JP2009133695A

JP2009133695A - 電子機器

Info

Publication number: JP2009133695A
Application number: JP2007309351A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kawaguchi; 恒一川口
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2009-06-18

Abstract

【課題】加速度センサに初期状態からのずれが発生した場合であっても、ずれを補正できる電子機器を提供すること。
【解決手段】携帯電話機１は、充電台に載置可能な電子機器であって、充電台に載置されたことを検知する検知手段と、外部から加えられた加速度に応じた値を出力する加速度センサ４５と、充電台に載置された状態での加速度センサ４５の基準出力値を記憶する記憶手段と、加速度センサ４５の出力値により加速度値を測定する測定手段と、検知手段により充電台に載置されたことを検知した場合に、測定手段により測定した加速度値が、記憶手段により記憶された基準出力値から算出される加速度の値となる補正を行うことにより、測定手段での加速度値の測定を補正する補正手段と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、加速度センサを備えた電子機器に関する。

従来、加速度センサを搭載した電子機器が多く利用され、加速度センサにより検出した動作や傾きに応じた制御が行われている。この加速度センサは、製品毎に初期状態の差異や感度のばらつきにより出力値が異なるので、有効な加速度の検出を行うために、出力値を補正（キャリブレーション）する技術が提案されている（例えば、特許文献１、２、３参照）。

ところで、このような電子機器は、加速度センサを実装する過程や使用環境における熱の影響で、加速度センサの特性が変化し、出力値が初期値からずれることが知られている。例えば、電子機器の一例として携帯電話機であれば、加速度センサの出荷時におけるずれと、加速度センサを携帯電話に実装する際のずれと、を合わせて、傾き角度に換算すると１０度程度の誤差が想定される。
特開平５−１６４７７９号公報特開平８−１２２３５９号公報特許第２５４９８１５号公報

しかしながら、上記の特許文献によっても、一旦製品として出荷された電子機器において、このような出力値のずれを補正する手段はない。その結果、有効な加速度を検出できなくなり、電子機器の動作や傾きに応じた制御に支障をきたすおそれがあった。

そこで、本発明は、加速度センサに初期状態からのずれが発生した場合であっても、ずれを補正できる電子機器を提供することを目的とする。

本発明の電子機器（例えば、後述の携帯電話機１）は、置き台（例えば、後述の充電台）に載置可能な電子機器であって、前記置き台に載置されたことを検知する検知手段（例えば、後述のＣＰＵ４６）と、外部から加えられた加速度に応じた値を出力するセンサ（例えば、後述の加速度センサ４５）と、前記置き台に載置された状態での前記センサの基準出力値を記憶する記憶手段（例えば、後述のメモリ４４）と、前記センサの出力値により加速度値を測定する測定手段（例えば、後述のＣＰＵ４６）と、前記検知手段により前記置き台に載置されたことを検知した場合に、前記測定手段により測定した加速度値が、前記記憶手段により記憶された前記基準出力値から算出される加速度の値となる補正を行うことにより、前記測定手段での前記加速度値の測定を補正する補正手段（例えば、後述のＣＰＵ４６）と、を備える。

また、前記置き台は、電池を充電する充電器であることが好ましい。

また、前記補正手段は、前記置き台に載置されたことを前記検知手段により検知する毎に、前記測定手段での前記測定を補正することが好ましい。

また、前記センサは、複数の軸方向それぞれの加速度に応じた値を出力するセンサであることが好ましい。

本発明によれば、電子機器の加速度センサに初期状態からのずれが発生した場合であっても、ずれを補正できる。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る電子機器の一例である携帯電話機１の外観斜視図である。なお、以下では、携帯電話機１について説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ＰＨＳ（ＰｅｒｓｏｎａｌＨａｎｄｙｐｈｏｎｅＳｙｓｔｅｍ）、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）、ポータブルナビゲーション装置等であってもよい。

