WO2021220574A1

WO2021220574A1 - センサモジュール

Info

Publication number: WO2021220574A1
Application number: PCT/JP2021/004541
Authority: WO
Inventors: 勲服部; 稔夫山崎; 岳志森; 祐嗣鈴木
Original assignee: パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date: 2020-04-28
Filing date: 2021-02-08
Publication date: 2021-11-04

Abstract

センサモジュールの取付基準位置からの取付角度のずれ量がセンサモジュールの感度に与える影響を抑制することができるセンサモジュールを提供する。センサモジュール（１）は、支持部材（６）と、角速度センサ（２）と、傾斜センサ（３）と、制御部（４）と、を備える。角速度センサ（２）は、支持部材（６）に実装され、角速度を検出する。傾斜センサ（３）は、角速度センサ（２）の傾きを検出する。制御部（４）は、角速度センサ（２）及び傾斜センサ（３）と通信可能である。制御部（４）は、角速度信号と、傾斜信号と、を出力する。角速度信号は、角速度センサから出力された検出結果と、角速度センサ（２）の支持部材（６）に対する基準位置からのずれ量に関するアライメントデータと、に基づく信号である。傾斜信号は、傾斜センサ（３）から出力された検出結果を含む。

Description

センサモジュール

　本開示は、一般にセンサモジュールに関し、より詳細にはセンサと、センサを支持する支持部材と、を備えるセンサモジュールに関する。

　従来、容量式バルク超音波ディスクジャイロスコープが知られている（特許文献１参照）。特許文献１の容量式バルク超音波ディスクジャイロスコープ（角速度センサ）は、半導体微小加工技術により形成され、バルク超音波振動する物体に生起されるコリオリ力に関連する物理量を検出することで角速度を検出する。

　一方で、上述した角速度センサ（ジャイロスコープ）を支持基板に取り付けるときに、取付誤差を含むことがある。つまり、角速度センサを取り付けたセンサモジュールは、角速度センサの本来の取付位置、取付角度に対して取り付けによる誤差を含み、高性能な角速度センサの十分な性能を生かせない可能性があった。特に、角速度センサの取付角度が基準位置からずれると、センサモジュールの感度が低下する。

特開２００９－５３１７０７号公報

　本開示は上記課題に鑑みてなされ、センサモジュールの取付基準位置からの取付角度のずれ量がセンサモジュールの感度に与える影響を抑制することができるセンサモジュールを提供することを目的とする。

　本開示の一態様に係るセンサモジュールは、支持部材と、角速度センサと、傾斜センサと、制御部と、を備える。前記角速度センサは前記支持部材に実装され、角速度を検出する。前記傾斜センサは、前記角速度センサの傾きを検出する。前記制御部は、前記角速度センサ及び前記傾斜センサと通信可能である。前記制御部は、角速度信号と、傾斜信号と、を出力する。前記角速度信号は、前記角速度信号から出力された検出結果と前記角速度センサの前記支持部材に対する基準位置からのずれ量に関するアライメントデータとに基づく信号である。前記傾斜信号は、前記傾斜センサから出力された検出結果を含む。

図１は、一実施形態に係るセンサモジュールの角速度センサの模式図である。図２は、同上のセンサモジュールの角速度センサの外観図である。図３は、同上のセンサモジュールの角速度センサのＸ１－Ｘ１断面図である。図４Ａは、角速度センサの動作原理を説明する図である。図４Ｂは角速度センサの動作原理を説明する図である。図５は、一実施形態に係るセンサモジュールの構成を示す図である。図６は、同上のセンサモジュールの実装傾きを説明する図である。図７Ａは、同上のセンサモジュールの他軸感度を説明する図である。図７Ｂは、センサモジュールのセンサ感度の補正方法を説明する図である。

　以下に説明する各実施形態及び変形例は、本開示の一例に過ぎず、本開示は、実施形態及び変形例に限定されない。実施形態及び変形例以外であっても、本開示に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、重力加速度とは反対向きの方向を＋Ｚ軸方向とし、Ｚ軸に垂直な平面をＸ－Ｙ平面とする。Ｘ軸とＹ軸とは直交し、Ｘ軸とＺ軸とは直交し、Ｙ軸とＺ軸とは直交する。図１～図４Ｂ、図６及び図７では、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を明示している。

　（実施形態）
　以下、本実施形態に係るセンサモジュール１について、図１～図７Ｂを用いて説明する。

　（１）概要
　本実施形態に係るセンサモジュール１は、図６に示すように、角速度センサ２と、傾斜センサ３と、制御部４と、メモリ５と、支持部材６と、を含んでいる。

　センサモジュール１は、例えば、回転角速度、回転角及び角速度等の物理量を、電気信号に変換する。すなわち、本実施形態のセンサモジュール１は、物理量を電気信号に変換するトランスデューサとして機能する。センサモジュール１は、例えば、家電機器、携帯端末、カメラ、ウェアラブル端末、ゲーム機、又は車両（自動車及び二輪自動車等を含む）、ドローン、航空機若しくは船舶等の移動体等の、様々な機器に用いられる。本実施形態では、車載のセンサモジュールを想定しているが、車載のセンサモジュールに限定する意図ではない。

