JP4122834B2 - 方位測定機能を有する携帯型電子装置 - Google Patents
方位測定機能を有する携帯型電子装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4122834B2 JP4122834B2 JP2002131205A JP2002131205A JP4122834B2 JP 4122834 B2 JP4122834 B2 JP 4122834B2 JP 2002131205 A JP2002131205 A JP 2002131205A JP 2002131205 A JP2002131205 A JP 2002131205A JP 4122834 B2 JP4122834 B2 JP 4122834B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- axis
- magnetic sensor
- orientation
- value
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地磁気を利用して方位を測定する方位測定手段を備えた携帯電話機等の携帯型電子装置に関する。
【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。一方、近年においては、前記磁気センサを携帯電話機に代表される携帯型電子装置に搭載することで方位測定を可能とし、これにより測定した方位を表示パネルに表示させる等の機能（ナビゲーション機能）を同携帯型電子装置に具備せしめることが検討されている。
【０００３】
図１に正面図を示したこのような携帯電話機１０は、一般に、互いに直交するＸ、Ｙ、及びＺ軸に略平行に延びる辺を有する略直方体形状の本体１１と、Ｘ軸とＹ軸とにより画定される平面（Ｘ−Ｙ平面）に平行な面であって前記本体１１の表面の一つにＸ軸の方向を左右方向として所定の情報を表示する液晶表示パネル１４ａとを備えている。以下、この液晶表示パネル１４ａが形成された本体１１の面を「携帯電話機１０の前面」と称呼する。
【０００４】
一方、携帯電話機１０に搭載される前記磁気センサ３０の多くは、携帯電話機１０の前面が略水平に維持された状態において、前記本体１１のＸ軸方向の地磁気成分に略比例した値Ｓｘを示す（値Ｓｘを出力する）Ｘ軸磁気センサと、同本体１１のＹ軸方向の地磁気成分に略比例した値Ｓｙを示す（値Ｓｙを出力する）Ｙ軸磁気センサとからなっている。
【０００５】
前記Ｘ軸磁気センサの出力Ｓｘは、図２の実線に示したように、携帯電話機１０の前面が地表面に平行（水平）であって、同携帯電話機１０の本体１１のＹ軸に沿った辺が西、及び東を向いているとき、それぞれ最大値、及び最小値となり、同辺が北又は南を向いているとき０となるように構成されている。また、前記Ｙ軸磁気センサの出力Ｓｙは、携帯電話機１０の前面が地表面に平行であって、同携帯電話機１０の本体１１のＹ軸に沿った辺が南、及び北を向いているとき、それぞれ最大値、及び最小値となり、同辺が西又は東を向いているとき０となるように構成されている。なお、図２においては、Ｘ軸磁気センサ出力Ｓｘ、及びＹ軸センサ出力Ｓｙは規格化されている。規格化とは、携帯電話機１０の前面が地表面に平行（水平）であるときのＸ軸磁気センサ（又はＹ軸磁気センサ）の実際の出力Ｓｘ（又は出力Ｓｙ）を、同出力Ｓｘ（又は出力Ｓｙ）の最大値と最小値の差の半分で除することである。
【０００６】
このとき、携帯電話機１０は、西を０°とし北、東、及び南の順に回転するにつれて値が増大するように定義される方位ａを、例えば、下記表１に示した数式に基づいて決定するようになっている。
【０００７】
【表１】
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、地磁気は地表面に対して平行ではない。また、携帯電話機１０は、その前面が地表面に対し所定の角度を有する状態で使用されることが多い。この影響はＹ軸磁気センサＳｙに現われる。図３は、携帯電話機１０の本体１１のＹ軸に沿った辺が水平方向に対して角度Ｂ°（以下、この角度を「傾きＢ」又は「仰角Ｂ」と称呼する。）を有する場合（携帯電話機１０の前面に垂直なベクトルが鉛直上方と角度Ｂをなしている場合）におけるＹ軸磁気センサの出力Ｓｙの方位ａに対する変化の様子を示した図である。この図３から理解されるように、傾きＢが変化すると、Ｙ軸センサ出力Ｓｙの波形が正弦波と異なる波形となるので、上記表１の数式に基づいて決定する方位ａは実際の方位を示さなくなるという問題がある。
【０００９】
【本発明の概要】
本発明は、上記課題に対処するためになされたものであって、傾きＢが変化した場合にあっても、方位を誤って測定（又は表示）することのない携帯型電子装置を提供することにある。
【００１０】
先ず、本発明の方位測定原理について説明する。なお、以下において記号「・」はベクトルの内積、記号「×」はベクトルの外積を表す。図４は、図１に示した携帯電話機（携帯型電子装置）１０の概略斜視図であって、更に以下に説明する各種のベクトルを記入した図である。携帯電話機１０は、上述したように、互いに直交するＸ、Ｙ、及びＺ軸にそれぞれ略平行に延びる辺を有する略直方体形状の本体１１を有し、Ｘ軸とＹ軸とにより画定される平面（即ち、Ｘ−Ｙ平面）に平行な面であって前記本体１１の表面の一つ（携帯電話機１０の前面）に、Ｘ軸に沿う方向を左右方向として情報を表示する表示パネル１４ａを備えている。
【００１１】
今、携帯電話機１０の前面に垂直な単位ベクトルをベクトルＶｓとする。携帯電話機１０の前面でＸ軸正方向（携帯電話機１０の横方向右向き）に向う単位ベクトルをベクトルＶｘ、同前面でＹ軸正方向（携帯電話機１０の縦方向上向き）に向う単位ベクトルをベクトルＶｙとする。また、地磁気ベクトルをベクトルＧ、地磁気ベクトルＧのベクトルＶｓ方向への写像をベクトルＧｓ、同地磁気ベクトルＧの携帯電話機１０の前面（Ｘ−Ｙ平面）への写像をベクトルＧｐとする。更に、ベクトルＧｐのＸ軸成分をＧｘ、同ベクトルＧｐのＹ軸成分をＧｙとする。鉛直上方（地表面に対して垂直上方）の単位ベクトルをベクトルｅとする。
【００１２】
Ｘ軸磁気センサの出力Ｓｘ、及びＹ軸磁気センサの出力Ｓｙは、上記従来の技術と同様であるので、それぞれＧｘ、及び−Ｇｙに略正比例する。また、携帯電話機１０の本体１１のＸ軸（即ち、ベクトルＶｘ）は、水平であると仮定する。以上のベクトルの定義と仮定とに基づけば、下記数１〜数４が成立する。
【００１３】
【数１】
Ｇｓ＝（Ｇ・Ｖｓ）Ｖｓ
【００１４】
【数２】
Ｇｐ＝Ｇ−Ｇｓ
【００１５】
【数３】
Ｇｘ＝Ｇｐ・Ｖｘ
【００１６】
【数４】
Ｇｙ＝Ｇｐ・Ｖｙ
【００１７】
今、携帯電話機１０が日本国内で使用されると仮定する。また、互いに直交するｘ，ｙ，ｚ軸において、西をｘ、南をｙ、鉛直上方（真上）をｚとなるように座標系を定める。このとき、地磁気ベクトルＧは下記数５で表される。但し、数５における各成分の単位はＯｅである。
【００１８】
【数５】
Ｇ＝（０，−０．３，−０．３）
【００１９】
そこで、図５に示したように、携帯電話機１０の方位をＡ、及び携帯電話機１０の傾き（仰角）をＢとおくと、携帯電話機１０の前面に垂直な単位ベクトルであるベクトルＶｓは下記数６のように表される。付言すると、傾きＢは、携帯電話機１０の本体１１の前面が水平である場合に０°となり、同前面が鉛直方向に沿うとき９０°となる。
【００２０】
【数６】
Ｖｓ＝（cosＡsinＢ，sinＡsinＢ，cosＢ）
【００２１】
この値Ａ、及び値Ｂを、ベクトルＧｘの符号付き大きさ、及びベクトルＧｙの符号付き大きさで表すことができれば、地磁気センサ（Ｘ軸磁気センサ、Ｙ軸磁気センサ）の示す値Ｓｘ，Ｓｙに基づいて携帯電話機１０の方位Ａ、及び同携帯型電子装置１０の傾きＢを表すことができる。
【００２２】
上述したように、携帯電話機１０の本体１１のＸ軸は水平であると仮定しているから、上記ベクトルＶｘは垂直成分（鉛直方向の成分）を持たない。従って、ベクトルＶｘは下記数７のように表すことができる。なお、ベクトルｅ＝（０，０，１）である。
【００２３】
【数７】
Ｖｘ＝（ｅ×Ｖｓ）／|ｅ×Ｖｓ|
【００２４】
一方、ベクトルＶｙは、下記数８のように表すことができる。
【００２５】
【数８】
Ｖｙ＝（Ｖｓ×Ｖｘ）／|Ｖｓ×Ｖｘ|
【００２６】
また、数６，数７より下記数９が得られる。
【００２７】
【数９】
Ｖｘ＝（−sinＡ，cosＡ，０）
【００２８】
数６及び数９を数８に代入すると下記数１０が得られ、数１に数５及び数６を代入すると下記数１１が得られる。
【００２９】
【数１０】
Ｖｙ＝（−cosＡcosＢ，−sinＡcosＢ，sinＢ）
【００３０】
【数１１】
Ｇｓ＝−０．３（sinＡsinＢ＋cosＢ）（cosＡsinＢ，sinＡsinＢ，cosＢ）
【００３１】
数１１及び数５を数２に代入すると、数１２が得られる。
【００３２】
【数１２】
【００３３】
この結果、数３、数９、及び数１２から下記数１３が得られ、数４、数１０、数１２から下記数１４が得られる。
【００３４】
【数１３】
Ｇｘ＝０．３cosＡ
【００３５】
【数１４】
Ｇｙ＝０．３（sinＡcosＢ−sinＢ）
【００３６】
従って、数１３及び数１４から方位Ａ、及び傾きＢを求めればよい。しかしながら、数１３及び数１４により方位Ａ、及び傾きＢを解析的に求めることは困難であるので、以下のように数値的に求める。
【００３７】
先ず、方位が東・西・南・北の何れであるかを測定（決定）する場合について考える。この場合、図２を参照すると、傾きＢの影響を受けないＸ軸磁気センサの出力Ｓｘが１／２１／ 2より大きければ（Ｇｘが０．３／２１／ 2より大きければ）、方位は西（３１５°＝−４５°＜方位Ａ＜４５°）であると直ちに特定することができる。同様に、Ｘ軸磁気センサの出力Ｓｘが−１／２１／ 2より小さければ（Ｇｘが−０．３／２１／ 2より小さければ）方位は東（１３５°＜方位Ａ＜２２５°）であると直ちに特定することができる。
【００３８】
ところが、方位が南である場合、及び方位が北である場合、Ｘ軸磁気センサの出力Ｓｘは何れも−１／２１／ 2〜１／２１／ 2の値を示すので、同Ｘ軸磁気センサＳｘの出力のみからでは方位（南か北か）を特定することができない。そこで、Ｙ軸磁気センサの出力Ｓｙ（即ち、Ｇｙ）の符号に着目する。図３から明らかなように、この出力Ｓｙの値は、傾きＢが０°又は２０°の場合、方位が南及び北のとき正及び負の値をそれぞれ示している。従って、出力Ｓｘの値が−１／２１／ 2〜１／２１／ 2であるときは、少なくとも傾き２０°まで、出力Ｓｙの符号に基づいて方位（方位が南であるか北であるか）を特定することができる。
【００３９】
このような出力Ｓｙの符号に基づく方位決定方法が、何度の傾きＢまで有効であるかは、方位Ａが４５〜１３５°の範囲内のとき下記数１５を成立させ、且つ、方位Ａが２２５〜３１５°の範囲内のとき下記数１６を成立させる傾きＢを求めることで知ることができる。
【００４０】
【数１５】
sinＢ−sinＡcosＢ＜０
【００４１】
【数１６】
sinＢ−sinＡcosＢ＞０
【００４２】
数１５、及び数１６を満たすためには、携帯電話機１０が一般に使用される状況を考慮して傾きＢが９０°より小さい（cosＢ＞０）と仮定するとき、それぞれ下記の数１７、及び数１８を満たせばよい。
【００４３】
【数１７】
sinＢ−（１／２１／ 2）cosＢ＜０
【００４４】
【数１８】
sinＢ＋（１／２１／ 2）cosＢ＞０
【００４５】
数１７、及び数１８から数１９が得られ、数１９よりＢ＜３５°となる。
【００４６】
【数１９】
−（１／２１／ 2）＜tanＢ＜（１／２１／ 2）
【００４７】
以上のことから、傾きＢが略３５°より小さい領域においては、Ｘ軸磁気センサの出力Ｓｘ、及びＹ軸磁気センサの出力Ｓｙと所定の閾値Ｔｈ（この場合の閾値Ｔｈは「０」）の大小比較の結果（従って、Ｙ軸磁気センサの出力Ｓｙの符号）により、東西南北の四つの方位（３６０°の方位を等分した概略方位）を正確に測定することが可能となることが理解される。このように、本発明においては、Ｘ軸磁気センサの出力Ｓｘ、及びＹ軸磁気センサの出力Ｓｙと閾値Ｔｈの大小比較の結果により、東西南北の四つの方位を測定する。以下、東西南北の四つの方位を正確に測定することが可能な傾きＢを最も大きくする閾値Ｔｈについて検討する。
