JP6989974B2 - コントローラ及びヘッドセット - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 平成３０年２月６日にホテルグリーンタワー幕張において開催された第３４回ビジネスプラン発表で発表

本発明は、コントローラ及びヘッドセットに関する。

身体に装着可能な電子機器（以下、総称してウェアラブルデバイス）の市場が伸長している。ウェアラブルデバイスとして、例えば、時計型電子機器等の様々なデバイスが登場している。

ところで、ここ数年、オートバイ向け電子機器用品が盛り上がりを見せ始めている。その中には、ヘルメット型のヘッドセットが開示されている（特許文献１）。このヘッドセットでは、スマートフォン等の携帯端末からの音声が、Bluetooth（登録商標）等の無線で送信され、ヘルメットに設けられたスピーカで受信される。また、加速度センサが内蔵された腕時計型のウェアラブルデバイスが、ユーザの動作状態を判断する装置が開示されている（特許文献２）。

特開2013-61299号公報 特開2014-59824号公報

このようなウェアラブルデバイスは、省電力化とユーザビリティの向上が求められる。しかしながら、現時点のウェアラブルデバイスには、次のような課題がある。（１）ウェアラブルデバイスに搭載されているバッテリの容量には限りがある。そのために、ユーザは、電源のON/OFFをこまめに行うことが必要である。しかしながら、ユーザ自身が、その都度、電源のON/OFFの操作を行うことはユーザビリティに欠ける。また、ユーザが電源のOFFの操作を忘れたときには、無駄な電力が消費される。（２）スマートフォン等の携帯端末に対する通信の接続処理や切断処理が、ユーザの操作に任された場合、ユーザが当該操作を忘れたときには、無駄な電力が消費される。そして、ユーザ自身が、使用前後の都度、当該操作を行うことはユーザビリティに欠ける。

そして、これらの課題は、ウェアラブルデバイスを頭部に装着したユーザの動作状況を判断する技術や、その判断結果に基づいて制御（電源制御や通信の接続切断制御等）する技術が十分に確立していないことである。

特許文献１では、ユーザがヘルメットを脱いだ状態であるとヘッドセットが判断した場合に、ヘッドセットは、自動的に電源をＯＦＦにする機能を備えている。しかしながら、ユーザがヘルメットを着用した状態であるとヘッドセットが判断した場合に、ヘッドセットは、自動的に電源をＯＮにする機能を備えていない。さらに、ヘッドセットは、ヘルメットの装着状態に基づいて、通信の接続処理や切断処理を自動制御する機能を備えていない。したがって、特許文献１に記載の技術は、省電力化と、ユーザビリティの点で改善する部分がまだまだ多い。

特許文献２の装置は、ウェアラブルデバイスを腕に装着したユーザの動作状態を判断しており、頭部に装着するウェアラブルデバイスに関する装置ではない。また、この装置は、加速度センサを用いてウェアラブルデバイスを装着しているユーザの動作状態を判断しているが、デバイスの傾き、すなわち加速度の方向情報のみによってユーザの状態を検出しており、加速度の方向情報及び振幅情報によってユーザの状態を判断していない。このため、ユーザの状態を精度よく判断することができない。

本発明は、斯かる実情に鑑み、ユーザの状態を判断し、判断結果に基づいた適切な制御を可能とし、ひいては、ウェアラブルデバイスの省電力とユーザビリティの向上を図るコントローラを提供することを目的とする。また、本発明は、かかるコントローラを適用したヘッドセットを提供することを目的とする。

本発明に係るコントローラは、頭部装着物に着脱可能で加速度センサを備えたコントローラであって、前記頭部装着物の加速度を検知可能な前記加速度センサのセンシング信号を受信する受信手段と、前記センシング信号に基づいて前記頭部装着物の傾きを演算する傾き演算手段と、前記センシング信号に基づいて前記加速度の振幅を演算する振幅演算手段と、前記頭部装着物が装着状態であるか否かを判定する装着状態判定手段と、これら各手段を制御する制御手段と、を備え、前記傾き演算手段は、前記加速度センサの基準軸と重力方向とがなす角度を演算し、
前記角度は、角度θｘ、角度θｙ、角度θｚであって、下記式（１）～（３）を満たし、
－ＴＨｘ ≦θｘ≦ ＴＨｘ （１）
－ＴＨｙ ≦θｙ≦ ＴＨｙ （２）
－ＴＨｚ ≦θｚ≦ ＴＨｚ （３）
角度θｘ：Ｘ軸と前記頭部装着物が載置された水平面との角度
角度θｙ：Ｙ軸と前記頭部装着物が載置された水平面との角度
角度θｚ：Ｚ軸と重力方向との角度
ＴＨｘ、ＴＨｙ、ＴＨｚ：角度の閾値＝４５°
前記加速度は、Ａｘｐｐ、Ａｙｐｐ、Ａｚｐｐであって、下記式（４）～（６）の少なくとも１つを満たす、
Ａｘｐｐ ≧ ＴＲ （４）
Ａｙｐｐ ≧ ＴＲ （５）
Ａｚｐｐ ≧ ＴＲ （６）
Ａｘｐｐ：所定時間Δｔｐｐにおけるセンシング信号のＸ軸成分の加速度のピークｔｏピーク値
Ａｙｐｐ：所定時間Δｔｐｐにおけるセンシング信号のＹ軸成分の加速度のピークｔｏピーク値
Ａｚｐｐ：所定時間Δｔｐｐにおけるセンシング信号のＺ軸成分の加速度のピークｔｏピーク値
ＴＲ：人間の一般的な動作で発生する周波数領域内での加速度の閾値
であって、前記装着状態判定手段は、前記角度が所定の範囲内であって、且つ、前記振幅が所定の範囲である場合には、前記頭部装着物が装着された装着状態と判定し、前記頭部装着物が水平な台に載置された場合には、前記角度θｘ～θｚが全て０°となり、傾き条件を満たすと判定し、前記頭部装着物は水平な台に載置されているために振幅条件を満たさないと判定し、前記頭部装着物が装着されていない非装着状態と判定し、前記頭部装着物が水平な台に天地逆さまに載置された場合には、前記角度θｚが１８０°となり、傾き条件を満たさないと判定し、前記頭部装着物は水平な台に載置されているために振幅条件を満たさないと判定し、前記頭部装着物が装着されていない非装着状態と判定し、前記頭部装着物のユーザが、前方部を持ってぶら下げた場合には、前記角度θｘ～θｚが、それぞれ、９０°、０°、９０°となり、傾き条件を満たさないと判定し、前記ユーザの動作による振動が前記頭部装着物に伝わるため、振幅条件を満たすと判定し、前記頭部装着物が装着されていない非装着状態と判定し、前記制御手段は、前記装着状態判定手段の判定結果に基づき前記コントローラの電源の状態に応じて前記電源を制御することを特徴とする。

