(57)【要約】【課題】  本発明では、別途精密な回転台等の冶具を設けることなく簡易に校正を行うことが可能な加速度センサの校正方法を提供することを目的とする。また、簡易に加速度センサの校正を行って、加速度の測定を行うことが可能な加速度測定装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明に係る加速度センサの校正方法は、１の軸方向の加速度を検出する加速度センサをランダムに回転させた状態で、前記加速度センサの前記１の軸方向において出力しうる値の最大値を前記１の軸方向における１Ｇでの前記加速度センサの出力値とし且つ最小値を前記１の軸方向における−１Ｇでの前記加速度センサの出力値とすることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１の軸方向の加速度を検出する加速度センサをランダムに回転させた状態で、前記加速度センサの前記１の軸方向において出力しうる値の最大値を前記１の軸方向における１重力加速度での前記加速度センサの出力値とし且つ最小値を前記１の軸方向における−１重力加速度での前記加速度センサの出力値とすることを特徴とする加速度センサの校正方法。
【請求項２】
互いに直交する２の軸方向の加速度又は互いに直交する３の軸方向の加速度を検出する加速度センサをランダムに回転させた状態で、前記加速度センサの各軸方向において出力しうる値の最大値を前記各軸方向における１重力加速度での前記加速度センサの出力値とし且つ最小値を前記各軸方向における−１重力加速度での前記加速度センサの出力値とすることを特徴とする加速度センサの校正方法。
【請求項３】
前記加速度センサが前記２又は３の軸方向のうちいずれか１の軸方向において前記最大値又は前記最小値を出力したときの他の軸方向の前記加速度センサの出力値を前記他の軸方向における０重力加速度での前記加速度センサの出力値とすることを特徴とする請求項２に記載の加速度センサの校正方法。
【請求項４】
前記加速度センサの各軸方向をそれぞれ水平方向とした状態での前記加速度センサの出力値を前記各軸方向における０重力加速度での前記加速度センサの出力値とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の加速度センサの校正方法。
【請求項５】
前記加速度センサに接続した回転アクチュエータによって、互いに直交する３軸方向のそれぞれの周りに前記加速度センサをランダムに回転させることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の加速度センサの校正方法。
【請求項６】
互いに直交する２又は３の軸方向の加速度を検出する加速度センサと、
前記加速度センサがランダムに回転した状態で前記加速度センサの各軸方向において出力しうる値の最大値を前記各軸方向における１重力加速度での前記加速度センサの出力値として記憶し且つ最小値を前記各軸方向における−１重力加速度での前記加速度センサの出力値として記憶する記憶手段と、
を備えることを特徴とする加速度測定装置。
【請求項７】
前記記憶手段は前記２又は３の軸方向のうちいずれか１の軸方向における前記加速度センサの前記最大値又は前記最小値を記憶したときの他の軸方向における前記加速度センサの出力値を前記他の軸方向における０重力加速度での前記加速度センサの出力値として記憶することを特徴とする請求項６に記載の加速度測定装置。
【請求項８】
前記加速度センサに接続され、互いに直交する３軸方向のそれぞれの周りに前記加速度センサをランダムに回転させる回転アクチュエータをさらに備えることを特徴とする請求項６又は７に記載の加速度測定装置。
【請求項９】
