CN104114977B - 惯性力传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种惯性力传感器，具有第一传感器元件、第二传感器元件、第一信号处理部、第二信号处理部和电力控制部。第一传感器元件将第一惯性力变换为电信号，第二传感器元件将第二惯性力变换为电信号。第一信号处理部与第一传感器元件连接并输出第一惯性力值。第二信号处理部与第二传感器元件连接并输出第二惯性力值。电力控制部与第一信号处理部以及第二信号处理部连接，基于第一惯性力值而使向第二信号处理部供给的电力变化。

Description

惯性力传感器

技术领域

本发明涉及被用在数码相机、便携终端、机器人、其他各种电子设备中的惯性力传感器。

背景技术

关于以往的惯性力传感器，参照图18来进行说明。图18是以往的惯性力传感器1的框图。惯性力传感器1具有：振动器2、自激振动电路3、检测电路4、电源控制装置5和触发信号输入部6。自激振动电路3使振动器2驱动振动。检测电路4与振动器2连接并输出惯性力值。电源控制装置5控制向自激振动电路3以及检测电路4供给的电力。触发信号输入部6与电源控制装置5连接。

在检测电路4不进行惯性量的检测时，电源控制装置5使向自激振动电路3或者检测电路4的一部分供给的电力减低。此外，基于来自触发信号输入部6的触发输入而使向供给电力已减低的部分供给的电力恢复成额定电力。

另外，作为与本申请发明关联的在先技术文献，例如已知专利文献1。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-350139号公报

发明内容

本发明的惯性力传感器能够在不需要基于用户或外部电路的恢复操作的情况下自律地进行向省电模式的转变和向通常电力模式的恢复。本发明的惯性力传感器具有第一传感器元件、第二传感器元件、第一信号处理部、第二信号处理部和电力控制部。第一传感器元件将第一惯性力变换为电信号，第二传感器元件将与第一惯性力不同的第二惯性力变换为电信 号。第一信号处理部与第一传感器元件连接并输出第一惯性力值。第二信号处理部与第二传感器元件连接并输出第二惯性力值。电力控制部与第一信号处理部以及第二信号处理部连接并基于第一惯性力值而使向第二信号处理部供给的电力变化。

根据上述构成，不需要基于用户或外部电路的恢复操作，惯性力传感器能够自律地进行向省电模式的转变和向通常电力模式的恢复。

附图说明

图1是本发明的实施方式1中的惯性力传感器的框图。

图2是图1所示的惯性力传感器的一例的框图。

图3是表示图1、图2所示的惯性力传感器的电力控制部的构成例的框图。

图4是表示图3所示的电力控制部的控制例的图。

图5是表示本发明的实施方式1中的惯性力传感器的其他的电力控制部的构成的框图。

图6A是表示图5所示的惯性力传感器的第一计数器、第二计数器所执行的计数方法的图。

图6B是表示图5所示的惯性力传感器的第一计数器、第二计数器所执行的其他的计数方法的图。

图6C是表示图5所示的惯性力传感器的第一计数器、第二计数器所执行的进一步的其他的计数方法的图。

图7是表示本发明的实施方式1中的惯性力传感器的进一步的其他的电力控制部的构成的框图。

图8是表示图7所示的电力控制部的控制例的图。

图9是表示本发明的实施方式1中的惯性力传感器的进一步的其他的电力控制部的构成的框图。

图10A是表示本发明的实施方式1中的惯性力传感器当中的电力控制部的控制例的图。

图10B是表示本发明的实施方式1中的惯性力传感器当中的电力控制部的控制例的图。

图11是本发明的实施方式2中的电子设备的框图。

图12是作为图11所示的电子设备的一例的便携终端的框图。

图13是图12所示的便携终端中的发电器件的电路图。

图14是作为图11所示的电子设备的一例的传感器装置的框图。

图15是图14所示的传感器装置的剖面示意图。

图16是可应用于图14所示的传感器装置中的复合元件的俯视图。

图17是作为图11所示的电子设备的一例的其他的便携终端的框图。

图18是以往的惯性力传感器的框图。

具体实施方式

在实施方式的说明之前，说明图18所示的以往的惯性力传感器1中的课题。惯性力传感器1在所检测的惯性量减少时向省电模式转变。然而，为使从省电模式恢复为通常的电力状态，则需要触发输入。为此，使用电子设备的用户需要通过例如按压按钮等操作来对惯性力传感器1给予触发输入从而恢复成通常的电力状态。

(实施方式1)

图1是实施方式1中的惯性力传感器10的框图。惯性力传感器10具有第一传感器元件11、第二传感器元件12、第一信号处理部13、第二信号处理部14和电力控制部15。第一传感器元件11将第一惯性力变换为电信号。第二传感器元件12将与第一惯性力不同的第二惯性力变换为电信号。第一信号处理部13与第一传感器元件11连接并输出第一惯性力值。第二信号处理部14与第二传感器元件12连接并输出第二惯性力值。电力控制部15与第一信号处理部13和第二信号处理部14连接，基于第一惯性力值而使向第二信号处理部14供给的电力变化。

