JP2010145273A - センサ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、慣性センサの検知精度を向上させることを目的とする。
【解決手段】そして、この目的を達成するために本発明は、時間情報を測定し、角速度センサ１００と加速度センサ２００に時間情報を付加する時間測定手段３００を設け、角速度センス信号と加速度センス信号とを前記時間情報により対応付けたものである。この構成により、角速度センス信号と加速度センス信号とを前記時間情報により対応付けて出力することができるため、加速度センス信号を用いて角速度センス信号を正しく補正することができ、その結果として、慣性センサの検知精度を向上させることができるのである。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車や各種電子機器等に用いられるセンサ装置に関するものである。
従来この種のセンサ装置は、図５に示すごとく、角速度センス信号を出力する角速度センサ１と、加速度センス信号を出力する加速度センサ２とを備えた構成としていた。
なお、この出願に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００５−２８３４８１号公報
このような従来の慣性センサでは、その検知精度の低さが問題となっていた。
すなわち、上記従来の構成においては、当該慣性センサを搭載した自動車のカーナビゲーション装置において、前記自動車が立体駐車場などを走るような場合、加速度センサ２からの重力加速度情報を用いて角速度センサ１からの角速度情報を補正することにより、前記立体駐車場における自動車の螺旋形状の走りを検知していた。
しかし、前記角速度センサ１からの重力加速度に関する出力と、角速度センサ１からの出力とが時間的に対応付けられていなかったため、角速度センサ１の回路と加速度センサ２の回路との間に信号伝達時間の差がある場合に、加速度センサ２からの重力加速度情報による角速度情報の補正が正確になされず、検知精度が低くなってしまうことが問題となっていた。
そこで本発明は、慣性センサの検知精度を向上させることを目的とする。
そして、この目的を達成するために本発明は、前記時間情報を付加する時間測定手段を設け、前記角速度センス信号と前記加速度センス信号とを前記時間情報により対応付けたものである。
この構成により、角速度センス信号と加速度センス信号とを前記時間情報により対応付けて出力することができるため、加速度センス信号を用いて角速度センス信号を正しく補正することができ、その結果として、慣性センサの検知精度を向上させることができるのである。
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における慣性センサについて図面を参照しながら説明する。本実施の形態における慣性センサは、図１に示すごとく、角速度センサ素子を駆動する駆動信号を出力する駆動回路部１１と、前記駆動回路部１１からの駆動信号が入力される角速度センサ素子１２と、前記角速度センサ素子１２から応答信号を取り出す第１の検出回路部１３と、前記第１の検出回路部１３からの応答信号が入力されるとともに前記応答信号から角速度センス信号を抽出する第１の処理回路部１４と、前記角速度センス信号を出力する出力端子１５Ａを有する第１の出力回路部１５と、からなる角速度センサ１００を備えている。
また、バイアス信号を出力するバイアス回路１６と、前記バイアス信号が入力される加速度センサ素子１７と、前記加速度センサ素子１７から応答信号を取り出す第２の検出回路部１８と、前記第２の検出回路部１８からの応答信号が入力されるとともに前記応答信号から加速度センス信号を抽出する第２の処理回路部１９と、前記加速度センス信号を出力する出力端子２０Ａを有する第２の出力回路部２０と、からなる加速度センサ２００とを備えている。
そして、時間情報を測定し、前記角速度センサ１００と前記加速度センサ２００に前記時間情報を付加する時間測定手段３００を設け、前記角速度センス信号と前記加速度センス信号とを前記時間情報により対応付けた構成としている。
具体例として、第１、第２の検出回路部１３、１８に時間測定手段３００を電気的に接続し、角速度センサ１００においては前記第１の検出回路部１３の出力に、加速度センサにおいては前記第２の検出回路部１８の出力に前記時間測定手段３００からの時間情報を付加した場合を説明する。
