JP5434333B2

JP5434333B2 - 傾斜検出方法及び傾斜検出装置

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Publication number: JP5434333B2
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Inventors: 英明山田; 道博長石
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Filing date: 2009-07-27
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Description

本発明は、傾斜検出方法及び傾斜検出装置に関するものである。

物体の運動状態の検出は、一般に加速度センサーや角速度センサー（ジャイロスコープ）を物体に取り付けて行われることが多い。使用される対象としては自動車、航空機、船舶、産業用ロボットなど多岐に亘る。このような対象の場合、センサーの正確さが重要であり、消費電力の問題は二の次になる。しかしながら、例えば、斜面の動きなどを計測するような場合、センサーを設置する場所により必要となる電力供給の難しさの問題から、センサーの正確さよりも、センサー自体の消費電力の大きさが問題となる場合がある。

消費電力の小さいセンサーとしては、球状の導電体を利用した傾斜センサーが知られている。しかしながら、このような傾斜センサーを用いる場合、特定の状態の検出はできるものの、細かな状態の変化における測定の正確さは一般的に使用される加速度センサーや角速度センサーに比べて劣る。従って、正確さがそれほど要求されない用途で、かつ、消費電力を小さくする必要がある場合に傾斜センサーが用いられる場合がある。

傾斜センサーの例としては、例えば、特許文献１には、環状の枠の内周に電極を有する複数の窪みを設け、環状の枠の内側を移動する導電体が複数の窪みのいずれかに位置するかにより回転方向（傾斜方向）を検出する方向センサー装置が考案されている。

また、特許文献２には、可動する導電体の振動により発生するオン、オフのパルス時間のオン時間を累積して震度の算出に用いる地震計が考案されている。

特開平５−１１８８４２号公報特開平１０−３１９１３０号公報

しかしながら、特許文献１の方向センサー装置の場合、電極を有する複数の窪みを環状の枠の内周に製造するのが容易ではないという問題がある。また、特許文献２の地震計の場合、可動する導電体が発するオンのパルス列から震度を判定するための演算処理部（ＣＰＵ、メモリー、判定プログラムなど）の負荷が大きく、消費電力が小さくなりにくいという問題がある。一般的な加速度センサーや角速度センサーの代替として用いることができる正確さを有する傾斜センサー（傾斜検出装置）ができれば、その用途は大きく広がる可能性がある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の傾斜検出方法及び傾斜検出装置の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本適用例に係るひとつの傾斜検出方法は、対向配置され、互いの位置関係が固定された一対の電極と、前記一対の電極間に存在する可動する導電体と、を用い、前記一対の電極は、前記可動する導電体の位置により導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態にあり、所定の期間内における前記導通の状態を複数のレベル値で表し、前記導通の状態が前記複数のレベル値のいずれのレベル値であるかにより、前記一対の電極の動き状態を推定することを特徴とする。

この方法によれば、対向配置され、互いの位置関係が固定された一対の電極と一対の電極の間に存在する可動する導電体を用い、可動する導電体の動きにより発生する一対の電極の導通の状態を複数のレベル値で表すことで、このレベル値を利用して一対の電極の動き状態を識別することが可能である。例えば、本適用例に係る傾斜検出方法を適用した装置を動物の体に固定しておけば、一対の電極の動きは動物の動きに対応した動きをし、一対の電極間に存在する可動する導電体の動きにより一対の電極において導通の状態及び非導通の状態が発生することから、動物の動きを識別することが可能となる。

ここで、所定の期間とは、状態を検出する対象の動きの早さに合わせて適宜設定してよい時間間隔である。例えば、限定するものではないが、動物の場合では１０ｍｓ〜３０ｍｓに設定すると好ましい結果となる場合が多い。

［適用例２］
上記の適用例に係る傾斜検出方法において、連続する複数の前記所定の期間における前記複数のレベル値の取る値の変化により、前記一対の電極の動き状態の変化を推定することが好ましい。

この方法によれば、連続する複数の所定の期間における複数のレベル値の変化は、例えば、動物の連続的な動きに対応して変化するものと考えることができることから、本適用例に係る傾斜検出方法を適用した装置を取り付けた動物の活動状況を知ることが可能となる。

