(57)【要約】【課題】コストを低減し、磁気センサの感度を簡単かつ正確に補正することができるとともに、磁気センサのオフセットを簡単に補正することができる計測装置を提供する。【解決手段】３軸磁気センサ１１の向きが３次元空間において変化した時の３軸出力を所定回数以上繰り返して取得し、直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）上に、各主軸が直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）の各座標軸に平行な楕円面を定め、繰り返し取得した測定データを直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）上に配置し、配置した各測定点と楕円面との距離が最小となるように、感度補正係数αｘ，αｙ，αｚおよび楕円面の中心座標であるオフセットＣｒｘ，Ｃｒｙ，Ｃｒｚを統計的手法によって算出する。【選択図】  図２
2004309227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベクトル物理量を検出する３軸以上の検出手段と、
前記検出手段の向きが３次元空間において変化した時の３軸出力を所定回数以上繰り返して取得する検出出力取得手段と、
前記３軸出力を成分とする３次元座標上に、各主軸が前記３次元座標の各座標軸に平行な楕円面を定め、前記検出出力取得手段で繰り返し取得した３軸出力データ群に基づいて、前記楕円面の各主軸の長さを算出する楕円面解析手段と、
前記楕円面解析手段で算出した楕円面の各主軸の長さに基づいて、前記検出手段の３軸出力を補正する出力補正手段とを備えることを特徴とする計測装置。
【請求項２】
ベクトル物理量を検出する３軸以上の検出手段と、
前記検出手段の向きが３次元空間において変化した時の３軸出力を所定回数以上繰り返して取得する検出出力取得手段と、
前記３軸出力を成分とする３次元座標上に、各主軸が前記３次元座標の各座標軸に平行な楕円面を定め、前記検出出力取得手段で繰り返し取得した３軸出力データ群に基づいて、前記楕円面の中心座標を算出する楕円面解析手段と、
前記楕円面解析手段で算出した中心座標に基づいて、前記検出手段の３軸出力を補正する出力補正手段とを備えることを特徴とする計測装置。
【請求項３】
ベクトル物理量を検出する２軸以上の検出手段と、
前記検出手段の向きが所定の平面上にあるよう保ちながら変化した時の２軸出力を所定回数以上繰り返して取得する検出出力取得手段と、
前記２軸出力を成分とする２次元座標上に、各主軸が前記２次元座標の各座標軸に平行な楕円を定め、前記検出出力取得手段で繰り返し取得した２軸出力データ群に基づいて、前記楕円の各主軸の長さを算出する楕円解析手段と、
前記楕円解析手段で算出した楕円の各主軸の長さに基づいて、前記検出手段の２軸出力を補正する出力補正手段とを備えることを特徴とする計測装置。
【請求項４】
ベクトル物理量を検出する２軸以上の検出手段と、
前記検出手段の向きが所定の平面上にあるよう保ちながら変化した時の２軸出力を所定回数以上繰り返して取得する検出出力取得手段と、
前記２軸出力を成分とする２次元座標上に、各主軸が前記２次元座標の各座標軸に平行な楕円を定め、前記検出出力取得手段で繰り返し取得した２軸出力データ群に基づいて、前記楕円の中心座標を算出する楕円解析手段と、
前記楕円解析手段で算出した中心座標に基づいて、前記検出手段の２軸出力を補正する出力補正手段とを備えることを特徴とする計測装置。
【請求項５】
地磁気を検出する３軸以上の地磁気検出手段と、
前記地磁気検出手段の向きが３次元空間において変化した時の３軸出力を所定回数以上繰り返して取得する検出出力取得手段と、
前記３軸出力を成分とする３次元座標上に、各主軸が前記３次元座標の各座標軸に平行な楕円面を定め、前記検出出力取得手段で繰り返し取得した３軸出力データ群に基づいて、前記楕円面の各主軸の長さ及び中心座標を算出する楕円面解析手段と、
前記楕円面解析手段で算出した楕円面の各主軸の長さ及び中心座標に基づいて、前記地磁気検出手段の３軸出力を補正する出力補正手段とを備えることを特徴とする方位角計測装置。
【請求項６】
地磁気を検出する２軸以上の地磁気検出手段と、
前記地磁気検出手段の向きが所定の平面上にあるよう保ちながら変化した時の２軸出力を所定回数以上繰り返して取得する検出出力取得手段と、
前記２軸出力を成分とする２次元座標上に、各主軸が前記２次元座標の各座標軸に平行な楕円を定め、前記検出出力取得手段で繰り返し取得した２軸出力データ群に基づいて、前記楕円の各主軸の長さ及び中心座標を算出する楕円解析手段と、
前記楕円解析手段で算出した楕円の各主軸の長さ及び中心座標に基づいて、前記地磁気検出手段の２軸出力を補正する出力補正手段とを備えることを特徴とする方位角計測装置。
【請求項７】
請求項５及び６のいずれかにおいて、
前記楕円面解析手段は、前記検出出力取得手段で繰り返し取得した３軸出力データ群を前記３次元座標上に配置し、配置した各測定点と前記楕円面との距離が最小となるように、前記楕円面の各主軸の長さ及び中心座標を統計的手法によって算出するようになっていることを特徴とする方位角計測装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記楕円面解析手段は、初期値を与えて反復計算により収束解を最適解として求める多次元最適化手法により、前記すべての測定点について当該測定点と前記楕円面との距離に相当する値の総和を算出する誤差総和演算式を解き、前記楕円面の各主軸の長さ及び中心座標を算出するようになっていることを特徴とする方位角計測装置。
【請求項９】
請求項７において、
前記楕円面解析手段は、初期値を与えて反復計算により収束解を最適解として求める多次元最適化手法により、前記すべての測定点について当該測定点と前記楕円面との距離に相当する値の総和を算出する誤差総和演算式を解き、前記楕円面の中心座標を算出する第１解析処理と、
前記第１解析処理で算出した値に基づいて、前記誤差総和演算式を前記楕円面の各主軸の長さに対応した変数で偏微分した誤差総和偏微分演算式により、前記楕円面の各主軸の長さを算出する第２解析処理と、
前記第２解析処理で算出した値が収束するまで前記第１解析処理及び前記第２解析処理を繰り返し行う第３解析処理とを行うようになっていることを特徴とする方位角計測装置。
【請求項１０】
請求項７において、
前記楕円面解析手段は、前記すべての測定点について当該測定点と前記楕円面との距離に相当する値の総和を算出する誤差総和演算式を前記楕円面の中心座標に対応した変数で偏微分した第１誤差総和偏微分演算式に、前記楕円面の各主軸の長さを初期値として与え、前記第１誤差総和偏微分演算式により、前記楕円面の中心座標を算出する第１解析処理と、
前記第１解析処理で算出した値に基づいて、前記誤差総和演算式を前記楕円面の各主軸の長さに対応した変数で偏微分した第２誤差総和偏微分演算式により、前記楕円面の各主軸の長さを算出する第２解析処理と、
前記第２解析処理で算出した値が収束するまで、前記第１解析処理及び前記第２解析処理を繰り返し行う第３解析処理とを行うようになっていることを特徴とする方位角計測装置。
【請求項１１】
請求項５乃至１０のいずれかにおいて、
前記楕円面解析手段は、前記３軸出力のうち変化の度合いが最小のものについてその変化の度合いが所定値以下であるときは、前記３軸出力のうち変化の度合いが最小のもの以外の特定２軸出力を成分とする２次元座標上に、各主軸が２次元座標の各座標軸に平行な楕円を定め、前記検出出力取得手段で繰り返し取得した３軸出力データ群のうち前記特定２軸出力に係るものに基づいて、前記楕円の各主軸の長さ及び中心座標を算出するようになっていることを特徴とする方位角計測装置。
【請求項１２】
請求項５乃至１１のいずれかにおいて、
前記出力補正手段は、前記楕円面解析手段で算出した各主軸の長さ及び中心座標に基づいて、前記地磁気検出手段の３軸出力について感度及びオフセットを補正するようになっていることを特徴とする方位角計測装置。
【請求項１３】
請求項５乃至１２のいずれかにおいて、
前記楕円面解析手段は、
前記検出出力取得手段により各軸出力を所定回数繰り返し取得して、各軸出力における最大値と最小値との差分を算出する第１の差分算出手段と、
前記第１の差分算出手段により算出された差分が所定値以上かどうかを判断する第１の差分判断手段とを備え、
前記第１の差分算出手段により算出された差分が所定値以上の場合、前記検出出力取得手段により所定回数繰り返して取得された前記各軸出力を前記楕円面解析の対象とすることを特徴とする方位角計測装置。
【請求項１４】
請求項５乃至１２のいずれかにおいて、
前記出力補正手段は、
前記楕円面解析手段により算出された楕円面の各主軸の長さ及び前記楕円面解析手段により以前に算出された楕円面の各主軸の長さのばらつき若しくは前記楕円面解析手段により算出された楕円面の中心座標及び前記楕円面解析手段により以前に算出された楕円面の中心座標のばらつきを算出するばらつき算出手段を備え、
前記ばらつき算出手段の算出結果に基づいて前記楕円面解析手段により算出された楕円面の各主軸の長さ及び中心座標を破棄することを特徴とする方位角計測装置。
【請求項１５】
請求項５乃至１４のいずれかにおいて、
方位角計測の実行中、方位角計測のために取得された各軸出力を用いて楕円面の各主軸の長さ及び中心座標の算出と出力補正をバックグラウンドで実行し、各軸出力の補正を随時行うことを特徴とする方位角計測装置。
【請求項１６】
請求項５乃至１５のいずれかにおいて、
前記楕円面解析手段により算出された楕円面の各主軸の長さ及び前記楕円面解析手段により以前に算出された楕円面の各主軸の長さのばらつき若しくは前記楕円面解析手段により算出された楕円面の中心座標及び前記楕円面解析手段により以前に算出された楕円面の中心座標のばらつきを算出する第２のばらつき算出手段と、
前記第２のばらつき算出手段での算出結果に基づいて前記出力補正手段による補正の良好性に関する良好性情報を作成する良好性情報作成手段とを備えることを特徴とする方位角計測装置。
【請求項１７】
請求項１６において、
前記良好性情報作成手段は、前記出力補正手段による補正の良好度を複数に区分しておき、前記第２のばらつき算出手段で算出したばらつきの度合いに応じて前記区分のいずれかに分類し、その区分に対応した良好度を示す良好性情報を作成するようになっていることを特徴とする方位角計測装置。
【請求項１８】
請求項５乃至１７のいずれかにおいて、
前記出力補正手段は、
前記楕円面の各軸の長さを算出する軸長算出手段と、
前記軸長算出手段により算出された楕円面の各軸の長さが所定範囲外かどうかを判断する軸長判断手段とを備え、
前記軸長算出手段により算出された楕円面の各軸の長さが所定範囲外の場合、その出力データを破棄するようになっていることを特徴とする方位角計測装置。
【請求項１９】
請求項５乃至１７のいずれかにおいて、
前記楕円面の各軸の長さを算出する第２の軸長算出手段と、
前記第２の軸長算出手段により算出された楕円面の各軸の長さに基づいて方位角計測結果の信頼性に関する信頼性情報を作成する信頼性情報作成手段とを備えることを特徴とする方位角計測装置。
【請求項２０】
請求項１９において、
前記信頼性情報作成手段は、前記方位角計測結果の信頼度を複数に区分しておき、前記第２の軸長算出手段により算出された楕円面の各軸の長さを複数の閾値と比較して前記区分のいずれかに分類し、その区分に対応した信頼度を示す信頼性情報を作成するようになっていることを特徴とする方位角計測装置。
【請求項２１】
地磁気を検出する３軸以上の地磁気検出手段を利用可能なコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記地磁気検出手段の向きが３次元空間において変化した時の３軸出力を所定回数以上繰り返して取得する検出出力取得手段、
前記３軸出力を成分とする３次元座標上に、各主軸が前記３次元座標の各座標軸に平行な楕円面を定め、前記検出出力取得手段で繰り返し取得した３軸出力データ群に基づいて、前記楕円面の各主軸の長さ及び中心座標を算出する楕円面解析手段、並びに
前記楕円面解析手段で算出した楕円面の各主軸の長さ及び中心座標に基づいて、前記地磁気検出手段の３軸出力を補正する出力補正手段として実現される処理を前記コンピュータに実行させるためのプログラムであることを特徴とするキャリブレーションプログラム。
【請求項２２】
地磁気を検出する２軸以上の地磁気検出手段を利用可能なコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記地磁気検出手段の向きが所定の平面上にあるよう保ちながら変化した時の２軸出力を所定回数以上繰り返して取得する検出出力取得手段、
