JP2005286809A - 携帯情報処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 モーションセンサの検出出力を利用した複数の機能を誤動作なく実現する。
【解決手段】 加速度センサ部１１は、ユーザの活動状態に応じた加速度データを出力する。ユーザ状態解析部１２は、加速度データに基づいて、ユーザの歩数速度およびユーザ活動状態（静止、歩行、ランニング、乗り物移動など）を算出する。ユーザ状態処理部１４は、歩数速度を積分して歩数を算出するとともに、ユーザ活動状態の変化を判定すると、変化があったユーザ活動状態を生活リズム記憶部１７に記憶する。機器状態管理部１５は、携帯電話１が使用状態にあるか、あるいはメール着信が通知されている状態もしくは着信呼出中であり、かつマナーモードがオンの状態にあるかのいずれかであるとき、ラッチ部１３にユーザ状態解析部１２からのデータを保持させるとともに、加速度センサ部１１およびユーザ状態解析部１２を停止させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、加速度センサやジャイロセンサに代表されるモーションセンサを複数の目的に利用する携帯型の情報処理装置に関するものである。

ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）などの技術の進歩により加速度センサの小型化や低コスト化が進むにつれて、加速度センサを使ったアプリケーションが数多く提案され始めた。アプリケーションの例として、体に固定する必要のない無拘束歩数計、加速度センサによるマウスなどのユーザインタフェース、ドライブモード検出、事故検出、スポーツ技能評価などが挙げられる。また、Ambulatory motioring社のActigraphのよ
うに不眠、注意欠陥性障害（ADHD:Attention Deficit/Hyperactivity Disorder）、痴呆
などの診断に使われるものもある。

このように、加速度センサのようなモーションセンサを使って様々なアプリケーションが可能になることから、モーションセンサを内蔵した機器でモーションセンサを複数用途に用いるものが考案されている。

例えば、特許文献１は、加速度センサや角速度センサを携帯電話に搭載することで、センサデータの表示、電話の操作制御、データの送受信、運動能力測定などの可能な携帯電話を開示している。

また、上の例のように従来無関係な機能（携帯電話）とモーションセンサとを組み合わせる場合、無関係な機能のためにモーションセンサの機能が誤動作することが考えられる。例えば、特許文献２は、携帯電話に保持者の姿勢や活動量を検出する手段を持つ携帯電話およびそれを利用した高齢者介護システムを開示している。この特許文献２では、振動による着信呼び出しによって、携帯電話の保持者の姿勢や活動量の検出精度が低下するという問題が指摘されており、それを解決する手段が提示されている。

また、特許文献３は、一定向きに携帯保持される保証のない携帯ナビゲーションシステムにおいて、歩行者の移動速度および移動方向を検出することを可能にする技術を開示している。
特開２００１―２７２４１３号公報（２００１年１０月５日公開） 特開２００２―２６１９８３号公報（２００２年９月１３日公開） 特開平１０−２６００５５号公報（１９９８年９月２９日公開）

しかしながら、モーションセンサを従来機器の付加価値として搭載し、複数の目的に使用する場合には、以下のような問題が生じる。

第一に、内蔵のモーションセンサは、歩数計とユーザインタフェースの両方の目的で使用される構成において、ユーザインタフェースとして使用される場合、歩数計として誤動作する可能性がある。また、利用者の状態検出（歩行、ランニング、乗車など）とユーザインタフェース両方の目的で加速度センサを使用する場合にも同様の問題が生じる。これらの問題は、加速度センサを多目的に利用する場合、加速度センサが必ずしもアプリケーションの意図する動きに対応していないことに起因する。

例えば、電話の操作制御と運動能力測定が同時に実行されているとすると、運動能力測定時に誤って電話の操作を行う可能性がある。特許文献１には、この誤動作防止に関しては記載されていない。

第二に、例えば携帯電話の着信呼び出し時の振動機能など、従来機器が物理的な動きを発生する場合、モーションセンサによる付加価値機能が誤動作することがある。このような問題を解決するため、特許文献２に開示された手法では、振動の振幅および周波数と振動が連続する時間とに基づいてモーションセンサの出力の補正値を予め決めておき、振動の発生を検知したら、モーションセンサの出力から上記の補正を差し引くことで、正確なモーションセンサを得る。しかしながら、このような手法を実現する場合、補正精度を上げるために、非常に複雑かつ高速なリアルタイムパターンマッチング技術が必要になると考えられるので、実現は困難である。

第三に、携帯電話は、複数の目的に使用する場合、利用シーンによって、手で持たれたり、使用後にすぐカバンやポケットに仕舞われたりするので、一定向きに携帯保持される保証がない。このため、歩行者の移動速度や移動方向を正確に検出することができない。特許文献３は、モーションセンサを備える機器として、その用途がナビゲーションシステムに限定された装置について記載している。この装置は、重力加速度を検出し追尾することによって現在の機器の姿勢に関する補正量を算出し、予め求められた初期の重力加速度を上記の補正量で補正することにより、上記の問題を解決している。しかしながら、この装置は、問題解決のために複雑な構成を必要とする。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、モーションセンサの検出出力を利用した複数の機能を誤動作させることなく実現させるための情報処理装置を提供することを目的とする。

本発明に係る携帯情報処理装置は、上記の課題を解決するために、モーションセンサ部と、前記モーションセンサ部の出力に所定の処理を施す処理手段と、ユーザによる携帯情報処理装置の使用状態を検知する使用状態検知手段と、使用状態が検知されると前記モーションセンサ部および前記処理手段の少なくとも１つを停止させる制御手段とを備えていることを特徴としている。

上記の構成では、携帯情報処理装置を携帯したユーザの動きが、加速度センサなどを含むモーションセンサ部によって検出されると、その検出出力に基づいて処理手段によって所定の処理が施される。その処理としては、例えば、加速度センサ出力を利用する場合、検出された加速度に基づいてユーザの動きを解析することにより、ユーザの活動状態を推定することが挙げられる。このような処理においては、モーションセンサ部の出力が正しく検出された値でないと処理結果に誤差を生じることになる。

携帯情報処理装置は、ユーザが携帯して使用されるので、鞄やポケットに入れた状態でユーザが携帯しているときには、上記のようなユーザの動きを正しく解析することができる。しかしながら、ユーザが携帯情報処理装置を鞄やポケットから取り出して使用する状態では、モーションセンサ部の出力にキー操作などによる振動の成分も含まれることになり、解析に誤差が生じる。

そこで、本発明では、このような誤差の生じる状態では、解析を行わないような構成を採用している。具体的には、使用状態が使用状態検知手段によって検知されると、モーションセンサ部および処理手段の少なくとも１つが停止する。モーションセンサ部が停止すれば、その出力が得られないので処理手段による処理が行われないし、処理手段が停止す
れば、モーションセンサ部の出力が持続している状態でも処理手段により処理が行われない。そして、モーションセンサ部および処理手段の双方が停止すれば、勿論上記の処理が行われない。

前記携帯情報処理装置は、振動により着信を通知する振動通知機能を有する携帯電話であり、この携帯情報処理装置において、前記使用状態検知手段は前記振動通知機能が動作している状態を使用状態として検知し、前記制御手段は前記振動通知機能が検知されると前記モーションセンサ部および前記処理手段の少なくとも１つを停止させることが好ましい。このような構成では、着信があった場合、振動により着信がユーザに通知されるが、その振動がモーションセンサ部の出力に誤差として含まれることになる。そこで、使用状態検知手段が、このような振動通知機能が動作している状態も使用状態として検知することにより、制御手段は前述のようにモーションセンサ部および処理手段の少なくとも１つを停止させる。これにより、着信時の携帯情報処理装置の振動により処理手段の処理結果に誤差が含まれることを防止することができる。

前記携帯情報処理装置は、前記処理手段の出力を保持する保持手段を備え、前記制御手段が、使用状態が検知されると、さらに前記処理手段の出力が途絶える直前の出力を保持するように前記保持手段を制御することが好ましい。このような構成では、保持手段が、制御手段の制御によって、処理手段の出力が途絶える直前の出力を保持するので、使用状態が検知されなくなっても処理手段の出力が維持される。これにより、データの連続性を保つことができる。

前記携帯情報処理装置は、前記保持手段によって保持された処理手段の出力に基づいて所定の処理を行う後処理手段を備え、前記保持手段が前記処理手段の出力とともに該出力を保持する時刻を併せて保持し、前記後処理手段が前記保持手段に保持された時刻から所定時間経過すると処理を変更することが好ましい。処理手段によって得られた処理結果に対しさらなる処理を必要とする場合は、後処理手段によってその処理が行われる。ただし、前記のように、処理手段の出力が途絶えて、その直前の出力が保持手段によって保持された場合、その保持時間が長くなるほど、処理手段の出力が現在の状態と異なる可能性が高くなり、保持された出力の信頼性が低下していく。このため、後処理手段の処理した結果も信頼性が低下するという不都合が生じる。そこで、後処理手段が、そのような出力に基づく処理を変更する（例えば停止する）ことによって、処理結果の信頼性が低下するという不都合を回避することができる。

