JP2008185513A - Tilt angle sensor - Google Patents

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JP2008185513A JP2007020704A JP2007020704A JP2008185513A JP 2008185513 A JP2008185513 A JP 2008185513A JP 2007020704 A JP2007020704 A JP 2007020704A JP 2007020704 A JP2007020704 A JP 2007020704A JP 2008185513 A JP2008185513 A JP 2008185513A
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茂 庄司
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tilt angle sensor capable of easily and responsively detecting a three-dimensional tilt concerning two planar axes. <P>SOLUTION: The tilt angle sensor includes: an acceleration sensor having at least mutually orthogonal first and second sensitivity axes; and a calculation means for finding a first tilt angle being a rotational angle of the first sensitivity axis and a second tilt angle being a rotational angle of the second sensitivity axis from the sum and subtraction of obtained output by finding the sum and subtraction of the output concerning the first and second sensitivity axes of the acceleration sensor. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、加速度センサを用いることによって重力に対する傾きを精度良く測定することのできる傾斜角センサに関し、例えば、カメラ、ビデオカメラ及び携帯電話機等において水平基準に対しての3次元的な傾きを知り、この傾きを補正する場合等に用いられる傾斜角センサに関する。   The present invention relates to an inclination angle sensor that can accurately measure an inclination with respect to gravity by using an acceleration sensor, and for example, knows a three-dimensional inclination with respect to a horizontal reference in a camera, a video camera, a mobile phone, and the like. The present invention relates to an inclination angle sensor used for correcting the inclination.

水平基準に対しての正確な角度を検知する傾斜角センサとして、加速度センサを用いた傾斜角センサは公知である(例えば、特許文献1及び2)。   An inclination angle sensor using an acceleration sensor is known as an inclination angle sensor that detects an accurate angle with respect to a horizontal reference (for example, Patent Documents 1 and 2).

特許文献1に記載された傾斜計では、検出軸を互いに90°ずらして配置した2つのムービングコイル型加速度計の出力sinθ及びcosθ(θ:加速度計の傾斜角)にcosφ及びsinφ(φ:デジタル傾斜角出力)をそれぞれ乗算し、得られた積を減算処理してアップダウンカウンタに入力することによって、デジタル傾斜角出力φを求めている。   In the inclinometer described in Patent Document 1, cos φ and sin φ (φ: digital) are output sin θ and cos θ (θ: inclination angle of the accelerometer) of two moving coil accelerometers whose detection axes are arranged 90 ° apart from each other. The digital inclination angle output φ is obtained by multiplying the respective inclination angle outputs) and subtracting the obtained products and inputting them to the up / down counter.

特許文献2に記載された傾斜センサでは、ピエゾ抵抗素子による交差する2軸の加速度センサを用い、X軸出力及びY軸出力の和又は差を取ることにより±45°近傍の傾斜角を求めている。   The tilt sensor described in Patent Document 2 uses a biaxial acceleration sensor that intersects with a piezoresistive element, and calculates the tilt angle near ± 45 ° by taking the sum or difference of the X-axis output and the Y-axis output. Yes.

特開平08−128825号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-128825 特開2004−264053号公報JP 2004-264053 A

これら特許文献1及び2に開示されている傾斜角センサは、水平面に対する平面の1軸に関する傾きを検出するのみであり、その平面がどの方向にどれだけ傾斜しているかを直感的に分かるように3次元的に検出することは不可能であった。   These inclination angle sensors disclosed in Patent Documents 1 and 2 only detect an inclination of one plane with respect to a horizontal plane so that it can be intuitively understood in which direction and how much the plane is inclined. It was impossible to detect in three dimensions.

従って本発明の目的は、平面の2軸に関する3次元的な傾きを精度良く検出することのできる傾斜角センサを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an inclination angle sensor that can accurately detect a three-dimensional inclination about two axes of a plane.

本発明の他の目的は、平面の2軸に関する傾きを容易にかつ応答性良く検出することのできる傾斜角センサを提供することにある。   Another object of the present invention is to provide an inclination angle sensor capable of easily and easily detecting an inclination with respect to two axes of a plane.

本発明によれば、互いに直交する少なくとも第1及び第2の感度軸を有する加速度センサと、この加速度センサの第1及び第2の感度軸に関する出力の和及び差を求め、求めた出力の和及び差から第1の感度軸の回転角である第1の傾斜角及び第2の感度軸の回転角である第2の傾斜角を求める演算手段とを備えた傾斜角センサが提供される。   According to the present invention, the acceleration sensor having at least the first and second sensitivity axes orthogonal to each other and the sum and difference of the outputs related to the first and second sensitivity axes of the acceleration sensor are obtained, and the sum of the obtained outputs. In addition, an inclination angle sensor is provided that includes a first inclination angle that is the rotation angle of the first sensitivity axis and a second inclination angle that is the rotation angle of the second sensitivity axis from the difference.

また、本発明によれば、互いに直交する第1、第2及び第3の感度軸を有する加速度センサと、この加速度センサの第1、第2及び第3の感度軸のうちの2つの感度軸に関する出力の和及び差を求め、求めた出力の和及び差から第1の感度軸の回転角である第1の傾斜角及び第2の感度軸の回転角である第2の傾斜角を求める演算手段とを備えた傾斜角センサが提供される。   Further, according to the present invention, the acceleration sensor having first, second, and third sensitivity axes orthogonal to each other, and two sensitivity axes of the first, second, and third sensitivity axes of the acceleration sensor. A first inclination angle that is the rotation angle of the first sensitivity axis and a second inclination angle that is the rotation angle of the second sensitivity axis are obtained from the obtained sum and difference of the outputs. An inclination angle sensor provided with a calculation means is provided.

平面の3次元的な傾きは、重力加速度の平面内方向(平面内基準方向に対する角度)及び水平に対する平面の角度を検出することによって求められる。従って、3次元的な傾きを知るには、平面内の互いに交差する2つの方向に関する、重力加速度の平面内成分を検出することが必要となる。しかしながら、この重力加速度の平面内成分は、傾きが大きくなるにつれて誤差が生じてくる。   The three-dimensional inclination of the plane is obtained by detecting the in-plane direction of gravity acceleration (angle with respect to the in-plane reference direction) and the plane angle with respect to the horizontal. Therefore, in order to know the three-dimensional inclination, it is necessary to detect the in-plane component of the gravitational acceleration in two directions intersecting each other in the plane. However, an error occurs in the in-plane component of the gravitational acceleration as the inclination increases.

図1は平面の2軸に関する3次元的な傾きを検出する場合の加速度センサの出力を説明する図である。   FIG. 1 is a diagram for explaining the output of an acceleration sensor when detecting a three-dimensional inclination with respect to two axes of a plane.

同図に示すように、X軸及びY軸が平面内に存在し、Z軸がこの平面に垂直であるとする。水平時のX軸に対するこの平面が傾いた際のX′軸のY軸周りの回転角度をα(度)、水平時のY軸に対するこの平面が傾いた際のY′軸のX軸周りの回転角度をβ(度)とすると、重力加速度GのX軸成分(X軸加速度センサの出力)XA、及びY軸成分(Y軸加速度センサの出力)YAは、互いに直交する余弦成分の影響が含まれて、
XA=G・sinα・cosβ
YA=G・sinβ・cosα
と表される。また、重力加速度GのZ軸成分(Z軸加速度センサの出力)ZAは、
ZA=G・cosα・cosβ
と表される。
As shown in the figure, it is assumed that the X axis and the Y axis exist in the plane, and the Z axis is perpendicular to the plane. The rotation angle around the Y axis of the X ′ axis when this plane is inclined with respect to the horizontal X axis is α (degrees), and the rotation angle around the X axis of the Y ′ axis when this plane is inclined with respect to the horizontal Y axis. When the rotation angle is β (degrees), the X-axis component (output of the X-axis acceleration sensor) XA and the Y-axis component (output of the Y-axis acceleration sensor) YA of the gravitational acceleration G are affected by the cosine components orthogonal to each other. Included,
XA = G ・ sinα ・ cosβ
YA = G ・ sinβ ・ cosα
It is expressed. Further, the Z-axis component (output of the Z-axis acceleration sensor) ZA of the gravitational acceleration G is
ZA = G ・ cosα ・ cosβ
It is expressed.

図2及び図3は2軸に関する傾きを検出する場合の角度α及びβに対する加速度センサ出力のX軸成分XA及びY軸成分YAをそれぞれ3次元表示した図である。   2 and 3 are diagrams in which the X-axis component XA and the Y-axis component YA of the acceleration sensor output with respect to the angles α and β in the case of detecting the inclination with respect to the two axes are respectively displayed in three dimensions.

傾きが小さい場合、即ち角度α、βが小さい領域では、cosα及びcosβが共に1に近くなるため、X軸成分XA及びY軸成分YAをsinα及びsinβでそれぞれ表すことができる。従って、角度α及びβをXA及びYAからそれぞれ一意的に求めることができる。しかしながら、角度α、βが大きい領域では、cosα及びcosβが大きく変化するため、図2に示すようにXAの値に対して複数のα及びβが存在することとなるから、XAから角度α及びβを特定することが不可能となる。また、図3に示すようにYAの値に対しても複数のα及びβが存在することとなるから、YAからも角度α及びβを特定することが不可能となる。   When the inclination is small, that is, in the region where the angles α and β are small, both cos α and cos β are close to 1, so that the X-axis component XA and the Y-axis component YA can be represented by sin α and sin β, respectively. Therefore, the angles α and β can be uniquely determined from XA and YA, respectively. However, in the region where the angles α and β are large, cos α and cos β change greatly, so that a plurality of α and β exist for the value of XA as shown in FIG. It becomes impossible to specify β. Further, as shown in FIG. 3, since there are a plurality of α and β for the value of YA, it is impossible to specify the angles α and β from YA.

