WO2006008790A1 - 携帯端末装置 - Google Patents

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terminal device
tilt angle
angle sensor
sensor
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Yasuhiro Tamura
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C & N Inc
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/20—Instruments for performing navigational calculations
    • G—PHYSICS
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    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C17/00—Compasses; Devices for ascertaining true or magnetic north for navigation or surveying purposes
    • G01C17/02—Magnetic compasses
    • G01C17/28—Electromagnetic compasses
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B2217/00—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B2217/005—Blur detection

Definitions

  • the present invention relates to a mobile terminal device such as a mobile phone, and more particularly to a mobile terminal device having a function for obtaining an orientation.
  • a magnetic sensor is used to measure the direction.
  • mobile terminal devices are GPS (Global
  • the current position is displayed on the map on the screen according to the measured direction.
  • a magnetic sensor also detects a dynamic magnetic field generated by an electric device or the like inside or around a portable terminal device using only a natural magnetic field. Therefore, in order to extract only the component of the natural magnetic field, it is necessary to delete the dynamic magnetic component from the detected magnetic component. When using a biaxial magnetic sensor, it is difficult to efficiently remove the dynamic magnetic component because the magnetic field strength cannot be obtained. Disclosure of the invention
  • a portable terminal device having an azimuth measuring function is provided with an inclination angle sensor.
  • the present inventor has focused on effectively using the tilt angle sensor and has developed various applications. Therefore, the present invention provides various possibilities of a portable terminal device having a direction measuring function, and an object thereof is to realize a highly useful portable terminal device.
  • One embodiment of the present invention is a mobile terminal device.
  • This device detects the triaxial component of the geomagnetic vector, the tilt angle sensor that detects the acceleration component in the triaxial direction, and the geomagnetic vector component detected by the magnetic sensor.
  • a processing unit that obtains an orientation by performing coordinate conversion based on the result, and the processing unit is within a predetermined range based on a detection result of an axis that is the most along the gravity axis among the axes of the tilt angle sensor.
  • the acceleration component of the frequency is detected and the number of steps taken by the user is counted.
  • a highly useful portable terminal device can be realized by providing a highly accurate pedometer function.
  • the processing unit Based on the direction and the number of steps, the processing unit obtains the movement trajectory of the user, and among the detected acceleration components, the component converged within a predetermined time is calculated as the number of steps. You can omit it from the count. By eliminating vibrations and shocks other than walking movements from the step count, it is possible to provide a more accurate pedometer function.
  • Another aspect of the present invention is also a mobile terminal device.
  • This device displays a magnetic sensor that detects the three-axis component of the geomagnetic vector, an inclination angle sensor that detects the acceleration component in the three-axis direction, and an image from a predetermined viewpoint for a three-dimensional object or a three-dimensional space.
  • a display unit, and a processing unit that obtains an azimuth by converting the geomagnetic vector component detected by the magnetic sensor based on the detection result of the tilt angle sensor, and the processing unit detects the magnetic sensor and the tilt angle sensor. Based on the result, the view point for the 3D object or 3D space is moved.
  • the processing unit may obtain a single angle, pitch angle and roll angle based on the detection results of the magnetic sensor and the tilt angle sensor, and correspond to the three-dimensional movement of the viewpoint. According to this aspect, it is possible to realize a portable terminal device that can observe a three-dimensional object or a three-dimensional space from all directions.
  • Yet another embodiment of the present invention is also a mobile terminal device.
  • This device includes a magnetic sensor that detects a triaxial component of a geomagnetic vector, an inclination angle sensor that detects an acceleration component in a triaxial direction, a display unit that displays a map, and a component of the geomagnetic vector detected by the magnetic sensor.
  • a processing unit that converts the coordinates based on the detection result of the tilt angle sensor to obtain an orientation, and the processing unit adjusts the orientation of the map to the actual orientation based on the detection results of the magnetic sensor and the tilt angle sensor. Rotate the map.
  • the display in which the map and the actual direction are associated with each other is possible.
  • Yet another embodiment of the present invention is also a mobile terminal device.
  • This device includes a magnetic sensor that detects a triaxial component of a geomagnetic vector, an inclination angle sensor that detects an acceleration component in a triaxial direction, an imaging unit that acquires a moving image, and a component of the geomagnetic vector detected by the magnetic sensor. And a processing unit that obtains an azimuth by converting coordinates based on the detection result of the tilt angle sensor, and the processing unit corrects camera shake in the moving image based on the detection results of the magnetic sensor and the tilt angle sensor. .
  • the processing unit may correct the camera shake by matching the feature points of the frame at the time of detecting the camera shake and the previous frame. According to this aspect, a mobile terminal device equipped with a camera with a camera shake correction function can be realized.
  • the processing unit that may further include an atmospheric pressure sensor that detects atmospheric pressure may predict the weather based on the detection result of the atmospheric pressure sensor.
  • a mobile terminal device capable of weather forecasting can be realized.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a mobile terminal device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a flow for calculating an azimuth based on detection results of a magnetic sensor and an inclination angle sensor.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example in which a three-dimensional object is displayed on the display unit.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example in which a map is displayed on the display unit.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which camera shake is corrected by a processing unit. (a) shows the frame just before the frame when camera shake is detected, (b) shows the frame when camera shake is detected, and (c) shows how frames are combined.
  • FIG. 1 shows a configuration of a mobile terminal device 1 that is effective in an embodiment of the present invention.
  • the portable terminal device 1 is a portable small electronic device such as a cellular phone, a PHS (Personal Handyphone System) and a PDA (personal data assistant).