［適用例３］
上記の適用例に係る傾斜検出方法において、前記複数のレベル値は、前記所定の期間内において、前記導通の状態の占める時間の割合により定義されることが好ましい。

この方法によれば、所定の期間内における一対の電極の導通の状態は、本適用例に係る傾斜検出方法を適用した装置を取り付けた動物の活動状況の特徴を示すものと考えられることから、所定の期間内における一対の電極の導通の状態の占める時間の割合を元にして複数のレベル値の設定の仕方を定義することはひとつの効果的な定義の仕方と考えることができる。

［適用例４］
上記の適用例に係る傾斜検出方法のひとつにおいて、前記所定の期間は、複数の所定のサンプリングタイムの合計値であり、前記導通の状態及び前記非導通の状態の検出は、前記所定のサンプリングタイムでサンプリングすることにより行い、前記サンプリングの結果が前記導通の状態であった場合、直近の前記所定のサンプリングタイムの期間において、前記一対の電極が前記導通の状態にあったと見做し、前記サンプリングの結果が前記非導通の状態であった場合、直近の前記所定のサンプリングタイムの期間において、前記一対の電極が前記非導通の状態であったと見做すことが好ましい。

この方法によれば、所定の期間が所定のサンプリングタイムの整数倍の時間間隔となることから、連続した所定の期間にまたがるサンプリングタイムをなくすことができる。所定のサンプリングタイムとは検出対象に合わせて適宜設定するサンプリング周期で決まる時間間隔のことである。所定のサンプリングタイムで一対の電極の導通の状態または非導通の状態を検出し、この検出結果が直近のサンプリングタイムにおける一対の電極の導通の状態または非導通の状態と見做すことで回路構成の複雑化を回避することが可能となると共に、複数のレベル値への量子化が容易となる。

［適用例５］
上記の適用例に係る傾斜検出方法のひとつにおいて、前記所定の期間は、ゲートタイムとして定義され、前記一対の電極が前記非導通の状態から前記導通の状態に変化した第１のタイミングと、前記一対の電極が前記導通の状態から前記非導通の状態に変化した第２のタイミングとを検出し、前記第１のタイミングと前記第２のタイミングとから前記ゲートタイムにおける前記一対の電極の前記導通の状態の占める時間の割合を検出することが好ましい。

この方法によれば、第１のタイミングと第２のタイミングを検出することにより、一対の電極が導通の状態となっている時間の割合を正確に検出することができる。ここにおいて、ゲートタイムとは測定範囲として定められた時間間隔のことで、任意に設定可能である。ゲートタイムは、検出対象の動きを推定可能であると想定される時間間隔であればよい。

［適用例６］
上記の適用例に係る傾斜検出方法のひとつにおいて、前記所定の期間は、ゲートタイムとして定義され、前記一対の電極が前記非導通の状態から前記導通の状態に変化した第１の回数と、前記一対の電極が前記導通の状態から前記非導通の状態に変化した第２の回数とから、前記ゲートタイムにおける前記一対の電極の前記導通の状態の占める時間の割合を推定することが好ましい。

この方法によれば、第１の回数と第２の回数とから、所定の期間内で一対の電極が導通の状態にあった時間を推定することができる。第１の回数及び第２の回数をカウントすればよいので簡易な回路構成とすることができ、複数のレベル値のいずれのレベル値になるかを容易に決定することができる。ここにおいて、ゲートタイムとは測定範囲として定められた時間間隔のことで、任意に設定可能である。ゲートタイムは、検出対象の動きを推定可能であると想定される時間間隔であればよい。

［適用例７］
上記の適用例に係る傾斜検出方法において、更に、前記複数のレベル値の変化と前記一対の電極の動きの変化とを対応付けた運動状態データを用意し、前記複数の期間の各々に対応した前記複数のレベル値の変化の検出結果と前記運動状態データを比較することにより、前記一対の電極及び前記可動する導電体を備えた物体の動きを推定することが好ましい。

この方法によれば、予め動きを検出する対象となる物体、例えば動物の運動状態データを用意しておき複数のレベル値の変化と比較することで、容易に対象となる動物の動きの状態を知ることができる。

