(57)【要約】【課題】方位センサ付電子機器において、磁気センサの配置の自由度を高め、磁気センサの配置状況に応じて方位を算出可能にする。【解決手段】電波時計１００の工場出荷時に、互いに独立な磁界検出素子Ｘ、Ｙが、磁界検出方向が互いに異なる方向を向く位置に配置され、磁界検出素子Ｘと磁界検出素子Ｙに同一の磁界を印加するためのバイアスコイルＣが配置される。方位計測時は、２つの磁界検出素子の磁界検出方向が交差する角度φと、２つの磁界検出素子により検出された磁界に基づいて方位が算出される。【選択図】            図１
2004279363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに独立な２つの磁気センサを有し、
前記２つの磁気センサは、磁気検出方向が交差する角度が９０度以上１８０度未満となるように配置され、
前記２つの磁気センサの磁気検出方向にバイアス磁界を印加するバイアス磁界印加手段と、
前記２つの磁気センサの磁界検出方向が交差する角度と、前記２つの磁気センサにより検出された磁界と、前記バイアス磁界印加手段により印加されたバイアス磁界に基づいて方位を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする方位センサ付電子機器。
【請求項２】
互いに独立な２つの磁気センサを有し、
前記２つの磁気センサは、磁気検出方向が交差する角度が０度より大きく９０度以下になるように配置され、
前記２つの磁気センサの磁気検出方向にバイアス磁界を印加するバイアス磁界印加手段と、
前記２つの磁気センサの磁界検出方向が交差する角度と、前記２つの磁気センサにより検出された磁界と、前記バイアス磁界印加手段により印加されたバイアス磁界に基づいて方位を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする方位センサ付電子機器。
【請求項３】
前記バイアス磁界印加手段は、各々の磁気センサの磁気検出方向に同一のバイアス磁界を印加することを特徴とする請求項１又は２に記載の方位センサ付電子機器。
【請求項４】
前記算出手段による算出結果により、電子機器上の所定の箇所が、北方向を向いているか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により、前記所定の箇所が北方向を向いていると判定された場合、その判定結果を報知する報知手段と、
を備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の方位センサ付電子機器。
【請求項５】
前記報知手段は、表示部を点灯させることにより前記判定結果を報知することを特徴とする請求項４に記載の方位センサ付電子機器。
【請求項６】
前記算出手段は、前記交差する角度と、前記２つの磁気センサにより検出された磁界と、前記印加されたバイアス磁界に基づいて、北の方位が示す角度を算出し、北方向と、電子機器の所定の箇所が示す方向が交差する角度から、当該所定の箇所が示す方位を更に算出し、
前記算出手段による算出結果を通知する通知手段を備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の方位センサ付電子機器。
【請求項７】
前記通知手段は、表示部に前記算出結果を表示することにより、当該算出結果を通知することを特徴とする請求項６に記載の方位センサ付電子機器。
【請求項８】
互いに独立な２つの磁気センサを有する電子機器を制御するコンピュータに、前記２つの磁気センサの磁気検出方向にバイアス磁界を印加するバイアス磁界印加機能と、
前記２つの磁気センサの磁界検出方向が交差する角度と、前記２つの磁気センサにより検出された磁界と、前記バイアス磁界印加機能によって印加されたバイアス磁界に基づいて方位を算出する算出機能と、
を実現させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、方位センサ付電子機器及びプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地磁気の方向を検出することによって方位を計測する方位センサを備えた電子機器が普及している。このような電子機器が備える方位センサには、一般に、図１４（ａ）に示すように、一方向に磁界感度を有する２つの磁気センサ（磁界検出素子）が垂直に配置されたモジュールが実装されており、これらの磁気センサによって検出される２方向の磁力に基づいて方位が計測される（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
【０００３】
また、このような方位センサにおいては、図１４（ｂ）に示すように、磁気センサに垂直な方向にバイアスコイルを巻回して、磁気センサにバイアス磁界を印加した状態で地磁気を検出する方法が知られている。このようにバイアス磁界を印加することにより、地磁気の方向の判別を可能にするとともに、ヒステリシスの影響を緩和させ、地磁気の向きや大きさを正確に検出することが可能になっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１８３６５８号公報
【特許文献２】