携帯電話機１は、操作部側筐体２と、表示部側筐体３と、を備えて構成される。操作部側筐体２は、表面部１０に、操作部１１と、携帯電話機１の使用者が通話時に発した音声が入力されるマイク１２と、を備えて構成される。操作部１１は、各種設定や電話帳機能やメール機能等の各種機能を動作させるための機能設定操作ボタン１３と、電話番号の数字やメールの文字等を入力するための入力操作ボタン１４と、各種操作における決定やスクロール等を行う決定操作ボタン１５と、から構成されている。

また、表示部側筐体３は、表面部２０に、各種情報を表示するためのディスプレイ２１と、通話の相手側の音声を出力するレシーバ２２と、を備えて構成されている。なお、音声は、レシーバ２２に代えて、または、レシーバ２２と共に、不図示のスピーカから出力されるとしてもよい。

また、操作部側筐体２の上端部と表示部側筐体３の下端部とは、ヒンジ機構４を介して連結されている。また、携帯電話機１は、ヒンジ機構４を介して連結された操作部側筐体２と表示部側筐体３とを相対的に回転することにより、操作部側筐体２と表示部側筐体３とが互いに開いた状態（開放状態）にしたり、操作部側筐体２と表示部側筐体３とが折り畳まれた状態（折畳み状態）にしたりできる。

なお、図１は、いわゆる折り畳み型の携帯電話機の形態を示しているが、本発明に係る携帯電話機の形態としては特にこれに限られず、操作部側筐体２と表示部側筐体３とを重ね合わせた状態から一方の筐体を一方向にスライドさせるようにしたスライド式や、操作部側筐体２と表示部側筐体３との重ね合せ方向に沿う軸線を中心に一方の筐体を回転させるようにした回転式（ターンタイプ）や、操作部側筐体２と表示部側筐体３とが一つの筐体に配置され連結部を有さない型式（ストレートタイプ）等であってもよい。

図２は、携帯電話機１の機能を示すブロック図である。携帯電話機１は、操作部１１、通信部４１、表示制御部４２、音声処理部４３、メモリ４４、加速度センサ４５、ＣＰＵ４６を備える。

通信部４１は、所定の使用周波数帯（例えば、８００ＭＨｚ）により外部装置と通信を行う。具体的には、アンテナによって受信した信号を復調処理し、処理後の信号をＣＰＵ４６に供給する。また、ＣＰＵ４６から供給された信号を変調処理し、アンテナを介して外部装置に送信する。

表示制御部４２は、ＣＰＵ４６の制御にしたがって、所定の画像処理を行う。そして、処理後の画像データをフレームメモリに蓄え、所定のタイミングでディスプレイ２１に出力する。

音声処理部４３は、ＣＰＵ４６の制御にしたがって、通信部４１から供給された信号に対して所定の音声処理を行い、処理後の信号をレシーバ２２に出力する。レシーバ２２は、音声処理部４３から供給された信号を外部に出力する。なお、この信号は、レシーバ２２に代えて、または、レシーバ２２と共に、不図示のスピーカから出力されるとしてもよい。

また、音声処理部４３は、ＣＰＵ４６の制御にしたがって、マイク１２から入力された信号を処理し、処理後の信号を通信部４１に出力する。通信部４１は、音声処理部４３から供給された信号に所定の処理を行い、処理後の信号をアンテナに出力する。

メモリ４４は、例えば、ワーキングメモリを含み、ＣＰＵ４６による演算処理に利用される。具体的には、後述する加速度センサ４５により検出した加速度データや、充電台に接続時の携帯電話機１の傾きを示すデータ等を記憶することができる。なお、メモリ４４は、着脱可能な外部メモリを兼ねていてもよい。

加速度センサ４５は、携帯電話機１に与えられた加速度を検出し、検出結果をＣＰＵ４６に出力する。ＣＰＵ４６は、加速度センサ４５により出力された検出結果に対して、加速度センサ４５の実装時における加速度情報のずれを訂正するための所定の補正を実行し、加速度の測定値とする。

なお、この補正は、ＣＰＵ４６が行うこととしたが、これには限られず、補正用のデバイスを介して、測定値がＣＰＵ４６に入力されるようにしてもよい。また、この補正用のデバイスは、加速度センサ４５に内蔵されてもよい。