生体の外耳に装着する装着部を備えることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の加速度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物に装着して、測定対象物の静的な加速度を検出する加速度センサの校正方法及び加速度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加速度センサは振動の検出器として種々の分野で使用されているが、その検出精度を保証するためには、一般の測定器と同様に定期的に検出精度をチェックし、検出精度が低下しているものについては校正が必要である。従来から加速度センサの静的特性を校正する方法としては、地球の重力加速度を利用する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
即ち、水準器により充分な水平が確保された水平面上に、校正の対象となる加速度センサを垂直に設置することにより１重力加速度を加え、次にこの状態から加速度センサを９０°回転させて測定方向を水平にして０重力加速度を加えて校正する方法である。
【０００４】
しかし、前述の校正方法に従うと、それぞれの加速度センサの検出軸方向に対して精密に９０°回転させなければならない。また、加速度センサのための精密な回転台を別途設ける必要がある。
【０００５】
また、上記課題を解決すべく、３の軸方向の加速度を測定する加速度センサの外形に高精度の加工を施していずれか２の軸方向を水平面に対して４５°傾斜させるとともに、他の１の軸方向を水平面と同一にさせて３の軸方向の加速度を同時測定する校正方法もある（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平３−２１６５５７号公報
【特許文献２】特開平８−２４０６１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記の特許文献１及び２に記載された校正方法は、加速度センサの校正のための冶具や外形整備に手間がかかる。そのため、例えば簡易に加速度センサを校正したい場合や水平面に加速度センサを配置しても軸方向が重力方向に一致しない等、加速度センサの外形を問わず加速度センサを校正したい場合には、上記の校正方法で加速度センサを校正することは困難である。
【０００７】
即ち、加速度センサの各軸方向の０重力加速度での出力値（各軸方向に０重力加速度、即ち加速度が全く加わっていない状態での加速度センサの出力値。以下、「重力加速度」を「Ｇ」という。）の温度ドリフトが生じる場合や加速度センサの出力特性の経年変化が生じる場合には、その度に加速度センサを取り出して校正する以外には方法がない。
【０００８】
そこで、本発明では、精密な回転台等の冶具を別途設けることなく簡易に校正を行うことが可能な加速度センサの校正方法を提供することを目的とする。また、簡易に加速度センサの校正を行って、加速度の測定を行うことが可能な加速度測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、加速度センサの各軸方向の１Ｇ出力値及び−１Ｇ出力値を加速度センサのランダムな回転によって得ることとした。本発明では、静的な加速度を検出する加速度センサの校正方法及び当該加速度センサを備えた加速度測定装置として有効である。
【００１０】
即ち、本発明に係る加速度センサの校正方法は、１の軸方向の加速度を検出する加速度センサをランダムに回転させた状態で、前記加速度センサの前記１の軸方向において出力しうる値の最大値を前記１の軸方向における１Ｇでの前記加速度センサの出力値とし且つ最小値を前記１の軸方向における−１Ｇでの前記加速度センサの出力値とすることを特徴とする。
【００１１】
１の軸方向の加速度を検出する加速度センサをランダムに回転させると、ある確率をもって１の軸方向が重力の方向又はその反対方向に一致する。そのため、加速度センサの出力値の最大値及び最小値を検出することにより、加速度センサを精密に回転させることなく簡易に加速度センサの１の軸方向の１Ｇ及び−１Ｇでの出力値を得ることができる。また精密な回転台を別途設ける必要もなく、加速度センサの形状も問わない。
【００１２】
また、本発明に係る加速度センサの校正方法は、互いに直交する２の軸方向の加速度又は互いに直交する３の軸方向の加速度を検出する加速度センサをランダムに回転させた状態で、前記加速度センサの各軸方向において出力しうる値の最大値を前記各軸方向における１Ｇでの前記加速度センサの出力値とし且つ最小値を前記各軸方向における−１Ｇでの前記加速度センサの出力値とすることを特徴とする。
