JPH04313017A - 方位表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は地磁気を電子回路等を用
いて検知し、表示する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ホール素子はホール効果により、ホール
電圧を生ずるが、ホール素子を用いた実用的な地磁気セ
ンサーは、まだ完成されていない。その理由はホール素
子を用いた回路のｓ／ｎ比が悪いためである。日本列島
のほぼ中心部の北緯３５度程度の地帯では、方位の検出
に有効な地磁気の水平分力は約０．３ガウスと言う小さ
な値であり、その地磁気によるホール素子のホール出力
電圧はごく小さく、器種により異なるが、数１００μＶ
程度のため、オペアンプ等で高倍率の直流増幅をする必
要があり、５０〜６０Ｈｚの電灯線交流による電磁気誘
導や、電気器具その他から出るノイズ等の外部ノイズと
、ホール素子自体や、増幅器から出る内部ノイズが大き
く、ｓ／ｎ比が悪い結果になってしまう。

【０００３】一シリコン基板中にホール素子とその増幅
器を組み込んだホールＩＣにおいても、ほぼ同様である
。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような課
題を解決し、実用的な方位表示装置を得る事を主目的と
したものである。以下、実施例に従い説明する。

【０００５】

【実施例】図１は本発明を実施したホール素子を用いた
方位表示装置の平面図。図２はその立面図である。１は
縦×横×高さが３×５×１０ｃｍ程度のアルミニウム製
の外箱。２はその上面に取り付けた液晶ディスプレイ。 ３は磁針を用いたモニター。４はその後面（手前側）に
取り付けたスピーカーボックス。５は音声モード切り替
えスイッチ。６は相対方位設定スイッチ。７は発光・発
声スイッチである。

【０００６】この装置を胸のポケット等に入れ、時々ポ
ケットから出し、液晶ディスプレイ２を見れば、羅針盤
のような文字盤が現れて方位を知る事ができる。夜間な
ら、スイッチ７を押せば、バックライトがつき、ディス
プレイ２が見やすくなり、スピーカー４から「北」「北
東」等と、外箱１の前面が向いている方位が音声言語で
表示される。

【０００７】夜間、登山をする際とか、視力障害者が歩
行する場合、モード切り替えスイッチ５を押すと、数秒
間に１回、絶えず方位を言うモードになる。もう一度押
すと、方位が２２．５°変わった時にのみ、言うように
なる。更に、もう一度押すと、元の状態に帰り、スイッ
チ７を押した時にのみ、言うようになる。外箱１をズボ
ンのポケットや手提げバッグ中に入れ、左面を前に向け
て歩く場合、磁針３を見ながら、左面を北に向け、相対
方位設定スイッチ６を押すと、左面が北に向いた時、「
北」と音声表示されるように内部の回路動作が切り替え
られる。

【０００８】図３は外箱１内の電気回路の主要部分のプ
リント配線基板の拡大平面図。図４はその立面図。図５
はホール素子９の拡大縦断正面図。図６は電気回路のブ
ロック図である。８はベークライト基板。９、１０は縦
×横×高さが２×４×４ｍｍ程度の本体と、基板下面の
導線に連なる４本の電極を持つ、前後を向いたホール素
子。１１、１２は左右を向いた同様のホール素子。１３
〜１６はそれらの面に突端が接している磁束収束用の鉄
心で、４ｍｍ角の角柱の先端が２ｍｍ角にとがっている
。１７〜２０は各ホール素子の出力電圧を増幅するため
のオペアンプ（直流増幅器）。２１はＡ−Ｄコンバータ
ー、マイクロコンピューター、その他を内蔵した電子回
路ボックスである。

【０００９】ホール素子９その他の内部には図５のよう
に、中心に半導体板２２があり、その上下に印加電極２
３、２４が付き、左右に出力電極２５、２６が付き、周
囲をプラスチックのモールド２７で囲んでいる。図６の
電気回路図中、２８、２９は電源電池。３０、３１は内
部ノイズ消去用の平滑コンデンサー。３２、３３はＡ−
Ｄコンバーター。３４はマイクロコンピューターを内蔵
した除算回路。３５はマイクロコンピューターを内蔵し
た方位判定回路。３６は音声合成回路である。

