(57)【要約】  傾斜センサ１は、検出対象物に対して相対的に移動可能に配置され、流体の圧力を検出する圧力センサ１０と、圧力センサ１０の出力と、圧力センサ１０の移動情報とに基づいて、検出対象物の傾斜情報（例えば、傾斜角）を検出する傾斜情報検出部４０とを備える。
2017038420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象物に対して相対的に移動可能に配置され、流体の圧力を検出する圧力センサと、
前記圧力センサの出力と、前記圧力センサの移動情報とに基づいて、前記検出対象物の傾斜情報を検出する傾斜情報検出部と
を備える傾斜センサ。
【請求項２】
前記検出対象物に対して、前記圧力センサを所定の移動経路で移動させる移動機構を備え、
前記傾斜情報検出部は、前記移動機構によって前記所定の移動経路を移動された前記圧力センサの移動情報と、前記圧力センサの出力とに基づいて、前記検出対象物の傾斜情報を検出する
請求項１に記載の傾斜センサ。
【請求項３】
前記移動機構は、
前記圧力センサが配置される回転体を備え、前記回転体を回転させることよって前記圧力センサを円状に移動させる
請求項２に記載の傾斜センサ。
【請求項４】
前記移動機構は、
前記圧力センサが配置される回転体を備え、前記回転体を回転させることよって前記圧力センサを円弧状に移動させる
請求項２に記載の傾斜センサ。
【請求項５】
前記移動機構は、
前記圧力センサが配置され、直線状に移動可能な直線移動体を備え、前記直線移動体を直線状に移動させることによって前記圧力センサを直線移動させる
請求項２に記載の傾斜センサ。
【請求項６】
前記傾斜情報検出部は、
前記所定の移動経路を移動されて前記圧力センサから出力される周期的な出力信号と、前記移動情報に基づく参照信号とに基づいて同期検波を実行し、当該同期検波の結果に基づいて、前記検出対象物の傾斜情報を検出する
請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の傾斜センサ。
【請求項７】
前記移動情報に基づいて、所定の方向の傾斜に対応する前記参照信号を生成する参照信号生成部を備え、
前記傾斜情報検出部は、
前記参照信号生成部が生成した前記参照信号と、前記圧力センサから出力される周期的な出力信号とに基づいて同期検波を実行し、当該同期検波の結果に基づいて、前記検出対象物の前記所定の方向の傾斜情報を検出する
請求項６に記載の傾斜センサ。
【請求項８】
複数の前記圧力センサを備え、
前記傾斜情報検出部は、
前記複数の圧力センサの出力と、前記圧力センサの移動情報とに基づいて、前記検出対象物の傾斜情報を検出する
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の傾斜センサ。
【請求項９】
２つの前記圧力センサが、所定の移動によって互いに逆位相の周期的な出力信号を出力するように配置され、
前記傾斜情報検出部は、
前記互いに逆位相の２つの前記出力信号と、前記圧力センサの移動情報とに基づいて、前記検出対象物の傾斜情報を検出する
請求項８に記載の傾斜センサ。
【請求項１０】
２つの前記圧力センサが、所定の移動によって互いに９０度位相がずれた周期的な出力信号を出力するように配置され、
前記傾斜情報検出部は、
前記互いに９０度位相がずれた２つの前記出力信号と、前記圧力センサの移動情報とに基づいて、前記検出対象物の傾斜情報を検出する
請求項８又は請求項９に記載の傾斜センサ。
【請求項１１】
前記傾斜情報検出部は、
前記圧力センサの移動距離と、前記移動距離に対する前記圧力センサの出力値の変化とに基づいて、前記検出対象物の傾斜情報を検出する
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の傾斜センサ。
【請求項１２】
前記圧力センサの移動情報を検出する移動情報検出部を備える
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の傾斜センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傾斜センサに関する。
本願は、２０１５年９月２日に、日本に出願された特願２０１５−１７３１１４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
検出対象物の角度や水平度などの傾斜情報を検出する傾斜センサが知られている（例えば、特許文献１〜特許文献３を参照）。例えば、特許文献１及び特許文献２に記載の技術では、回転運動する物体に取り付けられた少なくとも２つの加速度センサの出力に基づいて、物体の傾斜角度を検出する。
また、例えば、特許文献３に記載の技術では、検出対象物の少なくとも３箇所に配置された圧力センサの出力に基づいて、検出対象物の水平度を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２８４８９号公報
【特許文献２】特許第５４２４２２４号公報
【特許文献３】特開２０１０−２６１７９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の技術では、加速度センサを使用しているため、例えば、傾斜動作以外の動きによる加速度の影響を受けて、検出精度が低下する可能性があった。
また、特許文献３に記載の技術では、例えば、少なくとも３箇所に圧力センサを配置する必要があり、圧力センサ間のバラツキにより、検出精度が低下する可能性があった。
このように、上述した従来の傾斜センサでは、十分な検出精度が得られない可能性があり、傾斜情報の検出精度を向上させることが望まれる。【０００５】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、傾斜情報の検出精度を向上させることができる傾斜センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するために、本発明の一態様は、検出対象物に対して相対的に移動可能に配置され、流体の圧力を検出する圧力センサと、前記圧力センサの出力と、前記圧力センサの移動情報とに基づいて、前記検出対象物の傾斜情報を検出する傾斜情報検出部とを備える傾斜センサである。【０００７】
また、本発明の一態様は、上記の傾斜センサにおいて、前記検出対象物に対して、前記圧力センサを所定の移動経路で移動させる移動機構を備え、前記傾斜情報検出部は、前記移動機構によって前記所定の移動経路を移動された前記圧力センサの移動情報と、前記圧力センサの出力とに基づいて、前記検出対象物の傾斜情報を検出してもよい。【０００８】
また、本発明の一態様は、上記の傾斜センサにおいて、前記移動機構は、前記圧力センサが配置される回転体を備え、前記回転体を回転させることよって前記圧力センサを円状に移動させてもよい。【０００９】
また、本発明の一態様は、上記の傾斜センサにおいて、前記移動機構は、前記圧力センサが配置される回転体を備え、前記回転体を回転させることよって前記圧力センサを円弧状に移動させてもよい。【００１０】
また、本発明の一態様は、上記の傾斜センサにおいて、前記移動機構は、前記圧力センサが配置され、直線状に移動可能な直線移動体を備え、前記直線移動体を直線状に移動させることによって前記圧力センサを直線移動させてもよい。【００１１】
また、本発明の一態様は、上記の傾斜センサにおいて、前記傾斜情報検出部は、前記所定の移動経路を移動されて前記圧力センサから出力される周期的な出力信号と、前記移動情報に基づく参照信号とに基づいて同期検波を実行し、当該同期検波の結果に基づいて、前記検出対象物の傾斜情報を検出してもよい。【００１２】
また、本発明の一態様は、上記の傾斜センサにおいて、前記移動情報に基づいて、所定の方向の傾斜に対応する前記参照信号を生成する参照信号生成部を備え、前記傾斜情報検出部は、前記参照信号生成部が生成した前記参照信号と、前記圧力センサから出力される周期的な出力信号とに基づいて同期検波を実行し、当該同期検波の結果に基づいて、前記検出対象物の前記所定の方向の傾斜情報を検出してもよい。【００１３】
また、本発明の一態様は、上記の傾斜センサにおいて、複数の前記圧力センサを備え、前記傾斜情報検出部は、前記複数の圧力センサの出力と、前記圧力センサの移動情報とに基づいて、前記検出対象物の傾斜情報を検出してもよい。【００１４】
また、本発明の一態様は、上記の傾斜センサにおいて、２つの前記圧力センサが、所定の移動によって互いに逆位相の周期的な出力信号を出力するように配置され、前記傾斜情報検出部は、前記互いに逆位相の２つの前記出力信号と、前記圧力センサの移動情報とに基づいて、前記検出対象物の傾斜情報を検出してもよい。【００１５】
