體動檢測裝置、節拍計、手錶型信息處理裝置、及其控制方法、控制程序以及記錄介質的製作方法
2023-04-23 23:34:31
專利名稱：體動檢測裝置、節拍計、手錶型信息處理裝置、及其控制方法、控制程序以及記錄介質的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種體動檢測裝置、節拍計、手錶型信息處理裝置、及其控制方法、控制程序以及記錄介質，特別涉及一種無論使用者處於步行還是跑步狀態，都能根據所檢測的體動信號可靠求出節拍的技術。
背景技術：
用於測試使用者步行或跑步時的步數的計步器，利用內置的加速度傳感器(體動傳感器)等檢測體動信號，把所得到的體動信號變換為矩形波，根據進行矩形波變換後的體動信號求出步數。
具體而言，把圖42上部所示的體動信號(模擬信號)放大後，使用規定的閾值TH1進行矩形波變換，可以得到具有圖42下部所示脈衝波形的脈衝信號PS。
但是，在伸展手臂步行時和跑步或彎曲手臂步行時，輸出信號的波形特徵不同，所以存在僅靠單純地變換矩形波不能正確計數步數的問題。
因此，提出了以下方法，在計數脈衝信號PS的脈衝數時，例如通過在每計數1個脈衝時設定一定期間的掩蔽時間(mask time)，以2個單位計數脈衝，使計數成為2倍，求出步數，以提高檢測精度(參考專利文獻1)。
專利文獻1實開平2-612號公報(實申昭63-79116號)上述以往的計步器，如果不把掩蔽時間設定成在掩蔽時間內一定包含1次脈衝來計數脈衝，則不能使計數成為2倍，求出步數，提高檢測精度。
所以，需要根據步行速度或跑步速度(與節拍成比例)設定掩蔽時間。
具體而言，節拍為81～159次/分時，如果把掩蔽時間設定為0.75秒，則掩蔽時間內包含後面的1脈衝，利用上述方法可以正確求出步數。
但是，節拍為80次/分以下或160次/分以上時，掩蔽時間內根本不包含脈衝或包含多個脈衝，成為產生誤差的原因。
但是，僅靠節拍波形很難判別是步行狀態還是跑步狀態，產生容易導致錯誤判定的問題。
如果使用者通過手動操作來判別是步行狀態還是跑步狀態，雖然不會產生錯誤判定，但產生使用不方便的問題。
另外，如上述以往的方法所述，使用矩形波變換來算出步數的方法，例如圖43所示，在有噪音混入，動作方向和傳感器的靈敏度方向不一致，不能根據腳的運動輸出完美的體動信號時，具有節拍的算出結果誤差變大的問題。
更具體講，針對本來想要計數的點(圖32中箭頭表示的點)，在混入噪音的點E，在脈衝錯誤的狀態下被計數，結果所算出的節拍大於實際節拍。反之，在體動信號的信號電平低的點NC，脈衝不被計數，所算出的節拍小於實際節拍。
發明內容
本發明的目的是，提供一種不用區別是跑步還是步行狀態都能正確測試節拍，同時可以減少使用者時間的體動檢測裝置、節拍計、手錶型信息處理裝置、及其控制方法、控制程序以及記錄介質。
為了解決上述問題，佩戴在人體上用於檢測所述人體的體動的體動檢測裝置的特徵在於，具有第1加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在所述人體上時因步行時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第1體動信號；第2加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在所述人體上時因跑步時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第2體動信號；和體動成分抽取單元，根據所述第1加速度傳感器和所述第2加速度傳感器的輸出信號，抽取體動成分。
根據上述結構，第1加速度傳感器設在佩戴在所述人體上時能夠檢測因步行時的手臂運動而產生的加速度的位置處，向體動成分抽取單元輸出第1體動信號。
第2加速度傳感器設在能夠檢測佩戴在所述人體上時因跑步時的手臂運動而產生的加速度的位置處，向體動成分抽取單元輸出第2體動信號。
這樣，體動成分抽取單元根據第1體動信號和第2體動信號，抽取體動成分。
該場合時，所述第1加速度傳感器也可以設在能夠檢測與前臂的軸方向大致垂直的方向的加速度的位置處，所述第2加速度傳感器在假設使所述前臂相對上臂彎曲規定角度時，也可以設在能夠檢測與肩部和手腕的連接線大致垂直的方向的加速度的位置處。
另外，所述第1加速度傳感器也可以設於在與手臂的軸方向大致垂直的方向具有加速度的靈敏度方向、並能檢測加速度的位置處，所述第2加速度傳感器也可以設於在與所述第1加速度傳感器的靈敏度方向錯開規定角度的方向具有加速度的靈敏度方向、並能檢測加速度的位置處。
所述規定角度可以設定在50°±15°的範圍內。
另外，所述體動成分抽取單元也可以具有進行所述第1體動信號的頻率分析的第1頻率分析單元；進行所述第2體動信號的頻率分析的第2頻率分析單元；和基準波確定單元，根據所述第1頻率分析單元和所述第2頻率分析單元的頻率分析結果，確定用於抽取體動成分的基準波。
所述體動成分抽取單元也可以具有將所述第1體動信號和所述第2體動信號合成並輸出合成體動信號的合成單元；進行所述合成體動信號的頻率分析的頻率分析單元；和基準波確定單元，根據所述頻率分析單元的頻率分析結果，確定用於抽取體動成分的基準波。
所述體動成分抽取單元還可以具有以規定放大率放大所述第1體動信號並輸出放大的第1體動信號的放大單元；進行所述放大的第1體動信號的頻率分析的第1頻率分析單元；進行所述第2體動信號的頻率分析的第2頻率分析單元；和基準波確定單元，根據所述第1頻率分析單元和所述第2頻率分析單元的頻率分析結果，確定用於抽取體動成分的基準波。
所述體動成分抽取單元還可以具有預處理運算單元，為了使所述第1體動信號和所述第2體動信號的最大振幅實際上大致一致而進行預處理之後，將兩體動信號合成並輸出合成體動信號；進行所述合成體動信號的頻率分析的頻率分析單元；和基準波確定單元，根據所述頻率分析單元的頻率分析結果，確定用於抽取體動成分的基準波。
另外，佩戴在人體上用於檢測所述人體的體動的體動檢測裝置的特徵在於，具有加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在所述人體上時因步行時的手臂運動而產生的加速度以及佩戴在所述人體上時因跑步時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出體動信號；和根據所述體動信號來抽取體動成分的體動成分抽取單元。
根據上述結構，加速度傳感器被設在能夠檢測佩戴在人體上時因步行時的手臂運動而產生的加速度以及佩戴在所述人體上時因跑步時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出體動信號。
這樣，體動成分抽取單元根據所述體動信號來抽取體動成分。
該場合時，在假設沿著前臂的軸朝向指尖方向的第1向量，和在使所述前臂相對上臂彎曲規定角度時，沿著肩部和手腕的連接線從肩部朝向手腕側的第2向量時，所述加速度傳感器也可以設在能夠檢測與所述第1向量和所述第2向量的合成向量的方向垂直的方向的加速度的位置處。
所述第1向量的方向和所述合成向量的方向的夾角可以設定在25°±8°的範圍內。
所述體動成分抽取單元也可以具有進行體動信號的頻率分析的頻率分析單元；和基準波確定單元，根據所述頻率分析單元的頻率分析結果，確定用於抽取體動成分的基準波。
節拍計或手錶型信息處理裝置的特徵在於，具有上述任一種體動檢測裝置；和節拍運算單元，根據該判別結果，從相對於功率最高的信號具有大於等於某比率的功率的信號中最低頻率側的信號求出節拍。
另外，佩戴在人體上用於檢測所述人體的體動的體動檢測裝置的控制方法，該體動檢測裝置具有第1加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在人體上時因步行時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第1體動信號；和第2加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在所述人體上時因跑步時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第2體動信號，其特徵在於，具有進行所述第1體動信號的頻率分析的第1頻率分析步驟；進行所述第2體動信號的頻率分析的第2頻率分析步驟；和基準波確定步驟，根據所述第1頻率分析步驟和所述第2頻率分析步驟的頻率分析結果，確定用於抽取體動成分的基準波。