　角速度センサ２は、ジャイロセンサとも言い、本実施形態では、角速度センサ２は、センサモジュール１の角速度を検出対象とする。角速度センサ２は、図１～図３に示すように、ＢＡＷ（Bulk Acoustic Wave）振動を利用した構造を有する角速度センサであり、ノイズ、バイアス安定性に優位性があり、Ｑ値が高い。ここで、バイアス安定性とは、１時間あたりに蓄積される角度誤差のことである。例えば、車両の自動運転技術のように、比較的、高精度の角速度の検出が要求される場合に、本実施形態に係る角速度センサ２は好適である。ただし、高精度の角速度の検出が要求されない場合であっても、本実施形態に係る角速度センサ２は採用可能である。

　本実施形態では、角速度センサ２は、例えば、Ｚ軸方向の１軸角速度センサであり、１ＤＯＦ（Degree of Freedom）とも呼ばれる。角速度センサ２は、センサモジュール１の角速度を検出する。

　図６に示すように、角速度センサ２は、支持部材６に実装されている。制御部４を基準とした制御部４に対する角速度センサ２の実装ずれ、すなわちアライメント情報は、センサモジュール１の製造工程において取得される。ここで、実装ずれとは、制御部４を基準として、角速度センサ２の実装された傾きと本来実装される基準位置との差異を実装ずれとしている。

　傾斜センサ３は、本実施形態では、加速度センサ３０を含んでいる。加速度センサ３０は、加速度、傾き、衝撃、振動等を計測するセンサである。本実施形態では、加速度センサ３０は、低重力加速度タイプのＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）センサである。本実施形態で用いるような低重力加速度タイプでは、静電容量方式、ピエゾ抵抗方式、熱検知方式等の方式がある。加速度センサ３０は、ＭＥＭＳセンサ以外には、ＰＺＴ（チタン・ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）の略称）加速度センサ等であってもよい。

　制御部４は、本実施形態では、角速度センサ２や傾斜センサ３に接続され、各種センサからの信号を電気信号に変換するＡＳＩＣ（Application specific integrated circuit）を含む。

　（２）構成
　以下に、本実施形態に係るセンサモジュール１の詳細な構成について、図１～図７Ｂを参照して説明する。

　本実施形態では、センサモジュール１は、図６に示すように、角速度センサ２と、傾斜センサ３と、制御部４と、メモリ５と、支持部材６と、を備えている。また、センサモジュール１は、図２及び図３に示すように、台座９と、ボンディングワイヤ１０と、ケース１１と、補助部材１２と、を更に備えている。

　角速度センサ２は、図１に示すように、ＢＡＷ振動を利用した構造を有する角速度センサである。本実施形態に係る角速度センサ２は、図１に示すように、バルク超音波共振素子７と、基板８と、を備えている。バルク超音波共振素子７は、可動部７１と、複数（図１では８つ）の電極７２と、多結晶シリコン配線７４と、を備える。可動部７１は、例えば、共振素子であって、Ｚ軸方向の平面視において円形状となる円盤状（ディスク状）に形成されている。ここで、可動部７１は、単結晶又は多結晶シリコン等の非圧電性物質であって、圧電性材料から製作されていることを必要としない。可動部７１は、例えば、シリコン炭化物、窒化ガリウム、窒化アルミニウム又は石英等の半導体又は金属材料にて構成されていてもよい。

　複数の電極７２は、ディスク状の可動部７１の周囲に等間隔に配置されている。バルク超音波共振素子７は、それぞれの電極７２と可動部７１との間には容量性間隙７３を有する。複数の電極７２は、複数（ここでは４つ）の駆動用電極７２１と、複数（ここでは４つ）の検出用電極７２２と、を含んでいる。複数の電極７２と可動部７１との間には、一定の静電容量が生じている。

　各駆動用電極７２１に駆動信号を印加して可動部７１を一定の速度で振動させている状態において、可動部７１に加わる角速度に応じてコリオリ力が発生する。コリオリ力が発生した場合、一定であった静電容量に変化が生じる。バルク超音波共振素子７は、検出用電極７２２において、静電容量の変化を検出することにより、角速度を検出する。

　バルク超音波共振素子７の動作について、図４Ａ及び図４Ｂを参照して説明する。図４Ａ及び図４Ｂは、バルク超音波共振素子７の動作原理を説明するための概念図である。

　本実施形態では、一例として、バルク超音波共振素子７は、高周波（ＭＨｚ帯域）駆動の容量式バルク超音波ジャイロスコープである。

　図４Ａに示すように、可動部７１は、コリオリ力により、その中心軸に直交する平面で、互いに直交する２方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に交互に伸縮する変形を繰り返すように振動する。バルク超音波共振素子７は、可動部７１の変形量（移動量）を電気信号として出力する。すなわち、図４Ｂに示すように、可動部７１の変形量は、可動部７１と検出用電極７２２との間の静電容量の変化として現れるため、バルク超音波共振素子７は、この静電容量の変化に応じた電気信号を出力する。

