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特開2024-162362慣性センサーモジュール

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(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】P2024162362

(43)【公開日】2024-11-21

(54)【発明の名称】慣性センサーモジュール

(51)【国際特許分類】

G01P 21/00 20060101AFI20241114BHJP

【ＦＩ】

G01P21/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023077786

(22)【出願日】2023-05-10

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090387

【弁理士】

【氏名又は名称】布施行夫

(74)【代理人】

【識別番号】100090398

【弁理士】

【氏名又は名称】大渕美千栄

(74)【代理人】

【識別番号】100148323

【弁理士】

【氏名又は名称】川▲崎▼ 通

(74)【代理人】

【識別番号】100168860

【弁理士】

【氏名又は名称】松本充史

(72)【発明者】

【氏名】大谷富美和

(57)【要約】

【課題】出力される計測データが２つの慣性センサーのいずれによって検出された物理量に基づいて生成されたかを外部から特定可能な慣性センサーモジュールを提供すること。
【解決手段】慣性センサーモジュールに加わる第１範囲の物理量を検出し、第１検出信号を出力する第１慣性センサーと、前記慣性センサーモジュールに加わる前記第１範囲よりも広い第２範囲の前記物理量を検出し、第２検出信号を出力する第２慣性センサーと、前記第１検出信号及び前記第２検出信号が入力され、前記第１検出信号及び前記第２検出信号の一方に基づいて計測データを生成し、生成した前記計測データと、前記計測データが前記第１検出信号及び前記第２検出信号のいずれに基づいて生成されたかを示すセンサー識別情報とを出力する処理装置と、を備える、慣性センサーモジュール。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

慣性センサーモジュールであって、
前記慣性センサーモジュールに加わる第１範囲の物理量を検出し、第１検出信号を出力する第１慣性センサーと、
前記慣性センサーモジュールに加わる前記第１範囲よりも広い第２範囲の前記物理量を検出し、第２検出信号を出力する第２慣性センサーと、
前記第１検出信号及び前記第２検出信号が入力され、前記第１検出信号及び前記第２検出信号の一方に基づいて計測データを生成し、生成した前記計測データと、前記計測データが前記第１検出信号及び前記第２検出信号のいずれに基づいて生成されたかを示すセンサー識別情報とを出力する処理装置と、
を備える、慣性センサーモジュール。

【請求項2】

請求項１において、
前記第２範囲は、前記第１範囲と、前記第１範囲以外の範囲である第３範囲とを含み、
前記処理装置は、前記物理量が前記第１範囲に含まれるとき、前記第１検出信号に基づいて前記計測データを生成し、前記物理量が前記第３範囲に含まれるとき、前記第２検出信号に基づいて前記計測データを生成する、慣性センサーモジュール。

【請求項3】

請求項２において、
前記処理装置は、前記第２検出信号に基づいて、前記物理量が前記第１範囲に含まれるか否かを判定する、慣性センサーモジュール。

【請求項4】

請求項２において、
前記処理装置は、前記物理量が前記第１範囲と前記第３範囲との境界値であるときの前記第１検出信号に基づく前記計測データと前記第２検出信号に基づく前記計測データとが一致するように補正した前記第２検出信号に基づく前記計測データを生成する、慣性センサーモジュール。

【請求項5】

請求項４において、
前記処理装置は、前記第３範囲の前記物理量を変数とする３次以上の多項式に基づいて、前記第２検出信号に基づく前記計測データを補正する、慣性センサーモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、慣性センサーモジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を検出軸として角速度を検出する３軸慣性センサーと、Ｚ軸を検出軸として３軸慣性センサーよりも高い精度で角速度を検出する１軸慣性センサーと、１軸慣性センサーが検出したＺ軸回りの角速度に基づく第１出力信号と、３軸慣性センサーが検出したＺ軸回りの角速度に基づく第２出力信号のいずれか一方を選択して出力する演算回路と、を備えた慣性センサーモジュールが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２３－４２１２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の慣性センサーモジュールと接続されるホストデバイスは、慣性センサーモジュールから出力される信号が第１出力信号と第２出力信号のいずれであるかを判断することができないおそれがある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明に係る慣性センサーモジュールの一態様は、
前記慣性センサーモジュールに加わる第１範囲の物理量を検出し、第１検出信号を出力する第１慣性センサーと、
前記慣性センサーモジュールに加わる前記第１範囲よりも広い第２範囲の前記物理量を検出し、第２検出信号を出力する第２慣性センサーと、
前記第１検出信号及び前記第２検出信号が入力され、前記第１検出信号及び前記第２検出信号の一方に基づいて計測データを生成し、生成した前記計測データと、前記計測データが前記第１検出信号及び前記第２検出信号のいずれに基づいて生成されたかを示すセンサー識別情報とを出力する処理装置と、
を備える。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】慣性センサーモジュールの被装着面への固定態様を示す斜視図。

【図2】慣性センサーモジュールを被装着面側から観察した斜視図。

【図3】慣性センサーモジュールの分解斜視図。

【図4】回路基板の斜視図。

【図5】慣性計測システムの構成を示す図。

【図6】慣性センサーの構成例を示す図。

【図7】慣性センサーの構成例を示す図。

【図8】慣性センサーに対する角速度の入出力特性を概念的に示す図。

【図9】計測データ及び識別情報の一例を示す図。

【図10】第１実施形態における処理装置の構成例を示す図。

【図11】慣性センサーに対する角速度の入出力特性と補正関数との関係を概念的に示す図。

【図12】補正関数の作成方法について説明するための図。

【図13】第２実施形態における処理装置の構成例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

【0008】

１．第１実施形態
１－１．慣性センサーモジュールの構造
図１は、本実施形態の慣性センサーモジュール２の被装着面への固定態様を示す斜視図である。図２は、慣性センサーモジュール２を被装着面側から観察した斜視図である。まず、本実施形態の慣性センサーモジュール２の概要について説明する。慣性センサーモジュール２は、例えば、自動車や、ロボットなどの被装着体の挙動を検出する。

【0009】

図１に示すように、慣性センサーモジュール２は、平面形状が略正方形の直方体をなしており、正方形の一辺の長さが数センチ程度とコンパクトに構成されている。慣性センサーモジュール２の対角線方向には２ヶ所の切欠き穴５２が設けられている。慣性センサーモジュール２は、切欠き穴５２に挿通される２本のネジ８０により、自動車などの被装着体の被装着面８１に固定される。なお、被装着体は自動車などの運動体に限らず、例えば、橋梁や、高架軌道などの建造物であっても良い。建造物に取付けられる場合は、例えば、建造物の健全度をチェックする構造ヘルスモニタリングシステムとして用いられる。

【0010】

図２に示すように、慣性センサーモジュール２は、直方体状のアウターケース５１の中にインナーケース７０を収納した構成となっている。インナーケース７０には、長方形状の開口部７１が形成されている。以下、この開口部７１の長辺方向をＹ（＋）方向とする。また、Ｙ（＋）方向と直交する方向をＸ（＋）方向とし、アウターケース５１の厚さ方向をＺ（＋）として座標軸で示して説明する。なお、インナーケース７０の開口部７１からは、プラグ型のコネクター６６が露出しており、Ｙ（＋）方向はコネクター６６における複数のピンの配列方向と一致している。また、この座標軸は、慣性センサーモジュール２の検出軸である。

【0011】

図３は、慣性センサーモジュール２の分解斜視図である。図３に示すように、慣性センサーモジュール２は、アウターケース５１、接合部材６０、回路基板６５、インナーケース７０などから構成される。

【0012】

アウターケース５１は、外形が直方体をなした箱状の筐体である。アウターケース５１の材質は、例えば、アルミニウムであるが、他の金属やセラミックであってもよい。アウターケース５１の外側には、前述した２つの切欠き穴５２が形成されている。ただし、アウターケース５１に丸穴等の貫通孔が形成され、当該貫通孔がネジ止めされてもよい。あるいは、アウターケース５１の側面にフランジが形成され、フランジ部分がネジ止めされてもよい。

【0013】

アウターケース５１には、回路基板６５がセットされた状態のインナーケース７０を収納するための収納部５５が設けられている。収納部５５は、底部５３ａを底面とした第１凹部５３と、第１凹部５３を囲う受け部５４ａを有する第２凹部５４とから構成される。第１凹部５３には、回路基板６５が収納される。受け部５４ａは、底部５３ａから階段状に立ち上がったリング状のインナーケース７０の受け部であり、第２凹部５４には、接合部材６０を介してインナーケース７０が収納される。接合部材６０は、アウターケース５１とインナーケース７０との間に配置される樹脂製の緩衝部材である。接合部材６０は、受け部５４ａと同様なリング状の部材であり、受け部５４ａの上にセットされる。

【0014】

インナーケース７０は、回路基板６５を支持する部材であり、アウターケース５１の第２凹部５４に収納され得る形状に構成されている。インナーケース７０は、アウターケース５１と同じ材質で構成されている。インナーケース７０には、回路基板６５のコネクター６６を外部に露出させるための開口部７１と、回路基板６５に実装された電子部品を収納するための第３凹部７３とが設けられている。なお、実際には、第３凹部７３には樹脂が充填されるが、図３では図示が省略されている。また、アウターケース５１における収納部５５の第１凹部５３にも、同様に樹脂が充填され得るが、図３では図示が省略されている。

【0015】

このような構成により、アウターケース５１の中に、回路基板６５を含むインナーケース７０が収納され一体化された状態で、図１に示したように、２本のネジ８０により、被装着体の被装着面８１に慣性センサーモジュール２が固定されて使用される。

【0016】

図４は、回路基板６５の斜視図である。回路基板６５は、複数のスルーホールが形成された多層基板であり、ガラスエポキシ基板が用いられる。ただし、回路基板６５は、ガラスエポキシ基板に限られず、複数の慣性センサーや、電子部品、コネクターなどを実装可能なリジットな基板であればよく、例えば、コンポジット基板やセラミック基板が用いられてもよい。回路基板６５の外形は、平面視において一部が切り掛かれた変形の八角形に形成されている。回路基板６５のＺ（＋）側の面を第１面６５ａ、第１面６５ａとは反対側の面を第２面６５ｂという。

【0017】

図４に示すように、回路基板６５の第１面６５ａには、コネクター６６、慣性センサー２０，１０Ｚなどが実装されている。コネクター６６は、プラグ型のコネクターであり、複数のピンが等ピッチで配置されている２列の接続端子を備えている。端子数は、設計仕様に応じて適宜変更してもよい。