そこで本発明では、例えば、X軸成分XA及びY軸成分YAの和(XA+YA)及び差(XA−YA)を求め、これら和(XA+YA)及び差(XA−YA)から角度α及びβを求めているのである。   Therefore, in the present invention, for example, the sum (XA + YA) and difference (XA−YA) of the X-axis component XA and the Y-axis component YA are obtained, and the angles α and β are obtained from the sum (XA + YA) and difference (XA−YA). -ing

図4は2軸に関する3次元的な傾きを検出する場合の角度α及びβに対する加速度センサ出力のX軸成分及びY軸成分の和(XA+YA)を3次元表示した図である。同図に示すように、和(XA+YA)は、
XA+YA=G・sinα・cosβ+G・sinβ・cosα=G・sin(α+β)
で与えられるので、α及びβの区分けを行えば、(α+β)について単純な式が成り立ち、部分的な直線近似式を用いることができる。このため、(α+β)の直線近似により連立方程式の1つの式が得られることとなる。
FIG. 4 is a diagram in which the sum (XA + YA) of the X-axis component and the Y-axis component of the acceleration sensor output with respect to the angles α and β when detecting a three-dimensional tilt with respect to two axes is displayed in a three-dimensional manner. As shown in the figure, the sum (XA + YA) is
XA + YA = G · sin α · cos β + G · sin β · cos α = G · sin (α + β)
Therefore, if the division of α and β is performed, a simple equation is established for (α + β), and a partial linear approximation equation can be used. For this reason, one equation of simultaneous equations is obtained by linear approximation of (α + β).

図5は2軸に関する3次元的な傾きを検出する場合の角度α及びβに対する加速度センサ出力のX軸成分及びY軸成分の差(XA−YA)を3次元表示した図である。同図に示すように、差(XA−YA)は、
XA−YA=G・sinα・cosβ−G・sinβ・cosα=G・sin(α−β)
で与えられるので、α及びβの区分けを行えば、(α−β)について単純な式が成り立ち、部分的な直線近似式を用いることができる。このため、(α−β)の直線近似により連立方程式の他の1つの式が得られることとなる。
FIG. 5 is a diagram in which the difference (XA−YA) between the X-axis component and the Y-axis component of the acceleration sensor output with respect to the angles α and β when detecting a three-dimensional tilt with respect to two axes is displayed in a three-dimensional manner. As shown in the figure, the difference (XA−YA) is
XA-YA = G.sin.alpha.cos.beta.-G.sin.beta.cos.alpha. = G.sin (.alpha .-. Beta.)
Therefore, if the division of α and β is performed, a simple equation is established for (α−β), and a partial linear approximation equation can be used. For this reason, another equation of simultaneous equations is obtained by linear approximation of (α−β).

これら2つの式によって得られる連立方程式を解くことによって、簡単な演算で、平面の前後に関する傾きα及び左右に関する傾きβを一意的に求めることができ、平面の2軸に関する傾きを精度良く、容易にかつ応答性良く検出することのできる。従って、例えば、電車、車、船、飛行機等の定速移動する乗り物やカメラ等の前後左右の傾きを知るためのセンサに用いて非常に有効である。しかも、傾きα、βの値が大きい場合にも、その値を精度良く求めることができる。このため、本発明の傾斜角センサを、例えば、カメラ、ビデオカメラ及び携帯電話機等において水平基準に対する傾き補正に用いた場合、精度良くかつ安定した補正動作を行うことができる。   By solving the simultaneous equations obtained by these two equations, the inclination α related to the front and rear of the plane and the inclination β related to the left and right can be uniquely obtained by simple calculation, and the inclination about the two axes of the plane can be accurately and easily performed. And with good responsiveness. Therefore, for example, it is very effective when used for a vehicle for moving at a constant speed, such as a train, a car, a ship, an airplane, etc., and a sensor for knowing the tilt of the front, rear, left and right of a camera. Moreover, even when the values of the inclinations α and β are large, the values can be obtained with high accuracy. For this reason, when the tilt angle sensor of the present invention is used for tilt correction with respect to the horizontal reference in, for example, a camera, a video camera, a mobile phone, and the like, accurate and stable correction operation can be performed.

上述したように、演算手段が、求めた出力の和と第1及び第2の傾斜角の和との関係を示す第1の式並びに求めた出力の差と第1及び第2の傾斜角の差との関係を示す第2の式による連立方程式から、第1及び第2の傾斜角を求める手段であることが好ましい。この第1の式が求めた出力の和と第1及び第2の傾斜角の和との直線近似式であり、第2の式が求めた出力の差と第1及び第2の傾斜角の差との直線近似式であることがより好ましい。   As described above, the calculation means calculates the first equation indicating the relationship between the sum of the obtained outputs and the sum of the first and second inclination angles, and the difference between the obtained outputs and the first and second inclination angles. It is preferable that the first and second inclination angles are obtained from simultaneous equations based on the second equation indicating the relationship with the difference. This first equation is a linear approximation of the sum of the output obtained and the sum of the first and second inclination angles, and the difference between the output obtained by the second equation and the first and second inclination angles. It is more preferable to use a linear approximation formula with the difference.

第1、第2及び第3の感度軸のいずれか1つの感度軸に関する出力から、第1及び第2の傾斜角がいずれの範囲にあるかを求める傾斜角範囲判別手段を備えていることも好ましい。   There is also provided an inclination angle range determining means for determining which range the first and second inclination angles are from the output relating to any one sensitivity axis of the first, second and third sensitivity axes. preferable.

この傾斜角範囲判別手段が、第1の傾斜角及び第2の傾斜角の絶対値が45度未満であるか否か又は135度を超えるか否かを判別する手段を含んでいることも好ましい。この場合、第1の傾斜角及び第2の傾斜角の絶対値が45度未満であるか又は135度を超える場合は、第1及び第2の感度軸に関する出力から第1及び第2の傾斜角を求める手段を演算手段が含んでいることが好ましい。   It is also preferable that the inclination angle range determining means includes means for determining whether the absolute values of the first inclination angle and the second inclination angle are less than 45 degrees or more than 135 degrees. . In this case, when the absolute values of the first tilt angle and the second tilt angle are less than 45 degrees or greater than 135 degrees, the first and second tilts are output from the outputs related to the first and second sensitivity axes. It is preferable that the calculation means includes means for obtaining the angle.

また、第1の傾斜角及び第2の傾斜角の絶対値が45度以上かつ135度以下である場合は、第1の感度軸に関する出力を第3の感度軸に関する出力で置換し置換した第3の感度軸に関する出力及び第2の感度軸に関する出力から、又は第2の感度軸に関する出力を第3の感度軸に関する出力で置換し置換した第3の感度軸に関する出力及び第1の感度軸に関する出力から第1及び第2の傾斜角を求める手段を演算手段が含んでいることがより好ましい。   Further, when the absolute values of the first inclination angle and the second inclination angle are not less than 45 degrees and not more than 135 degrees, the output relating to the first sensitivity axis is replaced with the output relating to the third sensitivity axis. The output related to the third sensitivity axis and the output related to the second sensitivity axis are replaced with the output related to the third sensitivity axis by replacing the output related to the third sensitivity axis and the output related to the second sensitivity axis. More preferably, the computing means includes means for obtaining the first and second inclination angles from the output relating to the above.

本発明によれば、簡単な演算で、平面の前後に関する傾き及び左右に関する傾きを一意的に求めることができ、平面の2軸に関する傾きを精度良く、容易にかつ応答性良く検出することのできる。しかも、傾きが大きい場合にも、その値を精度良く求めることができる。   According to the present invention, the inclination related to the front and rear of the plane and the inclination related to the left and right can be uniquely obtained by simple calculation, and the inclination related to the two axes of the plane can be detected accurately and easily with high responsiveness. . Moreover, even when the inclination is large, the value can be obtained with high accuracy.

図6は本発明の傾斜角センサの一実施形態における加速度センサを概略的に示す斜視図であり、図7はこの加速度センサの出力信号を説明する図である。本実施形態は、単一の3軸加速度センサを用いて、2軸を回転軸とした傾きを検出可能とする傾斜角センサの場合である。単一の3軸加速度センサに代えて、3つの1軸加速度センサを用いても良い。   FIG. 6 is a perspective view schematically showing an acceleration sensor in one embodiment of the tilt angle sensor of the present invention, and FIG. 7 is a diagram for explaining an output signal of the acceleration sensor. This embodiment is a case of an inclination angle sensor that can detect an inclination with two axes as rotation axes using a single three-axis acceleration sensor. Instead of a single triaxial acceleration sensor, three uniaxial acceleration sensors may be used.

図6に示すように、基板10上には、X軸、Y軸及びZ軸の3軸方向の加速度を検出可能な加速度センサ11が固着されている。なお、ここでは、図に示す矢印方向が各加速度センサにおける各軸の正方向であり、以下、これらX軸、Y軸及びZ軸の正方向を単にX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向とそれぞれ呼称する。   As shown in FIG. 6, an acceleration sensor 11 capable of detecting acceleration in the three-axis directions of the X axis, the Y axis, and the Z axis is fixed on the substrate 10. Here, the arrow direction shown in the figure is the positive direction of each axis in each acceleration sensor, and hereinafter, the positive directions of these X axis, Y axis, and Z axis are simply referred to as the X axis direction, the Y axis direction, and the Z axis direction. Respectively.

図1に示すように、加速度センサ11が載置されている平面が、Y軸を回転中心軸としてX軸に関して角度αだけ傾斜し、X軸を回転中心軸としてY軸に関して角度βだけ傾斜したとする。この場合、加速度センサ11からは、図7に示すように、X軸に関する信号XA=G・sinα・cosβと、Y軸に関する信号YA=G・sinβ・cosαと、Z軸に関する信号ZA=G・cosα・cosβとが出力され、これが後述する演算回路に入力されて角度α及びβが求められる。ただし、Gは重力加速度である。   As shown in FIG. 1, the plane on which the acceleration sensor 11 is placed is inclined by an angle α with respect to the X axis with the Y axis as the rotation center axis, and is inclined by an angle β with respect to the Y axis with the X axis as the rotation center axis. And In this case, from the acceleration sensor 11, as shown in FIG. 7, the signal XA = G · sin α · cos β related to the X axis, the signal YA = G · sin β · cos α related to the Y axis, and the signal ZA = G · cos α and cos β are output and input to an arithmetic circuit, which will be described later, to obtain angles α and β. However, G is a gravitational acceleration.

