JP2006098320A - 磁気式姿勢検知センサおよびこれを用いた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】携帯用電子機器への搭載が可能で、構成が簡単な磁気式姿勢検知センサおよびこれを用いた電子機器を提供することを目的とする。
【解決手段】磁気検出手段である第１、第２のホイートストンブリッジ回路２１、２２に互いに直交する第１、第２のバイアス磁界１９、２０をそれぞれ印加し、一方のバイアス磁界が鉛直方向であり、かつ他方のバイアス磁界が水平方向である場合に、水平方向のバイアス磁界が印加されるホイートストンブリッジ回路の差動電圧が一定であることを利用して、機器の姿勢を検知するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種電子機器、特に携帯用電子機器に使用可能な磁気式姿勢検知センサおよびこれを用いた電子機器に関するものである。

以下、従来の姿勢検知センサについて説明する。

姿勢検知センサとしては、重力を利用した機械式の姿勢検知センサが知られている。

また、地磁気を利用し、地磁気に対する方向を３次元的に求めることにより姿勢を検知する３次元式の磁気式姿勢検知センサも知られている。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１、２が知られている。
実開昭５７−１１８３１３号公報 特開２００３−１９４５７４号公報

上記特許文献１に示すような機械式の姿勢検知センサは、電子機器、特に携帯用の電子機器に搭載するための小型化は困難なものであった。

また、上記特許文献２に示すような３次元式の磁気式姿勢検知センサは、３次元的に地磁気の方向を検出する必要があるため、地磁気を検出するデバイスの数が多くなってしまい、さらに、これらデバイスからの信号を３次元のデータとして演算するためのデータ処理回路も複雑になってしまうもので、消費電力や小型化の点で課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、携帯用電子機器への搭載が可能で、構成が簡単な磁気式姿勢検知センサおよびこれを用いた電子機器を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、第１のバイアス磁界印加手段と、この第１のバイアス磁界印加手段が発生させる第１のバイアス磁界に対して直角方向の第２のバイアス磁界を発生させる第２のバイアス磁界印加手段と、前記第１のバイアス磁界を受けるとともに地磁気により電気的特性を変化させることができる第１の磁気検出手段と、前記第２のバイアス磁界を受けるとともに地磁気により電気的特性を変化させることができる第２の磁気検出手段とを備え、前記第１のバイアス磁界または前記第２のバイアス磁界のいずれか一方が鉛直方向であり、かつ他方が水平方向である場合に、この水平方向のバイアス磁界を受ける前記第１の磁気検出手段または前記第２の磁気検出手段の電気的特性が一定であることを利用して姿勢を検知するもので、この構成によれば、水平方向に磁界を発生させるバイアス磁界印加手段からの磁界を受ける前記第１の磁気検出手段または前記第２の磁気検出手段の電気的特性が一定であることを利用して姿勢を検知するため、機械的にではなく地磁気を利用して電磁気的に姿勢を検知することができ、これにより、センサの小型化が容易となり、しかも磁気検出手段は２つだけで姿勢を検知することができるため、センサの構造も簡単になり、また磁気検出手段からの出力の処理も簡単になるという作用効果を有するものである。