また、本発明の一態様は、上記の傾斜センサにおいて、２つの前記圧力センサが、所定の移動によって互いに９０度位相がずれた周期的な出力信号を出力するように配置され、前記傾斜情報検出部は、前記互いに９０度位相がずれた２つの前記出力信号と、前記圧力センサの移動情報とに基づいて、前記検出対象物の傾斜情報を検出してもよい。【００１６】
また、本発明の一態様は、上記の傾斜センサにおいて、前記傾斜情報検出部は、前記圧力センサの移動距離と、前記移動距離に対する前記圧力センサの出力値の変化とに基づいて、前記検出対象物の傾斜情報を検出してもよい。【００１７】
また、本発明の一態様は、上記の傾斜センサにおいて、前記圧力センサの移動情報を検出する移動情報検出部を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の一態様によれば、傾斜情報の検出精度を向上させることができる。
できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態による傾斜センサの一例を示すブロック図である。
【図２Ａ】第１の実施形態における圧力センサの水平時における出力信号の一例を説明する第１の図である。
【図２Ｂ】第１の実施形態における圧力センサの水平時における出力信号の一例を説明する第２の図である。
【図３Ａ】第１の実施形態における圧力センサの傾斜時における出力信号の一例を説明する第１の図である。
【図３Ｂ】第１の実施形態における圧力センサの傾斜時における出力信号の一例を説明する第２の図である。
【図４】第１の実施形態における同期検波部の動作の一例を示す第１の図である。
【図５】第１の実施形態における同期検波部の動作の一例を示す第２の図である。
【図６】第２の実施形態による傾斜センサの一例を示すブロック図である。
【図７】第２の実施形態における差分生成部の動作の一例を示す図である。
【図８】第３の実施形態による傾斜センサの一例を示すブロック図である。
【図９】第４の実施形態による傾斜センサの一例を示すブロック図である。
【図１０】第５の実施形態による傾斜センサの一例を示すブロック図である。
【図１１】第６の実施形態による傾斜センサの一例を示すブロック図である。
【図１２】第７の実施形態による傾斜センサの一例を示すブロック図である。
【図１３】第８の実施形態による傾斜センサの一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態による傾斜センサについて、図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態による傾斜センサ１の一例を示すブロック図である。
図１に示すように、傾斜センサ１は、圧力センサ１０と、移動機構２０と、磁石３１と、回転検出部３２と、同期クロック信号生成部３３と、電源部３４と、スリップリング３５と、傾斜情報検出部４０とを備えている。
本実施形態では、検出対象物の傾斜情報（例えば、傾斜角）を検出する傾斜センサ１の一例について説明する。
【００２１】
圧力センサ１０は、例えば、空気、液体などの流体の圧力を検出する。圧力センサ１０は、検出対象物に対して相対的に移動可能に配置されている。圧力センサ１０は、例えば、後述する移動機構２０の回転板２１の回転運動により円状に移動可能に、回転板２１に配置されている。また、圧力センサ１０は、例えば、圧力による物理的な変形により抵抗値が変化する差圧センサ（相対センサ）と、当該差圧センサを抵抗の一部とするホイートストンブリッジ回路と、出力アンプとを備えており、圧力による差圧センサの抵抗変化に基づいて、圧力（例えば、気圧）を検出する。
【００２２】
移動機構２０は、検出対象物に対して相対的に、圧力センサ１０を所定の移動経路で移動させる。移動機構２０は、例えば、圧力センサ１０を所定の移動経路として、円状に移動させる。すなわち、移動機構２０は、圧力センサ１０を同一平面上に移動させる。なお、図１において、ＸＹＺ直交座標系を設定し、圧力センサ１０が移動する平面をＸＹ平面とし、ＸＹ平面の直交方向をＺ軸方向とする。また、図１において、Ｘ軸方向は、紙面の左右方向とし、Ｙ軸方向は、紙面の上下方向をとする。
また、移動機構２０は、回転板２１と、モータ制御部２２と、モータ２３とを備えている。移動機構２０は、回転板２１を回転させることよって圧力センサ１０を円状に移動させる。
【００２３】
回転板２１（回転体の一例）は、圧力センサ１０及び後述する磁石３１が配置され、モータ２３によって、Ｚ軸方向の回転軸Ｃ１（中心軸）を中心に所定の回転速度で回転される。
モータ制御部２２は、例えば、モータドライバを含み、モータ２３を制御する。モータ制御部２２は、回転板２１を所定の回転速度で回転させて、圧力センサ１０を円状に移動させる。
モータ２３は、回転軸Ｃ１を介して回転板２１と接続され、回転板２１を回転させる。
また、モータ２３は、検出対象物に固定されているものとする。
【００２４】
磁石３１は、回転板２１の円周付近に配置されており、圧力センサ１０（又は回転板２１）の回転位置の検出に利用される。
回転検出部３２（移動情報検出部の一例）は、圧力センサ１０の移動情報を検出する。
なお、圧力センサ１０の移動情報とは、例えば、圧力センサ１０の移動位置（回転位置）、移動量、速度、方向、及び位相などの情報であり、ここでは、一例として、圧力センサ１０の回転位置を示す情報（回転位置情報）として説明する。回転検出部３２は、例えば、ホール素子などの磁気検出素子であり、回転板２１に配置された磁石３１が接近することにより、回転板２１の基準位置を検出し、検出信号を出力する。
【００２５】
同期クロック信号生成部３３（参照信号生成部の一例）は、回転検出部３２が検出した移動情報に基づいて、所定の方向の傾斜に対応する同期クロック信号（参照信号）を生成する。すなわち、同期クロック信号生成部３３は、回転板２１の基準位置に応じて回転検出部３２から出力された検出信号に基づいて、例えば、Ｘ軸方向の傾斜を同期検波する同期クロック信号を生成する。具体的に、同期クロック信号生成部３３は、回転検出部３２から出力された検出信号をトリガとして、回転板２１の回転周期と同一周期のクロック信号を生成する。そして、同期クロック信号生成部３３は、Ｘ軸方向の傾斜を同期検波するように、生成したクロック信号を遅延させて、同期クロック信号として傾斜情報検出部４０に出力する。
【００２６】
電源部３４は、傾斜センサ１を動作させるための電源電圧を生成し、生成した電源電圧を各部に供給する。また、電源部３４は、スリップリング３５を介して、回転板２１上の圧力センサ１０に電源電圧（電源電力）を供給する。
スリップリング３５は、回転している回転板２１上の圧力センサ１０に、電源部３４が生成した電源電圧（電源電力）を供給するとともに、圧力センサ１０から出力された出力信号を傾斜情報検出部４０に伝送する信号伝送手段である。スリップリング３５を用いることにより、傾斜センサ１は、回転している回転板２１上に配置されている圧力センサ１０の出力信号を適切に傾斜情報検出部４０に伝送することが可能になる。
【００２７】
傾斜情報検出部４０は、圧力センサ１０の出力と、圧力センサ１０の移動情報とに基づいて、検出対象物の傾斜情報を検出する信号処理部である。すなわち、傾斜情報検出部４０は、移動機構２０によって所定の移動経路を移動された圧力センサ１０の移動情報と、圧力センサ１０の出力とに基づいて、検出対象物の傾斜情報を検出する。ここで、傾斜情報には、例えば、傾斜角、水平度、傾斜の有無を示す情報などが含まれる。本実施形態では、一例として、傾斜情報検出部４０が、検出対象物の傾斜角を検出する例について説明する。
また、傾斜情報検出部４０は、例えば、圧力センサ１０の移動距離と、移動距離に対する圧力センサ１０の出力値の変化とに基づいて、検出対象物の傾斜情報を検出する。ここで、図２Ａ，図２Ｂ、図３Ａ、及び図３Ｂを参照して、傾斜情報検出部４０による傾斜角の検出原理について説明する。
【００２８】
＜傾斜角の検出原理＞
図２Ａ及び図２Ｂは、本実施形態における圧力センサ１０の水平時における出力信号の一例を説明する図である。
図２Ａにおいて、傾斜センサ１は、検出対象物２に取り付けされており、検出対象物２が水平である場合（検出対象物２の水平時）の状態を示している。また、図２Ｂは、検出対象物２の水平時における圧力センサ１０の出力信号を示している。
なお、図２Ｂにおいて、グラフの縦軸は、圧力センサ１０の出力信号の電圧を示し、グラフの横軸は、時間を示している。また、波形Ｗ１は、圧力センサ１０の出力信号の波形を示している。
図２Ａに示すように、検出対象物２が水平状態である場合、回転板２１とともに、円状に移動する圧力センサ１０は、水平に移動するため、図２Ｂの波形Ｗ１に示すように、一定の電圧を出力する。
