(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023089467
(43)【公開日】2023-06-28
(54)【発明の名称】信号処理装置、及び信号処理方法
(51)【国際特許分類】
G01R 33/07 20060101AFI20230621BHJP
G01R 33/09 20060101ALI20230621BHJP
G01R 19/00 20060101ALI20230621BHJP
【ＦＩ】
G01R33/07
G01R33/09
G01R19/00 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021203974
(22)【出願日】2021-12-16
(71)【出願人】
【識別番号】303046277
【氏名又は名称】旭化成エレクトロニクス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】井上 晶博
【テーマコード（参考）】
2G017
2G035
【Ｆターム（参考）】
2G017AA02
2G017AB09
2G017AD53
2G017AD55
2G017BA05
2G035AA19
2G035AC20
2G035AD20
2G035AD28
2G035AD47
2G035AD52
2G035AD65
2G035AD66
(57)【要約】
【解決手段】信号処理装置は、複数のセンサのそれぞれにより検出される物理量を示すアナログ信号を受信し、複数のセンサのうちの１つのセンサにより検出される物理量を示すアナログ信号を選択的に出力する信号選択部と、複数のセンサのうち第１順序で１つずつ選択されるセンサからのアナログ信号を順次出力させた後、複数のセンサのうち第１順序と逆の第２順序で１つずつ選択されるセンサからのアナログ信号を順次出力させる処理を繰り返すように、信号選択部を制御する制御部と、処理により信号選択部から出力される複数のセンサのそれぞれから出力されるそれぞれのアナログ信号をデジタル信号に変換する変換部と、それぞれのデジタル信号に基づいて複数のセンサのそれぞれで検出されるそれぞれの物理量を導出する導出部とを備えてよい。
【選択図】図３
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のセンサのそれぞれにより検出される物理量を示すアナログ信号を受信し、前記複数のセンサのうちの１つのセンサにより検出される物理量を示すアナログ信号を選択的に出力する信号選択部と、
前記複数のセンサのうち第１順序で１つずつ選択されるセンサからのアナログ信号を順次出力させた後、前記複数のセンサのうち前記第１順序と逆の第２順序で１つずつ選択されるセンサからのアナログ信号を順次出力させる処理を繰り返すように、前記信号選択部を制御する制御部と、
前記処理により前記信号選択部から出力される前記複数のセンサのそれぞれから出力されるそれぞれのアナログ信号をデジタル信号に変換する変換部と、
それぞれの前記デジタル信号に基づいて前記複数のセンサのそれぞれで検出されるそれぞれの物理量を導出する導出部と
を備える信号処理装置。
前記複数のセンサのうち第１順序で１つずつ選択されるセンサからのアナログ信号を順次出力させた後、前記複数のセンサのうち前記第１順序と逆の第２順序で１つずつ選択されるセンサからのアナログ信号を順次出力させる処理を繰り返すように、前記信号選択部を制御する制御部と、
前記処理により前記信号選択部から出力される前記複数のセンサのそれぞれから出力されるそれぞれのアナログ信号をデジタル信号に変換する変換部と、
それぞれの前記デジタル信号に基づいて前記複数のセンサのそれぞれで検出されるそれぞれの物理量を導出する導出部と
を備える信号処理装置。
【請求項2】
前記信号選択部は、前記複数のセンサのうち順次選択される１つのセンサにより検出される物理量を示すアナログ信号を予め定められた間隔で出力する、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項3】
前記処理により前記信号選択部から出力される前記複数のセンサのそれぞれから出力されるそれぞれのアナログ信号を増幅させる増幅器をさらに備え、
前記変換部は、前記増幅器により増幅されたそれぞれのアナログ信号をデジタル信号に変換する、請求項１または２に記載の信号処理装置。
前記変換部は、前記増幅器により増幅されたそれぞれのアナログ信号をデジタル信号に変換する、請求項１または２に記載の信号処理装置。
【請求項4】
前記複数のセンサのうち前記第２順序で１つずつ選択されるセンサからのアナログ信号を、前記複数のセンサのうち前記第１順序で１つずつ選択されるセンサからのアナログ信号に対して極性を反転させて前記変換部に向けて出力する反転部をさらに備える、請求項１から３の何れか１つに記載の信号処理装置。
【請求項5】
前記複数のセンサは、第１軸成分の物理量を示すアナログ信号を出力する第１センサ、第２軸成分の物理量を示すアナログ信号を出力する第２センサ、及び第３軸成分の物理量を示すアナログ信号を出力する第３センサを含み、
前記信号選択部は、前記処理により、前記第１センサから第１時点で出力される第１アナログ信号、前記第２センサから前記第１時点に続く第２時点で出力される第２アナログ信号、及び第３センサから前記第２時点に続く第３時点で出力される第３アナログ信号の順にアナログ信号を出力した後、前記第３センサから前記第３時点に続く第４時点で出力される第４アナログ信号、前記第２センサから前記第４時点に続く第５時点で出力される第５アナログ信号、及び前記第１センサから前記第５時点に続く第６時点で出力される第６アナログ信号の順にアナログ信号を出力し、
前記変換部は、前記第１アナログ信号、前記第２アナログ信号、前記第３アナログ信号、前記第４アナログ信号、前記第５アナログ信号、及び前記第６アナログ信号を、第１デジタル信号、第２デジタル信号、第３デジタル信号、第４デジタル信号、第５デジタル信号、及び第６デジタル信号に変換し、
前記導出部は、前記第１デジタル信号、及び前記第６デジタル信号に基づいて第１軸成分の物理量を導出し、前記第２デジタル信号、及び前記第５デジタル信号に基づいて第２軸成分の物理量を導出し、前記第３デジタル信号、及び前記第４デジタル信号に基づいて第３軸成分の物理量を導出する、請求項１から４の何れか１つに記載の信号処理装置。
前記信号選択部は、前記処理により、前記第１センサから第１時点で出力される第１アナログ信号、前記第２センサから前記第１時点に続く第２時点で出力される第２アナログ信号、及び第３センサから前記第２時点に続く第３時点で出力される第３アナログ信号の順にアナログ信号を出力した後、前記第３センサから前記第３時点に続く第４時点で出力される第４アナログ信号、前記第２センサから前記第４時点に続く第５時点で出力される第５アナログ信号、及び前記第１センサから前記第５時点に続く第６時点で出力される第６アナログ信号の順にアナログ信号を出力し、
前記変換部は、前記第１アナログ信号、前記第２アナログ信号、前記第３アナログ信号、前記第４アナログ信号、前記第５アナログ信号、及び前記第６アナログ信号を、第１デジタル信号、第２デジタル信号、第３デジタル信号、第４デジタル信号、第５デジタル信号、及び第６デジタル信号に変換し、
前記導出部は、前記第１デジタル信号、及び前記第６デジタル信号に基づいて第１軸成分の物理量を導出し、前記第２デジタル信号、及び前記第５デジタル信号に基づいて第２軸成分の物理量を導出し、前記第３デジタル信号、及び前記第４デジタル信号に基づいて第３軸成分の物理量を導出する、請求項１から４の何れか１つに記載の信号処理装置。
