JP2009156779A - モーションセンシング装置，モーションセンシング方法およびモーションセンシング回路 - Google Patents

Abstract

【課題】加速度センサやジャイロスコープを用いることなく物体の運動を検知することを目的とする。
【解決手段】１軸以上の地磁気成分を検出する地磁気センサ１１と、この地磁気センサ１１によって検出された地磁気成分の情報を地磁気成分情報として格納する地磁気成分情報格納部１２と、この地磁気成分情報格納部１２に格納された地磁気成分情報に基づいて、物体の運動を判定する判定部１８とをそなえることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、携帯電話機等の携帯端末において物体の運動を検出する技術に関する。

近年、携帯電話機等の携帯端末においては、例えば、加速度センサ（又は、ジャイロスコープ；以下、加速度センサという）や地磁気センサが搭載されているものがある。
加速度センサは、物体の加速度を検知するためのものであって、例えば、カメラ撮影時の画像補正や方位検出を行なうために携帯端末の重力方向を検知したり、携帯端末の姿勢（傾き）を検知したり、歩数計としての歩数算出，ゲームへの応用およびモーションコントロール等を行なうために携帯端末の運動（動き）を検出（モーションセンシング）したりする場合に用いられる。ここで、モーションコントロールとは、携帯端末の「動き」や「振れ」に応じて「マナーモード切替」等の処理や制御を行なうことを意味する。

地磁気センサは、地磁気ベクトルやその大きさ等の地磁気成分を検出するものであって、例えば、電子コンパス機能を実現するために物体の方位を検知する（方位角をセンシングする）場合に用いられる（例えば、下記特許文献１参照）。
従って、上述した従来の携帯端末においては、その携帯端末の重力方向，姿勢および運動を検知する場合には加速度センサが用いられ、地図連携を目的として携帯端末の方位を検知する場合には地磁気センサが用いられることが一般的である。

また、例えば、下記特許文献２には、３軸の地磁気センサと３軸の加速度センサとを併用することにより物体の姿勢や運動を検出する技術が開示されている。
特開２００６−７８４７４号公報 特開２００４−２６４８９２号公報

しかしながら、上述した従来の携帯端末において歩数算出やモーションコントロールを行なう場合には、その機能の性質上、加速度センサを用いて常時処理を行なう必要がある。
そのため、加速度センサをマイコンにて制御している際には、歩数算出やモーションコントロールで使用中の加速度センサを用いて他の機能を並行して利用することは困難である。

また、上記特許文献２の技術においても、物体の姿勢や運動を検出する際に加速度センサを必要とすることから、上記同様、歩数算出やモーションコントロールで使用中の加速度センサを用いて他の機能を並行して利用することは困難である。
従って、上述した従来の携帯端末においては、常時処理を行なう必要がある機能が加速度センサを使用中の場合には、使用中の機能以外のモーションコントロールを伴う多様な機能を同時に利用できないといった問題が生じ易い。

なお、地磁気センサは、地図アプリ等の起動時以外ではアイドル状態であることが多い。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、加速度センサやジャイロスコープを用いることなく物体の運動を検知することを目的とする。

上記目的を達成するために、開示のモーションセンシング装置は、１軸以上の地磁気成分を検出する地磁気センサと、該地磁気センサによって検出された該地磁気成分の情報を地磁気成分情報として格納する地磁気成分情報格納部と、該地磁気成分情報格納部に格納された該地磁気成分情報に基づいて、物体の運動を判定する判定部とをそなえている。
また、開示のモーションセンシング方法は、１軸以上の地磁気成分を検出する地磁気センサによって検出された該地磁気成分の情報を地磁気成分情報として取得する地磁気成分情報取得ステップと、該地磁気成分情報取得ステップにおいて取得された該地磁気成分情報に基づいて、物体の運動を判定する判定ステップとをそなえている。

さらに、開示のモーションセンシング回路は、１軸以上の地磁気成分を検出する地磁気センサによって検出された該地磁気成分の情報を地磁気成分情報として取得する地磁気成分情報取得部と、該地磁気成分情報取得部によって取得された該地磁気成分情報に基づいて、物体の運動を判定する判定部とをそなえている。

開示の技術によれば、以下の少なくともいずれか１つの効果ないし利点がある。
（１）地磁気センサのみで物体の運動を検知することができる。
（２）加速度センサやジャイロスコープを用いることなく、物体の運動を検知することができる。
（３）物体の相対的な運動を検知することができる。

（４）加速を伴わない運動や加速度が微小な運動のような加速度センサでは検知が困難な運動であっても検知することができる。
（５）地磁気センサによる方位検知時に必要となるキャリブレーションのような煩雑な処理を行なう必要がない。
（６）センサ搭載端末の振られている運動（縦に振られているか、横に振られているか）の判定を容易に行なうことができる。

（７）加速度センサが使用不可であっても物体の運動を検知することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
〔１〕本発明の第１実施形態の説明
図１は本発明の第１実施形態としての携帯端末の運動について説明するための図、図２はその携帯端末の構成例を模式的に示す図である。
本実施形態に係る携帯端末（モーションセンシング装置）１０は、図１に示すように、携帯端末（物体）１０の３次元（ｘ軸方向，ｙ軸方向およびｚ軸方向）の運動（動き、モーション、位置もしくは姿勢の変化）を判定（検出）する機能をそなえるものであって、本実施形態においては、携帯電話機により実現されている。