【００１０】次に、この動作を説明する。今、外箱１が
北を向いていると、鉄心１３、１４が北になり、地球の
磁南極から磁北極に向かう磁力線（地球磁場）はホール
素子９〜１２と鉄心１３〜１６を貫くが、素子１１、１
２からは出力電圧が生じない。地磁気の水平分力は鉄心
１３、１４の前端をｎ極、とがった後端をｓ極に磁化す
る。　　　　　　　　　　　　　　　　その際、鉄心の
前端は太く、後端は細いため、後端では磁束密度が断面
積に逆比例して高まる効果が生ずる。

【００１１】素子９には電池２８から電極２３に＋６Ｖ
、電極２４に−電圧と、すなわち、下向きの印加電圧が
かかっており、磁力線が後から前に貫く結果、左の電極
に＋、右の電極に−のホール出力電圧を生ずる。また、
素子１０には下から上に向く印加電圧がかかり、左の出
力電極に−、右に＋の出力電圧が生ずる。

【００１２】両素子の出力電圧はそれぞれオペアンプ１
７、１８で増幅され、両アンプの出力線は逆位相で平列
に接続されており、素子９、１０の出力も９の左と１０
の右がつながり、９の右と１０の左がつながる事になる
。その結果、９、１０の＋電圧は合成され、−電圧も合
成され、ホール出力電圧は強まる事になる。（並列接続
のため、２倍には到らない。）ホール素子９、１０、そ
の導線、オペアンプ１７、１８等には、外部の電磁気ノ
イズが加わっているが、それらは、みな接近しているた
め、ほぼ同波形、同位相、同強度で加わっており、オペ
アンプ１７、１８でそれぞれ増幅されたノイズ出力は逆
位相で合成され、ほぼ相殺される事になる。

【００１３】ホール素子とオペアンプ内に生ずる内部ノ
イズも、増幅され、合成され、出力電圧中に加わるが、
それらのノイズは高周波成分を多く含む、ランダムなホ
ワイトノイズであり、平均化すれば、ほぼ０になる性質
のものであり、平滑コンデンサー３０で、ほぼ平滑化さ
れる。なお、コンデンサー３０の容量が大き過ぎると、
ホール出力電圧も平均化され、応答速度が遅くなるので
、周囲の諸抵抗との積で現される時定数が０．１〜１ｓ
程度になるように設定する。

【００１４】オペアンプ１７、１８の低ノイズ化した合
成出力はＡ−Ｄコンバーター３２でディジタル信号化さ
れ、除算回路３４に入る。外箱１が北向きの状態で、ホ
ール素子９、１０による出力（素子９の左の出力端子の
出力及び１０の右の端子の出力の合成値）は最大であり
、それから右へ回転させて行けば、北向きからの回転角
のコサインに比例して変化する。（素子の面に対する磁
力線の傾斜角のサインに比例する。）ホール素子１１、
１２と、付属する鉄心１５、１６、その他の部品も、ホ
ール素子９、１０と、その付属の諸部品の同作に、ほぼ
同じ動作をする。

【００１５】すなわち、電池２９の電圧は素子１１に下
向き、１２に上向きの印加電圧を加え、両素子の出力は
それぞれオペアンプ１９、２０で増幅され、逆位相で合
成され、ホール出力は強まり、外部ノイズは相殺され、
内部ノイズは平滑コンデンサー３１で減弱し、Ａ−Ｄコ
ンバーター３３でディジタル化され、除算回路３４に入
る。

【００１６】素子１１、１２のホール出力は外箱１が北
向きから右回転する際、−サインに比例して変化する。 （磁力線が素子１１の右面から貫けば、出力は−になる
。）除算回路３４では、素子１１等の出力と素子９等の
出力との比、すなわち、−タンジェントを求める。この
値は方位判定回路３５に入り、回路３５はその値と、素
子９の左出力端子電圧が＋か−かをパラメーターにして
、外箱１の向いている方位を判定し、ディスプレイ２に
全方位を示す文字盤を表示し、音声合成回路３６には、
外箱１の向いている方位のみの情報を送り、音声言語に
変換し、スピーカー４で表示する。