【請求項6】
前記第１時点、前記第２時点、前記第３時点、前記第４時点、前記第５時点、及び前記第６時点のそれぞれの間隔は、同じである、請求項５に記載の信号処理装置。
【請求項7】
前記複数のセンサは、第１軸成分の物理量及び第３軸成分の物理量を示すアナログ信号を出力する第１センサ、前記第１軸成分の極性を反転させた物理量及び第３軸成分の物理量を示すアナログ信号を出力する第２センサ、第２軸成分の物理量及び第３軸成分の物理量を示すアナログ信号を出力する第３センサ、並びに第２軸成分の極性を反転させた物理量及び第３軸成分の物理量を示す第４センサを含み、
前記信号選択部は、前記処理により、前記第１センサから第１時点で出力される第１アナログ信号、前記第２センサから前記第１時点に続く第２時点で出力される第２アナログ信号、前記第３センサから前記第２時点に続く第３時点で出力される第３アナログ信号、及び前記第４センサから前記第３時点に続く第４時点で出力される第４アナログ信号の順にアナログ信号を出力した後、前記第４センサから前記第４時点に続く第５時点で出力される第５アナログ信号、前記第３センサから前記第５時点に続く第６時点で出力される第６アナログ信号、前記第２センサから前記第６時点に続く第７時点で出力される第７アナログ信号、及び前記第１センサから前記第７時点に続く第８時点で出力される第８アナログ信号の順にアナログ信号を出力し、
前記変換部は、前記第１アナログ信号、前記第２アナログ信号、前記第３アナログ信号、前記第４アナログ信号、前記第５アナログ信号、前記第６アナログ信号、前記第７アナログ信号、及び前記第８アナログ信号を、第１デジタル信号、第２デジタル信号、第３デジタル信号、第４デジタル信号、第５デジタル信号、第６デジタル信号、第７デジタル信号、及び第８デジタル信号に変換し、
前記導出部は、前記第１デジタル信号、前記第２デジタル信号、前記第７デジタル信号、及び前記第８デジタル信号に基づいて、第１軸成分の物理量を導出し、前記第３デジタル信号、前記第４デジタル信号、前記第５デジタル信号、及び前記第６デジタル信号に基づいて、第２軸成分の物理量を導出し、前記第１デジタル信号、前記第２デジタル信号、前記第３デジタル信号、前記第４デジタル信号、前記第５デジタル信号、前記第６デジタル信号、前記第７デジタル信号、及び前記第８デジタル信号に基づいて、第３軸成分の物理量を導出する、請求項１から４の何れか１つに記載の信号処理装置。
前記信号選択部は、前記処理により、前記第１センサから第１時点で出力される第１アナログ信号、前記第２センサから前記第１時点に続く第２時点で出力される第２アナログ信号、前記第３センサから前記第２時点に続く第３時点で出力される第３アナログ信号、及び前記第４センサから前記第３時点に続く第４時点で出力される第４アナログ信号の順にアナログ信号を出力した後、前記第４センサから前記第４時点に続く第５時点で出力される第５アナログ信号、前記第３センサから前記第５時点に続く第６時点で出力される第６アナログ信号、前記第２センサから前記第６時点に続く第７時点で出力される第７アナログ信号、及び前記第１センサから前記第７時点に続く第８時点で出力される第８アナログ信号の順にアナログ信号を出力し、
前記変換部は、前記第１アナログ信号、前記第２アナログ信号、前記第３アナログ信号、前記第４アナログ信号、前記第５アナログ信号、前記第６アナログ信号、前記第７アナログ信号、及び前記第８アナログ信号を、第１デジタル信号、第２デジタル信号、第３デジタル信号、第４デジタル信号、第５デジタル信号、第６デジタル信号、第７デジタル信号、及び第８デジタル信号に変換し、
前記導出部は、前記第１デジタル信号、前記第２デジタル信号、前記第７デジタル信号、及び前記第８デジタル信号に基づいて、第１軸成分の物理量を導出し、前記第３デジタル信号、前記第４デジタル信号、前記第５デジタル信号、及び前記第６デジタル信号に基づいて、第２軸成分の物理量を導出し、前記第１デジタル信号、前記第２デジタル信号、前記第３デジタル信号、前記第４デジタル信号、前記第５デジタル信号、前記第６デジタル信号、前記第７デジタル信号、及び前記第８デジタル信号に基づいて、第３軸成分の物理量を導出する、請求項１から４の何れか１つに記載の信号処理装置。
【請求項8】
前記複数のセンサは、第１軸成分の物理量及び第３軸成分の物理量を示すアナログ信号を出力する第１センサ、前記第１軸成分の極性を反転させた物理量及び第３軸成分の物理量を示すアナログ信号を出力する第２センサ、第２軸成分の物理量及び第３軸成分の物理量を示すアナログ信号を出力する第３センサ、並びに第２軸成分の極性を反転させた物理量及び第３軸成分の物理量を示す第４センサを含み、
前記信号選択部は、前記処理により、前記第１センサから第１時点で出力される第１アナログ信号、前記第２センサから前記第１時点に続く第２時点で出力される第２アナログ信号、前記第３センサから前記第２時点に続く第３時点で出力される第３アナログ信号、及び前記第４センサから前記第３時点に続く第４時点で出力される第４アナログ信号の順にアナログ信号を出力した後、前記第４センサから前記第４時点に続く第５時点で出力される第５アナログ信号、前記第３センサから前記第５時点に続く第６時点で出力される第６アナログ信号、前記第２センサから前記第６時点に続く第７時点で出力される第７アナログ信号、及び前記第１センサから前記第７時点に続く第８時点で出力される第８アナログ信号の順にアナログ信号を出力し、
前記変換部は、前記第１アナログ信号、前記第２アナログ信号、前記第３アナログ信号、前記第４アナログ信号、前記第５アナログ信号、前記第６アナログ信号、前記第７アナログ信号、及び前記第８アナログ信号を、第１デジタル信号、第２デジタル信号、第３デジタル信号、第４デジタル信号、第５デジタル信号、第６デジタル信号、第７デジタル信号、及び第８デジタル信号に変換し、
前記導出部は、前記第１デジタル信号、前記第２デジタル信号、前記第７デジタル信号、及び前記第８デジタル信号に基づいて、第１軸成分の物理量を導出し、前記第３デジタル信号、前記第４デジタル信号、前記第５デジタル信号、及び前記第６デジタル信号に基づいて、第２軸成分の物理量を導出し、前記第１デジタル信号、前記第２デジタル信号、前記第７デジタル信号、及び前記第８デジタル信号、あるいは前記第３デジタル信号、前記第４デジタル信号、前記第５デジタル信号、及び前記第６デジタル信号に基づいて、第３軸成分の物理量を導出する、請求項１から４の何れか１つに記載の信号処理装置。
前記信号選択部は、前記処理により、前記第１センサから第１時点で出力される第１アナログ信号、前記第２センサから前記第１時点に続く第２時点で出力される第２アナログ信号、前記第３センサから前記第２時点に続く第３時点で出力される第３アナログ信号、及び前記第４センサから前記第３時点に続く第４時点で出力される第４アナログ信号の順にアナログ信号を出力した後、前記第４センサから前記第４時点に続く第５時点で出力される第５アナログ信号、前記第３センサから前記第５時点に続く第６時点で出力される第６アナログ信号、前記第２センサから前記第６時点に続く第７時点で出力される第７アナログ信号、及び前記第１センサから前記第７時点に続く第８時点で出力される第８アナログ信号の順にアナログ信号を出力し、
