(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地磁気センサからのデータを入力して磁界データを測定する磁界データ測定ステップと、
該磁界データ測定ステップによる測定データが、Ａ／Ｄ変換器の入力レンジに対してオーバーフローあるいはアンダーフローしているか否かを検出する検出ステップと、
オーバーフローあるいはアンダーフローが検出された場合に、Ａ／Ｄ変換前の該測定データを該入力レンジ内に補正する補正ステップと、
Ａ／Ｄ変換後の該測定データに基づいてオフセット値を計算するオフセット値計算ステップと、
該計算されたオフセット値によって、Ａ／Ｄ変換後の該測定データを補正し、方位データを演算する方位演算ステップと、
該計算されたオフセット値を、オフセット格納部に格納するオフセット値格納ステップと、
を有し、
該補正ステップは、オフセット値をオフセット記憶部に記憶するオフセット設定ステップを有し、該オフセット設定ステップによって該オフセット記憶部に記憶された値をＤ／Ａ変換して、測定データから該Ｄ／Ａ変換した値を減算するステップであって、
該オフセット設定ステップは、該検出ステップの検出結果に基づく値を保持するとともに、該オフセット格納部に格納された値と、該オフセット記憶部に記憶されている値とを合算し、合算した値を該オフセット記憶部に記憶し、更に、オーバーフローあるいはアンダーフローが検出された場合には、保持している該検出結果に基づく値と、該オフセット記憶部に記憶されている値とを合算し、合算した値を該オフセット記憶部に記憶することを特徴とする方位データ演算方法。
【請求項２】
該オフセット値の計算に用いられた複数の測定データを成分ごとに比較して、成分ごとの最大値と最小値との差が所定値以上であるときに、該計算されたオフセット値が有効であると判別するオフセット有効性判別ステップを更に有し、
該方位演算ステップは、該計算され、かつ有効であると判別されたオフセット値によって、Ａ／Ｄ変換後の該測定データを補正し、
該オフセット値格納ステップは、該計算され、かつ有効であると判別されたオフセット値をオフセット格納部に格納することを特徴とする請求項１に記載の方位データ演算方法。
【請求項３】
Ａ／Ｄ変換後の該測定データを格納すべきか否かを直前に格納された該測定データとの距離に基づいて判別する測定データ格納判別ステップを更に有し、
前記オフセット値計算ステップは、格納された該測定データに基づいてオフセット値を計算することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方位データ演算方法。
【請求項４】
地磁気センサからのデータを入力して磁界データを測定する磁界データ測定手段と、
該磁界データ測定手段による測定データが、Ａ／Ｄ変換器の入力レンジに対してオーバーフローあるいはアンダーフローしているか否かを検出する検出手段と、
オーバーフローあるいはアンダーフローが検出された場合に、Ａ／Ｄ変換前の該測定データを該入力レンジ内に補正する補正手段と、
Ａ／Ｄ変換後の該測定データを格納する測定データ格納手段と、
前記測定データ格納手段に格納された該測定データに基づいてオフセット値を計算するオフセット計算手段と、
該計算されたオフセット値によって、Ａ／Ｄ変換後の該測定データを補正し、方位データを演算する方位演算手段と、
該計算されたオフセット値を、オフセット格納部に格納するオフセット値格納手段と、
を備え、
該補正手段は、オフセット値をオフセット記憶部に記憶するオフセット設定手段を有し、該オフセット設定手段によって該オフセット記憶部に記憶された値をＤ／Ａ変換して、測定データから該Ｄ／Ａ変換した値を減算する手段であって、
該オフセット設定手段は、該検出手段の検出結果に基づく値を保持するとともに、該オフセット格納部に格納された値と、該オフセット記憶部に記憶されている値とを合算し、合算した値を該オフセット記憶部に記憶し、更に、オーバーフローあるいはアンダーフローが検出された場合には、保持している該検出結果に基づく値と、該オフセット記憶部に記憶されている値とを合算し、合算した値を該オフセット記憶部に記憶することを特徴とする方位センサユニット。
【請求項５】
該オフセット値の計算に用いられた複数の測定データを成分ごとに比較して、成分ごとの最大値と最小値との差が所定値以上であるときに、該計算されたオフセット値が有効であると判別するオフセット有効性判別手段を更に有し、
該方位演算手段は、該計算され、かつ有効であると判別されたオフセット値によって、Ａ／Ｄ変換後の該測定データを補正し、
該オフセット値格納手段は、該計算され、かつ有効であると判別されたオフセット値をオフセット格納部に格納することを特徴とする請求項４に記載の方位センサユニット。
【請求項６】
Ａ／Ｄ変換後の該測定データを該測定データ格納手段に格納すべきか否かを直前に格納された該測定データとの距離に基づいて判別する測定データ格納判別手段
を更に備えることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の方位センサユニット。
【請求項７】
該測定データ格納手段は、格納した測定データの数が所定数に達したときは、新しい測定データを、該新しい測定データから最も近い方位に位置する測定データと差し替えて格納することを特徴とする請求項４から請求項６の何れかに記載の方位センサユニット。
【請求項８】
該オフセット計算手段は、前記測定データ格納手段に所定数以上の測定データが格納されているときは、一定時間毎にオフセット値を計算することを特徴する請求項４から請求項７の何れかに記載の方位センサユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地磁気センサを利用して方位測定のためのキャリブレーション（オフセット補正）を方位計測用データにより行う技術に関し、特に、３軸の地磁気センサから得られたデータが特定の平面内に限定された場合でも、適正なキャリブレーションを行って正しい方位を測定する方位データ演算方法、方位センサユニットおよび携帯電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、地磁気を検出する磁気センサを備え、この磁気センサによって検出された地磁気に基づいて方位測定を行う携帯電話等の携帯端末が知られている。ここで測定された方位は、例えば地図の表示に利用され、最近では、位置検出を行うＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）受信部を備え、現在位置に基づいた地図を、携帯端末の向き（方位）に合わせて表示する機能を有する携帯端末が登場している。【０００３】
ところが、携帯端末には、これに搭載されるスピーカおよびマイクロホンや、着磁した電子部品の金属パッケージ等から漏れる磁気が存在するため、この携帯端末に搭載された磁気センサは、携帯端末内部の電子部品等から発生する磁界と地磁気とが合成された磁界を検出することになる。したがって、携帯端末内部の電子部品等から発生する磁界による誤差（オフセット）分を補正するためのキャリブレーションが必要となる。そこで従来２軸の地磁気センサを搭載した携帯端末では、キャリブレーションを行うために、ユーザが携帯端末を例えば１８０度回転させ、この動作の間に携帯端末は磁気センサから測定データを収集し、測定データに基づいてオフセットを算出していた。【０００４】