【００１３】
２又は３の軸方向の加速度を検出する加速度センサをランダムに回転させると、ある確率をもって各軸方向が重力の方向又はその反対方向に一致する。そのため、加速度センサの各軸方向の出力値の最大値及び最小値を検出することにより、加速度センサを精密に回転させることなく簡易に加速度センサの１の軸方向の１Ｇ及び−１Ｇでの出力値を得ることができる。また精密な回転台を別途設ける必要もなく、加速度センサの形状も問わない。
【００１４】
上記校正方法において、前記加速度センサが前記２又は３の軸方向のうちいずれか１の軸方向において前記最大値又は前記最小値を出力したときの他の軸方向の前記加速度センサの出力値を前記他の軸方向における０Ｇでの前記加速度センサの出力値とすることが望ましい。
【００１５】
２又は３の軸方向の加速度を検出する加速度センサの場合、ある軸方向が重力の方向に一致した場合には、他の軸方向は水平方向に一致する。そのため、加速度センサのある軸方向での出力値の最大値又は最小値を検出すると、他の軸方向については０Ｇでの出力値を検出することができる。そのため、加速度センサをランダムに回転させるという１の操作のみによって加速度センサの校正に必要なパラメータを総て得て、−１Ｇ、０Ｇ及び１Ｇの３点での校正が可能となる。そのため、加速度センサの出力値の直線性により最大値及び最小値から０Ｇでの出力値を算出するよりも校正精度がよい。
【００１６】
また、上記校正方法において、前記加速度センサの各軸方向をそれぞれ水平方向とした状態での前記加速度センサの出力値を前記各軸方向における０Ｇでの前記加速度センサの出力値とすることが望ましい。
【００１７】
各軸方向の０Ｇでの出力値を別途検出することにより、当該出力値を基準として加速度センサの校正をすることができるため、ランダムな回転による加速度センサの出力値の最大値又は最小値に誤差を含む場合でも当該誤差を補正することができ、より精度のよい校正を可能とする。
【００１８】
また、上記校正方法において、前記加速度センサに接続した回転アクチュエータによって、互いに直交する３軸方向のそれぞれの周りに前記加速度センサをランダムに回転させることが望ましい。
【００１９】
回転アクチュエータで加速度センサを回転させることにより加速度センサの回転速度を制御することができる。そのため、加速度センサの回転による遠心力の影響を抑制したり、遠心力の影響による加速度センサの検出値の補正を行ったりすることができる。従って、より精度のよい校正が可能となる。
【００２０】
また、本発明に係る加速度測定装置は、互いに直交する２又は３の軸方向の加速度を検出する加速度センサと、前記加速度センサがランダムに回転した状態で前記加速度センサの各軸方向において出力しうる値の最大値を前記各軸方向における１Ｇでの前記加速度センサの出力値として記憶し且つ最小値を前記各軸方向における−１Ｇでの前記加速度センサの出力値として記憶する記憶手段と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
２又は３の軸方向の加速度を検出する加速度センサを加速度測定装置内で又は加速度測定装置ごとランダムに回転させることにより簡易に加速度測定装置の校正をすることができる。そのため、加速度測定装置を任意の角度で測定対象物に設置したままでも加速度測定装置の校正が可能となる。したがって、例えば測定対象物の温度の上昇と共に加速度センサの温度が上昇し０Ｇでの出力値がドリフトするような場合や加速度センサの出力特性の経年変化が生じる場合であっても、加速度測定装置を測定対象物に設置したまま適宜加速度センサの校正をして、常時精度よい加速度の測定が可能となる。
【００２２】
上記加速度測定装置において、前記記憶手段は前記２又は３の軸方向のうちいずれか１の軸方向における前記加速度センサの前記最大値又は前記最小値を記憶したときの他の軸方向における前記加速度センサの出力値を前記他の軸方向における０Ｇでの前記加速度センサの出力値として記憶することが望ましい。
