电路装置、物理量检测装置、电子设备以及移动体的制作方法

电路装置、物理量检测装置、电子设备以及移动体的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种电路装置、物理量检测装置、电子设备及移动体。所述电路装置能够以便利性较高的输出方式来输出基于角速度信息而得到的转数信息。电路装置包括：检测电路(60)，其基于来自角速度传感器元件(18)的检测信号而输出角速度信息；输出部(144)，其输出基于角速度信息而求得的定点表示的转数信息。输出部(144)能够将转数信息的整数部分作为定点表示的整数部分而输出，并且能够将转数信息的小数部分作为定点表示的小数部分而输出。
【专利说明】
电路装置、物理量检测装置、电子设备以及移动体
技术领域
[0001] 本发明涉及一种电路装置、物理量检测装置、电子设备以及移动体等。
【背景技术】
[0002] -直以来，已知一种基于来自物理量传感器(transducer)的检测信号而检测出物 理量的电路装置。如以陀螺传感器为例，则电路装置根据来自作为物理量传感器的振动片 的检测信号而检测出角速度等。陀螺传感器被安装在例如数码照相机、智能手机等电子设 备或汽车、飞机等移动体上，并使用所检测出的角速度等物理量来实施手抖修正、姿态控 制、GPS自动导航等。
[0003] 作为这样的陀螺传感器的电路装置的现有技术而已知例如在专利文献1中所公开 的技术。
[0004] 在专利文献1中，公开了如下方法，即，在MEMS (Mi cro El ectro Mechani cal System:微机电系统)偏航率传感器(MEMS陀螺传感器）中，通过对数字的偏航率信息（角速 度信息)进行积分处理，从而求出角度信息的方法。而且，还公开了利用〇度~360度(最大角 度)的数字数据而输出所求得的角度信息的这一点。
[0005] 根据该专利文献1的现有技术，能够输出0度~360度的旋转角度。然而，例如在欲 获得检测对象旋转了几周的信息的情况下，需要通过外部的处理装置而对从MEMS偏航率传 感器被输出的旋转角度进行累计处理等处理。
[0006] 此外，所期望的是，作为陀螺传感器等物理量检测装置的用途，而既具有欲获得未 满1周的旋转角度这样的用途，也具有欲获得检测对象旋转了几周的信息的用途，并且能够 输出与各种用途等相对应的便利性较高的信息。
[0007] 专利文献1:日本特开2004-239907号公报

【发明内容】

[0008] 根据本发明的几个方式，能够提供一种能够以便利性较高的输出方式来输出基于 角速度信息而得到的转数信息的电路装置、物理量检测装置、电子设备以及移动体等。
[0009] 本发明为用于解决上述的课题中的至少一部分而完成的发明，其能够作为以下的 形态或方式来实现。
[0010] 本发明的一个方式涉及电路装置，所述电路装置包括:检测电路，其基于来自角速 度传感器元件的检测信号而输出角速度信息;输出部，其输出基于所述角速度信息而求得 的定点表示的转数信息，所述输出部能够将所述转数信息的整数部分作为所述定点表示的 整数部分而输出，并且能够将所述转数信息的小数部分作为所述定点表示的小数部分而输 出。
[0011] 在本发明的一个方式中，检测电路基于来自角度传感器元件的检测信号而输出角 速度信息。而且输出部能够将基于角速度信息而求得的转数信息的整数部分作为定点表示 的整数部分而输出，并且能够将转数信息的小数部分作为定点表示的小数部分而输出。以 此方式输出部能够将转数信息的整数部分或者转数信息的小数部分以定点表示方式来输 出。因此，能够提供一种能够以便利性较高的输出方式来输出基于角速度信息的转数信息 的电路装置。
[0012]此外，在本发明的一个方式中，也可以采用如下方式，即，所述输出部具有多个输 出模式，所述多个输出模式包括第一输出模式，所述第一输出模式为，所述输出部输出所述 转数信息的所述整数部分，且所述输出部输出所述转数信息的所述小数部分的模式。
[0013]通过采用这种方式，从而能够实现例如能够与需要转数信息的整数部分和转数信 息的小数部分二者这样的用途对应的输出模式。
[0014] 此外，在本发明的一个方式中，也可以采用如下方式，即，所述多个输出模式包括 第二输出模式，所述第二输出模式为，所述输出部输出所述转数信息的所述整数部分，且所 述输出部不输出所述转数信息的所述小数部分的模式。
[0015] 通过采用这种方式，从而能够实现例如能够与需要转数信息的整数部分而不需要 转数信息的小数部分这样的用途对应的输出模式。
[0016] 此外，在本发明的一个方式中，也可以采用如下方式，即，所述多个输出模式包括 第三输出模式，所述第三输出模式为，所述输出部不输出所述转数信息的所述整数部分，且 所述输出部输出所述转数信息的所述小数部分的模式。
[0017] 通过采用这种方式，从而能够实现例如能够与需要转数信息的小数部分但不需要 转数信息的整数部分这样的用途对应的输出模式。
[0018] 此外，在本发明的一个方式中，也可以采用如下方式，即，所述多个输出模式包括 第四输出模式，所述第四输出模式为，所述转数信息的所述小数部分的位数被削减并由所 述输出部输出的模式。
[0019] 通过采用这种方式，从而能够实现例如能够与需要转数信息的小数部分但并不那 么需要其精度这样的用途对应的输出模式。
[0020] 此外，在本发明的一个方式中，也可以采用如下方式，即，所述输出部具有多个输 出模式，所述多个输出模式包括如下模式中的至少两个输出模式，即：第一输出模式，其为 所述输出部输出所述转数信息的所述整数部分，且所述输出部输出所述转数信息的所述小 数部分的模式;第二输出模式，其为所述输出部输出所述转数信息的所述整数部分，且所述 输出部不输出所述转数信息的所述小数部分模式;第三输出模式，其为所述输出部不输出 所述转数信息的所述整数部分，且所述输出部输出所述转数信息的所述小数部分的模式； 第四输出模式，其为所述转数信息的所述小数部分的位数被削减并由所述输出部输出的模 式。
[0021] 通过采用这种方式，输出部能够以第一输出模式、第二输出模式、第三输出模式以 及第四输出模式中的至少两个输出模式来输出转数信息。因此能够提供一种能够以与各种 的用途对应的输出方式来输出转数信息的电路装置。
[0022] 此外，在本发明的一个方式中，也可以采用如下方式，即，包括寄存器部，所述寄存 器部包括对所述多个输出模式进行切换的模式切换寄存器。
[0023] 通过采用这种方式，例如外部的处理装置等能够通过访问该模式切换寄存器，并 对输出模式进行切换，从而以能够与各种的用途对应的输出方式向输出部输出转数信息。 [0024]此外，在本发明的一个方式中，也可能够采用如下方式，即，包括寄存器部和控制 部，所述寄存器部包括对所述转数信息进行存储的信息寄存器，所述控制部根据读取指令， 而实施从所述信息寄存器读取所述转数信息的处理，并且根据复位指令，而实施将所述运 算处理部的积分处理部复位为初始状态的处理。
[0025] 通过采用这种方式，从而能够利用读取指令来指示转数信息的读取，并且利用复 位指令来对运算处理部的积分处理部向初始状态的复位进行指示。
[0026] 此外，在本发明的一个方式中，也可以采用如下方式，即，所述控制部在根据所述 读取指令而读取了所述转数信息的情况下，实施将所述运算处理部的所述积分处理部复位 为初始状态的处理。
[0027] 通过采用这种方式，由于在根据读取指令而读取转数信息时，运算处理部的积分 处理部被复位为初始状态，因此能够实现例如关于转数信息的位移信息的输出等。
[0028]此外，在本发明的一个方式中，也可以采用如下方式，即，在将所述转数信息的所 述小数部分的位数设为n位的情况下，用所述n位来表记的整数乘以360/2n而得到的值，将 成为基于所述角速度信息而求得的角度信息。
[0029]通过采用这种方式，外部的处理装置等通过将从输出部被输出的转数信息的小数 部分视为整数，并实施例如乘以360/2n的运算处理等，从而能够获得与转数信息相对应的 角度信息。
[0030] 此外，在本发明的一个方式中，也可以采用如下方式，即，所述输出部以串行数据 来输出所述转数信息。
[0031] 通过采用这种方式，外部的处理装置等以串行数据来导入转数信息，从而能够作 为各种用途的信息来使用。
[0032] 此外，在本发明的一个方式中，也可以采用如下方式，即，包括运算处理部，所述运 算处理部基于来自所述检测电路的所述角速度信息而实施运算处理，并输出所述转数信 息。
[0033]通过采用这种方式，运算处理部通过基于来自检测电路的角速度信息而实施运算 处理，从而求出转数信息，并且能够将该所求得的转数信息通过输出部而输出至电路装置 的外部。
[0034]此外，在本发明的一个方式中，也可以采用如下方式，即，所述运算处理部对浮点 表示的所述角速度信息实施所述运算处理，并输出定点表示的所述转数信息。
[0035]通过采用这种方式，运算处理部即使在例如从检测电路被输入了浮点表示的角速 度信息的情况下，也能够对该浮点表示的角速度信息实施运算处理，从而输出定点表示的 转数信息。
[0036]此外，在本发明的一个方式中，也可以采用如下方式，即，所述运算处理部实施基 于所述角速度信息的积分处理以作为所述运算处理，并输出所述转数信息。
[0037]通过采用这种方式，运算处理部能够执行基于角速度信息的积分处理，从而求出 转数信息。
[0038] 此外，在本发明的一个方式中，也可以采用如下方式，包括驱动电路，所述驱动电 路对所述角速度传感器元件进行驱动，所述运算处理部基于来自所述检测电路的所述角速 度信息、和由所述驱动电路的驱动频率规定的时间间隔信息，而实施所述运算处理。
[0039] 通过采用这种方式，对驱动电路的驱动频率进行有效利用，并且利用由该驱动频 率规定的时间间隔信息，从而能够执行基于角速度信息的运算处理。而且，由于考虑到驱动 频率的因工序变动或环境变动而导致的变动更小，因此在基于角速度信息而求出转数信息 的运算处理中，能够获得更准确的运算结果。
[0040]此外，在本发明的一个方式中，也可以采用如下方式，即，包括驱动电路，所述驱动 电路对所述角速度传感器元件进行驱动，所述运算处理部使用基于所述驱动电路的驱动频 率来设定其值的运算系数，并实施所述运算处理。
[0041]通过采用这种方式，从而在驱动频率发生了变动等情况下，例如使用运算系数而 能够降低其影响，并且能够获得更准确的运算结果。
[0042]此外，在本发明的一个方式中，也可以采用如下方式，即，所述运算处理部使用基 于所述驱动频率及所述角速度信息的设定灵敏度来设定其值的所述运算系数，并实施所述 运算处理。
[0043]通过采用这种方式，从而能够使用与从检测电路被输出的角速度信息的设定灵敏 度相对应的运算系数，来执行运算处理。
[0044]此外，本发明的其他方式涉及一种物理量检测装置，所述物理量检测装置包括上 文所述的电路装置和所述角速度传感器元件。
[0045] 此外，本发明的其他方式涉及一种电子设备，所述电子设备包括上文所述的电路 装置。
[0046] 此外，本发明的其他方式涉及一种移动体，所述移动体包括上文所述的电路装置。
【附图说明】
[0047] 图1 (A)、图1 (B)为本实施方式的电路装置的结构例。
[0048] 图2(A)、图2(B)为转数信息的输出格式的说明图。
[0049] 图3(A)、图3(B)为寄存器部的寄存器的说明图。
[0050] 图4(A)、图4(B)为输出部的通信方式的一个示例的说明图。
[0051] 图5(A)至图5(E)为基于根据基准时钟信号而被规定的时间间隔信息的运算处理 的说明图。
[0052]图6(A)、图6(B)为基于时间间隔信息的运算处理的具体示例的说明图。
[0053]图7为向运算处理部输入的输入信号的示例。
[0054]图8(A)、图8(B)为输入了图7的输入信号的情况下的输出结果的示例。
[0055] 图9为向运算处理部输入的输入信号的示例。
[0056] 图10(A)、图10(B)为输入了图9的输入信号的情况下的输出结果的示例。
[0057] 图11(A)、图11(B)为本实施方式的电路装置的详细的结构例及其工作说明图。 [0058]图12为积分处理部、计数时钟生成电路等的详细的结构例。