本発明に係るヘッドセットは、コントローラを有することを特徴とする。

前記ヘッドセットにおいて、前記頭部装着物には、マイクとスピーカとが設けられ、前記マイクで集音した外部環境音から音圧を測定し、平均化し、前記制御手段に平均化した音圧値を出力する音圧平均化処理部を有し、前記制御手段は、前記音圧値と予め設定される音圧閾値とを比較し、比較結果に基づいて、前記スピーカの音量を制御することを特徴とする。

前記ヘッドセットにおいて、前記ヘッドセットに接続される情報端末で、前記角度、前記頭部装着物へ給電する電源のＯＦＦ時間及び前記音圧閾値の少なくとも一つを制御できることを特徴とする。

本発明のコントローラによれば、ユーザの状態を判断し、判断結果に基づいて適切に制御することにより、ウェアラブルデバイスの省電力化とユーザビリティの向上を図ることができる。さらに、本発明のヘッドセットによれば、省電力化とユーザビリティの向上を図ることができる。

音声伝送システムのシステム構成図である。 音声伝送システムのハードウェア構成図である。 加速度センサの基準軸を示す説明図である。 図４Ａは、ヘルメットが水平姿勢であることを示す図であり、図４Ｂは、図４Ａの状態における加速度センサの各成分の換算角度を示す図である。 図５Ａは、斜め上を向いた姿勢であることを示す図であり、図５Ｂは、図５Ａの状態における加速度センサの各成分の換算角度を示す図である。 図６Ａは、まっすぐ上を向いた姿勢であることを示す図であり、図６Ｂは、図６Ａの状態における加速度センサの各成分の換算角度を示す図である。 コントローラの機能ブロック図である。 図８Ａは、ヘルメットが水平姿勢であることを示す図であり、図８Ｂは、図８Ａの状態におけるヘルメットの傾きを示す図であり、図８Ｃは、ヘルメットが斜め上を向いた姿勢であることを示す図であり、図８Ｄは、図８Ｃの状態におけるヘルメットの傾きを示す図であり、図８Ｅは、ヘルメットがまっすぐ上を向いた姿勢であることを示す図であり、図８Ｆは、図８Ｅの状態におけるヘルメットの傾きを示す図である。 振幅演算部による処理の概要の説明図である。 加速度センサの基準軸、重力方向及び水平面の関係を示す説明図である。 装着状態判定の概要の説明図である。 図１２Ａは、非装着状態（１）と判定されるヘルメットの概要を示す説明図であり、図１２Ｂは、非装着状態（２）と判定されるヘルメットの概要を示す説明図であり、図１２Ｃは、装着状態と判定されるヘルメット、図１２Ｄは、非装着状態（３）と判定されるヘルメットの一例を示す説明図である。 通信デバイスの制御方法の概要を示すフローチャートである。 図１４Ａは、Ｚ軸と重力方向が一致する場合の加速度センサの基準軸、重力方向及び水平面の関係を示す説明図であり、図１４Ｂは、Ｚ軸と重力方向が一致しない場合の加速度センサの基準軸、重力方向及び水平面の関係を示す説明図である。 操作信号の有効判定条件の概要を示す説明図である。 音声伝送システムの変形例の説明図である。 図１７Ａは、外部環境音の波形を示す図であり、図１７Ｂは、音圧平均値を示す図である。 スマートフォンの表示部を示す図である。

図１に示されるように、音声伝送システム２は、ヘッドセット４及びスマートフォン６を備える。スマートフォン６とヘッドセット４とは、通信回線８により、所定の音声データの送受信を行う。

スマートフォン６は、ユーザの操作に従って、所定の要求信号をヘッドセット４へ送信し、ヘッドセット４から所定の演算結果を受信する。なお、スマートフォン６に代えてタブレットＰＣやノートＰＣ等の携帯端末や、自立型ＰＣ等（これらを情報端末と総称する）を用いてもよい。

通信回線８は、無線通信回線が望ましい。通信回線８として、例えば、Bluetooth（登録商標）やＷｉＦｉのような短距離通信回線を用いることができる。

ヘッドセット４は、マイクＭＣ、スピーカＳＰ及びコントローラ１０を備える。

スピーカＳＰは、ヘルメットＨＬの内部に対して着脱自在に取り付けられる。また、スピーカＳＰは、コントローラ１０の制御の下、スマートフォン６からの音声データを所定のボリュームで出力する。ヘルメットＨＬを装着するユーザは、スピーカＳＰから出力された音声を聞くことができる。マイクＭＣは、ヘルメットＨＬの内側に設けられることが好ましい。また、マイクＭＣは、ユーザが発した音を検知する。なお、スピーカＳＰやマイクＭＣは、ヘルメットＨＬに対して着脱自在に取り付けられることが好ましい。

コントローラ１０は、ヘッドセット用のコントローラであって、図２に示されるように、マイコン１１、加速度センサ１２、通信デバイス１３及びバッテリ１４を備え、これらは、筐体１８に収容される。マイコン１１と加速度センサ１２、マイコン１１と通信デバイス１３との間は信号配線ＳＬで接続される。バッテリ１４から、マイコン１１、加速度センサ１２及び通信デバイス１３に、電力配線ＰＬを介して電力が供給される。

マイコン１１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び所定の入出力装置を備える。ＣＰＵは、各種プログラムの実行により各種サービスを実現する。ＲＡＭは、ＣＰＵの作業領域として使用される。ＲＯＭには、ＣＰＵで実行される基本ＯＳや各種プログラムが記憶される。また、ＲＡＭのアドレスには、各種カウンタのための領域や、コントローラ１０の電源のＯＮ状態や電源のＯＦＦ状態が書きこまれる領域等が割り当てられている。