この携帯端末１０は、例えば、図２に示すように、３軸地磁気センサ（地磁気センサ）１１，地磁気成分情報格納部１２，差分情報格納部１３，ＣＰＵ（Central Processing Unit；モーションセンシング回路）１４および機能処理部１５をそなえて構成されている。
３軸地磁気センサ１１は、３次元の地磁気成分Ｈｇを検出（検知）するものであって、例えば、予め設定（指定）されたサンプリング周期で、携帯端末１０の３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）を示す地磁気成分Ｈｇを検出するようになっている。

図３は本発明の第１実施形態としての携帯端末における地磁気成分情報格納部の構成例を模式的に示す図、図４はその地磁気成分情報格納部に格納された地磁気成分情報を説明するための図である。
地磁気成分情報格納部１２は、３軸地磁気センサ１１によって検出された地磁気成分Ｈｇの情報を地磁気成分情報Ａとして格納（蓄積）するものであって、例えば、３軸地磁気センサ１１によって上記サンプリング周期で検出された複数（例えば、２サンプル以上）の地磁気成分情報Ａを時系列的に順次格納するようになっている。

例えば、図３および図４に示すように、地磁気成分情報格納部１２は、或る時刻ｔ₁における携帯端末１０の３次元座標（ｘ₁，ｙ₁，ｚ₁）を示す第１地磁気成分Ｈｇ₁を第１地磁気成分情報Ａ−１として格納し、時刻ｔ₁から一定時間Δが経過した時刻ｔ₂における携帯端末１０の３次元座標（ｘ₂，ｙ₂，ｚ₂）を示す第１地磁気成分Ｈｇ₂を第２地磁気成分情報Ａ−２として格納するようになっている。なお、Δは地磁気センサ１１のサンプリング周期以上であるものとする。

以下同様に、地磁気成分情報格納部１２は、携帯端末１０の３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）を示す地磁気成分Ｈｇを一定時間Δ毎に順次格納するようになっており、例えば、図３に示すように、時刻ｔ₁以降の或る時刻ｔ_n-1（ｎは自然数）における携帯端末１０の３次元座標を示す第ｎ−１地磁気成分Ｈｇ_n-1を第ｎ−１地磁気成分情報Ａ−ｎ−１として格納し、時刻ｔ_n-1から一定時間Δが経過した時刻ｔ_nにおける携帯端末１０の３次元座標を示す第ｎ地磁気成分Ｈｇ_nを第ｎ地磁気成分情報Ａ−ｎとして格納するようになっている。

なお、以下、地磁気成分を示す符号としては、複数の地磁気成分のうち１つを特定する必要があるときは、符号Ｈｇ₁〜Ｈｇ_nを用いるが、任意の地磁気成分を指すときには符号Ｈｇを用いる。
また、以下、地磁気成分情報を示す符号としては、複数の地磁気成分情報のうち１つを特定する必要があるときは、地磁気成分情報の前に“第１”〜“第ｎ”を付すとともに、符号Ａ−１〜Ａ−ｎを用いるが、任意の地磁気成分情報を指すときには符号Ａを用いる。

図５は本発明の第１実施形態としての携帯端末における差分情報格納部の構成例を模式的に示す図である。
差分情報格納部１３は、後述する差分算出部１７によって算出された差分Ｈｄを差分情報Ｄとして格納するものであって、例えば、図５に示すように、第１地磁気成分情報Ａ−１と第２地磁気成分情報Ａ−２との差分Ｈｄ₁₂を示す［２：１］差分情報Ｄ−１や、第ｎ地磁気成分情報Ａ−ｎと第ｎ−１地磁気成分情報Ａ−ｎ−１との差分Ｈｄ_n-1nを示す［ｎ：ｎ−１］差分情報Ｄ−ｋ（ｋは自然数）を格納するようになっている。差分情報Ｄの詳細および差分情報Ｄを差分情報格納部１３に格納する条件については後述する。

なお、以下、差分を示す符号としては、複数の差分のうち１つを特定する必要があるときは、符号Ｈｄ₁₂〜Ｈｄ_n-1nを用いるが、任意の差分情報を指すときには符号Ｈｄを用いる。
また、以下、差分情報を示す符号としては、複数の差分情報のうち１つを特定する必要があるときは、差分情報の前に“［２：１］”〜“［ｎ：ｎ−１］”を付すとともに、符号Ｄ−１〜Ｄ−ｋを用いるが、任意の差分情報を指すときには符号Ｄを用いる。

ＣＰＵ１４は、携帯端末１０において各種の数値計算，情報処理および機器制御等を行なうものであって、地磁気成分情報取得部１６，差分算出部１７，判定部１８および出力部１９をそなえて構成されている。
地磁気成分情報取得部１６は、地磁気成分情報格納部１２に格納された２つの地磁気成分情報Ａ（２サンプル）を取得するものであって、例えば、地磁気成分情報格納部１２に格納された複数の地磁気成分情報Ａの中から、時系列的に連続した２つの地磁気成分情報Ａ（例えば、第１地磁気成分情報Ａ−１と第２地磁気成分情報Ａ−２）を取得するようになっている。

差分算出部１７は、地磁気成分情報取得部１６によって取得された２つの地磁気成分情報Ａの差分Ｈｄを算出するものであって、例えば、地磁気成分情報取得部１６によって取得された２つの地磁気成分情報Ａの差分ベクトルＨｖおよびその絶対値Ｈａを差分Ｈｄとして算出するようになっている。従って、差分算出部１７は、地磁気成分情報格納部１２に格納された２つの地磁気成分情報Ａの差分Ｈｄを算出するといえる。

