JP2003090726A - 方位測定機能を有する携帯型電子装置、同携帯型電子装置に好適な磁気センサ、及び同携帯型電子装置における方位測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度に応じて変化する永久磁石部品からの漏
洩磁界によって方位測定の精度が低下することを防止す
る。 【解決手段】 携帯電話機１０は、ＣＰＵ２１と、Ｘ軸
磁気センサ３１、Ｙ軸磁気センサ３２、及び温度センサ
３３を含む磁気センサ３０とを備えている。ＣＰＵ２１
は、第１の温度、及び第２の温度で、Ｘ軸磁気センサの
出力Ｓｘ、及びＹ軸磁気センサの出力Ｓｙに含まれる永
久磁石部品からの磁界による影響分を測定し、同第１及
び第２の温度とともに記憶する。そして、ＣＰＵ２１
は、温度センサが検出する温度と前記記憶値とに基づい
て、現在の温度でのＸ軸磁気センサの出力Ｓｘ、及びＹ
軸磁気センサの出力Ｓｙに含まれる前記影響分を推定
し、同推定値により前記出力Ｓｘ、及び前記出力Ｓｙを
補正し、同補正された出力Ｓｘ、及び出力Ｓｙに基づい
て携帯電話機１０の方位を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石部品を構
成部品として含む通信手段と地磁気を利用して方位を測
定する方位測定手段とを備えた携帯型電子装置、同携帯
型電子装置に好適な磁気センサ、及び同携帯型電子装置
における方位測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、方位測定のために地磁気を検
出する磁気センサが知られている。また、近年において
は、スピーカ、マイクロフォン、送受信回路、及び表示
装置等からなる通信手段を有する携帯電話機に代表され
る携帯型電子装置に上記地磁気を検出する磁気センサを
搭載することで方位測定を可能とし、これにより同携帯
型電子装置に経路誘導機能（ナビゲーション機能）を具
備せしめることが検討されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、スピーカ、
マイクロフォン、及び表示装置等の通信手段は、一般に
永久磁石部品を含んでいて、上記磁気センサは地磁気と
これらの永久磁石部品により形成される磁界との合成磁
界に応じた出力を発生する。このため、磁気センサの出
力そのものに基いて決定した方位は正確でないという問
題がある。また、永久磁石部品からの磁界は同永久磁石
部品の温度に依存して変化するため、ある温度で検出さ
れた永久磁石部品からの磁界による磁気センサ出力への
影響分のみに基いて同磁気センサ出力を補正し、この補
正後の出力で方位を決定するように構成すると、永久磁
石部品の温度が変化した場合、前記決定した方位は正確
でないという問題がある。

【０００４】従って、本発明の目的は、永久磁石部品の
温度が変化した場合であっても、方位を精度良く測定し
得る携帯型電子装置、及び同携帯型電子装置に好適な磁
気センサを提供することにある。また、本発明の他の目
的は、携帯型電子装置が有する永久磁石部品からの磁界
による磁気センサへの影響分を簡単な操作により推定
し、以って精度良く方位を測定し得る方位測定方法を提
供することにある。

【０００５】

【本発明の概要】上記目的を達成するための本発明の特
徴の一つは、永久磁石部品を構成部品として含む通信手
段と地磁気を利用して方位を測定する方位測定手段とを
備えた携帯型電子装置において、前記方位測定手段は、
外部磁界に応じた出力を発生する磁気センサと、温度を
検出するための温度センサと、前記検出された温度に応
じ、前記磁気センサの出力に含まれる前記永久磁石部品
からの磁界による影響分を推定するとともに同推定した
影響分に基いて同磁気センサの出力を補正する補正手段
と、前記補正された出力に基いて方位を決定する方位決
定手段とを具備したことにある。この場合、前記検出さ
れる温度は、前記永久磁石部品の温度に応じた温度であ
る。また、温度を検出することには、同温度を推定する
ことも含む。

【０００６】これによれば、前記磁気センサの出力に含
まれる前記永久磁石部品からの磁界による影響分が前記
検出された温度に応じて推定され、この推定された影響
分に基いて同磁気センサの出力が補正されるとともに、
補正された磁気センサの出力に基いて方位が決定され
る。従って、永久磁石部品の温度が変化し、磁気センサ
の出力に含まれる同永久磁石部品からの磁界による影響
分が変動した場合であっても、方位が精度良く測定（決
定）され得る。

【０００７】ところで、前記磁気センサの出力に含まれ
る前記永久磁石部品からの磁界による影響分は、例え
ば、携帯型電子装置を机上に置き、その時点の磁気セン
サの出力を第１の値として測定するとともに、同携帯型
電子装置を同机上で１８０°回転させ、その状態で同磁
気センサの出力を第２の値として測定し、これら第１の
値と第２の値の和を２で除する（第１の値と第２の値の
平均値を求める）ことにより推定され得る。しかしなが
ら、このような推定を行おうとすると、携帯型電子装置
を机上で１８０°回転させるなどの操作を同携帯型電子
装置のユーザに行わせる必要がある。かかる操作はユー
ザにとって煩雑であるから、同操作の回数は必要最小限
であることが望ましい。

【０００８】そのため、前記補正手段は、第１の温度に
て前記磁気センサの出力に含まれる前記永久磁石部品か
らの磁界による影響分を測定し、前記第１の温度と異な
る第２の温度にて前記磁気センサの出力に含まれる前記
永久磁石部品からの磁界による影響分を測定し、前記第
１の温度での影響分と前記第２の温度での影響分と前記
温度センサにより検出される現時点の温度とに基いて前
記永久磁石部品からの磁界による影響分を推定するよう
に構成されることが好適である。

【０００９】これによれば、第１の温度における永久磁
石部品からの磁界による影響分と第２の温度における永
久磁石部品からの磁界による影響分とを測定すること
で、他の温度における影響分が推定されるから、ユーザ
に要求する影響分推定のための操作回数を少なくしなが
ら、精度良く方位を測定することが可能となる。なお、
実験によれば、携帯型電子装置の永久磁石部品からの磁
界は同永久磁石部品の温度に対して略比例的に変化する
から、第１の温度での影響分と第２の温度での影響分と
を温度に関して直線補間することにより、現時点（現
在）の温度における影響分を簡単に推定することができ
る。

【００１０】一方、永久磁石部品からの磁界による影響
分の測定には必ず測定誤差が含まれる。従って、第１の
温度における永久磁石部品からの磁界による影響分と第
２の温度における永久磁石部品からの磁界による影響分
とに基いて他の温度における永久磁石部品からの磁界に
よる影響分を推定する場合、前記第１の温度と前記第２
の温度の差が過小であると、各温度における影響分の測
定誤差が他の温度における影響分の推定精度を著しく悪
化させる惧れがある。

【００１１】そこで、前記補正手段は、前記第１の温度
における影響分の測定後に前記温度センサにより検出さ
れる温度と前記第１の温度との差が所定温度以上になっ
たとき、前記第２の温度における影響分を取得する操作
を行うことを、前記携帯型電子装置のユーザに対して促
す初期化促進手段を備えることが好適である。この初期
化促進手段は、例えば、携帯型電子装置が備える表示装
置にその旨のメッセージを表示する手段であってもよ
く、同携帯型電子装置が備える発音手段からその旨のメ
ッセージを発音させる手段であってもよい。

【００１２】これによれば、前記第１の温度における影
響分を測定した後、前記温度センサ（温度検出手段）に
より検出される温度と前記第１の温度との差が所定温度
以上になったとき、前記第２の温度における影響分を測
定することになるので、これらの影響分の測定に含まれ
る測定誤差が他の温度における影響分の推定精度を大き
く悪化させることを回避することができる。また、ユー
ザは、如何なるときに第２の温度における影響分を測定
すればよいかを知ることができるので、不必要な初期化
操作の実施を回避することができる。

【００１３】本発明は、また、外部磁界の向きと大きさ
とに依存した値を示す磁気検出素子と、温度を検出する
温度検出素子とを単一基板上に形成してなる磁気センサ
を提供する。

【００１４】これによれば、小型且つ安価であり、永久
磁石部品からの磁界による方位測定への影響を同永久磁
石部品の温度に関して補償することが可能で、特に永久
磁石部品を構成部品として備える携帯型電子装置等に好
適な磁気センサが提供される。

