(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジャイロセンサの各軸の角速度に対応する電圧を検出して出力する検出モジュールと、
前記検出モジュールで検出して出力する電圧を位相シフトさせ、各軸に対応する駆動電圧を生成する位相変換モジュールと、
前記位相変換モジュールから出力される駆動電圧を反転させ、各軸に対応する反転電圧を生成する反転モジュールと、
スイッチング制御信号に応じて、前記位相変換モジュールから出力される駆動電圧と前記反転モジュールから出力される反転電圧のうち各軸に対して何れか一つを選択して出力するスイッチモジュールと、
駆動時には前記スイッチモジュールを通過した駆動軸の駆動電圧を前記ジャイロセンサの駆動電極に供給し、駆動停止時には各軸の反転電圧を前記ジャイロセンサの各軸の駆動電極に供給する駆動モジュールと、
駆動時に前記スイッチモジュールをスイッチング制御信号で制御して駆動軸の駆動電圧を通過させるようにし、駆動停止時に前記スイッチモジュールをスイッチング制御信号で制御して各軸の反転電圧を通過させるようにする制御部と、を含み、
前記検出モジュールは、ジャイロセンサの第１軸の角速度に対応する電圧を第１軸の検出電極を通じて検出し、ジャイロセンサの第２軸の角速度に対応する電圧を第２軸の検出電極を通じて検出し、ジャイロセンサの第３軸の角速度に対応する電圧を第１軸の検出電極と前記第２軸の検出電極を通じて検出し、
前記位相変換モジュールは、前記第１軸の角速度に対応する電圧を位相シフトさせて第１軸駆動電圧を生成し、前記第２軸の角速度に対応する電圧を位相シフトさせて第２軸駆動電圧を生成し、前記第３軸の角速度に対応する電圧を位相シフトさせて第３軸駆動電圧を生成し、
前記反転モジュールは、前記第１軸駆動電圧を反転させて第１軸に対応される反転電圧を生成し、第２軸駆動電圧を反転させて第２軸に対応される反転電圧を生成し、第３軸駆動電圧を反転させて第3軸に対応される反転電圧を生成し、
前記駆動モジュールは、駆動停止時には第１軸の正の駆動電極に第１軸反転電圧と第３軸反転電圧を提供し、第１軸の負の駆動電極に第１軸再反転電圧と第３軸反転電圧を提供し、同時に第２軸の正の駆動電極に第２軸反転電圧と第３軸反転電圧を提供し、第２軸の負の駆動電極に第２軸再反転電圧と第３軸反転電圧を提供するジャイロセンサ駆動装置。
【請求項２】
前記検出モジュールは、
ジャイロセンサの第１軸の角速度に対応する電圧を第１軸の検出電極を介して検出する第１検出部と、
ジャイロセンサの第２軸の角速度に対応する電圧を第２軸の検出電極を介して検出する第２検出部と、
ジャイロセンサの第３軸の角速度に対応する電圧を第１軸の検出電極及び前記第２軸の検出電極を介して検出する第３検出部と、を含む請求項１に記載のジャイロセンサ駆動装置。
【請求項３】
前記第１検出部は、
前記ジャイロセンサの第１軸の正の検出電極の出力電圧の入力を受け、増幅して出力する第１検出増幅器と、
前記ジャイロセンサの第１軸の負の検出電極の出力電圧の入力を受け、増幅して出力する第２検出増幅器と、
前記第１検出増幅器の出力電圧から前記第２検出増幅器の出力電圧を減算し、前記ジャイロセンサの第１軸の角速度に対応する電圧を検出して出力する第１検出減算器と、を含む請求項２に記載のジャイロセンサ駆動装置。
【請求項４】
前記第２検出部は、
前記ジャイロセンサの第２軸の正の検出電極の出力電圧の入力を受け、増幅して出力する第３検出増幅器と、
前記ジャイロセンサの第２軸の負の検出電極の出力電圧の入力を受け、増幅して出力する第４検出増幅器と、
前記第３検出増幅器の出力電圧から前記第４検出増幅器の出力電圧を減算し、前記ジャイロセンサの第２軸の角速度に対応する電圧を検出して出力する第２検出減算器と、を含む請求項２に記載のジャイロセンサ駆動装置。
【請求項５】
前記第３検出部は、