この携帯情報処理装置において、前記処理手段は前記モーションセンサ部の出力に基づいてユーザの歩数速度を算出し、前記後処理手段は前記歩数速度に基づいて歩数を算出することが好ましい。このような構成では、処理手段および後処理手段の処理によって歩数が得られるので、携帯情報処理装置を歩数計として利用することができる。

前記携帯情報処理装置において、前記処理手段は前記モーションセンサ部の出力に基づいてユーザの移動状態を推定することが好ましい。このような構成では、ユーザの動きを反映したモーションセンサ部の出力に基づいて、処理手段によってユーザの移動状態が推定される。移動状態としては、静止、歩行、ランニング、乗り物移動などが挙げられる。歩行やランニングでは、ほぼ一定の周波数で振動が生じるので、それを解析処理することによってこれらの状態を推定することができる。また、ユーザが乗り物によって移動しているときは、そのような振動はあまりなく、主に乗り物（自動車、電車など）に特有の加速度の変化を解析処理することによって、移動状態を推定することができる。このようなユーザの移動状態を推定することによって、ユーザの行動パターンを記録に残すことができる。

前記携帯情報処理装置において、前記モーションセンサ部は３軸方向の加速度が測定可能な加速度センサ部であり、前記処理手段は加速度センサ部からの３軸方向の検出加速度に基づいて重力方向を検出する重力方向検出手段を有していることが好ましい。携帯情報処理装置がどのような姿勢で携帯されていても、加速度センサ部によって検出された３軸方向の加速度に基づいて、処理手段によって重力方向が検出される。そこゆえ、その重力方向に基づいて、例えば、ユーザの動きだけではなく移動方向（上り、平坦および下り）などについての情報も得ることができる。

この携帯情報処理装置において、前記重力方向検出手段は、加速度の一定時間平均と分散とを計算する演算部と、分散の絶対値が予め定められた値以下であり、かつ、平均の絶対値と重力加速度との差が予め定められた値以下であるか否かを判定する重力方向判定部と、該重力方向判定部により、分散の絶対値が予め定められた値以下であり、かつ、平均の絶対値と重力加速度との差が予め定められた値以下であると判定された加速度の平均値を記憶する重力方向記憶部とを有していることが好ましい。このような構成では、分散の絶対値が予め定められた値より小さい場合、すなわち、加速度の変動が小さい場合、携帯情報処理装置が等加速度運動をしていると考えられる。そこで、重力方向判定部によって、分散の絶対値が予め定められた値以下であり、かつ、平均の絶対値と重力加速度との差が予め定められた値以下である判定されると、その加速度は重力に起因していると推定できる。このような重力に起因する加速度を重力方向記憶部に記憶させることにより、その加速度を重力に起因する移動状態の解析に利用することができる。

前記携帯情報処理装置は、前記処理手段によって得られたユーザの移動状態を外部に送信する送信手段を備えていることが好ましい。このような構成では、ユーザの移動状態が外部に送信されるので、指定された送信先の機器でユーザの移動状態を確認することができる。また、前記携帯情報処理装置は、前記処理手段によって得られたユーザの移動状態を表示する表示手段を備えていることが好ましい。このような構成では、ユーザの移動状態が表示されるので、ユーザは解析結果としての移動状態を携帯情報処理装置で確認することができる。さらに、携帯情報処理装置は、他の携帯型情報処理装置から送信された他のユーザの移動状態を受信する受信手段と、受信された情報を表示する表示手段とを備えていることが好ましい。このような構成では、携帯情報処理装置のユーザは、その携帯情報処理装置で他のユーザの移動状態を受信して見ることができる。

本発明の他の携帯情報処理装置は、モーションセンサ部と、前記モーションセンサ部の出力に所定の処理を施す処理手段と、ユーザによる携帯情報処理装置の使用状態を検知する使用状態検知手段と、使用状態が検知されると前記処理手段を停止させる制御手段とを備えていることを特徴としている。

先の携帯情報処理装置では、使用状態が検知されると、制御手段がモーションセンサ部および処理手段の少なくとも１つを停止させたが、本携帯情報処理装置では制御手段によって処理手段を停止させる。これにより、使用状態時に処理手段の出力に誤差が含まれることを防止できるだけでなく、使用状態が検知されて処理手段が停止している間にもモーションセンサ部の出力を利用する目的がある場合、例えば次のような構成に本発明を利用できる。

前記携帯情報処理装置は、携帯電話であり、着信時に前記モーションセンサ部の出力に基づいてユーザによる前記携帯電話への特定の動作を検知すると、着信に応答するための指示を出力する応答制御手段をさらに備え、前記使用状態検知手段が着信を使用状態として検知し、前記制御手段が、着信時に前記応答制御手段を動作させる一方、着信時以外に前記応答制御手段を停止させることが好ましい。

このような構成では、例えば、ユーザが着信時に携帯電話に特定の動作をすると、その動作がモーションセンサ部の出力に現れる。特定の動作としては、例えば、ユーザが携帯電話の本体を軽く叩く動作が挙げられる。応答制御手段は、モーションセンサ部の出力に基づいてその動作を検知すると、着信に応答するための指示を出力する。これにより、携帯電話は、通常の着信に応答するためのキー操作などを必要とすることなく、着信に応答することができる。

また、使用状態検知手段によって、着信が使用状態として検知されるので、着信時には、処理手段が制御手段によって停止する。これにより、ユーザが着信時に着信応答のための動作を携帯電話に対して行うことによって生じる振動がモーションセンサ部の出力に現れても、その振動による誤差が処理手段の出力に含まれるという不都合を防止できる。また、非着信時には、応答制御手段を必要としないので停止させておき、処理手段を動作させることによって、消費電力の低減を図ることができる。

このような携帯電話において、前記応答制御手段は留守番電話応答することを着信に応答するための指示として出力することが好ましい。これにより、例えば、ユーザが電話に応答できない場合に、ユーザが携帯電話に上記の特定の動作をすることによって、応答制御手段が留守番電話応答するための指示を出力するので、携帯電話はその指示に応じて留守番電話応答する。従って、電話に応答できない状況において携帯電話の呼出音が鳴っても、所定時間後に留守番電話応答に切り替わるのを待つまでもなく、留守番電話で応答することができる。

前記携帯情報処理装置において、前記モーションセンサ部は、モーションセンサと、前記モーションセンサの出力における低周波数成分を通過させ、カットオフ周波数が変更可能なローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの出力をデジタルに変換するアナログ−デジタル変換器とを含み、前記制御手段は、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数および前記アナログ−デジタル変換器に供給するサンプリングクロックの周波数を前記応答制御手段を動作させるときと前記処理手段を動作させるときとで変更することが好ましい。

モーションセンサ部の出力の解析の対象となる物理量、例えば加速度の大きさや周波数帯域が異なる。解析すべき動作が行われているときの加速度の周波数帯域は、例えば、人が機器を携帯することを前提とした場合、おおよそ以下の通りである。
・重力検知：１Ｈｚ以下
・活動度：１０Ｈｚ以下
・歩行／ランニング：１〜２Ｈｚ前後
・乗り物乗車：２０Ｈｚ以下
・ジェスチャ動作：５０Ｈｚ以下
このように周波数帯域が異なる加速度を検出する場合、センサ出力の利用目的に応じて解析対象とするセンサ出力（加速度など）の周波数帯域を切り替えることが望ましい。このため、ローパスフィルタのカットオフ周波数およびアナログ−デジタル変換器に供給するサンプリングクロックの周波数を応答制御手段を動作させるときと処理手段を動作させるときとで変更することにより、上記のセンサ出力の周波数帯域の切り替えを実現することができる。

本発明の携帯情報処理装置は、ユーザによる携帯情報処理装置の使用状態を検知すると、モーションセンサ部の出力に所定の処理を施す処理手段を停止するなどにより、ユーザが携帯情報処理装置を使用しているときの振動などによる誤差が処理手段の出力に含まれることがない。従って、モーションセンサを複数の目的を達成するための機能に利用する
ことで、使いやすいユーザインタフェース、歩数計、生活リズム記録などを実現でき、しかも各機能を正確に動作させることができるという効果を奏する。

本発明の実施形態について図１ないし図１０に基づいて説明すると以下の通りである。

〔実施形態１〕
図１は、本実施形態に係る携帯電話１の要部の構成を示している。この携帯電話１は、後述する加速度センサ１１ａを利用した、（１）歩数計機能、（２）乗り物検出機能、（３）生活リズム記録機能および（４）状態表示／通信機能を備えている。歩数計機能は、携帯電話１を携帯するユーザの歩数を計測する機能である。乗り物検出機能は、携帯電話１を携帯するユーザが乗り物で移動していることを検出する機能である。生活リズム記録機能は、携帯電話１を携帯するユーザの活動状態（例えば、歩行、ランニングなどの移動状態や歩数）を記録する機能である。状態表示／通信機能は、加速度センサ１１ａの出力に基づいて得られた後述のユーザ活動状態（以降適宜、ユーザ状態と称する）を携帯電話１に表示するとともに、外部に送信する機能である。なお、本携帯電話１は、これらの機能に限定されることなく、他の機能を備えていてもよい。以下に、携帯電話１の構成について説明する。