まず、時間測定手段３００を前記第１、第２の検出回路部１３、１８に電気的に接続すると共に、この時間測定手段３００により測定された時間情報を前記第１、第２の検出回路部１３、１８に伝達する。
次に第１の検出回路部１３から、、図２に示すごとく、応答信号（Ｙ０１１〜Ｙ９９８）を出力するに際し、前記時間情報（Ｔ０１〜Ｔ９９）を付加する。同様に、第２の検出回路部１８から、図３に示すごとく、応答信号（Ｇ０１１〜Ｇ９９８）を出力するに際しても、第１の検出回路部１３からの応答信号（Ｙ０１１〜Ｙ９９８）に対応した前記時間情報（Ｔ０１〜Ｔ９９）を付加する。
そして、この時間情報（Ｔ０１〜Ｔ９９）が付加された第１の検出回路部１３からの応答信号（Ｙ０１１〜Ｙ９９８）、及び第２の検出回路部１８からの応答信号（Ｇ０１１〜Ｇ９９８）が、それぞれ図１に示した前記第１、第２の処理回路部１４、１９を経由し、前記第１、第２の出力回路部１５、２０よりセンス信号として出力される際にも、この時間情報（ｔ０１〜ｔ９９）が付加された状態となっている。
このような構成により、角速度センサ１００における第１の検出回路部１３の応答信号（Ｙ０１１〜Ｙ９９８）、及び加速度センサ２００における第２の検出回路部１８の応答信号（Ｇ０１１〜Ｇ９９８）に、同一の前記時間測定手段３００からの時間情報（Ｔ０１〜Ｔ９９）を付加することにより、角速度センス信号と加速度センス信号とを前記時間情報（Ｔ０１〜Ｔ９９）により対応付けて出力することができるため、加速度センス信号を用いて角速度センス信号を正しく補正することができ、その結果として、慣性センサの検知精度を向上させることができるのである。
なお、本実施の形態では時間測定手段３００を第１、第２の検出回路部１３、１８に接続し、角速度センサ１００、加速度センサ２００それぞれにおける同一部分に前記時間測定手段３００からの時間情報（Ｔ０１〜Ｔ９９）を付加する構成を説明したが、時間情報（Ｔ０１〜Ｔ９９）付加部を角速度センサ１００においては第１の出力回路部１５とし、加速度センサ２００においは第２の処理回路部１９とするように、角速度センサ１００、加速度センサ２００それぞれにおいて同一部分としない構成としても構わない。なお、その際には、信号回路内における各回路部間のタイムラグを考慮し、当該タイムラグを逆算した時間情報を角速度センサ１００、加速度センサ２００それぞれに付加することに留意する。
なお、図４に示すごとく、第１、第２の処理回路部１４、１９からの角速度センス信号、加速度センス信号を出力する出力回路部２１を共通化し、前記角速度センス信号と前記加速度センス信号とを時分割方式にてデジタル出力する構成とすることにより、端子２１Ａの数を削減し、小型化を実現することができる。また、この出力回路部２１において、前記時間情報（Ｔ０１〜Ｔ９９）に基づいて対応付けられた角速度センス信号と加速度センス信号とを、時分割方式にて連結させて出力する構成とすることにより、制御対象側において、前記時間情報（Ｔ０１〜Ｔ９９）に基づいて対応付けられた角速度センス信号と加速度センス信号とを連結させる処理を省略することができるため望ましい。
本発明のセンサ装置は、検知精度を向上させることができるという効果を有し、デジタルカメラ、カーナビゲーション等の各種電子機器や自動車において有用である。
本発明の実施の形態１におけるセンサ装置を示す電気回路図 本発明の実施の形態１におけるセンサ装置の時間情報が付加された角速度センサの応答信号を示す図 本発明の実施の形態１におけるセンサ装置の時間情報が付加された加速度センサの応答信号を示す図 本発明の実施の形態１におけるセンサ装置のその他の実施例を示す電気回路図 従来のセンサ装置を示す電気回路図
符号の説明
１１ 駆動回路部
１２ 角速度センサ素子
１３ 第１の検出回路部
１４ 第１の処理回路部
１５ 第１の出力回路部
１５Ａ 出力端子
１６ バイアス回路
１７ 加速度センサ素子
１８ 第２の検出回路部
１９ 第２の処理回路部
２０ 第２の出力回路部
２０Ａ 出力端子
１００ 角速度センサ
２００ 加速度センサ
３００ 時間測定手段
本発明は、自動車や各種電子機器等に用いられるセンサ装置に関するものである。
従来この種のセンサ装置は、図５に示すごとく、角速度センス信号を出力する角速度センサ１と、加速度センス信号を出力する加速度センサ２とを備えた構成としていた。