前記ジャイロセンサの第１軸の正の検出電極の出力電圧と、第１軸の負の検出電極の出力電圧と、第２軸の正の検出電極の出力電圧と、第２軸の負の検出電極の出力電圧とを加算し、前記ジャイロセンサの第３軸の角速度に対応する電圧を検出して出力する第１検出加算器を含む請求項２に記載のジャイロセンサ駆動装置。
【請求項６】
前記位相変換モジュールは、
前記第１検出部から出力される電圧を位相シフトさせて第１軸駆動電圧を生成する第１位相変換部と、
前記第２検出部から出力される電圧を位相シフトさせて第２軸駆動電圧を生成する第２位相変換部と、
前記第３検出部から出力される電圧を位相シフトさせて第３軸駆動電圧を生成する第３位相変換部と、を含む請求項２に記載のジャイロセンサ駆動装置。
【請求項７】
前記反転モジュールは、
前記第１位相変換部から出力される駆動電圧を反転させ、第１軸に対応する反転電圧を生成する第１反転部と、
前記第２位相変換部から出力される駆動電圧を反転させ、第２軸に対応する反転電圧を生成する第２反転部と、
前記第３位相変換部から出力される駆動電圧を反転させ、第３軸に対応する反転電圧を生成する第３反転部と、を含む請求項６に記載のジャイロセンサ駆動装置。
【請求項８】
前記スイッチモジュールは、
スイッチング制御信号に応じて、前記第１位相変換部から出力される駆動電圧と前記第１反転部から出力される反転電圧のうち何れか一つを選択して通過させる第１スイッチ部と、
スイッチング制御信号に応じて、前記第２位相変換部から出力される駆動電圧と前記第２反転部から出力される反転電圧のうち何れか一つを選択して通過させる第２スイッチ部と、
スイッチング制御信号に応じて、前記第３位相変換部から出力される駆動電圧と前記第３反転部から出力される反転電圧のうち何れか一つを選択して通過させる第３スイッチ部と、を含む請求項７に記載のジャイロセンサ駆動装置。
【請求項９】
前記駆動モジュールは、
駆動時には前記第１及び第３スイッチ部を通過した駆動電圧のうち駆動軸の駆動電圧を前記ジャイロセンサの該当駆動電極に供給し、駆動停止時には第１及び第３スイッチ部を通過した反転電圧を前記ジャイロセンサの該当駆動電極に供給する第１駆動部と、
駆動時には前記第２及び第３スイッチ部を通過した駆動電圧のうち駆動軸の駆動電圧を前記ジャイロセンサの該当駆動電極に供給し、駆動停止時には第２及び第３スイッチ部を通過した反転電圧を前記ジャイロセンサの該当駆動電極に供給する第２駆動部と、を含む請求項８に記載のジャイロセンサ駆動装置。
【請求項１０】
前記第１駆動部は、
前記第１軸スイッチ部で通過される第１軸駆動電圧または第１軸反転電圧と、前記第３軸スイッチ部で通過される第３軸駆動電圧または第３軸反転電圧とを夫々通過させるか或いは加算して出力する第１駆動加算器と、
前記第３軸スイッチ部で通過される第３軸駆動電圧または第３軸反転電圧を通過させるか、或いは前記第１軸スイッチで通過される第１軸駆動電圧または第１軸反転電圧を反転させて出力するか、或いは第３軸スイッチ部で通過された第３軸駆動電圧または第３軸反転電圧から前記第１軸スイッチ部を通過した第１軸駆動電圧または第１軸反転電圧を減算した信号を出力する第１駆動減算器と、
前記第１駆動加算器から出力される電圧を増幅して前記ジャイロセンサの第１軸上に配置された正の駆動電極に提供し、前記第１駆動減算器から出力される電圧を増幅して前記ジャイロセンサの第１軸上に配置された負の駆動電極に提供する第１駆動増幅器と、を含む請求項９に記載のジャイロセンサ駆動装置。
【請求項１１】
前記第２駆動部は、
前記第２軸スイッチ部で通過される第２軸駆動電圧または第２軸反転電圧と、前記第３軸スイッチ部で通過される第３軸駆動電圧または第３軸反転電圧を夫々通過させるか或いは加算して出力する第２駆動加算器と、
前記第３軸スイッチ部で通過される第３軸駆動電圧または第３軸反転電圧を通過させるか、或いは前記第２軸スイッチ部で通過される第２軸駆動電圧または第２軸反転電圧を反転させて出力するか、或いは第３軸スイッチ部で通過された第３軸駆動電圧または第３軸反転電圧から前記第２軸スイッチ部を通過した第２軸駆動電圧または第２軸反転電圧信号を減算した信号を出力する第２駆動減算器と、
