比較装置
【課題】センサからの出力の全般的な変化に応じて閾値を適応的に調整する。
【解決手段】比較装置１００が、検知した磁気Ｂの強度に応じて信号Ｖinを出力する磁気センサ１０と、磁気センサ１０が出力する信号Ｖinの強度に応じて、信号Ｖinの強度が属する階級Ｃnを特定する離散値を出力する信号処理部２１と、信号処理部２１が出力した離散値を記憶する離散値記憶部２２と、離散値記憶部２２に記憶された複数の離散値が成す、信号Ｖinの強度の頻度分布の代表値Ｖmodeに応じて、第１判別用閾値Ｖref1と第１判別用閾値Ｖref1を下回る第２判別用閾値Ｖref2とを生成して出力する閾値出力部２０と、信号Ｖinと、第１判別用閾値Ｖref1および第２判別用閾値Ｖref2のいずれか一方とを比較して、２値化された比較結果ＣＯＭＰを出力する比較部３０と備える。
【解決手段】比較装置１００が、検知した磁気Ｂの強度に応じて信号Ｖinを出力する磁気センサ１０と、磁気センサ１０が出力する信号Ｖinの強度に応じて、信号Ｖinの強度が属する階級Ｃnを特定する離散値を出力する信号処理部２１と、信号処理部２１が出力した離散値を記憶する離散値記憶部２２と、離散値記憶部２２に記憶された複数の離散値が成す、信号Ｖinの強度の頻度分布の代表値Ｖmodeに応じて、第１判別用閾値Ｖref1と第１判別用閾値Ｖref1を下回る第２判別用閾値Ｖref2とを生成して出力する閾値出力部２０と、信号Ｖinと、第１判別用閾値Ｖref1および第２判別用閾値Ｖref2のいずれか一方とを比較して、２値化された比較結果ＣＯＭＰを出力する比較部３０と備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、比較装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサからの入力信号と閾値とを比較し２値化された比較信号を出力する比較器を用いて、機器の状態（例えば携帯電話の開閉状態）を検出する比較装置が知られている。このような比較装置では、検出されるべき複数の状態を判別できるように閾値を適切に設定する必要がある。
特許文献１の磁気センサは、窓等がわずかに開いた状態（半締まり状態）である場合に、窓等が閉鎖していると判定してしまうことを防止する観点から、窓等が完全に閉鎖しているときの磁界の強さＨmaxに応じて閾値（閉鎖強度ＴH1）を実験的に設定し、測定された磁界の強さＨ0が閾値（閉鎖強度ＴH1）を超えているときに窓等が閉鎖していると判定する。この磁界の強さＨ0に基づいて、窓等の開閉を判定するための閾値ＴH2および閾値ＴH3が設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４３６８３１３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、センサの経時劣化や周辺温度等の変化によってセンサからの出力が全般的に変化すると、当初に設定された閾値が機器状態を判別するのに不適当となる場合がある。例えば、磁気センサからの出力の強弱によって携帯電話の開閉を判別する比較装置において、磁気センサの経時劣化により出力が全般的に低下した場合に、当初の閾値をそのまま用いて判別すると、閉鎖状態でも磁気センサからの出力が閾値を超えないために開閉状態を正しく検知できないという可能性がある。また、磁気センサは周辺温度の変化に伴って抵抗値が変化するために、周辺温度が変化した場合に当初の閾値をそのまま用いて判別すると、開閉動作を正しく検知できなくなる可能性がある。
特許文献１の磁気センサは、窓等の開閉を判定するための閾値ＴH2および閾値ＴH3については閉鎖時の磁界の強さＨ0に基づいて動的に設定されるものの、窓等の閉鎖を判定するための閾値ＴH1は予め実験的に設定されており、センサ出力の全般的な変化に応じて各閾値を適応的に調整するものではない。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、センサの経時劣化や周辺温度等の変化により生じるセンサからの出力の全般的な変化に応じて閾値を適応的に調整することが可能な比較装置を提供することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明に係る比較装置は、検知した磁気の強度に応じて信号を出力する磁気センサと、前記磁気センサが出力する前記信号の強度に応じて、前記信号の強度が属する階級を特定する離散値を出力する信号処理部と、前記信号処理部が出力した前記離散値を記憶する離散値記憶部と、前記離散値記憶部に記憶された複数の前記離散値が成す、前記信号の強度の頻度分布の代表値に応じて、第１判別用閾値と前記第１判別用閾値を下回る第２判別用閾値とを生成して出力する閾値出力部と、前記信号と、前記第１判別用閾値および前記第２判別用閾値のいずれか一方とを比較して、２値化された比較結果を出力する比較部とを備える。
「階級」とは、統計学上の用語であり、複数の連続値を離散値化して頻度分布（ヒストグラム等）を作成する場合における、連続値の範囲を分割した複数の小範囲の各々のことを意味する。具体的に例示すると、複数の値Ｘnの各々が０から１００までの範囲において連続値を取る場合、この範囲を１０ごとの間隔で分割すると、０〜１０、１０〜２０、…、９０〜１００という１０個の階級ができ、複数の値Ｘnの各々はいずれかの階級に属することが理解される。また、各階級の中央の値を「階級値」という。例えば、階級０〜１０の階級値は５であり、階級９０〜１００の階級値は９５である。
「代表値」とは、統計学上の用語であり、複数の値の分布の特徴を代表的に表す値のことである。代表値には、例えば算術平均値、中央値（複数の値を大きさの順に並べた場合に中央に位置する値）、最頻値（最も頻度が高い階級の階級値）等が含まれる。
【０００７】
以上の構成によれば、磁気センサから出力される信号の強度に応じた複数の離散値が成す頻度分布の代表値に応じて第１判別用閾値および第２判別用閾値が生成されるので、磁気センサの出力の全般的な変化に応じて第１判別用閾値と第２判別用閾値とを調整できる。したがって、磁気センサからの出力が全般的に変化しても閾値が一定に維持される構成と比較して、判別制度を向上させることが可能である。また、複数の離散値によって頻度分布が形成されるので、簡易に代表値を求めることが可能である。
【０００８】
本発明の好適な態様においては、前記代表値は、前記頻度分布の最頻値である。
以上の構成によれば、代表値として最頻値を用いるので、より適切に入力信号の頻度分布に応じた判別用閾値の調整を行うことが可能となる。
【０００９】
本発明の好適な態様においては、前記閾値出力部に、前記第１判別用閾値と前記第２判別用閾値とを時分割で選択して出力させるシーケンサを備える。
以上の構成によれば、第１判別用閾値と第２判別用閾値とが時分割で選択されて比較部に供給されるので、単一の比較部による構成によって、複数の閾値と信号との比較動作を行うことが可能となる。
【００１０】
本発明の好適な態様においては、前記比較部は、前記比較結果を判定部に出力し、前記判定部は、前記比較結果が、前記信号が前記第１判別用閾値以上であることを示す場合には、第１論理値を示す判定結果を出力し、前記比較結果が、前記信号が前記第２判別用閾値未満であることを示す場合には、第２論理値を示す判定結果を出力し、前記比較結果が、前記信号が前記第１判別用閾値未満であって前記第２判別用閾値以上であることを示す場合には、前回の判定結果と同じ判定結果を出力する。
以上の構成によれば、前回の判定結果と今回の比較結果とに基づいて、ヒシテリシス特性が付与された今回の判定結果を得ることが可能である。また、ヒシテリシス特性が単一のコンパレータを用いた構成によって実現されるので、ヒシテリシス特性を付与するための複数のコンパレータやシュミットトリガ回路を設ける場合と比較して、構成を簡易にすることが可能である。
【００１１】
本発明の好適な態様においては、前記信号処理部は、前記センサが出力する前記信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換器を備え、前記閾値出力部は、前記判別用閾値を前記比較部へ出力するデジタル−アナログ変換器を備える。
以上の構成によれば、信号の強度が属する階級を示す離散値に対応したデジタル信号が信号処理部から出力される。また、デジタルデータとして生成された閾値データを変換して判別用閾値である電位を出力するので、安定した判別用閾値を得ることが可能である。
【００１２】
以上の本発明の比較装置は、携帯装置に備えられて好適である。この場合には、閾値を適応的に調整することが可能な比較装置を備えた携帯装置が提供される。
【００１３】
また、本発明に係る比較方法は、検知された磁気の強度に応じて出力された信号の強度に応じて、前記信号の強度が属する階級を特定する離散値を出力するステップと、出力された前記離散値を記憶するステップと、記憶された複数の前記離散値が成す、前記信号の強度の頻度分布の代表値に応じて、第１判別用閾値と前記第１判別用閾値を下回る第２判別用閾値とを生成して出力するステップと、前記信号と、前記第１判別用閾値および前記第２判別用閾値のいずれか一方とを比較して、２値化された比較結果を出力するステップとを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態の比較装置の構成を示すブロック図である。
【図２】入力信号の強度範囲と階級との関係を示す図である。
【図３】離散値記憶部の構成を示す図である。
【図４】比較装置を搭載した開閉式機器の構成例を示す図である。
【図５】磁気センサ−磁石間の距離と、磁気センサ表面における磁束密度との関係を示すグラフである。
【図６】磁気センサが検知する磁束密度の理論的な頻度を示すグラフである。
【図７】離散値化された入力信号の頻度分布を示すヒストグラムである。
【図８】比較装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】磁気センサの出力が上昇した場合の閾値の調整の様子を示すグラフである。
【図１０】磁気センサの出力が低下した場合の閾値の調整の様子を示すグラフである。
【図１１】ヒシテリシス特性を示すグラフである。
【図１２】判定部が判定信号を出力するための真理値表である。
【図１３】開閉判定動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜Ａ．実施形態＞
図１は、本発明の実施形態に係る比較装置１００のブロック図である。比較装置１００は、入力信号Ｖinと判別用閾値Ｖrefとを比較した結果に基づいて判定信号ＤＥＴを出力する比較装置である。比較装置１００は、磁気センサ１０、閾値出力部２０、コンパレータ３０、および制御部４０を備える。
【００１６】
磁気センサ１０は、磁気の強度（磁束密度）を検知し、検知結果に応じて入力信号Ｖinを生成してコンパレータ３０へ供給する磁気センサ（例えばＧＭＲ素子）である。磁気センサ１０は、磁束密度を検知するが磁場の向きは検出しない磁気センサであってもよく、磁束密度と磁場の向きとを検出する磁気センサであってもよい。
コンパレータ３０は入力信号Ｖinと判別用閾値Ｖrefとを比較し、２値化された比較信号ＣＯＭＰを制御部４０に出力する。具体的には、コンパレータ３０は、入力信号Ｖinが判別用閾値Ｖref以上であれば（Ｖin≧Ｖref）、ハイレベルの比較信号ＣＯＭＰを出力し、入力信号Ｖinが判別用閾値Ｖref未満であれば（Ｖin＜Ｖref）、ローレベルの比較信号ＣＯＭＰを出力する。
【００１７】