【００２９】
また、図３Ａ及び図３Ｂは、本実施形態における圧力センサ１０の傾斜時における出力信号の一例を説明する図である。
図３Ａにおいて、傾斜センサ１は、検出対象物２に取り付けされており、検出対象物２がＸ軸方向に傾斜角θだけ傾斜している場合（検出対象物２の傾斜時）の状態を示している。また、図３Ｂは、検出対象物２の傾斜時における圧力センサ１０の出力信号を示している。
なお、図３Ｂにおいて、縦軸は、圧力センサ１０の出力信号の電圧を示し、横軸は、時間を示している。また、波形Ｗ２は、圧力センサ１０の出力信号の波形を示している。
【００３０】
図３Ａに示すように、検出対象物２がＸ軸方向に傾斜角θだけ傾斜している場合、回転板２１とともに、円状に移動する圧力センサ１０は、Ｚ軸方向に変位するため、図３Ｂの波形Ｗ２に示すように、周期的な出力信号を出力する。この場合、圧力センサ１０は、Ｚ軸方向の変位（高さの変化）による気圧の変化を検出し、波形Ｗ２のような正弦波状の出力信号を出力する。なお、出力信号（波形Ｗ２）のピーク間の変化量を変化量ΔＶｏとすると、例えば、傾斜角θが大きい程、変化量ΔＶｏが大きくなり、傾斜角θが小さい程、変化量ΔＶｏが小さくなる。また、傾斜角θは、下記の式（１）により算出することができる。
【００３１】
【数１】
2017038420.tif 000003
【００３２】
ここで、変数Ｒｓは、図３Ａに示すように、圧力センサ１０の回転半径を示している。また、（変化量ΔＶｏに対応する高さの変化）は、圧力センサ１０の出力信号の変化量ΔＶｏをＺ軸方向の高さの変化に変換したものである。傾斜情報検出部４０は、例えば、演算により変化量ΔＶｏから（変化量ΔＶｏに対応する高さの変化）を変換してもよいし、変化量ΔＶｏと高さの変化とを対応付けた変換テーブルに基づいて、（変化量ΔＶｏに対応する高さの変化）を生成してもよい。
また、傾斜情報検出部４０は、上述した式（１）を利用して、傾斜角θを傾斜情報として生成する。
【００３３】
図１の説明に戻り、傾斜情報検出部４０は、同期クロック信号生成部３３が生成した同期クロック信号と、圧力センサ１０から出力される周期的な出力信号とに基づいて同期検波を実行し、当該同期検波の結果に基づいて、検出対象物の所定の方向の傾斜情報を検出する。また、傾斜情報検出部４０は、同期検波部４１と、傾斜角生成部４２とを備えている。
【００３４】
同期検波部４１は、上述した圧力センサ１０の周期的な出力信号と、同期クロック信号生成部３３が生成した同期クロック信号とに基づいて同期検波を実行する。同期検波部４１は、例えば、ロックインアンプ回路とローパスフィルタ（ＬＰＦ）とを含み、圧力センサ１０の出力信号の振幅に比例した直流信号を生成する。なお、同期検波部４１の動作の詳細については、図４及び図５を参照して後述する。
【００３５】
傾斜角生成部４２は、上述した式（１）を利用して、傾斜角θを傾斜情報として生成する。傾斜角生成部４２は、例えば、圧力センサ１０の出力信号の振幅に比例した直流信号に基づいて、圧力センサ１０の高さの変化量を生成し、生成した高さの変化量と、上述した式（１）に基づいて、検出対象物の傾斜角θを生成する。また、傾斜角生成部４２は、生成した傾斜角θを示す情報を、傾斜情報として出力する。
【００３６】
次に、本実施形態による傾斜センサ１の動作について、図面を参照して説明する。
検出対象物に取り付けられた傾斜センサ１は、傾斜情報（例えば、傾斜角θ）を検出する場合に、まず、移動機構２０のモータ制御部２２が、モータ２３を所定の回転速度で回転するように駆動させる。モータ２３は、回転軸Ｃ１を介して、回転板２１を回転させる。回転板２１が回転すると、回転板２１に配置されている圧力センサ１０及び磁石３１が、所定の回転速度で円状に移動する。
【００３７】
回転検出部３２は、回転板２１に配置された磁石３１が接近することにより、回転板２１の基準位置を検出し、検出信号を出力する。そして、同期クロック信号生成部３３は、回転検出部３２から出力された検出信号をトリガとして、例えば、Ｘ軸方向の傾斜を同期検波するように、同期クロック信号を生成し、生成した同期クロック信号を傾斜情報検出部４０に出力する。
【００３８】
また、圧力センサ１０は、検出対象物が傾斜している場合に、回転板２１が回転することにより、図３Ｂの波形Ｗ２に示すような、正弦波状の出力信号を、スリップリング３５を介して、傾斜情報検出部４０に出力する。
傾斜情報検出部４０の同期検波部４１は、同期クロック信号生成部３３が生成した同期クロック信号により、圧力センサ１０の出力信号を同期検波して、例えば、Ｘ軸方向の傾斜による圧力センサ１０の出力信号の振幅に比例する直流信号を出力する。
【００３９】
図４は、本実施形態における同期検波部４１の動作の一例を示す第１の図である。
図４に示す例は、検出対象物がＸ軸方向に傾斜している場合の一例を示している。この図において、各グラフの縦軸は、各出力信号の電圧を示し、各グラフの横軸は、時間を示している。また、波形Ｗ３〜波形Ｗ６は、順に、圧力センサ１０の出力信号、同期クロック信号、同期検波後の出力信号、及びＬＰＦの出力信号の各波形を示している。
【００４０】
図４に示す例では、検出対象物がＸ軸方向に傾斜している場合の例であるため、圧力センサ１０の出力信号の波形Ｗ３と、同期クロック信号の波形Ｗ４とは、位相が一致している。そのため、同期検波部４１は、同期検波の実行結果として、波形Ｗ５に示すような出力信号を生成する。同期検波部４１は、同期検波として、例えば、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間、及び時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までの期間において、同期クロック信号がＨ状態（Ｈｉｇｈ状態：ハイ状態）であるため、圧力センサ１０の出力信号に“＋１”を乗算して同期検波の実行結果として生成する。また、同期検波部４１は、例えば、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの期間において、同期クロック信号が０Ｖ（Ｌｏｗ状態：ロウ状態）であるため、圧力センサ１０の出力信号に“−１”を乗算して同期検波の実行結果として生成する。これにより、同期検波部４１は、同期検波の実行結果として波形Ｗ５に示すような同期検波後の出力信号を生成する。
【００４１】
また、同期検波部４１は、波形Ｗ５に示すような同期検波後の出力信号をローパスフィルタ（ＬＰＦ）により、所定の周波数以上の成分を除去することで、波形Ｗ６に示すような、圧力センサ１０の出力信号の振幅に比例した直流電圧の信号を生成する。ここで、波形Ｗ６の直流信号の電圧Ｖ１は、上述した図３Ｂに示す変化量ΔＶｏの所定の係数α倍の値となる。
【００４２】
また、図５は、本実施形態における同期検波部４１の動作の一例を示す第２の図である。
図５に示す例は、検出対象物がＹ軸方向に傾斜している場合（Ｘ軸方向は傾斜していない場合）の一例を示している。この図において、各グラフの縦軸は、各出力信号の電圧を示し、各グラフの横軸は、時間を示している。また、波形Ｗ７〜波形Ｗ１０は、順に、圧力センサ１０の出力信号、同期クロック信号、同期検波後の出力信号、及びＬＰＦの出力信号の各波形を示している。
【００４３】
図５に示す例では、検出対象物がＹ軸方向に傾斜している場合（Ｘ軸方向は傾斜していない場合）の例であるため、圧力センサ１０の出力信号の波形Ｗ７と、同期クロック信号の波形Ｗ８とは、位相が９０度（１／４周期）ずれている。そのため、同期検波部４１は、同期検波の実行結果として、波形Ｗ９に示すような出力信号を生成する。同期検波部４１は、同期検波として、例えば、時刻Ｔ５から時刻Ｔ６までの期間、及び時刻Ｔ７から時刻Ｔ８までの期間において、同期クロック信号がＨ状態（Ｈｉｇｈ状態：ハイ状態）であるため、圧力センサ１０の出力信号に“＋１”を乗算して同期検波の実行結果として生成する。また、同期検波部４１は、例えば、時刻Ｔ６から時刻Ｔ７までの期間において、同期クロック信号が０Ｖ（Ｌｏｗ状態：ロウ状態）であるため、圧力センサ１０の出力信号に“−１”を乗算して同期検波の実行結果として生成する。これにより、同期検波部４１は、同期検波の実行結果として波形Ｗ９に示すような同期検波後の出力信号を生成する。
【００４４】
また、同期検波部４１は、波形Ｗ９に示すような同期検波後の出力信号をローパスフィルタ（ＬＰＦ）により、所定の周波数以上の成分を除去することで、波形Ｗ１０に示すような、直流電圧の信号を生成する。ここで、Ｙ軸方向の傾斜であるため、波形Ｗ１０の直流信号の電圧は、０Ｖとなる。
【００４５】