根据该构成，惯性力传感器10无需基于用户或外部电路(未图示)的恢复操作，能够自律地使第二信号处理部14转变成省电模式，进而恢复成通常电力模式。

即，在省电模式下，当使用者拿起惯性力传感器10被组装的设备、例如便携终端之际，被安装于内部的第一传感器元件11对第一惯性力进行检测并变换为电信号。第一信号处理部13基于该电信号而将第一惯性 力值输出给电力控制部15。电力控制部15基于该第一惯性力值而使向第二信号处理部14供给的电力增加。因而，第二信号处理部14变为通常电力模式。

以下，关于惯性力传感器10的具体构成例以及动作例，使用图2～图10B来进行说明。图2是作为第一传感器元件11而使用了加速度传感器元件11a、且作为第二传感器元件12而使用了角速度传感器元件12a的示例。

加速度传感器元件11a与加速度传感器信号处理部13a连接。加速度传感器元件11a具有挠性部(未图示)。加速度传感器信号处理部13a对加速度所引起的挠性部的位移进行检测，并作为加速度值来输出。

角速度传感器元件12a与角速度传感器信号处理部14a连接。角速度传感器信号处理部14a具有驱动部14b和检测部14c。驱动部14b输出驱动信号而使角速度传感器元件12a驱动振动，并且从角速度传感器元件12a接受监控信号，进行反馈控制以使驱动振动成为固定振幅。角速度传感器元件12a具有挠性部(未图示)，通过在与驱动振动轴以及角速度的施加轴正交的轴方向上产生的科里奥利力，挠性部发生位移。检测部14c针对因该挠性部的位移而输出的检测信号，使用从驱动部14b输入的监控信号来进行检波，使用低通滤波器来进行积分，并输出所计算出的角速度值。

电力控制部15基于从加速度传感器信号处理部13a输出的加速度值而使向角速度传感器信号处理部14a的电力供给降低，由此转变为省电模式。此外，基于从加速度传感器信号处理部13a输出的加速度值而使向角速度传感器信号处理部14a的电力供给增加，由此恢复为通常电力模式。

角速度传感器信号处理部14a使角速度传感器元件12a驱动振动，由此来检测角速度。另一方面，加速度传感器信号处理部13a不使加速度传感器元件11a驱动振动。因此，角速度传感器信号处理部14a的耗电大于加速度传感器信号处理部13a的耗电。电力控制部15使用从耗电小的加速度传感器信号处理部13a输出的加速度值，而使向耗电大的角速度传感器信号处理部14a供给的电力增减。根据该动作，能够大幅降低耗电。

图3是表示电力控制部15的构成例的框图。电力控制部15具有窗口 (Window)部15a和电力控制信号输出部15b。在窗口部15a中被输入从加速度传感器信号处理部13a输出的加速度值15c。窗口部15a在加速度值15c处于以基准值为中心的规定范围内的情况下输出表示静止状态的状态信号15d，在除此之外的情况下输出表示动作状态的状态信号15d。电力控制信号输出部15b，在角速度传感器信号处理部14a为通常电力模式且状态信号15d表示静止状态的情况下，输出用于向省电模式转变的控制信号15e。此外，在角速度传感器信号处理部14a为省电模式且状态信号15d表示动作状态的情况下，输出用于向通常电力模式转变的控制信号15e。

图4示出了电力控制部15所执行的控制例。横轴表示时间。纵轴的上半部分表示加速度值，下半部分表示状态信号15d、控制信号15e的高电平(High)、低电平(Low)。加速度值15c是从加速度传感器信号处理部13a输出的值。基准值16、上限阈值17、下限阈值18是在窗口部15a中被设定的值。窗口部15a在加速度值15c处于上限阈值17与下限阈值18之间的范围R内的情况下，输出表示静止状态的低电平的值的状态信号15d，在除此之外的情况下输出表示动作状态的高电平的值的状态信号15d。另外，基准值16的上侧表示某方向的正方向的加速度，下侧表示相同方向的负方向的加速度。

在图4的示例中，关于加速度值15c，在t＝0～t3时大于上限阈值17，在t＝t4～t15时包含在以基准值16为中心的上限阈值17和下限阈值18之间的范围R内，在t＝t16～t20时大于上限阈值17。因而，对于加速度值15c包含在范围R内的t＝t4～t15，成为表示静止状态的低电平状态，对于加速度值15c不包含在范围R内的t＝0～t3、t＝t16～t20，成为表示动作状态的高电平状态。

