JP4120648B2 - 携帯端末、携帯端末の制御方法、プログラムおよび記録媒体 - Google Patents

Description

この発明は、方位を検出する磁気センサおよび傾斜を検出する傾斜センサを備えた携帯端末において定期的に磁界データを取り込んで磁界によるオフセットを算出することで方位を校正する技術に関し、特に携帯端末の動きに対応して磁界データの取り込み時間間隔を適切に制御する技術に関する。

近年、携帯電話機等の携帯端末では高機能化が進み、方位を測定するために地磁気を検出する磁気センサや装置筐体の傾斜を検出する傾斜センサを備えたものが開発されている。また、磁気センサを備えた携帯端末においては、端末内部の電子部品が発生する磁界による誤差（オフセット）を補正するためのオートキャリブレーション機能が設けられたものがある。

従来のオートキャリブレーション機能では、定期的に磁界データを取り込んで蓄積し、所定のキャリブレーション処理を実行する。このキャリブレーション処理としてはたとえば、携帯端末が向くある程度の方位にわたって磁界データを蓄積したうえで、その蓄積データから方位球を算出し、オフセットを設定更新する手法をとる。

またこの種の従来の技術には、特許文献１に記載されるものもある。同文献によれば、磁気センサを配置した計測棒を任意に回転し、検出した位置座標を別途計算により求めた位置座標と比較することにより誤差対応表を設定更新する技術が開示されている。
特開２００４−１０１２７３号公報

上記の従来の技術では、携帯端末の使用形態の多彩性に起因し、磁界データのサンプリング時間を適切に設定するのに困難性があるという問題があった。

すなわち携帯端末の通常の使用環境では、装置筐体の傾斜や方位が頻繁に変化するとは限らない。傾斜や方位があまり変化しない場合、サンプリング時間を短くしても方位に変動のない無意味なデータを蓄積してしまう弊害が顕著となる。一方、ユーザがキャリブレーションを行わせるために装置筐体を意図的に揺動した場合等、傾斜や方位が短時間に大きく変動する場合も考えられる。この場合、サンプリング時間が短ければキャリブレーションに必要なデータの蓄積を短時間で完了することが可能であるが、サンプリング時間が長ければデータの蓄積に時間を要してユーザに揺動動作を長時間強いる不都合を生じるおそれがある。また特許文献１にも、かかる問題を解決する技術は開示されていない。

この発明は、このような事情に鑑み、方位を検出するための磁気センサおよび傾斜を検出するための傾斜センサを備え且つ定期的に磁界データを取り込んでオフセットの算出を行う制御部を備えた携帯端末において、携帯端末の動きに対応して磁界データの取り込み時間間隔を適切に制御する技術を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために請求項１記載の発明は、方位を検出する磁気センサおよび傾斜を検出する傾斜センサを備えた携帯端末であって、前記磁気センサが出力する磁界データを所定の時間間隔をもって取り込む磁界データ取込手段と、前記磁界データ取込手段により取り込まれた磁界データに基づいてオフセットを算出するオフセット算出手段と、前記傾斜センサが出力する傾斜データから携帯端末の方位変動の指標を取得する方位変動指標取得手段と、前記指標に相関して前記時間間隔の設定変更を行う時間間隔設定変更手段とを備えたことを特徴とする携帯端末を提供する。

また請求項２記載の発明は、請求項１記載の携帯端末において、前記傾斜データの経時変化量を前記指標として使用することを特徴とする携帯端末を提供する。

また請求項３記載の発明は、請求項１記載の携帯端末において、前記傾斜データから携帯端末の筐体短手方向の傾斜を取得し、該筐体短手方向の傾斜を前記指標として使用することを特徴とする携帯端末を提供する。この請求項に係る発明では、把持可能な長手の筐体を想定し、その長手方向と直交する方向を「短手方向」と表現している。「長手の筐体」には、折り畳み式の筐体を開いた状態で長手の筐体を構成する形態も含まれる。なお、筐体に関する事項は請求項３だけが関係するものであり、かかる事項は請求項１または２記載の発明の技術的範囲に影響しないのは当然である。

