(57)【要約】【課題】より適切な取得タイミングでセンサーデバイスの検出データを取り込んでマイクロコントローラーに出力できるセンサーモジュールを提供すること。【解決手段】第１センサー素子からの信号が入力されて検出処理を行う第１検出回路からの第１検出データを出力する第１センサーデバイスと、第２センサー素子からの信号が入力されて検出処理を行う第２検出回路からの第２検出データを出力する第２センサーデバイスと、前記第１検出データ及び前記第２検出データが入力されるマイクロコントローラーと、を含み、前記第１センサーデバイスは、外部同期信号又は前記外部同期信号に基づく信号である同期信号の入力と、通信信号の入力または出力とに用いられる第１端子を含み、前記第２センサーデバイスは、前記同期信号の入力と前記通信信号の入力または出力とに用いられる第２端子を含む、センサーモジュール。【選択図】図１
2020021132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１センサー素子、前記第１センサー素子からの信号が入力されて検出処理を行う第１検出回路、及び前記第１検出回路からの第１検出データを出力する第１インターフェース回路を含む第１センサーデバイスと、
第２センサー素子、前記第２センサー素子からの信号が入力されて検出処理を行う第２検出回路、及び前記第２検出回路からの第２検出データを出力する第２インターフェース回路を含む第２センサーデバイスと、
前記第１センサーデバイスからの前記第１検出データ及び前記第２センサーデバイスからの前記第２検出データが入力されるマイクロコントローラーと、
を含み、
前記第１センサーデバイスは、外部同期信号又は前記外部同期信号に基づく信号である同期信号の入力と、通信信号の入力または出力とに用いられる第１端子を含み、
前記第２センサーデバイスは、前記同期信号の入力と前記通信信号の入力または出力とに用いられる第２端子を含む、センサーモジュール。
【請求項２】
請求項１において、
前記マイクロコントローラーからの信号に基づいて前記同期信号を前記第１インターフェース回路および前記第２インターフェース回路に入力するか否かを選択する選択回路を含む、センサーモジュール。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記第１インターフェース回路は、前記同期信号に基づいて、前記第１検出データを前記マイクロコントローラーに出力し、
前記第２インターフェース回路は、前記同期信号に基づいて、前記第２検出データを前記マイクロコントローラーに出力する、センサーモジュール。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項において、
前記第１インターフェース回路は、
前記同期信号の同期タイミングで前記第１検出回路から取り込まれた前記第１検出データを前記マイクロコントローラーに出力し、
前記第２インターフェース回路は、
前記同期信号の同期タイミングで前記第２検出回路から取り込まれた前記第２検出データを前記マイクロコントローラーに出力する、センサーモジュール。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項において、
前記マイクロコントローラーは、
前記同期信号の入力と前記通信信号の出力または入力とに用いられる第３端子を含む、センサーモジュール。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項において、
前記マイクロコントローラーは、割り込みコントローラーを含み、
前記割り込みコントローラーに前記外部同期信号が入力される、センサーモジュール。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項において、
前記マイクロコントローラーは、処理回路を含み、
前記処理回路は、
前記外部同期信号を割り込み要因として、前記第１センサーデバイスからの前記第１検出データ及び前記第２センサーデバイスからの前記第２検出データを取得するコマンドの発行処理を行う、センサーモジュール。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項において、
前記マイクロコントローラーは、
前記第１センサーデバイスからの前記第１検出データ及び前記第２センサーデバイスからの前記第２検出データに対してデジタル信号処理を行う信号処理回路を含み、
前記信号処理回路は、
前記外部同期信号の同期タイミング毎に前記デジタル信号処理を行う、センサーモジュール。
【請求項９】
請求項８において、
前記マイクロコントローラーは、
前記デジタル信号処理が完了したときに、前記デジタル信号処理の完了を知らせる信号を外部に出力する、センサーモジュール。
【請求項１０】
請求項８又は９において、
前記マイクロコントローラーは、ホストインターフェース回路を含み、
前記デジタル信号処理後の前記第１検出データ及び前記第２検出データを、前記ホストインターフェース回路を介して外部に出力する、センサーモジュール。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項において、
前記外部同期信号は、時刻基準信号に基づき生成された信号である、センサーモジュール。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記時刻基準信号は、衛星測位システムから取得された信号である、センサーモジュール。
【請求項１３】
第１センサー素子と、
第２センサー素子と、
前記第１センサー素子および前記第２センサー素子からの信号が入力されて検出処理を行う検出回路と、
前記検出回路からの検出データを出力するインターフェース回路と、
前記検出データが入力されるマイクロコントローラーと、
を含み、
前記マイクロコントローラーは、外部同期信号又は前記外部同期信号に基づく信号である同期信号の前記インターフェース回路への入力および、通信信号の前記インターフェース回路への入力または出力の何れかを選択する、センサーモジュール。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のセンサーモジュールと、
前記センサーモジュールの出力信号に基づいて処理を行う処理部と、
を含む、電子機器。
【請求項１５】
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のセンサーモジュールと、
前記センサーモジュールの出力信号に基づく処理により求められた移動体の姿勢の情報に基づいて、前記移動体の姿勢の制御を行う制御装置と、
を含む、移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサーモジュール、電子機器及び移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホストデバイスによる検出データの読み出しを効率化する技術として特許文献１に開示されている従来技術がある。この従来技術では、ホストデバイスに通信接続される複数の検出装置を共通宛先とする共通アドレスを指定してリードコマンドが発行された場合に、インターフェース部が、データ送信順番においてホストデバイスに検出データを送信する。
【０００３】
ところで、近年、計測対象物の情報の計測に用いられるセンサーモジュールの高精度化の要求が高まっている。そしてセンサーモジュールに搭載されている複数のセンサーデバイスの検出データに基づき、計測対象物の情報を計測するためには、各々の検出データの同期がとれているか、或いは検出データを取得した時間が明確になっている必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１１４８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述の従来技術においては、複数のセンサーデバイスにおいて、検出データが実際に更新されるタイミングについてまでは考慮されていない。このため、どのタイミングでの検出データを、センサーモジュールに搭載されているマイクロコントローラーに送信するべきかについてまでは、考慮されていないという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るセンサーモジュールの一態様は、
第１センサー素子、前記第１センサー素子からの信号が入力されて検出処理を行う第１検出回路、及び前記第１検出回路からの第１検出データを出力する第１インターフェース回路を含む第１センサーデバイスと、
第２センサー素子、前記第２センサー素子からの信号が入力されて検出処理を行う第２検出回路、及び前記第２検出回路からの第２検出データを出力する第２インターフェース回路を含む第２センサーデバイスと、
前記第１センサーデバイスからの前記第１検出データ及び前記第２センサーデバイスからの前記第２検出データが入力されるマイクロコントローラーと、
を含み、
前記第１センサーデバイスは、外部同期信号又は前記外部同期信号に基づく信号である同期信号の入力と、通信信号の入力または出力とに用いられる第１端子を含み、
前記第２センサーデバイスは、前記同期信号の入力と前記通信信号の入力または出力とに用いられる第２端子を含む。
【０００７】
前記センサーモジュールの一態様は、
前記マイクロコントローラーからの信号に基づいて前記同期信号を前記第１インターフェース回路および前記第２インターフェース回路に入力するか否かを選択する選択回路を含んでもよい。
【０００８】
前記センサーモジュールの一態様において、
前記第１インターフェース回路は、前記同期信号に基づいて、前記第１検出データを前記マイクロコントローラーに出力し、
前記第２インターフェース回路は、前記同期信号に基づいて、前記第２検出データを前記マイクロコントローラーに出力してもよい。
【０００９】
前記センサーモジュールの一態様において、
前記第１インターフェース回路は、
前記同期信号の同期タイミングで前記第１検出回路から取り込まれた前記第１検出データを前記マイクロコントローラーに出力し、
前記第２インターフェース回路は、
前記同期信号の同期タイミングで前記第２検出回路から取り込まれた前記第２検出データを前記マイクロコントローラーに出力してもよい。
【００１０】
前記センサーモジュールの一態様において、
前記マイクロコントローラーは、
前記同期信号の入力と前記通信信号の出力または入力とに用いられる第３端子を含んでもよい。
【００１１】
前記センサーモジュールの一態様において、
前記マイクロコントローラーは、割り込みコントローラーを含み、
前記割り込みコントローラーに前記外部同期信号が入力されてもよい。
【００１２】
前記センサーモジュールの一態様において、
前記マイクロコントローラーは、処理回路を含み、
前記処理回路は、
前記外部同期信号を割り込み要因として、前記第１センサーデバイスからの前記第１検出データ及び前記第２センサーデバイスからの前記第２検出データを取得するコマンドの発行処理を行ってもよい。
【００１３】
前記センサーモジュールの一態様において、
前記マイクロコントローラーは、
前記第１センサーデバイスからの前記第１検出データ及び前記第２センサーデバイスからの前記第２検出データに対してデジタル信号処理を行う信号処理回路を含み、
前記信号処理回路は、
前記外部同期信号の同期タイミング毎に前記デジタル信号処理を行ってもよい。
【００１４】
前記センサーモジュールの一態様において、
前記マイクロコントローラーは、
前記デジタル信号処理が完了したときに、前記デジタル信号処理の完了を知らせる信号を外部に出力してもよい。
【００１５】
前記センサーモジュールの一態様において、
前記マイクロコントローラーは、ホストインターフェース回路を含み、
前記デジタル信号処理後の前記第１検出データ及び前記第２検出データを、前記ホストインターフェース回路を介して外部に出力してもよい。
【００１６】
前記センサーモジュールの一態様において、
前記外部同期信号は、時刻基準信号に基づき生成された信号であってもよい。
【００１７】
前記センサーモジュールの一態様において、
前記時刻基準信号は、衛星測位システムから取得された信号であってもよい。
【００１８】
本発明に係るセンサーモジュールの一態様は、
第１センサー素子と、
第２センサー素子と、
前記第１センサー素子および前記第２センサー素子からの信号が入力されて検出処理を行う検出回路と、
前記検出回路からの検出データを出力するインターフェース回路と、
前記検出データが入力されるマイクロコントローラーと、
を含み、
前記マイクロコントローラーは、外部同期信号又は前記外部同期信号に基づく信号である同期信号の前記インターフェース回路への入力および、通信信号の前記インターフェース回路への入力または出力の何れかを選択する。
【００１９】
本発明に係る電子機器の一態様は、
前記センサーモジュールの一態様と、
前記センサーモジュールの出力信号に基づいて処理を行う処理部と、
を含む。
【００２０】
本発明に係る移動体の一態様は、
前記センサーモジュールの一態様と、
前記センサーモジュールの出力信号に基づく処理により求められた移動体の姿勢の情報に基づいて、前記移動体の姿勢の制御を行う制御装置と、
を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態のセンサーモジュールの構成例。
【図２】マイクロコントローラーの構成例。
【図３】マイクロコントローラーの他の構成例。
【図４】センサーモジュールの動作を説明する信号波形図。
【図５】センサーデバイスの構成例。
【図６】マイクロコントローラーの動作を説明するフローチャート。
【図７】角速度、加速度を検出するセンサーモジュールの構成例。
【図８】角速度、加速度を検出するセンサーモジュールの構成例。
【図９】第１デジタルインターフェースバスでの信号波形例を示す図。
【図１０】第２デジタルインターフェースバスでの信号波形例を示す図。
【図１１】第１デジタルインターフェースバスでの信号波形例を示す図。
【図１２】第２デジタルインターフェースバスでの信号波形例を示す図。
【図１３】本実施形態のセンサーモジュールの他の構成例。
【図１４】センサーモジュールを含む計測システムの構成例。
【図１５】センサーモジュールの分解斜視図。
【図１６】角速度センサーデバイスの構成例。
【図１７】本実施形態の電子機器の構成例を示すブロック図。
【図１８】携帯型電子機器である腕時計型の活動計の平面図。
【図１９】携帯型電子機器である腕時計型の活動計の構成例を示すブロック図。
【図２０】本実施形態の移動体の一例。
【図２１】移動体の構成例を示すブロック図。
【図２２】本実施形態の他の移動体の一例。
【図２３】移動体の構成例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
【００２３】
１．センサーモジュールの構成例
図１に本実施形態のセンサーモジュール１０の構成例を示す。センサーモジュール１０は複数のセンサーデバイスにより構成される物理量検出モジュールであり、このセンサーモジュール１０によりセンサーシステムやセンターユニットが実現される。
【００２４】
図１のセンサーモジュール１０は、第１センサーデバイス２０Ｘと、第２センサーデバイス２０Ｙと、マイクロコントローラー８０と、選択回路１１と、を含む。なお、センサーモジュール１０は図１の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。例えば図１ではセンサーデバイスの個数が２個の場合の例を示しているが、センサーデバイスの個数は３個以上であってもよい。例えば、ｎを２以上の整数として、本実施形態のセンサーモジュール１０は第１センサーデバイス〜第ｎセンサーデバイスを含むことができる。
【００２５】
第１センサーデバイス２０Ｘは、第１センサー素子５０Ｘと、第１センサー素子５０Ｘからの信号が入力されて検出処理を行う第１検出回路６０Ｘと、第１検出回路６０Ｘからの第１検出データＳＤ１を出力する第１インターフェース回路７０Ｘを含む。第１センサーデバイス２０Ｘは、第１センサー素子５０Ｘと、第１検出回路６０Ｘ及び第１インターフェース回路７０Ｘを含む集積回路装置とが、パッケージに収容されたデバイスである。集積回路装置は半導体により実現されるＩＣチップである。そして、第１センサーデバイス２０Ｘは、例えばパッケージに設けられる外部接続用の端子である端子ＴＣＳ１、端子ＴＣＫ１、端子ＴＤＩ１及び端子ＴＤＯ１を有する。
