JP2010164444A - 電子コンパス - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザが行う、携帯端末の回転操作を最小限にしつつ、方位球の中心点を補正することができ、携帯端末の内部磁界による影響を取り除いた、正確な方位を算出できる電子コンパスを提供する。
【解決手段】３軸磁気センサ３により検出された第１検出値Ｐ１と、第２検出値Ｐ２と、第３検出値Ｐ３とを含む円７０の中心軸線７を算出するとともに、第１検出値Ｐ１と、第２検出値Ｐ２と、第３検出値Ｐ３とのうちいずれか１個の検出値と、円７０を含む平面から外れた位置に存在する第４検出値Ｐ４とを繋ぐ直線８１の中間点８０を通り、該直線８１に垂直な垂直二等分面８と、中心軸線７との交点を方位球６の中心点０２として算出する。
【選択図】図４

Description

本発明は、方位を正確に測定できる電子コンパスに関する。

従来から、携帯電話などに搭載された電子コンパスが知られている。この電子コンパスはＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向における地磁気の強度を検出する３軸磁気センサを搭載しており、この検出値に基づいて、携帯電話が向く方位を算出し、表示画面に表示する。

しかし、携帯端末には多くの電子部品が搭載されているため、携帯端末自体が磁化しており、この磁界（内部磁界）によって３軸磁気センサの検出値が不正確になる問題がある。内部磁界は、携帯端末が磁石に近づいたり、温度が変化したり、衝撃が加わったりしても変化する。そのため、携帯端末が有する内部磁界による、３軸磁気センサの検出誤差を補正できる電子コンパスが開発されている（下記特許文献参照）。

具体的な補正方法を説明する。携帯端末の姿勢を変化させることにより、３軸磁気センサの検出値（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）が変化する。この検出値は、球（以下、方位球と記す）の表面上に存在することになる。内部磁界の影響があると、方位球の中心点は３軸磁気センサの原点とは一致せず、オフセットする。この方位球の中心点を３軸磁気センサの原点とすることにより、内部磁界の影響を取り除くことができる。

特開２００８−１０７１０２号公報 特開平６−５８７５８号公報

方位球の中心点を求めるためには、例えば以下の方法が採用される。
（１）ユーザが携帯端末をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向にそれぞれ一回転する操作を行い、その最大値と最小値の中央値を使って中心点を算出する方法。
（２）ユーザが携帯端末を大きく回転する操作を行い、これにより、方位球の表面上に存在し互いに離れた４個の検出値を取得する。この４個の検出値を用いて方位球の中心点を算出する方法。

しかしながら、上記方法を用いると、携帯端末を大きく回転する必要があり、しかも３次元的な回転が必要なため、ユーザが使いにくいという問題がある。また、大きな回転操作を前提にしているため、自動補正が困難である。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、ユーザが行う、携帯端末の回転操作を最小限にしつつ、方位球の中心点を補正することができ、携帯端末の内部磁界による影響を取り除いた、正確な方位を算出できる電子コンパスを提供しようとするものである。

本発明は、携帯端末に設けられ、該携帯端末の内部磁界による影響を補正しつつ、該携帯端末が向く方位を検出する電子コンパスであって、
上記携帯端末に固定され、互いに直交するＸ軸と、Ｙ軸と、Ｚ軸との３軸方向における、地磁気の各強度を検出する３軸磁気センサと、
上記３軸磁気センサによる上記地磁気の検出値（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）が、上記携帯端末の姿勢変化に伴って描く方位球の中心点を算出するとともに、算出前の中心点を算出後の中心点に補正する中心点補正手段と、
補正後の上記中心点の座標を用いて、上記３軸磁気センサによる上記地磁気の検出値を補正するとともに、その補正後の検出値を使って上記携帯端末が向く方位を算出する方位算出手段とを備え、
上記中心点補正手段は、上記３軸磁気センサにより検出された第１検出値と、第２検出値と、第３検出値とを含む方位球上の小円の中心軸線を算出するとともに、上記第１検出値と、上記第２検出値と、上記第３検出値とのうちいずれか１個の検出値と、上記円を含む平面から外れた位置に存在する第４検出値とを繋ぐ直線の中間点を通り、該直線に垂直な垂直二等分面と、上記中心軸線との交点を上記方位球の中心点として算出することを特徴とする電子コンパスにある（請求項１）。