  • FIG. 1 shows a configuration for realizing azimuth measurement and an application described later, it is understood by those skilled in the art that the mobile terminal device 1 may have other configurations depending on the application.
  • the mobile terminal device 1 includes a processing unit 10, a detection unit 20, an imaging unit 30, a communication unit 32, a GPS information acquisition unit 34, and a display unit 36.
  • the detection unit 20 includes a magnetic sensor 22, an inclination angle sensor 24, a pressure sensor 26, and a temperature sensor 28, and has a function of detecting position, orientation, posture, altitude, and the like.
  • the imaging unit 30 includes a photoelectric conversion element such as a CCD, acquires an image, and passes it to the processing unit 10.
  • the communication unit 32 has a function of communicating with an external server via a wireless line. This communication may be performed via a wired line.
  • the GPS information acquisition unit 34 receives position information from GPS satellites.
  • the processing unit 10 calculates the current position, that is, the current latitude and longitude. In addition, by making it possible to correct the position information with the azimuth information from the magnetic sensor 22, an accurate current position and azimuth can be obtained.
  • the processing unit 10 may use the position information and the direction information so as to complement each other. Further, the processing unit 10 can obtain the current position and direction based only on the detection result from the detection unit 20 without using the position information from the GPS satellite.
  • the display unit 36 has a display and outputs information processed by the processing unit 10 according to the application. Note that a speaker (not shown) may be provided and various types of information may be output to the user.
  • the magnetic sensor 22 detects a triaxial component of the geomagnetic vector, and may be any type such as a fluxgate sensor, a Hall element, or a magnetoresistive element.
  • the X, Y, and Z axes are arranged so that they are perpendicular to each other. Based on the X-axis and Y-axis geomagnetic vectors, the azimuth, which is the rotation angle from magnetic north, is detected. However, the geomagnetic vector is almost horizontal near the equator, but is tilted elsewhere. Mobile terminal device 1 The attitude is not always horizontal. Therefore, the geomagnetic vector must be corrected using the relative angle with respect to the direction of gravity, that is, the pitch angle and roll angle.
  • the pitch angle and roll angle are detected by the tilt angle sensor 24.
  • the processing unit 10 uses the above pitch angle and roll angle to determine the detection results for the X and Y axes so that the detection result for the Z axis is always equivalent to the state where the detection result for the Z axis is horizontal. to correct .
  • the magnetic sensor 22 as three axes and using the detection result of the Z axis for correction, the accuracy of the azimuth angle can be maintained even when the posture changes greatly.
  • the tilt angle sensor 24 is an acceleration sensor that detects acceleration components in three axial directions, and includes a resistance value change method, a capacitance change method, a piezoelectric change method, and the like.
  • the tilt angle sensor 24 also has an X axis and a Y axis arranged so as to be perpendicular to the horizontal plane, and a Z axis is arranged in the direction of gravity.
  • the gravitational acceleration changes when the attitude of the mobile terminal device 1 is tilted, and the pitch angle and the roll angle are detected by detecting the gravitational acceleration.
  • the attitude of the mobile terminal device 1 can be accurately detected even with two axes.
  • a motion acceleration component is added to the tilt angle sensor 24.
  • the posture cannot be detected.
  • gravity acceleration and motion acceleration can be separated, and an accurate posture can be detected.
  • the correct pitch angle and roll angle can be calculated.
  • the atmospheric pressure sensor 26 detects the pressure of the outside air, and the temperature sensor 28 detects the temperature. The detected temperature is used to correct deviations in the outputs of the magnetic sensor 22, the tilt angle sensor 24, and the atmospheric pressure sensor 26 due to temperature drift.
  • FIG. 2 shows a flow for calculating the azimuth based on the detection results of the magnetic sensor 22 and the tilt angle sensor 24.
  • the tilt angle of the magnetic sensor 22 is calculated based on the acceleration components in the three-axis directions detected by the tilt angle sensor 24 (S10).
  • the pitch angle and roll angle are calculated.
  • the magnetic sensor 22 detects the three-axis component of the geomagnetic vector (S12).
  • the processing unit 10 performs coordinate conversion of the geomagnetic vector component using the pitch angle and roll angle (S14), and obtains an accurate orientation (S16).
  • the temperature correction is performed using the detection result of the temperature sensor 28. You can go.
  • the detection result of the tilt angle sensor 24 is used for calculating the azimuth, but the present invention uses the detection result more effectively to realize the following application.
  • portable terminal device 1 is provided with a pedometer function.
  • the tilt angle sensor 24 detects an acceleration component in three axes in accordance with the movement of the mobile terminal device 1. Therefore, while the user holding the mobile terminal device 1 is walking, the tilt angle sensor 24 detects a low-frequency acceleration component according to the user's movement only with the acceleration component corresponding to the tilt angle of the mobile terminal device 1. Also detect.
  • the processing unit 10 performs frequency analysis on the detection result of the inclination angle sensor 24 and counts the number of steps of the user based on the acceleration component of the frequency within a predetermined range.
  • This predetermined range is preset to include the walking speed of the user. The optimum value may be obtained by simulation or measurement. Since the walking motion mainly adds an acceleration component in the direction of gravity, the detection result of the axis that is the most along the gravity axis in the tilt angle sensor 24 is used. Further, the detection result of the axis that is the most along the gravity axis may be corrected based on the detection result of the other two axes.