[0059] 图13为本实施方式的电路装置、电子设备、陀螺传感器(物理量检测装置）的结构 例。
[0060] 图14为驱动电路、检测电路的详细的结构例。
[00611图15为DC成分去除部的结构例。
[0062]图16(A)至图16(D)为安装了本实施方式的电路装置的移动体、电子设备的示例。
【具体实施方式】
[0063]以下，对本发明的优选的实施方式进行详细说明。另外，在下文中所说明的本实施 方式并不是对权利要求书所记载的本发明的内容进行不适当的限定的方式，并且并非在本 实施方式中所说明的结构的全部均作为本发明的解决方法而必需的结构。
[0064] 1.电路装置
[0065] 在图1(A)中，图示了本实施方式的电路装置的结构例。图1(A)的电路装置包括检 测电路60和输出部144。此外，也可以包括运算处理部150。另外，本实施方式的电路装置并 不限定于图1(A)的结构，而能够实施省略其结构要素的一部分或者追加其他的结构要素等 各种的变形。
[0066] 检测电路60基于来自角速度传感器元件18的检测信号而输出角速度信息。角速度 传感器元件18为用于对角速度进行检测的传感器元件。虽然作为角速度传感器元件18而能 够采用例如水晶振动片等压电型的振动片，但本实施方式并不限定于此。例如角速度传感 器元件18也可以为由硅基板等所形成的静电电容检测方式的传感器元件等。
[0067] 输出部144输出基于角速度信息而求得的定点表示的转数信息。例如，运算处理部 150基于来自检测电路60的角速度信息而实施运算处理，并输出转数信息。具体而言，运算 处理部150针对浮点表示的角速度信息而实施运算处理，并输出定点表示的转数信息。例 如，运算处理部150作为运算处理而实施基于角速度信息的积分处理，并输出转数信息。然 后，输出部144将通过运算处理部150而求得的定点表示的转数信息向电路装置的外部输 出。例如向电路装置的外部的微型电子计算机等处理装置输出。
[0068]而且，在本实施方式中，输出部144将转数信息的整数部分作为定点表示的整数部 分而输出。另一方面，将转数信息的小数部分作为定点表示的小数部分而输出。关于这些转 数信息的整数部分、小数部分的输出方法的详细内容，使用图2(A)、图2(B)等在下文中进行 叙述。
[0069] 在图1(B)中，图示了本实施方式的电路装置的更详细的结构例。图1(B)的电路装 置包括驱动电路30、检测电路60和运算处理部150。此外，也能够包括控制部140、寄存器部 142、输出部144、非易失性存储器146。另外，本实施方式的电路装置并不限定于图1(B)的结 构，而能够实施省略其结构要素的一部分(例如非易失性存储器等)或者追加其他的结构要 素(例如温度传感器等)等各种的变形。
[0070] 驱动电路30对振动片10进行驱动。例如，接收来自振动片10的反馈信号DI，并输出 驱动信号DQ，从而实施使振动片10振动的驱动。由此，形成振荡环，振动片10以驱动信号DQ 的驱动频率进行振动。
[0071] 检测电路60基于与从振动片10输出的物理量（例如角速度）相对应的检测信号 IQ1、IQ2,而输出与物理量对应的物理量信息(例如角速度信息）。例如检测电路60实施所输 入的检测信号IQ1、IQ2的放大，并利用来自驱动电路30的同步信号，而实施针对放大后的信 号而进行的同步检波。而且，实施同步检波后的信号的A/D转换，并输出物理量信息。在该情 况下，优选为，检测电路60针对A/D转换后的信息，而实施滤波处理或补正处理等信号处理， 并输出信号处理后的物理量信息。该物理量信息为例如物理量的数字数据(例如角速度的 数字数据）。
[0072]运算处理部150基于来自检测电路60的物理量信息（角速度信息）而实施运算处 理。例如作为运算处理，而实施基于物理量信息的积分处理。或者如下文所述，作为运算处 理，也可以实施基于物理量信息的姿态运算处理。而且，运算处理部150输出通过对物理量 信息实施运算处理而得到的信息亦即运算后物理量信息（转数信息）。该运算处理部150能 够通过例如利用门阵列等自动配置配线方法而生成的逻辑电路、或者基于固件等而进行工 作的处理器等来实现。在使用自动配置配线方法的情况下，例如运算处理部150和控制部 140和下文所述的检测电路60的DSP部110等，能够利用门阵列等自动配置配线方法而一体 地形成。
[0073] 控制部140实施各种的控制处理。例如控制部140实施驱动电路30、检测电路60、运 算处理部150的控制处理。此外，还实施对寄存器部142的访问控制、输出部144的控制和非 易失性存储器146的读取控制等。该控制部140能够通过例如利用门阵列等自动配置配线方 法而生成的逻辑电路、或者基于固件等而进行工作的处理器等来实现。
[0074] 寄存器部142具有对各种的信息进行设定的寄存器。寄存器部142能够通过例如 SRAM(Static RAM:静态随机存取存储器)等存储器或触发电路等来实现。
[0075] 输出部144输出各种信息。该输出部144为作为与外部的设备之间的接口部（I/F 部)而发挥功能的部件，并且例如以所给定的通信方式来输出来自运算处理部150的运算后 物理量信息。例如，如下文所述，以串行数据（串行通信方式)来输出转数信息等运算后物理 量信息。
[0076] 非易失性存储器146为对各种的信息进行存储的非易失性的存储器。作为非易失 性存储器 146能够使用例如EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory:电可擦可编程只读存储器）或 EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory: 可擦可编程只读存储器）等。作为EEPR0M例如能够使用M0N0S(Metal-0xide-Nitride_ Oxide-Silicon:金属氧化氮氧化硅)型的存储器。或者也可以为浮置栅极型等其他类型的 存储器。此外，EEPR0M也可以为快闪存储器。另外，作为非易失性存储器146也能够使用各种 部件，例如也可以为使用了熔断器的存储器或半导体以外的存储器。此外，也可以将非易失 性存储器146不设置在电路装置的内部，而设置在外部。
[0077] 2.转数信息的输出
[0078] 在安装有陀螺传感器(物理量检测装置)的电路装置的设备中，通过电路装置输出 角速度的信息，并且外部的微型电子计算机等处理装置对角速度进行积分处理，从而求出 角度，此为通常情况。另一方面，也能够设为，在电路装置的内部实施这样的角速度的积分 处理，并且电路装置输出未满1周的旋转角度。
[0079] 然而，根据应用，也存在并非需要未满1周的旋转角度，而需要检测对象旋转了几 周的信息的情况。或者，也存在如下的情况，即，旋转了几周的信息并不重要，而仅需要旋转 角度(转数的小数部分）的应用，或旋转了几周的信息和旋转角度二者均需要的应用。如列 举出一个示例，在照相机的手抖修正的用途中，通常不需要旋转了几周的信息，而仅需要最 终的未满1周的旋转角度。另一方面，有时在对物体的旋转等进行检测而实施运动解析等的 用途中，旋转了几周的信息较为重要。
[0080]此外，在将电路装置的输出信息导入外部的微型电子计算机等处理装置的情况 下，当输出信息的位数较多时，处理装置的导入处理的负载将会增大。例如在电路装置以串 行数据来输出输出信息的情况下，当输出信息的位数较多时，处理装置的导入期间将会变 长，从而可能对处理装置的其他的处理造成不良影响。
[0081] 然而，在以往的电路装置中，即使在其内部实施了角速度的积分处理的情况下，电 路装置所输出的信息也仅为角度信息。因此，无法应对上述这样的各种的应用的用途。此 外，当经常输出位数较多的角度信息时，将会存在外部的处理装置的导入处理的负载增大、 或者导入期间变长，从而对其他的处理造成不良影响这样的问题。
[0082] 因此，在本实施方式中，采用了将通过对角速度进行积分处理而得到的信息作为 转数信息来输出的方法。例如将转数信息划分为转数的整数部分和小数部分而输出。
[0083] 具体而言，检测电路60基于来自振动片10(广义而言为角速度传感器元件）的检测 信号而输出角速度信息，并且输出部144输出基于角速度信息所求得的定点表示的转数信 息。例如，输出转数信息的上位的m位成为整数部分、下位的n位成为小数部分这样的定点表 示的转数信息。
[0084]而且，在本实施方式中，输出部144能够将转数信息的整数部分作为定点表示的整 数部分而输出，并且能够将转数信息的小数部分作为定点表示的小数部分而输出。例如关 于转数信息的整数部分，作为定点表示的整数部分而输出，关于转数信息的小数部分，作为 定点表示的小数部分而输出。具体而言，将转数信息的整数部分由定点表示的上位的m位来 表记并输出，将转数信息的小数部分由定点表示的下位的n位来表记并输出。另外，输出部 144只要能够输出转数信息的整数部分和转数信息的小数部分即可，而无需总是输出整数 部分与小数部分二者。例如，输出部144能够通过输出转数信息的整数部分而不输出转数信 息的小数部分，或者不输出转数信息的整数部分而输出转数信息的小数部分，或者输出转 数信息的整数部分和小数部分二者等各种的输出模式来输出转数信息。
[0085] 转数信息的整数部分为，表示例如检测对象以整数来计而旋转了几周的信息。例 如，转数信息的整数部分为，将1周、2周、3周、4周……中的整数1、2、3、4……以定点表示(2 进制形式)的m位来表记的信息。
[0086] 另一方面，转数信息的小数部分为，例如将检测对象的未满1周的转数(旋转角度） 以小数来表示的信息。例如转数信息的小数部分为，0.1周、0.2周、0.3周、0.4周……中的小 数0.1、0.2、0.3、0.4……以定点表示(2进制形式）的n位来表记的信息。例如在将作为转数 信息的小数部分的未满1周的转数设为rdm，将定点表示的小数部分的n位的各个位表记为 bl、b2、b3、b4......的情况下(bl为上位位，b4为下位位），能够表示为rdm=bl/2+b2/22+b3/2 3 +b4/24……。
[0087]在图2(A)中，图示了输出部144所输出的转数信息的输出格式的示例。该转数信息 具有n = 16位的定点表示的整数部分REVQ[ 15 :0 ]、和m = 24位的定点表示的小数部分DEGQ [23:0]。即，该转数信息以小数部分为24位的带符号40位的固定小数来表示。而且，整数部 分REVQ表示1周、2周、3周、4周……中的整数1、2、3、4……的转数。小数部分DEGQ表示0.1周、 0.2周、0.3周、0.4周……中的小数0.1、0.2、0.3、0.4……的转数。例如在检测出检测对象旋 转了3.5周的情况下，"3.5周"中的"3周"以整数部分REVQ来表示，"3.5周"之中的"0.5周"以 小数部分DEGQ来表示。
[0088]例如设为16位的整数部分REVQ的上位12位全部为0。在该情况下，如果16位的整数 部分REVQ的下位4位为"0001"，则以整数部分REVQ来表示的转数成为"1"，如果为"0010"，则 以整数部分REVQ来表示的转数成为"2"，如果为"0011"，则以整数部分REVQ来表示的转数成 为"3"。另外，通过将整数部分REVQ作为带符号整数(2的补数形式)来表记，从而也能够表示 例如-2周、-3周这样的负的转数 。
[0089]此外，设为24位的小数部分DEGQ的下位20位全部为0。在该情况下，如果24位的小 数部分DEGQ的上位4位为"0001"，则以小数部分DEGQ来表示的转数成为1/24= 1/16，如果上 位4位为"0010"，则以小数部分DEGQ来表示的转数成为1/23 = 1/8。即，分别检测出检测对象 旋转了 1/16周、1/8周。此外，如果上位4位为"0100"，则以小数部分DEGQ来表示的转数成为 1/22 = 1/4，如果上位4位为"1000"，则以小数部分DEGQ来表示的转数成为"1/2"。即，分别检 测出检测对象旋转了 1/4周、1/2周。
