特許 6993164 傾斜計測装置及び傾斜計測システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-13

(45)【発行日】2022-01-13

(54)【発明の名称】傾斜計測装置及び傾斜計測システム

(51)【国際特許分類】

   G01C 9/06 20060101AFI20220105BHJP

   G01C 5/06 20060101ALI20220105BHJP

【ＦＩ】

G01C9/06 Z

G01C5/06

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2017200308

(22)【出願日】2017-10-16

(65)【公開番号】P2019074401

(43)【公開日】2019-05-16

【審査請求日】2020-08-04

(73)【特許権者】

【識別番号】000002325

【氏名又は名称】セイコーインスツル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】特許業務法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】篠原 陽子

(72)【発明者】

【氏名】大海 学

(72)【発明者】

【氏名】内山 武

(72)【発明者】

【氏名】野邉 彩子

(72)【発明者】

【氏名】高橋 寛

(72)【発明者】

【氏名】須田 正之

【審査官】櫻井 仁

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１６６８２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８１５０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００５／０１５１４４８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｃ １／００－ １／１４

Ｇ０１Ｃ ５／００－１５／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

気圧の変動を検出し、所定の距離を離して配置される、少なくとも２つの気圧変動センサと、
計測対象物の傾斜情報を計測する傾斜情報計測部と、
を備え、
前記気圧変動センサは、空気が流入するキャビティと、前記空気を前記キャビティの内外に流通させる連通孔と、前記キャビティの容積を変更する容積可変部と、を有し、前記キャビティの内部と外部との圧力差に基づいて前記気圧の変動を検出し、
前記気圧変動センサの何れか１つによって検出された前記気圧の変動に基づいて、前記少なくとも２つの気圧変動センサの容積可変部の各々に対して、前記検出された前記気圧の変動と前記キャビティ内の気圧の変動とが一致するように、前記キャビティの容積を変更させる制御部を更に含み、
前記傾斜情報計測部は、前記気圧変動センサの何れか１つとは異なる前記気圧変動センサによって検出された前記気圧の変動を示す気圧変動情報に基づいて、計測対象物の傾斜情報を計測する
ことを特徴とする傾斜計測装置。

【請求項2】

前記傾斜情報計測部は、
前記気圧変動センサの何れか１つとは異なる前記気圧変動センサによって検出された前記気圧変動情報に基づいて、前記少なくとも２つの気圧変動センサの高度差の変動を示す高度差変動情報を生成し、前記所定の距離を示す距離情報と、前記高度差変動情報とに基づいて、前記計測対象物の傾斜情報を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の傾斜計測装置。

【請求項3】

気圧を検出する絶対圧センサを更に含み、
前記傾斜情報計測部は、前記絶対圧センサによって検出された気圧を、前記キャビティ内の気圧の初期値とし、
前記気圧変動センサの何れか１つとは異なる前記気圧変動センサによって検出された前記気圧変動情報と、前記キャビティ内の気圧の初期値とに基づいて、前記高度差変動情報を生成する
ことを特徴とする請求項２に記載の傾斜計測装置。

【請求項4】

前記少なくとも２つの気圧変動センサの出力特性として、カットオフ周波数を計測する特性計測部と、
前記容積可変部によって、前記特性計測部によって計測された前記少なくとも２つの気圧変動センサの出力特性が一致するように調整する調整部と、
を更に含むことを特徴とする請求項１～請求項３の何れか１項記載の傾斜計測装置。

【請求項5】

前記容積可変部は、前記キャビティの少なくとも１つの面に配置され、変位可能なメンブレン構造部を備える
ことを特徴とする請求項１～請求項４の何れか１項に記載の傾斜計測装置。

【請求項6】

前記容積可変部は、変位可能な前記キャビティの底面と、前記底面の位置を変更して、前記容積を変更する圧電素子とを備えることを特徴とする請求項１～請求項４の何れか１項に記載の傾斜計測装置。

【請求項7】

前記容積可変部は、変位可能な前記キャビティの底面の位置を変更して、前記容積を変更する静電素子を備えることを特徴とする請求項１～請求項４の何れか１項に記載の傾斜計測装置。

【請求項8】

前記容積可変部は、変位可能な前記キャビティの底面と、前記底面の位置を変更して、前記容積を変更する磁石及び電磁コイルとを備えることを特徴とする請求項１～請求項４の何れか１項に記載の傾斜計測装置。

【請求項9】

前記容積可変部は、変位可能な前記キャビティの底面と、前記キャビティの側面に配置された、前記底面を変位する圧電素子とを備えることを特徴とする請求項１～請求項４の何れか１項に記載の傾斜計測装置。

【請求項10】

前記少なくとも２つの気圧変動センサは、少なくとも２つの気圧変動センサがＸ軸方向に沿って配置され、かつ、少なくとも２つの気圧変動センサがＹ軸方向に沿って配置された少なくとも３つの気圧変動センサであり、
前記傾斜情報計測部は、前記気圧変動センサの何れか１つとは異なる前記気圧変動センサの各々によって検出された前記気圧変動情報に基づいて、前記計測対象物のＸ軸周りの傾斜情報、及びＹ軸周りの傾斜情報を計測することを特徴とする請求項１～請求項９の何れか１項記載の傾斜計測装置。

【請求項11】

加速度を検出する加速度センサを更に含み、
前記傾斜情報計測部は、前記計測対象物が静止しているときに前記加速度センサによって検出された加速度に基づいて、前記計測対象物の絶対的な傾斜情報の初期値を算出し、
前記気圧変動センサの何れか１つとは異なる前記気圧変動センサによって検出された前記気圧変動情報に基づいて、計測対象物の傾斜情報を計測し、
前記計測対象物の絶対的な傾斜情報の初期値と、前記計測対象物の傾斜情報とに基づいて、前記計測対象物の絶対的な傾斜情報を計測することを特徴とする請求項１～請求項１０の何れか１項記載の傾斜計測装置。

【請求項12】

気圧の変動を検出し、所定の距離を離して配置される、少なくとも２つの気圧変動センサを含むセンサユニットと、
計測対象物の傾斜情報を計測する傾斜情報計測装置と、
を備え、
前記気圧変動センサは、空気が流入するキャビティと、前記空気を前記キャビティの内外に流通させる連通孔と、前記キャビティの容積を変更する容積可変部と、を有し、前記キャビティの内部と外部との圧力差に基づいて前記気圧の変動を検出し、
前記センサユニットは、前記気圧変動センサの何れか１つによって検出された前記気圧の変動に基づいて、前記少なくとも２つの気圧変動センサの容積可変部の各々に対して、前記検出された前記気圧の変動と前記キャビティ内の気圧の変動とが一致するように、前記キャビティの容積を変更させる制御部を更に含み、
前記傾斜情報計測装置は、前記気圧変動センサの何れか１つとは異なる前記気圧変動センサによって検出された前記気圧の変動を示す気圧変動情報に基づいて、計測対象物の傾斜情報を計測する
ことを特徴とする傾斜計測システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、傾斜計測装置及び傾斜計測システムに関する。

【背景技術】

【0002】

計測対象物の角度や水平度などの傾斜情報を計測する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に記載の技術では、計測対象物の少なくとも３箇所に配置された絶対圧センサの出力に基づいて、計測対象物の水平度を検出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－２６１７９８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に記載の技術では、一般に検出精度の低い絶対圧センサにより検出された気圧に基づいて傾斜情報を計測しているため、傾斜精度を上げようとするとセンサ間を広げる必要があり、小型化できない。

【0005】

また、絶対圧センサの測定値には、大気圧変動分が重畳する。センサ同士の位置が離れれば離れるほど、各センサに加わる大気圧変動分が異なる。この状況で絶対圧センサの出力値の差分を取っても、大気圧変動分のノイズ成分が除去しきれない。このため、微小な傾斜変動分を高精度に検出することが困難であり、このため高精度な傾斜測定ができない。

【0006】

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、傾斜情報の検出精度を向上させると共に、装置を小型化することができる傾斜計測装置及び傾斜計測システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明の一態様は、気圧の変動を検出し、所定の距離を離して配置される、少なくとも２つの気圧変動センサと、前記気圧変動センサの何れか１つによって検出された前記気圧の変動を示す気圧変動情報に基づいて、計測対象物の傾斜情報を計測する傾斜情報計測部と、を備え、前記気圧変動センサは、空気が流入するキャビティと、前記空気を前記キャビティの内外に流通させる連通孔と、前記キャビティの容積を変更する容積可変部と、を有し、前記キャビティの内部と外部との圧力差に基づいて前記気圧の変動を検出し、前記気圧変動センサの何れか１つによって検出された前記気圧の変動に基づいて、前記少なくとも２つの気圧変動センサの容積可変部の各々に対して、前記検出された前記気圧の変動と前記キャビティ内の気圧の変動とが一致するように、前記キャビティの容積を変更させる制御部を更に含み、前記傾斜情報計測部は、前記気圧変動センサの何れか１つとは異なる前記気圧変動センサによって検出された前記気圧変動情報に基づいて、計測対象物の傾斜情報を計測することを特徴とする傾斜計測装置である。

【0008】

また、本発明の一態様は、上記の傾斜計測装置において、前記傾斜情報計測部は、前記気圧変動センサの何れか１つとは異なる前記気圧変動センサによって検出された前記気圧変動情報に基づいて、前記少なくとも２つの気圧変動センサの高度差の変動を示す高度差変動情報を生成し、前記所定の距離を示す距離情報と、前記高度差変動情報とに基づいて、前記計測対象物の傾斜情報を検出することを特徴とする。

【0009】

また、本発明の一態様は、上記の傾斜計測装置において、前記少なくとも２つの気圧変動センサの出力特性として、カットオフ周波数を計測する特性計測部と、前記容積可変部によって、前記特性計測部によって計測された前記少なくとも２つの気圧変動センサの出力特性が一致するように調整する調整部と、を更に含むことを特徴とする。