次に、傾斜角生成部４２は、同期検波部４１が生成した直流信号に基づいて、上述した式（１）を利用して、傾斜角θを傾斜情報として生成する。傾斜角生成部４２は、例えば、直流信号の電圧値に基づいて、圧力センサ１０の高さの変化量を生成し、生成した高さの変化量と、上述した式（１）に基づいて、検出対象物の傾斜角θを生成する。
例えば、上述した図４に示す例では、傾斜角生成部４２は、波形Ｗ６の電圧Ｖ１に基づいて、Ｘ軸方向の傾斜角θを生成する。また、上述した図５に示す例では、傾斜角生成部４２は、Ｘ軸方向は傾斜していない場合であり、波形Ｗ１０の電圧が０Ｖであるため、Ｘ軸方向の傾斜角θを０度として生成する。
このように、本実施形態による傾斜情報検出部４０は、同期検波を利用することにより、所定の方向（ここでは、Ｘ軸方向）の傾斜角θを適切に検出することができる。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態による傾斜センサ１は、圧力センサ１０と、傾斜情報検出部４０とを備えている。圧力センサ１０は、検出対象物に対して相対的に移動可能に配置され、流体（例えば、気体、液体など）の圧力を検出する。傾斜情報検出部４０は、圧力センサ１０の出力と、圧力センサ１０の移動情報（例えば、回転位置情報）とに基づいて、検出対象物の傾斜情報（例えば、傾斜角θを示す情報）を検出する。
これにより、本実施形態による傾斜センサ１は、圧力センサ１０を用いて傾斜情報を検出するため、加速度の影響を受けることがない。例えば、本実施形態による傾斜センサ１は、水平方向の加速度の影響を受けることがない。また、本実施形態による傾斜センサ１は、圧力センサ１０を移動させて傾斜情報を検出し、少なくとも１つの圧力センサ１０により傾斜情報を検出できるため、例えば、複数の圧力センサ１０間のバラツキにより、検出精度が低下することがない。よって、本実施形態による傾斜センサ１は、傾斜情報の検出精度を向上させることができる。
【００４７】
ところで、傾斜情報の検出に、加速度センサを使用した場合、加速度の変化を距離の変化に変換するためには、２回積分する必要がある。また、加速度センサの出力に基づいて遠心力から角速度を検出する場合、又はジャイロセンサ（角速度センサ）により角速度を検出する場合には、角速度から角度を算出するために、１回積分する必要がある。このように、加速度センサ又はジャイロセンサを使用した場合には、積分が必要となり、積分により誤差が蓄積され、傾斜情報の検出精度が低下する傾向にある。
これに対して、本実施形態による傾斜センサ１では、圧力センサ１０を使用しているため、上述したような積分により誤差の蓄積がなく、傾斜情報の検出精度を向上させることができる。また、本実施形態による傾斜センサ１は、上述した式（１）を利用して、簡易な演算処理により、傾斜角θを検出することができる。
また、本実施形態による傾斜センサ１は、加速度の影響を受けることがないため、加速度センサを使用した場合に比べて、信頼性の高い傾斜情報を得ることができる。
【００４８】
また、本実施形態では、傾斜情報検出部４０は、圧力センサ１０の移動距離と、移動距離に対する圧力センサ１０の出力値の変化とに基づいて、検出対象物の傾斜情報を検出する。
これにより、本実施形態による傾斜センサ１は、例えば、上述した式（１）を利用した簡易な手法により、検出対象物の傾斜情報を検出することができる。
【００４９】
また、本実施形態による傾斜センサ１は、検出対象物に対して、圧力センサ１０を所定の移動経路で移動させる移動機構２０を備えている。そして、傾斜情報検出部４０は、移動機構２０によって所定の移動経路（例えば、円状の移動経路）を移動された圧力センサ１０の移動情報と、圧力センサ１０の出力とに基づいて、検出対象物の傾斜情報を検出する。
これにより、圧力センサ１０が、所定の移動経路を移動するため、本実施形態による傾斜センサ１は、位置情報（例えば、回転位置情報）を検出することで、容易に圧力センサ１０の移動距離を算出することが可能になる。よって、本実施形態による傾斜センサ１は、移動情報の算出を簡略化することができる。
【００５０】
また、本実施形態では、移動機構２０は、圧力センサ１０が配置される回転板２１（回転体）を備え、回転板２１を回転させることよって圧力センサ１０を円状に移動させる。
これにより、本実施形態による傾斜センサ１は、正弦波状の周期的な出力信号を圧力センサ１０から容易に得ることができるため、例えば、同期検波などの簡易な検出手法を利用することができる。また、本実施形態による傾斜センサ１は、圧力センサ１０の回転半径Ｒｓから圧力センサ１０の移動距離を容易に算出することできる。よって、本実施形態による傾斜センサ１は、検出対象物の傾斜情報の検出処理を簡略化することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、傾斜情報検出部４０は、所定の移動経路を移動されて圧力センサ１０から出力される周期的な出力信号（正弦波状の出力信号）と、移動情報に基づく同期クロック信号（参照信号）とに基づいて同期検波を実行し、当該同期検波の結果に基づいて、検出対象物の傾斜情報を検出する。
これにより、本実施形態による傾斜センサ１は、同期検波を利用するため、検出対象物の傾斜情報の検出処理を簡略化することができる。
【００５２】
また、本実施形態による傾斜センサ１は、移動情報に基づいて、所定の方向の傾斜に対応する同期クロック信号（参照信号）を生成する同期クロック信号生成部３３（参照信号生成部）を備えている。そして、傾斜情報検出部４０は、同期クロック信号生成部３３が生成した同期クロック信号と、圧力センサ１０から出力される周期的な出力信号とに基づいて同期検波を実行し、当該同期検波の結果に基づいて、検出対象物の所定の方向の傾斜情報を検出する。
これにより、本実施形態による傾斜センサ１は、検出対象物における所定の方向の傾斜情報を検出することが可能になる。
【００５３】
また、本実施形態による傾斜センサ１は、圧力センサ１０の移動情報を検出する回転検出部３２（移動情報検出部）を備えている。例えば、回転検出部３２は、回転板２１上の磁石３１の位置を検出するホール素子である。
これにより、本実施形態による傾斜センサ１は、移動情報（例えば、回転位置情報）正確に検出することができる。
【００５４】
また、本実施形態では、圧力センサ１０は、差圧センサである。差圧センサは、絶対圧センサに比べて微小な気圧変化を検出可能である。そのため、本実施形態による傾斜センサ１は、絶対圧センサを使用する場合に比べて、短い移動距離における気圧変化を検出することができる。よって、圧力センサ１０の移動距離を短くすることができるので、本実施形態による傾斜センサ１は、絶対圧センサを使用する場合に比べて、小型化すること可能になる。
【００５５】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態による傾斜センサ１ａについて、図面を参照して説明する。
図６は、第２の実施形態による傾斜センサ１ａの一例を示すブロック図である。
図６に示すように、傾斜センサ１ａは、圧力センサ（１１、１２）と、移動機構２０と、磁石３１と、回転検出部３２と、同期クロック信号生成部３３と、電源部３４と、スリップリング３５と、傾斜情報検出部４０ａとを備えている。
なお、図６において、図１に示す構成と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５６】
本実施形態では、傾斜センサ１ａが複数（例えば、２つ）の圧力センサ（１１、１２）を備える点と、傾斜情報検出部４０ａが、２つの圧力センサ（１１、１２）の出力信号に基づいて、検出対象物の傾斜情報を検出する点が、第１の実施形態と異なり、以下、これらの点について説明する。
【００５７】
圧力センサ（１１、１２）は、上述した圧力センサ１０と同一の構成であり、本実施形態において、傾斜センサ１ａが備える任意の圧力センサを示す場合、又は特に区別しない場合には、圧力センサ１０として説明する。
圧力センサ１１及び圧力センサ１２は、回転板２１の回転運動により円状に移動可能に、回転板２１に配置されている。また、圧力センサ１１と、圧力センサ１２とは、円状の移動によって互いに逆位相の出力信号を出力するように配置されている。例えば、圧力センサ１１と、圧力センサ１２とは、回転板２１の同心円上に配置され、回転板２１の中心角が互いに１８０度ずれた位置に配置されている。
【００５８】
傾斜情報検出部４０ａは、複数（例えば、２つ）の圧力センサ１０の出力と、圧力センサ１０の移動情報とに基づいて、検出対象物の傾斜情報を検出する。すなわち、傾斜情報検出部４０ａは、互いに逆位相の２つの出力信号と、圧力センサ１０の移動情報とに基づいて、検出対象物の傾斜情報を検出する。傾斜情報検出部４０ａは、同期検波部４１と、傾斜角生成部４２と、差分生成部４３とを備えている。