[0090]此外，输出部144所输出的转数信息的小数部分DEGQ成为表示未满1周的旋转角度 的信息。具体而言，虽然在将转数信息的小数部分DEGQ的位数设为n位的情况下，用以n位来 表记的整数乘以360/2n而得到的值，将成为基于来自检测电路60的角速度信息所求得的角 度信息。如果将该整数考虑为带符号整数(2的补数形式）（解释为外部的处理装置），则如图 2(A)所示，小数部分DEGQ将成为表示在-180度<0<18〇度的范围内变化的角度0。此外，如 果将该整数考虑为无符号整数，则小数部分DEGQ成为表示在0度< 0<36〇度的范围内变化 的角度9。
[0091 ]例如，为了简化说明，将转数信息的小数部分DEGQ的位数假定为n = 4位。
[0092] 在该情况下，如果小数部分DEGQ = 0001，则以DEGQ来表示的转数成为1/24=1/16 周。而且，由于以小数部分DEGQ来表示的整数为"1"，因此转数信息的小数部分DEGQ成为，用 该整数"1"乘以360/2 n而得到的值，并且表示1\360/2"=1\360/24=(360/16)度的角度。 SP，由于1周为360度，因此表示相当于1/16周的角度。
[0093]此外，如果小数部分DEGQ = 0010,则以DEGQ来表示的转数成为1/23=1/8周。而且， 由于以小数部分DEGQ来表示的整数为"2"，因此转数信息的小数部分DEGQ成为，用该整数 "2"乘以360/2n而得到的值，并且表示2\360/2" = 2\360/24=(360/8)度的角度。即，表示 相当于1/8周的角度。
[0094] 同样地，如果小数部分DEGQ = 0100,则小数部分DEGQ表示1/22=1/4周，由于以 DEGQ来表示的整数为"4"，因此小数部分DEGQ表示4 X 360/2n = 4 X 360/24= (360/4)度的角 度。此外，如果小数部分DEGQ= 1000,则小数部分DEGQ表示1/2 = 1/2周，由于以DEGQ来表示 的整数为"8"，因此小数部分DEGQ表示8 X 360/2n=8 X 360/24= (360/2)度的角度。
[0095]此外，如果小数部分DEGQ为1111，且将其考虑为带符号的整数(2的补数形式），则 以小数部分DEGQ来表示的整数成为"-1"。因此，转数信息的小数部分DEGQ成为，用该整数 1"乘以360/2n而得到的值，并且表示-lX360/2 n = -lX360/24 = -(360/16)度的角度。即，表 示相当于-1/16周的角度。
[0096] 此外，如果小数部分DEGQ为1110,且将其考虑为带符号的整数，则以小数部分DEGQ 来表示的整数成为"_2"。因此，转数信息的小数部分DEGQ成为，用该整数"_2"乘以360/2"而 得到的值，并且表示-2X360/2 n = -2X360/24 = -(360/8)度的角度。即，表示相当于-1/8周 的角度。
[0097] 从上述内容可知，外部的处理装置将从电路装置被输出的转数信息的小数部分 DEGQ解释为无符号的n位的整数，并通过实施用该整数乘以360/2n的乘法运算的处理，从而 能够获得成为〇度<9<360度的角度0的信息。此外，外部的处理装置将从电路装置被输出 的转数信息的小数部分DEGQ解释为带符号的n位的整数，并通过实施用该整数乘以360/2n 的乘法运算的处理，从而能够获得成为-180度<0<18〇度的角度0的信息。由此，能够实现 外部的处理装置的处理的简化等，并且提高便利性。
[0098]此外，在本实施方式中，输出部144具有多个输出模式。例如通过寄存器部142的模 式切换寄存器的设定，从而能够以不同的输出模式来输出转数信息。
[0099]而且，这些多个输出模式能够包括第一输出模式，所述第一输出模式为，输出部 144输出转数信息的整数部分REVQ、且输出部144输出转数信息的小数部分DEGQ的模式。即， 当通过模式切换寄存器而设定第一输出模式时，输出部144输出转数信息的整数部分REVQ 和小数部分DEGQ二者。
[0100]此外，多个输出模式也可以包括第二输出模式，所述第二输出模式为，输出部144 输出转数信息的整数部分REVQ、且输出部144不输出转数信息的小数部分DEGQ的模式。即， 当通过模式切换寄存器而设定第二输出模式时，输出部144输出转数信息的整数部分REVQ， 而不输出小数部分DEGQ。
[0101 ]此外，多个输出模式也可以包括第三输出模式，所述第三输出模式为，输出部144 不输出转数信息的整数部分REVQ、且输出部144输出转数信息的小数部分DEGQ的模式。即， 当通过模式切换寄存器而设定第三输出模式时，输出部144输出转数信息的小数部分DEGQ， 而不输出整数部分REVQ。
[0102] 此外，多个输出模式也可以包括第四输出模式，所述第四输出模式为，转数信息的 小数部分DEGQ的位数被削减并由输出部144输出的模式。例如，虽然在上述的第一输出模式 或第三输出模式中，n位的位数的小数部分DEGQ由输出部144输出，但在第四输出模式中，位 数从n位被削减并输出K位(K <n)的小数部分DEGQ。
[0103] 另外，在本实施方式中，多个输出模式只要包括上述的第一输出模式、第二输出模 式、第三输出模式、第四输出模式中的至少两个输出模式即可。即，输出部144的输出模式无 需包括上述的第一输出模式、第二输出模式、第三输出模式、第四输出模式的全部。例如作 为多个输出模式，可以仅设置第一输出模式和第二输出模式，或者仅设置第一输出模式和 第三输出模式，或者仅设置第二输出模式和第三输出模式。或者，仅设置第四输出模式和第 一输出模式、第二输出模式、第三输出模式中的任意一个。如此，作为多个输出模式的内容 能够实施各种的变形。
[0104] 在图2(B)中，图示了对上述的多个输出模式进行切换的模式切换寄存器的示例。 该模式切换寄存器被设置于寄存器部142上，并通过例如外部的微型电子计算机等处理装 置而被访问，从而能够设定为所需的内容。
[0105] 例如，当模式切换的寄存器QCA[ 1:0 ]被设定为(00)时，输出部144的输出模式被设 定为第一输出模式。由此，输出部144输出图2 (A)的转数信息的整数部分REVQ [ 15:0 ]、和小 数部分DEGQ[ 23:0]二者。
[0106] 具体而言，在第一输出模式中，输出部144输出5字节的转数信息，并且在第一字节 输出上位位侧的整数部分REVQ[ 15:8 ]，在第二字节输出下位位侧的整数部分REVQ[ 7:0 ]。此 外，在第三字节输出上位位侧的小数部分DEGQ[23:16]，在第四字节输出上位位侧与下位位 侧之间的小数部分DEGQ[ 15:8]，在第五字节输出下位位侧的小数部分DEGQ[7:0]。
[0107] 此外，当寄存器QCA [ 1:0 ]被设定为（11)时，输出部144的输出模式被设定为第二输 出模式。由此，输出部144仅输出转数信息的整数部分REVQ[ 15:0]，而不输出小数部分DEGQ [23:0]。
[0108] 具体而言，在第二输出模式中，输出部144输出2字节的转数信息，并且在第一字节 输出上位位侧的整数部分REVQ[ 15:8]，在第二字节输出下位位侧的整数部分REVQ[ 7:0]。
[0109 ]此外，当寄存器QCA [ 1:0 ]被设定为（10)时，输出部144的输出模式被设定为第三输 出模式。由此，输出部144仅输出转数信息的小数部分DEGQ[ 23:0]，而不输出整数部分REVQ [15:0]〇
[0110] 具体而言，在第三输出模式中，输出部144输出3字节的转数信息，并且在第一字节 输出上位位侧的小数部分DEGQ[ 23 :16]，在第二字节输出上位位侧与下位位侧之间的小数 部分DEGQ[ 15:8]，在第三字节输出下位位侧的小数部分DEGQ[ 7:0]。
[0111] 此外，当寄存器QCA [ 1:0 ]被设定为(01)时，输出部144的输出模式被设定为第四输 出模式。由此，转数信息的小数部分DEGQ的位数被削减并由输出部144输出。
[0112] 具体而言，在第四输出模式中，输出部144输出2字节的转数信息，并且在第一字节 输出小数部分DEGQ[ 23:16]，在第二字节输出小数部分DEGQ[ 15:8]。
[0113] 即，在第三输出模式中，输出3字节的转数信息，也输出了下位位侧的小数部分 DEGQ[7:0]。相对于此，在第四输出模式中，读取字节数从3字节被削减为2字节，从而下位位 侧的小数部分DEGQ[ 7:0 ]不被输出。
[0114] 通过采用以上的方式，对于需要转数信息的整数部分REVQ和小数部分DEGQ二者的 第一应用，通过将输出模式设定为第一输出模式(00)，从而能够满足其要求。
[0115] 例如在第一应用中，外部的处理装置使用转数信息的整数部分REVQ而对检测对象 (车身、照相机等）的转数(整数的转数)进行特定。此外，使用小数部分DEGQ而对未满1周的 旋转角度进行特定。即，如在图2(A)中所说明的那样，通过对以小数部分DEGQ[23:0]来表示 的整数乘以36(^2" = 36(^ 224，从而求出旋转角度并对其进行特定。虽然在该第一输出模 式中，转数信息的读取字节数增多，但外部的处理装置能够获得具有转数和未满1周的旋转 角度二者的详细的转数信息。
[0116] 此外，对于需要转数信息的整数部分REVQ但不需要小数部分DEGQ的第二应用，通 过将输出模式设定为第二输出模式(11)，从而能够满足其要求。
[0117] 例如在第二应用中，外部的处理装置使用转数信息的整数部分REVQ而仅对检测对 象的转数进行特定。例如在仅需要检测对象旋转了几周的信息而不需要旋转角度的第二应 用中，通过以这种方式设定为第二输出模式，从而能够削减转数信息的读取字节数。即，能 够将在第一输出模式中作为5字节的读取字节数在第二输出模式中削减为2字节。因此，由 于能够减轻外部的处理装置的转数信息的导入处理的负载，并且也能够缩短导入期间，因 此能够减轻转数信息的导入处理对其他的处理造成的不良影响。
[0118] 此外，对于需要转数信息的小数部分DEGQ但不需要整数部分REVQ的第三应用，通 过将输出模式设定为第三输出模式(10)，从而能够满足其要求。
[0119] 例如在第三应用中，外部的处理装置使用转数信息的小数部分DEGQ而仅对检测对 象的未满1周的旋转角度进行特定。例如在仅需要检测对象的未满1周的旋转角度的信息而 不需要旋转了几周的信息的第三应用中，通过以这种方式设定为第三输出模式，从而能够 削减转数信息的读取字节数。即，能够将在第一输出模式中作为5字节的读取字节数在第三 输出模式中削减为3字节。因此，能够实现外部的处理装置的转数信息的导入处理的负载的 减轻和导入期间的缩短化，从而减轻导入处理对其他的处理造成的不良影响。
[0120]此外，对于需要转数信息的小数部分DEGQ但关于小数部分DEGQ的精度并不那么需 要的第四应用，通过将输出模式设定为第四输出模式(01)，从而能够满足其要求。
[0121]例如在第四应用中，与第一输出模式和第三输出模式相比，外部的处理装置使用 位数被削减了的转数信息的小数部分DEGQ，而对检测对象的旋转角度进行特定。例如，虽然 在第一输出模式、第三输出模式中，小数部分DEGQ的位数成为24位，但在第四输出模式中， 小数部分DEGQ的位数从24位被削减为16位。即，下位位侧的位被削减。在并不那么需要旋转 角度的精度的第四应用中，即使以这种方式而使小数部分DEGQ的位数被削减，也能够满足 其要求。而且，通过以这种方式设定为第四输出模式，从而能够将在第一输出模式、第三输 出模式中作为3字节的小数部分DEGQ的字节数削减为2字节。因此，能够实现外部的处理装 置的转数信息的导入处理的负载的减轻和导入期间的缩短化，从而减轻导入处理对其他的 处理造成的不良影响。
[0122] 由此，根据本实施方式的转数信息的输出方法，由于通过角速度的积分处理而获 得的信息作为转数信息而被输出，并且转数信息划分为整数部分REVQ和小数部分DEGQ而被 输出，因此，能够以与外部的处理装置的各个应用相对应的最佳的输出方式来实现信息的 输出。
[0123] 在图3(A)、图3(B)中，图示了寄存器部142所具有的寄存器的示例。在本实施方式 中，寄存器部142包括对转数信息(广义上为运算后物理量信息。在下文中为同样方式)进行 存储的信息寄存器。而且，控制部140根据读取指令而实施从信息寄存器读取转数信息(运 算后物理量信息）的处理。此外，根据复位指令而实施将运算处理部150的积分处理部156 (参照图11(A))复位为初始状态的处理。例如，将积分处理部156的积分器复位，并将积分器 所保持的积分值(例如角度位移)复位为初始值(例如〇)。