次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記構成によると、ユーザが電子コンパスを使用している間に第１検出値と、第２検出値と、第３検出値とを取得できるため、第４検出値を取得するための回転操作を１回だけユーザに課すだけで、方位球の中心点を算出することができる。しかもこの回転操作は、一方向に９０°程度回すだけの小さな回転操作ですむため、従来のようにＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸周りに各々大きく回転させる場合と比較して、その操作が簡単である。

電子コンパスを使用している間は、ユーザは進行方向を確認するため、鉛直軸を中心として携帯端末を回転する操作を自然に行う。この操作が行われている間に、第１検出値〜第３検出値を取得し、上記中心軸線を計算する。そして、ユーザが携帯端末をひっくり返す操作や、傾斜させる操作を行うことにより、第４検出値を取得する。これにより、上記垂直二等分面を算出でき、この垂直二等分面と中心軸線との交点を算出することによって、方位球の中心点を求めることができる。

方位球の中心点を使って、３軸磁気センサの検出値を補正することにより、内部磁界の影響を取り除いた、地磁気の検出値を得ることができる。これにより、携帯端末の方位を正確に求めることが可能になる。傾斜操作や反転操作を電子コンパス使用時に必要なズームアップや画面切替などに対応させると、使用者は自然にこの操作を行い、方位球の中心点補正を意図することなく実施できることになる。つまり、自動校正が可能となる。

以上のごとく、本発明によれば、ユーザが行う、携帯端末の回転操作を最小限にしつつ、方位球の中心点を自動的に補正することができ、携帯端末の内部磁界による影響を取り除いた、正確な方位を算出できる電子コンパスを提供することができる。

実施例１における、携帯端末の一部切欠斜視図。 実施例１における、電子コンパスのブロック図。 実施例１における、方位球の説明図。 実施例１における、方位球の中心点の算出方法を説明するための図。 実施例１における、携帯端末と方位θとの関係を説明するための図。 実施例１における、３軸磁気センサの簡略図。 実施例１における、プログラムのフローチャート。 実施例２における、プログラムのフローチャート。 実施例３における、プログラムのフローチャート。 実施例４における、プログラムのフローチャート。

上記本発明において、上記携帯端末のユーザにより方位を確認する操作が行われている間に上記第１検出値と、上記第２検出値と、上記第３検出値とを取得し、上記ユーザに対し、さらに上記第４検出値を取得するために、上記携帯端末を反転する携帯反転操作を行うように報知する反転操作報知手段を備えることが好ましい（請求項２）。
このようにすると、携帯反転操作をするようにユーザに報知するため、第４検出値を確実に取得することができる。これにより、方位球の中心点を確実に算出でき、携帯端末の内部磁界による影響を取り除いた、正確な方位を求めることができる。

また、電子コンパスの方位機能を活用したアプリケーションにおいて、上記第１検出値と、上記第２検出値と、上記第３検出値とを検出可能な水平回転操作と、上記第４検出値を検出可能な反転操作もしくは傾斜操作とが行われるコマンドを実行中に、上記方位球の中心点を自動的に算出して補正する自動補正手段を備えることが好ましい（請求項３）。
上記反転操作は携帯端末を１８０°近く反転する操作で、傾斜操作は、それよりも小さい角度だけ傾斜させる操作である。このコマンドをユーザが実行すると、携帯端末に特定の命令をすることができるようになっている。例えば反転操作をすると画面をズーム表示したり、切り替えたりできる。
ユーザが電子コンパスを使用すると、携帯端末を水平方向に回転させる水平回転操作が自然に行われるため、この間に上記第１〜第３検出値を取得できる。そして、反転操作または傾斜操作をユーザが実行すると、上記特定の命令を実行し、それと併せて第４検出値を取得する。そして、方位球の中心点を算出して自動的に補正する。
これにより、ユーザが何も意識しなくても中心点の補正を行うことが可能となる。

また、上記検出値（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）から、下記数式を用いることにより、上記地磁気の絶対値Ｒを算出し、
Ｒ＝√（Ｘｉ^２＋Ｙｉ^２＋Ｚｉ^２）
該Ｒが所定範囲内であるか否かを判断する異常判断手段を備え、該異常判断手段により上記Ｒが上記所定範囲内でないと判断された場合に、上記中心点補正手段による上記中心点の補正を行うことが好ましい（請求項４）。
このようにすると、携帯端末が例えば磁石等に接近して、３軸磁気センサの検出値が異常だと判断された場合にのみ、方位球の中心点を補正することができる。そのため、検出値が正常な場合に、方位球の中心点を算出したり、補正したりする必要がなくなる。