制御部４０は、発振器４１とシーケンサ４２と判定部４３とを備える。発振器４１は、シーケンサ４２にクロック信号を供給する。シーケンサ４２は、判別用閾値Ｖrefを選択するための制御信号ＣＴＬを生成して閾値出力部２０に供給する。さらに、シーケンサ４２は、タイミング信号を判定部４３に供給して、判定部４３の判定動作がシーケンサ４２の動作と同期して行われるように制御する。判定部４３は、コンパレータ３０から供給された比較信号ＣＯＭＰとシーケンサ４２から供給されたタイミング信号とに基づいて判定信号ＤＥＴを出力する。
【００１８】
閾値出力部２０は、信号処理部２１と、離散値記憶部２２と、閾値生成回路２３と、閾値記憶部２４と、デジタル−アナログ変換器（Digital-Analog Converter、ＤＡＣ）２５とを備える。信号処理部２１は、アナログ−デジタル変換器（Analog-Digital Converter、ＡＤＣ）を備えており、磁気センサ１０が生成する入力信号Ｖinをデジタル信号に変換して出力する。このデジタル信号は、入力信号Ｖinの強度が属する階級Ｃnを特定する離散値を示す。
図２に、信号処理部２１への入力信号Ｖinの強度と階級Ｃnとの関係を例示する。この例においては、入力信号Ｖinが１６段階（Ｃ0〜Ｃ15）に階級化される。具体的には、信号処理部２１は、例えば量子化ビット数４ビット、階級幅0.2Ｖで入力信号Ｖinを量子化する。すなわち、入力信号Ｖinの強度が0Ｖ以上0.2Ｖ未満の場合には階級Ｃ0に属し、入力信号Ｖinの強度が0.2Ｖ以上0.4Ｖ未満の場合には階級Ｃ1に属する。信号処理部２１は、入力信号Ｖinを１６段階に階級化するＡＤＣのみを備えてもよいし、１６段階より多い段階数に階級化するＡＤＣと、そのＡＤＣからの出力を１６段階に階級化する信号処理回路とを備えてもよい。
【００１９】
離散値記憶部２２は、信号処理部２１が出力した、階級Ｃnを特定する離散値を時系列で記憶する。図３に例示した離散値記憶部２２の構成では、離散値記憶部２２内に１００００個の離散値が記憶される。信号処理部２１が入力信号Ｖinの階級Ｃnを取得して離散値を出力すると、出力された離散値が最新の離散値として離散値記憶部２２に記憶され、代わりに最古の離散値が破棄される（すなわち、先入先出方式（First-In/First-Out）にて離散値が離散値記憶部２２に記憶される）。このようにして、図３に例示した離散値記憶部２２には、信号処理部２１が出力した直近１００００回分の離散値が記憶されることとなる。
【００２０】
なお、図２および図３の説明において示した「１６段階に階級化」、「量子化ビット数４ビット」、「階級幅0.2Ｖ」、「離散値１００００個」等の数値は、説明のための単なる例に過ぎず、本実施形態がこれらの数値を用いた構成に限定されるものではない。
【００２１】
閾値生成回路２３は、離散値記憶部２２に記憶された複数の離散値が成す頻度分布に応じて、第１判別用閾値Ｖref1に対応する閾値データＤ1と第２判別用閾値Ｖref2に対応する閾値データＤ2とを生成して閾値記憶部２４に記憶する。ＤＡＣ２５は、シーケンサ４２からの制御信号ＣＴＬに従って、閾値記憶部２４に記憶された閾値データＤ1および閾値データＤ2をアナログ信号に変換して、第１判別用閾値Ｖref1および第２判別用閾値Ｖref2を時分割で選択してコンパレータ３０へ出力する。第１判別用閾値Ｖref1および第２判別用閾値Ｖref2は、開閉式機器２００の開閉を判別するための閾値であり、ヒシテリシス特性をもって入力信号Ｖinを判別するのに用いられる。第１判別用閾値Ｖref1は、第２判別用閾値Ｖref2を上回る（Ｖref2＜Ｖref1）。
なお、閾値出力部２０が閾値記憶部２４を備えずに、閾値生成回路２３が、シーケンサ４２からの制御信号ＣＴＬに従って都度に第１判別用閾値Ｖref1および第２判別用閾値Ｖref2を生成する構成も採用し得る。
【００２２】
制御部４０が備える判定部４３は、入力信号Ｖinが第１判別用閾値Ｖref1以上である場合には、ハイレベルの判定信号ＤＥＴを出力する。入力信号Ｖinが第２判別用閾値Ｖref2未満である場合には、ローレベルの判定信号ＤＥＴを出力する。入力信号Ｖinが第１判別用閾値Ｖref1未満であって第２判別用閾値Ｖref2以上である場合には、前回の判定信号ＤＥＴと同じ判定信号ＤＥＴを出力する。すなわち、判定部４３から出力される判定信号ＤＥＴにはヒシテリシス特性が付与されている。
【００２３】
図４に、比較装置１００を搭載した開閉式機器２００の構成例を示す。開閉式機器２００は、ユーザーが開閉することが可能であるようにヒンジ２０３で接合された本体部２０１と蓋部２０２とを備える。本体部２０１の先端には比較装置１００が備える磁気センサ１０が配置され、蓋部２０２の先端には磁石１２が配置される。開状態（図２の（Ａ）の状態）のときに磁気センサ１０と磁石１２とが最も離間し、閉状態（図２の（Ｂ）の状態）のときに磁気センサ１０と磁石１２とが最も近接する。以下、磁気センサ１０と磁石１２の磁極面との距離を距離ｄと称し、特に、開状態における磁気センサ１０と磁石１２の磁極面との距離を距離ｄmaxと、閉状態における磁気センサ１０と磁石１２の磁極面との距離を距離ｄminと称する。
【００２４】
図５は、磁気センサ１０と磁石１２の磁極面との距離ｄと、磁気センサ１０の表面における磁石１２の磁束密度Ｂとの関係を示すグラフである。距離ｄが小さいほど磁束密度Ｂが大きく、距離ｄが大きいほど磁束密度Ｂが小さい。また、距離ｄの増加に伴う磁束密度Ｂの減少の程度は、距離ｄが小さいほど大きい。すなわち、距離ｄが大きい場合（例えば距離ｄmaxの付近）よりも、距離ｄが小さい場合（例えば距離ｄminの付近）の方が、距離ｄの増加に伴う磁束密度Ｂの減少の程度が大きい。また、距離ｄx以降では、磁束密度Ｂが自然界に存在する背景磁場を下回り、磁石１２の磁束密度Ｂと背景磁場との判別が困難になる。
以上の距離ｄと磁束密度Ｂとの関係に基づくと、開閉式機器２００の開閉を判別するための第１判別用閾値Ｖref1および第２判別用閾値Ｖref2は、距離ｄminにおける磁束密度Ｂに対応する入力信号Ｖinの近くに設定されると好ましい。この場合には、背景磁場が磁束密度Ｂに与える影響が少なく、かつ、距離ｄのわずかな変動によって磁束密度Ｂが大きく変動し、入力信号Ｖinも第１判別用閾値Ｖref1付近および第２判別用閾値Ｖref2付近で大きく変動するから、誤判別の可能性が低減されて判別精度を高めることができる。
【００２５】
図６は、磁気センサ１０が検知する磁束密度Ｂの理論的な頻度を示すグラフである。開閉式機器２００は、閉状態にある期間（閉期間）と開状態にある期間（開期間）とが動作期間全体における長い期間を占めるので、閉期間および開期間と比して開閉動作中の期間は短い。例えば、開閉式機器２００が携帯電話である場合、通話等の機能を使用しない閉期間と、通話等を行っている開期間とが長い期間を占めるので、これらの期間と比して開閉動作中の期間は短い。したがって、長期間（例えば数日間）にわたって、磁気センサ１０が検知する磁束密度Ｂを示す入力信号Ｖinの頻度分布を取得したと仮定すると、図６のように、開閉動作中における磁束密度Ｂの範囲Ｗ2においては入力信号Ｖinの分布が小となり、開状態における磁束密度Ｂの範囲Ｗ1と閉状態における磁束密度Ｂの範囲Ｗ3とにおいては入力信号Ｖinの分布が大となる。なお、開閉式機器２００（携帯電話）を使用していない閉期間は開期間と比較しても顕著に長いため、閉状態における磁束密度Ｂの範囲Ｗ3において頻度分布の顕著なピークｐが存在する。ピークｐにおける入力信号Ｖinの電位をピーク電位Ｖpとする。
【００２６】
以上の理論的な検知頻度分布に基づくと、第１判別用閾値Ｖref1および第２判別用閾値Ｖref2は、ピーク電位Ｖpと所定の間隔だけ離れた範囲Ｗ2内に設定されると好ましい。この場合には、検知頻度が低い磁束密度Ｂに対応する電位（範囲Ｗ2内の電位）に第１判別用閾値Ｖref1および第２判別用閾値Ｖref2が設定されるので、閉状態および開状態において第１判別用閾値Ｖref1および第２判別用閾値Ｖref2と入力信号Ｖinとの差異が大きくなるから、誤判別の可能性が低減されて判別精度を高めることができる。
【００２７】
したがって、距離ｄと磁束密度Ｂとの関係（図５）および磁束密度Ｂの検知頻度（図６）を併せて考慮すると、第１判別用閾値Ｖref1および第２判別用閾値Ｖref2は、範囲Ｗ2内において、距離ｄmin（閉状態）における磁束密度Ｂに対応する入力信号Ｖinの近くに設定されると好ましいことが理解される。具体的には、ピーク電位Ｖpから所定の差Ｉnt1だけ離れた位置に第１判別用閾値Ｖref1を設け、この第１判別用閾値Ｖref1から所定の差Ｉnt2だけ離れた位置に第２判別用閾値Ｖref2を設定すると好ましい。
【００２８】
一方で、磁気センサ１０からの出力は、磁気センサ１０の表面における磁束密度Ｂが一定であっても変化し得る。例えば、磁気センサ１０が経時劣化したり、磁気センサ１０の周辺温度が上昇したりすると、同じ磁束密度Ｂを検知した場合でも出力が全般的に低下する場合がある。また、磁気センサ１０の周辺温度が低下すると、同じ磁束密度Ｂを検知した場合でも出力が全般的に上昇する場合がある。すなわち、入力信号Ｖinの出力範囲は、磁気センサ１０の使用状況に応じて変化する。
そして、磁気センサ１０からの出力（入力信号Ｖin）が全般的に変化すると、図６の検知頻度分布（入力信号Ｖinの頻度分布）が変化し、ピーク電位Ｖpの位置および範囲Ｗ1〜範囲Ｗ3の位置も変化する。したがって、判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）を適切な値に維持するには、磁気センサ１０からの出力の全般的な変化に応じて、判別用閾値Ｖrefを適応的に調整すると好ましいことが理解される。
【００２９】
そこで、磁気センサ１０が出力する入力信号Ｖinの強度の頻度分布に基づいて磁気センサ１０の全般的な出力変動を検知し、頻度分布に基づいて第１判別用閾値Ｖref1および第２判別用閾値Ｖref2を調整することを考える。以下、入力信号Ｖin（階級Ｃn）の頻度分布を代表する値の一種である最頻値に基づいて判別用閾値Ｖrefを調整する場合を例として説明する。
【００３０】
図７に、離散値記憶部２２に記憶されている複数の離散値が成す入力信号Ｖinの頻度分布を示す。前述の通り、入力信号Ｖinは信号処理部２１によって１６階級（Ｃ0〜Ｃ15）に量子化されて離散値となり離散値記憶部２２に記憶されるから、本実施形態における入力信号Ｖinの頻度分布は、図７に示すような階級ごとのヒストグラムにて表すことができる。（以下、このヒストグラムを「入力信号Ｖinのヒストグラム」と称する場合がある。）
図７中の点線ＢLは、図６で示された入力信号Ｖinの理論頻度分布である。前述の通り、開閉式機器２００の動作期間全体においては、閉状態にある期間が長い期間を占めるため、入力信号Ｖinは理論頻度分布における閉状態の電位（ピーク電位Ｖp近傍の電位）を取る場合が多い。そして、図７に示すように、このピーク電位Ｖpは階級Ｃ11に属するから、入力信号Ｖinのヒストグラムにおいては、階級Ｃ11の頻度が最も高くなることが理解される。また、ピーク電位Ｖpは階級Ｃ11に属するから、最も頻度の高い階級Ｃ11の階級値（すなわち最頻値Ｖmode）をピーク電位Ｖpの近似値とできることが理解される。
【００３１】
