JP2009134449A - 歩数計 - Google Patents

Abstract

【課題】 専用の角度センサを用いることなく簡単な構成で非携帯か否かを検出して、省電力化を図ること。
【解決手段】 ２つの静加速度センサ１０７、１１７は、感度軸が相互に直交するように配設されている。ＣＰＵ１０１は、静加速度センサ１０７、１１７からの動加速度信号に基づいて歩数計数を行う。また、ＣＰＵ１０１は、両静加速度センサ１０７、１１７の静加速度信号レベルが所定レベル以下のとき、表示部１０８、増幅回路１０６、１１６の電源をオフに制御して省電力化を図る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、歩行を検出して歩数を測定する歩数計に関する。

従来から、感度軸が直交するように配設した複数の加速度センサを用いて使用者の歩行を検出することにより、前記使用者の歩数を測定する歩数計が開発されている。
例えば、特許文献１に記載された歩数計では、歩行検出用の複数の加速度センサとともに角度検出センサを用いて、前記角度検出センサによって歩数計の筐体の向き（傾き）を検出し、前記傾きに応じた加速度センサからの信号に基づいて歩数を測定している。

これによって歩数測定が可能であるが、歩数計の筐体の向きを知るために専用の角度センサを搭載する必要があるため、構成が複雑になり又、高価になるという問題がある。

特許第３６２４５７２号公報

本発明は、専用の角度センサを用いることなく簡単な構成で非携帯か否かを検出して、省電力化を図ることを課題としている。

本発明によれば、感度軸の方向に応じた静加速度信号および歩行を表す動加速度信号に対応する歩行信号を出力すると共に前記感度軸が相互に直交するように配設された２つの静加速度センサを有する歩行検出手段と、前記歩行信号に基づいて歩数を計数する計数手段と、前記両静加速度センサから出力される静加速度信号が所定レベルのとき、前記歩行検出手段を含む回路要素の電源をオフに制御する制御手段とを備えて成ることを特徴とする歩数計が提供される。

歩行検出手段は、感度軸の方向に応じた静加速度信号および歩行を表す動加速度信号に対応する歩行信号を出力する。計数手段は、前記歩行信号に基づいて歩数を計数する。制御手段は、前記両静加速度センサから出力される静加速度信号が所定レベルのとき、前記歩行検出手段を含む回路要素の電源をオフに制御する。

ここで、前記制御手段は、前記両静加速度センサから出力される静加速度信号が所定時間継続して前記所定レベルになったとき、前記回路要素の電源をオフに制御するように構成してもよい。
また、報知手段を有し、前記両静加速度センサから出力される静加速度信号が所定時間継続して前記所定レベルになったとき、前記報知手段によって姿勢が不適切である旨を報知するように構成してもよい。

また、操作手段を有し、前記制御手段は、前記報知手段による報知後所定時間内に前記操作手段による停止操作が成されたときに前記回路要素の電源をオフにせず、前記報知手段は前記操作手段による停止操作に応答して報知動作を停止するように構成してもよい。
また、少なくとも歩数を表示する表示手段を有し、前記制御手段は、前記両静加速度センサから出力される静加速度信号が所定時間継続して所定レベル以下のとき、前記表示手段及び検出手段の電源をオフに制御するように構成してもよい。

専用の角度センサを用いることなく簡単な構成で非携帯か否かを判定して、省電力化を図ることが可能になる。

図１は、本発明の実施の形態に係る歩数計のブロック図である。
図１において、歩数計は、中央処理装置（ＣＰＵ）１０１、所定周波数の信号を出力する発振回路１０２、発振回路１０２の出力信号を所定分周比で分周して各動作の時計信号を出力する分周回路１０３、外部から操作可能なスイッチによって構成されたキー入力手段１０４、使用者の歩行（走行を含む。）を検出して該歩行に対応する信号を出力する第１静加速度センサ１０７、第１静加速度センサ１０７からの動加速度信号を増幅して対応する歩行信号を出力する第１増幅回路１０６、第１静加速度センサ１０７からの静加速度信号をデジタル信号に変換する第１アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路１０５、使用者の歩行を検出して該歩行に対応する信号を出力する第２静加速度センサ１１７、第２静加速度センサ１１７からの動加速度信号を増幅して対応する歩行信号を出力する第２増幅回路１１６、第２静加速度センサ１１７からの静加速度信号をデジタル信号に変換する第２アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路１１５を備えている。