  • the accuracy can be further improved by separating the vibration caused by the walking motion from other impacts. Vibration caused by walking motion is a regular motion and does not converge as long as you walk. On the other hand, a simple impact converges within a predetermined time. Therefore, the vibration component exceeding the predetermined time is counted as walking, and the impact that has converged within the predetermined time is not counted as walking.
  • vibrations of general adult walking motions, impacts when the mobile terminal device 1 is dropped, and the like can be obtained by simulation or actual measurement, and an optimum value can be obtained.
  • the processing unit 10 can cause the display unit 36 to display the calculated number of steps. In addition, the calorie consumption corresponding to the number of steps may be displayed.
  • the processing unit 10 Based on the map data stored in the ROM (not shown) and the GPS information acquired from the GPS information acquisition unit 34, the processing unit 10 displays the position of the current location on the map and displays it on the display unit 36. Can be displayed. And a user's movement locus
  • the processing unit 10 can determine the movement trajectory from GPS information. If the radio wave does not reach, the processing unit 10 cannot obtain the movement trajectory from GPS information. In addition, when the movement trajectory is obtained from GPS information, the movement distance between the start point and the measurement point is calculated. However, if a certain distance is not moved within a certain period of time, an accurate bearing cannot be calculated. In addition, the direction based on GPS information is calculated after the measurement point, so it may be different from the current value.
  • the processing unit 10 obtains a movement locus based on the azimuth detected by the magnetic sensor 22, the number of steps detected by the inclination angle sensor 24, and the step length. Since the stride is almost constant during walking, the walking distance can be calculated by multiplying it by the number of steps. A set value may be used for the stride, or the user may input it. In addition, GPS information between two points may be acquired first and calculated to be registered.
  • the application 2 can switch the image of the 3D object or 3D space displayed on the display unit 36 to an image of the above-mentioned object whose viewpoint has been changed by changing the orientation and orientation of the mobile terminal device 1. it can.
  • the magnetic sensor 22 and the tilt angle sensor 24 detect the change component.
  • the processing unit 10 calculates the angle, the pitch angle, and the roll angle based on the detection result.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example in which a three-dimensional object is displayed on the display unit.
  • the user can observe the 3D object 40 displayed on the screen from all directions.
  • the viewpoint for the three-dimensional object 40 can move freely in the vertical direction, the horizontal direction, and the depth direction.
  • the processing unit 10 determines the amount of movement in these three directions based on the detection results of the magnetic sensor 22 and the tilt angle sensor 24, the angle, the pitch angle, and the roll angle. To respond to changes.
  • the designer can freely set these three correspondences and the amount of viewpoint movement for each angle change. The user may be able to change these settings at will.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example in which a map is displayed on the display unit 36.
  • the processing unit 10 causes the display unit 36 to display a map based on the map data stored in the illustrated ROM or ROM.
  • the detection result of the magnetic sensor 22 is corrected by the detection result of the tilt angle sensor 24, and the azimuth is calculated.
  • Rotate the displayed map so that the orientation on the displayed map matches the actual orientation. Therefore, when the user changes the direction, the map displayed on the display unit 36 is also rotated.
  • the viewpoint of the map image displayed on the display unit 36 can be switched by changing the orientation and posture of the mobile terminal device 1.
  • the magnetic sensor 22 and the tilt angle sensor 24 detect the change component.
  • the processing unit 10 calculates a corner, a pitch angle, and a roll angle based on the detection result.
  • the designer associates the changes in the pitch angle, roll angle, and angle with the movement amounts of the viewpoint 50 shown in FIG. 4 in the vertical direction, the horizontal direction, and the height direction. For example, when the user gives the mobile terminal device 1 a motion that changes the corner, the height of the map plane force changes, and can be enlarged or reduced.
  • Application 4 corrects camera shake that occurs while the moving image is being captured by the image capturing unit 30.
  • the magnetic sensor 22 and the tilt angle sensor 24 detect a change component due to the hand shake. Based on the change component, the processing unit 10 determines whether the change in the orientation or posture of the mobile terminal device 1 is due to camera shake. For example, vibrations exceeding a predetermined threshold value are not regarded as camera shakes, and weak vibrations less than a predetermined threshold value are regarded as camera shakes.
  • the optimum value of the predetermined threshold may be obtained by simulation or actual measurement.
  • the processing unit 10 extracts the feature point 60 of the frame at the time of camera shake detection, the feature point 60 of the previous frame and the feature point 60 of the frame at the time of camera shake detection are overlapped to synthesize two frames. To do. This situation is shown in Fig. 6 (c). In Fig. 6, the feature point 60 of the frame at the time of camera shake detection was shifted to the right, so when two frames are combined, A surplus portion is formed at the left end of the frame when camera shake is detected. The processing unit 10 cuts off the surplus portion outside this synthesis range and sets it as a frame when camera shake is detected.
  • Application 5 uses barometric pressure sensor 26 to measure and display barometric pressure, altitude, and weather.
  • the altitude is calculated using the relationship that the atmospheric pressure decreases as the altitude increases. Since the measured value of atmospheric pressure changes depending on the climate, the relationship between the atmospheric pressure on the ground surface, that is, the absolute atmospheric pressure, and the rise at a position higher than the ground surface, that is, the relative atmospheric pressure, is recorded in advance on a table, ROM, etc. It is preferable to keep it.
  • the relationship between absolute atmospheric pressure and relative atmospheric pressure may be stored in the recording unit in the form of an arithmetic expression.
  • the processing unit 10 calculates the absolute atmospheric pressure and the relative atmospheric pressure based on the output value of the atmospheric pressure sensor 26 and specifies the altitude.
