(57)【要約】【課題】  センサの温度ドリフトや外来ノイズの影響により出力信号が大きく変動して飽和することを防ぎ、安定した測定を行うこと。【解決手段】  オフセット成分１１を加減算して測定されたアナログ入力信号１０をＡ／Ｄコンバータ２によりデジタルの出力信号１３に変換し、オフセット成分を更新する条件が満たされている場合にはＡ／Ｄコンバータ２から出力された出力信号１３をもとに、新たにオフセット成分を算出し、その算出されたオフセット成分を更新する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナログ入力信号にオフセット成分を加減算して、該アナログ入力信号を測定する入力信号測定手段と、
前記オフセット成分を加減算して測定された前記アナログ入力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、
前記オフセット成分を更新する条件が満たされているか否かを判断し、該更新の条件が満たされている場合には前記Ａ／Ｄコンバータからの出力信号をもとに、新たにオフセット成分を算出するオフセット算出手段と、
前記算出されたオフセット成分を更新するオフセット更新手段と
を具えたことを特徴とするアナログ信号計測装置。
【請求項２】
前記オフセット算出手段は、
一定周期毎に、前記Ａ／Ｄコンバータからの出力信号と前記Ａ／Ｄコンバータの測定範囲内に設定された所定値との差が最小になるように、前記新たなオフセット成分を算出することを特徴とする請求項１記載のアナログ信号計測装置。
【請求項３】
前記オフセット算出手段は、
前記一定周期が、測定しようとする周波数帯域の上限周波数の２倍の周波数の周期よりも短いことを特徴とする請求項２記載のアナログ信号計測装置。
【請求項４】
前記オフセット算出手段は、
前記Ａ／Ｄコンバータからの出力信号が、前記Ａ／Ｄコンバータの測定範囲内に設定された閾値を越えたときに、前記閾値と前記Ａ／Ｄコンバータの測定範囲内に設定された所定値との差が最小になるように、前記新たなオフセット成分を算出することを特徴とする請求項１記載のアナログ信号計測装置。
【請求項５】
前記オフセット算出手段は、
過去に測定された前記Ａ／Ｄコンバータからの出力信号の分布をもとに、該出力信号の変化範囲を算出し、前記出力信号の変化範囲の中心と前記Ａ／Ｄコンバータの測定範囲内に設定された所定値との差が最小になるように、前記新たなオフセット成分を算出することを特徴とする請求項１記載のアナログ信号計測装置。
【請求項６】
前記オフセット算出手段は、
所定期間内に測定された前記Ａ／Ｄコンバータからの出力信号の変化から次の所定期間内の出力信号の変化を予測し、該予測された出力信号の変化が、前記Ａ／Ｄコンバータの測定範囲内に収まるように、前記新たなオフセット成分を算出することを特徴とする請求項１記載のアナログ信号計測装置。
【請求項７】
前記所定値は、前記Ａ／Ｄコンバータの測定範囲の中心であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のアナログ信号計測装置。
【請求項８】
前記入力信号測定手段は、
Ｄ／Ａコンバータと、アナログ減算器とを含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のアナログ信号計測装置。
【請求項９】
アナログ入力信号にオフセット成分を加減算して、該アナログ入力信号を測定する入力信号測定工程と、
前記オフセット成分を加減算して測定された前記アナログ入力信号をデジタル信号に変換する信号変換工程と、
前記オフセット成分を更新する条件が満たされているか否かを判断し、該更新の条件が満たされている場合には前記Ａ／Ｄコンバータからの出力信号をもとに、新たにオフセット成分を算出するオフセット算出工程と、
前記算出されたオフセット成分を更新するオフセット更新工程と
を具えたことを特徴とするアナログ信号計測方法。
【請求項１０】
前記オフセット算出工程は、
一定周期毎に、前記Ａ／Ｄコンバータからの出力信号と前記Ａ／Ｄコンバータの測定範囲内に設定された所定値との差が最小になるように、前記新たなオフセット成分を算出することを特徴とする請求項９記載のアナログ信号計測方法。
【請求項１１】
前記オフセット算出工程は、
前記一定周期が、測定しようとする周波数帯域の上限周波数の２倍の周波数の周期よりも短いことを特徴とする請求項１０記載のアナログ信号計測方法。
【請求項１２】
前記オフセット算出工程は、
前記Ａ／Ｄコンバータからの出力信号が、前記Ａ／Ｄコンバータの測定範囲内に設定された閾値を越えたときに、前記閾値と前記Ａ／Ｄコンバータの測定範囲内に設定された所定値との差が最小になるように、前記新たなオフセット成分を算出することを特徴とする請求項９記載のアナログ信号計測方法。
【請求項１３】
前記オフセット算出工程は、
過去に測定された前記Ａ／Ｄコンバータからの出力信号の分布をもとに、該出力信号の変化範囲を算出し、前記出力信号の変化範囲の中心と前記Ａ／Ｄコンバータの測定範囲内に設定された所定値との差が最小になるように、前記新たなオフセット成分を算出することを特徴とする請求項９記載のアナログ信号計測方法。
【請求項１４】
前記オフセット算出工程は、
所定期間内に測定された前記Ａ／Ｄコンバータからの出力信号の変化から次の所定期間内の出力信号の変化を予測し、該予測された出力信号の変化が、前記Ａ／Ｄコンバータの測定範囲内に収まるように、前記新たなオフセット成分を算出することを特徴とする請求項９記載のアナログ信号計測方法。
【請求項１５】
請求項９ないし１４のいずれかに記載のアナログ信号計測方法をコンピュータによって実行可能なアナログ信号計測プログラム。
【請求項１６】
請求項１５記載のアナログ信号計測プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ信号を計測するアナログ信号計測装置、および、アナログ信号計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やＰＤＡなどの普及により、歩行者用ナビゲーションシステムのニーズが高まっており、歩行者の現在位置や進行方向を計測するための携帯機器に搭載可能な歩数計や電子コンパスなど各種センサによる計測の需要が高まっている。
【０００３】
センサを使った計測では、センサからのアナログ信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号処理にて演算を行う方法が一般的に見られる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータの入力ビット数が限られている場合、センサの出力信号は、温度ドリフトや、外来ノイズによるオフセット変動の影響を受けやすく、Ａ／Ｄコンバータの測定範囲を越えてオーバーフローする問題があり、いかに安定して測定を行うかが課題であった。
【０００５】
このような課題に対して、Ａ／Ｄコンバータの測定範囲を大きくすることが考えられるが、そのようなＡ／Ｄコンバータは高価であり、計測装置のコストアップを招くとともに、アナログ回路部分における１ビット当たりの電圧精度も厳しくなり、回路設計上の負担が増加する。
【０００６】
アナログ信号をＡ／Ｄコンバータの測定範囲を大きくすることなく、デジタル信号に変換し、オーバーフローさせずに信号を測定する方法としては、例えば、特許文献１に示す技術が開示されている。この技術では、Ａ／Ｄコンバータの測定範囲を測定信号が越えたときに、オフセットを測定信号に加減算し、Ａ／Ｄコンバータの測定範囲内に測定信号を収めて測定を行う。
【０００７】
しかしながら、上記技術においては、測定信号がＡ／Ｄコンバータの測定範囲を越えたときにオフセット値を加算し測定範囲を移動させるために、どのくらい測定範囲を越えたかは不明であり、レンジ切り替えまでの信号は本質的に飽和状態のままである。従って、センサにみられるような、急激な信号の変動を測定する用途にこの技術を適用するのは難しい。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、センサの温度ドリフトや、外来ノイズ等の影響により出力信号が大きく変動して飽和することを防ぎ、安定した測定を行うことが可能な、アナログ信号計測装置、および、アナログ信号計測方法に関する。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−１３５１１９号公報