【００４８】
この場合、傾きＢを最大とする下記数２０と下記数２１を満足する値Ｔｈを求めればよい。
【００４９】
【数２０】
sinＢ−（１／２１／ 2）cosＢ−Ｔｈ＜０
【００５０】
【数２１】
sinＢ＋（１／２１／ 2）cosＢ−Ｔｈ＞０
【００５１】
数２０、及び数２１を変形すると下記数２２が得られる。
【００５２】
【数２２】
−cosＢ／２１／ 2＜sinＢ−Ｔｈ＜cosＢ／２１／ 2
【００５３】
図６は、上記数２２に示された関数ｆ１＝−cosＢ／２１／ 2、関数ｆ２＝sinＢ、及び関数ｆ３＝cosＢ／２１／ 2を示すグラフである。このグラフから解るように、上記数２２を満足するとともに傾きＢを最大とするときの閾値Ｔｈは、下記数２３の通りとなる。
【００５４】
【数２３】
Ｔｈ＝１／２１／ 2
【００５５】
このとき、傾きＢは下記数２４に示すとおりとなる。
【００５６】
【数２４】
Ｂ＜７０°
【００５７】
以上の方位測定原理は、方位を８分割（東、南東、南、南西、西、北西、北、北東）で示す場合、１６分割で示す場合、及びそれ以上に細かく示す場合についても同様に成立する。即ち、Ｘ軸磁気センサの出力Ｓｘのみで方位を２つに絞込み、その二つの方位の中から、Ｙ軸磁気センサの出力Ｓｙと適切な閾値Ｔｈの大小比較の結果に基づいて何れかを特定する。
【００５９】
また、本発明の特徴は、互いに直交するＸ、Ｙ、及びＺ軸に略平行に延びる辺を有する略直方体形状の本体と、Ｘ軸とＹ軸とにより画定される平面に平行な面であって前記本体の表面の一つにＸ軸の方向を左右方向として情報を表示する表示パネルと、前記本体の内部に配置されるとともに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、外部磁界のＸ軸成分に対して略正比例した値を示すとともに同外部磁界のＸ軸成分の大きさが０であるときに値０を示すＸ軸磁気センサと、前記Ｘ軸磁気センサが示す値と第１の固定閾値とを比較する第１比較手段と、外部磁界のＹ軸成分に対して略正比例した値を示すとともに同外部磁界のＹ軸成分の大きさが０であるときに値０を示すＹ軸磁気センサと、前記Ｙ軸磁気センサが示す値と０以外の値である第２の固定閾値とを比較する第２比較手段と、前記Ｘ軸磁気センサが示す値と前記第１の固定閾値と絶対値の大きさが等しく且つ符号が反対の値である第３の固定閾値とを比較する第３比較手段と、前記第１比較手段による比較結果から前記概略方位が一意に特定されるときは同比較結果のみから前記携帯型電子装置の方位が同特定された方位であると決定し、前記第３比較手段による比較結果から前記概略方位が一意に特定されるときは同比較結果のみから前記携帯型電子装置の方位が同特定された方位であると決定し、前記第１比較手段による比較結果から前記概略方位が一意に特定できず且つ前記第３比較手段による比較結果から前記概略方位が一意に特定できないときは、前記Ｘ軸磁気センサの出力と、前記第２比較手段による比較結果と、のみに基づいて前記携帯型電子装置の概略方位を決定する方位決定手段と、を具備したことにある。
【００６０】
これによれば、上述したように、携帯型電子装置がある程度の傾きをもって使用される場合においても、概略の方位（例えば、４分割、８分割、１６分割等の方位）を誤ることなく測定することが可能な携帯型電子装置が提供され得る。なお、測定した方位そのものを表示パネルに表示してもよく、前記測定された方位を更に加工した後に表示してもよい。
【００６１】
【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、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に沿って延びる辺を有する略直方体の本体１１と、この本体１１の上部側面に配置されたアンテナ部１２、Ｘ軸とＹ軸とにより画定される平面（Ｘ−Ｙ平面）に平行な面であって前記本体１１の表面の一つである本体１１の前面側の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。
【００６２】
図７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、ＣＰＵ２１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ＲＡＭ２４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。
【００６３】
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１２ｂと、送受信回路１２ｂに接続され送受信回路１２ｂ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、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の前面に配置されるとともに、少なくともＸ軸方向を左右方向として文字等の情報を表示可能な液晶表示パネル１４ａと、液晶表示パネル１４ａ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１２ｃ、発音回路１３ｂ、表示回路１４ｂ、検出回路１５ｂ、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。
【００６４】
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、及び制御回路（デジタル処理回路）３３を備えている。これらのＸ軸磁気センサ３１、Ｙ軸磁気センサ３２、及び制御回路３３は、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Ｘ−Ｙ平面と平行な平面（携帯電話機１０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。
【００６５】
制御回路３３は、ＡＤコンバータ３３ａと、直流定電圧回路（定電圧源）３３ｂとを含んでいる。ＡＤコンバータ３３ａ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、及びＹ軸磁気センサ３２に接続されていて、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ＡＤ変換し、同ＡＤ変換後のデジタルデータをＣＰＵ２１に供給するようになっている。直流定電圧回路３３ｂは、Ｘ軸磁気センサ３１、及びＹ軸磁気センサ３２と接続されていて、これらに一定の電圧を印加するようになっている。
【００６６】
Ｘ軸磁気センサ３１は、図８（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、この場合は地磁気）ＨのＸ軸成分に略正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８（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軸成分に略正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３１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略正比例する値を出力する互いに同一の構成を備え、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。
【００６７】
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９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。
【００６８】
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。
【００６９】
第１磁気トンネル効果素子（群）３１ａは、拡大平面図である図１０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１０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１１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。
【００７０】
各反強磁性膜３１ａ２の上には、膜厚１０ｎｍ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３１ａ２により、図１０の部分平面図である図１２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。
【００７１】
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Ａｌ2Ｏ3（Ａｌ−Ｏ）からなり、その膜厚は１ｎｍである。
【００７２】
絶縁層３１ａ４の上には、同絶縁層３１ａ４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３１ａ２、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。
【００７３】
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４０ｎｍ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。
【００７４】
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２５０ｎｍ程度である。
【００７５】
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３１ａ２）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３００ｎｍ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３１ａ１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３１ａ２，３１ａ２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）３１ａ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。
【００７６】
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１３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２５で表される。
【００７７】
【数２５】
Ｒ１＝−（ΔＲ／Ｈｃ）・Ｈ＋Ｒ０
【００７８】
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３１ａ〜３１ｄの固着層のピンされた磁化の向きを図９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３１ａ，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２５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２６にて表される。
【００７９】
【数２６】
Ｒ２＝（ΔＲ／Ｈｃ）・Ｈ＋Ｒ０
【００８０】