  • the processing unit 10 acquires measurement data of the atmospheric pressure sensor 26 at predetermined time intervals, and measures changes in atmospheric pressure. From this change in atmospheric pressure, if the atmospheric pressure tends to rise, the weather tends to be better, and conversely if the atmospheric pressure tends to decline, the weather is downhill.
  • Various applications can be constructed using the angle, pitch angle and roll angle obtained from the detection results of the magnetic sensor 22 and the tilt angle sensor 24.
  • an electronic compass that simply indicates the azimuth may be displayed on the display unit 36 using the angle of view.
  • changes in the angle, pitch angle and roll angle, and their angular velocities may be associated with various operation commands such as turning on / off the power and raising / lowering the volume.

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Abstract

　携帯端末装置１は、傾斜角センサ２４として加速度センサを使用し、この検出結果を基に様々なアプリケーションを実現する。処理部１０は、加速度成分を検出する傾斜角センサ２４により検出される低周波の加速度成分をもとに、人間の歩数をカウントする。その際、３軸の内、重力軸に最も沿う軸の加速度成分を主に利用する。また、表示部３６に表示される３次元オブジェクトまたは３次元空間に対する視点を移動させる。傾斜角センサ２４の検出結果を有効に利用することにより、有用性の高い携帯端末装置１を実現することが可能となる。

Description

明 細 書
携帯端末装置
技術分野
[0001] 本発明は、携帯電話などの携帯端末装置に関し、特に方位を求める機能を備えた 携帯端末装置に関する。
背景技術
[0002] 近年、方位の測定機能を有する携帯端末装置の開発が進められている。方位の測 定には磁気センサが利用される。このような携帯端末装置は、 GPS (Global
Positioning System)力 の位置情報をもとに、測定した方位に応じて現在位置などを 画面の地図上に表示する。
[0003] 磁気センサは、 自然磁界だけでなぐ携帯端末装置内部や周辺の電気機器などに より発生される動的な磁界も検出する。したがって自然磁界の成分のみを抽出するた めには、検出した磁気成分から動的な磁気成分を削除する必要がある。 2軸磁気セ ンサを利用する場合には、磁界強度を求めることができないため、動的な磁気成分を 効率的に取り除くことは難しい。 発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 磁界強度を求めるために、 3軸の磁気センサの導入が検討されている。さらに方位 を正しく求めるためには、携帯端末装置の傾きを考慮して、 3軸の磁気センサにより 検出される地磁気ベクトル成分を補正する必要がある。携帯端末装置の傾きは、傾 斜角センサにより測定される。
[0005] このような事情のもと、方位測定機能を有する携帯端末装置には、傾斜角センサが 設けられるのが好ましい。本発明者は、この傾斜角センサを有効に活用することに注 目し、様々なアプリケーションを開発するに至った。そこで本発明は、方位測定機能 を有する携帯端末装置の様々な可能性を提供し、有用性の高い携帯端末装置を実 現することを目的とする。
課題を解決するための手段 [0006] 本発明のある態様は、携帯端末装置である。この装置は、地磁気ベクトルの 3軸成 分を検出する磁気センサと、 3軸方向の加速度成分を検出する傾斜角センサと、磁 気センサにより検出された地磁気ベクトルの成分を、傾斜角センサの検出結果に基 づいて座標変換して方位を求める処理部とを備え、処理部は、傾斜角センサの各軸 のうち、重力軸に最も沿う軸の検出結果をもとに、所定の範囲にある周波数の加速度 成分を検出し、ユーザの歩数をカウントする。この態様によると、精度の高い歩数計 の機能をもたせることにより、有用性の高い携帯端末装置を実現できる。
[0007] 処理部は、方位、および歩数に基づレ、て、ユーザの移動軌跡を求めてもょレ、し、検 出した加速度成分のうち、所定の時間内に収束した成分を歩数のカウントから省いて もよレ、。歩行動作以外の振動や衝撃を歩数のカウントから省くことにより、さらに精度 の高レ、歩数計の機能を持たせることができる。