また、新たに算出した上記中心点を（ａ２，ｂ２，ｃ２）とし、算出前の上記中心点を（ａ１，ｂ１，ｃ１）とした場合、下記数式
Ｒ１＝√（（Ｘｉ−ａ１）^２＋（Ｙｉ−ｂ１）^２＋（Ｚｉ−ｃ１）^２）
Ｒ２＝√（（Ｘｉ−ａ２）^２＋（Ｙｉ−ｂ２）^２＋（Ｚｉ−ｃ２）^２）
を用いて、上記第１検出値〜上記第４検出値以外の複数個の検出値（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）について、地磁気の絶対値Ｒ１、Ｒ２を算出し、Ｒ１の最大値Ｒ１_ｍａｘと最小値Ｒ１_ｍｉｎの差ΔＲ１および、Ｒ２の最大値Ｒ２_ｍａｘと最小値Ｒ２_ｍｉｎの差ΔＲ２を求め、ΔＲ２がΔＲ１よりも小さいか否かを判断する改善判断手段を備え、該改善判断手段により上記ΔＲ２が上記ΔＲ１よりも小さいと判断された場合に、上記中心点を上記（ａ１，ｂ１，ｃ１）から上記（ａ２，ｂ２，ｃ２）へ補正することが好ましい（請求項５）。
補正前の中心点の方が正確であり、補正することにより却って地磁気の検出が不正確になる場合も想定され得るが、上述の構成を採用することにより、この問題を防止することができる。

また、上記３軸方向における、重力加速度の各強度を検出する３軸加速度センサを備え、
該３軸加速度センサの検出値と、上記３軸磁気センサの検出値とから、上記地磁気の伏角を算出し、該伏角が所定範囲内であるか否かを判断する伏角異常判断手段を備え、該伏角異常判断手段により上記伏角が上記所定範囲内でないと判断された場合に、上記中心点を補正することが好ましい（請求項６）。
このようにすると、携帯端末が例えば磁石等に接近して、地磁気の伏角が異常だと判断された場合にのみ、方位球の中心点を補正することができる。そのため、伏角が正常な場合に、方位球の中心点を算出したり、補正したりする必要がなくなる。

（実施例１）
本発明の実施例にかかる電子コンパスにつき、図１〜図７を用いて説明する。
本例は、携帯端末２に設けられ、携帯端末２の内部磁界による影響を補正しつつ、携帯端末２が向く方位を検出する電子コンパス１である。図１に示すごとく、本例の電子コンパス１は、携帯端末２に固定され、互いに直交するＸ軸と、Ｙ軸と、Ｚ軸との３軸方向における、地磁気の各強度を検出する３軸磁気センサ３を備える。
また、図３に示すごとく、３軸磁気センサ３による地磁気の検出値Ｐ（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）が、携帯端末２の姿勢変化に伴って描く方位球６の中心点Ｏ２を算出するとともに、算出前の中心点Ｏ１を算出後の中心点Ｏ２に補正する中心点補正手段４０（図２参照）を備える。
さらに、図３に示すごとく、補正後の中心点Ｏ２の座標を用いて、３軸磁気センサ３による地磁気の検出値Ｐ（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）を補正するとともに、その補正後の検出値を使って携帯端末２が向く方位を算出する方位算出手段４１（図２参照）を備える。
中心点補正手段４０は、図４に示すごとく、３軸磁気センサ３により検出された第１検出値Ｐ１（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）と、第２検出値Ｐ２（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）と、第３検出値Ｐ３（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）とを含む円７０の中心軸線７を算出するとともに、第１検出値Ｐ１と、第２検出値Ｐ２と、第３検出値Ｐ３とのうちいずれか１個の検出値と、円７０を含む平面から外れた位置に存在する第４検出値Ｐ４とを繋ぐ直線８１の中間点８０を通り、該直線に垂直な垂直二等分面８と、中心軸線７との交点を方位球６の中心点Ｏ２として算出する。

図１に示すごとく、本例では、携帯端末２（携帯電話）に３軸磁気センサ３と、マイコン４とが搭載されている。３軸磁気センサ３のＺ軸は携帯端末２の操作面１５０に垂直な方向を向き、Ｘ軸は携帯端末２の横幅方向を向いている。また、Ｙ軸はＸ軸とＺ軸との双方に垂直な方向を向いている。