本発明の請求項２に記載の発明は、特に、第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子を電気的に直列に接続し、かつ第３の磁気抵抗効果素子と第４の磁気抵抗効果素子とを電気的に直列に接続するとともに、前記第１の磁気抵抗効果素子および前記第２の磁気抵抗効果素子と前記第３の磁気抵抗効果素子および前記第４の磁気抵抗効果素子とを電気的に並列に接続し、かつ前記第１の磁気抵抗効果素子の感磁方向を第１のバイアス磁界に対して４５°傾けて形成し、さらに前記第２の磁気抵抗効果素子の感磁方向を前記第１の磁気抵抗効果素子の感磁方向と直角方向にして形成し、前記第３の磁気抵抗効果素子の感磁方向を前記第１の磁気抵抗効果素子の感磁方向と平行にして形成し、さらに前記第２の磁気抵抗効果素子の感磁方向を前記第４の磁気抵抗効果素子の感磁方向と平行にして形成し、前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子および前記第３の磁気抵抗効果素子と前記第４の磁気抵抗効果素子とを電気的に直列に印加電圧を加えるとともに前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子との接続部の電位と前記第３の磁気抵抗効果素子と前記第４の磁気抵抗効果素子との接続部の電位との差である第１の差動電圧を電気的特性として検知する第１のホイートストンブリッジ回路で第１の磁気検出手段を構成し、さらに第５の磁気抵抗効果素子と第６の磁気抵抗効果素子を電気的に直列に接続し、かつ第７の磁気抵抗効果素子と第８の磁気抵抗効果素子とを電気的に直列に接続するとともに、前記第５の磁気抵抗効果素子および前記第６の磁気抵抗効果素子と前記第７の磁気抵抗効果素子および前記第８の磁気抵抗効果素子とを電気的に並列に接続し、かつ前記第５の磁気抵抗効果素子の感磁方向を第２のバイアス磁界に対して４５°傾けて形成し、さらに前記第６の磁気抵抗効果素子の感磁方向を前記第５の磁気抵抗効果素子の感磁方向と直角方向にして形成し、前記第７の磁気抵抗効果素子の感磁方向を前記第５の磁気抵抗効果素子の感磁方向と平行にして形成し、さらに前記第８の磁気抵抗効果素子の感磁方向を前記第６の磁気抵抗効果素子の感磁方向と平行にして形成し、前記第５の磁気抵抗効果素子と前記第６の磁気抵抗効果素子および前記第７の磁気抵抗効果素子と前記第８の磁気抵抗効果素子とを電気的に直列に印加電圧を加えるとともに前記第５の磁気抵抗効果素子と前記第６の磁気抵抗効果素子との接続部の電位と前記第７の磁気抵抗効果素子と前記第８の磁気抵抗効果素子との接続部の電位との差である第２の差動電圧を電気的特性として検知する第２のホイートストンブリッジ回路で第２の磁気検出手段を構成したもので、この構成によれば、磁気検出手段にホイートストンブリッジ回路を用い、２つの差動電圧により姿勢を検知するようにしているため、機械的にではなく地磁気を利用して電磁気的に姿勢を検知することができ、これにより、センサ自身の小型化が容易となり、かつ磁気検出手段も２つだけで姿勢を検知することができるため、センサの構造も簡単になるとともに、磁気検出手段からの出力の処理も簡単になるという作用効果を有するものである。

本発明の請求項３に記載の発明は、特に、第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子を電気的に直列に接続し、かつ前記第１の磁気抵抗効果素子の感磁方向を第１のバイアス磁界に対して４５°傾けて形成し、さらに前記第２の磁気抵抗効果素子の感磁方向を前記第１の磁気抵抗効果素子の感磁方向と直角方向にして形成し、前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子とを電気的に直列に印加電圧を加えるとともに前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子との接続部の電位である第１の中点電位を電気的特性として検知する第１のハーフブリッジ回路で第１の磁気検出手段を構成し、さらに第３の磁気抵抗効果素子と第４の磁気抵抗効果素子を電気的に直列に接続し、かつ前記第３の磁気抵抗効果素子の感磁方向を第２のバイアス磁界に対して４５°傾けて形成し、さらに前記第４の磁気抵抗効果素子の感磁方向を前記第３の磁気抵抗効果素子の感磁方向と直角方向にして形成し、前記第３の磁気抵抗効果素子と前記第４の磁気抵抗効果素子とを電気的に直列に印加電圧を加えるとともに前記第３の磁気抵抗効果素子と前記第４の磁気抵抗効果素子との接続部の電位である第２の中点電位を電気的特性として検知する第２のハーフブリッジ回路で第２の磁気検出手段を構成したもので、この構成によれば、磁気検出手段にハーフブリッジ回路を用い、２つの中点電位により姿勢を検知するようにしているため、機械的にではなく地磁気を利用して電磁気的に姿勢を検知することができ、これにより、センサ自身の小型化が容易となり、かつ磁気検出手段も２つだけで姿勢を検知することができるため、センサの構造も簡単になるとともに、磁気検出手段からの出力の処理も簡単になるという作用効果を有するものである。

本発明の請求項４に記載の発明は、特に、磁気式姿勢検知センサと、ディスプレイとを備え、前記磁気式姿勢検知センサからの姿勢の情報に応じて前記ディスプレイに表示される映像の方向を切り替えるもので、この構成によれば、電子機器の姿勢に応じてディスプレイの画像の方向を切り替えることができるため、使用者にとってディスプレイの上方を映像の上方にすることができるという作用効果を有するものである。

本発明の請求項５に記載の発明は、特に、磁気式姿勢検知センサと、少なくとも２対のスピーカとを備え、前記磁気式姿勢検知センサからの姿勢の情報に応じて動作させる一対のスピーカを選択するもので、この構成によれば、前記磁気式姿勢検知センサからの姿勢の情報に応じて動作させる一対のスピーカを選択するため、電子機器の姿勢に応じた適切なスピーカを動作させることができるという作用効果を有するものである。

