JP3978728B2 - 多軸センサ装置 - Google Patents
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Description
本発明は加速度や角速度などの多次元物理量を検出する多軸センサの信号を検出軸毎に
補正処理して出力する多軸センサ装置に関する。
補正処理して出力する多軸センサ装置に関する。
従来、加速度を３軸について検出する３軸加速度センサが特許文献１に、又、角速度を
３軸について検出する３軸角速度センサが特許文献２に記載されている。これらのセンサ
は一般に、オフセットや検出感度の偏差を持つものであり、使用に当たってはセンサの出
力信号の処理回路においてこれらオフセットや検出感度を補正する必要がある。該文献で
はこれをどのように行うかについては言及していないが、各検出軸毎に設けた回路で各検
出軸毎に調整を行なうものと推量される。
３軸について検出する３軸角速度センサが特許文献２に記載されている。これらのセンサ
は一般に、オフセットや検出感度の偏差を持つものであり、使用に当たってはセンサの出
力信号の処理回路においてこれらオフセットや検出感度を補正する必要がある。該文献で
はこれをどのように行うかについては言及していないが、各検出軸毎に設けた回路で各検
出軸毎に調整を行なうものと推量される。
センサのオフセットと感度偏差に対して、補正すべき値をディジタルメモリに記憶させ
、該メモリから読み出した該補正値をＤ／Ａ変換を介してセンサ信号増幅回路に作用させ
てオフセットを補正し、該メモリから読み出した該補正値でセンサ信号増幅回路を利得制
御して感度補正する技術が特許文献３に記載されている。しかし同文献では、多軸センサ
への対応の仕方について言及されておらず、単純には検出軸の数だけ同様の回路を備える
必要があるものと推量される。
、該メモリから読み出した該補正値をＤ／Ａ変換を介してセンサ信号増幅回路に作用させ
てオフセットを補正し、該メモリから読み出した該補正値でセンサ信号増幅回路を利得制
御して感度補正する技術が特許文献３に記載されている。しかし同文献では、多軸センサ
への対応の仕方について言及されておらず、単純には検出軸の数だけ同様の回路を備える
必要があるものと推量される。
また、検出感度やオフセットは一般に温度依存性を有するため、上記のオフセット補正
や感度補正の補正値を温度に連動して変えることが望まれる。特許文献４にはこれに対処
する技術の一例が記載されている。この技術では、目的の物理量検出センサに加えて温度
センサを備え、両方のセンサの信号をマルチプレクスしてＡ／Ｄ変換器に取りこんでディ
ジタル値に変換した後、温度値とあらかじめ記憶した補正係数値とのディジタル演算によ
ってオフセット又は利得の補正値を決定してセンサ信号を補正していた。
や感度補正の補正値を温度に連動して変えることが望まれる。特許文献４にはこれに対処
する技術の一例が記載されている。この技術では、目的の物理量検出センサに加えて温度
センサを備え、両方のセンサの信号をマルチプレクスしてＡ／Ｄ変換器に取りこんでディ
ジタル値に変換した後、温度値とあらかじめ記憶した補正係数値とのディジタル演算によ
ってオフセット又は利得の補正値を決定してセンサ信号を補正していた。
上記のように加速度センサや角速度センサの信号特性には、オフセットと感度偏差及び
それらの温度依存性と言った厄介な問題を伴うのが一般的であり、実用するには回路によ
る補正手段の併用が必須である。しかるに多軸センサの場合、検出軸の数に比例して該補
正手段が複雑化し、又同時に消費電力が増大する傾向にあるため、より合理的な補正方式
が望まれる。これに対して、前記特許文献３によって開示されている技術は多軸への対応
が考慮されておらず、また、前記特許文献４によって開示されている技術はディジタル信
号処理を前提とするもので低廉なＩＣに不向きであるなど、未だ不十分である。
それらの温度依存性と言った厄介な問題を伴うのが一般的であり、実用するには回路によ
る補正手段の併用が必須である。しかるに多軸センサの場合、検出軸の数に比例して該補
正手段が複雑化し、又同時に消費電力が増大する傾向にあるため、より合理的な補正方式
が望まれる。これに対して、前記特許文献３によって開示されている技術は多軸への対応
が考慮されておらず、また、前記特許文献４によって開示されている技術はディジタル信
号処理を前提とするもので低廉なＩＣに不向きであるなど、未だ不十分である。
そこで本発明の目的は、多軸センサ信号の増幅、オフセット補正、感度補正、及びそれ
らの温度ドリフト補正が１系統の増幅回路ででき、回路規模の増大と消費電力の増大を抑
制した多軸センサ装置を提供することを目的とする。
らの温度ドリフト補正が１系統の増幅回路ででき、回路規模の増大と消費電力の増大を抑
制した多軸センサ装置を提供することを目的とする。
以下、ＸＹＺ３軸加速度センサを多軸センサの代表例として説明する。本発明の多軸セ
ンサ装置は、ＸＹＺ３軸加速度センサと、温度センサと、該３軸加速度センサから得られ
る３軸のセンサ信号と該温度センサから得られる温度信号とを時分割選択するマルチプレ
