(57)【要約】【課題】被測定対象が傾斜した際に、振り子が振動していても精度良く傾斜角を測定でき、かつ装置の小型化を実現すること。【解決手段】増幅回路６２は、振り子型磁気センサシステムにおけるホール素子５の出力信号を差動増幅する。減算回路６３は、増幅回路６２からの出力信号とオフセットキャンセル回路６４からのオフセットキャンセル信号との減算を行い、増幅回路６２からの出力信号に含まれるオフセット除去する。積分回路６５は、減算回路６３の出力信号を、ホール素子５と所定の関係にある振り子の固有周期の整数倍だ時間積分する。サンプルホールド回路６６は、積分回路６５で積分の終了する度にその積分値をサンプルホールドし、サンプルホールド値は振り子型磁気センサシステムの傾斜角度を示す情報として外部に出力されるようになっている。【選択図】  図１４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石を含み固有周期で振動する振り子と、前記磁石が発生する磁界を検出して前記振り子の位置に応じた所定の信号を出力する磁気センサとを有する振り子型磁気センサシステムと、
前記磁気センサの出力を前記振り子の固有周期のＭ倍（Ｍは１以上の整数）の期間にわたり時間積分する積分手段とを備え、
前記積分手段の積分結果を前記振り子型磁気センサシステムの傾斜角度情報とするようにしたことを特徴とする傾斜角計測装置。
【請求項２】
磁石を含み固有周期で振動する振り子と、前記磁石が発生する磁界を検出して前記振り子の位置に応じた所定の信号を出力する磁気センサとを有する振り子型磁気センサシステムと、
前記磁気センサの出力を前記振り子の固有周期の１／Ｎ倍（Ｎは２以上の整数）の間隔でＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記Ａ／Ｄ変換手段の出力のＮ×Ｍ個分（Ｍは１以上の整数）について加算積分する積分手段とを備え、
前記積分手段の加算積分結果を前記振り子型磁気センサシステムの傾斜角度情報とするようにしたことを特徴とする傾斜角計測装置。
【請求項３】
磁石を含み固有周期で振動する振り子と、前記磁石が発生する磁界を検出して前記振り子の位置に応じた所定の信号を出力する磁気センサとを有する振り子型磁気センサシステムと、
前記磁気センサの出力を前記振り子の固有周期のＭ／Ｐ倍（Ｍ、Ｐは１以上の整数）の期間にわたり時間積分する積分手段と、
前記積分手段の積分結果をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記Ａ／Ｄ変換手段の出力のＰ個分について加算積分する積分手段とを備え、
前記積分手段の加算積分結果を前記振り子型磁気センサシステムの傾斜角度情報とするようにしたことを特徴とする傾斜角計測装置。
【請求項４】
磁石を含み固有周期で振動する振り子と、前記磁石が発生する磁界を検出して前記振り子の位置に応じた所定の信号を出力する第１の磁気センサと、前記第１の磁気センサと所定の位置関係にあり前記磁石が発生する磁界を検出して前記振り子の位置に応じた所定の信号を出力する第２の磁気センサとを有する振り子型磁気センサシステムと、
前記第１および第２の磁気センサの各出力に対して、少なくとも所定の積分を含むデータ処理を行うデータ処理手段と、
前記データ処理手段の処理結果に基づいて前記振り子型磁気センサシステムの傾斜角度情報を得るようにしたことを特徴とする傾斜角計測装置。
【請求項５】
前記データ処理手段は、
前記第１および第２の磁気センサの各出力を前記振り子の固有周期の１／Ｎ倍（Ｎは２以上の整数）の間隔でそれぞれＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記Ａ／Ｄ変換手段の各出力のＮ×Ｍ個分（Ｍは１以上の整数）についてそれぞれ加算積分する積分手段と、
前記積分手段の両加算積分値に基づいて前記第１および第２の磁気センサの出力比を求める出力比算出手段とを備え、
前記出力比算出手段が求めた出力比を基に、前記振り子型磁気センサシステムの傾斜角度情報を得るようにしたことを特徴とする請求項４に記載の傾斜角計測装置。
【請求項６】
前記磁気センサはホール素子であり、
前記ホール素子の端子を切り換えて少なくとも前記ホール素子のオフセットをキャンセルするためのチョッパスイッチをさらに備え、
前記チョッパスイッチが同じ位相に戻る切り換え周期は、前記振り子の固有周期のＭ／Ｋ倍（Ｍ、Ｋは１以上の整数であって、ＫはＮの約数、かつＫはＰの倍数である）であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちのいずれかに記載の傾斜角計測装置。
【請求項７】
前記積分手段の積分出力をサンプルホールドするサンプルホールド手段と、前記振り子の動き始めを検出する起動検出手段と、をさらに備え、
前記積分手段が前記磁気センサの出力を前記振り子の固有周期の１／４倍〜３／４倍の期間のうちの所定期間にわたり時間積分し、前記サンプルホールド手段が前記積分手段の積分終了後に積分出力をサンプルホールドし、かつ、前記起動検出手段が前回のサンプルホールド値と今回のサンプルホールド値の差分を求め、その求めた差分に基づいて前記振り子の動き始めを検出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の傾斜角計測装置。
【請求項８】
前記積分手段の積分出力をサンプルホールドするサンプルホールド手段と、前記振り子の動き始めを検出する起動検出手段と、をさらに備え、
前記積分手段が前記磁気センサの出力を前記振り子の固有周期の１／（Ｍ×Ｎ）（Ｍは２以上の整数、Ｎは１以上の整数）倍の期間にわたり時間積分し、サンプルホールド手段が前記積分手段の積分終了後に積分出力をサンプルホールドし、前記Ａ／Ｄ変換手段が前記サンプルホールドした積分出力をＡ／Ｄ変換し、前記起動検出手段が前記Ａ／Ｄ変換手段の出力のＮ個分について加算し、今回の加算値と前回の加算値の差分を求め、その差分に基づいて前記振り子の動き始めを検出するようにしたことを特徴とする請求項３に記載の傾斜角計測装置。
【請求項９】
前記振り子型磁気センサシステムは、
棒状磁石および磁石ホルダからなる振り子と、
支持部材に固定され前記棒状磁石が発生する磁界を検出する磁気センサと、を備え、
前記棒状磁石は、その棒状磁石の長さ方向に着磁され、かつ着磁方向が前記振り子の回転軸と直交するよう前記磁石ホルダに取り付け、
前記振り子は、その振り子の重心位置と異なる位置を回転軸として固有の周期で振動するようにし、
かつ前記棒状磁石と前記磁気センサとは所定の配置関係になるようにしたことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項６、請求項７、または請求項８に記載の傾斜角計測装置。
【請求項１０】
前記振り子型磁気センサシステムは、
円盤状磁石および磁石ホルダからなる振り子と、
支持部材に固定され前記円盤状磁石が発生する磁界を検出する磁気センサと、を備え、
前記円盤状磁石は、その円盤状磁石の直径方向に着磁され、かつ着磁方向が前記振り子の回転軸と直交するよう前記磁石ホルダに取り付け、
前記振り子は、その振り子の重心位置と前記円盤状磁石の中心位置とが異なり、前記円盤状磁石の中心位置を回転軸として固有の周期で振動するようにし、
かつ前記円盤状磁石と前記磁気センサとは所定の配置関係になるようにしたことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項６、請求項７、または請求項８に記載の傾斜角計測装置。
【請求項１１】
前記振り子型磁気センサシステムは、
円盤状磁石および磁石ホルダからなる振り子と、
支持部材に固定され前記円盤状磁石が発生する磁界を検出する第１の磁気センサおよび第２の磁気センサとを備え、
前記円盤状磁石は、その円盤状磁石の直径方向に着磁され、かつ着磁方句が前記振り子の回転軸と直交するよう前記磁石ホルダに取り付け、
前記振り子は、その振り子の重心位置と前記円盤状磁石の中心位置とが異なり、前記円盤状磁石の中心位置を回転軸として固有の周期で振動するようにし、
かつ前記円盤状磁石と前記両磁気センサとは所定の配置関係になるようにしたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の傾斜角計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のような車両やデジタルカメラのような携帯装置などに搭載され、その被測定対象の傾斜角を計測するようにした傾斜角計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、傾斜検出装置として、振り子に取り付けられた磁石と、支持部に取り付けられた磁気センサを使用し、支持部が傾いて振り子が回動することによって、磁石と磁気センサの距離が近づいた時に、あらかじめ設定した磁気センサの出力のしきい値を超えたことを検出して、支持部が所定の傾斜に達したことを検出するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−８２２５４号公報（図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の傾斜検出装置は、磁気センサの出力が所定のしきい値を超えたことを検出するオンオフ型のスイッチを動作させるものであり、複数の磁気センサを用いて複数の傾斜角度を検出することは可能であるが、傾斜角度を連続的に測定することはできないという不具合がある。
【０００５】
また、回動する振り子は、その固有振動数成分が外力に含まれると極めて容易に振動振幅が増幅されること、一般に振り子の回転軸の軸受け摩擦が小さいために、一度振動が始まると鉛直下方を中心にしばらくの間、振動が続き、容易に静止しないという性質がある。
従って、被検査対象の傾斜の変化がゆっくりした（なめらかな）場合でない限り、振り子が傾斜角の変化以上に振れることになる。このため、磁石と磁気センサの距離が所定値よりも近づいたことでスイッチ動作する従来の傾斜検出装置では、実際の傾斜が所定値よりも小さい段階でスイッチがオンとなって誤動作するという不具合がある。
【０００６】
このような不具合を解消するために、振り子の振動を抑制することが考えられる。しかし、その抑制のために、振り子の回転軸受けの摩擦を大きくすると、静止摩擦は動摩擦よりも大きいため、傾斜角がゆっくり変化する際に、摩擦によって振り子が鉛直方向を向かず支持部と一緒に傾斜してしまうという新たな不具合りある。
【０００７】
このため、充分なダンピング効果を得るには、振り子の周辺に粘性の高い液体を封入し、かつ液体の抵抗を効果的に受けるように振り子自体をある程度大きくする必要もあり、装置の小型化を図るのが極めて困難である。
