JPH10274525A

JPH10274525A - 傾斜センサとそれを搭載した電子機器

Info

Publication number: JPH10274525A
Application number: JP9079837A
Authority: JP
Inventors: Norio Miyauchi; 則雄宮内
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 1998-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】傾斜センサの小型化と傾斜センサの腕時計へ
の搭載と多機能化を課題とする。【解決手段】磁性流体２と磁心９と該磁心９に巻回さ
れた励磁コイル７と傾斜角を検出する検出コイル８から
成る傾斜センサ１において、該傾斜センサ１は、非磁性
容器３に注入かつ密閉された磁性流体２を有し、前記磁
心９は、前記容器の外周面を囲む、狭路４５ａでつなが
った左右の磁極６、４および左右の磁極６、４につなが
らない中央の磁極５を有し、容器３の中心と中央の磁極
５に結合する中央の磁心部を結ぶ線分ＸーＸに対して左
右対称の形状であり、励磁コイル７は、左右の磁極に結
合する左下の磁心部６４と右下の磁心部６８に連続して
巻回され、検出コイル８は該中央の磁心部１０に巻回さ
れていることを特徴とするものであり、この傾斜センサ
を電子機器に組み込んである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁性流体を採用し
て傾斜角を検出するための検出コイルを有する傾斜セン
サの構造、およびこの傾斜センサを組み込んだ電子機器
の機能に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、種々のセンサ技術が開発され、こ
のようなセンサ技術を適用した電子機器が種々製品化さ
れている。その中に、傾斜角を測定して、防犯用に使用
されるものも出現してきた。この傾斜センサは磁性流体
を応用して作られるもので、その開発の一例として、特
開昭６１ー２０７９１５号公報に開示されたようなもの
がある。

【０００３】特開昭６１−２０７９１５号公報に開示さ
れている傾斜センサを図１２に示す。該傾斜センサ５０
は、容器５２に入った磁性流体５１、該磁性流体５１に
接する足５３ａ、５３ｂと該足をつなぐ胴５３ｃを有す
る開磁路磁心５３、該開磁路磁心５３の胴５３ｃに巻回
した励磁コイル５６、該開磁路磁心５３の足５３ａ、５
３ｂに各々巻回し、両足の磁束の差を検出する検出コイ
ル５４、５５から構成される。

【０００４】ここで、２個の傾斜センサから得られるＸ
軸とＹ軸方向への傾斜角に基づいて、傾斜方向とＸＹ水
平面に対する傾斜角を算出する方法を説明する。図１３
は傾斜方向とＸＹ水平面に対する傾斜角を算出する方法
を説明するベクトル図である。図１３（ａ）に示すよう
に、Ｚ軸上の単位ベクトルｅｚ（０，０，１）は、Ｚ軸
からＸ軸方向にθ、さらにＹ軸方向にφだけ傾斜すると
ｅｚ’に、あるいは図１３（ｂ）に示すように、Ｚ軸か
らＹ軸方向にφ、さらにＸ軸方向にθだけ傾斜するとも
う１個のｅｚ’になる。よって前記単位ベクトルｅｚは
数１、数２に示すように２個のｅｚ’ に変換される。
ここで、θ、φはそれぞれ２個の傾斜センサから得られ
るＸ軸とＹ軸方向への傾斜角となる。

【０００５】ｅＺ’＝（ｓｉｎθ，ｃｏｓθ・ｓｉｎφ，ｃｏｓθ・ｃｏｓφ）（数１）

【０００６】ｅＺ’＝（ｓｉｎθ・ｃｏｓφ，ｓｉｎφ，ｃｏｓθ・ｃｏｓφ）（数２）

【０００７】数１、数２により、図１３に示す傾斜方向
αとＺ軸からの傾斜角βを算出すると、数３、数４に示
すようになり、ＸＹ水平面からの傾斜角はπ／２ーβと
なる。ただし、傾斜方向αは、２値となるので平均をと
る。

