JP2013051553A - 加速度センサ回路、及び加速度測定結果出力方法 - Google Patents

Abstract

【課題】同一筐体内に実装されている拡声スピーカーの鳴動によるノイズを除去した加速度の測定結果を出力する。
【解決手段】携帯機器に搭載される加速度センサＩＣ７において、３軸加速度センサ部７１は、直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸についての加速度測定結果を出力し、Ａ／Ｄ変換器７３は、３軸加速度センサ部７１から入力された加速度測定結果のアナログ信号をデジタル信号に変換する。適応フィルタ７４は、携帯機器に搭載される拡声スピーカーに出力される音響信号を表すデジタル信号の入力を外部より受け、Ａ／Ｄ変換器７３から入力された加速度測定結果から、外部より入力されたデジタル信号から得られる加速度の雑音成分を除去する。インターフェース回路７７は、適応フィルタ７４が雑音成分を除去した加速度の信号を携帯機器の制御部に出力する。
【選択図】図２

Description

本発明は、携帯機器に搭載される加速度センサ回路、及びその加速度測定結果出力方法に関する。

従来の加速度センサＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）は、単数又は複数の加速度センサをＩＣ内に有しており、これら加速度センサは、一次元から二次元、あるいは三次元の直行軸方向に配置されている。加速度センサＩＣは、内部に有する加速度センサから出力されたそれぞれの軸方向の電圧出力をＡ／Ｄ変換器（Analog to Digital Converter）でデジタル化し、出力する。さらに、加速度センサＩＣは、外部から電源の供給を受けるとともに、外部との入出力を行うインターフェース（Ｉ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）等）を有しており、このインターフェースによりデジタル化した加速度測定結果を出力する。

図４を参照して従来の加速度センサＩＣを説明する。
図４は、従来の加速度センサＩＣ１０７の回路構成を示すブロック図である。同図に示す従来の加速度センサＩＣ１０７は、３軸加速度センサ部７０１、マルチプレクサ（以下、「ＭＵＸ」と記載する。）７０２、Ａ／Ｄ変換器７０３、タイミング回路７０６、及びインターフェース回路７０７を備えて構成される。

３軸加速度センサ部７０１は、半導体で構成され、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸の加速度測定結果を出力する。３軸加速度センサ部７０１は、Ｘ軸方向の加速度の成分を測定するＸ軸センサ７０１ａと、Ｙ軸方向の加速度の成分を測定するＹ軸センサ７０１ｂと、Ｚ軸方向の加速度の成分を測定するＺ軸センサ７０１ｃとで構成される。

タイミング回路７０６は、クロック信号をＭＵＸ７０２、及びＡ／Ｄ変換器７０３に出力する。ＭＵＸ７０２は、３入力１出力のマルチプレクサであり、３軸加速度センサ部７０１の３出力から１軸を選択して出力する。例えば、ＭＵＸ７０２は、タイミング回路７０６から出力されるクロック信号のタイミングで、時分割によりＸ軸方向の加速度測定結果、Ｙ軸方向の加速度測定結果、及びＺ軸方向の加速度測定結果を出力する。Ａ／Ｄ変換器７０３は、クロック信号のタイミングで、ＭＵＸ７０２から出力される加速度測定結果のアナログ入力にデジタル化を行い、出力する。

インターフェース回路７０７は、信号線１１４によりに外部の制御部と接続される。この制御部は、例えば、加速度測定結果（センサ出力）を用いたアプリケーションを実行する。インターフェース回路７０７は、Ａ／Ｄ変換器７０３によるＡ／Ｄ変換が完了したことを、外部の制御部に割込み信号で伝え、外部の制御部は、Ａ／Ｄ変換器７０３から出力される加速度測定結果のデジタル信号であるセンサ出力の取り出しを行う。また、インターフェース回路７０７は、外部の制御部から加速度センサＩＣ１０７の動作を定義する為の設定情報を受け、動作状態を保持する。加速度センサＩＣ１０７は、インターフェース回路７０７が保持する動作状態に従って動作する。

上述したような加速度センサは、アプリケーションを動作させるために携帯電話機やゲーム装置のコントローラーなどの機器に搭載されることがある。例えば、特許文献１には、３軸方向信号センサで検出された振動量に基づいて予め定められた処理を実行する電子機器について記載されている。また、特許文献２には、携帯端末本体を所定の動作パターンで動かし、その動作パターンに対応した操作を行う携帯端末において、静止状態が一定時間持続したかが確認された後に、動作パターンを識別することが記載されている。

