運動状態検出方法及び運動状態検出装置
【課題】従来の加速度センサーや角速度センサーの代わりとなる電力消費の少ないセンサーを開発する。
【解決手段】対向配置され、互いの位置関係が固定された一対の電極と、前記一対の電極間に存在し、前記一対の電極を導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態とする可動する球状の導電体を有するセンサーを用い、単位時間における前記導通の状態の時間の占める割合によって決定される第１のレベル値と第２のレベル値とを算出し、第１のレベル値の２乗和による第１の検出値が第１の所定の値以下の場合は、第１の検出値を測定値とし、第１の検出値が第１の所定の値を超えた場合は、前記第２のレベル値の２乗和による第２の検出値を測定値とする。
【解決手段】対向配置され、互いの位置関係が固定された一対の電極と、前記一対の電極間に存在し、前記一対の電極を導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態とする可動する球状の導電体を有するセンサーを用い、単位時間における前記導通の状態の時間の占める割合によって決定される第１のレベル値と第２のレベル値とを算出し、第１のレベル値の２乗和による第１の検出値が第１の所定の値以下の場合は、第１の検出値を測定値とし、第１の検出値が第１の所定の値を超えた場合は、前記第２のレベル値の２乗和による第２の検出値を測定値とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運動状態検出方法及び運動状態検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
物体の運動状態の検出は、一般に加速度センサーや角速度センサーを物体に取り付けて行われることが多い。運動状態の検出対象としては自動車、航空機、船舶、産業用ロボットなどがある。このような対象の場合、制御の正確さを求めることから、センサーの検出精度の高さが重要となるが、常時電力を供給し続けることが可能な環境で使用されることから消費電力の大小は問題としない場合が多い。
【０００３】
また、上記した検出対象以外に、特許文献１には人の状態監視を目的として加速度計を人体に装着することが提案されている。このような場合、加速度計内に電池などの電力供給源を有することになる。しかしながら、加速度センサーや角速度センサーは常時電力を消費していることから電力供給源の交換の頻度が煩わしく感じられる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−８１６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したように、人の状態監視を目的とする場合には消費電力の少なさが求められることになる。また、人の状態監視以外でも今後の環境問題への対応を考慮して、現在使用されているセンサー及びセンサーを用いた装置と比較してより消費電力の小さなセンサー及び装置の開発が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題の少なくともひとつを解決するためになされたものであり、以下の運動状態検出方法及び運動状態検出装置の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
本発明に係るひとつの運動状態検出方法は、対向配置され、互いの位置関係が固定された一対の電極と、前記一対の電極間に存在し、前記一対の電極を導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態とする可動する球状の導電体と、を用い、単位時間における前記導通の状態の時間の占める割合によって決定される複数のレベル値を規定し、前記複数のレベル値の中から前記単位時間におけるレベル値を第１のレベル値として算出する第１の処理と、前記第１のレベル値に第２の所定の値を加算して第２のレベル値を算出する第２の処理と、連続する複数の前記単位時間における複数の前記第１のレベル値の２乗和の値を第１の検出値として算出すると共に、前記第２のレベル値の２乗和の値を第２の検出値として算出する第３の処理と、を含み、前記第１の検出値が第１の所定の値以下の場合は前記第１の検出値を測定値とし、前記第１の検出値が前記第１の所定の値を超えた場合は前記第２の検出値を前記測定値とすることを特徴とする。
【０００８】
この方法によれば、対向配置され、互いの位置関係が固定された一対の電極と、前記一対の電極間に存在し、前記一対の電極を導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態とする可動する球状の導電体と、を有する消費電力の小さなセンサーを用いて加速度を算出することができる。また、第１の検出値及び第２の検出値を求め、第１の検出値が第１の所定の値を超えた場合は第２の検出値を測定値とすることで、加速度の算出範囲を広げることができる。該センサーは、与えられる加速度が大きくなるにつれ球状の導電体が電極に張り付くような状態が発生する。このことから単位時間におけるセンサーの出力の変化の回数に上限が存在する。これにより第１のレベル値を基に算出した第１の検出値は上限値が存在し、センサーを装着した対象の加速度の値が第１の所定の値以上に大きくなると、第１の検出値とセンサーを装着した対象の加速度の値との差が徐々に大きくなる。第１の所定の値は、第１の検出値とセンサーを装着した対象の加速度の値との差が無視できなくなる値のことである。従って、第１の検出値が第１の所定の値を越えた時点で、第１のレベル値に第２の所定の値を加算して得た第２のレベル値を基に算出する第２の検出値を測定値とすることで、加速度の測定範囲の上限を第１の所定の値よりも大きくすることができ、測定範囲を広げることができる。第２の所定の値は、センサーからの導通の状態を示す信号の変化の仕方によって決まる値である。第１の所定の値及び第２の所定の値は、例えば、実験又はシミュレーションにより求めることができる。
【０００９】
［適用例２］
上記の適用例に係る運動状態検出方法において、前記導通の状態から前記非導通の状態への変化及び前記非導通の状態から前記導通の状態への変化の少なくとも一方を検出状態として検出し、前記第２の所定の値は、前記検出状態の検出回数を基にして定められる値であることが好ましい。
【００１０】
この方法によれば、球状の導電体は加速度が大きくなると一対の電極に張り付いたような状態になる時間が長くなり、検出状態の検出回数が少なくなる傾向があることから、検出状態の検出回数を基にして第２の所定の値を決めることができる。
【００１１】
［適用例３］
本発明の適用例に係る他のひとつの運動状態検出方法は、対向配置され、互いの位置関係が固定された一対の電極と、前記一対の電極間に存在し、前記一対の電極を導通の状態及び非導通の状態のいずれかの状態とする可動する球状の導電体と、を用い、第１の単位時間における前記導通の状態の時間の占める割合によって決定される第１の複数のレベル値を規定し、前記第１の単位時間において前記第１の複数のレベル値の中から第１のレベル値を算出する第１の処理と、連続する複数の前記第１の単位時間における複数の前記第１のレベル値の２乗和の値を第１の検出値として算出する第２の処理と、第２の単位時間における前記導通の状態の時間の占める割合によって決定される第２の複数のレベル値を規定し、前記第２の単位時間において前記第２の複数のレベル値の中から第２のレベル値を算出する第３の処理と、連続する複数の前記第２の単位時間における複数の前記第２のレベル値の２乗和の値を第２の検出値として算出する第４の処理と、を含み、前記第１の検出値が所定の値以下の場合に、前記第２の検出値の値と前記第２の検出値の値に対応して定められた定数とを乗算して得た値を測定値とすることを特徴とする。
【００１２】
この方法によれば、対向配置され、互いの位置関係が固定された一対の電極と、前記一対の電極間に存在し、前記一対の電極を導通の状態及び非導通の状態のいずれかの状態とする可動する球状の導電体と、を有する消費電力の小さなセンサーを用いて加速度を算出することができる。また、第１の検出値が所定の値以下の場合に第２の検出値を基にした測定値を求めることで、加速度の算出範囲を広げることができる。第１のレベル値を基に算出した第１の検出値は、センサーを装着した対象の加速度と特定の範囲内において相関関係を持つ。第２の検出値を、第１の単位時間と時間の長さの異なる第２の単位時間におけるレベル値から算出することで、同一の加速度を計測した場合に第２の検出値は第１の検出値とは異なる値となり、第２の検出値がセンサーを装着した対象の加速度と相関関係がとれる範囲を、第１の検出値がセンサーを装着した対象の加速度と相関関係のとれる範囲よりも広くすることができる。第２の検出値はセンサーを装着した対象の加速度と異なる値をとるが、第２の検出値と、第２の検出値のとる値に対応して定められた定数との乗算を行うことで、使用可能な測定値を得ることが可能となる。上記の所定の値及び第２の検出値の取る値に対応して定められた定数は実験又はシミュレーションにより求めることができる。
【００１３】
［適用例４］
上記の適用例に係る他のひとつの運動状態検出方法において、前記第２の単位時間の長さは、前記第１の単位時間の１／２であることが好ましい。
【００１４】
