JP2006047038A - 地磁気センサの補正方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 携帯情報端末自身が初期オフセット値に異常があることを認識して補正を開始し、ユーザが正しい回転操作を行えるように表示画面等に携帯情報端末の回転操作の指示を表示し、且つ、進行状況を表示し、ユーザが該進行状況を確認しながら内蔵された地磁気センサのオフセットを補正することができる地磁気センサの補正方法を提供する。
【解決手段】 電源投入時に磁気センサの測定データの異常を検知し（ステップＳｐ１）方位表示を中止する（ステップＳｐ３）。ユーザにキャリブレーションを促す表示をする（ステップＳｐ４〜ステップＳｐ６）。ユーザの指示によりオフセット計測値を算出するデータを採取し（ステップＳｐ７〜Ｓｐ１３）、携帯電話機の表示画面に回転操作の指示または処理の進行状況を表示する（ステップＳｐ１４〜Ｓｐ１６）。該測定データをオフセット計測値を算出して補正する（ステップＳｐ１７〜Ｓｐ１９、Ｓｐ２２〜Ｓｐ２４）。
【選択図】 図６
【解決手段】 電源投入時に磁気センサの測定データの異常を検知し（ステップＳｐ１）方位表示を中止する（ステップＳｐ３）。ユーザにキャリブレーションを促す表示をする（ステップＳｐ４〜ステップＳｐ６）。ユーザの指示によりオフセット計測値を算出するデータを採取し（ステップＳｐ７〜Ｓｐ１３）、携帯電話機の表示画面に回転操作の指示または処理の進行状況を表示する（ステップＳｐ１４〜Ｓｐ１６）。該測定データをオフセット計測値を算出して補正する（ステップＳｐ１７〜Ｓｐ１９、Ｓｐ２２〜Ｓｐ２４）。
【選択図】 図６
Description
本発明は、地磁気センサのオフセットを補正する地磁気センサの補正方法に関する。
近年、地磁気を検出する地磁気センサを備え、この地磁気センサによって検出された地磁気に基づいて方位測定を行う携帯電話機等の携帯情報端末が知られている。測定された方位は、例えば地図の表示に利用される。一例として挙げると、位置検出を行うＧＰＳ（Global Positioning System）システムによって得た現在位置情報に基づいた地図を、携帯電話機の向き（方位）に合わせて表示する機能を有する携帯電話機が登場している。
ところで、従来の地磁気センサは、スピーカ等や電子部品とともに携帯電話機内部に搭載される。かかるスピーカ等から漏れる磁場や、強い外部磁場により、電子部品のパッケージ等の金属が着磁され、これから漏れる磁場が存在するため、地磁気センサはこれらの携帯電話機に内部に存在する磁場をも検出してしまう。
例えば、感度方向として水平面内の二軸（Ｘ軸、Ｙ軸方向）をもつ地磁気センサを搭載した携帯電話機を一定の磁場の下、水平に保ったままゆっくりと等速度にて１周以上回転させる。このときの出力が描く円を方位円という。このような方位円は、理想的にはＸ軸、Ｙ軸の交差する原点を中心とし、所定の半径を有するものとなる。しかし、上述した携帯電話機内部に存在する磁場があると、かかる方位円の中心は原点からシフトする。このシフトをオフセットという。このようなオフセットがあると、地磁気センサの測定値に基づいてオフセットがないことを前提として算出した方位は、実際の方位と異なってしまう。そのため地磁気センサの測定値から該オフセットを補正する必要がある。しかし、携帯電話機内部に存在する磁場は、温度変化や経時変化によって強度や方向が変化し、上述したオフセットが変化するため、従来の地磁気センサを内部に搭載した携帯電話機においては、使用前に地磁気センサのオフセットの出力の補正を行う必要がある。出力の補正にあたっては、携帯電話機を１周以上回転させつつその間磁気センサの測定を行うキャリブレーションに基づいて出力の補正をすることができる。この間における、Ｘ軸、Ｙ軸方向のそれぞれの地磁気センサの検出値の最大値から最小値を減算して２で割った値をそれぞれの地磁気センサの感度情報とし、最大値と最小値とを加算して２で割った値をオフセット情報として、Ｘ軸、Ｙ軸方向の地磁気センサの検出結果から該オフセットを除去することにより、地磁気センサの測定値を補正して、前述した方位測定に使用する測定値を得ている。
しかしながら、上述した従来の地磁気センサの補正方法においては、地磁気センサの検出値の最大値、最小値を求めるため、携帯電話機を平面上において１周以上回転させる必要がある。そのため、携帯電話機の回転速度が速すぎると、真の最大値、最小値を検出できなくなる場合が発生し、逆に遅すぎると、読み取りデータ数が膨大になり、メモリがオーバフローする等、回転速度が一定の範囲から外れた場合に、補正の精度が劣化したり、補正ができなくなってしまう。
こうしたことに対応して、例えば、特許文献１には、３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向）の磁気センサを用いて、該磁気センサのＸ軸およびＹ軸方向についてのキャリブレーンョン動作中にＺ軸周りの回転角を測定し、該回転角が９０°から１８０°の間に分布したり、９０°と１８０°との間を往復するような動作が起きた場合、該磁気センサによる測定を実行し、該測定値により補正されたオフセット計測値によって該磁気センサの測定値を補正する方位角計測装置が記載されている。該方位角計測装置は、上述したキャリブレーション動作の開始のときに自分が向いている方向を上にして（ヘディングアップ）地図情報を画面に表示し、表示された地図情報が実際の現地の状況と一致していない場合、該地図情報が実際の現地の状況と一致するまで、ユーザに上述した回転を行わせることによりキャリブレーションを数回行う。ここで、ユーザは該地図情報が実際の現地の状況と一致したことをもってキャリブレーションを停止する。
しかし、該公報に係る発明は、上述したように、ユーザが該方位角計測装置を水平面上に表示される地図情報をガイドとして水平面上において回転させる場合においては、該方位角計測装置を９０°もしくは１８０°回転させることは容易であるが、水平面以外の面上において回転させる場合、地図情報といった回転のガイドがなく、該方位角計測装置を９０°もしくは１８０°回転させることが困難であるため、前述した問題を解決することはできない。
また、特許文献２には、地磁気方位センサを内蔵する携帯端末が取り付けられるホルダを有し、該ホルダに取り付けられた携帯端末の蓄電池を充電できるようにしつつ、該ホルダを３６０°水平に回転できるように構成した携帯端末用充電器が記載されている。
しかし、該公報に係る発明によると、強い外部磁場のかかる場所等、配置場所によっては常にオフセットがかかった状態となる恐れがある。また、携帯端末の出力の補正を行おうという積極的な意思がユーザにないと、携帯端末がホルダに装着されないか、ホルダに装着されても回転されず、地磁気方位センサの出力の補正が行われないため、前述した問題を解決することはできない。
特開２００４−１２４１６号公報
特開２００３−２６９９６５号公報
しかし、該公報に係る発明によると、強い外部磁場のかかる場所等、配置場所によっては常にオフセットがかかった状態となる恐れがある。また、携帯端末の出力の補正を行おうという積極的な意思がユーザにないと、携帯端末がホルダに装着されないか、ホルダに装着されても回転されず、地磁気方位センサの出力の補正が行われないため、前述した問題を解決することはできない。
以上のように、フリーハンドにて保持することを前提としている携帯情報端末のキャリブレーションのための動作において、ユーザが、無意識の動作によって所定の角度にて携帯情報端末を動かすことは困難であり、また、その動作が正しく行われているか進行状況を確認することができないという問題があった。
また、従来の地磁気センサを搭載した携帯電話機においては、オフセットが変化して方位表示がずれていても、そのことを携帯電話機が認識できないため、キャリブレーションを行うか否かをユーザが判断していた。しかし、これによると、ユーザがキャリブレーションを行うか否かの判断に迷うという問題もあった。
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、携帯情報端末自身がオフセットに異常があることを認識して補正を開始し、ユーザが正しい回転操作を行えるように表示画面等に携帯情報端末の回転操作の指示を表示し、且つ、進行状況を表示し、ユーザが該進行状況を確認しながら内蔵された地磁気センサのオフセットを補正することができる地磁気センサの補正方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、この発明では、以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、感磁方向を二軸以上有する地磁気センサと、前記地磁気センサの出力に基づいて方位を演算する方位データ演算部と、記憶手段と、前記方位データ演算部によって算出された方位を表示する表示画面を含む複数の表示画面と、前記地磁気センサの着磁によるオフセットのキャリブレーションを行うキャリブレーション手段とを搭載した携帯情報端末における地磁気センサの補正方法であって、電源の投入時または所定のアプリケーションが起動された場合、前記地磁気センサの出力と予め前記記憶手段に記憶されているオフセット基準データとを比較して、前記オフセットのキャリブレーションが必要か否かを判定し、必要な場合はキャリブレーション起動信号を出力するステップと、前記キャリブレーション起動信号が出力されると、前記方位を表示する画面において方位の表示を中止するステップと、前記キャリブレーション起動信号が出力されると、ユーザに対して、前記画面に前記キャリブレーションを促すキャリブレーション促進表示を行うステップとを備えたことを特徴とする。