また、歩数計は、歩数等を表示する表示部１０８、測定した歩数データや設定値等を記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１１０、ＣＰＵ１０１が実行するプログラムを予め記憶した読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）１１１、報音手段によって構成されアラームを報知する報知部１０９、増幅回路１０６、１１６や表示部１０８をはじめとして歩数計の各回路要素に電力を供給する電源としての電池１１２を備えている。また、歩数計は、携帯カバンに収納して使用する携帯型歩数計の例を示している。

静加速度センサ１０７、１１７は、静加速度（重力加速度）に対応する静加速度信号と、歩行等の動作に基づいて生じる動加速度に対応する動加速度信号を出力するように構成された加速度センサである。静加速度センサ１０７と１１７は、特性は同一であるが、感度軸が相互に直交するように設けられている。例えば、静加速度センサ１０７の感度軸をＸ軸方向とすれば、静加速度センサ１１７の感度軸はＹ軸方向となる。
尚、第１、第２静加速度センサ１０７、１１７、第１、第２増幅回路１０６、１１６は歩行検出手段を構成している。ＣＰＵ１０１は計数手段、制御手段を構成している。また、キー入力手段１０４は操作手段を構成し、表示部１０８は表示手段を構成し、報知部１０９は報知手段を構成している。

歩行検出手段は、感度軸が相互に直交するように配設された２つの静加速度センサを有すると共に、感度軸の方向に応じた静加速度信号および歩行を表す動加速度信号に対応する歩行信号を出力することができる。
計数手段は、歩行信号に基づいて歩数を計数することができる。
制御手段は、両静加速度センサから出力される静加速度信号が所定レベルのとき、歩行検出手段を含む回路要素の電源をオフに制御することができる。
また、制御手段は、両静加速度センサから出力される静加速度信号が所定時間継続して前記所定レベルになったとき、回路要素の電源をオフに制御することができる。
また、制御手段は、両静加速度センサから出力される静加速度信号が所定時間継続して所定レベル以下のとき、表示手段及び検出手段の電源をオフに制御することができる。
報知手段は、両静加速度センサから出力される静加速度信号が所定時間継続して前記所定レベルになったとき、姿勢が不適切である旨を報知することができる。
制御手段は、報知手段による報知後所定時間内に操作手段による停止操作が成されたときに回路要素の電源をオフにせず、前記報知手段は前記操作手段による停止操作に応答して報知動作を停止することができる。

図２及び図３は、本実施の形態で使用する静加速度センサ１０７、１１７の傾斜角度−出力信号レベル特性を示す図で、静加速度センサ１０７、１１７の感度軸と加速度方向との角度によって静加速度センサ１０７、１１７から出力される静加速度信号のレベル（直流出力信号レベル）が変化する様子を示す図である。

図２は、検出した静加速度に対応する直流出力信号レベルをアナログ表記した図で、静加速度センサ１０７、１１７の出力信号を示している。また、図３は、検出した静加速度に対応する直流出力信号レベルをデジタル表記した図で、Ａ／Ｄ変換回路１０５、１１５の出力信号を示している。
図２、図３に示すように、静加速度センサ１０７、１１７は、加速度方向に対して有する傾斜角度の大きさに応じて、直流出力信号レベルが変化する。動作の詳細は後述するが、その変化量から、所定方向に対する静加速度センサ１０７、１１７の角度を検出し、歩数計を携帯していないと判断した場合等に、表示部１０８や増幅回路１０６、１１６への電源供給を遮断することにより、省電力化を行う。