【０００８】 α＝（ａｒｃｔａｎ（ｓｉｎφ／ｔａｎθ）＋ａｒｃｔａｎ（ｔａｎφ／ｓｉｎθ））／２（数３）

【０００９】 β＝ａｒｃｃｏｓ（ｃｏｓθ・ｃｏｓφ）（数４）

【００１０】図１２に示す従来の傾斜センサの平面図に
より、傾斜センサ５０の傾斜の測定原理について図１３
を参考にして説明する。傾斜センサ５０が、図１３に示
すように、ＸＹ水平面からｅｚ’方向（ｅｚ’が傾斜セ
ンサ５０の傾斜測定方向になる）に傾斜角π／２ーβ傾
斜すると、図１２に示すように、開磁路磁心５３の足５
３ａ、５３ｂに対して磁性流体５１の液面５１ａが傾斜
し、この時、励磁コイル５６に交流の励磁電流を流して
励磁コイル５６を励磁すると、磁性流体５１の液面５１
ａに接する開磁路磁心５３の両足５３ａ、５３ｂ付近の
お互いの、磁束の通りにくさを表わす磁気抵抗は、接す
る磁性流体５１の量に応じて異なるため、両足５３ａ、
５３ｂを通る磁束には、差が生じ、検出コイル５４、５
５を貫く磁束にも差が生じて、該検出コイル５４、５５
に発生する電圧に差が生じることになるので、この電圧
の差を傾斜角π／２ーβとして検出できる。以上によ
り、傾斜センサ５０が傾斜を測定する傾斜測定面は紙面
になる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
傾斜センサ５０には小型化が難しいという問題がある。
つまり、小型化するために磁性流体５１の入った容器５
２を小さくしようとすると、開磁路磁心５３の両足５３
ａ、５３ｂ間距離が小さくなり、励磁コイル５６によっ
て発生する磁束は、磁性流体５１を通らずに開磁路磁心
５３の両足５３ａ、５３ｂ間を通ってしまうので該傾斜
センサの検出コイルの出力差が減小してしまうという問
題が発生する。

【００１２】また、従来の傾斜センサ５０を、例えば小
型の電子機器である腕時計に搭載するため、図１２に示
すＺ方向が文字板に垂直になるように腕時計内に設置し
ようとすると、磁性流体容器５２、検出コイル５４、５
５、励磁コイル５６がＺ方向に重なっているため、傾斜
センサ５０のＺ方向の厚みが厚く、腕時計はかなり厚く
なるので、腕時計として使いにくくなるという問題があ
った。

【００１３】一方、腕時計内に傾斜センサを収めようと
するには文字板に平行になるように配置すればよいが、
そこで図１２に示すＺ方向が文字板と平行になるよに腕
時計内に設置すると、腕時計は厚くならないが、傾斜を
測定するときに、図１２に示す傾斜の測定方向を傾斜面
に向けなければならないので、毎回、腕時計を腕からは
ずさなければならないという使いにくさの問題があっ
た。

【００１４】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、（１）小型化の容易な傾斜センサ（２）腕につけた
状態でも傾斜角を容易に測定できる多機能傾斜センサ付
電子機器を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】磁性流体と磁心と該磁心
に巻回された励磁コイルと傾斜角を検出する検出コイル
から成る傾斜センサにおいて、該傾斜センサは、非磁性
容器に注入かつ密閉された磁性流体を有し、前記磁心
は、前記容器の外周面を囲む左右の磁極および該左右の
磁極につながらない中央の磁極を有し、容器の中心と中
央の磁極に結合する中央の磁心部を結ぶ線分に対して左
右対称の形状であり、励磁コイルは、左右の磁極に結合
する磁心部に巻回され、検出コイルは該中央の磁心部に
巻回されていることを特徴とする。

【００１６】前記傾斜センサの励磁コイルを検出コイル
として、検出コイルを励磁コイルとして使用することを
特徴とする。

【００１７】前記磁心は、略Ｌ字型をしており、該略Ｌ
字型の一方には、磁性流体が注入された容器が配置さ
れ、もう一方には、前記励磁コイルと検出コイルが巻回
されていることを特徴とする。

【００１８】傾斜センサを有する電子機器は、それぞれ
の傾斜センサ出力の検出手段、水平面に対する傾斜角を
算出する演算手段と、該水平面に対する傾斜角を表示す
る表示手段を有すること特徴とする。