【００１５】また、このような磁気センサは、前記磁気
検出素子を複数個含み、前記複数の磁気検出素子の各々
は磁化の向きが固定された固着層と磁化の向きが外部磁
界に応じて変化する自由層とを含み、同固着層の磁化の
向きと同自由層の向きがなす角度に応じて抵抗値が変化
する磁気抵抗効果素子であり、前記磁気抵抗効果素子の
うちの少なくとも二つの素子の固着層の磁化の向きが互
いに交差する向きとなるように形成されることが好適で
ある。

【００１６】これによれば、感度が良好な巨大磁気抵抗
効果素子（ＧＭＲ素子）又は磁気トンネル効果素子（Ｔ
ＭＲ素子）を使用し、方位を精度良く測定することが可
能な磁気センサが提供され得る。

【００１７】さらに、前記磁気センサは前記基板と同一
の基板上にデジタル処理回路を含むことが好適である。

【００１８】これによれば、一層小型であって、信号を
デジタル信号形式で取り扱う携帯型電子装置に好適な磁
気センサが提供され得る。

【００１９】また、本発明によれば、本体と、永久磁石
部品を構成部品として含む通信手段と、外部磁界に応じ
た値を出力する磁気センサと、前記本体の前面に形成さ
れ操作信号を入力するための操作信号入力手段とを有す
る携帯型電子装置の方位測定方法であって、前記携帯型
電子装置の前面を上方に向けた状態で前記操作信号が入
力されたときに前記磁気センサの出力を第１の値として
測定するステップと、前記第１の値を測定した後に前記
携帯型電子装置の前面を上方に向けて同携帯型電子装置
を１８０°回転し、同携帯型電子装置が１８０°回転さ
れた状態で前記操作信号が入力されたときに前記磁気セ
ンサの出力を第２の値として測定するステップと、前記
第１の値と前記第２の値とに基いて前記永久磁石部品か
らの磁界による前記磁気センサの出力への影響分を推定
するステップと、前記推定した影響分に基いて前記磁気
センサの出力を補正するステップと、前記補正した磁気
センサの出力に基いて方位を決定するステップとを含ん
でなる方位決定方法が提供される。

【００２０】携帯型電子装置を１８０°回転する前後に
おいては、地磁気が磁気センサに対し同一の大きさで反
対の方向となって加わるので、同携帯型電子装置を１８
０°回転する前後における磁気センサの各出力の和は、
地磁気に無関係であって、永久磁石部品からの磁界によ
る同磁気センサの出力に含まれる影響分に応じた値とな
る。従って、この和に基づけば、前記永久磁石部品から
の磁界の影響分を簡単に精度良く推定することができ
る。この結果、上記構成のように方位を決定すれば、簡
単な方法で精度良く方位を測定することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明による携帯型電子装
置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１の概略正面図に示したように、この携帯型電子装置
としての携帯電話機１０は、正面視で互いに直交するＸ
軸、及びＹ軸に沿って延びる辺を有する略長方形の本体
１１と、この本体１１の上部側面に配置されたアンテナ
部１２、本体１１の前面側最上部に配置されたスピーカ
部１３、スピーカ部１３の下方で本体１１の前面側に配
置され文字及び図形を表示するための液晶表示部１４、
液晶表示部１４の下方で本体１１の前面側に配置され電
話番号又はその他の指示信号を入力するための操作部
（操作信号入力手段）１５、及び本体１１の前面側最下
部に配置されたマイクロフォン部１６を含んでいる。こ
れらアンテナ部１２、スピーカ部１３、液晶表示部１
４、操作部１５、及びマイクロフォン部１６の一部又は
全部は、永久磁石部品をその構成部品として含んでなる
通信手段を構成している。

【００２２】図２は、この携帯電話機１０の電気回路の
概略を示すブロック図であり、同携帯電話機１０は、バ
スを介して互いに接続されたＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、
ＲＡＭ２３、及び不揮発性のＲＡＭ２４を備えている。
ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２２に格納された各種のプログラ
ムを実行するようになっている。ＲＡＭ２３は、ＣＰＵ
２１が前記プログラムを実行する際に必要なデータ等を
一時的に記憶するようになっている。不揮発性ＲＡＭ２
４は、携帯電話機１０の主電源が投入されているとき
（主電源の「オン」時）にＣＰＵ２１からの指示により
データが書込まれ、同主電源の「オフ」時においても書
込まれたデータを記憶・保持し、更に主電源の「オン」
時にＣＰＵ２１の要求にしたがって同ＣＰＵ２１に対し
前記記憶・保持しているデータを供給するようになって
いる。なお、不揮発性ＲＡＭ２４は、ＥＥＰＲＯＭで置
換することもできる。

【００２３】前記アンテナ部１２は、送受信用のアンテ
ナ１２ａと、アンテナ１２ａに接続された送受信回路１
２ｂと、送受信回路１２ｂに接続され同送受信回路１２
ｂが受信した受信信号を復調するとともに、発信すべき
信号を変調して同送受信回路１２ｂに供給する変調・復
調回路１２ｃとを備えている。前記スピーカ部１３は、
永久磁石部品を含むスピーカ１３ａと、スピーカ１３ａ
に接続され同スピーカ１３ａから所定の音を発生させる
ための信号を生成する発音回路１３ｂとを備えている。
液晶表示部１４は、携帯電話機１０の本体１１の前面に
配置された液晶表示パネル１４ａと、液晶表示パネル１
４ａと接続され同液晶表示パネル１４ａに所定の表示を
させるための信号を生成する表示回路１４ｂとを備えて
いる。操作部１５は、複数の押しボタン１５ａと、この
複数の押しボタン１５ａと接続され同押しボタン１５ａ
の各々のオン・オフ状態を検出する検出回路１５ｂとを
備えている。マイクロフォン部１６は、マイクロフォン
１６ａと、マイクロフォン１６ａに接続され同マイクロ
フォン１６ａを介して入力された音声を増幅する増幅回
路１６ｂとを備えている。このうち、変調・復調回路１
２ｃ、発音回路１３ｂ、表示回路１４ｂ、検出回路１５
ｂ、及び増幅回路１６ｂは、バスを介してＣＰＵ２１に
接続されていて、同ＣＰＵ２１により制御されるように
なっている。

【００２４】更に、携帯電話機１０は、外部磁界の向き
と大きさとに応じた出力を発生する（出力値を示す）磁
気センサ３０を備えている。磁気センサ３０は、Ｘ軸磁
気センサ（Ｘ軸磁気検出素子）３１、Ｙ軸磁気センサ
（Ｙ軸磁気検出素子）３２、温度センサ（温度検出手
段、温度検出素子）３３、及び制御回路（デジタル処理
回路）３４を備えている。これらのＸ軸磁気センサ３
１、Ｙ軸磁気センサ３２、温度センサ３３、及び制御回
路３４は、磁気センサ３０の平面図である図３に示した
ように、複数のパッド３５…３５とともに、略正方形状
をなす単一基板（単一チップ）上に形成されている。ま
た、磁気センサ３０は、図１に示したように、携帯電話
機１０の液晶表示パネル１４ａの作る平面（本体１１の
前面）と略平行となるように、同携帯電話機１０の内部
に保持されている。

【００２５】再び図２を参照すると、制御回路３４は、
Ｘ軸磁気センサ３１、Ｙ軸磁気センサ３２、及び温度セ
ンサ３３の出力を処理してデジタル値を出力する機能を
有し、ＡＤコンバータ３４ａと、直流定電圧回路（定電
圧源）３４ｂとを含んでいる。ＡＤコンバータ３４ａ
は、バスを介してＣＰＵ２１に接続されるとともに、Ｘ
軸磁気センサ３１、Ｙ軸磁気センサ３２、及び温度セン
サ３３に接続されていて、各センサ３１〜３３の出力を
ＡＤ変換し、同ＡＤ変換後のデジタルデータをＣＰＵ２
１に供給するようになっている。直流定電圧回路３４ｂ
は、Ｘ軸磁気センサ３１、Ｙ軸磁気センサ３２、及び温
度センサ３３と接続されていて、各センサ３１〜３３に
一定の電圧を印加するようになっている。

