(57)【要約】【課題】  各センサ素子の感度軸方向の理想感度軸方向に対するずれを補正して高精度に加速度を検出すること。【解決手段】  本発明による加速度検出装置は、少なくとも２以上のセンサ素子２１，２２が実装された加速度センサ１０と、搭載状態における加速度センサ１０の各センサ素子２１，２２の感度軸方向２１ａ，２２ａと、各センサ素子の理想感度軸方向２１ｂ，２２ｂとのずれ角θ１、θ２の計測結果に基づいて決定された補正係数Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌを記憶する記憶手段を含み、補正係数Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌを用いて各センサ素子２１，２２の検出値Ｍ１，Ｍ２に補正処理を施して、補正加速度ＴＹＰ１、ＴＹＰ２を算出する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２以上のセンサ素子が実装された加速度センサと、
搭載状態における加速度センサの各センサ素子の感度軸方向と、各センサ素子の理想感度軸方向とのずれ角の計測結果に基づいて決定された補正係数を記憶する記憶手段と、
前記補正係数を用いて前記各センサ素子の検出値に補正処理を施す補正手段とを含むことを特徴とする、加速度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多次元加速度センサに係り、より詳細には、当該誤差等により生ずるセンサ素子の理想軸からのずれ角を効果的に補正する加速度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、一方の出力軸の出力値を補正せず、当該一方の出力軸に直交する仮想軸に対して他方の出力軸の出力値を変換補正することで、両軸の直交性を保ちつつ、多次元加速度センサの出力軸のずれ（ミスアライメント角）を補正する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１８７０４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、２次元加速度センサにおいて、センサ素子の基板への実装時、２次元加速度センサの車体の被検出体等への組み付け時等にセンサ素子の出力軸に理想感度軸方向に対するずれが生じ、これにより、２次元加速度センサの出力値（加速度）に誤差が生ずる場合がある。これらのずれの要因を無くすことは現実的に困難であるため、上述の従来技術の如く、ある程度のずれを許容しつつ、センサ素子の出力値に補正処理を施すことが行われている。
【０００４】
しかしながら、上述の従来技術では、全てのセンサ素子の出力軸にずれが生じている場合、基準とされる出力軸自体もずれていることになり、検出結果に誤差成分が依然として残るという問題点がある。
【０００５】
そこで、本発明は、各センサ素子の出力軸方向（感度軸方向）の理想感度軸方向に対するずれを補正して高精度に加速度を検出することができる、加速度検出装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の一局面によれば、少なくとも２以上のセンサ素子が実装された加速度センサと、
搭載状態における加速度センサの各センサ素子の感度軸方向と、各センサ素子の理想感度軸方向とのずれ角の計測結果に基づいて決定された補正係数を記憶する記憶手段と、
前記補正係数を用いて前記各センサ素子の検出値に補正処理を施す補正手段とを含むことを特徴とする、加速度検出装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、各センサ素子の各理想感度軸方向のずれが補正され、高精度に加速度を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【０００９】
図１は、本発明による加速度検出装置に関連する加速度センサ１０を示す図である。本実施例の加速度センサ１０は、２次元加速度センサであり、それぞれの感度軸方向２１ａ，２２ａの加速度を検出する２つのセンサ素子２１，２２と、センサ素子２１，２２が実装される基板１４と、基板１４を支持する支持体１６とを含む。２つのセンサ素子２１，２２の感度軸方向２１ａ，２２ａは、加速度センサ１０の所定の基準軸１０ａに対して、４５度をなす方向に設定されている。
【００１０】
加速度センサ１０は、その用途に応じて適切な箇所に搭載され、所定の方向に対して基準軸１０ａが合わせられる。例えば、車両の分野では、加速度センサ１０は、車体のフロア部等に搭載されてよい。尚、加速度センサ１０は、ＥＣＵ（電子制御装置）に内蔵されるものであってもよい。
【００１１】
加速度センサ１０には、加速度算出装置３０が接続される。加速度算出装置３０は、ＣＰＵやＲＯＭ等を備えるマイクロコンピューターで構成されてよい。加速度算出装置３０には、２つのセンサ素子２１，２２の出力信号が入力される。加速度算出装置３０は、２つのセンサ素子２１，２２からの出力信号に基づいて、加速度の大きさ、及び、加速度の向き（基準軸１０ａに対する方向）を算出する。尚、加速度算出装置３０は、加速度センサ１０に内蔵されるマイクロコンピューターであってもよく、或いは、加速度センサ１０とは別に搭載され、加速度センサ１０の出力値を用いて各種制御を行うＥＣＵであってもよい。
【００１２】
