WO2010131599A1 - 携帯機器の地磁気センサの補正方法、携帯機器及びプログラム - Google Patents

Abstract

　地磁気センサ、当該携帯機器の姿勢を検出する姿勢検出手段、地磁気センサ及び姿勢検出手段を制御する制御装置を備える携帯機器。予め定められた姿勢変化が生じたことを姿勢検出手段が検出すると、検出に応じて制御装置が地磁気センサの補正処理を開始する。

Description

携帯機器の地磁気センサの補正方法、携帯機器及びプログラム

　本発明は、地磁気センサの補正処理、所謂キャリブレーションに関し、特に、携帯電話機等の携帯機器に内蔵した地磁気センサの補正処理を実行するタイミングに関する。

　一般に、地磁気センサは非常に微小な地磁気を検出して方位を特定するデバイスであるため、周辺磁気源による磁気の影響を受けやすく、環境によって検出にズレが生じやすい。正確な測定結果を得るためには、地磁気センサの補正処理、所謂キャリブレーションを適宜行う必要がある。
　地磁気センサを所定の位置に据え付けて使用する場合は、周辺磁気源との位置関係等が同じであれば、それほど頻繁に補正処理を実行しなくとも、地磁気センサから十分な精度の測定結果を得ることができる。しかし、携帯電話機等の携帯機器は、持ち運ぶ装置であるという装置の性格上、使用環境が頻繁に変化する。地磁気センサを内蔵した携帯機器について記載されたものとして特開２００５−２０７７９９（以下特許文献１と記す）を挙げる。携帯機器に地磁気センサを内蔵する場合は、周辺磁気源の有無、位置関係等が一定ではないので、据付型の地磁気センサと比較してより頻繁に補正処理を行わなければ十分な精度の測定結果を得ることができない。
　他方で、地磁気センサの補正処理にはある程度の時間を要する。補正処理を行う際には、ユーザは、携帯機器の地磁気センサを好ましくは北に向け、特定の軸を中心として複数回回転する操作を行う。このような操作を頻繁にユーザに要求すると携帯機器の操作性を損ない、ユーザのストレスの一因になる恐れがある。
　地磁気センサを内蔵する従来の携帯電話機では、地磁気センサを起動する毎に、或いは、一定期間毎に、地磁気センサの補正処理の実行を促すメッセージをＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）にて表示し、これを見たユーザが操作を行って補正処理を行うといった手順をとるのが一般的である。
　地磁気センサの起動毎に補正処理を行う場合、ユーザは地磁気センサを使用する度に上述の携帯機器の回転操作を含む所定の操作を要求されることとなる。ユーザは要求に応じて操作を行い、補正処理の完了を待ち、その後に地磁気センサの測定結果を得ることになるが、このような手順では操作性を損ないユーザにストレスを与えやすい。
　一定期間毎に補正処理を行う場合、期間を十分に短くすれば十分な精度を得られるもののユーザに対して頻繁な操作を要求し、期間を長くすればユーザに対する操作要求の頻度は低くなるが地磁気センサの測定精度も低くなる。ちょうどよい長さの期間を如何に定めるかが問題となるが、適切な長さはユーザの移動頻度等にも依存し、決定が困難である。
　更に、いずれの場合であっても、補正処理を実行するか否かはユーザ次第となり、ユーザによっては補正処理を全く行わない、たまにしか行わないといったことも考えられ、測定結果に対して一定の信頼性を期待することができない。

　本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、操作性への影響を抑えつつも十分な頻度で地磁気センサの補正処理を実行する携帯機器を提供することである。