例えば、図４に示すように、差分算出部１７は、地磁気成分情報取得部１６によって取得された第１地磁気成分情報Ａ−１と第２地磁気成分情報Ａ−２との差分ベクトルＨｖ₁₂ (ｘ₂−ｘ₁，ｙ₂−ｙ₁，ｚ₂−ｚ₁)およびその絶対値Ｈａ₁₂（｜Ｈａ₁₂｜＝√｛(ｘ₂−ｘ₁)²＋（ｙ₂−ｙ₁）²＋（ｚ₂−ｚ₁)²｝）を差分Ｈｄ₁₂として算出するようになっている。又、同様に、差分算出部１７は、例えば、地磁気成分情報取得部１６によって取得された第ｎ−１地磁気成分情報Ａ−ｎ−１と第２地磁気成分情報Ａ−ｎとの差分ベクトルＨｖ_n-1n (ｘ_n−ｘ_n-1，ｙ_n−ｙ_n-1，ｚ_n−ｚ_n-1)およびその絶対値Ｈａ_n-1n（｜Ｈａ_n-1n｜＝√｛(ｘ_n−ｘ_n-1)²＋（ｙ_n−ｙ_n-1）²＋（ｚ_n−ｚ_n-1)²｝）を差分Ｈｄ_n-1nとして算出するようになっている。

なお、以下、差分ベクトルを示す符号としては、複数の差分ベクトルのうち１つを特定する必要があるときは、符号Ｈｖ₁₂〜Ｈｖ_n-1nを用いるとともに、この符号の後に座標“(ｘ₂−ｘ₁，ｙ₂−ｙ₁，ｚ₂−ｚ₁)”〜“(ｘ_n−ｘ_n-1，ｙ_n−ｙ_n-1，ｚ_n−ｚ_n-1)”を付すが、任意の差分ベクトルを指すときには符号Ｈｖを用いる。
また、以下、絶対値を示す符号としては、複数の絶対値のうち１つを特定する必要があるときは、符号Ｈａ₁₂〜Ｈａ_n-1nを用いるが、任意の絶対値を指すときには符号Ｈａを用いる。

そして、差分算出部１７は、絶対値Ｈａが予め設定された閾値以上であるか否かを判断することにより、携帯端末１０が移動状態であるか静止状態であるかを判断し、携帯端末１０が移動状態であると判断した場合には、上記算出された差分ベクトルＨｖに基づいて方向情報ａおよび符号情報ｂを生成し、これらの生成した方向情報ａおよび符号情報ｂを差分情報Ｄとして差分情報格納部１３に格納するとともに後述する判定部１８に出力するようになっている。

具体的には、差分算出部１７は、絶対値Ｈａが閾値以上である場合には、携帯端末１０が移動状態であると判断し、方向情報ａおよび符号情報ｂを差分情報Ｄとして、差分情報格納部１３に格納するとともに後述する判定部１８に動作状態を示す戻り値（例えば、値“１”）と併せて出力する一方で、絶対値Ｈａが閾値未満である場合には、携帯端末１０が静止状態であると判断し、方向情報ａおよび符号情報ｂを生成せずに、静止状態を示す戻り値（例えば、値“０”）を後述する判定部１８に出力するようになっている。

ここで、方向情報ａは、差分ベクトルＨｖの３成分（ｘ，ｙおよびｚ）の中で各絶対値（例えば、“｜ｘ₂−ｘ₁｜”，“｜ｙ₂−ｙ₁｜”および“｜ｚ₂−ｚ₁｜”）が最も大きい成分を示す情報であり、例えば、“ｘ”，“ｙ”および“ｚ”のいずれかで示される。具体的には、例えば、方向情報ａは、ｍａｘ（｜ｘ₂−ｘ₁｜，｜ｙ₂−ｙ₁｜，｜ｚ₂−ｚ₁｜）が、｜ｘ₂−ｘ₁｜の場合には“ｘ”を、｜ｙ₂−ｙ₁｜の場合には“ｙ”を、｜ｚ₂−ｚ₁｜の場合には“ｚ”を示すようになっている。又、符号情報ｂは、方向情報ａに該当する方向（ｘ，ｙおよびｚのいずれかの成分）の符号を示す情報であり、例えば、“＋”または“−”で示される。

即ち、差分情報Ｄは、+ｘ，−ｘ，+ｙ，−ｙ，+ｚ，−ｚの６パターンのうちいずれかの情報をそなえているのである。
そして、例えば、図５に示すように、差分算出部１７は、絶対値Ｈａ₁₂が予め設定された閾値以上である場合には、［２：１］差分情報Ｄ−１を構成する［２：１］方向情報ａ−１および［２：１］符号情報ｂ−１を、差分情報格納部１３に格納するとともに後述する判定部１８に出力し、絶対値Ｈａ_n-1nが予め設定された閾値以上である場合には、［ｎ：ｎ−１］差分情報Ｄ−ｋを構成する［ｎ：ｎ−１］方向情報ａ−ｋおよび［ｎ：ｎ−１］符号情報ｂ−ｋを、差分情報格納部１３に格納するとともに後述する判定部１８に出力するようになっている。

なお、以下、方向情報を示す符号としては、複数の方向情報のうち１つを特定する必要があるときは、方向情報の前に“［２：１］”〜“［ｎ：ｎ−１］”を付すとともに、符号ａ−１〜ａ−ｋを用いるが、任意の方向情報を指すときには符号ａを用いる。
また、以下、符号情報を示す符号としては、複数の符号情報のうち１つを特定する必要があるときは、符号情報の前に“［２：１］”〜“［ｎ：ｎ−１］”を付すとともに、符号ｂ−１〜ｂ−ｋを用いるが、任意の符号情報を指すときには符号ｂを用いる。