図8は本実施形態の傾斜角センサにおいて、加速度センサ11から得られる信号XA、YA及びZAから角度α及びβを算出する演算回路の全体構成を示すブロック図であり、図9はこの演算回路内の判断信号作成回路の構成を示す回路図であり、図10はこの演算回路内の2軸信号選択回路の構成を示す回路図であり、図11はこの演算回路内の和信号差信号作成回路の構成を示す回路図であり、図12はこの演算回路内の近似計算回路の構成を示す回路図である。   FIG. 8 is a block diagram showing the overall configuration of an arithmetic circuit for calculating the angles α and β from the signals XA, YA and ZA obtained from the acceleration sensor 11 in the tilt angle sensor of this embodiment, and FIG. FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of a biaxial signal selection circuit in the arithmetic circuit, and FIG. 11 is a sum signal difference signal generating in the arithmetic circuit. FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration of an approximate calculation circuit in the arithmetic circuit.

図8に示すように、演算回路は、本実施形態では、ハードウエアで構成されている。即ち、加速度センサ11からの3軸の信号XA、YA及びZAから判断信号Xon、Yon、Zon、X>0、Y>0及びZ>0を作成する判断信号作成回路12と、加速度センサ11からの3軸の信号XA、YA及びZAから2軸の信号を選択して信号MX及びMYとする2軸信号選択回路13と、選択された2軸信号MX及びMYの和信号MX+MY及び差信号MX−MYを算出する和信号差信号作成回路14と、算出された和信号MX+MY及び差信号MX−MYから角度範囲に応じた近似計算を行って角度α及びβを算出する近似計算回路15とから構成されている。 As shown in FIG. 8, the arithmetic circuit is configured by hardware in this embodiment. That is, the signal XA of three axes from the acceleration sensor 11, YA and ZA from the decision signal X on, Y on, and Z on, X> 0, Y > 0 and determine the signal forming circuit 12 for creating a Z> 0, the acceleration A biaxial signal selection circuit 13 that selects biaxial signals from the triaxial signals XA, YA, and ZA from the sensor 11 to generate signals MX and MY, and a sum signal MX + MY of the selected biaxial signals MX and MY, and Sum signal difference signal creating circuit 14 for calculating the difference signal MX-MY, and an approximate calculation circuit for calculating the angles α and β by performing an approximate calculation according to the angle range from the calculated sum signal MX + MY and the difference signal MX-MY. 15.

判断信号作成回路12は、図9に示すように、3軸の信号XA、YA及びZAと2√2・G及び−2√2・Gとの差動出力を得る差動増幅器12a〜12fと、3軸の信号XA、YA及びZAとゼロとの差動出力を得る差動増幅器12g〜12iと、アンドゲート12j〜12lとを備えている。   As shown in FIG. 9, the determination signal generation circuit 12 includes differential amplifiers 12 a to 12 f that obtain differential outputs of the triaxial signals XA, YA, and ZA and 2√2 · G and −2√2 · G. Differential amplifiers 12g to 12i that obtain a differential output of three-axis signals XA, YA, and ZA and zero, and AND gates 12j to 12l are provided.

この構成により、ZA−2√2・G>0、ZA+2√2・G<0、Xon=0かつYon=0の場合は、Zon=1となり、YA−2√2・G>0、YA+2√2・G<0、Xon=0かつZon=0の場合は、Yon=1となり、XA−2√2・G>0、XA+2√2・G<0、Yon=0かつZon=0の場合は、Xon=1となる判断信号Xon、Yon及びZonが出力される。また、XA>0の場合はX>0が1となり、YA>0の場合はY>0が1となり、ZA>0の場合はZ>0が1となる判断信号X>0、Y>0及びZ>0が出力される。 This configuration, ZA-2√2 · G> 0 , ZA + 2√2 · G <0, in the case of X on = 0 and Y on = 0, Z on = 1 becomes, YA-2√2 · G> 0 , YA + 2√2 · G <0, X on = 0 and Z on = 0, Y on = 1, XA-2√2 · G> 0, XA + 2√2 · G <0, Y on = 0 When Z on = 0, determination signals X on , Y on, and Z on that X on = 1 are output. Further, when XA> 0, X > 0 becomes 1, when YA> 0, Y > 0 becomes 1, and when ZA> 0, Z > 0 becomes 1. Determination signals X > 0 , Y > 0 And Z > 0 are output.

2軸信号選択回路13は、図10に示すように、判断信号Xon、Yon及びZonによって制御されるゲート13a〜13fを備えている。これにより、Xon=1の場合は信号XA及びYAが選択されてそれぞれ信号MX及びMYとなり、Yon=1の場合は信号ZA及びYAが選択されてそれぞれ信号MX及びMYとなり、Zon=1の場合は信号XA及びZAが選択されてそれぞれ信号MX及びMYとなり、得られた信号MX及びMYが出力される。 As shown in FIG. 10, the biaxial signal selection circuit 13 includes gates 13 a to 13 f controlled by determination signals X on , Y on, and Z on . Thus, when X on = 1, signals XA and YA are selected to become signals MX and MY, respectively, and when Y on = 1, signals ZA and YA are selected to become signals MX and MY, respectively, and Z on = In the case of 1, the signals XA and ZA are selected to become signals MX and MY, respectively, and the obtained signals MX and MY are output.

和信号差信号作成回路14は、図11に示すように、増幅器14a及び14bと、差動増幅器14c及び14dとから構成されており、入力された信号MX及びMYから和信号MX+MY及び差信号MX−Myを算出して出力する。   As shown in FIG. 11, the sum signal difference signal generation circuit 14 includes amplifiers 14a and 14b and differential amplifiers 14c and 14d. The sum signal MX + MY and the difference signal MX are input from the input signals MX and MY. -My is calculated and output.

近似計算回路15は、図8及び図12に示すように、判断信号X>0、Y>0、Z>0、Xon、Yon及びZonに基づいて、角度範囲を判別し、その角度範囲に応じて、和信号MX+MY及び差信号MX−Myと角度α及びβに関するα+β、α−β、α+β+90、α−β+90、α−β−90の三角関数との近似式を選択し、この近似式による連立方程式を解いて角度α及びβを算出し、これを出力する。 As shown in FIGS. 8 and 12, the approximate calculation circuit 15 determines the angle range based on the determination signals X > 0 , Y > 0 , Z > 0 , Xon , Yon, and Zon , and determines the angle range. Depending on the range, the approximate expression of the sum signal MX + MY and the difference signal MX-My and the trigonometric functions of α + β, α-β, α + β + 90, α-β + 90, α-β-90 with respect to the angles α and β is selected and approximated. The simultaneous equations by the equation are solved to calculate the angles α and β and output them.

以下、α、β及びα+βの角度範囲に基づいて選択する近似式について説明する。ただし、以下の記載において、角度の単位(度)は省略している。また、以下の記載において、α+βはスカラー和ではなく、和ベクトルの角度を示すものである。   Hereinafter, the approximate expression selected based on the angle ranges of α, β, and α + β will be described. However, in the following description, the unit of angle (degree) is omitted. In the following description, α + β is not a scalar sum but an angle of the sum vector.

(A)−45<α<45、−45<β<45、及び−45<α+β<45、又は135<α<180、135<β<180、及び135<α+β<180、若しくは−180<α<−135、−180<β<−135及び−180<α+β<−135の場合、
XA+YA=G・sinα・cosβ+G・sinβ・cosα=G・sin(α+β)、
XA−YA=G・sinα・cosβ−G・sinβ・cosα=G・sin(α−β)が成り立ち、
ZA=G・cosα・cosβであるから、G・cos(α+β)=ZA−G・sinα・sinβが成り立つ。
(A) −45 <α <45, −45 <β <45, and −45 <α + β <45, or 135 <α <180, 135 <β <180, and 135 <α + β <180, or −180 <α. <−135, −180 <β <−135 and −180 <α + β <−135,
XA + YA = G · sin α · cos β + G · sin β · cos α = G · sin (α + β),
XA-YA = G.sin.alpha.cos.beta.-G.sin.beta.cos.alpha. = G.sin (.alpha .-. Beta.)
Since ZA = G · cos α · cos β, G · cos (α + β) = ZA−G · sin α · sin β holds.

図13はα、β及びα+βがこの角度範囲にある場合のXA+YA及びZAの特性を表す図であり、横軸はα+β(度)、縦軸は出力(G)を表している。   FIG. 13 is a diagram illustrating the characteristics of XA + YA and ZA when α, β, and α + β are in this angle range, where the horizontal axis represents α + β (degrees) and the vertical axis represents output (G).

同図より、−180<α+β<−135及び135<α+β<180では、ZAが√2/2・Gより大きく、−45<α+β<45では、ZAが−√2/2・Gより小さくなる。従って、この(A)の角度範囲は、ZA>√2/2・G、又はZA<−√2/2・Gで規定される。前述したように、α及びβがこの角度範囲にある場合、判断信号ZonはZon=1とされる。 From the figure, ZA is larger than √2 / 2 · G when −180 <α + β <−135 and 135 <α + β <180, and ZA is smaller than −√2 / 2 · G when −45 <α + β <45. . Therefore, the angle range of (A) is defined by ZA> √2 / 2 · G or ZA <−√2 / 2 · G. As described above, when α and β are within this angular range, the determination signal Z on is set to Z on = 1.

同図からも分かるように、このZA>√2/2・G、又はZA<−√2/2・Gの範囲においては、XA+YAは一意的に決まり、以下のように直線近似することができる。   As can be seen from the figure, in the range of ZA> √2 / 2 · G or ZA <−√2 / 2 · G, XA + YA is uniquely determined and can be linearly approximated as follows. .