この方法によれば、第２の単位時間の長さを第１の単位時間の長さの１／２とすることで、第２の検出値とセンサーを装着した対象の加速度とが相関関係となる範囲を、第１の検出値とセンサーを装着した対象の加速度とが相関関係となる範囲よりも広げることができる。
【００１５】
［適用例５］
本発明の適用例に係るひとつの運動状態検出装置は、対向配置され、互いの位置関係が固定された一対の電極と、前記一対の電極間に存在し、前記一対の電極を導通の状態及び非導通の状態のいずれかの状態とする可動する球状の導電体とを含むセンサーと、前記導通の状態から前記非導通の状態への変化及び前記非導通の状態から前記導通の状態への変化の少なくとも一方を検出状態として検出し、前記検出状態から測定値を算出する演算処理部と、を有し、前記演算処理部は、単位時間における前記導通の状態の時間の占める割合によって決定される複数のレベル値を規定し、前記複数のレベル値の中から前記単位時間におけるレベル値を第１のレベル値として算出し、前記第１のレベル値に、第２の所定の値を加算して第２のレベル値を算出し、複数の連続する前記単位時間における複数の前記第１のレベル値の２乗和の値を第１の検出値として算出し、前記第２のレベル値の２乗和の値を第２の検出値として算出し、前記第１の検出値が第１の所定の値以下の場合は、前記第１の検出値を測定値とし、前記第１の検出値が前記第１の所定の値を超える場合は、前記第２の検出値を測定値とすることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、対向配置され、互いの位置関係が固定された一対の電極と、前記一対の電極間に存在し、前記一対の電極を導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態とする可動する球状の導電体と、を有する消費電力の小さなセンサーを用いて加速度を算出することができる。また、第１の検出値及び第２の検出値を求めることで、加速度の算出範囲を広げることができる。該センサーは、与えられる加速度が大きくなるにつれ球状の導電体が電極に張り付くような状態が発生する。このことから単位時間における検出状態の検出回数に上限が存在する。これにより第１のレベル値を基に算出した第１の検出値に上限値が存在し、センサーを装着した対象の加速度の値が第１の所定の値以上に大きくなると、第１の検出値とセンサーを装着した対象の加速度の値との差が徐々に大きくなる。第１の所定の値は、第１の検出値とセンサーを装着した対象の加速度の値との差が無視できなくなる値のことである。従って、第１の検出値が第１の所定の値を越えた時点で、第１のレベル値に第２の所定の値を加算して得た第２のレベル値を基に算出する第２の検出値を測定値とすることで、センサーを装着した対象の加速度の測定の上限値を第１の所定の値よりも大きくすることができ、測定範囲を広げることができる。第２の所定の値は、検出状態の検出の状況によって決まる値である。第１の所定の値及び第２の所定の値は、例えば、実験又はシミュレーションにより求めることができる。
【００１７】
［適用例６］
上記の適用例に係る運動状態検出装置において、前記第２の所定の値は、前記検出状態の検出回数を基にして定められる値であることが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、球状の導電体は加速度が大きくなると一対の電極に張り付いたような状態になる時間が長くなり、検出状態の検出回数が少なくなる傾向があることから、検出状態の検出回数を基にして第２の所定の値を決めることができる。
【００１９】
［適用例７］
本発明に係る他のひとつの運動状態検出装置は、対向配置され、互いの位置関係が固定された一対の電極と、前記一対の電極間に存在し、前記一対の電極を導通の状態及び非導通の状態のいずれかの状態とする可動する球状の導電体とを含むセンサーと、前記導通の状態から前記非導通の状態への変化及び前記非導通の状態から前記導通の状態への変化の少なくとも一方を検出状態として検出し、前記検出状態から測定値を算出する演算処理部と、を有し、第１の単位時間における前記導通の状態の時間の占める割合によって決定される第１の複数のレベル値を規定し、前記第１の単位時間において前記第１の複数のレベル値の中から第１のレベル値を算出し、連続する複数の前記第１の単位時間における複数の前記第１のレベル値の２乗和の値を第１の検出値として算出し、第２の単位時間における前記導通の状態の時間の占める割合によって決定される第２の複数のレベル値を規定し、前記第２の単位時間において前記第２の複数のレベル値の中から第２のレベル値を算出し、連続する複数の前記第２の単位時間における複数の前記第２のレベル値の２乗和の値を第２の検出値として算出し、前記第１の検出値が所定の値以下の場合に、前記第２の検出値の値と前記第２の検出値の値に対応して定められた定数とを乗算して得た値を測定値とすることを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、対向配置され、互いの位置関係が固定された一対の電極と、前記一対の電極間に存在し、前記一対の電極を導通の状態及び非導通の状態のいずれかの状態とする可動する球状の導電体と、を有する消費電力の小さなセンサーを用いて加速度を算出することができる。また、第１の検出値が所定の値以下の場合に第２の検出値を基にした測定値を求めることで、加速度の算出範囲を広げることができる。第１のレベル値を基に算出した第１の検出値は、センサーを装着した対象の加速度と特定の範囲内において相関関係を持つ。第２の検出値を、第１の単位時間と長さの異なる第２の単位時間におけるレベル値から算出することで、同一の加速度を計測した場合に第２の検出値は第１の検出値とは異なる値となり、第２の検出値がセンサーを装着した対象の加速度と相関関係がとれる範囲を、第１の検出値がセンサーを装着した対象の加速度と相関関係の取れる範囲よりも広くすることができる。第２の検出値は与えられた加速度と異なる値をとるが、第２の検出値と、第２の検出値のとる値に対応して定められた定数との乗算を行うことで、使用可能な測定値を得ることが可能となる。上記の所定の値及び第２の検出値の取る値に対応して定められた定数は実験又はシミュレーションにより求めることができる。
【００２１】
［適用例８］
上記の適用例に係る他のひとつの運動状態検出装置において、前記第２の単位時間の長さは、前記第１の単位時間の１／２であることが好ましい。
【００２２】
この構成によれば、第２の単位時間の長さを第１の単位時間の長さの１／２とすることで、第２の検出値とセンサーを装着した対象の加速度とが相関関係となる範囲を、第１の検出値とセンサーを装着した対象の加速度とが相関関係となる範囲よりも広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】運動状態検出装置のブロック図。
【図２】レベル算出処理のフローチャート。
【図３】第１実施例における測定値算出のフローチャート。
【図４】第２実施例における測定値算出のフローチャート。
【図５】レベル値の変化を示した図。
【図６】単位時間における導通の状態の例。
【図７】第１実施例における測定値。
【図８】第２実施例における測定値。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の運動状態検出方法及び運動状態検出装置の実施形態について、図を用いて説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
図１に本実施形態における運動状態検出装置１０を示す。運動状態検出装置１０は、図１に示したセンサー部１、演算処理部２及び出力部３を少なくとも含む。センサー部１は絶縁状態に保たれ位置関係が固定された一対の電極と一対の電極の間に形成される空間内で可動する球状の導電体を有する。演算処理部２はセンサー部１からの出力値からセンサー部１の状態の変化を検出し、検出した状態の変化から測定値を生成して出力部３に出力する。出力部３は、運動状態検出装置１０の持つ出力対象に対応して測定値の出力を行う部分である。出力対象は、液晶などを用いた表示部でもよいし、運動状態検出装置１０がホスト装置を有する場合はホスト装置にデータとして送信することでもよい。尚、以降の説明において、センサー部１が導通の状態であることをオン、非導通の状態にあることをオフと記載する。
【実施例１】
【００２６】
本実施例は、演算処理部２において第１のレベル値から第１の検出値を算出すると共に、第２のレベル値から第２の検出値を算出し、第１の検出値が所定の値以下の場合は第１の検出値を測定値とし、第１の検出値が所定の値を超えたときは第２の検出値を測定値とする例である。本実施例における演算処理部２が実行する処理の一部のフローチャートを図２及び図３に示す。演算処理部２は運動状態検出装置１０内部の割込み処理など、運動状態検出装置１０全体の制御・管理的な処理も行うが、所謂設計事項の範疇に入ると判断すること、本発明の実施形態、実施例の説明をできるだけ簡便に行うこと、から本実施形態では特に制御・管理的な処理のフローチャートの図示は行わない。例えば割込みフラグなどのリセットなどの制御の図示はない。
【００２７】
運動状態検出装置１０の電源投入後、まず演算処理部２及び出力部３のパワーオンリセットが動作し、パワーオンリセットの終了後に演算処理部２内の制御部（特に図示はない）が起動し、制御部により演算処理部２及び出力部３の動作モードやパラメーターの設定が行われる。動作モードやパラメーターの設定が行われると、演算処理部２及び出力部３は設定に従った動作を行うことになる。図２及び図３に示したのは、動作モードやパラメーターの設定後の処理フローである。