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３３ｂ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３１ｄの一端とが接続され、同第３磁気トンネル効果素子３１ｃ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３３ｂ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（Ｓｘ）となるように前記ＡＤコンバータ３３ｂに接続されている。
【００８１】
このような構成により、Ｘ軸磁気センサ３１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２７に示す出力Ｖout（＝Ｓｘ）を発生する。ここで、Ｖinは直流定電圧回路３３ｂの発生する電圧である。
【００８２】
【数２７】
Ｓｘ＝Ｖin・（ΔＲ／Ｒ０）・（Ｈｘ／Ｈｃ）
【００８３】
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１４に示したようにＸ軸磁気センサ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２８に示す出力Ｖout（＝Ｓｙ）を発生する。
【００８４】
【数２８】
Ｓｙ＝−Ｖin・（ΔＲ／Ｒ０）・（Ｈｙ／Ｈｃ）
【００８５】
次に、このように構成された携帯電話機１０の方位測定方法について説明する。なお、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（換言すると、単位ベクトルＶｙ）の方位のことである。なお、本実施形態において、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。また、本実施形態の携帯電話機１０は、方位Ａが−４５〜４５°のとき「西」、４５〜１３５°のとき「北」、１３５〜２２５°のとき「東」、及び２２５〜３１５°（＝−４５°）のとき「南」と決定する。即ち、携帯電話機１０は、４つの概略方位を測定（決定）する。
【００８６】
方位決定の原理は上述した通りである。即ち、携帯電話機１０はＸ軸磁気センサ３１の出力Ｓｘが１／２１／ 2（≒０．７０７）より大きければ方位を「西」と決定し、出力Ｓｘが−１／２１／ 2より小さければ方位を「東」と決定する。また、出力Ｓｘが１／２１／ 2〜−１／２１／ 2の範囲にある場合には、Ｙ軸磁気センサ３２の出力Ｓｙから閾値Ｔｈ（＝１／２１／ 2）を減じた値が「０」より大きいか否かを判定し、「０」より大きければ方位を「南」と決定し、「０」より小さければ方位を「北」と決定する。このように、携帯電話機１０は、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と閾値Ｔｈの大小比較の結果に基づいて方位を決定する。
【００８７】
作動について具体的に説明すると、携帯電話機１０のＣＰＵ２１は、図１５にフローチャートにより示した方位測定ルーチン（方位決定ルーチン）を所定時間の経過毎に繰り返し実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ２１はステップ１５００から本ルーチンの処理を開始し、ステップ１５０５に進んでＸ軸磁気センサ３１の出力Ｓｘを入力するとともに、続くステップ１５１０にてＹ軸磁気センサ３２の出力Ｓｙを入力する。なお、この出力Ｓｘ，Ｓｙは規格化されている。
【００８８】
次に、ＣＰＵ２１はステップ１５１５に進んで出力Ｓｘが１／２１／ 2より大きいか否かを判定し（このステップ１５１５は、Ｘ軸磁気センサ出力Ｓｘを第１の固定値（固定閾値）と比較する第１比較手段を構成している。）、同出力Ｓｘが１／２１／ 2より大きい場合には同ステップ１５１５にて「Ｙｅｓ」と判定しステップ１５２０に進み、同ステップ１５２０にて方位は「西」であると決定する。その後、ＣＰＵ２１はステップ１５２５に進み、同ステップ１５２５にて液晶表示パネル１４ａに決定した方位（この場合は「西」）を表示し、ステップ１５９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００８９】
一方、上記ステップ１５１５の判定時に、出力Ｓｘが１／２１／ 2以下の場合には同ステップ１５１５にて「Ｎｏ」と判定しステップ１５３０に進み、同ステップ１５３０にて出力Ｓｘが−１／２１／ 2より小さいか否かを判定する。このステップ１５１５は、Ｘ軸磁気センサ出力Ｓｘを第１の固定値（固定閾値）と比較する第１比較手段、或いは、Ｘ軸磁気センサ出力Ｓｘを第３の固定値（固定閾値）と比較する第３比較手段を構成している。第３の固定値は、絶対値の大きさが第１の固定値と等しく、符号が反対の値である。このとき、出力Ｓｘが−１／２１／ 2より小さいと、ＣＰＵ２１はステップ１５３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１５３５に進み、同ステップ１５３５にて方位は「東」であると決定する。その後、ＣＰＵ２１はステップ１５２５に進み、同ステップ１５２５にて液晶表示パネル１４ａに決定した方位（この場合は「東」）を表示し、ステップ１５９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００９０】
また、上記ステップ１５３０の判定時に、出力Ｓｘが−１／２１／ 2以上の場合には同ステップ１５３０にて「Ｎｏ」と判定しステップ１５４０に進み、同ステップ１５４０にて出力Ｓｙから閾値Ｔｈである１／２１／ 2を減じた値が「０」より大きいか否かを判定する。このステップ１５４０は、Ｙ軸磁気センサ出力Ｓｙを第２の固定値（固定閾値）と比較する第２比較手段を構成している。このとき、出力Ｓｙから閾値Ｔｈである１／２１／ 2を減じた値が「０」より大きければ、ＣＰＵ２１はステップ１５４０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１５４５に進み、同ステップ１５４５にて方位は「南」であると決定し、その後ステップ１５２５に進んで液晶表示パネル１４ａに決定した方位（この場合は「南」）を表示し、ステップ１５９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００９１】
更に、上記ステップ１５４０の判定時に、出力Ｓｙから１／２１／ 2を減じた値が「０」以下であると、ＣＰＵ２１はステップ１５４０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１５５０に進み、同ステップ１５５０にて方位は「北」であると決定し、その後ステップ１５２５に進んで液晶表示パネル１４ａに決定した方位（この場合は「北」）を表示し、ステップ１５９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。なお、上記ステップ１５４０は、Ｙ軸磁気センサ３２が示す値Ｓｙと所定の閾値Ｔｈとを比較する比較手段を構成している。また、ステップ１５１５，１５２０、１５３０〜１５５０は、Ｘ軸磁気センサ３１が示す値Ｓｘと、前記比較手段による比較結果とに基づいて方位を決定する方位決定手段を構成している。更に、ステップ１５２５は決定した方位を表示パネル１４ａに表示する表示手段を構成している。図１５のルーチン、ＣＰＵ２１、及びＸ，Ｙ軸磁気センサ３１，３２等は、方位測定手段を構成している。
【００９２】
図１６は、上記方法において閾値Ｔｈを「０」とした場合において、真の方位を横軸、測定された方位（表示される方位）を縦軸にとり、これらの関係を示した図である。図１６の（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）は、それぞれ傾きＢが０°、４０°、及び７０°である場合を示している。この方法の場合、上記原理において説明したように、傾きＢが約３５°より大きくなると正確な方位を示すことができない。このことは、図１６によっても確認される。
【００９３】
図１７は、図１５にて説明したように、上記方法の閾値Ｔｈを「１／２１／ 2」とした場合において、真の方位を横軸、測定された方位を縦軸にとり、これらの関係を示した図である。図１７の（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）は、それぞれ傾きＢが０°、４０°、及び７０°である場合を示している。この場合、傾きＢが約７０°より小さい限り、正確な方位が示される。このことは、図１７によっても確認される。
【００９４】
以上、説明したように、上記実施形態に係る携帯電話機１０は、Ｘ軸磁気センサ３１の示す値Ｓｘと、Ｙ軸磁気センサ３２が示す値Ｓｙと所定の閾値Ｔｈとの大小比較の結果に基づいて、同携帯電話機１０の方位を決定して表示するので、同携帯電話機１０がある程度まで傾けられて（例えば、Ｔｈ＝１／２１／ 2の場合には略７０°まで傾けられて）使用されても、概略の方位を誤ることなく示すことができる。しかも、磁気センサ３０はＸ，Ｙ軸磁気センサ３１，３２を備えるが、Ｚ軸磁気センサ、或いは傾斜センサを備えることなく概略の方位を正しく示すことができるで、携帯電話機１０のコストを低減することができる。
【００９５】
次に、本発明による携帯電話機１０の第１変形例について説明する。この第１変形例においては、方位を８分割（東、南東、南、南西、西、北西、北、北東）で示すものである。
【００９６】
第１変形例に係る携帯電話機１０は、上記原理に従って、以下の方法により方位を測定する。即ち、Ｘ軸磁気センサ３１の出力Ｓｘが０．９２４より大きければ方位は「西」、同出力Ｓｘが−０．９２４より小さければ方位は「東」と決定する。また、出力Ｓｘが−０．９２４〜０．９２４の範囲の値であれば、Ｙ軸磁気センサ３２の出力Ｓｙから閾値Ｔｈ＝０．３８を減じた値が「０」より小さいとき、（１）出力Ｓｘが０．３８３より大きければ方位は「北西」と決定し、（２）出力Ｓｘが−０．３８３〜０．３８３ならば方位は「北」と決定し、（３）出力Ｓｘが−０．９２４〜−０．３８３ならば方位は「北東」と決定する。他方、出力Ｓｘが−０．９２４〜０．９２４の範囲の値であって、Ｙ軸磁気センサ３２の出力Ｓｙから閾値Ｔｈ＝０．３８を減じた値が「０」より大きいとき、（１）出力Ｓｘが０．３８３より大きければ方位は「南西」と決定し、（２）出力Ｓｘが−０．３８３〜０．３８３ならば方位は「南」と決定し、（３）出力Ｓｘが−０．９２４〜−０．３８３ならば方位は「南東」と決定する。この方法によれば、傾きが略４１°より小さい範囲で、方位が正しく表示される。
【００９７】
図１８は、上記方法において閾値Ｔｈを「０」とした場合において、真の方位を横軸、測定された方位（表示される方位）を縦軸にとり、これらの関係を示した図である。図１８の（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）は、それぞれ傾きＢが０°、４０°、及び７０°である場合を示している。図１８の（Ｂ）及び（Ｃ）から解るように、傾きＢが大きくなると正確な方位が示されない。
【００９８】
図１９は、上記方法の閾値Ｔｈを「０．３８」とした場合において、真の方位を横軸、測定された方位を縦軸にとり、これらの関係を示した図である。図１９の（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）は、それぞれ傾きＢが０°、４０°、及び７０°である場合を示している。この場合、上述したように、傾きＢが約４１°より小さい限り、正確な方位が示される。このことは、図１９によっても確認される。
【００９９】
次に、本発明による携帯電話機１０の第２変形例について説明する。この第２変形例においては、方位を１６分割（東、東南東、南東、南南東、南、南南西、南西、西南西、西、西北西、西北、北北西、北、北北東、北東、東北東）で示すものである。
【０１００】
第２変形例に係る携帯電話機１０は、上記原理に従って、以下の方法により方位を測定する。即ち、Ｘ軸磁気センサ３１の出力Ｓｘが０．９８１より大きければ方位は「西」、同出力Ｓｘが−０．９８１より小さければ方位は「東」と決定する。
【０１０１】