加速度センサ４５は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の加速度を検出する３軸（３次元）タイプであって、外部から加わった力（Ｆ）と質量（ｍ）に基づいて、加速度（ａ）を測定する（加速度（ａ）＝力（Ｆ）／質量（ｍ））。

また、加速度センサ４５は、例えば、圧電素子によって所定の質量に加わる力を計測して軸ごとの加速度を求め、数値データ化してバッファリングする。そして、ＣＰＵ４６は、周期的にバッファリングされた加速度データを読み出す。なお、加速度センサ４５は、圧電素子（圧電式）に限らず、ピエゾ抵抗型、静電容量型、熱検知型等によるＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）式や、可動コイルを動かしてフィードバック電流によってもとに戻すサーボ式や、加速度によって生じる歪を歪ゲージによって測定する歪ゲージ式等により構成されてもよい。

ＣＰＵ４６は、携帯電話機１の全体を制御しており、特に、通信部４１、表示制御部４２、音声処理部４３およびカメラ（図示せず）に対して所定の制御を行う。ここで、加速度センサ４５とＣＰＵ４６の動作について説明する。

加速度センサ４５は、電源制御回路から一定の電源電圧が供給されており、携帯電話機１の傾斜が変化する際に、その変化を加速度データとして検出している。そして、ＣＰＵ４６は、これを読み出す。また、ＣＰＵ４６は、読み出した加速度データに基づいて、例えば加速度センサ４５が３軸センサである場合は、３軸ごとの傾斜角度を求める所定の演算を行い、携帯電話機１がどの方向に向いているのかを把握する。

ＣＰＵ４６は、加速度センサ４５が検出した加速度データにより、携帯電話機１の傾斜角度を求め、この傾斜角度に基づいて、ディスプレイ２１や発光部（図示せず）による演出を制御する。例えば、電話の着信時に、複数設けられた発光部の点灯箇所を傾斜角度に応じて決定したり、ゲーム等のアプリケーションにおいて、傾斜角度に応じて表示画像を変更したりする。

なお、携帯電話機１に搭載した加速度センサ４５は、例えば加速度センサ４５が３軸センサの場合は、図３に示すＸ、Ｙ、Ｚの互いに直交する３軸方向の加速度データを検出するものとする。

図４は、携帯電話機１が水平に置かれた場合に、実際に発生する加速度を示す図である。静止状態であるため、図のように鉛直下向き（Ｚ軸負方向）に重力加速度９．８ｍ／ｓ^２がかかり、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の加速度はゼロとなる。

ところが、熱による特性変化のため、加速度センサ４５による測定値は、これらの値からずれている場合がある。そこで、一例として、３軸センサの場合を考えると、ＣＰＵ４６は、携帯電話機１が水平状態で静止したことを検知すると、測定値が「Ｘ軸方向の加速度＝０［ｍ／ｓ^２］」、「Ｙ軸方向の加速度＝０［ｍ／ｓ^２］」、「Ｚ軸方向の加速度＝９．８［ｍ／ｓ^２］」となるように加速度センサ４５の出力値に対して補正（キャリブレーション）を行う。この加速度センサ４５の出力値に対する補正は、次のキャリブレーションが行われるまで、以後の加速度センサ４５の出力値に対して同様に行われる。

具体的には、充電台に携帯電話機１がセットされたこと、あるいは、充電が開始されたことを検知した場合に、補正を実行することとする。つまり、充電台が水平に設置され、かつ、セットされた携帯電話機１が水平となる形状である場合には、充電中は水平を保っているので、充電の開始に応じて、上記の補正を実行することができる。

図５は、携帯電話機１が水平面に対して傾けて置かれた場合に、実際に発生する加速度を示す図である。例えば、充電台における携帯電話機１を載置する面が水平でない場合がこれにあたる。この場合、水平に置かれた場合（図４）と同様に、鉛直下向きに重力加速度９．８ｍ／ｓ^２がかかる。すると、Ｘ軸の傾きが水平面に対してθである場合には、加速度の大きさは、「Ｘ軸方向の加速度＝９．８×ｓｉｎθ［ｍ／ｓ^２］」、「Ｙ軸方向の加速度＝０［ｍ／ｓ^２］」、「Ｚ軸方向の加速度＝９．８×ｃｏｓθ［ｍ／ｓ^２］」となる。

