JP4229093B2

JP4229093B2 - Portable electronic device with azimuth detection function, magnetic sensor device, and calibration method thereof

Info

Publication number: JP4229093B2
Application number: JP2005171016A
Authority: JP
Inventors: 聡之二橋; 秀樹佐藤
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2004-06-14
Filing date: 2005-06-10
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2025-06-10
Also published as: JP2006030171A

Description

本発明は、方位検出機能付き携帯電子機器に関し、特には、折畳み式の携帯電子機器に搭載された磁気センサの出力のキャリブレーションを容易にするための技術に関する。 The present invention relates to a portable electronic device with an azimuth detection function, and more particularly to a technique for facilitating calibration of the output of a magnetic sensor mounted on a folding portable electronic device.

地磁気を検出する磁気センサを備え、この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等の携帯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（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）センサを備え、現在位置に基づいた地図を、携帯端末の向き（方位）に合わせて表示する機能を有する携帯端末が登場している。 A portable terminal such as a mobile phone that includes a magnetic sensor that detects geomagnetism and performs azimuth measurement based on the geomagnetism detected by the magnetic sensor is known. The measured orientation is used for display of a map, for example. As an example, a mobile terminal that has a GPS (Global Positioning System) sensor for detecting a position and has a function of displaying a map based on the current position in accordance with the orientation (direction) of the mobile terminal has appeared.

ところが、携帯端末は、これに搭載されるスピーカおよびマイクロホンや、着磁した電子部品の金属パッケージ等から漏れる磁気が存在するため、この携帯端末に搭載された磁気センサは、携帯端末内部の電子部品等から発生する磁界と地磁気とが合成された磁界を検出することになる。したがって、携帯端末内部の電子部品等から発生する磁界による誤差（オフセット）分を補正するためのキャリブレーションが必要となる。従来、キャリブレーションを行うために、ユーザが携帯端末を例えば１８０度回転させる動作を行っていた。この動作の間に携帯端末は磁気センサから測定データを収集し、測定データに基づいてオフセットを推定していた。 However, since a mobile terminal has magnetism leaking from a speaker and a microphone mounted on the mobile terminal and a metal package of a magnetized electronic component, the magnetic sensor mounted on the mobile terminal is an electronic component inside the mobile terminal. Thus, a magnetic field generated by combining the magnetic field generated from the magnetic field and the geomagnetism is detected. Therefore, calibration for correcting an error (offset) due to a magnetic field generated from an electronic component or the like inside the portable terminal is required. Conventionally, in order to perform calibration, the user has performed an operation of rotating the mobile terminal, for example, 180 degrees. During this operation, the mobile terminal collects measurement data from the magnetic sensor and estimates an offset based on the measurement data.

このような、携帯端末に搭載された磁気センサのキャリブレーションに関しては、例えば特許文献１に開示された技術がある。この技術では、携帯端末を所定の角度ずつ回転させ、各角度において磁気センサによって測定されたデータに基づいてオフセットを推定することにより、回転速度に依存せずにキャリブレーションを行えるようになっている。
特開２００４−１２４１６号公報 Regarding the calibration of such a magnetic sensor mounted on a portable terminal, there is a technique disclosed in Patent Document 1, for example. In this technology, the portable terminal is rotated by a predetermined angle, and the offset is estimated based on data measured by the magnetic sensor at each angle, so that calibration can be performed without depending on the rotation speed. .
JP 2004-12416 A

しかし、特許文献１に記載の方法でも、ユーザが意識的に磁気センサを搭載した携帯機器を回転させ、そのキャリブレーションを行わなければならず、従来よりは改善されるものの、ユーザにキャリブレーションのための操作を強いるので、ユーザにとっては面倒なものであることに変わりはない。また、ユーザがキャリブレーションを怠ったり忘れていると、地磁気センサを最適な状態で動作させることができなかった。 However, even in the method described in Patent Document 1, the user must consciously rotate the portable device on which the magnetic sensor is mounted and calibrate the portable device. Therefore, it is troublesome for the user. In addition, if the user neglects or forgets calibration, the geomagnetic sensor cannot be operated in an optimum state.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、折畳み式の携帯電子機器に搭載された磁気センサからなる方位検出手段のキャリブレーションを、ユーザに負担をかけずに容易に行える方位検出機能付き携帯電子機器、磁気センサ装置、及びそのキャリブレーション方法を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above points, and an orientation detection function that can easily perform calibration of orientation detection means including a magnetic sensor mounted on a folding portable electronic device without imposing a burden on the user. A portable electronic device, a magnetic sensor device, and a calibration method thereof are provided.

上記課題を解決するため、本発明の方位検出機能付き携帯電子機器は、磁気センサを有する方位検出手段を搭載した折り畳み式の携帯電子機器において、当該携帯電子機器の開閉を検出する開閉検出手段と、前記磁気センサから出力データを取得し、取得したデータに基づき前記磁気センサの出力の誤差であるオフセットを推定するオフセット推定手段と、前記開閉検出手段により当該携帯電子機器の開き始めが検出されると、前記磁気センサから出力データの取得を開始し、取得したデータに基づき前記オフセットから前記漏洩磁界による影響分を除去する漏洩磁界補正手段と、を具備することを特徴としている。 In order to solve the above-described problem, the portable electronic device with an orientation detection function according to the present invention is an open / close detection unit that detects opening / closing of the portable electronic device in a foldable portable electronic device equipped with an orientation detection unit having a magnetic sensor. The opening of the portable electronic device is detected by the offset estimation means for obtaining the output data from the magnetic sensor and estimating the offset which is an error in the output of the magnetic sensor based on the obtained data, and the open / close detection means And leakage magnetic field correction means for starting acquisition of output data from the magnetic sensor and removing the influence of the leakage magnetic field from the offset based on the acquired data.

また、本発明は、複数方向の磁気を検出可能な磁気センサ群を含んで構成される磁気センサ装置において、折畳み式の携帯電子機器の閉じ終わりを示す閉信号を受け、これに応じて、該磁気センサの出力データの取得を開始し、取得したデータに基づき該磁気センサの出力の誤差であるオフセットを推定するオフセット推定手段と、折畳み式の携帯電子機器の開き始めを示す開信号を受け、これに応じて、該磁気センサから出力データの取得を開始し、取得したデータに基づき前記オフセットから前記漏洩磁界による影響分を除去する漏洩磁界補正手段と、を備えたことを特徴としている。 Further, the present invention provides a magnetic sensor device including a magnetic sensor group capable of detecting magnetism in a plurality of directions, receives a closing signal indicating the closing end of a folding portable electronic device, and accordingly, The acquisition of the output data of the magnetic sensor is started, the offset estimation means for estimating the offset which is an error in the output of the magnetic sensor based on the acquired data, and the opening signal indicating the opening start of the folding portable electronic device, In response to this, there is provided leakage magnetic field correction means for starting acquisition of output data from the magnetic sensor and removing the influence of the leakage magnetic field from the offset based on the acquired data.

また、本発明は、磁気センサを有する方位検出手段を搭載した折り畳み式の携帯電子機器における前記方位検出手段のキャリブレーション方法であって、前記磁気センサから出力データを取得し、取得したデータに基づき前記磁気センサの出力の誤差であるオフセットを推定し、前記携帯電子機器の開き始めが検出された場合、前記磁気センサから出力データの取得を開始し、取得したデータに基づき前記オフセットから前記漏洩磁界による影響分を除去することを特徴としている。 Further, the present invention is a calibration method for the azimuth detecting means in a foldable portable electronic device equipped with an azimuth detecting means having a magnetic sensor, wherein output data is obtained from the magnetic sensor, and based on the obtained data When an offset that is an error in the output of the magnetic sensor is estimated and opening of the portable electronic device is detected, acquisition of output data from the magnetic sensor is started, and the leakage magnetic field is calculated from the offset based on the acquired data. It is characterized by removing the influence caused by.

また、本発明は、複数方向の磁気を検出可能な磁気センサ群を含んで構成される磁気センサ装置であって、該磁気センサの出力データを取得し、取得したデータに基づき該磁気センサの出力の誤差であるオフセットを推定するオフセット推定手段と、折畳み式の携帯電子機器の開き始めを示す開信号を受け、これに応じて、該磁気センサから出力データの取得を開始し、取得したデータに基づき前記オフセットから前記漏洩磁界による影響分を除去する漏洩磁界補正手段と、を備えたことを特徴としている。 Further, the present invention is a magnetic sensor device including a group of magnetic sensors capable of detecting magnetism in a plurality of directions, acquiring output data of the magnetic sensor, and outputting the magnetic sensor based on the acquired data In response to the offset estimation means for estimating the offset, and the opening signal indicating the opening of the folding portable electronic device, the acquisition of output data from the magnetic sensor is started in response to this, and the acquired data And a leakage magnetic field correction means for removing the influence of the leakage magnetic field from the offset.