［適用例８］
上記の適用例に係る傾斜検出方法において、前記可動する導電体は、球状の導電体であることが好ましい。

この方法によれば、可動する導電体が球状であるので、一対の電極の傾き角度による導電体の動きに対しての影響を少なくすることができる。

［適用例９］
本適用例に係るひとつの傾斜検出装置は、対向配置され、互いの位置関係が固定された一対の電極と、前記一対の電極間に存在する可動する導電体と、を含み、前記一対の電極は、前記可動する導電体の位置により導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態にあり、所定の期間内において、前記導通の状態を複数のレベル値で表し、前記導通の状態が前記複数のレベル値のいずれのレベル値であるかにより、前記一対の電極の動き状態を推定することを特徴とする。

この構成によれば、対向配置され、互いの位置関係が固定された一対の電極と一対の電極の間に存在する可動する導電体を含み、可動する導電体の動きにより発生する一対の電極の導通の状態を複数のレベル値で表すことで、一対の電極の動き状態を識別することが可能であり、本適用例に係る傾斜検出装置を動物の体に固定しておけば、一対の電極の動きは動物の動きに対応した動きをし、一対の電極の間に存在する可動する導電体の動きにより一対の電極が導通の状態及び非導通の状態が発生することから、動物の動きを識別することが可能な傾斜検出装置の提供が可能となる。

［適用例１０］
上記の適用例に係る傾斜検出装置において、連続する複数の前記所定の期間における前記複数のレベル値の変化により、前記一対の電極の動き状態の変化を推定することが好ましい。

この構成によれば、連続する複数の所定の期間における複数のレベル値の変化は、例えば、動物の連続的な動きに対応するものと考えることができ、本適用例に係る傾斜検出装置を取り付けた動物の活動状況を推定することが可能となる。

［適用例１１］
上記の適用例に係る傾斜検出装置において、前記複数のレベル値は、前記所定の期間内における前記導通の状態の占める時間の割合により決定されることが好ましい。

この構成によれば、所定の期間内における一対の電極の導通の状態は、本適用例に係る傾斜検出装置を取り付けた動物の活動状況の特徴を示すものと考えられることから、所定の期間内における一対の電極の導通の状態の占める時間の割合を元にして複数のレベル値の設定の仕方を定義することはひとつの効果的な定義の仕方と考えることができる。

［適用例１２］
上記の適用例に係る傾斜検出装置のひとつにおいて、前記所定の期間は、複数の所定のサンプリングタイムの合計値であり、前記導通の状態及び前記非導通の状態の検出は、前記所定のサンプリングタイムでサンプリングすることにより行い、前記サンプリングの結果が前記導通の状態であった場合、直近の前記所定のサンプリングタイムの期間を前記一対の電極が前記導通の状態にあった時間とし、前記サンプリングの結果が前記非導通の状態であった場合、直近の前記所定のサンプリングタイムの期間を前記一対の電極が前記非導通の状態にあった時間とすることが好ましい。

この構成によれば、所定の期間が所定のサンプリングタイムの整数倍の時間間隔となることから、連続した所定の期間にまたがるサンプリングタイムをなくすことができる。所定のサンプリングタイムとは検出対象に合わせて適宜設定するサンプリング周期で決まる時間間隔のことである。所定のサンプリングタイムで一対の電極の導通の状態または非導通の状態を検出し、この検出結果が直近のサンプリングタイムにおける一対の電極の導通の状態または非導通の状態とすることで回路構成の複雑化を回避することが可能となると共に、複数のレベル値への量子化が容易となる。

［適用例１３］
上記の適用例に係る傾斜検出装置のひとつにおいて、前記所定の期間は、ゲートタイムとして定義され、前記一対の電極が前記非導通の状態から前記導通の状態に変化した第１のタイミングと、前記一対の電極が前記導通の状態から前記非導通の状態に変化した第２のタイミングとを検出し、前記第１のタイミングと前記第２のタイミングとから前記ゲートタイムにおける前記一対の電極の前記導通の状態の占める時間の割合を検出することが好ましい。