本発明の請求項６に記載の発明は、特に、磁気式姿勢検知センサと、この磁気式姿勢検知センサからの電気的情報を受けて地磁気による方位を求める処理回路とを備えたもので、この構成によれば、姿勢の検知をすることができるとともに電子機器が向いている方位を検知することができるという作用効果を有するものである。

以上のように本発明の磁気式姿勢検知センサは、第１のバイアス磁界印加手段と、この第１のバイアス磁界印加手段が発生させる第１のバイアス磁界に対して直角方向の第２のバイアス磁界を発生させる第２のバイアス磁界印加手段と、前記第１のバイアス磁界を受けるとともに地磁気により電気的特性を変化させることができる第１の磁気検出手段と、前記第２のバイアス磁界を受けるとともに地磁気により電気的特性を変化させることができる第２の磁気検出手段とを備え、前記第１のバイアス磁界または前記第２のバイアス磁界のいずれか一方が鉛直方向であり、かつ他方が水平方向である場合に、この水平方向のバイアス磁界を受ける前記第１の磁気検出手段または前記第２の磁気検出手段の電気的特性が一定であることを利用して姿勢を検知するものであるため、地磁気を利用して電磁気的に姿勢を検出することができ、これにより、センサの小型化が容易となるため、電子機器、特に携帯用電子機器への搭載が容易となるものであり、しかも磁気検出手段は２つだけの簡単な構成で姿勢を検知することができるとともに、姿勢を判断するための処理回路も簡単なもので済み、これにより、センサおよび処理回路の小型化および低電力化が可能になるという優れた効果を奏するものである。

（実施の形態１）
以下、本発明の特に請求項１〜３に記載の発明について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の実施の形態１における磁気式姿勢検知センサの主要部の回路図である。

図１において、１〜４はそれぞれ第１の磁気抵抗効果素子、第２の磁気抵抗効果素子、第３の磁気抵抗効果素子、第４の磁気抵抗効果素子である。そして第１の磁気抵抗効果素子１と第２の磁気抵抗効果素子２とは電気的に直列に接続されており、また第３の磁気抵抗効果素子３と第４の磁気抵抗効果素子４も電気的に直列に接続されている。そしてまた前記第１の磁気抵抗効果素子１および第２の磁気抵抗効果素子２と第３の磁気抵抗効果素子３および第４の磁気抵抗効果素子４とは電気的に並列に接続されている。５は第１の磁気抵抗効果素子１および第３の磁気抵抗効果素子３の一端と接続される第１の印加電極、６は第２の磁気抵抗効果素子２および第４の磁気抵抗効果素子４の一端と接続される第１のグランド電極、７は第１の磁気抵抗効果素子１と第２の磁気抵抗効果素子２との間に設けられた第１の出力電極、８は第３の磁気抵抗効果素子３と第４の磁気抵抗効果素子４との間に設けられた第２の出力電極である。そして上記した１〜８の構成要素により第１のホイートストンブリッジ回路２１を構成しているもので、この第１のホイートストンブリッジ回路２１は第１の磁気検出手段でもある。

上記と同様に、９〜１２はそれぞれ第５の磁気抵抗効果素子、第６の磁気抵抗効果素子、第７の磁気抵抗効果素子、第８の磁気抵抗効果素子であり、１３は第２の印加電極、１４は第２のグランド電極、１５は第３の出力電極、１６は第４の出力電極である。そしてこれら９〜１６の構成要素により第２のホイートストンブリッジ回路２２を構成しているもので、この第２のホイートストンブリッジ回路２２は第２の磁気検出手段でもある。

１７は第１の印加電極５および第２の印加電極１３と接続される共通印加電極、１８は第１のグランド電極６および第２のグランド電極１４と接続される共通グランド電極である。１９は後述する第１のバイアス磁界印加手段２６から発生した第１のバイアス磁界で、この第１のバイアス磁界１９は、第１のホイートストンブリッジ回路２１内の第１の磁気抵抗効果素子１〜第４の磁気抵抗効果素子４の各素子にその感磁方向に対して４５°または１３５°の方向のバイアス磁界を与えるものである。

