JP4586596B2 - 携帯情報端末および地磁気センサの補正用プログラム - Google Patents

Description

本発明は、現在地を表示するＧＰＳ（Global Positioning System）ナビゲーション機能を搭載した携帯情報端末に係り、特に、搭載される地磁気センサのオフセットの補正を行う携帯情報端末および地磁気センサの補正用プログラムに関する。

近年、地磁気を検出する地磁気センサと、地図を表示するための表示画面と、地図のＤＢ（Data Base）とを備え、この地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、所謂、ナビゲーション機能を有する携帯電話機、モバイル機といった、携帯情報端末が知られている。測定された方位は、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システムによって得た現在位置情報に基づいた地図を、携帯電話機の向き（方位）に合わせて表示する機能を有する携帯電話機が登場している。

ところで、従来の地磁気センサは、スピーカ等や電子部品とともに携帯電話機内部に搭載される。かかるスピーカ等から漏れる磁場や、強い外部磁場により、電子部品のパッケージ等の金属が着磁され、これから漏れる磁場が存在するため、地磁気センサはこれらの携帯電話機内部に存在する磁場をも検出してしまう。これらの磁場の影響により、かかる方位円の中心は原点からシフトする。このシフトをオフセットという。このようなオフセットがあると、地磁気センサの測定値に基づいてオフセットがないことを前提として算出した方位は、実際の方位と異なってしまう。そのため地磁気センサの測定値から該オフセットを補正する必要がある。

しかし、携帯電話機内部に存在する磁場は、温度変化や経時変化によって強度や方向が変化し、上述したオフセットが変化するため、従来の地磁気センサを内部に搭載した携帯電話機においては、例えば、使用前に地磁気センサのオフセットの補正を行う必要がある。オフセットの補正は、携帯電話機を１周以上回転させつつその間磁気センサの測定を行うキャリブレーションに基づいて行うことができる。

ここで、感度方向として水平面内の二軸（Ｘ軸、Ｙ軸方向）をもつ地磁気センサを搭載した携帯電話機を一定の磁場の下、水平に保ったままゆっくりと等速度にて１周以上回転させて、地磁気センサの出力をモニタするとある円を描く。この円を方位円という。このような方位円は、理想的にはＸ軸、Ｙ軸の交差する原点を中心とし、所定の半径を有するものとなる。

この間における、Ｘ軸、Ｙ軸方向のそれぞれの地磁気センサの検出値の最大値から最小値を減算して２で割った値をそれぞれの地磁気センサの感度情報とし、最大値と最小値とを加算して２で割った値をオフセット情報として、Ｘ軸、Ｙ軸方向の地磁気センサの検出結果から該オフセットを除去することにより、地磁気センサの測定値を補正して、前述した方位測定に使用する測定値を得ている。

しかしながら、上述した従来の地磁気センサの補正方法を用いる携帯電話機においては、地磁気センサの検出値の最大値、最小値を求めるため、携帯電話機を平面上において１周以上回転させる必要がある。しかも、携帯電話機の回転速度が速すぎると、真の最大値、最小値を検出できなくなる場合が発生し、逆に遅すぎると、読み取りデータ数が膨大になり、メモリがオーバフローする等、回転速度が一定の範囲から外れた場合に、補正の精度が劣化したり、補正ができなくなってしまい、該携帯電話機の回転速度を微調整しつつ回転させなくてはならないというという問題があった。また、上述した携帯電話機において、ユーザからみると、該携帯電話機を回転させることによって、キャリブレーションが本当にうまくいったかを確認し難いという問題もあった。

こうしたことに対応して、例えば、特許文献１には、３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向）の磁気センサを用いて、該磁気センサのＸ軸およびＹ軸方向についてのキャリブレーンョン動作中にＺ軸周りの回転角を測定し、該回転角が９０°から１８０°の間に分布したり、９０°と１８０°との間を往復するような動作が起きた場合、該磁気センサによる測定を実行し、該測定値により補正されたオフセット計測値によって該磁気センサの測定値を補正する方位角計測装置が記載されている。該方位角計測装置は、上述したキャリブレーション動作の開始のときに自分が向いている方向を上にして（ヘディングアップ）地図情報を画面に表示し、表示された地図情報が実際の現地の状況と一致していない場合、該地図情報が実際の現地の状況と一致するまで、ユーザに上述した回転を行わせることによりキャリブレーションを数回行う。ここで、ユーザは該地図情報が実際の現地の状況と一致したことをもってキャリブレーションを停止する。

