JP6653479B2 - 慣性力センサ - Google Patents

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Description

本発明は、車両や携帯端末等に用いられる慣性力センサに関する。
図６は、従来の慣性力センサ１００Ａの回路構成を示すブロック図である。
図６に示すように、従来の慣性力センサ１００Ａは、例えば角速度センサであって、振動子１と、駆動回路７と、検出回路８と、加算器９と、温度センサ１０と、Ａ／Ｄ変換器１１と、記憶手段１２とを有する。
振動子１は、音叉形状の水晶製の振動子である。振動子１の４つの側面の各々には、金からなる駆動電極２が設けられている。また、振動子１の表面および裏面の各々には、金からなるモニタ電極３が設けられている。さらに、振動子１の内側の側面には、金からなるＧＮＤ電極４が設けられ、振動子１の外側の側面には、金からなる第１の検出電極５および第２の検出電極６が設けられている。
駆動回路７は、振動子１の一方のモニタ電極３の電荷が入力されて、振動子１における駆動電極２に駆動信号を出力する。
検出回路８は、振動子１における第１の検出電極５にコリオリ力によって発生する電荷および第２の検出電極６にコリオリ力によって発生する電荷が入力されて、出力信号として角速度信号を出力する。
加算器９は、検出回路８から出力される角速度信号に補正信号を加算する。
温度センサ１０は、振動子１の近傍に配置されており、振動子１の近傍の温度を検出する。
Ａ／Ｄ変換器１１は、温度センサ１０から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。
記憶手段１２は、ＥＥＰＲＯＭなどのメモリである。記憶手段１２には、検出回路８から出力される出力信号の誤差を補正するための補正データが記憶されている。
次に、以上のように構成された従来の慣性力センサ１００Ａの動作を説明する。
振動子１の駆動電極２に交流電圧を加えると振動子１が共振し、振動子１のモニタ電極３に電荷が発生する。このモニタ電極３に発生した電荷は、駆動回路７を介して、駆動電極２に入力され、振動子１の振動が一定振幅になるように調整される。
そして、振動子１が振動方向に速度ｖで屈曲振動している状態において、振動子１の長手方向の中心軸周りに振動子１が角速度ωで回転すると、この振動子１にＦ＝２ｍＶ×ωのコリオリ力が発生する。このコリオリ力によって、第１の検出電極５および第２の検出電極６に電荷が発生する。第１の検出電極５および第２の検出電極６に発生した電荷は検出回路８に入力され、検出回路８から出力信号として角速度信号が出力される。
ここで、自動車におけるエンジンルーム内に慣性力センサ１００Ａ（角速度センサ）が設置され、この慣性力センサ１００Ａ近傍の温度が−４０℃から１００℃まで変化する場合を考えてみる。
まず、自動車におけるエンジンルーム内と条件が同じになるように慣性力センサ１００Ａ近傍の温度を−４０℃から１００℃まで変化させて、各温度における温度センサ１０からの出力信号をＡ／Ｄ変換器１１を介してＣＰＵ１４に入力すると同時に、角速度を与えない状態における検出回路８からの出力信号をＣＰＵ１４に入力する。そして、ＣＰＵ１４により、各温度（例えば１℃毎）の検出回路８の出力信号が常に零出力である２．５Ｖになるような各温度の出力信号をプロットして補正用曲線を求める。次に、この補正用曲線を図７に示すように２次曲線（２次関数）で近似して、補正係数を算出する。補正係数は、例えば、ａ＝７×１０−６、ｂ＝９×１０−４、ｃ＝２．５であり、補正データとして、補正用曲線とともに記憶手段１２に記憶される。
そして、このように設定された慣性力センサ１００Ａを搭載する自動車（図示せず）に角速度が加わった場合、慣性力センサ１００Ａにおける検出回路８から角速度信号が出力される。
この場合、慣性力センサ１００Ａの記憶手段１２に記憶された補正データをもとに、自動車の車両制御装置１３のＣＰＵ１４により補正信号（補正値）を算出し、算出した補正信号をＤ／Ａ変換器１５によりアナログ信号に変換する。そして、このアナログ信号となった補正信号を、加算器９によって検出回路８から出力される角速度信号に加算する。これにより、検出回路８からの出力信号、すなわち角速度信号が補正される。