特開平８−４３５６１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の方位センサでは、図１４（ａ）に示すように、２つの磁界センサが予め垂直に配置されたモジュールが、工場出荷時に電子機器に実装されていたが、実際、これらのセンサが正確に垂直に配置されていないことが多かったため、正確に方位が計測できないという問題があった。この問題を回避するためには、工場出荷時に、モジュール内の磁気センサの配置を調整する作業を行わなければならないため、磁気センサの実装効率が悪いという問題があった。
【０００６】
本発明の課題は、方位センサ付電子機器において、磁気センサの配置の自由度を高め、磁気センサの配置状況に応じて方位を算出可能にすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
互いに独立な２つの磁気センサ（例えば、図１の磁界検出素子Ｘ、磁界検出素子Ｙ）を有し、
前記２つの磁気センサは、磁気検出方向が交差する角度（例えば、図１の角度φ）が９０度以上１８０度未満となるように配置され、
前記２つの磁気センサの磁気検出方向にバイアス磁界を印加するバイアス磁界印加手段（（例えば、図１のバイアスコイルＣ））と、
前記２つの磁気センサの磁界検出方向が交差する角度と、前記２つの磁気センサにより検出された磁界と、前記バイアス磁界印加手段により印加されたバイアス磁界に基づいて方位を算出する算出手段（例えば、図６の方位演算部１０１ａ）と、
を備えることを特徴としている。
【０００８】
この請求項１に記載の発明によれば、互いに独立な２つの磁気センサを、磁界検出方向が交差する角度を９０度以上１８０度未満となるように配置するようにしたことにより、磁気センサの配置の自由度を高めることができる。また、磁気センサの配置状況に応じて方位を算出することにより、正確に方位を算出することが可能になる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、
互いに独立な２つの磁気センサを有し、
前記２つの磁気センサは、磁気検出方向が交差する角度が０度より大きく９０度以下になるように配置され、
前記２つの磁気センサの磁気検出方向にバイアス磁界を印加するバイアス磁界印加手段と、
前記２つの磁気センサの磁界検出方向が交差する角度と、前記２つの磁気センサにより検出された磁界と、前記バイアス磁界印加手段により印加されたバイアス磁界に基づいて方位を算出する算出手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１０】
この請求項２に記載の発明によれば、互いに独立な２つの磁気センサを、磁界検出方向が交差する角度を０度より大きく９０度以下になるように配置するようにしたことにより、磁気センサの配置の自由度を高めることができる。また、磁気センサの配置状況に応じて方位を算出することにより、正確に方位を算出することが可能になる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の方位センサ付電子機器において、
前記バイアス磁界印加手段は、各々の磁気センサの磁気検出方向に同一のバイアス磁界を印加することを特徴としている。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、２つの磁界センサの磁気検出方向に同一のバイアス磁界を印加することにより、方位を算出する精度を高めることができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の方位センサ付電子機器において、
前記算出手段による算出結果により、電子機器上の所定の箇所が、北方向を向いているか否かを判定する判定手段（例えば、図６の制御部１０１）と、
前記判定手段により、前記所定の箇所が北方向を向いていると判定された場合、その判定結果を報知する報知手段（例えば、図６のバックライト部１０３ｂ）と、
を備えることを特徴としている。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の方位センサ付電子機器において、前記報知手段は、表示部を点灯させることにより前記判定結果を報知することを特徴としている。
【００１５】
請求項４及び５に記載の発明によれば、電子機器上の所定の箇所が、北方向を向いている場合に、その旨を報知するようにしたことにより、方位センサの利便性を高めることができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の方位センサ付電子機器において、
前記算出手段は、前記交差する角度と、前記２つの磁気センサにより検出された磁界と、前記印加されたバイアス磁界に基づいて、北の方位が示す角度を算出し、北方向と、電子機器の所定の箇所が示す方向が交差する角度から、当該所定の箇所が示す方位を更に算出し、
前記算出手段による算出結果を通知する通知手段（例えば、図６の表示部１０３）を備えることを特徴としている。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の方位センサ付電子機器において、前記通知手段は、表示部に前記算出結果を表示することにより、当該算出結果を通知することを特徴としている。
【００１８】