しかし、該公報に係る発明においても、キャリブレーションを行うためには、従来と同様に、該方位角計測装置を手に持って回転させるので、該方位角計測装置の回転速度を微調整することが困難であり、前述した問題を解決することはできない。
特開２００４−１２４１６号公報

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、本体を回転させることなく、搭載される地磁気センサのオフセットの補正を行うことができる携帯情報端末および携帯情報端末の制御装置に組み込まれる地磁気センサの補正用プログラムを提供することにある。

上記目的を達成するために、この発明では、以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、地磁気センサと、位置情報を取得する位置情報取得手段と、地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、前記地磁気センサの出力および前記位置情報ならびに前記地図情報に基づいて現在地における地図を表示する表示手段と、前記地図を任意の回転方向、角度に回転させる地図回転手段と、前記地図と前記現在地の景観とが一致した場合、前記地図の回転方向および角度に応じて前記地磁気センサのオフセット値を更新するキャリブレーション手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、携帯情報端末の制御用コンピュータに、地磁気センサの出力および位置情報ならびに地図情報に基づいて現在地における地図を表示するステップと、前記地図を任意の回転方向、角度に回転させるステップと、前記地図と前記現在地の景観とが一致した場合、前記地図の回転方向および角度に応じて前記地磁気センサのオフセット値を更新するステップとを実行させるための地磁気センサの補正用プログラムを提供する。
これらの発明によれば、従来のように携帯情報端末自体を回転させる代わりに、携帯情報端末に表示された地図が回転した量に基づいて、オフセット値のキャリブレーションが行われる。

本発明によれば、地図を現在地の景観と一致するように、回転速度を微調整しつつ回転させることにより、従来のように携帯情報端末自体を回転させるのに比して、キャリブレーションを簡単な操作によって行うことができる効果がある。また、地図が現在地の景観と一致したことをもって、キャリブレーションが本当にうまくいったことを確認し易くなる効果がある。

以下、図面を参照し、この発明の一実施形態について説明する。
図２に示すように、携帯電話機ＭＰは、操作キー類を有する筐体１と、両面に液晶表示部を有する筐体２とから構成される。尚、図２（ａ）に示すように、筐体１の短手の辺に沿うＸ軸および筐体１の長手の辺に沿うＹ軸ならびに筐体１の厚み方向の辺に沿い、鉛直上向きに伸びるＺ軸を想定する。尚、Ｘ軸およびＹ軸ならびにＺ軸は互いに直交する。

筐体１および筐体２は、各筐体の短辺において連結部を介して連結され、一方の筐体が他方の筐体に対して回動可能なように構成されており、２つの筐体が筐体の厚み方向に沿って重なった状態となるように折り畳むことができる。

ここで、携帯電話機ＭＰの各筐体の各面を以下のように定義する。すなわち、筐体１の操作キー類を有する面を操作面とし、操作面と反対の面を背面とする。また、筐体２の面のうち、表示部１８ａ（表示手段）が設けられている面を主表示面とし、主表示面と反対の面を表の面とする。

また、この携帯電話機ＭＰは、ＧＰＳによる測位機能を有すると共に、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access：符号分割多元接続）方式の通信機能を有している。

図１において、同実施形態による携帯電話機ＭＰは、ＲＦアンテナ８と、表示部１８ａ、１８ｂと、マイク２７と、受話音用スピーカ２８と、地磁気センサモジュール３０（地磁気センサ）と、着信音用スピーカ４１と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１（表示手段）（キャリブレーション手段）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２（地図情報記憶手段）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３と、ＲＦ（Radio Frequency）送受信部１０４と、キー入力部１０５と、音声処理部１０７と、ＧＰＳ受信部１０８（位置情報取得手段）と、音源部１０９と、ＧＰＳアンテナ１１０（位置情報取得手段）と、バスライン１２０とから構成される。尚、上述した携帯電話機ＭＰの構成は、従来におけるＧＰＳを搭載した携帯電話機と同様である。

ＲＦアンテナ８がＲＦ送受信部１０４に接続される。マイク２７および受話音用スピーカ２８が音声処理部１０７に接続される。着信音用スピーカ４１が音源部１０９に接続される。ＧＰＳアンテナ１１０がＧＰＳ受信部１０８に接続される。

ＲＦアンテナ８は図示しない無線基地局と電波の送受信を行う。ＲＦ送受信部１０４は信号の送受信に係る処理を行う。このＲＦ送受信部１０４は、局部発振器等を備え、受信時にＲＦアンテナ８から出力された受信信号に対して予め定められた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、内部の変復調部へ出力する。該変復調部は、受信ＩＦ信号を予め定められた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、内部のＣＤＭＡ部へ出力する。該ＣＤＭＡ部は、および受信された信号の復号化処理を行い、変復調部から出力されたベースバンド信号を復号化する。