特開２０１０−８８１００号公報 特開２００６−１３９５３７号公報

携帯電話機（スマートホンを含む）、ゲーム装置のコントローラーなど、加速度センサＩＣを搭載している機器には、拡声スピーカーやバイブレーション・モーターを同一の筐体に収納しているものがある。このような機器では、拡声スピーカーの鳴動中にも、加速度センサＩＣの出力から使用者の挙動を判断する必要がある。しかし、拡声スピーカーの出力は機器の筐体や加速度センサＩＣを振動させてしまう。そのため、拡声スピーカーの鳴動中は、使用者の挙動による筐体の動きと、拡声スピーカーの出力による振動とが物理的に結合してしまい、加速度センサＩＣの出力に拡声スピーカーからの振動が雑音として重畳される。従って、加速度センサＩＣの出力に基づいて使用者の挙動を判定することが出来なくなってしまうという課題が有った。
以下に具体的な例を説明する。

図５は、図４に示す従来の加速度センサＩＣ１０７を用いた携帯電話機１０１の内部構成の例を示すブロック図である。携帯電話機１０１は、制御部１０２、音響信号処理部１０３、受話器１０４、マイクロホン１０５、拡声スピーカー１０６、加速度センサＩＣ１０７、バイブレータ１０８、操作部１０９、表示部１１０、送受信部１１１、及びアンテナ１１２を備えて構成される。

制御部１０２は、携帯電話機１０１の動作を制御するとともに、加速度センサから出力される加速度測定結果を用いたアプリケーション処理を行う。ＣＰＵ（central processing unit）１０２ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０２ｃで構成される。受話器４は、ハンドセット機能の受話機能を実現し、マイクロホン５は、ハンドセット機能の送話機能を実現する。拡声スピーカー１０６は、着信音やハンズフリー通話時の受話音を出力する。音響信号処理部１０３は、受話器１０４、マイクロホン１０５、拡声スピーカー１０６との間でアナログ音響信号の入出力を行うとともに、音響信号のＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換、Ｄ／Ａ（Digital to Analog）変換を行い、デジタル音響信号を制御部１０２と送受する。

加速度センサＩＣ１０７は、直交する３軸の加速度センサを有しており、加速度測定信号を制御部１０２に出力する。バイブレータ１０８は、携帯電話機１０１の使用者に、着信等を振動で表示する際に動作させるバイブレーション・モーターである。操作部１０９は、キースイッチやタッチパネルで構成され、使用者が入力を行なう。表示部１１０は、文字や画像を表示するＬＣＤ（Liquid Crystal Display）表示器と、着信や充電等を可視表示するＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光体で構成される。送受信部１１１は、アンテナ１１２を介した無線の送信、受信を行う。
加速度センサＩＣ１０７と制御部１０２との間の信号線１１４は、双方向シリアルインターフェース信号と割込み信号を伝える。

上記のような構成の携帯電話機１０１において、使用者が歩いた歩数を計数する歩数計アプリケーションを動作させた状態で発生する不具合を説明する。
拡声スピーカー１０６が非鳴動であり、且つバイブレータ１０８が停止している状態では、筐体内で発生する雑音源がない。そのため、加速度センサＩＣ１０７は、使用者の歩みに応じた加速度測定結果の出力が可能であり、信号線１１４を介してその出力を受け取った制御部１０２においても、歩数計数に狂いは生じない。

しかしながら、従来の加速度センサＩＣ１０７の出力を応用したアプリケーションの実行中に着信が発生し、拡声スピーカー１０６を鳴動させる事象が発生した場合、拡声スピーカー１０６の鳴動で生じる筐体振動や空気振動が加速度センサＩＣ１０７内の３軸加速度センサ部７０１まで到達する。これにより、加速度センサＩＣ１０７の出力に拡声スピーカー１０６の鳴動で生じる雑音が重畳され、結果としてアプリケーションに予期せぬ結果をもたらす。例えば、実行されているアプリケーションが歩数計アプリケーションである場合は、歩数計数に誤差を生じる。また、実行されているアプリケーションが、拡声スピーカー１０６で音楽を再生するミュージック再生アプリケーションである場合は、加速度センサＩＣ１０７の出力を利用し、筐体を揺することによってあるいは振動させることによって選曲を変える操作を実行すると、同様の原因により誤動作を引き起こしたり、使用者が意図しない局面で選曲が変わってしまったりする。