この発明によれば、携帯情報端末の電源投入時または所定のアプリケーションの起動時にオフセットのキャリブレーションが必要か否かが判定され、必要と判定されると、方位の表示が中止され、且つ、ユーザに対してキャリブレーションを促すキャリブレーション促進表示が行われる。したがって、オフセットのキャリブレーションが必要な状況になった場合、必ず、ユーザに対してキャリブレーションを促すキャリブレーション促進表示を明瞭に表示することが可能となる。
請求項１に係る発明は、感磁方向を二軸以上有する地磁気センサと、前記地磁気センサの出力に基づいて方位を演算する方位データ演算部と、記憶手段と、前記方位データ演算部によって算出された方位を表示する表示画面を含む複数の表示画面と、前記地磁気センサの着磁によるオフセットのキャリブレーションを行うキャリブレーション手段とを搭載した携帯情報端末における地磁気センサの補正方法であって、電源の投入時または所定のアプリケーションが起動された場合、前記地磁気センサの出力と予め前記記憶手段に記憶されているオフセット基準データとを比較して、前記オフセットのキャリブレーションが必要か否かを判定し、必要な場合はキャリブレーション起動信号を出力するステップと、前記キャリブレーション起動信号が出力されると、前記方位を表示する画面において方位の表示を中止するステップと、前記キャリブレーション起動信号が出力されると、ユーザに対して、前記画面に前記キャリブレーションを促すキャリブレーション促進表示を行うステップとを備えたことを特徴とする。
この発明によれば、携帯情報端末の電源投入時または所定のアプリケーションの起動時にオフセットのキャリブレーションが必要か否かが判定され、必要と判定されると、方位の表示が中止され、且つ、ユーザに対してキャリブレーションを促すキャリブレーション促進表示が行われる。したがって、オフセットのキャリブレーションが必要な状況になった場合、必ず、ユーザに対してキャリブレーションを促すキャリブレーション促進表示を明瞭に表示することが可能となる。
請求項２の発明は、感磁方向を二軸以上有する地磁気センサと、前記地磁気センサの出力に基づいて方位を演算する方位データ演算部と、前記方位データ演算部によって算出された方位を表示する表示画面を含む複数の表示画面と、前記地磁気センサの着磁によるオフセットのキャリブレーションを行うキャリブレーション手段とを搭載した携帯情報端末における地磁気センサの補正方法であって、前記キャリブレーションの動作と並行して、前記表示画面に、前記携帯情報端末のユーザに対する回転指示または前記携帯情報端末の動作状態を表示する表示ガイダンス、または、前記表示ガイダンスによる回転指示の図または前記携帯情報端末の動作状態を表示する状況表示を表示する動作状況表示ステップとを備えたことを特徴とする。
この発明によれば、携帯情報端末に所定の回転をさせる必要があるオフセットのキャリブレーションの動作と並行して、表示画面に、ユーザに対する回転指示または携帯情報端末の動作状態を表示する表示ガイダンス、または、表示ガイダンスによる回転指示の図または携帯情報端末の動作状態を表示する状況表示が表示される。したがって、ユーザは、携帯情報端末の表示画面に表示される表示ガイダンスおよび情況表示によって、携帯情報端末の回し方を指示され、且つ、オフセットのキャリブレーションの進行状況を確認することが可能となる。
この発明によれば、携帯情報端末に所定の回転をさせる必要があるオフセットのキャリブレーションの動作と並行して、表示画面に、ユーザに対する回転指示または携帯情報端末の動作状態を表示する表示ガイダンス、または、表示ガイダンスによる回転指示の図または携帯情報端末の動作状態を表示する状況表示が表示される。したがって、ユーザは、携帯情報端末の表示画面に表示される表示ガイダンスおよび情況表示によって、携帯情報端末の回し方を指示され、且つ、オフセットのキャリブレーションの進行状況を確認することが可能となる。
請求項３の発明は、感磁方向を二軸以上有する地磁気センサと、第１の記憶手段と、第２の記憶手段と、前記地磁気センサの出力に基づいて方位を演算する方位データ演算部と、前記方位データ演算部によって算出された方位を表示する表示画面を含む複数の表示画面と、前記地磁気センサの着磁によるオフセットのキャリブレーションを行うキャリブレーション手段とを搭載した携帯情報端末における地磁気センサの補正方法であって、前記地磁気センサの測定データを読み出し、該測定データが適正であるか否かを判断し、該測定データが適正であると判断した場合、該測定データを前記第２の記憶手段に格納するデータ測定ステップと、前記測定データを前記第２の記憶手段に所定数格納した場合、前記第２の記憶手段から該測定データを読み出し、該測定データから前記オフセットを構成するオフセット計測値を推定し、前記推定されたオフセット計測値の有効性を判断し、前記オフセット計測値を有効と判断した場合、該オフセット計測値を前記第１の記憶手段に格納するオフセット演算ステップと、前記測定データから前記第１の記憶手段に格納されたオフセット計測値から構成されるオフセットを除去するオフセット除去ステップと、前記各ステップと同期して、前記表示画面に、前記携帯情報端末のユーザに対する回転指示または前記携帯情報端末の動作状態を表示する表示ガイダンス、または、前記表示ガイダンスによる回転指示の図または前記携帯情報端末の動作状態を表示する状況表示を表示する動作状況表示ステップとを備えたことを特徴とする。
この発明によれば、オフセットのキャリブレーションの動作の各ステップと同期して、表示画面に、ユーザに対する回転指示または携帯情報端末の動作状態を表示する表示ガイダンス、または、表示ガイダンスによる回転指示の図または携帯情報端末の動作状態を表示する状況表示が表示される。したがって、ユーザは、キャリブレーションの各ステップに応じて、携帯情報端末の表示画面に表示される表示ガイダンスおよび情況表示によって、携帯情報端末の回し方を指示され、且つ、オフセットのキャリブレーションの進行状況を確認することが可能となる。
この発明によれば、オフセットのキャリブレーションの動作の各ステップと同期して、表示画面に、ユーザに対する回転指示または携帯情報端末の動作状態を表示する表示ガイダンス、または、表示ガイダンスによる回転指示の図または携帯情報端末の動作状態を表示する状況表示が表示される。したがって、ユーザは、キャリブレーションの各ステップに応じて、携帯情報端末の表示画面に表示される表示ガイダンスおよび情況表示によって、携帯情報端末の回し方を指示され、且つ、オフセットのキャリブレーションの進行状況を確認することが可能となる。
請求項４の発明は、請求項３に記載の地磁気センサの補正方法であって、前記データ測定ステップと並行して行われる前記動作状態表示ステップにおいて、前記表示ガイダンスが前記携帯情報端末を回転させる旨のユーザに対する指示であり、前記状況表示が前記表示ガイダンスの指示に応じて前記携帯情報端末に与えられる回転の図であることを特徴とする。
この発明によれば、データ測定ステップと並行して表示される表示ガイダンスによってユーザに回転の指示がなされ、状況表示によって回転指示の図が表示される。したがって、携帯情報端末を様々な方向に回転させる必要があるデータ測定ステップにおいて、ユーザに対して、必要な回転を確実に指示することが可能となる。
この発明によれば、データ測定ステップと並行して表示される表示ガイダンスによってユーザに回転の指示がなされ、状況表示によって回転指示の図が表示される。したがって、携帯情報端末を様々な方向に回転させる必要があるデータ測定ステップにおいて、ユーザに対して、必要な回転を確実に指示することが可能となる。
請求項５の発明は、請求項３または請求項４のいずれかの項に記載の地磁気センサの補正方法であって、前記オフセット演算ステップまたは前記オフセット除去ステップと並行して行われる前記動作状態表示ステップにおいて、前記表示ガイダンスが前記携帯情報端末の処理内容の表示であり、前記状況表示が演算過程の表示であることを特徴とする。
この発明によれば、オフセット演算ステップまたは前記オフセット除去ステップと並行して表示される表示ガイダンスおよび状況表示によって、現在の処理内容と、計算過程を表示することにより、処理が進行している旨が表示される。したがって、ユーザは確実に携帯情報端末のキャリブレーションの処理の進行を把握することが可能となる。
