3軸磁傳感器、全方位磁傳感器及使用它們的方位測定方法
2023-07-08 14:30:56
專利名稱：3軸磁傳感器、全方位磁傳感器及使用它們的方位測定方法
技術領域：
本發明涉及地磁測定技術。尤其是，本發明涉及能修正方位計算誤差的地磁傳感器及方位測定方法。
地磁傳感器用於測定觀測地點的方位。地磁傳感器在觀測地點設置在水平面上，檢測水平面上的地磁場矢量的2軸分量。根據地磁傳感器測出的2軸分量計算出磁場方位。地磁傳感器也可用於汽車的導航系統，為修正磁化帶來的影響，預先進行校準之後出廠。
另一方面，越來越多的手機及可攜式終端用來顯示地圖信息。鑑於這種狀況，本申請人首先設想將地磁傳感器組裝入手機及可攜式終端等可攜式設備，在探討其實現的階段終於認識到以下的問題。即，由於持有者攜帶可攜式設備時的姿勢及攜帶方式的不同，可攜式設備可以朝向所有方向，或者可攜式設備的方向是不定的、不斷變化的。因此，裝在可攜式設備中的地磁傳感器相對水平位置以各種傾斜角傾斜，該傾斜角是不斷變動的。因此，在這樣的使用環境下，必須實時排除磁化帶來的影響、姿勢及攜帶方式變化的影響，自動修正地磁場矢量的檢測信號。
本申請人基於以上認識完成了本發明。其目的在於，提供一種小型且對磁化及傾斜能自動進行修正的地磁傳感器及使用該地磁傳感器的方位測定方法。
本申請人在日本發明專利2000年第104689號申請中，提出了一種裝有2軸磁傳感器的可攜式終端裝置，並提出了一種能對地圖上進行加工、使可攜式終端裝置所顯示的地圖方位對準可攜式終端裝置方位的位置信息顯示系統。還有，本申請人為了提高系統的方便性，還提出了一種在磁傳感器中裝入傾斜傳感器、能自動對傾斜進行修正的全方位磁傳感器。
本發明的一種形態涉及3軸磁傳感器。3軸磁傳感器是將2軸磁傳感器與磁檢測元件構成一體的混合型IC裝置。2軸磁傳感器將基板形成為本體，檢測與所述基板平行的平面所規定的磁場矢量的2軸分量。磁檢測元件檢測所述磁場矢量的與所述平面垂直方向的分量。由此，3軸磁傳感器能對地磁的磁場矢量測出3軸分量。作為磁檢測元件，可以使用根據霍爾效應測量磁場的霍爾元件等磁感應元件，或者利用隨著強磁性體的磁化其電阻發生變化這一現象檢測磁性的MR元件等磁阻效應元件。
2軸磁傳感器也可以將檢測磁場矢量的2軸分量用的線圈圖形在整個層疊基片形成。2軸磁傳感器也可以是磁通門式磁傳感器，該磁通門式磁傳感器以非晶態環狀線圈為核心，在勵磁用線圈基片的外面層疊檢測與所述基片平行平面的X軸方向磁場分量的線圈基片及檢測所述平面的Y軸方向磁場分量的線圈基片而構成。
將2軸磁傳感器與磁檢測元件安裝成一體的方式，可以採用下述的方法，即形成2軸磁傳感器的基片具有傳遞從磁檢測元件輸出的檢測信號用的圖形，在磁檢測元件安裝到基片上時，所述檢測信號通過所述圖形直接引入到基片上。
也可以還含有處理所述2軸磁傳感器和所述磁檢測元件的輸出信號的信號處理部分，所述信號處理部分計算測出的磁性強度，對所述2軸磁傳感器測出的磁場矢量的2軸分量進行修正。該信號處理部分可以與該3軸磁傳感器在基片上形成一體，也可以位於該3軸磁傳感器之外，接收輸出信號並進行規定的信號處理。
本發明的另一形態涉及全方位磁傳感器。全方位磁傳感器是將形成在基片上、檢測3維磁場矢量的3軸磁傳感器與檢測所述基片傾斜角的傾斜傳感器構成為一體的混合型IC裝置。所謂「形成在基片上」，包括幾種情況，一種情況是例如3軸磁傳感器的至少一部分構成要素以基片為本體形成，而3軸磁傳感器的其它構成要素安裝在基片外側，另一種情況是3軸磁傳感器的全部構成以基片為本體形成等。作為一個例子也可以是這樣，檢測與基片平行平面所規定的磁場矢量2軸分量的2軸磁傳感器以基片為本體形成，而檢測所述磁場矢量的與所述平面垂直方向分量的磁檢測元件與形成在基片上的圖形連接，以這樣的方式安裝。