【００１７】素子９の出力は緯度が変わり、地磁気の水
平分力が変われば増減し、その値だけから方位を判定す
る事はできないが、素子１１の値を被除数にして得た−
タンジェントを求めれば、この値は緯度の影響を受けず
、方位のみに相関する。ただし、北向きの場合と南向き
の場合は−タンジェントは共に０であり、北東向きの場
合と南西向きの場合は共に−１である等、文字盤の中心
に関して、点対称の方位の−タンジェントは等値になる
。

【００１８】しかし、北向きと北東向きではコサイン（
素子９の出力）の値は＋であり、南向きと南西向きでは
コサインは−であり、−タンジェント及びコサインの富
豪をパラメーターにすれば、全方位を特定する事ができ
る。判定回路３５はそのような計算をし、方位を判定す
るのである。なお、ホール素子の印加電極が左右にある
場合、並んだ一素子に左向き、他素子に右向きの印加電
圧をかけ、上下の出力電極の上下を逆にして合成する。

【００１９】素子９の後面に１０の全面を接して取り付
けてもよい。その場合、鉄心１４の突端を１０の後面に
接するように取り付け、素子９、１０の各４本の導線を
交互に間に嵌め込むか、絶縁体を介して上下に段に重ね
る等してもよい。鉄心１３〜１６は省略してもよい。素
子９、１０の横または後に更に多数のホール素子を取り
付け、交互に印加電圧の方向を逆にし、各々の増幅出力
を交互に逆向きに合成したり、非増幅のまま、直列また
は並列に合成し、１個の低ノイズのオペアンプに加える
等してもよい。プリント配線の走行方向や配置の設計、
アルミ箔を全回路にかぶせて外部の電気ノイズを遮蔽す
る等し、低ノイズ化できた場合には、ホール素子９、オ
ペアンプ１７、コンデンサー３０で回路を構成し、素子
１０とオペアンプ１８は省略してもよい。

【００２０】オペアンプ１７、１８の出力を直列に合成
してもよい。１個のシリコン基板中に、２個のホール素
子を形成させ、一者には下向き、他者には上向きの印加
電圧をかけ、両者の出力電圧を同じシリコン基盤内に設
けたオペアンプでそれぞれ増幅した後、合成し、外部ノ
イズを低減し、内部に組み込んだコンデンサー、または
外付けのコンデンサーにより、内部ノイズを低減するよ
うにしたＬＳＩを用いてもよい。

【００２１】電池２８をサイン波その他の波形の脈流を
発生する電源に代え、素子９に下向きの脈流を、１０に
上向きの脈流を流してもよい。この場合、脈流の周波数
は低周波でも、高周波でもよいが、オペアンプには同波
形の脈流出力が生ずる。この脈流を脈流のまま通す狭帯
域の濾波器をそれぞれ通し、ノイズ成分をカットし、か
つ、更に、ノイズ成分が相殺するよう合成し、コンデン
サー３０で平滑化してもよい。

【００２２】脈流の代わりに交流を印加した場合には、
帯域濾波器を通過した交流をトライアック等を用い、素
子９の印加電圧が下向きの時にのみ、コンデンサー３０
に送るようにしなければならない。ホール素子９、１０
の各印加電極と電源間に高抵抗を入れ、電源に連なる導
線を通じて入る外部ノイズを低減してもよい。

【００２３】基板８の下面にはプリント配線による多数
の導線が存在するが、交差部がある等すれば、素子９の
系と、１０の系に逆位相の外部ノイズが生じ、前述のよ
うな結線ではかえってノイズが強まる場合もあり得る。 そこで、そのような場合には、素子９、１０に同方向の
印加電圧をかけ、オペアンプ１７、１８の出力を同位相
で合成し、外部ノイズは減弱し、ホール出力は強まるよ
うにすればよい。

【００２４】以上のようにホール素子９〜１２を用いて
ノイズを押さえながら、方位を判定していても、強い外
部ノイズの発生源が近くにある場合には、除算回路３４
に入る入力が大きく変動し、判定回路は方位を判定する
事ができない。そのような場合、判定回路は除算回路か
らのデータによる判定を一時停止し、やや精度は落ちる
が、外箱１内に設けた次のシステムを利用した方位判定
に切り替える。