【００５９】
差分生成部４３は、圧力センサ１１の出力信号と、圧力センサ１２の出力信号とを差分した出力信号（以下、差分出力信号という）を生成する。なお、差分生成部４３の動作の詳細については、図７を参照して後述する。
なお、本実施形態では、同期検波部４１は、差分生成部４３が生成した差分出力信号を用いる点を除いて、第１の実施形態と同様である。また、傾斜角生成部４２は、差分出力信号の振幅が、圧力センサ１０の振幅の２倍になっている点を除いて、第１の実施形態と同様である。
【００６０】
次に、図７を参照して、差分生成部４３の動作について説明する。
図７は、本実施形態における差分生成部４３の動作の一例を示す図である。
図７において、各グラフの縦軸は、各出力信号の電圧を示し、各グラフの横軸は、時間を示している。また、波形Ｗ１１〜波形Ｗ１２は、順に、圧力センサ１１の出力信号、圧力センサ１２の出力信号、及び差分出力信号の各波形を示している。
【００６１】
差分生成部４３は、互いに逆位相の出力信号である、圧力センサ１１の出力信号（波形Ｗ１１）と圧力センサ１２の出力信号（波形Ｗ１２）とを差分し、波形Ｗ１３に示すような差分出力信号を生成する。
図７に示す例では、時刻Ｔ１１、時刻Ｔ１２、時刻Ｔ１３、及び時刻Ｔ１４において、ノイズが発生し、圧力センサ１１の出力信号及び圧力センサ１２の出力信号にノイズが重畳されている。このような場合であっても、圧力センサ１１の出力信号（波形Ｗ１１）と圧力センサ１２の出力信号（波形Ｗ１２）とを差分することで、ノイズがキャンセルされる。そのため、差分生成部４３は、波形Ｗ１３に示すように、ノイズの除去された差分出力信号を出力する。
【００６２】
なお、差分出力信号のピーク間の電圧差Ｖ２は、圧力センサ１０の出力信号におけるピーク間の電圧差（上述した変化量ΔＶｏ）の２倍になる。そのため、本実施形態による傾斜センサ１ａは、Ｓ／Ｎ比（エス／エヌ比：Ｓｉｇｎａｌ−Ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）を向上させることができる。
また、本実施形態における同期検波部４１及び傾斜角生成部４２の動作は、第１の実施形態と同様であるが、上述したように、差分出力信号の振幅が２倍になっているため、同期検波の実行結果において、所定の係数α倍の値が２倍となる。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態による傾斜センサ１ａは、複数の圧力センサ１０を備えている。そして、傾斜情報検出部４０ａは、複数の圧力センサ１０の出力と、圧力センサ１０の移動情報とに基づいて、検出対象物の傾斜情報を検出する。さらに、２つの圧力センサ１０が、移動によって互いに逆位相の出力信号を出力するように配置され、傾斜情報検出部４０ａは、互いに逆位相の２つの出力信号と、圧力センサ１０の移動情報とに基づいて、検出対象物の傾斜情報を検出する。
これにより、本実施形態による傾斜センサ１ａは、例えば、互いに逆位相の２つの出力信号の差分を取ることにより、圧力センサ１０の出力信号に含まれるノイズ成分を低減することができる。
また、本実施形態による傾斜センサ１ａは、互いに逆位相の２つの出力信号の差分を取ることにより、上述したように、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。また、本実施形態による傾斜センサ１ａは、互いに逆位相の２つの出力信号の差分を取ることにより、傾斜情報の検出感度を向上させることができる。
【００６４】
［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態による傾斜センサ１ｂについて、図面を参照して説明する。
図８は、第３の実施形態による傾斜センサ１ｂの一例を示すブロック図である。
図８に示すように、傾斜センサ１ｂは、圧力センサ（１１、１２、１３、１４）と、移動機構２０と、磁石３１と、回転検出部３２と、同期クロック信号生成部３３ａと、電源部３４と、スリップリング３５と、傾斜情報検出部４０ｂとを備えている。
なお、図８において、図１及び図６に示す構成と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６５】
本実施形態では、傾斜センサ１ｂが４つの圧力センサ（１１、１２、１３、１４）を備える点と、傾斜情報検出部４０ｂが、２系統の差分出力信号に基づいて、検出対象物の傾斜情報を検出する点が、第２の実施形態と異なり、以下、これらの点について説明する。
【００６６】
圧力センサ（１１、１２、１３、１４）は、上述した圧力センサ１０と同一の構成であり、本実施形態において、傾斜センサ１ｂが備える任意の圧力センサを示す場合、又は特に区別しない場合には、圧力センサ１０として説明する。
圧力センサ１１、圧力センサ１２、圧力センサ１３、及び圧力センサ１４は、回転板２１の回転運動により円状に移動可能に、回転板２１に配置されている。また、圧力センサ１１と、圧力センサ１２とは、円状の移動によって互いに逆位相の出力信号を出力するように配置されている。また、圧力センサ１３と、圧力センサ１４とは、円状の移動によって互いに逆位相の出力信号を出力するように配置されている。ここで、圧力センサ１１と、圧力センサ１２との組を第１の組とし、圧力センサ１３と、圧力センサ１４との組を第２の組とする。
【００６７】
第１の組の圧力センサ１０と、第２の組の圧力センサ１０とは、互い位相が９０度ずれた出力信号を出力するように配置されている。すなわち、第１の組の圧力センサ１０と、第２の組の圧力センサ１０とは、回転板２１の中心角が互いに９０度ずれた位置に配置されている。例えば、圧力センサ１１と圧力センサ１３との２つの圧力センサ１０は、移動によって互いに９０度位相がずれた周期的な出力信号を出力するように配置されている。
また、圧力センサ１２と圧力センサ１４との２つの圧力センサ１０は、移動によって互いに９０度位相がずれた周期的な出力信号を出力するように配置されている。
【００６８】
同期クロック信号生成部３３ａは、上述した第１の組と第２の組との２系統の差分出力信号に対応するために、所定の方向（例えば、Ｘ軸方向）の傾斜に対応するための、９０度位相をずらした２種類の同期クロック信号を生成する。
【００６９】
傾斜情報検出部４０ｂは、上述した互いに９０度位相がずれた２つ（２系統）の出力信号と、圧力センサ１０の移動情報とに基づいて、検出対象物の傾斜情報を検出する。また、傾斜情報検出部４０ｂは、同期検波部４１ａと、傾斜角生成部４２ａと、差分生成部４３ａとを備えている。
差分生成部４３ａは、上述した第１の組の出力信号と、第２の組の出力信号とのそれぞれについて差分を行い、位相が９０度ずれた２系統の差分出力信号を生成する。
【００７０】
同期検波部４１ａは、２系統の差分出力信号のそれぞれについて、対応する同期クロック信号により同期検波を実行する。
傾斜角生成部４２ａは、上述した２系統の同期検波の結果に基づいて、検出対象物の傾斜角θを生成する。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態では、２つの圧力センサ１０が、移動によって互いに９０度位相がずれた周期的な出力信号を出力するように配置される。そして、傾斜情報検出部４０ｂは、互いに９０度位相がずれた２つ（２系統）の出力信号と、圧力センサ１０の移動情報とに基づいて、検出対象物の傾斜情報を検出する。
これにより、本実施形態による傾斜センサ１ｂは、互いに９０度位相のずれた２系統の出力信号に基づいて、検出対象物の傾斜情報を検出するため、検出のための情報量（サンプル数）が２倍になる。そのため、本実施形態による傾斜センサ１ｂは、回転板２１の回転数が、第１及び第２の実施形態と同一の場合には、検出精度をさらに向上させることができる。また、本実施形態による傾斜センサ１ｂは、第１及び第２の実施形態と同一の検出精度とした場合には、回転板２１の回転数を低減させることができる。この場合、本実施形態による傾斜センサ１ｂは、検出精度を確保しつつ、検出のための消費電力を低減することができる。また、本実施形態による傾斜センサ１ｂは、回転板２１の回転数を低減することにより、モータ２３等の移動機構２０の動作に起因するノイズを低減することができる。
【００７２】
なお、本実施形態では、第２の実施形態と同様に、２つの圧力センサ１０が、移動によって互いに逆位相の出力信号を出力するように配置され、傾斜情報検出部４０ｂは、互いに逆位相の２つの出力信号と、圧力センサ１０の移動情報とに基づいて、検出対象物の傾斜情報を検出する。そのため、本実施形態による傾斜センサ１ｂは、第２の実施形態と同様に、圧力センサ１０の出力信号に含まれるノイズ成分を低減することができるとともに、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００７３】
