3轴磁传感器、全方位磁传感器及使用它们的方位测定方法技术

提供一种混合型磁传感器２００，其包括以基片为本体形成的、检测与基片平行平面所规定磁场矢量的２轴分量的磁通门式传感器１００，检测磁场矢量的与基片垂直方向分量的霍尔元件２４，检测基片横摇角的倾斜传感器２２及ＣＰＵ２０，构成为一体为混合型ＩＣ。测出的３维磁场矢量是考虑了基片的倾斜进行修正的，所以能算出地磁场的正确方位。装入手机，即使因使用者的姿势或携带方式变化使该地磁传感器发生倾斜时，也能正确测定方位。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地磁测定技术。尤其是，本专利技术涉及能修正方位计算误差的地磁传感器及方位测定方法。地磁传感器用于测定观测地点的方位。地磁传感器在观测地点设置在水平面上，检测水平面上的地磁场矢量的2轴分量。根据地磁传感器测出的2轴分量计算出磁场方位。地磁传感器也可用于汽车的导航系统，为修正磁化带来的影响，预先进行校准之后出厂。另一方面，越来越多的手机及便携式终端用来显示地图信息。鉴于这种状况，本申请人首先设想将地磁传感器组装入手机及便携式终端等便携式设备，在探讨其实现的阶段终于认识到以下的问题。即，由于持有者携带便携式设备时的姿势及携带方式的不同，便携式设备可以朝向所有方向，或者便携式设备的方向是不定的、不断变化的。因此，装在便携式设备中的地磁传感器相对水平位置以各种倾斜角倾斜，该倾斜角是不断变动的。因此，在这样的使用环境下，必须实时排除磁化带来的影响、姿势及携带方式变化的影响，自动修正地磁场矢量的检测信号。本申请人基于以上认识完成了本专利技术。其目的在于，提供一种小型且对磁化及倾斜能自动进行修正的地磁传感器及使用该地磁传感器的方位测定方法。本申请人在日本专利技术专利2000年第104689号申请中，提出了一种装有2轴磁传感器的便携式终端装置，并提出了一种能对地图上进行加工、使便携式终端装置所显示的地图方位对准便携式终端装置方位的位置信息显示系统。还有，本申请人为了提高系统的方便性，还提出了一种在磁传感器中装入倾斜传感器、能自动对倾斜进行修正的全方位磁传感器。本专利技术的一种形态涉及3轴磁传感器。3轴磁传感器是将2轴磁传感器与磁检测元件构成一体的混合型IC装置。2轴磁传感器将基板形成为本体，检测与所述基板平行的平面所规定的磁场矢量的2轴分量。磁检测元件检测所述磁场矢量的与所述平面垂直方向的分量。由此，3轴磁传感器能对地磁的磁场矢量测出3轴分量。作为磁检测元件，可以使用根据霍尔效应测量磁场的霍尔元件等磁感应元件，或者利用随着强磁性体的磁化其电阻发生变化这一现象检测磁性的MR元件等磁阻效应元件。2轴磁传感器也可以将检测磁场矢量的2轴分量用的线圈图形在整个层叠基片形成。2轴磁传感器也可以是磁通门式磁传感器，该磁通门式磁传感器以非晶态环状线圈为核心，在励磁用线圈基片的外面层叠检测与所述基片平行平面的X轴方向磁场分量的线圈基片及检测所述平面的Y轴方向磁场分量的线圈基片而构成。将2轴磁传感器与磁检测元件安装成一体的方式，可以采用下述的方法，即形成2轴磁传感器的基片具有传递从磁检测元件输出的检测信号用的图形，在磁检测元件安装到基片上时，所述检测信号通过所述图形直接引入到基片上。也可以还含有处理所述2轴磁传感器和所述磁检测元件的输出信号的信号处理部分，所述信号处理部分计算测出的磁性强度，对所述2轴磁传感器测出的磁场矢量的2轴分量进行修正。该信号处理部分可以与该3轴磁传感器在基片上形成一体，也可以位于该3轴磁传感器之外，接收输出信号并进行规定的信号处理。本专利技术的另一形态涉及全方位磁传感器。全方位磁传感器是将形成在基片上、检测3维磁场矢量的3轴磁传感器与检测所述基片倾斜角的倾斜传感器构成为一体的混合型IC装置。所谓“形成在基片上”，包括几种情况，一种情况是例如3轴磁传感器的至少一部分构成要素以基片为本体形成，而3轴磁传感器的其它构成要素安装在基片外侧，另一种情况是3轴磁传感器的全部构成以基片为本体形成等。作为一个例子也可以是这样，检测与基片平行平面所规定的磁场矢量2轴分量的2轴磁传感器以基片为本体形成，而检测所述磁场矢量的与所述平面垂直方向分量的磁检测元件与形成在基片上的图形连接，以这样的方式安装。