クサと、該マルチプレクサで選択された信号を増幅する増幅回路と、該増幅回路の出力電
圧をＸＹＺ各軸の信号及び温度信号に分離し、かつ、サンプルホールドして出力するデマ
ルチプレクサ・サンプルホールド回路と、ＸＹＺ各軸及び温度センサに対応した複数の固
定オフセット補正値を記憶したオフセットメモリと、該オフセットメモリの複数の固定オ
フセット補正値の一つをＤ／Ａ変換したアナログ値を該増幅回路に作用させてオフセット
を補正する固定オフセット補正回路と、ＸＹＺ各軸及び温度センサに対応した複数の固定
利得補正値を記憶した利得メモリと、該利得メモリの複数の固定利得補正値の一つを該増
幅回路に作用させて利得を補正する固定利得補正回路と、ＸＹＺ各軸に対応した複数のオ
フセット温度補正係数を記憶したオフセット温度係数メモリと、該オフセット温度係数メ
モリの複数のオフセット温度補正係数の一つと該デマルチプレクサ・サンプルホールド回
路の出力の一つである温度信号電圧とからオフセット温度漂動補正値を生成して、これを
該増幅回路に作用させてオフセットの温度漂動を補正するオフセット温度漂動補正回路と
、ＸＹＺ各軸に対応した複数の利得温度補正値を記憶した利得温度補正メモリと、該利得
温度補正メモリの複数の利得温度補正値の一つと該デマルチプレクサ・サンプルホールド
回路の出力の一つである温度信号電圧とから利得温度漂動補正値を生成して、これを該増
幅回路に作用させて利得の温度漂動を補正する利得温度漂動補正回路とを備え、該固定オ
フセット補正回路、該固定利得補正回路、該オフセット温度漂動補正回路、該利得温度漂
動補正回路のそれぞれは、それぞれに対応する該メモリの該複数の記憶値の内の一つを該
マルチプレクサが選択中のＸＹＺ各軸又は温度センサの信号に対応して選択してそれぞれ
の処理に用い、該デマルチプレクサ・サンプルホールド回路から、補正済みの加速度信号
をＸＹＺ各軸について得るものである。
ンサ装置は、ＸＹＺ３軸加速度センサと、温度センサと、該３軸加速度センサから得られ
る３軸のセンサ信号と該温度センサから得られる温度信号とを時分割選択するマルチプレ
クサと、該マルチプレクサで選択された信号を増幅する増幅回路と、該増幅回路の出力電
圧をＸＹＺ各軸の信号及び温度信号に分離し、かつ、サンプルホールドして出力するデマ
ルチプレクサ・サンプルホールド回路と、ＸＹＺ各軸及び温度センサに対応した複数の固
定オフセット補正値を記憶したオフセットメモリと、該オフセットメモリの複数の固定オ
フセット補正値の一つをＤ／Ａ変換したアナログ値を該増幅回路に作用させてオフセット
を補正する固定オフセット補正回路と、ＸＹＺ各軸及び温度センサに対応した複数の固定
利得補正値を記憶した利得メモリと、該利得メモリの複数の固定利得補正値の一つを該増
幅回路に作用させて利得を補正する固定利得補正回路と、ＸＹＺ各軸に対応した複数のオ
フセット温度補正係数を記憶したオフセット温度係数メモリと、該オフセット温度係数メ
モリの複数のオフセット温度補正係数の一つと該デマルチプレクサ・サンプルホールド回
路の出力の一つである温度信号電圧とからオフセット温度漂動補正値を生成して、これを
該増幅回路に作用させてオフセットの温度漂動を補正するオフセット温度漂動補正回路と
、ＸＹＺ各軸に対応した複数の利得温度補正値を記憶した利得温度補正メモリと、該利得
温度補正メモリの複数の利得温度補正値の一つと該デマルチプレクサ・サンプルホールド
回路の出力の一つである温度信号電圧とから利得温度漂動補正値を生成して、これを該増
幅回路に作用させて利得の温度漂動を補正する利得温度漂動補正回路とを備え、該固定オ
フセット補正回路、該固定利得補正回路、該オフセット温度漂動補正回路、該利得温度漂
動補正回路のそれぞれは、それぞれに対応する該メモリの該複数の記憶値の内の一つを該
マルチプレクサが選択中のＸＹＺ各軸又は温度センサの信号に対応して選択してそれぞれ
の処理に用い、該デマルチプレクサ・サンプルホールド回路から、補正済みの加速度信号
をＸＹＺ各軸について得るものである。
本発明においては、増幅回路を１系統とし、多軸センサの複数の信号と温度センサの信
号の合計４種の信号を時分割して増幅処理する。各信号毎に異なるオフセットや感度偏差
に対しては、それぞれの信号に対して補正すべき値を記憶したメモリ内容を前記信号の時
分割増幅と対応づけて選択して読み出して用いることで対処している。温度センサ信号の
性格が目的の物理量検出センサ信号と異なる分も、オフセット調整と利得調整の可変幅を
適切に設計することで対応可能であるが、差異が著しく大きい場合には温度センサ信号に
オフセットや利得の粗調整を施した後にマルチプレクサに入力するのも設計の選択肢とし
てある。また、温度補償はＸＹＺ軸信号の増幅処理中に適用されなければならず、このた
め、時分割増幅処理した温度信号をデマルチプレクサ・サンプルホールド回路で保持して
、ＸＹＺ軸信号の増幅処理中に用いている。
号の合計４種の信号を時分割して増幅処理する。各信号毎に異なるオフセットや感度偏差
に対しては、それぞれの信号に対して補正すべき値を記憶したメモリ内容を前記信号の時
分割増幅と対応づけて選択して読み出して用いることで対処している。温度センサ信号の