【００２６】
第２センサーデバイス２０Ｙは、第２センサー素子５０Ｙと、第２センサー素子５０Ｙからの信号が入力されて検出処理を行う第２検出回路６０Ｙと、第２検出回路６０Ｙからの第２検出データＳＤ２を出力する第２インターフェース回路７０Ｙを含む。第２センサーデバイス２０Ｙは、第２センサー素子５０Ｙと、第２検出回路６０Ｙ及び第２インターフェース回路７０Ｙを含む集積回路装置とが、パッケージに収容されたデバイスである。そして、第２センサーデバイス２０Ｙは、例えば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及び端子ＴＤＯ２を有する。
【００２７】
なお、センサーデバイスの個数を３個以上とし、第ｎセンサーデバイスを設ける場合には、第ｎセンサーデバイスは、第ｎセンサー素子と、第ｎセンサー素子からの信号が入力されて検出処理を行う第ｎ検出回路と、第ｎ検出回路からの第ｎ検出データを出力する第ｎインターフェース回路を含むことができる。
【００２８】
第１センサー素子５０Ｘ、第２センサー素子５０Ｙは、物理量を検出するセンサー素子であり、物理量トランスデューサーとも言うことができる。物理量は、例えば角速度、加速度、角加速度、速度、距離、圧力、音圧又は磁気量等である。第１センサー素子５０Ｘと第２センサー素子５０Ｙは、互いに異なる物理量を検出する。角速度を例にとれば、第１センサー素子５０Ｘは第１軸回りの角速度を検出し、第２センサー素子５０Ｙは第２軸回りの角速度を検出する。加速度を例にとれば、第１センサー素子５０Ｘは第１軸の方向での加速度を検出し、第２センサー素子５０Ｙは第２軸の方向での加速度を検出する。或いは、第１センサー素子５０Ｘが、物理量である角速度、加速度、角加速度、速度、距離、圧力、磁気量のうちの第１物理量を検出し、第２センサー素子５０Ｙが、第１物理量と
は異なる第２物理量を検出してもよい。一例としては、第１センサー素子５０Ｘが角速度を検出し、第２センサー素子５０Ｙが加速度を検出する。
【００２９】
第１検出回路６０Ｘ、第２検出回路６０Ｙは、アナログ回路と、アナログ回路からのアナログ信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路を含むことができる。アナログ回路は、センサー素子からの信号を増幅する増幅回路や、同期検波回路などの検波回路や、ゲイン調整回路や、或いはオフセット調整回路などを含むことができる。Ａ／Ｄ変換回路は、デジタルの検出データを第１インターフェース回路７０Ｘに出力する。Ａ／Ｄ変換回路のＡ／Ｄ変換方式としては、逐次比較型、デルタシグマ型、フラッシュ型、パイプライン型又は二重積分型等を採用できる。
【００３０】
第１インターフェース回路７０Ｘ、第２インターフェース回路７０Ｙは、例えばデジタルのインターフェース処理を行う回路であり、例えばシリアルデータの送信や受信を行う。本実施形態では、第１インターフェース回路７０Ｘ、第２インターフェース回路７０Ｙは、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）の通信規格のインターフェース処理を行う。ただし、これらのインターフェース回路は、Ｉ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）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のインターフェース処理を行ってもよい。
【００３１】
マイクロコントローラー８０は、第１センサーデバイス２０Ｘからの第１検出データＳＤ１及び第２センサーデバイス２０Ｙからの第２検出データＳＤ２が入力される。センサーモジュール１０は、第１センサーデバイス２０Ｘ及び第２センサーデバイス２０Ｙとマイクロコントローラー８０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。デジタルインターフェースバスＢＳは、第１インターフェース回路７０Ｘ及び第２インターフェース回路７０Ｙ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。デジタルインターフェースバスＢＳは、データ信号線、クロック信号線等を含む。また、本実施形態では、デジタルインターフェースバスＢＳは、チップセレクト信号線を含む。マイクロコントローラー８０は、デジタルインターフェースバスＢＳを介して、第１センサーデバイス２０Ｘから第１検出データＳＤ１が入力され、第２センサーデバイス２０Ｙから第２検出データＳＤ２が入力される。
【００３２】
なお、第１インターフェース回路７０Ｘは、端子ＴＣＳ１、端子ＴＣＫ１、端子ＴＤＩ１、端子ＴＤＯ１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、第２インターフェース回路７０Ｙ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、マイクロコントローラー８０は、端子ＴＣＳ、端子ＴＣＫ、端子ＴＤＩ、端子ＴＤＯ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。
【００３３】
マイクロコントローラー８０は、第１センサーデバイス２０Ｘ、第２センサーデバイス２０Ｙに対してマスターとなるコントローラーである。マイクロコントローラー８０は、集積回路装置であり、例えばＭＰＵ、ＣＰＵなどのプロセッサーにより実現できる。或いはマイクロコントローラー８０を、ゲートアレイなどの自動配置配線によるＡＳＩＣにより実現してもよい。
【００３４】
本実施形態では、第１センサーデバイス２０Ｘは、同期信号ＳＹＣの入力と、通信信号の入力または出力とに用いられる第１端子を含む。そして、第１インターフェース回路７０Ｘは、第１端子に入力された同期信号ＳＹＣに基づいて、第１検出データＳＤ１をマイクロコントローラー８０に出力する。また、第２センサーデバイス２０Ｙは、同期信号Ｓ
ＹＣが入力される第２端子を含む。そして、第２インターフェース回路７０Ｙは、第２端子に入力された同期信号ＳＹＣに基づいて、第２検出データＳＤ２をマイクロコントローラー８０に出力する。また、マイクロコントローラー８０は、同期信号ＳＹＣの入力と、通信信号の出力または入力とに用いられる第３端子を含む。したがって、第１センサーデバイス２０Ｘ、第２センサーデバイス２０Ｙは、同期信号ＳＹＣの入力と通信信号の入出力とを第１端子、第２端子を用いて行うことができる。これにより、第１センサーデバイス２０Ｘ、第２センサーデバイス２０Ｙは同期信号ＳＹＣの入力と通信信号の入出力と共通の端子で行うことができるので、センサーデバイスの回路を簡略化することができる。
【００３５】
通信信号は、第１センサーデバイス２０Ｘ及び第２センサーデバイス２０Ｙとマイクロコントローラー８０との間の通信に用いられる信号である。本実施形態では、チップセレクト信号ＸＣＳ、クロック信号ＳＣＬＫ、データ入力信号ＳＤＩ及びデータ出力信号ＳＤＯがそれぞれ通信信号に相当する。チップセレクト信号ＸＣＳは、マイクロコントローラー８０の端子ＴＣＳから、第１センサーデバイス２０Ｘの端子ＴＣＳ１及び第２センサーデバイス２０Ｙの端子ＴＣＳ２へと出力される信号である。クロック信号ＳＣＬＫは、マイクロコントローラー８０の端子ＴＣＫから、第１センサーデバイス２０Ｘの端子ＴＣＫ１及び第２センサーデバイス２０Ｙの端子ＴＣＫ２へと出力される信号である。データ入力信号ＳＤＩは、マイクロコントローラー８０の端子ＴＤＯから、第１センサーデバイス２０Ｘの端子ＴＤＩ１及び第２センサーデバイス２０Ｙの端子ＴＤＩ２へと出力される信号である。データ出力信号ＳＤＯは、第１センサーデバイス２０Ｘの端子ＴＤＯ１又は第２センサーデバイス２０Ｙの端子ＴＤＯ２から、マイクロコントローラー８０の端子ＴＤＩへと出力される信号である。
【００３６】
本実施形態では、第１センサーデバイス２０Ｘの第１端子は端子ＴＤＩ１であり、第２センサーデバイス２０Ｙの第２端子は端子ＴＤＩ２であり、マイクロコントローラー８０の第３端子は端子ＴＤＯである。ただし、第１端子、第２端子及び第３端子は、端子ＴＣＳ１、端子ＴＣＳ２及び端子ＴＣＳであってもよいし、端子ＴＣＫ１、端子ＴＣＫ２及び端子ＴＣＫであってもよいし、端子ＴＤＯ１、端子ＴＤＯ２及び端子ＴＤＯであってもよい。
【００３７】
選択回路１１は、マイクロコントローラー８０からの信号に基づいて、同期信号ＳＹＣを第１インターフェース回路７０Ｘおよび第２インターフェース回路７０Ｙに入力するか否かを選択する。本実施形態では、選択回路１１は、バッファー１２と、抵抗１３と、プルアップ抵抗１４と、プルダウン抵抗１５と、を含む。
【００３８】
バッファー１２は、入力端子と出力端子と制御端子とを有するスリーステートバッファーである。プルダウン抵抗１５はバッファー１２の入力端子に電気的に接続され、プルアップ抵抗１４はバッファー１２の制御端子に電気的に接続され、抵抗１３はバッファー１２の出力端子に電気的に接続されている。また、バッファー１２の入力端子には外部同期信号ＥＸＳＹＣが入力され、バッファー１２の制御端子にはマイクロコントローラー８０の端子ＴＣＴから出力される制御信号ＣＴが入力される。そして、制御信号ＣＴがＬレベル（ローレベル）のとき、バッファー１２は、入力端子と出力端子とが導通するスルーモードで動作し、入力端子に入力された外部同期信号ＥＸＳＹＣを出力端子から出力する。そして、バッファー１２を通過した外部同期信号ＥＸＳＹＣは、同期信号ＳＹＣとして、端子ＴＤＩ１を介して第１インターフェース回路７０Ｘに入力されるとともに、端子ＴＤＩ２を介して第２インターフェース回路７０Ｙに入力される。また、同期信号ＳＹＣは、端子ＴＤＯを介してマイクロコントローラー８０に入力される。
【００３９】
一方、制御信号ＣＴがＨレベル（ハイレベル）のとき、バッファー１２は、入力端子と出力端子とが非導通となり、Ｈｉ−Ｚ（ハイインピーダンス）出力となる。バッファー１
２がＨｉ−Ｚ出力のとき、マイクロコントローラー８０は、チップセレクト信号ＸＣＳをアクティブにして第１センサーデバイス２０Ｘ及び第２センサーデバイス２０Ｙとデータ通信を行うことができる。
【００４０】
なお、マイクロコントローラー８０の端子ＴＤＯは、同期信号ＳＹＣが入力される端子であるとともにデータ入力信号ＳＤＩを出力する端子でもあるため、入力端子にも出力端子にもなり得る。そのため、マイクロコントローラー８０は、第１センサーデバイス２０Ｘ又は第２センサーデバイス２０Ｙとデータ通信を行う前に端子ＴＤＯを出力端子に設定し、端子ＴＣＴからＬレベルの制御信号ＣＴを出力する前に端子ＴＤＯを入力端子に設定する。例えば、マイクロコントローラー８０は、不図示のレジスターに０又は１を書き込むことにより、端子ＴＤＯを入力端子又は出力端子に設定することができる。
【００４１】
ここで、同期信号ＳＹＣは、外部同期信号ＥＸＳＹＣ又は外部同期信号ＥＸＳＹＣに基づく信号である。上述の通り、図１では、同期信号ＳＹＣは外部同期信号ＥＸＳＹＣである。外部同期信号ＥＸＳＹＣに基づく信号とは、外部同期信号ＥＸＳＹＣを用いて生成された信号である。例えば、外部同期信号ＥＸＳＹＣに基づく信号は、後述の図３で説明するように、マイクロコントローラー８０などの回路が、外部同期信号ＥＸＳＹＣをクロック信号でサンプリングすることなどにより生成される信号である。外部同期信号ＥＸＳＹＣは、後述の図７のホストデバイス２１０などの外部デバイスから、センサーモジュール１０に入力される信号であり、同期タイミング毎にアクティブになる信号である。例えば外部同期信号ＥＸＳＹＣは一定期間毎にアクティブになる信号である。アクティブとは、正論理の場合にはＨレベル（ハイレベル）であり、負論理の場合にはＬレベル（ローレベル）である。
【００４２】
以上のように、本実施形態のセンサーモジュール１０では、第１センサーデバイス２０Ｘは、第１端子である端子ＴＤＩ１に入力された同期信号ＳＹＣに基づいて第１検出データＳＤ１をマイクロコントローラー８０に出力し、第２センサーデバイス２０Ｙは、第２端子である端子ＴＤＩ２に入力された同期信号ＳＹＣに基づいて第２検出データＳＤ２をマイクロコントローラー８０に出力する。したがって、第１センサーデバイス２０Ｘ、第２センサーデバイス２０Ｙは、入力された同期信号ＳＹＣを用いて、適切なタイミングでの検出データを取得し、マイクロコントローラー８０に出力できるようになる。これにより、センサーモジュール１０を用いて計測される情報の高精度化等を図れるようになる。
【００４３】
例えば、第１センサーデバイス２０Ｘ、第２センサーデバイス２０Ｙ等からの検出データに基づいて、計測対象物の姿勢情報、移動距離情報又は慣性情報等の情報を適正に計測するためには、各検出データの同期がとれているか、或いは各検出データを取得した時間が明確になっていることが望まれる。
【００４４】
この点、本実施形態の第１の比較例の手法として、各センサーデバイスが、検出データの出力期間の直前に取得された検出データを、マイクロコントローラー８０に出力する手法が考えられる。例えば第１センサーデバイス２０Ｘが第１出力期間で第１検出データＳＤ１を出力し、第２センサーデバイス２０Ｙが第１出力期間の次の第２出力期間で第２検出データＳＤ２を出力するとする。この場合に第１の比較例の手法では、第１センサーデバイス２０Ｘは、第１出力期間の直前の第１タイミングにおいて第１検出回路６０Ｘから取得された第１検出データＳＤ１をマイクロコントローラー８０に出力する。第２センサーデバイス２０Ｙは、第２出力期間の直前の第２タイミングにおいて第２検出回路６０Ｙから取得された第２検出データＳＤ２をマイクロコントローラー８０に出力する。
【００４５】
しかしながら、上述の第１タイミングと第２タイミングは時間的にずれたタイミングであるため、第１検出データＳＤ１の取得タイミングと第２検出データＳＤ２の取得タイミ
ングが時間的にずれてしまい、検出データの取得タイミングが同期しなくなってしまう。第１センサーデバイス２０Ｘ、第２センサーデバイス２０Ｙが、各々、Ｘ軸角速度センサーデバイス、Ｙ軸角速度センサーデバイスである場合を例にとると、Ｘ軸角速度データの取得タイミングと、Ｙ軸角速度データの取得タイミングが時間的にずれてしまう。したがって、これらのＸ軸角速度データとＹ軸角速度データにより、移動体などの計測対象物の姿勢情報を計測する場合に、正確な姿勢情報を計測できなくなってしまう。
【００４６】
この点、本実施形態によれば、第１センサーデバイス２０Ｘ、第２センサーデバイス２０Ｙは、共通の同期信号ＳＹＣを用いて第１検出回路６０Ｘ、第２検出回路６０Ｙから取得された第１検出データＳＤ１、第２検出データＳＤ２を、マイクロコントローラー８０に出力できる。即ち、第１検出データＳＤ１と第２検出データＳＤ２の取得タイミングを同期化できる。角速度センサーデバイスを例にとれば、共通の同期タイミングで取得されたＸ軸角速度データとＹ軸角速度データをマイクロコントローラー８０に出力できる。したがって、これらのＸ軸角速度データとＹ軸角速度データにより、計測対象物の姿勢情報を計測する場合に、より正確で高精度に姿勢情報を計測することが可能になる。
【００４７】
また、本実施形態の第２の比較例の手法として、マイクロコントローラー８０が複数のセンサーデバイスを共通宛先とするコマンドを発行した場合に、そのコマンド発行により特定される共通の取り込みタイミングで、各検出回路からの検出データを取得し、マイクロコントローラー８０に出力する手法も考えられる。例えば、各センサーデバイスは、コマンドの解釈の結果、複数のセンサーデバイスを共通宛先とするコマンドであると判断したタイミングで、各検出回路からの検出データを取得し、マイクロコントローラー８０に出力する。
【００４８】
しかしながら、マイクロコントローラー８０のコマンドの発行は、一定期間毎に行われるものではなく、発行タイミングに時間的なゆらぎがある。このため検出データの取得タイミングにもゆらぎが生じ、このゆらぎが原因となって、センサーモジュール１０を用いて取得される計測対象物の姿勢情報等の情報が、不正確で不適切なものになってしまう。マイクロコントローラー８０は、センサーデバイスへのコマンド発行処理のみならず、他の様々な処理を行っている。このため優先度が高い割り込み要求があった場合には、その割り込み処理が優先されて実行され、センサーデバイスへのコマンド発行処理がウェイトされてしまう。したがって、他の割り込み要求が原因となって、センサーデバイスへのコマンド発行のタイミングにも時間的なゆらぎが生じ、検出データの取得タイミングにも時間的なゆらぎが生じてしまう。
【００４９】