３軸磁気センサ３の簡略図を図６に示す。このように、３軸磁気センサ３は、基板３１上に、３個のアモルファスワイヤ（感磁体）３０ｘ〜３０ｚと、制御部３２とを搭載した構造になっている。これら３個のアモルファスワイヤ３０ｘ〜３０ｚは、それぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向を向いており、それぞれ地磁気ベクトルのＸ軸成分、Ｙ軸成分、Ｚ軸成分を検出する。

上述したマイコン４は、図２に示すごとく、ＣＰＵ５０と、ＲＯＭ５１と、ＲＡＭ５２と、Ｉ／Ｏ５４と、これらを繋ぐライン５３とを備える。マイコン４には、送受信部１１１、通信制御部１１、背面スピーカ１２、着信報知用のバイブレータ、ＧＰＳアンテナ１８、ＧＰＳ測位部１９、３軸加速度センサ１７、表示部１４、操作部１５、マイク／スピーカ１６が接続されている。また、ＲＯＭ５１にはプログラム５１ｐが記憶されており、ＣＰＵ５０がこのプログラム５１ｐを読み出して実行することにより、本発明の中心点補正手段４０、方位算出手段４１、反転操作報知手段４２、自動補正手段４３、異常判断手段４４、改善判断手段４５、伏角異常判断手段４６が実現される。

次に、図３を用いて、地磁気の検出値を補正する方法について説明する。図３の６０は補正前の方位球であり、６は補正後の方位球である。また、中心点Ｏ１は方位球６０の中心点であり、中心点Ｏ２は方位球６の中心点である。
３軸磁気センサ３の中心点は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の原点Ｏと一致しておらず、携帯端末２の内部磁界の影響により、中心点がオフセットしている。内部磁界は、温度等の環境によっても変化するので、これに伴って中心点もＯ１からＯ２へ変化する。

３軸磁気センサ３によって取得した第１検出値Ｐ１〜第４検出値Ｐ４を含む方位球６を算出し、その中心点Ｏ２（ａ２，ｂ２，ｃ２）を求める。この中心点Ｏ２を３軸磁気センサの中心とすることにより、内部磁界の影響を取り除くことができる。
すなわち、内部磁界の影響を受けている検出値ＯＰベクトル（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）を、下記数式を用いることにより、正確な地磁気Ｏ２Ｐベクトルに補正することができる。

次に、携帯端末２の方位を算出する方法について説明する。補正後の地磁気（Ｘｉ−ａ２，Ｙｉ−ｂ２，Ｚｉ−ｃ２）＝（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）とする。また、上述した３軸加速度センサ１７による、重力加速度Ｇの検出値を（Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚ）とする。これらの検出値から、例えば下記数式を用いることにより、ロール角ηとピッチ角φだけ傾けた端末における、携帯端末２の方位θを算出することができる。

方位θは、図５に示すごとく、３軸磁気センサ３のＹ軸を水平面Ｈに投影し、その投影ベクトルＹ’と、磁北に向かうベクトル５０とのなす角度である。

次に、図４を用いて、３軸磁気センサにより取得した第１検出値Ｐ１（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）と、第２検出値Ｐ２（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）と、第３検出値Ｐ３（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）と、第４検出値Ｐ４（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）とを用いて、方位球６の中心点Ｏ２（ａ２，ｂ２，ｃ２）を算出する方法について説明する。

まず、下記数式を用いて、検出値Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が所定の距離ｋ１より離れていることを確認する。

次に検出値Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３から円７０の中心点Ｑ（ｘ_ｑ，ｙ_ｑ，ｚ_ｑ）と中心軸線７を求める。点Ｑは、下記数式を用いて求めることができる。

また、中心軸線７は下記数式を用いて求めることができる。

測定値Ｐ４については、平面Ｐ１Ｐ２Ｐ３から所定の距離ｋ２より離れていることを確認する。つまり、中心軸線７の方向ベクトルへのＰ４Ｑベクトルの射影成分を求める。

下記数式を用いて、Ｐ１とＰ４の垂直２等分面８と中心軸線７の交点Ｏ２を求める。

次に、上述したプログラム５１ｐのフローチャートを図７に示す。プログラム５１ｐを開始すると、まず第１検出値Ｐ１〜第３検出値Ｐ３を取得する（ステップＳ１）。この検出値Ｐ１〜Ｐ３は、電子コンパス１を使用する際に、ユーザが鉛直軸を中心として携帯端末２を回転する動作を行うため、その間に取得することができる。ステップＳ１が終了すると、ステップＳ２に移り、中心軸線７（図４参照）を算出する。

