JP5590511B2 - 機能駆動装置、機能駆動方法および機能駆動プログラム - Google Patents

Description

本発明は、携帯機器に適用可能な機能駆動装置、機能駆動方法および機能駆動プログラムに関する。

従来、腕時計や携帯電話機、スマートフォン、メディアプレーヤ等のように、表示装置を備えた携帯型の電子機器が知られている。これらの電子機器においては、表示装置における表示を鮮明、かつ、見やすくするためにバックライト等の光源を備えたものが多い。しかしながら、携帯型の電子機器は、大半が内蔵するバッテリにより駆動されるため、光源を駆動することによりバッテリの消耗が激しくなり、電子機器の駆動時間が短くなって利便性が低下するという問題を有している。そのため、携帯型の電子機器の利便性とバッテリの長寿命化を両立するための種々の技術が開発、実用化されている。

例えば特許文献１、２には、腕時計や携帯電話機に傾きセンサ（スイッチ）や加速度センサを内蔵し、機器使用者（ユーザ）が表示装置の表示面を見るために電子機器を特定の角度に傾けた状態を検知して、表示パネル（ＥＬパネル）やバックライトを点灯させる技術が開示されている。

特許文献１には、傾斜スイッチと加速度スイッチを内蔵した腕時計において、これらの双方のスイッチからの出力に基づいて、腕時計を所定の角度に傾けた場合に表示パネル（ＥＬパネル）を点灯させることが記載されている。また、特許文献２には、携帯端末に内蔵された加速度センサからの出力に基づいて、携帯端末を所定の角度に傾けた場合にバックライトを点灯させることが記載されている。

特開平９−２５７９６５号公報 特開２０１１−１４２４９７号公報

しかしながら、上述した特許文献１においては、表示パネルを点灯制御するために傾きスイッチと加速度スイッチの両方を備える必要があり、部品点数が増加して電子機器が大型化するとともに、製品コストが上昇するという問題を有していた。

一方、特許文献２においては、加速度センサからの出力のみでバックライトの点灯制御を行っているが、この場合、携帯端末を静止（または、ほぼ静止）した状態で携帯端末の傾きを検出する処理が行われている。通常、携帯型の電子機器（携帯端末）は、ユーザが常に携行したり、人体に装着して使用するものである。そのため、例えばユーザが歩行や走行等の継続的な動作や運動を行っている場合には、上述した特許文献２に開示された手法では、携帯端末の正確な傾きを検出することができず、バックライトが誤動作する可能性があった。また、このような誤動作を防止するためには、ユーザは一旦動作や運動を中断または停止して、携帯端末を静止させた状態にしなければならず、利便性が低いという問題を有していた。

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑み、ユーザが動作中や運動中であっても、電子機器の傾きを良好に検出することができる機能駆動装置、機能駆動方法および機能駆動プログラムを提供することを目的とする。

本発明に係る機能駆動装置は、
機器の加速度の各成分であって、互いに直交するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の前記各成分を、既定の時間間隔で検出する加速度センサと、
前記加速度センサにより検出された前記加速度の各成分を、既定の時間間隔で、ｘｙｚ空間の原点からの距離であるｒ成分、前記ｘ軸とのなす角度であるθ成分、前記ｘ軸と前記ｙ軸を含むｘｙ平面とのなす角度であるφ成分からなる極座標成分に変換して、前記θ成分および前記φ成分が所定の設定範囲内にある状態が所定の時間以上継続した場合に、前記機器の特定の機能を駆動させる制御部と、を備え、
前記制御部は、
既定の時間間隔で、前記θ成分または前記φ成分が前記所定の設定範囲内であるかどうかを判定して、
前記θ成分および前記φ成分が前記所定の設定範囲内である場合に、第１係数を増加させ、
前記θ成分または前記φ成分が前記所定の設定範囲外である場合に、第２係数を増加させ、且つ、前記第１係数を減少させ、
前記第１係数の値と第１の既定値との比較結果に基づいて、前記機器の特定の機能を駆動させる、
ことを特徴とする。

本発明に係る機能駆動方法は、
機器の加速度の各成分であって、互いに直交するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の前記各成分を、既定の時間間隔で検出し、
前記検出された前記加速度の各成分を、既定の時間間隔で、ｘｙｚ空間の原点からの距離であるｒ成分、前記ｘ軸とのなす角度であるθ成分、前記ｘ軸と前記ｙ軸を含むｘｙ平面とのなす角度であるφ成分からなる極座標成分に変換して、前記θ成分および前記φ成分が所定の設定範囲内にある状態が所定の時間以上継続した場合に、前記機器の特定の機能を駆動させるとともに、既定の時間間隔で、前記θ成分または前記φ成分が前記所定の設定範囲内であるかどうかを判定して、前記θ成分および前記φ成分が前記所定の設定範囲内である場合に、第１係数を増加させ、前記θ成分または前記φ成分が前記所定の設定範囲外である場合に、第２係数を増加させ、且つ、前記第１係数を減少させ、前記第１係数の値と第１の既定値との比較結果に基づいて、前記機器の特定の機能を駆動させる、ことを特徴とする。

本発明に係る機能駆動プログラムは、
コンピュータに、
機器の加速度の各成分であって、互いに直交するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の前記各成分を、既定の時間間隔で検出させ、
前記検出された前記加速度の各成分を、既定の時間間隔で、ｘｙｚ空間の原点からの距離であるｒ成分、前記ｘ軸とのなす角度であるθ成分、前記ｘ軸と前記ｙ軸を含むｘｙ平面とのなす角度であるφ成分からなる極座標成分に変換して、前記θ成分および前記φ成分が所定の設定範囲内にある状態が所定の時間以上継続した場合に、前記機器の特定の機能を駆動させるとともに、既定の時間間隔で、前記θ成分または前記φ成分が前記所定の設定範囲内であるかどうかを判定して、前記θ成分および前記φ成分が前記所定の設定範囲内である場合に、第１係数を増加させ、前記θ成分または前記φ成分が前記所定の設定範囲外である場合に、第２係数を増加させ、且つ、前記第１係数を減少させ、前記第１係数の値と第１の既定値との比較結果に基づいて、前記機器の特定の機能を駆動させる、ことを特徴とする。