　上述の課題を解決するため、本発明は、その一態様として、地磁気センサ、当該携帯機器の姿勢を検出する姿勢検出手段、地磁気センサ及び姿勢検出手段を制御する制御装置を備える携帯機器にて、予め定められた姿勢変化が生じたことを姿勢検出手段が検出する段階と、検出に応じて制御装置が地磁気センサの補正処理を開始する段階とを含むことを特徴とする、携帯機器の地磁気センサの補正方法を提供する。
　また、本発明は、他の一態様として、地磁気センサ、当該携帯機器の姿勢を検出する姿勢検出手段、地磁気センサ及び姿勢検出手段を制御する制御装置を備え、予め定められた姿勢変化が生じたことを姿勢検出手段が検出すると、制御装置が地磁気センサの補正処理を開始することを特徴とする携帯機器を提供する。
　また、本発明は、他の一態様として、地磁気センサ、当該携帯機器の姿勢を検出する姿勢検出手段、地磁気センサ及び姿勢検出手段を制御する制御装置を備える携帯機器の制御装置にて実行されるプログラムであって、予め定められた姿勢変化が生じたことを姿勢検出手段にて検出する手順と、検出に応じて地磁気センサの補正処理を開始する手順とを制御装置に実行させることを特徴とするプログラムを提供する。

　本発明によれば、ユーザが補正処理のための操作を意識して実行せずとも、所定の姿勢変化が生じる毎に地磁気センサの補正処理が実行されるので、ユーザに対して補正処理のためだけに煩わしい操作を要求する必要がなく、かつ、正確な測定に必要な補正処理を実行することができる。

　図１は本発明の一実施の形態である携帯電話機１００のブロック図である。
　図２は３軸地磁気センサ２の補正処理について説明するための図である。
　図３は携帯電話機の変形の種類と向きの変化について説明するための図である。