具体的には静加速度センサ１０７、１１７から出力される静加速度信号をＡ／Ｄ変換し、２軸の角度の推定を行い、ある範囲の角度が推定できたら、非携帯と判断し省電力化処理を行う。通常非携帯時は２軸とも所定レベル以下（例えば出力０）となる。例えば、この状態は歩数計が机に置かれている状態、あるいは、携帯カバンに収納されて平置きになっている状態である。本実施の形態では、Ａ／Ｄ変換回路１０５、１１５の出力レベルを８段階に区分し、静加速度信号がレベルＡの領域の場合、感度軸が水平方向にあると判断して、省電力化の制御に利用している。

図４は、本実施の形態における歩数測定処理のフローチャートであり、ＣＰＵ１０１がＲＯＭ１１１に予め記憶されたプログラムを実行することによって行う処理である。
以下、図１及び図４を用いて本実施の形態に係る歩数計の歩数測定処理及び停止判定処理について説明する。
先ず、使用者は本実施の形態に係る歩数計のキー入力手段１０４を操作することによって歩数計に歩数計測動作を開始させた後、カバン内に収納して携えると共に歩行を開始する。

ＣＰＵ１０１は、キー入力手段１０４による歩数測定開始操作に応答して増幅回路１０６等の歩数計の各回路要素に電力を供給し、増幅回路１０６、１１６を連続的な動作状態にすると共に各回路要素を動作状態にする。これにより、静加速度センサ１０７、１１７は使用者の歩行を検出して、該歩行に対応する信号を増幅回路１０６、１１６に出力する。増幅回路１０６、１１６は、静加速度センサ１０７、１１７からの動加速度信号（歩行信号）を増幅し、ＣＰＵ１０１に出力する。

ＣＰＵ１０１は、静加速度センサ１０７、１１７からの歩行信号のうちのレベルが大きい方の信号、即ち、増幅回路１０６、１１６からの歩行信号のうちのレベルが大きい方の歩行信号を用いて歩数測定を行う。
ＣＰＵ１０１は、増幅回路１０６、１１６からの歩行信号のうちのレベルが大きい方の信号に基づいて歩数が入力されたか（即ち、歩行信号が入力されたか）否かを判断する（ステップＳ４０１）。
ＣＰＵ１０１は、歩行信号が入力されたと判断した場合には、歩行停止タイマをオンにして計時動作を開始した後（ステップＳ４０２）、歩行中フラグがオンか否か判断する。または、２つの信号を合成するなどして歩数信号を生成する（ステップＳ４０３）。

ＣＰＵ１０１は、歩行中フラグがオン（即ち、歩行中である）と判断すると、現在の歩数に歩行判定バッファに記憶している歩数を加算し（ステップＳ４０４）、歩行判定バッファをクリアした後（ステップＳ４０５）、処理ステップＳ４０４において算出した歩数に、今回生じた１歩分の歩数を加算して現在までの累積歩数を計数する（ステップＳ４０６）。
ＣＰＵ１０１は、処理ステップＳ４０６において計数した歩数を表示部１０８に表示した後、その他に実行中の処理があれば当該処理を行う（ステップＳ４０７、Ｓ４０８）。

一方、ＣＰＵ１０１は、処理ステップＳ４０３において、歩行中フラグがオンではないと判断した場合は、歩き始め等であり、歩行判定バッファの歩数に１加算する（ステップＳ４０９）。次にＣＰＵ１０１は、歩行か否かを判断して（ステップＳ４１０）、歩行ではないと判断した場合には処理ステップＳ４０１に戻り、歩行と判断した場合には歩行中フラグをオンにした後、処理ステップＳ４０１に戻る（ステップＳ４１１）。
尚、処理ステップＳ４１０の歩行か否かの判断は種々の条件設定が可能であり例えば、歩行信号が所定回数連続して検出できた場合に歩行と判断するようにしてもよい。この場合、歩行中と判定されるまでの歩数が歩行判定バッファに蓄積されることになる。