【0010】

また、本発明の一態様は、上記の傾斜計測装置において、前記容積可変部は、前記キャビティの少なくとも１つの面に配置され、外力により変形可能なメンブレン構造部を備えることを特徴とする。

【0011】

また、本発明の一態様は、上記の傾斜計測装置において、前記容積可変部は、変位可能な前記キャビティの底面と、前記底面の位置を変更して、前記容積を変更する圧電素子とを備えることを特徴とする。

【0012】

また、本発明の一態様は、上記の傾斜計測装置において、前記容積可変部は、変位可能な前記キャビティの底面と、前記キャビティの側面に配置された、前記底面を変位する圧電素子とを備えることを特徴とする。

【0013】

また、本発明の一態様は、上記の傾斜計測装置において、前記少なくとも２つの気圧変動センサは、３つの気圧変動センサであり、前記傾斜情報計測部は、前記気圧変動センサの何れか１つとは異なる前記気圧変動センサの各々によって検出された前記気圧変動情報に基づいて、前記計測対象物のＸ軸周りの傾斜情報、及びＹ軸周りの傾斜情報を計測することを特徴とする。

【0014】

また、本発明の一態様は、上記の傾斜計測装置において、加速度を検出する加速度センサを更に含み、前記傾斜情報計測部は、前記計測対象物が静止しているときに前記加速度センサによって検出された加速度に基づいて、前記計測対象物の姿勢情報の初期値を算出し、前記気圧変動センサの何れか１つとは異なる前記気圧変動センサによって検出された前記気圧変動情報に基づいて、計測対象物の傾斜情報を計測し、前記計測対象物の傾斜情報の初期値と、前記計測対象物の傾斜情報とに基づいて、前記計測対象物の姿勢情報を計測することを特徴とする。

【0015】

また、本発明の一態様は、気圧を検出する絶対圧センサを更に含み、前記傾斜情報計測部は、前記絶対圧センサによって検出された気圧を、前記キャビティ内の気圧の初期値とし、前記気圧変動センサの何れか１つとは異なる前記気圧変動センサによって検出された前記気圧変動情報と、前記キャビティ内の気圧の初期値とに基づいて、前記高度差変動情報を生成することを特徴とする。

【0016】

本発明の一態様は、気圧の変動を検出し、所定の距離を離して配置される、少なくとも２つの気圧変動センサと、前記気圧変動センサの何れか１つによって検出された前記気圧の変動を示す気圧変動情報に基づいて、計測対象物の傾斜情報を計測する傾斜情報計測部と、を備え、前記気圧変動センサは、空気が流入するキャビティと、前記空気を前記キャビティの内外に流通させる連通孔と、前記キャビティの容積を変更する容積可変部と、を有し、前記キャビティの内部と外部との圧力差に基づいて前記気圧の変動を検出し、前記気圧変動センサの何れか１つによって検出された前記気圧の変動に基づいて、前記少なくとも２つの気圧変動センサの容積可変部の各々に対して、前記検出された前記気圧の変動と前記キャビティ内の気圧の変動とが一致するように、前記キャビティの容積を変更させる制御部を更に含み、前記傾斜情報計測部は、前記気圧変動センサの何れか１つとは異なる前記気圧変動センサによって検出された前記気圧変動情報に基づいて、計測対象物の傾斜情報を計測することを特徴とする傾斜計測システムである。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、傾斜情報の検出精度を向上させると共に、装置を小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施形態による傾斜計測装置の一例を示す外観図である。

【図2】本発明の実施形態による傾斜計測装置の一例を示すブロック図である。

【図3】本発明の実施形態による傾斜センサの一例を示すブロック図である。

【図4】本発明の実施形態による気圧変動センサの一例を示す構成図である。

【図5】本発明の実施形態による検出回路の一例を示すブロック図である。

【図6】本発明の実施形態による検出回路の一例を示すブロック図である。

【図7】本発明の実施形態における傾斜センサの動作の一例を示す図である。

【図8】本発明の実施形態における傾斜センサの初期状態を示す図である。

【図9】本発明の実施形態における傾斜センサの、計測対象物が傾斜したときの状態を示す図である。

【図10】本発明の実施形態における傾斜センサの動作の一例を示す図である。

【図11】本発明の実施形態における傾斜センサの動作の一例を示す図である。

【図12】（ａ）比較例における気圧変動センサの動作の一例を示す図、及び（ｂ）本発明の実施形態における気圧変動センサの動作の一例を示す図である。

【図13】本発明の実施形態による傾斜センサの傾斜時における気圧、抵抗値変化、及びキャビティ容積の変化の一例を説明する図である。

【図14】（ａ）本発明の実施形態における傾斜センサの初期状態を示す図、及び（ｂ）本発明の実施形態における傾斜センサの、計測対象物が傾斜したときの状態を示す図である。

【図15】本発明の実施形態による傾斜センサの傾斜時における気圧、キャビティ容積、及び出力信号の変化の一例を説明する図である。

【図16】本発明の実施形態における傾斜センサの動作の一例を示す図である。

【図17】（ａ）本発明の実施形態における傾斜センサの初期状態を示す図、及び（ｂ）本発明の実施形態における傾斜センサの、計測対象物が傾斜したときの状態を示す図である。

【図18】本発明の実施形態による傾斜センサの傾斜時における気圧、キャビティ容積、及び出力信号の変化の一例を説明する図である。

【図19】本発明の実施形態における傾斜センサの動作の一例を示す図である。

【図20】（ａ）本発明の実施形態における傾斜センサの初期状態を示す図、及び（ｂ）本発明の実施形態における傾斜センサの、計測対象物が傾斜したときの状態を示す図である。

【図21】本発明の実施形態による傾斜センサの傾斜時における気圧、キャビティ容積、及び出力信号の変化の一例を説明する図である。

【図22】本発明の実施形態における傾斜センサの動作の一例を示す図である。

【図23】本発明の実施形態における傾斜センサの動作の一例を示すフローチャートである。

【図24】本発明の実施形態における演算処理部の動作の一例を示すフローチャートである。

【図25】本発明の実施形態における傾斜センサの状態の変化の一例を示す図である。

【図26】本発明の実施形態による傾斜センサの傾斜変化時における気圧、及び出力信号の変化の一例を説明する図である。

【図27】本発明の実施形態における演算処理部の動作の一例を示すフローチャートである。

【図28】本発明の実施形態における調整装置の一例を示すブロック図である。

【図29】気圧変動センサのキャビティ容積と周波数特性との関係を説明するための図である。

【図30】本発明の実施形態における気圧変動センサの調整方法の一例を示すフローチャートである。

【図31】本発明の実施形態及び変形例における気圧変動センサの断面図である。

【図32】本発明の変形例における気圧変動センサの断面図である。

【図33】傾斜センサの構造の変形例を示す図である。

【図34】傾斜センサの構造の変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の一例について詳細に説明する。

【0020】

以下、本発明の一実施形態による傾斜計測装置、及び傾斜計測システムについて、図面を参照して説明する。

【0021】

まず、図１～図３を参照して、本発明の実施形態による傾斜計測装置１の構成について説明する。

【0022】

図１は、本実施形態による傾斜計測装置１の一例を示す外観図である。また、図２は、本実施形態による傾斜計測装置１の一例を示すブロック図である。また、図３は、本実施形態による傾斜センサ４０の一例を示すブロック図である。

【0023】

図１及び図２に示すように、傾斜計測装置１は、電源部３１と、入力部３２と、出力部３３と、記憶部３４と、入出力制御部３５と、傾斜センサ４０とを備えている。また、傾斜センサ４０は、２つの気圧変動センサ５１、５２を備えている。

【0024】

なお、本実施形態において、気圧変動センサ５１と、気圧変動センサ５２とは、同一の構成であり、傾斜計測装置１が備える任意の気圧変動センサを示す場合、又は特に区別しない場合には、気圧変動センサ５０として説明する。

【0025】

本実施形態による傾斜計測装置１は、計測対象物に設置されて、計測対象物の傾斜情報を検出する。ここで、計測対象物の傾斜情報には、例えば、計測対象物の傾斜度θ、水平度、傾斜の有無を示す情報などが含まれる。本実施形態では、一例として、傾斜計測装置１が、計測対象物の傾斜度θを検出する例について説明する。

【0026】

傾斜計測装置１は、例えば、図１に示すように、電源部３１と、入力部３２と、出力部３３と、記憶部３４と、入出力制御部３５と、傾斜センサ４０とが１つのプリント基板ＰＢに実装されており、例えば、数ｃｍ（センチメートル）～十数ｃｍ規模のサイズに実装可能である。

【0027】

また、本実施形態では、傾斜計測装置１が検出する傾斜度θの検出方向を、図１に示すＸ軸方向とし、高度の方向をＺ軸方向として説明する。

【0028】

電源部３１は、傾斜計測装置１を動作させるための電源電圧を生成し、生成した電源電圧を各部に供給する。

【0029】

記憶部３４は、傾斜計測装置１が使用する各種情報を記憶する。

【0030】

入出力制御部３５は、入力部３２、出力部３３、及び傾斜センサ４０における入出力を制御する。

【0031】

傾斜センサ４０は、図１及び図３に示すように、演算処理部４１と、容積制御部４２と、記憶部４３と、２つの気圧変動センサ５０と、検出回路５３、５４とを備えている。なお、演算処理部４１が、傾斜情報計測部の一例である。

【0032】

気圧変動センサ５０は、気圧の変動を検出する差圧センサである。気圧変動センサ５１と気圧変動センサ５２とは、検出方向（Ｘ軸方向）に沿って所定の距離（例えば、距離Ｄ）を離して配置されている。

