JP2010112874A

JP2010112874A - 加速度検出回路

Info

Publication number: JP2010112874A
Application number: JP2008286700A
Authority: JP
Inventors: Hideki Shiba; 秀規芝
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-11-07
Filing date: 2008-11-07
Publication date: 2010-05-20

Abstract

【課題】加速度センサを機器に搭載して機器自体をタッピングしたことを検出する回路において、従来の技術では、タッピングによって起こる振動と、機器を机などに置いた際の振動の区別ができなく、機器を机の上に置い時に誤検知してしまう問題があった。
【解決手段】加速度センサと、加速度センサの出力をローパスするフィルタリング回路と、フィルタリング回路の出力と任意の値を比較する比較回路と、比較回路の出力の立上がり、立下り、出力停止を検出する検出回路と検出回路の結果によって時間を計測するためのタイマ回路と、検出回路結果によってカウントアップするカウンタ回路と、比較回路の出力のピーク値を保持しておくピークホールド回路と、ピークホールド回路の出力信号を１／２倍する演算回路とを備えた加速度検出回路において、比較回路の比較する任意の値が所定の値と前記演算回路の加算値となる構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は加速度を検出し、その加速度によって機器を操作するなどの電子機器に関する。

従来から、加速度センサを電子機器に搭載して、電子機器を軽く叩いたこと（以後タッピング）による振動の加速度を検出する電子機器が提案されている。

図１０は従来の加速度センサを用いたタッピング検出回路の概略構成を示すブロック図である。

図１０において、１１は機器に与えられた加速度を検出するための加速度センサである。１２は加速度センサ１１の出力波形のノイズとなる高周波域を遮断するためのローパスフィルタ回路である。１３は加速度センサ１１の微小な出力信号を除去するのに基準となる閾値を保持している回路である。１４は加速度センサ１１の出力をローパスフィルタ回路１２を通した後の波形と閾値１３を比較して閾値以上の波形を出力する比較回路である。１５は比較回路１４の出力波形が得られたらタッピングを検出するタッピング検出回路である。また、タッピング検出回路ではないが、加速度センサの出力波形の一定の閾値以上の波形を比較回路によって取り出し、その出力波形に基づいて加速度を有効無効を決定するという機器がある。
特開２００１−２９６３０８号公報

加速度センサを電子機器に搭載して、電子機器自体をタッピングしたことを検出する回路において、従来の技術では、タッピングによって起こる振動を検出する加速度と、電子機器を机などに置いた際に機器に伝わる振動を検出する加速度との区別をすることができなかった。そのために、電子機器を机の上に置いただけでも、タッピングされたと誤検知してしまい電子機器の使用者の意図と別の動作をしてしまうという不都合が生じていた。

上記の問題を解決するために、請求項１記載の発明に係る加速度検出回路では、加速度に応じた検出信号を出力する加速度センサと、前記加速度センサの出力信号の高周波帯域を遮断するフィルタリング回路と、前記フィルタリング回路の出力信号と任意の値を比較する比較回路と、前記比較回路の信号の立ち上がり、立下り、出力停止を検出するエッジ検出回路と、前記エッジ検出回路の結果によって時間を計測するためのタイマ回路と、前記エッジ検出回路結果によってカウントアップするカウンタ回路と、前記比較回路の出力値の最大値、最小値を検出し保持しておくピークホールド回路と、前記ピークホールド回路の出力信号を１／２倍する演算回路とを備え、
前記比較回路の比較する任意の値が所定の値と前記演算回路の加算値となる構成となっていることを特徴とする。

請求項２記載の発明に係る加速度検出回路では、請求項１記載の加速度検出回路において、前記タイマ回路の出力値と前記カウンタ回路の出力から加速度判定を行うことを特徴とする。

請求項３記載の発明に係る加速度検出回路では、請求項１記載の加速度検出回路において、前記タイマ回路は前記比較回路の出力波形の第１波の時間を計測することを特徴とする。

請求項１の発明に係る加速度検出回路では、検出した第１波の値を第２波以降の検出に利用するので、ノイズ成分となる波形がより多く除去できるという効果が得られる。

請求項２の発明に係る加速度検出回路では、タイマ回路の出力値とカウンタ回路の出力の２値から加速度判定を行うことが可能となるので、加速度判定回路が簡単な回路で構成できるという効果が得られる。