加速度センサ１２は、３つの基準軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）について加速度を検知して、出力する。以下、図３に示すように、加速度センサ１２の３つの基準軸、すなわち、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は互いに直交する。水平な台に載置されたヘルメットＨＬにコントローラ１０を装着した際、Ｘ軸がヘルメットＨＬの前後方向であり、Ｙ軸がヘルメットＨＬの左右方向であり、Ｚ軸は、ヘルメットＨＬの上下方向である。なお、本実施形態では、Ｘ軸は前方向、Ｙ軸は左方向、Ｚ軸は下方向（重力方向ＤＧ１）を正の値とする（図４Ａ）。

開口部分（頭を挿入する部分）を下向きにしたヘルメットＨＬが水平な台に水平に静置された場合（図４Ａ）、Ｘ軸の加速度成分及びＹ軸の加速度成分はほぼ０となり、Ｚ軸の加速度成分は重力のオフセット値に一致する（図４Ｂ）。なお、図４Ｂの縦軸は、加速度センサの出力値（ＡＤ変換値）を角度に換算した換算角度Θの値を示す。横軸は、時間を示す。角度Θは、以下の式を満たす。
cosΘ =（加速度センサの出力値）／（加速度センサが１Ｇを検知した際の出力値） Ｇ：重力加速度
なお、図５Ｂ、図６Ｂの縦軸も、図４Ｂの縦軸と換算角度Θを示す。

次に、ヘルメットＨＬが、図４Ａの水平状態から下方へ４５°傾けられた場合（図５Ａ）、重力はＸ軸の加速度成分とＺ軸の加速度成分に分解され、Ｙ軸の加速度成分はほぼ０となる（図５Ｂ）。

また、ヘルメットＨＬが、図４Ａの水平状態から上方へ９０°傾けられた場合（図６Ａ）、Ｘ軸の加速度成分は、重力の負のオフセット値をとり、Ｙ軸の加速度成分及びＺ軸の加速度成分はほぼ０となる（図６Ｂ）。

通信デバイス１３は、マイコン１１の制御の下、通信回線８を介してスマートフォン６と通信可能である。

バッテリ１４は、電力配線ＰＬを介して、マイコン１１、加速度センサ１２や通信デバイス１３等の各部品に対して、個別に電力を供給する。また、マイコン１１は、電力配線ＰＬに設けられたスイッチ（図示省略）により、各部品への電力の供給を制御する。さらに、マイコン１１、加速度センサ１２及び通信デバイス１３の電源ＯＮ状態と、電源ＯＦＦ状態を有する。各状態は、自在に切り替えられる。また、通信デバイス１３は、電源ＯＮ状態において、通信が可能となる通常状態と、通常状態よりも消費電力の低い省電力状態とを有する。各状態は、自在に切り替えられる。

筐体１８は、ヘルメットＨＬの後頭部に対して着脱自在となっている。

図７に示されるように、マイコン１１は、受信手段１１Ｕ、フィルタ手段１１Ｆ、傾き演算手段１１Ｅ、振幅演算手段１１Ａ、装着状態判定手段１１Ｗ及び制御手段１１Ｃを備える。各手段は、マイコン１１のＲＯＭに記憶された基本ＯＳや制御プログラムがＣＰＵによって実行される。受信手段１１Ｕは、加速度センサ１２からセンシング信号を受信する機能を有する。フィルタ手段１１Ｆは、センシング信号をフィルタ処理する機能を有する。傾き演算手段１１Ｅは、センシング信号に基づいてヘルメットＨＬの傾きを演算する機能を有する。振幅演算手段１１Ａは、センシング信号の加速度の振幅を演算する機能を有する。装着状態判定手段１１Ｗは、ヘルメットＨＬが装着された状態か否かを判定する機能を有する。

フィルタ手段１１Ｆは、閾値以上の高周波領域をカットするフィルタ処理を行うことが好ましい。フィルタ処理として、例えば、移動平均処理やローパスフィルタ処理が用いられる。また、閾値として、例えば、人間の動作によって発生し得る周波数の限界値が閾値として設定される。このように閾値を設定することにより、オートバイ等の乗車中に発生する外乱ノイズ（エンジンなどの機械振動、路面の凹凸に起因する振動等）の除去が可能となり、結果として、ヘルメットＨＬの傾き判断の精度が担保される。

傾き演算手段１１Ｅは、フィルタ手段１１Ｆによってフィルタ処理されたセンシング信号から重力方向ＤＧ１を算出する。重力方向ＤＧ１は、各基準軸における加速度ベクトルの合力として算出される（図８Ａ、８Ｃ、８Ｅ）。次に、傾き演算手段１１Ｅは、重力方向ＤＧ１に直交する水平面ＨＰ１を決定する（図８Ａ、８Ｃ、８Ｅ）。その後、傾き演算手段１１Ｅは、ヘルメットＨＬの傾きとして、角度θｘ、θｙ及びθｚを算出する。ここで、角度θｘは、加速度センサ１２のＸ軸と水平面ＨＰ１との角度であり、角度θｙは、加速度センサ１２のＹ軸と水平面ＨＰ１との角度であり、角度θｚは加速度センサ１２のＺ軸と重力方向ＤＧ１との角度である。なお、本実施形態では、角度θｘ、θｙ及びθｚの向きは反時計回りを正の値とし、角度θｘ、θｙ及びθｚの取り得る値の範囲は、－１８０°以上１８０°未満とする。

振幅演算手段１１Ａは、各軸のピークｔｏピーク値Ａｐｐを演算する（図９）。ピークｔｏピーク値Ａｐｐの演算は、例えば、次の様に行われる。まず、振幅演算手段１１Ａは、対象期間の振幅値を記憶し、記憶した振幅値を逐一読みこむ。振幅演算手段１１Ａは、一番目に読みこんだ振幅値を最大値及び最小値として設定する。振幅演算手段１１Ａは、次に読みこんだ振幅値と、最大値及び最小値と比較する。振幅演算手段１１Ａは、読みこんだ振幅値が最大値より大きい場合には、当該振幅値を最大値に設定する。一方、振幅演算手段１１Ａは、読みこんだ振幅値が最小値より小さい場合には、当該振幅値を最小値に設定する。なお、振幅演算手段１１Ａは、読みこんだ振幅値が最大値と最小値の中間であれば、最大値及び最小値はそのまま維持する。振幅演算手段１１Ａは、この処理を繰り返すことにより、所定期間における振幅値の最大値及び最小値を求めることができる。その後、振幅演算手段１１Ａは、最大値から最小値を減じて、ピークｔｏピーク値Ａｐｐを求める。