さらに、振り子を小さくすると、必然的に固有振動数が早くなり、測定環境に通常に存在するわずかな振動でも、その中の固有振動数を拾いやすくなるため、上記の不具合がさらに顕著化するということもある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、被測定対象が傾斜した際に生ずる角加速度などのために、振り子が振動していても精度良く傾斜角を測定でき、かつ装置の小型化を実現できるようにした傾斜角計測装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して本発明の目的を達成するために、請求項１〜請求項１１に記載の各発明は、以下のように構成した。
すなわち、請求項１に記載の発明は、磁石を含み固有周期で振動する振り子と、前記磁石が発生する磁界を検出して前記振り子の位置に応じた所定の信号を出力する磁気センサとを有する振り子型磁気センサシステムと、前記磁気センサの出力を前記振り子の固有周期のＭ倍（Ｍは１以上の整数）の期間にわたり時間積分する積分手段とを備え、前記積分手段の積分結果を前記振り子型磁気センサシステムの傾斜角度情報とするようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、磁石を含み固有周期で振動する振り子と、前記磁石が発生する磁界を検出して前記振り子の位置に応じた所定の信号を出力する磁気センサとを有する振り子型磁気センサシステムと、前記磁気センサの出力を前記振り子の固有周期の１／Ｎ倍（Ｎは２以上の整数）の間隔でＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段の出力のＮ×Ｍ個分（Ｍは１以上の整数）について加算積分する積分手段とを備え、前記積分手段の加算積分結果を前記振り子型磁気センサシステムの傾斜角度情報とするようにしたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、磁石を含み固有周期で振動する振り子と、前記磁石が発生する磁界を検出して前記振り子の位置に応じた所定の信号を出力する磁気センサとを有する振り子型磁気センサシステムと、前記磁気センサの出力を前記振り子の固有周期のＭ／Ｐ倍（Ｍ、Ｐは１以上の整数）の期間にわたり時間積分する積分手段と、前記積分手段の積分結果をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段の出力のＰ個分について加算積分する積分手段とを備え、前記積分手段の加算積分結果を前記振り子型磁気センサシステムの傾斜角度情報とするようにしたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、磁石を含み固有周期で振動する振り子と、前記磁石が発生する磁界を検出して前記振り子の位置に応じた所定の信号を出力する第１の磁気センサと、前記第１の磁気センサと所定の位置関係にあり前記磁石が発生する磁界を検出して前記振り子の位置に応じた所定の信号を出力する第２の磁気センサとを有する振り子型磁気センサシステムと、前記第１および第２の磁気センサの各出力に対して、少なくとも所定の積分を含むデータ処理を行うデータ処理手段と、前記データ処理手段の処理結果に基づいて前記振り子型磁気センサシステムの傾斜角度情報を得るようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の傾斜角計測装置において、前記データ処理手段は、前記第１および第２の磁気センサの各出力を前記振り子の固有周期の１／Ｎ倍（Ｎは２以上の整数）の間隔でそれぞれＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段の各出力のＮ×Ｍ個分（Ｍは１以上の整数）についてそれぞれ加算積分する積分手段と、前記積分手段の両加算積分値に基づいて前記第１および第２の磁気センサの出力比を求める出力比算出手段とを備え、前記出力比算出手段が求めた出力比を基に、前記振り子型磁気センサシステムの傾斜角度情報を得るようにしたことを特徴とするものである。
【００１４】
ここで、上述の請求項５に係る発明におけるデータ処理手段は、前記第１および第２の磁気センサの各出力を前記振り子の固有周期の１／Ｎ倍（Ｎは２以上の整数）の間隔でそれぞれＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段の各出力の比率を求める出力比算出手段と、前記出力比算出手段の求めた出力比をＮ×Ｍ個分（Ｍは１以上の整数）加算積分する積分手段と、前記積分手段の加算積分の結果を基に、前記振り子型磁気センサシステムの傾斜角度情報を得るようにしたものでも良い。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のうちのいずれかに記載の傾斜角計測装置において、前記磁気センサはホール素子であり、前記ホール素子の端子を切り換えて少なくとも前記ホール素子のオフセットをキャンセルするためのチョッパスイッチをさらに備え、前記チョッパスイッチが同じ位相に戻る切り換え周期は、前記振り子の固有周期のＭ／Ｋ倍（Ｍ、Ｋは１以上の整数であって、ＫはＮの約数、かつＫはＰの倍数である）であることを特徴とするものである。
【００１６】
ここで、上記のチョッパスイッチの切り換え周期は、０°、９０°、０°、９０°・・・・のように２相切り換えの場合には、０°から次の０°になるまでの時間であり、０°、９０°、１８０°、２７０°、０°・・・・のように４相切り換えの場合には、０°から次の０°になるまでの時間である。
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の傾斜角計測装置において、前記積分手段の積分出力をサンプルホールドするサンプルホールド手段と、前記振り子の動き始めを検出する起動検出手段と、をさらに備え、前記積分手段が前記磁気センサの出力を前記振り子の固有周期の１／４倍〜３／４倍の期間のうちの所定期間にわたり時間積分し、前記サンプルホールド手段が前記積分手段の積分終了後に積分出力をサンプルホールドし、かつ、前記起動検出手段が前回のサンプルホールド値と今回のサンプルホールド値の差分を求め、その求めた差分に基づいて前記振り子の動き始めを検出するようにしたことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、請求項３に記載の傾斜角計測装置において、前記積分手段の積分出力をサンプルホールドするサンプルホールド手段と、前記振り子の動き始めを検出する起動検出手段と、をさらに備え、前記積分手段が前記磁気センサの出力を前記振り子の固有周期の１／（Ｍ×Ｎ）（Ｍは２以上の整数、Ｎは１以上の整数）倍の期間にわたり時間積分し、サンプルホールド手段が前記積分手段の積分終了後に積分出力をサンプルホールドし、前記Ａ／Ｄ変換手段が前記サンプルホールドした積分出力をＡ／Ｄ変換し、前記起動検出手段が前記Ａ／Ｄ変換手段の出力のＮ個分について加算し、今回の加算値と前回の加算値の差分を求め、その差分に基づいて前記振り子の動き始めを検出するようにしたことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項６、請求項７、請求項８に記載の傾斜角計測装置において、前記振り子型磁気センサシステムは、棒状磁石および磁石ホルダからなる振り子と、支持部材に固定され前記棒状磁石が発生する磁界を検出する磁気センサと、を備え、前記棒状磁石は、その棒状磁石の長さ方向に着磁され、かつ着磁方向が前記振り子の回転軸と直交するよう前記磁石ホルダに取り付け、前記振り子は、その振り子の重心位置と異なる位置を回転軸として固有の周期で振動するようにし、かつ前記棒状磁石と前記磁気センサとは所定の配置関係になるようにしたことを特徴とするものである。
【００１９】
請求項１０に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項６、請求項７、請求項８に記載の傾斜角計測装置において、前記振り子型磁気センサシステムは、円盤状磁石および磁石ホルダからなる振り子と、支持部材に固定され前記円盤状磁石が発生する磁界を検出する磁気センサと、を備え、前記円盤状磁石は、その円盤状磁石の直径方向に着磁され、かつ着磁方向が前記振り子の回転軸と直交するよう前記磁石ホルダに取り付け、前記振り子は、その振り子の重心位置と前記円盤状磁石の中心位置とが異なり、前記円盤状磁石の中心位置を回転軸として固有の周期で振動するようにし、かつ前記円盤状磁石と前記磁気センサとは所定の配置関係になるようにしたことを特徴とするものである。
【００２０】
請求項１１に記載の発明は、請求項４または請求項５に記載の傾斜角計測装置において、前記振り子型磁気センサシステムは、円盤状磁石および磁石ホルダからなる振り子と、支持部材に固定され前記円盤状磁石が発生する磁界を検出する第１の磁気センサおよび第２の磁気センサとを備え、前記円盤状磁石は、その円盤状磁石の直径方向に着磁され、かつ着磁方句が前記振り子の回転軸と直交するよう前記磁石ホルダに取り付け、前記振り子は、その振り子の重心位置と前記円盤状磁石の中心位置とが異なり、前記円盤状磁石の中心位置を回転軸として固有の周期で振動するようにし、かつ前記円盤状磁石と前記両磁気センサとは所定の配置関係になるようにしたことを特徴とするものである。
【００２１】
このように本発明では、振り子が振動している最中であっても、その振り子の固有振動周期の整数倍に相当する時間、ホール素子の連続的な出力を積分（あるいはデジタル化して加算）するようにした。
このため、本発明では、被測定対象が傾斜した際に、振り子が振動していても精度良く傾斜角を測定できる。
【００２２】
また、本発明では、振り子の振動を強力にダンピングする（制振する）必要性が乏しくなり、軸受けの摩擦を極力小さく設計できるようになるため、小さくて軽い振り子を使用して、超小型の傾斜角計測装置を実現できる。
また、本発明では、振り子が小さくその固有振動周期が短くなり、積分時間が短くなるので、被測定対象の傾斜角が早く変化するように場合において、レスポンスの良い傾斜角計測装置を提供できる。
【００２３】
さらに、本発明では、小型で軽量の振り子を使用することにより、振動の慣性モーメントも激減するので、仮に振動のダンピングを行うとしても、粘性の高い液体を使う必要がなく、普通の空気抵抗だけでも、充分な効果を得ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の傾斜角計測装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
本発明の傾斜角計測装置の実施形態は、後述のように振り子型磁気センサシステムの出力を信号処理して、携帯電話やデジタルカメラのような携帯装置などの被測定対象の傾斜角を測定するものである。そこで、まず、その振り子型磁気センサシステムの具体的な構成について説明する。
【００２５】
図１は、第１の振り子型磁気センサシステムの構成を示す。図１（Ａ）はその正面図、図１（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線の断面図、図１（Ｃ）は（Ｂ）のＢ−Ｂ線の断面図である。
