JPWO2012111793A1 - ジャイロセンサ付き携帯電子機器、そのジャイロセンサ補正方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

携帯電子機器は、角速度を検出するジャイロセンサと、ジャイロセンサを配設した第１の筐体と、第１の筐体に移動可能に連結し、移動することによって各筐体間でなす角度が変化する第２の筐体と、ジャイロセンサの出力データにより、移動前後における第１の筐体及び第２の筐体でなす角度の変化を測定角度として算出し、測定角度と予め定められた参照角度に基づいてジャイロセンサの出力データに対する補正値を算出する制御部と、を備える（図１）。

Description

［関連出願についての記載］
本発明は、日本国特許出願：特願２０１１−０３３０１２号（２０１１年２月１８日出願）の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
本発明は、ジャイロセンサ付き携帯電子機器、そのジャイロセンサ補正方法及びプログラムに関する。特に、形態の変更が可能な携帯電子機器のジャイロセンサの補正に関する。

近年、ジャイロセンサを備えた携帯電話等の携帯電子機器が増加している。以前から、携帯電子機器の姿勢の検出やナビゲーションシステムを実現するためジャイロセンサは使用されてきた。さらに、最近では携帯電子機器の高性能化と相まって、ゲームや健康管理（歩き方の検出など）といったアプリケーションを実現するため、ジャイロセンサを使用し、携帯電子機器の回転速度や回転角度の検出を行いたいという強い要求が存在する。

携帯電子機器には、振動する物体に加わるコリオリの力から角速度を検出する種類のジャイロセンサが用いられることが多い。このようなジャイロセンサは、温度の変化や径時変化により０点のオフセットが発生してしまうため、校正処理（キャリブレーション）が必要となる。キャリブレーションを行わずに、ジャイロセンサを使用すると、測定精度が悪化し、実用に耐えないためである。

ここで、特許文献１において、ジャイロセンサを長時間使用せず、０点のオフセットが発生している場合であっても、携帯電子機器の低消費電力モード中に通常の電力モードに遷移させ、ジャイロセンサのキャリブレーションを実行する技術が開示されている。

特開２０１０−１５２５８７号公報

上記特許文献１の全開示内容はその引用をもって本書に繰込み記載する。以下の分析は、本発明の観点からなされたものである。

上述のように、振動型のジャイロセンサは、原理的に０点のオフセットが発生してしまう。０点のオフセットとは、ジャイロセンサを搭載した機器が静止している状態ではジャイロセンサからは０が出力されなければならないが、静止しているにも関わらずオフセット（一定の値）を持って出力してしまうことである。このオフセットは、ジャイロセンサを搭載した機器が回転動作を行っている時であっても発生する。

オフセットのキャリブレーションには、ジャイロセンサを搭載した機器を数秒間静止させ、０点がどの程度ずれているかを測定・記憶しておき、ジャイロセンサの出力を使用する際に、ジャイロセンサから出力される値にそのずれ量を反映させることでオフセットを補正する方法が考えられる。しかし、このようなキャリブレーション方法は、産業用の機器等に搭載されたジャイロセンサのキャリブレーションであれば受け入れられるものであるが、携帯電子機器のような機器に搭載されたジャイロセンサをキャリブレーションする方法としては問題がある。

携帯電子機器は持ち歩いて使うのが前提であるので、ユーザに携帯電子機器の静止状態を作り出してもらうことは、ユーザが本来意識しなくて良い操作を行うことになり、利便性が悪い携帯電子機器であると感じられてしまう恐れがあるためである。

一方、携帯電子機器の周辺温度の変化もジャイロセンサのオフセットが発生する原因である。周辺温度の変化により、ジャイロセンサのオフセットが発生してしまう場合には、温度センサを使用しキャリブレーションを行うことも考えられる。ジャイロセンサを使用する時に、温度センサも同時に動作させ、温度センサが検出する温度に合わせて出力値を補正する方法である。このようなキャリブレーション方法を採用する場合には、ジャイロセンサは固体毎に温度特性が異なるため、固体毎の温度対オフセット値の情報を取得しておく必要がある。このジャイロセンサの固体毎の温度特性の取得には、多大な検査工数が発生し、携帯電子機器のコストアップに繋がるため問題がある。

以上のとおり、従来技術には、解決すべき問題点が存在する。

本発明の一側面において、ユーザが意識することなく、ジャイロセンサのキャリブレーションを実行するジャイロセンサ付き携帯電子機器、そのジャイロセンサ補正方法及びプログラムが、望まれる。

本発明の第１の視点によれば、角速度を検出するジャイロセンサと、前記ジャイロセンサを配設した第１の筐体と、前記第１の筐体に移動可能に連結し、移動することによって各筐体間でなす角度が変化する第２の筐体と、前記ジャイロセンサの出力データにより、移動前後における前記第１の筐体及び前記第２の筐体でなす角度の変化を測定角度として算出し、前記測定角度と予め定められた参照角度に基づいて前記ジャイロセンサの出力データに対する補正値を算出する制御部と、を備える携帯電子機器が提供される。