このように、従来の加速度センサＩＣを使用した携帯電話機では、加速度センサＩＣの出力を用いたアプリケーションを実行している時に、同時に拡声スピーカーを鳴動させた場合、加速度センサＩＣの出力にノイズが重畳した状態で処理を行う為、正しい処理ができないという不具合が生じる。

特許文献１では、検出すべき本来の振動から、他の要因による振動を排除して正しい処理が実行できるようにしている。また、特許文献２では、携帯端末が、一定時間の静止状態の持続を確認した後に、動作パターンを識別するようにしている。しかし、特許文献１及び２は、加速度センサ自体が、ノイズを除去した加速度測定結果を出力するものではない。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、同一筐体内に実装されている拡声スピーカーの鳴動によるノイズを除去した加速度測定結果を出力する加速度センサＩＣ、及び加速度測定結果出力方法を提供する。

この発明は、上記の課題を解決すべくなされたもので、携帯機器に搭載される加速度センサ回路であって、加速度を測定する加速度測定部と、前記加速度測定部における加速度の測定結果をデジタル信号に変換する変換部と、振動を発生させる事象を表すデジタル信号の入力を外部より受け、前記変換部により変換されたデジタル信号が示す加速度測定結果から、外部より入力された前記デジタル信号が表す事象から得られる加速度の雑音成分を除去する演算を行った結果を出力する適応フィルタと、を備えることを特徴とする加速度センサ回路である。

また、本発明は、携帯機器に搭載される加速度センサ回路の加速度測定結果出力方法であって、加速度を測定する加速度測定過程と、前記加速度測定過程における加速度測定結果をデジタル信号に変換する変換過程と、振動を発生させる事象を表すデジタル信号の入力を外部より受け、前記変換過程において変換されたデジタル信号が示す加速度測定結果から、外部より入力された前記デジタル信号が表す事象から得られる加速度の雑音成分を除去する演算を行った結果を出力する雑音除去過程と、を有することを特徴とする加速度測定結果出力方法である。

本発明によれば、加速度センサ回路は、同一筐体内に実装されている拡声スピーカーの鳴動によるノイズを除去した加速度測定結果を出力することができる。

本発明の一実施の形態による加速度センサＩＣを搭載した携帯電話機の内部構成を示すブロック図である。 同実施形態による加速度センサＩＣの回路構成を示すブロック図である。 他の実施形態による加速度センサＩＣの回路構成を示すブロック図である。 従来の加速度センサＩＣの回路構成を示すブロック図である。 従来の加速度センサＩＣを搭載した携帯電話機の内部構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態を説明する。
図１は、本発明一実施形態による加速度センサＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）を搭載した携帯電話機１の内部構成を示すブロック図である。携帯電話機１は、制御部２、音響信号処理部３、受話器４、マイクロホン５、拡声スピーカー６、加速度センサＩＣ７、バイブレータ８、操作部９、表示部１０、送受信部１１、及びアンテナ１２を備えて構成される。

制御部２は、携帯電話機１の動作を制御し、ＣＰＵ（central processing unit）２ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）２ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）２ｃで構成される。ＣＰＵ２ａは、ＲＯＭ２ｂからプログラムを読み出して実行する。ＲＡＭ２ｃは、ＣＰＵ２ａのワークエリアを構成し、ＣＰＵ２ａがプログラムを実行する際に必要な情報を記録する。ＣＰＵ２ａが実行するプログラムには、加速度センサＩＣ７から出力される加速度測定結果（センサ出力）を利用したアプリケーションのプログラムが含まれる。

受話器４は、ハンドセット機能の受話機能を実現する。マイクロホン５は、ハンドセット機能の送話機能を実現する。拡声スピーカー６は、着信音の可聴表示やハンズフリー通話時の受話音を出力する。

音響信号処理部３は、音響入出力デバイスである受話器４、マイクロホン５、拡声スピーカー６の音響信号を処理し、受話器４、マイクロホン５、拡声スピーカー６との間でアナログ音響信号の入出力を行う。また、音響信号処理部３は、音響信号のＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換、Ｄ／Ａ（Digital to Analog）変換を行い、デジタル音響信号を制御部２と送受するとともに、拡声スピーカー６に対し出力している音響信号と同一の音響信号のデジタル出力を、音響信号線路１３を通じて加速度センサＩＣ７に出力する。