ZA<0(Z>0=0)のとき、
XA+YA=√2/90・(α+β)となり、従って、α+β=90/√2・(XA+YA)となる、
ZA>0(Z>0=1)かつXA+YA<0のとき、
XA+YA=−√2/90・(α+β)−2√2となり、従って、α+β=−90/√2・(XA+YA)−180となる、
ZA>0(Z>0=1)かつXA+YA>0のとき、
XA+YA=√2/90・(α+β)+2√2となり、従って、α+β=90/√2・(XA+YA)+180となる。
When ZA <0 (Z > 0 = 0),
XA + YA = √2 / 90 · (α + β), and therefore α + β = 90 / √2 · (XA + YA).
When ZA> 0 (Z > 0 = 1) and XA + YA <0,
XA + YA = −√2 / 90 · (α + β) −2√2, and thus α + β = −90 / √2 · (XA + YA) −180.
When ZA> 0 (Z > 0 = 1) and XA + YA> 0,
XA + YA = √2 / 90 · (α + β) + 2√2, and therefore α + β = 90 / √2 · (XA + YA) +180.

図14はα、β及びα+βがこの角度範囲にある場合のXA−YA及びZAの特性を表す図であり、横軸はα−β(度)、縦軸は出力(G)を表している。   FIG. 14 is a diagram illustrating the characteristics of XA-YA and ZA when α, β, and α + β are in this angle range, where the horizontal axis represents α-β (degrees) and the vertical axis represents output (G). .

同図より、−180<α−β<−135及び135<α−β<180では、ZAが√2/2・Gより大きく、−45<α−β<45では、ZAが−√2/2・Gより小さくなる。従って、この(A)の角度範囲は、前述したように、ZA>√2/2・G、又はZA<−√2/2・Gで規定される。α及びβがこの角度範囲にある場合、判断信号ZonはZon=1とされる。 From the figure, ZA is larger than √2 / 2 · G when −180 <α−β <−135 and 135 <α−β <180, and when −45 <α−β <45, ZA is −√2 / Less than 2 · G. Therefore, the angle range of (A) is defined by ZA> √2 / 2 · G or ZA <−√2 / 2 · G, as described above. When α and β are within this angular range, the determination signal Z on is set to Z on = 1.

同図からも分かるように、このZA>√2/2・G、又はZA<−√2/2・Gの範囲においては、XA−YAは一意的に決まり、以下のように直線近似することができる。   As can be seen from the figure, in this range of ZA> √2 / 2 · G or ZA <−√2 / 2 · G, XA-YA is uniquely determined and should be linearly approximated as follows: Can do.

ZA<0(Z>0=0)のとき、
XA−YA=√2/90・(α−β)となり、従って、α−β=90/√2・(XA−YA)となる、
ZA>0(Z>0=1)かつXA−YA<0のとき、
XA−YA=−√2/90・(α−β)−2√2となり、従って、α−β=−90/√2・(XA−YA)−180となる、
ZA>0(Z>0=1)かつXA−YA>0のとき、
XA−YA=√2/90・(α−β)+2√2となり、従って、α−β=90/√2・(XA−YA)+180となる。
When ZA <0 (Z > 0 = 0),
XA−YA = √2 / 90 · (α−β), and therefore α−β = 90 / √2 · (XA−YA).
When ZA> 0 (Z > 0 = 1) and XA−YA <0,
XA−YA = −√2 / 90 · (α−β) −2√2, and thus α−β = −90 / √2 · (XA−YA) −180.
When ZA> 0 (Z > 0 = 1) and XA-YA> 0,
XA−YA = √2 / 90 · (α−β) + 2√2, and therefore α−β = 90 / √2 · (XA−YA) +180.

(B)45<α<135、45<α+β<135、又は、−180<α<−135、−180<α+β<−135の場合、
この場合、図15(A)に示すように、Z軸はα+90の傾きを有しており、X軸をZ軸に置き換えると、即ちXA信号に代えてZA信号を用いると、
ZA+YA=G・sin(α+90)・cosβ+G・sinβ・cos(α+90)=G・sin(α+β+90)、
ZA−YA=G・sin(α+90)・cosβ−G・sinβ・cos(α+90)=G・sin(α−β+90)が成り立ち、
XA=G・sinα・cosβであるから、G・cos(α+β+90)=XA−G・sinα・cosβが成り立つ。
(B) When 45 <α <135, 45 <α + β <135, or −180 <α <−135, −180 <α + β <−135,
In this case, as shown in FIG. 15A, the Z axis has an inclination of α + 90, and when the X axis is replaced with the Z axis, that is, when the ZA signal is used instead of the XA signal,
ZA + YA = G · sin (α + 90) · cosβ + G · sinβ · cos (α + 90) = G · sin (α + β + 90),
ZA−YA = G · sin (α + 90) · cosβ−G · sinβ · cos (α + 90) = G · sin (α−β + 90)
Since XA = G · sin α · cos β, G · cos (α + β + 90) = XA−G · sin α · cos β holds.

図16はα、β及びα+βがこの角度範囲にある場合のZA+YA及びXAの特性を表す図であり、横軸はα+β+90(度)、縦軸は出力(G)を表している。   FIG. 16 is a diagram showing the characteristics of ZA + YA and XA when α, β, and α + β are in this angle range, where the horizontal axis represents α + β + 90 (degrees) and the vertical axis represents output (G).

同図より、−135<α+β+90<−45では、XAが√2/2・Gより大きく、45<α+β+90<135では、XAが−√2/2・Gより小さくなる。従って、この(B)の角度範囲は、XA>√2/2・G、又はXA<−√2/2・Gで規定される。前述したように、α及びβがこの角度範囲にある場合、判断信号XonはXon=1とされる。 From the figure, when −135 <α + β + 90 <−45, XA is larger than √2 / 2 · G, and when 45 <α + β + 90 <135, XA is smaller than −√2 / 2 · G. Therefore, the angle range of (B) is defined by XA> √2 / 2 · G or XA <−√2 / 2 · G. As described above, when α and β are within this angular range, the determination signal X on is set to X on = 1.

同図からも分かるように、このXA>√2/2・G、又はXA<−√2/2・Gの範囲においては、ZA+YAは一意的に決まり、以下のように直線近似することができる。   As can be seen from the figure, in the range of XA> √2 / 2 · G or XA <−√2 / 2 · G, ZA + YA is uniquely determined and can be linearly approximated as follows. .

XA>0(X>0=1)のとき、
ZA+YA=√2/90・(α+β+90)となり、従って、α+β+90=90/√2・(ZA+YA)−90となる、
XA<0(X>0=0)のとき、
ZA+YA=−√2/90・(α+β+90)+√2となり、従って、α+β+90=−90/√2・(ZA+YA)+90となる。
When XA> 0 (X > 0 = 1),
ZA + YA = √2 / 90 · (α + β + 90), and therefore α + β + 90 = 90 / √2 · (ZA + YA) −90.
XA <0 (X> 0 = 0) when,
ZA + YA = −√2 / 90 · (α + β + 90) + √2, and therefore α + β + 90 = −90 / √2 · (ZA + YA) +90.

図17はα、β及びα+βがこの角度範囲にある場合のZA−YA及びXAの特性を表す図であり、横軸はα−β+90(度)、縦軸は出力(G)を表している。   FIG. 17 is a diagram showing the characteristics of ZA-YA and XA when α, β, and α + β are in this angle range, where the horizontal axis represents α-β + 90 (degrees) and the vertical axis represents output (G). .

同図より、−135<α−β+90<−45では、XAが√2/2・Gより大きく、45<α−β+90<135では、XAが−√2/2・Gより小さくなる。従って、この(B)の角度範囲は、前述したように、XA>√2/2・G、又はXA<−√2/2・Gで規定される。α及びβがこの角度範囲にある場合、判断信号XonはXon=1とされる。 From the figure, when −135 <α−β + 90 <−45, XA is larger than √2 / 2 · G, and when 45 <α−β + 90 <135, XA is smaller than −√2 / 2 · G. Therefore, the angle range of (B) is defined by XA> √2 / 2 · G or XA <−√2 / 2 · G as described above. When α and β are within this angular range, the determination signal X on is set to X on = 1.

同図からも分かるように、このXA>√2/2・G、又はXA<−√2/2・Gの範囲においては、ZA−YAは一意的に決まり、以下のように直線近似することができる。   As can be seen from the figure, in the range of XA> √2 / 2 · G or XA <−√2 / 2 · G, ZA-YA is uniquely determined and should be linearly approximated as follows: Can do.

XA>0(X>0=1)0のとき、
ZA−YA=√2/90・(α−β+90)となり、従って、α−β+90=90/√2・(ZA−YA)−90となる、
XA<0(X>0=0)のとき、
ZA−YA=−√2/90・(α−β+90)+√2となり、従って、α−β+90=−90/√2・(ZA−YA)+90となる。
When XA> 0 (X > 0 = 1) 0,
ZA−YA = √2 / 90 · (α−β + 90), and therefore α−β + 90 = 90 / √2 · (ZA−YA) −90.
When XA <0 (X > 0 = 0),
ZA−YA = −√2 / 90 · (α−β + 90) + √2, and therefore α−β + 90 = −90 / √2 · (ZA−YA) +90.

(C)45<β<135、45<α+β<135、又は、−180<β<−135、−180<α+β<−135の場合、
この場合、図15(B)に示すように、Z軸はβ+90の傾きを有しており、Y軸をZ軸に置き換えると、即ちYA信号に代えてZA信号を用いると、
XA+ZA=G・sinα・cos(β+90)+G・sin(β+90)・cosα=G・sin(α+β+90)、
XA−ZA=G・sinα・cos(β+90)−G・sin(β+90)・cosα=G・sin(α−β−90)が成り立ち、
YA=G・sinβ・cosαであるから、G・cos(α+β+90)=YA−G・sinα・cosβが成り立つ。
(C) When 45 <β <135, 45 <α + β <135, or −180 <β <−135, −180 <α + β <−135,
In this case, as shown in FIG. 15B, the Z axis has a slope of β + 90, and when the Y axis is replaced with the Z axis, that is, when the ZA signal is used instead of the YA signal,
XA + ZA = G · sin α · cos (β + 90) + G · sin (β + 90) · cosα = G · sin (α + β + 90),
XA−ZA = G · sin α · cos (β + 90) −G · sin (β + 90) · cos α = G · sin (α−β−90)
Since YA = G · sin β · cos α, G · cos (α + β + 90) = YA−G · sin α · cos β holds.

