JP2004364197A

JP2004364197A - センサ装置

Info

Publication number: JP2004364197A
Application number: JP2003162924A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Nagase; 和宏永瀬; Kazutoshi Ishibashi; 和敏石橋
Original assignee: Asahi Kasei Electronics Co Ltd
Current assignee: Asahi Kasei Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2004-12-24

Abstract

【課題】携帯機器の収納方向にかかわらず、正確に位置情報や地磁気に対する向き、携帯機器の所持者の移動方向などが計測できること。
【解決手段】センサ装置は、センサ部１０と携帯機器２０とからなり、センサ部１０と携帯機器２０とは、互いに独立して分離されており、無線又は有線によるデータ通信可能に構成されている。センサ部１０は、地磁気センサ、加速度センサ、傾斜角センサなど、その設置方向が重要となるセンサを少なくとも一つ以上内蔵している。センサ１１からの信号処理は、センサ部１０側に設けられたセンサ信号処理部１２で行ってもよいし、携帯機器２０側に設けられたセンサ信号処理部２２でもよい。センサ部１０は、人体の中でも最も歩行や走行時に安定している頭部の中でも、特に耳部又はこの耳部に取りつけられる眼鏡の一部として設置することが最も好ましい。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、センサ装置に関し、より詳細には、携帯電話に代表される携帯機器において、携帯機器の所持の方法や所持の仕方によらず、携帯機器を所持している者の向いている方向、移動経路、移動速度などの情報を常に正確に検知するためのセンサ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話やＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ；携帯情報端末）、あるいはパーソナルコンピューター等に代表される携帯機器類では、本来の機能にとどまらず、各種の機能を取り込んだ高機能化が進んでいる。この高機能化の１つとして、携帯電話では、ＧＰＳ（ＧｒｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ；全地球測位システム）が内蔵され、携帯機器の新たな機能の一つとして注目されている。
【０００３】
こうした携帯機器の中でも、特にＧＰＳ機能の普及率の高い携帯電話では、携帯電話器の表示装置に周辺の地図と現在位置を表示させるばかりでなく、携帯電話の所持者の向いている方向に合わせて携帯電話の向きにあわせて地図の表示を回転して表示する機能を有している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−５６２９号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開２００２−１９６０５５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうしたＧＰＳ内蔵の携帯電話でもナビゲーションシステムとして使用するには、以下のようないくつかの問題点があった。
【０００７】
まず、携帯電話をナビゲーションシステムとして使用する場合は、常時、携帯電話を持ちながら画面に表示されている地図を見ている必要がある。これはもちろん地図を見る必要があるためでもあるが、むしろ携帯電話に内蔵された地磁気センサや加速度センサなど、その方向を所持者に対して一定に保つ必要があるためである。したがって、携帯電話の所持者すなわち歩行者は、少なくとも片手は携帯電話を保持しているためふさがった状態となり、実使用上不便なことが多かった。
【０００８】
また、ＧＰＳ機能を有する携帯機器では、これまで地磁気センサの内蔵されている携帯機器を水平に保った状態に維持しないと方位が検出できなかった。これを解決するために、地磁気の方向を検出する磁気センサと、この磁気センサが水平面に対してどの方向を向いているかを検知する傾斜角センサから構成されている地磁気センサがある（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、その地磁気センサの場合でも、少なくともセンサ部が携帯機器の所持者に対して一定の方向を維持していないと、所持者が向いている方向などはわからなくなるという問題がある。