装着状態判定手段１１Ｗは、傾き条件及び振幅条件に基づいて、ヘルメットＨＬの装着状態を判定する。ここで、傾き条件とは、角度θｘ、θｙ、θｚに関する式（１）～（３）をいう。
－ＴＨｘ ≦θｘ≦ ＴＨｘ （１）
－ＴＨｙ ≦θｙ≦ ＴＨｙ （２）
－ＴＨｚ ≦θｚ≦ ＴＨｚ （３）
角度θｘ：Ｘ軸と水平面ＨＰ１との角度
角度θｙ：Ｙ軸と水平面ＨＰ１との角度
角度θｚ：Ｚ軸と重力方向ＤＧ１との角度
なお、本実施形態では、閾値ＴＨｘ、ＴＨｙ及びＴＨｚが、それぞれ４５°である場合について説明する。

角度θｘ、θｙ、θｚが式（１）～（３）を満たす場合に、装着状態判定手段１１Ｗは、角度θｘ、θｙ、θｚが傾き条件を満たすと判定する。具体的には、装着状態判定手段１１Ｗは、角度θｘ、θｙやθｚに基づいて、ヘルメットＨＬの傾きが所定範囲内であるか（図８Ａ、８Ｃ）、または、ヘルメットＨＬの傾きが所定範囲外（図８Ｅ）であるかを判定する。

振幅条件とは、Ａｘｐｐ、Ａｙｐｐ、Ａｚｐｐに関する式（４）～（６）をいう。
Ａｘｐｐ ≧ ＴＲ （４）
Ａｙｐｐ ≧ ＴＲ （５）
Ａｚｐｐ ≧ ＴＲ （６）
Ａｘｐｐ：所定時間Δｔｐｐにおけるセンシング信号のＸ軸成分の振幅のピークｔｏピーク値
Ａｙｐｐ：所定時間Δｔｐｐにおけるセンシング信号のＹ軸成分の振幅のピークｔｏピーク値
Ａｚｐｐ：所定時間Δｔｐｐにおけるセンシング信号のＺ軸成分の振幅のピークｔｏピーク値
なお、所定時間Δｔｐｐは、ピークtoピークを適切に検出するために必要な時間であり、１．５秒～５秒、好ましくは２秒前後である。また、閾値ＴＲは、人間の一般的な動作で発生する周波数領域内での加速度の閾値である。ここで、重力加速度を１ｇとした場合に、閾値ＴＲは、０．１ｇ以下、好ましくは０．０５ｇ以下である。
Ａｘｐｐ、Ａｙｐｐ、Ａｚｐｐが式（４）～（６）の少なくとも一つを満たす場合に、装着状態判定手段１１Ｗは、Ａｘｐｐ、Ａｙｐｐ、Ａｚｐｐが振幅条件を満たすと判定する。

装着状態判定手段１１Ｗが、傾き条件及び振幅条件を満たしている判定した場合には、ヘルメットＨＬは、装着された装着状態である判定される。一方、装着状態判定手段１１Ｗが、傾き条件又は振幅条件の少なくとも一方を満たさないと判定した場合には、ヘルメットＨＬは装着されていないと判定される（図１１）。

例えば、水平な台にヘルメットＨＬが載置された場合を考える（図１２Ａ）。この場合、角度θｘ～θｚが全て０°となるので、装着状態判定手段１１Ｗは、傾き条件を満たすと判定する。しかしながら、ヘルメットＨＬが、水平な台に載置されているため、装着状態判定手段１１Ｗは、振幅条件は満たさないと判定する。したがって、装着状態判定手段１１Ｗは、非装着状態と判定する（図１１「非装着状態（１）」）。

水平な台にヘルメットＨＬが天地逆さまに載置された場合を考える（図１２Ｂ）。この場合、角度θｚが１８０°となるので、装着状態判定手段１１Ｗは、傾き条件を満たさないと判定する。また、ヘルメットＨＬが、水平な台に載置されているため、装着状態判定手段１１Ｗは、振幅条件は満たさないと判定する。したがって、装着状態判定手段１１Ｗは、非装着状態と判定する（図１１「非装着状態（２）」）。

直立姿勢のユーザがヘルメットＨＬを装着している場合を考える（図１２Ｃ）。この場合、角度θｘ～θｚが全て０°となるので、装着状態判定手段１１Ｗは、傾き条件を満たすと判定する。また、ユーザの動作による振動がヘルメットに伝わるため、装着状態判定手段１１Ｗは、振幅条件は満たされると判定する。したがって、装着状態判定手段１１Ｗは、装着状態と判定する（図１１「装着状態」）。

ユーザがヘルメットＨＬの前方部を持ってぶら下げた場合を考える（図１２Ｄ）。この場合、角度θｘ～θｚが、それぞれ、９０°、０°、９０°となるので、装着状態判定手段１１Ｗは、傾き条件を満たさないと判定する。一方、ユーザの動作による振動がヘルメットに伝わるため、装着状態判定手段１１Ｗは、振幅条件は満たされると判定する。したがって、装着状態判定手段１１Ｗは、非装着状態と判定する（図１１「非装着状態（３）」）。

制御手段１１Ｃは、主たる機能として、通信デバイス１３の電源がＯＮとなっているか、ＯＦＦとなっているかを判定する機能や、装着状態判定手段１１Ｗによる判定結果に応じて所定の信号を出力する機能を有する。後者の機能として、例えば、制御手段１１Ｃは、通信デバイス１３に、電源ＯＮ信号、電源ＯＦＦ信号、ペアリング開始信号やペアリング解除信号等を出力する。

次に、図１３に基づいて、コントローラ１０による通信デバイスの制御方法を説明する。なお、通信回線８として、例えば、Bluetooth（登録商標）が用いられている場合とする。

まず初めに、受信手段１１Ｕは、センサ確認タイマ周期に基づいて取得した加速度センサ１２のセンシング信号を受信する（Ｓ１１０）。次に、フィルタ手段１１Ｆは、センシング信号に対し、移動平均処理をする（Ｓ１２０）。その後、制御手段１１Ｃは、ＲＡＭの所定のアドレスを読みこみ、コントローラ１０が電源状態を確認する（Ｓ１３０）。

