(57)【要約】【課題】  複数のステップモータを備えた電子式方位計において校正処理を短時間で行えるようにする。また、校正処理の時間短縮によって工程コストの低減を図れる電子式方位計の調整方法および製造方法を提案する。【解決手段】  ステップモータのロータ５７ａ，６２ａの向きがパターンＡ〜Ｄの組み合わせパターンの状態で、且つ、第１〜第４の方向Ｉ〜ＩＶから外部磁界を印加したときの方位センサ５３のセンサ出力値から、方位センサ５３の校正処理を行う場合に、パターンＡの状態でのみ第１〜第４の方向Ｉ〜ＩＶから外部磁界を印加したときの各センサ出力値を取得する一方、パターンＢ〜Ｄの状態では第１方向Ｉから外部磁界を印加したときのセンサ出力値を取得して、残りのセンサ出力値は計算により求める。【選択図】        図３
2011047841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のステップモータと、
磁気センサと、
前記複数のステップモータにおける複数のロータの磁極の向きの組み合わせパターンが、当該組み合わせパターンとして取り得る所定数の組み合わせパターンのうち、何れの組み合わせパターンであるかを判別する極性向き判別手段と、
前記所定数の組み合わせパターンに対応する複数の方位算出用の補正値をそれぞれ算出する補正値演算手段と、
前記磁気センサの出力値を、前記極性向き判別手段により判別された前記組み合わせパターンに対応する前記方位算出用の補正値に基づき補正して、方位を求める方位演算手段と、
を備えた電子式方位計であって、
前記補正値演算手段は、
前記所定数の組み合わせパターンのうちの１つである特定組み合わせパターンの状態で、且つ、予め定められた複数の方向から別々に外部磁界が印加されたときの前記磁気センサの各出力値を記憶させる第１の記憶制御手段と、
前記第１の記憶制御手段により記憶された出力値に基づき前記特定組み合わせパターンのときの前記方位算出用の補正値を求める第１の補正値演算手段と、
前記組み合わせパターンとして取り得る所定数の組み合わせパターンのうち、前記特定組み合わせパターン以外の複数の組み合わせパターンの各状態で、且つ、前記予め定められた複数の方向のうち第１方向から外部磁界が印加されたときの前記磁気センサの出力値をそれぞれ記憶させる第２の記憶制御手段と、
前記第１の記憶制御手段により記憶された出力値と、前記第２の記憶制御手段により記憶された出力値とから、前記特定組み合わせパターン以外の複数の組み合わせパターンの各状態で、且つ、前記予め定められた複数の方向のうち前記第１方向以外の方向から外部磁界が印加されたときに前記磁気センサから得られるはずの出力値を算出し、これらの出力値に基づいて前記特定組み合わせパターン以外の各組み合わせパターンのときの前記方位算出用の補正値をそれぞれ求める第２の補正値演算手段と、
を備えたことを特徴とする電子式方位計。
【請求項２】
前記第１の記憶制御手段は、さらに、前記特定組み合わせパターンの状態で、且つ、外部磁界が印加されないときの前記磁気センサの出力値を記憶させ、
第２の補正値演算手段は、さらに、前記特定組み合わせパターン以外の複数の組み合わせパターンの各状態で、且つ、外部磁界が印加されないときに前記磁気センサから得られるはずの出力値を算出し、この出力値を含めて演算を行って、前記方位算出用の補正値をそれぞれ求める
ことを特徴とする請求項１記載の電子式方位計。
【請求項３】
不揮発性の記憶手段を備え、
前記第１の補正値演算手段および前記第２の補正値演算手段により求められた前記補正値が、前記不揮発性の記憶手段に記憶されることを特徴とする請求項１記載の電子式方位計。
【請求項４】
複数のステップモータと、
磁気センサと、
前記複数のステップモータにおける複数のロータの磁極の向きの組み合わせパターンが、当該組み合わせパターンとして取り得る所定数の組み合わせパターンのうち、何れの組み合わせパターンであるかを判別する極性向き判別手段と、
前記磁気センサの出力値を、前記極性向き判別手段により判別された前記組み合わせパターンに応じて補正して、方位を求める方位演算手段と、
を備えた電子式方位計であって、
前記所定数の組み合わせパターンのうちの１つである特定組み合わせパターンの状態で、且つ、予め定められた複数の方向から別々に外部磁界が印加されたときの前記磁気センサの各出力値を記憶させる第１の記憶制御手段と、
前記所定数の組み合わせパターンのうち、前記特定組み合わせパターン以外の複数の組み合わせパターンの各状態で、且つ、前記予め定められた複数の方向のうち第１方向から外部磁界が印加されたときの前記磁気センサの出力値をそれぞれ記憶させる第２の記憶制御手段と、
前記第１の記憶制御手段により記憶された出力値に基づき前記特定組み合わせパターンのときの方位算出用の補正値を求める第１の補正値演算手段と、
前記第１の記憶制御手段により記憶された出力値と、前記第２の記憶制御手段により記憶された出力値と、の差分を記憶させる差分記憶制御手段と、
を備え、
前記方位演算手段は、
方位の測定時、前記複数のロータの磁極の向きが前記特定組み合わせパターンである場合に、前記磁気センサの出力値を前記第１の補正値演算手段で求められた補正値により補正して方位の算出を行う第１方位算出手段と、
方位の測定時、前記複数のロータの磁極の向きが前記特定組み合わせパターン以外の組み合わせパターンである場合に、前記磁気センサの出力値を前記差分記憶手段に記憶された前記差分によって補正する差分補正手段と、
この差分補正手段により補正された出力値を、前記第１の補正値演算手段で求められた補正値により補正を行って方位の算出を行う第２方位算出手段と、
を備えていることを特徴とする電子式方位計。
【請求項５】
前記第１の記憶制御手段は、さらに、前記特定組み合わせパターンの状態で、且つ、外部磁界が印加されないときの前記磁気センサの出力値を記憶させることを特徴とする請求項４記載の電子式方位計。
【請求項６】
不揮発性の記憶手段を備え、
前記第１の補正値演算手段により求められた前記補正値と、前記差分記憶制御手段により記憶される前記差分とが、前記不揮発性の記憶手段に記憶されることを特徴とする請求項４記載の電子式方位計。
【請求項７】
データを一時的に記憶する作業用記憶手段を備え、
前記第１の記憶制御手段および前記第２の記憶制御手段は、前記磁気センサの各出力値を前記作業用記憶手段へ一時的に記憶させる構成であることを特徴とする請求項１又は４に記載の電子式方位計。
【請求項８】
前記ステップモータはステータが２極で前記ロータが２極の構成であることを特徴とする請求項１又は４に記載の電子式方位計。
【請求項９】
請求項３記載の電子式方位計に対して方位計測用の調整を行う調整方法において、
前記電子式方位計に対して前記予め定められた複数の方向のうち第１方向から外部磁界を印加し、且つ、前記複数のロータの磁極の向きの組み合わせパターンを全ての組み合わせパターンに切り換えていき、その間に、前記第１の記憶制御手段および前記第２の記憶制御手段により前記磁気センサの出力値を一時的に記憶させる第１ステップと、
前記電子式方位計に対して前記予め定められた複数の方向のうち前記第１方向を除く各方向から別々に外部磁界を印加していき、且つ、前記複数のロータの磁極の向きの組み合わせパターンを前記特定組み合わせパターンに固定して、その間に、前記第１の記憶制御手段により前記磁気センサの出力値を一時的に記憶させる第２ステップと、
前記第１ステップと前記第２ステップとの後に、前記第１の補正値演算手段と前記第２の補正値演算手段により前記複数のロータの磁極の向きの全ての組み合わせパターンにそれぞれ対応する複数の補正値を算出させて、前記不揮発性の記憶手段へ記憶させる第３ステップと、
を含むことを特徴とする電子式方位計の調整方法。
【請求項１０】
請求項６記載の電子式方位計について方位計測用の調整を行う調整方法において、
前記電子式方位計に対して前記予め定められた複数の方向のうち第１方向から外部磁界を印加し、且つ、前記複数のロータの磁極の向きの組み合わせパターンを全ての組み合わせパターンに切り換えていき、その間に、前記第１の記憶制御手段および前記第２の記憶制御手段により前記磁気センサの出力値を一時的に記憶させる第１ステップと、
前記電子式方位計に対して前記予め定められた複数の方向のうち前記第１方向を除く各方向から別々に外部磁界を印加していき、且つ、前記複数のロータの磁極の向きの組み合わせパターンを前記特定組み合わせパターンに固定して、その間に、前記第１の記憶制御手段により前記磁気センサの出力値を一時的に記憶させる第２ステップと、