本発明の第２の視点によれば、角速度を検出するジャイロセンサと、前記ジャイロセンサを配設した第１の筐体と、前記第１の筐体に移動可能に連結し、移動することによって各筐体間でなす角度が変化する第２の筐体と、を備える携帯電子機器の前記ジャイロセンサの補正方法であって、前記ジャイロセンサの出力データにより、移動前後における前記第１の筐体及び前記第２の筐体でなす角度の変化を測定角度として算出する工程と、前記測定角度と予め定められた参照角度に基づいて前記ジャイロセンサの出力データに対する補正値を算出する工程と、を含む携帯電子機器のジャイロセンサ補正方法が提供される。本方法は、角速度を検出するジャイロセンサと、前記ジャイロセンサを配設した第１の筐体と、前記第１の筐体に移動可能に連結し、移動することによって各筐体間でなす角度が変化する第２の筐体と、を備える携帯電子機器という、特定の機械に結びつけられている。

本発明の第３の視点によれば、角速度を検出するジャイロセンサと、前記ジャイロセンサを配設した第１の筐体と、前記第１の筐体に移動可能に連結し、移動することによって各筐体間でなす角度が変化する第２の筐体と、を備える携帯電子機器を制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、前記ジャイロセンサの出力データにより、移動前後における前記第１の筐体及び前記第２の筐体でなす角度の変化を測定角度として算出する処理と、前記測定角度と予め定められた参照角度に基づいて前記ジャイロセンサの出力データに対する補正値を算出する処理と、を実行するプログラムが提供される。なお、このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記録することができる。即ち、本発明は、コンピュータプログラム製品として具現することも可能である。記憶媒体は、半導体メモリ、ハードディスク、磁気記録媒体、光記録媒体等の非トランジェント（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｅｎｔ）なものとすることができる。

本発明の各視点によれば、ユーザが意識することなく、ジャイロセンサのキャリブレーションを実行するジャイロセンサ付き携帯電子機器、そのジャイロセンサ補正方法及びプログラムが、提供される。

一実施形態の概要を説明するための図である。 第１の実施形態に係る携帯電子機器の閉じた状態を示す斜視図である。 第１の実施形態に係る携帯電子機器の開いた状態を示す斜視図である。 第１の実施形態に係る携帯電子機器の側面図である。 第１の実施形態の携帯電子機器の内部構成を示したブロック図である。 ジャイロセンサのオフセット補正値を算出する際の処理を示したフローチャートである。 ジャイロセンサから取得した測定結果と第１の筐体及び第２の筐体で構成する角度の関係を説明するための図である。 ジャイロセンサの検出軸と角速度の検出が可能な方向を説明するための図である。 第１の筐体の移動が検出できないジャイロセンサの配置の一例である。 第１の筐体の移動が検出できるジャイロセンサの配置の一例である。 第２の実施形態の携帯電子機器の内部構成を示したブロック図である。 携帯電子機器が開動作を開始してからユーザがキーを押すまでの間の角速度の変化を示す図である。

初めに、図１を用いて一実施形態の概要について説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。

上述のように、ジャイロセンサは原理的にオフセットのドリフトが発生してしまう。そのため、ジャイロセンサを搭載した携帯電子機器にはジャイロセンサのキャリブレーションが不可欠なものであるが、そのキャリブレーションのためにユーザに特別な操作を強要することは、利便性の観点から問題がある。

そこで、図１に示す携帯電子機器１００を提供する。図１に示す携帯電子機器１００は、ジャイロセンサ１０１が配設された第１の筐体１０２と、第１の筐体１０２と連結された第２の筐体１０３から構成されている。ユーザが携帯電子機器１００を操作して、第１の筐体１０２を動かすことによって第１の形態から第２の形態に携帯電子機器１００の形態が変化する。また、第１の筐体１０２と第２の筐体１０３で形成する角度が変化すると、その角度の変化開始は筐体角度検出部１０４によって検出可能である。さらに、筐体角度検出部１０４では第１の筐体１０２と第２の筐体１０３で形成する角度の変化終了を検出することが可能である。

このような携帯電子機器１００において、制御部１０５は、第１の筐体１０２と第２の筐体１０３で形成する角度が変化し始めるとジャイロセンサ１０１から角速度の測定を繰り返し、角速度の測定の間に移動した第１の筐体１０２と第２の筐体１０３で形成する角度の変化値を取得する。その後、制御部１０５は、第１の筐体１０２と第２の筐体１０３で形成する角度の変化が終了するまで、前述の角度の変化値を累積的に加算することによって第１の筐体１０２と第２の筐体１０３で形成する測定角度を算出する。一方、携帯電子機器１００を第２の形態とした時に、第１の筐体１０２と第２の筐体１０３で構成する角度は、携帯電子機器１００の設計段階から既知であるため、この角度を参照角度として携帯電子機器１００に予め記憶しておく。そして、ジャイロセンサ１０１を用いて測定した第１の筐体１０２と第２の筐体１０３で構成する角度（測定角度）と参照角度の差分を、第１の筐体１０２と第２の筐体１０３で形成する角度の変化開始と変化終了までの時間で除算することにより、制御部１０５は、ジャイロセンサ１０１の出力誤差を補正するオフセット補正値を算出する。

