信息顯示裝置以及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種信息顯示裝置以及信息顯示方法。其中，CPU在信息顯示裝置的初始的靜止狀態(tài)下將加速度傳感器所取得的基于重力而產(chǎn)生的加速度存儲到RAM中，每次在固定定時取得加速度傳感器所取得的基于施加給信息顯示裝置的動作而產(chǎn)生的加速度，按照每個規(guī)定區(qū)間對所取得的每次在固定定時的加速度進行累計，并通過使累計后的加速度與存儲在RAM中的基于重力而產(chǎn)生的加速度一致來校正姿勢參數(shù)，基于校正后的姿勢參數(shù)，來控制是否在液晶顯示部中顯示時刻圖像。
【專利說明】信息顯示裝置以及方法
[0001] 本申請基于并主張于2013年3月19日提交的在先日本專利申請2013-056942的 優(yōu)先權，其全文通過參考而被援引到本發(fā)明中。

【技術領域】
[0002] 本發(fā)明涉及信息顯示裝置以及方法。

【背景技術】
[0003] 在現(xiàn)有技術中，在安裝于手腕的類型的信息顯示裝置中，為了判別安裝者的目識 別等，安裝者通過手表觀察時刻的動作、即在曲肘的狀態(tài)下抬起手臂的同時時刻顯示部大 致朝向上空側的手勢的檢測變得非常重要。關于手勢的檢測，例如，在專利文獻1中，提出 了使用加速度傳感器對裝置的旋轉運動進行檢測的方法。
[0004] 但是，由于在JP特開2011-242832號公報的方法中僅利用加速度傳感器來進行手 勢的檢測，因而檢測精度并不足夠。與此相對，例如，在JP特開2011-253493號公報中，提 出了除了加速度傳感器以外還使用角速度傳感器來檢測裝置的姿勢的方法。通過該方法， 能夠提1?手勢的檢測精度。
[0005] 但是，由于人的動作中相似的動作很多，因此即使通過除了加速度傳感器以外還 使用角速度傳感器來檢測裝置的姿勢的方法，作為手勢的檢測精度也并不足夠。


【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明鑒于這樣的狀況而作出，其目的在于對于安裝于手腕的信息顯示裝置進一 步提高手勢的檢測精度。
[0007] 為了達成上述目的，本發(fā)明的一方式的信息顯示裝置具備：
[0008] 顯示部，其顯示規(guī)定信息；
[0009] 框體，其具有所述顯示部；
[0010] 加速度傳感器，其檢測在所述框體的相互正交的3軸的每一個軸的方向上所產(chǎn)生 的加速度；
[0011] 角速度傳感器，其檢測以所述正交的3軸的每一個軸為中心的角速度；
[0012] 第1取得單元，其取得所述加速度傳感器所檢測出的加速度以及所述角速度傳感 器所檢測出的角速度；
[0013] 第1存儲控制單元，其在所述框體的靜止狀態(tài)下，將包含由所述加速度傳感器檢 測出的基于重力的加速度在內的、所述靜止狀態(tài)下的姿勢參數(shù)存儲到存儲器中；
[0014] 更新單元，其根據(jù)每次檢測所述角速度而取得的角速度的值來更新存儲在所述存 儲器中的姿勢參數(shù)；
[0015] 計算單元，其基于更新后的所述姿勢參數(shù)，根據(jù)所檢測出的所述加速度來計算出 基于重力而產(chǎn)生的加速度；
[0016] 第1累計單元，其對該計算出來的加速度進行累計；
[0017] 第1校正單元，其對姿勢參數(shù)進行校正，使得由該第1累計單元進行累計而得到的 加速度與存儲在所述存儲器中的基于所述重力的加速度一致；和
[0018] 顯示控制單元，其基于由所述第1校正單元進行校正后的所述姿勢參數(shù)，來控制 是否在所述顯示部中顯示所述規(guī)定信息。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1是表示本發(fā)明的信息顯示裝置的一實施方式的概要的圖。
[0020] 圖2是表示本發(fā)明的信息顯示裝置的一實施方式的概要的圖。
[0021] 圖3是表示本發(fā)明的信息顯示裝置的構成的框圖。
[0022] 圖4是說明關于本發(fā)明的信息顯示裝置的詳細的圖。
[0023] 圖5是對本發(fā)明的信息顯示裝置的一實施方式所涉及的世界坐標系進行說明的 圖。
[0024] 圖6是表示本發(fā)明的信息顯示裝置的CPU所執(zhí)行的信息顯示處理的流程的流程 圖。
[0025] 圖7是表示姿勢傳感器與姿勢的初始化處理的流程的流程圖。
[0026] 圖8是表示姿勢推定處理的流程的流程圖。
[0027] 圖9是表示移動量推定處理的流程的流程圖。

【具體實施方式】
[0028] 以下，使用附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。