前述の通り、理論的には、第１判別用閾値Ｖref1はピーク電位Ｖpから所定の差Ｉnt1だけ離れた位置に設定され、第２判別用閾値Ｖref2はこの第１判別用閾値Ｖref1から所定の差Ｉnt2だけ離れた位置に設定されると好ましい。ここで、最頻値Ｖmodeはピーク電位Ｖpの近似値であるから、最頻値Ｖmodeから所定の差Ｉnt1だけ離れた位置に第１判別用閾値Ｖref1を設定し、この第１判別用閾値Ｖref1から所定の差Ｉnt2だけ離れた位置に第２判別用閾値Ｖref2を設定することにより、磁気センサ１０が出力する入力信号Ｖinの出力の全般的な変動に応じた判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）とすることが可能である。最頻値Ｖmodeと第１判別用閾値Ｖref1との差Ｉnt1、および第１判別用閾値Ｖref1と第２判別用閾値Ｖref2との差Ｉnt2は、予め、実験によりあるいは統計的に最適な値に定めておくことができる。
【００３２】
図８は、磁気センサ１０の全般的な出力変化を最頻値Ｖmodeの変化により検知して判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）を調整する動作のフローチャートである。
まず、制御部４０は、Ｎ回の開閉判別動作を行う（Ｓ101〜Ｓ103）。具体的には、ステップＳ101で、シーケンサ４２が、開閉判別動作の回数ｎに１を加える。ステップＳ102で、判定部４３が、入力信号Ｖinが第１判別用閾値Ｖref1以上である場合には、ハイレベルの判定信号ＤＥＴを出力する。入力信号Ｖinが第２判別用閾値Ｖref2未満である場合には、ローレベルの判定信号ＤＥＴを出力する。入力信号Ｖinが第１判別用閾値Ｖref1未満であって第２判別用閾値Ｖref2以上である場合には、前回の判定信号ＤＥＴと同じ判定信号ＤＥＴを出力する。ステップＳ103で、開閉判別動作の回数を判定する。開閉判別動作の行われた回数がＮ回未満であれば、開閉判別動作を繰り返す（Ｓ103：ＮＯ）。
なお、シーケンサ４２が各回の開閉判別動作を所定時間毎に行うように構成してもよい。例えば、開閉式機器２００が携帯電話である場合、その開閉動作は速くても１Hz程度であるから、１秒間に１００回程度の開閉判別動作を行えば開閉状態を判別し得る。したがって、シーケンサ４２が開閉判別動作を０．０１秒に１回行うように構成してもよい。
【００３３】
Ｎ回の開閉判別動作が終了すると（Ｓ103：ＹＥＳ）、次のＮ回の開閉判別動作のために、シーケンサ４２が開閉判別動作の回数ｎを０に初期化する（Ｓ104）。続いて、閾値出力部２０が入力信号Ｖinの頻度分布を更新する（以下、頻度分布更新動作と称する）。具体的には、制御部４０からの制御信号ＣＴＬに従って、信号処理部２１が、入力信号Ｖinを量子化し、入力信号Ｖinが属する階級Ｃnを示す離散値を離散値記憶部２２に出力する。離散値記憶部２２には先入先出方式により離散値が記憶される（Ｓ105）。
【００３４】
頻度分布更新動作が終了すると、閾値出力部２０は、閾値調整動作を行う。具体的には、閾値生成回路２３が、離散値記憶部２２に記憶されている複数の離散値について最頻値Ｖmodeを求め、この最頻値Ｖmodeに基づいて、第１判別用閾値Ｖref1および第２判別用閾値Ｖref2を新たに設定する。最頻値Ｖmodeから所定の差Ｉnt1を減じた値（Ｖmode−Ｉnt1）が新たな第１判別用閾値Ｖref1となる。最頻値Ｖmodeから所定の差Ｉnt1及びＩnt2を減じた値（Ｖmode−(Ｉnt1＋Ｉnt2)）が新たな第２判別用閾値Ｖref2となる（Ｓ106）。
閾値調整動作（Ｓ106）が終了すると、ステップＳ101に戻って上述のフローチャートの動作が繰り返される。
【００３５】
前述の通り、現在の磁気センサ１０からの出力が以前より全般的に上昇している場合には最頻値Ｖmodeも上昇し、現在の磁気センサ１０からの出力が以前より全般的に低下している場合には最頻値Ｖmodeも低下する。また、前述の通り、所定の差Ｉnt1および差Ｉnt2は予め定められた最適値であって変化しないので、最頻値Ｖmodeの上昇に伴い判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）も上昇し、最頻値Ｖmodeの低下に伴い判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）も低下する。したがって、以上のフローチャートの動作によれば、センサ出力の上昇に適応して判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）が上昇し、センサ出力の低下に適応して判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）が低下する。
【００３６】
なお、上述のステップＳ106においては、説明の簡単のために判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）自体を変化させるように記載したが、これらは、閾値生成回路２３が、調整後の新たな判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）に対応する閾値データＤ（Ｄ1、Ｄ2）を生成して閾値記憶部２４に記憶することによって実現される。
【００３７】
以上の構成によれば、磁気センサ１０の出力の全般的な変化に適応した開閉式機器２００の開閉判別が可能となる。すなわち、例えば、図９に示すように、周辺温度が低下して磁気センサ１０からの出力が全般的に上昇した場合には、入力信号Ｖinの頻度分布を代表する値である最頻値Ｖmodeの上昇に応じて判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）を増加させるので、磁気センサ１０の出力の全般的な上昇に適応した開閉式機器２００の開閉判別が可能となる。また、例えば、図１０に示すように、磁気センサ１０が経時劣化して磁気センサ１０からの出力が全般的に低下した場合には、最頻値Ｖmodeの低下に応じて判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）を減少させるので、磁気センサ１０の出力の全般的な低下に適応した開閉式機器２００の開閉判別が可能となる。したがって、磁気センサ１０からの全般的な出力が変化しても各閾値が一定に維持される構成と比較して、精度よく開閉状態を判別することができる。
【００３８】
＜Ｂ．実施例＞
上述した実施形態における開閉判別動作（図８のステップＳ102）の具体的な実施例を以下に説明する。以下に説明する構成により、単一のコンパレータ３０によって判定信号ＤＥＴにヒシテリシス特性を付与することが可能となる。
【００３９】
図１１に、入力信号Ｖinが変化した場合の判定信号ＤＥＴの変化の様子を示す。なお、本実施例においては磁場の向き（極性）は考慮せず、磁気の絶対的な強度のみを考慮する。なお、磁気センサ１０が磁場の向きをも検知する場合には、磁気センサ１０とコンパレータ３０との間に、磁気の絶対的な強度を示す信号を入力信号Ｖinとして出力する回路を設けることによりこの実施例の構成を適用できる。
判定信号ＤＥＴがローレベルである状態において、入力信号Ｖinが次第に大きくなり、第１判別用閾値Ｖref1を上回ると判定信号ＤＥＴがハイレベルに変化する。一方、判定信号ＤＥＴがハイレベルである状態において、入力信号Ｖinが次第に小さくなり、第２判別用閾値Ｖref2を下回ると判定信号ＤＥＴがローレベルに変化する。すなわち、入力信号Ｖinの変化に応じて、ヒシテリシス特性が付与された判定信号ＤＥＴが判定部４３から出力される。
【００４０】
図１２に、第１判別用閾値Ｖref1および第２判別用閾値Ｖref2と入力信号Ｖinとに基づく比較信号ＣＯＭＰ、前回の判定信号ＤＥＴ’、ならびに今回の判定信号ＤＥＴとの関係を示す。第１判別用閾値Ｖref1と入力信号Ｖinとに基づく比較信号ＣＯＭＰがローレベル（Ｖin＜Ｖref1）であり、第２判別用閾値Ｖref2と入力信号Ｖinとに基づく比較信号ＣＯＭＰがハイレベル（Ｖref2≦Ｖin）である場合、入力信号Ｖinは第２領域Ａ2にある。この場合には、過去の入力信号Ｖinの状態に応じて、今回の判定信号ＤＥＴがローレベルとなることもあればハイレベルとなることもある。すなわち、前回の判定信号ＤＥＴ’がローレベルであれば今回の判定信号ＤＥＴはローレベルであり、前回の判定信号ＤＥＴ’がハイレベルであれば今回の判定信号ＤＥＴはハイレベルである。判定部４３は、図１２に示す真理値表に従った論理演算を実行して、今回の判定信号ＤＥＴを生成する。
【００４１】
図１３に、ヒシテリシス特性を実現する開閉判別動作のフローを示す。
まず、判定部４３は、入力信号Ｖinが第２判別用閾値Ｖref2以上であるか否かを判定する（Ｓ1）。具体的には、第２判別用閾値Ｖref2の出力を指示する制御信号ＣＴＬをシーケンサ４２が閾値出力部２０に供給する。この制御信号ＣＴＬに対応する閾値データＤ2が閾値記憶部２４から読み出され、ＤＡＣ２５により第２判別用閾値Ｖref2に変換されてコンパレータ３０に供給される。コンパレータ３０が入力信号Ｖinと第２判別用閾値Ｖref2とを比較して比較信号ＣＯＭＰを出力する。
【００４２】
ステップＳ1における比較信号ＣＯＭＰがローレベルであれば、判定部４３は、入力信号Ｖinが第２判別用閾値Ｖref2未満であると判定し（Ｓ1：ＮＯ）、今回の判定信号ＤＥＴをローレベルとする（Ｓ2）。この場合、入力信号Ｖinは図１１に示す第１領域Ａ1（第２判別用閾値Ｖref2未満の範囲）に属する。
他方、ステップＳ1における比較信号ＣＯＭＰがハイレベルであれば、判定部４３は、入力信号Ｖinが第２判別用閾値Ｖref2以上であると判定し（Ｓ1：ＹＥＳ）、続いて入力信号Ｖinが第１判別用閾値Ｖref1以上であるか否かを判定する（Ｓ4）。具体的には、ステップＳ1と同様、第１判別用閾値Ｖref1の出力を指示する制御信号ＣＴＬがシーケンサ４２により閾値出力部２０に供給され、第１判別用閾値Ｖref1がコンパレータ３０に供給される。コンパレータ３０が入力信号Ｖinと第１判別用閾値Ｖref1とを比較して比較信号ＣＯＭＰを出力する。
【００４３】
ステップＳ4における比較信号ＣＯＭＰがローレベルであれば、判定部４３は、入力信号Ｖinが第１判別用閾値Ｖref1未満であると判定し（Ｓ4：ＮＯ）、処理をステップＳ5に進める。この場合、入力信号Ｖinは図１１に示す第２領域Ａ2（第２判別用閾値Ｖref2以上第１判別用閾値Ｖref1未満の範囲）に属する。ステップＳ5において、判定部４３は、内部記憶領域に記憶されている前回の判定信号ＤＥＴ’を読み出してその論理値を今回の判定信号ＤＥＴの論理値とする。すなわち、前回の判定信号ＤＥＴ’がハイレベルであれば今回の判定信号ＤＥＴはハイレベルとなり、前回の判定信号ＤＥＴ’がローレベルであれば今回の判定信号ＤＥＴはローレベルとなる。
他方、ステップＳ5における比較信号ＣＯＭＰがハイレベルであれば、判定部４３は、入力信号Ｖinが第１判別用閾値Ｖref1以上であると判定し（Ｓ4：ＹＥＳ）、今回の判定信号ＤＥＴをハイレベルとする（Ｓ6）。この場合、入力信号Ｖinは図１１に示す第３領域Ａ3（第１判別用閾値Ｖref1以上の範囲）に属する。
【００４４】
ステップＳ2、ステップＳ5またはステップＳ6の処理が終了すると、判定部４３は今回の判定信号ＤＥＴを内部記憶領域に記憶し（Ｓ3）、処理を終了する。なお、ステップＳ5が終了した場合は、前回の判定信号ＤＥＴ’と今回の判定信号ＤＥＴとが一致するので、ステップＳ3の内部記憶領域への書込みを省略してもよい。
【００４５】
図１３のフローチャートに基づいた開閉判別動作のシーケンスによれば、判定部４３は、第１判別用閾値Ｖref1および第２判別用閾値Ｖref2に対応する比較信号ＣＯＭＰに基づいて、入力信号Ｖinが第１領域Ａ1、第２領域Ａ2、および第３領域Ａ3のいずれに属するかを高々２回の判定動作のシーケンスで判定する（ステップＳ1、Ｓ4）。
