JP4034556B2

JP4034556B2 - Earth magnetic pole direction calculation method for magnetic sensor device

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Publication number: JP4034556B2
Application number: JP2001369767A
Authority: JP
Inventors: 隆大槻
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2001-12-04
Filing date: 2001-12-04
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2021-12-04
Also published as: JP2003166825A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として傾斜によらずに地球磁極方位を検出して立体的に表示可能な小型の電子磁気コンパスに属すると共に、使用条件に応じた傾斜補正が可能な磁気センサ装置用地球磁極方位計算方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話やＰＤＡ（携帯情報端末）に代表される携帯機器では、位置情報を得るためのＧＰＳと共に、方位角をナビゲーションするための磁気コンパスを併用したタイプのものが開発されつつある。
【０００３】
このような携帯機器の場合、地球磁極方位（単に磁気方位とも呼ばれる）表示を行うための電子磁気コンパスとして磁気センサ装置が備えられるが、一般には携帯機器自体を傾斜させて使用することが多いため、その傾斜角を含む情報を取得する必要により磁気センサ装置に傾斜センサを配備し、傾斜センサで取得した傾斜角を傾斜ベクトルに置き換えた上、３軸磁気センサより得られる地磁気ベクトルから傾斜ベクトルに沿った成分を除くことで地球磁極方位を検出することができるようになっている。因みに、最近の携帯機器では小型化の要求が大きいので、傾斜角を求めるための傾斜センサには最も小型の半導体容量型傾斜センサが多く用いられている。
【０００４】
ところで、磁気センサ装置において地球磁極方位の検出を行う場合、傾斜センサによって重力ベクトルを求めれば、３軸磁気センサで得られた地磁気ベクトルから地球磁極方位を計算することが可能になるが、具体的には大きさ１の重力ベクトルをｇ、地磁気ベクトルをＭとすると、地磁気ベクトルＭの重力ベクトルｇへの射影ベクトルの大きさは双方の内積ｇ・Ｍとなるため、射影ベクトルは（ｇ・Ｍ）ｇとなり、これによって地球磁極方位ベクトルはＭ−（ｇ・Ｍ）ｇとなる。従って、傾斜補正を行った上で方位角をナビゲーションする際、北の地球磁極方位ベクトルＭ−（ｇ・Ｍ）ｇを北向きに設定した上、重力ベクトルｇと垂直な平面上に現在地の地図を表示すれば良いことになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した携帯機器に備えられる地球磁極方位表示を行うための磁気コンパスである磁気センサ装置の場合、地球磁極方位を計算するための３軸磁気センサに加えて傾斜補正を行うための傾斜センサが必要となるため、こうした二つのセンサを配備することが装置全体を大規模化・重量化させる要因となっており、結果として磁気センサ装置を搭載する携帯機器における小型化・軽量化の要求に応えることが困難となっているという問題がある。
【０００６】
又、磁気センサ装置を搭載する携帯機器の場合、一般に小型化・軽量化が具現される程、使用時にユーザにより片手で持たれる機会が多くなり、そのような使用条件下では横方向を軸としての傾斜のみとなるため、使用方法に最適な傾斜補正機能を持った磁気センサ装置が必要であるが、実際にはこうした使用方法として頻度高く想定される使用条件下で最適な傾斜補正が可能な磁気センサ装置用地球磁極方位計算方法が提案されていないのが現状である。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、使用方法として頻度高く想定される使用条件下で最適な傾斜補正が可能であり、しかも携帯機器に搭載される場合に要求される小型化・軽量化を具現し得る磁気センサ装置用地球磁極方位計算方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、３軸磁気センサにより地球磁場を検出して地球磁極方位を計算する際、該３軸磁気センサより得られる地磁気ベクトルと予め指定した所定の角度αを持つベクトルＧとを特定の軸Ｘに対してほぼ直交するベクトルの中から求める磁気センサ装置用地球磁極方位計算方法が得られる。
【０００９】
又、本発明によれば、上記磁気センサ装置用地球磁極方位計算方法において、所定の角度αは、地磁気ベクトルと地面からの鉛直ベクトルとの成す角にほぼ等しいものとする磁気センサ装置用地球磁極方位計算方法が得られる。
【００１０】
更に、本発明によれば、上記何れかの磁気センサ装置用地球磁極方位計算方法において、特定の軸Ｘは、３軸磁気センサを取り付けた基板が実際に使用される状況下にあって主たる回転に供する軸のうちの地面にほぼ平行な軸であるとする磁気センサ装置用地球磁極方位計算方法が得られる。
【００１１】
加えて、本発明によれば、上記何れか一つの磁気センサ装置用地球磁極方位計算方法において、ベクトルＧの求められたものに２つの候補がある場合、地磁気ベクトルの大きさを求めた上で予め定められた規定の大きさと比較して得られる差値が一定値以下でなければ該ベクトルＧを変更しない第１の処理と、該ベクトルＧの前回求めたものに最も近い方のものを選択する第２の処理と、該ベクトルＧが一意的に定まらず、且つ履歴データがないときに３軸磁気センサを取り付けた基板に対して３０度を成す角度に近い方のものを選択する第３の処理とをこの順で優先順位として決定する磁気センサ装置用地球磁極方位計算方法が得られる。この磁気センサ装置用地球磁極方位計算方法において、第１の処理での規定の大きさは地磁気ベクトルの大きさにほぼ等しく、差値は地磁気ベクトルの大きさの１／３にほぼ等しいものとすることは好ましい。
【００１２】
一方、本発明によれば、上記何れか一つの磁気センサ装置用地球磁極方位計算方法において、３軸磁気センサには、基板の取り付け面に対して約３５度の角度を成し、且つ互いにほぼ正三角形を成すように配置された構成の地磁気センサチップを用いる磁気センサ装置用地球磁極方位計算方法が得られる。
【００１３】
他方、本発明によれば、上記何れか一つの磁気センサ装置用地球磁極方位計算方法において、３軸磁気センサには、長手方向に対して垂直な方向に磁化容易軸を持つ細長い磁性体に１ＭＨｚ以上の高周波電流を通電することで外部磁場に対してインピーダンスが変化することを利用した磁気インピーダンスセンサを用いる磁気センサ装置用地球磁極方位計算方法が得られる。
【００１４】
又、本発明によれば、上記何れか一つの磁気センサ装置用地球磁極方位計算方法を適用して成る磁気センサ装置が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