また、ＲＦ送受信部１０４内のＣＤＭＡ部は、送信用の信号を符号化してベースバンド信号に変換し、変復調部へ出力し、変復調部は、ＣＤＭＡ部から出力された送信用のデジタルのベースバンド信号によってＩＦ周波数の信号の変調を行うことにより、アナログ信号に変換して、さらにＲＦ信号へ周波数変換し、該ＲＦ信号をＲＦアンテナ８へ出力する。

音声処理部１０７は、通話時の音声に係る処理を行う。この音声処理部１０７は、通話時にマイク２７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ＲＦ送受信部１０４内のＣＤＭＡ部へ出力する。また、音声処理部１０７は、通話時にＲＦ送受信部１０４内のＣＤＭＡ部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、着信音用スピーカ２８を駆動するためのアナログの駆動信号を生成し、着信音用スピーカ２８へ出力する。マイク２７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１０７へ出力する。着信音用スピーカ２８は、音声処理部１０７から出力された信号に基づいて、通話の相手の音声を発生する。

ＧＰＳアンテナ１１０は、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１０８へ出力する。ＧＰＳ受信部１０８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１０８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）（位置情報）を算出する。

ＣＰＵ１０１は携帯電話機ＭＰ内部の各部を制御する。このＣＰＵ１０１は、ＲＦ送受信部１０４、音声処理部１０７、ＧＰＳ受信部１０８、地磁気センサモジュール３０、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、キー入力部１０５および表示部１８ａ、１８ｂと、バスライン１２０を介して制御信号あるいはデータの入出力を行う。

ＲＯＭ１０２は、ＣＰＵ１０１が実行する各種のプログラムを記憶する。また、出荷検査時に測定された地磁気センサモジュール３０の初期特性値等を記憶する。また、実使用時において、オフセットの補正が必要であるか否かの基準となるオフセット基準データを記憶する。オフセット基準データとは、出荷検査時に測定された地磁気センサモジュール３０によって測定された出力の方位円の半径をさすものとし、初期オフセット値と地磁気強度とからなる。また、ＲＯＭ１０２は地図データのＤＢとしての領域を有し、該領域において地図情報を記憶する。

ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１によって処理されるデータ等を一時的に記憶する。また、ＲＡＭ１０３は、後述するように、地磁気センサモジュール３０のオフセット計測値および測定データをも記憶する。

音源部１０９は、着信音用スピーカ４１を備え、着信やメール受信等を、音によってユーザに報知する。また、コンテンツサーバからダウンロードしたコンテンツデータによって生成された楽音を再生する。尚、着信音用スピーカ４１は図２（ｄ）に示すように、筐体１の背面に設けられる。

キー入力部１０５は、図２（ａ）に示すように、電話を受けるときに使用する開始キー３、電話を終了するとき、または電源のオン／オフに使用する終了キー４と、数値キーおよびコードキーからなるテンキー５と、およびリダイアルキー７と、カーソル操作用のカーソルキー９ａ、９ｂ（地図回転手段）、９ｃ、９ｄと、各キー操作による動作指示の確定に使用される確認ボタン１０と、漢字・数字等の変換用の変換キー１１等を備え、ユーザによる操作結果を示す信号をＣＰＵ１０１へ出力する。

カーソルキー９ａ、９ｂは、それぞれ、表示部１８ａに表示される地図ＭＡＰａを左右に回転させる機能が割り当てられており、一回の押下により地図ＭＡＰａが一定の角度だけ回転するようにしており、結果的に、カーソルキー９ａまたは９ｂを押下しているときのみ地図ＭＡＰａが回転し、カーソルキー９ａまたは９ｂが開放される（押下されなくなる）と地図ＭＡＰａの回転が停止するようなっている。

表示部１８ａ、１８ｂは、液晶表示器によって構成され、電子メールを送信する際に作成された文章の文字情報、各種メニューの内容等を含む各種データ、さらにはその詳細な内容等が表示されるようになっている。表示部１８ａは筐体２の主表示面に設けられ、液晶表示部１８ｂは筐体２の表の面に設けられる。