請求項３の発明に係る加速度検出回路では、タイマ回路は比較回路の出力波形の第１波だけの時間を計測するだけなので、回路構成も簡単に構成でき、さらに余計な回路動作をしないので消費電力も押さえることができるという効果が得られる。

次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。

本発明を適用した実施の一形態について、図２、図３に基づいて説明する。

本実施形態におけるデジタルカメラの構成を図２に示す。２０１は被写体の光学像を撮像素子２０３に結像させるレンズである。２０２はシャッター機能を有しレンズ２０１を通った光量を制御するための絞りを兼ねた絞り・シャッターである。２０３はレンズ２０１で結像された被写体光を電気信号として取り込むための撮像素子である。２０４は撮像素子２０３より出力される電気信号に含まれるクロック成分を除去するＣＤＳ（ＣｏｒｅａｔｅｄＤｏｕｂｌｅＳａｍｐｌｉｎｇ）回路である。２０５はＣＤＳ回路２０４の出力信号を所定の基準電圧にクランプするクランプ回路である。２０６はクランプ回路２０５から出力されるクランプ出力の信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡＤ変換部である。２０７はＡＤ変換部２０６から送られてくるデジタルデータを表示や記録などをするための形式となるように種々の信号処理や変換を行う画像信号処理部である。２０８はレンズ２０１や絞り・シャッター２０２を駆動するための光学系駆動部である。２０９は撮像素子２０３、ＣＤＳ回路２０４、クランプ回路２０５やＡＤ変換部２０６のタイミングや撮像素子２０３の駆動制御する撮像素子駆動制御部である。２１０はデジタルカメラ全体の制御及び各種演算を行うシステム制御部である。２１１はシステム制御部が処理を行う際のワークメモリや画像用の画像メモリなどと使用されるメモリである。２１２は撮影した画像データや音声データの記録又は読み出しを行うための半導体メモリー等の記録媒体である。２１３はデジタルカメラのすべてのブロックに電源を供給する電源部である。２１４はデジタルカメラの電源をオン、オフするためのメインスイッチ、撮影を支持するレリーズスイッチやカメラの設定やを行う際に入力を行うなどの操作部である。操作部２１４は、デジタルカメラ本体をタッピングしたことを検出して、操作補助する機構も備えている。たとえば、タッピングすることによって、設定画面や表示画面を進めたり戻したりすることができる。２１５はシステム制御部２１０から送られてくる表示データを表示するＬＣＤなどの画像表示部である。

次に、本発明本実施形態のデジタルカメラの基本動作を図３のフローチャートを用いて簡単に説明する。デジタルカメラは、操作部２１４のなかのメインスイッチがオンされると（Ｓ３０１）電源部２１３は動作を開始し、メイン電源およびコントロール系の電源を供給する。モードが撮影または再生かを判断し（Ｓ３０２）撮影モードであれば撮影シーケンスに入る。再生モードであった場合は再生シーケンスに行き、記録媒体２１２から画像データを読み込み（Ｓ３０３）、ＬＣＤなどの画像表示部への出力のための信号処理を行い、画像を表示する（Ｓ３０４）。その後、操作部２１４のなかのメインスイッチがオフされるまで画像を表示し、操作部２１４のなかのメインスイッチがオフされたら（Ｓ３０５）画像の表示を中止し電源をオフする。Ｓ３０２の判断において撮影シーケンスに入った場合は、撮像素子２０３やＣＤＳ回路２０４やクランプ回路２０５やＡＤ変換部２０６や画像信号処理部２０７など撮像系回路の電源をオンして、ライブ画像を処理するための画素加算モードで撮像系回路を駆動する（Ｓ３０６）。ＡＦレンズのレンズ位置をリセット位置まで駆動し（Ｓ３０７）、システム制御部２１０の制御により光学系駆動部２０８からの信号で絞り・シャッター２０２をまず開放にする。その後（Ｓ３０８）ＡＦシーケンスに入り、撮像素子２０３を通った信号がＣＤＳ回路２０４やクランプ回路２０５やＡＤ変換部２０６や画像信号処理部２０７など撮像系回路で処理された画像データをシステム制御２１０に入力しここでＡＦ・ＡＥ制御値を演算する（Ｓ３０９）。この演算結果に応じてシステム制御２１０は、絞り、シャッターを制御する（Ｓ３１０）。操作部２１４のなかのレリーズスイッチが押されてるかを判別する（Ｓ３１１）。操作部２１４のなかのレリーズスイッチが押されていない場合には、ＡＦ処理シーケンス（Ｓ３０９）にもどる。操作部２１４のなかのレリーズスイッチが押されている場合には、撮像素子２０３やＣＤＳ回路２０４やクランプ回路２０５やＡＤ変換部２０６や画像信号処理部２０７など撮像系回路を撮影するための全画素読み出しモードに駆動方法を変更（Ｓ３１２）する。撮影を行い撮影したデータをシステム制御２１０で処理を行い記録媒体２１２に記録する（Ｓ３１３）。ライブ画像を処理するための画素加算モードで撮像系回路を駆動しなおして（Ｓ３１４）ＡＦ処理シーケンス（Ｓ３０９）にもどる。操作部２１４のなかのメインスイッチがオフされると、撮像素子２０３やＣＤＳ回路２０４やクランプ回路２０５やＡＤ変換部２０６や画像信号処理部２０７など撮像系回路の電源をオフし、光学ブロックの各メカは所定の位置に戻りメインの電源を切る。

