重力軸判定装置及びこれを用いたモバイル端末装置
【課題】短時間で重力の方向を判定できる低コスト且つ簡易な構成の重力軸判定装置を提供する。
【解決手段】３次元空間を構成する３軸のうちの１つを重力軸と判定検出する重力軸判定装置であって、前記３軸のうちの少なくとも２軸方向における加速度を各々が表す少なくとも２つの軸加速度信号を生成する信号生成部と、前記軸加速度信号の各々を少なくとも２つの軸加速度データ列として取り込む取り込み部と、同一時間帯における前記軸加速度データ列毎のデータ値同士を比較して、前記３軸のうちのいずれか１を前記重力軸と判定してこれを表す検出信号を生成する判定検出部と、を含む。
【解決手段】３次元空間を構成する３軸のうちの１つを重力軸と判定検出する重力軸判定装置であって、前記３軸のうちの少なくとも２軸方向における加速度を各々が表す少なくとも２つの軸加速度信号を生成する信号生成部と、前記軸加速度信号の各々を少なくとも２つの軸加速度データ列として取り込む取り込み部と、同一時間帯における前記軸加速度データ列毎のデータ値同士を比較して、前記３軸のうちのいずれか１を前記重力軸と判定してこれを表す検出信号を生成する判定検出部と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸毎の加速度に基づいて重力軸を判定する重力軸判定装置及びこれを用いたモバイル端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、静止画像や動画像を表示するためのディスプレイを備えた例えば携帯電話端末や音楽プレーヤなどの持ち運び可能なモバイル端末装置が広く普及している。一部の端末装置では、端末自体が縦方向を向いているか横方向を向いているかにかかわらず、ディスプレイ上の画面の向きが一定の向きに固定されるように表示する機能を備えているものもある。例えば、特許文献１には、携帯端末装置の斜度及び方向を検出し、その斜度及び方向から求めた仮想画面領域に基づいて画面表示を行う携帯端末装置が開示されている。
【０００３】
通常、このような表示処理を行う端末は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各々の加速度の大きさ及び方向を検出する加速度センサを備えており、各軸の加速度に基づいて重力の方向を判定している。加速度センサを利用して重力加速度の方向を求める処理は、モバイル端末装置に分類され得るカーナビゲーション装置などにも用いられている。例えば、特許文献２には、Ｚ軸方向の加速度に基づいて移動体の傾斜角度と傾斜方向とを求め、その傾斜角度及び傾斜方向から重力加速度のＸ軸方向成分を求める移動体搭載用三軸加速度検出装置が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−５６８９３号公報
【特許文献２】特開平１１−１９０７４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の如く特許文献１及び２に開示されている発明は、重力の方向を判定するに際し、端末や移動体の傾斜角度及び傾斜方向を算出しているので、判定結果を得るまでに一定の時間を要してしまうという問題があった。また、算出処理を行うための回路を備える必要があることから、回路規模が増大しコストも増加してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は上記した如き問題点に鑑みてなされたものであって、短時間で重力の方向を判定できる低コスト且つ簡易な構成の重力軸判定装置及びこれを用いたモバイル端末装置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】
【０００６】
本発明による重力軸判定装置は、３次元空間を構成する３軸のうちの１つを重力軸と判定検出する重力軸判定装置であって、前記３軸のうちの少なくとも２軸方向における加速度を各々が表す少なくとも２つの軸加速度信号を生成する信号生成部と、前記軸加速度信号の各々を少なくとも２つの軸加速度データ列として取り込む取り込み部と、同一時間帯における前記軸加速度データ列毎のデータ値同士を比較して、前記３軸のうちのいずれか１を前記重力軸と判定してこれを表す検出信号を生成する判定検出部と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明によるモバイル端末装置は、画像表示部を含むモバイル端末装置であって、３次元空間を構成する３軸のうちの少なくとも２軸方向における加速度を各々が表す少なくとも２つの軸加速度信号を生成する信号生成部と、前記軸加速度信号の各々を少なくとも２つの軸加速度データ列として取り込む取り込み部と、同一時間帯における前記軸加速度データ列毎のデータ値同士を比較して、前記３軸のうちのいずれか１を前記重力軸と判定してこれを表す検出信号を生成する判定検出部と、画像データに応じた画像を前記検出信号に応じた水平垂直方向によって前記画像表示部をして表示せしめる画像表示制御部と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による重力軸判定装置によれば、低コスト且つ簡易な構成により短時間で重力軸を判定することができる。また、本発明によるモバイル端末装置によれば、画像をモニタ上に見やすく表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る実施例について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１０】
図１は本実施例による重力軸判定装置１を表すブロック図である。重力軸判定装置１は、例えば携帯電話端末などの携帯型情報端末に内蔵され、当該端末自体の向きや傾きに応じてディスプレイ上の画面表示方向を調整するのに用いられる。重力軸判定装置１は、加速度センサ１０と、フィルタ２０と、マイクロプロセッサ３０と、モニタ４０と、を含む。
【００１１】
加速度センサ１０は、３次元空間を構成するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の軸毎にその加速度の大きさ及び方向を表す３つの軸加速度信号を生成する３軸加速度センサである。加速度センサ１０は、例えば加速度検知機構を半導体プロセスで作製したＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）加速度センサである。ＭＥＭＳ加速度センサの検知機構はピエゾ抵抗型、静電容量型又は熱検知型の何れでも良い。その性能は、例えば±数ｇの範囲を測定でき、０Ｈｚから数百Ｈｚ程度までの加速度変動に追従できるものである。
【００１２】
加速度センサ１０は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各々について例えば信号レベルを±１の範囲で示す軸加速度信号を生成する。つまり、±で加速度の方向を表し、その絶対値で加速度の大きさを表す。重力軸判定装置１は、例えば図２に示される如き携帯電話端末１００に内蔵されている。Ｘ軸とＹ軸とは互いに直交し、Ｙ軸が携帯電話端末１００の縦方向（長手方向）、Ｘ軸が横方向にそれぞれ対応している。Ｚ軸は、携帯電話端末１００の厚み方向（ＸＹ平面と直交する方向）に対応している。
【００１３】
加速度センサ１０は、携帯電話端末１００の向き（傾き）に応じた信号レベルの軸加速度信号を出力する。Ｘ軸においては、携帯電話端末１００の右側が地面ＧＤに向いたときに−の信号レベル、左側が地面ＧＤに向いたときに＋の信号レベルを示す。Ｙ軸においては、携帯電話端末１００の上側が地面ＧＤに向いたときに−の信号レベル、下側が地面ＧＤに向いたときに＋の信号レベルを示す。Ｚ軸においては、携帯電話端末１００の表側（モニタ４０のある側）に地面ＧＤに向いたときが−の信号レベル、裏側が地面ＧＤに向いたときに＋の信号レベルを示す。
【００１４】
