(57)【要約】  本発明は、回路規模やコストを大きくすることなくノイズ成分を低減し、信頼度を向上するようにした物理量計測装置及びその信号処理方法に関する。物理量検出部（１１）は、所望の物理量に基づいた複数の信号を検出する信号検出手段を有して所望の物理量を検出する。信号処理部（１２）は、物理量検出部（１１）により各検出軸に関して検出された信号を時間とともに異なる組み合わせで線型結合するため信号処理を行う。演算処理部（１３）は、信号処理部（１２）により出力された信号データから物理量検出部（１１）に付随する物理量に基づく複数の信号を組み合わせ演算する。複数の検出軸からの信号を時間とともに異なる組み合わせで線型結合して出力し、その出力を演算することによりノイズ成分を低減した所望の信号成分を得ることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望の物理量に基づいた信号を検出して信号処理を行うことにより前記物理量を演算する物理量計測装置において、
前記物理量に基づいた複数の信号を検出する信号検出手段と、
該信号検出手段により検出された信号を、時間とともに異なる係数で、かつ前記所望の物理量に基づいた信号成分がすべて含まれるような係数で線型結合するための信号処理手段と、
該信号処理手段により出力された信号データから前記物理量を演算する演算処理手段と
を備えたことを特徴とする物理量計測装置。
【請求項２】
前記信号検出手段が、３次元ベクトル物理量を検出する３次元ベクトル物理量検出手段であり、少なくとも互いに線形独立な３軸の検出軸を有することを特徴とする請求項１に記載の物理量計測装置。
【請求項３】
前記信号検出手段が、互いに直交する３軸の検出軸を有することを特徴とする請求項２に記載の物理量計測装置。
【請求項４】
前記３次元ベクトル物理量検出手段の互いに線型独立な３軸の検出軸のうち少なくとも２つの検出軸が、互いに直交しないことを特徴とする請求項２に記載の物理量計測装置。
【請求項５】
前記信号処理手段が、前記３次元ベクトル物理量検出手段からの各信号の符号を必要な成分に関して反転する符号制御手段と、該符号制御手段からの反転信号と前記３次元ベクトル物理量検出手段からの非反転信号とを切り替える信号切換手段と、該信号切り替え手段からの前記反転信号及び前記非反転信号を加算する加算手段とを備えたことを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の物理量計測装置。
【請求項６】
前記信号検出手段が、さらに、各信号の符号を必要な成分に関して反転する第二の符号制御手段と、該第二の符号制御手段からの反転信号と非反転信号とを切り替える第二の信号切換手段とを備えたことを特徴とする請求項５に記載の物理量計測装置。
【請求項７】
前記第二の符号制御手段は、前記信号検出手段が検出した信号に含まれるオフセット成分と前記信号検出手段が検出した信号から前記オフセット成分以外の信号に関し、互いの符号関係を反転することができることを特徴とする請求項６に記載の物理量計測装置。
【請求項８】
前記係数が＋１、−１、または０であり、前記線形結合は、それらの係数の組み合わせであることを特徴とする請求項１に記載の物理量計測装置。
【請求項９】
前記所望の物理量が、３次元ベクトル物理量の３次元成分Ｘ，Ｙ，Ｚであり、
前記信号検出手段が、前記Ｘに基づく信号Ｈｘと、前記Ｙに基づく信号Ｈｙと、前記Ｚに基づく信号Ｈｚを検出する前記３次元ベクトル物理量検出手段であり、
前記信号処理手段の出力する線形結合の組み合わせが、Ｈｘ＋Ｈｙ＋Ｈｚ、Ｈｘ＋Ｈｙ−Ｈｚ、Ｈｘ−Ｈｙ＋Ｈｚ及び−Ｈｘ＋Ｈｙ＋Ｈｚであることを特徴とする請求項８に記載の物理量計測装置。
【請求項１０】
前記所望の物理量が、３次元ベクトル物理量の３次元成分Ｘ，Ｙ，Ｚであり、
前記信号検出手段が、前記Ｘに基づく信号Ｈｘと前記Ｚに基づく信号Ｈｚの和であるＨｘ＋Ｈｚ＝Ａと、前記信号ＨｘとＨｚの差である−Ｈｘ＋Ｈｚ＝Ｂと、前記Ｙに基づく信号Ｈｙと前記Ｈｚの和であるＨｙ＋Ｈｚ＝Ｃと、前記ＨｙとＨｚの差である−Ｈｙ＋Ｈｚ＝Ｄを検出する前記３次元ベクトル物理量検出手段であり、
前記信号処理手段の出力する線形結合の組み合わせが、Ａ＋Ｃ、Ａ＋Ｄ、Ｂ＋Ｄ及びＢ＋Ｃであることを特徴とする請求項１に記載の物理量計測装置。
【請求項１１】
前記信号処理手段の出力する線形結合の組み合わせがＡ＋Ｃ、−Ａ−Ｄ、Ｂ＋Ｄ及び−Ｂ−Ｃであることを特徴とする請求項１に記載の物理量計測装置。
【請求項１２】
前記信号処理手段の出力する線形結合の組み合わせが−Ａ−Ｃ、Ａ＋Ｄ、−Ｂ−Ｄ及びＢ＋Ｃであることを特徴とする請求項１に記載の物理量計測装置。
【請求項１３】
前記信号処理手段の出力する線形結合の組み合わせがＡ＋Ｃ、Ａ＋Ｄ、Ｂ＋Ｄ、Ｂ＋Ｃ、−Ａ−Ｃ、−Ａ−Ｄ、−Ｂ−Ｄ、及び−Ｂ−Ｃであることを特徴とする請求項１に記載の物理量計測装置。
【請求項１４】
前記信号検出手段が、前記所望の３次元ベクトル物理量の３次元成分Ｘ，Ｙ，Ｚに対して異なる検出感度を持ち、前記信号処理手段により信号を線形結合することで検出感度の違いを補正できることを特徴とする請求項２乃至１３のいずれかに記載の物理量計測装置。
【請求項１５】
前記３次元ベクトル物理量検出手段が、磁気センサであることを特徴とする請求項２乃至１４のいずれかに記載の物理量計測装置。
【請求項１６】
前記磁気センサが、磁気収束板を備えていることを特徴とする請求項１５に記載の物理量計測装置。
【請求項１７】
前記３次元ベクトル物理量検出手段が、加速度センサであることを特徴とする請求項２乃至１４のいずれかに記載の物理量計測装置。
【請求項１８】
前記所望の物理量が、３次元直交座標系における磁場の３成分、Ｘ，Ｙ及びＺであり、
前記信号検出手段が、シリコン基盤上に形成された複数のホールセンサ素子と、円盤状の磁気収束板を有し、
前記ホールセンサ素子が、前記磁気収束板の円周部に配置されており、
前記演算処理手段が、前記信号処理手段より得た前記デジタル信号を用いて前記所望の物理量に基づく信号を求めることを特徴とする請求項１に記載の物理量計測装置。
【請求項１９】
前記ホールセンサ素子が、前記磁気収束板の中心を基準として互いに９０度の間隔をあけた４つのグループに分かれて前記磁気収束板の円周部に配置されていることを特徴とする請求項１８に記載の物理量計測装置。
【請求項２０】
前記信号処理手段は、隣接する前記グループのホールセンサ素子の信号を順次選択して線形結合することを特徴とする請求項１８又は１９に記載の物理量計測装置。
【請求項２１】
前記所望の物理量が、３次元直交座標系における磁場の３成分、Ｘ，Ｙ及びＺであり、
前記信号検出手段が、シリコン基盤上に形成された複数のホールセンサ素子と、円盤状の磁気収束板を有し、
前記ホールセンサ素子が、前記磁気収束板の中心を基準として互いに９０度の間隔をあけた４つのグループに分かれて前記磁気収束板の円周部に配置されており、
前記ホールセンサ素子の各グループが、前記磁場のＸ成分に基づく信号Ｈｘ、Ｙ成分に基づくＨｙ，Ｚ成分に基づくＨｚからなる信号Ｈｘ＋Ｈｚ＝Ａ又は−Ｈｘ＋Ｈｚ＝Ｂ又はＨｙ＋Ｈｚ＝Ｃ又は−Ｈｙ＋Ｈｚ＝Ｄを検出し、
前記信号処理手段が、Ａ／Ｄ変換手段を有し、前記信号検出手段からの信号Ａ乃至Ｄより前記信号Ａ乃至Ｄに関する線形結合Ａ＋Ｃ、Ａ＋Ｄ、Ｂ＋Ｄ、Ｂ＋Ｃ、−Ａ−Ｃ、−Ａ−Ｄ、−Ｂ−Ｄ及び−Ｂ−ＣをＡ／Ｄ変換手段によりデジタル信号へ変換し、
前記演算処理手段が、前記信号処理手段より得た前記デジタル信号を用いて前記所望の物理量に基づく信号Ｈｘ，Ｈｙ及びＨｚを求めることを特徴とする請求項１に記載の物理量計測装置。
【請求項２２】
前記信号検出手段における前記磁場の３成分、Ｘ，Ｙ及びＺの検出感度の比が２：２：１であり、前記信号処理手段により前記信号検出手段の出力が線形結合されることによって、前記求められた信号Ｈｘ，Ｈｙ及びＨｚの検出感度を１：１：１にすることを特徴とする請求項２１に記載の物理量計測装置。
【請求項２３】
所望の物理量に基づいた信号を検出して信号処理を行うことにより前記物理量を演算する物理量計測装置における信号処理方法において、
前記物理量に基づいた複数の信号を信号検出手段により検出する信号検出ステップと、
該信号検出ステップにより検出された信号を、前記所望の物理量に基づいた信号成分がすべて含まれるように、時間とともに異なる係数で線型結合するための信号処理ステップと、
該信号処理ステップにより出力された信号データから前記物理量を演算する演算処理ステップと
を有することを特徴とする物理量計測装置における信号処理方法。
【請求項２４】