[0124] 另外，在根据读取指令而读取了转数信息(运算后物理量信息）的情况下，也可以 实施将运算处理部150的积分处理部156(积分器)复位为初始状态的处理。例如在读取了转 数信息之后，将积分处理部156的积分器复位，并将积分器所保持的积分值复位为初始值。
[0125] 例如在图3(A)中，地址ADX的寄存器MCTL为运算处理部150的设定寄存器。地址ADY 的寄存器RDAG为对转数信息（运算后物理量信息）进行存储的信息寄存器。地址ADZ的寄存 器AGRS为对积分处理部156的复位进行指示的寄存器。
[0126] 在外部的处理装置对通过运算处理部150而被运算出的转数信息进行读取的情况 下，对图3(A)的地址ADY进行指定，并对寄存器RDAG的转数信息的读取进行指示。由此，输出 部144如下文所述的图4(A)、图4(B)所示那样以串行数据来输出在图3(A)中所说明的转数 信息。具体而言，外部的处理装置通过图4 (A)、图4 (B)的A0~A6而对图3 (A)的地址ADY进行 指定，从而发布读取指令。于是，控制部140从地址ADY的寄存器RDAG读取转数信息。由此，外 部的处理装置能够从电路装置读取通过对由振动片10所检测出的角速度信息进行积分处 理而得到的转数信息。
[0127] 此外，在外部的处理装置欲将运算处理部150的积分处理部156复位为初始状态的 情况下，通过对图3(A)的地址ADZ进行指定，从而对积分处理部156的复位进行指示。具体而 言，外部的处理装置通过根据图4(A)、图4(B)的AO~A6而对图3(A)的地址ADZ进行指定，从 而发布复位指令。于是，控制部140使用例如复位信号而将积分处理部156复位为初始状态。 通过采用这种方式，外部的处理装置在例如检测对象静止的基准姿态状态下，发布复位指 令，并将积分处理部156复位，并在其后检测对象以所给的角速度进行了旋转的情况下，能 够获得来自基准姿态状态的检测对象的转数信息(旋转角度信息)等。
[0128] 另外，在该情况下，也可以在每次从图3(A)的寄存器RDAG读取信息时，将积分处理 部156复位为初始状态。例如在下文所述的四元数等姿态信息中，也存在仅需要角度位移 (角度的微小变化量）的情况。在这样的情况下，只要在每次读取作为角度信息的转数信息 时，实施积分处理部156的复位，就能从输出部144输出角度位移（A 0)。由此，外部的处理装 置使用该角度位移而能够执行利用了四元数等姿态信息的姿态运算处理，从而提高便利 性。
[0129] 图3(B)为表示图3(A)的地址ADX的运算处理部150的设定寄存器MCTL的详细内容 的图。
[0130] 例如，图3(B)所示的地址ADX的位2、位1的寄存器QCA[1:0]为，在图2(B)中所说明 的转数信息的输出模式的模式切换寄存器。通过该寄存器QCA[1:0]的设定，从而能够进行 在图2(B)中所说明的第一输出模式、第二输出模式、第三输出模式、第四输出模式的设定。
[0131] 此外，地址ADX的位0的寄存器ENBAG为，运算处理部150的工作激活的设定寄存器。 当寄存器ENBAG被设定为1时，运算处理部150的工作激活，当寄存器ENBAG被设定为0时，运 算处理部150的工作成为禁止。
[0132] 图4(A)、图4(B)为表示输出部144的通信方式的一个示例的说明图。在图4(A)、图4 (B)中，输出部144以串行的通信方式来输出信息，并作为串行的通信方式而使用SPI (Serial Peripheral Interface:串行外设接口）（4线SPI等）。另外，通信方式并不限定于 此，例如也能够采用I2C等各种的通信方式。
[0133] 在图4(A)、图4(B)中，XSS为从选择，SCLK为串行通信用的时钟，M0SI为串行数据输 入，MIS0为串行数据输出。M0SI的"R"表示读取指令，A0~A6表示寄存器的地址指定。例如在 从电路装置读取转数信息（角度信息）的情况下，通过A0~A6而对图3(A)的地址ADY进行指 定。图4(A)为16位的数据读取的示例，图4(B)为24位的数据读取的示例。
[0134] 例如图2(B)的第一输出模式或第二输出模式中的整数部分REVQ[ 15:0]、或者第四 输出模式中的小数部分DEGQ[23:8]如图4(A)所示，通过16位的数据读取而被读取。
[0135] 另一方面，第一输出模式或第三输出模式中的小数部分DEGQ[ 23 : 0 ]如图4(B)所 示，通过24位的数据读取而被读取。
[0136] 例如在图2(B)的第一输出模式中，需要由图4(A)而实现的整数部分REVQ[15:0]的 读取、和由图4(B)而实现的小数部分DEGQ[23:0]的读取。相对于此，在第二输出模式中，仅 需要由图4(A)而实现的整数部分REVQ[15:0]的读取，在第三输出模式中，仅需要由图4(B) 而实现的小数部分DEGQ[23:0]的读取。因此，在第二输出模式、第三输出模式中，与第一输 出模式相比，将实现外部的处理装置的读取处理的负载的降低和读取期间的缩短化等。
[0137] 此外，在第四输出模式中，仅需要由图4(A)而实现的小数部分DEGQ[23:8]的读取。 因此，在第四输出模式中，与例如第三输出模式等相比，将实现外部的处理装置的读取处理 的负载的降低和读取期间的缩短化等。
[0138] 3.利用了时间间隔信息的运算处理
[0139] 在本实施方式中，运算处理部150基于物理量信息和由驱动电路30的驱动频率所 规定的时间间隔信息而实施运算处理，并输出运算后物理量信息。例如运算处理部150基于 物理量信息、和由基于驱动电路30的信号而生成的基准时钟信号CKF所规定的时间间隔信 息，而实施运算处理。基准时钟信号CKF为，例如将驱动电路30的驱动频率设为时钟频率的 信号。然后，运算处理部150在来自检测电路60的物理量信息为角速度信息的情况下，输出 角度信息以作为运算后物理量信息。在本实施方式中，作为该角度信息而输出转数信息。该 运算后物理量信息(转数信息、角度信息)通过输出部144(I/F部)而被输出至电路装置的外 部。
[0140] 此外，运算处理部150作为运算处理而实施基于物理量信息的积分处理。或者，作 为运算处理也可以实施基于物理量信息的姿态运算处理。姿态运算处理为，例如利用了四 元数等姿态信息的运算处理。
[0141] 此外，运算处理部150如下文所述针对浮点表示的物理量信息而实施运算处理，并 输出定点表示的运算后物理量信息。例如，浮点表示的物理量信息从检测电路60(DSP部)被 输入至运算处理部150。运算处理部150针对该浮点表示的物理量信息而实施运算处理，并 输出定点表示的运算后物理量信息。例如，输出转数信息的整数部分以定点表示的整数部 分而被表示、转数信息的小数部分以定点表示的小数部分而被表示的这样的转数信息。该 定点表示的转数信息通过输出部144而被输出至外部。
[0142] 此外，运算处理部150使用基于驱动电路30的驱动频率来设定其值的运算系数，而 实施运算处理。例如，使用如下文所述的运算系数CF，而实施积分处理等运算处理。在该情 况下，优选为，运算处理部150使用基于驱动频率及物理量信息的设定灵敏度来设定其值的 运算系数，而实施运算处理。具体而言，运算处理部150基于由驱动频率的测量结果规定的 时间间隔信息，而实施运算处理。例如在制造时等，对驱动频率进行测量，并基于由该测量 结果规定的时间间隔信息，而实施运算处理。例如，根据驱动频率的测量结果而对上述的运 算系数进行设定，并基于该运算系数而对时间间隔信息进行设定，从而实施运算处理。在该 情况下，优选为，将基于驱动频率的测量结果而被设定的驱动数频率信息预先写入非易失 性存储器146中。而且，运算处理部150基于由来自非易失性存储器146的驱动频率信息规定 的时间间隔信息，而实施运算处理。该驱动频率信息为，根据驱动频率而设定其值的信息， 作为一个示例，下文所述的运算系数CF相当于该驱动频率信息。
[0143] 例如在图5(A)中，时钟信号生成电路350具有CR振荡电路360,并且通过缓冲电路 BFA而对由CR振荡电路360所生成的振荡信号0SC进行缓冲，并输出时钟信号MCK。该时钟信 号MCK为成为主时钟的信号。即，检测电路60(例如A/D转换电路、DSP部）、控制部140和运算 处理部150等将该时钟信号MCK作为主时钟而进行工作。
[0144] 在CR振荡电路360中，其振荡频率会因工序变动或环境变动而发生较大的变动。例 如，虽然CR振荡电路360的振荡频率通过基于CR振荡电路360所具有的电容器的电容值或电 阻元件的电阻值的时间常数CR来决定，但在这些电容值或电阻值中也存在由制造工序的变 动而导致的偏差。此外，当温度发生变动时，电阻元件的电阻值或构成CR振荡电路360的晶 体管的通态电阻等将会发生变动，振荡频率也会发生变动。此外，在电源电压发生了变动的 情况下，振荡频率也发生变动。因此，如图5(A)所示，当利用仅使用了 CR振荡电路360的简单 的结构的时钟信号生成电路350来生成时钟信号MCK时，该时钟信号MCK的时钟频率也会因 工序变动或环境变动而发生变动。
[0145] 例如将检测电路60设为使该时钟信号MCK作为主时钟而进行工作。具体而言，通过 利用了CR振荡电路360的电路来生成时钟信号MCK，从而使检测电路60、控制部150等工作。 而且，如果以与驱动电路30的驱动频率(例如50KHz~200KHz)相比而较高的频率来使CR振 荡电路360振荡，则能够以较高的时钟频率(例如500KHz~数MHz)的时钟信号MCK而使检测 电路60(例如A/D转换电路、DSP部）和控制部140等进行工作。由此，能够使例如检测电路60 的A/D转换处理和数字信号处理(数字滤波处理、补正处理)高速化，并且高速地结束这些处 理，或者能够实现在利用了驱动信号的频率的时钟信号的情况下无法实现的处理。
[0146] 然而，当以这样的时钟信号MCK而使检测电路60工作时，来自检测电路60的物理量 信息的输出周期(数据率)也会因工序变动或环境变动而发生变动。例如，检测电路60基于 对时钟信号MCK进行了分频(例如32~128分频）的分频时钟信号而输出物理量信息。即，以 该分频时钟信号的输出周期(数据率)而输出物理量信息。
[0147] 例如在图5(B)中，物理量信息P1、P2、P3……从检测电路60(例如DSP部）以输出周 期期间TQ而被输出。在实施这些物理量信息的积分处理的情况下，只要实施例如对PI X TQ、 P2XTQ、P3XTQ……进行求取并累计的处理即可。
[0148] 然而，当由于工序变动或环境变动(温度变动、电源电压变动等)而使时钟信号MCK 的频率发生变动时，输出周期期间TQ也会如图5(C)、图5(D)所示那样发生变动。即，由于对 输出周期期间TQ进行规定的上述的分频时钟信号为对时钟信号MCK进行了分频的信号，因 此当由于工序变动或环境变动而使时钟信号MCK的频率发生变动时，分频时钟信号的频率 也会发生变动，相当于分频时钟信号的频率的倒数的输出周期期间TQ的长度也发生变动。
[0149] 例如在图5(C)中，输出周期期间TQ变短，在该情况下，通过P1XTQ、P2XTQ、P3XTQ 所求得的积分处理的结果将会变小。如以物理量信息为角速度的情况为例，则作为积分处 理的结果的角度将会变小。
[0150] 此外，在图5(D)中，输出周期期间TQ变长，在该情况下，通过P1XTQ、P2XTQ、P3X TQ……而求得的积分处理的结果将会变大。如以物理量信息为角速度的情况为例，则作为 积分处理的结果的角度将会变大。因此，存在无法获得准确的运算结果的问题。
[0151] 对于这一点，在本实施方式中，如图5(E)所示，利用由驱动电路30的驱动频率规定 的时间间隔信息，而实施物理量信息的运算处理。例如，以该时间间隔信息作为时间项（t) 来实施物理量信息的运算处理。具体而言，运算处理部150基于来自检测电路60的物理量信 息、和由基于驱动电路30的信号而生成的基准时钟信号CKF所规定的时间间隔信息，而实施 例如积分处理等运算处理。或者，以下文所述的方式实施姿态运算处理等运算处理。而且， 将通过运算处理所得到的信息作为运算后物理量信息而输出。例如在物理量信息为角速度 信息的情况下，作为运算后物理量信息而输出角度信息(转数信息）。
