专利名称：惯性力传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于各种电子设备的惯性力传感器。
背景技术：
以下，对现有的惯性力传感器进行说明。列举角速度传感器作为惯性 力传感器。
图6是现有的惯性力传感器的感测电路的电路图。在图6中，此角速
度传感器具备形成为音叉状、H形、T形、音片形状等各种形状的振荡 器(oscillator)(未图示)；用以使此振荡器振动的驱动电路(未图示)；用 以感测因科里奥利力(惯性力)而产生于振荡器的变形的感测电路2;以 及用以对驱动电路以及感测电路2供给电力的供电电路(未图示)。
感测电路2中设置有连接电阻4和电容器6而形成的低通滤波器8及 高通滤波器10。经由该低通滤波器8和高通滤波器10，在对因变形而从 振荡器中输出的电感测信号进行平滑处理，并输出角速度信号。
此种角速度传感器被搭载用作例如数码相机等的具有防抖功能的部件。
另外，作为与此申请案的发明相关的在先技术文献信息，例如，众所 周知有专利文献1及专利文献2。
在上述结构中，感测电路2的低通滤波器8及高通滤波器10中使用的 电容器6充电如果未结束，则不能进行正常的角速度检测。尤其是在数码 相机中使用角速度传感器的情况下，在接通了数码相机电源的起动后，无 法立即进行正常抖动校正。关于这一点，如专利文献1所示，尽管具有无 需经由高通滤波器的电阻便能进行充电的方法，但仅此无法充分进行充 电。
专利文献1:日本专利特开平5-207356号公报 专利文献2:日本专利特开2002-243451号公报
发明内容
本发明提供一种惯性力传感器，其可充分进行充电，在用于数码相机 等的情况下，可在起动后立即进行抖动校正。
本发明的惯性力传感器，具备因惯性力而产生变形的振荡器以及感测 电路，此感测电路对因变形而从振荡器中输出的感测信号进行平滑处理并 输出角速度信号。感测电路具有连接电阻和电容器而形成的低通滤波器及 高通滤波器，在低通滤波器的电阻和电容器之间连接有高通滤波器的电容 器的一端，且经由低通滤波器和高通滤波器对感测信号进行平滑处理并输 出角速度信号。而且，其特征在于，在低通滤波器和高通滤波器中的任一 个的电阻上并联连接有开关，并且使开关导通而不经由电阻对电容器进行 充电。
根据上述结构，可从电容器的两端进行充电，也可视需要在从低通滤 波器侧充电或者从高通滤波器侧充电之间进行选择，均能够进行充电。尤 其是，当从电容器两端中的一端进行充电时，有时会由于受到连接在另一 端的负载影响而无法稳定地进行充电，然而，因可从电容器的两端进行充 电，所以可稳定地进行充电。因此，即便在用于数码相机等的情况下，也 可在起动后立即进行抖动校正。
图1是本发明实施方式中的角速度传感器的框图。
图2是本发明实施方式中的角速度传感器的感测电路的电路图。
图3是表示相对于抖动频率的增益的特性波形图。
图4是表示图2的(A点) (E点)中的特性波形的特性波形图。
图5是表示角速度信号达到稳定范围为止的时间的特性波形图。
图6是现有惯性力传感器的感测电路的电路图。
附图标记说明
12 振荡器
14 驱动电路
16 监视电路18感测电路
20驱动电极
22感测电极
24监视电极
26AGC电路
28BPF电路
30放大电路
32差分放大电路
34同步检波电路
36低通滤波器
38高通滤波器
40噪声滤波器
42第1低通滤波器
44第2低通滤波器
46、62放大器
48、54电阻
50、56电容器
52第2电压
58第3电压
60第4电压
64、66开关
具体实施例方式
以下， 一面参照附图一面说明本发明实施方式的惯性力传感器中的角 速度传感器。 (实施方式)
图1是本发明实施方式中的角速度传感器的框图。在图1中，角速度
传感器具备振荡器12;使此振荡器12振动的驱动电路14;对此振荡器 12的振动状态进行监视的监视电路16;感测由惯性力(科里奥利力)引 起振荡器12变形的感测电路18;以及用以对驱动电路14及感测电路18进行供电的供电电路(未图示)。
振荡器12是将多层结构的驱动电极20、感测电极22、及监视电极24 配置在音叉状硅衬底上而形成的，上述多层结构的驱动电极20是利用由 Ag或Au等金属导体构成的电极夹着由PZT构成的压电薄膜而形成的。另 外，硅衬底的形状可以是H形、T形或音片形状等。
