(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの加速度を検出する第１の検出エレメントと、
前記第１の検出エレメントが検出した加速度信号を処理する加速度信号処理部と、
前記加速度信号処理部が処理した信号からノイズ信号を除去する第１のフィルタと、
加速度以外の物理量を検出する第２の検出エレメントと、
前記第２の検出エレメントが検出した物理量信号を処理する第１の物理量信号処理部と、
前記第１の物理量信号処理部が処理した信号からノイズ信号を除去する第２のフィルタと、
前記加速度信号処理部が処理した信号の周波数成分を解析し、前記第２の検出エレメントの駆動方向の周波数と前記第２の検出エレメントの検出方向の周波数との差を示す離調周波数成分を有する物理量が印加されているか否かを判定し、前記離調周波数成分を有する物理量が印加されていると判定した際に出力停止信号を出力する信号成分解析部と、
前記信号成分解析部から出力停止信号が出力された際に、前記第１のフィルタから出力される信号の出力を停止する第１の出力制御部と、
前記信号成分解析部から出力停止信号が出力された際に、前記第２のフィルタから出力される信号の出力を停止する第２の出力制御部とを有することを特徴とするセンサモジュール。
【請求項２】
請求項１記載のセンサモジュールにおいて、
前記第１、および前記第２の出力制御部は、前記信号成分解析部から出力停止信号が出力された際に、信号出力が停止したことを示す信号フラグを出力することを特徴とするセンサモジュール。
【請求項３】
請求項１記載のセンサモジュールにおいて、
前記第２の検出エレメントが検出する物理量が角速度であることを特徴とするセンサモジュール。
【請求項４】
請求項１記載のセンサモジュールにおいて、
前記加速度信号処理部、前記第１、および前記第２のフィルタ、前記信号成分解析部、前記第１、および前記第２の出力制御部、および前記第１の物理量信号処理部が、１つの半導体チップ上に形成されていることを特徴とするセンサモジュール。
【請求項５】
請求項１記載のセンサモジュールにおいて、
加速度以外の物理量を検出する第３の検出エレメントと、
前記第３の検出エレメントが検出した物理量信号を処理する第２の物理量信号処理部と、
前記第２の物理量信号処理部が処理した信号からノイズ信号を除去する第３のフィルタと、
前記信号成分解析部から出力停止信号が出力された際に、前記第３のフィルタから出力される信号の出力を停止する第３の出力制御部とをさらに有することを特徴とするセンサモジュール。
【請求項６】
請求項５記載のセンサモジュールにおいて、
前記第２の検出エレメントが検出する物理量が角速度であることを特徴とするセンサモジュール。
【請求項７】
請求項１記載のセンサモジュールにおいて、
前記加速度信号処理部、前記第１のフィルタ、前記第１の出力制御部、および前記信号成分解析部が形成された第１の半導体チップと、
前記第１の物理量信号処理部、前記第２のフィルタ、および前記第２の出力制御部が形成された第２の半導体チップとを有し、
前記第１の半導体チップは、
前記第２の半導体チップとボンディングワイヤによって接続され、前記信号成分解析部から出力された出力停止信号を前記ボンディングワイヤを介して前記第２の出力制御部に伝達することを特徴とするセンサモジュール。
【請求項８】
請求項１記載のセンサモジュールにおいて、
前記加速度信号処理部、前記第１のフィルタ、および前記第１の出力制御部が形成された第１の半導体チップと、
前記第１の物理量信号処理部、前記第２のフィルタ、前記第２の出力制御部、および前記信号成分解析部が形成された第２の半導体チップとを有し、
前記第２の半導体チップは、
前記第１の半導体チップとボンディングワイヤによって接続されており、前記信号成分解析部から出力される出力停止信号を前記ボンディングワイヤを介して前記第１の出力制御部に伝達することを特徴とするセンサモジュール。
【請求項９】
外部からの加速度を検出する第１の検出エレメントと、前記第１の検出エレメントが検出した加速度信号を処理する加速度信号処理部と、前記加速度信号処理部が処理した信号からノイズ信号を除去する第１のフィルタと、加速度以外の物理量を検出する第２の検出エレメントと、前記第２の検出エレメントが検出した物理量信号を処理する第１の物理量信号処理部と、前記第１の物理量信号処理部が処理した信号からノイズ信号を除去する第２のフィルタとを有するセンサモジュールと、
前記第１、および前記第２のフィルタを介して出力された信号に基づいて、アクチュエータを制御するプロセッサとを有し、
前記プロセッサは、
前記第１の物理量信号処理部が処理した信号からノイズ信号を除去する第２のフィルタと、
前記加速度信号処理部が処理した信号の周波数成分を解析し、前記第２の検出エレメントの駆動方向の周波数と前記第２の検出エレメントの検出方向の周波数との差を示す離調周波数成分を有する物理量が印加されているか否かを判定し、前記離調周波数成分を有する物理量が印加されていると判定した際に出力停止信号を出力する信号成分解析部と、
前記信号成分解析部から停止信号が出力された際に、前記プロセッサが前記アクチュエータの制御を行わない状態に遷移させる内部状態決定部とを有することを特徴とするセンサシステム。
【請求項１０】
請求項９記載のセンサシステムにおいて、
前記第２の検出エレメントが検出する物理量が角速度であることを特徴とするセンサシステム。
【請求項１１】
請求項９記載のセンサシステムにおいて、
前記センサモジュールは、
加速度以外の物理量を検出する第３の検出エレメントと、
前記第３の検出エレメントが検出した物理量信号を処理する第２の物理量信号処理部と、
前記第２の物理量信号処理部が処理した信号からノイズ信号を除去する第３のフィルタと、
前記信号成分解析部から出力停止信号が出力された際に、前記第３のフィルタから出力される信号の出力を停止する第３の出力制御部とをさらに有することを特徴とするセンサシステム。
【請求項１２】
請求項１１記載のセンサシステムにおいて、
前記第２の検出エレメントが検出する物理量が角速度であることを特徴とするセンサシステム。
【請求項１３】
外部からの加速度を検出する第１の検出エレメントと、前記第１の検出エレメントが検出した加速度信号を処理する加速度信号処理部と、前記加速度信号処理部が処理した信号からノイズ信号を除去する第１のフィルタと、加速度以外の物理量を検出する第２の検出エレメントと、前記第２の検出エレメントが検出した物理量信号を処理する第１の物理量信号処理部と、前記第１の物理量信号処理部が処理した信号からノイズ信号を除去する第２のフィルタとを備えたセンサモジュールと、
前記第１、および前記第２のフィルタを介して出力された信号に基づいて、アクチュエータを制御するプロセッサとを有し、
前記プロセッサは、
前記第１のフィルタから出力された信号の周波数成分を解析し、前記第２の検出エレメントの駆動方向の周波数と前記第２の検出エレメントの検出方向の周波数との差を示す離調周波数成分を有する物理量が印加されているか否かを判定し、前記離調周波数成分を有する物理量が印加されていると判定した際に出力停止信号を出力する信号成分解析部と、