前記変換部は、前記第１アナログ信号、前記第２アナログ信号、前記第３アナログ信号、前記第４アナログ信号、前記第５アナログ信号、前記第６アナログ信号、前記第７アナログ信号、及び前記第８アナログ信号を、第１デジタル信号、第２デジタル信号、第３デジタル信号、第４デジタル信号、第５デジタル信号、第６デジタル信号、第７デジタル信号、及び第８デジタル信号に変換し、
前記導出部は、前記第１デジタル信号、前記第２デジタル信号、前記第７デジタル信号、及び前記第８デジタル信号に基づいて、第１軸成分の物理量を導出し、前記第３デジタル信号、前記第４デジタル信号、前記第５デジタル信号、及び前記第６デジタル信号に基づいて、第２軸成分の物理量を導出し、前記第１デジタル信号、前記第２デジタル信号、前記第７デジタル信号、及び前記第８デジタル信号、あるいは前記第３デジタル信号、前記第４デジタル信号、前記第５デジタル信号、及び前記第６デジタル信号に基づいて、第３軸成分の物理量を導出する、請求項１から４の何れか１つに記載の信号処理装置。
【請求項9】
前記第１時点、前記第２時点、前記第３時点、前記第４時点、前記第５時点、前記第６時点、前記第７時点、及び前記第８時点のそれぞれの間隔は、同じである、請求項７または８に記載の信号処理装置。
【請求項10】
前記複数のセンサのそれぞれは、前記物理量として磁場を検出する磁気センサである、請求項１から９の何れか１つに記載の信号処理装置。
【請求項11】
複数のセンサのそれぞれにより検出される物理量を示すアナログ信号を受信し、前記複数のセンサのうちの１つのセンサにより検出される物理量を示すアナログ信号を選択的に出力する信号選択部を、複数のセンサのうち第１順序で１つずつ選択されるセンサからのアナログ信号を順次出力させた後、前記複数のセンサのうち前記第１順序と逆の第２順序で１つずつ選択されるセンサからのアナログ信号を順次出力させる処理を繰り返すように、制御する段階と、
前記処理により前記信号選択部から出力される前記複数のセンサのそれぞれから出力されるそれぞれのアナログ信号をデジタル信号に変換する段階と、
それぞれの前記デジタル信号に基づいて前記複数のセンサのそれぞれで検出されるそれぞれの物理量を導出する段階と
を備える信号処理方法。
前記処理により前記信号選択部から出力される前記複数のセンサのそれぞれから出力されるそれぞれのアナログ信号をデジタル信号に変換する段階と、
それぞれの前記デジタル信号に基づいて前記複数のセンサのそれぞれで検出されるそれぞれの物理量を導出する段階と
を備える信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、信号処理装置、及び信号処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、３チャンネルの入力電圧を選択切替して後段のＡ／Ｄコンバータに出力するためのマルチプレクサが開示されている。特許文献２には、端面に複数のホール素子が配置された磁場コンセントレータと並行方向の磁場と垂直方向の磁場とを同時に検出するセンサが開示されている。特許文献３には、ホール素子のオフセット電圧と増幅器に固有のオフセット電圧を除去する磁気検出装置が開示されている。特許文献４には、磁気センサごとに増幅器を設けて、各磁気センサで同時に磁気成分を検出することが開示されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２００５－６５７８９号公報
［特許文献２］ 特開２００２－７１３８１号公報
［特許文献３］ 特開２００５－２８３５０３号公報
［特許文献４］ 米国特許第６２７８２７１号明細書
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２００５－６５７８９号公報
［特許文献２］ 特開２００２－７１３８１号公報
［特許文献３］ 特開２００５－２８３５０３号公報
［特許文献４］ 米国特許第６２７８２７１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
回路規模の増加を抑制し、かつ複数のセンサで検出される磁場などの物理量の測定タイミングのずれを抑制することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明の一態様に係る信号処理装置は、複数のセンサのそれぞれにより検出される物理量を示すアナログ信号を受信し、複数のセンサのうちの１つのセンサにより検出される物理量を示すアナログ信号を選択的に出力する信号選択部を備えてよい。信号処理装置は、複数のセンサのうち第１順序で１つずつ選択されるセンサからのアナログ信号を順次出力させた後、複数のセンサのうち第１順序と逆の第２順序で１つずつ選択されるセンサからのアナログ信号を順次出力させる処理を繰り返すように、信号選択部を制御する制御部を備えてよい。信号処理装置は、処理により信号選択部から出力される複数のセンサのそれぞれから出力されるそれぞれのアナログ信号をデジタル信号に変換する変換部を備えてよい。信号処理装置は、それぞれのデジタル信号に基づいて複数のセンサのそれぞれで検出されるそれぞれの物理量を導出する導出部を備えてよい。
【0005】
信号選択部は、複数のセンサのうち順次選択される１つのセンサにより検出される物理量を示すアナログ信号を予め定められた間隔で出力してよい。
【0006】
信号処理装置は、処理により信号選択部から出力される複数のセンサのそれぞれから出力されるそれぞれのアナログ信号を増幅させる増幅器をさらに備えてよい。変換部は、増幅器により増幅されたそれぞれのアナログ信号をデジタル信号に変換してよい。
【0007】
信号処理装置は、複数のセンサのうち第２順序で１つずつ選択されるセンサからのアナログ信号を、複数のセンサのうち第１順序で１つずつ選択されるセンサからのアナログ信号に対して極性を反転させて変換部に向けて出力する反転部をさらに備えてよい。
【0008】
複数のセンサは、第１軸成分の物理量を示すアナログ信号を出力する第１センサ、第２軸成分の物理量を示すアナログ信号を出力する第２センサ、及び第３軸成分の物理量を示すアナログ信号を出力する第３センサを含んでよい。信号選択部は、処理により、第１センサから第１時点で出力される第１アナログ信号、第２センサから第１時点に続く第２時点で出力される第２アナログ信号、及び第３センサから第２時点に続く第３時点で出力される第３アナログ信号の順にアナログ信号を出力した後、第３センサから第３時点に続く第４時点で出力される第４アナログ信号、第２センサから第４時点に続く第５時点で出力される第５アナログ信号、及び第１センサから第５時点に続く第６時点で出力される第６アナログ信号の順にアナログ信号を出力してよい。変換部は、第１アナログ信号、第２アナログ信号、第３アナログ信号、第４アナログ信号、第５アナログ信号、及び第６アナログ信号を、第１デジタル信号、第２デジタル信号、第３デジタル信号、第４デジタル信号、第５デジタル信号、及び第６デジタル信号に変換してよい。導出部は、第１デジタル信号、及び第６デジタル信号に基づいて第１軸成分の物理量を導出し、第２デジタル信号、及び第５デジタル信号に基づいて第２軸成分の物理量を導出し、第３デジタル信号、及び第４デジタル信号に基づいて第３軸成分の物理量を導出してよい。
【0009】
第１時点、第２時点、第３時点、第４時点、第５時点、第６時点のそれぞれの間隔は、同じでよい。
【0010】