最初に、本発明の磁気センサ装置用地球磁極方位計算方法の技術的概要を簡単に説明する。この地球磁極方位計算方法では、３軸磁気センサにより地球磁場を検出して地球磁極方位を計算する際、３軸磁気センサより得られる地磁気ベクトルと予め指定した所定の角度αを持つベクトルＧとを特定の軸Ｘに対してほぼ直交するベクトルの中から求めるものである。但し、ここで所定の角度αは地磁気ベクトルと地面からの鉛直ベクトルとの成す角にほぼ等しいものであるとし、特定の軸Ｘは３軸磁気センサを取り付けた基板が実際に使用される状況下にあって主たる回転に供する軸のうちの地面にほぼ平行な軸であるとする。
【００１７】
又、この地球磁極方位計算方法において、ベクトルＧの求められたものに２つの候補がある場合、地磁気ベクトルの大きさを求めた上で予め定められた規定の大きさと比較して得られる差値が一定値以下でなければベクトルＧを変更しない第１の処理と、ベクトルＧの前回求めたものに最も近い方のものを選択する第２の処理と、ベクトルＧが一意的に定まらず、且つ履歴データがないときに３軸磁気センサを取り付けた基板に対して３０度を成す角度に近い方のものを選択する第３の処理とをこの順で優先順位として決定するようにする。尚、第１の処理での規定の大きさは地磁気ベクトルの大きさにほぼ等しく、差値は地磁気ベクトルの大きさの１／３にほぼ等しいものとする。
【００１８】
更に、３軸磁気センサには基板の取り付け面に対して約３５度の角度を成すと共に、互いにほぼ正三角形を成すように配置された構成の地磁気センサチップを用いるか、或いは長手方向に対して垂直な方向に磁化容易軸を持つ細長い磁性体に１ＭＨｚ以上の高周波電流を通電することで外部磁場に対してインピーダンスが変化することを利用した磁気インピーダンスセンサを用いるものとする。
【００１９】
このような磁気センサ装置用地球磁極方位計算方法を適用した磁気センサ装置では、使用時にユーザにより片手で持たれる場合のような使用方法として頻度高く想定される使用条件下で最適な傾斜補正が可能となり、しかも携帯機器に搭載される場合に要求される小型化・軽量化を具現し得るものとなる。
【００２０】
図１は、本発明の磁気センサ装置用地球磁極方位計算方法を適用した一つの実施の形態に係る磁気センサ装置の要部構成を示した外観斜視図である。この磁気センサ装置は、ケース１内に配備された取り付け基板１０上にディスプレイ１１，３軸磁気センサ１２，信号処理回路１３，方位及び傾斜角計算回路１４が実装されて構成されている。
【００２１】
このうち、ディスプレイ１１には、図２に示されるようにケース１が傾いた状態にあっても、その傾きに応じて磁気コンパス表示を地面に水平になるように傾けて表示する。このときの磁気コンパス表示自体は地磁気により常に北の地球磁極を指し示すようになっている。
【００２２】
３軸磁気センサ１２は、内部に空間を規定する３軸にあっての１軸方向成分ずつ検出するための地磁気センサチップが図３（ａ）〜（ｃ）に示されるように実装されている。但し、図３（ａ）は３軸磁気センサ１２の外観を示した斜視図に関するもの，同図（ｂ）はその上面方向からの平面図に関するもの，同図（ｃ）はその内側要部を拡大して示した斜視図に関するものである。
【００２３】
図３（ｃ）を参照すれば、地磁気センサチップは、誘電体基板２０の外方を向く板面に対して細長い長方形（略帯状）で成膜された磁性体２１の両端から引き出した引き出し電極２２の端部を半田２３により取り付け基板電極２４と接続して構成されており、磁性体２１の長手方向が上述した取り付け基板１０の実装面に対して約３５度の傾きを持つように形成されている。
【００２４】
３軸磁気センサ１２は、このような構成の地磁気センサチップを３個用いて図３（ｂ）の平面図に示されるようにほぼ正三角形になるように配置し、互いの検出軸を直交させる。更に、取り付け基板１０の鉛直方向に磁気バイアスを加えるために図３（ａ）の斜視図に示されるように巻き線ボビン３を取り付けて構成されている。このような構成とすれば、３軸磁気センサ１２の高さを削減できるだけでなく、ボビンが一つで済む他、形状も小型に形成できるし、低コストで構成できるために望ましい。
【００２５】
ところで、誘電体基板２０へ磁性体２１を成膜形成する方法としては、フォトレジストによるマスキングの後にスパッタ法，蒸着法，メッキ等による成膜を行うか、或いはこうした成膜後にフォトレジストによるマスキングを行った後に化学エッチング，イオンエッチングを選択して行う場合を例示できる。何れにしても、細長い形状に形成された磁性体２１は、不活性化雰囲気中で幅方向に磁場を印加して熱処理を行うことで零磁場中で幅方向に磁化を整列させ、この処理の後に磁性体２１の長手方向に磁場を印加すると磁化が長手方向の数ガウスオーダーの磁場で整列し、それに伴って１ＭＨｚ以上の高周波インピーダンスが図４に示されるように一旦増加し、飽和後に減少する特性を持つ長手方向に指向性を持った磁気センサとなる。即ち、ここで得られる磁気センサは、長手方向に対して垂直な方向に磁化容易軸を持つ細長い磁性体２１に１ＭＨｚ以上の高周波電流を通電することで外部磁場に対してインピーダンスが変化することを利用した磁気インピーダンスセンサとなる。
【００２６】
このような構成の３軸磁気センサ１２を用いれば、信号処理回路１３により地磁気ベクトルを検出することができる。図５は、信号処理回路１３を含んだ周辺部分の電気回路の細部構成を例示したものである。この電気回路において、信号処理回路１３は発振回路３１，信号検出回路３２，及び増幅回路３３から成っており、発振回路３１ではマルチバイブレーター，水晶振動子等により１ＭＨｚ以上の高周波電圧を発生し、電源供給される巻き線ボビン３により適正な磁気バイアスを加えられた３軸磁気センサ１２（単に磁気センサとして示している）と抵抗との分圧の変化を信号検出回路３２でピークホールド等により電圧振幅を検出し、増幅回路３３で適正な信号レベルに増幅するようになっている。この際、巻き線ボビン３の磁気バイアスを同量で正負に交互に加え、磁気バイアス正負の場合の３軸磁気センサ１２からの信号出力差を検出するか、或いは磁気バイアスの正，負の何れかの場合の片側の３軸磁気センサ１２からの信号出力を反転させて平滑化させることで３軸磁気センサ１２からの出力オフセット変動を抑制する手法を採用することが望ましい。
【００２７】
方位及び傾斜角計算回路１４は、一旦信号処理回路１３から得られた出力を以下に説明する一次変換行列により回転操作を行い、取り付け基板１０の実装面内及び実装面に対して鉛直な軸を持つ座標系に変換する。
【００２８】
例えば取り付け基板１０の実装面内と垂直方向に検出軸を設定したい場合には、座標変換する演算を行えば良い。具体的に言えば、取り付け基板１０の実装面内の２軸を（１，０，０）、（０，１，０）として、取り付け基板１０に対する垂直方向の軸を（０，０，１）とすると、（１，０，０）の軸を中心として−ｔａｎ^-1（２）^1/2 度（約−５５度）回転させ、更に（０，０，１）の軸を中心として−４５度回転すれば良く、その座標変換行列は以下の数１式のように表わすことができる。
【００２９】
【数１】