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、センサからのアナログ入力信号を計測するアナログ信号計測において、オフセット成分を加減算してアナログ入力信号を測定し、測定されたアナログ入力信号をＡ／Ｄコンバータによりデジタルの出力信号に変換し、オフセット成分を更新する条件が満たされている場合にはＡ／Ｄコンバータから出力された出力信号をもとに、新たにオフセット成分を算出し、その算出されたオフセット成分を更新するようにしたので、センサの温度ドリフトや外来ノイズの影響により出力信号が大きく変動し飽和することを防止することができ、これにより、常に安定した入力信号の計測を行うことができる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、アナログ入力信号にオフセット成分を加減算して、該アナログ入力信号を測定する入力信号測定手段と、前記オフセット成分を加減算して測定された前記アナログ入力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、前記オフセット成分を更新する条件が満たされているか否かを判断し、該更新の条件が満たされている場合には前記Ａ／Ｄコンバータからの出力信号をもとに、新たにオフセット成分を算出するオフセット算出手段と、前記算出されたオフセット成分を更新するオフセット更新手段とを具えることによって、アナログ信号計測装置を構成する。
【００１２】
前記オフセット算出手段は、一定周期毎に、前記Ａ／Ｄコンバータからの出力信号と前記Ａ／Ｄコンバータの測定範囲内に設定された所定値との差が最小になるように、前記新たなオフセット成分を算出してもよい。
【００１３】
前記オフセット算出手段は、前記一定周期を、測定しようとする周波数帯域の上限周波数の２倍の周波数の周期よりも短くしてもよい。
【００１４】
前記オフセット算出手段は、前記Ａ／Ｄコンバータからの出力信号が、前記Ａ／Ｄコンバータの測定範囲内に設定された閾値を越えたときに、前記閾値と前記Ａ／Ｄコンバータの測定範囲内に設定された所定値との差が最小になるように、前記新たなオフセット成分を算出してもよい。
【００１５】
前記オフセット算出手段は、過去に測定された前記Ａ／Ｄコンバータからの出力信号の分布をもとに、該出力信号の変化範囲を算出し、前記出力信号の変化範囲の中心と前記Ａ／Ｄコンバータの測定範囲内に設定された所定値との差が最小になるように、前記新たなオフセット成分を算出してもよい。
【００１６】
前記オフセット算出手段は、所定期間内に測定された前記Ａ／Ｄコンバータからの出力信号の変化から次の所定期間内の出力信号の変化を予測し、該予測された出力信号の変化が、前記Ａ／Ｄコンバータの測定範囲内に収まるように、前記新たなオフセット成分を算出してもよい。
【００１７】
前記所定値は、前記Ａ／Ｄコンバータの測定範囲の中心としてもよい。
【００１８】
前記入力信号測定手段は、Ｄ／Ａコンバータと、アナログ減算器とを含んでもよい。
【００１９】
本発明は、アナログ入力信号にオフセット成分を加減算して、該アナログ入力信号を測定する入力信号測定工程と、前記オフセット成分を加減算して測定された前記アナログ入力信号をデジタル信号に変換する信号変換工程と、前記オフセット成分を更新する条件が満たされているか否かを判断し、該更新の条件が満たされている場合には前記Ａ／Ｄコンバータからの出力信号をもとに、新たにオフセット成分を算出するオフセット算出工程と、前記算出されたオフセット成分を更新するオフセット更新工程とを具えることによって、アナログ信号計測方法を提供する。
【００２０】
前記オフセット算出工程は、一定周期毎に、前記Ａ／Ｄコンバータからの出力信号と前記Ａ／Ｄコンバータの測定範囲内に設定された所定値との差が最小になるように、前記新たなオフセット成分を算出する方法としてもよい。
【００２１】
前記オフセット算出工程は、前記一定周期を、測定しようとする周波数帯域の上限周波数の２倍の周波数の周期よりも短いことを特徴とする方法としてもよい。
【００２２】
前記オフセット算出工程は、前記Ａ／Ｄコンバータからの出力信号が、前記Ａ／Ｄコンバータの測定範囲内に設定された閾値を越えたときに、前記閾値と前記Ａ／Ｄコンバータの測定範囲内に設定された所定値との差が最小になるように、前記新たなオフセット成分を算出する方法としてもよい。
【００２３】
前記オフセット算出工程は、過去に測定された前記Ａ／Ｄコンバータからの出力信号の分布をもとに、該出力信号の変化範囲を算出し、前記出力信号の変化範囲の中心と前記Ａ／Ｄコンバータの測定範囲内に設定された所定値との差が最小になるように、前記新たなオフセット成分を算出する方法としてもよい。
【００２４】
前記オフセット算出工程は、所定期間内に測定された前記Ａ／Ｄコンバータからの出力信号の変化から次の所定期間内の出力信号の変化を予測し、該予測された出力信号の変化が、前記Ａ／Ｄコンバータの測定範囲内に収まるように、前記新たなオフセット成分を算出する方法としてもよい。
【００２５】
本発明は、上記記載のアナログ信号計測方法をコンピュータによって実行可能なアナログ信号計測プログラムを提供する。
【００２６】
本発明は、上記記載のアナログ信号計測プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２８】
［第１の例］
本発明の第１の実施の形態を、図１および図２に基づいて説明する。
【００２９】
図１は、本発明に係るアナログ信号計測装置の概略構成を示す。
本アナログ信号計測装置は、オフセット加減算部１と、Ａ／Ｄコンバータ２と、演算部３と、オフセット算出部４とに大別される。
【００３０】
オフセット加減算部１は、外部から入力されるアナログ信号１０を測定するためのものであり、この入力されたアナログ信号１０に対してオフセット値１１が加算又は減算（以下、略して加減算という）されて、アナログ信号１２を得る。このようにして測定されたアナログ信号１２は、Ａ／Ｄコンバータ２へ出力される。
【００３１】
Ａ／Ｄコンバータ２では、オフセット値１１が加減算されて得られたアナログ信号１２が、デジタル信号の出力信号１３に変換され、演算部３およびオフセット算出部４へ出力される。
【００３２】
オフセット算出部４は、入力された出力信号１３の傾向または分布などから求められる演算値と、Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲の中心のような所定値との差が最小になるように、新たなオフセット値１１を算出する。この新たに算出されたオフセット値１１は、オフセット加減算部１および演算部３へ出力される。
【００３３】
演算部３は、入力されたデジタルの出力信号１３とオフセット算出部４からのオフセット値１１とを基に、所望のデータ処理を行う。
【００３４】
なお、オフセット算出部４は、測定開始時において、測定範囲の中点など予め初期のオフセット値１１としてオフセット初期値を設定しておくことも必要である。
【００３５】
また、オフセット算出部４は、一定周期毎に、又は、Ａ／Ｄコンバータ２からの出力信号１３がＡ／Ｄコンバータ２の測定範囲内で設定された閾値を越える毎に、新たなオフセット値１１を算出してもよい。
【００３６】
（アナログ信号測定処理）
図2は、アナログ信号を測定する処理のフローチャートを示す。
オフセット算出部４は、初期のオフセット値１１としてオフセット初期値を設定し（ステップS1）、この設定したオフセット値１１をオフセット加減算部１、及び演算部３へ出力する（ステップS2）。
【００３７】
そして、オフセット加減算部１においてアナログ信号１０はオフセット値１１が加減算されてアナログ信号１２となり、A/Dコンバータ２に送られる。そして、Ａ／Ｄコンバータ２において、アナログ信号１２はデジタル信号に変換され出力信号１３となり、演算部３及びオフセット算出部４へ出力され、測定される（ステップS3）。
【００３８】
そして、演算部３では、入力された出力信号１３とそのときのオフセット値１１とをもとに、外部から入力された真のアナログ信号１０を算出する（ステップＳ６）。
設定されたオフセット値１１を更新する条件が満たされているか判断する（ステップS4）。
【００３９】
オフセット値１１を更新する条件が満たされている場合には、オフセット算出部４において、そのときに入力された出力信号１３をもとに、新たにオフセット値１１を演算する（ステップS5）。