なお、この出願に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００５−２８３４８１号公報
このような従来の慣性センサでは、その検知精度の低さが問題となっていた。
すなわち、上記従来の構成においては、当該慣性センサを搭載した自動車のカーナビゲーション装置において、前記自動車が立体駐車場などを走るような場合、加速度センサ２からの重力加速度情報を用いて角速度センサ１からの角速度情報を補正することにより、前記立体駐車場における自動車の螺旋形状の走りを検知していた。
しかし、前記角速度センサ１からの重力加速度に関する出力と、角速度センサ１からの出力とが時点的に対応付けられていなかったため、角速度センサ１の回路と加速度センサ２の回路との間に信号伝達時間の差がある場合に、加速度センサ２からの重力加速度情報による角速度情報の補正が正確になされず、検知精度が低くなってしまうことが問題となっていた。
そこで本発明は、慣性センサの検知精度を向上させることを目的とする。
そして、この目的を達成するために本発明は、前記時点情報を付加する時点測定手段を設け、前記角速度センス信号と前記加速度センス信号とを前記時点情報により対応付けたものである。
この構成により、角速度センス信号と加速度センス信号とを前記時点情報により対応付けて出力することができるため、加速度センス信号を用いて角速度センス信号を正しく補正することができ、その結果として、慣性センサの検知精度を向上させることができるのである。
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における慣性センサについて図面を参照しながら説明する。本実施の形態における慣性センサは、図１に示すごとく、角速度センサ素子を駆動する駆動信号を出力する駆動回路部１１と、前記駆動回路部１１からの駆動信号が入力される角速度センサ素子１２と、前記角速度センサ素子１２から応答信号を取り出す第１の検出回路部１３と、前記第１の検出回路部１３からの応答信号が入力されるとともに前記応答信号から角速度センス信号を抽出する第１の処理回路部１４と、前記角速度センス信号を出力する出力端子１５Ａを有する第１の出力回路部１５と、からなる角速度センサ１００を備えている。
また、バイアス信号を出力するバイアス回路１６と、前記バイアス信号が入力される加速度センサ素子１７と、前記加速度センサ素子１７から応答信号を取り出す第２の検出回路部１８と、前記第２の検出回路部１８からの応答信号が入力されるとともに前記応答信号から加速度センス信号を抽出する第２の処理回路部１９と、前記加速度センス信号を出力する出力端子２０Ａを有する第２の出力回路部２０と、からなる加速度センサ２００とを備えている。
そして、時点情報を測定し、前記角速度センサ１００と前記加速度センサ２００に前記時点情報を付加する時点測定手段３００を設け、前記角速度センス信号と前記加速度センス信号とを前記時点情報により対応付けた構成としている。
具体例として、第１、第２の検出回路部１３、１８に時点測定手段３００を電気的に接続し、角速度センサ１００においては前記第１の検出回路部１３の出力に、加速度センサにおいては前記第２の検出回路部１８の出力に前記時点測定手段３００からの時点情報を付加した場合を説明する。
まず、時点測定手段３００を前記第１、第２の検出回路部１３、１８に電気的に接続すると共に、この時点測定手段３００により測定された時点情報を前記第１、第２の検出回路部１３、１８に伝達する。
次に第１の検出回路部１３から、図２に示すごとく、応答信号（Ｙ０１１〜Ｙ９９８）を出力するに際し、前記時点情報（Ｔ０１〜Ｔ９９）を付加する。同様に、第２の検出回路部１８から、図３に示すごとく、応答信号（Ｇ０１１〜Ｇ９９８）を出力するに際しても、第１の検出回路部１３からの応答信号（Ｙ０１１〜Ｙ９９８）に対応した前記時点情報（Ｔ０１〜Ｔ９９）を付加する。
そして、この時点情報（Ｔ０１〜Ｔ９９）が付加された第１の検出回路部１３からの応答信号（Ｙ０１１〜Ｙ９９８）、及び第２の検出回路部１８からの応答信号（Ｇ０１１〜Ｇ９９８）が、それぞれ図１に示した前記第１、第２の処理回路部１４、１９を経由し、前記第１、第２の出力回路部１５、２０よりセンス信号として出力される際にも、この時点情報（ｔ０１〜ｔ９９）が付加された状態となっている。
