JPH062097Y2

JPH062097Y2 - 歩数計

Info

Publication number: JPH062097Y2
Application number: JP1988079116U
Authority: JP
Inventors: 治夫小野
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1988-06-15
Filing date: 1988-06-15
Publication date: 1994-01-19
Anticipated expiration: 2003-06-15
Also published as: JPH02612U

Description

【考案の詳細な説明】〔考案の技術分野〕本考案は、歩行した時の歩数を計数し、表示する歩数計
に関する。

〔従来技術とその課題〕

従来、歩行や走行時にその歩数を計数する装置として加
速度センサーを用いた歩数計が知られている。この歩数
計は、身体の腰あるいは手首に取り付け、歩行による身
体の動きを検知して歩数を計数し表示するものである。

ところで、近年、体力向上や健康増進の為にジョギング
やあるいは、心肺機能強化を目的として歩幅を広くしピ
ッチを早くして歩くエクササイズウォーキングを行う人
が増加している。この様なエクササイズウォーキングを
行う時に、上述した歩数計を使用すれば、歩数を計測で
きるので、体力向上の目安になるものであ。ところが、
このエクササイズウォーキングの時に歩数計を手首につ
けて歩数を計測すると、腕を延ばした時に正確な歩数計
測ができない欠点があった。すなわち２歩を１歩に計数
して間違った歩数を計測してしまうものである。

これは、腕を伸ばしたエクササイズウォーキングの時に
身体の動きを検知する加速度センサーが２歩目の歩行動
作を正確に捕捉できないことが原因であることが実験の
結果わかった。

第４図はこの加速度センサーの出力波形を示した図であ
る。第４図(a)は歩行時の出力波形、第４図(b)は歩行時
の出力波形である。第４図(c)は腕を曲げてエクササイ
ズウォーキングをした時の出力波形であり、第４図(d)
は腕を伸ばしてエクササイズウォーキングをした時の出
力波形である。なお、これらの出力波形は横軸に時間
（ｓｅｃ）をとり、また縦軸に加速度センサーの出力電
圧〔ｍＶ〕をとり、歩行や走行時の加速度センサーの出
力波形を実測したものである。さらに、各一歩は点線で
区分してある。

ここで歩行時の波形(a)と走行時の波形(b)と腕を曲げて
エクササイズウォーキングをした時の波形(c)は波形の
１つの山が１歩に該当している。しかし、腕を伸ばして
エクササイズウォーキングをした時の波形(d)は１歩で
１個の大きな山の中に小さな山が２個出力された形とな
り、２歩目には出力波形が出ない、そして３歩目で再び
１個の大きな山の中に小さな山が２個発生し、４歩目が
出ない不連続の波形となる。このような波形から小さな
山を含めた歩数をカウントすることは困難であって、結
局小さな山は計数されず大きな山のみが計数されて偶数
歩の歩数が計測されない状態が発生するものである。従
ってこのように腕を伸ばしてエクササイズウォーキング
を行なって歩数を計測すると正確な歩数が計測できない
という問題があった。

〔考案の目的〕

本考案は、上記問題点に鑑み、どの様な歩行方法におい
ても、正確に歩数を計測する歩数計を提供することを目
的とする。

〔考案の要点〕

本考案は、上記目的を達成するため、１歩目の計数後、
歩行形態によってあらかじめ設定された一定時間計数を
停止する時間帯を設けて２歩目の計数を行わず、次の３
歩目の計数を行ない、その後再び一定時間計数を停止し
４歩目の計数は行わない。この様に奇数回目のみを計数
して、この計数値を２倍することによって歩数を表示す
るようにしたことを要点とする。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例について、図面を参照しながら説
明する。尚、本実施例は本考案を腕時計に適用したもの
である。

第１図は、本考案の一実施例による歩数計付電子腕時計
の分解斜視図である。同図においてケース１の上面には
液晶表示パネル４を保護するガラス２が接着剤により固
定されている。ケース１の上下側面にはバンド３ａ、３
ｂが一体形成されており、さらに右側面には時計機能と
歩数計機能とに機能を切り換えるモード切り換えスイッ
チＳＷ１と歩数測定を開始、あるいは停止する測定スイ
ッチＳＷ２とが配設されている。このケース１の内部に
納まるように形成された合成樹脂製のハウジング５は回
路基板６を地板７によって挟んで固定する。回路基板６
の中央部には、本考案の歩数計のシステムを始め各種の
プログラムを記憶し、動作させる大規模集積回路（ＬＳ
１）８が電気的に回路基板６と接続され固定されてい
る。さらに回路基板６には液晶表示パネル４に導電ゴム
を介して信号を加える接触端子９が設けられており、そ
の上側（矢印の12時方向が上側で矢印の６時方向が下側
である）には加速度センサー１０が最も感度の高い方向
（受感軸）を上下方向にして固定されている。この加速
度センサー１０のリード線１０ａ，１０ｂは回路基板６
に電気的に接続されている。本実施例のシステムを動か
す電源を供給する電池１１は図示しない電極板と地板７
とを介して回路基板６に設けられた回路に電源を供給し
ている。