前記第２駆動加算器から出力される電圧を増幅して前記ジャイロセンサの第２軸上に配置された正の駆動電極に提供し、前記第２駆動減算器から出力される電圧を増幅して前記ジャイロセンサの第２軸上に配置された負の駆動電極に提供する第２駆動増幅器と、を含む請求項９に記載のジャイロセンサ駆動装置。
【請求項１２】
（Ａ）検出モジュールがジャイロセンサの各軸の角速度に対応する電圧を該当軸の検出電極を介して検出する段階と、
（Ｂ）位相変換モジュールが前記検出モジュールで検出された各軸の電圧を位相シフトさせ、各軸に対応する駆動電圧を生成する段階と、
（Ｃ）反転モジュールが前記位相変換モジュールの各軸に対応する駆動電圧を反転させ、各軸に対応する反転電圧を生成する段階と、
（Ｄ）制御部がスイッチモジュール及び駆動モジュールを制御し、駆動時に前記位相変換モジュールから出力される駆動電圧のうち駆動軸に該当する駆動電圧を前記ジャイロセンサに提供する段階と、
（Ｅ）前記制御部がスイッチモジュール及び駆動モジュールを制御し、駆動停止時に前記反転モジュールから出力される各軸の反転電圧を前記ジャイロセンサの駆動電極に供給する段階と、を含み、
前記（Ａ）段階は、前記検出モジュールがジャイロセンサの第１軸の角速度に対応する電圧を第１軸の検出電極を通じて検出し、ジャイロセンサの第２軸の角速度に対応する電圧を第２軸の検出電極を通じて検出し、ジャイロセンサの第３軸の角速度に対応する電圧を第１軸の検出電極と前記第２軸の検出電極を通じて検出し、
前記（Ｂ）段階は、前記位相変換モジュールが前記第１軸の角速度に対応する電圧を位相シフトさせて第１軸駆動電圧を生成し、前記第２軸の角速度に対応する電圧を位相シフトさせて第２軸駆動電圧を生成し、前記第３軸の角速度に対応する電圧を位相シフトさせて第３軸駆動電圧を生成し、
前記（Ｃ）段階は、前記反転モジュールが前記第１軸駆動電圧を反転させて第１軸に対応される反転電圧を生成し、第２軸駆動電圧を反転させて第２軸に対応される反転電圧を生成し、第３軸駆動電圧を反転させて第３軸に対応される反転電圧を生成し、
前記（Ｅ）段階は、前記駆動モジュールが駆動停止時には第１軸の正の駆動電極に第１軸反転電圧と第３軸反転電圧を提供し、第１軸の負の駆動電極に第１軸再反転電圧と第３軸反転電圧を提供し、同時に第２軸の正の駆動電極に第２軸反転電圧と第３軸反転電圧を提供し、第２軸の負の駆動電極に第２軸再反転電圧と第３軸反転電圧を提供するジャイロセンサの駆動方法。
【請求項１３】
前記（Ａ）段階は、
（Ａ−１）前記検出モジュールを構成する第１検出部が、ジャイロセンサの第１軸の角速度に対応する電圧を第１軸の検出電極を介して検出する段階と、
（Ａ−２）前記検出モジュールを構成する第２検出部が、ジャイロセンサの第２軸の角速度に対応する電圧を第２軸の検出電極を介して検出する段階と、
（Ａ−３）前記検出モジュールを構成する第３検出部が、ジャイロセンサの第３軸の角速度に対応する電圧を第１及び第２検出電極を介して検出する段階と、を含む請求項１２に記載のジャイロセンサの駆動方法。
【請求項１４】
前記（Ｂ）段階は、
（Ｂ−１）前記位相変換モジュールを構成する第１位相変換部が、前記第１検出部から出力される電圧を位相シフトさせて第１軸駆動電圧を生成する段階と、
（Ｂ−２）前記位相変換モジュールを構成する第２位相変換部が、前記第２検出部から出力される電圧を位相シフトさせて第２軸駆動電圧を生成する段階と、
（Ｂ−３）前記位相変換モジュールを構成する第３位相変換部が、前記第３検出部から出力される電圧を位相シフトさせて第３軸駆動電圧を生成する段階と、を含む請求項１３に記載のジャイロセンサの駆動方法。
【請求項１５】
前記（Ｃ）段階は、
（Ｃ−１）前記反転モジュールを構成する第１反転部が、前記第１位相変換部から出力される駆動電圧を反転させ、第１軸に対応する反転電圧を生成する段階と、
（Ｃ−２）前記反転モジュールを構成する第２反転部が、前記第２位相変換部から出力される駆動電圧を反転させ、第２軸に対応する反転電圧を生成する段階と、