その後、ステップＳ３に移り、第１検出値Ｐ１〜第３検出値Ｐ３を含む平面（図４参照）から外れた位置に存在する第４検出値Ｐ４を取得する。この第４検出値Ｐ４は、携帯端末２を反転する操作を行うようにユーザに対して報知等をすることにより、取得する。

第４検出値Ｐ４を取得した後、方位球６の中心点Ｏ２を算出する（ステップＳ４）。そして、ステップＳ５にて、方位球の中心点をＯ１（ａ１，ｂ１，ｃ１）からＯ２（ａ２，ｂ２，ｃ２）へ変更する（図３参照）。この後、３軸磁気センサ３の計測値Ｐ（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）を補正した値（Ｘｉ−ａ２，Ｙｉ−ｂ２，Ｚｉ−ｃ２）と、上記数式２を用いて携帯端末２の方位θを算出し、表示部１４に表示する（ステップＳ６）。

上記ステップＳ６を終了した後、再びプログラムを実行する場合は、補正後の中心点Ｏ２をＯ１と置き換える。そして、再びステップＳ１〜Ｓ６を実行することにより、新たに検出値Ｐ１〜Ｐ４を取得し、新しい中心点Ｏ２を算出する。

本例の作用効果につき説明する。本例では、第１検出値Ｐ１〜第３検出値Ｐ３を通る円７０の中心軸線７（図４参照）を算出する。さらに円７０を含む平面から外れた位置に存在する第４検出値Ｐ４と、上記第１検出値Ｐ１〜第３検出値Ｐ３のうちいずれか１個の検出値との垂直二等分面８を求め、中心軸線７と垂直二等分面８との交点を、方位球６の中心点Ｏ２とする。
このようにすると、ユーザが電子コンパス１を使用している間に第１検出値Ｐ１と、第２検出値Ｐ２と、第３検出値Ｐ３とを取得できるため、第４検出値Ｐ４を取得するための回転操作を１回だけユーザに課すだけで、方位球６の中心点Ｏ２を算出することができる。しかもこの回転操作は、一方向に９０°程度回すだけの小さな回転操作ですむため、従来のようにＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸周りに各々大きく回転させる場合と比較して、その操作が簡単である。

すなわち、電子コンパス１を使用している間は、ユーザは進行方向を確認するため、鉛直軸を中心として携帯端末２を回転する操作を自然に行う。この操作が行われている間に、第１検出値Ｐ１〜第３検出値Ｐ３を取得し、中心軸線７を計算する。そして、ユーザが携帯端末２をひっくり返す等の操作を行うことにより、第４検出値Ｐ４を取得する。これにより、垂直二等分面８を算出でき、この垂直二等分面８と中心軸線７との交点を算出することによって、方位球６の中心点を求めることができる。

方位球６の中心点を使って、３軸磁気センサ３の検出値を補正することにより、内部磁界の影響を取り除いた、地磁気の検出値を得ることができる。これにより、携帯端末２の方位を正確に求めることが可能になる。

また、本例では、第４検出値Ｐ４を取得するために、携帯端末２を反転する携帯反転操作を行うようにユーザに報知する反転操作報知手段４２を備える。
このようにすると、携帯反転操作をするようにユーザに報知するため、第４検出値Ｐ４を確実に取得することができる。これにより、方位球６の中心Ｏ２を確実に算出でき、携帯端末２の内部磁界による影響を取り除いた、正確な方位θを求めることができる。

