JP4928875B2 - Sensor module - Google Patents

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本発明は、磁気センサーやモーションセンサーなどの複数のセンサーを有するセンサーモジュールに関する。   The present invention relates to a sensor module having a plurality of sensors such as a magnetic sensor and a motion sensor.

特許文献1には、地磁気センサーを用いて地磁気を測定する際に、地磁気の水平成分を互いに直交する磁気検出コイルにより二成分の電圧出力信号に分けて検出して演算を行ない、その際に補正値を考慮した補正処理を行なう技術について開示されている。   In Patent Document 1, when geomagnetism is measured using a geomagnetic sensor, the horizontal component of geomagnetism is detected and divided into two component voltage output signals by magnetic detection coils orthogonal to each other, and calculation is performed. A technique for performing correction processing in consideration of values is disclosed.

特許文献2には、磁気センサーと傾斜センサーを具備する携帯端末において、傾斜センサーから得られる第一の傾斜角度に対して、磁気センサーの出力を元に算出される仰角に関する情報をもとに再度計算を行なうことによって第2の傾斜確度を求めることを特徴とする携帯端末に関する技術が開示されている。   In Patent Document 2, in a portable terminal including a magnetic sensor and a tilt sensor, the first tilt angle obtained from the tilt sensor is once again based on information on the elevation angle calculated based on the output of the magnetic sensor. A technique related to a mobile terminal is disclosed, in which the second inclination accuracy is obtained by performing a calculation.

特許文献3には、地磁気を検知する地磁気検出モジュールと傾斜角度を検知するモジュールを具備する地磁気センサーにおいて、得られたチルト角と予め定数が設定されたデータベースからのデータに基づいて、方位角を算出する技術について開示されている。   In Patent Document 3, in a geomagnetic sensor having a geomagnetic detection module for detecting geomagnetism and a module for detecting a tilt angle, an azimuth angle is calculated based on the obtained tilt angle and data from a database in which a constant is set in advance. A technique for calculating is disclosed.

特許文献4は、磁気センサーの高感度化を目的としたものであり、磁気センサーをTMR素子又はGMR素子を用いて形成し、素子の一面に配されて抗磁力が磁性層の抗磁力よりも低く、かつ、その異方性軸が磁性層の異方性軸とは独立して設定された磁界感知補用軟磁性膜を備えるようにした技術に関するものである。   Patent Document 4 is intended to increase the sensitivity of a magnetic sensor. The magnetic sensor is formed using a TMR element or a GMR element, and is disposed on one surface of the element so that the coercive force is higher than the coercive force of the magnetic layer. The present invention relates to a technique of providing a soft magnetic film for magnetic field sensing that is low and whose anisotropy axis is set independently of the anisotropy axis of a magnetic layer.

特開平10−132568号公報JP-A-10-132568 特開2006−38464号公報JP 2006-38464 A 特開2006−170997号公報JP 2006-170997 A 特開2002−207071号公報JP 2002-207071 A

近年、携帯端末の高機能化、高性能化が進展し、地図情報に基づいて所望の位置に誘導するいわゆるナビゲーション機能を搭載した携帯電話も急速に普及しつつある。これらの携帯電話の多くは、弱磁界である地磁気を検知する地磁気センサーと、加速度センサーやジャイロセンサーといったモーションセンサーの2種類のセンサーを搭載している場合が多い。   In recent years, mobile terminals have been improved in functionality and performance, and mobile phones equipped with a so-called navigation function for guiding to a desired position based on map information are also rapidly spreading. Many of these mobile phones are often equipped with two types of sensors: a geomagnetic sensor that detects geomagnetism, which is a weak magnetic field, and a motion sensor such as an acceleration sensor and a gyro sensor.

しかしながら、地磁気の強度は、一般に0.3〜0.5Oeと非常に弱いものである。このように非常に弱い強度の地磁気を高精度に検知するためには、検出素子そのものの特性向上もさることながら、検出素子から得られた信号を如何に処理するかということが重要な技術となる。
一般に、地磁気センサーは、地磁気のベクトルのうち水平方向のみを検知するものであるので、上記のようなナビゲーション機能を有する携帯電話の場合は、傾斜角度を検知するために加速度センサーも併用して、両方の出力信号を活用して必要な機能を満たしている。
However, the strength of geomagnetism is generally very weak at 0.3 to 0.5 Oe. In order to detect extremely weak geomagnetism with high accuracy in this way, it is important to determine how to process the signal obtained from the detection element while improving the characteristics of the detection element itself. Become.
In general, since the geomagnetic sensor detects only the horizontal direction of the geomagnetic vector, in the case of a mobile phone having the navigation function as described above, an acceleration sensor is also used in order to detect the tilt angle. Both output signals are used to satisfy the required functions.

