(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯端末機器に内蔵又は外付けされ、携帯端末機器の向いている方向や傾きなどの姿勢角度を検出する携帯端末機器用姿勢角度検出装置において、角速度あるいは角度を電気信号として検出するセンサと、前記センサの出力から姿勢角度を演算する姿勢角度演算手段と、前記センサ近傍における電波の強度を検出する電波強度検出手段とから構成され、前記姿勢角度演算手段は、前記電波強度検出手段の検出した電波強度が、あらかじめ設定されている基準電波強度を超えたときには、センサの出力信号が誤っていると判断して、誤っているセンサ信号を用いた姿勢角度の演算を中止することを特徴とする携帯端末機器用姿勢角度検出装置。
【請求項２】
前記姿勢角度演算手段は、前記電波強度検出手段と、前記基準電波強度を記憶しておくメモリとに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の携帯端末機器用姿勢角度検出装置。
【請求項３】
前記携帯端末機器用姿勢角度検出装置は、前記電波強度検出手段によりセンサの出力信号が誤っていると判断したときは、姿勢角度の演算を停止し、それ以前のセンサ信号が誤っていないときの姿勢角度演算結果を出力する演算方法を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の携帯端末機器用姿勢角度検出装置。
【請求項４】
前記携帯端末機器用姿勢角度検出装置は、前記角速度および角度を検出するセンサとして、少なくとも２軸の地磁気センサを備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の携帯端末機器用姿勢角度検出装置。
【請求項５】
前記携帯端末機器用姿勢角度検出装置は、前記角速度および角度を検出するセンサとして、少なくとも１軸以上の傾斜センサと、少なくとも２軸以上の地磁気センサを備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の携帯端末機器用姿勢角度検出装置。
【請求項６】
前記携帯端末機器用姿勢角度検出装置において、前記角速度および角度を検出するセンサとして、少なくても２軸以上のジャイロ、少なくとも１軸の傾斜センサおよび少なくとも２軸の地磁気センサを備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の携帯端末機器用姿勢角度検出装置。
【請求項７】
前記携帯端末機器用姿勢角度検出装置において、電波強度検出手段は、コイルアンテナと、整流回路と、コンパレーターから構成されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の携帯端末機器用姿勢角度検出装置。
【請求項８】
携帯端末機器に内蔵又は外付けされ、携帯端末機器の向いている方向を検出する携帯端末機器用磁気方位検出装置において、地磁気の強さを電気信号として検出する２軸以上の地磁気センサと、前記地磁気センサの出力から方位角度を演算する方位角度演算手段と、前記地磁気センサ近傍における電波の強度を検出する電波強度検出手段とから構成され、前記方位角度演算手段は、前記電波強度検出手段の出力する電波強度が、あらかじめ設定されている基準電波強度を超えたときには、センサの出力信号は誤っていると判断して、誤っているセンサ信号を用いて磁気方位角度の演算を行わないことを特徴とする携帯端末機器用磁気方位検出装置。
【請求項９】
前記方位角度演算手段は、前記電波強度検出手段と、前記基準電波強度を記憶しておくメモリとに接続されていることを特徴とする請求項８に記載の携帯端末機器用磁気方位検出装置。
【請求項１０】
前記携帯端末機器用磁気方位検出装置において、前記電波強度検出手段によりセンサの出力信号が誤っていると判断したときは、磁気方位角度の演算を停止し、それ以前のセンサ信号が誤っていないときの方位角度演算結果を出力することを特徴とする請求項８または９に記載の携帯端末機器用磁気方位検出装置。
【請求項１１】
前記携帯端末機器用磁気方位検出装置において、電波強度検出手段は、コイルアンテナと、整流回路と、コンパレーターから構成されることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載の携帯端末機器用磁気方位検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に携帯電話やＰＨＳ、携帯電話機能内蔵のデータ端末など、電波の送受信機能をもつ携帯端末において、携帯端末の向いている方向や傾いている角度などの姿勢角度を検出するのに好適な携帯端末機器用姿勢角度検出装置および携帯端末機器用磁気方位検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話や簡易携帯電話（以下、総称として携帯電話という）に姿勢角度センサあるいは磁気方位センサ等を用いて、地図情報サービスやマンナビゲーションなどのサービスを提供することが提案されている。