この点、本実施形態によれば、各センサーデバイスは、マイクロコントローラー８０で行われている処理には依存せずに、同期信号ＳＹＣを用いて検出回路から検出データを取得できる。例えば、マイクロコントローラー８０が、割り込みの優先度が高い処理を行っていても、それとは無関係に、同期信号ＳＹＣの同期タイミングで検出データを取得できる。したがって、上記のような検出データの取得タイミングに時間的なゆらぎが発生する問題を抑制できるようになる。
【００５０】
例えば、本実施形態では、第１インターフェース回路７０Ｘは、同期信号ＳＹＣの同期タイミングで第１検出回路６０Ｘから取り込まれた第１検出データＳＤ１をマイクロコントローラー８０に出力する。第２インターフェース回路７０Ｙは、同期信号ＳＹＣの同期タイミングで第２検出回路６０Ｙから取り込まれた第２検出データＳＤ２をマイクロコントローラー８０に出力する。
【００５１】
このようにすれば、第１インターフェース回路７０Ｘは、同期タイミングで取り込まれた第１検出データＳＤ１をレジスター等に保持しておくことができる。そして、第１イン
ターフェース回路７０Ｘは、マイクロコントローラー８０が検出データの読み出しコマンドを発行した場合に、保持された第１検出データＳＤ１をマイクロコントローラー８０に出力できる。したがって、第１インターフェース回路７０Ｘは、マイクロコントローラー８０のコマンド発行タイミングには依存しない同期信号ＳＹＣの同期タイミングにおいて、第１検出回路６０Ｘから第１検出データＳＤ１を取得して、コマンドが発行された際にマイクロコントローラー８０に出力できる。同様に、第２インターフェース回路７０Ｙは、同期タイミングで取り込まれた第２検出データＳＤ２をレジスター等に保持しておくことができる。そして、第２インターフェース回路７０Ｙは、マイクロコントローラー８０が検出データの読み出しコマンドを発行した場合に、保持された第２検出データＳＤ２をマイクロコントローラー８０に出力できるようになる。したがって、第２インターフェース回路７０Ｙは、コマンド発行タイミングには依存しない同期タイミングにおいて、第２検出回路６０Ｙから第２検出データＳＤ２を取得して、コマンドが発行された際にマイクロコントローラー８０に出力できるようになる。したがって、第２の比較例の手法において問題となっていた検出データの取得タイミングの時間的なゆらぎの問題を抑制できる。
【００５２】
図２はマイクロコントローラー８０の構成例を示す図である。マイクロコントローラー８０は、デジタルインターフェース回路８２、処理回路９０、信号処理回路９２、割り込みコントローラー９４、ホストインターフェース回路９６を含む。デジタルインターフェース回路８２は、センサーデバイスとのインターフェース処理を行う回路である。即ち、第１インターフェース回路７０Ｘ、第２インターフェース回路７０Ｙ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８２は、端子ＴＣＳ、端子ＴＣＫ、端子ＴＤＯ、端子ＴＤＩ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８２は、第１インターフェース回路７０Ｘ、第２インターフェース回路７０Ｙ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８２は、Ｉ２Ｃの通信規格、又はＳＰＩの通信規格やＩ２Ｃの通信規格を発展させたり一部を改良又は改変した通信規格のインターフェース処理を行ってもよい。
【００５３】
処理回路９０は、マイクロコントローラー８０のコアＣＰＵに対応する回路であり、各種の演算処理や制御処理を実行する。処理回路９０は、各種のレジスターを有するレジスター部９１を含む。信号処理回路９２は、フィルター処理や補正処理などのデジタル信号処理を行う回路であり、ＤＳＰなどにより実現できる。具体的には、Ｊ、Ｋを２以上の整数として、信号処理回路９２は、検出データに対して最新のＪ個の検出データの移動平均を計算した後、１／Ｋのレートにダウンサンプリングする処理を行う。また、信号処理回路９２は、フィルター処理後の検出データに対する温度補正等の補正処理を行う。そして、処理回路９０は、補正処理後の検出データを、レジスター部９１に格納する処理を行う。さらに、処理回路９０は、検出データの準備完了信号である信号ＤＲＤＹを生成して、端子ＴＲを介して、後述の図７のホストデバイス２１０に信号ＤＲＤＹを出力する。この信号ＤＲＤＹは、信号処理回路９２でのデジタル信号処理が完了したことを知らせる信号である。
【００５４】
レジスター部９１は、外部よりアクセス可能な複数のレジスターを有する。例えば、ホストデバイス２１０は、ホストインターフェース回路９６を介してレジスター部９１のデータレジスターにアクセスして、検出データを読み出すことができる。なお、処理回路９０は、検出データのデータレジスターの更新回数のカウント処理を行う。そして、処理回路９０は、カウントされた更新回数を、レジスター部９１の更新回数レジスターに書き込む。これにより、ホストデバイス２１０は、マイクロコントローラー８０から読み出した検出データが、何番目のデータであるのかを特定できる。
【００５５】
また、処理回路９０は、レジスター部９１の制御レジスターの所定のビットに０又は１
を書き込むことにより、端子ＴＣＴからＬレベル又はＨレベルの制御信号ＣＴを出力する。なお、図１のように端子ＴＣＴにはプルアップ抵抗１４が電気的に接続されているため、処理回路９０は、端子ＴＣＴをＨｉ−Ｚにすることにより、制御信号ＣＴがＨレベルとなるようにしてもよい。
【００５６】
また、処理回路９０は、レジスター部９１に含まれる制御レジスターの所定のビットに０又は１を書き込むことにより、端子ＴＤＯを入力端子又は出力端子に設定する。具体的には、処理回路９０は、第１センサーデバイス２０Ｘ又は第２センサーデバイス２０Ｙとデータ通信を行う前に端子ＴＤＯを入力端子に設定し、端子ＴＣＴからＬレベルの制御信号ＣＴを出力する前に端子ＴＤＯが入力端子となるように設定する。
【００５７】
割り込みコントローラー９４は各種の割り込み要求を受け付ける。そして、割り込みコントローラー９４は、優先順位と割り込みレベルに従って、処理回路９０に対して、割り込み要求、割り込みレベル、ベクター番号を知らせる信号を出力する。割り込みコントローラー９４には、割り込み要求信号の１つとして端子ＴＤＯを介して外部同期信号ＥＸＳＹＣが入力される。処理回路９０は、外部同期信号ＥＸＳＹＣによる割り込み要求が受け付けられると、対応する割り込み処理を実行する。なお、割り込み要求としては、ホストインターフェース回路９６のＳＰＩやＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）による割り込み要求、各種タイマーによる割り込み要求、Ｉ２Ｃによる割り込み要求などがある。
【００５８】
ホストインターフェース回路９６は、１又は複数の端子ＴＨを介してホストデバイス２１０とのデジタルのインターフェース処理を行う回路である。例えば、ホストインターフェース回路９６は、ＳＰＩやＵＡＲＴなどのシリアルデータ通信を、ホストインターフェース処理として行う。
【００５９】
図３にマイクロコントローラー８０の他の構成例を示す。図３では、マイクロコントローラー８０に同期信号出力回路８８が更に設けられている。同期信号出力回路８８は、端子ＴＥを介して外部同期信号ＥＸＳＹＣが入力されて、外部同期信号ＥＸＳＹＣに基づき生成された内部同期信号ＩＮＳＹＣを出力する。具体的には、同期信号出力回路８８は、外部同期信号ＥＸＳＹＣを、マイクロコントローラー８０の内部のクロック信号に基づきサンプリングして、外部同期信号ＥＸＳＹＣを再同期化した信号を、内部同期信号ＩＮＳＹＣとして出力する。内部同期信号ＩＮＳＹＣは、端子ＴＳＱを介してバッファー１２の入力端子に出力される。この内部同期信号ＩＮＳＹＣは、制御信号ＣＴがＬレベルのときにバッファー１２の出力端子から同期信号ＳＹＣとして出力される。そして、同期信号ＳＹＣは、端子ＴＤＩ１を介して第１センサーデバイス２０Ｘ、第２センサーデバイス２０Ｙに入力される。
【００６０】
即ち、図１、図２の場合には、外部同期信号ＥＸＳＹＣそのものが、同期信号ＳＹＣとして第１センサーデバイス２０Ｘ、第２センサーデバイス２０Ｙに入力されている。これに対して、図３では、外部同期信号ＥＸＳＹＣに基づく再同期化信号である内部同期信号ＩＮＳＹＣが、同期信号ＳＹＣとして第１センサーデバイス２０Ｘ、第２センサーデバイス２０Ｙに入力されている。外部同期信号ＥＸＳＹＣがノイズ成分を多く含んでいる場合には、このように外部同期信号ＥＸＳＹＣを内部のクロック信号でサンプリングして、同期信号ＳＹＣとして第１センサーデバイス２０Ｘ、第２センサーデバイス２０Ｙに供給することが望ましい。
【００６１】
図４はセンサーモジュール１０の動作を説明する信号波形図である。図４に示すように外部同期信号ＥＸＳＹＣが同期タイミング毎にアクティブになる。即ち、所定の時間間隔毎にアクティブになる。そして、外部同期信号ＥＸＳＹＣは、同期信号ＳＹＣとして第１
センサーデバイス２０Ｘ、第２センサーデバイス２０Ｙの端子ＴＤＩ１、端子ＴＤＩ２に入力される。すると外部同期信号ＥＸＳＹＣである同期信号ＳＹＣがアクティブ（Ｈレベル）になる同期タイミングｔ１において、図４のＥ２に示すように第１検出回路６０Ｘの第１検出データＳＳＤ１、第２検出回路６０Ｙの第２検出データＳＳＤ２が取り込まれる。具体的には、第１検出データＳＳＤ１、第２検出データＳＳＤ２は、後述の図５のレジスター６７に取り込まれる。なお、図４では第ｎ検出回路の第ｎの検出データＳＳＤｎについても示されている。
【００６２】
本実施形態では第１センサーデバイス２０Ｘと第２センサーデバイス２０Ｙは、別個のクロック信号に基づいて動作している。例えば各センサーデバイスが内蔵する発振回路からのクロック信号や、各センサーデバイスが有する水晶振動子などの振動子を用いて生成されたクロック信号に基づいて、各センサーデバイスが動作する。このため、図４のＥ２に示すように、各センサーデバイスの検出回路からは、お互いに非同期で検出データが出力される。本実施形態では、これらの検出データは、同じ同期タイミングの同期信号ＳＹＣでラッチして取り込まれる。そして、Ｅ３に示すように、取り込まれた検出データは、第１検出データＳＤ１、第２検出データＳＤ２として、第１センサーデバイス２０Ｘ、第２センサーデバイス２０Ｙからマイクロコントローラー８０に出力される。なお、実際には後述するようにマイクロコントローラー８０が読み出しコマンドを発行し、この読み出しコマンドに基づいて、第１検出データＳＤ１、第２検出データＳＤ２が出力される。
【００６３】
一方、本実施形態では、外部同期信号ＥＸＳＹＣは端子ＴＤＯを介してマイクロコントローラー８０にも入力されている。そして、図４のＥ１で外部同期信号ＥＸＳＹＣがアクティブになると、割り込みコントローラー９４がこれを受け付け、Ｅ４に示すように信号ＳＹＣＩＮＴによる割り込み処理が開始する。そして、Ｅ３で出力された検出データが、Ｅ５に示すように、検出データＳＤＡＴとしてデジタルインターフェース回路８２を介してマイクロコントローラー８０に取り込まれる。次に、Ｅ６に示すように信号処理回路９２によるデジタル信号処理が開始する。例えば移動平均などのフィルター処理が実行され、その後に温度補正などの補正処理が実行され、Ｅ７に示すように補正処理後の検出データＳＤＡＴＣが生成される。するとデジタル信号処理が完了し、データの準備完了を知らせる信号ＤＲＤＹが、端子ＴＲを介してホストデバイス２１０に出力される。そしてホストデバイス２１０がホストインターフェース回路９６を介してレジスター部９１にアクセスすることで、Ｅ９に示すように検出データＳＤＡＴＱがホストデバイス２１０に出力される。
【００６４】
同様に、次の同期タイミングｔ２で、Ｅ１１に示すように外部同期信号ＥＸＳＹＣがアクティブになると、Ｅ１２に示すように各センサーデバイスの検出回路からの検出データが取り込まれ、Ｅ１３に示すように各センサーデバイスから各検出データが出力される。そして、Ｅ１４、Ｅ１５、Ｅ１６、Ｅ１７に示すように、マイクロコントローラー８０では割り込み処理やデジタル信号処理が行われ、Ｅ１８、Ｅ１９に示すように信号ＤＲＤＹが出力されて、検出データＳＤＡＴＱが出力される。また、次の同期タイミングｔ３で、Ｅ２１に示すように外部同期信号ＥＸＳＹＣがアクティブになると、Ｅ２２、Ｅ２３に示すように各センサーデバイスでの検出データの取り込みと出力が行われ、Ｅ２４に示すようにマイクロコントローラー８０での各処理が行われる。図４のＥ２５、Ｅ２６、Ｅ２７、Ｅ２８においても同様の処理が行われる。
【００６５】
以上のように、本実施形態では、Ｅ２、Ｅ１２、Ｅ２２、Ｅ２６に示すように、複数のセンサーデバイスの各センサーデバイスが、外部同期信号ＥＸＳＹＣによる同一の同期タイミングで、検出回路からの検出データを取り込む。したがって、複数のセンサーデバイスからの検出データが、同じ同期タイミングで取得された検出データであることが保証される。３軸の角速度センサーデバイスを例にとれば、Ｘ軸角速度データ、Ｙ軸角速度デー
タ、Ｚ軸角速度データが、同じ同期タイミングで取得された検出データであることが保証される。したがって、ホストデバイス２１０が、Ｘ軸角速度データ、Ｙ軸角速度データ、Ｚ軸角速度データにより、計測対象物の姿勢情報等を求める場合に、より適切で正確な姿勢情報等を計測できるようになる。
【００６６】
図５はセンサーデバイス２０の構成例である。センサーデバイス２０（２０Ｘ、２０Ｙ）は、センサー素子５０（５０Ｘ、５０Ｙ）、検出回路６０（６０Ｘ、６０Ｙ）、処理回路６６、インターフェース回路７０（７０Ｘ、７０Ｙ）を含む。検出回路６０は、センサー素子５０からの信号を増幅する増幅回路６３を有するアナログ回路６２と、アナログ回路６２からのアナログ信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路６４と、を含む。処理回路６６はレジスター６７を含む。インターフェース回路７０は、パラレル／シリアル変換回路７２、シリアル／パラレル変換回路７４、インターフェース回路の制御処理を行う制御回路７６を含み、チップセレクト信号ＸＣＳ及びクロック信号ＳＣＬＫに基づいてインターフェース処理を行う。なお、マイクロコントローラー８０のデジタルインターフェース回路８２、ホストインターフェース回路９６の構成もインターフェース回路７０と同様の構成になる。
【００６７】
Ａ／Ｄ変換回路６４は、周波数ｆ１のクロック信号ＡＤＣＫに基づき、アナログ回路６２からのアナログの検出信号をサンプリングして、Ａ／Ｄ変換を行う。そして、周波数ｆ１に対応する出力サンプリングレートで、検出データＡＤＱを出力する。するとレジスター６７は、チップセレクト信号ＸＣＳが非アクティブのときに、周波数ｆ２の同期信号ＳＹＣに基づいて、Ａ／Ｄ変換回路６４からの検出データＡＤＱを取り込む。具体的には、図４のＥ２、Ｅ１２、Ｅ２２、Ｅ２６に示すように、レジスター６７は同期信号ＳＹＣの同期タイミングで検出データＡＤＱをラッチして保持する。Ａ／Ｄ変換回路６４のＡ／Ｄ変換の分解能がｋビットである場合に、検出データＡＤＱは例えばｋビットのパラレルデータである。そして、レジスター６７に保持された検出データＡＤＱは、インターフェース回路７０のパラレル／シリアル変換回路７２によりシリアルデータに変換されて、データ出力信号ＳＤＯとしてマイクロコントローラー８０に出力される。なお、マイクロコントローラー８０からのデータ入力信号ＳＤＩのシリアルデータは、シリアル／パラレル変換回路７４によりパラレルデータに変換される。
【００６８】
ここで、同期信号ＳＹＣの周波数ｆ２は、例えば１ＫＨｚ以下であり、一例としては１００Ｈｚ程度であるため、Ａ／Ｄ変換回路６４のクロック信号ＡＤＣＫの周波数ｆ１に比べて十分に低い。したがって、周波数ｆ１の出力サンプリングレートでＡ／Ｄ変換回路６４から時系列に次々に出力される検出データの中から、同期信号ＳＹＣに基づく適正な同期タイミングでの検出データを、レジスター６７にラッチして保持しておくことができる。これにより、他の割り込み処理が原因となって、マイクロコントローラー８０のコマンド発行のタイミングに時間的なゆらぎが発生したとしても、適切な同期タイミングでレジスター６７にラッチされた検出データを、コマンド発行時にデータ出力信号ＳＤＯとして出力できるようになる。
【００６９】
図６はマイクロコントローラー８０の動作を説明するフローチャートである。まず、マイクロコントローラー８０は、端子ＴＤＯを同期信号ＳＹＣの入力端子に設定し（ステップＳ１１）、バッファー１２をスルーモードに設定する（ステップＳ１２）。
