CN101900745A - 角速度传感器、角速度信号的放大电路和方法、电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及角速度传感器、角速度信号的放大电路和方法、电子设备。该角速度传感器包括传感器装置和放大电路。传感器装置产生与角速度对应的检测信号。放大电路通过以第一增益非反相放大所述检测信号产生第一输出信号，通过以第一增益反相放大所述检测信号产生第二输出信号，并输出第一输出信号和第二输出信号以便通过计算第一输出信号和第二输出信号之差来获得角速度信号。

Description

角速度传感器、角速度信号的放大电路和方法、电子设备

技术领域

本发明涉及一种用于检测数字静止照相机、数字视频照相机等的振动并校正其振动的角速度传感器、角速度信号的放大电路、电子设备、振动校正设备、角速度信号的放大方法和振动校正方法。

背景技术

最近，已开发出设置有振动校正机构的数字静止照相机、数字视频照相机等，所述振动校正机构校正由所谓的振动引起的拍摄图像的模糊。作为这种振动校正机构，例如，已知通过使用于成像的光学系统的光轴离心来执行图像模糊校正的机构(参见日本未审专利申请公报No.1992-95933)和通过图像处理校正振动的机构(参见日本未审专利申请公报No.1991-145880)。另外，日本未审专利申请公报No.1992-211230公开了一种振动校正设备，该设备包括：角速度传感器；镜子，把被摄体图像引入到拍摄透镜；和双压电晶片(bimorph)，以使得能够抵消由照相机的偏转角导致的图像的波动的方式，基于角速度传感器的输出使镜子倾斜。

通常，振动校正机构通过使用传感器检测由振动引起的照相机的旋转移动，并将传感器的检测信号中所包括的角速度信号放大以获得角度信息。由于来自传感器的信号非常小并且包括漂移分量，所以通常通过在放大期间经过高通滤波器来去除DC分量(例如，参见日本未审专利申请公报No.1998-65956中的段落[0002]和[0003])。

发明内容

近年来，随着电子设备的低功耗，各种机构单元的驱动电路的电压降低。关于振动校正机构，角速度传感器的输出信号的电压范围不会增加，导致难以确保动态范围。因此，当检测到相对较高的角速度时，可能超出角速度检测范围，从而可能无法适当地执行振动校正。同时，由于应该减小振动检测灵敏度以便确保角速度检测范围，所以可能难以确保必要的分辨率并且可能无法高精度地执行振动校正。

考虑到以上问题，希望提供一种能够增加动态范围而不会减小灵敏度的角速度传感器、角速度信号的放大电路、电子设备、振动校正设备、角速度信号的放大方法和振动校正方法。

根据本发明的一个实施例，提供了一种角速度传感器，包括传感器装置和放大电路。

传感器装置产生与角速度对应的检测信号。

放大电路通过以第一增益非反相放大所述检测信号产生第一输出信号，通过以第一增益反相放大所述检测信号产生第二输出信号，并输出第一输出信号和第二输出信号以便通过计算第一输出信号和第二输出信号之差来获得角速度信号。

从放大电路输出的第一输出信号和第二输出信号使用相同的增益被放大，并具有彼此不同的极性。也就是说，第一输出信号与第二输出信号处于差分关系。通过计算具有差分关系的这两个输出信号之差获得角速度信号。因此，能够产生具有现有检测范围的两倍的检测范围的角速度信号。另外，如果第一增益设置为放大电路的总增益的1/2，则与由单级的放大电路以总增益放大检测信号的情况相比，在保持角速度的输出灵敏度的同时能够确保现有检测范围的两倍的角速度检测范围。

角速度传感器还可包括开关电路，该开关电路选择性地切换第一状态和第二状态，其中，在第一状态下，从放大电路输出第一输出信号，在第二状态下，从放大电路输出第二输出信号。

采用这种结构，放大电路能够按时间顺序输出第一输出信号和第二输出信号，从而减少了放大电路的输出端子的数量。

在角速度传感器中，放大电路可包括第一放大电路部分和第二放大电路部分。

第一放大电路部分通过以第一增益非反相放大检测信号产生第一输出信号，并输出第一输出信号。

第二放大电路部分通过以值为1的第二增益反相放大检测信号产生第三输出信号，并把第三输出信号输入到第一放大电路部分，从而从第一放大电路部分输出第二输出信号。

在这种情况下，开关电路包括：第一开关电路部分，能够限制对于第一放大电路部分输入所述检测信号；和第二开关电路部分，能够限制对于第一放大电路部分输入第三输出信号。

采用这种结构，切换第一开关电路部分和第二开关电路部分，从而能够按时间顺序从第一放大电路部分输出第一输出信号和第二输出信号。基于第一输出信号和第二输出信号产生角速度信号。

当放大电路包括第一放大电路部分和第二放大电路部分时，第一放大电路部分可通过使用第一增益反相放大检测信号产生第二输出信号，并输出第二输出信号。在这种情况下，第二放大电路部分通过使用值为1的第二增益反相放大检测信号产生第三输出信号，并把第三输出信号输入到第一放大电路部分，从而从第一放大电路部分输出第一输出信号。

在这种情况下，开关电路包括：第一开关电路部分，能够限制对于第一放大电路部分输入所述检测信号；和第二开关电路部分，能够限制对于第一放大电路部分输入第三输出信号。

即使在这种情况下，也切换第一开关电路部分和第二开关电路部分，从而能够按时间顺序从第一放大电路部分输出第一输出信号和第二输出信号。

在角速度传感器中，传感器装置可包括第一传感器装置部分和第二传感器装置部分。

第一传感器装置部分产生与围绕沿第一方向的第一轴的角速度对应的第一检测信号作为所述检测信号。

第二传感器装置部分产生与围绕沿不同于第一方向的第二方向的第二轴的角速度对应的第二检测信号作为所述检测信号。

在这种情况下，第一状态分为第一开关状态和第二开关状态，其中，在第一开关状态下，从放大电路输出与第一检测信号相关的第一输出信号，在第二开关状态下，从放大电路输出与第二检测信号相关的第一输出信号。

同时，第二状态分为第三开关状态和第四开关状态，其中，在第三开关状态下，从放大电路输出与第一检测信号相关的第二输出信号，在第四开关状态下，从放大电路输出与第二检测信号相关的第二输出信号。

采用这种结构，可在每个传感器装置部分中设置共同的放大电路，从而有助于放大电路的小型化和减少部件的数量。

当传感器装置包括所述两个装置部分时，第二放大电路部分能够由第一反相放大器和第二反相放大器形成。第一反相放大器通过以第二增益反相放大第一检测信号产生第四输出信号作为第三输出信号。第二反相放大器通过以第二增益反相放大第二检测信号产生第五输出信号作为第三输出信号。

此时，第一开关电路部分包括：第一开关部分，能够限制对于第一放大电路部分输入第一检测信号；和第二开关部分，能够限制对于第一放大电路部分输入第二检测信号。第二开关电路部分包括：第三开关部分，能够限制对于第一放大电路部分输入第四输出信号；和第四开关部分，能够限制对于第一放大电路部分输入第五输出信号。

采用这种结构，能够按时间顺序从放大电路输出与第一检测信号相关的第一和第二输出信号以及与第二检测信号相关的第一和第二输出信号。基于从放大电路输出的第一和第二输出信号能够产生关于第一和第二轴的角速度信号。

同时，当传感器装置包括所述两个装置部分时，第二放大电路部分能够由单级的反相放大器形成。也就是说，第二放大电路部分当第一检测信号被接收时，通过以第二增益反相放大第一检测信号产生第三输出信号，并且当第二检测信号被接收时，通过以第二增益反相放大第二检测信号产生第三输出信号。

此时，除了第一开关部分和第二开关部分，第一开关电路部分还包括第五开关部分和第六开关部分。第五开关部分配置为限制对于第二放大电路部分输入第一检测信号，第六开关部分配置为限制对于第二放大电路部分输入第二检测信号。

采用这种结构，能够按时间顺序从放大电路输出与第一检测信号相关的第一和第二输出信号以及与第二检测信号相关的第一和第二输出信号。

在角速度传感器中，可以按预定次序由开关电路顺序地切换第一至第四开关状态。在这种情况下，每个开关状态的切换频率设置为等于或大于400Hz。

采用这种结构，例如，可以通过使用设置在每个传感器装置部分中的共同放大电路有效地产生振动校正控制等所需的角速度信号。

角速度传感器还可包括高通滤波器，该高通滤波器设置在第一放大电路部分和第二放大电路部分之间用以从所述检测信号去除漂移分量。

采用这种结构，可以有效地去除当高精度地执行角速度检测时可能引起不利影响的、检测信号的漂移分量。

在角速度传感器中，所述高通滤波器包括电容器和电阻器。电容器具有连接到第一放大电路部分的输入侧的第一电极和连接到第二放大电路部分的输出侧的第二电极。电阻器连接在第一电极和基准电位之间。在这种情况下，所述角速度传感器还可包括开关机构，所述开关机构对所述电阻器设旁路以当第一开关电路部分限制对于第一放大电路部分输入所述检测信号时实现第一电极和基准电位之间的连接。

采用这种结构，能够在比由电容器和电阻器的乘积决定的时间常数短的时间内持续对第一电极充电和放电。因此，能够高精度地产生角速度信号。

在角速度传感器中，当放大电路包括第一放大电路部分和第二放大电路部分时，第一放大电路部分和第二放大电路部分可具有下述结构。

也就是说，第一放大电路部分通过以第一增益非反相放大检测信号产生第一输出信号，并输出第一输出信号。

在这种情况下，第二放大电路部分通过以值为1的第二增益反相放大第一输出信号产生第二输出信号，并输出第二输出信号。

采用这种结构，第一输出信号和第二输出信号能够同时输入到信号处理电路。

另选地，第一放大电路部分可通过以第一增益反相放大检测信号产生第二输出信号，并输出第二输出信号。

在这种情况下，第二放大电路部分可通过以值为1的第二增益反相放大第二输出信号产生第一输出信号，并输出第一输出信号。

即使在这种情况下，第一输出信号和第二输出信号也能够同时输入到信号处理电路。

角速度传感器还可包括高通滤波器，该高通滤波器设置在第一放大电路部分的前一级用以从检测信号去除漂移分量。

角速度传感器还可包括能够可变地设置第一增益的增益可变电路。

采用这种结构，根据计算第一输出信号和第二输出信号之差以产生角速度信号的信号处理电路的处理能力和用途，能够使用共同的放大电路容易地设置不同增益的优化值。

根据本发明的另一实施例，提供了一种角速度信号的放大电路，包括：放大电路部分，通过使用第一增益非反相放大与角速度对应的检测信号产生第一输出信号，通过使用第一增益反相放大检测信号产生第二输出信号，并输出第一输出信号和第二输出信号以便通过计算第一输出信号和第二输出信号之差获得角速度信号。

根据本发明的另一实施例，提供了一种包括壳体、传感器装置、放大电路和信号处理电路的电子设备。

传感器装置产生与作用于壳体的角速度对应的检测信号。

放大电路通过使用第一增益非反相放大检测信号产生第一输出信号，通过使用第一增益反相放大检测信号产生第二输出信号，并输出第一输出信号和第二输出信号。

信号处理电路计算第一输出信号和第二输出信号之差以产生角速度信号。

从放大电路输出的第一输出信号和第二输出信号使用相同的增益被放大，并具有彼此不同的极性。也就是说，第一输出信号与第二输出信号处于差分关系。因此，信号处理电路计算这两个输出信号之差以产生具有现有检测范围的两倍的检测范围的角速度信号。另外，如果第一增益设置为放大电路的总增益的1/2，则与由单级的放大电路使用总增益放大检测信号的情况相比，在保持角速度的输出灵敏度的同时能够确保现有检测范围的两倍的角速度检测范围。