【００１９】傾斜センサは、傾斜測定面が電子機器の表
示板面に垂直になるように、電子機器に設置されている
ことを特徴とする。

【００２０】２個の傾斜センサは、同一面内にお互いの
傾斜測定面が直交するように電子機器に設置されている
ことを特徴とする。

【００２１】電子機器は、傾斜センサを対象物に照準す
る照準器を有することを特徴とする。

【００２２】電子機器は、対象物と測定点までの距離を
入力、あるいは、対象物の高さを入力する手段、対象物
の高さ、あるいは、対象物と測定点までの距離を算出す
る演算手段と、該対象物の高さ、あるいは、対象物と測
定点までの距離を表示する表示手段を有することを特徴
とする。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
図面に基づいて詳述する。初めに本発明の傾斜センサの
構造を説明する。図１は本発明の第１の傾斜センサの斜
視図である。

【００２４】傾斜センサの構成は以下のようである。傾
斜センサ１は、円板状の非磁性容器３に注入かつ密閉さ
れた磁性流体２を有し、磁心９は、該容器の円筒面を囲
む、狭路４５ａでつながった左右の磁極６、４および該
左右の磁極６、４につながらない中央の磁極５と、中央
の磁極５に結合する中央の磁心部１０と、左の磁極６に
結合する左上の磁心部６３、該左上の磁心部６３に結合
する左中央の磁心部６２、該左中央の磁心部６２に結合
しかつ端部６９で中央の磁心部１０に結合する左下の磁
心部６４を有する左の磁心部６１と、右の磁極４に結合
する右上の磁心部６７、該右上の磁心部６７に結合する
右中央の磁心部６６、該右中央の磁心部６６に結合しか
つ端部６９で中央の磁心部１０に結合する右下の磁心部
６８を有する右の磁心部６５から構成されている。磁心
９は、容器３の中心と中央の磁極５に結合する中央の磁
心部１０を結ぶ線分ＸーＸに対して左右対称の形状であ
り、励磁コイル７は、左右の磁極６、４に結合する左下
の磁心部６４と右下の磁心部６８に連続して巻回され、
検出コイル８は中央の磁心部１０に巻回されている。

【００２５】前記３個の磁極、すなわち、左右の磁極
６、４が狭路４５ａでつながり、中央の磁極５が該左右
の磁極６、４につながってないのは、該磁極間の磁気抵
抗を大きくし、励磁コイルによって発生し、左右、中央
の磁極６、４、５に入る磁束ができるだけ磁性流体２を
経由して他の磁極に入るようにするためである。円筒状
の容器３を非磁性にするのは、傾斜センサ１の傾斜感度
を生じさせるために、励磁コイル７によって発生された
磁束に円筒状の容器３に遮られることがなく磁性流体２
を通させるためである。さらに、本実施例において、前
記容器の形状は、円板状であるが、傾斜センサの傾斜角
の検出精度を落とさないかぎりにおいては、正多角形状
でもよく、円板状にこだわるものでない。ただし、容器
はＸ−Ｘに対して左右対称になる位置に配置される必要
がある。

【００２６】次に、傾斜センサ１の傾斜測定の原理を説
明する。まず、励磁コイル７に正弦波状の励磁電流を印
加する。ここで、傾斜センサ１が、図１３に示すよう
に、ＸＹ水平面からｅｚ’方向に傾斜角π／２ーβ傾斜
すると、容器３に注入かつ密閉された磁性流体２は、該
磁性流体２の、容器３に接触していない面が水平になる
ように、容器３の内部を移動し、その結果、左右の磁極
６、４に接する磁性流体の量が異なり、左右の磁極６、
４付近の磁束の通りにくさを表わす磁気抵抗は異なり、
線分Ｘ−Ｘに対する左右磁気対称性が崩れ、励磁コイル
７によって発生する磁束が中央の磁極５を通って検出コ
イル８を巻回した中央の磁心部１０に流れ、検出コイル
８に前記傾斜センサ１の傾斜角に対応した誘起電圧が発
生するので該誘起電圧の大きさを傾斜角π／２ーβとし
て検出できる。