入力信号Ｖinが第１領域Ａ1に属する場合は、今回の判定信号ＤＥＴをローレベルにする（Ｓ2）。入力信号Ｖinが第２領域Ａ2に属する場合は、今回の判定信号ＤＥＴを前回の判定信号ＤＥＴ’と一致させる（Ｓ5）。入力信号Ｖinが第３領域Ａ3に属する場合は、今回の判定信号ＤＥＴをハイレベルにする（Ｓ6）。以上の図１３の動作シーケンスが時系列で繰り返されることにより、図１１において説明したように、ヒシテリシス特性が付与された判定信号ＤＥＴが生成される。
【００４６】
例えば、入力信号Ｖinが第１領域Ａ1にある場合には、ステップＳ1およびステップＳ2により、ローレベルの判定信号ＤＥＴが出力され内部記憶領域に記憶される。入力信号Ｖinが次第に大きくなり第２領域Ａ2に属すると、前回の判定信号ＤＥＴはローレベルなので、ステップＳ4およびステップＳ5により、再度ローレベルの判定信号ＤＥＴが出力され内部記憶領域に記憶される。さらに入力信号Ｖinが大きくなり第３領域Ａ3に属すると、ステップＳ6によりハイレベルの判定信号ＤＥＴが出力され内部記憶領域に記憶される。
【００４７】
以上の実施例に係る構成によれば、第１判別用閾値Ｖref1および第２判別用閾値Ｖref2が切り替えられるごとに、判定部４３がコンパレータ３０からの比較信号ＣＯＭＰを取得し、取得した比較信号ＣＯＭＰと前回の判定信号ＤＥＴ’とに基づいて今回の判定信号ＤＥＴを生成することにより、判定信号ＤＥＴにヒシテリシス特性が付与される。したがって、磁気センサ１０からの出力が短時間で変動することによるチャタリングを防止することが可能である。また、ヒシテリシス特性が単一のコンパレータを用いた構成によって実現されるので、ヒシテリシス特性を付与するための複数のコンパレータやシュミットトリガ回路を設ける場合と比較して、構成を簡易にすることが可能である。
また、以上の実施例に係る構成の比較装置１００（すなわち、磁気スイッチシステム）を搭載した、ユーザーにより開閉可能な開閉式装置２００（すなわち、携帯装置）は、所定期間の開閉動作に伴う判定動作によって、調整用閾値Ｖrefr、第１判別用閾値Ｖref1、及び第２判別用閾値Ｖref2を変化させることができる。したがって、磁気スイッチを構成する磁気センサ又はその他の構成が搭載された後であっても、使用状況に応じて適応的に閾値を変更することができる。
【００４８】
＜Ｃ．変形例＞
以上の実施形態は多様に変形される。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は相互に矛盾しない限り適宜に併合され得る。
【００４９】
以上の実施形態においては、信号処理部２１が入力信号Ｖinをデジタル信号に変換して出力し、離散値として離散値記憶部２２に記憶し、これに基づいて形成される入力信号Ｖinの頻度分布に応じて判別用閾値Ｖrefが生成された。しかし、入力信号Ｖinの頻度分布に基づく判別用閾値Ｖrefの生成方法は任意である。例えば、信号処理部２１および離散値記憶部２２の代わりに、時定数の大きなローパスフィルタを設けてこのローパスフィルタに入力信号Ｖinを供給してもよい。図６の説明において記載した通り、入力信号Ｖinの頻度分布においては閉状態の電位（ピーク電位Ｖp近傍の電位）の頻度が高く、それ以外の状態（開状態または開閉中の状態）の電位の頻度は低い。時定数の大きなローパスフィルタで信号を平均化する場合、頻度の高い信号が出力に大きく影響する一方、頻度の少ない信号は出力にほとんど影響しない。したがって、このローパスフィルタで入力信号Ｖinを平均化すると、入力信号Ｖinの頻度分布を反映した電位、すなわち、ピーク電位Ｖpに近似した電位が出力される。閾値生成回路２３は、このローパスフィルタが出力するピーク電位Ｖpに近似した電位に基づいて判別用閾値Ｖrefを生成し得る。
なお、この場合、閾値生成回路２３は、抵抗分割によって判別用閾値Ｖrefを生成してもよいし、レベルシフタで判別用閾値Ｖrefを生成してもよい。
【００５０】
図６に示すような頻度分布に対応する検知結果が蓄積されるには長期間を要する。例えば、開閉式機器２００が携帯電話である場合、その開閉動作は１日に数回〜数十回程度しか行われないことが多い（全く行われない可能性もある）し、磁気センサ１０からの出力には統計的な誤差が含まれるから、秒単位や分単位の検知結果の蓄積では図６のような頻度分布は形成されない場合が多い。
したがって、開閉式機器２００が工場出荷直後またはリセット直後等であることにより、離散値記憶部２２に頻度分布を生成するのに十分な数（例えば、実験によりまたは統計的に予め定められた数）の離散値が記憶されていないと判定される場合に、閾値調整動作を実行せず、開閉式機器２００に予め記憶された判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）を使用する構成も採用しうる。この場合には、頻度分布が生成されていなくても開閉判別動作を実行することができ、さらに頻度分布が生成された後には、実際の頻度分布を反映した精度の高い開閉判別動作を実行することが可能である。
【００５１】
上述の実施形態のフローチャート（図８）による構成では、Ｎ回の開閉判別動作（Ｓ101〜Ｓ103）後に頻度分布更新動作（Ｓ105）を１回実行し、１回の頻度分布更新動作が終了すると閾値調整動作（Ｓ106）を実行して判別用閾値Ｖrefを変化させたが、所定の期間において頻度分布更新動作を繰り返し行い、所定期間の経過後に閾値調整動作を実行してもよい。すなわち、Ｎ回の開閉判別動作および１回の頻度分布更新動作（Ｓ101〜Ｓ105）をＭ回繰り返して行い、Ｍ回の頻度分布更新動作により離散値記憶部２２に離散値がＭ回記憶された後に閾値調整動作を実行してもよい。この場合には、閾値調整動作の回数が抑えられ、消費電力の削減を図ることが可能である。
【００５２】
３つ以上の判別用閾値が設けられてもよい。すなわち、第１判別用閾値Ｖref1および第２判別用閾値Ｖref2の他に、第３判別用閾値Ｖref3、第４判別用閾値Ｖref4等が設けられてもよい。この場合には、２つより多い状態を取り得る装置（例えば、閉状態、回転して開いた状態、スライドして開いた状態の３つの状態を取り得る携帯電話）の状態を判別することが可能になる。この場合にも、３つ以上の判別用閾値が調整用閾値と連動して変化する。
【００５３】
他方、判別用閾値は１つであってもよい。すなわち、第１判別用閾値Ｖref1のみを設けてもよい。この場合には、より簡易な構成で開閉式機器２００の開閉状態を判別できる。また、この場合、比較信号ＣＯＭＰをそのまま判定信号ＤＥＴとして出力する構成も採用可能である。判定動作が不要なので判定部４３の構成を簡易にでき、消費電力も削減される。
【００５４】
以上の実施形態では、最頻値Ｖmodeから差Ｉnt1を減じて新たな判別用閾値Ｖref1を算出し、最頻値Ｖmodeから差Ｉnt1および差Ｉnt2を減じて新たな判別用閾値Ｖref2を算出したが、例えば、最頻値Ｖmodeに比Ｒ1および比Ｒ2を乗じて新たな判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）を算出してもよく、また、最頻値Ｖmodeを変数とする他の関数により判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）を算出してもよい。つまり、判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）が最頻値Ｖmodeに応じて算出されればよく、その手法は限定されない。
また、最頻値Ｖmodeの代わりに、代表値として離散値記憶部２２に記憶されている複数の離散値の算術平均値Ｖmean、離散値記憶部２２に記憶されている複数の離散値の中央値Ｖmed等その他の統計学的代表値を用いて判別用閾値Ｖrefを算出してもよい。
【００５５】
以上の実施形態では、代表値（最頻値Ｖmode）よりも低位側に判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）を設定したが、代表値よりも高位側に判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）を設定してもよい。この場合には、入力信号Ｖinが低位側に存在する頻度が高い装置（例えば、図６の頻度分布が左右反転した頻度分布を取るような装置）において、適切にセンサの出力変化を検知して各閾値を調整することが可能である。
【００５６】
＜Ｄ．応用例＞
以上の比較装置１００が採用される開閉式機器２００としては、上述した携帯電話の他に、携帯電話以外の携帯装置（携帯用ＰＣ等）、冷蔵庫、サッシ窓、ドア等が例示される。もっとも、本発明の比較装置の用途は機器の開閉判別に限定されない。例えば、回転検出センサを搭載した機器の回転判別に本比較装置が採用され得る。すなわち、本発明の比較装置は、経時劣化や周辺環境の変化等により出力が変化するセンサを備えた任意の機器に採用され得る。
【符号の説明】
【００５７】
１００…比較装置、２００…開閉式機器、１０…磁気センサ、１２…磁石、２０…閾値出力部、２１…信号処理部、２２…離散値記憶部、２３…閾値生成回路、２４…閾値記憶部、２５…ＤＡＣ、３０…コンパレータ、４０…制御部、４１…発振器、４２…シーケンサ、４３…判定部、Ｂ…磁束密度、ＣＯＭＰ…比較信号、ＣＴＬ…制御信号、Ｄ（Ｄ1、Ｄ2）…閾値データ、ＤＥＴ…判定信号、Ｖin…入力信号、Ｖmode…最頻値、Ｖp…ピーク電位、Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）…判別用閾値。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、比較装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサからの入力信号と閾値とを比較し２値化された比較信号を出力する比較器を用いて、機器の状態（例えば携帯電話の開閉状態）を検出する比較装置が知られている。このような比較装置では、検出されるべき複数の状態を判別できるように閾値を適切に設定する必要がある。
特許文献１の磁気センサは、窓等がわずかに開いた状態（半締まり状態）である場合に、窓等が閉鎖していると判定してしまうことを防止する観点から、窓等が完全に閉鎖しているときの磁界の強さＨmaxに応じて閾値（閉鎖強度ＴH1）を実験的に設定し、測定された磁界の強さＨ0が閾値（閉鎖強度ＴH1）を超えているときに窓等が閉鎖していると判定する。この磁界の強さＨ0に基づいて、窓等の開閉を判定するための閾値ＴH2および閾値ＴH3が設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４３６８３１３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、センサの経時劣化や周辺温度等の変化によってセンサからの出力が全般的に変化すると、当初に設定された閾値が機器状態を判別するのに不適当となる場合がある。例えば、磁気センサからの出力の強弱によって携帯電話の開閉を判別する比較装置において、磁気センサの経時劣化により出力が全般的に低下した場合に、当初の閾値をそのまま用いて判別すると、閉鎖状態でも磁気センサからの出力が閾値を超えないために開閉状態を正しく検知できないという可能性がある。また、磁気センサは周辺温度の変化に伴って抵抗値が変化するために、周辺温度が変化した場合に当初の閾値をそのまま用いて判別すると、開閉動作を正しく検知できなくなる可能性がある。