该电子设备还可包括图像捕获单元和校正机构。

图像捕获单元容纳在壳体中用以捕获被摄体图像。

校正机构基于由信号处理电路产生的角速度信号校正被摄体图像的振动。

采用这种结构，能够基于产生的角速度信号高精度地执行振动校正。

根据本发明的另一实施例，提供了一种包括图像捕获单元、传感器装置、放大电路、信号处理电路和校正机构的振动校正设备。

图像捕获单元捕获被摄体图像。

传感器装置产生与角速度对应的检测信号。

放大电路通过使用第一增益非反相放大检测信号产生第一输出信号，通过使用第一增益反相放大检测信号产生第二输出信号，并输出第一输出信号和第二输出信号。

信号处理电路计算第一输出信号和第二输出信号之差以产生角速度信号。

校正机构基于由信号处理电路产生的角速度信号校正被摄体图像的振动。

在根据本发明另一实施例的角速度信号的放大方法中，产生与角速度对应的检测信号。接下来，通过使用第一增益非反相放大检测信号产生第一输出信号，通过使用第一增益反相放大检测信号产生第二输出信号。

然后，输出第一输出信号和第二输出信号以便通过计算第一输出信号和第二输出信号之差获得角速度信号。

在根据本发明另一实施例的振动校正方法中，产生与角速度对应的检测信号。接下来，通过使用第一增益非反相放大检测信号产生第一输出信号，通过使用第一增益反相放大检测信号产生第二输出信号。然后，输出第一输出信号和第二输出信号。其后，计算第一输出信号和第二输出信号之差以产生角速度信号。最后，基于产生的角速度信号校正被摄体图像的振动。

根据如上所述本发明的实施例，能够产生具有宽角速度检测范围的角速度信号。因此，例如，能够高精度地执行振动校正。

附图说明

图1是示出根据本发明一个实施例的电子设备的斜视图；

图2是示出电子设备中的振动校正机构的结构的框图；

图3是示出角速度信号的基本放大电路的结构的电路图；

图4是示出图3中示出的放大电路的输出动态范围的示意图；

图5A和图5B是示出图3中示出的放大电路的输出电压随时间的变化的一个例子的示意图；

图6是示出根据本发明第一实施例的角速度信号的放大电路的结构的电路图；

图7A和图7B是示出图6中示出的放大电路的输出电压随时间的变化的示意图，图7A是示出第一和第二输出信号(输出电压)随时间的变化的一个例子的示意图，图7B是示出第一和第二输出信号的差信号随时间的变化的示意图；

图8是示出根据本发明第二实施例的角速度信号的放大电路的结构的电路图；

图9是示出根据本发明第三实施例的角速度信号的放大电路的结构的电路图；

图10是示出图9中示出的放大电路中的开关部分的状态变化和放大电路的输出信号之间的关系的时序图；

图11是示出根据本发明第四实施例的角速度信号的放大电路的结构的电路图；

图12是示出图11中示出的放大电路中的开关部分的状态变化和放大电路的输出信号之间的关系的时序图；

图13是示出根据本发明第五实施例的角速度信号的放大电路的结构的电路图；

图14A至图14C是示出根据图13中示出的放大电路的结构的变型例的主要元件的电路图；

图15是示出根据本发明第六实施例的角速度信号的放大电路的结构的电路图；

图16是示出图15中示出的放大电路中的每个开关部分和输出信号之间的关系的表；

图17是示出图15中示出的放大电路中的每个开关部分的状态变化和放大电路的输出信号之间的关系的时序图；

图18是示出根据本发明第七实施例的角速度信号的放大电路的结构的电路图；

图19是示出根据本发明第八实施例的角速度信号的放大电路的结构的电路图；

图20是示出图19中示出的放大电路中的每个开关部分和输出信号之间的关系的表；

图21是示出图19中示出的放大电路中的每个开关部分的状态变化和放大电路的输出信号之间的关系的时序图；

图22是示出包括信号处理电路的控制器(图2)的结构的框图；

图23是示出包括一个反相放大器和另一反相放大器的组合的放大电路的一个例子的电路图；

图24是示出包括一个反相放大器和另一反相放大器的组合的放大电路的一个例子的电路图；

图25是示出包括一个反相放大器和另一反相放大器的组合的放大电路的一个例子的电路图；

图26是示出包括一个反相放大器和另一反相放大器的组合的放大电路的一个例子的电路图；以及

图27是示出包括一个反相放大器和另一反相放大器的组合的放大电路的一个例子的电路图。

具体实施方式

以下，将参照附图描述本发明的优选实施例。

<第一实施例>

[电子设备]

图1是示出根据本发明一个实施例的电子设备的斜视图。在本发明中，数字静止照相机(以下，简称为“照相机”)将作为电子设备的例子进行描述。

该实施例的照相机1包括壳体2。壳体2中设置有：用于捕获被摄体图像的图像捕获单元3、快门按钮4、用于设置各种照相机功能的功能开关5、闪光灯发光单元6、用于自动聚焦控制的距离测量传感器7等。虽然在图1中没有示出，但壳体2在它的后侧设置有用于显示由图像捕获单元3成像的被摄体图像的显示单元，该显示单元包括液晶装置、有机EL(电致发光)装置等。

照相机1包括振动校正机构。振动校正机构设置在壳体2中以防止由于照相机1的振动导致的被摄体图像的模糊。更详细地讲，振动校正机构包括：检测部分，检测在与壳体2对应的预定方向上作用的角速度；信号处理电路，基于检测的角速度产生校正信号；和校正机构，基于校正信号校正振动。校正机构使用诸如以下方案的各种方案校正振动：以电子方式校正图像数据，或以机械方式沿消除振动的方向调整光轴。根据后一方案，允许移动构成图像捕获单元3的光学透镜和固态成像器件中的任何一个，由此调整入射到固态成像器件的光的轴的位置。

通常，沿图1的两个方向检测作用在壳体2上的角速度的检测方向，即相对于壳体2由“y”指示的偏航(yaw)方向和由“p”指示的俯仰(pitch)方向。这里，偏航方向表示平行于壳体2的高度方向(c轴方向)的轴的旋转方向，并且俯仰方向表示平行于壳体2的宽度方向(a轴方向)的轴的旋转方向。因此，可以校正当壳体2的方向改变到偏航方向和俯仰方向时发生的振动。除此之外，可以检测针对平行于壳体2的厚度方向(b轴方向)的轴的旋转的横滚(roll)方向的角速度并校正关于该方向的振动。

[振动校正设备]

图2是示出振动校正机构的结构的框图。图2中示出的振动校正机构包括检测器10、放大电路20和控制器90。

检测器10包括用于检测偏航方向和俯仰方向的角速度的两个传感器装置。也就是说，检测器10包括：传感器装置10y，检测偏航方向的角速度；传感器装置10p，检测俯仰方向的角速度。这些传感器装置10y和10p包括用于产生与角速度对应的检测信号的装置。在本实施例中，这些传感器装置10y和10p包括用于检测与角速度成比例的科里奥利(Coriolis)力的压电振动型陀螺仪传感器。传感器装置10y和10p具有相同的基准电位并输出与角速度的大小成比例的电位信号，作为相对于基准电位的电位变化。基准电位可以设置为预定偏移电位(DC电位)或地电位。

放大电路20以预定放大因子(增益)放大从检测器10输入的检测信号，并把放大的检测信号输出给控制器90。放大电路20包括高通滤波器30y和30p以及放大电路部分45y和45p。高通滤波器30y去除来自传感器装置10y的检测信号中所包括的漂移分量，高通滤波器30p去除来自传感器装置10p的检测信号中所包括的漂移分量。放大电路部分45y以预定增益放大已经过高通滤波器30y的检测信号，放大电路部分45p以预定增益放大已经过高通滤波器30p的检测信号。

控制器90包括：控制电路91和振动校正机构92。控制电路91从已由放大电路20放大的偏航方向和俯仰方向的检测信号产生偏航方向和俯仰方向的角速度信号。另外，控制电路91基于产生的角速度信号，产生用于驱动振动校正机构92的校正信号。振动校正机构92基于校正信号驱动包括图像捕获装置61和光学系统62的图像捕获单元60(对应于图1的图像捕获单元3)，并调整入射到图像捕获装置61上的被摄体图像的光轴。可以使用各种方案执行光轴调整，例如，沿消除振动的方向移动作为光学系统62的一部分的光学透镜或图像捕获装置63。各种固态成像器件(诸如CCD(电荷耦合器件)或CMOS(互补金属氧化物半导体))能够应用于图像捕获装置63。

由振动校正机构92驱动图像捕获单元60的方案不受到特别的限制。另外，该方案不限于以上例子。例如，可以采用使用图像处理电路的电子振动校正方法。另外，图像捕获单元60可以配置为把关于由振动校正机构92进行调整之前和之后的位置的差信息输入到控制电路91。以这种方式，构造用于振动校正的反馈控制系统，从而能够高精度地实现振动校正。

[角速度传感器]

构成检测器10的传感器装置10y和10p与用于以压电方式驱动这些传感器装置的自激振荡电路、用于放大来自传感器装置10y和10p的检测信号的放大电路20、用于从放大电路20的输出信号产生角速度信号的信号处理电路等一起安装在共同的电路板(一次板)上，由此构成一个传感器部件(角速度传感器)。以这种方式构成的角速度传感器安装在照相机1的控制板(二次板)上，由此构成振动校正设备。另外，构成放大电路20的高通滤波器30y和30p可以安装在控制板(二次板)一侧。

自激振荡电路、放大电路和信号处理电路可以独立地安装在一次板上。另选地，这些电路可以配置为在集成在单个半导体芯片上之后安装在支撑板上。在本实施例中，如果没有另外指明，则描述将在稍后描述的放大电路是角速度传感器的一个元件的情况作为例子。用于驱动振动校正机构92的校正信号产生于除角速度传感器以外的、安装在二次板上的控制单元中。在这种情况下，控制电路91包括该控制单元和角速度传感器中的信号处理电路。

接下来，将详细描述放大电路20。

[角速度信号的放大电路]

首先，将参照图3描述角速度信号的基本放大电路。该放大电路用作能够与根据将要描述的实施例的放大电路的结构和操作的描述进行比较的基本放大电路。图3示出该基本放大电路。

(基本电路)

图3中示出的放大电路包括非反相放大器40。包括电容器31和电阻器32的高通滤波器30设置在非反相放大器40的输入侧。非反相放大器40包括OP放大器41、第一负反馈电阻器42和第二负反馈电阻器43。第一负反馈电阻器42连接在OP放大器41的非反相输入端子(-)和基准电位Vr之间，并具有电阻值Ri。第二负反馈电阻器43连接在OP放大器41的输出端子和OP放大器41的非反相输入端子(-)之间，并具有电阻值Ro。

用于检测角速度的传感器装置的检测信号Vs包括基准电位Vr和相对于基准电位Vr改变的与角速度对应的电信号。因此，获得检测信号Vs和基准电位Vr之差，从而提取代表角速度大小的净角速度信号。同时，相对于基准电位Vr改变的与角速度对应的电信号具有随着时间的过去而改变的漂移性质。相对于基准电位Vr改变的与角速度对应的电信号的漂移包括所谓的启动漂移或温度漂移。高通滤波器30用于去除相对于基准电位Vr改变的与角速度对应的电信号的漂移分量。由于相对于基准电位Vr改变的与角速度对应的电信号的漂移可能是角速度检测期间的显著障碍，所以在检测信号被非反相放大器40放大之前通过高通滤波器30去除所述漂移。