【００２７】図１５は傾斜測定面の説明図である。図１
５により、傾斜センサ１が傾斜を測定する傾斜測定面を
説明する。傾斜測定面は、図１５に示すように紙面とな
り、容器３の円板面１３と平行な面となる。傾斜センサ
１がＸＹ水平面１５０に置かれたときには、測定される
傾斜角は零度になり、傾斜センサ１が斜面ａ１５３上に
置かれたときには（傾斜センサ１はＸＹ水平面１５０か
らｅｚ１’方向に傾斜角π／２−β１で傾斜する）、測
定される傾斜角は傾斜角１５１、π／２−β１となり、
同様に、傾斜センサ１が斜面ｂ１５４に置かれたときに
は（傾斜センサ１はＸＹ水平面１５０からｅｚ２’方向
に傾斜角π／２−β２で傾斜する）、測定される傾斜角
は傾斜角１５２、π／２−β２となる。

【００２８】傾斜センサ１が水平のときは、左右の磁極
６、４に接する磁性流体の量が同じになり、かつ、磁心
９の形状は、容器３の中心と中央の磁心部１０の中央を
結ぶ線分ＸーＸに対して、左右対称なので、磁心９は線
分Ｘ−Ｘに対して磁気的にも対称になり、励磁コイル７
によって発生した磁束は、左右の磁心部６１、６５、左
右の中央の磁心部６２、６６、左右上の磁心部６３、６
７、左右の磁心６、４、狭路４５ａと磁性流体で形成さ
れる磁気回路のみを流れ検出コイル８を巻回した中央の
磁針部１０を流れないので検出コイル８には出力が生じ
ない。よって、検出コイル８の出力が零の時を、傾斜角
が零と定義できる。ここで、励磁電流が、逆向きに励磁
コイル７に印加された場合も、前記磁束の方向が逆方向
になるだけで同様であり説明を省略する。

【００２９】図１４は本発明の第２の傾斜センサの斜視
図であり、励磁コイルを巻回する磁心部の位置のみが図
１に示す傾斜センサと異なり他は同じである。励磁コイ
ル７０は傾斜センサ１１０の磁心９の左中央の磁心部６
２と右中央の磁心部６６に連続して巻回されている。

【００３０】図２は本発明のさらに第３の傾斜センサの
斜視図である。傾斜センサ１１１の磁心９０のＸ−Ｘ断
面は、略Ｌ字型をしており、該略Ｌ字型の一方には、磁
性流体２が注入された容器３が配置され、もう一方に
は、励磁コイル７と検出コイル８が巻回されており、他
の構成は図１に示す本発明の傾斜センサ１と同様である
ので説明を省略する。

【００３１】図２に示す傾斜センサ１１１はＸ−Ｘ断面
がＬ字型で薄型、小型であり、以下で説明するように電
子機器に搭載し易い形状をしている。

【００３２】次に本発明の傾斜センサを電子機器に採用
した構成について説明する。電子機器として携帯型の最
も代表的な例である腕時計を用いて説明する。

【００３３】図３は傾斜センサＸ１１を１個腕時計へ組
み込んだ図を示す。まず、図３の構成を説明する。傾斜
センサＸ１１は、磁性流体２が注入された円板状容器３
の円板面１３が文字板１６に垂直（傾斜センサＸ１１の
傾斜測定面が文字板１６に垂直になる）に、またバンド
３２の長さ方向に平行になるように時計ケース３０内に
設置される。傾斜センサＸ１１は略Ｌ字型をしているた
め、時計ケース３０を厚くすることはない。

【００３４】図４に示す第１の傾斜角測定ブロック図に
より、本発明の傾斜センサによる傾斜角の測定を説明す
る。まず、傾斜センサドライバ２０は傾斜センサＸ１１
の励磁コイルに正弦波状の交流励磁電流を印加する。傾
斜センサＸ１１の出力を増幅する入力アンプ２１ａ、傾
斜センサドライバ２０の発生する交流励磁電流の周波数
のみを選別する狭帯域フィルタ２１ｂとアナログ信号を
ディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ２１ｃから
構成される検出手段２１は、傾斜センサドライバ２０に
励磁電流検出手段２０１を介して接続され、傾斜方向が
正負どちらなのかを割り出すために必要な、交流励磁電
流の正負に対応するディジタル信号をＡ／Ｄコンバータ
２１ｃへ出力する励磁電流検出手段２０１からの出力に
より、傾斜センサＸ１１の検出コイルのピーク出力に対
応する正負付検出データ（正負は傾斜方向に対応する）
を演算手段２２に出力する。

