磁場の歪みを自動補正する地磁気センサー及びその方法
【課題】 フラックスゲートの分離された検出コイルからそれぞれ検出されたＸ軸及びＹ軸の出力値を用いて、外部磁場の影響に関係なく磁場の方向及び強さを測定し得る磁場の歪みを自動補正する地磁気センサー及びその方法を提供する。
【解決手段】 磁場の歪みを自動補正する地磁気センサーは、互いに直交するＸ軸及びＹ軸フラックスゲートを備え、駆動信号が印加されると、地磁気に対応する起電力を検出する地磁気検出部、地磁気検出部から出力される起電力を所定のＸ軸及びＹ軸の出力値に変換し出力する信号処理部、及び地磁気検出部に駆動信号を印加する駆動信号生成部を備える。地磁気検出部のＸ軸及びＹ軸フラックスゲートは、それぞれコア、駆動信号を受信しコアを励磁させるソレノイド型励磁コイル、及びコアと励磁コイルによって誘導された起電力を検出できるようにコアをソレノイド状に巻線した構造であり、互いに異なる巻線数を有する少なくとも２つの検出コイルを備える。
【解決手段】 磁場の歪みを自動補正する地磁気センサーは、互いに直交するＸ軸及びＹ軸フラックスゲートを備え、駆動信号が印加されると、地磁気に対応する起電力を検出する地磁気検出部、地磁気検出部から出力される起電力を所定のＸ軸及びＹ軸の出力値に変換し出力する信号処理部、及び地磁気検出部に駆動信号を印加する駆動信号生成部を備える。地磁気検出部のＸ軸及びＹ軸フラックスゲートは、それぞれコア、駆動信号を受信しコアを励磁させるソレノイド型励磁コイル、及びコアと励磁コイルによって誘導された起電力を検出できるようにコアをソレノイド状に巻線した構造であり、互いに異なる巻線数を有する少なくとも２つの検出コイルを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁場の歪みを自動補正する地磁気センサー及びその方法に係り、特に、検出コイルを分離し、分離した検出コイルからそれぞれ検出された出力値を用いて補正された磁場の強さ及び方位角を得る磁場の歪みを自動補正する地磁気センサー及びその方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
地磁気センサーとは、地磁気の強さ及び方向を測定する装置のことを意味する。地磁気センサーの種類としては、ホール効果を利用するホールセンサー、量子化効果を利用するＳＱＩＤセンサー、磁化曲線の飽和領域を利用するフラックスゲート（ｆｌｕｘｇａｔｅ）型センサーなどがある。
フラックスゲート型センサーは、近年、地磁気を測定する際に有効に利用されており、特に、地磁場測定、鉱物探査、宇宙探査、及び海底探査などにセンサーとして使用されている。このようなフラックスゲート型センサーは、高透磁率材料からなる軟磁性コアと、このコアを巻いている励磁コイルと、検出コイルとで構成される。基本検出原理は、励磁コイルに交流で磁界を発生させて軟磁性コアを飽和させる非線形磁気特性を用いて、外部磁場に比例する第２の高調波電圧成分を測定することによって外部磁場の強さを測定するものである。フラックスゲート型センサーの磁場検出方法としては、第２の高調波検出、パルス位置検出、パルス大きさ検出法などがあり、現在は、第２の高調波検出法が最も多く利用されている。
【０００３】
そして、近年、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）技術が発展するに伴い、それを用いた低消費電力型の超小型フラックスゲート型センサーの製造が可能となり、携帯電話、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、ノート型パソコンなどの種々の携帯型電子機器などにも内蔵されて使用されている。
【０００４】
図１は、従来の分離型構造の励磁コイルを有するフラックスゲートを示す。
同図に示すように、従来のフラックスゲートは、コア５、コア５に巻回された励磁コイル、及びコア５に巻回されている検出コイル３を備える。コア５は、高透磁率材料からなり、単一線形構造、２つの平行コア構造、リングコア構造などの種々の構造に形成できる。図１は、２つの平行コア構造で、１つの検出コイル３を有するフラックスゲートを示す。
【０００５】
そして、励磁コイル１は、コア５をソレノイド形態に巻いた構成であり、外部からの電気的駆動信号を受信し、磁性体コア５を励磁させる。
検出コイル３もコア５をソレノイド形態に巻いた構成であり、駆動コイル１の駆動によって発生した磁気から誘導された起電力を検出する。
地磁気センサーは、図１に示すようなフラックスゲートを互いに直交する形態で備え、それぞれＸ軸及びＹ軸フラックスゲートに対応させる。このような地磁気センサーは、Ｘ軸及びＹ軸フラックスゲートから出力される出力値を用いて磁場の方向及び強さを計算する。任意の位置に対する磁場の強さは、方位角を計算することによって算出ことができ、方位角をΦとするとき、Φはｔａｎ-1（Ｈｙ／Ｈｘ）によって計算する。ここで、Ｈｘは、Ｘ軸フラックスゲートから出力される出力値であり、Ｈｙは、Ｙ軸フラックスゲートから出力される出力値である。
【０００６】
図２ａ及び図２ｂは、各々従来の補正された磁界検出結果及び外部磁場の影響を受ける前後の磁界検出結果を示す。
図２ａは、互いに垂直な２軸、Ｘ軸及びＹ軸フラックスゲートに対し測定された磁気の強さを補正したもので、完全な円形になることが分かる。図示するように完全な円形の軌跡を得るためには、地磁気センサーシステムを３６０度回転することによって可能になる。
【０００７】
図２ｂは、外部磁場の影響によって、図２ａに示す磁界検出結果から円の中心が外部磁場の方向に変位し、座標軸における変位が生じたことを示す。測定された地磁気方向は、環境変化に応じて変化する。即ち、地磁気センサーは、建物、鉄橋、電鉄などの周辺磁界の影響に弱く、地磁気センサーの出力信号は、組み立て状態、傾斜程度や測定する環境による変化も極めて大きい。ここで、正確に方位を測定するためには、地磁気センサーに対する補正作業が要求される。適切な補正なしに地磁気センサーを使用する場合、磁場の方位が図２ｂに示すように、角度Φから角度Ψに急激に変化することがある。即ち、外部磁場の影響で円の中心が移動したにもかかわらず、それを補正しなければ、磁場の方向がII方向として検出されるのではなく、Ｉ方向として検出される。このように、外部磁場を連続して補正しない場合、地磁場の方位に対する歪みでデータの信頼性が低下する。外部磁場による影響を補正するため、円の中心がIII方向へ点Ｃから点Ｃ'に移動する必要がある。
【０００８】
このような補正を行うために、地磁気センサーシステムを回転し、外部磁場の影響を受けた後の円形におけるＸ軸及びＹ軸の出力値を検出し、移動した円の中心を検出する。