（Ｃ−３）前記反転モジュールを構成する第３反転部が、前記第３位相変換部から出力される駆動電圧を反転させ、第３軸に対応する反転電圧を生成する段階と、を含む請求項１４に記載のジャイロセンサの駆動方法。
【請求項１６】
前記（Ｄ）段階は、
（Ｄ−１）前記制御部が、駆動時に駆動軸の駆動電圧を通過させるように前記スイッチモジュールにスイッチング制御信号を出力する段階と、
（Ｄ−２）前記スイッチモジュールは、スイッチング制御信号に応じて、前記位相変換モジュールから出力される駆動電圧のうち駆動軸の駆動電圧を通過させる段階と、
（Ｄ−３）前記駆動モジュールは、前記スイッチモジュールを通過した駆動軸の駆動電圧を前記ジャイロセンサの駆動電極に供給する段階と、を含む請求項１５に記載のジャイロセンサの駆動方法。
【請求項１７】
前記（Ｅ）段階は、
（Ｅ−１）前記制御部が、駆動停止時に反転電圧を通過させるように前記スイッチモジュールにスイッチング制御信号を出力する段階と、
（Ｅ−２）前記スイッチモジュールが、前記反転モジュールから出力される各軸の反転電圧を通過させる段階と、
（Ｅ−３）前記駆動モジュールが、前記スイッチモジュールを通過した各軸の反転電圧を前記ジャイロセンサの駆動電極に供給する段階と、を含む請求項１５に記載のジャイロセンサの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジャイロセンサ駆動装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ジャイロセンサ（Ｇｙｒｏｓｃｏｐｅ  Ｓｅｎｓｏｒ）は振動する物体のコリオリ力（Ｃｏｒｉｏｌｉｓ  Ｆｏｒｃｅ、Ｆｃ）を利用して角速度を測定するセンサである。
この際、ジャイロセンサでのコリオリ力は、下記数学式１で表される関係を有する。
［数学式１］
Ｆｃ＝２ｍＶΩ
ここで、Ｆｃはコリオリ力、ｍは質量、Ｖは速度、Ωは角速度を示す。
【０００３】
前記数学式１を参照すると、駆動信号でジャイロセンサを振動させることにより速度（Ｖ）を発生させてコリオリ力（Ｆｃ）を測定する。この際、駆動によって決定される速度（Ｖ）とセンシングされるコリオリ力（Ｆｃ）が分かれば、質量（ｍ）は既に分かっているため、ジャイロセンサの角速度（Ω）を計算することができるようになる。
【０００４】
即ち、角速度（Ω）は「Ｆｃ／２ｍＶ」で表現されるため、物体（ｍ）を一定の速度（Ｖ）で駆動させながらコリオリ力（Ｆｃ）を測定して角速度（Ω）を求めることができる。
特に、コリオリ力（Ｆｃ）、速度（Ｖ）及び角速度（Ω）は、互に垂直方向のベクトルである。例えば、Ｚ方向の角速度（Ωｚ）を求めるために、Ｘ方向に速度（Ｖｘ）を与えＹ方向のコリオリ力（Ｆｃ＿ｙ）を測定することができる。また、ＸとＹ方向の角速度（Ωｘ、Ωｙ）を測定するために、Ｚ方向に速度（Ｖｚ）を与えＹとＸ方向のコリオリ力（Ｆｃ＿ｙ、Ｆｃ＿ｘ）を測定することができる。
【０００５】
即ち、多数の方向の角速度を測定するためには、振動する物体の振動方向を切り換えなければならず、角速度の測定周波数範囲（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）を高めるために、サンプリングレート（ｓａｍｐｌｉｎｇ  ｒａｔｅ）を高めなければならない。
例えば、０〜１００Ｈｚの測定周波数範囲を得るためには、少なくとも１秒に２００回  
【０００６】
のサンプリング（ｓａｍｐｌｉｎｇ）が行われなければならない。
一般的にジャイロセンサは、日本特許公開第２０１０−１９７０６２号や韓国特許第１０−０６５７４２４号に開示されているように、高い品質係数（Ｑ）を有する物体を振動させるため、Ｚ軸方向に駆動させてＸ、Ｙ軸方向の角速度を測定した後、物体の動き方向を切り換えてＸ軸方向に駆動させてＺ軸方向の角速度を測定するためには、方向の切り換えのための駆動停止時間が必要である。