【００３５】該検出データを記憶するメモリー２２ａと
該メモリー２２ａとメモリー手段１、２３のそれぞれの
メモリーデータから傾斜角を算出する演算回路２２ｂか
ら構成される演算手段２２は、該検出データとメモリー
手段１、２３にすでにメモリーされた傾斜角データ（検
出データに対応するデータと傾斜角の対応テーブル）を
参照して傾斜角を算出し、液晶ドライバ２４に出力す
る。該液晶ドライバ２４は、液晶表示体２５に水平面に
対する傾斜角２６（この場合、１５度）を表示する。な
お、前記励磁電流検出手段２０１は同様な機能を有する
励磁電圧検出手段に置き換えることができる。

【００３６】次に、図１６に示す励磁検出切換手段を有
した第２の傾斜角測定ブロック図により、本発明の傾斜
センサによる傾斜角の測定を説明する。図１６は図４と
励磁検出切換手段２７を除いて同一なので、図１７に示
す検出コイル電圧の傾斜角変化のグラフを使って、傾斜
センサドライバ２０、検出手段２１の入力アンプ２１ａ
と傾斜センサＸ１１の励磁コイル、検出コイルに接続
し、演算手段２２の演算回路２２ｂの出力信号により励
磁コイルを検出コイルに、検出コイルを励磁コイルに切
り換える励磁検出切換手段２７の機能についてのみ説明
する。なお、図１７に示す検出コイル電圧の傾斜角変化
のグラフは予め傾斜角データとしてメモリー手段１、２
３にメモリーされる。

【００３７】まず、図１７を説明する。検出コイル電圧
の傾斜角変化のグラフ１７０は図２における励磁コイル
７を励磁して検出コイル８で傾斜角を検出したときのデ
ータであり、検出コイル電圧が傾斜角に対してほぼリニ
アに変化する、最小検出コイル電圧１７０ａと最大検出
電圧１７１ａから成る直線部１７１と最小検出コイル電
圧１７０ａと最大検出電圧１７２ａから成る直線部１７
２を有し、傾斜角が４０度から９０度では傾斜角が大き
くなるにつれて飽和し減小し、また、同様に傾斜角が−
４０度から−９０度では傾斜角の絶対値が大きくなるに
つれて飽和し減小する。

【００３８】一方、グラフ１７３は図２における検出コ
イル８を励磁して励磁コイル７で傾斜角を検出したとき
のデータであり、検出コイル電圧が傾斜角に対してリニ
アに変化する、最小検出コイル電圧１７４ｂと最大検出
電圧１７４ａから成る直線部１７４と最小検出コイル電
圧１７５ｂと最大検出電圧１７５ａから成る直線部１７
５を有し、傾斜角が７０度から９０度では傾斜角が大き
くなるにつれて飽和し、また、同様に傾斜角が−７０度
から−９０度では傾斜角の絶対値が大きくなるにつれて
飽和する。なお、グラフ１７０、グラフ１７３が傾斜角
０度を中心に左右対称形にならず、それぞれの最小検出
コイル電圧１７０ａ、１７３ａとそれぞれに対する傾斜
角１７０ｂ、１７３ｂがそれぞれ０ｍｖ、０度にならな
いが、傾斜角測定上問題とならない。図２における磁心
９０がＸ−Ｘにたいして左右対称にできてないことが主
にこの原因である。

【００３９】グラフ１７０の直線部１７１、１７２とグ
ラフ１７３の直線部１７４と１７５を使った傾斜角の測
定方法を説明する。直線部１７１を使って、最小検出コ
イル電圧１７０ａから最大検出コイル電圧１７１ａま
で、つまり傾斜角−５度（１７０ｂで示す）から４０度
まで測定する。４０度以上の傾斜角に対しては、励磁検
出切換手段２７は検出コイル８の検出コイル電圧が最大
検出コイル電圧１７１ａを越えたという内容の信号を演
算手段２２の演算回路２２ｂから入力し、励磁コイル７
を検出コイルに、検出コイル８を励磁コイルに切り換え
る。