しかしながら、このようなセンサーの併用の場合は、加速度センサーが出力する信号は、傾斜角度のみではなく、利用者が歩行している場合には、方向による加速度も一緒に検知するので、正確さに欠けるという不具合がある。   However, in the case of using such a sensor together, the signal output from the acceleration sensor detects not only the inclination angle but also the acceleration depending on the direction when the user is walking. There is a problem of lacking.

そこで、地磁気等のように非常に弱い強度の信号であっても、傾斜角度情報と相補的に信号処理することによって、高感度、高精度に検知することができるようにしたい。すなわち、磁気センサーやモーションセンサーなどの複数のセンサーを有するセンサーモジュールにおいて、素子そのものの高精度に頼ることなく、それぞれのセンサーから得られる出力に所定野信号処理を施すことで高精度な検知ができるようにしたい。   Therefore, it is desired to detect a signal with very weak intensity such as geomagnetism with high sensitivity and high accuracy by performing signal processing complementary to the tilt angle information. That is, in a sensor module having a plurality of sensors such as a magnetic sensor and a motion sensor, high-precision detection can be performed by applying predetermined signal processing to the output obtained from each sensor without depending on the high-precision of the element itself. I want to

これに対して、特許文献1においては、地磁気の水平成分を、互いに直交する磁気検出コイルにより2成分の電圧出力信号に分けて検出し、その電圧出力信号を校正する信号校正演算手段を備えたマイクロコンピューターに入力して補正値を演算し、方位角データに補正を加えようとするものである。
しかし、この手段では、地磁気センサーのみの情報を元に補正演算を行なっているに過ぎないので、高精度検出の面においては不十分な技術であるといえる。
On the other hand, Patent Document 1 includes signal calibration calculation means for detecting a horizontal component of geomagnetism by dividing it into two component voltage output signals by magnetic detection coils orthogonal to each other and calibrating the voltage output signal. A correction value is calculated by inputting to a microcomputer, and correction is made to the azimuth angle data.
However, this means is a technique that is insufficient in terms of high-accuracy detection because it only performs correction calculations based on information from only the geomagnetic sensor.

また、特許文献3においては、地磁気検出モジュールとチルト角検出モジュールとの両方を備え、伏角による地磁気の影響を反映するための定数を予め設定してデータベースに記録してあるデータを用いて方位角を再演算する技術が提案されている。
しかし、この手段では、上記の演算作業を予め設定された所定の回数行なうことを特徴としているが、利用状況がさまざまな使われ方をすることを前提に考えると、演算回数を予め設定しておくということは演算回数の過不足が発生することは否めず、効率的な信号処理方法とはいえないという不具合がある。
In Patent Document 3, both a geomagnetism detection module and a tilt angle detection module are provided, and an azimuth angle using data recorded in a database in which constants for reflecting the influence of geomagnetism due to the depression angle are set in advance. A technique for recalculating the above has been proposed.
However, this means is characterized in that the above-described calculation work is performed a predetermined number of times, but considering that the usage situation is used in various ways, the number of calculations is set in advance. In other words, it is unavoidable that the number of operations is excessive or insufficient, and it is not an efficient signal processing method.

さらに、特許文献2においては、地磁気測定手段と傾斜角測定手段を具備する携帯端末において、傾斜角測定手段から得られる第一の傾斜角度に対して、地磁気測定手段の出力をもとに算出される仰角に関する情報に基づいて再度計算を行なうことによって第2の傾斜確度を求めることを特徴とする携帯端末に関する技術が開示されている。
この特許文献2は、地磁気測定手段により得られる出力に基づいて傾斜角測定手段により得られる傾斜角度を再計算するというように、一方の測定手段の情報を利用して他方の測定手段の値に反映する技術ではある。
しかし、特許文献2は、それぞれの検出手段の出力の違いによって、磁気センサーの情報をもとにモーションセンサーの演算内容を決定する、またはモーションセンサーの情報をもとに磁気センサーの演算内容を決定するという技術内容はなんら開示されてはおらず、双方向に情報を活用する点も何ら開示されていないといえる。さらに、この技術は、予め設定された再演算を行なうものであり、リアルタイムにその場合、場合に最適な再演算を行なう点については開示されていないといえる。
Further, in Patent Document 2, in a portable terminal having a geomagnetism measuring means and an inclination angle measuring means, the first inclination angle obtained from the inclination angle measuring means is calculated based on the output of the geomagnetism measuring means. A technique relating to a mobile terminal is disclosed in which the second inclination accuracy is obtained by performing calculation again based on information on the elevation angle.
This Patent Document 2 uses the information of one measuring means to recalculate the tilt angle obtained by the tilt angle measuring means based on the output obtained by the geomagnetic measuring means, and uses the information of one measuring means as the value of the other measuring means. It is a technology that reflects.
However, Patent Document 2 determines the calculation contents of the motion sensor based on the information of the magnetic sensor or the calculation contents of the magnetic sensor based on the information of the motion sensor depending on the output of each detection means. No technical content has been disclosed, and it can be said that there is no disclosure of information in both directions. Furthermore, this technique performs preset recalculation, and it can be said that the technique of performing optimal recalculation in that case in real time is not disclosed.