本発明によれば、ユーザが動作中や運動中であっても、電子機器の傾きを良好に検出することができ、その傾き検出結果に基づいて電子機器に所定の機能を実現させることができる。

本発明に係る傾き判定装置が適用される携帯型の電子機器の一実施形態を示す概略構成図である。 一実施形態に係る電子機器の一構成例を示すブロック図である。 本発明に係る傾き判定方法が適用される電子機器の光源制御方法に適用されるセンサデータの出力成分の一例を示す概略図である。 一実施形態に係る光源制御方法の概略動作を示すフローチャートである。 一実施形態に係る光源制御方法における解析判定処理を示すフローチャート（その１）である。 一実施形態に係る光源制御方法における解析判定処理を示すフローチャート（その２）である。 一実施形態に係る光源制御方法に適用される座標変換処理を説明するための概念図である。 一実施形態に係る光源制御方法に適用される範囲判定処理を説明するための概念図である。

以下、本発明に係る機能駆動装置、機能駆動方法および機能駆動プログラムについて、傾き判定装置、傾き判定方法および傾き判定プログラムを実施形態として示して詳しく説明する。ここでは、実施形態として、本発明に係る機能駆動装置（傾き判定装置）が適用される携帯型の電子機器を示し、機器使用者（ユーザ）が当該電子機器を装着した状態で歩行や走行等の動作や運動を行っている場合について説明する。

（電子機器）
図１は、本発明に係る傾き判定装置が適用される携帯型の電子機器の一実施形態を示す概略構成図である。ここで、図１（ａ）は、本実施形態に係る電子機器を人体に装着した状態を示す概略図であり、図１（ｂ）は、その詳細図である。図２は、本実施形態に係る電子機器の一構成例を示すブロック図である。

本発明に係る傾き判定装置が適用される携帯型の電子機器１００は、例えば図１（ａ）、（ｂ）に示すように、ユーザＵＳの手首等に装着する腕時計型（または、リストバンド型）の外観形状を有している。電子機器１００は、例えば図１（ｂ）に示すように、大別して、ユーザに所定の情報を提供するための表示部１１２を備えた機器本体１１０と、ユーザＵＳの手首に巻き付けることにより機器本体１１０を手首に装着するためのベルト部１２０と、を備えている。

電子機器１００は、具体的には、図２に示すように、大別して、加速度センサ１１１と、表示部１１２と、発光部１１３と、操作スイッチ１１４と、中央演算回路（以下、「制御部」と略記する）１１５と、メモリ１１６と、通信機能部１１７と、計時回路１１８と、動作電源１１９と、を備えている。

加速度センサ１１１は、例えばユーザＵＳが動作中や運動中に、電子機器１００に加わる移動速度の変化の割合（加速度）を、加速度データとして検出する。この加速度センサ１１１により検出された加速度データは、後述するようにＸ、Ｙ、Ｚ軸からなる３軸方向の成分として出力される。この加速度データは、計時回路１１８から出力される時間情報に関連付けられて、メモリ１１６の所定の記憶領域に保存される。

表示部１１２は、カラーやモノクロ表示が可能な反射型や透過型の液晶表示パネル等の表示パネルを有し、少なくともユーザの動作中や運動中に、現在時刻や運動情報等の所望の情報を表示する。また、表示部１１２の表示パネルの前面側または背面側には発光部１１３が設けられ、当該発光部１１３からの光が表示パネルに照射される。ここで、表示部１１２が反射型の表示パネルを備えている場合には、表示パネルの前面側に発光部１１３がフロントライトとして配置され、一方、透過型の表示パネルを備えている場合には、表示パネルの背面側に発光部１１３がバックライトとして配置されている。なお、本実施形態においては、表示部１１２と発光部１１３とが別個の構成を有している場合について示したが、表示部１１２および発光部１１３に替えて、表示パネル自体が発光して所望の情報を表示する、有機ＥＬ表示パネル等の自発光型の表示パネルを有する発光表示部を適用するものであってもよい。

操作スイッチ１１４は、例えば図１（ｂ）に示すようなボタンスイッチやスライドスイッチ、表示部１１２の前面に配置または一体的に形成されたタッチパネル等を有し、電子機器１００における各種の動作の選択や実行、入力設定等の操作に用いられる。例えば操作スイッチ１１４を操作することにより、動作電源１１９から電子機器１００内部の各構成への駆動電力の供給（電源オン）や遮断（電源オフ）、加速度センサ１１１におけるセンシング動作、表示部１１２における表示動作等が制御される。

メモリ１１６は、不揮発性メモリを有し、少なくとも電子機器１００において実行される光源制御方法（詳しくは後述する）の動作に関連して検出、生成、または、参照される各種のデータが所定の記憶領域に保存される。ここで、メモリ１１６は、加速度センサ１１１や表示部１１２、発光部１１３、メモリ１１６、通信機能部１１７、計時回路１１８における所定の機能を実現するための制御プログラム、および、後述する傾き判定方法を含む光源制御方法を実現するためのアルゴリズムプログラムが記憶された読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）を含むものであってもよい。

制御部１１５は、計時回路１１８において生成される基本クロックに基づいて、所定の制御プログラムを実行することにより、加速度センサ１１１や表示部１１２、発光部１１３、メモリ１１６、通信機能部１１７における各動作を制御して所定の機能を実現する。また、制御部１１５は、所定のアルゴリズムプログラムを実行することにより、本発明に係る傾き判定方法を含む光源制御方法を実現する。なお、これらの制御プログラムやアルゴリズムプログラムは、上述したメモリ１１６に保存されているものであってもよいし、予め制御部１１５に組み込まれているものであってもよい。