【００４０】グラフ１７３の直線部１７４を使って、最
小検出コイル電圧１７４ｂから最大検出コイル電圧１７
４ａまで、つまり傾斜角４０度から７０度まで測定する
ことになる。また、直線部１７２を使って、最小検出コ
イル電圧１７０ａから最大検出コイル電圧１７２ａま
で、つまり傾斜角−５度から−４０度まで測定する。−
４０度以上の傾斜角に対しては、励磁検出切換手段２７
は検出コイル８の検出コイル電圧が最大検出コイル電圧
１７２ａを越えたという内容の信号を演算手段２２の演
算回路２２ｂから入力し、励磁コイル７を検出コイル
に、検出コイル８を励磁コイルに切り換える。グラフ１
７３の直線部１７５を使って、最小検出コイル電圧１７
５ｂから最大検出コイル電圧１７５ａまで、つまり傾斜
角−４０度から−７０度まで測定することになる。以上
の説明により励磁コイルと検出コイルの切り換えること
によって−４０度から４０度の傾斜角測定範囲を−７０
度から７０度の範囲へ広げられることがわかる。

【００４１】次に、本発明の傾斜センサを電子機器に組
み込んだ他の構造について説明する。なお、図５は２個
の傾斜センサを腕時計へ組み込んだ図をである。まず、
図５の構成を説明する。傾斜センサＸ１１と傾斜センサ
Ｙ１２の２個の傾斜センサは、磁性流体２が注入された
円板状容器３の円板面１３が文字板１６に垂直（傾斜セ
ンサＸ１１と傾斜センサＹ１２の傾斜測定面が文字板１
６に垂直になる）に、また傾斜センサＸ１１の円板面１
１がバンド３２の長さ方向に平行（傾斜センサＸ１１の
傾斜測定面がバンド３２の長さ方向に平行になる、傾斜
センサＹ１２の傾斜測定面がバンド３２の長さ方向に垂
直になる）になるように、時計ケース３０内に設置され
る。

【００４２】図６に示す他の実施形態である第３の傾斜
角測定ブロック図により、本発明の傾斜センサによる傾
斜角の測定原理ならびに構成を説明する。まず、傾斜セ
ンサドライバ２００は傾斜センサＸ１１、傾斜センサＹ
１２の励磁コイルに正弦波状の交流励磁電流を印加す
る。傾斜センサＸ１１と傾斜センサＹ１２の出力を選択
するセレクタ２１０ｄと傾斜センサＸ１１と傾斜センサ
Ｙ１２の出力を増幅する入力アンプ２１０ａ、傾斜セン
サドライバ２００の発生する交流励磁電流の周波数のみ
を選別する狭帯域フィルタ２１０ｂとアナログ信号をデ
ィジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ２１０ｃから
構成される検出手段２１０は、傾斜センサドライバ２０
０に接続され、傾斜方向が正負どちらなのかを割り出す
ために必要な、交流励磁電流の正負を対応するディジタ
ル信号をＡ／Ｄコンバータ２１０ｃへ出力する励磁電流
検出手段２０２からの出力により、傾斜センサＸ１１、
傾斜センサＹ１２のそれぞれの検出コイルのピーク出力
に対応する正負付検出データを演算手段２２０に出力す
る。

【００４３】該演算手段２２０は、該検出データとメモ
リー手段１、２３にすでにメモリーされた傾斜角データ
（傾斜センサＸ１１と傾斜センサＹ１２に対応する２個
の、検出データに対応するデータと傾斜角の対応テーブ
ル）を参照し、さらに数３と数４を使用して、傾斜方向
と水平面に対する傾斜角を算出し、液晶ドライバ２４０
に出力する。該液晶ドライバ２４０は、液晶表示体２５
０にＸ軸から５５度の傾斜方向２７と水平面に対する傾
斜角２６（この場合、１５度）を表示する。

【００４４】 α＝（ａｒｃｔａｎ（ｓｉｎφ／ｔａｎθ）＋ａｒｃｔａｎ（ｔａｎφ／ｓｉｎθ））／２（数３）

【００４５】 β＝ａｒｃｃｏｓ（ｃｏｓθ・ｃｏｓφ）（数４）

【００４６】次に、照準器を使った対象物に対する仰角
の測定を説明する。図７は傾斜センサと照準器を有する
腕時計の構成を説明する平面図である。図７に示すよう
に、傾斜センサを対象物に照準する照準器３１は、傾斜
センサＸ１１の傾斜感度方向３３と該照準器の軸方向３
８が一致するように時計ケース３００に取り付けられ
る。