加速度センサＩＣ７は、直交する３軸の加速度センサを有しており、加速度測定結果を制御部１０２に出力する。バイブレータ８は、携帯電話機１の使用者に着信等を振動で表示する際に動作させるバイブレーション・モーターである。操作部９は、キースイッチやタッチパネルで構成され、使用者が入力を行う。表示部１０は、文字や画像を表示するＬＣＤ（Liquid Crystal Display）表示器と、着信や充電等を可視表示するＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光体で構成される。送受信部１１は、アンテナ１２を介した無線の送信、受信を行う。

加速度センサＩＣ７は、音響信号処理部３からの信号を入力する音響信号線路１３と、制御部２からの制御信号を入力するとともに、加速度センサＩＣ７による加速度測定結果を制御部２に出力する信号線１４とを有する。

音響信号線路１３は、デジタル化された信号ルートであり、拡声スピーカー６から出力されるアナログ音響信号と等価のデジタル信号とサンプリングクロック情報を伝える。

信号線１４は、複数の信号線で構成され、双方向シリアルインターフェース信号と割込み信号を伝える。制御部２は、加速度センサＩＣ７に対してリセット、測定開始、測定停止、パワーダウン等の動作定義情報となる制御信号を信号線１４により出力し、加速度センサＩＣ７は、制御部２から出力された制御信号に従って動作する。一方、加速度センサＩＣ７は、加速度の測定が終了し、その測定結果を制御部２に通知可能となったことを知らせる割り込み信号と、デジタル化した加速度量とを信号線１４により出力する。加速度センサＩＣ７の１回の測定結果は複数ビットのデジタル信号で出力されるが、出力形式はパラレル信号でも、シリアル信号でもよい。加速度センサＩＣ７と制御部２との接続例としては、Ｉ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）や、３線式シリアルインターフェースなどのシリアル方式、あるいはパラレル接続がある。

図２は、図１に示す加速度センサＩＣ７の回路構成を示すブロック図である。加速度センサＩＣ７は、３軸加速度センサ部７１、マルチプレクサ（以下、「ＭＵＸ」と記載する。）７２、Ａ／Ｄ変換器７３、適応フィルタ（Adaptive Filter）７４、不揮発メモリ７５、タイミング回路７６、及びインターフェース回路７７を備えて構成される。

３軸加速度センサ部７１は、半導体で構成され、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸の加速度を電気信号に変換して出力する。３軸加速度センサ部７１は、Ｘ軸センサ７１ａ、Ｙ軸センサ７１ｂ、及びＺ軸センサ７１ｃの３つの加速度センサで構成される。Ｘ軸センサ７１ａは、Ｘ軸方向の加速度の成分を測定（検出）する、Ｙ軸センサ７１ｂは、Ｙ軸方向の加速度の成分を測定（検出）する。Ｚ軸センサ７１ｃは、Ｚ軸方向の成分の加速度の成分を測定（検出）する。

タイミング回路７６は、図１の音響信号線路１３により外部からのクロック信号１３−２の入力があれば、そのクロック信号をＭＵＸ７２、Ａ／Ｄ変換器７３及び適応フィルタ７４に供給する。外部からクロック信号１３−２の入力が無い場合、タイミング回路７６は、加速度センサＩＣ７内で必要とするクロックを自身で発生させ、ＭＵＸ７２、Ａ／Ｄ変換器７３、適応フィルタ７４、及びインターフェース回路７７に供給する。

ＭＵＸ７２は、３入力−１出力のマルチプレクサであり、３軸加速度センサ部７１からのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の成分の３出力の中から１軸の出力を選択する。例えば、ＭＵＸ７２は、タイミング回路７６から出力されるクロック信号のタイミングで、時分割によりＸ軸方向の加速度測定結果、Ｙ軸方向の加速度測定結果、及びＺ軸方向の加速度測定結果を出力する。Ａ／Ｄ変換器７３は、クロック信号のタイミングで、ＭＵＸ７２から出力されるアナログ入力信号をデジタル信号に変換して出力する。

不揮発メモリ７５は、適応フィルタ７４のパラメーターを記録し、保持している。適応フィルタ７４には、Ａ／Ｄ変換器７３からのデジタル信号と、加速度センサＩＣ７の外部からのデジタル入力信号１３−１及びクロック信号１３−２とが入力される。デジタル入力信号１３−１は、図１の音響信号線路１３により入力され、クロック信号１３−２はタイミング回路７６を介して入力される。適応フィルタ７４は、不揮発メモリ７５に記録されているパラメーターを用い、クロック信号のタイミングで、Ａ／Ｄ変換器７３から入力されたデジタル信号が示す加速度測定結果から、デジタル入力信号１３−１より得られる加速度の雑音成分（ノイズ）を除去する処理を行い、インターフェース回路７７に出力する。インターフェース回路７７は、外部の制御回路（図１の制御部２）とのインターフェース回路と、レジスタ回路とで構成される。