【００２８】
図２について説明する。図２は、第１のレベル及び第２のレベルの算出について示したフローチャートである。上記したように、図２に示すフローチャートがスタートする以前に運動状態検出装置１０は、動作モード及びパラメーターの設定が行われている。第１のレベル値ＴＬ１ｎ及び第２のレベル値ＴＬ２ｎの算出は本実施例においては演算処理部２の割り込み処理の中のひとつの処理となる。第１のレベル値ＴＬ１ｎ及び第２のレベル値ＴＬ２ｎの処理に関係する割り込みは、センサー部１のオン、オフの変化を示す割り込みと単位時間の経過を示す割り込みである。この割り込みの発生の検出・判断を行っているのが、図２・処理Ｓ２０１、処理Ｓ２０２及び処理Ｓ２０５である。
【００２９】
まず、割込み要因が単位時間の経過を示すものであるかどうかを判定し（図２・処理Ｓ２０２）、単位時間の経過を示すものであった場合は第２のレベル値ＴＬ２ｎを算出し（図２・処理Ｓ２０３）、第１のレベル値ＴＬ１ｎ及び第２のレベル値ＴＬ２ｎを第１の検出値及び第２の検出値の算出を行う処理部（演算処理部２内、特に図示しない）に対して出力する（図２・処理Ｓ２０４）。割込み要因が単位時間の経過を示すものでなかった場合は、センサー部１の状態変化の検出による割込みが発生したかどうかの判定を行う（図２・処理Ｓ２０５）。センサー部１の状態変化による割込みであった場合、まずオンからオフへの変化を示すものであるかどうかを判定し（図２・処理Ｓ２０６）、オンからオフへの変化を示すものであれば、オンの累積時間ＯｎＴｎを算出する（図２・処理Ｓ２０７）。オフからオンへの変化を示すものであればオフの累積時間ＯｆＴｎを算出する（図２・処理Ｓ２１０、処理Ｓ２１１）。
【００３０】
オンの累積時間ＯｎＴｎ及びオフの累積時間ＯｆＴｎの算出後、図２・処理Ｓ２０８、処理Ｓ２０９、処理Ｓ２１２、処理Ｓ２１３、処理Ｓ２１４、処理Ｓ２１５及び処理Ｓ２１６により第１のレベル値ＴＬ１ｎを算出し、次の割込みの発生の検出（図２・処理Ｓ２０１）に戻る。単位時間内に算出される第１のレベル値ＴＬ１ｎは割り込みが発生した時点での一時的なレベル値である。上記したように、図２に示したフローチャートの処理により、単位時間が経過する毎に、単位時間における第１のレベル値ＴＬ１ｎ及び第２のレベル値ＴＬ２ｎが算出される。
【００３１】
尚、第１のレベル値ＴＬ１ｎ及びオンの累積時間ＯｎＴｎなどの変数の末尾のｎは０以上の整数を示し、変数の組が複数存在することを表すものである。単位時間が切り替わると直前の単位時間に使用していた変数の組とは異なる変数の組が値をクリアされ使用される。ただし、第１のレベル値ＴＬ１ｎのクリアは、単位時間の切り替わり時におけるセンサー部１の状態を設定する。すなわち、単位時間の切り替わり時にセンサー部１がオンであれば３が設定され、オフであれば０が設定される。変数の組を複数有するのは、ひとつの単位時間が終了し次の単位時間に入るときに、次の単位時間の計測のために変数をクリアしてしまうと直前の単位時間に算出された第１のレベル値ＴＬ１ｎ及び第２のレベル値ＴＬ２ｎの算出値を用いての演算ができなくなってしまうことを防ぐためである。本実施例においては、変数の組の切り替え、値のクリアなどは演算処理部２内の制御部が行う。
【００３２】
次に、図３について説明する。図３は測定値算出のフローチャートである。まず、第１の検出値及び第２の検出値のクリアが行われる（図３・処理Ｓ３０１）。その後、新たなレベル値が算出されたかどうかを判断する（図３・処理Ｓ３０２）。新たなレベル値が算出されたということは、ひとつの単位時間が経過したことを示す。図２で示したフローチャートの処理により新たに算出された第１のレベル値ＴＬ１ｎ及び第２のレベル値ＴＬ２ｎは、図３・処理Ｓ３０２、処理Ｓ３０３及び処理３０４によって形成されるループにより第１の検出値及び第２の検出値の算出に用いられる。図３・処理３０３において第１の検出値及び第２の検出値の算出に用いられる式は下記の式（１）である。
【００３３】
【数１】
【００３４】
式（１）において、Ｖ（ｔ）には、第１のレベル値ＴＬ１ｎ又は第２のレベル値ＴＬ２ｎの値が入る。式（１）におけるＴは、加速度を定義する単位時間の数を示す。図３・処理３０４の規定回数がＴにあたる。尚、ｋは比例定数である。
【００３５】
ＴとＶ（ｔ）の関係の例を図５に示す。図５中のＴ０は単位時間の長さを示す。Ｔ０は１秒以内に、Ｔで示される時間は１０秒以内に設定するのが好ましい。図５は、Ｔ０が０．１秒、ＴはＴ０が１０連続したものであり１秒であることを示している。
【００３６】
図７は、本実施例における第１の検出値（実線：ａ１）と第２の検出値の一部（点線：ａ２）を示したものである。図７の横軸は加振機により運動状態検出装置１０に与えた加速度、縦軸は運動状態検出装置１０の測定値（加速度）である。図７中ｄが第１の検出値と第２の検出値のどちらを使用するかを判断する第１の所定の値となる。また、図６は、図７の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）のそれぞれにおける、ひとつの単位時間Ｔ０のセンサー部１のオンの状態を示した図である。図７の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）はいずれもレベル値は２で同じであるが、実際にセンサー部１がオンとなる合計時間はセンサー部１に与える加振機の加速度により異なっている。加振機により与える加速度が大きければセンサー部１のオンの時間が長い。言い換えれば、センサー部１のオン、オフの切り替えの回数が少ないということである。従って、第１の検出値をセンサー部１のオンの時間又はオン、オフの切り替え回数を基にした補正を行うことで、加振機で与える加速度と運動状態検出装置１０の測定値との相関関係の取れる範囲を広げることが可能となる。
【００３７】
本実施例では、センサー部１のオン・オフの切り替え回数を基にして算出したパルス数を用いて補正を行った。図２・処理２０３の計算式がこれにあたる。第２の所定の値α×ｆ（ｃ）を第１のレベル値ＴＬ１ｎに加算することで第２のレベル値ＴＬ２ｎを得ている。本実施例においては、α＝２、ｆ（ｃ）＝１／Ｃ（Ｃ：オンのパルス数）とした。これにより図６（Ａ）における第２のレベル値ＴＬ２ｎは５となり、図６（Ｂ）における第２のレベル値ＴＬ２ｎは４となり、図６（Ｃ）における第２のレベル値ＴＬ２ｎは、３．５となった。
【００３８】
図７からわかるように、第１の検出値のみでは測定範囲はｅからｄの範囲に限られるが、第１の検出値が第１の所定の値ｄを超えた場合に第２の検出値を測定値とすることで、運動状態検出装置１０の測定範囲をｅからｆに広げることができた。尚、パルス数をカウントする処理は図２のフローチャート内に図示されていないが、図２・処理Ｓ２０６、処理Ｓ２１０の判断結果を用いることによりカウントが可能である。
【実施例２】
【００３９】
本実施例は、第１の単位時間における第１の検出値から基準値を決定し、第１の検出値が基準値以下の場合に、第２の単位時間における第３の検出値を基にして加速度を求める例である。本実施例において、第２の単位時間の長さは、第１の単位時間の長さの１／２とした。尚、所謂設計事項の範疇に入ると判断する事項に関しては便宜上説明を行わないことは実施例１と同じである。また、第１の実施例において第２のレベル値及び第２の検出値という表現を用いていることから、異なる実施例ではあるが混同を避けるために第２の単位時間におけるレベル値及び検出値（２乗和）を、それぞれ第３のレベル値及び第３の検出値と表現する。
【００４０】
まず、加振機により運動状態検出装置１０に与える加速度と第１の検出値とが相関関係となる範囲求め、相関関係が取れる範囲における第１の検出値の最大値を基準値とする。次に第１の検出値が基準値以下の場合に、加振機により運動状態検出装置１０に与える加速度と第３の検出値とから、測定値を算出するための乗数値（例えば図４・処理Ｓ４１０に示したα’及び図４・処理４１１に示したα”）を求める。尚、本実施例におけるレベル値の算出は実施例１と同じ算出法をとることから、レベル値の算出に関しての説明は省略する。
【００４１】
図４は、基準値を決定した後の第３の検出値から測定値を求める処理のフローチャートである。まず、第１の検出値及び変数ＳＱ３０のクリア（図４・処理Ｓ４０１）、第３の検出値及び変数ＳＱ３１のクリア（図４・処理Ｓ４０２）を行う。次に新たなレベル値の算出があったかどうかを検出し（図４・処理Ｓ４０３）、算出があった場合は、第１のレベル値が算出されているかどうかを判断し（図４・処理Ｓ４０４）、第１のレベル値が算出されていれば第１の検出値の算出を行う（図４・処理Ｓ４０５）。上記したように本実施例は第２の単位時間の長さは第１の単位時間の長さの１／２である。また、第１の単位時間の起点と第２の単位時間の起点とを同じに設定してある。これにより、レベル値の算出を検出した場合、第３のレベル値のみが算出されている場合と第１のレベル値及び第３のレベル値が算出されている場合とのふたつの場合が存在する。図４・処理Ｓ４０４又は図４・処理Ｓ４０５の後に図４・処理Ｓ４０６において第３の検出値が算出され、変数ＳＱ３１に第３の検出値が保存される（図４・処理Ｓ４０７）。図４は、第１の単位時間の起点が第３の単位時間の起点と同じであることを前提としたフローチャートである。
【００４２】