[0029] 以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。
[0030] 圖1以及圖2是表示本發(fā)明的一實施方式的信息顯示裝置1的概要的圖。
[0031] 信息顯示裝置1在本實施方式中，是安裝在用戶的手腕上的手表。如箭頭2所示， 若由用戶進行在曲肘的狀態(tài)下抬起手臂的同時使信息顯示裝置1的液晶顯示部13(后述） 朝向大致垂直方向那樣的手勢，則信息顯示裝置1對該手勢進行檢測，并將時刻信息即時 刻圖像顯示于液晶顯示部13。在此，所謂垂直方向是與圖1的紙面垂直并且從內部向眼前 貫通紙面的方向。
[0032] 本實施方式的信息顯示裝置1檢測在裝置中產(chǎn)生的角速度，并將所檢測出的角速 度的時間序列數(shù)據(jù)與表示觀察手表的時刻的動作的手勢模式的角速度的時間序列數(shù)據(jù)進 行比較，基于其相似度來檢測手勢。
[0033] 由此，能夠進一步提高信息顯示裝置1的手勢的檢測精度。
[0034] 進而，若用戶使信息顯示裝置1向箭頭3的方向移動，則信息顯示裝置1檢測該移 動。然后，與用戶所進行的信息顯示裝置1的移動一起聯(lián)動，液晶顯示部13的時刻圖像"6 : 30 :15"向與箭頭3的方向相反的方向滑動，從而顯示為"6 :30"。另一方面，若用戶使信息 顯示裝置1向箭頭4的方向移動，則同樣地，檢測到該移動并與移動一起聯(lián)動地，液晶顯示 部13的時刻圖像"6 :30 :15"向與箭頭4的方向相反的方向滑動，從而顯示為"30 :15"。
[0035] 即，如圖2所示，若信息顯示裝置1向箭頭3或箭頭4的方向移動，則根據(jù)移動量 和移動方向，顯示液晶顯示部13中的顯示對象即時刻圖像"6 :30 :15"的一部分。
[0036] 在此，信息處理裝置1的移動方向并不限于箭頭3或箭頭4的方向，無論360度的 哪個方向，都能夠與移動一起聯(lián)動地使顯示進行滑動。
[0037] 由此，能夠與用戶所進行的信息顯示裝置1的移動一起聯(lián)動，虛擬地形成比所安 裝的顯示畫面大的畫面來顯示信息。
[0038] [信息顯示裝置1的構成]
[0039] 圖3是表示信息顯示裝置1的構成的框圖。如圖3所示，信息顯示裝置1由 CPU (Central Processing Unit,中央處理單元）11、姿勢傳感器12、液晶顯示部13、 R0M(Read Only Memory，只讀存儲器）14、RAM(Random Access Memory，隨機存取存儲 器）15、以及輸入部16構成。
[0040] 姿勢傳感器12由測量地磁方向的3軸磁傳感器121、用于測定施加給信息顯示裝 置1的加速度的3軸加速度傳感器122、以及測量信息顯示裝置的旋轉動作的3軸角速度傳 感器123構成。各傳感器能夠進行3個軸X、y、z的軸方向的測量。
[0041] 參照圖4,在本實施方式中，將信息顯示裝置1的液晶顯示部13中的顯示面所存 在的平面上的軸作為y軸，將在顯示面所存在的平面上且與y軸正交的軸作為X軸，將與X 軸以及y軸正交的軸作為z軸。磁傳感器121能夠取得地磁矢量的X軸、y軸、z軸各自的 成分的地磁值。此外，加速度傳感器122能夠取得X軸、y軸、z軸各自的成分的加速度值。 此外角速度傳感器123能夠取得以每個軸為中心的角速度的成分的值（ωχ、coy、ω ζ)。
[0042] 在此，用戶通過在將信息顯示裝置1安裝于手腕的狀態(tài)下，進行使手臂或手腕等 移動的動作，來使信息顯示裝置1產(chǎn)生旋轉運動、平行運動等。姿勢傳感器12對這些運動 所產(chǎn)生的磁傳感器值、加速度傳感器值、以及角速度傳感器值進行檢測，并發(fā)送給CPU11。
[0043] 返回到圖3, CPU11讀出姿勢傳感器12所檢測到的加速度值、角速度值、地磁方向 和強度，并根據(jù)這些值來進行信息顯示裝置1的姿勢以及移動量的檢測。由此，CPU11對是 否在液晶顯示部13進行時刻圖像的顯示、以及時刻圖像被顯示的范圍（截取范圍）進行決 定。
[0044] 在液晶顯示部13中，顯示由CPU11截取后的時刻圖像的一部分。R0M14對CPU11 所執(zhí)行的各種處理的處理程序、即如前所述姿勢傳感器12的傳感器值的取得、時刻圖像的 截取處理等的處理程序進行保存。RAM15對姿勢傳感器12的各傳感器值、在各種處理中取 得或者生成的值進行保存。此外，輸入部16具有各種開關（未圖示），受理來自用戶的各種 指示輸入。
[0045] [坐標系的說明]
