JP7760880B2 - 慣性センサーモジュール - Google Patents

Description

本発明は、慣性センサーモジュール等に関する。

特許文献１には、シリコンから可動部等が形成された３軸角速度センサーと３軸加速度センサーが、１つのホストデバイスの基板上に形成されたものが記載されている。

特開２０１６－０３１３５８号公報

しかし、センサーによって、感度等の仕様が異なる場合がある。そのため、１つのホストデバイスの基板上に、感度等が異なるセンサーを複数搭載すると、ホストデバイス側で感度等を揃える調整が複雑化する。

本開示の一態様は、第１検出軸での第１物理量と、第２検出軸での第２物理量と、を第１感度で検出する第１センサーと、第３検出軸での第３物理量を、前記第１センサーよりも高い精度で、前記第１感度と異なる第２感度で検出する第２センサーと、前記第１感度の前記第１物理量及び前記第２物理量と、前記第２感度の前記第３物理量とを、所定感度の前記第１物理量、前記第２物理量及び前記第３物理量に変換する処理を行う処理回路と、を含む慣性センサーモジュールに関係する。

本実施形態の構成例を説明するブロック図。 検出範囲と第１スケールファクターの関係の例を説明する図。 演算処理の処理例を説明するフローチャート。 感度補正の処理例を説明するフローチャート。 第２スケールファクターの例を説明する図。 本実施形態の変形例を説明するブロック図。 第１入力レート、第２入力レート及び所定出力レートの関係を説明する図。 変形例の手法を説明するタイミングチャート。 変形例の手法を説明する別のタイミングチャート。 本実施形態の別の変形例を説明するブロック図。 第１検出軸、第２検出軸及び第３検出軸の関係を説明する図。 第３物理量の検出誤差の問題の例を説明する図。

以下、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが必須構成要件であるとは限らない。

図１は、本実施形態の慣性センサーモジュール１００の構成例を示すブロック図である。本実施形態の慣性センサーモジュール１００は、第１センサー１１０と、第２センサー１２０と処理回路１３０と、を含む。

第１センサー１１０は、例えば第１検出軸であるＸ軸方向での物理量を第１物理量Ｐ１として、第１感度で検出する。同様に、第２検出軸であるＹ軸方向での物理量を第２物理量Ｐ２として、第１感度で検出する。第１感度については後述する。なお、図１への図示は省略しているが、第１センサー１１０は、Ｘ軸又はＹ軸の物理量を検出するためのセンサー素子と、当該センサー素子からの検出信号を増幅する増幅回路等を有するアナログ回路を含み、当該アナログ回路からのアナログ信号を出力する。また、図１への図示は同様に省略しているが、第１センサー１１０は、当該アナログ回路からのアナログ信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路等をさらに含んでもよい。このようにすることで、当該Ａ／Ｄ変換回路の出力データまたは当該出力データに対して温度補正等の補正処理を行ったデジタルデータを出力することができる。また、第１センサー１１０に含まれるＡ／Ｄ変換回路のビット数を第１ビット数とする。なお、１つのセンサー素子でＸ軸方向、Ｙ軸方向いずれの物理量も検出できてもよいし、Ｘ軸方向での物理量を検出するセンサー素子と、Ｙ軸方向での物理量を検出するセンサー素子とが別々に有ってもよい。また、以降の説明において、デジタルデータを単にデータと呼ぶことがある。また、以降の説明において、第１センサー１１０が送信するデジタルデータまたは当該デジタルデータに第１ビット数を乗算した第１物理量Ｐ１及び第２物理量Ｐ２等を第１センサーデータと総称することがある。後述する変形例等においても同様である。

また、物理量とは例えば加速度であるが、角速度であってもよく、他の物理量であってもよい。例えば物理量が加速度である場合、第１センサー１１０は、２軸の加速度センサーであり、例えば１つのデバイスで、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の加速度を検出可能な静電容量方式のＳｉ－ＭＥＭＳのセンサーデバイスで実現できる。なお、第１センサー１１０はこれには限定されず、周波数変化型の水晶加速度センサー、ピエゾ抵抗型加速度センサー、或いは熱検知型加速度センサーで実現してもよい。また、例えば物理量が角速度である場合、第１センサー１１０は、２軸の角速度センサーであり、例えばＳｉ－ＭＥＭＳのセンサーデバイス等で実現できるが、例えば水晶を材料とし、振動する物体に加わるコリオリの力から角速度を検出する共振周波数変化型水晶角速度センサー等で実現してもよい。なお、角速度センサーはジャイロセンサーとも呼ばれる。

第２センサー１２０は、例えば第３検出軸であるＺ軸方向での物理量を、第３物理量Ｐ３として、第２感度で検出する。第２感度については後述する。なお、図１への図示は省略しているが、第２センサー１２０は、Ｚ軸の物理量を検出するためのセンサー素子と、当該センサー素子からの検出信号を増幅する増幅回路等を有するアナログ回路を含み、当該アナログ回路からのアナログ信号を出力する。また、図１への図示は同様に省略しているが、第２センサー１２０は、当該アナログ回路からのアナログ信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路等をさらに含んでもよい。このようにすることで、当該Ａ／Ｄ変換回路の出力データまたは当該出力データに対して温度補正等の補正処理を行ったデジタルデータを出力することができる。また、第２センサー１２０に含まれるＡ／Ｄ変換回路のビット数を第２ビット数とする。第２センサー１２０は、第１センサーと同様に種々のセンサーで実現することができるが、感度等の仕様が第１センサー１１０と異なるものとする。また、以降の説明において、第２センサー１２０が送信するデジタルデータまたは当該デジタルデータに第２ビット数を乗算した第３物理量Ｐ３等を第２センサーデータと総称することがある。後述する変形例等においても同様である。

なお、以降の説明において、Ｘ軸と平行な方向の検出軸を第１検出軸と、Ｙ軸と平行な方向の検出軸を第２検出軸と、Ｚ軸と平行な方向の検出軸を第３検出軸と呼ぶことがある。また、第１センサー１１０が出力するＸ軸物理量データを第１物理量Ｐ１と、Ｙ軸物理量データを第２物理量Ｐ２と呼ぶことがある。また、同様に第２センサー１２０が出力するＺ軸物理量データを第３物理量Ｐ３と呼ぶことがある。また、第１検出軸回りの角速度を第１角速度Ｇ１と、第２検出軸回りの角速度を第２角速度Ｇ２と、第３検出軸回りの角速度を第３角速度Ｇ３と呼ぶことがある。また、第１検出軸回りの加速度を第１加速度Ａ１と、第２検出軸回りの加速度を第２加速度Ａ２と、第３検出軸回りの加速度を第３加速度Ａ３と呼ぶことがある。以上のことから、第１センサー１１０は第１検出軸での第１物理量Ｐ１と、第２検出軸での第２物理量Ｐ２と、を第１感度で検出する。第２センサー１２０は、第３検出軸での第３物理量Ｐ３を第２感度で検出する。