図18はα、β及びα+βがこの角度範囲にある場合のXA+ZA及びYAの特性を表す図であり、横軸はα+β+90(度)、縦軸は出力(G)を表している。   FIG. 18 is a diagram illustrating the characteristics of XA + ZA and YA when α, β, and α + β are in this angle range, where the horizontal axis represents α + β + 90 (degrees) and the vertical axis represents output (G).

同図より、−135<α+β+90<−45では、YAが√2/2・Gより大きく、45<α+β+90<135では、YAが−√2/2・Gより小さくなる。従って、この(C)の角度範囲は、YA>√2/2・G、又はYA<−√2/2・Gで規定される。前述したように、α及びβがこの角度範囲にある場合、判断信号YonはYon=1とされる。 From the figure, when −135 <α + β + 90 <−45, YA is larger than √2 / 2 · G, and when 45 <α + β + 90 <135, YA is smaller than −√2 / 2 · G. Therefore, the angle range of (C) is defined by YA> √2 / 2 · G or YA <−√2 / 2 · G. As described above, when α and β are within this angular range, the determination signal Y on is set to Y on = 1.

同図からも分かるように、このYA>√2/2・G、又はYA<−√2/2・Gの範囲においては、XA+ZAは一意的に決まり、以下のように直線近似することができる。   As can be seen from the figure, in the range of YA> √2 / 2 · G or YA <−√2 / 2 · G, XA + ZA is uniquely determined and can be linearly approximated as follows. .

YA>0(Y>0=1)のとき、
XA+ZA=√2/90・(α+β+90)となり、従って、α+β+90=90/√2・(XA+ZA)−90となる、
YA<0(Y>0=0)のとき、
XA+ZA=−√2/90・(α+β+90)+√2となり、従って、α+β+90=−90/√2・(XA+ZA)+90となる。
When YA> 0 (Y > 0 = 1),
XA + ZA = √2 / 90 · (α + β + 90), and thus α + β + 90 = 90 / √2 · (XA + ZA) −90.
When YA <0 (Y > 0 = 0),
XA + ZA = −√2 / 90 · (α + β + 90) + √2, and therefore α + β + 90 = −90 / √2 · (XA + ZA) +90.

図19はα、β及びα+βがこの角度範囲にある場合のXA−ZA及びYAの特性を表す図であり、横軸はα−β+90(度)、縦軸は出力(G)を表している。   FIG. 19 is a diagram illustrating the characteristics of XA-ZA and YA when α, β, and α + β are within this angular range, the horizontal axis represents α-β + 90 (degrees), and the vertical axis represents output (G). .

同図より、−135<α−β+90<−45では、YAが√2/2・Gより大きく、45<α−β+90<135では、YAが−√2/2・Gより小さくなる。従って、この(C)の角度範囲は、前述したように、YA>√2/2・G、又はYA<−√2/2・Gで規定される。α及びβがこの角度範囲にある場合、判断信号YonはYon=1とされる。 From the figure, YA is larger than √2 / 2 · G when −135 <α−β + 90 <−45, and YA is smaller than −√2 / 2 · G when 45 <α−β + 90 <135. Therefore, the angle range of (C) is defined by YA> √2 / 2 · G or YA <−√2 / 2 · G, as described above. When α and β are within this angular range, the determination signal Y on is set to Y on = 1.

同図からも分かるように、このYA>√2/2・G、又はYA<−√2/2・Gの範囲においては、XA−ZAは一意的に決まり、以下のように直線近似することができる。   As can be seen from the figure, in this range of YA> √2 / 2 · G or YA <−√2 / 2 · G, XA-ZA is uniquely determined and should be linearly approximated as follows: Can do.

YA>0(Y>0=1)のとき、
XA−ZA=√2/90・(α+β+90)となり、従って、α+β+90=90/√2・(XA−ZA)−90となる、
YA<0(Y>0=0)のとき、
XA−ZA=−√2/90・(α+β+90)+√2となり、従って、α+β+90=−90/√2・(XA−ZA)+90となる。
When YA> 0 (Y > 0 = 1),
XA−ZA = √2 / 90 · (α + β + 90), and thus α + β + 90 = 90 / √2 · (XA−ZA) −90.
When YA <0 (Y > 0 = 0),
XA−ZA = −√2 / 90 · (α + β + 90) + √2, and therefore α + β + 90 = −90 / √2 · (XA−ZA) +90.

以上の説明から分かるように、図8及び図12に示す近似計算回路15では、各条件範囲において連立方程式を求め、これから角度α及びβを算出している。即ち、
(1)Zon=1、ZA<0(Z>0=0)のとき、
α+β=90/√2・(XA+YA)及びα−β=90/√2・(XA−YA)なる連立方程式から、α=90/√2・XA、β=90/√2・YAを得る。
(2)Zon=1、ZA>0(Z>0=1)かつXA+YA<0(XA−YA<0)のとき、
α+β=−90/√2・(XA+YA)−180及びα−β=−90/√2・(XA−YA)−180なる連立方程式から、α=−90/√2・XA、β=−90/√2・YAを得る。
(3)Zon=1、ZA>0(Z>0=1)かつXA+YA>0(XA−YA>0)のとき、
α+β=90/√2・(XA+YA)+180及びα−β=90/√2・(XA−YA)+180なる連立方程式から、α=90/√2・XA+180、β=90/√2・YAを得る。
(4)Xon=1、XA>0(X>0=1)のとき、
α+β+90=90/√2・(ZA+YA)−90及びα−β+90=90/√2・(ZA−YA)−90なる連立方程式から、α=90/√2・ZA−270、β=90/√2・YAを得る。
(5)Xon=1、XA<0(X>0=0)のとき、
α+β+90=−90/√2・(ZA+YA)+90及びα−β+90=−90/√2・(ZA−YA)+90なる連立方程式から、α=−90/√2・ZA、β=−90/√2・YAを得る。
(6)Yon=1、YA>0(Y>0=1)のとき、
α+β+90=90/√2・(XA+ZA)−90及びα+β+90=90/√2・(XA−ZA)−90なる連立方程式から、α=90/√2・XA−270、β=90/√2・ZAを得る。
(7)Yon=1、YA<0(Y>0=0)のとき、
α+β+90=−90/√2・(XA+ZA)+90及びα+β+90=−90/√2・(XA−ZA)+90なる連立方程式から、α=−90/√2・XA、β=−90/√2・ZAを得る。
As can be seen from the above description, the approximate calculation circuit 15 shown in FIGS. 8 and 12 obtains simultaneous equations in each condition range, and calculates the angles α and β therefrom. That is,
(1) When Z on = 1 and ZA <0 (Z > 0 = 0),
From the simultaneous equations of α + β = 90 / √2 · (XA + YA) and α−β = 90 / √2 · (XA−YA), α = 90 / √2 · XA and β = 90 / √2 · YA are obtained.
(2) When Z on = 1, ZA> 0 (Z > 0 = 1) and XA + YA <0 (XA−YA <0),
From the simultaneous equations α + β = −90 / √2 · (XA + YA) −180 and α−β = −90 / √2 · (XA−YA) −180, α = −90 / √2 · XA, β = −90 / √2 · YA is obtained.
(3) When Z on = 1, ZA> 0 (Z > 0 = 1) and XA + YA> 0 (XA−YA> 0),
From the simultaneous equations α + β = 90 / √2 · (XA + YA) +180 and α−β = 90 / √2 · (XA−YA) +180, α = 90 / √2 · XA + 180, β = 90 / √2 · YA obtain.
(4) When X on = 1 and XA> 0 (X > 0 = 1),
From the simultaneous equations α + β + 90 = 90 / √2 · (ZA + YA) −90 and α−β + 90 = 90 / √2 · (ZA−YA) −90, α = 90 / √2 · ZA-270, β = 90 / √ 2 · YA is obtained.
(5) When X on = 1 and XA <0 (X > 0 = 0),
From the simultaneous equations α + β + 90 = −90 / √2 · (ZA + YA) +90 and α−β + 90 = −90 / √2 · (ZA−YA) +90, α = −90 / √2 · ZA, β = −90 / √ 2 · YA is obtained.
(6) When Y on = 1 and YA> 0 (Y > 0 = 1),
From the simultaneous equations α + β + 90 = 90 / √2 · (XA + ZA) −90 and α + β + 90 = 90 / √2 · (XA−ZA) −90, α = 90 / √2 · XA-270, β = 90 / √2 · Obtain ZA.
(7) When Y on = 1 and YA <0 (Y > 0 = 0),
From the simultaneous equations α + β + 90 = −90 / √2 · (XA + ZA) +90 and α + β + 90 = −90 / √2 · (XA−ZA) +90, α = −90 / √2 · XA, β = −90 / √2 · Obtain ZA.