この振り子型磁気センサシステムは、図１に示すように、磁石ホルダ１と棒状磁石２とからなる振り子（振動子）３を備え、この振り子３が固定状態の回転軸（ピボット）４、４を中心に重力により固有の周期で振動できるようになっている。
【００２６】
棒状磁石２は、その長さ方向に着磁され、かつその着磁方向が回転軸４の長さ方向と直交するように、磁石ホルダ１の一端側に取り付けられている。磁石ホルダ１は、細長い板状部材からなる。
また、棒状磁石２の発生する磁界の強さを検出し、振り子３の振動角度に応じた電気信号を発生する磁気センサとしてのホール素子５が、支持部材（図示せず）に支持されて図示の位置に設けられている。すなわち、ホール素子５の感磁方向は鉛直であり、振り子３が鉛直方向の位置にあるときに、ホール素子５の感磁方向と棒状磁石２の着磁方向とが直交するように配置されている。
【００２７】
さらに詳述すると、磁石ホルダ１の上端側は回転軸４、４により旋回可能に支持され、磁石ホルダ１の下端側に棒状磁石２が接着剤で固定されている。回転軸４、４は、上ブロック６と下ブロック７に設けた凹部８、９内に適宜手段で固定されている。
なお、この振り子型磁気センサシステムのサイズは、例えば、５〔ｍｍ〕×３．５〔ｍｍ〕×２〔ｍｍ〕程度である。
【００２８】
図２の（１）〜（５）は、このような構成からなる第１の振り子型磁気センサシステムの振り子３の振動の際の典型的な位置を示す。また、図３は、その振り子３の振動に応じたホール素子５の出力信号の一例を示す。
ここで、図２の（１）〜（５）と図３の（１）〜（５）は対応している。従って、例えば振り子３が図２の（３）の位置、すなわち振り子３の方向が鉛直方向に一致している場合には振り子３の角度が０°となり、この場合には図３に示すようにホール素子５の出力信号は零になるようになっている。
【００２９】
なお、以上の説明では、回転軸４、４を固定状態とし、これを中心に振り子３が振動できるようにした。しかし、これに代えて、回転軸４、４を振り子３に固定状態とし、この回転軸４、４を回転できるように軸受けで支持するようにしても良い。
以上のように、第１の振り子型磁気センサシステムによれば、広い範囲において、振り子３の角度と対応する電気信号をホール素子５から得ることができる。
【００３０】
図４は、第２の振り子型磁気センサシステムの構成を示す。図４（Ａ）はその正面図、図４（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線の断面図、図４（Ｃ）は（Ｂ）のＢ−Ｂ線の断面図である。
この振り子型磁気センサシステムは、図４に示すように、磁石ホルダ２１と棒状磁石２２とからなる振り子２３を備え、この振り子２３が旋回可能な回転軸２４を中心に重力により固有の周期で振動できるようになっている。
【００３１】
棒状磁石２２は、その長さ方向に着磁され、かつ着磁方向が回転軸２４の長さ方向と直交するように、磁石ホルダ２１の一端側に取り付けられている。磁石ホルダ２１は、略四角形の板状部材から構成される。
また、棒状磁石２２の発生する磁界の強さを検出し、振り子２３の振動角度に応じた電気信号を発生する磁気センサとしてのホール素子２５は、支持部材（図示せず）に支持されて図示の位置に設けられている。すなわち、ホール素子２５は、振り子２３が鉛直方向の位置にあるときに、ホール素子２５の感磁方向と棒状磁石２２の着磁方向とが直交するように配置されている。
【００３２】
さらに詳述すると、振り子２３は、その振り子２３の重心位置と異なる位置を中心に固有の周期で振動できるように、磁石ホルダ２１に取付け孔２６が設けられ、この取り付孔２６に円筒２７を介して回転軸２４が固定されている。磁石ホルダ２１の下端側には棒状磁石２２が取り付けられている。この取り付けは、磁石ホルダ２１の磁石取り付け位置に凹溝２８を形成し、この凹溝２８内に棒状磁石２２を嵌め込み、接着剤などで固定させることにより行っている。
【００３３】
回転軸２４の両端は、上ブロック２９と下ブロック３０に設けた貫通孔をそれぞれ貫通するようになっている。さらに、その回転軸２４の両端は、その上下ブロック２９、３０の外側に設けた凹部３１、３２内に配置される軸受け３３、３４に、回転自在に軸受けされている。
図５は、このような構成からなる第２の振り子型磁気センサシステムの振り子２３の振動の状態と、その状態に対応する角度（振動角度）の関係を示す。図５において、（１）は角度が−６０°の場合、（２）は角度が０°の場合、（３）は角度が６０°の場合を示す。従って、振り子２３が鉛直方法の位置にある場合に、角度を０°としている。
【００３４】
また、図６は、その振り子２３の角度と、この角度に対応するホール素子２５の出力信号との関係を示す。
以上のように、第２の振り子型磁気センサシステムによれば、広い範囲において、振り子２３の角度と対応する電気信号をホール素子２５から得ることができる。
【００３５】
図７は、第３の振り子型磁気センサシステムの構成を示す。図７（Ａ）はその正面図、図７（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線の断面図、図７（Ｃ）は（Ｂ）のＢ−Ｂ線の断面図である。
この第３の振り子型磁気センサシステムは、図７に示すように、磁石ホルダ４１と円盤状磁石４２とからなる振り子４３を備え、この振り子４３が旋回可能な回転軸４４を中心に重力により固有の周期で振動できるようになっている。
【００３６】
円盤状磁石４２は、その直径方向に着磁され、かつ着磁方向が回転軸４４の長さ方向と直交するように、磁石ホルダ４１の表面側にその磁石ホルダ４１と同心円状に取り付けられている。磁石ホルダ４１は、円盤状の部材からなる。
また、円盤状磁石４２の発生する磁界の強さを検出し、振り子４３の振動角度に応じた電気信号を発生する磁気センサとしてのホール素子４５が、振り子４３の下端側の周囲近傍に、支持部材（図示せず）に支持されて配置されている。
【００３７】
さらに詳述すると、磁石ホルダ４１は、その表面側の外周部を除く部分に同一円心状に円盤状磁石４２を取り付ける凹状の磁石収容部４６を有し、その磁石収容部４６内に円盤状磁石４２が収容され固定されている。
また、磁石ホルダ４１と円盤状磁石４２には、その中心に取付け孔４７、４８がそれぞれ設けられ、この取付け孔４７、４８に円筒４９を介して回転軸４４が取り付けられている。また、磁石ホルダ４１の上部側には楕円形の貫通孔５０が形成され、この貫通孔５０により、振り子４３の重心位置と円盤状磁石４２の中心位置とが異なるようになっている。そして、円盤状磁石４２の中心位置に設けた回転軸４４を中心に、振り子４３が固有の周期で振動するように構成されている。
【００３８】
回転軸４４の両端は、上ブロック５１と下ブロック５２の貫通孔をそれぞれ貫通するようになっている。さらに、その回転軸４４の両端は、その上下ブロック５１、５２の外側に設けた凹部５３、５４内に配置される軸受け５５、５６に、回転自在に軸受けされている。
ここで、上記の円盤状磁石４２は、その平面形状が円形に限定されるものではなく多角形などのものを含むものとし、また、その一部に孔や突起などを有する例えば中空のリング状のものも含まれる。
【００３９】
図８は、このような構成からなる第３の振り子型磁気センサシステムの振動の状態と、その状態に対応する角度（振動角度）の関係を示す。図８において、（１）は角度が−４５°の場合、（２）は角度が０°の場合、（３）は角度が４５°の場合を示す。従って、振り子４３が鉛直方法の位置にある場合に、角度を０°としている。
【００４０】
また、図９は、その振り子４３の角度と、この角度に対応するホール素子４５の出力信号との関係を示す。
以上のように、第３の振り子型磁気センサシステムによれば、広い範囲において、振り子４３の角度と対応する電気信号をホール素子４５から得ることができる。
【００４１】
なお、上記の第３の振り子型磁気センサシステムでは、振り子４３の重心位置と円盤状磁石４２の中心位置とを異ならせるために、磁石ホルダ４１の上部側に楕円形の貫通孔５０を形成するようにした。しかし、貫通孔５０を凹部に代え、または貫通孔５０に代えて磁石ホルダ４１の下部側に錘を設けるようにしても良い。
【００４２】
図１０は、第４の振り子型磁気センサシステムの構成を示す。図１０（Ａ）はその正面図、図１０（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線の断面図、図１０（Ｃ）は（Ｂ）のＢ−Ｂ線の断面図である。
この第４の振り子型磁気センサシステムは、図１０に示すように、磁石ホルダ４１と円盤状磁石４２とからなる振り子４３を備え、この振り子４３が旋回可能な回転軸４４を中心に重力により固有の周期で振動できるようになっている。
【００４３】
また、円盤状磁石４２の発生する磁界の強さを検出し、振り子４３の振動角度に応じた電気信号を発生する磁気センサとしてのホール素子４５Ａ、４５Ｂが、振り子４３の下端側の周囲の左右に配置されている。
ここで、ホール素子４５Ａ、４５Ｂは、振り子４３の回転軸４４を中心とする中心角が略９０°の関係となるように配置されている（図１０参照）。
【００４４】
この第４の振り子型磁気センサシステムは、図７に示す第３の振り子型磁気センサシステムのホール素子４５をホール素子４５Ａ、４５Ｂに置き換えたものである。従って、同一の構成要素には同一符号を付して、その構成の詳細な説明は省略する。
図１１および図１２は、上記の構成からなる第４の振り子型磁気センサシステムの振り子４３の振動の際の位置と、その位置に対応する角度の関係を示している。
【００４５】
図１１において、（１）は振り子４３の角度が−４５°の場合、（２）はその角度が０°の場合、（３）はその角度が４５°の場合を示す。従って、振り子４３が鉛直方法の位置にある場合に、角度を０°としている。
図１２において、（４）は振り子４３の角度が９０°の場合、（５）はその角度が１３５°の場合、（６）はその角度が１８０°の場合、（７）はその角度が２２５°の場合、（８）はその角度が２７０°の場合、（９）はその角度が３１５°の場合を示す。
【００４６】
また、図１３は、その振り子４３の角度と、この角度に対応するホール素子４５Ａ、４５Ｂの出力信号との関係を示す。なお、図１３において、実線がホール素子４５Ａの出力信号であり、点線がホール素子４５Ｂの出力信号である。
次に、上記のような振り子型磁気センサシステムを使用した本発明の傾斜角計測装置の概要について説明する。
【００４７】
この傾斜角計測装置は、例えば図１に示すような振り子型磁気センサシステムのホール素子５からの出力信号を、振り子３の固有周期の整数倍だけ積分することにより、その振り子３の振れの中心の角度がどこにあるか、すなわちその振り子型磁気センサシステム、または振り子型磁気センサシステムで検出しようとする被測定対称物（例えば携帯電話のような携帯端末）の傾斜角度を求めるようにしたものである。
【００４８】
次に、本発明の傾斜角計測装置の原理について、図１〜図３を参照して説明する。