通信機能部１１７は、図示を省略した外部の情報通信機器との間で所定の通信方式により種々のデータの伝送を行う。外部の情報通信機器としては、例えばデジタル機器用の近距離無線通信規格であるブルートゥース（Bluetooth（登録商標））や、この通信規格において低消費電力型の規格として策定されたブルートゥースローエナジー（Bluetooth（登録商標） low energy）に対応した機器を適用することができる。なお、本実施形態に適用可能な他の伝送方法としては、無線通信による方式の他、例えば通信ケーブルを介して、電子機器１００と外部の情報通信機器とを直接接続する有線による通信方式を適用することもできる。

計時回路１１８は、基本クロックを生成する発振器を有し、当該基本クロックに基づいて、電子機器１００の各構成の動作タイミングを規定する動作クロックを生成するとともに、現在の時刻を示す時間情報を生成して出力する。この時間情報は、表示部１１２に現在時刻として表示されるとともに、上述した加速度センサ１１１により収集された加速度データ等に関連付けて、メモリ１１６に保存される。

動作電源１１９は、電子機器１００内部の各構成に駆動電力を供給する。動作電源１１９は、市販のコイン型電池やボタン型電池等の一次電池、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池のほか、振動や光、熱、電磁波等のエネルギーにより発電する環境発電（エナジーハーベスト）技術による電源等を適用することもできる。

（電子機器の光源制御方法）
次に、本発明に係る傾き判定方法が適用される電子機器の光源制御方法について説明する。なお、以下の説明では、動作や運動の一例として、図１（ａ）、（ｂ）に示したように、ユーザが本実施形態に係る携帯型の電子機器１００を手首に装着した状態で、ランニングやマラソン等の運動を行っている状態で、当該電子機器１００の表示部１１２に表示された情報を、視覚を通じて確認する場合における光源制御方法について説明する。

図３は、本発明に係る傾き判定方法が適用される電子機器の光源制御方法に適用されるセンサデータの出力成分の一例を示す概略図である。図４は、本実施形態に係る光源制御方法の概略動作を示すフローチャートである。図５、図６は、本実施形態に係る光源制御方法における解析判定処理を示すフローチャートである。図７は、本実施形態に係る光源制御方法に適用される座標変換処理を説明するための概念図である。図８は、本実施形態に係る光源制御方法に適用される範囲判定処理を説明するための概念図である。

まず、本発明に係る傾き判定方法が適用される電子機器の光源制御方法に適用されるセンサデータの出力成分について説明する。
本実施形態においては、電子機器１００の傾きを検出する手法として、３軸加速度センサを適用し、Ｘ、Ｙ、Ｚの直交する３軸方向の出力成分を収集する。すなわち、本実施形態においては、図１（ｂ）に示したようにユーザが手首ＵＳｈに装着した電子機器１００に内蔵された加速度センサ１１１により検出される加速度データが、例えば図３に示すように設定された、相互に直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向の成分として出力される。ここでは、加速度センサ１１１からの出力成分は、例えば図３に示すように、ユーザの左手首ＵＳｈの手の甲側に電子機器１００の表示部１１２の表示面が配置されるように装着した状態において、手首ＵＳｈから指先へ向かう方向（図面右方向）をｘ軸の＋（プラス）方向と設定し、手首ＵＳｈの甲側の親指から小指に向かう方向（図面上方向）をｙ軸の＋方向と設定し、手首ＵＳｈの手の甲側から手の平側へ向かう方向（図面手前側から奥方向）をｚ軸の＋方向と設定した。すなわち、本実施形態においては、電子機器１００の表示部１１２の表示面に、加速度センサ１１１からの出力成分のＸ、Ｙ軸を含むＸ−Ｙ平面が一致し、当該表示面に垂直な方向に、加速度センサ１１１からの出力成分のＺ軸が一致するように、加速度センサ１１１が配置されている。

なお、図３に示した加速度センサ１１１の出力成分の方向（Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸方向）の設定は、本実施形態に係る傾き判定方法を簡明に説明するために便宜的に設定した一例にすぎず、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、加速度センサ１１１からの出力成分のＸ、Ｙ軸を含むＸ−Ｙ平面は、表示部１１２の表示面に一致していなくてもよい。この場合には、後述する座標変換処理において、当該出力成分のＸ、Ｙ軸を含むＸ−Ｙ平面が表示部１１２の表示面に一致するように座標変換を行うことにより、本実施形態に係る傾き判定方法を実現することができる。

本実施形態に係る電子機器の光源制御方法は、図４に示すように、大別して、センサデータ収集開始動作Ｓ１１０と、データ収集動作Ｓ１２０と、傾き解析動作Ｓ１３０と、点灯判定動作Ｓ１４０と、を有している。

以下、光源制御方法の各動作について具体的に説明する。
まず、センサデータ収集開始動作Ｓ１１０においては、電子機器１００を起動して、加速度センサ１１１により加速度データ（センサデータ）を収集する動作を開始する。具体的には、ユーザＵＳが手首ＵＳｈに装着した電子機器１００の操作スイッチ１１４を操作することにより、制御部１１５は加速度センサ１１１により、ユーザＵＳの運動中に電子機器１００に加わる移動速度の変化の割合である加速度を加速度データとして検出するセンシング動作を開始する。ここで、センサデータ収集開始動作は、上記のように、ユーザＵＳが操作スイッチ１１４を操作することにより開始されるものであってもよいし、例えば、電子機器１００の起動に連動して開始され、その後、常に動作させておくものであってもよい。

そして、データ収集動作Ｓ１２０においては、加速度センサ１１１により収集された加速度データが、計時回路１１８から出力される時間情報に関連付けてメモリ１１６の所定の記憶領域に保存される。ここで、加速度センサ１１１による加速度データの検出は、一定の時間間隔で行われる。具体的には、加速度データの収集は、例えば４０Ｈｚの周期（すなわち、０．０２５sec（＝２５ｍsec）の時間間隔）で実行される。

次いで、傾き解析動作Ｓ１３０および点灯判定動作Ｓ１４０においては、図５、図６に示すように、制御部１１５は、収集した加速度データを解析して、電子機器１００の傾き状態を判定し、発光部１１３を点灯制御する一連の処理を実行する。