前記第１ステップと前記第２ステップとの後に、前記第１の補正値演算手段により前記複数のロータの磁極の向きの前記特定組み合わせパターンに対応する補正値を算出させるとともに、当該補正値と、前記差分記憶制御手段により記憶させる前記差分とを、前記不揮発性の記憶手段に記憶させる第４ステップと、
を含むことを特徴とする電子式方位計の調整方法。
【請求項１１】
電子式方位計の組立を行う組立工程と、
請求項９又は１０の電子式方位計の調整方法により調整を行う調整工程と、
を含んだことを特徴とする電子式方位計の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ステップモータを有する電子式方位計、この電子式方位計の調整方法および製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
以前より、磁気センサを用いて電気的に方位の計測を行う電子式方位計が実用化されている。また、電子式方位計には、内部にステップモータ（ステッピングモータとも言う）を搭載し、このステップモータにより１個又は複数の指針を回転させる構成を有するものもある。
【０００３】
ステップモータは、磁化されたロータが１ステップ（例えば１８０°）ずつ回転する構成であり、その回転位置によってロータから磁気センサに及ぼされる磁界の向きと大きさが変化する。ロータから磁気センサに及ぼされる磁界は、補正により磁気センサの出力値から除去しないと正確な方位の計測が行えない。
【０００４】
そこで、従来、ステップモータを有する電子式方位計において、ロータの磁極の向きごとに異なる補正処理を行って方位を求める技術について提案されている（例えば特許文献１）。
【０００５】
また、従来の電子式方位計においては、磁気検出に伴う種々の誤差（例えば、磁気センサの周囲に配置された磁性体の影響、磁気センサにより磁界検出がなされる２方向の直角度の誤差、磁気センサの搭載角度の誤差など）を除去するために、工場出荷前などに予め校正処理を行って、方位計測時の補正処理に必要な数値を求めておく技術も提案されている。例えば、特許文献２の校正技術は、電子式方位計に対して、予め定められた複数の方向から外部磁界を印加しつつ、各外部磁界の印加状態で磁気センサの出力値をそれぞれ取得し、これらの出力値から上記種々の誤差を除去するための数値を求める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１７０６６４号公報
【特許文献２】特開２００２−０４８６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
複数のステップモータを有する電子式方位計に対して、上記従来の校正処理を行う場合、なんら工夫がないと、複数のロータの磁極の向きの組み合わせパターンごとに、予め定められた複数の方向から外部磁界を印加し、各状態における磁気センサの出力をそれぞれ取得することになる。
【０００８】
例えば、ステップモータが３個で、各ステップモータの極数が２極であり、校正処理において４方向から外部磁界を印加して磁気センサの出力値を取得する場合を想定する。すると、ロータの向きの組み合わせパターンは２３=８パターンであるため、８パターン×４方向の３２通りでロータの向きと外部磁界の向きとを変化させながら磁気センサの出力値を取得する必要が生じる。
【０００９】
このように、ステップモータの数が増すと、磁気センサの出力値を取得しなければならない回数が増すため、１回の校正処理にかかる時間が長くなってしまう。また、製品の個体差による誤差を補正するためには、個々の製品ごとに校正処理を行うことも想定され、その場合、製品の数だけ校正処理にかかる時間は倍増する。
【００１０】
この発明は、複数のステップモータを備えた電子式方位計において校正処理を短時間で遂行できるようにすることにある。また、校正処理の時間短縮により工程コストの低減を図れる電子式方位計の調整方法および製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
複数のステップモータと、
磁気センサと、
前記複数のステップモータにおける複数のロータの磁極の向きの組み合わせパターンが、当該組み合わせパターンとして取り得る所定数の組み合わせパターンのうち、何れの組み合わせパターンであるかを判別する極性向き判別手段と、
前記所定数の組み合わせパターンに対応する複数の方位算出用の補正値をそれぞれ算出する補正値演算手段と、
前記磁気センサの出力値を、前記極性向き判別手段により判別された前記組み合わせパターンに対応する前記方位算出用の補正値に基づき補正して、方位を求める方位演算手段と、
を備えた電子式方位計であって、
前記補正値演算手段は、
前記所定数の組み合わせパターンのうちの１つである特定組み合わせパターンの状態で、且つ、予め定められた複数の方向から別々に外部磁界が印加されたときの前記磁気センサの各出力値を記憶させる第１の記憶制御手段と、
前記第１の記憶制御手段により記憶された出力値に基づき前記特定組み合わせパターンのときの前記方位算出用の補正値を求める第１の補正値演算手段と、
前記組み合わせパターンとして取り得る所定数の組み合わせパターンのうち、前記特定組み合わせパターン以外の複数の組み合わせパターンの各状態で、且つ、前記予め定められた複数の方向のうち第１方向から外部磁界が印加されたときの前記磁気センサの出力値をそれぞれ記憶させる第２の記憶制御手段と、
前記第１の記憶制御手段により記憶された出力値と、前記第２の記憶制御手段により記憶された出力値とから、前記特定組み合わせパターン以外の複数の組み合わせパターンの各状態で、且つ、前記予め定められた複数の方向のうち前記第１方向以外の方向から外部磁界が印加されたときに前記磁気センサから得られるはずの出力値を算出し、これらの出力値に基づいて前記特定組み合わせパターン以外の各組み合わせパターンのときの前記方位算出用の補正値をそれぞれ求める第２の補正値演算手段と、
を備えたことを特徴としている。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電子式方位計において、
前記第１の記憶制御手段は、さらに、前記特定組み合わせパターンの状態で、且つ、外部磁界が印加されないときの前記磁気センサの出力値を記憶させ、
第２の補正値演算手段は、さらに、前記特定組み合わせパターン以外の複数の組み合わせパターンの各状態で、且つ、外部磁界が印加されないときに前記磁気センサから得られるはずの出力値を算出し、この出力値を含めて演算を行って、前記方位算出用の補正値をそれぞれ求めることを特徴としている。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の電子式方位計において、
不揮発性の記憶手段を備え、
前記第１の補正値演算手段および前記第２の補正値演算手段により求められた前記補正値が、前記不揮発性の記憶手段に記憶されることを特徴としている。
【００１４】
請求項４記載の発明は、
複数のステップモータと、
磁気センサと、
前記複数のステップモータにおける複数のロータの磁極の向きの組み合わせパターンが、当該組み合わせパターンとして取り得る所定数の組み合わせパターンのうち、何れの組み合わせパターンであるかを判別する極性向き判別手段と、
前記磁気センサの出力値を、前記極性向き判別手段により判別された前記組み合わせパターンに応じて補正して、方位を求める方位演算手段と、
を備えた電子式方位計であって、
前記所定数の組み合わせパターンのうちの１つである特定組み合わせパターンの状態で、且つ、予め定められた複数の方向から別々に外部磁界が印加されたときの前記磁気センサの各出力値を記憶させる第１の記憶制御手段と、
前記所定数の組み合わせパターンのうち、前記特定組み合わせパターン以外の複数の組み合わせパターンの各状態で、且つ、前記予め定められた複数の方向のうち第１方向から外部磁界が印加されたときの前記磁気センサの出力値をそれぞれ記憶させる第２の記憶制御手段と、
前記第１の記憶制御手段により記憶された出力値に基づき前記特定組み合わせパターンのときの方位算出用の補正値を求める第１の補正値演算手段と、
前記第１の記憶制御手段により記憶された出力値と、前記第２の記憶制御手段により記憶された出力値と、の差分を記憶させる差分記憶制御手段と、