ここで、水平な充電台への携帯電話機１の載置状態が、このようにＸ軸の傾きが水平面に対してθである場合には、携帯電話機１は、水平な充電台へ携帯電話機１が載置された場合の傾きθを予めメモリに記憶しておく。これにより、充電台に携帯電話機１がセットされたこと、あるいは、充電が開始されたことを検知した場合に、実際の加速度の値を算出するにより、水平な充電台へ携帯電話機１が載置された場合の加速度センサ４５の出力値（基準出力値）に基づいて、加速度センサ４５の出力値に対して補正を行うことができる。

また、図５では、Ｙ軸を中心として携帯電話機１を回転させた状態を示したが、その他の傾き状態であっても、３軸それぞれの傾き角度を記憶しておくことにより、補正すべき実際の加速度の値を算出することができる。なお、携帯電話機１は、傾きθを記憶することとしたが、これには限られず、傾きがθの場合の実際の加速度の値を記憶することとし、この記憶された加速度の値に基づいて、加速度センサ４５の出力値に対して補正を行うとしてもよい。

ここで、加速度センサ４５の出力値に対する補正は、充電台に携帯電話機１がセットされたこと、あるいは、充電が開始されたことを検知した場合とした。ところが、充電台が水平に設置されていない場合や、充電台を用いずにケーブル接続により充電を開始した場合等には、携帯電話機１の状態は、記憶されている傾きθと異なり、正しく補正できない可能性がある。

そこで、測定された加速度が、記憶された傾きθによる実際の加速度と大きく異なる場合、具体的には、所定値以上の差異がある場合には、補正を実行しない。すなわち、充電台への想定された載置状態にないと判断される場合には補正せず、前回の補正状態を維持する。

このようにして、携帯電話機１は、充電台を利用した通常の充電操作により、ユーザが意識することなく、自動的に加速度センサ４５の補正を行うことができる。更に、携帯電話機１の出荷前においても、加速度センサ４５の測定値に関わる検査、補正の工数を低減することができる。

図６は、携帯電話機１における補正処理を示すフローチャートである。

ステップＳ１では、ＣＰＵ４６は、携帯電話機１が充電台に載置されたか否かを判定する。具体的には、充電は充電台により行われると仮定し、充電端子への電圧入力を検知したことにより充電が開始され、すなわち充電台に載置されたと判定する。なお、判定方法はこれには限られず、所定の充電台との接続を検知するセンサを備えることにより判定してもよい。この判定がＹＥＳの場合には、ステップＳ２に移り、判定がＮＯの場合には、ステップＳ１を繰り返す。

ステップＳ２では、ＣＰＵ４６は、加速度センサ４５により測定された加速度の値について、予めメモリ４４に記憶した傾きに応じた加速度の値と、所定以上のずれがあるか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合は、充電台が水平に設置されていないと判断されるので、補正は行わずに処理を終了する。一方、この判定がＮＯの場合は、充電台が水平に設置され、携帯電話機１が所定の傾きとなっていると判断されるので、ステップＳ３に移る。

ステップＳ３では、ＣＰＵ４６は、測定される加速度の値が、記憶された傾きに相当する値となるように、加速度センサ４５の出力値を補正（キャリブレーション）する。

図７は、携帯電話機１の出荷前からユーザの使用中における加速度センサ４５の特性変化を示す図である。

加速度センサ４５が出荷される時点では、精度の個体差や、製造や保管の工程での熱の影響により、実際の加速度と加速度センサ４５による測定値とにずれが生じている（ステップＳ１１）。

この加速度センサ４５を携帯電話機１に実装する（ステップＳ１２）場合には、通常、３００度程度の高温状態となるため、加速度センサ４５の特性が大きく変化し、測定される加速度情報に更なるずれが生じる（ステップＳ１３）。