この構成によれば、第１のタイミングと第２のタイミングを検出することにより、所定の期間内において、一対の電極が導通の状態となっている時間の割合を正確に検出することができる。ここにおいて、ゲートタイムとは測定範囲として定められた時間間隔のことで、任意に設定可能である。ゲートタイムは、検出対象の動きを推定可能であると想定される時間間隔であればよい。

［適用例１４］
上記の適用例に係る傾斜検出装置のひとつは、前記所定の期間は、ゲートタイムとして定義され、前記一対の電極が前記非導通の状態から前記導通の状態に変化した第１の回数と、前記一対の電極が前記導通の状態から前記非導通の状態に変化した第２の回数とから前記ゲートタイムにおける前記一対の電極の前記導通の状態の占める時間の割合を決定することが好ましい。

この構成によれば、第１の回数と第２の回数とから、所定の期間内で一対の電極が導通の状態にあった時間を推定することができる。第１の回数及び第２の回数をカウントすればよいので簡易な回路構成により、複数のレベル値のいずれのレベル値になるかを決定することができる。ここにおいて、ゲートタイムとは測定範囲として定められた時間間隔のことで、任意に設定可能である。ゲートタイムは、検出対照の動きを推定可能であると想定される時間間隔であればよい。

［適用例１５］
上記の適用例に係る傾斜検出装置において、前記一対の電極の各々は対向する側に凹部を有し、前記可動する導電体は前記一対の電極の各々の凹部により形作られる空間に存在するが好ましい。

この構成によれば、簡易な構造を持つ傾斜検出装置を構成することができる。

［適用例１６］
上記の適用例に係る傾斜検出装置において、前記可動する導電体は、球状の導電体であることが好ましい。

この構成によれば、可動する導電体が球状であるので、一対の電極の傾き角度による導電体の動きに対しての影響を少なくすることができる。

［適用例１７］
上記の適用例に係る傾斜検出装置において、更に、前記複数のレベル値の変化と前記一対の電極の動きの変化とを対応付けた運動状態データを用意し、前記複数のレベル値の変化の検出結果と前記運動状態データを比較することにより、前記一対の電極及び前記可動する導電体を備えた物体の動きを検出することが好ましい。

この構成によれば、予め動きを検出する対象となる物体、例えば、動物の運動状態データを用意しておき複数のレベル値の変化と比較することで、容易に対象となる動物の動きの状態を知ることができる。

本発明の実施形態の説明に用いる傾斜検出装置のブロック図。第１実施形態の多値化を示す図。第２実施形態の多値化を示す図。第３実施形態の多値化を示す図。第１実施形態の運動状態の判定の説明に用いるタイムチャート図。第１実施形態の運動状態の判定例におけるタイムチャート図。第１実施形態の運動状態の判定例におけるタイムチャート図。第１実施形態の運動状態の判定例におけるタイムチャート図。第１実施形態の処理フローを説明するためのフローチャート図。

以下、本発明の傾斜検出方法及び傾斜検出装置の実施形態について、図を用いて説明する。

まず、図１に傾斜検出装置のブロック図を示し、各構成要素の機能を下記に説明する。図１に示したブロック図は、傾斜検出装置の主要な構成要素を示すこと目的としたものであり、傾斜検出装置のすべての構成要素を含むものではない。また、後述するすべての実施形態は同じ構成要素を有する。

図１中、一対の電極と一対の電極との間で可動する球状の導電体を有するのがセンサー１である。図１において、センサー１は球状の導電体が一対の電極の各々に接しており、一対の電極は導通の状態にある。図１において、センサー１の中の球状の導電体の存在する側、つまり図の下側が重力の方向となる。センサー１が９０度回転し一対の電極のいずれかが図の下側、つまり重力の方向側に来た場合、球状の導電体は重力の方向側の電極にのみ接することになり、一対の電極は非導通の状態となる。

センサー１に何らかの衝撃が与えられ一対の電極に動きが発生した場合、球状の導電体は、球状の導電体の慣性力や一対の電極の各々から与えられる衝撃により一対の電極間を振動する。この振動が一対の電極間に導通の状態や非導通の状態を引き起こすことになる。

