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，包括振荡器；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所述高通滤波器的 电容器的一端，对所述感测信号经由所述低通滤波器和所述高通滤波器进行平滑处理并输 出角速度信号，在所述低通滤波器及所述高通滤波器两者的所述电阻上并联连接所述开 关，并且使所述开关导通以对所述电容器进行充电。
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
ο (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形或音片形状寸。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电压52被施加到电容器50的一端。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 10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 20Hz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 200Hz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，1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所述高通滤波器的电容器的一端， 对所述感测信号经由所述低通滤波器和所述高通滤波器进行平滑处理并输出角速度 信号，在所述低通滤波器及所述高通滤波器两者的所述电阻上并联连接所述开关，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1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。
3.根据权利要求2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G01C19/56GK102042831SQ20101052192
公开日2011年5月4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