請求項６及び７に記載の発明によれば、電子機器上の所定の箇所が示す方位を算出して、その算出結果を通知するようにしたことにより、方位センサの利便性を高めることができる。
【００１９】
なお、本発明の方位センサ付電子機器が腕時計である場合、請求項４〜７における「電子機器上の所定の箇所」の例としては、腕時計が備える文字盤上の特定の位置（例えば、１２時の位置、３時の位置等）がある。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、
互いに独立な２つの磁気センサを有する電子機器を制御するコンピュータに、前記２つの磁気センサの磁気検出方向にバイアス磁界を印加するバイアス磁界印加機能と、
前記２つの磁気センサの磁界検出方向が交差する角度と、前記２つの磁気センサにより検出された磁界と、前記バイアス磁界印加機能によって印加されたバイアス磁界に基づいて方位を算出する算出機能を実現させる。
【００２１】
この請求項８に記載の発明によれば、２つの磁気センサの磁界検出方向が交差する角度と、前記２つの磁気センサにより検出された磁界と、前記バイアス磁界印加機能によって印加されたバイアス磁界に基づいて方位を算出することにより、方位を正確に算出することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。本実施の形態では、本発明を腕装着型の電波時計に適用した場合について説明するが、本発明の適用はこれに限定されない。
【００２３】
まず、本実施の形態における構成を説明する。
図１に、本発明の実施の形態における電波時計１００の概略平面図を示す。また、図２に、図１のＩＩ−ＩＩ部の断面図を示す。図２に示すように、電波時計１００には、時計モジュール１を内部に収納するケース体としての時計ケース２が備えられ、時計ケース２の上部中央には時計ガラス３がパッキン４を介して装着されている。また、時計モジュール１に備えられている枠状部材５は、その上部を時計ガラス３に当接するように配置されている。さらに、この時計ケース２の下面には、裏蓋６が防水リング７を介して取り付けられており、時計モジュール１と裏蓋６との間には、緩衝部材８が設けられている。また、この時計ケース２の上部外周にはベゼル９が設けられている。更に、時計ケース２には、バンド軸２Ａを介し、時計バンド２４が取り付けられている。
【００２４】
時計モジュール１は、アナログ機能を備えたものである。図２に示すように、時計モジュール１には、中間部材としての上部ハウジング１０と下部ハウジング１１とが備えられ、上部ハウジング１０の上面に文字盤１２が配置され、その文字盤１２の上面に枠状部材５が配置されている。また、枠状部材５の下方であって、予め定められた間隔を有する上部ハウジング１０と下部ハウジング１１との間に電子基板としての回路基板１３が配置されている。時計モジュール１は、これら文字盤１２、上部ハウジング１０、回路基板１３、および下部ハウジング１１が時計ケース２の中枠１４に取り付けられた構造になっている。
また、上部ハウジング１０には、アナログ指針機構１５が備えられており、下部ハウジング１１には、例えば、アナログ指針機構１５等が動作するための電池（図示略）が組み込まれている。
【００２５】
更に、上部ハウジング１０には、アンテナ３０が備えられている。
アンテナ３０は、電波によって磁化される磁性体３１、この磁性体３１の一部に巻きつけられ、磁性体３１に生じた磁界の大きさに基づいて電流が流れる導体３４等を備えている。
【００２６】
磁性体３１は、時刻情報の電波を捕捉する電波捕捉部３２と、電波捕捉部３２に対して独立して形成され、導体３４が巻きつけられるアンテナ本体部３３と、を備えている。
【００２７】
電波捕捉部３２は、フェライト等で構成され、上部ハウジング１０に沿って帯状に曲成されて、上部ハウジング１０上に配置されている。電波捕捉部３２は、アンテナ本体部３３を挟んで互いに対向する位置、例えば、３時の位置と９時の位置に設けられ、アンテナ本体部３３の各端部に電波捕捉部３２とアンテナ本体部３３とが連結される。
【００２８】
アンテナ本体部３３は、電波捕捉部３２に連結できるように設けられ、電波捕捉部３２が配置される上部ハウジング１０にその両端部が支持されている。
また、アンテナ本体部３３には、例えば、銅線等の導体３４がコイル状に巻きつけられており、電波によってアンテナ本体部３３が磁化され、磁化されたアンテナ本体部３３に生じる磁界の大きさに伴った電流が導体３４に流れる。
【００２９】
また、上部ハウジング１０の６時に対応する箇所には、方位センサ１１２が備えられている。方位センサ１１２は、２つの磁界検出素子（磁気センサ）Ｘ、Ｙと、バイアスコイルＣから構成される。磁界検出素子Ｘと磁界検出素子Ｙは、回路基板１３上に、各々の磁気検出方向に対応する直線Ｌｘ、Ｌｙが、所定の角度φをなすように配置される。具体的には、磁気検出方向が交差する角度φがπ／２以上π未満で、２等分角φ／２の方向が１２時方向になるように配置される。
（或いは、磁気検出方向が交差する角度φが０より大きくπ／２以下で、２等分角φ／２の方向が１２時方向になるように配置してもよい。）方位センサ１１２の周辺には、磁界の影響を受けやすい部品を配置しないようにする。なお、方位センサ１１２は、工場出荷時に電波時計１００に実装される。