另外，佩戴在人體上用於檢測所述人體的體動的體動檢測裝置的控制方法，該體動檢測裝置具有第1加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在人體上時因步行時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第1體動信號；和第2加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在所述人體上時因跑步時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第2體動信號，其特徵在於，具有將所述第1體動信號和所述第2體動信號合成並生成合成體動信號的合成步驟；進行所述合成體動信號的頻率分析的頻率分析步驟；和基準波確定步驟，根據所述頻率分析步驟的頻率分析結果，確定用於抽取體動成分的基準波。
另外，佩戴在人體上用於檢測所述人體的體動的體動檢測裝置的控制方法，該體動檢測裝置具有第1加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在人體上時因步行時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第1體動信號；和第2加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在所述人體上時因跑步時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第2體動信號，其特徵在於，具有以規定放大率放大所述第1體動信號並生成放大的第1體動信號的放大步驟；進行所述放大的第1體動信號的頻率分析的第1頻率分析步驟；進行所述第2體動信號的頻率分析的第2頻率分析步驟；和基準波確定步驟，根據所述第1頻率分析步驟和所述第2頻率分析步驟的頻率分析結果，確定用於抽取體動成分的基準波。
另外，佩戴在人體上用於檢測所述人體的體動的體動檢測裝置的控制方法，該體動檢測裝置具有第1加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在人體上時因步行時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第1體動信號；和第2加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在所述人體上時因跑步時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第2體動信號，其特徵在於，具有預處理運算步驟，為了使所述第1體動信號和所述第2體動信號的最大振幅實際上大致一致而進行預處理之後，將兩體動信號合成並輸出合成體動信號；進行所述合成體動信號的頻率分析的頻率分析步驟；和基準波確定步驟，根據所述頻率分析步驟的頻率分析結果，確定用於抽取體動成分的基準波。
具有體動檢測裝置的節拍計的控制方法，其特徵在於，具有信號抽取步驟，根據所確定的基準波，抽取相對於功率最高的信號具有大於等於某比率的功率的信號；和節拍運算步驟，根據所抽取的信號中最低頻率側的信號求出節拍。
具有體動檢測裝置的計步器的控制方法，其特徵在於，具有信號抽取步驟，根據所確定的基準波，抽取相對於功率最高的信號具有大於等於某比率的功率的信號；節拍運算步驟，根據所抽取的信號中最低頻率側的信號求出節拍；和步數算出步驟，根據所求出的所述節拍算出步數。
具有體動檢測裝置的手錶型信息處理裝置的控制方法，其特徵在於，具有信號抽取步驟，根據所確定的基準波，抽取相對於功率最高的信號具有大於等於某比率的功率的信號；和節拍運算步驟，根據所抽取的信號中最低頻率側的信號求出節拍。
另外，利用計算機控制佩戴在人體上用於檢測所述人體的體動的體動檢測裝置的控制程序，該體動檢測裝置具有第1加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在人體上時因步行時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第1體動信號；和第2加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在所述人體上時因跑步時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第2體動信號，其特徵在於，進行所述第1體動信號的頻率分析，進行所述第2體動信號的頻率分析，根據所述第1體動信號的頻率分析結果和所述第2體動信號的頻率分析結果，確定用於抽取體動成分的基準波。
另外，利用計算機控制佩戴在人體上用於檢測所述人體的體動的體動檢測裝置的控制程序，該體動檢測裝置具有第1加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在人體上時因步行時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第1體動信號；和第2加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在所述人體上時因跑步時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第2體動信號，其特徵在於，將所述第1體動信號和所述第2體動信號合成，進行所述合成後的信號的頻率分析，根據所述頻率分析的結果，確定用於抽取體動成分的基準波。
另外，利用計算機控制佩戴在人體上用於檢測所述人體的體動的體動檢測裝置的控制程序，該體動檢測裝置具有第1加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在人體上時因步行時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第1體動信號；和第2加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在所述人體上時因跑步時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第2體動信號，其特徵在於，以規定放大率放大所述第1體動信號，生成放大的第1體動信號，進行所述放大的第1體動信號的頻率分析，進行所述第2體動信號的頻率分析，根據所述放大的第1體動信號的頻率分析結果和所述第2體動信號的頻率分析結果，確定用於抽取體動成分的基準波。
另外，利用計算機控制佩戴在人體上用於檢測所述人體的體動的體動檢測裝置的控制程序，該體動檢測裝置具有第1加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在人體上時因步行時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第1體動信號；和第2加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在所述人體上時因跑步時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第2體動信號，其特徵在於，為了使所述第1體動信號和所述第2體動信號的最大振幅實際上大致一致而進行預處理之後，將兩體動信號合成並輸出合成體動信號，進行所述合成體動信號的頻率分析，根據所述頻率分析結果，確定用於抽取體動成分的基準波。
利用計算機控制具有體動檢測裝置的節拍計的控制程序，其特徵在於，根據所確定的基準波，抽取相對於功率最高的信號具有大於等於某比率的功率的信號，根據所抽取的信號中最低頻率側的信號求出節拍。