【００２５】図７は外箱１中に設けた電子式円盤磁石型
地磁気センサーの拡大平面図。図８はその横断面図。図
９は縦断右側面図である。３７は直径２ｃｍ程度の球形
の透明プラスチック容器で、その底面は外箱１内の底面
に固着している。３８はその前極を上緯（下緯）０度、
左経（右経）０度とした場合の上緯４５度、左経０度の
位置の容器外面に取り付けた赤色光を発する発光素子（
ダイオード）。３９は、そのやや上の緑色光を出す発光
素子。（白熱電球を用いた場合より、消費電力が小さい
。）４０は上緯２０度、左経０度付近に取り付けた赤色
フィルターをかけた受光素子。４１はそのやや上に取り
付けた緑色フィルターをかけた受光素子。４２は容器内
の下半部に貯めた水。４３はその上に浮かべた下面に発
泡樹脂板を張り付ける等して浮力を与えた耐久性円盤磁
石で、前端がｎ極になっている。４４はその上面の前方
４５°の範囲を赤色顔料と緑色顔料の混合比を７：０の
割合で混ぜた塗料を塗った部。４５〜５１は６：１、５
：２、４：３、３：４、２：５、１：６、０：７の割合
で赤・緑の顔料を混じた塗料を塗った部である。

【００２６】判定回路３５内のコンピューターはパルス
幅１ｍｓ、３０Ｈｚのパルス電圧を発光素子３８、３９
に送るため、それらから立体角３０°程度の赤と緑の光
のビームを下方の円盤磁石に照射する。その乱反射光の
内、赤色成分は受光素子４０に入り、緑色成分は受光素
子４１に入り、それらの出力は判定回路３５中の図示し
ない増幅器で増幅され、Ａ−Ｄコンバーターでディジタ
ル化され、コンピューターで赤と緑の光の強さの比が計
算される。

【００２７】もし、その比が７：０であれば、外箱１の
向く方位は北と判定され、３：４なら南、０：７なら北
西、６．５：０．５なら北北東等と判定する。前面が上
下する方向に外箱１が傾いた場合は、問題ないが、図の
状態で右方が下がったとすれば、緑色顔料のみの５１か
らの反射光が受光素子４１にも入り、実際は北向きであ
るのに、北東等と判定される。

【００２８】その対策として、光のビームを細くし、円
盤磁石４３上を１６、またはそれ以上に細分し、赤と緑
、あるいは青等の顔料も加え、それぞれ混合比を変えて
塗り、赤、緑のほかに青等の受光素子も用いればよい。 あるいは、次のようにしてもよい。図１０は上記の場合
の発光素子や受光素子の状態を変えた場合の平面図で、
５２、５３は容器３７の上極付近に取り付けた、円盤磁
石４３の上面に、ほぼ均等に光を照射する赤と緑の発光
素子。５４〜５７は上緯２０度上の右経０度、９０度、
１８０度、左経９０度の位置にそれぞれ取り付けた赤、
緑、赤、緑の受光素子である。

【００２９】発光素子５２、５３から赤と緑のパルス光
が発射され、赤の光が受光素子５４に７、５６に３、緑
の光が５５に２、５７に６の強さで入る。このような割
合で入れば、判定回路３５は北向きと判定する。外箱１
が北東向きになれば、赤が５４に６、５６に２、緑が５
５に３、５７に７の強さで入る。

【００３０】このような場合、判定回路３５は北東向き
と判定する。以下、いずれの方位でも、このようにして
判定される。北向きで外箱の前が下がった場合、素子５
４は円盤磁石４３に近ずき、５６は遠ざかるため、赤の
光は５４に１０、５６に１、緑は５５に２、５７に６等
の強さで入り、判定回路３５はこのような組み合わせか
ら、やはり北向きと判定する。

【００３１】その他いずれの方位において、いずれの方
向に傾斜した場合も、このような形式で方位の判定がで
きる。なお、これは実測により、あらゆる場合の各受光
素子の出力値を求めておき、判定回路の対照表に記憶さ
せておくか、実測の結果から得た実験式をコンピュータ
ープログラム中に組み込んでおき、計算により、算出す
る。