この発明によれば、オフセット演算ステップまたは前記オフセット除去ステップと並行して表示される表示ガイダンスおよび状況表示によって、現在の処理内容と、計算過程を表示することにより、処理が進行している旨が表示される。したがって、ユーザは確実に携帯情報端末のキャリブレーションの処理の進行を把握することが可能となる。
請求項１の発明によれば、オフセットのキャリブレーションが必要な状況になった場合、必ず、ユーザに対してキャリブレーションを促すキャリブレーション促進表示を明瞭に表示することが可能となるので、ユーザにキャリブレーションを積極的に行わせることができる効果がある。
請求項２の発明によれば、ユーザは、携帯情報端末の表示画面に表示される表示ガイダンスおよび情況表示によって、携帯情報端末の回し方を指示され、且つ、オフセットのキャリブレーションの進行状況を確認することが可能となるので、確実に携帯情報端末に内蔵された地磁気センサのオフセットのキャリブレーションを行うことができる効果がある。
請求項３の発明によれば、ユーザは、キャリブレーションの動作の各ステップに応じて携帯情報端末の表示画面に表示される表示ガイダンスおよび情況表示によって、携帯情報端末の回し方を指示され、且つ、オフセットのキャリブレーションの進行状況を確認することが可能となるので、キャリブレーションの各ステップにおいてユーザが取扱説明書を見ることなく、携帯情報端末に内蔵している地磁気センサのオフセットの補正を行うことができる効果がある。
請求項４の発明によれば、携帯情報端末を様々な方向に回転させる必要があるデータ測定ステップにおいて、ユーザに対して、必要な回転を確実に指示することが可能となるので、ユーザが迷うことなく、確実に携帯情報端末に内蔵された地磁気センサのオフセットのキャリブレーションを行うことができる効果がある。
請求項５の発明によれば、ユーザは確実に携帯情報端末のキャリブレーションの処理の進行を把握することが可能となるので、キャリブレーションの処理の状況を確認することができる効果がある。
以下、図面を参照し、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、同実施形態による携帯電話機の構成を示すブロック図であり、図２は同実施形態による携帯電話機の外観図である。図２において携帯電話機は、操作キー類を有する筐体１と、両面に液晶表示部を有する筐体２とから構成される。図２（ａ）は、携帯電話機の筐体１と筐体２とを開いた状態の斜視図であり、図２（ｂ）は携帯電話機の筐体１と筐体２とを閉じた状態において筐体２を見た正面図であり、図２（ｃ）は同状態において筐体１および筐体２を見た側面図であり、図２（ｄ）は同状態において筐体１を見た裏面図である。尚、図２（ａ）に示すように、筐体１の短手の辺に沿う第１軸および筐体１の長手の辺に沿う第２軸ならびに筐体１の厚み方向の辺に沿い、鉛直上向きに伸びる第３の軸を想定する。尚、第１軸および第２軸ならびに第３軸は互いに直交する。
図１は、同実施形態による携帯電話機の構成を示すブロック図であり、図２は同実施形態による携帯電話機の外観図である。図２において携帯電話機は、操作キー類を有する筐体１と、両面に液晶表示部を有する筐体２とから構成される。図２（ａ）は、携帯電話機の筐体１と筐体２とを開いた状態の斜視図であり、図２（ｂ）は携帯電話機の筐体１と筐体２とを閉じた状態において筐体２を見た正面図であり、図２（ｃ）は同状態において筐体１および筐体２を見た側面図であり、図２（ｄ）は同状態において筐体１を見た裏面図である。尚、図２（ａ）に示すように、筐体１の短手の辺に沿う第１軸および筐体１の長手の辺に沿う第２軸ならびに筐体１の厚み方向の辺に沿い、鉛直上向きに伸びる第３の軸を想定する。尚、第１軸および第２軸ならびに第３軸は互いに直交する。
筐体１および筐体２は、各筐体の短辺において連結部を介して連結され、一方の筐体が他方の筐体に対して回動可能なように構成されており、２つの筐体が筐体の厚み方向に沿って重なった状態となるように折り畳むことができる。
ここで、携帯電話機の各筐体の各面を以下のように定義する。すなわち、筐体１の操作キー類を有する面を操作面とし、操作面と反対の面を背面とする。また、筐体２の面のうち、液晶表示部１８ａが設けられている面を主表示面とし、主表示面と反対の面をおもて面とする。
また、この携帯電話機は、ＧＰＳによる測位機能を有すると共に、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access：符号分割多元接続）方式の通信機能を有している。
図１において、携帯電話機は、ＲＦ（Radio Frequency）アンテナ８と、主制御部１０（制御手段）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２（記憶手段）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１４と、液晶表示部１８ａと、主操作部２０と、変復調部２２と、ＣＤＭＡ部２３と、ＲＦ部２４と、報知手段２５と、時計部２６と、マイク２７と、着信用スピーカ２８と、音声処理部２９と、地磁気センサモジュール３０と、ＧＰＳ受信部７１と、ＧＰＳアンテナ７２と、物理量センサ（傾きセンサ）８０と、バスライン９０とから構成される。
アンテナ８は図示しない無線基地局と電波の送受信を行う。ＲＦ部２４は信号の送受信に係る処理を行う。このＲＦ部２４は局部発振器等を備え、受信時にアンテナ８から出力された受信信号に対して予め定められた周波数の局部発信信号を混合することにより、受信信号を中間周波数（ＩＦ）の受信ＩＦ信号に変換し、変復調部２２へ出力する。また、ＲＦ部２４は送信時に送信信号をアンテナ８へ出力する。
変復調部２２は、受信された信号の復調処理、および送信される信号の変調処理を行う。この変復調部は、ＲＦ部２４から出力された受信ＩＦ信号を予め定められた周波数のベースバンド信号に変換すると共に、このベースバンド信号をデジタル信号に変換し、ＣＤＭＡ部２３へ出力する。また、変復調部２２は、ＣＤＭＡ部２３から出力された送信用のデジタルのベースバンド信号をアナログ信号に変換してＲＦ部２４へ出力する。
ＣＤＭＡ部２３は、送信される信号の符号化処理、および受信された信号の復号化処理を行う。このＣＤＭＡ部２３は、変復調部２２から出力されたベースバンド信号を復号化する。また、ＣＤＭＡ部２３は、送信用の信号を符号化してベースバンド信号に変換し、変復調部２２へ出力する。
音声処理部２９は、通話時の音声に係る処理を行う。この音声処理部は、通話時にマイク２７から出力されたアナログの音声信号をデジタル信号に変換し、送信用の信号としてＣＤＭＡ部２３へ出力する。また、音声処理部２９は、通話時にＣＤＭＡ部２３によって復号化された音声データを示す信号に基づいて、着信用スピーカ２８を駆動するためのアナログの駆動信号を生成し、着信用スピーカ２８へ出力する。マイク２７は、ユーザによって入力された音声に基づいた音声信号を生成し、音声処理部２９へ出力する。着信用スピーカ２８は、音声処理部２９から出力された信号に基づいて、通話相手の音声を発生する。
ＧＰＳアンテナ７２は、ＧＰＳ衛星から送信された電波を受信し、この電波に基づいた受信信号をＧＰＳ受信部７１へ出力する。ＧＰＳ受信部７１はこの受信信号を復調し、受信信号に基づいて、ＧＰＳ衛星の正確な時刻情報や電波の伝播時間等の情報を取得する。ＧＰＳ受信部は取得した情報に基づいて、３以上のＧＰＳ衛星までの距離を算出し、三角測量の原理により、３次元空間上の位置（緯度・経度・高度等）を算出する。
主制御部１０は携帯電話機内部の各部を制御する。この主制御部１０は、ＲＦ部２４、変復調部２２、ＣＤＭＡ部２３、音声処理部２９、ＧＰＳ受信部７１、地磁気センサモジュール３０、ＲＯＭ１２、およびＲＡＭ１４とバスライン９０を介して制御信号あるいはデータの入出力を行う。
ＲＯＭ１２は、主制御部１０が実行する各種のプログラムを記憶する。また、出荷検査時に測定された物理量センサ部８０の初期特性値等を記憶する。また、実使用時において、オフセットの補正が必要であるか否かの基準となるオフセット基準データを記憶する。オフセット基準データとは、出荷検査時に測定された地磁気センサモジュール３０によって測定された出力の方位円の半径をさすものとし、初期オフセット値と地磁気強度とからなる。
また、ＲＯＭ１２は、キャリブレーション動作にて用いる測定パターン、該測定パターンに基づいて、ユーザに携帯電話機の回転の指示を行うために表示される動作表示および状況表示において表示されるメッセージデータおよび動画データを記憶する。尚、測定パターンは、例えば、一定の規則にしたがって時間間隔を規定するタイミングチャートであり、後述するように、測定を開始する前に該測定パターンを読み出して、該測定パターンが規定する時間間隔にて時間管理を行って測定を行う。