[0152] 通过采用这种方式，运算处理部150能够更准确地输出被实施了运算处理的运算 后物理量信息（精度更高的运算后物理量信息）。例如，在物理量信息为角速度信息的情况 下，能够更准确地输出被实施了积分处理的角度信息(转数信息）。
[0153] 即，基准时钟信号CKF为基于驱动电路30的信号而生成的信号，驱动电路30的驱动 频率与CR振荡电路360的振荡频率相比，因工序变动或环境变动而导致的频率变动非常小。 因此，由基准时钟信号CKF规定的时间间隔信息与以CR振荡频率来规定时间间隔信息的情 况相比，因工序变动或环境变动而导致的变动非常小。因此，只要以此方式利用因工序变动 或环境变动而导致的变动非常小的时间间隔信息，而使运算处理部150对物理量信息实施 积分处理或姿态运算处理等运算处理，就能够获得准确的运算结果。即，运算处理部150能 够输出因工序变动或环境变动而导致的变动较少的运算后物理量信息。例如，在物理量信 息为角速度信息的情况下，能够输出准确的角度信息(转数信息）。
[0154] 此处，在基于驱动电路30的信号而生成基准时钟信号CKF的情况下，该驱动电路30 的信号为例如驱动电路30所具有的放大电路(例如下文所述的放大电路32)的输出信号等。 该输出信号为例如其频率成为驱动频率的正弦波信号，例如，利用对该正弦波信号与基准 电压进行比较的比较器或缓冲电路等，而能够生成基准时钟信号CKF。例如通过第一缓冲电 路而对该比较器的输出信号进行了缓冲的信号成为被输入至检测电路60的同步信号 (SYC)，通过第二缓冲电路而对该比较器的输出信号进行了缓冲的信号成为基准时钟信号 CKF〇
[0155] 通过采用这种方式，从而根据将驱动电路30的驱动频率（例如50KHz~200KHz)设 为时钟频率的基准时钟信号CKF，来规定时间间隔信息，并且能够基于该时间间隔信息而实 施运算处理部150中的运算处理(积分处理、姿态运算处理）。另外，作为基准时钟信号CKF的 生成方法，能够实施各种的变形。例如基准时钟信号CKF只要为以某种形式利用驱动电路30 的信号而生成的信号即可，例如只要为在频率上与驱动频率进行了同步了的信号即可。 [0156]另外，虽然在上文中，以因 CR振荡电路360的振荡频率的变动为起因而物理量信息 的输出周期期间TQ发生变动的情况的状况为例而进行了说明，但本实施方式的应用例并不 限定于这样的状况。即，即使在这样的振荡频率的变动以外的主要原因为原因而输出周期 期间TQ发生变动的这样的状况下，通过应用本实施方式的方法，从而也能够在积分处理或 姿态运算处理等各种的运算处理中获得准确的运算结果。
[0157] 即，在本实施方式中，基于物理量信息和由驱动频率的测量结果规定的时间间隔 信息，而实施运算处理。例如，在制造时等，对驱动频率进行实际测量，并利用由该测量结果 规定的时间间隔信息而实施积分处理或姿态运算处理等运算处理。具体而言，基于驱动频 率的测量结果而被设定的驱动数频率信息被写入非易失性存储器146中。虽然优选为将该 非易失性存储器146设置在电路装置的内部，但也可以设置在电路装置的外部。而且，运算 处理部150基于由来自非易失性存储器146的驱动频率信息（例如下文所述的运算系数CF) 所规定的时间间隔信息，而实施积分处理或姿态运算处理等运算处理。
[0158] 由此，通过利用从非易失性存储器146被读取的驱动频率信息而实施运算处理，从 而能够在积分处理或姿态运算处理等各种的运算处理中获得准确的运算结果。具体而言， 在本实施方式中，对驱动电路30的驱动频率进行测量，并将由该驱动频率规定的驱动频率 信息写入非易失性存储器146中。例如，在本实施方式的电路装置上连接有振动片10(角速 度传感器元件）的状态下，对驱动电路30的驱动信号的驱动频率进行测量，并将基于测量结 果而求得的驱动频率信息写入非易失性存储器146中。例如，虽然本实施方式的物理量检测 装置由振动片1〇(物理量传感器)和与振动片10连接并与振动片10-起被收纳于封装件中 的电路装置(半导体芯片)而构成，但如上文所述在振动片10与电路装置被电连接的状态下 对驱动频率进行测量。即使该驱动频率为相同型号的产品，但由于振动片10的形状等物理 特性等成为主要原因，因此每个物理量检测装置的产品将产生偏差。例如在驱动频率中存 在数KHz左右的偏差。
[0159] 对于这一点，在本实施方式中，对存在这样的偏差的驱动频率进行测量，并将通过 测量而得到的准确的驱动频率信息写入非易失性存储器146中，并用于运算处理部150的运 算处理中。因此，由于能够基于排除了这种偏差的影响的准确的驱动频率信息来对时间间 隔信息进行规定，并执行运算处理，因此能够获得准确的运算结果。
[0160] 另外，驱动频率信息既可以为驱动电路30的驱动频率其本身，也可以为基于驱动 频率而对其值进行设定的参数。作为这样的参数，能够假定下文所述的运算系数(CF)。但 是，本实施方式的驱动频率信息并不限定于此这样的运算系数的参数。
[0161] 接下来，对根据基准时钟信号CKF而被规定的时间间隔信息的具体示例进行说明。 在本实施方式中，对物理量信息的输出周期期间内的基准时钟信号CKF的沿数作为时间间 隔信息而实施运算处理。此处，沿数为例如基准时钟信号CKF的上升沿数。另外，沿数既可以 为例如基准时钟信号CKF的下降沿数，也可以为对上升沿数和下降沿数进行了加法运算处 理等而得到的值。
[0162] 例如在图6(A)中，对输出周期期间TQ内的基准时钟信号CKF的例如上升沿数进行 计数，并将该计数值作为时间间隔信息。即，以基准时钟信号CKF的沿数来代替使用时间间 隔。
[0163] 具体而言，在图6 (A)中，来自检测电路60的物理量信息在每个输出周期期间TQ内 被输入至运算处理部150。另一方面，基准时钟信号CKF的周期成为TR，并且该基准时钟信号 CKF与来自检测电路60的物理量信息的输出周期为非同步状态。
[0164] 而且，在图6(A)的第一个输出周期期间内，输出周期期间内的基准时钟信号CKF的 上升沿数成为三个。因此，在该情况下，将该输出周期期间的时间间隔视为3X(l/fr)=3X TR。此处，fr为基准时钟信号CKF的频率，TR为周期，l/fr = TR的关系成立。
[0165] 此外，在第二个输出周期期间内，输出周期期间内的基准时钟信号CKF的上升沿数 成为4个。因此，将该输出周期期间的时间间隔视为4 X (1 /fr)= 4 X TR。
[0166] 此外，在第三个输出周期期间内，输出周期期间内的基准时钟信号CKF的上升沿数 成为3个。因此，将该输出周期期间的时间间隔视为3 X (1 /fr)= 3 X TR。
[0167] 此外，在第四个输出周期期间内，输出周期期间内的基准时钟信号CKF的上升沿数 成为4个。因此，将该输出周期期间的时间间隔视为4 X (1 /fr)= 4 X TR。
[0168] 例如图6(A)的第一个输出周期期间、第二个输出周期期间、第三个输出周期期间、 第四个输出周期期间的时间间隔（长度），准确而言为3XTR与4XTR之间的长度，虽然例如 为3.4 X TR左右的长度，但在本实施方式中，将这些时间间隔分别视为3 X TR、4 X TR、3 X TR、 4XTR〇
[0169] 如此，通过将时间间隔视为TR的整数倍，从而能够以下文所述的计数器的计数值 来代替使用该时间间隔的信息。由此，能够实现电路的简单化和小规模化。另一方面，即使 将第一个输出周期期间、第二个输出周期期间、第三个输出周期期间、第四个输出周期期间 的时间间隔分别视为3父了1?、4\了1?、3\了1?、4\11?，平均的时间间隔成为（3\了1?+4\了1?+3\ 丁尺+4\11〇/4 = 3.5\11?，也接近实际的时间间隔（3.4\11?左右）。因此，即使以此方式实施 将时间间隔视为TR的整数倍的运算处理，以较长的时间进行观察的情况下的运算处理的结 果也成为准确的运算结果。
[0170] 此外，在本实施方式中，利用由工序变动或环境变动而导致的频率变动极小的基 准时钟信号CKF而对输出周期期间TQ的时间间隔进行测量。因此，如图5(C)、图5(D)所示，即 使因工序变动或环境变动而输出周期期间TQ的时间间隔发生变动，也能够利用基准时钟信 号CKF而准确地对时间间隔进行测量。因此，通过基于该时间间隔的信息而实施运算处理， 从而能够获得准确的运算结果。即，即使在存在工序变动或环境变动的情况下，也能够获得 将因工序变动或环境变动而导致的变动抑制为最小限度内的运算结果。
[0171] 例如，作为输入信号而图7所示的角速度信号被输入至运算处理部150。虽然图7的 角速度信号为角速度=〇,但会因噪声而产生摇摆。
[0172] 图8(A)为被输入有这样的角速度信号的情况下的运算处理部150的运算结果的示 例。即，为利用了本实施方式的方法的情况下的运算结果（角度）。另一方面，图8(B)为运算 结果的理论值的示例。如图6(B)所示，该理论值为对《 1 X TQ、《 2 X TQ、《 3 X TQ……进行累 计的积分处理的理想值。
[0173] 如图8(A)、图8(B)所示，根据本实施方式的方法，能够获得极其接近理论值的运算 结果。即，即使如图6(A)所示那样实施将时间间隔视为TR的整数倍的运算处理，其结果为也 能够输出极其接近理想值的运算结果。
[0174] 此外，设为作为输入信号而图9所示的角速度信号被输入至运算处理部150。图9的 角速度信号为正弦波的信号。
[0175] 图10(A)为被输入有这样的角速度信号的情况下的运算处理部150的运算结果的 示例，图10(B)为理论值的示例。如图10(A)、图10(B)所示，根据本实施方式的方法，能够获 得极其接近理论值的运算结果。
[0176] 4.运算处理部的结构
[0177] 在图11(A)中图示了运算处理部150的结构例。另外，本实施方式的运算处理部150 并不限定于图11(A)的结构，而能够实施省略其结构要素的一部分或者追加其他的结构要 素等各种的变形。
[0178] 图11(A)的运算处理部150包括计数器154和乘法处理部155。而且，计数器154通过 与来自检测电路60的角速度信息QG(广义上为物理量信息。在下文中为同样方式)的输出周 期同步的信号DRY而被复位。而且，通过基于基准时钟信号CKF的信号CTCK而实施计数工作。
[0179] 乘法处理部155实施基于来自检测电路60的角速度信息QG(物理量信息）、和来自 计数器154的计数值CNT的乘法运算处理。更具体而言，乘法处理部155被输入基于驱动电路 30的驱动频率来设定其值的运算系数CF(在广义上为驱动频率信息），并实施基于来自检测 电路60的角速度信息QG(物理量信息）、来自计数器154的计数值CNT和运算系数CF的乘法运 算处理。
[0180] 此外，图11(A)的运算处理部150包括计数时钟生成电路152和积分处理部156。计 数时钟生成电路152被输入有基准时钟信号CKF和时钟信号MCK，并输出计数时钟信号CTCK。 该计数时钟信号CTCK为基于基准时钟信号CKF而得到的信号。
[0181] 积分处理部156接收乘法处理部155的乘法运算结果QM(例如角度位移），并实施对 于乘法运算结果QM的积分处理。由此，实现角速度信息QG的积分处理。而且，积分处理部156 输出转数信息QH。该转数信息QH具有定点表示的整数部分REVQ和小数部分DEGQ。
[0182] 图11(B)为图11(A)的运算处理部150的工作说明图。在本实施方式中，运算处理部 150将角速度信息QG的输出周期期间（TQ)内的基准时钟信号CKF的沿数作为时间间隔信息 而实施运算处理。图11(A)的计数器154为用于对该沿数进行计数的计数器。即，计数器154 基于来自计数时钟生成电路152的计数时钟信号CTCK而实施计数工作，并输出计数值CNT。 此外，在计数器154中输入有信号DRY(数据就绪信号），当信号DRY成为激活时，计数器154所 保持的计数值CNT被复位。