上述した構成において、加速度センサＩＣ７は携帯電話機１の使用者（帯同者）の挙動を加速度として測定し、その測定結果である加速度量をデジタル出力する。ＣＰＵ２ａは、その加速度量のデジタル出力を用いて計算を行う。例えば、ＣＰＵ２ａは、加速度測定結果を利用した歩数計アプリケーションのプログラムを実行し、歩数をカウントする。

３軸加速度センサ部７１を構成するＸ軸センサ７１ａ、Ｙ軸センサ７１ｂ、Ｚ軸センサ７１ｃの出力には、拡声スピーカー６が鳴動することに起因する筐体からの振動、筐体内部の空気振動によるノイズが重畳される。そこで、適応フィルタ７４は、音響信号線路１３からのデジタル入力信号１３−１と、加速度センサＩＣ７内部のＡ／Ｄ変換器７３の出力とを入力とし、３軸加速度センサ部７１を構成するＸ軸センサ７１ａ、Ｙ軸センサ７１ｂ、Ｚ軸センサ７１ｃの出力に重畳されているノイズ（又はエラー）を打ち消してノイズを最小にし、制御部２に真の振動量に近い値を出力する。加速度センサＩＣ７内部のＸ軸センサ７１ａ、Ｙ軸センサ７１ｂ、Ｚ軸センサ７１ｃは、直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に対応しているため、適応フィルタ７４もＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸についてそれぞれ独立に処理をする。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に対応する適応フィルタ７４のパラメーターは制御部２より入力され、不揮発メモリ７５に保持される。

従来の携帯電話機、即ち、音響信号処理部３から加速度センサＩＣ７への音響信号線路１３が無い構成の携帯電話機において、加速度センサＩＣ７を用いて歩数をカウントしている場合を想定する。この歩数のカウント時に着信が生じ、拡声スピーカー６が鳴動したとすると、その振動が携帯電話機の筐体（ケース）を伝い加速度センサＩＣ７まで伝達される。そのため、加速度センサＩＣ７の出力に雑音が重畳され、結果として、ＣＰＵ２ａにおける歩数のカウントが不正確になってしまうという不具合を有していた。

一方、図１に示す構成の携帯電話機１の場合、音響信号処理部３から加速度センサＩＣ７へサンプリングクロックを出力する音響信号線路１３が有効であり、且つ、音響信号処理部３が拡声スピーカー６に対して出力している音響信号と同じデジタル入力信号１３−１を音響信号線路１３に出力している。この場合、加速度センサＩＣ７は、図２に示す適応フィルタ７４の働きにより、拡声スピーカー６の鳴動による筐体振動の回り込みを打ち消すことが出来る。その結果、加速度センサＩＣ７は正しい値を出力でき、ＣＰＵ２ａによる歩数カウント値の信頼性が増す。

続いて、図１及び図２を用いて、本実施形態の具体的な動作を説明する。
まず、携帯電話機１の拡声スピーカー６及びバイブレータ８が非動作の状態であるときに、加速度センサＩＣ７を動作させた場合、加速度センサＩＣ７内のＸ軸センサ７１ａ、Ｙ軸センサ７１ｂ、Ｚ軸センサ７１ｃはそれぞれ、各軸に応じた成分の加速度測定結果をＭＵＸ７２に出力する。

このとき、加速度センサＩＣ７には外部からのクロックは入力されないが、この場合はタイミング回路７６がサンプリングクロックを発生させ、ＭＵＸ７２、Ａ／Ｄ変換器７３、及び適応フィルタ７４にクロック信号を供給する。

ＭＵＸ７２は、クロック信号に従って、時分割によりＸ軸方向の加速度測定結果、Ｙ軸方向の加速度測定結果、及びＺ軸方向の加速度測定結果をＡ／Ｄ変換器７３に出力する。Ａ／Ｄ変換器７３は、クロック信号のタイミングで、ＭＵＸ７２から出力されたアナログ入力信号をデジタル信号に変換して出力する。

同一筐体で振動を発生する動作が無い場合は、加速度センサＩＣ７に対する雑音成分が無いため、Ａ／Ｄ変換器７３の出力に雑音は無い。また、音響信号処理部３からの出力が無いため、音響信号線路１３のラインの入力は０（零）で処理される。従って、適応フィルタ７４は、Ａ／Ｄ変換器７３からの入力だけで処理を進め、その出力であるデジタル信号はＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれの加速度成分である。つまり、適応フィルタ７４から出力されるデジタル信号は、筐体による結合の雑音が含まれていない信号である。