コントローラ１０が電源ＯＦＦ状態となっている場合、傾き演算手段１１Ｅは、ヘルメットＨＬの傾きを示す角度θｘ、θｙやθｚを演算する。装着状態判定手段１１Ｗは、傾きの演算結果が傾き条件を満たすか否かを判定する（Ｓ２１０）。傾きの演算結果が傾き条件を満たさない場合（Ｓ２１０ Ｎ）、装着状態判定手段１１Ｗは、ヘルメットＨＬは非装着状態であると判定して（Ｓ９１０）、電源ＯＮカウンタをクリアした後（Ｓ９２０）、処理は、Ｓ１１０へ戻る。

傾きの演算結果が傾き条件を満たす場合（Ｓ２１０ Ｙ）、振幅演算手段１１Ａが加速度センサ１２のセンシング信号の振幅を演算する。装着状態判定手段１１Ｗは、振幅の演算結果が振幅条件を満たすか否かを判定する（Ｓ２２０）。振幅の演算結果が振幅判定条件を満たす場合（Ｓ２２０ Ｙ）、装着状態判定手段１１Ｗは、ヘルメットＨＬは装着状態であると判定する（Ｓ２３０）。一方、振幅の演算結果が振幅条件を満たさない場合（Ｓ２２０ Ｎ）、装着状態判定手段１１Ｗは、ヘルメットＨＬは非装着状態であると判定し（Ｓ９１０）、電源ＯＮカウンタをクリアした後（Ｓ９２０）、処理は、Ｓ１１０へ戻る。

ヘルメットＨＬが装着状態であると判定された場合（Ｓ２３０）、制御手段１１Ｃは、電源ＯＮカウンタをインクリメントする（Ｓ２４０）。次いで、制御手段１１Ｃは、電源ＯＮカウンタがカウンタアップしているか否かを判定する（Ｓ２５０）。電源ＯＮカウンタがカウンタアップしていない場合（Ｓ２５０ Ｎ）、処理は、Ｓ１１０へ戻る。一方、電源ＯＮカウンタがカウンタアップしている場合（Ｓ２５０ Ｙ）、制御手段１１Ｃは、電源ＯＮカウンタをクリアした後（Ｓ２６０）、通信デバイス１３に対し電源ＯＮ信号を出力する（Ｓ２７０）。通信デバイス１３は、制御手段１１Ｃから電源ＯＮ信号を受信し、電源ＯＦＦ状態から電源ＯＮ状態となる。その後、制御手段１１Ｃは、ＲＡＭの所定のアドレスに電源ＯＮ状態を書きこむ。その後、制御手段１１Ｃは、通信デバイス１３に対しペアリング開始信号を出力する。通信デバイス１３は、制御手段１１Ｃからペアリング開始信号を受信し、スマートフォン６とのペアリングを開始する（Ｓ２８０）。その後、処理は、Ｓ１１０へ戻る。

次に、コントローラ１０が電源ＯＮ状態となっている場合、傾き演算手段１１Ｅが、角度θｘ、θｙやθｚを演算する。装着状態判定手段１１Ｗは、傾きの演算結果が傾き条件を満たすか否かを判定する（Ｓ３１０）。傾きの演算結果が傾き条件を満たさない場合（Ｓ３１０ Ｎ）、装着状態判定手段１１Ｗは、ヘルメットＨＬは非装着状態であると判定する（Ｓ３３０）。

傾きの演算結果が傾き条件を満たす場合（Ｓ３１０ Ｙ）、振幅演算手段１１Ａは加速度センサ１２のセンシング信号の振幅を演算する。装着状態判定手段１１Ｗは、振幅の演算結果が振幅判定条件を満たすか否かを判定する（Ｓ３２０）。
振幅の演算結果が振幅条件を満たす場合（Ｓ３２０ Ｙ）、装着状態判定手段１１Ｗは、ヘルメットＨＬは装着状態であると判定し（Ｓ９６０）、電源ＯＦＦカウンタをクリアした後（Ｓ９７０）、処理は、Ｓ１１０へ戻る。一方、振幅の演算結果が振幅条件を満たさない場合（Ｓ３２０ Ｎ）、装着状態判定手段１１Ｗは、ヘルメットＨＬは非装着状態であると判定する（Ｓ３３０）。

ヘルメットＨＬが非装着状態と判定された場合（Ｓ３３０）、制御手段１１Ｃは、電源ＯＦＦカウンタをインクリメントする（Ｓ３４０）。次いで、制御手段１１Ｃは、電源ＯＦＦカウンタがカウンタアップしているか否かを判定する（Ｓ３５０）。電源ＯＦＦカウンタがカウンタアップしていない場合、処理は、Ｓ１１０へ戻る。電源ＯＦＦカウンタがカウンタアップしている場合、制御手段１１Ｃは、電源ＯＦＦカウンタをクリアする（Ｓ３６０）。その後、制御手段１１Ｃは、通信デバイス１３に対しペアリング解除信号を出力する（Ｓ３７０）。通信デバイス１３は、制御手段１１Ｃからペアリング解除信号を受信し、スマートフォン６とのペアリングが解除される。制御手段１１Ｃは、通信デバイス１３に対し電源ＯＦＦ信号を出力する（Ｓ３８０）。通信デバイス１３は、制御手段１１Ｃから電源ＯＦＦ信号を受信し、電源は、ＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替わる。その後、制御手段１１Ｃは、ＲＡＭの所定のアドレスに電源ＯＦＦ状態を書きこむ。その後、処理は、Ｓ１１０へ戻る。

このように、コントローラ１０は、加速度センサ１２のセンシング信号からヘルメットＨＬの傾き、加速度の振幅のピークtoピーク値を演算する。コントローラ１０は、双方の演算結果に基づいて、ユーザがヘルメットＨＬを装着しているか否かを判定する。ヘルメットＨＬが装着されていると判定された場合、コントローラ１０は、通信デバイス１３の電源投入を自動で行い、通信デバイス１３によるペアリングを自動で開始する。一方、ヘルメットＨＬが装着されていないと判定された場合、通信デバイス１３によるペアリングが自動解除され、通信デバイス１３の電源は、ＯＮ状態からＯＦＦ状態になるように自動切断される。

