JP2001143048A

JP2001143048A - 歩数計

Info

Publication number: JP2001143048A
Application number: JP32531599A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Fukushima; 敏明福島; Hideki Shimizu; 清水　　秀樹; Minoru Koide; 實小出
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1999-11-16
Filing date: 1999-11-16
Publication date: 2001-05-25

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、歩行速度によらず確実に歩数を検
出することができ、低消費電流値を達成することができ
る歩数計を提供することを目的としたものである。【解決手段】加速度センサー１と、情報入力手段１７
と、歩数または消費カロリーを演算する演算手段１３
と、表示器１５を持つ歩数計であって、Ｘ、Ｙ、Ｚの加
速度検出方向各々の加速度センサー出力信号の周波数成
分に応じて複数の歩数検出閾値を設けたことを特徴とし
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、人体等に装着し
て歩数を計測し、また消費カロリーを計算するための歩
数計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、歩数を計測し、消費カロリー
を計算する歩数計があった。この歩数計を、図８のブロ
ック図を用いて説明すると、歩数計は、歩行の振動を検
出するセンサー１０１、センサー１０１を駆動する駆動
回路１０３、センサー１０１からの出力を受けて歩数を
判別する判別手段１０５、検出値を処理する演算部１０
７、歩数等の表示を行う表示部１０９、表示の切換等を
行う入力部１１１で構成されている。

【０００３】そして、歩行時における脚部の運動に伴っ
て行われる、一方の足が地面を蹴り、他方の足が地面に
着くという動作により生じる振動を検出するものであ
り、この時に検出された振動の回数が歩行時における歩
数として計測され、更にはこの歩数に基づいて予め定め
られた計算式に従って消費カロリーが計算される。

【０００４】そして、振動を検出する手段としては、加
速度センサーを利用したものがあり、歩行時の振動を加
速度センサーによって検出し、検出波形の差分をとり、
その大きさと予め決められた閾値とを比較し、その閾値
を超えた回数をカウントすることによって歩数としてい
た。

【０００５】このことを図９を用いて説明する。図９
（ａ）は被検者が走った場合などに検出される強く短い
波形を示し、図９（ｂ）は図９（ａ）の検出波形を一定
間隔ごとに差分を取った時の波形を示している。

【０００６】このとき、閾値を一定として決めておく
と、例えば振幅が大きい強く短い波形と振幅が小さい弱
く長い波形の両方とも検出するために低めに閾値をＴＨ
２と設定すると、歩行でない弱い振動も歩行として判断
する場合が生じることになり、正確な歩数計測はできな
い。

【０００７】また、閾値ＴＨ１のように、高めに閾値を
設定した場合、走った場合などに検出される強く短い波
形からは歩数を正確に計測できるが、ゆっくり歩いた場
合などに検出される弱く長い波形からは、歩数を正確に
計測できない。

【０００８】また、図１０に示すように、サンプリング
間隔を常に一定にしておいた場合、歩行開始を検出する
ことは容易であるが、歩行後にノイズを拾うことがあ
り、検出精度が劣る。

【０００９】しかも、歩行している場合も、止まってい
る場合も常に一定間隔でサンプリングをしているため、
消費電力を大きくしていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、歩数を
正確に計測するためには、ゆっくり歩いた場合の歩数と
走った場合の歩数のどちらも正確に計測する必要があ
り、また歩行に起因した振動と、立っているときに身体
を揺らしたことによって生じる振動や、バス、電車、自
動車等に乗車していることによって生じた振動、すなわ
ち非歩行振動の影響を除去する必要があるが、非歩行振
動を除去するために歩数検出閾値を高く設定すると、ゆ
っくり歩いた場合の弱く長い振動から歩数を計測するこ
とはできず、歩数検出閾値を低く設定すると非歩行振動
の影響を除去することは難しく、実際より多く歩数を計
測してしまうことが生じる。

【００１１】更に、サンプリング周期を常に一定間隔に
していることで、歩行時には歩行以外の振動によるノイ
ズを拾う問題が生じ、また常に一定間隔であるため消費
電力が増大してしまう問題が生じた。

【００１２】そこで、本発明は、歩行速度によらず確実
に歩数を検出することができ、低消費電流値を達成する
ことができる歩数計を提供することを目的としたもので
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明のうちで請求項１記載の発明は、加速度
センサーと、情報入力手段と、歩数または消費カロリー
を演算する演算手段と、表示器を持つ歩数計であって、
Ｘ、Ｙ、Ｚの加速度検出方向各々の加速度センサー出力
信号の周波数成分に応じて複数の歩数検出閾値を設けた
ことを特徴としたものである。