前記２軸出力を成分とする２次元座標上に、各主軸が前記２次元座標の各座標軸に平行な楕円を定め、前記検出出力取得手段で繰り返し取得した２軸出力データ群に基づいて、前記楕円の各主軸の長さ及び中心座標を算出する楕円解析手段、並びに
前記楕円解析手段で算出した楕円の各主軸の長さ及び中心座標に基づいて、前記地磁気検出手段の２軸出力を補正する出力補正手段として実現される処理を前記コンピュータに実行させるためのプログラムであることを特徴とするキャリブレーションプログラム。
【請求項２３】
地磁気計測における３軸の検出方向を３次元空間において変化させるステップと、
前記検出方向が変化した時の地磁気計測の３軸出力を取得するステップと、
前記３軸出力の取得が所定回数以上か判定するステップと、
前記３軸出力を成分とする３次元座標上に、各主軸が前記３次元座標の各座標軸に平行な楕円面を定め、前記所定回数以上取得した３軸出力データ群に基づいて、前記楕円面の各主軸の長さ及び中心座標を算出するステップと、
前記算出した楕円面の各主軸の長さ及び中心座標に基づいて、前記３軸出力を補正するステップとを含むことを特徴とするキャリブレーション方法。
【請求項２４】
地磁気計測における２軸の検出方向を所定の平面上にあるよう保ちながら変化させるステップと、
前記検出方向が変化した時の地磁気計測の２軸出力を取得するステップと、
前記２軸出力の取得が所定回数以上か判定するステップと、
前記２軸出力を成分とする２次元座標上に、各主軸が前記２次元座標の各座標軸に平行な楕円を定め、前記所定回数以上取得した２軸出力データ群に基づいて、前記楕円の各主軸の長さ及び中心座標を算出するステップと、
前記算出した楕円の各主軸の長さ及び中心座標に基づいて、前記２軸出力を補正するステップとを含むことを特徴とするキャリブレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気センサの感度およびオフセットを補正する測定装置、方位角計測装置およびキャリブレーションプログラム、並びにキャリブレーション方法に係り、特に、コストを低減し、磁気センサの感度を簡単かつ正確に補正することができるとともに、磁気センサのオフセットを簡単に補正することができる計測装置、方位角計測装置およびキャリブレーションプログラム、並びにキャリブレーション方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
方位角計測装置においては、（１）磁気センサの感度が製品ごとにばらついていること、（２）磁気センサの感度が温度特性を有し、さらにその温度特性が製品ごとにばらついていることにより、正確な測定を行うため測定に先立って磁気センサの感度を補正する必要があった。
【０００３】
従来、磁気センサの感度を補正するには、次の３つの方法が採用されていた。
第１の補正方法は、製造時に感度および温度特性が同一またはほぼ同一の磁気センサを選別して用いる。
第２の補正方法は、製造時に所定の温度・磁場中で磁気センサの感度を補正するための補正用データを測定し、測定した補正用データを不揮発性メモリに記憶して方位角計測装置に内蔵し、測定時に不揮発性メモリの補正用データに基づいて磁気センサの感度を補正する。
【０００４】
第３の補正方法は、特許文献１に開示されている電子方位計の補正値算出方法を用い、環境が変化したときなど必要に応じて補正用データを測定し、方位角計測装置の不揮発性メモリに記憶し、測定時に不揮発性メモリの補正用データに基づいて磁気センサの感度を補正する。
一方、磁気センサの周辺にスピーカなどの着磁された部品が配置された場合、着磁された部品から漏れる磁場によって、磁気センサの出力にオフセットが発生する。
【０００５】
したがって、磁気センサを用いて方位を検出する方位角計測装置では、磁気センサのオフセットによって、方位角の計算に誤差が生じることを防ぐために、磁気センサのオフセットを補正することを目的とした方位角計測装置のキャリブレーションを行うことが必要である。
このため、従来の方位角計測装置では、一例として、方位角計測装置を特定の軸回りに一定の角速度で回転させることにより、方位角計測装置のキャリブレーションを行っていた。
【０００６】
図４は、方位角計測装置をｚ軸回りに一定の角速度で回転させた時の磁気センサの出力波形を示す図である。
図４において、携帯機器３０１をｚ軸回りに一定の角速度ωで回転させた場合、携帯機器３０１に搭載されたｘ軸ホール素子ＨＥｘの出力Ｓｒｘは、下式（１）で与えられる。
【０００７】
Ｓｒｘ＝ａＸＭＸＹｃｏｓ（ωｔ＋θ０）＋Ｘ０                  …（１）
ただし、ａＸは、ｘ軸ホール素子ＨＥｘの感度、Ｘ０は、ｘ軸ホール素子ＨＥｘのオフセットである。
また、
ＭＸＹ＝√（ＭＸ２＋ＭＹ２）
θ０＝ｔａｎ−１（ＭＹ／ＭＸ）
である。ただし、ＭＸは、地磁気Ｍのｘ方向成分、ＭＹは、地磁気Ｍのｙ方向成分である。
【０００８】
したがって、ｘ軸ホール素子ＨＥｘの出力Ｓｒｘの最大値Ｘｍａｘおよび最小値Ｘｍｉｎは、下式（２），（３）で表すことができる。
Ｘｍａｘ＝ａＸＭＸＹ＋Ｘ０                                        …（２）
Ｘｍｉｎ＝−ａＸＭＸＹ＋Ｘ０                                      …（３）
この結果、上式（２），（３）から、ｘ軸ホール素子ＨＥｘのオフセットＸ０は、下式（４）で求めることができる。
【０００９】
Ｘ０＝（Ｘｍａｘ＋Ｘｍｉｎ）／２                                  …（４）
図５は、従来の方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
図５において、携帯機器３０１のキャリブレーション開始ボタンを押す（ステップＳ２１）。
【００１０】
そして、ｘ軸ホール素子ＨＥｘが搭載された携帯機器３０１を水平に保ったまま、ゆっくり等速度で携帯機器３０１を１回転させる（ステップＳ２２）。
そして、携帯機器３０１を１回転させたら、携帯機器３０１のキャリブレーション終了ボタンを押す（ステップＳ２３）。
ここで、携帯機器３０１を１回転させる間に、ｘ軸ホール素子ＨＥｘの出力Ｓｒｘの最大値Ｘｍａｘおよび最小値Ｘｍｉｎを求め、これらの値を加算して２で割った値をｘ軸のオフセットＸ０とすることで、ｘ軸のキャリブレーションを行うことができる。
【００１１】
【特許文献１】
特開２０００−１３１０６８号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の第１の補正方法にあっては、同一またはほぼ同一の感度および温度特性を有する磁気センサを用いるのはコストの面で現実的ではない。
また、上記従来の第２の補正方法にあっては、温度制御可能な恒温槽および一定の磁場を発生させる装置が必要であり、また、補正用データを記憶するために方位角計測装置内に不揮発性メモリを設ける必要があるため、コストの上昇を招くという問題がある。
【００１３】
また、上記従来の第３の補正方法にあっては、方位角計測装置を水平に保ちつつ、互いに直交する３方向に向けながら磁気センサの補正用データを測定する。方位角計測装置が携帯用である場合、手に持ってこのような操作を行うことは利用者にとって煩わしく、しかも測定中に水平を保てなかったり、向きが正確に直交しなかったりすれば方位角計算において誤差が発生する可能性がある。さらに、地磁気は０．０１［ｍＴ］のオーダーであり非常に微弱であることから、磁気センサ出力データのＳ／Ｎ比がよくない。したがって、高々３回の測定では、正確な補正を行うことができないという問題がある。
【００１４】
一方、オフセットを補正する上記従来の方位角計測装置にあっては、ｘ軸ホール素子ＨＥｘの出力Ｓｒｘの最大値Ｘｍａｘおよび最小値Ｘｍｉｎを求めるため、携帯機器３０１を特定の平面上で１周以上回転させる必要があった。
この結果、携帯機器３０１の回転速度が速すぎると、最大値Ｘｍａｘおよび最小値Ｘｍｉｎを見落とすこととなり、逆に回転速度が遅すぎると、読み取りデータ数が膨大で、メモリがオーバフローするなど、一定の速度範囲から外れた場合に、キャリブレーション精度が劣化するという問題があった。
【００１５】
このため、利用者は、キャリブレーションが成功するまでに試行錯誤を繰り返し、何度も携帯機器３０１を回転させるよう要求された。
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、コストを低減し、磁気センサの感度を簡単かつ正確に補正することができるとともに、磁気センサのオフセットを簡単に補正することができる計測装置、方位角計測装置およびキャリブレーションプログラム、並びにキャリブレーション方法を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る請求項１記載の計測装置は、ベクトル物理量を検出する３軸以上の検出手段と、前記検出手段の向きが３次元空間において変化した時の３軸出力を所定回数以上繰り返して取得する検出出力取得手段と、前記３軸出力を成分とする３次元座標上に、各主軸が前記３次元座標の各座標軸に平行な楕円面を定め、前記検出出力取得手段で繰り返し取得した３軸出力データ群に基づいて、前記楕円面の各主軸の長さを算出する楕円面解析手段と、前記楕円面解析手段で算出した楕円面の各主軸の長さに基づいて、前記検出手段の３軸出力を補正する出力補正手段とを備える。
【００１７】
このような構成であれば、３次元空間において計測装置を移動・回転等させることによりその向きを任意の方向に変化させると、検出出力取得手段により、検出手段の向きが３次元空間において変化した時の３軸出力が所定回数以上繰り返して取得される。次いで、楕円面解析手段により、３軸出力を成分とする３次元座標上に、各主軸が３次元座標の各座標軸に平行な楕円面を定め、繰り返し取得された３軸出力データ群に基づいて、楕円面の各主軸の長さが算出される。そして、出力補正手段により、算出された楕円面の各主軸の長さに基づいて検出手段の３軸出力が補正される。
【００１８】
これにより、計測装置の向きを任意の方向に変化させるだけで検出手段の各軸出力を補正することができる。ここで、検出手段の各軸出力を補正するためには、３軸出力データ群検出時の向きが変化する範囲には限定はなく、例えば、１８０度未満や９０度未満であってもよいし、３軸出力データ群検出時に計測装置の位置が変化してもよい。したがって、検出手段の感度を補正する場合、利用者が何ら意識することなく、計測装置の移動時や通常操作時に、ベクトル物理量の計測値が変化するだけで、感度の補正を実現することが可能となるので、従来に比して、検出手段の感度を比較的簡単かつ正確に補正することができる。
【００１９】
また、補正用データを記憶しておく必要がないため、不揮発性メモリを内蔵しなくてもよい。さらには、計測時に補正を行う構成であるので、製造時に検出手段の選別を行う必要もない。したがって、従来に比して、計測装置の製造コストを低減することができる。
さらに、本発明に係る請求項２記載の計測装置は、ベクトル物理量を検出する３軸以上の検出手段と、前記検出手段の向きが３次元空間において変化した時の３軸出力を所定回数以上繰り返して取得する検出出力取得手段と、前記３軸出力を成分とする３次元座標上に、各主軸が前記３次元座標の各座標軸に平行な楕円面を定め、前記検出出力取得手段で繰り返し取得した３軸出力データ群に基づいて、前記楕円面の中心座標を算出する楕円面解析手段と、前記楕円面解析手段で算出した中心座標に基づいて、前記検出手段の３軸出力を補正する出力補正手段とを備える。
【００２０】
このような構成であれば、３次元空間において計測装置を移動・回転等させることによりその向きを任意の方向に変化させると、検出出力取得手段により、検出手段の向きが３次元空間において変化した時の３軸出力が所定回数以上繰り返して取得される。次いで、楕円面解析手段により、３軸出力を成分とする３次元座標上に、各主軸が３次元座標の各座標軸に平行な楕円面を定め、繰り返し取得された３軸出力データ群に基づいて、楕円面の中心座標が算出される。そして、出力補正手段により、算出された中心座標に基づいて検出手段の３軸出力が補正される。
【００２１】
これにより、計測装置の向きを任意の方向に変化させるだけで検出手段の各軸出力を補正することができる。ここで、検出手段の各軸出力を補正するためには、３軸出力データ群検出時の向きが変化する範囲には限定はなく、例えば、１８０度未満や９０度未満であってもよいし、３軸出力データ群検出時に計測装置の位置が変化してもよい。したがって、検出手段のオフセットを補正する場合、利用者が何ら意識することなく、計測装置の移動時や通常操作時に、ベクトル物理量の計測値が変化するだけで、オフセットの補正を実現することが可能となるので、従来に比して、検出手段のオフセットを比較的簡単に補正することができる。
【００２２】