このように、ユーザが携帯電子機器を操作する際に自然と行われる動作の間に、ジャイロセンサのキャリブレーションを実行するので、ユーザはジャイロセンサのキャリブレーションが行われたことを意識することはない。さらに、ジャイロセンサの測定結果を使用する際には、ジャイロセンサの出力をオフセット補正値に基づいて補正することで、高精度な携帯電子機器の角速度・角度を得ることができ、使い勝手の良い携帯電子機器を提供することができる。

本発明において下記の形態が可能である。

［形態１］上記第１の視点に係る携帯電子機器のとおりである。

［形態２］前記第１の筐体と前記第２の筐体は第１の形態と第２の形態が形成可能であり、前記第１の形態及び前記第２の形態における前記第１の筐体及び前記第２の筐体で形成する角度の変化開始及び角度の変化終了の検出可能な筐体角度検出部を、さらに備え、前記制御部は前記角度の変化開始から前記角度の変化終了までの時間における角速度の変化値から前記測定角度を算出することが好ましい。

［形態３］前記制御部は、前記筐体角度検出部が、前記角度の変化開始を検出すると、前記ジャイロセンサから角速度の取得を繰り返し、前記角速度の取得の間に前記第１の筐体が移動する時間から前記第１の筐体と第２の筐体で形成する角度の変化値を算出し、前記筐体角度検出部が、前記角度の変化終了を検出すると、前記変化値から前記測定角度を算出することが好ましい。

［形態４］前記制御部は、前記測定角度から前記参照角度を減算した値を、前記筐体動作検出部が前記角度の変化開始を検出してから、前記角度の変化終了を検出するまでの時間で除算することで前記補正値を算出することが好ましい。

［形態５］前記ジャイロセンサは、前記ジャイロセンサの角速度検出軸と、前記第１の筐体が移動する際の基軸と、が直交せず配設されていることが好ましい。

［形態６］前記第１の形態は、前記第１の筐体と前記第２の筐体が略密着した形態であり、前記第２の形態は、前記第１の筐体と第２の筐体が、前記第１の筐体と第２の筐体との連結点を基点として一定の角度を形成し、固定されるものであることが好ましい。

［形態７］前記筐体動作検出部は、前記角度の変化開始を検出する角度変化開始検出部と、前記角度の変化終了を検出する角度変化終了検出部と、からなることが好ましい。

［形態８］前記角度変化終了検出部は、ユーザの操作に基づいて、前記角度の変化終了を検出することが好ましい。

［形態９］前記ジャイロセンサは、振動型のジャイロセンサであることが好ましい。

［形態１０］前記第２の筐体は、前記角度の変化開始と前記角度の変化終了の間は、ユーザにより固定可能なことが好ましい。

［形態１１］前記制御部は、前記角度の変化開始と前記角度の変化終了の間に、前記第２の筐体が固定されていないことを検出した場合には、前記補正値の算出を行わないことが好ましい。

［形態１２］前記第１の形態は折り畳み可能な携帯電子機器の閉じた状態であり、前記第２の形態は折り畳み可能な携帯電子機器の開いた状態であることが好ましい。

［形態１３］上記第２の視点に係る携帯電子機器のジャイロセンサ補正方法のとおりである。

［形態１４］前記第１の筐体と前記第２の筐体は第１の形態と第２の形態が形成可能であり、前記携帯電子機器は前記第１の形態及び前記第２の形態における前記第１の筐体及び前記第２の筐体で形成する角度の変化開始及び角度の変化終了の検出可能な筐体角度検出部をさらに備え、前記携帯電子機器のジャイロセンサ補正方法は、前記角度の変化開始から前記角度の変化終了までの時間における角速度の変化値から前記測定角度を算出する工程を含むことが好ましい。

［形態１５］前記携帯電子機器のジャイロセンサ補正方法は、さらに、前記筐体角度検出部が、前記角度の変化開始を検出すると、前記ジャイロセンサから角速度の取得を繰り返し、前記角速度の取得の間に前記第１の筐体が移動する時間から前記角度の変化値を算出する工程を含むことが好ましい。

［形態１６］前記測定角度から前記参照角度を減算した値を、前記筐体動作検出部が前記角度の変化開始を検出してから、前記角度の変化終了を検出するまでの時間で除算することで前記補正値を算出することが好ましい。