【００３０】
又、３個の地磁気センサチップＳ１，Ｓ２，Ｓ３の出力をＶ１，Ｖ２，Ｖ３とすると、軸変換後の出力Ｖ_X，Ｖ_Y，Ｖ_Zはそれぞれ以下の数２式，数３式，数４式のように表わすことができる。
【００３１】
【数２】

【数３】

【数４】

【００３２】
図６は、上述した磁気センサ装置が携帯機器４０に搭載されたときの傾斜補正機能の原理を説明するために示した方位解析図である。又、図７は上述した磁気センサ装置を搭載した携帯機器４０の使用状態の推移とベクトルＧとの関係を示した斜視図である。但し、図６中では、Ｘ軸を紙面鉛直方向（携帯機器４０の幅方向），Ｙ軸を携帯機器４０の長手方向，Ｚ軸を携帯機器４０の厚さ方向に携帯機器４０を中心にした座標系としており、地面は携帯機器４０から見てＸ軸を中心にある角度だけ傾いているものとする。
【００３３】
ここで、図６を参照すれば、３軸磁気センサ１２により検出された磁気ベクトルをＭとした場合、携帯機器４０から見た地面はＸ軸を中心として回転するが、携帯電話４０を例えばユーザーが片手で持って使用する際、図７中の右側に示されるようにかなり寝かせて使用したり、或いは同図中の左側に示されるように立たせて使用したりするが、傾ける軸は携帯電話４０の幅方向に沿った方向のみであるので、この軸を図７中のＸ軸とおくものとする。
【００３４】
そこで、重力方向に平行で大きさが１のベクトルをＧとすると、磁気ベクトルＭとの間の積Ｍ・Ｇは以下の数５式のように表わされる。
【００３５】
【数５】

【００３６】
又、伏角は９０−θ［ｄｅｇ］と等しくなる筈である。事前に伏角が与えられればθが分るため、残りの磁気ベクトルＭが分かれば傾斜センサを用いずともベクトルＧの方向を特定することができる。図７を参照すれば明らかであるように、ベクトルＧの方向は常にＸ軸に垂直であるため、ＹＺ平面内に存在することになる。
【００３７】
そこで、磁気ベクトルＭを基準ベクトルｍとするために、基準ベクトルｍを以下の数６式の関係で規定する。
【００３８】
【数６】

【００３９】
更に、ベクトルＧのＹ軸との成す角をφとおくと、ベクトルＧは３次元座標で以下の数７式のような関係で表わすことができる。
【００４０】
【数７】

【００４１】
加えて、基準ベクトルｍのＹＺ平面への射影ベクトルがＹ軸と成す角をα，Ｘ軸及び基準ベクトルｍの成す角をβとおくと、基準ベクトルｍは３次元座標で以下の数８式のような関係で表わすことができる。
【００４２】
【数８】

