予め定めた閾値を上回るサンプル値が得られた場合など携帯者が何らかの動作を行っていると推定される場合にのみ加速度センサへの給電を継続し詳細な波形分析を行うようにするといった具合である。
【０００６】
しかし、加速度センサの出力信号が所定の閾値を上回るまでの間は加速度センサへの給電を間欠的に行う態様においては、間欠的な電力供給の合間に加速度が所定の閾値を上回ると、実際に加速度が閾値を上回った時点から加速度センサの出力信号の波形分析が実行されるまでの遅延が長くなり、実際に加速度が閾値を上回った時点の直後における波形パターンやピークを検出し逃し、歩数の測定結果に誤差が生じる場合がある（図７点線のグラフ参照）。もっとも、加速度センサへの給電を停止する期間を短くするようにすれば、上記遅延を短くすることは可能であるが、歩数計機能の実現に要する電力を低く抑えるという観点からは、加速度センサへの給電を停止する期間を短くすることは好ましくない。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、加速度センサ等のセンサの出力信号が所定の閾値を上回ったことを条件に波形分析を行う場合において、消費電力の低減と分析漏れの回避とを両立することを可能にする技術を提供することを目的とする。
【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は、センサの出力信号をサンプリングするサンプリング手段と、前記サンプリング手段により得られたサンプル値が所定の閾値を上回った場合に、当該サンプル値を前記センサの出力信号の波形を分析する装置に供給する制御手段であって、当該サンプル値が前記所定の閾値以下である場合に、前記所定の閾値よりも小さい第２の閾値と当該サンプル値の大小比較を行い、前記第２の閾値よりも当該サンプル値が大きい場合には前記サンプリング手段のサンプリング周期を短くするサンプリング周期調整処理を実行する制御手段とを具備することを特徴とするサンプリング装置、を提供する。なお、本発明の別の態様としては、コンピュータを上記各手段として機能させることを特徴とするプログラムを提供する態様が考えられ、このようなプログラムの具体的な提供態様としては、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk-Read Only Memory）などのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に書き込んで配布する態様や、インターネットなどの電気通信回線経由のダウンロードにより配布する態様が考えられる。
【０００８】
このようなサンプリング装置によれば、センサの出力信号のサンプル値が第２の閾値を超えて第１の閾値に近づくと、それまでよりも短いサンプリング周期でセンサの出力信号のサンプリングが行われ、上記所定の閾値近傍の出力信号がきめ細やかにサンプリングされる。このため、センサの出力信号が実際に上記所定の閾値を上回ったタイミングとその旨の検出タイミングとのずれが小さくなり、センサの出力信号が実際に上記所定の閾値を上回った時点から波形分析が実行されるまでの遅延が短くなる。また、サンプリング手段の待機時間中にセンサへの給電を停止するようにすれば、消費電力の低減を実現することができることは言うまでもない。
【０００９】
より好ましい態様においては、上記サンプリング装置の制御手段が実行するサンプリング周期調整処理では、各々の大きさが前記所定の閾値よりは小さく、かつ互いに大きさが異なる複数の閾値のうちの最も小さいものを前記第２の閾値として選択して前記センサの出力信号のサンプル値との大小比較を行い、後者のほうが大きくなったことを契機として前記複数の閾値のうちで次に小さいものを前記第２の閾値として選択し直す処理が行われることを特徴とする。このような態様によれば、上記所定の閾値近傍の出力信号をよりきめ細やかにサンプリングすることが可能になる。
【００１０】