センサー１の導通の状態及び非導通の状態は検出部２に出力され、検出部２によって適当に設定された閾値による２値化によりパルス列化され、パルス列化されたデータは時系列的に演算処理部３に出力される。蓄積部４は、演算処理部３が処理に用いるデータの一時的な保存を行う部分である。演算処理部３は、検出部２から所定の期間内に出力されたパルス列を複数のレベル値の中のいずれかのレベル値に変換し、判定部５に出力する。これにより、判定部５に出力されるレベル値は、所定の期間の時系列に対応したデータ列となる。

判定部５は、所定の期間の時系列に対応したデータ列を分割し、分割したデータ列の変化を辞書部６に予め保存されている物体の運動状態データと照合することで、傾斜検出装置が取り付けられた対象の動きを判定し、判定結果を出力部７に出力する。

（第１実施形態）
本実施形態は、上述した傾斜検出装置において、演算処理部３に時系列で入力されるパルス列を複数のレベル値のデータ列に変換するひとつの方法を示したものである。また、本実施形態の説明において上述した傾斜検出装置の動作の説明を改めて行う。センサー１からの出力は、「導通の状態」（以降「オン」と記述する）及び「非導通の状態」（以降「オフ」と記述する）のいずれかとなる。検出部２には、オンまたはオフの区別をするために予めセンサー１に掛かる電圧にあわせた閾値が設定されている。

検出部２は、予め設定されたサンプリングクロックによりセンサー１の出力をサンプリングする。このサンプリングタイムをΔｔとする。検出部２が生成したパルス列のデータを図２の上側のチャートに示す。傾斜検出装置を取り付ける対象が動物であるような場合、サンプリングタイムΔｔは５ｍｓ〜１０ｍｓに設定に設定するのが好ましい場合が多い。

演算処理部３は、検出部２から送られてくるパルス列のデータを順次蓄積部４に記憶する。演算処理部３は、所定の期間Ｔの間パルス列のデータを受け取ると蓄積部４に記憶した所定の期間Ｔに対応するパルス列のデータを読出し、所定の期間Ｔにおけるパルス列が複数のレベル値のなかのどのレベル値に対応するかを決定する。

本実施形態において、所定の期間ＴをΔｔの５倍の時間とする。演算処理部３は、サンプリングしたときの状態がオンであればΔｔの間オンであったとし、また、サンプリングしたときの状態がオフであればΔｔの間オフであったとする。複数のレベル値は、次のように設定する。

所定の期間Ｔにおいて、すべての時間がオンの場合を、レベル３、とする。

所定の期間Ｔにおいて、［オンの時間の合計］≧［オフの時間の合計］を、レベル２、とする。

所定の期間Ｔにおいて、［オンの時間の合計］＜［オフの時間の合計］を、レベル１、とする。

所定の期間Ｔにおいて、すべての時間がオフの場合を、レベル０、とする。

上記のように複数のレベル値を設定した場合、傾斜検出装置が緩やかな動きが多い場合は球状の導電体の動きは激しくなく、レベル３またはレベル３にレベル２が混じった状態が多いと考えられる。傾斜検出装置の動きが激しくなるに従い球状の導電体の動きが激しくなり、オン、オフの頻度が増え、レベル２やレベル１の状態の割合が多くなると考えられる。また、レベル３またはレベル０の状態が固定して継続する場合は傾斜検出装置を取り付けた対象物の動きが殆どない状態と考えられる。

複数のレベル値の設定を上記のようにした場合のパルス列と所定の期間Ｔのレベル値の例を図２の下側のチャートに示す。演算処理部３は、時系列の所定の期間Ｔに対応した時系列のレベル値のデータ列を判定部５に出力する。

判定部５では、少なくとも２種類の処理を行う。２種類の処理のひとつの処理（以降「第１の処理」と記載する）は、演算処理部３から出力される時系列のレベル値のデータ列を適切なデータ数に分割することである。２種類の処理の他のひとつの処理（以降「第２の処理」と記載する）は、分割した各々のデータ列を辞書部６に保存してある複数の運動状態データと比較することである。

辞書部６に保存されている複数の運動状態データの各々は、ｎ個の連続したレベル値で記述されている。従って、判定部５は、第１の処理において時系列のレベル値のデータ列をｎ個の連続するレベル値のデータ列に分割する必要がある。