【００４０】
その算出された新たなオフセット値１１は、オフセット加減算部１及び演算部３へ出力される（ステップS2）。
【００４１】
そして、新たなオフセット値１１のもとで新たな出力信号１３を測定し、演算部３、及びオフセット算出部４へ出力する（ステップS3）。
【００４２】
演算部３において、入力された新たなオフセット値１１とそのオフセット値１１のもとで測定された出力信号１３から、外部から入力された真のアナログ信号１０が算出される
（ステップS６）。
【００４３】
一方、オフセット値１１を更新する条件が満たされていない場合（ステップ４）には、新たにオフセットを算出せずに現在のオフセット値１１のままで出力信号１３を測定し、演算部３及びオフセット算出部４へ出力する（ステップS3）。
【００４４】
そして、演算部３において、入力された出力信号１３とそのときのオフセット値11とから、外部から入力された真のアナログ信号１０が算出される（ステップS６）。
このようにして算出された真のアナログ信号１０の出力結果をもとに、演算部３でデータ処理がなされる（ステップS7）。
【００４５】
また、本発明では、図１に示すアナログ信号計測装置において、上記オフセット値１１の算出処理を含むアナログ信号計測方法をコンピュータによって実行可能なアナログ信号計測プログラムとして構成することができる。
【００４６】
さらに、アナログ信号計測装置によって実行されるアナログ信号計測プログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録させることも可能である。
【００４７】
［第２の例］
本発明の第２の実施の形態を、図３〜図５に基づいて説明する。なお、前述した第１の例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。
【００４８】
本例では、磁気センサ１００を利用して磁場を測定する場合の例を示す。
【００４９】
図３は、磁気センサ１００から出力されるアナログ信号１０を計測する場合のアナログ信号計測装置の構成例を示す。
【００５０】
本アナログ信号計測装置は、磁気センサ１００と、減算器２０と、Ｄ／Ａコンバータ２１と、Ａ／Ｄコンバータ２と、演算部３と、オフセット算出部４と、オフセット更新条件設定部２２と、記憶部２３とからなる。減算器２０とＤ／Ａコンバータ２１とは、オフセット加減算部１を構成している。記憶部２３は、オフセット値１１と、センサ出力データ値２４とを記憶する。
【００５１】
磁気センサ１００としては、例えばホール素子を用いることができ、ＩｎＳｂやＩｎＡｓ、ＧａＡｓ等の化合物半導体系、あるいは、Ｓｉモノリシックホール素子であることが好ましい。
【００５２】
また、磁気センサ１００の出力する信号が小さい場合には、増幅器（図示せず）により信号を増幅してから減算器２０へ入力することも考えられる。
【００５３】
演算部３では、磁気センサ１００の真の出力をＡ／Ｄコンバータ２からの出力信号１３とオフセット値１１とから算出し、センサ出力データ値２４として記憶部２３へ出力すると共に、所望のデータ処理を行う。
【００５４】
Ｄ／Ａコンバータ２１は、オフセット算出部４からのデジタル信号であるオフセット値１１をアナログ信号に変換し、減算器２０へ出力する。
【００５５】
オフセット更新条件設定部２２は、一定周期毎、またはＡ／Ｄコンバータ２の出力信号１３がＡ／Ｄコンバータ２の測定範囲内で設定されたオフセット出力調整用閾値を越える毎にオフセット値１１を算出するというような条件を設定することができる。
【００５６】
オフセット算出部４は、オフセット更新条件設定部２２により設定された条件によりオフセット値１１を新たに算出し、Ｄ／Ａコンバータ２１、記憶部２３、演算部３へと出力する。また、初期のオフセット値１１を記憶部２３より読み出す。
【００５７】
記憶部２３は、初期のオフセット値１１、また新たに算出されたオフセット値１１と、演算部３で算出された磁気センサ１００の真の出力であるセンサ出力データ値２４を記憶することができる。
【００５８】
アナログ信号１０である磁気センサ１００の出力は、減算器２０に入力され、減算器２０にて磁気センサ１００の出力はＤ／Ａコンバータ２１の出力が減算され、アナログ信号１２となり、Ａ／Ｄコンバータ２へ出力される。
【００５９】
Ａ／Ｄコンバータ２へと入力されたアナログ信号１２は、デジタル信号の出力信号１３へと変換され、演算部３およびオフセット算出部４へと出力される。
【００６０】
オフセット算出部４では、オフセット更新条件設定部２２により設定された更新条件のもと、オフセット値１１を算出し、Ｄ／Ａコンバータ２１、演算部３、および、記憶部２３へ出力する。
【００６１】
Ｄ／Ａコンバータ２１で、算出されたオフセット値１１はデジタル信号からアナログ信号へ変換され、減算器２０へと出力される。
【００６２】
演算部３では、Ａ／Ｄコンバータ２の出力信号１３と算出されたオフセット値１１とから、磁気センサ１００の真の出力を算出し、センサ出力データ値２４として記憶部２３に出力すると共に、記憶部２３に記憶されたセンサ出力データ値２４から地磁気信号を算出するなどの演算処理を行う。
【００６３】
（アナログ信号測定処理）
図４は、一定周期毎にオフセット値１１を更新し、磁気センサ１００の真の出力であるアナログ信号１０を測定する処理のフローチャートを示す。
【００６４】
オフセット算出部４は、記憶部２３に記憶されている初期のオフセット値１１を読み出してオフセット初期値として設定し（ステップS1）、その設定したオフセット値１１をD/Aコンバータ２１、演算部３、記憶部２３へそれぞれ出力する（ステップS2）。
【００６５】
Ｄ／Ａコンバータ２１において、入力されたオフセット値１１はデジタル信号からアナログ信号に変換されて減算器２０へと出力され、減算器２０は、磁気センサ１００の出力からＤ／Ａコンバータ２１の出力を減算し、アナログ信号１２としてＡ／Ｄコンバータ２へ出力する。そして、A/Dコンバータ２によってデジタル信号へ変換され、出力信号１３となり、演算部３及びオフセット算出部４へ出力され、測定される（ステップS１０）。
【００６６】
そして、演算部３では、入力された出力信号１３とそのときのオフセット値１１とをもとに、磁気センサ１００の真の出力を算出し、記憶部２３へセンサ出力データ値２４として出力する（ステップＳ６）。
【００６７】
そして、一定周期が経過したかどうか判断する（ステップS１１）。
一定周期が経過した場合には、オフセット算出部４において、そのときに入力された出力信号１３をもとに、新たにオフセット値１１を演算する（ステップS5）。
【００６８】
例えば、一定周期毎に、A/Dコンバータ２からの出力信号１３とA/Dコンバータ２の測定範囲内の所定値との差が最小になるように、新たなオフセット値１１を演算する。この所定値はA/Dコンバータ２の測定範囲の中心であってもよい。
【００６９】
その算出された新たなオフセット値１１を、D/Aコンバータ２１、演算部３、記憶部２３へそれぞれ出力する（ステップS2）。
【００７０】
そして、新たなオフセット値１１のもとで出力信号１３を測定し、演算部３、及びオフセット算出部４へ出力する（ステップS１０）。
【００７１】
演算部３にて、入力された新たなオフセット値１１とそのオフセット値１１のもとで測定された出力信号１３から、磁気センサ１００からの真の出力を算出し、記憶部２３へセンサ出力データ値２４として出力する（ステップS６）。
【００７２】
一方、一定周期が経過していない場合（ステップS１１）には、新たなオフセット値１１を算出せずに現在のオフセット値１１のままで出力信号１３を測定し、演算部３、及びオフセット算出部４へ出力する（ステップS１０）。
【００７３】
そして、演算部３において、入力された出力信号１３とそのときのオフセット値11とから、磁気センサ１００の真の出力を算出し、記憶部２３へセンサ出力データ値２４として出力する（ステップS６）。
【００７４】
このようにして算出された磁気センサ１００の真の出力及びセンサ出力データ値２４をもとに、演算部３にてデータ処理がなされる（ステップS７）。
【００７５】
図５は、測定周期毎にオフセット値１１を更新する場合における、Ａ／Ｄコンバータ２からの出力信号１３の変化の様子を示す。
【００７６】