傾き解析動作Ｓ１３０においては、図５に示すように、まず、制御部１１５は、ＸＹＺの３軸方向の直交座標における出力成分として得られた加速度データを極座標変換する（ステップＳ１０１）。具体的には、まず、図７に示すように、加速度センサ１１１により検出された加速度データを、直交する３軸方向の出力成分に基づいて生成される合成ベクトルＶｃで表し、その始点を原点Ｐ０(0,0,0)と設定し、終点を測定点Ｐｓ(x,y,z)と設定する。そして、上記合成ベクトルＶｃの始点である原点Ｐ０(0,0,0)から終点である測定点Ｐｓ(x,y,z)までの距離をｒと設定し、測定点Ｐｓ(x,y,z)のＸ−Ｙ平面に投影した点(x,y)と原点Ｐ０(0,0)とを結ぶ線と、Ｘ軸とのなす角をθと設定し、測定点Ｐｓ(x,y,z)と原点Ｐ０(0,0,0)とを結ぶ線（すなわち合成ベクトルＶｃ）と、ＸＹ平面とのなす角をφと設定した場合、直交座標を極座標に座標変換［(x,y,z)→(r,φ,θ)］する際の計算式は、次式（１１）〜（１３）のように表すことができる。ここで、0≦ｒ＜∞、−(π/2)＜φ≦π/2、-π＜θ≦πであり、角度表示はラジアンとした。また、x＝r・cosφ・cosθ、ｙ＝r・cosφ・sinθ、z＝r・sinφである。

なお、上述したように、図７に示した直交座標と極座標の軸の設定方法は本実施形態における説明を簡明にするための一例であって、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、図７においては、加速度センサ１１１からの出力成分のＸ、Ｙ軸を含むＸ−Ｙ平面が表示部１１２の表示面に一致し、Ｚ軸が当該表示面に垂直に設定された場合について説明したが、Ｘ−Ｙ平面が表示面に一致していなくてもよい。この場合には、上述した座標変換処理において、Ｘ−Ｙ平面が表示部１１２の表示面に一致するように座標変換が行われる。

次いで、図５に示すように、制御部１１５は、座標変換された加速度データの極座標成分である角度φ、θについて、予め設定した範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。具体的には、図８（ａ）に示すように、表示面（Ｘ−Ｙ平面）に対する角度φが判定値ａよりも大きく（φ＞ａ）、かつ、図８（ｂ）に示すように、Ｘ軸に対する角度θが判定値ｂに対して所定の関係（−π−ｂ＜θ＜ｂ）を有する条件を満たしていれば、電子機器１００が所定の傾き状態にあって、ユーザＵＳが当該電子機器１００の表示面を見る動作をしているものと判定する。ここで、判定値ａ、ｂは、例えばａ＝０．９、ｂ＝−０．４に設定される。なお、判定値ａについての条件式は、図８（ａ）に示したように、ａ＞０の場合に上記の条件式が適用される。一方、図７に示したＺ軸の方向が、反対方向（逆方向）に設定される場合には、ａ＜０であるため、φ＜ａの条件式が適用される。また、判定値ｂについての条件式は、図８（ｂ）に示したように、−π/2＜ｂ＜０の場合に上記の条件式が適用される。一方、図７に示したＹ軸の方向が、反対方向（逆方向）に設定される場合には、０＜ｂ＜π/2であるため、ｂ＜θ＜π−ｂの条件式が適用される。

上記の極座標成分の角度φ、θに対する範囲判定について、詳しく説明する。
まず、φ＞ａの条件式について説明する。図７、図８（ａ）に示すように、加速度データの測定値（すなわち、測定点Ｐｓ(x,y,z)）を極座標変換した値(r,φ,θ)の点と原点（Ｐ０(0,0,0)）とを結んだ線（すなわち合成ベクトルＶｃ）が、Ｘ−Ｙ平面となす角度φについて、所定の判定値ａを設定し、角度φがａより大きい範囲にある場合に、設定範囲内にあるものと判定する。これは、角度φが図８（ａ）中に太矢印線で示した設定範囲にあるとき、ユーザＵＳが電子機器１００の表示部１１２の表示面を見る動作をしている可能性が高い状態を示している。通常、腕時計や腕時計型の機器を装着した状態では、表示部１１２の表示面が重力方向と反対方向側を向く（以降、「表示面が天を向く」と表記する）ことはほとんどなく、表示面を見る動作を行ったときに初めて表示面が天を向くこととなる。なお、ここでは、ユーザＵＳが立位や座位の状態にある場合を想定しており、仰臥状態等については考慮していない。

すなわち、図８（ａ）に示すように、Ｚ軸を電子機器１００の表示面（Ｘ−Ｙ平面）に対して垂直に、表示面側から裏面側へと向かう方向（図面下方向）を＋方向として設定した場合においては、電子機器１００の裏面側を机の上等の水平面上に接触させて置いた状態では、重力加速度ＧがＺ軸の＋方向に観測される。これにより、ユーザＵＳが立位や座位の状態にある時に表示面を見る動作を行うと、重力加速度ＧがＺ軸の＋方向に観測されることとなる。そして、この状態を判定するための範囲は、φ＞ａの条件式で設定することができる。ここで、本願発明者が行った実験においては、判定値ａの値は、０．９ラジアン程度に設定することにより、上記のユーザＵＳが表示面を見る動作を良好に判定することができ、誤動作が極めて少なくなるという結果が得られた。

なお、上述した説明において、例えばユーザＵＳが歩行や走行等の動作中や運動中は、重力加速度Ｇが大きく変化するように考えられる。そこで、本願発明者が各種検証を行ったところ、人間が歩きながらや、走りながら時計型の電子機器を見ようとする動作においては、重力加速度Ｇの大きさが変化することはあっても、その方向はそれほど変化しないことが判明した。これに基づいて、本実施形態においては、重力加速度Ｇの強度に対応する極座標成分ｒに関しては、上記の判定項目から除外し、電子機器１００の傾き方向に関連する極座標成分である角度φとθに関してのみ、上述した条件式を設定して、設定範囲内にあるか否かを判定する手法を適用している。これにより、ユーザＵＳが継続的な動作や運動を行っている最中に、表示部１１２の表示面を見る動作を行ったか否かを良好に判定することができる。