図２は、加速度センサ１０の搭載状態を示す図である。図２に示す加速度センサ１０では、センサ素子２１，２２の感度軸方向２１ａ，２２ａと、基準軸１０ａに対する理想的な感度方向（以下、「理想感度方向２１ｂ，２２ｂ」という）との間にずれが生じている。このずれは、センサ素子の基板への実装時の組み付け誤差、加速度センサ１０自体の組み付け誤差のような各種組み付け誤差や、各構成要素の単品の製造誤差等が原因となる。
【００１３】
ところで、２つのセンサ素子２１，２２が検出する加速度Ｍ１，Ｍ２は、感度軸方向２１ａ，２２ａの加速度成分である。従って、加速度Ｍ１，Ｍ２を単に合成して加速度を算出する構成では、上述の如くずれが存在する場合、算出した加速度に、当該ずれに起因した誤差が生ずる。
【００１４】
これに対して、本実施例の加速度算出装置３０は、２つのセンサ素子２１，２２が検出する加速度Ｍ１，Ｍ２に対して、それぞれに補正を加えた補正加速度ＴＹＰ１、ＴＹＰ２を算出し、補正加速度ＴＹＰ１、ＴＹＰ２を合成することで、より正確な加速度を算出する。
【００１５】
この際、図３に示すようなずれ角θ１、θ２を想定すると、ＴＹＰ１、ＴＹＰ２は、次のように表わされる。
ＴＹＰ１＝Ｉ×Ｍ１−Ｊ×Ｍ２      式（１）
但し、Ｉ＝ｃｏｓθ１＋ｓｉｎθ１／ｔａｎθ、Ｊ＝ｓｉｎθ１／ｓｉｎθ
ＴＹＰ２＝Ｋ×Ｍ１＋Ｌ×Ｍ２      式（２）
但し、Ｋ＝ｓｉｎθ２／ｓｉｎθ、Ｌ＝ｃｏｓθ２−ｓｉｎθ２／ｔａｎθ
上記式（１）、（２）は、図３に示す方向の加速度Ｇを想定すると、
ｃｏｓ（α＋θ）＝Ｍ１／Ｇ      式（３）
ｃｏｓα＝Ｍ２／Ｇ      式（４）
ｃｏｓ（α＋θ＋θ１）＝ＴＹＰ１／Ｇ      式（５）
ｃｏｓ（α＋θ２）＝ＴＹＰ２／Ｇ      式（６）
なる関係式が成り立つことに基づき（但し、αは、センサ素子２２の感度軸方向２２ａと加速度Ｇの方向とのなす角度である）、α及びＧを消去することで上記式（１）、（２）が導かれる。
【００１６】
ここで、上記式（１）、（２）において、ずれ角θ１は、図３に示すように、センサ素子２１の感度軸方向２１ａの理想感度方向２１ｂに対するずれ角（反時計回りを正とする、以下同じ）であり、ずれ角θ２は、センサ素子２２の感度軸方向２２ａの理想感度方向２２ｂに対するずれ角である。また、角度θは、センサ素子２２の感度軸方向２２ａのセンサ素子２１の感度軸方向２１ａに対するなす角度であり、センサ素子２２の理想感度方向２２ｂのセンサ素子２１の理想感度方向２１ｂに対するなす角度β（典型的には９０度）とすると、β＋θ２−θ１で表わされる。
【００１７】
ずれ角θ１、θ２は、好ましくは、実際の搭載状態の加速度センサ１０に対する試験により計測される。また、このずれ角θ１、θ２の計測は、例えば車両の製造工程終了後や出荷前等、加速度センサ１０の個体毎に実行される。尚、計測方法としては、実際の搭載状態の加速度センサ１０に対して、理想感度方向に対して所定角をなす複数の方向から一定の衝撃を入力し、その際のセンサ素子２１，２２の出力信号を解析するものであってよい。
【００１８】
上記式（１）、（２）における補正係数Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌは、このようにして計測されたずれ角θ１、θ２及びこれらから算出される角度θに基づいて、決定される。補正係数Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌは、適切な記憶装置（例えば、加速度算出装置３０のＲＯＭ）に記憶される。以後、加速度算出装置３０は、図４に示すように、記憶された補正係数Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌを用いて、上述の如く、２つのセンサ素子２１，２２からの加速度Ｍ１，Ｍ２のそれぞれに対して、補正処理（上記式（１）、（２）参照）を施して、補正加速度ＴＹＰ１、ＴＹＰ２を算出する。
【００１９】
以上のとおり、本実施例によれば、加速度センサ１０の各センサ素子の出力に対してそれぞれに補正を行うため、加速度センサ１０の各感度軸方向にずれが生じた場合であっても、所期の方向（即ち、理想感度方向）の正確な加速度を検出することが可能である。また、補正処理は、予め決定された補正係数を用いて実行されるので、計算負荷が少ない算出を実現することができる。
【００２０】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００２１】
例えば、上述した説明では、加速度センサとして２次元加速度センサが示されているが、本発明は、３方向の出力軸を有する３次元加速度センサにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による加速度検出装置に関連する加速度センサ１０を示す図である。
【図２】ずれを有する加速度センサ１０の搭載状態を示す図である。
【図３】センサ素子の感度軸方向のずれ角を示す説明図である。
【図４】本実施例の加速度算出装置３０による補正処理の説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０    加速度センサ
１０ａ    基準軸
２１，２２    センサ素子
２１ａ，２２ａ    感度軸方向
２１ｂ，２２ｂ    理想感度軸方向
３０    加速度算出装置
ＴＹＰ１、ＴＹＰ２    補正加速度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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