図５中の実線は、Ａ／Ｄコンバータ２からの出力信号１３の変化を表し、点線はオフセット値１１を変更しない場合の出力信号１３の変化を表している。また、この図５では、オフセット算出部４は、測定周期毎に、Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲の中心と出力信号１３との差が最小になるようにした場合の様子を表している。
【００７７】
Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲を越えてオーバーフローするような変動の大きい磁気信号は、測定周期毎にオフセット値１１を加減算することで、Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲の中心付近へ移動し、オーバーフローしないように測定されることがわかる。
【００７８】
図５では、測定周期毎にオフセット値１１を演算し、更新しているが、必ずしも測定周期毎ではなく、数回の測定周期に一回オフセット値１１を更新することも可能である。
【００７９】
磁気センサ１００の出力をＶＨＥ、一定周期毎に加算又は減算され更新されるオフセット値１１のＤ／Ａコンバータ２１の出力をＯＤＡ（ｍ）とすると、Ａ／Ｄコンバータ２へ入力される信号ＶＡＤは、
ＶＡＤ＝ＶＨＥ−ＯＤＡ（ｍ）                    ・・・・（１）
となる。ただし、ｍはオフセット値１１が算出された周期を表す０以上の整数であり、ＯＤＡ（０）＝Ｉ０（Ｉ０はオフセット初期値を表す）。Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲を電圧（Ｖ）でＲＡＤ，コード表示（ＬＳＢ）でＬＡＤとすると、Ａ／Ｄコンバータ２の出力コード（ＬＳＢ）は、
ＣＡＤ＝ＬＡＤ／ＲＡＤ（ＶＨＥ−ＯＤＡ（ｍ））  ・・・・（２）
となる。
【００８０】
ここで、一定周期経過後（ｍ＝１）、磁気センサ１００の出力がＶＨＥ（１）（＝ＶＡＤ（１）＋Ｉ０，ただし、ＶＡＤ（１）は一定周期経過時にＡ／Ｄコンバータ２へ入力された信号）であるとすると、オフセット値１１ＯＤＡ（１）は、一定周期経過時のＡ／Ｄコンバータ２の出力コードＣＡＤ（１）（＝ＬＡＤ／ＲＡＤ・ＶＡＤ（１））がＡ／Ｄコンバータ２の測定範囲の中心ＬＡＤ／ＲＡＤ・ＶＣ（ＶＣはＡ／Ｄコンバータ２の測定範囲の中心を表す電圧）となるように設定されるので、
ＣＡＤ（１）−ＬＡＤ／ＲＡＤＶＣ＝ＬＡＤ／ＲＡＤ（ＶＨＥ（１）−ＯＤＡ（１）−ＶＣ）＝０
すなわち、
ＯＤＡ（１）=ＶＨＥ（１）−ＶＣ（＝ＶＡＤ（１）＋Ｉ０−ＶＣ）  ・・・・（３）
と、変更される。
このときのＤ／Ａコンバータ２１へ入力されるコードは
PＤＡ（１）＝（ＶＨＥ（１）−ＶＣ）／ΔＶＤＡ          ・・・・（４）
となっている。ただし、ΔＶＤＡはＤ／Ａコンバータ２１の１ＬＳＢ入力当りの出力電圧（Ｖ／ＬＳＢ）を表す。
【００８１】
また、Ａ／Ｄコンバータ２の１ＬＳＢと、Ｄ／Ａコンバータ２１の１ＬＳＢとは必ずしも等しくはなく（１／ΔＶＤＡ≠ＬＡＤ／ＲＡＤ）、Ｄ／Ａコンバータ２１の１ＬＳＢがＡ／Ｄコンバータ２の数ＬＳＢに相当することが、出力信号１３がＡ／Ｄコンバータ２の測定範囲を越えないようにするために有用である。
【００８２】
例えば、Ｄ／Ａコンバータ２１の１ＬＳＢがＡ／Ｄコンバータ２の２０ＬＳＢに相当するとき、Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲の中心から１００ＬＳＢずれた出力信号１３はＤ／Ａコンバータ２１の５ＬＳＢに相当し、これをＤ／Ａコンバータ２１から出力することで、出力信号１３をＡ／Ｄコンバータ２の測定範囲の中心へ移動させることができる。
【００８３】
しかし、Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲の中心から１１５ＬＳＢずれた出力信号１３である場合、Ｄ／Ａコンバータ２１は５ＬＳＢを出力し、出力信号１３はＡ／Ｄコンバータ２の測定範囲の中心から１５ＬＳＢずれるか、Ｄ／Ａコンバータ２１は６ＬＳＢを出力し、出力信号１３はＡ／Ｄコンバータ２の測定範囲の中心から１０ＬＳＢずれるということが生じる。図５において、測定周期毎の出力信号１３とＡ／Dコンバータ２の測定範囲の中心とのずれは、その様子を表している。
実際のＣＡＤ（１）やPDA（１）は、次のように丸め誤差を補正して測定または出力される。
ＣＡＤ（１）＝ｒｉｎｔ｛ＬＡＤ／ＲＡＤ（ＶＨＥ（１）−ＯＤＡ（1））｝（５）
PDA（１）＝ｒｉｎｔ｛（ＶＨＥ（１）−ＶＣ）／ΔＶＤＡ｝      ・・・・（６）
ここで、ｒｉｎｔ（  ）は四捨五入演算子とする。
【００８４】
一回目の周期の後、次の一定周期が経過するまでの測定においては、Ａ／Ｄコンバータ２へ入力される信号ＶＡＤ'は、磁気センサ１００の出力がＶＨＥ'とすると
ＶＡＤ'＝ＶＨＥ'− ＯＤＡ（１）              ・・・・（７）
となる。以後、一定周期経過するたびに、Ｄ／Ａコンバータ２１の出力を再設定し、Ａ／Ｄコンバータ２の出力信号１３がＡ／Ｄコンバータ２の測定範囲の中心へと移動するようにする。
ｍ回目の一定周期が経過した場合には、Ｄ／Ａコンバータ２１の出力ＯＤＡ（ｍ）は、
ＯＤＡ（ｍ）＝ＶＨＥ（ｍ）−ＶＣ            ・・・・（８）
と変更される。ただし、ＶＨＥ（ｍ）は一定周期がｍ回経過したときの磁気センサ１００の出力であり、
【００８５】
【数１】
2006135683.tif 000003
【００８６】
としても表すことが出来る。ただし、ＶＡＤ（ｎ）はｎ回目の一定周期が経過した時にＡ／Ｄコンバータ２へ入力された信号を表す。
また、ＯＤＡ（ｍ）のコード表示は、
ＰＤＡ（ｍ）＝｛ＶＨＥ（ｍ）−ＶＣ｝／ΔＶＤＡ      ・・・・（１０）
となる。
【００８７】
先ほどと同様に実際のＰＤＡ（ｍ）はもちろん整数に補正される。
ＰＤＡ（ｍ）＝ｒｉｎｔ｛（ＶＨＥ（ｍ）−ＶＣ）／ΔＶＤＡ｝  ・・・・（１１）
以上説明した磁気センサ１００を利用した磁場の測定には様々なものがあるが、中でも市街地のようなあらゆる磁場が様々な方向へ変動する環境で、地磁気のような微小な磁気を観測するような用途に適している。
【００８８】
［第３の例］
本発明の第３の実施の形態を、図６〜図７に基づいて説明する。なお、前述した第２の例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。
【００８９】
前述した第２の例と同様に、磁気センサ１００を利用した場合について説明する。なお、加速度センサ以外のアナログ信号計測装置の構成は、前述した第２の例の図３の構成と同じである。
【００９０】
本例は、オフセット値１１の更新条件として、Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲内で設定されたオフセット調整用閾値を超えた場合に、オフセット値１１を新たに算出する例である。
【００９１】
（アナログ信号測定処理）
図6はＡ／Ｄコンバータ２の出力信号１３がＡ／Ｄコンバータ２の測定範囲内で設定されたオフセット調整用閾値を越えるたびに、オフセット値１１を更新し、磁気センサ１００の真の出力であるアナログ信号１０を測定する処理のフローチャートを示す。
オフセット算出部４は、記憶部２３に記憶されている初期のオフセット値１１を読み出してオフセット初期値として設定する（ステップS1）。
【００９２】
そして、Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲内で、オフセット調整用閾値を設定する（ステップＳ２０）。
【００９３】
設定したオフセット値１１をD/Aコンバータ２１、演算部３、記憶部２３へそれぞれ出力する（ステップS2）。
【００９４】
Ｄ／Ａコンバータ２１において、入力されたオフセット値１１はデジタル信号からアナログ信号に変換されて減算器２０へと出力され、減算器２０は、磁気センサ１００の出力からＤ／Ａコンバータ２１の出力を減算し、アナログ信号１２としてＡ／Ｄコンバータ２へ出力する。そして、A/Dコンバータ２によってデジタル信号へ変換され、出力信号１３となり、演算部３及びオフセット算出部４へ出力され、測定される（ステップS１０）。
【００９５】
そして、演算部３では、入力された出力信号１３とそのときのオフセット値１１とをもとに、磁気センサ１００の真の出力を算出し、記憶部２３へセンサ出力データ値２４として出力する（ステップＳ６）。
【００９６】