【００７０】
次に、マイクロコントローラー８０は割り込み要求が発生したか否かを判断する（ステップＳ１３）。具体的には、マイクロコントローラー８０は、割り込みコントローラー９４に割り込み要求信号が入力されたか否かを判断する。
【００７１】
割り込み要求が発生した場合（ステップＳ１３のＹ）、マイクロコントローラー８０は
、その割り込み要因を判断する（ステップＳ１４）。そして、マイクロコントローラー８０は、優先順位が高い他の割り込み要求がある場合には（ステップＳ１５のＹ）、当該他の割り込み要求の処理を行う（ステップＳ１６）。
【００７２】
一方、優先順位が高い他の割り込み要求がない場合（ステップＳ１５のＮ）、割り込み要求が外部同期信号ＥＸＳＹＣによる割り込み要求でなければ（ステップＳ１７のＮ）、マイクロコントローラー８０は、当該割り込み要求の処理を行い（ステップＳ１８）、再びステップＳ１１以降の処理を行う。
【００７３】
また、優先順位が高い他の割り込み要求がない場合（ステップＳ１５のＮ）、割り込み要求が外部同期信号ＥＸＳＹＣによる割り込み要求であれば（ステップＳ１７のＹ）、マイクロコントローラー８０は、外部同期信号ＥＸＳＹＣによる割り込み処理として、ステップＳ１９からステップＳ２５までの処理を行う。
【００７４】
具体的には、まず、マイクロコントローラー８０は、バッファー１２をＨｉ−Ｚ出力に設定し（ステップＳ１９）、端子ＴＤＯをデータ入力信号ＳＤＩの出力端子に設定する（ステップＳ２０）。
【００７５】
次に、マイクロコントローラー８０は、センサーデバイス２０の検出データの読み出しコマンドの発行処理を行う（ステップＳ１９）
なお、外部同期信号ＥＸＳＹＣによる割り込み要求よりも優先順位が高い割り込み要求としては、例えばホストインターフェース回路９６のＳＰＩやＵＡＲＴによる割り込み要求がある。例えばホストデバイス２１０がレジスター部９１にアクセスするための割り込み要求である。このような優先順位が高い割り込み要求がある場合には、マイクロコントローラー８０は、外部同期信号ＥＸＳＹＣによる割り込み処理の実行をウェイトする。そして、優先順位が高い割り込み要求の処理が終了した後に、外部同期信号ＥＸＳＹＣによる割り込み処理を実行する。このようなウェイト時間が原因で、検出データの読み出しコマンドの発行のタイミングに時間的なゆらぎが発生する。
【００７６】
マイクロコントローラー８０は、読み出しコマンドの発行後、センサーデバイス２０からの検出データの読み出し処理を行う（ステップＳ２１）。これにより、図４のＥ３に示すように、センサーデバイス２０からの検出データが読み出される。読み出される検出データは、Ｅ２に示すように同期信号ＳＹＣの同期タイミングにおいて検出回路６０からレジスター６７に取り込まれたデータである。したがって、ステップＳ１５の読み出しコマンドの発行タイミングに時間的なゆらぎが発生しても、センサーデバイス２０からの検出データの取得タイミングには、時間的なゆらぎが発生しない。
【００７７】
次に、マイクロコントローラー８０は、センサーデバイス２０から読み出された検出データに対するデジタル信号処理を実行する（ステップＳ２３）。具体的には、マイクロコントローラー８０は、フィルター処理や温度補正処理を実行する。そして、マイクロコントローラー８０は、デジタル信号処理が終了したか否かを判断し（ステップＳ２４）、終了した場合には（ステップＳ２４のＹ）、デジタル信号処理後の検出データの準備完了を知らせる信号ＤＲＤＹを、ホストデバイス２１０に出力し（ステップＳ２５）、再びステップＳ１１以降の処理を行う。
【００７８】
以上のように、本実施形態では、図２、図３に示すようにマイクロコントローラー８０は、外部同期信号ＥＸＳＹＣが入力される端子ＴＤＯを含む。したがって、外部同期信号ＥＸＳＹＣを、センサーデバイス２０のみならずマイクロコントローラー８０にも入力できる。これにより、マイクロコントローラー８０は、外部同期信号ＥＸＳＹＣをトリガーとして、センサーデバイス２０へのコマンドの発行処理を実行したり、センサーデバイス
２０からの検出データの読み出し処理を実行できるようになる。
【００７９】
また、本実施形態ではマイクロコントローラー８０は、割り込みコントローラー９４を含み、割り込みコントローラー９４に対して外部同期信号ＥＸＳＹＣが入力される。したがって、マイクロコントローラー８０は、外部同期信号ＥＸＳＹＣを割り込み要因として外部同期信号ＥＸＳＹＣに対応する割り込み処理を実行できる。即ち、マイクロコントローラー８０は、外部同期信号ＥＸＳＹＣを割り込み要求信号としてセンサーデバイス２０へのコマンドの発行処理を実行したり、センサーデバイス２０からの検出データの読み出し処理を実行できるようになる。
【００８０】
また、マイクロコントローラー８０は、処理回路９０を含み、処理回路９０は外部同期信号ＥＸＳＹＣを割り込み要因として、第１センサーデバイス２０Ｘからの第１検出データＳＤ１、及び、第２センサーデバイス２０Ｙからの第２検出データＳＤ２を取得するコマンドの発行処理を行う。即ち、処理回路９０は、第１検出データＳＤ１、第２検出データＳＤ２を読み出すコマンドの発行処理を実行する。このようにすれば、処理回路９０は、優先順位が高い他の割り込み要求がないかを判断し、このような割り込み要求がない場合に外部同期信号ＥＸＳＹＣによる割り込み処理であるコマンド発行処理を実行できるようになる。一方、優先順位が高い他の割り込み要求がある場合には、処理回路９０は、その割り込み要求の処理を実行した後に、第１検出データＳＤ１、第２検出データＳＤ２を読み出すコマンドの発行処理を実行できる。そして、処理回路９０がこのように優先順位が高い割り込み要求の処理を行うことで、コマンドの発行タイミングに時間的なゆらぎが生じても、検出データについては同期タイミングで取り込まれているため、当該時間的なゆらぎに起因する問題は生じないようになる。
【００８１】
また、本実施形態では、マイクロコントローラー８０は、第１センサーデバイス２０Ｘからの第１検出データＳＤ１及び第２センサーデバイス２０Ｙからの第２検出データＳＤ２に対してデジタル信号処理を行う信号処理回路９２を含む。そして、信号処理回路９２は、外部同期信号ＥＸＳＹＣの同期タイミング毎にデジタル信号処理を行う。信号処理回路９２は、例えばフィルター処理や補正処理などのデジタル信号処理を実行する。例えば図４のＥ１に示すように外部同期信号ＥＸＳＹＣがアクティブになると、Ｅ６に示すように信号処理回路９２がデジタル信号処理を実行する。次に、Ｅ１１に示すように外部同期信号ＥＸＳＹＣがアクティブになると、Ｅ１６に示すように信号処理回路９２がデジタル信号処理を実行する。即ち、Ｅ１、Ｅ１１に示す外部同期信号ＥＸＳＹＣの同期タイミング毎に、信号処理回路９２がデジタル信号処理を実行する。このようにすれば、Ｅ１の同期タイミングにおいて、検出回路６０から取得された検出データに対して、Ｅ１の同期タイミングに対応するＥ６のタイミングにおいて、信号処理回路９２がデジタル信号処理を実行できる。同様に、Ｅ１１の同期タイミングにおいて、検出回路６０から取得された検出データに対して、Ｅ１１の同期タイミングに対応するＥ１６のタイミングにおいて、信号処理回路９２がデジタル信号処理を実行できる。したがって、信号処理回路９２は、適切な同期タイミングで取得された検出データに対して、その同期タイミングに対応するタイミングでデジタル信号処理を実行できるようになる。
【００８２】
また、マイクロコントローラー８０は、デジタル信号処理が完了したときに、デジタル信号処理の完了を知らせる信号ＤＲＤＹを外部に出力する。例えば、図４のＥ１の同期タイミングにおいて、Ｅ６に示すようにデジタル信号処理が実行され、当該デジタル信号処理が完了して、Ｅ７に示すようにデジタル信号処理後の検出データＳＤＡＴＣが生成されると、Ｅ８に示すように信号ＤＲＤＹが外部に出力される。同様に、Ｅ１１の同期タイミングにおいて、Ｅ１６に示すようにデジタル信号処理が実行され、当該デジタル信号処理が完了して、Ｅ１７に示すようにデジタル信号処理後の検出データＳＤＡＴＣが生成されると、Ｅ１８に示すように信号ＤＲＤＹが外部に出力される。このようにすれば、マイク
ロコントローラー８０は、Ｅ１、Ｅ１１の同期タイミングで規定される各同期期間において、デジタル信号処理を実行し、当該デジタル信号処理が完了した場合に、信号ＤＲＤＹを用いて外部のホストデバイス２１０に知らせることが可能になる。
【００８３】
また、本実施形態では、マイクロコントローラー８０は、ホストインターフェース回路９６を含み、デジタル信号処理後の第１検出データ及び第２検出データを、ホストインターフェース回路９６を介して外部に出力する。例えば、Ｅ１の同期タイミングによる同期期間において、Ｅ７に示すようにデジタル信号処理後の検出データＳＤＡＴＣが生成されると、Ｅ９に示すように、当該検出データが検出データＳＤＡＴＱとしてホストインターフェース回路９６を介してホストデバイス２１０に出力される。また、Ｅ１１の同期タイミングによる同期期間において、Ｅ１７に示すようにデジタル信号処理後の検出データＳＤＡＴＣが生成されると、Ｅ１９に示すように、当該検出データが検出データＳＤＡＴＱとしてホストインターフェース回路９６を介してホストデバイス２１０に出力される。この検出データＳＤＡＴＱは、第１センサーデバイス２０Ｘの第１検出データＳＤ１、第２センサーデバイス２０Ｙの第２検出データＳＤ２に対してデジタル信号処理を行うことで生成された検出データである。このようにすれば、マイクロコントローラー８０は、各同期期間においてデジタル信号処理が完了して、デジタル信号処理後の検出データの取得が可能になると、当該検出データを、ホストインターフェース回路９６を介してホストデバイス２１０に出力できるようになる。
【００８４】
また、本実施形態では、第１センサーデバイス２０Ｘにおいて、マイクロコントローラー８０とのデータ通信に用いられる端子ＴＤＩ１は、同期信号ＳＹＣが入力される端子として兼用される。同様に、第２センサーデバイス２０Ｙにおいて、マイクロコントローラー８０とのデータ通信に用いられる端子ＴＤＩ２は、同期信号ＳＹＣが入力される端子として兼用される。また、マイクロコントローラー８０において、第１センサーデバイス２０Ｘ及び第２センサーデバイス２０Ｙとのデータ通信に用いられる端子ＴＤＯは、同期信号ＳＹＣが入力される端子として兼用される。したがって、本実施形態によれば、第１センサーデバイス２０Ｘ、第２センサーデバイス２０Ｙ、マイクロコントローラー８０の端子の数を減らすことができ、センサーモジュール１０の小型化に有利である。
【００８５】
図７に、センサーデバイス２０が角速度センサーデバイス、加速度センサーデバイスである場合のセンサーモジュール１０の具体的な構成例を示す。図７のセンサーモジュール１０は、Ｘ軸角速度センサーデバイス３０Ｘと、Ｙ軸角速度センサーデバイス３０Ｙと、Ｚ軸角速度センサーデバイス３０Ｚと、加速度センサーデバイス４０と、マイクロコントローラー８０と、選択回路１１と、第１デジタルインターフェースバスＢＳ１と、第２デジタルインターフェースバスＢＳ２を含む。図７の構成のセンサーモジュール１０により６軸の慣性計測装置（ＩＭＵ）を実現できる。この慣性計測装置を用いることで、移動体としての自動車やロボットなどの運動体についての姿勢や、慣性運動量である挙動を、検出可能になる。
【００８６】
Ｘ軸角速度センサーデバイス３０Ｘは、Ｘ軸回りの角速度を検出し、デジタルのＸ軸角速度データを出力する。Ｘ軸角速度データはＸ軸回りの角速度を表すデジタルデータである。Ｘ軸角速度センサーデバイス３０Ｘは、Ｘ軸回りの角速度を検出するセンサー素子を有している。センサー素子は、例えば水晶振動子などの圧電型の振動子により構成されるジャイロセンサー素子である。但し、センサー素子は、これには限定されず、シリコン基板などから形成された静電容量検出方式のＳｉ−ＭＥＭＳのジャイロセンサー素子などであってもよい。例えば、センサー素子は、複数のＳｉ−ＭＥＭＳのジャイロセンサー素子がマルチ接続されたものであってもよい。また、Ｘ軸角速度センサーデバイス３０Ｘは、センサー素子からの検出信号を増幅する増幅回路や、検出信号に対する同期検波を行う同期検波回路などを有するアナログ回路を含む。また、Ｘ軸角速度センサーデバイス３０Ｘ
は、アナログ回路からのアナログ信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路を含む。このＡ／Ｄ変換回路の出力データ、或いは当該出力データに対して温度補正、オフセット補正又は感度補正等の補正処理を行ったデータが、Ｘ軸角速度データになる。
【００８７】
Ｙ軸角速度センサーデバイス３０Ｙは、Ｙ軸回りの角速度を検出し、デジタルのＹ軸角速度データを出力する。Ｙ軸角速度データはＹ軸回りの角速度を表すデジタルデータである。Ｙ軸角速度センサーデバイス３０Ｙは、Ｙ軸回りの角速度を検出するセンサー素子を有している。センサー素子としては上述のように種々のタイプのものを用いることができる。また、Ｙ軸角速度センサーデバイス３０Ｙは、センサー素子からの検出信号を増幅する増幅回路と、同期検波回路などを有するアナログ回路と、アナログ回路からのアナログ信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路と、を含む。このＡ／Ｄ変換回路の出力データ、或いは当該出力データに対して補正処理を行ったデータが、Ｙ軸角速度データになる。
【００８８】
Ｚ軸角速度センサーデバイス３０Ｚは、Ｚ軸回りの角速度を検出し、デジタルのＺ軸角速度データを出力する。Ｚ軸角速度データはＺ軸回りの角速度を表すデジタルデータである。Ｚ軸角速度センサーデバイス３０Ｚは、Ｚ軸回りの角速度を検出するセンサー素子を有している。センサー素子としては上述のように種々のタイプのものを用いることができる。また、Ｚ軸角速度センサーデバイス３０Ｚは、センサー素子からの検出信号を増幅する増幅回路と、同期検波回路などを有するアナログ回路と、アナログ回路からのアナログ信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路と、を含む。このＡ／Ｄ変換回路の出力データ、或いは当該出力データに対して補正処理を行ったデータが、Ｚ軸角速度データになる。
【００８９】
加速度センサーデバイス４０は、Ｘ軸方向での加速度、Ｙ軸方向での加速度及びＺ軸方向での加速度を検出してデジタルのＸ軸加速度データ、Ｙ軸加速度データ及びＺ軸加速度データを出力する。Ｘ軸加速度データはＸ軸方向での加速度を表すデジタルデータである。同様に、Ｙ軸加速度データ、Ｚ軸加速度データは、各々、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向での加速度を表すデジタルデータである。加速度センサーデバイス４０は、例えば１つのデバイスで、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の加速度を検出可能な静電容量方式のＳｉ−ＭＥＭＳのセンサーデバイスである。但し、本実施形態はこれには限定されず、加速度センサーデバイス４０は、周波数変化型の水晶加速度センサー、ピエゾ抵抗型加速度センサー、或いは熱検知型加速度センサーであってもよい。
【００９０】
加速度センサーデバイス４０は、Ｘ軸加速度検出用のセンサー素子、Ｙ軸加速度検出用のセンサー素子及びＺ軸加速度検出用のセンサー素子を含む。なお、各軸の加速度検出用のセンサー素子として複数のセンサー素子を設けてもよい。また、加速度センサーデバイス４０は、これらの各軸の加速度検出用のセンサー素子からの検出信号を増幅する増幅回路等を有するアナログ回路と、アナログ回路からのアナログ信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路と、を含む。Ａ／Ｄ変換回路は、例えば、Ｘ軸加速度のアナログ信号と、Ｙ軸加速度のアナログ信号と、Ｚ軸加速度のアナログ信号とを時分割にデジタルデータにＡ／Ｄ変換する。このＡ／Ｄ変換回路の出力データ、或いは当該出力データに対して温度補正等の補正処理を行ったデータが、Ｘ軸加速度データ、Ｙ軸加速度データ、Ｚ軸加速度データになる。
【００９１】
なお、ここでのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、センサーモジュール１０の検出軸としてのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸である。Ｚ軸は、例えばセンサーモジュール１０が装着される計測対象物の装着面に直交する方向の軸である。装着面は、センサーモジュール１０が搭載される搭載面（実装面）と言うこともできる。また、後述する図１５のセンサーモジュール１０の厚さ方向をＺ軸の方向と言うこともできる。Ｘ軸とＹ軸は互いに直交し、且つ、Ｚ軸に直交す