【0033】

また、本実施形態では、気圧変動センサ５１と気圧変動センサ５２とは、後述するキャビティ１０（図４参照）の容積を変更する容積制御部４２を備えている。気圧変動センサ５０は、検出した気圧の変動を、例えば検出信号（気圧変動情報）として、検出回路５３、５４に出力する。なお、気圧変動センサ５０(５１、５２）の構成の詳細については後述する。

【0034】

また、本実施形態において、検出回路５３と、検出回路５４とは、同一の構成であり、傾斜計測装置１が備える任意の検出回路を示す場合、又は特に区別しない場合には、検出回路５５として説明する。

【0035】

また、本実施形態において、説明の便宜上、気圧変動センサ５０が２つである場合の一例について説明するが、傾斜センサ４０は、３個以上の気圧変動センサ５０を備えるようにしてもよい。すなわち、傾斜センサ４０は、少なくとも２つの気圧変動センサ５０を備えるものとする。

【0036】

容積制御部４２は、一方の気圧変動センサ５１によって検出された気圧変動情報に基づいて、気圧変動センサ５１、５２に設けられたキャビティ容積可変部５６、５７の各々に対して、検出された気圧の変動と同じ分だけキャビティ内の気圧を変動させるように、キャビティの容積を変更させる。

【0037】

演算処理部４１は、例えば、ＣＰＵなどを含むプロセッサであり、他方の気圧変動センサ５２によって検出された気圧の変動を示す気圧変動情報に基づいて、計測対象物の傾斜度の変動に関する情報を示す傾斜変動情報を生成する。例えば、演算処理部４１は、気圧変動情報に基づいて、２つの気圧変動センサ５０の高度差の変動を示す高度差変動情報を、傾斜変動情報（高度差変動情報ΔＨＤ）として生成する。

【0038】

例えば、演算処理部４１は、気圧変動センサ５２が検出した検出信号（気圧変動情報）を、気圧変動センサ５１、５２の気圧変動情報の差分情報ΔＰとして算出する。この気圧変動情報の差分情報ΔＰは、気圧変動センサ５１と気圧変動センサ５２との高度差に対応する。演算処理部４１は、気圧変動情報の差分情報ΔＰを、例えば、変換テーブルなどを利用して、高度差変動情報ΔＨＤを生成する。

【0039】

記憶部４３は、傾斜センサ４０が使用する各種情報を記憶する。記憶部４３は、例えば、気圧変動情報の差分情報ΔＰを高度差変動情報ΔＨＤに変換するための変換テーブルを記憶する。

【0040】

次に、図４及び図５を参照して、本実施形態における気圧変動センサ５０の詳細な構成について説明する。

【0041】

図４は、本実施形態による気圧変動センサ５０の一例を示す構成図である。

【0042】

図４（ａ）は、本実施形態における気圧変動センサ５０の一例を示す平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すＡ－Ａ線に沿った気圧変動センサ５０の断面図である。

【0043】

図４に示すように、気圧変動センサ５０は、表裏の圧力差に応じて変形するカンチレバー４と、一端がカンチレバー４と対向するように配設された蓋部１２と、カンチレバー４の変位を測定するための気圧変動検出部５と、カンチレバー４及び蓋部１２の一面に配設されたキャビティ筐体３と、キャビティ１０のメンブレン構造の底面部を形成するピエゾ素子６８とを有している。ピエゾ素子６８は、キャビティ容積可変部５６、５７の一部である。

【0044】

キャビティ筐体３は、内部にキャビティ１０が形成された箱状の部材である。キャビティ筐体３は、例えば、キャビティ１０を構成するセラミック材よりなる第１筐体部３ａと、第１筐体部３ａ上に配置され、かつ後述のシリコン支持層２ａ及びシリコン酸化膜等の酸化層２ｂよりなる第２筐体部３ｂとを有している。

【0045】

カンチレバー４は、例えば、シリコン支持層２ａ、シリコン酸化膜等の酸化層２ｂ、及びシリコン活性層２ｃを熱的に貼り合わせたＳＯＩ基板２を加工することで形成されている。具体的には、カンチレバー４は、ＳＯＩ基板２を構成するシリコン活性層２ｃよりなり、平板状のシリコン活性層２ｃから平面視コ字状に形成されたギャップ１３を切り出した形状からなる。これにより、カンチレバー４は、基端部４ａを固定端とし、蓋部１２と対向する側の端部である先端部４ｂを自由端とした片持ち梁構造となる。

【0046】

また、カンチレバー４は、キャビティ筐体３に形成されたキャビティ１０の上面を囲うように配置されている。つまり、カンチレバー４は、キャビティ１０の開口を略閉塞している。カンチレバー４は、基端部４ａを介してキャビティ筐体３に第２筐体部３ｂ上に対して一体的に固定されることで、片持ち支持される。これにより、カンチレバー４は、基端部４ａを固定端としてキャビティ１０内部と外部との圧力差（差圧）に応じた撓み変形が可能になる。

【0047】

このように、カンチレバー４は、空気をキャビティ１０の内外に流通させるギャップ１３（連通孔）を除くキャビティ１０の開口面を塞ぐように基端部４ａから先端部４ｂに向けて一方向に延びる板状であり、キャビティ１０の内部と外部との圧力差に応じて撓み変形する。

【0048】

なお、カンチレバー４の基端部４ａには、カンチレバー４が撓み変形しやすいように、平面視コ字状の貫通孔１５が形成される。ただし、この貫通孔１５の形状は、カンチレバー４の撓み変形を容易にする形状ならば、上記コ字状に限定されるものではない。

【0049】

蓋部１２は、キャビティ１０上方に位置し、ギャップ１３を介して、カンチレバー４の周囲に配置されている。当該蓋部１２は、シリコン活性層２ｃで構成される。

【0050】

気圧変動検出部５は、外部から加わる応力に応じて電気抵抗値が変化するピエゾ抵抗２０と、この電気抵抗値変化を取り出す検出回路５５から構成されている。

【0051】

ピエゾ抵抗２０は、図４に示すように、Ｙ方向において、貫通孔１５を挟んだ両側に対となって配置される。これら一対のピエゾ抵抗２０は、導電性材料からなる配線部２１を介して相互に電気的に接続されている。

【0052】

なお、この配線部２１及びピエゾ抵抗２０を含む全体的な形状は、例えば、図４に示すように平面視Ｕ字状とすることができるが、別の配置形状としてもよい。

【0053】

検出回路５５は、ピエゾ抵抗２０と接続され、ピエゾ抵抗２０の電気抵抗値変化に基づいた信号を出力する回路である。検出回路５５は、例えば、図５に示すように、ブリッジ回路２２１及び差動増幅回路２２２で構成される。すなわち、検出回路５５は、ピエゾ抵抗２０と、固定抵抗Ｒｏ、可変抵抗Ｒｏ’を用いて、ブリッジ回路２２１を構成することで、ピエゾ抵抗２０の電気抵抗値の変化を電圧変化として取り出すことができる。そして、検出回路５５は、この電圧変化を差動増幅回路２２２により所定のゲインで増幅して出力する。図５に示すように、検出回路５３の差動増幅回路２２２は、電圧変化を増幅して容積制御部４２に出力する。また、図６に示すように、検出回路５４の差動増幅回路２２２は、電圧変化を増幅して演算処理部４１に出力する。

【0054】

なお、上記のピエゾ抵抗２０は、例えば、イオン注入法や拡散法等の各種方法によりリン等のドープ剤（不純物）をシリコン活性層２ｃにドーピングすることで形成される。また、ドープ剤は、シリコン活性層２ｃ表面近傍のみに添加される。このため、ピエゾ抵抗２０の電気抵抗値の変化は、カンチレバー４に加わる応力の圧縮／伸長の方向に対して正負逆となる。

【0055】

また、一対のピエゾ抵抗２０間は、配線部２１のみで電気的に導通するように構成されている。このため、カンチレバー４のうち配線部２１近傍におけるシリコン活性層２ｃは、配線部２１以外でピエゾ抵抗２０双方が導通しないよう、エッチング等によりシリコン活性層２ｃを除去して形成した溝部１６を有している。なお、上記の配線部２１近傍におけるシリコン活性層２ｃは、部分的に不純物ドープされることで、エッチングを省略した構成としてもよい。

【0056】

次に、図７を参照して、傾斜センサ４０の動作について説明する。まず、気圧変動センサ５１において、外気圧Ｐｏｕｔ１に変動があった場合に、ピエゾ抵抗２０の電気抵抗値の変化を電圧変化として取り出して、容積制御部４２に出力する。容積制御部４２は、外気圧Ｐｏｕｔ１とキャビティ内圧Ｐｉｎ１とが一致するよう、キャビティ容積可変部５６によりキャビティ容積を変化させる。同時に、容積制御部４２は、気圧変動センサ５２のキャビティ容積可変部５７によりキャビティ容積を同量だけ変化させる。

【0057】

このようにキャビティ容積制御を行うことで、気圧変動センサ５２のキャビティ内圧変化は、気圧変動センサ５１のキャビティ内圧変化に等しく、ひいては気圧変動センサ５１の外気圧変化に等しくなる。このため、気圧変動センサ５２のカンチレバー４に加わる差圧は、気圧変動センサ５１の外気圧を基準とした気圧変動センサ５２の外気圧の変化量ということになる。

【0058】

そして、気圧変動センサ５２に加わる差圧（気圧変動センサ５１の外気圧を基準とした気圧変動センサ５２の外気圧の変化量）により、カンチレバー４が変形し、抵抗値変化が得られる。

【0059】

気圧変動センサ５２の抵抗値変化が演算処理部４１に出力され、演算処理部４１は、抵抗値変化を傾斜情報に変換して出力する。

【0060】

次に、本実施形態における傾斜センサ４０の動作例について説明する。まず、初期状態において、図８に示すように、気圧変動センサ５１及び気圧変動センサ５２の高度差がないものとする。また、気圧変動センサ５１の外気圧Ｐｏｕｔ１と、キャビティ内圧Ｐｉｎ１とが一致しており、気圧変動センサ５２の外気圧Ｐｏｕｔ２と、キャビティ内圧Ｐｉｎ２とが一致しているものとする。また、気圧変動センサ５１のキャビティ容積をＶ１とし、気圧変動センサ５２のキャビティ容積をＶ２とする。

