JP2016176754A - 角速度検出装置の評価方法、信号処理回路、角速度検出装置、電子機器及び移動体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】角速度検出装置5の出力データ及び基準となる基準データの少なくとも一方に、当該出力データと当該基準データとの間の時間差を加味した補正処理を行い(S40)、当該補正処理により得られた出力データ及び基準データを用いて、角速度検出装置5の検出性能を評価する(S50)。
【選択図】図12
Description
本適用例に係る角速度検出装置の評価方法は、角速度検出装置の出力データ及び基準となる基準データの少なくとも一方に、前記出力データと前記基準データとの間の時間差を加味した補正処理を行い、前記補正処理により得られた前記出力データ及び前記基準データを用いて、前記角速度検出装置の検出性能を評価する。
上記適用例に係る角速度検出装置の評価方法において、回転運動をする回転部を備えた
装置の前記回転部に前記角速度検出装置を取り付け、前記出力データは、前記回転部が回転運動をしているときの前記角速度検出装置の出力であり、前記基準データは、前記回転部の回転運動における角速度のデータであってもよい。
上記適用例に係る角速度検出装置の評価方法において、前記角速度検出装置は、角速度検出部と、前記角速度検出部が出力した角速度信号を前記出力データに加工するために必要なフィルター回路を備えてもよい。
上記適用例に係る角速度検出装置の評価方法は、前記フィルター回路に前記フィルター回路のカットオフ周波数よりも低い周波数の信号を入力して得られた前記フィルター回路の入出力特性結果に基づいて、前記時間差を算出してもよい。
本適用例に係る信号処理回路は、角速度信号を出力データに加工するために必要なフィルター回路と、前記フィルター回路の入出力特性に伴い発生する前記出力データと基準となる基準データとの間の時間差を加味した補正処理を行う補正部と、を備えている。
本適用例に係る角速度検出装置は、上記の信号処理回路と、前記角速度信号を出力する角速度検出部と、を備えている。
速度検出装置の検出性能を適正に評価することができる。
上記適用例に係る角速度検出装置は、複数の前記信号処理回路と、複数の前記角速度検出部と、を備えてもよい。
本適用例に係る電子機器は、上記のいずれかの信号処理回路又は上記のいずれかの角速度検出装置を備えている。
本適用例に係る移動体は、上記のいずれかの信号処理回路又は上記のいずれかの角速度検出装置を備えている。
1−1.第1実施形態
[角速度検出装置の評価システムの構成]
図1は、本実施形態に係る角速度検出装置の評価方法を行うための評価システムの構成例を示す図である。図1に示す評価システム1は、評価装置2、角速度印加装置3、及び、評価装置2と角速度印加装置3を接続するケーブル4を含んで構成されている。
図2は、評価対象の角速度検出装置5の機能ブロック図の一例である。図2の例では、角速度検出装置5は、角速度信号を出力する角速度検出部である振動子(センサー素子)100と信号処理回路200を含んで構成されている。
されたパッケージに封止されている。本実施形態では、振動子100は、T型の2つの駆動振動腕を有するいわゆるダブルT型の振動片を有する。
て変化する。一方、漏れ振動に基づいて発生する交流電荷は、振動子100に加わる角速度の大きさに関係せず一定である。
ジスター)に記憶されているデータなどを外部装置に出力する処理や、外部装置から入力されたデータを記憶部40(不揮発性メモリーやレジスター)に書き込む処理などを行う。シリアルインターフェース回路50は、例えば、SPI(Serial Peripheral Interface)バスのインターフェース回路であり、外部装置から、信号処理回路200のSS端子,SCLK端子,SI端子を介してそれぞれ選択信号、クロック信号、データ信号が入力され、信号処理回路200のSO端子を介してデータ信号を外部装置に出力する。なお、シリアルインターフェース回路50は、SPIバス以外の各種のバス(例えば、I2C(Inter-Integrated Circuit)バス等)に対応するインターフェース回路であってもよい。