次に第１のレベル値の算出が規定回数行われたかどうかを判断し（図４・処理Ｓ４０８）、行われていなければ規定回数の１／２であるかどうかを判断し（図４・処理Ｓ４１３）、共に該当しない場合はレベル値算出の検出の処理（図４・処理Ｓ４０３）に戻る。第１のレベル値の算出回数が規定数の１／２であった場合には、変数ＳＱ３１の値を変数ＳＱ３０に保存して（図４・処理Ｓ４１４）図４・処理Ｓ４０２に戻る。第１のレベル値の算出回数が規定回数の１／２であることは、第２の単位時間が経過したことを意味する。しかしながら、図４・処理Ｓ４０８で第１のレベル値の算出回数が規定回数に達していないと判断されている場合は、算出された第３の検出値を測定値の算出に用いることができるかどうかの判断がつかない。
【００４３】
図４・処理Ｓ４０８で第１の検出値が規定回数算出されていると判断されると、第１の検出値が基準値以下であるかどうかの判断が行われる（図４・処理Ｓ４０９）。基準値を超えていた場合は測定範囲エラーとなったことを示すコードを、出力部３を介して運動状態検出装置１０が有する何らかの出力装置に出力する（図４・処理Ｓ４１２）。出力装置とは、例えば運動状態検出装置１０に取り付けられた表示部であったり、ホスト装置などが存在する場合はホスト装置などであったりする。図４・処理Ｓ４１２の実行後、図４・処理Ｓ４０１の処理に戻る。
【００４４】
第１の検出値が基準値以下であった場合には、第１の単位時間の前半の第２の単位時間における加速度を変数ＳＱ３０の値にα’を乗じた値を測定値０として算出し（図４・処理Ｓ４１０）、第１の単位時間の後半の第２の単位時間における加速度を変数ＳＱ３１の値にα”を乗じた値を測定値１として算出する（図４・処理Ｓ４１１）。乗数値α’α”は、上記したように、加振機を用いて評価を行って得た値を使用した。
【００４５】
図８に本実施例で得た第１の検出値ａ１、第３の検出値ａ３及び測定値ｍを示す。図８の横軸は加振機により運動状態検出装置１０に与えた加速度、縦軸は第１の検出値ａ１、第３の検出値ａ３及び測定値ｍの加速度を示す。第１の検出値ａ１は図８ｈからｆにおいて加振機により与える加速度との相関関係がなくなるが、第３の検出値ａ３は算出値が全体的に実際の加速度よりも小さくなるものの、図８ｅからｆの間で加振機により与える加速度との間で相関関係を有することができた。従って、図８ｈにおける第１の検出値ａ１の値を基準値とし、第１の検出値が基準値以下の場合に第３の検出値を基にして測定値ｍを算出することにより、第１の検出値を基にした測定では図８ｅからｈの範囲までしか測定できなかったものが、図８ｅからｆの範囲にまで広げることができた。
【００４６】
ここで、図６を用いて、単位時間が異なるとレベル値が異なってくることについて簡単に説明する。図６は、図７（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）におけるひとつの単位時間Ｔ０におけるオンの状態を示したものである。単位時間Ｔ０におけるレベル値は図７（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）のいずれも２である。しかし、単位時間をＴ０／２にしてみると、前半の単位時間Ｔ０／２においてのレベル値は、図７（Ａ）が２であり、図７（Ｂ）が１であり、図７（Ｃ）が１となり、後半の単位時間Ｔ０／２においてのレベル値は、図７（Ａ）が２であり、図７（Ｂ）が２であり、図７（Ｃ）が１となる。このことから、単位時間の長さを調整することで、レベル値を調整することが可能であることがわかる。尚、本実施例は、第１の単位時間の起点が第２の単位時間の起点と同じになるようにしたが、第１の単位時間と第２の単位時間の関係はこれに限られたものではない。基本的には実験又はシミュレーションなどにより目的に適した関係を見出して使用することになる。
【００４７】
上述したように、本発明を適用することにより、加速度センサーと比較してより消費電力の小さな、一対の電極と一対の電極間に配置された可動する導電体とを有するセンサーを用いて加速度を算出することができる。これにより、人の状態監視を目的とする場合に用いる監視装置や機器の制御に用いるための運動検出部分をより消費電力の小さなものに置き換えることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１…センサー部、２…演算処理部、３…出力部、１０…運動状態検出装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運動状態検出方法及び運動状態検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
物体の運動状態の検出は、一般に加速度センサーや角速度センサーを物体に取り付けて行われることが多い。運動状態の検出対象としては自動車、航空機、船舶、産業用ロボットなどがある。このような対象の場合、制御の正確さを求めることから、センサーの検出精度の高さが重要となるが、常時電力を供給し続けることが可能な環境で使用されることから消費電力の大小は問題としない場合が多い。
【０００３】
また、上記した検出対象以外に、特許文献１には人の状態監視を目的として加速度計を人体に装着することが提案されている。このような場合、加速度計内に電池などの電力供給源を有することになる。しかしながら、加速度センサーや角速度センサーは常時電力を消費していることから電力供給源の交換の頻度が煩わしく感じられる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−８１６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したように、人の状態監視を目的とする場合には消費電力の少なさが求められることになる。また、人の状態監視以外でも今後の環境問題への対応を考慮して、現在使用されているセンサー及びセンサーを用いた装置と比較してより消費電力の小さなセンサー及び装置の開発が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題の少なくともひとつを解決するためになされたものであり、以下の運動状態検出方法及び運動状態検出装置の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
本発明に係るひとつの運動状態検出方法は、対向配置され、互いの位置関係が固定された一対の電極と、前記一対の電極間に存在し、前記一対の電極を導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態とする可動する球状の導電体と、を用い、単位時間における前記導通の状態の時間の占める割合によって決定される複数のレベル値を規定し、前記複数のレベル値の中から前記単位時間におけるレベル値を第１のレベル値として算出する第１の処理と、前記第１のレベル値に第２の所定の値を加算して第２のレベル値を算出する第２の処理と、連続する複数の前記単位時間における複数の前記第１のレベル値の２乗和の値を第１の検出値として算出すると共に、前記第２のレベル値の２乗和の値を第２の検出値として算出する第３の処理と、を含み、前記第１の検出値が第１の所定の値以下の場合は前記第１の検出値を測定値とし、前記第１の検出値が前記第１の所定の値を超えた場合は前記第２の検出値を前記測定値とすることを特徴とする。
【０００８】
この方法によれば、対向配置され、互いの位置関係が固定された一対の電極と、前記一対の電極間に存在し、前記一対の電極を導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態とする可動する球状の導電体と、を有する消費電力の小さなセンサーを用いて加速度を算出することができる。また、第１の検出値及び第２の検出値を求め、第１の検出値が第１の所定の値を超えた場合は第２の検出値を測定値とすることで、加速度の算出範囲を広げることができる。該センサーは、与えられる加速度が大きくなるにつれ球状の導電体が電極に張り付くような状態が発生する。このことから単位時間におけるセンサーの出力の変化の回数に上限が存在する。これにより第１のレベル値を基に算出した第１の検出値は上限値が存在し、センサーを装着した対象の加速度の値が第１の所定の値以上に大きくなると、第１の検出値とセンサーを装着した対象の加速度の値との差が徐々に大きくなる。第１の所定の値は、第１の検出値とセンサーを装着した対象の加速度の値との差が無視できなくなる値のことである。従って、第１の検出値が第１の所定の値を越えた時点で、第１のレベル値に第２の所定の値を加算して得た第２のレベル値を基に算出する第２の検出値を測定値とすることで、加速度の測定範囲の上限を第１の所定の値よりも大きくすることができ、測定範囲を広げることができる。第２の所定の値は、センサーからの導通の状態を示す信号の変化の仕方によって決まる値である。第１の所定の値及び第２の所定の値は、例えば、実験又はシミュレーションにより求めることができる。
【０００９】
［適用例２］
上記の適用例に係る運動状態検出方法において、前記導通の状態から前記非導通の状態への変化及び前記非導通の状態から前記導通の状態への変化の少なくとも一方を検出状態として検出し、前記第２の所定の値は、前記検出状態の検出回数を基にして定められる値であることが好ましい。
【００１０】
この方法によれば、球状の導電体は加速度が大きくなると一対の電極に張り付いたような状態になる時間が長くなり、検出状態の検出回数が少なくなる傾向があることから、検出状態の検出回数を基にして第２の所定の値を決めることができる。