　今日の携帯機器、特に携帯電話機は多機能化が進んでいるが、使用する機能に応じて携帯電話機を持つ向きを変えることを想定しているものが多い。例えば、ストレート型のワンセグＴＶ対応携帯電話機では、通話に使用する際には携帯電話機の長手方向を地面に対して略垂直に立てて使用するが、ワンセグＴＶ受像機として用いる際には短手方向を地面に対して略垂直に立てて使用することも想定している。
　また、携帯機器、特に携帯電話機には様々な変形機構を備え、複数の形態に変形可能なものがある。具体的には、クラムシェル型、２軸型、サイクロイド型、Ｗオープン型、スライド型、ストレート型等がある。これらの変形機構による形態についても、上述の持ち方と同様に、使用する機能に応じて適した形態に変形させた状態で用いることを想定したものが多い。例えば、２軸型のデジタルカメラ内蔵携帯電話機では、通話に使用する際にはＬＣＤのスクリーンとテンキーが同じ側になるようにヒンジを開いた状態で使用することを主に想定し、デジタルカメラとして使用する際には、通話時の状態からＬＣＤの裏側とテンキーが同じ側になるようにした上でヒンジを閉じた状態で使用することをも想定している。
　本明細書では、携帯機器の向きと、携帯機器の形態とを合わせて携帯機器の姿勢と呼ぶものとし、携帯機器の方向変化を検出する３軸加速度センサ、クラムシェル型携帯電話機のヒンジの開閉状態を検出するセンサのどちらも姿勢検出手段と呼ぶものとする。本発明では、使用する機能に応じてユーザが携帯機器の姿勢を変化させる操作を行うことに着目し、加速度センサ、ヒンジの開閉等変形状態を検出するセンサを用いて、携帯機器が所定の姿勢変化をしたことを検出すると、これに応じて地磁気センサの補正処理を開始・実行する。これにより、ユーザが意識していないときに磁気センサの補正処理が実行される。
　特に、地磁気センサを利用する際の携帯機器の向き・形態に至る姿勢変化の検出に応じて補正処理を行うこととすれば、ユーザが地磁気センサを利用しようとして携帯機器の向き・形態を変える操作をした時点で補正処理が開始されるので、補正処理完了までの待ち時間を最短に抑えた上で、地磁気センサにて高精度の測定を行うことができる。
　本発明の一実施の形態である携帯電話機１００について図１を参照して説明する。携帯電話機１００は、変形機構として開閉機構を備える折り畳み型の携帯電話機、図３を参照すると、具体的にはクラムシェル型、２軸型、サイクロイド型、Ｗオープン型等の開閉を伴う変形可能なヒンジを備える携帯電話機であり、３軸加速度センサ１、３軸地磁気センサ２、コントロールＩＣ３、開閉状態検出センサ４、携帯電話機ＣＰＵ５を備える。
　３軸加速度センサ１及び３軸地磁気センサ２は、コンロトールＩＣ３に接続されており、コントロールＩＣ３によって制御され、検出した加速度及び地磁気を出力する。
　コントロールＩＣ３はＣＰＵ５によって制御され、３軸加速度センサ１や３軸地磁気センサ２から入力された加速度や地磁気に対し、必要な演算処理をしてＣＰＵ５に出力する。一般的には消費電力を抑えるために、ＣＰＵ５の求める変化があった時のみコントロールＩＣ３からＣＰＵ５に割り込み信号が出力される。
　開閉状態検出センサ４は、ＣＰＵ５に接続され、携帯電話機１００のヒンジの開閉状態を検知してＣＰＵ５に割り込みにて通知する。
　３軸加速度センサ１、開閉状態検出センサ４の検出結果に基づいて、ＣＰＵ５は、携帯電話機１００の向き、開閉の形態の別を判定する。
　ＣＰＵ５は、携帯電話機１００全体の動作を制御する処理装置であり、携帯電話機１００にて動作する各種のアプリケーションプログラムを格納する記憶装置を備える。特に、ＣＰＵ５は、３軸地磁気センサ２の出力を参照する地磁気センサ利用プログラムを格納しているものとする。地磁気センサ利用プログラムは、例えば、地図表示アプリケーションや、ナビゲーションアプリケーションであり、ユーザの所定の操作に応じてＣＰＵ５にて実行される。地磁気センサ利用アプリケーションは、その起動時に横長の画面にて実行されるように予め設定しておくものとする。