　バルク超音波共振素子７は、検出対象である物理量に応じた電気信号を出力する素子である。本実施形態では、検出対象はＺ軸周りの角速度であるので、バルク超音波共振素子７は、Ｚ軸周りの角速度に応じた電気信号を出力する。

　バルク超音波共振素子７では、可動部７１の中央部と複数の駆動用電極７２１のうち１つの駆動用電極７２１が多結晶シリコン配線７４で接続されている。多結晶シリコン配線７４は、直流バイアスを可動部７１に供給している。

　基板８は、図１及び図３に示すように、平板上に形成されており、Ｚ軸方向に厚みを有している。

　基板８の素子面８１は、バルク超音波共振素子７とＺ軸方向において対向している。すなわち、バルク超音波共振素子７は、基板８の素子面８１側に配置されている。ここで、基板８の素子面８１には絶縁層１４をパターニングしてもよい。つまり、バルク超音波共振素子７は、素子面８１との間に絶縁層１４が設けられてもよい。本実施形態では、バルク超音波共振素子７と素子面８１との間に絶縁層１４が設けられている。本実施形態では、一例として、基板８は、図１に示すバルク超音波共振素子７と同様にＺ軸方向の平面視において略円形状（ディスク状）である。基板８は、例えば、シリコン基板である。

　支持部材６は、本実施形態では、一例として、平面視において略正方形状である。ここで、支持部材６は、ＡＳＩＣのパッケージである。つまり、支持部材６は、電気絶縁性を有する樹脂パッケージ等のパッケージに半導体チップとして処理回路６２を内蔵した構成である。このため、バルク超音波共振素子７は、ＡＳＩＣのパッケージとしての支持部材６の一表面（支持面６１）に実装される。

　支持部材６の支持面６１には、バルク超音波共振素子７が固定されている。本開示で言う「固定」は、種々の手段により、一定の位置に留まる状態とされていることを意味する。つまり、バルク超音波共振素子７は、支持部材６の支持面６１に対して動かない状態とされていることを意味する。

　支持部材６の支持面６１にバルク超音波共振素子７を固定する手段として、例えば、接着、粘着、ろう付け、溶着又は圧着等の適宜の手段を採用することができる。本実施形態では、一例として、支持面５１にバルク超音波共振素子７を固定する手段は、シリコーン系の接着剤による接着である。支持部材６は、角速度センサ２よりも一回り大きく形成されており、バルク超音波共振素子７は、支持面５１の中央部に固定されている。

　台座９は、本実施形態では、例えば、セラミックである。台座９は、図３に示すように、台座９の上側に支持部材６を固定し、支持部材６はバルク超音波共振素子７を固定する。本実施形態では、センサモジュール１は、基板８に対してバルク超音波共振素子７を積層し、基板８と一体となったバルク超音波共振素子７の電極面を台座９に固定する構造、いわゆるフェイスダウン構造を有する。台座９は実装基板であり、支持部材６と台座９とは、図３に示すようにボンディングワイヤ１０によって電気的に接続されている。

　ケース１１は、図２及び図３に示すように、ケース本体１１１とフランジ部１１２と、を有する。図２はセンサモジュール１の外観図、図３は図２のＸ１－Ｘ１断面図である。ケース本体１１１は、各角部が湾曲したアール（Ｒ）形状を有している。フランジ部１１２は、ケース本体１１１の外周縁から外側に突出した部位である。ケース１１は、このフランジ部１１２を台座９に対するケース１１の固定手段としては、例えば、接着、粘着、ろう付け、溶着又は圧着等の適宜の手段を採用可能である。本実施形態では、一例として、台座９とケース１１との固定手段は、接着である。

　ここで、本実施形態では、ケース１１は台座９に対して気密結合されることにより、ケース１１と台座９との間には、気密空間が形成される。このため、バルク超音波共振素子７等は、気密空間に収容されることになり、センサモジュール１に対する湿度等の影響を抑制することが可能である。

　補助部材１２は、図２において台座９の下側には補助部材１２が設けられている。補助部材１２は、複数の配線を樹脂モールドしたもので、センサモジュール１に対して、電極の引き回しや緩衝材として機能する。

　本実施形態に係るセンサモジュール１は、図３に示すように、処理回路６２を有している。処理回路６２は、本実施形態では、支持部材６としてのＡＳＩＣに設けられている。処理回路６２は、バルク超音波共振素子７から出力される電気信号に関する処理を実行する。本実施形態では、制御部４は、支持部材６に設けられている。言い換えれば、支持部材６は、バルク超音波共振素子７から出力される電気信号に関する処理を実行する処理回路６２を含んでいる。

　本実施形態では、処理回路６２は、バルク超音波共振素子７から出力されるアナログ電気信号（アナログ信号）を、デジタル信号に変換する。処理回路６２は、ノイズ除去及び温度補償等の適宜の処理を実行する。さらに、処理回路６２は、バルク超音波共振素子７に対して、バルク超音波共振素子７を駆動するための駆動信号を与える。