次に、歩行停止したと判定した場合の処理を説明する。図５は、本実施の形態における歩行停止判定処理のフローチャートである。
図５において、歩行停止タイマ（図４の処理ステップＳ４０２参照）が予め定めた所定時間計時してカウントアップすると（ステップＳ５０１）、ＣＰＵ１０１は歩行停止したと判断し、歩行中フラグをオフにした後（ステップＳ５０２）、歩行判定バッファに記憶した歩数をクリアして（ステップＳ５０３）、その他に実行する処理があればその他の処理を実行する（ステップＳ５０４）。

次に、歩数計を使用していないとき等の省電力処理について説明する。
図６は、省電力化処理を示すフローチャートである。
図６において、ＣＰＵ１０１は、歩行中フラグがオンになっていない（即ち、歩行中でない）と判断した場合（ステップＳ６０１）、Ａ／Ｄ変換回路１０５の直流出力信号レベル（静加速度信号レベル）が所定レベル以下（本実施の形態ではＡレベル）であり（ステップＳ６０２）、Ａ／Ｄ変換回路１１５の直流出力信号レベルも所定レベル以下（本実施の形態では図３のＡレベル）のとき（ステップＳ６０３）、即ち、歩行中でなく又、静加速度センサ１０７、１１７のいずれからも所定レベル以上の直流出力信号レベルが得られない場合（換言すれば、両静加速度センサ１０７、１１７の感度軸が水平方向に位置する状態であり、歩数計が平置きにされている状態のとき）には、Ａレベルカウンタに１加算する（ステップＳ６０４）。

ＣＰＵは、Ａレベルカウンタの計数値が所定値ｎよりも大きいと判断した場合（ステップＳ６０６）、表示部１０８及び増幅回路１０６、１１６への電源供給を遮断してオフにした後（ステップＳ６０７、Ｓ６０８）、その他に実行する処理があればその他の処理を実行する（ステップＳ６０９）。

ＣＰＵ１０１は、処理ステップＳ６０１において歩行中フラグがオンになっている場合、処理ステップＳ６０２、Ｓ６０３においてＡ／Ｄ変換回路１０５、１１５の直流出力信号レベルが所定レベル以下（本実施の形態ではＡレベル）でない場合（ステップＳ６０２、Ｓ６０３）には、Ａレベルカウンタをクリアして処理ステップＳ６０９に移行する（ステップＳ６０５）。

これにより、ＣＰＵ１０１は、歩行中でなく、両静加速度センサ１０５、１１５からの静加速度信号が所定レベル以下の状態が所定回数（所定時間）連続して継続した場合には、歩数計が平置きにされている状態が所定時間継続した場合であり、歩数計は使用されていない（非携帯）と判断して、表示部１０８や増幅回路１０６、１１６の電源をオフにして省電力化する。

したがって、専用の角度センサを用いることなく、歩数測定の複数の静加速度センサを用いて、簡単な構成で非携帯か否かを検出して、省電力化を図ることが可能になる。
尚、電源オフにする回路要素は、少なくとも大きな電力を消費する回路要素に限ってもよく、例えば、少なくとも増幅回路１０６、１１６の電源をオフにするようにしてもよい。また、所定回数ｎは複数回でもよいが、１回でもよい。

次に、本実施の形態に係る歩数計のアラーム機能について説明する。
図７は、省電力化のために回路要素の電源を遮断する場合のアラーム処理を示すフローチャートであり、図６と同一処理を行う部分には同一符号を付している。
図７において、ＣＰＵは、処理ステップＳ６０６においてＡレベルカウンタの計数値が所定値ｎよりも大きいと判断した場合、即ち、歩数計の平置き状態が所定時間継続したと判断した場合、報知部１０９からアラームを報音して回路要素の電源を遮断する旨を予め報知する（ステップＳ７０１）。