同様に２０は後述する第２のバイアス磁界印加手段２７から発生した第２のバイアス磁界で、この第２のバイアス磁界２０は、第２のホイートストンブリッジ回路２２内の第５の磁気抵抗効果素子９〜第８の磁気抵抗効果素子１２の各素子にその感磁方向に対して４５°または１３５°の方向のバイアス磁界を与えるものである。また、第１のバイアス磁界１９と第２のバイアス磁界２０とはその方向が直交している。

なお、上記本発明の実施の形態１においては、第１の磁気抵抗効果素子１〜第４の磁気抵抗効果素子４および第５の磁気抵抗効果素子９〜第８の磁気抵抗効果素子１２にいわゆるＭＲ素子を用いているもので、この図１における各素子の電流が流れる方向（長手方向）に直角な方向が感磁方向であり、この方向に磁界が印加されると抵抗値が減少するものである。また、これらの各素子は、無磁界において同一の抵抗値を有するものを用いているもので、つまり、ＭＲ特性が同一であるものを用いている。

次に、上記本発明の実施の形態１における磁気式姿勢検知センサの基本動作原理について説明する。

磁気式姿勢検知センサは、共通印加電極１７と共通グランド電極１８間に所定の電圧を印加し、第１の出力電極７の第１のグランド電極６に対する電位と、第２の出力電極８の第１のグランド電極６に対する電位との差をとることによって、第１のホイートストンブリッジ回路２１における第１の差動電圧が得られる。これと同様に、第３の出力電極１５の第２のグランド電極１４に対する電位と、第４の出力電極１６の第２のグランド電極１４に対する電位との差をとることによって、第２のホイートストンブリッジ回路２２における第２の差動電圧が得られる。

このとき、第１のバイアス磁界１９または第２のバイアス磁界２０と地磁気との合成磁界の向きおよび大きさに応じて、第１の磁気抵抗効果素子１〜第４の磁気抵抗効果素子４、第５の磁気抵抗効果素子９〜第８の磁気抵抗効果素子１２はそれぞれ抵抗値を変化させる。そして、第１の差動電圧と第２の差動電圧を検出することによって、地磁気の向きと本磁気式姿勢検知センサの姿勢との何らかの関係を検知することができる。本磁気式姿勢検知センサは、この現象を利用したものである。

次に、本発明の実施の形態１における磁気式姿勢検知センサの具体的な動作について説明をする。

図２（ａ）、（ｂ）と図３は、本発明の実施の形態１における電子機器の概念を示したもので、図２（ａ）、（ｂ）はその正面図、図３は平面図である。これらの図面において、上記した図１と同じ構成要素には同じ符号を付しており、その説明は省略する。また、これらの図面は本発明の実施の形態１における磁気式姿勢検知センサの動作を説明するための概念図であり、説明に必要のない構成要素は省略しており、さらに各構成要素の相対的な大きさも実際のものとは異なる。また、図３は地磁気と電子機器との関係を示す概念図であり、図２（ａ）、（ｂ）の平面図を模式的に示したものである。

図中の２１は前述した第１のホイートストンブリッジ回路、２２は第２のホイートストンブリッジ回路である。また、２３は第１のホイートストンブリッジ回路２１と第２のホイートストンブリッジ回路２２を内部に有している電子機器である。また２４は地磁気の方向を示しているもので、電子機器２３と地磁気の方向２４とのなす角度をθとしている。

図２（ａ）、（ｂ）はともに紙面の上向きを鉛直方向上向きにして記載している。図２（ａ）、（ｂ）に記載の電子機器２３は同じものであるが、図２（ａ）は電子機器２３の長手方向を水平に（以下「横置き」と記す）、図２（ｂ）は長手方向を鉛直に（以下「縦置き」と記す）配置している。

ここで、図３において、θを変化させたとき、すなわち、地磁気の方向２４に対して電子機器２３を３６０°回転させた場合を考える。

図２（ａ）に示すような横置きの場合におけるθと第１の差動出力、第２の差動出力の関係を図４（ａ）に、図２（ｂ）に示すような縦置きの場合におけるθと第１の差動出力、第２の差動出力の関係を図４（ｂ）に示す。

図４（ａ）は本発明の実施の形態１における電子機器を横置きにした場合の出力波形図であり、図４（ｂ）は本発明の実施の形態１における電子機器を縦置きにした場合の出力波形図である。いずれの図面も横軸がθ、縦軸が電圧である。図中の波形は、第１の差動電圧と第２の差動電圧である。