[0046] 接著，參照圖5對本實施方式中的信息顯示裝置1的姿勢、以及世界坐標系進行說 明。在此所謂世界坐標是與信息顯示裝置1的位置、方向沒有關系、在水平面上將東方定義 為X軸、將北方定義為Υ軸、將相對于水平面垂直向上的方向定義為X軸的坐標系。因此，世 界坐標和在圖4中記載的信息顯示裝置1的3軸即X軸、y軸、ζ軸不同。另外，在圖5中， 僅對液晶顯示部13的顯示面的法線方向即z軸進行了圖示。
[0047] 在本實施方式中，相對于將信息顯示裝置1的3軸稱為地方坐標系并以小寫字符 來表示，在世界坐標系中以大寫字符來表示3軸。若用戶使信息顯示裝置1移動，則隨著時 間的推移，局部坐標與世界坐標的關系逐漸發(fā)生變化。將從世界坐標系看來，信息顯示裝置 1的地方坐標系的方向如何稱為信息顯示裝置1的姿勢。
[0048] 此外，若信息顯示裝置1移動，則從世界坐標系的原點來看的地方坐標系的原點 也移動。將從世界坐標系來看的地方坐標系的原點稱為信息顯示裝置1的位置。
[0049] [信息顯示裝置1的處理]
[0050] 接下來，對本實施方式的信息顯示處理進行說明。首先，參照圖6對在信息顯示裝 置1中所執(zhí)行的信息顯示處理進行概要說明。
[0051] 圖6是表示信息顯示裝置1的CPU11所執(zhí)行的信息顯示處理的流程的流程圖。 CPU11從R0M14讀出并執(zhí)行與信息顯示處理相關的程序代碼。信息顯示處理的步驟S3? S21由CPU11按照固定間隔（每20m秒等）來執(zhí)行。
[0052] 首先，CPU11執(zhí)行包含姿勢傳感器12所具有的各種傳感器的初始化和RAM15的數(shù) 據(jù)的清除等在內的初始化處理（步驟S1)。若初始化處理結束，則CPU11執(zhí)行根據(jù)姿勢傳感 器12具有的各種傳感器所具有的設備的偏差或溫度而發(fā)生變化的偏移或增益調整等（步 驟S2)。關于步驟S2的處理詳細，參照圖7在后面敘述。
[0053] 接著，CPU11從姿勢傳感器12讀出加速度值、角速度值、以及地磁的方向和強度， 并存儲到RAM15中（步驟S3)。
[0054] CPU11根據(jù)在RAM15中存儲的加速度值、角速度值、以及地磁的方向和強度來執(zhí)行 信息顯示裝置1的姿勢的推定（步驟S4)，接著，執(zhí)行信息顯示裝置1的平行移動的移動量 推定（步驟S5)。姿勢推定的處理參照圖8在后面敘述。此外，移動量推定的處理參照圖9 在后面敘述。
[0055] 接著，CPU11進行View模式是否被設定為"打開"的確認（步驟S6)。所謂View模 式是指表示是否處于時刻圖像的一部分正在被顯示的狀態(tài)的狀態(tài)信息且保存在RAM15中。 在初始狀態(tài)，View模式被設定為"關閉"。因此，在初次的處理中，在步驟S6中，CPU11判斷 為"否"并將處理轉移到步驟S7。另外，直到在后述的步驟S11中View模式被設定為"打 開"為止，步驟S6中的CPU11的判斷為"否"。
[0056] 接著，CPU11將在步驟S3中存儲到RAM15中的角速度值，作為角速度時間序列數(shù) 據(jù)，保存到RAM15的規(guī)定區(qū)域（角速度時間序列數(shù)據(jù)區(qū)域）（步驟S7)。因此，每次執(zhí)行該步 驟S7時，執(zhí)行步驟S7的時間點的角速度值便按時間序列被存儲到角速度時間序列數(shù)據(jù)區(qū) 域中去。
[0057] 接著，CPU11進行在步驟S7中存儲的角速度時間序列數(shù)據(jù)、和預先存儲在R0M14中 的、表示觀察手表的時刻的動作的手勢模式的角速度時間序列數(shù)據(jù)是否相似的判定（步驟 S8)。該手勢模式存在多個，與每一個模式相對應地存儲有角速度時間序列數(shù)據(jù)。另外，該 是否相似的判定通過使用歸一化相關法等的方法計算出相似度來執(zhí)行，根據(jù)所算出的相似 度來判斷相似或不相似。在不相似的情況下，CPU11再次從步驟S3開始執(zhí)行處理。
[0058] 另一方面，在相似的情況下，CPU11基于在步驟S4中推定的姿勢參數(shù)（后述），來 求取信息顯示裝置1的液晶顯示部13的顯示面的法線方向（z軸（參照圖5))和世界坐標 系的垂直向上的方向（X軸（參照圖5))所形成的角度Θ (步驟S9)。
[0059] 接著，CPU11進行該角度Θ的大小是否比預先決定的閾值a小的判定（步驟S10)。 在此，在判定為不小于閾值a的情況下，判斷為液晶顯示部13的顯示面的法線方向（z軸 (參照圖5))并未朝向大致垂直向上的方向。即，判斷為并未進行觀察手表的時刻那樣的 動作。因此，CPU11再次從步驟S3開始執(zhí)行處理。另一方面，在判定為小于閾值a的情況 下，則判斷為液晶顯示部13朝向相對于水平面大致垂直向上的方向、并進行了觀察手表的 時刻那樣的動作，CPU11將處理轉移到步驟Sll。