【００２３】
２又は３の軸方向の加速度を検出する加速度センサの場合、ある軸方向が重力の方向に一致した場合には、他の軸方向は水平方向に一致する。そのため、加速度センサをランダムに回転させるという１の操作のみによって記憶手段で加速度センサのある軸方向での出力値の最大値又は最小値を記憶すると共に他の軸方向について０Ｇでの出力値を記憶して、−１Ｇ、０Ｇ及び１Ｇの３点での校正が可能となる。そのため、校正精度がよく精度よい加速度の測定が可能となる。
【００２４】
また、上記加速度測定装置において、前記加速度センサに接続され、互いに直交する３軸方向のそれぞれの周りに前記加速度センサをランダムに回転させる回転アクチュエータをさらに備えることが望ましい。
【００２５】
回転アクチュエータで加速度センサを回転させることにより加速度センサの回転速度を制御することができる。そのため、加速度センサの回転による遠心力の影響を抑制したり、遠心力の影響による加速度センサの検出値の補正を行ったりすることができる。従って、より精度のよい校正が可能で常時精度よい加速度の測定が可能となる。
【００２６】
また、上記加速度測定装置において、生体の外耳に装着する装着部を備えることが望ましい。
【００２７】
加速度測定装置を装着部により外耳に装着することで、日常生活において連続的に且つ煩わしくなく生体の姿勢角を測定することができる。
【００２８】
なお、本発明では、加速度センサは各軸方向が重力の方向に一致した場合に最大値を出力し、重力と反対方向に一致した場合に最小値を出力する。これは、加速度センサの出力値は、出力値の検出の方法（例えば、オシロスコープのプローブの加速度センサへの接続の仕方）によっても異なるものであるため、本発明の趣旨を明確とするために予め加速度センサの出力値を定義したものである。つまり、加速度センサの各軸方向が重力の方向に一致した場合に最小値を出力し、重力と反対方向に一致した場合に最大値を出力する加速度センサであっても、全く同様に本発明の加速度センサの校正方法及び加速度測定装置を適用することができることは言うまでもない。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、精密な回転台等の冶具を別途設けることなく簡易に加速度センサの校正を行うことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に、本発明に係る加速度測定装置及び加速度センサの校正方法について実施形態を示して詳細に説明するが、本発明は、以下の記載に限定して解釈されない。
【００３１】
図１に、本実施形態に係る加速度測定装置の概略構成図（一部に断面図を含む。）を示す。
【００３２】
図１に示す加速度測定装置１０は、互いに直交する３の軸方向の加速度を検出する加速度センサ２１と、加速度センサ２１の出力値を記憶する記憶手段２２と、加速度センサ２１及び記憶手段２２に電源を供給する電源２４と、を備えている。また、本実施形態に係る加速度測定装置１０は、加速度センサ２１、記憶手段２２及び電源２４を収容する球状の筺体２０と、筺体２０と接触して筺体２０を回転させるローラー３０ａ、３０ｂ、３０ｃと、減速器４０ａ、４０ｂ、４０ｃを介してローラー３０ａ、３０ｂ、３０ｃをそれぞれ回転させる回転アクチュエータとしてのモーター５０ａ、５０ｂ、５０ｃと、を有している。なお、本実施形態では、モーター５０ａ、５０ｂ、５０ｃや記憶手段２２を制御する電子回路等の通常の技術によって実現可能な部分については記載を省略している。
【００３３】
なお、本実施形態では、加速度センサ２１は３の軸方向の加速度の測定が可能なものを適用しているが、互いに直交する２の軸方向の加速度を検出する加速度センサ及び１の軸方向の加速度を検出する加速度センサについても全く同様に適用することができる。
【００３４】
ここで、筺体２０は、球殻状で内部に加速度センサ２１を配置するための基板２７を有している。この筺体２０は、基板２７及び加速度センサ２１を保持するため、例えばプラスチック、金属等の変形しにくい材料を適用することができる。そして、筺体２０はローラー３０ａ、３０ｂ、３０ｃと接触して支持される。