また、上記課題を解決するために本発明は、センサと、センサの出力信号をサンプリングするサンプリング手段と、与えられた信号のサンプル値に基づいて当該信号に波形分析を施す波形分析手段と、前記サンプリング手段により得られたサンプル値が所定の閾値を上回った場合に、当該サンプル値を前記波形分析手段に供給する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記サンプリング手段によりサンプリングされたサンプル値が前記所定の閾値以下である場合に、前記所定の閾値よりも小さい第２の閾値と当該サンプル値の大小比較を行い、前記第２の閾値よりも当該サンプル値が大きい場合には前記サンプリング手段のサンプリング周期を短くするサンプリング周期調整処理を実行することを特徴とするセンサの出力信号の波形を分析する波形分析装置、を提供する。なお、このような波形分析装置の具体例としては、加速度センサを上記センサとして備え、当該加速度センサの出力信号にピーク検出等の波形分析を施して携帯者の一歩を検出し歩数を計数する歩数計が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態である歩数計測装置を含む携帯電話機の構成を示す図である。
【図２】同携帯電話機の外観を表す斜視図である。
【図３】図１に示すホストＣＰＵの状態遷移を示す図である。
【図４】図１に示すＭＣＵの状態遷移を示す図である。
【図５】図１に示すＭＣＵの動作を示すフローチャートである。
【図６】図１に示すＭＣＵおよび加速度センサの動作を示すタイミングチャートである。
【図７】動作判定処理の実行間隔Ｔ３を一定にした場合の問題点を説明するための図である。
【図８】図１に示すＭＣＵが実行するサンプリング周期調整処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】本実施形態の効果を説明するための図である。
【図１０】変形例（１）のサンプリング周期調整処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
図１は、この発明の一実施形態である歩数計測装置４０を含む携帯電話機１０の電気的構成を示すブロック図である。図２は、同電話機１０の外観を示す斜視図である。図２に示すように、この携帯電話機１０は、筐体２１及び筐体２２とこれらを互いに傾動し得るように連結するヒンジ部材２３とを有する。筐体２１の表面２４にはスピーカ２５とディスプレイ２６が設けられている。筐体２２の表面２７には操作キー２８とマイクロホン２９が設けられている。また、筐体２２には、ホストＣＰＵ（Central Processing Unit）３１、ＲＡＭ（Random Access Memory）３２、ＲＯＭ（Read Only
Memory）３３、開閉センサ３４、無線部３５、キーセンサ３６、音声処理部３７、表示処理部３８、及び歩数計測装置４０を含む制御装置５０と、当該携帯電話機１０における電力の供給源であるバッテリ６０とが内蔵されている。
【００１３】
ホストＣＰＵ３１は、携帯電話機１０の制御中枢としての役割を果たす装置である。図３に示すように、ホストＣＰＵ３１は、待受状態と起動状態の２つの状態間を遷移する。ホストＣＰＵ３１は、各状態において次のような処理を行う。待受状態では、ホストＣＰＵ３１は、待受状態から起動状態への遷移の条件となるイベントEV-activeの発生を監視する。待受状態から起動状態への遷移の条件となるイベントEV-activeには、筐体２１を筐体２２から遠ざける方向（図２のＹ方向）に傾動させたこと（すなわち、折り畳まれた状態の携帯電話機１０を開く動作）が開閉センサ３４によって検知されたことを示すイベントや、無線部３５が着呼信号を受信したことを示すイベント、キーセンサ３６が操作キー２８の押下を検知したことを示すベントなどがある。待受状態では、ホストＣＰＵ３１は、イベントEV-activeが発生していない場合は、時間Ｔ１が経過するまで休止（ｓｌｅｅｐコマンドの実行等）してから起動してイベントEV-activeの発生を監視する、という処理を繰り返す。ホストＣＰＵ３１は、イベントEV-activeが発生した場合は、起動状態へと遷移する。
【００１４】
起動状態では、ホストＣＰＵ３１は、操作キー２８の操作に従い、ＲＯＭ３３に記憶されているアプリケーションプログラムをＲＡＭ３２に読み出す。ホストＣＰＵ３１は、ＲＡＭ３２に読み出したアプリケーションプログラムに従って、音声処理部３７や表示処理部３８を制御する。音声処理部３７は、ホストＣＰＵ３１による制御の下、スピーカ２５及びマイクロホン２９とホストＣＰＵ３１の間の音信号の送受信を仲介する処理を行う。表示処理部３８は、ホストＣＰＵ３１による制御の下、ディスプレイ２６に画像を表示させる処理を行う。ＲＯＭ３３に記憶されているアプリケーションプログラムには、他の携帯電話機１０との通話を行うための通話アプリケーション、ＷＷＷ（World Wide Web）におけるＨＴＭＬ（Hyper