このような携帯端末に搭載された磁気センサのキャリブレーションに関しては、例えば、特許文献１に開示された技術がある。この技術では、携帯端末を所定の角度ずつ回転させ、各角度において磁気センサによって測定されたデータに基づいてオフセットを算出することにより、回転速度に依存せずにキャリブレーションを行えるようになっている。一方、このような面倒な操作を回避し、地磁気を検出する２軸または３軸の磁気検出手段を変化させて、出力データを繰り返し取得し、座標上に基準点を定めて出力データに対するオフセット情報を算出する方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。この方法によれば、出力データ群が基準点までの距離のばらつきを最小とするように基準点の座標を統計的手法によって推定した上で、オフセットを算出するため、ユーザが計測装置の向きを任意に変化させるだけでキャリブレーションを実行している。
【特許文献１】特開２００４−１２４１６号公報
【特許文献２】ＷＯ２００４／００３４７６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の方法でも、ユーザが意識的に磁気センサを搭載した携帯機器を回転させ、そのキャリブレーションを行わなければならず、従来よりは煩雑ではないものの、ユーザにキャリブレーションのための操作を強いるため、相変わらずユーザにとって面倒な操作であることに変わりはない。また、特に、３軸の地磁気センサの場合には、キャリブレーションを行うために、３軸のデータを要することから、さらに、ユーザに面倒な動作を強いることになる。また、特許文献２に記載の方法では、少なくとも直前の出力データを含む複数の出力データを記憶し、この複数の出力データをもとに推定した基準点を求めた（オフセットの推定をした）後、この複数の基準点を対比した上で良好な値をオフセットとして算出したり、基準点と各出力データを対比して良好なオフセットが得られない場合の不要な測定データをすべてＡ／Ｄ変換し、記憶しておくため負荷が大きくなるという問題がある。【０００６】
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、ユーザに煩雑な操作を強いることなく、しかもオフセットの算出に関する過大な負荷を軽減しつつ、キャリブレーションを実行する方位データ演算方法、方位センサユニットおよび携帯電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
また、本発明は、地磁気センサからのデータを入力して磁界データを測定するステップと、該測定された磁界データがオーバーフローあるいはアンダーフローしているか否かを判断し、該測定された磁界データがオーバーフローあるいはアンダーフローしていると判断したときに、該測定された磁界データが所定の範囲に収まるように補正するステップと、該測定された磁界データを格納すべきか否かを直前に格納された測定された磁界データとの距離に基づいて判断するステップと、格納したデータに基づいてオフセット値を算出するステップと、該オフセット値の算出に用いられた複数の測定された磁界データを成分ごとに比較して、成分ごとの最大値と最小値との差が所定値以上であるときに、該算出したオフセット値が有効であると判断するステップと、すでに格納されているオフセット値を前記ステップにおいて有効であると判断されたオフセット値に更新するステップと、前記測定された磁界データを該更新したオフセット値で補正して、方位データを演算するステップと、を有することを特徴とする方位データ演算方法を提案している。【０００９】
また、本発明は、地磁気センサからのデータを入力して磁界データを測定するステップと、該測定された磁界データを格納すべきか否かを直前に格納された測定された磁界データとの距離に基づいて判断するステップと、格納したデータに基づいてオフセット値を算出するステップと、該オフセット値の算出に用いられた複数の測定された磁界データを成分ごとに比較して、成分ごとの最大値と最小値との差が所定値以上であるときに、該算出したオフセット値が有効であると判断するステップと、該有効とされたオフセット値が所定値よりも大きいときに、前記測定された磁界データから該オフセット値を除去した測定された磁界データに基づいて、処理を前記測定された磁界データの格納判定ステップに戻すステップと、該有効とされたオフセット値が所定値よりも小さいときに、すでに格納されているオフセット値を前記ステップにおいて有効であると判断されたオフセット値に更新するステップと、前記測定された磁界データを該更新したオフセット値で補正して、方位データを演算するステップと、を有することを特徴とする方位データ演算方法を提案している。【００１０】
また、本発明は、地磁気センサからのデータを入力して磁界データを測定する磁界データ測定手段と、該磁界データを格納する測定データ格納手段と、前記磁界データを該測定データ格納手段に格納すべきか否かを直前に格納された磁界データとの距離に基づいて判断する測定データ格納判別手段と、前記測定データ格納手段に格納された磁界データに基づいてオフセット値を算出するオフセット計算手段と、該オフセット値の算出に用いられた複数の測定データを成分ごとに比較して、成分ごとの最大値と最小値とが所定値以上であるときに、該算出したオフセット値が有効であると判断するオフセット有効性判別手段と、すでに格納されているオフセット値を該オフセット有効性判別手段において有効とされたオフセット値に更新して格納するオフセット格納部と、該オフセット格納部に格納されたオフセット値とすでに格納されているオフセット値とを加算するオフセット設定手段と、該オフセット設定手段において設定されたオフセット値を前記磁界データから除去する演算器と、前記オフセット格納部に格納されたオフセット値で前記磁界データを補正して、方位データを演算する方位計測手段とを有することを特徴とする方位センサユニットを提案している。【００１１】
また、本発明は、さらに、前記演算器から出力される磁界データを積分する積分器を備えたことを特徴とする方位センサユニットを提案している。【００１２】
また、本発明は、さらに、前記磁界データをモニタし、オーバーフローあるいはアンダーフローを検出する検出部を備え、該検出部が、データのオーバーフローあるいはアンダーフローを検出したときに、前記演算器にデータのオーバーフローあるいはアンダーフローを解消するような補正値を入力することを特徴とする方位センサユニットを提案している。【００１３】
また、本発明は、さらに、前記オフセット有効性判別手段において有効とされたオフセット値と予め定めた所定値とを比較し、該オフセット値が所定値よりも大きいときに、該オフセット値を前記演算器に出力し、該オフセット値が所定値よりも小さいときに、該オフセット値を前記方位計測手段に出力するオフセット大小判別手段を備えたことを特徴とする方位センサユニットを提案している。【００１４】
また、本発明は、さらに、温度を検出する温度センサおよび該検出された温度から補正値を算出し、該算出された補正値を前記方位計測手段に出力する温度補正値算出手段と、傾きを検出する傾きセンサおよび該検出された傾きから補正値を算出し、該算出された補正値を前記方位計測手段に出力する傾き補正値算出手段との少なくとも一方を備えたことを特徴とする方位センサユニットを提案している。【００１５】
また、本発明は、さらに、温度を検出する温度センサと、該検出された温度から補正値を算出する温度補正値算出手段と、傾きを検出する傾きセンサと、該検出された傾きから補正値を算出する傾き補正値算出手段と、前記温度補正値算出手段および傾き補正値算出手段において算出された補正値と直前の補正値とを比較して該補正値を前記方位計測手段に出力するか否かを判定する補正データ判定手段と、を備えたことを特徴とする方位センサユニットを提案している。【００１６】