また、本発明は、上記の方位検出機能付き携帯電子機器において、前記オフセット推定手段は、前記開閉検出手段により前記携帯電子機器の閉じ終わりが検出された時に、前記磁気センサから出力データを取得開始し、取得されたデータに基づき、前記磁気センサの出力誤差であるオフセット値を推定することを特徴としている。
Further, in the above portable electronic devices with azimuth detection function, it said offset estimating means, when said mobile end closing of the electronic device is detected by the opening and closing detecting means, start acquiring the output data from the magnetic sensor The offset value, which is an output error of the magnetic sensor, is estimated based on the acquired data.

本発明によれば、折畳み式携帯電子機器の開閉動作時に方位検出手段のキャリブレーションを自動的に行うので、ユーザにキャリブレーションのための操作を強いることがなく、キャリブレーションが容易となる。
また、従来では、ユーザがキャリブレーションの操作を怠ったり忘れたりした場合、地磁気センサを最適な状態で動作させることができなかったが、本発明では、当該携帯電子機器が通常使用される際の開閉動作時に自動的にキャリブレーションがなされることになるので、このような問題がない。 According to the present invention, since the calibration of the azimuth detecting means is automatically performed at the time of opening / closing operation of the folding portable electronic device, the calibration is easy without forcing the user to perform the calibration operation.
Further, conventionally, when the user neglects or forgets the calibration operation, the geomagnetic sensor could not be operated in an optimum state. However, in the present invention, when the portable electronic device is normally used Since calibration is automatically performed during the opening / closing operation, there is no such problem.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の方位検出機能付き携帯電子機器の一実施の形態である、ＣＤＭＡ（ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ：符号分割多元接続）通信方式による携帯通信端末（以下、携帯端末と称す）の電気的構成を示すブロック図である。
なお、以下において、参照する各図に共通する部分には、同一の符号を附している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an electric diagram of a mobile communication terminal (hereinafter referred to as a mobile terminal) using a CDMA (Code Division Multiple Access) communication system, which is an embodiment of the mobile electronic device with an orientation detection function of the present invention. It is a block diagram which shows a typical structure.
In the following description, the same reference numerals are given to portions common to the respective drawings to be referred to.

本実施の形態の携帯端末１は、２つの筐体（端末ユニット−１および端末ユニット−２）を備えた、いわゆる折畳み式の構造をもつ。すなわち、この２つの筐体は、図示しない連結部を介して連結され、この連結部の回転軸を中心に端末ユニット−１と端末ユニット−２が開閉自在に構成されている。折畳み式の携帯端末には、２つのユニットが重なった状態から、この携帯端末の主面（閉じた状態で端末ユニット−１と端末ユニット−２が重なる面）に垂直に開き始めそのまま回転軸を中心に回転させる一般的な折畳み式と、携帯端末の主面に平行に端末ユニット−１と端末ユニット−２を回転させ開閉自在としたリボルバー式と呼ばれるものがある。本実施の形態では、いずれも折畳み式の携帯端末に含まれるものとする。 The mobile terminal 1 according to the present embodiment has a so-called foldable structure including two housings (terminal unit-1 and terminal unit-2). That is, the two housings are connected via a connecting portion (not shown), and the terminal unit-1 and the terminal unit-2 are configured to be openable and closable around the rotation axis of the connecting portion. The folding portable terminal starts to open perpendicularly to the main surface of the portable terminal (the surface where the terminal unit-1 and the terminal unit-2 overlap in the closed state) from the state where the two units overlap, and the rotation axis remains unchanged. There are a general foldable type that rotates to the center and a revolver type that can be freely opened and closed by rotating the terminal unit-1 and the terminal unit-2 parallel to the main surface of the mobile terminal. In this embodiment, all of them are included in a foldable portable terminal.

次に、本実施の形態の携帯端末１の電気的構成について説明する。
図１に示すアンテナ１０１は図示せぬ無線基地局と電波の送受信を行う。ＲＦ部１０２は信号の送受信に係る処理を行う。このＲＦ部１０２は局部発振器等を備え、受信時にアンテナ１０１から出力された受信信号に対して所定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１０３へ出力する。また、ＲＦ部１０２は送信時に中間周波数の送信ＩＦ信号に対して所定周波数の局部発信信号を混合することにより、送信ＩＦ信号を送信周波数の送信信号に変換し、アンテナ１０１へ出力する。 Next, the electrical configuration of the mobile terminal 1 of the present embodiment will be described.
An antenna 101 shown in FIG. 1 transmits and receives radio waves to and from a radio base station (not shown). The RF unit 102 performs processing related to signal transmission / reception. This RF unit 102 includes a local oscillator and the like, and converts a received signal into a received IF signal of an intermediate frequency (IF) by mixing a locally transmitted signal of a predetermined frequency with a received signal output from the antenna 101 during reception. And output to the modem 103. Further, the RF unit 102 mixes a local transmission signal having a predetermined frequency with a transmission IF signal having an intermediate frequency during transmission, thereby converting the transmission IF signal into a transmission signal having a transmission frequency and outputting the signal to the antenna 101.

変復調部１０３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１０３は局部発振器等を備え、ＲＦ部１０２から出力された受信ＩＦ信号を所定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１０４へ出力する。また、この変復調部１０３は、ＣＤＭＡ部１０４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すると共に、所定周波数の送信ＩＦ信号に変換してＲＦ部１０２へ出力する。
ＣＤＭＡ部１０４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複号化処理を行う。このＣＤＭＡ部１０４は、変復調部１０３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１０４は、送信用の信号を符号化し、符号化したベースバンド信号を変復調部１０３へ出力する。 The modem 103 performs demodulation processing on the received signal and modulation processing on the transmitted signal. The modulation / demodulation unit 103 includes a local oscillator and the like, converts the received IF signal output from the RF unit 102 into a baseband signal having a predetermined frequency, converts the baseband signal into a digital signal, and outputs the digital signal to the CDMA unit 104. . Further, the modem unit 103 converts the digital baseband signal for transmission output from the CDMA unit 104 into an analog signal, converts it into a transmission IF signal having a predetermined frequency, and outputs the signal to the RF unit 102.
The CDMA unit 104 performs encoding processing of a transmitted signal and decoding processing of a received signal. The CDMA unit 104 decodes the baseband signal output from the modem unit 103. The CDMA unit 104 encodes a transmission signal and outputs the encoded baseband signal to the modem unit 103.

音声処理部１０５は、通話時の音声に係る処理を行う。この音声処理部１０５は、通話時にマイクロホン（ＭＩＣ）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１０４へ出力する。また、この音声処理部１０５は、通話時にＣＤＭＡ部１０４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、スピーカ（ＳＰ）を駆動するためのアナログの駆動信号を生成し、スピーカ（ＳＰ）へ出力する。マイクロホン（ＭＩＣ）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１０５へ出力する。スピーカ（ＳＰ）は、音声処理部１０５から出力された信号に基づいて、通話相手の音声を放音する。 The voice processing unit 105 performs processing related to voice during a call. The voice processing unit 105 converts an analog voice signal output from a microphone (MIC) during a call into a digital signal and outputs the digital signal to the CDMA unit 104 as a transmission signal. Also, the voice processing unit 105 generates an analog drive signal for driving the speaker (SP) based on a signal indicating the voice data decoded by the CDMA unit 104 during a call, and sends the analog drive signal to the speaker (SP). Output. The microphone (MIC) generates an audio signal based on the audio input by the user and outputs the audio signal to the audio processing unit 105. The speaker (SP) emits the other party's voice based on the signal output from the voice processing unit 105.

ＧＰＳアンテナ１０６は、図示せぬ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１０７へ出力する。ＧＰＳ受信部１０７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１０７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。 The GPS antenna 106 receives a radio wave transmitted from a GPS satellite (not shown) and outputs a reception signal based on this radio wave to the GPS receiving unit 107. The GPS receiver 107 demodulates the received signal, and acquires accurate time information of GPS satellites and information such as radio wave propagation time based on the received signal. The GPS receiving unit 107 calculates a distance to three or more GPS satellites based on the acquired information, and calculates a position (latitude, longitude, altitude, etc.) in a three-dimensional space based on the principle of triangulation.