【0018】

図４に示すように、回路基板６５におけるＸ（＋）方向の一辺の側面には、慣性センサー１０Ｘが実装されている。また、回路基板６５におけるＹ（＋）方向の一辺の側面には、慣性センサー１０Ｙが実装されている。

【0019】

慣性センサー２０は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸回りの角速度及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向の加速度を検出する６ＤＯＦセンサーである。ＤＯＦは、Degrees Of Freedomの略である。例えば、慣性センサー２０は、シリコン基板をＭＥＭＳ技術で加工した静電容量型のセンサーである。ＭＥＭＳは、Micro Electro Mechanical Systemsの略である。

【0020】

慣性センサー１０Ｘは、Ｘ軸回りの角速度を検出する角速度センサーである。慣性センサー１０Ｙは、Ｙ軸回りの角速度を検出する角速度センサーである。慣性センサー１０Ｚは、Ｚ軸回りの角速度を検出する角速度センサーである。

【0021】

例えば、慣性センサー１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚは、それぞれ、水晶を材料とするセンサー素子を有し、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振動ジャイロセンサーである。

【0022】

回路基板６５の第２面６５ｂには、処理装置３０が実装されている。ただし、処理装置３０は、回路基板６５の第１面６５ａに実装されてもよい。処理装置３０は、例えばＭＣＵであり、１チップのＩＣとして構成されている。ＭＣＵは、Micro Controller Unitの略である。慣性センサー１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚ，２０は、それぞれ、回路基板６５に設けられた不図示の配線により処理装置３０と接続されている。なお、回路基板６５には、その他にも、例えば温度センサー等の複数の電子部品が実装されていてもよい。

【0023】

１－２．慣性計測システムの構成
次に、慣性センサーモジュール２を用いた慣性計測システム１の構成及び機能について説明する。また、慣性センサーモジュール２の機能的な構成についても併せて説明する。図５は、慣性計測システム１の構成を示す図である。図５に示すように、慣性計測システム１は、慣性センサーモジュール２とホストデバイス３とを備える。

【0024】

慣性センサーモジュール２は、慣性センサー１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚ，２０と、処理装置３０と、温度センサー４０と、を備える。なお、慣性センサーモジュール２は、図５の構成要素の一部を省略又は変更し、あるいは、他の構成要素を付加した構成としてもよい。

【0025】

前述の通り、慣性センサー１０Ｘは、Ｘ軸回りの角速度を検出する角速度センサーである。また、慣性センサー１０Ｙは、Ｙ軸回りの角速度を検出する角速度センサーである。また、慣性センサー１０Ｚは、Ｚ軸回りの角速度を検出する角速度センサーである。図６は、慣性センサー１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚの構成例を示す図である。

【0026】

図６に示すように、慣性センサー１０Ｘは、センサー素子１１Ｘと、処理回路１２Ｘと、を含む。例えば、慣性センサー１０Ｘは、センサー素子１１Ｘと処理回路１２Ｘとが実装されたプリント基板がパッケージに収容されたデバイスであってもよい。処理回路１２Ｘは、例えば、半導体により実現されるＩＣチップであってもよい。ＩＣは、Integrated
Circuitの略である。そして、慣性センサー１０Ｘは、パッケージに設けられる外部接続用の端子である端子ＴＣＳ１Ｘ、端子ＴＣＫ１Ｘ、端子ＴＤＩ１Ｘ、端子ＴＤＯ１Ｘ及び端子ＴＲ１Ｘを有する。

【0027】

センサー素子１１Ｘは、水晶を材料とするセンサー素子であり、Ｘ軸を検出軸とし、物理量としてＸ軸回りの角速度を検出する。

【0028】

処理回路１２Ｘは、センサー素子１１Ｘから出力される信号に対して物理量の検出処理を行い、検出処理によって得られた検出信号ＳＤ１Ｘを出力する。処理回路１２Ｘは、センサー素子１１Ｘから出力される信号に対して物理量の検出処理を行う検出回路１２１Ｘと、検出回路１２１Ｘの検出処理によって得られた検出信号ＳＤ１Ｘを出力するインターフェース回路１２２Ｘと、を含む。

【0029】

検出回路１２１Ｘは、センサー素子１１Ｘから出力される信号を所定の周期で取得し、所定の演算を行って検出信号ＳＤ１Ｘを生成する。検出信号ＳＤ１Ｘは、センサー素子１１Ｘの出力信号に基づいて得られたＸ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＸを含む。また、検出回路１２１Ｘは、検出信号ＳＤ１Ｘの生成を完了する毎に検出信号ＳＤ１Ｘの準備完了を知らせるデータレディー信号ＤＲＤＹ１Ｘを生成する。検出信号ＳＤ１Ｘはインターフェース回路１２２Ｘに出力され、データレディー信号ＤＲＤＹ１Ｘは、端子ＴＲ１Ｘから出力され、処理装置３０の端子ＴＭＲ１Ｘに入力される。

【0030】

インターフェース回路１２２Ｘは、処理装置３０から入力される読み出しコマンドに応じて、検出回路１２１Ｘから出力される検出信号ＳＤ１Ｘを取得し、取得した検出信号ＳＤ１Ｘを処理装置３０に出力する。

【0031】

図６に示すように、慣性センサー１０Ｙは、センサー素子１１Ｙと、処理回路１２Ｙと、を含む。例えば、慣性センサー１０Ｙは、センサー素子１１Ｙと処理回路１２Ｙとが実装されたプリント基板がパッケージに収容されたデバイスであってもよい。処理回路１２Ｙは、例えば、半導体により実現されるＩＣチップであってもよい。そして、慣性センサー１０Ｙは、パッケージに設けられる外部接続用の端子である端子ＴＣＳ１Ｙ、端子ＴＣ
Ｋ１Ｙ、端子ＴＤＩ１Ｙ、端子ＴＤＯ１Ｙ及び端子ＴＲ１Ｙを有する。

【0032】

センサー素子１１Ｙは、水晶を材料とするセンサー素子であり、Ｙ軸を検出軸とし、物理量としてＹ軸回りの角速度を検出する。

【0033】

処理回路１２Ｙは、センサー素子１１Ｙから出力される信号に対して物理量の検出処理を行い、検出処理によって得られた検出信号ＳＤ１Ｙを出力する。処理回路１２Ｙは、センサー素子１１Ｙから出力される信号に対して物理量の検出処理を行う検出回路１２１Ｙと、検出回路１２１Ｙの検出処理によって得られた検出信号ＳＤ１Ｙを出力するインターフェース回路１２２Ｙと、を含む。

【0034】

検出回路１２１Ｙは、センサー素子１１Ｙから出力される信号を所定の周期で取得し、所定の演算を行って検出信号ＳＤ１Ｙを生成する。検出信号ＳＤ１Ｙは、センサー素子１１Ｙの出力信号に基づいて得られたＹ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＹを含む。また、検出回路１２１Ｙは、検出信号ＳＤ１Ｙの生成を完了する毎に検出信号ＳＤ１Ｙの準備完了を知らせるデータレディー信号ＤＲＤＹ１Ｙを生成する。検出信号ＳＤ１Ｙはインターフェース回路１２２Ｙに出力され、データレディー信号ＤＲＤＹ１Ｙは、端子ＴＲ１Ｙから出力され、処理装置３０の端子ＴＭＲ１Ｙに入力される。

【0035】

インターフェース回路１２２Ｙは、処理装置３０から入力される読み出しコマンドに応じて、検出回路１２１Ｙから出力される検出信号ＳＤ１Ｙを取得し、取得した検出信号ＳＤ１Ｙを処理装置３０に出力する。

【0036】

図６に示すように、慣性センサー１０Ｚは、センサー素子１１Ｚと、処理回路１２Ｚと、を含む。例えば、慣性センサー１０Ｚは、センサー素子１１Ｚと処理回路１２Ｚとが実装されたプリント基板がパッケージに収容されたデバイスであってもよい。処理回路１２Ｚは、例えば、半導体により実現されるＩＣチップであってもよい。そして、慣性センサー１０Ｚは、パッケージに設けられる外部接続用の端子である端子ＴＣＳ１Ｚ、端子ＴＣＫ１Ｚ、端子ＴＤＩ１Ｚ、端子ＴＤＯ１Ｚ及び端子ＴＲ１Ｚを有する。

【0037】

センサー素子１１Ｚは、水晶を材料とするセンサー素子であり、Ｚ軸を検出軸とし、物理量としてＺ軸回りの角速度を検出する。

【0038】

処理回路１２Ｚは、センサー素子１１Ｚから出力される信号に対して物理量の検出処理を行い、検出処理によって得られた検出信号ＳＤ１Ｚを出力する。処理回路１２Ｚは、センサー素子１１Ｚから出力される信号に対して物理量の検出処理を行う検出回路１２１Ｚと、検出回路１２１Ｚの検出処理によって得られた検出信号ＳＤ１Ｚを出力するインターフェース回路１２２Ｚと、を含む。

【0039】

検出回路１２１Ｚは、センサー素子１１Ｚから出力される信号を所定の周期で取得し、所定の演算を行って検出信号ＳＤ１Ｚを生成する。検出信号ＳＤ１Ｚは、センサー素子１１Ｚの出力信号に基づいて得られたＺ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＺを含む。また、検出回路１２１Ｚは、検出信号ＳＤ１Ｚの生成を完了する毎に検出信号ＳＤ１Ｚの準備完了を知らせるデータレディー信号ＤＲＤＹ１Ｚを生成する。検出信号ＳＤ１Ｚはインターフェース回路１２２Ｚに出力され、データレディー信号ＤＲＤＹ１Ｚは、端子ＴＲ１Ｚから出力され、処理装置３０の端子ＴＭＲ１Ｚに入力される。

【0040】

インターフェース回路１２２Ｚは、処理装置３０から入力される読み出しコマンドに応じて、検出回路１２１Ｚから出力される検出信号ＳＤ１Ｚを取得し、取得した検出信号ＳＤ１Ｚを処理装置３０に出力する。

【0041】

図５の説明に戻り、前述の通り、慣性センサー２０は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸回りの角速度及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向の加速度を検出する６ＤＯＦセンサーである。図７は、慣性センサー２０の構成例を示す図である。図７に示すように、慣性センサー２０は、センサー素子２１，２２，２３，２４，２５，２６と、処理回路２７と、を含む。例えば、慣性センサー２０は、センサー素子２１，２２，２３，２４，２５，２６及び処理回路２７が形成されたシリコン基板がパッケージに収容された、シリコンＭＥＭＳセンサーであってもよい。そして、慣性センサー２０は、パッケージに設けられる外部接続用の端子である端子ＴＣＳ２、端子ＴＣＫ２、端子ＴＤＩ２、端子ＴＤＯ２及び端子ＴＲ２を有する。