前記信号検出ステップが、３次元ベクトル物理量を検出する３次元ベクトル物理量検出ステップであり、少なくとも互いに線形独立な３軸の検出軸を有する前記信号検出手段により信号を検出することを特徴とする請求項２３に記載の物理量計測装置における信号処理方法。
【請求項２５】
前記信号検出ステップは、互いに直交する３軸の検出軸を有する前記信号検出手段により信号を検出することを特徴とする請求項２４に記載の物理量計測装置における信号処理方法。
【請求項２６】
前記３次元ベクトル物理量検出ステップは、前記互いに線型独立な３軸の検出軸のうち少なくとも２つの検出軸が互いに直交しない３次元ベクトル物理量検出手段により信号を検出することを特徴とする請求項２４に記載の物理量計測装置における信号処理方法。
【請求項２７】
前記信号処理ステップが、前記３次元ベクトル物理量検出ステップからの各信号の符号を必要な成分に関して反転する符号制御ステップと、該符号制御ステップからの反転信号と前記３次元ベクトル物理量検出ステップからの非反転信号とを切り替える信号切換ステップと、該信号切り替えステップからの前記反転信号及び前記非反転信号を加算する加算ステップとを有することを特徴とする請求項２４乃至２６のいずれかに記載の物理量計測装置における信号処理方法。
【請求項２８】
前記信号検出ステップが、さらに、各信号の符号を必要な成分に関して反転する第二の符号制御ステップと、該第二の符号制御ステップからの反転信号と非反転信号とを切り替える第二の信号切換ステップとを有することを特徴とする請求項２７に記載の物理量計測装置における信号処理方法。
【請求項２９】
前記第二の符号制御ステップは、前記信号検出ステップが検出した信号に含まれるオフセット成分と前記信号検出ステップが検出した信号から前記オフセット成分を除いた信号に関し、互いの符号関係を反転することができることを特徴とする請求項２８に記載の物理量計測装置における信号処理方法。
【請求項３０】
前記所望の物理量が、３次元ベクトル物理量の３次元成分Ｘ，Ｙ，Ｚであり、
前記信号検出ステップが、前記Ｘに基づく信号Ｈｘと、前記Ｙに基づく信号Ｈｙと、前記Ｚに基づく信号Ｈｚを検出する前記３次元ベクトル物理量検出ステップであり、
前記信号処理ステップの出力する線型結合の組み合わせが、Ｈｘ＋Ｈｙ＋Ｈｚ、Ｈｘ＋Ｈｙ−Ｈｚ、Ｈｘ−Ｈｙ＋Ｈｚ及び−Ｈｘ＋Ｈｙ＋Ｈｚであることを特徴とする請求項２３に記載の物理量計測装置における信号処理方法。
【請求項３１】
前記所望の物理量が、３次元ベクトル物理量の３次元成分Ｘ，Ｙ，Ｚであり、
前記信号検出ステップが、前記Ｘに基づく信号Ｈｘと前記Ｚに基づく信号Ｈｚの和であるＨｘ＋Ｈｚ＝Ａと、前記信号ＨｘとＨｚの差である−Ｈｘ＋Ｈｚ＝Ｂと、前記Ｙに基づく信号Ｈｙと前記Ｈｚの和であるＨｙ＋Ｈｚ＝Ｃと、前記ＨｙとＨｚの差である−Ｈｙ＋Ｈｚ＝Ｄを検出する前記３次元ベクトル物理量検出ステップであり、
前記信号処理ステップの出力する線型結合の組み合わせが、Ａ＋Ｃ、Ａ＋Ｄ、Ｂ＋Ｄ及びＢ＋Ｃであることを特徴とする請求項２３に記載の物理量計測装置における信号処理方法。
【請求項３２】
前記処理ステップの出力する線形結合の組み合わせがＡ＋Ｃ、−Ａ−Ｄ、Ｂ＋Ｄ及び−Ｂ−Ｃであることを特徴とする請求項２３に記載の物理量計測装置における信号処理方法。
【請求項３３】
前記処理ステップの出力する線形結合の組み合わせが−Ａ−Ｃ、Ａ＋Ｄ、−Ｂ−Ｄ及びＢ＋Ｃであることを特徴とする請求項２３に記載の物理量計測装置における信号処理方法。
【請求項３４】
前記処理ステップの出力する線形結合の組み合わせがＡ＋Ｃ、Ａ＋Ｄ、Ｂ＋Ｄ、Ｂ＋Ｃ、−Ａ−Ｃ、−Ａ−Ｄ、−Ｂ−Ｄ、及び−Ｂ−Ｃであることを特徴とする請求項２３に記載の物理量計測装置における信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量計測装置及びその信号処理方法に関し、より詳細には、複数のセンサ素子を有する物理量の計測におけるノイズ低減に係る物理量計測装置及びその信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、３軸加速度センサや３軸磁気センサなどの多軸の物理量計測装置を携帯機器へ組み込むことが盛んに行なわれるようになっている。【０００３】
図１は、従来の物理量計測装置としての３軸加速度センサの例を説明するための概略構成を示すブロック図で、特許文献１に示されている図５に相当するブロック図である。３つの加速度センサ素子１０１，１０２，１０３によって３次元加速度ベクトルが検知され、加速度のＸ軸成分，Ｙ軸成分，Ｚ軸成分に対応した信号Ｈｘ，Ｈｙ，Ｈｚが出力される。【０００４】
それらの出力信号Ｈｘ，Ｈｙ，Ｈｚのうち１つが信号選択部１０４により選択され、選択された信号は、演算増幅器１０５で順次増幅される。その際の出力信号にはノイズ成分Ｎが加わる。なお、符号１０８は、信号に加わるノイズ成分を模式的に示したものである。【０００５】
したがって、出力信号Ｈｘ＋Ｎ，Ｈｙ＋Ｎ，Ｈｚ＋Ｎが順次得られる。演算増幅器１０５により増幅された信号をＡ／Ｄ変換部１０６によりデジタルデータに変換し、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸に対応した加速度データを得る。【０００６】
図２は、図１に示した信号選択部により選択された場合のＡ／Ｄ変換部の出力信号を示す図で、３軸加速度センサで連続して３次元加速度データを取得する場合の、取得されるデータのタイミングを表した図である。上段は信号選択部による選択信号、下段はノイズ成分が混入されたＡ／Ｄ変換部の出力信号を示している。【０００７】
図１に示した構成では、一度に１つの軸の加速度データしか得られない。このため、連続して３次元加速度データを取得するためには、時間とともに信号選択部が選択する信号を変化させる必要がある。【０００８】
図２に示したように、信号を順次取り込む方式では、演算増幅器１０５及びＡ／Ｄ変換部１０６などセンサ素子より後段の回路を共通化することが可能となるため、回路規模を小さくできるというメリットがある。さらに、必要であればＡ／Ｄ変換部１０６により変換された信号を演算処理部１０７により演算し、加速度に関する任意の情報を得ることができる。【０００９】
演算処理の具体的な例としては、水平面に対する３軸加速度センサの傾きを算出する場合などがあげられる。３軸加速度センサの内部において、Ｘ軸センサ素子１０１とＹ軸センサ素子１０２とＺ軸センサ素子１０３とが、図３に示すように配置されている場合を考える。【００１０】
重力加速度を各軸に配置されたセンサ素子１０１，１０２，１０３により検出し、演算処理部１０７により以下の演算を行うことで水平面とＸ軸のなす角であるロール角ψ及び水平面とＹ軸のなす角であるピッチ角θを求めることができる。【００１１】
【数１】
2008032741.tif 000003
また、２軸や３軸の磁気センサの例としては、例えば、特許文献２のものがある。この特許文献２には、磁気収束板の端面に複数のホール素子を配置し、磁気収束板と平行な方向の磁場を検出するとともに、さらに垂直方向の磁場を同時に検出する３軸の磁気センサが開示されている。【００１２】
図４は、特許文献２における磁気センサの概略構成を示すブロック図である。磁場のＸ軸成分をＨｘ，Ｙ軸成分をＨｙ，Ｚ軸成分をＨｚとすると、センサ素子（Ａ）２０１乃至センサ素子（Ｄ）２０４は、各々以下の信号を出力する。【００１３】
【数２】
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ただし、ｎはセンサ素子に起因するノイズ成分を表わしている。  【００１４】
これらの信号は、Ｘ軸成分に基づく信号とＺ軸成分に基づく信号又はＹ軸成分に基づく信号とＺ軸成分に基づく信号が混ざったものとなっているため、信号選択部２０５により各成分が分離して出力されるよう以下の組み合わせで選択される（図４に示した信号選択部２０５において同じ線種で描かれている配線のペアが順次選ばれる）。【００１５】
Ａ−Ｂ  
Ｃ−Ｄ  
Ａ＋Ｂ  
これらの信号は、順次、演算増幅器２０６に入力され増幅されるが、その際の出力信号には演算増幅器２０６に起因するノイズ成分Ｎが加わる。この演算増幅器２０６の出力は以下のようになる。【００１６】
【数３】
2008032741.tif 000005
演算増幅器２０６により出力された信号をＡ／Ｄ変換部２０７によりデジタルデータに変換し、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸に対応した磁場データを得る。【００１７】