性格が目的の物理量検出センサ信号と異なる分も、オフセット調整と利得調整の可変幅を
適切に設計することで対応可能であるが、差異が著しく大きい場合には温度センサ信号に
オフセットや利得の粗調整を施した後にマルチプレクサに入力するのも設計の選択肢とし
てある。また、温度補償はＸＹＺ軸信号の増幅処理中に適用されなければならず、このた
め、時分割増幅処理した温度信号をデマルチプレクサ・サンプルホールド回路で保持して
、ＸＹＺ軸信号の増幅処理中に用いている。
本発明により、多軸センサ信号の増幅、オフセット補正、感度補正、及びそれらの温度
ドリフト補正が１系統の増幅回路ででき、回路規模の増大と消費電力の増大を抑制できる
。
ドリフト補正が１系統の増幅回路ででき、回路規模の増大と消費電力の増大を抑制できる
。
本発明により、多軸センサ信号の増幅、オフセット補正、感度補正、及びそれらの温度
ドリフト補正が１系統の増幅回路ででき、回路規模の増大と消費電力の増大を抑制できる
。
ドリフト補正が１系統の増幅回路ででき、回路規模の増大と消費電力の増大を抑制できる
。
上述の本発明に係るさらに詳しい形態について、以下に説明する。
図１に本発明の第１の実施例を示す。本実施例は、多軸センサ１の代表例として３軸加
速度センサを用いるもので、直交する３本の検出軸に対応する３組のピエゾ抵抗ブリッジ
Ｘ，Ｙ，Ｚで表記されている。ピエゾ抵抗型加速度センサの動作原理等については前述の
特許文献１に記載されているので説明を省略するが、重力加速度（１Ｇ）当たり、おおよ
そ２ｍＶの検出感度を有するものが在る。温度センサ２は温度係数の異なる２種類の抵抗
でブリッジを組んだもので、例えば温度係数が３０００ｐｐｍと１０００ｐｐｍの組み合
わせで、電源電圧が３Ｖのときに、３ｍＶ／℃の検出感度が得られる。なお、理解を助け
るために以降の説明では、加速度センサのＸ，Ｙ，Ｚ検出軸信号及びそれらに対応するチ
ャンネル、メモリ等には各Ｘ，Ｙ，Ｚを付記し、同様に温度センサの温度信号及び対応す
るチャンネル、メモリ等にはＴを付記する。
速度センサを用いるもので、直交する３本の検出軸に対応する３組のピエゾ抵抗ブリッジ
Ｘ，Ｙ，Ｚで表記されている。ピエゾ抵抗型加速度センサの動作原理等については前述の
特許文献１に記載されているので説明を省略するが、重力加速度（１Ｇ）当たり、おおよ
そ２ｍＶの検出感度を有するものが在る。温度センサ２は温度係数の異なる２種類の抵抗
でブリッジを組んだもので、例えば温度係数が３０００ｐｐｍと１０００ｐｐｍの組み合
わせで、電源電圧が３Ｖのときに、３ｍＶ／℃の検出感度が得られる。なお、理解を助け
るために以降の説明では、加速度センサのＸ，Ｙ，Ｚ検出軸信号及びそれらに対応するチ
ャンネル、メモリ等には各Ｘ，Ｙ，Ｚを付記し、同様に温度センサの温度信号及び対応す
るチャンネル、メモリ等にはＴを付記する。
マルチプレクサ３はアナログスイッチで構成され、図示されていない制御パルスによっ
て制御されていて、前記Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｔの信号の一つを択一的に時分割出力する。マルチ
プレクサで選択出力された信号は増幅回路４で増幅されると共に、入力されている信号に
対応する適切なオフセットの補正と感度の補正が為される。増幅回路４は通常、固定利得
増幅段４１と可変利得増幅段４２が縦続された構成を取り、その段間に与える直流電圧（
又は電流）でオフセット補正を行い、可変利得増幅段で感度の補正を行う。元々のオフセ
ットの発生要因には、各センサで発生するもの以外に増幅回路で発生するものがあり、そ
の両者を併せて補正することになる。可変利得増幅段４２は、直流電圧（又は電流）で連
続的に利得調節するタイプと、スイッチの切替で段階的に利得調節するタイプとがあり、
本発明はそのどちらにも適用可能である。
て制御されていて、前記Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｔの信号の一つを択一的に時分割出力する。マルチ
プレクサで選択出力された信号は増幅回路４で増幅されると共に、入力されている信号に
対応する適切なオフセットの補正と感度の補正が為される。増幅回路４は通常、固定利得
増幅段４１と可変利得増幅段４２が縦続された構成を取り、その段間に与える直流電圧（
又は電流）でオフセット補正を行い、可変利得増幅段で感度の補正を行う。元々のオフセ
ットの発生要因には、各センサで発生するもの以外に増幅回路で発生するものがあり、そ
の両者を併せて補正することになる。可変利得増幅段４２は、直流電圧（又は電流）で連
続的に利得調節するタイプと、スイッチの切替で段階的に利得調節するタイプとがあり、
本発明はそのどちらにも適用可能である。
増幅回路４の出力信号はデマルチプレクサ・サンプルホールド回路５でＸ，Ｙ，Ｚ，Ｔ
信号に分離され、分離された各信号電圧はキャパシタにサンプルホールドされて持続的な
電圧として出力される。オフセットメモリ６は、デマルチプレクサ・サンプルホールド回
路５のＸ，Ｙ，Ｚ，Ｔ各出力信号のオフセットを所定の温度条件（例えば２５℃）で最小
にするべき固定オフセット補正値をＸ，Ｙ，Ｚ，Ｔそれぞれに対応づけて記憶している。