裏ブタ１２は、ケース１に嵌装され上述したハウジング
５、地板７及び回路基板６から成るモジュールを固定す
る。

第２図は加速度センサー１０の内部構造を示す図であ
る。同図に示すように加速度センサー１０は筒ケース１
３の中央部に長方形の板状のピエゾ素子１４を立ててそ
の一端の短辺部を筒ケース１３の底面１３ａに固定され
ている。そしてピエゾ素子１４の下部両面にハンダ１５
ａ、１５ｂによってリード線１６ａ、１６ｂを接続し
て、このリード線１６ａ、１６ｂを外部に引き出してい
る。

第３図はこの加速度センサー１０のピエゾ素子１４の板
厚方向に振動が加わった時の屈曲した図である。この屈
曲によって同図に示すようにピエゾ素子１４は表面に電
圧を発生する。この電圧がリード線１６ａ、１６ｂを介
して出力される。第３図ではピエゾ素子１４が２枚重ね
合わせた構成となっている。そして同図の記号と記号
とはとはピエゾ素子１４を屈曲した時の電圧の発生状
況を示している。

なお、同図の矢印上側（12時方向）及び矢印下側（６側
方向）は、上述した第１図の矢印12時方向及び矢印６時
方向と同一方向を示すものであり、この方向が上述した
加速度センサー１０の最も感度の高い方向（受感軸）で
ある。

第５図は本考案の回路構成図である。同図において加速
度センサー１０の出力信号は波形整形部１７に加わり、
波形整形部１７はこの加速度センサー１０の出力信号を
矩形波にしたパルス信号を発生する。この波形整形部１
７の出力するパルス信号はカウンタ１８で計数されて、
その計数データは制御部１９に入力する。制御部１９は
ＣＰＵであり、キー入力部２１から操作者がキーを操作
して本システム開始信号を制御部１９に入力するとＲＯ
Ｍ２０が記憶する本システムを動かすプログラムをＲＯ
Ｍ２０から読み出して実行する。そして制御部１９はカ
ウンタ１８から入力した計数データをもとに歩数を算出
し、ＲＡＭ２２にキー入力部２１から制御部１９を介し
てあらかじめ記憶された歩幅データとカウンタ１８の計
数データとから歩数あるいは歩行距離を算出し、そのデ
ータを表示制御回路２６を介して表示部２７に送出し、
表示部２７はこのデータを表示する。発振回路２３は水
晶発振回路であり、基準信号32768Hzを発振する。この
発振回路２３はその基準信号を分周回路２４とタイミン
グ信号発生回路２５とに出力する。分周回路２４は基準
信号を分周して時刻を計数するための1Hzの信号と前記
加速度センサー１０が出力する出力信号を波形整形する
ための64Hzと128Hzの信号とを制御部１９に出力する。
制御部１９はこの1Hzの信号をプログラムに従って計時
処理し、その時刻データをＲＡＭ２２の計時レジスタに
記憶する。さらに制御部１９はこのデータ、すなわち分
と時間と日付と月とからなる現在時刻データを表示制御
回路２６を介して表示部２７に送出し、表示部２７はこ
の現在時刻データを表示する。また制御部１９は加速度
センサー１０、波形整形部１７、カウンタ１８を介して
入力する歩数データを制御、計測して歩数データを表示
制御回路２６を介して表示部２７に送る。表示部２７は
この歩数データを表示する。この時制御部１９は歩行に
よる出力されるパルス信号の周波数を判断して歩行信号
Ｊ１、歩行信号Ｊ２、腕を曲げたエクササイズウォーキ
ング信号Ｊ３、腕を伸ばしたエクササイズウォーキング
信号Ｊ４の制御信号を波形整形部１７に送る。これら走
行形態による信号Ｊ１〜Ｊ４は勿論マニュアル操作によ
って入力されてもよい。一方タイミング信号発生回路２
５は入力する基準信号から制御部１９の処理動作の同期
をとるタイミング信号を制御部１９に出力する。