以下、本発明の操作部の操作補助となっているタッピングの検出についての実施形態の詳細と動作について、図１のブロック図、図４と図５のフローチャートを用いて説明する。

図１において、１０１は加速度に応じた検出信号を出力する加速度センサである。１０２は加速度センサ１０１の出力に接続されており、出力信号の高周波成分を除去するためのローパスフィルタ（ＬＰＦ）回路である。１０３は加速度センサ１０１の出力信号がＬＰＦ１０２を通過した信号と後述する加算回路１１０の出力値を比較する比較回路である。１０４は比較回路１０３の出力信号の立ち上がり波形と立下り波形を検出するエッジ検出回路である。１０５はエッジ検出回路１０４と接続されておりエッジ検出回路１０４から出力されるスタート指示からストップ指示までの時間を測定するタイマ回路である。１０６はエッジ検出回路１０４と接続されておりエッジ検出回路１０４から出力されるカウントアップ指示の回数をカウントするカウンタ回路である。１０７は比較回路１０３の出力信号に接続されており、出力信号のプラス方向の最大値、マイナス方向の最大値を検出しその最大値を維持しておくピークホールド回路である。

１０８はピークホールド回路１０７に接続されており、ピークホールド回路１０７の出力値を１／２倍する演算回路である。１０９は加速度センサ１０１の出力信号が所定の値以上になった場合に、加速度センサ１０１の出力信号を有効であるとするための閾値を保持している閾値保持回路である。１１０はピークホールド回路１０７で維持されている値を演算回路１０８で演算された値と閾値保持回路１０９の値とを加算する加算回路である。１１１はエッジ検出回路１０４、タイマ回路１０５とカウンタ回路１０６が接続されており、エッジ検出回路１０４、タイマ回路１０５とカウンタ回路１０６の信号を基にタッピングを検出するタッピング検出回路である。

