專利名稱：慣性力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于各種電子設(shè)備的慣性力傳感器。
背景技術(shù)：
以下，對現(xiàn)有的慣性力傳感器進(jìn)行說明。列舉角速度傳感器作為慣性 力傳感器。
圖6是現(xiàn)有的慣性力傳感器的感測電路的電路圖。在圖6中，此角速
度傳感器具備形成為音叉狀、H形、T形、音片形狀等各種形狀的振蕩 器(oscillator)(未圖示)；用以使此振蕩器振動的驅(qū)動電路(未圖示)；用 以感測因科里奧利力(慣性力)而產(chǎn)生于振蕩器的變形的感測電路2;以 及用以對驅(qū)動電路以及感測電路2供給電力的供電電路(未圖示)。
感測電路2中設(shè)置有連接電阻4和電容器6而形成的低通濾波器8及 高通濾波器10。經(jīng)由該低通濾波器8和高通濾波器10，在對因變形而從 振蕩器中輸出的電感測信號進(jìn)行平滑處理，并輸出角速度信號。
此種角速度傳感器被搭載用作例如數(shù)碼相機(jī)等的具有防抖功能的部件。
另外，作為與此申請案的發(fā)明相關(guān)的在先技術(shù)文獻(xiàn)信息，例如，眾所 周知有專利文獻(xiàn)1及專利文獻(xiàn)2。
在上述結(jié)構(gòu)中，感測電路2的低通濾波器8及高通濾波器10中使用的 電容器6充電如果未結(jié)束，則不能進(jìn)行正常的角速度檢測。尤其是在數(shù)碼 相機(jī)中使用角速度傳感器的情況下，在接通了數(shù)碼相機(jī)電源的起動后，無 法立即進(jìn)行正常抖動校正。關(guān)于這一點，如專利文獻(xiàn)1所示，盡管具有無 需經(jīng)由高通濾波器的電阻便能進(jìn)行充電的方法，但僅此無法充分進(jìn)行充 電。
專利文獻(xiàn)1:日本專利特開平5-207356號公報 專利文獻(xiàn)2:日本專利特開2002-243451號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種慣性力傳感器，其可充分進(jìn)行充電，在用于數(shù)碼相機(jī) 等的情況下，可在起動后立即進(jìn)行抖動校正。
本發(fā)明的慣性力傳感器，具備因慣性力而產(chǎn)生變形的振蕩器以及感測 電路，此感測電路對因變形而從振蕩器中輸出的感測信號進(jìn)行平滑處理并 輸出角速度信號。感測電路具有連接電阻和電容器而形成的低通濾波器及 高通濾波器，在低通濾波器的電阻和電容器之間連接有高通濾波器的電容 器的一端，且經(jīng)由低通濾波器和高通濾波器對感測信號進(jìn)行平滑處理并輸 出角速度信號。而且，其特征在于，在低通濾波器和高通濾波器中的任一 個的電阻上并聯(lián)連接有開關(guān)，并且使開關(guān)導(dǎo)通而不經(jīng)由電阻對電容器進(jìn)行 充電。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可從電容器的兩端進(jìn)行充電，也可視需要在從低通濾 波器側(cè)充電或者從高通濾波器側(cè)充電之間進(jìn)行選擇，均能夠進(jìn)行充電。尤 其是，當(dāng)從電容器兩端中的一端進(jìn)行充電時，有時會由于受到連接在另一 端的負(fù)載影響而無法穩(wěn)定地進(jìn)行充電，然而，因可從電容器的兩端進(jìn)行充 電，所以可穩(wěn)定地進(jìn)行充電。因此，即便在用于數(shù)碼相機(jī)等的情況下，也 可在起動后立即進(jìn)行抖動校正。


圖1是本發(fā)明實施方式中的角速度傳感器的框圖。
圖2是本發(fā)明實施方式中的角速度傳感器的感測電路的電路圖。
圖3是表示相對于抖動頻率的增益的特性波形圖。
圖4是表示圖2的(A點) (E點)中的特性波形的特性波形圖。
圖5是表示角速度信號達(dá)到穩(wěn)定范圍為止的時間的特性波形圖。
圖6是現(xiàn)有慣性力傳感器的感測電路的電路圖。
附圖標(biāo)記說明
12 振蕩器
14 驅(qū)動電路
16 監(jiān)視電路18感測電路
20驅(qū)動電極
22感測電極
