(57)【要約】【課題】傾斜センサにおいて、加速度検出素子の誤差の影響の減少と、傾斜角度の検出感度の向上と、実装性の向上を実現する。【解決手段】傾斜センサ１は、電極端子２１を有する外形が略直方体の実装用のパッケージ２と、パッケージ２に実装され直交するＸＹ軸方向の加速度を検出する加速度検出素子３と、を備え、加速度検出素子３を用いて重力加速度の方向に対するパッケージ２の傾斜を検出すると共にその検出信号を電極端子２１から出力する。加速度検出素子３は、加速度検出方向であるＸＹ軸方向がパッケージ２の外形を構成する６つの面ａ１〜ａ６のうちの１つの面ａ４に対する角度θが略４５度（θ≒４５゜）となるように傾斜させて、パッケージ２に実装されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極端子を有する外形が略直方体の実装用のパッケージと、前記パッケージに実装され直交する２軸方向の加速度を検出する加速度検出素子と、を備え、前記加速度検出素子を用いて重力加速度の方向に対する前記パッケージの傾斜を検出すると共にその検出信号を前記電極端子から出力する傾斜センサであって、
前記加速度検出素子を、前記２軸方向が前記パッケージの外形のいずれか１面に対して略４５度となるように傾斜させて、当該パッケージに実装したことを特徴とする傾斜センサ。
【請求項２】
電極端子を有する外形が略直方体の実装用のパッケージと、前記パッケージに実装され直交する３軸方向の加速度を検出する加速度検出素子と、を備え、前記加速度検出素子を用いて重力加速度の方向に対する前記パッケージの傾斜を検出すると共にその検出信号を前記電極端子から出力する傾斜センサであって、
前記加速度検出素子を、前記３軸方向が前記パッケージの外形のいずれか１面に対して略同じ角度となるように傾斜させて、当該パッケージに実装したことを特徴とする傾斜センサ。
【請求項３】
前記加速度検出素子が略直方体の外形を有し、前記加速度検出素子を、その外形が前記パッケージの外形と平行になるようにして、当該パッケージに実装したことを特徴とする請求項１または請求項２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、２軸または３軸の加速度検出素子を用いた傾斜センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、直交する２軸方向の加速度を検出する加速度検出素子を内蔵した傾斜センサが知られている。傾斜センサは、基準面や基準線と重力加速度の方向との成す角度、すなわち傾斜角度を検出する。その基準面や基準線（これらを総称して基準方向とする）は、傾斜センサに付随して定義され、重力空間中において、傾斜センサと一体となってその位置や姿勢を変える。基準方向の姿勢の変化による傾斜角度の変化が、加速度検出素子によって検出される。
【０００３】
図１０は、従来の傾斜センサ９１を示す。この傾斜センサ９１は、略直方体の表面実装型の電子部品として構成され、内蔵した加速度検出素子（不図示）の出力を取り出すための電極端子２１を外面に備えている。上述した基準方向は、傾斜センサ９１を実装する電子装置の特定部位によって定義することもできる。しかし、傾斜センサ９１の実用上、傾斜センサ９１の外形によって定義するのが便利であり、通常、矢印ｋで示すように、傾斜センサ９１の外形に沿って定義される。また、加速度を検出する２軸方向は、傾斜センサ９１の外形に沿ったＸ軸方向とＹ軸方向とされている。
【０００４】
傾斜角度検出に関する他の例を説明する。加速度センサを用いて自動車の速度や走行距離を求める際に、坂道などで自動車が傾斜したとき、重力加速度による影響を補正する必要がある。２つの加速度センサを、鉛直面に対して非平行かつ非直交とし、その出力信号の和または差の測定により、重力加速度のみに対応した出力信号が得られる。そこで、その出力信号が最大となるように２つの加速度センサの位置を制御することにより、２つの加速度センサを鉛直面を基準として対称となるように配置すると、その配置と自動車の基準方向との比較により傾斜角度を検出できる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３１１４５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した図１０や特許文献１に示されるような傾斜センサや傾斜角度の検出においては、次のような問題がある。図１０に示される傾斜センサ９１は、通常、直交する加速度検出のＸＹ軸方向を、重力加速度Ｇに対し平行または垂直に配置して用いられる。これは、傾斜センサ９１のような略直方体の電子部品は、実装先のプリント基板などの基準となる方向に平行に実装され、そのプリント基板を備えた装置は、その基準となる方向を鉛直方向や水平方向とするのが通常だからである。