る軸である。Ｘ軸、Ｙ軸の方向は任意であるが、図１５では、センサーモジュール１０の平面視における四角形状の第１辺に沿った軸をＸ軸とし、四角形状の第１の辺に直交する第２辺に沿った軸をＹ軸とすることができる。
【００９２】
マイクロコントローラー８０は、第１デジタルインターフェース回路８３と、第２デジタルインターフェース回路８４と、を含む。第１デジタルインターフェース回路８３、第２デジタルインターフェース回路８４は、デジタルのインターフェース処理を行う回路であり、例えばシリアルデータの送信や受信を行う。具体的には、第１デジタルインターフェース回路８３、第２デジタルインターフェース回路８４は、ＳＰＩの通信規格のインターフェース処理を行う。ただし、第１デジタルインターフェース回路８３、第２デジタルインターフェース回路８４は、Ｉ２Ｃの通信規格のインターフェース処理、或いはＳＰＩ又はＩ２Ｃの通信規格を発展させたり一部を改良又は改変した通信規格のインターフェース処理を行ってもよい。
【００９３】
第１デジタルインターフェースバスＢＳ１は、Ｘ軸角速度センサーデバイス３０Ｘ、Ｙ軸角速度センサーデバイス３０Ｙ及びＺ軸角速度センサーデバイス３０Ｚと、マイクロコントローラー８０の第１デジタルインターフェース回路８３とを、電気的に接続するバスである。そして、マイクロコントローラー８０には、この第１デジタルインターフェースバスＢＳ１を介して、Ｘ軸角速度センサーデバイス３０ＸからのＸ軸角速度データ、Ｙ軸角速度センサーデバイス３０ＹからのＹ軸角速度データ及びＺ軸角速度センサーデバイス３０ＺからのＺ軸角速度データが、入力される。
【００９４】
第２デジタルインターフェースバスＢＳ２は、加速度センサーデバイス４０と、マイクロコントローラー８０の第２デジタルインターフェース回路８４とを、電気的に接続するバスである。そして、マイクロコントローラー８０には、この第２デジタルインターフェースバスＢＳ２を介して、加速度センサーデバイス４０からのＸ軸加速度データ、Ｙ軸加速度データ及びＺ軸加速度データが入力される。
【００９５】
第１デジタルインターフェースバスＢＳ１は、第１デジタルインターフェース回路８３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。第２デジタルインターフェースバスＢＳ２は、第２デジタルインターフェース回路８４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。第１デジタルインターフェースバスＢＳ１、第２デジタルインターフェースバスＢＳ２は、データ信号線、クロック信号線を含む。またチップセレクト信号を含んでもよい。第１デジタルインターフェースバスＢＳ１、第２デジタルインターフェースバスＢＳ２は、図１５に示すセンサーモジュール１０の回路基板１００に配線される。
【００９６】
また、マイクロコントローラー８０は、ホストデバイス２１０と接続される第３デジタルインターフェース回路であるホストインターフェース回路９６を含む。ホストインターフェース回路９６は、デジタルのインターフェース処理を行う回路であり、例えばシリアルデータの送信や受信を行う。ホストインターフェース回路９６は例えばＳＰＩやＵＡＲＴなどにより実現できる。
【００９７】
そして、図７の構成においても、外部同期信号ＥＸＳＹＣが同期信号ＳＹＣとして、Ｘ軸角速度センサーデバイス３０Ｘ、Ｙ軸角速度センサーデバイス３０Ｙ、Ｚ軸角速度センサーデバイス３０Ｚ、及び加速度センサーデバイス４０に入力されている。即ち、これらの各センサーデバイスには図１で説明したようなマイクロコントローラー８０とのデータ通信用の端子が設けられており、この端子を介して、外部同期信号ＥＸＳＹＣが同期信号ＳＹＣとして入力される。このように、図７では、第１デジタルインターフェースバスＢＳ１、第２デジタルインターフェースバスＢＳ２の各々に含まれるデータ通信用の信号線
が、同期信号ＳＹＣの信号線として兼用されている。
【００９８】
図８にセンサーモジュール１０の他の構成例を示す。図８のセンサーモジュール１０は、図７の加速度センサーデバイス４０である第１加速度センサーデバイス４０Ａに加えて、第２加速度センサーデバイス４０Ｂが設けられている。そして、第１加速度センサーデバイス４０Ａ、第２加速度センサーデバイス４０Ｂは、第２デジタルインターフェースバスＢＳ２を介して、マイクロコントローラー８０の第２デジタルインターフェース回路８４に電気的に接続されている。そして、これらの第１加速度センサーデバイス４０Ａ、第２加速度センサーデバイス４０Ｂに対しても、外部同期信号ＥＸＳＹＣが同期信号ＳＹＣとして入力されている。
【００９９】
図８のように複数の加速度センサーデバイスを設ける構成によれば、これらの複数の加速度センサーデバイスからの加速度データの統計値である平均値等を、マイクロコントローラー８０が演算することで、加速度データの高精度化を実現できる。例えば、マイクロコントローラー８０は、第１加速度センサーデバイス４０ＡからのＸ軸加速度データと第２加速度センサーデバイス４０ＢからのＸ軸加速度データの平均値を求め、求めた平均値を最終的なＸ軸加速度データとしてホストデバイス２１０等に出力する。また、マイクロコントローラー８０は、第１加速度センサーデバイス４０ＡからのＹ軸加速度データと第２加速度センサーデバイス４０ＢからのＹ軸加速度データの平均値を求め、求めた平均値を最終的なＹ軸加速度データとして出力する。また、マイクロコントローラー８０は、第１加速度センサーデバイス４０ＡからのＺ軸加速度データと第２加速度センサーデバイス４０ＢからのＺ軸加速度データの平均値を求め、求めた平均値を最終的なＺ軸加速度データとして出力する。
【０１００】
そして、本実施形態では、このように複数の加速度センサーデバイスを設けた場合に、複数の加速度センサーデバイスに対して、共通の同期信号ＳＹＣを入力している。例えば、上述した第１の比較例の手法では、加速度データの平均値の算出に使用する複数の加速度データの取り込みタイミングが、異なったタイミングになってしまうため、マイクロコントローラー８０が適正な平均値を求めることができないという問題がある。この点、本実施形態によれば、マイクロコントローラー８０は、同じ座標軸についての加速度データを複数の加速度センサーデバイスを用いて検出して、その平均値を求める場合に、同期信号ＳＹＣによる同じ同期タイミングで取り込まれた複数の加速度データを用いて、平均値を求めることができるため、適正な平均値を求めることができる。
【０１０１】
なお、本実施形態では、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各角速度センサーデバイスとして、複数の角速度センサーデバイスを設けてもよい。具体的には、センサーモジュール１０は、第２のＸ軸角速度センサーデバイス、第２のＹ軸角速度センサーデバイス及び第２のＺ軸角速度センサーデバイスのうちの少なくとも１つセンサーデバイスを含むことができる。この場合には、この少なくとも１つのセンサーデバイスは、第１デジタルインターフェースバスＢＳ１を介して、マイクロコントローラー８０の第１デジタルインターフェース回路８３に電気的に接続される。そして、この少なくとも１つのセンサーデバイスに対しても、外部同期信号ＥＸＳＹＣが同期信号ＳＹＣとして入力される。
【０１０２】
例えば、上記の少なく１つのセンサーデバイスとして、第２のＺ軸角速度センサーデバイスが設けられたとする。この場合には、マイクロコントローラー８０は、Ｚ軸角速度センサーデバイス３０ＺからのＺ軸角速度データと、第２のＺ軸角速度センサーデバイスからのＺ軸角速度データの平均値を求め、求めた平均値を最終的なＺ軸角速度データとしてホストデバイス２１０に出力する。このようにすれば、Ｚ軸角速度データの高精度化を図れる。Ｘ軸角速度データ、Ｙ軸角速度データについても、対応する複数の角速度デバイスを設けて、平均値を求めることで、高精度化を図れる。そして、このように同じ座標軸に
ついての角速度データを複数の角速度センサーデバイスを用いて検出し、その平均値を求める場合に、同期信号ＳＹＣによる同じ同期タイミングで取り込まれた角速度データに基づいて平均値を求めることができるため、適正な平均値を求めることが可能になる。
【０１０３】
なお、自動車等の移動体においては、Ｚ軸回りの回転運動に対応するヨーイングの回転運動の検出が重要となる。したがって、ヨー角速度やヨー角の検出に必要なＺ軸角速度の高精度化を図る必要があり、この意味では第２のＺ軸角速度センサーデバイスを設けて、複数の角速度センサーデバイスからのＺ軸角速度データの平均値を求めることが望ましい。
【０１０４】
図９は第１デジタルインターフェースバスＢＳ１での信号波形例を示す図である。第１デジタルインターフェースバスＢＳ１は、チップセレクト信号ＸＣＳ、クロック信号ＳＣＬＫ、データ入力信号ＳＤＩ、データ出力信号ＳＤＯの信号線を含む。まず、負論理のチップセレクト信号ＸＣＳがＬレベルになる。これにより、チップセレクト信号ＸＣＳの信号線が共通接続されているＸ軸角速度センサーデバイス３０Ｘ、Ｙ軸角速度センサーデバイス３０Ｙ及びＺ軸角速度センサーデバイス３０Ｚの全てがチップセレクトされる。データ入力信号ＳＤＩの最初の１ビットのＲ／Ｗはリード／ライトを指示するビットである。Ｒ／Ｗ＝１の場合にはリードが指示され、Ｒ／Ｗ＝０の場合にはライトが指示される。Ｒ／Ｗの次の２ビットのＡ［１：０］はアドレスを指定するものである。共通アドレスを指定する場合にはＡ［１：０］＝００となる。Ｘ軸角速度センサーデバイス３０Ｘ、Ｙ軸角速度センサーデバイス３０Ｙ、Ｚ軸角速度センサーデバイス３０Ｚの個別アドレスを指定する場合には、各々、Ａ［１：０］＝０１、１０、１１となる。Ａ［１：０］の次の４ビットのＣ［４：０］は、コマンド内容及びレジスターアドレスを指示するものである。
【０１０５】
図９では、Ｆ１に示すようにＲ／Ｗ＝１となっており、リードが指示されており、マイクロコントローラー８０がリードコマンドを発行している。また、Ｆ２に示すようにＡ［１：０］＝００となっており、共通アドレスが指定されている。また、Ｆ３によってコマンド内容やレジスターアドレスが指示されている。これにより、期間Ｔ１では、Ｘ軸角速度センサーデバイス３０ＸがＸ軸角速度データを出力し、次の期間Ｔ２では、Ｙ軸角速度センサーデバイス３０ＹがＹ軸角速度データを出力し、次の期間Ｔ３では、Ｚ軸角速度センサーデバイス３０ＺがＺ軸角速度データを出力する。これらのＸ軸角速度データ、Ｙ軸角速度データ、Ｚ軸角速度データは、同期信号ＳＹＣによる共通の同期タイミングにおいて各角速度センサーデバイスの検出回路から取り込まれた角速度データである。このように、図９の第１デジタルインターフェースバスＢＳ１では、Ｘ軸角速度センサーデバイス３０Ｘ、Ｙ軸角速度センサーデバイス３０Ｙ、Ｚ軸角速度センサーデバイス３０Ｚからの角速度データの連続読み出しが可能になっている。これは、それぞれの角速度センサーデバイスが、自身の送信順番と、角速度センサーデバイスの接続個数と、送信データのビット数を記憶することで実現される。
【０１０６】
図１０は第２デジタルインターフェースバスＢＳ２での信号波形例を示す図である。第２デジタルインターフェースバスＢＳ２も、チップセレクト信号ＸＣＳ、クロック信号ＳＣＬＫ、データ入力信号ＳＤＩ、データ出力信号ＳＤＯの信号線を含む。図１０ではチップセレクト信号ＸＣＳがＬレベルになって、加速度センサーデバイス４０がチップセレクトされる。その後、Ｆ４に示すように加速度センサーデバイス４０のアドレスを指定するアドレス設定が、マイクロコントローラー８０によりデータ入力信号ＳＤＩを用いて行われる。そして、加速度センサーデバイス４０は、期間Ｔ１においてＸ軸加速度データを出力し、次の期間Ｔ２においてＹ軸加速度データを出力し、次の期間Ｔ３においてＺ軸加速度データを出力する。これらのＸ軸加速度データ、Ｙ軸加速度データ、Ｚ軸加速度データは、同期信号ＳＹＣによる共通の同期タイミングにおいて加速度センサーデバイス４０の検出回路から取り込まれた加速度データである。このように、第２デジタルインターフェ
ースバスＢＳ２では、Ｆ４に示すアドレス設定で指定された１つの加速度センサーデバイス４０が、Ｘ軸加速度データ、Ｙ軸加速度データ、Ｚ軸加速度データを順次に出力する。
【０１０７】
図１１は第１デジタルインターフェースバスＢＳ１における連続読み出しの継続を説明する信号波形例である。図１１では、期間Ｔ３でＺ軸角速度センサーデバイス３０ＺがＺ軸角速度データを出力した後、次の期間Ｔ４において、Ｘ軸角速度センサーデバイス３０ＸがＸ軸角速度データを出力する。そして、次の期間Ｔ５では、Ｙ軸角速度センサーデバイス３０ＹがＹ軸角速度データを出力し、次の期間Ｔ６では、Ｚ軸角速度センサーデバイス３０ＺがＺ軸角速度データを出力する。
【０１０８】
図１２は、図８に示すように第１加速度センサーデバイス４０Ａ及び第２加速度センサーデバイス４０Ｂが接続された時の第２デジタルインターフェースバスＢＳ２の信号波形例を示す図である。第２デジタルインターフェースバスＢＳ２では、第１デジタルインターフェースバスＢＳ１のような連続読み出しを行うことができない。このためＦ５のアドレス設定で、マイクロコントローラー８０が第１加速度センサーデバイス４０Ａのアドレスを指定する。これにより、第１加速度センサーデバイス４０Ａが、期間ＴＡ１においてＸ軸加速度データを出力し、次の期間ＴＡ２においてＹ軸加速度データを出力し、次の期間ＴＡ３においてＺ軸加速度データを出力する。次に、Ｆ６のアドレス設定で、マイクロコントローラー８０が第２加速度センサーデバイス４０Ｂのアドレスを指定する。これにより、第２加速度センサーデバイス４０Ｂが、期間ＴＢ１においてＸ軸加速度データを出力し、次の期間ＴＢ２においてＹ軸加速度データを出力し、次の期間ＴＢ３においてＺ軸加速度データを出力する。
【０１０９】
この場合に、本実施形態では、期間ＴＡ１で第１加速度センサーデバイス４０Ａが出力するＸ軸加速度データと、期間ＴＢ１で第２加速度センサーデバイス４０Ｂが出力するＸ軸加速度データは、共通の同期タイミングにおいて各加速度センサーデバイスの検出回路から取り込まれた加速度データである。期間ＴＡ２でのＹ軸加速度データと期間ＴＢ２でのＹ軸加速度データも、共通の同期タイミングで取り込まれた加速度データであり、期間ＴＡ３でのＺ軸加速度データと期間ＴＢ３でのＺ軸加速度データも、共通の同期タイミングで取り込まれた加速度データである。この共通の同期タイミングでの加速度データの取り込みは、図８に示すように第１加速度センサーデバイス４０Ａ、第２加速度センサーデバイス４０Ｂに対して共通の同期信号ＳＹＣを入力することで実現される。このようにすることで、マイクロコントローラー８０が期間ＴＡ１のＸ軸加速度データと期間ＴＢ１のＸ軸加速度データの平均値を求める場合に、当該平均値の精度の向上を図れる。同様に、マイクロコントローラー８０が期間ＴＡ２のＹ軸加速度データと期間ＴＢ２のＹ軸加速度データの平均値や、期間ＴＡ３のＺ軸加速度データと期間ＴＢ３のＺ軸加速度データの平均値を求める場合に、当該平均値の精度の向上を図れる。
【０１１０】
また、本実施形態では、第１デジタルインターフェースバスＢＳ１と第２デジタルインターフェースバスＢＳ２は、例えばコマンド体系が異なっており、検出データの通信方式も異なっている。例えば、角速度センサーデバイスと加速度センサーデバイスとでは、動作設定パラメーターや補正処理用パラメーターが異なるため、コマンドの種類やコマンドのパラメーターが異なったものとなる。このため、第１デジタルインターフェースバスＢＳ１と第２デジタルインターフェースバスＢＳ２とでは、コマンド体系が異なっている。
【０１１１】
また、図９に示すように、角速度センサーデバイスでは、各軸用の角速度センサーデバイスが各軸の角速度データを出力する。即ち、Ｘ軸角速度センサーデバイス３０ＸがＸ軸角速度データを出力し、Ｙ軸角速度センサーデバイス３０ＹがＹ軸角速度データを出力し、Ｚ軸角速度センサーデバイス３０ＺがＺ軸角速度データを出力する。これに対して、加速度センサーデバイスでは、１つの加速度センサーデバイスが、複数の軸の加速度データ
を出力する。即ち、１つの加速度センサーデバイス４０が、Ｘ軸加速度データ、Ｙ軸加速度データ、Ｚ軸加速度データを出力する。このように、第１デジタルインターフェースバスＢＳ１と第２デジタルインターフェースバスＢＳ２とでは、通信方式が異なっている。