[0183] 信号DRY为运算处理部150的前段的检测电路60(DSP部）的数据就绪信号。例如每 次从检测电路60输出角速度信息QG(角速度的数字数据)时，如图11(B)所示，信号DRY成为 激活(H电平）。即，在每个来自检测电路60的角速度信息QG的输出周期期间（TQ)内，信号DRY 成为激活，并且计数器154的计数值CNT被复位为作为初始值的0。
[0184] 例如在图11(B)的第一个输出周期期间内，在计数值计数至CNT = 3之后，通过信号 DRY而被复位为0。在第二个输出周期期间内，在计数值计数至CNT = 4之后，通过信号DRY而 被复位为0。在第三个输出周期期间内，在计数值计数至CNT = 3之后，通过信号DRY而被复位 为0。通过计数器154以这种方式进行工作，从而能够如图6(A)中所说明的那样，对各输出周 期期间内的基准时钟信号CKF的沿数(上升沿的沿数)进行计数，并将该沿数作为计数值CNT 而向乘法处理部155输出。由此，运算处理部150能够将与基准时钟信号CKF的沿数相对应的 计数值CNT作为时间间隔信息而实施运算处理。
[0185] 即，相当于图6(A)的第一个输出周期期间的时间间隔的3X(l/fr) = 3XTR中的 "3"，与图11(B)的第一个输出周期期间的计数值CNT = 3对应。相当于图6(A)的第二个输出 周期期间的时间间隔的4X(l/fr) = 4XTR中的"4"，与图11(B)的第二个输出周期期间的计 数值CNT = 4对应。相当于图6 (A)的第三个输出周期期间的时间间隔的3 X (1 /f r) = 3 X TR中 的"3"，与图11 (B)的第三个输出周期期间的计数值CNT = 3对应。
[0186] 乘法处理部155通过实施用角速度信息QG乘以这样的计数值CNT的乘法运算处理， 从而实现基于由驱动电路30的驱动频率规定的时间间隔信息而进行的运算处理。具体而 言，实现将计数值CNT作为时间间隔信息而进行的运算处理。
[0187] 此外，运算系数CF成为如下文所述这样基于驱动电路30的驱动频率而设定其值的 系数。更具体而言，为基于驱动频率及角速度信息的设定灵敏度而其值被设定的系数。乘法 处理部155通过实施用角速度信息QG乘以这样的运算系数CF的乘法运算的处理，从而实现 基于由驱动电路30的驱动频率所规定的时间间隔信息而进行的运算处理。
[0188] 图12为计数时钟生成电路152、乘法处理部155、积分处理部156的详细的结构例。 另外，计数时钟生成电路152、乘法处理部155、积分处理部156并不限定于图12的结构，也能 够实施省略其结构要素的一部分或者追加其他的结构要素等各种的变形。
[0189] 计数时钟生成电路152包括:触发电路0?1、0?2、0?3、逆变器电路1￥1、"或非"电路 NR1。在触发电路DF1、DF2、DF3的时钟端子中，输入有成为主时钟的时钟信号MCK。在触发电 路DF1的数据端子中，输入有基准时钟信号CKF。在触发电路DF2的数据端子中，输入有触发 电路DF1的输出信号，在触发电路DF3的数据端子中，输入有触发电路DF2的输出信号。"或 非"电路NR1被输入有利用逆变器电路IV1而将触发电路DF2的输出信号反相了的信号、和触 发电路DF3的输出信号，并输出计数时钟信号CTCK。
[0190] 即，本实施方式的运算处理部150基于成为主时钟的时钟信号MCK而进行工作。该 时钟信号MCK通过包含例如CR振荡电路的时钟信号生成电路而生成。另一方面，基准时钟信 号CKF(水晶陀螺时钟信号）为基于来自驱动电路30的信号而生成的信号，并且为与时钟信 号MCK非同步的信号。因此，计数时钟生成电路152在实施了时钟的倒换之后，对基准时钟信 号CKF的上升沿进行检测，并生成在该上升沿处成为激活的脉冲信号的计数时钟信号CTCK。 计数器154基于该计数时钟信号CTCK而实施计数值CNT的相加工作。而且，计数器154的计数 值CNT以角速度信息QG的数据率（与信号DRY同步）而被复位。由此，如图11⑶所说明的那 样，被包含于角速度信息QG的数据率的一个周期(TQ)中的、基准时钟信号CKF的上升沿数， 作为计数值CNT而被计数。
[0191] 乘法处理部155包括乘法器MLA、MLB。另外，也可以在乘法处理部155中仅设置一个 乘法器并以分时的方式实施乘法运算处理。该乘法处理部155实施用角速度信息QG(陀螺信 号）乘以与上述的上升沿数对应的计数值CNT和运算系数CF(常数）的乘法运算的处理。由 此，计算出数据率的时间间隔中的角度位移（A 0)。该角度位移为通过角速度(QG)与时间间 隔的乘法运算处理而求得的值。而且，时间间隔通过计数值CNT和运算系数CF而被设定。
[0192] 另外，也可以省略计数时钟生成电路152和计数器154的结构，并且不使用计数值 CNT而通过运算系数CF来设定时间间隔，并实施上述的乘法运算处理。
[0193] 被输入至乘法处理部155的运算系数CF例如以下式(1)的方式来表示。
[0194] 数学式1
[0196] 在上式（1)中，SEN表示设定灵敏度(LSB/dpS)，fxt表示振动片10(水晶振动片）的 驱动频率(Hz)。具体而言，设定SEN为作为物理量检测装置(陀螺传感器)的规格(设计值)而 被设定的角速度的灵敏度。即，设定灵敏度SEN为例如以SEN=300(LSB/dps)这样的方式作 为产品的规格而被决定为单值。此外，fxt为在将电路装置与振动片10连接了的状态下被测 量的驱动频率。即，fxt为基于驱动频率的测量结果而被设定的频率。另外，运算系数CF并不 限定于上式（1)，例如也能够实施在上式（1)中乘以预定的常数而得到的系数等各种的变 形。
[0197] 由此，在本实施方式中，利用基于驱动电路30的驱动频率(fxt)和角速度(物理量 信息）的设定灵敏度(SEN)来设定其值的运算系数CF，而实施运算处理部150的运算处理(乘 法运算处理）。而且，被用于该运算系数CF的设定中的驱动频率(fxt)为，基于驱动频率的测 量结果而被设定的频率。具体而言，在本实施方式中，上式（1)的运算系数CF作为驱动频率 信息(基于驱动频率来设定其值的信息)而被写入非易失性存储器146中。而且，运算处理部 150从非易失性存储器146读取运算系数CF以作为驱动频率信息，并基于根据该驱动频率信 息而被规定的时间间隔信息而实施运算处理。
[0198] 在驱动电路30的驱动频率中，会相对于设计值而产生偏差。例如会相对于驱动频 率的设计值(50KHz~200KHz)而产生偏差。而且，在本实施方式中，由于运算处理部150的运 算处理中的时间间隔信息由驱动频率规定，因此当在驱动频率中存在偏差时，在运算结果 中也将产生偏差。例如，当检测对象实际上仅旋转了 10度而在驱动频率中存在偏差时，作为 运算处理部150的运算结果的旋转角度不会变为10度，而成为从10度偏移了的角度。
[0199] 对于这一点，在本实施方式中，在振动片10和电路装置被连接的状态下对驱动频 率进行测量，且如上式⑴所示，基于所测量出的驱动频率(fxt)来求出运算系数CF(在广义 上为驱动频率信息），并存储在非易失性存储器146中。而且，运算处理部150基于从该非易 失性存储器146所读取的运算系数CF而实施运算处理。因此，由于被用于运算处理中的时间 间隔信息成为基于所测量出的驱动频率(fxt)而被规定的信息，因此即使在驱动频率中存 在偏差的情况下，运算处理部150也能够更准确地输出运算结果。
[0200] 此外，对于检测电路60所进行检测的角速度，通过下文所述的图14的DSP部110而 实施灵敏度补正，角速度的灵敏度以成为作为设计值的设定灵敏度的方式而被补正。该设 定灵敏度的值有时会有根据物理量检测装置的产品而不同的情况，如果不考虑该设定灵敏 度而使运算处理部150实施积分处理等运算处理，则无法获得准确的运算结果。
[0201] 对于这一点，在本实施方式中，如上式（1)所示，基于设定灵敏度SEN而求出运算系 数CF，并且运算处理部150基于该运算系数CF而实施运算处理。因此，能够利用与从检测电 路60被输出的角速度的灵敏度相对应的运算系数CF来实施运算处理。例如在设定灵敏度 SEN为300(LSB/dps)的情况下，从检测电路60被输出的角速度的灵敏度也被设定为300 (LSB/dps)，并如上式（1)所示，通过对将设定灵敏度SEN设定为分母的运算系数CF乘以来自 检测电路60的角速度，从而能够获得不依赖于灵敏度的准确的运算结果。
[0202] 积分处理部156包括浮动小数积分器160(浮动小数积算器)和固定小数积分器164 (固定小数积算器）。此外，检测器162能够包括固定小数转换部166、寄存器168、169。
[0203] 浮动小数积分器160对浮点表示的角度位移（A 0= ? Xt)进行积算，并对角度进 行计算。此处，为了不降低浮点运算的精度而实施累计，从而优选为，将浮动小数积分器160 的输出值通常设为较小的值(例如厂 16以下）。因此，当浮动小数积分器160的输出值超过恒 定值时，实施减去该部分的处理。例如当检测器162判断为浮动小数积分器160的输出值超 过了例如厂 16时，例如实施从积分结果(输出值)减去"+1"的大小的减法运算量的减法运算 处理，并实施将与该减法运算量相对应的加法运算量"+1"加在其他的固定小数积分器164 上的处理。向固定小数的转换也在该时刻实施。同样地，当判断为浮动小数积分器160的输 出值超过了例如2_ 15时，例如实施从积分结果减去"+2"的大小的减法运算量的处理，并实施 将与该减法运算量相对应的加法运算量"+2"加在固定小数积分器164上的处理。在超过了 2一 14，2一13，2一12，2一11的情况下的减法运算量及加法运算量分别成为"+4"、"+8"、"+16"、"+ 32"。
[0204] 而且，固定小数积分器164的输出等经由寄存器168、寄存器169而作为转数信息的 整数部分REVQ、小数部分DEGQ被输出。
[0205] 另外，在图12中，关于微小角度成分(下位8位），不经由上述的固定小数积分器164 而直接地对浮点表示的浮动小数积分器160的输出进行转换。例如在浮动小数的指数部所 表示的值为厂 15的情况下，通过将第8位设为1，并且作为下位7位而输出浮动小数的尾数部 的上位7位，从而实施向固定小数的转换。该转换由固定小数转换部166实施，并将所得到的 8位的固定小数输出至寄存器169。同样地，在浮动小数的指数部所表示的值为厂 14的情况 下，通过将第8位、第7位设为0、1，并且作为下位6位而输出浮动小数的尾数部的上位6位，从 而实施向固定小数的转换。
[0206]如上文所述，在图12中，运算处理部150相对于浮点表示的角速度信息QG(物理量 信息）而实施运算处理，并输出定点表示的转数信息QH(运算后物理量信息）。该定点表示的 转数信息QH(角度信息）由整数部分REVQ和小数部分DEGQ而构成。
[0207] 5 ?姿态运算
[0208]虽然在上文中以运算处理部150所实施的运算处理为基于角速度等物理量信息的 积分处理的情况为例而进行了说明，但本实施方式并不限定于此。运算处理部150所实施的 运算处理也可以为基于物理量信息而进行的姿态运算处理。
[0209]作为这样的姿态运算处理，考虑到利用了下式(2)所示的四元数的运算处理等。
[0210] 数学式2
[0211] q ^ + qj ^ q2j + q,k (2)
[0212] 四元数为以由旋转轴(矢量部）和旋转角(标量部)构成的四种成分来表现三维空 间的旋转等的数。例如在上式(2)中，qo表示标量部，（qi、q2、q3)表示矢量部。该四元数也被 称Quaternion。由于根据四元数形式，具有不存在产生由欧拉角引起的旋转形式的异点这 样的优点，因此被广泛地用于三维空间内的姿态运算处理等中。
[0213]微少时间A t中的四元数的各个成分的变化量A qQ、A qi、A q2、A q3利用各轴的角 速度(^、(^、(^，并通过下式"穴^穴"穴⑷彡所示的运算处理而被求出。
[0214]数学式3、4、5、6