【００３２】この場合、受光素子５７を省略し、５４〜
５６を正三角形に配置しても、このような判定はできる
が、受光素子を１・２個追加してもよい。円盤磁石上の
配色箇所を２〜４部分に減らし、直下以外の部分からの
侵入光もよく入るように、上緯４５度の辺に各素子を配
置するようにしてもよい。図１１の容器３７の平面図の
ように、上極に赤色発光素子５８を取り付け、その周囲
にフィルターをかけない受光素子５９〜６２を配置し、
図１２の円盤４３の平面図のように、ほぼ全面の６３の
部分を黒色に塗り、一カ所に白点６４を付け、発光素子
５８から出るパルス光で円盤磁石の前面を照射し、白点
６４からの反射光を受光素子５９〜６２で受け、判定回
路３５でその出力分布から白点の位置を検出し、方位を
判定してもよい。

【００３３】なお、上下面をガラス張りにし、内部で磁
針を回す方位磁石の、上面の周囲８カ所に発光素子を取
り付け、各発光素子の直下のガラスの下面に８個の受光
素子を取り付け、磁針で遮光された受光素子を検出し、
方位を判定する方式に比べ、上記のようにすれば、少数
の発光素子や受光素子を用い、方位の判定をする事がで
きる。

【００３４】図１３は容器３７の平面図。図１４は円盤
４３の平面図である。６５は上緯４５度、左経０度の所
に取り付けた、下端には圧電素子等を用いた偏光装置を
付けた半導体レーザー。６６は受光素子。６７は円盤磁
石４３の白色面上に黒色線で記した多数の放射状線で、
線間の角度は場所により異なる。レーザー６５から出た
光は下端の偏光装置で左右に振られ、直下の放射状線６
７を左右にスキャンし、その反射光は強弱変化を起こし
、受光素子６６の出力電圧はパルスを含み、判定回路３
５で単位時間（０．１ｓ等）内のパルス数を計数し、円
盤磁石４３のどこに光が当たっているかを検出し、方位
を判定する。

【００３５】図７〜９における円盤磁石４３の厚みを大
きくし、周囲を球面にし、経線で仕切られる部分を異な
った色に着色し、球形容器３７の赤道外面にカラーセン
サーを取り付け、センサーの近くに来ている色を判定し
、方位を検出してもよい。この円盤磁石の周囲面に方位
を示すバーコードを記録し、容器３７の赤道外面に設け
たレーザービームの走査装置でコードを読み取り、方位
を判定してもよい。（バーコードの代わりにトーキー録
音の明暗模様を記録し、光電素子の出力を音に変えても
よい。）円盤磁石の実像を凸レンズで造り、結像部に光
電素子やＣＣＤを置き、色やバーコードを読み取っても
よい。

【００３６】なお、図１〜６の回路は、外箱１が水平よ
り傾斜すると誤差を生ずる。例えば、地磁気の方向が水
平な赤道上で、外箱１を水平にし、前面を北東に向けた
場合、ホール素子１１等と、９等との出力比が−０．７
Ｖ：０．７Ｖであるとする。そこで、外箱の前後軸（ｙ
軸）の周囲に９０度回転させる。

【００３７】素子９に対する磁力線の入射角は回転によ
っても変わらず、出力も変わらないが、素子１１の面は
水平になり、出力は０になり、素子１１と９の出力比は
０になり、外箱１は北東を向いているにもかかわらず、
判定回路３５は北向きと判定してしまう。（外箱の左縁
を４５度持ち上げた場合には、北北東と判定する。）同
様に左右軸（ｘ軸）の周囲に回転すると、北東向きであ
るのに、東向きと判定してしまう。

【００３８】伏角４５度の地帯で、外箱１が北向きの時
、左縁を下げる方向に、ｙ軸の周囲に外箱を９０度回転
すれば、外箱は北向きであるのに、北東向きと判定して
しまう。このように、例外的な場合（東西軸の周囲に傾
く場合）を除いて、外箱１が傾けば、誤差を生ずる事に
なる。

【００３９】このような誤差を防ぐため、素子９、１１
等を取り付けた基板を油面に浮かべたり、振り子状に吊
り下げたりしてもよいが、ｚ軸方向の磁気検知用ホール
素子と外箱１の傾斜センサーを加え、判定するようにし
てもよい。素子９と同様の２個のホール素子Ｚを基板８
の面に平行にし、磁力線が下から垂直に貫く時、出力が
最大になるよう、基板８の上面に取り付け、各々の出力
をオペアンプで増幅し、低ノイズ化した出力電圧を取り
出す。地球磁場内にある素子１１、９、Ｚの出力は、磁
場の強さに比例し、各素子の面に対する入射角のサイン
に比例した値になるが、地磁気の強さは三者に同じであ
るため、入射角のサインに比例した値になる。