[0008] 本発明の別の態様も、携帯端末装置である。この装置は、地磁気ベクトルの 3軸成 分を検出する磁気センサと、 3軸方向の加速度成分を検出する傾斜角センサと、 3次 元オブジェクトまたは 3次元空間に対する所定の視点からの画像を表示する表示部と 、磁気センサにより検出された地磁気ベクトルの成分を、傾斜角センサの検出結果に 基づいて座標変換して方位を求める処理部とを備え、処理部は、磁気センサおよび 傾斜角センサの検出結果に基づき、 3次元オブジェクトまたは 3次元空間に対する視 点を移動させる。処理部は、磁気センサおよび傾斜角センサの検出結果に基づき、 ョ一角、ピッチ角およびロール角を求めて、視点の 3次元移動に対応させてもよレ、。こ の態様によると、 3次元オブジェクトまたは 3次元空間を全方位から観察することがで きる携帯端末装置を実現できる。
[0009] 本発明のさらに別の態様も、携帯端末装置である。この装置は、地磁気ベクトルの 3 軸成分を検出する磁気センサと、 3軸方向の加速度成分を検出する傾斜角センサと 、地図を表示する表示部と、磁気センサにより検出された地磁気ベクトルの成分を、 傾斜角センサの検出結果に基づいて座標変換して方位を求める処理部とを備え、処 理部は、磁気センサおよび傾斜角センサの検出結果に基づき、地図の方位を実際 の方位に合わせるよう地図を回転させる。この態様によると、地図と実際の方位とが 関連づけられた表示が可能となる。 [0010] 本発明のさらに別の態様も、携帯端末装置である。この装置は、地磁気ベクトルの 3 軸成分を検出する磁気センサと、 3軸方向の加速度成分を検出する傾斜角センサと 、動画像を取得する撮像部と、磁気センサにより検出された地磁気ベクトルの成分を 、傾斜角センサの検出結果に基づいて座標変換して方位を求める処理部とを備え、 処理部は、磁気センサおよび傾斜角センサの検出結果に基づき、動画像中の手振 れを補正する。処理部は、磁気センサおよび傾斜角センサの検出結果に基づき、手 振れを検出すると、手振れ検出時のフレームと、その前のフレームとの特徴点を合わ せて補正してもよい。この態様によると、手振れ補正機能付きのカメラを搭載した携帯 端末装置を実現できる。
[0011] 上記態様に、気圧を検出する気圧センサをさらに備えてもよぐ処理部は、気圧セ ンサの検出結果に基づいて天気を予測してもよい。天気予報を行うことができる携帯 端末装置を実現できる。
[0012] なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、システム、記録媒 体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効 である。
発明の効果
[0013] 本発明によれば、傾斜角センサを有効に利用した携帯端末装置を提供することが できる。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1]本発明の実施の形態にかかる携帯端末装置の構成を示す図である。
[図 2]磁気センサおよび傾斜角センサの検出結果をもとに方位を算出するフローを示 す図である。
[図 3]表示部に 3次元オブジェクトを表示させた例を示す図である。
[図 4]表示部に地図を表示させた例を示す図である。
[図 5]処理部により手振れを補正する様子を示す図である。 (a)は手振れ検出時のフ レームの 1枚前のフレームを示し、（b)は手振れ検出時のフレームを示し、（c)はフレ ームを合成した様子を示す。
符号の説明 [0015] 1 · · ·携帯端末装置、 10 · · ·処理部、 20 · · ·検出部、 22 · · ·磁気センサ、 24 · · '傾斜 角センサ、 26 · · ·気圧センサ、 28 · · ·温度センサ、 30 · · ·撮像部、 32 · · ·通信部、 34 • · 'GPS情報取得部、 36 · · ·表示部。
発明を実施するための最良の形態
[0016] 図 1は、本発明の実施の形態に力、かる携帯端末装置 1の構成を示す。この携帯端 末装置 1は、携帯電話、 PHS (Personal Handyphone System)および PDA (personal data assistant)などの携帯用の小型電子機器である。図 1は方位測定、および後述 するアプリケーションを実現するための構成を示すが、携帯端末装置 1が用途に応じ た他の構成を備えてもよいことは当業者に理解されるところである。
[0017] 携帯端末装置 1は、処理部 10、検出部 20、撮像部 30、通信部 32、 GPS情報取得 部 34および表示部 36を備える。検出部 20は、磁気センサ 22、傾斜角センサ 24、気 圧センサ 26および温度センサ 28を有し、位置や方位、姿勢、高度などを検出する機 能を有する。撮像部 30は、 CCDなどの光電変換素子を備え、画像を取得して処理 部 10に渡す。通信部 32は、外部のサーバと無線回線により通信する機能を有する。 この通信は有線回線で行われてもよい。 GPS情報取得部 34は、 GPS衛星から位置 情報を受け取る。処理部 10は、この位置情報に基づき、現在位置すなわち現在の緯 度および経度を計算する。なお、位置情報を磁気センサ 22からの方位情報によって 補正可能とすることにより、正確な現在位置および方位を求めることができる。処理部 10は、位置情報および方位情報を互いに補完し合うように利用してもよい。また処理 部 10は、 GPS衛星からの位置情報を利用せず、検出部 20からの検出結果のみに 基づいて現在位置および方位を求めることもできる。表示部 36はディスプレイを有し 、処理部 10において処理された情報をアプリケーションに応じて出力する。なお、図 示しないスピーカを備え、ユーザに対して各種情報を音声出力してもよい。