上述したｎ個の連続するレベル値のデータ列のｎは、固定されている必要はない。複数の運動状態データの各々は個別の長さを有していてよい。また、ｎを特定の数値に固定してもかまわない。ｎがどのような数値となるかは、複数の運動状態データの各々をどのような運動状態データにしておくかで決まるものであり、対象となる運動を解析した結果により適切な形に決まるものである。

従って、判定部５は予め複数の運動状態データの各々がどのような長さで記述されているかを認識しておき、レベル値のデータ列の分割を、辞書部６に保存されている複数の運動状態データに合わせて適切な数（ここではｎ１とする）に分割する必要がある。例えば、判定部５はレベル値のデータ列の値の変化の仕方から分割する数を判断するようにしてもよい。

第１の処理の後、判定部５は、辞書部６に保存してある複数の運動状態データの中からｎ１の長さを有する運動状態データと比較をする第２の処理を行い、該当する運動状態データを選択し、選択した結果を判定結果として出力部７に出力する。判定部５は少なくとも上述した第１の処理及び第２の処理を、次々と出力されてくるレベル値のデータ列に対して繰り返し実行する。

次に、具体的に本実施形態における傾斜検出装置を動物に取り付けて得た運動状態データを辞書部６に保存してある場合の判定部５の動作を説明する。図５は、演算処理部３から判定部５に出力されたレベル値のデータ列である。図５における時間的な流れは左から右である。また、縦軸はレベル値を示す。各レベル値は、レベル３は表示がなく、レベル２は縦軸の３から２にかけての棒線で、レベル１は縦軸の２から１にかけての棒線で、レベル０は縦軸の１から０にかけての棒線で表現される。各レベル値の表現の仕方は、図６〜図８も同じである。尚、図５〜図８は、複数のレベルに跨って棒線が見える部分が存在するが、これは時間軸を圧縮して記載しているためである。図５中Ａ〜Ｈは、判定部５が分割したレベル値のデータ列の領域を示す。Ａ〜Ｈの領域は均等に分割されている。

図５中、Ａの領域で示す部分は所定の期間Ｔ内のオンの割合がオフの割合よりも多いレベル２のデータが多く続いている領域であり、比較的穏やかな同じ動作を行っていると推定することができる。例えばゆっくりと同じテンポで歩くような動作を想定することができる。その後、Ｂの領域で示す部分はオフの割合がオンの割合よりも多くなるレベル１が発生し、Ｃ〜Ｅの領域もオフの割合がオンの割合よりも多くなるレベル１はＢの領域と似た形で発生している。これはＡの領域よりもやや激しい動きではあるがＢ〜Ｅにおいては同じ動作を繰り返していると推測することが可能であり、やや速いペースでの歩きに移行したと推定することができる。

ＦとＨの領域ではレベル０の状態が発生している。レベル０の発生頻度が少ないことから、この時間帯には歩く速さはやや速いペースを持続しているものの、急激な変化が発生する状況があったと考えることができる。例えば動物の直前を何かが横切るとかで瞬間的に動くスピードを落としたようなケースを想定することが可能である。Ｇの領域はＢ〜Ｅと同じ動作をしていたことが想定される。以上から、Ａ〜Ｈの領域の動物の動きは、最初はゆっくり歩行していた（Ａの領域）がやや速いペースでの歩行に変わり（Ｂ〜Ｈの領域）、２度歩行ペースに影響がでるようなハプニングに遭遇した（Ｆ及びＨの領域）と想定することが可能となる。

レベル値のデータ列の例を図６〜図８に示す。傾斜検出装置を取り付けた動物が用心深くそろりそろりと進む場合は図６のようなレベル値のデータ列を示す。ゆっくり進み、途中で停止するような場合は図７のようなレベル値のデータ列を示す。また、停止状態を含み素早く進むような場合は図８のようなレベル値のデータ列を示す。図６〜図８に示すデータを運動状態データとして辞書部６に保存しておくことで、本実施形態に係る傾斜検出装置を取り付けた動物の様々な行動を検知することが可能となる。