さらに、本発明に係る請求項３記載の計測装置は、ベクトル物理量を検出する２軸以上の検出手段と、前記検出手段の向きが所定の平面上にあるよう保ちながら変化した時の２軸出力を所定回数以上繰り返して取得する検出出力取得手段と、前記２軸出力を成分とする２次元座標上に、各主軸が前記２次元座標の各座標軸に平行な楕円を定め、前記検出出力取得手段で繰り返し取得した２軸出力データ群に基づいて、前記楕円の各主軸の長さを算出する楕円解析手段と、前記楕円解析手段で算出した楕円の各主軸の長さに基づいて、前記検出手段の２軸出力を補正する出力補正手段とを備える。
【００２３】
このような構成であれば、所定の平面上にあるよう保ちながら計測装置を移動・回転等させることによりその向きを任意の方向に変化させると、検出出力取得手段により、検出手段の向きが所定の平面上にあるよう保ちながら変化した時の２軸出力が所定回数以上繰り返して取得される。次いで、楕円解析手段により、２軸出力を成分とする２次元座標上に、各主軸が２次元座標の各座標軸に平行な楕円を定め、繰り返し取得された２軸出力データ群に基づいて、楕円の各主軸の長さが算出される。そして、出力補正手段により、算出された楕円の各主軸の長さに基づいて検出手段の２軸出力が補正される。
【００２４】
これにより、計測装置の向きを所定の平面上にあるよう保ちながら任意の方向に変化させるだけで検出手段の各軸出力を補正することができる。ここで、検出手段の各軸出力を補正するためには、２軸出力データ群検出時の向きが変化する範囲には限定はなく、例えば、１８０度未満や９０度未満であってもよいし、２軸出力データ群検出時に計測装置の位置が変化してもよい。したがって、検出手段の感度を補正する場合、利用者が何ら意識することなく、計測装置の移動時や通常操作時に、ベクトル物理量の計測値が変化するだけで、感度の補正を実現することが可能となるので、従来に比して、検出手段の感度を比較的簡単かつ正確に補正することができる。
【００２５】
また、補正用データを記憶しておく必要がないため、不揮発性メモリを内蔵しなくてもよい。さらには、計測時に補正を行う構成であるので、製造時に検出手段の選別を行う必要もない。したがって、従来に比して、計測装置の製造コストを低減することができる。
さらに、本発明に係る請求項４記載の計測装置は、ベクトル物理量を検出する２軸以上の検出手段と、前記検出手段の向きが所定の平面上にあるよう保ちながら変化した時の２軸出力を所定回数以上繰り返して取得する検出出力取得手段と、前記２軸出力を成分とする２次元座標上に、各主軸が前記２次元座標の各座標軸に平行な楕円を定め、前記検出出力取得手段で繰り返し取得した２軸出力データ群に基づいて、前記楕円の中心座標を算出する楕円解析手段と、前記楕円解析手段で算出した中心座標に基づいて、前記検出手段の２軸出力を補正する出力補正手段とを備える。
【００２６】
このような構成であれば、所定の平面上にあるよう保ちながら計測装置を移動・回転等させることによりその向きを任意の方向に変化させると、検出出力取得手段により、検出手段の向きが所定の平面上にあるよう保ちながら変化した時の２軸出力が所定回数以上繰り返して取得される。次いで、楕円解析手段により、２軸出力を成分とする２次元座標上に、各主軸が２次元座標の各座標軸に平行な楕円を定め、繰り返し取得された２軸出力データ群に基づいて、楕円の中心座標が算出される。そして、出力補正手段により、算出された中心座標に基づいて検出手段の２軸出力が補正される。
【００２７】
これにより、計測装置の向きを所定の平面上にあるよう保ちながら任意の方向に変化させるだけで検出手段の各軸出力を補正することができる。ここで、検出手段の各軸出力を補正するためには、２軸出力データ群検出時の向きが変化する範囲には限定はなく、例えば、１８０度未満や９０度未満であってもよいし、２軸出力データ群検出時に計測装置の位置が変化してもよい。したがって、検出手段のオフセットを補正する場合、利用者が何ら意識することなく、計測装置の移動時や通常操作時に、ベクトル物理量の計測値が変化するだけで、オフセットの補正を実現することが可能となるので、従来に比して、検出手段のオフセットを比較的簡単に補正することができる。
【００２８】
一方、上記目的を達成するために、本発明に係る請求項５記載の方位角計測装置は、地磁気を検出する３軸以上の地磁気検出手段と、前記地磁気検出手段の向きが３次元空間において変化した時の３軸出力を所定回数以上繰り返して取得する検出出力取得手段と、前記３軸出力を成分とする３次元座標上に、各主軸が前記３次元座標の各座標軸に平行な楕円面を定め、前記検出出力取得手段で繰り返し取得した３軸出力データ群に基づいて、前記楕円面の各主軸の長さおよび中心座標を算出する楕円面解析手段と、前記楕円面解析手段で算出した楕円面の各主軸の長さおよび中心座標に基づいて、前記地磁気検出手段の３軸出力を補正する出力補正手段とを備える。
【００２９】
このような構成であれば、３次元空間において方位角計測装置を移動・回転等させることによりその向きを任意の方向に変化させると、検出出力取得手段により、地磁気検出手段の向きが３次元空間において変化した時の３軸出力が所定回数以上繰り返して取得される。次いで、楕円面解析手段により、３軸出力を成分とする３次元座標上に、各主軸が３次元座標の各座標軸に平行な楕円面を定め、繰り返し取得された３軸出力データ群に基づいて、楕円面の各主軸の長さおよび中心座標が算出される。そして、出力補正手段により、算出された楕円面の各主軸の長さおよび中心座標に基づいて地磁気検出手段の３軸出力が補正される。
【００３０】
これにより、方位角計測装置の向きを任意の方向に変化させるだけで地磁気検出手段の各軸出力を補正することができる。ここで、地磁気検出手段の各軸出力を補正するためには、３軸出力データ群検出時の向きが変化する範囲には限定はなく、例えば、１８０度未満や９０度未満であってもよいし、３軸出力データ群検出時に方位角計測装置の位置が変化してもよい。したがって、地磁気検出手段の感度またはオフセットを補正する場合、利用者が何ら意識することなく、方位角計測装置の移動時や通常操作時に、地磁気の計測値が変化するだけで、感度またはオフセットの補正を実現することが可能となるので、従来に比して、地磁気検出手段の感度を比較的簡単かつ正確に補正することができるとともに、地磁気検出手段のオフセットを比較的簡単に補正することができる。
【００３１】
また、補正用データを記憶しておく必要がないため、不揮発性メモリを内蔵しなくてもよい。さらには、計測時に補正を行う構成であるので、製造時に地磁気検出手段の選別を行う必要もない。したがって、従来に比して、方位角計測装置の製造コストを低減することができる。
さらに、本発明に係る請求項６記載の方位角計測装置は、地磁気を検出する２軸以上の地磁気検出手段と、前記地磁気検出手段の向きが所定の平面上にあるよう保ちながら変化した時の２軸出力を所定回数以上繰り返して取得する検出出力取得手段と、前記２軸出力を成分とする２次元座標上に、各主軸が前記２次元座標の各座標軸に平行な楕円を定め、前記検出出力取得手段で繰り返し取得した２軸出力データ群に基づいて、前記楕円の各主軸の長さおよび中心座標を算出する楕円解析手段と、前記楕円解析手段で算出した楕円の各主軸の長さおよび中心座標に基づいて、前記地磁気検出手段の２軸出力を補正する出力補正手段とを備える。
【００３２】
このような構成であれば、所定の平面上にあるよう保ちながら方位角計測装置を移動・回転等させることによりその向きを任意の方向に変化させると、検出出力取得手段により、地磁気検出手段の向きが所定の平面上にあるよう保ちながら変化した時の２軸出力が所定回数以上繰り返して取得される。次いで、楕円解析手段により、２軸出力を成分とする２次元座標上に、各主軸が２次元座標の各座標軸に平行な楕円を定め、繰り返し取得された２軸出力データ群に基づいて、楕円の各主軸の長さおよび中心座標が算出される。そして、出力補正手段により、算出された楕円の各主軸の長さおよび中心座標に基づいて地磁気検出手段の２軸出力が補正される。
【００３３】
これにより、方位角計測装置の向きを任意の方向に変化させるだけで地磁気検出手段の各軸出力を補正することができる。ここで、地磁気検出手段の各軸出力を補正するためには、２軸出力データ群検出時の向きが変化する範囲には限定はなく、例えば、１８０度未満や９０度未満であってもよいし、２軸出力データ群検出時に方位角計測装置の位置が変化してもよい。したがって、地磁気検出手段の感度またはオフセットを補正する場合、利用者が何ら意識することなく、方位角計測装置の移動時や通常操作時に、地磁気の計測値が変化するだけで、感度またはオフセットの補正を実現することが可能となるので、従来に比して、地磁気検出手段の感度を比較的簡単かつ正確に補正することができるとともに、地磁気検出手段のオフセットを比較的簡単に補正することができる。
【００３４】
また、補正用データを記憶しておく必要がないため、不揮発性メモリを内蔵しなくてもよい。さらには、計測時に補正を行う構成であるので、製造時に地磁気検出手段の選別を行う必要もない。したがって、従来に比して、方位角計測装置の製造コストを低減することができる。
さらに、本発明に係る請求項７記載の方位角計測装置は、請求項５および６のいずれかに記載の方位角計測装置において、前記楕円面解析手段は、前記検出出力取得手段で繰り返し取得した３軸出力データ群を前記３次元座標上に配置し、配置した各測定点と前記楕円面との距離が最小となるように、前記楕円面の各主軸の長さおよび中心座標を統計的手法によって算出するようになっている。
【００３５】
このような構成であれば、楕円面解析手段により、繰り返し取得された３軸出力データ群が３次元座標上に配置され、配置された各測定点と楕円面との距離が最小となるように、楕円面の各主軸の長さおよび中心座標が統計的手法によって算出される。
さらに、本発明に係る請求項８記載の方位角計測装置は、請求項７記載の方位角計測装置において、前記楕円面解析手段は、初期値を与えて反復計算により収束解を最適解として求める多次元最適化手法により、前記すべての測定点について当該測定点と前記楕円面との距離に相当する値の総和を算出する誤差総和演算式を解き、前記楕円面の各主軸の長さおよび中心座標を算出するようになっている。
【００３６】
このような構成であれば、楕円面解析手段により、多次元最適化手法により誤差総和演算式が解かれ、楕円面の各主軸の長さおよび中心座標が算出される。ここで、多次元最適化手法は、初期値を与えて反復計算により収束解を最適解として求める最適化手法である。また、誤差総和演算式は、すべての測定点についてその測定点と楕円面との距離に相当する値の総和を算出する演算式であるので、楕円面の各主軸の長さおよび中心座標に対応した変数を少なくとも含んで構成される。
【００３７】
さらに、本発明に係る請求項９記載の方位角計測装置は、請求項７記載の方位角計測装置において、前記楕円面解析手段は、初期値を与えて反復計算により収束解を最適解として求める多次元最適化手法により、前記すべての測定点について当該測定点と前記楕円面との距離に相当する値の総和を算出する誤差総和演算式を解き、前記楕円面の中心座標を算出する第１解析処理と、前記第１解析処理で算出した値に基づいて、前記誤差総和演算式を前記楕円面の各主軸の長さに対応した変数で偏微分した誤差総和偏微分演算式により、前記楕円面の各主軸の長さを算出する第２解析処理と、前記第２解析処理で算出した値が収束するまで前記第１解析処理および前記第２解析処理を繰り返し行う第３解析処理とを行うようになっている。
【００３８】
このような構成であれば、楕円面解析手段により、第１解析処理、第２解析処理および第３解析処理が行われる。
第１解析処理では、多次元最適化手法により誤差総和演算式が解かれ、楕円面の中心座標が算出される。ここで、多次元最適化手法は、初期値を与えて反復計算により収束解を最適解として求める最適化手法である。また、誤差総和演算式は、すべての測定点についてその測定点と楕円面との距離に相当する値の総和を算出する演算式であるので、楕円面の中心座標に対応した変数を少なくとも含んで構成される。
【００３９】
第２解析処理では、第１解析処理で算出された値に基づいて、誤差総和偏微分演算式により、楕円面の各主軸の長さが算出される。ここで、誤差総和偏微分演算式は、誤差総和演算式を楕円面の各主軸の長さに対応した変数で偏微分した演算式であるので、楕円面の各主軸の長さに対応した変数を少なくとも含んで構成される。
第３解析処理では、第２解析処理で算出された値が収束するまで第１解析処理および第２解析処理が繰り返し行われる。
【００４０】