傾斜傳感器也可以檢測與所述基片平行平面所規定的x軸方向傾斜角和y軸方向傾斜角。傾斜傳感器也可以檢測因3軸方向的傾斜導致的位移。這樣的傾斜傳感器也可以是檢測2軸方向或3軸方向位移的加速度傳感器或角速度傳感器。
所述基片也可以具有傳遞從所述傾斜傳感器輸出的檢測信號用的圖形，當所述傾斜傳感器已安裝在所述基片上時，所述檢測信號通過所述圖形直接引入所述基片。
也可以這樣形成，它還包括以從所述基片向外延伸的形式裝在該基片上的薄膜基片，將所述傾斜傳感器安裝在所述薄膜基片之上，將所述薄膜基片向所述基片側彎折，並將整體粘接固定。
所述3軸磁傳感器也可以含有以所述基片為本體形成的、檢測與所述基片平行平面所規定的磁場矢量2軸分量的2軸磁傳感器，以及檢測所述磁場矢量的與所述平面的垂直方向分量的磁檢測元件。所述磁檢測元件也可以安裝在所述薄膜基片之上。將元件安裝在所述薄膜基片之上的方式也可以是倒裝片方式。
還含有處理所述3軸磁傳感器和所述傾斜傳感器的輸出信號的信號處理部分，所述信號處理部分也可以根據所述3軸磁傳感器測出的3維磁場矢量和所述傾斜傳感器測出的傾斜角計算水平磁場分量。所述信號處理部分也可以根據所述傾斜傳感器測出的3軸方向的傾斜引起的位移，修正所述傾斜角，並根據所述3軸磁傳感器測出的3維磁場矢量和修正後的所述傾斜角，計算水平磁場分量。所述信號處理部分也可以根據由所述3維磁場矢量算出的磁性強度，修正所述水平磁場分量。
本發明的另一形態涉及方位測定方法。方位測定方法包括接收3維磁場矢量的檢測信號的過程；接收規定所述磁場矢量的3維坐標與地平面所夾傾斜角的檢測信號的過程；使用根據所述3維磁場矢量算出的磁場強度來修正3維磁場矢量的檢測信號的過程；根據所述傾斜角對修正後的所述3維磁場矢量進行坐標變換並計算水平磁場分量的過程。在接收所述傾斜角檢測信號的過程中，也可以檢測重力的3軸分量來修正所述傾斜角的檢測信號。也可以還含有根據所述水平磁場分量計算方位角的過程。
另外，以上構成要素的任意組合以及將本發明以方法、傳感器、系統等不同形式表現，這些作為本發明的形態都是有效的。
附圖簡介。
圖1所示為第1實施形態的全方位磁傳感器所使用的磁通門式傳感器的分解說明圖。
圖2所示為全方位磁傳感器使用的傾斜傳感器的原理說明圖。
圖3所示為全方位磁傳感器之一例的混合型磁傳感器的構成圖。
圖4所示為由另一製造工序實現的混合型磁傳感器的示意圖。
圖5所示為混合型磁傳感器的功能構成圖。
圖6所示為混合型磁傳感器的CPU進行的修正計算流程圖。
圖7所示為第3實施形態的混合型磁傳感器的俯視圖。
圖8所示為使用第4實施形態的混合型磁傳感器的方位測定系統說明圖。
圖9所示為內裝混合型磁傳感器的手機功能構成圖。
圖10所示為方位測定方法的流程圖。
下面說明本發明的第1實施形態。使用圖1至圖3，說明第1實施形態的全方位磁傳感器的構成。在圖1中，說明全方位磁傳感器所使用的2軸磁傳感器的構成，在圖2中，說明全方位磁傳感器所使用的傾斜傳感器的構成，在圖3中示出全方位磁傳感器整體構成。
圖1為2軸地磁傳感器之一例即磁通門式傳感器100的分解說明圖。磁通門式傳感器100是日本發明專利公開1997年第43322號公報和日本發明專利公開1999年第118892號公報所公開的磁通門式傳感器，以環狀非晶態磁心形成的環狀磁心9為核心，在其上下面上，按該圖所示順序，層疊刻蝕有勵磁線圈圖形12的勵磁線圈用基片8、刻蝕有Y線圈圖形11的Y軸方向磁場檢測線圈基片7、刻蝕有X線圈圖形10的X軸方向磁場檢測線圈基片6而構成。
圖2為傾斜傳感器22的原理說明圖。是由壓電元件之一例的壓電晶體元件32A-D將重錘體34支承在筐體30上的結構，通過壓電晶體元件32A-D檢測重錘體34的位移，能測定傾斜。