前記信号成分解析部から停止信号が出力された際に、前記プロセッサが前記アクチュエータの制御を行わない状態に遷移させる内部状態決定部とを有することを特徴とするセンサシステム。
【請求項１４】
請求項１３記載のセンサシステムにおいて、
前記第２の検出エレメントが検出する物理量が角速度であることを特徴とするセンサシステム。
【請求項１５】
請求項１３記載のセンサシステムにおいて、
前記センサモジュールは、
加速度以外の物理量を検出する第３の検出エレメントと、
前記第３の検出エレメントが検出した物理量信号を処理する第２の物理量信号処理部と、
前記第２の物理量信号処理部が処理した信号からノイズ信号を除去する第３のフィルタと、
前記信号成分解析部から出力停止信号が出力された際に、前記第３のフィルタから出力される信号の出力を停止する第３の出力制御部とをさらに有することを特徴とするセンサシステム。
【請求項１６】
請求項１５記載のセンサシステムにおいて、
前記第２の検出エレメントが検出する物理量が角速度であることを特徴とするセンサシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の物理量を検出するセンサの測定技術に関し、特に、入力物理量に対して離調周波数帯域を持つセンサの異常値出力や故障誤診断の防止に有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
慣性量センサや圧力センサなどの物理量を計測して電気信号に変換するセンサのうち、機械的な変位を検出原理とするセンサにおいては、一般にその機械部の共振周波数での振動印加によって定常状態とは異なるふるまい（振動モード）が発生する。
【０００３】
このため、このような固有の周波数を離調周波数と呼び、この周波数での振動印加に対してロバストな設計をすることが、センサの信頼性向上に重要である。
【０００４】
たとえば、角速度センサのうち、いわゆるコリオリ効果を原理として用いたものは、一般に、質量マスを駆動方向に共振周波数で振動させ、その質量マスに角速度が印加された際に、駆動方向と直交関係にある方向に発生するコリオ力を質量マスの変位から検出し、これを電気信号として出力する構成からなっている。この時駆動方向の共振周波数と検出方向の共振周波数との差が離調周波数である。
【０００５】
上述したコリオリ効果の原理を用いた角速度センサでは、離調周波数近傍での角速度印加によって、マスの検出方向への変位が離調周波数よりも低い帯域、すなわちセンサとして必要な帯域への角速度印加時の変位よりも大きくなることが知られており、回路内での信号の飽和や、常用レンジ外の信号レベルが発生することによりセンサの自己診断機能の故障誤診断を引き起こしてしまう可能性がある。
【０００６】
図９は、離調周波数がない（すなわち、駆動方向の共振周波数と検出方向の共振周波数が一致している）角速度センサの入力角速度周波数に対するオープン回路出力特性を示した図であり、図１０は、離調周波数を約５００Ｈｚに持つ同図である。
【０００７】
図９に示す離調周波数を持たない状態の角速度センサの場合、その出力は、ある周波数まではフラットな信号強度特性を示し、それ以降はゲインが下がる特性を示す。これに対して、図１０に示す離調周波数を持つ角速度センサでは、離調周波数帯域にピークを持つ周波数特性を示す。これは、印加された角速度の周波数と、駆動方向の周波数の和が検出方向の共振周波数に近づくためである。
【０００８】
駆動方向の共振周波数と検出方向の共振周波数を同一にすることで離調周波数をなくし、上記した問題を解決するための技術として、検出方向の質量マスに直流での力を印加し、検出方向の共振周波数を変化させる技術が一般に知られている。
【０００９】
また、この種の角速度センサにおいて、ゲインの大きい離調周波数帯域の信号が出力されるのを防ぐ技術としては、たとえば、センサの所望の帯域のゲインを維持しつつ、離調周波数のゲインのみを下げるフィルタ構成としてバターワースフィルターとチェビシェフフィルターを直列に接続するものが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−２５６６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところが、上記のような角速度センサにおける離調周波数の調整技術では、次のような問題点があることが本発明者により見い出された。
【００１２】
たとえば、角速度センサの離調周波数をなくすために検出方向の質量マスに直流での力を印加する構成においては、個体ごとにばらつきを有する離調周波数の調整のため、センサ毎に個別に離調周波数を測定し、印加電圧の値を設定する必要があった。そのため、センサ個体でばらつく離調周波数の調整に多大な調整コストがかかってしまうという問題がある。さらに、センサが使用される期間全域にわたってこれを維持する必要があるため、センサの調整や性能維持に高いコストがかかってしまうという問題が生じる。
【００１３】
また、センサの所望の帯域のゲインを維持しつつ、離調周波数帯域のゲインのみを下げるフィルタ構成を実装する技術においては、フィルタ段よりも前段での信号飽和による異常値の出力や故障誤診断が発生し、信頼性が低下する恐れがある。
【００１４】
これに対し、飽和の発生を抑制すべく回路の信号最大値を離調周波数発生時の信号強度に合わせた場合は、センサとして本来所望していた帯域での解像度、いわゆるダイナミックレンジが劣化し、センサの精度が低下する恐れがある。すなわち、上記構成においては、センサとしての信頼性確保と精度がトレードオフの関係となっていた。
【００１５】
本発明の目的は、センサの調整コストを抑えつつ、センサの信頼性や精度を確保することのできる技術を提供することにある。
【００１６】
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１８】
本発明は、外部からの加速度を検出する第１の検出エレメントと、該第１の検出エレメントが検出した加速度信号を処理する加速度信号処理部と、該加速度信号処理部が処理した信号からノイズ信号を除去する第１のフィルタと、加速度以外の物理量を検出する第２の検出エレメントと、該第２の検出エレメントが検出した物理量信号を処理する第１の物理量信号処理部と、該第１の物理量信号処理部が処理した信号からノイズ信号を除去する第２のフィルタと、加速度信号処理部が処理した信号の周波数成分を解析し、前記第２の検出エレメントの駆動方向の周波数と前記第２の検出エレメントの検出方向の周波数との差を示す離調周波数成分を有する物理量が印加されているか否かを判定し、該離調周波数成分を有する物理量が印加されていると判定した際に出力停止信号を出力する信号成分解析部と、該信号成分解析部から出力停止信号が出力された際に、第１のフィルタから出力される信号の出力を停止する第１の出力制御部と、信号成分解析部から出力停止信号が出力された際に、第２のフィルタから出力される信号の出力を停止する第２の出力制御部とを有するものである。
【００１９】
また、本発明は、第１、および第２の出力制御部が、信号成分解析部から出力停止信号が出力された際に、信号出力が停止したことを示す信号フラグを出力するものである。
【００２０】