ＲＡＭ１４は、主制御部１０によって処理されるデータ等を一時的に記憶する。また、ＲＡＭ１４は、オフセット値格納領域１４ａ（第１の記憶手段）およびデータ格納領域１４ｂ（第２の記憶手段）を有しており、後述するように、地磁気センサモジュール３０のオフセット計測値および測定データをも記憶する。また、上記オフセット基準データのうち、初期オフセット値をも記憶する。
報知手段２５は、例えば報知用スピーカ４１、バイブレータ４２、または報知用ＬＥＤ４３等を備え、着信やメール受信等を、音、振動、または光等によってユーザに報知する。時計部２６は計時機能を有し、年、月、日、曜日、時刻等の計時情報を生成する。尚、報知用スピーカ４１は図２（ｄ）に示すように、筐体１の背面に設けられ、報知用ＬＥＤ４３は図２（ｂ）に示すように、筐体２のおもて面に設けられる。主操作部２０は、図２（ａ）に示すように、電話を受けるときに使用する開始キー３、電話を終了するとき、または電源のオン／オフに使用する終了キー４と、数値キー及びコードキーからなるテンキー５と、およびリダイアルキー７と、カーソル操作用のカーソルキー９と、漢字・数字等の変換用の変換キー１１等を備え、ユーザによる操作結果を示す信号を主制御部１０へ出力する。
液晶表示部１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、電子メールを送信する際に作成された文章の文字情報、各種メニューの内容等を含む各種データ、さらにはその詳細な内容等が表示されるようになっている。液晶表示部１８ａは筐体２の主表示面に設けられ、液晶表示部１８ｂは筐体２のおもて面に設けられ、液晶表示部１８ｃは筐体１の背面に設けられる。
地磁気センサモジュール３０は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各々の軸方向（感磁方向）の地磁気（磁界）を検出するＧＭＲ（Giant Magnetoresistive）素子からなる磁気センサ３１〜３３と、磁気センサ３１〜３３による検出結果を処理（Ａ／Ｄ変換）する磁気センサ制御部３４とを備えている。磁気センサ制御部３４には、物理量センサ８０が接続されている。尚、地磁気センサモジュール３０は、磁気センサ３１〜３３の感磁方向が、前述した第１軸および第２軸ならびに第３軸とそれぞれ平行になるように、図２に示すように、筐体１内の中央部に取り付けられている。これにより、第１軸および第２軸ならびに第３軸は、それぞれ、地磁気センサモジュール３０の感磁方向の軸であるＸ軸およびＹ軸ならびにＺ軸と同じになる。また、物理量センサ８０が、図２に示すように、筐体１内に地磁気センサモジュール３０に隣接して取り付けられる。尚、物理量センサ８０は、固定電極と錘が取り付けられる可動電極とがある間隔をおいて対向する構成になっている。物理量センサ８０は、重力の受け方に依存して固定電極と可動電極との間隔が変化することによる容量変化によって、傾きを測定している。
図３は、同実施形態による主制御部１０の方位演算関連の各機能および地磁気センサモジュール３０、ＲＡＭ１４とのデータのやり取りを示す機能ブロック図である。図３において主制御部１０の方位演算関連の各機能は、地磁気センサモジュール３０の測定結果から方位を算出する方位データ演算部１０ａと、方位データ演算部１０ａによって算出された方位に基づいて液晶表示部１８ａ、１８ｂに地図等を表示させる方位表示手段１０ｂとから構成される。
地磁気センサモジュール３０内の磁気センサ制御部３４は、装置の電源投入時に磁気センサ３１〜３３の初期化を行い、磁気センサ３１〜３３に強磁界が印加された場合に内部の磁性体の磁化の向きが狂ってしまうことを回避する磁気センサ初期化手段３５〜３７を有している。また、磁気センサ制御部３４は、物理量センサ８０の出力値のばらつきを示す初期値を予め製造時に記憶する傾きセンサ初期値記憶手段８１と、測定時に、傾きセンサ初期値記憶手段８１によって記憶されている初期値に基づいて物理量センサの出力を補正する傾きセンサ補正手段８２とを有している。また、磁気センサ３１〜３３の出力および物理量センサ８０からの傾きセンサ補正手段８２を介した出力を切り替え、いずれかから出力されたアナログ信号を切り替えて出力する切り替え手段４０を有している。
また、磁気センサ制御部３４は、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）変換回路３８と、スキャン範囲設定手段３９とをさらに有している。Ａ／Ｄ変換回路３８は切り替え手段４０から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。スキャン範囲設定手段３９は、磁気センサ３１〜３３の出力電圧を量子化してデジタル変換する際の変換単位となる電圧レンジ、量子化単位を磁気センサ３１〜３３毎に設定する。例えば、０．１ｍＶ刻みで磁気センサ３１〜３３の出力電圧を量子化する設定を行う。
方位データ演算部１０ａは、データ格納判定手段１０１と、オフセット推定手段１０２と、有効性判定手段１０３と、方位演算手段１０４と、オフセット除去手段１０５とから構成される。データ格納判定手段１０１は、キャリブレーション時に、地磁気センサモジュール３０の出力に対応したデジタル信号によって示される測定データをＲＡＭ１４内のデータ格納領域１４ｂに格納すべきかどうかの判定等の、データ格納に関する処理を行う。オフセット推定手段１０２は、データ格納領域１４ｂに格納された測定データを読み出し、該データに基づいてオフセットを推定する。有効性判定手段１０３は、オフセット推定手段１０２によって推定されたオフセットを構成するオフセット計測値の有効性を判定し、有効性が確認されたオフセット計測値をＲＡＭ１４内のオフセット値格納領域１４ａに格納する。方位演算手段１０４は、方位演算時に、測定データに基づいて方位を算出する。オフセット除去手段１０５は、オフセット値格納領域１４ａからオフセット計測値を読み出し、測定データから該オフセット計測値を演算により除くことによりオフセットを除去する。
また、物理量センサ８０の出力である傾きデータは、切り替え手段４０およびＡ／Ｄ変換回路３８を介して方位演算手段１０４に入力し、携帯電話機の筐体１の操作面がどちらを向いているかを認識するために用いられる。
次に、携帯電話機の方位データ演算部１０ａの方位測定方法の原理について、携帯電話機の操作面がほぼ水平な状態にて置かれ、地磁気センサモジュール３０に加わる外部磁界が地磁気のみであるとして説明する。ここで、携帯電話機の方位ａｎｇとは、携帯電話機の筐体１の操作面がほぼ水平である場合において、携帯電話機の操作面手前部（例えば、マイク２７）から連結部の中央に向うベクトル、即ちＹ軸（第２軸）の正方向に向うベクトルの方位のこととする。なお、本明細書において、方位ａｎｇの基準（０°）は西であり、同方位ａｎｇは、北、東、及び南の順に回転するにつれて、それぞれ９０°、１８０°および２７０°となるものとして定義する。
ところで、地磁気は南から北に向う磁界である。従って、携帯電話機の筐体１の操作面がほぼ水平である場合、地磁気センサモジュール３０のＸ軸（第１軸）方向の磁気センサ３１およびＹ軸（第２軸）方向の磁気センサ３２の出力は、携帯電話機１０の方位ａｎｇに対する出力を示したグラフ（図４）のように、余弦波状、及び正弦波状にそれぞれ変化する。尚、感磁方向がＸ軸方向の磁気センサ３１および感磁方向がＹ軸方向の磁気センサ３２の出力Ｓｘ、Ｓｙは規格化されているとする。規格化とは、Ｘ軸方向の磁気センサ３１の実際の出力を、携帯電話機の筐体１の操作面がほぼ水平である状態で３６０°回転した場合における出力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とすることである。また、規格化とは、同様に、Ｙ軸方向の磁気センサ３２の実際の出力を、携帯電話機の筐体１の操作面がほぼ水平である状態で３６０°回転した場合における出力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。
以上のことから、携帯電話機の方位ａｎｇは以下の（ａ）〜（ｄ）に場合分けして求めることができる。
（ａ）Ｓx、Ｓyについて、Ｓx＞０、且つ、｜Ｓx｜＞｜Ｓy｜が成立すると、方位ａｎｇ＝ｔａｎ−１（Ｓy／Ｓx）となる。
（ｂ）Ｓx＜０、且つ、｜Ｓx｜＞｜Ｓy｜が成立すると、ａｎｇ＝１８０°＋ｔａｎ−１（Ｓy／Ｓx）となる。
（ｃ）Ｓy＞０、且つ、｜Ｓx｜＜｜Ｓy｜が成立すると、ａｎｇ＝ ９０°−ｔａｎ−１（Ｓｘ／Ｓy）となる。
（ｄ）Ｓy＜０、且つ、｜Ｓx｜＜｜Ｓy｜が成立すると、ａｎｇ＝２７０°−ｔａｎ−１（Ｓx／Ｓy）となる。
但し、上記（ａ）〜（ｄ）の何れかにより求められた方位ａｎｇが負の場合は、同方位ａｎｇに３６０°を加えた値を方位ａｎｇとする。また、求められた方位ａｎｇが３６０°以上であれば、同方位ａから３６０°を減じた値を方位ａｎｇとする。
（ａ）Ｓx、Ｓyについて、Ｓx＞０、且つ、｜Ｓx｜＞｜Ｓy｜が成立すると、方位ａｎｇ＝ｔａｎ−１（Ｓy／Ｓx）となる。