【0042】

センサー素子２１は、Ｘ軸を検出軸とし、物理量としてＸ軸回りの角速度を検出するセンサー素子である。センサー素子２２は、Ｙ軸を検出軸とし、物理量としてＹ軸回りの角速度を検出するセンサー素子である。センサー素子２３は、Ｚ軸を検出軸とし、物理量としてＺ軸回りの角速度を検出するセンサー素子である。

【0043】

センサー素子２４は、Ｘ軸を検出軸とし、物理量としてＸ軸方向の加速度を検出するセンサー素子である。センサー素子２５は、Ｙ軸を検出軸とし、物理量としてＹ軸方向の加速度を検出するセンサー素子である。センサー素子２６は、Ｚ軸を検出軸とし、物理量としてＺ軸方向の加速度を検出するセンサー素子である。

【0044】

処理回路２７は、センサー素子２１，２２，２３，２４，２５，２６からそれぞれ出力される信号に対して物理量の検出処理を行い、検出処理によって得られた検出信号ＳＤ２を出力する。処理回路２７は、センサー素子２１，２２，２３，２４，２５，２６からそれぞれ出力される信号に対して物理量の検出処理を行う検出回路２７１と、検出回路２７１の検出処理によって得られた検出信号ＳＤ２を出力するインターフェース回路２７２と、を含む。

【0045】

検出回路２７１は、センサー素子２１，２２，２３，２４，２５，２６からそれぞれ出力される信号を所定の周期で取得し、所定の演算を行って検出信号ＳＤ２を生成する。検出信号ＳＤ２は、センサー素子２１の出力信号に基づいて得られたＸ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＸ、センサー素子２２の出力信号に基づいて得られたＹ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＹ及びセンサー素子２３の出力信号に基づいて得られたＺ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＺを含む。さらに、検出信号ＳＤ２は、センサー素子２４の出力信号に基づいて得られたＸ軸加速度検出信号ＳＤ２ＡＸ、センサー素子２５の出力信号に基づいて得られたＹ軸加速度検出信号ＳＤ２ＡＹ及びセンサー素子２６の出力信号に基づいて得られたＺ軸加速度検出信号ＳＤ２ＡＺを含む。また、検出回路２７１は、検出信号ＳＤ２の生成を完了する毎に検出信号ＳＤ２の準備完了を知らせるデータレディー信号ＤＲＤＹ２を生成する。検出信号ＳＤ２はインターフェース回路２７２に出力され、データレディー信号ＤＲＤＹ２は、端子ＴＲ２から出力され、処理装置３０の端子ＴＭＲ２に入力される。

【0046】

インターフェース回路２７２は、処理装置３０から入力される読み出しコマンドに応じて、検出回路２７１から出力される検出信号ＳＤ２を取得し、取得した検出信号ＳＤ２を処理装置３０に出力する。

【0047】

図５の説明に戻り、慣性センサーモジュール２は、慣性センサー１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚ，２０と処理装置３０とを電気的に接続するデジタルインターフェースバスＢＳを含む。

【0048】

デジタルインターフェースバスＢＳは、インターフェース回路１２２Ｘ，１２２Ｙ，１
２２Ｚ，２７２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。本実施形態では、デジタルインターフェースバスＢＳは、ＳＰＩの通信規格に準拠したバスであり、２つのデータ信号線、クロック信号線及びチップセレクト信号線を含む。ＳＰＩは、Serial Peripheral Interfaceの略である。具体的には、慣性センサー１０Ｘは、端子ＴＣＳ１Ｘ、端子ＴＣＫ１Ｘ、端子ＴＤＩ１Ｘ、端子ＴＤＯ１Ｘを介してデジタルインターフェースバスＢＳに電気的に接続される。また、慣性センサー１０Ｙは、端子ＴＣＳ１Ｙ、端子ＴＣＫ１Ｙ、端子ＴＤＩ１Ｙ、端子ＴＤＯ１Ｙを介してデジタルインターフェースバスＢＳに電気的に接続される。また、慣性センサー１０Ｚは、端子ＴＣＳ１Ｚ、端子ＴＣＫ１Ｚ、端子ＴＤＩ１Ｚ、端子ＴＤＯ１Ｚを介してデジタルインターフェースバスＢＳに電気的に接続される。また、慣性センサー２０は、端子ＴＣＳ２、端子ＴＣＫ２、端子ＴＤＩ２、端子ＴＤＯ２を介してデジタルインターフェースバスＢＳに電気的に接続される。また、処理装置３０は、端子ＴＭＣＳ１、端子ＴＭＣＳ２、端子ＴＭＣＫ、端子ＴＭＤＯ、端子ＴＭＤＩを介してデジタルインターフェースバスＢＳに電気的に接続される。ここで、電気的に接続とは電気信号が伝達可能に接続されていることであり、電気信号による情報の伝達が可能となる接続である。ただし、デジタルインターフェースバスＢＳは、Ｉ２Ｃの通信規格や、ＳＰＩ又はＩ２Ｃを発展した通信規格や、ＳＰＩ又はＩ２Ｃの規格の一部を改良又は改変した通信規格などに準拠したバスであってもよい。Ｉ２Ｃは、Inter-Integrated Circuitの略である。

【0049】

処理装置３０は、慣性センサー１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚ，２０に対してマスターとなるコントローラーである。処理装置３０は、集積回路装置であり、例えばＭＣＵなどのプロセッサーにより実現される。或いは、処理装置３０は、ゲートアレイなどの自動配置配線によるＡＳＩＣにより実現されてもよい。

【0050】

処理装置３０は、端子ＴＭＣＳ１からチップセレクト信号ＸＭＣＳ１を出力し、端子ＴＭＣＳ２からチップセレクト信号ＸＭＣＳ２を出力し、端子ＴＭＣＫからシリアルクロック信号ＭＳＣＬＫを出力し、端子ＴＭＤＯからシリアルデータ信号ＭＳＤＩを出力する。

【0051】

インターフェース回路１２２Ｘは、端子ＴＣＳ１Ｘから入力されるチップセレクト信号ＸＭＣＳ１、端子ＴＣＫ１Ｘから入力されるシリアルクロック信号ＭＳＣＬＫ及び端子ＴＤＩ１Ｘから入力されるシリアルデータ信号ＭＳＤＩに基づいて、ＳＰＩの通信規格のインターフェース処理を行い、シリアルデータ信号ＭＳＤＩが検出信号ＳＤ１Ｘの読み出しコマンドである場合、端子ＴＤＯ１Ｘに検出信号ＳＤ１Ｘを出力する。

【0052】

インターフェース回路１２２Ｙは、端子ＴＣＳ１Ｙから入力されるチップセレクト信号ＸＭＣＳ１、端子ＴＣＫ１Ｙから入力されるシリアルクロック信号ＭＳＣＬＫ及び端子ＴＤＩ１Ｙから入力されるシリアルデータ信号ＭＳＤＩに基づいて、ＳＰＩの通信規格のインターフェース処理を行い、シリアルデータ信号ＭＳＤＩが検出信号ＳＤ１Ｙの読み出しコマンドである場合、端子ＴＤＯ１Ｙに検出信号ＳＤ１Ｙを出力する。

【0053】

インターフェース回路１２２Ｚは、端子ＴＣＳ１Ｚから入力されるチップセレクト信号ＸＭＣＳ１、端子ＴＣＫ１Ｚから入力されるシリアルクロック信号ＭＳＣＬＫ及び端子ＴＤＩ１Ｚから入力されるシリアルデータ信号ＭＳＤＩに基づいて、ＳＰＩの通信規格のインターフェース処理を行い、シリアルデータ信号ＭＳＤＩが検出信号ＳＤ１Ｚの読み出しコマンドである場合、端子ＴＤＯ１Ｚに検出信号ＳＤ１Ｚを出力する。

【0054】

インターフェース回路２７２は、端子ＴＣＳ２から入力されるチップセレクト信号ＸＭＣＳ２、端子ＴＣＫ２から入力されるシリアルクロック信号ＭＳＣＬＫ及び端子ＴＤＩ２から入力されるシリアルデータ信号ＭＳＤＩに基づいて、ＳＰＩの通信規格のインターフェース処理を行い、シリアルデータ信号ＭＳＤＩが検出信号ＳＤ２の読み出しコマンドで
ある場合、端子ＴＤＯ２に検出信号ＳＤ２を出力する。

【0055】

慣性センサー１０Ｘの端子ＴＤＯ１Ｘから出力された検出信号ＳＤ１Ｘ、慣性センサー１０Ｙの端子ＴＤＯ１Ｙから出力された検出信号ＳＤ１Ｙ、慣性センサー１０Ｚの端子ＴＤＯ１Ｚから出力された検出信号ＳＤ１Ｚ、及び、慣性センサー２０の端子ＴＤＯ２から出力された検出信号ＳＤ２は、それぞれシリアルデータ信号ＭＳＤＯとして処理装置３０の端子ＴＭＤＩに入力される。

【0056】

処理装置３０は、慣性センサー１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚからそれぞれ出力される検出信号ＳＤ１Ｘ，ＳＤ１Ｙ，ＳＤ１Ｚと、慣性センサー２０から出力される検出信号ＳＤ２とが入力され、検出信号ＳＤ１Ｘ，ＳＤ１Ｙ，ＳＤ１Ｚ，ＳＤ２に基づく計測データを出力する。具体的には、処理装置３０は、端子ＴＭＲ１Ｘからデータレディー信号ＤＲＤＹ１Ｘが入力されると、慣性センサー１０Ｘに検出信号ＳＤ１Ｘの読み出しコマンドを出力して検出信号ＳＤ１Ｘを読み出し、検出信号ＳＤ１Ｘに対して各種の演算処理を行う。また、処理装置３０は、端子ＴＭＲ１Ｙからデータレディー信号ＤＲＤＹ１Ｙが入力されると、慣性センサー１０Ｙに検出信号ＳＤ１Ｙの読み出しコマンドを出力して検出信号ＳＤ１Ｙを読み出し、検出信号ＳＤ１Ｙに対して各種の演算処理を行う。また、処理装置３０は、端子ＴＭＲ１Ｚからデータレディー信号ＤＲＤＹ１Ｚが入力されると、慣性センサー１０Ｚに検出信号ＳＤ１Ｚの読み出しコマンドを出力して検出信号ＳＤ１Ｚを読み出し、検出信号ＳＤ１Ｚに対して各種の演算処理を行う。また、処理装置３０は、端子ＴＭＲ２からデータレディー信号ＤＲＤＹ２が入力されると、慣性センサー２０に検出信号ＳＤ２の読み出しコマンドを出力して検出信号ＳＤ２を読み出し、検出信号ＳＤ２に対して各種の演算処理を行う。