処理回路１３０は、慣性センサーモジュール１００の各部の処理を行う。例えば、処理回路１３０は、第１センサー１１０及び第２センサー１２０等を制御する処理を行う。例えば第１センサー１１０及び第２センサー１２０がデジタルの物理量センサーである場合、処理回路１３０は、第１センサー１１０及び第２センサー１２０とデジタルデータによる通信を行い、第１センサー１１０及び第２センサー１２０に対してマスターとなるコントローラーである。処理回路１３０は、下記のハードウェアにより構成される。ハードウェアは、デジタル信号を処理する回路を含むが、さらにアナログ信号を処理する回路を含んでもよい。例えば、ハードウェアは、回路基板に実装された１又は複数の回路装置と、１又は複数の回路素子で構成することができる。１又は複数の回路装置は例えばＩＣ（Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）等である。１又は複数の回路素子は例えば抵抗、キャパシター等である。また、処理回路１３０は、少なくとも下記のプロセッサーを１つ含むことにより実現される。処理回路１３０は、情報を記憶する図１に不図示のメモリーと、当該メモリーに記憶された情報に基づいて動作するプロセッサーと、を含む。情報は、例えばプログラムと各種のデータ等である。プロセッサーは、ハードウェアを含む。プロセッサーは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等、各種のプロセッサーを用いることが可能である。当該メモリーは、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの半導体メモリーであってもよいし、レジスターであってもよいし、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の磁気記憶装置であってもよいし、光学ディスク装置等の光学式記憶装置であってもよい。例えば、メモリーはコンピューターにより読み取り可能な命令を格納しており、当該命令がプロセッサーにより実行されることで、処理回路１３０の各部のうち一部又は全部の機能が処理として実現されることになる。ここでの命令は、プログラムを構成する命令セットの命令でもよいし、プロセッサーのハードウェア回路に対して動作を指示する命令であってもよい。

次に、第１感度と第２感度について説明する。感度とは物理量センサーへ入力される物理量の単位当たりの出力量の変化をいい、利得又はゲインとも呼ばれる。また、感度の度合いを、感度係数又はスケールファクターＳＦという。例えば、複数のアナログの加速度センサーを比較する場合において、スケールファクターＳＦが例えば［ｍＶ／ｇ］等の単位で示されているとする。ここでのｇは標準重力を基準とした加速度の値である。この場合それぞれの加速度センサーのセンサー素子に同一の物理量が入力されたときにおいて、高い電圧値を出力した加速度センサーの方が、スケールファクターＳＦが大きい、即ち感度が高い加速度センサーである。なお、スケールファクターＳＦは［ｇ／ｍＶ］等の逆の次元による単位で示される場合もある。物理量センサーがデジタルの加速度センサーの場合、例えばアナログの出力電圧値が前述のＡ／Ｄ変換回路によるＡ／Ｄ変換されるので、スケールファクターＳＦは［ｇ／ＬＳＢ］または［ＬＳＢ／ｇ］等の単位で示される。つまり、感度は第１ビット数や第２ビット数と関係する。

なお、以降の説明においては、データシートに示されているスケールファクターＳＦの代表値を第１スケールファクターＳＦ１と呼ぶものとし、温度依存性は考慮しないものとする。また、以降の説明において、第１センサー１１０の第１スケールファクターＳＦ１の符号をＳＦ１１と表記し、第２センサー１２０の第１スケールファクターＳＦ１の符号をＳＦ１２等と表記し、慣性センサーモジュール１００の第１スケールファクターＳＦ１の符号をＳＦＰと表記する。なお、慣性センサーモジュール１００の第１スケールファクターＳＦ１Ｐを所定スケールファクターＳＦ１Ｐと表記することがある。

また、感度は検出範囲とも関係する。検出範囲はフルスケール又は定格とも呼ばれるが、絶対定格ではないものとする。例えば、或るデジタルの物理量センサーのデータシートが、第１スケールファクターＳＦ１について、図２のＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４のように示しているとする。なお図２において具体的な単位は省略している。例えばＤ１に示す第１スケールファクターＳＦ１と分解能の１６ビットを乗算すると、Ｄ５に示すように、当該乗算結果は検出範囲より大きく、一致しないことがある。つまり、検出範囲の上限値または下限値に近いデジタル値が検出された場合、有効なデータとして扱えるか否かを確認する必要がある。なお、図２のＤ１とＤ２を比較すると、物理量の検出範囲が２倍になると、第１スケールファクターＳＦ１は２倍になる。同様に、Ｄ１とＤ３を比較すると、物理量の検出範囲が３倍になると、第１スケールファクターＳＦ１は３倍になり、Ｄ１とＤ４を比較すると、物理量の検出範囲が４倍になると、第１スケールファクターＳＦ１は４倍になる。つまり、第１センサー１１０の検出範囲を変更して使用すれば、第１スケールファクターＳＦ１１も変更されることになる。第２センサー１２０の第１スケールファクターＳＦ１２についても同様である。

このように、第１センサー１１０の第１スケールファクターＳＦ１１と第２センサー１２０の第１スケールファクターＳＦ１２が異なる場合、慣性センサーモジュール１００から第１センサーデータ及び第２センサーデータをそのまま出力してしまうと、出力先のデバイス側において、センサー毎に異なる変換係数を用意しないと正確な物理量に変換することができない。また、出力先のデバイス側において、出力された第１センサーデータ及び第２センサーデータを物理量に変換したときに、検出範囲内であるか否かを確認しなければならない場合がある。

その点、本実施形態において、処理回路１３０は、第１感度の第１物理量Ｐ１及び第２物理量Ｐ２と第２感度の第３物理量Ｐ３とを、所定感度の第１物理量ＰＰ１、第２物理量ＰＰ２及び第３物理量ＰＰ３に変換する演算処理を行う。この演算処理は、例えば以下の手法により実現できる。例えば第１センサー１１０が、第１スケールファクターＳＦ１１の値がＡＳ１［ｍＶ／ｇ］のアナログ加速度センサーであり、第２センサー１２０が、第１スケールファクターＳＦ１２の値がＡＳ２［ｍＶ／ｇ］のアナログ加速度センサーであるとする。このとき、処理回路１３０は、第１センサー１１０から取得した電圧値に、第２スケールファクターＳＦ２１の値（＝ＡＳ２／ＡＳ１）を乗算し、所定感度の第１加速度ＰＡ１、第２加速度ＰＡ２として出力する。一方、処理回路１３０は、第２センサー１２０から取得した電圧値を、そのまま所定感度の第３加速度ＰＡ３として出力する。このようにすることで、慣性センサーモジュール１００は、所定スケールファクターＳＦ１Ｐの値がＡＳ２［ｍＶ／ｇ］である加速度センサーとして、所定感度の第１加速度ＰＡ１、第２加速度ＰＡ２、第３加速度ＰＡ３を出力することができる。これにより、慣性センサーモジュール１００は、感度を統一させた加速度データを出力することができる。なお上記は、物理量が第１センサー１１０と第２センサーがアナログ加速度センサーである場合について説明したが、アナログ角速度センサー等であってもよい。

以上のように、本実施形態の慣性センサーモジュール１００は、第１センサー１１０と、第２センサー１２０と、処理回路１３０と、を含む。第１センサー１１０は第１検出軸での第１物理量Ｐ１と、第２検出軸での第２物理量Ｐ２と、を第１感度で検出する。第２センサー１２０は、第３検出軸での第３物理量Ｐ３を、第１センサーよりも高い精度で、第１感度と異なる第２感度で検出する。処理回路１３０は、第１感度の第１物理量Ｐ１及び第２物理量Ｐ２と第２感度の第３物理量Ｐ３とを、所定感度の第１物理量ＰＰ１、第２物理量ＰＰ２及び第３物理量ＰＰ３に変換する処理である演算処理を行う。