【００２６】Ｘ軸磁気センサ３１は、図４（Ａ）に示し
たように、携帯電話機１０に搭載された状態において外
部磁界（加わる磁界）ＨのＸ軸成分に比例する値を出力
するようになっている。同様に、Ｙ軸磁気センサ３２
は、図４（Ｂ）に示したように、携帯電話機１０に搭載
された状態において外部磁界ＨのＹ軸成分に比例する値
を出力するようになっている。即ち、Ｘ軸磁気センサ３
１とＹ軸磁気センサ３２は、所定の方向における磁界の
大きさに比例する値を出力する互いに同一の構成を備
え、前記磁気センサ３０の単一基板上において前記所定
の方向（磁界の検出方向）が互いに直交するように配置
・形成され、磁気センサ３０は、Ｘ軸磁気センサ３１及
びＹ軸磁気センサ３２が携帯電話機１０の本体１１のＸ
軸及びＹ軸に平行な方向の磁界の大きさに比例した値を
それぞれ出力するように、同携帯電話機１０に搭載され
ている。

【００２７】ここで、Ｘ軸磁気センサ３１を代表例とし
て、その構成について詳細に説明する。Ｘ軸磁気センサ
３１は、等価回路図である図５に示したように、フルブ
リッジ回路を構成するように接続された第１〜第４磁気
トンネル効果素子（素子群）３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，
３１ｄを備えている。

【００２８】第１〜第４磁気トンネル効果素子３１ａ，
３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの各々は、互いに同一の構造を
有している。従って、以下、第１磁気トンネル効果素子
３１ａの構造を代表例として説明する。

【００２９】第１磁気トンネル効果素子（群）３１ａ
は、拡大平面図である図６に示したように、直列接続さ
れた複数の（この例では、２０個）の磁気トンネル効果
素子からなっている。各磁気トンネル効果素子は、図６
の１−１線に沿った平面にて切断した部分断面図である
図７に示したように、基板３０ａの上に平面形状を長方
形状にした複数の下部電極３１ａ１を備えている。下部
電極３１ａ１は、横方向（Ｘ軸方向）に所定の間隔を隔
てて一列に配置されていて、導電性非磁性金属材料であ
るＣｒ（Ｔａ，Ｔｉでも良い。）により膜厚３０ｎｍ程
度に形成されている。各下部電極３１ａ１の上には、同
下部電極３１ａ１と同一平面形状に形成され、ＰｔＭｎ
からなり膜厚３０ｎｍ程度の反強磁性膜３１ａ２がそれ
ぞれ積層されている。

【００３０】各反強磁性膜３１ａ２の上には、膜厚１０
ｎｍ程度のＮｉＦｅからなる一対の強磁性膜３１ａ３，
３１ａ３が間隔を隔てて積層されている。この強磁性膜
３１ａ３，３１ａ３は、平面視において長方形状を有
し、各長辺が平行に対向されるように配置されている。
この強磁性膜３１ａ３，３１ａ３は、反強磁性膜３１ａ
２により、図６の部分平面図である図８の矢印方向（Ｘ
軸正方向、即ち短辺方向）に磁化の向きがピンされたピ
ンド層を構成している。

【００３１】各強磁性膜３１ａ３の上には、同強磁性膜
３１ａ３と同一平面形状を有する絶縁層３１ａ４が形成
されている。この絶縁層３１ａ４は、絶縁材料であるＡ
ｌ₂Ｏ₃（Ａｌ−Ｏ）からなり、その膜厚は１ｎｍであ
る。

【００３２】絶縁層３１ａ４の上には、同絶縁層３１ａ
４と同一平面形状を有し、膜厚４０ｎｍ程度のＮｉＦｅ
からなる強磁性膜３１ａ５が形成されている。この強磁
性膜３１ａ５は、その磁化の向きが外部磁界の向きに略
一致するように変化する自由層（自由磁化層、又はフリ
ー層）を構成し、前記強磁性膜３１ａ３からなるピンド
層と前記絶縁層３１ａ４とともに磁気トンネル接合構造
を形成している。このように、各一つの反強磁性膜３１
ａ２、強磁性膜３１ａ３、絶縁層３１ａ４、及び強磁性
膜３１ａ５により、一つの磁気トンネル効果素子（電極
等を除く）が構成される。

【００３３】各強磁性膜３１ａ５の上には、同各強磁性
膜３１ａ５と同一平面形状のダミー膜３１ａ６がそれぞ
れ形成されている。このダミー膜３１ａ６は、膜厚４０
ｎｍ程度のＴａ膜からなる導電性非磁性金属材料により
構成されている。

【００３４】基板３０ａ、下部電極３１ａ１、反強磁性
膜３１ａ２、強磁性膜３１ａ３、絶縁層３１ａ４、強磁
性膜３１ａ５、及びダミー膜３１ａ６を覆う領域には、
複数の下部電極３１ａ１及び反強磁性膜３１ａ２をそれ
ぞれ絶縁分離するとともに、各反強磁性膜３１ａ２上に
設けた一対の強磁性膜３１ａ３、絶縁層３１ａ４、強磁
性膜３１ａ５、及びダミー膜３１ａ６をそれぞれ絶縁分
離するための層間絶縁層３１ａ７が設けられている。層
間絶縁層３１ａ７はＳｉＯ₂からなり、その膜厚は２５
０ｎｍ程度である。

【００３５】この層間絶縁層３１ａ７には、各ダミー膜
３１ａ６上にてコンタクトホールＣＨがそれぞれ形成さ
れている。このコンタクトホールＣＨを埋設するととも
に、異なる下部電極３１ａ１（及び反強磁性膜３１ａ
２）上に設けた一対のダミー膜３１ａ６，３１ａ６の各
一方間を互いに電気的に接続するように、例えば膜厚３
００ｎｍのＡｌからなる上部電極３１ａ８，３１ａ８が
それぞれ形成されている。このように、下部電極３１ａ
１及び反強磁性膜３１ａ２と、上部電極３１ａ８とによ
り、隣り合う一対の各強磁性膜３１ａ５，３１ａ５（各
ダミー膜３１ａ６，３１ａ６）と各反強磁性膜３１ａ
２，３１ａ２とをそれぞれ交互に順次電気的に接続する
ことで、固着層のピンされた磁化の向きが同一であっ
て、且つ、磁気トンネル接合構造を有する素子が２０個
だけ直列に接続された磁気トンネル効果素子（群）３１
ａが形成される。なお、上部電極３１ａ８，３１ａ８の
上には図示を省略したＳｉＯ及びＳｉＮからなる保護膜
が形成されている。

【００３６】このように形成された第１磁気トンネル効
果素子（群）３１ａの抵抗Ｒ１は、図９に示したよう
に、固着層のピンされた磁化の向きに沿って大きさが変
化する外部磁界Ｈに対し、同外部磁界Ｈの絶対値が小さ
い範囲（即ち、飽和磁界−Ｈｃ〜Ｈｃの範囲）において
比例的に変化する。即ち、抵抗Ｒ１は下記数１で表され
る。

【００３７】

【数１】Ｒ１＝−（ΔＲ／Ｈｃ）・Ｈ＋Ｒ０

【００３８】Ｘ軸磁気センサ３１は、このような磁気ト
ンネル効果素子を４個備え、各磁気トンネル効果素子３
１ａ〜３１ｄの固着層のピンされた磁化の向きを図５に
おいて矢印にて示した向きに一致するように配置・形成
してなる。即ち、第１，第４磁気トンネル効果素子３１
ａ，３１ｄの固着層のピンされた磁化の向きはＸ軸正方
向、第２，第３磁気トンネル効果素子３１ｂ，３１ｃの
固着層のピンされた磁化の向きはＸ軸負方向である。従
って、第１，第４磁気トンネル効果素子３１ａ，３１ｄ
の抵抗Ｒ１は上記数１に示した通り変化し、第２，第３
磁気トンネル効果素子３１ｂ，３１ｃの抵抗Ｒ２は、下
記数２にて表される。

【００３９】

【数２】Ｒ２＝（ΔＲ／Ｈｃ）・Ｈ＋Ｒ０

【００４０】そして、Ｘ軸磁気センサ３１においては、
第１磁気トンネル効果素子３１ａの一端と第２磁気トン
ネル効果素子３１ｂの一端とが接続され、同第１磁気ト
ンネル効果素子３１ａの他端と同第２磁気トンネル効果
素子３１ｂの他端とが直流定電圧回路３４ｂの正極と負
極とにそれぞれ接続される。同様に、第３磁気トンネル
効果素子３１ｃの一端と第４磁気トンネル効果素子３１
ｄの一端とが接続され、同第３磁気トンネル効果素子３
１ｃの他端と同第４磁気トンネル効果素子３１ｄの他端
とが直流定電圧回路３４ｂの正極と負極とにそれぞれ接
続される。また、第１磁気トンネル効果素子３１ａと第
２磁気トンネル効果素子３１ｂとの接続点の電位と、第
３磁気トンネル効果素子３１ｃと第４磁気トンネル効果
素子３１ｄとの接続点の電位が取り出され、これらの接
続点の電位差が磁気センサの出力Ｖoutとなるように前
記ＡＤコンバータ３４ａに接続されている。