Text Markup Language）データを受信してその内容をディスプレイ２６に表示させるブラウジングアプリケーションなどのほか、歩数計測装置４０の処理結果である歩数Ｎｕｍを同装置４０から取得してディスプレイ２６に表示させるアプリケーションプログラムである歩数提示アプリケーションがある。ホストＣＰＵ３１は、歩数提示アプリケーションの実行開始を指示されると、当該歩数提示アプリケーションをＲＯＭ３２からＲＡＭ３２へ読み出してその実行を開始するとともに、後述する歩数計測プログラムの実行指示を歩数計測装置４０に与える。
【００１５】
また、起動状態では、ホストＣＰＵ３１は、起動状態から待受状態への遷移の条件となるイベントEV-waitの発生を監視する。起動状態から待受状態への遷移の条件となるイベントEV-waitには、筐体２１を筐体２２に近づける方向（図２のＸ方向）への傾動（すなわち、開いた状態の携帯電話機１０を折り畳む動作）が開閉センサ３４によって検知されたことを示すイベントや、時間Ｔ２（Ｔ２＜Ｔ１）に亙って何れの操作キー２８も押下されなかったことを示すイベントなどがある。ホストＣＰＵ３１は、イベントEV-waitが発生した場合は、待受状態へと遷移する。
【００１６】
歩数計測装置４０は、図１に示すように、加速度センサ４４、ＭＣＵ（Micro Control Unit）４１、ＲＡＭ４２、及びＲＯＭ４３を有する。加速度センサ４４は、Ｉ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）バスによりＭＣＵ４１と接続されている。加速度センサ４４は、ＭＣＵ４１による制御の下、当該加速度センサ４４に加わった外力に応じて生じた加速度を示す加速度値を出力する装置である。より具体的に説明すると、ＭＣＵ４１が加速度センサ４４に対する電力供給を開始させ、Ｉ２Ｃバスを介して加速度センサ４４に起動指示信号を与えると、加速度センサ４４は、上記加速度を互いに直交する３つの軸方向の成分ＡＸ，ＡＹ，ＡＺに分解して検出し、各成分ＡＸ，ＡＹ，ＡＺの大きさを示すデータＤＡＸ，ＤＡＹ，ＤＡＺを次式に代入して求まる加速度値データＤＡをＩ２Ｃバスを介してＭＣＵ４１に供給する。
ＤＡ＝（ＤＡＸ２＋ＤＡＹ２＋ＤＡＺ２）１／２…（１）
【００１７】
ＭＣＵ４１は、当該歩数計測装置４０の制御中枢である。ＭＣＵ４１は、ＲＡＭ４２をワークエリアとして利用しつつ、ＲＯＭ４３に記憶された歩数計測プログラムを実行する。図４に示すように、ＭＣＵ４１は、歩数計測プログラムに従い、待機状態と計測状態の２つの状態間を遷移する。図５は、ＭＣＵ４１が歩数計測プログラムにしたがって実行する処理の内容を示すフローチャートである。図５に示すように、ＭＣＵ４１は、まず、動作モードを待機状態にセットする（Ｓ１０１）。待機状態では、ＭＣＵ４１は、加速度センサ４４への電源供給を間欠的に行うとともに、加速度センサ４４から加速度値データＤＡを取得し、この加速度値データＤＡが閾値ＴＨ１（閾値ＴＨ１は、重力加速度（９．８ｍ／ｓ２）よりも僅かに大きな値とする）を上回っているか否かを判定し、加速度値データＤＡが閾値ＴＨ１を上回っていると判定した場合に計測状態に遷移する。より具体的には、ＭＣＵ４１は、待機状態では、次のような処理を行う。
【００１８】
まず、ＭＣＵ４１は、加速度センサ４４への電源供給を行わせる（Ｓ１０２）。次に、ＭＣＵ４１は、加速度センサ４４から加速度値データＤＡを取得する（Ｓ１０３）。この加速度値データＤＡはＭＣＵ４１の内蔵レジスタ（１個分の加速度値データＤＡを格納する記憶領域）に格納される。つまり、歩数計測プログラムに従って作動しているＭＣＵ４１は、加速度センサ４４の出力信号をサンプリングするサンプリング手段の役割を果たすのである。
【００１９】
次に、ＭＣＵ４１は、動作判定処理を行う（Ｓ１０４）。動作判定処理は、携帯電話機１０が動いているか否かを判定する処理である。この動作判定処理では、ＭＣＵ４１は、ステップＳ１０３にて取り込んだ加速度値データＤＡと閾値ＴＨ１とを比較する。そして、加速度値データＤＡが閾値ＴＨ１を上回っている場合には携帯電話機１０は動いているとみなし、閾値ＨＴ１以下の場合には携帯電話機１０は静止しているとみなす。
【００２０】