次に図４のフローチャートを用いて、図１の動作説明をする。

加速度のかかる方向によって加速度センサ１０１の出力波形はプラス方向とマイナス方向に出力値が出力される。わかりやすい加速度センサ１０１の出力がプラス方向になった場合について説明する。タッピング検出を開始したら、まずは閾値保持回路１０９に所定の値をセットする（Ｓ４０１）。タイマ回路１０５、カウンタ回路１０６とピークホールド回路１０７の値をリセットする（Ｓ４０２）。比較回路１０３において、ＬＰＦ１０２を通過した加速度センサ１０１の出力信号と加算回路１１０の値を比較する（Ｓ４０３）。ＬＰＦ１０２を通過した加速度センサ１０１の出力信号が加算回路１１０の値より大きくなった時に比較回路１０３から加速度センサ１０１の出力信号から閾値保持回路１０９にセットされている値をマイナスした信号が出力（Ｓ４０４）される。その出力信号によってエッジ検出回路１０４が立ち上がりエッジを検出する（Ｓ４０５）。エッジ検出回路１０４がエッジを検出することによってタイマ回路１０５がスタートして時間を計測し始め（Ｓ４０６）、また、カウンタ回路１０６の値が１カウントアップされる（Ｓ４０７）。加速度センサ１０１の出力波形が減少すると同時に比較回路１０３の出力波形も減少していく。そして、ＬＰＦ１０２を通過した加速度センサ１０１の出力波形が加算回路１１０の値を下回ると比較回路１０３の出力が０になりこの時点でエッジ検出回路１０４はエッジを検出し（Ｓ４０８）、タイマ回路１０５がストップして時間計測を終了する（Ｓ４０９）。ピークホールド回路１０７に保持した値を出力し（Ｓ４１０）、演算回路１０８において１／２倍して（Ｓ４１１）加算回路１１０に出力する。加算回路１１０において閾値保持回路１０９の値と演算回路１０８を加算して（Ｓ４１２）比較回路１０３に出力する。比較回路１０３から波形が出力されエッジ検出できるかを監視しする（Ｓ４１３）。Ｓ４１３において、エッジが検出できた場合には、カウンタ回路１０６の値を１カウントアップする（Ｓ４１４）。タイマ回路１０５はストップさせたままで動作させない。加速度センサ１０１の出力波形が減少すると同時に比較回路１０３の出力波形も減少していき、ＬＰＦ１０２を通過した加速度センサ１０１の出力波形が加算回路１１０の値を下回ると比較回路１０３の出力が０になりこの時点でエッジ検出回路１０４はエッジを検出する（Ｓ４１５）。Ｓ４１５でエッジを検出したらＳ４１３の状態に移行する。Ｓ４１３の状態である一定期間エッジが検出できない場合には、タッピング検出回路１１１においてタップ検出判定動作（Ｓ４１６）を行う。

次に、タップ検出判定動作について図５のフローチャートを用いて説明する。

カウンタ回路１０６の出力値が１であるかを確認する（Ｓ５０１）。カウンタ回路１０６の出力値が１である場合には、次にタイマ回路１０５の出力値Ｔ_１が所定の値Ｔよりも小さいかを確認する（Ｓ５０２）。タイマ回路１０５の出力値Ｔ_１が所定の値Ｔよりも小さい場合にタップされたと判定する（Ｓ５０３）。Ｓ５０１においてカウンタ回路１０６の出力値が１よりも大きい場合には、タップではないと判定する（Ｓ５０４）。また、Ｓ５０２において、タイマ回路１０５の出力値Ｔ_１が所定の値Ｔよりも大きい場合にもタップではないと判定する（Ｓ５０４）。

次に、例として機器をタッピングされたときに得られる一般的な加速度センサの出力波形である図６について、図６と図７を用いて説明をする。

図６において、６０１はＬＰＦ１０２を通過した加速度センサ１０１の出力信号である。６０２は閾値保持回路１０９にセットされているプラス方向の閾値である。６０３は閾値保持回路１０９にセットされているマイナス方向の閾値である。出力信号６０１が６０４の時間ｔ_０になると閾値６０２を超えるので、比較回路１０３が出力を開始し（Ｓ４０４）エッジ検出回路１０４がエッジ検出をする（Ｓ４０５）。エッジ検出回路１０４がエッジ検出することによって、タイマ回路１０５がスタートして時間を計測し始め（Ｓ４０６）、また、カウンタ回路１０６の値が１カウントアップされる（Ｓ４０７）。その後、出力波形６０１は６０５の最大値Ｖｐｅａｋに達して減衰していき６０６の時間ｔ_１になると閾値６０２を下回るので、比較回路１０３の出力が０になりエッジ検出回路１０４がエッジ検出する（Ｓ４０８）。エッジ検出回路１０４がエッジ検出することによって、タイマ回路１０５がストップして時間を計測を終了する（Ｓ４０９）。このとき計測した時間が６０７のＴ_１となる。ピークホールド回路１０７は、６０９のＶｐを出力し（Ｓ４１０）、演算回路１０８の出力値がＶｐ×１／２となる（Ｓ４１１）。加算回路１１０は閾値保持回路１０９の値である６０２のＶｔｈと演算回路１０８を加算してＶｔｈ＋Ｖｐ×１／２を比較回路１０３に出力する（Ｓ４１２）。その後の出力信号６０１はＶｔｈ＋Ｖｐ×１／２を超えることはないので、タップ検出判定となる（Ｓ４１６）。図６の場合の比較回路１０３の出力波形は図７のようになる。カウンタ回路１０６の値は“１”（Ｓ５０１）となり、タイマ回路１０５で計測した時間が６０７のＴ_１を６１０の所定の値Ｔと比較して（Ｓ５０２）、Ｔ_１がＴよりも小さいのでタップであると判定される（Ｓ５０３）。このようにして、タップ波形を検出できる。

