JP5073252B2 - 携帯電子機器および地磁気センサのキャリブレーション方法 - Google Patents
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Description
しかし、GPS衛星からの位置情報だけでは方位(自機器がどの方角に移動しているのか)の情報を得ることはできない。このため、最近では、地磁気センサを搭載し、方位と現在位置の両方の情報を知ることができる携帯電子機器が提供されている。
第2の発明の地磁気センサのキャリブレーション方法は、筐体と、前記筐体に内包される地磁気センサと、前記筐体に内包される磁性部材と、を備える携帯電子機器における地磁気センサのキャリブレーション方法であって、前記地磁気センサと前記磁性部材との位置関係に基づいて予め推定されるオフセット値を用いて前記地磁気センサのキャリブレーションを行う工程を含む。
図1は、本実施形態にかかる携帯端末100の構造を示すブロック図である。
図1に示すように、携帯端末100は、地磁気センサ1、磁性体2、制御部3、永久磁石4、温度検出部5、表示部6を有する。
例えば地磁気センサ1は、携帯端末100の筐体内の回路基板11上に設定された所定の座標系(2軸もしくは3軸)を基準として、その各軸方向の地磁気を検出する。地磁気の検出には、例えばコイルの励磁を利用する方法や、ホール効果を利用する方法、磁気抵抗素子を利用する方法等、種々の方法を用いることが可能である。
磁性体2は、携帯端末100内に複数存在してもよい。
上述した地磁気センサ1及び磁性体2は、携帯端末100の回路基板11上に配置されているとする。
すなわち、携帯端末100の各種処理(通信網を介して行われる音声通話、電子メールの作成と送受信、webサイトの閲覧、地図を利用したナビゲーション等)が、図示しない入力部の操作に応じて適切な手順で実行されるように携帯端末100の図示しない各ユニットの動作を制御する。
例えば、制御部3は、オペレーティングシステムやアプリケーション等のプログラムに基づいて処理を実行するコンピュータを備えており、このプログラムにおいて指示された手順に従って上述した処理を実行する。
温度検出部(温度検出素子)5は、永久磁石4の温度を検出するサーミスタ等の温度検出器である。温度検出部5についても詳しくは後述する。
携帯端末100の各構成の配置の第1の具体例を図2に示す。
図2は、携帯端末100の各構成の配置の第1の具体例を示した図であり、携帯端末100の回路基板11を上から見た図(平面図)である。
図2に示した第1の具体例は、地磁気センサ1と磁性体2の位置関係のみを示す、本発明の最小限の構成である。すなわち、本第1の具体例では永久磁石4及び温度検出部5は配置されない。
地磁気センサ1の位置は、回路基板11の端というだけでなく、四隅の内のいずれか付近であることが望ましい。ただし、上述したように、地磁気センサ1は厳密に回路基板11の隅部に配置される必要はなく、磁性体2と比較して回路基板11の隅の方に配置されていれば良い。
本第1の具体例では、図2に示すように地磁気センサ1の位置が、磁性体2よりも回路基板11の隅部に位置するように決定されている。
感度方向として水平方向の2軸(x軸、y軸方向)を有する地磁気センサ1の場合、携帯端末100をゆっくりと等速で水平方向に1回転以上させることにより得られた地磁気センサ1の出力を円の形に描き、方位円を得る。方位円は、xy平面の原点を中心とし、所定の半径を有して描かれる。しかし、携帯端末100内部には上述したように磁性体2の発する磁場があるため、方位円の中心がxy平面の原点からずれてしまう。このずれをオフセットといい、ずれ量をオフセット値という。
地磁気センサ1の測定値を使用して算出した方位は、そのままではオフセット値を考慮に入れていないため、実際の方位と異なってしまう。このため、地磁気センサ1の測定値からオフセット値を補正する(キャリブレーションを行う)必要がある。
図4は、携帯端末100の携帯端末100の各構成の配置の第2の具体例を示した平面図である。
図4に示すように、地磁気センサ1が磁性体2よりも回路基板11の端部に配置されているのは第1の具体例と同様であるが、地磁気センサ1と磁性体2との間に永久磁石4及び温度検出部5が配置されている点において第1の具体例と異なる。
すなわち、永久磁石4が地磁気センサ1と磁性体2との間に配置されていることによって、磁性体2の着磁よりも強い磁力を有する地磁気センサ1に与えられる磁気的な影響は永久磁石4からの影響に限られるため、第2具体例におけるオフセット値は図5に示す点線の範囲内にあると推定できる。図5に示すように、第2具体例におけるオフセット値の存在する範囲は図3に示す第1具体例における範囲よりも狭くなっており、このため制御部3のオフセット値の算出に要する時間(キャリブレーションに係る時間)が短くて済む。或いは、磁石が十分に強い場合には、図5に示すオフセット値が存在する範囲が十分に狭くなり、このときにはキャリブレーションを行う必要がなくなる。
以下、本実施形態の携帯端末100の各構成の配置例の第3の具体例について説明する。
図6は、携帯端末100の各構成の配置例の第3の具体例について説明するための図である。