なお、この出願の発明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２００８−１７０２９４号公報
しかしながら、上記従来の慣性力センサ１００Ａでは、温度変化に起因する誤差を補正するための補正用曲線を２次曲線で近似しているので、２次曲線においては正確に補正ができるものの、それ以上高精度で補正することができない。一方、さらに高精度の補正をするために高次の曲線で補正しようとすると回路規模が大きくなるとともに、回路の演算量が増加するという課題がある。
本発明は、上記課題を解決するものであり、回路規模を大きくすることなくかつ演算量が少なくても高精度な高次の補正を行うことができる慣性力センサを提供することを目的とする。
本発明に係る慣性力センサの一態様は、検出素子と、前記検出素子の周囲の温度を検出する温度センサと、前記検出素子からの出力信号を処理するブリッジ回路と、前記ブリッジ回路から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して出力するＡＤ変換器と、前記ＡＤ変換器から出力される出力信号を演算処理する演算回路と、前記ＡＤ変換器からの出力信号の温度変化による変動量を補正するための補正データを記憶する記憶手段とを備え、前記補正データは、少なくとも２次曲線以上の較正曲線であり、前記記憶手段には、所定の温度以上と前記所定の温度未満とで異なる複数パターンの較正曲線の係数が記憶されている。
この構成によれば、２次曲線以上で表された較正曲線についての係数を所定の温度以上と所定の温度未満とで変更することができるので、擬似的に少なくとも４次以上の補正をすることができる。これにより、回路規模が小さく演算量が少ないにも関わらず、高精度で高次な補正をすることができる。
また、本発明に係る慣性力センサの一態様において、さらに、前記記憶手段の後段に設けられたセレクタを備え、前記セレクタは、前記温度センサによって検出された温度に応じて、前記記憶手段に記憶された前記複数パターンの較正曲線の係数の中から特定の係数を選択する。
この構成によれば、複数パターンの較正曲線の係数の中から特定の係数を容易に選択することができる。
また、本発明に係る慣性力センサの一態様において、さらに、前記セレクタの後段に設けられた温度補正演算手段を備え、前記温度補正演算手段は、前記温度センサからの温度情報と前記セレクタで選択された前記特定の係数とによって、前記ＡＤ変換器からの出力信号を補正するための補正値を算出する。
この構成によれば、ＡＤ変換器からの出力信号を補正するための補正値を算出することができる。
また、本発明に係る慣性力センサの一態様において、前記演算回路は、前記温度補正演算手段によって算出された補正値を基に、前記ＡＤ変換器からの出力信号を補正する。
この構成によれば、補正値によってＡＤ変換器からの出力信号を補正することができる。
本発明によれば、回路規模を大きくすることなくかつ演算量が少なくても高精度な高次の補正を行うことができる慣性力センサを実現できる。
図１は、本発明の一実施の形態に係る慣性力センサの回路構成を示すブロック図である。 図２は、同慣性力センサにおける加速度検出素子の上面図である。 図３は、同慣性力センサにおける加速度検出素子の上面図である。 図４Ａは、同慣性力センサにおけるＸ軸方向の加速度を検出する第１のブリッジ回路の回路図である。 図４Ｂは、同慣性力センサにおけるＹ軸方向の加速度を検出する第２のブリッジ回路の回路図である。 図５は、同慣性力センサの温度変動によって出力信号を補正するときの補正前後の出力信号を示す図である。 図６は、従来の慣性力センサの回路構成を示すブロック図である。 図７は、従来の慣性力センサの出力信号を補正する較正曲線を示す図である。
以下、本発明の一実施の形態における慣性力センサ１００について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、および、構成要素の配置位置や接続形態などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
また、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺等は必ずしも一致していない。各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