振り子の振動周期は、「振り子の長さ」と「重力加速度の大きさ」だけで決まり、「振り子の重さ」や「振り子の振幅」に依存しないことが知られている。従って、例えば図１に示すような構成からなる振り子型磁気センサシステムでは、振り子３は固有の振動周期を持つ。
【００４９】
そこで、本発明の傾斜角計測装置では、振り子３の振動に合わせて変化するホール素子５の出力信号を、振動の１周期分（固有の振動周期分）積分した時に、その結果は積分を始めるタイミング（振動の位相）によらないことを利用するようにした。
例えば、積分結果が積分開始のタイミングに依らないというのは、図３に示すホール素子５の出力信号について、
（１）−（２）−（３）−（４）−（５）−（４）−（３）−（２）−（１）  という積分をした場合において、
（２）−（３）−（４）−（５）−（４）−（３）−（２）−（１）−（２）  という積分をした場合、
（３）−（４）−（５）−（４）−（３）−（２）−（１）−（２）−（３）  という積分をした場合、
（４）−（５）−（４）−（３）−（２）−（１）−（２）−（３）−（４）  という積分をした場合、
（５）−（４）−（３）−（２）−（１）−（２）−（３）−（４）−（５）  という積分をした場合、
（４）−（３）−（２）−（１）−（２）−（３）−（４）−（５）−（４）  という積分をした場合、
（３）−（２）−（１）−（２）−（３）−（４）−（５）−（４）−（３）  という積分をした場合、
（２）−（１）−（２）−（３）−（４）−（５）−（４）−（３）−（２）  という積分をした場合などは、
全て同じ結果になるということである。
【００５０】
また、振り子の振動振幅に対して、ホール素子の信号出力がリニアな関係を保つように磁石とホール素子の位置関係が設定されている場合においては、振り子の振動に合わせて変化する出力信号を、振動の１周期分（固有の振動周期分）積分したときに、その結果は、重力加速度の方向を中心にして左右対称となるので、積分結果は振幅の大きさに依らないことになる。
【００５１】
例えば図２に示すような振動をする振り子３において、振動の振幅に依らないというのは、（２）−（３）−（４）−（３）−（２）  という振動をする場合と、（１）−（２）−（３）−（４）−（５）−（４）−（３）−（２）−（１）  という振動をする場合の積分結果は、いずれもずっと（３）の位置に静止していた場合の積分結果と同じになる。
また、（１）−（２）−（３）−（２）−（１）  という振動をする場合には、ずっと（２）  の位置に静止していた場合の積分結果と同じになり、さらに、（３）−（４）−（５）−（４）−（３）  という振動をする場合には、ずっと（４）  の位置に静止していた場合の積分結果と同じになる。
【００５２】
そこで、本発明は、このような原理を利用することにより、振り子３が触れた状態であっても、振り子３の振れの中心の角度を求めることができ、これにより振り子型磁気センサシステムの傾斜角度を求めることができるようにしたものである。
次に、このような原理に基づく本発明の傾斜角計測装置の第１実施形態について、図１４を参照して説明する。
【００５３】
この傾斜角計測装置の第１実施形態は、例えば図１に示すような振り子型磁気センサシステムのホール素子５からの出力信号を、振り子３の固有周期の整数倍だけアナログ的に積分し、その積分結果をサンプルホールドして振り子型磁気センサシステムの傾斜角度情報とするようにしたものである。
このために、この第１実施形態は、図１４に示すように、ホール素子５と、ホール素子駆動回路６１と、増幅回路６２と、減算回路６３と、オフセットキャンセル回路６４と、積分回路６５と、サンプルホールド回路６６と、タイミング信号生成回路６７とを備えている。
【００５４】
ホール素子駆動回路６１は、ホール素子５が棒状磁石２の磁界の強さに応じた出力信号を生成するために、ホール素子５に対して所定の駆動電圧を印加する回路である。
増幅回路６２は、ホール素子５の出力信号を差動増幅する差動増幅回路であり、その増幅した信号は減算回路６３に供給されるようになっている。
【００５５】
オフセットキャンセル回路６４は、増幅回路６２の出力信号に含まれるオフセットを除去するためのオフセットキャンセル信号を生成する回路であり、そのオフセットキャンセル信号は減算回路６３に供給されるようになっている。
減算回路６３は、増幅回路６２からの出力信号とオフセットキャンセル回路６４からのオフセットキャンセル信号との減算を行い、増幅回路６２からの出力信号に含まれるオフセット除去する回路であり、このオフセットの除去された出力信号は積分回路６５に供給されるようになっている。
【００５６】
積分回路６５は、減算回路６３の出力信号を、振り子３の固有周期の整数倍だけ時間積分するアナログ積分回路であり、その積分された信号はサンプルホールド回路６６に供給されるようになっている。
サンプルホールド回路６６は、積分回路６５で積分の終了する度にその積分値をサンプルホールドする回路であり、このサンプルホールド値は振り子型磁気センサシステムの傾斜角度を示す情報として外部に出力されるようになっている。
【００５７】
タイミング信号生成回路６７は、外部からの所定のクロック信号に基づき、積分回路６５、およびサンプルホールド回路６６の各動作を制御するためのタイミング信号Ｓ１、Ｓ２をそれぞれ生成する回路であり、そのタイミング信号Ｓ１、Ｓ２は各部に供給されるようになっている。
次に、このような構成からなる傾斜角計測装置の第１実施形態の動作例について、図１５を参照して説明する。
【００５８】
図１５（Ａ）は、ホール素子５からの出力信号を、振り子３の固有周期の１周期分ごとに積分回路６５でアナログ的に積分する場合である。
この場合には、積分回路６５の積分時間は振り子３の固有周期の１周期分となる。また、サンプルホールド回路６６のサンプルホールド動作のタイミングは、積分回路６５の積分時間の終了時となる。
【００５９】
サンプルホールド回路６６がサンプルホールドすると、積分回路６５はリセットされて次の積分を開始する。また、そのサンプルホールド値は、次のサンプルホールドまで保持される。
なお、積分回路６５およびサンプルホールド回路６６が上記のような動作をするために、タイミング信号生成回路６７は、積分回路６５の上記の積分時間を決めるタイミング信号Ｓ１と、サンプルホールド回路６６のサンプルホールド動作のタイミングを決めるタイミング信号Ｓ２をそれぞれ生成する。
【００６０】
図１５（Ｂ）は、ホール素子５からの出力信号を、振り子３の固有周期の４周期分ごとに積分回路６５でアナログ的に積分する場合である。
この場合には、積分回路６５の積分時間は振り子３の固有周期の４周期分となる。また、サンプルホールド回路６６のサンプルホールド動作のタイミングは、積分回路６５の積分時間の終了時となり、そのサンプルホールドされると、積分回路６５はリセットされて次の積分を開始する。
【００６１】
以上のように、この第１実施形態では、振り子が振動している最中であっても、その振り子の固有振動周期の整数倍に相当する時間、ホール素子の連続的な出力を積分するようにした。
このため、第１実施形態では、被測定対象が傾斜した際に、振り子が振動していても精度良く傾斜角を測定できる。
【００６２】
また、第１実施形態では、振り子の振動を強力にダンピングする必要性が乏しくなり、振り子の軸受けの摩擦を極力小さく設計できるようになるため、小さくて軽い振り子を使用して、超小型化が実現できる。
また、第１実施形態では、振り子が小さくその固有振動周期が短くなり、積分時間が短くなるので、被測定対象の傾斜角が早く変化するように場合において、レスポンスが良い。
【００６３】
さらに、第１実施形態では、小型で軽量の振り子を使用することにより、振動の慣性モーメントも激減するので、仮に振動のダンピングを行うとしても、粘性の高い液体を使う必要がなく、普通の空気抵抗だけでも、充分な効果を得ることができる。
また、第１実施形態では、オフセットキャンセル回路を設けたので、増幅回路の出力信号に含まれるオフセットを除去できる。
【００６４】
なお、第１実施形態では、図１に示す振り子型磁気センサシステムを使用した例について説明したが、これに代えて、図４や図７に示す振り子型磁気センサシステムを使用するようにしても良い。この点については、後述する各実施形態についても同様である。
次に、本発明の傾斜角計測装置の第２実施形態について、図１６を参照して説明する。
【００６５】
この傾斜角計測装置の第２実施形態は、図１６に示すように、ホール素子５と、ホール素子駆動回路６１と、チョッパスイッチ７１と、増幅回路６２と、積分回路６５と、サンプルホールド回路６６と、タイミング信号生成回路６７と、クロック発生器７２とを備えている。
すなわち、この第２実施形態は、図１４に示す第１実施形態の減算回路６３およびオフセットキャンセル回路６４を、チョッパスイッチ７１に置き換えるとともに、所定のクロックパルスを発振するクロック発振器７２を追加するようにしたものである。
【００６６】
チョッパスイッチ７１は、ホール素子５の４つある端子５ａ〜５ｄのうち、ホール素子駆動回路６１の駆動電圧を印加する２つの端子を選択し、この選択した端子にその駆動電圧を印加し、かつ、ホール素子５の出力信号を取り出す２つの端子を選択し、この選択した端子からその出力信号を取り出すものである。
このチョッパスイッチ７１としては、９０°チョッパ駆動と、３６０°チョッパ駆動とがある。
【００６７】
ここで、９０°チョッパ駆動とは、位相として「０°」と「９０°」の２つの選択（切り換え）ができるものであり、ホール素子５の出力に含まれるホール素子自身のオフセットを大部分キャンセルすることができる。なお、９０°チョッパ駆動では、位相として「０°」が選択されると、例えば端子５ａ、５ｃに駆動電圧が印加され、端子５ｂ、５ｄから出力信号が取り出される。そして、位相として「９０°」が選択されると、端子５ｂ、５ｄに駆動電圧が印加され、端子５ａ、５ｃから出力信号が取り出される。
【００６８】
また、３６０°チョッパ駆動とは、位相として「０°」、「９０°」、「１８０°」および「２７０°」の４つの選択ができるものであり、ホール素子５の出力に含まれるホール素子自身のオフセットだけでなく、後段の増幅回路自身のオフセットもキャンセルできる。この場合、必要に応じて増幅回路６２と積分回路６５の間にも、極性切り換えスイッチを設ける（図示せず）。
【００６９】
増幅回路６２は、ホール素子５の出力信号を差動増幅する回路であり、その増幅した信号は積分回路６５に供給されるようになっている。
積分回路６５は、ホール素子５の出力信号を、振り子３の固有周期の整数倍だ時間積分するアナログ積分回路であり、その積分された信号はサンプルホールド回路６６に供給されるようになっている。
【００７０】
サンプルホールド回路６６は、積分回路６５で積分の終了する度にその積分値をサンプルホールドする回路であり、このサンプルホールド値は振り子型磁気センサシステムの傾斜角度を示す情報として外部に出力されるようになっている。タイミング信号生成回路６７は、クロック発振器７２からの所定のクロックパルスに基づき、積分回路６５、サンプルホールド回路６６、およびチョッパスイッチ７１の選択（切り換え）の各動作を制御するタイミング信号Ｓ１〜Ｓ３をそれぞれ生成する回路であり、そのタイミング信号Ｓ１〜Ｓ３は各部に供給されるようになっている。