倾斜传感器也可以检测与所述基片平行平面所规定的x轴方向倾斜角和y轴方向倾斜角。倾斜传感器也可以检测因3轴方向的倾斜导致的位移。这样的倾斜传感器也可以是检测2轴方向或3轴方向位移的加速度传感器或角速度传感器。所述基片也可以具有传递从所述倾斜传感器输出的检测信号用的图形，当所述倾斜传感器已安装在所述基片上时，所述检测信号通过所述图形直接引入所述基片。也可以这样形成，它还包括以从所述基片向外延伸的形式装在该基片上的薄膜基片，将所述倾斜传感器安装在所述薄膜基片之上，将所述薄膜基片向所述基片侧弯折，并将整体粘接固定。所述3轴磁传感器也可以含有以所述基片为本体形成的、检测与所述基片平行平面所规定的磁场矢量2轴分量的2轴磁传感器，以及检测所述磁场矢量的与所述平面的垂直方向分量的磁检测元件。所述磁检测元件也可以安装在所述薄膜基片之上。将元件安装在所述薄膜基片之上的方式也可以是倒装片方式。还含有处理所述3轴磁传感器和所述倾斜传感器的输出信号的信号处理部分，所述信号处理部分也可以根据所述3轴磁传感器测出的3维磁场矢量和所述倾斜传感器测出的倾斜角计算水平磁场分量。所述信号处理部分也可以根据所述倾斜传感器测出的3轴方向的倾斜引起的位移，修正所述倾斜角，并根据所述3轴磁传感器测出的3维磁场矢量和修正后的所述倾斜角，计算水平磁场分量。所述信号处理部分也可以根据由所述3维磁场矢量算出的磁性强度，修正所述水平磁场分量。本专利技术的另一形态涉及方位测定方法。方位测定方法包括接收3维磁场矢量的检测信号的过程；接收规定所述磁场矢量的3维坐标与地平面所夹倾斜角的检测信号的过程；使用根据所述3维磁场矢量算出的磁场强度来修正3维磁场矢量的检测信号的过程；根据所述倾斜角对修正后的所述3维磁场矢量进行坐标变换并计算水平磁场分量的过程。在接收所述倾斜角检测信号的过程中，也可以检测重力的3轴分量来修正所述倾斜角的检测信号。也可以还含有根据所述水平磁场分量计算方位角的过程。另外，以上构成要素的任意组合以及将本专利技术以方法、传感器、系统等不同形式表现，这些作为本专利技术的形态都是有效的。附图简介。附图说明图1所示为第1实施形态的全方位磁传感器所使用的磁通门式传感器的分解说明图。图2所示为全方位磁传感器使用的倾斜传感器的原理说明图。图3所示为全方位磁传感器之一例的混合型磁传感器的构成图。图4所示为由另一制造工序实现的混合型磁传感器的示意图。图5所示为混合型磁传感器的功能构成图。图6所示为混合型磁传感器的CPU进行的修正计算流程图。图7所示为第3实施形态的混合型磁传感器的俯视图。图8所示为使用第4实施形态的混合型磁传感器的方位测定系统说明图。图9所示为内装混合型磁传感器的手机功能构成图。图10所示为方位测定方法的流程图。下面说明本专利技术的第1实施形态。使用图1至图3，说明第1实施形态的全方位磁传感器的构成。在图1中，说明全方位磁传感器所使用的2轴磁传感器的构成，在图2中，说明全方位磁传感器所使用的倾斜传感器的构成，在图3中示出全方位磁传感器整体构成。图1为2轴地磁传感器之一例即磁通门式传感器100的分解说明图。磁通门式传感器100是日本专利技术专利公开1997年第43322号公报和日本专利技术专利公开1999年第118892号公报所公开的磁通门式传感器，以环状非晶态磁心形成的环状磁心9为核心，在其上下面上，按该图所示顺序，层叠刻蚀有励磁线圈图形12的励磁线圈用基片8、刻蚀有Y线圈图形11的Y轴方向磁场检测线圈基片7、刻蚀有X线圈图形10的X轴方向磁场检测线圈基片6而构成。图2为倾斜传感器22的原理说明图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种３轴磁传感器，其特征在于， 将２轴磁传感器与磁检测元件构成一体形成混合型ＩＣ， 所述２轴磁传感器以基板为本体而形成，检测与所述基板平行的平面所规定的磁场矢量的２轴分量， 所述磁检测元件检测所述磁场矢量的与所述平面垂直方向的分量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：田村泰弘，
申请(专利权)人：电通企工株式会社，阿莫善斯有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]