携帯情報処理装置としての携帯電話１は、電話機能でけでなくメールの送受信機能を備えており、さらには、各種のアプリケーションプログラムを実行したり、ユーザインターフェースを実現するために、コンピュータ機能を備えている。また、携帯電話１は、上記の（１）ないし（４）の機能を実現するために、加速度センサ部１１、ユーザ状態解析部１２、ラッチ部１３、ユーザ状態処理部１４、機器状態管理部１５、時計部１６および生活リズム記憶部１７を備えている。

加速度センサ部１１は、加速度センサ１１ａと、ローパスフィルタ（図中、ＬＰＦ）１１ｂと、アナログ−デジタル変換器（図中、Ａ／Ｄ）１１ｃとから構成される。

本実施形態において、モーションセンサとしての加速度センサ１１ａは、人間の動きを検知するために用いるので、その周波数応答が５０Ｈｚ程度までのセンサであればよい。また、加速度センサ１１ａは、乗り物検出機能で重力方向を利用するために、３軸方向の加速度が検出でき、かつＤＣ成分が検出できるタイプのセンサが用いられる。

一般に、加速度センサの共振周波数は周波数応答より高い帯域にある。このため、ローパスフィルタ１１ｂは、Ａ／Ｄ変換器１１ｃでのサンプリングに先立って、加速度センサ１１ａの出力における周波数応答より高い周波数成分をカットする。

アナログ−デジタル変換器（以降、Ａ／Ｄ変換器と称する）１１ｃは、Nyquistのサン
プリング定理に従って、加速度センサ１１ａの周波数応答の倍のサンプリングレートで、ローパスフィルタ１１ｂを通過した加速度センサ１１ａの出力をサンプリングし、デジタルの加速度データを出力する。

処理手段としてのユーザ状態解析部１２は、ユーザの状態を解析するために、加速度センサ部１１から出力された加速度データに基づいて、ユーザ状態と、加速度の大きな振幅に関する振動数とを出力する。上記のユーザ状態は、静止、歩行（平坦）、歩行（上り）、歩行（下り）、ランニング（平坦）、ランニング（上り）、ランニング（下り）、自動車移動、電車移動およびエレベータ移動であるが、これに限定されない。歩行もしくはランニングによって生じた振動は、加速度センサ部１１で検出される加速度の大きな変化（振動）として現れるので、加速度が振動する周期が歩行リズムとが一致する。従って、加
速度が振動する回数である振動数が、歩数速度（単位時間あたりの歩数）として表される。ユーザ状態解析部１２は、乗り物検出のために重力方向を推定する重力方向推定部１２ｆを有する。ユーザ状態解析部１２の詳細については、後に詳述する。

保持手段としてのラッチ部１３は、ユーザ状態解析部１２から出力されるデジタルデータ（数ビット程度のユーザ状態データや８ビット程度の歩行速度データ）を一時的に保持するデータラッチである。このラッチ部１３は、ユーザ状態解析部１２の出力をそのままユーザ状態処理部１４に伝えるか、あるいはユーザ状態解析部１２の特定時刻の出力を記憶し、次の記憶の指示が与えられるまで、その出力を継続してユーザ状態処理部１４に伝える。ラッチ部１３は、後述する機器状態管理部１５の制御によって、上記の２つの動作のうちいずれかを行う。

ラッチ部１３は、ユーザ状態解析部１２の特定時刻における出力データを保持するときに、機器状態管理部１５によって与えられる時計部１６からの時刻データを上記の出力データと併せてラッチする。このため、ラッチ部１３は、ユーザ状態解析部１２の出力データをラッチする出力データラッチ回路とは別に、時刻データをラッチする時刻データラッチ回路を有している。時刻データラッチ回路は、時刻データをラッチするために、機器状態管理部１５からのラッチのための制御信号が出力データラッチ回路とともに与えられ、同時に時刻データが入力される。この時刻データは、機器状態管理部１５がラッチ部１３にラッチを指示した時刻、すなわち、機器状態管理部１５が制御信号を出力した時刻のデータである。

ユーザ状態処理部１４は、ラッチ部１３を介して入力されるユーザ状態解析部１２からのデータに基づいて、前記の（１）および（３）の機能を実現するための処理を行う部分であり、ソフトウエアによって実現される機能ブロックである。以下に、ユーザ状態処理部１４の各機能について説明する。

後処理手段としてのユーザ状態処理部１４は、ユーザの状態が歩行またはランニングであるときには、歩数速度を積分することにより、歩数を算出する（歩数計機能を実現する）。また、ユーザ状態処理部１４は、生活リズム記憶部１７に記憶されているユーザ状態と、ユーザ状態解析部１２から新たに入力されたユーザ状態とを比較して、ユーザ状態変化したときに、時計部１６が出力する現在時刻を読み取り、変化したユーザ状態と読み取った時刻とを併せて、メモリなどからなる生活リズム記憶部１７に記憶する（生活リズムの記録機能を実現する）。更に、ユーザ状態処理部１４から出力されるユーザ状態は、携帯電話１に表示されるとともにサーバ（図示せず）に送信される（状態表示／送信機能を実現する）。この機能を実現するための構成については、後に詳しく説明する。

以上のように、前記の４つの機能を実現するには、加速度センサ部１１と、ユーザ状態解析部１２と、ユーザ状態処理部１４とが必要になる。

時計部１６は、時刻データを出力するソフトウエア時計である。

機器状態管理部１５は、携帯電話１の使用状態に応じて加速度センサ部１１、ユーザ状態解析部１２およびラッチ部１３を制御する。機器状態管理部１５は、ステートマシン１５ａと、制御部１５ｂとを有しており、通常いずれもソフトウエアで実装される。

ステートマシン１５ａは、携帯電話１全体の状態を管理しており、通話関連状態、マナーモード状態、端末使用状態の各状態の遷移状況を監視している。また、使用状態検知手段としてのステートマシン１５ａは、遷移状況の監視において携帯電話１の使用状態を検知すると、そのことを制御部１５ｂを始め携帯電話１の所要各部に通知する。

図２（ａ）ないし（ｃ）は、ステートマシン１５ａの状態遷移図である。図２（ａ）に示す通話関連の状態遷移図は、一般的な携帯電話の、発呼、着信、メール受信に関する遷移を簡略化して示される。また、ステートマシン１５ａは、図２（ｂ）および（ｃ）にそれぞれ示すように、通話関連の状態遷移とは独立して、着信呼び出しを振動で行うマナーモードの状態遷移および端末使用状態遷移を行う。

端末使用状態は、キー入力があると、タイマーをリセットして“使用中”状態に遷移し、キー入力がなくなってからタイマーが作動して一定時間経過する間にキー入力がないと“未使用”状態に遷移する。また、折りたたみ式の携帯電話１における開（使用中）閉（未使用）操作などの携帯電話１の使用状態も端末使用状態に含まれる。このような状態遷移は、通常、液晶ディスプレイのバックライト制御などに使われ、消費電力低減のために、キー操作や開操作がないときにバックライトを消灯させる。

これらの状態遷移において、特に本発明に関係するのは、“メール着信通知”、“呼出中”、“マナーオン”および“使用中”である。

制御手段としての制御部１５ｂは、ステートマシン１５ａで管理する携帯電話１の状態遷移に従って加速度センサ部１１、ユーザ状態解析部１２およびラッチ部１３を所定のアルゴリズムに従って制御する。具体的には、制御部１５ｂは、携帯電話１が前述の４つの機能を実現するために動作しているとき、歩行速度およびユーザ状態の最新のデータを保持するように、ラッチ部１３に所定間隔毎にデータを保持させるための制御信号を送出する。また、制御部１５ｂは、必要に応じて、時計部１６から得た時刻データを制御信号とともにラッチ部１３に与える。

制御部１５ｂは、省電力化およびユーザ状態処理部１４の誤動作防止のための制御も行う。このため、制御部１５ｂは、上記の“メール着信通知”、“留守番電話通話”、“マナーオン”および“使用中”の各状態がステートマシン１５ａから通知されると、ユーザ状態解析部１２を停止させる。制御部１５ｂは、このとき併せて、上記のようなユーザによる携帯電話１の操作状態を検知すると、ラッチ部１３へデータ保持動作を停止するように、データ保持のための制御信号の送出を停止する。

図３は、制御部１５ｂが上記の状態遷移に基づいた制御を実現するための処理手順を示すフローチャートである。

まず、状態が遷移したか否かを判定し（Ｓ１）、状態が遷移している場合は、更に端末状態が“使用中”であるか否かを判定する（Ｓ２）。ここで、端末状態が使用中であるとき、通信関連状態が“メール着信通知”もしくは“呼出中”であるかを判定し（Ｓ３）、そうであると判定した場合は、更にマナーモードが“マナーオン”であるか否かを判定する（Ｓ４）。