固定オフセット補正回路７は、該固定オフセット補正値の一つを増幅回路４が増幅中の信
号に対応づけて読み出し、これをＤ／Ａ変換したアナログ電圧（又は電流）を増幅回路４
に作用させてオフセットを補正する。利得メモリ８は、各センサに所定の物理量を与えた
ときにデマルチプレクサ・サンプルホールド回路５のＸ，Ｙ，Ｚ，Ｔ各出力信号の大きさ
が所定の値に一致又は最近接するべき固定利得補正値をＸ，Ｙ，Ｚ，Ｔそれぞれに対応づ
けて記憶している。ここで、各センサに与える所定物理量とは、加速度センサについては
、例えば、２５℃温度条件で各軸毎に重力加速度（１ｇ）を与えることであり、温度セン
サについては、例えば＋６５℃の高温状態に置くことである。
信号に分離され、分離された各信号電圧はキャパシタにサンプルホールドされて持続的な
電圧として出力される。オフセットメモリ６は、デマルチプレクサ・サンプルホールド回
路５のＸ，Ｙ，Ｚ，Ｔ各出力信号のオフセットを所定の温度条件（例えば２５℃）で最小
にするべき固定オフセット補正値をＸ，Ｙ，Ｚ，Ｔそれぞれに対応づけて記憶している。
固定オフセット補正回路７は、該固定オフセット補正値の一つを増幅回路４が増幅中の信
号に対応づけて読み出し、これをＤ／Ａ変換したアナログ電圧（又は電流）を増幅回路４
に作用させてオフセットを補正する。利得メモリ８は、各センサに所定の物理量を与えた
ときにデマルチプレクサ・サンプルホールド回路５のＸ，Ｙ，Ｚ，Ｔ各出力信号の大きさ
が所定の値に一致又は最近接するべき固定利得補正値をＸ，Ｙ，Ｚ，Ｔそれぞれに対応づ
けて記憶している。ここで、各センサに与える所定物理量とは、加速度センサについては
、例えば、２５℃温度条件で各軸毎に重力加速度（１ｇ）を与えることであり、温度セン
サについては、例えば＋６５℃の高温状態に置くことである。
固定利得補正回路９は、該固定利得補正値の一つを増幅回路４が増幅中の信号に対応づ
けて読み出し、これを前記増幅回路４の可変利得増幅段４２に作用させて利得を補正する
。このとき該固定利得補正回路９は、該可変利得増幅段４２が直流電圧（又は電流）で連
続的に利得調節するタイプの場合、該利得メモリから読み出した固定利得補正値をＤ／Ａ
変換したアナログ値で該可変利得増幅段を制御し、該可変利得増幅段４２がスイッチの切
替で段階的に利得調節するタイプの場合、該利得メモリから読み出した固定利得補正値で
直接に又は論理演算を施して該スイッチを制御する。
けて読み出し、これを前記増幅回路４の可変利得増幅段４２に作用させて利得を補正する
。このとき該固定利得補正回路９は、該可変利得増幅段４２が直流電圧（又は電流）で連
続的に利得調節するタイプの場合、該利得メモリから読み出した固定利得補正値をＤ／Ａ
変換したアナログ値で該可変利得増幅段を制御し、該可変利得増幅段４２がスイッチの切
替で段階的に利得調節するタイプの場合、該利得メモリから読み出した固定利得補正値で
直接に又は論理演算を施して該スイッチを制御する。
オフセット温度係数メモリ１０は、オフセットの温度漂動を温度信号に関連づけて補正
するときのオフセット温度補正係数をＸ，Ｙ，Ｚ軸それぞれに対応づけて記憶している。
オフセット温度漂動補正回路１１は、該オフセット温度補正係数の一つを増幅回路４が増
幅中の信号に対応づけて読み出し、前記デマルチプレクサ・サンプルホールド回路５で分
離・保持された温度信号電圧とからオフセット温度漂動補正値を生成してこれを該増幅回
路４に作用させてオフセットの温度漂動を補正する。温度補正係数と温度信号電圧とから
オフセット温度漂動補正値を生成する方法の具体例は、第１には、温度信号電圧を複数の
中間タップ付きの抵抗分割器に掛け、該温度補正係数によってタップ選択を制御するタイ
プであり、第２には、該温度信号電圧をＤ／Ａ変換器の基準電圧として加え、該温度補正
係数をＤ／Ａ変換器のディジタル入力データとするタイプである。どちらのタイプも、温
度信号電圧値に温度補正係数を掛け算したと等価な温度信号電圧に比例して変化するアナ
ログ値を得る。更に第３の方法は、温度信号電圧をいくつかに領域分けしてその領域毎に
温度補正係数を変更した上で前記第１乃至第２の方法でオフセット温度漂動補正値を生成
するタイプである。この第３のタイプでは、センサのオフセット温度漂動が温度に対して
非直線的に変化するものにも対応できる。
するときのオフセット温度補正係数をＸ，Ｙ，Ｚ軸それぞれに対応づけて記憶している。
オフセット温度漂動補正回路１１は、該オフセット温度補正係数の一つを増幅回路４が増
幅中の信号に対応づけて読み出し、前記デマルチプレクサ・サンプルホールド回路５で分
離・保持された温度信号電圧とからオフセット温度漂動補正値を生成してこれを該増幅回
路４に作用させてオフセットの温度漂動を補正する。温度補正係数と温度信号電圧とから
オフセット温度漂動補正値を生成する方法の具体例は、第１には、温度信号電圧を複数の
中間タップ付きの抵抗分割器に掛け、該温度補正係数によってタップ選択を制御するタイ
プであり、第２には、該温度信号電圧をＤ／Ａ変換器の基準電圧として加え、該温度補正
係数をＤ／Ａ変換器のディジタル入力データとするタイプである。どちらのタイプも、温