ＭＣＵ４１は、ステップＳ１０４において、加速度値データＤＡが閾値ＴＨ１を上回っていないと判定した場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）、加速度センサ４４に対する電源供給を停止させる（Ｓ１０５）。このように加速度センサ４４への電源供給が停止されることにより、加速度センサ４４によるバッテリ６０の消耗が回避される。次いで、ＭＣＵ４１は、サンプリング周期調整処理を実行する（Ｓ１０６）。詳細については後述するが、このサンプリング周期調整処理Ｓ１０６では、ＭＣＵ４１は所定時間分の待機を行うとともに、その待機時間の長さを加速度値データＤＡの大きさに応じて調整する処理を実行する。そして、ＭＣＵ４１は、所定時間分の待機が完了すると、歩数の計測の終了を指示する操作が行われたか否かを判定する（Ｓ１０７）。ＭＣＵ４１は、歩数の計測の終了を指示する操作が行われていない場合には（Ｓ１０７：Ｎｏ）、ステップＳ１０２に戻って加速度センサ４４を起動させ、以降の処理を繰り返す。逆に、歩数の計測の終了を指示する操作が行われた場合には（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）、ＭＣＵ４１は、全ての処理を終了させる。
【００２１】
ＭＣＵ４１は、ステップＳ１０４において、加速度値データＤＡが閾値ＴＨ１を上回っていると判定した場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、計測状態に遷移する（Ｓ２０１）。ＭＣＵ４１は、計測状態では、加速度センサ４４への電源供給を継続させたまま同センサ４４から出力される加速度値データＤＡを取得し、取得した過去所定個数の加速度値データＤＡに基づいて歩数Ｎｕｍの計測を行うとともに、携帯電話機１０が静止しているか否かの静止判定を行い、静止していると判定した場合には待機状態に遷移する。より具体的に説明すると、ＭＣＵ４１は、計測状態では、次のような処理を行う。
【００２２】
まず、ＭＣＵ４１は、加速度センサ４４から出力された加速度値データＤＡを取得し（Ｓ２０２）、取得した加速度値データＤＡをＲＡＭ４２内のリングバッファ（上記所定個数の加速度値データＤＡを格納可能な記憶領域であって、空きがない場合には古い加速度値データＤＡから順に上書きされる記憶領域）に書き込む。リングバッファに加速度値データＤＡを格納するようにしたのは、このリングバッファに格納されている加速度値データＤＡに基づいて加速度の時間波形に対する波形分析が行われるからである。
【００２３】
次に、ＭＣＵ４１は、歩数計測処理を行う（Ｓ２０３）。歩数計測処理は、ＲＡＭ４２内のリングバッファに書き込まれている過去所定個数の加速度値データＤＡを用いて携帯者により一歩の歩行が行われたか否かを判定し、歩行した場合にはＲＡＭ４２における歩数Ｎｕｍをカウントアップする処理である。より具体的に説明すると、歩数計測処理では、ＭＣＵ４１は、リングバッファにおける過去所定個数の加速度値データＤＡを走査して波形分析（本実施形態では、加速度値データＤＡの大きさが上昇から下降に転じるピークの検出）を行い、ピークが検出された場合に携帯者が歩行したとみなし、ＲＡＭ４２における歩数Ｎｕｍを１つカウントアップする。なお、本実施形態では、波形分析の一態様としてピーク検出を行う場合について説明するが、特許文献１に開示されたパターン検出を行う態様であっても良い。
【００２４】
ステップＳ２０３に後続するステップＳ２０４では、ＭＣＵ４１は、静止判定処理を行う。静止判定処理は、携帯電話機１０が静止したか否かを判定する処理である。静止判定処理では、ＭＣＵ４１は、ＲＡＭ４２のリングバッファに書き込まれている最新の所定個数の加速度値データＤＡと閾値ＴＨ１とを比較する。そして、最新の所定個数の加速度値データＤＡの全てが閾値ＴＨ１を下回っている場合は携帯電話機１０が静止しているとみなし、閾値ＴＨ１を下回っていない場合は携帯電話機１０が未だ動いているとみなす。
【００２５】
ＭＣＵ４１は、ステップＳ２０４において、携帯電話機１０が静止していると判定した場合（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）、待機状態へと遷移する。一方、ＭＣＵ４１は、ステップＳ２０４において携帯電話機１０が静止していないと判定した場合（Ｓ２０４：Ｎｏ）、時間Ｔ４（Ｔ４＜Ｔ３：例えば、Ｔ４＝４０ミリ秒）が経過するまで待機する（Ｓ２０５）。そして、ＭＣＵ４１は、時間Ｔ４が経過した後、歩数の計測の終了を指示する操作が行われたか否かを判定する（Ｓ２０６）。ＭＣＵ４１は、歩数の計測の終了を指示する操作が行われなかった場合には（Ｓ２０６：Ｎｏ）、ステップＳ２０２に戻って加速度センサ４４から出力された最新の加速度値データＤＡを取得し、ステップＳ２０３以降の処理を繰り返す。また、ＭＣＵ４１は、当該歩数計測装置４０による歩数の計測の終了を指示する操作が行われた場合には（Ｓ２０６：Ｙｅｓ）、全ての処理を終了させる。