地磁気センサモジュール３０は、図３に示すような構成であり、同一水平面上に設定されて、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸の各々の軸方向（感磁方向）の地磁気（磁界）を検出するＧＭＲ（Giant Magnetoresistive）素子からなる磁気センサ３１、３２と、磁気センサ３１、３２の検出出力信号ＳｘもしくはＳｙ（方位情報）を選択的に出力する切換器３３と、切換器３３の出力信号を増幅する増幅器３４と、増幅器３４の出力信号のＡ／Ｄ（Analog／Digital）変換を行うＡ／Ｄコンバータ３５と、Ａ／Ｄコンバータ３５の出力信号を地磁気センサモジュール３０の外部に出力するためのＩ／Ｆ（インターフェイス）部３６とを備えている。尚、地磁気センサモジュール３０は、磁気センサ３１、３２の感磁方向が、前述したＸ軸およびＹ軸とそれぞれ平行になるように、図２（ａ）に示すように、筐体１内の中央部に取り付けられている。これにより、地磁気センサモジュール３０の感磁方向がＸ軸およびＹ軸となる。以上、２軸の地磁気センサモジュール３０について説明したが、３軸の地磁気センサモジュールを必要とする場合、上述したＸ軸およびＹ軸に対して互いに垂直にＺ軸を設定し、該Ｚ軸方向を感磁方向とする磁気センサを追加する。

磁気センサ３１、３２は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の地磁気の強さに応じた検出出力信号Ｓｘ、Ｓｙを出力する。切換器３３は、磁気センサ３１、３２の検出出力信号Ｓｘ、Ｓｙを選択的に増幅器３４の入力端へ出力する。増幅器３４は切換器３３から出力された磁気センサ３１もしくは３２の検出出力信号ＳｘもしくはＳｙを増幅してＡ／Ｄコンバータ３５に出力する。Ａ／Ｄコンバータ３５は、検出出力信号ＳｘもしくはＳｙをディジタル化し、Ｉ／Ｆ（インターフェイス）部３６を介して、バスライン１２０に出力する。

次に、携帯電話機ＭＰの方位測定方法の原理について、説明する。尚、本実施形態においては、携帯電話機ＭＰの操作面がほぼ水平な状態にて置かれ、地磁気センサモジュール３０に加わる外部磁界が地磁気のみであるとして説明する。ここで、携帯電話機ＭＰの方位ａｎｇとは、携帯電話機ＭＰの筐体１の操作面がほぼ水平である場合において、図２（ａ）に示す携帯電話機ＭＰの操作面手前部（例えば、マイク２７）から連結部の中央に向うベクトル、即ちＹ軸の正方向に向うベクトルの方位のこととする。また、上述した検出出力信号ＳｘおよびＳｙをＸ軸、Ｙ軸をそれぞれ横軸、縦軸にしたグラフにプロットすると、図４に示すような方位円を描く。

このとき、携帯電話機ＭＰの上方向（Ｙ軸方向）の方位を求めると、方位ａｎｇの基準（０°）は北であり、同方位ａｎｇは東、南、および、西の順に回転するにつれて、それぞれ９０°、１８０°および２７０°となる。尚、中間の方位もそれぞれの出力値により求まる。

ところで、地磁気は南から北に向う磁界である。従って、携帯電話機ＭＰの筐体１の操作面がほぼ水平である場合、地磁気センサモジュール３０のＸ軸方向の磁気センサ３１およびＹ軸方向の磁気センサ３２の出力は、余弦波状、および正弦波状にそれぞれ変化する。

以上のことから、携帯電話機ＭＰの方位ａｎｇは以下の（ａ）〜（ｄ）に場合分けして求めることができる。
（ａ）Ｓx、Ｓyについて、Ｓx＞０、且つ、｜Ｓx｜＞｜Ｓy｜が成立すると、方位ａｎｇ＝ｔａｎ^−１（Ｓy／Ｓx）となる。
（ｂ）Ｓx＜０、且つ、｜Ｓx｜＞｜Ｓy｜が成立すると、ａｎｇ＝１８０°＋ｔａｎ^−１（Ｓy／Ｓx）となる。
（ｃ）Ｓy＞０、且つ、｜Ｓx｜＜｜Ｓy｜が成立すると、ａｎｇ＝ ９０°−ｔａｎ^−１（Ｓｘ／Ｓy）となる。
（ｄ）Ｓy＜０、且つ、｜Ｓx｜＜｜Ｓy｜が成立すると、ａｎｇ＝２７０°−ｔａｎ^−１（Ｓx／Ｓy）となる。
但し、上記（ａ）〜（ｄ）の何れかにより求められた方位ａｎｇが負の場合は、同方位ａｎｇに３６０°を加えた値を方位ａｎｇとする。また、求められた方位ａｎｇが３６０°以上であれば、同方位ａから３６０°を減じた値を方位ａｎｇとする。