さらに、本発明に係る請求項１０記載の方位角計測装置は、請求項７記載の方位角計測装置において、前記楕円面解析手段は、前記すべての測定点について当該測定点と前記楕円面との距離に相当する値の総和を算出する誤差総和演算式を前記楕円面の中心座標に対応した変数で偏微分した第１誤差総和偏微分演算式に、前記楕円面の各主軸の長さを初期値として与え、前記第１誤差総和偏微分演算式により、前記楕円面の中心座標を算出する第１解析処理と、前記第１解析処理で算出した値に基づいて、前記誤差総和演算式を前記楕円面の各主軸の長さに対応した変数で偏微分した第２誤差総和偏微分演算式により、前記楕円面の各主軸の長さを算出する第２解析処理と、前記第２解析処理で算出した値が収束するまで、前記第１解析処理および前記第２解析処理を繰り返し行う第３解析処理とを行うようになっている。
【００４１】
このような構成であれば、楕円面解析手段により、第１解析処理、第２解析処理および第３解析処理が行われる。
第１解析処理では、楕円面の各主軸の長さが初期値として第１誤差総和偏微分演算式に与えられ、第１誤差総和偏微分演算式により楕円面の中心座標が算出される。ここで、第１誤差総和偏微分演算式は、誤差総和演算式を楕円面の中心座標に対応した変数で偏微分した演算式であり、誤差総和演算式は、すべての測定点についてその測定点と楕円面との距離に相当する値の総和を算出する演算式であるので、それら演算式は、楕円面の中心座標に対応した変数を少なくとも含んで構成される。
【００４２】
第２解析処理では、第１解析処理で算出された値に基づいて、第２誤差総和偏微分演算式により楕円面の各主軸の長さが算出される。ここで、第２誤差総和偏微分演算式は、誤差総和演算式を楕円面の各主軸の長さに対応した変数で偏微分した演算式であるので、楕円面の各主軸の長さに対応した変数を少なくとも含んで構成される。
【００４３】
第３解析処理では、第２解析処理で算出した値が収束するまで、第１解析処理および第２解析処理が繰り返し行われる。
さらに、本発明に係る請求項１１記載の方位角計測装置は、請求項５ないし１０のいずれかに記載の方位角計測装置において、前記楕円面解析手段は、前記３軸出力のうち変化の度合いが最小のものについてその変化の度合いが所定値以下であるときは、前記３軸出力のうち変化の度合いが最小のもの以外の特定２軸出力を成分とする２次元座標上に、各主軸が２次元座標の各座標軸に平行な楕円を定め、前記検出出力取得手段で繰り返し取得した３軸出力データ群のうち前記特定２軸出力に係るものに基づいて、前記楕円の各主軸の長さおよび中心座標を算出するようになっている。
【００４４】
このような構成であれば、３軸出力のうち変化の度合いが最小のものについてその変化の度合いが所定値以下であると、楕円面解析手段により、３軸出力のうち変化の度合いが最小のもの以外の特定２軸出力を成分とする２次元座標上に、各主軸が２次元座標の各座標軸に平行な楕円を定め、繰り返し取得された３軸出力データ群のうち特定２軸出力に係るものに基づいて、楕円の各主軸の長さおよび中心座標が算出される。
【００４５】
本発明に係る方位角計測装置は、方位角計測装置を移動・回転等させることにより、地磁気検出手段の向きが３次元空間において変化した時の３軸出力を所定回数以上繰り返して取得するが、地磁気検出手段の３軸のうちいずれかの軸（以下、この段落において特定軸という。）に垂直な面上でのみ方位角計測装置を移動・回転等させると、特定軸の出力がほとんど変化しない。そのため、特定軸の出力データを含む３軸出力データ群に基づいて楕円面の各主軸の長さおよび中心座標を算出してもそれらの値を正確に得られない場合がある。この場合、請求項１１記載の方位角計測装置のように、むしろ、特定軸の出力データを除く２軸出力データ群に基づいて楕円の各主軸の長さおよび中心座標を算出した方が正確な値が得られる。
【００４６】
さらに、本発明に係る請求項１２記載の方位角計測装置は、請求項５ないし１１のいずれかに記載の方位角計測装置において、前記出力補正手段は、前記楕円面解析手段で算出した各主軸の長さおよび中心座標に基づいて、前記地磁気検出手段の３軸出力について感度およびオフセットを補正するようになっている。
このような構成であれば、出力補正手段により、算出された各主軸の長さおよび中心座標に基づいて、地磁気検出手段の３軸出力について感度およびオフセットが補正される。
【００４７】
さらに、本発明に係る請求項１３記載の方位角計測装置は、請求項５ないし１２のいずれかに記載の方位角計測装置において、前記楕円面解析手段は、前記検出出力取得手段により各軸出力を所定回数繰り返し取得して、各軸出力における最大値と最小値との差分を算出する第１の差分算出手段と、前記第１の差分算出手段により算出された差分が所定値以上かどうかを判断する第１の差分判断手段とを備え、前記第１の差分算出手段により算出された差分が所定値以上の場合、前記検出出力取得手段により所定回数繰り返して取得された前記各軸出力を前記楕円面解析の対象とする。
【００４８】
このような構成であれば、方位角計測装置の向きが静止していたり、僅かしか変化していなかった場合に、楕円面の各主軸の長さおよび中心座標が大きな誤差を含んで算出されることを防止することができ、楕円面の各主軸の長さおよび中心座標の算出精度を向上させて、感度およびオフセットのキャリブレーション精度を高く保つことができる。
【００４９】
さらに、本発明に係る請求項１４記載の方位角計測装置は、請求項５ないし１２のいずれかに記載の方位角計測装置において、前記出力補正手段は、前記楕円面解析手段により算出された楕円面の各主軸の長さおよび前記楕円面解析手段により以前に算出された楕円面の各主軸の長さのばらつき若しくは前記楕円面解析手段により算出された楕円面の中心座標および前記楕円面解析手段により以前に算出された楕円面の中心座標のばらつきを算出するばらつき算出手段を備え、前記ばらつき算出手段の算出結果に基づいて前記楕円面解析手段により算出された楕円面の各主軸の長さおよび中心座標を破棄する。
【００５０】
このような構成であれば、地磁気の検出出力にノイズ等で大きな誤差が含まれている場合や、特に２軸の地磁気検出手段の向きが所定の平面から外れて変化したような場合に、楕円面の各主軸の長さおよび中心座標を誤って算出して不適切な出力補正が行われてしまうことを防止することができる。
さらに、本発明に係る請求項１５記載の方位角計測装置は、請求項５ないし１４のいずれかに記載の方位角計測装置において、方位角計測の実行中、方位角計測のために取得された各軸出力を用いて楕円面の各主軸の長さおよび中心座標の算出と出力補正をバックグラウンドで実行し、各軸出力の補正を随時行う。
【００５１】
このような構成であれば、利用者が方位角計測を行うことで、各軸出力の補正を自動的に行うことが可能となる。
さらに、本発明に係る請求項１６記載の方位角計測装置は、請求項５ないし１５のいずれかに記載の方位角計測装置において、前記楕円面解析手段により算出された楕円面の各主軸の長さおよび前記楕円面解析手段により以前に算出された楕円面の各主軸の長さのばらつき若しくは前記楕円面解析手段により算出された楕円面の中心座標および前記楕円面解析手段により以前に算出された楕円面の中心座標のばらつきを算出する第２のばらつき算出手段と、前記第２のばらつき算出手段での算出結果に基づいて前記出力補正手段による補正の良好性に関する良好性情報を作成する良好性情報作成手段とを備える。
【００５２】
このような構成であれば、第２のばらつき算出手段により、算出された楕円面の各主軸の長さと以前に算出された楕円面の各主軸の長さとのばらつき若しくは算出された楕円面の中心座標と以前に算出された楕円面の中心座標のばらつきが算出され、良好性情報作成手段により、そのばらつきの算出結果に基づいて良好性情報が作成される。
【００５３】
さらに、本発明に係る請求項１７記載の方位角計測装置は、請求項１６記載の方位角計測装置において、前記良好性情報作成手段は、前記出力補正手段による補正の良好度を複数に区分しておき、前記第２のばらつき算出手段で算出したばらつきの度合いに応じて前記区分のいずれかに分類し、その区分に対応した良好度を示す良好性情報を作成するようになっている。
【００５４】
このような構成であれば、良好性情報作成手段により、算出されたばらつきの度合いに応じて区分のいずれかに分類され、その区分に対応した良好度を示す良好性情報が作成される。
さらに、本発明に係る請求項１８記載の方位角計測装置は、請求項５ないし１７のいずれかに記載の方位角計測装置において、前記出力補正手段は、前記楕円面の各軸の長さを算出する軸長算出手段と、前記軸長算出手段により算出された楕円面の各軸の長さが所定範囲外かどうかを判断する軸長判断手段とを備え、前記軸長算出手段により算出された楕円面の各軸の長さが所定範囲外の場合、その出力データを破棄するようになっている。
【００５５】
このような構成であれば、軸長算出手段により、楕円面の各軸の長さが算出され、軸長判断手段により、算出された楕円面の各軸の長さが所定範囲外かどうかが判断される。そして、算出された楕円面の各軸の長さが所定範囲外の場合には、その出力データが破棄される。
さらに、本発明に係る請求項１９記載の方位角計測装置は、請求項５ないし１７のいずれかに記載の方位角計測装置において、前記楕円面の各軸の長さを算出する第２の軸長算出手段と、前記第２の軸長算出手段により算出された楕円面の各軸の長さに基づいて方位角計測結果の信頼性に関する信頼性情報を作成する信頼性情報作成手段とを備える。
【００５６】
このような構成であれば、第２の軸長算出手段により、楕円面の各軸の長さが算出され、信頼性情報作成手段により、算出された楕円面の各軸の長さに応じた信頼度合いを示す信頼性情報が作成される。
さらに、本発明に係る請求項２０記載の方位角計測装置は、請求項１９記載の方位角計測装置において、前記信頼性情報作成手段は、前記方位角計測結果の信頼度を複数に区分しておき、前記第２の軸長算出手段により算出された楕円面の各軸の長さを複数の閾値と比較して前記区分のいずれかに分類し、その区分に対応した信頼度を示す信頼性情報を作成するようになっている。
【００５７】
このような構成であれば、信頼性情報作成手段により、算出された楕円面の各軸の長さが複数の閾値と比較されて区分のいずれかに分類され、その区分に対応した信頼度を示す信頼性情報が作成される。
一方、上記目的を達成するために、本発明に係る請求項２１記載のキャリブレーションプログラムは、地磁気を検出する３軸以上の地磁気検出手段を利用可能なコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記地磁気検出手段の向きが３次元空間において変化した時の３軸出力を所定回数以上繰り返して取得する検出出力取得手段、前記３軸出力を成分とする３次元座標上に、各主軸が前記３次元座標の各座標軸に平行な楕円面を定め、前記検出出力取得手段で繰り返し取得した３軸出力データ群に基づいて、前記楕円面の各主軸の長さおよび中心座標を算出する楕円面解析手段、並びに前記楕円面解析手段で算出した楕円面の各主軸の長さおよび中心座標に基づいて、前記地磁気検出手段の３軸出力を補正する出力補正手段として実現される処理を前記コンピュータに実行させるためのプログラムである。
【００５８】
このような構成であれば、コンピュータによってプログラムが読み取られ、読み取られたプログラムに従ってコンピュータが処理を実行すると、請求項５記載の方位角計測装置と同等の作用が得られる。
さらに、本発明に係る請求項２２記載のキャリブレーションプログラムは、地磁気を検出する２軸以上の地磁気検出手段を利用可能なコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記地磁気検出手段の向きが所定の平面上にあるよう保ちながら変化した時の２軸出力を所定回数以上繰り返して取得する検出出力取得手段、前記２軸出力を成分とする２次元座標上に、各主軸が前記２次元座標の各座標軸に平行な楕円を定め、前記検出出力取得手段で繰り返し取得した２軸出力データ群に基づいて、前記楕円の各主軸の長さおよび中心座標を算出する楕円解析手段、並びに前記楕円解析手段で算出した楕円の各主軸の長さおよび中心座標に基づいて、前記地磁気検出手段の２軸出力を補正する出力補正手段として実現される処理を前記コンピュータに実行させるためのプログラムである。
【００５９】
このような構成であれば、コンピュータによってプログラムが読み取られ、読み取られたプログラムに従ってコンピュータが処理を実行すると、請求項６記載の方位角計測装置と同等の作用が得られる。
一方、上記目的を達成するために、本発明に係る請求項２３記載のキャリブレーション方法は、地磁気計測における３軸の検出方向を３次元空間において変化させるステップと、前記検出方向が変化した時の地磁気計測の３軸出力を取得するステップと、前記３軸出力の取得が所定回数以上か判定するステップと、前記３軸出力を成分とする３次元座標上に、各主軸が前記３次元座標の各座標軸に平行な楕円面を定め、前記所定回数以上取得した３軸出力データ群に基づいて、前記楕円面の各主軸の長さおよび中心座標を算出するステップと、前記算出した楕円面の各主軸の長さおよび中心座標に基づいて、前記３軸出力を補正するステップとを含む。