　また、処理回路６２は、例えば、積分処理又は微分処理といった演算処理を実行してもよい。例えば、処理回路６２は、バルク超音波共振素子７から出力される電気信号について積分処理を実行することで、センサモジュール１は、Ｚ軸周りの角速度の積分値、つまりＺ軸周りの角速度を求めることが可能である。一方、例えば、処理回路６２が、バルク超音波共振素子７から出力される電気信号について微分処理を実行することで、センサモジュール１は、Ｚ軸周りの角速度の微分値、つまりＺ軸周りの角加速度を求めることが可能である。

　角速度センサ２は、支持部材６の支持面６１に設置される。このときの取付精度によって、制御部４に対する実装ずれが生じる。

　傾斜センサ３は、本実施形態では、いわゆる加速度センサ３０を含んでいる。加速度センサ３０は、第１センサ３１と、第２センサ３２と、第３センサ３３と、を含んでいる。第１センサ３１は、第１軸（ここでは、Ｘ軸）の加速度を検出する。第２センサ３２は、第１軸Ｘと直交する第２軸（ここでは、Ｙ軸）の加速度を検出する。第３センサ３３は、第１軸Ｘ及び第２軸Ｙと直交する第３軸（ここでは、Ｚ軸）の加速度を検出する。つまり、加速度センサ３０は、３軸の加速度センサである。

　加速度センサ３０は、本実施形態ではＭＥＭＳ技術を用いたＭＥＭＳチップである。加速度センサ３０は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸のセンサが別々に設けられる場合に比べて、モノリシック構造のＭＥＭＳチップとして構成されることで、３軸の直交性がより高くなる。本実施形態では、傾斜センサ３は、モノリシック構造である。

　センサモジュール１は、３軸角速度センサ３７を更に備える。３軸角速度センサ３７は、第４センサ３４、第５センサ３５及び第６センサ３６を、有する。第４センサ３４は、第１軸、つまりＸ軸の角速度を検出する。第５センサ３５は、第２軸、つまりＹ軸の角速度を検出する。第６センサ３６は、第３軸、つまりＺ軸の角速度を検出する。第４センサ３４、第５センサ３５及び第６センサ３６は、本実施形態では１チップで構成された、３軸の角速度センサである。つまり、３軸角速度センサ３７は、第４センサ３４、第５センサ３５及び第６センサ３６が１チップ化された３軸の角速度センサを含む。

　本実施形態では、傾斜センサ３は、３軸角速度センサ３７と、３軸の加速度センサ３０と、を含み、３軸角速度センサ３７及び３軸の加速度センサ３０を１チップで構成している。つまり、傾斜センサ３は、３軸の加速度センサ３０と３軸角速度センサ３７を含んだ６軸慣性センサである。３軸の加速度センサ３０と３軸角速度センサ３７を１チップで実現していることにより、３軸の加速度センサ３０と３軸角速度センサ３７とを別々に設ける場合に比べて、６軸の高い直交性を有している。

　傾斜センサ３は、支持部材６の支持面６１に設置されている。このときの取付精度によって、制御部４に対する実装ずれが生じる。

　メモリ５は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、又はＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等から選択されるデバイスで構成される。

　メモリ５は、角速度センサ２の支持部材６に対する基準位置からのずれ量に関するアライメントデータを記憶している。ここで、センサモジュール１において、図６に示すように、センサモジュール１の検出軸として回転軸Ｃを定義する。回転軸Ｃが水平面６４に垂直になるようにセンサモジュール１は設置される。これに対して、角速度センサ２においても検出軸Ｄを定義する。角速度センサ２の検出軸Ｄが支持部材６に垂直となるように各角速度センサ２は支持部材６に設置される。支持部材６に角速度センサ２が取り付けられた場合に、取付精度によりアライメント誤差が存在するため、回転軸Ｃと検出軸Ｄは一致しない可能性がある。ここで、回転軸Ｃと検出軸Ｄが一致する位置を基準位置としている。

　制御部４は、角速度センサ２及び傾斜センサ３と通信可能に設定されている。また、制御部４は、メモリ５と相互に通信可能に設定されている。制御部４は、本実施形態では、支持部材６に設置される。制御部４の重力加速度に対する姿勢情報は、センサモジュール１の製造工程において把握されている。ここで、姿勢情報とは、重力加速度に対する制御部４の設置状態に関する情報であり、アライメントに関する情報である。

　最後に車載用として、センサモジュール１が取り付けられるときに実装ずれが発生する可能性がある。本実施形態では、支持部材６の第２面６３と、水平面６４とのなす角を図６に示すようにアライメントのずれ量θとしている。

　（３）動作概要
　制御部４は、角速度センサ２及び傾斜センサ３と接続され、角速度センサ２及び傾斜センサ３の信号を電気信号に変換している。例えば、制御部４は、加速度センサ３０で検出されたＭＥＭＳの容量変化を電気信号（電圧）に変換している。

　制御部４は、メモリ５に接続可能に設定されている。

　制御部４は、角速度信号と、傾斜信号と、を出力する。角速度信号は、角速度センサ２から出力された検出結果と、角速度センサ２の支持部材６に対する基準位置からのずれ量に関するアライメントデータと、に基づく信号である。傾斜信号は、傾斜センサ３から出力された検出結果を含む。