図５は、図４に示した信号選択部により選択された場合のＡ／Ｄ変換部の出力信号の模式図で、磁気センサで連続して３次元磁気データを取得する場合の、取得されるデータのタイミングを表した図である。上段は信号選択部による選択信号、下段はノイズ成分が混入されたＡ／Ｄ変換部の出力信号を示している。  
必要であればＡ／Ｄ変換部２０７により変換された信号を演算処理部２０８により演算し、磁場に関する任意の情報を得ることができる。【００１８】
このように、上述した加速度センサ及び磁気センサなど、携帯機器に組み込まれるセンサは、携帯機器の多機能化や小型化の要求に伴ってさらなる小型化の要求が高まっている。しかし、小型化の要求が高まる一方で、一般にセンサを小型化すると信号に対するノイズ成分が大きくなるという問題があり、さらに携帯機器の内部は非常に高集積であるため他の素子からノイズを受けやすい環境にあるということも重なり、センサのノイズ低減が問題となっている。【００１９】
センサのノイズ低減に関しては、上述した特許文献２によれば、磁気収束板を用いたＳ／Ｎ比（信号／ノイズ）比の向上の方法が開示されている。磁気収束板と平行な方向の磁場に関して、磁気収束板が磁束密度を増幅するため、磁気感度が向上してＳ／Ｎ比が向上する。特に、地磁気のように非常に微小な磁場（３０μＴ）を検出するには、このＳ／Ｎ比の向上は重要な要素となる。しかしながら、磁気収束板の厚みに対して、十分に長さが大きい場合、垂直方向の磁場に対してはほとんど磁束密度を増幅する効果がないので、垂直方向の磁気検出感度は向上せず、Ｓ／Ｎ比は磁気収束板と平行な方向と比較して悪くなることは避けられない問題であった。そのため、磁気収束板を用いることによって得られる磁気感度の向上をある程度抑制し、磁気収束板と平行な方向と垂直な方向でＳ／Ｎ比の偏りが生じないようにするなどの方法が取られていた。【００２０】
また、３軸方向の成分を検出できるようにセンサをＩＣ内に配置することは簡単ではない。一般に、ＩＣ内にホール素子を配置する場合ホール素子はＩＣと平行に配置されるが、ホール素子は感磁面に垂直な方向の磁気を検出するので、ＩＣに垂直な方向の磁気を検出するのは容易であるのに対し、ＩＣに平行な磁気を検出するためには素子をＩＣ内に垂直に配置する必要があり容易ではない。また、素子をＩＣに対し垂直に配置した分ＩＣの高さが高くなってしまうという問題もでてくる。【００２１】
このため、センサ素子を斜めに配置する方法がとられることもある。このように配置した場合も幾つかの軸方向の検出感度が低くなってしまう。そのため、センサ素子数を増やすことで垂直方向の磁気検出感度を向上させる方法などが取られているが、磁気センサのサイズが大きくなってしまうという新たな問題が生じてしまう。【００２２】
また、特許文献３には、９０度位相のずれた第１及び第２の検出信号を出力可能な第１及び第２の磁気検出部と、この第１及び第２の検出信号をデジタル化すると共に増幅する信号処理回路と、第１及び第２の磁気検出部及び信号処理回路への電力供給を間欠通電により行う電力供給回路とを有す磁気センサが示されている。そして、信号処理回路から出力されるデジタル化された第１の検出信号に含まれているノイズ成分を低減するためのノイズ処理回路を有し、このノイズ処理回路は、デジタル化された第１及び第２の検出信号の論理レベルに基づき、第１の検出信号における論理レベルの切り換わりの前後に含まれているノイズ成分を低減するものが記載されている。【００２３】
また、物理量計測装置においてノイズ同様Ｓ／Ｎ比減少の原因としてセンサ素子やセンサ素子に続く回路において生じるオフセットが挙げられ、特許文献４ではチョッパーを用いてホール素子及びその出力増幅器に関するオフセットを除去する方法が記載されている。【００２４】
特許文献５では、ひとつのホール素子に複数の電極を配置し、その各電極から、前記特許文献２と同様に水平方向と垂直方向の磁気成分が混在して出力されるような構成とし、演算増幅器により各電極からの出力が加減演算されることにより、同時に3次元方向の磁気成分を検出するような3軸磁気センサが記載されている。【００２５】
しかしながら、上述した特許文献では、測定対象となる物理量の測定を各成分ごとに検出していたために、各成分で測定のタイミングが異なるという問題があった。また、多くのノイズ低減方法と同様、上述した特許文献３のノイズ低減方法は、その測定対象とする物理量や測定装置に合わせて適用されるため、測定対象とする物理量や装置の構成を変更した場合には、そのノイズ低減方法が十分有効に作用しないことが多かった。【００２６】
一方、特許文献５の構成では、同時に3次元の磁気成分を検出する構成としているので、測定のタイミングがずれることはないが、回路規模が大きくなり、また消費電流も増えてしまうという問題があった。【００２７】
また、汎用的なノイズ成分の低減は、ノイズ成分を発生しにくい素子や半導体部品を用いることでも効果があるが、それらの素子や部品は高価で大きなものが多く、コスト削減や微小化させることが困難であった。【００２８】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、各軸に対応した成分ごとに測定のタイミングが異なるという点を改善するようにした物理量計測装置及びその信号処理方法を提供することにある。さらに、他の目的は、回路規模やコストを大きくすることなくノイズ成分を低減し、信頼度を向上するようにした物理量計測装置及びその信号処理方法を提供することにある。【００２９】
【特許文献１】特開２００５−６５７８９号公報
【特許文献２】特開２００２−７１３８１号公報
【特許文献３】特開２００１−４４０８号公報
【特許文献４】特開２００５−２８３５０３号公報
【特許文献５】米国特許第６，２７８，２７１号明細書
【発明の開示】
【００３０】
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、所望の物理量に基づいた信号を検出して信号処理を行うことにより前記物理量を演算する物理量計測装置において、前記物理量に基づいた複数の信号を検出する信号検出手段と、該信号検出手段により検出された信号を、時間とともに異なる係数で、かつ前記所望の物理量に基づいた信号成分がすべて含まれるような係数で線型結合するための信号処理手段と、該信号処理手段により出力された信号データから前記物理量を演算する演算処理手段とを備えたことを特徴とする。（図６に相当）
また、前記信号検出手段が、３次元ベクトル物理量を検出する３次元ベクトル物理量検出手段であり、少なくとも互いに線形独立な３軸の検出軸を有することを特徴とする。
【００３１】
また、前記信号検出手段が、互いに直交する３軸の検出軸を有していることを特徴とする。
【００３２】
また、前記３次元ベクトル物理量検出手段の互いに線型独立な３軸の検出軸のうち少なくとも２つの検出軸が、互いに直交しないことを特徴とする。
【００３３】
また、前記信号処理手段が、前記３次元ベクトル物理量検出手段からの各信号の符号を必要な成分に関して反転する符号制御手段と、該符号制御手段からの反転信号と前記３次元ベクトル物理量検出手段からの非反転信号とを切り替える信号切換手段と、該信号切り替え手段からの前記反転信号及び前記非反転信号を加算する加算手段とを備えたことを特徴とする。
【００３４】
また、前記信号検出手段が、さらに、各信号の符号を必要な成分に関して反転する第二の符号制御手段と、該第二の符号制御手段からの反転信号と非反転信号とを切り替える第二の信号切換手段とを備えたことを特徴とする。
【００３５】
また、前記第二の符号制御手段は、前記信号検出手段が検出した信号に含まれるオフセット成分と前記信号検出手段が検出した信号から前記オフセット成分以外の信号に関し、互いの符号関係を反転することができることを特徴とする。
【００３６】
また、前記係数が＋１、−１、または０であり、前記線形結合は、それらの係数の組み合わせであることを特徴とする。
【００３７】
また、前記所望の物理量が、３次元ベクトル物理量の３次元成分Ｘ，Ｙ，Ｚであり、前記信号検出手段が、前記Ｘに基づく信号Ｈｘと、前記Ｙに基づく信号Ｈｙと、前記Ｚに基づく信号Ｈｚを検出する前記３次元ベクトル物理量検出手段であり、前記信号処理手段の出力する線形結合の組み合わせが、Ｈｘ＋Ｈｙ＋Ｈｚ、Ｈｘ＋Ｈｙ−Ｈｚ、Ｈｘ−Ｈｙ＋Ｈｚ及び−Ｈｘ＋Ｈｙ＋Ｈｚであることを特徴とする。（図７に相当）
また、前記所望の物理量が、３次元ベクトル物理量の３次元成分Ｘ，Ｙ，Ｚであり、前記信号検出手段が、Ｘに基づく信号Ｈｘと前記Ｚに基づく信号Ｈｚの和であるＨｘ＋Ｈｚ＝Ａと、前記信号ＨｘとＨｚの差である−Ｈｘ＋Ｈｚ＝Ｂと、前記Ｙに基づく信号Ｈｙと前記Ｈｚの和であるＨｙ＋Ｈｚ＝Ｃと、前記ＨｙとＨｚの差である−Ｈｙ＋Ｈｚ＝Ｄを検出する前記３次元ベクトル物理量検出手段であり、前記信号処理手段の出力する線形結合の組み合わせが、Ａ＋Ｃ、Ａ＋Ｄ、Ｂ＋Ｄ及びＢ＋Ｃであることを特徴とする。（図９に相当）