そこで、本発明の目的は、磁気センサーやモーションセンサーなどの複数のセンサーを有するセンサーモジュールにおいて、各センサーから得られる出力を相互に活用して信号処理することにより、地磁気等のように非常に弱い強度の信号であっても、高精度、高効率に検知することができる技術を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to be very weak like geomagnetism or the like in a sensor module having a plurality of sensors such as a magnetic sensor and a motion sensor by mutually utilizing the signals obtained from each sensor and processing signals. It is to provide a technique capable of detecting even a strong signal with high accuracy and high efficiency.

請求項1に記載の発明は、外部磁界の大きさに応じて電気的信号を出力する磁気センサーと、動きに応じた電気的信号を出力するモーションセンサーと、前記各センサーから出力される電気的信号に基づいて所定の演算を行う演算処理手段と、前記両センサーのうちの一方の出力信号の変化の大きさの度合いを判定する判定手段と、この判定結果に応じて他方の前記センサーについて前記演算処理手段による演算内容を決定する演算内容決定手段と、を備えているセンサーモジュールである。   According to the first aspect of the present invention, there is provided a magnetic sensor that outputs an electrical signal according to the magnitude of an external magnetic field, a motion sensor that outputs an electrical signal according to movement, and an electrical signal output from each of the sensors. An arithmetic processing unit that performs a predetermined calculation based on the signal, a determination unit that determines a degree of change in the output signal of one of the two sensors, and the other sensor according to the determination result And a calculation content determining means for determining the calculation contents by the calculation processing means.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のセンサーモジュールにおいて、前記演算処理手段は、前記各センサーから出力される電気的信号を積算する演算を行うものであり、前記演算内容決定手段は、前記判定結果に応じて他方の前記センサーについて前記演算処理手段による出力信号を積算する演算の積算回数を決定するものである。   According to a second aspect of the present invention, in the sensor module according to the first aspect, the arithmetic processing means performs an arithmetic operation for integrating electrical signals output from the sensors, and the arithmetic content determining means. Determines the number of times of computation for summing up the output signals from the computation processing means for the other sensor according to the determination result.

請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のセンサーモジュールにおいて、前記演算内容決定手段は、前記判定手段による前記出力信号の変化の大きさの度合いの判定から判断される運動速度又は運動方向の変化の度合いにより前記積算回数を決定するものである。   According to a third aspect of the present invention, in the sensor module according to the second aspect, the calculation content determination means is an exercise speed or an exercise determined from the determination of the degree of change in the output signal by the determination means. The number of integrations is determined by the degree of change in direction.

請求項4に記載の発明は、請求項3に記載のセンサーモジュールにおいて、前記演算内容決定手段は、前記判定結果が前記磁気センサーの出力信号が磁気の変化が相対的に大きいことを示しているときは、前記モーションセンサーについて前記演算処理手段による積算回数を相対的に増加するものである。   According to a fourth aspect of the present invention, in the sensor module according to the third aspect, the calculation content determination means indicates that the determination result indicates that the output signal of the magnetic sensor has a relatively large change in magnetism. In some cases, the number of integrations by the arithmetic processing means is relatively increased for the motion sensor.

請求項5に記載の発明は、請求項3又は4に記載のセンサーモジュールにおいて、前記演算内容決定手段は、前記判定結果が前記磁気センサーの出力信号が磁気の変化が相対的に大きいことを示しているときは、前記モーションセンサーについて前記演算処理手段による積算回数を相対的に減少するものである。   According to a fifth aspect of the present invention, in the sensor module according to the third or fourth aspect, the calculation content determining means indicates that the determination result indicates that the output signal of the magnetic sensor has a relatively large change in magnetism. In this case, the number of integration by the arithmetic processing means is relatively reduced with respect to the motion sensor.

請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれかの1項に記載のセンサーモジュールにおいて、前記磁気センサーは、磁気抵抗素子である。   According to a sixth aspect of the present invention, in the sensor module according to any one of the first to fifth aspects, the magnetic sensor is a magnetoresistive element.