【００１４】また、請求項２記載の発明は。加速度セン
サーと、情報入力手段と、歩数または消費カロリーを演
算する演算手段と、表示器を持つ歩数計であって、Ｘ、
Ｙ、Ｚの加速度検出方向各々の加速度センサー出力信号
の歩行振動非検出時のサンプリング周期と歩行振動検出
後のサンプリング周期が異なることを特徴としたもので
ある。

【００１５】また、請求項３記載の発明は、加速度セン
サーと、情報入力手段と、歩数または消費カロリーを演
算する演算手段と、表示器を持つ歩数計であって、加速
度センサーと加速度センサーの出力を判別するＸ成分判
別手段とＹ成分判別手段とＺ成分判別手段とを定期的に
駆動するカウンタ及びシステム駆動回路とからなること
を特徴としたものである。

【００１６】また、請求項４記載の発明は、定期的に駆
動されるタイミングが略１秒から５秒であることを特徴
としたものである。

【００１７】また、請求項５記載の発明は、加速度セン
サー及び加速度センサー周辺に電磁波及び静電気用のシ
ールド構造を持たせたことを特徴としたものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施形態を図１、
図２を用いて説明する。本実施形態は、Ｘ、Ｙ、Ｚの加
速度検出方向各々の加速度センサー出力信号の周波数成
分に応じて複数の歩数検出閾値を設けたことを特徴とし
ている。

【００１９】まず、図１のブロック図で構成を説明する
と、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向のすべてあるいは一部の方
向の加速度を検出する加速度センサー１、加速度センサ
ー１を駆動するための駆動回路３、駆動する時間間隔を
決めるタイマー５、加速度センサー１が検出したＸ方
向、Ｙ方向、Ｚ方向の加速度センサー出力信号をそれぞ
れ判別するＸ成分判別手段７、Ｙ成分判別手段９、Ｚ成
分判別手段１１、そして、歩数の積算等を行う演算部１
３、歩数等の表示を行う表示器１５、表示の切換等を行
う情報入力手段１７とから構成されている。

【００２０】図２（ａ）に示す図は、加速度センサー１
から出力される加速度センサー出力信号のうちＸ方向あ
るいはＹ方向あるいはＺ方向のいずれか一つを示してお
り、走った場合などに見られる強く短い波形である。

【００２１】そして、出力信号を２０ｍｓｅｃ間隔で検
出し、例えば図２（ａ）中のａ点とｂ点の検出値からｂ
−ａの差分を２５６レベルで取り、歩数検出閾値を６と
設定し、ｂ−ａが６以上であるとき１歩として判断し、
歩数が検出されたら出力信号検出間隔に３００ｍｓｅｃ
のインターバルをとる。

【００２２】図２（ｂ）に示す図は、ゆっくりとした遅
い速度で歩いている場合に加速度センサー１から出力さ
れる出力値のうちＸ方向あるいはＹ方向あるいはＺ方向
のいずれか一つを示しているものであり、２０ｍｓｅｃ
間隔の検出値の差分が６以下である状態が続いたときに
は、２０ｍｓｅｃ間隔で出力値をＡ、Ｂのように５個一
組として平均値を算出し、ＡとＢの間隔は１００ｍｓｅ
ｃ間隔となるので、１００ｍｓｅｃ間隔でＢ−Ａの差分
を２５６レベルで取ったときの差分値を計算し、このと
きの歩数検出閾値は３と設定し、Ｂ−Ａが３以上である
とき１歩として判断し、歩数が計測されたら出力信号検
出間隔に３００ｍｓｅｃのインターバルをとる。

【００２３】このように、まず２０ｍｓｅｃ間隔の差分
をみて、歩数として検出されないときには、２０ｍｓｅ
ｃ間隔の出力値５回を一組として平均値を取り、２組の
差分、すなわち１００ｍｓｅｃ間隔差分を検出する。な
お、２０ｍｓｅｃ差分値においては、歩数検出閾値を６
として、６以上を検出したときに１歩とカウントし、こ
れで歩数検出されないときには１００ｍｓｅｃ差分値を
みて歩数検出閾値を３として、３以上を検出したときに
１歩とカウントすることで、走るなど速い速度で歩いた
場合でも、遅い速度で歩いた場合でも歩数を確実に検出
することができる。

【００２４】なお、本実施形態においては、２０ｍｓｅ
ｃ間隔の差分では、６以上で一歩、１００ｍｓｅｃ間隔
の差分では３以上で一歩と判断しているが、加速度セン
サーのＳ／Ｎ特性によってこれら閾値はこれらと異なっ
ても良く、例えばＳ／Ｎ特性が良く、ゲインをあげて使
用する場合には、２０ｍｓｅｃ間隔差分を３以上で一
歩、１００ｍｓｅｃ間隔差分では７以上で一歩としても
良い。