を備え、
前記方位演算手段は、
方位の測定時、前記複数のロータの磁極の向きが前記特定組み合わせパターンである場合に、前記磁気センサの出力値を前記第１の補正値演算手段で求められた補正値により補正して方位の算出を行う第１方位算出手段と、
方位の測定時、前記複数のロータの磁極の向きが前記特定組み合わせパターン以外の組み合わせパターンである場合に、前記磁気センサの出力値を前記差分記憶手段に記憶された前記差分によって補正する差分補正手段と、
この差分補正手段により補正された出力値を、前記第１の補正値演算手段で求められた補正値により補正を行って方位の算出を行う第２方位算出手段と、
を備えていることを特徴としている。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の電子式方位計において、
前記第１の記憶制御手段は、さらに、前記特定組み合わせパターンの状態で、且つ、外部磁界が印加されないときの前記磁気センサの出力値を記憶させ、
ことを特徴としている。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項４記載の電子式方位計において、
不揮発性の記憶手段を備え、
前記第１の補正値演算手段により求められた前記補正値と、前記差分記憶制御手段により記憶される前記差分とが、前記不揮発性の記憶手段に記憶されることを特徴としている。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項１又は４に記載の電子式方位計において、
データを一時的に記憶する作業用記憶手段を備え、
前記第１の記憶制御手段および前記第２の記憶制御手段は、前記磁気センサの各出力値を前記作業用記憶手段へ一時的に記憶させる構成であることを特徴としている。
【００１８】
請求項８記載の発明は、請求項１又は４に記載の電子式方位計において、
前記ステップモータはステータが２極で前記ロータが２極の構成であることを特徴としている。
【００１９】
請求項９記載の発明は、請求項３記載の電子式方位計に対して方位計測用の調整を行う調整方法において、
前記電子式方位計に対して前記予め定められた複数の方向のうち第１方向から外部磁界を印加し、且つ、前記複数のロータの磁極の向きの組み合わせパターンを全ての組み合わせパターンに切り換えていき、その間に、前記第１の記憶制御手段および前記第２の記憶制御手段により前記磁気センサの出力値を一時的に記憶させる第１ステップと、
前記電子式方位計に対して前記予め定められた複数の方向のうち前記第１方向を除く各方向から別々に外部磁界を印加していき、且つ、前記複数のロータの磁極の向きの組み合わせパターンを前記特定組み合わせパターンに固定して、その間に、前記第１の記憶制御手段により前記磁気センサの出力値を一時的に記憶させる第２ステップと、
前記第１ステップと前記第２ステップとの後に、前記第１の補正値演算手段と前記第２の補正値演算手段により前記複数のロータの磁極の向きの全ての組み合わせパターンにそれぞれ対応する複数の補正値を算出させて、前記不揮発性の記憶手段へ記憶させる第３ステップと、
を含むことを特徴としている。
【００２０】
請求項１０記載の発明は、請求項６記載の電子式方位計に対して方位計測用の調整を行う調整方法において、
前記電子式方位計に対して前記予め定められた複数の方向のうち第１方向から外部磁界を印加し、且つ、前記複数のロータの磁極の向きの組み合わせパターンを全ての組み合わせパターンに切り換えていき、その間に、前記第１の記憶制御手段および前記第２の記憶制御手段により前記磁気センサの出力値を一時的に記憶させる第１ステップと、
前記電子式方位計に対して前記予め定められた複数の方向のうち前記第１方向を除く各方向から別々に外部磁界を印加していき、且つ、前記複数のロータの磁極の向きの組み合わせパターンを前記特定組み合わせパターンに固定して、その間に、前記第１の記憶制御手段により前記磁気センサの出力値を一時的に記憶させる第２ステップと、
前記第１ステップと前記第２ステップとの後に、前記第１の補正値演算手段により前記複数のロータの磁極の向きの前記特定組み合わせパターンに対応する補正値を算出させるとともに、当該補正値と、前記差分記憶制御手段により記憶させる前記差分とを、前記不揮発性の記憶手段に記憶させる第４ステップと、
を含むことを特徴としている。
【００２１】
請求項１１記載の発明は、
電子式方位計の組立を行う組立工程と、
請求項９又は１０の電子式方位計の調整方法により調整を行う調整工程と、
を含んだことを特徴とする電子式方位計の製造方法である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に従うと、ロータの磁極の向きが特定組み合わせパターン以外のときには、第１方向のみから外部磁界を与えたときの磁気センサの出力値を取得するのみで、ロータの向きの各組み合わせパターンに対応する複数種類の方位算出用の補正値を取得できるので、校正処理の時間短縮が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態の電子式方位計の全体構成を示すブロック図である。
【図２】方位センサの具体的な一例を示す平面図である。
【図３】トリミング処理におけるロータの向きの各組み合わせパターンと外部磁界の印加方向とを示す説明図である。
【図４】トリミング処理中に測定と計算により取得されて一時記憶される複数のセンサ出力値を表わしたデータチャートである。
【図５】トリミング処理により算出されて記憶される補正値を表わしたデータチャートである。
【図６】方位計測処理において方位角を求める際の条件式を示す表である。
【図７】第１実施形態のトリミング処理の制御手順を示すフローチャートである。
【図８】第１実施形態の方位計測処理の制御手順を示すフローチャートである。
【図９】第２実施形態においてトリミング処理中に取得されて一時記憶される複数のセンサ出力値を示すデータチャートである。
【図１０】第２実施形態のトリミング処理により算出されて記憶される補正値を表わしたデータチャートである。
【図１１】第２実施形態のトリミング処理により記憶されるセンサ出力値の差分データを表わしたデータチャートである。
【図１２】第２実施形態のトリミング処理の制御手順を示すフローチャートである。
【図１３】第２実施形態の方位計測処理の制御手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態の電子式方位計の全体構成を示すブロック図である。
【００２６】
この実施の形態の電子式方位計１は、複数の指針（秒針、時針、分針）を回転させて時刻を表示する時計機能と、秒針を用いて特定の方位（例えば磁北）を指し示す電子方位計の機能とを有するもので、例えば腕装着型の形態にされている。この電子式方位計１は、図１に示すように、秒針を１ステップずつ駆動するステップモータ６２と、ステップモータ６２に駆動電流を供給するモータ駆動回路６３と、ステップモータ６２のロータの磁極の向きを記憶する極性記憶回路６４と、複数の歯車が連結されてなりステップモータ６２の回転運動を伝達して秒針を回転させる秒針駆動機構６５と、時針および分針を連動させて１ステップずつ駆動するステップモータ５７と、ステップモータ５７に駆動電流を供給するモータ駆動回路５８と、ステップモータ５７のロータの磁極の向きを記憶する極性記憶回路５９と、複数の歯車が連結されてなりステップモータ５７の回転運動を伝達して時針および分針を回転させる時分針駆動機構６０とを備えている。
【００２７】
また、この電子式方位計１は、ＣＰＵを内蔵して装置の全体的な制御を行う制御部４０と、制御部４０のＣＰＵが実行する制御プログラムや制御データが格納されたＲＯＭ４６と、制御部４０のＣＰＵに作業用のメモリ空間を提供する作業用記憶手段としてのＲＡＭ４７と、基板実装後に種々の設定データが書き込まれる不揮発性記憶手段としてのＥＥＰＲＯＭ（電気的消去型Programmable ROM）４５と、計時用に一定周期の信号を生成する発振回路４８および分周回路４９と、分周回路４９の信号をカウントして計時を行う計時回路５０と、各部に電源電圧を供給する電源部５１と、外部からの操作指令を入力する操作部５２と、磁界の検出を行う磁気センサとしての方位センサ５３と、方位センサ５３の検出信号を合成して２つの検出方向の各磁界の大きさを表わすセンサ出力値を生成する方位検出部５４等を備えている。