請求項7に記載の発明は、請求項6に記載のセンサーモジュールにおいて、前記磁気抵抗素子は、TMR(Tunneling Magneto Resistance)素子である。   According to a seventh aspect of the present invention, in the sensor module according to the sixth aspect, the magnetoresistive element is a TMR (Tunneling Magneto Resistance) element.

請求項8に記載の発明は、請求項6又は7に記載のセンサーモジュールにおいて、前記磁気抵抗素子は、2軸以上の方向の磁気を検知するように3次元配置されている。   The invention according to claim 8 is the sensor module according to claim 6 or 7, wherein the magnetoresistive elements are three-dimensionally arranged so as to detect magnetism in directions of two or more axes.

請求項9に記載の発明は、請求項8に記載のセンサーモジュールにおいて、前記磁気抵抗素子は、傾斜面に形成されている。   According to a ninth aspect of the present invention, in the sensor module according to the eighth aspect, the magnetoresistive element is formed on an inclined surface.

請求項10に記載の発明は、請求項1〜9のいずれかの1項に記載のセンサーモジュールにおいて、前記モーションセンサーは、加速度センサー及び、又はジャイロセンサーである。   A tenth aspect of the present invention is the sensor module according to any one of the first to ninth aspects, wherein the motion sensor is an acceleration sensor and / or a gyro sensor.

請求項1,2記載の発明によれば、そのとき、そのときの利用状況に最適なセンサーの出力信号の信号処理を行なうことが可能となり、非常に効率的に高精度な情報を得ることが可能となる。   According to the first and second aspects of the present invention, it is possible to perform signal processing of the output signal of the sensor most suitable for the use situation at that time, and to obtain highly accurate information very efficiently. It becomes possible.

請求項3〜5記載の発明によれば、省エネルギーを図りつつも、無駄の無いプロセスで高精度な磁気情報を容易に得ることと、外乱に左右されること無く必要にして十分な信号処理により高精度な磁気情報を得ることとの両立が可能となる。   According to the third to fifth aspects of the present invention, it is possible to easily obtain high-precision magnetic information by a process without waste while saving energy, and by performing sufficient signal processing without being influenced by disturbance. It is possible to achieve both high-accuracy magnetic information.

請求項6記載の発明によれば、本質的に少ないエネルギーで駆動することができるセンサーモジュールでありながら、高精度の磁気情報を確実に得ることが可能となる。   According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to reliably obtain highly accurate magnetic information while being a sensor module that can be driven with essentially less energy.

請求項7記載の発明によれば、本質的に高感度、高精度の磁気情報をさらに少ない消費電力で確実に得ることが可能となる。   According to the seventh aspect of the invention, essentially high sensitivity and high accuracy magnetic information can be reliably obtained with less power consumption.

請求項8記載の発明によれば、電力供給回路配線を短くすることができ、エネルギー損失が小さく、小型、軽量で必要な方向すべての磁気情報を得ることができるセンサーモジュールを実現することができる。   According to the eighth aspect of the present invention, it is possible to realize a sensor module that can shorten the power supply circuit wiring, has small energy loss, is small and lightweight, and can obtain magnetic information in all necessary directions. .

請求項9記載の発明によれば、比較的単純な製造プロセスにより実現することが可能となり、低コストで信頼性の高いセンサーモジュールを実現することができる。   According to the ninth aspect of the present invention, the sensor module can be realized by a relatively simple manufacturing process, and a low-cost and highly reliable sensor module can be realized.

請求項10記載の発明によれば、少ない消費エネルギーで確実に動きに関わる情報を得ることができる。   According to the tenth aspect of the present invention, it is possible to reliably obtain information related to movement with less energy consumption.

以下、本発明を実施するための最良の一形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態であるセンサーモジュール装置の電気的な接続のブロック図である。このセンサーモジュール1は、例えば携帯端末などに搭載される。センサーモジュール1は、検出部として外部磁界の大きさに従って電気的信号を出力する磁気センサー11と、モーションセンサー、この例では、移動速度、移動方向を検知して電気的信号を出力する加速度センサー12(ジャイロセンサーを用いても良いし、加速度センサーとジャイロセンサーを併用しても良い)と、各センサー11,12から出力される電気的信号に基づいて所定の演算を行う演算処理装置13と、その演算結果をメモリ15に記録されているデータと比較して、次ステップとしてどのような演算処理を行なうべきか判定する判定装置14と、さらに演算処理装置13において判定装置14の判定結果に従った再演算を行なって最終的な出力情報を表示する表示部16と、を備えている。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram of electrical connection of a sensor module device according to an embodiment of the present invention. The sensor module 1 is mounted on, for example, a portable terminal. The sensor module 1 includes a magnetic sensor 11 that outputs an electrical signal according to the magnitude of an external magnetic field as a detection unit, and a motion sensor, in this example, an acceleration sensor 12 that detects the moving speed and the moving direction and outputs an electrical signal. (A gyro sensor may be used, or an acceleration sensor and a gyro sensor may be used together), and an arithmetic processing unit 13 that performs a predetermined calculation based on electrical signals output from the sensors 11 and 12; The calculation result is compared with the data recorded in the memory 15 to determine what calculation processing should be performed as the next step, and the calculation processing device 13 follows the determination result of the determination device 14. And a display unit 16 for performing final calculation and displaying final output information.