【００３０】
バイアスコイルＣは、図２に示すように、Ｌ字型のコアの一部に、上述の２等分角φ／２の方向に垂直な方向に巻回されており（図１参照）、コアの一端は回路基板１３上に固定される。
【００３１】
なお、方位センサ１１２に使用される磁界検出素子は、駆動方式が同一で、一方向に磁界感度を有する素子（ＭＲ素子、ＭＩ素子等）であればよく、磁界検出素子Ｘと磁界検出素子Ｙの製造元が異なっていてもよい。
【００３２】
アナログ指針機構１５は、文字盤１２に設けられた軸孔１２ａからその上方に延びる指針軸１７と、この指針軸１７に取り付けられた時針、分針などの指針１８とを備え、この指針１８が文字盤１２の上方を運針するように構成されている。ここで、文字盤１２と指針１８にはそれぞれ発光素子からの光を受光して発光する発光部１９が所定の個所に設けられている。
【００３３】
枠状部材５は、例えば、光透過性を有する合成樹脂、特に透明な合成樹脂で形成されている。この枠状部材５は、図２に示すように、時計ガラス３の周縁部の下面と文字盤１２（上部ハウジング１０）の周縁部の上面とに当接した状態で、時計ケース２の内周面に装着されている。また、この枠状部材５の所定箇所、例えば、図１に示すように１２時と６時とに対応する個所には、ブラックライトと呼ばれる紫外線発光素子２０１が配置されている。紫外線発光素子２０１が配置された枠状部材５は、保護部材または緩衝部材としての機能も兼備した部材である。紫外線発光素子２０１は、例えば波長が２５４〜４２０ｎｍ（ナノメートル）の紫外線、又は波長が３７４〜３８９ｎｍの紫外線、好ましくは３６５ｎｍ付近の紫外線を発光する紫外線灯または紫外線発光ダイオード（ＬＥＤ）などで構成されている。
【００３４】
また、この紫外線発光素子２０１は、図２に示すように、紫外線発光素子２０１に当接するコンタクト部材２１と、このコンタクト部材２１を付勢する付勢部材としてのコイルばね２２とで構成されている接続部材２１Ａにより支持されて、固定されている。このコンタクト部材２１は、紫外線発光素子２０１の電極端子（図示略）に対応した一対の支持軸２１ａを有しており、その支持軸２１ａが電極端子に当接している。
【００３５】
コンタクト部材２１は、導電性を有し、その中央部は上部ハウジング１０に設けられた貫通孔１０ａ内に挿入されるとともに、文字盤１２に設けられた貫通孔１２ｂ、および枠状部材５に設けられた貫通孔５ａを通され、枠状部材５の上端部は、上方に突出するように配置される。この突出した上端部（一対の支持軸２１ａ）に紫外線発光素子２０１が当接されている。紫外線発光素子２０１と時計ガラス３の間には、緩衝部材２３が取り付けられている。
【００３６】
コイルばね２２は、導電性を有し、上部ハウジング１０に設けられた貫通孔１０ａ内に挿入され、その下端部が回路基板１３に形成された接続端子Ｔに弾接し、上端部がコンタクト部材２１の下端部に弾接している。これにより、コイルばね２２はコンタクト部材２１を紫外線発光素子２０１側に付勢し、弾性的に支持している。また、コンタクト部材２１とコイルばね２２とで構成された接続部材２１Ａにより紫外線発光素子２０１と回路基板１３とは電気的に接続されている。
【００３７】
発光部１９は、図２に示すように、文字盤１２における所定個所、例えばマーク部分や時字の上面や、アナログ指針機構１５における指針１８の所定の個所に、樹脂部や、印刷部または塗装部として形成されている。その発光部１９上面は透明なオーバーコート（図示略）で覆われて保護されていることが好ましい。これら発光部１９は、例えば、波長が３５０〜４２０ｎｍ、または２５４〜３６５ｎｍの紫外線に反応して有色発光し、紫外線が照射されない通常状態のときに透明な状態を呈するものである。つまり、紫外線発光素子２０１から出力された紫外線や、光透過性を有する枠状部材５を介して出射される紫外線に反応して、発光部１９は有色発光する。
【００３８】
なお、図１では、磁界検出素子Ｘと磁界検出素子Ｙが、６時に対応する箇所に近接して配置された場合を示したが、図３の電波時計２００に示すように、各磁界検出素子を、それぞれ、磁気検出方向に対応する直線Ｌｘ、Ｌｙ上に離して配置するようにしてもよい。磁界検出素子Ｘは、回路基板１３（図４参照）上の３時〜５時に対応する箇所に配置され、磁界検出素子Ｙは、回路基板１３上の７時〜９時に対応する箇所に配置される。
【００３９】
図３のように磁界検出素子Ｘと磁界検出素子Ｙが離れて配置されている場合、磁界検出素子Ｘには、バイアスコイルＣｘが、磁界検出素子Ｘの磁気検出方向に垂直な方向に巻回され、磁界検出素子Ｙには、バイアスコイルＣｙが、磁界検出素子Ｙの磁気検出方向に垂直な方向に巻回される。バイアスコイルＣｘとＣｙは同一のコイルであり、磁界検出素子に巻回する回数も同一である。磁界検出素子Ｘは、回路基板１３（図４参照）上の３時〜５時に対応する箇所に配置され、磁界検出素子Ｙは、回路基板１３上の７時〜９時に対応する箇所に配置される。また、バイアスコイルＣｘ、Ｃｙは、Ｌ字型のコアの一部に巻回されており、コアの一端は回路基板１３上に固定される。バイアスコイルＣｘとＣｙは、それぞれ、磁界検出素子Ｘと磁界検出素子Ｙの上部に配置される。
【００４０】
また、図１では、各磁界検出素子の磁気検出方向が交差する角度φがπ／２以上π未満である場合（図５（ａ）参照）を示したが、φが０より大きくπ／２以下（図５（ｂ）参照）である場合においても本発明を適用することができる。