図6に示すように、本第3の具体例では、携帯端末100は温度検出部5を有さず、永久磁石4が円柱状の磁石である場合を示している。
図6(a)〜(c)に示すように、本第3の具体例では、円柱状の永久磁石4を地磁気センサ1が配されているxy平面とは異なるxy平面に、z軸方向(x軸、y軸に直交する軸)方向に永久磁石のN−S極を合わせるように配置している。図6(a)は地磁気センサ1と永久磁石4の配置例を示した平面図(xy平面の図)であり、図6(b)は側面から見た図(yz平面の図)であり、図6(c)も側面から見た図(ただしzx平面)である。
図7(a)に示すように、円柱状の永久磁石の発する磁極線は、天面の円周全周に対して均等に天面から底面に(或いは底面から天面に)向かって円状(或いは楕円状)に延びている。従って、地磁気センサ1と永久磁石4とが同一の(xy)平面上にあった場合には、図7(b)に示すように、永久磁石4は地磁気センサ1に垂直方向(z軸)成分しか磁気的影響を与えない。このため、図6(a)に示すように地磁気センサ1と永久磁石4とを異なるxy平面上に配置すれば、図7(c)及び図7(d)に示すように、永久磁石4が地磁気センサ1に垂直方向成分のみでなく水平方向成分の磁気的影響を及ぼすことができる。図7(c)は、図6(c)に対応した、zx平面における永久磁石4の地磁気センサ1にかかる磁力を各成分に分解した様子を示す図であり、図7(d)は、図6(b)に対応した、yz平面における永久磁石4の地磁気センサ1にかかる磁力を各成分に分解した様子を示す図である。
また、温度変化によって永久磁石4の磁力が変化する場合でも、円柱状の永久磁石4からは円周の全周方向に均等に磁極線が発せられているため、磁力がN−S軸に沿う方向について大きく変化しても、永久磁石の半径方向については変動量が比較的小さいため、磁力が変化した際の地磁気センサ1に与える影響が少なくて済み、永久磁石4の温度による磁力変化を考慮する必要がなくなる。さらに、永久磁石4を円柱状にした場合には、円柱状の永久磁石4から地磁気センサ1に与えられる磁力が均等であるため、オフセット値の存在する範囲を永久磁石4が円柱状で無い場合よりもより狭くすることができ、オフセット値の算出に要する時間がより短くて済む。
また、本実施形態の携帯端末100によれば、地磁気センサ1を磁性体2に比べて回路基板11の端部に配置し、なおかつ地磁気センサ1と磁性体2との間に永久磁石4を配置することにより、地磁気センサ1に与えられる磁気的な影響を永久磁石4からのものに限定することができ、このため推定されるオフセット値の範囲が限定され、キャリブレーションに要する時間が短くて済む、或いはキャリブレーション自体を実質的に不要とすることができる。また、永久磁石4の温度を温度検出部5により検出し、これによって永久磁石4の正確な磁力を算出できるため、オフセット値の推定精度を向上させることができる。
さらに、本実施形態の携帯端末100によれば、温度変化によって永久磁石4の磁力が変化する場合でも、円柱状の永久磁石4からは円周の全周方向に均等に磁極線が発せられているため、磁力が変化した際の地磁気センサ1に与える影響が少なくて済み、永久磁石4の温度による磁力変化を考慮する必要がなくなる。また、円柱状の永久磁石4から地磁気センサ1に与えられる磁力は均等であるため、オフセット値の存在する範囲を永久磁石4が円柱状で無い場合よりもより狭くすることができ、オフセット値の算出に要する時間がより短くて済む。
すなわち、本発明の実施に際しては、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。
さらに、本発明の携帯端末100は、携帯電話機に限られず、PDA等、携帯型の電子機器であればよい。
Claims (5)
- 地磁気センサと、
前記地磁気センサを内包する筐体と、
前記筐体内に内包される磁性部材と、
前記地磁気センサと前記磁性部材との位置関係に基づいて予め推定されるオフセット値を用いて、前記地磁気センサのキャリブレーションを行う制御部と、
を備えることを特徴とする携帯電子機器。 - 前記磁性部材は、前記筐体内部において前記地磁気センサよりも筐体中央側になるよう配される
ことを特徴とする請求項1に記載の携帯電子機器。 - 前記地磁気センサは、前記筐体内において、前記筐体の中央から最も距離を有する隅部側に配される
ことを特徴とする請求項2に記載の携帯電子機器。 - 前記筐体は、前記地磁気センサおよび前記磁性部材が実装される回路基板を内包し、前記地磁気センサは、前記回路基板上において前記磁性部材よりも隅部側に配される
ことを特徴とする請求項3に記載の携帯電子機器。 - 筐体と、前記筐体に内包される地磁気センサと、前記筐体に内包される磁性部材と、を備える携帯電子機器における地磁気センサのキャリブレーション方法であって、
前記地磁気センサと前記磁性部材との位置関係に基づいて予め推定されるオフセット値を用いて前記地磁気センサのキャリブレーションを行う工程を含む
地磁気センサのキャリブレーション方法。
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