このように、本実施形態の慣性センサーモジュール１００は、第１センサー１１０から第１検出軸での第１物理量Ｐ１と第２検出軸での第２物理量Ｐ２を取得するとともに、第２センサー１２０から第３物理量Ｐ３を取得することができる。これにより、慣性センサーモジュール１００は３軸の物理量センサーとすることができる。また、本実施形態の慣性センサーモジュール１００は、処理回路１３０を含むことにより、第１感度の第１物理量Ｐ１及び第２物理量Ｐ２と第２感度の第３物理量Ｐ３とを、所定感度の第１物理量ＰＰ１、第２物理量ＰＰ２及び第３物理量ＰＰ３に変換することができる。従来の手法では慣性センサーモジュール１００がセンサーデータを出力するデバイス側で感度を統一するように調整することが必要だった。その点、本実施形態の手法を適用することで、接続側の仕様を変更することなく調整を容易にすることができる。なお、上記では第３検出軸をＺ軸として説明したが、第３検出軸はＸ軸であってもよいし、Ｙ軸であってもよい。また、以降の説明において、処理回路１３０から出力される所定感度の第１物理量ＰＰ１、第２物理量ＰＰ２及び第３物理量ＰＰ３を、所定センサーデータと総称することがある。

なお、前述のように、本実施形態の物理量は具体的には例えば角速度であってもよい。つまり、第１物理量Ｐ１は第１検出軸周りの角速度としての第１角速度Ｇ１であり、第２物理量Ｐ２は第２検出軸周りの角速度としての第２角速度Ｇ２であり、第３物理量Ｐ３は第３検出軸周りの角速度としての第３角速度Ｇ３である。このようにすることで、上記した本実施形態の手法を適用することで、処理回路１３０は、所定感度の第１角速度ＰＧ１、所定感度の第２角速度ＰＧ２、所定感度の第３角速度ＰＧ３を出力することができる。

また、前述のように、本実施形態の物理量は例えば加速度であってもよい。つまり、第１物理量は第１検出軸での加速度としての第１加速度Ａ１であり、第２物理量は第２検出軸での加速度としての第２加速度Ａ２であり、第３物理量は第３検出軸での加速度としての第３加速度Ａ３である。このようにすることで、上記した本実施形態の手法を適用することで、処理回路１３０は、所定感度の第１加速度ＰＡ１、所定感度の第２加速度ＰＡ２、所定感度の第３加速度ＰＡ３を出力することができる。

また、本実施形態の手法は上記に限らず、種々の変形実施が可能である。例えば、本実施形態の手法は、第１センサー１１０と第２センサー１２０がデジタルの物理量センサーである場合についても適用できる。図３、図４のフローチャートを用いて、この場合の演算処理の処理例を説明する。なお、図３、図４において入出力のタイミングの問題は考慮しないものとする。つまり、第１センサーデータと第２センサーデータが同期して処理回路１３０に入力され、図３、図４の処理を経たタイミングで所定センサーデータが出力されるものとする。タイミングを考慮する例は後述する。

処理回路１３０は、第１センサー１１０の感度と第２センサー１２０の感度が同じであるか否かについて判断する（ステップＳ１０）。具体的には、例えば第１センサー１１０の第１スケールファクターＳＦ１１と第２センサー１２０の第１スケールファクターＳＦ１２を、不図示の記憶部に予め記憶させ、両者を比較する処理を行う。処理回路１３０は、第１センサー１１０の感度と第２センサー１２０の感度が同じである場合（ステップＳ１０でＹＥＳ）、第１センサー１１０から取得した第１センサーデータの値を確認する（ステップＳ２０）。具体的には例えば処理回路１３０は、取得した第１センサーデータに第１ビット数を乗算した第１物理量Ｐ１の値が検出範囲内であるか否かを、確認する処理を行う。なお、処理の図示は省略しているが、当該第１物理量Ｐ１の値が検出範囲外にある場合、検出範囲内の最大値または最小値に固定して当該第１センサーデータを出力してもよいし、当該第１センサーデータを出力しないようにしてもよい。

処理回路１３０は、ステップＳ２０の処理を行った後、取得した第２センサー１２０から取得した第２センサーデータの値を確認する（ステップＳ３０）。具体的には例えば処理回路１３０は、取得した第２センサーデータに第２ビット数を乗算した第２物理量Ｐ２が検出範囲内であるか否かを、確認する処理を行う。なお、処理の図示は省略しているが、当該第２物理量Ｐ２の値が検出範囲外にある場合、検出範囲内の最大値または最小値に固定して当該第２センサーデータを出力してもよいし、当該第２センサーデータを出力しないようにしてもよい。

一方、処理回路１３０は、第１センサー１１０の感度と第２センサー１２０の感度が異なる場合（ステップＳ１０でＮＯ）、感度補正（ステップＳ１００）を行う。

図４は、感度補正（ステップＳ１００）の処理例を説明するフローチャートである。処理回路１３０は、第１センサーデータのビット数と、第２センサーデータのビット数を統一する処理（ステップＳ１０２）を行う。具体的には例えば、処理回路１３０は、第１ビット数と第２ビット数を、所定ビット数に統一する処理を行う。所定ビット数は、例えば第１ビット数と第２ビット数のうち、大きい方のビット数であるが、第１ビット数及び第２ビット数と異なるビット数であってもよい。例えば第１ビット数が１５ビットで、第２ビット数が１６であり、所定ビット数を１６ビットとして統一したい場合、処理回路１３０は、１５ビットの第１センサーデータを１６ビットに変換する処理を行い、第２センサーデータに対しては何の処理も行わない。これにより、第１センサーデータと第２センサーデータは、所定ビット数である１６ビットのデータとして統一される。なお、この場合、例えば処理回路１３０は、第１センサーデータに２を乗算する処理を行うとともに、第１センサー１１０の第１スケールファクターＳＦ１１に１／２を乗算する処理を行う。

その後、処理回路１３０は、第２スケールファクターＳＦ２を乗算する処理（ステップＳ１０４）を行う。具体的には、処理回路１３０は、第１センサーデータに第２スケールファクターＳＦ２１を乗算し、第２センサーデータに第２スケールファクターＳＦ２２を乗算する処理を行う。第２スケールファクターＳＦ２１、ＳＦ２２は例えば以下の手法に基づき求められる。例えば処理回路１３０は、所定ビット数に統一した場合の第１スケールファクターＳＦ１１、ＳＦ１２、ＳＦ１Ｐを求める。そして、第１スケールファクターＳＦ１１と第２スケールファクターＳＦ２１の積と、第１スケールファクターＳＦ１２と第２スケールファクターＳＦ２２の積が、第１スケールファクターＳＦ１Ｐに等しくなるように、第２スケールファクターＳＦ２１、ＳＦ２２を求める。以上を具体的に示すと、例えば図５のようになる。なお、図５においては具体的な単位は省略し、第１スケールファクターＳＦ１１、ＳＦ１２、ＳＦ１Ｐと第２スケールファクターＳＦ２１、ＳＦ２２の具体的な値が図５のようになるとは限らない。例えば第１スケールファクターＳＦ１１の値が０．５で、第１スケールファクターＳＦ１２の値が４と求まり、第１スケールファクターＳＦ１Ｐの値を１と設定されていたものとする。この場合、第２スケールファクターＳＦ２１の値は２となり、第２スケールファクターＳＦ２１の値は０．２５と求まる。このようにすることで、デジタルの慣性センサーモジュール１００は、慣性センサーモジュール１００の第１スケールファクターＳＦ１Ｐで統一された第１物理量ＰＰ１、第２物理量ＰＰ２、第３物理量ＰＰ３を出力することができる。