【0061】

そして、図９に示すように、気圧変動センサ５１の高度が１０ｃｍ低下し、気圧変動センサ５２の高度が２０ｃｍ低下し、高度差が発生したとする。なお、ここでは、高度差１０ｃｍで気圧変化１Ｐａと仮定して説明する。

【0062】

この場合、まず、図１０に示すように、気圧変動センサ５１の外気圧Ｐｏｕｔ１が１Ｐａ上昇する。気圧変動センサ５１において、外気圧Ｐｏｕｔ１の変動に対応する、ピエゾ抵抗２０の電気抵抗値の変化を電圧変化として取り出して、容積制御部４２に出力する。容積制御部４２は、外気圧Ｐｏｕｔ１＋１Ｐａと一致したキャビティ内圧Ｐｉｎ１＋１Ｐａとなるよう、キャビティ容積可変部５６によりキャビティ容積をＶ１－ΔＶに変化させる。同時に、容積制御部４２は、気圧変動センサ５２のキャビティ容積可変部５７によりキャビティ容積をＶ２－ΔＶに変化させ、キャビティ内圧がＰｉｎ２＋１Ｐａとなる。

【0063】

ここで、気圧変動センサ５２の外気圧Ｐｏｕｔ２が２Ｐａ上昇しているため、気圧変動センサ５２の外気圧Ｐｏｕｔ２＋２Ｐａと、キャビティ内圧Ｐｉｎ２＋１Ｐａとの差圧は、１Ｐａとなる。

【0064】

そして、気圧変動センサ５２により差圧１Ｐａ分の抵抗値変化が演算処理部４１に出力され、演算処理部４１は、抵抗値変化を傾斜情報に変換して出力する。

【0065】

その後、図１１に示すように、外気からの空気の流れ込みにより、気圧変動センサ５２のキャビティ内圧がＰｉｎ２＋１ＰａからＰｉｎ２＋２Ｐａへ上昇する。このため、キャビティと外気の差圧が解消され、カンチレバー４の変形が戻り、抵抗値変化も解消される。

【0066】

図１２（ａ）は、比較例としてキャビティ容積可変部を備えていない気圧変動センサ５００の動作の一例を示している。図１２（ｂ）は、気圧変動センサ５１の動作の一例を示している。

【0067】

図１３は、比較例の気圧変動センサ５００の出力信号、及び本実施形態における気圧変動センサ５１の出力信号の一例を示す図である。

【0068】

ここで、図１３（ａ）は、外気圧Ｐｏｕｔ及びキャビティ内圧Ｐｉｎの経時変化を示しており、図１３（ｂ）は、検出回路５３の出力信号の経時変化を示している。図１３（ｃ）は、キャビティ容積の経時変化を示している。

【0069】

ここで、図１２（ａ）、（ｂ）は、外気圧Ｐｏｕｔがキャビティ内圧Ｐｉｎより高い状態のカンチレバー４の断面図を示している。

【0070】

まず、図１３（ａ）における期間Ａのように、外気圧Ｐｏｕｔと内圧Ｐｉｎとが等しく、差圧ΔＰがゼロである場合には、図１２（ｂ）に示すように、カンチレバー４は、撓み変形しない。

【0071】

次に、図１３（ａ）における時刻ｔ１以降の期間Ｂのように、例えば、外気圧Ｐｏｕｔがステップ状に上昇すると、比較例の気圧変動センサ５００のキャビティ内圧Ｐｉｎは急激に変化できず、差圧ΔＰが生じるため、図１２（ａ）に示すように、カンチレバー４は、キャビティ内部に向けて撓み変形する。すると、当該カンチレバー４の撓み変形に応じてピエゾ抵抗に応力が加わり、電気抵抗値が変化するので、図１３（ｂ）に示すように、検出回路の出力信号が増大する。また、外気圧Ｐｏｕｔの上昇以降（時刻ｔ１以降）において、ギャップを介してキャビティの外部から内部へと空気が徐々に流動する。このため、図１３（ａ）に示すように、内圧Ｐｉｎは、時間の経過とともに、外気圧Ｐｏｕｔに遅れながら、かつ外気圧Ｐｏｕｔの変動よりも緩やかな応答で上昇する。

【0072】

その結果、内圧Ｐｉｎが外気圧Ｐｏｕｔに徐々に近づくので、カンチレバー４の撓みが徐々に小さくなり、図１３（ｂ）に示すように、上述の出力信号が、徐々に低下する。

【0073】

そして、図１３（ａ）に示す時刻ｔ３以降の期間Ｄのように、内圧Ｐｉｎが外気圧Ｐｏｕｔと同じになると、図１３（ｂ）に示すように、カンチレバー４の撓み変形が解消され、初期状態に復帰する。さらに、図１３（ｂ）に示すように、検出回路の出力信号も期間Ａの初期状態と同値に戻る。

【0074】

一方、本実施の形態に係る気圧変動センサ５１では、図１３（ｂ）、（ｃ）に示すように、外気圧Ｐｏｕｔの上昇以降（時刻ｔ１以降）の期間Ｂにおいて、カンチレバー４の抵抗値変化をモニタリングし、抵抗値変化が発生しないよう、キャビティ容積を小さくする制御を行う。これにより、図１３（ａ）に示すように、外気圧上昇に対して、キャビティ内圧も上昇し、キャビティ内圧と外気圧との差圧が発生しないようにする。

【0075】

このとき、外気圧の変動とキャビティ容積の変動とが対応するため、キャビティ容積可変部５６への制御信号に基づいて外気圧変動を測定することが可能となる。

【0076】

次に、図１４～図１６を参照して、本実施形態における傾斜センサ４０の動作の一例について説明する。ここでは、計測対象物の傾斜度一定のまま高度が変化することで、大気（空気）の圧力が変化した場合のカンチレバー４の動作と、その時のキャビティ容積の変化について説明する。

【0077】

まず、初期状態において、図１４（ａ）に示すように、気圧変動センサ５１及び気圧変動センサ５２の高度差がないものとする。また、気圧変動センサ５１の外気圧Ｐｏｕｔ１と、キャビティ内圧Ｐｉｎ１と、気圧変動センサ５２の外気圧Ｐｏｕｔ２と、キャビティ内圧Ｐｉｎ２とが全て一致しているものとする。また、気圧変動センサ５１のキャビティ容積をＶ１とし、気圧変動センサ５２のキャビティ容積をＶ２とする。

【0078】

そして、図１４（ｂ）に示すように、傾斜度一定のまま、気圧変動センサ５１及び気圧変動センサ５２の高度がＨだけ低下したとする。

【0079】

この場合、まず、図１５（ａ）に示すように、気圧変動センサ５１の外気圧Ｐｏｕｔ１及び気圧変動センサ５２の外気圧Ｐｏｕｔ２が、高度変化分のΔＰだけ上昇する。気圧変動センサ５１において、外気圧Ｐｏｕｔ１の変動に対応する、ピエゾ抵抗２０の電気抵抗値の変化を電圧変化として取り出して、容積制御部４２に出力する。容積制御部４２は、外気圧Ｐｏｕｔ１＋ΔＰと一致したキャビティ内圧Ｐｉｎ１＋ΔＰとなるよう、キャビティ容積可変部５６によりキャビティ容積をＶ１－ΔＶに変化させる（図１５（ｂ）、図１６（ａ）参照）。同時に、容積制御部４２は、気圧変動センサ５２のキャビティ容積可変部５７によりキャビティ容積をＶ２－ΔＶに変化させ、キャビティ内圧がＰｉｎ２＋ΔＰとなる（図１５（ｂ）、図１６（ｂ）参照）。

【0080】

そして、気圧変動センサ５２のカンチレバー４には外気圧Ｐｏｕｔ２＋ΔPと、キャビティ内圧Ｐｉｎ２＋ΔＰの差圧が加わる。この場合、差圧がゼロのため、気圧変動センサ５２が出力する抵抗値変化はゼロとなり（図１５（ｃ）参照）、演算処理部４１は、２つの気圧変動センサ５０の高度差の変動がゼロであることを示す高度差変動情報を生成する。

【0081】

また、図１７～図１９を参照して、本実施形態における傾斜センサ４０の動作の一例について説明する。ここでは、気圧変動センサ５１を回転中心とした計測対象物の傾斜により、大気（空気）の圧力が変化した場合のカンチレバー４の動作と、その時のキャビティ容積の変化について説明する。

【0082】

まず、図１７（ａ）に示す初期状態から、図１７（ｂ）に示すように、気圧変動センサ５１を回転中心として傾斜度が０からθに変化し、気圧変動センサ５２の高度がｈだけ低下したとする。ただし、２つの気圧変動センサ５０間の距離をＤとして、ｈ＝Ｄ・ｓｉｎθとする。

【0083】

この場合、まず、図１８（ａ）に示すように、気圧変動センサ５１の外気圧Ｐｏｕｔ１が変化しないため、キャビティ容積Ｖ１、Ｖ２、キャビティ内圧Ｐｉｎ１、Ｐｉｎ２は変化しない（図１８（ａ）、（ｂ）参照）。また、差圧がゼロのため、気圧変動センサ５１のカンチレバー４も変化しない（図１９（ａ）参照）。