また、本明細書および図面において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、三次元直交座標系の三軸を表している。
図１は、本発明の一実施の形態に係る慣性力センサ１００の回路構成を示すブロック図である。
図１に示すように、慣性力センサ１００は、加速度検出素子２０と、温度センサ４４と、第１のブリッジ回路４１と、第２のブリッジ回路４２と、第１のΔΣＡＤ変換器（デルタシグマＡＤ変換器）４７と、第２のΔΣＡＤ変換器４８と、演算回路４９と、記憶手段５０とを備える。
本実施の形態における慣性力センサ１００は、さらに、第３のΔΣＡＤ変換器５１と、デジタルローパスフィルタ５２と、温度信号オフセット調整手段５３と、セレクタ５４と、温度補正演算手段５５とを備える。
図２は、慣性力センサ１００における加速度検出素子２０の上面図である。
加速度検出素子２０は、検出素子の一例であり、図２に示すように、内部に中空領域２１が形成された枠部２２と、枠部２２にそれぞれ一端が接続され、中空領域２１に延伸するように設けられた梁部２３、２４、２５、２６とを有する。また、加速度検出素子２０は、梁部２３、２４、２５、２６の他端にそれぞれ接続された錘部２７、２８、２９、３０と、梁部２３、２４、２５、２６の上にそれぞれ設けられたＸ軸方向の加速度を検出する第１の加速度検出部３１、３２およびＹ軸方向の加速度を検出する第２の加速度検出部３３、３４とを有する。錘部２７と錘部２８とが対向し、錘部２９と錘部３０とが対向している。第１の加速度検出部３１、３２および第２の加速度検出部３３、３４としては、歪抵抗方式や静電容量方式などの検出デバイスを用いることができる。この場合、歪抵抗方式の検出デバイスとしてピエゾ抵抗を用いることにより、加速度検出素子２０の感度を向上させることができる。また、歪抵抗方式の検出デバイスとして酸化膜歪み抵抗体を用いた薄膜抵抗を用いることにより、加速度検出素子２０の温度特性を向上させることができる。
図３は、加速度検出素子２０の上面図であり、加速度の検出方法を説明するための回路例を示している。図３では、第１の加速度検出部３１、３２および第２の加速度検出部３３、３４として、歪抵抗方式の検出デバイスを用いた場合の当該検出デバイスの配置を示している。
図３に示すように、第１の加速度検出部３１として歪抵抗Ｒ２、Ｒ４を配置し、第１の加速度検出部３２として歪抵抗Ｒ１、Ｒ３を配置し、第２の加速度検出部３３として歪抵抗Ｒ５、Ｒ７を配置し、第２の加速度検出部３４として歪抵抗Ｒ６、Ｒ８を配置している。
第１のブリッジ回路４１および第２のブリッジ回路４２は、加速度検出素子２０からの出力信号を処理する。本実施の形態において、第１のブリッジ回路４１および第２のブリッジ回路４２から出力される信号は、アナログ信号である。
図４Ａは、慣性力センサ１００におけるＸ軸方向の加速度を検出する第１のブリッジ回路４１の回路図である。
図４Ａに示すように、第１のブリッジ回路４１では、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４がブリッジ接続されており、対向する一対の接続点ＶｄｄとＧＮＤとの間に電圧を印加して他の一対の接続点Ｖｘ１とＶｘ２との間の電圧を検出することにより、Ｘ軸方向の加速度を検出する。具体的には、第１のブリッジ回路４１は、加速度検出素子２０における第１の加速度検出部３１、３２からの出力信号を処理してＸ軸方向の加速度を検出し、検出した加速度を第１のΔΣＡＤ変換器４７に出力する。
図４Ｂは、慣性力センサ１００におけるＹ軸方向の加速度を検出する第２のブリッジ回路４２の回路図である。
図４Ｂに示すように、第２のブリッジ回路４２では、抵抗Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８がブリッジ接続されており、対向する一対の接続点ＶｄｄとＧＮＤとの間に電圧を印加して他の一対の接続点Ｖｙ１とＶｙ２との間の電圧を検出することにより、Ｙ軸方向の加速度を検出する。具体的には、第２のブリッジ回路４２は、加速度検出素子２０における第２の加速度検出部３３、３４からの出力信号を処理してＹ軸方向の加速度を検出し、検出した加速度を第２のΔΣＡＤ変換器４８に出力する。