次に、−π−ｂ＜θ＜ｂの条件式について説明する。図７、図８（ｂ）に示すように、加速度データの測定値（すなわち、測定点Ｐｓ(x,y,z)）を極座標変換した値(r,φ,θ)の点を、Ｘ−Ｙ平面に投影した点と原点（Ｐ０(0,0,0)）とを結んだ線が、Ｘ軸となす角度θについて、所定の判定値ｂ（＜０）を設定し、角度θがｂより小さく、−π−ｂより大きい範囲にある場合に、設定範囲内にあるものと判定する。これは、角度θが図８（ｂ）中に太矢印線で示した設定範囲にあるとき、ユーザＵＳが電子機器１００の表示部１１２の表示面を見る動作をしている可能性が高い状態を示している。通常、腕時計や腕時計型の機器を装着した状態では、表示面を見る動作を行ったときに表示部１１２の表示面上側（図８（ｂ）のＹ軸の＋方向側）が表示面下側（図８（ｂ）のＹ軸の−（マイナス）方向側）よりも水平面（図８（ｂ）の紙面に平行な面）に対して上側に位置することになる。なお、ここでも、ユーザＵＳが立位や座位の状態にある場合を想定しており、仰臥状態等については考慮していない。

すなわち、重力加速度Ｇに相当する加速度データの測定値を極座標変換した値の点を、Ｘ−Ｙ平面に投影した点は、図８（ｂ）に示したＹ軸の−（マイナス）側に投影される。ここで、ユーザＵＳが立位や座位の状態にある時に表示面を見る動作を行った場合、図８（ｂ）に示した表示面の右側や左側、下側が、表示面の上側よりも水平面に対して上側に位置することは可能性が低いことを考慮すると、この状態を判定するための範囲は、角度θが単にＹ軸の−側に位置するというだけではなく、−π−ｂ＜θ＜ｂの条件式で設定することができる。ここで、本願発明者が行った実験においては、判定値ｂの値は、−０．２ラジアン程度に設定することにより、上記のユーザＵＳが表示面を見る動作を良好に判定することができ、誤動作が極めて少なくなるという結果が得られた。

次いで、上述した範囲判定（ステップＳ１０２）において、制御部１１５は、極座標成分の角度φ、θが設定範囲内にあると判定した場合には、当該範囲判定において設定範囲外であると判定された場合にカウントされる「範囲外連続回数」を０に設定（リセット）する（ステップＳ１０３）。次いで、制御部１１５は、当該範囲判定において設定範囲内であると判定された場合にカウントされる「範囲内連続回数」（第１係数）を、前回の解析・判定時の「範囲内連続回数」に１を加えた数値に設定（１インクリメント）する（ステップＳ１０４）。

なお、電子機器１００を携行または装着しているユーザＵＳが、例えば歩行や走行といった運動中の場合には、加速度センサ１１１は、ユーザＵＳの腕の振り等に応じて様々な加速度を検出することになる。このため、ユーザＵＳが、例えば電子機器１００としての腕時計の表示面を見る動作を行っていないときであっても、極座標成分の角度φ、θが設定範囲内にあると判定する場合がある。逆に、ユーザＵＳが、腕時計の表示面を見る動作を行っているときであっても、極座標成分の角度φ、θが設定範囲内にはないと判定する場合がある。従って、極座標成分の角度φ、θが設定範囲内にあると判定した場合に、即時、発光部１１３を点灯制御すると、無駄に電力を消耗する場合があるし、極座標成分の角度φ、θが設定範囲内にないと判定した場合に、即時、発光部１１３を消灯制御を行うと、ユーザＵＳが表示面を見たい場合であっても、消灯してしまうことになる。そこで、本発明は、以下に述べるように、極座標成分の角度φ、θが設定範囲内にある状態と、設定範囲外である状態とが、所定の条件を満たした場合においてのみ、発光部１１３を点灯制御または消灯制御するものである。

一方、上述した範囲判定（ステップＳ１０２）において、制御部１１５は、極座標成分の角度φ、θが設定範囲内にないと判定した場合には、上記「範囲外連続回数」（第２係数）を、前回の解析・判定時の「範囲外連続回数」に１を加えた数値に設定（１インクリメント）する（ステップＳ１０５）。次いで、制御部１１５は、上記「範囲内連続回数」が０よりも大きいか否か（すなわち、カウントされているか否か）を判定し（ステップＳ１０６）、「範囲内連続回数」が０よりも大きい場合には、上記「範囲内連続回数」を、前回の解析・判定時の「範囲内連続回数」から１を減らした数値に設定（デクリメント）する（ステップＳ１０７）。一方、「範囲内連続回数」が０以下の場合には、上記「範囲内連続回数」を０に設定（リセット）する（ステップＳ１０８）。

上述した範囲判定に関連する一連の処理（ステップＳ１０２〜Ｓ１０８）は、センサデータ（加速度データ）の極座標成分の角度φ、θが設定範囲内にある状態、すなわち、電子機器１００が所定の傾き状態にあって、ユーザＵＳが当該電子機器１００の表示部１１２の表示面を見る動作をしていると考えられる状態が、何回連続しているかを計測するものである。

この一連の処理においては、制御部１１５は、例えば極座標成分の角度φ、θが設定範囲内から設定範囲外に移った場合であっても、直ぐに「範囲内連続回数」の値をリセットするのではなく、１ずつ減算する処理を行う。これにより、一旦設定範囲外に移った後、直ぐに再び設定範囲内に戻るような現象が生じた場合に、リセットされることなく、設定範囲内の状態が連続しているという判定が行われる。これは換言すると、設定範囲内と設定範囲外を行ったり来たりする現象（ここでは便宜的に「チャタリング」と記す）が生じた場合であっても、「チャタリング」状態を範囲判定に反映させることなく、継続して設定範囲内にあると判定するようにしたものである。

次いで、上述した範囲判定に関連する一連の処理（ステップＳ１０２〜Ｓ１０８）により「範囲内連続回数」および「範囲外連続回数」の数値を更新設定した後、制御部１１５は、上記「範囲外連続回数」が定数Ｃよりも大きいか否かを判定し（ステップＳ１０９）、「範囲外連続回数」が定数Ｃよりも大きい場合には、上記「範囲内連続回数」を０に設定（リセット）する（ステップＳ１１０）。