（ｂ）Ｓx＜０、且つ、｜Ｓx｜＞｜Ｓy｜が成立すると、ａｎｇ＝１８０°＋ｔａｎ−１（Ｓy／Ｓx）となる。
（ｃ）Ｓy＞０、且つ、｜Ｓx｜＜｜Ｓy｜が成立すると、ａｎｇ＝ ９０°−ｔａｎ−１（Ｓｘ／Ｓy）となる。
（ｄ）Ｓy＜０、且つ、｜Ｓx｜＜｜Ｓy｜が成立すると、ａｎｇ＝２７０°−ｔａｎ−１（Ｓx／Ｓy）となる。
但し、上記（ａ）〜（ｄ）の何れかにより求められた方位ａｎｇが負の場合は、同方位ａｎｇに３６０°を加えた値を方位ａｎｇとする。また、求められた方位ａｎｇが３６０°以上であれば、同方位ａから３６０°を減じた値を方位ａｎｇとする。
しかし、携帯電話機内には、前述したように、着信用スピーカ２８に代表されるように多くの永久磁石部品が含まれ、これらの部品から磁場が漏洩している。そのため、携帯電話機内の予め定められた箇所に配置された地磁気センサモジュール３０には、これらの永久磁石部品による漏洩磁界（地磁気以外による外部磁界）が加わっている。この結果、Ｘ軸方向の磁気センサ３１の出力は、漏洩磁界のＸ軸成分に応じた出力だけシフト（平行移動）し、同様に、Ｙ軸方向の磁気センサ３２の出力は、漏洩磁界のＹ軸成分に応じたオフセットだけシフトする。このシフトを「オフセット」といい、それぞれのシフトした出力を「オフセット計測値」という。そのため、携帯電話機において正確な方位を測定するためには、上述したオフセット計測値を測定値から差し引くといった、演算により、オフセットを除去して測定値の補正を行う必要がある。
しかしながら、漏洩磁界は、前述したように、温度変化や経時変化によって強度や方向が変化するので、それに応じてオフセットも変化する。よって、漏洩磁界のＸ軸およびＹ軸成分を出荷時に測定し、そして、オフセットのキャリブレーションを実施し、地磁気センサモジュール３０による実際の測定値からオフセット計測値を推定し、その有効性を判定し、有効性が確認された場合のオフセット計測値を採用する必要がある。
次に、地磁気センサモジュール３０に地磁気および漏洩磁界ならびに誘導磁界が外部磁界として加わる場合に、方位データ演算部１０ａにおいて、上述したようにオフセットのキャリブレーションを行う方法の原理について説明する。
地磁気センサモジュール３０内の磁気センサ３１〜３３から、切り替え手段４０およびＡ／Ｄ変換回路３８を介して、データ格納判定手段１０１に測定データが入力される。データ格納判定手段１０１は、後述するデータ格納判定アルゴリズムに基づいて、測定データを記憶手段に格納すべきか否かを判定する。データ格納判定手段１０１は、測定データをＲＡＭ１４内のデータ格納領域１４ｂに格納すべきと判定した場合、測定データをデータ格納領域１４ｂに格納する。
次に、データ格納判定手段１０１は、データ格納領域１４ｂに格納された測定データの数をカウントし、測定データの数が予め定められた数に達した場合に、データ格納領域１４ｂへの測定データの格納を中止し、オフセット推定手段１０２に対してオフセットの推定を指示する。
オフセット推定手段１０２は、データ格納判定手段１０１によってオフセットの推定を指示された場合に、データ格納領域１４ｂから測定データを読み出し、後述するオフセット推定アルゴリズムに基づいてオフセット計測値を推定する。また、オフセット推定手段１０２は、オフセットの推定結果を有効性判定手段１０３に出力する。有効性判定手段１０３は、オフセット推定手段１０２によってオフセットの推定結果が出力された場合に、データ格納領域１４ｂから測定データを読み出し、後述する有効性判定アルゴリズムに基づいて、推定されたオフセット計測値が有効であるか否かを判定する。推定されたオフセット計測値が有効であった場合、有効性判定手段１０３はこのオフセット計測値をＲＡＭ１４内のオフセット値格納領域１４ａに格納する。
次に、上述した処理にてキャリブレーションとオフセット推定、および有効性判定が終了した後に、Ａ／Ｄ変換回路３８から測定データが方位演算手段１０４に入力されると、方位演算手段１０４はオフセット除去手段１０５へ測定データを出力する。オフセット除去手段１０５は、該測定データが入力された場合に、オフセット値格納領域１４ａから推定されたオフセット計測値を読み出し、測定データからオフセット計測値を除去し、除去後の測定データを方位演算手段１０４へ出力する。
方位演算手段１０４は、オフセット除去後の測定データに基づいて方位を算出し、算出した方位を方位表示手段１０ｂに出力する。方位表示手段１０ｂは、例えば方位を示す情報を液晶表示部１８ａに表示される地図上に表示する。
方位演算手段１０４は、オフセット除去後の測定データに基づいて方位を算出し、算出した方位を方位表示手段１０ｂに出力する。方位表示手段１０ｂは、例えば方位を示す情報を液晶表示部１８ａに表示される地図上に表示する。
次に、携帯電話機の電源投入時に行われるオフセットのキャリブレーションの実行の要否の判定の原理について説明する。今、携帯電話機のユーザは着信履歴の確認のために携帯電話機の電源を入れたとする。主制御部１０は電源の投入を検知し、これを契機としてキャリブレーションの実行の要否を判定するために、地磁気センサモジュール３０の磁気センサ制御部３４に磁場に関するデータの取得要求を出力する。
尚、契機としては、方位表示のためのアプリケーションの立ち上げとしてもよい。
尚、契機としては、方位表示のためのアプリケーションの立ち上げとしてもよい。
磁気センサ制御部３４は主制御部１０からの要求を受け、磁気センサ３１〜３３に磁場の計測を要求して計測結果を得る。磁気センサ制御部３４は磁場の計測結果を主制御部１０へ出力する。
主制御部１０は磁気センサ制御部３４からデータを入力し、続いて、得られたデータを元に磁場の計算を試みる。まず、主制御部１０は、入力した磁場の計測結果から携帯電話機内部の構成要素による影響を取り除くため、ＲＡＭ１４内のオフセット値格納領域１４ａに予め格納されたデータである初期オフセット値を読み出し、読み出した初期オフセット値に基づいて入力した磁場の計測結果を補正する。主制御部１０はここまでの補正により、地磁気のみの計測結果データを得る。
次に、主制御部１０は地磁気のみの計測結果データから地磁気の強さを求める。そして、主制御部１０はＲＯＭ１２から前述したオフセット基準データを読み出し、先ほど求めた地磁気の強さと比較する。主制御部１０は、地磁気の強さと、オフセット基準データとの間に所定の閾値以上の乖離があることを検知した場合、キャリブレーションの実行が必要と判断し、キャリブレーションを実行する。
また、主制御部１０は地磁気の強さと、オフセット基準データとの間に所定の閾値以上の乖離が無いことを検知した場合、オフセット値格納領域１４ａから読み出されたオフセット値は正しく、キャリブレーションの実行は不要であると判断する。この場合には、主制御部１０はキャリブレーションの処理を行わない。以上の原理により、携帯電話機の電源投入時に、オフセットのキャリブレーションの要否が判定される。
次に、データ格納判定アルゴリズムおよびオフセット推定アルゴリズムならびに有効性判定アルゴリズムについて説明する。
ここで、地磁気センサモジュール３０内の磁気センサ３１の出力をＸ、磁気センサ３２の出力をＹ、オフセット計測値をＸO、ＹOとすると、以下の関係が成立する。これを方位円と定義する。尚、Ｒは定数である。
（Ｘ−ＸO）2 ＋（Ｙ−ＹO）2 ＝ Ｒ2
以上は２次元の場合であるが、３次元の場合も同様に以下の関係式が成り立つ。
（Ｘ−ＸO）2 ＋（Ｙ−ＹO）2 ＋（Ｚ−ＺO）2＝ Ｒ2 ・・・・・（式1）
（Ｘ−ＸO）2 ＋（Ｙ−ＹO）2 ＝ Ｒ2
以上は２次元の場合であるが、３次元の場合も同様に以下の関係式が成り立つ。
（Ｘ−ＸO）2 ＋（Ｙ−ＹO）2 ＋（Ｚ−ＺO）2＝ Ｒ2 ・・・・・（式1）
先ず、データ格納判定アルゴリズムについて説明する。直前にデータ格納領域１４ｂに格納されたデータを（Ｘa，Ｙa，Ｚa）とし、格納判定の対象となるデータを（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とし、以下の条件式が満たされた場合にのみ、データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）をデータ格納領域１４ｂに格納する。ｄの値としては、方位円半径Ｒの１／１０程度が好ましい。
次に、オフセット推定アルゴリズムについて説明する。測定データを（ｘi，ｙi，ｚi）（ｉ＝１，・・・，Ｎ）、求めるべき推定されるオフセット計測値を（ＸO，ＹO，ＺO）、方位円半径をＲとすると、以下の関係式が成り立つ。
(ｘi−ＸO) 2＋（ｙi−ＹO）2＋（ｚi−ＺO）2＝Ｒ2
最小二乗誤差εを次式のように定義する。
(ｘi−ＸO) 2＋（ｙi−ＹO）2＋（ｚi−ＺO）2＝Ｒ2
最小二乗誤差εを次式のように定義する。
ここで、
ａ＝ｘi 2＋ｙi 2＋ｚi 2
ｂ＝−２ｘi
ｃ＝−２ｙi
ｄ＝−２ｚi
Ｄ＝（ＸO2＋ＹO2＋ＺO2）−Ｒ2
とすると、εは以下の式にようになる。
ａ＝ｘi 2＋ｙi 2＋ｚi 2
ｂ＝−２ｘi