図４（ａ）、（ｂ）から明らかなように、横置きの場合には、θの値に関わらず第２の差動電圧が０となるのに対し、縦置きの場合には第１の差動電圧が０となる。

従って、第１の差動電圧が０の場合には縦置き、第２の差動電圧が０の場合は横置きであると判別することができ、電子機器２３の姿勢を検知することができる。

なお、θ＝９０°、２７０°の場合には、横置き、縦置きのいずれの場合にも第１の差動出力および第２の差動出力がともに０になってしまうもので、この場合には横置き、縦置きの判別ができないと考えられるが、これについては後述する。

図５は本発明の実施の形態１における磁気式姿勢検知センサの主要部の平面図であり、図６は本発明の実施の形態１における磁気式姿勢検知センサの横断面図である。これらの図面において、上記した図１、図２（ａ）、（ｂ）の構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付しており、その説明は省略する。図６において、２５はアルミナの上にガラスグレーズ層が形成されている基板、２６、２７は基板２５上にそれぞれ形成された第１のバイアス磁界印加手段および第２のバイアス磁界印加手段である。そしてこの第１のバイアス磁界印加手段２６および第２のバイアス磁界印加手段２７は永久磁石や電磁石を用いてもよいが、ＣｏＰｔを蒸着法やスパッタリング法等の薄膜形成法により形成した後にこれを磁化したものにすれば、センサ全体の厚みを薄くすることができる。２８、２９は基板２５上に第１のバイアス磁界印加手段２６および第２のバイアス磁界印加手段２７をそれぞれ覆うように形成された絶縁膜である。そして第１のホイートストンブリッジ回路２１および第２のホイートストンブリッジ回路２２はそれぞれ絶縁膜２８と絶縁膜２９上に形成されている。３０、３１は第１のバイアス磁界印加手段２６および絶縁膜２８、第２のバイアス磁界印加手段２７および絶縁膜２９を覆うように基板２５上にそれぞれ形成された保護膜である。

以上のような構成とすることにより、本発明の実施の形態１における磁気式姿勢検知センサは、電子機器が横置きか、縦置きかの判別が可能となるが、以上の動作説明は、地磁気と水平面がなす角度、すなわち、伏角が０の場合である。赤道直下等では伏角は０となり、上記説明のようになるが、伏角が大きくなると第１の差動電圧と第２の差動電圧の波形が異なってくる。具体的には、図４（ａ）においては第１の差動電圧が０Ｖを中心とした略余弦波形であるが、伏角が大きくなるに従って中心がプラス方向、またはマイナス方向にオフセットされた略余弦波形となる。そして伏角が４５°を超えると第１の差動電圧が０Ｖになることはなく、常に正または負の値をとる。同様に図４（ｂ）においては第２の差動電圧がオフセットされ、伏角が４５°を超えると第１の差動電圧が０Ｖになることはなく、常に正または負の値をとる。従って、伏角が約４５°より大きい地域においては第１の差動出力と第２の差動出力のいずれか一方のみが０となるので、前述の図４（ａ）、（ｂ）における０＝９０°、２７０°の場合の問題は生じない。また、伏角が４５°以下の地域においては、あらかじめ第１の差動電圧または第２の差動電圧のいずれか一方をオフセットしておき、双方の電圧が同じ値をとらないようにしておけばよい。そしてまた、現実には丁度θ＝９０°または２７０°で始めからあり続けることは考えられないため、θ＝９０°または２７０°になるまでの第１の差動出力および第２の差動出力を検知しておく等の手段をとることによって、縦置きか横置きかの判別が可能となるものである。また、伏角の影響による電圧のオフセットの方向は、北半球か南半球かの違いと、電子機器２３が図２（ａ）と同じか、これと上下を逆さまにしたかの違いで決まるものである。従って、あらかじめ北半球か、南半球であるかがわかれば、伏角のオフセットの方向により縦置き、横置きの２姿勢の判別だけでなく、図２（ａ）の紙面上方を電子機器２３の上面としたときに、上面が上にあるのか、下にあるのか、右にあるのか、左にあるのかの４姿勢の判別が可能となる。