【００６０】
さらに、本発明に係る請求項２４記載のキャリブレーション方法は、地磁気計測における２軸の検出方向を所定の平面上にあるよう保ちながら変化させるステップと、前記検出方向が変化した時の地磁気計測の２軸出力を取得するステップと、前記２軸出力の取得が所定回数以上か判定するステップと、前記２軸出力を成分とする２次元座標上に、各主軸が前記２次元座標の各座標軸に平行な楕円を定め、前記所定回数以上取得した２軸出力データ群に基づいて、前記楕円の各主軸の長さおよび中心座標を算出するステップと、前記算出した楕円の各主軸の長さおよび中心座標に基づいて、前記２軸出力を補正するステップとを含む。
【００６１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１ないし図３は、本発明に係る計測装置、方位角計測装置およびキャリブレーションプログラム、並びにキャリブレーション方法の第１の実施の形態を示す図である。
本実施の形態は、本発明に係る計測装置、方位角計測装置およびキャリブレーションプログラム、並びにキャリブレーション方法を、図２に示すように、携帯機器２０１の３軸磁気センサ１１の感度およびオフセットを補正する場合について適用したものである。
【００６２】
図１は、本発明を適用する携帯機器２０１の概観構成を透視して示す斜視図である。
図１において、携帯機器２０１には、表示部２０２およびアンテナ２０３が設けられるとともに、地磁気を３軸についてそれぞれ計測して、方位角を求めるための方位角計測装置が内蔵されている。
【００６３】
ここで、方位角計測装置には、地磁気Ｍのｘ方向成分Ｍｘを計測するｘ軸ホール素子ＨＥｘ、地磁気Ｍのｙ方向成分Ｍｙを計測するｙ軸ホール素子ＨＥｙおよび地磁気Ｍのｚ方向成分Ｍｚを計測するｚ軸ホール素子ＨＥｚが設けられ、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚは、各感磁面が各軸に対して垂直になるように配置されている。
【００６４】
図２は、本発明に係る方位角計測装置の概略構成を示すブロック図である。
図２において、方位角計測装置には、３軸磁気センサ１１、磁気センサ駆動電源部１２、チョッパ部１３、差動入力アンプ１４、Ａ／Ｄ変換部１５、補正計算部１６、方位角計算部１７、オフセット・感度補正係数算出部１８、オフセット情報記憶部１９ａおよび感度補正情報記憶部１９ｂが設けられ、３軸磁気センサ１１には、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚが設けられている。
【００６５】
なお、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚは地磁気を検出するためのもので、例えば、ＩｎＳｂやＩｎＡｓ、ＧａＡｓなどの化合物半導体系またはＳｉモノリシック系であることが好ましい。
チョッパ部１３は、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚをそれぞれ駆動する端子を切り換えるためのもので、磁気センサ駆動電源部１２から出力された駆動電圧を、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚにそれぞれ印加し、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚから出力された信号を時分割的に差動入力アンプ１４に出力する。
【００６６】
ここで、チョッパ部１３は、例えば、９０°チョッパ駆動や３６０°チョッパ駆動などを用いることができる。なお、９０°チョッパ駆動では、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚを駆動する際に、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚの出力に含まれるホール素子自身のオフセット項を大部分キャンセルすることができる。
【００６７】
また、３６０°チョッパ駆動では、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚの出力に含まれるホール素子自身のオフセット項だけでなく、後段の差動入力アンプ１４自身による電気的なオフセット項も容易にキャンセルすることができる。
そして、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚから出力された信号は、差動入力アンプ１４でそれぞれ増幅され、ここで増幅された出力増幅値がＡ／Ｄ変換部１５でデジタル信号に変換された後、補正計算部１６に入力される。
【００６８】
ここで、ｘ軸ホール素子ＨＥｘの出力増幅値Ｓｒｘは、下式（５）で表すことができ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙの出力増幅値Ｓｒｙは、下式（６）で表すことができ、ｚ軸ホール素子ＨＥｚの出力増幅値Ｓｒｚは、下式（７）で表すことができる。
【００６９】
【数１】
2004309227.tif 000003
【００７０】
【数２】
2004309227.tif 000004
【００７１】
【数３】
2004309227.tif 000005
【００７２】
ただし、ａｘは、ｘ軸ホール素子ＨＥｘの感度［Ｖ／Ｔ］、Ｃｒｘは、ｘ軸ホール素子ＨＥｘのオフセット［Ｖ］、ａｙは、ｙ軸ホール素子ＨＥｙの感度［Ｖ／Ｔ］、Ｃｒｙは、ｙ軸ホール素子ＨＥｙのオフセット［Ｖ］、ａｚは、ｚ軸ホール素子ＨＥｚの感度［Ｖ／Ｔ］、Ｃｒｚは、ｚ軸ホール素子ＨＥｚのオフセット［Ｖ］、Ｍｘは、地磁気Ｍのｘ方向成分［Ｔ］、Ｍｙは、地磁気Ｍのｙ方向成分［Ｔ］、Ｍｚは、地磁気Ｍのｚ方向成分［Ｔ］である。
【００７３】
そして、オフセット情報記憶部１９ａには、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚのオフセットがそれぞれオフセット情報として記憶されるとともに、感度補正情報記憶部１９ｂには、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚのばらつきを補正するための感度補正係数がそれぞれ感度補正情報として記憶される。
【００７４】
方位角計測実行中は、補正計算部１６は、これらのオフセット情報および感度補正情報を用いることにより、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚの出力増幅値Ｓｒｘ、Ｓｒｙ、Ｓｒｚをそれぞれ補正し、地磁気Ｍのｘ、ｙ、ｚ軸成分Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚだけを取り出し、方位角計算部１７に出力する。
【００７５】
そして、方位角計算部１７は、地磁気Ｍのｘ、ｙ、ｚ軸成分Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚの符号と、θ＝ｔａｎ−１（Ｍｙ／Ｍｘ）の式に基づいて、方位角θを算出する。
キャリブレーション実行中は、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚの各出力増幅値Ｓｒｘ、Ｓｒｙ、Ｓｒｚは、オフセット・感度補正係数算出部１８に出力される。
【００７６】
オフセット・感度補正係数算出部１８は、携帯機器２０１の向きが３次元空間において任意に変化している時に、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚの各出力増幅値Ｓｒｘ、Ｓｒｙ、Ｓｒｚを所定回数以上取得し、取得した出力増幅値Ｓｒｘ、Ｓｒｙ、Ｓｒｚに基づいて、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚの感度補正係数およびオフセットをそれぞれ算出し、算出した感度補正係数を感度補正情報記憶部１９ｂに、算出したオフセットをオフセット情報記憶部１９ａにそれぞれ格納する。
次に、感度補正係数およびオフセットの算出方法を説明する。
まず、感度補正係数を下式（８）により定義する。
【００７７】
【数４】
2004309227.tif 000006
【００７８】
ただし、αｘは、ｘ軸ホール素子ＨＥｘの感度補正係数、αｙは、ｙ軸ホール素子ＨＥｙの感度補正係数、αｚは、ｚ軸ホール素子ＨＥｚの感度補正係数、ａ０は、感度補正後の３軸磁気センサ１１の感度［Ｖ／Ｔ］である。
さらに、感度補正後の３軸磁気センサ１１の出力増幅値およびオフセットを下式（９）〜（１４）により定義する。
【００７９】
【数５】
2004309227.tif 000007
【００８０】
【数６】
2004309227.tif 000008
【００８１】
【数７】
2004309227.tif 000009
【００８２】
【数８】
2004309227.tif 000010
【００８３】
【数９】
2004309227.tif 000011
【００８４】
【数１０】
2004309227.tif 000012
【００８５】
ただし、Ｓｘは、ｘ軸ホール素子ＨＥｘの感度補正後の出力増幅値［Ｖ］、Ｃｘは、ｘ軸ホール素子ＨＥｘの感度補正後のオフセット［Ｖ］、Ｓｙは、ｙ軸ホール素子ＨＥｙの感度補正後の出力増幅値［Ｖ］、Ｃｙは、ｙ軸ホール素子ＨＥｙの感度補正後のオフセット［Ｖ］、Ｓｚは、ｚ軸ホール素子ＨＥｚの感度補正後の出力増幅値［Ｖ］、Ｃｚは、ｚ軸ホール素子ＨＥｚの感度補正後のオフセット［Ｖ］である。
上式（９）〜（１４）を上式（５）〜（７）に代入すると、下式（１５）〜（１７）が得られる。
【００８６】
【数１１】
2004309227.tif 000013
【００８７】
【数１２】
2004309227.tif 000014
【００８８】
【数１３】
2004309227.tif 000015
【００８９】
一方、地磁気は、下式（１８）により定義される。
【００９０】
【数１４】
2004309227.tif 000016
【００９１】
ただし、Ｍは、地磁気［Ｔ］である。
キャリブレーション実行中は、携帯機器２０１の向きだけが変わり場所の移動がないのであれば、地磁気Ｍは、一定値として見なせる。したがって、上式（１５）〜（１７）を変形して上式（１８）に代入すると、下式（１９）が得られる。
【００９２】
【数１５】
2004309227.tif 000017
【００９３】
すなわち、直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において点（Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚ）は、常に点（Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚ）から一定の距離ａ０Ｍをおいて位置することになる。
図３は、キャリブレーション方法の概念を説明する図である。
図３において、携帯機器２０１の向きを任意の様々な方向に向けながら地磁気ＭをＮ回測定して取得された測定データを、ｘ軸ホール素子ＨＥｘの感度補正前の出力増幅値については、Ｓ１ｒｘ，Ｓ２ｒｘ，…，ＳＮｒｘ［Ｖ］とし、ｙ軸ホール素子ＨＥｙの感度補正前の出力増幅値については、Ｓ１ｒｙ，Ｓ２ｒｙ，…，ＳＮｒｙ［Ｖ］とし、ｚ軸ホール素子ＨＥｚの感度補正前の出力増幅値については、Ｓ１ｒｚ，Ｓ２ｒｚ，…，ＳＮｒｚ［Ｖ］とする。さらに、これらの値で特定される測定点Ｐ１（Ｓ１ｒｘ，Ｓ１ｒｙ，Ｓ１ｒｚ），Ｐ２（Ｓ２ｒｘ，Ｓ２ｒｙ，Ｓ２ｒｚ），…，ＰＮ（ＳＮｒｘ，ＳＮｒｙ，ＳＮｒｚ）を直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）にそれぞれ配置する。
【００９４】
感度補正係数αｘ，αｙ，αｚが既知であると仮定し、直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）の各軸について下式（２０）〜（２２）のスケーリングを行ったとすると、直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において測定点Ｐ１，Ｐ２，…，ＰＮは、スケーリング後の直交座標系（ｘ’，ｙ’，ｚ’）において下式（２３）〜（２５）に示すように変換される。
【００９５】
【数１６】
2004309227.tif 000018
【００９６】
【数１７】
2004309227.tif 000019
【００９７】
【数１８】
2004309227.tif 000020
【００９８】
【数１９】
2004309227.tif 000021
【００９９】
【数２０】
2004309227.tif 000022
【０１００】
【数２１】
2004309227.tif 000023
【０１０１】