また請求項４記載の発明は、方位を検出する磁気センサおよび傾斜を検出する傾斜センサを備えた携帯端末の制御方法であって、前記傾斜センサが出力する傾斜データから携帯端末の方位変動の指標を取得するステップと、該指標に相関して前記磁気センサからの磁界データの取り込み時間間隔を設定変更するステップと、該取り込み時間間隔をもって前記磁界データを取り込むステップと、取り込まれた磁界データに基づいてオフセットを算出するステップとを含むことを特徴とする携帯端末の制御方法を提供する。

また請求項５記載の発明は、方位を検出する磁気センサおよび傾斜を検出する傾斜センサを備えた携帯型のコンピュータを対象とし、前記傾斜センサが出力する傾斜データから前記コンピュータの方位変動の指標を取得するステップと、該指標に相関して磁界データの取り込み時間間隔を設定変更するステップと、該取り込み時間間隔をもって磁界データを前記磁気センサから取り込むステップと、取り込まれた磁界データに基づいてオフセットを算出するステップとを実行させることを特徴とするプログラムを提供する。

また請求項６記載の発明は、請求項５記載のプログラムを記録したことを特徴とする記録媒体を提供する。

この発明によれば、携帯端末が揺動等、方位変動の大きい挙動をとるときに携帯端末の傾斜にも特徴が生じる傾向があることに着目し、傾斜センサの検出傾斜から携帯端末の方位変動の指標とするパラメータを取得し、このパラメータに相関して磁界データの取り込み時間間隔の長さを設定することとしている。このことにより、方位変動が小さい場合に磁界データの取り込み量を少なくして制御負荷を軽減することを可能とする一方、方位変動が大きい場合に必要な磁界データの取り込みを短時間で完了することを可能とする。したがって特に、操作者が磁界データのオフセット算出のために携帯端末を意図的に揺動する場合を考えると、その揺動動作を継続する所要時間を短縮できるから、操作者の負担を軽減できるという利点を生じる。

また傾斜センサの傾斜データの経時変化量を演算し、この演算結果を携帯端末の方位変動の指標とするパラメータとすることにより、携帯端末の傾斜の変動を確実に認識し、検出方位取り込み時間間隔の制御に反映させることが可能となる利点を生じる。

また傾斜センサの検出傾斜から携帯端末の筐体短手方向の傾斜を取得し、この筐体短手方向の傾斜を携帯端末の方位変動の指標とするパラメータとすることにより、検出傾斜の監視処理を簡素化して定常時の制御負荷を軽減できるという利点を生じる。

以下、図面を用いてこの発明の実施形態を説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る携帯電話機の概略を示すブロック図である。

同図に示すように携帯電話機１は、端末ユニット１−１，１−２の２つの筐体を備えた、折り畳み式の携帯端末である。アンテナ２０１は図示しない無線基地局との間の電波信号の送受信を行うためのアンテナである。ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）部２０２は、アンテナ２０１が受信する受信信号を中間周波数の受信信号に変換して変復調部２０３へ出力するものである。さらにこのＲＦ部２０２は、変復調部２０３から入力する送信信号を送信周波数の信号に変調し、アンテナ２０１へ出力して送信も行うものである。

変復調部２０３は、ＲＦ部２０２から入力した受信信号の復調処理と、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：符号分割多元接続）部２０４から入力した送信信号の変調処理とを行うものである。ＣＤＭＡ部２０４は、送信信号の符号化処理、および受信信号の復号化処理を行うものである。音声処理部２０５は、マイクロホン３０１から入力される音声信号をデジタル信号に変換してＣＤＭＡ部２０４へ出力し、また、ＣＤＭＡ部２０４からデジタルの音声信号を入力してアナログの音声信号に変換し、スピーカ３０２へ出力して発音させるものである。

アンテナ４０１は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からの電波信号を受信するためのアンテナである。ＧＰＳ受信部４０２は、ＧＰＳ衛星から受信した電波信号を復調し、電波信号に基づいて携帯端末１の緯度・経度（３次元モードの場合はさらに高度等）で表される位置を算出するものである。