次に、駆動回路20について説明する。図6は、駆動回路20の構成例を示す図である。図6に示すように、本実施形態の駆動回路20は、I/V変換回路21、ハイパスフィルター(HPF)22、コンパレーター23、全波整流回路24、積分器25及びコンパレーター26を含んで構成されている。なお、本実施形態の駆動回路20は、これらの要素の一部を省略又は変更し、あるいは他の要素を追加した構成としてもよい。
次に、検出回路30について説明する。図7は、検出回路30の構成例を示す図である。図7に示すように、本実施形態の検出回路30は、チャージアンプ31,32、差動アンプ33、ハイパスフィルター(HPF)34、ACアンプ35、同期検波回路36、可変ゲインアンプ37、フィルター回路38、出力バッファー39を含んで構成されている。なお、本実施形態の検出回路30は、これらの要素の一部を省略又は変更し、あるいは他の要素を追加した構成としてもよい。
本実施形態に係る角速度検出装置5の評価方法では、図8に示すように、角速度印加装置3の回転板3aを、角速度が正弦波形状に変化するように回転させる。具体的には、回転板3aを、角速度を増加させた後に減少させるように時計回りに回転させて停止させ、
次に、角速度を増加させた後に減少させるように反時計回りに回転させて停止させることで、回転板3aの回転運動における角速度は正弦波形状に変化する。
以上に説明したように、本実施形態に係る角速度検出装置の評価方法によれば、評価対象の角速度検出装置5が角速度印加装置3の回転板3aの回転運動により生じる角速度を検出し、角速度検出装置5の出力データ(評価対象データ)及び回転板3aの回転運動における角速度のデータ(基準データ)の少なくとも一方に補正処理を行うことにより、評価対象データと基準データとの時間差が小さい状態となる。従って、当該補正処理により得られた評価対象データ及び基準データを用いて、角速度検出装置5の検出性能を適正に評価することができる。
評価対象の角速度検出装置5の特性が未知の場合、その出力データ(評価対象データ)の遅延時間d1を推定することができない。また、角速度検出装置5ごとに出力データ(評価対象データ)の遅延時間d1が大きくばらつく場合もある。第2実施形態に係る角速度検出装置の評価方法では、角速度検出装置5の出力データの遅延時間において、ローパスフィルターとして機能するフィルター回路38の遅延時間が支配的であることに着目し、評価装置2が、フィルター回路38の入出力特性(遅延時間)を取得して評価対象データの遅延時間d1を推定し、評価対象データと基準データとの間の時間差d1−d2を算出する。以下では、第1実施形態と同じ構成には同じ符号を付し、第1実施形態と異なる点について説明し、第1実施形態と重複する説明を省略する。
第1実施形態及び第2実施形態では、評価装置2が、評価対象の角速度検出装置5の出力データ(評価対象データ)と基準となる角速度検出装置6の出力データ(基準データ)との間の時間差d1−d2に基づいて補正処理を行うため、評価プログラムが複雑になる。第3実施形態に係る角速度検出装置の評価方法では、評価対象の角速度検出装置5の検出回路30がこの補正処理を行うことで、評価プログラムを簡易化する。以下では、第1実施形態と同じ構成には同じ符号を付し、第1実施形態と異なる点について説明し、第1実施形態と重複する説明を省略する。
の間の時間差d1−d2を加味した補正処理を行う補正部として機能する。
第1実施形態〜第3実施形態では、評価対象の角速度検出装置5の検出軸が1つであるが、複数の検出軸を有する構成でもよい。図17は、3軸の角速度を検出する角速度検出装置5の構成例を示す図である。図17の例では、評価対象の角速度検出装置5は、3つの振動子(センサー素子)100x,100y,100z及び3つの信号処理回路200x,200y,200zを含んで構成されている。
置5のy軸の検出性能を評価する。最後に、図12、図14、又は図16の工程S20において、z軸が回転板3aの回転軸と一致するように角速度検出装置5を回転板3aに取り付け、工程S30で取得したz軸の評価対象データを用いて、評価対象の角速度検出装置5のz軸の検出性能を評価する。
図18は、本実施形態の電子機器の構成の一例を示す機能ブロック図である。また、図19は、本実施形態の電子機器の一例であるスマートフォンの外観の一例を示す図である。