一方、特許文献１（USP.4,953,305号）には、車両用磁気センサーとマイクロプロセッサを備えるシステムに関し、磁場をｘ軸、ｙ軸の２軸で測定するもので、外部磁場による磁界検出座標軸の変位が検出制限領域を超える場合、自動で補正する方法が記載されている。しかし、このUSP.4,953,305号に述べられた補正方法は、環境変化による地磁気方向の変化程度が小さいときは補正可能であるが、変化程度が大きいときは補正できないという問題点がある。また、前記方法は、車両毎に異なり、地磁気システムが車両に装着されるまでは補正することができず、車両にシステムが装着されてからも補正のために車両を数回３６０度回転する必要があるという問題点がある。
【０００９】
USP.4,953,305号に述べられた補正のために車両を数回回転させる方法は、実際のユーザー環境では回転できる空間が殆どなく回転が不充分になり、その結果補正が不完全になるのを改善するため、補正されたデータを再補正する必要があるか否かを判断する初期補正データとの比較を行う。
また、特許文献２（USP.5,390,122号）では、地磁気センサーを装着したシステムが１６ｋｍ／ｈの速度で動く場合、自動補正システムが作動する方法について述べている。この方法は、補正のため車両を回転させるのではなく、再補正されたデータと初期補正データを比較するものであって、場合によっては、地磁気センサーを補正するために必要な適正データが得られないという問題点がある。
【特許文献１】米国特許第４，９５３，３０５号公報
【特許文献２】米国特許第５，３９０，１２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、前記のような従来の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、フラックスゲートの分離された検出コイルからそれぞれ検出されたＸ軸及びＹ軸の出力値を用いて、外部磁場の影響に関係なく磁場の方向及び強さを測定し得る磁場の歪みを自動補正する地磁気センサー及びその方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述した目的を達成するための本発明に係る磁場の歪みを自動補正する地磁気センサーは、互いに直交するＸ軸及びＹ軸フラックスゲートを備え、駆動信号が印加されると、地磁気に対応する起電力を検出する地磁気検出部、地磁気検出部から出力される起電力を所定のＸ軸及びＹ軸の出力値に変換し出力する信号処理部、及び地磁気検出部に駆動信号を印加する駆動信号生成部を備える。前記地磁気検出部のＸ軸及びＹ軸フラックスゲートは、それぞれコア、駆動信号を受信しコアを励磁するソレノイド型励磁コイル、及びコアと励磁コイルによって誘導された起電力を検出できるようにコアをソレノイド形態に巻線した構造であり、それぞれ異なる巻線数を有する少なくとも２つの検出コイルを備える。
【００１２】
好ましくは、地磁気検出部から検出されたＸ軸及びＹ軸の出力値を用いて方位角を計算する制御部をさらに備える。
方位角（Φ）は次式によって計算する。
Φ＝ａｒｃｔａｎ（（Ｘ２２−Ｘ２１）／（Ｙ２２−Ｙ２１））
ここで、Ｘ２１、Ｙ２１は、外部磁場の影響を受ける前の検出コイルのうちの１つの検出コイルから検出されたＸ軸、Ｙ軸の出力値であり、Ｘ２２、Ｙ２２は、外部磁場の影響を受けた後の検出コイルのうちのもう１つの検出コイルから検出されたＸ軸、Ｙ軸の出力値である。
【００１３】
好ましくは、検出コイルは、第１検出コイル及び第２検出コイルからなり、巻線比はほぼ１：２である。
また、本発明の地磁気センサーの磁場の歪みを自動補正する方法は、相互に直交し、地磁気に対応して誘導される起電力を検出する少なくとも２つの検出コイルをそれぞれ備えるＸ軸及びＹ軸フラックスゲートを備える地磁気センサーにおいて、（ａ）前記Ｘ軸及びＹ軸フラックスゲートにそれぞれ駆動信号を印加する段階、（ｂ）前記駆動信号によって前記Ｘ軸フラックスゲートに誘導された前記起電力を備えられた前記少なくとも２つの検出コイルからそれぞれ検出し、所定のＸ軸出力値に変換する段階、（ｃ）前記駆動信号によって前記Ｙ軸フラックスゲートに誘導された前記起電力を、設けられた前記少なくとも２つの検出コイルからそれぞれ検出し、所定のＹ軸出力値に変換する段階、（ｄ）前記Ｘ軸及びＹ軸の出力値に対応する座標上の点のうちの２点を連結した直線の傾きに基づいて、磁場の方向及び強さを算出する段階を含む。
【００１４】
ここで、検出コイルはそれぞれ異なる券線数を有する。好ましくは、前記検出コイルは、第１検出コイル及び第２検出コイルからなり、券線比はほぼ１：２である。
なお、（ｄ）段階において、次式によって方位角（Φ）を計算し、磁場の強さを算出する。
Φ＝ａｒｃｔａｎ（（Ｘ２２−Ｘ２１）／（Ｙ２２−Ｙ２１））
ここで、Ｘ２１、Ｙ２１は、外部磁場の影響を受ける前の検出コイルのうちの１つの検出コイルから検出されたＸ軸、Ｙ軸の出力値であり、Ｘ２２、Ｙ２２は、外部磁場の影響を受けた後の検出コイルのうちのもう１つの検出コイルから検出されたＸ軸、Ｙ軸の出力値である。
【発明の効果】
【００１５】
前記のように、本発明は、地磁気検出部の検出コイルを分離し、分離された検出コイルから検出された出力値を用いて方位角を測定することによって、外部磁場に関係なく正確な方位角を容易に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。
図３ａは、本発明の一実施形態に係わる地磁気センサーのブロック図である。同図に示すように、本発明による地磁気センサーは、駆動信号生成部１００、地磁気検出部２００、信号処理部３００、及び制御部４００を備える。
まず、駆動信号生成部１００は、地磁気検出部２００を駆動する駆動信号を生成し出力する。このような駆動信号は、一般にパルス波及びその状態が反転されたパルス波を用いる。
【００１７】
地磁気検出部２００は、駆動信号生成部１００から駆動信号が印加されると、地磁気に対応する所定の電気的信号を出力する。地磁気検出部２００は、互いに直交するＸ軸及びＹ軸フラックスゲートを備える。
信号処理部３００は、地磁気検出部２００から検出された電気的信号を一定な処理過程を経て所定のデジタル値に変換し出力する。
【００１８】
制御部４００は、地磁気センサーの各構成要素を全体的に制御し、それぞれのＸ軸及びＹ軸フラックスゲートから検出された出力値を用いて方位角を演算する。
図３ｂは、本発明の一実施形態に係わる地磁気センサーの地磁気検出部２００の一部を示す図であり、地磁気検出部２００のＸ軸及びＹ軸フラックスゲートの１つを示す。同図では、地磁気検出部２００のフラックスゲートが第１検出コイル２０及び第２検出コイル３０の２つの検出コイルを備えるものとして示したが、２つ以上の検出コイルを有する構造であっても良い。
【００１９】