以上のように本発明の実施の形態１における磁気式姿勢検知センサは、第１のバイアス磁界印加手段２６が発生させる第１のバイアス磁界１９と、第２のバイアス磁界印加手段２７が発生させる第２のバイアス磁界２０とを直交する向きにして配置し、そして第１のバイアス磁界１９を受ける第１の磁気検出手段を構成する第１のホイートストンブリッジ回路２１と、第２の磁気検出手段を構成する第２のホイートストンブリッジ回路２２とを設け、第１のバイアス磁界１９または第２のバイアス磁界２０のうち、一方の向きが鉛直方向で他方が水平方向であるときに、第１のホイートストンブリッジ回路２１または第２のホイートストンブリッジ回路２２のうち、水平方向のバイアス磁界を受ける方のホイートストンブリッジ回路の差動電圧は水平に対する地磁気の伏角が０の時には０Ｖで一定になり、また、伏角が存在する場合でもその伏角に応じてその差動電圧が一定になることを利用して、電子機器の姿勢を検知するようにしているため、機械的でなく電磁気的に姿勢を検知することができ、これにより、小型化を図ることができるため、携帯端末への搭載も容易となるものである。また、地磁気を３次元的に検知するものではないため、磁気検出手段を構成するホイートストンブリッジ回路は２つで済み、その結果、第１のホイートストンブリッジ回路２１および第２のホイートストンブリッジ回路２２からの差動電圧の処理も簡単になるため、処理回路の構成も簡単にすることができて、消費電力を低減させることができるものである。

なお、上記本発明の実施の形態１においては、第１、第２の磁気検出手段としてホイートストンブリッジ回路を用いたが、ハーフブリッジ回路を用いることもできる。この場合は、差動電圧の代わりに中点電位を電気的特性として検知すればよい。そのときの出力波形は、伏角の影響を無視すれば図４（ａ）、（ｂ）の原点が印加電圧の１／２の電圧に変わるだけであり、また、伏角を考慮した場合もホイートストンブリッジ回路の場合と同様である。このハーフブリッジ回路を用いた場合の具体的な構成は、第１のホイートストンブリッジ回路２１中の第３の磁気抵抗効果素子３、第４の磁気抵抗効果素子４、第２の出力電極８を取り除き、第２のホイートストンブリッジ回路２２中の第７の磁気抵抗効果素子１１、第８の磁気抵抗効果素子１２、第４の出力電極１６を取り除いた構成にし、そして第１のグランド電極６に対する第１の出力電極７の電位を第１の中点電位とし、第２のグランド電極１４に対する第３の出力電極１５の電位を第２の中点電位とすればよい。このときの出力波形は、図４（ａ）、（ｂ）におけるそれぞれ２つの出力波形が０Ｖを中心とした波形になるのではなく、オフセットした値を中心とした波形となる。そのオフセット値は、地磁気がないとしたときの電位に等しいもので、磁気がないとしたときの、印加電圧と第１の磁気抵抗効果素子１の抵抗値、第２の磁気抵抗効果素子２の抵抗値との比率、印加電圧と第５の磁気抵抗効果素子９の抵抗値、第６の磁気抵抗効果素子１０の抵抗値との比率により定まるものである。第１の磁気抵抗効果素子１と第２の磁気抵抗効果素子２、および第５の磁気抵抗効果素子９、第６の磁気抵抗効果素子１０の無磁界時における抵抗値およびＭＲ特性が等しければ、そのオフセット値は、印加電圧の１／２の値となる。

（実施の形態２）
以下、本発明の特に請求項４、５に記載の発明について図面を参照しながら説明する。

図７（ａ）は本発明の実施の形態２における電子機器を横置きにした場合の正面図であり、図７（ｂ）は本発明の実施の形態２における電子機器を縦置きにした場合の正面図である。図７（ａ）、（ｂ）において、３２はディスプレイであり、このディスプレイ３２には映像として文字が表示されている。この電子機器２３には上記した本発明の実施の形態１における磁気式姿勢検知センサが搭載されており、図７（ａ）のように電子機器２３が横置きの場合には、地磁気を利用して磁気式姿勢検知センサが横置きと判断し、そしてディスプレイ３２には、横置きの場合において、人間から見て上方が画面においても上方となるように文字が表示されている。図７（ｂ）の場合は電子機器２３が縦置きであるため、ディスプレイ３２には、横置きの場合において、人間から見て上方が画面においても上方となるように文字が表示されている。この場合、画面が正方形でない場合には、ディスプレイ３２上の改行位置を変えて文字がすべてディスプレイ３２に表示されるようにしている。ディスプレイ３２に表示するのは、文字でなく画像であっても同様である。

図８は本発明の実施の形態２における電子機器を横置きにした場合の正面図を示したもので、３３ａ〜３３ｄはスピーカであり、そしてこのうちのスピーカ３３ａとスピーカ３３ｂは一対でステレオを構成し、さらにその他のスピーカ３３ｃとスピーカ３３ｄも一対でステレオを構成する。図８において、電子機器２３はスピーカ３３ｃ、３３ｄが鉛直方向にあることを内蔵された磁気式姿勢検知センサが判別するため、水平方向にあるスピーカ３３ａ、３３ｂのみを動作させるスピーカとして選択している。