また、前記信号処理手段の出力する線形結合の組み合わせがＡ＋Ｃ、−Ａ−Ｄ、Ｂ＋Ｄ及び−Ｂ−Ｃであることを特徴とする。（図１９に相当）
また、前記信号処理手段の出力する線形結合の組み合わせが−Ａ−Ｃ、Ａ＋Ｄ、−Ｂ−Ｄ及びＢ＋Ｃであることを特徴とする。
【００３８】
また、前記信号処理手段の出力する線形結合の組み合わせがＡ＋Ｃ、Ａ＋Ｄ、Ｂ＋Ｄ、Ｂ＋Ｃ、−Ａ−Ｃ、−Ａ−Ｄ、−Ｂ−Ｄ、及び−Ｂ−Ｃであることを特徴とする。（図２０に相当）
また、前記信号検出手段が、前記所望の３次元ベクトル物理量の３次元成分Ｘ，Ｙ，Ｚに対して異なる検出感度を持ち、前記信号処理手段により信号を線形結合することで検出感度の違いを補正できることを特徴とする。
【００３９】
また、前記３次元ベクトル物理量検出手段が、磁気センサであることを特徴とする。
【００４０】
また、前記磁気センサが、磁気収束板を備えていることを特徴とする。
【００４１】
また、前記３次元ベクトル物理量検出手段が、加速度センサであることを特徴とする。
【００４２】
また、前記所望の物理量が、３次元直交座標系における磁場の３成分、Ｘ，Ｙ及びＺであり、前記信号検出手段が、シリコン基盤上に形成された複数のホールセンサ素子と、円盤状の磁気収束板を有し、前記ホールセンサ素子が、前記磁気収束板の円周部に配置されており、前記演算処理手段が、前記信号処理手段より得た前記デジタル信号を用いて前記所望の物理量に基づく信号を求めることを特徴とする。
【００４３】
また、前記ホールセンサ素子が、前記磁気収束板の中心を基準として互いに９０度の間隔をあけた４つのグループに分かれて前記磁気収束板の円周部に配置されていることを特徴とする。
【００４４】
また、前記信号処理手段は、隣接する前記グループのホールセンサ素子の信号を順次選択して線形結合することを特徴とする。
【００４５】
また、前記所望の物理量が、３次元直交座標系における磁場の３成分、Ｘ，Ｙ及びＺであり、前記信号検出手段が、シリコン基盤上に形成された複数のホールセンサ素子と、円盤状の磁気収束板を有し、前記ホールセンサ素子が、前記磁気収束板の中心を基準として互いに９０度の間隔をあけた４つのグループに分かれて前記磁気収束板の円周部に配置されており、前記ホールセンサ素子の各グループが、前記磁場のＸ成分に基づく信号Ｈｘ、Ｙ成分に基づくＨｙ，Ｚ成分に基づくＨｚからなる信号Ｈｘ＋Ｈｚ＝Ａ又は−Ｈｘ＋Ｈｚ＝Ｂ又はＨｙ＋Ｈｚ＝Ｃ又は−Ｈｙ＋Ｈｚ＝Ｄを検出し、前記信号処理手段が、Ａ／Ｄ変換手段を有し、前記信号検出手段からの信号Ａ乃至Ｄより前記信号Ａ乃至Ｄに関する線形結合Ａ＋Ｃ、Ａ＋Ｄ、Ｂ＋Ｄ、Ｂ＋Ｃ、−Ａ−Ｃ、−Ａ−Ｄ、−Ｂ−Ｄ及び−Ｂ−ＣをＡ／Ｄ変換手段によりデジタル信号へ変換し、前記演算処理手段が、前記信号処理手段より得た前記デジタル信号を用いて前記所望の物理量に基づく信号Ｈｘ，Ｈｙ及びＨｚを求めることを特徴とする。
【００４６】
また、前記信号検出手段における前記磁場の３成分、Ｘ，Ｙ及びＺの検出感度の比が２：２：１であり、前記信号処理手段により前記信号検出手段の出力が線形結合されることによって、前記求められた信号Ｈｘ，Ｈｙ及びＨｚの検出感度を１：１：１にすることを特徴とする。
【００４７】
また、所望の物理量に基づいた信号を検出して信号処理を行うことにより前記物理量を演算する物理量計測装置における信号処理方法において、前記物理量に基づいた複数の信号を信号検出手段により検出する信号検出ステップと、該信号検出ステップにより検出された信号を、前記所望の物理量に基づいた信号成分がすべて含まれるように、時間とともに異なる係数で線型結合するための信号処理ステップと、該信号処理ステップにより出力された信号データから前記物理量を演算する演算処理ステップとを有し、前記信号処理中に混入されるノイズ成分を低減させるようにしたことを特徴とする。（図１５に相当）
また、前記信号検出ステップが、３次元ベクトル物理量を検出する３次元ベクトル物理量検出ステップであり、少なくとも互いに線形独立な３軸の検出軸を有する前記信号検出手段により信号を検出することを特徴とする。
【００４８】
また、前記信号検出ステップは、互いに直交する３軸の検出軸を有する前記信号検出手段により信号を検出することを特徴とする。
【００４９】
また、前記３次元ベクトル物理量検出ステップは、前記互いに線型独立な３軸の検出軸のうち少なくとも２つの検出軸が互いに直交しない３次元ベクトル物理量検出手段により信号を検出することを特徴とする。
【００５０】
また、前記信号処理ステップが、前記３次元ベクトル物理量検出ステップからの各信号の符号を必要な成分に関して反転する符号制御ステップと、該符号制御ステップからの反転信号と前記３次元ベクトル物理量検出ステップからの非反転信号とを切り替える信号切換ステップと、該信号切り替えステップからの前記反転信号及び前記非反転信号を加算する加算ステップとを有することを特徴とする。
【００５１】
また、前記信号検出ステップが、さらに、各信号の符号を必要な成分に関して反転する第二の符号制御ステップと、該第二の符号制御ステップからの反転信号と非反転信号とを切り替える第二の信号切換ステップとを有することを特徴とする。
【００５２】
また、前記第二の符号制御ステップは、前記信号検出ステップが検出した信号に含まれるオフセット成分と前記信号検出ステップが検出した信号から前記オフセット成分を除いた信号に関し、互いの符号関係を反転することができることを特徴とする。
【００５３】
また、前記所望の物理量が、３次元ベクトル物理量の３次元成分Ｘ，Ｙ，Ｚであり、前記信号検出ステップが、前記Ｘに基づく信号Ｈｘと、前記Ｙに基づく信号Ｈｙと、前記Ｚに基づく信号Ｈｚを検出する前記３次元ベクトル物理量検出ステップであり、前記信号処理ステップの出力する線型結合の組み合わせが、Ｈｘ＋Ｈｙ＋Ｈｚ、Ｈｘ＋Ｈｙ−Ｈｚ、Ｈｘ−Ｈｙ＋Ｈｚ及び−Ｈｘ＋Ｈｙ＋Ｈｚであることを特徴とする。（図１６に相当）
また、前記所望の物理量が、３次元ベクトル物理量の３次元成分Ｘ，Ｙ，Ｚであり、前記信号検出ステップが、前記Ｘに基づく信号Ｈｘと前記Ｚに基づく信号Ｈｚの和であるＨｘ＋Ｈｚ＝Ａと、前記信号ＨｘとＨｚの差である−Ｈｘ＋Ｈｚ＝Ｂと、前記Ｙに基づく信号Ｈｙと前記Ｈｚの和であるＨｙ＋Ｈｚ＝Ｃと、前記ＨｙとＨｚの差である−Ｈｙ＋Ｈｚ＝Ｄを検出する前記３次元ベクトル物理量検出ステップであり、前記信号処理ステップの出力する線型結合の組み合わせが、Ａ＋Ｃ、Ａ＋Ｄ、Ｂ＋Ｄ及びＢ＋Ｃであることを特徴とする。（図１７に相当）
また、前記処理ステップの出力する線形結合の組み合わせがＡ＋Ｃ、−Ａ−Ｄ、Ｂ＋Ｄ及び−Ｂ−Ｃであることを特徴とする。
また、前記処理ステップの出力する線形結合の組み合わせが−Ａ−Ｃ、Ａ＋Ｄ、−Ｂ−Ｄ及びＢ＋Ｃであることを特徴とする。
【００５４】
また、前記処理ステップの出力する線形結合の組み合わせがＡ＋Ｃ、Ａ＋Ｄ、Ｂ＋Ｄ、Ｂ＋Ｃ、−Ａ−Ｃ、−Ａ−Ｄ、−Ｂ−Ｄ、及び−Ｂ−Ｃであることを特徴とする。
【００５５】
本発明によれば、所望の物理量に基づいた信号を検出して信号処理を行うことにより前記物理量を演算する物理量計測装置において、物理量に基づいた複数の信号を検出する信号検出手段と、この信号検出手段により検出された信号を時間とともに異なる組み合わせで線型結合するための信号処理手段と、この信号処理手段により出力された信号データから物理量を演算する演算処理手段とを備えたので、回路規模やコストを大きくすることなく、物理量検出部や信号処理部において混入したノイズ成分を低減し、信頼度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、従来の物理量計測装置としての３軸加速度センサの例を説明するための概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、従来の３軸加速度センサにおけるＡ／Ｄ変換部の出力信号の模式図である。
【図３】図３は、従来の３軸加速度センサによる傾斜角測定の模式図である。
【図４】図４は、従来の磁気センサの概略構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、図４に示した信号選択部により選択された場合のＡ／Ｄ変換部の出力信号の模式図である。
【図６】図６は、本発明に係る物理量計測装置を説明するための全体構成図である。