【００３５】
ローラー３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、減速器４０ａ、４０ｂ、４０ｃを介してモーター５０ａ、５０ｂ、５０ｃに接続されている。そして、ローラー３０ａ、３０ｂ、３０ｃの回転により、ローラー３０ａ、３０ｂ、３０ｃに接触した筺体２０とローラー３０ａ、３０ｂ、３０ｃとの摩擦力で筺体２０を回転させる機能を有する。３つのローラー３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、互いに垂直方向に向くように配置されているため、３つのローラー３０ａ、３０ｂ、３０ｃをモーター５０ａ、５０ｂ、５０ｃによって独立に回転させることによって筺体２０をランダムに回転させることができる。このローラー３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、筺体２０との摩擦力を確保するため、例えばゴム、ウレタン又はプラスチック等の材料を適用することができる。また、筺体２０を支持するためローラー３０ｅを設けるとよい。また、筺体２０とローラー３０ａ、３０ｂ、３０ｃとの摩擦力を増加させるためローラー３０ｄによって筺体２０を適当な強さでローラー３０ａ、３０ｂ、３０ｃに押し付けるようにしてもよい。
【００３６】
モーター５０ａ、５０ｂ、５０ｃは通常の技術により、適当な減速比の減速器４０ａ、４０ｂ、４０ｃを介してローラー３０ａ、３０ｂ、３０ｃと接続され、ローラー３０ａ、３０ｂ、３０ｃを回転させる機能を有する。このモーター５０ａ、５０ｂ、５０ｃは、例えばＤＣモーター、ＡＣモーター等の汎用モーターを適用することができる。この場合、モーターの角度制御を行うためにエンコーダ等の回転角度検出器を設けるとよい。また、コンパクトに角度制御を実現させるためステッピングモータやサーボモータ等のモーターを適用してもよい。
【００３７】
加速度センサ２１は基板２７上に配置され筺体２０の回転と共に回転する。即ち、加速度センサ２１は、回転アクチュエータとしてのモーター５０ａ、５０ｂ、５０ｃと、ローラー３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び基板２７を介して間接的に接続されている。また、加速度センサ２１は、互いに直交した３の軸方向の静的な加速度を検出する。なお、静的な加速度の検出と共に動的な加速度を検出するものであってもよい。静的な加速度の検出と共に動的な加速度を検出する加速度センサは、測定対象物の傾斜角度（姿勢）を検出すると共にその運動状態を検出することができる。
【００３８】
この加速度センサ２１は、例えば、加速度センサ２１の傾きに応じた圧電素子への負荷により圧電素子から出力される電圧から加速度を検出する圧電型の加速度センサ、コンデンサの電極間で加速度センサの傾きに応じて可動する可動電極をスプリングに接続し可動電極の動きによるコンデンサの静電容量の変化から加速度を検出するスプリング容量型の加速度センサ、コンデンサの電極間に液体を封入し加速度センサの傾きに応じた液体の電極との接触面積の違いによるコンデンサの静電容量の変化から加速度を検出する液体封入型の加速度センサ、半導体の結晶に加わる外力による結晶歪に応じたキャリア数、キャリアの移動度の変化により抵抗値が変化するピエゾ抵抗効果を利用した加速度センサ等の加速度センサを適用することができる。これらの加速度センサは、その大きさや動作特性（加速度検出範囲、周波数特性等）を考慮して適宜選択して適用する。
【００３９】
ここで、加速度センサ２１及びその校正方法について図１及び図２を参照して説明する。
【００４０】
図２は、加速度センサの概略構成図を示している。
【００４１】
加速度センサ２１は、加速度センサ２１に設定した相対座標系（ｏ−ＸｒｇＹｒｇＺｒｇ）の各軸方向の加速度を検出する。そのため、加速度センサ２１を静止させた状態では、例えばＹｒｇ軸方向において、重力加速度「Ｇ」の大きさの、重力方向に対する傾き「α」の余弦で表される「Ｇｃｏｓα」の大きさの加速度が加わることとなる。そして、加速度センサ２１はＹｒｇ軸方向に加わる加速度の大きさ「Ｇｃｏｓα」に応じた大きさの、例えば電圧値を出力する。なお、ここでは、加速度センサ２１は、電圧値を出力するとして説明するが、電流値を出力するものでもよく、一般には電気信号を出力すると考えられる。