しかし、従来のジャイロセンサ駆動装置は、駆動中に停止させるための特別な技術的手段を備えないため、駆動中に停止するまでの時間が長くかかる。これにより、整定時間（ｓｅｔｔｌｉｎｇ  ｔｉｍｅ）が長いため多軸のジャイロセンサに適用するに適していないという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記の従来技術の問題点を解決するためのものであって、ジャイロセンサにおいてセンサの動きを検出し、検出されたセンサの動きに反対となる逆方向の駆動を行うことにより駆動停止を迅速に行って、多軸ジャイロセンサでの軸の切り換えを迅速に行い、多軸センシングを高速化することができるジャイロセンサ駆動装置及びその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記のような問題点を解決するための本発明の装置は、ジャイロセンサの各軸の角速度に対応する電圧を検出して出力する検出モジュールと、前記検出モジュールで検出して出力する電圧を位相シフトさせ、各軸に対応する駆動電圧を生成する位相変換モジュールと、前記位相変換モジュールから出力される駆動電圧を反転させ、各軸に対応する反転電圧を生成する反転モジュールと、スイッチング制御信号に応じて、前記位相変換モジュールから出力される駆動電圧と前記反転モジュールから出力される反転電圧のうち各軸に対して何れか一つを選択して出力するスイッチモジュールと、駆動時には前記スイッチモジュールを通過した駆動軸の駆動電圧を前記ジャイロセンサの駆動電極に供給し、駆動停止時には各軸の反転電圧を前記ジャイロセンサの各軸の駆動電極に供給する駆動モジュールと、駆動時に前記スイッチモジュールをスイッチング制御信号で制御して駆動軸の駆動電圧を通過させるようにし、駆動停止時に前記スイッチモジュールをスイッチング制御信号で制御して各軸の反転電圧を通過させるようにする制御部と、を含む。
【０００９】
また、本発明の前記検出モジュールは、ジャイロセンサの第１軸の角速度に対応する電圧を第１軸の検出電極を介して検出する第１検出部と、ジャイロセンサの第２軸の角速度に対応する電圧を第２軸の検出電極を介して検出する第２検出部と、ジャイロセンサの第３軸の角速度に対応する電圧を第１軸の検出電極及び前記第２軸の検出電極を介して検出する第３検出部と、を含む。
【００１０】
また、本発明の前記第１検出部は、前記ジャイロセンサの第１軸の正の検出電極の出力電圧の入力を受け、増幅して出力する第１検出増幅器と、前記ジャイロセンサの第１軸の負の検出電極の出力電圧の入力を受け、増幅して出力する第２検出増幅器と、前記第１検出増幅器の出力電圧から前記第２検出増幅器の出力電圧を減算し、前記ジャイロセンサの第１軸の角速度に対応する電圧を検出して出力する第１検出減算器と、を含む。
【００１１】
また、本発明の前記第２検出部は、前記ジャイロセンサの第２軸の正の検出電極の出力電圧の入力を受け、増幅して出力する第３検出増幅器と、前記ジャイロセンサの第２軸の負の検出電極の出力電圧の入力を受け、増幅して出力する第４検出増幅器と、前記第３検出増幅器の出力電圧から前記第４検出増幅器の出力電圧を減算し、前記ジャイロセンサの第２軸の角速度に対応する電圧を検出して出力する第２検出減算器と、を含む。
【００１２】
また、本発明の前記第３検出部は、前記ジャイロセンサの第１軸の正の検出電極の出力電圧と、第１軸の負の検出電極の出力電圧と、第２軸の正の検出電極の出力電圧と、第２軸の負の検出電極の出力電圧とを加算し、前記ジャイロセンサの第３軸の角速度に対応する電圧を検出して出力する第１検出加算器を含む。
【００１３】
また、本発明の前記位相変換モジュールは、前記第１検出部から出力される電圧を位相シフトさせて第１軸駆動電圧を生成する第１位相変換部と、前記第２検出部から出力される電圧を位相シフトさせて第２軸駆動電圧を生成する第２位相変換部と、前記第３検出部から出力される電圧を位相シフトさせて第３軸駆動電圧を生成する第３位相変換部と、を含む。
【００１４】