[0219] 运算处理部150作为基于物理量信息即角速度的姿态运算处理，而实施例如上式 (3)、（4)、（5)、（6)所示的运算处理。即，基于角速度信息（〇1、《2、《3)和时间间隔信息（八 t)而实施对四元数进行更新的运算处理，从而实现检测对象的姿态运算处理。例如运算处 理部150具有实现上式(3)、（4)、（5)、（6)的运算处理的运算电路，在被设置于该运算电路上 的积分器(积算器）中，输入有基于角速度信息和时间间隔信息所求得的角度位移成分（A 0i，A02, △03)。上式(3)、（4)、（5)、（6)的四元数的更新式以微少时间来定义并以尽可能快 的速度实施更新，从而具有减少误差的效果。
[0220] 6.电子设备、陀螺传感器、电路装置的详细的结构
[0221] 在图13中，图示了本实施方式的电路装置20、包含该电路装置20的陀螺传感器510 (在广义上为物理量检测装置）、包含该陀螺传感器510的电子设备的详细的结构例。
[0222] 另外，电路装置20、电子设备500、陀螺传感器510并不限定于图13的结构，也能够 实施省略其结构要素的一部分或者追加其他的结构要素等各种的变形。此外，作为本实施 方式的电子设备500而能够假定数码照相机、摄像机、智能手机、便携式电话、导航系统、自 动装置、生物体信息检测装置、游戏机、时钟、健康器具、或者便携式信息终端等各种的设 备。此外，虽然在下文中，以物理量传感器（角速度传感器元件)为压电型的振动片(振动陀 螺仪）、传感器为陀螺传感器的情况为例而进行了说明，但本发明并不限定于此。例如本发 明也能够应用于由硅基板等形成的静电电容检测方式的振动陀螺仪、或对与角速度信息等 价的物理量或角速度信息以外的物理量进行检测的物理量传感器等中。
[0223] 电子设备500包括陀螺传感器510和处理部520。此外，能够包含存储器530、操作部 540、显示部550。以CPU、MPU等来实现的处理部520(外部的处理装置)实施陀螺传感器510等 控制或电子设备500的整体控制。此外，处理部520基于由陀螺传感器510所检测出的角速度 信息（在广义上为物理量)而实施处理。例如基于角速度信息而实施用于手抖修正、姿态控 制、GPS自动导航等的处理。存储器530(R0M、RAM等)对控制程序或各种数据进行存储，或作 为工作区域或数据储存区域而发挥功能。操作部540为用于供用户操作电子设备500的结 构，显示部550向用户显示各种的信息。
[0224] 陀螺传感器510(物理量检测装置)包括振动片10和电路装置20。振动片10(在广义 上为物理量传感器、角速度传感器元件)为由水晶等压电材料的薄板所形成的压电型振动 片。具体而言，振动片10为由Z切割的水晶基板所形成的形成的双T字型的振动片。
[0225] 电路装置20包括驱动电路30、检测电路60、控制部140、寄存器部142、输出部144、 非易失性存储器146、运算处理部150。另外，能够实施省略这些结构要素的一部分或者追加 其他的结构要素等各种的变形。
[0226]驱动电路30输出驱动信号DQ并对振动片10进行驱动。例如通过从振动片10接收反 馈信号DI，并输出与此相对应的驱动信号DQ，从而使振动片10激振。检测电路60从通过驱动 信号DQ而被驱动的振动片10接收检测信号IQ1、IQ2(检测电流、电荷），并从检测信号IQ1、 IQ2中检测出（提取）与被施加在振动片10上的物理量相对应的所需信号（科里奥利力信 号)。
[0227] 振动片10具有基部1、连结臂2、3、驱动臂4、5、6、7、检测臂8、9。检测臂8、9相对于矩 形形状的基部1而在+Y轴方向、一Y轴方向上延伸。此外，连结臂2、3相对于基部1而在一X轴 方向、+X轴方向上延伸。而且，驱动臂4、5相对于连结臂2而在+Y轴方向、一Y轴方向上延伸， 驱动臂6、7相对于连结臂3而在+Y轴方向、一Y轴方向上延伸。另外，X轴、Y轴、Z轴为表示水晶 轴的轴，并分别被称为电轴、机械轴和光学轴。
[0228]来自驱动电路30的驱动信号DQ被输入至设置在驱动臂4、5的上表面上的驱动电 极、和设置在驱动臂6、7的侧面上的驱动电极。此外，来自被设置在驱动臂4、5的侧面上的驱 动电极、和被设置在驱动臂6、7的上表面上的驱动电极的信号，作为反馈信号DI而被输入至 驱动电路30。此外，来自被设置在检测臂8、9的上表面上的检测电极的信号，作为检测信号 IQ1、IQ2而被输入至检测电路60。另外，被设置在检测臂8、9的侧面上的共用电极例如被接 地。
[0229] 当通过驱动电路30而施加有交流的驱动信号DQ时，驱动臂4、5、6、7通过逆压电效 应而实施如箭头标记A所示的弯曲振动(激振振动）。即，实施驱动臂4、6的顶端反复进行相 互接近和远离、且驱动臂5、7的顶端也反复进行相互接近和远离的弯曲振动。此时，由于驱 动臂4、5和驱动臂6、7相对于穿过基部1的重心位置的Y轴而实施线对称的振动，因此，基部 1、连结臂2、3、检测臂8、9几乎不发生振动。
[0230] 在该状态下，当对振动片10施加以Z轴为旋转轴的角速度时（当振动片10以绕Z轴 的方式进行旋转时），通过科里奥利力而驱动臂4、5、6、7以箭头标记B所示的方式进行振动。 即，通过使与箭头标记A的方向和Z轴的方向正交的箭头标记B的方向的科里奥利力作用于 驱动臂4、5、6、7上，从而产生箭头标记B的方向的振动成分。该箭头标记B的振动经由连结臂 2、3而传递至基部1，并且检测臂8、9在箭头标记C的方向上实施弯曲振动。通过由该检测臂 8、9的弯曲振动而引起的压电效应所产生的电荷信号，作为检测信号IQ1、IQ2而被输入至检 测电路60。此处，驱动臂4、5、6、7的箭头标记B的振动为相对于基部1的重心位置而圆周方向 上的振动，检测臂8、9的振动为在圆周方向上与箭头标记B相反朝向的箭头标记C的方向上 的振动。因此，检测信号IQ1、IQ2成为相对于驱动信号DQ而相位仅偏移了 90度的信号。
[0231 ]例如，当将绕Z轴的振动片10(陀螺传感器)的角速度设为《，将质量设为m，将振动 速度设为v时，科里奥利力被表示为Fc = 2m ? v ??。因此，通过检测电路60对作为与科里奥 利力相对应的信号的所需信号进行检测，从而能够求出角速度而且，通过使用所求得的 角速度《，从而能够使处理部520实施用于手抖修正、姿态控制、或者GPS自动导航等各种处 理。
[0232] 另外，虽然在图13中图示了振动片10为双T字型的情况下的示例，但本实施方式的 振动片10并不限定于这样的结构。例如也可以为音叉型、H型等。此外，振动片10的压电材料 也可以为水晶以外的陶瓷或硅等材料。
[0233] 在图14中，图示了电路装置的驱动电路30、检测电路60的详细的结构。
[0234] 驱动电路30包括:输入有来自振动片10的反馈信号DI的放大电路32、实施自动增 益控制的增益控制电路40、向振动片10输出驱动信号DQ的驱动信号输出电路50。此外，包括 向检测电路60输出同步信号SYC的同步信号输出电路52。另外，驱动电路30的结构并不限定 于图14,也能够实施省略这些结构要素的一部分或者追加其他的结构要素等各种变形。
[0235] 放大电路32 (I/V转换电路)对来自振动片10的反馈信号DI进行放大。例如将来自 振动片10的电流的信号DI转换为电压的信号DV并输出。该放大电路32能够通过运算放大 器、反馈电阻元件、反馈电容器等来实现。
[0236] 驱动信号输出电路50基于由放大电路32实现的放大后的信号DV而输出驱动信号 DQ。例如在驱动信号输出电路50输出矩形波(或者正弦波）的驱动信号的情况下，驱动信号 输出电路50能够通过比较器等来实现。
[0237] 增益控制电路40(AGC)向驱动信号输出电路50输出控制电压DS，并对驱动信号DQ 的振幅进行控制。具体而言，增益控制电路40对信号DV进行监视，并对振荡环的增益进行控 制。例如在驱动电路30中，为了使陀螺传感器的灵敏度维持在恒定，从而需要将向振动片10 (驱动用振动片)供给的驱动电压的振幅维持在固定。因此，在驱动振动系统的振荡环内，设 置有用于对增益进行自动调节的增益控制电路40。增益控制电路40以使来自振动片10的反 馈信号DI的振幅(振动片的振动速度v)成为恒定的方式，而可变地对增益进行自动调节。该 增益控制电路40能够通过对放大电路32的输出信号DV进行全波整流的全波整流器、或实施 全波整流器的输出信号的积分处理的积分器等来实现。
[0238]同步信号输出电路52接收由放大电路32实施的放大后的信号DV，并向检测电路60 输出同步信号SYC(参照信号）。该同步信号输出电路52能够通过比较器或相位调节电路(移 相器)等来实现，其中，所述比较器实施正弦波(交流)信号DV的二进制处理并生成矩形波的 同步信号SYC，所述相位调节电路(移相器)实施同步信号SYC的相位调节。
[0239]此外，同步信号输出电路52向运算处理部150输出基准时钟信号CKF。例如同步信 号输出电路52包括实施正弦波信号DV的二进制处理的比较器。而且，例如通过第一缓冲电 路而对比较器的输出信号进行了缓冲的信号成为同步信号SYC，通过第二缓冲电路而对比 较器的输出信号进行了缓冲的信号成为基准时钟信号CKF。由此，基准时钟信号CKF与同步 信号成为例如频率相同的信号。另外，也可以设置同步信号SYC的生成用的第一比较器和基 准时钟信号CKF的生成用的第二比较器。
[0240] 此外，虽然在图14中未进行图示，但A/D转换电路100、DSP部110、控制部140、运算 处理部150等生成成为主时钟的时钟信号MCK的时钟信号生成电路被设置在电路装置20上。 虽然该时钟信号生成电路利用例如CR振荡电路等来生成时钟信号MCK，但本实施方式并不 限定于此。
[0241] 检测电路60包括放大电路61、同步检波电路81、滤波部90、A/D转换电路100、DSP部 110。放大电路61接收来自振动片10的第一检测信号IP1、第二检测信号IQ2,并实施电荷一 电压转换或差动的信号放大或增益调节等。同步检波电路81基于来自驱动电路30的同步信 号SYC而实施同步检波。滤波部90(低通滤波器)作为A/D转换电路100的前置滤波器而发挥 功能。此外，滤波部90也作为使通过同步检波而未被除尽的干扰信号进行衰减的电路而发 挥功能。A/D转换电路100实施同步检波后的信号的A/D转换。DSP部110相对于来自A/D转换 电路100的数字信号而实施数字滤波处理或数字补正处理等数字信号处理。作为数字补正 处理，例如存在零点补正处理或灵敏度补正处理等。
[0242] 另外，例如作为来自振动片10的电荷信号（电流信号）的检测信号IQ1、IQ2相对于 作为电压信号的驱动信号DQ而相位延迟90度。此外，在放大电路61的Q/V转换电路等中，相 位延迟90度。因此，放大电路61的输出信号相对于驱动信号DQ而相位延迟180度。因此，通过 利用例如驱动信号DQ(DV)和同相的同步信号SYC而进行同步检波，从而能够去除相对于驱 动信号DQ而相位延迟了 90度的干扰信号等。
[0243] 控制部140实施电路装置20的控制处理。该控制部140能够通过逻辑电路（门阵列 等)或处理器等来实现。电路装置20中的各种开关控制或模式设定等通过该控制部140而被 实施。
[0244] 7 .DC成分去除部
[0245] 如图14所示，在检测电路60中设置有DC成分去除部112。具体而言，DC成分去除部 112被设置在例如检测电路60的DSP部110上。而且，DC成分去除部112提取物理量信息（角速 度信息等）的DC成分，并实施从物理量信息去除DC成分(偏差成分）的处理。而且，运算处理 部150基于DC成分被去除了的物理量信息（角速度信息等)而实施上述的各种运算处理。
[0246] 即，在运算处理部150中，实施角速度信息等物理量信息的积分处理。因此，当在物 理量信息中残留了 DC成分时，且其被进行累计，因此无法获得准确的运算结果。
[0247] 对于这一点，在本实施方式中，在检测电路60中设置有DC成分去除部112，DC成分 去除部112提取物理量信息的DC成分，并实施从物理量信息去除DC成分的处理。因此，由于 在运算处理部150中，实施DC成分被去除了的物理量信息的积分处理等，因此与DC成分未被 去除的情况相比，能够输出准确的运算结果。
[0248] 在图15中，图示了DC成分去除部112的结构例。该DC成分去除部112包括噪声推断 部310、卡尔曼滤波器320和减法运算器321。