このようなセンサーモジュール1においては、磁気センサー11からの出力信号と加速度センサー12からの出力信号の変化に応じて、磁気センサー11からの出力信号に基づいて加速度センサー12の演算内容を決定する処理と、逆に加速度センサー12からの出力信号に基づいて磁気センサー11の演算内容を決定する処理とを行う。   In such a sensor module 1, processing for determining the calculation content of the acceleration sensor 12 based on the output signal from the magnetic sensor 11 in accordance with the change in the output signal from the magnetic sensor 11 and the output signal from the acceleration sensor 12. On the contrary, a process of determining the calculation content of the magnetic sensor 11 based on the output signal from the acceleration sensor 12 is performed.

次に、センサーモジュール1の具体的な動作について図2に基づいて説明する。まず、磁気センサー11、加速度センサー12のそれぞれの出力電気信号が所定の積算回数に従って演算処理装置13により演算処理される。その結果を判定装置14で判定し、加速度センサー12からの信号変化の度合いが予め設定された値よりも大きいと判定された場合には、磁気センサー11からの電気信号処理のステップで、その積算回数を増加させて再演算処理を行なう。このとき、磁気センサー11は、通常どおりの演算処理を継続して行なってかまわない。
これによって、加速度センサー12からの信号変化の度合いが大きい場合、つまり利用者の環境変化が大きいと想定される場合であっても、その変化に追随した高精度の磁気情報を得ることができる。
Next, a specific operation of the sensor module 1 will be described with reference to FIG. First, the output electrical signals of the magnetic sensor 11 and the acceleration sensor 12 are processed by the processing unit 13 according to a predetermined number of integrations. When the result is determined by the determination device 14 and it is determined that the degree of signal change from the acceleration sensor 12 is greater than a preset value, the integration is performed in the electric signal processing step from the magnetic sensor 11. Increase the number of times and perform recalculation processing. At this time, the magnetic sensor 11 may continue to perform normal arithmetic processing.
Thereby, even when the degree of signal change from the acceleration sensor 12 is large, that is, when it is assumed that the environment change of the user is large, it is possible to obtain highly accurate magnetic information following the change.

これとは逆の場合を説明するのが図3である。すなわち、図3の例では、磁気センサー11、加速度センサー12のそれぞれの出力電気信号が所定の積算回数に従って演算処理され、その結果を判定装置14で判定し、加速度センサー12からの信号変化の度合いが予め設定された値よりも小さいと判定された場合を示している。この場合は、磁気センサー11からの電気信号処理のステップで、積算回数を減少させて再演算を行なう。
これにより、必要最低限の積算回数で効率的に高精度の磁気情報を得ることができる。
FIG. 3 illustrates the opposite case. In other words, in the example of FIG. 3, the output electrical signals of the magnetic sensor 11 and the acceleration sensor 12 are processed according to a predetermined number of integrations, the result is determined by the determination device 14, and the degree of signal change from the acceleration sensor 12 Is determined to be smaller than a preset value. In this case, recalculation is performed by reducing the number of integrations in the step of processing the electric signal from the magnetic sensor 11.
Thereby, highly accurate magnetic information can be obtained efficiently with the minimum number of integrations.

これまでは、加速度センサー11の出力信号に基づいて磁気センサー12の出力信号の再演算内容を決定する処理方法について説明したが、これとは逆に、磁気センサー12の出力信号に基づいて加速度センサー11の出力信号の再演算内容を決定するような処理を行っても良い。   So far, the processing method for determining the recalculation contents of the output signal of the magnetic sensor 12 based on the output signal of the acceleration sensor 11 has been described. On the contrary, the acceleration sensor based on the output signal of the magnetic sensor 12 has been described. Processing for determining the recalculation contents of the eleven output signals may be performed.