次に、例として機器を机の上に置いたときに得られる一般的な加速度センサの出力波形である図８について、図８と図９を用いて説明をする。

図８において、８０１はＬＰＦ１０２を通過した加速度センサ１０１の出力信号である。８０２は閾値保持回路１０９にセットされているマイナス方向の閾値である。８０３は閾値保持回路１０９にセットされているプラス方向の閾値である。出力信号８０１が８０４の時間ｔ_０になると閾値８０２をマイナス方向に超えるので、比較回路１０３が出力を開始し（Ｓ４０４）エッジ検出回路１０４がエッジ検出をする（Ｓ４０５）。エッジ検出回路１０４がエッジ検出することによって、タイマ回路１０５がスタートして時間を計測し始め（Ｓ４０６）、また、カウンタ回路１０６の値が“１”カウントアップされる（Ｓ４０７）。その後、出力波形８０１は８０５のマイナス方向の最大値−Ｖｐｅａｋに達して減衰していき８０６の時間ｔ_１になると閾値８０２を上回るので、比較回路１０３の出力が“０”になりエッジ検出回路１０４がエッジ検出する（Ｓ４０８）。エッジ検出回路１０４がエッジ検出することによって、タイマ回路１０５がストップして時間を計測を終了する（Ｓ４０９）。このとき計測した時間が８０７のＴ_１となる。ピークホールド回路１０７は、８１２の−Ｖｐを出力し（Ｓ４１０）、演算回路１０８の出力値が−Ｖｐ×１／２となる（Ｓ４１１）。加算回路１１０は閾値保持回路１０９の値−Ｖｔｈ８０２と演算回路１０８を加算して−Ｖｔｈ−Ｖｐ×１／２を比較回路１０３に出力する（Ｓ４１２）。その後の出力信号８０１は−Ｖｔｈ−Ｖｐ×１／２を８０８の時間ｔ_２で下回り、比較回路１０３が出力を開始しエッジ検出回路１０４がエッジ検出をする（Ｓ４１３）。エッジ検出回路１０４がエッジ検出することによって、カウンタ回路１０６の値が１カウントアップされる（Ｓ４１４）。８０９の時間ｔ_３で−Ｖｔｈ−Ｖｐ×１／２を上回り、比較回路１０３の出力が“０”になりエッジ検出回路１０４がエッジ検出する（Ｓ４１４）。さらに、８１０の時間ｔ_４で−Ｖｔｈ−Ｖｐ×１／２を下回り、比較回路１０３が出力を開始しエッジ検出回路１０４がエッジ検出をする（Ｓ４１３）。エッジ検出回路１０４がエッジ検出することによって、カウンタ回路１０６の値が“１”カウントアップされる（Ｓ４１４）。８１１の時間ｔ_５で−Ｖｔｈ−Ｖｐ×１／２を上回り、比較回路１０３の出力が“０”になりエッジ検出回路１０４がエッジ検出する（Ｓ４１４）。その後、−Ｖｔｈ−Ｖｐ×１／２を下回ることはないので、タップ検出判定となる（Ｓ４１６）。図８の場合の比較回路１０３の出力波形は図９のようになる。カウンタ回路１０６の値は３（Ｓ５０１）となり、タップでないと判定される（Ｓ５０４）。このように機器を机の上に置いたときの誤検出を防止できる。