したがって、コントローラ１０によれば、加速度センサの傾き情報と振幅情報に基づいて、ユーザの装着状態が判定され、その判定結果に基づいて適切な電源制御やペアリング制御をすることにより、電力化とユーザビリティの向上を図ることができる。また、ヘッドセット４により、省電力化とユーザビリティの向上を図ることができる。

なお、上記実施形態では、電源ＯＮ信号や電源ＯＦＦ信号を用いて、電源制御のターゲットデバイス、すなわち通信デバイス１３の電源状態が切り替えられたが、本発明はこれに限られない。例えば、制御手段１１Ｃは、装着状態と判定された場合、電力配線ＰＬに設けられたスイッチを閉じて電源を供給し、非装着状態と判定された場合、当該スイッチを開いて電源供給を停止してもよい。

また、省電力化のターゲットデバイスは、通信デバイス１３に限られず、他のデバイス、すなわち、加速度センサ１２、コントローラ１０に内蔵されたＬＥＤランプ等や、スマートフォン６等としてもよい。

上記実施形態では、非装着状態の場合、電源ＯＮ状態のターゲットデバイス（通信デバイス１３等）の電源がＯＦＦ状態に切り替えられたが、本発明はこれに限られない。非装着状態の場合、電源ＯＮ状態のターゲットデバイスの電源が省電力状態へ切り替えられてもよい。さらに、所定条件を満たした場合には、ターゲットデバイスの電源が、省電力状態から電源ＯＮ状態へ切り替えられてもよい。

さらに、非装着状態と判断された場合、マイコン１１の電源が通常状態から省電力状態へ切り替えられてもよい。この場合において、加速度センサ１２からのセンシング信号を読み取るセンサ確認タイマ割り込み周期は、通常状態よりも省電力状態のほうが長くなるように設定される。そして、省電力状態のマイコン１１が定期的に加速度センサ１２の振幅を確認し、当該振幅が所定の閾値を超えた場合、センサ確認タイマ割り込み周期が通常状態の周期に設定された上で、装着状態が判定されるようにしてもよい。省電力状態のマイコン１１のセンサ確認タイマ割り込み周期は、通常状態に比べて長いため、ローパスフィルタとしても機能する。このため、結果として、比較的低い周波数の振幅にのみ、電源の状態が切り替えられる。すなわち、マイコン１１が省電力状態の場合、人の操作のように周波数が比較的小さな振動が検知された場合には、マイコン１１の電源は、省電力状態から通常状態へ切り替えられる。一方、機械振動のような比較的周波数の高い振動のみが検知された場合、マイコン１１の電源は、省電力状態のままである。したがって、非装着状態において、マイコン１１の電源の省電力状態は、不用意に解除されない。なお、省電力状態のマイコン１１の確認タイマ割り込み周期は、人間の動作によって発生し得る周波数ｆ１に基づいて決定され、例えば、ｆ１の２倍程度に設定されればよい。

同様にして、加速度センサ１２の電源は、通常状態と省電力状態との間で切り替えが可能なものを用いてもよい。マイコン１１に出力するセンシング信号の出力タイマ割り込み周期は、省電力状態の方が通常状態に比べて長くなるように設定されている。すなわち、加速度センサ１２の電源が省電力状態となっている場合、人の操作のように周波数が比較的小さな振動が検知された場合、加速度センサ１２の電源は省電力状態から通常状態に切り替えられる。一方、機械振動のような比較的周波数の高い振動のみが検知された場合には、加速度センサ１２の電源は、省電力状態のままである。したがって、非装着状態において、加速度センサ１２の電源の省電力状態は、不用意に解除されない。なお、省電力状態の加速度センサ１２の出力タイマ割り込み周期は、人間の動作によって発生し得る周波数ｆ１に基づいて決定され、例えば、ｆ１の２倍程度に設定されればよい。

上記実施形態では、説明の便宜上、加速度センサ１２の基準軸のうちＺ軸が上下方向に一致するとしたが、本発明はこれに限られない。Ｘ軸又はＹ軸のいずれか一方が上下方向に一致するとしてもよい。

上記実施形態では、コントローラ１０は、ヘルメットＨＬの後頭部に取り付けられたが、本発明はこれに限られない。ヘルメットＨＬの頭頂部、側部や、その他の所定部位に取り付けられてもよい。

上記実施形態では、加速度センサ１２の基準軸のうち、Ｚ軸が重力方向ＤＧ１に一致し、Ｘ軸とＹ軸とが水平面内にある場合について、説明した（図１４Ａ）。しかしながら、実際には、ヘルメットＨＬに対するコントローラ１０の取り付け位置により、Ｚ軸が重力方向ＤＧ１に一致しない場合がある（図１４Ｂ）。かかる場合には、マイコン１１は、補正角度設定手段１１Ｒを備えていることが好ましい（図７）。補正角度設定手段１１Ｒは、補正角度φにより、角度θｘ、θｙ、θｚを補正する。すなわち、装着状態判定手段１１Ｗは、式（１）～（３）に替えて、次の式（１）'～（３）'を用いて、傾き条件を判定する。
－ＴＨｘ ≦θｘ－φｘ≦ ＴＨｘ （１）'
－ＴＨｙ ≦θｙ－φｙ≦ ＴＨｙ （２）'
－ＴＨｚ ≦θｚ－φｚ≦ ＴＨｚ （３）'
φｘ：Ｘ軸と水平面ＨＰ１との角度
φｙ：Ｙ軸と水平面ＨＰ１との角度
φｚ：Ｚ軸と重力方向ＤＧ１との角度

上記実施形態では、説明の便宜上、基準姿勢は、水平面に載置したヘルメットＨＬの姿勢としたが、本発明はこれに限られない。基準姿勢は、使用状態の姿勢、例えば、ユーザがオートバイに乗ったときのヘルメットＨＬの姿勢としてもよい。また、角度θｘ～θｚの閾値ＴＨｘ～ＴＨｚは４５°としたが、本発明はこれに限られず、その目的に応じて適宜設定してもよい。