利用計算機控制具有體動檢測裝置的計步器的控制程序，其特徵在於，根據所確定的基準波，抽取相對於功率最高的信號具有大於等於某比率的功率的信號，根據所抽取的信號中最低頻率側的信號求出節拍，根據所求出的所述節拍算出步數。
利用具有體動檢測裝置的手錶型信息處理裝置的控制程序，其特徵在於，根據所確定的基準波，抽取相對於功率最高的信號具有大於等於某比率的功率的信號，根據所抽取的信號中最低頻率側的信號求出節拍。
另外，也可以把上述任一種控制程序記錄在計算機可以讀取的記錄介質中。
圖1是進行節拍檢測時的加速度傳感器的輸出信號的FFT分析結果的說明圖。
圖2是第1加速度傳感器和第2加速度傳感器的配置示例的說明圖。
圖3是步行時把加速度傳感器的靈敏度方向作為與手臂的軸方向大致垂直的方向進行配置時的加速度傳感器的配置說明圖。
圖4是把靈敏度方向作為與手臂的軸方向大致垂直的方向來配置加速度傳感器時的動作狀態說明圖。
圖5是在圖4狀態下使加速度傳感器工作時的加速度傳感器的輸出信號的說明圖。
圖6是步行時把加速度傳感器的靈敏度方向作為手臂的軸方向時的加速度傳感器的配置說明圖。
圖7是把靈敏度方向作為手臂的軸方向時的工作狀態說明圖。
圖8是在圖7狀態下使加速度傳感器工作時的加速度傳感器的輸出信號的說明圖。
圖9是在手臂下垂的狀態下進行踏步動作時的加速度傳感器的輸出信號波形。
圖10是跑步時的加速度傳感器的配置說明圖。
圖11是第1實施方式的手錶型信息設備(節拍計)的裝置主體的平面圖。
圖12是第1實施方式的節拍檢測裝置的概要結構的方框圖。
圖13是輕微擺動手臂步行時的第1體動傳感器的輸出信號的頻率分析結果。
圖14是輕微擺動手臂步行時的第2體動傳感器的輸出信號的頻率分析結果。
圖15是輕微踏步強烈擺動手臂步行時的第1體動傳感器的輸出信號的頻率分析結果。
圖16是輕微踏步強烈擺動手臂步行時的第2體動傳感器的輸出信號的頻率分析結果。
圖17是輕微擺動手臂跑步時的第1體動傳感器的輸出信號的頻率分析結果。
圖18是輕微擺動手臂跑步時的第2體動傳感器的輸出信號的頻率分析結果。
圖19是輕微踏步強烈擺動手臂跑步時的第1體動傳感器的輸出信號的頻率分析結果。
圖20是輕微踏步強烈擺動手臂跑步時的第2體動傳感器的輸出信號的頻率分析結果。
圖21是第1實施方式的節拍算出處理流程圖。
圖22是節拍和加速度的強度的關係說明圖。
圖23是第1諧波和加速度的強度的關係說明圖。
圖24是第2實施方式的節拍檢測裝置的概要結構的方框圖。
圖25是第2實施方式的體動信號變換單元的概要結構的方框圖。
圖26是第3實施方式的體動信號變換單元的概要結構的方框圖。
圖27是第3實施方式的工作說明圖(之一)。
圖28是第3實施方式的工作說明圖(之二)。
圖29是第3實施方式的工作說明圖(之三)。
圖30是第4實施方式的體動信號變換單元的概要結構的方框圖。
圖31是第5實施方式的加速度傳感器的配置示例的說明圖。
圖32是第5實施方式的節拍檢測裝置的概要結構的方框圖。
圖33是用作加速度傳感器的差分電容型加速度傳感器的傳感器結構概圖。
圖34是未施加加速度時的差分電容型加速度傳感器的局部放大圖。
圖35是施加了加速度時的差分電容型加速度傳感器的局部放大圖。
圖36是對應差分電容型加速度傳感器的傳感器電路的基本電路結構圖。
圖37是未向差分電容型加速度傳感器施加加速度時的波形圖。
圖38是向差分電容型加速度傳感器施加了加速度時的波形圖。
圖39是用作加速度傳感器的雙壓電晶片型加速度傳感器未施加加速度時的傳感器結構概圖。
圖40是向雙壓電晶片型加速度傳感器施加了加速度時的傳感器結構概圖。
圖41是對應雙壓電晶片型加速度傳感器的傳感器電路的基本電路結構圖。
圖42是以往的節拍計的體動信號及把體動信號變換為矩形波後的波形圖。
圖43是說明以往的節拍計的問題點的示意圖。
具體實施例方式
以下，參照
本發明的最佳實施方式。
第1實施方式在詳細說明第1實施方式之前，先說明用於檢測體動成分的加速度傳感器的配置原理。
首先，參照圖1說明檢測節拍時的加速度傳感器的輸出信號的FFT分析結果。
如果對步行、跑步時的加速度傳感器的輸出信號進行FFT分析，具有圖1所示的頻譜，通常，把手臂擺動的往返成分(往返計數為1次)作為基本波(第1諧波、頻率f；圖中表示為1波)，作為基本波的2倍頻率成分即第2諧波(相當於節拍；圖中表示為2波)、作為基本波的3倍頻率成分即第3諧波(圖中表示為3波)、作為基本波的4倍頻率成分即第4諧波(圖中表示為4波)，呈現高電平的線頻譜。
因此，在本實施方式中，根據這些線頻譜求出節拍時，與步行時的線頻譜和跑步時的線頻譜無關，為了進行與各種場合相適應的運算，而配置對應步行時和跑步時的兩個加速度傳感器。
圖2是第1加速度傳感器和第2加速度傳感器的配置示例說明圖。
在本第一實施方式中使用兩個加速度傳感器，一個加速度傳感器即第1加速度傳感器A主要檢測步行時的體動成分。另一加速度傳感器即第2加速度傳感器B主要檢測跑步時的體動成分。
第1加速度傳感器A如圖2所示，在與手臂的軸方向大致垂直的方向設定靈敏度方向，如果是手錶型裝置時，靈敏度方向設於12點方向和6點方向。
第2加速度傳感器B如圖2所示，被配置成與靈敏度方向大致垂直的直線和手臂的軸方向的夾角為θ的狀態。因此，第2加速度傳感器B的靈敏度方向被配置成與第1加速度傳感器A的靈敏度方向形成夾角θ的狀態。其中，夾角θ大約被設定為50°±15°，關於該角度θ的設定方法將在後面詳細敘述。
下面，參照圖3～圖10，說明設定配置兩個加速度傳感器A、B的原理。
圖3是把靈敏度方向作為與手臂的軸方向大致垂直的方向進行配置時的加速度傳感器的配置說明圖。圖4是把靈敏度方向作為與手臂的軸方向大致垂直的方向來配置加速度傳感器時的動作狀態說明圖。圖5是在圖4狀態下使加速度傳感器工作時的加速度傳感器的輸出信號的說明圖。
如圖4所示，在通常的步行狀態，以手臂大致伸展開的狀態來擺動手臂。此時，加速度傳感器的靈敏度方向被設定在與手臂的軸方向大致垂直的方向。即，如果是手錶型裝置時，靈敏度方向被設定在12點方向和6點方向。
通過這樣設定靈敏度方向，在通常的步行狀態，加速度傳感器以肩關節為支點向身體的前後方向搖動，加速度傳感器的輸出信號如圖5所示，手臂的一次往返相當於1周期的信號。
所以，如果按照圖3來配置加速度傳感器，可以檢測步行時的體動成分的第1諧波。
圖6是在步行時使加速度傳感器的靈敏度方向和手臂的軸方向大致為同一方向時的加速度傳感器的配置說明圖。圖7是靈敏度方向和手臂的軸方向大致為同一方向時的工作狀態說明圖。圖8是在圖7狀態下使加速度傳感器工作時的加速度傳感器的輸出信號的說明圖。
如圖7所示，在通常的步行狀態，以手臂大致伸展開的狀態來擺動手臂。此時，加速度傳感器的靈敏度方向被設定在與手臂的軸方向大致一致的方向。即，如果是手錶型裝置時，靈敏度方向被設定在9點方向和3點方向。
通過這樣設定靈敏度方向，在通常的步行狀態，加速度傳感器以肩關節為支點向身體的前後方向搖動，加速度傳感器的輸出信號如圖8所示，手臂的一次往返相當於2周期的信號。
所以，如果按照圖6來配置加速度傳感器，可以檢測步行時的體動成分的第2諧波。
圖9是在手臂下垂的狀態下進行踏步動作時的加速度傳感器的輸出信號波形。
此時，與加速度傳感器的配置狀態(方向)無關，檢測通過腳著地而形成的手的運動，作為一次踏步(左右各一次)可以檢測到2次波峰。因此，可以在步行時根據腳的運動檢測體動成分的第2諧波。
根據以上結果，為了根據步行動作及加速度傳感器配置和加速度輸出的基本關係來檢測第1諧波，把加速度傳感器配置成使加速度傳感器的靈敏度方向成為手臂的轉動方向的圓周方向即可。
因此，在本實施方式中，根據步行時的手臂擺動方式，如圖2所示，為了在步行時檢測第1諧波，把第1加速度傳感器A配置成在與手臂的軸方向大致垂直的方向具有靈敏度方向的狀態。
另外，為了根據跑步時的手臂擺動方式檢測第1諧波，把第2加速度傳感器B配置成使加速度傳感器的靈敏度方向根據跑步時的手臂彎曲狀態，在實施方式中把上臂和前臂的夾角大致呈90°時的肩關節和手腕的連接線的延伸方向作為軸方向時，在與該軸方向大致垂直的方向具有靈敏度方向的狀態。