この「範囲外連続回数」の判定処理（ステップＳ１０９、Ｓ１１０）は、上述した「チャタリング」状態においては設定範囲外であっても設定範囲内として判定して、範囲判定に反映させないように対処した処理に対する例外処理に相当する。すなわち、上述した「チャタリング」状態を一切無視するのではなく、「範囲外連続範囲」が予め設定したＣ回（定数Ｃ）繰り返し生じた場合には、制御部１１５はユーザＵＳが電子機器１００の表示部１１２の表示面を見る動作をしていないと判定する。この処理に適用される定数Ｃは、具体的には、上述したように加速度データの収集や解析・判定処理を４０Ｈｚの周期で実行する場合には、例えばＣ＝１０に設定される。この場合、加速度データの収集や解析・判定処理の動作間隔は２５ｍsecであるので、定数Ｃ＝１０に設定することにより、２５×１０＝２５０ｍsecの間、「チャタリング」状態が継続するようであれば、ユーザＵＳが電子機器１００の表示部１１２の表示面を見る動作をしていないと判定する。

次いで、点灯判定動作Ｓ１４０においては、図６に示すように、まず、制御部１１５は、上記「範囲内連続回数」が予め設定した判定時間Ｄを超えているか否かを判定し（ステップＳ１１１）、「範囲内連続回数」が判定時間Ｄを超えている場合には、現在の発光部１１３の点灯または消灯状態に対応する、前回の「継続時間」が０であるか否かを判定する（ステップＳ１１２）。

この「範囲内連続回数」の判定処理（ステップＳ１１１）においては、ユーザＵＳが電子機器１００の表示部１１２の表示面を見る動作を安定的に行っているか否かを判定する。この処理に適用される判定時間Ｄは、具体的には、上述したように加速度データの収集や解析・判定処理を４０Ｈｚの周期で実行する場合には、例えばＤ＝４に設定される。この場合、加速度データの収集や解析・判定処理の動作間隔は２５ｍsecであるので、判定時間Ｄ＝４に設定することにより、２５×４＝１００ｍsec以上、加速度データの極座標成分の角度φ、θが設定範囲内に留まっているか否か、すなわち、電子機器１００が所定の傾き状態にあって、ユーザＵＳが電子機器１００の表示部１１２の表示面を見る動作を当該判定時間以上、安定的に行っているか否かが判定される。これにより、電子機器１００の表示部１１２の表示面が偶然に上を向いた状態等において、発光部１１３が点灯する誤動作の発生が防止される。

また、上述した「継続時間」は初期値として「０」に設定されるが、この「前回継続時間」の判定処理（ステップＳ１１２）において、前回の「継続時間」が「０」である場合には、制御部１１５は、現在発光部１１３は点灯していない（消灯している）状態にあると判定する。そして、制御部１１５は、「継続時間」に所定の初期継続時間Ｅを設定して（ステップＳ１１３）、発光部１１３を点灯動作させる（ステップＳ１１４）。

すなわち、上記「継続時間」は、発光部１１３を一度点灯動作させたときに、その点灯状態を継続させる時間（点灯継続時間）である。この処理に適用される初期継続時間Ｅは、具体的には、上述したように加速度データの収集や解析・判定処理を４０Ｈｚの周期で実行する場合には、例えばＥ＝２８０に設定される。この場合、加速度データの収集や解析・判定処理の動作間隔は２５ｍsecであるので、定数Ｅ＝２８０に設定することにより、２５×２８０＝７０００ｍsec＝７secの間、点灯状態が継続される。

一方、上述した「前回継続時間」の判定処理（ステップＳ１１２）において、前回の「継続時間」が「０」でない場合には、制御部１１５は、現在発光部１１３が点灯している状態にあると判定する。そして、制御部１１５は、上記「継続時間」を、前回の解析・判定時の「継続時間」から１を減らした数値に設定（デクリメント）し（ステップＳ１１５）、当該「継続時間」が０であるか否かを判定する（ステップＳ１１６）。この「継続時間」の判定処理（ステップＳ１１６）において、現在の「継続時間」が「０」でない場合には、制御部１１５は、現在の発光部１１３の点灯状態を継続し（ステップＳ１１７）、一方、現在の「継続時間」が「０」である場合には、発光部１１３を消灯動作させる（ステップＳ１１８）。

一方、上述した「範囲内連続回数」の判定処理（ステップＳ１１１）において、「範囲内連続回数」が判定時間Ｄを超えていない場合には、制御部１１５は、前回の「継続時間」が０であるか否かを判定する（ステップＳ１１９）。そして、前回の「継続時間」が「０」である場合には、制御部１１５は、現在発光部１１３は点灯していない（消灯している）状態にあると判定して、「継続時間」に「０」を設定して（ステップＳ１２０）、発光部１１３の消灯状態を継続させる（ステップＳ１２１）。

一方、上述した「前回継続時間」の判定処理（ステップＳ１１９）において、前回の「継続時間」が「０」でない場合には、制御部１１５は、現在発光部１１３が点灯している状態にあると判定して、上記「継続時間」を、前回の解析・判定時の「継続時間」から１を減らした数値に設定（デクリメント）し（ステップＳ１２２）、当該「継続時間」が０であるか否かを判定する（ステップＳ１１６）。この「継続時間」の判定処理（ステップＳ１１６）において、現在の「継続時間」が「０」でない場合には、制御部１１５は、現在の発光部１１３の点灯状態を継続し（ステップＳ１１７）、一方、現在の「継続時間」が「０」である場合には、発光部１１３を消灯動作させる（ステップＳ１１８）。

以上説明した一連の電子機器の光源制御方法は、データ収集動作Ｓ１２０において、加速度センサ１１１による加速度データの検出タイミング、例えば、上述したように４０Ｈｚの周期（時間間隔）で繰り返し実行される。