［形態１７］上記第３の視点に係るプログラムのとおりである。

［形態１８］前記第１の筐体と前記第２の筐体は第１の形態と第２の形態が形成可能であり、前記携帯電子機器は前記第１の形態及び前記第２の形態における前記第１の筐体及び前記第２の筐体で形成する角度の変化開始及び角度の変化終了の検出可能な筐体角度検出部をさらに備え、前記プログラムは、前記角度の変化開始から前記角度の変化終了までの時間における角速度の変化値から前記測定角度を算出する処理を実行することが好ましい。

［形態１９］前記プログラムは、さらに、前記筐体角度検出部が、前記角度の変化開始を検出すると、前記ジャイロセンサから角速度の取得を繰り返し、前記角速度の取得の間に前記第１の筐体が移動する時間から前記角度の変化値を算出する処理を実行することが好ましい。

［形態２０］前記プログラムは、前記測定角度から前記参照角度を減算した値を、前記筐体動作検出部が前記角度の変化開始を検出してから、前記角度の変化終了を検出するまでの時間で除算することで前記補正値を算出することが好ましい。

［第１の実施形態］
次に、第１の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。図２は、本実施形態に係る携帯電子機器１であって、閉じた状態の斜視図である。図２に示す携帯電子機器は、第１の筐体２と、第２の筐体３から構成されている。携帯電子機器１は、ヒンジ部１０を基点に折りたたみが可能となっている。携帯電子機器１の開閉は、ユーザが第１の筐体２を掴み、上方に動かすことで行う。また、ヒンジ部１０には回転動作を検知する機構があるものを採用する。

図３は、携帯電子機器１を開いた状態の斜視図である。第１の筐体２の開いた面には表示部２０が配設されており、第２の筐体３は操作部３０を備えている。ユーザによる携帯電子機器１の操作は操作部３０によって行われ、必要な表示は表示部２０に表示される。以降の説明において、第１の筐体２の表示部２０が存在する面を表示面と呼び、第２の筐体３の操作部３０が存在する面を操作面と呼ぶ。

図４は、本実施形態に係る携帯電子機器１の側面図である。携帯電子機器１は、第１の筐体２の内部にジャイロセンサ４０を備えている。

図５は、本実施形態に係る携帯電子機器１の内部構成を示したブロック図である。図５に示す携帯電子機器１は、ジャイロセンサ４０と、開閉検出部５０と、制御部６０と、メモリ７０から構成されている。

ジャイロセンサ４０には、振動型ジャイロセンサを採用し、ジャイロセンサ４０の出力結果は制御部６０に通知される。

開閉検出部５０は、携帯電子機器１が閉じている状態（以降、閉状態と呼ぶ）から開いている状態（以降、開状態と呼ぶ）に移動開始（第１の筐体と第２の筐体で形成する角度の変化開始）したか否かの検出と、開状態に移動が終了（第１の筐体と第２の筐体で形成する角度の変化終了）したか否かの検出が可能である。開閉検出部５０は上述の筐体角度検出部１０４に相当する。開閉検出部５０における、携帯電子機器１の状態の検出方法としては、ヒンジ部１０の回転機構で検出する方法が考えられる。なお、開閉検出部５０では、開状態から閉状態への遷移開始と、閉状態への遷移が完了したことも検出可能である。

制御部６０は、ジャイロセンサ４０及び開閉検出部５０の制御を行う。

メモリ７０は、携帯電子機器１に必要な情報を記憶する。その際の情報にはジャイロセンサ４０の出力結果を補正するためのオフセット補正値が含まれる。

さらに、制御部６０は、開閉検出ドライバ６０１と、ジャイロセンサドライバ６０２と、開閉角度算出部６０３と、オフセット補正値算出部６０４から構成されている。

開閉検出ドライバ６０１は、開閉検出部５０の制御を行い、開閉検出部５０から通知される携帯電子機器１の状態（移動開始又は移動終了）を開閉角度算出部６０３に通知する。

ジャイロセンサドライバ６０２は、ジャイロセンサ４０の制御を行い、ジャイロセンサ４０が出力する電圧値から角速度に変換する。

開閉角度算出部６０３は、開閉検出ドライバ６０１及びジャイロセンサドライバ６０２を制御し、開閉検出ドライバ６０１から移動開始の通知を受けた場合には、ジャイロセンサドライバ６０２を介してジャイロセンサ４０に対し角速度の測定を要求する。

オフセット補正値算出部６０４は、開閉角度算出部６０３から通知される角度（測定角度）と、既知の操作面と表示面の角度（参照角度）から差分値を求め、この差分値を第１の筐体２の移動に要した時間で除算する。この値はジャイロセンサ４０に関する角速度のオフセット値であるため、ジャイロセンサ４０のオフセット補正値としてメモリ７０に格納する。

次に、本実施形態に係る携帯電子機器１の動作について説明する。図６は、携帯電子機器１が備えるジャイロセンサ４０のオフセット補正値を算出する際の処理を示したフローチャートである。