【0057】

例えば、処理装置３０は、温度センサー４０から出力されて端子ＴＳＥＮから入力される温度信号ＴＭＰＯに基づいて、検出信号ＳＤ１Ｘ，ＳＤ１Ｙ，ＳＤ１Ｚ，ＳＤ２に対する温度補正演算を行ってもよい。温度補正演算は、あらかじめ決められた温度範囲において、温度に応じて検出信号ＳＤ１Ｘ，ＳＤ１Ｙ，ＳＤ１Ｚ，ＳＤ２を増加又は減少させることにより、検出信号ＳＤ１Ｘ，ＳＤ１Ｙ，ＳＤ１Ｚ，ＳＤ２の温度依存性を低減させるように補正する演算である。なお、温度センサー４０は、慣性センサー１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚ，２０のいずれかに設けられてもよい。

【0058】

また、処理装置３０は、検出信号ＳＤ１Ｘ，ＳＤ１Ｙ，ＳＤ１Ｚ，ＳＤ２に対して、感度補正演算、オフセット補正演算、アラインメント補正演算等を行ってもよい。感度補正演算は、各軸の検出感度が基準値となるように補正する演算である。オフセット補正演算は、各軸のゼロ点が基準値となるように補正する演算である。アラインメント補正演算は、各センサー素子の検出軸と慣性センサーモジュール２のＸ軸、Ｙ軸又はＺ軸とのずれによる誤差を補正する演算である。

【0059】

また、処理装置３０は、検出信号ＳＤ１Ｘ，ＳＤ１Ｙ，ＳＤ１Ｚ，ＳＤ２に基づいて、慣性センサーモジュール２の姿勢、速度、角度等を算出する演算を行ってもよい。

【0060】

なお、処理装置３０は、一連の演算を行う周期がデータレディー信号ＤＲＤＹ１Ｘ，ＤＲＤＹ１Ｙ，ＤＲＤＹ１Ｚ，ＤＲＤＹ２の各周期よりも長い場合、検出信号ＳＤ１Ｘ，ＳＤ１Ｙ，ＳＤ１Ｚ，ＳＤ２の一部を間引くダウンサンプリング演算を行ってもよい。

【0061】

本実施形態では、処理装置３０は、端子ＴＨＣＳ、端子ＴＨＣＫ、端子ＴＨＤＩ、端子ＴＨＤＯ及び端子ＴＨＲを介してホストデバイス３と電気的に接続される。ホストデバイス３は、処理装置３０に対してマスターとなるコントローラーである。処理装置３０は、検出信号ＳＤ１Ｘ，ＳＤ１Ｙ，ＳＤ１Ｚ，ＳＤ２に対する一連の演算が完了する毎に、端
子ＴＨＲから計測データの準備完了を知らせるデータレディー信号ＤＲＤＹをホストデバイス３に出力する。ホストデバイス３は、端子ＴＨＲからデータレディー信号ＤＲＤＹが入力される毎に、ＳＰＩの通信規格に準拠した、チップセレクト信号ＸＨＣＳ、シリアルクロック信号ＨＳＣＬＫ及び計測データの読み出しコマンドであるシリアルデータ信号ＨＳＤＩを処理装置３０に出力する。処理装置３０は、端子ＴＨＣＳから入力されるチップセレクト信号ＸＨＣＳ、端子ＴＨＣＫから入力されるシリアルクロック信号ＨＳＣＬＫ及び端子ＴＨＤＩから入力されるシリアルデータ信号ＨＳＤＩに基づいて、ＳＰＩの通信規格のインターフェース処理を行い、端子ＴＨＤＯに計測データを出力する。処理装置３０の端子ＴＨＤＯから出力された計測データは、シリアルデータ信号ＨＳＤＯとしてホストデバイス３に入力される。ただし、処理装置３０は、Ｉ２Ｃの通信規格や、ＳＰＩ又はＩ２Ｃを発展した通信規格や、ＳＰＩ又はＩ２Ｃの規格の一部を改良又は改変した通信規格などのインターフェース処理を行ってもよい。

【0062】

前述の通り、慣性センサー２０が有するセンサー素子２４は、Ｘ軸方向の加速度を検出する。そのため、処理装置３０は、検出信号ＳＤ２に含まれるＸ軸加速度検出信号ＳＤ２ＡＸに基づいてＸ軸加速度計測データＡ_Ｘを生成し、ホストデバイス３からＸ軸加速度計測データＡ_Ｘの読み出しコマンドを受信すると、生成したＸ軸加速度計測データＡ_Ｘを出力する。同様に、慣性センサー２０が有するセンサー素子２５は、Ｙ軸方向の加速度を検出する。そのため、処理装置３０は、検出信号ＳＤ２に含まれるＹ軸加速度検出信号ＳＤ２ＡＹに基づいてＹ軸加速度計測データＡ_Ｙを生成し、ホストデバイス３からＹ軸加速度計測データＡ_Ｙの読み出しコマンドを受信すると、生成したＹ軸加速度計測データＡ_Ｙを出力する。同様に、慣性センサー２０が有するセンサー素子２６は、Ｚ軸方向の加速度を検出する。そのため、処理装置３０は、検出信号ＳＤ２に含まれるＺ軸加速度検出信号ＳＤ２ＡＺに基づいてＺ軸加速度計測データＡ_Ｚを生成し、ホストデバイス３からＺ軸加速度計測データＡ_Ｚの読み出しコマンドを受信すると、生成したＺ軸加速度計測データＡ_Ｚを出力する。

【0063】

また、前述の通り、慣性センサー１０Ｘが有するセンサー素子１１Ｘと慣性センサー２０が有するセンサー素子２１とは、ともにＸ軸回りの角速度を検出する。そのため、処理装置３０は、検出信号ＳＤ１Ｘに含まれるＸ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＸ及び検出信号ＳＤ２に含まれるＸ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＸの一方に基づいてＸ軸角速度計測データＧ_Ｘを生成する。そして、処理装置３０は、ホストデバイス３からＸ軸角速度計測データＧ_Ｘの読み出しコマンドを受信すると、生成したＸ軸角速度計測データＧ_Ｘと、Ｘ軸角速度計測データＧ_ＸがＸ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＸ及びＸ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＸのいずれに基づいて生成されたかを示すＸ軸角速度識別情報ＦＬＧ_Ｘとを出力する。

【0064】

同様に、慣性センサー１０Ｙが有するセンサー素子１１Ｙと慣性センサー２０が有するセンサー素子２２とは、ともにＹ軸回りの角速度を検出する。そのため、処理装置３０は、検出信号ＳＤ１Ｙに含まれるＹ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＹ及び検出信号ＳＤ２に含まれるＹ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＹの一方に基づいてＹ軸角速度計測データＧ_Ｙを生成する。そして、処理装置３０は、ホストデバイス３からＹ軸角速度計測データＧ_Ｙの読み出しコマンドを受信すると、生成したＹ軸角速度計測データＧ_Ｙと、Ｙ軸角速度計測データＧ_ＹがＹ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＹ及びＹ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＹのいずれに基づいて生成されたかを示すＹ軸角速度識別情報ＦＬＧ_Ｙとを出力する。

【0065】

同様に、慣性センサー１０Ｚが有するセンサー素子１１Ｚと慣性センサー２０が有するセンサー素子２３とは、ともにＺ軸回りの角速度を検出する。そのため、処理装置３０は、検出信号ＳＤ１Ｚに含まれるＺ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＺ及び検出信号ＳＤ２に含まれるＺ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＺの一方に基づいてＺ軸角速度計測データＧ_Ｚを生成する。そして、処理装置３０は、ホストデバイス３からＺ軸角速度計測データＧ_Ｚの読み出
しコマンドを受信すると、生成したＺ軸角速度計測データＧ_Ｚと、Ｚ軸角速度計測データＧ_ＺがＺ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＺ及びＺ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＺのいずれに基づいて生成されたかを示すＺ軸角速度識別情報ＦＬＧ_Ｚとを出力する。

【0066】

本実施形態では、センサー素子１１Ｘ，１１Ｙ，１１Ｚは、水晶を材料とする素子であるのに対して、センサー素子２１，２２，２３は、シリコン基板からＭＥＭＳ技術を用いて形成した素子である。したがって、センサー素子１１Ｘ，１１Ｙ，１１Ｚをそれぞれ有する慣性センサー１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚは、センサー素子２１，２２，２３を有する慣性センサー２０と比較して、周波数温度特性や周波数安定度が高く、ノイズやジッターが低いため、高価ではあるものの検出精度が高い。

【0067】

一方、センサー素子１１Ｘ，１１Ｙ，１１Ｚとセンサー素子２１，２２，２３との材質や構造の違いに起因して、検出可能な角速度の範囲については、慣性センサー２０の方が慣性センサー１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚよりも広い。すなわち、慣性センサー１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚは、慣性センサーモジュール２に加わる第１範囲Ｒ１の角速度をそれぞれ検出するのに対して、慣性センサー２０は、慣性センサーモジュール２に加わる第１範囲Ｒ１よりも広い第２範囲Ｒ２の角速度を検出する。第２範囲Ｒ２は、第１範囲Ｒ１と、第１範囲Ｒ１以外の範囲である第３範囲Ｒ３とを含む。なお、検出可能な角速度の範囲は、例えば、各センサー素子に入力される角速度と各センサー素子から出力される信号との間の線形性が満たされる入力角速度の範囲である。

【0068】

図８は、慣性センサー１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚに対する角速度の入出力特性と慣性センサー２０に対する角速度の入出力特性を概念的に示す図である。なお、図８では、出力角速度は入力角速度に対して線形に変化しているが、実際には線形に変化するとは限らない。図８の例では、慣性センサー１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚが角速度を検出可能な第１範囲Ｒ１は－ω１以上＋ω１以下の範囲であり、慣性センサー２０が角速度を検出可能な第２範囲Ｒ２は－ω２以上＋ω２以下の範囲である。したがって、－ω２以上＋ω１未満の範囲と＋ω１よりも大きく＋ω２以下の範囲が、第３範囲Ｒ３である。