しかし、携帯電話機ＭＰ内には、前述したように、着信用スピーカ２８に代表されるように多くの永久磁石部品が含まれ、これらの部品から磁場が漏洩している。そのため、携帯電話機ＭＰ内の予め定められた箇所に配置された地磁気センサモジュール３０には、これらの永久磁石部品による漏洩磁界（地磁気以外による外部磁界）が加わっている。この結果、Ｘ軸方向の磁気センサ３１の出力は、漏洩磁界のＸ軸成分に応じた出力だけシフト（平行移動）し、同様に、Ｙ軸方向の磁気センサ３２の出力は、漏洩磁界のＹ軸成分に応じたオフセットだけシフトし（オフセット）、それぞれのシフトした出力を「オフセット計測値」という。そのため、携帯電話機ＭＰにおいて正確な方位を測定するためには、上述したオフセット計測値を測定値から差し引くといった、演算により、オフセットを除去して測定値の補正を行う必要がある。

次に、本実施形態による携帯電話機ＭＰの地磁気センサモジュール３０のオフセットのキャリブレーションの動作を説明する。オフセットのキャリブレーションとは、オフセット計測値を求めるための外部磁気を測定することをいう。

ここで、図５に示すように、ユーザＨｕが、通りＳＴＲの方向を向き、且つ、本発明の実施形態における携帯電話機ＭＰを、筐体１を水平に保って、通りＳＴＲの方向に真っ直ぐに向けて携帯して立っている状態を想定する。

先ず、携帯電話機ＭＰの電源が投入され、携帯電話機ＭＰの動作が開始する。以下、図５、図６〜図７に示すフローチャートおよび図８〜９を参照して、携帯電話機ＭＰの地磁気センサモジュール３０のオフセットのキャリブレーションの動作を説明する。

先ず、オフセットのキャリブレーションを指示するキャリブレーション開始ボタン（トリガーキー、図示しない）が押される。次に、ＣＰＵ１０１がＧＰＳ受信部１０８からＧＰＳデータを受信し、該ＧＰＳデータから現在の位置情報を取得し、前述した携帯電話機ＭＰの方位測定の原理より、地磁気センサモジュール３０から現在の方位情報を取得し、取得した位置情報および方位情報に基づいて、図８（ａ）に示すように、表示部１８ａに地図ＭＡＰａを表示する（ステップＳｐ１）。このとき、表示部１８ａにおいて、携帯電話機ＭＰを携帯しているユーザＨｕの存在位置である現在位置ＰＰと、携帯電話機ＭＰの方位ａｎｇの基準である方向を示す矢印ＡＲとが、地図ＭＡＰａの上に表示される。

次に、左右回転ボタンであるカーソルキー９ａ、または９ｂのいずれかが押下されたか否かが判断される（ステップＳｐ２）。判断が「ＮＯ」であった場合、地図ＭＡＰａは回転せず、ステップＳｐ１に戻り、以下のステップＳｐ１〜Ｓｐ２の動作が繰り返される。

一方、ステップＳｐ２における判断が「ＹＥＳ」であった場合、ステップＳｐ３に移行し、例えば、カーソルキー９ａが押された場合、地図ＭＡＰａ全体が現在位置ＰＰを中心に左方向に回転する。
尚、カーソルキー９ｂにはカーソルキー９ａとは逆に、地図ＭＡＰａを右方向に回転させる機能を持たせる。これにより、矢印ＡＲを通りＳＴＲの道路と平行にする動作を容易にしている。また、カーソルキー９ａまたは９ｂを押下したときの地図ＭＡＰａの回転速度を選択できるようにしてもよい。例えば、矢印ＡＲと通りＳＴＲ道路とが平行に近づいたところでユーザが遅い回転速度を選択することにより、正確に合わせることができる。

そして、ユーザによって、図８（ｂ）に示すように、矢印ＡＲと、通りＳＴＲの道路とが平行になり、地図ＭＡＰａと現在地の景観とが一致したことが確認され、カーソルキー９ａが開放され、確認ボタン１０が押下されたか否かが判断される（ステップＳｐ４）。判断が「ＮＯ」であった場合、ステップＳｐ３に戻り、以下のステップＳｐ３〜Ｓｐ４の動作が繰り返される。

一方、ステップＳｐ４における判断が「ＹＥＳ」であった場合、ステップＳｐ５に移行し、地図を回転させた方向および角度から仮のオフセット値が算出される。以上の動作により、地図ＭＡＰａが回転した量より、仮のオフセット値が算出される。