【００４３】
一方、上述した数５式は数６式を用いれば、以下の数９式のような関係で表わすことができる。
【００４４】
【数９】

【００４５】
この数９式の関係から地磁気ベクトルＭと数８式からα，βとを求めた上、地磁気の伏角よりθを求めれば、ベクトルＧ及びそのＹ軸との成す角φを求めることができる。その計算手順をａｒｃ・ｔａｎをｔａｎの逆関数，ａｒｃ・ｃｏｓをｃｏｓの逆関数として示せば、第１に地磁気ベクトルＭ＝（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ），α＝ａｒｃ・ｔａｎ（Ｍｚ／Ｍｙ），β＝ａｒｃ・ｔａｎ（（Ｍｙ²＋Ｍｚ²）^1/2 ／Ｍｘ）が得られる。但し、ここでのａｒｃ・ｔａｎの２つの解はＭｘ，Ｍｙの符号により正しい解を判別する。第２にθ＝π／２（９０度）−伏角が得られる。第３にφ＝α±ａｒｃ・ｃｏｓ｛ｃｏｓ（θ）／ｓｉｎ（β）｝，Ｇ（ベクトル）＝（０，ｃｏｓ（φ），ｓｉｎ（φ））が得られる。
【００４６】
図８は、図６に示した方位解析図をＸＹ平面側のものとして書き直したものであるが、ここでは地磁気ベクトルＭからθだけの成す角を持つベクトル群のＸＹ平面への射影は楕円状の軌跡の上に乗り、Ｙ軸上に乗った軌跡がＧ（ベクトル）の候補となり、同図からも一般的に２つの解を持つことが分かる。但し、２つの解が重なった場合の重解として１つの解を持つこともあるので、一定の手順で正しい解を選別する必要がある。
【００４７】
携帯電話４０の姿勢角は、例えば図６の場合には姿勢角＝３π／２（２７０度）−φで求まる。図９，図１０は、地磁気ベクトルＭを（ｃｏｓπ／６，０，−ｓｉｎπ／６）とした場合にあっての携帯機器４０の方位角（ｄｅｇ），０〜９０度に制限された姿勢角（ｄｅｇ）に対する上述した第３に得られたベクトルＧのＹ軸との成す角φの場合分けに応じた姿勢角の解（ｄｅｇ）をそれぞれ模式的に表わしたものである。ここでは、図９に示すように、方位角が０〜１８０度であればベクトルＧのＹ軸との成す角φ＝α＋ａｒｃ・ｃｏｓ｛ｃｏｓ（θ）／ｓｉｎ（β）｝と求めれば良く、図１０に示すように、方位角が１８１〜３５９度であれば同様にベクトルＧのＹ軸との成す角φ＝α−ａｒｃ・ｃｏｓ｛ｃｏｓ（θ）／ｓｉｎ（β）｝とすれば良い。
【００４８】
以上に説明したように、３次元地磁気ベクトルＭからケース１の傾斜と地球磁極方位とを計算することができる。この場合、先ず地磁気ベクトルＭを上述した数６式により単位ベクトルに直して数８式より角度α，βを求め、次に地磁気の伏角の情報を取得してから数９式により傾斜角を求める。但し、数９式の解は２つあるため、適正な解を選択する必要がある。これには数９式の解が２つあるか否かに拘らず、地磁気ベクトルの大きさを求めた上で予め定められた規定の大きさと比較して得られる差値が１／３以下でなければ鉛直ベクトルＧの値を変更しない第１の処理と、鉛直ベクトルＧが一意的に定まる場合はそのまま採用する第２の処理と、直前（前回）に求めた鉛直ベクトルＧに最も近い鉛直ベクトルを選択採用する第３の処理と、鉛直ベクトルＧが一意的に定まらず、且つ履歴データがないときに磁気センサを取り付けた取り付け基板１０に対して３０度を成す角度に近いものを選択する第４の処理とをこの順で優先順位として決定し、適正な解が求まれば方位情報の抽出処理へ移行する。尚、ここでの第１の処理では、例えば鉄等の磁性体が近くにあって、地磁気ベクトルＭの大きさが１／３以上変化すれば正確な姿勢，方位角を示さなくなることを考慮したもので、第４の処理で基準とする３０度の角度は、通常携帯機器４０を片手で持つ場合に頻度の高い傾斜角であると想定して選択するように考慮したものである。
【００４９】
因みに、方位情報の抽出処理では、地磁気ベクトルから鉛直ベクトルＧへの射影成分を除く計算を行うことで地球磁極方位ベクトルを求めることができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上に述べた通り、本発明の磁気センサ装置用地球磁極方位計算方法によれば、３軸磁気センサにより地球磁場を検出して地球磁極方位を計算する際、３軸磁気センサより得られる地磁気ベクトルと予め指定した所定の角度αを持つベクトルＧとを特定の軸Ｘに対してほぼ直交するベクトルの中から求めるものとすると共に、ここで所定の角度αを地磁気ベクトルと地面からの鉛直ベクトルとの成す角にほぼ等しいものであるとし、特定の軸Ｘを３軸磁気センサを取り付けた基板が実際に使用される状況下にあって主たる回転に供する軸のうちの地面にほぼ平行な軸であるとすることにより、使用時にユーザにより片手で持たれる場合のような使用方法として頻度高く想定される使用条件下で最適な傾斜補正を行うため、結果として携帯機器に搭載された場合にも要求される小型化・軽量化を従来以上に具現し得るようになる他、従来機器よりも低コストで方位ナビゲーションを行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気センサ装置用地球磁極方位計算方法を適用した一つの実施の形態に係る磁気センサ装置の要部構成を示した外観斜視図である。
【図２】図１に示す磁気センサ装置に備えられるディスプレイにおけるケースの傾きに応じた磁気コンパス表示の様子を説明するために示したものである。
【図３】図１に示す磁気センサ装置に備えられる３軸磁気センサの細部構成を示したもので、（ａ）は外観を示した斜視図に関するもの，（ｂ）はその上面方向からの平面図に関するもの，（ｃ）はその内側要部を拡大して示した斜視図に関するものである。
【図４】図３（ａ）〜（ｃ）で説明した３軸磁気センサの磁気センサチップに備えられる磁性体における印加磁場に対する高周波インピーダンス特性を示したものである。
【図５】図１に示す磁気センサ装置に備えられる信号処理回路を含んだ周辺部分の電気回路の細部構成を例示したものである。
【図６】図１に示す磁気センサ装置が携帯機器に搭載されたときの傾斜補正機能の原理を説明するために示した方位解析図である。
【図７】図１に示す磁気センサ装置を搭載した携帯機器の使用状態の推移とベクトルＧとの関係を示した斜視図である。
【図８】図６に示した方位解析図をＸＹ平面側のものとして書き直したものである。
【図９】地磁気ベクトルＭを（ｃｏｓπ／６，０，−ｓｉｎπ／６）とした場合にあっての図７で説明した携帯機器の方位角，０〜９０度に制限された姿勢角に対するベクトルＧのＹ軸との成す角φの一つに応じた姿勢角の解を模式的に表わしたものである。
【図１０】地磁気ベクトルＭを（ｃｏｓπ／６，０，−ｓｉｎπ／６）とした場合にあっての図７で説明した携帯機器の方位角，０〜９０度に制限された姿勢角に対するベクトルＧのＹ軸との成す角φのもう一つに応じた姿勢角の解を模式的に表わしたものである。
【符号の説明】
１ケース
３巻き線ボビン
１０取り付け基板
１１ディスプレイ
１２３軸磁気センサ
１３信号処理回路
１４方位及び傾斜角計算回路
２０誘電体基板
２１磁性体
２２引き出し電極
２３半田
２４取り付け基板電極
３１発振回路
３２信号検出回路
３３増幅回路
４０携帯機器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to a small electro-magnetic compass capable of detecting the earth's magnetic pole azimuth and displaying it three-dimensionally without depending on the inclination, and calculating the earth's magnetic pole azimuth for a magnetic sensor device capable of correcting the inclination according to the use conditions. Regarding the method.
[0002]
[Prior art]
In recent years, portable devices typified by cellular phones and PDAs (personal digital assistants) have been developed that use a GPS for obtaining position information and a magnetic compass for navigating azimuth angles.
[0003]
In the case of such a portable device, a magnetic sensor device is provided as an electronic magnetic compass for displaying the earth magnetic pole direction (also simply referred to as a magnetic direction). However, in general, the portable device itself is often tilted and used. In addition, if the information including the tilt angle is required, a tilt sensor is provided in the magnetic sensor device, and the tilt angle acquired by the tilt sensor is replaced with a tilt vector, and then the geomagnetic vector obtained from the three-axis magnetic sensor is changed to the tilt vector. It is possible to detect the earth magnetic pole direction by removing the components along the line. Incidentally, since there is a great demand for downsizing in recent portable devices, the smallest semiconductor capacitance type tilt sensor is often used as the tilt sensor for obtaining the tilt angle.
[0004]
By the way, when detecting the earth magnetic pole direction in the magnetic sensor device, if the gravitational vector is obtained by the tilt sensor, it becomes possible to calculate the earth magnetic pole direction from the geomagnetic vector obtained by the three-axis magnetic sensor. If the gravity vector of magnitude 1 is g and the geomagnetic vector is M, the size of the projection vector of the geomagnetic vector M onto the gravity vector g is the inner product g · M of both, so the projection vector is (g · M ) G, so that the earth magnetic pole direction vector is M- (g · M) g. Therefore, when navigating the azimuth angle after performing tilt correction, the north earth magnetic pole azimuth vector M- (g · M) g is set to the north direction, and the map of the current location is on a plane perpendicular to the gravity vector g. It would be good to display.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of the magnetic sensor device that is a magnetic compass for displaying the earth magnetic pole direction provided in the portable device described above, a tilt sensor for performing tilt correction is required in addition to the three-axis magnetic sensor for calculating the earth magnetic pole direction. Therefore, the deployment of these two sensors is a factor that increases the scale and weight of the entire device, and as a result, meets the demands for miniaturization and weight reduction in portable devices equipped with magnetic sensor devices. There is a problem that has become difficult.
[0006]
Also, in the case of a portable device equipped with a magnetic sensor device, as the size and weight are reduced in general, there are more opportunities for the user to hold it with one hand during use. Therefore, it is necessary to have a magnetic sensor device with a tilt correction function that is optimal for the method of use. The present situation is that the earth magnetic pole direction calculation method for magnetic sensor apparatuses has not been proposed.
[0007]