ステップＳ０１では、携帯電子機器１が閉状態から開状態に移動を開始したか否かを検出する。つまり、ユーザが携帯電子機器１を開ける動作の検出を行う。ユーザが携帯電子機器１を開けようとすると、開閉検出部５０が携帯電子機器１の開動作を検出する。その後、携帯電子機器１が開動作を開始したことを開閉検出ドライバ６０１に通知する。通知を受けた開閉検出ドライバ６０１は、開閉角度算出部６０３に対して、携帯電子機器１が開動作を開始したことを通知する。

ステップＳ０２では、開閉検出ドライバ６０１から開動作の通知を受けた開閉角度算出部６０３が、ジャイロセンサドライバ６０２に対して角速度測定の指示を行う。指示を受けたジャイロセンサドライバ６０２は、ジャイロセンサ４０から角速度を取得する。

ステップＳ０３では、ジャイロセンサドライバ６０２が、開閉角度算出部６０３に対して、ジャイロセンサ４０から取得した角速度を通知する。通知を受けた開閉角度算出部６０３では、ジャイロセンサドライバ６０２から通知された角速度と、ジャイロセンサ４０における測定時間（サンプリング時間）とを乗算することで、測定時間内において第１の筐体２と第２の筐体３で構成する角度の変化（以降、角度変化値と呼ぶ）を求める。この角度変化値はレジスタ等に保持しておく。

ステップＳ０４では、携帯電子機器１が開状態に移動が終了したか否かを確認する。開閉検出部５０は、携帯電子機器１が開状態に移動が終了したことを検出すると、開閉検出ドライバ６０１に通知する。通知を受けた開閉検出ドライバ６０１は、携帯電子機器１が開状態に移動終了したことを開閉角度算出部６０３に対して通知する。開閉角度算出部６０３において、開動作の移動終了の通知を受けていない場合には、ステップＳ０２に遷移し、角速度の測定を繰り返す。その際に、開閉角度算出部６０３では、角度変化値を算出するたびに、レジスタ等に保持した角度変化値に算出した角度変化値を加算する。開閉角度算出部６０３において、開動作完了の通知を受けた場合には、レジスタ等に保持した角度変化値と、第１の筐体２が開動作を開始してから開動作完了までの時間（以降、回転時間と呼ぶ）をオフセット補正値算出部６０４に通知する。その後、ステップＳ０５に遷移する。

ステップＳ０５では、オフセット補正値算出部６０４において、開閉角度算出部６０３から通知された角度変化値と、携帯電子機器１を完全に開いた状態での、第１の筐体２及び第２の筐体３で構成する角度（以降、参照角度と呼ぶ）との差分値を求める。ここで、オフセット補正値算出部６０４において受け取る角度変化値は、ジャイロセンサ４０で取得した角速度とその測定時間を乗算した値を累積的に加算したものであるので、開状態における第１の筐体２及び第２の筐体３で構成する角度を測定したもの（測定角度）と等しい。従って、オフセット補正値算出部６０４では、開閉角度算出部６０３から測定角度を受け取る。また、参照角度は、携帯電子機器１の設計段階から定められた定数であるのでメモリ７０等に予め記憶しておく。

測定角度と既知の値である参照角度との差分値を、開閉角度算出部６０３から通知された回転時間で除算した値は、ジャイロセンサ４０におけるオフセットのドリフト量に相当する。そのため、ジャイロセンサ４０の出力結果から、ジャイロセンサ４０におけるオフセットのドリフト値を減算すれば、ジャイロセンサ４０の補正が行える。即ち、前述のオフセットのドリフト量は、ジャイロセンサ４０のオフセット補正値と捉えることができる。

ステップＳ０６では、オフセット補正値算出部６０４は算出したオフセット補正値をメモリ７０に格納する。

ここで、図７を使って測定角度と参照角度、及び、これらから導かれるオフセット補正値の関係を説明する。図７は、ジャイロセンサ４０から取得した角速度から算出された測定角度と、実際に第１の筐体２及び第２の筐体３で構成する角度（参照角度）の関係を説明するための図である。図７の点線は、ジャイロセンサ４０の出力結果に基づき推定される第１の筐体２の位置である。例えば、図７のように携帯電子機器１が開状態において、オフセット補正値算出部６０４に通知された測定角度が２００度、回転時間が１秒であったとする。すると、携帯電子機器１が開状態の第１の筐体２と第２の筐体３からなる参照角度は１５０度と予め判っているので、ジャイロセンサ４０における角速度のオフセット補正値は、（２００度−１５０度）÷１ｓから５０度／秒と算出できる。従って、携帯電子機器１において様々なアプリケーションが、ジャイロセンサ４０の出力結果を使用する際には、測定値から５０度／秒を減算することで正しい角速度を得ることができる。