また、本発明は、さらに、前記請求項４から請求項９に記載された方位センサユニットを備えた携帯電子機器を提案している。【００１７】
また、本発明は、地磁気センサが検出した磁界を測定データとして順次測定するステップと、前記測定データと記憶手段に予め記憶された全ての測定データとの座標上における各距離に基づいて、前記測定データを前記記憶手段に記憶すべきか否かを判断するステップと、前記ステップにおいて、記憶すべきであると判断された場合に、前記測定データを前記記憶手段に順次記憶するステップと、前記記憶手段に記憶された複数の測定データに基づいてオフセット値を算出するステップと、予め設定されたオフセット値を算出された前記オフセット値に更新するステップと、前記測定データを前記更新したオフセット値で補正して、方位データを演算するステップと、を有する方位データ演算方法を提案している。【００１８】
また、本発明は、さらに、前記オフセット値の算出に用いられた複数の測定データを軸成分毎に比較し、軸成分毎の最大値と最小値との差分が所定値以上であるときに、前記算出したオフセット値は有効であると判断するステップを有し、前記ステップにおいて前記算出したオフセット値が有効であると判断した場合に、前記オフセット値を更新するステップは、予め設定されたオフセット値を算出された前記オフセット値に更新することを特徴とする方位データ演算方法を提案している。【００１９】
また、本発明は、さらに、前記測定データを記憶すべきか否かを判断するステップは、前記座標上における各距離が所定値以上である場合に前記測定データを前記記憶手段に記憶することを特徴とする方位データ演算方法を提案している。【００２１】
また、本発明は、地磁気センサが検出した磁界を測定データとして順次測定するステップと、前記測定データを前記記憶手段に記憶するステップと、前記記憶手段に記憶された測定データの数が所定数に達したとき、記憶すべき新しい測定データを前記記憶手段に記憶された該新しい測定データから最も近い方位に位置する測定データと差し替えて記憶するステップと、前記記憶手段に記憶された複数の測定データに基づいてオフセット値を算出するステップと、予め設定されたオフセット値を算出された前記オフセット値に更新するステップと、前記測定データを前記更新したオフセット値で補正して方位データを演算するステップと、を有する方位データ演算方法を提案している。【００２２】
また、本発明は、地磁気センサからのデータを入力して磁界データを測定する磁界データ測定手段と、該測定された磁界データを格納すべきか否かを直前に格納された測定された磁界データとの距離に基づいて判断するデータ格納判断手段と、格納したデータに基づいてオフセット値を算出するオフセット値算出手段と、該オフセット値の算出に用いられた複数の測定された磁界データを成分ごとに比較して、成分ごとの最大値と最小値との差が所定値以上であるときに、該算出したオフセット値が有効であると判断するオフセット値有効性判断手段と、該有効とされたオフセット値が所定値よりも大きいときに、前記測定された磁界データから該オフセット値を除去した測定された磁界データに基づいて、前記測定された磁界データの格納判定を再度実行するデータ格納判定再実行手段と、該有効とされたオフセット値が所定値よりも小さいときに、すでに格納されているオフセット値を前記ステップにおいて有効であると判断されたオフセット値に更新する更新手段と、前記測定された磁界データを該更新したオフセット値で補正して、方位データを演算する演算手段と、を有することを特徴とする方位センサユニットを提案している。【００２３】
また、本発明は、地磁気センサが検出した磁界を測定データとして順次測定する磁界データ測定手段と、前記測定データと記憶手段に予め記憶された全ての測定データとの座標上における各距離に基づいて、前記測定データを前記記憶手段に記憶すべきか否かを判断する判断手段と、前記ステップにおいて、記憶すべきであると判断された場合に、前記測定データを前記記憶手段に順次記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された複数の測定データに基づいてオフセット値を算出するオフセット値算出手段と、予め設定されたオフセット値を算出された前記オフセット値に更新する更新手段と、前記測定データを前記更新したオフセット値で補正して、方位データを演算する演算手段と、を有する方位センサユニットを提案している。【００２５】
また、本発明は、地磁気センサが検出した磁界を測定データとして順次測定する測定手段と、前記測定データを前記記憶手段に記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された測定データの数が所定数に達したとき、記憶すべき新しい測定データを前記記憶手段に記憶された該新しい測定データから最も近い方位に位置する測定データと差し替えて記憶する制御手段と、前記記憶手段に記憶された複数の測定データに基づいてオフセット値を算出する算出手段と、予め設定されたオフセット値を算出された前記オフセット値に更新する更新手段と、前記測定データを前記更新したオフセット値で補正して方位データを演算する演算手段と、を有する方位センサユニットを提案している。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ユーザに煩雑な操作を強いることなく、地磁気センサのキャリブレーションを適宜、正確に実行できるという効果がある。また、オフセットの算出に関する過大な負荷を軽減しつつ、地磁気センサのキャリブレーションを適宜、正確に実行できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る携帯電子機器（携帯端末）の構成図である。
【図２】第１実施形態に係る方位センサユニットの構成図である。
【図３】第１実施形態における方位出力に関する処理フローである。
【図４】第１実施形態に係る方位センサユニットの変形例に関する構成図である。
【図５】第２実施形態に係る方位センサユニットの構成図である。
【図６】第２実施形態における方位出力に関する処理フローである。
【図７】第２実施形態に係る方位センサユニットの変形例に関する構成図である。
【図８】第３実施形態に係る方位センサユニットの構成図である。
【図９】第３実施形態における方位出力に関する処理フローである。
【図１０】第４実施形態に係る方位センサチップの構成図である。
【図１１】第４実施形態に係る方位センサユニットの構成図である。
【図１２】第４実施形態に係る方位センサユニットの変形例に関する構成図である。
【図１３Ａ】携帯端末の座標系（定義）を示す図である。
【図１３Ｂ】地面座標系を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  携帯端末
１０１、１０６  アンテナ
１０２  ＲＦ部
１０３  変復調部
１０４  ＣＤＭＡ部
１０５  音声処理部
１０７  ＧＰＳ受信部
１０８  主制御部
１０９  ＲＯＭ
１１０  ＲＡＭ
１１１  報知手段
１１２  時計部
１１３  主操作部
１１４  ＳＷ
１１６  電子撮像部
１１７  表示部
１１８  タッチパネル
１１５  副操作部
２００  方位センサユニット
２０１  測定データ格納判別手段
２０２  測定データ格納手段
２０３  オフセット計算手段  
２０４  オフセット有効性判別手段
２０５  オフセット格納部
２０６  オフセット設定手段
２０７  方位計測手段
２０８  オフセット大小判別手段
３００  方位センサチップ
３０１  磁気センサ部
３０２  切換手段
３０３  増幅器
３０４  加算器
３０５  Ｄ/Ａ変換器
３０６  オフセット記憶部
３０７  Ａ/Ｄ変換器