また、上述した本実施形態による傾斜センサ１ｂでは、互いに９０度位相のずれた２系統の出力信号に対して、１つの同期クロック信号により同期検波を実行するようにしてもよい。この場合、本実施形態による傾斜センサ１ｂは、直交座標系の２方向（例えば、Ｘ軸方向とＹ軸方向との２方向）の傾斜角を検出することができる。例えば、傾斜センサ１ｂは、圧力センサ１１の出力信号に基づいて、Ｘ軸方向の傾斜角を検出し、圧力センサ１３の出力信号に基づいて、Ｙ軸方向の傾斜角を検出することができる。すなわち、この場合には、本実施形態による傾斜センサ１ｂは、２次元平面上の任意の方向の傾斜情報を検出することができる。
【００７４】
［第４の実施形態］
次に、第４の実施形態による傾斜センサ１ｃについて、図面を参照して説明する。
図９は、第４の実施形態による傾斜センサ１ｃの一例を示すブロック図である。
図９に示すように、傾斜センサ１ｃは、圧力センサ１０と、移動機構２０ａと、磁石３１と、スイング検出部３２ａと、同期クロック信号生成部３３と、電源部３４と、フレキシブル基板３５ａと、傾斜情報検出部４０とを備えている。
なお、図９において、図１に示す構成と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７５】
本実施形態では、圧力センサ１０の移動を、円状の移動の代わりに、円弧状に往復移動させるスイング移動にした場合の一例について説明する。
移動機構２０ａは、圧力センサ１０が配置されるスイング板２１ａ（回転体）を備え、スイング板２１ａを回転させることよって圧力センサ１０を円弧状に移動させる。すなわち、移動機構２０ａは、圧力センサ１０を円弧状に往復移動させるスイング移動を可能にする。また、移動機構２０ａは、例えば、スイング板２１ａと、モータ制御部２２と、モータ２３とを備えている。
【００７６】
スイング板２１ａ（回転体の一例）は、圧力センサ１０及び磁石３１が配置され、モータ２３によって、Ｚ軸方向の回転軸Ｃ１（中心軸）を中心に異なる方向に交互に回転される。スイング板２１ａが異なる方向に交互に回転することで、圧力センサ１０及び磁石３１が、スイング移動される。
モータ制御部２２は、スイング板２１ａを所定の回転速度で交互に異なる方向に回転させて、圧力センサ１０を上述したスイング移動させるように制御する。
【００７７】
スイング検出部３２ａ（移動情報検出部の一例）は、圧力センサ１０の移動情報を検出する。スイング検出部３２ａは、例えば、ホール素子などの磁気検出素子であり、スイング板２１ａに配置された磁石３１が接近することにより、スイング板２１ａの基準位置を検出し、検出信号を同期クロック信号生成部３３に出力する。
フレキシブル基板３５ａは、スイング板２１ａ上の圧力センサ１０に、電源部３４が生成した電源電圧（電源電力）を供給するとともに、圧力センサ１０から出力された出力信号を傾斜情報検出部４０に伝送する信号伝送手段である。
【００７８】
次に、本実施形態による傾斜センサ１ｃの動作について説明する。
本実施形態による傾斜センサ１ｃでは、圧力センサ１０が、移動機構２０ａによって、スイング移動されることにより、圧力センサ１０は、検出対象物の傾斜に応じて、周期的な出力信号を出力する。また、同期クロック信号生成部３３は、スイング検出部３２ａによって検出されたスイング位置を示す情報に基づいて、所定の方向（例えば、Ｘ軸方向）の傾斜を検出するための同期クロック信号を生成する。傾斜情報検出部４０は、圧力センサ１０がフレキシブル基板３５ａを介して出力した周期的な出力信号と、同期クロック信号とに基づいて、同期検波を実行し、当該同期検波の結果に基づいて、傾斜情報（例えば、傾斜角θ）を検出する。
なお、傾斜情報検出部４０の動作の詳細は、上述した第１の実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００７９】
以上説明したように、本実施形態では、移動機構２０ａは、圧力センサ１０が配置されるスイング板２１ａ（回転体）を備え、スイング板２１ａを回転させることよって圧力センサ１０を円弧状に移動させる。例えば、移動機構２０ａは、円弧状に往復移動させるスイング移動させる。
これにより、本実施形態による傾斜センサ１ｃは、第１の実施形態と同様に、傾斜情報の検出精度を向上させることができる。また、本実施形態による傾斜センサ１ｃは、円弧状に往復移動させるスイング移動により、圧力センサ１０が周期的な出力信号を出力するため、同期検波を利用して、検出対象物の傾斜情報の検出処理を簡略化することができる。
【００８０】
また、本実施形態では、スリップリング３５の代わりにフレキシブル基板３５ａを介して、圧力センサ１０に電源電圧（電源電力）を供給するとともに、圧力センサ１０の出力信号を傾斜情報検出部４０に伝送する。そのため、本実施形態による傾斜センサ１ｃは、スリップリング３５を使用する場合に比べて、ノイズの影響を低減することできる。また、フレキシブル基板３５ａは、スリップリング３５に比べて、接触不良を生じる可能性が低いため、本実施形態による傾斜センサ１ｃは、傾斜情報の検出における信頼性を向上させることができる。
【００８１】
［第５の実施形態］
次に、第５の実施形態による傾斜センサ１ｄについて、図面を参照して説明する。
本実施形態では、上述した第４の実施形態において、第２の実施形態を組み合わせて実施した場合の一例について説明する。
【００８２】
図１０は、第５の実施形態による傾斜センサ１ｄの一例を示すブロック図である。
図１０に示すように、傾斜センサ１ｄは、圧力センサ１０と、移動機構２０ａと、磁石３１と、スイング検出部３２ａと、同期クロック信号生成部３３と、電源部３４と、フレキシブル基板３５ａと、傾斜情報検出部４０ａとを備えている。
なお、図１０において、図９及び図６に示す構成と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８３】
本実施形態では、圧力センサ１１及び圧力センサ１２は、スイング板２１ａの回転により円弧状に移動可能に、スイング板２１ａに配置されている。また、圧力センサ１１と、圧力センサ１２とは、円弧状の移動によって互いに逆位相の出力信号を出力するように配置されている。
なお、本実施形態による傾斜センサ１ｄの動作は、圧力センサ１１及び圧力センサ１２がスイング移動する点を除いて、基本的に、第２の実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００８４】
以上説明したように、本実施形態では、第２の実施形態と同様に、２つの圧力センサ１０が、スイング移動によって互いに逆位相の出力信号を出力するように配置され、傾斜情報検出部４０ａは、互いに逆位相の２つの出力信号と、圧力センサ１０の移動情報とに基づいて、検出対象物の傾斜情報を検出する。
これにより、本実施形態による傾斜センサ１ｄは、第４の実施形態と同様の効果を奏するとともに、第２の実施形態と同様に、圧力センサ１０の出力信号に含まれるノイズ成分を低減することができ、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００８５】
［第６の実施形態］
次に、第６の実施形態による傾斜センサ１ｅについて、図面を参照して説明する。
図１１は、第６の実施形態による傾斜センサ１ｅの一例を示すブロック図である。
図１１に示すように、傾斜センサ１ｅは、圧力センサ１０と、移動機構２０ｂと、磁石３１と、位置検出部３２ｂと、同期クロック信号生成部３３と、電源部３４と、フレキシブル基板３５ａと、傾斜情報検出部４０とを備えている。
なお、図１１において、図１及び図９に示す構成と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８６】
本実施形態では、圧力センサ１０の移動を、円状の移動の代わりに、直線状に往復移動させる直線移動にした場合の一例について説明する。
移動機構２０ｂは、圧力センサ１０が配置され、直線状に移動可能な移動板２５（直線移動体）を備え、移動板２５を直線状に移動させることによって圧力センサ１０を直線移動させる。すなわち、移動機構２０ｂは、圧力センサ１０を直線状に往復移動させる直線移動を可能にする。また、移動機構２０ｂは、例えば、リニアトラッキング機構５０と、モータ制御部２２と、モータ２３とを備えている。
【００８７】
リニアトラッキング機構５０は、回転板２１と、クランクシャフト２４と、移動板２５と、レール２６とを備え、回転板２１の回転運動を、移動板２５の直線移動（例えば、Ｘ軸方向の直線移動）に変換する。