判定部１８は、差分算出部１７によって算出された２つの差分情報Ｄに基づいて、携帯端末１０の運動を判定（検出）するものであって、例えば、差分算出部１７によって前回算出された差分情報Ｄ−ｋ−１と差分算出部１７によって今回算出された差分情報Ｄ−ｋとを比較した結果に基づいて、携帯端末１０の運動を判定するようになっている。
なお、本実施形態においては、判定部１８には、差分算出部１７によって前回算出された差分情報Ｄ−ｋ−１が差分情報格納部１３から入力されるとともに、差分算出部１７によって今回算出された差分情報Ｄ−ｋが差分算出部１７から入力されるようになっている。

また、この判定部１８は、連続移動カウンタ２０および方向転換カウンタ２１をそなえて構成されている。
連続移動カウンタ２０は、差分算出部１７によって算出された複数の差分Ｈｄについて、時系列的に連続する２つの差分Ｈｄにおいて方向情報ａ（方向）が同一であり且つ符号情報ｂ（符号）が同一である回数をカウントするものであって、例えば、差分算出部１７によって今回算出された方向情報ａ−ｋと差分算出部１７によって前回算出された方向情報ａ−ｋ−１とが同一であり、且つ、差分算出部１７によって今回算出された符号情報ｂ−ｋと差分算出部１７によって前回算出された符号情報ｂ−ｋ−１とが同一である場合に（例えば、“＋ｘ”と“＋ｘ”）、値“１”を加算（インクリメント）し、それ以外の場合にはリセットするようになっている。即ち、連続移動カウンタ２０は、携帯端末１０が同方向へ連続的に移動したサンプル数を示すのである。

方向転換カウンタ２１は、差分算出部１７によって算出された複数の差分Ｈｄについて、時系列的に連続する２つの差分Ｈｄにおいて方向情報ａが同一であり且つ符号情報ｂが異なる回数をカウントするものであって、例えば、差分算出部１７によって今回算出された方向情報ａ−ｋと差分算出部１７によって前回算出された方向情報ａ−ｋ−１とが同一であり、且つ、差分算出部１７によって今回算出された符号情報ｂ−ｋと差分算出部１７によって前回算出された符号情報ｂ−ｋ−１とが異なる場合に（例えば、“−ｘ”と“＋ｘ”）、値“１”を加算（インクリメント）し、今回の方向情報ａ−ｋと前回の方向情報ａ−ｋ−１とが同一である場合以外にはリセットするようになっている。即ち、方向転換カウンタ２１は、携帯端末１０が「振られている」際の方向転換回数を示すのである。

そして、判定部１８は、例えば、差分算出部１７から差分情報Ｄ−ｋが入力される都度、上述した比較を行ない、連続移動カウンタ２０でカウントされた回数（カウント値）が予め設定された閾値を超えた場合に、携帯端末１０が同一方向に向かって連続的に移動し続けている状態であると判断し、その旨を示す戻り値を生成する。又、判定部１８は、例えば、方向転換カウンタ２１でカウントされた回数（カウント値）が予め設定された閾値を超えた場合に、携帯端末１０が振り子運動（反復運動）している状態であると判断し、その旨を示す戻り値を生成する。更に、判定部１８は、上記以外の場合には、センサ値取得を示す戻り値を生成する。なお、これらの戻り値は、例えば、携帯端末１０内のメモリ（図示省略）に所定のビットを記録することにより生成される。

従って、判定部１８は、上記生成された戻り値を生成し、携帯端末１０の運動を判定するのである。
また、判定部１８は、地磁気成分情報取得部１５によって取得された地磁気成分情報Ａに基づいて携帯端末１０の運動を判定するものであり、又、地磁気成分情報格納部１２に格納された地磁気成分情報に基づいて携帯端末１０の運動を判定するものであるといえる。

出力部１９は、判定部１８によって生成された戻り値を後述する機能処理部１５に出力するものである。
機能処理部１５は、出力部１９から出力された戻り値に基づいて、歩数計としての歩数算出，ゲームへの応用およびモーションコントロール等の種々の機能を実行するものである。ここで、モーションコントロールとは、物体の「動き」や「振れ」に応じて「マナーモード切替」等の処理や制御を行なうことを意味する。

上述の如く構成された本発明の第１実施形態に係る携帯端末１０において当該携帯端末１０の運動を判定する手法の一例を、図６に示すフローチャート（ステップＡ１〜Ａ９）に従って説明する。
先ず、判定部１８は、連続移動カウンタ２０および方向転換カウンタ２１をリセットする（ステップＡ１）。

次に、３軸地磁気センサ１１は、サンプリング周期で地磁気成分Ｈｇを検知し（ステップＡ２）、地磁気成分情報格納部１２は、３軸地磁気センサ１１によって検出された地磁気成分Ｈｇの情報を地磁気成分情報Ａとして格納（蓄積）する（ステップＡ３）。
地磁気成分情報取得部１６は、地磁気成分情報格納部１２に格納された複数の地磁気成分情報Ａの中から、時系列的に連続した２つの地磁気成分情報Ａを取得し、差分算出部１７は、地磁気成分情報取得部１６によって取得されたこれら２つの地磁気成分情報Ａの差分ベクトルＨｖおよびその絶対値Ｈａを差分Ｈｄとして算出する（ステップＡ４）。