【００２６】
ステップＳ２０５における待機時間Ｔ４は、ステップＳ２０２〜Ｓ２０４の全所要時間ＴＢにより決定される加速度値データＤＡの取得の周期が、歩数計測処理において一歩の歩行が行われたかどうかの判定をするのに支障を来たさない程度の充分に短い周期となるように決定される。すなわち、一歩の歩行が行われたかどうかの判定に支障を来たさない加速度値データＤＡの取得周期がＴ２であるとした場合、この周期Ｔ２からステップＳ２０２〜Ｓ２０４の処理の所要時間ＴＢを差し引いた時間がステップＳ２０５における待機時間Ｔ４となる。一方、待機状態では、一歩の歩行が行われたか否かの判定は行われず、単に加速度値データＤＡが閾値ＴＨ１を超えたか否かの判定を行うのみなので、待機状態における加速度値データＤＡの取得周期Ｔ１を計測状態での加速度値データＤＡの取得周期Ｔ２と同じにする必要はなく、待機状態における消費電力を極力減らすという観点からは、待機状態における加速度値データＤＡの取得周期Ｔ１は長いほうが好ましい。
【００２７】
待機状態における加速度値データＤＡの取得周期（すなわち、加速度波形のサンプリング周期）Ｔ１は、ステップＳ１０２〜Ｓ１０５の処理の所要時間ＴＡ（ＴＡ＜ＴＢ）とステップＳ１０６における待機時間Ｔ３の和に相当する。したがって、図６（Ａ）に示すように、待機時間Ｔ３を一定（２００ミリ秒）にしたとすると、加速度センサ４４の起動、加速度値データＤＡの取得、動作判定および加速度センサ４４の停止の各処理は一定の待機時間Ｔ３の休止を挟んで一定の周期（周期Ｔ１）で間欠的に行われる。そして、加速度値データＤＡが閾値ＴＨ１を上回ると、ステップＳ１０４の判定結果が“Ｙｅｓ”となり、ＭＣＵ４１は動作モードを計測状態に遷移させる。計測状態では、加速度値データＤＡの取得及び歩数計測処理の各処理は、図６（Ｂ）に示すように、時間Ｔ４の休止を挟んで一定の周期（周期Ｔ２）で間欠的に行われる。このように、本実施形態では、待機状態および計測状態の何れにおいてもＭＣＵ４１および加速度センサ４４を間欠的に起動させ、さらに待機状態において加速度センサ４４を停止させている期間（図６（Ａ）の待機時間Ｔ３の期間）においては、その加速度センサ４４への給電を停止させている。このため、ＭＣＵ４１および加速度センサ４４の休止を挟むことなく起動させ続ける場合に比較して歩数計測装置４０の消費電力を低く抑えることが可能になるのである。
【００２８】
しかしながら、サンプリング周期調整処理Ｓ１０６において常に一定時間の待機を行わせるようにすると、図７にて点線で示すように、携帯者の動作に伴う加速度の大きさが実際に閾値ＴＨ１を上回るタイミングと間欠的に実行される動作判定処理Ｓ１０４の実行タイミングとに大きなずれが生じ、動作判定処理Ｓ１０４の実行タイミングにおいて加速度値データＤＡの時間波形がピークとなってしまう場合がある。動作判定処理Ｓ１０４の実行タイミングにおいて加速度値データＤＡの時間波形がピークとなってしまうと、計測状態への遷移後の所定個数分の加速度値データＤＡを走査しても当該ピークが歩数測定処理Ｓ２０３にて検出されることはなく、一歩分の歩数の測定誤りが生じる。そこで、本実施形態では、加速度の大きさが実際に閾値ＴＨ１を上回るタイミングと、間欠的に実行される動作判定処理Ｓ１０４の実行タイミングとに大きなずれが生じないようにするために、サンプリング周期調整処理Ｓ１０６において加速度値データＤＡの大きさに応じて待機時間の長さを調整する（換言すれば、加速度波形のサンプリング周期を調整する）ようにしているのである。以下、本実施形態の特徴を顕著に示すサンプリング周期調整処理Ｓ１０６について説明する。
【００２９】
図８は、サンプリング周期調整処理Ｓ１０６の流れを示すフローチャートである。図８に示すように、このサンプリング周期調整処理Ｓ１０６においては、ＭＣＵ４１は、まず、前述したステップＳ１０３において取得した加速度値データＤＡが、前述した閾値ＴＨ１よりも小さい第２の閾値ＴＨ２を上回っているか否かを判定する（Ｓ１０６２）。そして、ＭＣＵ４１は、ステップＳ１０６２の判定結果が“Ｎｏ”である場合（すなわち、加速度値データＤＡ≦第２の閾値ＴＨ２の場合）には、時間Ｔ３（＝２００ミリ秒）の待機を行い（Ｓ１０６４）、逆にステップＳ１０６２の判定結果が“Ｙｅｓ”である場合には、時間Ｔ３よりも短い時間Ｔ５（例えば、５０ミリ秒）の待機を行って（Ｓ１０６６）、図５のステップＳ１０７以降の処理を実行するのである。つまり、本実施形態では、加速度値データＤＡのほうが閾値ＴＨ２よりも大きい場合における待機時間が、閾値ＴＨ２のほうが加速度値データＤＡよりも大きい場合における待機時間よりも短くなるように待機時間の長さを調整しているのである。