圖10是跑步時的加速度傳感器的配置說明圖。
即，如圖10所示，把從肩關節到肘關節的長度(上臂長度)設為X，把從肘關節到手腕(正確講是加速度傳感器)的長度(前臂長度)設為Y時，把第2加速度傳感器B配置成使角度θ滿足下式的狀態。
θ＝tan-1(X/Y)更理想的配置狀態是，根據每個使用者跑步時的手臂彎曲狀態，把與肩關節(肩部的手臂轉動中心)和第2加速度傳感器B的連接線垂直的方向設定為第2加速度傳感器B的靈敏度方向。
結果，跑步時的第2加速度傳感器B的靈敏度方向沿著跑步時的手臂(手腕)轉動的圓周方向而移動。
根據以上結果，在本實施方式中，加速度傳感器的配置無論在步行時還是跑步時都一定能檢測第1諧波，所以根據所檢測的第1諧波算出節拍。
因此，無論在步行時還是跑步時，都不會檢測不到第1諧波，可以避免因不能區別第1諧波和第2諧波而造成的錯誤判定。
下面，說明具體的實施方式。
圖11是表示手錶型信息設備1的裝置主體的平面圖。該鐘表型信息設備安裝有微處理器、ROM、RAM等，作為計算機實現信息設備的功能。
在圖11中，在裝置主體10設有纏繞在使用者手腕上的錶帶12，用於摘戴自如地佩戴手錶型信息設備1。
裝置主體10具有樹脂制表殼11(主體殼體)，在表殼11的正面側設有帶EL背光的液晶顯示裝置13(顯示裝置)，除顯示當前時間和日期外，還顯示跑步時和步行時的節拍及脈搏數等脈波信息等。
在液晶顯示裝置13上設有位於顯示面左上側的第1段顯示區域131、位於右上側的第2段顯示區域132、位於右下側的第3段顯示區域133及位於左下側的點顯示區域134，在點顯示區域134可以用圖表顯示各種信息。
在表殼11的內部內置有用於求出節拍的體動傳感器90，可以使用加速度傳感器等作為該體動傳感器90。
在表殼11的內部設有用於進行各種控制和數據處理的控制單元5。該控制單元5根據由體動傳感器90生成的檢測結果(體動信號)求出節拍，並顯示在液晶顯示裝置13上。
該場合時，在控制單元5中也設有計時電路，所以能夠在液晶顯示裝置13上顯示普通時間、經過時間(lap time)、分類時間(split time)等。
另外，在表殼11的外周部設有用於進行時間調整及顯示模式切換等的外部操作的按鈕開關111～115。在表殼的正面設有較大的按鈕開關116、117。
圖12是第1實施方式的節拍檢測裝置的概要結構的方框圖。
節拍檢測裝置400可大致分為第1體動傳感器401、第1體動信號變換單元402、第1體動信號存儲單元403、第1體動信號運算單元404、第2體動傳感器405、第2體動信號變換單元406、第2體動信號存儲單元407、第2體動信號運算單元408、體動成分抽取單元409、和節拍運算單元410。
第1體動傳感器401相當於上述的第1加速度傳感器A。
第1體動信號變換單元402具有以規定倍率放大第1體動傳感器401的輸出信號的信號放大單元；和A/D變換單元，對信號放大單元的輸出信號進行模擬/數字變換，並作為第1體動信號數據輸出給第1體動信號存儲單元403。
第1體動信號存儲單元403存儲所輸入的第1體動信號數據。
第1體動信號運算單元404從第1體動信號存儲單元403讀出第1體動信號數據，通過快速傅立葉變換(FFT處理)進行頻率分析，並輸出給體動成分抽取單元409。
第2體動傳感器405相當於上述的第2加速度傳感器B。
第2體動信號變換單元406具有以規定倍率放大第2體動傳感器405的輸出信號的信號放大單元；和A/D變換單元，對信號放大單元的輸出信號進行模擬/數字變換，並作為第2體動信號數據輸出給第2體動信號存儲單元407。
第2體動信號存儲單元407存儲所輸入的第2體動信號數據。
第2體動信號運算單元408從第2體動信號存儲單元407讀出第2體動信號數據，通過快速傅立葉變換(FFT處理)進行頻率分析，並輸出給體動成分抽取單元409。
體動成分抽取單元409從所輸入的頻率分析結果的數據中抽取來源於體動成分的數據，並輸出給節拍運算單元410。
節拍運算單元410根據所輸入的體動的頻率成分運算節拍，並在液晶顯示裝置414上顯示該結果。
該場合時，節拍運算單元410大致分為信號確定單元411、信號校正單元412和節拍算出單元413。
信號確定單元411把相對功率最大的信號具有大於等於某比率的功率的信號中，最低頻率側的信號確定為第1諧波候補信號。
信號校正單元412根據第1諧波候補信號的頻率及體動信號的強度確定第1諧波。
節拍算出單元413根據經由信號校正單元412所確定(校正)的第1諧波，算出節拍。
在這樣構成的節拍運算單元410中，從體動成分抽取單元409輸出的信號具有圖1所示的頻譜，在根據這些頻譜求出節拍時，與步行時的頻譜和跑步時的頻譜差異無關，節拍運算單元410通過進行與各個場合相適應的運算，求出節拍。
下面，說明進行節拍檢測時的具體處理。
首先，說明步行時的第1體動傳感器及第2體動傳感器的輸出信號的頻率分析結果。
圖13是輕微擺動手臂步行時的第1體動傳感器的輸出信號的頻率分析結果。
圖14是輕微擺動手臂步行時的第2體動傳感器的輸出信號的頻率分析結果。
如圖13所示，第1體動傳感器的輸出信號在第2諧波(相當於節拍)和第1諧波相比是較大水平並被檢測為超出判定水平，第1諧波也被檢測為超出判定水平。
另一方面，如圖14所示，第2體動傳感器的輸出信號在第2諧波和第1諧波相比是非常大的水平並被檢測為超出判定水平，第1諧波成為小於判定水平的狀態。
圖15是輕微踏步強烈擺動手臂步行時的第1體動傳感器的輸出信號的頻率分析結果。
圖16是輕微踏步強烈擺動手臂步行時的第2體動傳感器的輸出信號的頻率分析結果。
如圖15所示，第1體動傳感器的輸出信號在第1諧波(相當於節拍)和第2諧波相比是非常大的水平並被檢測為超出判定水平，第2諧波成為小於判定水平的狀態。
另一方面，如圖16所示，第2體動傳感器的輸出信號在第2諧波和第1諧波相比是較大水平並被檢測為超出判定水平，第1諧波也被檢測為超出判定水平。
圖17是輕微擺動手臂跑步時的第1體動傳感器的輸出信號的頻率分析結果。圖18是輕微擺動手臂跑步時的第2體動傳感器的輸出信號的頻率分析結果。
如圖17所示，第1體動傳感器的輸出信號在第2諧波(相當於節拍)和第1諧波相比是非常大的水平並被檢測為超出判定水平，第1諧波成為小於判定水平的狀態。
另一方面，如圖18所示，第2體動傳感器的輸出信號在第2諧波和第1諧波相比是較大水平並被檢測為超出判定水平，第1諧波也被檢測為超出判定水平。
圖19是輕微踏步強烈擺動手臂跑步時的第1體動傳感器的輸出信號的頻率分析結果。圖20是輕微踏步強烈擺動手臂步行時的第2體動傳感器的輸出信號的頻率分析結果。
如圖19所示，第1體動傳感器的輸出信號在第2諧波和第1諧波相比是較大水平並被檢測為超出判定水平，第1諧波也被檢測為超出判定水平。
另一方面，如圖20所示，第2體動傳感器的輸出信號在第1諧波(相當於節拍)和第2諧波相比是非常大的水平並被檢測為超出判定水平，第2諧波成為小於判定水平的狀態。
下面，說明節拍算出處理。
圖21是第1實施方式的節拍算出處理流程圖。
首先，節拍運算單元410的信號確定單元411根據體動成分抽取單元409的輸出信號，求出功率最大的信號(最大基準線)的高度tmax和頻率fmax(步驟S1)。
然後，信號確定單元411求出相對功率最大的信號具有大於等於某比率的功率(高度)的信號中，具體講是具有大於等於高度tmax的25％的高度的基準線中最低基準線的頻率，作為第1諧波候補頻率fmin(步驟S2)。
之後，信號確定單元411判別第1諧波候補頻率fmin是否具有高於120(次/分)的頻率(步驟S3)。
在步驟S3進行判別時，在第1諧波候補頻率fmin是高於120(次/分)的頻率時(步驟S3；是)，信號確定單元411可以判斷第1諧波候補頻率fmin是第2諧波的頻率。結果，節拍等於第1諧波候補頻率fmin，結束處理(步驟S7)。該場合時，在第1諧波候補頻率fmin是高於120(次/分)的頻率時，可以判斷第1諧波候補頻率fmin是第2諧波的頻率的理由是，如果假定第1諧波候補頻率fmin是第1諧波，則節拍高於240(次/分)，因為不是實際數值。