[0249]噪声推断部310将物理量信号PI(物理量信息)作为输入信号(输入数据)而接收， 并对根据该输入信号PI而发生动态变化的观测噪声及系统噪声〇sys进行推断。具体而 言，噪声推断部310根据输入信号PI而生成观测噪声及系统噪声〇sys，并根据输入信号 PI的值或者其变化而使观测噪声及系统噪声〇sys变化。
[0250] 卡尔曼滤波器320基于观测噪声〇meas及系统噪声〇_而实施卡尔曼滤波处理，并提 取输入信号PI的DC成分DCQ。减法运算器321从输入信号PI中减去DC成分DCQ，并将输出信号 PQ输出。卡尔曼滤波处理为，假定在表示观测值及系统的状态的变量中包含噪声(误差），并 利用从过去至现在所取得的观测值而对系统的最佳的状态进行推断的处理。在图15中，观 测值为物理量信号PI(物理量信息），所推断的变量为DC成分DCQ。具体而言，反复实施观测 更新(观测过程)与时间更新(预测过程)从而对状态进行推断。观测更新为，利用观测值和 时间更新的结果而对卡尔曼增益、推断值、误差协方差进行更新的过程。时间更新为，利用 观测更新的结果而对下一个时刻的推断值、误差协方差进行预测的过程。
[0251] 在通常的卡尔曼滤波器中，将误差协方差的初始值及系统噪声作为已知的值而预 先给予。误差协方差通过观测更新或时间更新而其值被更新。由此，在通常的卡尔曼滤波器 中，在反复更新的中途不会从外部被给予新的观测噪声或系统噪声。
[0252] 另一方面，在图15中，使观测噪声〇me5as及系统噪声〇sys动态地变化，并从外部向卡 尔曼滤波器320供给。观测噪声 〇meas及系统噪声〇sys对卡尔曼增益g(k)等内部变量造成影 响。即，是指通过对观测噪声〇 meas及系统噪声〇sys进行控制从而能够对卡尔曼滤波器320的 滤波特性进行控制。在图15中，通过利用这个特性，从而在物理量信号PI的DC成分未发生变 化时预先将穿过带设为低频率，从而能够将信号成分的穿过带向低频侧扩大。此外，在DC成 分发生了变化时，通过使观测噪声及系统噪声〇 sys变化而使穿过带扩大，从而能够追踪 DC成分的变化。通过采用这种方式，从而能够提高相对于物理量信号PI的变化的瞬态响应 性或相对于DC成分的变化的追踪性。
[0253] 具体而言，噪声推断部310基于输入信号PI而对观测噪声~_进行推断，并通过相 对于所推断出的观测噪声~_而实施增益处理，从而对系统噪声〇 sys进行推断。
[0254] 通过采用这种方式，能够根据输入信号PI而使观测噪声cjme5as及系统噪声cjsys动态 地变化，从而能够根据输入信号PI而对卡尔曼滤波器320的特性进行控制。此外，由于能够 通过对增益处理的增益进行变更从而对系统噪声〇 sys进行调节，因此能够由此以使卡尔曼 滤波器320成为所需的特性的方式进行控制。
[0255] 更具体而言，噪声推断部310通过基于卡尔曼滤波320的收敛状态中的低通滤波动 作的靶截止频率而被设定的增益，而对观测噪声~_实施增益处理。
[0256] 当卡尔曼滤波器320开始工作起经过了足够的时间时，卡尔曼增益等内部变量收 敛为恒定值，并且卡尔曼滤波器320收敛为包含低通滤波特性的滤波特性。在该收敛状态 下，低通滤波器的截止频率fc通过增益GA1而被决定。反之，通过以获得所需的截止频率fc 的方式对增益GA1进行设定，从而在卡尔曼滤波320成为收敛状态时，能够获得其所需的截 止频率fc的低通滤波特性。
[0257] 在图15中，通过利用卡尔曼滤波器320,从而能够在收敛状态下获得例如O.lmHz左 右的非常低的截止频率。由此，能够从作为角速度等物理量信息的物理量信号PI仅提取频 率非常低的成分以作为DC成分DCQ，并通过对该DC成分DCQ进行减法运算，从而能够实现DC 成分的去除处理。
[0258] 另外，去除DC成分的方法并不限定于图15的方法，例如也能够实施以不同于图15 的方法的数字信号处理来去除DC成分、或者通过模拟处理来去除DC成分等各种的变形。
[0259] 8.移动体、电子设备
[0260] 在图16(A)中，图示了包含本实施方式的电路装置20的移动体的示例。本实施方式 的电路装置20例如能够安装至汽车、飞机、摩托车、自行车、或者船舶等各种移动体中。移动 体为，具备例如发动机或电机等驱动机构、方向盘或船舵等转向机构、各种电子设备，并在 地上或空中或海上移动的设备和装置。图16(A)概要地图示了作为移动体的具体示例的汽 车206。在汽车206上，安装有具有振动片10和电路装置20的陀螺传感器510(传感器）。陀螺 传感器510能够对车身207的姿态进行检测。陀螺传感器510的检测信号能够被供给至车身 姿态控制装置208。车身姿态控制装置208能够根据例如车身207的姿态而对悬架的软硬进 行控制或者对每个车轮209的制动器进行控制。此外，能够在两足步行机器人或航空器、直 升飞机等各种移动体中利用这样的姿态控制。可以在为了实现姿态控制时装入陀螺传感器 510〇
[0261] 如图16(B)、图16(C)所示，本实施方式的电路装置能够应用于数码照相机或生物 体信息检测装置(可佩带的健康设备。例如脉搏器、计步器、活动量仪等）等各种电子设备 中。例如在数码照相机中，能够实施使用了陀螺传感器或加速度传感器的手抖修正等。此 外，在生物体信息检测装置中，能够使用陀螺传感器或加速度传感器而对用户的身体活动 进行检测，或者对运动状态进行检测。此外，如图16(D)所示，本实施方式的电路装置也能够 应用于自动装置的可动部(臂、关节)或主体部。自动装置可以假定为移动体(行驶或步行自 动装置）、电子设备(非行驶或非步行自动装置）中的任意一个。在行驶或步行自动装置的情 况下，例如能够在自动行驶中利用本实施方式的电路装置。
[0262] 另外，虽然以上述的方式对本实施方式进行了详细说明，但本领域技术人员能够 很容易理解如下内容，即，能够实施在实体上不脱离本发明的新颖事项以及效果的多种改 变。因此，这种改变例也全部被包含在本发明的范围中。例如，在说明书或附图中至少一次 与更为广义或同义的不同用语(物理量信息、运算后物理量信息、角速度传感器元件、物理 量检测装置等）一起记载的用语（角速度信息、角度信息或转数信息、振动片、陀螺传感器 等），在说明书或附图的任意位置处均能够置换为该不同的用语。此外，电路装置、物理量检 测装置、电子设备、移动体的结构、振动片的结构等均不限定于本实施方式中所说明的内 容，能够实施各种改变。
[0263] 符号说明
[0264] 10振动片；18角速度传感器元件;20电路装置;30驱动电路;32放大电路(I/V 转换电路）；40增益控制电路;50驱动信号输出电路;52同步信号输出电路;60检测电 路;61放大电路;81同步检波电路;90滤波部；100 A/D转换电路；110 DSP部；112 DC成分 去除部；140控制部；142寄存器部；144输出部；146非易失性存储器；150运算处理部； 152计数时钟生成电路；154计数器；155乘法处理部；156积分处理部；160浮动小数积 分器；162检测器；164固定小数积分器；166固定小数转换部；168、169寄存器;206移动 体(汽车）；207车身；208车身姿态控制装置;209车轮;310噪声推断部;320卡尔曼滤波 器;321减法运算器;350时钟信号生成电路;360 CR振荡电路;500电子设备;510陀螺传 感器;520处理部;530存储器;540操作部;550显示部。
【主权项】
1. 一种电路装置，其特征在于，包括： 检测电路，其基于来自角速度传感器元件的检测信号而输出角速度信息； 输出部，其输出基于所述角速度信息而求得的定点表示的转数信息， 所述输出部能够将所述转数信息的整数部分作为所述定点表示的整数部分而输出，并 且能够将所述转数信息的小数部分作为所述定点表示的小数部分而输出。2. 如权利要求1所述的电路装置，其特征在于， 所述输出部具有多个输出模式， 所述多个输出模式包括第一输出模式，所述第一输出模式为，所述输出部输出所述转 数信息的所述整数部分，且所述输出部输出所述转数信息的所述小数部分的模式。3. 如权利要求2所述的电路装置，其特征在于， 所述多个输出模式包括第二输出模式，所述第二输出模式为，所述输出部输出所述转 数信息的所述整数部分，且所述输出部不输出所述转数信息的所述小数部分的模式。4. 如权利要求2所述的电路装置，其特征在于， 所述多个输出模式包括第三输出模式，所述第三输出模式为，所述输出部不输出所述 转数信息的所述整数部分，且所述输出部输出所述转数信息的所述小数部分的模式。5. 如权利要求2所述的电路装置，其特征在于， 所述多个输出模式包括第四输出模式，所述第四输出模式为，所述转数信息的所述小 数部分的位数被削减并由所述输出部输出的模式。6. 如权利要求1所述的电路装置，其特征在于， 所述输出部具有多个输出模式， 所述多个输出模式包括如下模式中的至少两个输出模式，即： 第一输出模式，其为所述输出部输出所述转数信息的所述整数部分，且所述输出部输 出所述转数信息的所述小数部分的模式； 第二输出模式，其为所述输出部输出所述转数信息的所述整数部分，且所述输出部不 输出所述转数信息的所述小数部分的模式； 第三输出模式，其为所述输出部不输出所述转数信息的所述整数部分，且所述输出部 输出所述转数信息的所述小数部分的模式； 第四输出模式，其为所述转数信息的所述小数部分的位数被削减并且由所述输出部输 出的模式。7. 如权利要求2所述的电路装置，其特征在于， 包括寄存器部， 所述寄存器部包括对所述多个输出模式进行切换的模式切换寄存器。8. 如权利要求1所述的电路装置，其特征在于， 包括寄存器部和控制部， 所述寄存器部包括对所述转数信息进行存储的信息寄存器， 所述控制部根据读取指令而实施从所述信息寄存器读取所述转数信息的处理， 并且根据复位指令而实施将所述运算处理部的积分处理部复位为初始状态的处理。9. 如权利要求8所述的电路装置，其特征在于， 所述控制部在根据所述读取指令而读取了所述转数信息的情况下，实施将所述运算处 理部的所述积分处理部复位为初始状态的处理。10. 如权利要求1所述的电路装置，其特征在于， 在将所述转数信息的所述小数部分的位数设为η位的情况下，用所述η位来表记的整数 乘以360/2η而得到的值将成为基于所述角速度信息而求得的角度信息。11. 如权利要求1所述的电路装置，其特征在于， 所述输出部以串行数据来输出所述转数信息。12. 如权利要求1所述的电路装置，其特征在于， 包括运算处理部，所述运算处理部基于来自所述检测电路的所述角速度信息而实施运 算处理，并输出所述转数信息。13. 如权利要求12所述的电路装置，其特征在于， 所述运算处理部对浮点表示的所述角速度信息实施所述运算处理，并输出定点表示的 所述转数信息。14. 如权利要求12所述的电路装置，其特征在于， 所述运算处理部实施基于所述角速度信息的积分处理以作为所述运算处理，并输出所 述转数信息。15. 如权利要求12所述的电路装置，其特征在于， 包括驱动电路，所述驱动电路对所述角速度传感器元件进行驱动， 所述运算处理部基于来自所述检测电路的所述角速度信息、和由所述驱动电路的驱动 频率规定的时间间隔信息，而实施所述运算处理。16. 如权利要求12所述的电路装置，其特征在于， 包括驱动电路，所述驱动电路对所述角速度传感器元件进行驱动， 所述运算处理部使用基于所述驱动电路的驱动频率来设定其值的运算系数，而实施所 述运算处理。17. 如权利要求16所述的电路装置，其特征在于， 所述运算处理部使用基于所述驱动频率及所述角速度信息的设定灵敏度来设定其值 的所述运算系数，而实施所述运算处理。18. -种物理量检测装置，其特征在于，包括： 权利要求1所述的电路装置； 所述角速度传感器元件。19. 一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1所述的电路装置。20. -种移动体，其特征在于，包括权利要求1所述的电路装置。
【文档编号】G01C19/56GK105910596SQ201610091324
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月18日
【发明人】羽田秀生, 须藤泰宏
【申请人】精工爱普生株式会社