また、出力Ｓｘが−０．９８１〜０．９８１の範囲の値であって、Ｙ軸磁気センサ３２の出力Ｓｙから閾値Ｔｈ＝０．１９を減じた値が「０」より小さいとき、（１）出力Ｓｘが０．８３１より大きければ方位は「西北西」、（２）出力Ｓｘが０．５５６〜０．８３１ならば方位は「北西」、（３）出力Ｓｘが０．１９５〜０．５５６ならば方位は「北北西」、（４）出力Ｓｘが−０．１９５〜０．１９５ならば方位は「北」、（５）出力Ｓｘが−０．５５６〜−０．１９５ならば方位は「北北東」、（６）出力Ｓｘが−０．８３１〜−０．５５６ならば方位は「北東」、（７）出力Ｓｘが−０．８３１より小さければ「東北東」と決定する。
【０１０２】
更に、出力Ｓｘが−０．９８１〜０．９８１の範囲の値であって、Ｙ軸磁気センサの出力Ｓｙから閾値Ｔｈ＝０．１９を減じた値が「０」より大きいとき、（１）出力Ｓｘが０．８３１より大きければ方位は「西南西」、（２）出力Ｓｘが０．５５６〜０．８３１ならば方位は「南西」、（３）出力Ｓｘが０．１９５〜０．５５６ならば方位は「南南西」、（４）出力Ｓｘが−０．１９５〜０．１９５ならば方位は「南」、（５）出力Ｓｘが−０．５５６〜−０．１９５ならば方位は「南南東」、（６）出力Ｓｘが−０．８３１〜−０．５５６ならば方位は「南東」、（７）出力Ｓｘが−０．８３１より小さければ「東南東」と決定する。この方法によれば、傾きが略２２°より小さい範囲で、方位が正しく表示される。
【０１０３】
以上説明したように、本発明による携帯電話機１０とその第１，第２変形例は、互いに直交するＸ、Ｙ、及びＺ軸に略平行に延びる辺を有する略直方体形状の本体と、Ｘ軸とＹ軸とにより画定される平面に平行な面であって前記本体の表面の一つにＸ軸の方向を左右方向として情報を表示する表示パネルと、前記本体の内部に配置されるとともに地磁気を利用して所定の角度で等分された概略方位（例えば、東西南北のいずれか）を測定する方位測定手段とを備えた携帯型電子装置にであって、前記方位測定手段は、外部磁界のＸ軸成分に対して略正比例した値を示すＸ軸磁気センサ３１と、前記Ｘ軸磁気センサが示す値と第１の固定閾値とを比較する第１比較手段と、外部磁界のＹ軸成分に対して略正比例した値を示すＹ軸磁気センサ３２と、前記Ｙ軸磁気センサが示す値と第２の固定閾値とを比較する第２比較手段と、前記第１比較手段による比較結果から前記概略方位が一意に特定されるときは同比較結果のみから携帯型電子装置の方位が同特定された方位であると決定し、前記第１比較手段による比較結果から前記概略方位が一意に特定できないときは、前記Ｘ軸磁気センサの出力と前記第２比較手段による比較結果とのみに基づいて（三角関数による計算を行うことなく）前記携帯型電子装置の概略方位を決定する方位決定手段とを具備している。なお、概略方位が特定された後にＸ軸磁気センサ出力Ｓｘのarccos、又はarcsin等の三角関数を使用して、精密な方位を求めることも可能である。
【０１０４】
従って、本発明による携帯電話機１０、その第１変形例、及び第２変形例においては、携帯電話機１０が所定の傾きＢをもった状態で使用されても、概略方位を正確に測定・表示することができる。
【０１０５】
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、ＣＰＵ２１が方位を決定していたが、磁気センサ３０の制御回路３３内に演算機能を持たせ、同制御回路３３が決定した方位をＣＰＵ２１に提供するように構成してもよい。
【０１０６】
この場合の磁気センサは、「互いに直交するＸ、Ｙ、及びＺ軸に略平行に延びる辺を有する略直方体形状の本体と、Ｘ軸とＹ軸とにより画定される平面に平行な面であって前記本体の表面の一つにＸ軸の方向を左右方向として情報を表示する表示パネルと、決定された方位に基づく情報を前記表示パネルに表示する指示を同表示パネルに行う表示指示手段とを備えた携帯型電子装置に使用される磁気センサであって、外部磁界のＸ軸成分に対して略正比例した値を示すＸ軸磁気センサと、外部磁界のＹ軸成分に対して略正比例した値を示すＹ軸磁気センサと、前記Ｙ軸磁気センサが示す値と所定の（固定の）閾値Ｔｈとを比較する比較手段と、前記Ｘ軸センサが示す値と前記比較手段による比較結果とに基づいて前記携帯型電子装置の方位を決定する方位決定手段とを具備した磁気センサ。」と云うことができる。これにより、ＣＰＵ２１の計算負荷を低減することができる。また、このような磁気センサは、小型化のために、Ｘ軸磁気センサ、Ｙ軸磁気センサ、及び比較手段と方位決定手段とを備えた制御回路を単一チップ（単一基板）上に構成することが好適である。なお、上記Ｙ軸磁気センサ出力Ｓｙと比較される固定の閾値Ｔｈは、測定・表示すべき概略方位に応じて（即ち、４方位、８方位、１６方位、或いは３２方位等であるかに応じて）、同一の携帯電話機１０において切換え可能（可変）に構成しておくこともできる。
【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前面が水平に維持されている場合におけるＸ軸磁気センサと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３】 携帯電話機の前面を所定の角度だけ傾けた各場合における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４】 図１に示した携帯電話機の概略斜視図であって、各種のベクトルを記入した図である。
【図５】 西をｘ、南をｙ、鉛直上方をｚとなるように定められた座標系における携帯電話機の前面に垂直な単位ベクトルＶｓを示した図である。
【図６】 関数ｆ１〜ｆ３を示したグラフである。
【図７】 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８】 （Ａ）は図７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７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９】 図７に示したＸ軸磁気センサの等価回路図である。
【図１０】 図９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１１】 図１０に示した第１磁気トンネル効果素子を図１０の１−１線に沿った平面で切断した断面図である。
【図１２】 図１０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１３】 図９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１４】 図７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１５】 図７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１６】 方位を４分割して示す場合であって、閾値Ｔｈを「０」とした場合における、真の方位と測定された方位との関係を示す図である。
【図１７】 方位を４分割して示す場合であって、閾値Ｔｈを「１／２１／ 2」とした場合における、真の方位と測定された方位との関係を示す図である。
【図１８】 方位を８分割して示す場合であって、閾値Ｔｈを「０」とした場合における、真の方位と測定された方位との関係を示す図である。
【図１９】 方位を８分割して示す場合であって、閾値Ｔｈを「０．３８」とした場合における、真の方位と測定された方位との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０…携帯電話機、１１…本体、１２…アンテナ部、１２ａ…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、１３ｂ…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、１６ａ…マイクロフォン、１６ｂ…増幅回路、２１…ＣＰＵ、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…制御回路、３３ａ…ＡＤコンバータ、３３ｂ…直流定電圧回路。
【発明の属する技術分野】
本発明は、地磁気を利用して方位を測定する方位測定手段を備えた携帯電話機等の携帯型電子装置に関する。
【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。一方、近年においては、前記磁気センサを携帯電話機に代表される携帯型電子装置に搭載することで方位測定を可能とし、これにより測定した方位を表示パネルに表示させる等の機能（ナビゲーション機能）を同携帯型電子装置に具備せしめることが検討されている。
【０００３】
図１に正面図を示したこのような携帯電話機１０は、一般に、互いに直交するＸ、Ｙ、及びＺ軸に略平行に延びる辺を有する略直方体形状の本体１１と、Ｘ軸とＹ軸とにより画定される平面（Ｘ−Ｙ平面）に平行な面であって前記本体１１の表面の一つにＸ軸の方向を左右方向として所定の情報を表示する液晶表示パネル１４ａとを備えている。以下、この液晶表示パネル１４ａが形成された本体１１の面を「携帯電話機１０の前面」と称呼する。
【０００４】
一方、携帯電話機１０に搭載される前記磁気センサ３０の多くは、携帯電話機１０の前面が略水平に維持された状態において、前記本体１１のＸ軸方向の地磁気成分に略比例した値Ｓｘを示す（値Ｓｘを出力する）Ｘ軸磁気センサと、同本体１１のＹ軸方向の地磁気成分に略比例した値Ｓｙを示す（値Ｓｙを出力する）Ｙ軸磁気センサとからなっている。
【０００５】
前記Ｘ軸磁気センサの出力Ｓｘは、図２の実線に示したように、携帯電話機１０の前面が地表面に平行（水平）であって、同携帯電話機１０の本体１１のＹ軸に沿った辺が西、及び東を向いているとき、それぞれ最大値、及び最小値となり、同辺が北又は南を向いているとき０となるように構成されている。また、前記Ｙ軸磁気センサの出力Ｓｙは、携帯電話機１０の前面が地表面に平行であって、同携帯電話機１０の本体１１のＹ軸に沿った辺が南、及び北を向いているとき、それぞれ最大値、及び最小値となり、同辺が西又は東を向いているとき０となるように構成されている。なお、図２においては、Ｘ軸磁気センサ出力Ｓｘ、及びＹ軸センサ出力Ｓｙは規格化されている。規格化とは、携帯電話機１０の前面が地表面に平行（水平）であるときのＸ軸磁気センサ（又はＹ軸磁気センサ）の実際の出力Ｓｘ（又は出力Ｓｙ）を、同出力Ｓｘ（又は出力Ｓｙ）の最大値と最小値の差の半分で除することである。
【０００６】
このとき、携帯電話機１０は、西を０°とし北、東、及び南の順に回転するにつれて値が増大するように定義される方位ａを、例えば、下記表１に示した数式に基づいて決定するようになっている。
【０００７】
【表１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、地磁気は地表面に対して平行ではない。また、携帯電話機１０は、その前面が地表面に対し所定の角度を有する状態で使用されることが多い。この影響はＹ軸磁気センサＳｙに現われる。図３は、携帯電話機１０の本体１１のＹ軸に沿った辺が水平方向に対して角度Ｂ°（以下、この角度を「傾きＢ」又は「仰角Ｂ」と称呼する。）を有する場合（携帯電話機１０の前面に垂直なベクトルが鉛直上方と角度Ｂをなしている場合）におけるＹ軸磁気センサの出力Ｓｙの方位ａに対する変化の様子を示した図である。この図３から理解されるように、傾きＢが変化すると、Ｙ軸センサ出力Ｓｙの波形が正弦波と異なる波形となるので、上記表１の数式に基づいて決定する方位ａは実際の方位を示さなくなるという問題がある。
【０００９】
【本発明の概要】
本発明は、上記課題に対処するためになされたものであって、傾きＢが変化した場合にあっても、方位を誤って測定（又は表示）することのない携帯型電子装置を提供することにある。
【００１０】