度信号電圧値に温度補正係数を掛け算したと等価な温度信号電圧に比例して変化するアナ
ログ値を得る。更に第３の方法は、温度信号電圧をいくつかに領域分けしてその領域毎に
温度補正係数を変更した上で前記第１乃至第２の方法でオフセット温度漂動補正値を生成
するタイプである。この第３のタイプでは、センサのオフセット温度漂動が温度に対して
非直線的に変化するものにも対応できる。
利得温度補正メモリ１２は、センサ感度と増幅回路利得を合わせた利得の温度漂動を温
度信号に関連づけて可変利得増幅回路で補正するときの利得温度補正値をＸ，Ｙ，Ｚ軸そ
れぞれに対応づけて記憶している。利得温度漂動補正回路１３は、該利得温度補正メモリ
の利得温度補正値の一つを増幅回路４が増幅中の信号に対応づけて読み出し、前記デマル
チプレクサ・サンプルホールド回路５で分離・保持された温度信号電圧とから利得温度漂
動補正値を生成してこれを該増幅回路４に作用させて利得の温度漂動を補正する。このと
き該利得温度漂動補正回路１３は、該可変利得増幅段４２が直流電圧（又は電流）で連続
的に利得調節するタイプの場合、温度信号電圧を複数の中間タップ付きの抵抗分割器に掛
け、該利得温度補正値によってタップ選択を制御するかまたは、該温度信号電圧をＤ／Ａ
変換器の基準電圧として加え、該利得温度補正値をＤ／Ａ変換器のディジタル入力データ
とするかの方法でアナログの利得温度漂動補正値を生成して可変利得増幅段を利得制御す
る。
度信号に関連づけて可変利得増幅回路で補正するときの利得温度補正値をＸ，Ｙ，Ｚ軸そ
れぞれに対応づけて記憶している。利得温度漂動補正回路１３は、該利得温度補正メモリ
の利得温度補正値の一つを増幅回路４が増幅中の信号に対応づけて読み出し、前記デマル
チプレクサ・サンプルホールド回路５で分離・保持された温度信号電圧とから利得温度漂
動補正値を生成してこれを該増幅回路４に作用させて利得の温度漂動を補正する。このと
き該利得温度漂動補正回路１３は、該可変利得増幅段４２が直流電圧（又は電流）で連続
的に利得調節するタイプの場合、温度信号電圧を複数の中間タップ付きの抵抗分割器に掛
け、該利得温度補正値によってタップ選択を制御するかまたは、該温度信号電圧をＤ／Ａ
変換器の基準電圧として加え、該利得温度補正値をＤ／Ａ変換器のディジタル入力データ
とするかの方法でアナログの利得温度漂動補正値を生成して可変利得増幅段を利得制御す
る。
一方、該可変利得増幅段４２がスイッチの切替で段階的に利得調節するタイプの場合、
温度信号電圧を一旦Ａ／Ｄ変換し、温度信号電圧のディジタル値と該利得温度補正メモリ
から読み出した利得温度補正値との論理演算又はテーブルルックアップ等の手法でディジ
タルの利得温度漂動補正値を生成して該可変利得増幅段の利得切替スイッチを制御する。
この場合、温度信号電圧のＡ／Ｄ変換は、数ビットの低分解能のもので良く、一例として
は、温度変化範囲を５領域程度に領域分割する程度のものでも良い。この場合の利得温度
補正メモリ１２は、利得温度補正値を上記５つの温度領域に対応したテーブルを構成し、
利得温度漂動補正回路１３は、温度信号電圧のディジタル値によるテーブルルックアップ
の手法でディジタルの利得温度漂動補正値を生成する。なお、可変利得増幅段４２は、前
記固定利得補正のための利得制御と兼用することも可能であるが、両者の利得制御に独立
性を持たせるためには、可変利得増幅段を２段縦続した形にするのがよい。
温度信号電圧を一旦Ａ／Ｄ変換し、温度信号電圧のディジタル値と該利得温度補正メモリ
から読み出した利得温度補正値との論理演算又はテーブルルックアップ等の手法でディジ
タルの利得温度漂動補正値を生成して該可変利得増幅段の利得切替スイッチを制御する。
この場合、温度信号電圧のＡ／Ｄ変換は、数ビットの低分解能のもので良く、一例として
は、温度変化範囲を５領域程度に領域分割する程度のものでも良い。この場合の利得温度
補正メモリ１２は、利得温度補正値を上記５つの温度領域に対応したテーブルを構成し、
利得温度漂動補正回路１３は、温度信号電圧のディジタル値によるテーブルルックアップ
の手法でディジタルの利得温度漂動補正値を生成する。なお、可変利得増幅段４２は、前
記固定利得補正のための利得制御と兼用することも可能であるが、両者の利得制御に独立
性を持たせるためには、可変利得増幅段を２段縦続した形にするのがよい。
以上述べた本発明の第１の実施例では、１系統の増幅回路を３軸加速度センサのＸ，Ｙ
，Ｚ軸の検出信号の増幅並びに温度センサの検出信号の増幅に兼用しながら、各増幅信号
毎にオフセットの補正値と利得の補正値を入れ替えることで全ての信号に対して適切な補
正を行い、かつ、増幅後の温度信号を保持した電圧によりＸ，Ｙ，Ｚ軸の検出信号のオフ
セットと感度の温度漂動を補正できる。そして、増幅回路を１系統としたことにより、回
路規模の増大と消費電力の増大を抑制できる。また、大半の信号処理がアナログ方式であ
るので、従来のA/D変換器とディジタル信号処理を用いる方式に比べて比較的低廉にＩＣ化
できるという効果が得られる。
，Ｚ軸の検出信号の増幅並びに温度センサの検出信号の増幅に兼用しながら、各増幅信号
毎にオフセットの補正値と利得の補正値を入れ替えることで全ての信号に対して適切な補