そして、差分算出部１７は、算出された絶対値Ｈａに基づいて携帯端末１０が移動状態であるか静止状態であるかを判断し（ステップＡ５）、携帯端末１０が移動状態であると判断した場合には（ステップＡ５の“動作状態”ルート参照）、方向情報ａおよび符号情報ｂを差分情報Ｄとして差分情報格納部１３に格納するとともに判定部１８に動作状態を示す戻り値と併せて出力する。

一方、差分算出部１７は、携帯端末１０が静止状態であると判断した場合には（ステップＡ５の“静止状態”ルート参照）、静止状態を示す戻り値を判定部１８に出力し、ステップＡ１に戻る。
判定部１８は、差分算出部１７から動作状態を示す戻り値が入力されると、差分算出部１７によって前回算出された差分情報Ｄ−ｋ−１と差分算出部１７によって今回算出された差分情報Ｄ−ｋとを比較した結果に基づいて戻り値を生成する（ステップＡ６）。なお、判定部１８において戻り値を生成する具体的な手法については後述する。

そして、出力部１９は、判定部１８によって生成された戻り値を機能処理部１５に出力する（ステップＡ７）。
具体的には、戻り値が連続的に移動し続けている状態を示している場合には（ステップＡ７の“移動している”ルート参照）、出力部１９は、この戻り値を機能処理部１５に出力し（ステップＡ８）、処理を終了する。

また、戻り値が振り子運動している状態を示している場合には（ステップＡ７の“振られている”ルート参照）、出力部１９は、この戻り値を機能処理部１５に出力し（ステップＡ９）、処理を終了する。
なお、戻り値がセンサ値取得を示している場合には（ステップＡ７の“センサ値取得”ルート参照）、出力部１９が戻り値を出力することなく、ステップＡ２に戻る。

上述したステップA１〜A９の処理を繰り返し行なうことにより、携帯端末１０が振られている状態であるのか移動している状態であるのかを判定し、更に、携帯端末１０が端末自身に対し、どの方向に振られているかを判定するのである。
次に、上述の如く構成された本発明の第１実施形態に係る携帯端末１０の判定部１８において戻り値を生成する具体的な手法の一例を、図７に示すフローチャート（ステップＢ１〜Ｂ１０）に従って説明する。

判定部１８は、差分算出部１７から動作状態を示す戻り値が入力されると、差分算出部１７によって今回算出された最新の方向情報ａ−ｋと差分算出部１７によって前回算出された方向情報ａ−ｋ−１とを比較するとともに、差分算出部１７によって今回算出された符号情報ｂ−ｋと差分算出部１７によって前回算出された符号情報ｂ−ｋ−１とを比較する（ステップＢ１）。

判定部１８は、今回算出された方向情報ａ−ｋと前回算出された方向情報ａ−ｋ−１とが同一であり、且つ、今回算出された符号情報ｂ−ｋと前回算出された符号情報ｂ−ｋ−１とが同一である場合には（ステップＢ１の“前回の戻り値（方向情報）と同一”ルート参照）、連続移動カウンタ２０に値“１”を加算する（ステップＢ２）。
そして、判定部１８は、連続移動カウンタ２０でカウントされた回数が閾値以上であるか否かを判断し（ステップＢ３）、連続移動カウンタ２０でカウントされた回数が閾値以上である場合には（ステップＢ３の“閾値以上”ルート参照）、携帯端末１０が同一方向に向かって連続的に移動し続けている状態を示す戻り値を生成し（ステップＢ４）、処理を終了する。

一方、判定部１８は、連続移動カウンタ２０でカウントされた回数が閾値未満である場合には（ステップＢ３の“閾値未満”ルート参照）、センサ値取得を示す戻り値を生成し（ステップＢ５）、処理を終了する。
また、判定部１８は、今回算出された方向情報ａ−ｋと前回算出された方向情報ａ−ｋ−１とが同一であり、且つ、今回算出された符号情報ｂ−ｋと前回算出された符号情報ｂ−ｋ−１とが異なる場合には（ステップＢ１の“前回の戻り値（方向情報）と成分が同一かつ符号が逆”ルート参照）、方向転換カウンタ２１に値“１”を加算するとともに（ステップＢ６）、連続移動カウンタ２０をリセットする（ステップＢ７）。

そして、判定部１８は、方向転換カウンタ２１でカウントされた回数が閾値以上であるか否かを判断し（ステップＢ８）、方向転換カウンタ２１でカウントされた回数が閾値以上である場合には（ステップＢ８の“閾値以上”ルート参照）、携帯端末１０が振り子運動している状態であることを示す戻り値を生成し（ステップＢ９）、処理を終了する。
一方、判定部１８は、方向転換カウンタ２１でカウントされた回数が閾値未満である場合には（ステップＢ８の“閾値未満”ルート参照）、センサ値取得を示す戻り値を生成し（ステップＢ５）、処理を終了する。

また、判定部１８は、上述したステップＢ１での比較の結果、上記以外、即ち、今回算出された方向情報ａ−ｋと前回算出された方向情報ａ−ｋ−１とが同一であり、且つ、今回算出された符号情報ｂ−ｋと前回算出された符号情報ｂ−ｋ−１とが異なる場合や、今回算出された方向情報ａ−ｋと前回算出された方向情報ａ−ｋ−１とが同一であり、且つ、今回算出された符号情報ｂ−ｋと前回算出された符号情報ｂ−ｋ−１とが同一である場合以外であると判定した場合には（ステップＢ１の“その他”ルート参照）、連続移動カウンタ２０および方向転換カウンタ２１をリセットし（ステップＢ１０）、センサ値取得を示す戻り値を生成し（ステップＢ５）、処理を終了する。