【図７】図７は、本発明に係る物理量計測装置の実施例１である３軸加速度センサの概略構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、図７に示した信号処理部により選択された場合のＡ／Ｄ変換部の出力信号の模式図である。
【図９】図９は、本発明に係る物理量計測装置の実施例２である磁気センサの概略構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、図９に示した信号処理部により選択された場合のＡ／Ｄ変換部の出力信号の模式図である。
【図１１】図１１は、従来の磁気センサにおける計測時間と、本発明の実施例２における計測時間とを比較した模式図である。
【図１２】図１２は、従来の磁気センサにおける計測時間と、計測時間を補正した場合の本発明の実施例２における計測時間とを比較した模式図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、本発明の実施例２に係る検出部の構成例におけるＸ−Ｙ平面への射影図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、本発明の実施例２に係る検出部の構成例におけるＸ−Ｚ平面への射影図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、本発明に係る物理量計測装置の実施例３を説明するための図で、検出部の構成例の概略図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、本発明に係る物理量計測装置の実施例３を説明するための図で、検出部の構成例におけるＸ−Ｙ平面への射影図である。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、本発明に係る物理量計測装置の実施例３を説明するための図で、検出部の構成例におけるＸ−Ｚ平面への射影図である。
【図１５】図１５は、本発明に係る物理計測装置における信号処理方法を説明するためのフローチャートを示す図である。
【図１６】図１６は、本発明に係る物理計測装置における実施例１の信号処理方法を説明するためのフローチャートを示す図である。
【図１７】図１７は、本発明に係る物理計測装置における実施例２乃至５の信号処理方法を説明するためのフローチャートを示す図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、本発明の実施例２の構成例に対し好適な磁気センサ素子が検出する磁場成分の向きを説明するための模式図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、本発明の実施例３の構成例に対し好適な磁気センサ素子が検出する磁場成分の向きを説明するための模式図である。
【図１９】図１９は、本発明に係る物理量計測装置の実施例４である磁気センサの概略構成を示すブロック図である。
【図２０】図２０は、本発明に係る物理量計測装置の実施例５である磁気センサの概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。  
図６は、本発明に係る物理量計測装置を説明するための全体構成図で、図中符号１１は物理量検出部（信号検出手段に相当）、１２は信号処理部、１３は演算処理部を示している。【００５８】
本発明は、例えば、加速度センサや磁気センサなどからの所望の物理量を検出した場合の出力信号に混入されるノイズ成分を低減させるための信号処理を行う物理量計測装置である。物理量検出部１１は、所望の物理量に基づいた複数の信号を検出するためのものである。信号処理部１２は、物理量検出部１１により各検出軸に関して検出した信号を時間とともに異なる組み合わせで線型結合するための信号処理を行うものである。演算処理部１３は、信号処理部１２により出力された信号データから物理量検出部１１に付随する物理量に基づく複数の信号を組み合わせ演算するものである。【００５９】
また、物理量検出部１１及び信号処理部１２では主としてアナログ信号を用い、演算処理部１３ではデジタル信号により処理を行うことが好ましい。【００６０】
このような構成により、所望の物理量を検出した場合の出力信号に混入されるノイズ成分を、信号処理部１２によって、物理量検出部１１により各検出軸に関して検出した信号を時間とともに異なる組み合わせで線型結合するとともに、演算処理部１３によって、信号処理部１２により出力された信号データから物理量検出部１１に付随する物理量に基づく複数の信号を組み合わせ演算することにより、物理量検出部１１や信号処理部１２において混入されたノイズ成分を低減することができる。【００６１】
つまり、複数の検出軸からの信号を時間とともに異なる組み合わせで線型結合して出力し、その出力を演算することによりノイズ成分を低減した所望の信号成分を得ることができる。
【実施例１】
【００６２】
図７は、本発明に係る物理量計測装置の実施例１である３軸加速度センサの概略構成を示すブロック図である。なお、Ｘ軸センサ素子１１１とＹ軸センサ素子１１２とＺ軸センサ素子１１３は、図６における物理量検出部１１に相当し、信号選択部１１４と演算増幅器１１５とＡ／Ｄ変換部１１６は、図６における信号処理部１２に相当し、演算処理部１１７は、図６における演算処理部１３に相当している。また、符号１１８は、信号に加わるノイズ成分を模式的に示したものである。【００６３】
加速度センサ素子としてはピエゾ抵抗式が好適であるが、静電容量式センサや圧電センサ、熱分布検知式センサなど加速度を検出できる素子ならば何でもよい。【００６４】
また、以下の説明では、３軸（あるいは３個）のセンサを用いる場合を例に挙げているが、２個あるいは４個以上のセンサの場合でも、同様な理論を容易に展開することが出来ることは明らかである。【００６５】
信号選択部１１４は、３次元ベクトル物理量検出部１１１，１１２，１１３からの各信号の符号を必要な成分に関して反転する符号反転部１１４ｘ，１１４ｙ，１１４ｚと、この符号反転部１１４ｘ，１１４ｙ，１１４ｚからの反転信号と３次元ベクトル物理量検出部１１１，１１２，１１３からの非反転信号とを切り替えるスイッチ（信号切換手段）Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚを備えている。演算増幅器１１５は、スイッチＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚからの反転信号及び非反転信号を加算するためのものである。【００６６】
このような構成により、Ｘ軸センサ素子１１１とＹ軸センサ素子１１２とＺ軸センサ素子１１３とから測定したい物理量のＸ軸成分に基づく信号ＨｘとＹ軸成分に基づく信号ＨｙとＺ軸成分に基づく信号Ｈｚとが出力され、それらの出力の極性を信号処理部１１４の符号反転部１１４ｘ，１１４ｙ，１１４ｚにより調整して演算増幅器１１５に入力する。信号Ｈｘ，Ｈｙ，Ｈｚは演算増幅器１１５で増幅され、その際の出力信号にノイズ成分Ｎが加わる。【００６７】
信号選択部１１４の出力する線型結合の組み合わせが、３次元ベクトル物理量検出部１１１，１１２，１１３に付随する３つの座標軸が互いに直交する３軸座標系における３次元ベクトル物理量成分Ｘ，Ｙ，Ｚに基づく信号、Ｈｘ＋Ｈｙ＋Ｈｚ，Ｈｘ＋Ｈｙ−Ｈｚ，Ｈｘ−Ｈｙ＋Ｈｚ，−Ｈｘ＋Ｈｙ＋Ｈｚである。【００６８】
つまり、スイッチＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚをａ側に接続すると、演算増幅器１１５からの出力は、Ｈｘ＋Ｈｙ＋Ｈｚ＋Ｎとなり、スイッチＳｘ，Ｓｙをａ側に接続し、Ｓｚをｂ側に接続すると、演算増幅器１１５からの出力は、Ｈｘ＋Ｈｙ−Ｈｚ＋Ｎとなり、スイッチＳｘ，Ｓｚをａ側に接続し、Ｓｙをｂ側に接続すると、演算増幅器１１５からの出力は、Ｈｘ−Ｈｙ＋Ｈｚ＋Ｎとなり、スイッチＳｙ，Ｓｚをａ側に接続し、Ｓｘをｂ側に接続すると、演算増幅器１１５からの出力は、−Ｈｘ＋Ｈｙ＋Ｈｚ＋Ｎとなる。【００６９】
演算増幅器１１５の出力信号は、Ａ／Ｄ変換部１１６によりデジタル信号に変換される。これにより得られた信号を演算処理部１１７により演算し、測定したい物理量に関する任意の情報を得ることができる。【００７０】
図８は、図７に示した信号処理部により選択された場合のＡ／Ｄ変換部の出力信号の模式図で、３軸加速度センサで連続して３次元加速度データを取得する場合の、取得されるデータのタイミングを表した図である。上段は信号処理部による選択信号、下段はノイズ成分が混入されたＡ／Ｄ変換部の出力信号を示している。【００７１】