【０００９】
また、もう一つの問題として、衛星からの信号を捉えて現在位置を算出するＧＰＳは、一般的に消費電力が大きい。そのため、電池駆動を前提とする携帯機器類では、消費電力に制約があり、頻繁に位置情報を算出することができないという問題がある。このため、自動車用のナビゲーションシステムのように、随時現在位置を算出しながら移動経路を表示することはできず、利用の範囲は限定されていた。
【００１０】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、携帯電話などの携帯機器をポケット内や鞄内に収納した状態でも、人体に対してセンサ部が特定の方向を向くように維持でき、携帯機器の収納方向にかかわらず、正確に位置情報や地磁気に対する向き、携帯機器の所持者の移動方向などが計測できるようにしたセンサ装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、地磁気センサ、加速度センサ又は傾斜角センサの少なくとも１つ以上のセンサを有するセンサ部と、該センサ部とは独立に構成された携帯機器とからなり、前記センサ部が、前記携帯機器の所有者の身体の一部又はその取付部材に設けられ、かつ前記携帯機器と通信手段によりデータ通信が可能であるように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記センサ部が、頭部のいずれかの部位に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記携帯機器からの情報を音声又は映像によって伝達することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、前記センサ部が、前記携帯機器からの情報を音声で聞くためにイヤホン又はヘッドフォンの一部として構成されていることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記センサ部が、眼鏡の一部として構成されていることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項６に記載の発明は、請求項３又は５に記載の発明において、前記眼鏡のレンズの片方又は両方に表示装置部が設置され、前記携帯機器からの情報を映像により表示することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、該センサ装置と前記携帯機器との間の通信方式が有線方式であることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記センサ装置と前記携帯機器との間の通信方式が無線方式であることを特徴とする。
【００１９】
このように発明者らは、上述した問題点を解決するため、携帯機器が所持者の着衣のポケット内や鞄内などに無造作に収納していても、簡便かつ正確に携帯機器の所持者の向いている方向や移動方向などがわかるようにするため、地磁気センサ、加速度センサ、傾斜角センサなどに代表されるセンサ部を携帯機器と分離し、しかも、センサ部を携帯機器の所持者、特に所持者の視点の方向に対して常に特定の方向を維持できる部位に装着するセンサ装置を提案した。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明のセンサ装置の一実施形態を説明するための構成図で、図中符号１０はセンサ部、１１は地磁気センサ、加速度センサ又は傾斜角センサなどのセンサ、１２はセンサ信号処理部、１３は携帯機器とデータ通信を行なうための通信回路、２０はセンサ部１０とは独立に構成された携帯機器、２１は携帯機器の主要機能部、２２はセンサ信号処理部、２３はセンサ部とデータ通信を行うための通信回路を示している。
【００２１】
本発明のセンサ装置は、センサ部１０と携帯機器２０とからなり、センサ部１０と携帯機器２０とは、互いに独立して分離されており、無線又は有線によるデータ通信可能に構成されている。ここで携帯機器２０とは、携帯電話、ＰＤＡ又は携帯型のコンピュータなどである。本発明では、携帯機器２０は、衣類のポケット内や鞄内などに所持者の周囲に任意な方法、方向で収納した状態でかまわない。