３０８  オーバーフローアンダーフロー検出部
３１０  温度センサ
３１１  傾きセンサ
３１２  切替手段
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の携帯電子機器の一実施形態についての構成図であり、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：符号分割多元接続）通信方式による携帯通信端末（以下、携帯端末と称す）の電気的構成をブロック図として示している。
なお、以下において、参照する各図に共通する部分には、同一の符号を附している。【００３０】
図１に示すように、本実施の形態の携帯端末１は、アンテナ１０１、１０６と、ＲＦ部１０２と、変復調部１０３と、ＣＤＭＡ部１０４と、音声処理部１０５と、ＧＰＳ受信部１０７と、主制御部１０８と、ＲＯＭ１０９と、ＲＡＭ１１０と、報知手段１１１と、時計部１１２と、主操作部１１３と、ＳＷ１１４と、電子撮像部１１６と、表示部１１７と、タッチパネル１１８と、副操作部１１５と、方位センサユニット２００とから構成されている。【００３１】
図１に示すように、アンテナ１０１は図示せぬ無線基地局と電波の送受信を行う。ＲＦ部１０２は信号の送受信に係る処理を行う。このＲＦ部１０２は局部発振器等を備え、受信時にアンテナ１０１から出力された受信信号に対して所定周波数の局部発信信号を混合することにより、受信信号を中間周波数（ＩＦ）の受信ＩＦ信号に変換し、変復調部１０３へ出力する。また、ＲＦ部１０２は送信時に中間周波数の送信ＩＦ信号に対して所定周波数の局部発信信号を混合することにより、送信ＩＦ信号を送信周波数の送信信号に変換し、アンテナ１０１へ出力する。【００３２】
変復調部１０３は、受信された信号の復調処理、および送信される信号の変調処理を行う。この変復調部１０３は局部発振器等を備え、ＲＦ部１０２から出力された受信ＩＦ信号を所定周波数のベースバンド信号に変換すると共に、このベースバンド信号をデジタル信号に変換し、ＣＤＭＡ部１０４へ出力する。また、この変復調部１０３は、ＣＤＭＡ部１０４から出力された送信用のデジタルのベースバンド信号をアナログ信号に変換すると共に、所定周波数の送信ＩＦ信号に変換してＲＦ部１０２へ出力する。【００３３】
ＣＤＭＡ部１０４は、送信される信号の符号化処理、および受信された信号の複号化処理を行う。このＣＤＭＡ部１０４は、変復調部１０３から出力されたベースバンド信号を復号化する。また、ＣＤＭＡ部１０４は、送信用の信号を符号化し、符号化したベースバンド信号を変復調部１０３へ出力する。【００３４】
音声処理部１０５は、通話時の音声に係る処理を行う。この音声処理部１０５は、通話時にマイクロホン（ＭＩＣ）から出力されたアナログの音声信号をデジタル信号に変換し、送信用の信号としてＣＤＭＡ部１０４へ出力する。また、この音声処理部１０５は、通話時にＣＤＭＡ部１０４によって復号化された音声データを示す信号に基づいて、スピーカ（ＳＰ）を駆動するためのアナログの駆動信号を生成し、スピーカ（ＳＰ）へ出力する。マイクロホン（ＭＩＣ）は、ユーザによって入力された音声に基づいた音声信号を生成し、音声処理部１０５へ出力する。スピーカ（ＳＰ）は、音声処理部１０５から出力された信号に基づいて、通話相手の音声を放音する。【００３５】
ＧＰＳアンテナ１０６は、図示せぬＧＰＳ衛星から送信された電波を受信し、この電波に基づいた受信信号をＧＰＳ受信部１０７へ出力する。ＧＰＳ受信部１０７はこの受信信号を復調し、受信信号に基づいて、ＧＰＳ衛星の正確な時刻情報や電波の伝播時間等の情報を取得する。ＧＰＳ受信部１０７は取得した情報に基づいて、３以上のＧＰＳ衛星までの距離を算出し、三角測量の原理により、３次元空間上の位置（緯度・経度・高度等）を算出する。【００３６】
主制御部１０８は、ＣＰＵ（中央処理装置）等から構成され、携帯端末１内部の各部を制御する。この主制御部１０８は、ＲＦ部１０２、変復調部１０３、ＣＤＭＡ部１０４、音声処理部１０５、ＧＰＳ受信部１０７、下記の方位センサユニット２００、ＲＯＭ１０９、およびＲＡＭ１１０とバスを介して制御信号あるいはデータの入出力を行う。ＲＯＭ１０９は、主制御部１０８が実行する各種のプログラムや、出荷検査時に測定された温度センサおよび傾きセンサの初期特性値等を記憶する。ＲＡＭ１１０は、主制御部１０８によって処理されるデータ等を一時的に記憶する。【００３７】
報知手段１１１は、例えばスピーカ、バイブレータ、または発光ダイオード等を備え、着信やメール受信等を、音、振動、または光等によってユーザに報知する。時計部１１２は計時機能を有し、年、月、日、曜日、時刻等の計時情報を生成する。主操作部１１３は、ユーザによって操作される文字入力用の入力キー、漢字・数字等の変換用の変換キー、カーソル操作用のカーソルキー、電源のオン／オフキー、通話キー、およびリダイアルキー等を備え、ユーザによる操作結果を示す信号を主制御部１０８へ出力する。また、開閉スイッチ（ＳＷ）１１４は、折畳み式携帯端末の場合に、開け始めと閉め終わりを検出するためのスイッチである。【００３８】
方位センサユニット２００は、互いに直交するＸ軸・Ｙ軸・Ｚ軸の各々の軸方向の磁気（磁界）を検出する磁気センサ（１）〜（３）、温度を検出する温度センサ、携帯端末１の傾きを検出する物理量センサおよび各センサによる検出結果を処理するブロックを備えている。なお、詳細については、図２を用いて後述する。【００３９】
電子撮像部１１６は、光学レンズおよびＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）等の撮像素子を備え、光学レンズにより撮像素子の撮像面上に結像した被写体の像を撮像素子によりアナログ信号に変換し、このアナログ信号をデジタル信号に変換して主制御部１０８へ出力する。表示部１１７は液晶ディスプレイ等を備え、主制御部１０８から出力された表示用の信号に基づいて画像や文字等を表示する。タッチパネル１１８は、表示部１１７が備える液晶ディスプレイの表面に組み込まれ、ユーザによる操作内容に応じた信号を主制御部１０８へ出力する。副操作部１１５は、表示切替に用いられるプッシュスイッチ等を備えている。【００４０】
次に、図２から図４を用いて第１の実施形態について説明する。
本実施形態に係る方位センサユニットは、図２に示すように、測定データ格納判別手段２０１と、測定データ格納手段２０２と、オフセット計算手段２０３と、オフセット有効性判別手段２０４と、オフセット格納部２０５と、オフセット設定手段２０６と、方位計測手段２０７と、方位センサチップ３００とから構成されており、方位センサチップ３００はさらに、磁気センサ部３０１と、切換手段３０２と、増幅器３０３と、加算器３０４と、Ｄ/Ａ変換器３０５と、オフセット記憶部３０６と、Ａ/Ｄ変換器３０７とから構成されている。【００４１】
測定データ格納判別手段２０１は、キャリブレーション時に、磁気センサの出力に対応したデジタル信号によって示される測定データを測定データ格納手段２０２に格納すべきかどうかの判定等の、データ格納に関する処理を行う。ここで、キャリブレーションとは、外部磁気を測定し、得られた測定データを基にオフセット値を算出し、算出されたオフセット値を地磁気センサのオフセットとして更新（設定）することをいう。測定データ格納手段２０２は、測定データ格納判別手段２０１からデータを入力し、所定の格納方法（内容については後述する。）にしたがって、データを格納する。【００４２】
オフセット計算手段２０３は、キャリブレーション時に取得した測定データに基づいてオフセット値を算定する（詳細は後述）。また、オフセット有効性判別手段２０４は、オフセット計算手段２０３によって算定されたオフセット値の有効性を判定する（詳細は後述）。【００４３】