信号選択部１１４の具体的な設定例として、Ｘ軸センサ素子１１１からの信号Ｈｘと、Ｙ軸センサ素子１１２からの信号Ｈｙと、Ｚ軸センサ素子１１３からの信号Ｈｚとがそれぞれ以下のように線型結合されて順次出力される場合を考える。また、演算増幅器１１５において各々の信号にはノイズ成分Ｎが加わる。ここでは、図２及び図３の例との効果の違いが明確にわかるように、１サイクルの測定時間が図２及び図３の例と同じ場合を考える。図２及び図３は、１サイクルの測定時間の間に信号選択部が三つの状態となり、３種類の信号が測定されるが、本実施例（図７、図８）では１サイクルの間に４種類の信号が測定されるため、１種類の信号の測定時間は３／４倍となる。一般に測定時間をＮ倍にするとＳ／Ｎ比は√Ｎ倍となるので、測定時間の違いを考慮するとＳ／Ｎ比を√３／２倍して考える必要がある。【００７２】
【数４】
2008032741.tif 000006
ここで、各ノイズ成分はノイズが主に白色ノイズであり、（α），（β），（γ），（δ）の各信号のノイズ間には相関がないと言うことを強調するために添え字をつけてＮａ，Ｎｂ，Ｎｃ，Ｎｄと記載してある。【００７３】
これらの出力信号よりＸ成分，Ｙ成分，Ｚ成分を求める。そのためにＡ／Ｄ変換部１１６の出力信号を用いて、演算処理部１１７により（α）＋（β）＋（γ）−（δ），（α）＋（β）−（γ）＋（δ），（α）−（β）＋（γ）＋（δ）を求める。【００７４】
【数５】
2008032741.tif 000007
これにより得られた各成分に対してノイズを計算する。【００７５】
【数６】
2008032741.tif 000008
ここで＜Ａ＞の表記は、Ａの期待値を示している。以上より従来の方法と比較してＳ／Ｎ比が√３倍向上されることがわかる。【００７６】
ただし、この実施例１では、センサ素子に起因するノイズに関しては影響を与えないため、センサ素子に起因するノイズを省略した。また、各軸に対応した成分を求めるにあたり、従来の一般的な多軸の計測装置においては各軸に対応したセンサの素子からの信号を順次選択的に取り込むため、各軸に対応した成分はわずかながら異なるタイミングで測定されることとなり、信号の歪みの原因となる場合があった。【００７７】
それに対して、この実施例１では、（α）〜（δ）の出力を得るためにかかる１周期分の信号の平均を算出しているため、従来の方法のように各軸に対応した成分ごとに測定のタイミングが異なるという問題が改善される。【００７８】
（α）〜（δ）の組み合わせは一実施例であり、組み合わせの数は３つ以上であれば４以外でも構わない。また、組み合わせを(α)〜(δ)としたとき、この中から任意の３つを選び（例えば（α），（β），（γ））、【００７９】
【数７】
2008032741.tif 000009
と表す時、係数行列Ｍが正則であればどんな組み合わせでも構わない。
【実施例２】
【００８０】
図９は、本発明に係る物理量計測装置の実施例２である磁気センサの概略構成を示すブロック図である。図１３Ａ，図１３Ｂには、上述した特許文献２と同様な構成である本発明の実施例２に係る検出部の構成例を示している。磁気収束板の効果により、センサ素子２１１，２１２は磁場のＺ軸成分に基づく信号に加えＸ軸成分に基づく信号を検出し、センサ素子２１３，２１４は磁場のＺ軸成分に基づく信号に加えＹ軸成分に基づく信号を同時に検出することが可能となっている。【００８１】
磁気収束板は、比透磁率が高い材料である強磁性体で構成される。また、センサ素子２１１〜２１４は、垂直方向の磁気成分に感度を持ち、円盤状の磁気収束板の端面に、収束板中心に対して90度の回転対称になるように配置される。水平方向の磁束は磁気収束板に吸収される過程で経路を曲げられ、垂直方向の成分を持つようになるので、センサ素子２１２〜２１４は、磁気収束板により水平方向から経路を曲げられた垂直方向の磁束を検出するので、水平方向の磁界強度に比例した信号を出力することができる。【００８２】
磁気収束板の形状は、円盤状が好ましいが、それに限るものではなく、たとえばリング状、方形状であってもかまわない。また垂直方向の厚みは任意であり、また面内で均一な厚みであっても、端部と中心部とで厚みが異なってもよい。【００８３】
また、センサ素子の配置が90度よりも小さい回転対称、すなわち45度回転や22.5度回転などであってもよい。また、センサ素子は、複数のセンサ素子が直列または並列に結合された構成であってもよい。【００８４】
なお、センサ素子（Ａ）２１１とセンサ素子（Ｂ）２１２とセンサ素子（Ｃ）２１３とセンサ素子（Ｄ）２１４は、図６における物理量検出部１１に相当し、信号選択部２１５と演算増幅器２１６とＡ／Ｄ変換部２１７は、図６における信号処理部１２に相当し、演算処理部２１８は、図６における演算処理部１３に相当している。また、符号２１１ａ，２１２ｂ，２１３ｃ，２１４ｄ，２１９は、信号に加わるノイズ成分を模式的に示したものである。【００８５】
磁場のＸ軸成分に基づく信号をＨｘ、Ｙ軸成分に基づく信号をＨｙ、Ｚ軸成分に基づく信号をＨｚとすると、センサ素子２１１乃至２１４は各々以下の信号を出力する。【００８６】
【数８】
2008032741.tif 000010
ただし、ｎはセンサ素子に起因するノイズ成分を表わしている。【００８７】
信号選択部２１５の設定により、以下のようなパターンが順次出力されるような場合を考える。【００８８】
【数９】
2008032741.tif 000011
これらの信号は、演算増幅器２１６に入力され増幅されるが、その際の出力信号には演算増幅器２１６に起因するノイズ成分Ｎが加わる。演算増幅器２１６の出力信号はＡ／Ｄ変換部２１７によりデジタル信号に変換される。【００８９】
つまり、３次元物理量検出部は、３つの座標軸が互いに直交する３軸座標系における第１軸と第３軸からの信号を検出する第１のセンサ素子（Ａ）２１１と、第１軸の反転信号と第３軸からの信号を検出する第２のセンサ素子（Ｂ）２１２と、第２軸と第３軸からの信号を検出する第３のセンサ素子（Ｃ）２１３と、第２軸の反転信号と第３軸からの信号を検出する第４のセンサ素子（Ｄ）２１４とを備えている。【００９０】
また、信号処理部１２は、センサ素子２１１〜２１４からの信号を選択する信号選択部２１５と、この信号選択部２１５からの信号を加算増幅する演算増幅器２１６とを備えている。【００９１】
ここで、３次元ベクトル物理量検出部２１１乃至２１４の複数の検出軸は、この３次元ベクトル物理量検出部２１１乃至２１４に付随する３つの座標軸が互いに直交する３軸座標系における３次元ベクトル物理量成分Ｘ，Ｙ，Ｚからなる、Ｈｘ＋Ｈｚ＝Ａ，−Ｈｘ＋Ｈｚ＝Ｂ，Ｈｙ＋Ｈｚ＝Ｃ，−Ｈｙ＋Ｈｚ＝Ｄを検出する。そして、信号選択部２１５の出力する線型結合の組み合わせは、Ａ＋Ｃ，Ａ＋Ｄ，Ｂ＋Ｃ，Ｂ＋Ｄである。【００９２】
このような構成により、スイッチＳｘとＳｙをａ側に接続すると、センサ素子Ａ＋Ｃによる演算増幅器２１６からの出力（α）は、Ｈｘ＋Ｈｙ＋２Ｈｚ＋√２ｎ＋Ｎとなり、スイッチＳｘをａ側に接続して、Ｓｙをｂ側に接続すると、センサ素子Ａ＋Ｄによる演算増幅器２１６からの出力（β）は、Ｈｘ−Ｈｙ＋２Ｈｚ＋√２ｎ＋Ｎとなり、スイッチＳｘとＳｙをｂ側に接続すると、センサ素子Ｂ＋Ｄによる演算増幅器２１６からの出力（γ）は、−Ｈｘ−Ｈｙ＋２Ｈｚ＋√２ｎ＋Ｎとなり、スイッチＳｘをｂ側に接続して、Ｓｙをａ側に接続すると、センサ素子Ｂ＋Ｃによる演算増幅器２１６からの出力（δ）は、−Ｈｘ＋Ｈｙ＋２Ｈｚ＋√２ｎ＋Ｎとなる。【００９３】
これらの出力を、演算処理部２１８において、（α）＋（β）−（γ）−（δ）としてＸ軸成分を求め、（α）−（β）−（γ）＋（δ）としてＹ軸成分を求め、（α）＋（β）＋（γ）＋（δ）としてＺ軸成分を求める。【００９４】
図１０は、図９に示した信号処理部により選択された場合のＡ／Ｄ変換部の出力信号を示す図で、磁気センサで連続して３次元磁気データを取得する場合の、取得されるデータのタイミングを表した図である。上段は信号処理部による選択信号、下段はノイズ成分が混入されたＡ／Ｄ変換部の出力信号を示している。【００９５】
上述したように、演算増幅器２１６からの出力は、【００９６】
【数１０】
2008032741.tif 000012
となり、演算処理部２１８を用いて、これらの出力信号より（α）＋（β）−（γ）−（δ）としてＸ軸成分、（α）−（β）−（γ）＋（δ）としてＹ軸成分、（α）＋（β）＋（γ）＋（δ）としてＺ軸成分を求めると以下のようになる。【００９７】
【数１１】
2008032741.tif 000013