24監(jiān)視電極
26AGC電路
28BPF電路
30放大電路
32差分放大電路
34同步檢波電路
36低通濾波器
38高通濾波器
40噪聲濾波器
42第1低通濾波器
44第2低通濾波器
46、62放大器
48、54電阻
50、56電容器
52第2電壓
58第3電壓
60第4電壓
64、66開關(guān)
具體實施例方式
以下， 一面參照附圖一面說明本發(fā)明實施方式的慣性力傳感器中的角 速度傳感器。 (實施方式)
圖1是本發(fā)明實施方式中的角速度傳感器的框圖。在圖1中，角速度
傳感器具備振蕩器12;使此振蕩器12振動的驅(qū)動電路14;對此振蕩器 12的振動狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視的監(jiān)視電路16;感測由慣性力(科里奧利力)引 起振蕩器12變形的感測電路18;以及用以對驅(qū)動電路14及感測電路18進(jìn)行供電的供電電路(未圖示)。
振蕩器12是將多層結(jié)構(gòu)的驅(qū)動電極20、感測電極22、及監(jiān)視電極24 配置在音叉狀硅襯底上而形成的，上述多層結(jié)構(gòu)的驅(qū)動電極20是利用由 Ag或Au等金屬導(dǎo)體構(gòu)成的電極夾著由PZT構(gòu)成的壓電薄膜而形成的。另 外，硅襯底的形狀可以是H形、T形或音片形狀等。
驅(qū)動電路14由控制電壓的AGC電路26、 BPF電路28及放大用于對 驅(qū)動電極20進(jìn)行通電的電壓的放大電路30構(gòu)成。而且，監(jiān)視電路16根據(jù) 振蕩器12的振動狀態(tài)，檢測出振蕩器12的振動值較小時，驅(qū)動電路14經(jīng) 由AGC電路26將用以對振蕩器12進(jìn)行通電的電壓放大。相反，監(jiān)視電 路16檢測出振蕩器12的放大值較大時，驅(qū)動電路14經(jīng)由AGC電路26使 用于對振蕩器12進(jìn)行通電的電壓減小。通過上述工作，以使振蕩器12的 振動以固定周期及振幅進(jìn)行振動的方式，來控制用以于對振蕩器12進(jìn)行 通電的電壓。
感測電路18感測由慣性力引起的振蕩器12的變形，并對從感測電極 22中電輸出的感測信號進(jìn)行處理。從感測電極22中電輸出的兩個感測信 號，經(jīng)由差分放大電路32和同步檢波電路34被輸出。并且，這些感測信 號經(jīng)低通濾波器36、高通濾波器38及噪聲濾波器40被平滑處理，并作為
角速度信號被輸出。
圖2是本發(fā)明實施方式中的角速度傳感器的感測電路的電路圖。如圖 2所示，低通濾波器36通過連接第1低通濾波器42和第2低通濾波器44 而形成。
第1低通濾波器42具有放大器46，上述放大器46從輸出端子輸出經(jīng) 濾波的感測信號。感測信號經(jīng)由輸入電阻被輸入到放大器46的同相輸入 端子。而且，第1電壓45被施加到放大器46的反相輸入端子中。
第2低通濾波器44具備彼此串聯(lián)連接的電阻48及電容器50。電阻48 的一端連接在放大器46的輸出端子上，第2龜壓52被施加到電容器50的
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低通濾波器36的后級設(shè)置有高通濾波器38。此高通濾波器38具備彼 此串聯(lián)連接的電阻54及電容器56。在第2低通濾波器44的電阻48和電 容器50之間連接有高通濾波器38的電容器56的一端。而且，第3電壓58被施加到高通濾波器38的電阻54 —端。
在高通濾波器38的后級設(shè)置有噪聲濾波器40。此噪聲濾波器40具有 放大器62，此放大器62從輸出端子輸出經(jīng)濾波的感測信號。感測信號被 輸入到放大器62的同相輸入端子，此感測信號是從高通濾波器38的電阻 54和電容器56之間輸出的。而且，第4電壓60經(jīng)由輸入電阻被施加到放 大器62的反相輸入端子。
在此，如果將第2低通濾波器44的電容器50和高通濾波器38的電容
器56加以比較，那么高通濾波器38的電容器56的電容大于第2低通濾波
器44的電容器50的電容IO倍左右，充電需要耗費時間。因此，在本發(fā)明