図９は、本実施形態に係る傾斜検出装置のデータの流れに沿った処理フローの例を示すものである。処理がスタートするとリセット及び初期設定（Ｓ１０１）が行われ、センサー１からは球状の導電体の位置で決まる状態を示す信号が出力され、検出部２がこれらを適切な閾値を元に判断したパルス列信号を生成する（Ｓ１０２）。検出部２から出力されたパルス列信号を演算処理部３が検出し、所定の期間Ｔの間パルス列信号の一部は蓄積部４に記憶される（Ｓ１０３）。演算処理部３は所定の期間Ｔの経過を認識するとこの間に入力されたパルス列信号からレベル値を決定し判定部５に出力する（Ｓ１０４）。判定部５は、入力されるレベル値のデータ列を適切な数のデータ数に分割する（Ｓ１０５）。判定部５はＳ１０５の処理で分割したデータ列を辞書部６に保存してある運動状態データを基に傾斜検出装置の運動状態を判定し（Ｓ１０６）、出力する（Ｓ１０７）。尚、Ｓ１０７の処理は傾斜検出装置外部に出力する形態でもよいし、傾斜検出装置内部にメモリーを設け、メモリーに記憶する形態でもかまわない。以上のデータの流れに沿ったフローは停止指示が出るまで繰り返される。また、図９はデータの流れに沿った処理フローの説明のためのものであり、傾斜検出装置の各構成要素の動作は平行して行われる。

（第２実施形態）
本実施形態は、第１実施形態において、複数のレベル値の算出の仕方を変えた例である。所定の期間Ｔにおける一対の電極のオンとオフの時間の割合を、所定の期間Ｔにおけるオフからオンに変わる第１の回数とオンからオフに変わる第２の回数の差から推定する。複数のレベル値は次のように設定される。

所定の期間Ｔにおいて、オンから変化しない場合を、レベル３、とする。

所定の期間Ｔにおいて、［第１の回数］≧［第２の回数］の場合を、レベル２、とする。

所定の期間Ｔにおいて、［第１の回数］＜［第２の回数］の場合を、レベル１、とする。

所定の期間Ｔにおいて、オフから変化しない場合を、レベル０、とする。

図３に本実施形態におけるサンプリングのチャートを示す。複数のレベル値の設定の仕方が異なることで、検出部２及び演算処理部３の構成は第１実施形態と異なってくる。検出部２はオフからオンを検出する第１の微分回路とオンからオフを検出する第２の微分回路を有しサンプリング用のクロックが必要なくなり、第１実施形態に比較して簡易な回路で済むことになる。演算処理部３についても所定の期間Ｔにおける第１の回数と第２の回数との差分を算出すればよいので第１実施形態に比べて簡易にすることが可能である。また、蓄積部４も第１の回数及び第２の回数のカウントとリセットの機能があればよいため、独立した回路としなくとも演算処理部３内にカウンターを設けて実現することも可能となる。

また、本実施形態はサンプリングクロックが必要ないことから、所定の期間Ｔをサンプリングタイムの倍数の時間間隔にする必要がない。上述した違い以外の点においては、本実施形態は第１実施形態における実施形態を踏襲することができる。

（第３実施形態）
本実施形態は、第１実施形態において、複数のレベル値の算出の仕方を変えた例である。所定の期間Ｔにおける一対の電極のオンとオフの時間の割合を直接用いる方法である。複数のレベル値の設定は次のように設定する。

所定の期間Ｔにおいて、１＞｛［オンの状態の時間］／［オフの状態の時間］｝≧０．５の場合を、レベル２、とする。

所定の期間Ｔにおいて、０．５＞｛［オンの状態の時間］／［オフの状態の時間］｝＞０の場合を、レベル１、とする。

図４に本実施形態におけるサンプリングのチャートを示す。第２実施形態で用いた第１の微分回路及び第２の微分回路とタイマーを用いることで、所定の期間Ｔにおけるオン及びオフの計測が可能である。本実施形態は、直接時間間隔を計測して複数のレベル値のいずれになるかを算出することから、レベル値の設定を正確に行うことができる。