The present invention has been made to solve such problems, and its technical problem is that it can be optimally corrected for inclination under use conditions that are frequently assumed as a method of use, and is mounted on a portable device. It is an object of the present invention to provide a method for calculating the earth magnetic pole direction for a magnetic sensor device that can realize the reduction in size and weight required in such a case.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, when the earth's magnetic field is calculated by detecting the earth's magnetic field using a three-axis magnetic sensor, the geomagnetic vector obtained from the three-axis magnetic sensor and the vector G having a predetermined angle α specified in advance are specified. The earth magnetic pole direction calculation method for a magnetic sensor device can be obtained from a vector substantially orthogonal to the axis X.
[0009]
According to the present invention, in the earth magnetic pole direction calculation method for a magnetic sensor device, the predetermined angle α is substantially equal to an angle formed by a geomagnetic vector and a vertical vector from the ground. A direction calculation method is obtained.
[0010]
Furthermore, according to the present invention, in any one of the magnetic pole direction calculation methods for a magnetic sensor device described above, the specific axis X is the main rotation in a situation where a substrate to which a three-axis magnetic sensor is attached is actually used. The earth magnetic pole azimuth calculation method for a magnetic sensor device, which is assumed to be an axis substantially parallel to the ground among the axes provided for the above, is obtained.
[0011]
In addition, according to the present invention, in any one of the magnetic pole direction calculation methods for the magnetic sensor device described above, when there are two candidates for the vector G, the magnitude of the geomagnetic vector is obtained. A first process that does not change the vector G unless the difference value obtained by comparison with a predetermined size is equal to or less than a predetermined value, and the one closest to the vector G obtained last time is selected. A second process that selects the one that is closer to the angle of 30 degrees with respect to the substrate on which the three-axis magnetic sensor is mounted when the vector G is not uniquely determined and there is no history data. In this order, the earth magnetic pole direction calculation method for the magnetic sensor device is obtained. In this earth magnetic pole direction calculation method for a magnetic sensor device, the prescribed size in the first process is approximately equal to the size of the geomagnetic vector, and the difference value is approximately equal to 1/3 of the size of the geomagnetic vector. It is preferable.
[0012]
On the other hand, according to the present invention, in any one of the magnetic pole direction calculation methods for a magnetic sensor device described above, the three-axis magnetic sensor has an angle of about 35 degrees with respect to the mounting surface of the substrate and is substantially A method of calculating the earth magnetic pole direction for a magnetic sensor device using a geomagnetic sensor chip arranged to form an equilateral triangle can be obtained.
[0013]
On the other hand, according to the present invention, in any one of the above earth magnetic pole direction calculation methods for a magnetic sensor device, the three-axis magnetic sensor has an elongated magnetic body having an easy axis of magnetization in a direction perpendicular to the longitudinal direction at 1 MHz. The earth magnetic pole direction calculation method for the magnetic sensor device using the magnetic impedance sensor utilizing the fact that the impedance changes with respect to the external magnetic field by applying the above high-frequency current can be obtained.
[0014]
In addition, according to the present invention, a magnetic sensor device obtained by applying any one of the above earth magnetic pole direction calculation methods for a magnetic sensor device can be obtained.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0016]
First, a technical outline of the earth magnetic pole direction calculation method for the magnetic sensor device of the present invention will be briefly described. In this earth magnetic pole direction calculation method, when the earth magnetic field is calculated by detecting the earth's magnetic field using a three-axis magnetic sensor, a geomagnetic vector obtained from the three-axis magnetic sensor and a vector G having a predetermined angle α specified in advance are obtained. This is obtained from a vector substantially orthogonal to a specific axis X. However, the predetermined angle α is assumed to be substantially equal to the angle formed by the geomagnetic vector and the vertical vector from the ground, and the specific axis X is a situation in which a board with a 3-axis magnetic sensor is actually used. It is assumed that the shaft is substantially parallel to the ground among the shafts used for main rotation.
[0017]
Further, in this earth magnetic pole direction calculation method, when there are two candidates for the vector G, the difference value obtained by calculating the magnitude of the geomagnetic vector and comparing it with a predetermined size. A first process that does not change the vector G unless it is less than a certain value, a second process that selects the vector G that is closest to the previously obtained one, the vector G is not uniquely determined, and When there is no history data, the third processing for selecting the one closer to the angle of 30 degrees with respect to the substrate to which the three-axis magnetic sensor is attached is determined in this order as the priority order. It is assumed that the prescribed size in the first process is substantially equal to the magnitude of the geomagnetic vector, and the difference value is substantially equal to 1/3 of the magnitude of the geomagnetic vector.
[0018]
Further, the triaxial magnetic sensor uses a geomagnetic sensor chip having an angle of about 35 degrees with respect to the mounting surface of the substrate and arranged so as to form a substantially equilateral triangle with each other, or with respect to the longitudinal direction. It is assumed that a magnetic impedance sensor using the fact that an impedance changes with respect to an external magnetic field when a high-frequency current of 1 MHz or more is applied to an elongated magnetic body having an easy magnetization axis in a vertical direction is used.
[0019]