【００４２】
従って、加速度センサ２１は、Ｙｒｇ軸方向が重力方向に一致すると、Ｙｒｇ軸方向における１Ｇでの最大の電圧値を出力し、Ｙｒｇ軸方向が重力の反対方向に一致すると、Ｙｒｇ軸方向における−１Ｇでの最小の電圧値を出力することとなる。他のＸｒｇ軸方向及びＺｒｇ軸方向についても各軸方向が重力方向に一致すると、各軸方向における１Ｇでの最大の電圧値を出力し、各軸方向が重力の反対方向に一致すると、各軸方向における−１Ｇでの最小の電圧値を出力する。
【００４３】
一方、Ｙｒｇ軸方向が重力の方向又は重力の反対方向に一致した場合、他の軸方向であるＸｒｇ軸方向及びＺｒｇ軸方向は水平となり、Ｘｒｇ軸方向及びＺｒｇ軸方向には全く加速度が加わらない状態となる。
【００４４】
従って、何れか１の軸方向が重力の方向又は重力の反対方向に一致すると、他の軸方向はそれぞれ０Ｇでの電圧値を出力する。
【００４５】
上記説明した、加速度センサ２１の各軸方向における１Ｇでの出力値、０Ｇでの出力値及び−１Ｇでの出力値は、各軸方向の加速度の検出感度の違いにより異なっている。また、加速度センサ２１間にも個体差が存在する。さらに、加速度センサ２１の出力値の特性は、加速度センサ２１の動作環境や動作時間でも異なっている。そのため、加速度センサ２１は、例えば加速度センサ２１自体の温度による出力値のドリフト等の特性変化を生じる。従って、これらの値を校正する必要がある。
【００４６】
本実施形態では、図１に示すローラー３０ａ、３０ｂ、３０ｃの独立した回転により加速度センサ２１をランダムに回転させた状態で、加速度センサ２１の各軸方向において出力しうる値の最大値を各軸方向における１Ｇでの加速度センサ２１の出力値とし且つ最小値を各軸方向における−１Ｇでの加速度センサ２１の出力値として校正する。
【００４７】
なお、ローラー３０ａ、３０ｂ、３０ｃにより加速度センサ２１をランダムに回転させるには、例えば、モーター５０ａ、５０ｂ、５０ｃとしてステッピングモータを適用して、ステッピングモータに、乱数により発生させたパルスを入力することで実現させることができる。
【００４８】
加速度センサ２１をランダムに回転させると、ある確率をもって各軸方向が重力の方向又はその反対方向に一致する。そのため、加速度センサ２１の各軸方向の出力値の最大値及び最小値を検出することにより、加速度センサ２１を精密に回転させることなく簡易に加速度センサ２１の１の軸方向の１Ｇ及び−１Ｇでの出力値を得ることができる。また、従来、加速度センサ２１の校正に必要であった精密な回転台を別途設ける必要もなく、加速度センサ２１の形状も問うことがない。従って、加速度センサ２１の出荷前の校正はもちろんのこと、加速度センサ２１の使用時にも簡易に校正を行えるため、加速度センサ２１による精度のよい加速度測定が可能となる。
【００４９】
また、加速度センサ２１の最大値又は最小値を検出すると共に、加速度センサ２１が最大値又は最小値を出力したときの他の軸方向の加速度センサ２１の出力値を他の軸方向における０Ｇでの加速度センサ２１の出力値とする。
【００５０】
加速度センサ２１をランダムに回転させるという１の操作のみによって加速度センサ２１の校正に必要なパラメータを総て得て、−１Ｇ、０Ｇ及び１Ｇの３点での校正が可能となるため、加速度センサ２１の出力値の直線性により最大値及び最小値から０Ｇでの出力値を算出するよりも校正精度がよい。
【００５１】
一方、加速度センサ２１の各軸方向をそれぞれ水平方向とした状態での加速度センサ２１の出力値を各軸方向における０Ｇでの加速度センサ２１の出力値とすることでもよい。
【００５２】
各軸方向の０Ｇでの出力値を別途検出することにより、当該出力値を基準として加速度センサ２１の校正をすることができるため、ランダムな回転による加速度センサ２１の出力値の最大値又は最小値に誤差を含む場合でも当該誤差を補正することができ、より精度のよい校正を可能とする。