ここで、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸各成分に基づく各信号を得るために必要なステップ数に関して、図１１に示すように、上述した従来の磁気センサの例と本実施例とで比較すると、上段に示す従来例では、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸各成分に基づく各信号を得るために必要なステップ数は（α）〜（γ）の３ステップであるのに対し、下段に示す本発明の実施例２では（α）〜（δ）の４ステップの計測が必要である。【００９８】
Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸各成分に基づく各信号を一組計測するのにかかる時間を従来例と実施例２で変えないという条件のもとで、従来例と実施例２におけるＳ／Ｎ比を比較するためには、図１２に示すように、実施例２における１ステップの計測時間を従来例における１ステップの計測時間の３／４にする必要がある。【００９９】
一般に計測時間をＮ倍にするとＳ／Ｎ比は√Ｎ倍となるので、１ステップあたりの計測時間の違いを考慮すると実施例２における各成分の信号とノイズとの関係は次のように修正される。【０１００】
【数１２】
2008032741.tif 000014
以上より得られた実施例２と従来例とを比較すると、Ｘ軸成分及びＹ軸成分のセンサ素子に起因するノイズ及びアンプに起因するノイズに関しては、従来例のＳ／Ｎ比の√３／２倍となっている。しかしながら、Ｚ軸成分に関してはセンサ素子に起因するノイズ及びアンプに起因するノイズともに従来例のＳ／Ｎ比の√３倍となり、ノイズ成分を低減できる。【０１０１】
さらに、Ｚ軸成分に対するＳ／Ｎ比はＸ軸及びＹ軸成分に対するＳ／Ｎ比に対し、２倍となっており、成分ごとにノイズの偏りを持たせることができる。ノイズの偏りを持たせることにより、特許文献２において問題となっていたＸ軸及びＹ軸成分に対しＺ軸成分のＳ／Ｎ比が悪いという問題を解消し、ノイズ成分を抑制することが困難な成分に対しより効果的にノイズ低減をすることが可能である。これにより、より効果的に磁気収束板などの感度向上手段を用いることが可能となり全体としてさらなるノイズ低減効果が期待できる。【０１０２】
ただし、実施例２において演算処理部２１８の設定を（α）＋（β）−（γ）−（δ）としてＸ軸成分、（α）−（β）−（γ）＋（δ）としてＹ軸成分、（α）＋（β）＋（γ）＋（δ）としてＺ軸成分を求めるものとしたが、その他の異なる線形結合の組み合わせにおいても同様の効果を持たせることが可能である。【０１０３】
（α）〜（δ）の組み合わせは一実施例であり、（α）〜（δ）のうち線型独立な３つの信号を取り出し各々Ｌ、Ｍ、Ｎと表記して、検出する物理量に基づく信号Ｈｘ，Ｈｙ，Ｈｚとの関係を【０１０４】
【数１３】
2008032741.tif 000015
と表す時、係数行列Mが正則であればどんな組み合わせでも構わない。
【実施例３】
【０１０５】
図１４Ａ，図１４Ｂ，図１４Ｃは、本発明に係る物理量計測装置の実施例３を説明するための図で、図１４Ａは検出部の構成例の概略図、図１４Ｂは検出部の構成例ＢにおけるＸ−Ｙ平面への射影図、図１４Ｃは検出部の構成例ＣにおけるＸ−Ｚ平面への射影図である。【０１０６】
この図１４Ｂに示す構成例Ｂでは、センサ素子２１１乃至２１４をＸ−Ｙ平面上に配置し、さらに各センサ素子をＸ−Ｙ平面に対して角度θだけＺ軸方向の傾きを持たせた構成となっている。【０１０７】
センサ素子２１１乃至２１４にＺ軸方向の傾きを持たせない場合、センサ素子２１１，２１２は磁場のＸ軸成分に基づく信号を検出し、センサ素子２１３，２１４は磁場のＹ軸成分に基づく信号というように各素子が配置された軸に対応した成分のみを検出するが、各センサ素子をＸ−Ｙ平面に対して角度θだけＺ軸方向に傾けた場合、各センサ素子は各センサ素子が配置された軸に対応した成分に基づく信号のみだけでなく磁場のＺ軸方向の成分に基づく信号も同時に検出することが可能となる。【０１０８】
本実施例において、センサ素子２１１，２１２の磁場のＸ軸成分に対する感度Ｓｘ、センサ素子２１３，２１４の磁場のＹ軸成分に対する感度Ｓｙ、各センサ素子の磁場のＺ軸成分に対する感度Ｓｚの比は、Ｓｙ/Ｓｘ＝１、Ｓｚ/Ｓｘ＝Ｓｚ/Ｓｙ＝tanθである。【０１０９】
したがって、本実施例はＸ軸・Ｙ軸成分の感度Ｓｘ、Ｓｙに対しＺ軸成分の感度Ｓｚが異なる検出部となっており、従来の方法では特許文献２と同様にＸ軸及びＹ軸成分に対しＺ軸成分のＳ／Ｎ比が悪いという問題を有している。【０１１０】
しかしながら、本実施例の構成を用いることにより本発明に係る実施例２と同様に、ノイズ成分を抑制することが困難な成分に対し、より効果的にノイズ低減をすることが可能となり、実効的なノイズ成分を低減できる。【０１１１】
本発明に係る実施例２における磁気センサ素子としては、図１８Ａに示すように、素子に対して垂直な磁場の検出が容易であるホール素子が好適な例である。また、本発明に係る実施例３における磁気センサ素子としては、図１８Ｂに示すように、素子に対して平行な磁場の検出が容易であるＭＩ素子やＭＲ素子が好適な例である。
【実施例４】
【０１１２】
図１９は、本発明に係る物理量計測装置の実施例４である磁気センサの概略構成を示すブロック図である。この実施例４は、本発明に係る実施例２又は３の応用である。図９に示す構成の信号選択部２１５の前段に第１の符号制御部２２０を実装し、信号の符号反転を用いることで前記ノイズ低減の効果を損なう事無く信号のオフセット成分に関しても低減させることができるようにしたものである。【０１１３】
本実施例４では、信号に含まれるオフセット成分のうち演算増幅器２１６からＡ／Ｄ変換部２１７の間に発生するオフセット成分Ｅを除去することによりオフセット低減の効果を得る場合を考える。【０１１４】
オフセット成分Ｅを考慮するならば、前記出力信号（α）〜（δ）は、
（α）＝Ｈｘ＋Ｈｙ＋２Ｈｚ＋√２ｎ＋Ｎ＋Ｅ  
（β）＝Ｈｘ−Ｈｙ＋２Ｈｚ＋√２ｎ＋Ｎ＋Ｅ  
（γ）＝−Ｈｘ−Ｈｙ＋２Ｈｚ＋√２ｎ＋Ｎ＋Ｅ  
（δ）＝−Ｈｘ＋Ｈｙ＋２Ｈｚ＋√２ｎ＋Ｎ＋Ｅ  
と表される。符号反転した信号を用いない場合、（α）＋（β）−（γ）−（δ）としてＸ軸成分、（α）−（β）−（γ）＋（δ）としてＹ軸成分、（α）＋（β）＋（γ）＋（δ）としてＺ軸成分を求めると、Ｘ軸成分及びＹ軸成分に関してはオフセット成分Ｅが除去できるが、Ｚ軸成分に関してオフセット成分Ｅが除去できない。【０１１５】
ここで、（β）及び（δ）の計測時に第１の符号制御部２２０により信号の符号反転をすると、センサ素子Ａ＋Ｄによる演算増幅器２１６からの出力（β）及びセンサ素子Ｂ＋Ｃによる演算増幅器２１６からの出力（δ）はそれぞれ次のようになる。【０１１６】
（β’）＝−Ｈｘ＋Ｈｙ−２Ｈｚ＋√２ｎ＋Ｎ＋Ｅ  
（δ’）＝Ｈｘ−Ｈｙ−２Ｈｚ＋√２ｎ＋Ｎ＋Ｅ  
符号反転を用いて得た信号（β’）及び（δ’）を用いて、（α）−（β’）−（γ）＋（δ’）としてＸ軸成分、（α）＋（β’）−（γ）−（δ’）としてＹ軸成分、（α）−（β’）＋（γ）−（δ’）としてＺ軸成分を求めると、３軸全ての成分に関してオフセット成分Ｅを除去できる。【０１１７】
ただし、第１の符号制御部２２０により符号反転をする信号は上述の組み合わせ（β’）及び（δ’）だけでなく、例えば（α’）及び（γ’）の組み合わせで符号反転するようにしてもよい。
【実施例５】
【０１１８】
図２０は、本発明に係る物理量計測装置の実施例５である磁気センサの概略構成を示すブロック図である。上述した実施例４と同様に、前記ノイズ低減の効果を損なう事無くオフセット成分を低減するための構成例である。【０１１９】
図２０において、第２の符号制御部２２１は、センサ素子２１１〜２１４により検出される各信号及び２１１ａ〜２１４ｄにおいて混入されるオフセット成分ｅの符号を各々独立に制御できるものである。第２の符号制御部２２１の好適な例としては特許文献４に記載されているチョッパーを用いた方法や、センサ素子２１１〜２１４の駆動電圧の符号を制御する方法などにより実現することができる。【０１２０】
本実施例５は、センサ素子２１１〜２１４からの各信号に対し、第２の符号制御部２２１による符号反転を行わない状態で非反転信号（α）〜（δ）
（α）＝Ｈｘ＋Ｈｙ＋２Ｈｚ＋√２ｎ＋２ｅ＋Ｎ  
（β）＝Ｈｘ−Ｈｙ＋２Ｈｚ＋√２ｎ＋２ｅ＋Ｎ  
（γ）＝−Ｈｘ−Ｈｙ＋２Ｈｚ＋√２ｎ＋２ｅ＋Ｎ  
（δ）＝−Ｈｘ＋Ｈｙ＋２Ｈｚ＋√２ｎ＋２ｅ＋Ｎ  
を得た後、センサ素子２１１〜２１４からの各信号に対し、第２の符号制御部２２１による符号反転を行うことにより反転信号（α’）〜（δ’）
（α’）＝−Ｈｘ−Ｈｙ−２Ｈｚ＋√２ｎ＋２ｅ＋Ｎ  
（β’）＝−Ｈｘ＋Ｈｙ−２Ｈｚ＋√２ｎ＋２ｅ＋Ｎ  
（γ’）＝Ｈｘ＋Ｈｙ−２Ｈｚ＋√２ｎ＋２ｅ＋Ｎ  