【００４１】このような構成により、Ｘ軸磁気センサ３
１は、Ｘ軸方向の外部磁界Ｈｘ（外部磁界ＨのＸ軸成分
Ｈｘ）を検出する磁気センサとなり、下記数３に示す出
力Ｖout（＝Ｓｘ）を発生する。ここで、Ｖinは直流定
電圧回路３４ｂの発生する電圧である。

【００４２】

【数３】Ｓｘ＝Ｖin・（ΔＲ／Ｒ０）・（Ｈｘ／Ｈｃ）

【００４３】また、Ｙ軸磁気センサ３２は、前述したよ
うにＸ軸磁気センサ３１と同一構成を有し、図１０に示
したようにＸ磁気センサ３２と直交する向きに配置され
るので、Ｙ軸方向の外部磁界Ｈｙ（外部磁界ＨのＹ軸成
分Ｈｙ）を検出する磁気センサとなり、下記数４に示す
出力Ｖout（＝Ｓｙ）を発生する。

【００４４】

【数４】Ｓｙ＝Ｖin・（ΔＲ／Ｒ０）・（Ｈｙ／Ｈｃ）

【００４５】温度センサ３３は、バンドギャップリファ
レンス回路である。この回路は、周知のバイアス回路で
あり、一例として図１１に示したように、温度依存性の
ない電流源Ｉと、４個のトランジスタＱ１〜Ｑ４、及び
３個の抵抗Ｒ10〜Ｒ30からなっている。これらの要素の
接続関係について述べると、電流源Ｉは電圧源Ｖｃｃと
トランジスタＱ１のコレクタ間に接続されている。トラ
ンジスタＱ１のエミッタは接地され、ベースは抵抗Ｒ10
の一端とトランジスタＱ２のコレクタとの接続点に接続
されている。トランジスタＱ２のエミッタは抵抗Ｒ20を
介して接地され、ベースはダイオード接続されたトラン
ジスタＱ３のベース及びコレクタに接続されている。ト
ランジスタＱ３のエミッタは接地され、コレクタ及びベ
ースは抵抗Ｒ30を介して抵抗Ｒ10の他端及びトランジス
タＱ４のエミッタに接続されている。トランジスタＱ４
のベースはトランジスタＱ１のコレクタに接続され、コ
レクタは電圧源Ｖｃｃに接続されている。なお、電圧源
Ｖｃｃは、制御回路３４内に含まれている。

【００４６】この回路においては、トランジスタＱ３と
トランジスタＱ２のエミッタ面積比が「１」より大きい
所定の値Ｎに設定されている。このようなバンドギャッ
プリファレンス回路の出力電圧Ｖbgは、下記の数５によ
り示される。なお、数５において、ＶBE_Q3はトランジス
タＱ３のベース・エミッタ電圧、ＶTは熱電圧、Ｒ100は
抵抗Ｒ10の抵抗値、及びＲ200は抵抗Ｒ20の抵抗値であ
る。

【００４７】

【数５】Ｖbg＝ＶBE_Q3＋ＶT・ln(Ｎ)・Ｒ100／Ｒ200

【００４８】上記数５において、ＶBE_Q3は負の温度特性
（−２ｍＶ／Ｋ）を有し、ＶTは正の温度特性（０．０
８５ｍＶ／Ｋ）を有することが知られている。従って、
数５から明らかなように、抵抗値Ｒ100、及び抵抗値Ｒ2
00を適切に選ぶことにより、出力Ｖbgの温度依存性を無
くすことができる。本例では、この特性を利用し、出力
Ｖbgの温度依存性を無くすように抵抗値Ｒ100、及び抵
抗値Ｒ200が選択され、抵抗Ｒ３０の両端電圧（Ｖbg−
ＶBE_Q3）を取り出してＡＤコンバータ３４ａに接続する
ことで、温度センサ３３として機能するようになってい
る。

【００４９】次に、このように構成された携帯電話機１
０の方位測定方法について、磁気センサ３０に加わる外
部磁界Ｈが地磁気のみであるとして説明する。ここで、
携帯電話機１０の方位とは、携帯電話機１０の本体１１
の前面が略水平であって、且つ同前面が上方に向けられ
ている場合において、同携帯電話機１０の下部（例え
ば、マイクロフォン部１６）から上部（例えば、スピー
カ部１３）に向うベクトル、即ちＹ軸正方に向うベクト
ルの方位のことである。なお、本明細書において、方位
ａの基準（０°）は西であり、同方位ａは、北、東、及
び南の順に回転するにつれて、それぞれ９０°、１８０
°、及び２７０°となるものとして定義される。

【００５０】ところで、地磁気は南から北に向う磁界で
ある。従って、携帯電話機１０の本体１１の前面が略水
平であり、同前面が上方に向けられている場合、磁気セ
ンサ３０のＸ軸磁気センサ３１、及びＹ軸磁気センサ３
２の出力は、図１２に示したように、同携帯電話機１０
の方位ａに対して余弦波状、及び正弦波状にそれぞれ変
化する。なお、図１２のセンサ出力Ｓｘ，Ｓｙは規格化
されている。規格化とは、Ｘ軸磁気センサ３１の実際の
出力Ｓｘを、携帯電話機１０の本体１１の前面が略水平
であり同前面が上方に向けられた状態で３６０°回転し
た場合における出力Ｓｘの最大値と最小値の差の半分で
除した値を規格化後出力Ｓｘとすることであり、同様
に、Ｙ軸磁気センサ３２の実際の出力Ｓｙを、携帯電話
機１０の本体１１の前面が略水平であり同前面が上方に
向けられた状態で３６０°回転した場合における出力Ｓ
ｙの最大値と最小値の差の半分で除した値を規格化後出
力Ｓｙとすることである。

【００５１】以上のことから、携帯電話機１０の方位ａ
は以下の〜に場合分けして求めることができる。

【００５２】Ｓｘ＞０且つ｜Ｓｘ｜＞｜Ｓｙ｜ならば
ａ＝tan^-1(Ｓｙ/Ｓｘ） Ｓｘ＜０且つ｜Ｓｘ｜＞｜Ｓｙ｜ならばａ＝180°＋t
an^-1(Ｓｙ/Ｓｘ） Ｓｙ＞０且つ｜Ｓｘ｜＜｜Ｓｙ｜ならばａ＝ 90°−t
an^-1(Ｓｘ/Ｓｙ） Ｓｙ＜０且つ｜Ｓｘ｜＜｜Ｓｙ｜ならばａ＝270°−t
an^-1(Ｓｘ/Ｓｙ）

【００５３】ただし、上記〜の何れかにより求めら
れた方位ａが負の場合は、同方位ａに３６０°を加えた
値を方位ａとする。また、求められた方位ａが３６０°
以上であれば、同方位ａから３６０°を減じた値を方位
ａとする。

【００５４】一方、上記携帯電話機１０内には、スピー
カ１３ａに代表されるように多くの永久磁石部品が含ま
れ、これらの部品から漏洩磁界が発生している。図１３
（Ａ）〜（Ｃ）は、携帯電話機１０内に含まれる永久磁
石部品による漏洩磁界の温度特性を示すグラフである。
図１３（Ａ）〜（Ｃ）によれば、永久磁石部品による漏
洩磁界は温度に略比例して変化していることが理解され
る。換言すると、携帯電話機１０内の所定箇所に配置さ
れた磁気センサ３０には、これらの永久磁石部品によ
り、略同一の向きであって同永久磁石部品の温度に略比
例した大きさを有する漏洩磁界（地磁気以外による外部
磁界）が加わっている。