例えば、同図に示される如く携帯電話端末１００の下側が地面ＧＤに向けられて固定されている場合、Ｘ軸及びＺ軸の各々の信号レベルは０、Ｙ軸の信号レベルは＋１となる。また、携帯電話端末１００が同図に示される向きから時計回りに９０度だけ回転させて固定した場合には、Ｙ軸及びＺ軸の各々の信号レベルは０、Ｘ軸の信号レベルは−１となる。その他、携帯電話端末１００の向き（傾き）に応じて加速度センサ１０は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各々について信号レベルを±１の範囲で示す軸加速度信号を生成及び出力する。
【００１５】
フィルタ２０は、加速度センサ１０からのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸の軸加速度信号に含まれる例えば２００Ｈｚ以上の周波数成分を除去するローパスフィルタである。携帯電話端末１００のユーザーが例えば歩行やランニングをしながらモニタ４０に表示される画像を見る場合がある。歩行等の運動中においては、携帯電話端末１００が上下左右に小刻みに振動したり回転したりするので、軸加速度信号に高周波成分が含まれてくる。高周波成分を含む軸加速度信号に基づいて画面の表示方向を切り替えた場合、その画面の表示方向が頻繁に切り替わって見づらくなるので、それを回避するために高周波成分を除去するものである。
【００１６】
マイクロプロセッサ３０は、重力軸判定プログラムによるルーチンを実行して重力軸判定をするので、加速度データ取り込み部３１と、判定検出部３２と、を含む。このプログラムの詳細は図４に後述する。
【００１７】
加速度データ取り込み部３１は、フィルタ２０により高周波成分が除去された、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸についての軸加速度信号を所定のサンプリング間隔でサンプリングして得られた軸加速度データからなる軸加速度データ列として取り込む。換言すれば、加速度データ取り込み部３１は、各軸の加速度の瞬時値を所定のサンプリング間隔でサンプリングして各軸についての軸加速度データ列を得る。ここで、軸加速度データは、データ値として、その取り込み時点における加速度の大きさ及び方向を例えば±１の範囲で表す。つまり、±で加速度の方向を表し、その絶対値で加速度の大きさを表す。軸加速度データ列は、複数の軸加速度データからなるデータ列である。なお、フィルタ２０はマイクロプロセッサ３０によってソフト的にも実現できる。
【００１８】
加速度データ取り込み部３１が軸加速度データ列を取得するサンプリング間隔は、重力軸判定装置１を搭載する端末の用途や機能に応じて適宜設定可能である。例えば、重力軸判定装置１を携帯電話端末１００に搭載し、歩数計と共用した場合、ユーザーは携帯電話端末１００を持ち歩くことから、歩く速さに基づいてサンプリング間隔を設定する。仮に徒歩の最大周波数を４Ｈｚとした場合、一歩の間隔は２５０ミリ秒となるので、加速度データ取り込み部３１はこれよりも短い間隔で軸加速度データ列を取得する。さらに正確に歩数を計測する場合には、一歩歩く動作中のいくつかの時点での加速度の変化を検出して計測を行うことが好ましい。そのため、例えば一歩の動作中の加速度の変化を４点において検出して歩数を計測する場合には６２．５ミリ秒の間隔で軸加速度データ列を取得する必要があり、さらに短い間隔で計測することで一歩あたりの加速度の変化をより多く取得できるため、より正確な歩数を計測することができ、３０ミリ秒間隔で計測することが好適である。
【００１９】
判定検出部３２は、加速度データ取り込み部３１によって取得された、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の軸毎の軸加速度データ列に基づいて重力軸及び重力方向を判定する。判定検出部３２は、軸判定部３３と、検出信号生成部３４と、を含む。
【００２０】
軸判定部３３は、加速度データ取り込み部３１からのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸の軸加速度データが表す加速度の大きさを相互に比較（以下、加速度比較と称する）して、これらの軸のうちのいずれか１つを重力軸と判定する。
【００２１】
軸判定部３３は、少なくとも１回の加速度比較の結果に基づいて重力軸を判定する。重力軸を判定するための加速度比較の回数は設定自在である。
【００２２】
１回の加速度比較の結果に基づいて重力軸を判定する設定をした場合、軸判定部３３は、同一時間帯における加速度データ取り込み部３１からのＸ軸加速度データが表すＸ軸の加速度の絶対値、Ｙ軸加速度データが表すＹ軸の加速度の絶対値及びＺ軸加速度データが表すＺ軸の加速度の絶対値を相互に比較し、最も大きい絶対値の加速度に対応する軸を重力軸であると判定する。例えば、加速度データ取り込み部３１からの軸加速度データが示す加速度の大きさについてそれぞれＸ軸が−０．９９、Ｙ軸が０．０５、Ｚ軸が０．０７であった場合、その絶対値の最も大きいＸ軸を重力軸であると判定する。
【００２３】
複数回の加速度比較の結果に基づいて重力軸を判定する設定をした場合、軸判定部３３は、所定判定期間内における加速度データ取り込み部３１からのＸ軸加速度データ列、Ｙ軸加速度データ列及びＺ軸加速度データ列同士を比較してＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のいずれか１つを重力軸と判定する。詳細には、所定判定期間内においてＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のうちのいずれか１の軸についての加速度の絶対値が、他の軸の加速度の絶対値よりも大きいと経時的に所定判定回数だけ判定した場合に、その１の軸を重力軸と判定する。
【００２４】
図３は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸の軸加速度データ列ＤＴｘ、ＤＴｙ及びＤＴｚの一例を表すタイムチャートである。軸加速度データ列ＤＴｘは複数の軸加速度データｄｘからなる。軸加速度データ列ＤＴｙは複数の軸加速度データｄｙからなる。軸加速度データ列ＤＴｚは複数の軸加速度データｄｚからなる。軸加速度データｄｘ、ｄｙ及びｄｚの各々は、横軸方向に時系列的に示されている。軸加速度データｄｘ、ｄｙ及びｄｚの各々は、データ値として、それぞれ対応する軸についての加速度の絶対値を表す。軸加速度データｄｘ、ｄｙ及びｄｚのうちの絶対値が最大の加速度を示す軸加速度データを黒塗りの四角形で示している。例えば加速度データ取り込み部３１による同一取り込みタイミング時刻ｔ０における最大加速度を示すデータは軸加速度データｄｙである。
【００２５】
軸判定部３３は、加速度データ取り込み部３１により例えば３０ミリ秒間隔で取り込まれた軸加速度データ列について、２４０ミリ秒などの所定判定期間ＴＭにおいて、同一取り込みタイミングにおけるＸ軸についての加速度の絶対値がＹ軸及びＺ軸の各々の加速度の絶対値よりも大きいと例えば４回などの所定判定回数だけ判定した場合（同図中のα）に、Ｘ軸を重力軸と判定する。
【００２６】
また、軸判定部３３は、例えば３０ミリ秒間隔で加速度データ取り込み部３１からＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸の軸加速度データを取得して加速度比較を行い、同一取り込みタイミングにおけるＸ軸についての加速度の絶対値がＹ軸及びＺ軸の各々の加速度の絶対値よりも大きいと例えば４回などの所定判定回数だけ連続して判定した場合に、Ｘ軸を重力軸と判定するようにしても良い。つまり、少なくとも所定判定期間である１２０ミリ秒（＝３０ミリ秒×４）に亘ってＸ軸が最大加速度の軸である場合に軸判定部３３はＸ軸を重力軸と判定する。
【００２７】
図４は、マイクロプロセッサ３０のプログラム実行による重力軸判定処理ルーチンの一例を表すフローチャートである。マイクロプロセッサ３０は例えば３０ミリ秒間隔で重力軸判定処理ルーチンを繰り返す。