ＣＰＵ１０１は、アラームをセットしてから所定時間（本実施の形態では２０秒）経過したと判断すると（ステップＳ７０２）、表示部１０８や増幅回路１０６、１１６の電源をオフに制御した後（ステップＳ６０７、Ｓ６０８）、Ａレベルカウンタをクリア（Ｓ６０５）して、アラームをオフにして報音を停止し（ステップＳ７０４）、その他の処理に移行する（ステップＳ６０９）。
ＣＰＵ１０１は、処理ステップＳ７０２において所定時間経過する前にキー入力手段１０４によってアラーム停止操作があると（ステップＳ７０３）、Ａレベルカウンタをクリアして処理ステップＳ７０４に移行する（Ｓ６０５）。

このように、ＣＰＵ１０１は、回路要素への電源供給を遮断する前にアラームを報知するようにしているため、歩数計を使用しているにも拘わらず、歩数計の姿勢が適正ではないこと等を使用者に報知することができる。例えば、カバン等に歩数計を収納して使用している場合、カバン内で歩数計が平置きされると、歩数検出ができないため、アラームを鳴らして歩数計の姿勢が悪いことを知らせることができる。

尚、前記実施の形態では、カバンに収納して使用する歩数計の例で説明したが、腰や腕に装着して使用する歩数計等にも適用可能である。
また、検出手段の電源をオフに制御する場合、検出手段全体ではなく検出手段の一部構成要素の電源をオフに制御するようにしてもよい。

カバン等の携帯用具に収納して使用する歩数計、腰や腕に装着して使用する歩数計等、各種歩数計に利用可能である。

本発明の実施の形態に係る歩数計のブロック図である。 本発明の実施の形態に係る歩数計に使用する静加速度センサの特性を示す図である。 本発明の実施の形態に係る歩数計に使用する静加速度センサの特性を示す図である。 本発明の実施の形態に係る歩数計の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る歩数計の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る歩数計の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る歩数計の処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０１・・・ＣＰＵ
１０２・・・発振回路
１０３・・・分周回路
１０４・・・キー入力手段
１０５、１１５・・・Ａ／Ｄ変換回路
１０６、１１６・・・増幅回路
１０７、１１７・・・静加速度センサ
１０８・・・表示部
１０９・・・報知部
１１０・・・ＲＡＭ
１１１・・・ＲＯＭ
１１２・・・電池

Claims (5)

1. 感度軸の方向に応じた静加速度信号および歩行を表す動加速度信号に対応する歩行信号を出力すると共に前記感度軸が相互に直交するように配設された２つの静加速度センサを有する歩行検出手段と、前記歩行信号に基づいて歩数を計数する計数手段と、前記両静加速度センサから出力される静加速度信号が所定レベルのとき、前記歩行検出手段を含む回路要素の電源をオフに制御する制御手段とを備えて成ることを特徴とする歩数計。
2. 前記制御手段は、前記両静加速度センサから出力される静加速度信号が所定時間継続して前記所定レベルになったとき、前記回路要素の電源をオフに制御することを特徴とする請求項１記載の歩数計。
3. 報知手段を有し、
   前記両静加速度センサから出力される静加速度信号が所定時間継続して前記所定レベルになったとき、前記報知手段によって姿勢が不適切である旨を報知することを特徴とする請求項１又は２記載の歩数計。
4. 操作手段を有し、
   前記制御手段は、前記報知手段による報知後所定時間内に前記操作手段による停止操作が成されたときに前記回路要素の電源をオフにせず、前記報知手段は前記操作手段による停止操作に応答して報知動作を停止することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の歩数計。
5. 少なくとも歩数を表示する表示手段を有し、
   前記制御手段は、前記両静加速度センサから出力される静加速度信号が所定時間継続して所定レベル以下のとき、前記表示手段及び検出手段の電源をオフに制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の歩数計。

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