（δ’）＝Ｈｘ−Ｈｙ−２Ｈｚ＋√２ｎ＋２ｅ＋Ｎ  
を得るようにし、計８種の信号を１セットの計測中に得るものである。信号処理部１２により得られた前記８種の信号を、演算処理部１３で各々非反転信号と反転信号の差（α）−（α’），（β）−（β’），（γ）−（γ’），（δ）−（δ’）を演算し用いることでオフセット成分ｅの除去が可能となっている。【０１２１】
また、センサ素子２１１〜２１４からの各信号に対し、第２の符号制御部２２１による符号反転を行うことにより反転信号（α’）〜（δ’）を得る代わりに、信号に加わるノイズ成分を模式的に示した２１１ａ〜２１４ｄにおいて混入されるオフセット成分ｅに対し、第２の符号制御部２２１による符号反転を行い、信号（α”）〜（δ”）
（α”）＝Ｈｘ＋Ｈｙ＋２Ｈｚ＋√２ｎ−２ｅ＋Ｎ  
（β”）＝Ｈｘ−Ｈｙ＋２Ｈｚ＋√２ｎ−２ｅ＋Ｎ  
（γ”）＝−Ｈｘ−Ｈｙ＋２Ｈｚ＋√２ｎ−２ｅ＋Ｎ  
（δ”）＝−Ｈｘ＋Ｈｙ＋２Ｈｚ＋√２ｎ−２ｅ＋Ｎ  
を得るようにして（α’）〜（δ’）と置き換えることでも同様の効果を得ることができる。【０１２２】
また、実施例４と実施例５を同時に用いることにより前記オフセット成分Ｅ及びｅをどちらも除去するような構成としても構わない。また、実施例４における第１の符号制御部及び実施例５における第２の符号制御部は、除去対象とするオフセット成分Ｅ及びｅが発生する位置よりも前の位置ならば（図１９及び図２０と異なる位置であってもよい。【０１２３】
また、実施例４又は５においてオフセット成分Ｅ及びｅは、符号反転に際して絶対値を変えないものとして計算したが、実際の回路等においては、オフセット成分Ｅ及びｅの絶対値が変化する場合がある。そのような場合、オフセット成分Ｅ及びｅの完全な除去ではなく、オフセット成分Ｅ及びｅの低減としてやはり効果得ることができる。【０１２４】
以上の説明では、３軸加速度センサ（実施例１）及び磁気センサ（実施例２乃至５）について説明してきたが、加速度センサでなくとも角速度センサなど、ベクトル量を検知するセンサなら何でも良い。あるいは、ベクトル量を検知するセンサ以外にも、様々な物理量を検知するセンサを複数同時に用いても良い。例えば、Ｘ軸センサ素子１１１として温度を検知する温度センサ、Ｙ軸センサ素子１１２として湿度を検知する湿度センサ、Ｚ軸センサ素子１１３として圧力を検知する圧力センサとしても、本発明の物理量計測装置は適用できるものである。【０１２５】
また、以下は３軸（あるいは３個）のセンサを用いる場合を例に挙げているが、２個あるいは４個以上でも、同様な理論を展開することが出来ることは明らかである。【０１２６】
図１５は、本発明に係る物理計測装置における信号処理方法を説明するためのフローチャートを示す図である。本発明の物理量計測装置における信号処理方法は、所望の物理量を検出した場合に出力信号に混入されるノイズ成分を低減させるための信号処理を行うものである。【０１２７】
まず、所望の物理量に基づいた複数の信号を検出する信号検出手段を有する物理量検出部によって所望の物理量に基づいた信号を検出する（ステップＳ１）。次に、この物理量検出ステップにより各検出軸に関して検出された信号を時間とともに異なる組み合わせで線型結合するための信号処理を行う（ステップＳ２）。次に、この信号処理ステップにより出力された信号データから所望の物理量を得るための演算処理を行う（ステップＳ３）。【０１２８】
図１６は、本発明に係る物理計測装置における実施例１の信号処理方法を説明するためのフローチャートを示す図である。図１５に示した物理量検出ステップ（ステップＳ１）が３次元ベクトル物理量に基づいた信号を検出するステップ（ステップＳ２１１）である。また、図１５に示した信号処理ステップ（ステップＳ２）は、３次元ベクトル物理量検出ステップからの各信号の符号を必要な成分に関して反転する符号反転ステップ（ステップＳ２１２）と、この符号反転ステップからの反転信号と３次元ベクトル物理量検出ステップからの非反転信号とを切り替える信号切換ステップ（Ｓ２１３）と、この信号切換ステップからの反転信号及び非反転信号を線形結合するステップ（Ｓ２１４）とを有している。【０１２９】
また、信号処理ステップの出力する線型結合の組み合わせは、例えば、所望の３次元ベクトル物理量の３次元成分Ｘ，Ｙ，ＺのＸに基づく信号Ｈｘと、Ｙに基づく信号Ｈｙと、Ｚに基づく信号ＨｚとからなるＨｘ＋Ｈｙ＋Ｈｚ，Ｈｘ＋Ｈｙ−Ｈｚ，Ｈｘ−Ｈｙ＋Ｈｚ，−Ｈｘ＋Ｈｙ＋Ｈｚである。【０１３０】
図１７は、本発明に係る物理計測装置における実施例２乃至５の信号処理方法を説明するためのフローチャートを示す図である。図１５に示した物理量検出ステップ（ステップＳ１）が、３つの座標軸が互いに直交する３軸座標系における第１軸乃至第３軸に対応する信号に関して、第１のセンサにより第１軸と第３軸からの信号と、第２のセンサにより第１軸の反転信号と第３軸からの信号と、第３のセンサにより第２軸と第３軸からの信号と、第４のセンサにより第２軸の反転信号と第３軸からの信号とを検出する３次元ベクトル物理量検出ステップである（ステップＳ２２１）。【０１３１】
また、図１５に示した信号処理ステップ（ステップＳ２）は、前記物理量検出ステップからの信号を制御信号により切り替える信号選択ステップ（Ｓ２２２）と、この信号選択ステップからの信号を線形結合するステップ（Ｓ２２３）を有している。【０１３２】
また、３次元ベクトル物理量検出ステップの３軸の検出軸は、例えば、所望の３次元ベクトル物理量の３次元成分Ｘ，Ｙ，ＺのＸに基づく信号Ｈｘと、Ｙに基づく信号Ｈｙと、Ｚに基づく信号Ｈｚとからなる、Ｈｘ＋Ｈｚ＝Ａ，−Ｈｘ＋Ｈｚ＝Ｂ，Ｈｙ＋Ｈｚ＝Ｃ，−Ｈｙ＋Ｈｚ＝Ｄを検出する。また、信号処理ステップの出力する線型結合の組み合わせは、例えば、Ａ＋Ｃ，Ａ＋Ｄ，Ｂ＋Ｃ，Ｂ＋Ｄである。【０１３３】
本発明における信号の線型結合とは、信号処理部において各々の信号の符号及び強度を任意に変えて加算すること表し、各々の信号の任意の符号反転の足し合わせのみに限定するものではない。【０１３４】
本発明において、上述したセンサ素子に起因するノイズ成分ｎに対する効果は、センサ素子に起因するノイズ成分のみに限定するものではなく、信号の加算及び増幅に先立つ部位におけるノイズ成分であれば同様の効果を得ることができる。【０１３５】
本発明において、上述した演算増幅器に起因するノイズ成分Ｎに対する効果は、演算増幅器に起因するノイズ成分のみに限定するものではなく、信号の加算及び演算増幅器におけるノイズ成分や、信号の加算及び演算増幅器からＡ／Ｄ変換部へ至るまでの部分におけるノイズ成分であれば同様の効果を得ることができる。【０１３６】
また、本発明において、各センサの検出感度は各々異なっていてもよい。また、上述したセンサのサイズとＳ／Ｎ比の関係より、本発明によるノイズ低減の効果を、従来と比較してＳ／Ｎ比を悪化させること無くセンササイズを小型化する効果と置き換えてもよい。【０１３７】
また、上述した計測時間とＳ／Ｎ比の関係より、本発明によるノイズ低減の効果を、従来と比較してＳ／Ｎ比を悪化させること無く計測時間を短縮する効果と置き換えてもよい。【０１３８】
また、一般に知られているセンサの消費電力を減少させるとＳ／Ｎ比が悪くなるという関係より、本発明によるノイズ低減の効果を、従来と比較してＳ／Ｎ比を悪化させること無くセンサの消費電力を減少させる効果と置き換えてもよい。【０１３９】
また、本発明の実施例における所望の３次元ベクトル物理量の３次元成分の表示方法は、ある特定の座標系における成分表示に限らず、座標系に任意の座標回転をした座標系における成分表示を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
本発明は、複数のセンサ素子を有する物理量の計測におけるノイズ低減に係る物理量計測装置及びその信号処理方法に関するもので、所望の物理量に基づいた信号を検出して信号処理を行うことにより物理量を演算する物理量計測装置及びその信号処理方法において、回路規模やコストを大きくすることなく、物理量検出部や信号処理部において混入したノイズ成分を低減し、信頼度を向上させることができる。
【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１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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2008032741.tif 000041
2008032741.tif 000042
2008032741.tif 000043