圖3(A)、(B)為全方位磁傳感器之一例即混合型磁傳感器200的構成圖。在圖3(A)示出混合型磁傳感器200的俯視圖，圖3(B)示出混合型磁傳感器200的剖視圖。混合型磁傳感器200將磁通門式傳感器100作為基片，在該基片所形成的圖形上，通過焊接28裝上作為運算處理部的CPU20、傾斜傳感器22及作為磁檢測元件之一例的霍爾元件24，用矽樹脂26將整體固定，形成一體，構成混合型磁傳感器。構成的混合型磁傳感器200能將傾斜傳感器22和霍爾元件24輸出的檢測信號經圖形直接引入基片，CPU20在接收磁通門式傳感器100輸出的檢測信號的同時，接收傾斜傳感器22和霍爾元件24的檢測信號，進行後面將敘述的修正計算，並輸出修正後的信號。霍爾元件24檢測與基片垂直方向的磁場分量。通過磁通門式傳感器100與霍爾元件24組合，就構成可進行3維磁場矢量檢測的3軸磁傳感器。作為磁檢測元件，可以使用霍爾元件24等的磁感應元件，也可以使用MR元件等的磁阻效應元件。
圖4為另一製造工序實現的混合型磁傳感器200的示意圖。在磁通門式傳感器100的端部裝有薄膜基片40A-C，在薄膜基片40A-C形成的圖形上安裝有CPU20、傾斜傳感器22及霍爾元件24。薄膜基片40A-C向磁通門式傳感器100側摺疊，並整體粘接固定。元件對薄膜基片40A-C的配置在設計上很自由，包括CPU20、傾斜傳感器22及霍爾元件24在內的元件可安裝在任一個薄膜基片40A-C上，也可以不必使用所有的薄膜基片40A-C，至少在一個薄膜基片上安裝這些元件就行。這樣使用薄膜基片形成混合型磁傳感器200時，沒有焊接部分，就可以相應降低厚度。
採用圖3、圖4中的任一種構成，混合型磁傳感器200是一種IC混合型構成，它是在安裝有檢測2維平面中2軸磁場分量的2軸磁傳感器的基片上，安裝檢測與基片垂直方向的磁場分量的磁檢測元件和檢測基片傾斜的傾斜傳感器，構成一體，利用多個傳感器的融合實現了小型化。
圖5為混合型磁傳感器200的功能構成圖。從磁通門式傳感器100輸出由基片的平面規定的2維坐標軸中的X軸、Y軸方向的磁場分量x、y。從霍爾元件24輸出與基片平面垂直方向的Z軸方向的磁場分量z。從傾斜傳感器22輸出X軸方向的傾斜角α(以下也稱為「縱搖角」)和Y軸方向的傾斜角β(以下也稱為「橫搖角」)。
混合型磁傳感器200裝入手機內，使用時用戶以任意的角度手持手機。在這樣的狀況下，水平磁場入射到磁通門式傳感器100的角度即地磁場仰角的不同對檢測靈敏度有顯著影響。因此，求出混合型磁傳感器200的基片傾斜，進行坐標變換成水平面，求出水平時的磁場矢量。
CPU20具有坐標變換部分202和方位角計算部分204。坐標變換部分202根據磁場矢量(x、y、z)和縱搖角α、橫搖角β，進行修正計算以排除傾斜造成的影響，算出混合型磁傳感器200的基片相對地平面水平放置時測出的水平時的磁場矢量(xh、yh、zh)。方位角計算部分204輸入水平時的磁場矢量(xh、yh、zh)，算出地磁場方位角θ。方位角計算部分204也可以再算出地磁場仰角φ。
圖6所示為混合型磁傳感器200的CPU20進行修正計算的流程圖。坐標變換部分202從傾斜傳感器22取得縱搖角α和橫搖角β(S10)，從磁通門式傳感器100取得磁場矢量的X軸方向、Y軸方向的分量x、y，並從霍爾元件24取得磁場矢量的Z軸方向分量z(S12)。坐標變換部分202求出混合型磁傳感器200的基板相對地平面水平放置時的水平時的磁場矢量(xh、yh、zh)(S14)。具體的修正計算如下進行。