【0069】

処理装置３０は、慣性センサーモジュール２に加わるＸ軸回りの角速度が第１範囲Ｒ１に含まれるとき、検出信号ＳＤ１Ｘに含まれるＸ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＸに基づいてＸ軸角速度計測データＧ_Ｘを生成する。また、処理装置３０は、慣性センサーモジュール２に加わるＸ軸回りの角速度が第３範囲Ｒ３に含まれるとき、検出信号ＳＤ２に含まれるＸ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＸに基づいてＸ軸角速度計測データＧ_Ｘを生成する。例えば、処理装置３０は、Ｘ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＸ又はＸ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＸに基づいて、慣性センサーモジュール２に加わるＸ軸回りの角速度が第１範囲Ｒ１に含まれるか否かを判定する。慣性センサー２０は、慣性センサー１０ＸよりもＸ軸回りの角速度の検出範囲が広いので、処理装置３０は、Ｘ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＸに基づいて、慣性センサーモジュール２に加わるＸ軸回りの角速度が第１範囲Ｒ１に含まれるか否かを判定するのが好ましい。

【0070】

同様に、処理装置３０は、慣性センサーモジュール２に加わるＹ軸回りの角速度が第１範囲Ｒ１に含まれるとき、検出信号ＳＤ１Ｙに含まれるＹ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＹに基づいてＹ軸角速度計測データＧ_Ｙを生成する。また、処理装置３０は、慣性センサーモジュール２に加わるＹ軸回りの角速度が第３範囲Ｒ３に含まれるとき、検出信号ＳＤ２に含まれるＹ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＹに基づいてＹ軸角速度計測データＧ_Ｙを生成する。例えば、処理装置３０は、Ｙ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＹ又はＹ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＹに基づいて、慣性センサーモジュール２に加わるＹ軸回りの角速度が第１範囲Ｒ１に含まれるか否かを判定する。慣性センサー２０は、慣性センサー１０ＹよりもＹ軸回りの角速度の検出範囲が広いので、処理装置３０は、Ｙ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＹに基づ
いて、慣性センサーモジュール２に加わるＹ軸回りの角速度が第１範囲Ｒ１に含まれるか否かを判定するのが好ましい。

【0071】

同様に、処理装置３０は、慣性センサーモジュール２に加わるＺ軸回りの角速度が第１範囲Ｒ１に含まれるとき、検出信号ＳＤ１Ｚに含まれるＺ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＺに基づいてＺ軸角速度計測データＧ_Ｚを生成する。また、処理装置３０は、慣性センサーモジュール２に加わるＺ軸回りの角速度が第３範囲Ｒ３に含まれるとき、検出信号ＳＤ２に含まれるＺ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＺに基づいてＺ軸角速度計測データＧ_Ｚを生成する。慣性センサー２０は、慣性センサー１０ＺよりもＺ軸回りの角速度の検出範囲が広いので、処理装置３０は、Ｚ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＺに基づいて、慣性センサーモジュール２に加わるＺ軸回りの角速度が第１範囲Ｒ１に含まれるか否かを判定するのが好ましい。

【0072】

なお、ホストデバイス３は、Ｘ軸角速度計測データＧ_Ｘ、Ｙ軸角速度計測データＧ_Ｙ、Ｚ軸角速度計測データＧ_Ｚ、Ｘ軸加速度計測データＡ_Ｘ、Ｙ軸加速度計測データＡ_Ｙ及びＺ軸加速度計測データＡ_Ｚを含む計測データの読み出しコマンドを送信してもよい。処理装置３０は、当該コマンドを受信すると、図９に示すように、Ｘ軸角速度計測データＧ_Ｘ、Ｙ軸角速度計測データＧ_Ｙ、Ｚ軸角速度計測データＧ_Ｚ、Ｘ軸加速度計測データＡ_Ｘ、Ｙ軸加速度計測データＡ_Ｙ及びＺ軸加速度計測データＡ_Ｚとともに、Ｘ軸角速度識別情報ＦＬＧ_Ｘ、Ｙ軸角速度識別情報ＦＬＧ_Ｙ及びＺ軸角速度識別情報ＦＬＧ_Ｚを送信する。ホストデバイス３は、図９に示すフォーマットの計測データを受信し、Ｘ軸角速度識別情報ＦＬＧ_Ｘの値によって、Ｘ軸角速度計測データＧ_ＸがＸ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＸ及びＸ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＸのいずれに基づいて生成されたかを認識することができる。同様に、ホストデバイス３は、Ｙ軸角速度識別情報ＦＬＧ_Ｙの値によって、Ｙ軸角速度計測データＧ_ＹがＹ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＹ及びＹ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＹのいずれに基づいて生成されたかを認識することができる。同様に、ホストデバイス３は、Ｚ軸角速度識別情報ＦＬＧ_Ｚの値によって、Ｚ軸角速度計測データＧ_ＺがＺ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＺ及びＺ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＺのいずれに基づいて生成されたかを認識することができる。

【0073】

１－３．処理装置の構成
次に、処理装置３０の具体的な構成について説明する。図１０は、処理装置３０の構成例を示す図である。図１０に示すように、処理装置３０は、デジタルインターフェース回路３１、処理回路３２、ホストインターフェース回路３３及びメモリー３４を含む。

【0074】

デジタルインターフェース回路３１は、慣性センサー１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚ及び慣性センサー２０とのインターフェース処理を行う回路である。すなわち、デジタルインターフェース回路３１は、インターフェース回路１２２Ｘ，１２２Ｙ，１２２Ｚ及びインターフェース回路２７２との間でマスターとしてのインターフェース処理を行う。デジタルインターフェース回路３１は、端子ＴＭＣＳ１、端子ＴＭＣＳ２、端子ＴＭＣＫ、端子ＴＭＤＯ、端子ＴＭＤＩを介してデジタルインターフェースバスＢＳに接続される。本実施形態では、デジタルインターフェース回路３１は、インターフェース回路１２２Ｘ，１２２Ｙ，１２２Ｚ，２７２と同様に、ＳＰＩの通信規格のインターフェース処理を行う。ただし、デジタルインターフェース回路３１は、Ｉ２Ｃの通信規格や、ＳＰＩ又はＩ２Ｃを発展した通信規格や、ＳＰＩ又はＩ２Ｃの規格の一部を改良又は改変した通信規格などのインターフェース処理を行ってもよい。デジタルインターフェースバスＢＳ及びデジタルインターフェース回路３１は、慣性センサー１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚ，２０に対して、共通に設けられていてもよいし、慣性センサー１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚと慣性センサー２０とに対して、それぞれ別個に設けられていてもよい。

【0075】

ホストインターフェース回路３３は、ホストデバイス３とのインターフェース処理を行う回路である。すなわち、ホストインターフェース回路３３は、ホストデバイス３との間でスレーブとしてのインターフェース処理を行う。ホストインターフェース回路３３は、端子ＴＨＣＳ、端子ＴＨＣＫ、端子ＴＨＤＯ、端子ＴＨＤＩを介して、ホストデバイス３に対してＳＰＩの通信規格のインターフェース処理を行う。ただし、ホストインターフェース回路３３は、Ｉ２Ｃの通信規格や、ＳＰＩ又はＩ２Ｃを発展した通信規格や、ＳＰＩ又はＩ２Ｃの規格の一部を改良又は改変した通信規格などのインターフェース処理を行ってもよい。

【0076】

処理回路３２は、デジタルインターフェース回路３１やホストインターフェース回路３３の制御処理、各種の演算処理等を行う。処理回路３２は、レジスター部３２１と、検出信号取得回路３２２、判定回路３２３、演算回路３２４及び計測データ生成回路３２５を含む。処理回路３２は、不揮発性のメモリー３４に記憶されている不図示のプログラムを実行することにより、制御処理や演算処理を行ってもよい。

【0077】

レジスター部３２１は、各種のレジスターを含む。

【0078】

検出信号取得回路３２２は、端子ＴＭＲ１Ｘからデータレディー信号ＤＲＤＹ１Ｘが入力される毎に、検出信号ＳＤ１Ｘの読み出しコマンドを、デジタルインターフェース回路３１を介して慣性センサー１０Ｘに出力し、慣性センサー１０Ｘから出力される検出信号ＳＤ１Ｘを、デジタルインターフェース回路３１を介して取得する。また、検出信号取得回路３２２は、端子ＴＭＲ１Ｙからデータレディー信号ＤＲＤＹ１Ｙが入力される毎に、検出信号ＳＤ１Ｙの読み出しコマンドを、デジタルインターフェース回路３１を介して慣性センサー１０Ｙに出力し、慣性センサー１０Ｙから出力される検出信号ＳＤ１Ｙを、デジタルインターフェース回路３１を介して取得する。また、検出信号取得回路３２２は、端子ＴＭＲ１Ｚからデータレディー信号ＤＲＤＹ１Ｚが入力される毎に、検出信号ＳＤ１Ｚの読み出しコマンドを、デジタルインターフェース回路３１を介して慣性センサー１０Ｚに出力し、慣性センサー１０Ｚから出力される検出信号ＳＤ１Ｚを、デジタルインターフェース回路３１を介して取得する。また、検出信号取得回路３２２は、端子ＴＭＲ２からデータレディー信号ＤＲＤＹ２が入力される毎に、検出信号ＳＤ２の読み出しコマンドを、デジタルインターフェース回路３１を介して慣性センサー２０に出力し、慣性センサー２０から出力される検出信号ＳＤ２を、デジタルインターフェース回路３１を介して取得する。