（実施の形態３）
以下、本発明の特に請求項６に記載の発明について図面を参照しながら説明する。

図９は本発明の実施の形態３における磁気式姿勢検知センサの出力波形図である。

本発明の実施の形態３における磁気式姿勢検知センサは、上記した本発明の実施の形態１における磁気式姿勢検知センサと同じものを用いているもので、図１の紙面手前を鉛直上方向として３６０°回転させたときの第１の差動電圧、第２の差動電圧を示したものである。図９中の横軸は地磁気とのなす角度であり、縦軸は電圧である。図９から明らかなように、第１の差動電圧と第２の差動電圧は９０°位相が異なる正弦波である。従って、第１の差動電圧と第２の差動電圧の比をとれば、ｔａｎθが求まり、これにより、θ、すなわち地磁気に対する角度を求めることができる。従って、電子機器内にこのような処理回路を設けておけば、姿勢を検知するだけでなく、方位を検知することもできる。

本発明にかかる磁気式姿勢検知センサは、電子機器の姿勢を検知することができるセンサとして有用であり、また本発明にかかる電子機器は、その姿勢に応じてディスプレイの映像の方向を切り替えたり、動作させるスピーカを選択することができるものとして有用である。

本発明の実施の形態１における磁気式姿勢検知センサの主要部の回路図 （ａ）（ｂ）本発明の実施の形態１における電子機器の概念を示す正面図 本発明の実施の形態１における電子機器の概念を示す平面図 （ａ）（ｂ）本発明の実施の形態１における電子機器を横置きまたは縦置きにした場合の出力波形図 本発明の実施の形態１における磁気式姿勢検知センサの主要部の平面図 本発明の実施の形態１における磁気式姿勢検知センサの横断面図 （ａ）（ｂ）本発明の実施の形態２における電子機器を横置きまたは縦置きにした場合の正面図 本発明の実施の形態２における電子機器を横置きにした場合の正面図 本発明の実施の形態３における磁気式姿勢検知センサの出力波形図

符号の説明

１ 第１の磁気抵抗効果素子
２ 第２の磁気抵抗効果素子
３ 第３の磁気抵抗効果素子
４ 第４の磁気抵抗効果素子
５ 第１の印加電極
６ 第１のグランド電極
７ 第１の出力電極
８ 第２の出力電極
９ 第５の磁気抵抗効果素子
１０ 第６の磁気抵抗効果素子
１１ 第７の磁気抵抗効果素子
１２ 第８の磁気抵抗効果素子
１３ 第２の印加電極
１４ 第２のグランド電極
１５ 第３の出力電極
１６ 第４の出力電極
１９ 第１のバイアス磁界
２０ 第２のバイアス磁界
２１ 第１のホイートストンブリッジ回路
２２ 第２のホイートストンブリッジ回路
２３ 電子機器
２４ 地磁気の方向
２６ 第１のバイアス磁界印加手段
２７ 第２のバイアス磁界印加手段
３２ ディスプレイ
３３ スピーカ

Claims (6)