温度センサ４４は、加速度検出素子２０の周囲の温度を検出する。つまり、温度センサ４４は、加速度検出素子２０の周囲の温度を検出可能な位置に配置されている。温度センサ４４は、検出した温度情報を第３のΔΣＡＤ変換器５１に出力する。なお、温度センサ４４から出力される温度情報に関する信号は、例えばアナログ信号である。
第１のΔΣＡＤ変換器４７は、ＡＤ変換器の一例であって、第１のブリッジ回路４１から出力信号として出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する。具体的には、第１のΔΣＡＤ変換器４７は、第１のブリッジ回路４１で検出したＸ軸方向の加速度をアナログ信号からデジタル信号に変換する。
第２のΔΣＡＤ変換器４８は、ＡＤ変換器の一例であって、第２のブリッジ回路４２から出力信号として出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する。具体的には、第２のΔΣＡＤ変換器４８は、第２のブリッジ回路４２で検出したＹ軸方向の加速度をアナログ信号からデジタル信号に変換する。
演算回路４９は、第１のΔΣＡＤ変換器４７および第２のΔΣＡＤ変換器４８から出力される出力信号を演算処理する。本実施の形態において、演算回路４９は、第１のΔΣＡＤ変換器４７からのＸ軸方向の加速度信号および第２のΔΣＡＤ変換器４８からのＹ軸方向の加速度信号を、温度センサ４４からの温度情報を基に補正して出力する。具体的には、演算回路４９は、温度補正演算手段５５によって算出された補正値により第１のΔΣＡＤ変換器４７および第２のΔΣＡＤ変換器４８からの出力信号を補正する。
記憶手段５０は、第１のΔΣＡＤ変換器４７および第２のΔΣＡＤ変換器４８からの出力信号の温度変化による変動量を補正するための補正データを記憶する。記憶手段５０に記憶される補正データは、少なくとも２次曲線以上の較正曲線である。また、記憶手段５０には、所定の温度以上と所定の温度未満とで異なる複数パターンの較正曲線の係数が記憶されている。
較正曲線は、単項式又は多項式の数式で表された近似曲線である。較正曲線が２次曲線である場合、例えば、較正曲線は、ｙ＝ａ×ｔ２＋ｂ×ｔ＋ｃで表される。較正曲線の係数は、その数式における係数（ａ、ｂ、ｃ）である。なお、較正曲線は、２次曲線（２次関数）に限るものではなく、３次曲線以上の高次の曲線であってもよい。例えば、較正曲線が３次曲線である場合、較正曲線は、例えば、ｙ＝ａ×ｔ３＋ｂ×ｔ２＋ｃ×ｔ＋ｄまたはｙ＝ａ×ｔ３＋ｂ×ｔ２＋ｃ×ｔ等で表され、その係数は、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、または、ａ、ｂ、ｃである。本実施の形態では、較正曲線をｙ＝ａ×ｔ３＋ｂ×ｔ２＋ｃ×ｔの３次曲線としている。
記憶手段５０は、例えばＲＯＭなど不揮発性メモリである。なお、記憶手段５０は、不揮発性メモリに限るものではなく、ＲＡＭなどの揮発性メモリなどのその他のメモリであってもよい。また、記憶手段５０には、補正データ（較正曲線）および較正曲線の係数以外に、その他の情報が記憶されていてもよい。
第３のΔΣＡＤ変換器５１は、温度センサ４４の後段に設けられている。第３のΔΣＡＤ変換器５１は、温度センサ４４から出力信号として出力される温度情報に関するアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する。
デジタルローパスフィルタ５２は、第３のΔΣＡＤ変換器５１の後段に設けられている。デジタルローパスフィルタ５２は、第３のΔΣＡＤ変換器５１から出力される温度情報に関するデジタル信号からノイズ信号を除去する。
温度信号オフセット調整手段５３は、デジタルローパスフィルタ５２の後段に設けられている。温度信号オフセット調整手段５３は、温度センサ４４から出力される温度情報に関する信号のオフセット調整を行う。本実施の形態において、温度信号オフセット調整手段５３は、デジタルローパスフィルタ５２によってノイズ信号が除去され、かつ、第３のΔΣＡＤ変換器５１によってデジタル信号に変換された、温度センサ４４からの温度情報に関する信号のオフセット調整を行う。