In the magnetic sensor device to which the earth magnetic pole direction calculation method for such a magnetic sensor device is applied, it is possible to perform optimum tilt correction under the usage conditions that are frequently assumed as a usage method such as when the user holds it with one hand at the time of use. In addition, the size and weight required when mounted on a portable device can be realized.
[0020]
FIG. 1 is an external perspective view showing a main configuration of a magnetic sensor device according to one embodiment to which the earth magnetic pole direction calculation method for a magnetic sensor device of the present invention is applied. This magnetic sensor device is configured by mounting a display 11, a three-axis magnetic sensor 12, a signal processing circuit 13, an azimuth and tilt angle calculation circuit 14 on a mounting substrate 10 provided in the case 1.
[0021]
Among these, even if the case 1 is tilted as shown in FIG. 2, the magnetic compass display is tilted and displayed on the display 11 so as to be horizontal to the ground according to the tilt. The magnetic compass display itself at this time always indicates the north earth magnetic pole by geomagnetism.
[0022]
In the three-axis magnetic sensor 12, geomagnetic sensor chips for detecting each component in one axial direction in the three axes defining the space inside are mounted as shown in FIGS. . However, FIG. 3 (a) relates to a perspective view showing the appearance of the triaxial magnetic sensor 12, FIG. 3 (b) relates to a plan view from the upper surface direction, and FIG. It is related with the perspective view expanded and shown.
[0023]
Referring to FIG. 3C, the geomagnetic sensor chip is an extraction electrode drawn from both ends of the magnetic body 21 formed in a rectangular shape (substantially belt-like) with respect to the plate surface facing the outside of the dielectric substrate 20. 22 is connected to the mounting substrate electrode 24 with solder 23, and the longitudinal direction of the magnetic body 21 is formed to have an inclination of about 35 degrees with respect to the mounting surface of the mounting substrate 10 described above. ing.
[0024]
The three-axis magnetic sensor 12 uses three geomagnetic sensor chips having such a configuration and is arranged so as to form a substantially equilateral triangle as shown in the plan view of FIG. 3B, and the detection axes thereof are orthogonal to each other. . Furthermore, in order to apply a magnetic bias in the vertical direction of the mounting substrate 10, a winding bobbin 3 is attached as shown in the perspective view of FIG. Such a configuration is desirable because not only can the height of the three-axis magnetic sensor 12 be reduced, but only one bobbin is required, the shape can be reduced in size, and the configuration can be made at low cost.
[0025]
By the way, as a method of forming the magnetic material 21 on the dielectric substrate 20, film formation by sputtering, vapor deposition, plating or the like is performed after masking with a photoresist, or masking with photoresist is performed after such film formation. A case where chemical etching and ion etching are selected after being performed can be exemplified. In any case, the magnetic body 21 formed in an elongated shape is subjected to heat treatment by applying a magnetic field in the width direction in an inert atmosphere, thereby aligning the magnetization in the width direction in a zero magnetic field. When a magnetic field is applied in the longitudinal direction of the magnetic body 21 later, the magnetization is aligned with a magnetic field of several gauss order in the longitudinal direction, and accordingly, a high frequency impedance of 1 MHz or higher temporarily increases as shown in FIG. 4 and decreases after saturation. A magnetic sensor having characteristics and having directivity in the longitudinal direction is obtained. That is, in the magnetic sensor obtained here, the impedance changes with respect to the external magnetic field by passing a high frequency current of 1 MHz or more through the elongated magnetic body 21 having the easy magnetization axis in the direction perpendicular to the longitudinal direction. The magnetic impedance sensor is used.
[0026]
If the three-axis magnetic sensor 12 having such a configuration is used, the signal processing circuit 13 can detect the geomagnetic vector. FIG. 5 illustrates a detailed configuration of the electric circuit in the peripheral portion including the signal processing circuit 13. In this electric circuit, the signal processing circuit 13 includes an oscillation circuit 31, a signal detection circuit 32, and an amplification circuit 33. The oscillation circuit 31 generates a high-frequency voltage of 1 MHz or more by a multivibrator, a crystal resonator, etc. A change in the partial pressure between the three-axis magnetic sensor 12 (simply shown as a magnetic sensor) to which an appropriate magnetic bias is applied by the supplied winding bobbin 3 and the resistance is measured by a signal detection circuit 32 by a peak hold or the like. , And the amplifier circuit 33 amplifies the signal to an appropriate signal level. At this time, the magnetic bias of the winding bobbin 3 is alternately applied in the same amount in positive and negative directions to detect a signal output difference from the three-axis magnetic sensor 12 when the magnetic bias is positive or negative, or whether the magnetic bias is positive or negative. In such a case, it is desirable to employ a method of suppressing output offset fluctuation from the triaxial magnetic sensor 12 by inverting and smoothing the signal output from the triaxial magnetic sensor 12 on one side.
[0027]
The azimuth and tilt angle calculation circuit 14 performs a rotation operation on the output obtained from the signal processing circuit 13 once by a primary transformation matrix described below, and sets an axis perpendicular to the mounting surface and the mounting surface of the mounting substrate 10. Convert to coordinate system.
[0028]
For example, when it is desired to set the detection axis in the direction perpendicular to the mounting surface of the mounting substrate 10, an operation for coordinate conversion may be performed. Specifically, assuming that the two axes in the mounting surface of the mounting substrate 10 are (1, 0, 0) and (0, 1, 0), the axis perpendicular to the mounting substrate 10 is (0, 0, 1). Then, -tan ^-1 (2) is rotated by ^1/2 degree (about -55 degrees) about the (1, 0, 0) axis, and is further -45 about the (0, 0, 1) axis. The coordinate transformation matrix can be expressed as the following equation (1).
[0029]
[Expression 1]