磁気センサー11としては、従来は磁気抵抗変化素子(MR素子)、磁気インピーダンス素子(MI素子)、フラックスゲートセンサーなどが一般的に用いられてきたが、本実施形態においては磁気センサー11としてTMR(Tunneling Magneto Resistance)素子を利用している。   Conventionally, as the magnetic sensor 11, a magnetoresistive change element (MR element), a magnetic impedance element (MI element), a flux gate sensor, and the like have been generally used. Tunneling Magneto Resistance) element is used.

TMR素子は、薄い絶縁層を二つの磁性体層で挟み込んだ構造を有するもので、一方の磁性体層の磁界の向きを固定し、もう一方の磁性体層の磁界を外部の磁界に従って変化する構造としている。このとき、二つの磁性体層の磁界の向きが、互いに平行であるか、反平行であるかによって、膜厚方向に電流を流した場合の抵抗が大きく変化する現象を利用して磁界強度を高感度に検出できるものである。
TMR素子は、電子のトンネリング現象により電流が流れる構造であるために、電気抵抗が高く、微小な電流でも大きな電圧が得られるために、基本的に省エネルギーで動作、検知が可能なセンサーとなる。
本実施形態においては、TMR素子などに代表される地磁気センサーを2軸以上の地磁気に対応するように3次元配置されているために(図1に示すように、X,Y,Z軸用にそれぞれは位置されている)、水平方向のみならず全方位の磁気情報を得ることができる。
The TMR element has a structure in which a thin insulating layer is sandwiched between two magnetic layers. The direction of the magnetic field of one magnetic layer is fixed, and the magnetic field of the other magnetic layer is changed according to an external magnetic field. It has a structure. At this time, the magnetic field strength is determined by utilizing the phenomenon that the resistance when the current flows in the film thickness direction varies greatly depending on whether the magnetic field directions of the two magnetic layers are parallel to each other or anti-parallel. It can be detected with high sensitivity.
Since the TMR element has a structure in which a current flows due to an electron tunneling phenomenon, the electric resistance is high, and a large voltage can be obtained even with a very small current. Therefore, the TMR element can be basically operated and detected with energy saving.
In this embodiment, since geomagnetic sensors represented by TMR elements and the like are arranged three-dimensionally so as to correspond to geomagnetism of two or more axes (as shown in FIG. 1, for X, Y, and Z axes). Each is positioned), and magnetic information in all directions as well as in the horizontal direction can be obtained.

またさらに、これらの磁気センサーを傾斜面に形成することにより、モノリシック化が容易である。この点は各素子と演算処理装置13やその他の回路装置との電気的接続を行なう際の配線長さを短くすることができ、結果的に損失の少ない回路構成を実現できるので、個別の素子を実装技術により3次元化する方法と比べてはるかに省エネルギーで且つ小型化が容易で、信頼性の高いセンサーモジュールを実現することができる。   Furthermore, by forming these magnetic sensors on an inclined surface, it is easy to make them monolithic. In this respect, the wiring length when electrically connecting each element to the arithmetic processing unit 13 and other circuit devices can be shortened, and as a result, a circuit configuration with less loss can be realized. Compared with a method of three-dimensionally using a mounting technique, it is possible to realize a highly reliable sensor module that is much more energy saving and easy to miniaturize.

次に、図2、図3を参照して説明した本実施形態の処理の内容について詳細に説明する。
図4は、本実施例の信号処理について説明するフローチャートである。本実施形態においては、磁気センサー(地磁気センサー)11と加速度センサー12とを組み合わせた例で説明する。最初に、地磁気センサー11及び加速度センサー12それぞれの出力結果を得る(ステップS1、S2)。そして、得られた出力結果を判定装置14で、予め記録されているメモリ15内のデータと比較した結果(ステップS3)、通常よりも加速度の変化量が大きいと判断されたときは(ステップS4)、これを受けて演算処理装置13において、地磁気センサー11の積算回数を増加、例えば通常の2倍とする条件で、地磁気センサー11の出力の再演算を行ない(ステップS5)、平均化処理を行なった(ステップS6)後で同様に平均化処理した地磁気の出力信号とともに表示装置16に表示する(ステップS7)。
Next, the contents of the processing of the present embodiment described with reference to FIGS. 2 and 3 will be described in detail.
FIG. 4 is a flowchart for explaining the signal processing of this embodiment. In the present embodiment, an example in which a magnetic sensor (geomagnetic sensor) 11 and an acceleration sensor 12 are combined will be described. First, output results of the geomagnetic sensor 11 and the acceleration sensor 12 are obtained (steps S1 and S2). Then, as a result of comparing the obtained output result with the data in the memory 15 recorded in advance by the determination device 14 (step S3), when it is determined that the amount of change in acceleration is larger than normal (step S4). In response to this, the arithmetic processing unit 13 re-calculates the output of the geomagnetic sensor 11 under the condition that the number of integrations of the geomagnetic sensor 11 is increased, for example, twice the normal number (step S5), and the averaging process is performed. After being performed (step S6), it is displayed on the display device 16 together with the output signal of the geomagnetism subjected to the averaging process in the same manner (step S7).