在步驟S3進行判別時，在第1諧波候補頻率fmin具有小於120(次/分)的頻率時，節拍運算單元410根據第1體動傳感器401和第2體動傳感器405的輸出信號，判別體動是否強烈(步驟S4)。
在步驟S4進行判別時，在體動強烈、即是跑步時，節拍運算單元410判別第1諧波候補頻率fmin是第1諧波，節拍等於第1諧波候補頻率fmin的二倍，結束處理(步驟S5)。
在步驟S4進行判別時，在判別為體動微弱、即是步行時，信號確定單元411判別第1諧波候補頻率fmin是否具有高於75(次/分)的頻率(步驟S6)。
在步驟S6進行判別時，在第1諧波候補頻率fmin是高於75(次/分)的頻率時(步驟S3；是)，信號確定單元411可以判斷第1諧波候補頻率fmin是第2諧波的頻率。結果，節拍等於第1諧波候補頻率fmin，結束處理(步驟S7)。該場合時，在第1諧波候補頻率fmin是高於75(次/分)的頻率時，可以判斷第1諧波候補頻率fmin是第2諧波的頻率的理由是，如果假定第1諧波候補頻率fmin是第1諧波，則節拍高於150(次/分)，作為實際數值是講不通的。
在步驟S6進行判別時，在第1諧波候補頻率fmin具有小於75(次/分)的頻率時，節拍運算單元410判別第1諧波候補頻率fmin是第1諧波，節拍等於第1諧波候補頻率fmin的二倍，結束處理(步驟S5)。
圖22是節拍和加速度的強度的關係說明圖。
如圖22所示，手臂擺動的振幅相同時，節拍越快，加速度輸出越強。
據此可以判明，當加速度小於等於K1時，節拍小於等於Pt1。
圖23是第1諧波和加速度的強度的關係說明圖。
如圖23所示，可以說第1諧波的頻率和加速度的強度的關係也具有相同情況，如果加速度強度小於等於K1，可以說第1諧波的頻率小於等於f1。
換言之，加速度強度小於等於K1時，第1諧波的頻率不會大於等於f1。
因此，如果第1諧波候補頻率fmin大於等於f1，可以說第1諧波候補頻率fmin是第2諧波的頻率。
如上所述，根據本第1實施方式，可以不用區別是處於跑步還是步行狀態，就能正確檢測節拍，在跑步和步行時不用進行切換操作，所以能夠節約使用者的時間。
第2實施方式本第2實施方式是把上述第1實施方式中對每個體動傳感器進行的頻率分析處理(FFT)，通過將兩體動傳感器的輸出信號合成之後進行頻率分析而簡化了處理程序的實施方式。
圖24是第2實施方式的節拍檢測裝置的概要結構的方框圖。
節拍檢測裝置500可大致分為第1體動傳感器501、體動信號變換單元502、體動信號存儲單元503、體動信號運算單元504、第2體動傳感器505、體動成分抽取單元506、節拍運算單元507和液晶顯示裝置508。
第1體動傳感器501相當於上述的第1加速度傳感器A。
圖25表示第2實施方式的體動信號變換單元的概要結構的方框圖。
體動信號變換單元502大致分為信號合成單元512、信號放大單元513和A/D變換單元514。
信號合成單元512對第1體動傳感器501及第2體動傳感器505的輸出信號進行加算併合成，作為體動合成信號輸出給信號放大單元513。
信號放大單元513進行使所合成的第1體動傳感器501及第2體動傳感器505的輸出信號的信號水平大於等於規定水平的放大處理，並輸出給A/D變換單元514。
A/D變換單元514進行所輸入的信號水平大於等於規定水平的體動合成信號的模擬/數字變換，並作為體動信號數據輸出給體動信號存儲單元503。
根據本第2實施方式，體動信號運算單元504隻需進行對應第1體動傳感器501及第2體動傳感器505的體動合成信號的頻率分析(例如FFT)即可，所有能夠減少頻率分析處理量，縮短運算時間，進而可望降低功耗。
以上說明的結構是另外設置信號合成單元512，但也可形成單純地將第1體動傳感器501及第2體動傳感器505的輸出端電連接的結構。
第3實施方式本第3實施方式和第2實施方式相同，是在合成兩個體動傳感器的輸出信號之前，使兩個輸出信號的放大處理的放大率不同，防止一方輸出信號中隱埋了另一方輸出信號的實施方式，並且還是使兩個體動傳感器的輸出信號的振幅範圍相同的實施方式。
圖26表示第3實施方式的體動信號變換單元的概要結構的方框圖。
體動信號變換單元550用來替代第2實施方式的體動信號變換單元502。
體動信號變換單元550大致分為第1信號放大單元551、第1A/D變換單元552、第2信號放大單元553、第2A/D變換單元554、和預處理運算單元555。
第1信號放大單元551以規定倍率放大第1體動傳感器501的輸出信號，並作為第1放大信號輸出給第1A/D變換單元552。
第1A/D變換單元552進行第1放大信號的模擬/數字變換，並作為第1體動信號數據輸出給預處理運算單元555。
第2信號放大單元553以規定倍率放大第2體動傳感器505的輸出信號，並作為第2放大信號輸出給第2A/D變換單元554。
第2A/D變換單元554進行第2放大信號的模擬/數字變換，並作為第2體動信號數據輸出給預處理運算單元555。
預處理運算單元555根據第1體動信號數據和第2體動信號數據進行使最大振幅一致的處理，以使對應規定期間內的第1體動信號數據的第1體動信號的振幅範圍和對應第2體動信號數據的第2體動信號的振幅範圍相等，然後進行合成。
即，預處理運算單元555如圖27及圖28所示，在把時間t時的第1體動信號數據設為A(t)、把第2體動信號數據設為B(t)時，在使對應第1體動信號數據A(t)及第2體動信號數據B(t)的第1體動信號及第2體動信號的最大振幅一致的基礎上，按圖29所示，求出用相當於把兩信號合成後的下式表示的合成體動信號數據C(t)。
C(t)＝[{A(t)+(a/b)·B(t)}]/d其中，d是用於限制最大振幅的變量，在使對應合成體動信號數據C(t)的合成體動信號的振幅與原來的第1體動信號數據A(t)或第2體動信號數據B(t)的最大允許振幅一致時，使d＝2即可。
因此，根據本第3實施方式的結構，可以防止檢測在輕微手臂擺動步行時等的第1諧波的體動傳感器(第1體動傳感器)的輸出信號被隱埋於檢測跑步時的第1諧波的體動傳感器(第2體動傳感器)的輸出信號中，在步行時能夠可靠檢測體動成分。所以，也能夠可靠地檢測節拍。
第4實施方式本第4實施方式和第2實施方式相同，是在合成兩個體動傳感器的輸出信號之前，使兩個輸出信號的放大處理的放大率不同，防止一方輸出信號中隱埋了另一方輸出信號的實施方式。
圖30表示第4實施方式的體動信號變換單元的概要結構的方框圖。
體動信號變換單元600用來替代第2實施方式的體動信號變換單元502。
體動信號變換單元600大致分為第1信號放大單元601、第2信號放大單元602、信號合成單元603和A/D變換單元604。
第1信號放大單元601進行使第1體動傳感器501的輸出信號的信號水平大於等於第1規定水平L1的放大處理，並作為第1放大信號輸出給信號合成單元603。另一方面，第2信號放大單元602進行使第2體動傳感器505的輸出信號的信號水平大於等於第2規定水平L2的放大處理，並作為第2放大信號輸出給信號合成單元603。
該場合時，第1規定水平L1相對第2規定水平L2具有下述關係。
L1＞L2這是因為在輕微擺動手臂步行時，第1體動傳感器501的輸出信號水平低於第2體動傳感器505的輸出信號水平，第1諧波成分有可能被隱埋在第2諧波成分中。
信號合成單元603合成第1放大信號和第2放大信號，作為體動合成放大信號輸出給A/D變換單元604。
A/D變換單元604對所輸入的體動合成放大信號進行模擬/數字變換，作為體動信號數據輸出給體動信號存儲單元503。
根據本第4實施方式，在體動少(加速度小)的場合，例如，類似步行時那樣，動作不穩定，加速度傳感器的輸出原本就是小動作時，步行時側的加速度傳感器的輸出變大，所以不易受到另一方的加速度傳感器(跑步時側的加速度傳感器)的噪音影響，能夠可靠檢測第1諧波。
第5實施方式在以上各實施方式中，設有多個體動傳感器，但本第5實施方式是設置一個加速度傳感器作為體動傳感器的實施方式。