これにより、判定部１８は、携帯端末１０が同一方向に向かって連続的に移動し続けている状態を示す戻り値、携帯端末１０が振り子運動している状態であることを示す戻り値、及び、センサ値取得を示す戻り値のいずれかを生成するのである。
そして、このように生成された戻り値は、その戻り値がセンサ値取得を示すもの以外の場合には、出力部１９により機能処理部１５に出力され、機能処理部１５が、出力部１９から出力された戻り値に基づいて、歩数計としての歩数算出，ゲームへの応用およびモーションコントロール等の種々の機能を実行する。

このように、本発明の第１実施形態としての携帯端末１０によれば、３軸地磁気センサ１１によって検出された地磁気成分Ｈｖの情報である地磁気成分情報Ａに基づいて物体の運動を判定することにより、３軸地磁気センサ１１のみで携帯端末１０の運動を検知できるので、加速度センサやジャイロスコープを用いることなく、物体の運動を検知することができる。

また、２つの地磁気成分情報Ａの差分Ｈｄを複数用いて携帯端末１０の運動を判定することにより、携帯端末１０の相対的な運動を検知することができ、更に、加速を伴わない運動や加速度が微小な運動のような加速度センサでは検知が困難な運動であっても検知することができる。
さらに、地磁気以外の磁場影響を考慮した高精度な地磁気ベクトルを抽出する必要がなく、２つの地磁気成分情報Ａの差分Ｈｄが判別されればよいので、３軸地磁気センサ１１による方位検知時に必要となるキャリブレーションのような煩雑な処理を行なう必要がない。

また、差分算出部１７によって算出された２つの差分Ｈｄの符号情報ａが異なる回数が閾値を超えた場合に、携帯端末１０が振り子運動している状態であると判定することにより、センサ搭載端末の振られている運動（縦に振られているか、横に振られているか）の判定を容易に行なうことができる。
〔２〕本発明の第２実施形態の説明
図８は本発明の第２実施形態としての携帯端末の構成例を模式的に示す図である。

この図８に示すように、本発明の第２実施形態の携帯端末３０は、上述した第１実施形態の携帯端末１０と同様の機能構成をそなえる他、更に、加速度センサ３１および監視制御部３２をそなえて構成されている。
なお、図中、既述の符号と同一の符号は同一もしくは略同一の部分を示しているので、その詳細な説明は省略する。

加速度センサ３１は、携帯端末３０の加速度を計測する機器であって、携帯端末３０のモーションセンシングに用いられるものである。この加速度センサ３１は、携帯端末３０において加速度の計測が必要な機能を実行する機器に出力するための加速度情報を生成するようになっている。なお、加速度センサ３１は既知の技術であり、その詳細な説明を省略する。

監視制御部３２は、加速度センサ３１が使用中であるか否かを監視するものであって、例えば、加速度センサ３１が使用中の状態においてモーションセンシングを実行しようとする場合、即ち、携帯端末３０内のプロセッサ（図示省略）からモーションセンシングの処理命令が出力された場合には、その機能を3軸地磁気センサ１１を用いて実行させるための制御信号を地磁気成分情報取得部１６に出力するようになっている。

そして、地磁気成分情報取得部１６は、監視制御部３２から制御信号が入力されると、３軸地磁気センサ１１がアイドル状態であるか否かを判断し、３軸地磁気センサ１１がアイドル状態である場合には、上記第１実施形態と同様に、３軸地磁気センサ１１のみを用いて携帯端末３０の運動を判定するようになっている。
このように、本発明の第２実施形態としての携帯端末３０によれば、上述した第１実施形態の携帯端末１０と同様の作用効果を得ることができる他、歩数計起動時等のように加速度センサ３１が使用不可の場合であっても、アイドル状態である３軸地磁気センサ１１のみを用いてモーションコントロールを実現することが可能となる。

〔３〕その他
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上記実施形態では、携帯端末１０として携帯電話機を用いた例について説明しているが、それに限定されるものではなく、地磁気センサをそなえた種々の端末に適用してもよい。

また、上記実施形態では、３軸地磁気センサを用いた例について説明しているが、それに限定されるものではなく、例えば、１次元（ｘ軸方向）の地磁気成分を検出する１軸地磁気センサや、２次元（ｘ軸方向およびｙ軸方向）の地磁気成分を検出する２軸地磁気センサを用いてもよい。
さらに、上記実施形態では、３軸地磁気センサ１１が携帯端末１０，３０にそなえられ、携帯端末１０，３０の座標を検出する場合について説明しているが、それに限定されるものではなく、例えば、３軸地磁気センサ１１が携帯端末１０，３０から離れた外部の物体にそなえられ、その物体の座標を検出してもよい。

また、上記実施形態では、地磁気成分情報格納部１２に複数の地磁気成分情報Ａを時系列的に順次格納する場合について説明しているが、それに限定されるものではなく、地磁気成分情報格納部１２に２つの地磁気成分情報Ａを常時格納していればよい。
さらに、上記実施形態では、差分算出部１７によって前回算出された差分情報Ｄ−ｋ−１が差分情報格納部１３から判定部１８に入力されるとともに、差分算出部１７によって今回算出された差分情報Ｄ−ｋが差分算出部１７から判定部１８に入力される場合について説明しているが、それに限定されるものではなく、差分算出部１７によって前回算出された差分情報Ｄ−ｋ−１が差分情報格納部１３または差分算出部１７から判定部１８に入力されるとともに、差分算出部１７によって今回算出された差分情報Ｄ−ｋが差分情報格納部１３または差分算出部１７から判定部１８に入力されていればよい。