【０１１２】
また、角速度センサーデバイスでは、複数の角速度センサーデバイスからの角速度データの連続読み出しが可能である。これに対して、加速度センサーデバイスでは、複数の加速度センサーデバイスからの加速度データの連続読み出しができないようになっている。即ち、図１２に示すように、マイクロコントローラー８０は、まず第１加速度センサーデバイス４０Ａのアドレスを指定して、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の加速度データを読み出し、次に第２加速度センサーデバイス４０Ｂのアドレスを指定して、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の加速度データを読み出す。この点においても、第１デジタルインターフェースバスＢＳ１と第２デジタルインターフェースバスＢＳ２とでは、通信方式が異なっている。なお、加速度センサーデバイスにおいても、マイクロコントローラー８０が複数の加速度センサーデバイスからの連続読み出しを可能にする変形実施も可能である。
【０１１３】
なお、上記のセンサーモジュール１０では、複数のセンサーデバイスとマイクロコントローラー８０とが別体であり、各センサーデバイスのデータ通信用の端子とマイクロコントローラー８０のデータ通信用の端子とが電気的に接続されているが、センサーモジュール１０はこのような構成に限られない。
【０１１４】
図１３にセンサーモジュール１０の他の構成例を示す。図１３のセンサーモジュール１０は、第１センサー素子５０Ｘと、第２センサー素子５０Ｙと、集積回路装置１６と、を含む。第１センサー素子５０Ｘ、第２センサー素子５０Ｙは、物理量を検出するセンサー素子であり、その機能は上述した通りであり、説明を省略する。なお、図１３ではセンサー素子の個数が２個の場合の例を示しているが、センサー素子の個数は３個以上であってもよい。例えば、ｎを２以上の整数として、図１３のセンサーモジュール１０は第１センサー素子〜第ｎセンサー素子を含むことができる。
【０１１５】
集積回路装置１６は、検出回路６１と、インターフェース回路７１と、マイクロコントローラー８０と、選択回路１１と、を含む。集積回路装置１６は半導体により実現されるＩＣチップである。なお、集積回路装置１６は図１３の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。例えば、選択回路１１は集積回路装置１６とは別に設けられていてもよい。
【０１１６】
検出回路６１は、第１センサー素子５０Ｘおよび第２センサー素子５０Ｙからの信号が入力されて検出処理を行う。検出回路６１は、第１センサー素子５０Ｘからの信号が入力されて検出処理を行う第１検出回路６０Ｘと、第２センサー素子５０Ｙからの信号が入力されて検出処理を行う第２検出回路６０Ｙと、を含んでもよい。第１検出回路６０Ｘ、第２検出回路６０Ｙの構成は、例えば上述した通りであり、その説明を省略する。
【０１１７】
インターフェース回路７１は、検出回路６１からの検出データを出力する。インターフェース回路７１は、第１検出回路６０Ｘからの検出データを出力する第１インターフェース回路７０Ｘと、第２検出回路６０Ｙからの検出データを出力する第２インターフェース回路７０Ｙと、を含んでもよい。第１インターフェース回路７０Ｘ、第２インターフェース回路７０Ｙの構成は、例えば上述した通りであり、その説明を省略する。
【０１１８】
なお、センサー素子の個数を３個以上とし、第ｎセンサー素子を設ける場合には、検出回路１は、第ｎセンサー素子からの信号が入力されて検出処理を行う第ｎ検出回路を含み、インターフェース回路７１は、第ｎ検出回路からの第ｎ検出データを出力する第ｎインターフェース回路を含むことができる。
【０１１９】
センサーモジュール１０は、インターフェース回路７１とマイクロコントローラー８０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。例えば、インターフェース回路７１が第１インターフェース回路７０Ｘと第２インターフェース回路７０Ｙとを含む場合、デジタルインターフェースバスＢＳは、第１インターフェース回路７０Ｘ及び第２インターフェース回路７０Ｙとマイクロコントローラー８０とを電気的に接続するデジタルインターフェースバスであってもよい。デジタルインターフェースバスＢＳの構成は、例えば上述した通りであり、その説明を省略する。
【０１２０】
マイクロコントローラー８０は、インターフェース回路７１を介して、検出回路６１からの検出データが入力される。マイクロコントローラー８０は、例えば、処理回路９０、信号処理回路９２、割り込みコントローラー９４、ホストインターフェース回路９６を含む。
【０１２１】
信号処理回路９２は、上述した通り、検出データに対するフィルター処理や補正処理などのデジタル信号処理を行う。また、割り込みコントローラー９４は、上述した通り、各種の割り込み要求を受け付け、優先順位と割り込みレベルに従って、処理回路９０に対して、各種の信号を出力する。また、ホストインターフェース回路９６は、上述した通り、ホストデバイス２１０とのデジタルのインターフェース処理を行う回路であり、ホストデバイス２１０は、ホストインターフェース回路９６を介してレジスター部９１のデータレジスターにアクセスして、検出データを読み出すことができる。
【０１２２】
処理回路９０は、デジタルインターフェースバスＢＳに接続され、インターフェース回路７０（第１インターフェース回路７０Ｘ、第２インターフェース回路７０Ｙ）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。また、処理回路９０は、各種のレジスターを有するレジスター部９１を含み、上述した通り、各種の演算処理や制御処理を実行する。具体的には、処理回路９０は、上述した通り、割り込み要求に対応する割り込み処理、信号処理回路９２によるフィルター処理後の検出データに対する温度補正処理、信号ＤＲＤＹを生成してホストデバイス２１０に出力する処理等を行う。
【０１２３】
また、マイクロコントローラー８０は、外部同期信号ＥＸＳＹＣ又は外部同期信号ＥＸＳＹＣに基づく信号である同期信号ＳＹＣのインターフェース回路７１への入力および、通信信号のインターフェース回路７１への入力または出力の何れかを選択する。具体的には、例えば、マイクロコントローラー８０の処理回路９０は、レジスター部９１の制御レジスターの値に応じて、同期信号ＳＹＣのインターフェース回路７１への入力および、通信信号のインターフェース回路７１への入力または出力の何れかを選択するための制御信号ＣＴを選択回路１１に出力する。なお、通信信号は、インターフェース回路７１とマイクロコントローラー８０との間の通信に用いられる信号であり、例えば、前述のチップセレクト信号ＸＣＳ、クロック信号ＳＣＬＫ、データ入力信号ＳＤＩ及びデータ出力信号ＳＤＯがそれぞれ通信信号に相当する。
【０１２４】
選択回路１１は、上述した通り、例えば、バッファー１２と、抵抗１３と、プルアップ抵抗１４と、プルダウン抵抗１５と、を含む。バッファー１２、抵抗１３、プルアップ抵抗１４及びプルダウン抵抗１５の接続関係は図１で説明した通りである。そして、選択回路１１は、制御信号ＣＴに基づいて、バッファー１２に入力される外部同期信号ＥＸＳＹＣを同期信号ＳＹＣとしてデジタルインターフェースバスＢＳに含まれる所定の信号線に出力するか否かを選択する。
【０１２５】
具体的には、制御信号ＣＴがＬレベルのとき、バッファー１２は、入力端子と出力端子とが導通するスルーモードで動作し、入力端子に入力された外部同期信号ＥＸＳＹＣを出
力端子から出力する。そして、バッファー１２を通過した外部同期信号ＥＸＳＹＣは、同期信号ＳＹＣとして、デジタルインターフェースバスＢＳを介して、インターフェース回路７１（第１インターフェース回路７０Ｘ、第２インターフェース回路７０Ｙ）に入力される。また、同期信号ＳＹＣは、デジタルインターフェースバスＢＳを介してマイクロコントローラー８０に入力される。
【０１２６】
一方、制御信号ＣＴがＨレベルのとき、バッファー１２は、入力端子と出力端子とが非導通となり、Ｈｉ−Ｚ出力となる。バッファー１２がＨｉ−Ｚ出力のとき、マイクロコントローラー８０は、例えば、チップセレクト信号ＸＣＳをアクティブにしてインターフェース回路７１（第１インターフェース回路７０Ｘ、第２インターフェース回路７０Ｙ）とデータ通信を行うことができる。
【０１２７】
なお、デジタルインターフェースバスＢＳの所定の信号線は、マイクロコントローラー８０に同期信号ＳＹＣが入力される信号線であるとともに、例えば、マイクロコントローラー８０がデータ入力信号ＳＤＩを出力する信号線でもあるため、マイクロコントローラー８０に対する入力信号線にも出力信号線にもなり得る。そのため、マイクロコントローラー８０の処理回路９０は、インターフェース回路７１とデータ通信を行う前に当該所定の信号線を出力信号線に設定し、Ｌレベルの制御信号ＣＴを出力する前に当該所定の信号線を入力信号線に設定する。例えば、処理回路９０は、レジスター部９１の制御レジスターの所定のビットに０又は１を書き込むことにより、当該所定の信号線を入力信号線又は出力信号線に設定することができる。
【０１２８】
なお、同期信号ＳＹＣは、図１３では外部同期信号ＥＸＳＹＣであるが、外部同期信号ＥＸＳＹＣに基づく信号であってもよく、例えば、前述の図３で説明したように、同期信号出力回路８８が、外部同期信号ＥＸＳＹＣをクロック信号でサンプリングすることなどにより生成される信号であってもよい。
【０１２９】
図１３のセンサーモジュール１０では、インターフェース回路７１（第１インターフェース回路７０Ｘ）は、同期信号ＳＹＣに基づいて第１検出データをマイクロコントローラー８０に出力し、インターフェース回路７１（第２インターフェース回路７０Ｙ）は、同期信号ＳＹＣに基づいて第２検出データをマイクロコントローラー８０に出力する。したがって、インターフェース回路７１（第１インターフェース回路７０Ｘ、第２インターフェース回路７０Ｙ）は、入力された同期信号ＳＹＣを用いて、検出回路６１（第１検出回路６０Ｘ、第２検出回路６０Ｙ）から適切なタイミングでの検出データを取得し、マイクロコントローラー８０に出力できるようになる。これにより、図１３のセンサーモジュール１０においても、図１のセンサーモジュール１０と同様、センサーモジュール１０を用いて計測される情報の高精度化等を図れるようになる。
【０１３０】
また、図１３のセンサーモジュール１０では、デジタルインターフェースバスＢＳの所定の信号線は、同期信号ＳＹＣが伝播する信号線として兼用されるので、センサーモジュール１０の小型化に有利である。
【０１３１】
２．計測システム
図１４に本実施形態の計測システム２００の構成例を示す。計測システム２００はセンサーモジュール１０と、センサーモジュール１０に電気的に接続されているホストデバイス２１０を含む。また、ＧＰＳ受信部２２０、ＧＰＳ受信用のアンテナ２２２、発振器２３０を含むことができる。図１４では、センサーモジュール１０は６軸の慣性計測装置（ＩＭＵ）として用いられている。ホストデバイス２１０はＭＰＵ等の各種のプロセッサーにより実現できる。なお、ホストデバイス２１０をＡＳＩＣの集積回路装置により実現してもよい。ホストデバイス２１０は、デジタル信号処理を実行するＤＳＰ２１２（デジタ
ルシグナルプロセッサー）と、クロック信号を生成するクロック信号生成回路２１３と、を含む。
【０１３２】
ＧＰＳ受信部２２０は、アンテナ２２２を介してＧＰＳ衛星からの信号を受信する。即ち、位置情報が重畳された衛星信号をＧＰＳ搬送波として受信する。ＧＰＳ受信部２２０は、ＧＰＳ受信機であり、ＧＰＳの受信回路を含む集積回路装置により実現できる。ホストデバイス２１０は、ＧＰＳ受信部２２０が受信した信号に基づいて、移動体等の計測対象物の位置、速度、方位を表すＧＰＳ測位データを検出する。計測対象物の位置は緯度、経度又は高度などである。このＧＰＳ測位データには、受信状態や受信時刻等を示すステータスデータも含まれている。また、ホストデバイス２１０は、センサーモジュール１０からの加速度データ及び角速度データを受け、これらのデータに対して慣性航法演算処理を行い、慣性航法測位データを求める。慣性航法測位データは、計測対象物の加速度データ及び姿勢データを含む。そして、ホストデバイス２１０は、求められた慣性航法測位データとＧＰＳ測位データに基づいて、計測対象物の位置等を算出する。計測対象物が自動車等の移動体である場合には、ホストデバイス２１０は、移動体が地面のどの位置を走行しているかを算出する。なお、このような計測対象物の位置や姿勢の演算処理は、ＤＳＰ２１２を用いたカルマンフィルター処理により実現できる。
【０１３３】
発振器２３０は、水晶振動子などの振動子を用いて発振クロック信号を生成する。発振器２３０は、例えば温度補償型発振器（ＴＣＸＯ）である。或いは、発振器２３０として恒温槽を備える恒温槽型発振器（ＯＣＸＯ）などを用いてもよい。クロック信号生成回路２１３は、発振器２３０からの発振クロック信号に基づき、ホストデバイス２１０で用いられる各種のクロック信号を生成する。この場合に、クロック信号生成回路２１３は、ＧＰＳ等の衛星測位システムから取得された信号である時刻基準信号に基づいて、クロック信号を生成する。例えば、クロック信号生成回路２１３は、クロック信号の１つとして外部同期信号ＥＸＳＹＣを生成する。
【０１３４】
ホストデバイス２１０は、ＧＰＳ受信部２２０が受信した衛星信号に含まれる時刻情報に基づいて、正確な絶対時刻情報を取得できる。時刻情報は年、月、日、時、分、秒等の情報である。そして、ＧＰＳ受信部２２０は、時刻基準信号として１秒ごとにパルスが発生するＰＰＳ信号を出力する。クロック信号生成回路２１３は、発振器２３０からの発振クロック信号により動作するＰＬＬ回路により構成され、ＰＬＬ回路には、ＰＰＳ信号がクロック同期用の基準信号として入力される。そして、ＰＬＬ回路は、時刻基準信号であるＰＰＳ信号に同期したクロック信号を生成する。ホストデバイス２１０は、このようにして時刻基準信号に同期した外部同期信号ＥＸＳＹＣをセンサーモジュール１０に出力する。
【０１３５】
以上のように、本実施形態では、外部同期信号ＥＸＳＹＣは、時刻基準信号に基づき生成された信号になっている。これにより、センサーモジュール１０は、時刻基準信号に基づき生成された外部同期信号ＥＸＳＹＣを用いて、センサーデバイスでの検出データを取得できるようになる。即ち、センサーモジュール１０は、時刻基準信号に基づき生成された外部同期信号ＥＸＳＹＣを用いることで、正確な時刻に同期したタイミングで、センサーデバイスの検出回路からの検出データを取得できるようになる。したがって、センサーモジュール１０は、正確な時刻に同期した適切なタイミングで取得された検出データを、ホストデバイス２１０に出力することができ、センサーモジュール１０を用いて計測される情報の高精度化を図れる。
【０１３６】
例えば、ホストデバイス２１０は、ＧＰＳ受信部２２０が受信した衛星信号を用いることで、正確な絶対時刻情報を取得できる。したがって、ホストデバイス２１０は、外部同期信号ＥＸＳＹＣの各同期タイミングの絶対時刻についても特定できる。そして、センサ
ーモジュール１０からは、外部同期信号ＥＸＳＹＣの同期タイミングで取得された検出データが出力される。また、センサーデバイスでの検出データの取得タイミングから、当該検出データがホストデバイス２１０に入力されるタイミングまでの遅延時間は、デジタル処理による遅延時間であるため、ホストデバイス２１０は、その遅延時間の長さであるクロック数を特定できる。したがって、ホストデバイス２１０は、センサーモジュール１０から入力された加速度データや角速度データなどの検出データが、どの時刻で取得された検出データなのかを特定できる。そして、前述したようにホストデバイス２１０は、衛星信号に基づき求められたＧＰＳ測位データと、センサーモジュール１０からの検出データに基づき求められた慣性航法測位データとに基づいて、計測対象物の位置等を算出している。したがって、ホストデバイス２１０は、加速度データや角速度データなどの検出データの取得タイミングの絶対時刻を特定できることで、計測対象物の位置等を正確に算出できるようになる。
【０１３７】