さらに、本発明は、第２の検出エレメントが検出する物理量が角速度よりなるものである。
【００２１】
また、本発明は、加速度信号処理部、第１、および第２のフィルタ、信号成分解析部、第１、および第２の出力制御部、および第１の物理量信号処理部が、１つの半導体チップ上に形成されているものである。
【００２２】
さらに、本発明は、加速度以外の物理量を検出する第３の検出エレメントと、該第３の検出エレメントが検出した物理量信号を処理する第２の物理量信号処理部と、該第２の物理量信号処理部が処理した信号からノイズ信号を除去する第３のフィルタと、信号成分解析部から出力停止信号が出力された際に、第３のフィルタから出力される信号の出力を停止する第３の出力制御部とをさらに有するものである。
【００２３】
また、本発明は、加速度信号処理部、第１のフィルタ、第１の出力制御部、および信号成分解析部が形成された第１の半導体チップと、第１の物理量信号処理部、第２のフィルタ、および第２の出力制御部が形成された第２の半導体チップとを有し、第１の半導体チップは、第２の半導体チップとボンディングワイヤによって接続され、信号成分解析部から出力された出力停止信号をボンディングワイヤを介して第２の出力制御部に伝達するものである。
【００２４】
また、本願のその他の発明の概要を簡単に示す。
【００２５】
本発明は、外部からの加速度を検出する第１の検出エレメントと、該第１の検出エレメントが検出した加速度信号を処理する加速度信号処理部と、該加速度信号処理部が処理した信号からノイズ信号を除去する第１のフィルタと、加速度以外の物理量を検出する第２の検出エレメントと、該第２の検出エレメントが検出した物理量信号を処理する第１の物理量信号処理部と、該第１の物理量信号処理部が処理した信号からノイズ信号を除去する第２のフィルタとを有するセンサモジュールと、第１、および第２のフィルタを介して出力された信号に基づいて、アクチュエータを制御するプロセッサとを有し、該プロセッサは、第１の物理量信号処理部が処理した信号からノイズ信号を除去する第２のフィルタと、加速度信号処理部が処理した信号の周波数成分を解析し、前記第２の検出エレメントの駆動方向の周波数と前記第２の検出エレメントの検出方向の周波数との差を示す離調周波数成分を有する物理量が印加されているか否かを判定し、その離調周波数成分を有する物理量が印加されていると判定した際に出力停止信号を出力する信号成分解析部と、信号成分解析部から停止信号が出力された際に、プロセッサがアクチュエータの制御を行わない状態に遷移させる内部状態決定部とを有するものである。
【００２６】
さらに、本発明は、外部からの加速度を検出する第１の検出エレメントと、該第１の検出エレメントが検出した加速度信号を処理する加速度信号処理部と、該加速度信号処理部が処理した信号からノイズ信号を除去する第１のフィルタと、加速度以外の物理量を検出する第２の検出エレメントと、該第２の検出エレメントが検出した物理量信号を処理する第１の物理量信号処理部と、第１の物理量信号処理部が処理した信号からノイズ信号を除去する第２のフィルタとを備えたセンサモジュールと、第１、および第２のフィルタを介して出力された信号に基づいて、アクチュエータを制御するプロセッサとを有し、該プロセッサは、第１のフィルタから出力された信号の周波数成分を解析し、第２の検出エレメントの駆動方向の周波数と第２の検出エレメントの検出方向の周波数との差を示す離調周波数成分を有する物理量が印加されているか否かを判定し、その離調周波数成分を有する物理量が印加されていると判定した際に出力停止信号を出力する信号成分解析部と、該信号成分解析部から停止信号が出力された際に、プロセッサがアクチュエータの制御を行わない状態に遷移させる内部状態決定部とを有するものである。
【発明の効果】
【００２７】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００２８】
（１）離調周波数における角速度の検知による異常値出力を防止することができるので、センサモジュールにおける離調周波数の調整などを不要としながら、高精度なセンサモジュールを実現することができる。
【００２９】
（２）また、上記（１）により、低コストで信頼性の高いセンサモジュールを実現することができる。
【００３０】
（３）さらに、上記センサモジュールを用いてセンサシステムを構成することにより、該センサシステムにおける信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態１によるセンサモジュールにおける構成の一例を示すブロック図である。
【図２】加速度と他の物理量の関連性の一例を示す説明図である。
【図３】図１のセンサモジュールにおける実装形態の一例を示した説明図である。
【図４】図３の他の例を示す説明図である。
【図５】図１のセンサモジュールにおける他の例を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態２によるセンサモジュールを用いて構成されたセンサシステムにおける一例を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態３によるセンサモジュールを用いて構成されたセンサシステムにおける一例を示す説明図である。
【図８】図７に示した加速度センサ部におけるセンサ応答とローパスフィルタの特性との関係を示した説明図である。
【図９】本発明者が検討した離調周波数がない角速度センサの入力角速度周波数に対するオープン回路出力特性の一例を示した説明図である。
【図１０】本発明者が検討した離調周波数を５００Ｈｚに持つ角速度センサの入力角速度周波数に対するオープン回路出力特性の一例を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００３３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１によるセンサモジュールにおける構成の一例を示すブロック図、図２は、加速度と他の物理量の関連性の一例を示す説明図、図３は、図１のセンサモジュールにおける実装形態の一例を示した説明図、図４は、図３の他の例を示す説明図、図５は、図１のセンサモジュールにおける他の例を示すブロック図である。
【００３４】
《発明の概要》
本発明の第１の概要は、外部からの加速度を検出する第１の検出エレメント（加速度検出エレメント４）と、加速度以外の物理量を検出する第２の検出エレメント（物理量検出エレメント１１）と、前記第１の検出エレメントが検出した加速度信号（電圧信号）を処理する加速度信号処理部（アンプ５、Ａ／Ｄ変換器６、信号処理部７）と、前記加速度信号処理部が処理した信号からノイズ信号を除去する第１のフィルタ（ローパスフィルタ８）と、前記加速度信号処理部が処理した信号の周波数成分を解析し、前記第２の検出エレメントの駆動方向の周波数と前記第２の検出エレメントの検出方向の周波数との差を示す離調周波数成分を有する物理量が印加されているか否かを判定し、前記離調周波数成分を有する物理量が印加されていると判定した際に出力停止信号を出力する信号成分解析部（信号成分解析部１０）と、前記信号成分解析部から出力停止信号が出力された際に、前記第１のフィルタから出力される信号の出力を停止する第１の出力制御部（出力信号制御部９）とを有するセンサモジュールである。