オフセット格納部２０５は、予めオフセット値が格納されている場合はそのオフセット値をオフセット有効性判別手段２０４において有効と判別されたオフセット値に更新して格納する。オフセット設定手段２０６は、オフセット記憶部３０６に記憶されているオフセット値とオフセット格納部２０５から出力されたオフセット値とを合算して、この値をオフセット記憶部３０６に出力する。方位計測手段２０７は、後述するＡ／Ｄ変換器３０７から入力した磁界データから方位を計測する。【００４４】
なお、磁気センサのオフセットとしては、一般に、磁気センサ固有のオフセット、周辺回路の影響によるオフセットおよび他の部品からの影響により磁界が乱れることにより生ずるオフセットが考えられる。このうち、磁気センサ固有のオフセットと周辺回路の影響によるオフセットは、オフセット値としては変動の少ない値であることから、これらのオフセット値を予め測定し、オフセット設定手段２０６に格納しておいてもよい。【００４５】
磁気センサ部３０１は、磁気センサ（１）〜（３）と、電源投入後、各磁気センサを初期化するための図示しないセンサ初期化手段（１）〜（３）とを備えている。センサ初期化手段（１）〜（３）は、強磁界が印加された場合、磁気センサ（１）〜（３）の磁性体の磁化の向きが狂ってしまうことから、磁気センサ（１）〜（３）を初期状態にリセットするために設けられるものである。【００４６】
切換手段３０２は、磁気センサ部３０１の各磁気センサ（１）〜（３）からの磁界データを切り替えて順次、増幅器３０３に入力する。加算器３０４は、増幅器３０３からの出力から、各磁気センサ（１）〜（３）に対応したオフセット値をＤ／Ａ変換器３０５によりアナログに変換した信号を減算する。Ａ／Ｄ変換器３０７は、加算器３０４の出力をデジタル信号に変換して、方位計測手段２０７に出力する。なお、加算器３０４は、増幅器３０３の前段に配置し、切替手段３０２から増幅前の磁界データに対して減算処理を行うようにしてもよい。この場合、減算する信号は増幅前の磁界データに対応するオフセット値である必要がある。【００４７】
次に、図３を用いて具体的な処理動作について説明する。
図３に示すように、例えば、方位計測を必要とするアプリケーションプログラム（ナビゲーションソフトウェア等の方位データを使用するアプリケーションプログラム）等が立ち上がると方位センサユニット２００に対して、測定トリガがかかる（ステップ１０１）。具体的なトリガとしては、一定時間ごとにトリガをかける方法が考えられる。なお、これ以外にも、アプリケーションプログラム側からの方位測定要請があったタイミングでトリガをかける方法や、例えば、携帯端末の別のデバイスの出力をモニタし、方位が変わったと推測される場合（例えば、電子撮像部１１６に入力された画像データが変化（画像がスライド）したタイミング等）にトリガをかける方法等が考えられる。【００４８】
ここで、一定時間ごとにトリガをかける方法では、定期的にデータ測定を行っているため、アプリケーションプログラムから方位測定の要請があった場合には、測定済みの直近のデータを出力すればよいことから、短時間での応答が可能であるという利点がある。また、アプリケーションプログラムからの要請によりトリガがかかる方法は、測定回数が必要最小限となるため、無駄な電力を削減できるという利点があり、別のデバイスの状況からトリガをかける方法では、例えば、携帯端末の別のデバイスが動作していることが条件になるが、上記２つの方法の利点を併せ持つ特徴がある。【００４９】
測定トリガがかかると、磁気センサ部３０１から入力したデータにより磁界データを測定し、データをデジタルデータに変換して測定データ格納判別手段２０１および方位計測手段２０７に出力する（ステップ１０２）。測定データ格納判別手段２０１では、このデータを測定データ格納手段２０２に格納すべきかどうかの判定に関する処理を行う（ステップ１０３）。【００５０】
判定方法は、測定データ格納手段２０２に格納されているデータを参照して、後述する判別方法に基づいて、入力したデータを測定データ格納手段２０２に格納すべきか否かを判別し、格納すべきと判断したときは、そのデータを測定データ格納手段２０２に格納する。【００５１】
判別方法および格納方法としては、（１）すべてのデータを格納する方法、（２）測定データ格納手段２０２に格納されているデータの有無で判別し、データがないときのみ格納する方法がある。これらの方法では、データが方位球の一部に集中することを避けることができるという利点がある。また、既にデータが存在する場合にデータを格納すべきか否かの判別方法および格納方法としては、（３）直前に格納したデータと一定値以上距離が離れているかで判別し、離れている場合のみ格納する方法がある。
なお、ここで、測定値（Ｈｘ1、Ｈｙ1、Ｈｚ1）と測定値（Ｈｘ2、Ｈｙ2、Ｈｚ2）との距離とは、数１のようである。また、距離とは方位空間座標上における各座標点間の距離である。【００５２】
【数１】
0004539653.tif 000002
【００５３】
また、（４）格納済みのすべてのデータから座標上において一定値以上距離が離れている場合のみ格納する方法がある。（３）および（４）の方法では、データが方位球の一部に集中することを避けることができる。データが蓄積されるまでに時間を要するが、データの均一性が優れている。
なお、一定値としては、３．９８[Ａ／Ｍ]程度が好適である。【００５４】
測定データ格納手段２０２は、測定データ格納判別手段２０１からのデータを入力し、後述する格納方法にしたがって、データを格納し（ステップ１０４）、「オフセット計算手段２０３にデータを出力すべきか否か」を図示しないオフセット計算トリガ手段に打診する。オフセット計算トリガ手段は、後述するオフセット計算のトリガ方法に基づいて、データをオフセット計算手段２０３に出力すべきか否かを回答する。測定データ格納手段２０２は、データをオフセット計算手段２０３に出力する指示があったときには、格納しているデータをオフセット計算手段２０３に出力する。【００５５】
ここで、データの格納方法としては、（１）データを取り込み順に蓄積し、オフセット計算トリガ手段のトリガがかかってオフセット計算処理が終了したときに、全てのデータを消去して、もう一度、最初からデータを蓄積する方法がある。また、（２）データを取り込み順に蓄積し、一定量のデータが溜まったら、新たなデータを取り込む際に、最も古いデータを削除しつつ当該新たなデータを格納し、常に、一定量の新しいデータを保持する方法、さらに、（３）データを取り込み順に蓄積し、オフセット計算トリガ手段のトリガがかかってオフセット計算処理が終了したときに、古いデータの方から一部のデータを消去して、データの蓄積を始める方法、（４）データを値の順番に蓄積し、一定量のデータが溜まったら記憶すべき新しいデータに最も近い方位のデータの差し替えを行って、新しいデータを格納させる方法がある。（１）の方法では、処理の負荷が軽いという利点がある。また、（２）の方法では、キャリブレーションの頻度を上げやすく最も短期間にオフセットを修正できるという利点があり、（３）の方法では、短期間にオフセットの修正が可能である反面、キャリブレーションの計算負荷が大きくなるという問題もある。しかし、前者の方法に比べて、オフセットの計算頻度が低くなり、計算処理の負荷を軽減できるという利点もある。（４）の方法では、オフセット変動が方位球より大きい場合に、いつまでも不要なデータが残ることがあるが、データの密度を均一に保持できる。【００５６】