另外，在本实施方式中，电力控制部15以规定周期Δt进行加速度值15c的读取或与范围R的比较、状态信号15d以及控制信号15e的生成。

图4所示的控制信号15e是从图3的电力控制信号输出部15b输出的信号，在图4的示例中，在t＝t6时，为了转变为省电模式，从高电平状态变化为低电平状态。另外，在此，为了防止因噪声而错误地转变为省电模式，在第一期间T1的时间内状态信号15d持续为低电平状态的情况下，将控制信号15e设为低电平状态。此外，在t＝t17时，为了转变为通常电力模式，使控制信号15e从低电平状态变化为高电平状态。与从高电平状态变化为低电平状态的情况同样地，在第二期间T2的时间内状态信号15d持续为高电平状态的情况下，将控制信号15e设为高电平状态，但是第二期间T2设定得短于第一期间T1。根据该构成，能够缩短从省电模式恢复成通常电力模式的恢复时间。另外，第二期间T2也可以设为0。

如以上，当加速度值15c包含在范围R内的状态持续了第一期间T1的情况下，使角速度传感器信号处理部14a转变为省电模式。当加速度值15c处于范围R外的状态持续了第二期间T2的情况下，使角速度传感器信号处理部14a转变为通常电力模式。

即，电力控制部15在向作为第二信号处理部的角速度传感器信号处理部14a供给的电力为第一值、且作为第一惯性力值的加速度值15c成为以基准值16为中心的规定范围R内的状态持续了第一期间T1的情况下，使向角速度传感器信号处理部14a供给的电力降低。而且，当向角速度传感器信号处理部14a供给的电力为小于上述第一值的第二值、且加速度值15c成为以基准值16为中心的规定范围R外的状态持续了第二期间T2的情况下，使向角速度传感器信号处理部14a供给的电力增加。

而且，通过使第一期间T1长于第二期间T2，从而可以降低噪声所引起的误动作，并且可以缩短恢复时间。

此外，电力控制部15也可以在从省电模式转变为通常电力模式之后使第一期间T1延长固定期间。由此，能够使得：在角速度传感器信号处理部14a刚刚恢复成通常电力模式之后不易立即引起向省电模式的转变。

另外，电力控制部15也可以在加速度值15c偏离了范围R的情况下，通过提高上限阈值17或者减低下限阈值18来扩展范围R。由此能够使得：在实际被施加了加速度之后不易引起向角速度传感器信号处理部14a供给的电力的减低。

该第一期间T1、第二期间T2能够使用计数器来测量。电力控制部15以规定周期Δt确认加速度值15c，并且通过规定周期Δt与计数器值之积来测量第一期间T1、第二期间T2。当加速度值15c包含在范围R内的情况下，以规定周期Δt对第一计数器值进行递增计数，当第一计数器值超过了与第一期间T1对应的第一计数器阈值的情况下，使角速度传感器信号处理部14a转变为省电模式。此外，当加速度值15c处于范围R外的情况下，以规定周期Δt对第二计数器值进行递增计数，当第二计数器值超过了与第二期间对应的第二计数器阈值的情况下，使角速度传感器信号处理部14a转变为通常电力模式。这样，通过使用计数器来测量第一期间T1、第二期间T2，从而能够以简易的构成来测量时间。此外，能够将第一期间T1、第二期间T2设为可变值。即，第一、第二计数器阈值可以从外部来进行设定。

即，电力控制部15以规定周期Δt确认作为第一惯性力值的加速度值15c。而且，若向作为第二信号处理部的角速度传感器信号处理部14a供给的电力为第一值、且加速度值15c成为以基准值16为中心的规定范围R内的次数达到第一规定次数(第一计数器阈值)，则使向角速度传感器信号处理部14a供给的电力降低。另一方面，若向角速度传感器信号处理部14a供给的电力为小于上述第一值的第二值、且加速度值15c成为以基准值16为中心的规定范围R外的次数达到第二规定次数(第二计数器阈值)，则使向角速度传感器信号处理部14a供给的电力增加。

如前所述，为了避免不经意地切换成省电模式而只要延长第一期间T1即可，为了可靠地检测角速度而只要从省电模式急剧转变为通常电力模式即可。因而，相对于第一期间T1为分程度的情形，也有时需要将第二期间T2设为微秒程度。关于为了应对这种设定的构成，参照图5～图6C。

图5是表示惯性力传感器10a的其他的电力控制部19的构成的框图。在电力控制部19中，除了图3的构成之外还设有第一计数器31、第二计数器32、计数控制部33和开关部34。在该构成中，能够使用第一计数器31、第二计数器32来测量第一期间T1、第二期间T2。此外，图6A～图6C是说明第一计数器31、第二计数器32所执行的递增计数的各种方式的图。

计数控制部33在状态信号15d为高电平状态且加速度值15c包含在范围R内的情况下，通过第一计数器31来对第一计数器值进行递增计数。 而且，在第一计数器值超过了与第一期间T1对应的第一计数器阈值的情况下，使角速度传感器信号处理部14a转变为省电模式。此时，因为状态信号15d变为低电平状态，所以计数控制部33切换开关部34，从而能够通过第二计数器32来对第二计数器值进行递增计数。而且，在加速度值15c处于范围R外的情况下，以规定周期Δt对第二计数器值进行递增计数，当第二计数器值超过了与第二期间对应的第二计数器阈值的情况下，使角速度传感器信号处理部14a转变为通常电力模式。