図３に戻り、処理回路１３０は、上記した感度補正（ステップＳ１００）を行った後、所定センサーデータの値を確認する（ステップＳ１１０）。具体的には、処理回路１３０は、感度補正（ステップＳ１００）を行った後の所定センサーデータに所定ビット数を乗算することで、所定感度の第１物理量ＰＰ１、第２物理量ＰＰ２及び第３物理量ＰＰ３の値を求める。そして、処理回路１３０は、所定感度の第１物理量ＰＰ１、第２物理量ＰＰ２及び第３物理量ＰＰ３の値が慣性センサーモジュール１００において設定された検出範囲内であるか否かを確認する。なお、処理の図示は省略しているが、算出された所定感度の第１物理量ＰＰ１、第２物理量ＰＰ２及び第３物理量ＰＰ３の値が検出範囲外にある場合、検出範囲内の最大値または最小値に固定して当該所定センサーデータを出力してもよいし、当該所定センサーデータを出力しないようにしてもよい。

なお、本実施形態の手法は上記に限らず、種々の変形実施が可能である。例えば、本実施形態の慣性センサーモジュール１００は、変形例として図６のブロック図のような構成にしてもよい。図６に示す例は、図１の例に対し、慣性センサーモジュール１００が第１インターフェース１３１、第２インターフェース１３２、ホストインターフェース１３３をさらに含む点で異なる。例えば、Ｍで示す点線内の処理回路１３０、第１インターフェース１３１、第２インターフェース１３２、ホストインターフェース１３３は１つのマイクロコントローラーで実現できる。

第１インターフェース１３１は、所定の通信方式に従って、第１センサー１１０とデジタルデータの送受信に関するインターフェース処理を行う回路である。所定の通信方式とは、例えば所定のシリアル通信方式であるが、パラレル通信方式であってもよい。また、所定のシリアル通信方式は、同期式のＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）であるが、Ｉ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）又はＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）等であってもよく、これらの通信方式の一部を改良又は改変した通信方式であってもよい。

第１センサー１１０と第１インターフェース１３１は、第１デジタルインターフェースバスＢＳ１によって電気的に接続される。そして第１センサー１１０からのセンサーデータが、第１デジタルインターフェースバスＢＳ１を介して、第１インターフェース１３１に入力される。第１デジタルインターフェースバスＢＳ１は、第１インターフェース１３１が行うインターフェース処理の通信規格に準拠したバスである。例えば第１インターフェース１３１がＳＰＩに従う場合、図６に示すように、第１デジタルインターフェースバスＢＳ１は、信号線ＣＳ１、信号線ＤＩＮ１、信号線ＤＯＵＴ１、信号線ＣＬＫ１を含む４本の信号線から構成される。なお、以降の説明において、ＣＳ１は信号線の他、当該信号線を通る信号の両方の意味で用いることがある。信号線ＣＬＫ１についても同様である。

第２インターフェース１３２は、所定の通信方式に従って、第２センサー１２０とデジタルデータの送受信に関するインターフェース処理を行う回路である。所定の通信方式とは、前述の通りである。なお、第２インターフェース１３２が従う通信方式は、第１インターフェース１３１が従う通信方式と同じであってもよいし、異なっていてもよい。

第２センサー１２０と第２インターフェース１３２は、第２デジタルインターフェースバスＢＳ２によって電気的に接続される。そして第２センサー１２０からのセンサーデータが、第２デジタルインターフェースバスＢＳ２を介して、第２インターフェース１３２に入力される。第２デジタルインターフェースバスＢＳ２は、第２インターフェース１３２が行うインターフェース処理の通信規格に準拠したバスである。例えば第２インターフェース１３２がＳＰＩに従う場合、図６に示すように、第２デジタルインターフェースバスＢＳ２は、信号線ＣＳ２、信号線ＤＩＮ２、信号線ＤＯＵＴ２、信号線ＣＬＫ２を含む４本の信号線から構成される。なお、以降の説明において、ＣＳ２は信号線の他、当該信号線を通る信号の両方の意味で用いることがある。信号線ＣＬＫ２についても同様である。

ホストインターフェース１３３は、所定の通信方式に従って、後述するホスト２００とデータの送受信に関するインターフェース処理を行う回路である。所定の通信方式は、前述した通りである。なお、ホストインターフェース１３３が従う通信方式は、第１インターフェース１３１又は第２インターフェース１３２が従う通信方式と同じであってもよいし、異なっていてもよい。

ホスト２００は、慣性センサーモジュール１００等と電気的に接続し、慣性センサーモジュール１００から出力された物理量を取得するデバイスである。ホスト２００は不図示の処理部を含み、当該処理部は、前述の処理回路１３０と同様のプロセッサー等により実現できる。例えばホスト２００は、不図示の計測システムに含まれ、当該計測システムの各部を制御する。ホスト２００が取得した物理量に基づいて、当該計測システムは所定の計測対象物の位置等の算出をすることができる。所定の計測対象物とは、例えば自転車、四輪自動車、バイク、電車、飛行機、船等の移動体又はパーソナルコンピューター、スマートフォン、タブレット端末、時計、カーナビゲーション装置、各種測定機器等の電子機器であるが、特に制限されない。例えば計測システムは、ホスト２００と、不図示のＧＰＳ受信部とＧＰＳ受信用のアンテナを含むことで、所定の計測対象物の位置等の算出を実現できる。具体的には、ＧＰＳ受信部が、アンテナを介してＧＰＳ衛星からの信号を受信し、ホスト２００は、ＧＰＳ受信部が受信した信号に基づいて、所定の計測対象物の位置、速度、方位を表すＧＰＳ測位データを検出する。なお、所定の計測対象物の位置は緯度、経度又は高度等である。またホスト２００は、慣性センサーモジュール１００から取得した物理量データに対して慣性航法演算処理を行い、慣性航法測位データを求める。慣性航法測位データは、計測対象物の加速度データ及び姿勢データを含む。そしてホスト２００は、求められた慣性航法測位データとＧＰＳ測位データに基づいて、所定の計測対象物の位置等を算出する。例えば所定の計測対象物が四輪自動車の場合、ホスト２００は当該四輪自動車が地面のどの位置を走行しているかを算出する。

ホスト２００とホストインターフェース１３３は、所定デジタルインターフェースバスＢＳＰによって電気的に接続される。そしてホストインターフェース１３３からのデータが、所定デジタルインターフェースバスＢＳＰを介して、ホスト２００の不図示のインターフェースに入力される。なお、以降の説明に置いて、ホスト２００の不図示のインターフェースにデータを受信すること等を、単にホスト２００がデータを受信する等ということがある。所定デジタルインターフェースバスＢＳＰは、ホストインターフェース１３３等が行うインターフェース処理の通信規格に準拠したバスである。例えばホストインターフェース１３３がＳＰＩに従う場合、図６に示すように、所定デジタルインターフェースバスＢＳＰは、信号線ＣＳＰ、信号線ＤＩＮＰ、信号線ＤＯＵＴＰ、信号線ＣＬＫＰを含む４本の信号線から構成される。なお、以降の説明において、ＣＳＰは信号線の他、当該信号線を通る信号の両方の意味で用いることがある。信号線ＣＬＫＰについても同様である。