【００７１】
次に、このような構成からなる傾斜角計測装置の第２実施形態の動作例について、図１７を参照して説明する。
図１７（Ａ）は、チョッパスイッチ７１として９０°駆動チョッパスイッチを使用し、チョッパスイッチ７１が１つのフェーズに留まる時間を、振り子３の固有周期の１／２とし、かつ、ホール素子５からの出力信号を、振り子３の固有周期の１周期分だけ積分回路６５でアナログ的に積分する場合である。
【００７２】
この場合には、チョッパスイッチ７１は、振り子３の固有周期の１／２ごとに切り換えられる。また、積分回路６５の積分時間は振り子３の固有周期の１周期分となる。
ここで、積分回路６５は、ホール素子５からの出力信号を、振り子３の固有周期の１周期の期間にわたって積分するが、その前半と後半とではホール素子５の出力端子が切り換えられる。そして、その前半と後半の出力信号には、オフセット成分がそれぞれ含まれるが、そのオフセット成分の符号が互いに異なるので、積分回路６５の積分出力は、そのオフセット成分が相殺されたものとなる。
【００７３】
サンプルホールド回路６６がサンプルホールドするタイミングは、積分回路６５の積分時間の終了時である。サンプルホールド回路６６がサンプルホールド動作すると、積分回路６５はリセットされて次の積分を開始する。
その後、チョッパスイッチ７１、積分回路６５およびサンプルホールド回路６６は、上記の動作を繰り返す。
【００７４】
このため、タイミング信号生成回路６７は、その各部を上記のように動作させるためのタイミング信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３をそれぞれ生成し、そのタイミング信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が各部に供給される。
図１７（Ｂ）は、チョッパスイッチ７１を図１７（Ａ）の場合と同様に動作させ、かつ、ホール素子５からの出力信号を、振り子３の固有周期の３周期分だけ積分回路６５でアナログ的に積分する場合である。
【００７５】
この場合には、チョッパスイッチ７１は、振り子３の固有周期の１／２ごとに切り換えられる。また、積分回路６５の積分時間は振り子３の固有周期の３周期分となる。さらに、サンプルホールド回路６６がサンプルホールドするタイミングは、積分回路６５の積分時間の終了時である。
図１７（Ｃ）は、チョッパスイッチ７１として９０°駆動チョッパスイッチを使用し、チョッパスイッチ７１が１つのフェーズに留まる時間を、振り子３の固有周期の１／８とし、かつ、ホール素子５からの出力信号を、振り子３の固有周期の１周期分だけ積分回路６５でアナログ的に積分する場合である。
【００７６】
この場合には、チョッパスイッチ７１は、振り子３の固有周期の１／８ごとに切り換えられる。また、積分回路６５の積分時間は振り子３の固有周期の１周期分となる。さらに、サンプルホールド回路６６がサンプルホールドするタイミングは、積分回路６５の積分時間の終了時である。
図１７（Ｄ）は、チョッパスイッチ７１として３６０°駆動チョッパスイッチを使用し、チョッパスイッチ７１が１つのフェーズに留まる時間を、振り子３の固有周期の１／４とし、かつ、ホール素子５からの出力信号を、振り子３の固有周期の１周期分だけ積分回路６５でアナログ的に積分する場合である。
【００７７】
この場合には、チョッパスイッチ７１は、振り子３の固有周期の１／４ごとに切り換えられる。また、積分回路６５の積分時間は振り子３の固有周期の１周期分となる。
ここで、積分回路６５は、ホール素子５からの出力信号を、振り子３の固有周期の１周期の期間にわたって積分するが、その１周期の期間のうち１／４周期ごとにホール素子５の出力端子が切り換えられる。そして、その１／４周期ごとの出力信号には、オフセット成分がそれぞれ含まれるが、そのオフセット成分の符号が異なり、積分回路６５の積分出力は、そのオフセット成分が相殺されたものとなる。
【００７８】
さらに、サンプルホールド回路６６がサンプルホールドするタイミングは、積分回路６５の積分時間の終了時である。
以上の動作を纏めると以下のようになる。
（１）チョッパスイッチ７１が１つのフェーズに留まる時間は、９０°駆動チョッパスイッチの場合には振り子３の固有周期の１／２ｎ（ｎは自然数）、３６０°駆動チョッパスイッチの場合には振り子３の固有周期の１／４ｎ（ｎは自然数）である。
（２）積分回路６５の積分時間は、振り子３の固有周期の整数倍である。
（３）サンプルホールド回路６６のサンプルホールドのタイミングは、積分時間の終了時である。
（４）サンプルホールド回路６６がサンプルホールド動作したら、積分回路６５をリセットして、次の積分を開始する。
【００７９】
以上のように、傾斜角計測装置の第２実施形態によれば、第１実施形態と実質的に同様の効果が実現できる。
次に、本発明の傾斜角計測装置の第３実施形態について、図１８を参照して説明する。
この傾斜角計測装置の第３実施形態は、例えば図１に示すような振り子型磁気センサシステムのホール素子５からの出力信号を、振り子３の固有周期の１／Ｎ（Ｎは２以上の整数）の間隔でＡ／Ｄ変換し、そのＡ／Ｄ変換値について加算積分し、その加算積分結果を振り子型磁気センサシステムの傾斜角度情報とするようにしたものである。
【００８０】
このために、この第３実施形態は、図１８に示すように、ホール素子５と、チョッパスイッチ７１と、ホール素子駆動回路６１と、増幅回路６２と、サンプルホールド回路８１と、Ａ／Ｄコンバータ８２と、インタフェース回路８３と、タイミング信号生成回路８４とを備えている。
チョッパスイッチ７１は、ホール素子５の４つある端子のうち、ホール素子駆動回路６１の駆動電圧を印加する２つの端子を選択し、この選択した端子にその駆動電圧を印加し、かつ、ホール素子５の出力信号を取り出す２つの端子を選択し、この選択した端子からその出力信号を取り出すものである。
【００８１】
増幅回路６２は、ホール素子５の出力信号を差動増幅する回路であり、その増幅した信号はサンプルホールド回路８１に供給されるようになっている。
サンプルホールド回路８１は、増幅回路６２の出力信号を後述のように所定のタイミングでサンプルホールドする回路であり、そのサンプルホールド値はＡ／Ｄコンバータ８２に供給するようになっている。
【００８２】
Ａ／Ｄコンバータ８２は、後述のように所定のタイミングでサンプルホールド回路８１のサンプルホールド値をデジタル信号に、アナログ・デジタル変換するものであり、変換されたデジタル信号をインタフェース回路８３に出力するようになっている。
インタフェース回路８３は、Ａ／Ｄコンバータ８２のデジタル信号を外部に出力したり、所定の信号を外部から受け取り、所定の処理を行う回路である。
【００８３】
タイミング信号生成回路８４は、チョッパスイッチ７１、サンプルホールド回路８１、およびＡ／Ｄコンバータ８２の各動作をそれぞれ制御するタイミング信号Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３を生成する回路であり、そのタイミング信号Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３は各部に供給されるようになっている。
次に、このような構成からなる傾斜角計測装置の第３実施形態の動作例について、図１９を参照して説明する。
【００８４】
図１９（Ａ）は、チョッパスイッチ７１として９０°駆動チョッパスイッチを使用し、チョッパスイッチ７１が１つのフェーズに留まる時間を、振り子３の固有周期の１／２とした場合である。従って、チョッパスイッチ７１のフェーズ切り換えは、図示のように、振り子３の固有周期の１／２ごとに行われる。
また、この場合には、図示のように、サンプルホールド回路（Ｓ＆Ｈ）８１のサンプルホールド動作と、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）８２のＡ／Ｄ変換動作とは、チョッパスイッチ７１の各フェーズに同期して行われる。この例では、チョッパスイッチ７１が１つのフェーズに留まる時間の間隔で行われる。
【００８５】
そして、図示のように、振り子３の固有周期の１周期の期間に、Ａ／Ｄコンバータ８２のＡ／Ｄ変換値として、例えば「Ｄ１」と「Ｄ２」が得られたとすると、これらは外部回路により加算されて、その加算平均「（Ｄ１＋Ｄ２）／２」が得られ、これを振り子型磁気センサシステムの傾斜角度情報とする。
図１９（Ｂ）は、図１９（Ａ）と同様に、チョッパスイッチ７１として９０°駆動チョッパスイッチを使用し、チョッパスイッチ７１が１つのフェーズに留まる時間を、振り子３の固有周期の１／２とし、かつ、Ａ／Ｄコンバータ８２でＡ／Ｄ変換したＡ／Ｄ変換値を、振り子３の固有周期の３倍の単位で加算平均した場合である。
【００８６】
この場合には、チョッパスイッチ７１が１つのフェーズに留まる時間は、振り子３の固有周期の１／２となる。また、サンプルホールド回路８２とＡ／Ｄコンバータ８２の各動作のタイミングは、上記と同様である。
そして、図示のように、振り子３の固有周期の３周期の期間に、Ａ／Ｄコンバータ８２からデジタル信号として「Ｄ１」〜「Ｄ６」が出力されたとすると、これらは外部回路により加算され、その加算平均「（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＋Ｄ４＋Ｄ５＋Ｄ６）／６」が求められ、これを振り子型磁気センサシステムの傾斜角度情報とする。
【００８７】
図１９（Ｃ）は、チョッパスイッチ７１として９０°駆動チョッパスイッチを使用し、チョッパスイッチ７１が１つのフェーズに留まる時間を、振り子３の固有周期の１／８とし、かつ、Ａ／Ｄコンバータ８２でＡ／Ｄ変換したＡ／Ｄ変換値を、振り子３の固有周期の１周期の単位で加算平均した場合である。
この場合には、チョッパスイッチ７１が１つのフェーズに留まる時間は、振り子３の固有周期の１／８となる。サンプルホールド回路８１およびＡ／Ｄコンバータ８２の各動作は、チョッパスイッチ７１の各フェーズに同期して行われ、この例では、チョッパスイッチ７１が１つのフェーズに留まる時間の間隔である。
【００８８】
そして、図示のように、振り子３の固有周期の１周期の期間に、Ａ／Ｄコンバータ８２からデジタル信号として「Ｄ１」〜「Ｄ８」が出力されたとすると、これらは外部回路により加算され、その加算平均「（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＋Ｄ４＋Ｄ５＋Ｄ６＋Ｄ７＋Ｄ８）／８」が求められ、これを振り子型磁気センサシステムの傾斜角度情報とする。
【００８９】
図１９（Ｄ）は、チョッパスイッチ７１として３６０°駆動チョッパスイッチを使用し、チョッパスイッチ７１が１つのフェーズに留まる時間を、振り子３の固有周期の１／８とし、かつ、Ａ／Ｄコンバータ８２でＡ／Ｄ変換したＡ／Ｄ変換値を、振り子３の固有周期の１周期の単位で加算平均した場合である。