将高通滤波器30的截止频率设置为足以去除相对于基准电位Vr改变的与角速度对应的电信号的漂移分量。如果电容器31的电容定义为C并且电阻器32的值定义为R，则高通滤波器30的截止频率fc被确定为1/(2μRC)并且通常被设置为大约0.01Hz。

在图3中，用作传感器装置的输出的检测信号Vs对应于高通滤波器30的输入电压。高通滤波器30的输出电压Vi对应于通过由高通滤波器30去除相对于基准电位Vr改变的与角速度对应的电信号的漂移分量而获得的传感器装置的检测信号，并用作非反相放大器40的非反相输入端子(+)的输入电压。非反相放大器40以预定增益放大传感器装置的检测信号Vi和基准电位Vr之间的差，由此产生输出电压Vo作为输出信号。

这里，电阻器32的一端和电阻器42的一端连接到基准电位Vr，从而使高通滤波器30和非反相放大器40可以工作于与基准电位Vr对应的偏置电压。OP放大器41的电源连接到电源电位V_CC和地GND。在下面的描述中，基准电位Vr具有电源电位V_CC和地GND的中间值，如以下的式1所示。

式1

Vr＝(V_CC+GND)/2

非反相放大器40的增益由负反馈电阻器42和43的电阻值的组合决定。也就是说，非反相放大器40的增益由以下的式2表示并且通常设置为大约50倍到100倍。

式2

Vo/Vi＝1+(Ro/Ri)

图4是示出图3中示出的放大电路的输出动态范围的示意图。当未加入角速度时，非反相放大器40的输出电压Vo等于基准电位Vr。然而，如果加入了沿预定方向的角速度，则非反相放大器40的输出电压Vo改变为高于基准电位Vr的电位。另外，如果加入了沿与所述预定方向相反的方向的角速度，则非反相放大器40的输出电压Vo改变为低于基准电位Vr的电位。理想地，输出电压Vo具有在基准电位Vr附近、在GND到V_CC的范围中的值。

然而，由于存在基准电位Vr的变化ΔVr、非反相放大器40的偏移的变化ΔVoff、由OP放大器41的电路决定的饱和电压的变化ΔVsat等，所以能够输出与角速度对应的信号的动态范围(D范围)会变窄。当动态范围定义为Vd时，它由以下的式3表示。

式3

Vd＝Vr-GND-(ΔVr+ΔVoff+ΔVsat)

＝Vcc-Vr-(ΔVr+ΔVoff+ΔVsat)

图5A和图5B是示出非反相放大器40的输出电压Vo随时间的变化的一个例子的示意图。图5A示出角速度在动态范围Vd中改变的例子，图5B示出角速度超出动态范围Vd并改变的例子。如图5A中所示，如果输出电压Vo存在于动态范围Vd中，则能够正确地检测角速度。然而，如图5B中所示，如果输出电压Vo超出动态范围Vd，则可能无法正确地检测角速度。动态范围Vd宽的事实代表角速度检测范围宽。因此，确保宽动态范围以使得可以在宽范围中检测角速度的大小，从而能够高精度地执行角速度检测而不受角速度大小的限制。由于动态范围Vd由电源电压V_CC的大小决定，所以当电源电压V_CC增大时能够确保宽动态范围Vd。

然而，最近，实现了电子设备的功耗节约并且必须减小电源电压。因此，在图3示出的非反相放大器40中，当电源电压V_CC减小时，动态范围Vd必然进一步缩小。同时，考虑通过减小非反相放大器40的增益来确保动态范围Vd。然而，根据这种方法，角速度的检测分辨率显著降低，导致难以高精度地检测弱角速度信号。

根据实施例的角速度传感器、振动校正设备和电子设备设置有能够增大角速度检测范围而不会减小角速度检测灵敏度的放大电路。以下，将描述根据实施例的放大电路。

(根据第一实施例的放大电路)

图6是示出根据本发明第一实施例的角速度信号的放大电路的结构的电路图。本实施例的放大电路20A具有把反相放大器增加到图3中示出的基本放大电路的结构。也就是说，本实施例的放大电路20A包括非反相放大器40a(第一放大电路部分)和反相放大器50(第二放大电路部分)。高通滤波器30设置在非反相放大器40a的输入侧，信号处理电路80A设置在反相放大器50的输出侧。

高通滤波器30包括电容器31和电阻器32以把通过从检测信号Vs去除相对于基准电位Vr改变的与角速度对应的电信号的漂移分量而获得的信号Vi输入给非反相放大器40a的非反相输入端子(+)。非反相放大器40a具有与图3中示出的非反相放大器40的结构相同的结构，并包括OP放大器41、第一负反馈电阻器42和第二负反馈电阻器43。第一负反馈电阻器42和第二负反馈电阻器43分别具有Ria和Roa的电阻值。反相放大器50包括OP放大器51、第一负反馈电阻器52和第二负反馈电阻器53。第一负反馈电阻器52和第二负反馈电阻器53具有相同的电阻值Rn。OP放大器51的反相输入端子(-)通过电阻器52连接到OP放大器41的输出端子。

这里，电阻器32的一端、电阻器42的一端和OP放大器51的非反相输入端子(+)连接到基准电位Vr，从而使高通滤波器30、非反相放大器40a和反相放大器50可以工作于与基准电位Vr对应的偏置电压下。

非反相放大器40a输出通过以第一增益放大检测信号Vi和基准电位Vr之差而获得的第一输出信号Voa。第一输出信号Voa被提供给反相放大器50的输入端子。另外，第一输出信号Voa通过放大电路20A的输出端子被提供给信号处理电路80A。产生第一输出信号Voa的非反相放大器40a构成第一放大电路部分。这里，将描述这样的情况：设置电阻值Roa和电阻值Ria，以使得第一增益等于图3中示出的非反相放大器40的增益的1/2。也就是说，非反相放大器40a的增益由以下的式4表示。

式4

Voa/Vi＝1+(Roa/Ria)＝(1/2)·(Vo/Vi)

反相放大器50输出通过以第二增益放大第一输出信号Voa和基准电位Vr之差而获得的第二输出信号Vob。第二输出信号Vob通过放大电路20A的输出端子被提供给信号处理电路80A。产生第二输出信号Vob的反相放大器50构成第二放大电路部分。由于电阻器52和53具有相同的值，所以第二增益为1。也就是说，第二输出信号Vob对应于通过以第一增益反相放大检测信号Vi和基准电位Vr之差而获得的输出信号，并且在极性上不同于第一输出信号Voa。因此，反相放大器50的增益由以下的式5表示。

式5

Vob/Vi＝-Vo a/Vi

信号处理电路80A基于第一输出信号Voa和第二输出信号Vob产生角速度信号，并构成控制电路91(图2)的一部分。信号处理电路80A计算第一输出信号Voa和第二输出信号Vob之差以产生角速度信号。第一输出信号Voa与第二输出信号Vob关于基准电位Vr处于差分关系。在信号处理电路80A中，当计算(Voa-Vob)时的增益由以下的式6表示并等于图3中示出的非反相放大器40的增益。

式6

(Voa-Vob)/Vi＝2·Voa/Vi＝Vo/Vi

图7A是示出第一输出信号(输出电压)Voa和第二输出信号(输出电压)Vob相对于时间的变化的一个例子的示意图。由图7A的虚线指示的波形代表图5A中示出的基本放大电路的输出信号Vo。由于非反相放大器40a和反相放大器50的增益对应于基本放大电路40的增益的1/2，所以第一输出信号Voa和第二输出信号Vob具有与输出信号Vo的1/2对应的大小。输出信号Voa和Vob的动态范围对应于参照图4描述的Vd。

同时，图7B是示出在信号处理电路80A中通过计算输出信号Voa和输出信号Vob之差获得的输出信号(Voa-Vob)随时间的变化的示意图。由于关于基准电位Vr，输出信号Voa与输出信号Vob处于差分关系，所以获得这两个信号之差，从而获取为动态范围Vd两倍宽的动态范围2·Vd。另外，如以上的式6所示，本实施例的放大电路20A具有与基本放大电路的增益相同的增益，从而能够产生角速度信号而不会降低检测灵敏度。

如上所述，根据本实施例，可以确保为动态范围Vd两倍宽的角速度检测范围，同时保持角速度的输出灵敏度。另外，放大电路20A的总增益由第一放大电路部分和第二放大电路部分分割，从而能够产生超过动态范围Vd的输出信号而不会饱和。因此，能够在宽范围中高精度地检测角速度。另外，可以应付由于设备的小型化和低功耗化导致的电源电压V_CC的减小。

信号处理电路80A(或包括信号处理电路80A的控制电路91)基于如上所述获得的角速度信号产生用于驱动振动校正机构92的校正信号。信号处理电路80A通过使用A/D转换器把角速度信号(模拟信号)转换成数字信号以产生校正信号。因此，能够防止由照相机1的壳体2中发生的振动引起的被摄体图像的模糊，从而能够显著减小失败照片的产生概率。

此外，在本实施例中，在两个方向(即，偏航方向和俯仰方向)上检测角速度，从而具有以上结构的放大电路20A被单独用于检测每个方向的角速度。

[第一实施例的变型例]

在图6的例子中，已描述了包括非反相放大器40a和反相放大器50的组合的放大电路20A的情况。然而，本发明不限于此。例如，放大电路可包括反相放大器和另一反相放大器的组合。

图23是示出包括反相放大器和另一反相放大器的组合的放大电路的一个例子的电路图。

如图23中所示，放大电路20I包括反相放大器140(第一放大电路部分)和反相放大器50(第二放大电路部分)。高通滤波器30设置在反相放大器140的输入侧，信号处理电路80A设置在反相放大器50的输出侧。

反相放大器140包括：反相放大部分141，具有OP放大器145、第一负反馈电阻器42和第二负反馈电阻器43；以及电压跟随器142，具有OP放大器146。

反相放大部分141的OP放大器145具有连接到基准电位Vr的非反相输入端子(+)和通过电阻器42连接到电压跟随器142的OP放大器146的输出端子的反相输入端子(-)。

反相放大部分141的第一负反馈电阻器42和第二负反馈电阻器43分别具有电阻值Ria和Roa。

电压跟随器142的OP放大器146具有连接到高通滤波器30的输出侧的非反相输入端子(+)。电压跟随器142用于对高通滤波器30的输出进行阻抗转换。

反相放大器50具有与图6中描述的反相放大器50的结构相同的结构，并包括OP放大器51、第一负反馈电阻器52和第二负反馈电阻器53。第一负反馈电阻器52和第二负反馈电阻器53具有相同的电阻值Rn。

(操作说明)

电压跟随器142把经过高通滤波器30的检测信号Vi从高阻抗信号转换成低阻抗信号，并把该低阻抗信号输出给反相放大部分141。因此，第一负反馈电阻器42受到高通滤波器30的阻抗的影响，从而能够防止反相放大部分141的输出减小。

反相放大部分141输出通过反相放大从电压跟随器142输出的信号和基准电位Vr之差而获得的信号Vob(第二输出信号)。在这种情况下，由于第一负反馈电阻器42和第二负反馈电阻器43分别具有电阻值Ria和Roa，所以从反相放大部分141输出通过以增益(Roa/Ria)反相放大检测信号Vi而获得的信号Vob，即，通过以增益(-Roa/Ria)放大检测信号Vi而获得的信号Vob。