図３ｂに示すように、本発明の地磁気検出部２００のＸ軸及びＹ軸フラックスゲートは、それぞれ励磁コイル１０、第１検出コイル２０、第２検出コイル３０及びコア４０を備える。
コア４０には、透磁率が大きい材料として励磁コイル１０、第１検出コイル２０及び第２検出コイル３０が巻かれる。そして、駆動信号を受信した励磁コイル１０によってコア４０に磁場が形成される。
【００２０】
励磁コイル１０は、駆動信号生成部１００から出力された駆動信号を受信し磁性体コア４０を励磁させる。図３ｂに示す２つの平行なコア４０に巻かれた励磁コイル１０は、上部コアと下部コアとで逆方向に形成される。これにより、励磁コイル１０が駆動信号を受信し励磁されるコア４０に形成される磁場の方向が逆方向に形成される。
第１検出コイル２０及び第２検出コイル３０には、励磁コイル１０に駆動信号が印加されれば、外部磁界の強さに比例する起電力が誘導される。Ｘ軸及びＹ軸フラックスゲートそれぞれの第１検出コイル２０及び第２検出コイル３０から誘導起電力を検出する。このように、第１、第２検出コイル２０、３０に誘導された起電力は、信号処理部３００に出力される。なお、第１検出コイル２０と第２検出コイル３０のコイル形成方向は、同じ方向である場合もあり、逆方向とすることもできる。コイル形成方向が同じ方向であるときは、第１検出コイル２０及び第２検出コイル３０から検出されたＸ軸及びＹ軸の出力値による座標上の点が原点を基準にして同じ方向に位置する。これに対し、コイル形成方向が逆方向であるときは、第１検出コイル２０及び第２検出コイル３０から検出されたＸ軸及びＹ軸の出力値による座標上の点が原点を基準にして逆方向に位置する。第１検出コイル２０のコイルを巻いた巻数と第２検出コイル３０の巻数が異なるように１：２の比率とする。しかし、第１検出コイル２０と第２検出コイル３０の巻数を１：２以外の比率で形成することもできる。
【００２１】
図４は、本発明の一実施形態に係わる地磁気センサーによって検出されたＸ軸及びＹ軸の出力値及び方位角を示す図である。Ｈｘ軸とＨｙ軸の座標上に表示されたＸ軸及びＹ軸の出力値及び方位角は、外部磁場の影響を受ける前の図であり、Ｈｘ’軸とＨｙ’軸の座標上に表示されたＸ軸及びＹ軸の出力値及び方位角は、外部磁場の影響を受けた後の図である。外部磁場の影響を受ける前後の図において、それぞれ外部円は、第１検出コイル２０から検出されたＸ軸及びＹ軸の出力値であり、内部円は、第２検出コイル３０から検出されたＸ軸及びＹ軸の出力値である。
【００２２】
ここで、Φは方位角を示し、Ψは外部磁場によってＸ軸及びＹ軸の出力値の中心が移動した角度を示す。そして、（Ｘｃ１、Ｙｃ１）と（Ｘｃ２、Ｙｃ２）はそれぞれ外部磁場の影響を受ける前後の中心である。Ｘ１１、Ｙ１１とＸ１２、Ｙ１２はそれぞれ外部磁場の影響を受ける前の第１検出コイル２０、第２検出コイル３０から検出されたＸ軸及びＹ軸の出力値である。Ｘ２１、Ｙ２１とＸ２２、Ｙ２２はそれぞれ外部磁場の影響を受けた後の第１検出コイル２０、第２検出コイル３０から検出されたＸ軸及びＹ軸の出力値である。
【００２３】
図４を参照すれば、第１検出コイル２０と第２検出コイル３０から検出された出力値をＸ軸、Ｙ軸に示すと、同じ方向のベクトルの大きさが異なる２点、つまりＡ１とＡ２、またはＢ１とＢ２が得られる。Ａ１とＡ２は、外部磁場の影響を受ける前の図におけるＸ軸及びＹ軸座標上の点であり、Ｂ１とＢ２は、外部磁場の影響を受けた後の図におけるＸ軸及びＹ軸座標上の点である。
【００２４】
外部磁場の影響を受ける前の磁場の方向は、原点ＯとＡ１を連結した直線の傾きであり、原点とＡ１を連結する直線の傾きは、検出された２点Ａ１とＡ２を連結した傾きと同一である。また、外部磁場の影響を受けた後の磁場の方向は、外部磁場によって移動した原点Ｏ’とＢ１を連結した直線の傾きであり、原点とＢ１を連結する直線の傾きは、第１検出コイル２０及び第２検出コイル３０から検出された２点Ｂ１とＢ２を連結した傾きと同一である。
【００２５】
ここで、外部磁場の影響によって２点Ａ１とＡ２が相対的にそれぞれ２点Ｂ１とＢ２に移動する。従って、２点Ａ１とＡ２を連結した直線の傾きと、２点Ｂ１とＢ２を連結した直線の傾きが同一である。その結果、移動した原点Ｏ’を地磁気センサーを回転させる補正によって求めなくても、分離された検出コイル第１検出コイル２０及び第２検出コイル３０から検出されたＸ軸及びＹ軸の出力値のみを用いて、磁場の方向及び強さを求めることができる。
【００２６】
なお、外部磁場の影響を受ける前後の地磁気の方向が同一であるので、外部磁場の方向に関係なく磁場の方位角を求めることができる。
２つの検出コイルで検出されたＸ軸、Ｙ軸の出力値を用いて示す外部磁場の影響を受ける前の方位角は次式で表される。
Φ＝ａｒｃｔａｎ（（Ｘ１１−Ｘ１２）／（Ｙ１１−Ｙ１２））・・・（式１）
ここで、Ｘ１１、Ｙ１１は、外部磁場の影響を受ける前の第１検出コイル２０から検出されたＸ軸、Ｙ軸の出力値であり、Ｘ１２、Ｙ１２は、外部磁場の影響を受ける前の第２検出コイルから検出されたＸ軸、Ｙ軸の出力値である。
【００２７】
そして、２つの検出コイルで検出されたＸ軸、Ｙ軸の出力値を用いて示した外部磁場の影響を受けた後の方位角は次式で表される。
Φ＝ａｒｃｔａｎ（（Ｘ２２−Ｘ２１）／（Ｙ２２−Ｙ２１））・・・（式２）
ここで、Ｘ２１、Ｙ２１は、外部磁場の影響を受けた後の第１検出コイル２０から検出されたＸ軸、Ｙ軸の出力値であり、Ｘ２２、Ｙ２２は、外部磁場の影響を受けた後の第２検出コイル３０から検出されたＸ軸、Ｙ軸の出力値である。
【００２８】
前記式１及び式２から分かるように、磁場の方位角がそれぞれ第１検出コイル２０と第２検出コイル３０から検出された２点に対する傾きの逆正接値（arctangent）であり、式１の結果と式２の結果は同一になる。これは前述したように、外部磁場の影響を受ける前の第１検出回路２０及び第２検出回路３０から検出されたそれぞれのＸ軸及びＹ軸の出力値による座標上の２点を連結した直線の傾きと外部磁場の影響を受けた後の第１検出回路２０及び第２検出回路３０から検出されたそれぞれのＸ軸及びＹ軸の出力値による座標上の２点を連結した直線の傾きが同一であるので、外部磁場に関係なく方位角が同一になる。
【００２９】
一方、図４は、第１検出コイル２０と第２検出コイル２０のコイル形成方向が同じである場合を示し、第１検出回路から検出された出力値による座標上の点と、第２検出回路から検出された出力値による座標上の点が、それぞれ原点を基準にして座標上の第１象限の方向のベクトルとして同じ方向のベクトルで形成される。
図５は、本発明の一実施形態に係わる地磁気の歪みを自動補正する方法を示すフロー図である。
【００３０】
同図を参照すれば、励磁コイル１０が駆動信号生成部１００から生成された駆動信号を受信する（Ｓ５０１）。駆動信号を受信した励磁コイル１０は、地磁気検出部２００のコア４０を励磁させる。励磁コイル１０に駆動信号が受信され、コア４０が励磁された場合、第１検出コイル２０及び第２検出コイル３０には、外部磁界の強さと比例する起電力が誘導される。