なお、図６に示した構成例に、さらに他の特徴を追加してもよい。例えば図６には図示していないが、第１センサー１１０と処理回路１３０との間に所定の信号線ＤＲＤＹ１で接続してもよい。また、例えば図６には図示していないが、ホスト２００と処理回路１３０との間を信号線ＤＲＤＹＰで接続してもよい。このようにすることで、例えばスレーブである第１センサー１１０が、マスターである処理回路１３０に通信の開始を通知すること等ができる。なお、以降の説明において、信号線ＤＲＤＹ１は信号線の他、当該信号線を通る信号の両方の意味で用いることがある。信号線ＤＲＤＹＰについても同様である。

このように、本実施形態の慣性センサーモジュール１００は、第１センサー１１０とのインターフェースである第１インターフェース１３１と、第２センサー１２０とのインターフェースである第２インターフェース１３２と、ホスト２００とのインターフェースであるホストインターフェース１３３と、を含む。また、ホストインターフェース１３３は、所定感度の第１物理量ＰＰ１、第２物理量ＰＰ２及び第３物理量ＰＰ３をホスト２００に出力する。このように、本実施形態の慣性センサーモジュール１００は、第１インターフェース１３１、第２インターフェース１３２、ホストインターフェース１３３を含むことで、第１センサー１１０、第２センサー１２０、ホスト２００とデータの送受信を行うことができる。また、ホストインターフェース１３３は、所定感度に感度を統一した第１物理量ＰＰ１、第２物理量ＰＰ２及び第３物理量ＰＰ３をホスト２００に出力することができる。

前述した例においては、処理回路１３０が第１センサー１１０から第１センサーデータを受信するタイミングと、第２センサー１２０から第２センサーデータを受信するタイミングについての問題は無いものとした。しかし、所定の事情から、処理回路１３０が第１センサー１１０から第１センサーデータを受信するタイミングと第２センサー１２０から第２センサーデータを受信するタイミングが異なる場合が有る。所定の事情とは、例えば第１センサー１１０から第１センサーデータを第１入力レートＲ１で受信して使用した実績と、第２センサー１２０から第２センサーデータを第２入力レートＲ２で受信して使用した実績をユーザーが考慮したい事情等である。この場合、第１入力レートＲ１と第２入力レートＲ２が異なると、処理回路１３０が第１センサーデータを受信するタイミングと第２センサーデータを受信するタイミングは同期するとは限らなくなる。

しかし、詳細は後述するが第１入力レートＲ１と第２入力レートＲ２が異なる場合においても、本実施形態の手法を適用することができる。つまり、本実施形態の慣性センサーモジュール１００において、第１センサー１１０は、第１感度の第１物理量Ｐ１と第２物理量Ｐ２を、第１入力レートＲ１で第１インターフェース１３１に入力し、第２センサー１２０は、第２感度の第３物理量Ｐ３を、第１入力レートＲ１とレートが異なる第２入力レートＲ２で第２インターフェース１３２に入力する。このようにすることで、入力レートが異なるセンサー同士を含む慣性センサーモジュール１００は、感度を統一して所定センサーデータを出力することができる。

この場合、詳細は後述するが、出力レートを所定出力レートＲＰに統一した所定センサーデータがホストインターフェース１３３から出力されるようになっている。つまり、本実施形態の慣性センサーモジュール１００において、ホストインターフェース１３３は、所定感度の第１物理量ＰＰ１、第２物理量ＰＰ２及び第３物理量ＰＰ３を所定出力レートＲＰでホスト２００に出力する。このようにすることで、感度と出力レートを統一した所定センサーデータを出力することができる。

ここで、第１入力レートＲ１に対応する入力周期を第１周期Ｔ１とし、同様に第２入力レートＲ２に対応する入力周期を第２周期Ｔ２とし、所定出力レートＲＰに対応する出力周期を所定周期ＴＰとする。このとき、図７に示すように、第１周期Ｔ１は所定周期ＴＰより短く、第２周期Ｔ２は所定周期ＴＰより短く、第１周期Ｔ１は第２周期Ｔ２と異なる周期であるものとする。つまり、本実施形態の慣性センサーモジュール１００において、所定出力レートＲＰのレートは、第１入力レートＲ１のレート及び第２入力レートＲ２のレートよりも低い。このようにすることで、出力側の所定周期ＴＰを、入力側の第１周期Ｔ１及び第２周期Ｔ２よりも長くすることができるので、入力側の第１センサーデータと第２センサーデータを、同期して出力させることができる。なお、図７において、所定周期ＴＰは第２周期Ｔ２の２倍にして図示しているが、２倍でなくてもよい。

図８と図９のタイミングチャートを用いて、所定感度の第１物理量ＰＰ１、第２物理量ＰＰ２及び第３物理量ＰＰ３を所定出力レートＲＰでホスト２００に出力する具体的な手法について説明する。図８は、第１デジタルインターフェースバスＢＳ１を通るデータと、処理回路１３０における演算処理と、所定デジタルインターフェースバスＢＳＰを通るデータの関係を示すタイミングチャートである。なお、図８に示す演算処理、信号ＤＲＤＹＰ、所定デジタルインターフェースバスＢＳＰのタイミングと、図９に示す演算処理、信号ＤＲＤＹＰ、所定デジタルインターフェースバスＢＳＰのタイミングは、同じである。

図８に示すように、第１センサー１１０は、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５に示すように、第１周期Ｔ１で不図示のセンサー素子により第１センサーデータのサンプリングを行っている。また、第１センサー１１０は、第１周期Ｔ１で前述した信号ＤＲＤＹ１をＨレベルにすることで、マスターである第１インターフェース１３１は、スレーブである第１センサー１１０から第１センサーデータを取得する。これにより、第１デジタルインターフェースバスＢＳ１には、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４に示すように、第１周期Ｔ１で第１センサーデータのデータ送信が行われる。より具体的には、図示は省略しているが、第１インターフェース１３１は、信号ＤＲＤＹ１がＨレベルになったことで、負論理の信号ＣＳ１をＬレベルにする。そして、第１インターフェース１３１は、信号ＣＬＫ１に同期して、信号線ＤＯＵＴ１を介して第１センサー１１０にデータ送信を行うとともに、信号線ＤＩＮ１を介して第１センサーデータを受信する。つまり、信号ＣＬＫ１は、処理回路１３０または第１インターフェース１３１に含まれる不図示の発振回路に基づくが、第１センサーデータの入力周期である第１周期Ｔ１は第１センサー１１０側の不図示の発振回路に基づく。

処理回路１３０は、取得した第１センサーデータと、図８では図示していない第２センサーデータに基づいて演算処理を行う。具体的には、処理回路１３０は、Ｃ１、Ｃ２に示すように、所定周期ＴＰで演算処理を行う。演算処理に用いる第１センサーデータは、最新の取得データに基づく。例えばＦ２に示すデータ取得による第１センサーデータ、すなわちＥ２に示すサンプリングによる第１センサーデータを用いて、Ｃ２に示す演算処理を行う。