因為混合型磁傳感器200的基片繞水平時的空間坐標系的X軸傾斜α並繞Y軸傾斜β時的磁場矢量為(x、y、z)，因此，水平時的磁場矢量(xh、yh、zh)通過如下式那樣使磁場矢量(x、y、z)繞Y軸旋轉-β、並繞X軸旋轉-α就可獲得。
數學式1[xyz]cos0sin010-sin0cos1000cossin0-sincos=[xyz]cos-sinsinsincos0cossin-sin-cossincoscos----(1)]]>由此，水平時的磁場矢量(xh、yh、zh)可以如下求出。
數學式2xh＝xcosβ-zsinβyh＝-xsinβsinα+ycosα-zcosβsinα(2)zh＝xsinβcosα+ysinα+zcosβcosα方位角計算部分204根據坐標變換後的磁場矢量的X軸分量xh和Y軸分量yh，用下式求出地磁場方位角θ(S16)。
θ＝arctan(yh/xh) (3)方位角計算部分204也可以再用下式求出地磁場仰角，即地磁場矢量與水平磁場矢量(xh、yh)所夾的角φ。
φ＝arccos(H/r)(4)其中，H為水平磁場矢量(xh、yh)的大小，r為磁場矢量(xh、yh、zh)的大小，即磁場強度。
磁場強度r用於對磁化等引起的地磁檢測誤差進行修正。一般情況下，因為磁傳感器受到磁傳感器本身磁化帶來的影響及磁傳感器安裝的裝置所帶磁場的影響，故必須對輸出值進行修正。尤其是，因為混合型磁傳感器200裝在手機及可攜式終端內，用戶攜帶著行走，因此常常在都市及交通網發達的地區等處，裝置會帶有磁場，或在鋼筋結構物附近，會檢測到對方物體所帶的磁性，會混入自然界不會產生的動態磁場。這樣的自然界磁場之外的強磁場入射到磁傳感器並使其呈飽和狀態，就發生不能進行地磁檢測的情況。
為了除去磁傳感器被磁化等的影響，一般是在使用場所進行校準。進行校準的方法是，在將磁傳感器水平設置的狀態下，使磁傳感器沿垂直方向即繞Z軸旋轉360度，求出X軸方向的輸出值和Y軸方向的輸出值構成的圓的中心點，並將該中心點的坐標值用作修正的補償量。但是，因為混合型磁傳感器200是裝在手機或可攜式終端等內，用戶攜帶著在任意場所使用，所以，要用戶每次使用都進行校準是不合適的。
因此，利用所測定的磁場強度r，發現磁化等強磁場的影響，將強磁場的X軸分量、Y軸分量用作混合型磁傳感器200的輸出值的補償量，消除強磁場的影響。為了從測定的磁場強度中排除強磁場，預先以表格形式將初始磁場強度及有可能測出的磁場強度的範圍存儲在存儲器中。實際測定的磁場強度與存儲在表中的數據相互對照，消除自然界磁場之外的磁場分量的影響，進行檢測值的修正處理。此外，當測出超過設定的磁場強度範圍的強磁場時，也可以放棄檢測值，使測定無效。
一般來說，如果每次使用磁傳感器時不進行校準，就不能正確求出地磁場強度及方位，但由於本實施形態的混合型磁傳感器200具有能檢測Z軸方向磁場分量的霍爾元件24，所以能檢測強磁場，能用CPU通過修正處理，正確算出自然界磁場。因此，混合型磁傳感器200具有相當於使用時自動進行校準的效果。這對將混合型磁傳感器200裝到可攜式設備內是非常有利的。
下面說明本發明的第2實施形態。在第1實施形態中，為了檢測混合型磁傳感器200的傾斜，使用了檢測繞X軸、繞Y軸的傾斜角的2軸傾斜傳感器22。在第2實施形態中，與第1實施形態不同點在於，設有還能檢測繞Z軸的傾斜角的3軸傾斜傳感器，其它構成與第1實施形態相同。
在第1實施形態中，通過使用3軸的磁傳感器來測定因磁化等引起的強磁場，就能夠自動進行校準。在第2實施形態中，為了使傾斜傳感器也能自動進行校準，使用了3軸的傾斜傳感器。