【００５５】この結果、Ｘ軸磁気センサ３１の出力は、
図１４に示したように、漏洩磁界に応じたオフセット量
ＯＦｘだけシフト（平行移動）する。同様に、Ｙ軸磁気
センサ３２の出力は、図１５に示したように、漏洩磁界
に応じたオフセット量ＯＦｙだけシフトする。また、前
述したように、漏洩磁界は永久磁石部品の温度に略比例
して変化することから、オフセット量ＯＦｘ，ＯＦｙも
同永久磁石部品の温度に略比例して変化する。このオフ
セット量ＯＦｘ，ＯＦｙは、永久磁石部品からの磁界に
よる磁気センサ３０の出力に含まれる影響分と称呼する
ことができる。

【００５６】図１６は、携帯電話機１０の前面を略水平
で且つ上方に向けた状態とし、同携帯電話機１０の方位
が所定の（任意の）方位となるように配置した場合であ
って、磁気センサ３０に加わる地磁気ＴＨ０と永久磁石
部品からの漏洩磁界ＬＨと、その状態から同携帯電話機
１０の方位のみを１８０°異ならせしめた場合に同磁気
センサ３０に加わる地磁気ＴＨ180と永久磁石部品から
の漏洩磁界ＬＨを、同磁気センサ３０を基準として示し
たベクトル図である。図１６から理解されるように、永
久磁石部品からの漏洩磁界ＬＨは、携帯電話機１０の方
位に拘らず、同一の向きで同一の大きさをもって磁気セ
ンサ３０に加わる。これに対し、地磁気は、携帯電話機
１０が１８０°回転されることにより、同じ大きさで反
対の向きをもって磁気センサ３０に加わる。このことか
ら、携帯電話機１０の方位が任意の方位θであるときの
Ｘ軸磁気センサ３１の出力をＳ１ｘ、同携帯電話機１０
の方位が１８０°異なる場合（即ち、方位がθ＋１８０
°である場合）の同Ｘ軸磁気センサ３１の出力をＳ２ｘ
とすると、同Ｘ軸磁気センサ３１のオフセット量ＯＦｘ
は、下記数６により求めることができる。

【００５７】

【数６】ＯＦｘ＝（Ｓ１ｘ＋Ｓ２ｘ）／２

【００５８】同様に、携帯電話機１０の方位が、任意の
方位θであるときのＹ軸磁気センサ３２の出力をＳ１
ｙ、同携帯電話機１０の方位が１８０°異なる場合（即
ち、方位がθ＋１８０°である場合）の同Ｙ軸磁気セン
サ３２の出力をＳ２ｙとすると、同Ｙ軸磁気センサ３２
のオフセット量ＯＦｙは、下記数７により求めることが
できる。

【００５９】

【数７】ＯＦｙ＝（Ｓ１ｙ＋Ｓ２ｙ）／２

【００６０】また、これらのオフセット量ＯＦｘ（ＯＦ
ｙ）は永久磁石部品の温度に比例するから、同永久磁石
部品の温度が所定の温度Ｔ１、及び温度Ｔ１と異なる温
度Ｔ２であるときのＸ軸磁気センサ３１のオフセット量
をそれぞれＯＦ１ｘ、及びＯＦ２ｘとすると、任意の温
度Ｔにおける同Ｘ軸磁気センサ３１のオフセット量ＯＦ
ｘは、下記数８により表される。

【００６１】

【数８】ＯＦｘ＝（ＯＦ２ｘ−ＯＦ１ｘ）・（Ｔ−Ｔ
１）／（Ｔ２−Ｔ１）＋ＯＦ１ｘ

【００６２】同様に、永久磁石部品の温度が前記温度Ｔ
１、及び前記温度Ｔ２であるときのＹ軸磁気センサ３２
のオフセット量をそれぞれＯＦ１ｙ、及びＯＦ２ｙとす
ると、任意の温度Ｔにおける同Ｙ軸磁気センサ３２のオ
フセット量ＯＦｙは、下記数９により表される。

【００６３】

【数９】ＯＦｙ＝（ＯＦ２ｙ−ＯＦ１ｙ）・（Ｔ−Ｔ
１）／（Ｔ２−Ｔ１）＋ＯＦ１ｙ

【００６４】従って、本例においては、このようにして
オフセット量ＯＦｘ，ＯＦｙを求め、実際のセンサ出力
Ｓｘ，Ｓｙから同オフセット量ＯＦｘ，ＯＦｙをそれぞ
れ減じる補正を行って、補正後のセンサ出力Ｓｘ，Ｓｙ
を求め、この補正後のセンサ出力Ｓｘ，Ｓｙと上記〜
の場合分けされた方位計算方法とに基いて方位ａを求
める。これにより、永久磁石部品の漏洩磁界の影響を受
けることなく、方位ａを精度良く決定することができ
る。以上が、携帯電話機１０の方位決定方法の原理であ
る。

【００６５】次に、上述した原理に基いて携帯電話機１
０のＣＰＵ２１が同携帯電話機１０の方位を実際に求め
る際の作動について図１７〜図２０を参照しながら説明
する。図１７〜図２０は、ＣＰＵ２１が所定時間の経過
毎に実行するプログラム（ルーチン）を示すフローチャ
ートである。

【００６６】先ず、携帯電話機１０のユーザが同携帯電
話機１０を購入し、その使用を開始する場合から説明す
る。携帯電話機１０の電源が投入されると、ＣＰＵ２１
は所定のタイミングにて図１７の初期化促進表示ルーチ
ン（このルーチンは、初期化促進手段の機能を達成す
る。）の処理をステップ１７００から開始し、ステップ
１７０５に進んで第１初期化フラグＦ１が「０」である
か否かを判定する。この第１初期化フラグＦ１の値は、
携帯電話機１０の製造直後において実行される図示しな
い初期化ルーチンにより「０」に設定されている。この
ため、ＣＰＵ２１はステップ１７０５にて「Ｙｅｓ」と
判定してステップ１７１０に進み、同ステップ１７１０
にて携帯電話機１０のユーザに対し初期化操作を促すメ
ッセージ（初期化促進メッセージ）を液晶表示パネル１
４ａに表示し、その後ステップ１７９５に進んで本ルー
チンを一旦終了する。この表示される初期化促進メッセ
ージは、初期化のために複数の押しボタン１５ａのうち
の特定のボタンであるオフセットデータ取得ボタンを押
し、同ボタンを「オン」状態にすることを促す文章を含
んでいる。

【００６７】一方、ＣＰＵ２１は、所定のタイミングに
て図１８のオフセット取得ルーチンをステップ１８００
から開始し、ステップ１８０５に進んでオフセットデー
タ取得ボタンの状態が「オフ」状態から「オン」状態に
変化したか否かを判定し、同ボタンが「オフ」状態から
「オン」状態に変化していなければステップ１８０５に
て「Ｎｏ」と判定してステップ１８９５に進む処理を繰
り返し実行している。

【００６８】従って、ユーザが液晶表示パネル１４ａに
表示された初期化促進メッセージに応じ、オフセットデ
ータ取得ボタンの状態を「オフ」状態から「オン」状態
に変更すると、ＣＰＵ２１はステップ１８０５にて「Ｙ
ｅｓ」と判定してステップ１８１０に進み、同ステップ
１８１０にて「第１操作方法」についての説明文章を液
晶表示パネル１４ａに表示する。第１操作方法の説明文
章は、携帯電話機１０の本体１１の前面を上方に向けて
机上に置き（即ち、前面を略水平として上方に向け）、
その状態にて複数の押しボタン１５ａのうちの特定のボ
タンであるオフセットボタンを押して同ボタンを「オ
ン」状態とすることを促すメッセージを含んでいる。次
いで、ＣＰＵ２１はステップ１８１５に進み、同ステッ
プ１８１５にてオフセットボタンが「オフ」状態から
「オン」状態に変化したか否かをモニタする。

【００６９】このとき、ユーザが上記第１操作方法の説
明文章に従ってオフセットボタンを「オフ」状態から
「オン」状態に変更すると、ＣＰＵ２１はステップ１８
１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１８２０に進
み、その時点のＸ軸磁気センサ３１の出力Ｓｘの絶対値
が計測可能最大値Ｓmaxより大きいか否か、又はＹ軸磁
気センサ３２の出力Ｓｙの絶対値が計測可能最大値Ｓma
xより大きいか否かを判定する。このとき、Ｘ軸磁気セ
ンサ３１の出力Ｓｘの絶対値が計測可能最大値Ｓmaxよ
り大きいか、又はＹ軸磁気センサ３２の出力Ｓｙの絶対
値が計測可能最大値Ｓmaxより大きいと、ＣＰＵ２１は
ステップ１８２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１
８２５に進み、同ステップ１８２５にて初期化に失敗し
た旨の警告メッセージを液晶表示パネル１４ａに表示
し、ステップ１８９５に進んで本ルーチンを一旦終了す
る。