マナーモードが“マナーオン”であれば、加速度センサ１１ａが停止しているか否かを確認し（Ｓ５）、加速度センサ部１１関連の動作状況を確認する。加速度センサ１１ａが停止していなければ、ラッチ部１３にユーザ状態解析部１２の出力データをラッチさせる（Ｓ６）。そして、ユーザ状態解析部１２を停止させ（Ｓ７）、更に、加速度センサ部１１を停止させ（Ｓ８）、処理をＳ１に戻す。制御部１５ｂは、加速度センサ部１１を停止させるために、携帯電話１の全体の制御を司るＣＰＵなどにＡ／Ｄ変換器１１ｃへのサンプリングクロックの供給を停止するように指示する。このように、ラッチ部１３が停止する前にデータをラッチすることにより、ユーザ状態解析部１２の出力が途絶える直前のデータがラッチ部１３に保持される。

ステートマシン１５ａが管理する状態が上記の状態以外に遷移したとき、即ち、Ｓ３で通信関連状態が“メール着信通知”もしくは“呼出中”以外の状態に遷移したときには、加速度センサ１１ａが停止しているか否かを判定する（Ｓ９）。ここで、加速度センサ１１ａが停止していれば、ユーザ状態解析部１２の動作を復帰させるように所定の指示を与え（Ｓ１０）、更に、加速度センサ部１１の動作も復帰させるように制御信号を与える（Ｓ１１）。そして、ユーザ状態解析部１２における後述のＦＩＦＯ１２ａが新しい加速度センサデータで満たされてから（Ｓ１２）、ラッチ部１３の保持状態を解除し、ユーザ状態解析部１２から出力される最新のデータをラッチ部１３にラッチさせる（Ｓ１３）。これにより、センサデータの処理系の動作が速やかに復帰して、ユーザ状態の処理の連続性を保つことができる。

ここで、ユーザ状態解析部１２について、より詳細に説明する。

図４は、ユーザ状態解析部１２のブロック図を示している。

ユーザ状態解析部１２は、ＦＩＦＯ（First In First Out）１２ａ、ゼロクロス判定部１２ｂ，１２ｃ、ゼロクロスカウンタ１２ｄ、平均／分散／飽和計算部１２ｅ、重力方向推定部１２ｆ、重力方向記憶部１２ｇおよびユーザ状態判定部１２ｈを有している。

ＦＩＦＯ１２ａは、加速度センサ部１１の出力データを順次蓄積し、データが満たされてから蓄積した順にデータを出力するデータレジスタである。人間の歩数速度は秒速１歩前後であるので、十分な精度で歩数速度を算出するには５秒程度のデータをＦＩＦＯ１２ａに蓄積すればよい。加速度データのサンプリングレートが１００Ｈｚに設定されているので、ＦＩＦＯ１２ａは、５００サンプル程度のデータを蓄積できるサイズを３方向について持つことになる。

ゼロクロス判定部１２ｂは、加速度センサ部１１からの加速度データの各方向の加速度成分が予め定められた閾値（ゼロクロス値）以上になったときに“１”のフラグを出力し、上記の各方向の加速度成分が閾値未満であるときに“０”のフラグを出力する。一方、ゼロクロス判定部１２ｃは、ＦＩＦＯ１２ａからの加速度データの各方向の加速度成分が上記の閾値以上になったときに“１”のフラグを出力し、上記の各方向の加速度成分が閾値未満であるときに“０”のフラグを出力する。ゼロクロス判定部１２ｂ，１２ｃは、例えばコンパレータによって構成される。

ゼロクロスカウンタ１２ｄは、ＦＩＦＯ１２ａに蓄積された加速度データが一定振幅以上で変化（振動）した回数をカウントする。具体的には、ゼロクロスカウンタ１２ｄは各方向成分毎にカウンタ（図示せず）を持っており、それぞれのカウンタは、ゼロクロス判定部１２ｂの対応する方向成分のフラグが変化したときにカウント値に１を加える。また、ゼロクロスカウンタ１２ｄの各カウンタは、ゼロクロス判定部１２ｃの対応する方向成分のフラグが変化したときにカウント値から１を減じるので、ＦＩＦＯ１２ａに蓄えられたデータが全て出力されたときには、ゼロクロスカウンタ１２ｄの出力が０になる。つまり、ＦＩＦＯ１２ａに加速度データが蓄積されていく間に、ゼロクロスカウンタ１２ｄがゼロクロス判定部１２ｂの出力フラグの変化をカウントしていくという動作を繰り返す。このように、ゼロクロスカウンタ１２ｄの出力は、ＦＩＦＯ１２ａの容量に対応する５秒程度の期間（周期）に一定振幅以上で振動した回数であるので、振動数に相当する。従って、この周期毎に新たな振動数（歩行速度）が出力されていく。

平均／分散／飽和計算部１２ｅは、ＦＩＦＯ１２ａに蓄積された加速度データのうち、一定期間のデータに対して、平均、分散および測定範囲を超えた飽和時間を算出する。こ
の平均／分散／飽和計算部１２ｅは、ソフトウエアによって実現される機能ブロックである。

一定期間の時間を長くすると状態判定の精度が高くなる可能性があるがレスポンスは遅くなる一方、上記時間を短くすると状態判定の精度が低下する可能性があるがレスポンスは向上するというトレードオフが存在する。人間の歩行リズム（歩行周期）は１秒程度であるから、一定期間を１秒程度にすると、歩行に特有の分散量を計算することができる。また、乗り物は５秒程度の加速度の変化を起こすことがあるので、この変化を平均値の変化として見なすには、一定期間は１秒程度が好ましい。また、歩行時の平均加速度を求めるためには歩行リズムに比べて長い時間の平均が必要である。この３点の理由から、本実施形態では、１秒間の平均（統計値）と５秒間の平均（統計値）とを計算することとした。

以下では、それぞれの統計量に対して、前者を短期、後者を長期として区別する。平均／分散／飽和計算部１２ｅの出力を携帯電話１のユーザインタフェースにも利用する場合には、更に、人間の時間経過感覚から想定される１００ｍｓ程度の統計値を計算することが望ましい。

重力方向推定部１２ｆは、以下の方法に基づいて重力方向を計算（推定）するために、ソフトウエアによって実現される機能ブロックである。平均／分散／飽和計算部１２ｅの出力の１つである短期分散の成分の２乗平均（絶対値）が予め定められた閾値より小さい場合、すなわち、加速度の変動が小さい場合、携帯電話１はほぼ等加速度運動をしていると考えられる。この重力方向推定部１２ｆは、平均／分散／飽和計算部１２ｅの出力の１つである平均の絶対値と重力加速度９．８ｍ／ｓ^２との差が予め定められた値よりも小さい場合、その加速度は重力に起因するとみなし、加速度の平均に−１を乗じた値を重力方向として出力する。これにより、３方向の加速度検出に基づいて重力の方向が検出される。

重力方向記憶部１２ｇは、メモリなどによって構成されており、重力方向推定部１２ｆから出力された重力方向を記憶する。この重力方向記憶部１２ｇに記憶された重力方向は、ユーザ状態判定部１２ｈによって必要に応じて読み出される。

ユーザ状態判定部１２ｈは、ソフトウエアによって実現される機能ブロックであり、平均／分散／飽和計算部１２ｅの出力である平均、分散および飽和時間、重力方向記憶部１２ｇから読み出した重力方向の値、ならびにゼロクロスカウンタ１２ｄの出力に基づいてユーザ状態を判定する。その判定は、より詳細には下記の２４個のパラメータに基づいて行われる。
１．短期分散ｘ成分
２．短期分散ｙ成分
３．短期分散ｚ成分
４．長期分散ｘ成分
５．長期分散ｙ成分
６．長期分散ｚ成分
７．短期平均ｘ成分
８．短期平均ｙ成分
９．短期平均ｚ成分
１０．長期平均ｘ成分
１１．長期平均ｙ成分
１２．長期平均ｚ成分
１３．ｘ成分短期飽和時間
１４．ｙ成分短期飽和時間
１５．ｚ成分短期飽和時間
１６．ｘ成分長期飽和時間
１７．ｙ成分長期飽和時間
１８．ｚ成分長期飽和時間
１９．重力方向ｘ成分
２０．重力方向ｙ成分
２１．重力方向ｚ成分
２２．ｘ成分ゼロクロス数
２３．ｙ成分ゼロクロス数
２４．ｚ成分ゼロクロス数
判定方法は種々考えられるが、本実施形態では、テーブル参照によるステートマシン実装を採用している。以下に、その概要を説明する。