主制御部１０８は、ＣＰＵ（中央処理装置）等から構成され、携帯端末１内部の各部を制御する。この主制御部１０８は、ＲＦ部１０２、変復調部１０３、ＣＤＭＡ部１０４、音声処理部１０５、ＧＰＳ受信部１０７、下記のセンサデータ取得部１１５、ＲＯＭ１０９、およびＲＡＭ１１０とバスを介して制御信号あるいはデータの入出力を行う。ＲＯＭ１０９は、主制御部１０８が実行する各種のプログラムや、出荷検査時に測定された温度センサおよび傾きセンサの初期特性値等を記憶する。ＲＡＭ１１０は、主制御部１０８によって処理されるデータ等を一時的に記憶する。 The main control unit 108 includes a CPU (Central Processing Unit) and the like, and controls each unit inside the mobile terminal 1. The main control unit 108 includes an RF unit 102, a modulation / demodulation unit 103, a CDMA unit 104, an audio processing unit 105, a GPS reception unit 107, a sensor data acquisition unit 115, a ROM 109, and a RAM 110 described below, and a control signal or data via a bus. I / O is performed. The ROM 109 stores various programs executed by the main control unit 108, initial characteristic values of the temperature sensor and the tilt sensor measured at the time of shipping inspection, and the like. The RAM 110 temporarily stores data processed by the main control unit 108.

報知手段１１１は、例えばスピーカ、バイブレータ、または発光ダイオード等を備え、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１１２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。主操作部１１３は、ユーザによって操作される文字入力用の入力キー、漢字・数字等の変換用の変換キー、カーソル操作用のカーソルキー、電源のオン／オフキー、通話キー、およびリダイアルキー等を備え、ユーザによる操作結果を示す信号を主制御部１０８へ出力する。また、開閉スイッチ（ＳＷ）１１４は、折畳み式携帯端末の開け始めと閉じ終わりを検出するためのスイッチである。 The notification unit 111 includes, for example, a speaker, a vibrator, a light emitting diode, or the like, and notifies the user of an incoming call or mail reception by sound, vibration, light, or the like. The clock unit 112 has a clocking function, and generates clocking information such as year, month, day, day of the week, and time. The main operation unit 113 includes input keys for character input operated by the user, conversion keys for conversion of kanji and numbers, cursor keys for cursor operation, power on / off key, call key, redial key, and the like. And outputs a signal indicating the operation result of the user to the main control unit 108. The open / close switch (SW) 114 is a switch for detecting the opening start and the closing end of the folding portable terminal.

センサデータ取得部１１５は、互いに直交するＸ軸・Ｙ軸・Ｚ軸の各々の軸方向の磁気（磁界）を検出する磁気センサ（１）〜（３）、温度を検出する温度センサ、携帯端末１の傾きを検出する物理量センサ、および上記の各センサによる検出結果を処理（Ａ／Ｄ変換等）するセンサ制御部を備えている。 The sensor data acquisition unit 115 includes magnetic sensors (1) to (3) that detect magnetism (magnetic fields) in the axial directions of the X axis, the Y axis, and the Z axis that are orthogonal to each other, a temperature sensor that detects temperature, and a portable terminal 1 includes a physical quantity sensor that detects the inclination of 1 and a sensor control unit that processes (A / D conversion, etc.) the detection results of the sensors.

電子撮像部２０１は、光学レンズおよびＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）等の撮像素子を備え、光学レンズにより撮像素子の撮像面上に結像した被写体の像を撮像素子によりアナログ信号に変換し、このアナログ信号をデジタル信号に変換して主制御部１０８へ出力する。表示部２０２は液晶ディスプレイ等を備え、主制御部１０８から出力された表示用の信号に基づいて画像や文字等を表示する。タッチパネル２０３は、表示部２０２が備える液晶ディスプレイの表面に組み込まれ、ユーザによる操作内容に応じた信号を主制御部１０８へ出力する。副操作部２０４は、表示切替に用いられるプッシュスイッチ等を備えている。 The electronic image pickup unit 201 includes an optical lens and an image pickup device such as a CCD (Charge Coupled Device). The image of the subject imaged on the image pickup surface of the image pickup device by the optical lens is converted into an analog signal by the image pickup device. The signal is converted into a digital signal and output to the main control unit 108. The display unit 202 includes a liquid crystal display or the like, and displays images, characters, and the like based on display signals output from the main control unit 108. The touch panel 203 is incorporated in the surface of the liquid crystal display included in the display unit 202, and outputs a signal corresponding to the operation content by the user to the main control unit. The sub-operation unit 204 includes a push switch used for display switching.

ここで、図２に示す機能ブロック図について説明する。
なお、同図に示す方位データ演算部３０７は、図１に示す主制御部１０８が対応し、表示手段３１６は、図１に示す表示部２０２が対応する。 Here, the functional block diagram shown in FIG. 2 will be described.
1 corresponds to the main control unit 108 illustrated in FIG. 1, and the display unit 316 corresponds to the display unit 202 illustrated in FIG.

磁気センサ部３０１は、磁気センサ（１）〜（３）と、電源投入後、各磁気センサを初期化するためのセンサ初期化手段（１）〜（３）とを備えている。センサ初期化手段（１）〜（３）は、強磁界が印加された場合、磁気センサ（１）〜（３）の磁性体の磁化の向きが狂ってしまうことから、磁気センサ（１）〜（３）を初期状態にリセットするために設けられるものである。 The magnetic sensor unit 301 includes magnetic sensors (1) to (3) and sensor initialization means (1) to (3) for initializing each magnetic sensor after the power is turned on. When the strong magnetic field is applied to the sensor initialization means (1) to (3), the direction of magnetization of the magnetic bodies of the magnetic sensors (1) to (3) is out of order. This is provided to reset (3) to the initial state.

傾きセンサ部３０２は、物理量センサ（傾きセンサ）と、物理量センサの出力値のオフセット、感度などの値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と、測定時に、傾きセンサ初期値記憶手段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とを備えている。
温度センサ部３０３は、温度センサと、温度センサの出力値のオフセット、感度などの値を示す初期値を予め製造時に記憶する温度センサ初期値記憶手段と、測定時に、温度センサ初期値記憶手段によって記憶されている初期値に基づいて温度センサの出力を補正する温度センサ補正手段とを備えている。 The inclination sensor unit 302 includes a physical quantity sensor (inclination sensor), an inclination sensor initial value storage unit that stores initial values indicating values such as offset and sensitivity of output values of the physical quantity sensor in advance, and an initial inclination sensor at the time of measurement. Inclination sensor correction means for correcting the output of the physical quantity sensor based on the initial value stored by the value storage means.
The temperature sensor unit 303 includes a temperature sensor, temperature sensor initial value storage means for storing initial values indicating values such as offset and sensitivity of the output value of the temperature sensor in advance, and temperature sensor initial value storage means for measurement. Temperature sensor correction means for correcting the output of the temperature sensor based on the stored initial value.

切り替え手段３０４は、磁気センサ部３０１、傾きセンサ部３０２、および温度センサ部３０３からの出力を切り替え、いずれかのセンサ部から出力されたアナログ信号をＡ／Ｄ変換回路３０５に入力する。Ａ／Ｄ変換回路３０５はこの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３０６は、各センサ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（例えば０．１ｍＶきざみで量子化する等）をセンサごとに設定する。 The switching unit 304 switches outputs from the magnetic sensor unit 301, the tilt sensor unit 302, and the temperature sensor unit 303, and inputs an analog signal output from any one of the sensor units to the A / D conversion circuit 305. The A / D conversion circuit 305 converts this analog signal into a digital signal. The scan range setting unit 306 sets a voltage range and a quantization unit (for example, quantization in increments of 0.1 mV) as a conversion unit when the output voltage of each sensor is quantized and digitally converted for each sensor.

方位データ演算部３０７において、データ格納判定手段３０８は、キャリブレーション時に、磁気センサ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記憶手段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３１０は、キャリブレーション時に取得した測定データに基づいてオフセットを推定する（詳細は後述）。有効性判定手段３１１は、オフセット推定手段３１０によって推定されたオフセットの有効性を判定する（詳細は後述）。記憶手段３０９は、測定データ等を記憶する。 In the azimuth data calculation unit 307, the data storage determination unit 308 performs processing related to data storage such as determination as to whether or not the measurement data indicated by the digital signal corresponding to the output of the magnetic sensor should be stored in the storage unit during calibration. Do. The offset estimation means 310 estimates the offset based on the measurement data acquired at the time of calibration (details will be described later). The validity determination unit 311 determines the validity of the offset estimated by the offset estimation unit 310 (details will be described later). The storage unit 309 stores measurement data and the like.