【００２８】
先ず、加速度データ取り込み部３１が加速度センサ１０からＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸の軸加速度データを取り込む（ステップＳ１０１）。
【００２９】
次に、軸判定部３３は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸の軸加速度データが示す加速度の絶対値を相互に比較する。先ず、軸判定部３３は、Ｘ軸の加速度の絶対値がＹ軸及びＺ軸の各々の加速度の絶対値よりも大である（Ｘ軸の加速度の絶対値が最大である）と判別した場合（ステップＳ１０２）、Ｘ軸の加速度の符号が＋であるか−であるかを判別する（ステップＳ１０３）。Ｘ軸の加速度の符号が＋であると判別した場合、Ｘ軸の−方向についてのカウント値Ｍ、Ｙ軸の＋方向についてのカウント値Ｔ、Ｙ軸の−方向についてのカウント値Ｓ、Ｚ軸の＋方向についてのカウント値Ｖ及びＺ軸の−方向についてのカウント値ＵをリセットつまりＭ＝０、Ｔ＝０、Ｓ＝０、Ｖ＝０及びＵ＝０とする（ステップＳ１０４）と共に、Ｘ軸の＋方向についてのカウント値Ｎに＋１加算する（ステップＳ１０５）。軸判定部３３は、カウント値Ｎが所定判定値Ｎｍａｘに達したと判別した場合（ステップＳ１０６）、Ｘ軸を重力軸と判定し、Ｘ軸の＋方向を重力方向と判定する（ステップＳ１０７）。
【００３０】
ここで、カウント値Ｎは、軸判定部３３が、Ｘ軸の＋方向の加速度がＸ軸の−方向、Ｙ軸及びＺ軸の各々の加速度よりも大であると連続して判別した回数を表す値である。所定判定値Ｎｍａｘは、Ｘ軸の＋方向を重力方向と判定するのに必要な所定判定回数を表す値である。所定判定値Ｎｍａｘ（所定判定回数）は例えば４回であり、この場合、軸判定部３３は、Ｘ軸の＋方向の加速度が最大であると４回連続して判別した場合にＸ軸の＋方向を重力方向と判定する。なお、軸判定部３３は、重力軸判定処理ルーチンが終了してもこれらのカウント値Ｎ、Ｍ、Ｔ、Ｓ、Ｖ及びＵを保持しており、次の重力軸判定処理ルーチンの実行時に使用する。
【００３１】
ステップＳ１０３において軸判定部３３が、Ｘ軸の加速度の符号が−であると判別した場合、カウント値Ｎ、Ｔ、Ｓ、Ｖ及びＵをリセットつまりＮ＝０、Ｔ＝０、Ｓ＝０、Ｖ＝０及びＵ＝０とする（ステップＳ１０８）と共に、Ｘ軸の−方向についてのカウント値Ｍに＋１加算する（ステップＳ１０９）。軸判定部３３は、カウント値Ｍが所定判定値Ｍｍａｘに達したと判別した場合（ステップＳ１１０）、Ｘ軸を重力軸と判定し、Ｘ軸の−方向を重力方向と判定する（ステップＳ１１１）。なお、所定判定値Ｍｍａｘは、Ｘ軸の−方向を重力方向と判定するのに必要な所定判定回数を表す値である。
【００３２】
ステップＳ１０２において軸判定部３３が、Ｘ軸の加速度の絶対値が最大でないと判別した場合、ステップＳ１１２に移行する。軸判定部３３は、Ｙ軸の加速度の絶対値がＺ軸及びＸ軸の各々の加速度の絶対値よりも大である（Ｙ軸の加速度の絶対値が最大である）と判別した場合（ステップＳ１１２）、Ｙ軸の加速度の符号が＋であるか−であるかを判別する（ステップＳ１１３）。軸判定部３３は、Ｙ軸の加速度の符号が＋であると判別した場合、カウント値Ｎ、Ｍ、Ｓ、Ｖ及びＵをリセットつまりＮ＝０、Ｍ＝０、Ｓ＝０、Ｖ＝０及びＵ＝０とする（ステップＳ１１４）と共に、Ｙ軸の＋方向についてのカウント値Ｔに＋１加算する（ステップＳ１１５）。軸判定部３３は、カウント値Ｔが所定判定値Ｔｍａｘに達したと判別した場合（ステップＳ１１６）、Ｙ軸を重力軸と判定し、Ｙ軸の＋方向を重力方向と判定する（ステップＳ１１７）。ここで、カウント値Ｔは、軸判定部３３が、Ｙ軸の＋方向の加速度がＹ軸の−方向、Ｚ軸及びＸ軸の各々の加速度よりも大であると連続して判別した回数を表す値である。所定判定値Ｔｍａｘは、Ｙ軸の＋方向を重力方向と判定するのに必要な所定判定回数を表す値である。
【００３３】
ステップＳ１１３において軸判定部３３が、Ｙ軸の加速度の符号が−であると判別した場合、カウント値Ｎ、Ｍ、Ｔ、Ｖ及びＵをリセットつまりＮ＝０、Ｍ＝０、Ｔ＝０、Ｖ＝０及びＵ＝０とする（ステップＳ１１８）と共に、Ｙ軸の−方向についてのカウント値Ｓに＋１加算する（ステップＳ１１９）。軸判定部３３は、カウント値Ｓが所定判定値Ｓｍａｘに達したと判別した場合（ステップＳ１２０）、Ｙ軸を重力軸と判定し、Ｙ軸の−方向を重力方向と判定する（ステップＳ１２１）。なお、所定判定値Ｓｍａｘは、Ｙ軸の−方向を重力方向と判定するのに必要な所定判定回数を表す値である。
【００３４】
ステップＳ１１２において軸判定部３３が、Ｙ軸の加速度の絶対値が最大でないと判別した場合、ステップＳ１２２に移行する。軸判定部３３は、Ｚ軸の加速度の絶対値がＹ軸及びＸ軸の各々の加速度の絶対値よりも大である（Ｚ軸の加速度の絶対値が最大である）と判別し、Ｚ軸の加速度の符号が＋であるか−であるかを判別する（ステップＳ１２２）。軸判定部３３は、Ｚ軸の加速度の符号が＋であると判別した場合、カウント値Ｎ、Ｍ、Ｔ、Ｓ及びＵをリセットつまりＮ＝０、Ｍ＝０、Ｔ＝０、Ｓ＝０及びＵ＝０とする（ステップＳ１２３）と共に、Ｚ軸の＋方向についてのカウント値Ｖに＋１加算する（ステップＳ１２４）。軸判定部３３は、カウント値Ｖが所定判定値Ｖｍａｘに達したと判別した場合（ステップＳ１２５）、Ｚ軸を重力軸と判定し、Ｚ軸の＋方向を重力方向と判定する（ステップＳ１２６）。ここで、カウント値Ｖは、軸判定部３３が、Ｚ軸の＋方向の加速度がＺ軸の−方向、Ｘ軸及びＹ軸の各々の加速度よりも大であると連続して判別した回数を表す値である。所定判定値Ｖｍａｘは、Ｚ軸の＋方向を重力方向と判定するのに必要な所定判定回数を表す値である。
【００３５】
ステップＳ１２２において軸判定部３３が、Ｚ軸の加速度の符号が−であると判別した場合、カウント値Ｎ、Ｍ、Ｔ、Ｓ及びＶをリセットつまりＮ＝０、Ｍ＝０、Ｔ＝０、Ｓ＝０及びＶ＝０とする（ステップＳ１２７）と共に、Ｚ軸の−方向についてのカウント値Ｕに＋１加算する（ステップＳ１２８）。軸判定部３３は、カウント値Ｕが所定判定値Ｕｍａｘに達したと判別した場合（ステップＳ１２９）、Ｚ軸を重力軸と判定し、Ｚ軸の−方向を重力方向と判定する（ステップＳ１３０）。なお、所定判定値Ｕｍａｘは、Ｚ軸の−方向を重力方向と判定するのに必要な所定判定回数を表す値である。
【００３６】
検出信号生成部３４は、加速度データ取り込み部３１からＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸の軸加速度データを受け取り、軸判定部３３により重力軸であると判定された軸（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸のうちのいずれか１つ）についての加速度の方向つまり、Ｘ軸の＋方向、Ｘ軸の−方向、Ｙ軸の＋方向、Ｙ軸の−方向、Ｚ軸の＋方向及びＺ軸の−方向の６種類の方向のうちのいずれか１つを重力方向として表す検出信号を生成する（ステップＳ１３１）。
【００３７】
図５は、重力軸判定装置１を搭載した携帯電話端末１００を表すブロック図である。携帯電話端末１００は、重力軸判定装置１と、モニタ４０と、画像記憶メモリ４１と、画像表示制御部４２と、を含む。
【００３８】
モニタ４０は、例えばディスプレイであり、画像記憶メモリ４１に記憶されている画像データに基づいた画像を表示する。画像記憶メモリ４１は、画像データを記憶する例えばＲＡＭなどのメモリである。画像表示制御部４２は、画像記憶メモリ４１に記憶されている画像データに応じた画像を、重力軸判定装置１からの検出信号に応じた水平垂直方向によってモニタ４０に表示せしめる例えばマイクロプロセッサなどである。
【００３９】
画像表示制御部４２は、重力軸判定装置１に含まれる検出信号生成部３４からの検出信号が示す重力方向に基づいて決定した水平垂直表示方向にて、モニタ４０に画像を表示させる。画像表示制御部４２は、例えば重力方向がＹ軸の＋方向である場合に図６（ａ）の如くモニタ４０に画面表示させ、重力方向がＸ軸の＋方向である場合に図６（ｂ）の如くモニタ４０に画面表示させる。つまり、モニタ４０は、画像の向きが地面に対して一定の向きになるように切り替えて表示する。