上記２４個のパラメータについて、２４次元の空間を想定し、それぞれのパラメータについて１つ以上の閾値を用意することで、２４次元の空間を区画する。各部１２ｄ，１２ｅ，１２ｆの出力がそれぞれの区画に入ることを遷移条件として、静止、歩行（平坦）、歩行（上り）、歩行（下り）、ランニング（平坦）、ランニング（上り）、ランニング（下り）、自動車移動、電車移動、エレベータ移動および不明の１１の状態を持つステートマシンを遷移させる。

なお、それぞれのパラメータの閾値や遷移内容の詳細については省略する。

実現されるステートマシンの性質の概要は、以下のように説明される。
（ａ）静止：重力方向検知の条件と同じ。
（ｂ）歩行：加速度のある成分の分散が一定値以上であり、その成分のゼロクロス数が１秒間に２前後であり、その成分の飽和度が一定値以下である。
（ｃ）ランニング：加速度のある成分の分散が一定値以上であり、その成分のゼロクロス数が１秒間に２前後であり、その成分の飽和度が一定値以上である。
（ｄ）自動車移動：分散が少なく、重力方向に対して垂直な加速度（高周波振動）。
（ｅ）電車移動：分散が少なく、重力方向に対して垂直な加速度（低周波振動）。
（ｆ）エレベータ移動：分散が少なく、重力方向に対して平行な加速度。

歩行状態およびランニング状態では、加速度の長期平均値、および加速度方向の重力方向とのなす角度を計算し、角度に応じて上り、平坦または下りを識別する。また、区画と状態とをほぼ対応させることができるが、自動車移動、電車移動およびエレベータ移動は、ともに、加速、静止、減速という動作パターンを持つので、ステートマシンは、これらの移動状態についてはこの動作パターンを表現する。

このように、ユーザ状態は、平均／分散／飽和計算部１２ｅ、重力方向推定部１２ｆおよびユーザ状態判定部１２ｈによって実現される。

さらに、状態表示／送信機能を実現するための構成について説明する。図５は、この状態表示／送信機能を実現するための構成を示している。

図５に示すように、携帯電話１は、表示部１０１、通信処理部１０２および状態データ処理部１０３をさらに備えている。

表示部１０１は、各種の表示情報（文字情報や画像情報など）を表示するために設けられており、表示パネルと、表示パネルを駆動する駆動部とを有する。この表示部１０１は
、プレゼンス表示部を有しており、この部分にユーザの現在の状態を表示する。例えば、表示部１０１に歩数を表示することにより、携帯電話１を歩数計として利用することができる。

通信制御部１０２は、通信網５を介して他の電話機などと通信するために必要な各種の処理（変調／復調、パケット変換など）を行う。

状態データ処理部１０３は、ユーザ状態処理部１４から出力されたユーザ状態（静止、歩行、ランニング、自動車乗車、電車乗車、エレベータ乗車）のデータにそれぞれ対応するアイコンデータ、および同じくユーザ状態処理部から出力される歩数を表示部１０１に出力する。また、状態データ処理部１０３は、ユーザ情報（ユーザ状態データおよび歩数データ）をサーバ４に送信するためにサーバ４への接続処理を行い、送信データを通信処理部１０２に出力する。

状態データ処理部１０３は、他の機器から送信されて通信処理部１０２で受信されたユーザ情報が予め登録されたメンバのユーザ情報であるか否かを受信データに付加されているユーザＩＤによって判別し、登録されたメンバのユーザ情報を表示部１０１に表示する。さらに、状態データ処理部１０３は、他の機器でユーザ情報を表示させるモードで送信指示が与えられたときに、送信するデータに自機（携帯電話１）のユーザであることを示すユーザＩＤを付加する。

また、状態データ処理部１０３は、サーバ４へ送信するユーザ状態の各項目や歩数についてそれぞれ送信を禁止するデータを付加する処理を行い、ユーザのキー操作による送信指示が入力されたときには、送信が禁止されたユーザ状態データや歩数データを通信処理部１０２に与えない。送信の禁止するためのデータは、ユーザがキー操作することなどによって状態データ処理部１０３に入力される。これにより、ユーザの許可したデータのみをサーバ４に送信するので、ユーザの望まないデータが送信されることがなくプライバシに配慮することができる。

サーバ４は、インスタントメッセージサーバとしての機能を有しており、携帯電話１から送信されたユーザ情報のデータを保存している。端末装置３は、ユーザ状態の送信先としてメールアドレスにて指定されていれば、サーバ４からユーザ情報を通信網５を介してダウンロードすることができる。従って、端末装置３は、携帯電話１のユーザのユーザ情報を表示することができる。

上記の構成において、表示部１０１および状態データ処理部１０３は表示手段として機能し、通信処理部１０２および状態データ処理部１０３は送信手段または受信手段として機能する。また、通信処理部１０２が送受信する情報は、歩数およびユーザ状態の両方であってもよいし、いずれか一方であってもよい。

本実施形態において、平均／分散／飽和計算部１２ｅ、重力方向推定部１２ｆ、ユーザ状態判定部１２ｈ、ユーザ状態処理部１４、機器状態管理部１５、時計部１６および状態データ処理部１０３は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭなどの記憶手段に記憶された所定のプログラムをマイクロプロセッサなどの演算処理装置によって実行され、キーなどの入力手段、ディスプレイなどの出力手段、あるいは、インターフェース回路などの通信手段を制御することによって実現される。従って、これらの手段を有するコンピュータ機器が、上記プログラムを記録した記録媒体を読み取り、当該プログラムを実行するだけで、上記の各部の機能を実現することができる。

この記録媒体としては、マイクロコンピュータで処理を行うために図示しないメモリ、
例えばＲＯＭのようなものがプログラムメディアであってもよいし、また、図示していないが外部記憶装置としてプログラム読取装置が設けられ、そこに記録媒体を挿入することにより読み取り可能なプログラムメディアであってもよい。

また、いずれの場合でも、格納されているプログラムは、マイクロプロセッサがアクセスして実行される構成であることが好ましい。さらに、プログラムを読み出し、読み出されたプログラムは、マイクロコンピュータのプログラム記憶エリアにダウンロードされて、そのプログラムが実行される方式であることが好ましい。なお、このダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納されているものとする。

また、上記プログラムメディアとしては、本体と分離可能に構成される記録媒体であり、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フレキシブルディスクやハードディスクなどの磁気ディスクやＣＤ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ等のディスクのディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）などのカード系、あるいはマスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable
Read Only Memory）、フラッシュＲＯＭ等による半導体メモリを含めた固定的にプログ
ラムを担持する記録媒体などがある。

また、インターネットを含む通信ネットワークを接続可能なシステム構成であれば、通信ネットワークからプログラムをダウンロードするように流動的にプログラムを担持する記録媒体であることが好ましい。

さらに、このように通信ネットワークからプログラムをダウンロードする場合には、そのダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納しておくか、あるいは別な記録媒体からインストールされるものであることが好ましい。

ここで、上記のように構成される携帯電話１におけるユーザ状態の検出動作について説明する。

まず、ユーザが歩行またはランニング状態にある場合、加速度センサ部１１によって、歩調に応じた大きさの加速度が検出され、加速度データとして出力される。ユーザ状態解析部１２では、その加速度データに基づいて、振動数（歩行速度）とユーザ状態（歩行状態またはランニング状態）とが求められる。また、ユーザが静止している状態では、加速度が検出されないので、ほぼ０の加速度データが出力され、従って、歩行速度も０である。ユーザ状態解析部１２からのデータは、ラッチ部１３によってラッチされて、ユーザ状態処理部１４に与えられる。

歩行時またはランニング時には、ユーザ状態判定部１２ｈの計算により、加速度の長期平均値と重力方向とのなす角度に応じて、平坦、上りまたは下りが判定される。これらの情報もユーザ状態として加味されることにより、歩行（平坦）、歩行（上り）、歩行（上り）、ランニング（平坦）、ランニング（上り）またはランニング（下り）の状態が得られる。

ユーザ状態処理部１４では、ラッチから出力された歩行速度データを積分することによって歩数が求められる。また、ユーザ状態が他の状態から歩行状態またはランニング状態から変化したときには、ユーザ状態処理部１４によって、歩行状態またはランニング状態のデータが、そのときの時刻と併せて生活リズム記憶部１７に記憶される。これにより、ユーザ状態と、それが変化した時刻とが記憶されるので、ユーザ状態の変化のパターンを確認することができる。

ユーザが自動車または電車で移動している場合、加速度センサ部１１によって、主に重力に垂直な加速度が検出され、加速度データとして出力される。ユーザ状態解析部１２では、その加速度データに基づいて、ユーザ状態（自動車移動態または電車移動状態）が求められる。また、このとき、歩行時またはランニング時のように加速度のゼロクロス点がないため、歩数速度は求められない。このようにして得られたユーザ状態のデータは、歩行時またはランニング時の場合と同様、ラッチ部１３によってラッチされて、ユーザ状態処理部１４に与えられる。