[0060] 接著，CPU11將View模式設定為"打開"（步驟S11)，將表示光標位置的變量 Cursor初始化為表示液晶顯示部13的顯示位置的左端的0 (步驟S12)，并將測量顯示時間 的計數(shù)器初始化為〇(步驟S13)。該測量顯示時間的計數(shù)器為可以自動更新那樣的電路構 成。
[0061] 接著，CPU11進行液晶顯示部13中的顯示對象即時刻圖像的創(chuàng)建（步驟S17)。作 為顯示例，CPU11從CPU11內部具備的RTC(RealTime Clock)電路（未圖示）讀出當前的 時刻信息，并根據(jù)該值，生成圖2所示的"6 :30 :15"這樣的數(shù)字時刻圖像。
[0062] 接下來，CPU11將當前的變量Cursor所示的位置作為起點，對時刻圖像"6 :30 : 15"中在液晶顯示部13中顯示的范圍的區(qū)域進行截取，并將所截取的區(qū)域的顯示數(shù)據(jù)傳送 到液晶顯示部13 (步驟S18)。若步驟818的處理結束，則CPU11再次從步驟S3開始執(zhí)行處 理。
[0063] 在此，若一旦View模式被設定為"打開"并從步驟S3開始的處理被執(zhí)行，則CPU11 在步驟S6中判斷為"是"，將處理轉移到步驟S14。
[0064] CPU11基于在步驟S4中所推定的姿勢參數(shù)，來求取信息顯示裝置1的液晶顯示部 13的顯示面的法線方向（z軸（參照圖5))和世界坐標系的垂直向上的方向（X軸（參照圖 5))所形成的角度Θ (步驟S14)。
[0065] 接著，CPU11進行該角度Θ的大小是否比預先決定的閾值a小的判定（步驟S15)。 在判定為小于閾值a的情況下，判斷為液晶顯示部13繼續(xù)朝向相對于水平面大致垂直向上 的方向、且正在繼續(xù)觀察手表的時刻，CPU11將處理轉移到步驟S16。
[0066] CPU11將在步驟S5中推定的信息顯示裝置1的移動量與常數(shù)G進行相乘而得到的 值和變量Cursor進行相加，來更新變量Cursor (步驟S16)。該常數(shù)G是用于基于信息顯示 裝置1的移動量來求取使液晶顯示部13中的時刻圖像"6 :30 :15"滑動顯示時的移動量的 比例。
[0067] 接著，CPU11如上所述，進行液晶顯示部13中的顯示對象即時刻圖像的創(chuàng)建（步 驟 S17)。
[0068] 接下來，CPU11將當前的變量Cursor所示的位置作為起點，對時刻圖像"6 :30 : 15"中在液晶顯示部13中顯示的范圍的區(qū)域進行截取，并將所截取的區(qū)域的顯示數(shù)據(jù)傳送 到液晶顯示部13 (步驟S18)。若步驟818的處理結束，則CPU11再次從步驟S3開始執(zhí)行處 理。
[0069] 另外，在步驟S15中判定為角度Θ的大小不小于預先決定的閾值a的情況下，判 斷為液晶顯示部13的顯示面的法線方向（z軸（參照圖5))并未朝向大致垂直向上的方向。 艮P，判斷為用戶已經(jīng)看完手表放下手臂，CPU11將處理轉移到步驟S19。
[0070] CPU11參照測量顯示時間的計數(shù)器的值，對已經(jīng)顯示在液晶顯示部13中的顯示時 間是否超過了 30秒進行判定（步驟S19)。在判定為未超過30秒的情況下，CPU11再次從步 驟S3開始執(zhí)行處理，在判定為超過了 30秒的情況下，CPU11將View模式設定為"關閉"（步 驟S20)，并關閉液晶顯示部13的顯示（步驟S21)，再次從步驟S3開始執(zhí)行處理。
[0071] [姿勢傳感器與姿勢的初始化]
[0072] 參照圖7進行圖6的步驟S2的姿勢傳感器12與姿勢的初始化處理的詳細說明。
[0073] 圖7是表示姿勢傳感器12與姿勢的初始化處理的流程的流程圖。
[0074] 首先，CPU11進行用于使用戶進行將信息顯示裝置1朝向各種方向的動作的規(guī)定 顯示（步驟S31)。作為規(guī)定顯示的示例，CPU11在液晶顯示部13中顯示"請向各種方向進 行活動"的信息。
[0075] 進而，CPU11求取磁傳感器121的偏移和增益的校正數(shù)據(jù)（步驟S32)。具體來說， CPU11根據(jù)步驟S36的處理，通過磁傳感器121來測量用戶將信息顯示裝置1朝向各種方向 時的地磁值，并使用所測量到的地磁值來求取校正數(shù)據(jù)。作為偏移和增益的數(shù)值的求取方 法的示例，CPU11根據(jù)磁傳感器121的各軸的最大值以及最小值算出其中央值，將所算出的 中央值作為各軸的偏移值。
[0076] 此外，CPU11算出增益校正值使得從各軸的中央到最大值為止的值相等，將所算出 的偏移值和增益校正值存儲到RAM15中。在以后的步驟中，CPU11在讀出磁傳感器121的 值時，通過從所讀出的值減去偏移值，再乘以校正增益，對地磁值進行校正后作為檢測值。