〔４〕付記
〔付記１〕 １軸以上の地磁気成分を検出する地磁気センサと、
該地磁気センサによって検出された該地磁気成分の情報を地磁気成分情報として格納する地磁気成分情報格納部と、
該地磁気成分情報格納部に格納された該地磁気成分情報に基づいて、物体の運動を判定する判定部とをそなえることを特徴とする、モーションセンシング装置。

〔付記２〕 該地磁気成分情報格納部に格納された２つの該地磁気成分情報の差分を算出する差分算出部をそなえ、
該判定部は、該差分算出部によって算出された該差分に基づいて、該物体の運動を判定することを特徴とする、付記１に記載のモーションセンシング装置。
〔付記３〕 該差分算出部は、該差分が閾値を超えた場合に、該物体が移動状態であると判断することを特徴とする、付記２に記載のモーションセンシング装置。

〔付記４〕 該判定部は、
該差分算出部によって算出された２つの該差分の符号が同一である回数をカウントする連続移動カウンタをそなえ、
当該連続移動カウンタでカウントされた回数が閾値を超えた場合に、該物体が同一方向に向かって移動し続けている状態であると判定することを特徴とする、付記２または付記３のいずれか１項に記載のモーションセンシング装置。

〔付記５〕 該判定部は、
該差分算出部によって算出された２つの該差分の符号が異なる回数をカウントする方向転換カウンタをそなえ、
当該方向転換カウンタでカウントされた回数が閾値を超えた場合に、該物体が反復運動している状態であると判定することを特徴とする、付記２〜４のいずれか１項に記載のモーションセンシング装置。

〔付記６〕 該地磁気センサは、３軸の地磁気成分を検出する３軸地磁気センサであり、
該判定部は、該差分算出部によって算出された２つの該差分における方向情報と符号情報とに基づいて、該物体の運動を判定することを特徴とする、付記２〜５のいずれか１項に記載のモーションセンシング装置。

〔付記７〕 １軸以上の地磁気成分を検出する地磁気センサによって検出された該地磁気成分の情報を地磁気成分情報として取得する地磁気成分情報取得ステップと、
該地磁気成分情報取得ステップにおいて取得された該地磁気成分情報に基づいて、物体の運動を判定する判定ステップとをそなえることを特徴とする、モーションセンシング方法。

〔付記８〕 該地磁気成分情報取得ステップにおいて取得された２つの該地磁気成分情報の差分を算出する差分算出ステップをそなえ、
該判定ステップにおいて、該差分算出ステップにおいて算出された該差分に基づいて、該物体の運動を判定することを特徴とする、付記７に記載のモーションセンシング方法。
〔付記９〕 該差分算出ステップにおいて、該差分が閾値を超えた場合に、該物体が移動状態であると判定することを特徴とする、付記８に記載のモーションセンシング方法。

〔付記１０〕 該判定ステップにおいて、該差分算出ステップにおいて算出された２つの該差分の符号が同一である回数が閾値を超えた場合に、該物体が同一方向に向かって移動し続けている状態であると判定することを特徴とする、付記８または付記９のいずれか１項に記載のモーションセンシング方法。
〔付記１１〕 該判定ステップにおいて、該差分算出ステップにおいて算出された２つの該差分の符号が異なる回数が閾値を超えた場合に、該物体が反復運動している状態であると判定することを特徴とする、付記８〜１０のいずれか１項に記載のモーションセンシング方法。

〔付記１２〕 該地磁気成分情報取得ステップにおいて、３軸の地磁気成分を検出する３軸地磁気センサによって検出された該地磁気成分の情報を該地磁気成分情報として取得し、
該判定ステップにおいて、該差分算出ステップにおいて算出された２つの該差分における方向情報と符号情報とに基づいて、該物体の運動を判定することを特徴とする、付記８〜１１のいずれか１項に記載のモーションセンシング方法。

〔付記１３〕 １軸以上の地磁気成分を検出する地磁気センサによって検出された該地磁気成分の情報を地磁気成分情報として取得する地磁気成分情報取得部と、
該地磁気成分情報取得部によって取得された該地磁気成分情報に基づいて、物体の運動を判定する判定部とをそなえることを特徴とする、モーションセンシング回路。
〔付記１４〕 該地磁気成分情報取得部によって取得された２つの該地磁気成分情報の差分を算出する差分算出部をそなえ、
該判定部は、該差分算出部によって算出された該差分に基づいて、該物体の運動を判定することを特徴とする、付記１３に記載のモーションセンシング回路。

〔付記１５〕 該差分算出部は、該差分が閾値を超えた場合に、該物体が移動状態であると判定することを特徴とする、付記１４に記載のモーションセンシング回路。
〔付記１６〕 該判定部は、
該差分算出部によって算出された２つの該差分の符号が同一である回数をカウントする連続移動カウンタをそなえ、
当該連続移動カウンタでカウントされた回数が閾値を超えた場合に、該物体が同一方向に向かって移動し続けている状態であると判定することを特徴とする、付記１４または付記１５のいずれか１項に記載のモーションセンシング回路。