【００４０】ディスプレイ４の中心を元点にし、外箱１
の上面をｘ・ｙ面座標面にした三次元空間座標系におい
て、元点に起根部がつながったベクトルで地磁気の方向
を表示すれば、素子１１、９、Ｚの各出力は、ベクトル
のｘ座標、ｙ座標、ｚ座標に対応する。例えば、外箱１
が水平で、Ｙ軸（外箱の前後軸）が北を向く時、地磁気
が南から水平に入射すれば、０Ｖ：１Ｖ：０Ｖになり、
ｙ軸が北東を向き、地磁気が南上方４５度（伏角４５度
）から入射すれば、−０．５Ｖ：０．５Ｖ：−０．７Ｖ
になる等、各素子の出力比は地磁気ベクトルの各座標の
比例に比例する。

【００４１】従って、素子１１と９の出力比からｘ・ｙ
座標面での地磁気ベクトルの傾斜が求められ、素子Ｚと
９の出力比からｙ・ｚ座標面における地磁気ベクトルの
傾斜が求められ、ｘ・ｙ座標面が水平であれば、前者の
値から、ただちにｙ軸（外箱１の前後軸）の向く方位が
特定できる事になる。しかし、この場合も、外箱１及び
その座標系が水平面から傾斜する方位を特できないので
、次のような傾斜センサーを外箱１内に設ける。

【００４２】外箱１の周囲面に平行な面を持つ１０ｍｍ
立方の鉛の重りの６面に、厚さ１ｍｍの感圧ゴム等から
成るピエゾ素子を張り付け、外箱１内の１２ｍｍ立方の
空洞中に収める。重りの右面、前面、下面のピエゾ素子
をピエゾ素子Ｘ、Ｙ、Ｚとし、正の印加電圧をかけ、そ
れぞれに重りの全重量が加わった場合、＋１Ｖの出力電
圧を生ずるようにし、対向面のピエゾ素子Ｘ―、Ｙ―、
Ｚ―には負の印加電圧をかけ、重りの全重量がそれぞれ
に加わった場合、−１Ｖの出力電圧が生ずるようにする
。

【００４３】外箱１が水平であれば、ピエゾ素子Ｚ系か
ら＋１Ｖの出力が生じ、他系は１Ｖとなる。右へ３０度
（水平面となす角度は６０度）、後へ２０度（水平面と
なす角度は１１０度）傾斜すれば、Ｘ系は０．５Ｖ、Ｙ
系は−０．３４Ｖ等、鉛直面に対する傾斜角のサイン水
平面に対する傾斜角のコサイン）に比例する出力を生ず
る。

【００４４】このようにして求めた水平面に対するｘ面
（ｘ軸に垂直なｘ，ｚ座標面）と、ｙ面（ｙ軸に垂直な
ｘ，ｚ座標面）と、ｚ面（ｚ軸に垂直なｘ，ｙ座標面）
の各傾斜角のサインから成る３種のデータを得、以後の
補正に用いる。なお、ホール素子Ｚを省略し、傾斜セン
サーは設け、外箱１を北に向け、左縁を上げてｙ軸の周
囲に４５度回転した状態に傾け、地磁気が加われば、そ
の伏角が０度の時は素子１１と９の出力比は０：０．７
＝０になり、北向きと、正しい判定結果が出るが、伏角
が４５度の時は、出力比が−０．５：０．７＝０．７‥
‥になり、北西向きと誤った判定結果が出る等、素子Ｚ
を省略すれば、座標面の傾斜が分かっても、誤った判定
結果を生じ得る。

【００４５】また、ｚ面の傾斜角はｘ面とｙ面のデータ
から計算できるので、ｚ面のセンサーを省略してもよい
。例えば、上端を外箱１内に固定したピアノ線の下端に
前述の鉛の重りの上面中央を取り付けてつりさげ、重り
の周囲４面と、その周囲の容器との間隙に上から光を通
し、透過光を４個の光電素子で電圧に変換し、その値の
大小が外箱の傾斜角と相関する事を利用し、ｘ面とｙ面
の傾斜角を求めてもよい。