【０００６】
さらに述べると、電子部品や電子機器は、小型軽量化や大量生産のために、部品の実装面積を減らすことが必要であり、四角外形の部品は、通常、他の四角部品と平行に実装される。回転して実装すると、実装面積や、実装に要する時間の点で不利だからでる。また、傾斜センサ９１の外形と、内蔵される加速度検出素子の加速度検出軸方向との関係も、上記同様に平行とされている。
【０００７】
上述のように、直交する加速度検出のＸＹ軸方向が、重力加速度Ｇに対し平行または垂直に配置されていると、角度変化に対する加速度の変化率が小さいので、加速度検出素子の出力が誤差の中にうずもれてしまう。従って、このような構成を有して上述の用い方をされる傾斜センサ９１は、傾斜角度検出の感度向上などに限界がある。
【０００８】
また、特許文献１には、２つの加速度センサを鉛直面に対して対称に、非平行かつ非直交に配置して用いることが述べられているが、これらを電子部品としての傾斜センサを構成することに付いては何ら開示されていない。
【０００９】
本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により、加速度検出素子の誤差の影響を減少でき、傾斜角度の検出感度を向上できると共に、実装性の向上を実現できる傾斜センサ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】
【００１０】
上記課題を達成するために、請求項１の発明は、電極端子を有する外形が略直方体の実装用のパッケージと、前記パッケージに実装され直交する２軸方向の加速度を検出する加速度検出素子と、を備え、前記加速度検出素子を用いて重力加速度の方向に対する前記パッケージの傾斜を検出すると共にその検出信号を前記電極端子から出力する傾斜センサであって、前記加速度検出素子を、前記２軸方向が前記パッケージの外形のいずれか１面に対して略４５度となるように傾斜させて、当該パッケージに実装したものである。
【００１１】
請求項２の発明は、電極端子を有する外形が略直方体の実装用のパッケージと、前記パッケージに実装され直交する３軸方向の加速度を検出する加速度検出素子と、を備え、前記加速度検出素子を用いて重力加速度の方向に対する前記パッケージの傾斜を検出すると共にその検出信号を前記電極端子から出力する傾斜センサであって、前記加速度検出素子を、前記３軸方向が前記パッケージの外形のいずれか１面に対して略同じ角度となるように傾斜させて、当該パッケージに実装したものである。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２記載の傾斜センサにおいて、前記加速度検出素子が略直方体の外形を有し、前記加速度検出素子を、その外形が前記パッケージの外形と平行になるようにして、当該パッケージに実装したものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、加速度検出の２軸方向がパッケージの外形のいずれか１面に対して略４５度となるように傾斜されているので、このような傾斜センサを、他の四角部品と同様に回転することなく互いに平行にして電子機器に実装することができる。すなわちこのような実装により、通常の用い方で、加速度検出の２軸方向が重力加速度の方向に対して略対称とされることが多く、加速度検出素子の感度、従って傾斜センサの感度を損なうことがない。また、実装時に傾斜センサを回転する必要がないので、実装面積や実装速度を損なうことがなく、実装性の向上を実現できる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、加速度検出の３軸方向がパッケージの外形のいずれか１面に対して略同じ角度となるように傾斜されているので、このような傾斜センサを、他の四角部品と同様に回転することなく互いに平行にして電子機器に実装することができる。