Ａ／Ｄコンバータ２からの出力信号１３が、オフセット調整用閾値を越えた場合（ステップ２１）、オフセット調整用閾値をＡ／Ｄコンバータ２の測定範囲内の所定値へ移動させるように、新たなオフセット値１１を演算する（ステップＳ５）。
【００９７】
その算出された新たなオフセット値１１を、Ｄ／Ａコンバータ２１、演算部３、記憶部２３へそれぞれ出力する（ステップＳ２）。
【００９８】
そして、新たなオフセット値１１のもとで出力信号１３を測定し、演算部３、及びオフセット算出部４へ出力する（ステップS１０）。
【００９９】
演算部３にて、入力された新たなオフセット値１１とそのオフセット値１１のもとで測定された出力信号１３から、磁気センサ１００からの真の出力を算出し、記憶部２３へセンサ出力データ値２４として出力する（ステップS６）。
【０１００】
一方、Ａ／Ｄコンバータ２からの出力信号１３が、オフセット調整用閾値を越えない場合には（ステップＳ２１）、現在のオフセット値１１のままで、A/Dコンバータ２の出力信号１３を測定し、演算部３、及びオフセット算出部４へ出力する（ステップS１０）。
【０１０１】
そして、演算部３にて、入力された出力信号１３とそのときのオフセット値１１とから、磁気センサ１００からの真の出力を算出し、記憶部２３へセンサ出力データ値２４として出力する（ステップS６）。
【０１０２】
このようにして算出された磁気センサ１００の真の出力及びセンサ出力データ値２４をもとに、演算部３にてデータ処理がなされる（ステップS７）。
なお、ステップＳ１はステップＳ２０と、またステップＳ２はステップＳ２０と順序を交換できる。
【０１０３】
図７は、Ａ／Ｄコンバータ２の出力信号１３が、オフセット調整用閾値を越えた場合に、Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲内の中心ＬＣ（＝ＬＡＤ／ＲＡＤＶＣ）になるように測定する様子を示す。
【０１０４】
また、オフセット調整用閾値はＬＨ、および、ＬＬとして、Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲内に点線でその位置を示す。
【０１０５】
測定開始後、実線で示されている、出力信号１３は当初、図７中の（Ａ）のＡ／Ｄコンバータ２の測定範囲内で変動する。
【０１０６】
しかし、出力信号１３がＬＨを越えると、オフセット算出部４はＬＨを新たなＡ／Ｄコンバータ２の測定範囲の中心とするようなオフセット値１１を算出し、ＲＡＤ／ＬＡＤ（ＬＨ−ＬＣ）をＤ／Ａコンバータ２１の出力に加算する。
【０１０７】
出力信号１３の側からみると、Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲が、ＬＨ−ＬＣ上方へシフトしたように見える（図７中の（Ｂ））。
【０１０８】
再び、出力信号１３がＬＨを越えると、さらにＲＡＤ／ＬＡＤ（ＬＨ−ＬＣ）をＤ／Ａコンバータ２１の出力に加算し、Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲を移動させる（図７中の（Ｃ））。
【０１０９】
そして、出力信号１３がＬＬより下方へ移動すると、さらにＲＡＤ／ＬＡＤ（ＬＣ−ＬＬ）をＤ／Ａコンバータ２１の出力から減算し、Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲を下方へ移動させる（図７中の（Ｄ））。
【０１１０】
このようにすることで、Ａ／Ｄコンバータ２からの出力信号１３がＡ／Ｄコンバータ２の測定範囲内を越えて、オーバーフローしないように測定を続けることができる。
【０１１１】
この方法は、Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲を変動させる閾値が、Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲よりも小さな範囲となっているため、特許文献１の方法とは違い、信号の測定漏れがないことは明らかである。
【０１１２】
ＬＨをＡ／Ｄコンバータ２の出力が越えたとすると、Ｄ／Ａコンバータ２１の出力ＯＤＡは、ＲＡＤ／ＬＡＤ（ＬＨ−ＬＣ）を加算されるので、オフセット初期値のＤ／Ａコンバータ２１での出力をＩＯとすると、
ＯＤＡ＝ＩＯ＋ＲＡＤ／ＬＡＤ（ＬＨ−ＬＣ）      ・・・・（１２）
となる。
【０１１３】
同様に、ｍ回ＬＨの上方へ越え、ｎ回ＬＬの下方へ越えたとすると、Ｄ／Ａコンバータ２１の出力ＯＤＡ（ｍ＋ｎ）は、ｍ回ＲＡＤ／ＬＡＤ（ＬＨ−ＬＣ）加算し、ｎ回ＲＡＤ／ＬＡＤ（ＬＣ−ＬＬ）減算するので、
ＯＤＡ（ｍ＋ｎ）＝ＩＯ＋ＲＡＤ／ＬＡＤ｛ｍＬＨ＋ｎＬＬ−（ｍ＋ｎ）ＬＣ｝                                                                    ・・・（１３）
となる。
【０１１４】
上述したように、オフセット値１１の更新条件として、Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲内で設定されたオフセット調整用閾値を超えた場合に、オフセット値１１を新たに算出することもできる。この場合、Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲を越えてオーバーフローするような変動の大きいアナログ信号を、Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲内の所定値付近へ移動させて、オーバーフローしないように測定することができる。
【０１１５】
［第４の例］
本発明の第４の実施の形態を、図８〜図１２に基づいて説明する。なお、前述した第２の例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。
【０１１６】
図８は、加速度センサ２００から出力されるアナログ信号１０を計測するアナログ信号計測装置の構成例を示す。なお、加速度センサ２００以外のアナログ信号計測装置の構成は、前述した第２の例の図３の構成と同じである。
【０１１７】
加速度センサ２００からのアナログ信号１０は、減算器２０に入力され、減算器２０にてＤ／Ａコンバータ２１の出力が減算され、アナログ信号１２となり、Ａ／Ｄコンバータ２へと出力される。
【０１１８】
Ａ／Ｄコンバータ２へと入力されたアナログ信号１２は、デジタル信号の出力信号１３に変換され、演算部３およびオフセット算出部４へと出力される。
【０１１９】
オフセット算出部４では、オフセット更新条件設定部２２により設定された更新条件のもと、オフセット値１１を算出し、Ｄ／Ａコンバータ２１、演算部３、および、記憶部２３へ出力する。
【０１２０】
Ｄ／Ａコンバータ２１で、算出されたオフセット値１１は、デジタル信号からアナログ信号へ変換され、減算器２０へと出力される。
【０１２１】
演算部３では、Ａ／Ｄコンバータ２の出力信号１３と算出されたオフセット値１１とから、加速度センサ２００の真の出力を算出し、センサ出力データ値２４として記憶部２３に出力するとともに、記憶部２３に記憶されたセンサ出力データ値２４から歩数算出などの演算処理を行う。
【０１２２】
図９は、Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲を変動させないときの、加速度センサ２００によるＡ／Ｄコンバータ２の出力信号１３の変動の様子を示す。
【０１２３】
Ａ／Ｄコンバータ２は、ＣＧを中心とした測定範囲となっている。
【０１２４】
しかし、加速度センサ２００が搭載された端末を持って歩いた場合、遠心力が加わるために、加速度センサ２００の出力は、図９のように例えばＣＧ'を中心として振れることがある。
【０１２５】
そして、このとき、図９のように大きく上下に振れてしまうような信号が入力されたとすると、オーバーフローを起こしてしまう。
【０１２６】
図１０は、Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲を変動させたときの、加速度センサ２００によるＡ／Ｄコンバータ２の出力信号１３の変動の様子を示す。
この図１０において、ＣＧを中心として測定するよりも、ＣＧ'を中心とした測定を行うことにより、オーバーフローさせずに測定することが可能となる。
【０１２７】
しかし、端末の持ち方や振り方により、遠心力の加わり方が変わるために、必ずＣＧ'を中心として振れることにはならないこともある。
【０１２８】