【００７０】また、ステップ１８２０の実行時におい
て、Ｘ軸磁気センサ３１の出力Ｓｘの絶対値が計測可能
最大値Ｓmax以下であって、且つ、Ｙ軸磁気センサ３２
の出力Ｓｙの絶対値が計測可能最大値Ｓmax以下であれ
ば、ＣＰＵ２１は同ステップ１８２０にて「Ｎｏ」と判
定してステップ１８３０に進み、同ステップ１８３０に
てＸ軸磁気センサ３１の出力Ｓｘを第１Ｘ軸センサ出力
Ｓ１ｘ、Ｙ軸磁気センサ３２の出力Ｓｙを第１Ｙ軸セン
サ出力Ｓ１ｙとして記憶する。

【００７１】次いで、ＣＰＵ２１はステップ１８３５に
進み、同ステップ１８３５にて「第２操作方法」につい
ての説明文章を液晶表示パネル１４ａに表示する。第２
操作方法の説明文章は、携帯電話機１０の前面を上方に
向けた状態で同携帯電話機１０を机上で（即ち、水平面
内で）１８０°回転させてからオフセットボタンを再び
押し、同ボタンを「オン」状態とすることを促すメッセ
ージを含んでいる。次いで、ＣＰＵ２１はステップ１８
４０に進み、同ステップ１８４０にてオフセットボタン
が「オフ」状態から「オン」状態に変化したか否かを再
びモニタする。

【００７２】そして、ユーザが第２の操作方法の説明文
章に従って携帯電話機１０を１８０°回転した後にオフ
セットボタンを「オフ」状態から「オン」状態に変更す
ると、ＣＰＵ２１はステップ１８４０にて「Ｙｅｓ」と
判定してステップ１８４５に進み、同ステップ１８４５
にてその時点のＸ軸磁気センサ３１の出力Ｓｘの絶対値
が計測可能最大値Ｓmaxより大きいか否か、又はＹ軸磁
気センサ３２の出力Ｓｙの絶対値が計測可能最大値Ｓma
xより大きいか否かを判定する。このとき、Ｘ軸磁気セ
ンサ３１の出力Ｓｘの絶対値が計測可能最大値Ｓmaxよ
り大きいか、又はＹ軸磁気センサ３２の出力Ｓｙの絶対
値が計測可能最大値Ｓmaxより大きいと、ＣＰＵ２１は
ステップ１８４５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１
８２５に進み、同ステップ１８２５にて初期化に失敗し
た旨の警告表示を行い、ステップ１８９５に進んで本ル
ーチンを一旦終了する。

【００７３】また、ステップ１８４５の実行時におい
て、Ｘ軸磁気センサ３１の出力Ｓｘの絶対値が計測可能
最大値Ｓmax以下であって、且つ、Ｙ軸磁気センサ３２
の出力Ｓｙの絶対値が計測可能最大値Ｓmax以下であれ
ば、ＣＰＵ２１は同ステップ１８４５にて「Ｎｏ」と判
定してステップ１８５０に進み、同ステップ１８５０に
てＸ軸磁気センサ３１の出力Ｓｘを第２Ｘ軸センサ出力
Ｓ２ｘ、Ｙ軸磁気センサ３２の出力Ｓｙを第２Ｙ軸セン
サ出力Ｓ２ｙとして記憶する。

【００７４】次いで、ＣＰＵ１１はステップ１８５５に
進み、第１初期化フラグＦ１の値が「０」であるか否か
を判定する。この場合、第１初期化フラグＦ１の値は
「０」のままであるので、ＣＰＵ２１はステップ１８５
５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１８６０に進み、
同ステップ１８６０にてＸ軸磁気センサ３１の第１Ｘ軸
オフセット量ＯＦ１ｘ、及びＹ軸磁気センサ３２の第１
Ｙ軸オフセット量ＯＦ１ｙを求める。具体的には、上記
第１Ｘ軸センサ出力Ｓ１ｘと第２Ｘ軸センサ出力Ｓ２ｘ
の和を２で除し（即ち、これらの平均値を計算し）、得
られた値を第１Ｘ軸オフセット量ＯＦ１ｘとし、上記第
１Ｙ軸センサ出力Ｓ１ｙと第２Ｙ軸センサ出力Ｓ２ｙの
和を２で除し、得られた値を第１Ｙ軸オフセット量ＯＦ
１ｙとする。第１Ｘ軸オフセット量ＯＦ１ｘ、及び第１
Ｙ軸オフセット量ＯＦ１ｙは、不揮発性ＲＡＭ２４に記
憶される。

【００７５】次いで、ＣＰＵ２１はステップ１８６５に
進み、同ステップ１８６５にてその時点の温度センサ３
３の示す温度Ｔｅｍｐを読み込んで第１温度Ｔ１として
不揮発性ＲＡＭ２４に記憶し、続くステップ１８７０に
て第１初期化フラグＦ１の値を「１」に設定した後、ス
テップ１８９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

【００７６】この状態で、ＣＰＵ２１が図１７の初期化
促進表示ルーチンの処理をステップ１７００から開始し
てステップ１７０５に進むと、この場合、第１初期化フ
ラグＦ１の値は「１」に設定されているので、同ＣＰＵ
２１はステップ１７０５にて「Ｎｏ」と判定してステッ
プ１７１５に進み、同ステップ１７１５にて第２初期化
フラグＦ２の値が「０」か否かを判定する。この第２初
期化フラグＦ２の値も、前述の初期化ルーチンにより
「０」に設定されている。従って、ＣＰＵ２１はステッ
プ１７１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１７２０
に進み、同ステップ１７２０にて温度センサ３３の示す
温度Ｔｅｍｐを読み込んで現在温度（現時点の温度）Ｔ
ｃとして記憶し、続くステップ１７２５にて前記第１温
度Ｔ１と前記現在温度Ｔｃとの差の絶対値が所定温度
（閾値温度）Ｔｔｈより大きいか否かを判定する。現時
点は、前記第１温度Ｔ１を取得した直後であるから、同
第１温度Ｔ１と前記現在温度Ｔｃとの差の絶対値は閾値
温度Ｔｔｈより小さい。従って、ＣＰＵ２１はステップ
１７２５にて「Ｎｏ」と判定してステップ１７９５に進
み、本ルーチンを一旦終了する。

【００７７】このような処理は、第１温度Ｔ１と現在温
度Ｔｃとの差の絶対値が閾値温度Ｔｔｈより大きくなる
時点まで繰り返され、従って、その時点まで初期化促進
メッセージが再び表示されることはない。

【００７８】一方、ＣＰＵ２１は所定のタイミングにな
ると図１９に示したオフセット決定ルーチンの処理をス
テップ１９００から開始し、続くステップ１９０５にて
第２初期化フラグＦ２の値が「０」であるか否かを判定
する。この場合、第２初期化フラグＦ２の値は「０」に
維持されているため、ＣＰＵ２１はステップ１９０５に
て「Ｙｅｓ」と判定してステップ１９１０に進み、同ス
テップ１９１０にて先に求めた第１Ｘ軸オフセット量Ｏ
Ｆ１ｘ、及び第１Ｙ軸オフセット量ＯＦ１ｙを、それぞ
れＸ軸磁気センサ３１のオフセット量ＯＦｘ、及びＹ軸
磁気センサ３２のオフセット量ＯＦｙとして設定し、そ
の後ステップ１９９５にて本ルーチンを一旦終了する。

【００７９】また、ＣＰＵ２１は図２０に示した方位算
出ルーチン（このルーチンは、方位決定手段を構成す
る。）の処理をステップ２０００から開始し、続くステ
ップ２００５にてＸ軸磁気センサ３１の出力Ｓｘから同
Ｘ軸磁気センサ３１のオフセット量ＯＦｘを減じた値を
補正後のＸ軸磁気センサ３１の出力Ｓｘとして設定し、
Ｙ軸磁気センサ３２の出力Ｓｙから同Ｙ軸磁気センサ３
２のオフセット量ＯＦｙを減じた値を補正後のＹ軸磁気
センサ３２の出力Ｓｙとして設定する。そして、ＣＰＵ
２１はステップ２０１０にて上記〜に示した各場合
の何れに該当するかを判別し、その判別結果に応じてス
テップ２０１５〜２０３０の何れかに進み、同ステップ
２０１５〜２０３０の各ステップ内に示した計算を行う
ことで方位ａを算出・決定する。次いで、ＣＰＵ２１
は、ステップ２０３５，２０４０にて、上記求めた方位
ａが負の値である場合には同方位ａに３６０°を加えた
値を最終的な方位ａとし、また、上記方位ａが３６０°
以上の場合には、ステップ２０３５，２０４５，２０５
０にて同方位ａから３６０°減じた値を最終的な方位ａ
とし、その後ステップ２０９５に進んで本ルーチンを一
旦終了する。