以上説明したように、本実施形態によれば、加速度センサ出力の2軸成分の和と角度α及びβの和について単純な式が成り立ち、部分的な直線近似式を用いて連立方程式の1つの式が得られ、2軸成分の差と角度α及びβの差について単純な式が成り立ち、部分的な直線近似式を用いて連立方程式の他の1つの式が得られ、この得られた連立方程式を解くことによって、簡単な演算で、平面の前後に関する傾きα及び左右に関する傾きβを一意的に求めることができる。従って、平面の2軸に関する3次元的な傾きを精度良く、容易にかつ応答性良く検出することのできる。このため、例えば、電車、車、船、飛行機等の定速移動する乗り物やカメラ等の前後左右の傾きを知るためのセンサに用いて非常に有効である。しかも、傾きα、βの値が大きい場合にも、その値を精度良く求めることができるから、この傾斜角センサを、例えば、カメラ、ビデオカメラ及び携帯電話機等において水平基準に対する傾き補正に用いた場合、精度良くかつ安定した補正動作を行うことができる。   As described above, according to the present embodiment, a simple expression is established for the sum of the biaxial components of the acceleration sensor output and the sum of the angles α and β, and one of the simultaneous equations is obtained using a partial linear approximation expression. An equation is obtained, and a simple equation is established for the difference between the biaxial components and the difference between the angles α and β, and a partial linear approximation equation is used to obtain another equation of the simultaneous equations. By solving the equations, it is possible to uniquely obtain the inclination α related to the front and back of the plane and the inclination β related to the left and right by a simple calculation. Therefore, it is possible to detect a three-dimensional inclination with respect to the two axes of the plane with high accuracy, easily and with good responsiveness. For this reason, for example, it is very effective when used for a vehicle for moving at a constant speed such as a train, a car, a ship, an airplane, etc., or for a sensor for knowing the front / rear / left / right inclination of a camera. In addition, even when the values of the inclinations α and β are large, the values can be obtained with high precision. Therefore, the inclination angle sensor is used for inclination correction with respect to the horizontal reference in, for example, a camera, a video camera, and a mobile phone. In this case, accurate and stable correction operation can be performed.

図20は本発明の傾斜角センサの他の実施形態において、加速度センサから得られる信号XA、YA及びZAから、角度α及びβを算出する演算回路の全体構成を示すブロック図であり、図21は図20の角度α及びβを算出する演算回路におけるコンピュータのプログラムを概略的に示すフロー図であり、図22、23及び24は図21のプログラムの一部を概略的に示すフロー図である。   FIG. 20 is a block diagram showing the overall configuration of an arithmetic circuit for calculating the angles α and β from the signals XA, YA and ZA obtained from the acceleration sensor in another embodiment of the tilt angle sensor of the present invention. FIG. 22 is a flowchart schematically showing a computer program in the arithmetic circuit for calculating angles α and β in FIG. 20, and FIGS. 22, 23 and 24 are flowcharts schematically showing a part of the program in FIG. .

本実施形態における加速度センサ自体の構成及び配置は、図6〜図19の実施形態の場合と同じである。異なっているのは、角度範囲に応じた近似式によって角度α及びβを算出する演算回路の構成である。   The configuration and arrangement of the acceleration sensor itself in the present embodiment are the same as those in the embodiments of FIGS. What is different is the configuration of an arithmetic circuit that calculates the angles α and β by an approximate expression corresponding to the angle range.

図20に示すように、角度範囲に応じた近似式によって角度α及びβを算出する回路として、本実施形態では、デジタルコンピュータ(CPU)17を使用している。即ち、加速度センサの出力信号XA、YA及びZAは、インタフェース回路16内のA/D変換器16aによってデジタル信号に変換され、コンピュータ17に取り込まれる。   As shown in FIG. 20, in this embodiment, a digital computer (CPU) 17 is used as a circuit for calculating the angles α and β by an approximation formula corresponding to the angle range. That is, the output signals XA, YA and ZA of the acceleration sensor are converted into digital signals by the A / D converter 16 a in the interface circuit 16 and taken into the computer 17.

コンピュータ17内では、図21のフロー図に従って以下のごとき演算が行われる。   In the computer 17, the following calculation is performed according to the flowchart of FIG.

まず、デジタル変換されたXA、YA及びZAを取り込む(ステップS1)。   First, digitally converted XA, YA, and ZA are captured (step S1).

次いで、ZA−2√2・G>0、ZA+2√2・G<0、Xon=0かつYon=0である場合は、判断信号ZonをZon=1とする(ステップS2)。 Next, when ZA-2√2 · G> 0, ZA + 2√2 · G <0, X on = 0 and Y on = 0, the determination signal Z on is set to Z on = 1 (step S2).

次いで、XA−2√2・G>0、XA+2√2・G<0、Yon=0かつZon=0である場合は、判断信号XonをXon=1とする(ステップS3)。 Next, when XA-2√2 · G> 0, XA + 2√2 · G <0, Y on = 0 and Z on = 0, the determination signal X on is set to X on = 1 (step S3).

次いで、YA−2√2・G>0、YA+2√2・G<0、Xon=0かつZon=0である場合は、判断信号YonをYon=1とする(ステップS4)。 Next, when YA-2√2 · G> 0, YA + 2√2 · G <0, X on = 0 and Z on = 0, the determination signal Y on is set to Y on = 1 (step S4).

その後、判断信号ZonがZon=1であるか否かを判別する(ステップS5)。 Thereafter, it is determined whether or not the determination signal Z on is Z on = 1 (step S5).

この判別結果がYesである場合は、MX=XA、MY=YAとし(ステップS6)、和MX+MY及び差MX−MYを演算した(ステップS7)後、図22に示す近似計算処理Zonを行うルーチンを実行し(ステップS8)、算出された角度α及びβを出力する(ステップS9)。 When the determination result is Yes, MX = XA and MY = YA are set (step S6), and after calculating the sum MX + MY and the difference MX−MY (step S7), the approximate calculation process Z on shown in FIG. 22 is performed. The routine is executed (step S8), and the calculated angles α and β are output (step S9).

ステップS5における判別結果がNoの場合は、判断信号XonがXon=1であるか否かを判別する(ステップS10)。 If the determination result in step S5 is No, it is determined whether or not the determination signal X on is X on = 1 (step S10).

この判別結果がYesである場合は、MX=ZA、MY=YAとし(ステップS11)、和MX+MY及び差MX−MYを演算した(ステップS12)後、図23に示す近似計算処理Xonを行うルーチンを実行し(ステップS13)、算出された角度α及びβを出力する(ステップS9)。 If the determination result is Yes, MX = ZA and MY = YA are set (step S11), and after calculating the sum MX + MY and the difference MX−MY (step S12), the approximate calculation process X on shown in FIG. 23 is performed. The routine is executed (step S13), and the calculated angles α and β are output (step S9).

ステップS10における判別結果がNoの場合は、判断信号YonがYon=1であるか否かを判別する(ステップS14)。 If the determination result in step S10 is No, it is determined whether or not the determination signal Y on is Y on = 1 (step S14).

この判別結果がYesである場合は、MX=XA、MY=ZAとし(ステップS15)、和MX+MY及び差MX−MYを演算した(ステップS16)後、図24に示す近似計算処理Yonを行うルーチンを実行し(ステップS17)、算出された角度α及びβを出力する(ステップS9)。 When the determination result is Yes, MX = XA and MY = ZA are set (step S15), and after calculating the sum MX + MY and the difference MX−MY (step S16), the approximate calculation process Y on shown in FIG. 24 is performed. The routine is executed (step S17), and the calculated angles α and β are output (step S9).

ステップS14における判別結果がNoの場合は、ステップS5に戻り、同じ処理を繰り返す。   If the determination result in step S14 is No, the process returns to step S5 and the same process is repeated.

近似計算処理Zonのルーチンは、図22に示されている。 The routine of the approximate calculation process Z on is shown in FIG.

まず、判断信号Z>0がZ>0=0かどうか、即ちZA<0かどうか判別する(ステップS81)。 First, it is determined whether the determination signal Z > 0 is Z > 0 = 0, that is, whether ZA <0 (step S81).

この判別結果がYesであれば、図6〜図19の実施形態における条件範囲(1)Zon=1、ZA<0(Z>0=0)である場合に相当し、近似式α+β=90/√2・(MX+MY)を求める(ステップS82)と共に近似式α−β=90/√2・(MX−MY)を求め(ステップS83)、これらの近似式からなる連立方程式を解いて、α=90/√2・MX=90/√2・XAを算出し(ステップS84)、β=90/√2・MY=90/√2・YAを算出する(ステップS85)。 If this determination result is Yes, it corresponds to the condition range (1) Z on = 1, ZA <0 (Z > 0 = 0) in the embodiment of FIGS. 6 to 19, and the approximate expression α + β = 90. / √2 · (MX + MY) is obtained (step S82) and an approximate expression α−β = 90 / √2 · (MX−MY) is obtained (step S83), and simultaneous equations composed of these approximate expressions are solved to obtain α = 90 / √2 · MX = 90 / √2 · XA is calculated (step S84), and β = 90 / √2 · MY = 90 / √2 · YA is calculated (step S85).

ステップS81における判別結果がNoの場合は、MX+MY<0であるか否かを判別する(ステップS86)。   If the determination result in step S81 is No, it is determined whether or not MX + MY <0 (step S86).

この判別結果がYesであれば、図6〜図19の実施形態における条件範囲(2)Zon=1、ZA>0(Z>0=1)かつXA+YA<0(XA−YA<0)である場合に相当し、近似式α+β=−90/√2・(MX+MY)−180を求める(ステップS87)と共に近似式α−β=−90/√2・(MX−MY)−180を求め(ステップS88)、これらの近似式からなる連立方程式を解いて、α=−90/√2・MX=−90/√2・XAを算出し(ステップS89)、β=−90/√2・MY=−90/√2・YAを算出する(ステップS90)。 If the determination result is Yes, the condition range (2) Z on = 1, ZA> 0 (Z > 0 = 1) and XA + YA <0 (XA−YA <0) in the embodiment of FIGS. Corresponding to a certain case, the approximate expression α + β = −90 / √2 · (MX + MY) −180 is obtained (step S87) and the approximate expression α−β = −90 / √2 · (MX−MY) −180 is obtained ( In step S88), simultaneous equations composed of these approximate equations are solved to calculate α = −90 / √2 · MX = −90 / √2 · XA (step S89), and β = −90 / √2 · MY. = −90 / √2 · YA is calculated (step S90).