【0079】

判定回路３２３は、不揮発性のメモリー３４に記憶されている範囲情報３４１に基づいて、慣性センサーモジュール２に加わるＸ軸回りの角速度が第１範囲Ｒ１と第３範囲Ｒ３とのいずれに含まれるかを判定する。範囲情報３４１は、第１範囲Ｒ１及び第３範囲Ｒ３を規定する情報である。例えば、判定回路３２３は、検出信号ＳＤ２に含まれるＸ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＸに基づいて、Ｘ軸回りの角速度が第１範囲Ｒ１と第３範囲Ｒ３とのいずれに含まれるかを判定する。同様に、判定回路３２３は、範囲情報３４１に基づいて、慣性センサーモジュール２に加わるＹ軸回りの角速度が第１範囲Ｒ１と第３範囲Ｒ３とのいずれに含まれるかを判定する。例えば、判定回路３２３は、検出信号ＳＤ２に含まれるＹ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＹに基づいて、Ｙ軸回りの角速度が第１範囲Ｒ１と第３範囲Ｒ３とのいずれに含まれるかを判定する。同様に、判定回路３２３は、範囲情報３４１に基づいて、慣性センサーモジュール２に加わるＺ軸回りの角速度が第１範囲Ｒ１と第３範囲Ｒ３とのいずれに含まれるかを判定する。例えば、判定回路３２３は、検出信号ＳＤ２に含まれるＺ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＺに基づいて、Ｚ軸回りの角速度が第１範囲Ｒ１と第３範囲Ｒ３とのいずれに含まれるかを判定する。

【0080】

演算回路３２４は、検出信号取得回路３２２が取得した検出信号ＳＤ１Ｘ，ＳＤ１Ｙ，
ＳＤ１Ｚ，ＳＤ２に対して、各種の演算を実行する。例えば、演算回路３２４は、端子ＴＳＥＮから入力される温度信号ＴＭＰＯに基づいて、検出信号ＳＤ１Ｘに含まれるＸ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＸ、検出信号ＳＤ１Ｙに含まれるＹ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＹ及び検出信号ＳＤ１Ｚに含まれるＺ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＺに対する温度補正演算を行う。同様に、演算回路３２４は、端子ＴＳＥＮから入力される温度信号ＴＭＰＯに基づいて、検出信号ＳＤ２に含まれる、Ｘ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＸ、Ｙ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＹ、Ｚ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＺ、Ｘ軸加速度検出信号ＳＤ２ＡＸ、Ｙ軸加速度検出信号ＳＤ２ＡＹ及びＺ軸加速度検出信号ＳＤ２ＡＺに対する温度補正演算を行う。また、演算回路３２４は、Ｘ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＸ、Ｙ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＹ及びＺ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＺに対して、感度補正演算、オフセット補正演算、アラインメント補正演算等を行う。同様に、演算回路３２４は、Ｘ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＸ、Ｙ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＹ、Ｚ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＺ、Ｘ軸加速度検出信号ＳＤ２ＡＸ、Ｙ軸加速度検出信号ＳＤ２ＡＹ及びＺ軸加速度検出信号ＳＤ２ＡＺに対して、感度補正演算、オフセット補正演算、アラインメント補正演算等を行う。なお、演算回路３２４は、温度補正演算、感度補正演算、オフセット補正演算及びアラインメント補正演算の一部を行わなくてもよいし、他の補正演算を行ってもよい。

【0081】

演算回路３２４は、これらの一連の演算により、Ｘ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＸに基づくＸ軸角速度計測データＧ_Ｘ１、Ｙ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＹに基づくＹ軸角速度計測データＧ_Ｙ１及びＺ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＺに基づくＺ軸角速度計測データＧ_Ｚ１を生成する。同様に、演算回路３２４は、これらの一連の演算により、Ｘ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＸに基づくＸ軸角速度計測データＧ_Ｘ２、Ｙ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＹに基づくＹ軸角速度計測データＧ_Ｙ２、Ｚ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＺに基づくＺ軸角速度計測データＧ_Ｚ２、Ｘ軸加速度検出信号ＳＤ２ＡＸに基づくＸ軸加速度計測データＡ_Ｘ、Ｙ軸加速度検出信号ＳＤ２ＡＹに基づくＹ軸加速度計測データＡ_Ｙ及びＺ軸加速度検出信号ＳＤ２ＡＺに基づくＺ軸加速度計測データＡ_Ｚを生成する。

【0082】

なお、演算回路３２４は、一連の演算を行う周期がデータレディー信号ＤＲＤＹ１Ｘ，ＤＲＤＹ１Ｙ，ＤＲＤＹ１Ｚの各周期やデータレディー信号ＤＲＤＹ２の周期よりも長い場合、検出信号ＳＤ１Ｘ，ＳＤ１Ｙ，ＳＤ１Ｚ及び検出信号ＳＤ２の一部を間引くダウンサンプリング演算を行った後、各種の演算処理を行う。

【0083】

さらに、演算回路３２４は、Ｘ軸角速度計測データＧ_Ｘ１，Ｇ_Ｘ２の一方を選択してＸ軸角速度計測データＧ_Ｘとする。例えば、演算回路３２４は、判定回路３２３が、慣性センサーモジュール２に加わるＸ軸回りの角速度が第１範囲Ｒ１に含まれると判定した場合はＸ軸角速度計測データＧ_Ｘ１を選択し、Ｘ軸回りの角速度が第３範囲Ｒ３に含まれると判定した場合はＸ軸角速度計測データＧ_Ｘ２を選択する。そして、演算回路３２４は、Ｘ軸角速度計測データＧ_Ｘ１，Ｇ_Ｘ２のいずれを選択したかを示すＸ軸角速度識別情報ＦＬＧ_Ｘを生成する。同様に、演算回路３２４は、Ｙ軸角速度計測データＧ_Ｙ１，Ｇ_Ｙ２の一方を選択してＹ軸角速度計測データＧ_Ｙとする。例えば、演算回路３２４は、判定回路３２３が、慣性センサーモジュール２に加わるＹ軸回りの角速度が第１範囲Ｒ１に含まれると判定した場合はＹ軸角速度計測データＧ_Ｙ１を選択し、Ｙ軸回りの角速度が第３範囲Ｒ３に含まれると判定した場合はＹ軸角速度計測データＧ_Ｙ２を選択する。そして、演算回路３２４は、Ｙ軸角速度計測データＧ_Ｙ１，Ｇ_Ｙ２のいずれを選択したかを示すＹ軸角速度識別情報ＦＬＧ_Ｙを生成する。同様に、演算回路３２４は、Ｚ軸角速度計測データＧ_Ｚ１，Ｇ_Ｚ２の一方を選択してＺ軸角速度計測データＧ_Ｚとする。例えば、演算回路３２４は、判定回路３２３が、慣性センサーモジュール２に加わるＺ軸回りの角速度が第１範囲Ｒ１に含まれると判定した場合はＺ軸角速度計測データＧ_Ｚ１を選択し、Ｚ軸回りの角速度が第３範囲Ｒ３に含まれると判定した場合はＺ軸角速度計測データＧ_Ｚ２を選択する。そして、演算回路３２４は、Ｚ軸角速度計測データＧ_Ｚ１，Ｇ_Ｚ２のいずれを選択したか
を示すＺ軸角速度識別情報ＦＬＧ_Ｚを生成する。

【0084】

さらに、演算回路３２４は、Ｘ軸角速度計測データＧ_Ｘ、Ｙ軸角速度計測データＧ_Ｙ、Ｚ軸角速度計測データＧ_Ｚ、Ｘ軸加速度計測データＡ_Ｘ、Ｙ軸加速度計測データＡ_Ｙ及びＺ軸加速度計測データＡ_Ｚに基づいて、慣性センサーモジュール２の姿勢、速度及び角度の少なくとも１つを算出する演算を行ってもよい。姿勢は、ロール、ピッチ、ヨーで表現されてもよいし、オイラー角やクォータニオンで表現されてもよい。

【0085】

演算回路３２４は、一連の演算が完了すると、データレディー信号ＤＲＤＹを、端子ＴＨＲを介してホストデバイス３に出力する。

【0086】

Ｘ軸角速度計測データＧ_Ｘ、Ｙ軸角速度計測データＧ_Ｙ、Ｚ軸角速度計測データＧ_Ｚ、Ｘ軸加速度計測データＡ_Ｘ、Ｙ軸加速度計測データＡ_Ｙ及びＺ軸加速度計測データＡ_Ｚは、それぞれ、レジスター部３２１の互いに異なるレジスターに保存される。また、Ｘ軸角速度識別情報ＦＬＧ_Ｘ、Ｙ軸角速度識別情報ＦＬＧ_Ｙ及びＺ軸角速度識別情報ＦＬＧ_Ｚもレジスターに保存される。また、慣性センサーモジュール２の姿勢、速度及び角度のデータも、それぞれ、レジスター部３２１の互いに異なるレジスターに保存される。ホストデバイス３は、互いに異なるアドレスを指定して、Ｘ軸角速度計測データＧ_Ｘ、Ｙ軸角速度計測データＧ_Ｙ、Ｚ軸角速度計測データＧ_Ｚ、Ｘ軸加速度計測データＡ_Ｘ、Ｙ軸加速度計測データＡ_Ｙ及びＺ軸加速度計測データＡ_Ｚをそれぞれ読み出すこともできるし、複数の計測データをまとめて読み出すこともできる。

【0087】

計測データ生成回路３２５は、ホストデバイス３からの計測データの読み出しコマンドがホストインターフェース回路３３を介して入力されると、コマンドで要求される計測データを生成する。そして、計測データ生成回路３２５は、生成した計測データを、ホストインターフェース回路３３を介してホストデバイス３に出力する。計測データ生成回路３２５は、計測データにＸ軸角速度計測データＧ_Ｘが含まれる場合、当該計測データにＸ軸角速度識別情報ＦＬＧ_Ｘを付加してホストデバイス３に出力する。同様に、計測データ生成回路３２５は、計測データにＹ軸角速度計測データＧ_Ｙが含まれる場合、当該計測データにＹ軸角速度識別情報ＦＬＧ_Ｙを付加してホストデバイス３に出力する。同様に、計測データ生成回路３２５は、計測データにＺ軸角速度計測データＧ_Ｚが含まれる場合、当該計測データにＺ軸角速度識別情報ＦＬＧ_Ｚを付加してホストデバイス３に出力する。