特許文献１の磁気センサは、窓等の開閉を判定するための閾値ＴH2および閾値ＴH3については閉鎖時の磁界の強さＨ0に基づいて動的に設定されるものの、窓等の閉鎖を判定するための閾値ＴH1は予め実験的に設定されており、センサ出力の全般的な変化に応じて各閾値を適応的に調整するものではない。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、センサの経時劣化や周辺温度等の変化により生じるセンサからの出力の全般的な変化に応じて閾値を適応的に調整することが可能な比較装置を提供することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明に係る比較装置は、検知した磁気の強度に応じて信号を出力する磁気センサと、前記磁気センサが出力する前記信号の強度に応じて、前記信号の強度が属する階級を特定する離散値を出力する信号処理部と、前記信号処理部が出力した前記離散値を記憶する離散値記憶部と、前記離散値記憶部に記憶された複数の前記離散値が成す、前記信号の強度の頻度分布の代表値に応じて、第１判別用閾値と前記第１判別用閾値を下回る第２判別用閾値とを生成して出力する閾値出力部と、前記信号と、前記第１判別用閾値および前記第２判別用閾値のいずれか一方とを比較して、２値化された比較結果を出力する比較部とを備える。
「階級」とは、統計学上の用語であり、複数の連続値を離散値化して頻度分布（ヒストグラム等）を作成する場合における、連続値の範囲を分割した複数の小範囲の各々のことを意味する。具体的に例示すると、複数の値Ｘnの各々が０から１００までの範囲において連続値を取る場合、この範囲を１０ごとの間隔で分割すると、０〜１０、１０〜２０、…、９０〜１００という１０個の階級ができ、複数の値Ｘnの各々はいずれかの階級に属することが理解される。また、各階級の中央の値を「階級値」という。例えば、階級０〜１０の階級値は５であり、階級９０〜１００の階級値は９５である。
「代表値」とは、統計学上の用語であり、複数の値の分布の特徴を代表的に表す値のことである。代表値には、例えば算術平均値、中央値（複数の値を大きさの順に並べた場合に中央に位置する値）、最頻値（最も頻度が高い階級の階級値）等が含まれる。
【０００７】
以上の構成によれば、磁気センサから出力される信号の強度に応じた複数の離散値が成す頻度分布の代表値に応じて第１判別用閾値および第２判別用閾値が生成されるので、磁気センサの出力の全般的な変化に応じて第１判別用閾値と第２判別用閾値とを調整できる。したがって、磁気センサからの出力が全般的に変化しても閾値が一定に維持される構成と比較して、判別制度を向上させることが可能である。また、複数の離散値によって頻度分布が形成されるので、簡易に代表値を求めることが可能である。
【０００８】
本発明の好適な態様においては、前記代表値は、前記頻度分布の最頻値である。
以上の構成によれば、代表値として最頻値を用いるので、より適切に入力信号の頻度分布に応じた判別用閾値の調整を行うことが可能となる。
【０００９】
本発明の好適な態様においては、前記閾値出力部に、前記第１判別用閾値と前記第２判別用閾値とを時分割で選択して出力させるシーケンサを備える。
以上の構成によれば、第１判別用閾値と第２判別用閾値とが時分割で選択されて比較部に供給されるので、単一の比較部による構成によって、複数の閾値と信号との比較動作を行うことが可能となる。
【００１０】
本発明の好適な態様においては、前記比較部は、前記比較結果を判定部に出力し、前記判定部は、前記比較結果が、前記信号が前記第１判別用閾値以上であることを示す場合には、第１論理値を示す判定結果を出力し、前記比較結果が、前記信号が前記第２判別用閾値未満であることを示す場合には、第２論理値を示す判定結果を出力し、前記比較結果が、前記信号が前記第１判別用閾値未満であって前記第２判別用閾値以上であることを示す場合には、前回の判定結果と同じ判定結果を出力する。
以上の構成によれば、前回の判定結果と今回の比較結果とに基づいて、ヒシテリシス特性が付与された今回の判定結果を得ることが可能である。また、ヒシテリシス特性が単一のコンパレータを用いた構成によって実現されるので、ヒシテリシス特性を付与するための複数のコンパレータやシュミットトリガ回路を設ける場合と比較して、構成を簡易にすることが可能である。
【００１１】
本発明の好適な態様においては、前記信号処理部は、前記センサが出力する前記信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換器を備え、前記閾値出力部は、前記判別用閾値を前記比較部へ出力するデジタル−アナログ変換器を備える。
以上の構成によれば、信号の強度が属する階級を示す離散値に対応したデジタル信号が信号処理部から出力される。また、デジタルデータとして生成された閾値データを変換して判別用閾値である電位を出力するので、安定した判別用閾値を得ることが可能である。
【００１２】
以上の本発明の比較装置は、携帯装置に備えられて好適である。この場合には、閾値を適応的に調整することが可能な比較装置を備えた携帯装置が提供される。
【００１３】
また、本発明に係る比較方法は、検知された磁気の強度に応じて出力された信号の強度に応じて、前記信号の強度が属する階級を特定する離散値を出力するステップと、出力された前記離散値を記憶するステップと、記憶された複数の前記離散値が成す、前記信号の強度の頻度分布の代表値に応じて、第１判別用閾値と前記第１判別用閾値を下回る第２判別用閾値とを生成して出力するステップと、前記信号と、前記第１判別用閾値および前記第２判別用閾値のいずれか一方とを比較して、２値化された比較結果を出力するステップとを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態の比較装置の構成を示すブロック図である。
【図２】入力信号の強度範囲と階級との関係を示す図である。
【図３】離散値記憶部の構成を示す図である。
【図４】比較装置を搭載した開閉式機器の構成例を示す図である。
【図５】磁気センサ−磁石間の距離と、磁気センサ表面における磁束密度との関係を示すグラフである。
【図６】磁気センサが検知する磁束密度の理論的な頻度を示すグラフである。
【図７】離散値化された入力信号の頻度分布を示すヒストグラムである。
【図８】比較装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】磁気センサの出力が上昇した場合の閾値の調整の様子を示すグラフである。
【図１０】磁気センサの出力が低下した場合の閾値の調整の様子を示すグラフである。
【図１１】ヒシテリシス特性を示すグラフである。
【図１２】判定部が判定信号を出力するための真理値表である。
【図１３】開閉判定動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜Ａ．実施形態＞
図１は、本発明の実施形態に係る比較装置１００のブロック図である。比較装置１００は、入力信号Ｖinと判別用閾値Ｖrefとを比較した結果に基づいて判定信号ＤＥＴを出力する比較装置である。比較装置１００は、磁気センサ１０、閾値出力部２０、コンパレータ３０、および制御部４０を備える。
【００１６】
磁気センサ１０は、磁気の強度（磁束密度）を検知し、検知結果に応じて入力信号Ｖinを生成してコンパレータ３０へ供給する磁気センサ（例えばＧＭＲ素子）である。磁気センサ１０は、磁束密度を検知するが磁場の向きは検出しない磁気センサであってもよく、磁束密度と磁場の向きとを検出する磁気センサであってもよい。
コンパレータ３０は入力信号Ｖinと判別用閾値Ｖrefとを比較し、２値化された比較信号ＣＯＭＰを制御部４０に出力する。具体的には、コンパレータ３０は、入力信号Ｖinが判別用閾値Ｖref以上であれば（Ｖin≧Ｖref）、ハイレベルの比較信号ＣＯＭＰを出力し、入力信号Ｖinが判別用閾値Ｖref未満であれば（Ｖin＜Ｖref）、ローレベルの比較信号ＣＯＭＰを出力する。
【００１７】
制御部４０は、発振器４１とシーケンサ４２と判定部４３とを備える。発振器４１は、シーケンサ４２にクロック信号を供給する。シーケンサ４２は、判別用閾値Ｖrefを選択するための制御信号ＣＴＬを生成して閾値出力部２０に供給する。さらに、シーケンサ４２は、タイミング信号を判定部４３に供給して、判定部４３の判定動作がシーケンサ４２の動作と同期して行われるように制御する。判定部４３は、コンパレータ３０から供給された比較信号ＣＯＭＰとシーケンサ４２から供給されたタイミング信号とに基づいて判定信号ＤＥＴを出力する。
【００１８】
閾値出力部２０は、信号処理部２１と、離散値記憶部２２と、閾値生成回路２３と、閾値記憶部２４と、デジタル−アナログ変換器（Digital-Analog Converter、ＤＡＣ）２５とを備える。信号処理部２１は、アナログ−デジタル変換器（Analog-Digital Converter、ＡＤＣ）を備えており、磁気センサ１０が生成する入力信号Ｖinをデジタル信号に変換して出力する。このデジタル信号は、入力信号Ｖinの強度が属する階級Ｃnを特定する離散値を示す。
図２に、信号処理部２１への入力信号Ｖinの強度と階級Ｃnとの関係を例示する。この例においては、入力信号Ｖinが１６段階（Ｃ0〜Ｃ15）に階級化される。具体的には、信号処理部２１は、例えば量子化ビット数４ビット、階級幅0.2Ｖで入力信号Ｖinを量子化する。すなわち、入力信号Ｖinの強度が0Ｖ以上0.2Ｖ未満の場合には階級Ｃ0に属し、入力信号Ｖinの強度が0.2Ｖ以上0.4Ｖ未満の場合には階級Ｃ1に属する。信号処理部２１は、入力信号Ｖinを１６段階に階級化するＡＤＣのみを備えてもよいし、１６段階より多い段階数に階級化するＡＤＣと、そのＡＤＣからの出力を１６段階に階級化する信号処理回路とを備えてもよい。
【００１９】
離散値記憶部２２は、信号処理部２１が出力した、階級Ｃnを特定する離散値を時系列で記憶する。図３に例示した離散値記憶部２２の構成では、離散値記憶部２２内に１００００個の離散値が記憶される。信号処理部２１が入力信号Ｖinの階級Ｃnを取得して離散値を出力すると、出力された離散値が最新の離散値として離散値記憶部２２に記憶され、代わりに最古の離散値が破棄される（すなわち、先入先出方式（First-In/First-Out）にて離散値が離散値記憶部２２に記憶される）。このようにして、図３に例示した離散値記憶部２２には、信号処理部２１が出力した直近１００００回分の離散値が記憶されることとなる。
【００２０】
なお、図２および図３の説明において示した「１６段階に階級化」、「量子化ビット数４ビット」、「階級幅0.2Ｖ」、「離散値１００００個」等の数値は、説明のための単なる例に過ぎず、本実施形態がこれらの数値を用いた構成に限定されるものではない。
【００２１】
閾値生成回路２３は、離散値記憶部２２に記憶された複数の離散値が成す頻度分布に応じて、第１判別用閾値Ｖref1に対応する閾値データＤ1と第２判別用閾値Ｖref2に対応する閾値データＤ2とを生成して閾値記憶部２４に記憶する。ＤＡＣ２５は、シーケンサ４２からの制御信号ＣＴＬに従って、閾値記憶部２４に記憶された閾値データＤ1および閾値データＤ2をアナログ信号に変換して、第１判別用閾値Ｖref1および第２判別用閾値Ｖref2を時分割で選択してコンパレータ３０へ出力する。第１判別用閾値Ｖref1および第２判別用閾値Ｖref2は、開閉式機器２００の開閉を判別するための閾値であり、ヒシテリシス特性をもって入力信号Ｖinを判別するのに用いられる。第１判別用閾値Ｖref1は、第２判別用閾値Ｖref2を上回る（Ｖref2＜Ｖref1）。
なお、閾値出力部２０が閾値記憶部２４を備えずに、閾値生成回路２３が、シーケンサ４２からの制御信号ＣＴＬに従って都度に第１判別用閾値Ｖref1および第２判別用閾値Ｖref2を生成する構成も採用し得る。
【００２２】