【００２８】
ステップモータ５７，６２は、２極のステータと、２極のロータ５７ａ，６２ａ（図３参照）とをそれぞれ備えた構成であり、ステータに巻回されたコイルに正極の駆動電流を流すことでロータが０°から１８０°の回転位置まで回転し、コイルに負極の駆動電流を流すことでロータが１８０°から３６０°の回転位置まで回転するようになっている。ロータは、２極に磁化されているため、回転角度が０°のときと１８０°のときとで、磁極の向きが反転されてロータから周囲に及ぼされる磁界の向きや大きさが変化する。
【００２９】
極性記憶回路５９，６４は、モータ駆動回路５８，６３からステップモータ５７，６２に直前に出力された駆動電流の極性を検出して保持する回路である。この保持された極性データによって、ステップモータ５７，６２のロータの磁極の向きを識別することが可能となる。これら極性記憶回路５９，６４と制御部４０のＣＰＵにより極性向き判別手段が構成される。
【００３０】
図２には、方位センサ５３の具体的な一例を表わした平面図を示す。
【００３１】
方位センサ５３は、互いに交差する２方向（例えば直交するＸ方向とＹ方向）について磁界の検出を行うデバイスである。具体的には、図２に示すように、基板６３ａ上に４つの磁気抵抗素子ＭＲ１〜ＭＲ４と、外部接続用のパッドＰｄ１〜Ｐｄ４とを形成するとともに、この基板６３ａにバイアス磁界Ｂ１〜Ｂ４を発生させるためのバイアスコイルＣＬ１，ＣＬ２を巻回して構成される。４つの磁気抵抗素子ＭＲ１〜ＭＲ４は、基板６３ａ上に順に９０°ずつ向きを変えて回転対称に配設されるとともに、互いに隣接する磁気抵抗素子ＭＲ１〜ＭＲ４の端子同士が接続され、且つ、各端子の接続部と上記のパッドＰｄ１，Ｐｄ２，Ｐｄ３，Ｐｄ４とが電気的に接続されている。また、対向する一組のパッドＰｄ１，Ｐｄ３間には、所定の直流電圧Ｖが印加され、残りの対向する一組のパッドＰｄ２，Ｐｄ４に検出電圧ＰＳ１，ＰＳ２が出力されるようになっている。
【００３２】
上記の方位センサ５３によれば、バイアスコイルＣＬ１，ＣＬ２に相反転する電流を順に流しながら検出電圧ＰＳ１，ＰＳ２を出力させることで、次のようにしてＸ方向とＹ方向の磁界の計測を行うことが可能になっている。すなわち、先ず、バイアス磁界Ｂ１を発生させたときの検出電圧ＰＳ１，ＰＳ２の差分電圧から、バイアス磁界Ｂ２を発生させたときの検出電圧ＰＳ１，ＰＳ２の差分電圧を差し引いたときの電圧値によって、方位センサ５３に外部から印加される磁界のＸ方向成分の大きさが計測される。次に、バイアス磁界Ｂ３を発生させたときの検出電圧ＰＳ１，ＰＳ２の差分電圧から、バイアス磁界Ｂ４を発生させたときの検出電圧ＰＳ１，ＰＳ２の差分電圧を差し引いたときの電圧値によって、方位センサ５３に外部から印加される磁界のＹ方向成分の大きさが計測される。
【００３３】
方位検出部５４は、上記方位センサ５３の検出電圧ＰＳ１，ＰＳ２の差分電圧をデジタルデータに変換するとともに、上記のバイアス磁界Ｂ１〜Ｂ４をそれぞれ印加したときの各差分電圧のデジタルデータに対して、上記の演算処理を行うことで、方位センサ５３に外部から印加される磁界のＸ方向成分の大きさを表わすセンサ出力値“Ｘ”と、Ｙ方向成分の大きさを表わすセンサ出力値“Ｙ”とを制御部４０に供給するようになっている。
【００３４】
方位センサ５３は、例えばＸ方向が文字板の１２時方向と重なるように電子式方位計１に搭載され、方位検出部５４からのＸ方向の磁界の大きさを表わすセンサ出力値と、Ｙ方向の磁界の大きさを表わすセンサ出力値によって、電子式方位計１が地磁気に対してどの向きを向いているのかを算出することが可能になっている。
【００３５】
上記の方位センサ５３においては、電子式方位計１の外部から及ぼされる磁界の向きを計測する場合に、次のような誤差が生じる。すなわち、磁気抵抗素子ＭＲ１〜ＭＲ４の形成方向やバイアスコイルＣＬ１，ＣＬ２の巻回方向のズレに基づく磁界の検出方向（Ｘ方向とＹ方向）の直角度の誤差、機器に対する方位センサ５３の搭載角度の誤差、方位センサ５３のＸ方向とＹ方向との検出感度の差異、ステップモータ５７，６２のロータから及ぼされる磁界に基づくオフセット誤差である。これらのうち、方位センサ５３のＸ方向とＹ方向との感度誤差は、方位センサ５３自体の感度誤差に加えて、方位センサ５３の周囲に配置された磁性体に起因した感度誤差も含まれる。すなわち、方位センサ５３の周囲に磁性体がある場合、地磁気などの外部磁界がこの磁性体を磁化することで、この磁化に基づく新たな磁界が方位センサ５３に及ぼされることになる。従って、周囲の磁性体の配置によって方位センサ５３のＸ方向とＹ方向との検出感度に誤差が生じる。
【００３６】
上記ＲＯＭ４６には、制御部４０のＣＰＵが実行する制御プログラムとして、時間の経過に伴ってモータ駆動回路５８，６３を駆動させて文字板上で時刻を表示する時刻表示プログラムと、方位の検出を繰り返し実行しながら秒針を駆動して特定の方位を指し示させる方位計プログラムと、工場出荷前などの調整工程において方位センサ５３の校正を行うトリミング処理のプログラム等が含まれる。
【００３７】
上記ＥＥＰＲＯＭ４５には、補正値記憶部４５ａが設定され、上記のトリミング処理によって求められた方位センサ５３の補正値データがこの補正値記憶部４５ａに記憶されるようになっている。
【００３８】
次に、上記構成の電子式方位計１の動作について説明する。
【００３９】
［時刻表示処理］
時刻表示処理は、時刻表示モードや方位計モードの際に、制御部４０のＣＰＵが時刻表示プログラムを実行することで行われる。制御部４０のＣＰＵは、時刻表示モードにおいて、分周回路４９から１秒信号を入力するたびに秒針駆動用のモータ駆動回路６３へ駆動パルスを出力し、また、計時回路５０から１０秒信号を入力するたびに時分針駆動用のモータ駆動回路５８へ駆動パルスを出力する。上記の１秒信号は１秒ごとに出力される信号であり、１０秒信号は１０秒ごとに出力される信号である。そして、これらの動作によって、秒針は１秒ごとに１ステップずつ運針され、時針と分針とは１０秒ごとに１ステップずつ運針され、この運針動作によって時刻が表示される。
【００４０】
一方、方位計モードの際には、制御部４０のＣＰＵは、方位計プログラムと並列的に時刻表示プログラムを実行して、１秒信号に基づく駆動パルスの出力は行わずに、計時回路５０から１０秒信号を入力するたびに時分針駆動用のモータ駆動回路５８へ駆動パルスを出力する。この動作によって、方位計モードの際にも時針と分針とが１０秒ごとに１ステップずつ運針されて、時刻の時と分の値が表示される。
【００４１】
［方位計処理］
方位計処理は、例えば、ユーザが操作部５２を介して外部から方位計モードに切り換える操作指令を入力した場合に、制御部４０のＣＰＵが方位計プログラムの処理に移行することで開始される。方位計処理では、方位センサ５３と方位検出部５４とが所定の時間間隔で繰り返し作動して、方位検出部５４から方位計測の結果を示すセンサ出力値が制御部４０のＣＰＵに供給される。制御部４０のＣＰＵは、このセンサ出力値に基づき演算を行って、電子式方位計１の地磁気に対する向き（例えば文字板上の１２時位置が指し示す方位）を求める。
【００４２】
方位を求める演算の際、制御部４０のＣＰＵは、極性記憶回路５９，６４に記憶されたデータを読み出し、ステップモータ５７，６２のロータ５７ａ，６２ａの磁極の向きの組み合わせパターンを判別する。そして、この組み合わせパターンに対応した補正値を補正値記憶部４５ａから読み出し、この補正値を使用して方位の算出を行う。この補正値を使用した方位の算出方法については後に詳述する。
【００４３】
電子式方位計１の地磁気に対する向きが求められたら、次いで、制御部４０のＣＰＵは文字板上のどの角度位置が磁北の方向と合致するか求めて、この角度位置まで秒針を駆動する。そして、このような方位の測定と秒針の駆動とか繰り返し行われることで、絶えず秒針により特定の方位が指し示されて、ユーザはこの秒針の位置から方位を求めることが可能となる。
【００４４】
［トリミング処理］
トリミング処理は、方位センサ５３の磁気検出方向であるＸ方向とＹ方向との直角度の誤差、方位センサ５３の搭載角度の誤差（例えばＸ方向と文字板の１２時方向とのズレ）、方位センサ５３のＸ方向とＹ方向の検出感度の誤差、ステップモータ５７，６２のロータ５７ａ，６２ａから方位センサ５３に及ぼされる磁界によるオフセット誤差、をそれぞれ除去するための補正値を求めて、ＥＥＰＲＯＭ４５の補正値記憶部４５ａに記憶させる処理である。このトリミング処理を制御部４０のＣＰＵが実行することで補正値演算手段が構成される。