驱动电路14由控制电压的AGC电路26、 BPF电路28及放大用于对 驱动电极20进行通电的电压的放大电路30构成。而且，监视电路16根据 振荡器12的振动状态，检测出振荡器12的振动值较小时，驱动电路14经 由AGC电路26将用以对振荡器12进行通电的电压放大。相反，监视电 路16检测出振荡器12的放大值较大时，驱动电路14经由AGC电路26使 用于对振荡器12进行通电的电压减小。通过上述工作，以使振荡器12的 振动以固定周期及振幅进行振动的方式，来控制用以于对振荡器12进行 通电的电压。
感测电路18感测由惯性力引起的振荡器12的变形，并对从感测电极 22中电输出的感测信号进行处理。从感测电极22中电输出的两个感测信 号，经由差分放大电路32和同步检波电路34被输出。并且，这些感测信 号经低通滤波器36、高通滤波器38及噪声滤波器40被平滑处理，并作为
角速度信号被输出。
图2是本发明实施方式中的角速度传感器的感测电路的电路图。如图 2所示，低通滤波器36通过连接第1低通滤波器42和第2低通滤波器44 而形成。
第1低通滤波器42具有放大器46，上述放大器46从输出端子输出经 滤波的感测信号。感测信号经由输入电阻被输入到放大器46的同相输入 端子。而且，第1电压45被施加到放大器46的反相输入端子中。
第2低通滤波器44具备彼此串联连接的电阻48及电容器50。电阻48 的一端连接在放大器46的输出端子上，第2龟压52被施加到电容器50的
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低通滤波器36的后级设置有高通滤波器38。此高通滤波器38具备彼 此串联连接的电阻54及电容器56。在第2低通滤波器44的电阻48和电 容器50之间连接有高通滤波器38的电容器56的一端。而且，第3电压58被施加到高通滤波器38的电阻54 —端。
在高通滤波器38的后级设置有噪声滤波器40。此噪声滤波器40具有 放大器62，此放大器62从输出端子输出经滤波的感测信号。感测信号被 输入到放大器62的同相输入端子，此感测信号是从高通滤波器38的电阻 54和电容器56之间输出的。而且，第4电压60经由输入电阻被施加到放 大器62的反相输入端子。
在此，如果将第2低通滤波器44的电容器50和高通滤波器38的电容
器56加以比较，那么高通滤波器38的电容器56的电容大于第2低通滤波
器44的电容器50的电容IO倍左右，充电需要耗费时间。因此，在本发明
的惯性力传感器中，设置有对高通滤波器38的电容器56进行快速充电的 充电单元。
也就是说，使各开关64、 66和低通滤波器36及高通滤波器38两者的 电阻48、 54并联连接，并且使这些开关64、 66导通而不经由电阻48、 54 便能对高通滤波器38的电容器56进行充电。并且，使被施加到噪声滤波 器40的放大器62的反相输入端子上的第4电压60的电压值和被施加到高 通滤波器38的电阻54 —端上的第3电压58的电压值相同。根据上述结 构，便可对电容器56进行快速充电。
此外，在图2中，也可串联地将开关(未图示)分别插入在高通滤波 器38的电容器56的两端。在这种结构的情况下，如果使两端的开关为非 导通，则对电容器56的充电及放电停止。因此，如果预先使电容器56为 充电状态，那么可将此充电状态保持固定时间。
而且，通过将电容器56的充电状态保持固定时间，可在早期使E点 的输出电压值稳定。例如，设置在电容器56两端的两个开关中，使其中 一个开关连接在前级电路上，并使另一个开关连接在后级电路上。另外， 前级电路为高通滤波器38，后级电路为噪声滤波器40。此时，通过使上 述两个开关为非导通状态，停止对前级电路或者后级电路进行供电。使两 个开关为非导通状态的时刻下的电容器56保持充电状态。之后，使两个 开关导通，则电容器56对前级电路或者后级电路进行放电，因此C点、D 点的电压值快速稳定。
而且，如果设置停止对放大器46、 62及第2电压52、第3电压58、第4电压60供电的开关，那么可进一步实现E点的输出电压值的早期稳 定化。
图3是表示相对于抖动频率的增益的特性波形图。在图3中，在将上 述角速度传感器用于数码相机防抖机构的情况下，在5 20 Hz左右产生抖 动。因此，通过上述低通滤波器36和高通滤波器38，使5 20Hz时的增 益不衰减。另外，如果考虑到噪声等的影响，也可使0.1 200 Hz时的增