複数のセンサは、第１軸成分の物理量及び第３軸成分の物理量を示すアナログ信号を出力する第１センサ、第１軸成分の極性を反転させた物理量及び第３軸成分の物理量を示すアナログ信号を出力する第２センサ、第２軸成分の物理量及び第３軸成分の物理量を示すアナログ信号を出力する第３センサ、並びに第２軸成分の極性を反転させた物理量及び第３軸成分の物理量を示す第４センサを含んでよい。信号選択部は、処理により、第１センサから第１時点で出力される第１アナログ信号、第２センサから第１時点に続く第２時点で出力される第２アナログ信号、第３センサから第２時点に続く第３時点で出力される第３アナログ信号、及び第４センサから第３時点に続く第４時点で出力される第４アナログ信号の順にアナログ信号を出力した後、第４センサから第４時点に続く第５時点で出力される第５アナログ信号、第３センサから第５時点に続く第６時点で出力される第６アナログ信号、第２センサから第６時点に続く第７時点で出力される第７アナログ信号、及び第１センサから第７時点に続く第８時点で出力される第８アナログ信号の順にアナログ信号を出力してよい。変換部は、第１アナログ信号、第２アナログ信号、第３アナログ信号、第４アナログ信号、第５アナログ信号、第６アナログ信号、第７アナログ信号、及び第８アナログ信号を、第１デジタル信号、第２デジタル信号、第３デジタル信号、第４デジタル信号、第５デジタル信号、第６デジタル信号、第７デジタル信号、及び第８デジタル信号に変換してよい。導出部は、第１デジタル信号、第２デジタル信号、第７デジタル信号、及び第８デジタル信号に基づいて、第１軸成分の物理量を導出し、第３デジタル信号、第４デジタル信号、第５デジタル信号、及び第６デジタル信号に基づいて、第２軸成分の物理量を導出し、第１デジタル信号、第２デジタル信号、第３デジタル信号、第４デジタル信号、第５デジタル信号、第６デジタル信号、第７デジタル信号、及び第８デジタル信号に基づいて、第３軸成分の物理量を導出してよい。
【0011】
複数のセンサは、第１軸成分の物理量及び第３軸成分の物理量を示すアナログ信号を出力する第１センサ、第１軸成分の極性を反転させた物理量及び第３軸成分の物理量を示すアナログ信号を出力する第２センサ、第２軸成分の物理量及び第３軸成分の物理量を示すアナログ信号を出力する第３センサ、並びに第２軸成分の極性を反転させた物理量及び第３軸成分の物理量を示す第４センサを含んでよい。信号選択部は、処理により、第１センサから第１時点で出力される第１アナログ信号、第２センサから第１時点に続く第２時点で出力される第２アナログ信号、第３センサから第２時点に続く第３時点で出力される第３アナログ信号、及び第４センサから第３時点に続く第４時点で出力される第４アナログ信号の順にアナログ信号を出力した後、第４センサから第４時点に続く第５時点で出力される第５アナログ信号、第３センサから第５時点に続く第６時点で出力される第６アナログ信号、第２センサから第６時点に続く第７時点で出力される第７アナログ信号、及び第１センサから第７時点に続く第８時点で出力される第８アナログ信号の順にアナログ信号を出力してよい。変換部は、第１アナログ信号、第２アナログ信号、第３アナログ信号、第４アナログ信号、第５アナログ信号、第６アナログ信号、第７アナログ信号、及び第８アナログ信号を、第１デジタル信号、第２デジタル信号、第３デジタル信号、第４デジタル信号、第５デジタル信号、第６デジタル信号、第７デジタル信号、及び第８デジタル信号に変換してよい。導出部は、第１デジタル信号、第２デジタル信号、第７デジタル信号、及び第８デジタル信号に基づいて、第１軸成分の物理量を導出し、第３デジタル信号、第４デジタル信号、第５デジタル信号、及び第６デジタル信号に基づいて、第２軸成分の物理量を導出し、第１デジタル信号、第２デジタル信号、第７デジタル信号、及び第８デジタル信号、あるいは第３デジタル信号、第４デジタル信号、第５デジタル信号、及び第６デジタル信号に基づいて、第３軸成分の物理量を導出してよい。
【0012】
第１時点、第２時点、第３時点、第４時点、第５時点、第６時点、第７時点、及び第８時点のそれぞれの間隔は、同じでよい。
【0013】
複数のセンサのそれぞれは、物理量として磁場を検出する磁気センサでよい。
【0014】
本発明の一態様に係る信号処理方法は、複数のセンサのそれぞれにより検出される物理量を示すアナログ信号を受信し、複数のセンサのうちの１つのセンサにより検出される物理量を示すアナログ信号を選択的に出力する信号選択部を、複数のセンサのうち第１順序で１つずつ選択されるセンサからのアナログ信号を順次出力させた後、複数のセンサのうち第１順序と逆の第２順序で１つずつ選択されるセンサからのアナログ信号を順次出力させる処理を繰り返すように、制御する段階を備えてよい。信号処理方法は、処理により信号選択部から出力される複数のセンサのそれぞれから出力されるそれぞれのアナログ信号をデジタル信号に変換する段階を備えてよい。信号処理方法は、それぞれのデジタル信号に基づいて複数のセンサのそれぞれで検出されるそれぞれの物理量を導出する段階を備えてよい。
【0015】
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】第１実施形態に係る信号処理装置の回路構成を示す図である。
【図3】第１実施形態における各軸成分が測定されるタイミングと、測定中に変化する各軸の測定対象の信号を表す図である。
【図4】第２実施形態に係る信号処理装置の回路構成を示す図である。
【図6】第２実施形態における各軸成分が測定されるタイミングと、測定中に変化する各軸の測定対象の信号を表す図である。
【図7】第３実施形態における各軸成分が測定されるタイミングと、測定中に変化する各軸の測定対象の信号を表す図である。
【図9】第３実施形態における各軸成分が測定されるタイミングと、測定中に変化する各軸の測定対象の信号を表す図である。
【図10】第４実施形態に係る信号処理装置の回路構成を示す図である。
【図12】第４実施形態における各軸成分が測定されるタイミングと、測定中に変化する各軸の測定対象の信号を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0018】
図１は、第１実施形態に係る信号処理装置１００Ａの回路構成を示す図である。信号処理装置１００Ａは、センサ１０Ａ、センサ１０Ｂ、センサ１０Ｃ、信号選択部２０、切替制御回路３０、増幅器４０、ＡＤＣ５０、及び演算回路６０を備える。
【0019】
センサ１０Ａ、センサ１０Ｂ、及びセンサ１０Ｃ（センサ１０と総称する場合がある）は、磁場を検出する磁気センサである。磁気センサはホール素子、磁気抵抗素子でよい。センサ１０Ａは、Ｘ軸成分の磁場Ｈｘを示すアナログ信号を出力する。センサ１０Ｂは、Ｙ軸成分の磁場Ｈｙを示すアナログ信号を出力する。センサ１０Ｃは、Ｚ軸成分の磁場Ｈｚを示すアナログ信号を出力する。なお、センサ１０は、複数の軸成分ごとに物理量を検出するセンサであれば、磁気センサ以外のセンサでもよい。センサ１０は、加速度センサ、またはジャイロセンサなどでもよい。
【0020】
信号選択部２０は、センサ１０Ａ、センサ１０Ｂ、及びセンサ１０Ｃにより出力されるそれぞれのアナログ信号を受信する。信号選択部２０は、センサ１０Ａ、センサ１０Ｂ、及びセンサ１０Ｃのうちの１つのセンサにより検出される磁場を示すアナログ信号を選択的に出力する。切替制御回路３０は、信号選択部２０を制御する。切替制御回路３０は、制御部の一例である。切替制御回路３０は、信号選択部２０が選択すべきセンサ１０を切り替える切替信号ＳＥＬ＿ＳＥＮＳＯＲを信号選択部２０に出力する。切替制御回路３０は、信号選択部２０が複数のセンサ１０のうち順次選択される１つのセンサ１０により検出される磁場を示すアナログ信号を予め定められた間隔で出力するように、信号選択部２０を制御する。
