JP2009244019A - 角速度検出装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】電源電圧の変動にともなう基準電圧の変動に関わらず、検出精度が高く、安定した角速度検出装置の出力を得られる角速度検出装置を提供する。
【課題の解決手段】角速度検出装置は、振動子１０１に接続され、この振動子１０１を駆動するとともに振動子１０１に加わる角速度を検出してアナログ検出信号を出力するジャイロセンサ検出回路１０２と、出力されたアナログ検出信号をデジタル信号に変換するA／Ｄ変換器２と、変換されたデジタル信号に基づいて演算処理するデジタル演算処理装置３とを、少なくとも備えてなり、ジャイロセンサ検出回路１０２に対する基準電圧とＡ／Ｄ変換器２に対する基準電圧とを同一の基準電圧生成回路４から供給するよう構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動子に接続されたジャイロセンサ検出回路のアナログ検出信号をＡ／Ｄ変換器でデジタル変換し、この変換されたデジタル信号をデジタル演算処理装置で演算処理する角速度検出装置に関し、例えば、ビデオカメラ等の手ぶれ補正や、カメラ付き携帯電話の動画補正、自動車の位置制御等を行うための角速度を検出する角速度検出装置に関する。
一般に、ジャイロセンサのジャイロセンサ検出回路は、接続された振動子に加わる角速度の大きさに応じたアナログ検出信号を出力し、これをＣＰＵやマイコン等のデジタル演算処理装置で演算処理するため、ジャイロセンサ検出回路とデジタル演算処理装置との間にＡ／Ｄ変換器が設けられている（特許文献１）。そして、これらジャイロセンサ検出回路とＡ／Ｄ変換器とは、別チップに搭載されて、各別の基準電圧生成回路からそれぞれ基準電圧が供給されている。
Ａ／Ｄ変換器は、その変換精度が基準電圧に依存し、また、ジャイロセンサ検出回路は、その出力基準電圧（静止時の出力電圧）や角速度検出感度が基準電圧に依存する。このため、電源ノイズ等により電源電圧が変動し、それにともなって基準電圧が変動すると、Ａ／Ｄ変換器のフルスケール電圧が変動して変換精度に悪影響を与える。一方、ジャイロセンサ検出回路の出力基準電圧および角速度検出感度も基準電圧変動の影響を受けるが、上述のように、Ａ／Ｄ変換器の基準電圧生成回路とは別の基準電圧生成回路に接続されているので、Ａ／Ｄ変換器の変換精度の変動に対応しておらず、角速度検出装置の検出精度が低下する、という問題があった。
この問題を解決するものとして、従来、角速度センサの検出信号を電源電圧に依存させるべく、電源電圧に比例した電源依存性補正電圧を発生させる電源電圧依存回路と、この電源電圧依存回路で発生された電源依存性補正電圧を、信号処理回路内から出力される検出信号に乗算する乗算回路とを備えた、レシオメトリック機能を持つジャイロセンサが提案され（特許文献２）、また、電源電圧の保証だけでなく、温度の変動に対しても安定した出力を保証すべく温度補償型レシオメトリック回路を備えたジャイロセンサも提案されている（特許文献３）。
特開平７−２９４９９６号公報 特開２００６−１０４０８号公報 特開２００７−２９２６８０号公報
ところが、従来のレシオメトリック機能を有するジャイロセンサは回路構成が複雑になって、大型化してしまうので、近年要求されている装置の小型化に対応できないという欠点がある。本発明は、この欠点を解消した角速度検出装置を提供することを目的とする。
本発明に係る角速度検出装置は、振動子に接続され、この振動子を駆動するとともに振動子に加わる角速度を検出してアナログ検出信号を出力するジャイロセンサ検出回路と、出力されたアナログ検出信号をデジタル信号に変換するA／Ｄ変換器と、変換されたデジタル信号に基づいて演算処理するデジタル演算処理装置とを、少なくとも備えてなる角速度検出装置であって、前記ジャイロセンサ検出回路に対する基準電圧と前記Ａ／Ｄ変換器に対する基準電圧とを同一の基準電圧生成回路から供給するよう構成したものである。
本発明によれば、電源電圧の変動にともなって、基準電圧が変動し、Ａ／Ｄ変換器のフルスケール電圧が変動しても、ジャイロセンサ検出回路の出力基準電圧及び角速度検出感度も対応して変動するので、基準電圧の変動に関わらず、検出精度が高く、安定した角速度検出装置の出力を得られるという効果を奏する。