インターフェース回路７７は、適応フィルタ７４から出力された信号を、信号線１４により外部に出力する。このように、拡声スピーカー６、バイブレータ８が非動作の場合、加速度センサＩＣ７の動作は、従来の加速度センサＩＣの動作との差は無い。加速度センサＩＣ７では適応フィルタ７４が介在するが、音響信号処理部３からの出力が無いため、従来の加速度センサＩＣとの出力の差も無い。

続いて、拡声スピーカー６が動作状態であるときに、加速度センサＩＣ７を動作させた場合について説明する。拡声スピーカー６が動作状態である場合、拡声スピーカー６からの振動が筐体を通じて加速度センサＩＣ７のＸ軸センサ７１ａ、Ｙ軸センサ７１ｂ、Ｚ軸センサ７１ｃに到達する。加速度センサＩＣ７内のＸ軸センサ７１ａ、Ｙ軸センサ７１ｂ、Ｚ軸センサ７１ｃはそれぞれ、各成分の加速度に応じた測定結果をＭＵＸ７２に出力するが、各軸の測定結果の出力には雑音が重畳されている。

音響信号処理部３は、拡声スピーカー６に対し出力している音響信号をデジタル化したデジタル入力信号１３−１を、音響信号線路１３を通じて加速度センサＩＣ７の適応フィルタ７４に出力する。同時に、音響信号処理部３は、デジタル入力信号１３−１を生成する際のサンプリングクロック情報であるクロック信号１３−２を、音響信号線路１３を通じて加速度センサＩＣ７のタイミング回路７６に出力する。タイミング回路７６は、音響信号線路１３により音響信号処理部３から入力されたクロック信号１３−２に従って、ＭＵＸ７２、Ａ／Ｄ変換器７３及び適応フィルタ７４にクロック信号を供給する。

ＭＵＸ７２は、クロック信号に従って、時分割によりＸ軸方向の加速度測定結果、Ｙ軸方向の加速度測定結果、及びＺ軸方向の加速度測定結果をＡ／Ｄ変換器７３に出力する。Ａ／Ｄ変換器７３は、クロック信号のタイミングで、ＭＵＸ７２から出力されたアナログ入力信号をデジタル信号に変換し、出力する。このＡ／Ｄ変換器７３からの出力にも雑音が重畳されている。

上述したように、音響信号処理部３からの加速度センサＩＣ７への出力も有効となっており、適応フィルタ７４には、Ａ／Ｄ変換器７０３から出力された加速度測定結果のデジタル信号と、音響信号処理部３の出力であるデジタル化された音響信号（デジタル入力信号１３−１）が入力される。適応フィルタ７４は、不揮発メモリ７５に記憶されているパラメーターを用い、クロック信号のタイミングで、Ａ／Ｄ変換器７３から入力されたデジタル信号が示す加速度測定結果から、音響信号より得られる加速度のノイズを除去する処理を行う。つまり、適応フィルタ７４は、拡声スピーカー６による振動成分を、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の軸成分にそれぞれ合成し、拡声スピーカー６からの筐体振動の結合成分を打ち消す処理を行った後、インターフェース回路７７に出力する。インターフェース回路７７は、適応フィルタ７４の出力を、信号線１４により加速度センサＩＣ７の外部である制御部２へ出力する。

このように、拡声スピーカー６の鳴動と加速度センサＩＣ７の動作を両立させても、加速度センサＩＣ７内部では拡声スピーカー６の鳴動によって結合された振動を打ち消した加速度測定結果（センサ値）の出力が可能となる。従って、制御部２は、加速度センサＩＣ７の出力を基に携帯電話機１の使用者の動作や挙動を正確に知ることができる。

以上説明したように、本実施形態では、加速度センサＩＣ７内部に適応フィルタ７４を備え、外部から振動を発生させる事象を表すデジタル信号を入力可能にしている。そのため、３軸加速度センサ部７１そのものに雑音を与える拡声スピーカーが鳴動しても、その拡声スピーカーのデジタル信号を加速度センサＩＣ７内部の適応フィルタ７４に入力することで、同一筐体内の拡声スピーカーからの振動による雑音を打ち消す、あるいは、軽減することができる。
よって、加速度センサＩＣの出力を用いたアプリケーションを実行している時に、同時に拡声スピーカーを鳴動させた場合でも、従来のように加速度センサＩＣの出力にノイズが重畳した状態で処理が行われることなく、正しいアプリケーション処理が実行される。