在图6A所示的方式中，第一计数器31每隔规定周期Δt而使第一计数器值15f增加一个，相对于此，第二计数器32每隔规定周期Δt而使第二计数器值151f增加两个或者两个以上。第一计数器阈值和第二计数器阈值相同。因而，比第一期间T1相比能够缩短第二期间T2，从而能够迅速地转变为通常电力模式。

即，电力控制部19以规定周期Δt确认加速度值15c，若向角速度传感器信号处理部14a供给的电力为第一值、且第一计数器值达到第一规定次数，则使向角速度传感器信号处理部14a供给的电力降低，该第一计数器值表示加速度值15c成为以基准值为中心的规定范围R内的次数。另一方面，若向角速度传感器信号处理部14a供给的电力为小于上述第一值的第二值、且第二计数器值达到第二规定值，则使向角速度传感器信号处理部14a供给的电力增加，该第二计数器值是在加速度值15c成为以基准值为中心的规定范围R外的次数上乘以2以上的第一自然数而得到的。

在图6B所示的方式中，无论是第一计数器31还是第二计数器32，均每隔规定周期Δt而使第一计数器值15f、第二计数器值152f增加一个。在此情况下，与第一计数器阈值相比而第二计数器阈值被设定得较小。换言之，第一计数器阈值大于第二计数器阈值。因而，与第一期间T1相比能够缩短第二期间T2，从而能够迅速地转变为通常电力模式。

在图6C所示的方式中，第一计数器31每隔规定周期Δt而使第一计数器值15f增加一个，相对于此，第二计数器32每隔规定周期Δ1/2t而使第二计数器值153f增加一个。第一计数器阈值和第二计数器阈值相同。因而，与第一期间T1相比能够缩短第二期间T2，从而能够迅速地转变为通常电力模式。其中，在该情况下，在第一计数器31和第二计数器32 中需要改变基准时钟。

即，电力控制部19在向角速度传感器信号处理部14a供给的电力为第一值的情况下，以作为第一周期的规定周期Δt确认加速度值15c，若加速度值15c成为以基准值为中心的规定范围R的次数达到第一规定次数，则使向角速度传感器信号处理部14a供给的电力降低。另一方面，在向角速度传感器信号处理部14a供给的电力为小于上述第一值的第二值的情况下，在短于第一周期的第二周期内确认加速度值15c，若加速度值15c成为以基准值为中心的规定范围R外的次数达到第二规定次数，则使向角速度传感器信号处理部14a部供给的电力增加。

这样，使用第一计数器31和第二计数器32并以开关部34来进行切换，由此与第一期间T1相比能够缩短第二期间T2，从而能够迅速地转变为通常电力模式。另外，第一计数器31和第二计数器32所执行的递增计数的方式并不限定为这三种。例如，也可以组合其中的两种以上方式。

下面，关于用于防止因温度变化等所引起的误动作的构成，参照图7、图8来进行说明。图7表示本实施方式中的进一步的其他的电力控制部20的构成。图8表示电力控制部20所执行的控制例。电力控制部20除了图3所示的电力控制部15之外还具有基准值更新部21。

电力控制部20在加速度值15c成为以基准值16为中心的范围R外的状态持续了第二期间T2的情况下，使向角速度传感器信号处理部14a供给的电力增加，并且更新加速度值15c的基准值16。在图7中，在电力控制信号输出部15b输出用于向通常电力模式转变的控制信号15e的时刻，电力控制信号输出部15b向基准值更新部21输出更新信号22。基准值更新部21当从电力控制信号输出部15b接受了更新信号22时，对于窗口部15a设定基准值16a，作为加速度值15c的新的基准值。根据该构成，能够设为去除了因温度变化等所引起的偏置成分后的基准值。

在图8中，第二期间T2设为0。在t＝t16时，加速度值15c变得大于上限阈值17。因而，电力控制信号输出部15b使控制信号15e从低电平状态变化为高电平状态，以使向角速度传感器信号处理部14a供给的电力增加。同时，基准值更新部21对于窗口部15a设定了新的基准值16a。基准值16a等于t＝t16时的加速度值15c。此外，设定了新的上限阈值17a 以及下限阈值18a以维持范围R。

另外，在本实施方式中，作为新的基准值16a，等于从省电模式向通常电力模式恢复的时间点(在图8中是指t＝t16)下的加速度值15c，但是也可以等于比该时间点靠前规定时间(例如t＝t14)下的加速度值15c。在此情况下，虽然在省电模式下需要始终将加速度值15c保持在存储器中，但是因为使用对惯性力传感器10施加加速度之前的加速度值15c，所以能够更精确地进行偏置成分的校正。