なお、上記実施形態では、コントローラ１０の電源ＯＮ状態や電源ＯＦＦ状態を書きこむ領域は、ＲＡＭに割り当てられていたが、当該ＲＡＭは、マイコン１１に内蔵したものに限られず、マイコン１１の外部に配されたＲＡＭでもよい。また、コントローラ１０の電源ＯＮ状態や電源ＯＦＦ状態を書きこむ領域は、ＲＡＭに限らず、マイコン１１が書き込み可能なメモリ、例えば、ＦＲＯＭ等に割り当てられてもよい。

上記実施形態では、傾き条件として、ヘルメットＨＬの傾き（３つの角度θｘ～θｚ）を用いたが、本発明はこれに限られない。傾き判件として、３つの角度θｘ～θｚのうち１つまたは２つの角度を用いてもよい。この場合において、最優先の角度は、基準軸と重力方向ＤＧ１とがなす角度とすることが好ましい。次に優先する角度は、基準軸と水平面内とがなす角度であることが好ましい。オートバイの場合は、２番目に優先する角度としては、前後方向よりも、左右方向とした方がよいが、目的に応じて適宜設定してもよい。また、３つの基準軸をもつ加速度センサ１２に替えて、１つの基準軸をもつ加速度センサや、２つの基準軸をもつ加速度センサを用いてもよい。

なお、図１５に示すように、制御手段１１Ｃは、加速度センサ１２が検知したパルス状のセンシング信号が所定条件を満たす場合には、加速度の振幅を操作信号として有効なものと判断する。一方、制御手段１１Ｃは、所定条件を満たさない場合には、加速度の振幅を操作信号として無効なものと判断する。ここで、所定条件とは、例えば、次の（１）、（２）がある。
（１）所定時間Δｔ１の間に、パルス状のセンシング信号が１つだけ存在する。すなわち、パルス状のセンシング信号が複数存在する場合は除外される。
（２）上記（１）のセンシング信号の振幅が閾値ＴＡ以上である。

なお、所定条件として、例えば、上記（１）、（２）に加え、次の（３）、（４）をすべて満たすものとしてもよい。
（３）上記（１）～（２）を満たすパルス状のセンシング信号の立ち上がり時点から所定時間Δｔ２の経過後において、所定時間Δｔ３の範囲内で、パルス状のセンシング信号が１つだけ存在する。すなわち、パルス状のセンシング信号が複数存在する場合は除外される。
（４）上記（３）のパルス状のセンシング信号の振幅が閾値ＴＡ以上である。

これにより、ヘルメットＨＬ上のシングルタップ操作やダブルタップ操作等のタッピング操作によって、コントローラ１０を操作することができ、また、コントローラ１０を介したスマートフォン６を操作することができる。ユーザが、コントローラ１０やスマートフォン６に設けられた操作部（ボタンやタッチパネル等）で操作した場合と比べると、ユーザは、短時間且つスムーズで、当該機器の操作できる。したがって、オートバイの運転中における当該機器の操作が飛躍的に向上する。

なお、コントローラ１０は、Bluetooth（登録商標）やＷｉＦｉ等の無線回線を介して、マイクＭＣから所定の音声データを受信し、所定の音声データをスピーカＳＰに送信してもよい。また、スピーカＳＰは、ヘルメットＨＬに設けられた骨伝導ユニットであってもよい。

上記実施形態では、頭部装着物として、オートバイ用のヘルメットＨＬが用いたが、本発明はこれに限られず、その他のヘルメット、例えば、乗用車用のヘルメット、工事用のヘルメット等でもよい。さらに、眼鏡、ゴーグル、マスクや帽子等でもあってもよい。

また、スピーカＳＰの音量をユーザの周りの外部環境音に応じて、制御してもよい。図１６は、音声伝送システム２の変形例である音声伝送システム３の説明図である。図１７Ａは、外部環境音の波形Ｓを示す図である。縦軸がｄＢ、横軸が時間ｔである。図１７Ｂは、音圧平均値を示す図である。縦軸が電圧Ｖ、横軸が時間ｔである。

音声伝送システム３は、図２の音声伝送システム２に対して、音圧平均化処理部２０とマイクＭＣ１とが追加されている。また、スマートフォン６は、傾き検出角度、自動電源ＯＦＦ時間、スピーカ音量を制御できるアプリケーションを有する。

音圧平均化処理部２０は、外部環境音から音圧を測定し、平均化した音圧平均値ｖを出力する。制御手段１１Ｃには、音圧閾値として、レベル毎にＬ１、Ｌ２、Ｌ３と予め複数設定される。音圧閾値Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に対しては、それぞれ、音量制御信号として、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が設定されている。

音声伝送システム３では、マイクＭＣ１が外部環境音を集音する。マイクＭＣ１は、集音した外部環境音を音圧平均化処理部２０に出力する。音圧平均化処理部２０は、入力された外部環境音（図１７Ａ）から音圧を測定し、平均化した音圧平均値ｖ（図１７Ｂ）をマイコン１１に出力する。マイコン１１では、制御手段１１Ｃは、音圧平均値と音圧閾値とを比較する。図１７Ｂでは、音圧平均値が音圧閾値Ｌ１を超えているので、制御手段１１Ｃは、通信デバイス１３を介して、スピーカＳＰに音声を再生する音量を上げる音量制御信号Ｃ１を出力する。スピーカＳＰは、音量制御信号Ｃ１に基づいて、再生する音量を上げる。なお、音圧平均値が音圧閾値Ｌ２を超えている場合、制御手段１１Ｃは、通信デバイス１３を介して、スピーカＳＰに音量制御信号Ｃ２を出力する。音圧平均値が、音圧閾値Ｌ３を超えている場合、制御手段１１Ｃは、通信デバイス１３を介して、スピーカＳＰに音量制御信号Ｃ３を出力する。スピーカＳＰでは、音量制御信号Ｃ１の場合と同様に、音量制御信号Ｃ２、Ｃ３に基づいて再生する音量が制御される。なお、制御手段１１Ｃは、所定間隔のサンプリングにおいて、音圧平均値が音圧閾値を所定回数超えた場合に、通信デバイス１３を介して、スピーカＳＰに音量制御信号を出力する。

音声伝送システム３では、音圧閾値が多段階的に設定され、外部環境音に応じて、スピーカＳＰの再生する音量が変化することにより、ユーザは、スマートフォン６からの音声データに基づいた音声を快適に聞くことができる。