【００４５】
トリミング処理は、電子式方位計１に対して所定の方向から所定の大きさの外部磁界を及ぼすことのできる環境で行われるものであり、例えば、製品製造過程における組立工程後の調整工程において行われるものである。このトリミング処理は、上記の環境においてオペレータが特定の動作指令を操作部５２等を介して入力することで開始される。このトリミング処理中、制御部４０のＣＰＵにより時刻表示処理は実行されない。
【００４６】
図３には、トリミング処理におけるロータの向きの各組み合わせパターンと外部磁界の印加方向とを表わした説明図を、図４には、トリミング処理中に測定および計算により取得されて一時記憶される複数のセンサ出力値を表わしたデータチャートを示す。図３において、１Ａは電子式方位計１のハウジング、５７ａ，６２ａはステップモータ５７，６２のロータ、Ｉ〜ＩＶは外部磁界の印加方向を示している。
【００４７】
トリミング処理では、先ず、制御部４０のＣＰＵは、次の各状態において方位センサ５３と方位検出部５４とを作動させ、方位検出部５４からＸ方向およびＹ方向のセンサ出力値をそれぞれ取得する。すなわち、ロータ５７ａ，６２ａの磁極の向きの組み合わせパターンが、図３（ａ）に示すパターンＡ（特定組み合わせパターン）の状態で、且つ、第１方向Ｉ〜第４方向ＩＶにかけて個別に外部磁界が印加されたとき、ならびに、外部磁界が印加されていないときの各センサ出力値と、ロータ５７ａ，６２ａの極性の向きの組み合わせパターンが、図３（ｂ）〜（ｄ）に示すパターンＢ〜パターンＤの状態で、且つ、第１方向Ｉから外部磁界が印加されたときの各センサ出力値を取得する。
【００４８】
なお、これらのセンサ出力値を取得していく順番は特に制限されるものではない。例えば、ロータ５７ａ，６２ａの向きを切り換えるよりも、外部磁界の印加方向を切り換える方が手間を要するのであれば、先ず、第１方向Ｉから外部磁界を印加した状態で、ロータ５７ａ，６２ａの向きの組み合わせパターンをパターンＡ〜パターンＤと変化させて各状態のセンサ出力値を取得し、次いで、ロータ５７ａ，６２ａをパターンＡの組み合わせにして、第２方向ＩＩ〜第４方向ＩＶにかけて順に外部磁界の印加方向を変化させて、各状態のセンサ出力値を取得するようにすれば良い。
【００４９】
そして、上記の各センサ出力値を取得したら、これらのセンサ出力値をＲＡＭ４７の所定領域へ一時記憶させる。ここで一時記憶されるセンサ出力値が、図４のデータチャートにおいて白地の項目に記されたデータである。
【００５０】
図４において、方位センサ５３のＸ方向の磁界検出に係るセンサ出力値を変数記号「Ｘ」、Ｙ方向の磁界検出に係るセンサ出力値を変数記号「Ｙ」により表わしている。また、ロータ５７ａ，６２ａの向きの組み合わせパターンがパターンＡ〜Ｄの何れの状態のときのセンサ出力値であるかを添え字「Ａ〜Ｄ」により表わし、外部磁界が第１方向Ｉ〜第４方向ＩＶの何れかから印加されているときのセンサ出力値であるか、或いは、外部磁界が印加されていないときのセンサ出力値であるかを添え字「１〜４，０」により表わしている。
【００５１】
上記のようにセンサ出力値を取得したら、次に、制御部４０のＣＰＵは、ロータ５７ａ，６２ａがパターンＢ〜パターンＤの状態で、且つ、第２方向ＩＩから第４方向ＩＶの外部磁界が印加されたとき、ならびに、外部磁界が印加されていないときの各センサ出力値を、それぞれ計算によって求める。ここで算出されてＲＡＭ４７に一時記憶されるセンサ出力値が、図３のデータチャートにおいて網掛けの項目に記されるデータである。
【００５２】
上記のセンサ出力値の算出は、ＲＡＭ４７に一時記憶されている他のセンサ出力値に基づき、次式等によって実行される。
【数１】
2011047841.tif 000003
【００５３】
ここでは、センサ出力値ＸＢ２，ＹＢ２，ＸＢ３，ＹＢ３の計算式のみを示しているが、他のセンサ出力値についても同様の計算式によって求めることができる。算出対象のセンサ出力値に対応させて、左辺と右辺の各項の添え字を同様に変更することで、各センサ出力値を求めるための計算式を導くことができる。
【００５４】
各センサ出力値を算出する計算式は次のような論理により得られたものである。例えば、計算式（１）について述べれば、先ず、パターンＡとパターンＢとではロータ５７ａ，６２ａの向きの組み合わせのみが異なる。それゆえ、ロータ５７ａ，６２ａの影響がなければ、パターンＢのセンサ出力値ＸＢ２とパターンＡのセンサ出力値ＸＡ２とは同値になるはずである。また、上記ロータ５７ａ，６２ａの向きの組み合わせに基づくセンサ出力値への影響は、測定により取得済みの２つのセンサ出力値ＸＢ１，ＸＡ１にも同様に現れているはずである。そのため、これら取得ずみのセンサ出力値ＸＢ１，ＸＡ１の差分を、ロータ５７ａ，６２ａの影響がなければ同値となるはずのセンサ出力値ＸＡ２に加算することで、ロータ５７ａ，６２ａの影響が付加されたセンサ出力値ＸＢ２が算出されるという論理である。
【００５５】
より具体的には、ロータ５７ａ，６２ａは磁化されているため、それ自体が磁界を発生させて、この磁界が方位センサ５３に印加されることで、センサ出力値ＸＢ２に影響を及ぼしている。さらに、ロータ５７ａ，６２ａは磁性体であるため、外部磁界が印加された場合に、透磁率μで新たに磁化が生じて、この新たな磁化に基づく磁界が方位センサ５３に印加されることで、センサ出力値ＸＢ２に影響を及ぼしている。それゆえ、センサ出力ＸＢ２は、第２方向ＩＩの外部磁界により方位センサ５３に印加される磁界ＨＯＵＴ２と、パターンＢのロータ５７ａ，６２ａの磁極から方位センサ５３に印加される磁界Ｈｂと、第２方向ＩＩの外部磁界とロータ５７ａ，６２ａの透磁率μに基づき新たにロータ５７ａ，６２ａに発生されて方位センサ５３に印加される磁界Ｈμ２との合計のＸ成分「（ＨＯＵＴ２＋Ｈｂ＋Ｈμ２）Ｘ」を表わす値となる。
【００５６】
同様に、パターンＡで第２方向ＩＩの外部磁界が印加されているときのセンサ出力ＸＡ２は「（ＨＯＵＴ２＋Ｈａ＋Ｈμ２）Ｘ」、パターンＢで第１方向Ｉの外部磁界が印加されているときのセンサ出力ＸＢ１は「（ＨＯＵＴ１＋Ｈｂ＋Ｈμ１）Ｘ」、パターンＡで第１方向Ｉの外部磁界が印加されているときのセンサ出力ＸＡ１は、「（ＨＯＵＴ１＋Ｈａ＋Ｈμ１）Ｘ」となる。ここで、Ｈａは、パターンＡのロータ５７ａ，６２ａの磁極から方位センサ５３に印加される磁界、ＨＯＵＴ１は第１方向Ｉの外部磁界により方位センサ５３に印加される磁界、Ｈμ１は第１方向Ｉの外部磁界とロータ５７ａ，６２ａの透磁率μに基づき新たにロータ５７ａ，６２ａに発生されて方位センサ５３に印加される磁界を表わしている。
【００５７】
このように、各センサ出力値ＸＢ２，ＸＡ２，ＸＢ１，ＸＡ１を磁界の各成分により表わして、計算式（１）の左辺と右辺とを計算することで、両者が等号することを証明することができる。なお、上記の計算式（１）等は、ロータ５７ａ，６２ａの透磁率μによる影響が無視できるほど小さいか、或いは、ロータ５７ａ，６２ａの透磁率μの異方性が無視できるほど小さい範囲で成立するものであり、この透磁率μの影響或いは透磁率μの異方性が無視できない場合には、計算式（１）の計算結果と実際のセンサ出力値とで誤差が生じてくる。従って、その場合には、予めロータ５７ａ，６２ａの透磁率の異方性を測定しておき、この測定結果をセンサ出力値の算出式に反映させるようにしても良い。
【００５８】
図５には、トリミング処理により算出されてＥＥＰＲＯＭ４５の補正値記憶部４５ａに記憶される補正値の内容を表わしたデータチャートを示す。
【００５９】
制御部４０のＣＰＵは、上記の各センサ出力値の計算が完了して、図４（ａ）〜（ｄ）に示すデータが得られたら、これらの値からパターンＡ〜パターンＤの各場合における補正値を次式等によって求める。
【数２】
2011047841.tif 000004
【００６０】
ここでは、パターンＡの場合の補正値の演算式のみを示しているが、パターンＢ〜パターンＤの補正値を演算する場合には、各センサ出力値の添え字を「Ａ」のものから各パターンのものに変更した演算式を使用すれば良い。
【００６１】
補正値が算出されたら、図５に示すように、制御部４０のＣＰＵは、これらの補正値をＥＥＰＲＯＭ４５の補正値記憶部４５ａに書き込んで記憶させる。なお、図５において、パターンＡ〜パターンＤの各補正値として同一記号を記しているが、パターンＡ〜パターンＤの各補正値が同値であるとは限らない。
【００６２】
上記の補正値のうち“ａ，ｂ，ｃ”は、“ｄ＝（ＹＡ２−ＹＡ４）／（ＹＡ２−ＹＡ４）＝１”を追加して対称的な４項を作ると分かるように、互いに反対方向の外部磁界を印加したときのＸ方向のセンサ出力値の差異と、Ｙ方向のセンサ出力値の差異とを、係数“１／（ＹＡ２−ＹＡ４）”でそれぞれ規格化した値を表わしている。次式に示すように、ロータ５７ａ，６２ａの影響がなければ、上記の補正値“ａ，ｂ，ｃ”からなる２行２列の行列を、方位検出部５４から供給されるＸ方向とＹ方向のセンサ出力値“Ｘ，Ｙ”に掛け合わせることで、方位センサ５３の直角度の誤差、搭載角度誤差、感度誤差が、それぞれ補正されたセンサ出力値“Ｘ１，Ｙ１”を得ることができる。
【数３】
2011047841.tif 000005
【００６３】
さらに、この実施形態では、ロータ５７ａ，６２ａの磁界によるオフセットを除去するために、次式（５）のように、補正値「ＸＳ０，ＹＳ０」を加算することで、ロータ５７ａ，６２ａの磁界による誤差が補正された最終的なセンサ出力値“Ｘｆ，Ｙｆ”を得るようになっている。ロータ５７ａ，６２ａの磁界に起因する方位センサ５３のオフセット値は“ＸＡ０，ＹＡ０”であるが、このオフセット値も方位センサ５３の直角度の誤差、搭載角度の誤差、感度誤差を含んでいるので、次式（６）に示すように、このオフセット値“ＸＡ０，ＹＡ０”を上記の補正値“ａ，ｂ，ｃ”からなる行列に掛け合わせることで、補正されたオフセット値“ＸＳ０，ＹＳ０”を求め、この値をオフセット除去用の補正値としている。
【００６４】
その他、次式（７）に示すように、方位検出部５４から出力されるセンサ出力値“Ｘ，Ｙ”に、ロータ５７ａ，６２ａの磁界によるオフセット値“ＸＡ０，ＹＡ０”を加算した上で、上記の補正値“ａ，ｂ，ｃ”からなる行列に掛け合わせることで、補正された最終的なセンサ出力値“Ｘｆ，Ｙｆ”を算出していると見なすこともできる。
【数４】
2011047841.tif 000006
【００６５】
従って、方位計測を行う際には、ロータ５７ａ，６２ａの組み合わせパターンに応じた補正値“ａ，ｂ，ｃ，ＸＳ０，ＹＳ０”を用いて、次式の演算を行うことで、補正された方位角を求めることが可能になっている。
【数５】
2011047841.tif 000007
【００６６】
図６には、方位角を求める際の条件式を表わした表を示す。上記の方位計測の演算処理では、ｔａｎ−１の関数に定数“π”分の不確定さが伴うため、“Ｘｆ”の正負符号、“Ｙｆ”の正負符号に応じて、図６に示す条件で１８０°または３６０°を加算することで、計測方向θとして０°〜３６０°の計算結果を求めている。
【００６７】
次に、上記のトリミング処理および方位計測処理の詳細な制御手順をフローチャートに基づき説明する。
【００６８】
図７には、制御部４０のＣＰＵが実行するトリミング処理のフローチャートを示す。
【００６９】
トリミング処理が開始されると、先ず、ＣＰＵは、モータ駆動回路５８，６３への駆動パルスの出力、ならびに、極性記憶回路５９，６４の保持データの確認を行って、ステップモータ５７，６２のロータ５７ａ，６２ａを図３（ａ）に示すパターンＡの状態にする（ステップＳ１）。
【００７０】
次いで、ＣＰＵは、方位センサ５３と方位検出部５４とを作動させて磁気の計測を行い（ステップＳ２）、方位検出部５４のセンサ出力値に基づいて、地磁気シミュレータＩによる外部磁界の印加（第１方向Ｉからの外部磁界の印加）がなされたか否かを判別する（ステップＳ３）。この段階で、オペレータが電子式方位計１の外部から地磁気シミュレータＩの外部磁界を印加する。それにより、ステップＳ３の判別処理で“ＹＥＳ”と判別されて次のステップに移行する。この地磁気シミュレータＩの外部磁界は、外部から正確に印加されることが保証されているため、ＣＰＵは大まかに第１方向Ｉからある程度の大きさの磁界が印加されたか否かを判別するだけで、地磁気シミュレータＩの外部磁界が印加されたのか否かを判断することができる。
【００７１】
ステップＳ３の判別処理の結果、地磁気シミュレータＩが確認されたら、次に、ＣＰＵは方位センサ５３と方位検出部５４とを作動させて、方位検出部５４からのＸ方向とＹ方向のセンサ出力値を取得する。そして、このセンサ出力値をＲＡＭ４７に保存する（ステップＳ４）。続いて、ＣＰＵは、ロータ５７ａ，６２ａの磁極の向きの組み合わせパターンがパターンＡ〜パターンＤまで変更させたか判別し（ステップＳ５）、未だであれば、図３（ａ）〜（ｄ）に示すようにパターンＡ〜パターンＤへと１つずつ順に変更させ（ステップＳ６）、再び、ステップ４に戻ってセンサ出力値の取得とＲＡＭ４７への保存を繰り返す。
【００７２】
このステップＳ４〜Ｓ６の繰り返し処理によって、地磁気シミュレータＩの外部磁界が印加され、且つ、ロータ５７ａ，６２ａがパターンＡ〜パターンＤの各状態にあるときのセンサ出力値“ＸＡ１，ＹＡ１，ＸＢ１，ＹＢ１，ＸＣ１，ＹＣ１，ＸＤ１，ＹＤ１”が取得されて、図４（ａ）〜（ｄ）に示すようにＲＡＭ４７の所定領域に格納される。
【００７３】
上記の処理のうち、地磁気シミュレータＩを発生させる操作と、ステップＳ４〜Ｓ６の処理により、電子式方位計の調整方法の第１ステップが構成される。
【００７４】
上記のセンサ出力値が取得されたら、続いて、ＣＰＵはステップモータ５７，６２を駆動させてロータ５７ａ，６２ａを図４（ａ）のパターンＡの状態に戻す（ステップＳ７）。さらに、方位センサ５３と方位検出部５４とを作動させて磁気の計測を行い（ステップＳ８）、方位検出部５４のセンサ出力値に基づいて、地磁気シミュレータＩＩの外部磁界の印加（第２方向ＩＩからの外部磁界の印加）がなされたか否かを判別する（ステップＳ９）。そして、この外部磁界の印加が判別されたら、方位検出部５４からのＸ方向とＹ方向のセンサ出力値“ＸＡ２，ＹＡ２”を取得してＲＡＭ４７に保存する（ステップＳ１０）。
【００７５】
同様に、地磁気シミュレータＩＩＩの外部磁界が印加された場合と、地磁気シミュレータＩＶが印加された場合と、全く磁界の印加がされていない場合にも、同様にこれらの確認処理（ステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１７，Ｓ１８）を経た後に、方位検出部５４のセンサ出力値“ＸＡ３，ＹＡ３，ＸＡ４，ＹＡ４，ＸＡ０，ＹＡ０”の取得および保存の処理（Ｓ１３，Ｓ１６，Ｓ１９）を行う。これらの処理により、図４（ａ）の白地の項目のデータが全て取得される。
【００７６】
上記ステップＳ１〜Ｓ１９の処理のうち、図４（ａ）のデータを取得・記憶させる処理により第１の記憶制御手段が構成され、図４（ｂ）〜（ｄ）のデータを取得・記憶させる処理により第２の記憶制御手段が構成される。
【００７７】
また、上記の処理のうち、地磁気シミュレータＩＩ〜ＩＶを発生させる操作と、ステップＳ１０，Ｓ１３，Ｓ１６の処理によって、電子式方位計の調整方法の第２ステップが構成される。
【００７８】
必要なセンサ出力値の取得が完了したら、次に、ＣＰＵは、図４（ｂ）〜（ｄ）の網掛けの項目のデータを演算するために、パターンＡの状態で地磁気シミュレータＩが発動されたときのセンサ出力値“ＸＡ１，ＹＡ１”と、パターンＢ〜Ｄの状態で地磁気シミュレータＩが発動されたときのセンサ出力値“ＸＢ１，ＹＢ１”，“ＸＣ１，ＹＣ１”，“ＸＤ１，ＹＤ１”との差分を計算する（ステップＳ２０）。ここでは、上記の［数１］に示した計算式における右辺のカッコ内の値を予め計算している。
【００７９】
続いて、このステップＳ２０で計算したセンサ出力値の差分を用いて、地磁気シミュレータＩＩ〜ＩＶが発動されたときと、外部磁界無しのときにおけるパターンＢ〜Ｄの状態のセンサ出力値、すなわち、図４（ｂ）〜（ｄ）の網掛けの項目のデータを計算し、ＲＡＭ４７の所定領域に書き込む（ステップＳ２１）。ここでの計算は、上記の［数１］の計算式等に従って行われる。
【００８０】
図４（ａ）〜（ｄ）のセンサ出力値が求められたら、次に、ＣＰＵは、これらのセンサ出力値を用いて、ロータ５７ａ，６２ａの向きがパターンＡ〜パターンＤの状態にそれぞれ対応した補正値を計算し、図５に示すように、ＥＥＰＲＯＭ４５の補正値記憶部４５ａに保存する（ステップＳ２２）。補正値の演算は、上記の［数２］の計算式等に従って行う。
【００８１】
上記の処理ステップのうち、ステップＳ２２のパターンＡの補正値を演算する処理によって第１の補正値演算手段が構成され、ステップＳ２０，Ｓ２１およびステップＳ２２のパターンＢ〜Ｄの補正値を演算する処理によって第２の補正値演算手段が構成される。また、これらステップＳ２０〜Ｓ２２の処理により、電子式方位計の調整方法の第３ステップが構成される。
【００８２】
そして、補正値を保存したら、このトリミング処理を終了する。
【００８３】
図８には、制御部４０のＣＰＵにより実行される方位計測処理のフローチャートを示す。
【００８４】
この方位計測処理は、方位計モードの際に、計測方向の方位角を求めるために所定の時間間隔で実行される処理である。方位計測処理が開始されると、先ず、制御部４０のＣＰＵは、方位センサ５３と方位検出部５４とを作動させて、方位検出部５４からＸ方向とＹ方向のセンサ出力値を取得する（ステップＳ３１）。
【００８５】
次に、ＣＰＵは、極性記憶回路５９，６４から保持データを読み出して、ステップモータ５７，６２のロータ５７ａ，６２ａがパターンＡ〜パターンＤの何れの組み合わせパターンにあるかを判別する（ステップＳ３２）。
【００８６】
センサ出力値を取得し、且つ、ロータ５７ａ，６２ａの組み合わせパターンを判別したら、続いて、ＣＰＵはＥＥＰＲＯＭ４５の補正値記憶部４５ａからロータ５７ａ，６２ａの組み合わせパターンに応じた補正値“ａ，ｂ，ｃ，ＸＳ０，ＹＳ０”を読み出す（ステップＳ３３）。
【００８７】
そして、上記の［数５］に示したように、補正値“ａ，ｂ，ｃ，ＸＳ０，ＹＳ０”を用いてセンサ出力値“Ｘ，Ｙ”を補正し、計測方向の方位角θを算出する（ステップＳ３４：方位演算手段）。これにより、ロータ５７ａ，６２ａの磁界によるオフセット誤差や、方位センサ５３の直角度誤差、搭載角度誤差、Ｘ方向とＹ方向との感度誤差が補正されて、電子式方位計１の文字板の１２時位置の方位角が正確に求められる。そして、この方位計測処理を終了する。
【００８８】
以上のように、この実施形態の電子式方位計１、および、上記トリミング処理による電子方位計１の調整方法によれば、複数のステップモータ５７，６２があってロータ５７ａ，６２ａの磁極の向きの組み合わせパターンが多数パターンあっても、トリミング処理では、１つの組み合わせパターンについてのみ全ての地磁気シミュレータＩ〜ＩＶを発動させたときのセンサ出力値を取得し、他の組み合わせパターンについては一つの地磁気シミュレータＩを発動させたときのセンサ出力値を取得するのみで、ロータ５７ａ，６２ａの全組み合わせパターンにおける補正値が得られるようになっている。従って、全ての状態でセンサ出力値を取得する場合と比較して、トリミング処理の時間短縮を図ることができ、上記の組み合わせパターンが多数あっても短時間のうちにトリミング処理を完了させることができる。
【００８９】
このようなトリミング処理の時間短縮の効果は、製品出荷前の調整工程において個々の製品ごとにトリミング処理を行う場合に、特に有用である。
【００９０】
また、この実施形態の電子式方位計１によれば、トリミング処理によってパターンＡ〜パターンＤに対応した複数組の補正値“ａ，ｂ，ｃ，ＸＳ０，ＹＳ０”を求めてＥＥＰＲＯＭ４５に記憶させている。従って、方位計測処理においては、ＥＥＰＲＯＭ４５から対応する補正値を読み出して、負荷の少ない演算処理でセンサ出力値を補正して計測方向の方位角を求めることができる。
【００９１】
また、この実施形態の電子式方位計１によれば、上記の補正値を算出するための各センサ出力値（図４（ａ）〜（ｄ）参照）を、ＲＡＭ４７に一時記憶して、補正値を求めた後には消去可能な状態にしている。それゆえ、トリミング処理により記憶容量が無駄に占有されることもない。
【００９２】
［第２実施形態］
第２実施形態の電子式方位計は、トリミング処理においてＥＥＰＲＯＭ４５に記憶させておくデータの内容と、方位計測処理において行われる補正演算の内容とを、第１実施形態のものから幾分変更したものである。その他の処理や構成等は第１実施形態のものとほぼ同様であり、同様の構成については説明を省略する。
【００９３】
図９には、トリミング処理においてＲＡＭ４７に一時記憶されるセンサ出力値の内容を表わしたデータチャートを示す。また、図１０には、ＥＥＰＲＯＭ４５の補正値記憶部に記憶される補正値の内容を表わしたデータチャートを、図１１には、トリミング処理においてＥＥＰＲＯＭ４５の差分記憶部に記憶される補正値の内容を表わしたデータチャートを、それぞれ示す。
【００９４】
第２実施形態の電子式方位計においては、ＥＥＰＲＯＭ４５に、図１０の補正値記憶部と図１１の差分記憶部とが設定され、補正値記憶部にはパターンＡに対応した補正値“ａ，ｂ，ｃ，ＸＳ０，ＹＳ０”が記憶され、差分記憶部にはトリミング処理で取得されるセンサ出力値の差分データが記憶されるようになっている。
【００９５】
［トリミング処理］
第２実施形態のトリミング処理においても、電子式方位計に対して第１方向Ｉ〜第４方向ＩＶの外部磁界を個別に印加し、且つ、ロータ５７ａ，６２ａの磁極の向きの組み合わせパターンを変化させて、所定の状態における方位検出部５４のセンサ出力値を取得する。取得するセンサ出力値は、第１実施形態と同様で、図９に示すように、パターンＡの状態では、第１方向Ｉ〜第４方向ＩＶの外部磁界が個別に印加されたとき、および、外部磁界が印加されていないときのセンサ出力値であり、パターンＢ〜パターンＤの状態では、第１方向Ｉから外部磁界が印加されたときのセンサ出力値である。
【００９６】
第２実施形態のトリミング処理では、第１実施形態と異なり、上記の各センサ出力値を取得した後に、パターンＢ〜パターンＤの状態で第２方向ＩＩ〜第４方向ＩＶの外部磁界が印加されたときのセンサ出力値の算出は行わない。
【００９７】
第２実施形態のトリミング処理では、その代わりに、方位計測処理の際に、パターンＢ〜パターンＤの状態で計測されたセンサ出力値に対して補正処理を行えるように、各センサ出力値の差分（図１１参照）を算出して差分記憶部に記憶させる。
【００９８】
また、第２実施形態のトリミング処理では、パターンＡのときの複数のセンサ出力値を用いて、パターンＡに対応する補正値“ａ，ｂ，ｃ，ＸＳ０，ＹＳ０”を算出し（図１０参照）、これらの補正値を補正値記憶部に記憶させる。
【００９９】
［方位計測処理］
第２実施形態の方位計測処理では、図１０に示したパターンＡに対応する補正値“ａ，ｂ，ｃ，ＸＳ０，ＹＳ０”と、図１１に示した差分データとを用いて、方位検出部５４のセンサ出力値を補正して計測方向の方位角θを求める。
【０１００】
ロータ５７ａ，６２ａの向きがパターンＡの場合には、補正値記憶部の補正値“ａ，ｂ，ｃ，ＸＳ０，ＹＳ０”を用いてセンサ出力値を補正し、計測方向の補正された方位角θを求めることができる。第１実施形態の［数５］に示した通りである。
【０１０１】
また、ロータ５７ａ，６２ａの向きがパターンＣの場合には、先ず、次式のように、方位検出部５４から供給されたセンサ出力値“ＸＣ，ＹＣ”に対して、差分記憶部のパターンＣに対応する差分データを加算して、擬似的なパターンＡの状態におけるセンサ出力値“ＸＡ，ＹＡ”に変換する。
【数６】
2011047841.tif 000008
【０１０２】
次に、この擬似的なパターンＡのセンサ出力値“ＸＡ，ＹＡ”と、パターンＡに対応する補正値“ａ，ｂ，ｃ，ＸＳ０，ＹＳ０”とを用いて、次式に示すような補正演算を行って、補正された計測方向の方位角θを求める。
【数７】
2011047841.tif 000009
【０１０３】
なお、パターンＣのセンサ出力値“ＸＣ，ＹＣ”に対応した補正演算（次式（１０）；数式（７）を参照）と、上記変換された擬似的なパターンＡのセンサ出力値“ＸＡ，ＹＡ”を用いた補正演算（次式（１１）；数式（７）を参照）とは、次に示すように同値である。次式（１０）から式（１１）への変換は、［数１］の変換式と［数６］の変換式とを用いて、パターンＣのセンサ出力値からパターンＡのセンサ出力値に変換されるように展開したものである。また、補正値“ａ，ｂ，ｃ”とその行列とを、添え字Ａ，ＣによってパターンＡに対応したものと、パターンＣに対応したものと区別しているが、次式（８），（９）に示すように、これらは同値となる。
【数８】
2011047841.tif 000010
【０１０４】
従って、上記擬似的なパターンＡのセンサ出力値と、パターンＡに対応した補正値を用いた方位計測の演算によって、パターンＣの場合における計測方向の方位角を正確に求めることができる。
【０１０５】