【０００３】
携帯電話は、長距離を移動しながら利用することがあるので、姿勢角度の検出方式としては検出範囲が限られる磁気式、超音波式、光学式などの方式は利用できない。したがって、使用範囲が限定されないジャイロ、加速度センサといった慣性センサおよび地磁気センサを用いた慣性式姿勢角度検出センサが利用される。
【０００４】
また、磁気方位センサを用いて磁気方位を検出する場合、電気的に向いている方向を知るためには、通常、２軸の地磁気センサを用いて地磁気の大きさを測定し、通常、北方向である地磁気方向からなす角度を算出する方法が用いられている。地磁気の検出方式としては、フラックスゲート方式、磁気抵抗素子、ホール素子などが利用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、慣性式姿勢角度検出センサに含まれるジャイロおよび地磁気センサなどのセンサは、微弱な電気信号を扱うために、携帯電話から発信される電波の干渉を受けてしまい、特に断続的に発信される電波の強度が大きいときに正確な出力にならなくなる。さらに、この誤差を含んだジャイロや地磁気センサの出力より姿勢角度を演算するので、姿勢角度出力も正しい値にならないという問題があった。
【０００６】
即ち、この誤差を含んだ地磁気センサの出力より方位角度を演算すると、あやまった方向の地図を表示してしまう問題が生じていた。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解消し、携帯端末から発振される電波や粗悪の電波環境における影響を受けることなく、使用する場所や環境の制限を緩和し、幅広く使用できる誤動作が少なく、精度の良い携帯端末機器用姿勢角度検出装置および携帯端末機器用磁気方位検出装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、携帯端末機器に内蔵又は外付けされ、携帯端末機器の向いている方向や傾きなどの姿勢角度を検出する携帯端末機器用姿勢角度検出装置において、角速度あるいは角度を電気信号として検出するセンサと、前記センサの出力から姿勢角度を演算する姿勢角度演算手段と、前記センサ近傍における電波の強度を検出する電波強度検出手段とから構成され、前記姿勢角度演算手段は、前記電波強度検出手段の検出した電波強度が、あらかじめ設定されている基準電波強度を超えたときには、センサの出力信号が誤っていると判断して、誤っているセンサ信号を用いた姿勢角度の演算を中止することを特徴とする携帯端末機器用姿勢角度検出装置である。
【０００９】
本発明は、前記姿勢角度演算手段は、前記電波強度検出手段と、前記基準電波強度を記憶しておくメモリとに接続されていることを特徴とする携帯端末機器用姿勢角度検出装置である。
【００１０】
また、本発明は、上記携帯端末機器用姿勢角度検出装置において、センサの出力信号が誤っていると判断したときは、姿勢角度の演算を停止し、それ以前のセンサ信号が誤っていないときの姿勢角度演算結果を出力することを特徴とする携帯端末機器用姿勢角度検出装置の演算方法である。
【００１１】
また、本発明は、上記携帯端末機器用姿勢角度検出装置において、前記角速度および角度を検出するセンサとして、少なくとも２軸の地磁気センサを備えることを特徴とする携帯端末機器用姿勢角度検出装置である。
【００１２】
また、本発明は、上記携帯端末機器用姿勢角度検出装置において、前記角速度および角度を検出するセンサとして、少なくとも１軸以上の傾斜センサと、少なくとも２軸以上の地磁気センサを備えることを特徴とする携帯端末機器用姿勢角度検出装置である。
【００１３】
また、本発明は、上記携帯端末機器用姿勢角度検出装置において、前記角速度および角度を検出するセンサとして、少なくても２軸以上のジャイロ、少なくとも１軸の傾斜センサおよび少なくとも２軸の地磁気センサを備えることを特徴とする携帯端末機器用姿勢角度検出装置である。
【００１４】
また、本発明は、上記携帯端末機器用姿勢角度検出装置において、電波強度検出手段は、コイルアンテナと、整流回路と、コンパレーターから構成されることを特徴とする携帯端末機器用姿勢角度検出装置である。
【００２２】
本発明は、携帯端末機器に内蔵又は外付けされ、携帯端末機器の向いている方向を検出する携帯端末機器用磁気方位検出装置において、地磁気の強さを電気信号として検出する２軸以上の地磁気センサと、前記地磁気センサの出力から方位角度を演算する方位角度演算手段と、前記地磁気センサ近傍における電波の強度を検出する電波強度検出手段とから構成され、前記方位角度演算手段は、前記電波強度検出手段の出力する電波強度が、あらかじめ設定されている基準電波強度を超えたときには、センサの出力信号は誤っていると判断して、誤っているセンサ信号を用いて磁気方位角度の演算を行わないことを特徴とする携帯端末機器用磁気方位検出装置である。