方位演算手段３１２は、方位演算時に、このとき取得された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３１３は、方位演算時に取得された測定データからオフセットを除去する。温度補正手段３１４は、測定データの温度補正が必要な場合に、この測定データに対する温度補正を行う。傾き補正手段３１５は、傾き補正が必要な場合に、測定データに対する傾き補正を行う。表示手段３１６は、方位演算手段３１２によって算出された方位を画像として表示する。 The azimuth calculating means 312 calculates the azimuth based on the measurement data acquired at the time of azimuth calculation. The offset removing unit 313 removes the offset from the measurement data acquired during the azimuth calculation. The temperature correction means 314 performs temperature correction on the measurement data when temperature correction of the measurement data is necessary. The tilt correction unit 315 performs tilt correction on the measurement data when tilt correction is necessary. The display unit 316 displays the azimuth calculated by the azimuth calculation unit 312 as an image.

ここで、方位データ演算部３０７の動作の詳細を説明する。
キャリブレーション時には、センサデータ取得部１１５から出力される測定データがデータ格納判定手段３０８に入力される。データ格納判定手段３０８は、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３０９に格納すべきかどうか判定する。判定の結果、測定データを記憶手段３０９に格納すべきと判定した場合には、データ格納判定手段３０８は測定データを記憶手段３０９に格納する。また、データ格納判定手段３０８は、記憶手段３０９に格納された測定データの数をカウントし、測定データの数が所定の数に達した場合に、記憶手段３０９への測定データの格納を中止し、オフセット推定手段３１０に対してオフセットの推定を指示する。 Here, the details of the operation of the azimuth data calculation unit 307 will be described.
At the time of calibration, measurement data output from the sensor data acquisition unit 115 is input to the data storage determination unit 308. The data storage determination unit 308 determines whether or not the measurement data should be stored in the storage unit 309 based on the data storage determination algorithm. If it is determined that the measurement data should be stored in the storage unit 309 as a result of the determination, the data storage determination unit 308 stores the measurement data in the storage unit 309. The data storage determination unit 308 counts the number of measurement data stored in the storage unit 309, and stops storing the measurement data in the storage unit 309 when the number of measurement data reaches a predetermined number. The offset estimation unit 310 is instructed to estimate the offset.

オフセット推定手段３１０は、データ格納判定手段３０８によってオフセットの推定を指示された場合に、記憶手段３０９から測定データを読み出し、オフセット推定アルゴリズムに基づいてオフセットを推定する。また、オフセット推定手段３１０は、オフセットの推定結果を有効性判定手段３１１に通知する。有効性判定手段３１１は、オフセット推定手段３１０によってオフセットの推定結果が通知された場合に、記憶手段３０９から測定データを読み出し、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が有効であるかどうか判定する。推定されたオフセットが有効であった場合、有効性判定手段３１１はこのオフセットを記憶手段３０９に格納する。 When the data storage determination unit 308 is instructed to estimate the offset, the offset estimation unit 310 reads the measurement data from the storage unit 309 and estimates the offset based on the offset estimation algorithm. The offset estimation unit 310 notifies the validity determination unit 311 of the offset estimation result. The validity determination unit 311 reads out the measurement data from the storage unit 309 when the offset estimation unit 310 is notified of the offset estimation result, and determines whether the estimated offset is valid based on the validity determination algorithm. judge. If the estimated offset is valid, the validity determination unit 311 stores this offset in the storage unit 309.

方位演算時には、センサデータ取得部１１５から出力される測定データが方位演算手段３１２に入力される。この測定データは、磁気データ、温度データ、および傾きデータである。方位演算手段３１２はオフセット除去手段３１３へ磁気データおよび温度データを出力する。オフセット除去手段３１３は、これらの測定データが入力された場合に、記憶手段３０９からオフセットを読み出し、磁気データからオフセット分を除去することにより補正を行い、補正後の磁気データを方位演算手段３１２へ出力する。 At the time of azimuth calculation, measurement data output from the sensor data acquisition unit 115 is input to the azimuth calculation means 312. This measurement data is magnetic data, temperature data, and inclination data. The azimuth calculating means 312 outputs magnetic data and temperature data to the offset removing means 313. When these measurement data are input, the offset removing unit 313 reads the offset from the storage unit 309, corrects the offset by removing the offset from the magnetic data, and sends the corrected magnetic data to the azimuth calculating unit 312. Output.

また、方位演算手段３１２は、必要に応じてオフセット除去手段３１３に対して、磁気データの温度補正を指示する。この指示を受けたオフセット除去手段３１３は、温度補正手段３１４に対して温度データを出力する。温度補正手段３１４は、キャリブレーション時の温度データを記憶手段３０９から読み出し、現在の温度とキャリブレーション時の温度とに基づいて、現在の磁気データを補正し、オフセット除去手段３１３へ補正結果を通知する。オフセット除去手段３１３は、この補正結果に基づいて、温度補正したオフセット除去後の磁気データを方位演算手段３１２へ出力する。 In addition, the azimuth calculation unit 312 instructs the offset removal unit 313 to correct the temperature of the magnetic data as necessary. In response to this instruction, the offset removing unit 313 outputs temperature data to the temperature correcting unit 314. The temperature correction unit 314 reads the temperature data at the time of calibration from the storage unit 309, corrects the current magnetic data based on the current temperature and the temperature at the time of calibration, and notifies the offset removal unit 313 of the correction result. To do. Based on the correction result, the offset removing unit 313 outputs the temperature-corrected magnetic data after the offset removal to the azimuth calculating unit 312.

具体的には、キャリブレーション時の温度をＴＯ、推定されているオフセットをＯＦ、温度係数Ａ（これは出荷検査時に測定してＲＯＭ１０９に記録されている）、測定時の温度をＴ、磁気センサの測定値をＳ０とすると、温度補正したオフセット除去後の磁気データＳ１は、
Ｓ１＝Ｓ０−｛ＯＦ＋Ａ（Ｔ−ＴＯ）｝となる。 Specifically, the temperature at the time of calibration is TO, the estimated offset is OF, the temperature coefficient A (this is measured at the time of shipping inspection and recorded in the ROM 109), the temperature at the time of measurement is T, and the magnetic sensor If the measured value of S0 is S0, the magnetic data S1 after temperature correction and offset removal is
S1 = S0− {OF + A (T−TO)}.

また、方位演算手段３１２は、必要に応じて傾き補正を行う。
ここで、この傾き補正についてその詳細を説明する。
ここでは、図３（ａ）に示すように携帯端末１の座標系を定義する。すなわち、携帯端末１のアンテナ１０１の方位角をα、仰角をβ、ひねり角（アンテナ軸のまわりの回転角）をγとする。符号は、同図に示す矢印方向を正とする。また、アンテナ方向の単位ベクトルをＶｙ、端末ユニット−２（アンテナ１０１および磁気センサ部３０１が配置された側）がなす面（例えば、図３では符号９９部分の面）に垂直な方向の単位ベクトルをＶｚとし、Ｖｙ，Ｖｚのいずれにも直交する単位ベクトルをＶｘとする。なお、同図に示す矢印方向を正の向きとする。地面座標系は、図３（ｂ）に示すように、Ｘ、Ｙ、Ｚで表し、北方向をＹ軸にとる。 In addition, the azimuth calculation means 312 performs tilt correction as necessary.
Here, the details of the inclination correction will be described.
Here, the coordinate system of the portable terminal 1 is defined as shown in FIG. That is, the azimuth angle of the antenna 101 of the mobile terminal 1 is α, the elevation angle is β, and the twist angle (rotation angle around the antenna axis) is γ. The sign is positive in the direction of the arrow shown in the figure. Further, the unit vector in the antenna direction is Vy, and the unit vector in the direction perpendicular to the plane formed by the terminal unit-2 (the side on which the antenna 101 and the magnetic sensor unit 301 are arranged) (for example, the plane indicated by reference numeral 99 in FIG. 3). Is Vz, and a unit vector orthogonal to both Vy and Vz is Vx. In addition, let the arrow direction shown in the figure be a positive direction. As shown in FIG. 3B, the ground coordinate system is represented by X, Y, and Z, and the north direction is the Y axis.