从反相放大部分141输出的信号Vob被提供给反相放大器50的反相输入端子(-)。另外，第二输出信号Vob通过放大电路20I的输出端子被提供给信号处理电路80A。

反相放大器50输出通过反相放大信号Vob和基准电位Vr之差而获得的信号Voa(第一输出信号)。在这种情况下，由于第一负反馈电阻器52和第二负反馈电阻器53具有相同的电阻值Rn，所以从反相放大器50输出通过以值为1的增益反相放大信号Vob而获得的信号Voa，即，通过以值为-1的增益放大信号Vob而获得的信号Voa。信号Voa通过放大电路20I的输出端子被提供给信号处理电路80A。

由于通过以值为1的增益反相放大信号Vob获得信号Voa，所以信号Voa和Vob具有相同的大小，但具有彼此不同的极性。

这里，由于通过两次反相放大检测信号Vi获得信号Voa，所以检测信号Vi是非反相放大信号。同时，由于通过一次反相放大检测信号Vi获得信号Vob，所以检测信号Vi是反相放大信号。

信号处理电路80A计算信号Voa和信号Vob之差以产生角速度信号。

根据图23中示出的变型例，能够获得与第一实施例中获得的效果相同的效果。也就是说，由于输出信号Voa与输出信号Vob关于基准电位Vr具有差分关系，所以获得这两个信号之差，从而能够获取为基本放大电路的动态范围Vd两倍宽的动态范围2·Vd。另外，放大电路20I具有与基本放大电路的增益相同的增益，从而能够产生角速度信号而不会降低检测灵敏度。

<第二实施例>

图8是示出根据本发明第二实施例的角速度信号的放大电路的结构的电路图。在图8中，相同的标号用于表示与图6中的元件相同的元件，并且为了避免重复将会省略对它们的详细描述。

本实施例的放大电路20B包括放大电路部分70。高通滤波器30设置在放大电路部分70的输入侧，信号处理电路80B设置在放大电路部分70的输出侧。

放大电路部分70包括第一OP放大器41、第二OP放大器51、第一电阻器71、第二电阻器72和第三电阻器73。电阻器71至73串联连接在OP放大器41的输出端子和OP放大器51的输出端子之间，并分别具有电阻值Ric、Roc和Ric。第一OP放大器41具有连接到高通滤波器30的非反相输入端子(+)和连接在第一电阻器71和第二电阻器72之间的反相输入端子(-)。第二OP放大器51具有连接到基准电位Vr的非反相输入端子(+)和连接在第二电阻器72和第三电阻器73之间的反相输入端子(-)。

在本实施例中，放大电路部分70的增益设置为等于由以上式2表示的基本放大电路的增益。如果第一OP放大器41的输入电压定义为Vi，第一OP放大器41的输出电压定义为Voc并且第二OP放大器51的输出电压定义为Vod，则放大电路部分70的增益由以下的式7表示。输出电压Voc对应于通过在第一OP放大器41中非反相放大检测信号Vi而产生的第一输出信号。输出电压Vod对应于通过在第一OP放大器41和第二OP放大器51中反相放大检测信号Vi而产生的第二输出信号。

式7

(Voc-Vod)/Vi＝1+(2·Ric/Roc)＝Vo/Vi

信号处理电路80B计算第一输出信号Voc和第二输出信号Vod之差以产生角速度信号。关于基准电位Vr，输出信号Voc与输出信号Vod处于差分关系，获得这两个信号之差，从而能够获取为基本放大电路的动态范围Vd两倍宽的动态范围2·Vd。另外，放大电路20B具有与基本放大电路的增益相同的增益，从而能够产生角速度信号而不会降低检测灵敏度。

如上所述，根据本实施例，能够获得与第一实施例中获得的效果相同的效果。本实施例的放大电路20B能够形成为具有与图2中示出的放大电路20的结构相同的结构。另外，在两个方向(即，偏航方向和俯仰方向)上检测角速度，从而具有以上结构的放大电路20B被单独用于检测每个方向的角速度。

<第三实施例>

图9是示出根据本发明第三实施例的角速度信号的放大电路的结构的电路图。在图9中，相同的标号用于表示与图6中的元件相同的元件，并且为了避免重复将会省略对它们的详细描述。

本实施例的放大电路20C包括非反相放大器40a(第一放大电路部分)、第一反相放大器50y(第二放大电路部分)和第二反相放大器50p(第二放大电路部分)。开关电路100C设置在第一反相放大器50y和第二反相放大器50p与非反相放大器40a之间，信号处理电路80C设置在非反相放大器40a的输出侧。

第一反相放大器50y和第二反相放大器50p都具有与图6中示出的反相放大器50的结构相同的结构。详细地讲，第一反相放大器50y包括OP放大器51y、第一负反馈电阻器52y和第二负反馈电阻器53y，第二反相放大器50p包括OP放大器51p、第一负反馈电阻器52p和第二负反馈电阻器53p。电阻器52y、52p、53y和53p具有相同的电阻值Rn。第一反相放大器50y和第二反相放大器50p的输出侧通过开关电路100C连接到高通滤波器30，高通滤波器30的输出侧连接到非反相放大器40a的非反相输入端子(+)。

用于检测偏航方向的角速度的传感器装置10y输出检测信号Viy，用于检测俯仰方向的角速度的传感器装置10p输出检测信号Vip。检测信号Viy和Vip能够被配置为通过开关电路100C输入到高通滤波器30。高通滤波器30从由开关电路100C输出的各种输入信号去除相对于基准电位Vr改变的与角速度对应的电信号的漂移分量。非反相放大器40a通过以第一增益非反相放大经过了高通滤波器30的检测信号Viy和Vip，产生输出信号Voy1和Vop1(第一输出信号)(第一放大电路部分)。

另外，检测信号Viy和Vip分别输入到第一反相放大器50y和第二反相放大器50p的输入端子。第一反相放大器50y和第二反相放大器50p通过以值为1的增益反相放大检测信号Viy和Vip，产生输出信号Viy2和Vip2(第三输出信号)。然后，第一反相放大器50y和第二反相放大器50p把输出信号Viy2和Vip2输出给非反相放大器40a，由此使得可以通过以值为1的增益非反相放大这些输出信号来产生输出信号Voy2和Vop2(第二输出信号)(第二放大电路部分)。这里，在从第一反相放大器50y和第二反相放大器50p输出的第三输出信号之中，从第一反相放大器50y输出的信号Viy2将被称为第四输出信号，从第二反相放大器50p输出的信号Vip2将被称为第五输出信号。

开关电路100C包括四个开关部分101至104。开关部分101切换检测信号Viy到非反相放大器40a的输入和截止，开关部分102切换第一反相放大器50y的输出信号Viy2到非反相放大器40a的输入和截止，开关部分103切换检测信号Vip到非反相放大器40a的输入和截止，开关部分104切换第二反相放大器50p的输出信号Vip2到非反相放大器40a的输入和截止。

开关部分(双向开关)101至104通过从信号处理电路80C输入到开关电路100C的选择信号S0和S1来进行切换。选择信号S0和S1都处于高电平和低电平，并且要接通的开关部分由这些信号电平的组合来确定。当接通一个开关部分时，其余的开关部分断开。

在本实施例中，当信号S0和S1都处于低电平时，开关部分101接通。当信号S0和S1都处于高电平时，开关部分104接通。另外，当信号S0处于低电平并且信号S1处于高电平时，开关部分102接通。当信号S0处于高电平并且信号S1处于低电平时，开关部分103接通。

开关电路100C选择性地切换第一状态和第二状态，其中，在第一状态下，第一输出信号Voy1或Vop1从放大电路20C输出并输入到信号处理电路80C，在第二状态下，第二输出信号Voy2或Vop2从放大电路20C输出并输入到信号处理电路80C。根据本实施例，第一状态分成第一输出信号Voy1输入到信号处理电路80C的第一开关状态和从放大电路20C输出第一输出信号Vop1的第二开关状态。同时，第二状态分成从放大电路20C输出第二输出信号Voy2的第三开关状态和从放大电路20C输出第二输出信号Vop2的第四开关状态。

因此，在图9示出的放大电路20C中，当开关部分101接通时建立第一开关状态，当开关部分103接通时建立第二开关状态。另外，当开关部分102接通时建立第三开关状态，当开关部分104接通时建立第四开关状态。在这种情况下，开关部分101和103对应于能够限制对于第一放大电路部分(非反相放大器40a)输入检测信号Viy和Vip的第一开关电路部分。另外，开关部分102和104对应于能够限制对于第一放大电路部分(非反相放大器40a)输入第三输出信号(第四输出信号Viy2和第五输出信号Vip2)的第二开关电路部分。

图22是示出包括信号处理电路80C的控制器90(图2)的结构的框图。信号处理电路80C包括：A/D转换器801、成像条件确定单元802、积分电路803、增益调整电路804和振荡器805。振动校正机构92包括D/A转换器921和透镜驱动器922。

放大电路20C的输出信号Vout对应于包括差信号的时间序列模拟信号。该信号输入到信号处理电路80C，然后由A/D转换器801转换成数字信号。另外，信号Vout由来自振荡器805的数字信号S0和S1控制。成像条件确定单元802具有足以存储信号Vout的存储器，并计算第一输出信号Voy1和Vop1与第二输出信号Voy2和Vop2之差以产生角速度信号。也就是说，成像条件确定单元802计算Voy1和Voy2之差以产生偏航方向的角速度信号，并计算Vop1和Vop2之差以产生俯仰方向的角速度信号。成像条件确定单元802单独地识别所述时间序列信号，并基于所述时间序列信号的行为估计照相机的摇摄(panning)和三角架的状态。根据该估计，积分电路803控制把信号Vout转换成振动角度的积分。增益调整电路804根据振动角度和变焦以及聚焦状态执行增益调整，由此获得与振动校正的目标值对应的信号。确定的具有该目标值的信号被输入到振动校正机构92的D/A转换器921以转换成模拟信号。这个信号被输入到透镜驱动器922以驱动光学系统62(图2)的校正透镜621，从而执行振动校正。

在根据本实施例的具有如上所述的结构的放大电路20C中，偏航方向的传感器装置10y的输出Vy1和俯仰方向的传感器装置10p的输出Vp1是独立输入的。开关电路100C基于从信号处理电路80C提供的选择信号S0和S1，顺序切换开关部分101至104，从而信号Viy、Viy2、Vip和Vip2被转换成时间序列信号并输入给高通滤波器30和非反相放大器40a。

非反相放大器40a以第一增益(1+(Roa/Ria))放大通过由高通滤波器30去除相对于基准电位Vr改变的与角速度对应的电信号的漂移分量而获得的输入信号，并把得到的输出信号Vout输入给信号处理电路80C。非反相放大器40a的输出信号Vout对应于时间序列信号Voy1、Voy2、Vop1和Vop2。图10是示出选择信号S0和S1的信号电平随时间的变化以及非反相放大器40a的输出信号Vout随时间的变化的一个例子的图。在图10的例子中，非反相放大器40a按Voy1、Voy2、Vop1和Vop2的顺序产生输出信号。另外，本实施例描述了偏航方向的角速度大于俯仰方向的角速度的例子。然而，本发明不限于此。