【００５３】
ここで、加速度センサ２１をランダムに回転させる場合、加速度センサ２１への遠心力の影響を少なくするため、遠心力による加速度の大きさが重力加速度の大きさより小さくなるように回転速度を遅くして回転させることが望ましい。また、一定の角速度の大きさで回転させることでもよい。一定の角速度の大きさで回転させると角速度の大きさから遠心力の影響を算出でき、後に加速度センサ２１の出力値の補正を行うことができる。
【００５４】
なお、本実施形態では加速度センサ２１を回転アクチュエータとしてのモーター５０ａ、５０ｂ、５０ｃとローラー３０ａ、３０ｂ、３０ｃによって回転させる構成としているが、加速度センサ２１は測定対象物に設置した状態で測定対象物自体をランダムに動かして回転させることとしてもよい。例えば、リンクロボット、歩行ロボットや生体等の関節の自由な運動が可能なものを測定対象とする場合に適用することができる。測定対象物自体をランダムに動かす構成とすることにより、加速度測定装置１０に回転アクチュエータ等の回転手段を設ける必要がなく加速度測定装置１０のコンパクト化が図れる。また、加速度センサ２１の校正自体は、手動によって加速度センサ２１をランダムに回転させることによっても行うことができる。この場合、当然に加速度センサ２１の出力値を検出するオシロスコープ等の検出装置が別途必要になる。
【００５５】
図１に示す記憶手段２２は、加速度センサ２１からの出力値を配線２３を介して記憶する。例えば、ＥＰ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ）ＲＯＭやＥＥＰ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ）ＲＯＭ等の書き込み可能なＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）やフラッシュメモリ等の記憶手段を適用することができる。記憶手段２２を備えることで、加速度センサ２１からの出力値の補正等の処理を行うことができる。また、測定対象物の時々刻々の姿勢や運動状況を把握することが可能となる。なお、記憶手段２２を筺体２０の外部に設け、加速度センサ２１からの出力値を記憶手段２２へ無線によって送信することとしてもよい。
【００５６】
また、電源２４は、加速度センサ２１及び記憶手段２２に電源を供給する。例えば、筒型、ボタン型等の汎用の使いきり電池や充電式の電池を適用できる。また、振動により発電するものであってもよい。また、筺体２０の外部から無線によって電源を供給するものであってもよい。
【００５７】
また、本実施形態に係る加速度測定装置１０は、生体の外耳に装着する装着部を備えることが望ましい。
【００５８】
図３に、加速度測定装置に生体装着部を備えた実施形態の１例（一部に断面図を含む。）を示す。
【００５９】
本実施形態に係る加速度測定装置１０は、生体の外耳２に装着する装着部としてのイヤーフック２６を備えている。そしてイヤーフック２６に取り付けられた本体２５の内部に図１に示す形態の加速度測定装置１０を配置している。
【００６０】
このように、加速度測定装置１０を装着部としてのイヤーフック２６により外耳２に装着することにより、日常生活において連続的に且つ煩わしくなく生体の姿勢角を測定することができる。
【００６１】
以上説明したように、図１に示す本実施形態に係る加速度測定装置１０では、加速度センサ２１を加速度測定装置１０内で又は加速度測定装置１０ごとランダムに回転させることにより加速度測定装置１０の校正をすることができる。そのため、加速度測定装置１０を任意の角度で測定対象物に設置したままでも加速度測定装置１０の校正が可能となる。したがって、例えば測定対象物の温度上昇と共に加速度センサ２１の温度が上昇し０Ｇでの出力値がドリフトするような場合や加速度センサ２１の出力特性の経年変化が生じる場合であっても、加速度測定装置１０を測定対象物に設置したまま適宜加速度センサ２１の校正をして、常時精度よい加速度の測定が可能となる。
【００６２】