【００３１】
次に、外部磁界の強さと比例して第１、第２検出コイル２０、３０に誘導された起電力を検出する（Ｓ５０３）。第１、第２検出コイル２０、３０に誘導された起電力を信号処理部３００に出力し、信号処理部３００は、第１、第２検出コイル２０、３０から検出された電気的信号を一定の処理過程を経て所定のデジタル値に変換し出力する。
次に、第１、第２検出コイル２０、３０から検出された信号を用いて磁場の方向と方位角を計算する（Ｓ５０５）。Ｘ軸及びＹ軸の出力値を示す円形で外部磁場によって移動した原点を検出する必要が無く、外部磁場によって相対的に移動した第１、第２検出コイル２０、３０から検出されたＸ軸及びＹ軸の出力値を用いる。外部磁場の影響があったとしても、その影響で相対的に移動した第１、第２検出コイル２０、３０から検出された出力値による座標上の２点を連結した直線の傾きは、外部磁場の影響を受ける前の傾きと同一である。従って、原点と第１検出コイル２０から検出された出力値による座標上の点を連結した直線の傾き、または原点と第２検出コイル３０から検出された出力値による座標上の点を連結した傾きを利用して方位角を計算するのではなく、第１、第２検出コイル２０、３０から検出された出力値による２点の傾きを計算して磁場の方向と方位角を検出する。その検出方法は、図４を参照して説明した通りである。
【００３２】
ここで、方位角は、制御部４００が第１、第２検出コイル２０、３０から検出された出力値を用いて式２によって計算する。
以上では、本発明の好適な実施形態について図示し説明したが、本発明は、上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲で請求している本発明の要旨を逸脱することなく当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば誰でも種々の変形実施が可能であることはもとより、そのような変更は、本発明の特許請求の範囲に含まれることは自明である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明により製造された磁場の歪みを自動補正する地磁気センサーは、外部磁場の影響に関係なく磁場の方向及び強さを測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来の分離型構造の励磁コイルを有するフラックスゲートを示す。
【図２ａ】各々従来の補正された磁界検出結果及び外部磁場の影響を受ける前後の磁界検出結果を示す。
【図２ｂ】各々従来の補正された磁界検出結果及び外部磁場の影響を受ける前後の磁界検出結果を示す。
【図３ａ】本発明の一実施形態に係わる地磁気センサーを示すブロック図である。
【図３ｂ】本発明の一実施形態に係わる地磁気センサーの地磁気検出部の一部を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係わる地磁気センサーによって検出されたＸ軸及びＹ軸の出力値及び方位角を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係わる地磁気の歪みを自動補正する方法を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０ 励磁コイル
２０ 第１検出コイル
３０ 第２検出コイル
４０ コア
１００ 駆動信号生成部
２００ 地磁気検出部
３００ 信号処理部
４００ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁場の歪みを自動補正する地磁気センサー及びその方法に係り、特に、検出コイルを分離し、分離した検出コイルからそれぞれ検出された出力値を用いて補正された磁場の強さ及び方位角を得る磁場の歪みを自動補正する地磁気センサー及びその方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
地磁気センサーとは、地磁気の強さ及び方向を測定する装置のことを意味する。地磁気センサーの種類としては、ホール効果を利用するホールセンサー、量子化効果を利用するＳＱＩＤセンサー、磁化曲線の飽和領域を利用するフラックスゲート（ｆｌｕｘｇａｔｅ）型センサーなどがある。
フラックスゲート型センサーは、近年、地磁気を測定する際に有効に利用されており、特に、地磁場測定、鉱物探査、宇宙探査、及び海底探査などにセンサーとして使用されている。このようなフラックスゲート型センサーは、高透磁率材料からなる軟磁性コアと、このコアを巻いている励磁コイルと、検出コイルとで構成される。基本検出原理は、励磁コイルに交流で磁界を発生させて軟磁性コアを飽和させる非線形磁気特性を用いて、外部磁場に比例する第２の高調波電圧成分を測定することによって外部磁場の強さを測定するものである。フラックスゲート型センサーの磁場検出方法としては、第２の高調波検出、パルス位置検出、パルス大きさ検出法などがあり、現在は、第２の高調波検出法が最も多く利用されている。
【０００３】
そして、近年、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）技術が発展するに伴い、それを用いた低消費電力型の超小型フラックスゲート型センサーの製造が可能となり、携帯電話、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、ノート型パソコンなどの種々の携帯型電子機器などにも内蔵されて使用されている。
【０００４】
図１は、従来の分離型構造の励磁コイルを有するフラックスゲートを示す。
同図に示すように、従来のフラックスゲートは、コア５、コア５に巻回された励磁コイル、及びコア５に巻回されている検出コイル３を備える。コア５は、高透磁率材料からなり、単一線形構造、２つの平行コア構造、リングコア構造などの種々の構造に形成できる。図１は、２つの平行コア構造で、１つの検出コイル３を有するフラックスゲートを示す。
【０００５】
そして、励磁コイル１は、コア５をソレノイド形態に巻いた構成であり、外部からの電気的駆動信号を受信し、磁性体コア５を励磁させる。
検出コイル３もコア５をソレノイド形態に巻いた構成であり、駆動コイル１の駆動によって発生した磁気から誘導された起電力を検出する。
地磁気センサーは、図１に示すようなフラックスゲートを互いに直交する形態で備え、それぞれＸ軸及びＹ軸フラックスゲートに対応させる。このような地磁気センサーは、Ｘ軸及びＹ軸フラックスゲートから出力される出力値を用いて磁場の方向及び強さを計算する。任意の位置に対する磁場の強さは、方位角を計算することによって算出ことができ、方位角をΦとするとき、Φはｔａｎ-1（Ｈｙ／Ｈｘ）によって計算する。ここで、Ｈｘは、Ｘ軸フラックスゲートから出力される出力値であり、Ｈｙは、Ｙ軸フラックスゲートから出力される出力値である。