的慣性力傳感器中，設(shè)置有對高通濾波器38的電容器56進(jìn)行快速充電的 充電單元。
也就是說，使各開關(guān)64、 66和低通濾波器36及高通濾波器38兩者的 電阻48、 54并聯(lián)連接，并且使這些開關(guān)64、 66導(dǎo)通而不經(jīng)由電阻48、 54 便能對高通濾波器38的電容器56進(jìn)行充電。并且，使被施加到噪聲濾波 器40的放大器62的反相輸入端子上的第4電壓60的電壓值和被施加到高 通濾波器38的電阻54 —端上的第3電壓58的電壓值相同。根據(jù)上述結(jié) 構(gòu)，便可對電容器56進(jìn)行快速充電。
此外，在圖2中，也可串聯(lián)地將開關(guān)(未圖示)分別插入在高通濾波 器38的電容器56的兩端。在這種結(jié)構(gòu)的情況下，如果使兩端的開關(guān)為非 導(dǎo)通，則對電容器56的充電及放電停止。因此，如果預(yù)先使電容器56為 充電狀態(tài)，那么可將此充電狀態(tài)保持固定時間。
而且，通過將電容器56的充電狀態(tài)保持固定時間，可在早期使E點 的輸出電壓值穩(wěn)定。例如，設(shè)置在電容器56兩端的兩個開關(guān)中，使其中 一個開關(guān)連接在前級電路上，并使另一個開關(guān)連接在后級電路上。另外， 前級電路為高通濾波器38，后級電路為噪聲濾波器40。此時，通過使上 述兩個開關(guān)為非導(dǎo)通狀態(tài)，停止對前級電路或者后級電路進(jìn)行供電。使兩 個開關(guān)為非導(dǎo)通狀態(tài)的時刻下的電容器56保持充電狀態(tài)。之后，使兩個 開關(guān)導(dǎo)通，則電容器56對前級電路或者后級電路進(jìn)行放電，因此C點、D 點的電壓值快速穩(wěn)定。
而且，如果設(shè)置停止對放大器46、 62及第2電壓52、第3電壓58、第4電壓60供電的開關(guān)，那么可進(jìn)一步實現(xiàn)E點的輸出電壓值的早期穩(wěn) 定化。
圖3是表示相對于抖動頻率的增益的特性波形圖。在圖3中，在將上 述角速度傳感器用于數(shù)碼相機(jī)防抖機(jī)構(gòu)的情況下，在5 20 Hz左右產(chǎn)生抖 動。因此，通過上述低通濾波器36和高通濾波器38，使5 20Hz時的增 益不衰減。另外，如果考慮到噪聲等的影響，也可使0.1 200 Hz時的增
益不衰減。
圖4是表示圖2所示的各點(A點) (E點)中的特性波形的特性 波形圖。表示對感測信號進(jìn)行平滑處理并輸出角速度信號為止的各點中的 特性波形。
在A點被輸入的感測信號是對由振蕩器12產(chǎn)生的正弦波信號進(jìn)行檢 波后所得的周期信號。此感測信號經(jīng)放大器46反相處理后成為圖4之B 點所示的信號。然后，經(jīng)過平滑處理，經(jīng)由C點、D點而在E點輸出表示 角速度的信號。
通過上述結(jié)構(gòu)，使開關(guān)64、 66與低通濾波器36及高通濾波器38的至 少任一個電阻48、 54并聯(lián)連接，并且使開關(guān)64、 66導(dǎo)通而不經(jīng)由電阻 48、 54對電容器56進(jìn)行充電。根據(jù)此工作，可從電容器56的兩端進(jìn)行充 電，因此，可視需要，選擇從低通濾波器36側(cè)進(jìn)行充電或者從高通濾波 器38側(cè)進(jìn)行充電，均可進(jìn)行充電。尤其是，當(dāng)從電容器56的兩端中的一 端進(jìn)行充電時，有時會由于受到連接于另一端的負(fù)載的影響而無法穩(wěn)定地 進(jìn)行充電。然而，本發(fā)明的慣性力傳感器可從電容器56的兩端進(jìn)行充 電，因此可穩(wěn)定地進(jìn)行充電。
這樣，如果使各開關(guān)64、 66與低通濾波器36及高通濾波器38兩者的 電阻48、 54并聯(lián)連接，并且使開關(guān)64、 66導(dǎo)通而不經(jīng)由電阻48、 54對高 通濾波器38的電容器56進(jìn)行充電，那么可穩(wěn)定地進(jìn)行快速充電。