【００４０】
例えば、携帯電話端末１００の縦方向（Ｙ軸方向）と横方向（Ｘ軸方向）とが共に、地面に対して４５度近辺の傾きになるように保持されている場合、Ｙ軸の加速度の大きさとＸ軸の加速度の大きさとがほぼ同一の値となる。このような場合、最大の加速度に対応する軸（以下、最大加速度軸と称する）がＸ軸とＹ軸とで頻繁に入れ替わることになる。つまり、軸判定部３３が１度の加速度比較結果に基づいて重力軸を判定した場合、重力軸と判定される軸がＸ軸とＹ軸とで頻繁に入れ替わることになる。一方、軸判定部３３が、上記した如き重力軸判定処理により、１つの軸が最大加速度軸であると所定判定回数だけ連続して判定したときに限り、その軸を重力軸であると判定する場合には、重力軸が頻繁に入れ替わることなく、確度の高い重力軸判定ができる。
【００４１】
上記したように、本実施例による重力軸判定装置によれば、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各々の加速度の絶対値を相互に比較して、最も絶対値の大きい加速度に対応する軸を重力軸と判定する。したがって、本発明によれば、重力軸を判定するために端末の傾斜角度及び傾斜方向を算出する必要がないので、短時間で重力の方向を判定でき且つ回路構成を簡単にすることができると共に低コストで重力軸判定装置を構成することができる。
【００４２】
また、本実施例によれば、所定期間内においてＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のうちの１つについての加速度の絶対値が他の軸の加速度の絶対値よりも大きいと所定判定回数だけ判定した場合に当該１の軸を重力軸と判定する。したがって、例えばＸ軸及びＹ軸の各々が地面に対して４５度付近の角度となるように端末が傾いており最大加速度の軸がＸ軸とＹ軸とで極短時間に頻繁に入れ替わった場合には重力軸の判定結果は変わらずに一定となる。それゆえ、このような場合には、端末のディスプレイに表示される画面の向きがＸ軸とＹ軸とで頻繁に入れ替わることなく安定しているのでユーザーにとって見やすい画面表示をすることができる。
【００４３】
上記した例は、軸の１つについての加速度の絶対値が他の軸の加速度の絶対値よりも大きいと４回だけ連続して判定した場合に当該１の軸を重力軸と判定する場合の例であるが、その回数に制限は無く、重力軸判定装置を搭載する端末の用途や機能に応じて適宜設定可能である。
【００４４】
また、上記した例は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸の加速度の大きさを相互に比較して重力軸を判定したものであるが、このうちの２軸の加速度の大きさを相互に比較して重力軸を判定するようにしても良い。例えば、重力軸判定装置を携帯電話端末に搭載した場合において、重力軸の判定結果に基づいてディスプレイの表示画面の向きを変更する場合には、Ｘ軸及びＹ軸の２軸のうちのいずれかの軸を重力軸と判定すれば画面の向きの切り替えができる。
【００４５】
この場合の重力軸判定処理ルーチンの一例を図７に示す。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各々の軸加速度データの取り込み処理（ステップＳ２０１）は上記した例と同様である。次に、Ｚ軸の加速度の大きさが例えば０．８６６などの所定値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２０２）。つまり、Ｚ軸についての加速度検知結果は、携帯電話端末の画面と地面との間の角度が例えば３０度などの所定角度以上になったか否かを判定するのに用いるのみで、Ｘ軸及びＹ軸との比較には用いない。また、Ｘ軸Ｙ軸のみを利用して携帯電話端末の画面と地面との間の角度を判定することもできる、その場合は当該角度が３０°の場合、Ｘ軸Ｙ軸の加速度の大きさが０．５となる。Ｚ軸の加速度の大きさが所定値よりも小さい場合には、Ｘ軸とＹ軸との間で加速度の絶対値を比較する（ステップＳ２０３）。以下の処理（ステップＳ２０４〜Ｓ２２２）は上記したのと同様に行い、Ｘ軸の＋方向、Ｘ軸の−方向、Ｙ軸の＋方向及びＹ軸の−方向のいずれか１つを重力方向と判定する。
【００４６】
なお、上記した実施例は、重力軸判定装置を携帯電話端末に搭載した場合の例であるが、例えば携帯型のパーソナルコンピュータなど他のモバイル端末装置に重力軸判定装置を搭載した場合にも同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施例による重力軸判定装置を表すブロック図である。
【図２】携帯電話端末と加速度軸との対応を表す図である。
【図３】Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸の軸加速度データ列の一例を表すタイムチャートである。
【図４】重力軸判定処理ルーチンの一例を表すフローチャートである。
【図５】重力軸判定装置を搭載した携帯電話端末を表すブロック図である。
【図６】携帯電話端末の向きと表示画面の対応を表す図である。
【図７】別の重力軸判定処理ルーチンの一例を表すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４８】
１ 重力軸判定装置
１０ 加速度センサ
２０ フィルタ
３０ マイクロプロセッサ
３１ 加速度データ取り込み部
３２ 判定検出部
３３ 軸判定部
３４ 検出信号生成部
４０ モニタ
４１ 画像メモリ
４２ 画像表示制御部
１００ 携帯電話端末
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸毎の加速度に基づいて重力軸を判定する重力軸判定装置及びこれを用いたモバイル端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、静止画像や動画像を表示するためのディスプレイを備えた例えば携帯電話端末や音楽プレーヤなどの持ち運び可能なモバイル端末装置が広く普及している。一部の端末装置では、端末自体が縦方向を向いているか横方向を向いているかにかかわらず、ディスプレイ上の画面の向きが一定の向きに固定されるように表示する機能を備えているものもある。例えば、特許文献１には、携帯端末装置の斜度及び方向を検出し、その斜度及び方向から求めた仮想画面領域に基づいて画面表示を行う携帯端末装置が開示されている。
【０００３】
通常、このような表示処理を行う端末は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各々の加速度の大きさ及び方向を検出する加速度センサを備えており、各軸の加速度に基づいて重力の方向を判定している。加速度センサを利用して重力加速度の方向を求める処理は、モバイル端末装置に分類され得るカーナビゲーション装置などにも用いられている。例えば、特許文献２には、Ｚ軸方向の加速度に基づいて移動体の傾斜角度と傾斜方向とを求め、その傾斜角度及び傾斜方向から重力加速度のＸ軸方向成分を求める移動体搭載用三軸加速度検出装置が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−５６８９３号公報
【特許文献２】特開平１１−１９０７４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の如く特許文献１及び２に開示されている発明は、重力の方向を判定するに際し、端末や移動体の傾斜角度及び傾斜方向を算出しているので、判定結果を得るまでに一定の時間を要してしまうという問題があった。また、算出処理を行うための回路を備える必要があることから、回路規模が増大しコストも増加してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は上記した如き問題点に鑑みてなされたものであって、短時間で重力の方向を判定できる低コスト且つ簡易な構成の重力軸判定装置及びこれを用いたモバイル端末装置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】