【０００６】
図２ａ及び図２ｂは、各々従来の補正された磁界検出結果及び外部磁場の影響を受ける前後の磁界検出結果を示す。
図２ａは、互いに垂直な２軸、Ｘ軸及びＹ軸フラックスゲートに対し測定された磁気の強さを補正したもので、完全な円形になることが分かる。図示するように完全な円形の軌跡を得るためには、地磁気センサーシステムを３６０度回転することによって可能になる。
【０００７】
図２ｂは、外部磁場の影響によって、図２ａに示す磁界検出結果から円の中心が外部磁場の方向に変位し、座標軸における変位が生じたことを示す。測定された地磁気方向は、環境変化に応じて変化する。即ち、地磁気センサーは、建物、鉄橋、電鉄などの周辺磁界の影響に弱く、地磁気センサーの出力信号は、組み立て状態、傾斜程度や測定する環境による変化も極めて大きい。ここで、正確に方位を測定するためには、地磁気センサーに対する補正作業が要求される。適切な補正なしに地磁気センサーを使用する場合、磁場の方位が図２ｂに示すように、角度Φから角度Ψに急激に変化することがある。即ち、外部磁場の影響で円の中心が移動したにもかかわらず、それを補正しなければ、磁場の方向がII方向として検出されるのではなく、Ｉ方向として検出される。このように、外部磁場を連続して補正しない場合、地磁場の方位に対する歪みでデータの信頼性が低下する。外部磁場による影響を補正するため、円の中心がIII方向へ点Ｃから点Ｃ'に移動する必要がある。
【０００８】
このような補正を行うために、地磁気センサーシステムを回転し、外部磁場の影響を受けた後の円形におけるＸ軸及びＹ軸の出力値を検出し、移動した円の中心を検出する。
一方、特許文献１（USP.4,953,305号）には、車両用磁気センサーとマイクロプロセッサを備えるシステムに関し、磁場をｘ軸、ｙ軸の２軸で測定するもので、外部磁場による磁界検出座標軸の変位が検出制限領域を超える場合、自動で補正する方法が記載されている。しかし、このUSP.4,953,305号に述べられた補正方法は、環境変化による地磁気方向の変化程度が小さいときは補正可能であるが、変化程度が大きいときは補正できないという問題点がある。また、前記方法は、車両毎に異なり、地磁気システムが車両に装着されるまでは補正することができず、車両にシステムが装着されてからも補正のために車両を数回３６０度回転する必要があるという問題点がある。
【０００９】
USP.4,953,305号に述べられた補正のために車両を数回回転させる方法は、実際のユーザー環境では回転できる空間が殆どなく回転が不充分になり、その結果補正が不完全になるのを改善するため、補正されたデータを再補正する必要があるか否かを判断する初期補正データとの比較を行う。
また、特許文献２（USP.5,390,122号）では、地磁気センサーを装着したシステムが１６ｋｍ／ｈの速度で動く場合、自動補正システムが作動する方法について述べている。この方法は、補正のため車両を回転させるのではなく、再補正されたデータと初期補正データを比較するものであって、場合によっては、地磁気センサーを補正するために必要な適正データが得られないという問題点がある。
【特許文献１】米国特許第４，９５３，３０５号公報
【特許文献２】米国特許第５，３９０，１２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、前記のような従来の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、フラックスゲートの分離された検出コイルからそれぞれ検出されたＸ軸及びＹ軸の出力値を用いて、外部磁場の影響に関係なく磁場の方向及び強さを測定し得る磁場の歪みを自動補正する地磁気センサー及びその方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述した目的を達成するための本発明に係る磁場の歪みを自動補正する地磁気センサーは、互いに直交するＸ軸及びＹ軸フラックスゲートを備え、駆動信号が印加されると、地磁気に対応する起電力を検出する地磁気検出部、地磁気検出部から出力される起電力を所定のＸ軸及びＹ軸の出力値に変換し出力する信号処理部、及び地磁気検出部に駆動信号を印加する駆動信号生成部を備える。前記地磁気検出部のＸ軸及びＹ軸フラックスゲートは、それぞれコア、駆動信号を受信しコアを励磁するソレノイド型励磁コイル、及びコアと励磁コイルによって誘導された起電力を検出できるようにコアをソレノイド形態に巻線した構造であり、それぞれ異なる巻線数を有する少なくとも２つの検出コイルを備える。
【００１２】
好ましくは、地磁気検出部から検出されたＸ軸及びＹ軸の出力値を用いて方位角を計算する制御部をさらに備える。
方位角（Φ）は次式によって計算する。
Φ＝ａｒｃｔａｎ（（Ｘ２２−Ｘ２１）／（Ｙ２２−Ｙ２１））
ここで、Ｘ２１、Ｙ２１は、外部磁場の影響を受ける前の検出コイルのうちの１つの検出コイルから検出されたＸ軸、Ｙ軸の出力値であり、Ｘ２２、Ｙ２２は、外部磁場の影響を受けた後の検出コイルのうちのもう１つの検出コイルから検出されたＸ軸、Ｙ軸の出力値である。
【００１３】
好ましくは、検出コイルは、第１検出コイル及び第２検出コイルからなり、巻線比はほぼ１：２である。
また、本発明の地磁気センサーの磁場の歪みを自動補正する方法は、相互に直交し、地磁気に対応して誘導される起電力を検出する少なくとも２つの検出コイルをそれぞれ備えるＸ軸及びＹ軸フラックスゲートを備える地磁気センサーにおいて、（ａ）前記Ｘ軸及びＹ軸フラックスゲートにそれぞれ駆動信号を印加する段階、（ｂ）前記駆動信号によって前記Ｘ軸フラックスゲートに誘導された前記起電力を備えられた前記少なくとも２つの検出コイルからそれぞれ検出し、所定のＸ軸出力値に変換する段階、（ｃ）前記駆動信号によって前記Ｙ軸フラックスゲートに誘導された前記起電力を、設けられた前記少なくとも２つの検出コイルからそれぞれ検出し、所定のＹ軸出力値に変換する段階、（ｄ）前記Ｘ軸及びＹ軸の出力値に対応する座標上の点のうちの２点を連結した直線の傾きに基づいて、磁場の方向及び強さを算出する段階を含む。
【００１４】
ここで、検出コイルはそれぞれ異なる券線数を有する。好ましくは、前記検出コイルは、第１検出コイル及び第２検出コイルからなり、券線比はほぼ１：２である。
なお、（ｄ）段階において、次式によって方位角（Φ）を計算し、磁場の強さを算出する。
Φ＝ａｒｃｔａｎ（（Ｘ２２−Ｘ２１）／（Ｙ２２−Ｙ２１））