〔付記１７〕 該判定部は、
該差分算出部によって算出された２つの該差分の符号が異なる回数をカウントする方向転換カウンタをそなえ、
当該方向転換カウンタでカウントされた回数が閾値を超えた場合に、該物体が反復運動している状態であると判定することを特徴とする、付記１４〜１６のいずれか１項に記載のモーションセンシング回路。

〔付記１８〕 該地磁気成分情報取得部は、３軸の地磁気成分を検出する３軸地磁気センサによって検出された該地磁気成分の情報を該地磁気成分情報として取得し、
該判定部は、該差分算出部によって算出された２つの該差分における方向情報と符号情報とに基づいて、該物体の運動を判定することを特徴とする、付記１４〜１７のいずれか１項に記載のモーションセンシング回路。

本発明の第１実施形態としての携帯端末の運動について説明するための図である。 本発明の第１実施形態としての携帯端末の構成例を模式的に示す図である。 本発明の第１実施形態としての携帯端末における地磁気成分情報格納部の構成例を模式的に示す図である。 本発明の第１実施形態としての携帯端末における地磁気成分情報格納部に格納された地磁気成分情報を説明するための図である。 本発明の第１実施形態としての携帯端末における差分情報格納部の構成例を模式的に示す図である。 本発明の第１実施形態としての携帯端末において当該携帯端末の運動を判定する手法の一例を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態としての携帯端末の判定部において戻り値を生成する具体的な手法の一例を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態としての携帯端末の構成例を模式的に示す図である。

符号の説明

１０，３０ 携帯端末（モーションセンシング装置）
１１ ３軸地磁気センサ（地磁気センサ）
１２ 地磁気成分情報格納部
１３ 差分情報格納部
１４ ＣＰＵ（モーションセンシング回路）
１５ 機能処理部
１６ 地磁気成分情報取得部
１７ 差分算出部
１８ 判定部
１９ 出力部
２０ 連続移動カウンタ
２１ 方向転換カウンタ
３１ 加速度センサ
３２ 監視制御部
Ａ，Ａ−１，Ａ−２，Ａ−ｎ−１，Ａ−ｎ 地磁気成分情報
Ｄ，Ｄ−１，Ｄ−ｋ 差分情報
Ｈｇ₁，Ｈｇ₂ 地磁気成分
Ｈｖ₁₂ 差分ベクトル
ａ，ａ−１，ａ−ｋ 方向情報
ｂ，ｂ−１，ｂ−ｋ 符号情報

Claims (10)

1. １軸以上の地磁気成分を検出する地磁気センサと、
   該地磁気センサによって検出された該地磁気成分の情報を地磁気成分情報として格納する地磁気成分情報格納部と、
   該地磁気成分情報格納部に格納された該地磁気成分情報に基づいて、物体の運動を判定する判定部とをそなえることを特徴とする、モーションセンシング装置。
2. 該地磁気成分情報格納部に格納された２つの該地磁気成分情報の差分を算出する差分算出部をそなえ、
   該判定部は、該差分算出部によって算出された該差分に基づいて、該物体の運動を判定することを特徴とする、請求項１に記載のモーションセンシング装置。
3. 該差分算出部は、該差分が閾値を超えた場合に、該物体が移動状態であると判断することを特徴とする、請求項２に記載のモーションセンシング装置。
4. 該判定部は、
   該差分算出部によって算出された２つの該差分の符号が同一である回数をカウントする連続移動カウンタをそなえ、
   当該連続移動カウンタでカウントされた回数が閾値を超えた場合に、該物体が同一方向に向かって移動し続けている状態であると判定することを特徴とする、請求項２または請求項３のいずれか１項に記載のモーションセンシング装置。
5. 該判定部は、
   該差分算出部によって算出された２つの該差分の符号が異なる回数をカウントする方向転換カウンタをそなえ、
   当該方向転換カウンタでカウントされた回数が閾値を超えた場合に、該物体が反復運動している状態であると判定することを特徴とする、請求項２〜４のいずれか１項に記載のモーションセンシング装置。
6. 該地磁気センサは、３軸の地磁気成分を検出する３軸地磁気センサであり、
   該判定部は、該差分算出部によって算出された２つの該差分における方向情報と符号情報とに基づいて、該物体の運動を判定することを特徴とする、請求項２〜５のいずれか１項に記載のモーションセンシング装置。
7. １軸以上の地磁気成分を検出する地磁気センサによって検出された該地磁気成分の情報を地磁気成分情報として取得する地磁気成分情報取得ステップと、
   該地磁気成分情報取得ステップにおいて取得された該地磁気成分情報に基づいて、物体の運動を判定する判定ステップとをそなえることを特徴とする、モーションセンシング方法。
8. 該地磁気成分情報取得ステップにおいて取得された２つの該地磁気成分情報の差分を算出する差分算出ステップをそなえ、
   該判定ステップにおいて、該差分算出ステップにおいて算出された該差分に基づいて、該物体の運動を判定することを特徴とする、請求項７に記載のモーションセンシング方法。
9. １軸以上の地磁気成分を検出する地磁気センサによって検出された該地磁気成分の情報を地磁気成分情報として取得する地磁気成分情報取得部と、
   該地磁気成分情報取得部によって取得された該地磁気成分情報に基づいて、物体の運動を判定する判定部とをそなえることを特徴とする、モーションセンシング回路。
10. 該地磁気成分情報取得部によって取得された２つの該地磁気成分情報の差分を算出する差分算出部をそなえ、
    該判定部は、該差分算出部によって算出された該差分に基づいて、該物体の運動を判定することを特徴とする、請求項９に記載のモーションセンシング回路。

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