[0077] 接著，CPU11進行規(guī)定顯示，以促使用戶使信息顯示裝置1靜止（步驟S33)。作為 規(guī)定顯示的示例，CPU11在液晶顯示部13中顯示"請將顯示面朝上保持靜止"的消息。
[0078] 接著，CPU11讀出角速度傳感器123的各軸的數(shù)據(jù)。角速度傳感器123通常由于 設備的偏差或溫度變動，角速度〇時的偏移值發(fā)生變動。CPU11將角速度傳感器123的值 作為偏移值而存儲到RAM15中（步驟S34)。在以后的步驟中，CPU11在讀出角速度傳感器 123的值時，通過從所讀出的值減去該偏移值來進行調整，使得信息顯示裝置1處于靜止時 的角速度為0。
[0079] 接著，CPU11讀出加速度傳感器122的各軸的數(shù)據(jù)，并與上次的加速度進行比較來 判斷是否檢測到重力方向的變化（步驟S35)。具體來說，在信息顯示裝置1的靜止狀態(tài)下， 加速度傳感器122的值會僅示出重力方向的各軸成分，所以CPU11在各軸成分的值沒有變 化的情況下，能夠檢測出信息顯示裝置1處于靜止狀態(tài)。在本實施方式中，CPU11在1秒左 右沒有變化的情況下，檢測為信息顯示裝置1處于靜止狀態(tài)。CPU11在檢測出信息顯示裝置 1處于靜止狀態(tài)的情況下，完成角速度的偏移值的登記，并將處理轉移到步驟S35。另一方 面，CPU11在檢測出信息顯示裝置1進行了動作的情況下，將處理轉移到步驟S34,再次重新 進行偏移值的登記。
[0080] 接下來，CPU11進行姿勢的初始化（步驟S36)。具體來說，CPU11將加速度傳感 器的值的相反方向作為世界坐標系的X軸方向。接著因為從磁性傳感器所檢測出的值去 掉X軸方向的成分后得到的值表示水平方向的北，所以將其作為世界坐標系的北方（Y軸方 向）。X軸方向因為與X軸、Y軸正交所以自動地決定。這樣將世界坐標系與地方坐標系的 關系初始化。此外，CPU11將該初始化時間點的角速度、加速度以及地磁的各軸成分存儲到 RAM15 中。
[0081] 另外，角速度傳感器123以及磁傳感器121的傳感器值的校正處理的順序也可以 調換。
[0082][姿勢推定]
[0083] 參照圖8進行圖6的步驟S4的姿勢推定處理的詳細說明。
[0084] 圖8是表示姿勢推定處理的流程的流程圖。
[0085] 若將從世界坐標系來看的地方坐標系的X軸、y軸、z軸的基底矢量作為ex、e y、ez， 來定義將各基底矢量排列成行的矩陣?Υι=(θΑθζ)，則在地方坐標系的點p=(xyz) T和與該 點P相對應的世界坐標系的點P=(XYZ)T之間，下面的關系式（1)、（2)成立（運算記號T意 味著轉置矩陣）。
[0086] P=Tl^wP(1)p=Tl^ wtP(2)
[0087] 這樣，因為表示2個坐標系的關系，所以這樣能夠使用2個坐標系彼此的關 系等來表示當前的信息顯示裝置1的姿勢狀態(tài)。另外，作為姿勢的表現(xiàn)方法，也可以使用俯 仰角（pitch angle)、偏轉角（yaw angle)、滾轉角（roll angle)等。
[0088] 另外，能夠根據(jù)在本次時刻t讀取的角速度傳感器123的值取得具有地方坐標系 的各軸成分的3維的角速度矢量?？梢酝ㄟ^將該3維的角速度矢量的各軸成分的值與角速 度傳感器123的采樣時間即6T進行乘法運算，來求取旋轉角矢量Θ t=( Θ xt Θ yt Θ zt)T。
[0089] 能夠通過該旋轉角矢量來求取信息顯示裝置1的姿勢。具體來說，時刻t的姿勢 Tut能夠使用以X軸為中心的Θ xt的旋轉、以y軸為中心的Θ yt的旋轉、以及以Z軸為中心 的ezt的旋轉的復合矩陣R all(0t)和上次的姿勢ThH，來推定為Tn=Rall(0t) ·?Υ?Η。 這樣，CPU11基于本次的角速度傳感器123的值來更新上次的姿勢，從而推定本次的姿勢 (步驟S51)。
[0090] 然而，按照這樣方式求取的姿勢的誤差逐漸積累起來。而且，若姿勢錯了一次，則 之后的姿勢推定的精度會顯著惡化。例如，設想信息顯示裝置1的y軸從水平前方向右水 平發(fā)生了旋轉。若最初在垂直而非水平方向的旋轉中含有誤差則信息顯示裝置1的y軸頂 端的軌跡會傾斜上升的同時進行旋轉。然后，關于該姿勢因為還逐漸施加新的旋轉所以加 速地偏離原本的姿勢。因此，通過進行重力推定，來進行姿勢推定的校正，從而提高姿勢的 精度。
[0091] 由加速度傳感器122檢測出的加速度矢量由地方坐標系的各軸的成分構成。使用 在步驟S51求取的姿勢信息以世界坐標系矢量來表示該加速度矢量。