　アライメントデータは、支持部材６に角速度センサ２及び傾斜センサ３が実装された状態において、あらかじめ取得されている。

　制御部４は傾斜センサ３の検出結果に基づいて角速度センサ２の検出結果を補正する。傾斜信号は、第１信号と、第２信号と、第３信号と、を含んでいる。ここで、第１信号とは、第１軸の加速度を検出する第１センサの検出結果に基づく信号である。第２信号とは、第２軸の加速度を検出する第２センサの検出結果に基づく信号である。第３信号とは、第３軸の加速度を検出する第３センサの検出結果に基づく信号である。より詳細には、第１信号は、第１軸における加速度を表す信号である。第２信号は、第２軸における加速度を表す信号である。第３信号は、第３軸における加速度を表す信号である。第１信号、第２信号及び第３信号は、角速度センサ２の傾きを求めるため、及び角速度センサ２の検出結果を補正するために用いる信号である。

　具体的には、制御部４は、傾斜信号に含まれる第１信号、第２信号及び第３信号と、メモリ５の記憶するアライメントデータとに基づいた角速度センサ２の角速度を検出する軸のずれ量θを検出する。制御部４は、ずれ量θを用いて角速度センサ２の検出結果を補正し、補正後の検出結果を角速度信号として出力する。また、制御部４は、角速度信号とともに、傾斜センサの出力を出力する。

　制御部４は、傾斜センサ３に含まれる３軸角速度センサ３７の検出結果を用いて、角速度センサ２の信号を補正する。具体的には、第４センサ、第５センサ及び第６センサからの出力を第４信号、第５信号及び第６信号とする。ここで、第４信号とは、第１軸の角速度を検出する第４センサの検出結果に基づく信号である。第５信号とは、第２軸の角速度を検出する第５センサの検出結果に基づく信号である。第６信号とは、第３軸の角速度を検出する第６センサの検出結果に基づく信号である。より詳細には、第４信号は、第１軸における加速度を表す信号である。第５信号は、第２軸における加速度を表す信号である。第６信号は、第３軸における加速度を表す信号である。角速度センサ２の本来の検出軸である回転軸Ｃと、第３軸であるＺ軸は一致する。角速度センサ２の３次元空間の回転成分は、３軸角速度センサ３７によって、第４信号、第５信号及び第６信号として出力される。第６信号と角速度センサ２の出力は一致するはずなので、角速度センサ２の検知結果の確認及び補正に用いることができる。また、第４信号及び第５信号については、本来は検出されない成分であるので、第４信号及び第５信号を相殺するようにオフセットを導入することによって補正することができる。以上により、制御部４は、３軸角速度センサ３７の信号を用いることによって、角速度センサ２の信号を補正する。

　（４）補正方法
　本実施形態のセンサモジュール１の補正方法について説明する。

　センサモジュール１は、センサモジュール１の製造工程において、制御部４の重力加速度に対する姿勢情報は、製造工程上において把握することができる。言い換えると、センサモジュール１の製造工程において、制御部４が支持部材６に取り付けられたときの実装による傾きは把握されている。

　傾斜センサ３のアライメント情報の把握方法について説明する。傾斜センサ３は、本実施形態では、３軸の加速度センサ３０と、３軸角速度センサ３７と、を含んでいる。センサモジュール１の製造工程において、傾斜センサ３が支持部材６に取り付けられると、３軸の加速度センサ３０の制御部４に対する３軸の加速度センサ３０の姿勢情報は、３軸の加速度センサ３０の出力によって把握することができる。姿勢情報とは、取付対象への取付精度、設置状態を意味している。例えば、ここでは、３軸の加速度センサの出力は、制御部４に対する３軸の加速度センサ３０の姿勢情報となっている。

　制御部４は、得られた３軸の加速度の姿勢情報をメモリ５に記憶させておく。

　次に、角速度センサ２のアライメント情報の把握方法について説明する。角速度センサ２は、上述したように、１軸角速度センサ（１ＤＯＦ）である。角速度センサ２は支持部材６に実装される。センサモジュール１の製造工程において、角速度センサ２は実装された状態で、制御部４は何点か制御部４の重力加速度に対する姿勢情報を変えたときの感度出力を取得する。具体的には、制御部４は様々な角度での角速度センサ２の出力を取得して、感度が一番大きくなる部分を探索する。角速度センサ２の感度が最大となるのは、図６に示すように、回転軸Ｃと、検出軸Ｄと、が一致する点である。制御部４は、測定する各点について、測定する軸を変更する。制御部４は何点か測定することによって、どこが角速度センサ２の出力の最大となる点になるか、推定することができる。