正を行い、かつ、増幅後の温度信号を保持した電圧によりＸ，Ｙ，Ｚ軸の検出信号のオフ
セットと感度の温度漂動を補正できる。そして、増幅回路を１系統としたことにより、回
路規模の増大と消費電力の増大を抑制できる。また、大半の信号処理がアナログ方式であ
るので、従来のA/D変換器とディジタル信号処理を用いる方式に比べて比較的低廉にＩＣ化
できるという効果が得られる。
本発明の多軸センサ装置は、センサ個々の特性偏差と補正値を記憶したメモリとの対応
付けを確実にするという観点で、同一の筐体に入っていることが望ましいが、上記対応付
けを管理できる場合には必ずしも同一筐体でなくても良い。また、多軸センサ、温度セン
サ、その他の回路等は別々のチップであるかモノリシックな半導体チップであるかは、重
要ではない。
付けを確実にするという観点で、同一の筐体に入っていることが望ましいが、上記対応付
けを管理できる場合には必ずしも同一筐体でなくても良い。また、多軸センサ、温度セン
サ、その他の回路等は別々のチップであるかモノリシックな半導体チップであるかは、重
要ではない。
図２に本発明の第２の実施例を示す。本実施例が前記第１の実施例と相違する点は、利
得温度漂動補正のための可変利得増幅段５１，５２，５３がデマルチプレクサ・サンプル
ホールド回路５に含まれるか又は後続する位置にＸ，Ｙ，Ｚ各チャンネル別に存在し、前
記利得温度漂動補正回路１３によって利得制御されている点である。本実施例によれば、
固定利得補正のための可変利得増幅段と利得温度漂動補正のための可変利得増幅段が縦続
される形になり、双方の利得制御の独立性を得やすいと言う特徴が得られる。
得温度漂動補正のための可変利得増幅段５１，５２，５３がデマルチプレクサ・サンプル
ホールド回路５に含まれるか又は後続する位置にＸ，Ｙ，Ｚ各チャンネル別に存在し、前
記利得温度漂動補正回路１３によって利得制御されている点である。本実施例によれば、
固定利得補正のための可変利得増幅段と利得温度漂動補正のための可変利得増幅段が縦続
される形になり、双方の利得制御の独立性を得やすいと言う特徴が得られる。
図３に本発明の第３の実施例を示す。本実施例が前記第１の実施例と相違する点は、利
得温度漂動補正機能を省いた点である。加速度センサの感度の温度漂動が小さい場合に用
いることができる。
得温度漂動補正機能を省いた点である。加速度センサの感度の温度漂動が小さい場合に用
いることができる。
図４に本発明の第４の実施例を示す。本実施例が前記第１の実施例と相違する点は、デ
マルチプレクサ・サンプルホールド回路５が温度信号Ｔだけを分離・保持し、他のＸ，Ｙ
，Ｚ信号を時系列のまま出力する点にある。本実施例の多軸センサ装置の出力信号電圧を
後続のマイコンでＡ／Ｄ変換して取り込む使用形態においては、マイコンのＡ／Ｄ変換器
の入力シーケンサを本発明の多軸センサ装置のマルチプレクサと同期して作動させること
によって実質的にＸ，Ｙ，Ｚ信号を分離して処理することができる。なお、時系列の出力
信号には温度信号Ｔも含まれるが、必要がなければマイコンの処理でこれを無視すればよ
い。
マルチプレクサ・サンプルホールド回路５が温度信号Ｔだけを分離・保持し、他のＸ，Ｙ
，Ｚ信号を時系列のまま出力する点にある。本実施例の多軸センサ装置の出力信号電圧を
後続のマイコンでＡ／Ｄ変換して取り込む使用形態においては、マイコンのＡ／Ｄ変換器
の入力シーケンサを本発明の多軸センサ装置のマルチプレクサと同期して作動させること
によって実質的にＸ，Ｙ，Ｚ信号を分離して処理することができる。なお、時系列の出力
信号には温度信号Ｔも含まれるが、必要がなければマイコンの処理でこれを無視すればよ
い。
１ 多軸センサ、２ 温度センサ、３ マルチプレクサ、４ 増幅回路、
５ デマルチプレクサ・サンプルホールド回路、６ オフセットメモリ、
７ 固定オフセット補正回路、８ 利得メモリ、９ 固定利得補正回路、
１０ オフセット温度係数メモリ、１１ オフセット温度漂動補正回路、
１２ 利得温度補正メモリ、１３ 利得温度漂動補正回路、４１ 固定利得増幅段、
４２ 可変利得増幅段、５１，５２，５３ 可変利得増幅段。
５ デマルチプレクサ・サンプルホールド回路、６ オフセットメモリ、
７ 固定オフセット補正回路、８ 利得メモリ、９ 固定利得補正回路、
１０ オフセット温度係数メモリ、１１ オフセット温度漂動補正回路、
１２ 利得温度補正メモリ、１３ 利得温度漂動補正回路、４１ 固定利得増幅段、
４２ 可変利得増幅段、５１，５２，５３ 可変利得増幅段。
Claims (6)
- 多軸センサと、温度センサと、該多軸センサから得られる複数の検出軸信号と該温度セ
ンサから得られる温度信号とを時分割選択するマルチプレクサと、該マルチプレクサで選
択された信号を増幅する増幅回路と、該増幅回路の出力電圧を各検出軸の信号及び温度信
号に分離し、かつ、サンプルホールドして出力するデマルチプレクサ・サンプルホールド
回路と、該多軸センサの各検出軸及び温度センサに対応した複数の固定オフセット補正値
を記憶したオフセットメモリと、該オフセットメモリの複数の固定オフセット補正値の一