ｃ＝−２ｙi
ｄ＝−２ｚi
Ｄ＝（ＸO2＋ＹO2＋ＺO2）−Ｒ2
とすると、εは以下の式にようになる。
最小二乗誤差εを最小とする条件は、以下の［数４］となる。
従って、以下の式が成り立つ。
である。この連立方程式を解くことにより、最小二乗誤差εを最小とするＸO、ＹO、ＺO、Ｄが求まる。また、前述した（式1）式により、Ｒも求まる。
次に、有効性判定アルゴリズムについて説明する。推定されたオフセット計測値ＸO、ＹO、ＺOおよび方位円半径Ｒと、データ格納領域１４ｂに格納された測定データとから以下の値を算出する。
但し、Ｍａｘ（ｘi）は、測定データｘ1、・・・、ｘNの中の最大値を表し、Ｍｉｎ（ｘi）は、測定データｘ1、・・・、ｘNの中の最小値を表す。また、σは標準偏差である。上記の値に対して、以下の判定基準が満たされるかどうか判定し、判定基準が満たされた場合に、推定したオフセットが有効であると判定する。
σ＜Ｆ
ｗx＞Ｇ
ｗy＞Ｇ
ｗz＞Ｇ
ここで、Ｆは０．１程度が好ましい。また、Ｇは１程度が好ましい。
σ＜Ｆ
ｗx＞Ｇ
ｗy＞Ｇ
ｗz＞Ｇ
ここで、Ｆは０．１程度が好ましい。また、Ｇは１程度が好ましい。
ここで、筐体１内の地磁気センサモジュール３０が取り付けられている箇所を第１軸および第２軸ならびに第３軸からなる座標系の原点と一致させる。そして、筐体１および２（以下、筐体という）の外周面上の１点を原点から結ぶ直線を想定する。そして、半径が筐体より十分に大きく３軸の原点を中心とする球を想定し、該直線と該球面の交点を想定する。
このとき、該球の中心と筐体の原点とが一致しているため、原点から上述した交点へのベクトルの向きは、原点から筐体の外周面上の１点へのベクトルの向きと等しくなる。よって、該球面上に任意の軌跡を設定し、該交点を該軌跡にしたがって移動させ、原点から該交点へのベクトルを原点に対してある角度にて回転させると、原点から筐体の面上の１点へのベクトルもそれにしたがって同じ角度にて回転することになる。よって、該球面上にある１点をある角度にて回転させる軌跡を設定することにより、該球の中心を原点として筐体を回転させるときの回転を表現することができる。
このとき、該球の中心と筐体の原点とが一致しているため、原点から上述した交点へのベクトルの向きは、原点から筐体の外周面上の１点へのベクトルの向きと等しくなる。よって、該球面上に任意の軌跡を設定し、該交点を該軌跡にしたがって移動させ、原点から該交点へのベクトルを原点に対してある角度にて回転させると、原点から筐体の面上の１点へのベクトルもそれにしたがって同じ角度にて回転することになる。よって、該球面上にある１点をある角度にて回転させる軌跡を設定することにより、該球の中心を原点として筐体を回転させるときの回転を表現することができる。
図５は、本実施形態において、筐体に回転の指示を与えるために、筐体の３辺に平行する軸を有する座標系にて描かれる球の面上に設定される軌跡を示す図である。図５に示す軌跡は、筐体を第１軸、第２軸、第３軸方向にそれぞれ１８０°回転させるための軌跡である。先ず、第３軸上にある点Ｐb0を出発し、第２軸まわりにて第１軸−第３軸平面上の軌跡Ｔｒybを通り、１８０°回る。次に、点Ｐb0に戻り、第１軸まわりにて第２軸−第３軸平面上の軌跡Ｔｒxbを通り、１８０°回る。次に、前述した軌跡Ｔｒybと第１軸−第２軸平面との交点である点Ｐb2に移動し、第３軸まわりにて第１軸−第２軸平面上の軌跡Ｔｒzbを通り、１８０°回る。この回転パターンによって、各軸について９０°以上、筐体を回転させる動作を行うことができる。
ここで、上述したように、筐体を各軸まわりに１８０°回す回転パターンを定義した後、例えば、筐体が４５°回る度に地磁気センサモジュール３０によって、地磁気の測定データが得られるように設定する。これを実現するためには、筐体を軸まわりにまわすのにかかる時間の４（＝１８０÷４５）分の１の時間によって、等間隔にて測定が行われるように時間管理することが考えられる。本実施形態においては、該時間によって、等間隔にて測定を行うように規定された測定パターンを設定し、該測定パターンによって測定の時間管理を行う。
尚、図５において、Ａ軸およびＢ軸ならびにＣ軸からなる座標系は、本体が傾いた状態における座標系を示す。球Ｇｌｏ2は、Ａ軸およびＢ軸ならびにＣ軸からなる座標系における球である。また、Ａ軸およびＢ軸ならびにＣ軸からなる座標系、該座標系の原点Ｏ’、該座標系における球Ｇｌｏ2は、見やすくするため、第１軸および第２軸ならびに第３軸からなる座標系、該座標系の原点Ｏ、該座標系における球Ｇｌｏ1とはずらして描いている。実際は原点ＯとＯ’、球Ｇｌｏ1とＧｌｏ2とは重なり合っている。
図６は、本実施形態における携帯電話機内の方位データ演算部１０ａの方位測定の動作を示すフローチャートである。図７は、本実施形態において、携帯電話機を裏返させるために、液晶表示部１８ｂおよび１８ｃに表示される表示ガイダンスおよび情況表示の内容を示す図である。
先ず、携帯電話機の電源が投入され、携帯電話機の動作が開始する。以下、図５〜図７を参照して、方位データ演算部１０ａの方位測定の動作を説明する。尚、ＲＡＭ１４内のオフセット値格納領域１４ａには、先回の動作時に得られたオフセット計測値が格納されているとする。また、筐体１と２とが折り畳まれているとする。
先ず、携帯電話機の電源が投入され、携帯電話機の動作が開始する。以下、図５〜図７を参照して、方位データ演算部１０ａの方位測定の動作を説明する。尚、ＲＡＭ１４内のオフセット値格納領域１４ａには、先回の動作時に得られたオフセット計測値が格納されているとする。また、筐体１と２とが折り畳まれているとする。
先ず、携帯電話機において磁気センサの測定データに異常があるか否かが判断される（ステップＳｐ１）。判断が「ＹＥＳ」であった場合、ステップＳｐ２に移行する。次に、主制御部１０が、ＲＯＭ１２から前述した測定パターンを読み出し（ステップＳｐ２）、以後、該測定パターンが規定する時間間隔にて時間管理を行って測定を行う。本実施例においては、等時間間隔にて測定が行われる。一方、それと並行して、液晶表示部１８ａ、１８ｂにおいて表示されていた方位表示が中止される（ステップＳｐ３）。このとき、図７（ａ）に示す、「補正が必要です。方位表示を中止します」という表示ガイダンスが表示され、ユーザによるイベント（キー操作）とは無関係に一定時間経過後に元の方位表示に戻り、図７（ａ）に示すように、モザイクがかかって該表示が消される。
次に、ステップＳｐ４に移行し、キャリブレーション開始を促すステップの動作が開始される。このとき、図７（ｂ）に示す、「＃ボタンを押してください。補正を開始します。」という表示ガイダンスが表示される。次に、ステップＳｐ５に移行し、状況表示として、図７（ｂ）に示すように、待ち受け画面が表示される。次に、＃ボタンが押されたか否かが判断される（ステップＳｐ６）。判断が「ＮＯ」であった場合、ステップＳｐ４に戻り、ステップＳｐ６において判断が「ＹＥＳ」となるまで、ステップＳｐ４〜Ｓｐ６の処理を繰り返す。一方、判断が「ＹＥＳ」であった場合、ステップＳｐ７およびステップＳｐ１４に移行する。尚、以下に詳述するように、各ステップによって、図５において球面上に設定された軌跡によって定義される回転が筐体に与えられる。
先ず、ステップＳｐ１４において、キャリブレーション開始ポジションを促すステップの動作が開始される。このとき、図７（ｃ）に示す、「本体を平らなところにおいてください。」という表示ガイダンスが表示される。次にステップＳｐ７に移行し、地磁気センサモジュール３０の測定が開始される。それと同期して、状況表示として、図７（ｃ）に示す、本体を横に寝かせた図が表示される（ステップＳｐ１５）。そして、物理量センサ８０によって筐体２のおもて面が上を向いていることが確認されると、キャリブレーション動作（１）を促すステップの動作が行われ、図７（ｄ）に示す、「本体を裏返してください。」という表示ガイダンスが表示される。そして、ユーザが筐体を動かすことによって、筐体２のおもて面の向きが変わったことを物理量センサ８０が検知すると、図７（ｄ）に示す、アニメーションによって、筐体の回転が促される。このとき、前述した、測定パターンによって時間管理されている測定ポイントを該アニメーション（矢印）が通過したとき、該矢印の色が変わって表示され、測定ポイントがわかるようになっている。
次に、地磁気センサモジュール３０から測定データを読み出す（ステップＳｐ８）。次に、ステップＳｐ９において地磁気センサモジュール３０から読み出されたデータとＲＡＭ１４内のデータ格納領域１４ｂ格納された最新のデータとの距離がある一定範囲より大きいかを判定することにより、データ格納領域１４ｂに格納すべきデータであるか否かが判断される。判断が「ＹＥＳ」であった場合、現在のデータをデータ格納領域１４ｂに格納され（ステップＳｐ１０）、地磁気センサモジュール３０からのデータの測定が終了する（ステップＳｐ１１）。また、ステップＳｐ１１と同期して液晶表示部１８ｂ、１８ｃに「測定完了」という状況表示がなされる（ステップＳｐ１６）。次に、データ格納領域１４ｂに格納されたデータの数が、予め定められた数に達したか否かが判断される（ステップＳｐ１２）。判断が「ＮＯ」であった場合、まだ、データ格納領域１４ｂに格納されたデータの数が予め定められた数に達していないので、ステップＳｐ１３に移行する。