【0088】

なお、本実施形態において、慣性センサー１０Ｘは「第１慣性センサー」の一例であり、Ｘ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＸは「第１検出信号」の一例であり、Ｘ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＸは「第２検出信号」の一例であり、Ｘ軸角速度計測データＧ_Ｘは「計測データ」の一例であり、Ｘ軸角速度識別情報ＦＬＧ_Ｘは「センサー識別情報」の一例である。また、慣性センサー２０は、「第２慣性センサー」の一例である。あるいは、慣性センサー１０Ｙは「第１慣性センサー」の他の一例であり、Ｙ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＹは「第１検出信号」の他の一例であり、Ｙ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＹは「第２検出信号」の他の一例であり、Ｙ軸角速度計測データＧ_Ｙは「計測データ」の他の一例であり、Ｙ軸角速度識別情報ＦＬＧ_Ｙは「センサー識別情報」の他の一例である。あるいは、慣性センサー１０Ｚは「第１慣性センサー」の他の一例であり、Ｚ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＺは「第１検出信号」の他の一例であり、Ｚ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＺは「第２検出信号」の他の一例であり、Ｚ軸角速度計測データＧ_Ｚは「計測データ」の他の一例であり、Ｚ軸角速度識別情報ＦＬＧ_Ｚは「センサー識別情報」の他の一例である。

【0089】

１－４．作用効果
以上に説明したように、第１実施形態の慣性センサーモジュール２では、処理装置３０が、計測データとして、Ｘ軸角速度計測データＧ_Ｘ、Ｙ軸角速度計測データＧ_Ｙ及びＺ軸
角速度計測データＧ_Ｚをそれぞれ出力するとともに、センサー識別情報として、Ｘ軸角速度識別情報ＦＬＧ_Ｘ、Ｙ軸角速度識別情報ＦＬＧ_Ｙ及びＺ軸角速度識別情報ＦＬＧ_Ｚをそれぞれ出力する。したがって、ホストデバイス３は、各センサー識別情報に基づいて、各計測データが慣性センサー１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚ及び慣性センサー２０のいずれによって検出された角速度に基づいて生成されたかを特定することができる。

【0090】

また、第１実施形態の慣性センサーモジュール２では、処理装置３０が、角速度が第１範囲Ｒ１に含まれるときは、第１範囲Ｒ１が検出可能範囲であって検出精度の高い慣性センサー１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚからそれぞれ出力される検出信号ＳＤ１Ｘ，ＳＤ１Ｙ，ＳＤ１Ｚに基づく計測データを出力する。一方、角速度が第２範囲Ｒ２に含まれ、かつ、第１範囲Ｒ１に含まれない第３範囲Ｒ３に含まれるときは、処理装置３０が、第２範囲Ｒ２が検出可能範囲である慣性センサー２０から出力される検出信号ＳＤ２に基づく計測データを出力する。したがって、第１実施形態の慣性センサーモジュール２によれば、処理装置３０は、角速度が第１範囲Ｒ１に含まれるときは精度の高い計測データを出力し、角速度が第１範囲Ｒ１に含まれず、第３範囲Ｒ３に含まれるときも計測データを出力することができる。そして、ホストデバイス３は、各センサー識別情報に基づいて、各計測データが精度の高い計測データであるか否かを特定することができる。

【0091】

また、第１実施形態の慣性センサーモジュール２によれば、処理装置３０が、角速度の検出範囲の広い慣性センサー２０から出力される検出信号ＳＤ２に基づいて、角速度が第１範囲Ｒ１に含まれるか否かを判定するので、誤判定が生じるおそれが低減される。したがって、ホストデバイス３は、各センサー識別情報に基づいて各計測データが精度の高い計測データであるか否かを正しく特定し、各計測データに基づく適正な演算を行うことができる。

【0092】

２．第２実施形態
以下、第２実施形態の慣性センサーモジュール２について、第１実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、第１実施形態と重複する説明は省略または簡略し、主に第１実施形態と異なる内容について説明する。

【0093】

第１実施形態では、例えば、図９に示したように、慣性センサーモジュール２に加わる角速度が第１範囲Ｒ１と第３範囲Ｒ３との境界である－ω又は＋ωのときに、慣性センサー１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚが検出する角速度と慣性センサー２０が検出する角速度とが一致していない。そのため、慣性センサーモジュール２に加わる角速度が第１範囲Ｒ１と第３範囲Ｒ３の境界付近で変化すると、生成される角速度計測データＧ_Ｘ，Ｇ_Ｙ，Ｇ_Ｚが不連続に変化することになる。これに対して、第２実施形態では、慣性センサーモジュール２に加わる角速度が第１範囲Ｒ１と第３範囲Ｒ３の境界付近で変化した場合も角速度計測データＧ_Ｘ，Ｇ_Ｙ，Ｇ_Ｚが連続的に変化するように、補正関数を用いて角速度計測データＧ_Ｘ２，Ｇ_Ｙ２，Ｇ_Ｚ２を補正する。

【0094】

具体的には、第２実施形態では、処理装置３０は、慣性センサーモジュール２に加わるＸ軸回りの角速度が第１範囲Ｒ１に含まれるとき、検出信号ＳＤ１Ｘに含まれるＸ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＸに基づいてＸ軸角速度計測データＧ_Ｘを生成する。また、処理装置３０は、慣性センサーモジュール２に加わるＸ軸回りの角速度が第３範囲Ｒ３に含まれるとき、補正関数に基づいて、検出信号ＳＤ２に含まれるＸ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＸに基づく計測データを補正してＸ軸角速度計測データＧ_Ｘを生成する。同様に、処理装置３０は、慣性センサーモジュール２に加わるＹ軸回りの角速度が第１範囲Ｒ１に含まれるとき、検出信号ＳＤ１Ｙに含まれるＹ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＹに基づいてＹ軸角速度計測データＧ_Ｙを生成する。また、処理装置３０は、慣性センサーモジュール２に加わるＹ軸回りの角速度が第３範囲Ｒ３に含まれるとき、補正関数に基づいて、検出信号ＳＤ２に
含まれるＹ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＹに基づく計測データを補正してＹ軸角速度計測データＧ_Ｙを生成する。同様に、処理装置３０は、慣性センサーモジュール２に加わるＺ軸回りの角速度が第１範囲Ｒ１に含まれるとき、検出信号ＳＤ１Ｚに含まれるＺ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＺに基づいてＺ軸角速度計測データＧ_Ｚを生成する。また、処理装置３０は、慣性センサーモジュール２に加わるＺ軸回りの角速度が第３範囲Ｒ３に含まれるとき、補正関数に基づいて、検出信号ＳＤ２に含まれるＺ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＺに基づく計測データを補正してＺ軸角速度計測データＧ_Ｚを生成する。

【0095】

図１１は、慣性センサー１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚ，２０に対する角速度の入出力特性と補正関数との関係を概念的に示す図である。図１１において、慣性センサー１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚ，２０に対する角速度の入出力特性は、図８と同じである。図１１の例では、第３範囲Ｒ３のうちの－ω２以上＋ω１未満の範囲では、角速度計測データＧ_Ｘ２，Ｇ_Ｙ２，Ｇ_Ｚ２は低域補正関数に基づいて補正される。また、第３範囲Ｒ３のうちの＋ω１よりも大きく＋ω２以下の範囲では、角速度計測データＧ_Ｘ２，Ｇ_Ｙ２，Ｇ_Ｚ２は高域補正関数に基づいて補正される。

【0096】

図１２は、図１１に示した補正関数の作成方法について説明するための図である。例えば、慣性センサーモジュール２の検査工程において、まず、検査装置が、慣性センサーモジュール２に第１範囲Ｒ１に含まれる複数の値のＸ軸回りの角速度を順番に印加して、検出信号ＳＤ１Ｘに含まれるＸ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＸの複数の値を取得する。図１２において、５つの黒い丸が取得された複数の値に相当する。次に、検査装置は、取得したＸ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＸの複数の値を、入力角速度の多項式で近似した近似関数を算出する。図１２において、中域近似関数がこの近似関数に相当する。次に、検査装置は、算出した近似関数を用いて、第１範囲Ｒ１と第３範囲Ｒ３との境界におけるＸ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＸの値を算出する。図１２において、２つの白抜きの丸が算出された値に相当する。次に、検査装置は、慣性センサーモジュール２に第３範囲Ｒ３に含まれる複数の値のＸ軸回りの角速度を順番に印加して、検出信号ＳＤ２に含まれるＸ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＸの複数の値を取得する。図１２において、３つの白抜きの四角及び３つの白抜きの三角が、それぞれこの複数の値に相当する。次に、検査装置は、第１範囲Ｒ１と第３範囲Ｒ３との境界におけるＸ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＸの値とＸ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＸの値とが一致するように、取得したＸ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＸの複数の値を、入力角速度の多項式で近似した近似関数を算出し、この近似関数を補正関数とする。図１２において、低域近似関数及び高域近似関数がこの近似関数に相当し、それぞれ低域補正関数及び高域補正関数となる。なお、第３範囲Ｒ３における角速度の計測精度を向上させるために、補正関数は３次以上の多項式であることが好ましい。Ｙ軸回りの角速度に関する補正関数及びＺ軸回りの角速度に関する補正関数の作成手順も同様である。

【0097】

このように、第２実施形態では、処理装置３０は、慣性センサーモジュール２に加わるＸ軸回りの角速度が第１範囲Ｒ１と第３範囲Ｒ３との境界値であるときのＸ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＸに基づくＸ軸角速度計測データＧ_Ｘ１とＸ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＸに基づくＸ軸角速度計測データＧ_Ｘ２とが一致するように補正したＸ軸角速度計測データＧ_Ｘ２を生成する。例えば、処理装置３０は、第３範囲Ｒ３の角速度を変数とする３次以上の多項式に基づいて、Ｘ軸角速度計測データＧ_Ｘ２を補正する。同様に、処理装置３０は、慣性センサーモジュール２に加わるＹ軸回りの角速度が第１範囲Ｒ１と第３範囲Ｒ３との境界値であるときのＹ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＹに基づくＹ軸角速度計測データＧ_Ｙ１とＹ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＹに基づくＹ軸角速度計測データＧ_Ｙ２とが一致するように補正したＹ軸角速度計測データＧ_Ｙ２を生成する。例えば、処理装置３０は、第３範囲Ｒ３の角速度を変数とする３次以上の多項式に基づいて、Ｙ軸角速度計測データＧ_Ｙ２を補正する。同様に、処理装置３０は、慣性センサーモジュール２に加わるＺ軸回りの角速度が第１範囲Ｒ１と第３範囲Ｒ３との境界値であるときのＺ軸角速度検出信号ＳＤ１Ｇ
Ｚに基づくＺ軸角速度計測データＧ_Ｚ１とＺ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＺに基づくＺ軸角速度計測データＧ_Ｚ２とが一致するように補正したＺ軸角速度計測データＧ_Ｚ２を生成する。例えば、処理装置３０は、第３範囲Ｒ３の角速度を変数とする３次以上の多項式に基づいて、Ｚ軸角速度計測データＧ_Ｚ２を補正する。