ここで、Ｘ２１、Ｙ２１は、外部磁場の影響を受ける前の検出コイルのうちの１つの検出コイルから検出されたＸ軸、Ｙ軸の出力値であり、Ｘ２２、Ｙ２２は、外部磁場の影響を受けた後の検出コイルのうちのもう１つの検出コイルから検出されたＸ軸、Ｙ軸の出力値である。
【発明の効果】
【００１５】
前記のように、本発明は、地磁気検出部の検出コイルを分離し、分離された検出コイルから検出された出力値を用いて方位角を測定することによって、外部磁場に関係なく正確な方位角を容易に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。
図３ａは、本発明の一実施形態に係わる地磁気センサーのブロック図である。同図に示すように、本発明による地磁気センサーは、駆動信号生成部１００、地磁気検出部２００、信号処理部３００、及び制御部４００を備える。
まず、駆動信号生成部１００は、地磁気検出部２００を駆動する駆動信号を生成し出力する。このような駆動信号は、一般にパルス波及びその状態が反転されたパルス波を用いる。
【００１７】
地磁気検出部２００は、駆動信号生成部１００から駆動信号が印加されると、地磁気に対応する所定の電気的信号を出力する。地磁気検出部２００は、互いに直交するＸ軸及びＹ軸フラックスゲートを備える。
信号処理部３００は、地磁気検出部２００から検出された電気的信号を一定な処理過程を経て所定のデジタル値に変換し出力する。
【００１８】
制御部４００は、地磁気センサーの各構成要素を全体的に制御し、それぞれのＸ軸及びＹ軸フラックスゲートから検出された出力値を用いて方位角を演算する。
図３ｂは、本発明の一実施形態に係わる地磁気センサーの地磁気検出部２００の一部を示す図であり、地磁気検出部２００のＸ軸及びＹ軸フラックスゲートの１つを示す。同図では、地磁気検出部２００のフラックスゲートが第１検出コイル２０及び第２検出コイル３０の２つの検出コイルを備えるものとして示したが、２つ以上の検出コイルを有する構造であっても良い。
【００１９】
図３ｂに示すように、本発明の地磁気検出部２００のＸ軸及びＹ軸フラックスゲートは、それぞれ励磁コイル１０、第１検出コイル２０、第２検出コイル３０及びコア４０を備える。
コア４０には、透磁率が大きい材料として励磁コイル１０、第１検出コイル２０及び第２検出コイル３０が巻かれる。そして、駆動信号を受信した励磁コイル１０によってコア４０に磁場が形成される。
【００２０】
励磁コイル１０は、駆動信号生成部１００から出力された駆動信号を受信し磁性体コア４０を励磁させる。図３ｂに示す２つの平行なコア４０に巻かれた励磁コイル１０は、上部コアと下部コアとで逆方向に形成される。これにより、励磁コイル１０が駆動信号を受信し励磁されるコア４０に形成される磁場の方向が逆方向に形成される。
第１検出コイル２０及び第２検出コイル３０には、励磁コイル１０に駆動信号が印加されれば、外部磁界の強さに比例する起電力が誘導される。Ｘ軸及びＹ軸フラックスゲートそれぞれの第１検出コイル２０及び第２検出コイル３０から誘導起電力を検出する。このように、第１、第２検出コイル２０、３０に誘導された起電力は、信号処理部３００に出力される。なお、第１検出コイル２０と第２検出コイル３０のコイル形成方向は、同じ方向である場合もあり、逆方向とすることもできる。コイル形成方向が同じ方向であるときは、第１検出コイル２０及び第２検出コイル３０から検出されたＸ軸及びＹ軸の出力値による座標上の点が原点を基準にして同じ方向に位置する。これに対し、コイル形成方向が逆方向であるときは、第１検出コイル２０及び第２検出コイル３０から検出されたＸ軸及びＹ軸の出力値による座標上の点が原点を基準にして逆方向に位置する。第１検出コイル２０のコイルを巻いた巻数と第２検出コイル３０の巻数が異なるように１：２の比率とする。しかし、第１検出コイル２０と第２検出コイル３０の巻数を１：２以外の比率で形成することもできる。
【００２１】
図４は、本発明の一実施形態に係わる地磁気センサーによって検出されたＸ軸及びＹ軸の出力値及び方位角を示す図である。Ｈｘ軸とＨｙ軸の座標上に表示されたＸ軸及びＹ軸の出力値及び方位角は、外部磁場の影響を受ける前の図であり、Ｈｘ’軸とＨｙ’軸の座標上に表示されたＸ軸及びＹ軸の出力値及び方位角は、外部磁場の影響を受けた後の図である。外部磁場の影響を受ける前後の図において、それぞれ外部円は、第１検出コイル２０から検出されたＸ軸及びＹ軸の出力値であり、内部円は、第２検出コイル３０から検出されたＸ軸及びＹ軸の出力値である。
【００２２】
ここで、Φは方位角を示し、Ψは外部磁場によってＸ軸及びＹ軸の出力値の中心が移動した角度を示す。そして、（Ｘｃ１、Ｙｃ１）と（Ｘｃ２、Ｙｃ２）はそれぞれ外部磁場の影響を受ける前後の中心である。Ｘ１１、Ｙ１１とＸ１２、Ｙ１２はそれぞれ外部磁場の影響を受ける前の第１検出コイル２０、第２検出コイル３０から検出されたＸ軸及びＹ軸の出力値である。Ｘ２１、Ｙ２１とＸ２２、Ｙ２２はそれぞれ外部磁場の影響を受けた後の第１検出コイル２０、第２検出コイル３０から検出されたＸ軸及びＹ軸の出力値である。
【００２３】
図４を参照すれば、第１検出コイル２０と第２検出コイル３０から検出された出力値をＸ軸、Ｙ軸に示すと、同じ方向のベクトルの大きさが異なる２点、つまりＡ１とＡ２、またはＢ１とＢ２が得られる。Ａ１とＡ２は、外部磁場の影響を受ける前の図におけるＸ軸及びＹ軸座標上の点であり、Ｂ１とＢ２は、外部磁場の影響を受けた後の図におけるＸ軸及びＹ軸座標上の点である。
【００２４】
外部磁場の影響を受ける前の磁場の方向は、原点ＯとＡ１を連結した直線の傾きであり、原点とＡ１を連結する直線の傾きは、検出された２点Ａ１とＡ２を連結した傾きと同一である。また、外部磁場の影響を受けた後の磁場の方向は、外部磁場によって移動した原点Ｏ’とＢ１を連結した直線の傾きであり、原点とＢ１を連結する直線の傾きは、第１検出コイル２０及び第２検出コイル３０から検出された２点Ｂ１とＢ２を連結した傾きと同一である。
【００２５】
ここで、外部磁場の影響によって２点Ａ１とＡ２が相対的にそれぞれ２点Ｂ１とＢ２に移動する。従って、２点Ａ１とＡ２を連結した直線の傾きと、２点Ｂ１とＢ２を連結した直線の傾きが同一である。その結果、移動した原点Ｏ’を地磁気センサーを回転させる補正によって求めなくても、分離された検出コイル第１検出コイル２０及び第２検出コイル３０から検出されたＸ軸及びＹ軸の出力値のみを用いて、磁場の方向及び強さを求めることができる。
【００２６】
なお、外部磁場の影響を受ける前後の地磁気の方向が同一であるので、外部磁場の方向に関係なく磁場の方位角を求めることができる。
２つの検出コイルで検出されたＸ軸、Ｙ軸の出力値を用いて示す外部磁場の影響を受ける前の方位角は次式で表される。
Φ＝ａｒｃｔａｎ（（Ｘ１１−Ｘ１２）／（Ｙ１１−Ｙ１２））・・・（式１）