[0092] 因為若不施加外力，則加速度傳感器122會僅檢測出重力，所以若將加速度傳感 器122所檢測出的地方坐標系中的加速度矢量變換為世界坐標系，則會始終示出相同方 向。但是，信息顯示裝置1的動作中因為施加離心力等的外力所以不一定始終朝向相同方 向。此外，在用戶為了觀察顯示而使信息顯示裝置1處于靜止、或放下手臂使信息顯示裝置 1處于靜止時等，速度隨時變?yōu)?。即，從加速度矢量中去除重力成分后的外力的積分隨時 變?yōu)?。因此對世界坐標系的加速度矢量進行積分而得到的矢量會大致示出重力方向。使 用該性質來推定世界坐標系的重力方向。
[0093] 具體來說，CPU11將在本次時刻t讀取的加速度傳感器122所取得的各軸成分的 加速度值作為# T=(AxtAytAzt)T，因為這是地方坐標系，所以基于式（3)，計算變換為世界坐標 系（步驟S52)。
[0094] wAt=Tl -wt*LAT ⑶
[0095] 接著，CPU11對于變換為世界坐標系的加速度矢量的值的各成分，算出從當前時刻 到規(guī)定時間為止的平均值，來求取平均加速度矢量。規(guī)定時間根據(jù)基于用戶的動作的信息 顯示裝置1的動作狀態(tài)等由實驗來決定。CPU11將該平均加速度矢量推定為重力方向矢量 we gt (步驟 S53)。
[0096] 具體來說，定義下述的算式（式（4))，通過遞歸加法計算來進行累計。Kg是阻尼 系數(shù)，根據(jù)基于用戶的動作的信息顯示裝置1的動作狀態(tài)等由實驗來決定。
[0097] Gwt=kg · GwH+wAt (4)
[0098] 根據(jù)該Gwt將世界坐標系的重力方向矢量wegt推定為we gt=Gwt/ I Gwt I。
[0099] 接著，CPU11對姿勢參數(shù)^^，進行修正，使得該重力方向矢量##成為X軸的負 的方向矢量（〇〇_1) τ(步驟S54)。具體來說，CPU11通過以與重力方向矢量wegt和負的方向 矢量（〇〇-1) τ這2個矢量正交的軸為中心，進行旋轉這2個矢量所形成的角度量的操作，來 修正姿勢參數(shù)Tpwt。由此，因為進行重力方向的校正，所以姿勢推定的精度提高。
[0100] 因為前述的姿勢校正僅為重力方向，所以還殘留以X軸為中心的偏轉角的誤差累 積。在本實施方式中，提出利用了地磁的方法。
[0101] CPU11將在本次時刻t讀取的由磁傳感器121求取的地磁矢量的值作為 因為這是地方坐標系，所以基于式（5),變換為世界坐標系（步驟S56)。
[0102] wMt=Tl -wt ?具(5)
[0103] 接著，CPU11例如使用IIR(Infinite Impulse Response,無限沖激響應）濾波器 來進行平滑化。將該平滑后得到的方向推定為當前的地磁方向we mt (步驟S57)。
[0104] 具體來說，執(zhí)行下述的IIR濾波器運算（式￠))來進行平滑化。km是濾波器系數(shù) 且根據(jù)擺動狀態(tài)等由實驗來決定。
[0105] Mwt=(l-km) · Mw^+k,, · wAt (6)
[0106] 根據(jù)該Mwt將世界坐標系的當前的地磁方向矢量推定為
[0107] | Mwt |。
[0108] 接下來，CPU11將在初始狀態(tài)的世界坐標系中的地磁方向weM=(0，l，0)記錄到 RAM15中，求取當前的地磁方向和在初始狀態(tài)的世界坐標系中的地磁方向。的方向在 世界坐標系的XY平面上朝向相同方向那樣的旋轉矩陣，并使用該旋轉矩陣進行姿勢參數(shù) Tp wt的校正（步驟S58)。由此，因為進行地磁方向的校正，所以姿勢推定的精度提高。
[0109] 該旋轉矩陣，具體來說，能夠考慮使各矢量的Z成分變?yōu)?的矢量，考慮根據(jù)該2 個矢量方向與重力校正同樣地在中心具有與2個矢量所形成的角度相應的長度的矢量、且 與這2個矢量正交的矢量，并通過該各成分的值的旋轉的復合矩陣變換來表現(xiàn)。
[0110] [位置推定]
[0111] 參照圖9進行圖6的步驟S5的移動量推定處理的詳細說明。
[0112] 圖9是表示移動量推定處理的流程的流程圖。
[0113] 在進行信息顯示裝置1的移動量推定時，在圖8的步驟S53中，推定了世界坐標的 重力方向 wegt。CPU11求取從世界坐標系的加速度矢量去除該重力方向wegt的成分后的矢 量，并將該矢量定義為外力所引起的加速度 WFT (步驟S61)。進而，CPU11對外力所引起的加 速度WFT進行積分來求取移動速度 wVt，并進一步對該移動速度wVt進行積分來求取水平面的 移動量 wDt (步驟S62)。
[0114] 以上，對本實施方式的信息顯示裝置1的構成以及處理進行了說明。