下面，在图7的控制构成的基础上，关于使用计数器来防止噪声所引起的误动作的方法，参照图9～图10B来进行说明。图9表示本实施方式中的进一步的其他的电力控制部30的构成。图10A、图10B表示电力控制部30所执行的控制例。图9的构成除了图5所示的构成之外还增加了图7所示的基准值更新部21，并且取代计数控制部33而使用计数控制部33A。

在图10A中示出向省电模式转变时的情形。与图6A同样地，若加速度值15c进入范围R，则第一计数器31开始递增计数。然后，若计数器值154f达到计数器阈值，则计数控制部33A停止第一计数器31所执行的计数，窗口部15a判定在整个规定的省电转变判定时间内加速度值15c被维持在范围R内的状态是否连续。在第一次的省电转变判定时间内，由于加速度值15c低于了范围R的下限阈值，因此计数控制部33A对第一计数器31的计数器值154f进行复位，然后再次通过第一计数器31开始递增计数。与前述同样地，若计数器值154f达到第一计数器阈值、且在整个省电转变判定时间内加速度值15c被维持在范围R内，则电力控制信号输出部15b为了转变为省电模式而将控制信号15e设为低电平状态。

即，电力控制部30当在第一计数器值154f达到第一规定次数(第一计数器阈值)之前加速度值15c偏离了规定范围R的情况下，对加速度值15c成为规定范围R内的次数进行复位。这样，一旦加速度值15c偏离了范围R，即便是一次，也对计数器值154f进行复位，从而例如即使偶尔存在使用者使用设备时不向设备施加加速度的期间，也不会转变为省电模式，能够持续检测角速度。

另外，在图10A中，虽然设置了省电转变判定时间，但是也可以使第一计数器阈值增加相当于省电转变判定时间的计数器数。在图10A所示的例子中，因为第一计数器阈值为5，相当于省电转变判定时间的计数器数为4，所以若将第一计数器阈值设定为9，则可以实现同样的控制。然而，如前所述，由于向省电模式转变时的第一期间T1为分程度，因此当共用与用于判断第二期间T2的第二计数器值相同的时钟的情况下，第一计数器阈值成为相当大的值。因而，第一计数器31成为大规模。相对于此，通过设置省电转变判定时间，能够使第一计数器31为小规模。

另一方面，图10B表示从省电模式向通常电力模式转变时的控制。在省电模式下，若示出加速度值15c偏离了范围R的下限阈值，则计数控制部33A通过第二计数器32开始递增计数。在此情况下，如在图6A中所说明过的那样，第二计数器32按每个Δt内增加2地进行递增计数。并且，若在计数器值155f达到计数器阈值之前加速度值15c进入范围R，则计数控制部33A不对第二计数器值进行复位，而是在加速度值15c进入范围R的期间，按每个Δt内减少1地进行递减计数。最终，若第二计数器值变为8计数，则电力控制信号输出部15b为了向通常电力模式转变而将控制信号15e设为高电平状态。

即，电力控制部30当在第二计数器值达到第二规定值(第二计数器阈值)之前加速度值15c成为规定范围R内的情况下，从第二计数器值之中减去在加速度值15c成为以基准值为中心的规定范围R内的次数上乘以小于2以上的自然数的第二自然数而得到的值。即，优选将第二计数器值的递减计数的速率设得小于递增计数的速率。

这样，即使加速度值15c在较短期间偏离了范围R也能维持省电模式。因而，即便是错误地触碰了设备等而产生了不希望的加速度的情况下也能维持省电模式。此外，通过不对计数器值155f进行复位而逐渐进行递减计数，从而能够快速地转变为通常电力模式。

另外，在图10A、图10B中，将模式切换时的加速度值15c作为新的基准值来更新。该动作与图8相同。即，电力控制部30在加速度值15c成为以基准值为中心的规定范围R外的状态持续了规定期间的情况下、或者在加速度值15c成为以基准值16为中心的规定范围R内的状态持续 了规定期间的情况下，将基准值更新为最终的加速度值15c，以下采用基准值16a。

另外，在本实施方式中，作为第一传感器元件11的具体例而使用加速度传感器元件11a来进行了说明，作为第二传感器元件12的具体例而使用角速度传感器元件12a来进行了说明，但是本发明并不限定于加速度传感器、角速度传感器。也可以是压力传感器、地磁传感器等其他惯性力传感器的组合。若与第一传感器元件11连接的第一信号处理部13的耗电小于与第二传感器元件12连接的第二信号处理部14的耗电，则作为惯性力传感器10，能够获得较大的低耗电效果。

如上所述，根据本实施方式，能够将为了探测第二惯性力所需的电力自动地切换成省电模式和通常电力模式。因而，不需要从惯性力传感器10的外部的主机侧受理切换模式的信号的功能。因此，还能够削减主机侧的电力、通信电力。

(实施方式2)