信号处理电路80C顺序地从非反相放大器40a接收这些输出信号，并计算Voy1和Voy2之间的差信号以及Vop1和Vop2之间的差信号，由此分别产生偏航方向和俯仰方向的角速度信号。由于关于基准电位Vr，输出信号Voy1与输出信号Voy2处于差分关系，并且关于基准电位Vr，输出信号Vop1与输出信号Vop2处于差分关系，所以获得两个信号Voy1和Voy2之差以及两个信号Vop1和Vop2之差，从而获取为基本放大电路的动态范围Vd两倍宽的动态范围2·Vd。另外，本实施例的放大电路20C具有与基本放大电路的增益相同的增益，从而能够产生角速度信号而不会降低检测灵敏度。

另外，根据本实施例，单个非反相放大器40a能够针对偏航方向和俯仰方向的检测信号执行放大处理，从而减少了部件的数量。另外，由于输出信号Voy1、Voy2、Vop1和Vop2按时间顺序输入到信号处理电路80C，所以有利的是，信号处理电路80C需要一个输入端子和一个A/D转换器。

由开关电路100C的开关部分101至104进行的第一至第四开关状态的切换频率能够被设置为400Hz或更高。由于偏航方向和俯仰方向的角速度的检测频率等于或小于100Hz(10msec)，所以开关状态的切换频率设置为400Hz或更高(开关时间等于或小于1msec)，从而能够以100Hz或更小的频率高精度地检测每个方向的角速度。通常，当照相机的快门速度低(曝光时间长)时，会容易产生由振动导致模糊的照片。在这个方面，为了有效地防止产生由振动导致模糊的照片，优选地，增加快门速度。例如，可将快门速度设置为4msec以下。在这种情况下，设置切换频率以便每个开关状态持续1msec以下，由此有效地防止产生由振动导致模糊的照片。

<第四实施例>

图11是示出根据本发明第四实施例的角速度信号的放大电路的结构的电路图。在图11中，相同的标号用于表示与图6中的元件相同的元件，并且为了避免重复将会省略对它们的详细描述。

本实施例的放大电路20D包括非反相放大器40a(第一放大电路部分)和反相放大器50(第二放大电路部分)。开关电路100D设置在反相放大器50的输入侧和输出侧。另外，高通滤波器30设置在非反相放大器40a的输入侧，信号处理电路80D设置在非反相放大器40a的输出侧。

反相放大器50具有与图6中示出的反相放大器50的结构相同的结构。反相放大器50的输出侧通过开关电路100D连接到高通滤波器30，高通滤波器30的输出侧连接到非反相放大器40a的非反相输入端子(+)。

用于检测偏航方向的角速度的传感器装置10y输出检测信号Viy，用于检测俯仰方向的角速度的传感器装置10p输出检测信号Vip。检测信号Viy和Vip能够被配置为通过开关电路100D输入到高通滤波器30。高通滤波器30从由开关电路100D输出的各种输入信号去除相对于基准电位Vr改变的与角速度对应的电信号的漂移分量。非反相放大器40a通过以第一增益非反相放大经过了高通滤波器30的检测信号Viy和Vip，产生输出信号Voy1和Vop1(第一输出信号)(第一放大电路部分)。

另外，检测信号Viy和Vip通过开关电路100D输入到反相放大器50的输入端子。反相放大器50通过以值为1的增益反相放大检测信号Viy和Vip来产生输出信号Viy2和Vip2(第三输出信号)。然后，反相放大器50把输出信号Viy2和Vip2输入到非反相放大器40a，由此使得可以通过以值为1的增益非反相放大这些输出信号来产生输出信号Voy2和Vop2(第二输出信号)(第二放大电路部分)。在本实施例中，由单个反相放大器50产生与检测信号Viy相关的输出信号Viy2(第四输出信号)和与检测信号Vip相关的输出信号Vip2(第五输出信号)。由开关电路100D控制检测信号Viy和Vip到反相放大器50的输入。

开关电路100D包括五个开关部分111至115。开关部分111切换检测信号Viy到非反相放大器40a的输入和截止，开关部分112切换检测信号Viy到反相放大器50的输入和截止，开关部分113切换检测信号Vip到非反相放大器40a的输入和截止，开关部分114切换检测信号Vip到反相放大器50的输入和截止，开关部分115切换反相放大器50的输出信号Viy2和Vip2到非反相放大器40a的输入和截止。

开关部分(双向开关)111至115通过从信号处理电路80D输入到开关电路100D的选择信号S0和S1来进行切换。选择信号S0和S1都处于高电平和低电平，并且要接通的开关部分通过这些信号电平的组合来确定。当接通一个或两个开关部分时，其余的开关部分断开。

在本实施例中，当信号S0和S1都处于低电平时，开关部分111接通。当信号S0和S1都处于高电平时，开关部分114和115接通。另外，当信号S0处于低电平并且信号S1处于高电平时，开关部分112和115接通。当信号S0处于高电平并且信号S1处于低电平时，开关部分113接通。

开关电路100D选择性地切换第一状态和第二状态，其中，在第一状态下，从放大电路20D输出第一输出信号Voy1或Vop1，在第二状态下，从放大电路20D输出第二输出信号Voy2或Vop2。根据本实施例，第一状态分成从放大电路20D输出第一输出信号Voy1的第一开关状态和从放大电路20D输出第一输出信号Vop1的第二开关状态。同时，第二状态分成从放大电路20D输出第二输出信号Voy2的第三开关状态和从放大电路20D输出第二输出信号Vop2的第四开关状态。

因此，在图11示出的放大电路20D中，当开关部分111接通时建立第一开关状态，当开关部分113接通时建立第二开关状态。另外，当开关部分112和115接通时建立第三开关状态，当开关部分114和115接通时建立第四开关状态。在这种情况下，开关部分111和113对应于能够限制对于第一放大电路部分(非反相放大器40a)输入检测信号Viy和Vip的第一开关电路部分。另外，开关部分112、114和115对应于能够限制对于第一放大电路部分(非反相放大器40a)输入第三输出信号(第四输出信号Viy2和第五输出信号Vip2)的第二开关电路部分。

信号处理电路80D包括：信号产生器，用于产生输入到开关电路100D的选择信号S0和S1；和存储器，足以存储从非反相放大器40a输出的信号。另外，信号处理电路80D计算从非反相放大器40a输出的第一输出信号(Voy1，Vop1)与第二输出信号(Voy2，Vop2)之间的差，由此产生角速度信号。也就是说，信号处理电路80D计算Voy1和Voy2之差以产生偏航方向的角速度信号，并计算Vop1和Vop2之差以产生俯仰方向的角速度信号。

在根据本实施例的具有如上所述的结构的放大电路20D中，开关电路100D基于从信号处理电路80D提供的选择信号S0和S1，顺序切换开关部分111至115，从而信号Viy、Viy2、Vip和Vip2被转换成时间序列信号并输入给高通滤波器30和非反相放大器40a。当输入检测信号Viy时，反相放大器50以值为1的增益反相放大检测信号Viy以产生第四输出信号Viy2。当输入检测信号Vip时，反相放大器50以值为1的增益反相放大检测信号Vip以产生第五输出信号Vip2。

非反相放大器40a以第一增益(1+(Roa/Ria))放大通过使用高通滤波器30去除相对于基准电位Vr改变的与角速度对应的电信号的漂移分量而获得的输入信号，并把得到的输出信号Vout输入给信号处理电路80D。非反相放大器40a的输出信号Vout对应于时间序列信号Voy1、Voy2、Vop1和Vop2。图12是示出选择信号S0和S1的信号电平随时间的变化以及非反相放大器40a的输出信号Vout随时间的变化的一个例子的图。在图12的例子中，非反相放大器40a按Voy1、Voy2、Vop1和Vop2的顺序产生输出信号。另外，本实施例描述了偏航方向的角速度大于俯仰方向的角速度的例子。然而，本发明不限于此。

信号处理电路80D顺序地从非反相放大器40a接收这些输出信号，并计算Voy1和Voy2之间的差信号以及Vop1和Vop2之间的差信号，由此分别产生偏航方向和俯仰方向的角速度信号。由于关于基准电位Vr，输出信号Voy1与输出信号Voy2处于差分关系，并且关于基准电位Vr，输出信号Vop1与输出信号Vop2处于差分关系，所以获得两个信号Voy1和Voy2之差以及两个信号Vop1和Vop2之差，从而获取为基本放大电路的动态范围Vd两倍宽的动态范围2·Vd。另外，本实施例的放大电路20D具有与基本放大电路的增益相同的增益，从而能够产生角速度信号而不会降低检测灵敏度。

另外，根据本实施例，单个非反相放大器40a和单个反相放大器50能够针对偏航方向和俯仰方向的检测信号执行放大处理，从而减少了部件的数量。另外，由于输出信号Voy1、Voy2、Vop1和Vop2按时间顺序输入到信号处理电路80D，所以有利的是，信号处理电路80D需要一个输入端子和一个A/D转换器。

即使在本实施例中，开关电路100D的第一至第四开关状态的切换频率也设置为400Hz以上。因此，能够高精度地检测偏航方向和俯仰方向的角速度。另外，设置切换频率以便每个开关状态持续1msec以下，由此有效地防止产生由振动导致模糊的照片。

[第四实施例的变型例]

接下来，将描述第四实施例的变型例。在第四实施例的变型例中，将描述放大电路包括反相放大器和另一反相放大器的组合的情况。

图24是示出放大电路包括反相放大器和另一反相放大器的组合的一个例子的电路图。

如图24中所示，在根据该变型例的放大电路20J中，图11中示出的非反相放大器40a被反相放大器140替换。

反相放大器140具有与图23中描述的反相放大器140的结构相同的结构，并包括反相放大部分141和电压跟随器142，其中，反相放大部分141具有OP放大器145、第一负反馈电阻器42和第二负反馈电阻器43，电压跟随器142具有OP放大器146。

开关电路100D基于从信号处理电路80D提供的选择信号S0和S1，顺序地切换开关部分111至115，从而信号Viy、Viy2、Vip和Vip2被转换成时间序列信号并输入给高通滤波器30和反相放大器140。当输入检测信号Viy时，反相放大器50以值为1的增益反相放大检测信号Viy以产生输出信号Viy2。当输入检测信号Vip时，反相放大器50以值为1的增益反相放大检测信号Vip以产生输出信号Vip2。

反相放大器140的电压跟随器142把由高通滤波器30去除了漂移分量的输入信号从高阻抗信号转换成低阻抗信号，并把该低阻抗信号输出给反相放大部分141。反相放大部分141以增益(Roa/Ria)反相放大从电压跟随器142输出的信号，并通过输出端子把得到的输出信号Vout输出给信号处理电路80D。反相放大器140的输出信号Vout对应于时间序列信号Voy1、Voy2、Vop1和Vop2。

根据第四实施例的变型例，能够获得与第四实施例中获得的效果相同的效果。也就是说，由于关于基准电位Vr，信号Voy1与信号Voy2处于差分关系，并且关于基准电位Vr，信号Vop1与信号Vop2处于差分关系，所以获得两个信号Voy1和Voy2之差以及两个信号Vop1和Vop2之差，从而获取为基本放大电路的动态范围Vd两倍宽的动态范围2·Vd。另外，放大电路20J具有与基本放大电路的增益相同的增益，从而能够产生角速度信号而不会降低检测灵敏度。

<第五实施例>

图13是示出根据本发明第五实施例的角速度信号的放大电路的结构的电路图。在图13中，相同的标号用于表示与图11中的元件相同的元件，并且为了避免重复将会省略对它们的详细描述。