【００２３】
本発明は、前記方位角度演算手段は、前記電波強度検出手段と、前記基準電波強度を記憶しておくメモリとに接続されていることを特徴とする携帯端末機器用磁気方位検出装置である。
【００２４】
また、本発明は、前記携帯端末機器用磁気方位検出装置において、前記電波強度検出手段によりセンサの出力信号が誤っていると判断したときは、磁気方位角度の演算を停止し、それ以前のセンサ信号が誤っていないときの方位角度演算結果を出力する携帯端末機器用磁気方位検出装置である。
【００２５】
また、本発明は、前記携帯端末機器用磁気方位検出装置において、電波強度検出手段は、コイルアンテナと、整流回路と、コンパレーターから構成される携帯端末機器用磁気方位検出装置である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態による携帯端末機器用姿勢角度検出装置および携帯端末機器用磁気方位検出装置について、以下に説明する。
【００２７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による携帯端末機器用姿勢角度検出装置を搭載した携帯電話の使用状態の説明図である。図１にて、携帯電話１は、ディスプレイ１ａに表示された地図が携帯電話１の向きに連動して変化し、携帯電話１の向いている方向、すなわち利用者の向いている方向が、ディスプレイ１ａに表示されている地図上では、常に上になるように回転して表示されているものである。
【００２８】
図１に示すように、携帯電話１には、本発明の携帯端末機器用姿勢角度検出装置２が配置されている。また、３は基地局の地図情報発生装置を示している。ここで、携帯電話１と地図情報発生装置３との間には、電磁波によってお互いのデータがやり取りされる。
【００２９】
例えば、北を向いているときには、携帯端末機器用姿勢角度検出装置２は計測した携帯電話１の姿勢角度、すなわち方位を基地局に送信し、基地局にある地図情報発生装置３は、その方位にあった地図情報を携帯電話１に送信するので、北が上になる地図が映し出され、携帯電話１の向きによって全３６０度の地図情報を得られるように設けられているものである。
【００３０】
図２は、本発明の携帯端末機器用姿勢角度検出装置の全体構成を示すブロック図である。図２に示すように、３個のジャイロ１１，１２，１３、２個の加速度センサ２１，２２および２個の地磁気センサ３１，３２の出力から姿勢角度を求める姿勢角度演算部４１と、電波を検出する電波強度検出部５１とで構成されている。
【００３１】
さらに、本発明の携帯端末機器用姿勢角度検出装置のうち、姿勢角度演算部４１について詳しく説明する。特開平１１−２１１４７４号に示されているように、３個のジャイロ１１，１２、１３から第１の仮の姿勢角度である運動角を求め、２個の加速度センサ２１，２２および２個の地磁気センサ３１，３２から第２の仮の姿勢角度である静止角を求める。次に、静止角が正しいかどうかを判別した後に運動角と静止角を組み合わせて姿勢角度を求めるものである。
【００３２】
図３は、本発明における携帯端末機器用姿勢角度検出装置のうち電波強度検出部の回路構成を示すブロック図である。図３に示すように、コイルアンテナ５２、整流回路５３およびコンパレーター５４とで構成されている。この構成により、電波を検出し、電波強度に比例した電圧を出力することができる。
【００３３】
この電波強度検出部の出力が、メモリにあらかじめ設定してある基準電波強度の値よりも小さいときには、上記で求めた今回演算した姿勢角度を出力し、基準電波強度の値よりも大きいときには、姿勢角度の更新を行わずに前回演算した姿勢角度のデータを出力する。
【００３４】
図４は、今まで説明した、本発明の携帯端末機器用姿勢角度検出装置の機能の全体を表すフローチャートである。
【００３５】
従って、本発明の実施の形態のように、本発明の携帯端末機器用姿勢角度検出装置を携帯電話に適用した場合、電波の悪影響を受けることなく、精度の良い姿勢角度情報を得ることができる。
【００３６】
また、本発明の実施の形態では、地磁気センサ、加速度センサが、それぞれ２個の例を示したが、少なくとも、どちらか一方が３個でも同様の機能が実現できる。但し、小型化という点では、本発明の実施の形態が最も好ましい。
【００３７】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２による携帯端末機器用磁気方位検出装置を搭載した携帯電話の使用状態の説明図である。図５にて、携帯電話１は、ディスプレイ１ａに表示された地図が携帯電話１の向きに連動して変化し、携帯電話１の向いている方向すなわち利用者の向いている方向が、ディスプレイ１ａに表示されている地図上では常に上になるように回転して表示されているものである。