ユーザ状態が他の状態から自動車移動状態または電車移動状態から変化したときには、ユーザ状態処理部１４によって、自動車移動状態または電車移動状態のデータが、そのときの時刻と併せて生活リズム記憶部１７に記憶される。これにより、ユーザ状態と、それが変化した時刻とが記憶されるので、ユーザ状態の変化のパターンを確認することができる。

いずれの状態を検出する場合においても、ユーザ状態解析部１２からの特定時刻（ラッチ時刻）の出力データをラッチするとき、機器状態管理部１５から与えられた時刻データと出力データとが併せてラッチ部１３にラッチされる。

ラッチ部１３にラッチされたデータは、ラッチ状態が長時間続くほど、現在の状態と異なる可能性が高くなるので、その信頼性が低下する。このため、ユーザ状態処理部１４は、ラッチ部１３が出力するラッチ時刻を確認し、信頼度に応じた経過した所定時間経過後に処理動作を変更する。例えば、歩数計機能の場合、携帯電話１の使用状態になってから１０分以上同じ速度で歩行を続けることは考えにくい。そこで、ユーザ状態処理部１４は、ステートマシン１５ａによって携帯電話１の使用状態への状態遷移が確認されると、その検知から１０分経過後に歩数速度の積分を停止する。これにより、ユーザ状態処理部１４から信頼性が低下した歩数が出力されなくなる。

“メール着信通知”、“呼出中”、“マナーオン”および“使用中”の各状態への遷移がステートマシン１５ａによって確認されると、制御部１５ｂの制御によって、ユーザ状態解析部１２の出力データがラッチ部１３にラッチされるとともに、ユーザ状態解析部１２の動作が停止する。加速度センサ部１１は、このとき動作していれば、やはり機器状態管理部１５の制御によって動作を停止する。

このように、携帯電話１が上記の状態に遷移したときには、加速度センサ部１１およびユーザ状態解析部１２の動作が停止するので、マナーモード用の振動モータによる振動やユーザのキー入力操作などによって、ユーザ状態処理部１４が誤動作するという不都合は生じない。また、それ以前の歩数やユーザ状態は、ラッチ部１３が保持しているので、ユーザ状態の出力が途絶えることがなく、ユーザ状態処理部１４による処理の連続性を保つことができる。

例えば、ドライブ中にユーザがメール着信のために携帯電話１を操作し始めたとき、加速度センサ１１ａは、ドライブ中に固有な加速度および振動とともに、ユーザによる携帯電話１の操作による加速度および振動を検出するので、ユーザの状態を正確に検出することができない。このとき、ラッチ部１３は、それ以前のユーザ状態を保持したまま新たなデータを保持しなくなるので、携帯電話１の操作によって生じた誤ったデータに基づいてユーザ状態処理部１４が誤動作することを防止することができる。

このように、本携帯電話１では、ユーザ状態解析部１２とユーザ状態処理部１４との間にラッチ部１３が設けられており、機器状態管理部１５によって、加速度センサ部１１、ユーザ状態解析部１２およびラッチ部１３を携帯電話１の状態に応じて制御する。これに
より、加速度センサ部１１およびユーザ状態解析部１２の停止時には、ラッチ部１３がそれ以前に取り込んだデータを保持するので、ラッチ部１３が誤ったデータを保持しなくなり、これによって４つの機能の誤動作を防止できる。

また、状態データ処理部１０３によって、ユーザ状態処理部１４から出力された歩数およびユーザ状態は、表示部１０１に表示されるとともに、指定された他の端末装置３に送信される。これにより、携帯電話１のユーザが、求められた歩数やユーザ状態を確認することができる。また、端末装置３のユーザでも、同じ歩数やユーザ状態を確認することができるので、例えば、医療機関が携帯電話１のユーザの健康状態を確認するために、ユーザ状態を把握することができる。

〔実施形態２〕
図６は、本実施形態に係る携帯電話２の要部の構成を示している。

この携帯電話２は、（１）活動度計機能と、（２）ユーザインターフェース機能とを備えている。活動度計機能は、加速度センサ出力を種々のパラメータで解析することにより、ユーザの所定期間（例えば２４時間）の活動状態を測定する機能である。ユーザインターフェース機能は、ユーザの携帯電話２に対する特定の動作（ジェスチャ）を判定して、それに応じた制御を行う機能である。例えば、ユーザインターフェース機能としては、着信時に携帯電話２をトントンと軽く叩くと留守番電話として応答する機能が提供される。本実施形態は、上記の機能に限定されることなく、他の機能を備えていてもよい。以下に、携帯電話２の構成について説明する。

携帯情報処理装置としての携帯電話２は、携帯電話１と同様、電話機能でけでなくメールの送受信機能を備えており、さらには、各種のアプリケーションプログラムを実行したり、ユーザインターフェースを実現するために、コンピュータ機能を備えている。また、携帯電話２は、上記の活動度計機能およびユーザインターフェース機能を実現するために、加速度センサ部２１、活動度演算部２２、ジェスチャ判定部２３および機器状態管理部２４を備えている。

加速度センサ部２１は、加速度センサ２１ａと、可変ローパスフィルタ（図中、ＶＬＰＦ）２１ｂと、アナログ−デジタル変換器（図中、Ａ／Ｄ）２１ｃとから構成される。

本実施形態において、モーションセンサとしての加速度センサ２１ａは、実施形態１の加速度センサ１１ａと同様、その周波数応答が５０Ｈｚ程度までのセンサである。この加速度センサ２１ａは、ユーザの１軸方向（ｚ軸方向）の加速度を検出するタイプであるが、３軸方向の加速度を検出できるタイプであってもよい。

可変ローパスフィルタ２１ｂは、後述の機器状態管理部２４による制御によってカットオフ周波数を切り替えて、加速度センサ２１ａのアナログ出力の高周波成分を除去する。具体的には、可変ローパスフィルタ２１ｂは、活動度計機能を動作させるとき、おおよそ５Ｈｚ以上の成分を除去し、ユーザインタフェース機能を動作させるときには、おおよそ５０Ｈｚ以上の成分を除去する。

アナログ−デジタル変換器（以降、Ａ／Ｄ変換器と称する）２１ｃは、可変ローパスフィルタ２１ｂの出力を可変のサンプリングレート（サンプリング周波数）でサンプリングし、Nyquistのサンプリング定理に従ってデジタルデータに変換する。このＡ／Ｄ変換器
２１ｃは、活動度計機能を動作させるときには１０Ｈｚのサンプリングを行い、ユーザインタフェース機能を動作させるとき１００Ｈｚのサンプリングを行う。

活動度演算部２２は、加速度センサ部２１からの加速度データに基づいてユーザの活動度を演算するために、ソフトウエアによって実現される機能ブロックである。この活動度演算部２２は、活動度の演算として、動き周波数の測定、動き期間の測定、動き強度の測定などを行う。活動度演算部２２は、動き周波数の測定として、加速度がゼロレベルと交差するゼロクロス点を検出して、検出毎に“１”をカウントアップしていき、所定時間内のゼロクロス点の数から平均の動作周波数を算出する。また、活動度演算部２２は、特定の活動パターンの測定として、加速度が所定の閾値を越えている間に所定時間（例えば、０．１秒）毎に“１”をカウントアップしていき、そのカウント数によって加速度が所定の閾値を越えている時間を測定する。閾値は、人間が動いていると判定するための所定のレベルに設定される。さらに、活動度演算部２２は、運動強度の測定として、加速度の検出値（電圧）が０Ｖから変位する量を所定時間（例えば、０．１秒）毎に加算（積分）することにより、動きの強度を算出する。

なお、活動度演算部２２において、ゼロクロス点の検出やカウント処理を行う部分については、論理回路によって構成されていてもよい。

このような活動度演算部２２は、例えば、ＦＤＡ（Food and Drug Association）の認
可を受けているAmbulatory monitoring社のアクティグラフによって実現されてもよい。
このような活動度の解析は、加速度センサ２１ａの低周波数成分を対象としているので、加速度センサ２１ａを活動度計に使用する際には、可変ローパスフィルタ２１ｂをフィルタ特性を５Ｈｚに設定するとともに、Ａ／Ｄ変換器２１ｃのサンプリングレートを１０Ｈｚに設定する。これらの切替は、後述の機器状態管理部２４が行う。

ジェスチャ判定部２３は、加速度センサ部２１からの加速度データを後述するアルゴリズムに従って処理することにより、ユーザが行った特定のジェスチャを認識して、それに応じたコマンドを出力する。このジェスチャ判定部２３は、ソフトウエアによって実現される機能ブロックである。

本実施形態では、ジェスチャの一例として、着信時にポケットや鞄の中にある携帯電話２を取り出すことなくトントンと軽く叩くと留守番電話として通話することを想定している。ジェスチャ判定部２３は、携帯電話１が着信時にユーザによって軽く叩かれると、そのジェスチャを認識したことにより、留守番電話通話に移行することを指示するコマンドを出力する。なお、ジェスチャが上記の例に限定されないのは勿論である。