この場合には、チョッパスイッチ７１が１つのフェーズに留まる時間は、振り子３の固有周期の１／４となる。サンプルホールド回路８１およびＡ／Ｄコンバータ８２の各動作は、チョッパスイッチ７１の各フェーズに同期して行われ、この例では、チョッパスイッチ７１が１つのフェーズに留まる時間の間隔である。
【００９０】
そして、図示のように、振り子３の固有周期の１周期の期間に、Ａ／Ｄコンバータ８２からデジタル信号として「Ｄ１」〜「Ｄ４」が出力されたとすると、これらは外部回路により加算され、その加算平均「（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＋Ｄ４）／４」が求められ、これを振り子型磁気センサシステムの傾斜角度情報とする。
以上の動作を纏めると以下のようになる。
（１）チョッパスイッチ７１が１つのフェーズに留まる時間は、９０°駆動チョッパスイッチの場合には振り子３の固有周期の１／２ｎ（ｎは自然数）、３６０°駆動チョッパスイッチの場合には振り子３の固有周期の１／４ｎ（ｎは自然数）である。
（２）サンプルホールド回路８１のサンプルホールドのタイミング、およびＡ／Ｄコンバータ８２のＡ／Ｄ変換動作のタイミングは、チョッパスイッチ７１の各フェーズに同期していて、かつチョッパスイッチ７１が１つのフェーズに留まる時間の整数倍である。
【００９１】
以上のように、傾斜角計測装置の第３実施形態によれば、第１実施形態と実質的に同様の効果を得ることができる。
次に、本発明の振り子型磁気センサシステムの第４実施形態について、図２０を参照して説明する。
この傾斜角計測装置の第４実施形態は、図１６に示す第２実施形態と図１８に示す第３実施形態とを組み合わせて、オフセットによる検出精度の誤差をできるだけ排除するようにしたものである。
【００９２】
このために、この第４実施形態は、図２０に示すように、ホール素子５と、チョッパスイッチ７１と、ホール素子駆動回路６１と、増幅回路６２と、減算回路９１と、Ｄ／Ａコンバータ９２と、積分回路６５と、サンプルホールド回路８１と、Ａ／Ｄコンバータ８２と、インタフェース回路９３と、タイミング信号生成回路９４とを備えている。
【００９３】
チョッパスイッチ７１は、ホール素子５の４つある端子のうち、ホール素子駆動回路６１の駆動電圧を印加する２つの端子を選択し、この選択した端子にその駆動電圧を印加し、かつ、ホール素子５の出力信号を取り出す２つの端子を選択し、この選択した端子からその出力信号を取り出すものである。
増幅回路６２は、ホール素子５の出力信号を増幅する回路であり、その増幅した信号は減算回路９１に供給されるようになっている。
【００９４】
Ｄ／Ａコンバータ９２は、増幅回路６２の出力信号に含まれるオフセットを除去するためにインタフェース回路９３から供給されるオフセットキャンセル信号をデジタル・アナログ変換して減算回路９１に供給するものである。
減算回路９１は、増幅回路６２の出力信号とＤ／Ａコンバータ９２からのオフセットキャンセル信号との減算を行い、増幅回路６２の出力信号に含まれるオフセットを除去する回路である。
【００９５】
積分回路６５は、減算回路９１の出力信号を、所定のタイミングで所定の時間だけ時間積分するアナログ積分回路であり、その積分された信号はサンプルホールド回路８１に供給されるようになっている。
サンプルホールド回路８１は、積分回路６５からの積分信号を所定のタイミングでサンプルホールドする回路であり、このサンプルホールド値はＡ／Ｄコンバータ８２に供給されるようになっている。
【００９６】
Ａ／Ｄコンバータ８２は、所定のタイミングでサンプルホールド回路８１のサンプルホールド値をデジタル信号に、アナログ・デジタル変換するものであり、変換されたデジタル信号はインタフェース回路９３に供給されるようになっている。
インタフェース回路９３は、Ａ／Ｄコンバータ８２のデジタル信号を外部に出力したり、所定の信号を外部から受け取り、所定の処理を行う回路である。
【００９７】
タイミング信号生成回路９４は、チョッパスイッチ７１、積分回路６５、サンプルホールド回路８１、およびＡ／Ｄコンバータ８２の動作をそえぞれ制御するタイミング信号Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４をそれぞれ生成する回路であり、そのタイミング信号Ｓ２１〜Ｓ２４は各部に供給されるようになっている。
次に、このような構成からなる傾斜角計測装置の第４実施形態の動作例について、図２０を参照して説明する。
【００９８】
まず、チョッパスイッチ７１が１つのフェーズに留まる時間は、９０°駆動チョッパスイッチの場合には振り子３の固有周期の１／２ｎ（ｎは自然数）、３６０°駆動チョッパスイッチの場合には振り子３の固有周期の１／４ｎ（ｎは自然数）とする。
また、積分回路６５の積分時間は、チョッパスイッチ７１の各フェーズに同期されていて、かつ振り子３の固有周期の１／ｍ（ｍは自然数）または整数倍とする。
【００９９】
さらに、サンプルホールド回路８１のサンプルホールドのタイミング、およびＡ／Ｄコンバータ８２のＡ／Ｄ変換動作のタイミングは、チョッパスイッチ７１の各フェーズに同期していて、かつチョッパスイッチ７１が１つのフェーズに留まる時間の整数倍である。
この第４実施形態の具体的な動作例について、図２１を参照して説明する。
【０１００】
図２１は、例えば、チョッパスイッチ７１として９０°駆動チョッパスイッチを使用し、そのチョッパスイッチ７１が１つのフェーズに留まる時間を振り子３の固有周期の１／２とした場合である。積分回路６５の積分時間は、チョッパスイッチ７１の各フェーズに同期しており、かつ振り子３の固有周期と同一の場合である。
【０１０１】
また、サンプルホールド回路（Ｓ＆Ｈ）８２のサンプルホールドのタイミングと、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）８２のＡ／Ｄ変換のタイミングは、チョッパスイッチ７１の各フェーズに同期して行われ、この例では、チョッパスイッチ７１が１つのフェーズに留まる時間の間隔である。
そして、図示のように、振り子３の固有周期の１周期の期間に、Ａ／Ｄコンバータ８２のＡ／Ｄ変換値として、例えば「Ｄ１」と「Ｄ２」が得られたとすると、これらは外部回路により加算されて、その加算平均「（Ｄ１＋Ｄ２）／２」が得られ、これを振り子型磁気センサシステムの傾斜角度情報とする。
【０１０２】
その後、チョッパスイッチ７１、積分回路６５、サンプルホールド回路８１およびＡ／Ｄコンバータ８２は、上記の動作を繰り返す。
このため、タイミング信号生成回路９４は、その各部を上記のように動作させるためのタイミング信号Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４をそれぞれ生成し、そのタイミング信号Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２５は各部に供給される。
【０１０３】
以上のように、第４実施形態によれば、第１実施形態と実質的に同様の効果を得ることができる。
次に、本発明の傾斜角計測装置の第５実施形態について、図２２を参照して説明する。
この傾斜角計測装置の第５実施形態は、例えば図１０に示すような振り子型磁気センサシステムのホール素子４５Ａ、４５Ｂの各出力信号を処理し、その処理結果に基づいて振り子型磁気センサシステムの傾斜角度情報を求めるようにしたものである。
【０１０４】
すなわち、この第５実施形態は、そのホール素子４５Ａの出力信号を、振り子４３の固有周期の１／Ｎの間隔でＡ／Ｄ変換し、そのＡ／Ｄ変換値について加算積分する一方、そのホール素子４５Ｂの出力信号を、振り子４３の振動の固有周期の１／Ｎの間隔でＡ／Ｄ変換し、そのＡ／Ｄ変換値について加算積分し、その両加算積分値の割り算を行って比率を求め、その求めた比率に基づいて振り子型磁気センサシステムの傾斜角度情報を得るするようにしたものである。
【０１０５】
このために、この第５実施形態は、図２２に示すように、ホール素子４５Ａ、４５Ｂと、選択回路１０１と、チョッパスイッチ７１と、ホール素子駆動回路６１と、増幅回路６２と、減算回路９１と、Ｄ／Ａコンバータ９２と、サンプルホールド回路８１と、Ａ／Ｄコンバータ８２と、インタフェース回路１０２と、ＥＥＰＲＯＭ１０３と、タイミング信号生成回路１０４とを備えている。
【０１０６】
選択回路１０１は、ホール素子４５Ａまたはホール素子４５Ｂのいずれか一方を選択し、この選択したホール素子とチョッパスイッチ７１とを電気的に接続する回路である。
チョッパスイッチ７１は、選択回路１０１で選択されたホール素子の４つある端子のうち、ホール素子駆動回路６１の駆動電圧を印加する２つの端子を選択し、この選択した端子にその駆動電圧を印加し、かつ、そのホール素子の出力信号を取り出す２つの端子を選択し、この選択した端子からその出力信号を取り出すものである。
【０１０７】
増幅回路６２は、選択回路１０１で選択されたホール素子４５Ａまたはホール素子４５Ｂの出力信号を増幅する回路であり、その増幅した信号は減算回路９１に供給されるようになっている。
Ｄ／Ａコンバータ９２は、増幅回路６２の出力信号に含まれるオフセットを除去するためにインタフェース回路１０２から供給されるオフセットキャンセル信号をデジタル・アナログ変換して減算回路９１に供給するものである。
【０１０８】
減算回路９１は、増幅回路６２の出力信号とＤ／Ａコンバータ９２からのオフセットキャンセル信号との減算を行い、増幅回路６２の出力信号に含まれるオフセットを除去する回路である。
サンプルホールド回路８１は、減算回路９１の出力信号を後述のように所定のタイミングでサンプルホールドする回路であり、そのサンプルホールド値はＡ／Ｄコンバータ８２に供給されるようになっている。
【０１０９】
Ａ／Ｄコンバータ８２は、後述のように所定のタイミングでサンプルホールド回路８１のサンプルホールド値をデジタル信号に、アナログ・デジタル変換するものであり、変換されたデジタル信号をインタフェース回路８３に出力するようになっている。
インタフェース回路１０２は、Ａ／Ｄコンバータ８２のデジタル信号を外部に出力したり、所定の信号を外部から受け取り、所定の処理を行う回路である。
【０１１０】
ＥＥＰＲＯＭ１０３は、Ｄ／Ａコンバータ９２の供給するオフセットキャンセル用のデジタルデータなどを、予め記憶させておくメモリである。
タイミング信号生成回路１０４は、選択回路１０１、チョッパスイッチ７１、サンプルホールド回路８１、およびＡ／Ｄコンバータ８２の動作をそれぞれ制御するタイミング信号Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３、Ｓ３４を生成する回路であり、そのタイミング信号Ｓ３１〜Ｓ３４は各部に供給されるようになっている。
【０１１１】
次に、このような構成からなる傾斜角計測装置の第５実施形態の動作例について、図２３を参照しながら説明する。