クランクシャフト２４は、回転板２１の回転運動を、移動板２５に伝達し、直線移動（例えば、Ｘ軸方向（水平時）の直線移動）に変換する。
移動板２５（直線移動体の一例）は、圧力センサ１０及び磁石３１が配置され、モータ２３によって、回転板２１が回転されることによって、クランクシャフト２４を介して、水平時にレール２６上をＸ軸方向に直線状に移動する。
【００８８】
モータ制御部２２は、回転板２１を所定の回転速度で回転させて、圧力センサ１０を上述した直線移動させるように制御する。
位置検出部３２ｂ（移動情報検出部の一例）は、圧力センサ１０の移動情報を検出する。位置検出部３２ｂは、例えば、ホール素子などの磁気検出素子であり、移動板２５に配置された磁石３１が接近することにより、移動板２５の基準位置を検出し、検出信号を同期クロック信号生成部３３に出力する。
【００８９】
次に、本実施形態による傾斜センサ１ｅの動作について説明する。
本実施形態による傾斜センサ１ｅでは、圧力センサ１０が、移動機構２０ｂによって、直線移動されることにより、圧力センサ１０は、検出対象物の傾斜に応じて、周期的な出力信号を出力する。また、同期クロック信号生成部３３は、位置検出部３２ｂによって検出された移動板２５の位置を示す情報に基づいて、所定の方向（例えば、Ｘ軸方向）の傾斜を検出するための同期クロック信号を生成する。傾斜情報検出部４０は、圧力センサ１０がフレキシブル基板３５ａを介して出力した周期的な出力信号と、同期クロック信号とに基づいて、同期検波を実行し、当該同期検波の結果に基づいて、傾斜情報（例えば、傾斜角θ）を検出する。
なお、傾斜情報検出部４０の動作の詳細は、上述した第１の実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００９０】
以上説明したように、本実施形態では、移動機構２０ｂは、圧力センサ１０が配置され、直線状に移動可能な移動板２５（直線移動体）を備え、移動板２５を直線状に移動させることによって圧力センサ１０を直線移動させる。
これにより、本実施形態による傾斜センサ１ｅは、第１の実施形態と同様に、傾斜情報の検出精度を向上させることができる。また、本実施形態による傾斜センサ１ｅは、直線移動により、圧力センサ１０が周期的な出力信号を出力するため、同期検波を利用して、検出対象物の傾斜情報の検出処理を簡略化することができる。
【００９１】
［第７の実施形態］
次に、第７の実施形態による傾斜センサ１ｆについて、図面を参照して説明する。
図１２は、第７の実施形態による傾斜センサ１ｆの一例を示すブロック図である。
図１２に示すように、傾斜センサ１ｆは、圧力センサ１０と、移動機構２０ｂと、磁石３１と、位置検出部（３２ｂ−１、３２ｂ−２）と電源部３４と、フレキシブル基板３５ａと、傾斜情報検出部４０ｃとを備えている。
なお、図１２において、図１１に示す構成と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９２】
本実施形態では、圧力センサ１０の周期的な出力信号に基づく同期検波の代わりに、直線移動した２箇所における圧力センサ１０の出力に基づいて傾斜情報を検出する場合の一例について説明する。
位置検出部（３２ｂ−１、３２ｂ−２）は、位置検出部３２ｂと同一の構成であり、移動板２５に配置された磁石３１が接近することにより、移動板２５の移動位置を検出し、検出信号を傾斜情報検出部４０ｃに出力する。本実施形態において、位置検出部（３２ｂ−１、３２ｂ−２）は、傾斜センサ１ｆが備える任意の位置検出部を示す場合、又は特に区別しない場合には、位置検出部３２ｂとして説明する。
位置検出部３２ｂ−１は、例えば、圧力センサ１０が第１の位置に移動したことを検出し、第１の位置において検出信号を傾斜情報検出部４０ｃに出力する。また、位置検出部３２ｂ−２は、例えば、圧力センサ１０が第２の位置に移動したことを検出し、第２の位置において検出信号を傾斜情報検出部４０ｃに出力する。なお、第１の位置と第２の位置とは、レール２６と平行に移動する圧力センサ１０の移動距離ΔＤだけ離れているものとする。
【００９３】
傾斜情報検出部４０ｃは、圧力センサ１０の移動距離と、移動距離に対する圧力センサ１０の出力値の変化とに基づいて、検出対象物の傾斜情報を検出する。傾斜情報検出部４０ｃは、例えば、上述した第１の位置と第２の位置との移動距離ΔＤと、移動距離ΔＤに対する圧力センサ１０の出力値の変化とに基づいて、検出対象物のＸ軸方向の傾斜角を検出する。また、傾斜情報検出部４０ｃは、傾斜角生成部４２ｂを備えている。
【００９４】
傾斜角生成部４２ｂは、位置検出部３２ｂ−１により検出信号が出力された第１の位置における圧力センサ１０の出力値（電圧Ｖ１）を取得する。また、傾斜角生成部４２ｂは、位置検出部３２ｂ−２により検出信号が出力された第２の位置における圧力センサ１０の出力値（電圧Ｖ２）を取得する。傾斜角生成部４２ｂは、第１の位置の出力値と、第２の位置の出力値との変化量ΔＶｏ（＝Ｖ２−Ｖ１）を算出する。そして、傾斜角生成部４２ｂは、上述した式（１）を利用して、移動距離ΔＤと、変化量ΔＶｏとに基づいて、傾斜角θを算出する。なお、本実施形態では、式（１）において、移動距離（２×Ｒｓ）の代わりに、上述した移動距離ΔＤを使用する。
【００９５】
以上説明したように、本実施形態では、傾斜情報検出部４０ｃは、圧力センサ１０の移動距離（例えば、移動距離ΔＤ）と、移動距離に対する圧力センサ１０の出力値の変化（例えば、変化量ΔＶｏ）とに基づいて、検出対象物の傾斜情報（例えば、傾斜角θ）を検出する。
これにより、本実施形態による傾斜センサ１ｆは、上述した同期検波を使用する場合に比べて、簡易な構成により、傾斜情報を検出することができる。
【００９６】
［第８の実施形態］
次に、第８の実施形態による傾斜センサ１ｇについて、図面を参照して説明する。
図１３は、第８の実施形態による傾斜センサ１ｇの一例を示すブロック図である。
図１３に示すように、傾斜センサ１ｇは、圧力センサ１０と、移動板２５と、レール２６と、磁石３１と、位置検出部（３２ｂ−１、３２ｂ−２、・・・、３２ｂ−Ｎ）と電源部３４と、フレキシブル基板３５ａと、傾斜情報検出部４０ｄとを備えている。
なお、図１３において、図１２に示す構成と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９７】
本実施形態では、直線移動した２箇所における圧力センサ１０の出力に基づいて傾斜情報を検出する場合の別の一例について説明する。本実施形態では、移動機構２０ｂを備えずに、モータ２３等を有さない移動板２５及びレール２６を備え、外力や加速度などにより、圧力センサ１０を直線移動させる点が、第７の実施形態と異なる。
【００９８】
本実施形態において、移動板２５は、圧力センサ１０及び磁石３１を備え、レール２６（リニアトラッキング）上を自由に直線移動できるように構成されている。移動板２５は、例えば、検出対象物に加えられた外力（例えば、測定軸方向（Ｘ軸方向）の加速度成分）や人力などにより、レール２６上を移動する。
【００９９】
位置検出部（３２ｂ−１、３２ｂ−２、・・・、３２ｂ−Ｎ）は、位置検出部３２ｂと同一の構成であり、移動板２５に配置された磁石３１が接近することにより、移動板２５の移動位置を検出し、検出信号を傾斜情報検出部４０ｄに出力する。本実施形態において、位置検出部（３２ｂ−１、３２ｂ−２、・・・、３２ｂ−Ｎ）は、傾斜センサ１ｇが備える任意の位置検出部を示す場合、又は特に区別しない場合には、位置検出部３２ｂとして説明する。
なお、位置検出部（３２ｂ−１、３２ｂ−２、・・・、３２ｂ−Ｎ）の位置関係は、予め定められているものとする。例えば、位置検出部（３２ｂ−１、３２ｂ−２、・・・、３２ｂ−Ｎ）は、所定の位置間隔で配置され、位置検出部（３２ｂ−１、３２ｂ−２、・・・、３２ｂ−Ｎ）の出力により、圧力センサ１０の移動距離が検出可能である。
【０１００】
傾斜情報検出部４０ｄは、圧力センサ１０の移動距離と、移動距離に対する圧力センサ１０の出力値の変化とに基づいて、検出対象物の傾斜情報を検出する。傾斜情報検出部４０ｄは、例えば、上述した複数の位置検出部３２ｂのうちの２つの出力により得られる移動距離ΔＤと、移動距離ΔＤに対する圧力センサ１０の出力値の変化とに基づいて、検出対象物のＸ軸方向の傾斜角を検出する。また、傾斜情報検出部４０ｄは、傾斜角生成部４２ｃを備えている。
【０１０１】
傾斜角生成部４２ｃは、位置検出部（３２ｂ−１、３２ｂ−２、・・・、３２ｂ−Ｎ）のうちの２つにより検出信号が出力された第１の位置における圧力センサ１０の出力値（電圧Ｖ１）と、第２の位置における圧力センサ１０の出力値（電圧Ｖ２）を取得する。傾斜角生成部４２ｃは、第１の位置の出力値と、第２の位置の出力値との変化量ΔＶｏ（＝Ｖ２−Ｖ１）を算出する。そして、傾斜角生成部４２ｃは、上述した式（１）を利用して、移動距離ΔＤと、変化量ΔＶｏとに基づいて、傾斜角θを算出する。なお、本実施形態では、式（１）において、移動距離（２×Ｒｓ）の代わりに、上述した移動距離ΔＤを使用する。