制御部４０が備える判定部４３は、入力信号Ｖinが第１判別用閾値Ｖref1以上である場合には、ハイレベルの判定信号ＤＥＴを出力する。入力信号Ｖinが第２判別用閾値Ｖref2未満である場合には、ローレベルの判定信号ＤＥＴを出力する。入力信号Ｖinが第１判別用閾値Ｖref1未満であって第２判別用閾値Ｖref2以上である場合には、前回の判定信号ＤＥＴと同じ判定信号ＤＥＴを出力する。すなわち、判定部４３から出力される判定信号ＤＥＴにはヒシテリシス特性が付与されている。
【００２３】
図４に、比較装置１００を搭載した開閉式機器２００の構成例を示す。開閉式機器２００は、ユーザーが開閉することが可能であるようにヒンジ２０３で接合された本体部２０１と蓋部２０２とを備える。本体部２０１の先端には比較装置１００が備える磁気センサ１０が配置され、蓋部２０２の先端には磁石１２が配置される。開状態（図２の（Ａ）の状態）のときに磁気センサ１０と磁石１２とが最も離間し、閉状態（図２の（Ｂ）の状態）のときに磁気センサ１０と磁石１２とが最も近接する。以下、磁気センサ１０と磁石１２の磁極面との距離を距離ｄと称し、特に、開状態における磁気センサ１０と磁石１２の磁極面との距離を距離ｄmaxと、閉状態における磁気センサ１０と磁石１２の磁極面との距離を距離ｄminと称する。
【００２４】
図５は、磁気センサ１０と磁石１２の磁極面との距離ｄと、磁気センサ１０の表面における磁石１２の磁束密度Ｂとの関係を示すグラフである。距離ｄが小さいほど磁束密度Ｂが大きく、距離ｄが大きいほど磁束密度Ｂが小さい。また、距離ｄの増加に伴う磁束密度Ｂの減少の程度は、距離ｄが小さいほど大きい。すなわち、距離ｄが大きい場合（例えば距離ｄmaxの付近）よりも、距離ｄが小さい場合（例えば距離ｄminの付近）の方が、距離ｄの増加に伴う磁束密度Ｂの減少の程度が大きい。また、距離ｄx以降では、磁束密度Ｂが自然界に存在する背景磁場を下回り、磁石１２の磁束密度Ｂと背景磁場との判別が困難になる。
以上の距離ｄと磁束密度Ｂとの関係に基づくと、開閉式機器２００の開閉を判別するための第１判別用閾値Ｖref1および第２判別用閾値Ｖref2は、距離ｄminにおける磁束密度Ｂに対応する入力信号Ｖinの近くに設定されると好ましい。この場合には、背景磁場が磁束密度Ｂに与える影響が少なく、かつ、距離ｄのわずかな変動によって磁束密度Ｂが大きく変動し、入力信号Ｖinも第１判別用閾値Ｖref1付近および第２判別用閾値Ｖref2付近で大きく変動するから、誤判別の可能性が低減されて判別精度を高めることができる。
【００２５】
図６は、磁気センサ１０が検知する磁束密度Ｂの理論的な頻度を示すグラフである。開閉式機器２００は、閉状態にある期間（閉期間）と開状態にある期間（開期間）とが動作期間全体における長い期間を占めるので、閉期間および開期間と比して開閉動作中の期間は短い。例えば、開閉式機器２００が携帯電話である場合、通話等の機能を使用しない閉期間と、通話等を行っている開期間とが長い期間を占めるので、これらの期間と比して開閉動作中の期間は短い。したがって、長期間（例えば数日間）にわたって、磁気センサ１０が検知する磁束密度Ｂを示す入力信号Ｖinの頻度分布を取得したと仮定すると、図６のように、開閉動作中における磁束密度Ｂの範囲Ｗ2においては入力信号Ｖinの分布が小となり、開状態における磁束密度Ｂの範囲Ｗ1と閉状態における磁束密度Ｂの範囲Ｗ3とにおいては入力信号Ｖinの分布が大となる。なお、開閉式機器２００（携帯電話）を使用していない閉期間は開期間と比較しても顕著に長いため、閉状態における磁束密度Ｂの範囲Ｗ3において頻度分布の顕著なピークｐが存在する。ピークｐにおける入力信号Ｖinの電位をピーク電位Ｖpとする。
【００２６】
以上の理論的な検知頻度分布に基づくと、第１判別用閾値Ｖref1および第２判別用閾値Ｖref2は、ピーク電位Ｖpと所定の間隔だけ離れた範囲Ｗ2内に設定されると好ましい。この場合には、検知頻度が低い磁束密度Ｂに対応する電位（範囲Ｗ2内の電位）に第１判別用閾値Ｖref1および第２判別用閾値Ｖref2が設定されるので、閉状態および開状態において第１判別用閾値Ｖref1および第２判別用閾値Ｖref2と入力信号Ｖinとの差異が大きくなるから、誤判別の可能性が低減されて判別精度を高めることができる。
【００２７】
したがって、距離ｄと磁束密度Ｂとの関係（図５）および磁束密度Ｂの検知頻度（図６）を併せて考慮すると、第１判別用閾値Ｖref1および第２判別用閾値Ｖref2は、範囲Ｗ2内において、距離ｄmin（閉状態）における磁束密度Ｂに対応する入力信号Ｖinの近くに設定されると好ましいことが理解される。具体的には、ピーク電位Ｖpから所定の差Ｉnt1だけ離れた位置に第１判別用閾値Ｖref1を設け、この第１判別用閾値Ｖref1から所定の差Ｉnt2だけ離れた位置に第２判別用閾値Ｖref2を設定すると好ましい。
【００２８】
一方で、磁気センサ１０からの出力は、磁気センサ１０の表面における磁束密度Ｂが一定であっても変化し得る。例えば、磁気センサ１０が経時劣化したり、磁気センサ１０の周辺温度が上昇したりすると、同じ磁束密度Ｂを検知した場合でも出力が全般的に低下する場合がある。また、磁気センサ１０の周辺温度が低下すると、同じ磁束密度Ｂを検知した場合でも出力が全般的に上昇する場合がある。すなわち、入力信号Ｖinの出力範囲は、磁気センサ１０の使用状況に応じて変化する。
そして、磁気センサ１０からの出力（入力信号Ｖin）が全般的に変化すると、図６の検知頻度分布（入力信号Ｖinの頻度分布）が変化し、ピーク電位Ｖpの位置および範囲Ｗ1〜範囲Ｗ3の位置も変化する。したがって、判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）を適切な値に維持するには、磁気センサ１０からの出力の全般的な変化に応じて、判別用閾値Ｖrefを適応的に調整すると好ましいことが理解される。
【００２９】
そこで、磁気センサ１０が出力する入力信号Ｖinの強度の頻度分布に基づいて磁気センサ１０の全般的な出力変動を検知し、頻度分布に基づいて第１判別用閾値Ｖref1および第２判別用閾値Ｖref2を調整することを考える。以下、入力信号Ｖin（階級Ｃn）の頻度分布を代表する値の一種である最頻値に基づいて判別用閾値Ｖrefを調整する場合を例として説明する。
【００３０】
図７に、離散値記憶部２２に記憶されている複数の離散値が成す入力信号Ｖinの頻度分布を示す。前述の通り、入力信号Ｖinは信号処理部２１によって１６階級（Ｃ0〜Ｃ15）に量子化されて離散値となり離散値記憶部２２に記憶されるから、本実施形態における入力信号Ｖinの頻度分布は、図７に示すような階級ごとのヒストグラムにて表すことができる。（以下、このヒストグラムを「入力信号Ｖinのヒストグラム」と称する場合がある。）
図７中の点線ＢLは、図６で示された入力信号Ｖinの理論頻度分布である。前述の通り、開閉式機器２００の動作期間全体においては、閉状態にある期間が長い期間を占めるため、入力信号Ｖinは理論頻度分布における閉状態の電位（ピーク電位Ｖp近傍の電位）を取る場合が多い。そして、図７に示すように、このピーク電位Ｖpは階級Ｃ11に属するから、入力信号Ｖinのヒストグラムにおいては、階級Ｃ11の頻度が最も高くなることが理解される。また、ピーク電位Ｖpは階級Ｃ11に属するから、最も頻度の高い階級Ｃ11の階級値（すなわち最頻値Ｖmode）をピーク電位Ｖpの近似値とできることが理解される。
【００３１】
前述の通り、理論的には、第１判別用閾値Ｖref1はピーク電位Ｖpから所定の差Ｉnt1だけ離れた位置に設定され、第２判別用閾値Ｖref2はこの第１判別用閾値Ｖref1から所定の差Ｉnt2だけ離れた位置に設定されると好ましい。ここで、最頻値Ｖmodeはピーク電位Ｖpの近似値であるから、最頻値Ｖmodeから所定の差Ｉnt1だけ離れた位置に第１判別用閾値Ｖref1を設定し、この第１判別用閾値Ｖref1から所定の差Ｉnt2だけ離れた位置に第２判別用閾値Ｖref2を設定することにより、磁気センサ１０が出力する入力信号Ｖinの出力の全般的な変動に応じた判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）とすることが可能である。最頻値Ｖmodeと第１判別用閾値Ｖref1との差Ｉnt1、および第１判別用閾値Ｖref1と第２判別用閾値Ｖref2との差Ｉnt2は、予め、実験によりあるいは統計的に最適な値に定めておくことができる。
【００３２】
図８は、磁気センサ１０の全般的な出力変化を最頻値Ｖmodeの変化により検知して判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）を調整する動作のフローチャートである。
まず、制御部４０は、Ｎ回の開閉判別動作を行う（Ｓ101〜Ｓ103）。具体的には、ステップＳ101で、シーケンサ４２が、開閉判別動作の回数ｎに１を加える。ステップＳ102で、判定部４３が、入力信号Ｖinが第１判別用閾値Ｖref1以上である場合には、ハイレベルの判定信号ＤＥＴを出力する。入力信号Ｖinが第２判別用閾値Ｖref2未満である場合には、ローレベルの判定信号ＤＥＴを出力する。入力信号Ｖinが第１判別用閾値Ｖref1未満であって第２判別用閾値Ｖref2以上である場合には、前回の判定信号ＤＥＴと同じ判定信号ＤＥＴを出力する。ステップＳ103で、開閉判別動作の回数を判定する。開閉判別動作の行われた回数がＮ回未満であれば、開閉判別動作を繰り返す（Ｓ103：ＮＯ）。
なお、シーケンサ４２が各回の開閉判別動作を所定時間毎に行うように構成してもよい。例えば、開閉式機器２００が携帯電話である場合、その開閉動作は速くても１Hz程度であるから、１秒間に１００回程度の開閉判別動作を行えば開閉状態を判別し得る。したがって、シーケンサ４２が開閉判別動作を０．０１秒に１回行うように構成してもよい。
【００３３】
Ｎ回の開閉判別動作が終了すると（Ｓ103：ＹＥＳ）、次のＮ回の開閉判別動作のために、シーケンサ４２が開閉判別動作の回数ｎを０に初期化する（Ｓ104）。続いて、閾値出力部２０が入力信号Ｖinの頻度分布を更新する（以下、頻度分布更新動作と称する）。具体的には、制御部４０からの制御信号ＣＴＬに従って、信号処理部２１が、入力信号Ｖinを量子化し、入力信号Ｖinが属する階級Ｃnを示す離散値を離散値記憶部２２に出力する。離散値記憶部２２には先入先出方式により離散値が記憶される（Ｓ105）。
【００３４】
頻度分布更新動作が終了すると、閾値出力部２０は、閾値調整動作を行う。具体的には、閾値生成回路２３が、離散値記憶部２２に記憶されている複数の離散値について最頻値Ｖmodeを求め、この最頻値Ｖmodeに基づいて、第１判別用閾値Ｖref1および第２判別用閾値Ｖref2を新たに設定する。最頻値Ｖmodeから所定の差Ｉnt1を減じた値（Ｖmode−Ｉnt1）が新たな第１判別用閾値Ｖref1となる。最頻値Ｖmodeから所定の差Ｉnt1及びＩnt2を減じた値（Ｖmode−(Ｉnt1＋Ｉnt2)）が新たな第２判別用閾値Ｖref2となる（Ｓ106）。
閾値調整動作（Ｓ106）が終了すると、ステップＳ101に戻って上述のフローチャートの動作が繰り返される。
【００３５】
前述の通り、現在の磁気センサ１０からの出力が以前より全般的に上昇している場合には最頻値Ｖmodeも上昇し、現在の磁気センサ１０からの出力が以前より全般的に低下している場合には最頻値Ｖmodeも低下する。また、前述の通り、所定の差Ｉnt1および差Ｉnt2は予め定められた最適値であって変化しないので、最頻値Ｖmodeの上昇に伴い判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）も上昇し、最頻値Ｖmodeの低下に伴い判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）も低下する。したがって、以上のフローチャートの動作によれば、センサ出力の上昇に適応して判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）が上昇し、センサ出力の低下に適応して判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）が低下する。