【０００６】
本発明による重力軸判定装置は、３次元空間を構成する３軸のうちの１つを重力軸と判定検出する重力軸判定装置であって、前記３軸のうちの少なくとも２軸方向における加速度を各々が表す少なくとも２つの軸加速度信号を生成する信号生成部と、前記軸加速度信号の各々を少なくとも２つの軸加速度データ列として取り込む取り込み部と、同一時間帯における前記軸加速度データ列毎のデータ値同士を比較して、前記３軸のうちのいずれか１を前記重力軸と判定してこれを表す検出信号を生成する判定検出部と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明によるモバイル端末装置は、画像表示部を含むモバイル端末装置であって、３次元空間を構成する３軸のうちの少なくとも２軸方向における加速度を各々が表す少なくとも２つの軸加速度信号を生成する信号生成部と、前記軸加速度信号の各々を少なくとも２つの軸加速度データ列として取り込む取り込み部と、同一時間帯における前記軸加速度データ列毎のデータ値同士を比較して、前記３軸のうちのいずれか１を前記重力軸と判定してこれを表す検出信号を生成する判定検出部と、画像データに応じた画像を前記検出信号に応じた水平垂直方向によって前記画像表示部をして表示せしめる画像表示制御部と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による重力軸判定装置によれば、低コスト且つ簡易な構成により短時間で重力軸を判定することができる。また、本発明によるモバイル端末装置によれば、画像をモニタ上に見やすく表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る実施例について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１０】
図１は本実施例による重力軸判定装置１を表すブロック図である。重力軸判定装置１は、例えば携帯電話端末などの携帯型情報端末に内蔵され、当該端末自体の向きや傾きに応じてディスプレイ上の画面表示方向を調整するのに用いられる。重力軸判定装置１は、加速度センサ１０と、フィルタ２０と、マイクロプロセッサ３０と、モニタ４０と、を含む。
【００１１】
加速度センサ１０は、３次元空間を構成するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の軸毎にその加速度の大きさ及び方向を表す３つの軸加速度信号を生成する３軸加速度センサである。加速度センサ１０は、例えば加速度検知機構を半導体プロセスで作製したＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）加速度センサである。ＭＥＭＳ加速度センサの検知機構はピエゾ抵抗型、静電容量型又は熱検知型の何れでも良い。その性能は、例えば±数ｇの範囲を測定でき、０Ｈｚから数百Ｈｚ程度までの加速度変動に追従できるものである。
【００１２】
加速度センサ１０は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各々について例えば信号レベルを±１の範囲で示す軸加速度信号を生成する。つまり、±で加速度の方向を表し、その絶対値で加速度の大きさを表す。重力軸判定装置１は、例えば図２に示される如き携帯電話端末１００に内蔵されている。Ｘ軸とＹ軸とは互いに直交し、Ｙ軸が携帯電話端末１００の縦方向（長手方向）、Ｘ軸が横方向にそれぞれ対応している。Ｚ軸は、携帯電話端末１００の厚み方向（ＸＹ平面と直交する方向）に対応している。
【００１３】
加速度センサ１０は、携帯電話端末１００の向き（傾き）に応じた信号レベルの軸加速度信号を出力する。Ｘ軸においては、携帯電話端末１００の右側が地面ＧＤに向いたときに−の信号レベル、左側が地面ＧＤに向いたときに＋の信号レベルを示す。Ｙ軸においては、携帯電話端末１００の上側が地面ＧＤに向いたときに−の信号レベル、下側が地面ＧＤに向いたときに＋の信号レベルを示す。Ｚ軸においては、携帯電話端末１００の表側（モニタ４０のある側）に地面ＧＤに向いたときが−の信号レベル、裏側が地面ＧＤに向いたときに＋の信号レベルを示す。
【００１４】
例えば、同図に示される如く携帯電話端末１００の下側が地面ＧＤに向けられて固定されている場合、Ｘ軸及びＺ軸の各々の信号レベルは０、Ｙ軸の信号レベルは＋１となる。また、携帯電話端末１００が同図に示される向きから時計回りに９０度だけ回転させて固定した場合には、Ｙ軸及びＺ軸の各々の信号レベルは０、Ｘ軸の信号レベルは−１となる。その他、携帯電話端末１００の向き（傾き）に応じて加速度センサ１０は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各々について信号レベルを±１の範囲で示す軸加速度信号を生成及び出力する。
【００１５】
フィルタ２０は、加速度センサ１０からのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸の軸加速度信号に含まれる例えば２００Ｈｚ以上の周波数成分を除去するローパスフィルタである。携帯電話端末１００のユーザーが例えば歩行やランニングをしながらモニタ４０に表示される画像を見る場合がある。歩行等の運動中においては、携帯電話端末１００が上下左右に小刻みに振動したり回転したりするので、軸加速度信号に高周波成分が含まれてくる。高周波成分を含む軸加速度信号に基づいて画面の表示方向を切り替えた場合、その画面の表示方向が頻繁に切り替わって見づらくなるので、それを回避するために高周波成分を除去するものである。
【００１６】
マイクロプロセッサ３０は、重力軸判定プログラムによるルーチンを実行して重力軸判定をするので、加速度データ取り込み部３１と、判定検出部３２と、を含む。このプログラムの詳細は図４に後述する。
【００１７】
加速度データ取り込み部３１は、フィルタ２０により高周波成分が除去された、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸についての軸加速度信号を所定のサンプリング間隔でサンプリングして得られた軸加速度データからなる軸加速度データ列として取り込む。換言すれば、加速度データ取り込み部３１は、各軸の加速度の瞬時値を所定のサンプリング間隔でサンプリングして各軸についての軸加速度データ列を得る。ここで、軸加速度データは、データ値として、その取り込み時点における加速度の大きさ及び方向を例えば±１の範囲で表す。つまり、±で加速度の方向を表し、その絶対値で加速度の大きさを表す。軸加速度データ列は、複数の軸加速度データからなるデータ列である。なお、フィルタ２０はマイクロプロセッサ３０によってソフト的にも実現できる。
【００１８】
加速度データ取り込み部３１が軸加速度データ列を取得するサンプリング間隔は、重力軸判定装置１を搭載する端末の用途や機能に応じて適宜設定可能である。例えば、重力軸判定装置１を携帯電話端末１００に搭載し、歩数計と共用した場合、ユーザーは携帯電話端末１００を持ち歩くことから、歩く速さに基づいてサンプリング間隔を設定する。仮に徒歩の最大周波数を４Ｈｚとした場合、一歩の間隔は２５０ミリ秒となるので、加速度データ取り込み部３１はこれよりも短い間隔で軸加速度データ列を取得する。さらに正確に歩数を計測する場合には、一歩歩く動作中のいくつかの時点での加速度の変化を検出して計測を行うことが好ましい。そのため、例えば一歩の動作中の加速度の変化を４点において検出して歩数を計測する場合には６２．５ミリ秒の間隔で軸加速度データ列を取得する必要があり、さらに短い間隔で計測することで一歩あたりの加速度の変化をより多く取得できるため、より正確な歩数を計測することができ、３０ミリ秒間隔で計測することが好適である。