【００３５】
また、センサモジュールは、前記第２の検出エレメントが検出した物理量信号（電圧信号）を処理する第１の物理量信号処理部（アンプ１２、Ａ／Ｄ変換器１３、信号処理部１４）と、前記第１の物理量信号処理部が処理した信号からノイズ信号を除去する第２のフィルタ（ローパスフィルタ１５）と、前記信号成分解析部から出力停止信号が出力された際に、前記第２のフィルタから出力される信号の出力を停止する第２の出力制御部（出力信号制御部１６）とを有している。
【００３６】
以下、上記した概要に基づいて、実施の形態を詳細に説明する。
【００３７】
本実施の形態１において、センサモジュール１は、各種の物理量を検出するモジュールであり、たとえば、自動車などに搭載される横滑り防止装置などに用いられる。
【００３８】
センサモジュール１は、図１に示すように、加速度センサ部２、および物理量センサ部３から構成されている。加速度センサ部２は、加速度検出エレメント４、アンプ５、Ａ／Ｄ(Analog/Digital)変換器６、信号処理部７、ローパスフィルタ８、出力信号制御部９、および信号成分解析部１０から構成されている。
【００３９】
また、物理量センサ部３は、物理量検出エレメント１１、アンプ１２、Ａ／Ｄ変換器１３、信号処理部１４、ローパスフィルタ１５、出力信号制御部１６、および故障診断部１７から構成されている。
【００４０】
なお、図１では、信号成分解析部１０を加速度センサ部２に設け、故障診断部１７を物理量センサ部３に設けた構成としたが、信号成分解析部１０、および故障診断部１７は、加速度センサ部２、または物理量センサ部３のいずれに設けた構成であってもよい。
【００４１】
加速度センサ部２において、加速度検出エレメント４は、外部からの加速度を検知する。アンプ５は、加速度検出エレメント４が検知した信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換器６は、アンプ５から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００４２】
信号処理部７は、Ａ／Ｄ変換器６から出力されたデジタル信号の信号処理を行う。ローパスフィルタ８は、信号処理部７から出力された信号のうち、低域周波数の信号のみをそれぞれ通過させるフィルタである。
【００４３】
出力信号制御部９は、信号成分解析部１０からの出力停止信号に基づいて、ローパスフィルタ８から出力される信号の出力制御を行う。信号成分解析部１０は、信号処理部７が解析した解析結果に基づいて、出力信号制御部９，１６に出力停止信号を出力する。
【００４４】
物理量センサ部３において、物理量検出エレメント１１は、外部からの加速度以外の物理量を検知する。アンプ１２は、物理量検出エレメント１１が検知した信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換器１３は、アンプ１２から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００４５】
信号処理部１４は、Ａ／Ｄ変換器１３から出力されたデジタル信号の信号処理を行う。ローパスフィルタ１５は、信号処理部１４から出力された信号のうち、低域周波数の信号のみをそれぞれ通過させるフィルタである。
【００４６】
出力信号制御部１６は、信号成分解析部１０からの出力停止信号に基づいて、ローパスフィルタ１５から出力される信号の出力制御を行う。故障診断部１７は、出力信号制御部９，１６に故障を通知する。
【００４７】
このセンサモジュール１についての動作を以下に説明する。
【００４８】
加速度検出エレメント４は、たとえば、加速度の印加によって発生する質量マスの変位を容量変化で捉える静電容量型のエレメントであり、容量変化をＣ／Ｖ(Capacitance to Voltage)変換によって電圧信号に変換する。
【００４９】
また、物理量検出エレメント１１は、外部からの加速度以外の物理量、たとえば、角速度を検知する。この物理量検出エレメント１１は、加速度検出エレメント４と同様に、物理量の印加によって発生する質量マスの変位を容量変化で捉える静電容量型のエレメントであり、容量変化をＣ／Ｖ変換によって電圧信号に変換する。
【００５０】
次に、アンプ５，１２にて、加速度検出エレメント４と物理量検出エレメント１１のそれぞれの電気信号を適切なレベルに変換する。ただし、一般に、アンプには入力信号の許容できる信号レベル(以下、「レンジ」と呼ぶ)があり、レンジを上回る信号が入力されると飽和と呼ばれる現象が起こり、アンプ５，１２の出力は線形性を失う。
【００５１】
このため、信号レンジは、加速度検出エレメント４、および物理量検出エレメント１１からの信号によって飽和しない範囲に調整されている必要がある。また、アンプ５，１２のレンジが可変であれば、センサとしての出力範囲もまた可変になるため、アンプ５，１２のレンジは可変構成となっていてもよい。
【００５２】
アンプ５，１２からそれぞれ出力された電圧信号は、Ａ／Ｄ変換器６，１３によって信号レベルがデジタル値にそれぞれ変換される。これによって、後段の信号処理部７，１４がデジタル化することができ、低コストかつ高精度な信号処理を実現可能にする。
【００５３】
このとき、Ａ／Ｄ変換器６，１３はどのような構成であってもよく、いわゆるフラッシュ型、パイプライン型、逐次比較型、デルタシグマ型とアーキテクチャは問わない。
【００５４】
次に、Ａ／Ｄ変換器６，１３を経たデジタル信号は、信号処理部７，１４にそれぞれ送られ、該信号処理部７，１４によってセンサ出力値として適切な信号に処理される。まず、Ａ／Ｄ変換器６，１３を経た信号が何らかの変調を受けている場合は、ここで復調を行う。たとえば、キャリア信号が重畳されている場合は、この信号処理部７，１４においてキャリア信号の同期検波とフィルタリングを行い、ベースバンド信号に復調する。
【００５５】
次に、温度変化に対する補償、ゼロ点の補正、および感度の補正などの出力信号整形を実施する。以上の信号処理は、たとえば、専用のＬＳＩ(Large Scale Integration)などの半導体集積回路装置によって構成されていてもよく、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)とそれに対応した書き換え可能なソフトウェアからなっていてもよい。
【００５６】
信号成分解析部１０は、信号処理部７から出力される信号を受け、物理量に関する離調周波数を有する物理量が印加されているかを解析する。離調周波数とは、物理量検出エレメント１１の駆動方向の周波数と該物理量検出エレメント１１の検出方向の周波数との差を示す周波数成分である。
【００５７】
物理量検出エレメント１１が離調周波数を有する場合、印加された角速度の周波数と、駆動方向の周波数の和が検出方向の共振周波数に近づいてしまうために、離調周波数帯域にセンサ出力のピークを有する周波数特性となってしまう。これにより、センサモジュール１から異常値が出力される恐れがある。
【００５８】