この場合、次のようにオフセット更新条件を設定し、オフセット算出部４でオフセット値１１を更新することで、A／Dコンバータ２の測定範囲からオーバーフローさせずに測定を行うことができる。
（i）一定周期に測定されるＡ／Ｄコンバータ２の出力信号１３の最大値と最小値から、出力信号１３の中点を算出し、その中点をＡ／Ｄコンバータ２の測定範囲の中心とする。
（ii）一定周期に測定されるＡ／Ｄコンバータ２の出力信号１３の平均値を算出し、その値をＡ／Ｄコンバータ２の測定範囲の中心とする。
（iii）一定周期に測定されるＡ／Ｄコンバータ２の出力信号１３をＬＰＦへ入力し、高周波成分を除去して得られた値をＡ／Ｄコンバータ２の測定範囲の中心とする。
（iｖ）一定周期に測定されるＡ／Ｄコンバータ２の出力信号１３の分布、例えばヒストグラムから、出力信号１３の振動の中点を算出し、その値をＡ／Ｄコンバータ２の測定範囲の中心とする。
（ｖ）前述した第２の例又は第３例に記載の方法により、Ａ／Ｄコンバータ２の出力範囲の中心を移動させる。
【０１２９】
まず、（ｉ）を説明する。ｍ回目の一定周期に測定される加速度センサ２００の出力の最大値と最小値をそれぞれ、ＶＭＡＸ（ｍ）、ＶＭＩＮ（ｍ）とすると、
ＶＭＡＸ（ｍ）＝ＶＡＤＭＡＸ（ｍ）＋ＯＤＡ（ｍ−１）    ・・・・（１４）
ＶＭＩＮ（ｍ）＝ＶＡＤＭＩＮ（ｍ）＋ＯＤＡ（ｍ−１）    ・・・・（１５）
である。ただし、ＶＡＤＭＡＸ（ｍ），ＶＡＤＭＩＮ（ｍ）はｍ回目の一定周期の間にＡ／Ｄコンバータ２へ入力される信号の最大値と最小値をあらわす。
２つの値ＶＭＡＸ（ｍ）とＶＭＩＮ（ｍ）の中点ＶＭＩＤ（ｍ）は、
ＶＭＩＤ（ｍ）＝（ＶＡＤＭＡＸ（ｍ）＋ＶＡＤＭＩＮ（ｍ））／２＋ＯＤＡ（ｍ−１）                                                        ・・・・（１６）
となる。したがって、この値から新たなＤ／Ａコンバータ２１の出力を減算した値が、Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲の中心ＶＣとなるように、オフセット算出を行えばよい。Ｄ／Ａコンバータ２１で出力される、新たに算出されるオフセット値１１ＯＤＡ（ｍ）は
ＯＤＡ（ｍ）＝  ＶＭＩＤ（ｍ）−ＶＣ                    ・・・・（１７）
すなわち、オフセット初期値をＩ０とすると、
【０１３０】
【数２】
2006135683.tif 000004
【０１３１】
次に（ii）について説明する。
ｍ回目の一定周期（長さＴ）に測定される周期内の時間ｔにおける加速度センサ２００の出力Ｖｍ（ｔ）（＝ＶＡＤ（ｔ）＋ＯＤＡ（ｍ−１），ＶＡＤ（ｔ）は時間ｔにＡ／Ｄコンバータ２へ入力される信号）の平均値ＶＡＶＥ（ｍ）は、
【０１３２】
【数３】
2006135683.tif 000005
【０１３３】
ただし、Ｔ＝ｔ２−ｔ１である。新たに算出される、Ｄ／Ａコンバータ２１で出力されるオフセット値１１ＯＤＡ（ｍ）は
ＯＤＡ（ｍ）＝（ＶＡＶＥ（ｍ）−ＶＣ）          ・・（２０）
となる。
【０１３４】
（iii）の方法ではLPFを通すことにより、直流成分の変動を算出することである。ｍ回目の一定周期内の出力信号１３をLPFに通すことで得られた測定信号がコード表示でＬLPF（ｍ）であったとすると、新たに算出される、Ｄ／Ａコンバータ２１で出力されるオフセット値１１ＯDA（ｍ）は、
ＯＤＡ（ｍ）＝ＬLPF（ｍ）ＲＡＤ／ＬＡＤ＋ＯＤＡ（ｍ−１）−ＶＣ  ・・（２１）
すなわち、
【０１３５】
【数４】
2006135683.tif 000006
【０１３６】
となる。
【０１３７】
なお、以上ではＬＰＦをＡ／Ｄコンバータ２の後に配置することを前提に記述したが、Ａ／Ｄコンバータ２の前に配置してもよい。
【０１３８】
最後に、（iｖ）の方法を説明する。
加速度センサ２００を搭載した端末を持って歩いた場合、出力信号１３は先にも述べたように、遠心力などによりＣＧではない振動の中心を持ち得る。出力信号１３がある点を中心として分布する正規分布の形であれば、平均値が出力信号１３の振動の中心となる。しかし、実際には図１１（a）のように正規分布になるとは限らず、図１１（ｂ）のような分布になることもあり得る。
【０１３９】
従って、加速度センサ２００が、図１１（ｂ）のような分布を持った振動の場合、単純な平均値を振動の中心とすると、実際に振動している中心とずれが生じる可能性がある。
したがって、このような分布の場合には分布の広がりの中心を、出力信号１３の振動の中心とする。
【０１４０】
この場合のオフセット値１１を算出する式は（i）の方法におけるＶＡＤＭＡＸ（ｍ）とＶＡＤＭＩＮ（ｍ）に分布の端点を代入することで得られる。分布はオフセット算出部４にて計算し算出する。
【０１４１】
（アナログ信号測定処理）
図１２は、図１１（ｂ）の分布に基づいてオフセット値１１を更新する、アナログ信号測定処理のフローチャートを示す。
オフセット算出部４は、記憶部２３に記憶されている初期のオフセット値１１を読み出してオフセット初期値として設定し（ステップS1）、その設定したオフセット値１１をD/Aコンバータ２１、演算部３、記憶部２３へそれぞれ出力する（ステップS2）。
【０１４２】
Ｄ／Ａコンバータ２１において、入力されたオフセット値１１はデジタル信号からアナログ信号に変換されて減算器２０へと出力され、減算器２０は、加速度センサ２００の出力であるアナログ信号１０からＤ／Ａコンバータ２１の出力を減算し、アナログ信号１２としてＡ／Ｄコンバータ２へ出力する。そして、A/Dコンバータ２によってデジタル信号へ変換され、出力信号１３となり、演算部３及びオフセット算出部４へ出力され、測定される（ステップS１０）。
【０１４３】
そして、演算部３では、入力された出力信号１３とそのときのオフセット値１１とをもとに、加速度センサ２００の真の出力を算出し、記憶部２３へセンサ出力データ値２４として出力する（ステップＳ６）。
そして、一定周期が経過したかどうか判断する（ステップS１１）。
【０１４４】
一定周期が経過した場合には、オフセット算出部４において、そのときまでに入力された出力信号１３から分布を演算する（ステップS３０）。
【０１４５】
その演算した分布の端点から、新たにオフセット値１１を演算する（ステップ３１）。
その算出された新たなオフセット値１１を、D/Aコンバータ２１、演算部３、記憶部２３へそれぞれ出力する（ステップS2）。
【０１４６】
そして、新たなオフセット値１１のもとで出力信号１３を測定し、演算部３、及びオフセット算出部４へ出力する（ステップS１０）。
演算部３にて、入力された新たなオフセット値１１とそのオフセット値１１のもとで測定された出力信号１３から、加速度センサ２００からの真の出力を算出し、記憶部２３へセンサ出力データ値２４として出力する（ステップS６）。
【０１４７】
一方、一定周期が経過していない場合（ステップ１１）には、新たなオフセット値１１を算出せずに現在のオフセット値１１のままで出力信号１３を測定し、演算部３、及びオフセット算出部４へ出力する（ステップS１０）。
【０１４８】
そして、演算部３において、入力された出力信号１３とそのときのオフセット値11とから、加速度センサ２００の真の出力を算出し、記憶部２３へセンサ出力データ値２４として出力する（ステップS６）。
【０１４９】
このようにして算出された加速度センサ２００の真の出力及びセンサ出力データ値２４をもとに、演算部３にてデータ処理がなされる（ステップS７）。
（i），（ii），（iii）のオフセット算出手順は、（iV）のフローチャートにおけるステップＳ３０及びＳ３１を、それぞれの方法に必要な手順に書き換えればよい。
【０１５０】
以上説明したように、本アナログ信号計測装置の入力手段として加速度センサ２００を適用した場合、加速度センサ２００の用途としては歩数計などが挙げられる。
【０１５１】
しかし、歩いているときには、加速度センサ２００の搭載された端末は、重力加速度の2倍以上の加速度を持つこともあり、また、通常静止した状態では、加速度センサ２００のオフセット値の大きさは１Ｇであるが、端末を振るなどしたときには、遠心力がかかることもあり、そのような場合には、振動の中心となるオフセット値の大きさは１Ｇよりも大きくなる。さらに、端末を手に持つ場合、手持ち姿勢が変わることで、加速度センサ２００の各軸の信号の振動の中心が変わってしまう。
【０１５２】
