JP6197323B2 - 検出装置、センサー、ジャイロセンサー、電子機器及び移動体 - Google Patents
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Description
図1に本実施形態の検出装置20を含むジャイロセンサー510(広義にはセンサー)と、ジャイロセンサー510を含む電子機器500の構成例を示す。なお電子機器500、ジャイロセンサー510は図1の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。また本実施形態の電子機器500としては、デジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯電話機、カーナビゲーションシステム、ロボット、ゲーム機、時計、健康器具、或いは携帯型情報端末等の種々の機器を想定できる。
図2に本実施形態の検出装置20の構成例を示す。検出装置20は、振動子10(物理量トランスデューサー)を駆動する駆動回路30と、振動子10からの第1、第2の検出信号IQ1、IQ2を受け、所望信号を検出する検出処理を行う検出回路60を含む。
本実施形態では駆動回路30は、振動子10を間欠的に駆動する間欠駆動を行う。具体的には駆動回路30は、振動子10の駆動期間と非駆動期間とが交互に繰り返される間欠駆動を行う。
図4、図5は、駆動回路30の詳細な構成及び動作を説明する図である。
次に、各種検出方式の検出回路60の構成及び動作について説明する。図7(A)、図7(B)、図8は、全差動スイッチングミキサー方式の検出回路60の構成及び動作の説明図である。
図12に、図7(A)で説明した全差動スイッチングミキサー方式の検出回路60の詳細な第1の構成例を示す。
CA1、CA2、CB11、CB12、CB21、CB22 キャパシター、
RA1、RA2、RB1、RB2 抵抗素子、
SW1、SW2、SW3、SW4 スイッチ素子、SYC 同期信号、
RD1、RD2 抵抗素子、CD1、CD2 キャパシター、
OPE、OPF、OPG 演算増幅器、CP1、CP2、CP3 コンパレーター、
CE、CG キャパシター、RE、RF1、RF2、RG 抵抗素子、
SF1、SF2、SW スイッチ素子、
10 振動子、20 検出装置、30 駆動回路、32 増幅回路、
40 ゲイン制御回路、42 全波整流器、44 積分器、
50 駆動信号出力回路、52 同期信号出力回路、54 位相調整回路、
60 検出回路、61 増幅回路、62、64 Q/V変換回路、
72、74 ゲイン調整アンプ、80 スイッチングミキサー、
81 同期検波回路、92、94 フィルター、
100 A/D変換回路、110 DSP部、
150 レジスター部、152 モード切替レジスター、152 期間設定レジスター、
206 移動体(自動車)、207 車体、208 車体姿勢制御装置、車輪209、
260 離散型Q/V変換回路、270 A/D変換回路、280 DSP部、
362、364 Q/V変換回路、366 差動増幅回路、
367 ハイパスフィルター、368 ACアンプ、370 オフセット調整回路、
380 同期検波回路、382 ローパスフィルター、384 ゲイン調整アンプ、
386 DCアンプ、388 SCF、390 A/D変換回路、392 DSP部、
500 電子機器、510 ジャイロセンサー、520 処理部、530 メモリー、
540 操作部、550 表示部
Claims (15)
- 振動子を駆動期間において駆動し、非駆動期間において駆動しない間欠駆動を行う駆動回路と、
前記振動子からの検出信号を受けて、前記検出信号から物理量に応じた所望信号を検出する検出処理を、前記非駆動期間において行う検出回路と、
を含み、
前記検出回路は、前記物理量に応じた所望信号を通過させて不要信号を減衰する周波数特性を有するローパスフィルターを有し、
前記ローパスフィルターのカットオフ周波数をfcとし、前記駆動期間、前記非駆動期間の長さを、各々、T1、T2とした場合に、1/(T1+T2)>fcであることを特徴とする検出装置。 - 請求項1に記載の検出装置において、
前記駆動回路は、
前記振動子に対して駆動信号を出力する駆動信号出力回路を含み、
前記駆動信号出力回路は、前記非駆動期間において、固定電圧を出力する回路、及び前記駆動信号出力回路の出力ノードをハイインピーダンス状態に設定する回路の少なくとも一方を含むことを特徴とする検出装置。 - 請求項2に記載の検出装置において、
前記駆動信号出力回路は、
前記振動子の前記駆動期間において矩形波の前記駆動信号を出力することを特徴とする検出装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の検出装置において、
前記検出回路は、
同期検波を行う同期検波回路、及び前記検出信号のA/D変換を行うA/D変換回路の少なくとも一方を含み、