次に第６図は上述したＲＡＭ２２の記憶内容を示す。Ｒ
１は計時レジスタであり、時刻データを格納する。Ｒ２
は歩幅レジスタであり、歩幅データＨを格納する。Ｒ３
は歩数レジスタであり、歩数ＷデータＸを格納する。そ
してＲ４は距離レジスタであり、距離データＹを格納す
る。

第７図は上述した波形整形部１７とカウンター１８の回
路構成図である。第８図は波形整形部１７の各部のタイ
ミングチャートである。

まず、第７図において加速度センサー１０から入力した
信号はノイズ除去のためにローパスフィルタ（以下、Ｌ
ＰＦと称呼する。）２８によって高周波成分が除去され
る。このＬＰＦ２８から出力した信号は増幅器２９に入
力し、制御部１９から増幅器制御部３０を介して入力す
る歩行形態のモード別に増幅度が選択されてほぼ一定の
電圧レベルに増幅される。第８図の図(a)に示す波形は
エクササイズウォーキングの時のＬＰＦ２８と増幅器２
９とを介した出力波形であり、図(b)は歩行時の出力波
形である。第８図(c)は波形整形部１７のタイミングチ
ャートである。増幅器２９からの出力電圧Ｖ１はコンパ
レータ３１の入力端子に入力し波形整形されて矩形波と
して出力される。コンパレータ３１の出力はフリップフ
ロップ３２で分周回路２３から入力する64Hzの信号の立
ち下がり時に動作し遅延されて信号Ｖ２となりフリップ
フロップ３３に入力する。第８図(c)の波形Ｖ２は歩行
時の出力Ｖ１（第７図(b)の波形）を入力した時に得ら
れるものである。さらに信号Ｖ２はノアゲート３４に入
力する。２個のフリップフロップ３２、３３には制御部
１９からリセット信号ＡＣが入力するとこの信号はフリ
ップフロップ３２、３３の各リセット端子に入力した
フリップフロップをリセットする。

また、フリップフロップ３３には、インバータ３５を介
して判定した64Hzの信号がクロック端子に入力した
この信号によってフリップフロップ３３は信号Ｖ２を遅
延して出力信号Ｖ３を出力する（第８図(c)のＶ３参
照）。信号Ｖ３はインバータ３６を介して信号Ｖ３を反
転した信号（第８図(c)の参照）をノアゲート
３４に出力する。従ってノアゲート３４には信号Ｖ２と
この信号を遅延して反転した信号とが入力し、ノア
ゲート３４は歩行時の１歩に対して１個のパルスからな
るセット信号Ｖ４を出力する（第８図(c)のＶ４参
照）。信号Ｖ４はノアゲート３７、３８で構成するＲＳ
フリップフロップ回路に出力される。このＲＳフリップ
フロップ回路は信号Ｖ４が入力すると出力Ｖ５をハイに
切り換える（第８図(c)Ｖ５参照）。もしすでに出力Ｖ
５がハイの時は信号Ｖ４が入っても出力Ｖ５は変化しな
い。このノアゲート３７、３８で構成されるＲＳフリッ
プフロップ回路の出力Ｖ５はナンドゲート３９に入力
し、このナンドゲート３９には分周回路２４から制御部
１９を介して128Hzの信号が加わり、インバータ４０と
７個のフリップフロップ４１〜４７とで構成されるカウ
タン回路に入力する。このカウンタ回路のフリップフロ
ップ４４のＱ出力は、128Hz信号を８パルスカウントし
た後にロー信号を出力し、フリップフロップ４５のＱ出
力は16パルスをカウントした後にロー信号を出力する。
またフリップフロップ４６のＱ出力は32パルスをカウン
トした時にロー信号を出力し、さらにフリップフロップ
４７は64パルスをカウントした後にロー信号を出力す
る。モード切換デコーダー４８はキー入力部２１のモー
ド切換スイッチＳＷ１が歩数計機能を選択している時に
制御部１９から歩行信号Ｊ１が入力すると歩行モードが
選択され出力信号Ｐ０＝０、Ｐ１＝０を出力し、この信
号はインバーター４９、５０を介してハイ信号となりゲ
ートＧ１、Ｇ２に加わりモード切換デコーダー４８はラ
インＡを選択する。またモード切換スイッチＳＷ１の操
作により制御部１９から走行信号Ｊ２が入力するとモー
ド切換デコーダー４８の出力は出力Ｐ０＝０、Ｐ１＝１
となりモード切換デコーダ４８は信号１が加わるゲート
Ｇ３、Ｇ４のラインＣを選択する。同じように制御部１
９からエクササイズウォーキング信号Ｊ３とＪ４が入力
するとデコーダ４７の出力は出力Ｐ０＝１、Ｐ１＝０と
なり、信号１が加わるゲートＧ５、Ｇ６のラインＢを選
択する。