図９のＫ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５に示すように、マスターである第２インターフェース１３２は、スレーブである第２センサー１２０から第２センサーデータを、第２周期Ｔ２で取得する。より具体的には、図示は省略しているが、第２インターフェース１３２は、第２周期Ｔ２ごとに、信号ＣＳ２をＬレベルにする。そして、第２インターフェース１３２は、信号ＣＬＫ２に同期して、信号線ＤＩＮ２を介して第２センサーデータを受信するとともに、信号線ＤＯＵＴ２を介して第２センサー１２０にデータ送信を行う。つまり、信号ＣＬＫ２は処理回路１３０または第２インターフェース１３２に含まれる不図示の発振回路に基づき、第２センサーデータの入力周期である第２周期Ｔ２も当該発振回路に基づく。そのため、前述の所定周期ＴＰに基づく発振回路は、第２周期Ｔ２に基づく発振回路は同じであってもよく、前述の所定出力レートＲＰは、第２入力レートＲ２に基づく発振回路からの周波数を分周することで実現してもよい。なお、信号線ＤＯＵＴ２を介するデータはドントケアである。

また、図９のＪ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６、Ｊ７、Ｊ８、Ｊ９、Ｊ１０、Ｊ１１に示すように、第２センサー１２０は、第２周期Ｔ２より早い周期で、第２センサーデータのサンプリングを行うことができる。なお図９では第２周期Ｔ２が当該サンプリング周期の２倍になるように図示しているが、２倍でなくてもよい。このとき、例えばＫ１で示す第２センサーデータの取得は、Ｊ１とＪ２で示すサンプリングのよる第２センサーデータの平均値を取得するように行われる。そして、例えば図８で前述した演算処理に用いる第２センサーデータは、最新の取得データに基づく。つまり、例えばＣ２に示す演算処理においては、Ｋ３に示す取得データ、すなわち、Ｊ５とＪ６でサンプリングした第２センサーデータの平均値が用いられる。同様に、例えばＣ３に示す演算処理においては、Ｋ５に示す取得データ、すなわち、Ｊ９とＪ１０でサンプリングした第２センサーデータの平均値が用いられる。

処理回路１３０は、Ｎ１、Ｎ２に示すように、所定周期ＴＰごとに所定センサーデータを出力する。具体的には、処理回路１３０は、演算処理を終了するごとに、信号ＤＲＤＹＰをＨレベルにする。これにより、マスターであるホスト２００は、スレーブであるホストインターフェース１３３にデータ送信を行うとともにデータ受信を行う。より具体的には、図示は省略しているが、ホスト２００は、信号ＤＲＤＹＰがＨレベルになったことで、負論理の信号ＣＳＰをＬレベルにする。そして、ホスト２００は、信号ＣＬＫＰに同期して、信号線ＤＯＵＴＰを介してホストインターフェース１３３にデータ送信を行うとともに、信号線ＤＩＮＰを介して、演算処理後の所定センサーデータ即ち所定感度の第１物理量ＰＰ１、第２物理量ＰＰ２、第３物理量ＰＰ３を受信する。つまり、信号ＣＬＫＰはホスト２００に含まれる不図示の発振回路に基づくが、ホストインターフェース１３３からの出力周期である所定周期ＴＰは処理回路１３０又はホストインターフェース１３３に含まれる発振回路に基づく。なお、信号線ＤＯＵＴＰを介するデータはドントケアである。例えばＮ２に示す所定センサーデータは、Ｃ２に示す演算処理に基づくので、図８のＥ２に示すサンプリングによる第１センサーデータと、図９のＪ５とＪ６でサンプリングした第２センサーデータの平均値とを演算処理した、所定センサーデータをホスト２００に出力する。このようにすることで、ホストインターフェース１３３は、所定感度の第１物理量ＰＰ１、第２物理量ＰＰ２及び第３物理量ＰＰ３を、所定周期ＴＰに対応する所定出力レートＲＰで、ホスト２００に出力することができる。

なお、本実施形態の手法はこれに限られず、他の特徴を追加する等の変形実施が可能である。例えば上記において第１センサー１１０を２軸センサーとして説明したが、第１センサー１１０は３軸センサーであってもよい。また、例えば第２センサー１２０が第１センサー１１０より精度が高いセンサーである場合、上述した手法に、第１センサーデータの一部を第２センサーデータに入れ替える手法を組み合わせてもよい。具体的には、例えば図１０に示すように、本実施形態の慣性センサーモジュール１００において、第１センサー１１０は、第３検出軸周りの低精度第３物理量ＬＰ３を検出し、第２センサー１２０は、第３検出軸周りの高精度第３物理量ＨＰ３を検出する。また、処理回路１３０は、第１インターフェース１３１を介して入力された低精度第３物理量ＬＰ３に代えて、第２インターフェースを介して入力された高精度第３物理量ＨＰ３を、ホストインターフェース１３３を介してホスト２００に出力する。なお、ここでの精度が高いとは、Ｓ／Ｎ比が高いということ、又は誤差が小さいということである。例えば第１センサー１１０のセンサー素子と第２センサー１２０のセンサー素子が出力した信号強度が同じ場合、当該信号強度に対するノイズ強度の割合は、第２センサー１２０の方が小さい。或いは、第２センサー１２０のセンサー素子が出力した信号強度に対する誤差の割合は、第１センサー１１０のセンサー素子が出力した信号強度に対する誤差の割合よりも、小さい。

これらの手法を組み合わせることで、第１センサー１１０は、第３検出軸における第１感度の低精度第３物理量ＬＰ３を検出し、第２センサー１２０は、第３検出軸における第２感度の高精度第３物理量ＨＰ３を検出する。また、処理回路１３０は、所定感度の低精度第１物理量ＰＬＰ１と、所定感度の低精度第２物理量ＰＬＰ２と、所定感度の高精度第３物理量ＰＨＰ３を、ホストインターフェース１３３を介してホスト２００に出力する。このようにすることで、所定感度に統一し、かつ、任意の軸の精度を高くしたセンサーデータを出力することができる。

このような通信は、例えば以下の手法で実現することができる。例えば第１センサー１１０は、低精度第１物理量ＬＰ１、低精度第２物理量ＬＰ２、低精度第３物理量ＬＰ３をＳＰＩ規格のシリアルデータとして信号線ＤＯＵＴ１を介して第１インターフェース１３１に送信する。また、第２センサー１２０は、高精度第３物理量ＨＰ３をＳＰＩ規格のシリアルデータとして信号線ＤＯＵＴ２を介して第２インターフェース１３２に送信する。処理回路１３０は、受信した第１センサーデータのうち低精度第１物理量ＬＰ１と低精度第２物理量ＬＰ２に前述の演算処理を行い、所定感度の低精度第１物理量ＰＬＰ１と所定感度の低精度第２物理量ＰＬＰ２として、ホストインターフェース１３３を介して信号線ＤＯＵＴＰへ送信する。また、処理回路１３０は、受信した第１センサーデータのうち低精度第３物理量ＬＰ３に前述の演算処理を行った所定感度の低精度第３物理量ＰＬＰ３を、前述の演算処理を行った所定感度の高精度第３物理量ＰＨＰ３に入れ替え、ホストインターフェース１３３を介して信号線ＤＯＵＴＰへ送信する。