ここで、Ｘ１１、Ｙ１１は、外部磁場の影響を受ける前の第１検出コイル２０から検出されたＸ軸、Ｙ軸の出力値であり、Ｘ１２、Ｙ１２は、外部磁場の影響を受ける前の第２検出コイルから検出されたＸ軸、Ｙ軸の出力値である。
【００２７】
そして、２つの検出コイルで検出されたＸ軸、Ｙ軸の出力値を用いて示した外部磁場の影響を受けた後の方位角は次式で表される。
Φ＝ａｒｃｔａｎ（（Ｘ２２−Ｘ２１）／（Ｙ２２−Ｙ２１））・・・（式２）
ここで、Ｘ２１、Ｙ２１は、外部磁場の影響を受けた後の第１検出コイル２０から検出されたＸ軸、Ｙ軸の出力値であり、Ｘ２２、Ｙ２２は、外部磁場の影響を受けた後の第２検出コイル３０から検出されたＸ軸、Ｙ軸の出力値である。
【００２８】
前記式１及び式２から分かるように、磁場の方位角がそれぞれ第１検出コイル２０と第２検出コイル３０から検出された２点に対する傾きの逆正接値（arctangent）であり、式１の結果と式２の結果は同一になる。これは前述したように、外部磁場の影響を受ける前の第１検出回路２０及び第２検出回路３０から検出されたそれぞれのＸ軸及びＹ軸の出力値による座標上の２点を連結した直線の傾きと外部磁場の影響を受けた後の第１検出回路２０及び第２検出回路３０から検出されたそれぞれのＸ軸及びＹ軸の出力値による座標上の２点を連結した直線の傾きが同一であるので、外部磁場に関係なく方位角が同一になる。
【００２９】
一方、図４は、第１検出コイル２０と第２検出コイル２０のコイル形成方向が同じである場合を示し、第１検出回路から検出された出力値による座標上の点と、第２検出回路から検出された出力値による座標上の点が、それぞれ原点を基準にして座標上の第１象限の方向のベクトルとして同じ方向のベクトルで形成される。
図５は、本発明の一実施形態に係わる地磁気の歪みを自動補正する方法を示すフロー図である。
【００３０】
同図を参照すれば、励磁コイル１０が駆動信号生成部１００から生成された駆動信号を受信する（Ｓ５０１）。駆動信号を受信した励磁コイル１０は、地磁気検出部２００のコア４０を励磁させる。励磁コイル１０に駆動信号が受信され、コア４０が励磁された場合、第１検出コイル２０及び第２検出コイル３０には、外部磁界の強さと比例する起電力が誘導される。
【００３１】
次に、外部磁界の強さと比例して第１、第２検出コイル２０、３０に誘導された起電力を検出する（Ｓ５０３）。第１、第２検出コイル２０、３０に誘導された起電力を信号処理部３００に出力し、信号処理部３００は、第１、第２検出コイル２０、３０から検出された電気的信号を一定の処理過程を経て所定のデジタル値に変換し出力する。
次に、第１、第２検出コイル２０、３０から検出された信号を用いて磁場の方向と方位角を計算する（Ｓ５０５）。Ｘ軸及びＹ軸の出力値を示す円形で外部磁場によって移動した原点を検出する必要が無く、外部磁場によって相対的に移動した第１、第２検出コイル２０、３０から検出されたＸ軸及びＹ軸の出力値を用いる。外部磁場の影響があったとしても、その影響で相対的に移動した第１、第２検出コイル２０、３０から検出された出力値による座標上の２点を連結した直線の傾きは、外部磁場の影響を受ける前の傾きと同一である。従って、原点と第１検出コイル２０から検出された出力値による座標上の点を連結した直線の傾き、または原点と第２検出コイル３０から検出された出力値による座標上の点を連結した傾きを利用して方位角を計算するのではなく、第１、第２検出コイル２０、３０から検出された出力値による２点の傾きを計算して磁場の方向と方位角を検出する。その検出方法は、図４を参照して説明した通りである。
【００３２】
ここで、方位角は、制御部４００が第１、第２検出コイル２０、３０から検出された出力値を用いて式２によって計算する。
以上では、本発明の好適な実施形態について図示し説明したが、本発明は、上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲で請求している本発明の要旨を逸脱することなく当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば誰でも種々の変形実施が可能であることはもとより、そのような変更は、本発明の特許請求の範囲に含まれることは自明である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明により製造された磁場の歪みを自動補正する地磁気センサーは、外部磁場の影響に関係なく磁場の方向及び強さを測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来の分離型構造の励磁コイルを有するフラックスゲートを示す。
【図２ａ】各々従来の補正された磁界検出結果及び外部磁場の影響を受ける前後の磁界検出結果を示す。
【図２ｂ】各々従来の補正された磁界検出結果及び外部磁場の影響を受ける前後の磁界検出結果を示す。
【図３ａ】本発明の一実施形態に係わる地磁気センサーを示すブロック図である。
【図３ｂ】本発明の一実施形態に係わる地磁気センサーの地磁気検出部の一部を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係わる地磁気センサーによって検出されたＸ軸及びＹ軸の出力値及び方位角を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係わる地磁気の歪みを自動補正する方法を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０ 励磁コイル
２０ 第１検出コイル
３０ 第２検出コイル
４０ コア
１００ 駆動信号生成部
２００ 地磁気検出部
３００ 信号処理部
４００ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交するＸ軸及びＹ軸フラックスゲートを備え、駆動信号が印加されると、地磁気に対応する起電力を検出する地磁気検出部と、
前記地磁気検出部から出力される前記起電力を所定のＸ軸及びＹ軸の出力値に変換し出力する信号処理部と、
前記地磁気検出部に駆動信号を印加する駆動信号生成部と、
を備え、前記地磁気検出部のＸ軸及びＹ軸フラックスゲートは、それぞれコア、前記駆動信号を受信し前記コアを励磁させるソレノイド型励磁コイル、及び前記コアと前記励磁コイルによって誘導された前記起電力を検出できるようにコアをソレノイド状に巻線した構造であり、それぞれ異なる巻線数を有する少なくとも２つの検出コイルを備えることを特徴とする磁場の歪みを自動補正する地磁気センサー。
【請求項２】
前記信号処理部から出力される前記Ｘ軸及びＹ軸の出力値に基づいて方位角を計算する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の磁場の歪みを自動補正する地磁気センサー。
【請求項３】
前記方位角（Φ）は、