【００８０】次に、携帯電話機１０の永久磁石部品の温
度が上昇し、前記第１の温度Ｔ１と前記現在温度Ｔｃと
の差の絶対値が閾値温度Ｔｔｈより大きくなった場合
（第２の温度Ｔ２になった場合）について説明する。こ
の場合、ＣＰＵ２１が図１７のステップ１７００，１７
０５，１７１５，１７２０に続きステップ１７２５に進
んだとき、同ステップ１７２５にて「Ｙｅｓ」と判定し
てステップ１７１０に進み、再び初期化促進メッセージ
を液晶表示パネル１４ａに表示する。

【００８１】これにより、ユーザがオフセットデータ取
得ボタンを押圧して「オン」状態にすると、ＣＰＵ２１
は図１８のステップ１８０５に進んだとき、同ステップ
１８０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１８１０以
降に進み、携帯電話機１０の方位が任意の方位θである
ときのＸ軸磁気センサ３１の出力Ｓｘ、及びＹ軸磁気セ
ンサ３２の出力Ｓｙを、第１Ｘ軸センサ出力Ｓ１ｘ、及
び第１Ｙ軸センサ出力Ｓ１ｙとしてそれぞれ記憶し（ス
テップ１８３０）、同携帯電話機１０の方位がθ＋１８
０°であるときのＸ軸磁気センサ３１の出力Ｓｘ、及び
Ｙ軸磁気センサ３２の出力Ｓｙを、第２Ｘ軸センサ出力
Ｓ２ｘ、及び第２Ｙ軸センサ出力Ｓ２ｙとしてそれぞれ
記憶し（ステップ１８５０）、その後ステップ１８５５
に進む。

【００８２】この場合、前述したステップ１８７０の実
行により第１初期化フラグＦ１の値は「１」に設定され
ている。従って、ＣＰＵ２１は、ステップ１８５５にて
「Ｎｏ」と判定してステップ１８７５に進み、同ステッ
プ１８７５にてＸ軸磁気センサ３１の第２Ｘ軸オフセッ
ト量ＯＦ２ｘ、及びＹ軸磁気センサ３２の第２Ｙ軸オフ
セット量ＯＦ２ｙを求める。具体的には、上記第１Ｘ軸
センサ出力Ｓ１ｘと第２Ｘ軸センサ出力Ｓ２ｘの平均値
を第２Ｘ軸オフセット量ＯＦ２ｘとし、上記第１Ｙ軸セ
ンサ出力Ｓ１ｙと第２Ｙ軸センサ出力Ｓ２ｙの平均値を
第２Ｙ軸オフセット量ＯＦ２ｙとする。第２Ｘ軸オフセ
ット量ＯＦ２ｘ、及び第２Ｙ軸オフセット量ＯＦ２ｙ
は、不揮発性ＲＡＭ２４に記憶される。

【００８３】次いで、ＣＰＵ２１はステップ１８８０に
進み、同ステップ１８８０にてその時点の温度Ｔｅｍｐ
を温度センサ３３から読み込んで第２温度Ｔ２として不
揮発性ＲＡＭ２４に記憶し、続くステップ１８８５にて
第２初期化フラグＦ２の値を「１」に設定した後、ステ
ップ１８９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

【００８４】この状態で、ＣＰＵ２１が図１７の初期化
促進表示ルーチンの処理をステップ１７００から開始す
ると、この場合、第１，第２初期化フラグＦ１，Ｆ２の
値は共に「１」に設定されているので、同ＣＰＵ２１は
ステップ１７０５，１７１５の両ステップにて「Ｎｏ」
と判定してステップ１７９５に進み、本ルーチンを一旦
終了する。従って、以降において初期化促進メッセージ
が表示されることはない。

【００８５】また、この状態において図１９に示したオ
フセット決定ルーチンの処理が開始されると、第２初期
化フラグＦ２の値は「１」に変更されているので、ＣＰ
Ｕ２１はステップ１９０５にて「Ｎｏ」と判定してステ
ップ１９１５に進み、同ステップ１９１５にてその時点
の温度Ｔｅｍｐを温度センサ３３から読込んで現在温度
Ｔｃとして記憶する。

【００８６】次いで、ＣＰＵ２１はステップ１９２０に
進み、上記原理で説明した数８に従って第１温度Ｔ１の
第１Ｘ軸オフセット量ＯＦ１ｘ、及び第２温度Ｔ２の第
２Ｘ軸オフセット量ＯＦ２ｘを、温度に関して直線補間
することで現在温度Ｔｃに対するＸ軸オフセット量ＯＦ
ｘを求め、同様にステップ１９２５にて上記数９に従っ
て第１温度Ｔ１の第１Ｙ軸オフセット量ＯＦ１ｙ、及び
第２温度Ｔ２の第２Ｙ軸オフセット量ＯＦ２ｙを、温度
に関して直線補間することで現在温度Ｔｃに対するＹ軸
オフセット量ＯＦｙを求め、その後ステップ１９９５に
進んで本ルーチンを一旦終了する。これにより、オフセ
ット量ＯＦｘ，ＯＦｙは、永久磁石部品からの磁界によ
る磁気センサ出力への影響分を同永久磁石部品の温度に
基づいて推定した値となる。

【００８７】以降においても、ＣＰＵ２１は図２０に示
した方位算出ルーチンを実行するので、ステップ２００
５により、Ｘ軸磁気センサ３１の出力Ｓｘがオフセット
量ＯＦｘにより補正され、Ｙ軸磁気センサ３２の出力Ｓ
ｙがオフセット量ＯＦｙにより補正される。即ち、ステ
ップ２００５は補正手段（の一部）を構成している。そ
して、ステップ２０１０以降において上記補正後のＸ
軸，Ｙ軸磁気センサ３１，３２の出力Ｓｘ，Ｓｙにより
方位ａが算出（測定・決定）される。

【００８８】以上、説明したように、本発明による携帯
電話機１０は、永久磁石部品からの磁界が磁気センサ出
力に及ぼす影響分を、同永久磁石部品の温度に応じてオ
フセット量ＯＦｘ，ＯＦｙとして推定するとともに、推
定したオフセット量ＯＦｘ，ＯＦｙで磁気センサ出力を
補正し、補正後の磁気センサ出力に基いて方位を測定す
るから、同方位の測定精度を格段に向上することができ
る。また、適切なタイミング（前記第１の温度Ｔ１と前
記第２の温度Ｔ２になった場合）にユーザに対し初期化
操作を促すので、同ユーザは無駄な初期化操作の実行を
回避することができる。また、第１の温度と第２の温度
Ｔ２の差は閾値温度Ｔｔｈより大きいので、各温度で求
めたオフセット量に含まれる推定誤差の影響が、これら
のオフセット量の直線補間等により求められる現在の温
度Ｔｃでのオフセット量に現われ難いので、この点にお
いても方位の測定精度を向上することができる。更に、
磁気センサ３０は、単一の基板上にＸ軸，Ｙ軸磁気セン
サ３１，３２、温度センサ３３、制御回路３４を備えて
いるので、永久磁石部品を有する携帯電話機に好適であ
って、小型且つ安価なものとなっている。

【００８９】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ことはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採
用することができる。例えば、上記実施形態において、
Ｘ軸，Ｙ軸磁気センサ３１，３２は、磁気トンネル効果
素子であったが、これに代えて巨大磁気抵抗効果素子等
の磁界に応じた出力を発生する磁気センサを使用しても
よい。また、上記実施形態においては、初期化操作のた
めにオフセットボタン、及びオフセットデータ取得ボタ
ンを使用していたが、液晶表示パネル１４ａに表示され
るメニューにこれらのボタンと同一の機能を実行するた
めのメニューを加え、同メニューを操作部１５の特定の
操作子により選択するように構成してもよい。更に、磁
気センサは、Ｘ軸磁気センサ３１，Ｙ軸磁気センサ３２
の他に、Ｘ軸及びＹ軸に垂直なＺ軸方向の磁界を検出す
るＺ軸磁気センサを備えていてもよい。