次に、例として機器を柔らかい物の上に置いたときに得られる一般的な加速度センサの出力波形である図１１について、図１１、図１２を用いて説明をする。

図１１において、１１０１はＬＰＦ１０２を通過した加速度センサ１０１の出力信号である。１１０２は閾値保持回路１０９にセットされているマイナス方向の閾値である。１１０３は閾値保持回路１０９にセットされているプラス方向の閾値である。出力信号１１０１が１１０４の時間ｔ_０になると閾値１１０２をマイナス方向に超えるので、比較回路１０３が出力を開始し（Ｓ４０４）エッジ検出回路１０４がエッジ検出をする（Ｓ４０５）。エッジ検出回路１０４がエッジ検出することによって、タイマ回路１０５がスタートして時間を計測し始め（Ｓ４０６）、また、カウンタ回路１０６の値が“１”カウントアップされる（Ｓ４０７）。その後、出力波形１１０１は１１０５のマイナス方向の最大値−Ｖｐｅａｋに達して減衰していき１１０６の時間ｔ_１になると閾値１１０２を上回るので、比較回路１０３の出力が“０”になりエッジ検出回路１０４がエッジ検出する（Ｓ４０８）。エッジ検出回路１０４がエッジ検出することによって、タイマ回路１０５がストップして時間を計測を終了する（Ｓ４０９）。このとき計測した時間が１１０７のＴ_１となる。ピークホールド回路１０７は、１１０８の−Ｖｐを出力し（Ｓ４１０）、演算回路１０８の出力値が−Ｖｐ×１／２となる（Ｓ４１１）。加算回路１１０は閾値保持回路１０９の値−Ｖｔｈ１１０２と演算回路１０８を加算して−Ｖｔｈ−Ｖｐ×１／２を比較回路１０３に出力する（Ｓ４１２）。その後の出力信号１１０１は−Ｖｔｈ−Ｖｐ×１／２を下回ることはないので、タップ検出判定となる（Ｓ４１６）。図１１の場合の比較回路１０３の出力波形は図１２のようになる。カウンタ回路１０６の値は“１”（Ｓ５０１）となり、タイマ回路１０５で計測した時間が６０７のＴ_１を１１０９の所定の値Ｔと比較して（Ｓ５０２）、Ｔ_１がＴよりも大きいのでタップでないと判定される（Ｓ５０４）。このように機器を柔らかい物の上に置いたときの誤検出を防止できる。

実施例１を説明するためのブロック図である。実施例１を説明するためのブロック図である。実施例１を説明するためのフローチャート図である。実施例１を説明するためのフローチャート図である。実施例１を説明するためのフローチャート図である。実施例１を説明するための波形の図である。実施例１を説明するための波形の図である。実施例１を説明するための波形の図である。実施例１を説明するための波形の図である。従来例を説明するためのブロック図である。実施例１を説明するための波形の図である。実施例１を説明するための波形の図である。

符号の説明

１０１加速度センサ
１０２ローパスフィルタ回路
１０３比較回路
１０４エッジ検出回路
１０５タイマ回路
１０６カウンタ回路
１０７ピークホールド回路
１０８１／２倍演算回路
１０９閾値保持回路
１１０加算回路
１１１タップ検出回路

Claims

加速度に応じた検出信号を出力する加速度センサと、
前記加速度センサの出力信号の高周波帯域を遮断するフィルタリング回路と、
前記フィルタリング回路の出力信号と任意の値を比較する比較回路と、
前記比較回路の信号の立ち上がり、立下り、出力停止を検出するエッジ検出回路と、
前記エッジ検出回路の結果によって時間を計測するためのタイマ回路と、
前記エッジ検出回路結果によってカウントアップするカウンタ回路と、
前記比較回路の出力値の最大値、最小値を検出し保持しておくピークホールド回路と、
前記ピークホールド回路の出力信号を１／２倍する演算回路
とを備えた加速度検出回路において、
前記比較回路の比較する任意の値が所定の値と前記演算回路の加算値となることを特徴とする加速度検出回路。
請求項１に記載の加速度検出回路において、前記タイマ回路の出力値と前記カウンタ回路の出力から加速度判定を行うことを特徴とする加速度検出回路。
請求項１記載の加速度検出回路において、前記タイマ回路は前記比較回路の出力波形の第１波の時間を計測することを特徴とする加速度検出回路。