【0098】

図１３は、第２実施形態における処理装置３０の構成例を示す図である。図１３において、図１０と同様の構成要素には同じ符号が付されている。図１３に示すように、処理装置３０は、デジタルインターフェース回路３１、処理回路３２、ホストインターフェース回路３３及びメモリー３４を含む。デジタルインターフェース回路３１及びホストインターフェース回路３３の機能は、第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。

【0099】

処理回路３２は、レジスター部３２１と、検出信号取得回路３２２、判定回路３２３、演算回路３２４、計測データ生成回路３２５及び補正回路３２６を含む。レジスター部３２１と、検出信号取得回路３２２、判定回路３２３、演算回路３２４及び計測データ生成回路３２５の機能は、第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。

【0100】

補正回路３２６は、不揮発性のメモリー３４に記憶されている補正情報３４２に基づいて、慣性センサーモジュール２に加わるＸ軸回りの角速度が第１範囲Ｒ１と第３範囲Ｒ３との境界値であるときのＸ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＸに基づくＸ軸角速度計測データＧ_Ｘ１とＸ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＸに基づくＸ軸角速度計測データＧ_Ｘ２とが一致するように補正したＸ軸角速度計測データＧ_Ｘ２を生成する。補正情報３４２は、例えば、補正関数の多項式の各係数値であってもよいし、角速度と補正値との対応テーブルであってもよい。例えば、処理装置３０は、第３範囲Ｒ３の角速度を変数とする３次以上の多項式に基づいて、Ｘ軸角速度計測データＧ_Ｘ２を補正する。同様に、補正回路３２６は、補正情報３４２に基づいて、慣性センサーモジュール２に加わるＹ軸回りの角速度が第１範囲Ｒ１と第３範囲Ｒ３との境界値であるときのＹ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＹに基づくＹ軸角速度計測データＧ_Ｙ１とＹ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＹに基づくＹ軸角速度計測データＧ_Ｙ２とが一致するように補正したＹ軸角速度計測データＧ_Ｙ２を生成する。例えば、処理装置３０は、第３範囲Ｒ３の角速度を変数とする３次以上の多項式に基づいて、Ｙ軸角速度計測データＧ_Ｙ２を補正する。同様に、補正回路３２６は、補正情報３４２に基づいて、慣性センサーモジュール２に加わるＺ軸回りの角速度が第１範囲Ｒ１と第３範囲Ｒ３との境界値であるときのＺ軸角速度検出信号ＳＤ１ＧＺに基づくＺ軸角速度計測データＧ_Ｚ１とＺ軸角速度検出信号ＳＤ２ＧＺに基づくＺ軸角速度計測データＧ_Ｚ２とが一致するように補正したＺ軸角速度計測データＧ_Ｚ２を生成する。例えば、処理装置３０は、第３範囲Ｒ３の角速度を変数とする３次以上の多項式に基づいて、Ｚ軸角速度計測データＧ_Ｚ２を補正する。

【0101】

【0102】

以上に説明した第２実施形態の慣性センサーモジュール２は、第１実施形態の慣性センサーモジュール２と同様の効果を奏する。

【0103】

さらに、第２実施形態の慣性センサーモジュール２によれば、処理装置３０が、角速度が第１範囲Ｒ１と第３範囲Ｒ３との境界値であるときの角速度計測データＧ_Ｘ１，Ｇ_Ｙ１，Ｇ_Ｚ１と角速度計測データＧ_Ｘ２，Ｇ_Ｙ２，Ｇ_Ｚ２とがそれぞれ一致するように補正した角速度計測データＧ_Ｘ２，Ｇ_Ｙ２，Ｇ_Ｚ２を生成するので、角速度が第１範囲Ｒ１と第３範囲Ｒ３との境界値付近で変化する場合でも連続的に値が変化する角速度計測データＧ_Ｘ，Ｇ_Ｙ，Ｇ_Ｚを出力することができる。特に、第２実施形態の慣性センサーモジュール２によれば、処理装置３０は、第３範囲Ｒ３の角速度を変数とする３次以上の多項式に基づいて、角速度計測データＧ_Ｘ２，Ｇ_Ｙ２，Ｇ_Ｚ２を精度よく補正することができる。

【0104】

３．変形例
本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

【0105】

例えば、上記の各実施形態では、第１慣性センサーはそれぞれ角速度センサーである慣性センサー１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚであり、第２慣性センサーは６Ｄｏｆセンサーである慣性センサー２０であるが、第１慣性センサー及び第２慣性センサーは、これに限られない。第１慣性センサーと第２慣性センサーとが少なくとも１つの同じ軸について同じ種類の物理量を検出可能であればよい。第１慣性センサー及び第２慣性センサーが検出する物理量は、角速度以外にも、例えば、加速度、角加速度、速度等であってもよい。

【0106】

また、上記の各実施形態では、それぞれ第１慣性センサーである慣性センサー１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚは１軸の物理量を検出しているが、第１慣性センサーは、２軸以上の物理量を検出してもよい。また、上記の各実施形態では、第２慣性センサーである慣性センサー２０は６軸の物理量を検出しているが、第２慣性センサーは、１軸、２軸、３軸、４軸、５軸又は７軸以上の物理量を検出してもよい。

【0107】

また、上記の各実施形態では、それぞれ第１慣性センサーである慣性センサー１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚが相対的に検出精度の高い水晶センサーであり、第２慣性センサーである慣性センサー２０が相対的に検出範囲の広いシリコンＭＥＭＳセンサーである例を挙げたが、第１慣性センサー及び第２慣性センサーの種類はこれに限られない。例えば、第１慣性センサーが相対的に検出精度の高いＦＯＧセンサーであり、第２慣性センサーが相対的に検出範囲の広いシリコンＭＥＭＳセンサーであってもよい。ＦＯＧは、Fiber Optic Gyroscopeの略である。

【0108】

上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。

【0109】

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成、例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

【0110】

上述した実施形態および変形例から以下の内容が導き出される。

【0111】

慣性センサーモジュールの一態様は、
前記慣性センサーモジュールに加わる第１範囲の物理量を検出し、第１検出信号を出力する第１慣性センサーと、
前記慣性センサーモジュールに加わる前記第１範囲よりも広い第２範囲の前記物理量を検出し、第２検出信号を出力する第２慣性センサーと、
前記第１検出信号及び前記第２検出信号が入力され、前記第１検出信号及び前記第２検出信号の一方に基づいて計測データを生成し、生成した前記計測データと、前記計測データが前記第１検出信号及び前記第２検出信号のいずれに基づいて生成されたかを示すセンサー識別情報とを出力する処理装置と、
を備える。

【0112】

この慣性センサーモジュールによれば、計測データとともにセンサー識別情報を出力するので、計測データが第１慣性センサー及び第２慣性センサーのいずれによって検出された物理量に基づいて生成されたかを外部から特定することができる。

【0113】

前記慣性センサーモジュールの一態様において、
前記第２範囲は、前記第１範囲と、前記第１範囲以外の範囲である第３範囲とを含み、
前記処理装置は、前記物理量が前記第１範囲に含まれるとき、前記第１検出信号に基づいて前記計測データを生成し、前記物理量が前記第３範囲に含まれるとき、前記第２検出信号に基づいて前記計測データを生成してもよい。

【0114】

この慣性センサーモジュールによれば、物理量が第１範囲に含まれるときは検出範囲の狭い第１慣性センサーから出力される第１検出信号に基づく計測データを出力し、物理量が第２範囲に含まれ、かつ、第１範囲に含まれないときは検出範囲の広い第２慣性センサーから出力される第２検出信号に基づく計測データを出力することができる。

【0115】

前記慣性センサーモジュールの一態様において、
前記処理装置は、前記第２検出信号に基づいて、前記物理量が前記第１範囲に含まれるか否かを判定してもよい。

【0116】

この慣性センサーモジュールによれば、検出範囲の広い第２慣性センサーから出力される第２検出信号に基づいて、物理量が前記第１範囲に含まれるか否かを判定するので、誤判定が生じるおそれが低減される。

【0117】

前記慣性センサーモジュールの一態様において、
前記処理装置は、前記物理量が前記第１範囲と前記第３範囲との境界値であるときの前記第１検出信号に基づく前記計測データと前記第２検出信号に基づく前記計測データとが一致するように補正した前記第２検出信号に基づく前記計測データを生成してもよい。

【0118】

この慣性センサーモジュールによれば、物理量が第１範囲と第３範囲との境界値付近で変化する場合でも連続的に値が変化する計測データを生成することができる。

【0119】

前記慣性センサーモジュールの一態様において、
前記処理装置は、前記第３範囲の前記物理量を変数とする３次以上の多項式に基づいて、前記第２検出信号に基づく前記計測データを補正してもよい。

【0120】

この慣性センサーモジュールによれば、物理量が第３範囲に含まれるときの計測データを精度よく補正することができる。

【符号の説明】

【0121】

１…慣性計測システム、２…慣性センサーモジュール、３…ホストデバイス、１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚ…慣性センサー、１１Ｘ，１１Ｙ，１１Ｚ…センサー素子、１２Ｘ，１２Ｙ，１２Ｚ…処理回路、２０…慣性センサー、２１，２２，２３，２４，２５，２６…センサー素子、２７…処理回路、３０…処理装置、３１…デジタルインターフェース回路、３２…処理回路、３３…ホストインターフェース回路、３４…メモリー、４０…温度センサー、５１…アウターケース、５２…切欠き穴、５３…第１凹部、５３ａ…底部、５４…第２凹部、５４ａ…受け部、５５…収納部、６０…接合部材、６５…回路基板、６５ａ…第１面、６５ｂ…第２面、６６…コネクター、７０…インナーケース、７１…開口部、７３…第３凹部、８０…ネジ、８１…被装着体の被装着面、１２１Ｘ，１２１Ｙ，１２１Ｚ…検出回路、１２２Ｘ，１２２Ｙ，１２２Ｚ…インターフェース回路、２７１…検出回路、２７２…インターフェース回路、３２１…レジスター部、３２２…検出信号取得回路、３２３…判定回路、３２４…演算回路、３２５…計測データ生成回路、３２６…補正回路、３４１…範囲情報、３４２…補正情報

【図1】