在上述第1實施方式中使用兩個加速度傳感器，第1加速度傳感器A如圖2所示，在與手臂的軸方向大致垂直的方向設定靈敏度方向，而手錶型裝置是在12點方向和6點方向設定靈敏度方向。另外，第2加速度傳感器B如圖2所示，配置成與靈敏度方向大致垂直的直線和手臂的軸方向形成夾角θ的狀態。因此，第2加速度傳感器B的靈敏度方向被配置成與第1加速度傳感器A的靈敏度方向的夾角θ＝50°±15°的狀態。
圖31是第5實施方式的加速度傳感器的配置示例的說明圖。
該場合時，在使一個加速度傳感器651具有第1實施方式的第1加速度傳感器A及第2加速度傳感器B的功能的情況下，在假設沿著前臂的軸朝向指尖方向的第1向量，和在使所述前臂相對上臂彎曲規定角度時，沿著肩部和手腕的連接線從肩部朝向手腕側的第2向量時，加速度傳感器651設在能夠檢測與第1向量和第2向量的合成向量的方向垂直的方向的加速度的位置處即可。
因此，兩加速度傳感器A、B的靈敏度方向的中間方向、即設前臂的軸方向為角度θ1＝0°、設12點方向為角度θ1＝90°時，第1向量的方向與合成向量的方向形成的夾角、即加速度傳感器651的配置角度配置成θ1＝25±8°即可。
圖32是第5實施方式的節拍檢測裝置的概要結構方框圖。
節拍檢測裝置650可大致分為體動傳感器651、體動信號變換單元652、體動信號存儲單元653、體動信號運算單元654、體動成分抽取單元655、節拍運算單元656和液晶顯示裝置657。
體動傳感器651在功能上相當於上述的第1加速度傳感器A和第2加速度傳感器B。
體動信號變換單元652具有以規定倍率放大體動傳感器651的輸出信號的信號放大單元；進行信號放大單元的輸出信號的模擬/數字變換，並作為第1體動信號數據輸出給體動信號存儲單元653的A/D變換單元。
第1體動信號存儲單元653存儲所輸入的體動信號數據，體動信號運算單元654從體動信號存儲單元653讀出體動信號數據，通過快速傅立葉變換(FFT處理)進行頻率分析，輸出給體動成分抽取單元655。
體動成分抽取單元655從所輸入的頻率分析結果數據中抽取來源於體動成分的數據，並輸出給節拍運算單元656，節拍運算單元656根據所輸入的體動頻率成分來運算節拍，將其結果顯示在液晶顯示單元657上。
該場合時，節拍運算單元656大致分為信號確定單元658、信號校正單元659及節拍算出單元660，信號確定單元658把相對功率最大的信號具有大於等於某比率的功率的信號中，最低頻率側的信號確定為第1諧波候補信號。這樣，信號校正單元659根據第1諧波候補信號的頻率及體動信號的強度來確定第1諧波，並進行校正。
節拍算出單元660根據經由信號校正單元659所確定(校正)的第1諧波，算出節拍。
根據本第5實施方式，體動信號運算單元654進行對體動傳感器651的輸出信號、即相當於對應第1體動傳感器A及第2體動傳感器B的體動合成信號的信號頻率分析(例如FFT)，從而可以減少頻率分析處理量，縮短運算時間，進而實現降低功耗。
另外，和設置兩個加速度傳感器來作為體動傳感器的場合比，可以簡化裝置結構，降低製造成本。
加速度傳感器的具體示例在以上說明中，對加速度傳感器的具體形式未作說明，但以下作為具體示例，將說明差分電容型加速度傳感器及雙壓電晶片型加速度傳感器。
差分電容型加速度傳感器圖33是用作加速度傳感器的差分電容型加速度傳感器的傳感器結構概圖。圖34是未施加加速度時的差分電容型加速度傳感器的局部放大圖。
差分電容型加速度傳感器700是單軸加速度傳感器，具有靈敏度軸LX。
差分電容型加速度傳感器700的一對固定軸701支撐著具有撓性的各個撐條702。一對撐條702從兩側支撐著梁703。
在各個梁703設置突設於側方的電極703A。該電極703A被保持在相對一對固定外側電極704A、704B而對置的位置，並且是大致具有相同距離的位置處。
該場合時，如圖33所示，梁703的延伸方向成為差分電容型加速度傳感器700的靈敏度方向。所以，在實際使用時，需要使梁703的延伸方向與檢測對象的加速度方向一致。
根據上述結構，電極703A和各個固定外側電極704A、704B分別起著大致具有相同容量的電容的功能。
圖35是施加了加速度時的差分電容型加速度傳感器的局部放大圖。
在圖34所示狀態下，向差分電容型加速度傳感器700施加加速度時，撐條702彎曲，形成圖35所示狀態。
結果，例如是圖35所示情況時，電極703A和固定外側電極704A的距離G1大於電極703A和固定外側電極704B的距離G2。即，由電極703A和固定外側電極704B構成的電容容量變大。
因此，該容量差與所施加的加速度的大小成比例，所以通過測試容量差可以檢測加速度的大小。
該場合時，實際上差分電容型加速度傳感器700是在地上使用的，所以受到重力(重力加速度＝1G)的影響。因此，差分電容型加速度傳感器700的輸出電壓產生偏壓，所以需要通過外部進行校正。
圖36是對應差分電容型加速度傳感器的傳感器電路的基本電路結構圖。圖37是未向差分電容型加速度傳感器施加加速度時的波形圖。圖38是施加了加速度時的波形圖。
傳感器電路710通過振蕩器711向差分電容型加速度傳感器700的各個固定外側電極704A、704B施加相互反相的脈衝信號。
如圖34所示，在未施加加速度時，電極703A和固定外側電極704A的距離G1與電極703A和固定外側電極704B的距離G2相等，所以由電極703A和固定外側電極704A構成的電容容量與由電極703A和固定外側電極704B構成的電容容量相等。
因此，如圖37所示，施加到各個固定外側電極704A、704B的脈衝信號不會產生相位偏移，施加到電極703A的脈衝通過反相而被抵銷，電極703A的輸出信號的電壓一定，並輸入到運算放大器712。
與此相對，如圖35所示，在施加了加速度時，電極703A和固定外側電極704A的距離G1與電極703A和固定外側電極704B的距離G2不同，所以由電極703A和固定外側電極704A構成的電容容量與由電極703A和固定外側電極704B構成的電容容量也不同。
因此，如圖38所示，施加到各個固定外側電極704A、704B的脈衝信號產生相位偏移，施加到電極703A的脈衝被相互加算，成為具有與施加了電極703A的輸出信號的加速度相適應的電壓值的脈衝，並輸入到運算放大器712。
所以，解調器713與施加到固定外側電極704A、704B的脈衝信號同步，讀取運算放大器712的輸出信號，如果加速度方向是正方向，則把正電壓信號作為解調信號，如果加速度方向是反方向，則把負電壓信號作為解調信號輸出給輸出運算放大器714。該場合時，不需要的信號通過外部電容715被清除，輸出解調信號。
結果，輸出運算放大器714輸出具有與檢測到的加速度相適應的電壓的加速度檢測信號。
雙壓電晶片型加速度傳感器圖39是用作加速度傳感器的雙壓電晶片型加速度傳感器未施加加速度時的傳感器結構概圖。
如該圖所示，雙壓電晶片型加速度傳感器750在殼體751的中央部粘接有兩個長方形板狀壓電元件752A、752B，並立起固定在殼體751的底面751A上。在各個壓電元件752A、752B電連接著引線753A、753B，該引線753A、753B被引出到外部，起著外部連接端子的功能。
圖40是向雙壓電晶片型加速度傳感器施加了加速度時的傳感器結構概圖。
雙壓電晶片型加速度傳感器750的靈敏度方向在圖中形成左右方向、即壓電元件752A、752B的板厚方向。因此，在實際使用時，需要使該靈敏度方向與檢測對象的加速度方向一致。
在施加了加速度時，壓電元件752A、752B形成彎曲狀態，利用壓電效應在壓電元件752A、752B表面產生電荷。
所產生的電荷通過引線753A、753B輸出。
在圖40中，符號+或-表示電荷產生狀態的一個示例。
圖41是對應雙壓電晶片型加速度傳感器的傳感器電路的基本電路結構圖。
傳感器電路760大致分為與雙壓電晶片型加速度傳感器750並聯連接的電阻761；和連接該電阻761的體動信號變換單元762。經由雙壓電晶片型加速度傳感器750產生的電荷通過電阻761被變換為電壓。
該電壓被施加到體動信號變換單元762的信號放大單元763，信號放大單元763通過未圖示的低通濾波器或高通濾波器等從輸入信號中清除不要的噪音成分和偏壓成分，同時進行放大並作為傳感器放大輸出信號輸出到A/D變換單元764。