傾斜センサ部５１０は、端末ユニット１−１の傾きを検出するものである。ここで図２は、携帯電話機１の端末ユニット１−１，１−２を開いた状態にしたときの正面図であり、Ｘ軸、Ｙ軸は同図中の矢印で示す方向に設定する。図１に戻って説明を続けると、この実施形態では、傾斜センサ部５１０はＸ，Ｙ軸方向の重力加速度成分を検出するＸ，Ｙ軸方向の加速度センサにより構成されるものとする。

磁気センサ部５２０は、磁気センサ５２１−１〜５２１−３、温度センサ５２２および磁気センサ制御部５２３とを備えたものである。磁気センサ５２１−１〜５２１−３は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸の各々の軸方向の磁気（磁界）を検出し、磁界データとして出力するものである。温度センサ５２２は、磁気センサ５２１−１〜５２１−３の温度補償を行うために温度を検出するものである。磁気センサ制御部５２３は、各センサ５２１−１〜５２１−３，５２２および傾斜センサ部５１０の検出出力に対して所定のデータ処理を行い出力するものである。

主制御部６０１は、携帯端末１の主制御を司るＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）型の制御部である。ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）６０２およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）６０３は、主制御部６０１のメインメモリを構成するメモリである。

報知手段３０３は、スピーカ・バイブレータ・発光ダイオード等を備え、着信やメール受信等を音・振動・光等によってユーザに報知するものである。時計部３０４は、主制御部６０１が使用する計時機能部である。主操作部３０５は、ユーザの指示入力を取り込んで主制御部６０１に与えるものである。

電子撮像部３０６は、被写体の像をデジタル信号に変換して主制御部６０１へ出力するものである。表示部３０７は、主制御部から入力する表示用の信号に基づいて画像や文字等を表示する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である。タッチパネル３０８は、表示部３０７の液晶ディスプレイの表面に組み込まれ、ユーザの接触操作による入力内容を表す信号を主制御部６０１へ出力するものである。副操作部３０９は、表示切り替えに用いられるプッシュスイッチである。

図３ないし図５は主制御部の処理手順の主に方位演算処理とキャリブレーション処理に関するフローチャートであり、図３は主制御処理手順を示し、図４は方位センサ管理処理手順を示し、図５はモード切替処理手順を示す。

図３に示すように携帯端末が電源オンとなると、上位のプログラムが立ち上がってチップ初期化・データ領域初期化等の初期化処理を実行する（Ｓ３０１）。この初期化処理において、センサマネージメントプログラムに処理が移行すると、割り込み間隔Ｔとして通常モードにおけるサンプリング時間ｔ０を指定したうえで、制御を上位のプログラムに戻す。

この後、上位のプログラムは所定の割り込み処理を実行継続するが（Ｓ３０２，Ｓ３０４）、割り込み間隔Ｔが経過するごと（Ｓ３０２：Ｙｅｓ）にセンサマネージメントプログラムが上位のプログラムから呼ばれる。呼ばれると、センサマネージメントプログラムは方位センサ管理処理を実行する（Ｓ３０３）。

方位センサ管理処理において、図４に示すようにセンサマネージメントプログラムは、方位傾斜センサ部５１０および磁気センサ部５２０から検出出力を取り込む（Ｓ４０１）。これらの検出出力の値は、オフセット除去プログラムに送られる。

オフセット除去プログラムは、検出出力のうち磁気センサ部５２０から取り込んだ各軸の磁界データをまず、オフセットキャリブレーションサブプログラムに送る。オフセットキャリブレーションサブプログラムは、キャリブレーション処理を実行する（Ｓ４０２）。このキャリブレーション処理は、それまで蓄積していたデータに新たなデータを追加して蓄積し、一定量のデータが貯まったらオフセットを計算し、結果が得られた場合にはオフセット除去プログラムが保持しているオフセットをその結果と差し替えるものである。

次に、オフセット除去プログラムは、オフセットキャリブレーションサブプログラムに渡した磁界データからオフセット除去プログラムが現在保持しているオフセットを差し引いた値をセンサマネージメントプログラムに返す（Ｓ４０３）。

センサマネージメントプログラムは、オフセット除去プログラムから値が返ってくると、まず方位値の更新を行う（Ｓ４０４）。すなわち、返ってきた値を方位演算プログラムに渡し、計算結果の方位値を受け取る。受け取った方位値は自分のデータ領域に格納する。なお、この方位値は、上位のプログラムから方位通知要請を受けたときに回答するためのものである。