【００３０】
このようなサンプリング周期調整処理Ｓ１０６が実行されるため、本実施形態の歩数計測装置４０では、図９に示すように、加速度値データＤＡの大きさが閾値ＴＨ２以下の場合には、比較的長い時間Ｔ３（＝２００ミリ秒）の休止を挟みつつ周期Ｔ１で間欠的に動作判定処理Ｓ１０４が実行され、加速度値データＤＡの大きさが閾値ＴＨ２を上回ると、より短い時間Ｔ５（＝５０ミリ秒）の休止を挟んでより短い時間間隔Ｔ１‘で間欠的に動作判定処理Ｓ１０４が実行される。本実施形態では、間欠的に実行される動作判定処理の実行間隔は、加速度センサ４４の出力信号の波形をサンプリングする際のサンプリング間隔（すなわち、サンプリング周期）に他ならない。つまり、本実施形態によれば、閾値ＴＨ１近傍における加速度の時間波形がよりきめ細かくサンプリングされ、加速度が実際に閾値ＴＨ１を上回った時点を的確に捉えることができる。その結果、本実施形態によれば、加速度が閾値ＴＨ１を上回った時点と動作判定処理Ｓ１０４の実行タイミングとのずれが小さくなり、計測状態への状態遷移が発生するまでの遅延を短くして歩数の計測漏れを回避することが可能になるのである。
【００３１】
以上本発明の実施形態について説明したが、この実施形態に以下の変形を加えても勿論良い。
（１）上述した実施形態のサンプリング周期調整処理Ｓ１０６では、動作判定処理Ｓ１０４にて使用する閾値ＴＨ１よりも小さい閾値ＴＨ２と加速度値データＤＡとを比較し、後者のほうが大きい場合（すなわち、閾値ＴＨ２＜加速度値データＤＡ≦閾値ＴＨ１である場合）には待機時間を短くして動作判定処理Ｓ１０４の実行間隔（換言すれば加速度波形のサンプリング間隔）を短くした。しかし、加速度値データＤＡの大きさが閾値ＴＨ２を上回っている場合には、当該閾値ＴＨ２よりは大きく、かつ閾値ＴＨ１よりは小さい閾値ＴＨ３と加速度値データＤＡとの大小比較を行い、よりきめ細やかに、動作判定処理の実行間隔（加速度波形のサンプリング間隔）を調整しても良い。具体的には、図８に示すサンプリング周期調整処理に換えて図１０に示すサンプリング周期調整処理をＭＣＵ４１に実行させるのである。
【００３２】
図１０に示すサンプリング周期調整処理では、ステップＳ１０６２の判定結果が“Ｙｅｓ”である場合（すなわち、加速度値データＤＡ＞閾値ＴＨ２である場合）、ＭＣＵ４１は、加速度値データＤＡが閾値ＴＨ３（閾値ＴＨ３＞閾値ＴＨ２）を上回っているか否かを判定する（Ｓ１０６５）。そして、ＭＣＵ４１は、ステップＳ１０６５の判定結果が“Ｎｏ”である場合（すなわち、閾値ＴＨ２＜加速度値データＤＡ≦閾値ＴＨ３である場合）には、時間Ｔ３（例えば、２００ミリ秒）よりは短く、かつ時間Ｔ５（例えば、５０ミリ秒）よりは長い時間Ｔ６（例えば、１００ミリ秒）の待機を行う（Ｓ１０６７）。逆にステップＳ１０６５の判定結果が“Ｙｅｓ”である場合（すなわち、閾値ＴＨ３＜加速度値データＤＡ＜閾値ＴＨ１である場合）には、ＭＣＵ４１は、前述したステップＳ１０６６の処理（すなわち、時間Ｔ５の待機）を行うのである。図１０に示すサンプリング周期調整処理によれば、動作判定処理の実行間隔（換言すれば、加速度波形のサンプリング周期）は、加速度値データＤＡ≦閾値ＴＨ２の場合には時間Ｔ３、閾値ＴＨ２＜加速度値データＤＡ≦閾値ＴＨ３である場合には時間Ｔ６、閾値ＴＨ３＜加速度値データＤＡ＜閾値ＴＨ１である場合には時間Ｔ５と３段階に切り換えられることになる。
【００３３】
また、各々の大きさが閾値ＴＨ１よりは小さく、かつ互いに大きさが異なる複数の閾値を予め用意しておき、サンプリング周期調整処理においては、これら複数の閾値のうちの最も小さいものを閾値ＴＨ２として選択して加速度値データＤＡとの大小比較を行い、後者のほうが大きくなったことを契機として次に小さいものを閾値ＴＨ２として選択し直すようにしても良く、上記複数の閾値の各々を小さい順に並べて区画される範囲の各々に対応づけて加速度値データＤＡが当該範囲に収まる場合の待機時間が書き込まれたテーブルをＲＯＭ４２に格納しておき、サンプリング周期調整処理では当該テーブルを参照して待機時間を決定するようにしても良い。要は、図１０に示す処理と同様に、加速度値データＤＡの大きさが閾値ＴＨ１に近いほどサンプリング周期が短くなるようにサンプリング周期を調整する態様であれば良い。