A/D變換單元764進行傳感器放大輸出信號的模擬/數字變換，輸出數值與雙壓電晶片型加速度傳感器750檢測到的加速度的大小相適應的加速度檢測信號。
在以上說明中假設手錶型信息設備中預先存儲了控制用程序進行了說明，但也可以是下述結構，把控制用程序預先存儲在各種磁碟、光碟、存儲卡等記錄介質中，手錶型信息設備從這些記錄介質中讀取程序並安裝。另外，也可以是在手錶型信息設備設置通信接口，通過網際網路、LAN等網絡下載控制用程序並安裝執行的結構。
發明效果根據本發明，無論是在步行還是跑步時，都能高精度地進行體動檢測。結果，檢測精度良好，可以進行高可靠性的節拍檢測。
權利要求
1.一種佩戴在人體上用於檢測所述人體的體動的體動檢測裝置，其特徵在於，具有第1加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在所述人體上時因步行時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第1體動信號；第2加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在所述人體上時因跑步時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第2體動信號；和體動成分抽取單元，根據所述第1體動信號和所述第2體動信號，抽取體動成分。
2.根據權利要求1所述的體動檢測裝置，其特徵在於，所述第1加速度傳感器設在能夠檢測與前臂的軸方向大致垂直的方向的加速度的位置處，所述第2加速度傳感器在假設使所述前臂相對上臂彎曲規定角度時，設在能夠檢測與肩部和手腕的連接線大致垂直的方向的加速度的位置處。
3.根據權利要求1所述的體動檢測裝置，其特徵在於，所述第1加速度傳感器設於在與手臂的軸方向大致垂直的方向具有加速度的靈敏度方向、並能檢測加速度的位置處，所述第2加速度傳感器設於在與所述第1加速度傳感器的靈敏度方向錯開規定角度的方向具有加速度的靈敏度方向、並能檢測加速度的位置處。
4.根據權利要求3所述的體動檢測裝置，其特徵在於，所述規定角度設定在50°±15°的範圍內。
5.根據權利要求1～4中任一項所述的體動檢測裝置，其特徵在於，所述體動成分抽取單元具有進行所述第1體動信號的頻率分析的第1頻率分析單元；進行所述第2體動信號的頻率分析的第2頻率分析單元；和基準波確定單元，根據所述第1頻率分析單元和所述第2頻率分析單元的頻率分析結果，確定用於抽取體動成分的基準波。
6.根據權利要求1～4中任一項所述的體動檢測裝置，其特徵在於，所述體動成分抽取單元具有將所述第1體動信號和所述第2體動信號合成並輸出合成體動信號的合成單元；對所述合成體動信號進行頻率分析的頻率分析單元；和基準波確定單元，根據所述頻率分析單元的頻率分析結果，確定用於抽取體動成分的基準波。
7.根據權利要求1～4中任一項所述的體動檢測裝置，其特徵在於，所述體動成分抽取單元具有以規定放大率放大所述第1體動信號，並輸出放大的第1體動信號的放大單元；對所述放大的第1體動信號進行頻率分析的第1頻率分析單元；對所述第2體動信號進行頻率分析的第2頻率分析單元；和基準波確定單元，根據所述第1頻率分析單元和所述第2頻率分析單元的頻率分析結果，確定用於抽取體動成分的基準波。
8.根據權利要求1～4中任一項所述的體動檢測裝置，其特徵在於，所述體動成分抽取單元具有預處理運算單元，為了使所述第1體動信號和所述第2體動信號的最大振幅實際上大致一致而進行預處理之後，將兩體動信號合成並輸出合成體動信號；對所述合成體動信號進行頻率分析的頻率分析單元；和基準波確定單元，根據所述頻率分析單元的頻率分析結果，確定用於抽取體動成分的基準波。
9.一種佩戴在人體上用於檢測所述人體的體動的體動檢測裝置，其特徵在於，具有加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在所述人體上時因步行時的手臂運動而產生的加速度以及佩戴在所述人體上時因跑步時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出體動信號；和根據所述體動信號來抽取體動成分的體動成分抽取單元。
10.根據權利要求9所述的體動檢測裝置，其特徵在於，在假設沿著前臂的軸朝向指尖方向的第1向量，和在使所述前臂相對上臂彎曲規定角度時，沿著肩部和手腕的連接線從肩部朝向手腕側的第2向量時，所述加速度傳感器設在能夠檢測與所述第1向量和所述第2向量的合成向量的方向垂直的方向的加速度的位置處。
11.根據權利要求10所述的體動檢測裝置，其特徵在於，所述第1向量的方向和所述合成向量的方向的夾角設定在25°±8°的範圍內。
12.根據權利要求9～11中任一項所述的體動檢測裝置，其特徵在於，所述體動成分抽取單元具有對體動信號進行頻率分析的頻率分析單元；和基準波確定單元，根據所述頻率分析單元的頻率分析結果，確定用於抽取體動成分的基準波。
13.一種節拍計，其特徵在於，具有根據權利要求5～8、12中任一項所述的體動檢測裝置；和節拍運算單元，根據該判別結果，根據相對於功率最高的信號具有大於等於某比率的功率的信號中最低頻率側的信號求出節拍。
14.一種計步器，其特徵在於，具有根據權利要求5～8、12中任一項所述的體動檢測裝置；節拍運算單元，根據該判別結果，根據相對於功率最高的信號具有大於等於某比率的功率的信號中最低頻率側的信號求出節拍；和根據所求出的所述節拍算出步數的步數算出單元。
15.一種手錶型信息處理裝置，其特徵在於，具有根據權利要求5～8、12中任一項所述的體動檢測裝置；和節拍運算單元，根據該判別結果，根據相對於功率最高的信號具有大於等於某比率的功率的信號中最低頻率側的信號求出節拍。
16.一種佩戴在人體上用於檢測所述人體的體動的體動檢測裝置的控制方法，該體動檢測裝置具有第1加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在人體上時因步行時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第1體動信號；和第2加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在所述人體上時因跑步時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第2體動信號，其特徵在於，具有對所述第1體動信號進行頻率分析的第1頻率分析步驟；對所述第2體動信號進行頻率分析的第2頻率分析步驟；和基準波確定步驟，根據所述第1頻率分析步驟和所述第2頻率分析步驟的頻率分析結果，確定用於抽取體動成分的基準波。
17.一種佩戴在人體上用於檢測所述人體的體動的體動檢測裝置的控制方法，該體動檢測裝置具有第1加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在人體上時因步行時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第1體動信號；和第2加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在所述人體上時因跑步時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第2體動信號，其特徵在於，具有將所述第1體動信號和所述第2體動信號合成並輸出合成體動信號的合成步驟；對所述合成體動信號進行頻率分析的頻率分析步驟；和基準波確定步驟，根據所述頻率分析步驟的頻率分析結果，確定用於抽取體動成分的基準波。