ここで、物理量検出エレメント１１が角速度の検出ではなく、圧力を検出する場合には、信号成分解析部１０は離調周波数ではなく、共振周波数が印加されているかを解析する。
【００５９】
離調周波数の印加判断を行うため、一般には、信号成分解析部１０は、信号処理部７によって信号復調後のベースバンド信号を解析することが好適であるが、信号処理部７によって一切処理が行われていない信号から解析を行ったり、信号処理部７を一切経由せず、Ａ／Ｄ変換器６からの出力を直接解析したりする構成となっていてもよい。
【００６０】
また、信号成分解析部１０のために独立したＡ／Ｄ変換器（図示せず）を設ける構成や、独立したアンプ（図示せず）を設けた構成でもよく、これらから直接、信号成分解析部１０に信号を与えてもよい。
【００６１】
さらに、信号処理部７と信号成分解析部１０は物理的に異なる回路である必要はなく、単一のＬＳＩなどの半導体集積回路装置の中に両者が存在してもよい。また、ＤＳＰのソフトとして信号処理部７と信号成分解析部１０とが実現されていてもよい。
【００６２】
信号成分解析部１０は、加速度検出エレメント４のデジタル信号を用いて、加速度以外の物理量に離調周波数成分が一定値以上含まれているかどうかを判定する。
【００６３】
ここで、この原理について、図２を用いて説明する。図２は、加速度と他の物理量の関連性の一例を示す説明図である。
【００６４】
共通基板１８には、センサモジュールパッケージ１９が搭載されている。センサモジュールパッケージ１９は、センサモジュール１を搭載したパッケージである。この場合、共通基板１８は、たとえば、自動車の場合には、シャーシなどに相当する。また、図示するように、センサモジュールパッケージ１９の左側には、加速度センサ部２が配置されており、その右側に、物理量センサ部３が配置されている。
【００６５】
今、物理量を角速度としてとらえた場合、共通基板１８に図２に示す矢印方向に角速度が印加された時、物理量センサ部３には角速度ω(rad/s)が観測される。また、このとき同時に加速度センサ部２には、Ｆ＝ｍｒω２の遠心力が印加される。
【００６６】
ここで、ｍは加速度センサ部２の加速度検知マスの質量、ｒは基板の回転中心ＣＥＮと加速度センサ部２の重心との距離Ｌ(＝回転半径)である。すなわち、印加される角速度で発生する遠心力の軸方向に加速度センサ部２の感度があれば、たとえ共通基板１８の回転中心ＣＥＮと加速度センサ部２の重心との距離Ｌが不明であっても、角速度の印加有無は加速度センサ部２において検知することができ、さらには、その周波数成分も加速度センサ部２の解析によって明らかにすることができる。
【００６７】
なお、図２では、加速度センサ部２と、加速度以外の物理量センサ部３を１つのセンサモジュールパッケージ１９内に収める構造としたが、加速度センサ部２、ならびに加速度以外の物理量センサ部３は同一パッケージ内に必ずしもおさめる必要はなく、共通基板１８上にあればよい。
【００６８】
また、共通基板１８は、たとえば、プリント基板や筺体などの物理量(ここでは、慣性量)が同一に印加されるものであれば、特段の限定はされない。
【００６９】
なお、ここで加速度センサ部２の解析では、たとえば、周波数成分を計算するフーリエ解析(ＦＦＴ: Fast Fourier Transform)を行い、離調周波数帯域の成分がどの程度含まれているのかを離散時間Ｔ毎に判断し、一定のしきい値を超えているかどうかを判定するものが考えられる。
【００７０】
また、別の解析手法としては、短時間でも低周波帯域を精度よく分析できるウェーブレット解析や、ＢＰＦ(Band Pass Filter)と信号レベル判定を組み合わせた単純な解析手法などがあり、離調周波数での物理量が印加されていることが判断できれば、いかなる解析手法であってもよい。
【００７１】
説明を図１に戻し、信号成分解析部１０は、物理量の離調周波数成分の印加が一定値を超えていると判断した場合、出力停止信号を出力信号制御部９，１６にそれぞれ出力する。出力信号制御部９，１６は、信号成分解析部１０から出力された出力停止信号を受けて、信号処理部７，１４を経てローパスフィルタ８，１５によってノイズが除去された加速度信号、および物理量信号の出力を停止する。
【００７２】
なぜなら、離調周波数成分での物理量が印加されている時は、回路内部での飽和が発生している可能性が高く、センサ信号としての信頼性が確保できない。従って、不安定な信号をあえて出力しないというアプローチが、システム全体としての安全性を高めることになる。
【００７３】
また、このとき出力信号制御部９，１６は、ローパスフィルタ８，１５からの信号出力を停止するのではなく、信号の一時的な停止（以下、サスペンドと呼ぶ）であることを通知する信号フラグ（たとえば、連続した’１’の信号）を出力してもよい。
【００７４】
このことは、センサモジュール１を利用する側のシステムに離調周波数での物理量印加によるごく短時間の一時的な信号出力のサスペンドであることを通知することで、システムがこのセンサ出力のサスペンドに対応した処理を実施することができ、システム全体の信頼性向上に貢献する。
【００７５】
そのほか、信号成分解析部１０によって物理量の離調周波数成分の印加が一定値を超えていると判断された場合は、物理量検出エレメント１１やアンプ１２のゲインを落としたり、Ａ／Ｄ変換器６のレンジを広げたりといった精度の劣化を許容してもセンサとしての機能を維持するアプローチや、背景技術に示したようにコリオリ効果を原理に用いる角速度センサであれば、駆動方向の振幅を落とし(駆動電圧を下げ)、飽和の発生を抑えることでも前述した機能維持を実現できる。この時、外部には非定常状態であることを通知してもよい。
【００７６】
故障診断部１７は、センサモジュール１内のアナログ信号やデジタル信号など信号を監視し、異常を検出すると出力信号制御部９，１６に故障を通知する回路である。この故障診断部１７は、ハードウェア以外に、たとえば、プログラムなどによって構成するようにしてもよい。
【００７７】
さて、信号成分解析部１０によって物理量の離調周波数成分の印加が一定値を超えていると判断された場合は、この故障診断部１７に判断結果を通知し、故障診断部１７によって内部信号値が異常値であってもセンサの故障と診断しないように指示することも可能である。
【００７８】
このことは、物理量の離調周波数成分の印加という、原因が明らかになっている一時的な信号異常でセンサが故障と診断されることを防ぎ、センサの交換サイクルを延ばすことに寄与する。
【００７９】
なお、ここで出力信号制御部９，１６をローパスフィルタ８，１５の後段に接続する構成は１つの例であり、信号を停止したりフラグを付与したりする箇所は回路内のいかなる場所にあってもよく、また、一定時間、物理量検出エレメント１１に印加するキャリア信号を停止するなど、間接的な信号停止を行う仕組みで構成されていてもよい。
【００８０】
なお、以上の加速度センサと角速度センサの関係性を離調周波数印加の検知原理に使用している関係上、加速度だけが離調周波数帯域で印加された場合、すなわち外乱の発生時にも、センサのサスペンドは発生し得る。
【００８１】
従って、離調周波数が加速度の周波数成分のうち、必要な周波数帯域よりも広く、かつ外乱の発生しにくい周波数帯になるように物理量検出エレメント１１を設計することが好適である。