次に、ジャイロセンサ４０の実装位置について説明する。ジャイロセンサ４０の取り付け方向と携帯電子機器１の開閉方向の関係によってはジャイロセンサ４０の補正が行うことができない場合がある。例えば、ジャイロセンサ４０が１軸の検出軸しか持たないジャイロセンサであるとすると、検出軸に直交する方向の角速度は測定できない。即ち、図８に示すようなジャイロセンサは、Ｚ軸が検出軸であるのでＸ軸、Ｙ軸を基軸とした回転は検出できない。そのため、携帯電子機器１において、第１の筐体２が回転する方向がジャイロセンサ４０の検出軸と直交してしまう場合にはジャイロセンサ４０から角速度を測定することができず、ジャイロセンサ４０のオフセット補正値を算出することができない。例えば、図９のようにジャイロセンサ４０を実装した場合である。図９の軸Ａ１は、携帯電子機器１の第１の筐体２が移動する際の軸であり、軸Ａ２はジャイロセンサ４０の検出軸である。軸Ａ１と軸Ａ２が直交する関係であると、携帯電子機器１が開閉動作をしてもジャイロセンサ４０ではその角速度を検出できない。

そこで、ジャイロセンサ４０を携帯電子機器１の基板等に実装する際に、第１の筐体２が回転する軸とジャイロセンサ４０の検出軸が直交しないことが必要になる。例えば、図１０に示すように、ジャイロセンサ４０の検出軸Ａ３が携帯電子機器１の回転軸Ａ１とは直交しないようにジャイロセンサ４０を実装する。図１０では、第１の筐体２が回転する軸から４５度ずらしてジャイロセンサ４０を実装している。その結果、第１の筐体２の回転方向の角速度が検出可能となる。

以上、携帯電子機器１を閉状態から開状態に遷移させた際に、ジャイロセンサ４０のオフセット補正値を算出する方法について説明した。同様の方法によって、携帯電子機器１が開状態から閉状態に遷移する際もジャイロセンサ４０のオフセット補正値の算出が可能である。

即ち、図６のステップＳ０１において、開閉検出部５０が開動作の開始を検出する代わりに、閉動作の開始を検出し、ステップＳ０４において開動作完了を検出する代わりに閉動作検出完了を検出する。その後、それぞれの検出を開閉検出ドライバ６０１に通知することで、閉動作時においてもジャイロセンサ４０のオフセット補正値が算出できる。そのため、携帯電子機器１が開けられた状態で長時間放置され、ジャイロセンサ４０のキャリブレーションが必要な場合であっても、ユーザに特別な操作を要求することなく、ジャイロセンサ４０のオフセット補正値を算出することができる。

また、正確なオフセット補正値の算出には、ユーザが第１の筐体を動かしている間に第２の筐体が固定されている必要がある。そのため、第２の筐体の側面に窪みを設けるなどして、ユーザが第１の筐体を動かしている間に第２の筐体の変動を抑制することが考えられる。さらに、携帯電子機器１が加速度センサを備えており、第２の筐体が変動したことが検出可能であれば、その際に算出したオフセット補正値を採用しない（キャンセルする）などの方法が考えられる。

以上のように、ユーザが携帯電子機器１の操作時に行う開閉動作を利用し、ジャイロセンサ４０で取得する角速度から算出できる表示面及び操作面で形成する角度（測定角度）と、既知の値である参照角度との差分を求め、回転時間で除算することでジャイロセンサ４０のオフセット補正値が算出できる。その結果、ユーザには、ジャイロセンサ４０におけるキャリブレーションの実行を意識させることなく、精度の高いジャイロセンサ４０の出力結果を得ることができ、使い勝手の良い携帯電子機器を提供できる。

なお、ジャイロセンサ４０のオフセット値は、周辺温度が急激に変化しない限りは、大きな変動はしない。一方、携帯電子機器の開閉動作は周辺温度の変化と比較して極めて短時間で行われるため周辺温度の変化の影響は考慮する必要はない。また、本実施形態においてはジャイロセンサ４０の検出軸は１軸であることを前提に説明を行なったが、２軸、３軸の検出軸を持つジャイロセンサに対しても同様のオフセットの補正が可能であることは当然である。

［第２の実施形態］
続いて、第２の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本実施形態に係る携帯電子機器１ａは、第１の実施形態において説明した携帯電子機器１と概観上の差異は無いため、図２及び図３に相当する説明は省略する。

図１１は、本実施形態に係る携帯電子機器１ａの内部構成を示したブロック図である。図１１において図５と同一構成要素には、同一の符号を表し、その説明を省略する。図５に示す携帯電子機器１の内部構成との相違点は、開閉検出部５０及び開閉検出ドライバ６０１に代えて、開開始検出部８０と、閉終了検出部９０と、これらの検出部を制御する開開始検出ドライバ６０５及び閉停止検出ドライバ６０６を備える点である。このような相違点は、携帯電子機器１ａのヒンジ部１０ａは回転動作を検出する機構を備えていないことに起因し、開動作と閉動作の両方を検知するため、それぞれの動作の検出部を分けている。

開開始検出部８０は、携帯電子機器１ａの開動作の開始を検知するものである。例えば、ホール素子、照度センサ、近接センサ、圧力センサのような各種のセンサや、メカ的なスイッチなどを表示面や操作面の内側に設けることで実現する。