図２３（Ａ）は、チョッパスイッチ７１として９０°駆動チョッパスイッチを使用し、そのチョッパスイッチ７１が１つのフェーズに留まる時間を、振り子４３の固有周期の１／２とした場合である。また、選択回路１０１のホール素子４５Ａとホール素子４５Ｂとの切換え周期を、振り子４３の固有周期と同一とした場合である。
【０１１２】
この場合には、振り子４３の固有周期の第１番目の周期では、選択回路１０１が、ホール素子４５Ａ（図ではＨＥ１と表記する）を選択する。選択されたホール素子４５Ａの出力信号は、サンプルホールド回路（Ｓ＆Ｈ）８１でサンプルホールドされると同時に、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）８２でそのサンプルホールド値がＡ／Ｄ変換される。この動作は、チョッパスイッチ７１の各フェーズに同期して行われ、この例では、チョッパスイッチ７１が１つのフェーズに留まる時間の間隔である。
【０１１３】
そして、図示のように、振り子４３の固有周期の１周期の期間に、Ａ／Ｄコンバータ８２のＡ／Ｄ変換値として「Ｄ１」および「Ｄ２」得られたとすると、図示しない外部回路により加算平均「（Ｄ１＋Ｄ２）／２」が算出される。
続いて、振り子４３の固有周期の第２番目の周期では、選択回路１０１がホール素子４５Ｂ（図ではＨＥ２と表記する）を選択する。選択されたホール素子４５Ｂの出力信号は、サンプルホールド回路８１でサンプルホールドされると同時に、Ａ／Ｄコンバータ８２でそのサンプルホールド値がＡ／Ｄ変換される。そのＡ／Ｄ変換値が「Ｄ３」および「Ｄ４」とすると、図示しない外部回路により加算平均「（Ｄ３＋Ｄ４）／２」が算出される。
【０１１４】
さらに、図示しない外部回路は、加算平均「（Ｄ１＋Ｄ２）／２」と加算平均「（Ｄ３＋Ｄ４）／２」の割り算を行って比率を求め、この求めた比率に基づいて振り子型磁気センサシステムの傾斜角度情報を得る。
図２３（Ｂ）は、チョッパスイッチ７１として９０°駆動チョッパスイッチを使用し、そのチョッパスイッチ７１が１つのフェーズに留まる時間を、振り子３の固有周期の１／２とした場合である。また、選択回路１０１のホール素子４５Ａとホール素子４５Ｂとの選択周期を、振り子４３の固有周期の３倍にした場合である。
【０１１５】
この場合には、振り子４３の固有周期の第１番目〜３番目の周期では、選択回路１０１が、まずホール素子４５Ａを選択する。選択されたホール素子４５Ａの出力信号は、サンプルホールド回路８１でサンプルホールドされる同時に、Ａ／Ｄコンバータ８２でそのサンプルホールド値がＡ／Ｄ変換される。この動作は、チョッパスイッチ７１の各フェーズに同期して行われ、この例では、チョッパスイッチ７１が１つのフェーズに留まる時間の間隔である。
【０１１６】
そして、図示のように、振り子４３の固有周期の３周期の期間に、Ａ／Ｄコンバータ８２のＡ／Ｄ変換値として「Ｄ１」〜「Ｄ６」得られたとすると、図示しない外部回路により加算平均「（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＋Ｄ４＋Ｄ５＋Ｄ６）／６」が求められる。
続いて、振り子４３の固有周期の第４番目〜６番目の周期では、選択回路１０１が、ホール素子４５Ｂを選択する。選択されたホール素子４５Ｂの出力信号は、サンプルホールド回路８１のサンプルホールドされると同時に、Ａ／Ｄコンバータ８２でそのサンプルホールド値がＡ／Ｄ変換される。そのＡ／Ｄ変換値が「Ｄ７」〜「Ｄ１２」とすると、図示しない外部回路により加算平均「（Ｄ７＋Ｄ８＋Ｄ９＋Ｄ１０＋Ｄ１１＋Ｄ１２）／６」が求められる。
【０１１７】
さらに、図示しない外部回路は、上記のように求めた両加算平均の割り算を行って比率を求め、この求めた比率に基づいて振り子型磁気センサシステムの傾斜角度情報を得る。
図２３（Ｃ）は、チョッパスイッチ７１として９０°駆動チョッパスイッチを使用し、そのチョッパスイッチ７１が１つのフェーズに留まる時間を、振り子３の固有周期の１／４とした場合である。また、選択回路１０１のホール素子４５Ａとホール素子４５Ｂとの選択周期を、振り子４３の固有周期の１／８にした場合である。
【０１１８】
この場合には、振り子４３の固有周期をＴとすると、その０〜Ｔ／８の期間で選択回路１０１が、ホール素子４５Ａを選択する。選択されたホール素子４５Ａの出力信号は、その期間に、サンプルホールド回路８１のサンプルホールドされる同時に、Ａ／Ｄコンバータ８２でそのサンプルホールド値がＡ／Ｄ変換され、Ａ／Ｄ変換値として「Ｄ１」が得られる。
【０１１９】
その後、Ｔ／８〜２Ｔ／８の期間では、選択回路１０１が、ホール素子４５Ｂを選択する。選択されたホール素子４５Ｂの出力信号は、その期間に、サンプルホールド回路８２のサンプルホールドされると同時に、Ａ／Ｄコンバータ８２でそのサンプルホールド値がＡ／Ｄ変換され、Ａ／Ｄ変換値として「Ｄ２」が得られる。
【０１２０】
このような動作を振り子の固有周期Ｔの期間だけ繰り返すと、ホール素子４５Ａの出力信号からはＡ／Ｄ変換値として「Ｄ１、Ｄ３、Ｄ５、Ｄ７」が得られ、ホール素子４５Ｂの出力信号からはＡ／Ｄ変換値として「Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６、Ｄ８」が得られる。
そして、図示しない外部回路により、加算平均「（Ｄ１＋Ｄ３＋Ｄ５＋Ｄ７）／４」と、加算平均「（Ｄ２＋Ｄ４＋Ｄ６＋Ｄ８）／４」とが、それぞれ算出される。
【０１２１】
さらに、図示しない外部回路は、上記のように求めた両加算平均の割り算を行って比率を求め、この求めた比率に基づいて振り子型磁気センサシステムの傾斜角度情報を得る。
図２３（Ｄ）は、チョッパスイッチ７１として３６０°駆動チョッパスイッチを使用し、そのチョッパスイッチ７１が１つのフェーズに留まる時間を、振り子４３の固有周期の１／４とした場合である。また、選択回路１０１のホール素子４５Ａとホール素子４５Ｂとの切り換え周期を、振り子４３の固有周期と同一とした場合である。
【０１２２】
この場合には、振り子４３の固有周期の第１番目の周期では、選択回路１０１が、ホール素子４５Ａを選択する。選択されたホール素子４５Ａの出力信号は、サンプルホールド回路８２でサンプルホールドされると同時に、Ａ／Ｄコンバータ８２でそのサンプルホールド値がＡ／Ｄ変換される。そのＡ／Ｄ変換値として「Ｄ１」〜「Ｄ４」が得られ、図示しない外部回路によりその加算平均「（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＋Ｄ４）／２」が算出される。
【０１２３】
続いて、振り子４３の固有周期の第２番目の周期では、選択回路１０１がホール素子４５Ｂを選択する。選択されたホール素子４５Ｂの出力信号は、サンプルホールド回路８２のサンプルホールドされる同時に、Ａ／Ｄコンバータ８２でそのサンプルホールド値がＡ／Ｄ変換される。そのＡ／Ｄ変換値として「Ｄ５」〜「Ｄ８」が得られ、図示しない外部回路によりその加算平均「（Ｄ５＋Ｄ６＋Ｄ７＋Ｄ８）／２」が算出される。
【０１２４】
さらに、図示しない外部回路は、上記のように求めた両加算平均の割り算を行って比率を求め、この求めた比率に基づいて振り子型磁気センサシステムの傾斜角度情報を得る。
以上の動作を纏めると、以下のようになる。
（１）選択回路１０１の切換周期は、振り子の固有周期の整数倍とする。また、ホール素子４５Ａの出力信号については、振り子４３の固有周期の整数倍になるまでＡ／Ｄコンバータ８２でＡ／Ｄ変換し、そのＡ／Ｄ変換値を加算平均する。さらに、ホール素子４５Ｂの出力信号については、振り子４３の振動の固有周期の整数倍になるまでＡ／Ｄコンバータ８２でＡ／Ｄ変換し、そのＡ／Ｄ変換値を加算平均する。
（２）選択回路１０１の切換え周期は、チョッパスイッチ７１が１つのフェーズに留まる時間に同期している。また、チョッパスイッチ７１の所定のフェーズにおいて、選択回路１０１がホール素子４５Ａを選択し、ホール素子４５Ａの出力信号について、サンプルホールド回路８２がサンプルホールド動作を行うと同時に、Ａ／Ｄコンバータ８２がＡ／Ｄ変換動作を行う。続いて、選択回路１０１がホール素子４５Ｂを選択し、ホール素子４５Ｂの出力信号について、サンプルホールド回路８２がサンプルホールド動作を行うと同時に、Ａ／Ｄコンバータ８２がＡ／Ｄ変換動作を行う。
【０１２５】
以上のように、第５実施形態によれば、第１実施形態と実質的に同様の効果を得ることができるだけでなく、傾斜角度の測定範囲に制限がなくなり、３６０度どのような傾斜角度になっても測定が可能であるというメリットが得られる。
さらに、このような第５実施形態によれば、割り算をするために演算は複雑になるが、２つのホール素子の温度特性が揃っていれば、各々の温度特性による出力変化が相殺されるため、極めてフラットな温度特性を持つ傾斜角計測装置を得ることができる。
【０１２６】
次に、第５実施形態の変形例について以下に説明する。
この変形例は、図１０に示すような振り子型磁気センサシステムのホール素子４５Ａ、４５Ｂの各出力信号を以下のように処理し、その処理結果に基づいて振り子型磁気センサシステムの傾斜角度情報を求めるようにしたものである。
まず、第１の変形例は、振り子の傾斜角度範囲に応じて、使用するホール素子４５Ａ、４５Ｂを切り換えるものである。
【０１２７】
これを図１３のグラフを用いて説明すると、角度０度から９０度までの間はホール素子４５Ｂの出力を基に、角度９０度から１８０度までの間はホール素子４５Ａの出力を基に、角度１８０度から２７０度までの範囲はホール素子４５Ｂの出力を基に、角度２７０度から３６０度までの範囲はホール素子４５Ａの出力を基に、出力変化が角度変化とほぼリニアな関係にある部分だけを適宜使用するようにホール素子を切り換える。そして、それぞれの範囲で選択されたホール素子の出力信号に対して、上述の第１実施形態〜第４実施形態で記述したデータ処理を行い、符号などを考慮しながら振り子型磁気センサシステムの傾斜角度情報を得る。
【０１２８】
このような第１の変形例によれば、２つのホール素子の出力を切り換えて、出力を加算積分し符号を考慮するだけで、割り算を行う必要がないという特徴がある。
次に、第２の変形例は、ホール素子４５Ａの出力信号をＡ／Ｄ変換し、続いて選択回路を切り換えて、ホール素子４５Ｂの出力信号をＡ／Ｄ変換することによって、ほぼ同時刻におけるホール素子４５Ａと４５Ｂの出力信号のＡ／Ｄ変換値のペアを得るという操作を、振り子４３の固有周期の１／Ｎの間隔で繰り返す。そして、そのペアのＡ／Ｄ変換値の割り算を行って比率を求め、その求めた比率に基づいて、その時刻における振り子の角度情報を得る。その上で、この角度情報をＮ×Ｍ個分（Ｍは１以上の整数）加算積分した結果に基づいて振り子型磁気センサシステムの傾斜角情報を得る。
【０１２９】
ここで、この第２の変形例は、図２２に示す回路によりＡ／Ｄ変換処理までを実現でき、Ａ／Ｄ変換処理後の上記のデータ処理は、インタフェース回路１０２や外部回路で適宜行うことになる。
このような第２の変形例によれば、割り算等の演算回数が増える代わりに、３６０度のどの傾斜角度においても、振動振幅の大きさに依存しない安定した傾斜角計測装置を実現可能である。