【００１１】
［適用例３］
本発明の適用例に係る他のひとつの運動状態検出方法は、対向配置され、互いの位置関係が固定された一対の電極と、前記一対の電極間に存在し、前記一対の電極を導通の状態及び非導通の状態のいずれかの状態とする可動する球状の導電体と、を用い、第１の単位時間における前記導通の状態の時間の占める割合によって決定される第１の複数のレベル値を規定し、前記第１の単位時間において前記第１の複数のレベル値の中から第１のレベル値を算出する第１の処理と、連続する複数の前記第１の単位時間における複数の前記第１のレベル値の２乗和の値を第１の検出値として算出する第２の処理と、第２の単位時間における前記導通の状態の時間の占める割合によって決定される第２の複数のレベル値を規定し、前記第２の単位時間において前記第２の複数のレベル値の中から第２のレベル値を算出する第３の処理と、連続する複数の前記第２の単位時間における複数の前記第２のレベル値の２乗和の値を第２の検出値として算出する第４の処理と、を含み、前記第１の検出値が所定の値以下の場合に、前記第２の検出値の値と前記第２の検出値の値に対応して定められた定数とを乗算して得た値を測定値とすることを特徴とする。
【００１２】
この方法によれば、対向配置され、互いの位置関係が固定された一対の電極と、前記一対の電極間に存在し、前記一対の電極を導通の状態及び非導通の状態のいずれかの状態とする可動する球状の導電体と、を有する消費電力の小さなセンサーを用いて加速度を算出することができる。また、第１の検出値が所定の値以下の場合に第２の検出値を基にした測定値を求めることで、加速度の算出範囲を広げることができる。第１のレベル値を基に算出した第１の検出値は、センサーを装着した対象の加速度と特定の範囲内において相関関係を持つ。第２の検出値を、第１の単位時間と時間の長さの異なる第２の単位時間におけるレベル値から算出することで、同一の加速度を計測した場合に第２の検出値は第１の検出値とは異なる値となり、第２の検出値がセンサーを装着した対象の加速度と相関関係がとれる範囲を、第１の検出値がセンサーを装着した対象の加速度と相関関係のとれる範囲よりも広くすることができる。第２の検出値はセンサーを装着した対象の加速度と異なる値をとるが、第２の検出値と、第２の検出値のとる値に対応して定められた定数との乗算を行うことで、使用可能な測定値を得ることが可能となる。上記の所定の値及び第２の検出値の取る値に対応して定められた定数は実験又はシミュレーションにより求めることができる。
【００１３】
［適用例４］
上記の適用例に係る他のひとつの運動状態検出方法において、前記第２の単位時間の長さは、前記第１の単位時間の１／２であることが好ましい。
【００１４】
この方法によれば、第２の単位時間の長さを第１の単位時間の長さの１／２とすることで、第２の検出値とセンサーを装着した対象の加速度とが相関関係となる範囲を、第１の検出値とセンサーを装着した対象の加速度とが相関関係となる範囲よりも広げることができる。
【００１５】
［適用例５］
本発明の適用例に係るひとつの運動状態検出装置は、対向配置され、互いの位置関係が固定された一対の電極と、前記一対の電極間に存在し、前記一対の電極を導通の状態及び非導通の状態のいずれかの状態とする可動する球状の導電体とを含むセンサーと、前記導通の状態から前記非導通の状態への変化及び前記非導通の状態から前記導通の状態への変化の少なくとも一方を検出状態として検出し、前記検出状態から測定値を算出する演算処理部と、を有し、前記演算処理部は、単位時間における前記導通の状態の時間の占める割合によって決定される複数のレベル値を規定し、前記複数のレベル値の中から前記単位時間におけるレベル値を第１のレベル値として算出し、前記第１のレベル値に、第２の所定の値を加算して第２のレベル値を算出し、複数の連続する前記単位時間における複数の前記第１のレベル値の２乗和の値を第１の検出値として算出し、前記第２のレベル値の２乗和の値を第２の検出値として算出し、前記第１の検出値が第１の所定の値以下の場合は、前記第１の検出値を測定値とし、前記第１の検出値が前記第１の所定の値を超える場合は、前記第２の検出値を測定値とすることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、対向配置され、互いの位置関係が固定された一対の電極と、前記一対の電極間に存在し、前記一対の電極を導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態とする可動する球状の導電体と、を有する消費電力の小さなセンサーを用いて加速度を算出することができる。また、第１の検出値及び第２の検出値を求めることで、加速度の算出範囲を広げることができる。該センサーは、与えられる加速度が大きくなるにつれ球状の導電体が電極に張り付くような状態が発生する。このことから単位時間における検出状態の検出回数に上限が存在する。これにより第１のレベル値を基に算出した第１の検出値に上限値が存在し、センサーを装着した対象の加速度の値が第１の所定の値以上に大きくなると、第１の検出値とセンサーを装着した対象の加速度の値との差が徐々に大きくなる。第１の所定の値は、第１の検出値とセンサーを装着した対象の加速度の値との差が無視できなくなる値のことである。従って、第１の検出値が第１の所定の値を越えた時点で、第１のレベル値に第２の所定の値を加算して得た第２のレベル値を基に算出する第２の検出値を測定値とすることで、センサーを装着した対象の加速度の測定の上限値を第１の所定の値よりも大きくすることができ、測定範囲を広げることができる。第２の所定の値は、検出状態の検出の状況によって決まる値である。第１の所定の値及び第２の所定の値は、例えば、実験又はシミュレーションにより求めることができる。
【００１７】
［適用例６］
上記の適用例に係る運動状態検出装置において、前記第２の所定の値は、前記検出状態の検出回数を基にして定められる値であることが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、球状の導電体は加速度が大きくなると一対の電極に張り付いたような状態になる時間が長くなり、検出状態の検出回数が少なくなる傾向があることから、検出状態の検出回数を基にして第２の所定の値を決めることができる。
【００１９】
［適用例７］
本発明に係る他のひとつの運動状態検出装置は、対向配置され、互いの位置関係が固定された一対の電極と、前記一対の電極間に存在し、前記一対の電極を導通の状態及び非導通の状態のいずれかの状態とする可動する球状の導電体とを含むセンサーと、前記導通の状態から前記非導通の状態への変化及び前記非導通の状態から前記導通の状態への変化の少なくとも一方を検出状態として検出し、前記検出状態から測定値を算出する演算処理部と、を有し、第１の単位時間における前記導通の状態の時間の占める割合によって決定される第１の複数のレベル値を規定し、前記第１の単位時間において前記第１の複数のレベル値の中から第１のレベル値を算出し、連続する複数の前記第１の単位時間における複数の前記第１のレベル値の２乗和の値を第１の検出値として算出し、第２の単位時間における前記導通の状態の時間の占める割合によって決定される第２の複数のレベル値を規定し、前記第２の単位時間において前記第２の複数のレベル値の中から第２のレベル値を算出し、連続する複数の前記第２の単位時間における複数の前記第２のレベル値の２乗和の値を第２の検出値として算出し、前記第１の検出値が所定の値以下の場合に、前記第２の検出値の値と前記第２の検出値の値に対応して定められた定数とを乗算して得た値を測定値とすることを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、対向配置され、互いの位置関係が固定された一対の電極と、前記一対の電極間に存在し、前記一対の電極を導通の状態及び非導通の状態のいずれかの状態とする可動する球状の導電体と、を有する消費電力の小さなセンサーを用いて加速度を算出することができる。また、第１の検出値が所定の値以下の場合に第２の検出値を基にした測定値を求めることで、加速度の算出範囲を広げることができる。第１のレベル値を基に算出した第１の検出値は、センサーを装着した対象の加速度と特定の範囲内において相関関係を持つ。第２の検出値を、第１の単位時間と長さの異なる第２の単位時間におけるレベル値から算出することで、同一の加速度を計測した場合に第２の検出値は第１の検出値とは異なる値となり、第２の検出値がセンサーを装着した対象の加速度と相関関係がとれる範囲を、第１の検出値がセンサーを装着した対象の加速度と相関関係の取れる範囲よりも広くすることができる。第２の検出値は与えられた加速度と異なる値をとるが、第２の検出値と、第２の検出値のとる値に対応して定められた定数との乗算を行うことで、使用可能な測定値を得ることが可能となる。上記の所定の値及び第２の検出値の取る値に対応して定められた定数は実験又はシミュレーションにより求めることができる。
【００２１】
［適用例８］
上記の適用例に係る他のひとつの運動状態検出装置において、前記第２の単位時間の長さは、前記第１の単位時間の１／２であることが好ましい。
【００２２】
この構成によれば、第２の単位時間の長さを第１の単位時間の長さの１／２とすることで、第２の検出値とセンサーを装着した対象の加速度とが相関関係となる範囲を、第１の検出値とセンサーを装着した対象の加速度とが相関関係となる範囲よりも広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】運動状態検出装置のブロック図。