【００２５】次に、本発明の第２の実施形態を図３およ
び図４を用いて、検出波形とサンプリング間隔との関係
を説明する。本実施形態は、Ｘ、Ｙ、Ｚの加速度検出方
向各々の加速度センサー出力信号の歩行振動非検出時の
サンプリング周期と歩行振動検出後のサンプリング周期
が異なることを特徴としたものである。

【００２６】歩数計の電源をＯＮしたあと、まず歩行振
動非検出時にはサンプリング間隔を２０ｍｓｅｃとする
詳細モードになり、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向それぞれの
加速度センサー出力を検出する。詳細モードのサンプリ
ング間隔は図４（ａ）に示してあり、常に２０ｍｓｅｃ
一定間隔でサンプリングを行う。そして、このとき歩行
と判断される振動が検出されたら歩行振動検出後のサン
プリング周期である歩数モードに移行する。

【００２７】歩行と判断される振動が検出され、歩数モ
ードに移行したら、図４（ｂ）に示すように、２０ｍｓ
ｅｃ間隔で複数回サンプリング行い、この間に歩行検出
がされたら、その直後から３００ｍｓｅｃの間隔分マス
クをして振動を拾わないようにし、再び２０ｍｓｅｃ間
隔複数回のサンプリングを行う。

【００２８】そして、歩行と判断される振動が３回連続
で検出されたら歩行状態になっていると判断し、３００
ｍｓｅｃ間隔分マスクして振動を拾わないようにして歩
数を計測する。そして、数秒以内に歩行と判断される振
動を検出する毎に１歩ずつ歩数を加算していく。これを
歩行と判断される振動を検出している間継続する。ここ
で、数秒以内に歩行と判断される振動が検出されなけれ
ば歩行振動非検出時となり、再び２０ｍｓｅｃ間隔でサ
ンプリングを行う詳細モードになる。

【００２９】次に、第３の実施形態を図５、図６を用い
て説明する。本実施形態は加速度センサーと加速度セン
サーの出力を判別するＸ成分判別手段と、Ｙ成分判別手
段とＺ成分判別手段とを定期的に駆動するカウンタ及び
システム駆動回路からなることを特徴としている。

【００３０】まず、図５のブロック図で構成を説明する
と、システム２１はＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向のすべてあ
るいは一部の方向の加速度を検出する加速度センサー
１、加速度センサー１を駆動するための駆動回路３、駆
動する時間間隔を決めるタイマー５、加速度センサー１
が検出したＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の加速度センサー出
力信号をそれぞれ判別するＸ成分判別手段７、Ｙ成分判
別手段９、Ｚ成分判別手段１１、そして、歩数の積算等
を行う演算部１３とから構成されており、これらの他に
は歩数等の表示を行う表示器１５、表示の切換等を行う
情報入力手段１７と、インターバル時間約１〜５秒を計
測するカウンタ２５、システム２１を駆動するシステム
駆動回路２３によって構成されている。

【００３１】詳細モードにおいて、歩行として判断され
る振動検出がない状態が続いた場合には、演算部１３が
スタンバイ状態になる省電モードに移行する。省電モー
ドにおいては、カウンタ２５によって約１から５秒の定
期的なインターバル時間をつくり、システム駆動回路２
３によってこの間隔でシステム２１を動作させるもので
あり、省電モードの間に歩行による振動を検出したら、
演算部１３からカウンタ２５にカウンタを停止する信号
を出し、詳細モードに移行する。

【００３２】ここで、カウンタ２５によって計測される
定期的な時間の決め方としては、ゆっくり歩いた速度を
１ｋｍ／ｈとしたとき、０．２８ｍ／ｓであり、歩幅を
１ｍと仮定すると、一歩に約３．６秒かかる。また、速
く歩いたときの速度を５ｋｍ／ｈとしたとき、１．３９
ｍ／ｓであり、歩幅を１．５ｍと仮定すると、一歩に約
１．０８秒かかる。従って、ゆっくり歩く速度を１ｋｍ
／ｈ以下、速く歩いたときの速度を５ｋｍ／ｈ程度とす
ると、略１〜５秒の間加速度センサーを休めておいても
歩数計測にはほとんど影響を与えないと考える。

【００３３】次に、本発明の第４の実施形態を図７に示
すブロック図を用いて説明する。本実施形態は、加速度
センサー及び加速度センサー周辺に電磁波及び静電気用
のシールド構造を持たせたことを特徴としている。