【００４７】図８は照準器の使い方の説明図である。図
９は照準器使用時の傾斜角測定ブロック図である。図１
０は対象物の高さと距離を求めるための説明図である。
図１１は対称物の高さあるいは距離を求めるときの操作
手順と腕時計の状態図である。次に、図７〜図１０を用
い、図１１のフローに従って、対象物の高さあるいは対
象物までの距離の測定方法を説明する。最初にボタン３
４をプッシュする。すると、Ｓ１の如く、高さ、距離測
定モード状態が選択される。次に、図８（ａ）に示すよ
うに、まず高さあるいは距離を測定しようとする対象物
に照準器３１の軸方向３８を向ける。つぎに、高さある
いは距離を測定しようとする対象物を目４０を通して図
（ｂ）で示す照準器３１の十字線４３の交点に合わせ
る。すると、Ｓ２の如く、測定可能状態になるので、ボ
タン３５をプッシュと、Ｓ３の如く、測定開始になる。
ここで、図９に示す傾斜角測定ブロック図にそって一連
の測定を説明する。

【００４８】まず、傾斜センサドライバ２００は傾斜セ
ンサＸ１１、傾斜センサＹ１２の励磁コイルに正弦波状
の交流励磁電流を印加する。検出手段２１０は、傾斜セ
ンサドライバ２００に接続され、傾斜方向が正負どちら
なのかを割り出すために必要な、交流励磁電流の正負を
対応するディジタル信号をＡ／Ｄコンバータ２１０ｃへ
出力する励磁電流検出手段２０２からの出力により、傾
斜センサＸ１１、傾斜センサＹ１２のそれぞれの検出コ
イルのピーク出力に対応する正負付検出データを演算手
段２２１に出力し、Ｓ４の如く、測定終了になる。

【００４９】次に、図１０に示す対象物までの距離ｌを
求めるときは、ボタン３６をプッシュすることによっ
て、対象物の高さを選択しボタン３７で既知の対象物の
高さｈを入力し、対象物の高さｈを求めるときは、同様
にボタン３６をプッシュすることによって、対象物まで
の距離を選択しボタン３７で既知の対象物までの距離ｌ
を入力する。すると、対象物の高さｈあるいは、対象物
までの距離ｌは、メモリー手段２、２９にメモリーさ
れ、Ｓ５の如く、距離あるいは高さの演算可能状態にな
るので、ボタン３５をプッシュする。演算手段２２１
は、前記検出データとメモリー手段１、２３にすでにメ
モリーされた傾斜角データとメモリー手段２、２９にメ
モリーされた対象物の高さｈあるいは、対象物までの距
離ｌを参照し、以下に示す、数５あるいは数６を使っ
て、それぞれ対象物までの距離ｌ、対象物の高さｈを算
出し、算出結果を液晶ドライバ２４１へ出力する。

【００５０】ｌ＝ｈ／ｔａｎθ （数５）

【００５１】ｈ＝ｌ・ｔａｎθ （数６）

【００５２】ここで、図１０に示すように、傾斜センサ
Ｘで測定される傾斜角は、測定点４５から対象物に対す
る視線の地平線とのなす仰角θとなる。Ｓ６の如く、距
離あるいは高さの液晶表示状態になり、液晶ドライバ２
４１は、液晶表示板２５１に対象物までの距離あるいは
対象物の高さを表示する。該液晶表示体２５１に表示さ
れる対象物の高さ２８は、対象物が高層ビルの場合で高
層ビルまでの距離を入力して求めた高層ビルの高さ（こ
の場合、１２０ｍ）である。次に、ボタン３５をさらに
プッシュすることによって、Ｓ７の如く、測定方向と直
交する方向の傾斜表示状態になり、測定時の傾斜センサ
Ｙの傾斜測定方向の傾斜を表示できる。次に、ボタン３
４をプッシュして一連の操作を終了する。

【００５３】本発明の実施の形態の以上の説明におい
て、液晶ドライバによって測定で得られた傾斜角を液晶
表示体に表示したが、該傾斜角を指針でも表示できるこ
とは言うまでもない