ただし、Ｓ１ｘ，Ｓ２ｘ，…，ＳＮｘは、下式（２６）により得られ、Ｓ１ｙ，Ｓ２ｙ，…ＳＮｙは、下式（２７）により得られ、Ｓ１ｚ，Ｓ２ｚ，…ＳＮｚは、下式（２８）により得られる。
【０１０２】
【数２２】
2004309227.tif 000024
【０１０３】
【数２３】
2004309227.tif 000025
【０１０４】
【数２４】
2004309227.tif 000026
【０１０５】
ただし、Ｓ１ｘ，Ｓ２ｘ，…，ＳＮｘは、ｘ軸ホール素子ＨＥｘの感度補正後の出力増幅値［Ｖ］、Ｓ１ｙ，Ｓ２ｙ，…，ＳＮｙは、ｙ軸ホール素子ＨＥｙの感度補正後の出力増幅値［Ｖ］、Ｓ１ｚ，Ｓ２ｚ，…，ＳＮｚは、ｚ軸ホール素子ＨＥｚの感度補正後の出力増幅値［Ｖ］である。また、Ｍ１ｘ，Ｍ２ｘ，…，ＭＮｘは、地磁気のｘ軸方向の成分［Ｔ］、Ｍ１ｙ，Ｍ２ｙ，…，ＭＮｙは、地磁気のｙ軸方向の成分［Ｔ］、Ｍ１ｚ，Ｍ２ｚ，…，ＭＮｚは、地磁気のｚ軸方向の成分［Ｔ］である。
すると、上式（１８）により下式（２９）が得られ、上式（１９）により下式（３０）が得られる。
【０１０６】
【数２５】
2004309227.tif 000027
【０１０７】
【数２６】
2004309227.tif 000028
【０１０８】
すなわち、スケーリング後の直交座標系（ｘ’，ｙ’，ｚ’）において測定点Ｐ１’，Ｐ２’，…，ＰＮ’は、いずれも点（Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚ）からみて一定の距離ａ０Ｍをおいて位置することになる。
さらに、上式（１２）〜（１４）および上式（２６）〜（２８）を変形して上式（３０）に代入すると、下式（３１）が得られる。
【０１０９】
【数２７】
2004309227.tif 000029
【０１１０】
すなわち、直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において測定点Ｐ１，Ｐ２，…，ＰＮは、いずれも各主軸が直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）の各座標軸に平行で、各主軸の長さがａ０Ｍ／αｘ，ａ０Ｍ／αｙ，ａ０Ｍ／αｚでかつ中心座標が（Ｃｒｘ，Ｃｒｙ，Ｃｒｚ）の楕円面上に位置することになる。
したがって、見方を変えれば次のことが言える。
【０１１１】
測定点Ｐ１，Ｐ２，…，ＰＮが直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）に分布しているとし、適当なスケーリングファクタαｘ，αｙ，αｚを設定して上式（２０）〜（２２）により直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）をスケーリングした結果、スケーリング後の直交座標系（ｘ’，ｙ’，ｚ’）において測定点Ｐ１’，Ｐ２’，…，ＰＮ’のすべてがある点（Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚ）から等しい距離に位置するようになったとする。このとき、αｘ，αｙ，αｚが感度補正係数に、Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚが感度補正後のオフセットに相当する。
【０１１２】
または、直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において、各主軸が直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）の各座標軸に平行な楕円面を設定したとき、測定点Ｐ１，Ｐ２，…，ＰＮのすべてが楕円面上に位置するようになったとする。このとき、各主軸の長さは感度補正係数αｘ，αｙ，αｚ、感度補正後の磁気センサの感度α０および地磁気Ｍからなる係数ａ０Ｍ／αｘ，ａ０Ｍ／αｙ，ａ０Ｍ／αｚに相当し、中心座標は感度補正前のオフセットＣｒｘ，Ｃｒｙ，Ｃｒｚに相当する。
【０１１３】
以上の考え方に基づいて、測定データから感度補正係数αｘ，αｙ，αｚおよびオフセットＣｘ，Ｃｙ，Ｃｚを算出する方法を導出することができる。なお、方位角計算において必要な情報は、地磁気のｘ，ｙ，ｚ軸方向成分相互の比であって絶対値ではないため、ａ０およびＭを算出する必要はなく、これまでの式にたびたび出てきたａ０Ｍには、計算に都合のよい任意の値を設定してよい。
【０１１４】
なお、以下の具体例では、数式の複雑化をなるべく避けるために、適宜Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚ若しくはＣｒｘ，Ｃｒｙ，Ｃｒｚのいずれか一方の算出を行っているが、両者の関係は、上式（１２）〜（１４）の通りであり、意味は同じである。
３軸磁気センサ１１の出力増幅値に含まれる誤差がほとんど無視し得るものと仮定するならば、互いに異なる任意の６方向に携帯機器２０１を向け、それぞれ地磁気を測定すればよい。
【０１１５】
上式（３１）は、αｘ２，αｙ２，αｚ２およびオフセットＣｒｘ，Ｃｒｙ，Ｃｒｚに関する６次元の非線形連立方程式であり、解析的に解くことは困難であるが、数値計算（例えば、Ｎｅｗｔｏｎ−Ｒａｐｈｓｏｎ法）で解くことができる。
なお、下式（３２），（３３）とおいて上式（３１）を変形すると、下式（３４）に示すようなｐ，ｑおよびオフセットＣｘ，Ｃｙ，Ｃｚに関する５次元の非線形連立方程式を得ることができる。
【０１１６】
【数２８】
2004309227.tif 000030
【０１１７】
【数２９】
2004309227.tif 000031
【０１１８】
【数３０】
2004309227.tif 000032
【０１１９】
上式（３４）は、上式（３１）と比べて次元が一つ少ないので計算量を少なくすることができる。
一方、注意しなければならないことは、実際に測定される地磁気の強度は、０．０１［ｍＴ］オーダーであり、非常に微弱であるため、３軸磁気センサ１１の出力増幅値には相当のノイズが含まれているということである。
【０１２０】
そのため、測定回数Ｎをなるべく大きくして、統計的手法を用いて感度補正係数αｘ，αｙ，αｚおよびオフセットＣｘ，Ｃｙ，Ｃｚの算出を行う必要があり、その具体例を以下に示す。
感度補正係数αｘ，αｙ，αｚおよびオフセットＣｒｘ，Ｃｒｙ，Ｃｒｚが算出されたとして、スケーリング後の直交座標系（ｘ’，ｙ’，ｚ’）におけるｉ回目の測定データに対応する測定点Ｐｉ’（Ｓｉｘ，Ｓｉｙ，Ｓｉｚ）から点（Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚ）までの距離ｄｉは、下式（３５）により得られる。
【０１２１】
【数３１】
2004309227.tif 000033
【０１２２】
もし、測定データにノイズが含まれておらず、かつ、感度補正係数αｘ，αｙ，αｚおよびオフセットＣｒｘ，Ｃｒｙ，Ｃｒｚの算出が正しく行われた場合は、すべての測定データについてｄｉ＝ａ０Ｍとなる。しかし、実際には測定データにノイズが含まれているため両者は等しくならない。そこで、ｉ回目の測定データに対する測定誤差および２乗総和を、下式（３６），（３７）により定義する。
【０１２３】
【数３２】
2004309227.tif 000034
【０１２４】
【数３３】
2004309227.tif 000035
【０１２５】
上式（１２）〜（１４）および上式（２６）〜（２８）を変形して上式（３７）に代入すると、下式（３８）が得られる。
【０１２６】
【数３４】
2004309227.tif 000036
【０１２７】
この２乗総和Ｓが最小となるように、感度補正係数αｘ，αｙ，αｚおよびオフセットＣｒｘ，Ｃｒｙ，Ｃｒｚを算出するのが算出方法として妥当である。
次に、２乗総和Ｓが最小となるように、感度補正係数αｘ，αｙ，αｚおよびオフセットＣｒｘ，Ｃｒｙ，Ｃｒｚを算出する方法を説明する。
感度補正係数αｘ，αｙ，αｚおよびオフセットＣｒｘ，Ｃｒｙ，Ｃｒｚのすべてを独立変数として、多次元最適化手法（例えば、共役勾配法）を用いて、上式（３８）のＳを最小にすることができる。なお、共役勾配法については、「Ｗ．Ｈ．Ｐｒｅｓｓ，Ｓ．Ａ．Ｔｅｕｋｏｌｓｋｙ，Ｗ．Ｔ．Ｖｅｔｔｅｒｌｉｎｇ  ａｎｄ  Ｂ．Ｐ．Ｆｌａｎｎｅｒｙ，”Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ｒｅｃｉｐｉｅｓ  ｉｎ  Ｃ，Ｓｅｃｏｎｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ”，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ，ＵＳＡ，１９９２，ｐｐ．４２０−４２５」に詳しい。
【０１２８】
多次元最適化手法として共役勾配法を用いる場合、各独立変数によるＳの導関数を計算する必要があるが、上式（３８）を、感度補正係数αｘ，αｙ，αｚおよびオフセットＣｒｘ，Ｃｒｙ，Ｃｒｚでそれぞれ偏微分した下式（３９）〜（４４）を用いればよい。
【０１２９】
【数３５】
2004309227.tif 000037
【０１３０】
【数３６】
2004309227.tif 000038
【０１３１】
【数３７】
2004309227.tif 000039
【０１３２】
【数３８】
2004309227.tif 000040
【０１３３】
【数３９】
2004309227.tif 000041
【０１３４】
【数４０】
2004309227.tif 000042
【０１３５】
共役勾配法を用いた算出方法は、第２および第３の実施の形態における算出方法と比して手順が簡単であり、プログラムステップ数を抑えたい場合には好都合である。
次に、本実施の形態の動作を説明する。
キャリブレーションを行う場合は、携帯機器２０１を移動・回転等させることによりその向きを任意の方向に変化させると、オフセット・感度補正係数算出部１８により、３軸磁気センサ１１の向きが３次元空間において変化した時の３軸出力が所定回数以上繰り返して取得される。次いで、直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）上に、各主軸が直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）の各座標軸に平行な楕円面を定め、繰り返し取得された測定データが直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）上に配置され、配置された各測定点と楕円面との距離が最小となるように、楕円面の各主軸の長さおよび中心座標が統計的手法によって算出される。具体的には、共役勾配法により上式（３８）のＳを最小にして、感度補正係数αｘ，αｙ，αｚおよび楕円面の中心座標であるオフセットＣｒｘ，Ｃｒｙ，Ｃｒｚが算出される。そして、算出された感度補正係数αｘ，αｙ，αｚは、感度補正情報記憶部１９ｂに、算出されたオフセットＣｒｘ，Ｃｒｙ，Ｃｒｚは、オフセット情報記憶部１９ａにそれぞれ格納される。
【０１３６】
方位角を計測する場合は、補正計算部１６により、感度補正情報記憶部１９ｂの感度補正係数αｘ，αｙ，αｚおよびオフセット情報記憶部１９ａのオフセットＣｒｘ，Ｃｒｙ，Ｃｒｚに基づいて、ｘ軸ホール素子ＨＥｘ、ｙ軸ホール素子ＨＥｙおよびｚ軸ホール素子ＨＥｚの出力増幅値Ｓｒｘ、Ｓｒｙ、Ｓｒｚがそれぞれ補正され、地磁気Ｍのｘ、ｙ、ｚ軸成分Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚだけが取り出され、方位角計算部１７に出力される。そして、方位角計算部１７により、地磁気Ｍのｘ、ｙ、ｚ軸成分Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚの符号と、θ＝ｔａｎ−１（Ｍｙ／Ｍｘ）の式に基づいて、方位角θが算出される。
【０１３７】
このようにして、本実施の形態では、３軸磁気センサ１１の向きが３次元空間において変化した時の３軸出力を所定回数以上繰り返して取得し、直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）上に、各主軸が直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）の各座標軸に平行な楕円面を定め、繰り返し取得した測定データを直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）上に配置し、配置した各測定点と楕円面との距離が最小となるように、感度補正係数αｘ，αｙ，αｚおよび楕円面の中心座標であるオフセットＣｒｘ，Ｃｒｙ，Ｃｒｚを統計的手法によって算出するようになっている。
【０１３８】