尚、携帯電話機の電源投入直後にて、データ格納領域１４ａにデータが存在しない場合、ステップＳｐ９における判断は無条件に「ＹＥＳ」となる。
尚、携帯電話機の電源投入直後にて、データ格納領域１４ａにデータが存在しない場合、ステップＳｐ９における判断は無条件に「ＹＥＳ」となる。
そして、ステップＳｐ７およびステップＳｐ１４以降の処理を繰り返す。このとき、測定パターンによって、４回地磁気センサモジュール３０の測定を行って筐体の回転（１８０°）が終了するような時間間隔にて測定が行われる。
そして、筐体が裏返され、図５における軌跡Ｔｒybに示される回転が筐体に与えられて点Ｐb1に到達して、物理量センサ８０によって筐体２のおもて面が下を向いていることが確認されると、図７（ｅ）に示す、「また本体を裏返してください。」という表示ガイダンスが表示される。そして、ユーザが筐体を動かすことによって、筐体２のおもて面の向きが変わったことを物理量センサ８０が検知すると、状況表示として、図７（ｅ）に示す、アニメーションが表示され、筐体の回転が促される。
そして、ステップＳｐ７〜ステップＳｐ１３において、上述した時間間隔にて測定が行われ、図５における軌跡Ｔｒxbに示される回転が筐体に与えられて点Ｐb1に到達して、物理量センサ８０によって筐体２のおもて面が上を向いていることが確認されると、図７（ｆ）に示す、「こちらが正面になるように本体を立ててください。」という表示ガイダンスが表示される。そして、ユーザが筐体を動かすことによって、筐体２のおもて面の向きが変わったことを物理量センサ８０が検知すると、状況表示として、図７（ｆ）に示すように、筐体が立てられている図が表示され、筐体の回転が促される。
そして、筐体が立てられ、物理量センサ８０によって筐体２のおもて面が正面を向いていることが確認されると、図７（ｇ）に示す、「アンテナを軸にぐるっとまわしてください。」という表示ガイダンスが表示される。そして、ユーザが筐体を動かすことによって、筐体２のおもて面の向きが変わったことを物理量センサ８０が検知すると、状況表示として、図７（ｇ）に示す、アニメーションが表示され、筐体の回転が促される。これにより、図５における軌跡Ｔｒzbに示される点Ｐb2からの回転が筐体に与えられる。
前述したように、測定パターンによって、各軸まわりに１８０°回転させる際に、４５°毎にデータを採取するように設定するため、ステップＳｐ７〜Ｓｐ１３までの処理時間が、筐体を軸まわりにまわすのにかかる時間の４分の１以下であることが望ましい。
一方、ステップＳｐ９における判断が「ＮＯ」であった場合、ステップＳｐ１３に移行する。このとき、警告中止ステップの動作が行われ、表示ガイダンスとして図７（ｈ）に示すように、「失敗！」と表示され、この表示が継続する。次に、ステップＳｐ１４に移行し、再動作を促すステップの動作が行われ、図７（ｈ）に示すように、「失敗！もういちどこちらが正面になるように本体をたててください」という表示ガイダンスが表示され、物理量センサ８０によって、筐体２のおもて面の向きが検知されて筐体がたてられている状態でないことが検知されると、図７（ｉ）に示すように、筐体をたてる図が状況表示として表示される。そして、物理量センサ８０によって筐体がたてられて筐体２のおもて面の向きが変わったことが検知されると、キャリブレーション動作（５）を促すステップの動作が行われ、図７（ｊ）に示す、「アンテナを軸にぐるっと回してください」という表示ガイダンスが表示される。そして、ユーザが筐体を動かすことによって、筐体２のおもて面の向きが変わったことを物理量センサ８０が検知すると、図７（ｊ）に示す、アニメーションによって、筐体の回転が促される。これにより、図５における軌跡Ｔｒzbに示される点Ｐb2からの回転が筐体に与えられる。そして、上述した測定が行われる。そして、携帯電話機の地磁気センサモジュール３０のオフセットのキャリブレーションの動作が終了する。
次に、ステップＳｐ１２における判断が「ＹＥＳ」であった場合、ステップＳｐ１７に移行し、主制御部１０において、オフセットの推定が行われる。このとき、推定オフセット計算ステップの動作が行われ、図７（ｋ）に示す、「測定完了しました。オフセット計算中」という表示ガイダンスが表示される。そして、計算処理が進行すると、状況表示として、図７（ｋ）に示すように、オフセットの計算処理のために使用される測定データが順繰りに表示される。
次に、推定されたオフセット計測値が有効であるか否かが判断される（ステップＳｐ１８）。判断が「ＹＥＳ」であった場合、ＲＡＭ１４内のオフセット値格納領域１４ａにオフセット計測値が格納される（ステップＳｐ１９）。尚、先にオフセット値格納領域１４ａに格納されていた初期オフセットまたはオフセット計測値はステップＳｐ１７において算出されたオフセット計測値に更新される。このとき、報知用ＬＥＤ４３の点灯色を変更したり、点灯タイミングを変更したりして、一定時間だけ点滅または点灯させ、有効なオフセットが推定されたことをユーザに報知する。そして、携帯電話機の地磁気センサモジュール３０のオフセットのキャリブレーションの動作が終了する。一方、ステップＳｐ１８における判断が「ＮＯ」であった場合、オフセット値格納領域１４ａに格納されているオフセット計測値が更新されることなく、以前測定されたオフセットが保存され、ステップＳｐ２１に移行し、携帯電話機のキャリブレーションの失敗の表示がなされる。そして、ステップＳｐ２４へ移行し,携帯電話機のキャリブレーションの動作が終了する。あるいは、ステップＳｐ４に移行し、キャリブレーションを促すステップＳｐ４以下の動作に移行する。尚、ステップＳｐ１８から、キャリブレーションを促す指示等の表示ガイダンスが表示されるステップＳｐ２０を経由して、ステップＳｐ４へ移行してもよい。
そして、キャリブレーション完了の表示が液晶表示部１８ａに表示される（ステップＳｐ２２）。すなわち、方位計算ステップの動作が行われ、図７（ｌ）に示す、「オフセットが正しく計算されました。方位を再計算中という」表示ガイダンスが表示される。そして、計算処理が進行すると、状況表示として、例えば、図７（ｌ）に示す「にこにこ顔のキャラクタが画面上を走り回るアニメーション」が表示される。そして、地磁気センサモジュール３０によって測定された測定データから、オフセット値格納領域１４ａに格納されているオフセットが除去され、測定データの補正が終了する（ステップＳｐ２３）。このとき、終了＋方位表示ステップの動作が行われ、図７（ｍ）に示す、「完了しました 方位表示にもどします。」という表示ガイダンスが表示される。そして、状況表示として、図７（ｍ）に示すように、一旦画面にモザイクがかかり、一定時間経過後に方位表示画面に戻る。そして、補正された測定データから携帯電話機が向いている方位が算出され、該方位に基づいて液晶表示部１８ａに地図データが表示される（ステップＳｐ２４）。
一方、ステップＳｐ１における判断が「ＮＯ」であった場合、ステップＳｐ２４に移行し、上述したキャリブレーションおよび補正は一切行われずに、方位表示が行われる。
以上のように、ユーザが携帯電話機を裏返すことにより、方位データ演算部１０ａがオフセットのキャリブレーションを行って方位測定を行う動作例について、図６に示すフローチャートを用いて説明したが、ユーザが携帯電話機を振ることにより、方位データ演算部１０ａがオフセットのキャリブレーションを行って方位測定を行う動作例についても、図６に示すフローチャートにおける処理が適用される。その場合、液晶表示部１８ｂおよび１８ｃには、図８に示す表示ガイダンスおよび情況表示が表示される。
この場合、キャリブレーション動作を促すステップ（ステップＳｐ７〜Ｓｐ１６）が、キャリブレーション動作（１）を促すステップおよびキャリブレーション動作（２）を促すステップのみになっており、キャリブレーション動作（１）を促すステップにおいて、図９に示すように、状況表示として液晶表示部１８ｂおよび１８ｃにアイドルの写真が表示されるところが異なる。
この場合、キャリブレーション動作を促すステップ（ステップＳｐ７〜Ｓｐ１６）が、キャリブレーション動作（１）を促すステップおよびキャリブレーション動作（２）を促すステップのみになっており、キャリブレーション動作（１）を促すステップにおいて、図９に示すように、状況表示として液晶表示部１８ｂおよび１８ｃにアイドルの写真が表示されるところが異なる。
本実施形態によれば、液晶表示部１８ｂ、１８ｃにおいて、上述した表示ガイダンスおよび状況表示を表示することにより、ユーザに対して、携帯電話機を回転させ、または、携帯電話機を振るように指示することができる。