【0021】
増幅器４０は、信号選択部２０から出力されるアナログ信号を増幅してＡＤＣ５０に向けて出力する。ＡＤＣ５０は、アナログ・デジタル変換回路である。ＡＤＣ５０は、変換部の一例である。ＡＤＣ５０は、増幅器４０で増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。演算回路６０は、ＡＤＣ５０から出力される各センサ１０で検出された磁場を示すデジタル信号に基づいて、Ｘ軸成分の磁場Ｈｘ、Ｙ軸成分の磁場Ｈｙ、Ｚ磁場成分の磁場Ｈｚを導出する。演算回路６０は、導出部の一例である。
【0022】
図２は、図１に示す回路構成で、各軸成分が測定されるタイミングと、測定中に変化する各軸の測定対象の信号を表す。ΔＸ、ΔＹ、及びΔＺは、単位測定時間当たりの各軸の変化量を示す。切替制御回路３０は、図２に示すように、センサ１０Ａ、センサ１０Ｂ、及びセンサ１０Ｃの順に選択して各センサ１０からアナログ信号を出力する処理を繰り返すように、信号選択部２０に切替信号ＳＥＬ＿ＳＥＮＳＯＲを送信することで信号選択部２０を制御することが考えられる。この場合、（１）のＸ軸成分の磁場Ｈｘの測定タイミングを起点とすると、各軸成分の磁場の時間変化分を考慮した各軸成分の磁場を示す測定データは、以下のようになる。
【0023】
Ｄｏｕｔｘ＝Ｈｘ
Ｄｏｕｔｙ＝Ｈｙ＋ΔＹ
Ｄｏｕｔｚ＝Ｈｚ＋２ΔＺ
Ｄｏｕｔｙ＝Ｈｙ＋ΔＹ
Ｄｏｕｔｚ＝Ｈｚ＋２ΔＺ
【0024】
上記のように、各軸の測定データの時間変化分は、０、ΔＹ、２ΔＺとなるため、各軸の測定データの時間変化分は揃わない。つまり、各軸の磁場の測定タイミングは異なってしまう。
【0025】
磁気センサ及び加速度センサなどの各種センサは、様々な用途で利用される。例えば、スマートフォン、あるいはＡＲ（拡張現実）またはＶＲ（仮想現実）などを実現する機器などに、３軸磁気センサ及び３軸加速度センサが組み込まれることがある。そして、小型かつ数１０Ｈｚから１００Ｈｚオーダーの磁気変化を検出して、位置を検出する用途で磁気センサが利用されることがある。このような用途で磁気センサ及び加速度センサなどが利用される場合、各軸成分の磁場などの物理量の測定タイミングのずれは、各軸の位置測定の誤差につながる。よって、各軸成分の磁場などの物理量の測定は、同じタイミングで行われることが望ましい。
【0026】
そこで、第１実施形態では、磁気センサを例として、各軸の磁場の測定タイミングのずれを解消させるために、信号選択部２０で選択するセンサ１０の順番を変更する。
【0027】
図３は、第１実施形態における各軸成分が測定されるタイミングと、測定中に変化する各軸の測定対象の信号を表す。第１実施形態において、切替制御回路３０は、センサ１０Ａ（Ｈｘ）、センサ１０Ｂ（Ｈｙ）、及びセンサ１０Ｃ（Ｈｚ）を、センサ１０Ａ（Ｈｘ）、センサ１０Ｂ（Ｈｙ）、及びセンサ１０Ｃ（Ｈｚ）の第１順序で１つずつ選択して各センサ１０からアナログ信号を順次出力させた後、センサ１０Ｃ（Ｈｚ）、センサ１０Ｂ（Ｈｙ）、及びセンサ１０Ａ（Ｈｘ）の第１順序とは逆の第２順序で１つずつ選択して各センサ１０からアナログ信号を順次出力させる処理を繰り返すように、信号選択部２０を制御する。
【0028】
信号選択部２０は、この処理により、センサ１０Ａから第１時点ｔ１で出力される第１アナログ信号、センサ１０Ｂから第１時点ｔ１に続く第２時点ｔ２で出力される第２アナログ信号、及びセンサ１０Ｃから第２時点ｔ２に続く第３時点ｔ３で出力される第３アナログ信号の順にアナログ信号を出力した後、センサ１０Ｃから第３時点ｔ３に続く第４時点ｔ４で出力される第４アナログ信号、センサ１０Ｂから第４時点ｔ４に続く第５時点ｔ５で出力される第５アナログ信号、及びセンサ１０Ａから第５時点ｔ５に続く第６時点ｔ６で出力される第６アナログ信号の順にアナログ信号を出力する。
【0029】
第１時点ｔ１、第２時点ｔ２、第３時点ｔ３、第４時点ｔ４、第５時点ｔ５、及び第６時点ｔ６のそれぞれの間隔は、同じである。
【0030】
第１アナログ信号は、（Ｈｘ）を示す第１デジタル信号に変換される。第２アナログ信号は、（Ｈｙ＋ΔＹ）を示す第２デジタル信号に変換される。第３アナログ信号は、（Ｈｚ＋２ΔＺ）を示す第３デジタル信号に変換される。第４アナログ信号は、（Ｈｚ＋３ΔＺ）を示す第４デジタル信号に変換される。第５アナログ信号は、（Ｈｙ＋４ΔＹ）を示す第５デジタル信号に変換される。第６アナログ信号は、（Ｈｘ＋５ΔＸ）を示す第６デジタル信号に変換される。
【0031】
そして、演算回路６０は、以下の式に従って各成分を加算平均することで、各軸成分の磁場を示す測定データを導出する。
【0032】
Ｄｏｕｔｘ＝（（１）＋（６））／２
＝（Ｈｘ＋Ｈｘ＋５ΔＸ）／２
＝Ｈｘ＋２．５ΔＸ
Ｄｏｕｔｙ＝（（２）＋（５））／２
＝（Ｈｙ＋ΔＹ＋Ｈｙ＋４ΔＹ）／２
＝Ｈｙ＋２．５ΔＹ
Ｄｏｕｔｚ＝（（３）＋（４））／２
＝（Ｈｚ＋２ΔＺ＋Ｈｚ＋３ΔＺ）＝Ｈｚ＋２．５ΔＺ
＝（Ｈｘ＋Ｈｘ＋５ΔＸ）／２
＝Ｈｘ＋２．５ΔＸ
Ｄｏｕｔｙ＝（（２）＋（５））／２
＝（Ｈｙ＋ΔＹ＋Ｈｙ＋４ΔＹ）／２
＝Ｈｙ＋２．５ΔＹ
Ｄｏｕｔｚ＝（（３）＋（４））／２
＝（Ｈｚ＋２ΔＺ＋Ｈｚ＋３ΔＺ）＝Ｈｚ＋２．５ΔＺ
【0033】
上記のように、各軸成分の磁場を示す測定データの時間変化分（ΔＸ、ΔＹ、ΔＺ）の係数は全ての軸において２．５となる。従って、各軸成分の磁場を示す測定データの時間変化分は揃う。このように、１測定サイクルの各軸成分の磁場の測定回数を偶数回、図３に示す例では、２回とすることで、各軸成分の加算平均後の測定データの時間中心を揃えることができる。したがって、軸成分ごとに時分割で測定する場合でも、軸成分を並列に測定する場合と同じように、測定タイミングのずれを実質的になくした測定データが得られる。
【0034】
図４は、第２実施形態に係る信号処理装置１００Ｂの回路構成を示す図である。信号処理装置１００Ｂは、センサ１０Ａ、センサ１０Ｂ、センサ１０Ｃ、及びセンサ１０Ｄを備える。第１実施形態では、各センサ１０は各軸成分の磁場を独立して検出し、各軸成分の磁場をそれぞれ別個に示すアナログ信号を出力する。第２実施形態では、各センサ１０が２つの軸成分の磁場を検出し、２つの軸成分の磁場を示す混成信号であるアナログ信号を出力する。
【0035】
センサ１０Ａ、センサ１０Ｂ、センサ１０Ｃ、及びセンサ１０Ｄは、磁気収束板の端面に配置される。センサ１０Ａ、及びセンサ１０Ｂは、互いに対向して配置され、センサ１０Ｃ、及びセンサ１０Ｄは、互いに対向して配置される。
【0036】
センサ１０Ａは、Ｘ軸成分の磁場Ｈｘ及びＺ軸成分の磁場Ｈｚを示すアナログ信号を出力する。センサ１０Ｂは、Ｘ軸成分の極性を反転させた磁場－Ｈｘ及びＺ軸成分の磁場Ｈｚを示すアナログ信号を出力する。センサ１０Ｃは、Ｙ軸成分の磁場Ｈｙ及びＺ軸成分の磁場Ｈｚを示すアナログ信号を出力する。センサ１０Ｄは、Ｙ軸成分の極性を反転させた磁性－Ｈｙ及びＺ軸成分の磁場Ｈｚを示すアナログ信号を出力する。
【0037】