このような構成により、角速度センサ１００における第１の検出回路部１３の応答信号（Ｙ０１１〜Ｙ９９８）、及び加速度センサ２００における第２の検出回路部１８の応答信号（Ｇ０１１〜Ｇ９９８）に、同一の前記時点測定手段３００からの時点情報（Ｔ０１〜Ｔ９９）を付加することにより、角速度センス信号と加速度センス信号とを前記時点情報（Ｔ０１〜Ｔ９９）により対応付けて出力することができるため、加速度センス信号を用いて角速度センス信号を正しく補正することができ、その結果として、慣性センサの検知精度を向上させることができるのである。
なお、本実施の形態では時点測定手段３００を第１、第２の検出回路部１３、１８に接続し、角速度センサ１００、加速度センサ２００それぞれにおける同一部分に前記時点測定手段３００からの時点情報（Ｔ０１〜Ｔ９９）を付加する構成を説明したが、時点情報（Ｔ０１〜Ｔ９９）付加部を角速度センサ１００においては第１の出力回路部１５とし、加速度センサ２００においては第２の処理回路部１９とするように、角速度センサ１００、加速度センサ２００それぞれにおいて同一部分としない構成としても構わない。なお、その際には、信号回路内における各回路部間のタイムラグを考慮し、当該タイムラグを逆算した時点情報を角速度センサ１００、加速度センサ２００それぞれに付加することに留意する。
なお、図４に示すごとく、第１、第２の処理回路部１４、１９からの角速度センス信号、加速度センス信号を出力する出力回路部２１を共通化し、前記角速度センス信号と前記加速度センス信号とを時分割方式にてデジタル出力する構成とすることにより、端子２１Ａの数を削減し、小型化を実現することができる。また、この出力回路部２１において、前記時点情報（Ｔ０１〜Ｔ９９）に基づいて対応付けられた角速度センス信号と加速度センス信号とを、時分割方式にて連結させて出力する構成とすることにより、制御対象側において、前記時点情報（Ｔ０１〜Ｔ９９）に基づいて対応付けられた角速度センス信号と加速度センス信号とを連結させる処理を省略することができるため望ましい。
本発明のセンサ装置は、検知精度を向上させることができるという効果を有し、デジタルカメラ、カーナビゲーション等の各種電子機器や自動車において有用である。
本発明の実施の形態１におけるセンサ装置を示す電気回路図 本発明の実施の形態１におけるセンサ装置の時点情報が付加された角速度センサの応答信号を示す図 本発明の実施の形態１におけるセンサ装置の時点情報が付加された加速度センサの応答信号を示す図 本発明の実施の形態１におけるセンサ装置のその他の実施例を示す電気回路図 従来のセンサ装置を示す電気回路図
１１ 駆動回路部
１２ 角速度センサ素子
１３ 第１の検出回路部
１４ 第１の処理回路部
１５ 第１の出力回路部
１５Ａ 出力端子
１６ バイアス回路
１７ 加速度センサ素子
１８ 第２の検出回路部
１９ 第２の処理回路部
２０ 第２の出力回路部
２０Ａ 出力端子
１００ 角速度センサ
２００ 加速度センサ
３００ 時点測定手段

Claims (3)

  1. 角速度センス信号を出力する角速度センサと、
    加速度センス信号を出力する加速度センサとを備え、
    時間情報を測定し、前記角速度センサと前記加速度センサに
    前記時間情報を付加する時間測定手段を設け、
    前記角速度センス信号と前記加速度センス信号とを前記時間情報により対応付けた
    センサ装置。
  2. 前記角速度センサは、
    角速度センサ素子を駆動する駆動信号を出力する駆動回路部と、
    前記駆動回路部からの駆動信号が入力される角速度センサ素子と、
    前記角速度センサ素子から応答信号を取り出す第１の検出回路部と、
    前記第１の検出回路部からの応答信号が入力されるとともに
    前記応答信号から角速度センス信号を抽出し、出力する第１の処理回路部と、
    を有する請求項１に記載のセンサ装置。
  3. 前記加速度センサは、
    バイアス信号を出力するバイアス回路と、
    前記バイアス信号が入力される加速度センサ素子と、
    前記加速度センサ素子から応答信号を取り出す第２の検出回路部と、
    前記第２の検出回路部からの応答信号が入力されるとともに、
    前記応答信号から加速度センス信号を抽出する第２の処理回路部と、
    を有する請求項１に記載のセンサ装置。
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