在第2實施形態使用的3軸傾斜傳感器與在第1實施形態說明過的圖2的傾斜傳感器22構成相同，檢測因重力引起的重錘體34位移的3軸分量。由此，能在與混合型磁傳感器200的基片一起運動的動坐標系中獲得重力矢量(gx、gy、gz)。因此可以知道混合型磁傳感器200的基片的傾斜，即基片的法線方向與垂直方向所夾的角ψ。使用該信息，對傾斜傳感器的X軸、Y軸的輸出信號進行修正。若獲得的重力矢量是(O、O、g)，Z軸的輸出信號為零，則基片是水平的，不需修正。
一般情況下，對於傾斜傳感器，為了獲得傾斜角的正確值，也必須在將傾斜傳感器水平設置的狀態下進行校準，進行輸出值的修正。使用2軸傾斜傳感器，因為只能獲得X軸和Y軸的輸出值，所以，傾斜傳感器自身是否傾斜是不知道的，故必須在水平狀態下進行校準。通過使用3軸傾斜傳感器，能獲得Z軸的輸出信號，將Z軸的輸出信號用作基準，就能對繞X軸和Y軸的傾斜角進行修正。因此，不必在水平設置的狀態下在使用前進行校準，具有相當於使用時進行自動校準的效果。
以下說明本發明第3實施形態。圖7是第3實施形態的混合型磁傳感器200的俯視圖。以磁通門式傳感器100為基片，在上部安裝有CPU20、傾斜傳感器23及霍爾元件24。本實施形態的傾斜傳感器23與第1實施形態說明過的圖2的傾斜傳感器22構成相同，但不同點是，用柔性的矽膠50覆蓋，利用外氣壓與傳感器內的內壓之差，還能測出外氣壓。混合型磁傳感器200的其它構成與在第1實施形態說明過的圖3相同，除了傾斜傳感器22之外，整體用矽樹脂26進行固定。這樣安裝的混合型磁傳感器200能夠測量觀測地點的方位，同時根據外氣壓測量高度。
以下說明使用第1至第3實施形態之一的混合型磁傳感器200的方位測定系統，作為本發明第4實施形態。圖8為第4實施形態的方位測定系統的說明圖。手機110內裝有混合型磁傳感器200和GPS接收部分102。手機110從多個GPS衛星114接收位置信息。位置信息包括觀測地點的緯度和經度。手機110將接收到的位置信息發送給地面臺112。地面臺112有伺服器116、地圖數據118和GPS天線120。已正確知道地面臺112的緯度和經度，伺服器116將地面臺112的已知經和緯度用作參照數據，使用GPS天線120從多個GPS衛星114接收到的位置信息，修正手機110發送的位置信息，將正確的位置信息發送給手機110。此外，伺服器116從地圖數據118中抽取手機110要求的目前位置的全磁力數據，並將其發送給手機110。此外，伺服器116根據手機110的目前位置，從地圖數據118提取地圖信息發送給手機110。手機110根據由混合型磁傳感器200測定的地磁場方位加工地圖信息並進行顯示。
圖9為手機110的功能構成圖。省略了手機110的通話等功能，示出與本發明的方位測定技術有關的功能。手機110具有從GPS衛星114接收GPS信號的GPS接收部分102、從地面臺112取得全磁力數據的全磁力取得部分104、混合型磁傳感器200、地圖信息處理部分206及顯示部分208。混合型磁傳感器200具有磁通門式傳感器100、傾斜傳感器22、坐標變換部分202及方位角計算部分204。
GPS接收部分102從GPS衛星114接收觀測地點的位置信息，全磁力取得部分104將GPS接收部分102接收的位置信息發送給地面臺112，從地面臺112接收觀測地點的全磁力r。全磁力取得部分104將全磁力r輸入到坐標變換部分202。磁通門式傳感器100測出並輸出的磁場矢量的X軸、Y軸分量x、y及傾斜傳感器22輸出的縱搖角α和橫搖角β輸入坐標變換部分202。坐標變換部分202根據磁場矢量的X軸分量x和Y軸分量y及全磁力r，求出磁場矢量的Z軸分量z，並使用縱搖角α和橫搖角β，通過坐標變換，求出水平時的磁場矢量(xh、yh、zh)。方位角計算部分204根據水平時的磁場矢量算出地磁場方位角θ，並輸出到地圖信息處理部分206。