【００８２】
また、物理量検出エレメント１１の変位を抑制するサーボ回路を構成することで、物理量検出エレメント１１の変位量に対する出力信号の線形性が向上することが一般に知られており、図１に示したセンサモジュール１の回路構成にフィードバックパスを追加したサーボ回路を構成してもよい(図示せず)。ただし、サーボ系では、その応答周波数が離調周波数帯域よりも高くなるように構成する必要がある。
【００８３】
図３は、センサモジュール１における実装形態の一例を示した説明図である。
【００８４】
センサモジュール１は、図１に示すように、アンプ５、Ａ／Ｄ変換器６、信号処理部７、ローパスフィルタ８、出力信号制御部９、信号成分解析部１０、アンプ１２、Ａ／Ｄ変換器１３、信号処理部１４、ローパスフィルタ１５、出力信号制御部１６、および故障診断部１７が形成された半導体チップ２０に、加速度検出エレメント４と物理量検出エレメント１１とが接続された構成からなる。
【００８５】
加速度検出エレメント４は、ボンディングワイヤ２１を介して半導体チップ２０と接続されており、物理量検出エレメント１１は、ボンディングワイヤ２２を介して半導体チップ２０と接続されている。
【００８６】
図４は、図３の他の例を示す説明図である。
【００８７】
この場合、図３と異なる点は、アンプ５、Ａ／Ｄ変換器６、信号処理部７、ローパスフィルタ８、出力信号制御部９、および信号成分解析部１０が形成された半導体チップ２３と、アンプ１２、Ａ／Ｄ変換器１３、信号処理部１４、ローパスフィルタ１５、出力信号制御部１６、ならびに故障診断部１７が形成された半導体チップ２４とを有する２チップ構成からなるところである。
【００８８】
そして、半導体チップ２３には、ボンディングワイヤ２５を介して加速度検出エレメント４が接続されており、半導体チップ２４には、ボンディングワイヤ２６を介して物理量検出エレメント１１が接続されている。
【００８９】
また、半導体チップ２３と半導体チップ２４とは、ボンディングワイヤ２７，２８を介してそれぞれ接続されている。ボンディングワイヤ２７は、半導体チップ２３に形成された信号成分解析部１０から出力される出力停止信号を出力信号制御部１６に伝達する信号線であり、ボンディングワイヤ２８は、半導体チップ２４に形成された故障診断部１７から出力される故障を通知する信号を伝達する信号線である。
【００９０】
信号成分解析部１０から出力された出力停止信号は、半導体チップ２３に形成されている出力信号制御部９に入力されると共に、ボンディングワイヤ２７を介して半導体チップ２４に形成されている出力信号制御部１６に入力される。
【００９１】
また、故障診断部１７から出力される故障を通知する信号は、半導体チップ２４に形成されている出力信号制御部１６に入力されると共に、ボンディングワイヤ２８を介して半導体チップ２３に形成されている出力信号制御部９に入力される。
【００９２】
図３に示した構成の場合、アンプ５、Ａ／Ｄ変換器６、信号処理部７、ローパスフィルタ８、出力信号制御部９、信号成分解析部１０、アンプ１２、Ａ／Ｄ変換器１３、信号処理部１４、ローパスフィルタ１５、出力信号制御部１６、および故障診断部１７を１つの半導体チップ２０に形成することにより、図４に示した構成に比べてボンディングワイヤ２７，２８や、半導体チップ２３，２４に形成される該ボンディングワイヤをボンディングする際に必要なボンディング電極を不要とすることができる。
【００９３】
さらに、ボンディングワイヤのボンディング作業も不要となるので、低コスト化することができる。
【００９４】
また、図３の構成では、信号処理部７を共有化することにより、信号処理部１４を不要とすることも可能であるので、その場合には、チップ面積の低減が可能であり、センサモジュール１の小型化、および一層の低コスト化を行うことができる。
【００９５】
さらに、図３においては、半導体チップ２３にボンディングワイヤ２１，２２を介して加速度検出エレメント４、ならびに物理量検出エレメント１１を接続する構成としたが、たとえば、加速度検出エレメント４、および物理量検出エレメント１１を半導体チップ２３に形成するようにしてもよい。このような構成にすることにより、寄生成分由来のノイズを削減することもできる。
【００９６】
また、図４に示した構成は、コスト面から好適でないが、本実施例を実施する上では十分であり、本実装方式による本例の行使は選択肢の一つといえる。
【００９７】
ここまでは、内部信号がデジタルにて処理される場合について示したが、たとえば、図５に示すように、内部信号が全てアナログのまま処理される形態であってもよい。
【００９８】
この場合、センサモジュール１ａは、図５に示すように、加速度センサ部２ａ、および物理量センサ部３ａから構成されている。加速度センサ部２ａは、加速度検出エレメント４、アンプ５、信号処理部７ａ、ローパスフィルタ８ａ、帯域通過フィルタ２９、振幅検出器３０、および出力切り替えスイッチ３２から構成されている。
【００９９】
また、物理量センサ部３ａは、物理量検出エレメント１１、アンプ１２、信号処理部１４ａ、ローパスフィルタ１５ａ、中断信号生成部３１、ならびに出力切り替えスイッチ３３から構成されている。
【０１００】
なお、図５においても、振幅検出器３０を加速度センサ部２ａに設け、中断信号生成部３１を物理量センサ部３ａに設けた構成としたが、振幅検出器３０、または中断信号生成部３１ａは、加速度センサ部２ａ、または物理量センサ部３ａのいずれかに設けられていればよい。
【０１０１】
出力切り替えスイッチ３２の一方の入力部には、ローパスフィルタ８ａの出力部が接続されており、該出力切り替えスイッチ３２の他方の入力部には、中断信号生成部３１の出力部が接続されている。
【０１０２】
また、出力切り替えスイッチ３３の一方の入力部には、ローパスフィルタ１５ａの出力部が接続されており、該出力切り替えスイッチ３３の他方の入力部には、中断信号生成部３１の出力部が接続されている。
【０１０３】
出力切り替えスイッチ３２は、振幅検出器３０から出力される判断結果に基づいて、ローパスフィルタ８ａから出力される信号、または中断信号生成部３１から出力される信号のいずれかを切り換えて出力する。
【０１０４】
出力切り替えスイッチ３３は、振幅検出器３０から出力される判断結果に基づいて、ローパスフィルタ１５ａから出力される信号、または中断信号生成部３１から出力される信号のいずれかを切り換えて出力する。
【０１０５】
センサモジュール１ａにおいて、信号がアナログで処理される場合には、離調周波数帯域の信号が印加されているかどうかを判断するために、たとえば帯域通過フィルタ（ＢＰＦ：Band Pass Filter）２９と振幅検出器３０による構成が考えられる。
【０１０６】
すなわち、帯域通過フィルタ２９では、離調周波数帯域の信号のみを通過させ、振幅検出器３０では信号の２乗と、その信号値のしきい値判断を行うことで、加速度以外の物理量にかかる離調周波数の印加有無が判断可能になる。
【０１０７】
この後、中断状態であることを示す中断信号生成部３１からの信号と、ローパスフィルタ８ａ，１５ａからの信号を選択する出力切り替えスイッチ３２，３３を、振幅検出器３０から出力される信号に応じて切り替えることにより、離調周波数印加時のサスペンドを実現する。