[0018] 磁気センサ 22は、地磁気ベクトルの 3軸成分を検出し、フラックスゲート型センサや 、ホール素子、磁気抵抗素子を用いたものなど、その種は問わない。互いに直行す るように X軸、 Y軸、および Z軸が配置される。 X軸、 Y軸の地磁気ベクトルを基に磁北 からの回転角である方位角、即ちョ一角を検出する。但し、地磁気ベクトルは、赤道 近くではほぼ水平であるが、それ以外の場所では傾いている。また、携帯端末装置 1 の姿勢が、常に水平であるとは限らなレ、。したがって、重力の方向に対する相対角度 、即ちピッチ角およびロール角を用いて、当該地磁気ベクトルを補正しなければなら なレ、。このピッチ角およびロール角は、傾斜角センサ 24により検出される。処理部 10 は、 Z軸の検出結果が常に Z軸の水平時の検出結果に維持された状態と同等になる よう、上記ピッチ角およびロール角を用いて、 X軸および Y軸の検出結果を補正する 。このように、磁気センサ 22を 3軸にし、 Z軸の検出結果を補正に利用することにより、 姿勢が大きく変化した場合でも、方位角の精度を保つことができる。
[0019] 傾斜角センサ 24は、 3軸方向の加速度成分を検出する加速度センサであり、抵抗 値変化方式、容量変化方式、圧電変化方式などがある。傾斜角センサ 24も、水平面 で直行するように X軸、 Y軸が配置され、重力の方向に Z軸が配置される。携帯端末 装置 1の姿勢が傾くことで重力加速度が変化し、この重力加速度を検出することによ り、ピッチ角およびロール角を検出する。携帯端末装置 1が静止している状態では、 2 軸でも携帯端末装置 1の姿勢を正確に検出することができる。携帯端末装置 1を保有 してレ、るユーザが歩行してレ、たり、 自動車や自転車などの乗物に乗ってレ、たりする場 合、傾斜角センサ 24に運動加速度成分が加わるため、正確に姿勢を検出することが できない。 3軸にすることにより、重力加速度と運動加速度を分離することができ、正 確な姿勢を検出することができる。各軸の出力値を積分して想定角度を求め、それと 加速度成分を比較して所定の演算をすれば、正確なピッチ角およびロール角を算出 すること力 Sできる。
[0020] 気圧センサ 26は外気の圧力を検出し、温度センサ 28は温度を検出する。検出した 温度は、温度ドリフトによる磁気センサ 22、傾斜角センサ 24および気圧センサ 26の 出力のズレを補正するために用いられる。
[0021] 図 2は、磁気センサ 22および傾斜角センサ 24の検出結果をもとに方位を算出する フローを示す。まず傾斜角センサ 24で検出された 3軸方向の加速度成分をもとに、 磁気センサ 22の傾斜角を算出する（S10)。ここではピッチ角およびロール角を算出 する。磁気センサ 22は地磁気ベクトルの 3軸成分を検出する（S12)。処理部 10は、 地磁気ベクトルの成分をピッチ角およびロール角によって座標変換し（S 14)、正確 な方位を求める（S16)。このとき温度センサ 28の検出結果を利用して、温度補正を 行ってもよレ、。このように傾斜角センサ 24の検出結果は方位の算出に用いられるが、 本発明は、この検出結果をさらに有効に利用して、以下に示すアプリケーションを実 現する。
[0022] <アプリケーション 1 >
アプリケーション 1では、携帯端末装置 1に歩数計の機能をもたせる。傾斜角センサ 24は、携帯端末装置 1の動きに合わせて 3軸方向の加速度成分を検出する。したが つて、携帯端末装置 1を保持するユーザの歩行中、傾斜角センサ 24は、携帯端末装 置 1の傾斜角に対応する加速度成分だけでなぐユーザの動きに応じて低周波の加 速度成分も検出する。
[0023] 処理部 10は、傾斜角センサ 24の検出結果を周波数解析し、所定の範囲にある周 波数の加速度成分に基づいて、ユーザの歩数をカウントする。この所定の範囲は、ュ 一ザの歩行速度を包含するように予め設定される。最適値は、シミュレーションや実 測により求めればよい。歩行動作は、主に重力の方向に加速度成分を加えるもので あるから、傾斜角センサ 24の内、重力軸に最も沿う軸の検出結果を使用する。また、 他の 2軸の検出結果を基に、重力軸に最も沿う軸の検出結果を補正してもよい。どの 軸が重力軸に最も沿うかの判断は、静止状態では重力加速度成分が最も大きい軸 を選定し、運動状態では、各軸が持つ抵抗値などの変化と、算出されるピッチ角およ びロール角の値を基に算出することができる。
[0024] また、歩数をカウントする際、歩行動作による振動とその他の衝撃とを分けると、さら に精度を高めることができる。歩行動作による振動は、規則的な動作であるため、歩 行している限り収束しない。これに対して、単なる衝撃は、所定の時間内に収束する 。よって、この所定の時間を超える振動成分を歩行としてカウントし、所定の時間内に 収束した衝撃は歩行としてカウントしなレ、。ここで、所定の時間は、一般成人の歩行 動作の振動や携帯端末装置 1を落としたときの衝撃等をシミュレーションや実測によ り求め、最適値を求めることができる。処理部 10は、算出した歩数を表示部 36に表 示させることができる。また、歩数に対応する消費カロリーを表示させてもよい。
[0025] 処理部 10は、図示しない ROM上に格納されている地図データと、 GPS情報取得 部 34から取得した GPS情報を基に、現在地の位置を地図上に表して、表示部 36に 表示させることができる。そして、ユーザの移動軌跡を表示させることができる。処理 部 10は、 GPS情報により移動軌跡を求めることができる力 電波が届かない状態で は GPS情報により移動軌跡を求めることができなレ、。また、 GPS情報により移動軌跡 を求める場合、始点と測定点の移動距離を算出することになるが、一定の距離をある 時間内に移動しないと正確な方位を算出できない。さらに、 GPS情報を基にした方 位は、測定点を過ぎた後に計算するため、現在値の方位と異なる可能性もある。
[0026] そこで、処理部 10は、磁気センサ 22により検出される方位、傾斜角センサ 24により 検出される歩数および歩幅を基に、移動軌跡を求める。歩幅は、歩行中はほぼ一定 であるから、歩数に掛け合わせることにより、歩行距離を算出することができる。歩幅 は、設定値を用いてもよいし、ユーザが入力してもよい。また、最初に 2地点間の GP S情報を取得し、計算して求めたものを登録してもよい。