また、本発明の前記反転モジュールは、前記第１位相変換部から出力される駆動電圧を反転させ、第１軸に対応する反転電圧を生成する第１反転部と、前記第２位相変換部から出力される駆動電圧を反転させ、第２軸に対応する反転電圧を生成する第２反転部と、前記第３位相変換部から出力される駆動電圧を反転させ、第３軸に対応する反転電圧を生成する第３反転部と、を含む。
【００１５】
また、本発明の前記スイッチモジュールは、スイッチング制御信号に応じて、前記第１位相変換部から出力される駆動電圧と前記第１反転部から出力される反転電圧のうち何れか一つを選択して通過させる第１スイッチ部と、スイッチング制御信号に応じて、前記第２位相変換部から出力される駆動電圧と前記第２反転部から出力される反転電圧のうち何れか一つを選択して通過させる第２スイッチ部と、スイッチング制御信号に応じて、前記第３位相変換部から出力される駆動電圧と前記第３反転部から出力される反転電圧のうち何れか一つを選択して通過させる第３スイッチ部と、を含む。
【００１６】
また、本発明の前記駆動モジュールは、駆動時には前記第１及び第３スイッチ部を通過した駆動電圧のうち駆動軸の駆動電圧を前記ジャイロセンサの該当駆動電極に供給し、駆動停止時には第１及び第３スイッチ部を通過した反転電圧を前記ジャイロセンサの該当駆動電極に供給する第１駆動部と、駆動時には前記第２及び第３スイッチ部を通過した駆動電圧のうち駆動軸の駆動電圧を前記ジャイロセンサの該当駆動電極に供給し、駆動停止時には第２及び第３スイッチ部を通過した反転電圧を前記ジャイロセンサの該当駆動電極に供給する第２駆動部と、を含む。
【００１７】
また、本発明の前記第１駆動部は、前記第１軸スイッチ部で通過される第１軸駆動電圧または第１軸反転電圧と、前記第３軸スイッチ部で通過される第３軸駆動電圧または第３軸反転電圧とを夫々通過させるか或いは加算して出力する第１駆動加算器と、前記第３軸スイッチ部で通過される第３軸駆動電圧または第３軸反転電圧を通過させるか、或いは前記第１軸スイッチで通過される第１軸駆動電圧または第１軸反転電圧を反転させて出力するか、或いは第３軸スイッチ部で通過された第３軸駆動電圧または第３軸反転電圧から前記第１軸スイッチ部を通過した第１軸駆動電圧または第１軸反転電圧を減算した信号を出力する第１駆動減算器と、前記第１駆動加算器から出力される電圧を増幅して前記ジャイロセンサの第１軸上に配置された正の駆動電極に提供し、前記第１駆動減算器から出力される電圧を増幅して前記ジャイロセンサの第１軸上に配置された負の駆動電極に提供する第１駆動増幅器と、を含む。
【００１８】
また、本発明の前記第２駆動部は、前記第２軸スイッチ部で通過される第２軸駆動電圧または第２軸反転電圧と、前記第３軸スイッチ部で通過される第３軸駆動電圧または第３軸反転電圧を夫々通過させるか或いは加算して出力する第２駆動加算器と、前記第３軸スイッチ部で通過される第３軸駆動電圧または第３軸反転電圧を通過させるか、或いは前記第２軸スイッチ部で通過される第２軸駆動電圧または第２軸反転電圧を反転させて出力するか、或いは第３軸スイッチ部で通過された第３軸駆動電圧または第３軸反転電圧から前記第２軸スイッチ部を通過した第２軸駆動電圧または第２軸反転電圧信号を減算した信号を出力する第２駆動減算器と、前記第２駆動加算器から出力される電圧を増幅して前記ジャイロセンサの第２軸上に配置された正の駆動電極に提供し、前記第２駆動減算器から出力される電圧を増幅して前記ジャイロセンサの第２軸上に配置された負の駆動電極に提供する第２駆動増幅器と、を含む。
【００１９】
一方、本発明の方法は、（Ａ）検出モジュールがジャイロセンサの各軸の角速度に対応する電圧を該当軸の検出電極を介して検出する段階と、（Ｂ）位相変換モジュールが前記検出モジュールで検出された各軸の電圧を位相シフトさせ、各軸に対応する駆動電圧を生成する段階と、（Ｃ）反転モジュールが前記位相変換モジュールの各軸に対応する駆動電圧を反転させ、各軸に対応する反転電圧を生成する段階と、（Ｄ）制御部がスイッチモジュール及び駆動モジュールを制御し、駆動時に前記位相変換モジュールから出力される駆動電圧のうち駆動軸に該当する駆動電圧を前記ジャイロセンサに提供する段階と、（Ｅ）前記制御部がスイッチモジュール及び駆動モジュールを制御し、駆動停止時に前記反転モジュールから出力される各軸の反転電圧を前記ジャイロセンサの駆動電極に供給する段階と、を含む。