【０１３０】
次に、本発明の傾斜角計測装置の第６実施形態について、図２４を参照して説明する。
この第６実施形態は、例えば図１に示す振り子型磁気センサシステムの起動、すなわち振り子３の動き始めを検出するようにし、それを検出したときに、図１４に示す第１実施形態と同様に、振り子型磁気センサシステムの傾斜角度を求めるようにしたものである。
【０１３１】
すなわち、この第６実施形態は、図２４に示すように、図１４に示す第１実施形態の構成を基本とし、タイミング信号生成回路６７をタイミング信号生成回路１１１に置き換えるとともに、センサ起動検出回路１１０と、起動検出モード設定手段（図示せず）とを追加するようにしたものである。
従って、この第６実施形態は、図２４に示すように、ホール素子５と、ホール素子駆動回路６１と、増幅回路６２と、減算回路６３と、オフセットキャンセル回路６４と、積分回路６５と、サンプルホールド回路６６と、センサ起動検出回路１１０と、タイミング信号生成回路１１１と、上記の起動検出モード設定手段とを備え、起動検出モード設定手段により振り子型磁気センサシステムの起動検出を行う起動検出モードが設定されたときには、後述のような動作を行うようにした。
【０１３２】
次に、このような構成からなる第６実施形態の動作例について説明する。
いま、起動検出モード設定手段により起動検出モードが設定されると、積分回路６５が、ホール素子５からの出力信号を、振り子３の固有周期の１／２倍の期間ごとに積分する。また、サンプルホールド回路６６は、その積分が終了するとその積分出力をサンプルホールドする。このような動作は、タイミング信号生成回路１１１が生成するタイミング信号Ｓ４１、Ｓ４２に基づいて行われる。
【０１３３】
センサ起動検出回路１１０は、サンプルホールド回路６６からの今回のサンプルホールド値と前回のサンプルホールド値との差分を求め、その求めた差分が基準値を上回る場合には、振り子３が動き始めたと判定し、傾斜角検出指令信号Ｓ４３をＯｕｔｐｕｔ２とタイミング信号生成回路１１１に出力する。
これにより、タイミング信号生成回路６７は、積分回路６５とサンプルホールド回路６６が、例えば図１５（Ａ）に示すような動作をするように、出力するタイミング信号Ｓ４１、Ｓ４２を切り換える。
【０１３４】
これにより傾斜角度検出モードに切り換わり、第１実施例と同様に、振り子型磁気センサシステムの傾斜角度を求めることができる。
以上のように、第６実施形態によれば、振り子の動き始めを検出でき、それを検出したときに、第１実施形態と同様に、振り子型磁気センサシステムの傾斜角度を求めることができる。
【０１３５】
なお、第６実施形態では、振り子型磁気センサシステムの起動検出モード時には、積分回路６５が、ホール素子５からの出力信号を、振り子３の固有周期の１／２倍の期間ごとに積分するようにした。しかし、その積分時間は、振り子３の固有周期の１／４倍から３／４倍の期間のうちのいずれかで良く、より好ましくは１／２倍の期間である。
【０１３６】
次に、本発明の傾斜角計測装置の第７実施形態について、図２５を参照して説明する。
この第７実施形態は、例えば図１に示す振り子型磁気センサシステムの起動、すなわち振り子３の動き始めを検出するようにし、それを検出したときに、図２０に示す第４実施形態と同様に、振り子型磁気センサシステムの傾斜角度を求めるようにしたものである。
【０１３７】
すなわち、この第７実施形態は、図２５に示すように、図２０に示す第４実施形態の構成を基本とし、タイミング信号生成回路９４をタイミング信号生成回路１２１に置き換えるとともに、センサ起動検出回路１２０と、起動検出モード設定手段（図示せず）とを追加するようにしたものである。
従って、この第７実施形態は、図２５に示すように、ホール素子５と、ホール素子駆動回路６１と、チョッパスイッチ７１と、増幅回路６２と、減算回路９１と、Ｄ／Ａコンバータ９２と、積分回路６５と、サンプルホールド回路８１と、インタフェース回路９３と、センサ起動検出回路１２０と、タイミング信号生成回路１２１と、上記の起動検出モード設定手段とを備え、起動検出モード設定手段により振り子型磁気センサシステムの起動検出を行う起動検出モードが設定されたときには、後述のような動作を行うようにした。
【０１３８】
次に、このような構成からなる第７実施形態の動作例について説明する。
いま、起動検出モード設定手段により起動検出モードが設定されると、積分回路６５が、ホール素子５からの出力信号に基づく信号を、振り子３の固有周期の１／（Ｍ×Ｎ）（Ｍは２以上の整数、Ｎは１以上の整数）倍だけ積分する。
サンプルホールド回路８１は、積分回路６５の積分の終了後にその積分出力をサンプルホードする。Ａ／Ｄコンバータ８２は、そのサンプルホールド値をデジタル信号にＡ／Ｄ変換する。
【０１３９】
このような動作は、タイミング信号生成回路１２１が生成するタイミング信号Ｓ５１、Ｓ５２、Ｓ５３、Ｓ５４に基づいて行われる。
センサ起動検出回路１２０は、Ａ／Ｄコンバータ８２からのＡ／Ｄ変換値のＮ個分について加算し、前回の加算値と今回の加算値との差分を求め、その求めた差分に基づいて振り子３の動き始めを検出し、その動き始めを検出したときには、傾斜角検出指令信号Ｓ５５をインタフェース回路９３とタイミング信号生成回路１２１に出力する。
【０１４０】
ここで、センサ起動検出回路１２０は、その差分を少なくとも２回求め、この求めた差分のうち少なくとも１つ以上が所定値以上の場合に、振り子３の動き始めであることを示す傾斜角検出指令信号Ｓ５５を出力するのが望ましい。
タイミング信号生成回路１２１は、傾斜角検出指令信号Ｓ５５を受け取ると、チョッパスイッチ７１、積分回路６５、サンプルホールド回路８１、およびＡ／Ｄコンバータ８２が、例えば図２１に示すような動作をするように、出力するタイミング信号Ｓ５１〜Ｓ５４を切り換える。
【０１４１】
これにより傾斜角度検出モードに切り換わり、第４実施例と同様に、振り子型磁気センサシステムの傾斜角度を求めることができる。
以上のように、第７実施形態によれば、振り子の動き始めを検出でき、それを検出したときに、第４実施形態と同様に、振り子型磁気センサシステムの傾斜角度を求めることができる。
【０１４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、被測定対象が傾斜した際に、振り子が振動していても精度良く傾斜角を測定できる。
また、本発明では、振り子の振動を強力にダンピングする必要性が乏しくなり、軸受けの摩擦を極力小さく設計できるようになるため、小さくて軽い振り子を使用して、超小型の傾斜角計測装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の振り子型磁気センサシステムの構成を示す図であり、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線の断面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図２】その第１の振り子型磁気センサシステムの振り子の振動状態を示す図である。
【図３】その第１振り子型磁気センサシステムのホール素子の出力特性を示す図である。
【図４】第２の振り子型磁気センサシステムの構成を示す図であり、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線の断面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】その第２の振り子型磁気センサシステムの振り子の振動状態を示す図である。
【図６】その第２の振り子型磁気センサシステムのホール素子の出力特性を示す図である。
【図７】第３の振り子型磁気センサシステムの構成を示す図であり、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線の断面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】その第３の振り子型磁気センサシステムの振動状態を示す図である。
【図９】その第３の振り子型磁気センサシステムのホール素子の出力特性を示す図である。
【図１０】第４の振り子型磁気センサシステムの構成を示す図であり、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線の断面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１１】その第４の振り子型磁気センサシステムの振り子の振動状態を示す図である。
【図１２】その第４の振り子型磁気センサシステムの振り子の振動状態を示す他の図である。
【図１３】その第４の振り子型磁気センサシステムのホール素子の出力特性を示す図である。
【図１４】本発明の傾斜角計測装置の第１実施形態の構成を示すブロック図である。
【図１５】その第１実施形態の動作例を説明する図である。
【図１６】本発明の傾斜角計測装置の第２実施形態の構成を示すブロック図である。
【図１７】その第２実施形態の動作例を説明する図である。
【図１８】本発明の傾斜角計測装置の第３実施形態の構成を示すブロック図である。
【図１９】その第３実施形態の動作例を説明する図である。
【図２０】本発明の傾斜角計測装置の第４実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２１】その第４実施形態の動作例を説明する図である。
【図２２】本発明の傾斜角計測装置の第５実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２３】その第５実施形態の動作例を説明する図である。
【図２４】本発明の傾斜角計測装置の第６実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２５】本発明の傾斜角計測装置の第７実施形態の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１、２１、４１  磁石ホルダ
２、２２  棒状磁石
３、２３、４３  振り子
４、２４、４４  回転軸
５、２５、４５Ａ、４５Ｂ  ホール素子
４２  円盤状磁石
６１  ホール素子駆動回路
６２  増幅回路
６３、９１  減算回路
６４  オフセットキャンセル回路
６５  積分回路
６６、８１  サンプルホールド回路
６７、８４、９４、１０４  タイミング信号生成回路
７１  チョッパスイッチ
８２  Ａ／Ｄコンバータ
８３、９３、１０２  インタフェース回路
９２  Ｄ／Ａコンバータ
１０１  選択回路
１１０、１２０  センサ起動検出回路
【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１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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