このように、加速度情報にずれが生じた状態で携帯電話機１が出荷され（ステップＳ１４）、ユーザまたは販売店において充電池が装着された（ステップＳ１５）とする。

この携帯電話機１を使用するにあたり、ユーザは、携帯電話機１を充電台にセットし、充電を開始する（ステップＳ１６）。すると、携帯電話機１は、充電台へのセットを検知し、予め記憶した所定の傾きに応じた加速度に基づいて、加速度センサ４５の補正（キャリブレーション）を実行する（ステップＳ１７）。これにより、加速度センサ４５の測定値は、正常な加速度情報へ復帰する（ステップＳ１８）。

その後、継続使用により、携帯電話機１は様々な熱の影響を受け、加速度センサ４５により測定される加速度情報に、再度ずれが発生する（ステップＳ１９）。しかし、消耗した充電池を充電するため、充電台にセットする（ステップＳ１６）ことにより、補正が繰り返される。これにより、携帯電話機１は、正常な加速度情報を取得し続けることができる。

以上のように、本実施形態によれば、加速度センサ４５により測定される加速度情報に、初期状態からのずれが発生した場合であっても、携帯電話機１が置き台（充電台）に載置された場合に補正（キャリブレーション）を行う。したがって、携帯電話機１は、ユーザが意識するような特別な操作をすることなく、このずれを補正することができ、適切な加速度を測定することができる。

また、携帯電話機１の使用に際して必ず行われる充電という操作に応じて上記の補正が行われるため、ずれの補正が頻繁に行われることが期待でき、正しい加速度を測定できる可能性が高まる。

更に、加速度情報のずれが所定以上と判定される場合には補正を行わないため、置き台（充電台）が水平に設置されていない等、携帯電話機１が所定の姿勢にない場合に、間違った補正を行ってずれを発生させることを抑制できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限るものではない。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

例えば、加速度センサ４５としては３軸以外のセンサであってもよく、１軸、２軸、あるいは４軸以上のセンサであっても、本実施形態と同様の効果が期待できる。また、例えば、３軸の加速度および３軸の地磁気を検出可能な６軸センサ等、複数種類のセンサを組み合わせた複合型のセンサであってもよい。

本発明に係る電子機器の一例である携帯電話機１の外観斜視図である。本発明に係る携帯電話機１の機能を示すブロック図である。本発明に係る携帯電話機１の互いに直交する３軸方向を示す図である。本発明に係る携帯電話機１が水平に置かれた場合に、実際に発生する加速度を示す図である。本発明に係る携帯電話機１が傾けて置かれた場合に、実際に発生する加速度を示す図である。本発明に係る携帯電話機１における補正処理を示すフローチャートである。本発明に係る携帯電話機１の出荷前からユーザの使用中における加速度センサ４５の特性変化を示す図である。

符号の説明

１携帯電話機
１１操作部
１２マイク
２１ディスプレイ
２２レシーバ
４１通信部
４２表示制御部
４３音声処理部
４４メモリ
４５加速度センサ
４６ＣＰＵ

Claims

置き台に載置可能な電子機器であって、
前記置き台に載置されたことを検知する検知手段と、
外部から加えられた加速度に応じた値を出力するセンサと、
前記置き台に載置された状態での前記センサの基準出力値を記憶する記憶手段と、
前記センサの出力値により加速度値を測定する測定手段と、
前記検知手段により前記置き台に載置されたことを検知した場合に、前記測定手段により測定した加速度値が、前記記憶手段により記憶された前記基準出力値から算出される加速度の値となる補正を行うことにより、前記測定手段での前記加速度値の測定を補正する補正手段と、
を備える電子機器。
前記置き台は、電池を充電する充電器であることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
前記補正手段は、前記置き台に載置されたことを前記検知手段により検知する毎に、前記測定手段での前記測定を補正することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子機器。
前記センサは、複数の軸方向それぞれの加速度に応じた値を出力するセンサであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電子機器。