　３軸地磁気センサ２の補正処理に関して図２を参照して説明する。ここで、携帯電話機１００の長手方向をＸ軸、短手方向をＹ軸、厚さ方向をＺ軸とする。３次元のＸ−Ｙ−Ｚ方向に対し、Ｘ−Ｙ面、Ｘ−Ｚ面、Ｙ−Ｚ面のうち２面の方向で加速度センサから地磁気センサの状態（方向）を検出し、地磁気の変化と比較して、正確な方位を割り出す必要がある。特に携帯電話機は一般コンシューマーが携帯して利用する機器であるという装置の性格上、使用する際の周辺磁気源の有無や方向、装置の姿勢を特定することができない。このため、より正確な測定結果を得るためには、地磁気センサでの測定に先立って補正処理を行うことが求められる。この補正はより頻度が高いほど検出誤差を減らす事が可能になるが、従来はユーザが携帯端末からの通知によって補正処理を行うため、あまり頻繁な補正処理はされていない。
　次に、３軸地磁気センサ２の補正処理を行うときの携帯電話機１００の動作について説明する。上述のように、携帯電話機１００は折り畳み型の携帯電話機であり、ＬＣＤ画面を備える上部筐体と、テンキーを備える下部筐体とをヒンジにて連接した構造を有する。３軸加速度センサ１及び３軸地磁気センサ２は上部筐体に搭載するものとする。
　携帯電話機１００の操作に先立って、ユーザは、下部筐体を一方の手で掴んで固定した状態で、他方の手で上部筐体を掴み、ヒンジを中心として手前から奥の方に向かって略半回転させることにより、携帯電話機１００を開く。このときの上部筐体の動作を、３軸加速度センサ１、開閉状態検出センサ４にて検出する（ステップＳ１）と、コントロールＩＣ３は、３軸地磁気センサ２のＸ−Ｚ面の補正処理を開始する（ステップＳ２）。携帯電話機１００を開く際、上部筐体に内蔵された３軸地磁気センサ２は、ヒンジ、即ちＹ軸を中心として、Ｘ−Ｚ面内を回転運動することになる。コントロールＩＣ３は、この回転運動に伴う姿勢変化の発生を、３軸加速度センサ１、開閉状態検出センサ４の出力に基づいて判定し、３軸地磁気センサ２のＸ−Ｚ面の補正処理のトリガーとする。
　次に、ＬＣＤのスクリーンが横長になるような向きに携帯電話機１００の姿勢が変化したことを３軸加速度センサ１が検出する（ステップＳ３）と、コントロールＩＣ３は、３軸地磁気センサ２のＸ−Ｙ面の補正処理を開始する（ステップＳ４）。
　上述のように、地磁気センサ利用プログラムは、その起動時にＬＣＤが横長の画面になる向きで表示されるので、ユーザが地磁気センサ利用プログラムを実行するのであれば、上部筐体を開いた後、ユーザは横長のＬＣＤが正しい向きで見えるように、携帯電話機１００の向きを変える。このとき、携帯電話機１００は、Ｚ軸を中心としてＸ−Ｙ面内で略９０度回転することになる。コントロールＩＣ３は、３軸加速度センサ１、開閉状態検出センサ４の出力に基づいて、Ｘ−Ｙ面内での回転運動の発生を検出し、これをトリガーとして３軸地磁気センサ２のＸ−Ｙ面の補正処理を開始する。
　ステップＳ３からＳ４にかけての携帯電話機１００の姿勢変化と、ユーザが行う操作について、変形機構別に説明する。
　クラムシェル型である場合は、携帯電話をそのまま横に傾ける操作である。このときの姿勢変化は３軸加速度センサ１にて検出する。
　２軸型である場合は、クラムシェル型と同様にそのまま横に傾ける操作か、上部筐体の表裏を反転させた後で上部筐体を閉じる操作である。前者の操作に伴う姿勢変化は３軸加速度センサ１にて検出する。後者の操作に伴う姿勢変化は、３軸加速度センサ１及び開閉状態検出センサ４にて検出する。２軸型の場合、上部筐体は、上部筐体と下部筐体を連接するヒンジと、上部筐体の長手方向の軸を中心として回転するための回転機構とを備えるが、開閉状態検出センサ４とは別に、この回転機構の動作状態を検出するセンサを備えることとし、コントロールＩＣ３は、３軸加速度センサ１及び開閉状態検出センサ４の出力に加えて、このセンサの出力を参照して携帯電話機１００の姿勢を判定することとしてもよい。このセンサの出力を用いれば、上部筐体の長手方向のＸ軸を中心とする回転運動、即ち、Ｙ−Ｚ面内での略１８０度の回転運動を検出することが可能となり、この回転運動の際にＹ−Ｚ面の地磁気センサの補正処理を行うことができる。