以下、本発明に係る角速度検出装置の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る角速度検出装置のブロック図であり、図１に示すように、角速度検出装置は、振動子１０１に接続されてこの振動子１０１を駆動するとともに振動子１０１に加わる角速度を検出してアナログ検出信号を出力するジャイロセンサ検出回路１０２と、出力されたアナログ検出信号をデジタル信号に変換する、例えば逐次比較型のA／Ｄ変換器２と、変換されたデジタル信号に基づいて演算処理するＣＰＵなどからなるデジタル演算処理装置３と、基準電圧生成回路４とからなる。前記振動子１０１と、前記ジャイロセンサ検出回路１０２とによって、ジャイロセンサ１を構成する。また、前記基準電圧生成回路４は、前記ジャイロセンサ検出回路１０２と前記Ａ／Ｄ変換器２とに、それぞれ基準電圧を供給するものである。
図２は基準電圧生成回路４の回路図であり、図２に示すように、基準電圧源４０１は、例えばバンドキャップ回路からなり、その出力はオペアンプ４０２の正入力側に入力する。このオペアンプ４０２の出力側には、４つの抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４をはしご状に接続して、前記オペアンプ４０２の出力電圧を分圧するよう構成している。
抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点Ｐ１は、インピーダンス変換用のオペアンプ４０３の正入力側に接続され、オペアンプ４０３の出力はその負入力側に帰還される一方、ジャイロセンサ検出回路１０２の図示していない公知の検出信号出力系の各回路へ供給される基準電圧としてＶＲＥＦ１が出力される。また、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の接続点Ｐ２からは、ジャイロセンサ検出回路１０２の図示していない振動子を駆動する公知の駆動系の各回路へ供給される基準電圧としてＶＲＥＦ２が出力される。さらに、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４の接続点Ｐ３は、インピーダンス変換用のオペアンプ４０４の正入力側に接続され、オペアンプ４０４の出力はその負入力側に帰還される一方、Ａ／Ｄ変換器２のフルスケール電圧として最小電圧値のＶＲＥＦｂｏｔｔｏｍが出力される。また、オペアンプ４０２の出力側からは、Ａ／Ｄ変換器２のフルスケール電圧として最大電圧値のＶＲＥＦｔｏｐが出力される。
そして、例えば、基準電圧源４０１の電圧が所定の電源電圧値に基づく電圧値の場合に、ＶＲＥＦｔｏｐが２．１５Ｖ、ＶＲＥＦ１が１．３５Ｖ、ＶＲＥＦ２が１．０８Ｖ、ＶＲＥＦｂｏｔｔｏｍが０．５５Ｖとなるよう設定されている。ここで、基準電圧源４０１の電圧値が変動すると、この変動にともなってＡ／Ｄ変換器２のフルスケール電圧であるＶＲＥＦｔｏｐ及びＶＲＥＦｂｏｔｔｏｍが変動するが、これに対応して基準電圧源４０１を共有するジャイロセンサ検出回路１０２の基準電圧であるＶＲＥＦ１及びＶＲＥＦ２も同一の変動率で変動する。これによって、基準電圧の変動に拘わらず、検出精度の高い、安定した角速度検出装置の出力を得ることができる。すなわち、静止時ジャイロセンサ出力は、ＶＲＥＦ１に依存し、センサ感度はＶＲＥＦ１−ＶＲＥＦ２の差電圧に依存し、Ａ／Ｄ変換器２のフルスケール電圧はＶＲＥＦｔｏｐ−ＶＲＥＦｂｏｔｔｏｍの差電圧に依存する。基準電圧変動にともなって、ＶＲＥＦ１、ＶＲＥＦ１−ＶＲＥＦ２、ＶＲＥＦｔｏｐ−ＶＲＥＦｂｏｔｔｏｍは変動するが、これらの変動率が等しいため変換結果は基準電圧変動に依存しない。
なお、本発明に係る基準電圧生成回路４は、ジャイロセンサ検出回路１０２とＡ／Ｄ変換器２を１チップ化して共有してもよいし、ジャイロセンサ検出回路１０２とＡ／Ｄ変換器２を別チップに設けて同一の基準電圧生成回路４から基準電圧を供給するよう構成してもよい。
本発明にかかる角速度検出装置のブロック図。 同じく基準電圧生成回路の回路図。
符号の説明
１ ジャイロセンサ
１０１ 振動子
１０２ ジャイロセンサ検出回路
２ Ａ／Ｄ変換器
３ デジタル演算処理装置
４ 基準電圧生成回路

Claims (1)

  1. 振動子に接続され、この振動子を駆動するとともに振動子に加わる角速度を検出してアナログ検出信号を出力するジャイロセンサ検出回路と、出力されたアナログ検出信号をデジタル信号に変換するA／Ｄ変換器と、変換されたデジタル信号に基づいて演算処理するデジタル演算処理装置とを、少なくとも備えてなる角速度検出装置であって、前記ジャイロセンサ検出回路に対する基準電圧と前記Ａ／Ｄ変換器に対する基準電圧とを同一の基準電圧生成回路から供給するよう構成したことを特徴とする角速度検出装置。
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