そのような出力の変動の大きな信号を、オーバーフローすることなく、精度良く測定するためには、Ａ／Ｄコンバータ２として測定範囲の大きい、入力ビット数の大きなものを必要としてしまう。
【０１５３】
しかし、このような場合においても、本アナログ信号計測装置を用いることにより、そのような測定範囲の大きなＡ／Ｄコンバータ２を用意することなく、測定することが可能となる。
【０１５４】
［第５の例］
本発明の第５の実施の形態を、図１３〜図１４に基づいて説明する。なお、前述した第１の例および第２の例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。
【０１５５】
本例は、一定周期内の出力信号１３の変化から、次の周期における出力信号１３の変動幅の中心を推定し、オフセット値１１を算出する場合の例である。
【０１５６】
図１３は、オフセット値１１を算出する手法を示す。なお、アナログ信号計測装置の構成は、前述した第１の例の図１の構成、第２の例の図３、又は、第４の例の図８の構成と同じである。本アナログ信号計測装置に接続されるセンサは、磁気センサ１００、又は、加速度センサ２００によって構成される。
【０１５７】
図１３中の太線は、Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲を変動させることがない場合の、出力信号１３の振る舞いを示す。細い実線は、Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲を変動させながら測定を行う場合の出力信号１３の変動を表し、点線は白丸の時点で出力信号１３の予測される変動を表している。黒丸は予測される出力信号１３の変動幅の中心を表す。
【０１５８】
測定開始点から徐々に温度ドリフトにより、測定値、すなわち出力信号１３はＡ／Ｄコンバータ２の測定範囲内の上方へ変動してゆく。一定周期経過後、測定開始点から一定周期経過後の測定点までの出力信号１３の変化、例えば測定開始点からの数十個の測定値の平均値と一定周期経過後の数十個の測定値の平均値とから傾きを算出し、次の一定周期経過後の測定値の変動幅を予測し、その変動幅の中心を、Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲の中心へと移動させるように、オフセット値１１を算出する。
【０１５９】
（アナログ信号測定処理）
図１４は、一定周期内の出力信号１３の変化から、次の周期に置ける出力信号１３の変動幅の中心を推定し、オフセット値１１を更新し、センサの出力であるアナログ信号１０を測定する処理のフローチャートを示す。
【０１６０】
オフセット算出部４は、記憶部２３に記憶されている初期のオフセット値１１を読み出しオフセット初期値として設定し（ステップS1）、その設定したオフセット値１１をD/Aコンバータ２１、演算部３、記憶部２３へそれぞれ出力する（ステップS2）。
【０１６１】
Ｄ／Ａコンバータ２１において、入力されたオフセット値１１はデジタル信号からアナログ信号に変換されて減算器２０へと出力され、減算器２０は、センサの出力であるアナログ信号１０からＤ／Ａコンバータ２１の出力を減算し、アナログ信号１２としてＡ／Ｄコンバータ２へ出力する。そして、A/Dコンバータ２によってデジタル信号へ変換され、出力信号１３となり、演算部３及びオフセット算出部４へ出力され、測定される（ステップS１０）。
【０１６２】
そして、演算部３では、入力された出力信号１３とそのときのオフセット値１１とをもとに、センサの真の出力を算出し、記憶部２３へセンサ出力データ値２４として出力する（ステップＳ６）。
【０１６３】
そして、一定周期が経過したかどうか判断する（ステップS１１）。
一定周期が経過した場合には、オフセット算出部４において、測定開始後の測定値の平均値と一定周期経過後の測定値の平均値とから、それらの間の測定値の変化の傾きを求める（ステップＳ４０）。
【０１６４】
そして、次の一定周期における測定値の変動幅を予測し、その変動幅の中心を、Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲の中心へと移動させるように、新たにオフセット値１１を演算する（ステップＳ４１）。
【０１６５】
その算出された新たなオフセット値１１を、D/Aコンバータ２１、演算部３、記憶部２３へそれぞれ出力する（ステップS2）。
【０１６６】
そして、新たなオフセット値１１のもとで出力信号１３を測定し、演算部３、及びオフセット算出部４へ出力する（ステップS１０）。
【０１６７】
演算部３にて、入力された新たなオフセット値１１とそのオフセット値１１のもとで測定された出力信号１３から、センサからの真の出力を算出し、記憶部２３へセンサ出力データ値２４として出力する（ステップS６）。
【０１６８】
一方、一定周期が経過していない場合（ステップ１１）には、新たなオフセット値１１を算出せずに現在のオフセット値１１のままで出力信号１３を測定し、演算部３、及びオフセット算出部４へ出力する（ステップS１０）。
【０１６９】
そして、演算部３において、入力された出力信号１３とそのときのオフセット値11とから、センサの真の出力を算出し、記憶部２３へセンサ出力データ値２４として出力する（ステップS６）。
【０１７０】
このようにして算出されたセンサの真の出力及びセンサ出力データ値２４をもとに、演算部３にてデータ処理がなされる（ステップS７）。
【０１７１】
一定周期の長さをTとして、ｍ回目の周期にＡ／Ｄコンバータ２へ入力される測定開始点付近の測定値の平均値をＶ（ｍ）とすると、ｍ回目の周期とｍ＋１回目の周期開始点付近の測定値の平均値Ｖ（ｍ＋１）とから予測される、ｍ＋１回目の周期経過後における測定値の変動幅の中心ＶＥＣ（ｍ）は、
ＶＥＣ（ｍ）＝｛Ｖ（ｍ＋１）−Ｖ（ｍ）｝／T×（１／２）T＋Ｖ（ｍ＋１）                                              （２３）
となる。従って、ｍ回目の周期のD／Aコンバータ２１の出力であるＯＤＡ（ｍ−１）の出力を更新して、ＶＥＣ（ｍ）をＡ／Ｄコンバータ２の測定範囲の中心ＶＣへと測定値を移動させるためには次のように計算を行う。ｍ＋１回目の周期のＤ／Ａコンバータ２１の出力は
ＯＤＡ（ｍ）＝ＶＥＣ（ｍ）＋ＯＤＡ（ｍ−１）―ＶＣ      ・・（２４）
すなわち、
【０１７２】
【数５】
2006135683.tif 000007
【０１７３】
となる。
【０１７４】
以上では、ｍ回目の周期の次の周期であるｍ＋１回目の周期を考えたが、ｍ回目の周期の測定値の変動幅から、ｍ＋２回目以降の周期の測定値の変化を予測しても良い。すなわち、（２３）式において、（１／2）Tを（３／２）T，（５／２）Tとして算出するなど、次の周期を予測することに限らなくてよい。
【０１７５】
一般に、センサは、電源投入後に温度ドリフトにより出力電圧が変動していく傾向がある。温度に弱いセンサであれば、温度ドリフトのために測定値がＡ／Ｄコンバータ２の測定範囲を越えてしまうこともありえる。
【０１７６】
しかし、本例に係るアナログ信号計測装置を利用することにより、センサの出力から、新たに算出したオフセット値１１を減算し、Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲を移動させることで、測定値をＡ／Ｄコンバータ２の測定範囲内の所定値付近へと近づけることができる。
【０１７７】
［第６の例］
本発明の第６の実施の形態を、図１５〜図１８に基づいて説明する。なお、前述した第１の例〜第５の例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。
【０１７８】
本例では、入力信号であるアナログ信号１０に加算又は減算するオフセット値１１を一定周期毎に算出する場合の例において、特に、そのオフセット値１１の算出処理の留意点について説明する。なお、アナログ信号計測装置の構成は、前述した第１の例の図１の構成、第２の例の図３、又は、第４の例の図８の構成と同じである。
【０１７９】
図１５〜図１７は、測定信号である出力信号１３が交流信号であり、一定周期でオフセット値１１を算出し、Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲の中心へ出力信号１３を移動させる場合に、一定周期の長さの違いによる測定の様子を示す。
【０１８０】
図１５は、測定信号の周波数の周期と、オフセット値１１を算出する一定周期が同じ場合の例である。