　サイクロイド型の場合、下部筐体の向きはそのままに、上部筐体のみを略９０度回転させる操作になる。この姿勢変化は３軸加速度センサ１にて検出する。サイクロイド機構の動作状態を検出するセンサを携帯電話機１００が更に備えることして、その出力を３軸加速度センサ１の出力と共に参照して姿勢を判定することとしてもよい。
　Ｗオープン型の携帯電話機は、上部筐体の開き方に２通りある。即ち、下部筐体の短辺側のヒンジを軸として開く開き方と、長辺側のヒンジを軸として開く開き方である。ここでは、長手方向が上下方向になるような向きにある携帯電話機が短辺を軸とした開き方で開いた状態にあるものとすると、この後、ユーザは、いったん上部筐体を閉じ、次に、下部筐体の長辺側ヒンジが上になるように携帯電話機１００を持ち直し、長辺側ヒンジを軸として上部筐体を開く操作を行う。Ｗオープン型の場合、携帯電話機１００は、短辺側ヒンジと長辺側ヒンジとを備えるが、これらのヒンジのそれぞれに開閉状態検出センサを設ける。コントロールＩＣ３は、これら開閉状態検出センサの出力と、３軸加速度センサ１の出力とを組み合わせて携帯電話機１００の姿勢を判定し、Ｘ−Ｙ面の地磁気センサ２の補正のトリガーとする。Ｗオープン型では、上述の動作の代わりに、上部筐体が横の状態になった時点でＸ−Ｙ面、長辺側ヒンジを開くときにＸ−Ｚ面の補正を行う事としてもよい。
　尚、ステップＳ１からＳ４の動作は、地磁気センサ利用プログラムによるものではないので、地磁気センサ利用プログラムを起動するタイミングはユーザの任意である。
　携帯電話機１００によれば、地磁気センサ利用プログラムが補正処理の実行を促すメッセージをＬＣＤに表示して、これを見たユーザが補正処理実行のための所定の操作を行うのではなく、ユーザが携帯電話機１００を持ち替えたり、変形機構を用いて携帯電話機１００を変形させることにより、携帯電話機１００に所定の姿勢変化が生じると、３軸加速度センサや変形機構の動作状態を検出するセンサの出力に基づいてこの姿勢変化を検出し、この検出をトリガーとして補正処理を開始する。このため、ユーザが補正処理の実行を意識しなくともＸ−Ｚ面、Ｘ−Ｙ面での補正処理が実行され、ユーザにストレスを与えるのを避けることができる。
　また、ユーザへの負荷が低いことから、補正処理の実行頻度を高めることができるので、地磁気センサ出力の精度向上を図ることが可能となり、更に、その結果として地磁気センサ出力を参照して動作する地磁気センサ利用プログラムの動作についても精度を高めることができる。
　以上、携帯電話機１００について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の技術的範囲内で様々な変形が可能であることは、当業者には明らかであろう。
　例えば、上述の説明では、携帯電話機１００は折り畳み型の携帯電話機であり、ヒンジを軸とした回転動作の際に地磁気センサの補正処理を開始・実行したが、本発明は折り畳み型の携帯機器に限定されるものではない。例えば、図３に示したスライド型携帯電話機や、ストレート型携帯電話機であっても、テーブル等に置いてある状態から使用のために持ち上げた状態へと至るまでの姿勢変化や、携帯電話機を所定の向きに傾ける際の姿勢変化を３軸加速度センサを用いて検出し、これをトリガーとして補正処理を実行することとしてもよい。
　この出願は、２００９年５月１４日に出願された日本出願特願第２００９−１１７２１４号を基礎とする優先権を主張し、その開示のすべてをここに取り込むものである。