先ず、本発明の方位測定原理について説明する。なお、以下において記号「・」はベクトルの内積、記号「×」はベクトルの外積を表す。図４は、図１に示した携帯電話機（携帯型電子装置）１０の概略斜視図であって、更に以下に説明する各種のベクトルを記入した図である。携帯電話機１０は、上述したように、互いに直交するＸ、Ｙ、及びＺ軸にそれぞれ略平行に延びる辺を有する略直方体形状の本体１１を有し、Ｘ軸とＹ軸とにより画定される平面（即ち、Ｘ−Ｙ平面）に平行な面であって前記本体１１の表面の一つ（携帯電話機１０の前面）に、Ｘ軸に沿う方向を左右方向として情報を表示する表示パネル１４ａを備えている。
【００１１】
今、携帯電話機１０の前面に垂直な単位ベクトルをベクトルＶｓとする。携帯電話機１０の前面でＸ軸正方向（携帯電話機１０の横方向右向き）に向う単位ベクトルをベクトルＶｘ、同前面でＹ軸正方向（携帯電話機１０の縦方向上向き）に向う単位ベクトルをベクトルＶｙとする。また、地磁気ベクトルをベクトルＧ、地磁気ベクトルＧのベクトルＶｓ方向への写像をベクトルＧｓ、同地磁気ベクトルＧの携帯電話機１０の前面（Ｘ−Ｙ平面）への写像をベクトルＧｐとする。更に、ベクトルＧｐのＸ軸成分をＧｘ、同ベクトルＧｐのＹ軸成分をＧｙとする。鉛直上方（地表面に対して垂直上方）の単位ベクトルをベクトルｅとする。
【００１２】
Ｘ軸磁気センサの出力Ｓｘ、及びＹ軸磁気センサの出力Ｓｙは、上記従来の技術と同様であるので、それぞれＧｘ、及び−Ｇｙに略正比例する。また、携帯電話機１０の本体１１のＸ軸（即ち、ベクトルＶｘ）は、水平であると仮定する。以上のベクトルの定義と仮定とに基づけば、下記数１〜数４が成立する。
【００１３】
【数１】
Ｇｓ＝（Ｇ・Ｖｓ）Ｖｓ
【００１４】
【数２】
Ｇｐ＝Ｇ−Ｇｓ
【００１５】
【数３】
Ｇｘ＝Ｇｐ・Ｖｘ
【００１６】
【数４】
Ｇｙ＝Ｇｐ・Ｖｙ
【００１７】
今、携帯電話機１０が日本国内で使用されると仮定する。また、互いに直交するｘ，ｙ，ｚ軸において、西をｘ、南をｙ、鉛直上方（真上）をｚとなるように座標系を定める。このとき、地磁気ベクトルＧは下記数５で表される。但し、数５における各成分の単位はＯｅである。
【００１８】
【数５】
Ｇ＝（０，−０．３，−０．３）
【００１９】
そこで、図５に示したように、携帯電話機１０の方位をＡ、及び携帯電話機１０の傾き（仰角）をＢとおくと、携帯電話機１０の前面に垂直な単位ベクトルであるベクトルＶｓは下記数６のように表される。付言すると、傾きＢは、携帯電話機１０の本体１１の前面が水平である場合に０°となり、同前面が鉛直方向に沿うとき９０°となる。
【００２０】
【数６】
Ｖｓ＝（cosＡsinＢ，sinＡsinＢ，cosＢ）
【００２１】
この値Ａ、及び値Ｂを、ベクトルＧｘの符号付き大きさ、及びベクトルＧｙの符号付き大きさで表すことができれば、地磁気センサ（Ｘ軸磁気センサ、Ｙ軸磁気センサ）の示す値Ｓｘ，Ｓｙに基づいて携帯電話機１０の方位Ａ、及び同携帯型電子装置１０の傾きＢを表すことができる。
【００２２】
上述したように、携帯電話機１０の本体１１のＸ軸は水平であると仮定しているから、上記ベクトルＶｘは垂直成分（鉛直方向の成分）を持たない。従って、ベクトルＶｘは下記数７のように表すことができる。なお、ベクトルｅ＝（０，０，１）である。
【００２３】
【数７】
Ｖｘ＝（ｅ×Ｖｓ）／|ｅ×Ｖｓ|
【００２４】
一方、ベクトルＶｙは、下記数８のように表すことができる。
【００２５】
【数８】
Ｖｙ＝（Ｖｓ×Ｖｘ）／|Ｖｓ×Ｖｘ|
【００２６】
また、数６，数７より下記数９が得られる。
【００２７】
【数９】
Ｖｘ＝（−sinＡ，cosＡ，０）
【００２８】
数６及び数９を数８に代入すると下記数１０が得られ、数１に数５及び数６を代入すると下記数１１が得られる。
【００２９】
【数１０】
Ｖｙ＝（−cosＡcosＢ，−sinＡcosＢ，sinＢ）
【００３０】
【数１１】
Ｇｓ＝−０．３（sinＡsinＢ＋cosＢ）（cosＡsinＢ，sinＡsinＢ，cosＢ）
【００３１】
数１１及び数５を数２に代入すると、数１２が得られる。
【００３２】
【数１２】
この結果、数３、数９、及び数１２から下記数１３が得られ、数４、数１０、数１２から下記数１４が得られる。
【００３４】
【数１３】
Ｇｘ＝０．３cosＡ
【００３５】
【数１４】
Ｇｙ＝０．３（sinＡcosＢ−sinＢ）
【００３６】
従って、数１３及び数１４から方位Ａ、及び傾きＢを求めればよい。しかしながら、数１３及び数１４により方位Ａ、及び傾きＢを解析的に求めることは困難であるので、以下のように数値的に求める。
【００３７】
先ず、方位が東・西・南・北の何れであるかを測定（決定）する場合について考える。この場合、図２を参照すると、傾きＢの影響を受けないＸ軸磁気センサの出力Ｓｘが１／２１／ 2より大きければ（Ｇｘが０．３／２１／ 2より大きければ）、方位は西（３１５°＝−４５°＜方位Ａ＜４５°）であると直ちに特定することができる。同様に、Ｘ軸磁気センサの出力Ｓｘが−１／２１／ 2より小さければ（Ｇｘが−０．３／２１／ 2より小さければ）方位は東（１３５°＜方位Ａ＜２２５°）であると直ちに特定することができる。
【００３８】
ところが、方位が南である場合、及び方位が北である場合、Ｘ軸磁気センサの出力Ｓｘは何れも−１／２１／ 2〜１／２１／ 2の値を示すので、同Ｘ軸磁気センサＳｘの出力のみからでは方位（南か北か）を特定することができない。そこで、Ｙ軸磁気センサの出力Ｓｙ（即ち、Ｇｙ）の符号に着目する。図３から明らかなように、この出力Ｓｙの値は、傾きＢが０°又は２０°の場合、方位が南及び北のとき正及び負の値をそれぞれ示している。従って、出力Ｓｘの値が−１／２１／ 2〜１／２１／ 2であるときは、少なくとも傾き２０°まで、出力Ｓｙの符号に基づいて方位（方位が南であるか北であるか）を特定することができる。
【００３９】
このような出力Ｓｙの符号に基づく方位決定方法が、何度の傾きＢまで有効であるかは、方位Ａが４５〜１３５°の範囲内のとき下記数１５を成立させ、且つ、方位Ａが２２５〜３１５°の範囲内のとき下記数１６を成立させる傾きＢを求めることで知ることができる。
【００４０】
【数１５】
sinＢ−sinＡcosＢ＜０
【００４１】
【数１６】
sinＢ−sinＡcosＢ＞０
【００４２】
数１５、及び数１６を満たすためには、携帯電話機１０が一般に使用される状況を考慮して傾きＢが９０°より小さい（cosＢ＞０）と仮定するとき、それぞれ下記の数１７、及び数１８を満たせばよい。
【００４３】
【数１７】
sinＢ−（１／２１／ 2）cosＢ＜０
【００４４】
【数１８】
sinＢ＋（１／２１／ 2）cosＢ＞０
【００４５】
数１７、及び数１８から数１９が得られ、数１９よりＢ＜３５°となる。
【００４６】
【数１９】
−（１／２１／ 2）＜tanＢ＜（１／２１／ 2）
【００４７】
以上のことから、傾きＢが略３５°より小さい領域においては、Ｘ軸磁気センサの出力Ｓｘ、及びＹ軸磁気センサの出力Ｓｙと所定の閾値Ｔｈ（この場合の閾値Ｔｈは「０」）の大小比較の結果（従って、Ｙ軸磁気センサの出力Ｓｙの符号）により、東西南北の四つの方位（３６０°の方位を等分した概略方位）を正確に測定することが可能となることが理解される。このように、本発明においては、Ｘ軸磁気センサの出力Ｓｘ、及びＹ軸磁気センサの出力Ｓｙと閾値Ｔｈの大小比較の結果により、東西南北の四つの方位を測定する。以下、東西南北の四つの方位を正確に測定することが可能な傾きＢを最も大きくする閾値Ｔｈについて検討する。
【００４８】
この場合、傾きＢを最大とする下記数２０と下記数２１を満足する値Ｔｈを求めればよい。
【００４９】
【数２０】
sinＢ−（１／２１／ 2）cosＢ−Ｔｈ＜０
【００５０】
【数２１】
sinＢ＋（１／２１／ 2）cosＢ−Ｔｈ＞０
【００５１】
数２０、及び数２１を変形すると下記数２２が得られる。
【００５２】
【数２２】
−cosＢ／２１／ 2＜sinＢ−Ｔｈ＜cosＢ／２１／ 2
【００５３】
図６は、上記数２２に示された関数ｆ１＝−cosＢ／２１／ 2、関数ｆ２＝sinＢ、及び関数ｆ３＝cosＢ／２１／ 2を示すグラフである。このグラフから解るように、上記数２２を満足するとともに傾きＢを最大とするときの閾値Ｔｈは、下記数２３の通りとなる。
【００５４】
【数２３】
Ｔｈ＝１／２１／ 2
【００５５】
このとき、傾きＢは下記数２４に示すとおりとなる。
【００５６】
【数２４】
Ｂ＜７０°
【００５７】
以上の方位測定原理は、方位を８分割（東、南東、南、南西、西、北西、北、北東）で示す場合、１６分割で示す場合、及びそれ以上に細かく示す場合についても同様に成立する。即ち、Ｘ軸磁気センサの出力Ｓｘのみで方位を２つに絞込み、その二つの方位の中から、Ｙ軸磁気センサの出力Ｓｙと適切な閾値Ｔｈの大小比較の結果に基づいて何れかを特定する。
【００５９】
また、本発明の特徴は、互いに直交するＸ、Ｙ、及びＺ軸に略平行に延びる辺を有する略直方体形状の本体と、Ｘ軸とＹ軸とにより画定される平面に平行な面であって前記本体の表面の一つにＸ軸の方向を左右方向として情報を表示する表示パネルと、前記本体の内部に配置されるとともに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、外部磁界のＸ軸成分に対して略正比例した値を示すとともに同外部磁界のＸ軸成分の大きさが０であるときに値０を示すＸ軸磁気センサと、前記Ｘ軸磁気センサが示す値と第１の固定閾値とを比較する第１比較手段と、外部磁界のＹ軸成分に対して略正比例した値を示すとともに同外部磁界のＹ軸成分の大きさが０であるときに値０を示すＹ軸磁気センサと、前記Ｙ軸磁気センサが示す値と０以外の値である第２の固定閾値とを比較する第２比較手段と、前記Ｘ軸磁気センサが示す値と前記第１の固定閾値と絶対値の大きさが等しく且つ符号が反対の値である第３の固定閾値とを比較する第３比較手段と、前記第１比較手段による比較結果から前記概略方位が一意に特定されるときは同比較結果のみから前記携帯型電子装置の方位が同特定された方位であると決定し、前記第３比較手段による比較結果から前記概略方位が一意に特定されるときは同比較結果のみから前記携帯型電子装置の方位が同特定された方位であると決定し、前記第１比較手段による比較結果から前記概略方位が一意に特定できず且つ前記第３比較手段による比較結果から前記概略方位が一意に特定できないときは、前記Ｘ軸磁気センサの出力と、前記第２比較手段による比較結果と、のみに基づいて前記携帯型電子装置の概略方位を決定する方位決定手段と、を具備したことにある。
【００６０】
これによれば、上述したように、携帯型電子装置がある程度の傾きをもって使用される場合においても、概略の方位（例えば、４分割、８分割、１６分割等の方位）を誤ることなく測定することが可能な携帯型電子装置が提供され得る。なお、測定した方位そのものを表示パネルに表示してもよく、前記測定された方位を更に加工した後に表示してもよい。
【００６１】
【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、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に沿って延びる辺を有する略直方体の本体１１と、この本体１１の上部側面に配置されたアンテナ部１２、Ｘ軸とＹ軸とにより画定される平面（Ｘ−Ｙ平面）に平行な面であって前記本体１１の表面の一つである本体１１の前面側の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。
【００６２】
図７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、ＣＰＵ２１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ＲＡＭ２４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。
【００６３】