閉終了検出部９０は、携帯電子機器１ａの開動作が終了したことを検出するためのものである。その検出方法には、ユーザが携帯電子機器１ａの操作を開始したことを契機とすることが考えられる。例えば、ユーザが携帯電子機器１ａを開き終え、操作部３０や表示部２０に一体として配置されているタッチパネルを用いて初めて操作した時を携帯電子機器１ａの開動作終了とする。

なお、携帯電子機器１ａが開状態に遷移し、ユーザのキー操作が行われるまでの時間はオフセット補正値には影響しない。なぜならば、ジャイロセンサ４０が回転していない時のジャイロセンサ４０の出力は、オフセット値そのものであり、オフセット値が累積的に加算された角度変化値を開状態に移動開始してからユーザが操作するまでの時間で除算するためである。

図１２は、携帯電子機器１ａが開動作を開始してからユーザがキーを押すまでの間の角速度の変化を示す図である。参照角度は図７と同様に１５０度とし、オフセットは５０度／秒とする。図１２では、開開始検出部８０が携帯電子機器１ａの開動作の開始を検知してから１秒後に実際の開動作は終了（時刻ｔ１）し、その１秒後にユーザがキーを押した状況を示している。この場合、参照角度は１５０度、オフセットは５０度であるから時刻ｔ１までの測定角度は２００度となる。さらに、ｔ１から１秒後にユーザによるキー押下が行なわれているので、最終的な測定角度は２５０度となる。その結果、オフセット補正値は、（２５０度−１５０度）÷２ｓから計算され、５０度／秒と求めることができる。

以上のように、携帯電子機器の開閉動作が機構的に検出できない場合であっても携帯電子機器の開閉状態を確定させることが可能であり、ジャイロセンサ４０のキャリブレーションを行うことができる。従って、開閉動作を検出することを目的として新たな筐体を採用する必要はない。その結果、製品コストを上昇させることなく、ジャイロセンサのキャリブレーションを実現することができる。

なお、引用した上記の特許文献等の各開示は、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。例えば、実施形態の説明においては折り畳み式の携帯電子機器を例に取ったが、回転軸を持ち形態が変化し、変化前後の筐体が形成する角度が予め分かっている携帯電子機器であれば、ジャイロセンサの補正が可能である。

１、１ａ、１００ 携帯電子機器
２、１０２ 第１の筐体
３、１０３ 第２の筐体
１０、１０ａ ヒンジ部
２０ 表示部
３０ 操作部
４０、１０１ ジャイロセンサ
５０ 開閉検出部
６０、６０ａ、１０５ 制御部
７０ メモリ
８０ 開開始検出部
９０ 閉終了検出部
１０４ 筐体角度検出部
６０１ 開閉検出ドライバ
６０２ ジャイロセンサドライバ
６０３ 開閉角度算出部
６０４ オフセット補正値算出部
６０５ 開開始検出ドライバ
６０６ 閉停止検出ドライバ

Claims (20)