【００２０】
また、本発明の前記（Ａ）段階は、（Ａ−１）前記検出モジュールを構成する第１検出部が、ジャイロセンサの第１軸の角速度に対応する電圧を第１軸の検出電極を介して検出する段階と、（Ａ−２）前記検出モジュールを構成する第２検出部が、ジャイロセンサの第２軸の角速度に対応する電圧を第２軸の検出電極を介して検出する段階と、（Ａ−３）前記検出モジュールを構成する第３検出部が、ジャイロセンサの第３軸の角速度に対応する電圧を第１及び第２検出電極を介して検出する段階と、を含む。
また、本発明の前記（Ｂ）段階は、（Ｂ−１）前記位相変換モジュールを構成する第１位相変換部が、前記第１検出部から出力される電圧を位相シフトさせて第１軸駆動電圧を生成する段階と、（Ｂ−２）前記位相変換モジュールを構成する第２位相変換部が、前記第２検出部から出力される電圧を位相シフトさせて第２軸駆動電圧を生成する段階と、（Ｂ−３）前記位相変換モジュールを構成する第３位相変換部が、前記第３検出部から出力される電圧を位相シフトさせて第３軸駆動電圧を生成する段階と、を含む。
【００２１】
また、本発明の前記（Ｃ）段階は、（Ｃ−１）前記反転モジュールを構成する第１反転部が、前記第１位相変換部から出力される駆動電圧を反転させ、第１軸に対応する反転電圧を生成する段階と、（Ｃ−２）前記反転モジュールを構成する第２反転部が、前記第２位相変換部から出力される駆動電圧を反転させ、第２軸に対応する反転電圧を生成する段階と、（Ｃ−３）前記反転モジュールを構成する第３反転部が、前記第３位相変換部から出力される駆動電圧を反転させ、第３軸に対応する反転電圧を生成する段階と、を含む。
【００２２】
また、本発明の前記（Ｄ）段階は、（Ｄ−１）前記制御部が、駆動時に駆動軸の駆動電圧を通過させるように前記スイッチモジュールにスイッチング制御信号を出力する段階と、（Ｄ−２）前記スイッチモジュールは、スイッチング制御信号に応じて、前記位相変換モジュールから出力される駆動電圧のうち駆動軸の駆動電圧を通過させる段階と、（Ｄ−３）前記駆動モジュールは、前記スイッチモジュールを通過した駆動軸の駆動電圧を前記ジャイロセンサの駆動電極に供給する段階と、を含む。
【００２３】
また、本発明の前記（Ｅ）段階は、（Ｅ−１）前記制御部が、駆動停止時に反転電圧を通過させるように前記スイッチモジュールにスイッチング制御信号を出力する段階と、（Ｅ−２）前記スイッチモジュールが、前記反転モジュールから出力される各軸の反転電圧を通過させる段階と、（Ｅ−３）前記駆動モジュールが、前記スイッチモジュールを通過した各軸の反転電圧を前記ジャイロセンサの駆動電極に供給する段階と、を含む。
【００２４】
本発明の特徴及び利点は添付図面に基づいた以下の詳細な説明によってさらに明らかになるであろう。
本発明の詳細な説明に先立ち、本明細書及び請求範囲に用いられた用語や単語は通常的かつ辞書的な意味に解釈されてはならず、発明者が自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に従って本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されるべきである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によると、ジャイロセンサにおいて駆動中のセンサの動きを検出し、検出されたセンサの動きに反対となる逆方向の駆動を行うことにより駆動停止を迅速に行うことができ、多軸ジャイロセンサでの軸の切り換えを迅速に行うことができ、また、多軸センシングを高速化することができる。