また、本実施形態では、時刻基準信号は、例えば衛星測位システムから取得された信号である。例えば、時刻基準信号は、衛星測位システムから取得されたＰＰＳ信号などである。このようにすれば、計測システム２００は、衛星測位システムを有効活用して時刻基準信号を取得し、取得された時刻基準信号に基づき生成された外部同期信号ＥＸＳＹＣを用いて、センサーデバイスでの検出データを取得することが可能になる。
【０１３８】
なお、以上では、衛星測位システムがＧＰＳ（Global Positioning System）である場合を例にとり説明したが、計測システム２００は、衛星測位システムとして、他の全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）を利用してもよい。例えば、計測システム２００は、ＥＧＮＯＳ（European Geostationary Navigation Overlay Service）、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（Global Navigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ、ＢｅｉＤｏｕ（BeiDou Navigation Satellite System）などの衛星測位システムのうちの１又は２以上を利用してもよい。また、計測システム２００は、衛星測位システムの少なくとも１つにＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＥＧＮＯＳ（European Geostationary Satellite Navigation
Overlay Service）などの静止衛星型衛星航法補強システム（ＳＢＡＳ：Satellite Based Augmentation System）を利用してもよい。また、時刻基準信号は、衛星測位システムから取得された信号には限定されない。例えば、計測システム２００は、原子発振器などの高精度な発振器を用いて時刻基準信号を生成したり、ネットワークを用いて絶対時刻を取得することで時刻基準信号を生成してもよい。
【０１３９】
３．センサーモジュールの具体例
図１５はセンサーモジュール１０の具体例を示す分解斜視図である。図１５のセンサーモジュール１０は、回路基板１００、インナーケース１２０、環状の緩衝材１３０、アウターケース１４０を含み、これによりセンサーユニットが構成されている。センサーモジュール１０は、アウターケース１４０の内部に、環状の緩衝材１３０を介在させて、回路基板１００を搭載した構成となっている。回路基板１００には角速度センサーデバイス、加速度センサーデバイスなどのセンサーデバイスが搭載されている。
【０１４０】
センサーモジュール１０は、平面形状が四角形状の直方体であり、四角形の対角方向に位置する２箇所の頂点近傍に、固定部としてのネジ穴１４２、１４４が形成されている。これらのネジ穴１４２、１４４に２本のネジを通して、自動車などの計測対象物の装着面に対して、センサーモジュール１０を固定した状態で使用する。センサーモジュール１０の上面視における表面には、開口部１２２が形成されている。開口部１２２の内部には、プラグ型のコネクター１１０が配置される。コネクター１１０は、複数のピンが並んで配置されている。このコネクター１１０には、ソケット型のコネクターが接続されて、センサーモジュール１０への電源供給や、センサーモジュール１０が検出した検出データの出
力などの電気信号の送受信が行われる。アウターケース１４０は、例えばアルミニウムを箱状に削り出した台座である。アウターケース１４０の外形は、前述したセンサーモジュール１０の全体形状と同様に、平面形状が四角形状の直方体である。但しアウターケース１４０の外形の平面形状は、例えば６角形や８角形などの多角形であってもよいし、その多角形の頂点部分の角部が面取りされていたり、各辺が曲線状であったり、外形が円形状であってもよい。
【０１４１】
なお、図１５において、インナーケース１２０の底面側には凹部１２１が設けられている。そして、回路基板１００の厚み方向からみた平面視（Ｚ軸の負方向での平面視）において、凹部１２１と重なる領域に、角速度センサーデバイスや加速度センサーデバイスを含むセンサーデバイス群が配置されている。そして、回路基板１００と凹部１２１により形成される空間に充填部材が充填されて固化される。これにより、回路基板１００及びセンサーデバイス群の一部分又は全部が充填部材に覆われるようになり、共振周波数を外部からのノイズ振動の帯域から外すようにシフトさせることなどが可能になる。
【０１４２】
４．角速度センサーデバイス
図１６に角速度センサーデバイス３０の詳細な構成例を示す。角速度センサーデバイス３０は、振動子５６、駆動回路５８、検出回路６０、処理回路６６、インターフェース回路７０を含む。駆動回路５８は、振動子５６からのフィードバック信号ＤＧが入力されて信号増幅を行う増幅回路や、自動ゲイン制御を行うＡＧＣ回路や、駆動信号ＤＳを振動子５６に出力する出力回路などを含むことができる。例えば、ＡＧＣ回路は、振動子５６からのフィードバック信号ＤＧの振幅が一定になるように、ゲインを可変に自動調整する。出力回路は、例えば矩形波の駆動信号ＤＳを振動子５６に出力する。検出回路６０は増幅回路、同期検波回路、Ａ／Ｄ変換回路等を含むことができる。増幅回路は、振動子５６からの検出信号Ｓ１、Ｓ２が入力されて、差動信号である検出信号Ｓ１、Ｓ２の電荷−電圧変換や信号増幅を行う。同期検波回路は、駆動回路５８からの同期信号を用いて、所望波を抽出するための同期検波を行う。Ａ／Ｄ変換回路は、同期検波後のアナログの検出信号をデジタルの検出データに変換して、処理回路６６に出力する。処理回路６６は、検出データに対するゼロ点補正、感度調整、フィルター処理、温度補正等の各種の処理を行い、処理後の検出データをインターフェース回路７０に出力する。
【０１４３】
図１６では、振動子５６としてダブルＴ型構造の振動子を用いている。なお、振動子５６として音叉型又はＨ型等の振動子を用いてもよい。振動子５６は、駆動アーム３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ、３８Ｄと、検出アーム３９Ａ、３９Ｂと、基部３１と、連結アーム３２Ａ、３２Ｂを有する。矩形状の基部３１に対して＋ｙ軸方向、−ｙ軸方向に検出アーム３９Ａ、３９Ｂが延出している。また、基部３１に対して＋ｘ軸方向、−ｘ軸方向に連結アーム３２Ａ、３２Ｂが延出している。そして、連結アーム３２Ａに対して、その先端部から＋ｙ軸方向、−ｙ軸方向に駆動アーム３８Ａ、３８Ｂが延出しており、連結アーム３２Ｂに対して、その先端部から＋ｙ軸方向、−ｙ軸方向に駆動アーム３８Ｃ、３８Ｄが延出している。駆動アーム３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ、３８Ｄ、検出アーム３９Ａ、３９Ｂの先端側には周波数調整用の錘部が設けられている。ｚ軸を振動子５６の厚さ方向とすると、振動子５６は、ｚ軸回りでの角速度を検出する。
【０１４４】
駆動アーム３８Ａ、３８Ｂの上面及び下面には、駆動電極３３が形成され、駆動アーム３８Ａ、３８Ｂの右側面及び左側面には、駆動電極３４が形成される。駆動アーム３８Ｃ、３８Ｄの上面及び下面には、駆動電極３４が形成され、駆動アーム３８Ｃ、３８Ｄの右側面及び左側面には駆動電極３３が形成される。そして、駆動回路５８からの駆動信号ＤＳは駆動電極３３に供給され、駆動電極３４からのフィードバック信号ＤＧが駆動回路５８に入力される。検出アーム３９Ａの上面及び下面には、検出電極３５が形成され、検出アーム３９Ａの右側面及び左側面には、接地電極３７が形成される。検出アーム３９Ｂの
上面及び下面には、検出電極３６が形成され、検出アーム３９Ｂの右側面及び左側面には、接地電極３７が形成される。そして、検出電極３５、３６からの検出信号Ｓ１、Ｓ２は検出回路６０に入力される。
【０１４５】
次に、角速度センサーデバイス３０の動作を説明する。駆動回路５８により駆動電極３３に対して駆動信号ＤＳが印加されると、駆動アーム３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ、３８Ｄは、逆圧電効果により図１６の矢印Ｃ１に示すような屈曲振動を行う。例えば、実線の矢印で示す振動姿態と点線の矢印で示す振動姿態を所定の周波数で繰り返す。即ち、駆動アーム３８Ａ、３８Ｃの先端が互いに接近と離間を繰り返し、駆動アーム３８Ｂ、３８Ｄの先端も互いに接近と離間を繰り返す屈曲振動を行う。このとき、駆動アーム３８Ａ及び３８Ｂと駆動アーム３８Ｃ及び３８Ｄとが、基部３１の重心位置を通るｘ軸に対して線対称の振動を行っているので、基部３１、連結アーム３２Ａ、３２Ｂ、検出アーム３９Ａ、３９Ｂはほとんど振動しない。
【０１４６】
この状態で、振動子５６に対してｚ軸を回転軸とした角速度が加わると、コリオリ力により駆動アーム３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ、３８Ｄは矢印Ｃ２に示すように振動する。即ち、矢印Ｃ１の方向とｚ軸の方向とに直交する矢印Ｃ２の方向のコリオリ力が、駆動アーム３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ、３８Ｄに作用することで、矢印Ｃ２の方向の振動成分が発生する。この矢印Ｃ２の振動が連結アーム３２Ａ、３２Ｂを介して基部３１に伝わり、これにより検出アーム３９Ａ、３９Ｂが矢印Ｃ３の方向で屈曲振動を行う。この検出アーム３９Ａ、３９Ｂの屈曲振動による圧電効果で発生した電荷信号が、検出信号Ｓ１、Ｓ２として検出回路６０に入力されて、ｚ軸回りでの角速度が検出されるようになる。
【０１４７】
５．電子機器
図１７は本実施形態の電子機器３００の構成例を示すブロック図である。電子機器３００は、上記実施形態のセンサーモジュール１０と、センサーモジュール１０の出力信号に基づいて処理を行う処理部３２０と、を含む。また、電子機器３００は、通信部３１０、操作部３３０、表示部３４０、記憶部３５０、アンテナ３１２を含むことができる。
【０１４８】
通信部３１０は、例えば無線回路であり、アンテナ３１２を介して外部からデータを受信したり、外部にデータを送信する処理を行う。処理部３２０は、電子機器３００の制御処理や、通信部３１０を介して送受信されるデータの種々のデジタル処理などを行う。また、処理部３２０は、センサーモジュール１０の出力信号に基づいて処理を行う。具体的には、処理部３２０は、センサーモジュール１０の検出データ等の出力信号（出力データ）に対して補正処理やフィルター処理などの信号処理を行ったり、或いは当該出力信号に基づいて、電子機器３００についての各種の制御処理を行う。この処理部３２０の機能は、例えばＭＰＵ、ＣＰＵなどのプロセッサーにより実現できる。操作部３３０はユーザーが入力操作を行うためのものであり、操作ボタンやタッチパネルディスプレイをなどにより実現できる。表示部３４０は各種の情報を表示するものであり、液晶や有機ＥＬなどのディスプレイにより実現できる。記憶部３５０はデータを記憶するものであり、その機能はＲＡＭやＲＯＭなどの半導体メモリーなどにより実現できる。
【０１４９】
なお、本実施形態の電子機器３００は、例えばデジタルスチールカメラ又はビデオカメラ等の映像関連機器、車載機器、頭部装着型表示装置や時計関連機器などのウェアラブル機器、インクジェット式吐出装置、ロボット、パーソナルコンピューター、携帯情報端末、印刷装置、或いは投影装置等に適用できる。車載機器はカーナビゲーション装置や自動運転用の機器等である。時計関連機器は時計やスマートウォッチなどである。インクジェット式吐出装置としてはインクジェットプリンターなどがある。携帯情報端末は、スマートフォン、携帯電話機、携帯型ゲーム装置、ノートＰＣ又はタブレット端末などである。また本実施形態の電子機器３００は、電子手帳、電子辞書、電卓、ワードプロセッサー、
ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器、魚群探知機、測定機器、移動体端末基地局用機器、計器類、フライトシミュレーター、ネットワークサーバー等にも適用できる。医療機器は、電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡などである。計器類は車両、航空機、船舶などの計器類である。
【０１５０】
図１８は、携帯型電子機器である腕時計型の活動計４００を示す平面図であり、図１９は活動計４００の構成例を示すブロック図である。活動計４００は、バンド４０１によってユーザーの手首等の部位に装着される。アクティブトラッカーである活動計４００は、デジタル表示の表示部４０２を備えると共に、Bluetooth（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）などによる無線通信が可能である。
【０１５１】
図１８、図１９に示すように、活動計４００は、センサーモジュール１０が収容されたケース４０３と、ケース４０３に収容され、センサーモジュール１０からの出力信号に基づいて処理を行う処理部４１０と、ケース４０３に収容されている表示部４０２と、ケース４０３の開口部を塞いでいる透光性カバー４０４と、を含む。また、透光性カバー４０４の外側にはベゼル４０５が設けられ、ケース４０３の側面には複数の操作ボタン４０６、４０７が設けられている。センサーモジュール１０には、３軸の加速度を検出する加速度センサー４１４と、３軸の角速度を検出する角速度センサー４１５とが、センサーデバイスとして設けられている。なお、センサーモジュール１０に、地磁気センサー４１２、圧力センサー４１３、脈拍センサー４１６又は温度センサー４１７などをセンサーデバイスとして設けてもよい。
【０１５２】
表示部４０２には、種々の検出モードに応じて、ＧＰＳセンサー４１１や地磁気センサー４１２を用いて求められた位置情報や移動量、加速度センサー４１４や角速度センサー４１５を用いて求められた運動量などの運動情報、脈拍センサー４１６を用いて求められた脈拍数などの生体情報、現在時刻などの時刻情報が表示される。また、温度センサー４１７を用いて求められた環境温度を表示することもできる。通信部４２２は、ユーザー端末などの情報端末との通信を行う。プロセッサーである処理部４１０はＭＰＵ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣなどにより実現される。処理部４１０は、記憶部４２０に記憶されるプログラムと、操作ボタン４０６、４０７などの操作部４１８により入力された情報とに基づき、各種の処理を実行する。処理部４１０が行う処理としては、ＧＰＳセンサー４１１、地磁気センサー４１２、圧力センサー４１３、加速度センサー４１４、角速度センサー４１５、脈拍センサー４１６、温度センサー４１７、計時部４１９の出力信号に基づく処理がある。また、処理部４１０は、表示部４０２に画像を表示させる表示処理、音出力部４２１に音を出力させる音出力処理、通信部４２２を介して情報端末と通信を行う通信処理、バッテリー４２３からの電力を各部へ供給する電力制御処理なども行うことができる。
【０１５３】
以上のような構成の本実施形態の活動計４００によれば、前述したセンサーモジュール１０の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。また、活動計４００は、ＧＰＳセンサー４１１を含み、ユーザーの移動距離や移動軌跡を計測することができるため、利便性の高い活動計４００が得られる。なお、活動計４００は、ランニングウォッチ、ランナーズウォッチ、アウトドアウォッチ、或いはＧＰＳを搭載したＧＰＳウォッチなどに広く適用できる。
【０１５４】
６．移動体
本実施形態の移動体は、上記実施形態のセンサーモジュール１０と、センサーモジュール１０の出力信号に基づく処理により求められた移動体の姿勢の情報に基づいて、移動体の姿勢の制御を行う制御装置と、を含む。
【０１５５】
図２０にセンサーモジュール１０が用いられる移動体５００の一例を示す。図２１は移動体５００の構成例を示すブロック図である。図２０に示すように、移動体５００は、車体５０２や車輪５０４を有している。また、移動体５００には測位装置５１０が装着されており、車両制御などを行う制御装置５７０が内部に設けられている。また、図２１に示すように、移動体５００は、エンジンやモーター等の駆動機構５８０と、ディスクブレーキやドラムブレーキ等の制動機構５８２と、ハンドルやステアリングギアボックス等で実現される操舵機構５８４と、を有する。このように、移動体５００は、駆動機構５８０や制動機構５８２や操舵機構５８４を備えて、地上や空や海上を移動する機器・装置である。例えば、移動体５００は農業機械（農機）などの四輪自動車である。