また、本例では、電子コンパス１の方位機能を活用したアプリケーションにおいて、第１検出値Ｐ１と、第２検出値Ｐ２と、第３検出値Ｐ３とを検出可能な水平回転操作と、第４検出値Ｐ４を検出可能な反転操作もしくは傾斜操作とが行われるコマンドを実行中に、方位球６の中心点Ｏ２を自動的に算出して補正する自動補正手段４３を備える。
上記反転操作は携帯端末２を１８０°近く反転する操作で、傾斜操作は、それよりも小さい角度だけ傾斜させる操作である。このコマンドをユーザが実行すると、携帯端末に特定の命令をすることができるようになっている。例えば反転操作をすると画面をズーム表示したり、切り替えたりできる。
ユーザが電子コンパス１を使用すると、携帯端末２を水平方向に回転させる水平回転操作が自然に行われるため、この間に上記第１検出値Ｐ１〜第３検出値Ｐ３を取得できる。そして、反転操作または傾斜操作をユーザが実行すると、上記特定の命令を実行し、それと併せて第４検出値Ｐ４を取得する。そして、方位球６の中心点Ｏ２を算出して自動的に補正する。
これにより、ユーザが何も意識しなくても中心点Ｏ２の補正を行うことが可能となる。

以上のごとく、本発明によれば、ユーザが行う、携帯端末２の回転操作を最小限にしつつ、方位球６の中心点Ｏ２を補正することができ、携帯端末２の内部磁界による影響を取り除いた、正確な方位θを算出できる電子コンパス１を提供することができる。

（実施例２）
本例は、地磁気の検出値が異常な場合にのみ、中心点の補正を行うようにした例である。図８に示すごとく、本例では、ステップＳ１にて第１検出値Ｐ１（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、第２検出値Ｐ２（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）、第３検出値Ｐ３（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）を取得した後、ステップＳ１ａに移動し、下記数式を用いることにより、上記地磁気の絶対値Ｒを算出する。
Ｒ＝√（Ｘ１^２＋Ｙ１^２＋Ｚ１^２）
そして、このＲが所定範囲内であるか否かを判断する。ここでＹｅｓと判断した場合はステップＳ１ｂに進み、補正前の中心点Ｏ１を使って携帯端末２の方位θを算出して、ステップＳ１に戻る。また、ステップＳ１ａにてＮｏと判断した場合は、ステップＳ１ｃに移り、「測定場所を変更して下さい」を表示する。その後、検出値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を再度取得し（ステップＳ１ｄ）、絶対値Ｒを再度算出して、このＲが所定範囲内か否かを判断する（ステップＳ１ｅ）。ここでＹｅｓと判断された場合はステップＳ１ｂに移動し、補正前の中心点Ｏ１を使って携帯端末２の方位θを算出・表示する。また、ステップＳ１ｅでＮｏと判断された場合は、ステップＳ２以降を処理する。
その他、実施例１と同様の構成を備える。

本例の作用効果につき説明する。上記構成によると、携帯端末２が例えば磁石等に接近して、３軸磁気センサ３の検出値が異常だと判断された場合にのみ、方位球６の中心点を補正することができる。そのため、検出値が正常な場合に、方位球６の中心点を算出したり、補正したりする必要がなくなる。

（実施例３）
本例は、プログラム５１ｐを変更した例である。図９に示すごとく、ステップＳ４にて中心点Ｏ２を算出した後、ステップＳ５ａに移動し、旧中心点Ｏ１と、新中心点Ｏ２のどちらが良いかを判断する。旧中心点Ｏ１の座標（ａ１，ｂ１，ｃ１）と、新中心点Ｏ２の座標（ａ２，ｂ２，ｃ２）とから、下記数式を用いて、地磁気の絶対値Ｒ１とＲ２（図３参照）を、第１検出値Ｐ１〜第４検出値Ｐ４以外の複数個の検出値Ｐ（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）について算出する。
Ｒ１＝√（（Ｘｉ−ａ１）^２＋（Ｙｉ−ｂ１）^２＋（Ｚｉ−ｃ１）^２）
Ｒ２＝√（（Ｘｉ−ａ２）^２＋（Ｙｉ−ｂ２）^２＋（Ｚｉ−ｃ２）^２）
そしてＲ１の最大値Ｒ１_ｍａｘと最小値Ｒ１_ｍｉｎの差ΔＲ１を算出する。また、Ｒ２の最大値Ｒ２_ｍａｘと最小値Ｒ２_ｍｉｎの差ΔＲ２を求め、ΔＲ２がΔＲ１よりも小さい場合は、新中心点Ｏ２の方が良い（改善された）と判断して、ステップＳ５ｃに移動し、方位球の中心点をＯ２にする。また、Ｒ２＞Ｒ１である場合は、旧中心点Ｏ１の方が良い（改善されていない）と判断して、ステップＳ５ｂに移動し、方位球の中心点をＯ１にする。