【００５４】

【発明の効果】以上の詳細な説明によって示されたよう
に、請求項１、２、３に記載の本発明によれば、傾斜セ
ンサの薄型化、小型化、傾斜角測定範囲の拡大化が可能
であり、請求項４、５、６に記載の本発明によれば、本
発明の傾斜センサは腕時計に搭載可能であり、腕時計を
腕につけた状態で、傾斜を測定できるので、傾斜センサ
付腕時計の使い易さに効果がある。また、請求項７、８
に記載の本発明によれば、対象物の高さ、対象物までの
距離を測定できるので、傾斜センサ付電子機器の多機能
化に効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の傾斜センサの斜視図である。

【図２】本発明の第３の傾斜センサの斜視図である。

【図３】１個の傾斜センサを有する腕時計の構成を説明
する平面図でる。

【図４】第１の傾斜角測定ブロック図である。

【図５】２個の傾斜センサを有する腕時計の構成を説明
する平面図でる。

【図６】第３の傾斜角測定ブロック図である。

【図７】傾斜センサと照準器を有する腕時計の構成を説
明する平面図でる。

【図８】照準器の使い方の説明図である。

【図９】照準器使用時の傾斜角測定ブロック図である。

【図１０】対象物の高さと距離を求めるための説明図で
ある。

【図１１】対称物の高さあるいは距離を求めるときの操
作手順と腕時計の状態図である。

【図１２】従来の傾斜センサの平面図である。

【図１３】傾斜方向とＸＹ水平面に対する傾斜角を算出
する方法を説明するベクトル図である。

【図１４】本発明の第２の傾斜センサの斜視図である。

【図１５】傾斜測定面の説明図である。

【図１６】第２の傾斜角測定ブロック図である。

【図１７】検出コイル電圧の傾斜角変化のグラフであ
る。

【符号の説明】

１１１０１１１５０傾斜センサ２５１磁性流体４４００右の磁極６６００左の磁極５５００中央の磁極７５６励磁コイル８８０５４５５検出コイル９９０磁心１０１００中央の磁心部２７励磁検出切換手段６１６１０左の磁心部６５６５０右の磁心部１１傾斜センサＸ１２傾斜センサＹ３１照準器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０４Ｇ 1/00 ３１５Ｇ０４Ｇ 1/00 ３１５Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性流体と磁心と該磁心に巻回された励
磁コイルと傾斜角を検出する検出コイルから成る傾斜セ
ンサにおいて、該傾斜センサは、非磁性容器に注入かつ
密閉された磁性流体を有し、前記磁心は、前記容器の外
周面を囲む左右の磁極および該左右の磁極につながらな
い中央の磁極を有し、容器の中心と中央の磁極に結合す
る中央の磁心部を結ぶ線分に対して左右対称の形状であ
り、励磁コイルは、左右の磁極に結合する磁心部に巻回
され、検出コイルは該中央の磁心部に巻回されているこ
とを特徴とする傾斜センサ。
【請求項２】前記傾斜センサの励磁コイルを検出コイ
ルとして、検出コイルを励磁コイルとして使用すること
を特徴とする請求項１に記載の傾斜センサ。
【請求項３】前記磁心は、略Ｌ字型をしており、該略
Ｌ字型の一方には、磁性流体が注入された容器が配置さ
れ、もう一方には、前記励磁コイルと検出コイルが巻回
されていることを特徴とする請求項１に記載の傾斜セン
サ。
【請求項４】傾斜センサを有する電子機器は、それぞ
れの傾斜センサ出力の検出手段、水平面に対する傾斜角
を算出する演算手段と、該水平面に対する傾斜角を表示
する表示手段を有す傾斜センサ付電子機器。
【請求項５】請求項１に記載の傾斜センサは、傾斜測
定面が電子機器の表示板面に垂直になるように、電子機
器に設置されていることを特徴とする傾斜センサ付電子
機器。
【請求項６】２個の傾斜センサは、同一面内にお互い
の傾斜測定面が直交するように電子機器に設置されてい
ることを特徴とする請求項５に記載の傾斜センサ付電子
機器。
【請求項７】電子機器は、傾斜センサを対象物に照準
する照準器を有することを特徴とする請求項５に記載の
傾斜センサ付電子機器。
【請求項８】電子機器は、対象物と測定点までの距離
を入力、あるいは、対象物の高さを入力する手段、対象
物の高さ、あるいは、対象物と測定点までの距離を算出
する演算手段と、該対象物の高さ、あるいは、対象物と
測定点までの距離を表示する表示手段を有することを特
徴とする請求項７に記載の傾斜センサ付電子機器。