すなわちこのような実装により、通常の用い方で、加速度検出の３軸方向が重力加速度の方向に対して略対称とされることが多く、加速度検出素子の感度、従って傾斜センサの感度を有効に引き出すことができる。また、実装時に傾斜センサを回転する必要がないので、実装面積や実装速度を損なうことがなく、実装性の向上を実現できる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、加速度検出素子をパッケージに実装して傾斜センサを製造する際に、加速度検出素子を回転することなく実装できるので、傾斜センサの製造効率が向上する。これは、加速度検出素子が、半導体製造技術により、通常、四角形に形成されるので、加速度検出の２軸または３軸方向を、その素子の外形のいずれか１面に対して略４５度または略同じ角度となるように傾斜させて加速度検出素子を形成することにより実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る傾斜センサについて、図面を参照して説明する。図１（ａ）（ｂ）は第１の実施形態に係る傾斜センサ１の外観を示し、図２は傾斜センサ１の使用例を示し、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）、図４は傾斜センサ１を象限検出センサとして用いる例を示す。
【００１７】
傾斜センサ１は、電極端子２１を有する外形が略直方体の実装用のパッケージ２と、パッケージ２に実装され直交するＸＹ軸方向の加速度を検出する加速度検出素子３と、を備え、加速度検出素子３を用いて重力加速度Ｇの方向に対するパッケージ２の傾斜を検出すると共にその検出信号を電極端子２１から出力する。加速度検出素子３は、加速度検出方向であるＸＹ軸方向を、パッケージ２の外形を構成する６つの面ａ１〜ａ６のうちの１つの面ａ４に対する角度θが略４５度（θ≒４５゜）となるように傾斜させて、パッケージ２に実装されている。
【００１８】
パッケージ２は、セラミックス性のパッケージや、樹脂性のパッケージであり、表面実装技術（ＳＭＴ）によってプリント基板などに実装される電子部品パッケージである。
【００１９】
また、加速度検出素子３は、加速度が作用することによって移動する物体の変位を、ピエゾ抵抗の変化や静電容量の変化で検知する一般的な素子を用いることができる。このような加速度検出素子３として、加速度検知機構を半導体プロセスで作る、いわゆるＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロメカニカル・システム）センサを用いることができる。
【００２０】
本実施形態における加速度検出素子３は、外形が略直方体のＭＥＭＳセンサである。加速度検出素子３の加速度検出軸方向は、その外形と平行であり、従って、パッケージ２には、略４５度回転した状態で実装されている。
【００２１】
このような傾斜センサ１によれば、加速度検出の２軸方向（ＸＹ軸方向）がパッケージ２の外形のいずれか１面に対して略４５度となるように傾斜されているので、傾斜センサ１を、他の四角部品と同様に回転することなく互いに平行にして電子機器に実装することができる。このような実装により、通常の用い方で、加速度検出のＸＹ軸方向が重力加速度の方向に対して略対称とされることが多く、加速度検出素子３の感度、従って傾斜センサ１の感度を損なうことがない。そこで、加速度検出素子２の誤差の影響の減少と、傾斜角度の検出感度の向上を実現できる。また、実装時に傾斜センサ１を回転する必要がないので、実装面積や実装速度を損なうことがなく、実装性の向上を実現できる。
【００２２】
上述の傾斜センサ１は、図２に示すように、例えば、携帯電話４の表示画面部４１に実装される。その実装に際して、傾斜センサ１の姿勢は、表示画面部４１に実装される他の電子部品と同様に、表示画面部４１の特徴的な基準線、例えば表示画面部４１の縦長方向ｄに平行となるように実装することができる。すると、傾斜センサ１における加速度検出軸方向であるＸＹ軸方向が、縦長方向ｄに関して対称に配置されることになる。
【００２３】
