JP2010145274A - 慣性センサ - Google Patents

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、角速度センス信号を出力する角速度センサ９と、加速度センス信号を出力する加速度センサ１０と、前記角速度センス信号と前記加速度センス信号とを出力する出力回路部１９とを備え、前記出力回路部１９が同一タイミングで検出された前記角速度センス信号と前記加速度センス信号とを１つの信号の塊として時間的に対応付けるべく時分割方式にてデジタル出力する構成としたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタルカメラ、カーナビゲーション装置などの電子機器や自動車等に用いられる慣性センサに関するものである。

従来この種の慣性センサは、図３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とをそれぞれ備える構成としていた。

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、前記自動車が例えば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状態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、出力回路部が同一タイミングで検出された角速度センス信号と加速度センス信号とを１つの信号の塊として時間的に対応付けるべく時分割方式にてデジタル出力する構成としたものである。

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１つの信号の塊として時間的に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。

（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、角速度センス信号を出力する角速度センサ９と、加速度センス信号を出力する加速度センサ１０と、前記角速度センス信号と前記加速度センス信号とを出力する出力回路部１９とを備えている。

具体的には、前記角速度センサ９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し出力する第１の処理回路部１４とを有する構成としている。

また、前記加速度センサ１０は、バイアス信号を出力するバイアス回路１５と、前記バイアス信号が入力される加速度センサ素子１６と、前記加速度センサ素子１６から応答信号を取り出す第２の検出回路部１７と、前記第２の検出回路部１７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１８とを有する構成としている。

そして、前記出力回路部１９が、図２に示すごとく、ｔｓ１時点で検出された角速度センス信号と、加速度センス信号、即ち、同一タイミングで検出された角速度センス信号と加速度センス信号とを１つの信号の塊として時間的に対応付けるべく時分割方式にてデジタル出力する構成としている。

なお、Ａ／Ｄ変換器（図示せず）を第１、第２の検出回路部１３、１７、あるいは第１、第２の処理回路部１４、１８の中に設けず、出力回路部１９の中に設ける場合には、前記Ａ／Ｄ変換器（図示せず）の前段にチョッパーを設け、アナログ状態の角速度信号と加速度信号とを切り分けて出力する構成とする必要がある。

なお、Ａ／Ｄ変換器（図示せず）を第１、第２の検出回路部１３、１７、あるいは第１、第２の処理回路部１４、１８の中に設ける場合においては、前記Ａ／Ｄ変換器（図示せず）の前段にチョッパーを必ずしも設ける必要はない。

このような構成により、角速度センス信号と加速度センス信号とを１つの信号の塊として時間的に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。

すなわち、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、前記自動車が例えば立体駐車場などを走るような場合、加速度センサ１０からの加速度センス信号に含まれる重力加速度情報を用いて角速度センサ９からの角速度センス信号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するわけであるが、その際に、角速度センサ９の回路と加速度センサ１０の回路との間に信号伝達時間の差があるような場合であっても、前記加速度センサ１０からの重力加速度情報を含む加速度センス信号と、角速度センサ９からの角速度センス信号とが時間的に対応付けられているため、加速度センサ１０からの重力加速度情報による角速度情報の補正を正確に行うことができ、その結果として検知精度を向上させることができるのである。

なお、同一タイミングで検出された前記角速度センス信号と前記加速度センス信号とを１つの信号の塊として時間的に対応付ける具体的手段としては、あらかじめ、角速度センサ９の回路と加速度センサ１０の回路との間に存在する信号伝達時間の差を算出しておき、角速度センサ９の回路における信号伝達時間が短い場合には角速度センサ９に、加速度センサ１０の回路における信号伝達時間が短い場合には加速度センサ１０に遅延回路（図示せず）を設ける構成とすることがあげられる。

このような構成とすることにより、同一タイミングで検出された前記角速度センス信号と前記加速度センス信号とが同一タイミングで前記出力回路部１９に入力されることとなり、前記出力回路部１９が順次前記角速度センス信号と前記加速度センス信号とを出力することで、同一タイミングで検出された前記角速度センス信号と前記加速度センス信号とを１つの信号の塊として時間的に対応付けることができるのである。

あるいは、時間情報を算出し、前記時間情報を前記角速度センサ９と前記加速度センサ１０に付加しておき、前記出力回路部１９において、同一の時間情報を有する角速度センス信号と加速度センス信号とを対応付ける構成としても構わない。

本発明の慣性センサは、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等において有用である。

本発明の実施の形態１における慣性センサを示す電気回路図 本発明の実施の形態１における慣性センサの出力信号の変化を示す図 従来の慣性センサを示す電気回路図

符号の説明

９ 角速度センサ
１０ 加速度センサ
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 バイアス回路
１６ 加速度センサ素子
１７ 第２の検出回路部
１８ 第２の処理回路部
１９ 出力回路部

Claims (4)

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、
   前記角速度センス信号と前記加速度センス信号とを出力する出力回路部とを備え、
   前記出力回路部が
   同一タイミングで検出された前記角速度センス信号と前記加速度センス信号とを１つの信号の塊として時間的に対応付けるべく時分割方式にてデジタル出力する慣性センサ。
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に記載の慣性センサ。
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に記載の慣性センサ。
4. 前記角速度センサあるいは前記加速度センサに遅延回路を設けることにより、
   前記同一タイミングで検出された前記角速度センス信号と前記加速度センス信号とを１つの信号の塊として時間的に対応付ける
   請求項１に記載の慣性センサ。