【０１５６】
測位装置５１０は、移動体５００に装着されて、移動体５００の測位を行う装置である。測位装置５１０は、センサーモジュール１０と、ＧＰＳ受信部５２０と、ＧＰＳ受信用のアンテナ５２２と、ホストデバイス５３０を含む。ホストデバイス５３０は、位置情報取得部５３２と、位置合成部５３４と、演算処理部５３６と、処理部５３８と、を含む。ＩＭＵであるセンサーモジュール１０は、３軸の加速度センサーと３軸の角速度センサーを有している。演算処理部５３６は、加速度センサー、角速度センサーからの加速度データ、角速度データを受け、これらデータに対して慣性航法演算処理を行い、慣性航法測位データを出力する。慣性航法測位データは移動体５００の加速度や姿勢を表すデータである。
【０１５７】
ＧＰＳ受信部５２０は、アンテナ５２２を介してＧＰＳ衛星からの信号を受信する。位置情報取得部５３２は、ＧＰＳ受信部５２０が受信した信号に基づいて、測位装置５１０が装着された移動体５００の位置、速度、方位を表すＧＰＳ測位データを出力する。位置合成部５３４は、演算処理部５３６から出力された慣性航法測位データと、位置情報取得部５３２から出力されたＧＰＳ測位データとに基づいて、移動体５００が地面のどの位置を走行しているかを算出する。例えば、ＧＰＳ測位データに含まれている移動体５００の位置が同じであっても、図２０に示すように地面の傾斜（θ）などの影響によって移動体５００の姿勢が異なっていれば、地面の異なる位置を移動体５００が走行していることになる。そのため、ＧＰＳ測位データだけでは移動体５００の正確な位置を算出できない。そこで、位置合成部５３４は、慣性航法測位データのうちの特に移動体５００の姿勢に関するデータを用いて、移動体５００が地面のどの位置を走行しているのかを算出する。位置合成部５３４から出力された位置データは、処理部５３８によって所定の処理が行われ、測位結果として、表示部５５０に表示される。また、位置データは通信部５６０によって外部装置に送信されるようになっていてもよい。
【０１５８】
制御装置５７０は、移動体５００の駆動機構５８０、制動機構５８２、操舵機構５８４の制御を行う。制御装置５７０は、車両制御用のコントローラーであり、例えば複数のコントロールユニットにより実現できる。制御装置５７０は、車両制御を行うコントロールユニットである車両制御部５７２と、自動運転制御を行うコントロールユニットである自動運転制御部５７４と、半導体メモリーなどにより実現される記憶部５７６と、を有する。監視装置５７８は、移動体５００の周辺の障害物等の物体を監視する装置であり、周辺監視カメラ、ミリ波レーダー又はソナーなどにより実現される。
【０１５９】
そして、本実施形態の移動体５００は、図２１に示すように、センサーモジュール１０と、制御装置５７０と、を含む。制御装置５７０は、センサーモジュール１０の出力信号に基づく処理により求められた移動体５００の姿勢の情報に基づいて、移動体５００の姿勢の制御を行う。例えば、ホストデバイス５３０は、センサーモジュール１０からの検出データを含む出力信号に基づいて、上述したような各種の処理を行って、移動体５００の位置や姿勢の情報を求める。例えば、ホストデバイス５３０は、移動体５００の位置の情報を、上述したようにＧＰＳ測位データと慣性航法測位データとに基づき求めることがで
きる。また、ホストデバイス５３０は、移動体５００の姿勢の情報を、例えば慣性航法測位データに含まれる角速度データなどに基づいて求めることができる。移動体５００の姿勢の情報は、例えばローリング、ピッチング、ヨーイングの回転運動についての情報であり、ロール角、ピッチ角、ヨー角などにより表すことができる。そして、制御装置５７０は、例えばホストデバイス５３０の処理により求められた移動体５００の姿勢の情報に基づいて、移動体５００の姿勢の制御を行う。この制御は例えば車両制御部５７２により行われる。この姿勢の制御は、例えば制御装置５７０が操舵機構５８４を制御することで実現できる。或いは、スリップ制御などの移動体５００の姿勢を安定化させる制御においては、制御装置５７０が駆動機構５８０を制御したり、制動機構５８２を制御してもよい。本実施形態によれば、センサーモジュール１０の出力信号により求められる姿勢の情報を、高精度に求めることができるため、移動体５００の適切な姿勢制御を実現できる。
【０１６０】
また、本実施形態では、制御装置５７０は、センサーモジュール１０の出力信号に基づく処理により求められた移動体５００の位置及び姿勢の情報に基づいて、移動体５００の加速、制動及び操舵の少なくとも１つを制御する。例えば、制御装置５７０は、移動体５００の位置及び姿勢の情報に基づいて、駆動機構５８０、制動機構５８２及び操舵機構５８４の少なくとも１つを制御する。これにより、例えば自動運転制御部５７４による移動体５００の自動運転制御を実現できる。この自動運転制御では、移動体５００の位置及び姿勢の情報に加えて、監視装置５７８による周囲の物体の監視結果や、記憶部５７６に記憶される地図情報や走行ルート情報などが用いられる。そして、制御装置５７０は、移動体５００の自動運転の実施又は不実施を、センサーモジュール１０の出力信号の監視結果に基づいて切り替える。例えば、ホストデバイス５３０が、センサーモジュール１０からの検出データなどの出力信号を監視する。そして、例えば監視結果に基づいて、センサーモジュール１０の検出精度の低下やセンシング異常が検出された場合に、制御装置５７０は、自動運転の実施から、自動運転の不実施に切り替える。例えば、自動運転では、移動体５００の加速、制動及び操舵の少なくとも１つが自動で制御される。一方、自動運転の不実施では、このような加速、制動、操舵の自動制御が実施されない。このようにすることで、自動運転を行う移動体５００の走行について、より信頼性の高い支援が可能になる。なお、センサーモジュール１０の出力信号の監視結果に基づいて、自動運転の自動化レベルを切り替えてもよい。
【０１６１】
図２２にセンサーモジュール１０が用いられる他の移動体６００の一例を示す。図２３は移動体６００の構成例を示すブロック図である。上記実施形態のセンサーモジュール１０は、建設機械（建機）の姿勢制御などにおいて効果的に用いることができ、図２２及び図２３は、移動体６００として建設機械（建機）の一例である油圧ショベルを例示している。
【０１６２】
図２２に示すように、移動体６００は、車体を下部走行体６１２と、下部走行体６１２上に旋回可能に搭載された上部旋回体６１１とで構成され、上部旋回体６１１の前部側に上下方向に回動可能な複数の部材で構成された作業機構６２０が設けられている。上部旋回体６１１には不図示の運転席が設けられ、運転席には、作業機構６２０を構成する各部材を操作する不図示の操作装置が設けられている。そして、上部旋回体６１１には、上部旋回体６１１の傾斜角を検出する傾斜センサーとして機能するセンサーモジュール１０ｄが配置されている。
【０１６３】
作業機構６２０は、複数の部材として、上部旋回体６１１の前部側に俯仰動可能に取付けられたブーム６１３と、ブーム６１３の先端側に俯仰動可能に取付けられたアーム６１４と、アーム６１４の先端側に回動可能に取付けられたバケットリンク６１６と、アーム６１４およびバケットリンク６１６の先端側に回動可能に取付けられたバケット６１５と、ブーム６１３を駆動するブームシリンダー６１７と、アーム６１４を駆動するアームシ
リンダー６１８と、バケット６１５をバケットリンク６１６を介して駆動するバケットシリンダー６１９とを備えている。
【０１６４】
ブーム６１３の基端側は、上部旋回体６１１に上下方向に回動可能に支持され、ブームシリンダー６１７の伸縮によってブーム６１３が上部旋回体６１１に対して相対的に回転駆動される。そして、ブーム６１３には、ブーム６１３の動きの状態を検出する慣性センサーとして機能するセンサーモジュール１０ｃが配置されている。
【０１６５】
ブーム６１３の先端側には、アーム６１４の一端側が回転可能に支持され、アームシリンダー６１８の伸縮によってアーム６１４がブーム６１３に対して相対的に回転駆動される。アーム６１４には、アーム６１４の動きの状態を検出する慣性センサーとして機能するセンサーモジュール１０ｂが配置されている。
【０１６６】
アーム６１４の先端側には、バケットリンク６１６とバケット６１５とが回動可能に支持されていて、バケットシリンダー６１９の伸縮に応じてバケットリンク６１６がアーム６１４に対して相対的に回転駆動され、それに連動してバケット６１５がアーム６１４に対して相対的に回転駆動される。そして、バケットリンク６１６には、バケットリンク６１６の動きの状態を検出する慣性センサーとして機能するセンサーモジュール１０ａが配置されている。
【０１６７】
ここで、センサーモジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄとして、前述の実施形態において説明したセンサーモジュール１０を用いることができる。センサーモジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは、作業機構６２０の各部材や上部旋回体６１１に作用する角速度、および加速度の少なくともいずれかを検出することができる。また、センサーモジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、図２３に示すように、直列的に接続され、検出信号を制御装置６３１に送信することができる。このように、センサーモジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃを直列接続することにより、可動領域内における検出信号を送信するための配線数を減らし、コンパクトな配線構造を得ることができる。コンパクトな配線構造により、配線の敷設方法の選択が容易となり、配線の劣化や損傷などの発生を低減させることが可能となる。
【０１６８】
更に、移動体６００には、図２２に示すように、上部旋回体６１１の傾斜角や作業機構６２０を構成するブーム６１３、アーム６１４、バケット６１５の位置姿勢を演算する制御装置６３１が設けられている。制御装置６３１は、センサーモジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの出力信号に基づく処理により求められた移動体６００の姿勢の情報に基づいて、移動体６００の姿勢の制御を行う。具体的には、制御装置６３１は、各センサーモジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄからの各種検出信号を入力し、各種検出信号に基づいてブーム６１３、アーム６１４、バケット６１５の位置姿勢（姿勢角）や上部旋回体６１１の傾斜状態を演算する。演算されたブーム６１３、アーム６１４、バケット６１５の姿勢角を含む位置姿勢信号や上部旋回体６１１の姿勢角を含む傾斜信号、例えばバケット６１５の位置姿勢信号は、運転席のモニター装置（図示せず）の表示、または作業機構６２０や上部旋回体６１１の動作を制御するためのフィードバック情報に用いられる。
【０１６９】
なお、上記実施形態のセンサーモジュール１０が用いられる建設機械（建機）としては、上記に例示した油圧ショベル（ユンボ、バックホー、パワーショベル）の他にも、例えば、ラフテレーンクレーン（クレーン車）、ブルドーザー、掘削機・積み込み機、ホイールローダー、高所作業車（リフト車）などがある。
【０１７０】
本実施形態によれば、センサーモジュール１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）の
出力信号により求められる姿勢の情報を、高精度に求めることができるため、移動体６００の適切な姿勢制御を実現できる。また、移動体６００によれば、コンパクトなセンサーモジュール１０を装着しているため、例えば、バケットリンク６１６などの極めて限られた狭い領域内であっても、センサーモジュール１０の設置箇所毎に、複数のセンサーモジュールを直列接続（マルチ接続）してコンパクトに配置したり、各箇所に設置されているセンサーモジュール１０同士をケーブルで直列的に接続するケーブルの引き回しをコンパクトにしたりすることが可能な建設機械を提供することができる。
【０１７１】
なお、本実施形態では、センサーモジュール１０が用いられる移動体として、農業機械（農機）等の四輪自動車や建設機械（建機）を例にとり説明したが、これら以外にも、オートバイ、自転車、電車、飛行機、二足歩行ロボット、又は、ラジコン飛行機、ラジコンヘリコプター、ドローンなどの遠隔操縦あるいは自律式の飛行体、ロケット、人工衛星、船舶、ＡＧＶ（無人搬送車）などがある。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【符号の説明】
【０１７５】
ＢＳ…デジタルインターフェースバス、ＢＳ１…第１デジタルインターフェースバス、ＢＳ２…第２デジタルインターフェースバス、ＥＸＳＹＣ…外部同期信号、ＳＹＣ…同期信号、ＳＤ１…第１検出データ、ＳＤ２…第２検出データ、ＴＳ…同期端子、ＴＳ１…第１同期端子、ＴＳ２…第２同期端子、１０…センサーモジュール、１１…選択回路、１２…バッファー、１３…抵抗、１４…プルアップ抵抗、１５…プルダウン抵抗、２０…センサーデバイス、２０Ｘ…第１センサーデバイス、２０Ｙ…第２センサーデバイス、３０…角速度センサーデバイス、３０Ｘ…Ｘ軸角速度センサーデバイス、３０Ｙ…Ｙ軸角速度センサーデバイス、３０Ｚ…Ｚ軸角速度センサーデバイス、３１…基部、３２Ａ，３２Ｂ…連結アーム、３３，３４…駆動電極、３５，３６…検出電極、３７…接地電極、３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄ…駆動アーム、３９Ａ，３９Ｂ…検出アーム、４０…加速度センサーデバイス、４０Ａ…第１加速度センサーデバイス、４０Ｂ…第２加速度センサーデバイス、５０…センサー素子、５０Ｘ…第１センサー素子、５０Ｙ…第２センサー素子、５６…振動子、５８…駆動回路、６０…検出回路、６０Ｘ…第１検出回路、６０Ｙ…第２検出回路、６２…アナログ回路、６３…増幅回路、６４…Ａ／Ｄ変換回路、６６…処理回路、６７…レジスター、７０…インターフェース回路、７０Ｘ…第１インターフェース回路、７０Ｙ…第２インターフェース回路、７２…パラレル／シリアル変換回路、７４…シリアル／パラレル変換回路、７６…制御回路、８０…マイクロコントローラー、８２…デジタルインターフェース回路、８３…第１デジタルインターフェース回路、８４…第２デジタルインターフェース回路、８８…同期信号出力回路、９０…処理回路、９１…レジスター部、９２…信号処理回路、９４…割り込みコントローラー、９６…ホストインターフェース回路、１００…回路基板、１１０…コネクター、１２０…インナーケース、１２２…開口部、１３０…緩衝材、１４０…アウターケース、１４２，１４４…ネジ穴、２００…計
測システム、２１０…ホストデバイス、２１３…クロック信号生成回路、２２０…ＧＰＳ受信部、２２２…アンテナ、２３０…発振器、３００…電子機器、３１０…通信部、３１２…アンテナ、３２０…処理部、３３０…操作部、３４０…表示部、３５０…記憶部、４００…活動計、４０１…バンド、４０２…表示部、４０３…ケース、４０４…透光性カバー、４０５…ベゼル、４０６，４０７…操作ボタン、４１０…処理部、４１１…ＧＰＳセンサー、４１２…地磁気センサー、４１３…圧力センサー、４１４…加速度センサー、４１５…角速度センサー、４１６…脈拍センサー、４１７…温度センサー、４１８…操作部、４１９…計時部、４２０…記憶部、４２１…音出力部、４２２…通信部、４２３…バッテリー、５００…移動体、５０２…車体、５０４…車輪、５１０…測位装置、５２０…ＧＰＳ受信部、５２２…アンテナ、５３０…ホストデバイス、５３２…位置情報取得部、５３４…位置合成部、５３６…演算処理部、５３８…処理部、５５０…表示部、５６０…通信部、５７０…制御装置、５７２…車両制御部、５７４…自動運転制御部、５７６…記憶部、５７８…監視装置、５８０…駆動機構、５８２…制動機構、５８４…操舵機構、６１１…上部旋回体、６１２…下部走行体、６１３…ブーム、６１４…アーム、６１５…バケット、６１６…バケットリンク、６１７…ブームシリンダー、６１８…アームシリンダー、６１９…バケットシリンダー、６２０…作業機構、６３１…制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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