【００１９】
判定検出部３２は、加速度データ取り込み部３１によって取得された、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の軸毎の軸加速度データ列に基づいて重力軸及び重力方向を判定する。判定検出部３２は、軸判定部３３と、検出信号生成部３４と、を含む。
【００２０】
軸判定部３３は、加速度データ取り込み部３１からのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸の軸加速度データが表す加速度の大きさを相互に比較（以下、加速度比較と称する）して、これらの軸のうちのいずれか１つを重力軸と判定する。
【００２１】
軸判定部３３は、少なくとも１回の加速度比較の結果に基づいて重力軸を判定する。重力軸を判定するための加速度比較の回数は設定自在である。
【００２２】
１回の加速度比較の結果に基づいて重力軸を判定する設定をした場合、軸判定部３３は、同一時間帯における加速度データ取り込み部３１からのＸ軸加速度データが表すＸ軸の加速度の絶対値、Ｙ軸加速度データが表すＹ軸の加速度の絶対値及びＺ軸加速度データが表すＺ軸の加速度の絶対値を相互に比較し、最も大きい絶対値の加速度に対応する軸を重力軸であると判定する。例えば、加速度データ取り込み部３１からの軸加速度データが示す加速度の大きさについてそれぞれＸ軸が−０．９９、Ｙ軸が０．０５、Ｚ軸が０．０７であった場合、その絶対値の最も大きいＸ軸を重力軸であると判定する。
【００２３】
複数回の加速度比較の結果に基づいて重力軸を判定する設定をした場合、軸判定部３３は、所定判定期間内における加速度データ取り込み部３１からのＸ軸加速度データ列、Ｙ軸加速度データ列及びＺ軸加速度データ列同士を比較してＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のいずれか１つを重力軸と判定する。詳細には、所定判定期間内においてＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のうちのいずれか１の軸についての加速度の絶対値が、他の軸の加速度の絶対値よりも大きいと経時的に所定判定回数だけ判定した場合に、その１の軸を重力軸と判定する。
【００２４】
図３は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸の軸加速度データ列ＤＴｘ、ＤＴｙ及びＤＴｚの一例を表すタイムチャートである。軸加速度データ列ＤＴｘは複数の軸加速度データｄｘからなる。軸加速度データ列ＤＴｙは複数の軸加速度データｄｙからなる。軸加速度データ列ＤＴｚは複数の軸加速度データｄｚからなる。軸加速度データｄｘ、ｄｙ及びｄｚの各々は、横軸方向に時系列的に示されている。軸加速度データｄｘ、ｄｙ及びｄｚの各々は、データ値として、それぞれ対応する軸についての加速度の絶対値を表す。軸加速度データｄｘ、ｄｙ及びｄｚのうちの絶対値が最大の加速度を示す軸加速度データを黒塗りの四角形で示している。例えば加速度データ取り込み部３１による同一取り込みタイミング時刻ｔ０における最大加速度を示すデータは軸加速度データｄｙである。
【００２５】
軸判定部３３は、加速度データ取り込み部３１により例えば３０ミリ秒間隔で取り込まれた軸加速度データ列について、２４０ミリ秒などの所定判定期間ＴＭにおいて、同一取り込みタイミングにおけるＸ軸についての加速度の絶対値がＹ軸及びＺ軸の各々の加速度の絶対値よりも大きいと例えば４回などの所定判定回数だけ判定した場合（同図中のα）に、Ｘ軸を重力軸と判定する。
【００２６】
また、軸判定部３３は、例えば３０ミリ秒間隔で加速度データ取り込み部３１からＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸の軸加速度データを取得して加速度比較を行い、同一取り込みタイミングにおけるＸ軸についての加速度の絶対値がＹ軸及びＺ軸の各々の加速度の絶対値よりも大きいと例えば４回などの所定判定回数だけ連続して判定した場合に、Ｘ軸を重力軸と判定するようにしても良い。つまり、少なくとも所定判定期間である１２０ミリ秒（＝３０ミリ秒×４）に亘ってＸ軸が最大加速度の軸である場合に軸判定部３３はＸ軸を重力軸と判定する。
【００２７】
図４は、マイクロプロセッサ３０のプログラム実行による重力軸判定処理ルーチンの一例を表すフローチャートである。マイクロプロセッサ３０は例えば３０ミリ秒間隔で重力軸判定処理ルーチンを繰り返す。
【００２８】
先ず、加速度データ取り込み部３１が加速度センサ１０からＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸の軸加速度データを取り込む（ステップＳ１０１）。
【００２９】
次に、軸判定部３３は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸の軸加速度データが示す加速度の絶対値を相互に比較する。先ず、軸判定部３３は、Ｘ軸の加速度の絶対値がＹ軸及びＺ軸の各々の加速度の絶対値よりも大である（Ｘ軸の加速度の絶対値が最大である）と判別した場合（ステップＳ１０２）、Ｘ軸の加速度の符号が＋であるか−であるかを判別する（ステップＳ１０３）。Ｘ軸の加速度の符号が＋であると判別した場合、Ｘ軸の−方向についてのカウント値Ｍ、Ｙ軸の＋方向についてのカウント値Ｔ、Ｙ軸の−方向についてのカウント値Ｓ、Ｚ軸の＋方向についてのカウント値Ｖ及びＺ軸の−方向についてのカウント値ＵをリセットつまりＭ＝０、Ｔ＝０、Ｓ＝０、Ｖ＝０及びＵ＝０とする（ステップＳ１０４）と共に、Ｘ軸の＋方向についてのカウント値Ｎに＋１加算する（ステップＳ１０５）。軸判定部３３は、カウント値Ｎが所定判定値Ｎｍａｘに達したと判別した場合（ステップＳ１０６）、Ｘ軸を重力軸と判定し、Ｘ軸の＋方向を重力方向と判定する（ステップＳ１０７）。
【００３０】
ここで、カウント値Ｎは、軸判定部３３が、Ｘ軸の＋方向の加速度がＸ軸の−方向、Ｙ軸及びＺ軸の各々の加速度よりも大であると連続して判別した回数を表す値である。所定判定値Ｎｍａｘは、Ｘ軸の＋方向を重力方向と判定するのに必要な所定判定回数を表す値である。所定判定値Ｎｍａｘ（所定判定回数）は例えば４回であり、この場合、軸判定部３３は、Ｘ軸の＋方向の加速度が最大であると４回連続して判別した場合にＸ軸の＋方向を重力方向と判定する。なお、軸判定部３３は、重力軸判定処理ルーチンが終了してもこれらのカウント値Ｎ、Ｍ、Ｔ、Ｓ、Ｖ及びＵを保持しており、次の重力軸判定処理ルーチンの実行時に使用する。
【００３１】
ステップＳ１０３において軸判定部３３が、Ｘ軸の加速度の符号が−であると判別した場合、カウント値Ｎ、Ｔ、Ｓ、Ｖ及びＵをリセットつまりＮ＝０、Ｔ＝０、Ｓ＝０、Ｖ＝０及びＵ＝０とする（ステップＳ１０８）と共に、Ｘ軸の−方向についてのカウント値Ｍに＋１加算する（ステップＳ１０９）。軸判定部３３は、カウント値Ｍが所定判定値Ｍｍａｘに達したと判別した場合（ステップＳ１１０）、Ｘ軸を重力軸と判定し、Ｘ軸の−方向を重力方向と判定する（ステップＳ１１１）。なお、所定判定値Ｍｍａｘは、Ｘ軸の−方向を重力方向と判定するのに必要な所定判定回数を表す値である。
【００３２】
ステップＳ１０２において軸判定部３３が、Ｘ軸の加速度の絶対値が最大でないと判別した場合、ステップＳ１１２に移行する。軸判定部３３は、Ｙ軸の加速度の絶対値がＺ軸及びＸ軸の各々の加速度の絶対値よりも大である（Ｙ軸の加速度の絶対値が最大である）と判別した場合（ステップＳ１１２）、Ｙ軸の加速度の符号が＋であるか−であるかを判別する（ステップＳ１１３）。軸判定部３３は、Ｙ軸の加速度の符号が＋であると判別した場合、カウント値Ｎ、Ｍ、Ｓ、Ｖ及びＵをリセットつまりＮ＝０、Ｍ＝０、Ｓ＝０、Ｖ＝０及びＵ＝０とする（ステップＳ１１４）と共に、Ｙ軸の＋方向についてのカウント値Ｔに＋１加算する（ステップＳ１１５）。軸判定部３３は、カウント値Ｔが所定判定値Ｔｍａｘに達したと判別した場合（ステップＳ１１６）、Ｙ軸を重力軸と判定し、Ｙ軸の＋方向を重力方向と判定する（ステップＳ１１７）。ここで、カウント値Ｔは、軸判定部３３が、Ｙ軸の＋方向の加速度がＹ軸の−方向、Ｚ軸及びＸ軸の各々の加速度よりも大であると連続して判別した回数を表す値である。所定判定値Ｔｍａｘは、Ｙ軸の＋方向を重力方向と判定するのに必要な所定判定回数を表す値である。