図５は、図４に示す回路構成で、各軸成分が測定されるタイミングと、測定中に変化する各軸の測定対象の信号を表す。ΔＸ、ΔＹ、及びΔＺは、単位測定時間当たりの各軸の変化量を示す。切替制御回路３０は、図５に示すように、センサ１０Ａ、センサ１０Ｂ、センサ１０Ｃ、センサ１０Ｄの順に選択して各センサ１０からアナログ信号を出力する処理を繰り返すように、信号選択部２０に切替信号ＳＥＬ＿ＳＥＮＳＯＲを送信することで信号選択部２０を制御することが考えられる。この場合、（１）のＸ軸成分の磁場Ｈｘ（及びＺ軸成分の磁場Ｈｚ）の測定タイミングを起点とすると、各軸成分の磁場の時間変化分を考慮した演算回路６０での演算後の各軸成分の磁場を示す測定データは、以下のようになる。
【0038】
Ｄｏｕｔｘ＝（（１）－（２））／２＝Ｈｘ＋０．５ΔＸ－０．５ΔＺ
Ｄｏｕｔｙ＝（（３）－（４））／２＝Ｈｙ＋２．５ΔＹ－０．５ΔＺ
Ｄｏｕｔｚ＝（（１）＋（２）＋（３）＋（４））／４＝Ｈｚ＋１．５ΔＺ－０．２５（ΔＸ＋ΔＹ）
Ｄｏｕｔｙ＝（（３）－（４））／２＝Ｈｙ＋２．５ΔＹ－０．５ΔＺ
Ｄｏｕｔｚ＝（（１）＋（２）＋（３）＋（４））／４＝Ｈｚ＋１．５ΔＺ－０．２５（ΔＸ＋ΔＹ）
【0039】
上記のように、各軸の測定データにおいて測定対象の軸の時間変化分は、０．５ΔＸ、２．５ΔＹ、１．５ΔＺとなるため、各軸の測定データの時間変化分は揃わない。つまり、各軸の磁場の測定タイミングは異なり、各軸の測定データの時間中心は揃わない。また、測定中に変化する混成信号をセンサ１０ごとに時分割で取得して演算回路６０で演算する場合、Ｘ軸及びＹ軸の測定データは、測定対象の軸以外に０．５ΔＺの誤差成分を含み、Ｚ軸の測定データは、測定対象の軸以外に０．２５（ΔＸ＋ΔＹ）の誤差成分を含む。
【0040】
そこで、第２実施形態でも、各軸の磁場の測定タイミングのずれを解消させるために、信号選択部２０で選択するセンサ１０の順番を変更する。
【0041】
図６は、第２実施形態における各軸成分が測定されるタイミングと、測定中に変化する各軸の測定対象の信号を表す。第２実施形態において、切替制御回路３０は、センサ１０Ａ、センサ１０Ｂ、センサ１０Ｃ、及びセンサ１０Ｄを、センサ１０Ａ、センサ１０Ｂ、センサ１０Ｃ、及びセンサ１０Ｄの第１順序で１つずつ選択して各センサ１０からアナログ信号を順次出力させた後、センサ１０Ｄ、センサ１０Ｃ、センサ１０Ｂ、及びセンサ１０Ａの第１順序とは逆の第２順序で１つずつ選択して各センサ１０からアナログ信号を順次出力させる処理を繰り返すように、信号選択部２０を制御する。
【0042】
信号選択部２０は、この処理により、センサ１０Ａから第１時点ｔ１で出力される第１アナログ信号、センサ１０Ｂから第１時点ｔ１に続く第２時点ｔ２で出力される第２アナログ信号、センサ１０Ｃから第２時点ｔ２に続く第３時点ｔ３で出力される第３アナログ信号、及びセンサ１０Ｄから第３時点ｔ３に続く第４時点ｔ４で出力される第４アナログ信号の順にアナログ信号を出力した後、センサ１０Ｄから第４時点ｔ４に続く第５時点ｔ５で出力される第５アナログ信号、センサ１０Ｃから第５時点ｔ５に続く第６時点ｔ６で出力される第６アナログ信号、センサ１０Ｂから第６時点ｔ６に続く第７時点ｔ７で出力される第７アナログ信号、及びセンサ１０Ａから第７時点ｔ７に続く第８時点ｔ８で出力される第８アナログ信号の順にアナログ信号を出力する。
【0043】
第１時点ｔ１、第２時点ｔ２、第３時点ｔ３、第４時点ｔ４、第５時点ｔ５、第６時点ｔ６、第７時点ｔ７、及び第８時点ｔ８のそれぞれの間隔は、同じである。
【0044】
第１アナログ信号は、（Ｈｘ＋Ｈｚ）を示す第１デジタル信号に変換される。第２アナログ信号は、（－（Ｈｘ＋ΔＸ）＋Ｈｚ＋ΔＺ）を示す第２デジタル信号に変換される。第３アナログ信号は、（Ｈｙ＋２ΔＹ＋Ｈｚ＋２ΔＺ）を示す第３デジタル信号に変換される。第４アナログ信号は、（－（Ｈｙ＋３ΔＹ）＋Ｈｚ＋３ΔＺ）を示す第４デジタル信号に変換される。第５アナログ信号は、（－（Ｈｙ＋４ΔＹ）＋Ｈｚ＋４ΔＺ）を示す第５デジタル信号に変換される。第６アナログ信号は、（Ｈｙ＋５ΔＹ＋Ｈｚ＋５ΔＺ）を示す第６デジタル信号に変換される。第７アナログ信号は、（－（Ｈｘ＋６ΔＸ）＋Ｈｚ＋６ΔＺ）を示す第７デジタル信号に変換される。第８アナログ信号は、（Ｈｘ＋７ΔＸ＋Ｈｚ＋７ΔＺ）を示す第８デジタル信号に変換される。
【0045】
そして、演算回路６０は、以下の式に従って各成分を加算平均することで、各軸成分の磁場を示す測定データを導出する。
【0046】
Ｄｏｕｔｘ＝（（１）－（２）－（７）＋（８））／４＝Ｈｘ＋３．５ΔＸ
Ｄｏｕｔｙ＝（（３）－（４）－（５）＋（６））／４＝Ｈｙ＋３．５ΔＹ
Ｄｏｕｔｚ＝（（１）＋（２）＋（３）＋（４）＋（５）＋（６）＋（７）＋（８））／８＝Ｈｚ＋３．５ΔＺ
Ｄｏｕｔｙ＝（（３）－（４）－（５）＋（６））／４＝Ｈｙ＋３．５ΔＹ
Ｄｏｕｔｚ＝（（１）＋（２）＋（３）＋（４）＋（５）＋（６）＋（７）＋（８））／８＝Ｈｚ＋３．５ΔＺ
【0047】
上記のように、各軸成分の磁場を示す測定データの時間変化分の係数は全ての軸において３．５となる。従って、各軸成分の磁場を示す測定データの時間変化分は揃う。また、測定データは、測定対象の軸以外に他の軸の誤差成分を含まない。このように、混成信号において時分割で測定する場合でも、軸成分を並列に測定する場合と同じように、測定データを得られる。
【0048】
なお、演算回路６０は、以下の式に従って各成分を加算平均することで、Ｚ軸成分の磁場を示す測定データを導出してもよい。
【0049】
Ｄｏｕｔｚ＝（（１）＋（２）＋（７）＋（８））／４＝Ｈｚ＋３．５ΔＺ
または、
Ｄｏｕｔｚ＝（（３）＋（４）＋（５）＋（６））／４＝Ｈｚ＋３．５ΔＺ
または、
Ｄｏｕｔｚ＝（（３）＋（４）＋（５）＋（６））／４＝Ｈｚ＋３．５ΔＺ
【0050】
図７は、第３実施形態に係る信号処理装置１００Ｃの回路構成を示す図である。信号処理装置１００Ｃは、増幅器４０及びＡＤＣ５０で生じるオフセット電圧を除去するためのチョッパスイッチ７０を備え、切替制御回路３０が、信号選択部２０によるセンサ１０の選択の制御に加えて、チョッパスイッチ７０によるアナログ信号の極性の反転及び非反転の切り替えの制御を行う点で、信号処理装置１００Ａと異なる。
【0051】
チョッパスイッチ７０は、信号選択部２０から出力されるアナログ信号の極性の反転及び非反転を切り替えて増幅器４０に入力する。増幅器４０は、チョッパスイッチ７０から出力されるアナログ信号を増幅して、ＡＤＣ５０に向けて出力する。
【0052】
チョッパスイッチ７０によって増幅器４０への入力の極性を切り替えるのは、増幅器４０及びＡＤＣ５０で生じるオフセット電圧Ｏｅを除去するためである。
【0053】
例えば、Ｘ軸成分の磁場を示すアナログ信号である非反転信号は、Ｈｘ＋Ｏｅを示す。反転信号において、センサ１０Ａからの信号の極性は反転するが、オフセット電圧Ｏｅの極性は反転しない。したがって、反転信号は、－Ｈｘ＋Ｏｅを示す。この非反転信号、及び反転信号を次式の通り、演算回路６０で加算平均することにより、オフセット電圧Ｏｅを除去できる。
【0054】
Ｄｏｕｔ＝｛（Ｈｘ＋Ｏｅ）－（－Ｈｘ＋Ｏｅ）｝×１／２＝２Ｈｘ×１／２＝Ｈｘ
【0055】
同様の処理をＹ軸、及びＺ軸の順番で行うことで、オフセット電圧Ｏｅが除去された磁場Ｈｘ、Ｈｙ、及びＨｚを示すデジタル信号が得られる。
【0056】
【0057】