前述したように、フリーハンドにて保持することを前提としている携帯電話機のキャリブレーションを行うにあたり、ユーザが予め定められた角度にて携帯電話機を動かすことは困難であり、ユーザに対して何らかの方法によって携帯電話機の回転操作の指示を行い、ユーザが意識的に携帯電話機を回転させるようにすることが望ましいので、本発明は有効である。
前述したように、フリーハンドにて保持することを前提としている携帯電話機のキャリブレーションを行うにあたり、ユーザが予め定められた角度にて携帯電話機を動かすことは困難であり、ユーザに対して何らかの方法によって携帯電話機の回転操作の指示を行い、ユーザが意識的に携帯電話機を回転させるようにすることが望ましいので、本発明は有効である。
また、計算を行うステップにおいては、表示ガイダンスは現在計算を行っている旨の表示であり、状況表示は計算に用いるデータをスクロールさせて表示する。これにより、携帯電話機が該計算処理を行っていることを確認でき、ユーザが携帯電話機が動作しているのかいないのかが確認できず、不安になることを回避している。
尚、本実施形態においては、地磁気センサとして、ＧＭＲ素子を想定したが、地磁気センサの種類はこれに限定されず、どんなものでもよい。
また、本実施形態においては、オフセットのキャリブレーションの実行の要否の判定は、携帯電話機の電源投入時および方位表示のためのアプリケーションの立ち上げ時に行われることを想定したが、上記のアプリケーション以外の予め定められたアプリケーションが起動された場合に行なわれるようにしてもよい。
また、本実施形態においては、キャリブレーションを促すために、ユーザに携帯電話機を回転させる指示を、文章（文字）によって行われることを想定したが、記号や画像によって行ってもよい。
また、本実施形態においては、測定パターンを、等間隔にて測定を行うように設定することを想定したが、測定パターンはこれには限定されず、一定の規則に基づいて時間間隔が変化する測定パターンを設定して、測定に用いてもよい。
また、本実施形態においては、図１０（ａ）に示すように、携帯情報端末の筐体２のおもて面に取り付けられる表示画面を液晶表示部１８ｂによって構成することを想定したが、本実施形態の変形例として、図１０（ｂ）に示すように、該画面を有機ＥＬ（Organic ElectroLuminescence）表示器１８ｄによって構成してもよい。有機ＥＬ表示器１８ｄは、曲面または３面以上の面に取り付けることが可能なので、例えば、筐体２を覆うように有機ＥＬ表示器１８ｄが取り付けられた場合、筐体２のおもて面に対する側面にも表示を行うことができる。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での設計変更も含まれる。
１、２・・・筐体、３・・・開始キー、４・・・終了キー、５・・・テンキー、７・・・リダイアルキー、８・・・ＲＦ（Radio Frequency）アンテナ、９・・・カーソルキー、１０・・・主制御部（方位データ演算装置）、１０ａ・・・方位データ演算部、１０ｂ・・・方位表示手段、１１・・・変換キー、１２・・・ＲＯＭ（Read Only Memory）（記憶手段）、１４・・・ＲＡＭ（Random Access Memory）、１４ａ・・・オフセット値格納領域（第１の記憶手段）、１４ｂ・・・データ格納領域（第２の記憶手段）、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ・・・液晶表示部、１８ｄ・・・有機ＥＬ（Organic ElectroLuminescence）表示器、２０・・・主操作部、２２・・・変復調部、２３・・・ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）部、２４・・・ＲＦ部、２５・・・報知手段、２６・・・時計部、２７・・・マイク、２８・・・着信用スピーカ、２９・・・音声処理部、３０・・・地磁気センサモジュール、３１〜３３・・・磁気センサ、３４・・・磁気センサ制御部、３５〜３７・・・磁気センサ初期化手段、３８・・・Ａ／Ｄ（Analog／Digital）変換回路、３９・・・スキャン範囲設定手段、４０・・・切り替え手段、４１・・・報知用スピーカ、４２・・・バイブレータ、４３・・・報知用ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、７１・・・ＧＰＳ（Global Positioning System）受信部、７２・・・ＧＰＳアンテナ、８２・・・傾きセンサ補正手段、８０・・・物理量センサ（傾きセンサ）、８１・・・傾きセンサ初期値記憶手段、８２・・・傾きセンサ補正手段、９０・・・バスライン、１０１・・・データ格納判定手段、１０２・・・オフセット推定手段、１０３・・・有効性判定手段、１０４・・・方位演算手段、１０５・・・オフセット除去手段
Claims (5)
- 感磁方向を二軸以上有する地磁気センサと、前記地磁気センサの出力に基づいて方位を演算する方位データ演算部と、記憶手段と、前記方位データ演算部によって算出された方位を表示する表示画面を含む複数の表示画面と、前記地磁気センサの着磁によるオフセットのキャリブレーションを行うキャリブレーション手段とを搭載した携帯情報端末における地磁気センサの補正方法であって、
電源の投入時または所定のアプリケーションが起動された場合、前記地磁気センサの出力と予め前記記憶手段に記憶されているオフセット基準データとを比較して、前記オフセットのキャリブレーションが必要か否かを判定し、必要な場合はキャリブレーション起動信号を出力するステップと、
前記キャリブレーション起動信号が出力されると、前記方位を表示する画面において方位の表示を中止するステップと、
前記キャリブレーション起動信号が出力されると、ユーザに対して、前記画面に前記キャリブレーションを促すキャリブレーション促進表示を行うステップと、
を備えたことを特徴とする地磁気センサの補正方法。 - 感磁方向を二軸以上有する地磁気センサと、前記地磁気センサの出力に基づいて方位を演算する方位データ演算部と、前記方位データ演算部によって算出された方位を表示する表示画面を含む複数の表示画面と、前記地磁気センサの着磁によるオフセットのキャリブレーションを行うキャリブレーション手段とを搭載した携帯情報端末における地磁気センサの補正方法であって、
前記キャリブレーションの動作と並行して、前記表示画面に、前記携帯情報端末のユーザに対する回転指示または前記携帯情報端末の動作状態を表示する表示ガイダンス、または、前記表示ガイダンスによる回転指示の図または前記携帯情報端末の動作状態を表示する状況表示を表示する動作状況表示ステップと、
を備えたことを特徴とする地磁気センサの補正方法。 - 感磁方向を二軸以上有する地磁気センサと、第１の記憶手段と、第２の記憶手段と、前記地磁気センサの出力に基づいて方位を演算する方位データ演算部と、前記方位データ演算部によって算出された方位を表示する表示画面を含む複数の表示画面と、前記地磁気センサの着磁によるオフセットのキャリブレーションを行うキャリブレーション手段とを搭載した携帯情報端末における地磁気センサの補正方法であって、
前記地磁気センサの測定データを読み出し、該測定データが適正であるか否かを判断し、該測定データが適正であると判断した場合、該測定データを前記第２の記憶手段に格納するデータ測定ステップと、
前記測定データを前記第２の記憶手段に所定数格納した場合、前記第２の記憶手段から該測定データを読み出し、該測定データから前記オフセットを構成するオフセット計測値を推定し、前記推定されたオフセット計測値の有効性を判断し、前記オフセット計測値を有効と判断した場合、該オフセット計測値を前記第１の記憶手段に格納するオフセット演算ステップと、
前記測定データから前記第１の記憶手段に格納されたオフセット計測値から構成されるオフセットを除去するオフセット除去ステップと、
前記各ステップと同期して、前記表示画面に、前記携帯情報端末のユーザに対する回転指示または前記携帯情報端末の動作状態を表示する表示ガイダンス、または、前記表示ガイダンスによる回転指示の図または前記携帯情報端末の動作状態を表示する状況表示を表示する動作状況表示ステップと、
を備えたことを特徴とする地磁気センサの補正方法。 - 前記データ測定ステップまたは前記オフセット除去ステップと並行して行われる前記動作状態表示ステップにおいて、前記表示ガイダンスが前記携帯情報端末を回転させる旨のユーザに対する指示であり、前記状況表示が前記表示ガイダンスの指示に応じて前記携帯情報端末に与えられる回転の図であることを特徴とする請求項３に記載の地磁気センサの補正方法。
- 前記オフセット演算ステップまたは前記オフセット除去ステップと並行して行われる前記動作状態表示ステップにおいて、前記表示ガイダンスが前記携帯情報端末の処理内容の表示であり、前記状況表示が演算過程の表示であることを特徴とする請求項３または請求項４のいずれかの項に記載の地磁気センサの補正方法。
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