　制御部４は、最大となる点に関する姿勢情報をメモリ５に記憶させる。

　車載時における取付誤差について説明する。センサモジュール１の車載時の取付誤差は、例えば、取り付ける場所の傾き、ねじの締め方等によって、重力加速度に対して傾きを持つ可能性がある。このため、実際のセンサモジュール１の取り付けにおいて、どれぐらいのアライメント誤差を有するかについては、３軸の加速度センサ３０の情報（検出結果）と、すでにメモリ５に記憶されているアライメント情報から、絶対値としての傾きを算出することができる。例えば、３軸の加速度センサ３０の出力データベースを有しているとすると、３軸の加速度センサの出力を見ただけで、何度傾いているかが分かる。同様に、何度か傾いて実装してしまった場合にも、３軸の加速度センサ３０の出力を見るだけで実装の傾きが判明する。ずれ量θが判明すると、角速度センサ２をその分補正すればよい。３軸角速度センサ３７は３軸の加速度センサを補い、検算に用いることができる。補正された角速度センサ２の検出結果を３軸角速度センサ３７で検出することにより、補正結果を検算することができる。

　本実施形態では、支持部材６の重力加速度に対する本当の傾きと、３軸の加速度センサ３０の出力と、は相関が取れている。相関が取れている状態であれば、３軸の加速度センサ３０の出力から支持部材６の傾きが判明する。同様に、実装されたセンサモジュール１であっても、３軸の加速度センサ３０の出力を見れば、センサモジュール１の傾きが判明する。このため、センサモジュール１のアライメントのずれ量が判明していれば、制御部４は、車載時のオフセット量から角速度センサ２を補正することができる。つまり、車に搭載後にもう一度アライメント調整をすることができる。

　測定感度をＳａ、補正後感度をＳｉ、アライメント誤差をθとすると、ｃｏｓθは数１で表わされるので、補正後感度Ｓｉは、以下の数２で表わされる。なお、｜Ｓａ｜，｜Ｓｉ｜はそれぞれＳａ，Ｓｉの絶対値を表している。

　つまり、アライメントのずれ量θと測定感度Ｓａから補正後感度Ｓｉが算出できる。

　角度情報を基にして感度補正を実施する他軸感度補正を行うために、感度が正しく出力される。ここで、センサ感度をＳとし、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の成分をそれぞれＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚとすると、Ｚ軸の他軸感度Ｓｅｎｓｚは、以下の数３で表わされる。

　（５）利点
　センサモジュール１は、支持部材６と、角速度センサ２と、傾斜センサ３と、制御部４と、を備える。角速度センサ２は、支持部材６に実装され、角速度を検出する。傾斜センサ３は、角速度センサ２の傾きを検出する。制御部４は、角速度センサ２及び傾斜センサ３と通信可能である。制御部４は、角速度信号と、傾斜信号と、を出力する。角速度信号は、角速度センサから出力された検出結果と、角速度センサ２の支持部材６に対する基準位置からのずれ量に関するアライメントデータと、に基づく信号である。傾斜信号は、傾斜センサ３から出力された検出結果を含む。

　この構成によると、角速度センサモジュールの感度を補正することができるセンサモジュール１を提供することができる。

　センサモジュール１を実装した状態において、センサモジュール１のアライメント誤差を補正することができる。

　（６）変形例
　以下に、変形例について列記する。なお、以下に説明する変形例は、上記実施形態と適宜組み合わせて適用可能である。

　傾斜センサ３は、ＭＥＭＳを用いた加速度センサである構成としたが、この構成に限定されない。例えば、傾斜センサ３は、水銀スイッチで構成されてもよい。

　３軸の加速度センサ３０は、ＭＥＭＳを用いた構成としたが、この構成に限定されない。３軸の加速度センサ３０は、ＭＥＭＳを用いた１軸加速度センサを３つ用いてもよいし、非ＭＥＭＳ式の加速度センサを３つ用いてもよい。例えば、３軸の加速度センサ３０は、ピエゾ抵抗式半導体型加速度センサを用いてもよい。

　制御部４は、３軸角速度センサ３７からの信号を用いて角速度センサ２の検出結果を補正する構成としたが、この構成に限定されない。制御部４は、補正後の角速度センサ２の検出結果が適切である場合には補正後の検出結果を角速度信号として出力してもよい。すなわち、傾斜センサ３の３軸角速度センサ３７は、制御部４により補正された角速度信号を検算してもよい。具体的には、制御部４は、３軸の加速度センサ３０で検出した角速度センサ２の傾きから、角速度センサ２の補正を実施する。制御部４は、補正された角速度センサ２の結果と、３軸角速度センサ３７の検出結果と、を比較することで、角速度センサ２の検出結果が正しく補正されているか、検算することができる。

　実施形態では３軸の加速度センサ３０と３軸角速度センサ３７を用いて角速度センサ２の検出結果を補正する構成としたが、この構成に限定されない。３軸角速度センサ３７を用いずに角速度センサ２の検出結果を３軸の加速度センサ３０で補正してもよい。

　バルク超音波共振素子７はフェイスダウンの素子構造を有する構成としたが、この構成に限定されない。バルク超音波共振素子７はフェイスアップの素子構造を有する構成であってもよい。