18.一種佩戴在人體上用於檢測所述人體的體動的體動檢測裝置的控制方法，該體動檢測裝置具有第1加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在人體上時因步行時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第1體動信號；和第2加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在所述人體上時因跑步時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第2體動信號，其特徵在於，具有以規定放大率放大所述第1體動信號並生成放大的第1體動信號的放大步驟；對所述放大的第1體動信號進行頻率分析的第1頻率分析步驟；對所述第2體動信號進行頻率分析的第2頻率分析步驟；和基準波確定步驟，根據所述第1頻率分析步驟和所述第2頻率分析步驟的頻率分析結果，確定用於抽取體動成分的基準波。
19.一種佩戴在人體上用於檢測所述人體的體動的體動檢測裝置的控制方法，該體動檢測裝置具有第1加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在人體上時因步行時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第1體動信號；和第2加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在所述人體上時因跑步時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第2體動信號，其特徵在於，具有預處理運算步驟，為了使所述第1體動信號和所述第2體動信號的最大振幅實際上大體一致而進行預處理之後，將兩體動信號合成並輸出合成體動信號；對所述合成體動信號進行頻率分析的頻率分析步驟；和基準波確定步驟，根據所述頻率分析步驟的頻率分析結果，確定用於抽取體動成分的基準波。
20.一種具有權利要求5～8、12中任一項所述的體動檢測裝置的節拍計的控制方法，其特徵在於，具有信號抽取步驟，根據所確定的基準波，抽取相對於功率最高的信號具有大於等於某比率的功率的信號；和節拍運算步驟，根據所抽取的信號中最低頻率側的信號求出節拍。
21.一種具有權利要求5～8、12中任一項所述的體動檢測裝置的計步器的控制方法，其特徵在於，具有信號抽取步驟，根據所確定的基準波，抽取相對於功率最高的信號具有大於等於某比率的功率的信號；節拍運算步驟，根據所抽取的信號中最低頻率側的信號求出節拍；和步數算出步驟，根據所求出的所述節拍算出步數。
22.一種具有權利要求5～8、12中任一項所述的體動檢測裝置的手錶型信息處理裝置的控制方法，其特徵在於，具有信號抽取步驟，根據所確定的基準波，抽取相對於功率最高的信號具有大於等於某比率的功率的信號；和節拍運算步驟，根據所抽取的信號中最低頻率側的信號求出節拍。
23.一種利用計算機控制佩戴在人體上用於檢測所述人體的體動的體動檢測裝置的控制程序，該體動檢測裝置具有第1加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在人體上時因步行時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第1體動信號；和第2加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在所述人體上時因跑步時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第2體動信號，其特徵在於，對所述第1體動信號進行頻率分析，對所述第2體動信號進行頻率分析，根據所述第1體動信號的頻率分析結果和所述第2體動信號的頻率分析結果，確定用於抽取體動成分的基準波。
24.一種利用計算機控制佩戴在人體上用於檢測所述人體的體動的體動檢測裝置的控制程序，該體動檢測裝置具有第1加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在人體上時因步行時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第1體動信號；和第2加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在所述人體上時因跑步時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第2體動信號，其特徵在於，將所述第1體動信號和所述第2體動信號合成，對所述合成後的信號進行頻率分析，根據所述頻率分析的結果，確定用於抽取體動成分的基準波。
25.一種利用計算機控制佩戴在人體上用於檢測所述人體的體動的體動檢測裝置的控制程序，該體動檢測裝置具有第1加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在人體上時因步行時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第1體動信號；和第2加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在所述人體上時因跑步時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第2體動信號，其特徵在於，以規定放大率放大所述第1體動信號，生成放大的第1體動信號，對所述放大的第1體動信號進行頻率分析，對所述第2體動信號進行頻率分析，根據所述放大的第1體動信號的頻率分析結果和所述第2體動信號的頻率分析結果，確定用於抽取體動成分的基準波。
26.一種利用計算機控制佩戴在人體上用於檢測所述人體的體動的體動檢測裝置的控制程序，該體動檢測裝置具有第1加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在人體上時因步行時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第1體動信號；和第2加速度傳感器，設在能夠檢測佩戴在所述人體上時因跑步時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並輸出第2體動信號，其特徵在於，為了使所述第1體動信號和所述第2體動信號的最大振幅實際上大體一致而進行預處理之後，將兩體動信號合成並輸出合成體動信號，對所述合成體動信號進行頻率分析，根據所述頻率分析結果，確定用於抽取體動成分的基準波。
27.一種利用計算機控制具有權利要求5～8、12中任一項所述的體動檢測裝置的節拍計的控制程序，其特徵在於，根據所確定的基準波，抽取相對於功率最高的信號具有大於等於某比率的功率的信號，根據所抽取的信號中最低頻率側的信號求出節拍。
28.一種利用計算機控制具有權利要求5～8、12中任一項所述的體動檢測裝置的計步器的控制程序，其特徵在於，根據所確定的基準波，抽取相對於功率最高的信號具有大於等於某比率的功率的信號，根據所抽取的信號中最低頻率側的信號求出節拍，根據所求出的所述節拍算出步數。
29.一種利用計算機控制具有權利要求5～8、12中任一項所述的體動檢測裝置的手錶型信息處理裝置的控制程序，其特徵在於，根據所確定的基準波，抽取相對於功率最高的信號具有大於等於某比率的功率的信號，根據所抽取的信號中最低頻率側的信號求出節拍。
30.一種計算機可讀的記錄介質，其特徵在於，記錄了權利要求23～29中任一項所述的控制程序。
全文摘要
一種體動檢測裝置、節拍計、手錶型信息處理裝置、及其控制方法、控制程序以及記錄介質。無論是跑步時還是步行時都能檢測節拍，而且不需要進行切換跑步和步行之間的條件設定的外部操作。第1加速度傳感器A設在能夠檢測佩戴在人體上時主要因步行時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並向體動成分抽取單元輸出第1體動信號。第2加速度傳感器B設在能夠檢測佩戴在所述人體上時主要因跑步時的手臂運動而產生的加速度的位置處，並向體動成分抽取單元輸出第2體動信號。這樣，體動成分抽取單元根據第1體動信號和第2體動信號抽取體動成分。
文檔編號A61B5/11GK1530880SQ20041002866
公開日2004年9月22日 申請日期2004年3月5日 優先權日2003年3月7日
發明者青島一郎, 川船豐 申請人:精工愛普生株式會社