【００４１】
更に、図１〜図４では、磁界検出素子に同一のバイアス磁界を印加するために、バイアスコイルＣが配置される場合を示したが、バイアスコイルの代わりに永久磁石を配置するようにしてもよい。
【００４２】
＜電波時計の機能的構成＞
次に、図６及び図７を参照して、電波時計１００の機能的構成について説明する。図６は、本実施の形態における電波時計１００の回路構成の一例を示すブロック図である。電波時計１００は、図６に示すように、制御部１０１、入力部１０２、表示部１０３、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０４、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０５、受信制御部１０６、タイムコード変換部１０７、計時回路部１０８、発振回路部１０９及び方位センサ部１１０を備えて構成されており、発振回路部１０９を除く各部はバスによって接続されている。また、計時回路部１０８には発振回路部１０９が接続される。
【００４３】
制御部１０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を備え、ＲＯＭ１０５に格納された各種プログラムを読み出してＲＡＭ１０４内に展開し、それらのプログラムに従って、電波時計１００の各部を集中制御する。以下、制御部１０１による各種制御動作の詳細を説明する。
【００４４】
制御部１０１は、方位演算部１０１ａを備え、方位センサ部１１０から入力されるデータから、所定の座標軸（磁気検出素子Ｘの検出方向、後述のｘ軸）に対する地磁気の方向（北方向）の角度を算出する。また、制御部１０１は、方位演算部１０１ａによる算出結果に基づいて、北方向が１２時方向に一致しているか否かを判定し、北方向が１２時方向に一致していると判定した場合、表示部１０３のバックライトを点灯させる（図１１参照）。
【００４５】
また、制御部１０１は、方位計測直後及び所定時間毎に受信制御部１０６を制御して標準電波の受信処理を実行し、タイムコード変換部１０７から入力された標準タイムコードに基づいて計時回路部１０８で計数される現在時刻データを修正する。
【００４６】
〈地磁気方向の角度の算出方法〉
図８は、２次元平面における地磁気Ｈと、磁界検出素子Ｘ及びＹの磁気検出方向との関係を示す図である。この２次元平面は、時計ケース２の盤面と平行で、電波時計１００に固定された平面である。以下では、磁界検出素子Ｘによる磁気検出方向の直線と、磁界検出素子Ｙによる磁気検出方向の直線が交差する角度をφとする。また、磁界検出素子Ｘによる磁気検出方向をｘ軸、磁界検出素子Ｙによる磁気検出方向をｙ軸とする。
【００４７】
本実施の形態では、図８に示すように、地磁気Ｈの検出される方向が、ｘ軸から反時計回りにθラジアンだけ傾いているものとし、このｘ軸の正領域を０ラジアンとした反時計回りの回転角度θを、地磁気Ｈの方向とみなす。また、地磁気Ｈの大きさをＨｓとする。図８によると、地磁気ＨのＸ軸方向の成分Ｈｘ（以下、「ｘ成分」と称す。）、ｙ軸方向の成分Ｈｙ（以下、「ｙ成分」と称す。）は、以下の（１）式及び（２）式のようになる。
【数１】
2004279363.tif 000003
【００４８】
地磁気Ｈが検出される角度θは、（１）式及び（２）式から、例えば、以下のように算出される。
加法定理ｃｏｓ（φ−θ）＝ｃｏｓφｃｏｓθ＋ｓｉｎφｓｉｎθ  より、Ｈｙ／Ｈｘ＝ｃｏｓφ＋ｓｉｎφｔａｎθとなる。従って、地磁気Ｈが検出される角度θは、（３）式のようになる。
【数２】
2004279363.tif 000004
また、ｓｉｎφ＝ｃｏｓ（φ−π／２）、ｃｏｓφ＝−ｓｉｎ（φ−π／２）であることから、（３）式は、以下の（４）式のように書き換えることができる。
【数３】
2004279363.tif 000005
【００４９】
磁界検出素子Ｘと磁界検出素子Ｙに同一のバイアス磁界を印加する場合、図９に示すように、磁界検出素子Ｘと磁界検出素子Ｙの各磁気検出方向が交差する角度φの２等分角φ／２の方向に、バイアス磁界を印加する。図９（ａ）は、φがπ／２以上π未満の場合を示し、図９（ｂ）は、φが０より大きくπ／２以下である場合を示している。
【００５０】
図１０に、バイアス磁界を印加する方向と、磁界検出方向との関係を示す。バイアス磁界の大きさをＢとすると、バイアス磁界のｘ成分Ｂｘ、ｙ成分Ｂｙは、（５）式のように同一の値になる。
【数４】
2004279363.tif 000006
逆に、各磁界検出素子に必要なバイアス磁界の大きさがβ（β＝Ｂｘ＝Ｂｙ）とすると、印加すべき磁界の大きさＢは、以下の（６）式のようになる。
【数５】
2004279363.tif 000007
【００５１】
磁界検出素子Ｘにより実際に検出される磁界は、地磁気のｘ成分Ｈｘとバイアス磁界のｘ成分βの和であるため、検出された磁界からバイアス磁界βを差し引くことにより地磁気のｘ成分Ｈｘが算出される。同様に、磁界検出素子Ｙにより実際に検出される磁界は、地磁気のｙ成分Ｈｙとバイアス磁界のｙ成分βの和であるため、検出された磁界からバイアス磁界βを差し引くことにより地磁気のｙ成分Ｈｙが算出される。
【００５２】