ラインＡにはフリップフロップ４６と４７のＱ出力が入
力しているので、128Hzのパルスが96パルスカウントさ
れた時にラインＡからロー出力がナンドゲート５１に加
わりナンドゲート５１によってハイ出力信号Ｖ７（第８
図(c)のＶ７参照）が出力される。この出力信号Ｖ７は
フリップフロップ５２に入力しインバータ５３を介して
反転した128Hzの信号によってラッチされ信号Ｖ８とな
る（第８図(c)のＶ８参照）。この信号Ｖ８はノアゲー
ト５４を介してカウンタ回路のフリップフロップ４１〜
４７をリセットする。さらに信号Ｖ８はインバータ５
５、ナンドゲート５６を介してノアゲート３８に入力し
て信号Ｖ５をローにする。これによって次の歩行動作に
よるパルスを検知することができる。すなわち歩行信号
Ｊ１が入力すると波形整形回路１７ではラインＡが選択
されてゲートＧ７、Ｇ８が選択されフリップフロップ４
６と４７のＱ出力を選択するので、128Hzの信号を96カ
ウント分0.75秒間計数した後信号Ｖ５をローにする。従
って、それまで信号Ｖ５がハイ出力の間に信号Ｖ４がノ
アゲート３７に入力しても信号Ｖ５は変化しない。実験
によると人間の歩行時の２歩目は１歩目のカウント時間
以降この0.75秒の間に発生するので、これによって２歩
目の信号Ｖ４が発生してもこれはカウントされないこと
となる。同様に波形整形回路１７に走行信号Ｊ２が入力
するとラインＣが選択されてゲートＧ１１が選択されフ
リップフロップ４４のＱ出力が選択されるので、128Hz
の信号を８カウント分0.0625秒間計数した後信号Ｖ５を
はじめてロー出力にする。これによって走行時の２歩目
はカウントされないことになる。さらにエクササイズウ
ォーキング信号Ｊ３あるいはＪ４が入力するとラインＢ
が選択されてゲートＧ９、Ｇ１０が選択されフリップフ
ロップ４５と４７のＱ出力が選択されるので、128Hzの
信号を８０カウント分、0.625秒間計数した後Ｖ５をは
じめてロー出力にする。これによってエクササイズウォ
ーキング時の２歩目もカウントされないことになる。

従ってこれによって２歩目の歩行など（歩行、走行、エ
クササイズウォーキング）によるパルスが出力しても出
力しなくても奇数回目の歩行などによるパルスを計数す
ることになり、この計数値を２倍することにより偶数歩
目のパルスの発生の有無にかかわらず正確な歩数を計測
することができる。

次にこの２歩で１パルスとなる信号Ｖ５の処理について
回路に従って説明する。２歩で１パルスとなる信号Ｖ５
はフリップフロップ５７に入力し、このフリップフロッ
プ５７に入力するタイミング信号発生回路２５から制御
部１９を介して入力するタイミング信号ＣＫ１によって
同期がとられインバータ５８とフリップフロップ５９〜
６１によって構成されるカウンタ回路１８に入力する。
このカウンタ回路１８の出力は制御部１９に入力して演
算され歩数が表示される。尚、制御部１９からはリセッ
ト信号ＡＣがフリップフロップ３２、３３とフリップフ
ロップ５２に入力し、さらにインバータ６２、ノアゲー
ト５４を介してフリップフロップ４１〜４７に入力し、
波形整形部１７を初期状態にもどす。この時制御部１９
はフリップフロップ５９〜６１に信号ＣＫ２を出力し各
Ｑ出力を全てローにしてカウンタ１８を初期状態にす
る。モード切換スイッチＳＷ１を押して歩数計機能が選
択されると、制御部１９がこの信号ＡＣを発生する。