さらに、データを値の順番に蓄積し、一定量のデータが溜まったら、記憶すべき新しいデータに最も近い方位のデータと差し替えを行って新しいデータを格納させる方法でもよい。この場合、オフセット変動の規模が小さいときには、上記前者の方法に比べて、データ密度を均一に保持できるという利点がある反面、オフセット変動が方位球の半径よりも大きい場合には、いつまでも不要なデータが残る危険性がある。なお、方位球とは、磁気センサのオフセットに対応する方位空間上の１点を中心とした半径が地磁気の強さに対応する球である。【００５７】
また、オフセット計算のトリガについては、（１）データが一定量になったら、トリガをかける方法、（２）データが一定量になり、前回のオフセット算出から一定時間経過していたらトリガをかける方法、（３）データが４点以上あるときには、一定時間ごとにトリガをかける方法がある。（１）の方法では、データ数が一定であるため、データ数に基づく精度が安定する利点がある。（２）の方法では、短時間でキャリブレーションを行い、短時間でオフセット値を補正できる。（３）の方法では、いつまでもキャリブレーション動作に入らないという状況が回避できる。【００５８】
次に、測定データ格納手段２０２から測定データがオフセット計算手段２０３に供給されると、これらの測定データをもとにオフセットの計算が行われる（ステップ１０５）。【００５９】
ここで、オフセット計算アルゴリズムについて説明する。
測定データを（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）（ｉ＝１，・・・，Ｎ）、求めるべきオフセット値を（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）、方位球半径をＲとすると、以下の関係式が成り立つ。
(ｘｉ−Ｘ０)２＋（ｙｉ−Ｙ０）２＋（ｚｉ−Ｚ０）２＝Ｒ２【００６０】
このとき、最小二乗誤差εを数２のように定義する。【００６１】
【数２】
0004539653.tif 000003
【００６２】
ここで、
ａ＝ｘｉ２＋ｙｉ２＋ｚｉ２
ｂ＝−２ｘｉ
ｃ＝−２ｙｉ
ｄ＝−２ｚｉ
Ｄ＝（Ｘ０２＋Ｙ０２＋Ｚ０２）−Ｒ２  …（１）
とすると、εは以下の数３となる。【００６３】
【数３】
0004539653.tif 000004
【００６４】
ここで、計算を簡略化するために、Ｄを独立変数とみなす。最小二乗誤差εを最小とする条件は、εをＸ０、Ｙ０、Ｚ０、Ｄで微分することにより、以下の数４となる。【００６５】
【数４】
0004539653.tif 000005
【００６６】
したがって、以下の数５が成り立つ。【００６７】
【数５】
0004539653.tif 000006
【００６８】
ただし、［ｍ］は、数６である。【００６９】
【数６】
0004539653.tif 000007
【００７０】
この連立方程式を解くことにより、最小二乗誤差εを最小とするＸ０，Ｙ０，Ｚ０，Ｄが求まる。また、（１）式により、Ｒも求めることができる。【００７１】
オフセット値が計算されると、オフセット有効性判別手段２０４により、その有効性が判別される（ステップ１０６）。具体的には、算出されたオフセット値および方位円（球）半径と、測定データ格納手段２０２に格納された測定データから以下の数７の値を算出する。【００７２】
【数７】
0004539653.tif 000008
【００７３】
ただし、Ｍａｘ（ｘｉ）は、測定データｘ１，・・・，ｘＮの中の最大値を表し、Ｍｉｎ（ｘｉ）は、測定データｘ１，・・・，ｘＮの中の最小値を表す。また、σは標準偏差である。上記の値に対して、以下、数８の判定基準が満たされるかどうか判定し、判定基準が満たされた場合に、推定したオフセット値が有効であると判定する。ここで、Ｆは０．１程度が好ましく、Ｇは１程度が好ましい。【００７４】
【数８】
0004539653.tif 000009
【００７５】
そして、オフセット値が有効であると判断されたときには、図示しない方位計測手段２０７内の記憶手段に格納されているオフセット値が更新される（ステップ１０７）。方位計測手段２０７は、新たに更新された前記記憶手段内のオフセットに基づいて、入力した測定データからオフセットを除去したのち、次のいずれかの方法で方位を計算する（ステップ１０８）。【００７６】
１）例えば、携帯端末が水平であると仮定する場合には、次式に基づいて方位を算出する。
Abs（Ｈｘ）＜Abs（Ｈｙ）AND  Ｈｙ＞０  Then  direction（deg）
＝−arctan(Ｈｘ／Ｈｙ)＊180／π
Abs（Ｈｘ）＜Abs（Ｈｙ）AND  Ｈｙ＜０  Then  direction（deg）
＝180−arctan(Ｈｘ／Ｈｙ)＊180／π
Abs（Ｈｘ）＞Abs（Ｈｙ）AND  Ｈｘ＞０  Then  direction（deg）
＝90＋arctan(Ｈｘ／Ｈｙ)＊180／π
Abs（Ｈｘ）＞Abs（Ｈｙ）AND  Ｈｘ＜０  Then  direction（deg）
＝270＋arctan(Ｈｘ／Ｈｙ)＊180／π
２）例えば、携帯端末がａ（ｒａｄ）傾いていると仮定する場合には、次式に基づいて方位を算出する。
Ｈｙ´＝Ｈｙcos(a)−Ｈｚ´sin(a)として、
Abs（Ｈｘ）＜Abs（Ｈｙ´）AND  Ｈｙ＞０  Then  direction（deg）
＝−arctan(Ｈｘ／Ｈｙ´)＊180／π
Abs（Ｈｘ）＜Abs（Ｈｙ´）AND  Ｈｙ＜０  Then  direction（deg）
＝180−arctan(Ｈｘ／Ｈｙ´)＊180／π
Abs（Ｈｘ）＞Abs（Ｈｙ´）AND  Ｈｘ＞０  Then  direction（deg）
＝90＋arctan(Ｈｘ／Ｈｙ´)＊180／π
Abs（Ｈｘ）＞Abs（Ｈｙ´）AND  Ｈｘ＜０  Then  direction（deg）
＝270＋arctan(Ｈｘ／Ｈｙ´)＊180／π
ここで、Ｈｘ、Ｈｙ、Ｈｚは、磁気センサの出力であり、方位は、Ｙ軸の方位を指し、磁北を０度とする。【００７７】
なお、１）の方法は、ユーザにとって携帯端末を水平にすることは比較的容易であり、方位の精度を得やすいという利点がある。また、２）の方法では、ユーザが通常携帯端末を持つ角度であるため、おおよそ正しい方位を出すことができるが、その反面、決まった角度に携帯端末を合わせるのは困難である場合もあることから、精度はあまり期待できないという問題もある。
そして、こうして得られた方位データは、例えば、携帯端末の表示部１１７等に出力され、表示される（ステップ１０９）。【００７８】
図４は、本実施形態の変形例であり、加算器３０４の出力に積分器３０９が設けられている。この積分器３０９を設けることによりアナログ値の計算における測定データの微小な乱れを平均化することができるため、測定精度を向上させることができる。なお、この構成は、後述するすべての実施形態においても適用可能である。【００７９】
次に、図５から図７を用いて、第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態に係る方位センサユニットは、図５に示すように、第１の実施形態の構成に加えて、増幅器３０３の出力をモニタするオーバーフローアンダーフロー検出部３０８を備えている。【００８０】
オーバーフローアンダーフロー検出部３０８は、増幅器３０３の出力が次段のＡ／Ｄ変換器３０７の入力レンジ内に収まっているか否かを検出し、オーバーフローあるいはアンダーフローしている場合には、増幅器３０３の出力が次段のＡ／Ｄ変換器３０７の入力レンジ内に収まるように、オーバーフローアンダーフロー検出部３０８の検出結果に基づく値をオフセット設定手段２０６に入力する。ここで、オフセット設定手段２０６は、オフセット格納部２０５に値が予め格納されている場合には、オフセット格納部２０５内のその値と、オーバーフローアンダーフロー検出部３０８から入力された値とを合算してオフセット記憶部３０６に格納するオフセット値を設定する。【００８１】
