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
【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)。
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。
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
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)
- 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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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2009-03-23 US US12/383,323 patent/US8141425B2/en active Active
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Also Published As
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