【0084】

一方、傾斜変化した瞬間には、気圧変動センサ５２の外気圧Ｐｏｕｔ２が、高度変化分のΔＰだけ上昇する。気圧変動センサ５２のカンチレバー４には外気圧Ｐｏｕｔ２＋ΔＰと、キャビティ内圧Ｐｉｎ２の差圧ΔＰが加わり、気圧変動センサ５２において、差圧ΔＰに対応する、ピエゾ抵抗２０の電気抵抗値の変化を電圧変化として取り出して出力し（図１８（ｃ）参照）、演算処理部４１は、２つの気圧変動センサ５０の高度差の変動がｈであることを示す高度差変動情報を生成する。

【0085】

また、図２０～図２２を参照して、本実施形態における傾斜センサ４０の動作の一例について説明する。ここでは、傾斜センサ４０の中央を回転中心とした計測対象物の傾斜により、大気（空気）の圧力が変化した場合のカンチレバー４の動作と、その時のキャビティ容積の変化について説明する。

【0086】

まず、図２０（ａ）に示す初期状態から、図２０（ｂ）に示すように、傾斜センサ４０の中央を回転中心として傾斜度が０からθに変化し、気圧変動センサ５１の高度がＨだけ上昇し、気圧変動センサ５２の高度がＨだけ低下したとする。ただし、Ｈ＝０．５Ｄ・ｓｉｎθである。

【0087】

この場合、まず、図２１（ａ）に示すように、気圧変動センサ５１の外気圧Ｐｏｕｔ１が、高度変化分のΔＰだけ低下し、気圧変動センサ５２の外気圧Ｐｏｕｔ２が、高度変化分のΔＰだけ上昇する。気圧変動センサ５１において、外気圧Ｐｏｕｔ１の変動に対応する、ピエゾ抵抗２０の電気抵抗値の変化を電圧変化として取り出して、容積制御部４２に出力する。容積制御部４２は、外気圧Ｐｏｕｔ１－ΔＰと一致したキャビティ内圧Ｐｉｎ１－ΔＰとなるよう、キャビティ容積可変部５６によりキャビティ容積をＶ１＋ΔＶに変化させる（図２１（ｂ）、図２２（ａ）参照）。同時に、容積制御部４２は、気圧変動センサ５２のキャビティ容積可変部５７によりキャビティ容積をＶ２＋ΔＶに変化させ、キャビティ内圧がＰｉｎ２－ΔＰとなる（図２１（ｂ）、図２２（ｂ）参照）。

【0088】

容積変化させた瞬間、気圧変動センサ５２のカンチレバー４には外気圧Ｐｏｕｔ２＋ΔＰと、キャビティ内圧Ｐｉｎ２－ΔＰの差圧２ΔＰが加わり、気圧変動センサ５２において、差圧２ΔＰに対応する、ピエゾ抵抗２０の電気抵抗値の変化を電圧変化として取り出して出力する（図２１（ｃ）参照）。演算処理部４１は、２つの気圧変動センサ５０の高度差の変動が２Ｈであることを示す高度差変動情報を生成する。

【0089】

次に、図２３を参照して、上述した傾斜センサ４０の動作について説明する。ここでは、気圧変動センサ５２の出力特性が、キャビティ容積可変部５７により気圧変動センサ５１の出力特性と一致するように、予め調整されているものとして説明する。

【0090】

図２３は、本実施形態における傾斜センサ４０の動作の一例を示すフローチャートである。

【0091】

まず、計測対象物に装着された傾斜計測装置１が、上述したＸ軸方向に傾斜した場合に、２つの気圧変動センサ５１、５２における大気圧（上述した外気圧Ｐｏｕｔ）が変化する（ステップＳ１０１）。

【0092】

すると、気圧変動センサ５１、５２のキャビティ１０内部の内圧である内圧Ｐｉｎは、ステップＳ１０１における外気圧Ｐｏｕｔの変化に追従するように変化する （ステップＳ１０２）。ここで、ギャップ１３は、キャビティ１０内外を連通する連通孔として機能するため、カンチレバー４の表裏に加わる差圧に応じて、高圧側から低圧側へと空気が移動する。ただし、空気の移動が微小なギャップ１３によって規制されているため、内圧Ｐｉｎは、外気圧Ｐｏｕｔの変化に応じて急激に変化する ことはなく、外気圧Ｐｏｕｔの変化に対して遅れて追従することとなる。

【0093】

次に、カンチレバー４の表裏面には、上述の外気圧Ｐｏｕｔの変化に対する内圧Ｐｉｎの遅れによって、圧力差（以下、差圧ΔＰ＝Ｐｏｕｔ－Ｐｉｎ）が発生する（ステップＳ１０３）。その結果、カンチレバー４は、差圧ΔＰの大きさに応じて撓み変形する（ステップＳ１０４）。

【0094】

次に、カンチレバー４が、撓み変形をすると、カンチレバー４の基端部４ａに設けられたピエゾ抵抗２０に応力が加わり（ステップＳ１０５）。ピエゾ抵抗２０の電気抵抗値が変化する（ステップＳ１０６）。ここで、検出回路５３、５４は、ピエゾ抵抗２０へ電流を流すことで、ピエゾ抵抗２０の電気抵抗値の変化を検出し、当該電気抵抗の変化に応じた検出信号を出力する（ステップＳ１０７）。

【0095】

次に、容積制御部４２が、気圧変動センサ５１の外気圧Ｐｏｕｔとキャビティ内圧Ｐｉｎとが一致するよう、キャビティ容積可変部５６により気圧変動センサ５１のキャビティ容積を変化させる。同時に、容積制御部４２は、気圧変動センサ５２のキャビティ容積可変部５７により気圧変動センサ５２のキャビティ容積を同量だけ変化させる（ステップＳ１０８）。

【0096】

すると、気圧変動センサ５２の内圧Ｐｉｎの変化によって、気圧変動センサ５２の差圧ΔＰが変化する（ステップＳ１０９）。その結果、カンチレバー４は、差圧ΔＰの大きさに応じて撓み変形し、ピエゾ抵抗２０に応力が加わり、ピエゾ抵抗２０の電気抵抗値が変化する（ステップＳ１１０）。ここで、検出回路５５は、ピエゾ抵抗２０へ電流を流すことで、ピエゾ抵抗２０の電気抵抗値の変化を検出し、当該電気抵抗の変化に応じた検出信号を出力する（ステップＳ１１１）。

【0097】

演算処理部４１は、気圧変動センサ５２に接続されている検出回路５４によって検出された検出信号を、傾斜情報に変換する（ステップＳ１１２）ステップＳ１１２の処理後に、演算処理部４１は、処理を終了する。

【0098】

次に、図２４を参照して、上記ステップＳ１１２における演算処理部４１の動作について説明する。

【0099】

図２４は、本実施形態における演算処理部４１の動作の一例を示すフローチャートである。

【0100】

まず、演算処理部４１は、気圧変動センサ５２に接続されている検出回路５４によって検出された検出信号から、気圧変動センサ５１の外気圧を基準とした気圧変動センサ５２の外気圧の変化量（すわなち、気圧変動センサ５２における差圧）に逆算する（ステップＳ１２０）。

【0101】

そして、演算処理部４１は、ステップＳ１２０で得られた気圧変動センサ５１の外気圧を基準とした気圧変動センサ５２の外気圧の変化量（気圧変動センサ５２における差圧）を、気圧変動センサ５１を基準とした気圧変動センサ５２の高度変化量に変換する（ステップＳ１２１）。

【0102】

そして、演算処理部４１は、気圧変動センサ５１、５２間の距離と、上記ステップＳ１２１で得られた高度変化量とから、計測対象物の傾斜度を算出する（ステップＳ１２２）。例えば、以下の式に従って、傾斜度を算出する。

【0103】

傾斜度＝arcsin{（高度変化量）／（気圧変動センサ５１、５２間の距離）｝

【0104】

次に、図２５～２７を参照して、上記ステップＳ１２０、Ｓ１２１における演算処理部４１の詳細な動作について説明する。

【0105】

まず、気圧変動センサ５２の出力から高さ情報に変換する方法について説明する。

【0106】

実際の使用環境では、外気圧Ｐｏｕｔと内圧Ｐｉｎの差圧しか測定できない。すなわち、外気圧Ｐｏｕｔや内圧Ｐｉｎは直接、単独で測定できない。また、気圧変動センサ５２の出力は、単純には、外気圧変動量に変換できない。

【0107】

例えば、図２５に示すように、傾斜センサ４０の傾斜度が、気圧変動センサ５２を中心にθから０に変化した場合に、図２６に示すような、気圧変動センサ５２の出力が得られるが、出力を単純に積分しても、外気圧変動量に変換できない。

【0108】

そこで、本実施の形態では、図２７に示す一連の処理により、気圧変動センサ５２の出力から高さ情報に変換する。

【0109】

図２７は、本実施形態における演算処理部４１の動作の一例を示すフローチャートである。

【0110】

まず、演算処理部４１は、ステップＳ１１１で述べた検出回路５４から出力信号が検出されると（ステップＳ１３１）、当該検出回路５４の出力信号の値を一定時間Δｔ毎にＮ個、記憶部４３に格納すると共に、容積制御部４２の制御信号から得られるキャビティ容積値Ｖを一定時間Δｔ毎にＮ個、記憶部４３に格納する（ステップＳ１３２）。

【0111】

次いで、演算処理部４１は、上記出力信号に対して、検出回路５４を構成する差動増幅回路２２２の増幅率（ゲイン値）で除算することで、図６で示したブリッジ回路から出力される一定時間Δｔ毎の電圧値Ｎ個を算出する（ステップＳ１３３）。次いで、演算処理部４１は、ステップＳ１３３の除算結果（ブリッジ回路からの電圧値）と、ブリッジ回路を構成する抵抗素子の抵抗値Ｒｏと、ブリッジ回路に供給される電圧とから、一定時間Δｔ毎のピエゾ抵抗２０の電気抵抗値Ｒ＋ΔＲをＮ個、算出する（ステップＳ１３４）。なお、電気抵抗値Ｒは、差圧ΔＰがゼロの場合のピエゾ抵抗２０の電気抵抗値、電気抵抗値ΔＲは加わる差圧ΔＰによって変化した、ピエゾ抵抗２０の電気抵抗値の変化量を示す。