ここで、地面座標系での重力をＧ＝（０，０，Ｇｚ）とする。また、携帯座標系での重力をｇ＝（ｇｘ、ｇｙ、ｇｚ）とする。この携帯座標系での重力は傾きセンサにより検出できるものとする。もちろん、地面座標系での重力は既知である。
すると、携帯座標系の重力ｇと地面座標系での重力Ｇは、下式で表される。
（Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚ）ＢＣ＝（ｇｘ，ｇｙ，ｇｚ）ただし、 Here, the gravity in the ground coordinate system is G = (0, 0, Gz). Further, the gravity in the portable coordinate system is g = (gx, gy, gz). It is assumed that gravity in the portable coordinate system can be detected by an inclination sensor. Of course, gravity in the ground coordinate system is known.
Then, gravity g in the portable coordinate system and gravity G in the ground coordinate system are expressed by the following equations.
(Gx, Gy, Gz) BC = (gx, gy, gz) where

これから、ＢＣは、下式で表せる。 From this, BC can be expressed by the following equation.

したがって、携帯座標系での重力ｇは下式で表される。 Therefore, gravity g in the portable coordinate system is expressed by the following equation.

この式から、仰角β、ひねり角γが求まる。 From this equation, the elevation angle β and the twist angle γ are obtained.

以上のようにして求められた仰角β、ひねり角γから方位角α、地磁気の仰角θを求めることができる。ここで携帯座標系での地磁気をｈ＝（ｈｘ，ｈｙ，ｈｚ）、地面座標系での地磁気をＨ＝（０，Ｈｙ，Ｈｚ）とすると、
（０，Ｈｙ，Ｈｚ）ＡＢＣ＝（ｈｘ，ｈｙ，ｈｚ）が成り立つ。ただし、 From the elevation angle β and twist angle γ determined as described above, the azimuth angle α and the geomagnetic elevation angle θ can be determined. Here, if the geomagnetism in the portable coordinate system is h = (hx, hy, hz) and the geomagnetism in the ground coordinate system is H = (0, Hy, Hz),
(0, Hy, Hz) ABC = (hx, hy, hz) holds. However,

である。これから、下式が導かれる。 It is. From this, the following equation is derived.

よって、
（ｈｘ’，ｈｙ’，ｈｚ’）＝（Ｈｙｓｉｎα，Ｈｙｃｏｓα，Ｈｚ）となる。仰角β、ひねり角γは先に求められており、携帯座標系での地磁気ｈは測定されるので、（ｈｘ’，ｈｙ’，ｈｚ’）が定まる。ここで地面座標系での地磁気Ｈが既知であるとすると、方位角αが求まる。また、地磁気の仰角θも下式により求まる。 Therefore,
(Hx ′, hy ′, hz ′) = (Hysin α, Hycos α, Hz). Since the elevation angle β and the twist angle γ are obtained in advance and the geomagnetism h in the portable coordinate system is measured, (hx ′, hy ′, hz ′) is determined. Here, if the geomagnetism H in the ground coordinate system is known, the azimuth angle α is obtained. The geomagnetic elevation angle θ is also obtained by the following equation.

方位演算手段３１２は、以上のようにして、補正後の磁気データに基づいて方位を算出し、算出した方位を表示手段３１６に通知する。表示手段３１６は、例えば方位を示す情報を地図上に表示する。 The azimuth calculating means 312 calculates the azimuth based on the corrected magnetic data as described above, and notifies the display means 316 of the calculated azimuth. The display unit 316 displays, for example, information indicating the direction on the map.

次に、データ格納判定アルゴリズムについて説明する。
データ格納判定アルゴリズムは、ユーザが携帯端末１をほとんど動かしていないときにデータの取り込みが行われ方位円または方位球（下記）上の同一点近傍に測定データが集中したり、ユーザの動作スピードが均一でないためにデータ密度にまだらができたりしたような場合に、キャリブレーションに使えない測定データを格納するのを防止するためのものである。このような測定データが得られた場合には、測定データを記憶手段３０９に格納させない。 Next, a data storage determination algorithm will be described.
In the data storage determination algorithm, data is taken in when the user hardly moves the mobile terminal 1, and the measurement data is concentrated in the vicinity of the same point on the azimuth circle or azimuth sphere (below). This is to prevent storing measurement data that cannot be used for calibration when the data density is mottled due to non-uniformity. When such measurement data is obtained, the measurement data is not stored in the storage unit 309.

携帯端末１が水平面内で回転した場合（ここでは、磁気センサ（１）及び磁気センサ（２）の各軸がなすＸＹ平面が水平面に平行であるとする）、磁界値に変換された磁気センサ（１）の出力Ｘは正弦波状に変化し、磁界値に変換された磁気センサ（２）の出力Ｙは、出力Ｘと位相が９０度だけ異なる正弦波状に変化する。オフセットを（Ｘ０，Ｙ０）とすると、以下の関係式が成り立ち、これを方位円と称す。
(Ｘ−Ｘ０)^２＋（Ｙ−Ｙ０）^２＝Ｒ^２３次元の場合も同様の関係式が成り立ち、これを方位球と称す。
(Ｘ−Ｘ０)^２＋（Ｙ−Ｙ０）^２＋（Ｚ−Ｚ０）^２＝Ｒ^２ When the portable terminal 1 rotates in a horizontal plane (here, the XY plane formed by the axes of the magnetic sensor (1) and the magnetic sensor (2) is parallel to the horizontal plane), the magnetic sensor converted into a magnetic field value The output X of (1) changes in a sine wave shape, and the output Y of the magnetic sensor (2) converted into the magnetic field value changes in a sine wave shape whose phase is different from that of the output X by 90 degrees. Assuming that the offset is (X0, Y0), the following relational expression is established, and this is referred to as an azimuth circle.
(X−X0) ² + (Y−Y0) ² = R ² The same relational expression holds for the three-dimensional case, and this is referred to as an azimuth sphere.
(X−X0) ² + (Y−Y0) ² + (Z−Z0) ² = R ²

データ格納判定アルゴリズムは、具体的には、直前にＲＡＭ１１０に格納されたデータを（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）とし、格納判定の対象となるデータを（Ｘ，Ｙ，Ｚ）として、以下の条件式が満たされた場合にのみ、データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）をＲＡＭ１１０に格納する。
なお、ｄの値としては、方位円半径の１／１０程度が好ましい。 More specifically, the data storage determination algorithm uses (X0, Y0, Z0) as the data stored immediately before in the RAM 110, and (X, Y, Z) as the data to be subjected to storage determination. Only when the condition is satisfied, the data (X, Y, Z) is stored in the RAM 110.
The value of d is preferably about 1/10 of the azimuth radius.

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（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ，ｚ_ｉ）（ｉ＝１，・・・，Ｎ）、オフセットを（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）、方位球半径をＲとすると、以下の関係式が成り立つ。
(ｘ_ｉ−Ｘ０)^２＋（ｙ_ｉ−Ｙ０）^２＋（ｚ_ｉ−Ｚ０）^２＝Ｒ^２このとき、最小二乗誤差εを次式のように定義する。 Next, an offset estimation algorithm will be described.
When the measurement data is (x _i , y _i , z _i ) (i = 1,..., N), the offset is (X0, Y0, Z0), and the azimuth radius is R, the following relational expression is established.
(x _i −X 0) ² + (y _i −Y 0) ² + (z _i −Z 0) ² = R ² At this time, the least square error ε is defined as follows.

ここで、
ａ_i＝ｘ_ｉ ^２＋ｙ_ｉ ^２＋ｚ_ｉ ^２
ｂ_i＝−２ｘ_ｉ
ｃ_i＝−２ｙ_ｉ
ｄ_i＝−２ｚ_ｉ
Ｄ＝（Ｘ０^２＋Ｙ０^２＋Ｚ０^２）−Ｒ^２ …（１）とすると、εは以下の式となる。 here,
a _i = x _i ² + y _i ² + z _i ²
b _i = -2x _i
c _i = -2y _i
d _i = −2z _i
When D = (X0 ² + Y0 ² + Z0 ² ) −R ² (1), ε is represented by the following equation.

このとき、最小二乗誤差εを最小とする条件は、Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０およびＤをεの独立変数とし、εをＸ０、Ｙ０、Ｚ０およびＤで微分することにより以下の式となる。 At this time, the condition for minimizing the least square error ε is as follows by making X0, Y0, Z0 and D independent variables of ε and differentiating ε with X0, Y0, Z0 and D.

したがって、以下の式が成り立つ。 Therefore, the following equation holds.

ただし、 However,

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Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０，Ｄが求まる。また、（１）式により、Ｒも求めることができる。 It is. By solving these simultaneous equations, X0, Y0, Z0, and D that minimize the minimum square error ε are obtained. Further, R can also be obtained from the equation (1).