旧中心点Ｏ１よりも新中心点Ｏ２の方が改善されていれば、Ｒ２のバラツキがＲ１よりも小さくなるため、ΔＲ１＞ΔＲ２となる（図３参照）。本例では、例えば５点程度の測定値Ｐ（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）について上記Ｒ１とＲ２を算出し、その最大値と最小値から上記ΔＲ１とΔＲ２とを求めている。なお、Ｒ１とＲ２を算出するにあたり、第１検出値Ｐ１、第２検出値Ｐ２、第３検出値Ｐ３、第４検出値Ｐ４を除外したのは、これらの検出値Ｐ１〜Ｐ４の中心点をＯ２としたため、Ｐ１〜Ｐ４を使ってＲ２を算出すると、Ｒ２＝０となってしまうからである。

補正前の中心点Ｏ１の方が正確であり、補正することにより却って地磁気の検出が不正確になる場合も想定され得るが、上記構成を採用することにより、この問題を防止することができる。

（実施例４）
本例は、プログラム５１ｐのステップＳ１，Ｓ１ａを変更した例である。図１０に示すごとく、本例では、ステップＳ１’にて、３軸磁気センサ３による地磁気の検出値Ｐ（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）と、３軸加速度センサ１７による重力加速度の検出値Ｇ（Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚ）を取得する。この後、ステップＳ１ａ’に移り、下記数式を用いて伏角αを算出する。

そして、伏角αが所定範囲内であるか否かを判断する。ここでＹｅｓと判断された場合はステップＳ１ｂを処理し、その後ステップＳ１’に戻る。また、ステップＳ１ａ’でＮｏと判断された場合は、ステップＳ２以降を処理する。

このようにすると、携帯端末２が例えば磁石等に接近して、地磁気の伏角αが異常だと判断された場合にのみ、方位球６の中心点を補正することができる。そのため、伏角αが正常な場合に、方位球６の中心点を算出したり、補正したりする必要がなくなる。

（実験例１）
本発明に係る電子コンパス１の実験例を示す。まず、以下の方位計を用意した。
方位計 ３軸磁気センサ３（磁気測定分解能３ｍＧ，直線性０．３％／フルスケール Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を右手系に配置 測定レンジ３Ｇ Ａ／Ｄ変換 １２ビット 測定時間１ミリ秒、測定間隔４０ミリ秒）を備えるもの。
この方位計を搭載し上記プログラム５１ｐを内蔵した携帯電話を作成した。
携帯電話は内部磁界±５０００ｍＧの分布を有し、方位計を１００ｍＧの場所に設置した。
実験結果 初期原点異常（５００、５００、５００ｍＧ）あり、方位計が機能しなかった。また、使用者に異常を赤色で指示した。使用者はロール方向に反転して戻した結果、原点は（２０、１０、２０ｍＧ）となり、方位計は正常に機能した。
この点を確認した。

（実験例２）
実験例１の方位計と携帯電話を使って測定毎に、正常状態を青色で表示し続けた。またロール回転、傾斜操作をした場合には、音または緑色で表示した。再計算の結果（１０、１０、２０ｍＧ）と従来の原点とを比較した結果、より良好な値が得られたので、再測定値を新規の原点とした。

（実験例３）
実験例１の方位計と携帯電話を使って、磁石を方位計に近づけたところ、地磁気の絶対値４７０ｍＧに対して磁界測定の絶対値が２０５０ｍＧと異常を示し、赤色を表示し使用者に「測定場所を変えて下さい」と表示した。磁石から離れた別の場所へ移動したところ、速やかに赤色表示が消えた。

（実験例４）
実験例１の方位計と携帯電話において、強力な磁石を方位計に近づけたところ、磁界測定の絶対値が３０００ｍＧ以上となった。この異常を赤色で使用者に「測定場所を変えて下さい」と表示した。磁石から離れた別の場所へ移動したところ、赤色表示が残った。回転したところ方位計は回転を指示せず機能しなかった。そこで、ロール反転操作をおこなったところ赤色は消え、方位計は正常な動作機能を回復した。

１ 電子コンパス
２ 携帯端末
３ ３軸磁気センサ
４ マイコン
４０ 中心点補正手段
４１ 方位算出手段
４２ 反転操作報知手段
４３ 自動補正手段
４４ 異常判断手段
４５ 改善判断手段
６ 方位球
７ 中心軸線
８ 垂直二等分面
８０ 中間点
Ｏ１ （補正前の）中心点
Ｏ２ （補正後の）中心点