[0030]
If the outputs of the three geomagnetic sensor chips S1, S2, and S3 are V1, V2, and V3, the output V _X , V _Y , and V _Z after the axis conversion are respectively expressed by the following equations (2), (3), and (3) It can be expressed as Equation 4.
[0031]
[Expression 2]

[Equation 3]

[Expression 4]

[0032]
FIG. 6 is an azimuth analysis diagram shown for explaining the principle of the tilt correction function when the above-described magnetic sensor device is mounted on the portable device 40. FIG. 7 is a perspective view showing the relationship between the transition of the usage state of the portable device 40 equipped with the magnetic sensor device described above and the vector G. However, in FIG. 6, the X axis is the vertical direction of the paper (the width direction of the portable device 40), the Y axis is the longitudinal direction of the portable device 40, and the Z axis is the thickness direction of the portable device 40. It is assumed that the coordinate system is used, and the ground is inclined at an angle centered on the X axis when viewed from the mobile device 40.
[0033]
Here, referring to FIG. 6, when the magnetic vector detected by the three-axis magnetic sensor 12 is M, the ground viewed from the portable device 40 rotates around the X axis. When using with one hand, it can be used by lying down as shown on the right side in FIG. 7 or standing up as shown on the left side in FIG. Since this is only the direction along the width direction of 40, this axis is assumed to be the X axis in FIG.
[0034]
Therefore, if a vector parallel to the direction of gravity and having a magnitude of 1 is G, the product M · G between the magnetic vector M is expressed by the following equation (5).
[0035]
[Equation 5]

[0036]
The depression angle should be equal to 90−θ [deg]. Since θ is known if the dip angle is given in advance, if the remaining magnetic vector M is known, the direction of the vector G can be specified without using a tilt sensor. As apparent from FIG. 7, since the direction of the vector G is always perpendicular to the X axis, it exists in the YZ plane.
[0037]
Therefore, in order to set the magnetic vector M as the reference vector m, the reference vector m is defined by the following equation (6).
[0038]
[Formula 6]

[0039]
Furthermore, if the angle formed by the Y axis of the vector G is φ, the vector G can be expressed by the relationship as shown in the following formula 7 in three-dimensional coordinates.
[0040]
[Expression 7]

[0041]
In addition, if the angle formed by the projection vector of the reference vector m onto the YZ plane and the Y axis is α, and the angle formed by the X axis and the reference vector m is β, the reference vector m is a three-dimensional coordinate and The relationship can be expressed as follows.
[0042]
[Equation 8]

[0043]
On the other hand, the above formula 5 can be expressed by the following formula 9 using the formula 6.
[0044]
[Equation 9]