次に、有効性判定アルゴリズムについて説明する。
このアルゴリズムによる処理では、推定されたオフセットおよび方位球（または方位円）半径と、ＲＡＭ１１０に格納された測定データから以下の値を算出する。 Next, the effectiveness determination algorithm will be described.
In the processing by this algorithm, the following values are calculated from the estimated offset and the azimuth sphere (or azimuth circle) radius and the measurement data stored in the RAM 110.

ただし、Ｍａｘ（ｘ_ｉ）は、測定データｘ_１，・・・，ｘ_Ｎの中の最大値を表し、Ｍｉｎ（ｘ_ｉ）は、測定データｘ_１，・・・，ｘ_Ｎ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
ｗ_ｘ＞Ｇ
ｗ_ｙ＞Ｇ
ｗ_ｚ＞Ｇ
ここで、Ｆは０．１程度が好ましく、Ｇは１程度が好ましい。 However, Max _{(x i)} is the minimum in the measurement data _x 1, · · ·, represents the maximum value among the _{_x N,} Min _(x _i), the measurement data _{_x} 1, ···, _x _N Represents a value. Σ is a standard deviation. It is determined whether or not the following determination criterion is satisfied for the above value, and when the determination criterion is satisfied, it is determined that the estimated offset is valid.
σ <F
w _x > G
w _y > G
w _z > G
Here, F is preferably about 0.1, and G is preferably about 1.

次に、キャリブレーションに係る動作について、図４を参照し、さらに詳細に説明する。 Next, the operation relating to calibration will be described in more detail with reference to FIG.

図１に示した構成例では、各磁気センサは開方向に移動する側である端末ユニット−２側に配置され（一方、端末ユニット−１は、携帯端末１が開閉される際はユーザの手による把持などにより概ね固定される。）、端末ユニット−２を蓋と呼ぶと、開閉させる蓋側に搭載されことになる（図５参照）。この磁気センサが配置される位置は、端末ユニット−１と端末ユニット−２を結合する部分に近い方が好適であるが（もちろん、端末ユニット−１側に配置してもよい）、いずれの場所に配置してもよい。携帯端末１には開閉スイッチ（ＳＷ）１１４が設けられており、開閉動作を、開け始め、閉じ終わりの段階で認識できる。磁気センサ部３０１は、ここでは三軸磁気センサからなるものとする。 In the configuration example shown in FIG. 1, each magnetic sensor is arranged on the terminal unit-2 side, which is the side that moves in the opening direction (on the other hand, the terminal unit-1 is a user's hand when the portable terminal 1 is opened and closed. In general, the terminal unit-2 is mounted on the lid side to be opened and closed (refer to FIG. 5). The position where this magnetic sensor is arranged is preferably closer to the portion where terminal unit-1 and terminal unit-2 are coupled (of course, it may be arranged on the terminal unit-1 side), but any location You may arrange in. The portable terminal 1 is provided with an opening / closing switch (SW) 114, and the opening / closing operation can be recognized at the stage of opening and closing. Here, the magnetic sensor unit 301 is assumed to be a triaxial magnetic sensor.

（１）キャリブレーション方法
はじめ、開閉スイッチ（ＳＷ）１１４により端末ユニット−２の閉じ終わりが検出されると、このタイミングでトリガーがかかる（ステップＳ１０１）。この後、ユーザは、当該携帯端末１をポケットに入れる、机の上に置くなどの動作をする。このため、携帯端末１は、閉じられた直後からしばらくは向きを変化させる。 (1) Calibration Method First, when the closing end of the terminal unit-2 is detected by the open / close switch (SW) 114, a trigger is activated at this timing (step S101). Thereafter, the user performs operations such as putting the portable terminal 1 in a pocket or placing it on a desk. For this reason, the mobile terminal 1 changes its direction for a while immediately after being closed.

主制御部１０８は、センサ制御部に対して各センサによる計測を指示する（ステップＳ１０２）。各磁気センサからデータが読み出され、データサンプリングが始まる（ステップＳ１０３）。ここでは、各磁気センサの出力を所定時間の間連続的にサンプリングする。このようにしてサンプリングされた測定データは、ＸＹＺ空間にプロットすると、ある球面上にデータ点が散らばって載る。 The main control unit 108 instructs the sensor control unit to perform measurement using each sensor (step S102). Data is read from each magnetic sensor, and data sampling starts (step S103). Here, the output of each magnetic sensor is sampled continuously for a predetermined time. When the measurement data sampled in this way is plotted in the XYZ space, data points are scattered on a certain spherical surface.

次いで、前述のデータ格納判定アルゴリズムに基づいて、測定データをＲＡＭ１１０に格納するかどうか判断する（ステップＳ１０４）。
ステップＳ１０４でＮｏと判定された場合、０．１秒だけ待機し（ステップＳ１０５）、ステップＳ１０２に戻る。
ステップＳ１０４でＹｅｓと判定した場合には、ＲＡＭ１１０に測定データを格納し（ステップＳ１０６）、ＲＡＭ１１０に格納された測定データの数が所定の数に達したかどうかさらに判断する（ステップＳ１０７）。 Next, it is determined whether or not the measurement data is stored in the RAM 110 based on the data storage determination algorithm described above (step S104).
When it determines with No by step S104, it waits for 0.1 second (step S105), and returns to step S102.
If it is determined Yes in step S104, the measurement data is stored in the RAM 110 (step S106), and it is further determined whether or not the number of measurement data stored in the RAM 110 has reached a predetermined number (step S107).

このステップＳ１０７でＮｏと判定された場合には、ステップＳ１０５へ移る。一方、ステップＳ１０７でＹｅｓと判定された場合には、測定データのサンプリングを中止するとともに、ＲＡＭ１１０からこれに格納された測定データを読み出し、前述のオフセット推定アルゴリズムに基づいて、オフセットを推定する（ステップＳ１０８）。 If it is determined No in step S107, the process proceeds to step S105. On the other hand, if it is determined Yes in step S107, the sampling of the measurement data is stopped, the measurement data stored in the RAM 110 is read out, and the offset is estimated based on the above-described offset estimation algorithm (step S107). S108).

続いて、前述の有効性判定アルゴリズムに基づいて、推定したオフセットが有効な値であるかどうか判断する（ステップＳ１０９）。この判断で、Ｙｅｓと判定された場合には、ステップＳ１０８で推定したオフセットをＲＡＭ１１０に格納し、仮の更新処理が終了する（Ｓ１１０）。一方、ステップＳ１０９でＮｏと判定された場合には、オフセットの更新はせず一連の処理を終了する（ステップＳ１１１）。 Subsequently, it is determined whether the estimated offset is a valid value based on the above-described validity determination algorithm (step S109). If it is determined as Yes in this determination, the offset estimated in step S108 is stored in the RAM 110, and the provisional update process ends (S110). On the other hand, if it is determined No in step S109, the offset is not updated and the series of processes is terminated (step S111).

上記キャリブレーション方法におけるオフセットの（仮の）更新処理は、今回得られたオフセットのデータと更新前のオフセットのデータとの比較により、オフセットの補正が必要であると判断された場合にのみ（この判断基準は別途定められる）、オフセットの更新が行われるようにしてもよい。
あるいは、予め定められた基準に従い、オフセットがその更新が必要なレベル（あるいは基準の範囲）となっているかどうか判断をして、携帯端末１の開閉時にデータ取得を行うかどうか選択されるようにしてもよい。 The offset (temporary) update process in the above calibration method is performed only when it is determined that offset correction is necessary by comparing the offset data obtained this time with the offset data before the update (this The determination criteria are separately determined), and the offset may be updated.
Alternatively, according to a predetermined standard, it is determined whether or not the offset is at a level (or a range of the standard) that needs to be updated, and whether to acquire data when the portable terminal 1 is opened or closed is selected. May be.

ここで、キャリブレーション方法の他の例について説明する。
携帯端末１を閉じた後、一般にユーザの動作は決まっていないので、前述のようにステップＳ１０３にてサンプリングされた測定データを、ＸＹＺ空間にプロットすると、データ点が特定の平面上に集中する場合もある。例えば、データがＸＹ平面上に集中した場合、このデータから方位球の中心を求めても、Ｚの値は精度よくもとまらない。 Here, another example of the calibration method will be described.
Since the user's actions are generally not determined after the portable terminal 1 is closed, when the measurement data sampled in step S103 as described above is plotted in the XYZ space, the data points are concentrated on a specific plane. There is also. For example, when the data is concentrated on the XY plane, the value of Z cannot be obtained accurately even if the center of the azimuth sphere is obtained from this data.