【0112】

次いで、演算処理部４１は、ステップＳ１３４のピエゾ抵抗２０の電気抵抗値Ｒ＋ΔＲから、カンチレバー４に加わる差圧ΔＰ、Ｎ個（ΔＰ（１～Ｎ））を差圧データベースから求める（ステップＳ１３５。この差圧データベースは差圧ΔＰと抵抗変化率ΔＲ／Ｒとの関係性を、差圧ΔＰの値ごとに格納したものである。

【0113】

次いで、演算処理部４１は、内圧Ｐｉｎ（ｉ）のうち（ｉ＝１～Ｎ、Ｎ：２以上の自然数）、最も時刻の早い１個目の内圧Ｐｉｎ（１）に初期値を設定する（ステップＳ１３６）。本実施形態にかかる内圧Ｐｉｎ（１）は、空気中で用いることを前提として、大気圧とする。次いで、演算処理部４１は、ｉに１を代入し、ｉが１より大きいか否かを判断して（ステップＳ１３７）、ｉが１である場合（ステップＳ１３７；Ｎ）、ステップＳ１３９へ移行する。一方、ｉが１より大きい場合（ステップＳ１３７；Ｙ）、演算処理部は、Ｐｉｎ（ｉ）・Ｖ（ｉ－１）／Ｖ（ｉ）を計算することにより、内圧Ｐｉｎ（ｉ）を算出する（ステップＳ１３８）。

【0114】

演算処理部４１は、Ｐｉｎ（ｉ）と差圧ΔＰ（ｉ）とを加算して、外気圧Ｐｏｕｔ（ｉ）を算出する（ステップＳ１３９）。

【0115】

次いで、演算処理部４１は、差圧ΔＰ（ｉ）を用いて、キャビティ１０に流入する空気の流量Ｑ（ｉ）を流量データベースから読みだす（ステップＳ１４０）。ここで流量データベースは、差圧ΔＰと流量Ｑとの関係性を、差圧ΔＰの値ごとに格納したものである。ここで、流量データベースは、カンチレバー４を用い、差圧と流量をあらかじめ計測して構築される。

【0116】

次に、演算処理部４１は、流量Ｑ（ｉ）とキャビティの容積Ｖから、Δｔ時間後の内圧Ｐｉｎ（ｉ＋１）を算出する（ステップＳ１４１）。ここで、一定時間Δｔは非常に小さく、また、Δｔ毎の外気圧Ｐｏｕｔの変化量が非常に小さいと仮定し、熱移動や圧力損失を無視できるほど小さいとする。このため、空気がキャビティ１０に流入した分だけ内圧Ｐｉｎが上昇する。したがって、流量Ｑ（ｉ）、容積Ｖ、内圧Ｐｉｎ（ｉ＋１）内圧Ｐｉｎ（ｉ）の関係は以下の式（１）であらわすことができる。

【0117】

Ｐｉｎ（ｉ）×（Ｖ＋Ｑ（ｉ）×Δｔ）＝Ｐｉｎ（ｉ＋１）×Ｖ・・・（１）

【0118】

このため、演算処理部４１は、Δｔ時間後のＰｉｎ（ｉ＋１）を、次の式（２）で得ることができる。

【0119】

Ｐｉｎ（ｉ＋１）＝（Ｖ＋Ｑ（ｉ）×Δｔ）×Ｐｉｎ（ｉ）／Ｖ・・・（２）

【0120】

次いで、演算処理部４１は、ステップＳ１４１にて得られたＰｉｎ（ｉ＋１）と、当初算出したＰｏｕｔ（ｉ）とを記憶部４３に格納する（ステップＳ１４２）。

【0121】

次いで、演算処理部４１は、ｉにｉ＋１を代入し（ステップＳ１４１）、ｉがＮを上回ったか否かを判断して（ステップＳ１４４）、ｉがＮ以下と判断した場合（ステップＳ１４４；Ｎ）、ステップＳ１３７～Ｓ１４４の処理を繰り返す。この際、演算処理部４１は、ステップＳ１３９にて使用する内圧Ｐｉｎを、ステップＳ１４１にて算出したＰｉｎ（ｉ＋１）に更新する。

【0122】

そして、演算処理部４１は、ｉがＮを上回ったと判断した場合（ステップＳ１４４；Ｙ）、本処理を終了する。これにより、演算処理部４１は、Δｔ時間毎にＮ個の外気圧Ｐｏｕｔを記憶部４３に蓄積することができる。この情報は、Ｎ×Δｔ期間中に、外気圧Ｐｏｕｔがどのように変化したかを示している。

【0123】

上記により、演算処理部４１は、検出回路５４の出力信号から容易に得られなかった外気圧Ｐｏｕｔの時間経緯、つまり外気圧Ｐｏｕｔの変化量を計測することができ、外気圧Ｐｏｕｔの変化量から、高度の変化量を求めることができる。

【0124】

＜気圧変動センサ５０の調整方法＞
次に、図面を参照して、本実施形態による気圧変動センサ５０の調整方法について説明する。

【0125】

図２８は、本実施形態による調整装置７の一例を示すブロック図である。

【0126】

図２８に示す調整装置７は、気圧変動センサ５０を調整する装置であり、密閉容器７０と、気圧可変部７１と、カットオフ周波数計測部７２、７３と、容積調整部７４とを備えている。なお、カットオフ周波数計測部７２、７３が、特性計測部の一例である。

【0127】

密閉容器７０は、気圧可変部７１により気圧変動可能な容器であり、調整対象である気圧変動センサ５１及び気圧変動センサ５２が少なくとも収納される。

【0128】

気圧可変部７１は、密閉容器７０の内部の気圧を周期的に変化させる。気圧可変部７１は、例えば、カットオフ周波数計測部７２、７３によって指定された周波数により気圧を変化させる。

【0129】

カットオフ周波数計測部７２、７３は、気圧可変部７１に指定された周波数により気圧を変化させて、気圧変動センサ５１及び気圧変動センサ５２の出力特性を計測する。カットオフ周波数計測部７２は、気圧変動センサ５１の出力特性として、例えば、カットオフ周波数ｆｃ１（遮断周波数）を計測する。ここで、カットオフ周波数とは、気圧変動センサ５０の出力感度が３ｄＢ（デシベル）低下する周波数を示す。

【0130】

また、カットオフ周波数計測部７３は、気圧変動センサ５２の出力特性として、カットオフ周波数ｆｃ２を計測する。

【0131】

容積調整部７４は、気圧変動センサ５２が備えるキャビティ容積可変部５７又は気圧変動センサ５１が備えるキャビティ容積可変部５６によって、カットオフ周波数計測部７２、７３によって計測された気圧変動センサ５１、５２の出力特性が一致するように調整する。すなわち、容積調整部７４は、カットオフ周波数計測部７２、７３が計測したカットオフ周波数ｆｃ１、ｆｃ２を比較し、当該比較結果に基づいて、キャビティ容積可変部５６又は５７によりキャビティ容積を変化させて、カットオフ周波数ｆｃ１と、カットオフ周波数ｆｃ２とが一致するように調整し、気圧変動センサ５１又は気圧変動センサ５２の初期キャビティ容積として記憶する。

【0132】

ここで、図２９は、気圧変動センサ５１、５２のキャビティ１０の容積と周波数特性 との関係を説明する図である。

【0133】

図２９に示す例は、気圧変動センサ５１のキャビティ１０の容積Ｖ１が、気圧変動センサ５２のキャビティ１０の容積Ｖ２より大きい場合（Ｖ１＞Ｖ２）の一例を示している。また、図２９に示すグラフは、縦軸が感度［ｄＢ］を示し、横軸は、周波数［Ｈｚ］を示している。

【0134】

図２９において、波形Ｗ１は、気圧変動センサ５１の周波数特性を示しており、波形Ｗ２は、気圧変動センサ５２の周波数特性を示している。気圧変動センサ５１のキャビティ１０の容積Ｖ１が、気圧変動センサ５２のキャビティ１０の容積Ｖ２より大きい場合（Ｖ１＞Ｖ２）に、カットオフ周波数ｆｃは、気圧変動センサ５１のカットオフ周波数ｆｃ１は、気圧変動センサ５２のカットオフ周波数ｆｃ２より低くなる（ｆｃ１＜ｆｃ２）。なお、気圧変動センサ５０において、カットオフ周波数ｆｃは、下記の式（３）により表される。

【0135】

ｆｃ＝ｋ・（Ｇ²／Ｖ）・・・(３)

【0136】

ここで、変数ｋは係数を示し、変数Ｇは、気圧変動センサ５０のギャップ１３の幅（ギャップ幅）を示している。また、変数Ｖは、キャビティ１０の容積を示 している。上述した式（5）に示すように、気圧変動センサ５０のカットオフ周波数ｆｃは、ギャップ幅Ｇの２乗に比例し、キャビティ１０の容積Ｖに反比例する。

【0137】

このことから、容積調整部７４は、例えば、カットオフ周波数ｆｃ１がカットオフ周波数ｆｃ２より大きい場合（ｆｃ１＞ｆｃ２）に、気圧変動センサ５２のキャビティ１０の容積Ｖ２を小さくする調整を、キャビティ容積可変部５７により行う。あるいは、気圧変動センサ５１のキャビティ１０の容積Ｖ１を大きくする調整を、キャビティ容積可変部５６により行う。

【0138】

また、容積調整部７４は、例えば、カットオフ周波数ｆｃ１がカットオフ周波数ｆｃ２より小さい場合(ｆｃ１＜ｆｃ２）に、気圧変動センサ５２のキャビティ１０の容積Ｖ２を大きくする調整を、キャビティ容積可変部５７により行う。あるいは、気圧変動センサ５１のキャビティ１０の容積Ｖ１を小さくする調整を、キャビティ容積可変部５６により行う。