除了图11中示出的放大电路20D之外，本实施例的放大电路20E还包括能够可变地设置非反相放大器40a的增益(第一增益)的增益可变电路201。增益可变电路201被配置为调整非反相放大器40a的负反馈电阻器以可变地设置非反相放大器40a的增益(第一增益)。

增益可变电路201包括彼此并联连接的第一负反馈电阻器42a和42b以及彼此串联连接的第二可变电阻器43a和43b。电阻器42a、42b、43a和43b分别具有电阻值Ria、Rib、Roa和Rob。增益可变电路201还包括：第一开关44，能够使电阻器42b到OP放大器41的连接无效；第二开关45，能够使电阻器43b到OP放大器41的连接无效。第一开关44与电阻器42b串联连接，第二开关45与电阻器43b并联连接。第一开关44具有远小于电阻器42b的导通电阻值的导通电阻值，第二开关45具有远小于电阻器43b的导通电阻值的导通电阻值。

第一开关44和第二开关45根据开关信号S2和S3的信号电平而进行切换。例如，当开关信号S2处于高电平时第一开关44接通，当开关信号S2处于低电平时第一开关44断开。与此相似，当开关信号S3处于高电平时第二开关45接通，当开关信号S3处于低电平时第二开关45断开。开关信号S2和S3可以从信号处理电路80E输出。另选地，开关信号S2和S3可以从其它控制电路输出。另外，第一开关44和第二开关45被配置为，如果已经进行了设置，则它们的状态不改变。然而，本发明不限于此。例如，第一开关44和第二开关45的状态可以在电子设备的工作期间适当地改变。

电阻值Ria、Rib、Roa和Rob不受到特别的限制。换句话说，可将这些电阻值设置为适当的值。例如，如果(Ria＝Rib＝R/5)成立并且(Roa＝Rob＝5R)成立，则当开关44和45都接通时，非反相放大器40a的增益是51(倍)。另外，当第一开关44接通并且第二开关45断开时的增益是101(倍)，当第一开关44断开并且第二开关45接通时的增益是26(倍)。另外，当开关44和45都断开时的增益是51(倍)。

根据具有以上结构的放大电路20E，由于非反相放大器40a的增益能够根据信号处理电路80E的处理能力、装置、规格或用途进行优化，所以有利的是，能够通过使用共同的电路结构对于每个装置单独设置增益。例如，可以提供能够容易地应付不同类型电子设备(诸如照相机、汽车导航系统或游戏控制器)所需的每个增益的放大电路。

图14A至14C是示出根据增益可变电路的结构的变型例的主要元件的电路图。在图14A至14C中，相同的标号用于表示与图13中的元件相同的元件，并且为了避免重复将会省略对它们的详细描述。

图14A中示出的增益可变电路202具有这样的结构示例：电阻器42b和43b分别与电阻器42a和43a并联连接。在这种情况下，开关44和45分别与电阻器42b和43b串联连接。图14B中示出的增益可变电路203具有这样的结构示例：电阻器42b和43b分别与电阻器42a和43a串联连接。在这种情况下，开关44和45分别与电阻器42b和43b并联连接。图14C中示出的增益可变电路204具有这样的结构示例：电阻器42b与电阻器42a串联连接并且电阻器43b与电阻器43a并联连接。在这种情况下，开关44与电阻器42b并联连接并且开关45与电阻器43a串联连接。

根据图14A至14C的结构示例，能够获得与以上获得的效果相同的效果。另外，如图13和图14A至14C中所示，增益可变电路包括两个开关44和45。然而，可以省略开关44和45中的任何一个，或者可以用可变电阻器替代这些电阻器中的至少一个。

<第六实施例>

图15是示出根据本发明第六实施例的角速度信号的放大电路的结构的电路图。在图15中，相同的标号用于表示与图6中的元件相同的元件，并且为了避免重复将会省略对它们的详细描述。

本实施例的放大电路20F包括非反相放大器40a(第一放大电路部分)和反相放大器50(第二放大电路部分)。开关电路100F设置在反相放大器50的输入侧和输出侧。另外，高通滤波器30设置在非反相放大器40a的输入侧，信号处理电路80F设置在非反相放大器40a的输出侧。

反相放大器50具有与图6中示出的反相放大器50的结构相同的结构。反相放大器50的输出侧通过开关电路100F连接到高通滤波器30，高通滤波器30的输出侧连接到非反相放大器40a的非反相输入端子(+)。

用于检测偏航方向的角速度的传感器装置10y输出检测信号Viy，用于检测俯仰方向的角速度的传感器装置10p输出检测信号Vip。检测信号Viy和Vip能够被配置为通过开关电路100F输入到高通滤波器30。高通滤波器30从由开关电路100F输出的各种输入信号去除相对于基准电位Vr改变的与角速度对应的电信号的漂移分量。非反相放大器40a通过以第一增益非反相放大经过了高通滤波器30的检测信号Viy和Vip，产生输出信号Voy1和Vop1(第一输出信号)(第一放大电路部分)。

另外，检测信号Viy和Vip通过开关电路100F输入到反相放大器50的输入端子。反相放大器50通过以值为1的增益反相放大检测信号Viy和Vip产生输出信号Viy2和Vip2(第三输出信号)。然后，反相放大器50把输出信号Viy2和Vip2输入给非反相放大器40a，由此使得可以通过以值为1的增益非反相放大这些输出信号来产生输出信号Voy2和Vop2(第二输出信号)(第二放大电路部分)。在本实施例中，由单个反相放大器50产生与检测信号Viy相关的输出信号Viy2(第四输出信号)和与检测信号Vip相关的输出信号Vip2(第五输出信号)。由开关电路100F控制检测信号Viy和Vip到反相放大器50的输入。

开关电路100F包括四个开关部分121至124。开关部分121和123切换检测信号Viy到非反相放大器40a和反相放大器50的输入和截止。开关部分122和123切换检测信号Vip到非反相放大器40a和反相放大器50的输入和截止。开关部分124切换输出信号Viy2和Vip2到非反相放大器40a的输入和截止。

开关部分(双向开关)121至124通过从信号处理电路80F输入到开关电路100F的选择信号S0和S1来进行切换。选择信号S0和S1都处于高电平和低电平，并且要接通的开关部分通过这些信号电平的组合来确定。当接通两个开关部分时，其余的两个开关部分断开。

在本实施例中，当信号S0和S1都处于低电平时，开关部分121和123接通。当信号S0和S1都处于高电平时，开关部分122和124接通。另外，当信号S0处于低电平并且信号S1处于高电平时，开关部分121和124接通。当信号S0处于高电平并且信号S1处于低电平时，开关部分122和123接通。

开关电路100F选择性地切换第一状态和第二状态，其中，在第一状态下，第一输出信号Voy1或Vop1输入到信号处理电路80F，在第二状态下，第二输出信号Voy2或Vop2输入到信号处理电路80F。根据本实施例，第一状态分成第一输出信号Voy1输入到信号处理电路80F的第一开关状态和第一输出信号Vop1输入到信号处理电路80F的第二开关状态。同时，第二状态分成第二输出信号Voy2输入到信号处理电路80F的第三开关状态和第二输出信号Vop2输入到信号处理电路80F的第四开关状态。

因此，在图15示出的放大电路20F中，当开关部分121和123接通时建立第一开关状态，当开关部分122和123接通时建立第二开关状态。另外，当开关部分121和124接通时建立第三开关状态，当开关部分122和124接通时建立第四开关状态。在这种情况下，开关部分121至123对应于能够限制对于第一放大电路部分(非反相放大器40a)输入检测信号Viy和Vip的第一开关电路部分。另外，开关部分124对应于能够限制对于第一放大电路部分(非反相放大器40a)输入第三输出信号(第四输出信号Viy2和第五输出信号Vip2)的第二开关电路部分。

信号处理电路80F包括：信号产生器，用于产生输入到开关电路100F的选择信号S0和S1；和存储器，足以存储从非反相放大器40a输出的信号。另外，信号处理电路80F计算从非反相放大器40a输出的第一输出信号(Voy1，Vop1)与第二输出信号(Voy2，Vop2)之间的差，由此产生角速度信号。也就是说，信号处理电路80F计算Voy1和Voy2之差以产生偏航方向的角速度信号，并计算Vop1和Vop2之差以产生俯仰方向的角速度信号。

在根据本实施例的具有如上所述的结构的放大电路20F中，开关电路100F基于从信号处理电路80F提供的选择信号S0和S1，顺序切换开关部分121至124，从而信号Viy、Viy2、Vip和Vip2被转换成时间序列信号并输入给高通滤波器30和非反相放大器40a。当输入检测信号Viy时，反相放大器50以值为1的增益反相放大检测信号Viy以产生第四输出信号Viy2。当输入检测信号Vip时，反相放大器50以值为1的增益反相放大检测信号Vip以产生第五输出信号Vip2。

非反相放大器40a以第一增益(1+(Roa/Ria))放大通过使用高通滤波器30去除相对于基准电位Vr改变的与角速度对应的电信号的漂移分量而获得的输入信号，并把得到的输出信号Vout输入给信号处理电路80F。非反相放大器40a的输出信号Vout对应于时间序列信号Voy1、Voy2、Vop1和Vop2。图16是示出开关部分121至124的接通和断开状态与输出信号之间的关系的表。图17是示出选择信号S0和S1的信号电平随时间的变化以及非反相放大器40a的输出信号Vout随时间的变化的一个例子的图。在图17的例子中，非反相放大器40a按Voy1、Voy2、Vop1和Vop2的顺序产生输出信号。另外，本实施例描述了偏航方向的角速度大于俯仰方向的角速度的例子。然而，本发明不限于此。

信号处理电路80F顺序地从非反相放大器40a接收这些输出信号，并计算Voy1和Voy2之间的差信号以及Vop1和Vop2之间的差信号，由此分别产生偏航方向和俯仰方向的角速度信号。由于关于基准电位Vr，输出信号Voy1与输出信号Voy2处于差分关系，并且关于基准电位Vr，输出信号Vop1与输出信号Vop2处于差分关系，所以获得两个信号Voy1和Voy2之差以及两个信号Vop1和Vop2之差，从而获取为基本放大电路的动态范围Vd两倍宽的动态范围2·Vd。另外，本实施例的放大电路20F具有与基本放大电路的增益相同的增益，从而能够产生角速度信号而不会降低检测灵敏度。

另外，根据本实施例，单个非反相放大器40a和单个反相放大器50能够针对偏航方向和俯仰方向的检测信号执行放大处理，从而减少了部件的数量。另外，有利的是，与图11中示出的放大电路20D相比，能够减少开关电路的开关部分的数量。此外，由于输出信号Voy1、Voy2、Vop1和Vop2按时间顺序输入到信号处理电路80F，所以有利的是，信号处理电路80F需要一个输入端子和一个A/D转换器。

在本实施例中，开关电路100F的第一至第四开关状态的切换频率被设置为400Hz以上。因此，能够高精度地检测偏航方向和俯仰方向的角速度。另外，设置切换频率以便每个开关状态持续1msec以下，由此有效地防止产生由振动导致模糊的照片。

[第六实施例的变型例]

接下来，将描述第六实施例的变型例。在第六实施例的变型例中，将描述放大电路包括反相放大器和另一反相放大器的组合的情况。

图25是示出放大电路包括反相放大器和另一反相放大器的组合的一个例子的电路图。

如图25中所示，在根据该变型例的放大电路20K中，图15中示出的非反相放大器40a被反相放大器140替换。

反相放大器140包括反相放大部分141和电压跟随器142，其中，反相放大部分141具有OP放大器145、第一负反馈电阻器42和第二负反馈电阻器43，电压跟随器142具有OP放大器146。