【００３３】
ステップＳ１１３において軸判定部３３が、Ｙ軸の加速度の符号が−であると判別した場合、カウント値Ｎ、Ｍ、Ｔ、Ｖ及びＵをリセットつまりＮ＝０、Ｍ＝０、Ｔ＝０、Ｖ＝０及びＵ＝０とする（ステップＳ１１８）と共に、Ｙ軸の−方向についてのカウント値Ｓに＋１加算する（ステップＳ１１９）。軸判定部３３は、カウント値Ｓが所定判定値Ｓｍａｘに達したと判別した場合（ステップＳ１２０）、Ｙ軸を重力軸と判定し、Ｙ軸の−方向を重力方向と判定する（ステップＳ１２１）。なお、所定判定値Ｓｍａｘは、Ｙ軸の−方向を重力方向と判定するのに必要な所定判定回数を表す値である。
【００３４】
ステップＳ１１２において軸判定部３３が、Ｙ軸の加速度の絶対値が最大でないと判別した場合、ステップＳ１２２に移行する。軸判定部３３は、Ｚ軸の加速度の絶対値がＹ軸及びＸ軸の各々の加速度の絶対値よりも大である（Ｚ軸の加速度の絶対値が最大である）と判別し、Ｚ軸の加速度の符号が＋であるか−であるかを判別する（ステップＳ１２２）。軸判定部３３は、Ｚ軸の加速度の符号が＋であると判別した場合、カウント値Ｎ、Ｍ、Ｔ、Ｓ及びＵをリセットつまりＮ＝０、Ｍ＝０、Ｔ＝０、Ｓ＝０及びＵ＝０とする（ステップＳ１２３）と共に、Ｚ軸の＋方向についてのカウント値Ｖに＋１加算する（ステップＳ１２４）。軸判定部３３は、カウント値Ｖが所定判定値Ｖｍａｘに達したと判別した場合（ステップＳ１２５）、Ｚ軸を重力軸と判定し、Ｚ軸の＋方向を重力方向と判定する（ステップＳ１２６）。ここで、カウント値Ｖは、軸判定部３３が、Ｚ軸の＋方向の加速度がＺ軸の−方向、Ｘ軸及びＹ軸の各々の加速度よりも大であると連続して判別した回数を表す値である。所定判定値Ｖｍａｘは、Ｚ軸の＋方向を重力方向と判定するのに必要な所定判定回数を表す値である。
【００３５】
ステップＳ１２２において軸判定部３３が、Ｚ軸の加速度の符号が−であると判別した場合、カウント値Ｎ、Ｍ、Ｔ、Ｓ及びＶをリセットつまりＮ＝０、Ｍ＝０、Ｔ＝０、Ｓ＝０及びＶ＝０とする（ステップＳ１２７）と共に、Ｚ軸の−方向についてのカウント値Ｕに＋１加算する（ステップＳ１２８）。軸判定部３３は、カウント値Ｕが所定判定値Ｕｍａｘに達したと判別した場合（ステップＳ１２９）、Ｚ軸を重力軸と判定し、Ｚ軸の−方向を重力方向と判定する（ステップＳ１３０）。なお、所定判定値Ｕｍａｘは、Ｚ軸の−方向を重力方向と判定するのに必要な所定判定回数を表す値である。
【００３６】
検出信号生成部３４は、加速度データ取り込み部３１からＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸の軸加速度データを受け取り、軸判定部３３により重力軸であると判定された軸（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸のうちのいずれか１つ）についての加速度の方向つまり、Ｘ軸の＋方向、Ｘ軸の−方向、Ｙ軸の＋方向、Ｙ軸の−方向、Ｚ軸の＋方向及びＺ軸の−方向の６種類の方向のうちのいずれか１つを重力方向として表す検出信号を生成する（ステップＳ１３１）。
【００３７】
図５は、重力軸判定装置１を搭載した携帯電話端末１００を表すブロック図である。携帯電話端末１００は、重力軸判定装置１と、モニタ４０と、画像記憶メモリ４１と、画像表示制御部４２と、を含む。
【００３８】
モニタ４０は、例えばディスプレイであり、画像記憶メモリ４１に記憶されている画像データに基づいた画像を表示する。画像記憶メモリ４１は、画像データを記憶する例えばＲＡＭなどのメモリである。画像表示制御部４２は、画像記憶メモリ４１に記憶されている画像データに応じた画像を、重力軸判定装置１からの検出信号に応じた水平垂直方向によってモニタ４０に表示せしめる例えばマイクロプロセッサなどである。
【００３９】
画像表示制御部４２は、重力軸判定装置１に含まれる検出信号生成部３４からの検出信号が示す重力方向に基づいて決定した水平垂直表示方向にて、モニタ４０に画像を表示させる。画像表示制御部４２は、例えば重力方向がＹ軸の＋方向である場合に図６（ａ）の如くモニタ４０に画面表示させ、重力方向がＸ軸の＋方向である場合に図６（ｂ）の如くモニタ４０に画面表示させる。つまり、モニタ４０は、画像の向きが地面に対して一定の向きになるように切り替えて表示する。
【００４０】
例えば、携帯電話端末１００の縦方向（Ｙ軸方向）と横方向（Ｘ軸方向）とが共に、地面に対して４５度近辺の傾きになるように保持されている場合、Ｙ軸の加速度の大きさとＸ軸の加速度の大きさとがほぼ同一の値となる。このような場合、最大の加速度に対応する軸（以下、最大加速度軸と称する）がＸ軸とＹ軸とで頻繁に入れ替わることになる。つまり、軸判定部３３が１度の加速度比較結果に基づいて重力軸を判定した場合、重力軸と判定される軸がＸ軸とＹ軸とで頻繁に入れ替わることになる。一方、軸判定部３３が、上記した如き重力軸判定処理により、１つの軸が最大加速度軸であると所定判定回数だけ連続して判定したときに限り、その軸を重力軸であると判定する場合には、重力軸が頻繁に入れ替わることなく、確度の高い重力軸判定ができる。
【００４１】
上記したように、本実施例による重力軸判定装置によれば、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各々の加速度の絶対値を相互に比較して、最も絶対値の大きい加速度に対応する軸を重力軸と判定する。したがって、本発明によれば、重力軸を判定するために端末の傾斜角度及び傾斜方向を算出する必要がないので、短時間で重力の方向を判定でき且つ回路構成を簡単にすることができると共に低コストで重力軸判定装置を構成することができる。
【００４２】
また、本実施例によれば、所定期間内においてＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のうちの１つについての加速度の絶対値が他の軸の加速度の絶対値よりも大きいと所定判定回数だけ判定した場合に当該１の軸を重力軸と判定する。したがって、例えばＸ軸及びＹ軸の各々が地面に対して４５度付近の角度となるように端末が傾いており最大加速度の軸がＸ軸とＹ軸とで極短時間に頻繁に入れ替わった場合には重力軸の判定結果は変わらずに一定となる。それゆえ、このような場合には、端末のディスプレイに表示される画面の向きがＸ軸とＹ軸とで頻繁に入れ替わることなく安定しているのでユーザーにとって見やすい画面表示をすることができる。
【００４３】
上記した例は、軸の１つについての加速度の絶対値が他の軸の加速度の絶対値よりも大きいと４回だけ連続して判定した場合に当該１の軸を重力軸と判定する場合の例であるが、その回数に制限は無く、重力軸判定装置を搭載する端末の用途や機能に応じて適宜設定可能である。
【００４４】
また、上記した例は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸の加速度の大きさを相互に比較して重力軸を判定したものであるが、このうちの２軸の加速度の大きさを相互に比較して重力軸を判定するようにしても良い。例えば、重力軸判定装置を携帯電話端末に搭載した場合において、重力軸の判定結果に基づいてディスプレイの表示画面の向きを変更する場合には、Ｘ軸及びＹ軸の２軸のうちのいずれかの軸を重力軸と判定すれば画面の向きの切り替えができる。
【００４５】