【0139】

次に、図３０を参照して、本実施形態 による気圧変動センサ５０の調整方法について説明する。

【0140】

図３０は、本実施形態による気圧変動センサ５０の調整方法の一例を示すフローチャートである。

【0141】

まず、調整装置７のカットオフ周波数計測部７２、７３は、気圧変動センサ５１、５２のカットオフ周波数（ｆｃ１、ｆｃ２）を計測する（ステップＳ３０１）。気圧可変部７１により、密閉容器７０内の気圧を変更し、カットオフ周波数計測部７２、７３が、気圧変動センサ５１のカットオフ周波数ｆｃ１、及び気圧変動センサ５２のカットオフ周波数ｆｃ２を計測する。

【0142】

次に、調整装置７の容積調整部７４は、カットオフ周波数ｆｃ１とカットオフ周波数ｆｃ２との差が許容値以内であるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。 容積調整部７４は、カットオフ周波数ｆｃ１とカットオフ周波数ｆｃ２との差が許容値以内である場合（ステップＳ３０２；Ｙ）に、処理を終了する。また、容積調整部７４は、カットオフ周波数ｆｃ１とカットオフ周波数ｆｃ２との差が許容値を超える場合（ステップＳ３０２；Ｎ）に、処理をステップＳ３０３に進める。

【0143】

ステップＳ３０３において、容積調整部７４は、カットオフ周波数ｆｃ１とカットオフ周波数ｆｃ２とを比較し、カットオフ周波数ｆｃ１がカットオフ周波数ｆｃ２より大きいか否かを判定する。容積調整部７４は、カットオフ周波数ｆｃ１がカットオフ周波数ｆｃ２より大きい場合（ステップＳ３０３；Ｙ、ｆｃ１＞ｆｃ２）に、処理をステップＳ３０４に進める。また、容積調整部７４は、カットオフ周波数ｆｃ１がカットオフ周波数ｆｃ２以下である場合（ステップＳ３０３；Ｎ、ｆｃ１≦ｆｃ２）に、処理をステップＳ３０５に進める。

【0144】

ステップＳ３０４において、容積調整部７４は、気圧変動センサ５２のキャビティ１０の容積Ｖ２を小さくするか、気圧変動センサ５１のキャビティ１０の容積Ｖ１を大きくする制御を行う。ステップＳ３０４の処理後に、容積調整部７４は、処理をステップＳ３０１に戻す。

【0145】

ステップＳ３０５において、カットオフ周波数ｆｃ１がカットオフ周波数ｆｃ２より小さい場合、容積調整部７４は、気圧変動センサ５２のキャビティ１０の容積Ｖ２を大きくするか、気圧変動センサ５１のキャビティ１０の容積Ｖ１を小さくする制御を行う。カットオフ周波数ｆｃ１がカットオフ周波数ｆｃ２と等しい場合には、容積調整部７４による制御は行わない。ステップＳ３０５の処理後に、容積調整部７４は、処理をステップＳ３０１に戻す。

【0146】

このように、本実施形態による気圧変動センサ５０の調整方法では、気圧変動センサ５１、５２の出力特性を計測するステップ （ステップＳ３０１）と、キャビティ容積可変部５６、５７によって、気圧変動センサ５１、５２の出力特性が一致するように調整するステップ（ステップＳ３０２からステップＳ３０５）とを行うことで、気圧変動センサ５１、５２を調整する。このように調整された気圧変動センサ５１、５２が、上述した傾斜計測装置１に実装される。

【0147】

なお、上述した図２８及び図３０に示す例では、調整装置７が、容積調整部７４を備え、容積調整部７４が、キャビティ容積可変部５６、５７に指示してキャビティ１０の容積Ｖ１、Ｖ２を調整する例を説明したが、キャビティ容積可変部５６、５７が人手（例えば、作業者）によりキャビティ１０の容積Ｖ２を調整する場合には、容積調整部７４による処理を人手で行うようにしてもよい。

【0148】

次に、キャビティ容積可変部５６、５７の具体的構成について説明する。なお、キャビティ容積可変部５６、５７は同様の構成であるため、気圧変動センサ５１のキャビティ容積可変部５６についてのみ説明する。

【0149】

図３１（ａ）に示すように、キャビティ容積可変部５６は、ピエゾ素子６８と、ピエゾドライバ部６９とを備えている。

【0150】

ピエゾ素子６８（圧電素子の一例）は、キャビティ１０のメンブレン構造の底面部を形成しており、ピエゾドライバ部６９から電圧を印加されることで、体積が変化し、キャビティ１０の底面の位置が変位する。

【0151】

ピエゾドライバ部６９は、ピエゾ素子６８に電圧を印加する。ピエゾドライバ部６９は、例えば、外部からの指令に基づいて、ピエゾ素子６８に印加する電圧を変更できるものとする。

【0152】

キャビティ容積可変部５６は、ピエゾ素子６８に電圧を印加することにより、ピエゾ素子６８の体積が変化し、当該ピエゾ素子６８の体積の変化により、キャビティ１０の容積Ｖ２を変更する。また、キャビティ容積可変部５６は、ピエゾ素子６８に電圧を印加するピエゾドライバ部６９を備えている。これにより、キャビティ容積可変部５６は、電子制御により、キャビティ１０の容積Ｖ１を調整することできる。すなわち、気圧変動センサ５１は、傾斜計測装置１に実装された後に、キャビティ１０の容積Ｖ１を調整することできる。

【0153】

＜第１の変形例＞
図３１（ｂ）は、ピエゾ素子６８ａを利用した第１の変形例のキャビティ容積可変部５６ａを備える気圧変動センサ５１ａを示している。気圧変動センサ５１ａが備えるキャビティ容積可変部５６ａは、変位可能なキャビティ１０の底面部６１と、ピエゾ素子６８ａと、第３筐体部６３と、ピエゾドライバ部６９とを備えている。

【0154】

本変形例では、ピエゾ素子６８ａを利用して、キャビティ１０の底面部６１を変位させる変形例である。

【0155】

ピエゾ素子６８ａ（圧電素子の一例）は、メンブレン又は蛇腹状構造の底面部６１と、第３筐体部６３の底面部との間に配置され、ピエゾドライバ部６９から電圧を印加されることで、体積がＺ軸方向に変化する。

【0156】

底面部６１は、ピエゾ素子６８ａの体積が変化することにより、Ｚ軸方向の位置が変位する。

【0157】

ピエゾドライバ部６９は、ピエゾ素子６８ａに電圧を印加する。ピエゾドライバ部６９は、例えば、外部からの指令に基づいて、ピエゾ素子６８ａに印加する電圧を変更できるものとする。

【0158】

本変形例のキャビティ容積可変部５６ａは、ピエゾ素子６８ａにピエゾドライバ部６９から電圧を印加することにより、ピエゾ素子６８ａの体積が変化し、当該ピエゾ素子６８ａの体積の変化に応じて、キャビティ１０の容積Ｖ１を変更する。

【0159】

このように、本変形例のキャビティ容積可変部５６ａは、変位可能なキャビティ１０の底面部６１と、底面部６１の位置を変更して、キャビティ１０の容積Ｖ１を変更するピエゾ素子６８ａとを備えている。これにより、本変形例のキャビティ容積可変部５６ａは、上述した実施形態と同様に、電子制御により、キャビティ１０の容積Ｖ１を調整することできる。

【0160】

＜第２の変形例＞
図３１(c）は、ピエゾ素子６８ｂを利用した第２の変形例のキャビティ容積可変部５６ｂを備える気圧変動センサ５１ｂを示している。気圧変動センサ５１ｂが備えるキャビティ容積可変部５６ｂは、ピエゾ素子６８ｂと、第３筐体部６３と、ピエゾドライバ部６９とを備えている。

【0161】

ピエゾ素子６８ｂは、キャビティ筐体３と第３筐体部６３との間に配置されている。ピエゾ素子６８ｂは、ピエゾドライバ部６９から電圧を印加されることで、体積が変化する。

【0162】

第３筐体部６３は、ピエゾ素子６８ｂの体積が変化することにより、Ｚ軸方向の位置が変位する。すなわち、キャビティ１０の底面部が、Ｚ軸方向の位置が変位する。

【0163】

ピエゾドライバ部６９は、ピエゾ素子６８ｂに電圧を印加する。ピエゾドライバ部６９は、例えば、外部からの指令に基づいて、ピエゾ素子６８ｂに印加する電圧を変更できるものとする。

【0164】

本変形例のキャビティ容積可変部５６ｂは、ピエゾ素子６８ｂにピエゾドライバ部６９から電圧を印加することにより、ピエゾ素子６８ｂの体積が変化し、当該ピエゾ素子６８ｂの体積の変化に応じて、キャビティ１０の容積Ｖ１を変更する。

【0165】

このように、本変形例のキャビティ容積可変部５６ｂは、変位可能なキャビティ１０の底面部（第３筐体部６３の底面）と、キャビティ１０の底面部の位置を変更して、キャビティ１０の容積Ｖ１を変更するピエゾ素子６８ｂとを備えている。

【0166】

これにより、本変形例のキャビティ容積可変部５６ｂは、上述した実施形態及び第１の変形例と同様に、電子制御により、キャビティ１０の容積Ｖ１を調整することできる。

【0167】

＜第３の変形例＞
図３２(ａ）は、静電力を利用した第３の変形例のキャビティ容積可変部５６ｃを備える気圧変動センサ５１ｃを示している。気圧変動センサ５１ｃが備えるキャビティ容積可変部５６ｃは、静電素子６８ｃと、第３筐体部６３と、静電ドライバ部６９ｃとを備えている。