圖5表示可進(jìn)行正常角速度檢測的角速度信號到達(dá)穩(wěn)定范圍為止的時 間的特性波形圖。相對于橫軸的時間，縱軸將圖4的E點中角速度信號表 示為輸出電壓。而且，參考電壓是放大器62的動態(tài)范圍的中點。另外， 穩(wěn)定范圍是靠近參考電壓的固定范圍內(nèi)的區(qū)域。
如圖5所示，本申請案中角速度信號達(dá)到穩(wěn)定范圍為止的時間(Tl)，早于現(xiàn)有的角速度信號達(dá)到穩(wěn)定范圍為止的時間(T2)。就角速度 信號達(dá)到穩(wěn)定范圍為止的時間來說，目前需要耗費數(shù)秒 數(shù)十秒，而本申 請案中，l秒以下便可達(dá)到穩(wěn)定范圍。
而且，由于使被施加到噪聲濾波器40的放大器62的反相輸入端子上 的第4電壓60和被施加到高通濾波器38的電容器56 —端上的第3電壓 58為相同電壓，因此，尤其可抑制放大器62中噪聲信號重疊到角速度信 號上。因此，即便用于數(shù)碼相機(jī)等的情況下，也可在起動后立即進(jìn)行抖動 校正。
工業(yè)利用可能性
如上所示，本發(fā)明的慣性力傳感器可對用于感測電路的高通濾波器的 電容器進(jìn)行快速充電，因此可用于各種電子設(shè)備中。
權(quán)利要求
1、一種慣性力傳感器，其特征在于具備振蕩器；以及感測電路，其對從所述振蕩器輸出的感測信號進(jìn)行平滑處理并輸出角速度信號，所述感測電路具有連接電阻和電容器而形成的低通濾波器及高通濾波器，在所述低通濾波器的電阻和電容器之間連接有所述高通濾波器的電容器的一端，經(jīng)由所述低通濾波器和所述高通濾波器對所述感測信號進(jìn)行平滑處理并輸出角速度信號，開關(guān)與所述低通濾波器及所述高通濾波器中任一個的所述電阻并聯(lián)連接，并且使所述開關(guān)導(dǎo)通以對所述電容器進(jìn)行充電。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的慣性力傳感器，其特征在于 所述開關(guān)與所述低通濾波器及所述高通濾波器兩者的所述電阻并聯(lián)連接，并且使所述開關(guān)導(dǎo)通以對所述電容器進(jìn)行充電。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的慣性力傳感器，其特征在于 所述感測電路還具備噪聲濾波器，從所述高通濾波器輸出的角速度信號經(jīng)由所述噪聲濾波器被輸出， 所述噪聲濾波器具有放大器，所述角速度信號被輸入到所述放大器的同相輸入端子中， 電壓經(jīng)由輸入電阻被施加到所述放大器的反相輸入端子中， 從所述放大器的輸出端子輸出經(jīng)放大的所述角速度信號， 將與施加到所述放大器的所述反相輸入端子的所述電壓相同的電壓施 加到所述高通濾波器的電容器的一端。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的慣性力傳感器，其特征在于 在所述高通濾波器的所述電容器的兩端設(shè)置所述開關(guān)， 經(jīng)由所述開關(guān)連接前級電路和后級電路。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的慣性力傳感器，其特征在于還具備停止對所述前級電路或者所述后級電路供電的功能。
全文摘要
本發(fā)明提供一種慣性力傳感器，其中，各開關(guān)(64)、(66)與低通濾波器(36)及高通濾波器(38)兩者的電阻(48)、(54)并聯(lián)連接，并且使上述開關(guān)(64)、(66)導(dǎo)通而不經(jīng)由電阻(48)、(54)便可對高通濾波器(38)的電容器(56)進(jìn)行快速充電。
文檔編號G01C19/56GK101410694SQ20078001131
公開日2009年4月15日 申請日期2007年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月27日
發(fā)明者植村猛 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社