図７は、折りたたまれた状態にある折りたたみ式の携帯電話２とｚ軸方向を示す図である。図８は、携帯電話２を軽く叩く操作に対する加速度センサ２１ａのｚ軸方向の出力を表した波形図である。図８に示す例では、期間Ｔ１，Ｔ２で加速度の大きな変化が生じており、携帯電話２が２回叩かれたことを示している。

軽く叩く際には、ほぼ確実に携帯電話２の広い面を叩くことになるので、本実施形態では、誤動作を避けるため、図７に示すように、携帯電話２の裏面側の平坦面２ａに垂直なｚ軸方向の加速度のみを衝撃解析の対象としている。軽く叩く衝撃は、大きな加速度が瞬間的に一定間隔で発生するので、加速度センサ２１ａの高周波成分を検出することが必要になる。従って、加速度センサ２１ａをユーザインタフェースに使用する場合、可変ローパスフィルタ２１ｂのフィルタ特性を５０Ｈｚに設定する。また、Ａ／Ｄ変換器２１ｃは、サンプリングレートを１００Ｈｚに設定する。これらの切替は、後述の機器状態管理部２４が行う。

ジェスチャ判定部２３が行うユーザのジェスチャ判定のためのアルゴリズムを以下に示す。このアルゴリズムは、図８に示す加速度センサ２１ａの出力波形で複数の閾値（Ａ，
Ｂ）を用いている。これらの閾値は、携帯電話２がポケットや鞄の中にある状態で軽く叩かれたきに受ける平均的な衝撃に基づいて定められている。
１．基準レベルＬに対して所定の大きさＡ以上の加速度を所定の期間Ｔ１に検出する（瞬時性）。
２．上記加速度を検出後、所定の期間Ｔ２に加速度の分散を求め、その値が所定値Ｂ以内であることを認識する（静寂性）。
３．再度大きさＡ以上の加速度を所定の期間Ｔ３に検出する。
４．上記加速度を検出後、所定の期間Ｔ４に加速度の分散が所定値Ｂ以内であることを認識する。

更に、加速度センサ２１ａが３軸方向の加速度を検出できるタイプである場合、上記のアルゴリズムの実行中に、ｘ軸方向およびｙ軸方法の加速度の分散が一定値の範囲内であることを条件に入れることによって、誤動作の確率を減らすことができる。

機器状態管理部２４は、加速度センサ部２１、活動度演算部２２およびジェスチャ判定部２３を携帯電話２の使用状態に応じて制御するために、ステートマシン２４ａおよび制御部２４ｂを備えている。これらのステートマシン２４ａおよび制御部２４ｂは、ソフトウエアによって実現される機能ブロックである。

図９（ａ）および（ｂ）は、ステートマシン２４ａの状態遷移図である。図９（ａ）に示す通話関連の状態遷移図は、図２（ａ）にも示した一般的な携帯電話の、発呼、着信、メール受信に関する遷移を簡略化して示している。また、図９（ｂ）は、図２（ｂ）にも示した着信呼び出しを振動で行うマナーモードの状態遷移を示している。使用状態検知手段としてのステートマシン２４ａは、携帯電話２の全体の状態を管理しており、その機能は前述のステートマシン１５ａと同等である。従って、ここではその説明を省略する。

制御手段としての制御部２４ａは、ステートマシン２４ａによって認識された携帯電話２の状態遷移に応じて加速度センサ部２１、活動度演算部２２およびジェスチャ判定部２３の動作を制御する。この制御部２４ｂは、以下に説明するように、図１０に示すフローチャートの処理手順に従って制御を行う。

まず、状態が遷移したか否かを判定し（Ｓ２１）、状態が遷移している場合は、更に通信関連状態が“メール着信通知”もしくは“呼出中”であるかを判定する（Ｓ２２）。そうであると判定した場合は、ジェスチャ判定部２３は着信時にのみ機能すればよいことから、活動度演算部２２を停止させる（Ｓ２３）。このとき、マナーモードが“マナーオフ”の状態であれば（Ｓ２４）、可変ローパスフィルタ２１ｂのフィルタ特性を５０Ｈｚ（高周波数）に設定し（Ｓ２５）、Ａ／Ｄ変換器２１ｃのサンプリングレートを１００Ｈｚに設定する（Ｓ２６）。そして、ジェスチャ判定部２３を動作させて（Ｓ２７）、処理をＳ２１に戻す。

ステートマシン２４ａが管理する状態が上記の状態以外に遷移したとき、即ち、Ｓ２２で通信関連状態が“メール着信通知”もしくは“呼出中”以外の状態に遷移したときには、加速度センサ２１ａは活動度を計測するためのモーションセンサとして機能する。この状態では、ジェスチャ判定部２３を停止させる（Ｓ２８）。そして、可変ローパスフィルタ２１ｂのフィルタ特性を５Ｈｚ（低周波数）に設定し（Ｓ２９）、Ａ／Ｄ変換器２１ｃのサンプリングレートを１０Ｈｚに設定する（Ｓ３０）。さらに、活動度演算部２２を動作させて（Ｓ３１）、処理をＳ２１に戻す。

本実施形態において、活動度演算部２２、ジェスチャ判定部２３および機器状態管理部２４は、前述のユーザ状態処理部１４などと同様、所定のプログラムをマイクロプロセッ
サなどの演算処理装置によって実行される。従って、上記プログラムを記録した記録媒体を携帯電話１にて読み取り、当該プログラムを実行するだけで、上記の各部の機能を実現することができる。

続いて、上記のように構成される携帯電話２における活動度計機能とユーザインターフェース機能の動作について説明する。

まず、携帯電話２の状態が“メール着信通知”および“呼出中”になければ、活動度演算部２２による活動度計機能が動作する。このとき、制御部２４ｂの制御によって、加速度センサ部２１における可変ローパスフィルタ２１ｂのカットオフ周波数が５Ｈｚに切り替えられるとともに、Ａ／Ｄ変換器２４ｃのサンプリングレートが１０Ｈｚに切り替えられる。このように加速度センサ２１ａの感度が設定されることにより、活動度の計測に適した低周波数成分の加速度データが得られる。活動度演算部２２は、これによって得られた加速度データに基づいて、活動度を演算するための処理を行う。

一方、携帯電話２の状態が“メール着信通知”および“呼出中”に遷移すれば、ユーザインターフェース機能が動作する。このとき、制御部２４ｂの制御によって、加速度センサ部２１における可変ローパスフィルタ２１ｂのカットオフ周波数が５０Ｈｚに切り替えられるとともに、Ａ／Ｄ変換器２４ｃのサンプリングレートが１００Ｈｚに切り替えられる。ユーザは、上記の状態遷移を認識して携帯電話２を軽く叩く動作をすると、この動作による衝撃が加速度センサ部２１により加速度の変化として検出される。上記のように加速度センサ２１ａの感度が設定されることにより、ジェスチャの判定に適した高周波成分の加速度データが得られる。このとき、加速度センサ２１ａは、ユーザが携帯電話２を軽く叩くジェスチャを検出するための衝撃検出器として機能する。

ジェスチャ判定部２３は、これによって得られた加速度データに基づいて、ジェスチャを判定するための処理を行う。ジェスチャ判定部２３は、このような処理によって、ユーザが携帯電話２を軽く叩く動作をしたと判定すると、留守番電話応答またはメールのダウンロードに移行するようにコマンドを出力する。携帯電話２は、このコマンドを受けて、留守番電話機能による通話を開始するか、あるいはメールのダウンロードを開始する。

これにより、これにより、ユーザ（携帯電話２）は、通常の着信に応答するためのキー操作などを必要とすることなく、着信に応答することができる。特に、ユーザがマナーモードの設定（マナーオン）を忘れていても、会議中などの着信に応答できない状況で着信音が鳴ったときには、携帯電話２を取り出すことなく軽く叩くだけの動作によって、留守番電話応答に移行することができる。携帯電話２を軽く叩く動作を従って、加速度センサ部２１の出力を用いて、簡易な動作で携帯電話２を操作するためのユーザインターフェースを提供することができる。

また、通信関連状態が“メール着信通知”もしくは“呼出中”のときには、マナーモードが設定されていれば、加速度データがその振動による誤差を含んでしまう。しかしながら、このとき、活動度演算部２２は、制御部２４ｂの制御によって停止しているので、加速度データの誤差による誤動作を起こすことはない。一方、通信関連状態が“メール着信通知”もしくは“呼出中”以外のときには、ジェスチャ判定部２３は、制御部２４ｂの制御によって停止しているので、ユーザ誤って携帯電話２を軽く叩く動作をしても、留守番電話応答やメールダウンロードのためのコマンドを出力するという誤動作を起こすことはない。