次に、センサマネージメントプログラムは、モード切替パラメータの取得処理に進む（Ｓ４０５）。この処理では、傾斜センサ部のＸ，Ｙ軸の値Ｘ，Ｙを自分のデータ格納領域に格納してある前回測定時の値Ｘ０，Ｙ０と比較して両者の差分を適宜評価し、両者の差分の大きさを表すモード切替パラメータを取得し、モード切替処理に進む（Ｓ４０６）。

またこの処理では、傾斜センサ部のＸ軸方向の値をもってモード切替パラメータとする形態をとることもできる。通常使用時において傾斜センサ部のＹ軸方向の値は変動しやすくＸ軸方向の値は変動しにくい。一方、ユーザがキャリブレーションを意図して携帯端末を揺動する場合、端末ユニットの下端部の側を回転中心として揺動を行う動作を想定でき、その動作においてはＸ軸方向の値が顕著に変動する。したがってＸ軸方向の値をモード切替パラメータとすることにより、簡素な処理で的確に揺動動作を判定できる利点がある。

図５に示すようにモード切替処理では、まず本処理で使用している所定のカウンタが「０」であるか否かを確認する（Ｓ５０１）。「０」である場合（Ｓ５０１：Ｙｅｓ）、モード切替パラメータが予め設定された閾値以上であるか否かを確認し（Ｓ５０２）、閾値以上である場合（つまり傾斜センサ部の値Ｘ，Ｙを前回測定値と比較した差分が所定値以上である場合）（Ｓ５０２：≧）、割り込み間隔Ｔを高レートモードにおけるサンプリング間隔ｔ１（ｔ１＜ｔ０）に変更するように上位のブログラムに伝え（Ｓ５０３）、カウンタに「１００」をセットした後（Ｓ５０４）、モード切替処理を終了する。尚、プログラムが立ち上がり初期化された時点でのカウンタの値は「０」とする。一方、モード切替パラメータが閾値以下である場合（つまり傾斜センサ部の値Ｘ，Ｙを前回測定値と比較した差分が所定値以下である場合）（Ｓ５０２：＜）、割り込み間隔Ｔを通常モードにおけるサンプリング間隔ｔ０に変更するように上位のプログラムに伝え（Ｓ５０５）、モード切替処理を終了する。

一方、Ｓ５０１においてカウンタが「０」でない場合（つまりカウンタが１〜１００のいずれかの値である場合）（Ｓ５０１：Ｎｏ）、カウンタを１の値だけデクリメントし（Ｓ５０６）、モード切替処理を終了する。なお、モード切替処理を終了するとセンサマネージメントプログラムは制御を上位プログラムに戻す。つまり、図４の処理が終了し、図３の方位センサ管理処理（Ｓ３０３）が終了するので、上位プログラムは前述のモード切替処理で決まった値をＳ３０２の割り込み間隔Ｔとして処理を続行する。

この実施形態に係る携帯端末によれば、方位に変動の少ない通常時は、比較的長いサンプリング間隔ｔ０（たとえば０．５秒）によるデータの収集蓄積を行うことにより、方位変化の少ない無意味なデータの収集蓄積による主制御部の負荷を軽減することができる。

一方、ユーザがキャリブレーションを意図して携帯端末を揺動するなどして携帯端末の変動が激しくなった場合、通常モードから高レートモードに移行し、比較的短いサンプリング間隔ｔ１（たとえば０．１秒）によるデータの収集蓄積を行うことにより、方位変化の大きいデータを短時間に大量に取り込み、速やかにキャリブレーションを実行することが可能となる。それゆえキャリブレーションを意図した揺動動作は短時間で済むからユーザの負担を軽減することができる。

以上、この発明の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。たとえば主制御部６０１（図１参照）は、ＣＰＵ型の制御部として説明したが、具体的にはＢＢＰ（Ｂａｓｅ Ｂａｎｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）あるいはＢＢＰをメインにＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）をサブとして組み合わせて構築する形態等をとることができる。