また、例えば第１センサー１１０は、６軸センサーであってもよい。６軸センサーとは、例えばＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のそれぞれの物理量を独立して検出できる３軸物理量センサーと、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のそれぞれの別の物理量を独立して検出できる３軸物理量センサーとを加えたものである。例えば、第１センサー１１０が３軸の加速度センサーと３軸の角速度センサーを加えたものである場合、第１センサー１１０は、第１感度からなる低精度第１角速度ＬＧ１、低精度第２角速度ＬＧ２、低精度第３角速度ＬＧ３、低精度第１加速度ＬＡ１、低精度第２加速度ＬＡ２、低精度第３加速度ＬＡ３を検出する。そして、例えばＺ方向の角速度を低精度第３角速度ＬＧ３より高精度にしたい場合、慣性センサーモジュール１００は、第２センサー１２０をＺ軸の角速度センサーとして、第２感度からなる高精度第３角速度ＨＧ３を取得する。そして、前述した手法を適用して、ホストインターフェース１３３は、所定感度からなる低精度第１角速度ＰＬＧ１、低精度第２角速度ＰＬＧ２、高精度第３角速度ＰＨＧ３、低精度第１加速度ＰＬＡ１、低精度第２加速度ＰＬＡ２、低精度第３加速度ＰＬＡ３をホスト２００に送信してもよい。なお、加速度センサーと角速度センサーからなるセンサーユニットをＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）と呼ぶことがある。

ここで、図１１と図１２を用いて、第３検出軸における角速度の精度が、第１検出軸及び第２検出軸における角速度よりも高い精度が求められる場合の例を説明する。前述したように、第１センサー１１０と慣性センサーモジュール１００を含むホスト２００は、計測システムに含まれる。当該計測システムは、前述の移動体に固定して装備される。図１１は、前述の移動体の一例である四輪自動車の移動方向と、計測システムに含まれる第１センサー１１０及び第２センサー１２０の座標系との関係を説明する図である。以降において、第１センサー１１０及び第２センサー１２０の座標系を単にセンサー座標系と呼ぶ。また、第１センサー１１０の座標系と第２センサー１２０の座標系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の方向は一致しているものとする。センサー座標系のＸ軸は、移動体の前後方向とし、前方向をＸ軸正方向とする。また、センサー座標系のＹ軸は、移動体の左右方向とし、右方向をＹ軸正方向とする。そして、センサー座標系のＺ軸は、Ｘ軸及びＹ軸との直交方向とし、移動体の下方向をＺ軸正方向とする。移動体は概水平面を移動するため、ＸＹ平面が移動体の移動面となり、Ｚ軸正方向は、重力方向に一致するとみなせる。そして、移動体の姿勢は、Ｘ軸回りのロール角、Ｙ軸回りのピッチ角、Ｚ軸回りのヨー角で表現される。また、前述のように移動体は概水平面を移動することから、姿勢であるロール角は移動体の左右方向の傾きに相当し、ピッチ角は移動体の前後方向の傾き、ヨー角は移動体の移動方向の転換或いは方位に相当する。慣性航法演算において、姿勢は、第１センサー１１０等の出力信号である角速度を時間積分することで算出される。つまり、図１１において、第１センサー１１０と第２センサー１２０が角速度センサーである場合、計測システムが取得した第１角速度Ｇ１を時間積分するとロール角が得られ、第２角速度Ｇ２を時間積分するとピッチ角が得られ、第３角速度Ｇ３を時間積分するとヨー角が得られる。

図１２は、位置誤差を説明する図である。図１２は、移動体を上方から俯瞰した図、つまり、センサー座標系におけるＸＹ平面図を示している。実際の移動方向を本来の移動方向として、実線で示している。移動体の前方方向がＸ軸正方向であるため、実際の移動方向もＸ軸正方向である。Ｂ１に示す位置が、第１時刻ｔ１における移動体の位置であり、既知であるものとする。Ｂ２に示す位置が、第２時刻ｔ２における移動体の実際の位置であり、Ｂ３に示す位置が、計測システムを用いた慣性航法演算によって算出される位置であって、第２時刻ｔ２における移動体の位置とする。このＢ２に示す位置と、Ｂ３に示す位置との間の距離が、移動体が第１時刻ｔ１から第２時刻ｔ２まで移動する間に、第１センサー１１０の出力信号のバイアス誤差に起因して生じる位置誤差である。前述のように、移動体は概水平面を移動するので、この位置のずれは、姿勢であるヨー角の誤差によって生じる。そして、このヨー角の誤差は時間経過とともに増大してゆく。このように、ヨー角の誤差は、ロール角の誤差及びピッチ角の誤差よりも小さいことが望ましい、言い換えれば、Ｚ軸回りの角速度の測定精度は、Ｘ軸回りの角速度の測定精度及びＹ軸回りの角速度の測定精度より高いことが望ましい。その点、本実施形態の手法を適用することで、計測システムは、所定感度の高精度第３物理量ＨＰ３に基づくヨー角を取得することができる。これにより、より適切に移動体等の位置を予測することができる。

なお、前述したＳｉ－ＭＥＭＳの慣性センサーで６軸センサーを構成すると、小型化を実現することはできるが、図１０等で前述した要求を満たすだけの精度のセンサーデータを得ることはできない。一方、前述した水晶慣性センサーだけで上記した６つの物理量を取得できるように第１センサー１１０を構成すると、高精度のセンサーデータを得ることはできるが、小型化が実現できない。そこで、本実施形態において、小型な６軸センサーである第１センサー１１０をＳｉ－ＭＥＭＳの慣性センサーで構成し、高精度が要求される方向のみについて、第２センサー１２０を水晶慣性センサーとして物理量を取得できるようにしてもよい。このようにすることで、小型化と高精度を両立した物理量センサーを実現することができる。

なお、以上は、第３検出軸をＺ軸とした場合の説明であったが、Ｘ軸を第３検出軸としてもよい。この場合、Ｙ軸を第１検出軸とし、Ｚ軸を第２検出軸としてもよいし、Ｚ軸を第１検出軸とし、Ｙ軸を第２検出軸としてもよい。同様に、Ｙ軸を第３検出軸としてもよい。この場合、Ｘ軸を第１検出軸とし、Ｚ軸を第２検出軸としてもよいし、Ｚ軸を第１検出軸とし、Ｘ軸を第２検出軸としてもよい。

以上に説明したように、本実施形態の慣性センサーモジュールは、第１センサーと、第２センサーと、処理回路と、を含む。第１センサーは第１検出軸での第１物理量と、第２検出軸での第２物理量と、を第１感度で検出する。第２センサーは、第３検出軸での第３物理量を、第１センサーよりも高い精度で、第１感度と異なる第２感度で検出する。処理回路は、第１感度の第１物理量及び第２物理量と第２感度の第３物理量とを、所定感度の第１物理量、第２物理量及び第３物理量に変換する処理を行う。

このようにすることで、第１物理量と第２物理量と第３物理量を必要とするデバイス側で、感度を統一するように調整を要することなく、所定感度に統一された所定センサーデータを受信することができる。

また、第１センサーとのインターフェースである第１インターフェースと、第２センサーとのインターフェースである第２インターフェースと、ホストとのインターフェースであるホストインターフェースと、を含み、ホストインターフェースは、所定感度の第１物理量、第２物理量及び第３物理量をホストに出力してもよい。

このようにすることで、第１センサー、第２センサー及びホストと、データの送受信を行うことができる。また、ホストインターフェースは、感度を統一したセンサーデータをホストに出力することができる。

また、第１センサーは、第１感度の第１物理量と第２物理量を、第１入力レートで第１インターフェースに入力し、第２センサーは、第２感度の第３物理量を、第１入力レートとレートが異なる第２入力レートで第２インターフェースに入力してもよい。