【００３６】
なお、上述のステップＳ106においては、説明の簡単のために判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）自体を変化させるように記載したが、これらは、閾値生成回路２３が、調整後の新たな判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）に対応する閾値データＤ（Ｄ1、Ｄ2）を生成して閾値記憶部２４に記憶することによって実現される。
【００３７】
以上の構成によれば、磁気センサ１０の出力の全般的な変化に適応した開閉式機器２００の開閉判別が可能となる。すなわち、例えば、図９に示すように、周辺温度が低下して磁気センサ１０からの出力が全般的に上昇した場合には、入力信号Ｖinの頻度分布を代表する値である最頻値Ｖmodeの上昇に応じて判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）を増加させるので、磁気センサ１０の出力の全般的な上昇に適応した開閉式機器２００の開閉判別が可能となる。また、例えば、図１０に示すように、磁気センサ１０が経時劣化して磁気センサ１０からの出力が全般的に低下した場合には、最頻値Ｖmodeの低下に応じて判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）を減少させるので、磁気センサ１０の出力の全般的な低下に適応した開閉式機器２００の開閉判別が可能となる。したがって、磁気センサ１０からの全般的な出力が変化しても各閾値が一定に維持される構成と比較して、精度よく開閉状態を判別することができる。
【００３８】
＜Ｂ．実施例＞
上述した実施形態における開閉判別動作（図８のステップＳ102）の具体的な実施例を以下に説明する。以下に説明する構成により、単一のコンパレータ３０によって判定信号ＤＥＴにヒシテリシス特性を付与することが可能となる。
【００３９】
図１１に、入力信号Ｖinが変化した場合の判定信号ＤＥＴの変化の様子を示す。なお、本実施例においては磁場の向き（極性）は考慮せず、磁気の絶対的な強度のみを考慮する。なお、磁気センサ１０が磁場の向きをも検知する場合には、磁気センサ１０とコンパレータ３０との間に、磁気の絶対的な強度を示す信号を入力信号Ｖinとして出力する回路を設けることによりこの実施例の構成を適用できる。
判定信号ＤＥＴがローレベルである状態において、入力信号Ｖinが次第に大きくなり、第１判別用閾値Ｖref1を上回ると判定信号ＤＥＴがハイレベルに変化する。一方、判定信号ＤＥＴがハイレベルである状態において、入力信号Ｖinが次第に小さくなり、第２判別用閾値Ｖref2を下回ると判定信号ＤＥＴがローレベルに変化する。すなわち、入力信号Ｖinの変化に応じて、ヒシテリシス特性が付与された判定信号ＤＥＴが判定部４３から出力される。
【００４０】
図１２に、第１判別用閾値Ｖref1および第２判別用閾値Ｖref2と入力信号Ｖinとに基づく比較信号ＣＯＭＰ、前回の判定信号ＤＥＴ’、ならびに今回の判定信号ＤＥＴとの関係を示す。第１判別用閾値Ｖref1と入力信号Ｖinとに基づく比較信号ＣＯＭＰがローレベル（Ｖin＜Ｖref1）であり、第２判別用閾値Ｖref2と入力信号Ｖinとに基づく比較信号ＣＯＭＰがハイレベル（Ｖref2≦Ｖin）である場合、入力信号Ｖinは第２領域Ａ2にある。この場合には、過去の入力信号Ｖinの状態に応じて、今回の判定信号ＤＥＴがローレベルとなることもあればハイレベルとなることもある。すなわち、前回の判定信号ＤＥＴ’がローレベルであれば今回の判定信号ＤＥＴはローレベルであり、前回の判定信号ＤＥＴ’がハイレベルであれば今回の判定信号ＤＥＴはハイレベルである。判定部４３は、図１２に示す真理値表に従った論理演算を実行して、今回の判定信号ＤＥＴを生成する。
【００４１】
図１３に、ヒシテリシス特性を実現する開閉判別動作のフローを示す。
まず、判定部４３は、入力信号Ｖinが第２判別用閾値Ｖref2以上であるか否かを判定する（Ｓ1）。具体的には、第２判別用閾値Ｖref2の出力を指示する制御信号ＣＴＬをシーケンサ４２が閾値出力部２０に供給する。この制御信号ＣＴＬに対応する閾値データＤ2が閾値記憶部２４から読み出され、ＤＡＣ２５により第２判別用閾値Ｖref2に変換されてコンパレータ３０に供給される。コンパレータ３０が入力信号Ｖinと第２判別用閾値Ｖref2とを比較して比較信号ＣＯＭＰを出力する。
【００４２】
ステップＳ1における比較信号ＣＯＭＰがローレベルであれば、判定部４３は、入力信号Ｖinが第２判別用閾値Ｖref2未満であると判定し（Ｓ1：ＮＯ）、今回の判定信号ＤＥＴをローレベルとする（Ｓ2）。この場合、入力信号Ｖinは図１１に示す第１領域Ａ1（第２判別用閾値Ｖref2未満の範囲）に属する。
他方、ステップＳ1における比較信号ＣＯＭＰがハイレベルであれば、判定部４３は、入力信号Ｖinが第２判別用閾値Ｖref2以上であると判定し（Ｓ1：ＹＥＳ）、続いて入力信号Ｖinが第１判別用閾値Ｖref1以上であるか否かを判定する（Ｓ4）。具体的には、ステップＳ1と同様、第１判別用閾値Ｖref1の出力を指示する制御信号ＣＴＬがシーケンサ４２により閾値出力部２０に供給され、第１判別用閾値Ｖref1がコンパレータ３０に供給される。コンパレータ３０が入力信号Ｖinと第１判別用閾値Ｖref1とを比較して比較信号ＣＯＭＰを出力する。
【００４３】
ステップＳ4における比較信号ＣＯＭＰがローレベルであれば、判定部４３は、入力信号Ｖinが第１判別用閾値Ｖref1未満であると判定し（Ｓ4：ＮＯ）、処理をステップＳ5に進める。この場合、入力信号Ｖinは図１１に示す第２領域Ａ2（第２判別用閾値Ｖref2以上第１判別用閾値Ｖref1未満の範囲）に属する。ステップＳ5において、判定部４３は、内部記憶領域に記憶されている前回の判定信号ＤＥＴ’を読み出してその論理値を今回の判定信号ＤＥＴの論理値とする。すなわち、前回の判定信号ＤＥＴ’がハイレベルであれば今回の判定信号ＤＥＴはハイレベルとなり、前回の判定信号ＤＥＴ’がローレベルであれば今回の判定信号ＤＥＴはローレベルとなる。
他方、ステップＳ5における比較信号ＣＯＭＰがハイレベルであれば、判定部４３は、入力信号Ｖinが第１判別用閾値Ｖref1以上であると判定し（Ｓ4：ＹＥＳ）、今回の判定信号ＤＥＴをハイレベルとする（Ｓ6）。この場合、入力信号Ｖinは図１１に示す第３領域Ａ3（第１判別用閾値Ｖref1以上の範囲）に属する。
【００４４】
ステップＳ2、ステップＳ5またはステップＳ6の処理が終了すると、判定部４３は今回の判定信号ＤＥＴを内部記憶領域に記憶し（Ｓ3）、処理を終了する。なお、ステップＳ5が終了した場合は、前回の判定信号ＤＥＴ’と今回の判定信号ＤＥＴとが一致するので、ステップＳ3の内部記憶領域への書込みを省略してもよい。
【００４５】
図１３のフローチャートに基づいた開閉判別動作のシーケンスによれば、判定部４３は、第１判別用閾値Ｖref1および第２判別用閾値Ｖref2に対応する比較信号ＣＯＭＰに基づいて、入力信号Ｖinが第１領域Ａ1、第２領域Ａ2、および第３領域Ａ3のいずれに属するかを高々２回の判定動作のシーケンスで判定する（ステップＳ1、Ｓ4）。
入力信号Ｖinが第１領域Ａ1に属する場合は、今回の判定信号ＤＥＴをローレベルにする（Ｓ2）。入力信号Ｖinが第２領域Ａ2に属する場合は、今回の判定信号ＤＥＴを前回の判定信号ＤＥＴ’と一致させる（Ｓ5）。入力信号Ｖinが第３領域Ａ3に属する場合は、今回の判定信号ＤＥＴをハイレベルにする（Ｓ6）。以上の図１３の動作シーケンスが時系列で繰り返されることにより、図１１において説明したように、ヒシテリシス特性が付与された判定信号ＤＥＴが生成される。
【００４６】
例えば、入力信号Ｖinが第１領域Ａ1にある場合には、ステップＳ1およびステップＳ2により、ローレベルの判定信号ＤＥＴが出力され内部記憶領域に記憶される。入力信号Ｖinが次第に大きくなり第２領域Ａ2に属すると、前回の判定信号ＤＥＴはローレベルなので、ステップＳ4およびステップＳ5により、再度ローレベルの判定信号ＤＥＴが出力され内部記憶領域に記憶される。さらに入力信号Ｖinが大きくなり第３領域Ａ3に属すると、ステップＳ6によりハイレベルの判定信号ＤＥＴが出力され内部記憶領域に記憶される。
【００４７】
以上の実施例に係る構成によれば、第１判別用閾値Ｖref1および第２判別用閾値Ｖref2が切り替えられるごとに、判定部４３がコンパレータ３０からの比較信号ＣＯＭＰを取得し、取得した比較信号ＣＯＭＰと前回の判定信号ＤＥＴ’とに基づいて今回の判定信号ＤＥＴを生成することにより、判定信号ＤＥＴにヒシテリシス特性が付与される。したがって、磁気センサ１０からの出力が短時間で変動することによるチャタリングを防止することが可能である。また、ヒシテリシス特性が単一のコンパレータを用いた構成によって実現されるので、ヒシテリシス特性を付与するための複数のコンパレータやシュミットトリガ回路を設ける場合と比較して、構成を簡易にすることが可能である。
また、以上の実施例に係る構成の比較装置１００（すなわち、磁気スイッチシステム）を搭載した、ユーザーにより開閉可能な開閉式装置２００（すなわち、携帯装置）は、所定期間の開閉動作に伴う判定動作によって、調整用閾値Ｖrefr、第１判別用閾値Ｖref1、及び第２判別用閾値Ｖref2を変化させることができる。したがって、磁気スイッチを構成する磁気センサ又はその他の構成が搭載された後であっても、使用状況に応じて適応的に閾値を変更することができる。
【００４８】
＜Ｃ．変形例＞
以上の実施形態は多様に変形される。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は相互に矛盾しない限り適宜に併合され得る。
【００４９】
以上の実施形態においては、信号処理部２１が入力信号Ｖinをデジタル信号に変換して出力し、離散値として離散値記憶部２２に記憶し、これに基づいて形成される入力信号Ｖinの頻度分布に応じて判別用閾値Ｖrefが生成された。しかし、入力信号Ｖinの頻度分布に基づく判別用閾値Ｖrefの生成方法は任意である。例えば、信号処理部２１および離散値記憶部２２の代わりに、時定数の大きなローパスフィルタを設けてこのローパスフィルタに入力信号Ｖinを供給してもよい。図６の説明において記載した通り、入力信号Ｖinの頻度分布においては閉状態の電位（ピーク電位Ｖp近傍の電位）の頻度が高く、それ以外の状態（開状態または開閉中の状態）の電位の頻度は低い。時定数の大きなローパスフィルタで信号を平均化する場合、頻度の高い信号が出力に大きく影響する一方、頻度の少ない信号は出力にほとんど影響しない。したがって、このローパスフィルタで入力信号Ｖinを平均化すると、入力信号Ｖinの頻度分布を反映した電位、すなわち、ピーク電位Ｖpに近似した電位が出力される。閾値生成回路２３は、このローパスフィルタが出力するピーク電位Ｖpに近似した電位に基づいて判別用閾値Ｖrefを生成し得る。
なお、この場合、閾値生成回路２３は、抵抗分割によって判別用閾値Ｖrefを生成してもよいし、レベルシフタで判別用閾値Ｖrefを生成してもよい。
【００５０】