【００３４】本実施形態の構成を図７のブロック図で説
明すると、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向のすべてあるいは一
部の方向の加速度を検出する加速度センサー１、加速度
センサー１を駆動するための駆動回路３、駆動する時間
間隔を決めるタイマー５、加速度センサー１が検出した
Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の加速度センサー出力信号をそ
れぞれ判別するＸ成分判別手段７、Ｙ成分判別手段９、
Ｚ成分判別手段１１、そして、歩数の積算等を行う演算
部１３、歩数等の表示を行う表示器１５、表示の切換等
を行う情報入力手段１７、そして、加速度センサー１を
囲むようにシールド構造１９とから構成されている。こ
れによって、加速度センサー１に影響する電磁波または
静電気等の外部からのノイズを除去でき、歩行としての
振動を的確に検出することが可能となる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１に記載の発明は、加速度センサーと、情報入力手段
と、歩数または消費カロリーを演算する演算手段と、表
示器を持つ歩数計であって、Ｘ、Ｙ、Ｚの加速度検出方
向各々の加速度センサー出力信号の周波数成分に応じて
複数の歩数検出閾値を設けたことを特徴としたものであ
るので、歩数検出精度が非常に優れている。

【００３６】また、請求項２記載の発明は、加速度セン
サーと、情報入力手段と、歩数または消費カロリーを演
算する演算手段と、表示器を持つ歩数計であって、Ｘ、
Ｙ、Ｚの加速度検出方向各々の加速度センサー出力信号
の歩行振動非検出時サンプリング周期と歩行振動検出後
のサンプリング周期が異なることを特徴としたものであ
るので、歩数検出精度の向上を達成できる。

【００３７】また、請求項３記載の発明は、加速度セン
サーと、情報入力手段と、歩数または消費カロリーを演
算する演算手段と、表示器を持つ歩数計であって、加速
度センサーと加速度センサーの出力を判別するＸ成分判
別手段とＹ成分判別手段とＺ成分判別手段とを定期的に
駆動するカウンタ及びシステム駆動回路とからなること
を特徴としたものであるので、低消費電流値を達成でき
る。

【００３８】また、請求項４記載の発明は、定期的に駆
動されるタイミングが略１秒から５秒であることを特徴
としたものであるので、低消費電流値を達成できる。

【００３９】また、請求項５記載の発明は、加速度セン
サー及び加速度センサー周辺に電磁波及び静電気用のシ
ールド構造を持たせたことを特徴としたものであるの
で、外来ノイズに強く、歩数検出精度が非常に優れてい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の歩数計のブロック図である。

【図２】本発明の歩数計の差分の取り方を示す図である

【図３】本発明の歩数計のフロー図である。

【図４】本発明の歩数計の各モードにおけるサンプリン
グ間隔を示す図である。

【図５】本発明の歩数計のブロック図である。

【図６】本発明の歩数計のサンプリング間隔を示す図で
ある。

【図７】本発明の歩数計のシールドを示す図である。

【図８】従来の歩数計のブロック図である。

【図９】従来の歩数計の閾値を示す図である。

【図１０】従来の歩数計のサンプリング間隔を示す図で
ある。

【符号の説明】

１加速度センサー３駆動回路５タイマー７Ｘ成分判別手段９Ｙ成分判別手段１１Ｚ成分判別手段１３演算部１５表示器１７情報入力手段１９シールド構造２１システム２３システム駆動回路２５カウンタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加速度センサーと、情報入力手段と、
歩数または消費カロリーを演算する演算手段と、表示器
を持つ歩数計であって、Ｘ、Ｙ、Ｚの加速度検出方向各
々の加速度センサー出力信号の周波数成分に応じて複数
の歩数検出閾値を設けたことを特徴とする歩数計。
【請求項２】加速度センサーと、情報入力手段と、
歩数または消費カロリーを演算する演算手段と、表示器
を持つ歩数計であって、Ｘ、Ｙ、Ｚの加速度検出方向各
々の加速度センサー出力信号における歩行振動非検出時
のサンプリング周期と歩行振動検出後のサンプリング周
期が異なることを特徴とする歩数計。
【請求項３】加速度センサーと、情報入力手段と、
歩数または消費カロリーを演算する演算手段と、表示器
を持つ歩数計であって、加速度センサーと加速度センサ
ーの出力を判別するＸ成分判別手段とＹ成分判別手段と
Ｚ成分判別手段とを定期的に駆動するカウンタ及びシス
テム駆動回路とからなることを特徴とする歩数計。
【請求項４】定期的に駆動されるタイミングが略１
秒から５秒であることを特徴とする請求項３に記載の歩
数計。
【請求項５】加速度センサー及び加速度センサー周
辺に電磁波及び静電気用のシールド構造を持たせたこと
を特徴とする請求項１から請求項４のいずれか1項に記
載の歩数計。