これにより、携帯機器２０１の向きを任意の方向に変化させるだけで３軸磁気センサ１１の感度またはオフセットを補正することができるので、従来に比して、３軸磁気センサ１１の感度を比較的簡単かつ正確に補正することができるとともに、３軸磁気センサ１１のオフセットを比較的簡単に補正することができる。また、不揮発性メモリを携帯機器２０１に内蔵する必要もなく、製造時に３軸磁気センサ１１の選別を行う必要もないので、従来に比して、携帯機器２０１の製造コストを低減することができる。
【０１３９】
さらに、本実施の形態では、共役勾配法により上式（３８）のＳを最小にして、感度補正係数αｘ，αｙ，αｚおよびオフセットＣｒｘ，Ｃｒｙ，Ｃｒｚを算出するようになっている。
これにより、測定データに誤差が含まれていても、感度補正係数αｘ，αｙ，αｚおよびオフセットＣｒｘ，Ｃｒｙ，Ｃｒｚを比較的正確に算出することができる。したがって、３軸磁気センサ１１の感度またはオフセットをさらに正確に補正することができる。
【０１４０】
上記第１の実施の形態において、３軸磁気センサ１１は、請求項１若しくは２記載の検出手段、または請求項５、１２若しくは２１記載の地磁気検出手段に対応し、補正計算部１６は、請求項１、２、５、１２または２１記載の出力補正手段に対応し、オフセット・感度補正係数算出部１８は、請求項１、２、５、７若しくは２１記載の検出出力取得手段、または請求項１、２、５、７、８、１２若しくは２１記載の楕円面解析手段に対応している。また、測定データは、請求項１、２、５、７、２１または２３記載の３軸出力データ群に対応し、共役勾配法は、請求項８記載の多次元最適化手法に対応している。
【０１４１】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。なお、以下、上記第１の実施の形態と異なる部分についてのみ説明し、上記第１の実施の形態と重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
本実施の形態は、本発明に係る計測装置、方位角計測装置およびキャリブレーションプログラム、並びにキャリブレーション方法を、図２に示すように、携帯機器２０１の３軸磁気センサ１１の感度およびオフセットを補正する場合について適用したものであり、上記第１の実施の形態と異なるのは、上式（３８）のＳを最小にする方法として他の算出方法を採用した点にある。
【０１４２】
上式（３８）のＳが最小となるように、感度補正係数αｘ，αｙ，αｚおよびオフセットＣｒｘ，Ｃｒｙ，Ｃｒｚを算出する方法を説明する。
上式（３９）〜（４１）は、上式（３８）のＳが最小となるとき、下式（４５）〜（４７）に示すように右辺がゼロとなる。
【０１４３】
【数４１】
2004309227.tif 000043
【０１４４】
【数４２】
2004309227.tif 000044
【０１４５】
【数４３】
2004309227.tif 000045
【０１４６】
上式（４５）〜（４７）を行列で表現すると、下式（４８）に示すようになり、αｘ２，αｙ２，αｚ２に関する連立一次方程式になっていることがわかる。
【０１４７】
【数４４】
2004309227.tif 000046
【０１４８】
したがって、次のステップ（１）〜（４）の手順で、感度補正係数αｘ，αｙ，αｚおよびオフセットＣｒｘ，Ｃｒｙ，Ｃｒｚを算出することができる。
（１）感度補正係数αｘ，αｙ，αｚに適当な初期値を設定する。
（２）オフセットＣｒｘ，Ｃｒｙ，Ｃｒｚを独立変数として、多次元最適化手法を用いて上式（３８）のＳを最小にする。多次元最適化手法として、共役勾配法を用いる場合、Ｓの導関数として上式（４２）〜（４４）を計算すればよい。
（３）上式（４８）を解いてαｘ２，αｙ２，αｚ２を算出する。
（４）感度補正係数αｘ，αｙ，αｚが収束しているか否かを判定し、収束していないと判定したときは、ステップ（２），（３）を繰り返し行う。
【０１４９】
このようにして、本実施の形態では、感度補正係数αｘ，αｙ，αｚに初期値を設定するステップ（１）と、多次元最適化手法により上式（３８）を解いてオフセットＣｒｘ，Ｃｒｙ，Ｃｒｚを算出するステップ（２）と、連立一次方程式である上式（４８）を解いて感度補正係数αｘ，αｙ，αｚを算出するステップ（３）と、ステップ（３）で算出した感度補正係数αｘ，αｙ，αｚが収束するまでステップ（２），（３）を繰り返し行うステップ（４）とを含む。
【０１５０】
これにより、多次元最適化手法により感度補正係数αｘ，αｙ，αｚだけを算出するので、上記第１の実施の形態における算出方法に比して、収束解を早く得ることができる。したがって、感度補正係数αｘ，αｙ，αｚおよびオフセットＣｒｘ，Ｃｒｙ，Ｃｒｚを比較的高速に算出することができる。
【０１５１】
上記第２の実施の形態において、３軸磁気センサ１１は、請求項１若しくは２記載の検出手段、または請求項５、１２若しくは２１記載の地磁気検出手段に対応し、補正計算部１６は、請求項１、２、５、１２または２１記載の出力補正手段に対応し、オフセット・感度補正係数算出部１８は、請求項１、２、５、７若しくは２１記載の検出出力取得手段、または請求項１、２、５、７、９、１２若しくは２１記載の楕円面解析手段に対応している。また、測定データは、請求項１、２、５、７、２１または２３記載の３軸出力データ群に対応し、共役勾配法は、請求項９記載の多次元最適化手法に対応し、ステップ（２）は、請求項９記載の第１解析処理に対応し、ステップ（３）は、請求項９記載の第２解析処理に対応している。
【０１５２】
また、上記第２の実施の形態において、ステップ（４）は、請求項９記載の第３解析処理に対応している。
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。なお、以下、上記第１の実施の形態と異なる部分についてのみ説明し、上記第１の実施の形態と重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【０１５３】
本実施の形態は、本発明に係る計測装置、方位角計測装置およびキャリブレーションプログラム、並びにキャリブレーション方法を、図２に示すように、携帯機器２０１の３軸磁気センサ１１の感度およびオフセットを補正する場合について適用したものであり、上記第１の実施の形態と異なるのは、上式（３８）のＳを最小にする方法として他の算出方法を採用した点にある。
【０１５４】
上式（３８）のＳが最小となるように、感度補正係数αｘ，αｙ，αｚおよびオフセットＣｒｘ，Ｃｒｙ，Ｃｒｚを算出する方法を説明する。
上式（３７）をオフセットＣｘ，Ｃｙ，Ｃｚ，ａ０Ｍで偏微分すると、下式（４９）〜（５２）が得られる。
【０１５５】
【数４５】
2004309227.tif 000047
【０１５６】
【数４６】
2004309227.tif 000048
【０１５７】
【数４７】
2004309227.tif 000049
【０１５８】
【数４８】
2004309227.tif 000050
【０１５９】
上式（４９）〜（５２）は、上式（３７）のＳが最小となるとき、右辺がゼロとなる。したがって、下式（５３）〜（５６）が得られる。
【０１６０】
【数４９】
2004309227.tif 000051
【０１６１】
【数５０】
2004309227.tif 000052
【０１６２】
【数５１】
2004309227.tif 000053
【０１６３】
【数５２】
2004309227.tif 000054
【０１６４】
上式（５６）を上式（５３）〜（５５）に代入すると、下式（５７）〜（５９）が得られ、オフセットＣｘ，Ｃｙ，Ｃｚに関する連立一次方程式が導出される。
【０１６５】
【数５３】
2004309227.tif 000055
【０１６６】
【数５４】
2004309227.tif 000056
【０１６７】
【数５５】
2004309227.tif 000057
【０１６８】
ただし、上式（５７）〜（５９）の各値は、下式（６０）〜（７７）により得られる。
【０１６９】
【数５６】
2004309227.tif 000058
【０１７０】
【数５７】
2004309227.tif 000059
【０１７１】
【数５８】
2004309227.tif 000060
【０１７２】
【数５９】
2004309227.tif 000061
【０１７３】
【数６０】
2004309227.tif 000062
【０１７４】
【数６１】
2004309227.tif 000063
【０１７５】
【数６２】
2004309227.tif 000064
【０１７６】
【数６３】
2004309227.tif 000065
【０１７７】
【数６４】
2004309227.tif 000066
【０１７８】
【数６５】
2004309227.tif 000067
【０１７９】
【数６６】
2004309227.tif 000068
【０１８０】
【数６７】
2004309227.tif 000069
【０１８１】
【数６８】
2004309227.tif 000070
【０１８２】
【数６９】
2004309227.tif 000071
【０１８３】
【数７０】
2004309227.tif 000072
【０１８４】
【数７１】
2004309227.tif 000073
【０１８５】
【数７２】
2004309227.tif 000074
【０１８６】
【数７３】
2004309227.tif 000075
【０１８７】
したがって、次のステップ（１）〜（４）の手順で、感度補正係数αｘ，αｙ，αｚおよびオフセットＣｒｘ，Ｃｒｙ，Ｃｒｚを算出することができる。
（１）感度補正係数αｘ，αｙ，αｚに適当な初期値を設定する。
（２）上式（２６）〜（２８）により、Ｓ１ｒｘ，Ｓ２ｒｘ，…，ＳＮｒｘ，Ｓ１ｒｙ，Ｓ２ｒｙ，…，ＳＮｒｙ，Ｓ１ｒｚ，Ｓ２ｒｚ，…，ＳＮｒｚから、Ｓ１ｘ，Ｓ２ｘ，…，ＳＮｘ，Ｓ１ｙ，Ｓ２ｙ，…，ＳＮｙ，Ｓ１ｚ，Ｓ２ｚ，…，ＳＮｚを算出する。
（３）上式（５７）〜（５９）を解いてオフセットＣｘ，Ｃｙ，Ｃｚを算出する。
（４）上式（１２）〜（１４）により、オフセットＣｘ，Ｃｙ，Ｃｚから、オフセットＣｒｘ，Ｃｒｙ，Ｃｒｚを算出する。
（５）上式（４８）を解いてαｘ２，αｙ２，αｚ２を算出する。
（６）感度補正係数αｘ，αｙ，αｚが収束しているか否かを判定し、収束していないと判定したときは、ステップ（２）〜（５）を繰り返し行う。
【０１８８】
このようにして、本実施の形態では、上式（５７）〜（５９）によりオフセットＣｒｘ，Ｃｒｙ，Ｃｒｚを算出するステップ（１）〜（４）と、ステップ（１）〜（４）で算出した値に基づいて上式（４８）により感度補正係数αｘ，αｙ，αｚを算出するステップ（５）と、ステップ（１）〜（４）で算出した値が収束するまでステップ（２）〜（５）を繰り返し行うステップ（６）とを含む。
【０１８９】
これにより、上記第２の実施の形態における算出方法に比して、収束解を早く得ることができる。したがって、感度補正係数αｘ，αｙ，αｚおよびオフセットＣｒｘ，Ｃｒｙ，Ｃｒｚを比較的高速に算出することができる。
上記第３の実施の形態において、３軸磁気センサ１１は、請求項１若しくは２記載の検出手段、または請求項５、１２若しくは２１記載の地磁気検出手段に対応し、補正計算部１６は、請求項１、２、５、１２または２１記載の出力補正手段に対応し、オフセット・感度補正係数算出部１８は、請求項１、２、５、７若しくは２１記載の検出出力取得手段、または請求項１、２、５、７、１０、１２若しくは２１記載の楕円面解析手段に対応している。また、測定データは、請求項１、２、５、７、２１または２３記載の３軸出力データ群に対応し、ステップ（１）〜（４）は、請求項１０記載の第１解析処理に対応し、ステップ（５）は、請求項１０記載の第２解析処理に対応し、ステップ（６）は、請求項１０記載の第３解析処理に対応している。
【０１９０】
なお、上記第１ないし第３の実施の形態においては、方位角計測装置が携帯機器２０１に組み込まれていることを前提に説明したが、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）やノートパソコンなどの携帯機器２０１に対して抜き差し（脱着）可能な容器に方位角計測装置を収容し、この方位角計測装置を携帯機器２０１に装着して使用するようにしてもよい。
【０１９１】
例えば、ノートパソコンに標準装備されているＰＣカードスロットに挿入されるＰＣＭＣＩＡカードの中に、方位角計測装置とそのデータ処理ＩＣ、インターフェースＩＣなどを設け、そのドライバとして、上述したキャリブレーション機能を組み込むようにしてもよい。
ＰＣカードスロットは、機械的および電気的な特性に対する規格はあるが、スロット内部の漏洩磁束密度等の磁気的な特性に対する規格は無いため、汎用のＰＣＭＣＩＡカードの中に設けた方位角計測装置は、ノートパソコンから発生する漏洩磁束密度をあらかじめ予測することができない。
【０１９２】