[0045]
From the relationship of Equation (9), α and β are obtained from Equation (8) and Equation (8), and θ is obtained from the dip angle of the geomagnetism, whereby the angle φ formed by the vector G and its Y axis can be obtained. If the calculation procedure is shown as arc · tan as an inverse function of tan and arc · cos as an inverse function of cos, first, the geomagnetic vector M = (Mx, My, Mz), α = arc · tan (Mz / My) , Β = arc · tan ((My ² + Mz ² ) ^1/2 / Mx). However, the two solutions of arc and tan here are determined as correct solutions by the codes of Mx and My. Secondly, θ = π / 2 (90 degrees) −the angle of depression is obtained. Third, φ = α ± arc · cos {cos (θ) / sin (β)}, G (vector) = (0, cos (φ), sin (φ)).
[0046]
FIG. 8 is a rewrite of the azimuth analysis diagram shown in FIG. 6 on the XY plane side. Here, the projection of the vector group having the angle formed by the θ from the geomagnetic vector M onto the XY plane is elliptical. The locus on the Y-axis and the locus on the Y-axis is a candidate for G (vector), and it can be seen from FIG. However, since there may be one solution as a multiple solution when two solutions overlap, it is necessary to select a correct solution in a certain procedure.
[0047]
For example, in the case of FIG. 6, the attitude angle of the mobile phone 40 is obtained by the attitude angle = 3π / 2 (270 degrees) −φ. 9 and 10 show the azimuth angle (deg) of the portable device 40 when the geomagnetic vector M is (cosπ / 6, 0, −sinπ / 6), the attitude angle limited to 0 to 90 degrees. FIG. 4 schematically shows the solution (deg) of the attitude angle corresponding to the case division of the angle φ formed with the Y axis of the vector G obtained in the third above for (deg). Here, as shown in FIG. 9, if the azimuth angle is 0 to 180 degrees, the angle φ = α + arc · cos {cos (θ) / sin (β)} formed with the Y axis of the vector G may be obtained. As shown in FIG. 10, if the azimuth angle is 181 to 359 degrees, the angle φ with the Y axis of the vector G may be similarly set to φ = α−arc · cos {cos (θ) / sin (β)}. .
[0048]
As described above, the inclination of the case 1 and the earth magnetic pole direction can be calculated from the three-dimensional geomagnetic vector M. In this case, first, the geomagnetic vector M is converted into a unit vector by the above-described equation (6) to obtain the angles α and β from the equation (8), and then the inclination angle is obtained by the equation (9) after obtaining information on the dip angle of the geomagnetism. . However, since there are two solutions of Formula 9, it is necessary to select an appropriate solution. Regardless of whether there are two solutions of equation (9), the difference value obtained by calculating the magnitude of the geomagnetic vector and comparing it with a predetermined magnitude is 1/3 or less. Otherwise, the first process that does not change the value of the vertical vector G, the second process that is adopted as it is when the vertical vector G is uniquely determined, and the vertical vector that is closest to the vertical vector G obtained immediately before (previous) A third process that selects and adopts a vertical vector G that is not uniquely determined and that is close to an angle of 30 degrees with respect to the mounting substrate 10 to which the magnetic sensor is mounted when there is no history data. 4 is determined as a priority order in this order, and if an appropriate solution is obtained, the process proceeds to a direction information extraction process. It should be noted that the first processing here takes into account that, for example, when a magnetic material such as iron is nearby and the magnitude of the geomagnetic vector M changes by 1/3 or more, an accurate posture and azimuth are not shown. Therefore, the angle of 30 degrees as a reference in the fourth process is considered to be selected on the assumption that the inclination angle is frequently used when the portable device 40 is normally held with one hand.
[0049]
Incidentally, in the azimuth information extraction process, the earth magnetic pole azimuth vector can be obtained by performing a calculation excluding the projection component from the geomagnetic vector to the vertical vector G.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the earth magnetic pole direction calculation method for the magnetic sensor device of the present invention, when the earth magnetic field is calculated by detecting the earth magnetic field by the three axis magnetic sensor, the geomagnetic vector obtained from the three axis magnetic sensor is calculated. And a vector G having a predetermined angle α specified in advance from a vector substantially orthogonal to the specific axis X, and the predetermined angle α is calculated from a geomagnetic vector and a vertical vector from the ground. The specific axis X is an axis that is substantially parallel to the ground among the axes that are used for the main rotation in a situation where the substrate on which the three-axis magnetic sensor is mounted is actually used. As a result, optimal tilt correction is performed under the usage conditions that are frequently assumed as a method of use, such as when the user holds it with one hand during use. In addition to being able to realize the required reduction in size and weight even when mounted, it is possible to perform azimuth navigation at a lower cost than conventional devices.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external perspective view showing a configuration of a main part of a magnetic sensor device according to one embodiment to which the earth magnetic pole direction calculation method for a magnetic sensor device of the present invention is applied.
FIG. 2 is a view for explaining a state of a magnetic compass display corresponding to a case inclination in a display provided in the magnetic sensor device shown in FIG. 1;
3 shows a detailed configuration of a three-axis magnetic sensor provided in the magnetic sensor device shown in FIG. 1. FIG. 3A is a perspective view showing an appearance, and FIG. 3B is a plan view from the top surface direction. (C) relates to a perspective view showing an enlarged main part of the inside.
FIG. 4 shows high-frequency impedance characteristics with respect to an applied magnetic field in a magnetic body provided in the magnetic sensor chip of the three-axis magnetic sensor described with reference to FIGS.
5 illustrates a detailed configuration of a peripheral electric circuit including a signal processing circuit included in the magnetic sensor device illustrated in FIG. 1;
6 is an orientation analysis diagram shown for explaining the principle of the tilt correction function when the magnetic sensor device shown in FIG. 1 is mounted on a portable device.
7 is a perspective view showing a relationship between a transition of a usage state of a mobile device equipped with the magnetic sensor device shown in FIG. 1 and a vector G. FIG.
8 is a rewrite of the azimuth analysis diagram shown in FIG. 6 on the XY plane side.
9 is a vector for the azimuth angle of the portable device described in FIG. 7 and the attitude angle limited to 0 to 90 degrees when the geomagnetic vector M is (cosπ / 6, 0, −sinπ / 6). This is a schematic representation of a solution of a posture angle corresponding to one of the angles φ formed by the Y axis of G.
10 is a vector for the azimuth angle of the portable device described in FIG. 7 and the attitude angle limited to 0 to 90 degrees when the geomagnetic vector M is (cos π / 6, 0, −sin π / 6). 4 schematically shows a solution of a posture angle corresponding to another angle φ formed by the G and the Y axis.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Case 3 Winding bobbin 10 Mounting board 11 Display 12 Triaxial magnetic sensor 13 Signal processing circuit 14 Direction and inclination calculation circuit 20 Dielectric board 21 Magnetic body 22 Extraction electrode 23 Solder 24 Mounting board electrode 31 Oscillation circuit 32 Signal detection circuit 33 Amplifier 40 Mobile device

Claims

When the earth magnetic field is calculated by detecting the earth's magnetic field by the three-axis magnetic sensor, the geomagnetic vector obtained from the three-axis magnetic sensor and the vector G having a predetermined angle α specified in advance are specified with respect to a specific axis X. a magnetic sensor device for the earth pole orientation calculation method Ru calculated from the vector that is approximately orthogonal,
If there are two candidates for the vector G, the difference value obtained by calculating the magnitude of the geomagnetic vector and comparing it with a predetermined specified magnitude is not less than a predetermined value. When the first process that does not change the vector G, the second process that selects the vector G that is closest to the previous one, and when the vector G is not uniquely determined and there is no history data And a third process for selecting a substrate having an angle close to 30 degrees with respect to the substrate to which the three-axis magnetic sensor is attached is determined in this order as a priority order . Earth magnetic pole direction calculation method.

2. The earth magnetic pole direction calculation method for a magnetic sensor device according to claim 1, wherein the predetermined angle α is substantially equal to an angle formed by the geomagnetic vector and a vertical vector from the ground. Earth magnetic pole direction calculation method.

3. The earth magnetic pole direction calculation method for a magnetic sensor device according to claim 1, wherein the specific axis X is an axis used for main rotation in a situation where the substrate on which the three-axis magnetic sensor is mounted is actually used. An earth magnetic pole direction calculation method for a magnetic sensor device, characterized in that the axis is substantially parallel to the ground.

The earth magnetic pole direction calculation method for a magnetic sensor device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the specified magnitude in the first processing is substantially equal to a magnitude of the geomagnetic vector, and the difference value. Is substantially equal to 1/3 of the magnitude of the geomagnetic vector.

The earth magnetic pole direction calculation method for a magnetic sensor device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the three-axis magnetic sensor forms an angle of about 35 degrees with respect to a mounting surface of the substrate, and A method for calculating the earth's magnetic pole direction for a magnetic sensor device, comprising using geomagnetic sensor chips arranged so as to form an equilateral triangle.

In claim 1 the earth pole orientation calculation method for a magnetic sensor device according to any one of 5, the 3-axis magnetic sensor, an elongated magnetic substance having an axis of easy magnetization in a direction perpendicular to the longitudinal direction A method for calculating the earth's magnetic pole direction for a magnetic sensor device, comprising using a magnetic impedance sensor that utilizes the fact that an impedance changes with respect to an external magnetic field by passing a high-frequency current of 1 MHz or higher.

The magnetic sensor device according to claim be made by applying the earth pole orientation calculation method for a magnetic sensor device according to any one of claims 1-6.