地圖信息處理部分206根據方位角θ對從地面臺112接收到的地圖數據進行加工，顯示部分208將加工後的地圖數據顯示在屏幕上。例如，地圖信息處理部分206使地圖旋轉以使地圖的方位對準所測定的地磁場方位角θ。手機110的畫面上顯示與手機110攜帶者朝向的方位一致的地圖。
圖10為本實施形態的方位測定方法的流程圖。坐標變換部分202從傾斜傳感器22取得縱搖角α和橫搖角β(S20)，從磁通門式傳感器100取得磁場矢量的X軸分量x、Y軸分量y(S22)。GPS接收部102取得目前位置信息(S24)，全磁力取得部分104將目前位置信息發送給地面臺112的伺服器116，並從伺服器116接收目前位置的全磁力r(S26)。坐標變換部分202根據全磁力r和磁場矢量的X軸分量x、Y軸分量y，用下式算出Z軸分量z(S28)。
數學式3Z=r2-x2-y2-----(5)]]>坐標變換部分202使用縱搖角α和橫搖角β，通過上述式(2)的坐標變換，求水平時的磁場矢量(xh、yh、zh)(S30)。方位角計算部分204根據坐標變換後的磁場矢量的X軸分量xh和Y軸分量yh，由上述式(3)算出方位角θ(S32)。
作為混合型磁傳感器200也可以使用在第3實施形態說明過的、圖7的可檢測高度的混合型磁傳感器200，將觀測地點的高度與觀測地點的經、緯度一併發送給地面臺112的伺服器116。此外，也可以伺服器116保持有每一地區當前的氣壓數據，向手機110提供氣壓數據，並使用氣壓數據對混合型磁傳感器200測出的高度檢測值進行修正。
此外，在上述說明中，混合型磁傳感器200未檢測Z軸方向的磁場分量，但也可以使用霍爾元件24檢測Z軸方向的磁場分量，求磁場強度，與從伺服器116獲得的全磁力r進行比較，從而對磁化等引起的強磁場影響進行修正。
如上所述，上述實施形態的混合型磁傳感器200因為磁通門式傳感器100是以基片為本體形成的，並在基片上安裝霍爾元件24和傾斜傳感器22成為一體，所以能實現小型化。
此外，混合型磁傳感器200由於對傾斜進行自動修正，故即使混合型磁傳感器200向任何方向傾斜，或者橫搖角並非是固定不變的，也能自動進行修正以排除傾斜帶來的影響，在構成手機及可攜式終端等可攜式設備時就很方便。與傳統的磁方位傳感器利用振子等機械性水平保持功能進行校準時相比，這樣形成的混合型磁傳感器200因為是純電子式的，故響應快，無機械性接點，可半永久性使用，並且其結構能適應所有的姿勢。
以上根據實施形態說明了本發明。本行業人員應該知道，實施形態所示的是例子，各構成要素及各處理程序的組合可以有各種各樣的變形例子，另外這些變形例子也在本發明範圍之內。
下面說明一下這樣的變形例子。在上述說明中，在混合型磁傳感器200設有CPU20，但也可以再設置存儲器，存儲修正用的表格。此外，也可以將CPU20及存儲器不安裝在混合型磁傳感器200中，而是將混合型磁傳感器200測出的信號取出到外部，通過外部設置的微機進行修正等的計算處理。此外，在上述說明中，用同一基片將磁傳感器與傾斜傳感器形成為一體，但也可以將磁傳感器與傾斜傳感器不做成一體而是設置在另外的基片上，用一個CPU20處理兩者的輸出信號。
根據本發明，進行修正以排除傾斜帶來的影響，能正確測定地磁場方位。
權利要求
1.一種3軸磁傳感器，其特徵在於，將2軸磁傳感器與磁檢測元件構成一體形成混合型IC，所述2軸磁傳感器以基板為本體而形成，檢測與所述基板平行的平面所規定的磁場矢量的2軸分量，所述磁檢測元件檢測所述磁場矢量的與所述平面垂直方向的分量。
2.根據權利要求1所述的3軸磁傳感器，其特徵在於，所述2軸磁傳感器是將檢測磁場矢量的2軸分量用的線圈圖形在整個層疊基片形成。
3.根據權利要求1或2所述的3軸磁傳感器，其特徵在於，所述基片具有傳遞從所述磁檢測元件輸出的檢測信號用的圖形，在所述磁檢測元件安裝到所述基片上時，所述檢測信號通過所述圖形直接引入到所述基片上。