また、本実施形態では、図１に示すようにモーター５０ａ、５０ｂ、５０ｃによって加速度センサ２１をランダムに回転させるため、加速度センサ２１の回転速度を制御することができる。そのため、加速度センサ２１の回転による遠心力の影響を抑制したり、遠心力の影響による加速度センサ２１の検出値の補正を行ったりすることができる。従って、より精度のよい校正が可能で常時精度よい加速度の測定が可能となる。なお、加速度センサ２１の回転速度は、ローラー３０ａ、３０ｂ、３０ｃの角速度ベクトルの和で算出することができる。また、本実施形態ではローラー３０ａ、３０ｂ、３０ｃの回転によって筺体２０と共に加速度センサ２１を回転させる構成としたが、回転アクチュエータを適用して加速度センサ２１を回転させるものであればいずれのものを適用しても、上記の回転速度を制御することができる等の効果を得ることができる。
【００６３】
ここで、本実施形態に係る加速度測定装置の加速度センサ２１の校正方法について図１及び図３を参照して説明する。
【００６４】
まず、図３に示すように加速度測定装置１０を内蔵した本体２５をイヤーフック２６によって生体の外耳２に装着する。ここで、装着は、特別に配慮する必要はなく、外耳２への本体２５の装着により加速度測定装置１０が固定されればよい。
【００６５】
次に、図１に示すモーター５０ａ、５０ｂ、５０ｃによりローラー３０ａ、３０ｂ、３０ｃをそれぞれ独立に回転させることにより、筺体２０と共に加速度センサ２１をランダムに回転させた状態で、加速度センサ２１の各軸方向において出力しうる値の最大値を各軸方向における１Ｇでの加速度センサ２１の出力値とし且つ最小値を各軸方向における−１Ｇでの加速度センサ２１の出力値として記憶手段２２に記憶させる。
【００６６】
なお、モーター５０ａ、５０ｂ、５０ｃ等の回転手段を有していない場合には、例えば首を前後左右に振る等、生体を自由に動かすことによって加速度センサ２１をランダムに回転させることでもよい。
【００６７】
そして、加速度センサ２１の出力値の最大値又は最小値を記憶手段２２に記憶させると共に、いずれか１の軸方向において最大値又は最小値を出力したときの他の軸方向の加速度センサ２１の出力値を他の軸方向における０Ｇでの加速度センサ２１の出力値として記憶手段２２に記憶させる。
【００６８】
そして、−１Ｇ、０Ｇ及び１Ｇの３点の加速度センサ２１の出力値から、例えば加速度センサ２１の出力値の直線性により加速度に対する出力電圧値を換算することが可能となり、加速度センサ２１の校正が終了する。
【００６９】
加速度センサ２１の検出した加速度から実際に生体の傾斜角度を測定する場合は、まず加速度センサ２１の相対座標系が生体に対してどのような向きに配置されているかを検出する。
【００７０】
この場合、予め上記の校正により各軸方向の出力値の最大値及び最小値が決定されているため、例えば、生体を倒立、横臥、仰臥、伏臥の少なくとも何れか２つの状態で静止させた場合の加速度センサ２１の出力値から各軸方向を算出して相対座標系を検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明の加速度センサの校正方法及び加速度測定装置は、生体やロボット等の測定対象物に設置して姿勢角度を検出する加速度センサの他、ゲーム機等の玩具に適用される加速度センサの校正や加速度測定装置としても利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】加速度測定装置の実施形態の一例を示す概略構成図（一部に断面図を含む。）である。
【図２】加速度センサの概略構成図である。
【図３】加速度測定装置に生体装着部を備えた実施形態の１例（一部に断面図を含む。）を示した図である。
【符号の説明】
【００７３】
２：外耳
１０：加速度測定装置
２０：筺体
２１：加速度センサ
２２：記憶手段
２３：配線
２４：電源
２５：本体
２６：イヤーフック
２７：基板
３０ａ−ｅ：ローラー
４０ａ−ｃ：減速器
５０ａ−ｃ：モーター 
【図１】
2006226680.tif 000003
【図２】
2006226680.tif 000004
【図３】
2006226680.tif 000005