続いて、本発明の他の実施形態を説明する。
本実施形態では、加速度センサＩＣ自身が歩数計数機能を有する場合について説明する。

図３は、歩数計数機能付きの加速度センサＩＣ２００の回路構成を示すブロック図である。本実施形態では、図１に示す携帯電話機１が、加速度センサＩＣ７に代えて、同図に示す加速度センサＩＣ２００を備える。ただし、制御部２は、歩数のカウントを行う機能を有していなくてもよい。同図に示すように、加速度センサＩＣ２００は、３軸加速度センサ部２０１、ＭＵＸ２０２、Ａ／Ｄ変換器２０３、適応フィルタ２０４、不揮発メモリ２０５、タイミング回路２０６、インターフェース回路２０７、ＣＰＵ２０８、及びＲＡＭ２０９を備えて構成される。

３軸加速度センサ部２０１は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸の加速度を電気信号に変換して出力する。３軸加速度センサ部２０１は、Ｘ軸方向の加速度の成分を測定（検出）するＸ軸センサ２０１ａと、Ｙ軸方向の加速度の成分を測定（検出）するＹ軸センサ２０１ｂと、Ｚ軸方向の成分の加速度の成分を測定（検出）するＺ軸センサ２０１ｃとで構成される。

タイミング回路２０６は、図１の音響信号線路１３による外部からのクロック信号１３−２の入力から、ＭＵＸ２０２、Ａ／Ｄ変換器２０３、適応フィルタ２０４、及びインターフェース回路２０７で必要とするクロックを発生する。ＭＵＸ２０２は、タイミング回路２０６から出力されるクロック信号のタイミングで、３軸加速度センサ部２０１からのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の成分の３出力の中から１軸の出力を選択し、次段のＡ／Ｄ変換器２０３に入力する。Ａ／Ｄ変換器２０３は、ＭＵＸ２０２からのアナログ入力信号をデジタル信号に変換して出力する。

不揮発メモリ２０５は、適応フィルタ２０４のパラメーターを記録し、保持するとともに、ＣＰＵ２０８が実行するプログラムを記憶する。プログラムには、適応フィルタ２０４から出力される加速度測定結果を利用した歩数計アプリケーションのプログラムが含まれる。

適応フィルタ２０４には、Ａ／Ｄ変換器２０３からのデジタル信号と、加速度センサＩＣ２００外部からのデジタル入力信号１３−１及びクロック信号１３−２とが入力される。適応フィルタ２０４は、不揮発メモリ２０５に記録されているパラメーターを用い、クロック信号のタイミングで、Ａ／Ｄ変換器２０３から入力されたデジタル信号が示す加速度測定結果から、デジタル入力信号１３−１より得られる加速度の雑音成分（ノイズ）を除去する処理を行い、ＣＰＵ２０８に出力する。

ＣＰＵ２０８は、不揮発メモリ２０５からプログラムを読み出して実行する。ＣＰＵ２０８は、歩数計アプリケーションを実行することにより、適応フィルタ２０４の出力から歩数計数を行う。ＲＡＭ２０９は、ＣＰＵ２０８のワークエリアを構成し、ＣＰＵ２０８がプログラムを実行する際に必要な情報を記録する。インターフェース回路２０７は、外部とのインターフェースである。

上記構成の加速度センサＩＣ２００の動作について、図２に示す加速度センサＩＣ７の動作との差分を中心に説明する。
加速度センサＩＣ２００の３軸加速度センサ部２０１、ＭＵＸ２０２、Ａ／Ｄ変換器２０３、適応フィルタ２０４、及びタイミング回路２０６の動作は、図２に示す加速度センサＩＣ７の３軸加速度センサ部７１、ＭＵＸ７２、Ａ／Ｄ変換器７３、適応フィルタ７４、及びタイミング回路７６の動作と同様である。ただし、タイミング回路７６は、ＣＰＵ２０８にノイズを除去した加速度測定結果のデジタル信号を出力する。

つまり、３軸加速度センサ部２０１内のＸ軸センサ２０１ａ、Ｙ軸センサ２０１ｂ、Ｚ軸センサ２０１ｃはそれぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各成分の加速度に応じた測定結果をＭＵＸ２０２に出力する。タイミング回路２０６は、音響信号線路１３により音響信号処理部３から入力されたクロック信号１３−２に従って、ＭＵＸ２０２、Ａ／Ｄ変換器２０３及び適応フィルタ２０４にクロック信号を供給する。