Claims (6)

1. 携帯端末に設けられ、該携帯端末の内部磁界による影響を補正しつつ、該携帯端末が向く方位を検出する電子コンパスであって、
   上記携帯端末に固定され、互いに直交するＸ軸と、Ｙ軸と、Ｚ軸との３軸方向における、地磁気の各強度を検出する３軸磁気センサと、
   上記３軸磁気センサによる上記地磁気の検出値（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）が、上記携帯端末の姿勢変化に伴って描く方位球の中心点を算出するとともに、算出前の中心点を算出後の中心点に補正する中心点補正手段と、
   補正後の上記中心点の座標を用いて、上記３軸磁気センサによる上記地磁気の検出値を補正するとともに、その補正後の検出値を使って上記携帯端末が向く方位を算出する方位算出手段とを備え、
   上記中心点補正手段は、上記３軸磁気センサにより検出された第１検出値と、第２検出値と、第３検出値とを含む円の中心軸線を算出するとともに、上記第１検出値と、上記第２検出値と、上記第３検出値とのうちいずれか１個の検出値と、上記円を含む平面から外れた位置に存在する第４検出値とを繋ぐ直線の中間点を通り、該直線に垂直な垂直二等分面と、上記中心軸線との交点を上記方位球の中心点として算出することを特徴とする電子コンパス。
2. 請求項１において、上記携帯端末のユーザにより方位を確認する操作が行われている間に上記第１検出値と、上記第２検出値と、上記第３検出値とを取得し、上記ユーザに対し、さらに上記第４検出値を取得するために、上記携帯端末を反転する携帯反転操作を行うように報知する反転操作報知手段を備えることを特徴とする電子コンパス。
3. 請求項１において、電子コンパスの方位機能を活用したアプリケーションにおいて、上記第１検出値と、上記第２検出値と、上記第３検出値とを検出可能な水平回転操作と、上記第４検出値を検出可能な反転操作もしくは傾斜操作とが行われるコマンドを実行中に、上記方位球の中心点を自動的に算出して補正する自動補正手段を備えることを特徴とする電子コンパス。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項において、上記検出値（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）から、下記数式を用いることにより、上記地磁気の絶対値Ｒを算出し、
   Ｒ＝√（Ｘｉ^２＋Ｙｉ^２＋Ｚｉ^２）
   該Ｒが所定範囲内であるか否かを判断する異常判断手段を備え、該異常判断手段により上記Ｒが上記所定範囲内でないと判断された場合に、上記中心点補正手段による上記中心点の補正を行うことを特徴とする電子コンパス。
5. 請求項４において、新たに算出した上記中心点を（ａ２，ｂ２，ｃ２）とし、算出前の上記中心点を（ａ１，ｂ１，ｃ１）とした場合、下記数式
   Ｒ１＝√（（Ｘｉ−ａ１）^２＋（Ｙｉ−ｂ１）^２＋（Ｚｉ−ｃ１）^２）
   Ｒ２＝√（（Ｘｉ−ａ２）^２＋（Ｙｉ−ｂ２）^２＋（Ｚｉ−ｃ２）^２）
   を用いて、上記第１検出値〜上記第４検出値以外の複数個の検出値（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）について、地磁気の絶対値Ｒ１、Ｒ２を算出し、Ｒ１の最大値Ｒ１_ｍａｘと最小値Ｒ１_ｍｉｎの差ΔＲ１および、Ｒ２の最大値Ｒ２_ｍａｘと最小値Ｒ２_ｍｉｎの差ΔＲ２を求め、ΔＲ２がΔＲ１よりも小さいか否かを判断する改善判断手段を備え、該改善判断手段により上記ΔＲ２が上記ΔＲ１よりも小さいと判断された場合に、上記中心点を上記（ａ１，ｂ１，ｃ１）から上記（ａ２，ｂ２，ｃ２）へ補正することを特徴とする電子コンパス。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項において、上記３軸方向における、重力加速度の各強度を検出する３軸加速度センサを備え、
   該３軸加速度センサの検出値と、上記３軸磁気センサの検出値とから、上記地磁気の伏角を算出し、該伏角が所定範囲内であるか否かを判断する伏角異常判断手段を備え、該伏角異常判断手段により上記伏角が上記所定範囲内でないと判断された場合に、上記中心点を補正することを特徴とする電子コンパス。

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