図６に示すような頻度分布に対応する検知結果が蓄積されるには長期間を要する。例えば、開閉式機器２００が携帯電話である場合、その開閉動作は１日に数回〜数十回程度しか行われないことが多い（全く行われない可能性もある）し、磁気センサ１０からの出力には統計的な誤差が含まれるから、秒単位や分単位の検知結果の蓄積では図６のような頻度分布は形成されない場合が多い。
したがって、開閉式機器２００が工場出荷直後またはリセット直後等であることにより、離散値記憶部２２に頻度分布を生成するのに十分な数（例えば、実験によりまたは統計的に予め定められた数）の離散値が記憶されていないと判定される場合に、閾値調整動作を実行せず、開閉式機器２００に予め記憶された判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）を使用する構成も採用しうる。この場合には、頻度分布が生成されていなくても開閉判別動作を実行することができ、さらに頻度分布が生成された後には、実際の頻度分布を反映した精度の高い開閉判別動作を実行することが可能である。
【００５１】
上述の実施形態のフローチャート（図８）による構成では、Ｎ回の開閉判別動作（Ｓ101〜Ｓ103）後に頻度分布更新動作（Ｓ105）を１回実行し、１回の頻度分布更新動作が終了すると閾値調整動作（Ｓ106）を実行して判別用閾値Ｖrefを変化させたが、所定の期間において頻度分布更新動作を繰り返し行い、所定期間の経過後に閾値調整動作を実行してもよい。すなわち、Ｎ回の開閉判別動作および１回の頻度分布更新動作（Ｓ101〜Ｓ105）をＭ回繰り返して行い、Ｍ回の頻度分布更新動作により離散値記憶部２２に離散値がＭ回記憶された後に閾値調整動作を実行してもよい。この場合には、閾値調整動作の回数が抑えられ、消費電力の削減を図ることが可能である。
【００５２】
３つ以上の判別用閾値が設けられてもよい。すなわち、第１判別用閾値Ｖref1および第２判別用閾値Ｖref2の他に、第３判別用閾値Ｖref3、第４判別用閾値Ｖref4等が設けられてもよい。この場合には、２つより多い状態を取り得る装置（例えば、閉状態、回転して開いた状態、スライドして開いた状態の３つの状態を取り得る携帯電話）の状態を判別することが可能になる。この場合にも、３つ以上の判別用閾値が調整用閾値と連動して変化する。
【００５３】
他方、判別用閾値は１つであってもよい。すなわち、第１判別用閾値Ｖref1のみを設けてもよい。この場合には、より簡易な構成で開閉式機器２００の開閉状態を判別できる。また、この場合、比較信号ＣＯＭＰをそのまま判定信号ＤＥＴとして出力する構成も採用可能である。判定動作が不要なので判定部４３の構成を簡易にでき、消費電力も削減される。
【００５４】
以上の実施形態では、最頻値Ｖmodeから差Ｉnt1を減じて新たな判別用閾値Ｖref1を算出し、最頻値Ｖmodeから差Ｉnt1および差Ｉnt2を減じて新たな判別用閾値Ｖref2を算出したが、例えば、最頻値Ｖmodeに比Ｒ1および比Ｒ2を乗じて新たな判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）を算出してもよく、また、最頻値Ｖmodeを変数とする他の関数により判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）を算出してもよい。つまり、判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）が最頻値Ｖmodeに応じて算出されればよく、その手法は限定されない。
また、最頻値Ｖmodeの代わりに、代表値として離散値記憶部２２に記憶されている複数の離散値の算術平均値Ｖmean、離散値記憶部２２に記憶されている複数の離散値の中央値Ｖmed等その他の統計学的代表値を用いて判別用閾値Ｖrefを算出してもよい。
【００５５】
以上の実施形態では、代表値（最頻値Ｖmode）よりも低位側に判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）を設定したが、代表値よりも高位側に判別用閾値Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）を設定してもよい。この場合には、入力信号Ｖinが低位側に存在する頻度が高い装置（例えば、図６の頻度分布が左右反転した頻度分布を取るような装置）において、適切にセンサの出力変化を検知して各閾値を調整することが可能である。
【００５６】
＜Ｄ．応用例＞
以上の比較装置１００が採用される開閉式機器２００としては、上述した携帯電話の他に、携帯電話以外の携帯装置（携帯用ＰＣ等）、冷蔵庫、サッシ窓、ドア等が例示される。もっとも、本発明の比較装置の用途は機器の開閉判別に限定されない。例えば、回転検出センサを搭載した機器の回転判別に本比較装置が採用され得る。すなわち、本発明の比較装置は、経時劣化や周辺環境の変化等により出力が変化するセンサを備えた任意の機器に採用され得る。
【符号の説明】
【００５７】
１００…比較装置、２００…開閉式機器、１０…磁気センサ、１２…磁石、２０…閾値出力部、２１…信号処理部、２２…離散値記憶部、２３…閾値生成回路、２４…閾値記憶部、２５…ＤＡＣ、３０…コンパレータ、４０…制御部、４１…発振器、４２…シーケンサ、４３…判定部、Ｂ…磁束密度、ＣＯＭＰ…比較信号、ＣＴＬ…制御信号、Ｄ（Ｄ1、Ｄ2）…閾値データ、ＤＥＴ…判定信号、Ｖin…入力信号、Ｖmode…最頻値、Ｖp…ピーク電位、Ｖref（Ｖref1、Ｖref2）…判別用閾値。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知した磁気の強度に応じて信号を出力する磁気センサと、
前記磁気センサが出力する前記信号の強度に応じて、前記信号の強度が属する階級を特定する離散値を出力する信号処理部と、
前記信号処理部が出力した前記離散値を記憶する離散値記憶部と、
前記離散値記憶部に記憶された複数の前記離散値が成す、前記信号の強度の頻度分布の代表値に応じて、第１判別用閾値と前記第１判別用閾値を下回る第２判別用閾値とを生成して出力する閾値出力部と、
前記信号と、前記第１判別用閾値および前記第２判別用閾値のいずれか一方とを比較して、２値化された比較結果を出力する比較部と
を備えることを特徴とする比較装置。
【請求項２】
前記代表値は、前記頻度分布の最頻値である
ことを特徴とする請求項１に記載の比較装置。
【請求項３】
前記閾値出力部に、前記第１判別用閾値と前記第２判別用閾値とを時分割で選択して出力させるシーケンサを更に備える
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の比較装置。
【請求項４】
前記比較部は、前記比較結果を判定部に出力し、
前記判定部は、
前記比較結果が、前記信号が前記第１判別用閾値以上であることを示す場合には、第１論理値を示す判定結果を出力し、
前記比較結果が、前記信号が前記第２判別用閾値未満であることを示す場合には、第２論理値を示す判定結果を出力し、
前記比較結果が、前記信号が前記第１判別用閾値未満であって前記第２判別用閾値以上であることを示す場合には、前回の判定結果と同じ判定結果を出力する
ことを特徴とする請求項３に記載の比較装置。
【請求項５】
前記信号処理部は、前記センサが出力する前記信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換器を備え、
前記閾値出力部は、前記判別用閾値を前記比較部へ出力するデジタル−アナログ変換器を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の比較装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の比較装置を備える携帯装置。
【請求項７】
検知された磁気の強度に応じて出力された信号の強度に応じて、前記信号の強度が属する階級を特定する離散値を出力するステップと、
出力された前記離散値を記憶するステップと、
記憶された複数の前記離散値が成す、前記信号の強度の頻度分布の代表値に応じて、第１判別用閾値と前記第１判別用閾値を下回る第２判別用閾値とを生成して出力するステップと、
前記信号と、前記第１判別用閾値および前記第２判別用閾値のいずれか一方とを比較して、２値化された比較結果を出力するステップと
を備えることを特徴とする比較方法。
【請求項１】
検知した磁気の強度に応じて信号を出力する磁気センサと、
前記磁気センサが出力する前記信号の強度に応じて、前記信号の強度が属する階級を特定する離散値を出力する信号処理部と、
前記信号処理部が出力した前記離散値を記憶する離散値記憶部と、
前記離散値記憶部に記憶された複数の前記離散値が成す、前記信号の強度の頻度分布の代表値に応じて、第１判別用閾値と前記第１判別用閾値を下回る第２判別用閾値とを生成して出力する閾値出力部と、
前記信号と、前記第１判別用閾値および前記第２判別用閾値のいずれか一方とを比較して、２値化された比較結果を出力する比較部と
を備えることを特徴とする比較装置。
【請求項２】
前記代表値は、前記頻度分布の最頻値である
ことを特徴とする請求項１に記載の比較装置。
【請求項３】
前記閾値出力部に、前記第１判別用閾値と前記第２判別用閾値とを時分割で選択して出力させるシーケンサを更に備える
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の比較装置。
【請求項４】
前記比較部は、前記比較結果を判定部に出力し、
前記判定部は、
前記比較結果が、前記信号が前記第１判別用閾値以上であることを示す場合には、第１論理値を示す判定結果を出力し、
前記比較結果が、前記信号が前記第２判別用閾値未満であることを示す場合には、第２論理値を示す判定結果を出力し、
前記比較結果が、前記信号が前記第１判別用閾値未満であって前記第２判別用閾値以上であることを示す場合には、前回の判定結果と同じ判定結果を出力する
ことを特徴とする請求項３に記載の比較装置。
【請求項５】
前記信号処理部は、前記センサが出力する前記信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換器を備え、
前記閾値出力部は、前記判別用閾値を前記比較部へ出力するデジタル−アナログ変換器を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の比較装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の比較装置を備える携帯装置。
【請求項７】
検知された磁気の強度に応じて出力された信号の強度に応じて、前記信号の強度が属する階級を特定する離散値を出力するステップと、
出力された前記離散値を記憶するステップと、
記憶された複数の前記離散値が成す、前記信号の強度の頻度分布の代表値に応じて、第１判別用閾値と前記第１判別用閾値を下回る第２判別用閾値とを生成して出力するステップと、
前記信号と、前記第１判別用閾値および前記第２判別用閾値のいずれか一方とを比較して、２値化された比較結果を出力するステップと
を備えることを特徴とする比較方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１４１１８３（Ｐ２０１２−１４１１８３Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９２９０２（Ｐ２０１０−２９２９０２）
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
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