切替制御回路３０は、図８に示すように、信号選択部２０及びチョッパスイッチ７０を制御することが考えられる。すなわち、センサ１０Ａ、センサ１０Ｂ、及びセンサ１０Ｃの順に選択して各センサ１０からアナログ信号を出力する処理を繰り返すように、信号選択部２０に切替信号ＳＥＬ＿ＳＥＮＳＯＲを送信することで信号選択部２０を制御する。さらに、切替制御回路３０は、センサ１０Ａが選択されている間に、センサ１０Ａから出力されるアナログ信号を非反転信号として増幅器４０に入力し、次いでセンサ１０Ａから出力されるアナログ信号を反転信号として増幅器４０に入力するように、チョッパスイッチ７０に切替信号ＳＥＬ＿ＣＨＯＰを送信することでチョッパスイッチ７０を制御する。同様に、切替制御回路３０は、センサ１０Ｂが選択されている間に、センサ１０Ｂから出力されるアナログ信号を非反転信号として増幅器４０に入力し、次いでセンサ１０Ｂから出力されるアナログ信号を反転信号として増幅器４０に入力するように、チョッパスイッチ７０に切替信号ＳＥＬ＿ＣＨＯＰを送信することでチョッパスイッチ７０を制御する。次いで、切替制御回路３０は、センサ１０Ｃが選択されている間に、センサ１０Ｃから出力されるアナログ信号を非反転信号として増幅器４０に入力し、次いでセンサ１０Ｃから出力されるアナログ信号を反転信号として増幅器４０に入力するように、チョッパスイッチ７０に切替信号ＳＥＬ＿ＣＨＯＰを送信することでチョッパスイッチ７０を制御する。
【0058】
この場合、演算回路６０は、以下の式に従って各成分を加算平均することで、各軸成分の磁場を示す測定データを導出できる。
【0059】
Ｄｏｕｔｘ＝（（１）－（２））／２＝｛Ｈｘ＋Ｏｅ－（－（Ｈｘ＋ΔＸ）＋Ｏｅ）｝×１／２＝Ｈｘ＋０．５ΔＸ
Ｄｏｕｔｙ＝（（３）－（４））／２＝｛（Ｈｙ＋２ΔＹ）＋Ｏｅ－（－（Ｈｙ＋３ΔＹ）＋Ｏｅ）｝×１／２＝Ｈｙ＋２．５ΔＹ
Ｄｏｕｔｚ＝（（５）－（６））／２＝｛（Ｈｚ＋４ΔＺ）＋Ｏｅ－（－（Ｈｚ＋５ΔＺ）＋Ｏｅ）｝×１／２＝Ｈｚ＋４．５ΔＺ
Ｄｏｕｔｙ＝（（３）－（４））／２＝｛（Ｈｙ＋２ΔＹ）＋Ｏｅ－（－（Ｈｙ＋３ΔＹ）＋Ｏｅ）｝×１／２＝Ｈｙ＋２．５ΔＹ
Ｄｏｕｔｚ＝（（５）－（６））／２＝｛（Ｈｚ＋４ΔＺ）＋Ｏｅ－（－（Ｈｚ＋５ΔＺ）＋Ｏｅ）｝×１／２＝Ｈｚ＋４．５ΔＺ
【0060】
しかし、上記のように、各軸の測定データにおいて測定対象の軸の時間変化分は、０．５ΔＸ、２．５ΔＹ、４．５ΔＺとなるため、各軸の測定データの時間変化分は揃わない。つまり、各軸の磁場の測定タイミングは異なり、各軸の測定データの時間中心は揃わない。
【0061】
そこで、第３実施形態では、各軸の磁場の測定タイミングのずれを解消させるために、信号選択部２０で選択するセンサ１０の順番、及びチョッパスイッチ７０での極性の切り替えのタイミングを変更する。
【0062】
図９は、第３実施形態における各軸成分が測定されるタイミングと、測定中に変化する各軸の測定対象の信号を表す。第３実施形態において、切替制御回路３０は、センサ１０Ａ（Ｈｘ）、センサ１０Ｂ（Ｈｙ）、及びセンサ１０Ｃ（Ｈｚ）を、センサ１０Ａ（Ｈｘ）、センサ１０Ｂ（Ｈｙ）、及びセンサ１０Ｃ（Ｈｚ）の第１順序で１つずつ選択して各センサ１０からアナログ信号を順次出力させた後、センサ１０Ｃ（Ｈｚ）、センサ１０Ｂ（Ｈｙ）、及びセンサ１０Ａ（Ｈｘ）の第１順序とは逆の第２順序で１つずつ選択して各センサ１０からアナログ信号を順次出力させる処理を繰り返すように、信号選択部２０を制御する。
【0063】
また、切替制御回路３０は、第１順序でセンサ１０Ａ、センサ１０Ｂ、及びセンサ１０Ｃが選択されている間、センサ１０Ａ、センサ１０Ｂ、及びセンサ１０Ｃから出力されるアナログ信号を非反転信号として増幅器４０に入力し、次いで第２順序でセンサ１０Ｃ、センサ１０Ｂ、及びセンサ１０Ａが選択されている間、センサ１０Ｃ、センサ１０Ｂ、及びセンサ１０Ａから出力されるアナログ信号を反転信号として増幅器４０に入力するように、チョッパスイッチ７０に切替信号ＳＥＬ＿ＣＨＯＰを送信することでチョッパスイッチ７０を制御する。
【0064】
すなわち、切替制御回路３０は、増幅器４０に入力されるアナログ信号を非反転信号に維持するようにチョッパスイッチ７０を制御している間に、信号選択部２０からセンサ１０Ａ、センサ１０Ｂ、及びセンサ１０Ｃの順でアナログ信号が出力されるように信号選択部２０を制御する。次いで、切替制御回路３０は、増幅器４０に入力されるアナログ信号を反転信号に維持するようにチョッパスイッチ７０を制御している間に、信号選択部２０からセンサ１０Ｃ、センサ１０Ｂ、及びセンサ１０Ａの順でアナログ信号が出力されるように信号選択部２０を制御する。
【0065】
そして、演算回路６０は、以下の式に従って各成分を加算平均することで、各軸成分の磁場を示す測定データを導出する。
【0066】
Ｄｏｕｔｘ＝（（１）－（６））／２＝｛Ｈｘ＋Ｏｅ－（－（Ｈｘ＋５ΔＸ）＋Ｏｅ）｝×１／２＝Ｈｘ＋２．５ΔＸ
Ｄｏｕｔｙ＝（（２）－（５））／２＝｛（Ｈｙ＋ΔＹ）＋Ｏｅ－（－（Ｈｙ＋４ΔＹ）＋Ｏｅ）｝×１／２＝Ｈｙ＋２．５ΔＹ
Ｄｏｕｔｚ＝（（３）－（４））／２＝｛（Ｈｚ＋２ΔＺ）＋Ｏｅ－（－（Ｈｚ＋３ΔＺ）＋Ｏｅ）｝×１／２＝Ｈｚ＋２．５ΔＺ
Ｄｏｕｔｙ＝（（２）－（５））／２＝｛（Ｈｙ＋ΔＹ）＋Ｏｅ－（－（Ｈｙ＋４ΔＹ）＋Ｏｅ）｝×１／２＝Ｈｙ＋２．５ΔＹ
Ｄｏｕｔｚ＝（（３）－（４））／２＝｛（Ｈｚ＋２ΔＺ）＋Ｏｅ－（－（Ｈｚ＋３ΔＺ）＋Ｏｅ）｝×１／２＝Ｈｚ＋２．５ΔＺ
【0067】
上記のように、各軸成分の磁場を示す測定データの時間変化分の係数は全ての軸において２．５となる。従って、各軸成分の磁場を示す測定データの時間変化分は揃う。このように、軸成分ごとに時分割で測定する場合でも、軸成分を並列に測定する場合と同じように、測定データが得られる。
【0068】
図１０は、第４実施形態に係る信号処理装置１００Ｄの回路構成を示す図である。信号処理装置１００Ｄは、増幅器４０及びＡＤＣ５０で生じるオフセット電圧を除去するためのチョッパスイッチ７０を備え、切替制御回路３０が、信号選択部２０によるセンサ１０の選択の制御に加えて、チョッパスイッチ７０によるアナログ信号の極性の反転及び非反転の切り替えの制御を行う点で、信号処理装置１００Ｂと異なる。
【0069】
【0070】
切替制御回路３０は、図１０に示すように、信号選択部２０及びチョッパスイッチ７０を制御することが考えられる。すなわち、センサ１０Ａ、センサ１０Ｂ、センサ１０Ｃ、及びセンサ１０Ｄの順に選択して各センサ１０からアナログ信号を出力する処理を繰り返すように、信号選択部２０に切替信号ＳＥＬ＿ＳＥＮＳＯＲを送信することで信号選択部２０を制御する。さらに、切替制御回路３０は、センサ１０Ａが選択されている間に、センサ１０Ａから出力されるアナログ信号を非反転信号として増幅器４０に入力し、次いでセンサ１０Ａから出力されるアナログ信号を反転信号として増幅器４０に入力するように、チョッパスイッチ７０に切替信号ＳＥＬ＿ＣＨＯＰを送信することでチョッパスイッチ７０を制御する。
【0071】
同様に、切替制御回路３０は、センサ１０Ｂが選択されている間に、センサ１０Ｂから出力されるアナログ信号を非反転信号として増幅器４０に入力し、次いでセンサ１０Ｂから出力されるアナログ信号を反転信号として増幅器４０に入力するように、チョッパスイッチ７０に切替信号ＳＥＬ＿ＣＨＯＰを送信することでチョッパスイッチ７０を制御する。さらに、切替制御回路３０は、センサ１０Ｃが選択されている間に、センサ１０Ｃから出力されるアナログ信号を非反転信号として増幅器４０に入力し、次いでセンサ１０Ｃから出力されるアナログ信号を反転信号として増幅器４０に入力するように、チョッパスイッチ７０に切替信号ＳＥＬ＿ＣＨＯＰを送信することでチョッパスイッチ７０を制御する。加えて、切替制御回路３０は、センサ１０Ｄが選択されている間に、センサ１０Ｄから出力されるアナログ信号を非反転信号として増幅器４０に入力し、次いでセンサ１０Ｄから出力されるアナログ信号を反転信号として増幅器４０に入力するように、チョッパスイッチ７０に切替信号ＳＥＬ＿ＣＨＯＰを送信することでチョッパスイッチ７０を制御する。