【図２】レベル算出処理のフローチャート。
【図３】第１実施例における測定値算出のフローチャート。
【図４】第２実施例における測定値算出のフローチャート。
【図５】レベル値の変化を示した図。
【図６】単位時間における導通の状態の例。
【図７】第１実施例における測定値。
【図８】第２実施例における測定値。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の運動状態検出方法及び運動状態検出装置の実施形態について、図を用いて説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
図１に本実施形態における運動状態検出装置１０を示す。運動状態検出装置１０は、図１に示したセンサー部１、演算処理部２及び出力部３を少なくとも含む。センサー部１は絶縁状態に保たれ位置関係が固定された一対の電極と一対の電極の間に形成される空間内で可動する球状の導電体を有する。演算処理部２はセンサー部１からの出力値からセンサー部１の状態の変化を検出し、検出した状態の変化から測定値を生成して出力部３に出力する。出力部３は、運動状態検出装置１０の持つ出力対象に対応して測定値の出力を行う部分である。出力対象は、液晶などを用いた表示部でもよいし、運動状態検出装置１０がホスト装置を有する場合はホスト装置にデータとして送信することでもよい。尚、以降の説明において、センサー部１が導通の状態であることをオン、非導通の状態にあることをオフと記載する。
【実施例１】
【００２６】
本実施例は、演算処理部２において第１のレベル値から第１の検出値を算出すると共に、第２のレベル値から第２の検出値を算出し、第１の検出値が所定の値以下の場合は第１の検出値を測定値とし、第１の検出値が所定の値を超えたときは第２の検出値を測定値とする例である。本実施例における演算処理部２が実行する処理の一部のフローチャートを図２及び図３に示す。演算処理部２は運動状態検出装置１０内部の割込み処理など、運動状態検出装置１０全体の制御・管理的な処理も行うが、所謂設計事項の範疇に入ると判断すること、本発明の実施形態、実施例の説明をできるだけ簡便に行うこと、から本実施形態では特に制御・管理的な処理のフローチャートの図示は行わない。例えば割込みフラグなどのリセットなどの制御の図示はない。
【００２７】
運動状態検出装置１０の電源投入後、まず演算処理部２及び出力部３のパワーオンリセットが動作し、パワーオンリセットの終了後に演算処理部２内の制御部（特に図示はない）が起動し、制御部により演算処理部２及び出力部３の動作モードやパラメーターの設定が行われる。動作モードやパラメーターの設定が行われると、演算処理部２及び出力部３は設定に従った動作を行うことになる。図２及び図３に示したのは、動作モードやパラメーターの設定後の処理フローである。
【００２８】
図２について説明する。図２は、第１のレベル及び第２のレベルの算出について示したフローチャートである。上記したように、図２に示すフローチャートがスタートする以前に運動状態検出装置１０は、動作モード及びパラメーターの設定が行われている。第１のレベル値ＴＬ１ｎ及び第２のレベル値ＴＬ２ｎの算出は本実施例においては演算処理部２の割り込み処理の中のひとつの処理となる。第１のレベル値ＴＬ１ｎ及び第２のレベル値ＴＬ２ｎの処理に関係する割り込みは、センサー部１のオン、オフの変化を示す割り込みと単位時間の経過を示す割り込みである。この割り込みの発生の検出・判断を行っているのが、図２・処理Ｓ２０１、処理Ｓ２０２及び処理Ｓ２０５である。
【００２９】
まず、割込み要因が単位時間の経過を示すものであるかどうかを判定し（図２・処理Ｓ２０２）、単位時間の経過を示すものであった場合は第２のレベル値ＴＬ２ｎを算出し（図２・処理Ｓ２０３）、第１のレベル値ＴＬ１ｎ及び第２のレベル値ＴＬ２ｎを第１の検出値及び第２の検出値の算出を行う処理部（演算処理部２内、特に図示しない）に対して出力する（図２・処理Ｓ２０４）。割込み要因が単位時間の経過を示すものでなかった場合は、センサー部１の状態変化の検出による割込みが発生したかどうかの判定を行う（図２・処理Ｓ２０５）。センサー部１の状態変化による割込みであった場合、まずオンからオフへの変化を示すものであるかどうかを判定し（図２・処理Ｓ２０６）、オンからオフへの変化を示すものであれば、オンの累積時間ＯｎＴｎを算出する（図２・処理Ｓ２０７）。オフからオンへの変化を示すものであればオフの累積時間ＯｆＴｎを算出する（図２・処理Ｓ２１０、処理Ｓ２１１）。
【００３０】
オンの累積時間ＯｎＴｎ及びオフの累積時間ＯｆＴｎの算出後、図２・処理Ｓ２０８、処理Ｓ２０９、処理Ｓ２１２、処理Ｓ２１３、処理Ｓ２１４、処理Ｓ２１５及び処理Ｓ２１６により第１のレベル値ＴＬ１ｎを算出し、次の割込みの発生の検出（図２・処理Ｓ２０１）に戻る。単位時間内に算出される第１のレベル値ＴＬ１ｎは割り込みが発生した時点での一時的なレベル値である。上記したように、図２に示したフローチャートの処理により、単位時間が経過する毎に、単位時間における第１のレベル値ＴＬ１ｎ及び第２のレベル値ＴＬ２ｎが算出される。
【００３１】
尚、第１のレベル値ＴＬ１ｎ及びオンの累積時間ＯｎＴｎなどの変数の末尾のｎは０以上の整数を示し、変数の組が複数存在することを表すものである。単位時間が切り替わると直前の単位時間に使用していた変数の組とは異なる変数の組が値をクリアされ使用される。ただし、第１のレベル値ＴＬ１ｎのクリアは、単位時間の切り替わり時におけるセンサー部１の状態を設定する。すなわち、単位時間の切り替わり時にセンサー部１がオンであれば３が設定され、オフであれば０が設定される。変数の組を複数有するのは、ひとつの単位時間が終了し次の単位時間に入るときに、次の単位時間の計測のために変数をクリアしてしまうと直前の単位時間に算出された第１のレベル値ＴＬ１ｎ及び第２のレベル値ＴＬ２ｎの算出値を用いての演算ができなくなってしまうことを防ぐためである。本実施例においては、変数の組の切り替え、値のクリアなどは演算処理部２内の制御部が行う。
【００３２】
次に、図３について説明する。図３は測定値算出のフローチャートである。まず、第１の検出値及び第２の検出値のクリアが行われる（図３・処理Ｓ３０１）。その後、新たなレベル値が算出されたかどうかを判断する（図３・処理Ｓ３０２）。新たなレベル値が算出されたということは、ひとつの単位時間が経過したことを示す。図２で示したフローチャートの処理により新たに算出された第１のレベル値ＴＬ１ｎ及び第２のレベル値ＴＬ２ｎは、図３・処理Ｓ３０２、処理Ｓ３０３及び処理３０４によって形成されるループにより第１の検出値及び第２の検出値の算出に用いられる。図３・処理３０３において第１の検出値及び第２の検出値の算出に用いられる式は下記の式（１）である。
【００３３】
【数１】
【００３４】
式（１）において、Ｖ（ｔ）には、第１のレベル値ＴＬ１ｎ又は第２のレベル値ＴＬ２ｎの値が入る。式（１）におけるＴは、加速度を定義する単位時間の数を示す。図３・処理３０４の規定回数がＴにあたる。尚、ｋは比例定数である。
【００３５】
ＴとＶ（ｔ）の関係の例を図５に示す。図５中のＴ０は単位時間の長さを示す。Ｔ０は１秒以内に、Ｔで示される時間は１０秒以内に設定するのが好ましい。図５は、Ｔ０が０．１秒、ＴはＴ０が１０連続したものであり１秒であることを示している。
【００３６】
図７は、本実施例における第１の検出値（実線：ａ１）と第２の検出値の一部（点線：ａ２）を示したものである。図７の横軸は加振機により運動状態検出装置１０に与えた加速度、縦軸は運動状態検出装置１０の測定値（加速度）である。図７中ｄが第１の検出値と第２の検出値のどちらを使用するかを判断する第１の所定の値となる。また、図６は、図７の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）のそれぞれにおける、ひとつの単位時間Ｔ０のセンサー部１のオンの状態を示した図である。図７の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）はいずれもレベル値は２で同じであるが、実際にセンサー部１がオンとなる合計時間はセンサー部１に与える加振機の加速度により異なっている。加振機により与える加速度が大きければセンサー部１のオンの時間が長い。言い換えれば、センサー部１のオン、オフの切り替えの回数が少ないということである。従って、第１の検出値をセンサー部１のオンの時間又はオン、オフの切り替え回数を基にした補正を行うことで、加振機で与える加速度と運動状態検出装置１０の測定値との相関関係の取れる範囲を広げることが可能となる。
【００３７】
本実施例では、センサー部１のオン・オフの切り替え回数を基にして算出したパルス数を用いて補正を行った。図２・処理２０３の計算式がこれにあたる。第２の所定の値α×ｆ（ｃ）を第１のレベル値ＴＬ１ｎに加算することで第２のレベル値ＴＬ２ｎを得ている。本実施例においては、α＝２、ｆ（ｃ）＝１／Ｃ（Ｃ：オンのパルス数）とした。これにより図６（Ａ）における第２のレベル値ＴＬ２ｎは５となり、図６（Ｂ）における第２のレベル値ＴＬ２ｎは４となり、図６（Ｃ）における第２のレベル値ＴＬ２ｎは、３．５となった。
【００３８】