开关电路100F基于从信号处理电路80F提供的选择信号S0和S1，顺序切换开关部分121至124，从而信号Viy、Viy2、Vip和Vip2被转换成时间序列信号并输入给高通滤波器30和反相放大器140。当输入检测信号Viy时，反相放大器50以值为1的增益反相放大检测信号Viy以产生输出信号Viy2。当输入检测信号Vip时，反相放大器50以值为1的增益反相放大检测信号Vip以产生输出信号Vip2。

反相放大器140的电压跟随器142把由高通滤波器30去除了漂移分量的输入信号从高阻抗信号转换成低阻抗信号，并把该低阻抗信号输出给反相放大部分141。反相放大部分141以增益(Roa/Ria)反相放大从电压跟随器142输出的信号，并通过输出端子把得到的输出信号Vout输出给信号处理电路80F。反相放大器140的输出信号Vout对应于时间序列信号Voy1、Voy2、Vop1和Vop2。

根据第六实施例的变型例，能够获得与第六实施例中获得的效果相同的效果。也就是说，由于关于基准电位Vr，输出信号Voy1与输出信号Voy2处于差分关系，并且关于基准电位Vr，输出信号Vop1与输出信号Vop2处于差分关系，所以获得两个信号Voy1和Voy2之差以及两个信号Vop1和Vop2之差，从而获取为基本放大电路的动态范围Vd两倍宽的动态范围2·Vd。另外，放大电路20K具有与基本放大电路的增益相同的增益，从而能够产生角速度信号而不会降低检测灵敏度。

<第七实施例>

图18是示出根据本发明第七实施例的角速度信号的放大电路的结构的电路图。在图18中，相同的标号用于表示与图15中的元件相同的元件，并且为了避免重复将会省略对它们的详细描述。

为了在由高通滤波器30针对输入信号执行频带限制的同时由非反相放大器40a针对输入信号执行适当的放大处理，优选地将电容器31的输入侧电极31a和输出侧电极31b之间的电位差基本上设置为0V。这样，电容器31的输出侧电极31b通过电阻器32连接到基准电位Vr，以便电极31b能够充电和放电。然而，由于由电容器31的电容C和电阻器32的电阻值R之积决定的时间常数很大，所以当电极31b充电和放电时需要时间。另外，电极31b可能没有根据作用于壳体2的角速度的大小适当地充电和放电。如果电极31b没有适当地充电和放电，则在电容器31的电极之间可能出现电位差，导致非反相放大器40a的输出电压的饱和。

在这个方面，与图15中示出的放大电路20F相比，根据本实施例的放大电路20G还包括用于对高通滤波器30充电和放电的开关机构300。开关机构300基于驱动信号Vsw对高通滤波器30的电阻器32设旁路，以实现电容器31的输出侧电极31b和基准电位Vr之间的连接。例如，驱动信号Vsw由信号处理电路80G产生并从其输出。然而，驱动信号Vsw也可以由其它控制电路产生。

开关机构300的导通电阻值被设置为低于高通滤波器30的时间常数(C·R)。例如，当C＝22μF并且R＝470kΩ时，由于时间常数(C·R)等于10.3秒，所以设置电阻值(例如，200Ω)以便获得短于10.3秒的时间常数。因此，能够获得电容器31的快速充电和放电功能，从而能够针对检测信号执行适当的放大处理。

另外，在根据本实施例的放大电路20G中，电容器31通过开关机构300进行充电和放电，开关电路100G的开关部分121至123断开并且开关部分124接通。开关部分121至123断开，以便当电容器31充电和放电时能够防止输入信号Viy、Viy2、Vip和Vip2输入到高通滤波器30。另外，开关部分124接通，以便与基准电位Vr对应的输入电位能够从反相放大器50输入到高通滤波器30。因此，能够调整电容器31的输入侧电极31a和输出侧电极31b以与基准电位匹配，从而能够将电极31a和31b之间的电位差设置为0。

如上所述，根据本实施例的放大电路20G包括当检测信号到非反相放大器40a的输入由开关部分121至123限制时能够快速对电容器31充电和放电的开关机构。因此，不管作用于壳体2的角速度的大小的影响如何，都能够确保高通滤波器30的适当工作。开关机构300能够同样应用于图9、图11、图13和图15中示出的放大电路。

该放大电路可包括反相放大器和另一反相放大器的组合。

图26是示出放大电路包括反相放大器和另一反相放大器的组合的一个例子的电路图。

在图26示出的放大电路20L中，图18中示出的非反相放大器40a被反相放大器140替代。

即使在该例子中，也能够获得与图18示出的实施例中获得的效果相同的效果。

<第八实施例>

图19是示出根据本发明第八实施例的角速度信号的放大电路的结构的电路图。在图19中，相同的标号用于表示与图18中的元件相同的元件，并且为了避免重复将会省略对它们的详细描述。

本实施例的放大电路20H具有能够执行偏航方向、俯仰方向和横滚方向的角速度检测的电路结构。输入信号Viy、Vip和Vir分别代表偏航方向、俯仰方向和横滚方向的角速度检测信号。检测信号Viy、Vip和Vir被配置为通过开关电路100H输入到高通滤波器30。非反相放大器40a通过以第一增益非反相放大经过了高通滤波器30的检测信号Viy、Vip和Vir，产生输出信号Voy1、Vop1和Vor1(第一输出信号)(第一放大电路部分)。

另外，检测信号Viy、Vip和Vir通过开关电路100H输入到反相放大器50的输入端子。反相放大器50通过以值为1的增益反相放大检测信号Viy、Vip和Vir来产生输出信号Viy2、Vip2和Vir2(第三输出信号)。然后，反相放大器50把输出信号Viy2、Vip2和Vir2输入到非反相放大器40a，由此使得可以通过以值为1的增益非反相放大这些输出信号来产生输出信号Voy2、Vop2和Vor2(第二输出信号)(第二放大电路部分)。在本实施例中，由单个反相放大器50产生与检测信号Viy相关的输出信号Viy2(第四输出信号)、与检测信号Vip相关的输出信号Vip2(第五输出信号)和与检测信号Vir相关的输出信号Vir2(第六输出信号)。由开关电路100H控制检测信号Viy、Vip和Vir到反相放大器50的输入。

开关电路100H包括五个开关部分121至125。开关部分121和123切换检测信号Viy到非反相放大器40a和反相放大器50的输入和截止。开关部分122和123切换检测信号Vip到非反相放大器40a和反相放大器50的输入和截止。开关部分124切换输出信号Viy2、Vip2和Vir2到非反相放大器40a的输入和截止。开关部分125和123切换检测信号Vir到非反相放大器40a和反相放大器50的输入和截止。

开关部分(双向开关)121至125通过从信号处理电路80H输入到开关电路100H的选择信号S0、S1和S4来进行切换。选择信号S0、S1和S4都处于高电平和低电平，并且要接通的开关部分通过这些信号电平的组合来确定。当接通两个开关部分时，其余的三个开关部分断开。

在本实施例中，当信号S0、S1和S4都处于低电平时，开关部分121和123接通。当仅信号S1处于高电平时，开关部分122和124接通。另外，当仅信号S0处于高电平时，开关部分122和123接通。当仅信号S4处于低电平时，开关部分122和124接通。另外，当仅信号S4处于高电平时，开关部分123和125接通。当仅信号S0处于低电平时，开关部分124和125接通。

开关电路100H选择性地切换第一状态和第二状态，其中，在第一状态下，第一输出信号Voy1、Vop1或Vor1输入到信号处理电路80H，在第二状态下，第二输出信号Voy2、Vop2或Vor2输入到信号处理电路80H。根据本实施例，第一状态分成第一输出信号Voy1输入到信号处理电路80H的第一开关状态、第一输出信号Vop1输入到信号处理电路80H的第二开关状态和第一输出信号Vor1输入到信号处理电路80H的第五开关状态。同时，第二状态分成第二输出信号Voy2输入到信号处理电路80H的第三开关状态、第二输出信号Vop2输入到信号处理电路80H的第四开关状态和第二输出信号Vor2输入到信号处理电路80H的第六开关状态。

因此，在图19示出的放大电路20H中，当开关部分121和123接通时建立第一开关状态，当开关部分122和123接通时建立第二开关状态。另外，当开关部分121和124接通时建立第三开关状态，当开关部分122和124接通时建立第四开关状态。另外，当开关部分123和125接通时建立第五开关状态，当开关部分124和125接通时建立第六开关状态。在这种情况下，开关部分121至123和125对应于能够限制对于第一放大电路部分(非反相放大器40a)输入检测信号Viy、Vip和Vir的第一开关电路部分。另外，开关部分124对应于能够限制对于第一放大电路部分(非反相放大器40a)输入第三输出信号(第四输出信号Viy2、第五输出信号Vip2和第六输出信号Vir2)的第二开关电路部分。

信号处理电路80H包括：信号产生器，用于产生输入到开关电路100H的选择信号S0、S1和S4；和存储器，足以存储从非反相放大器40a输出的信号。另外，信号处理电路80H计算从非反相放大器40a输出的第一输出信号(Voy1，Vop1，Vor1)与第二输出信号(Voy2，Vop2，Vor2)之间的差，由此产生角速度信号。也就是说，信号处理电路80H计算Voy1和Voy2之差以产生偏航方向的角速度信号，并计算Vop1和Vop2之差以产生俯仰方向的角速度信号。另外，信号处理电路80H计算Vor1和Vor2之差以产生横滚方向的角速度信号。

在根据本实施例的具有如上所述的结构的放大电路20H中，开关电路100H基于从信号处理电路80H提供的选择信号S0、S1和S4，顺序切换开关部分121至125，从而信号Viy、Viy2、Vip、Vip2、Vir和Vir2被转换成时间序列信号并输入给高通滤波器30和非反相放大器40a。当输入检测信号Viy时，反相放大器50以值为1的增益反相放大检测信号Viy以产生第四输出信号Viy2。当输入检测信号Vip时，反相放大器50以值为1的增益反相放大检测信号Vip以产生第五输出信号Vip2。另外，当输入检测信号Vir时，反相放大器50以值为1的增益反相放大检测信号Vir以产生第六输出信号Vir2。

非反相放大器40a以第一增益(1+(Roa/Ria))放大通过使用高通滤波器30去除相对于基准电位Vr改变的与角速度对应的电信号的漂移分量而获得的输入信号，并把得到的输出信号Vout输入给信号处理电路80H。非反相放大器40a的输出信号Vout对应于时间序列信号Voy1、Voy2、Vop1、Vop2、Vor1和Vor2。图20是示出开关部分121至125的接通和断开状态与输出信号之间的关系的表。图21是示出选择信号S0、S1和S4的信号电平随时间的变化以及非反相放大器40a的输出信号Vout随时间的变化的一个例子的图。在图21的例子中，非反相放大器40a按Voy1、Voy2、Vop1、Vop2、Vor1和Vor2的顺序产生输出信号。另外，本实施例描述了偏航方向的角速度大于俯仰方向的角速度并且横滚方向的角速度大于偏航方向的角速度的例子。然而，本发明不限于此。