なお、上述した光源制御方法に示した各判定処理に適用される、判定値ａ、ｂ、定数Ｃ、判定時間Ｄ、初期継続時間Ｅの各数値は、本実施形態に係る電子機器１００において、歩行時に表示部１１２の表示面を見る動作を行った場合を対象にした実験により得られた各種データに基づいて、算出または設定された数値の一例を示したものに過ぎず、本発明は上述した数値に限定されるものではない。すなわち、各判定処理に適用される、判定値ａ、ｂ、定数Ｃ、判定時間Ｄ、初期継続時間Ｅの各数値は、電子機器１００に適用する機器の構成や加速度センサの配置、ユーザの運動状態等、種々の条件に応じて適宜設定されるものであり、さらに、これらは、特定の数値に限定されるものではなく、所定の数値範囲を有するものであってもよい。この場合、これらの数値や数値範囲の設定の変更に伴って、光源制御方法において繰り返し実行される判定処理の回数（すなわち、時間間隔）も適宜変更設定される。

このように、本実施形態によれば、ユーザＵＳが歩行や走行等の動作中または運動中であっても、電子機器１００に設けられた加速度センサにより検出される加速度データのみに基づいて、当該電子機器１００が所定の傾き状態にあることを正確に判定することができるので、その判定結果に基づいて電子機器１００の発光部１１３を適切に点灯または消灯動作させることができる。

したがって、ユーザＵＳは、動作中や運動中であっても当該動作や運動を中断または停止することなく、装着した電子機器を所定の傾き状態に設定する簡易な操作で、表示パネルの発光部を適切に点灯させることができるので、電子機器の高い利便性を確保することができる。また、上記の傾き状態を解除することにより発光部を消灯させることができるので、電子機器のバッテリの消耗を抑制することができる。さらに、このような傾き判定装置が適用された電子機器によれば、加速度センサにより検出される加速度データのみに基づいて、発光部を点灯制御することができるので、複数のセンサやスイッチを備える必要がなく、部品点数を削減して電子機器の小型軽量化や製品コストの削減を図ることをができる。

なお、上述した実施形態においては、傾き判定方法により判定された結果に基づいて、電子機器１００の発光部１１３をオンまたはオフする制御を行う場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、電子機器が所定の傾き状態にあることを検出して、電子機器の特定の機能を駆動制御するものであれば、例えば、表示画面や装置電源のオン、オフ制御、アプリケーションソフトウェアの起動、データ通信の実行等に良好に適用することができる。

また、上述した実施形態においては、電子機器として腕時計や腕時計型の機器を適用する場合について説明した。ここで、腕時計型の機器としては、例えばランニングやマラソン等の運動中に、ユーザが人体に装着したセンサにより検出されるデータに基づいて、ピッチやペース、心拍数、移動距離、カロリー消費量等の運動情報や、当該運動情報に基づいて分析されたユーザの運動状態に関する支援情報（アドバイス）等を表示する機能を備えたリストアナライザ等に良好に適用することができる。また、本発明に係る傾き判定装置は、腕時計型の電子機器に限定されるものではなく、ユーザが携行または人体の特定の部位に装着する電子機器であれば、例えば携帯電話機やスマートフォン、メディアプレーヤ、活動量計等に良好に適用することができる。

また、上述した実施形態においては、電子機器を手首に装着したユーザがランニングやマラソン等の継続的な動作や運動を行う場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばトレッキングやサイクリング等の他の運動や、日常生活における動作を行う場合であっても良好に適用することができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲を含むものである。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。

（付記）
［１］
機器の加速度の各成分であって、互いに直交するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の前記各成分を、既定の時間間隔で検出する加速度センサと、
前記機器が移動中に、前記加速度センサにより検出された前記加速度の各成分を、既定の時間間隔で、ｘｙｚ空間の原点からの距離であるｒ成分、前記ｘ軸とのなす角度であるθ成分、前記ｘ軸と前記ｙ軸を含むｘｙ平面とのなす角度であるφ成分からなる極座標成分に変換して、前記θ成分および前記φ成分が所定の設定範囲内にある状態が所定の時間以上継続した場合に、前記機器の特定の機能を駆動させる制御部と、
を備えることを特徴とする機能駆動装置である。

［２］
前記制御部は、前記特定の機能が駆動中に、前記θ成分または前記φ成分が前記所定の設定範囲内から逸脱する状態が所定の時間以上発生した場合であって、且つ、前記特定の機能の駆動が所定の時間以上継続された場合には、前記特定の機能を停止することを特徴とする［１］に記載の機能駆動装置である。
［３］
前記制御部は、
既定の時間間隔で、前記θ成分または前記φ成分が前記所定の設定範囲内であるかどうかを判定して、
前記θ成分または前記φ成分が前記所定の設定範囲内である場合に、第１係数を増加させ、
前記機器の前記特定の機能の停止中に、前記第１係数が既定値以上になった場合に、前記機器の前記特定の機能を駆動させることを特徴とする［１］記載の機能駆動装置である。
［４］
前記制御部は、
前記θ成分または前記φ成分が前記所定の設定範囲内にない場合に、第２係数を増加させ且つ前記第１係数を減少させて、
前記第２係数が既定値を超えた場合に、前記第１係数をリセットすることを特徴とする［３］に記載の機能駆動装置である。
［５］
前記制御部は、
前記θ成分または前記φ成分が前記所定の設定範囲内である場合に、前記第２係数をリセットすることを特徴とする［４］に記載の機能駆動装置である。
［６］
前記機器は、発光部を備えた表示パネルを有し、
前記制御部は、前記判定結果に基づいて、前記機器が特定の傾き状態にあると判定された場合に、前記発光部を点灯制御することを特徴とする［１］乃至［３］のいずれかに記載の機能駆動装置である。

［７］
機器が移動中に、
前記機器の加速度の各成分であって、互いに直交するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の前記各成分を、既定の時間間隔で検出し、
前記検出された前記加速度の各成分を、既定の時間間隔で、ｘｙｚ空間の原点からの距離であるｒ成分、前記ｘ軸とのなす角度であるθ成分、前記ｘ軸と前記ｙ軸を含むｘｙ平面とのなす角度であるφ成分からなる極座標成分に変換して、前記θ成分および前記φ成分が所定の設定範囲内にある状態が所定の時間以上継続した場合に、前記機器の特定の機能を駆動させる、
ことを特徴とする機能駆動方法である。