ＭＵＸ２０２は、クロック信号に従って、時分割によりＸ軸方向の加速度測定結果、Ｙ軸方向の加速度測定結果、及びＺ軸方向の加速度測定結果をＡ／Ｄ変換器２０３に出力すし、Ａ／Ｄ変換器２０３は、クロック信号のタイミングで、ＭＵＸ２０２から出力されたアナログ入力信号をデジタル信号に変換し、出力する。適応フィルタ２０４は、不揮発メモリ２０５に記憶されているパラメーターを用い、クロック信号のタイミングで、Ａ／Ｄ変換器２０３から入力されたデジタル信号が示す加速度測定結果から、デジタル入力信号１３−１より得られる加速度のノイズを除去する処理を行い、ＣＰＵ２０８に出力する。ＣＰＵ２０８は、適応フィルタ２０４の出力が示す加速度に基づいて歩数計数を行う。

上記のように、本実施形態の加速度センサＩＣ２００は、適応フィルタ２０４を備え、振動を発生させる事象を表すデジタル入力信号１３−１を外部から入力可能にしている。そのため、同一筐体内の拡声スピーカー６が鳴動中でも、歩数計数機能付きの加速度センサＩＣ２００は、雑音が低減されたデジタル出力によって歩数計数を行うので、歩数計数誤差が少ない。

以上説明したように、本発明の実施形態では、機器を携帯する使用者の動作や挙動を正確に検出するため、機器が備える加速度センサＩＣに外部からのデジタル信号の入力を可能にしている。そして、加速度センサＩＣは、入力されたデジタル信号と、ＩＣ内部の加速度センサの測定（検出）結果をデジタル変換した信号との間で、同一筐体で発生する加速度センサに与える（真の加速度に対する）雑音成分を除去する演算を行う。これにより、加速度センサＩＣは、使用者の動作や挙動によって発生した加速度の正確な測定結果を出力することが可能になる。

１、１０１…携帯電話機
２、１０２…制御部
２ａ、１０２ａ、２０８…ＣＰＵ
２ｂ、１０２ｂ…ＲＯＭ
２ｃ、１０２ｃ、２０９…ＲＡＭ
３、１０３…音響信号処理部
４、１０４…受話器
５、１０５…マイクロホン
６、１０６…拡声スピーカー
７、１０７、２００…加速度センサＩＣ
８、１０８…バイブレータ
９、１０９…操作部
１０、１１０…表示部
１１、１１１…送受信部
１２、１１２…アンテナ
１３…音響信号線路
１４、１１４…信号線
７１、２０１、７０１…３軸加速度センサ部
７１ａ、２０１ａ、７０１ａ…Ｘ軸センサ
７１ｂ、２０１ｂ、７０１ｂ…Ｙ軸センサ
７１ｃ、２０１ｃ、７０１ｃ…Ｚ軸センサ
７２、２０２、７０２…ＭＵＸ（マルチプレクサ）
７３、２０３、７０３…Ａ／Ｄ変換器
７４、２０４…適応フィルタ
７５、２０５…不揮発メモリ
７６、２０６、７０６…タイミング回路
７７、２０７、７０７…インターフェース回路

Claims (3)

1. 携帯機器に搭載される加速度センサ回路であって、
   加速度を測定する加速度測定部と、
   前記加速度測定部における加速度の測定結果をデジタル信号に変換する変換部と、
   振動を発生させる事象を表すデジタル信号の入力を外部より受け、前記変換部により変換されたデジタル信号が示す加速度測定結果から、外部より入力された前記デジタル信号が表す事象から得られる加速度の雑音成分を除去する演算を行った結果を出力する適応フィルタと、
   を備えることを特徴とする加速度センサ回路。
2. 外部より入力された前記デジタル信号は、拡声スピーカーの音響信号であることを特徴とする請求項１に記載の加速度センサ回路。
3. 携帯機器に搭載される加速度センサ回路の加速度測定結果出力方法であって、
   加速度を測定する加速度測定過程と、
   前記加速度測定過程における加速度測定結果をデジタル信号に変換する変換過程と、
   振動を発生させる事象を表すデジタル信号の入力を外部より受け、前記変換過程において変換されたデジタル信号が示す加速度測定結果から、外部より入力された前記デジタル信号が表す事象から得られる加速度の雑音成分を除去する演算を行った結果を出力する雑音除去過程と、
   を有することを特徴とする加速度測定結果出力方法。

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