上述のように傾斜センサ１が実装された携帯電話４は、その表示画面部４１が加速度Ｇの方向を含む鉛直面内で正立、倒立、右倒、または、左倒された状態を認識することができる。そこで、表示画面部４１に、姿勢表示部５を設けることにより、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、姿勢を表示することができる（姿勢表示部５が誇張表示されている）。
【００２４】
姿勢表示部５は、４つの発光ダイオード１０を上下左右に配置して構成されている。これらの発光ダイオード１０は、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、垂直面内で上方にきたものが発光する。発光ダイオード１０を発光させるための信号は、図４に示すような回路によって生成することができる。図４の回路は、各ＸＹ軸方向からの出力を２値化するコンパレータ１１と、２つの２値信号から２×２＝４個の信号を合成するロジック回路１２と、ロジック回路１２の出力を表示する発光ダイオード１０及び発光ダイオード接続用の抵抗１３と、を備えて構成されている。
【００２５】
図４において、各ＸＹ軸方向からの重力加速度の検出値は、各ＸＹ軸方向が、水平面より上方を向いておれば１、水平面より下を向いておれば０、のようにコンパレータ１１によって２値化される。これらの２値化信号の組合せにより、垂直面内における４つの区分された空間方向、つまり、上方、左方、下方、右方からなる４象限を表現することができる。傾斜センサ１は、このような４象限のどこを向いているかを検出するセンサ、いわゆる象限センサとして用いることができる。
【００２６】
傾斜センサ１を用いた象限センサは、例えば、携帯電話４がカメラ付きの場合に、撮影される映像を正立像として記録する場合や、カメラの姿勢（縦か横）を検出して画像を回転表示させる場合などに、活用することができる。傾斜センサ１は、携帯電話に限らず、一般のカメラにおける象限センサとして用いることができる。また、傾斜センサ１は、携帯電話やデジタルカメラやＩＴ端末などの表示画面を有する装置において、装置本体の向きや姿勢に関係なく画面内の表示が一定の方向を向くように、画像の回転を制御するために用いることができる。
【００２７】
次に、図５（ａ）（ｂ）を参照して、第１の実施形態の傾斜センサ１の変形例を説明する。この傾斜センサ１は、第１の実施形態における傾斜センサ１とは、加速度検出素子３の構造が異なっており、その他の点は同様である。つまり、この実施形態の加速度検出素子３は、外形が略直方体のＭＥＭＳセンサであるが、加速度検出のＸＹ軸方向が、その外形に対して略４５の傾きを有して形成されている。従って、加速度検出素子３は、パッケージ２に対して回転することなく、互いの外形を平行にして実装されている。
【００２８】
上述のような加速度検出素子３を用いると、加速度検出素子３をパッケージ２に実装して傾斜センサ１を製造する際に、加速度検出素子３を回転することなく実装できるので、傾斜センサ１の製造効率が向上する。
【００２９】
次に、図６（ａ）（ｂ）を参照して、第１の実施形態の傾斜センサ１の他の２つの変形例を説明する。図６（ａ）に示す傾斜センサ１は、加速度を検出するＸＹ軸方向が、パッケージ２の上面ａ１に対して略４５度の傾斜を有しているものである。また、図６（ｂ）に示す傾斜センサ１は、加速度を検出するＸＹ軸方向が、パッケージ２の側面であって、電極端子２１の設けられた面ａ２に対して略４５度の傾斜を有しているものである。このような構成の傾斜センサ１は、電子機器に実装して用いる場合に、実装方向に応じて選択することができるので、設計の自由度を向上することができる。
【００３０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る傾斜センサについて、図面を参照して説明する。図７は本発明の第２の実施形態に係る傾斜センサ１を示し、図８（ａ）（ｂ）、図９は傾斜センサ１を象限検出センサとして用いる例を示す。この傾斜センサ１は、加速度検出素子３が、直交するＸＹＺ軸方向の加速度を検出するものである。そして、加速度検出素子３は、加速度検出方向であるＸＹＺ軸方向を、パッケージ２の外形を構成する６つの面ａ１〜ａ６のうちの１つの面ａ１（面ａ１に平行な面ａ６でも同様）に対する角度が略同じ角度となるように傾斜させて、パッケージ２に実装されている。つまり、面ａ１の法線ｎと各ＸＹＺ軸方向との成す角度α，β，γが略同じ角度（α≒β≒γ）とされている。