図６に戻って、入力部１０２は、方位計測ボタン１０２ａ（図１参照）等、電波時計１００に各種機能を実行させるためのボタンで構成され、これらのボタンの押下による操作信号を制御部１０１に出力する。方位計測ボタン１０２ａは、方位計測の開始を指示するためのボタンである。
【００５３】
表示部１０３は、ディスプレイ部１０３ａ、文字盤１２、バックライト部１０３ｂ等により構成される。ディスプレイ部１０３ａは、小型液晶ディスプレイ等の表示装置により構成され、制御部１０１から入力される表示信号に従って、所要の表示処理を行う。バックライト部１０３ｂは、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等により構成され、ディスプレイ部１０３ａや文字盤１２の背面に配置されている。バックライト部１０３ｂは、制御部１０１から入力される制御信号に従って、ディスプレイ部１０３ａや文字盤１２に光を照射する。
【００５４】
ＲＡＭ１０４は、制御部１０１により実行される各種プログラムをプログラム格納領域に展開するとともに、入力部１０２により入力された入力指示、入力データ、上記プログラムの実行により生じる処理結果等のデータをワークメモリに一時的に格納する。
【００５５】
ＲＯＭ１０５は、電波時計１００に係るシステムプログラムやアプリケーションプログラム及びこれらのプログラムの実行時に利用されるデータ等を記憶する。例えば、ＲＯＭ１０５は、方位計測を行うための方位計測処理プログラム（図１１参照）を記憶する。
【００５６】
受信制御部１０６は、アンテナで受信した長波標準電波の不要な周波数成分をカットして該当する周波数信号を取り出し、周波数信号を対応する信号に変換して出力する。
【００５７】
計時回路部１０８は、発振回路部１０９から入力される信号を計数して、現在時刻データ等を得る。そして当該現在時刻データを制御部１０１に出力する。発振回路部１０９は、常時一定周波数の信号を出力する回路である。
【００５８】
タイムコード変換部１０７は、受信制御部１０６から出力された信号に基づいて、標準時刻コード、積算日コード及び曜日コード等の時計機能に必要なデータを含む標準タイムコードを生成して制御部１０１に出力する。
【００５９】
方位センサ部１１０は、図７に示すように、駆動回路１１１、方位センサ１１２、増幅部１１３、Ａ／Ｄ変換回路１１４等により構成される。
【００６０】
駆動回路１１１は、制御部１０１から入力される制御信号に従って、方位センサ１１２を駆動させる。
【００６１】
方位センサ１１２は、図９に示すように、２つの磁界検出素子Ｘ、Ｙと、バイアスコイルＣにより構成される。磁界検出素子Ｘは、磁界のｘ成分の値を検出し、検出結果を方位信号として増幅部１１３に出力する。磁界検出素子Ｙは、磁界のｙ成分の値を検出し、検出結果を方位信号として増幅部１１３に出力する。
【００６２】
増幅部１１３は、方位センサ１１２から入力されるアナログ方位信号を増幅して、Ａ／Ｄ変換回路１１４に出力する。
【００６３】
Ａ／Ｄ変換回路１１４は、増幅部１１３から入力される方位信号をデジタル変換し、方位演算部１０１ａに出力する。
【００６４】
次に、本実施の形態における動作を説明する。
図１１のフローチャートを参照して、電波時計１００において実行される方位計測処理▲１▼について説明する。
【００６５】
方位計測ボタン１０２ａの押下により、方位計測が指示されると（ステップＳ１；ＹＥＳ）、駆動回路１１１により方位センサ１１２が駆動され、バイアスコイルＣに電流が流れることにより、バイアス磁界が印加される（ステップＳ２）。
【００６６】
次いで、磁界検出素子Ｘにより磁界のｘ成分が検出され（ステップＳ３）、磁界検出素子Ｙにより磁界のｙ成分が検出される（ステップＳ４）。次いで、方位演算部１０１ａにおいて、検出磁界のｘ成分からバイアス磁界βを差し引くことにより、地磁気のｘ成分Ｈｘが算出され、検出磁界のｙ成分からバイアス磁界βを差し引くことにより、地磁気のｙ成分Ｈｙが算出される。そして、地磁気のｘ成分Ｈｘ及びｙ成分Ｈｙを（４）式の右式に代入することにより、地磁気の方向、即ち、北方向の角度θが算出される（ステップＳ５）。
【００６７】
北方向の角度θが算出されると、この角度θが規定値に等しいか否かが判定される（ステップＳ６）。ここで、規定値とは、ｘ軸に対する１２時方向の角度φ／２である。ステップＳ６において、θ＝φ／２でない場合（ステップＳ６；ＮＯ）、ステップＳ３に戻る。電波時計１００を装着しているユーザは、腕や身体の向きを変えることにより、電波時計１００の向きを変え、制御部１０１では、電波時計１００の向きに応じて、ステップＳ３からステップＳ６までの処理が繰り返される。
【００６８】
ステップＳ６において、θ＝φ／２となり、１２時方向が北方向に一致した場合（ステップＳ６；ＹＥＳ）、バイアス磁界の印加が終了され（ステップＳ７）、バックライト部１０３ｂが点灯される（ステップＳ８）。
【００６９】
次いで、受信制御部１０６により、時刻情報が受信され（ステップＳ９）、その受信された時刻情報に基づいて現在時刻が修正され（ステップＳ１０）、本方位計測処理▲１▼が終了する。
【００７０】