下面，关于以与实施方式1不同的方法来自动地切换成通常电力模式和省电模式的构成，参照图11～图17来进行说明。

图11是本实施方式中的电子设备50的框图。电子设备50具有：电力供给部51、电力负载部52、被连接在电力供给部51与电力负载部52之间的开关53、以及控制开关53的发电器件54。发电器件54将给予电子设备50的环境能源变换成电能，并基于该电能来控制开关53。根据该构成，能够使电子设备50的省电模式下的待机电力变为零、或者与以往相比非常小，并且能够稳定地进行从省电模式向通常电力模式的恢复控制。

具体而言，例如开关53具有短路状态和切断状态，在开关53为切断状态的情况下，发电器件54基于电能而使开关53变为短路状态。此时，能够使电子设备50的省电模式下的待机电力变为零。

换言之，电力负载部52具有通常电力模式和省电模式这两种电力状态，发电器件54对电力负载部52进行控制。而且，发电器件54将给予电子设备50的环境能源变换为电能，并基于该电能来控制电力状态。而 且，在电力状态为省电模式的情况下，发电器件54基于电能而使电力状态变为通常电力状态。

图12是作为电子设备50的一例的便携终端60的框图。便携终端60具有：电力供给部51、显示部52a、控制显示部52a的显示控制部52b、开关53以及振动发电器件54a。显示部52a以及显示控制部52b对应于图11的电力负载部52，振动发电器件54a对应于发电器件54。

便携终端60当放置在桌子或架子上等而处于未被使用的状态的情况下，通过切断或者限制向显示部52a以及显示控制部52b的电力供给，从而变为省电模式。在该状态下，当使用者拿起便携终端60之际，便携终端60振动。振动发电器件54a将该振动所带来的动能变换为电能。根据该电能，使开关53短路，来自电力供给部51的电力被供给至显示部52a以及显示控制部52b。其结果，便携终端60成为通常电力模式。

图13是图12所示的便携终端60中的发电器件的一例即振动发电器件54a的电路图。振动发电器件54a具有振动发电元件61、输出端子65以及基准端子66、二极管62、64和电容器63。二极管62被电连接在振动发电元件61与输出端子65之间。电容器63以及二极管64相互并联地被电连接在振动发电元件61与基准端子66之间。

在该构成中，通过给予振动发电器件54a的振动，振动发电元件61产生电动势。根据该电动势，在电容器63中被充电电荷，在输出端子65与基准端子66之间产生规定电压。根据该规定电压，振动发电器件54a使图12所示的开关53短路。

振动发电的原理大致分为电磁型、静电型、压电型。电磁型是指在绕组线圈之中取出放入磁铁，根据磁通的变化而产生感应电动势的方法。虽然发电效率高，但是使用了绕组线圈，因此不适合小型化、薄型化。静电型是指通过使对置电极的对置面积发生变化由此使静电电容发生变化，以使电压发生变化的方法。压电型是指利用根据应力而产生的电荷的方法，产生电压与应力成比例。作为振动发电元件61可以使用任何方式，但是通过采用静电型或压电型而能够形成得小型。

另外，在以上的说明中，使用由发电器件54产生的电能来使开关53短路，从而对电力负载部52通电。根据该控制，电子设备50从省电模式 转变为通常电力模式。除此之外，也可以切断向电力负载部52的通电。例如，在电子设备50为闹钟、电力负载部52为警报器的情况下，若闹钟放置在地板上的状态下警报器鸣叫，则能够检测使用者拿起闹钟时的发电量并切断向警报器的通电。即，在图11的构成中，当开关53处于短路状态的情况下，发电器件54也可以基于电能而使开关53变为切断状态。换言之，在电力状态为通常电力模式的情况下，发电器件54也可以基于电能而使电力状态变为省电模式。

下面，参照图14～图16来说明将图11的构成应用于传感器装置的情况。图14是作为电子设备50的一例的传感器装置70的框图。

传感器装置70具有：传感器元件71、与传感器元件71连接的传感器电路72、开关53、以及控制开关53的发电器件54。开关53被连接在传感器电路72与设于外部的电力供给部51之间。传感器元件71和传感器电路72相当于图11中的电力负载部52。

传感器装置70是便携终端等的内部所搭载的电子部件。不仅是便携终端等的成套设备，在各个电子部件中也可以通过控制通常电力模式和省电模式来实现低耗电化。

作为发电器件54，与图12的便携终端60同样地能够使用通过振动来发电的振动发电器件54a。

传感器装置70例如是加速度传感器或角速度传感器、角加速度传感器等惯性力传感器。这样的惯性力传感器检测通过使用者移动便携终端等而施加给便携终端的惯性力。因而，当传感器装置70被安装于内部的便携终端放置在桌子或架子上等而未被使用之时，传感器装置70成为省电模式。

传感器装置70在该省电模式下，当使用者拿起便携终端之际，传感器装置70振动，发电器件54将该振动所带来的动能变换为电能。根据该电能，发电器件54使开关53短路，来自电力供给部51的电力被供给至传感器电路72，从而传感器装置70变为通常电力模式。