ここで、ステップＳｐ５における、携帯電話機ＭＰの地磁気センサモジュール３０のオフセットのキャリブレーションの動作の詳細を図９（ａ）〜（ｂ）を参照して説明する。 このとき、地図ＭＡＰａが現在地の景観と比較して角度α°だけ傾いており、角度α°だけ地図ＭＡＰａを回転させて、地図ＭＡＰｂに移行させることを想定する。

このとき、図９（ａ）に、原点である点Ｏに置かれた携帯電話機ＭＰから、矢印によって示された点Ｐ1を計測したときに実際に計測される点Ｐ1’を示す。上述したように、携帯電話機ＭＰの表示部１８ａに、地図ＭＡＰａが現在地の景観と比較して角度α°だけ傾いていたのを修正したために、図中の矢印の延長線である、直線ＯＰ1と角度α°をなす直線（点線）ＯＰ1’と方位円との交点の近傍の磁気データが計測されることによって、実際には点Ｐ1’が計測されるということになる。そのため、図９（ｂ）に示すように、直線ＯＰ1と平行であり、且つ、点Ｐ1’を通る直線Ｐ1’Ｐ1’’（一点鎖線）の上のどこかに実際の原点であるＯ’があることになる。これにより、Ｙ軸成分は確定しないが、Ｘ軸成分が確定した実際の原点Ｏ’が得られることになる。ここで、原点Ｏから実際の原点Ｏ’までのベクトルが、仮のオフセット値となり、該オフセット値によって、ＲＡＭ１０３に格納されているオフセット値が更新される。

上述したように、実際の原点Ｏ’はＹ軸成分が確定していないため、以下の手順によって、実際の原点Ｏ’のＹ軸成分を確定する。

すなわち、図９（ｃ）に示すように、現在の原点Ｏから直線Ｐ1’Ｐ1’’に引いた垂線との交点を新しい原点である原点Ｏ’とする。そして、携帯電話機ＭＰの位置を原点Ｏから新しい原点Ｏ’に移動し、上述した方向と同一、または、１８０°の方位差以外の角度により示される方位に携帯電話機ＭＰを向ける。このとき、原点Ｏ’はＹ軸成分が確定していない仮の原点であるため、地図ＭＡＰｂが現在地の景観と比較して傾いている。そこで、角度β°だけ地図ＭＡＰｂを回転させて、地図ＭＡＰｂを現在地の景観と一致させることを想定する。

次に、ステップＳｐ１と同様に、ＣＰＵ１０１がＧＰＳ受信部１０８からＧＰＳデータを受信し、該ＧＰＳデータから現在の位置情報を取得し、地磁気センサモジュール３０から現在の方位情報を取得し、取得した位置情報および方位情報に基づいて、表示部１８ａに地図を表示する（ステップＳｐ６）。このとき、表示部１８ａにおいて、携帯電話機ＭＰを携帯しているユーザＨｕの存在位置である現在位置ＰＰと、携帯電話機ＭＰの方位ａｎｇの基準である方向を示す矢印ＡＲとが、地図の上に表示される。

次に、ステップＳｐ２と同様に、左右回転ボタンであるカーソルキー９ａ、または９ｂのいずれかが押下されたか否かが判断される（ステップＳｐ７）。判断が「ＮＯ」であった場合、地図は回転せず、ステップＳｐ６に戻り、以下のステップＳｐ６〜Ｓｐ７の動作が繰り返される。

一方、ステップＳｐ７における判断が「ＹＥＳ」であった場合、ステップＳｐ８に移行し、地図全体が回転する。そして、ステップＳｐ４と同様に、ユーザによって、矢印ＡＲと、通りＳＴＲの道路とが平行になり、地図と現在地の景観とが一致したことが確認され、カーソルキー９ａまたは９ｂが開放され、確認ボタン１０が押下されたか否かが判断される（ステップＳｐ９）。判断が「ＮＯ」であった場合、ステップＳｐ８に戻り、以下のステップＳｐ８〜Ｓｐ９の動作が繰り返される。

一方、ステップＳｐ９における判断が「ＹＥＳ」であった場合、ステップＳｐ１０に移行し、地図を回転させた方向および角度から正式なオフセット値が算出される。以上の動作により、地図ＭＡＰａが回転した量より、正式なオフセット値が算出される。

ここで、ステップＳｐ１０における、携帯電話機ＭＰの地磁気センサモジュール３０のオフセットのキャリブレーションの動作の詳細を図９（ｄ）を参照して説明する。 このとき、地図が現在地の景観と比較して角度β°だけ傾いており、角度β°だけ地図を回転させることを想定する。