　バルク超音波共振素子７は、ＭＥＭＳ技術を用いた素子に限らず、他の素子であってもよい。

　支持部材６が処理回路６２を含むＡＳＩＣのパッケージであることは、センサモジュール１に必須の構成ではなく、支持部材６についても適宜の構成を採用可能である。つまり、支持部材６は、電子部品を含む部材でなくてもよく、単なる板材等の構造体であってもよい。さらに、支持部材６の形状及び材質は、実施形態で示した例に限らない。例えば、支持部材６は、平面視において長方形状又は円形状等であってもよい。さらに、支持部材６は、例えば、樹脂製、シリコン製又はセラミック製等の部材であってもよい。

　制御部４と支持部材６とは別個のＡＳＩＣを含む構成としたが、この構成に限定されない。制御部４と支持部材６は同一のＡＳＩＣを含む構成であってもよい。つまり、支持部材６としてのＡＳＩＣのパッケージは、制御部４と、処理回路６２と、を含む回路であってもよい。

　メモリ５は、センサモジュール１から取り外し可能に構成されていてもよい。

　メモリ５は、センサモジュール１に必須の構成ではなく、メモリ５はセンサモジュール１に搭載されていなくてもよい。外部の記憶装置と接続可能に構成されていればよい。例えば、センサモジュール１にはＱＲコード（Quick Reference Code）（登録商標）だけが付いていて、センサモジュール１のアライメント情報は、クラウドで記憶しておいてもよい。

　バルク超音波共振素子７は、１つの物理量に限らず、複数の物理量を検出する構成であってもよい。例えば、バルク超音波共振素子７は、角速度と加速度とを検出してもよい。

　（まとめ）
　以上、説明したように、第１の態様のセンサモジュール（１）は、支持部材（６）と、角速度センサ（２）と、傾斜センサ（３）と、制御部（４）と、を備える。角速度センサ（２）は、支持部材（６）に実装され、角速度を検出する。傾斜センサ（３）は、角速度センサ（２）の傾きを検出する。制御部（４）は、角速度センサ（２）及び傾斜センサ（３）と通信可能である。制御部（４）は、角速度信号と、傾斜信号と、を出力する。角速度信号は、角速度センサから出力された検出結果と、角速度センサ（２）の支持部材（６）に対する基準位置からのずれ量に関するアライメントデータと、に基づく信号である。傾斜信号は、傾斜センサ（３）から出力された検出結果を含む。

　この構成によると、センサモジュール（１）の取付基準位置からの取付角度のずれ量（θ）がセンサモジュールの感度に与える影響を抑制することができるセンサモジュール（１）を提供することができる。また、角速度センサ（２）を含むセンサモジュール（１）の感度を、センサモジュール（１）の実装後にも補正することができるセンサモジュール（１）を提供することができる。

　第２の態様のセンサモジュール（１）では、第１の態様において、傾斜センサ（３）は加速度センサ（３０）を含む。

　この構成によると、傾斜センサ（３）は、加速度センサ（３０）を含むことで、傾斜を精度よく検出することができる。

　第３の態様のセンサモジュール（１）では、第１又は第２の態様において、傾斜センサ（３）は、第１センサ（３１）と、第２センサ（３２）と、第３センサ（３３）と、を含む。第１センサ（３１）は、第１軸（Ｘ）の加速度を検出する。第２センサ（３２）は、第１軸（Ｘ）と直交する第２軸（Ｙ）の加速度を検出する。第３センサ（３３）は、第１軸（Ｘ）及び第２軸（Ｙ）と直交する第３軸の加速度を検出する。制御部（４）は、傾斜センサ（３）の検出結果に基づいて角速度センサ（２）の検出結果を補正する。

　この構成によると、３軸の加速度センサ（３０）を用いることで、角速度センサ（２）の補正の精度を向上させることができる。

　第４の態様のセンサモジュール（１）では、第３の態様において、傾斜信号は、第１信号と、第２信号と、第３信号と、を含む。第１信号は、第１センサ（３１）の検出結果に基づく。第２信号は、第２センサ（３２）の検出結果に基づく。第３信号は、第３センサ（３３）の検出結果に基づく。制御部（４）は、第１信号と、第２信号と、第３信号と、アライメントデータと、に基づいた角速度センサ（２）の角速度を検出する軸のずれ量（θ）を検出して、ずれ量（θ）を用いて角速度センサ（２）の検出結果を補正し、補正後の検出結果を角速度信号として出力する。

　この構成によると、制御部４は、第１信号と、第２信号と、第３信号と、アライメントデータと、に基づいた角速度センサ（２）の角速度を検出する軸のずれ量（θ）を検出して、ずれ量（θ）を用いて角速度センサ（２）の検出結果を補正することで精度の高い補正を行うことができる。

　第５の態様のセンサモジュール（１）では、第１～第４のいずれかの態様において、傾斜センサ（３）は、モノリシック構造である。

　この構成によると、傾斜センサ（３）の直交する３軸の直交性は、モノリシック構造ではない場合と比較して、高くなる。このため、角速度センサ（２）を補正する精度が向上する。

　第６の態様のセンサモジュール（１）では、第１～第５のいずれかの態様において、アライメントデータは、支持部材（６）に角速度センサ（２）及び傾斜センサ（３）が実装された状態においてあらかじめ取得される。