信号处理电路80H顺序地从非反相放大器40a接收这些输出信号，并计算Voy1和Voy2之间的差信号、Vop1和Vop2之间的差信号以及Vor1和Vor2之间的差信号，由此分别产生偏航方向、俯仰方向和横滚方向的角速度信号。由于关于基准电位Vr，输出信号Voy1与输出信号Voy2处于差分关系，关于基准电位Vr，输出信号Vop1与输出信号Vop2处于差分关系，并且关于基准电位Vr，输出信号Vor1与输出信号Vor2处于差分关系，所以获得两个信号Voy1和Voy2之差、两个信号Vop1和Vop2之差以及两个信号Vor1和Vor2之差，从而获取为基本放大电路的动态范围Vd两倍宽的动态范围2·Vd。另外，本实施例的放大电路20H具有与基本放大电路的增益相同的增益，从而能够产生角速度信号而不会降低检测灵敏度。

另外，根据本实施例，单个非反相放大器40a和单个反相放大器50能够针对偏航方向、俯仰方向和横滚方向的检测信号执行放大处理，从而减少了部件的数量。另外，由于输出信号Voy1、Voy2、Vop1、Vop2、Vor1和Vor2按时间顺序输入到信号处理电路80H，所以有利的是，信号处理电路80H需要一个输入端子和一个A/D转换器。

在本实施例中，由开关电路100H的开关部分121至125进行的第一至第六开关状态的切换频率被设置为600Hz以上。由于偏航方向、俯仰方向和横滚方向的角速度的检测频率等于或小于100Hz(10msec)，所以开关状态的切换频率被设置为等于或大于600Hz(开关时间等于或小于1.67msec)，从而能够以100Hz以下的频率高精度地检测每个方向的角速度。通常，当照相机的快门速度慢(曝光时间长)时，可能容易产生由振动导致模糊的照片。在这个方面，为了有效地防止产生由振动导致模糊的照片，优选地，增加快门速度。例如，可将快门速度设置为4msec以下。在这种情况下，设置切换频率以便每个开关状态持续0.67msec以下，由此有效地防止产生由振动导致模糊的照片。开关时间的下限不受到特别的限制。优选地，对应使用的照相机的最大快门速度。例如，当最大快门速度为0.125msec时，每个开关状态的开关时间为20.8μsec。

该放大电路可包括反相放大器和另一反相放大器的组合。

图27是示出放大电路包括反相放大器和另一反相放大器的组合的一个例子的电路图。

在图27示出的放大电路20M中，图19中示出的非反相放大器40a被反相放大器140替代。

即使在该例子中，也能够获得与图19示出的实施例中获得的效果相同的效果。

<各种变型例>

到目前为止，已描述了本发明的实施例。然而，本发明不限于此，并且基于本发明的技术范围能够做出各种变型例。

例如，在先前实施例中，作为例子描述了用于振动校正的角速度信号的放大电路。然而，本发明不限于此。例如，本发明也能够应用于检测壳体的姿态的变化以控制显示器上显示的图像的输入装置，诸如游戏控制器。

另外，不同于先前实施例的放大电路，可以切换第一模式和第二模式，其中，在第一模式中，在正常动态范围中检测角速度，在第二模式中，在为正常动态范围两倍宽的动态范围中检测角速度。在这种情况下，当高角速度施加于壳体时，可将第一模式切换到第二模式以检测该角速度。

在图23至图27中，对应于图6、图11、图15、图18和图19，描述了每个放大电路包括反相放大器和另一反相放大器的组合的情况。然而，放大电路包括反相放大器和另一反相放大器的组合的例子不限于此。例如，在图8、图9、图13等中描述的实施例中，放大电路可包括反相放大器和另一反相放大器的组合。

本申请包含与2009年5月29日提交给日本专利局的日本在先专利申请JP 2009-130137和2010年1月14日提交给日本专利局的日本在先专利申请JP 2010-005632公开的主题相关的主题，通过引用将这些专利申请的全部内容包含于此。

本领域技术人员应该理解，在不脱离权利要求或其等同物的范围的情况下，可以根据设计的需要和其它因素做出各种变型、组合、子组合和替换。

Claims (20)

1.一种角速度传感器，包括：

传感器装置，产生与角速度对应的检测信号；和

放大电路，通过以第一增益非反相放大所述检测信号产生第一输出信号，通过以第一增益反相放大所述检测信号产生第二输出信号，并输出第一输出信号和第二输出信号以便通过计算第一输出信号和第二输出信号之差来获得角速度信号。

2.如权利要求1所述的角速度传感器，还包括开关电路，该开关电路选择性地切换第一状态和第二状态，其中，在第一状态下，从放大电路输出第一输出信号，在第二状态下，从放大电路输出第二输出信号。

3.如权利要求2所述的角速度传感器，其中，所述放大电路包括：

第一放大电路部分，通过以第一增益非反相放大所述检测信号产生第一输出信号，并输出第一输出信号；和

第二放大电路部分，通过以值为1的第二增益反相放大所述检测信号产生第三输出信号，并把第三输出信号输入到第一放大电路部分，从而从第一放大电路部分输出第二输出信号，

其中，所述开关电路包括：

第一开关电路部分，能够限制对于第一放大电路部分输入所述检测信号；和

第二开关电路部分，能够限制对于第一放大电路部分输入第三输出信号。

4.如权利要求2所述的角速度传感器，其中，所述放大电路包括：

第一放大电路部分，通过以第一增益反相放大所述检测信号产生第二输出信号，并输出第二输出信号；和

第二放大电路部分，通过以值为1的第二增益反相放大所述检测信号产生第三输出信号，并把第三输出信号输入到第一放大电路部分，从而从第一放大电路部分输出第一输出信号，

其中，所述开关电路包括：

第一开关电路部分，能够限制对于第一放大电路部分输入所述检测信号；和

第二开关电路部分，能够限制对于第一放大电路部分输入第三输出信号。

5.如权利要求3所述的角速度传感器，其中，所述传感器装置包括：

第一传感器装置部分，产生与围绕沿第一方向的第一轴的角速度对应的第一检测信号作为所述检测信号；和

第二传感器装置部分，产生与围绕沿不同于第一方向的第二方向的第二轴的角速度对应的第二检测信号作为所述检测信号；

其中，第一状态分为第一开关状态和第二开关状态，其中，在第一开关状态下，从放大电路输出与第一检测信号相关的第一输出信号，在第二开关状态下，从放大电路输出与第二检测信号相关的第一输出信号，第二状态分为第三开关状态和第四开关状态，其中，在第三开关状态下，从放大电路输出与第一检测信号相关的第二输出信号，在第四开关状态下，从放大电路输出与第二检测信号相关的第二输出信号。

6.如权利要求5所述的角速度传感器，其中，所述第二放大电路部分包括：

第一反相放大器，通过以第二增益反相放大第一检测信号产生第四输出信号作为第三输出信号；和

第二反相放大器，通过以第二增益反相放大第二检测信号产生第五输出信号作为第三输出信号；

其中，第一开关电路部分包括：

第一开关部分，能够限制对于第一放大电路部分输入第一检测信号；和

第二开关部分，能够限制对于第一放大电路部分输入第二检测信号，并且

其中，第二开关电路部分包括：

第三开关部分，能够限制对于第一放大电路部分输入第四输出信号；和

第四开关部分，能够限制对于第一放大电路部分输入第五输出信号。

7.如权利要求5所述的角速度传感器，其中，第二放大电路部分当第一检测信号被接收时，通过以第二增益反相放大第一检测信号产生第三输出信号，并且当第二检测信号被接收时，通过以第二增益反相放大第二检测信号产生第三输出信号，并且

第一开关电路部分包括：

第一开关部分，能够限制对于第一放大电路部分输入第一检测信号；

第二开关部分，能够限制对于第一放大电路部分输入第二检测信号；

第五开关部分，能够限制对于第二放大电路部分输入第一检测信号；

第六开关部分，能够限制对于第二放大电路部分输入第二检测信号。

8.如权利要求5所述的角速度传感器，其中，由所述开关电路按照预定次序，顺序地切换第一至第四开关状态，并且每个开关状态的切换频率等于或大于400Hz。

9.如权利要求3所述的角速度传感器，还包括高通滤波器，该高通滤波器设置在第一放大电路部分和第二放大电路部分之间，用以从所述检测信号去除漂移分量。

10.如权利要求9所述的角速度传感器，其中，所述高通滤波器包括：

电容器，具有连接到第一放大电路部分的输入侧的第一电极和连接到第二放大电路部分的输出侧的第二电极；和

电阻器，连接在第一电极和基准电位之间，并且

其中，所述角速度传感器还包括开关机构，所述开关机构当第一开关电路部分限制对于第一放大电路部分输入所述检测信号时将所述电阻器旁路以实现第一电极和基准电位之间的连接。

11.如权利要求1所述的角速度传感器，其中，所述放大电路包括：

第一放大电路部分，通过以第一增益非反相放大所述检测信号产生第一输出信号，并输出第一输出信号；

第二放大电路部分，通过以值为1的第二增益反相放大第一输出信号产生第二输出信号，并输出第二输出信号。

12.如权利要求1所述的角速度传感器，其中，所述放大电路包括：

第一放大电路部分，通过以第一增益反相放大所述检测信号产生第二输出信号，并输出第二输出信号；

第二放大电路部分，通过以值为1的第二增益反相放大第二输出信号产生第一输出信号，并输出第一输出信号。

13.如权利要求11所述的角速度传感器，还包括高通滤波器，该高通滤波器设置在第一放大电路部分的前一级，用以从所述检测信号去除漂移分量。

14.如权利要求1所述的角速度传感器，还包括能够可变地设置第一增益的增益可变电路。

15.一种角速度信号的放大电路，包括放大电路部分，该放大电路部分通过以第一增益非反相放大与角速度对应的检测信号产生第一输出信号，通过以第一增益反相放大所述检测信号产生第二输出信号，并输出第一输出信号和第二输出信号以便通过计算第一输出信号和第二输出信号之差来获得角速度信号。

16.一种电子设备，包括：

壳体；

传感器装置，产生与作用于壳体的角速度对应的检测信号；

放大电路，通过以第一增益非反相放大所述检测信号产生第一输出信号，通过以第一增益反相放大所述检测信号产生第二输出信号，并输出第一输出信号和第二输出信号；和

信号处理电路，计算第一输出信号和第二输出信号之差以产生角速度信号。

17.如权利要求16所述的电子设备，还包括：

图像捕获单元，容纳在所述壳体中用以捕获被摄体图像；和

校正机构，基于由信号处理电路产生的角速度信号，校正被摄体图像的振动。

18.一种振动校正设备，包括：

图像捕获单元，捕获被摄体图像；

传感器装置，产生与角速度对应的检测信号；

放大电路，通过以第一增益非反相放大所述检测信号产生第一输出信号，通过以第一增益反相放大所述检测信号产生第二输出信号，并输出第一输出信号和第二输出信号；

信号处理电路，计算第一输出信号和第二输出信号之差以产生角速度信号；和

校正机构，基于由信号处理电路产生的角速度信号，校正被摄体图像的振动。

19.一种角速度信号的放大方法，包括下述步骤：

产生与角速度对应的检测信号；

通过以第一增益非反相放大所述检测信号产生第一输出信号，并通过以第一增益反相放大所述检测信号产生第二输出信号；以及

输出第一输出信号和第二输出信号以便通过计算第一输出信号和第二输出信号之差来获得角速度信号。

20.一种振动校正方法，包括下述步骤：

产生与角速度对应的检测信号；

通过以第一增益非反相放大所述检测信号产生第一输出信号，并通过以第一增益反相放大所述检测信号产生第二输出信号；

输出第一输出信号和第二输出信号；

计算第一输出信号和第二输出信号之差以产生角速度信号；以及

基于产生的角速度信号校正被摄体图像的振动。

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