4.根據權利要求3所述的3軸磁傳感器，其特徵在於，還含有處理所述2軸磁傳感器和所述磁檢測元件的輸出信號的信號處理部分，所述信號處理部分計算測出的磁性強度，對所述2軸磁傳感器測出的磁場矢量的2軸分量進行修正。
5.一種全方位磁傳感器，其特徵在於，將形成在基片上的檢測3維磁場矢量的3軸磁傳感器與檢測所述基片傾斜角的傾斜傳感器構成為一體形成混合型IC。
6.根據權利要求5所述的全方位磁傳感器，其特徵在於，所述基片具有傳遞從所述傾斜傳感器輸出的檢測信號用的圖形，當所述傾斜傳感器已安裝在所述基片上時，所述檢測信號通過所述圖形直接引入所述基片。
7.根據權利要求5所述的全方位磁傳感器，其特徵在於，它還包括以從所述基片向外延伸的形式裝在該基片上的薄膜基片，所述傾斜傳感器安裝在所述薄膜基片之上，所述薄膜基片向所述基片側彎折，並對整體加以粘接固定而形成。
8.根據權利要求5至7中的任一項所述的全方位磁傳感器，其特徵在於，所述3軸磁傳感器包括以所述基片為本體形成的、檢測與所述基片平行平面所規定的磁場矢量2軸分量的2軸磁傳感器，以及檢測所述磁場矢量的與所述平面的垂直方向分量的磁檢測元件。
9.根據權利要求5至8中的任一項所述的全方位磁傳感器，其特徵在於，所述傾斜傳感器檢測與所述基片平行平面所規定的X軸方向橫搖角和Y軸方向橫搖角。
10.根據權利要求5至8中的任一項所述的全方位磁傳感器，其特徵在於，所述傾斜傳感器檢測3軸方向的傾斜引起的位移。
11.根據權利要求5至9中的任一項所述的全方位磁傳感器，其特徵在於，還含有處理所述3軸磁傳感器和所述傾斜傳感器的輸出信號的信號處理部分，所述信號處理部分根據所述3軸磁傳感器測出的3維磁場矢量和所述傾斜傳感器測出的傾斜角算出水平磁場分量。
12.根據權利要求10所述的全方位磁傳感器，其特徵在於，還含有處理所述3軸磁傳感器和所述傾斜傳感器的輸出信號的信號處理部分，所述信號處理部分根據所述傾斜傳感器測出的3軸方向傾斜引起的位移修正所述橫搖角，並根據所述3軸磁傳感器測出的3維磁場矢量和修正後的所述傾斜角來算出水平磁場分量。
13.根據權利要求11或12所述的全方位磁傳感器，其特徵在於，所述信號處理部分根據從所述3維磁場矢量算出的磁性強度，修正所述水平磁場分量。
14.一種方位測定方法，其特徵在於，包括接收3維磁場矢量的檢測信號的過程；接收規定所述磁場矢量的3維坐標與地平面所夾傾斜角的檢測信號的過程；使用根據所述3維磁場矢量算出的磁場強度來修正3維磁場矢量的檢測信號的過程；根據所述傾斜角對修正後的所述3維磁場矢量進行坐標變換並計算水平磁場分量的過程。
15.根據權利要求14所述的方位測定方法，其特徵在於，在接收所述傾斜角的檢測信號的過程中，檢測重力的3軸分量來修正所述傾斜角的檢測信號。
16.根據權利要求14或15所述的方位測定方法，其特徵在於，還包括根據所述水平磁場分量計算方位角的過程。
全文摘要
提供一種混合型磁傳感器200,其包括以基片為本體形成的、檢測與基片平行平面所規定磁場矢量的2軸分量的磁通門式傳感器100,檢測磁場矢量的與基片垂直方向分量的霍爾元件24,檢測基片橫搖角的傾斜傳感器22及CPU20,構成為一體為混合型IC。測出的3維磁場矢量是考慮了基片的傾斜進行修正的,所以能算出地磁場的正確方位。裝入手機,即使因使用者的姿勢或攜帶方式變化使該地磁傳感器發生傾斜時,也能正確測定方位。
文檔編號G01C17/28GK1349109SQ0110297
公開日2002年5月15日 申請日期2001年2月7日 優先權日2000年10月16日
發明者田村泰弘 申請人:Ap第一體系有限公司