　この構成によると、比較的単純な構成においてアライメント情報を取得することができる。

　第７の態様のセンサモジュール（１）では、第３又は第４の態様において、第４センサ（３４）、第５センサ（３５）及び第６センサ（３６）を、更に備える。第４センサ（３４）は、第１軸（Ｘ）を回転軸とする角速度を検出する。第５センサ（３５）は、第２軸（Ｙ）を回転軸とする角速度を検出する。第６センサ（３６）は、第３軸（Ｚ）を回転軸とする角速度を検出する。制御部（４）は、第４センサ（３４）、第５センサ（３５）及び第６センサ（３６）を、更に用いて、角速度センサ（２）の検出結果を補正する。

　この構成によると、角速度センサ（２）に加えて相補的に第４センサ（３４）、第５センサ（３５）及び第６センサ（３６）を用いることで、補正の精度が向上する。

　第８の態様のセンサモジュール（１）では、第７の態様において、制御部（４）は、第４センサ（３４）、第５センサ（３５）及び第６センサ（３６）を用いて、角速度センサ（２）の検出結果を補正し、補正後の角速度センサ（２）の検出結果が適切である場合には補正後の検出結果を角速度信号として出力する。

　この構成によると、相補的に第４センサ（３４）、第５センサ（３５）及び第６センサ（３６）を用いて、補正後の検出結果を検算することで、補正の精度が向上する。

　第９の態様のセンサモジュール（１）では、第１～第８のいずれかの態様において、アライメントデータを記憶し、制御部（４）と接続可能なメモリ（５）を、更に備える。

　この構成によると、アライメントデータをあらかじめ記憶しておくことで、それを参照して、角速度センサ（２）の感度を補正することができる。

　　１　　センサモジュール
　　２　　角速度センサ
　　３　　傾斜センサ
　　４　　制御部
　　５　　メモリ
　　３０　　加速度センサ
　　３１　　第１センサ
　　３２　　第２センサ
　　３３　　第３センサ
　　３４　　第４センサ
　　３５　　第５センサ
　　３６　　第６センサ
　　Ｘ　　第１軸
　　Ｙ　　第２軸
　　Ｚ　　第３軸
　　θ　　ずれ量

Claims

　支持部材と、
　前記支持部材に実装され、角速度を検出する角速度センサと、
　前記角速度センサの傾きを検出する傾斜センサと、
　前記角速度センサ及び前記傾斜センサと通信可能である制御部と、を備え、
　前記制御部は、
　前記角速度センサから出力された検出結果と前記角速度センサの前記支持部材に対する基準位置からのずれ量に関するアライメントデータとに基づいた角速度信号と、
　前記傾斜センサから出力された検出結果を含む傾斜信号と、を出力する、
　センサモジュール。
　前記傾斜センサは加速度センサを含む、
　請求項１に記載のセンサモジュール。
　前記傾斜センサは、第１センサと、第２センサと、第３センサと、を含み、
　前記第１センサは、第１軸の加速度を検出し、
　前記第２センサは、前記第１軸と直交する第２軸の加速度を検出し、
　前記第３センサは、前記第１軸及び前記第２軸と直交する第３軸の加速度を検出し、
　前記制御部は、前記傾斜センサの検出結果に基づいて前記角速度センサの検出結果を補正する、
　請求項１又は２に記載のセンサモジュール。
　前記傾斜信号は、
　　前記第１センサの検出結果に基づく第１信号と、
　　前記第２センサの検出結果に基づく第２信号と、
　　前記第３センサの検出結果に基づく第３信号と、を含み、
　前記制御部は、前記第１信号と、前記第２信号と、前記第３信号と、前記アライメントデータと、に基づいた前記角速度センサの角速度を検出する軸のずれ量を検出して、前記ずれ量を用いて前記角速度センサの検出結果を補正し、補正後の検出結果を前記角速度信号として出力する、
　請求項３に記載のセンサモジュール。
　前記傾斜センサは、モノリシック構造である、
　請求項１～４のいずれか１項に記載のセンサモジュール。
　前記アライメントデータは、前記支持部材に前記角速度センサ及び前記傾斜センサが実装された状態においてあらかじめ取得される、
　請求項１～５のいずれか１項に記載のセンサモジュール。
　第４センサ、第５センサ及び第６センサ、を更に備え、
　第４センサは、前記第１軸を回転軸とする角速度を検出し、
　第５センサは、前記第２軸を回転軸とする角速度を検出し、
　第６センサは、前記第３軸を回転軸とする角速度を検出し、
　前記制御部は前記第４センサ、前記第５センサ及び前記第６センサを、更に用いて、前記角速度センサの検出結果を補正する、
　請求項３又は４に記載のセンサモジュール。
　前記制御部は前記第４センサ、前記第５センサ及び前記第６センサを用いて、前記角速度センサの検出結果を補正し、補正後の前記角速度センサの検出結果が適切である場合には補正後の検出結果を前記角速度信号として出力する、
　請求項７に記載のセンサモジュール。
　前記アライメントデータを記憶し、前記制御部と接続可能なメモリを、更に備える、
　請求項１～８のいずれか１項に記載のセンサモジュール。