セレクタ５４は、記憶手段５０の後段に設けられている。セレクタ５４は、温度センサ４４によって検出された温度に応じて、記憶手段５０に記憶された複数パターンの較正曲線の係数の中から特定の係数を選択する。
温度補正演算手段５５は、セレクタ５４および温度信号オフセット調整手段５３の後段に設けられている。温度補正演算手段５５は、温度センサ４４からの温度情報とセレクタ５４で選択された特定の係数とによって、第１のΔΣＡＤ変換器４７および第２のΔΣＡＤ変換器４８からの出力信号を補正するための補正値を算出する。
次に、以上のように構成された慣性力センサ１００の動作を説明する。
まず、最初に、Ｘ軸方向の加速度を検出する場合について説明する。
加速度検出素子２０にＸ軸方向の正方向に加速度が加わった場合、錘部２８が下方に移動し、錘部２７が上方に移動する。そうすると、梁部２４の上面には引張応力が加わり第１の加速度検出部３２の抵抗値が増加する。また、この場合、梁部２３の上面には圧縮応力が加わり、第１の加速度検出部３１の抵抗値が減少する。したがって、図４Ａに示すように、第１のブリッジ回路４１からはＸ軸方向に加わる加速度に応じた出力信号が出力する。
次に、Ｙ軸方向の加速度を検出する場合について説明する。
加速度検出素子２０にＹ軸方向の正方向に加速度が加わった場合、錘部２９が下方に移動し、錘部３０が上方に移動する。そうすると、梁部２５の上面には引張応力が加わり第２の加速度検出部３３の抵抗値が増加する。また、この場合、梁部２６の上面には圧縮応力が加わり、第２の加速度検出部３４の抵抗値が減少する。したがって、図４Ｂに示すように、第２のブリッジ回路４２からはＹ軸方向に加わる加速度に応じた出力信号が出力する。
実際にはＸ軸方向およびＹ軸方向の２軸の加速度が加速度検出素子２０（慣性力センサ１００）に加わっている。そして、第１のブリッジ回路４１から出力されるＸ軸方向の加速度の出力信号は第１のΔΣＡＤ変換器４７によりデジタル信号に変換される。同様に、第２のブリッジ回路４２から出力されるＹ軸方向の加速度（加速度信号）は、第２のΔΣＡＤ変換器４８によりデジタル信号に変換される。
演算回路４９は、デジタル信号として第１のΔΣＡＤ変換器４７から出力されるＸ軸方向の加速度出力信号と、第２のΔΣＡＤ変換器４８から出力されるＹ軸方向の加速度信号を、温度センサ４４から出力される温度情報を基に補正して出力する。
ここで、慣性力センサ１００の周囲の温度が変動する場合を考える。
まず、慣性力センサ１００を温度槽（図示せず）に入れて、周囲温度を−５０℃から１５０℃まで変化させて、加速度を付加しない状態で、演算回路４９から出力される出力信号がゼロ値になる温度を見極めて、このときの温度を基準温度とする。
次に、この基準温度を中心にして、温度を増減したときの出力信号の変化量を計測して、その変化量を補正する補正データを例えば記憶手段５０に予め格納させておく。
例えば、温度を増減したときの各温度（例えば１℃毎）における出力信号をプロットして近似し、補正データとして較正曲線を算出して較正曲線の係数とともに記憶手段５０に記憶させる。この場合、所定の温度（例えば２５℃）を境界として、所定の温度以上と所定の温度未満とで異なる複数のパターンの較正曲線を算出し、較正曲線とその係数とを記憶手段５０に記憶させる。
本実施の形態では、補正データである較正曲線をｙ＝ａ×ｔ３＋ｂ×ｔ２＋ｃ×ｔの３次曲線とし、複数パターンの３次曲線を算出する。また、複数パターンの３次曲線の各々の係数ａ、ｂ、ｃも記憶手段５０に記憶する。例えば、記憶手段５０には、第１パターンの較正曲線としてｙ＝ａ１×ｔ３＋ｂ１×ｔ２＋ｃ２×ｔが記憶されるとともに、第２パターンの較正曲線としてｙ＝ａ２×ｔ３＋ｂ２×ｔ２＋ｃ２×ｔが記憶される。さらに、これらの較正曲線の係数として、第１のパターンの係数（ａ１、ｂ１、ｃ１）および第２のパターンの係数（ａ２、ｂ２、ｃ２）も記憶手段５０に記憶される。
そして、慣性力センサ１００の動作状態においては、温度センサ４４によって慣性力センサ１００（加速度検出素子２０）の周囲の温度を検出する。温度センサ４４によって検出された温度情報に関する信号は、第３のΔΣＡＤ変換器５１でデジタル出力信号に変換され、さらに、デジタルローパスフィルタ５２によりノイズ信号が除去されて、温度信号オフセット調整手段５３に入力される。