【０１０８】
このとき、中断信号生成部３１から出力される信号はグランド（基準電位）レベルの信号や、特定周期の信号など、通常時の出力と区別がつくものであればよく、信号を特に限定するものではない。
【０１０９】
また、出力切り替えスイッチ３２，３３は必ずしも必要ではなく、振幅検出器３０の出力をそのまま外部に出力し、これを通じてセンサを利用するシステム側にサスペンドを通知する構成であってもよい。
【０１１０】
それにより、本実施の形態１によれば、ローパスフィルタ８を通過する前の広帯域な加速度信号の信号周波数成分から、物理量検出エレメント１１に特有の離調周波数成分を持つ物理量が印加されていることを検出することができるので、離調周波数の印加が一定レベルを超える時のみセンサ出力を一時的に停止しこれを通知することができる。
【０１１１】
よって、コストのかかる離調周波数の調整などを不要としながら、異常値の出力や、故障誤診断などを引き起こしたりすることのない高信頼なセンサモジュール１を実現することができる。
【０１１２】
なお、本実施の形態１では、センサモジュール１が加速度センサ部２、および物理量センサ部３から構成されている場合について記載したが、故障診断部１７を除いた物理量センサ部３を複数個有した構成としてもよい。この場合においても、複数の物理量センサ部３は、信号成分解析部１０から出力される出力停止信号に基づいて、物理量信号の出力を停止する。
【０１１３】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２によるセンサモジュールを用いて構成されたセンサシステムにおける一例を示す説明図である。
【０１１４】
《発明の概要》
本発明の第２の概要は、センサシステム（センサシステム３４）が、プロセッサ（ＥＣＵ３５）、およびセンサモジュール（センサモジュール１）から構成されている。
【０１１５】
センサモジュールは、外部からの加速度を検出する第１の検出エレメント（加速度検出エレメント４）と、前記第１の検出エレメントが検出した加速度信号（電圧信号）を処理する加速度信号処理部（アンプ５、Ａ／Ｄ変換器６、信号処理部７）と、前記加速度信号処理部が処理した信号からノイズ信号を除去する第１のフィルタ（ローパスフィルタ８）と、加速度以外の物理量を検出する第２の検出エレメント（物量検出エレメント１１）と、前記第２の検出エレメントが検出した物理量信号（電圧信号）を処理する第１の物理量信号処理部（アンプ１２、Ａ／Ｄ変換器１３、信号処理部１４）と、前記第１の物理量信号処理部が処理した信号からノイズ信号を除去する第２のフィルタ（ローパスフィルタ１５）とを有するものである。
【０１１６】
また、プロセッサは、前記第１、および前記第２のフィルタを介して出力された信号に基づいて、アクチュエータの制御動作を行い、前記加速度信号処理部が処理した信号の周波数成分を解析し、前記第２の検出エレメントの駆動方向の周波数と前記第２の検出エレメントの検出方向の周波数との差を示す離調周波数成分を有する物理量が印加されているか否かを判定し、前記周波数成分を有する物理量が印加されていると判定した際に出力停止信号を出力する信号成分解析部（信号成分解析部１０）と、前記信号成分解析部から停止信号が出力された際に、前記プロセッサが前記アクチュエータの制御動作を行わない状態に遷移させる内部状態決定部（内部状態決定部３６）とを有するものである。
【０１１７】
以下、上記した概要に基づいて、実施の形態を詳細に説明する。
【０１１８】
本実施の形態２においては、センサモジュール１を用いたセンサシステム３４の一例について説明する。この場合、センサシステム３４は、たとえば、自動車の横滑り防止し装置に用いられるシステムである。
【０１１９】
センサシステム３４は、図６に示すように、センサモジュール１、およびＥＣＵ(Electric Control Unit)３５から構成されている。自動車には、ナビゲーションシステムやオーディオなどの情報系、エンジンやシャーシなどのパワートレイン系、あるいはエアコンやヘッドライト、ドアロックなどのボディ系などの各種制御を司るＥＣＵが多数搭載されており、ＥＣＵ３５は、多数搭載された半導体集積回路装置のうちの１つである。
【０１２０】
この場合、ＥＣＵ３５は、たとえば、自動車のブレーキを動作させる油圧ポンプユニットなどのアクチュエータに接続されており、自動車が横滑りした際などに該油圧ポンプユニットなどのアクチュエータを制御してブレーキを動作を制御する。
【０１２１】
図６に示すセンサモジュール１は、図１と同様に、加速度センサ部２、および物理量センサ部３から構成されている。加速度センサ部２は、加速度検出エレメント４、アンプ５、Ａ／Ｄ変換器６、信号処理部７、ならびにローパスフィルタ８から構成されており、図１のセンサモジュール１と異なるところは、信号成分解析部１０をＥＣＵ３５に設けた点と出力信号制御部９を削除した点である。
【０１２２】
また、物理量センサ部３は、物理量検出エレメント１１、アンプ１２、Ａ／Ｄ変換器１３、信号処理部１４、およびローパスフィルタ１５からなり、図１のセンサモジュール１と異なるところは、出力信号制御部１６と故障診断部１７とをそれぞれ削除した点である。図６のセンサモジュール１における他の構成については、図１と同様であるので、説明は省略する。
【０１２３】
ＥＣＵ３５には、加速度センサ部２から出力される信号（ローパスフィルタ８を介して出力される加速度信号）、および物理量センサ部３から出力される信号（ローパスフィルタ１５を介して出力される加速度以外の物理量信号）がそれぞれ入力されるように接続されており、これらの信号に基づいて該ＥＣＵ３５は、横滑り防止の制御を行う。
【０１２４】
また、ＥＣＵ３５には、前述したように信号成分解析部１０が設けられており、その他に内部状態決定部３６を備えている。信号成分解析部１０では、信号処理部７から出力された信号（ローパスフィルタ８に入力される前の信号）が入力されるように接続されている。
【０１２５】
内部状態決定部３６は、信号成分解析部１０の解析結果に応じて内部状態の切り替えを変更するものであり、図１の出力信号制御部９，１６に相当する。
【０１２６】
ここで、信号成分解析部１０、および内部状態決定部３６は、ＥＣＵ３５に設けられたＤＳＰ、およびそれに対応したソフトウェアから構成されている。また、内部状態の切り替えとは、たとえば、センサモジュール１の出力する信号が利用可能な第１の状態（すなわち、出力値の信頼性がある状態）と、センサモジュール１の出力する信号が利用不可能な第２の状態の相互の遷移を指す。
【０１２７】
第１の状態の場合、たとえば、内部状態決定部３６は、センサ出力値を用いたブレーキ制御などを行い、第２の状態にあるとき、該内部状態決定部３６は、ブレーキ制御を一切行わない、とすることでセンサシステム３４の信頼性、ならびに安全性を確保することができる。
【０１２８】
なお、内部状態決定部３６の状態遷移を決定する条件は動的に変更されてもよいし、あらかじめ変更できないメモリなどに記録されていてもよい。また、内部状態を表示する表示部を備えていてもよい。
【０１２９】
それにより、本実施の形態２においても、高信頼なセンサモジュール１を実現することができる。
【０１３０】