1. 角速度を検出するジャイロセンサと、
   前記ジャイロセンサを配設した第１の筐体と、
   前記第１の筐体に移動可能に連結し、移動することによって各筐体間でなす角度が変化する第２の筐体と、
   前記ジャイロセンサの出力データにより、移動前後における前記第１の筐体及び前記第２の筐体でなす角度の変化を測定角度として算出し、前記測定角度と予め定められた参照角度に基づいて前記ジャイロセンサの出力データに対する補正値を算出する制御部と、
   を備えることを特徴とする携帯電子機器。
2. 前記第１の筐体と前記第２の筐体は第１の形態と第２の形態が形成可能であり、
   前記第１の形態及び前記第２の形態における前記第１の筐体及び前記第２の筐体で形成する角度の変化開始及び角度の変化終了の検出可能な筐体角度検出部を、さらに備え、
   前記制御部は前記角度の変化開始から前記角度の変化終了までの時間における角速度の変化値から前記測定角度を算出する請求項１の携帯電子機器。
3. 前記制御部は、前記筐体角度検出部が、前記角度の変化開始を検出すると、前記ジャイロセンサから角速度の取得を繰り返し、前記角速度の取得の間に前記第１の筐体が移動する時間から前記第１の筐体と第２の筐体で形成する角度の変化値を算出し、前記筐体角度検出部が、前記角度の変化終了を検出すると、前記変化値から前記測定角度を算出する請求項２の携帯電子機器。
4. 前記制御部は、前記測定角度から前記参照角度を減算した値を、前記筐体動作検出部が前記角度の変化開始を検出してから、前記角度の変化終了を検出するまでの時間で除算することで前記補正値を算出する請求項２又は３の携帯電子機器。
5. 前記ジャイロセンサは、前記ジャイロセンサの角速度検出軸と、前記第１の筐体が移動する際の基軸と、が直交せず配設されている請求項１乃至４のいずれか一に記載の携帯電子機器。
6. 前記第１の形態は、前記第１の筐体と前記第２の筐体が略密着した形態であり、前記第２の形態は、前記第１の筐体と第２の筐体が、前記第１の筐体と第２の筐体との連結点を基点として一定の角度を形成し、固定されるものである請求項２乃至５のいずれか一に記載の携帯電子機器。
7. 前記筐体動作検出部は、
   前記角度の変化開始を検出する角度変化開始検出部と、前記角度の変化終了を検出する角度変化終了検出部と、からなる請求項２乃至６のいずれか一に記載の携帯電子機器。
8. 前記角度変化終了検出部は、ユーザの操作に基づいて、前記角度の変化終了を検出する請求項７の携帯電子機器。
9. 前記ジャイロセンサは、振動型のジャイロセンサである請求項１乃至８のいずれか一に記載の携帯電子機器。
10. 前記第２の筐体は、前記角度の変化開始と前記角度の変化終了の間は、ユーザにより固定可能な請求項２乃至９のいずれか一に記載の携帯電子機器。
11. 前記制御部は、前記角度の変化開始と前記角度の変化終了の間に、前記第２の筐体が固定されていないことを検出した場合には、前記補正値の算出を行わない請求項２乃至１０のいずれか一に記載の携帯電子機器。
12. 前記第１の形態は折り畳み可能な携帯電子機器の閉じた状態であり、前記第２の形態は折り畳み可能な携帯電子機器の開いた状態である請求項２乃至１１のいずれか一に記載の携帯電子機器。
13. 角速度を検出するジャイロセンサと、
    前記ジャイロセンサを配設した第１の筐体と、
    前記第１の筐体に移動可能に連結し、移動することによって各筐体間でなす角度が変化する第２の筐体と、
    を備える携帯電子機器の前記ジャイロセンサの補正方法であって、
    前記ジャイロセンサの出力データにより、移動前後における前記第１の筐体及び前記第２の筐体でなす角度の変化を測定角度として算出する工程と、
    前記測定角度と予め定められた参照角度に基づいて前記ジャイロセンサの出力データに対する補正値を算出する工程と、
    を含むことを特徴とする携帯電子機器のジャイロセンサ補正方法。
14. 前記第１の筐体と前記第２の筐体は第１の形態と第２の形態が形成可能であり、前記携帯電子機器は前記第１の形態及び前記第２の形態における前記第１の筐体及び前記第２の筐体で形成する角度の変化開始及び角度の変化終了の検出可能な筐体角度検出部をさらに備え、
    前記角度の変化開始から前記角度の変化終了までの時間における角速度の変化値から前記測定角度を算出する工程を含む請求項１３の携帯電子機器のジャイロセンサ補正方法。
15. さらに、前記筐体角度検出部が、前記角度の変化開始を検出すると、前記ジャイロセンサから角速度の取得を繰り返し、前記角速度の取得の間に前記第１の筐体が移動する時間から前記角度の変化値を算出する工程を含む請求項１４の携帯電子機器のジャイロセンサ補正方法。
16. 前記測定角度から前記参照角度を減算した値を、前記筐体動作検出部が前記角度の変化開始を検出してから、前記角度の変化終了を検出するまでの時間で除算することで前記補正値を算出する請求項１４又は１５の携帯電子機器のジャイロセンサ補正方法。
17. 角速度を検出するジャイロセンサと、
    前記ジャイロセンサを配設した第１の筐体と、
    前記第１の筐体に移動可能に連結し、移動することによって各筐体間でなす角度が変化する第２の筐体と、
    を備える携帯電子機器を制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、
    前記ジャイロセンサの出力データにより、移動前後における前記第１の筐体及び前記第２の筐体でなす角度の変化を測定角度として算出する処理と、
    前記測定角度と予め定められた参照角度に基づいて前記ジャイロセンサの出力データに対する補正値を算出する処理と、
    を実行するプログラム。
18. 前記第１の筐体と前記第２の筐体は第１の形態と第２の形態が形成可能であり、前記携帯電子機器は前記第１の形態及び前記第２の形態における前記第１の筐体及び前記第２の筐体で形成する角度の変化開始及び角度の変化終了の検出可能な筐体角度検出部をさらに備え、
    前記角度の変化開始から前記角度の変化終了までの時間における角速度の変化値から前記測定角度を算出する処理を実行する請求項１７のプログラム。
19. さらに、前記筐体角度検出部が、前記角度の変化開始を検出すると、前記ジャイロセンサから角速度の取得を繰り返し、前記角速度の取得の間に前記第１の筐体が移動する時間から前記角度の変化値を算出する処理を実行する請求項１８のプログラム。
20. 前記測定角度から前記参照角度を減算した値を、前記筐体動作検出部が前記角度の変化開始を検出してから、前記角度の変化終了を検出するまでの時間で除算することで前記補正値を算出する請求項１８又は１９のプログラム。

Images