[0027] 処理部 10は、 GPS情報による計算値と、磁気センサ 22および傾斜角センサ 24に よる計算値とを適宜使い分けて使用する。例えば、 GPS衛星からの電波が届かない 場所では、後者の計算値を使用するといつた制御が可能である。また、平均値をとつ たり、急な変化が生じた場合に両計算値を比較して確認するなど、両計算値を補完 しながら使用してもよい。
[0028] <アプリケーション 2 >
アプリケーション 2では、表示部 36に表示された 3次元オブジェクトまたは 3次元空 間の画像を、携帯端末装置 1の向きや姿勢を変化させることにより、視点を切り替え た上記オブジェクト等の画像に切り替えることができる。ユーザが携帯端末装置 1の 向きや姿勢を変化させると、磁気センサ 22および傾斜角センサ 24は、その変化成分 を検出する。処理部 10は、その検出結果を基に、ョ一角、ピッチ角およびロール角を 算出する。
[0029] 図 3は、表示部に 3次元オブジェクトを表示させた例を示す図である。ユーザは、画 面内に表示された 3次元オブジェクト 40を全方位から観察することができる。即ち、 3 次元オブジェクト 40に対する視点が上下方向、左右方向および奥行き方向に自由 に移動できればよレ、。処理部 10は、この 3つの方向への移動量を、磁気センサ 22お よび傾斜角センサ 24の検出結果を基に算出されるョ一角、ピッチ角およびロール角 の変化に対応させる。この 3つの対応関係と、それぞれの角度変化に対する視点の 移動量は、設計者が自由に設定することができる。また、ユーザがこれらの設定を任 意に変更できてもよい。例えば、奥行き方向の移動にョ一角の変化を対応させた場 合、ユーザが携帯端末装置 1の姿勢を保ちながら回転させると、拡大または縮小表 示をさせることができる。また、視点を移動させて、 3次元オブジェクト 40の裏側に回 ることもできる。このように、ユーザが携帯端末装置 1の向きや姿勢を変化させることに より、キー操作を行わなくても、 自由に視点を変化させることができる。
[0030] <アプリケーション 3 >
アプリケーション 3では、表示部 36に表示された地図上の方位と実際の方位とを関 連づけて表示する。図 4は、表示部 36に地図を表示させた例を示す図である。処理 部 10は、図示しなレ、 ROMなどに格納されている地図データを基づいて、表示部 36 に地図を表示させる。それと共に、磁気センサ 22の検出結果を傾斜角センサ 24の 検出結果により補正し、方位を算出する。表示した地図上の方位と実際の方位とが 一致するよう、表示した地図を回転させる。したがって、ユーザが向きを変えることに より、表示部 36に表示された地図も回転する。
[0031] また、処理部 10は、表示部 36に表示した地図自体を回転させずに、常に北を画面 上の上に表示するが、電子コンパス 52のような表示を合わせて行い実際の北をユー ザに認識させてもよい。このように、地図と実際の方位とが関連づけて表示されること により、ユーザは有益な情報を得ることができる
[0032] また、アプリケーション 2と同様に、表示部 36に表示された地図画像の視点を、携 帯端末装置 1の向きや姿勢を変化させることにより、切り替えることができる。ユーザ が携帯端末装置 1の向きや姿勢を変化させると、磁気センサ 22および傾斜角センサ 24は、その変化成分を検出する。処理部 10は、その検出結果を基に、ョ一角、ピッ チ角およびロール角を算出する。設計者は、ピッチ角、ロール角およびョ一角の変化 と、図 4に示す視点 50の上下方向、左右方向、高さ方向の移動量とを対応させる。例 えば、ユーザがョ一角を変化させる動きを携帯端末装置 1に与えた場合、地図平面 力 の高さが変化し、拡大または縮小表示させることができる。また、ユーザがピッチ 角およびロール角を変化させる動きを携帯端末装置 1に与えた場合、地図が上下ま たは左右にスクロールする。なお、アプリケーション 2と同様に、 3つの対応関係と、そ れぞれの角度変化に対する視点の移動量は、設計者が自由に設定することができる 。また、ユーザがこれらの設定を任意に変更できてもよい。
[0033] アプリケーション 2、 3において、ョ一角、ピッチ角およびロール角の角速度が所定 の閾値以上のときに視点の移動を有効に行レ、、この閾値未満のときは視点の移動を 行わないように処理してもよい。所定の閾値の最適値は、シミュレーションや実測によ り求めればよい。この場合、ユーザが所定速度未満で携帯端末装置 1の向きや姿勢 を変化させた場合、表示部 36に表示された画像は静止した状態を維持し、所定速度 以上で変化させた場合、当該画像はスクロールなどをすることになる。
[0034] <アプリケーション 4 >
アプリケーション 4では、撮像部 30で動画を撮像中に起こる手振れを補正する。ュ 一ザが携帯端末装置 1の撮像部 30で動画を撮像中に手振れを起こすと、磁気セン サ 22および傾斜角センサ 24は、その手振れによる変化成分を検出する。処理部 10 は、その変化成分により、携帯端末装置 1の向きや姿勢の変化が手振れによるもの か否かを判断する。例えば、所定の閾値を超える振動などは、手振れと見なさず、所 定の閾値未満の微弱な振動を手振れと見なすといった処理が可能である。ここで、 所定の閾値の最適値は、シミュレーションや実測により求めればよい。