このようにすることで、入力レートが異なるセンサー同士を含んでも、感度を統一したセンサーデータをホストに出力することができる。

また、ホストインターフェースは、所定感度の第１物理量、第２物理量及び第３物理量を所定出力レートでホストに出力してもよい。

このようにすることで、入力レートが異なるセンサー同士を含んでも、出力レートと感度を統一したセンサーデータをホストに出力することができる。

また、所定出力レートのレートは、第１入力レートのレート及び第２入力レートのレートよりも低くてもよい。

このようにすることで、入力側の第１センサーデータと第２センサーデータを、同期して出力させることができる。

また、第１センサーは、第３検出軸周りの低精度第３物理量を検出し、第２センサーは、第３検出軸周りの高精度第３物理量を検出し、処理回路は、第１インターフェースを介して入力された低精度第３物理量に代えて、第２インターフェースを介して入力された高精度第３物理量を、ホストインターフェースを介してホストに出力してもよい。

このようにすることで所定感度に統一し、かつ、任意の軸の精度を高くしたセンサーデータを出力することができる。

また、第１物理量は第１検出軸周りの角速度であり、第２物理量は第２検出軸周りの角速度であり、第３物理量は第３検出軸周りの角速度であってもよい。

このようにすることで、感度を統一した角速度データを出力することができる。

また、第１物理量は第１検出軸での加速度であり、第２物理量は第２検出軸での加速度であり、第３物理量は第３検出軸での加速度であってもよい。

このようにすることで、感度を統一した加速度データを出力することができる。

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本開示の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本開示の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態及び変形例の全ての組み合わせも、本開示の範囲に含まれる。また慣性センサーモジュールの構成及び動作等も、本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。

１００…慣性センサーモジュール、１１０…第１センサー、１２０…第２センサー、１３０…処理回路、１３１…第１インターフェース、１３２…第２インターフェース、１３３…ホストインターフェース、２００…ホスト、Ａ１…第１加速度、Ａ２…第２加速度、Ａ３…第３加速度、ＣＳ１…信号線（信号）、ＣＬＫ１…信号線（信号）、ＤＩＮ１…信号線、ＤＯＵＴ１…信号線、ＣＳ２…信号線（信号）、ＣＬＫ２…信号線（信号）、ＤＩＮ２…信号線、ＤＯＵＴ２…信号線、ＣＳＰ…信号線（信号）、ＣＬＫＰ…信号線（信号）、ＤＩＮＰ…信号線、ＤＯＵＴＰ…信号線、ＤＲＤＹ１…信号線（信号）、ＤＲＤＹＰ…信号線（信号）、Ｇ１…第１角速度、Ｇ２…第２角速度、Ｇ３…第３角速度、ＨＰ３…高精度第３物理量、ＬＡ１…低精度第１加速度、ＬＡ２…低精度第２加速度、ＬＡ３…低精度第３加速度、ＬＧ１…低精度第１角速度、ＬＧ２…低精度第２角速度、ＬＧ３…低精度第３角速度、ＬＰ１…低精度第１物理量、ＬＰ２…低精度第２物理量、ＬＰ３…低精度第３物理量、Ｐ１…第１物理量、Ｐ２…第２物理量、Ｐ３…第３物理量、ＰＡ１…所定感度の第１加速度、ＰＡ２…所定感度の第２加速度、ＰＡ３…所定感度の第３加速度、ＰＧ１…所定感度の第１角速度、ＰＧ２…所定感度の第２角速度、ＰＧ３…所定感度の第３角速度、ＰＰ１…所定感度の第１物理量、ＰＰ２…所定感度の第２物理量、ＰＰ３…所定感度の第３物理量、ＰＬＰ１…所定感度の低精度第１物理量、ＰＬＰ２…所定感度の低精度第２物理量、ＰＬＰ３…所定感度の低精度第３物理量、ＰＨＰ１…所定感度の高精度第３物理量、ＰＬＡ１…所定感度の低精度第１加速度、ＰＬＡ２…所定感度の低精度第２加速度、ＰＬＡ３…所定感度の低精度第３加速度、ＰＬＧ１…所定感度の低精度第１角速度、ＰＬＧ２…所定感度の低精度第２加速度、ＰＬＨ３…所定感度の高精度第３加速度、ＳＦ…スケールファクター、ＳＦ１，ＳＦ１１，ＳＦ１２…第１スケールファクター、ＳＦＰ１…第１スケールファクター（所定スケールファクター）、ＳＦ２，ＳＦ２１，ＳＦ２２…第２スケールファクター

Claims (8)

1. 第１検出軸での第１物理量と、第２検出軸での第２物理量と、を第１感度で検出する第１センサーと、
   第３検出軸での第３物理量を、前記第１センサーよりも高い精度で、前記第１感度と異なる第２感度で検出する第２センサーと、
   前記第１感度の前記第１物理量及び前記第２物理量と、前記第２感度の前記第３物理量とを、所定感度の前記第１物理量、前記第２物理量及び前記第３物理量に変換する処理を行う処理回路と、
   を含むことを特徴とする慣性センサーモジュール。
2. 請求項１に記載の慣性センサーモジュールにおいて、
   前記第１センサーとのインターフェースである第１インターフェースと、
   前記第２センサーとのインターフェースである第２インターフェースと、
   ホストとのインターフェースであるホストインターフェースと、
   を含み、
   前記ホストインターフェースは、
   前記所定感度の前記第１物理量、前記第２物理量及び前記第３物理量を前記ホストに出力することを特徴とする慣性センサーモジュール。
3. 請求項２に記載の慣性センサーモジュールにおいて、
   前記第１センサーは、前記第１感度の前記第１物理量と前記第２物理量を、第１入力レートで前記第１インターフェースに入力し、
   前記第２センサーは、前記第２感度の前記第３物理量を、前記第１入力レートとレートが異なる第２入力レートで前記第２インターフェースに入力することを特徴とする慣性センサーモジュール。
4. 請求項３に記載の慣性センサーモジュールにおいて、
   前記ホストインターフェースは、
   前記所定感度の前記第１物理量、前記第２物理量及び前記第３物理量を所定出力レートで前記ホストに出力することを特徴とする慣性センサーモジュール。
5. 請求項４に記載の慣性センサーモジュールにおいて、
   前記所定出力レートのレートは、
   前記第１入力レートのレート及び前記第２入力レートのレートよりも低いことを特徴とする慣性センサーモジュール。
6. 請求項２乃至５のいずれか一項に記載の慣性センサーモジュールにおいて、
   前記第１センサーは、
   前記第３検出軸周りの低精度第３物理量を検出し、
   前記第２センサーは、
   前記第３検出軸周りの高精度第３物理量を検出し、
   前記処理回路は、
   前記第１インターフェースを介して入力された前記低精度第３物理量に代えて、前記第２インターフェースを介して入力された高精度第３物理量を、前記ホストインターフェースを介して前記ホストに出力することを特徴とする慣性センサーモジュール。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の慣性センサーモジュールにおいて、
   前記第１物理量は前記第１検出軸周りの角速度であり、
   前記第２物理量は前記第２検出軸周りの角速度であり、
   前記第３物理量は前記第３検出軸周りの角速度であることを特徴とする慣性センサーモジュール。
8. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の慣性センサーモジュールにおいて、
   前記第１物理量は前記第１検出軸での加速度であり、
   前記第２物理量は前記第２検出軸での加速度であり、
   前記第３物理量は前記第３検出軸での加速度であることを特徴とする慣性センサーモジュール。