【００２２】
センサ部１０は、地磁気センサ、加速度センサ、傾斜角センサなど、その設置方向が重要となるセンサを少なくとも一つ以上内蔵している。もちろん、センサ部１０は、その他の機能が主体であってもよく、例えば、ヘッドフォンやイヤホン、さらには眼鏡などの一部として構成されることが好ましく、所持者の頭部に対して一定の方向を維持できることが望ましい。
【００２３】
センサ１１からの信号の処理は、センサ部１０側に設けられたセンサ信号処理部１２で行ってもよいし、携帯機器２０側に設けられたセンサ信号処理部２２で行ってもよい。ただし、一般にセンサ１１からの信号は微弱であるため、信号を携帯機器２０に送信する上で必要な最低限のセンサ信号処理部は、センサ部１０側に配置する方が好ましい。逆に高度な信号処理を必要とする場合は、携帯機器２０に内蔵されたセンサ信号処理部２２で処理する方が好ましい場合もあり、必要に応じて使い分けすることができる。
【００２４】
ここで、センサ１１のセンサ信号処理部１２とは、センサ１１の微少なアナログ信号を増幅してデジタル処理できるようにする処理部、およびこの増幅の際に発生するオフセット電圧やノイズの除去、さらには増幅された信号をもとに地磁気の方向、速度や加速度を計算する処理部などを含んでいる。
【００２５】
一方、人間が向いている方向とは、顔面が向いている方向であるため、センサ部１０は、歩行又は走行状態でも最も安定した部位である頭部に設置するのが最も好ましい。また、センサ部１０に内蔵されるセンサ１１としては、地磁気センサ、加速度センサ、傾斜角センサなどの少なくとも一つ以上からなるセンサであるが、これらのセンサ１１は、人体に対して安定して一定の方向を向いていないと人体の向きや移動方向との関係が把握できなくなる。このため、人体の中でも最も歩行や走行時に安定している頭部の中でも、特に耳部又はこの耳部に取りつけられる眼鏡の一部として設置することがセンサ部１０を装着する上では最も好ましい。
【００２６】
図２は、本発明に係るセンサ装置の使用形態を示す図で、頭部Ｈの部位の中で、特に耳部Ｅにセンサ部１０を設けたイヤホンを差し込み、携帯電話２０を所有者のズボンのポケット内に収納した状態を示している。
【００２７】
センサ部１０と携帯機器２０とは、無線方式によりデータ通信を行うように構成されている。センサ部１０からの情報をもとに計算された位置情報や、携帯機器２０からの情報を、イヤホンを介して音声により所持者にフィードバックすることができるため、携帯機器２０の所持者は、ハンズフリーの状態でナビゲーションに関する情報を随時得ることができる。また、センサ部１０と携帯機器２０との間の通信方式は、特に問わないが、３００ＭＨｚ帯の微弱無線方式は、消費電力や電波強度の点で特に好ましい。通信方式は有線方式でもかまわない。
【００２８】
また、図示はしないが、頭部Ｈに乗せて両耳にあてるヘッドフォンにセンサ部１０を設けてもかまわない。
【００２９】
図３は、本発明に係るセンサ装置の他の使用形態を示す図で、眼鏡３０のつる３１の部位にセンサ部１０を設けた状態を示している。眼鏡３０も頭部Ｈに対して常に一定の方向に固定されていること、長時間の装着にも適する点で好ましい例である。この場合、眼鏡３０のレンズ３２の片方又は両方に表示装置部３３を設けると、地図情報などの視覚的な情報を所持者にフィードバックすることができる。このため、所持者はハンズフリーの状態でナビゲーション機能を使用することが可能になる。
【００３０】
以上の実施形態においては、身体の一部として頭部や、耳部に設けられる眼鏡を例にして説明したが、装飾用の首輪、ネックレス、ペンダント、ネクタイピン、ベルトなどにセンサ部を設けてもかまわないことは明らかである。
【００３１】
以下、具体的な実施例について説明する。
［実施例１］
図４は、本発明のセンサ装置の実施例１を説明するための構成図で、センサとして地磁気センサを用いた場合の実施例である。図中符号４０はセンサ部、４１は地磁気センサ、４２はセンサ信号処理部、４３は無線送受信回路、４４は音声信号処理部、４５はスピーカ部、５０はセンサ部４０とは独立に構成された携帯機器、５１はＧＰＳ演算機能部、５２は音声信号処理部、５３は無線送受信回路、５４はセンサ信号処理部を示している。
【００３２】