このとき、図９（ｄ）に、原点である点Ｏ’に置かれた携帯電話機ＭＰから、矢印によって示された点Ｐ2を計測したときに実際に計測される点Ｐ2’を示す。上述したように、携帯電話機ＭＰの表示部１８ａに、地図ＭＡＰａが現在地の景観と比較して角度β°だけ傾いていたのを修正したために、図中の矢印の延長線である、直線Ｏ’Ｐ2と角度β°をなす直線（点線）Ｏ’Ｐ2’と方位円との交点の近傍の磁気データが計測されるということになる。そして、図９（ｂ）に示す事項と同様に、図９（ｄ）に示すように、直線Ｏ’Ｐ2と平行であり、且つ、点Ｐ2’を通る直線Ｐ2’Ｐ2’’ （一点鎖線） に対して原点Ｏ’から垂線を引き、該垂線と直線Ｐ2’Ｐ2’’との交点を最終的な原点である原点Ｏ’’とする。これにより、Ｙ軸成分も確定し、実際の原点Ｏ’’が得られることになる。そして、原点Ｏから最終的な原点Ｏ’’までのベクトルが正式なオフセット値となり、該オフセット値によって、ＲＡＭ１０３に格納されている、前述した仮のオフセット値が更新される。

次に、更新されたオフセット値に基づいて、ステップＳｐ１、６と同様に、ＣＰＵ１０１がＧＰＳ受信部１０８からＧＰＳデータを受信し、該ＧＰＳデータから現在の位置情報を取得し、地磁気センサモジュール３０から現在の方位情報を取得し、取得した位置情報および方位情報に基づいて、表示部１８ａに地図を表示する（ステップＳｐ１１）。そして、携帯電話機ＭＰの地磁気センサモジュール３０のオフセットのキャリブレーションの動作が終了する。

以上のように、本実施形態によれば、携帯電話機ＭＰを手中に固定したまま、カーソルキー９ａまたは９ｂを押下することにより、オフセットの影響により現在地の景観に比して一定の角度だけ傾斜している地図ＭＡＰａを、回転速度を微調整しつつ回転させて現在地の景観と一致させ、該回転量から該オフセット値を算出し、該オフセット値によって、ＲＡＭ１０３に格納されているオフセット値を更新することが可能になる。そのため、従来のように携帯電話機ＭＰ自体を回転させてオフセットのキャリブレーションを行うのに比して、キャリブレーションを簡単な操作によって行うことができる。

また、本実施形態においては、キャリブレーションの終了後、携帯電話機ＭＰの表示部１８ａにおいて、現在地の景観と一致した地図ＭＡＰｂが表示されるため、ユーザは、該地図の向きが現在地の景観と一致していることをもって、該キャリブレーションが本当にうまくいったかを視覚的に確認することができる。

ここで、ナビゲーションを使用する場合においても、目安となる建物等の位置関係によって、その場所における方位を認識することが多いと思われるが、例えば、携帯電話機ＭＰを道路と平行なもの（例、適当な建造物）に当てて、現在地の景観と携帯電話機ＭＰの筐体１および２との方位をきっちり合わせることにより、建造物等の正確な方位の情報を利用して、地磁気センサモジュール３０のキャリブレーションを行うこともできるので、本発明は有効である。

尚、本実施形態においては、地磁気センサとして、ＧＭＲ素子を想定したが、地磁気センサの種類はこれに限定されず、ＴＭＲ（Tunneling Magnetoresistive）素子、ＭＲ（Magnetoresistive）素子等の磁気抵抗効果素子や、ホール素子、ＭＩ(Magneto Impedance)素子、フラックスゲートセンサ等、どんなものでもよい。
特に、ホール素子のような特性の温度変化の激しい素子では、温度によるオフセット変化を補正するために使用できる。またＭＩ素子のような着磁しやすいものでは、素子自身の着磁による影響の除去手段として有効である。

また、本実施形態においては、カーソルキー９ａまたは９ｂの一回の押下により地図ＭＡＰａが一定の角度だけ回転するようして、結果的に、カーソルキー９ａまたは９ｂを押下しているときのみ地図ＭＡＰａが回転し、カーソルキー９ａまたは９ｂを押下しなくなると地図ＭＡＰａの回転が停止するようにしたが、以下のようにして、地図ＭＡＰａを自動的に回転させて地図ＭＡＰａと現在地の景観とを一致させてもよい。すなわち、ＣＰＵ１０１の制御プログラムにおいて、調整モードをサポートし、特定のキー操作によって該調整モードに移行するようにし、カーソルキー９ａまたは９ｂの押下により、地図ＭＡＰａが自動回転して、地図ＭＡＰａが現在地の景観と一致したときに確認ボタン１０を押下することにより、地図ＭＡＰａを停止させてもよい。結果的に、地図ＭＡＰａと現在地の景観とを一致させることができれば、どんな方法でもよい。