このように、加速度の変化量が大きい条件でも、地磁気センサー11の積算回数を多くすることで、大きな使用条件の変化に追随して高精度の検知が実現できる。
この場合に、ステップS1〜S4で演算処理を行なう基準の信号を地磁気センサー11の出力信号としても良い。すなわち、地磁気センサー11及び加速度センサー12それぞれの検出手段を機能させて、それぞれの出力結果を得る。このとき、地磁気センサー11からの出力信号の変化が通常の状態よりも大きいと判定された場合は、周囲の磁気環境が大きく変化していることを意味しているので、加速度センサー12の演算処理の内容、つまり積算回数を増加して再演算することで、激しい動きに追随した高精度な加速度情報を得ることができる。
Thus, even under conditions where the amount of change in acceleration is large, by increasing the number of integrations of the geomagnetic sensor 11, highly accurate detection can be realized following a large change in usage conditions.
In this case, the reference signal for performing the arithmetic processing in steps S1 to S4 may be used as the output signal of the geomagnetic sensor 11. That is, the detection means of the geomagnetic sensor 11 and the acceleration sensor 12 are caused to function, and the respective output results are obtained. At this time, if it is determined that the change in the output signal from the geomagnetic sensor 11 is larger than that in the normal state, it means that the surrounding magnetic environment has changed greatly. , That is, by increasing the number of integrations and recalculating, it is possible to obtain highly accurate acceleration information following intense movement.

図5は、本実施例の信号処理について説明するフローチャートである。本例においても、地磁気センサー11と加速度センサー12とを組み合わせた例を用いて説明する。最初に、地磁気センサー11及び加速度センサー12それぞれの出力結果を得る(ステップS11,S12)。得られた出力結果を判定装置14で、予め記録されているメモリ15内のデータと比較した結果(ステップS13)、通常よりも加速度の変化量が小さいと判断された場合は(ステップS14)、これを受けて演算処理装置13において、地磁気センサー11の積算回数を減少、例えば、通常の1/2とする条件で、地磁気センサー11の出力に基づく再演算を行ない(ステップS15)、平均化処理を行なった(ステップS16)後で同様に平均化処理した地磁気の出力信号とともに表示装置16に表示する(ステップS17)。
このように、加速度の変化量が小さい条件の場合は、積算回数を減少させても必要十分な精度で地磁気の検知が実現できる。
FIG. 5 is a flowchart for explaining the signal processing of this embodiment. This example will be described using an example in which the geomagnetic sensor 11 and the acceleration sensor 12 are combined. First, output results of the geomagnetic sensor 11 and the acceleration sensor 12 are obtained (steps S11 and S12). As a result of comparing the obtained output result with the data in the memory 15 recorded in advance by the determination device 14 (step S13), when it is determined that the amount of change in acceleration is smaller than normal (step S14), In response to this, the arithmetic processing unit 13 performs the recalculation based on the output of the geomagnetic sensor 11 under the condition that the number of times of accumulation of the geomagnetic sensor 11 is reduced, for example, a normal half (step S15), and the averaging process (Step S16), and display on the display device 16 together with the output signal of the geomagnetism subjected to the averaging process in the same manner (step S17).
As described above, when the acceleration change amount is small, it is possible to detect geomagnetism with necessary and sufficient accuracy even if the number of integrations is reduced.

この場合に、ステップS11〜S14で演算処理を行なう基準の信号を地磁気センサー11の出力信号としても良い。すなわち、地磁気センサー11及び加速度センサー12それぞれの検出手段を機能させて、それぞれの出力結果を得る。このとき、地磁気センサー11からの出力信号の変化が通常の状態よりも小さいと判定された場合は、周囲の磁気環境がそれほど大きく変化していないことを意味しているので、加速度センサー12の演算処理、つまり積算回数を減少して再演算させても高精度な加速度情報を得ることができる。   In this case, the reference signal for performing the arithmetic processing in steps S11 to S14 may be used as the output signal of the geomagnetic sensor 11. That is, the detection means of the geomagnetic sensor 11 and the acceleration sensor 12 are caused to function, and the respective output results are obtained. At this time, if it is determined that the change in the output signal from the geomagnetic sensor 11 is smaller than that in the normal state, it means that the surrounding magnetic environment has not changed so much. High-accuracy acceleration information can be obtained even if processing, that is, the number of integrations is reduced and recalculated.