Unit)320、操作部330、ROM(Read Only Memory)340、RAM(Random Access Memory)350、通信部360、表示部370を含んで構成されている。なお、本実施形態の電子機器は、図18の構成要素(各部)の一部を省略又は変更し、あるいは、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
図20は、本実施形態の移動体の一例を示す図(上面図)である。図20に示す移動体400は、角速度検出装置410,420,430、コントローラー440,450,460、バッテリー470、ナビゲーション装置480を含んで構成されている。なお、本実施形態の移動体は、図20の構成要素(各部)の一部を省略し、あるいは、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
3 コンパレーター、24 全波整流回路、25 積分器、26 コンパレーター、30
検出回路、31,32 チャージアンプ、33 差動アンプ、34 ハイパスフィルター、35 ACアンプ、36 同期検波回路、37 可変ゲインアンプ、38 フィルター回路、39 出力バッファー、40 記憶部、50 シリアルインターフェース回路、61,62,63 スイッチ、70 フィルター回路、100,100x,100y,100z 振動子、101a〜101b 駆動振動腕、102 検出振動腕、103 錘部、104a〜104b 駆動用基部、105a〜105b 連結腕、106 錘部、107 検出用基部、112〜113 駆動電極、114〜115 検出電極、116 共通電極、200,200x,200y,200z 信号処理回路、300 電子機器、310 角速度検出装置、312 信号処理回路、320 CPU、330 操作部、340
ROM、350 RAM、360 通信部、370 表示部、400 移動体、410,420,430 角速度検出装置、440,450,460 コントローラー、470
バッテリー、480 ナビゲーション装置、490 角速度検出装置
Claims (9)
- 角速度検出装置の出力データ及び基準となる基準データの少なくとも一方に、前記出力データと前記基準データとの間の時間差を加味した補正処理を行い、
前記補正処理により得られた前記出力データ及び前記基準データを用いて、前記角速度検出装置の検出性能を評価する、角速度検出装置の評価方法。 - 回転運動をする回転部を備えた装置の前記回転部に前記角速度検出装置を取り付け、
前記出力データは、前記回転部が回転運動をしているときの前記角速度検出装置の出力であり、
前記基準データは、前記回転部の回転運動における角速度のデータである、請求項1に記載の角速度検出装置の評価方法。 - 前記角速度検出装置は、角速度検出部と、前記角速度検出部が出力した角速度信号を前記出力データに加工するために必要なフィルター回路を備える、請求項1又は2に記載の角速度検出装置の評価方法。
- 前記フィルター回路に前記フィルター回路のカットオフ周波数よりも低い周波数の信号を入力して得られた前記フィルター回路の入出力特性結果に基づいて、前記時間差を算出する、請求項3に記載の角速度検出装置の評価方法。
- 角速度信号を出力データに加工するために必要なフィルター回路と、
前記フィルター回路の入出力特性に伴い発生する前記出力データと基準となる基準データとの間の時間差を加味した補正処理を行う補正部と、を備えた、信号処理回路。 - 請求項5に記載の信号処理回路と、
前記角速度信号を出力する角速度検出部と、を備えた、角速度検出装置。 - 複数の前記信号処理回路と、
複数の前記角速度検出部と、を備えた、請求項6に記載の角速度検出装置。 - 請求項5に記載の信号処理回路又は請求項6又は7に記載の角速度検出装置を備えている、電子機器。
- 請求項5に記載の信号処理回路又は請求項6又は7に記載の角速度検出装置を備えている、移動体。
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2015
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