【００３１】
このような傾斜センサ１によれば、加速度検出の３軸方向（ＸＹＺ軸方向）がパッケージ２の外形のいずれか１面に対して略同じ角度となるように傾斜されているので、傾斜センサ１を、他の四角部品と同様に回転することなく互いに平行にして電子機器に実装できる。このような実装により、通常の用い方で、加速度検出のＸＹＺ軸方向が重力加速度の方向に対して略対称とされることが多く、加速度検出素子３の感度、従って傾斜センサ１の感度を有効に引き出すことができる。そこで、加速度検出素子２の誤差の影響の減少と、傾斜角度の検出感度の向上を実現できる。また、実装時に傾斜センサ１を回転する必要がないので、実装面積や実装速度を損なうことがなく、実装性の向上を実現できる。
【００３２】
直交する３軸方向の加速度を検出する傾斜センサ１は、各ＸＹＺ軸の信号出力に基づいて、傾斜センサ１自身の姿勢を把握することができる。すなわち、図９（ａ）（ｂ）に示すように、傾斜センサ１の各ＸＹＺ軸方向の信号出力を２値化した１，０の組み合わせにより、傾斜センサ１の各面ａ１〜ａ６が上方を向いている状態を表現することができる。つまり、各ＸＹＺ軸方向の信号出力に基づいて、傾斜センサ１自身の姿勢（６つの象限）を把握することができることになる。
【００３３】
傾斜センサ１を６つの象限を検出する象限センサとして用いるために、図８に示すような、コンパレータ１１と、ロジック回路１２と、出力表示としての発光ダイオード１０と、発光ダイオード接続用の抵抗１３と、を備えた回路を用いることができる。
【００３４】
このような３軸加速度を検出する傾斜センサ１または象限センサは、２軸加速度を検出する第１の実施形態における傾斜センサ１または象限センサと同様に、携帯電話やデジタルカメラやＩＴ端末などの表示画面を有する装置において用いることができる他、３軸加速度を検出することによる、より立体的な用途に用いることができる。
【００３５】
なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、図４や図８に示したコンパレータ１１とロジック回路１２とを、加速度検出素子３と共に、パッケージ２に内蔵するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る傾斜センサの平面図、（ｂ）は同傾斜センサの斜視図。
【図２】同上傾斜センサおよび同傾斜センサを内蔵した携帯電話の斜視図。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は同上傾斜センサ内蔵した携帯電話の重力方向に関する姿勢の変化を示す正面図。
【図４】同上傾斜センサを象限検出センサとして用いる場合の回路図。
【図５】（ａ）は同上傾斜センサの変形例を示す平面図、（ｂ）は同傾斜センサの斜視図。
【図６】（ａ）は同上傾斜センサの他の変形例を示す斜視図、（ｂ）は同上傾斜センサのさらに他の変形例を示す斜視図。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る傾斜センサの斜視図。
【図８】（ａ）は同上傾斜センサの外面の定義を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）で定義した各外面が上位置となるための各ＸＹＺ軸信号の組合せを示す図。
【図９】同上傾斜センサを象限検出センサとして用いる場合の回路図。
【図１０】従来の傾斜センサの斜視図。
【符号の説明】
【００３７】
１    傾斜センサ
２    パッケージ
３    加速度検出素子
２１    電極端子
ａ１〜ａ６    パッケージ外形面
Ｇ    重力加速度
Ｘ，Ｙ，Ｚ    軸方向
【図１】
2008096355.tif 000003
【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】
2008096355.tif 000009
【図８】
2008096355.tif 000010
【図９】
2008096355.tif 000011
【図１０】
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