1. 第１のバイアス磁界印加手段と、この第１のバイアス磁界印加手段が発生させる第１のバイアス磁界に対して直角方向の第２のバイアス磁界を発生させる第２のバイアス磁界印加手段と、前記第１のバイアス磁界を受けるとともに地磁気により電気的特性を変化させることができる第１の磁気検出手段と、前記第２のバイアス磁界を受けるとともに地磁気により電気的特性を変化させることができる第２の磁気検出手段とを備え、前記第１のバイアス磁界または前記第２のバイアス磁界のいずれか一方が鉛直方向であり、かつ他方が水平方向である場合に、この水平方向のバイアス磁界を受ける前記第１の磁気検出手段または前記第２の磁気検出手段の電気的特性が一定であることを利用して姿勢を検知する磁気式姿勢検知センサ。
2. 第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子を電気的に直列に接続し、かつ第３の磁気抵抗効果素子と第４の磁気抵抗効果素子とを電気的に直列に接続するとともに、前記第１の磁気抵抗効果素子および前記第２の磁気抵抗効果素子と前記第３の磁気抵抗効果素子および前記第４の磁気抵抗効果素子とを電気的に並列に接続し、かつ前記第１の磁気抵抗効果素子の感磁方向を第１のバイアス磁界に対して４５°傾けて形成し、さらに前記第２の磁気抵抗効果素子の感磁方向を前記第１の磁気抵抗効果素子の感磁方向と直角方向にして形成し、前記第３の磁気抵抗効果素子の感磁方向を前記第１の磁気抵抗効果素子の感磁方向と平行にして形成し、さらに前記第４の磁気抵抗効果素子の感磁方向を前記第２の磁気抵抗効果素子の感磁方向と平行にして形成し、前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子および前記第３の磁気抵抗効果素子と前記第４の磁気抵抗効果素子とを電気的に直列に印加電圧を加えるとともに前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子との接続部の電位と前記第３の磁気抵抗効果素子と前記第４の磁気抵抗効果素子との接続部の電位との差である第１の差動電圧を電気的特性として検知する第１のホイートストンブリッジ回路で第１の磁気検出手段を構成し、さらに第５の磁気抵抗効果素子と第６の磁気抵抗効果素子を電気的に直列に接続し、かつ第７の磁気抵抗効果素子と第８の磁気抵抗効果素子とを電気的に直列に接続するとともに、前記第５の磁気抵抗効果素子および前記第６の磁気抵抗効果素子と前記第７の磁気抵抗効果素子および前記第８の磁気抵抗効果素子とを電気的に並列に接続し、かつ前記第５の磁気抵抗効果素子の感磁方向を第２のバイアス磁界に対して４５°傾けて形成し、さらに前記第６の磁気抵抗効果素子の感磁方向を前記第５の磁気抵抗効果素子の感磁方向と直角方向にして形成し、前記第７の磁気抵抗効果素子の感磁方向を前記第５の磁気抵抗効果素子の感磁方向と平行にして形成し、さらに前記第８の磁気抵抗効果素子の感磁方向を前記第６の磁気抵抗効果素子の感磁方向と平行にして形成し、前記第５の磁気抵抗効果素子と前記第６の磁気抵抗効果素子および前記第７の磁気抵抗効果素子と前記第８の磁気抵抗効果素子とを電気的に直列に印加電圧を加えるとともに前記第５の磁気抵抗効果素子と前記第６の磁気抵抗効果素子との接続部の電位と前記第７の磁気抵抗効果素子と前記第８の磁気抵抗効果素子との接続部の電位との差である第２の差動電圧を電気的特性として検知する第２のホイートストンブリッジ回路で第２の磁気検出手段を構成した請求項１記載の磁気式姿勢検知センサ。
3. 第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子を電気的に直列に接続し、かつ前記第１の磁気抵抗効果素子の感磁方向を第１のバイアス磁界に対して４５°傾けて形成し、さらに前記第２の磁気抵抗効果素子の感磁方向を前記第１の磁気抵抗効果素子の感磁方向と直角方向にして形成し、前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子とを電気的に直列に印加電圧を加えるとともに前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子との接続部の電位である第１の中点電位を電気的特性として検知する第１のハーフブリッジ回路で第１の磁気検出手段を構成し、さらに第３の磁気抵抗効果素子と第４の磁気抵抗効果素子を電気的に直列に接続し、かつ前記第３の磁気抵抗効果素子の感磁方向を第２のバイアス磁界に対して４５°傾けて形成し、さらに前記第４の磁気抵抗効果素子の感磁方向を前記第３の磁気抵抗効果素子の感磁方向と直角方向にして形成し、前記第３の磁気抵抗効果素子と前記第４の磁気抵抗効果素子とを電気的に直列に印加電圧を加えるとともに前記第３の磁気抵抗効果素子と前記第４の磁気抵抗効果素子との接続部の電位である第２の中点電位を電気的特性として検知する第２のハーフブリッジ回路で第２の磁気検出手段を構成した請求項１記載の磁気式姿勢検知センサ。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の磁気式姿勢検知センサと、ディスプレイとを備え、前記磁気式姿勢検知センサからの姿勢の情報に応じて前記ディスプレイに表示される映像の方向を切り替える電子機器。
5. 請求項１〜３のいずれかに記載の磁気式姿勢検知センサと、少なくとも２対のスピーカとを備え、前記磁気式姿勢検知センサからの姿勢の情報に応じて動作させる一対のスピーカを選択する電子機器。
6. 請求項１〜３のいずれかに記載の磁気式姿勢検知センサと、この磁気式姿勢検知センサからの電気的情報を受けて地磁気による方位を求める処理回路とを備えた電子機器。

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