【００３４】
（２）上述した実施形態では、本実施形態の特徴を顕著に示すサンプリング周期調整処理をＭＣＵ４１に実行させる歩数測定装置４０が携帯電話機１０に内蔵されていたが、この歩数測定装置４０をＰＤＡ（Personal Digital Assistant）や携帯型ゲームなどの携帯端末に内蔵させても良く、また、歩数測定装置４０を歩数計として提供しても勿論良い。また、上述した実施形態では動作判定と静止判定とで同一の閾値ＴＨ１を用いたが異なる閾値を用いるようにしても勿論良い。
【００３５】
（３）上述した実施形態では、加速度センサ４４の出力信号をサンプリングし、そのサンプル値が閾値ＴＨ１を上回った場合に波形分析を施して歩数を計測する歩数計測装置に本発明を適用した。しかし、本発明の適用対象は歩数計測装置に限定されるものではない。センサの出力信号をサンプリングし、そのサンプル値が所定の閾値を上回ったことを条件にピーク検出等の波形分析を行う装置であれば、本発明を適用することで、センサの出力信号が上記閾値を上回った時点からその旨が実際に検出されるまでの遅延を短くし、波形分析を遅滞なく行うことが可能になる。なお、歩数計以外への具体的な適用例としては、加速度センサを備えた携帯電話機に、静止時には前述した待受状態の処理を行わせ、携帯者が筐体を揺らすなどした場合に起動状態へと遷移させる場合において、待受状態から起動状態への遷移を遅滞無く行わせるようにすることが考えられる。具体的には、待受状態においては、加速度センサの出力信号のサンプル値と所定の閾値との大小比較によって静止状態であるか否かの判定を間欠的に行わせるとともに、当該判定の実行間隔を上記サンプル値が上記閾値に近づくにつれて短くするのである。
【００３６】
（４）上述した実施形態では、本発明の特徴を示すサンプリング周期調整処理をＭＣＵ４１に実行させる歩数計測プログラムがＲＯＭ４２に予め格納されていた。しかし、ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に上記歩数計測プログラム（或いは、図８または図１０に示すサンプリング周期調整処理を実現するサブルーチンプログラム）を記録して配布しても良く、また、インターネットなどの電気通信回線経由のダウンロードにより配布しても良い。
【符号の説明】
【００３７】
１０…携帯電話機、２１，２２…筐体、２３…ヒンジ部材、２４，２７…表面、２５…スピーカ、２６…ディスプレイ、２８…操作キー、２９…マイクロホン、３１…ホストＣＰＵ、３２，４２…ＲＡＭ、３３，４３…ＲＯＭ、３４…開閉センサ、３５…無線部、３６…キーセンサ、３７…音声処理部、３８…表示処理部、４０…歩数計測装置、４１…ＭＣＵ、４４…加速度センサ、５０…制御装置、６０…バッテリ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサの出力信号をサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段により得られたサンプル値が所定の閾値を上回った場合に、当該サンプル値を前記センサの出力信号の波形を分析する装置に供給する制御手段であって、当該サンプル値が前記所定の閾値以下である場合に、前記所定の閾値よりも小さい第２の閾値と当該サンプル値の大小比較を行い、前記第２の閾値よりも当該サンプル値が大きい場合には、前記サンプリング手段のサンプリング周期を短くするサンプリング周期調整処理を実行する制御手段と、
を具備することを特徴とするサンプリング装置。
【請求項２】
前記サンプリング周期調整処理では、
各々の大きさが前記所定の閾値よりは小さく、かつ互いに大きさが異なる複数の閾値のうちの最も小さいものを前記第２の閾値として選択して前記センサの出力信号のサンプル値との大小比較を行い、後者のほうが大きくなったことを契機として前記複数の閾値のうちで次に小さいものを前記第２の閾値として選択し直す
ことを特徴とする請求項１に記載のサンプリング装置。
【請求項３】
センサと、
センサの出力信号をサンプリングするサンプリング手段と、
与えられた信号のサンプル値に基づいて当該信号に波形分析を施す波形分析手段と、