次に、図６を用いて、具体的な処理動作について説明する。
図６に示すように、第１の実施形態と同様に、例えば、方位計測を必要とするアプリケーション等が立ち上がると方位センサユニット２００に対して、測定トリガがかかる（ステップ２０１）。測定トリガがかかると、まず、磁気センサ部３０１から入力したデータにより磁気データを測定する。そして、測定された磁気データは、増幅器３０３に送られる（ステップ２０２）。【００８２】
続いて、オーバーフローアンダーフロー検出部３０８は、増幅器３０３の出力が次段のＡ／Ｄ変換器３０７の入力レンジ内に収まっているか否かを検出し、オーバーフローあるいはアンダーフローしている場合には、該増幅器３０３の出力と加算することで、次段のＡ／Ｄ変換器３０７の入力レンジ内に収まるようする値（以下、「オーバーフローアンダーフロー検出部３０８の検出結果に基づく値」という）をオフセット設定手段２０６に入力した上で（ステップ２０４）、ステップ２０５に移行する。オーバーフローあるいはアンダーフローしてない場合には、ステップ２０４を経ないでステップ２０５に移行する。そして、再び、磁気センサから入力したデータにより磁界データを測定し、データをデジタルデータに変換して測定データ格納判別手段２０１および方位計測手段２０７に出力する（ステップ２０５）。
【００８３】
測定データ格納判別手段２０１では、このデータを測定データ格納手段２０２に格納すべきかどうかの判定に関する処理を行う（ステップ２０６）。ここで、格納すべきと判断したときには、測定データを測定データ格納手段２０２に格納し（ステップ２０７）、格納すべきでないと判断したときには、ステップ２０１に戻る。【００８４】
測定データ格納手段２０２は、測定データ格納判別手段２０１からのデータを入力し、後述する格納方法にしたがって、データを格納し（ステップ２０７）、オフセット計算手段２０３にデータを出力すべきか否かを図示しないオフセット計算トリガ手段に打診する。オフセット計算トリガ手段は、前述のオフセット計算のトリガ方法に基づいて、データをオフセット計算手段２０３に出力すべきか否かを回答する。測定データ格納手段２０２は、データをオフセット計算手段２０３に出力する指示があったときには、格納しているデータをオフセット計算手段２０３に出力する。【００８５】
オフセット計算手段２０３は、測定データ格納手段２０２から測定データが入力されると、前述のオフセット計算アルゴリズムにしたがって、オフセットの計算を行う（ステップ２０８）。オフセット値が計算されると、オフセット有効性判別手段２０４により、その有効性が判別される（ステップ２０９）。その結果、オフセットが有効であると判断されたときには、図示しない方位計測手段２０７内の記憶手段に格納されているオフセット値が更新される（ステップ２１０）。【００８６】
一方、方位計測手段２０７は、新たに更新された前記記憶手段内のオフセット値に基づいて、入力した測定データからオフセットを除去したのち、方位を計算し（ステップ２１１）、こうして得られた方位データは、例えば、携帯端末の表示部１１７等に出力され、表示される（ステップ２１２）。【００８７】
図７は、第２の実施形態の変形例である。第２の実施形態の構成との相違は、オフセット格納部２０５をもたない点である。すなわち、オフセット設定手段２０６において、オーバーフローアンダーフロー検出部３０８の検出結果に基づく値をそのままオフセット記憶部に格納する。こうして、測定データは、Ａ／Ｄ変換器３０７の入力レンジに収まり、この測定データのオフセットは、オフセット計算手段２０３で求めたオフセット値で補正する構成となっている。こうした構成とすることにより、主にハードウエアの処理でオーバーフローあるいはアンダーフローに対する補正を行い、ソフトウエアの処理によって、オーバーフローあるいはアンダーフロー除去後の補正を行うため、回路負荷やソフトウエアの処理負荷を軽減することができる。【００８８】
したがって、本実施形態によれば、オーバーフローアンダーフロー検出部により、オーバーフローアンダーフローを検出して、オーバーフローあるいはアンダーフローが検出された場合には、検出結果に基づく値に基づいて、加算器３０４において、測定データの補正を行うため、Ａ／Ｄ変換器３０７におけるＡ／Ｄ変換に要する時間を短縮して、短時間に正確な方位を演算することができる。また、レンジ内に収める補正とオフセットの補正を切り分ける回路構成とすると、回路負荷やソフトウエアの処理負荷を軽減することもできる。【００８９】
次に、図８および図９を用いて、第３の実施形態について説明する。
第３の実施形態に係る方位センサユニットは、図８に示すように、第１の実施形態から、オフセット設定手段２０６、オフセット格納手段２０５を除き、加えてオフセット大小判別手段２０８を備えている。
オフセット大小判別手段２０８は、オフセットの有効性が判別された後のオフセット値が予め定めた所定値よりも大きいか否かを判別して、オフセット値が予め定めた所定値よりも大きい場合には、その値をオフセット記憶部３０６に出力し、オフセット値が予め定めた所定値よりも小さい場合には、その値を方位計測手段２０７に出力する。【００９０】
次に、図９を用いて、具体的な処理動作について説明する。
図９に示すように、第１の実施形態と同様に、例えば、方位計測を必要とするアプリケーション等が立ち上がると方位センサユニット２００に対して、測定トリガがかかる（ステップ３０１）測定トリガがかかると、磁気センサ部３０１から入力したデータにより磁界データを測定し、データをデジタルデータに変換して測定データ格納判別手段２０１および方位計測手段２０７に出力する（ステップ３０２）。【００９１】
測定データ格納判別手段２０１では、このデータを測定データ格納手段２０２に格納すべきかどうかの判定に関する処理を行う（ステップ３０３）。ここで、格納すべきと判断したときには、測定データを測定データ格納手段２０２に格納し（ステップ３０４）、格納すべきでないと判断したときには、ステップ３０１に戻る。【００９２】
測定データ格納手段２０２は、測定データ格納判別手段２０１からのデータを入力し、前述する格納方法にしたがって、データを格納し（ステップ３０４）、オフセット計算手段２０３にデータを出力すべきか否かを図示しないオフセット計算トリガ手段に打診する。オフセット計算トリガ手段は、前述のトリガ方法に基づいて、データをオフセット計算手段２０３に出力すべきか否かを回答する。測定データ格納手段２０２は、データをオフセット計算手段２０３に出力する指示があったときには、格納しているデータをオフセット計算手段２０３に出力する。【００９３】
オフセット計算手段２０３は、測定データ格納手段２０２から測定データが入力されると、前述のオフセット計算アルゴリズムにしたがって、オフセットの計算を行う（ステップ３０５）。オフセット値が計算されると、オフセット有効性判別手段２０４により、その有効性が判別される（ステップ３０６）。【００９４】
次に、有効性ありと判別されたオフセット値が予め定めた所定値よりも大きいか否かを判別して（ステップ３０７）、オフセット値が予め定めた所定値よりも大きい場合には、その値をオフセット記憶部３０６に出力し（ステップ３０８）、オフセット値が予め定めた所定値よりも小さい場合には、その値を方位計測手段２０７に出力する。そして、図示しない方位計測手段２０７内の記憶手段に格納されているオフセット値が更新される（ステップ３０９）。【００９５】
一方、方位計測手段２０７は、ステップ３０２の後、入力した測定データからオフセットを除去し、これに基づいて方位を計算する（ステップ３１０）。こうして得られた方位データは、例えば、携帯端末の表示部１１７等に出力され、表示される（ステップ３１１）。【００９６】