ここで、ＰＣＭＣＩＡカードの中に方位角計測装置のキャリブレーション機能を組み込むことにより、ＰＣカードスロットの漏洩磁場が携帯機器２０１ごとにばらつく場合においても、方位角計測装置のオフセットを精度よく補正することができ、特定の携帯機器２０１に限られることなく、方位角計測装置を自由に装着して使用することが可能となる。
【０１９３】
なお、ＰＣＭＣＩＡカードには、方位角計測装置以外にも、傾斜角センサや、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）の信号処理ＩＣ、アンテナなどを一緒に搭載するようにしてもよいし、カード形式も、ＰＣＭＣＩＡカードに限られることなく、ＣＦカードスロットに対応させるようにしてもよい。
また、上記第１ないし第３の実施の形態においては、磁気センサとしてホール素子を用いた場合を例にとって説明したが、磁気センサが必ずしもホール素子に限定されることなく、例えば、ブラックスゲートセンサなどを用いるようにしてもよい。
【０１９４】
また、上記第１ないし第３の実施の形態において、オフセット・感度補正係数算出部１８は、直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）上に、各主軸が直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）の各座標軸に平行な楕円面を定め、繰り返し取得した測定データに基づいて、感度補正係数αｘ，αｙ，αｚおよびオフセットＣｒｘ，Ｃｒｙ，Ｃｒｚを算出するように構成したが、これに限らず、出力増幅値Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｚのうち変化の度合いが最小のものについてその変化の度合いが所定値以下であるときは、変化の度合いが所定値以下の出力増幅値に対応する座標軸を特定軸とし、直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）から特定軸を除いた２次元直交座標系上に、各軸が２次元直交座標系の各座標軸に平行な楕円を定め、出力増幅値Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｚのうち特定軸に対応するもの以外のものに基づいて、感度補正係数αｘ，αｙ，αｚおよびオフセットＣｒｘ，Ｃｒｙ，Ｃｒｚのうち特定軸に対応するもの以外のものを算出するように構成することもできる。
【０１９５】
これにより、３軸磁気センサ１１の３軸のうちいずれかの軸に垂直な面上でのみ方位角計測装置を移動・回転等させた場合であっても、感度補正係数αｘ，αｙ，αｚおよびオフセットＣｒｘ，Ｃｒｙ，Ｃｒｚのうち方位角計測装置を移動・回転等させた面に平行な２軸に対応するものについて比較的正確に算出することができる。
【０１９６】
この場合において、オフセット・感度補正係数算出部１８は、請求項１１記載の検出出力取得手段、または請求項１１記載の楕円面解析手段に対応し、測定データは、請求項１１記載の３軸出力データ群に対応している。
また、上記第１ないし第３の実施の形態においては、オフセット・感度補正係数算出部１８で行う処理をハードウェアにより実現する場合について説明したが、これに限らず、携帯機器２０１を、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭをバス接続したコンピュータとして構成し、ＣＰＵがこれらの処理を実行するようにしてもよい。この場合、ＲＯＭにあらかじめ格納されている制御プログラムを実行するように構成してもよいが、これらの手順を示したプログラムが記憶された記憶媒体から、そのプログラムをＲＡＭに読み込んで実行するようにしてもよい。
【０１９７】
ここで、記憶媒体とは、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の半導体記憶媒体、ＦＤ、ＨＤ等の磁気記憶型記憶媒体、ＣＤ、ＣＤＶ、ＬＤ、ＤＶＤ等の光学的読取方式記憶媒体、ＭＯ等の磁気記憶型／光学的読取方式記憶媒体であって、電子的、磁気的、光学的等の読み取り方法のいかんにかかわらず、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体であれば、あらゆる記憶媒体を含むものである。
【０１９８】
また、上記第１ないし第３の実施の形態においては、本発明に係る計測装置、方位角計測装置およびキャリブレーションプログラム、並びにキャリブレーション方法を、図２に示すように、携帯機器２０１の３軸磁気センサ１１の感度およびオフセットを補正する場合について適用したが、これに限らず、本発明の主旨を逸脱しない範囲で他の場合にも適用可能である。
【０１９９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る請求項１または３記載の計測装置によれば、計測装置の向きを任意の方向に変化させるだけで検出手段の感度を補正することができるので、従来に比して、検出手段の感度を比較的簡単かつ正確に補正することができるという効果が得られる。また、不揮発性メモリを内蔵する必要もなく、製造時に検出手段の選別を行う必要もないので、従来に比して、計測装置の製造コストを低減することができるという効果も得られる。
【０２００】
さらに、本発明に係る請求項２または４記載の計測装置によれば、計測装置の向きを任意の方向に変化させるだけで検出手段のオフセットを補正することができるので、従来に比して、検出手段のオフセットを比較的簡単に補正することができるという効果が得られる。
一方、本発明に係る請求項５ないし２０記載の方位角計測装置によれば、方位角計測装置の向きを任意の方向に変化させるだけで地磁気検出手段の感度またはオフセットを補正することができるので、従来に比して、地磁気検出手段の感度を比較的簡単かつ正確に補正することができるとともに、地磁気検出手段のオフセットを比較的簡単に補正することができるという効果が得られる。また、不揮発性メモリを内蔵する必要もなく、製造時に地磁気検出手段の選別を行う必要もないので、従来に比して、方位角計測装置の製造コストを低減することができるという効果も得られる。
【０２０１】
さらに、本発明に係る請求項７ないし１０記載の方位角計測装置によれば、各測定点と楕円面との距離が最小となるように、楕円面の各主軸の長さおよび中心座標を統計的手法によって算出するので、３軸出力データに測定誤差が含まれていても、楕円面の各主軸の長さおよび中心座標を比較的正確に算出することができる。したがって、地磁気検出手段の感度またはオフセットをさらに正確に補正することができるという効果も得られる。
【０２０２】
さらに、本発明に係る請求項８記載の方位角計測装置によれば、多次元最適化手法により誤差総和演算式を解いて楕円面の各主軸の長さおよび中心座標を算出するので、楕円面の各主軸の長さおよび中心座標をさらに正確に算出することができる。したがって、地磁気検出手段の感度またはオフセットをさらに正確に補正することができるという効果も得られる。
【０２０３】
さらに、本発明に係る請求項９記載の方位角計測装置によれば、楕円面の各主軸の長さを多次元最適化手法によらずに連立一次方程式を解くことにより算出するので、請求項８記載の方位角計測装置に比して、収束解を早く得ることができる。したがって、楕円面の各主軸の長さおよび中心座標を比較的高速に算出することができるという効果も得られる。
【０２０４】
さらに、本発明に係る請求項１０記載の方位角計測装置によれば、多次元最適手法によらず第１解析処理と第２解析処理との反復計算により楕円面の各主軸の長さおよび中心座標を算出するので、請求項９記載の方位角計測装置に比して、収束解を早く得ることができる。したがって、楕円面の各主軸の長さおよび中心座標を比較的高速に算出することができるという効果も得られる。
【０２０５】
さらに、本発明に係る請求項１１記載の方位角計測装置によれば、地磁気検出手段の３軸のうちいずれかの軸に垂直な面上でのみ方位角計測装置を移動・回転等させた場合であっても、残りの２軸について地磁気検出手段の感度またはオフセットを補正することができるという効果も得られる。
さらに、本発明に係る請求項１３記載の方位角計測装置によれば、方位角計測装置の向きが静止していたり、僅かしか変化していなかった場合に、楕円面の各主軸の長さおよび中心座標が大きな誤差を含んで算出されることを防止することができ、楕円面の各主軸の長さおよび中心座標の算出精度を向上させて、感度およびオフセットのキャリブレーション精度を高く保つことができるという効果も得られる。
【０２０６】
さらに、本発明に係る請求項１４記載の方位角計測装置によれば、地磁気の検出出力にノイズ等で大きな誤差が含まれている場合や、特に２軸の地磁気検出手段の向きが所定の平面から外れて変化したような場合に、誤った感度若しくはオフセット値を算出して不適切な出力補正が行われてしまうことを防止することができるという効果も得られる。
【０２０７】
さらに、本発明に係る請求項１５記載の方位角計測装置によれば、利用者が方位角計測を行うことで、各軸出力の補正を自動的に行うことが可能となるという効果も得られる。
さらに、本発明に係る請求項１６または１７記載の方位角計測装置によれば、ユーザは良好性情報を参照すれば、出力補正手段による補正の良好性を把握することができるという効果も得られる。
【０２０８】
さらに、本発明に係る請求項１７記載の方位角計測装置によれば、区分ごとに対応した良好度（例えば、優、良、可のような良好度）を得ることができるので、出力補正手段による補正の良好性がさらに把握しやすくなるという効果も得られる。
さらに、本発明に係る請求項１８記載の方位角計測装置によれば、静的な外部環境磁場が存在している場合や、地磁気がシールドされているような場合に、地磁気が正しく検出されていないにもかかわらず方位角計測が行われてしまうことを防止することができるという効果も得られる。
【０２０９】
さらに、本発明に係る請求項１９または２０記載の方位角計測装置によれば、ユーザは信頼性情報を参照すれば、方位角計測結果の信頼性を把握することができるという効果も得られる。
さらに、本発明に係る請求項２０記載の方位角計測装置によれば、区分ごとに対応した信頼度（例えば、優、良、可のような信頼度）を得ることができるので、方位角計測結果の信頼性がさらに把握しやすくなるという効果も得られる。
【０２１０】
一方、本発明に係る請求項２１記載のキャリブレーションプログラムによれば、請求項５記載の方位角計測装置と同等の効果が得られる。
さらに、本発明に係る請求項２２記載のキャリブレーションプログラムによれば、請求項６記載の方位角計測装置と同等の効果が得られる。
一方、本発明に係る請求項２３記載のキャリブレーション方法によれば、請求項５記載の方位角計測装置と同等の効果が得られる。
さらに、本発明に係る請求項２４記載のキャリブレーション方法によれば、請求項６記載の方位角計測装置と同等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する携帯機器２０１の概観構成を透視して示す斜視図である。
【図２】本発明に係る方位角計測装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】キャリブレーション方法の概念を説明する図である。
【図４】方位角計測装置をｚ軸回りに一定の角速度で回転させた時の磁気センサの出力波形を示す図である。
【図５】従来の方位角計測装置のキャリブレーション方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２０１                携帯機器
２０２                表示部
２０３                アンテナ
１１                  ３軸磁気センサ
ＨＥｘ                ｘ軸ホール素子
ＨＥｙ                ｙ軸ホール素子
ＨＥｚ                ｚ軸ホール素子
１２                  磁気センサ駆動電源部
１３                  チョッパ部
１４                  差動入力アンプ
１５                  Ａ／Ｄ変換部
１６                  補正計算部
１７                  方位角計算部
１８                  オフセット・感度補正係数算出部
１９ａ                オフセット情報記憶部
１９ｂ                感度補正情報記憶部
【図１】
2004309227.tif 000076
【図２】
2004309227.tif 000077
【図３】
2004309227.tif 000078
【図４】
2004309227.tif 000079
【図５】
2004309227.tif 000080