また、本実施形態においては、図６〜図７に示すフローチャートのステップＳｐ１〜Ｓｐ５の処理と、ステップＳｐ６〜Ｓｐ１０の処理とにより、２回の地図補正によってオフセット値を決定しているが、例えば、携帯電話機ＭＰの表示部１８ａに表示される地図の縮尺によっては、オフセット値の精度の要求が高くならない場合もあり、ステップＳｐ１〜Ｓｐ５の処理によって求められる仮のオフセット値をそのまま使用してもよい。また、ステップＳｐ６〜Ｓｐ１０の処理を繰り返すことにより、地図補正を３回以上行うようにして、オフセット値の精度をさらに高めるようにしてもよい。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での設計変更も含まれる。

本発明の一実施形態における携帯電話機ＭＰの構成を示すブロック図である。 同実施形態における携帯電話機ＭＰの外観を示す図である。 同実施形態における地磁気センサモジュール３０の構成を示すブロック図である。 地磁気センサモジュール３０における検出出力信号ＳｘおよびＳｙによって描かれる方位円を示す図である。 同実施形態における携帯電話機ＭＰのキャリブレーションを行う際のシチュエーションを示す図である。 同実施形態における携帯電話機ＭＰにおける、キャリブレーションの動作を示すフローチャートである。 同実施形態における携帯電話機ＭＰにおける、キャリブレーションの動作を示すフローチャートである。 同実施形態における携帯電話機ＭＰの表示部１８ａにおいて表示される地図ＭＡＰａおよび矢印ＡＲによって、オフセットを測定する様子を示す図である。 同実施形態における携帯電話機ＭＰの地磁気センサモジュール３０のオフセットのキャリブレーションの動作の詳細を示す図である。

符号の説明

１、２・・・筐体、３・・・開始キー、４・・・終了キー、５・・・テンキー、７・・・リダイアルキー、８・・・ＲＦ（Radio Frequency）アンテナ、９ａ、９ｂ・・・カーソルキー（地図回転手段）、９ｃ、９ｄ・・・カーソルキー、１０・・・確認ボタン、１１・・・変換キー、１８ａ・・・表示部（表示手段）、１８ｂ・・・表示部、２７・・・マイク、２８・・・受話音用スピーカ、３０・・・地磁気センサモジュール（地磁気センサ）、３１、３２・・・磁気センサ、３３・・・切換器、３４・・・増幅器、３５・・・、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）コンバータ、３６・・・Ｉ／Ｆ（インターフェイス）部、４１・・・着信音用スピーカ、１０１・・・ＣＰＵ（Central Processing Unit）（表示手段）（キャリブレーション手段）、１０２・・・ＲＯＭ（Read Only Memory）（地図情報記憶手段）、１０３・・ＲＡＭ（Random Access Memory）、１０４・・・ＲＦ（Radio Frequency）送受信部、１０５・・・キー入力部、１０７・・・音声処理部、１０８・・・ＧＰＳ（Global Positioning System）受信部（位置情報取得手段）、１０９・・・音源部、１１０・・・ＧＰＳアンテナ（位置情報取得手段）、１２０・・・バスライン、ＡＲ・・・矢印、Ｈｕ・・・ユーザ、ＭＡＰａ、ＭＡＰｂ・・・地図、ＭＰ・・・携帯電話機、ＰＰ・・・現在位置、ＳＴＲ・・・通り

Claims (2)

1. 地磁気センサと、
   位置情報を取得する位置情報取得手段と、
   地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、
   前記地磁気センサの出力および前記位置情報ならびに前記地図情報に基づいて現在地における地図を表示する表示手段と、
   前記地図を任意の回転方向、角度に回転させる地図回転手段と、
   前記地図と前記現在地の景観とが一致した場合、前記地図の回転方向および角度に応じて前記地磁気センサのオフセット値を更新するキャリブレーション手段と、
   を備えたことを特徴とする携帯情報端末。
2. 携帯情報端末の制御用コンピュータに、
   地磁気センサの出力および位置情報ならびに地図情報に基づいて現在地における地図を表示するステップと、
   前記地図を任意の回転方向、角度に回転させるステップと、
   前記地図と前記現在地の景観とが一致した場合、前記地図の回転方向および角度に応じて前記地磁気センサのオフセット値を更新するステップと、
   を実行させるための地磁気センサの補正用プログラム。
   
   

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