另外，在省电模式下，也可以不完全切断从电力供给部51向传感器电路72的电力供给，而使一部分变为通电状态。由此，能够使从省电模式向通常电力模式的恢复速度高速化。

图15是传感器装置70的剖面示意图。在传感器装置70中，构成发电器件54的振动发电元件61隔着弹性部件76而被粘结在封装件73的凹部。传感器元件71隔着弹性部件77而被粘结在封装件73的凹部。上盖74覆盖封装件73的凹部来密封。另外，在图15中，传感器电路72、开关53省略了图示。此外，设于外部的电力供给部51经由端子75而与传感器电路72、开关53连接。

在该构成中，弹性部件76的杨氏模量大于弹性部件77的杨氏模量。传感器元件71为了防止给予便携终端的振动经由封装件73进行传递，而以杨氏模量低的弹性部件77来粘结。另一方面，期望给予便携终端的振动有效地传递至振动发电元件61。因而，振动发电元件61以杨氏模量大的弹性部件76来粘结。作为弹性部件76，例如能够使用环氧树脂系的粘结剂，作为弹性部件77，例如能够使用硅系的粘结剂。

图16是可应用于图14所示的传感器装置中的复合元件的俯视图。在复合元件80中，使传感器元件71和振动发电元件61一体式形成。复合元件80具有：以悬臂的方式与框部81连接的传感器元件部82、和以悬臂的方式与框部81连接的发电元件部83。另外，该例无法应用于图15的构成。在该例中，传感器元件部82检测加速度。传感器元件部82的谐振频率和发电元件部83的谐振频率不同。发电元件部83的谐振频率被设定为与传感器装置70整体、或者传感器装置70被搭载的便携终端整体的谐振频率大致相同。这样，通过一体式形成传感器元件71和振动发电元件61，从而能够使传感器装置70小型化。

另外，通过将与传感器元件部82连接的传感器电路72、和与振动发电元件61连接的发电电路(参照图13)形成在同一IC上，从而能够使传感器装置70进一步小型化。

下面，关于向与图12不同的便携终端90应用的应用例，参照图17来进行说明。图17是作为图11所示的电子设备的一例的便携终端90的框图。

便携终端90具有电力供给部91、液晶部92、控制液晶部92的背光量的背光控制部93、和发电器件94。电力供给部91是铅蓄电池或锂离子电池等二次电池，向液晶部92以及背光控制部93供给电力。液晶部92 以及背光控制部93相当于图11中的电力负载部52。发电器件94对电力供给部91补充电力，并且控制背光控制部93。

发电器件94具有太阳能发电元件94a、和与太阳能发电元件94a连接的处理电路94b。发电器件94通过太阳能发电元件94a将太阳光的能量变换为电能来对电力供给部91补充电力，并且基于该电能来控制背光控制部93。即，处理电路94b兼具图11中的开关53的功能。

背光控制部93在较暗的场所增大液晶部92的背光量来使显示明亮，在较亮的场所降低液晶部92的背光量来降低耗电。太阳能发电元件94a由于越是较亮的场所越发出较大的电能，因此控制背光控制部93以成为与该电能成反比例的背光量。根据该构成，不仅基于通过发电器件94所获得的电能来补充电力，还能够控制液晶部92的背光的电力状态，能够降低便携终端90的耗电。

或者，相反地，背光控制部93也可以在较暗的场所减少液晶部92的背光量来减少耗电，在较亮的场所增大液晶部92的背光量。在此情况下，太阳能发电元件94a由于越是较亮的场所越发出较大的电能，因此控制背光控制部93以成为与该电能成正比例的背光量。由此一来，即便是周围明亮的情况，也能够提高液晶部92的视觉辨认性，并且在太阳能发电元件94a无法发电的暗处，能够抑制电力供给部91的放电。

另外，图17作为电子设备的一例而关于便携终端90进行了说明，但是也可以应用于照相机或者遥控器等其他电子设备。

产业上的可利用性

本发明的惯性力传感器无需基于用户或外部电路的恢复操作，能够自律地进行向省电模式的转变和向通常电力模式的恢复。因而，作为数码相机、便携终端、机器人、其他各种电子设备中所用的惯性力传感器是有用的。

符号说明

10、10a 惯性力传感器

11 第一传感器元件

11a 加速度传感器元件

12 第二传感器元件

12a 角速度传感器元件

13 第一信号处理部

13a 加速度传感器信号处理部

14 第二信号处理部

14a 角速度传感器信号处理部

14b 驱动部

14c 检测部

15、19、20、30 电力控制部

15a 窗口部

15b 电力控制信号输出部

15c 加速度值

15d 状态信号

15e 控制信号

16、16a 基准值

17、17a 上限阈值

18、18a 下限阈值

21 基准值更新部

22 更新信号

31 第一计数器

32 第二计数器

33、33A 计数控制部

50 电子设备

51、91 电力供给部

52 电力负载部

52a 显示部

52b 显示控制部

53 开关

54、94 发电器件

54a 振动发电器件

60、90 便携终端

61 振动发电元件

62、64 二极管

63 电容器

65 输出端子

66 基准端子

70 传感器装置

71 传感器元件

72 传感器电路

73 封装件

74 上盖

75 端子

76、77 弹性部件

80 复合元件

81 框部

82 传感器元件部

83 发电元件部

92 液晶部

93 背光控制部

94a 太阳能发电元件

94b 处理电路

Claims (9)