[0115] 在本實施方式中，CPU11每次在固定的定時取得加速度傳感器122所檢測出的加 速度以及角速度傳感器123所檢測出的角速度，并且將包含在信息顯示裝置1的初始的靜 止狀態(tài)下由加速度傳感器122檢測出的基于重力的加速度在內的、該初始的靜止狀態(tài)下的 姿勢參數(shù)存儲到RAM15中。然后CPU11根據(jù)每次在固定定時由角速度傳感器123所檢測出 的角速度，進行該姿勢參數(shù)的更新，并基于該更新后的姿勢參數(shù)，根據(jù)所檢測出的加速度來 算出在世界坐標系的加速度。進而，CPU11按照每個規(guī)定區(qū)間對該算出的加速度進行累計， 對姿勢參數(shù)進行矯正使得累計后的加速度與存儲在RAM15中的初始的基于重力的加速度 一致，并基于校正后的姿勢參數(shù)，來控制是否在液晶顯示部13中顯示時刻圖像。
[0116] 因此，在使信息顯示裝置進行了動作的情況下，通過對重力方向進行校正來使信 息顯示裝置的姿勢推定的精度得到提高，由此能夠進一步提高通過手表觀察時刻的手勢的 檢測精度。
[0117] 此外，在本實施方式中，CPU11將所取得的角速度按照時間序列存儲到RAM15中， 并算出所存儲的角速度的時間序列模式與預先決定的多個角速度的時間序列模式的相似 度。進而，CPU11基于所算出的相似度，來控制是否在液晶顯示部中顯示時刻圖像。
[0118] 因此，通過將實際通過手表觀察時刻的手勢作為角速度的時間序列模式而預先決 定多個，能夠僅在對信息顯示裝置進行了與實際通過手表觀察時刻的手勢相似的動作的情 況下，才顯示時刻圖像。因此，能夠節(jié)省不必要的功率消耗。
[0119] 此外，在本實施方式中，CPU11基于加速度傳感器122所取得的加速度來算出信息 顯示裝置1的移動距離，并根據(jù)所算出的移動距離，來決定時刻圖像中顯示在液晶顯示部 13中的圖像的范圍。
[0120] 因此，能夠在有限的顯示區(qū)域中，部分地顯示超出該顯示區(qū)域的范圍的時刻圖像， 并且能夠通過使信息顯示裝置1移動，來顯示未被顯示在該顯示區(qū)域中的一部分圖像。因 此，能夠像手表一樣，即使在顯示區(qū)域狹小的情況下，也使時刻的文字信息顯示得較大。由 此，能夠實現(xiàn)良好的用戶接口，例如進行慢跑的同時容易觀察跑一圈的測量時間等。
[0121] 此外，在本實施方式中，CPU11在信息顯示裝置1的初始的靜止狀態(tài)下，通過磁傳 感器121來檢測在信息顯示裝置1的相互正交的3軸的每一個軸的方向上所產(chǎn)生的地磁成 分，并基于前述的姿勢參數(shù)變換為世界坐標系的地磁成分并存儲到RAM15中。于是，每次在 固定定時取得磁傳感器121所檢測出的各軸的地磁成分，并基于姿勢參數(shù)將所取得的每個 固定定時的各軸的地磁成分變換為世界坐標系的地磁成分。進而按照每個規(guī)定區(qū)間對該變 換后的各地磁成分進行累計，并進行校正使得該累計后的各地磁成分與存儲在RAM15中的 各地磁成分一致。
[0122] 因此，在使信息顯示裝置1進行了動作的情況下，通過在重力方向的基礎上對地 磁方向進行校正，從而使信息顯示裝置1的姿勢推定的精度得到提高，由此能夠進一步提 高通過手表觀察時刻的手勢的檢測精度。
[0123] 以上，對本發(fā)明的實施方式進行了說明，但實施方式只不過是例示，本發(fā)明的技術 的范圍并不受到限定。本發(fā)明能夠采用其他各種的實施方式，而且，在不脫離本發(fā)明的主旨 的范圍內，能夠進行省略、置換等各種變更。這些實施方式、其變形都包含在本說明書等所 記載的發(fā)明的范圍、主旨內，并且包含在權利要求書所記載的發(fā)明及其均等的范圍內。
【權利要求】
1. 一種信息顯示裝置，具備： 顯示部，其顯示規(guī)定信息； 框體，其具有所述顯示部； 加速度傳感器，其檢測在所述框體的相互正交的3軸的每一個軸的方向上所產(chǎn)生的加 速度； 角速度傳感器，其檢測以所述正交的3軸的每一個軸為中心的角速度； 第1取得單元，其取得所述加速度傳感器所檢測出的加速度以及所述角速度傳感器所 檢測出的角速度； 第1存儲控制單元，其在所述框體的靜止狀態(tài)下，將包含由所述加速度傳感器檢測出 的基于重力的加速度在內的、所述靜止狀態(tài)下的姿勢參數(shù)存儲到存儲器中； 更新單元，其根據(jù)每次檢測所述角速度而取得的角速度的值來更新存儲在所述存儲器 中的姿勢參數(shù)； 計算單元，其基于更新后的所述姿勢參數(shù)，根據(jù)所檢測出的所述加速度來計算出基于 重力而產(chǎn)生的加速度； 第1累計單元，其對計算出的該加速度進行累計； 第1校正單元，其對姿勢參數(shù)進行校正，使得由所述第1累計單元進行累計而得到的加 速度與存儲在所述存儲器中的基于所述重力的加速度一致；和 顯示控制單元，其基于由所述第1校正單元進行校正后的所述姿勢參數(shù)，來控制是否 在所述顯示部中顯示所述規(guī)定信息。