益不衰减。
图4是表示图2所示的各点(A点) (E点)中的特性波形的特性 波形图。表示对感测信号进行平滑处理并输出角速度信号为止的各点中的 特性波形。
在A点被输入的感测信号是对由振荡器12产生的正弦波信号进行检 波后所得的周期信号。此感测信号经放大器46反相处理后成为图4之B 点所示的信号。然后，经过平滑处理，经由C点、D点而在E点输出表示 角速度的信号。
通过上述结构，使开关64、 66与低通滤波器36及高通滤波器38的至 少任一个电阻48、 54并联连接，并且使开关64、 66导通而不经由电阻 48、 54对电容器56进行充电。根据此工作，可从电容器56的两端进行充 电，因此，可视需要，选择从低通滤波器36侧进行充电或者从高通滤波 器38侧进行充电，均可进行充电。尤其是，当从电容器56的两端中的一 端进行充电时，有时会由于受到连接于另一端的负载的影响而无法稳定地 进行充电。然而，本发明的惯性力传感器可从电容器56的两端进行充 电，因此可稳定地进行充电。
这样，如果使各开关64、 66与低通滤波器36及高通滤波器38两者的 电阻48、 54并联连接，并且使开关64、 66导通而不经由电阻48、 54对高 通滤波器38的电容器56进行充电，那么可稳定地进行快速充电。
图5表示可进行正常角速度检测的角速度信号到达稳定范围为止的时 间的特性波形图。相对于横轴的时间，纵轴将图4的E点中角速度信号表 示为输出电压。而且，参考电压是放大器62的动态范围的中点。另外， 稳定范围是靠近参考电压的固定范围内的区域。
如图5所示，本申请案中角速度信号达到稳定范围为止的时间(Tl)，早于现有的角速度信号达到稳定范围为止的时间(T2)。就角速度 信号达到稳定范围为止的时间来说，目前需要耗费数秒 数十秒，而本申 请案中，l秒以下便可达到稳定范围。
而且，由于使被施加到噪声滤波器40的放大器62的反相输入端子上 的第4电压60和被施加到高通滤波器38的电容器56 —端上的第3电压 58为相同电压，因此，尤其可抑制放大器62中噪声信号重叠到角速度信 号上。因此，即便用于数码相机等的情况下，也可在起动后立即进行抖动 校正。
工业利用可能性
如上所示，本发明的惯性力传感器可对用于感测电路的高通滤波器的 电容器进行快速充电，因此可用于各种电子设备中。
权利要求
1、一种惯性力传感器，其特征在于具备振荡器；以及感测电路，其对从所述振荡器输出的感测信号进行平滑处理并输出角速度信号，所述感测电路具有连接电阻和电容器而形成的低通滤波器及高通滤波器，在所述低通滤波器的电阻和电容器之间连接有所述高通滤波器的电容器的一端，经由所述低通滤波器和所述高通滤波器对所述感测信号进行平滑处理并输出角速度信号，开关与所述低通滤波器及所述高通滤波器中任一个的所述电阻并联连接，并且使所述开关导通以对所述电容器进行充电。
2、 根据权利要求l所述的惯性力传感器，其特征在于 所述开关与所述低通滤波器及所述高通滤波器两者的所述电阻并联连接，并且使所述开关导通以对所述电容器进行充电。
3、 根据权利要求l所述的惯性力传感器，其特征在于 所述感测电路还具备噪声滤波器，从所述高通滤波器输出的角速度信号经由所述噪声滤波器被输出， 所述噪声滤波器具有放大器，所述角速度信号被输入到所述放大器的同相输入端子中， 电压经由输入电阻被施加到所述放大器的反相输入端子中， 从所述放大器的输出端子输出经放大的所述角速度信号， 将与施加到所述放大器的所述反相输入端子的所述电压相同的电压施 加到所述高通滤波器的电容器的一端。
4、 根据权利要求l所述的惯性力传感器，其特征在于 在所述高通滤波器的所述电容器的两端设置所述开关， 经由所述开关连接前级电路和后级电路。
5、 根据权利要求4所述的惯性力传感器，其特征在于还具备停止对所述前级电路或者所述后级电路供电的功能。
全文摘要
本发明提供一种惯性力传感器，其中，各开关(64)、(66)与低通滤波器(36)及高通滤波器(38)两者的电阻(48)、(54)并联连接，并且使上述开关(64)、(66)导通而不经由电阻(48)、(54)便可对高通滤波器(38)的电容器(56)进行快速充电。
文档编号G01C19/56GK101410694SQ20078001131
公开日2009年4月15日 申请日期2007年3月26日 优先权日2006年3月27日
发明者植村猛 申请人:松下电器产业株式会社