Claims (15)

1. 地磁気センサ、当該携帯機器の姿勢を検出する姿勢検出手段、前記地磁気センサ及び姿勢検出手段を制御する制御装置を備える携帯機器にて、予め定められた姿勢変化が生じたことを前記姿勢検出手段が検出する段階と、
   　前記検出に応じて前記制御装置が前記地磁気センサの補正処理を開始する段階と
   を含むことを特徴とする、携帯機器の地磁気センサの補正方法。
2. 前記地磁気センサは３軸地磁気センサであり、
   　前記携帯機器の一部乃至全部の、第１の平面内での回転動作を含む第１の姿勢変化の検出に応じて、前記第１の平面における前記３軸地磁気センサの補正処理を開始する段階と、
   　前記携帯機器の一部乃至全部の、前記第１の平面と異なる第２の平面内での回転動作の検出に応じて、前記第２の平面における前記３軸地磁気センサの補正処理を開始する段階とを含む
   ことを特徴とする、請求項１に記載の携帯機器の地磁気センサの補正方法。
3. 前記姿勢検出手段は加速度センサを含むことを特徴とする、請求項１及び２のいずれかに記載の携帯機器の地磁気センサの補正方法。
4. 前記携帯機器は複数の筐体を可動の接続手段により連接した構造を有し、前記姿勢検出手段は前記接続手段の可動状態を検出する手段を含むことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の携帯機器の地磁気センサの補正方法。
5. 前記接続手段は、前記複数の筐体のひとつを他の筐体に対して回転可能に連接した少なくともひとつのヒンジを含み、前記姿勢検出手段は、前記予め定められた姿勢変化として、前記ヒンジの動作を検出することを特徴とする、請求項４に記載の携帯機器の地磁気センサの補正方法。
6. 地磁気センサ、当該携帯機器の姿勢を検出する姿勢検出手段、前記地磁気センサ及び姿勢検出手段を制御する制御装置を備え、
   　予め定められた姿勢変化が生じたことを前記姿勢検出手段が検出すると、前記制御装置が前記地磁気センサの補正処理を開始する
   ことを特徴とする携帯機器。
7. 前記地磁気センサは３軸地磁気センサであり、
   　前記携帯機器の一部乃至全部の、第１の平面内での回転動作を含む第１の姿勢変化の検出に応じて、前記第１の平面における前記３軸地磁気センサの補正処理を開始し、
   　前記携帯機器の一部乃至全部の、前記第１の平面と異なる第２の平面内での回転動作の検出に応じて、前記第２の平面における前記３軸地磁気センサの補正処理を開始する
   ことを特徴とする、請求項６に記載の携帯機器。
8. 前記姿勢検出手段は加速度センサを含むことを特徴とする、請求項６及び７のいずれかに記載の携帯機器。
9. 複数の筐体を可動の接続手段により連接した構造を有し、前記姿勢検出手段は前記接続手段の可動状態を検出する手段を含むことを特徴とする、請求項６乃至８のいずれかに記載の携帯機器。
10. 前記接続手段は、前記複数の筐体のひとつを他の筐体に対して回転可能に連接した少なくともひとつのヒンジを含み、前記姿勢検出手段は、前記予め定められた姿勢変化として、前記ヒンジの動作を検出することを特徴とする、請求項９に記載の携帯機器。
11. 地磁気センサ、当該携帯機器の姿勢を検出する姿勢検出手段、前記地磁気センサ及び姿勢検出手段を制御する制御装置を備える携帯機器の制御装置にて実行されるプログラムであって、
    　予め定められた姿勢変化が生じたことを前記姿勢検出手段にて検出する手順と、
    　前記検出に応じて前記地磁気センサの補正処理を開始する手順と
    を前記制御装置に実行させることを特徴とするプログラム。
12. 前記地磁気センサは３軸地磁気センサであり、
    　前記携帯機器の一部乃至全部の、第１の平面内での回転動作を含む第１の姿勢変化の検出に応じて、前記第１の平面における前記３軸地磁気センサの補正処理を開始する手順と、
    　前記携帯機器の一部乃至全部の、前記第１の平面と異なる第２の平面内での回転動作の検出に応じて、前記第２の平面における前記３軸地磁気センサの補正処理を開始する手順とを含む
    ことを特徴とする、請求項１１に記載のプログラム。
13. 前記姿勢検出手段は加速度センサを含むことを特徴とする、請求項１１及び１２のいずれかに記載のプログラム。
14. 前記携帯機器は複数の筐体を可動の接続手段により連接した構造を有し、前記姿勢検出手段は前記接続手段の可動状態を検出する手段を含むことを特徴とする、請求項１１乃至１３のいずれかに記載のプログラム。
15. 前記接続手段は、前記複数の筐体のひとつを他の筐体に対して回転可能に連接した少なくともひとつのヒンジを含み、前記姿勢検出手段は、前記予め定められた姿勢変化として、前記ヒンジの動作を検出することを特徴とする、請求項１４に記載のプログラム。

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