ＢＢＰやＤＳＰに組み込むプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されて頒布されることができ、機能の一部を実現する形態で頒布されるものであっても良い。たとえばＯＳ（オペレーション・システム）が提供する基本機能を利用したアプリケーションソフトの形式で頒布されるものであっても良い。さらにコンピュータシステムにすでに記録されている既存システムのプログラムとの組み合わせで所定の機能を実現できるもの、いわゆる差分プログラムで提供される形態をとることも可能である。

また上記のコンピュータ読み取り可能な記録媒体には、可搬型の磁気ディスクや光磁気ディスク等の記憶媒体等以外にも、ハードディスク等の記憶装置その他不揮発性の記憶装置を含む。さらにインターネットその他のネットワーク等、任意の伝送媒体を介して他のコンピュータシステムから提供される形態でも良い。この場合、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」には、ネットワーク上のホストやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、伝送媒体において一定時間プログラムを保持しているものも含む。

またＢＢＰやＤＳＰによるコプロセッサ方式により制御部を構築する形態に言及したが、少なくともその一部のプロセッサをＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｌｌｅｙ）により構築する形態も可能である。この場合、ＦＰＧＡに組み込む回路プログラム情報の頒布については、上記のプログラムの頒布と同様に各種の形態をとることも可能である。

この発明の一実施形態に係る携帯電話機の概略を示すブロック図である。 端末携帯電話機の端末ユニットを開いた状態にしたときの正面図である。 主制御処理手順を示すフローチャートである。 方位センサ管理処理手順を示すフローチャートである。 モード切替処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１…携帯電話機 １−１，１−２…端末ユニット ２０１…アンテナ ２０２…ＲＦ部 ２０３…変復調部 ２０４…ＣＤＭＡ部 ２０５…音声処理部 ３０１…マイクロホン ３０２…スピーカ ３０３…報知手段 ３０４…時計部 ３０５…主操作部 ３０６…電子撮像部 ３０７…表示部 ３０８…タッチパネル ３０９…副操作部 ４０１…アンテナ ４０２…ＧＰＳ受信部 ５１０…傾斜センサ部 ５２０…磁気センサ部 ５２１−１〜５２１−３…磁気センサ ５２２…温度センサ ５２３…磁気センサ制御部 ６０１…主制御部 ６０２…ＲＯＭ ６０３…ＲＡＭ

Claims (6)

1. 方位を検出する磁気センサおよび傾斜を検出する傾斜センサを備えた携帯端末であって、前記磁気センサが出力する磁界データを所定の時間間隔をもって取り込む磁界データ取込手段と、前記磁界データ取込手段により取り込まれた磁界データに基づいてオフセットを算出するオフセット算出手段と、前記傾斜センサが出力する傾斜データから携帯端末の方位変動の指標を取得する方位変動指標取得手段と、前記指標に相関して前記時間間隔の設定変更を行う時間間隔設定変更手段とを備えたことを特徴とする携帯端末。
2. 前記傾斜データの経時変化量を前記指標として使用することを特徴とする請求項１記載の携帯端末。
3. 前記傾斜データから携帯端末の筐体短手方向の傾斜を取得し、該筐体短手方向の傾斜を前記指標として使用することを特徴とする請求項１記載の携帯端末。
4. 方位を検出する磁気センサおよび傾斜を検出する傾斜センサを備えた携帯端末の制御方法であって、前記傾斜センサが出力する傾斜データから携帯端末の方位変動の指標を取得するステップと、該指標に相関して前記磁気センサからの磁界データの取り込み時間間隔を設定変更するステップと、該取り込み時間間隔をもって前記磁界データを取り込むステップと、取り込まれた磁界データに基づいてオフセットを算出するステップとを含むことを特徴とする携帯端末の制御方法。
5. 方位を検出する磁気センサおよび傾斜を検出する傾斜センサを備えた携帯型のコンピュータを対象とし、前記傾斜センサが出力する傾斜データから前記コンピュータの方位変動の指標を取得するステップと、該指標に相関して磁界データの取り込み時間間隔を設定変更するステップと、該取り込み時間間隔をもって磁界データを前記磁気センサから取り込むステップと、取り込まれた磁界データに基づいてオフセットを算出するステップとを実行させることを特徴とするプログラム。
6. 請求項５記載のプログラムを記録したことを特徴とする記録媒体。

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