【０１８１】
図１６は、一定周期が、測定信号の周波数の２倍の周波数の周期と同じ場合の例である。
【０１８２】
図１７は、一定周期が、測定信号の４倍の周波数の周期と同じ場合の例である。
また、いずれも測定信号の振幅の２倍がＡ／Ｄコンバータ２の測定範囲となっている。
【０１８３】
図１５は、一定周期が測定する信号の周波数と同じであるような場合、例えば、出力信号１３の最大値、または最小値がＡ／Ｄコンバータ２の測定範囲の中心であるとすると、オフセット値１１を算出するときと次にオフセット値１１を算出するときとの間は、最大値から最大値との間で、測定信号の振動幅の中点から中点がオーバーフローする。
【０１８４】
図１６は、測定信号の周波数の２倍の周波数の周期で、オフセット値１１を算出し、Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲の中心へ測定値を移動させている様子である。
この場合、信号の振動幅の中点から最小値、および、次の周期において信号の振動幅の中点から最大値へ移動する間で、測定信号がオーバーフローしまう。
【０１８５】
図１７は、測定信号の周波数の４倍の周波数の周期で、オフセット値１１を算出し、Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲の中心へ測定値を移動させている様子である。
この場合には、測定信号がオーバーフローしない。
【０１８６】
以上のように、測定信号に応じて、オフセット値１１を算出する周期を変化させる必要がある。
【０１８７】
Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲が測定信号の振幅の４倍よりも大きい場合には、測定信号はオーバーフローすることはない。
【０１８８】
しかし、逆に、Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲が測定信号の振幅の４倍よりも小さい場合には、測定信号はオーバーフローしてしまうため、オフセット値１１を算出する周期は測定信号の周波数の２倍の周波数の周期よりも短いことが望ましい。
【０１８９】
以上の説明では、図１５〜図１７のように、測定信号が正弦波である場合について示したが、一般には正弦波でない測定信号もあり得る。
【０１９０】
そのような場合も上述したように、オフセット値１１を算出する一定周期は、測定信号の持つ周波数成分の上限周波数の２倍以上の周波数の周期よりも短いことが望ましい。
【０１９１】
上限周波数とは、例えば、測定信号が、図１８に示すような利得（振幅Ａｍ、周波数ｆ）からなる周波数帯域を持つ場合のｆＢＷに相当する。
【０１９２】
そして、以上のような点に留意することで、Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲を越えるような振幅もオーバーフローさせずに測定することが可能となる。
【０１９３】
（変形例１）
前述した第１の例〜第６の例において、磁気センサ１００，加速度センサ２００と減算器２０との間、又は減算器２０とＡ／Ｄコンバータ２との間に増幅器を加え、信号振幅の大きさを調整し、測定する構成としてもよい。
【０１９４】
（変形例２）
以上の各例では、主に所定値としてＡ／Ｄコンバータ２の測定範囲の中心であるＶＣを設定してきた。
【０１９５】
しかし、必ずしも中心とする必要はない。例えば、Ａ／Ｄコンバータ２の測定範囲の上方へ大きく振れる信号に対しては、中心よりも下方に持ってくることで、より確実に安定した測定を実現できる。
【０１９６】
（変形例３）
また、前述した第３の例のオフセット出力調整用閾値は、どちらか片方のみを設定してもよい。
【０１９７】
（変形例４）
また、前述した第３の例のオフセット出力調整用閾値のＬＬ又はＬＨを越えた際に、オフセット値１１としてＤ／Ａコンバータ２１の出力にＲＡＤ／ＬＡＤ（ＬＨ−ＬＣ）又はＲＡＤ／ＬＡＤ（ＬＣ−ＬＬ）の６０%、８０%、１２０%、１４０%等の電圧を加算又は減算する方法もある。
【０１９８】
（変形例５）
磁気センサ１００を使用した、前述した第１の例〜第３の例のような場合、オフセット値１１を加算する手段として、必ずしもＤ／Ａコンバータ２１が必須というわけではない。
【０１９９】
コイルに電流を流すなど、外部磁界発生手段で、磁気センサ１００にオフセット磁界を加えるという方法、又は磁気センサ１００のバイアス条件を変化させて動作点を変更する方法などもあり、いずれの手法も本発明に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０２００】
【図１】本発明の第１の実施の形態である、アナログ信号計測装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態である、アナログ信号計測処理を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施の形態である、磁気センサから出力されるアナログ信号を計測する場合のアナログ信号計測装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態である、アナログ信号計測処理を示すフローチャートである。
【図５】測定周期毎にオフセット値を更新する場合における、Ａ／Ｄコンバータの出力信号の変化の様子を示す説明図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態である、アナログ信号計測処理を示すフローチャートである。
【図７】Ａ／Ｄコンバータの出力信号がオフセット調整用閾値を越えた場合における、測定の様子を示す説明図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態である、加速度センサから出力されるアナログ信号を計測する場合のアナログ信号計測装置の概略構成を示すブロック図である。
【図９】Ａ／Ｄコンバータの測定範囲を変動させないときの、加速度センサによるＡ／Ｄコンバータの出力信号の変動を示す説明図である。
【図１０】Ａ／Ｄコンバータの測定範囲を変動させたときの、加速度センサによるＡ／Ｄコンバータの出力信号の変動を示す説明図である。
【図１１】加速度センサの出力信号の振動分布を示す説明図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態である、加速度センサの振動分布に基づくオフセット値を算出する、アナログ信号計測処理を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第５の実施の形態である、一定周期内の出力信号の変化から、次の周期における信号の変動幅の中心を推定し、オフセット値を算出する様子を示す説明図である。
【図１４】本発明の第５の実施の形態である、一定周期内の出力信号の変化から、次の周期における信号の変動幅の中心を推定し、オフセット値を算出する、アナログ信号計測処理を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第６の実施の形態である、測定信号の周波数の周期と、オフセット値を算出する一定周期が同じ場合の例を示す説明図である。
【図１６】本発明の第６の実施の形態である、オフセットを算出する一定周期が、測定信号の周波数の２倍の周波数の周期と同じ場合の例を示す説明図である。
【図１７】本発明の第６の実施の形態である、オフセットを算出する一定周期が、測定信号の周波数の４倍の周波数の周期と同じ場合の例を示す説明図である。
【図１８】測定信号の利得特性を示す説明図である。
【符号の説明】
【０２０１】
１  オフセット加減算部
２  Ａ／Ｄコンバータ
３  演算部
４  オフセット算出部
１０  アナログ信号
１１  オフセット値
１２  アナログ信号
１３  出力信号
２０  減算器
２１  Ｄ／Ａコンバータ
２２  オフセット更新条件設定部
２３  記憶部
２４  センサ出力データ値
１００  磁気センサ
２００  加速度センサ
【図１】
2006135683.tif 000008
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2006135683.tif 000024
【図１８】
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