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１２ｂと、送受信回路１２ｂに接続され送受信回路１２ｂ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、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の前面に配置されるとともに、少なくともＸ軸方向を左右方向として文字等の情報を表示可能な液晶表示パネル１４ａと、液晶表示パネル１４ａ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１２ｃ、発音回路１３ｂ、表示回路１４ｂ、検出回路１５ｂ、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。
【００６４】
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、及び制御回路（デジタル処理回路）３３を備えている。これらのＸ軸磁気センサ３１、Ｙ軸磁気センサ３２、及び制御回路３３は、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Ｘ−Ｙ平面と平行な平面（携帯電話機１０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。
【００６５】
制御回路３３は、ＡＤコンバータ３３ａと、直流定電圧回路（定電圧源）３３ｂとを含んでいる。ＡＤコンバータ３３ａ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、及びＹ軸磁気センサ３２に接続されていて、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ＡＤ変換し、同ＡＤ変換後のデジタルデータをＣＰＵ２１に供給するようになっている。直流定電圧回路３３ｂは、Ｘ軸磁気センサ３１、及びＹ軸磁気センサ３２と接続されていて、これらに一定の電圧を印加するようになっている。
【００６６】
Ｘ軸磁気センサ３１は、図８（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、この場合は地磁気）ＨのＸ軸成分に略正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８（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軸成分に略正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３１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略正比例する値を出力する互いに同一の構成を備え、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。
【００６７】
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９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。
【００６８】
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。
【００６９】
第１磁気トンネル効果素子（群）３１ａは、拡大平面図である図１０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１０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１１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。
【００７０】
各反強磁性膜３１ａ２の上には、膜厚１０ｎｍ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３１ａ２により、図１０の部分平面図である図１２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。
【００７１】
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Ａｌ2Ｏ3（Ａｌ−Ｏ）からなり、その膜厚は１ｎｍである。
【００７２】
絶縁層３１ａ４の上には、同絶縁層３１ａ４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３１ａ２、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。
【００７３】
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４０ｎｍ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。
【００７４】
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２５０ｎｍ程度である。
【００７５】
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３１ａ２）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３００ｎｍ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３１ａ１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３１ａ２，３１ａ２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）３１ａ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。
【００７６】
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１３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２５で表される。
【００７７】
【数２５】
Ｒ１＝−（ΔＲ／Ｈｃ）・Ｈ＋Ｒ０
【００７８】
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３１ａ〜３１ｄの固着層のピンされた磁化の向きを図９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３１ａ，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２５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２６にて表される。
【００７９】
【数２６】
Ｒ２＝（ΔＲ／Ｈｃ）・Ｈ＋Ｒ０
【００８０】
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３３ｂ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３１ｄの一端とが接続され、同第３磁気トンネル効果素子３１ｃ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３３ｂ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（Ｓｘ）となるように前記ＡＤコンバータ３３ｂに接続されている。
【００８１】
このような構成により、Ｘ軸磁気センサ３１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２７に示す出力Ｖout（＝Ｓｘ）を発生する。ここで、Ｖinは直流定電圧回路３３ｂの発生する電圧である。
【００８２】
【数２７】
Ｓｘ＝Ｖin・（ΔＲ／Ｒ０）・（Ｈｘ／Ｈｃ）
【００８３】
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１４に示したようにＸ軸磁気センサ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２８に示す出力Ｖout（＝Ｓｙ）を発生する。
【００８４】
【数２８】
Ｓｙ＝−Ｖin・（ΔＲ／Ｒ０）・（Ｈｙ／Ｈｃ）
【００８５】
次に、このように構成された携帯電話機１０の方位測定方法について説明する。なお、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（換言すると、単位ベクトルＶｙ）の方位のことである。なお、本実施形態において、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。また、本実施形態の携帯電話機１０は、方位Ａが−４５〜４５°のとき「西」、４５〜１３５°のとき「北」、１３５〜２２５°のとき「東」、及び２２５〜３１５°（＝−４５°）のとき「南」と決定する。即ち、携帯電話機１０は、４つの概略方位を測定（決定）する。
【００８６】
方位決定の原理は上述した通りである。即ち、携帯電話機１０はＸ軸磁気センサ３１の出力Ｓｘが１／２１／ 2（≒０．７０７）より大きければ方位を「西」と決定し、出力Ｓｘが−１／２１／ 2より小さければ方位を「東」と決定する。また、出力Ｓｘが１／２１／ 2〜−１／２１／ 2の範囲にある場合には、Ｙ軸磁気センサ３２の出力Ｓｙから閾値Ｔｈ（＝１／２１／ 2）を減じた値が「０」より大きいか否かを判定し、「０」より大きければ方位を「南」と決定し、「０」より小さければ方位を「北」と決定する。このように、携帯電話機１０は、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と閾値Ｔｈの大小比較の結果に基づいて方位を決定する。
【００８７】
作動について具体的に説明すると、携帯電話機１０のＣＰＵ２１は、図１５にフローチャートにより示した方位測定ルーチン（方位決定ルーチン）を所定時間の経過毎に繰り返し実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ２１はステップ１５００から本ルーチンの処理を開始し、ステップ１５０５に進んでＸ軸磁気センサ３１の出力Ｓｘを入力するとともに、続くステップ１５１０にてＹ軸磁気センサ３２の出力Ｓｙを入力する。なお、この出力Ｓｘ，Ｓｙは規格化されている。
【００８８】
次に、ＣＰＵ２１はステップ１５１５に進んで出力Ｓｘが１／２１／ 2より大きいか否かを判定し（このステップ１５１５は、Ｘ軸磁気センサ出力Ｓｘを第１の固定値（固定閾値）と比較する第１比較手段を構成している。）、同出力Ｓｘが１／２１／ 2より大きい場合には同ステップ１５１５にて「Ｙｅｓ」と判定しステップ１５２０に進み、同ステップ１５２０にて方位は「西」であると決定する。その後、ＣＰＵ２１はステップ１５２５に進み、同ステップ１５２５にて液晶表示パネル１４ａに決定した方位（この場合は「西」）を表示し、ステップ１５９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００８９】
一方、上記ステップ１５１５の判定時に、出力Ｓｘが１／２１／ 2以下の場合には同ステップ１５１５にて「Ｎｏ」と判定しステップ１５３０に進み、同ステップ１５３０にて出力Ｓｘが−１／２１／ 2より小さいか否かを判定する。このステップ１５１５は、Ｘ軸磁気センサ出力Ｓｘを第１の固定値（固定閾値）と比較する第１比較手段、或いは、Ｘ軸磁気センサ出力Ｓｘを第３の固定値（固定閾値）と比較する第３比較手段を構成している。第３の固定値は、絶対値の大きさが第１の固定値と等しく、符号が反対の値である。このとき、出力Ｓｘが−１／２１／ 2より小さいと、ＣＰＵ２１はステップ１５３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１５３５に進み、同ステップ１５３５にて方位は「東」であると決定する。その後、ＣＰＵ２１はステップ１５２５に進み、同ステップ１５２５にて液晶表示パネル１４ａに決定した方位（この場合は「東」）を表示し、ステップ１５９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００９０】