また、センサシステム３４を複雑な構成にすることなく、ＥＣＵ３５のソフトウェアの変更のみで対応することができるので、センサシステム３４全体のコスト上昇を抑制することができる。
【０１３１】
なお、センサシステム３４では、特に物理量検出エレメント１１の検出する物理量が角速度であるので実施の形態１に示したように信号に強い関連があるため、好適である。しかし、圧力などの異なる物理量であってもよい。
【０１３２】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３によるセンサモジュールを用いて構成されたセンサシステムにおける一例を示す説明図、図８は、図７に示した加速度センサ部におけるセンサ応答とローパスフィルタの特性との関係を示した説明図である。
【０１３３】
《発明の概要》
本発明の第３の概要は、センサシステムが、プロセッサと、センサモジュールとから構成されている。
【０１３４】
センサモジュールは、外部からの加速度を検出する第１の検出エレメント（加速度検出エレメント４）と、前記第１の検出エレメントが検出した加速度信号（電圧信号）を処理する加速度信号処理部（アンプ５、Ａ／Ｄ変換器６、信号処理部７）と、前記加速度信号処理部が処理した信号からノイズ信号を除去する第１のフィルタ（ローパスフィルタ８）と、加速度以外の物理量を検出する第２の検出エレメント（物量検出エレメント１１）と、前記第２の検出エレメントが検出した物理量信号（電圧信号）を処理する第１の物理量信号処理部（アンプ１２、Ａ／Ｄ変換器１３、信号処理部１４）と、前記第１の物理量信号処理部が処理した信号からノイズ信号を除去する第２のフィルタ（ローパスフィルタ１５）とを有している。
また、プロセッサは、前記第１、および前記第２のフィルタを介して出力された信号に基づいて、アクチュエータを制御し、前記第１のフィルタから出力された信号の周波数成分を解析し、前記第２の検出エレメントの駆動方向の周波数と前記第２の検出エレメントの検出方向の周波数との差を示す離調周波数成分を有する物理量が印加されているか否かを判定し、前記周波数成分を有する物理量が印加されていると判定した際に出力停止信号を出力する信号成分解析部（信号成分解析部１０）と、前記信号成分解析部から停止信号が出力された際に、前記プロセッサが前記アクチュエータの制御を行わない状態に遷移させる内部状態決定部（内部状態決定部３６）とを有する。
【０１３５】
以下、上記した概要に基づいて、実施の形態を詳細に説明する。
【０１３６】
本実施の形態３においては、ローパスフィルタ８，１５（図６）におけるフィルタ特性のカットオフが離調周波数よりも高い場合のセンサシステム３４の構成の一例について説明する。
【０１３７】
センサシステム３４は、図７に示すように、加速度センサ部２と物理量センサ部３とからなるセンサモジュール１、およびＥＣＵ３５からなる図６のセンサシステム３４と同様の構成からなる。
【０１３８】
また、ＥＣＵ３５には、前記実施の形態２の図６と同様に、信号成分解析部１０、および内部状態決定部３６が設けられている。センサモジュール１は、加速度センサ部２と物理量センサ部３とから構成されており、図７に示すセンサシステム３４が、図６に示したセンサシステム３４と異なる点は、信号処理部７とＥＣＵ３５の信号成分解析部１０とが接続される接続線が削除されているところである。
【０１３９】
図７に示すセンサシステム３４におけるその他の構成については、図６のセンサシステム３４と同様であるので、説明は省略する。
【０１４０】
図８は、図７に示した加速度センサ部２におけるセンサ応答とローパスフィルタ８の特性との関係を示した説明図である。
【０１４１】
たとえば、物理量センサ部３の離調周波数が５００Ｈｚ程度であるとき、図８に示すように、５００Ｈｚにピークを持つセンサ応答（周波数特性）になる。このとき、加速度センサ部２におけるローパスフィルタ８のカットオフが離調周波数よりも低い時、すなわち、図中ＬＰＦ−Ａに示す特性を持つ時は、前記実施の形態１、２において示したように、ローパスフィルタ８よりも前段の信号、すなわち、信号処理部７から出力された信号を用いて離調周波数印加の判断を行う必要がある。
【０１４２】
しかし、加速度センサ部２におけるローパスフィルタ８の出力特性のカットオフが離調周波数よりも高い時、すなわち図中ＬＰＦ−Ｂの特性を持つ時は、ローパスフィルタ８に入力される前の信号を信号成分解析部１０に入力する構成とする必要はない。
【０１４３】
この場合、センサシステム３４は、図７に示したように、加速度センサ部２の出力を信号成分解析部１０に入力する構成とし、前記実施の形態１の図１に示す信号成分解析部１０同様の解析処理を実施することで、内部状態決定部３６が離調周波数の印加有無を判断することが可能である。
【０１４４】
換言すると、ローパスフィルタ８における出力特性と物理量センサ部３のセンサ応答の関係をローパスフィルタ８の出力特性のカットオフが離調周波数よりも高くなるように、センサシステム３４を構成することで、該センサシステム３４におけるＥＣＵ３５内のソフトウェアの変更のみで対応することができる。
【０１４５】
この時、特に物理量センサ部３の検出する物理量が角速度である時、実施の形態１に示したように信号に強い関連があるため、好適である。しかし、圧力など、異なる物理量であってもよい。
【０１４６】
それにより、本実施の形態３においても、低コストで信頼性の高いセンサシステム３４を実現することができる。
【０１４７】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１４８】
本発明は、外部からの加速度、外部からの加速度以外の物理量を検知するセンサにおける離調周波数近傍の角速度の検知による異常出力値の防止技術に適している。
【符号の説明】
【０１４９】
１  センサモジュール
１ａ  センサモジュール
２  加速度センサ部
２ａ  加速度センサ部
３  物理量センサ部
３ａ  物理量センサ部
４  加速度検出エレメント
５  アンプ
６  Ａ／Ｄ変換器
７  信号処理部
７ａ  信号処理部
８  ローパスフィルタ
８ａ  ローパスフィルタ
９  出力信号制御部
１０  信号成分解析部
１１  物理量検出エレメント
１２  アンプ
１３  Ａ／Ｄ変換器
１４  信号処理部
１４ａ  信号処理部
１５  ローパスフィルタ
１５ａ  ローパスフィルタ
１６  出力信号制御部
１７  故障診断部
１８  共通基板
１９  センサモジュールパッケージ
２０  半導体チップ
２１  ボンディングワイヤ
２２  ボンディングワイヤ
２３  半導体チップ
２４  半導体チップ
２５  ボンディングワイヤ
２６  ボンディングワイヤ
２７  ボンディングワイヤ
２８  ボンディングワイヤ
２９  帯域通過フィルタ
３０  振幅検出器
３１  中断信号生成部
３２  出力切り替えスイッチ
３３  出力切り替えスイッチ
３４  センサシステム
３５  ＥＣＵ
３６  内部状態決定部
【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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