前述のデータ格納判定アルゴリズムでは、このような場合、キャリブレーションに使えない測定データを格納を記憶手段３０９に格納しないようにしているが、この場合も、測定データを格納手段３０９に格納させ、前述のオフセット推定アルゴリズムに基づいて、オフセットを推定する。そして、有効性判定アルゴリズムとして、方位球の半径の最小二乗誤差を求め、次に、オフセットをＺ軸方向に一定量移動した場合の最小二乗誤差をさらに求める。このときの二つの最小二乗誤差の差が既定値より小さい場合にはＺ軸についてのオフセットは無効とし、Ｘ軸、Ｙ軸についてのオフセットのみ仮に更新する。 In the above-described data storage determination algorithm, in such a case, measurement data that cannot be used for calibration is not stored in the storage unit 309. In this case, the measurement data is also stored in the storage unit 309. The offset is estimated based on the offset estimation algorithm. Then, as the effectiveness determination algorithm, the least square error of the radius of the azimuth sphere is obtained, and then the least square error when the offset is moved by a certain amount in the Z-axis direction is further obtained. If the difference between the two least square errors at this time is smaller than the predetermined value, the offset for the Z axis is invalid, and only the offset for the X axis and the Y axis is temporarily updated.

次に、漏洩磁界補正について説明する。
上記のようにして求めたオフセットは携帯端末１を閉じた状態のものである。一般に携帯電話機等の携帯端末にはスピーカやマイクなどが搭載され、これらには永久磁石が用いられている。この永久磁石からの漏洩磁界が磁気センサのオフセットに与える影響は、携帯端末１を閉じた状態と開けた状態で異なる場合がある。このような場合には、先に求めたオフセットにこの相違分を補正する必要がある。 Next, the leakage magnetic field correction will be described.
The offset obtained as described above is for the state in which the portable terminal 1 is closed. Generally, a portable terminal such as a mobile phone is equipped with a speaker, a microphone, and the like, and permanent magnets are used for these. The influence of the leakage magnetic field from the permanent magnet on the offset of the magnetic sensor may differ depending on whether the portable terminal 1 is closed or opened. In such a case, it is necessary to correct this difference to the previously obtained offset.

通常、携帯端末１を開ける際の動作は決まっている。また組み込まれた永久磁石と磁気センサの位置関係も既知である。携帯端末１を開ける動作時に、すなわち携帯端末１の開け始めから磁気センサの出力をサンプリングし、測定データをＸＹＺ空間にプロットした場合、測定データがＸＹＺ空間で描く曲線は限定され、永久磁石の磁化の強さと、地磁気と携帯端末１の相対角度、および地磁気強度が決まればひとつに定まる。 Usually, the operation when opening the portable terminal 1 is determined. The positional relationship between the built-in permanent magnet and the magnetic sensor is also known. When the portable terminal 1 is opened, that is, when the output of the magnetic sensor is sampled from the beginning of opening the portable terminal 1 and the measurement data is plotted in the XYZ space, the curve drawn by the measurement data in the XYZ space is limited, and the magnetization of the permanent magnet And the relative angle between the geomagnetism and the portable terminal 1 and the geomagnetic intensity are determined as one.

ここで磁化の向きをＺ方向とすると、磁化Ｍの永久磁石が地磁気センサまわりに作る磁界は下式で表される。なお、ｘ，ｙ，ｚは、永久磁石の位置を原点とした場合の地磁気センサの座標とする。ここで、Ｈｘは磁界のｘ成分、Ｈｙは磁界のｙ成分、Ｈｚは磁界のｚ成分である。 Here, assuming that the direction of magnetization is the Z direction, the magnetic field created by the permanent magnet of magnetization M around the geomagnetic sensor is expressed by the following equation. Note that x, y, and z are the coordinates of the geomagnetic sensor when the position of the permanent magnet is the origin. Here, Hx is the x component of the magnetic field, Hy is the y component of the magnetic field, and Hz is the z component of the magnetic field.

今、ｘ，ｙ，ｚは、携帯端末１の開閉角θ（図５参照）の関数として既知である。また、端末ユニット−２に搭載された地磁気センサの端末ユニット−１部分に対する相対な向きもθの関数としてもとまる。また、地磁気の端末ユニット−１部分に対する相対的な向きと強度もわかっている。よって、携帯端末１の開閉時の、地磁気に基づく地磁気センサの出力変化もわかる。 Now, x, y, z are known as a function of the opening / closing angle θ of the mobile terminal 1 (see FIG. 5). Further, the relative orientation of the geomagnetic sensor mounted on the terminal unit-2 with respect to the terminal unit-1 portion is also obtained as a function of θ. The relative orientation and strength of the geomagnetism terminal unit-1 part are also known. Therefore, the output change of the geomagnetic sensor based on the geomagnetism when the portable terminal 1 is opened and closed is also known.

図６は、携帯端末１が閉じた状態から完全に開いた状態まで動作するときに、磁気センサ部３０１で検出される磁界のＹ成分とＺ成分の変化をシミュレートしたグラフである。同図において、１番の曲線は、地磁気が磁気センサ部３０１まわりに作る磁界のＹ成分と磁界のＺ成分の変化を示す。２番の曲線は、磁化Ｍの永久磁石が磁気センサ部３０１まわりに作る磁界のＹ成分と磁界のＺ成分の変化を、［数２３］および［数２４］を用いてシミュレータしたものである。３番の曲線は、地磁気と磁化Ｍの永久磁石の双方が磁気センサ部３０１まわりにＹ成分と磁界のＺ成分の変化を示す。なお、図６に示されているのは、シミュレートされたＨｙ、Ｈｚの値であるが、もちろんＨｘも含めてシミュレートすることが可能である。 FIG. 6 is a graph simulating changes in the Y component and Z component of the magnetic field detected by the magnetic sensor unit 301 when the mobile terminal 1 operates from the closed state to the fully opened state. In the figure, the first curve shows changes in the Y component of the magnetic field and the Z component of the magnetic field generated by the geomagnetism around the magnetic sensor unit 301. The second curve is obtained by simulating changes in the Y component of the magnetic field and the Z component of the magnetic field generated by the permanent magnet of magnetization M around the magnetic sensor unit 301 using [Equation 23] and [Equation 24]. The third curve shows changes in the Y component and the Z component of the magnetic field around the magnetic sensor unit 301 in both the geomagnetism and the permanent magnet of magnetization M. FIG. 6 shows simulated values of Hy and Hz, but of course, it is possible to simulate including values of Hx.

図６の曲線２、３は磁化Ｍの値に応じて変化する曲線である。ここで、曲線３が、携帯端末１の開動作時に磁気センサ部３０１で測定した磁界データ（Ｈｙ、Ｈｚ）の軌跡と合うように磁化Ｍをパラメータとしてフィッティングを行うことにより、携帯端末１の漏洩磁界の原因である永久磁石の磁化Ｍを求めることができる。
次に、求めた磁化Ｍを［数２３］および［数２４］に代入し、携帯端末１が閉じている状態における磁気センサ部３０１まわりの漏洩磁界Ｈｃと、携帯端末１が完全に開いている状態における磁気センサ部３０１まわりの漏洩磁界Ｈｏとを計算する。先に求めた携帯端末１が閉じている時のオフセットから、漏洩磁界Ｈｃと漏洩磁界Ｈｏとの差を差し引くことにより漏洩磁界の補正が行われ、オフセットが正式に更新される。 Curves 2 and 3 in FIG. 6 are curves that change according to the value of the magnetization M. Here, by performing fitting using the magnetization M as a parameter so that the curve 3 matches the locus of the magnetic field data (Hy, Hz) measured by the magnetic sensor unit 301 when the mobile terminal 1 is opened, the mobile terminal 1 leaks. The magnetization M of the permanent magnet that is the cause of the magnetic field can be obtained.
Next, the obtained magnetization M is substituted into [Equation 23] and [Equation 24], and the leakage magnetic field Hc around the magnetic sensor unit 301 when the portable terminal 1 is closed and the portable terminal 1 are completely open. The leakage magnetic field Ho around the magnetic sensor unit 301 in the state is calculated. The leakage magnetic field is corrected by subtracting the difference between the leakage magnetic field Hc and the leakage magnetic field Ho from the previously obtained offset when the mobile terminal 1 is closed, and the offset is officially updated.

以上のようにして、携帯端末１を閉じた状態で磁気センサのキャリブレーションを行い、ユーザが携帯端末１を開くと、オフセットの漏洩磁界補正をさらに行うので、ユーザに特別な操作を強いることなく、より正確なキャリブレーションを実現する。 As described above, the calibration of the magnetic sensor is performed with the mobile terminal 1 closed, and when the user opens the mobile terminal 1, the offset leakage magnetic field correction is further performed, so that the user is not forced to perform a special operation. Realize more accurate calibration.