また、上記ステップ１５３０の判定時に、出力Ｓｘが−１／２１／ 2以上の場合には同ステップ１５３０にて「Ｎｏ」と判定しステップ１５４０に進み、同ステップ１５４０にて出力Ｓｙから閾値Ｔｈである１／２１／ 2を減じた値が「０」より大きいか否かを判定する。このステップ１５４０は、Ｙ軸磁気センサ出力Ｓｙを第２の固定値（固定閾値）と比較する第２比較手段を構成している。このとき、出力Ｓｙから閾値Ｔｈである１／２１／ 2を減じた値が「０」より大きければ、ＣＰＵ２１はステップ１５４０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１５４５に進み、同ステップ１５４５にて方位は「南」であると決定し、その後ステップ１５２５に進んで液晶表示パネル１４ａに決定した方位（この場合は「南」）を表示し、ステップ１５９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００９１】
更に、上記ステップ１５４０の判定時に、出力Ｓｙから１／２１／ 2を減じた値が「０」以下であると、ＣＰＵ２１はステップ１５４０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１５５０に進み、同ステップ１５５０にて方位は「北」であると決定し、その後ステップ１５２５に進んで液晶表示パネル１４ａに決定した方位（この場合は「北」）を表示し、ステップ１５９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。なお、上記ステップ１５４０は、Ｙ軸磁気センサ３２が示す値Ｓｙと所定の閾値Ｔｈとを比較する比較手段を構成している。また、ステップ１５１５，１５２０、１５３０〜１５５０は、Ｘ軸磁気センサ３１が示す値Ｓｘと、前記比較手段による比較結果とに基づいて方位を決定する方位決定手段を構成している。更に、ステップ１５２５は決定した方位を表示パネル１４ａに表示する表示手段を構成している。図１５のルーチン、ＣＰＵ２１、及びＸ，Ｙ軸磁気センサ３１，３２等は、方位測定手段を構成している。
【００９２】
図１６は、上記方法において閾値Ｔｈを「０」とした場合において、真の方位を横軸、測定された方位（表示される方位）を縦軸にとり、これらの関係を示した図である。図１６の（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）は、それぞれ傾きＢが０°、４０°、及び７０°である場合を示している。この方法の場合、上記原理において説明したように、傾きＢが約３５°より大きくなると正確な方位を示すことができない。このことは、図１６によっても確認される。
【００９３】
図１７は、図１５にて説明したように、上記方法の閾値Ｔｈを「１／２１／ 2」とした場合において、真の方位を横軸、測定された方位を縦軸にとり、これらの関係を示した図である。図１７の（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）は、それぞれ傾きＢが０°、４０°、及び７０°である場合を示している。この場合、傾きＢが約７０°より小さい限り、正確な方位が示される。このことは、図１７によっても確認される。
【００９４】
以上、説明したように、上記実施形態に係る携帯電話機１０は、Ｘ軸磁気センサ３１の示す値Ｓｘと、Ｙ軸磁気センサ３２が示す値Ｓｙと所定の閾値Ｔｈとの大小比較の結果に基づいて、同携帯電話機１０の方位を決定して表示するので、同携帯電話機１０がある程度まで傾けられて（例えば、Ｔｈ＝１／２１／ 2の場合には略７０°まで傾けられて）使用されても、概略の方位を誤ることなく示すことができる。しかも、磁気センサ３０はＸ，Ｙ軸磁気センサ３１，３２を備えるが、Ｚ軸磁気センサ、或いは傾斜センサを備えることなく概略の方位を正しく示すことができるで、携帯電話機１０のコストを低減することができる。
【００９５】
次に、本発明による携帯電話機１０の第１変形例について説明する。この第１変形例においては、方位を８分割（東、南東、南、南西、西、北西、北、北東）で示すものである。
【００９６】
第１変形例に係る携帯電話機１０は、上記原理に従って、以下の方法により方位を測定する。即ち、Ｘ軸磁気センサ３１の出力Ｓｘが０．９２４より大きければ方位は「西」、同出力Ｓｘが−０．９２４より小さければ方位は「東」と決定する。また、出力Ｓｘが−０．９２４〜０．９２４の範囲の値であれば、Ｙ軸磁気センサ３２の出力Ｓｙから閾値Ｔｈ＝０．３８を減じた値が「０」より小さいとき、（１）出力Ｓｘが０．３８３より大きければ方位は「北西」と決定し、（２）出力Ｓｘが−０．３８３〜０．３８３ならば方位は「北」と決定し、（３）出力Ｓｘが−０．９２４〜−０．３８３ならば方位は「北東」と決定する。他方、出力Ｓｘが−０．９２４〜０．９２４の範囲の値であって、Ｙ軸磁気センサ３２の出力Ｓｙから閾値Ｔｈ＝０．３８を減じた値が「０」より大きいとき、（１）出力Ｓｘが０．３８３より大きければ方位は「南西」と決定し、（２）出力Ｓｘが−０．３８３〜０．３８３ならば方位は「南」と決定し、（３）出力Ｓｘが−０．９２４〜−０．３８３ならば方位は「南東」と決定する。この方法によれば、傾きが略４１°より小さい範囲で、方位が正しく表示される。
【００９７】
図１８は、上記方法において閾値Ｔｈを「０」とした場合において、真の方位を横軸、測定された方位（表示される方位）を縦軸にとり、これらの関係を示した図である。図１８の（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）は、それぞれ傾きＢが０°、４０°、及び７０°である場合を示している。図１８の（Ｂ）及び（Ｃ）から解るように、傾きＢが大きくなると正確な方位が示されない。
【００９８】
図１９は、上記方法の閾値Ｔｈを「０．３８」とした場合において、真の方位を横軸、測定された方位を縦軸にとり、これらの関係を示した図である。図１９の（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）は、それぞれ傾きＢが０°、４０°、及び７０°である場合を示している。この場合、上述したように、傾きＢが約４１°より小さい限り、正確な方位が示される。このことは、図１９によっても確認される。
【００９９】
次に、本発明による携帯電話機１０の第２変形例について説明する。この第２変形例においては、方位を１６分割（東、東南東、南東、南南東、南、南南西、南西、西南西、西、西北西、西北、北北西、北、北北東、北東、東北東）で示すものである。
【０１００】
第２変形例に係る携帯電話機１０は、上記原理に従って、以下の方法により方位を測定する。即ち、Ｘ軸磁気センサ３１の出力Ｓｘが０．９８１より大きければ方位は「西」、同出力Ｓｘが−０．９８１より小さければ方位は「東」と決定する。
【０１０１】
また、出力Ｓｘが−０．９８１〜０．９８１の範囲の値であって、Ｙ軸磁気センサ３２の出力Ｓｙから閾値Ｔｈ＝０．１９を減じた値が「０」より小さいとき、（１）出力Ｓｘが０．８３１より大きければ方位は「西北西」、（２）出力Ｓｘが０．５５６〜０．８３１ならば方位は「北西」、（３）出力Ｓｘが０．１９５〜０．５５６ならば方位は「北北西」、（４）出力Ｓｘが−０．１９５〜０．１９５ならば方位は「北」、（５）出力Ｓｘが−０．５５６〜−０．１９５ならば方位は「北北東」、（６）出力Ｓｘが−０．８３１〜−０．５５６ならば方位は「北東」、（７）出力Ｓｘが−０．８３１より小さければ「東北東」と決定する。
【０１０２】
更に、出力Ｓｘが−０．９８１〜０．９８１の範囲の値であって、Ｙ軸磁気センサの出力Ｓｙから閾値Ｔｈ＝０．１９を減じた値が「０」より大きいとき、（１）出力Ｓｘが０．８３１より大きければ方位は「西南西」、（２）出力Ｓｘが０．５５６〜０．８３１ならば方位は「南西」、（３）出力Ｓｘが０．１９５〜０．５５６ならば方位は「南南西」、（４）出力Ｓｘが−０．１９５〜０．１９５ならば方位は「南」、（５）出力Ｓｘが−０．５５６〜−０．１９５ならば方位は「南南東」、（６）出力Ｓｘが−０．８３１〜−０．５５６ならば方位は「南東」、（７）出力Ｓｘが−０．８３１より小さければ「東南東」と決定する。この方法によれば、傾きが略２２°より小さい範囲で、方位が正しく表示される。
【０１０３】
以上説明したように、本発明による携帯電話機１０とその第１，第２変形例は、互いに直交するＸ、Ｙ、及びＺ軸に略平行に延びる辺を有する略直方体形状の本体と、Ｘ軸とＹ軸とにより画定される平面に平行な面であって前記本体の表面の一つにＸ軸の方向を左右方向として情報を表示する表示パネルと、前記本体の内部に配置されるとともに地磁気を利用して所定の角度で等分された概略方位（例えば、東西南北のいずれか）を測定する方位測定手段とを備えた携帯型電子装置にであって、前記方位測定手段は、外部磁界のＸ軸成分に対して略正比例した値を示すＸ軸磁気センサ３１と、前記Ｘ軸磁気センサが示す値と第１の固定閾値とを比較する第１比較手段と、外部磁界のＹ軸成分に対して略正比例した値を示すＹ軸磁気センサ３２と、前記Ｙ軸磁気センサが示す値と第２の固定閾値とを比較する第２比較手段と、前記第１比較手段による比較結果から前記概略方位が一意に特定されるときは同比較結果のみから携帯型電子装置の方位が同特定された方位であると決定し、前記第１比較手段による比較結果から前記概略方位が一意に特定できないときは、前記Ｘ軸磁気センサの出力と前記第２比較手段による比較結果とのみに基づいて（三角関数による計算を行うことなく）前記携帯型電子装置の概略方位を決定する方位決定手段とを具備している。なお、概略方位が特定された後にＸ軸磁気センサ出力Ｓｘのarccos、又はarcsin等の三角関数を使用して、精密な方位を求めることも可能である。
【０１０４】
従って、本発明による携帯電話機１０、その第１変形例、及び第２変形例においては、携帯電話機１０が所定の傾きＢをもった状態で使用されても、概略方位を正確に測定・表示することができる。
【０１０５】
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、ＣＰＵ２１が方位を決定していたが、磁気センサ３０の制御回路３３内に演算機能を持たせ、同制御回路３３が決定した方位をＣＰＵ２１に提供するように構成してもよい。
【０１０６】
この場合の磁気センサは、「互いに直交するＸ、Ｙ、及びＺ軸に略平行に延びる辺を有する略直方体形状の本体と、Ｘ軸とＹ軸とにより画定される平面に平行な面であって前記本体の表面の一つにＸ軸の方向を左右方向として情報を表示する表示パネルと、決定された方位に基づく情報を前記表示パネルに表示する指示を同表示パネルに行う表示指示手段とを備えた携帯型電子装置に使用される磁気センサであって、外部磁界のＸ軸成分に対して略正比例した値を示すＸ軸磁気センサと、外部磁界のＹ軸成分に対して略正比例した値を示すＹ軸磁気センサと、前記Ｙ軸磁気センサが示す値と所定の（固定の）閾値Ｔｈとを比較する比較手段と、前記Ｘ軸センサが示す値と前記比較手段による比較結果とに基づいて前記携帯型電子装置の方位を決定する方位決定手段とを具備した磁気センサ。」と云うことができる。これにより、ＣＰＵ２１の計算負荷を低減することができる。また、このような磁気センサは、小型化のために、Ｘ軸磁気センサ、Ｙ軸磁気センサ、及び比較手段と方位決定手段とを備えた制御回路を単一チップ（単一基板）上に構成することが好適である。なお、上記Ｙ軸磁気センサ出力Ｓｙと比較される固定の閾値Ｔｈは、測定・表示すべき概略方位に応じて（即ち、４方位、８方位、１６方位、或いは３２方位等であるかに応じて）、同一の携帯電話機１０において切換え可能（可変）に構成しておくこともできる。
【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前面が水平に維持されている場合におけるＸ軸磁気センサと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３】 携帯電話機の前面を所定の角度だけ傾けた各場合における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４】 図１に示した携帯電話機の概略斜視図であって、各種のベクトルを記入した図である。