つをＤ／Ａ変換したアナログ値を該増幅回路に作用させてオフセットを補正する固定オフ
セット補正回路と、該多軸センサの各検出軸及び温度センサに対応した複数の固定利得補
正値を記憶した利得メモリと、該利得メモリの複数の固定利得補正値の一つを該増幅回路
に作用させて利得を補正する固定利得補正回路と、各検出軸に対応した複数のオフセット
温度補正係数を記憶したオフセット温度係数メモリと、該オフセット温度係数メモリの複
数のオフセット温度補正係数の一つと該デマルチプレクサ・サンプルホールド回路の出力
の一つである温度信号電圧とからオフセット温度漂動補正値を生成して、これを該増幅回
路に作用させてオフセットの温度漂動を補正するオフセット温度漂動補正回路とを備え、
該固定オフセット補正回路、該固定利得補正回路、該オフセット温度漂動補正回路、のそ
れぞれは、それぞれに対応する該メモリの該複数の記憶値の内の一つを該マルチプレクサ
が選択中の各検出軸又は温度センサの信号に対応して選択してそれぞれの処理に用い、該
デマルチプレクサ・サンプルホールド回路から、オフセットと感度偏差及びオフセットの
温度漂動を補正済みのセンサ信号を得ることを特徴とする多軸センサ装置。 - 多軸センサと、温度センサと、該多軸センサから得られる複数の検出軸信号と該温度セ
ンサから得られる温度信号とを時分割選択するマルチプレクサと、該マルチプレクサで選
択された信号を増幅する増幅回路と、該増幅回路の出力電圧を各検出軸の信号及び温度信
号に分離し、かつ、サンプルホールドして出力するデマルチプレクサ・サンプルホールド
回路と、該多軸センサの各検出軸及び温度センサに対応した複数の固定オフセット補正値
を記憶したオフセットメモリと、該オフセットメモリの複数の固定オフセット補正値の一
つをＤ／Ａ変換したアナログ値を該増幅回路に作用させてオフセットを補正する固定オフ
セット補正回路と、該多軸センサの各検出軸及び温度センサに対応した複数の固定利得補
正値を記憶した利得メモリと、該利得メモリの複数の固定利得補正値の一つを該増幅回路
に作用させて利得を補正する固定利得補正回路と、各検出軸に対応した複数のオフセット
温度補正係数を記憶したオフセット温度係数メモリと、該オフセット温度係数メモリの複
数のオフセット温度補正係数の一つと該デマルチプレクサ・サンプルホールド回路の出力
の一つである温度信号電圧とからオフセット温度漂動補正値を生成して、これを該増幅回
路に作用させてオフセットの温度漂動を補正するオフセット温度漂動補正回路と、各検出
軸に対応した複数の利得温度補正値を記憶した利得温度補正メモリと、該利得温度補正メ
モリの複数の利得温度補正値の一つと該デマルチプレクサ・サンプルホールド回路の出力
の一つである温度信号電圧とから利得温度漂動補正値を生成して、これを該増幅回路に作
用させて利得の温度漂動を補正する利得温度漂動補正回路とを備え、該固定オフセット補
正回路、該固定利得補正回路、該オフセット温度漂動補正回路、該利得温度漂動補正回路
のそれぞれは、それぞれに対応する該メモリの該複数の記憶値の内の一つを該マルチプレ
クサが選択中の各検出軸又は温度センサの信号に対応して選択してそれぞれの処理に用い
、該デマルチプレクサ・サンプルホールド回路から、オフセットと感度偏差及びそれらの
温度漂動を補正済みのセンサ信号を得ることを特徴とする多軸センサ装置。 - 多軸センサと、温度センサと、該多軸センサから得られる複数の検出軸信号と該温度セ
ンサから得られる温度信号とを時分割選択するマルチプレクサと、該マルチプレクサで選
択された信号を増幅する増幅回路と、該増幅回路の出力電圧を各検出軸の信号及び温度信
号に分離し、かつ、サンプルホールドして出力するデマルチプレクサ・サンプルホールド
回路と、該多軸センサの各検出軸及び温度センサに対応した複数の固定オフセット補正値
を記憶したオフセットメモリと、該オフセットメモリの複数の固定オフセット補正値の一
つをＤ／Ａ変換したアナログ値を該増幅回路に作用させてオフセットを補正する固定オフ
セット補正回路と、該多軸センサの各検出軸及び温度センサに対応した複数の固定利得補
正値を記憶した利得メモリと、該利得メモリの複数の固定利得補正値の一つを該増幅回路
に作用させて利得を補正する固定利得補正回路と、各検出軸に対応した複数のオフセット
温度補正係数を記憶したオフセット温度係数メモリと、該オフセット温度係数メモリの複
数のオフセット温度補正係数の一つと該デマルチプレクサ・サンプルホールド回路の出力
の一つである温度信号電圧とからオフセット温度漂動補正値を生成して、これを該増幅回
路に作用させてオフセットの温度漂動を補正するオフセット温度漂動補正回路と、各検出
軸に対応した複数の利得温度補正値を記憶した利得温度補正メモリと、該利得温度補正メ
モリの複数の利得温度補正値と該デマルチプレクサ・サンプルホールド回路の出力の一つ
である温度信号電圧とから利得温度漂動補正値を生成して、これを該デマルチプレクサ・
サンプルホールド回路の対応する検出軸の系統のチャンネルに作用させて利得の温度漂動
を補正する利得温度漂動補正回路とを備え、該固定オフセット補正回路、該固定利得補正
回路、該オフセット温度漂動補正回路のそれぞれは、それぞれに対応する該メモリの該複