【００４６】外箱１の向く方位を知るという事は、その
ｙ軸（前後軸）の向く方位を知る事である。（ｙ軸の仰
角や伏角、すなわち、ｘ軸の周囲の回転は各ホール素子
の出力に対する影響はあるが、方位判定には無関係であ
る。）そこで、傾斜センサーの情報を基にし、座標変換
の計算により、ｘ，ｙ座標面を水平にもどした場合、ま
たはｘ軸をｙ軸の周囲に回転し、水平に直した座標系に
おける、地磁気ベクトルの方向を求め、ｙ，ｚ座標面と
、地磁気ベクトルのなす角度を求め、地磁気ベクトルが
向く方位を北とし、ｙ軸の向く方位を求めれば、外箱１
の向く方位が知られる事になる。

【００４７】これらの計算は、立体解析幾何学的に公式
を用いて計算したり、実験的に求めた各ホール素子の出
力比と、傾斜センサーの出力比に対応する方位との関係
を記録した表を種として用いる計算法等、種々の方法を
用いる事ができる。その他種々の設計変更が可能である
。

【００４８】

【発明の効果】本発明を実施すれば、ノイズの影響をあ
まり受けず、微弱な地磁気を検出し、方位を液晶ディス
プレイや合成音声で表示し得る、比較的構成が簡単で、
安価に生産し得る、方位表示装置が得られる利点が生ず
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明を実施した方位表示装置の平面図。

【図２】　　その立面図。

【図３】　　内部の配線基板の拡大平面図。

【図４】　　その立面図。

【図５】　　ホール素子９の拡大縦断正面図。

【図６】　　電気回路のブロック図。

【図７】　　外箱１中の電子式円盤磁石型地磁気センサ
ーの拡大平面図。

【図８】　　その横断面図。

【図９】　　その縦断右側面図。

【図１０】　　やや変形した容器３７の平面図。

【図１１】　　容器３７の平面図。

【図１２】　　その場合の円盤磁石の平面図。

【図１３】　　容器３７の平面図。

【図１４】　　円盤４３の平面図。

【符号の説明】

１　　外箱。 ２　　液晶ディスプレイ。 ４　　スピーカーボックス。 ８　　ベークライト基板。 ９　　ホール素子。 １０　　ホール素子。 １１　　ホール素子。 １２　　ホール素子。 １３　　磁束収束用鉄心。 １７　　オペアンプ。 ２１　　電子回路ボックス。 ２２　　ホール素子中の半導体板。 ２３　　ホール素子中の印加電極。 ２８　　電源電池。 ３０　　内部ノイズ消去用平滑コンデンサー。 ３２　　ＡーＤコンバーター。 ３４　　除算回路。 ３５　　方位判定回路。 ３６　　音声合成回路。 ３７　　外箱１中の電子式円盤磁石型地磁気センサーの
球形容器。 ３８　　赤色発光素子。 ３９　　緑色発光素子。 ４０　　赤色光受光素子。 ４１　　緑色光受光素子。 ４２　　容器内の水。 ４３　　水に浮かべた円盤磁石。 ４４　　円盤磁石の赤色着色面。 ４５　　赤色にやや緑色を加えた着色面。 ５１　　緑色着色面。 ６３　　円盤磁石の黒色面。 ６４　　白点。 ６５　　半導体レーザー。 ６７　　円盤磁石上に記した放射状線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　　　一配線基板上に数個一組の同サイ
   ズ、同特性の、先端のとがった磁束収束用鉄心が接する
   か、または単独の、ホール素子を、同方向を向けて取り
   付け、隣接する各ホール素子の通電方向が交互に逆にな
   るよう、印加電圧をかけ、各素子のホール出力電圧をそ
   れぞれ増幅器を通して増幅し、各増幅器の出力電圧を、
   外部ノイズは互いに相殺し、ホール出力電圧は加算され
   るように合成し、適度の容量の平滑コンデンサーを増幅
   器の出力端子間に入れて内部ノイズを減弱する回路を用
   いた地磁気センサーと、容器中の水に浮かべた円盤磁石
   の表面に、部分により異なる色、または線間距離の異な
   る多数の線模様を付け、容器と円盤磁石の相対位置を色
   、線間距離等により検出する光学装置を設けて成る地磁
   気センサーとより成る、方位表示装置。