ステップS86における判別結果がNoであれば、図6〜図19の実施形態における条件範囲(3)Zon=1、ZA>0(Z>0=1)かつXA+YA>0(XA−YA>0)である場合に相当し、近似式α+β=90/√2・(MX+MY)+180を求める(ステップS91)と共に近似式α−β=90/√2・(MX−MY)+180を求め(ステップS92)、これらの近似式からなる連立方程式を解いて、α=90/√2・MX+180=90/√2・XA+180を算出し(ステップS93)、β=90/√2・MY=90/√2・YAを算出する(ステップS94)。 If the determination result in step S86 is No, the condition range (3) Z on = 1, ZA> 0 (Z > 0 = 1) and XA + YA> 0 (XA−YA> 0) in the embodiment of FIGS. ), An approximate expression α + β = 90 / √2 · (MX + MY) +180 is obtained (step S91), and an approximate expression α−β = 90 / √2 · (MX−MY) +180 is obtained (step S92). ), Solving simultaneous equations composed of these approximate expressions to calculate α = 90 / √2 · MX + 180 = 90 / √2 · XA + 180 (step S93), and β = 90 / √2 · MY = 90 / √2 -YA is calculated (step S94).

近似計算処理Xonのルーチンは、図23に示されている。 The approximate calculation processing X on routine is shown in FIG.

まず、判断信号X>0がX>0=1かどうか、即ちXA>0かどうか判別する(ステップS131)。 First, it is determined whether or not the determination signal X > 0 is X > 0 = 1, that is, whether XA> 0 (step S131).

この判別結果がYesであれば、図6〜図19の実施形態における条件範囲(4)Xon=1、XA>0(X>0=1)である場合に相当し、近似式α+β+90=90/√2・(MX+MY)−90を求める(ステップS132)と共に近似式α−β+90=90/√2・(MX−MY)−90を求め(ステップS133)、これらの近似式からなる連立方程式を解いて、α=90/√2・MX−270=90/√2・ZA−270を算出し(ステップS134)、β=90/√2・MY=90/√2・YAを算出する(ステップS135)。 If the determination result is Yes, the condition range (4) in the embodiment of FIGS. 6 to 19 X on = 1, corresponds to a case XA> is 0 (X> 0 = 1) , approximate expression α + β + 90 = 90 / √2 · (MX + MY) −90 is obtained (step S132) and an approximate expression α−β + 90 = 90 / √2 · (MX−MY) −90 is obtained (step S133), and simultaneous equations composed of these approximate expressions are obtained. Solved, α = 90 / √2 · MX-270 = 90 / √2 · ZA-270 is calculated (step S134), and β = 90 / √2 · MY = 90 / √2 · YA is calculated (step S134). S135).

ステップS131における判別結果がNoであれば、図6〜図19の実施形態における条件範囲(5)Xon=1、XA<0(X>0=0)である場合に相当し、近似式α+β+90=−90/√2・(MX+MY)+90を求める(ステップS136)と共に近似式α−β+90=−90/√2・(MX−MY)+90を求め(ステップS137)、これらの近似式からなる連立方程式を解いて、α=−90/√2・MX=−90/√2・ZAを算出し(ステップS138)、β=−90/√2・MY=−90/√2・YAを算出する(ステップS139)。 If the determination result in step S131 is No, it corresponds to the case where the condition range (5) X on = 1 and XA <0 (X > 0 = 0) in the embodiment of FIGS. 6 to 19, and the approximate expression α + β + 90. = −90 / √2 · (MX + MY) +90 is obtained (step S136), and an approximate expression α−β + 90 = −90 / √2 · (MX−MY) +90 is obtained (step S137). By solving the equation, α = −90 / √2 · MX = −90 / √2 · ZA is calculated (step S138), and β = −90 / √2 · MY = −90 / √2 · YA is calculated. (Step S139).

近似計算処理Yonのルーチンは、図24に示されている。 The approximate calculation process Y on routine is shown in FIG.

まず、判断信号Y>0がY>0=1かどうか、即ちYA>0かどうか判別する(ステップS171)。 First, it is determined whether the determination signal Y > 0 is Y > 0 = 1, that is, whether YA> 0 (step S171).

この判別結果がYesであれば、図6〜図19の実施形態における条件範囲(6)Yon=1、YA>0(Y>0=1)である場合に相当し、近似式α+β+90=90/√2・(MX+MY)−90を求める(ステップS172)と共に近似式α−β+90=90/√2・(MX−MY)−90を求め(ステップS173)、これらの近似式からなる連立方程式を解いて、α=90/√2・MX−270=90/√2・XA−270を算出し(ステップS174)、β=90/√2・MY=90/√2・ZAを算出する(ステップS175)。 If this determination result is Yes, it corresponds to the condition range (6) Y on = 1, YA> 0 (Y > 0 = 1) in the embodiment of FIGS. 6 to 19, and the approximate expression α + β + 90 = 90. / √2 · (MX + MY) −90 is obtained (step S172) and an approximate expression α−β + 90 = 90 / √2 · (MX−MY) −90 is obtained (step S173), and simultaneous equations composed of these approximate expressions are obtained. Solving, α = 90 / √2 · MX−270 = 90 / √2 · XA-270 is calculated (step S174), and β = 90 / √2 · MY = 90 / √2 · ZA is calculated (step S174). S175).

ステップS171における判別結果がNoであれば、図6〜図19の実施形態における条件範囲(7)Yon=1、YA<0(Y>0=0)である場合に相当し、近似式α+β+90=−90/√2・(MX+MY)+90を求める(ステップS176)と共に近似式α−β+90=−90/√2・(MX−MY)+90を求め(ステップS177)、これらの近似式からなる連立方程式を解いて、α=−90/√2・MX=−90/√2・XAを算出し(ステップS178)、β=−90/√2・MY=−90/√2・ZAを算出する(ステップS179)。 If the determination result in step S171 is No, it corresponds to the case where the condition range (7) Y on = 1 and YA <0 (Y > 0 = 0) in the embodiment of FIGS. 6 to 19, and the approximate expression α + β + 90. = −90 / √2 · (MX + MY) +90 is obtained (step S176) and an approximate expression α−β + 90 = −90 / √2 · (MX−MY) +90 is obtained (step S177), and the simultaneous equations including these approximate expressions are obtained. By solving the equation, α = −90 / √2 · MX = −90 / √2 · XA is calculated (step S178), and β = −90 / √2 · MY = −90 / √2 · ZA is calculated. (Step S179).

本実施形態におけるその他の構成、さらに本実施形態における動作、作用効果等は、本実施形態の構成によれば回路構成がさらに簡易化でき、低コスト化が図れる点を除いて、図6〜図19の実施形態の場合とほぼ同様である。   Other configurations in the present embodiment, and the operations, effects, and the like in the present embodiment are shown in FIGS. 6 to 6 except that the circuit configuration can be further simplified and the cost can be reduced according to the configuration of the present embodiment. This is almost the same as the case of the nineteenth embodiment.

以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。   All the embodiments described above are illustrative of the present invention and are not intended to be limiting, and the present invention can be implemented in other various modifications and changes. Therefore, the scope of the present invention is defined only by the claims and their equivalents.

平面の3次元的な傾きを検出する場合の加速度センサの出力を説明する図である。It is a figure explaining the output of the acceleration sensor in the case of detecting the three-dimensional inclination of a plane. 2軸に関する傾きを検出する場合の角度α及びβに対する加速度センサ出力のX軸成分XAを3次元表示した図である。It is the figure which displayed in three dimensions the X-axis component XA of the acceleration sensor output with respect to the angles (alpha) and (beta) in the case of detecting the inclination regarding 2 axes | shafts. 2軸に関する傾きを検出する場合の角度α及びβに対する加速度センサ出力のY軸成分YAを3次元表示した図である。It is the figure which displayed three-dimensionally the Y-axis component YA of the acceleration sensor output with respect to the angles (alpha) and (beta) in the case of detecting the inclination regarding 2 axes | shafts. 2軸に関する3次元的な傾きを検出する場合の角度α及びβに対する加速度センサ出力のX軸成分及びY軸成分の和(XA+YA)を3次元表示した図である。It is the figure which displayed three-dimensionally the sum (XA + YA) of the X-axis component of the acceleration sensor output with respect to the angle (alpha) and (beta) in the case of detecting the three-dimensional inclination regarding 2 axes | shafts, and (beta). 2軸に関する3次元的な傾きを検出する場合の角度α及びβに対する加速度センサ出力のX軸成分及びY軸成分の差(XA−YA)を3次元表示した図である。It is the figure which displayed three-dimensionally the difference (XA-YA) of the X-axis component of the acceleration sensor output with respect to the angle (alpha) and (beta) in the case of detecting the three-dimensional inclination regarding 2 axes | shafts, and (beta). 本発明の傾斜角センサの一実施形態において、加速度センサを概略的に示す斜視図である。In one Embodiment of the inclination-angle sensor of this invention, it is a perspective view which shows an acceleration sensor schematically. 図6に示す加速度センサの出力信号を説明する図である。It is a figure explaining the output signal of the acceleration sensor shown in FIG. 傾斜角センサの上述の実施形態において、加速度センサから得られる信号XA、YA及びZAから、角度α及びβを算出する演算回路の全体構成を示すブロック図である。In the above-described embodiment of the tilt angle sensor, it is a block diagram showing an overall configuration of an arithmetic circuit that calculates angles α and β from signals XA, YA, and ZA obtained from an acceleration sensor. 図8に示す演算回路内の判断信号作成回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the judgment signal preparation circuit in the arithmetic circuit shown in FIG. 図8に示す演算回路内の2軸信号選択回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the biaxial signal selection circuit in the arithmetic circuit shown in FIG. 図8に示す演算回路内の和信号差信号作成回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the sum signal difference signal preparation circuit in the arithmetic circuit shown in FIG. 図8に示す演算回路内の近似計算回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the approximate calculation circuit in the arithmetic circuit shown in FIG. α、β及びα+βが所定角度範囲にある場合のXA+YA及びZAの特性を表す図である。It is a figure showing the characteristic of XA + YA and ZA when (alpha), (beta), and (alpha) + (beta) exist in a predetermined angle range. α、β及びα−βが所定角度範囲にある場合のXA−YA及びZAの特性を表す図である。It is a figure showing the characteristic of XA-YA and ZA when (alpha), (beta), and (alpha) -beta exists in a predetermined angle range. X軸をZ軸に置き換える場合及びY軸をZ軸に置き換える場合を説明する図である。It is a figure explaining the case where the X-axis is replaced with a Z-axis, and the case where a Y-axis is replaced with a Z-axis. α、β及びα+β+90が所定角度範囲にある場合のZA+YA及びXAの特性を表す図である。It is a figure showing the characteristic of ZA + YA and XA when (alpha), (beta), and (alpha) + (beta) +90 are in a predetermined angle range. α、β及びα−β+90が所定角度範囲にある場合のZA−YA及びXAの特性を表す図である。It is a figure showing the characteristic of ZA-YA and XA in case (alpha), (beta), and (alpha)-(beta) +90 are in a predetermined angle range. α、β及びα+β+90が所定角度範囲にある場合のXA+ZA及びYAの特性を表す図である。It is a figure showing the characteristic of XA + ZA and YA when (alpha), (beta), and (alpha) + (beta) +90 are in a predetermined angle range. α、β及びα−β−90が所定角度範囲にある場合のXA−ZA及びYAの特性を表す図である。It is a figure showing the characteristic of XA-ZA and YA when (alpha), (beta), and (alpha) -beta-90 exist in a predetermined angle range. 本発明の傾斜角センサの他の実施形態において、加速度センサから得られる信号XA、YA及びZAから、角度α及びβを算出する演算回路の全体構成を示すブロック図である。In other embodiment of the inclination-angle sensor of this invention, it is a block diagram which shows the whole structure of the arithmetic circuit which calculates angle (alpha) and (beta) from the signals XA, YA, and ZA obtained from an acceleration sensor. 図20の角度α及びβを算出する演算回路におけるコンピュータのプログラムを概略的に示すフロー図である。FIG. 21 is a flowchart schematically showing a computer program in an arithmetic circuit for calculating angles α and β in FIG. 20. 図21のプログラムの一部を概略的に示すフロー図である。It is a flowchart which shows a part of program of FIG. 21 roughly. 図21のプログラムの一部を概略的に示すフロー図である。It is a flowchart which shows a part of program of FIG. 21 roughly. 図21のプログラムの一部を概略的に示すフロー図である。It is a flowchart which shows a part of program of FIG. 21 roughly.