【0168】

静電素子６８ｃは、キャビティ筐体３と第３筐体部６３との間に配置され、キャビティ１０の底面部を形成している。静電素子６８ｃは、静電ドライバ部６９ｃから電圧を印加されることで、対向電極の位置がＺ軸方向に変化する。

【0169】

静電素子６８ｃの対向電極の位置がＺ軸方向に変化することにより、キャビティ１０の底面部のＺ軸方向の位置が変位する。

【0170】

静電ドライバ部６９ｃは、静電素子６８ｃに電圧を印加する。静電ドライバ部６９ｃは、例えば、外部からの指令に基づいて、静電素子６８ｃに印加する電圧を変更できるものとする。

【0171】

本変形例のキャビティ容積可変部５６ｃは、静電素子６８ｃに静電ドライバ部６９ｃから電圧を印加することにより、静電素子６８ｃの対向電極の位置が変化し、当該静電素子６８ｃの対向電極の位置の変化に応じて、キャビティ１０の容積Ｖ１を変更する。

【0172】

このように、本変形例のキャビティ容積可変部５６ｃは、キャビティ１０の底面部の位置を変更して、キャビティ１０の容積Ｖ１を変更する静電素子６８ｃを備えている。

【0173】

これにより、本変形例のキャビティ容積可変部５６ｃは、上述した実施形態及び第１の変形例と同様に、電子制御により、キャビティ１０の容積Ｖ１を調整することできる。また、キャビティ１０の底面部を対向電極からの静電力で駆動するため、低消費電力化が可能である。

【0174】

＜第４の変形例＞
図３２（ｂ）は、磁石６８ｄと電磁コイル６８ｅを利用した第４の変形例のキャビティ容積可変部５６ｄを備える気圧変動センサ５１ｄを示している。気圧変動センサ５１ｄが備えるキャビティ容積可変部５６ｄは、変位可能なメンブレンまたは蛇腹状構造であるキャビティ１０の底面部６１ｄと、磁石６８ｄと、電磁コイル６８ｅと、第３筐体部６３と、電磁ドライバ部６９ｄとを備えている。

【0175】

本変形例では、磁石６８ｄと電磁コイル６８ｅを利用して、キャビティ１０の底面部６１ｄを変位させる変形例である。

【0176】

磁石６８ｄと電磁コイル６８ｅは、底面部６１ｄと、第３筐体部６３の底面部との間に配置され、電磁ドライバ部６９ｄから電磁コイル６８ｅに電圧が印加されることで、磁石６８ｄの位置がＺ軸方向に変化する。

【0177】

底面部６１ｄは、磁石６８ｄの位置がＺ軸方向に変化することにより、Ｚ軸方向の位置が変位する。

【0178】

電磁ドライバ部６９ｄは、電磁コイル６８ｅに電圧を印加する。電磁ドライバ部６９ｄは、例えば、外部からの指令に基づいて、電磁コイル６８ｅに印加する電圧を変更できるものとする。

【0179】

本変形例のキャビティ容積可変部５６ｄは、電磁コイル６８ｅに電磁ドライバ部６９ｄから電圧を印加することにより、磁石６８ｄの位置が変化し、当該磁石６８ｄに接続された底面部６１ｄの位置の変化に応じて、キャビティ１０の容積Ｖ１を変更する。

【0180】

このように、本変形例のキャビティ容積可変部５６ｄは、変位可能なキャビティ１０の底面部６１ｄと、底面部６１ｄの位置を変更して、キャビティ１０の容積Ｖ１を変更する磁石６８ｄ及び電磁コイル６８ｅとを備えている。これにより、本変形例のキャビティ容積可変部５６ｄは、上述した実施形態と同様に、電子制御により、キャビティ１０の容積Ｖ１を調整することできる。また、磁石６８ｄと電磁コイル６８ｅからの磁力によりキャビティ１０の底面部６１ｄを変位させるため、キャビティ容積の変化範囲を大きくすることができる。

【0181】

なお、本実施形態による傾斜計測装置１は、キャビティ容積可変部５６、５７の代わりに、上述した第１～第４の変形例のキャビティ容積可変部５６ａ～５６ｄのいずれかを備えるようにしてもよいし、他の方式のキャビティ容積可変部を備えるようにしてもよい。

【0182】

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る傾斜計測装置によれば、計測対象物に対し、傾斜を知りたい方向に沿って所定距離を離して配置された少なくとも二つの気圧変動センサのうち、一つの気圧変動センサの出力がゼロになるように、全ての気圧変動センサのキャビティの容積を変化させる。このとき、他の気圧変動センサの出力信号は、一つの気圧変動センサを基準にした高さ変化情報を出力する。この出力を元に、演算処理部が予め記憶した各気圧変動センサの相互位置関係情報を用いて傾斜情報を生成し、出力する。これにより高度変化に基づく気圧変化を高感度に測定できるため、気圧変動センサ同士を近接して設置できる。このため、高精度の傾斜度測定と小型化の両立が可能となる。また、気圧変動センサ自体は、低速な気圧変動を検知しないため、大気圧変動分による誤差の発生を回避できる。

【0183】

また、一方の気圧変動センサを基準にした他方の気圧変動センサの高さ変化情報に基づいて、傾斜度を測定する際に、当該一方の気圧変動センサの出力に対して、全ての気圧変動センサのキャビティ容積を制御することにより、傾斜が変化しない垂直方向の高さ変動による気圧変化や、外気圧変動等のノイズを自動に取り除いて、傾斜度を測定することが可能となる。また、傾斜度による気圧変化分のみが気圧変動センサのカンチレバーに加わるため、大きな圧力が加わりにくく、センサが破損しにくくなる。

【0184】

また、気圧変動センサ同士の出力特性を一致させるように調整することで、気圧変動センサ個々の特性差を解消でき、精度の高い傾斜情報を得ることが可能となる。

【0185】

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱し ない範囲で変更可能である。

【0186】

例えば、上述した実施形態において、傾斜計測装置１が、２つの気圧変動センサ５０を備える例を説明したが、３つ以上の気圧変動センサ５０を備えるようにしてもよい。例えば、図３３に示すように、気圧変動センサ５１、５２の他に、気圧変動センサ５１、５２と同様の構成である気圧変動センサ５１０を備えるようにしてもよい。この場合には、気圧変動センサ５１を基準に、気圧変動センサ５２、５１０のキャビティ容積を制御する。これにより、気圧変動センサ５２の出力から測定されるＸ軸周りの傾斜と、気圧変動センサ５１０の出力から測定されるＹ軸周りの傾斜とを同時に測定できる。

【0187】

また、図３４（ａ）に示すように、気圧変動センサ５１、５２、５１０の他に、加速度センサ５２０を備えるようにしてもよい。この場合には、初期静止時に、加速度センサ５２０で重力加速度方向を測定し、傾斜計測装置１全体の絶対的な傾斜度を算出する。これを初期の傾斜度とし、ここからの傾斜変化を加算することで、絶対的な傾斜度を算出する。このように、加速度センサ５２０を、絶対的な傾斜度（高度差）の補正に用いることができる。

【0188】

また、図３４（ｂ）に示すように、気圧変動センサ５１、５２、５１０、加速度センサ５２０の他に、絶対圧センサ５３０を備えるようにしてもよい。この場合には、絶対圧センサ５３０の出力値を、高さ情報換算時のキャビティ内圧の初期値に利用する。このように、絶対圧センサ５３０の出力値を、使用高度による測定傾斜度の補正に用いることができる。

【0189】

また、上述した傾斜計測装置１を複数の装置に分割して、傾斜計測システムとして構成するようにしてもよい。例えば、傾斜計測システムが、演算処理部を含む傾斜計測装置と、傾斜センサを含むセンサユニットとを備えるように構成し、傾斜計測装置と、センサユニットとを別々の場所に設置してもよい。

【0190】

なお、上述した傾斜計測装置１が備える各構成は、内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した傾斜計測装置１が備える各構成の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより上述した傾斜計測装置１が備える各構成における処理を行ってもよい。ここで、「記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行する」とは、コンピュータシステムにプログラムをインストールすることを含む。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

【0191】

また、「コンピュータシステム」は、インターネットやＷＡＮ、ＬＡＮ、専用回線等の通信回線を含むネットワークを介して接続された複数のコンピュータ装置を含んでもよい。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。このように、プログラムを記憶した記録媒体は、ＣＤ－ＲＯＭ等の非一過性の記録媒体であってもよい。

【0192】

また、記録媒体には、当該プログラムを配信するために配信サーバからアクセス可能な内部又は外部に設けられた記録媒体も含まれる。なお、プログラムを複数に分割し、それぞれ異なるタイミングでダウンロードした後に傾斜計測装置１が備える各構成で合体される構成や、分割されたプログラムのそれぞれを配信する配信サーバが異なっていてもよい。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、ネットワークを介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、上述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

【0193】

また、上述した傾斜計測装置１が備える機能の一部又は全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現してもよい。上述した各機能は個別にプロセッサ化してもよいし、一部、又は全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、又は汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。

【符号の説明】

【0194】

１ 傾斜計測装置
４ カンチレバー
５ 気圧変動検出部
７ 調整装置
１０ キャビティ
１３ ギャップ
２０ ピエゾ抵抗
４０ 傾斜センサ
４１ 演算処理部
４２ 容積制御部
５０、５１、５２ 気圧変動センサ
５３、５４、５５ 検出回路
５６、５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄ、５７ キャビティ容積可変部
６１、６１ｄ 底面部
６８、６８ａ、６８ｂ ピエゾ素子
６８ｃ 静電素子
６８ｄ 磁石
６８ｅ 電磁コイル
６９ ピエゾドライバ部
６９ｃ 静電ドライバ部
６９ｄ 電磁ドライバ部
７０ 密閉容器
７２、７３ カットオフ周波数計測部
５１０ 気圧変動センサ
５２０ 加速度センサ
５３０ 絶対圧センサ
ＰＢ プリント基板

【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】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】