本実施形態はレベル値の設定が正確になる代わりに、タイマーが必要になること及び除算が必要となることから第１実施形態及び第２実施形態に比べて演算処理部３の内部構造が複雑になる。また、本実施形態は第２実施形態と同様にサンプリングクロックが必要ないことから、所定の期間Ｔをサンプリングタイムの倍数の時間間隔にする必要がない。上述した違い以外の点においては、本実施形態は第１実施形態における実施形態を踏襲することができる。

以上、本発明に掛かる実施形態の説明を行ったが、本発明の実施は上述した実施形態に限られるものではない。例えば、いずれの実施形態においても複数のレベル値を０〜３の４段階に設定を行っているが、４段階以外に設定してもよい。また、辞書部６に保存する運動状態データをより限られた動作を対象としたものにし判定部５の判定を厳密なものにして用途を限定するようにしてもよい。また、判定部５が特定の動きのみを検出するようにしてもかまわない。

１…センサー、２…検出部、３…演算処理部、４…蓄積部、５…判定部、６…辞書部、７…出力部。

Claims

対向配置され、互いの位置関係が固定された一対の電極と、
前記一対の電極間に存在する可動する導電体と、
を用い、
前記一対の電極は、前記可動する導電体の位置により導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態にあり、
所定の期間内における前記導通の状態を複数のレベル値で表し、
前記導通の状態が前記複数のレベル値のいずれのレベル値であるかにより、前記一対の電極の動き状態を推定する傾斜検出方法であって、
前記所定の期間は、ゲートタイムとして定義され、
前記一対の電極が前記非導通の状態から前記導通の状態に変化した第１の回数と、
前記一対の電極が前記導通の状態から前記非導通の状態に変化した第２の回数とから、
前記ゲートタイムにおける前記一対の電極の前記導通の状態の占める時間の割合を推定することを特徴とする傾斜検出方法。
連続する複数の前記所定の期間における前記複数のレベル値の取る値の変化により、前記一対の電極の動き状態の変化を推定することを特徴とする請求項１に記載の傾斜検出方法。
前記複数のレベル値は、前記所定の期間内において、前記導通の状態の占める時間の割合により定義されることを特徴とする請求項１または２に記載の傾斜検出方法。
更に、前記複数のレベル値の変化と前記一対の電極の動きの変化とを対応付けた運動状態データを用意し、
前記複数の期間の各々に対応した前記複数のレベル値の変化の検出結果と前記運動状態データを比較することにより、前記一対の電極及び前記可動する導電体を備えた物体の動きを推定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の傾斜検出方法。
前記可動する導電体は、球状の導電体であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の傾斜検出方法。
対向配置され、互いの位置関係が固定された一対の電極と、
前記一対の電極間に存在する可動する導電体と、
を含み、
前記一対の電極は、前記可動する導電体の位置により導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態にあり、
所定の期間内において、前記導通の状態を複数のレベル値で表し、
前記導通の状態が前記複数のレベル値のいずれのレベル値であるかにより、前記一対の電極の動き状態を推定する傾斜検出装置であって、
前記所定の期間は、ゲートタイムとして定義され、
前記一対の電極が前記非導通の状態から前記導通の状態に変化した第１の回数と、
前記一対の電極が前記導通の状態から前記非導通の状態に変化した第２の回数とから前記ゲートタイムにおける前記一対の電極の前記導通の状態の占める時間の割合を決定することを特徴とする傾斜検出装置。
連続する複数の前記所定の期間における前記複数のレベル値の変化により、前記一対の電極の動き状態の変化を推定することを特徴とする請求項６に記載の傾斜検出装置。
前記複数のレベル値は、前記所定の期間内における前記導通の状態の占める時間の割合により決定されることを特徴とする請求項６または７に記載の傾斜検出装置。
前記一対の電極の各々は対向する側に凹部を有し、前記可動する導電体は前記一対の電極の各々の前記凹部により形作られる空間に存在することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の傾斜検出装置。
前記可動する導電体は、球状の導電体であることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載の傾斜検出装置。
更に、前記複数のレベル値の変化と前記一対の電極の動きの変化とを対応付けた運動状態データを用意し、
前記複数のレベル値の変化の検出結果と前記運動状態データを比較することにより、前記一対の電極及び前記可動する導電体を備えた物体の動きを検出することを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか一項に記載の傾斜検出装置。