以上のように、本携帯電話２においては、上記のように２つの機能を実現するために、ステートマシン２４ａによって把握される携帯電話２の状態に応じて、制御部２４ｂによ
って、加速度センサ部２１、活動度演算部２２およびジェスチャ判定部２３を制御している。これにより、加速度センサ部２１におけるフィルタ特性およびサンプリングレートを切り替えるとともに、活動度演算部２２またはジェスチャ判定部２３のいずれか一方が動作する。それゆえ、活動度演算部２２またはジェスチャ判定部２３のいずれか一方が動作しているときに生じる他方の誤動作を回避することができる。また、加速度を用いた複数の機能を備えた携帯電話２における消費電力の低減を図ることができる。しかも、携帯電話２を活動度計として動作させる場合には、Ａ／Ｄ変換器２１ｃのサンプリングレートが低下することによっても、消費電力を低減することができる。

なお、前述の実施形態１および２では、携帯情報処理装置としてそれぞれ携帯電話１，２に本発明を適用した例について説明した。しかしながら、本発明は携帯電話１，２に限らず、ＰＤＡ（Personal Digital Asistants）、ウェアラブル情報端末、専用のデータロガー（人間の行動パターンロガー）などの携帯情報処理装置にも適用が可能である。また、実施形態１および２では、モーションセンサとして、加速度センサ１１ａ，２１ａを採用した例について説明した。しかしながら、モーションセンサとしては、人間の動きや乗り物の動きを検出できればよいので、角速度センサ、圧電センサなどを用いてもよい。

また、実施形態１，２を適宜組み合わせて、１つの携帯電話が携帯電話１，２の機能を備えるように構成してもよい。この構成は、加速度センサ部２１、ユーザ状態解析部１２、ラッチ部１３、ユーザ状態処理部１４、時計部１６、活動度演算部２２およびジェスチャ判定部２３を備える他、機器状態管理部１５，２４の機能を併せ持つ新たな機器状態管理部を備える。このように構成された携帯電話は、加速度センサ２１ａを利用した、歩数計機能、乗り物検出機能、生活リズム記録機能、詳細プレゼンス表示／通信機能、活動度計機能およびユーザインターフェース機能を備えることになる。

本発明の携帯情報処理装置は、モーションセンサの検出出力を用いた複数の機能を誤動作を生じることなく実現できるので、携帯電話などでユーザの活動状態を検出するといった用途に適用できる。

本発明の一実施形態を示す携帯電話の要部の構成を示すブロック図である。 （ａ）ないし（ｃ）は上記携帯電話における機器状態管理部のステートマシンが管理する携帯電話の状態遷移を示す図である。 上記機器状態管理部の制御部が上記状態遷移に基づいた制御を実現するための処理手順を示すフローチャートである。 上記携帯電話におけるユーザ状態解析部の構成を示すブロック図である。 上記形態電話の状態表示／送信機能を実現するための構成を示すブロック図である。 本発明の他の実施形態を示す携帯電話の要部の構成を示すブロック図である。 折りたたまれた状態にある折りたたみ式の図６の携帯電話の外観とｚ軸方向を示す図である。 図６の携帯電話を軽く叩く操作に対する加速度センサのｚ軸方向の出力を表した波形図である。 （ａ）および（ｂ）は上記携帯電話における機器状態管理部のステートマシンが管理する携帯電話の状態遷移を示す図である。 図６の携帯電話における機器状態管理部の制御部が図９の状態遷移に基づいた制御を実現するための処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１，２ 携帯電話（携帯情報処理装置）
３ 端末装置
４ サーバ
１１，２１ 加速度センサ部（モーションセンサ部）
１１ａ，２１ａ 加速度センサ
１２ ユーザ状態解析部（処理手段）
１２ａ ＦＩＦＯ
１２ｂ，１２ｃ ゼロクロス判定部
１２ｄ ゼロクロスカウンタ
１２ｅ 平均／分散／飽和計算部（演算部）
１２ｆ 重力方向推定部（重力方向判定部）
１２ｇ 重力方向記憶部
１２ｈ ユーザ状態判定部
１３ ラッチ部（保持手段）
１４ ユーザ状態処理部（後処理手段）
１５，２４ 機器状態管理部
１５ａ，２４ａ ステートマシン（使用状態検知手段）
１５ｂ，２４ｂ 制御部（制御手段）
１６ 時計部
２１ｂ 可変ローパスフィルタ
２１ｃ アナログ−デジタル変換器
２２ 活動度演算部（処理手段）
２３ ジェスチャ判定部（応答制御手段）
１０１ 表示部（表示手段）
１０２ 通信処理部（送信手段，受信手段）
１０３ 状態データ処理部（表示手段，送信手段，受信手段）

Claims (15)

1. モーションセンサ部と、
   前記モーションセンサ部の出力に所定の処理を施す処理手段と、
   ユーザによる携帯情報処理装置の使用状態を検知する使用状態検知手段と、
   使用状態が検知されると前記モーションセンサ部および前記処理手段の少なくとも１つを停止させる制御手段とを備えていることを特徴とする携帯情報処理装置。
2. 携帯情報処理装置は振動により着信を通知する振動通知機能を有する携帯電話であり、
   前記使用状態検知手段は前記振動通知機能が動作している状態を使用状態として検知し、
   前記制御手段は、前記振動通知機能が検知されると前記モーションセンサ部および前記処理手段の少なくとも１つを停止させることを特徴とする請求項１に記載の携帯情報処理装置。
3. 前記処理手段の出力を保持する保持手段を備え、
   前記制御手段は、使用状態が検知されると、さらに前記処理手段の出力が途絶える直前の出力を保持するように前記保持手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の携帯情報処理装置。
4. 前記保持手段によって保持された処理手段の出力に基づいて所定の処理を行う後処理手段を備え、
   前記保持手段は前記処理手段の出力とともに該出力を保持する時刻を併せて保持し、
   前記後処理手段は前記保持手段に保持された時刻から所定時間経過すると処理を変更することを特徴とする請求項２に記載の携帯情報処理装置。
5. 前記処理手段は前記モーションセンサ部の出力に基づいてユーザの歩数速度を算出し、
   前記後処理手段は前記歩数速度に基づいて歩数を算出することを特徴とする請求項４のいずれか１項に記載の携帯情報処理装置。
6. 前記処理手段は、前記モーションセンサ部の出力に基づいてユーザの移動状態を推定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の携帯情報処理装置。
7. 前記モーションセンサ部は３軸方向の加速度が測定可能な加速度センサ部であり、
   前記処理手段は、加速度センサ部からの３軸方向の検出加速度に基づいて重力の方向を検出する重力方向検出手段を有していることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の携帯情報処理装置。
8. 前記重力方向検出手段は、
   加速度の一定時間平均と分散とを計算する演算部と、
   分散の絶対値が予め定められた値以下であり、かつ、平均の絶対値と重力加速度との差が予め定められた値以下であるか否かを判定する判定する重力方向判定部と、
   前記重力方向判定部により、分散の絶対値が予め定められた値以下であり、かつ、平均の絶対値と重力加速度との差が予め定められた値以下であると判定された加速度の平均値を記憶する重力方向記憶部とを有していることを特徴とする請求項７に記載の携帯情報処理装置。
9. 前記処理手段によって得られたユーザの移動状態を外部に送信する送信手段を備えていることを特徴とする請求項５に記載の携帯情報処理装置。
10. 前記処理手段によって得られたユーザの移動状態を表示する表示手段を備えていることを特徴とする請求項５に記載の携帯情報処理装置。
11. 他の携帯型情報処理装置から送信された他のユーザの移動状態を受信する受信手段と、
    受信された情報を表示する表示手段とを備えていることを特徴とする請求項５に記載の携帯情報処理装置。
12. モーションセンサ部と、
    前記モーションセンサ部の出力に所定の処理を施す処理手段と、
    ユーザによる携帯情報処理装置の使用状態を検知する使用状態検知手段と、
    使用状態が検知されると前記処理手段を停止させる制御手段とを備えていることを特徴とする携帯情報処理装置。
13. 前記携帯情報処理装置は携帯電話であり、
    着信時に前記モーションセンサ部の出力に基づいてユーザによる前記携帯電話への特定の動作を検知すると、着信に応答するための指示を出力する応答制御手段を備え、
    前記使用状態検知手段は着信を使用状態として検知し、
    前記制御手段は、着信時に前記応答制御手段を動作させる一方、着信時以外に前記応答制御手段を停止させることを特徴とする請求項１２に記載の携帯情報処理装置。
14. 前記応答制御手段は、留守番電話応答することを着信に応答するための指示として出力することを特徴とする請求項１３に記載の携帯情報処理装置。
15. 前記モーションセンサ部は、
    モーションセンサと、
    前記モーションセンサの出力における低周波数成分を通過させ、カットオフ周波数が変更可能なローパスフィルタと、
    前記ローパスフィルタの出力をデジタルに変換するアナログ−デジタル変換器とを含み、
    前記制御手段は、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数および前記アナログ−デジタル変換器に供給するサンプリングクロックの周波数を前記応答制御手段を動作させるときと前記処理手段を動作させるときとで変更することを特徴とする請求項１３または１４に記載の携帯情報処理装置。

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