温度信号オフセット調整手段５３は、第３のΔΣＡＤ変換器５１およびデジタルローパスフィルタ５２を介して入力された温度センサ４４からの温度情報に関する信号について、オフセット調整を行う。その後、オフセット調整された温度情報に関する信号を基に、その温度情報に関する信号に応じた補正データとして、記憶手段５０から較正曲線の係数を抽出する。
この場合、加速度検出素子２０の周囲の温度の変化に応じて、較正曲線の係数を切り替える。具体的には、セレクタ５４によって、加速度検出素子２０の周囲の温度に応じて、記憶手段５０に記憶された複数パターンの較正曲線の中から特定の較正曲線が選択されるとともに、記憶手段５０に記憶された複数パターンの較正曲線の係数の中から特定の係数が選択される。つまり、加速度検出素子２０の周囲の温度の変化に応じて、セレクタ５４により較正曲線の係数が切り替えられる。
例えば、加速度検出素子２０の周囲の温度が２５℃未満の場合、セレクタ５４によって、補正データとして第１のパターンの較正曲線（ｙ＝ａ１×ｔ３＋ｂ１×ｔ２＋ｃ１×ｔ）が選択されるとともに、第１のパターンの較正曲線の係数（ａ１、ｂ１、ｃ１）が選択される。一方、加速度検出素子２０の周囲の温度が２５℃以上の場合、セレクタ５４によって、補正データとして第２のパターンの較正曲線（ｙ＝ａ２×ｔ３＋ｂ２×ｔ２＋ｃ２×ｔ）が選択されるとともに、第２のパターンの較正曲線の係数（ａ２、ｂ２、ｃ２）が選択される。
その後、温度補正演算手段５５により、デジタルローパスフィルタ５２を介した温度信号オフセット調整手段５３からの出力信号である温度情報と、セレクタ５４で選択された特定の係数とを基に、第１のΔΣＡＤ変換器４７および第２のΔΣＡＤ変換器４８からの出力信号を補正するための補正値を算出する。
温度補正演算手段５５によって算出された補正値は、演算回路４９に加算される。そして、演算回路４９は、温度補正演算手段５５によって算出された補正値を基に、図５に示すように、第１のΔΣＡＤ変換器４７および第２のΔΣＡＤ変換器４８から出力される出力信号を補正する。図５は、慣性力センサ１００の温度変動によって出力信号を補正するときの補正前後の出力信号を示す図である。なお、図５には、従来の慣性力センサ１００Ａの補正後の出力信号も示している。
以上のとおり、本実施の形態における慣性力センサ１００においては、第１のΔΣＡＤ変換器４７からの出力信号および第２のΔΣＡＤ変換器４８からの出力信号の各々の温度変化による変動量を補正するための補正データを３次曲線の較正曲線で構成するとともに、この較正曲線の係数を、所定の温度以上（例えば２５℃以上）と所定の温度未満（例えば２５℃未満）とで異なる複数のパターンの較正曲線の係数から選択している。つまり、所定の温度を境界として、補正データである較正曲線の係数を変更している。そして、異なる複数パターンの較正曲線の係数は、記憶手段５０に予め記憶されている。
そして、慣性力センサ１００（加速度検出素子２０）の周囲の温度の変化に応じて、記憶手段５０から複数パターンの較正曲線（３次曲線）の係数の中から特定の係数を選択して、この係数を基にして第１のΔΣＡＤ変換器４７からの出力信号および第２のΔΣＡＤ変換器４８からの出力信号を補正している。
このように、３次曲線の較正曲線の係数を用いて温度変化に応じて第１のΔΣＡＤ変換器４７からの出力信号および第２のΔΣＡＤ変換器４８からの出力信号を補正することで、擬似的に６次に相当する補正を行うことができる。これにより、回路規模が小さく演算量が少ないにも関わらず、高精度で６次の補正をすることができる。
以上、本発明に係る慣性力センサ１００について、一実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施の形態において、較正曲線は３次曲線としたが、２次曲線であってもよい。これにより、従来のように補正データとして２次曲線を用いながらも、擬似的に４次に相当する補正を行うことができる。したがって、回路規模が小さく演算量が少ないにも関わらず、高精度で４次の補正をすることができる。