携帯機器５０には、ＧＰＳ演算機能部５１が設けられており、携帯機器５０及びセンサ部４０の装着者の現在位置又は移動方向、移動速度などの情報を随時音声により装着者に伝達するように構成されている。なお、イヤホン型のセンサ部４０の外観を図５に示す。図５において、耳部に挿入可能な形状のイヤホン部４１５を有するイヤホン４０内に収納された基板４１４には、地磁気センサ４１１と信号処理ＩＣ４１２と送受信ＩＣ（含むアンテナ）４１３が設けられている。
【００３３】
地磁気センサ４１は、図５に示すように、イヤホンに内蔵されていて、この地磁気センサ４１では、イヤホンの装着者の向いている方位を検知し、その方位情報をセンサ信号処理部４２及び無線送受信回路４３を介して携帯機器５０に無線方式により伝達する。
【００３４】
センサ部４０から受信した情報は、携帯機器５０の無線送受信回路５３により受信された後、センサ信号処理部５４を介してＧＰＳ演算機能部５１に入力される。受信した方位情報とＧＰＳ演算機能部５１で演算された情報に基づいて、装着者の現在位置及び向かうべき方向、例えば、「現在千代田区・・町・・丁目・・ビル前です。目的地の・・ビルまでは約５０ｍです」や「今、立っている交差点を右折してください」などの音声情報が、音声信号処理部５２及び無線送受信回路５３によりセンサ部４０に送信される。
【００３５】
この時、音声信号がデジタル信号であれば、上述した音声信号処理部５２を経ずに、直接無線送受信回路５３から、ＦＳＫやＡＳＫもしくはＰＳＫなどのデジタル変調方式で通信することも可能である。
【００３６】
センサ部４０で受信された音声情報は、無線送受信回路４３及び音声信号処理部４４を介してスピーカ部４５に伝達され、音声情報として装着者にフードバックされる。装着者は両手が自由な状態で、しかも視覚に関係なく、自分自身の位置や向いている方向が分かるため、安全に歩行することが可能となる。また、視覚障害者の場合にも歩行の際の補助として役立つ。
【００３７】
［実施例２］
図６は、本発明のセンサ装置の実施例２を説明するための構成図で、センサとして加速度センサを用いた場合の実施例である。図中符号４６は加速度センサ、５５は演算機能部で、その他、図４と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
【００３８】
この実施例２では、センサ部４０がヘッドフォンの一部として構成されており、このヘッドフォンに装着された加速度センサ４６は、万歩計（登録商標）としての機能を有している。なお、ヘッドフォン型のセンサ部４０の外観を図７に示す。図７において、頭部に取り付け可能なヘッドフォン本体４２５内に収納された基板４２４には、加速度センサ４２１と信号処理ＩＣ４２２と送受信ＩＣ４２３が設けられていて、さらに、このヘッドフォン本体４２５には、アンテナ４２６が設けられている。
【００３９】
装着者の歩行に伴い、加速度センサ４６が検知した加速度情報は、センサ部４０から随時携帯機器５０に伝達される。センサが加速度センサ４６であることを除くと加速度センサ４６から携帯機器５０への信号の流れは、実施例１の場合と同様である。
【００４０】
携帯機器５０に伝達された加速度情報は、携帯機器５０の演算機能部５５で歩数として計算され、これも実施例１の場合と同様の経路でセンサ部４０のスピーカ部４５に音声信号として歩行者に伝達される。この場合、伝達された音声情報は、例えば、「これまでの歩数が１万歩を超えました」や「これまでの歩行距離は約・・ｍです」などが考えられる。
【００４１】
図８は、本発明のセンサ装置の実施例３を説明するための構成図で、センサとして地磁気センサと加速度センサの両方を用いた場合の実施例である。図中符号４７は映像信号処理部、４８は表示装置部、５６は映像信号処理部で、その他、図４及び図５と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
【００４２】
この実施例３では、図３に示したように、眼鏡３０のつる３１の部分にセンサ部１０（４０）が設けられている。携帯機器５０のＧＰＳ演算機能部５１により演算された眼鏡３０の装着者の位置情報及び移動経路は、眼鏡３０のレンズ３２に設けられた表示装置部３３（４８）に地図上に表示されるとともに、必要に応じて装着者の向いている方向に合わせて地図を回転して表示する。したがって、携帯機器５０の装着者は、両手が自由な状態で、一般に随時移動経路を見ながら移動することができる。
【００４３】