この場合の重力軸判定処理ルーチンの一例を図７に示す。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各々の軸加速度データの取り込み処理（ステップＳ２０１）は上記した例と同様である。次に、Ｚ軸の加速度の大きさが例えば０．８６６などの所定値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２０２）。つまり、Ｚ軸についての加速度検知結果は、携帯電話端末の画面と地面との間の角度が例えば３０度などの所定角度以上になったか否かを判定するのに用いるのみで、Ｘ軸及びＹ軸との比較には用いない。また、Ｘ軸Ｙ軸のみを利用して携帯電話端末の画面と地面との間の角度を判定することもできる、その場合は当該角度が３０°の場合、Ｘ軸Ｙ軸の加速度の大きさが０．５となる。Ｚ軸の加速度の大きさが所定値よりも小さい場合には、Ｘ軸とＹ軸との間で加速度の絶対値を比較する（ステップＳ２０３）。以下の処理（ステップＳ２０４〜Ｓ２２２）は上記したのと同様に行い、Ｘ軸の＋方向、Ｘ軸の−方向、Ｙ軸の＋方向及びＹ軸の−方向のいずれか１つを重力方向と判定する。
【００４６】
なお、上記した実施例は、重力軸判定装置を携帯電話端末に搭載した場合の例であるが、例えば携帯型のパーソナルコンピュータなど他のモバイル端末装置に重力軸判定装置を搭載した場合にも同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施例による重力軸判定装置を表すブロック図である。
【図２】携帯電話端末と加速度軸との対応を表す図である。
【図３】Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸の軸加速度データ列の一例を表すタイムチャートである。
【図４】重力軸判定処理ルーチンの一例を表すフローチャートである。
【図５】重力軸判定装置を搭載した携帯電話端末を表すブロック図である。
【図６】携帯電話端末の向きと表示画面の対応を表す図である。
【図７】別の重力軸判定処理ルーチンの一例を表すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４８】
１ 重力軸判定装置
１０ 加速度センサ
２０ フィルタ
３０ マイクロプロセッサ
３１ 加速度データ取り込み部
３２ 判定検出部
３３ 軸判定部
３４ 検出信号生成部
４０ モニタ
４１ 画像メモリ
４２ 画像表示制御部
１００ 携帯電話端末
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元空間を構成する３軸のうちの１つを重力軸と判定検出する重力軸判定装置であって、
前記３軸のうちの少なくとも２軸方向における加速度を各々が表す少なくとも２つの軸加速度信号を生成する信号生成部と、
前記軸加速度信号の各々を少なくとも２つの軸加速度データ列として取り込む取り込み部と、
同一時間帯における前記軸加速度データ列毎のデータ値同士を比較して、前記３軸のうちのいずれか１を前記重力軸と判定してこれを表す検出信号を生成する判定検出部と、を含むことを特徴とする重力軸判定装置。
【請求項２】
前記判定検出部は、前記同一時間帯において前記軸加速度データ列のうちの１の前記データ値が当該１の軸加速度データ列以外の軸加速度データ列の前記データ値よりも大きいと経時的に複数回に亘って判別した場合に前記１の軸加速度データ列に対応する軸を前記重力軸と判定することを特徴とする請求項１に記載の重力軸判定装置。
【請求項３】
前記軸加速度信号の高周波成分を除去するフィルタを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の重力軸判定装置。
【請求項４】
画像表示部を含むモバイル端末装置であって、
３次元空間を構成する３軸のうちの少なくとも２軸方向における加速度を各々が表す少なくとも２つの軸加速度信号を生成する信号生成部と、
前記軸加速度信号の各々を少なくとも２つの軸加速度データ列として取り込む取り込み部と、
同一時間帯における前記軸加速度データ列毎のデータ値同士を比較して、前記３軸のうちのいずれか１を前記重力軸と判定してこれを表す検出信号を生成する判定検出部と、
画像データに応じた画像を前記検出信号に応じた水平垂直方向によって前記画像表示部をして表示せしめる画像表示制御部と、を含むことを特徴とするモバイル端末装置。
【請求項５】
前記判定検出部は、前記同一時間帯において前記軸加速度データ列のうちの１の前記データ値が当該１の軸加速度データ列以外の軸加速度データ列の前記データ値よりも大きいと経時的に複数回に亘って判別した場合に前記１の軸加速度データ列に対応する軸を前記重力軸と判定することを特徴とする請求項４に記載のモバイル端末装置。
【請求項６】
前記軸加速度信号の高周波成分を除去するフィルタを更に含むことを特徴とする請求項４に記載のモバイル端末装置。
【請求項１】
３次元空間を構成する３軸のうちの１つを重力軸と判定検出する重力軸判定装置であって、
前記３軸のうちの少なくとも２軸方向における加速度を各々が表す少なくとも２つの軸加速度信号を生成する信号生成部と、
前記軸加速度信号の各々を少なくとも２つの軸加速度データ列として取り込む取り込み部と、
同一時間帯における前記軸加速度データ列毎のデータ値同士を比較して、前記３軸のうちのいずれか１を前記重力軸と判定してこれを表す検出信号を生成する判定検出部と、を含むことを特徴とする重力軸判定装置。
【請求項２】
前記判定検出部は、前記同一時間帯において前記軸加速度データ列のうちの１の前記データ値が当該１の軸加速度データ列以外の軸加速度データ列の前記データ値よりも大きいと経時的に複数回に亘って判別した場合に前記１の軸加速度データ列に対応する軸を前記重力軸と判定することを特徴とする請求項１に記載の重力軸判定装置。
【請求項３】
前記軸加速度信号の高周波成分を除去するフィルタを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の重力軸判定装置。
【請求項４】
画像表示部を含むモバイル端末装置であって、
３次元空間を構成する３軸のうちの少なくとも２軸方向における加速度を各々が表す少なくとも２つの軸加速度信号を生成する信号生成部と、
前記軸加速度信号の各々を少なくとも２つの軸加速度データ列として取り込む取り込み部と、
同一時間帯における前記軸加速度データ列毎のデータ値同士を比較して、前記３軸のうちのいずれか１を前記重力軸と判定してこれを表す検出信号を生成する判定検出部と、
画像データに応じた画像を前記検出信号に応じた水平垂直方向によって前記画像表示部をして表示せしめる画像表示制御部と、を含むことを特徴とするモバイル端末装置。
【請求項５】
前記判定検出部は、前記同一時間帯において前記軸加速度データ列のうちの１の前記データ値が当該１の軸加速度データ列以外の軸加速度データ列の前記データ値よりも大きいと経時的に複数回に亘って判別した場合に前記１の軸加速度データ列に対応する軸を前記重力軸と判定することを特徴とする請求項４に記載のモバイル端末装置。
【請求項６】
前記軸加速度信号の高周波成分を除去するフィルタを更に含むことを特徴とする請求項４に記載のモバイル端末装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１２３０４０（Ｐ２０１０−１２３０４０Ａ）
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９７９２３（Ｐ２００８−２９７９２３）
【出願日】平成２０年１１月２１日（２００８．１１．２１）
【出願人】（３０８０３３７１１）ＯＫＩセミコンダクタ株式会社 (898)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２１日（２００８．１１．２１）
【出願人】（３０８０３３７１１）ＯＫＩセミコンダクタ株式会社 (898)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]