また、上記では、携帯端末１の主制御部１０８が、オフセットの推定や漏洩磁界補正のための処理を行うが、これらの処理を行う処理部をセンサデータ取得部（磁気センサ装置）１１５に設け、主制御部１０８から携帯端末１が閉じられたことを示す閉信号をセンサデータ取得部１１５に与え、これに応じて、センサデータ取得部１１５が前述のオフセット推定の処理を行い、また、主制御部１０８から携帯端末１が開かれたことを示す開信号をセンサデータ取得部１１５に与え、これに応じて、センサデータ取得部１１５が前述の漏洩磁界補正の処理を行うようにしてもよい。 In the above description, the main control unit 108 of the mobile terminal 1 performs processing for offset estimation and leakage magnetic field correction. The processing unit that performs these processings is provided in the sensor data acquisition unit (magnetic sensor device) 115. The main control unit 108 gives a close signal indicating that the mobile terminal 1 has been closed to the sensor data acquisition unit 115, and in response to this, the sensor data acquisition unit 115 performs the above-described offset estimation process. An open signal indicating that the mobile terminal 1 has been opened from the control unit 108 may be given to the sensor data acquisition unit 115, and the sensor data acquisition unit 115 may perform the above-described leakage magnetic field correction process accordingly. .

なお、上記で説明した各動作フローは一例であり、上記の処理の流れに限定されるものではない。
以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の構成等も含まれることは言うまでもない。 Each operation flow described above is an example, and is not limited to the above processing flow.
The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes a configuration and the like that do not depart from the gist of the present invention. Needless to say.

本発明の方位検出機能付き携帯電子機器の一実施の形態である携帯通信端末（携帯端末）の電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electrical constitution of the portable communication terminal (mobile terminal) which is one Embodiment of the portable electronic device with a direction detection function of this invention. 同実施の形態の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the embodiment. （ａ）携帯端末の座標系（定義）と、（ｂ）地面座標系を示す図である。(A) It is a figure which shows the coordinate system (definition) of a portable terminal, and (b) the ground coordinate system. キャリブレーションに係る動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the operation | movement which concerns on calibration. 同実施の形態の携帯端末の外観（開いた状態）を示す図である。It is a figure which shows the external appearance (open state) of the portable terminal of the embodiment. 永久磁石からの磁界のＨｙ１とＨｚ１の関係、地磁気からの磁界のＨｙ２とＨｚ２の関係、永久磁石からの磁界と地磁気からの磁界の和Ｈｙ３（＝Ｈｙ１＋Ｈｙ２）とＨｚ３（＝Ｈｚ１＋Ｈｚ２）の関係をシミュレーションした図である。Simulation of the relationship between the magnetic field Hy1 and Hz1 from the permanent magnet, the relationship between the magnetic field Hy2 and Hz2 from the geomagnetism, the sum Hy3 (= Hy1 + Hy2) and Hz3 (= Hz1 + Hz2) of the magnetic field from the permanent magnet and the magnetic field from the geomagnetism FIG.

Explanation of symbols

１…携帯端末（携帯電子機器）、１０１…アンテナ、１０２…ＲＦ部、１０３…変復調部、１０４…ＣＤＭＡ部、１０５…音声処理部、１０６…ＧＰＳアンテナ、１０７…ＧＰＳ受信部、１０８…主制御部（オフセット推定手段、漏洩磁界補正手段）、１０９…ＲＯＭ、１１０…ＲＡＭ、１１１…報知手段、１１２…時計部、１１３…主操作部、１１４…開閉スイッチ（ＳＷ）（開閉検出手段）、１１５…センサデータ取得部（方位検出手段）、２０１…電子撮像部、２０２…表示部、２０３…タッチパネル、２０４…副操作部、３０１…磁気センサ部、３０２…傾きセンサ部、３０３…温度センサ部、３０４…切り替え手段、３０５…Ａ／Ｄ変換回路、３０６…スキャン範囲設定手段、３０７…方位データ演算部、３０８…データ格納判定手段、３０９…記憶手段、３１０…オフセット推定手段、３１１…有効性判定手段、３１２…方位演算手段、３１３…オフセット除去手段、３１４…温度補正手段、３１５…傾き補正手段、３１６…表示手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Portable terminal (mobile electronic device), 101 ... Antenna, 102 ... RF part, 103 ... Modulation / demodulation part, 104 ... CDMA part, 105 ... Voice processing part, 106 ... GPS antenna, 107 ... GPS receiving part, 108 ... Main control (Offset estimation means, leakage magnetic field correction means) 109 ... ROM, 110 ... RAM, 111 ... notification means, 112 ... clock section, 113 ... main operation section, 114 ... open / close switch (SW) (open / close detection means), 115 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Sensor data acquisition part (azimuth | direction detection means) 201 ... Electronic imaging part 202 ... Display part 203 ... Touch panel 204 ... Sub operation part 301 ... Magnetic sensor part 302 ... Tilt sensor part 303 ... Temperature sensor part 304 ... switching means, 305 ... A / D conversion circuit, 306 ... scan range setting means, 307 ... azimuth data calculation section, 308 ... data storage determination Stage, 309 ... storage unit, 310 ... offset estimating means, 311 ... validity determining unit, 312 ... azimuth calculation means 313 ... offset removal means, 314 ... temperature correction means, 315 ... inclination correction unit, 316 ... display unit

Claims

In a foldable portable electronic device composed of a first casing on which an orientation detection means having a magnetic sensor is mounted and a second casing on which a magnet component is mounted ,
Open / close detecting means for detecting opening / closing of the portable electronic device;
An offset that obtains output data from the magnetic sensor and estimates an offset that is an error in the output of the magnetic sensor based on the acquired data when the open / close detection unit detects that the portable electronic device is in a closed state. An estimation means;
When the opening / closing detection means detects the opening of the portable electronic device, it starts acquiring output data from the magnetic sensor , and based on the acquired data, the leakage magnetic field caused by the magnet component when the portable electronic device is closed A closed state leakage magnetic field and an open state leakage magnetic field that is a leakage magnetic field due to the magnetic component when the portable electronic device is in an open state, and the difference between the closed state leakage magnetic field and the open state leakage magnetic field from the offset Leakage magnetic field correction means for subtracting
A portable electronic device with an orientation detection function, comprising:

The leakage magnetic field correction means obtains the magnetization of a magnet included in the magnet component based on the acquired data, the positional relationship between the magnet and the magnetic sensor, and the closed state leakage magnetic field and the 2. The portable electronic device with an orientation detection function according to claim 1, wherein an open state leakage magnetic field is calculated.

In the magnetic sensor device mounted on the first casing of the foldable portable electronic device including the first casing and the second casing on which the magnet component is mounted,
A group of magnetic sensors capable of detecting magnetism in multiple directions;
Wherein receiving a close signal indicating a closed state of the portable electronic device, in response to this, the start the acquisition of the output data of the magnetic sensor, the offset for estimating the offset is the error of the output of the magnetic sensor based on the acquired data An estimation means;
Wherein receiving the open signal indicating the start of a portable electronic device, in response to this, the start the acquisition of the output data from the magnetic sensor, based on the obtained data, leaks the portable electronic device by the magnet part in the closed state A closed state leakage magnetic field that is a magnetic field and an open state leakage magnetic field that is a leakage magnetic field due to the magnet component when the portable electronic device is in an open state are calculated, and the closed state leakage magnetic field and the open state leakage magnetic field are calculated from the offset . And a leakage magnetic field correction means for subtracting the difference .

A calibration method for the azimuth detecting means in a foldable portable electronic device comprising a first casing on which azimuth detecting means having a magnetic sensor is mounted and a second casing on which magnet parts are mounted ,
When a closed state of the portable electronic device is detected , obtaining output data from the magnetic sensor, and estimating an offset that is an error in the output of the magnetic sensor based on the obtained data ;
When the opening of the portable electronic device is detected, acquisition of output data from the magnetic sensor is started, and based on the acquired data , a closed state leakage that is a leakage magnetic field due to the magnetic component in the closed state of the portable electronic device Calculating a magnetic field and an open state leakage magnetic field that is a leakage magnetic field by the magnetic component when the portable electronic device is in an open state , and subtracting a difference between the closed state leakage magnetic field and the open state leakage magnetic field from the offset ; calibration method for a portable electronic device with the direction detection function and having a.