前記サンプリング手段により得られたサンプル値が所定の閾値を上回った場合に、当該サンプル値を前記波形分析手段に供給する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記サンプリング手段によりサンプリングされたサンプル値が前記所定の閾値以下である場合に、前記所定の閾値よりも小さい第２の閾値と当該サンプル値の大小比較を行い、前記第２の閾値よりも当該サンプル値が大きい場合には、前記サンプリング手段のサンプリング周期を短くするサンプリング周期調整処理を実行する
ことを特徴とするセンサの出力信号の波形を分析する波形分析装置。
【請求項４】
コンピュータを、
センサの出力信号をサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段により得られたサンプル値が所定の閾値を上回った場合に、当該サンプル値を前記センサの出力信号の波形を分析する装置に供給する制御手段であって、当該サンプル値が前記所定の閾値以下である場合に、前記所定の閾値よりも小さい第２の閾値と当該サンプル値の大小比較を行い、前記第２の閾値よりも当該サンプル値が大きい場合には前記サンプリング手段のサンプリング周期を短くするサンプリング周期調整処理を実行する制御手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項１】
センサの出力信号をサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段により得られたサンプル値が所定の閾値を上回った場合に、当該サンプル値を前記センサの出力信号の波形を分析する装置に供給する制御手段であって、当該サンプル値が前記所定の閾値以下である場合に、前記所定の閾値よりも小さい第２の閾値と当該サンプル値の大小比較を行い、前記第２の閾値よりも当該サンプル値が大きい場合には、前記サンプリング手段のサンプリング周期を短くするサンプリング周期調整処理を実行する制御手段と、
を具備することを特徴とするサンプリング装置。
【請求項２】
前記サンプリング周期調整処理では、
各々の大きさが前記所定の閾値よりは小さく、かつ互いに大きさが異なる複数の閾値のうちの最も小さいものを前記第２の閾値として選択して前記センサの出力信号のサンプル値との大小比較を行い、後者のほうが大きくなったことを契機として前記複数の閾値のうちで次に小さいものを前記第２の閾値として選択し直す
ことを特徴とする請求項１に記載のサンプリング装置。
【請求項３】
センサと、
センサの出力信号をサンプリングするサンプリング手段と、
与えられた信号のサンプル値に基づいて当該信号に波形分析を施す波形分析手段と、
前記サンプリング手段により得られたサンプル値が所定の閾値を上回った場合に、当該サンプル値を前記波形分析手段に供給する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記サンプリング手段によりサンプリングされたサンプル値が前記所定の閾値以下である場合に、前記所定の閾値よりも小さい第２の閾値と当該サンプル値の大小比較を行い、前記第２の閾値よりも当該サンプル値が大きい場合には、前記サンプリング手段のサンプリング周期を短くするサンプリング周期調整処理を実行する
ことを特徴とするセンサの出力信号の波形を分析する波形分析装置。
【請求項４】
コンピュータを、
センサの出力信号をサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段により得られたサンプル値が所定の閾値を上回った場合に、当該サンプル値を前記センサの出力信号の波形を分析する装置に供給する制御手段であって、当該サンプル値が前記所定の閾値以下である場合に、前記所定の閾値よりも小さい第２の閾値と当該サンプル値の大小比較を行い、前記第２の閾値よりも当該サンプル値が大きい場合には前記サンプリング手段のサンプリング周期を短くするサンプリング周期調整処理を実行する制御手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−４８５３６（Ｐ２０１２−４８５３６Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９０５９９（Ｐ２０１０−１９０５９９）
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
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