前記駆動期間において、前記同期検波回路の同期検波動作及び前記A/D変換回路のA/D変換動作の少なくとも一方が停止することを特徴とする検出装置。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の検出装置において、
前記駆動回路は、
前記振動子からの前記検出信号を増幅する増幅回路と、
前記増幅回路の出力信号に基づいてゲイン制御を行うゲイン制御回路を含み、
前記非駆動期間において、前記増幅回路の動作は非停止であり、前記ゲイン制御回路の少なくとも一部の回路の動作が停止することを特徴とする検出装置。 - 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の検出装置において、
前記検出回路は、
前記駆動期間では、前記検出処理を行わず、
前記非駆動期間において、前記検出処理を行うことを特徴とする検出装置。 - 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の検出装置において、
前記駆動回路は、
前記振動子の前記駆動期間と前記非駆動期間とが交互に繰り返される前記間欠駆動を行うことを特徴とする検出装置。 - 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の検出装置において、
前記間欠駆動を行う間欠駆動モードと、連続的に駆動を行う通常駆動モードの切替の設定を行うモード切替レジスターを含むことを特徴とする検出装置。 - 請求項1乃至8のいずれか一項に記載の検出装置において、
前記駆動期間、前記非駆動期間の長さを設定するための期間設定レジスターを含むことを特徴とする検出装置。 - 振動子を駆動する駆動回路と、
前記振動子からの検出信号を受けて、前記検出信号から物理量に応じた所望信号を検出する検出処理を行う検出回路と、
を含み、
前記駆動回路は、
前記振動子の駆動期間と非駆動期間とが交互に繰り返される間欠駆動を行い、
前記駆動回路は、
前記振動子に対して駆動信号を出力する駆動信号出力回路を含み、
前記駆動信号出力回路は、前記間欠駆動の前記駆動期間と前記非駆動期間のうちの前記非駆動期間において、固定電圧を出力する回路、及び前記駆動信号出力回路の出力ノードをハイインピーダンス状態に設定する回路の少なくとも一方を含み、
前記検出回路は、前記物理量に応じた所望信号を通過させて不要信号を減衰する周波数特性を有するローパスフィルターを有し、
前記ローパスフィルターのカットオフ周波数をfcとし、前記駆動期間、前記非駆動期間の長さを、各々、T1、T2とした場合に、1/(T1+T2)>fcであることを特徴とする検出装置。 - 請求項1乃至10のいずれか一項に記載の検出装置において、
前記検出回路は、
前記第1の検出信号が入力される第1の電荷−電圧変換回路と、
前記第2の検出信号が入力される第2の電荷−電圧変換回路と、
前記第1の電荷−電圧変換回路の出力信号をゲイン調整して増幅する第1のゲイン調整アンプと、
前記第2の電荷−電圧変換回路の出力信号をゲイン調整して増幅する第2のゲイン調整アンプと、
前記第1のゲイン調整アンプの出力信号が第1の入力ノードに入力され、前記第2のゲイン調整アンプの出力信号が第2の入力ノードに入力され、前記駆動回路からの同期信号により差動の前記第1のゲイン調整アンプの出力信号及び前記第2のゲイン調整アンプの出力信号に対する同期検波を行って、差動信号である第1の出力信号及び第2の出力信号のうちの前記第1の出力信号を第1の出力ノードに出力し、前記第2の出力信号を第2の出力ノードに出力するスイッチングミキサーと、
前記スイッチングミキサーの前記第1の出力ノードからの前記第1の出力信号が入力される第1のフィルターと、
前記スイッチングミキサーの前記第2の出力ノードからの前記第2の出力信号が入力される第2のフィルターと、
前記第1のフィルターからの出力信号と前記第2のフィルターからの出力信号を受けて、差動のA/D変換を行うA/D変換回路と、
を含むことを特徴とする検出装置。 - 請求項1乃至11のいずれか一項に記載の検出装置と、
前記振動子と、
を含むことを特徴とするセンサー。 - 請求項1乃至11のいずれか一項に記載の検出装置と、
検出軸を中心に回転したときの角速度に応じて前記検出信号を出力する前記振動子と、
を含み、
前記検出回路の前記検出処理は、前記振動子からの前記検出信号を受けて、前記物理量に応じた所望信号として前記振動子が検出軸を中心に回転したときの角速度に応じた信号を前記検出信号から検出する処理であることを特徴とするジャイロセンサー。 - 請求項1乃至11のいずれか一項に記載の検出装置を含むことを特徴とする電子機器。
- 請求項1乃至11のいずれか一項に記載の検出装置を含むことを特徴とする移動体。
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