次にこの歩数計の動作について第９図の動作フローチャ
ートと第１０図の表示パネルの表示例を参照して説明す
る。

まず、ステップＳ１は現在時刻を計数する計時処理であ
り、このとき第６図のＲＡＭ２２の歩数レジスタＲ３及
び距離レジスタＲ４はクリアされた処理状態にあるとす
る。第１０図(b)はこの時の時刻表示例であり、第１０
図(a)はこの表示パネルのセグメントの配置を示した図
である。すなわち、時刻表示の時はパネル上部に日付、
パネル下部に時間が表示される。この状態でモード切換
スイッチＳＷ１を１回押すと歩数計モードＭ＝１とな
る。このモード選択処理Ｓ２においてモードＭが歩数計
モード１でない時（Ｎ）は歩数計測を行わないで処理を
終了して再び計時処理を行う。モード選択処理Ｓ２にお
いてモードＭが歩数計モード１の時（Ｙ）は制御部１９
がカウンタ１８からそのデータＸを取り込み（処理Ｓ
３）、カウンタの内容を２倍してＲＡＭ２２の歩数レジ
スタＲ３に記憶し、さらに次のカウンタ１８からのデー
タＸを２倍して前に記憶した歩数レジスタＲ３のデータ
を加算し、その加算したデータを再び歩数レジスタＲ３
に記憶する（処理Ｓ４）。次に制御部１９はあらかじめ
記憶してある歩幅データＨをＲＡＭ２２の歩幅レジスタ
Ｒ２から読み出して歩数データＸとこの歩幅データＨと
を積算して距離データＹをＲＡＭ２２の距離レジスタＲ
４に記憶する。制御部１９はこれらレジスタのデータを
読み出して表示制御回路２６を介して表示部２７に送
り、表示部２７はこのデータを表示パネルに表示する。
第１０図(c)は歩幅データＨの表示例であり、第１０図
(d)は歩数データＸの表示例である。尚、距離データＹ
はパネル下段に歩幅データＨと交互に表示される。

以上説明したように本考案によればエクササイズウォー
キングのような歩行時に加速度センサー１０が２歩目、
４歩目と偶数歩目の歩行を感知できなくても、奇数回目
のパルス発生時間以降歩行形態にあわせた設定時間だけ
波計整形部１７によって入力するパルスを計数しないよ
うにして、この奇数回目のパルスのみを計数してこの計
数値を２倍することにより正確な歩数を表示できる。従
って、本考案の歩数計を使用すれば、上述したようにど
のような歩行形態（歩行、走行、エクササイズウォーキ
ング）であっても偶数歩目のパルスの検知いかんにかか
わらず正確な歩数計測ができる。

尚、実施例は手首につける例を示したが本考案の装置を
腰部につける歩数計にも応用できる。この場合は歩行時
第７図の波形整形回路１７のフリップフロップ４３とフ
リップフロップ４６との出力を選択するように設定し
て、128Hzの信号のパルスを36回カウントした後に信号
Ｖ７を出力させる。こうすることによって１パルスをカ
ウントしたあと約0.28秒あらたなパルスを計測させない
ようにする。これによって腰部に歩数計をつけて歩行す
る時の１歩で２カウントするカウントミスを防止でき
る。尚この0.28秒の設定値は実験データから設定したも
のであり、波形整形部１６のゲートＧ７〜１１を変更す
ることによって設定値は自由に選択できる。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、走行形態にかか
わらず正確な歩数を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の一実施例の歩数計の部品展開斜視
図、第２図は、加速度センサーの内部構造を示す図、第３図は、加速度センサーの受感時の動きを示す図、第４図は(a)〜(d)は、歩行形態別の加速度センサーの出
力波形を示す図、第５図は、本実施例の回路構成図、第６図は、本実施例のＲＡＭ２２の内容を示す図、第７図は、本実施例の波形整形部１７とカウンタ１８の
回路図、第８図(a)，(b)は、本実施例の波形整形部１７の増幅器
２９の出力波形を示す図、第８図(c)は、本実施例の波形整形部のタイミングチャ
ート、第９図は、本実施例の動作フローチャート、第１０図(a)〜(d)は、本実施例の表示パネルの表示例を
示す図である。１０…加速度センサー、１７…波形整形部、１８…カウンタ、１９…制御部、２２…ＲＡＭ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】人体の動きを検知する検知手段と、この検
知手段からの歩行に同期した信号を計数する計数手段
と、この計数手段の計数動作を一定時間禁止するよう制
御する動作禁止手段と、前記計数手段により計数された
計数値を補正する補正手段と、この補正手段により補正
された計数値を歩数として表示する表示手段とを具備し
たことを特徴とする歩数計。