【0072】
この場合、演算回路６０は、以下の式に従って各成分を加算平均することで、各軸成分の磁場を示す測定データを導出できる。
【0073】
Ｄｏｕｔｘ＝｛（１）－（２）－（（３）－（４））｝／４＝Ｈｘ＋１．５ΔＸ－ΔＺ
Ｄｏｕｔｙ＝｛（５）－（６）－（（７）－（８））｝／４＝Ｈｙ＋５．５ΔＹ－ΔＺ
Ｄｏｕｔｚ＝｛（（１）－（２））＋（（３）－（４））＋（（５）－（６））＋（（７）－（８））｝／８＝Ｈｚ＋３．５ΔＺ－０．５（ΔＸ＋ΔＹ）
Ｄｏｕｔｙ＝｛（５）－（６）－（（７）－（８））｝／４＝Ｈｙ＋５．５ΔＹ－ΔＺ
Ｄｏｕｔｚ＝｛（（１）－（２））＋（（３）－（４））＋（（５）－（６））＋（（７）－（８））｝／８＝Ｈｚ＋３．５ΔＺ－０．５（ΔＸ＋ΔＹ）
【0074】
しかし、上記のように、各軸の測定データにおいて測定対象の軸の時間変化分は、１．５ΔＸ、５．５ΔＹ、３．５ΔＺとなるため、各軸の測定データの時間変化分は揃わない。つまり、各軸の磁場の測定タイミングは異なり、各軸の測定データの時間中心は揃わない。また、測定中に変化する混成信号をセンサ１０ごとに時分割で取得して演算回路６０で演算する場合、Ｘ軸及びＹ軸の測定データは、測定対象の軸以外にΔＺの誤差成分を含み、Ｚ軸の測定データは、測定対象の軸以外に０．５（ΔＸ＋ΔＹ）の誤差成分を含む。
【0075】
そこで、第４実施形態では、各軸の磁場の測定タイミングのずれを解消させるために、信号選択部２０で選択するセンサ１０の順番、及びチョッパスイッチ７０での極性の切り替えのタイミングを変更する。
【0076】
図１２は、第４実施形態における各軸成分が測定されるタイミングと、測定中に変化する各軸の測定対象の信号を表す。第４実施形態において、切替制御回路３０は、センサ１０Ａ、センサ１０Ｂ、センサ１０Ｃ、及びセンサ１０Ｄを、センサ１０Ａ、センサ１０Ｂ、センサ１０Ｃ、及びセンサ１０Ｄの第１順序で１つずつ選択して各センサ１０からアナログ信号を順次出力させた後、センサ１０Ｄ、センサ１０Ｃ、センサ１０Ｂ、及びセンサ１０Ａの第１順序とは逆の第２順序で１つずつ選択して各センサ１０からアナログ信号を順次出力させる処理を繰り返すように、信号選択部２０を制御する。
【0077】
また、切替制御回路３０は、第１順序でセンサ１０Ａ、センサ１０Ｂ、センサ１０Ｃ、及びセンサ１０Ｄが選択されている間、センサ１０Ａ、センサ１０Ｂ、センサ１０Ｃ、及びセンサ１０Ｄから出力されるアナログ信号を非反転信号として増幅器４０に入力し、次いで第２順序でセンサ１０Ｄ、センサ１０Ｃ、センサ１０Ｂ、及びセンサ１０Ａが選択されている間、センサ１０Ｄ、センサ１０Ｃ、センサ１０Ｂ、及びセンサ１０Ａから出力されるアナログ信号を反転信号として増幅器４０に入力するように、チョッパスイッチ７０に切替信号ＳＥＬ＿ＣＨＯＰを送信することでチョッパスイッチ７０を制御する。
【0078】
すなわち、切替制御回路３０は、増幅器４０に入力されるアナログ信号を非反転信号に維持するようにチョッパスイッチ７０を制御している間に、信号選択部２０からセンサ１０Ａ、センサ１０Ｂ、センサ１０Ｃ、及びセンサ１０Ｄの順でアナログ信号が出力されるように信号選択部２０を制御する。次いで、切替制御回路３０は、増幅器４０に入力されるアナログ信号を反転信号に維持するようにチョッパスイッチ７０を制御している間に、信号選択部２０からセンサ１０Ｄ、センサ１０Ｃ、センサ１０Ｂ、及びセンサ１０Ａの順でアナログ信号が出力されるように信号選択部２０を制御する。
【0079】
そして、演算回路６０は、以下の式に従って各成分を加算平均することで、各軸成分の磁場を示す測定データを導出する。
【0080】
Ｄｏｕｔｘ＝｛（１）－（８）－（（２）－（７））｝／４＝Ｈｘ＋３．５ΔＸ
Ｄｏｕｔｙ＝｛（３）－（６）－（（４）－（５））｝／４＝Ｈｙ＋３．５ΔＹ
Ｄｏｕｔｚ＝｛（（１）－（８））＋（（２）－（７））＋（（３）－（６））＋（（４）－（５））｝／８＝Ｈｚ＋３．５ΔＺ
Ｄｏｕｔｙ＝｛（３）－（６）－（（４）－（５））｝／４＝Ｈｙ＋３．５ΔＹ
Ｄｏｕｔｚ＝｛（（１）－（８））＋（（２）－（７））＋（（３）－（６））＋（（４）－（５））｝／８＝Ｈｚ＋３．５ΔＺ
【0081】
上記のように、各軸成分の磁場を示す測定データの時間変化分の係数は全ての軸において４となる。従って、各軸成分の磁場を示す測定データの時間変化分は揃う。また、測定データは、測定対象の軸以外に他の軸の誤差成分を含まない。このように、混成信号においてオフセット電圧Ｏｅを除去して時分割で測定する場合でも、軸成分を並列に測定する場合と同じように、測定データを得られる。
【0082】
なお、演算回路６０は、以下の式に従って各成分を加算平均することで、Ｚ軸成分の磁場を示す測定データを導出してもよい。
【0083】
Ｄｏｕｔｚ＝｛（（１）－（８））＋（（２）－（７））｝／４＝Ｈｚ＋３．５ΔＺ
または、
Ｄｏｕｔｚ＝｛（（３）－（６））＋（（４）－（５））｝／４＝Ｈｚ＋３．５ΔＺ
または、
Ｄｏｕｔｚ＝｛（（３）－（６））＋（（４）－（５））｝／４＝Ｈｚ＋３．５ΔＺ
【0084】
【0085】
図１３に示すように、図２に示す測定タイミングでは、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の順番に信号処理を行うため、各軸の位相特性は異なる。一方、図１４に示すように、図３に示す測定タイミングでは、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の位相特性は同じになる。よって、群遅延の量は全ての軸で同じ量となる。つまり、各実施形態によれば、位相特性の観点でも各軸成分の磁場を同じタイミングで測定することができる。
【0086】
以上、各実施形態によれば、回路規模の増加及び消費電力の増加を抑制し、かつ複数のセンサで検出される磁場などの物理量の測定時間のずれを抑制できる。
【0087】
なお、上記の各実施形態では、センサ１０として磁気センサを例に説明した。しかし、センサ１０は、複数の軸成分ごとに物理量を検出するセンサであれば、磁気センサ以外のセンサでもよい。センサ１０は、加速度センサ、またはジャイロセンサなどでもよい。
【0088】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0089】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【0090】
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ センサ
２０ 信号選択部
３０ 切替制御回路
４０ 増幅器
５０ ＡＤＣ
６０ 演算回路
７０ チョッパスイッチ
１００Ａ，１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ 信号処理装置
２０ 信号選択部
３０ 切替制御回路
４０ 増幅器
５０ ＡＤＣ
６０ 演算回路
７０ チョッパスイッチ
１００Ａ，１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ 信号処理装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】