このように、方位計測後に時刻情報を受信して現在時刻を修正するのは、方位計測時に印加されたバイアス磁界が、時計回路の一部に影響を与えて、時刻に誤差が生じる可能性があることによる。従って、図１１のフローチャートでは、方位計測後であっても、より正確な時刻を表示させるために、方位計測後に時刻情報を受信できるようにしている。
【００７１】
なお、図１１のフローチャートでは、１２時方向が北方向に一致した場合、バックライト部１０３ｂを点灯されることにより報知したが、報知手段はこれに限定されず、例えば、音により報知するようにしてもよい。
【００７２】
以上のように、本実施の形態の電波時計１００によれば、互いに独立な磁界検出素子Ｘ、Ｙを、磁界検出方向が互いに異なる方向を向く位置に配置できるようにしたことにより、特に小型電子機器に実装する場合に配置の自由度を高めることができるとともに、磁気検出素子の実装効率を高めることができる。また、磁気検出素子の配置状況に応じて方位を算出することにより、正確に方位を算出することが可能になるとともに、従来実施されていた磁気検出素子の配置を調整する作業が不要となる。
【００７３】
更に、磁界検出素子Ｘと磁界検出素子Ｙを、検出される磁界の方向が交差する角度φがπ／２以上又はπ／２以下になるように配置するようにしたことにより、従来のように、φがπ／２に固定されている場合に比べて製品実装における配置の自由度を高めることができるとともに、磁気検出素子の実装効率を高めることができる。
【００７４】
なお、ステップＳ３乃至ステップＳ６では１２時方向の角度φ／２を規定値として、算出した北方向の角度θが１２時方向の角度φ／２と等しいか否かにより方位を決定したが、算出された角度θから地磁気Ｈの大きさＨｓを算出し、最も地磁気Ｈの大きさＨｓが大きくなる地磁気Ｈの方位を北方向と定めて、この北方向を出力するようにしてもよい。
【００７５】
地磁気Ｈの大きさＨｓを求めるには、例えば、上述で算出された角度θ及び地磁気のｘ成分Ｈｘを、（１）式に代入すればよい。即ち、（１）式より、地磁気Ｈの大きさは、Ｈｓ＝Ｈｘ×ｓｅｃθとなる。
【００７６】
また、方位の計測結果を、バックライトの点灯や音により報知することにより、計測結果を報知するための特別な手段を新たに設ける必要がなく、電波時計１００の製造コストを抑えることができる。
【００７７】
〈変形例〉
図１１に示したフローチャートでは、１２時方向が北方向に一致した場合に報知する場合を示したが、１２時方向が示す方位を通知する場合の動作を以下に示す。このような動作の一例として、図１２のフローチャートを参照して、電波時計１００において実行される方位計測処理▲２▼について説明する。
【００７８】
方位計測ボタン１０２ａの押下により、方位計測が指示されると（ステップＳ１１；ＹＥＳ）、駆動回路１１１により方位センサ１１２が駆動され、バイアスコイルＣに電流が流れることにより、バイアス磁界が印加される（ステップＳ１２）。
【００７９】
次いで、磁界検出素子Ｘにより磁界のｘ成分が検出され（ステップＳ１３）、磁界検出素子Ｙにより磁界のｙ成分が検出される（ステップＳ１４）。次いで、方位演算部１０１ａにおいて、ステップＳ１３及びステップＳ１４において検出された磁界に基づいて、北方向の角度θ０が算出される（ステップＳ１５）。
【００８０】
北方向の角度θ０が算出されると、この角度θ０が規定値φ／２に等しいか否かが判定される（ステップＳ１６）。ステップＳ１６において、θ０＝φ／２でない場合（ステップＳ１６；ＮＯ）、ステップＳ１３に戻る。電波時計１００を装着しているユーザは、腕や身体の向きを変えることにより、電波時計１００の向きを変え、制御部１０１では、電波時計１００の向きに応じて、ステップＳ１３からステップＳ１６までの処理が繰り返される。
【００８１】
ステップＳ１６において、θ０＝φ／２となり、図１３（ａ）に示すように、１２時方向が北方向に一致した場合（ステップＳ１６；ＹＥＳ）、バックライト部１０３ｂが点灯される（ステップＳ１７）。
例えば、このとき観測者の体が北を向いていて、進行方向に向きを変えてから次のステップを行うようにする。
【００８２】
バックライト部１０３ｂの点灯後、再度、方位計測ボタン１０２ａの押下により、方位計測が指示されると（ステップＳ１８；ＹＥＳ）、磁界検出素子Ｘにより磁界のｘ成分が検出され（ステップＳ１９）、磁界検出素子Ｙにより磁界のｙ成分が検出される（ステップＳ２０）。次いで、方位演算部１０１ａにおいて、ステップＳ１８及びステップＳ１９において検出された磁界に基づいて、北方向の角度θ１が算出される（ステップＳ２１）。
【００８３】
北方向の角度θ１が算出されると、バイアス磁界の印加が終了され（ステップＳ２２）、ステップＳ１５において算出された角度θ０（θ０＝φ／２）と、ステップＳ２１において算出されたθ１の差θ０−θ１により、１２時方向の方位が算出される（ステップＳ２３）。
【００８４】
１２時方向の方位が検出されると、その検出された方位がディスプレイ部１０３ａに表示されることによって通知され（ステップＳ２４）、本方位計測処理▲２▼が終了する。
【００８５】
例えば、図１３（ｂ）に示すように、θ０−θ１＝φ／２−θ１＝−π／４である場合、１２時方向の方位は、北東となる。また、図１３（ｃ）に示すように、θ０−θ１＝φ／２−θ１＝＋π／４である場合、１２時方向の方位は、北西となる。
以上により、観測者の進行方向の方位が観測される。
【００８６】