2. 根據(jù)權利要求1所述的信息顯示裝置，其中， 所述信息顯示裝置還具備： 角速度存儲控制單元，其按照時間序列對由所述第1取得單元取得的角速度進行存 儲；和 相似度計算單元，其計算出由所述角速度存儲控制單元存儲的角速度的時間序列模式 與預先決定的角速度的時間序列模式之間的相似度， 所述顯示控制單元基于由所述相似度計算單元計算出的所述相似度，來控制是否在所 述顯示部中顯示所述規(guī)定信息。
3. 根據(jù)權利要求1所述的信息顯示裝置，其中， 所述信息顯示裝置還具備： 移動距離計算單元，其基于所述加速度傳感器所取得的加速度，計算出所述框體的移 動距離；和 顯示范圍決定單元，其決定所述規(guī)定信息中顯示于所述顯示部的信息的范圍， 所述顯示范圍決定單元根據(jù)計算出的所述移動距離，來決定所顯示的所述信息的范 圍。
4. 根據(jù)權利要求1所述的信息顯示裝置，其中， 所述信息顯示裝置還具備： 磁傳感器，其檢測在所述框體的相互正交的3軸的每一個軸的方向上所產(chǎn)生的磁； 第2存儲控制單元，其將在所述框體的靜止狀態(tài)下由所述磁傳感器檢測出的地磁的 磁、以及該靜止狀態(tài)下的姿勢參數(shù)存儲到存儲器中； 第2取得單元，其取得所述磁傳感器所檢測出的磁； 第2累計單元，其對所述第2取得單元所取得的所述磁的各軸成分進行累計；和 第2校正單元，其對姿勢參數(shù)進行校正，使得由所述第2累計單元進行累計而得到的磁 與存儲在所述存儲器中的磁一致， 所述顯示控制單元基于由所述第1校正手段以及所述第2校正手段進行校正后的所述 姿勢參數(shù)，來控制是否在所述顯示部中顯示所述規(guī)定信息。
5. -種信息顯示方法，由信息顯示裝置來執(zhí)行，該信息顯示裝置具有： 顯示部，其顯示規(guī)定信息； 框體，其具有所述顯示部； 加速度傳感器，其檢測在所述框體的相互正交的3軸的每一個軸的方向上所產(chǎn)生的加 速度；和 角速度傳感器，其檢測以所述正交的3軸的每一個軸為中心的角速度， 所述信息顯示方法中由所述信息顯示裝置執(zhí)行如下動作： 取得所述加速度傳感器所檢測出的加速度以及所述角速度傳感器所檢測出的角速度， 在所述框體的靜止狀態(tài)下，將包含由所述加速度傳感器檢測出的基于重力的加速度在 內的、所述靜止狀態(tài)下的姿勢參數(shù)存儲到存儲器中， 根據(jù)每次檢測所述角速度而取得的角速度的值來更新存儲在所述存儲器中的姿勢參 數(shù)， 基于更新后的所述姿勢參數(shù)，根據(jù)所檢測出的所述加速度來計算出基于重力而產(chǎn)生的 加速度， 對該計算出來的加速度進行累計， 對姿勢參數(shù)進行校正，使得該累計后的加速度與存儲在所述存儲器中的基于所述重力 而產(chǎn)生的加速度一致， 基于該校正后的姿勢參數(shù)，來控制是否在所述顯示部中顯示所述規(guī)定信息。
6. 根據(jù)權利要求5所述的信息顯示方法，其中， 由所述信息顯示裝置執(zhí)行如下動作： 按照時間序列將所取得的所述角速度存儲在所述存儲器中， 計算出所存儲的所述角速度的時間序列模式與預先決定的角速度的時間序列模式之 間的相似度， 基于計算出的所述相似度，來控制是否在所述顯示部中顯示所述規(guī)定信息。
7. 根據(jù)權利要求5所述的信息顯示方法，其中， 由所述信息顯示裝置還執(zhí)行如下動作： 基于所述加速度傳感器所取得的加速度，計算出所述框體的移動距離， 決定所述規(guī)定信息中顯示于所述顯示部的信息的范圍， 根據(jù)計算出的所述移動距離，來決定所顯示的所述信息的范圍。
8. 根據(jù)權利要求5所述的信息顯示方法，其中， 所述信息顯示裝置還具有檢測在所述框體的相互正交的3軸的每一個軸的方向上所 產(chǎn)生的磁的磁傳感器， 由所述信息顯示裝置還執(zhí)行如下動作： 將在所述框體的靜止狀態(tài)下由所述磁傳感器檢測出的地磁的磁、以及該靜止狀態(tài)下的 姿勢參數(shù)存儲到所述存儲器中， 取得所述磁傳感器所檢測出的磁， 對所取得的所述磁的各軸成分進行累計， 對姿勢參數(shù)進行校正，使得該累計后的磁與存儲在所述存儲器中的磁一致， 基于校正后的所述姿勢參數(shù)，來控制是否在所述顯示部中顯示所述規(guī)定信息。
【文檔編號】G06F3/01GK104063074SQ201410098916
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年3月17日 優(yōu)先權日:2013年3月19日
【發(fā)明者】櫻井敬一 申請人:卡西歐計算機株式會社