符号の説明Explanation of symbols

10 基板
11 加速度センサ
12 判断信号作成回路
12a〜12i 差動増幅器
12j〜12l アンドゲート
13 2軸信号選択回路
13a〜13f ゲート
14 和信号差信号作成回路
14a、14b 増幅器
14c、14d 差動増幅器
15 近似計算回路
16 インタフェース回路
16a A/D変換器
17 デジタルコンピュータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Board | substrate 11 Acceleration sensor 12 Judgment signal creation circuit 12a-12i Differential amplifier 12j-12l AND gate 13 2 axis | shaft signal selection circuit 13a-13f Gate 14 Sum signal difference signal creation circuit 14a, 14b Amplifier 14c, 14d Differential amplifier 15 Approximation Calculation circuit 16 Interface circuit 16a A / D converter 17 Digital computer

Claims (10)

互いに直交する少なくとも第1及び第2の感度軸を有する加速度センサと、該加速度センサの該第1及び第2の感度軸に関する出力の和及び差を求め、該求めた出力の和及び差から前記第1の感度軸の回転角である第1の傾斜角及び前記第2の感度軸の回転角である第2の傾斜角を求める演算手段とを備えたことを特徴とする傾斜角センサ。   An acceleration sensor having at least first and second sensitivity axes orthogonal to each other, and a sum and a difference of outputs related to the first and second sensitivity axes of the acceleration sensor are obtained, and the sum and difference of the obtained outputs are calculated from An inclination angle sensor comprising: a first inclination angle that is a rotation angle of a first sensitivity axis; and a calculation unit that obtains a second inclination angle that is a rotation angle of the second sensitivity axis. 前記演算手段が、前記求めた出力の和と前記第1及び第2の傾斜角の和との関係を示す第1の式並びに前記求めた出力の差と前記第1及び第2の傾斜角の差との関係を示す第2の式による連立方程式から、前記第1及び第2の傾斜角を求める手段であることを特徴とする請求項1に記載の傾斜角センサ。   The arithmetic means calculates the first expression indicating the relationship between the sum of the obtained outputs and the sum of the first and second inclination angles, and the difference between the obtained outputs and the first and second inclination angles. 2. The tilt angle sensor according to claim 1, wherein the tilt angle sensor is means for obtaining the first and second tilt angles from simultaneous equations based on a second formula indicating a relationship with a difference. 前記第1の式が前記求めた出力の和と前記第1及び第2の傾斜角の和との直線近似式であり、前記第2の式が前記求めた出力の差と前記第1及び第2の傾斜角の差との直線近似式であることを特徴とする請求項2に記載の傾斜角センサ。   The first formula is a linear approximation formula of the sum of the obtained outputs and the sum of the first and second inclination angles, and the second formula is the difference between the obtained outputs and the first and second The tilt angle sensor according to claim 2, wherein the tilt angle sensor is a linear approximation formula with a difference between two tilt angles. 互いに直交する第1、第2及び第3の感度軸を有する加速度センサと、該加速度センサの該第1、第2及び第3の感度軸のうちの2つの感度軸に関する出力の和及び差を求め、該求めた出力の和及び差から前記第1の感度軸の回転角である第1の傾斜角及び前記第2の感度軸の回転角である第2の傾斜角を求める演算手段とを備えたことを特徴とする傾斜角センサ。   An acceleration sensor having first, second, and third sensitivity axes that are orthogonal to each other, and the sum and difference of outputs related to two sensitivity axes of the first, second, and third sensitivity axes of the acceleration sensor. And calculating means for obtaining a first inclination angle that is a rotation angle of the first sensitivity axis and a second inclination angle that is a rotation angle of the second sensitivity axis from the sum and difference of the obtained outputs. An inclination angle sensor comprising: 前記演算手段が、前記求めた出力の和と前記第1及び第2の傾斜角の和との関係を示す第1の式並びに前記求めた出力の差と前記第1及び第2の傾斜角の差との関係を示す第2の式による連立方程式から、前記第1及び第2の傾斜角を求める手段であることを特徴とする請求項4に記載の傾斜角センサ。   The arithmetic means calculates the first expression indicating the relationship between the sum of the obtained outputs and the sum of the first and second inclination angles, and the difference between the obtained outputs and the first and second inclination angles. 5. The tilt angle sensor according to claim 4, wherein the tilt angle sensor is means for obtaining the first and second tilt angles from simultaneous equations according to a second formula indicating a relationship with a difference. 前記第1の式が前記求めた出力の和と前記第1及び第2の傾斜角の和との直線近似式であり、前記第2の式が前記求めた出力の差と前記第1及び第2の傾斜角の差との直線近似式であることを特徴とする請求項5に記載の傾斜角センサ。   The first formula is a linear approximation formula of the sum of the obtained outputs and the sum of the first and second inclination angles, and the second formula is the difference between the obtained outputs and the first and second The tilt angle sensor according to claim 5, wherein the tilt angle sensor is a linear approximation formula with a difference between two tilt angles. 前記第1、第2及び第3の感度軸のいずれか1つの感度軸に関する出力から、前記第1及び第2の傾斜角がいずれの範囲にあるかを求める傾斜角範囲判別手段を備えていることを特徴とする請求項4から6のいずれか1項に記載の傾斜角センサ。   Inclination angle range determining means for determining in which range the first and second inclination angles are based on an output related to one of the first, second, and third sensitivity axes. The inclination angle sensor according to any one of claims 4 to 6, wherein 前記傾斜角範囲判別手段が、前記第1の傾斜角及び前記第2の傾斜角の絶対値が45度未満であるか否か又は135度を超えるか否かを判別する手段を含んでいることを特徴とする請求項7に記載の傾斜角センサ。   The inclination angle range determining means includes means for determining whether absolute values of the first inclination angle and the second inclination angle are less than 45 degrees or more than 135 degrees. The tilt angle sensor according to claim 7. 前記第1の傾斜角及び前記第2の傾斜角の絶対値が45度未満であるか又は135度を超える場合は、前記第1及び第2の感度軸に関する出力から前記第1及び第2の傾斜角を求める手段を前記演算手段が含んでいることを特徴とする請求項8に記載の傾斜角センサ。   When the absolute values of the first tilt angle and the second tilt angle are less than 45 degrees or greater than 135 degrees, the first and second sensitivity axes are output from the outputs related to the first and second sensitivity axes. 9. The tilt angle sensor according to claim 8, wherein said calculating means includes means for obtaining an tilt angle. 前記第1の傾斜角及び前記第2の傾斜角の絶対値が45度以上かつ135度以下である場合は、前記第1の感度軸に関する出力を前記第3の感度軸に関する出力で置換し該置換した第3の感度軸に関する出力及び前記第2の感度軸に関する出力から、又は前記第2の感度軸に関する出力を前記第3の感度軸に関する出力で置換し該置換した第3の感度軸に関する出力及び前記第1の感度軸に関する出力から前記第1及び第2の傾斜角を求める手段を前記演算手段が含んでいることを特徴とする請求項8に記載の傾斜角センサ。   When the absolute values of the first tilt angle and the second tilt angle are not less than 45 degrees and not more than 135 degrees, the output related to the first sensitivity axis is replaced with the output related to the third sensitivity axis. From the output related to the replaced third sensitivity axis and the output related to the second sensitivity axis, or to the output related to the third sensitivity axis by replacing the output related to the second sensitivity axis with the output related to the third sensitivity axis 9. The tilt angle sensor according to claim 8, wherein the calculation means includes means for obtaining the first and second tilt angles from an output and an output related to the first sensitivity axis.
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