図７からわかるように、第１の検出値のみでは測定範囲はｅからｄの範囲に限られるが、第１の検出値が第１の所定の値ｄを超えた場合に第２の検出値を測定値とすることで、運動状態検出装置１０の測定範囲をｅからｆに広げることができた。尚、パルス数をカウントする処理は図２のフローチャート内に図示されていないが、図２・処理Ｓ２０６、処理Ｓ２１０の判断結果を用いることによりカウントが可能である。
【実施例２】
【００３９】
本実施例は、第１の単位時間における第１の検出値から基準値を決定し、第１の検出値が基準値以下の場合に、第２の単位時間における第３の検出値を基にして加速度を求める例である。本実施例において、第２の単位時間の長さは、第１の単位時間の長さの１／２とした。尚、所謂設計事項の範疇に入ると判断する事項に関しては便宜上説明を行わないことは実施例１と同じである。また、第１の実施例において第２のレベル値及び第２の検出値という表現を用いていることから、異なる実施例ではあるが混同を避けるために第２の単位時間におけるレベル値及び検出値（２乗和）を、それぞれ第３のレベル値及び第３の検出値と表現する。
【００４０】
まず、加振機により運動状態検出装置１０に与える加速度と第１の検出値とが相関関係となる範囲求め、相関関係が取れる範囲における第１の検出値の最大値を基準値とする。次に第１の検出値が基準値以下の場合に、加振機により運動状態検出装置１０に与える加速度と第３の検出値とから、測定値を算出するための乗数値（例えば図４・処理Ｓ４１０に示したα’及び図４・処理４１１に示したα”）を求める。尚、本実施例におけるレベル値の算出は実施例１と同じ算出法をとることから、レベル値の算出に関しての説明は省略する。
【００４１】
図４は、基準値を決定した後の第３の検出値から測定値を求める処理のフローチャートである。まず、第１の検出値及び変数ＳＱ３０のクリア（図４・処理Ｓ４０１）、第３の検出値及び変数ＳＱ３１のクリア（図４・処理Ｓ４０２）を行う。次に新たなレベル値の算出があったかどうかを検出し（図４・処理Ｓ４０３）、算出があった場合は、第１のレベル値が算出されているかどうかを判断し（図４・処理Ｓ４０４）、第１のレベル値が算出されていれば第１の検出値の算出を行う（図４・処理Ｓ４０５）。上記したように本実施例は第２の単位時間の長さは第１の単位時間の長さの１／２である。また、第１の単位時間の起点と第２の単位時間の起点とを同じに設定してある。これにより、レベル値の算出を検出した場合、第３のレベル値のみが算出されている場合と第１のレベル値及び第３のレベル値が算出されている場合とのふたつの場合が存在する。図４・処理Ｓ４０４又は図４・処理Ｓ４０５の後に図４・処理Ｓ４０６において第３の検出値が算出され、変数ＳＱ３１に第３の検出値が保存される（図４・処理Ｓ４０７）。図４は、第１の単位時間の起点が第３の単位時間の起点と同じであることを前提としたフローチャートである。
【００４２】
次に第１のレベル値の算出が規定回数行われたかどうかを判断し（図４・処理Ｓ４０８）、行われていなければ規定回数の１／２であるかどうかを判断し（図４・処理Ｓ４１３）、共に該当しない場合はレベル値算出の検出の処理（図４・処理Ｓ４０３）に戻る。第１のレベル値の算出回数が規定数の１／２であった場合には、変数ＳＱ３１の値を変数ＳＱ３０に保存して（図４・処理Ｓ４１４）図４・処理Ｓ４０２に戻る。第１のレベル値の算出回数が規定回数の１／２であることは、第２の単位時間が経過したことを意味する。しかしながら、図４・処理Ｓ４０８で第１のレベル値の算出回数が規定回数に達していないと判断されている場合は、算出された第３の検出値を測定値の算出に用いることができるかどうかの判断がつかない。
【００４３】
図４・処理Ｓ４０８で第１の検出値が規定回数算出されていると判断されると、第１の検出値が基準値以下であるかどうかの判断が行われる（図４・処理Ｓ４０９）。基準値を超えていた場合は測定範囲エラーとなったことを示すコードを、出力部３を介して運動状態検出装置１０が有する何らかの出力装置に出力する（図４・処理Ｓ４１２）。出力装置とは、例えば運動状態検出装置１０に取り付けられた表示部であったり、ホスト装置などが存在する場合はホスト装置などであったりする。図４・処理Ｓ４１２の実行後、図４・処理Ｓ４０１の処理に戻る。
【００４４】
第１の検出値が基準値以下であった場合には、第１の単位時間の前半の第２の単位時間における加速度を変数ＳＱ３０の値にα’を乗じた値を測定値０として算出し（図４・処理Ｓ４１０）、第１の単位時間の後半の第２の単位時間における加速度を変数ＳＱ３１の値にα”を乗じた値を測定値１として算出する（図４・処理Ｓ４１１）。乗数値α’α”は、上記したように、加振機を用いて評価を行って得た値を使用した。
【００４５】
図８に本実施例で得た第１の検出値ａ１、第３の検出値ａ３及び測定値ｍを示す。図８の横軸は加振機により運動状態検出装置１０に与えた加速度、縦軸は第１の検出値ａ１、第３の検出値ａ３及び測定値ｍの加速度を示す。第１の検出値ａ１は図８ｈからｆにおいて加振機により与える加速度との相関関係がなくなるが、第３の検出値ａ３は算出値が全体的に実際の加速度よりも小さくなるものの、図８ｅからｆの間で加振機により与える加速度との間で相関関係を有することができた。従って、図８ｈにおける第１の検出値ａ１の値を基準値とし、第１の検出値が基準値以下の場合に第３の検出値を基にして測定値ｍを算出することにより、第１の検出値を基にした測定では図８ｅからｈの範囲までしか測定できなかったものが、図８ｅからｆの範囲にまで広げることができた。
【００４６】
ここで、図６を用いて、単位時間が異なるとレベル値が異なってくることについて簡単に説明する。図６は、図７（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）におけるひとつの単位時間Ｔ０におけるオンの状態を示したものである。単位時間Ｔ０におけるレベル値は図７（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）のいずれも２である。しかし、単位時間をＴ０／２にしてみると、前半の単位時間Ｔ０／２においてのレベル値は、図７（Ａ）が２であり、図７（Ｂ）が１であり、図７（Ｃ）が１となり、後半の単位時間Ｔ０／２においてのレベル値は、図７（Ａ）が２であり、図７（Ｂ）が２であり、図７（Ｃ）が１となる。このことから、単位時間の長さを調整することで、レベル値を調整することが可能であることがわかる。尚、本実施例は、第１の単位時間の起点が第２の単位時間の起点と同じになるようにしたが、第１の単位時間と第２の単位時間の関係はこれに限られたものではない。基本的には実験又はシミュレーションなどにより目的に適した関係を見出して使用することになる。
【００４７】
上述したように、本発明を適用することにより、加速度センサーと比較してより消費電力の小さな、一対の電極と一対の電極間に配置された可動する導電体とを有するセンサーを用いて加速度を算出することができる。これにより、人の状態監視を目的とする場合に用いる監視装置や機器の制御に用いるための運動検出部分をより消費電力の小さなものに置き換えることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１…センサー部、２…演算処理部、３…出力部、１０…運動状態検出装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置され、互いの位置関係が固定された一対の電極と、
前記一対の電極間に存在し、前記一対の電極を導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態とする可動する球状の導電体と、
を用い、
単位時間における前記導通の状態の時間の占める割合によって決定される複数のレベル値を規定し、
前記複数のレベル値の中から前記単位時間におけるレベル値を第１のレベル値として算出する第１の処理と、
前記第１のレベル値に、第２の所定の値を加算し第２のレベル値を算出する第２の処理と、
連続する複数の前記単位時間における複数の前記第１のレベル値の２乗和の値を第１の検出値として算出すると共に、前記第２のレベル値の２乗和の値を第２の検出値として算出する第３の処理と、
を含み、
前記第１の検出値が第１の所定の値以下の場合は、前記第１の検出値を測定値とし、
前記第１の検出値が前記第１の所定の値を超えた場合は、前記第２の検出値を前記測定値とすることを特徴とする運動状態検出方法。
【請求項２】
前記導通の状態から前記非導通の状態への変化及び前記非導通の状態から前記導通の状態への変化の少なくとも一方を検出状態として検出し、
前記第２の所定の値は、前記検出状態の検出回数を基にして定められる値であることを特徴とする請求項１に記載の運動状態検出方法。
【請求項３】
対向配置され、互いの位置関係が固定された一対の電極と、
前記一対の電極間に存在し、前記一対の電極を導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態とする球状の導電体と、
を用い、
第１の単位時間における前記導通の状態の時間の占める割合によって決定される第１の複数のレベル値を規定し、
前記第１の単位時間において前記第１の複数のレベル値の中から第１のレベル値を算出する第１の処理と、
連続する複数の前記第１の単位時間における複数の前記第１のレベル値の２乗和の値を第１の検出値として算出する第２の処理と、
第２の単位時間における前記導通の状態の時間の占める割合によって決定される第２の複数のレベル値を規定し、
前記第２の単位時間において前記第２の複数のレベル値の中から第２のレベル値を算出する第３の処理と、