1.一种惯性力传感器，具备：

第一传感器元件，其将第一惯性力变换为电信号；

第二传感器元件，其将与所述第一惯性力不同的第二惯性力变换为电信号；

第一信号处理部，其与所述第一传感器元件连接，输出第一惯性力值；

第二信号处理部，其与所述第二传感器元件连接，输出第二惯性力值；和

电力控制部，其与所述第一信号处理部以及所述第二信号处理部连接，

所述第一惯性力为加速度，所述第一惯性力值为加速度值，

所述第二惯性力为角速度，所述第二惯性力值为角速度值，

所述第一信号处理部的耗电小于所述第二信号处理部的耗电，

所述电力控制部能够基于所述加速度值而使作为向所述第二信号处理部供给的电力的第一值、和作为向所述第二信号处理部供给的电力且小于所述第一值的第二值变化，

在向所述第二信号处理部供给的电力为第一值、且所述第一惯性力值成为以基准值为中心的规定范围内的状态持续了第一期间的情况下，所述电力控制部向所述第二信号处理部供给所述第二值，

在向所述第二信号处理部供给的电力为第二值、且所述第一惯性力值成为以基准值为中心的规定范围外的状态持续了第二期间的情况下，所述电力控制部向所述第二信号处理部供给所述第一值，

所述第一期间长于所述第二期间。

2.根据权利要求1所述的惯性力传感器，其中，

所述电力控制部以规定周期确认所述第一惯性力值，

若向所述第二信号处理部供给的电力为第一值、且所述第一惯性力值成为以基准值为中心的规定范围内的次数达到第一规定次数，则所述电力控制部使向所述第二信号处理部供给的电力降低，

若向所述第二信号处理部供给的电力为小于所述第一值的第二值、且所述第一惯性力值成为以所述基准值为中心的所述规定范围外的次数达到第二规定次数，则所述电力控制部使向所述第二信号处理部供给的电力增加。

3.根据权利要求2所述的惯性力传感器，其中，

所述第一规定次数大于所述第二规定次数。

4.根据权利要求2所述的惯性力传感器，其中，

所述第一规定次数以及第二规定次数能从外部进行设定。

5.根据权利要求1所述的惯性力传感器，其中，

所述电力控制部以规定周期确认所述第一惯性力值，

若向所述第二信号处理部供给的电力为第一值、且第一计数器值达到第一规定次数，则所述电力控制部使向所述第二信号处理部供给的电力降低，所述第一计数器值表示所述第一惯性力值成为以基准值为中心的规定范围内的次数，

若向所述第二信号处理部供给的电力为小于所述第一值的第二值、且第二计数器值达到第二规定值，则所述电力控制部使向所述第二信号处理部供给的电力增加，所述第二计数器值是在所述第一惯性力值成为以所述基准值为中心的所述规定范围外的次数上乘以2以上的第一自然数而得到的。

6.根据权利要求5所述的惯性力传感器，其中，

当在所述第一计数器值达到所述第一规定次数之前所述第一惯性力值偏离了所述规定范围的情况下，所述电力控制部对所述第一惯性力值成为所述规定范围内的次数进行复位。

7.根据权利要求5所述的惯性力传感器，其中，

当在所述第二计数器值达到所述第二规定值之前所述第一惯性力值成为所述规定范围内的情况下，所述电力控制部从所述第二计数器值之中减去：在所述第一惯性力值成为以所述基准值为中心的所述规定范围内的次数上乘以小于所述第一自然数的第二自然数而得到的值。

8.根据权利要求1所述的惯性力传感器，其中，

所述电力控制部在向所述第二信号处理部供给的电力为第一值的情况下，以第一周期确认所述第一惯性力值，若所述第一惯性力值成为以基准值为中心的规定范围内的次数达到第一规定次数，则使向所述第二信号处理部供给的电力降低，

所述电力控制部在向所述第二信号处理部供给的电力为小于所述第一值的第二值的情况下，以短于所述第一周期的第二周期确认所述第一惯性力值，若所述第一惯性力值成为以所述基准值为中心的所述规定范围外的次数达到第二规定次数，则使向所述第二信号处理部供给的电力增加。

9.根据权利要求1所述的惯性力传感器，其中，

在所述第一惯性力值成为以基准值为中心的规定范围外的状态持续了规定期间的情况下、或者在所述第一惯性力值成为以所述基准值为中心的所述规定范围内的状态持续了规定期间的情况下，所述电力控制部将所述基准值更新为最终的所述第一惯性力值。