また、上記実施の形態では、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の２軸方向の加速度を検出するために、２つの加速度検出部（第１の加速度検出部３１および３２、第２の加速度検出部３３および３４）を用いるともに、２つのブリッジ回路（第１のブリッジ回路４１、第２のブリッジ回路４２）と２つのΔΣＡＤ変換器（第１のΔΣＡＤ変換器４７、第２のΔΣＡＤ変換器４８）とを用いたが、これに限るものではなく、１軸方向の加速度のみの検出を行ってもよい。この場合、加速度検出部、ブリッジ回路及びΔΣＡＤ変換器は、１つずつでよい。
また、上記実施の形態において、慣性力センサ１００は、加速度を検出したが、これに限るものではない。
その他、上記実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、又は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記の実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
また、上記の慣性力センサ１００において、温度信号オフセット調整手段５３および温度補正演算手段５５等の処理手段は、回路によって実現することができる。この場合、回路は、全体として１つの回路を構成してもよいし、それぞれ別々の回路でもよい。
また、温度信号オフセット調整手段５３および温度補正演算手段５５等の処理手段において動作として説明した処理は、コンピュータが実行してもよい。例えば、コンピュータが、プロセッサ（ＣＰＵ）、メモリ及び入出力回路等のハードウェア資源を用いてプログラムを実行することによって、上記の各処理を実行することができる。具体的には、プロセッサが処理対象のデータをメモリ又は入出力回路等から取得してデータを演算したり、演算結果をメモリ又は入出力回路等に出力したりすることによって、各処理を実行する。
また、上記の各処理を実行するためのプログラムは、記憶手段５０に記憶されていてもよいし、記憶手段５０とは異なる記録媒体に記録されていてもよい。
本発明に係る慣性力センサは、回路規模を大きくすることなくかつ演算量が少なくても高精度な高次の補正を行うことができるという効果を有し、車両や携帯端末等に用いられる慣性力センサとして有用である。
２０ 加速度検出素子
３１、３２ 第１の加速度検出部
３３、３４ 第２の加速度検出部
４１ 第１のブリッジ回路
４２ 第２のブリッジ回路
４４ 温度センサ
４７ 第１のΔΣＡＤ変換器
４８ 第２のΔΣＡＤ変換器
４９ 演算回路
５０ 記憶手段
５１ 第３のΔΣＡＤ変換器
５２ デジタルローパスフィルタ
５３ 温度信号オフセット調整手段
５４ セレクタ
５５ 温度補正演算手段
１００ 慣性力センサ

Claims (4)

  1. 検出素子と、
    前記検出素子の周囲の温度を検出する温度センサと、
    前記検出素子からの出力信号を処理するブリッジ回路と、
    前記ブリッジ回路から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して出力するＡＤ変換器と、
    前記ＡＤ変換器から出力される出力信号を演算処理する演算回路と、
    前記ＡＤ変換器からの出力信号の温度変化による変動量を補正するための補正データを記憶する記憶手段とを備え、
    前記補正データは、少なくとも２次曲線以上の較正曲線であり、
    前記記憶手段には、所定の温度以上と前記所定の温度未満とで異なる複数パターンの較正曲線の係数が記憶されている慣性力センサ。
  2. さらに、前記記憶手段の後段に設けられたセレクタを備え、
    前記セレクタは、前記温度センサによって検出された温度に応じて、前記記憶手段に記憶された前記複数パターンの較正曲線の係数の中から特定の係数を選択する請求項１記載の慣性力センサ。
  3. さらに、前記セレクタの後段に設けられた温度補正演算手段を備え、
    前記温度補正演算手段は、前記温度センサからの温度情報と前記セレクタで選択された前記特定の係数とによって、前記ＡＤ変換器からの出力信号を補正するための補正値を算出する請求項２に記載の慣性力センサ。
  4. 前記演算回路は、前記温度補正演算手段によって算出された補正値を基に、前記ＡＤ変換器からの出力信号を補正する請求項３に記載の慣性力センサ。
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