【図５】 西をｘ、南をｙ、鉛直上方をｚとなるように定められた座標系における携帯電話機の前面に垂直な単位ベクトルＶｓを示した図である。
【図６】 関数ｆ１〜ｆ３を示したグラフである。
【図７】 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８】 （Ａ）は図７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７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９】 図７に示したＸ軸磁気センサの等価回路図である。
【図１０】 図９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１１】 図１０に示した第１磁気トンネル効果素子を図１０の１−１線に沿った平面で切断した断面図である。
【図１２】 図１０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１３】 図９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１４】 図７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１５】 図７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１６】 方位を４分割して示す場合であって、閾値Ｔｈを「０」とした場合における、真の方位と測定された方位との関係を示す図である。
【図１７】 方位を４分割して示す場合であって、閾値Ｔｈを「１／２１／ 2」とした場合における、真の方位と測定された方位との関係を示す図である。
【図１８】 方位を８分割して示す場合であって、閾値Ｔｈを「０」とした場合における、真の方位と測定された方位との関係を示す図である。
【図１９】 方位を８分割して示す場合であって、閾値Ｔｈを「０．３８」とした場合における、真の方位と測定された方位との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０…携帯電話機、１１…本体、１２…アンテナ部、１２ａ…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、１３ｂ…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、１６ａ…マイクロフォン、１６ｂ…増幅回路、２１…ＣＰＵ、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…制御回路、３３ａ…ＡＤコンバータ、３３ｂ…直流定電圧回路。
Claims (2)
- 互いに直交するＸ、Ｙ、及びＺ軸に略平行に延びる辺を有する略直方体形状の本体と、Ｘ軸とＹ軸とにより画定される平面に平行な面であって前記本体の表面の一つにＸ軸の方向を左右方向として情報を表示する表示パネルと、前記本体の内部に配置されるとともに地磁気を利用して所定の角度で等分された概略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、
外部磁界のＸ軸成分に対して略正比例した値を示すとともに同外部磁界のＸ軸成分の大きさが０であるときに値０を示すＸ軸磁気センサと、
前記Ｘ軸磁気センサが示す値と第１の固定閾値とを比較する第１比較手段と、
外部磁界のＹ軸成分に対して略正比例した値を示すとともに同外部磁界のＹ軸成分の大きさが０であるときに値０を示すＹ軸磁気センサと、
前記Ｙ軸磁気センサが示す値と０以外の値である第２の固定閾値とを比較する第２比較手段と、
前記Ｘ軸磁気センサが示す値と前記第１の固定閾値と絶対値の大きさが等しく且つ符号が反対の値である第３の固定閾値とを比較する第３比較手段と、
前記第１比較手段による比較結果から前記概略方位が一意に特定されるときは同比較結果のみから前記携帯型電子装置の方位が同特定された方位であると決定し、
前記第３比較手段による比較結果から前記概略方位が一意に特定されるときは同比較結果のみから前記携帯型電子装置の方位が同特定された方位であると決定し、
前記第１比較手段による比較結果から前記概略方位が一意に特定できず且つ前記第３比較手段による比較結果から前記概略方位が一意に特定できないときは、前記Ｘ軸磁気センサの出力と、前記第２比較手段による比較結果と、のみに基づいて前記携帯型電子装置の概略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。 - 請求項１に記載の携帯型電子装置において、
前記方位測定手段は、同方位測定手段により測定されるべき概略方位の数に応じて前記第２の固定閾値が切換え可能に構成された携帯型電子装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002131205A JP4122834B2 (ja) | 2001-07-10 | 2002-05-07 | 方位測定機能を有する携帯型電子装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001210054 | 2001-07-10 | ||
| JP2001-210054 | 2001-07-10 | ||
| JP2002131205A JP4122834B2 (ja) | 2001-07-10 | 2002-05-07 | 方位測定機能を有する携帯型電子装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003090725A JP2003090725A (ja) | 2003-03-28 |
| JP4122834B2 true JP4122834B2 (ja) | 2008-07-23 |
Family
ID=26618483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002131205A Expired - Fee Related JP4122834B2 (ja) | 2001-07-10 | 2002-05-07 | 方位測定機能を有する携帯型電子装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4122834B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100621401B1 (ko) | 2004-03-31 | 2006-09-08 | 삼성전자주식회사 | 회전상태를 인식하여 저장된 정보를 탐색하는이동통신기기 및 그 방법 |
| EP1811267B1 (en) | 2004-11-11 | 2013-07-17 | NoCom Audio NY LLC | Measurement method and mobile information device |
| JP2006157127A (ja) * | 2004-11-25 | 2006-06-15 | Vodafone Kk | 状態表示方法及び移動端末装置 |
-
2002
- 2002-05-07 JP JP2002131205A patent/JP4122834B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003090725A (ja) | 2003-03-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7509748B2 (en) | Magnetic MEMS sensors | |
| JP4244561B2 (ja) | 方位測定機能を有する携帯型電子装置 | |
| EP3006896B1 (en) | Three-axis digital compass | |
| JP4177032B2 (ja) | 三次元磁気センサおよびその製造方法 | |
| US9658298B2 (en) | Monolithic three-axis magnetic field sensor | |
| US8552720B2 (en) | Mobile information terminal apparatus and magnetic sensor, including magnetoresistive detecting device | |
| EP2413153B1 (en) | Magnetic detection device | |
| US10551447B2 (en) | Magnetic field sensing apparatus | |
| CN105091872B (zh) | 一种电子指南针消除干扰方法及装置 | |
| CN106154189A (zh) | 用于磁场感测的穿隧磁阻装置 | |
| US8261458B2 (en) | Geomagnetic sensor device and digital compass with the same | |
| US20190195968A1 (en) | Magnetic field sensing device | |
| JP4122834B2 (ja) | 方位測定機能を有する携帯型電子装置 | |
| JPWO2003100449A1 (ja) | 磁気センサおよび方位センサ | |
| JP4149344B2 (ja) | 地磁気方位センサおよび地磁気方位センサの使用方法 | |
| JP5240657B2 (ja) | センシング素子、センシング装置、方位検出装置及び情報機器 | |
| JP3961265B2 (ja) | 磁気センサ | |
| JP4928875B2 (ja) | センサーモジュール | |
| JP5212900B2 (ja) | 磁気センシング素子、磁気センシング装置、方位検出装置及び情報機器 | |
| JP2020193876A (ja) | 電流値の検出方法及び電流センサ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041208 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070313 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070403 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070604 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20071218 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080215 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20080229 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080408 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080421 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110516 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130516 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140516 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |