(57)【要約】【課題】  地磁気などの磁気を検知する３軸のセンサを用い、磁気ベクトルの回転動作と角速度を、ノイズの影響を低減して精度良く計算できる磁界検知装置を提供する。【解決手段】  磁気ベクトルを検知する３つの磁気センサからの検知出力に基づいて、磁気ベクトルが球面座標Ｇ上の座標点データとして求められる。演算された複数の座標点データＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，・・・の分散と平均を加味して、残差の最も少ない回帰平面Ｐを求め、この回帰平面Ｐと球面座標Ｇとの交線を、移動軌跡円Ｃｒであると推定する。移動軌跡円Ｃｒの中心からの２つの座標点データの開き角を時間で微分することで、角速度を得ることができる。【選択図】図５
2011185864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交するＸ方向とＹ方向およびＺ方向が基準方向として決められた磁気検知部と、演算部とを有し、
前記磁気検知部に、Ｘ方向が磁気の方向に向けられたときに検知出力の絶対値が極大値となるＸ軸センサと、Ｙ方向が磁気の方向に向けられたときに検知出力の絶対値が極大値となるＹ軸センサ、およびＺ方向が磁気の方向に向けられたときに検知出力の絶対値が極大値となるＺ軸センサが搭載され、
前記演算部では、複数の前記検知出力から求められる磁気ベクトルが、球面座標上の座標点データに換算され、複数の座標点データから回帰平面を求められ、前記回帰平面と前記球面座標との交線を移動軌跡円とすることを特徴とする磁界検知装置。
【請求項２】
Ｘ−Ｙ−Ｚの三次元座標での平面の方程式をＹ＝Ａ・Ｘ＋Ｂ・Ｚ＋Ｃとし、定数ＡとＢを、ｘの分散Ｓｘ、ｙの分散Ｓｙ、ｚの分散Ｓｚ、およびｘとｙの共分散Ｓｘｙ、ｘとｚの共分散Ｓｘｚ、ｙとｚの共分散Ｓｙｚから求め、定数Ｃを、ｘの平均ｘａ、ｙの平均ｙａ、ｚの平均ｚａから求めて、前記方程式から回帰平面を求める請求項１記載の磁界検知装置。
【請求項３】
移動軌跡円の中心からの複数の座標点データの開き角と、座標データのサンプル時間とから角速度が求められる請求項１または２記載の磁界検知装置。
【請求項４】
複数の座標点データを前記移動軌跡円に投影し、移動軌跡円の中心からの投影点の開き角と、座標データのサンプル時間とから角速度が求められる請求項３記載の磁界検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直交する３方向のそれぞれに向けられた磁気センサで磁気ベクトルを検知する磁界検知装置に係り、特にノイズの影響を軽減して磁気ベクトルの回転運動を知ることができる磁界検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
互いに直交する３方向の磁界強度を検知する３軸の磁気センサを使用する磁界検知装置は、地磁気を検知する地磁気検知装置などとして使用される。
【０００３】
特許文献１に記載された磁気式ジャイロは、３軸直交座標上に配置された地磁気を検知する３軸磁気センサを有している。この磁気式ジャイロは、三次元空間内で回転させたときに、３軸の出力データを用いて異なる２時点間の差分ベクトルを求め、その差分ベクトルが予め決められたしきい値よりも小さくなるか否かを判定して、３軸のうちのどの軸を中心として回転しているのかを特定するというものである。
【０００４】
特許文献１に記載された磁気式ジャイロは、磁気センサの向きで決められた３軸のいずれの軸を中心として回転したときに、回転状態を検知することができるが、前記３軸以外の軸を中心として回転させたときには回転軸を認識できなくなり、どの回転平面内で回転しているのかを特定できなくなる。つまり、特許文献１に記載された１個の磁気式ジャイロだけで、三次元空間内の任意の軸を中心として回転させたときの角速度を検知できない。
【０００５】
特許文献２には、飛行機などに搭載される姿勢センサが開示されている。この姿勢センサは、地磁気検出装置を有しているとともに、負荷おもりとこの負荷おもりに作用する重力を検知する力検出装置が設けられている。飛行機などとともに姿勢センサが傾いたときに、力検出装置の検知出力により重力の方向に対する傾きを検出し、地磁気検出装置で得られる方位出力を、力検出装置で得られた傾き姿勢に関する情報を用いて修正するというものである。
【０００６】
特許文献２に記載された姿勢センサは、地磁気検出装置のみならず負荷おもりとこの負荷おもりに作用する重力を検知する力検出装置が設けられているために、装置が大きくまた重くなり、例えば携帯用の小型機器などに搭載することが難しい。
【０００７】
特許文献３に記載された３軸姿勢検出装置は、目的物体の姿勢を検出するものであるが、３方向の検出が可能な磁気センサと、３方向の検出が可能なジャイロセンサの双方が搭載されている。そのため、携帯用の小型機器などに搭載するのに適しておらず、また、磁気センサとジャイロセンサの双方を搭載しているため、消費電力が多くなる欠点を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２２４６４２号公報
【特許文献２】特開平２−２３８３３６号公報
【特許文献３】特開平１１−２４８４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、直交する３軸の方向に向く磁気センサの検知出力から、磁気ベクトルの移動軌跡円を推定でき、しかもノイズの影響を低減させて移動軌跡円を精度良く推定することが可能な磁界検知装置を提供することを目的としている。
【００１０】
また本発明は、少ないデータ数でも移動軌跡円を精度良く推定できる磁界検知装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、互いに直交するＸ方向とＹ方向およびＺ方向が基準方向として決められた磁気検知部と、演算部とを有し、
前記磁気検知部に、Ｘ方向が磁気の方向に向けられたときに検知出力の絶対値が極大値となるＸ軸センサと、Ｙ方向が磁気の方向に向けられたときに検知出力の絶対値が極大値となるＹ軸センサ、およびＺ方向が磁気の方向に向けられたときに検知出力の絶対値が極大値となるＺ軸センサが搭載され、
前記演算部では、複数の前記検知出力から求められる磁気ベクトルが、球面座標上の座標点データに換算され、複数の座標点データから回帰平面を求められ、前記回帰平面と前記球面座標との交線を移動軌跡円とすることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明は、Ｘ−Ｙ−Ｚの三次元座標での平面の方程式をＹ＝Ａ・Ｘ＋Ｂ・Ｚ＋Ｃとし、定数ＡとＢを、ｘの分散Ｓｘ、ｙの分散Ｓｙ、ｚの分散Ｓｚ、およびｘとｙの共分散Ｓｘｙ、ｘとｚの共分散Ｓｘｚ、ｙとｚの共分散Ｓｙｚから求め、定数Ｃを、ｘの平均ｘａ、ｙの平均ｙａ、ｚの平均ｚａから求めて、前記方程式から回帰平面を求めるものである。
【００１３】
本発明は、三次元座標上での複数の座標点データの分散の傾向と分散の平均を加味した回帰平面を算出し、回帰平面と球面座標との交線を移動軌跡円としている。複数の座標点データの分散の傾向を統計学的に加味しているので、求められる回帰平面および移動軌跡円は、実際の回転軌跡円の傾向に近いものとなる。すなわち、ノイズの影響を軽減させて回転軌跡円を推定できる。また、少ないデータ数であっても、誤差の少ない回帰平面を求めることができ、少ないデータ数から移動軌跡円を推定することができる。
【００１４】
本発明は、移動軌跡円の中心からの複数の座標点データの開き角と、座標データのサンプル時間とから角速度が求められる。
【００１５】
この場合に、複数の座標点データを前記移動軌跡円に投影し、移動軌跡円の中心からの投影点の開き角と、座標データのサンプル時間とから角速度が求められる。
【００１６】
上記のように座標点データを移動軌跡円に投影することで、座標点データの開き角度をノイズの影響が少なく誤差の少ないものとして求めることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、直交する３軸方向に向けられた磁気センサの検知出力を用いて、磁気ベクトルの相対的な回転運動を推定できる。また、複数の座標データの分散と平均を加味して回帰平面を求めているので、ノイズの影響が少なく、しかも少ないデータ数であっても、移動軌跡円を精度良く求めることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態の磁界検知装置の回路ブロック図、
【図２】データバッファの説明図、
【図３】磁気検知部に設けられたＸ軸センサとＹ軸センサおよびＺ軸センサの説明図、
【図４】地磁気ベクトルの検知動作原理を示す三次元座標の説明図、
【図５】回帰平面と球面座標を示す斜視図、
【図６】角速度の演算方法を説明する説明図、
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１に示す本発明の実施の形態の磁界検知装置１は、地磁気を検知する磁気検知部２を有している。図３に示すように、磁気検知部２は、互いに直交する基準軸であるＸ軸とＹ軸およびＺ軸が固定軸として決められている。磁界検知装置１は携帯用機器などに搭載されており、磁気検知部２は、Ｘ軸とＹ軸およびＺ軸の直交関係を維持したまま、空間内で自由に移動できる。
【００２０】
図３に示すように、磁気検知部２には、Ｘ軸センサ３がＸ軸に沿って固定され、Ｙ軸センサ４がＹ軸に沿って固定され、Ｚ軸センサがＺ軸に沿って固定されている。Ｘ軸センサ３とＹ軸センサ４およびＺ軸センサ５は、いずれもＧＭＲ素子で構成されている。ＧＭＲ素子は、Ｎｉ−Ｃｏ合金やＮｉ−Ｆｅ合金などの軟磁性材料で形成された固定磁性層および自由磁性層と、固定磁性層と自由磁性層との間に挟まれた銅などの非磁性導電層とを有している。固定磁性層の下に反強磁性層が積層され、反強磁性層と固定磁性層との反強結合により、固定磁性層の磁化が固定されている。
【００２１】
Ｘ軸センサ３は、地磁気のＸ方向に向く成分を検知するものであり、固定磁性層の磁化の向きがＸ軸に沿うＰＸ方向に固定されている。自由磁性層の磁化の向きは地磁気の向きに反応する。自由磁性層の磁化の向きがＰＸ方向と平行になるとＸ軸センサ３の抵抗値が極小になり、自由磁性層の磁化の向きがＰＸ方向と逆向きになるとＸ軸センサ３の抵抗値が極大になる。また、自由磁性層の磁化の向きがＰＸ方向と直交すると、抵抗値が前記極大値と極小値との平均値となる。
【００２２】
図１に示す磁場データ検知部６では、Ｘ軸センサ３と固定抵抗とが直列に接続され、Ｘ軸センサ３と固定抵抗との直列回路に電圧が与えられており、Ｘ軸センサ３と固定抵抗との間の電位がＸ軸の検知出力として取り出される。Ｘ軸センサ３にＸ方向に向く磁界が与えられていないとき、またはＰＸに対して直交する磁界が与えられているときに、Ｘ軸の検知出力が中点電位となる。
【００２３】
磁気検知部２の全体を傾け、Ｘ軸センサ３の固定磁性層の磁化の固定方向ＰＸを地磁気ベクトルＶと同じ向きにするとＸ軸センサ３に与えられる磁界成分が極大値となる。このときのＸ軸の検知出力は、前記中点電位に対してプラス側の極大値となる。逆に、Ｘ軸センサ３の固定磁性層の磁化の固定方向ＰＸを地磁気ベクトルＶと反対に向けると、Ｘ軸センサ３に与えられる逆向きの磁界成分が極大値となる。このときのＸ軸の検知出力は、前記中点電位に対してマイナス側の極大値となる。
【００２４】
Ｙ軸センサ４とＺ軸センサ５も、それぞれ固定抵抗とが直列に接続され、Ｙ軸センサ４またはＺ軸センサ５と固定抵抗との直列回路に電圧が与えられており、各センサと固定抵抗との間の電位がＹ軸またはＺ軸の検知出力として取り出される。
【００２５】
Ｙ軸センサ４の固定磁性層の磁化の固定方向ＰＹを地磁気ベクトルＶと同じ向きにすると、Ｙ軸の検知出力は、中点電位に対してプラス側の極大値になる。Ｙ軸センサ４の固定磁性層の磁化の固定方向ＰＹを地磁気ベクトルＶと反対に向けると、Ｙ軸の検知出力は、中点電位に対してマイナス側の極大値となる。同様に、Ｚ軸センサ５の固定磁性層の磁化の固定方向ＰＺを地磁気ベクトルＶと同じ向きにすると、Ｚ軸の検知出力は、中点電位に対してプラス側の極大値になる。Ｚ軸センサ５の固定磁性層の磁化の固定方向ＰＺを地磁気ベクトルＶと反対に向けると、Ｚ軸の検知出力は、中点電位に対してマイナス側の極大値となる。
【００２６】
地磁気ベクトルＶの大きさが一定であれば、Ｘ軸センサ３とＹ軸センサ４およびＺ軸センサ５からの検知出力は、いずれもプラス側の極大値の絶対値と、マイナス側の極大値の絶対値とが同じである。
【００２７】
Ｘ軸センサ３としては、地磁気ベクトルの向きによってプラス側の検知出力とマイナス側の検知出力が得られ、プラス側の検知出力の極大値とマイナス側の検知出力の極大値とで絶対値が同じになれば、ＧＭＲ素子以外の磁気センサで構成することもできる。例えば、Ｘ軸に沿ってプラス側の磁界強度のみを検知できるホール素子またはＭＲ素子と、マイナス側の磁界強度のみを検知できるホール素子またはＭＲ素子を組み合わせて、Ｘ軸センサ３として使用してもよい。これは、Ｙ軸センサ４とＺ軸センサ５においても同じである。
【００２８】
図１に示すように、磁場データ検知部６で検知されたＸ軸とＹ軸およびＺ軸の検知出力は、演算部１０に与えられる。演算部１０は、Ａ／Ｄ変換部とＣＰＵおよびクロック回路などから構成されている。演算部１０のクロック回路の計測時間に応じて、磁場データ検知部６で検知されたＸ軸とＹ軸およびＺ軸の検知出力が、短いサイクルで間欠的にサンプリングされて演算部１０に読み出される。それぞれの検知出力は、演算部内に設けられた前記Ａ／Ｄ変換部によってディジタル値に変換される。
【００２９】
演算部１０を構成するＣＰＵにはメモリ７が接続されている。メモリ７には、演算処理のためのソフトウエアがプログラミングされて格納されている。演算部１０の演算処理は前記ソフトウエアによって実行される。
【００３０】
ディジタルデータに変換されたＸ軸の検知出力とＹ軸の検知出力およびＺ軸の検知出力は、演算部１０で演算処理され、図４に示すＸ−Ｙ−Ｚの三次元座標上の座標点データＤ（ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ）に変換されて、演算部１０に設けられたデータバッファ（バッファメモリ）１１に格納される。クロック回路と同期して短いサイクルでサンプリングされて演算された前記座標点データＤは、図２に示すデータバッファ１１の格納部１１ａに与えられる。座標点データＤが格納部１１ａに与えられる毎に、座標点データＤが格納部１１ａから１１ｍまで順に送り出され、最終段の格納部１１ｍに格納されていた最も古い座標点データＤが捨てられる。磁界検知装置１が動作している間は、磁場データ検知部６から最新のデータが一定時間毎に読み出され続け、演算後の座標点データＤがデータバッファ１１に順番に格納されていく。
【００３１】
図４に示すように、演算部１０には、ソフトウエア上で、Ｘ−Ｙ−Ｚの三次元座標が設定されている。演算部１０に設定されたＸ−Ｙ−Ｚの各軸は、図３に示す磁界検知装置１に固定されて設定されたＸ−Ｙ−Ｚの各軸とその向きが一致している。
【００３２】
図４に示すように、磁気検知部２が地球上のいずれかの場所に置かれると、磁気検知部２のＸ軸センサ３から検知出力ｘｂが得られ、Ｙ軸センサ４から検知出力ｙｂが得られ、Ｚ軸センサ５から検知出力ｚｂが得られる。演算部１０において、三次元の検知出力から座標点データＤ（ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ）が演算される。座標点データＤ（ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ）はサンプリング周期毎に次々と得られ、データバッファ１１に順に格納されていく。
【００３３】
磁界検知装置１は、電源が投入された直後または使用開始時にキャリブレーションが行われる。キャリブレーションは、磁界検知装置１を搭載した携帯機器のディスプレイの表示などに指示され、使用者がその指示にしたがって実行する。
【００３４】
キャリブレーションは、磁界検知装置１を搭載した携帯機器などを任意の方向へ数回だけ回転させることで行われる。演算部１０では、キャリブレーションにおいて次々に得られる座標点データＤのいくつかをサンプリングする。少なくとも３個の座標点データＤを得ることで、その時点での座標点データＤの回転軌跡に一致する円を特定できる。この円が複数個求められ、それぞれの円の中心を通りこの円を含む平面と垂直な中心線が求められて、これらの中心線の交点が演算される。演算部１０では、キャリブレーションの結果として得られた前記交点が、三次元座標の基準原点Ｏとなるように補正される。
【００３５】
キャリブレーションにより三次元座標の基準原点Ｏが補正されると、その後の検知出力から演算される座標点データＤ（ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ）は、図４に示すように、三次元座標上の基準原点Ｏを中心とする球面座標Ｇ上の点として現れる。この球面座標Ｇの半径Ｒは、Ｘ軸センサ３、Ｙ軸センサ４、Ｚ軸センサ５から得られる検知出力の極大値の絶対値に比例する。球面座標Ｇの半径Ｒは、そのときの測定場所によって相違し、検知される地磁気ベクトルＶの絶対値の大小に応じて球面座標Ｇの半径Ｒも変化する。
【００３６】
図４は、磁界検知装置１に設定されているＺ軸が重力方向に向けられた状態を示している。検知出力から得られる座標点データＤ（ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ）と、三次元座標の基準原点Ｏを結ぶ線が地磁気ベクトルＶである。磁界検知装置１をＺ軸を中心として（重力方向に向く軸を中心として）回転させると、次々とサンプリングされていく座標点データＤ（ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ）が、Ｚ軸を中心とし且つＸ−Ｙ軸と平行な水平緯度線Ｈａに沿って移動する。仮に、演算部１０において、基準軸Ｚの方向が重力方向に向けられていることを認識していれば、水平緯度線ＨａとＺ軸との交点を中心とする複数の座標点データＤの開き角度と、サンプリング時間とから角速度を求めることが可能である。
【００３７】
しかし、実際に磁界検知装置１を搭載した携帯機器などを、三次元空間内で任意の向きに回転させたときに、座標点データＤからのみでは、回転軌跡の軸がどの向きであるのか、回転軌跡の中心の座標がどこにあるかを認識することができない。その結果、角速度も演算できない。
【００３８】
そこで、図２に示す演算部１０では、次のソフトウエアを実行することで、磁界検知装置１を任意の向きの軸を中心として回転させたときに、座標点データがどの移動軌跡円に沿って移動しているのかを演算で推定できるようにしている。
【００３９】
図５に示すように、磁界検知装置１が、Ｘ−Ｙ−Ｚ軸以外の任意の軸を中心として回転すると、球面座標Ｇ上に座標点データＤ１，Ｄ２，・・・，Ｄｎ−１，Ｄｎが現われる。座標点データＤ１が最新のデータであり、Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，・・・Ｄｎ−１，Ｄｎの順に遡って古いデータとなる。最新の座標点データＤ１は、図２に示すデータバッファ１１の格納部１１ａに格納され、座標点データＤ２，Ｄ３，Ｄ４，・・・が、格納部１１ｂ，１１ｃ，・・・に順に格納される。
【００４０】
演算部１０では、データバッファ１１に格納されている複数の座標点データＤ１，Ｄ２，Ｄ３，・・・，Ｄｎ−１，Ｄｎを用い、これらの座標点データの分散傾向と平均を加味して、それぞれの座標点データとの誤差が最小となる回帰平面Ｐを求める。この回帰平面Ｐと球面座標Ｇとの交線となる円を移動軌跡円Ｃｒと推定する。
【００４１】
図５に示すＸ−Ｙ−Ｚの三次元座標での回帰平面Ｐの方程式をＹ＝Ａ・Ｘ＋Ｂ・Ｚ＋Ｃとすると、定数ＡとＢは、ｘの分散Ｓｘ、ｙの分散Ｓｙ、ｚの分散Ｓｚ、およびｘとｙの共分散Ｓｘｙ、ｘとｚの共分散Ｓｘｚ、ｙとｚの共分散Ｓｙｚから求められ、定数Ｃは、ｘの平均ｘａ、ｙの平均ｙａ、ｚの平均ｚａから求められる。
【００４２】
演算に使用する座標点データＤ１，Ｄ２，Ｄ３，・・・，Ｄｎ−１，Ｄｎの座標をそれぞれ、（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、（ｘ２，ｙ２，ｚ２）、（ｘ３，ｙ３，ｚ３）、・・・（ｘｎ−１，ｙｎ−１，ｚｎ−１）、（ｘｎ，ｙｎ，ｚｎ）とし、球面座標Ｇの座標を（０，０，０）とする。なお、演算に使用する座標点データＤ１，Ｄ２，Ｄ３，・・・，Ｄｎ−１，Ｄｎは、図２に示すバッファメモリ１１に一定量格納された全てのデータを使用してもよいし、そのうちのいずれか複数を選択して使用してもよい。
【００４３】
ｘの平均ｘａ、ｙの平均ｙａ、ｚの平均ｚａは、以下の数１から求められる。
【数１】
2011185864.tif 000003
【００４４】
ｘの分散Ｓｘ、ｙの分散Ｓｙ、ｚの分散Ｓｚは、以下の数２から求められる。
【数２】
2011185864.tif 000004
【００４５】
ｘとｙの共分散Ｓｘｙ、ｘとｚの共分散Ｓｘｚ、ｙとｚの共分散Ｓｙｚは、以下の数３から求められる。
【００４６】
【数３】
2011185864.tif 000005
【００４７】
回帰平面Ｐの方程式Ｙ＝Ａ・Ｘ＋Ｂ・Ｚ＋Ｃの定数Ａ，Ｂは、以下の数４から求められる。
【００４８】
【数４】
2011185864.tif 000006
【００４９】
回帰平面Ｐの方程式Ｙ＝Ａ・Ｘ＋Ｂ・Ｚ＋Ｃの定数Ｃは、以下の数５から求められる。
【数５】
2011185864.tif 000007
【００５０】
次に、回帰平面Ｐの方程式Ｙ＝Ａ・Ｘ＋Ｂ・Ｚ＋Ｃと、球面座標Ｇの方程式Ｘ2＋Ｙ2＋Ｃ2＝Ｒ2（Ｒは半径）とから、回帰平面Ｐと球面座標Ｇとの交線を求め、この交線の円を移動軌跡円Ｃｒと推定する。
【００５１】
磁界検知装置１を搭載した携帯機器などが一定の軸の回りを回転しているときは、この間に得られた座標点データＤ１，Ｄ２，Ｄ３，・・・，Ｄｎ−１，Ｄｎに相関があり、実際の移動軌跡円と各座標点データとの残差はほぼ正規分布に従い、また残差の平均値はきわめて０に近い。そのため、複数の座標点データの分散と共分散および平均から算出された回帰平面Ｐは、地磁気ベクトルＶの回転軌跡の傾向に近いものとなり、それぞれの座標点データに重畳しているノイズの影響が少ないものとなる。よって、移動軌跡円Ｃｒも、ノイズの影響が少なく、実際の運動の傾向に則した高精度なものとなる。
【００５２】
図６に示すように、移動軌跡円Ｃｒが求められると、その中心Ｍを求めることができる。複数の座標点データのうちのいずれか２つの座標点データＤａ，Ｄｂを選択し、前記中心Ｍからの開き角度を、２つの座標点データＤａ，Ｄｂのサンプリング時間で微分することで角速度を求めることができる。
【００５３】
このとき、２つの座標点データＤａ，Ｄｂをそのまま使用して、２つの座標点データＤａ，Ｄｂの中心Ｍからの開き角度を求めてもよい。ただし、図６に示すように、座標点データＤａとＤｂから回帰平面Ｐへ垂直に投影した投影点Ｄａｖ，Ｄｂｖを求め、この投影点Ｄａｖ，Ｄｂｖの開き角度θをサンプリング時間で微分して角速度を求めることが好ましい。
【００５４】
移動軌跡円Ｃｒの中心Ｍの座標（ｘｍ，ｙｍ，ｚｍ）は、以下の数６で求められる。
【数６】
2011185864.tif 000008
【００５５】
上記座標から、中心Ｍを、Ｘ−Ｙ平面座標、Ｘ−Ｚ平面座標、Ｙ−Ｚ平面座標にそれぞれ投影した中心点を求める。同様にして、２つの座標点データＤａ，Ｄｂを、Ｘ−Ｙ平面座標、Ｘ−Ｚ平面座標、Ｙ−Ｚ平面座標にそれぞれ投影した投影点を求める。投影した中心点と２つの座標点データの投影点とから、Ｘ軸回りの角速度と、Ｙ軸回りの角速度およびＺ軸回りの角速度をそれぞれ求めることができる。
【００５６】
上記のように、座標点データＤａとＤｂから回帰平面Ｐへ垂直に投影した投影点Ｄａｖ，Ｄｂｖを求め、この投影点Ｄａｖ，Ｄｂｖの開き角度θをサンプリング時間で微分して角速度を求めると、実際の移動軌跡円と傾向が同じ円での移動角速度を求めることができるため、ノイズの影響の少ない角速度を算出することができる。
【００５７】
また、座標点データＤのサンプル数が比較的少なくても、分散の傾向から、実際の運動に即した移動軌跡円を推定できるため、演算の負荷が少なく、また磁界検知装置１を少し回転させただけで、その時点の角速度を俊敏に算出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の磁界検知装置は、３軸の磁気センサからの座標点データを使用して回転運動を特定し角速度を算出することができる。よって、携帯用のゲーム装置やゲーム装置の入力装置に使用することができる。またロボットの腕や関節などの姿勢の変化を検知する検知部として使用することもできる。
【００５９】
さらに、本発明の磁界検知装置は、地磁気以外の外部磁界の磁気ベクトルの動きを検知する装置として使用可能である。例えば磁気検知装置を固定し、外部の磁気ベクトルがどの方向でどのような運動をしているかの検知も可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１  磁界検知装置
２  磁気検知部
３  Ｘ軸センサ
４  Ｙ軸センサ
５  Ｚ軸センサ
６  磁場データ検知部
７  メモリ
１０  演算部
１１  データバッファ
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，・・・，Ｄｎ  座標点データ
Ｇ  球面座標
Ｐ  回帰平面
Ｃｒ  移動軌跡円
【図１】
2011185864.tif 000009
【図２】
2011185864.tif 000010
【図３】
2011185864.tif 000011
【図４】
2011185864.tif 000012
【図５】
2011185864.tif 000013
【図６】
2011185864.tif 000014