なお、ステップＳ２４では、１２時方向の方位をディスプレイ部１０３ａに表示することによって通知したが、通知方法はこれに限定されず、例えば、指針を用いて通知するようにしてもよい。
【００８７】
図１２に示す方位計測処理▲２▼によれば、電波時計１００の所定の箇所が示す方位（１２時方向の方位）として、北方向以外の方位も通知することができるため、方位センサの利便性を向上させることができる。
【００８８】
なお、本実施の形態における記述内容は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００８９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、互いに独立な２つの磁気センサを、磁界検出方向が交差する角度を９０度以上１８０度未満となるように配置するようにしたことにより、磁気センサの配置の自由度を高めることができる。また、磁気センサの配置状況に応じて方位を算出することにより、正確に方位を算出することが可能になる。
【００９０】
請求項２に記載の発明によれば、互いに独立な２つの磁気センサを、磁界検出方向が交差する角度を０度より大きく９０度以下になるように配置するようにしたことにより、磁気センサの配置の自由度を高めることができる。また、磁気センサの配置状況に応じて方位を算出することにより、正確に方位を算出することが可能になる。
【００９１】
請求項３に記載の発明によれば、２つの磁界センサの磁気検出方向に同一のバイアス磁界を印加することにより、方位を算出する精度を高めることができる。
【００９２】
請求項４及び５に記載の発明によれば、電子機器上の所定の箇所が、北方向を向いている場合に、その旨を報知するようにしたことにより、方位センサの利便性を高めることができる。
【００９３】
請求項６及び７に記載の発明によれば、電子機器上の所定の箇所が示す方位を算出して、その算出結果を通知するようにしたことにより、方位センサの利便性を高めることができる。
【００９４】
請求項８に記載の発明によれば、２つの磁気センサの磁界検出方向が交差する角度と、前記２つの磁気センサにより検出された磁界と、前記バイアス磁界印加機能によって印加されたバイアス磁界に基づいて方位を算出することにより、方位を正確に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における電波時計１００の概略平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ部断面図である。
【図３】本実施の形態の変形例における電波時計２の概略平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ部断面図である。
【図５】方位センサ１１２を構成する磁界検出素子Ｘと磁界検出素子Ｙの配置例を示す図である。
【図６】電波時計１００の回路構成の一例を示すブロック図である。
【図７】図６の方位センサ部１１０の回路構成の一例を示すブロック図である。
【図８】地磁気Ｈと磁界検出方向との関係を示す図である。
【図９】磁界検出素子Ｘ、磁界検出素子Ｙ、バイアスコイルＣの配置例を示す図である。
【図１０】バイアス磁界Ｂを印加する方向と、磁界検出方向との関係を示す図である。
【図１１】電波時計１００において実行される方位計測処理▲１▼を示すフローチャートである。
【図１２】本実施の形態の変形例において、電波時計１００により実行される方位計測処理▲２▼を示すフローチャートである。
【図１３】図１２の方位計測処理▲２▼において、磁界検出方向と、北方向（地磁気方向）と、１２時方向の関係を示す図である。
【図１４】従来の方位センサにおける磁界検出素子Ｘと磁界検出素子Ｙの配置例（同図（ａ））と、磁界検出素子Ｘ、磁界検出素子Ｙ、バイアスコイルの配置例（同図（ｂ））を示す図である。
【符号の説明】
１００、２００  電波時計
１０１  制御部
１０１ａ  方位演算部
１０２  入力部
１０２ａ  方位計測ボタン
１０３  表示部
１０３ａ  ディスプレイ部
１０３ｂ  バックライト部
１０４  ＲＡＭ
１０５  ＲＯＭ
１０６  受信制御部
１０７  タイムコード変換部
１０８  計時回路部
１０９  発振回路部
１１０  方位センサ部
１１１  駆動回路
１１２  方位センサ
１１３  増幅部
１１４  Ａ／Ｄ変換回路
Ｘ、Ｙ  磁界検出素子
Ｃ    バイアスコイル
【図１】
2004279363.tif 000008
【図２】
2004279363.tif 000009
【図３】
2004279363.tif 000010
【図４】
2004279363.tif 000011
【図５】
2004279363.tif 000012
【図６】
2004279363.tif 000013
【図７】
2004279363.tif 000014
【図８】
2004279363.tif 000015
【図９】
2004279363.tif 000016
【図１０】
2004279363.tif 000017
【図１１】
2004279363.tif 000018
【図１２】
2004279363.tif 000019
【図１３】
2004279363.tif 000020
【図１４】
2004279363.tif 000021