【００９０】また、温度センサ３３としてのバンドギャ
ップリファレンス回路は、図２１に示したように構成す
ることもできる。この場合、トランジスタＴｒ１とトラ
ンジスタＴｒ２のベースエミッタ電圧Ｖbeの差ΔＶbeは
下記数１０で表され、従って、出力Ｖbgは下記数１１の
ように、ＶbeとＶ_Tの定数Ｋ１倍で表すことができる。
定数Ｋ１は下記数１２の通りである。また、Ｖ_T＝ＫＴ
／ｑであり、Ａ1、Ａ2は、それぞれトランジスタＴｒ
１，Ｔｒ２のエミッタ面積であり、Ｖbe（Ｑ１）はトラ
ンジスタＴｒ１のベース−エミッタ電圧である。

【００９１】

【数１０】

【００９２】

【数１１】

【００９３】

【数１２】

【００９４】従って、Ｋ１を適切に選ぶことで、Ｖbgの
温度依存性を無くしておき、そのときの抵抗Ｒ３の両端
電圧を温度センサ３３の出力として取り出してＡＤコン
バータ３４ａに接続するように構成してもよい。このよ
うにすると、図２１の回路の温度特性を示した図２２か
ら理解されるように、２ｍＶ／℃の温度特性を有する温
度センサ３３を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による磁気センサを搭載した携帯電話
機の正面図である。

【図２】 図１に示した携帯電話機の電気回路構成を示
すブロック図である。

【図３】 図２に示した磁気センサの平面図（素子配置
図）である。

【図４】 （Ａ）は図２に示したＸ軸磁気センサの外部
磁界ＨのＸ軸成分に対する出力特性を、（Ｂ）は図２に
示したＹ軸磁気検出センサの外部磁界ＨのＹ軸成分に対
する出力特性を示すグラフである。

【図５】 図２に示したＸ軸磁気センサの等価回路図で
ある。

【図６】 図５に示した第１磁気トンネル効果素子の概
略平面図である。

【図７】 図６に示した第１磁気トンネル効果素子を図
６の１−１線に沿った平面で切断した概略断面図であ
る。

【図８】 図６に示した第１磁気トンネル効果素子の部
分概略平面図である。

【図９】 図６に示した第１磁気トンネル効果素子の外
部磁界に対する抵抗変化特性を示すグラフである。

【図１０】 図２に示したＸ軸磁気センサと、Ｙ軸磁気
センサの配置関係を平面視で示すとともに、電気的接続
関係をあわせて示した図である。

【図１１】 図２に示した温度センサの等価回路図であ
る。

【図１２】 図２に示したＸ軸磁気センサ、及びＹ軸磁
気センサの方位に対する出力を示したグラフである。

【図１３】 （Ａ）〜（Ｃ）は、図１に示した携帯電話
機内の異なる永久磁石部品からの磁界の温度特性を示す
グラフである。

【図１４】 図２に示したＸ軸磁気センサの地磁気に対
する出力特性を示すグラフである。

【図１５】 図２に示したＹ軸磁気センサの地磁気に対
する出力特性を示すグラフである。

【図１６】 図２に示した磁気センサに加わる地磁気と
永久磁石部品からの漏洩磁界の関係を示したベクトル図
である。

【図１７】 図２に示したＣＰＵが実行するルーチンを
示すフローチャートである。

【図１８】 図２に示したＣＰＵが実行するルーチンを
示すフローチャートである。

【図１９】 図２に示したＣＰＵが実行するルーチンを
示すフローチャートである。

【図２０】 図２に示したＣＰＵが実行するルーチンを
示すフローチャートである。

【図２１】 温度センサの他の例を示す回路図である。

【図２２】 図２１に示した回路の温度特性を示したグ
ラフである。

【符号の説明】

１０…携帯電話機、１１…本体、１２…アンテナ部、１
２ａ…アンテナ、１２ｂ…送受信回路、１２ｃ…変調・
復調回路、１３…スピーカ部、１３ａ…スピーカ、１３
ｂ…発音回路、１４…液晶表示部、１４ａ…液晶表示パ
ネル、１４ｂ…表示回路、１５…操作部、１５ａ…ボタ
ン、１５ｂ…検出回路、１６…マイクロフォン部、１６
ａ…マイクロフォン、１６ｂ…増幅回路、２１…ＣＰ
Ｕ、３０…磁気センサ、３０ａ…基板、３１…Ｘ軸磁気
センサ、３２…Ｙ軸磁気センサ、３３…温度センサ、３
４…制御回路、３４ａ…ＡＤコンバータ、３４ｂ…直流
定電圧回路、３５…パッド。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】永久磁石部品を構成部品として含む通信手
   段と地磁気を利用して方位を測定する方位測定手段とを
   備えた携帯型電子装置において、 前記方位測定手段は、 外部磁界に応じた出力を発生する磁気センサと、 温度を検出するための温度センサと、 前記検出された温度に応じ、前記磁気センサの出力に含
   まれる前記永久磁石部品からの磁界による影響分を推定
   するとともに同推定した影響分に基いて同磁気センサの
   出力を補正する補正手段と、 前記補正された出力に基いて方位を決定する方位決定手
   段とを具備したことを特徴とする携帯型電子装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の携帯型電子装置におい
   て、 前記補正手段は、 第１の温度にて前記磁気センサの出力に含まれる前記永
   久磁石部品からの磁界による影響分を測定し、前記第１
   の温度と異なる第２の温度にて前記磁気センサの出力に
   含まれる前記永久磁石部品からの磁界による影響分を測
   定し、前記第１の温度での影響分と前記第２の温度での
   影響分と前記温度センサにより検出される現時点の温度
   とに基いて前記永久磁石部品からの磁界による影響分を
   推定するように構成された携帯型電子装置。
3. 【請求項３】請求項２に記載の携帯型電子装置におい
   て、 前記補正手段は、 前記第１の温度における影響分の測定後に前記温度セン
   サにより検出される温度と前記第１の温度との差が所定
   温度以上になったとき、前記第２の温度における影響分
   を取得する操作を行うことを、前記携帯型電子装置のユ
   ーザに対して促す初期化促進手段を備えてなる携帯型電
   子装置。
4. 【請求項４】外部磁界の向きと大きさとに依存した値を
   示す磁気検出素子と、温度を検出する温度検出素子とを
   単一基板上に形成してなる磁気センサ。
5. 【請求項５】請求項４に記載の磁気センサにおいて、 前記磁気センサは前記磁気検出素子を複数個含み、 前記複数の磁気検出素子の各々は磁化の向きが固定され
   た固着層と磁化の向きが外部磁界に応じて変化する自由
   層とを含み、同固着層の磁化の向きと同自由層の向きが
   なす角度に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子で
   あり、 前記磁気抵抗効果素子のうちの少なくとも二つの素子の
   固着層の磁化の向きが互いに交差する向きとなるように
   形成された磁気センサ。
6. 【請求項６】請求項４又は請求項５に記載の磁気センサ
   において、 前記磁気センサは前記基板と同一の基板上にデジタル処
   理回路を含んでなる磁気センサ。
7. 【請求項７】本体と、永久磁石部品を構成部品として含
   む通信手段と、外部磁界に応じた値を出力する磁気セン
   サと、前記本体の前面に形成され操作信号を入力するた
   めの操作信号入力手段とを有する携帯型電子装置の方位
   測定方法であって、 前記携帯型電子装置の前面を上方に向けた状態で前記操
   作信号が入力されたときに前記磁気センサの出力を第１
   の値として測定するステップと、 前記第１の値を測定した後に前記携帯型電子装置の前面
   を上方に向けて同携帯型電子装置を１８０°回転し、同
   携帯型電子装置が１８０°回転された状態で前記操作信
   号が入力されたときに前記磁気センサの出力を第２の値
   として測定するステップと、 前記第１の値と前記第２の値とに基いて前記永久磁石部
   品からの磁界による前記磁気センサの出力への影響分を
   推定するステップと、 前記推定した影響分に基いて前記磁気センサの出力を補
   正するステップと、 前記補正した磁気センサの出力に基いて方位を決定する
   ステップとを含んでなる方位測定方法。