【０１０２】
なお、傾斜角生成部４２ｃは、所定の期間内に、磁石３１を検出した検出信号が、３個以上の位置検出部３２ｂから出力された場合に、例えば、３個以上の位置検出部３２ｂのうちの最も距離が離れている２つを選択し、当該２つの位置検出部３２ｂの距離を移動距離ΔＤとしてもよい。この場合、傾斜角生成部４２ｃは、例えば、最も距離が離れて磁石３１を検出した２つ位置検出部３２ｂの位置における変化量ΔＶｏと、当該２つの位置検出部３２ｂの距離（移動距離ΔＤ）とに基づいて、傾斜角θを算出する。
【０１０３】
以上説明したように、本実施形態による傾斜センサ１ｇは、第７の実施形態のような移動機構２０ｂを備えずに、移動板２５及びレール２６を備え、外力や加速度などにより、圧力センサ１０を直線移動させる。そして、傾斜情報検出部４０ｄは、圧力センサ１０の移動距離（例えば、移動距離ΔＤ）と、移動距離に対する圧力センサ１０の出力値の変化（例えば、変化量ΔＶｏ）とに基づいて、検出対象物の傾斜情報（例えば、傾斜角θ）を検出する。
これにより、本実施形態による傾斜センサ１ｇは、上述した同期検波を使用する場合に比べて、簡易な構成により、傾斜情報を検出することができる。
【０１０４】
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記各実施形態では、圧力センサ１０を移動させて周期的な出力信号を出力させ、傾斜情報検出部４０（４０ａ、４０ｂ）が、当該周期的な出力信号に基づいて傾斜情報を検出する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、傾斜情報検出部４０（４０ａ、４０ｂ）は、傾斜情報検出部４０ｃ（４０ｄ）のように、移動前及び移動後の２箇所、又は、移動経路中の２箇所における２つの圧力センサ１０の出力値と、当該２箇所の距離情報とに基づいて、上述した式（１）を利用して、傾斜角θを検出してもよい。
【０１０５】
また、上記の各実施形態において、移動機構２０（２０ａ、２０ｂ）は、モータ２３を備え、能動的に圧力センサ１０を移動させる例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、傾斜センサ１（１ａ〜１ｆ）は、第７の実施形態のように移動機構２０（２０ａ、２０ｂ）を備えずに、風車、水車、又は人力などによって、受動的に圧力センサ１０を移動されるようにしてもよい。
また、圧力センサ１０の移動経路は、上述した移動経路に限定されるものではなく、他の移動経路で移動させるようにしてもよい。
【０１０６】
また、上記の各実施形態において、傾斜情報検出部４０（４０ａ、４０ｂ）は、同期検波を利用して、圧力センサ１０の出力信号の変化量を検出する例を説明したが、これに限定されるものではない。傾斜情報検出部４０（４０ａ、４０ｂ）は、例えば、整流回路やピークホールド回路を利用してもよいし、移動前後の差分により、圧力センサ１０の出力信号の変化量を検出するようにしてもよい。
【０１０７】
また、上記の第１〜第３の実施形態において、圧力センサ１０から出力された出力信号を傾斜情報検出部４０に伝送する信号伝送手段として、スリップリング３５を用いる例を説明したが、スリップリング３５の代わりに、例えば、ロータリコネクタ、無線通信、フォトカプラなどによる光伝送などの他の手段を用いるようにしてもよい。また、圧力センサ１０に電源電圧（電源電力）を供給する手段としては、スリップリング３５の代わりに、ロータリコネクタ、ワイヤレス給電、回転板２１に電池を備えるなどの手段を用いてもよい。
また、上記の第４〜第６の実施形態においても、フレキシブル基板３５ａの代わりに、上述した電源電圧（電源電力）を供給する手段、及び信号伝送手段を用いるようにしてもよい。
【０１０８】
また、上記の各実施形態において、移動情報検出部（回転検出部３２、スイング検出部３２ａ、位置検出部３２ｂ）として、ホール素子を用いる例を説明したが、ホール素子の代わりに、例えば、マイクロスイッチ、エンコーダ、光センサなどを用いてもよい。また、回転板２１、スイング板２１ａ、又は移動板２５が、ホール素子などの移動情報検出部を備え、回転板２１、スイング板２１ａ、又は移動板２５の移動経路上に磁石３１を配置するようにしてもよい。
【０１０９】
また、上記の各実施形態において、圧力センサ１０は、差圧センサである例を説明したが、例えば、絶対圧センサなどの他の方式の圧力センサを用いてもよい。
また、上記の各実施形態において、傾斜情報の一例として、検出対象物の傾斜角θを検出する例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、水平度、傾斜の有無を示す情報などの他の情報であってもよい。また、傾斜情報検出部４０（４０ａ、４０ｂ）は、同期検波の結果を示す情報を、傾斜情報として出力し、傾斜センサ１（１ａ〜１ｅ）の外部で、傾斜角生成部４２（４２ａ）の処理を実行するようにしてもよい。すなわち、傾斜センサ１（１ａ〜１ｅ）は、傾斜角生成部４２（４２ａ）を備えずに、傾斜センサ１（１ａ〜１ｅ）の外部において、当該傾斜角生成部４２（４２ａ）が処理を実行するようにしてもよい。
【０１１０】
なお、上述の傾斜情報検出部４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した傾斜情報の検出処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
【０１１１】
また、上述した傾斜情報検出部４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）が備える機能の一部又は全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現してもよい。上述した各機能は個別にプロセッサ化してもよいし、一部、又は全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、又は汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。
また、上述した傾斜情報検出部４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）が備える機能の一部又は全部を、コンパレータなどのディスクリート部品（例えば、単機能部品、単体素子など）を用いた簡易な回路として実現してもよい。
【符号の説明】
【０１１２】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ  傾斜センサ
２  検出対象物
１０、１１、１２、１３、１４  圧力センサ
２０、２０ａ、２０ｂ  移動機構
２１  回転板
２１ａ  スイング板
２２  モータ制御部
２３  モータ
２４  クランクシャフト
２５  移動板
２６  レール
３１  磁石
３２  回転検出部
３２ａ  スイング検出部
３２ｂ、３２ｂ−１、３２ｂ−２、３２ｂ−Ｎ  位置検出部
３３、３３ａ  同期クロック信号生成部
３４  電源部
３５  スリップリング
３５ａ  フレキシブル基板
４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ  傾斜情報検出部
４１、４１ａ  同期検波部
４２、４２ａ、４２ｂ、４２ｃ  傾斜角生成部
４３、４３ａ  差分生成部
５０  リニアトラッキング機構
【図１】
2017038420.tif 000004
【図２Ａ】
2017038420.tif 000005
【図２Ｂ】
2017038420.tif 000006
【図３Ａ】
2017038420.tif 000007
【図３Ｂ】
2017038420.tif 000008
【図４】
2017038420.tif 000009
【図５】
2017038420.tif 000010
【図６】
2017038420.tif 000011
【図７】
2017038420.tif 000012
【図８】
2017038420.tif 000013
【図９】
2017038420.tif 000014
【図１０】
2017038420.tif 000015
【図１１】
2017038420.tif 000016
【図１２】
2017038420.tif 000017
【図１３】
2017038420.tif 000018
【国際調査報告】
2017038420.tif 000019
2017038420.tif 000020