[0035] 図 5は、処理部 10により手振れを補正する様子を示す図である。 （a)は手振れ検出 時のフレームの 1枚前のフレームを示し、 （b)は手振れ検出時のフレームを示し、（c) はフレームを合成した様子を示す。処理部 10は、手振れを感知すると、手振れ検出 時のフレームの 1枚前のフレームの特徴点を抽出する。特徴点の抽出は、各フレーム の輝度成分を利用するとよい。図 6 (a)では人物の首の部分を特徴点 60として抽出し ている。そして、手振れ検出時のフレームの中からその特徴点 60を検索する。特徴 点 60の検索は、 1枚前のフレームの特徴点 60の画素位置から上下左右 10。/o程度 の範囲で行うとよい。処理部 10は、手振れ検出時のフレームの特徴点 60を抽出する と、 1枚前のフレームの特徴点 60と、手振れ検出時のフレームの特徴点 60とを重ね 合わせて 2枚のフレームを合成する。この様子を図 6 (c)に示す。図 6では手振れ検 出時のフレームの特徴点 60が右にずれていたので、 2枚のフレームを合成すると、 手振れ検出時のフレームの左端に余剰部分ができる。処理部 10は、この合成範囲 外の余剰部分を切り捨てて、手振れ検出時のフレームとする。
[0036] このように、カメラ付き携帯電話などの携帯端末装置 1で撮像する場合に起きる手 振れを複雑な機構を用いずに、アプリケーションによる画像処理で容易に補正するこ とができる。その際、磁気センサ 22および傾斜角センサ 24の検出結果により、手振 れ発生を認識したときのみ補正を行えばよいから、演算量の増カロも最小限に抑えるこ とができる。
[0037] <アプリケーション 5 >
アプリケーション 5では、気圧センサ 26を用いて、気圧、高度、天気を測定表示する 。高度が高くなるほど気圧は低くなるという関係を利用して、高度を算出する。気圧の 測定値は気候により変化するため、地表面における気圧、即ち絶対気圧と、地表面 より高い位置における上昇分、即ち相対気圧の関係を予めテーブルとして図示しな レ、 ROMなどに記録しておくことが好ましい。なお、絶対気圧と相対気圧の関係は、 演算式の形式で記録部に格納されていてもよい。処理部 10は、気圧センサ 26の出 力値に基づいて絶対気圧および相対気圧を算出して高度を特定する。
[0038] 処理部 10は、気圧センサ 26の測定データを所定の時間毎に取得し、気圧の変化 を測定する。この気圧の変化から、気圧が上昇傾向ならば天気は快方に向かってお り、逆に気圧が下降傾向であれば天気は下り坂というように、天気の傾向を予測する こと力 Sできる。
[0039] 以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの 各構成要素や各処理プロセスの組合せにレ、ろレ、ろな変形例が可能なこと、またそうし た変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
[0040] 磁気センサ 22および傾斜角センサ 24の検出結果から得られるョ一角、ピッチ角お よびロール角を用いて種々のアプリケーションを構築することができる。例えば、ョー 角を利用して、単純に方位を指し示す電子コンパスを表示部 36に表示させてもよい 。その他、ョ一角、ピッチ角およびロール角の変化やそれらの角速度を、電源のオン オフや音量の上下など各種の操作命令に関連づけてもよい。
産業上の利用可能性 本発明は、各種のセンサを搭載した携帯端末装置に関する分野に適用することが できる。

Claims

請求の範囲
[1] 地磁気ベクトルの 3軸成分を検出する磁気センサと、
3軸方向の加速度成分を検出する傾斜角センサと、
前記磁気センサにより検出された地磁気ベクトルの成分を、前記傾斜角センサの検 出結果に基づいて座標変換して方位を求める処理部とを備え、
前記処理部は、前記傾斜角センサの各軸のうち、重力軸に最も沿う軸の検出結果 をもとに、所定の範囲にある周波数の加速度成分を検出し、ユーザの歩数をカウント することを特徴とする携帯端末装置。
[2] 前記処理部は、前記方位、および前記歩数に基づレ、て、ユーザの移動軌跡を求め ることを特徴とする請求項 1に記載の携帯端末装置。
[3] 前記処理部は、検出した加速度成分のうち、所定の時間内に収束した成分を前記 歩数のカウントから省くことを特徴とする請求項 1に記載の携帯端末装置。
[4] 地磁気ベクトルの 3軸成分を検出する磁気センサと、
3軸方向の加速度成分を検出する傾斜角センサと、
3次元オブジェクトまたは 3次元空間に対する所定の視点からの画像を表示する表 示部と、
前記磁気センサにより検出された地磁気ベクトルの成分を、前記傾斜角センサの検 出結果に基づいて座標変換して方位を求める処理部とを備え、
前記処理部は、前記磁気センサおよび前記傾斜角センサの検出結果に基づき、前 記 3次元オブジェクトまたは 3次元空間に対する視点を移動させることを特徴とする携 帯端末装置。
[5] 地磁気ベクトルの 3軸成分を検出する磁気センサと、
3軸方向の加速度成分を検出する傾斜角センサと、
地図を表示する表示部と、
前記磁気センサにより検出された地磁気ベクトルの成分を、前記傾斜角センサの検 出結果に基づいて座標変換して方位を求める処理部とを備え、
前記処理部は、前記磁気センサおよび前記傾斜角センサの検出結果に基づき、前 記地図の方位を実際の方位に合わせるよう前記地図を回転させることを特徴とする 携帯端末装置。
[6] 地磁気ベクトルの 3軸成分を検出する磁気センサと、
3軸方向の加速度成分を検出する傾斜角センサと、
動画像を取得する撮像部と、
前記磁気センサにより検出された地磁気ベクトルの成分を、前記傾斜角センサの検 出結果に基づいて座標変換して方位を求める処理部とを備え、
前記処理部は、前記磁気センサおよび前記傾斜角センサの検出結果に基づき、前 記動画像中の手振れを補正することを特徴とする携帯端末装置。
[7] 前記気圧を検出する気圧センサをさらに備え、
前記処理部は、前記気圧センサの検出結果に基づいて天気を予測することを特徴 とする請求項 1から 6のいずれかに記載の携帯端末装置。
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