連続する複数の前記第２の単位時間における複数の前記第２のレベル値の２乗和の値を第２の検出値として算出する第４の処理と、
を含み、
前記第１の検出値が所定の値以下の場合は、前記第２の検出値の値と前記第２の検出値の値に対応して定められた定数とを乗算して得た値を測定値とすることを特徴とする運動状態検出方法。
【請求項４】
前記第２の単位時間の長さは、前記第１の単位時間の１／２であることを特徴とする請求項３に記載の運動状態検出方法。
【請求項５】
対向配置され、互いの位置関係が固定された一対の電極と、
前記一対の電極間に存在し、前記一対の電極を導通の状態及び非導通の状態のいずれかの状態とする可動する球状の導電体とを含むセンサーと、
前記導通の状態から前記非導通の状態への変化及び前記非導通の状態から前記導通の状態への変化の少なくとも一方を検出状態として検出し、前記検出状態から測定値を算出する演算処理部と、
を有し、
前記演算処理部は、
単位時間における前記導通の状態の時間の占める割合によって決定される複数のレベル値を規定し、
前記複数のレベル値の中から前記単位時間におけるレベル値を第１のレベル値として算出し、
前記第１のレベル値に、第２の所定の値を加算して第２のレベル値を算出し、
複数の連続する前記単位時間における複数の前記第１のレベル値の２乗和の値を第１の検出値として、前記第２のレベル値の２乗和の値を第２の検出値として算出し、
前記第１の検出値が第１の所定の値以下の場合は、前記第１の検出値を測定値とし、
前記第１の検出値が前記第１の所定の値を超える場合は、前記第２の検出値を測定値とすることを特徴する運動状態検出装置。
【請求項６】
前記第２の所定の値は、前記検出状態の検出回数を基にして定められる値であることを特徴とする請求項５に記載の運動状態検出装置。
【請求項７】
対向配置され、互いの位置関係が固定された一対の電極と、
前記一対の電極間に存在し、前記一対の電極を導通の状態及び非導通の状態のいずれかの状態とする可動する球状の導電体とを含むセンサーと、
前記導通の状態から前記非導通の状態への変化及び前記非導通の状態から前記導通の状態への変化の少なくとも一方を検出状態として検出し、前記検出状態から測定値を算出する演算処理部と、
を有し、
第１の単位時間における前記導通の状態の時間の占める割合によって決定される第１の複数のレベル値を規定し、
前記第１の単位時間において前記第１の複数のレベル値の中から第１のレベル値を算出し、
連続する複数の前記第１の単位時間における複数の前記第１のレベル値の２乗和の値を第１の検出値として算出し、
第２の単位時間における前記導通の状態の時間の占める割合によって決定される第２の複数のレベル値を規定し、
前記第２の単位時間において前記第２の複数のレベル値の中から第２のレベル値を算出し、
連続する複数の前記第２の単位時間における複数の前記第２のレベル値の２乗和の値を第２の検出値として算出し、
前記第１の検出値が所定の値以下の場合は、前記第２の検出値の値と前記第２の検出値の値に対応して定められた定数とを乗算して得た値を測定値とすることを特徴とする運動状態検出装置。
【請求項８】
前記第２の単位時間の長さは、前記第１の単位時間の１／２であることを特徴とする請求項７に記載の運動状態検出装置。
【請求項１】
対向配置され、互いの位置関係が固定された一対の電極と、
前記一対の電極間に存在し、前記一対の電極を導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態とする可動する球状の導電体と、
を用い、
単位時間における前記導通の状態の時間の占める割合によって決定される複数のレベル値を規定し、
前記複数のレベル値の中から前記単位時間におけるレベル値を第１のレベル値として算出する第１の処理と、
前記第１のレベル値に、第２の所定の値を加算し第２のレベル値を算出する第２の処理と、
連続する複数の前記単位時間における複数の前記第１のレベル値の２乗和の値を第１の検出値として算出すると共に、前記第２のレベル値の２乗和の値を第２の検出値として算出する第３の処理と、
を含み、
前記第１の検出値が第１の所定の値以下の場合は、前記第１の検出値を測定値とし、
前記第１の検出値が前記第１の所定の値を超えた場合は、前記第２の検出値を前記測定値とすることを特徴とする運動状態検出方法。
【請求項２】
前記導通の状態から前記非導通の状態への変化及び前記非導通の状態から前記導通の状態への変化の少なくとも一方を検出状態として検出し、
前記第２の所定の値は、前記検出状態の検出回数を基にして定められる値であることを特徴とする請求項１に記載の運動状態検出方法。
【請求項３】
対向配置され、互いの位置関係が固定された一対の電極と、
前記一対の電極間に存在し、前記一対の電極を導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態とする球状の導電体と、
を用い、
第１の単位時間における前記導通の状態の時間の占める割合によって決定される第１の複数のレベル値を規定し、
前記第１の単位時間において前記第１の複数のレベル値の中から第１のレベル値を算出する第１の処理と、
連続する複数の前記第１の単位時間における複数の前記第１のレベル値の２乗和の値を第１の検出値として算出する第２の処理と、
第２の単位時間における前記導通の状態の時間の占める割合によって決定される第２の複数のレベル値を規定し、
前記第２の単位時間において前記第２の複数のレベル値の中から第２のレベル値を算出する第３の処理と、
連続する複数の前記第２の単位時間における複数の前記第２のレベル値の２乗和の値を第２の検出値として算出する第４の処理と、
を含み、
前記第１の検出値が所定の値以下の場合は、前記第２の検出値の値と前記第２の検出値の値に対応して定められた定数とを乗算して得た値を測定値とすることを特徴とする運動状態検出方法。
【請求項４】
前記第２の単位時間の長さは、前記第１の単位時間の１／２であることを特徴とする請求項３に記載の運動状態検出方法。
【請求項５】
対向配置され、互いの位置関係が固定された一対の電極と、
前記一対の電極間に存在し、前記一対の電極を導通の状態及び非導通の状態のいずれかの状態とする可動する球状の導電体とを含むセンサーと、
前記導通の状態から前記非導通の状態への変化及び前記非導通の状態から前記導通の状態への変化の少なくとも一方を検出状態として検出し、前記検出状態から測定値を算出する演算処理部と、
を有し、
前記演算処理部は、
単位時間における前記導通の状態の時間の占める割合によって決定される複数のレベル値を規定し、
前記複数のレベル値の中から前記単位時間におけるレベル値を第１のレベル値として算出し、
前記第１のレベル値に、第２の所定の値を加算して第２のレベル値を算出し、
複数の連続する前記単位時間における複数の前記第１のレベル値の２乗和の値を第１の検出値として、前記第２のレベル値の２乗和の値を第２の検出値として算出し、
前記第１の検出値が第１の所定の値以下の場合は、前記第１の検出値を測定値とし、
前記第１の検出値が前記第１の所定の値を超える場合は、前記第２の検出値を測定値とすることを特徴する運動状態検出装置。
【請求項６】
前記第２の所定の値は、前記検出状態の検出回数を基にして定められる値であることを特徴とする請求項５に記載の運動状態検出装置。
【請求項７】
対向配置され、互いの位置関係が固定された一対の電極と、
前記一対の電極間に存在し、前記一対の電極を導通の状態及び非導通の状態のいずれかの状態とする可動する球状の導電体とを含むセンサーと、
前記導通の状態から前記非導通の状態への変化及び前記非導通の状態から前記導通の状態への変化の少なくとも一方を検出状態として検出し、前記検出状態から測定値を算出する演算処理部と、
を有し、
第１の単位時間における前記導通の状態の時間の占める割合によって決定される第１の複数のレベル値を規定し、
前記第１の単位時間において前記第１の複数のレベル値の中から第１のレベル値を算出し、
連続する複数の前記第１の単位時間における複数の前記第１のレベル値の２乗和の値を第１の検出値として算出し、
第２の単位時間における前記導通の状態の時間の占める割合によって決定される第２の複数のレベル値を規定し、
前記第２の単位時間において前記第２の複数のレベル値の中から第２のレベル値を算出し、
連続する複数の前記第２の単位時間における複数の前記第２のレベル値の２乗和の値を第２の検出値として算出し、
前記第１の検出値が所定の値以下の場合は、前記第２の検出値の値と前記第２の検出値の値に対応して定められた定数とを乗算して得た値を測定値とすることを特徴とする運動状態検出装置。
【請求項８】
前記第２の単位時間の長さは、前記第１の単位時間の１／２であることを特徴とする請求項７に記載の運動状態検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１６４０４７（Ｐ２０１１−１６４０４７Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９８４４（Ｐ２０１０−２９８４４）
【出願日】平成２２年２月１５日（２０１０．２．１５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１５日（２０１０．２．１５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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