本発明の一実施の形態であるセンサーモジュールの電気的な接続のブロック図である。It is a block diagram of the electrical connection of the sensor module which is one embodiment of this invention. センサーモジュールの動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining operation | movement of a sensor module. センサーモジュールの動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining operation | movement of a sensor module. センサーモジュールの動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of a sensor module. センサーモジュールの動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of a sensor module.

符号の説明Explanation of symbols

1 センサーモジュール
11 磁気センサー
12 加速度センサー
14 判定手段
15 積算内容決定手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sensor module 11 Magnetic sensor 12 Acceleration sensor 14 Determination means 15 Integrated content determination means

Claims (10)

外部磁界の大きさに応じて電気的信号を出力する磁気センサーと、
動きに応じた電気的信号を出力するモーションセンサーと、
前記各センサーから出力される電気的信号に基づいて所定の演算を行う演算処理手段と、
前記両センサーのうちの一方の出力信号の変化の大きさの度合いを判定する判定手段と、
この判定結果に応じて他方の前記センサーについて前記演算処理手段による演算内容を決定する演算内容決定手段と、
を備えているセンサーモジュール。
A magnetic sensor that outputs an electrical signal according to the magnitude of the external magnetic field;
A motion sensor that outputs electrical signals in response to movement;
Arithmetic processing means for performing a predetermined calculation based on an electrical signal output from each sensor;
Determination means for determining the degree of change in the output signal of one of the sensors;
Calculation content determination means for determining the calculation content by the calculation processing means for the other sensor according to the determination result;
Sensor module equipped with.
前記演算処理手段は、前記各センサーから出力される電気的信号を積算する演算を行うものであり、
前記演算内容決定手段は、前記判定結果に応じて他方の前記センサーについて前記演算処理手段による出力信号を積算する演算の積算回数を決定する、請求項1に記載のセンサーモジュール。
The arithmetic processing means performs an operation of integrating electric signals output from the sensors,
2. The sensor module according to claim 1, wherein the calculation content determination means determines the number of times of calculation for adding output signals from the calculation processing means for the other sensor according to the determination result.
前記演算内容決定手段は、前記判定手段による前記出力信号の変化の大きさの度合いの判定から判断される運動速度又は運動方向の変化の度合いにより前記積算回数を決定する、請求項2に記載のセンサーモジュール。   The calculation content determination means determines the number of integrations according to the degree of change in motion speed or motion direction determined from the determination of the degree of change in the output signal by the determination means. Sensor module. 前記演算内容決定手段は、前記判定結果が前記磁気センサーの出力信号が磁気の変化が相対的に大きいことを示しているときは、前記モーションセンサーについて前記演算処理手段による積算回数を相対的に増加する、請求項3に記載のセンサーモジュール。   The calculation content determination means relatively increases the number of integrations by the calculation processing means for the motion sensor when the determination result indicates that the output signal of the magnetic sensor has a relatively large change in magnetism. The sensor module according to claim 3. 前記演算内容決定手段は、前記判定結果が前記磁気センサーの出力信号が磁気の変化が相対的に大きいことを示しているときは、前記モーションセンサーについて前記演算処理手段による積算回数を相対的に減少する、請求項3又は4に記載のセンサーモジュール。   The calculation content determination means relatively reduces the number of integrations by the calculation processing means for the motion sensor when the determination result indicates that the output signal of the magnetic sensor has a relatively large change in magnetism. The sensor module according to claim 3 or 4. 前記磁気センサーは、磁気抵抗素子である、請求項1〜5のいずれかの1項に記載のセンサーモジュール。   The sensor module according to claim 1, wherein the magnetic sensor is a magnetoresistive element. 前記磁気抵抗素子は、TMR(Tunneling Magneto Resistance)素子である、請求項6に記載のセンサーモジュール。   The sensor module according to claim 6, wherein the magnetoresistive element is a TMR (Tunneling Magneto Resistance) element. 前記磁気抵抗素子は、2軸以上の方向の磁気を検知するように3次元配置されている、請求項6又は7に記載のセンサーモジュール。   The sensor module according to claim 6 or 7, wherein the magnetoresistive elements are three-dimensionally arranged so as to detect magnetism in directions of two or more axes. 前記磁気抵抗素子は、傾斜面に形成されている、請求項8に記載のセンサーモジュール。   The sensor module according to claim 8, wherein the magnetoresistive element is formed on an inclined surface. 前記モーションセンサーは、加速度センサー及び、又はジャイロセンサーである、請求項1〜9のいずれかの1項に記載のセンサーモジュール。
The sensor module according to claim 1, wherein the motion sensor is an acceleration sensor and / or a gyro sensor.
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