また、ユーザは、スマートフォン６を操作することにより、外部環境音に応じて、傾き検出角度の深さ、コントローラ１０の電源をＯＦＦする時間の長さ、スピーカＳＰで再生する音量を制御できる。図１８は、スマートフォン６の表示部を示す図である。この表示部には、傾き検出角度、自動電源ＯＦＦ時間、スピーカ音量が表示されている。

例えば、ユーザが傾き検出角度を変更する場合、ユーザはスマートフォン６の表示部でスライダを操作し、所望の角度を選ぶ。スマートフォン６は、その所望の角度に対応する信号を通信デバイス１３、マイコン１１を介して、加速度センサ１２に出力する。加速度センサ１２は、受信した前記信号に基づいて傾き条件の閾値ＴＨを変更する。これにより、傾き検出角度が変更される。また、ユーザはスマートフォン６の表示部でスライダを操作し、所望の音量を選ぶ。スマートフォン６は、その所望の音量に対応する信号をマイコン１１に出力する。マイコン１１では、前記信号に基づいて、音圧閾値が変更される。ユーザは、自動電源ＯＦＦ時間、も同様に制御することができる。

音声伝送システム３では、ユーザは、スマートフォン６で簡便に傾き検出角度、自動電源ＯＦＦ時間、音圧閾値の制御が可能になり、ユーザの所望のヘッドセット４の最適化及びユーザビリティの向上が図られる。

尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

２，３ 音声伝送システム
４ ヘッドセット
６ スマートフォン
８ 通信回線
１０ コントローラ
１１ マイコン
１１Ａ 振幅演算手段
１１Ｃ 制御手段
１１Ｅ 傾き演算手段
１１Ｆ フィルタ手段
１１Ｒ 補正角度設定手段
１１Ｕ 受信手段
１１Ｗ 装着状態判定手段
１２ 加速度センサ
１３ 通信デバイス
１４ バッテリ
１８ 筐体
２０ 音圧平均化処理部
ＤＧ１ 重力方向
ＨＬ ヘルメット
ＨＰ１ 水平面
ＭＣ マイク
ＭＣ１ マイク
ＳＰ スピーカ

Claims (4)

1. 頭部装着物に着脱可能で加速度センサを備えたコントローラであって、
   前記頭部装着物の加速度を検知可能な前記加速度センサのセンシング信号を受信する受信手段と、
   前記センシング信号に基づいて前記頭部装着物の傾きを演算する傾き演算手段と、
   前記センシング信号に基づいて前記加速度の振幅を演算する振幅演算手段と、
   前記頭部装着物が装着状態であるか否かを判定する装着状態判定手段と、
   これら各手段を制御する制御手段と、を備え、
   前記傾き演算手段は、前記加速度センサの基準軸と重力方向とがなす角度を演算し、
   前記角度は、角度θｘ、角度θｙ、角度θｚであって、下記式（１）～（３）を満たし、
   －ＴＨｘ ≦θｘ≦ ＴＨｘ （１）
   －ＴＨｙ ≦θｙ≦ ＴＨｙ （２）
   －ＴＨｚ ≦θｚ≦ ＴＨｚ （３）
   角度θｘ：Ｘ軸と前記頭部装着物が載置された水平面との角度
   角度θｙ：Ｙ軸と前記頭部装着物が載置された水平面との角度
   角度θｚ：Ｚ軸と重力方向との角度
   ＴＨｘ、ＴＨｙ、ＴＨｚ：角度の閾値＝４５°
   前記加速度は、Ａｘｐｐ、Ａｙｐｐ、Ａｚｐｐであって、下記式（４）～（６）の少なくとも１つを満たす、
   Ａｘｐｐ ≧ ＴＲ （４）
   Ａｙｐｐ ≧ ＴＲ （５）
   Ａｚｐｐ ≧ ＴＲ （６）
   Ａｘｐｐ：所定時間Δｔｐｐにおけるセンシング信号のＸ軸成分の加速度のピークｔｏピーク値
   Ａｙｐｐ：所定時間Δｔｐｐにおけるセンシング信号のＹ軸成分の加速度のピークｔｏピーク値
   Ａｚｐｐ：所定時間Δｔｐｐにおけるセンシング信号のＺ軸成分の加速度のピークｔｏピーク値
   ＴＲ：人間の一般的な動作で発生する周波数領域内での加速度の閾値
   であって、
   前記装着状態判定手段は、
   前記角度が所定の範囲内であって、且つ、前記振幅が所定の範囲である場合には、前記頭部装着物が装着された装着状態と判定し、
   前記頭部装着物が水平な台に載置された場合には、前記角度θｘ～θｚが全て０°となり、傾き条件を満たすと判定し、前記頭部装着物は水平な台に載置されているために振幅条件を満たさないと判定し、前記頭部装着物が装着されていない非装着状態と判定し、
   前記頭部装着物が水平な台に天地逆さまに載置された場合には、前記角度θｚが１８０°となり、傾き条件を満たさないと判定し、前記頭部装着物は水平な台に載置されているために振幅条件を満たさないと判定し、前記頭部装着物が装着されていない非装着状態と判定し、
   前記頭部装着物のユーザが、前方部を持ってぶら下げた場合には、前記角度θｘ～θｚが、それぞれ、９０°、０°、９０°となり、傾き条件を満たさないと判定し、前記ユーザの動作による振動が前記頭部装着物に伝わるため、振幅条件を満たすと判定し、前記頭部装着物が装着されていない非装着状態と判定し、
   前記制御手段は、前記装着状態判定手段の判定結果に基づき前記コントローラの電源の状態に応じて前記電源を制御することを特徴とするコントローラ。
2. 請求項１に記載のコントローラを有することを特徴とするヘッドセット。
3. 請求項２に記載のヘッドセットにおいて、
   前記頭部装着物には、マイクとスピーカとが設けられ、
   前記マイクで集音した外部環境音から音圧を測定し、平均化し、前記制御手段に平均化した音圧値を出力する音圧平均化処理部を有し、
   前記制御手段は、前記音圧値と予め設定される音圧閾値とを比較し、比較結果に基づいて、前記スピーカの音量を制御することを特徴とするヘッドセット。
4. 請求項３に記載のヘッドセットにおいて、
   前記ヘッドセットに接続される情報端末で、前記角度、前記頭部装着物へ給電する電源のＯＦＦ時間及び前記音圧閾値の少なくとも一つを制御できることを特徴とするヘッドセット。

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