Φ＝ａｒｃｔａｎ（（Ｘ２２−Ｘ２１）／（Ｙ２２−Ｙ２１））
（ここで、Ｘ２１、Ｙ２１は、外部磁場の影響を受ける前の前記検出コイルのうちの１つの検出コイルから検出された前記Ｘ軸、Ｙ軸の出力値であり、Ｘ２２、Ｙ２２は、前記外部磁場の影響を受けた後の前記検出コイルのうちのもう１つの検出コイルから検出された前記Ｘ軸、Ｙ軸の出力値である）
によって計算することを特徴とする請求項２に記載の磁場の歪みを自動補正する地磁気センサー。
【請求項４】
前記Ｘ軸及びＹ軸フラックスゲートの検出コイルは、巻線比がほぼ１：２である２つの検出コイルをそれぞれ備えることを特徴とする請求項１に記載の磁場の歪みを自動補正する地磁気センサー。
【請求項５】
互いに直交し、地磁気に対応して誘導される起電力を検出する少なくとも２つの検出コイルをそれぞれ備えるＸ軸及びＹ軸フラックスゲートを備える地磁気センサーの磁場の歪みを自動補正する方法において、
（ａ）前記Ｘ軸及びＹ軸フラックスゲートにそれぞれ駆動信号を印加する段階と、
（ｂ）前記駆動信号によって前記Ｘ軸フラックスゲートに誘導された前記起電力を備えられた前記少なくとも２つの検出コイルを介してそれぞれ検出し、所定のＸ軸出力値に変換する段階と、
（ｃ）前記駆動信号によって前記Ｙ軸フラックスゲートに誘導された前記起電力を備えられた前記少なくとも２つの検出コイルを介してそれぞれ検出し、所定のＹ軸出力値に変換する段階と、
（ｄ）前記Ｘ軸及びＹ軸の出力値に対応する座標上の点のうちの２点を連結した直線の傾きに基づいて、磁場の方向及び強さを算出する段階と、
を含むことを特徴とする磁場の歪みを自動補正する方法。
【請求項６】
前記Ｘ軸及びＹ軸フラックスゲートの検出コイルは、巻線比がほぼ１：２である２つの検出コイルをそれぞれ備えることを特徴とする請求項５に記載の磁場の歪みを自動補正する方法。
【請求項７】
前記（ｄ）段階は、
Φ＝ａｒｃｔａｎ（（Ｘ２２−Ｘ２１）／（Ｙ２２−Ｙ２１））
（ここで、Ｘ２１、Ｙ２１は、外部磁場の影響を受ける前の前記検出コイルのうちの１つの検出コイルから検出された前記Ｘ軸、Ｙ軸の出力値であり、Ｘ２２、Ｙ２２は、前記外部磁場の影響を受けた後の前記検出コイルのうちのもう１つの検出コイルから検出された前記Ｘ軸、Ｙ軸の出力値である）
によって算出した方位角（Φ）を用いて磁場の強さを算出することを特徴とする請求項５に記載の磁場の歪みを自動補正する方法。
【請求項１】
互いに直交するＸ軸及びＹ軸フラックスゲートを備え、駆動信号が印加されると、地磁気に対応する起電力を検出する地磁気検出部と、
前記地磁気検出部から出力される前記起電力を所定のＸ軸及びＹ軸の出力値に変換し出力する信号処理部と、
前記地磁気検出部に駆動信号を印加する駆動信号生成部と、
を備え、前記地磁気検出部のＸ軸及びＹ軸フラックスゲートは、それぞれコア、前記駆動信号を受信し前記コアを励磁させるソレノイド型励磁コイル、及び前記コアと前記励磁コイルによって誘導された前記起電力を検出できるようにコアをソレノイド状に巻線した構造であり、それぞれ異なる巻線数を有する少なくとも２つの検出コイルを備えることを特徴とする磁場の歪みを自動補正する地磁気センサー。
【請求項２】
前記信号処理部から出力される前記Ｘ軸及びＹ軸の出力値に基づいて方位角を計算する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の磁場の歪みを自動補正する地磁気センサー。
【請求項３】
前記方位角（Φ）は、
Φ＝ａｒｃｔａｎ（（Ｘ２２−Ｘ２１）／（Ｙ２２−Ｙ２１））
（ここで、Ｘ２１、Ｙ２１は、外部磁場の影響を受ける前の前記検出コイルのうちの１つの検出コイルから検出された前記Ｘ軸、Ｙ軸の出力値であり、Ｘ２２、Ｙ２２は、前記外部磁場の影響を受けた後の前記検出コイルのうちのもう１つの検出コイルから検出された前記Ｘ軸、Ｙ軸の出力値である）
によって計算することを特徴とする請求項２に記載の磁場の歪みを自動補正する地磁気センサー。
【請求項４】
前記Ｘ軸及びＹ軸フラックスゲートの検出コイルは、巻線比がほぼ１：２である２つの検出コイルをそれぞれ備えることを特徴とする請求項１に記載の磁場の歪みを自動補正する地磁気センサー。
【請求項５】
互いに直交し、地磁気に対応して誘導される起電力を検出する少なくとも２つの検出コイルをそれぞれ備えるＸ軸及びＹ軸フラックスゲートを備える地磁気センサーの磁場の歪みを自動補正する方法において、
（ａ）前記Ｘ軸及びＹ軸フラックスゲートにそれぞれ駆動信号を印加する段階と、
（ｂ）前記駆動信号によって前記Ｘ軸フラックスゲートに誘導された前記起電力を備えられた前記少なくとも２つの検出コイルを介してそれぞれ検出し、所定のＸ軸出力値に変換する段階と、
（ｃ）前記駆動信号によって前記Ｙ軸フラックスゲートに誘導された前記起電力を備えられた前記少なくとも２つの検出コイルを介してそれぞれ検出し、所定のＹ軸出力値に変換する段階と、
（ｄ）前記Ｘ軸及びＹ軸の出力値に対応する座標上の点のうちの２点を連結した直線の傾きに基づいて、磁場の方向及び強さを算出する段階と、
を含むことを特徴とする磁場の歪みを自動補正する方法。
【請求項６】
前記Ｘ軸及びＹ軸フラックスゲートの検出コイルは、巻線比がほぼ１：２である２つの検出コイルをそれぞれ備えることを特徴とする請求項５に記載の磁場の歪みを自動補正する方法。
【請求項７】
前記（ｄ）段階は、
Φ＝ａｒｃｔａｎ（（Ｘ２２−Ｘ２１）／（Ｙ２２−Ｙ２１））
（ここで、Ｘ２１、Ｙ２１は、外部磁場の影響を受ける前の前記検出コイルのうちの１つの検出コイルから検出された前記Ｘ軸、Ｙ軸の出力値であり、Ｘ２２、Ｙ２２は、前記外部磁場の影響を受けた後の前記検出コイルのうちのもう１つの検出コイルから検出された前記Ｘ軸、Ｙ軸の出力値である）
によって算出した方位角（Φ）を用いて磁場の強さを算出することを特徴とする請求項５に記載の磁場の歪みを自動補正する方法。
【図１】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４】
【図５】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−５３１４６（Ｐ２００６−５３１４６Ａ）
【公開日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２３１１３２（Ｐ２００５−２３１１３２）
【出願日】平成１７年８月９日（２００５．８．９）
【出願人】（５９１００３７７０）三星電機株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月９日（２００５．８．９）
【出願人】（５９１００３７７０）三星電機株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]