数の記憶値の内の一つを該マルチプレクサが選択中の各検出軸又は温度センサの信号に対
応して選択してそれぞれの処理に用い、該デマルチプレクサ・サンプルホールド回路から
、オフセットと感度偏差及びそれらの温度漂動を補正済みのセンサ信号を得ることを特徴
とする多軸センサ装置。 - 該デマルチプレクサ・サンプルホールド回路は、該増幅回路の出力信号から温度信号を
分離・保持し、該オフセット温度漂動補正回路と該利得温度漂動補正回路の少なくとも一
方に供給し、該増幅回路からオフセットと感度偏差及びそれらの温度漂動を補正済みの多
軸センサの検出軸信号を時系列で出力することを特徴とする請求項２に記載の多軸センサ
装置。 - 該温度センサと該マルチプレクサの間にオフセットと感度の少なくとも一方を調整する
手段を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の多軸センサ装置。 - 該温度センサはオフセットと感度の少なくとも一方を調整する手段を有することを特徴
とする請求項１から４のいずれかに記載の多軸センサ装置。
以 上
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003276205A JP3978728B2 (ja) | 2003-07-17 | 2003-07-17 | 多軸センサ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003276205A JP3978728B2 (ja) | 2003-07-17 | 2003-07-17 | 多軸センサ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005037301A JP2005037301A (ja) | 2005-02-10 |
| JP3978728B2 true JP3978728B2 (ja) | 2007-09-19 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003276205A Expired - Fee Related JP3978728B2 (ja) | 2003-07-17 | 2003-07-17 | 多軸センサ装置 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2015184181A (ja) * | 2014-03-25 | 2015-10-22 | セイコーエプソン株式会社 | 物理量検出用回路、物理量検出装置、電子機器及び移動体 |
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|---|---|---|---|---|
| KR100734284B1 (ko) * | 2005-11-09 | 2007-07-02 | 삼성전자주식회사 | 가속도 검출기의 오프셋 보상 방법, 이를 수행하기 위한프로그램이 저장된 기록매체 그리고 이에 적합한 장치 |
| EP1811309B1 (en) * | 2006-01-20 | 2009-10-07 | STMicroelectronics S.r.l. | Free fall detector device and free fall detection method |
| US7520170B2 (en) * | 2007-07-10 | 2009-04-21 | Freescale Semiconductor, Inc. | Output correction circuit for three-axis accelerometer |
| JP2009053110A (ja) * | 2007-08-28 | 2009-03-12 | Toshiba Corp | センサ装置 |
| JP5810269B2 (ja) * | 2008-09-01 | 2015-11-11 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 洗濯機 |
| JP5423413B2 (ja) * | 2009-05-29 | 2014-02-19 | ソニー株式会社 | 角速度センサ、角速度信号の増幅回路、電子機器、手振れ補正装置、角速度信号の増幅方法及び手振れ補正方法 |
| WO2016060206A1 (ja) * | 2014-10-15 | 2016-04-21 | 株式会社フジクラ | 光受信器、アクティブ光ケーブル、及び、光受信器の制御方法 |
-
2003
- 2003-07-17 JP JP2003276205A patent/JP3978728B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JP2015184181A (ja) * | 2014-03-25 | 2015-10-22 | セイコーエプソン株式会社 | 物理量検出用回路、物理量検出装置、電子機器及び移動体 |
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