また、一般に使われているＧＰＳでは、衛星からの信号を受信するため、電池での駆動を前提としている携帯機器では、その消費電力の問題から頻繁に動作させることが困難であった。しかしながら、本発明においては、ＧＰＳで一旦所有者の位置情報を算出した後、地磁気センサ４１と加速度センサ４６の情報から歩行者の移動経路を算出するとこができる。この場合、ＧＰＳを使って存在位置を計算するよりも小さい消費電力で計算できるようになるため、携帯機器の駆動時間を長くすることが可能となった。
【００４４】
さらに、表示装置部４８に投影される情報は、上述した場合に限らず、携帯機器５０で受信したテレビの映像や文字情報なども表示できる点でも、歩行者にとって利便性の高いセンサ装置が実現できる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、地磁気センサ、加速度センサ又は傾斜角センサの少なくとも１つ以上のセンサを有するセンサ部と、このセンサ部とは独立に構成された携帯機器とからなり、センサ部が、携帯機器の所有者の身体の一部又はその取付部材に設けられ、かつ携帯機器と通信手段によりデータ通信が可能であるように構成されているので、携帯電話などの携帯機器をポケットないや鞄ないなどに収納した状態でも、人体に対してセンサ部が特定の方向を向くように維持できる。このため、携帯機器の収納方向にかかわらず、正確に位置情報、地磁気に対する向き、携帯機器の所持者の移動方向などが計測できるとい効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセンサ装置の一実施例を説明するための構成図である。
【図２】本発明に係るセンサ装置の使用形態を示す図である。
【図３】本発明に係るセンサ装置の他の使用形態を示す図である。
【図４】本発明のセンサ装置の実施例１を説明するための構成図である。
【図５】イヤホン型のセンサ部の外観を示す図である。
【図６】本発明のセンサ装置の実施例２を説明するための構成図である。
【図７】ヘッドフォン型のセンサ部の外観を示す図である。
【図８】本発明のセンサ装置の実施例３を説明するための構成図である。
【符号の説明】
１０，４０センサ部
１１センサ
１２，２２，４２，５４センサ信号処理部
１３，２３通信回路
２０，５０携帯機器
２１携帯機器の主要機能部
３０眼鏡
３１つる
３２レンズ
３３，４８表示装置部
４１地磁気センサ
４３，５３無線送受信回路
４４，５２音声信号処理部
４５スピーカ部
４６加速度センサ
４７，５６映像信号処理部
５１ＧＰＳ演算機能部
５５演算機能部
４１５イヤホン部
４１４，４２４基板
４１１地磁気センサ
４１２，４２２信号処理ＩＣ
４１３送受信ＩＣ（含むアンテナ）
４２５ヘッドフォン本体
４２１加速度センサ
４２３送受信ＩＣ
４２６アンテナ

Claims

地磁気センサ、加速度センサ又は傾斜角センサの少なくとも１つ以上のセンサを有するセンサ部と、該センサ部とは独立に構成された携帯機器とからなり、前記センサ部が、前記携帯機器の所有者の身体の一部又はその取付部材に設けられ、かつ前記携帯機器と通信手段によりデータ通信が可能であるように構成されていることを特徴とするセンサ装置。
前記センサ部が、頭部のいずれかの部位に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
前記携帯機器からの情報を音声又は映像によって伝達することを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ装置。
前記センサ部が、前記携帯機器からの情報を音声で聞くためにイヤホン又はヘッドフォンの一部として構成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のセンサ装置。
前記センサ部が、眼鏡の一部として構成されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
前記眼鏡のレンズの片方又は両方に表示装置部が設置され、前記携帯機器からの情報を映像により表示することを特徴とする請求項３又は５に記載のセンサ装置。
該センサ装置と前記携帯機器との間の通信方式が有線方式であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のセンサ装置。
前記センサ装置と前記携帯機器との間の通信方式が無線方式であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のセンサ装置。