【００３８】
図５に示すように、携帯電話１には、本発明の携帯端末機器用磁気方位検出装置７が配置されている。また、３は基地局の地図情報発生装置３を示している。ここで、携帯電話１と地図情報発生装置３との間には、電磁波によってお互いのデータがやり取りされる。
【００３９】
例えば、北を向いているときには、携帯端末機器用磁気方位検出装置７は、計測した携帯電話１の姿勢角度すなわち方位を基地局に送信し、基地局にある地図情報発生装置３は、その方位にあった地図情報を携帯電話１に送信するので、北が上になる地図が映し出され、携帯電話１の向きによって全３６０度の地図情報を得られるように設けられているものである。また、その位置に対する地図情報を受信し、携帯電話１側で方位に合わせて前記地図情報を回転させて表示を行っても良い。
【００４０】
図６は、本発明における携帯端末機器用磁気方位検出装置の全体構成を示すブロック図である。図６に示すように、２個の地磁気センサ３１ａ，３２ａの出力から磁気方位角度を求める方位角度演算部４１ａと電波を検出する電波強度検出部５１ａとで構成されている。
【００４１】
次に、本発明の携帯端末機器用磁気方位検出装置のうち、方位角度演算部について更に説明する。２個の地磁気センサ３１ａ，３２ａの出力から方位角度を演算して求める。２個の地磁気センサ３１ａ，３２ａの出力を、それぞれＭｘ（ｎ）、Ｍｙ（ｎ）とし、求める磁気方位角度をθ（ｎ）とすると、下記の式（１）のように求められる。
【００４２】
θ（ｎ）＝−ｔａｎ-１［Ｍｙ（ｎ）/Ｍｘ（ｎ）］・・・・・・（１）
【００４３】
ここで、本発明の携帯端末機器用磁気方位検出装置のうち、電波強度検出部の構成は、先の実施の形態１による携帯端末機器用姿勢角度検出装置での電波強度検出部と同様である。即ち、コイルアンテナ、整流回路およびコンパレーターとで構成され、図３と同様である。この構成により電波を検出し、電波強度に比例した電圧を出力することができる。
【００４４】
この電波強度検出部の出力が、メモリにあらかじめ設定してある基準電波強度の値よりも小さいときには、上記で求めた今回演算した磁気方位角度を出力し、基準電波強度の値よりも大きいときには、磁気方位角度の更新を行わずに前回演算した磁気方位角度のデータを出力する。
【００４５】
図７は、今まで説明した、本発明の携帯端末機器用磁気方位検出装置の機能の全体を表すフローチャートである。
【００４６】
従って、本発明の実施の形態のように、本発明の携帯端末機器用磁気方位検出装置を携帯電話に適用した場合、電波の悪影響を受けることなく、精度の良い磁気方位角度情報を得ることができる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、携帯端末から発振される電波や粗悪の電波環境における影響を受けることなく、使用する場所や環境の制限を緩和し、幅広く使用できる誤動作が少なく精度の良い携帯端末機器用姿勢角度検出装置および携帯端末機器用磁気方位検出装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による携帯端末機器用姿勢角度検出装置を搭載した携帯電話の使用状態の説明図。
【図２】本発明の携帯端末機器用姿勢角度検出装置の全体構成を示すブロック図。
【図３】本発明の携帯端末機器用姿勢角度検出装置のうち電波強度検出装置の回路構成を示すブロック図。
【図４】本発明の携帯端末機器用姿勢角度検出装置の全体を表すフローチャート。
【図５】本発明の実施の形態２による携帯端末機器用磁気方位検出装置を搭載した携帯電話の使用状態の説明図。
【図６】本発明の携帯端末機器用磁気方位検出装置の全体構成を示すブロック図。
【図７】 本発明の携帯端末機器用磁気方位検出装置の全体を表すフローチャート。
【符号の説明】
１    携帯電話
１ａ    （携帯電話の）ディスプレイ
２    携帯端末機器用姿勢角度検出装置
３    地図情報発生装置
７    携帯端末機器用磁気方位検出装置
８   パーソナルコンピュータ
１１    （第１の）ジャイロ
１２    （第２の）ジャイロ
１３    （第３の）ジャイロ
２１    （第１の）加速度センサ
２２    （第２の）加速度センサ
３１，３１ａ    （第１の）地磁気センサ
３２，３２ａ    （第２の）地磁気センサ
４１    姿勢角度演算部
４１ａ    磁気方位演算部
５１    電波強度検出部
５１ａ    電波強度検出部
５２    コイルアンテナ
５３    整流回路
５４    コンパレーター
６１    メモリ
【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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