次に、第２実施形態のトリミング処理と方位計測処理の制御手順についてフローチャートに基づいて説明する。
【０１０６】
図１２には、第２実施形態のトリミング処理のフローチャートを示す。
【０１０７】
第２実施形態のトリミング処理の制御手順において、ロータ５７ａ，６２ａの向きを各組み合わせパターンにして、地磁気シミュレータＩ〜ＩＶを発動させたときと磁気を発生させないときとで、各センサ出力値を取得するステップＳ１〜Ｓ１９の処理は、第１実施形態と同様である。この処理により、図９（ａ）〜（ｄ）のセンサ出力値が取得されてＲＡＭ４７に一時記憶される。
【０１０８】
第２実施形態のトリミング処理においては、上記センサ出力値を取得したら、先ず、図９（ａ）に示すパターンＡのセンサ出力値に基づき［数２］の演算を行って、パターンＡに対応する補正値“ａ，ｂ，ｃ，ＸＳ０，ＹＳ０”を求める。そして、これをＥＥＰＲＯＭ４５の補正値記憶部（図１０）に書き込んで記憶させる（ステップＳ４０：第１の補正値演算手段）。
【０１０９】
次に、制御部４０のＣＰＵは、図９（ａ）〜（ｄ）の地磁気シミュレータＩを発動させたときのセンサ出力値を用いて、パターンＡの状態のセンサ出力値と他のパターンの状態のセンサ出力値との差分をそれぞれ求め、これをＥＥＰＲＯＭ４５の差分記憶部（図１１）に書き込んで記憶させる（ステップＳ４１：差分記憶制御手段）。これらステップＳ４０，Ｓ４１の処理により電子式方位計の調整方法の第４ステップが構成される。そして、上記の補正値データと差分データとを記憶させたらトリミング処理を終了する。
【０１１０】
図１３には、第２実施形態の方位計測処理のフローチャートを示す。第２実施形態において、この方位計測処理を制御部４０のＣＰＵが実行することで方位演算手段が構成される。
【０１１１】
第２実施形態の方位計測処理では、ステップＳ５１のセンサ計測の処理と、ステップＳ５２のロータ５７ａ，６２ａの磁極の向きの組み合わせパターンを判別する処理は、第１実施形態のステップＳ３１，Ｓ３２の処理と同様である。
【０１１２】
センサ出力値の取得とロータ５７ａ，６２ａの向きの組み合わせパターンの判別とを行ったら、次に、制御部４０のＣＰＵは、図１１の差分記憶部からロータ５７ａ，６２ａの組み合わせパターンに応じたデータを読み出す（ステップＳ５３）。例えば、パターンＣであれば差分データ“ＸＣ１−ＸＡ１，ＹＣ１−ＹＡ１”を読み出す。なお、ステップＳ５２のパターン判別の結果がパターンＡであれば、差分データは不要なので読み出しは行わない。
【０１１３】
続いて、制御部４０のＣＰＵは、ステップＳ５１で取得したセンサ出力値に、ステップＳ５３で読み出した差分データを加算することで、擬似的なパターンＡのセンサ出力値“ＸＡ，ＹＡ”を求める（差分補正手段）。さらに、この擬似的なパターンＡのセンサ出力値“ＸＡ，ＹＡ”と補正値記憶部（図１０）の補正値データを使って、［数７］の演算を行って計測方向の方位角θを求める（ステップＳ５４：第２方位算出手段）。なお、ステップＳ５２のパターン判別の結果がパターンＡであれば、単に、補正値記憶部（図１０）の補正値データを使って計測方向の方位角θを求める（第１方位算出手段）。
【０１１４】
このようなトリミング処理および方位計測処理により、第２実施形態の電子式方位計においても、第１実施形態と同様に種々の誤差を補正して、正確な方位角θを算出することができる。
【０１１５】
以上のように、この第２実施形態の電子式方位計、および、そのトリミング処理を用いた電子式方位計の調整方法によれば、複数のステップモータ５７，６２があってロータ５７ａ，６２ａの磁極の向きの組み合わせパターンが多数パターンあっても、トリミング処理において１つの組み合わせパターンについてのみ全ての地磁気シミュレータＩ〜ＩＶを発動させたときのセンサ出力値を取得し、他の組み合わせパターンについては一つの地磁気シミュレータＩを発動させたときのセンサ出力値を取得するのみで、その後の方位計測処理に必要な補正値データと差分データとを求めてＥＥＰＲＯＭ４５に記憶させることができる。従って、トリミング処理の時間短縮を図ることができ、上記の組み合わせパターンが多数あっても短時間のうちにトリミング処理を完了させることができる。
【０１１６】
また、第２実施形態の電子式方位計によれば、トリミング処理においてパターンＡに対応する補正値“ａ，ｂ，ｃ，ＸＳ０，ＹＳ０”と、パターンＡの状態のセンサ出力値とその他のパターンＢ〜Ｄの状態のセンサ出力値との差分データを求めてＥＥＰＲＯＭ４５に記憶させるようにしている。従って、第１実施形態のものと比較して必要なＥＥＰＲＯＭ４５の記憶容量を少なくすることができる。また、方位計測処理においては、ＥＥＰＲＯＭ４５から対応する差分データと、パターンＡの補正値とを読み出して、簡単な演算によって補正された計測方向の方位角を求めることが可能になっている。
【０１１７】
また、この実施形態の電子式方位計１によれば、上記の補正値を算出するための各センサ出力値（図９（ａ）〜（ｄ）参照）は、ＲＡＭ４７に一時記憶させて補正値を求めた後、消去可能な状態にしている。従って、トリミング処理によりＲＡＭ４７の記憶容量が無駄に占有されることもない。
【０１１８】
なお、本発明は、上記第１および第２の実施形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、上記第１および第２実施形態では、ステップモータ５７，６２の極数が２極のものを適用しているが、もっと極数の多いものを適用しても良い。また、磁気センサとして図２の構成の方位センサ５３を例示したが、交差する２方向の磁界の計測が可能な構成であれば何れの形式のものでも本実施形態のトリミング処理を同様に適用することができる。また、その他の方式によって磁界の向きを計測する構成であっても、異なる方向から外部磁界を与えたときのセンサ出力に基づき校正処理を行えるものであれば本発明を同様に適用することができる。
【０１１９】
また、上記実施形態では、トリミング処理において、四方向から同一強度の外部磁界を印加して、各状態のセンサ出力値から方位センサの校正を行う方式を示したが、もっと多方向から外部磁界を印加したり、或いは、交差する２方向や３方向から外部磁界を印加したり、または、各方向ごとに複数の強度の外部磁界を印加したりして、それぞれの状態のときのセンサ出力値から方位センサの校正を行う方式のものであっても、本発明を適用することが可能である。
【０１２０】
また、上記実施形態では、方位センサの各検出方向の直角度の誤差、搭載角度の誤差、各検出方向の感度誤差、および、ロータ５７ａ，６２ａの磁界によるオフセット誤差を除去するための校正処理と、これらの誤差を除去する方位計測時の補正処理とを具体的に例示したが、校正処理や補正処理で修正される誤差の内容は上記の誤差に制限されるものではない。
【０１２１】
その他、本発明の電子式方位計は、時計機能を有さなくても良いし、腕装着型の形態に制限されることもない。また、ステップモータのロータの向きの判別は、直前に出力した駆動パルスの極性をＲＡＭに記憶させておくことで、ソフトウェアにより行うことも可能である。また、方位計測時に方位を示す方式なども上記実施形態のものに制限されず、実施形態で示した細部等は発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【０１２２】
１    電子式方位計
４０  制御部
４５  ＥＥＰＲＯＭ
４５ａ  補正値記憶部
４６  ＲＯＭ
４７  ＲＡＭ
５３  方位センサ
ＭＲ１〜ＭＲ４  磁気抵抗素子
５４  方位検出部
５７，６２  ステップモータ
５７ａ，６２ａ  ロータ
５８，６３  モータ駆動回路
５９，６４  極性記憶回路
【図１】
2011047841.tif 000011
【図２】
2011047841.tif 000012
【図３】
2011047841.tif 000013
【図４】
2011047841.tif 000014
【図５】
2011047841.tif 000015
【図６】
2011047841.tif 000016
【図７】
2011047841.tif 000017
【図８】
2011047841.tif 000018
【図９】
2011047841.tif 000019
【図１０】
2011047841.tif 000020
【図１１】
2011047841.tif 000021
【図１２】
2011047841.tif 000022
【図１３】
2011047841.tif 000023