したがって、本実施形態によれば、オフセット大小判別手段が、オフセット有効性判別手段による有効性判別後のオフセットの大きさを検出して、オフセットが所定値よりも大きい場合に、オフセット記憶部３０６にオフセット値を出力し、当該出力されたオフセット値と予めオフセット記憶部３０６に記憶されていたオフセット値とを合算して、Ｄ／Ａ変換器３０５において合算されたオフセット値をアナログ信号に変換して、加算器３０４において、測定データから変換されたアナログ信号を減算するため、Ａ／Ｄ変換器３０７におけるＡ／Ｄ変換に要する時間を短縮して、短時間に正確な方位を演算することができる。すなわち、有効性が判別された後のオフセット値の大きさを検出し、その値が大きい場合は方位計測を使用せずに方位センサチップ側でオフセット補正を行うため、大きな値のオフセット値でソフトウェアの処理が実行されることがなく、ソフトウェア処理の処理負荷が軽減される。【００９７】
次に、図１０から図１２を用いて、第４の実施形態について説明する。
第４の実施形態に係る方位センサチップ３００は、図１０に示すように、第１の実施形態の構成に加え、増幅器３０３の出力とともに切替手段３１２により接続される温度センサ３１０、傾きセンサ３１１とを備えている。また、図１１に示すように、方位センサユニット２００は、方位センサチップ３００のＡ／Ｄ変換器３０７を介して磁気センサ部から出力されるデータを入力する温度補正値算出手段２０９、傾き補正値算出手段２１０を備えている。【００９８】
温度センサ３１０は、方位センサチップ３００の温度をモニタし、そのデータを方位センサチップ３００のＡ／Ｄ変換器３０７を介して方位センサユニット２００の温度補正値算出手段２０９に出力する。温度補正値算出手段２０９には、予め温度と補正値との関数が格納されており、入力した温度データに対応した補正値を方位計測手段２０７に出力する。具体的には、キャリブレーション時の温度をＴＯ、推定されているオフセットをＯＦ、温度係数Ａ（これは出荷検査時に測定してＲＯＭ１０９に記録されている）、測定時の温度をＴ、磁気センサの測定値をＳ０とすると、温度補正したオフセット除去後の磁気データＳ１は、
Ｓ１＝Ｓ０−｛ＯＦ＋Ａ（Ｔ−ＴＯ）｝
となる。ここで、Ａ（Ｔ−ＴＯ）が、上述した入力した温度データに対応する補正値に相当する。【００９９】
傾きセンサ３１１は、方位センサチップ３００の傾きをモニタし、そのデータを方位センサチップ３００のＡ／Ｄ変換器３０７を介して方位センサユニット２００の傾き補正値算出手段２１０に出力する。傾き補正値算出手段２１０は、以下に示すような方法で、仰角β、ひねり角γを算出して、これを方位計測手段２０７に出力する。【０１００】
ここで、携帯端末１を例にとり、傾き補正についてその詳細を説明する。
まず、図１３Ａに示すように携帯端末１の座標系を定義する。すなわち、携帯端末１のアンテナ１０１の方位角をα、仰角をβ、ひねり角（アンテナ軸のまわりの回転角）をγとする。符号は、同図に示す矢印方向を正とする。また、アンテナ方向の単位ベクトルをＶｙ、端末ユニット−２（アンテナ１０１および方位センサチップ３００が配置された側）がなす面（例えば、図１３では符号９９部分の面）に垂直な方向の単位ベクトルをＶｚとし、Ｖｙ，Ｖｚのいずれにも直交する単位ベクトルをＶｘとする。なお、同図に示す矢印方向を正の向きとする。地面座標系は、図１３Ｂに示すように、Ｘ、Ｙ、Ｚで表し、北方向をＹ軸にとる。【０１０１】
ここで、地面座標系での重力をＧ＝（０，０，Ｇｚ）とする。また、携帯座標系での重力をｇ＝（ｇｘ、ｇｙ、ｇｚ）とする。この携帯座標系での重力は傾きセンサにより検出できるものとする。もちろん、地面座標系での重力は既知である。
すると、携帯座標系の重力ｇと地面座標系での重力Ｇは、下式で表される。
（Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚ）ＢＣ＝（ｇｘ，ｇｙ，ｇｚ）
ただし、ＢＣは、数９、数１０で表せる。【０１０２】
【数９】
0004539653.tif 000010
【０１０３】
【数１０】
0004539653.tif 000011
【０１０４】
これから、ＢＣは、数１１で表される。【０１０５】
【数１１】
0004539653.tif 000012
【０１０６】
したがって、携帯座標系での重力ｇは数１２で表される。【０１０７】
【数１２】
0004539653.tif 000013
【０１０８】
この式から、仰角β、ひねり角γが数１３のように求まる。【０１０９】
【数１３】
0004539653.tif 000014
【０１１０】
方位計測手段２０７は、仰角β、ひねり角γを入力すると、以下のアルゴリズムにより、方位角α、地磁気の仰角θを求める。
まず、携帯座標系での地磁気をｈ＝（ｈｘ，ｈｙ，ｈｚ）、地面座標系での地磁気をＨ＝（０，Ｈｙ，Ｈｚ）とすると、
（０，Ｈｙ，Ｈｚ）ＡＢＣ＝（ｈｘ，ｈｙ，ｈｚ）
が成り立つ。ただし、Ａ、Ｂ、Ｃは、数１４のようになる。【０１１１】
【数１４】
0004539653.tif 000015
【０１１２】
これから、数１５が導かれる。【０１１３】
【数１５】
0004539653.tif 000016
【０１１４】
よって、
（ｈｘ’，ｈｙ’，ｈｚ’）＝（Ｈｙｓｉｎα，Ｈｙｃｏｓα，Ｈｚ）
となる。したがって、入力した仰角β、ひねり角γと、携帯座標系での地磁気ｈは測定すると、（ｈｘ’，ｈｙ’，ｈｚ’）が定まる。ここで地面座標系での地磁気Ｈが既知であるとすると、方位角αが求まる。また、地磁気の仰角θも数１６により求まる。【０１１５】
【数１６】
0004539653.tif 000017
【０１１６】
したがって、本実施形態においては、周辺部品等による磁界の変化から生ずる磁気センサのオフセットのみならず、温度変化や傾きの変化によるオフセットについても、その影響を効果的に除去することができる。【０１１７】
図１２は、本実施形態の変形例であり、温度補正値算出手段２０９、傾き補正値算出手段２１０の出力に対して、補正データ判定手段２１１を有する構成となっている。補正データ判定手段２１１は、図示しない記憶手段を有しており、温度補正値算出手段２０９および傾き補正値算出手段２１０からの出力データと直前に格納したデータとを比較して、一定以上の変化がある場合等にそのデータを方位計測手段２０７に出力する。【０１１８】
したがって、上記の実施形態によれば、補正データ判定手段２１１は、温度補正値算出手段２０９および傾き補正値算出手段２１０からのデータを判定して、方位計測手段２０７への出力の可否を判断することから、方位計測手段２０７の処理負荷を軽減させることができる。【０１１９】
以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の構成等も含まれることは言うまでもない。例えば、本発明の実施形態においては、磁気センサからの出力を演算するブロックを方位センサユニット内に設けた構成について説明したが、これに限らず、演算部を端末ユニット内の主制御部に設けた構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明によれば、ユーザに過度な負担を強いることなく、キャリブレーションを実行し、正確な方位を出力できるという効果がある。
また、Ｄ／Ａコンバータやメモリに負荷を低減しつつ、正確な方位を出力する方位センサユニットを提供できるという効果がある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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