［８］
コンピュータに、
機器が移動中に、前記機器の加速度の各成分であって、互いに直交するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の前記各成分を、既定の時間間隔で検出させ、
前記検出された前記加速度の各成分を、既定の時間間隔で、ｘｙｚ空間の原点からの距離であるｒ成分、前記ｘ軸とのなす角度であるθ成分、前記ｘ軸と前記ｙ軸を含むｘｙ平面とのなす角度であるφ成分からなる極座標成分に変換して、前記θ成分および前記φ成分が所定の設定範囲内にある状態が所定の時間以上継続した場合に、前記機器の特定の機能を駆動させる、
ことを特徴とする機能駆動プログラムである。

１００ 電子機器
１１０ 機器本体
１１１ 加速度センサ（検出部）
１１２ 表示部
１１３ 発光部
１１５ 制御部（解析判定部、駆動制御部）
１１６ メモリ
１１７ 通信機能部
ＵＳ ユーザ

Claims (8)

1. 機器の加速度の各成分であって、互いに直交するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の前記各成分を、既定の時間間隔で検出する加速度センサと、
   前記加速度センサにより検出された前記加速度の各成分を、既定の時間間隔で、ｘｙｚ空間の原点からの距離であるｒ成分、前記ｘ軸とのなす角度であるθ成分、前記ｘ軸と前記ｙ軸を含むｘｙ平面とのなす角度であるφ成分からなる極座標成分に変換して、前記θ成分および前記φ成分が所定の設定範囲内にある状態が所定の時間以上継続した場合に、前記機器の特定の機能を駆動させる制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   既定の時間間隔で、前記θ成分または前記φ成分が前記所定の設定範囲内であるかどうかを判定して、
   前記θ成分および前記φ成分が前記所定の設定範囲内である場合に、第１係数を増加させ、
   前記θ成分または前記φ成分が前記所定の設定範囲外である場合に、第２係数を増加させ、且つ、前記第１係数を減少させ、
   前記第１係数の値と第１の既定値との比較結果に基づいて、前記機器の特定の機能を駆動させる、
   ことを特徴とする機能駆動装置。
2. 前記制御部は、前記特定の機能が駆動中に、前記θ成分または前記φ成分が前記所定の設定範囲内から逸脱する状態が所定の時間以上発生した場合であって、且つ、前記特定の機能の駆動が所定の時間以上継続された場合には、前記特定の機能を停止することを特徴とする請求項１に記載の機能駆動装置。
3. 前記制御部は、
   既定の時間間隔で、前記θ成分または前記φ成分が前記所定の設定範囲内であるかどうかを判定して、
   前記θ成分または前記φ成分が前記所定の設定範囲内である場合に、第１係数を増加させ、
   前記機器の前記特定の機能の停止中に、前記第１係数が既定値以上になった場合に、前記機器の前記特定の機能を駆動させることを特徴とする請求項１記載の機能駆動装置。
4. 前記制御部は、
   前記θ成分または前記φ成分が前記所定の設定範囲内にない場合に、第２係数を増加させ且つ前記第１係数を減少させて、
   前記第２係数が既定値を超えた場合に、前記第１係数をリセットすることを特徴とする請求項３に記載の機能駆動装置。
5. 前記制御部は、
   前記θ成分または前記φ成分が前記所定の設定範囲内である場合に、前記第２係数をリセットすることを特徴とする請求項４に記載の機能駆動装置。
6. 前記機器は、発光部を備えた表示パネルを有し、
   前記制御部は、前記判定結果に基づいて、前記機器が特定の傾き状態にあると判定された場合に、前記発光部を点灯制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の機能駆動装置。
7. 機器の加速度の各成分であって、互いに直交するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の前記各成分を、既定の時間間隔で検出し、
   前記検出された前記加速度の各成分を、既定の時間間隔で、ｘｙｚ空間の原点からの距離であるｒ成分、前記ｘ軸とのなす角度であるθ成分、前記ｘ軸と前記ｙ軸を含むｘｙ平面とのなす角度であるφ成分からなる極座標成分に変換して、前記θ成分および前記φ成分が所定の設定範囲内にある状態が所定の時間以上継続した場合に、前記機器の特定の機能を駆動させるとともに、既定の時間間隔で、前記θ成分または前記φ成分が前記所定の設定範囲内であるかどうかを判定して、前記θ成分および前記φ成分が前記所定の設定範囲内である場合に、第１係数を増加させ、前記θ成分または前記φ成分が前記所定の設定範囲外である場合に、第２係数を増加させ、且つ、前記第１係数を減少させ、前記第１係数の値と第１の既定値との比較結果に基づいて、前記機器の特定の機能を駆動させる、ことを特徴とする機能駆動方法。
8. コンピュータに、
   機器の加速度の各成分であって、互いに直交するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の前記各成分を、既定の時間間隔で検出させ、
   前記検出された前記加速度の各成分を、既定の時間間隔で、ｘｙｚ空間の原点からの距離であるｒ成分、前記ｘ軸とのなす角度であるθ成分、前記ｘ軸と前記ｙ軸を含むｘｙ平面とのなす角度であるφ成分からなる極座標成分に変換して、前記θ成分および前記φ成分が所定の設定範囲内にある状態が所定の時間以上継続した場合に、前記機器の特定の機能を駆動させるとともに、既定の時間間隔で、前記θ成分または前記φ成分が前記所定の設定範囲内であるかどうかを判定して、前記θ成分および前記φ成分が前記所定の設定範囲内である場合に、第１係数を増加させ、前記θ成分または前記φ成分が前記所定の設定範囲外である場合に、第２係数を増加させ、且つ、前記第１係数を減少させ、前記第１係数の値と第１の既定値との比較結果に基づいて、前記機器の特定の機能を駆動させる、ことを特徴とする機能駆動プログラム。

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