【００２６】
また、本発明によると、ジャイロセンサを利用して多軸センシングする場合、停止時間を最小化し、高い測定周波数範囲を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は添付図面に係る以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、本発明を説明するにあたり、係わる公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。
【００２８】
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施例によるジャイロセンサ駆動装置のブロック図である。
図１を参照すると、本発明の第１実施例によるジャイロセンサ駆動装置は、検出モジュール２０と、位相変換モジュール３０と、反転モジュール４０と、スイッチモジュール５０と、駆動モジュール６０と、制御部７０と、を含む。
【００２９】
ここで、前記検出モジュール２０は、ジャイロセンサ１０の各軸の角速度に対応する電圧を検出して出力するものであり、Ｘ軸検出部２１と、Ｙ軸検出部２２と、Ｚ軸検出部２３と、を含む。
また、位相変換モジュール３０は、検出モジュール２０で検出して出力する電圧を位相シフトさせ、各軸に対応する駆動電圧を生成するものであり、Ｘ軸位相変換部３１と、Ｙ軸位相変換部３２と、Ｚ軸位相変換部３３と、を含む。
【００３０】
前記反転モジュール４０は、位相変換モジュール３０から出力される駆動電圧を反転させ、各軸に対応する反転電圧を生成するものであり、Ｘ軸反転部４１と、Ｙ軸反転部４２と、Ｚ軸反転部４３と、を含む。
また、前記スイッチモジュール５０は、スイッチング制御信号に応じて、位相変換モジュール３０から出力される駆動電圧と反転モジュール４０から出力される反転電圧のうち各軸に対して何れか一つを選択して出力するものであり、Ｘ軸スイッチ部５１と、Ｙ軸スイッチ部５２と、Ｚ軸スイッチ部５３と、を含む。
【００３１】
また、駆動モジュール６０は、駆動時にはスイッチモジュール５０を通過した駆動軸の駆動電圧をジャイロセンサの駆動電極に供給し、駆動停止時には各軸の反転電圧をジャイロセンサの各軸の駆動電極に供給するものであり、第１駆動部６１と、第２駆動部６２と、を含む。
【００３２】
このような構成において、前記検出モジュール２０を構成する前記Ｘ軸検出部２１は、駆動中のジャイロセンサ１０のコリオリ力による変形に相応する角速度に対応するＸ軸電圧を、Ｘ軸上に配置された正の検出電極及び負の検出電極を介して検出して出力する。ここで、Ｘ軸上に配置された正の検出電極での出力電圧をＳｘ１とし、Ｘ軸上に配置された負の検出電極での出力電圧をＳｘ２とすると、前記Ｘ軸検出部２１が検出して出力するＸ軸電圧ＭｘはＳｘ１−Ｓｘ２となる。
また、前記検出モジュール２０を構成する前記Ｙ軸検出部２２は、駆動中のジャイロセンサ１０のコリオリ力による変形に相応する角速度に対応するＹ軸電圧を、Ｙ軸上に配置された正の検出電極及び負の検出電極を介して検出して出力する。ここで、Ｙ軸上に配置された正の検出電極での出力電圧をＳｙ１とし、Ｙ軸上に配置された負の検出電極での出力電圧をＳｙ２とすると、前記Ｙ軸検出部２２が検出して出力するＹ軸電圧ＭｙはＳｙ１−Ｓｙ２となる。
【００３３】
また、前記検出モジュール２０を構成する前記Ｚ軸検出部２３は、駆動中のジャイロセンサ１０のコリオリ力による変形に相応する角速度に対応するＺ軸電圧を、Ｘ軸上に配置された正の検出電極と負の検出電極及びＹ軸上に配置された正の検出電極と負の検出電極を介して検出して出力する。ここで、前記Ｚ軸検出部２３が検出して出力するＺ軸電圧をＭｚとすると、ＭｚはＳｘ１＋Ｓｘ２＋Ｓｙ１＋Ｓｙ２となる。
次に、前記位相変換モジュール３０を構成するＸ軸位相変換部３１は、前記Ｘ軸検出部２１から出力される検出電圧を予め設定された位相だけシフトさせ、Ｘ軸駆動電圧（Ｄｘ）を生成して出力する。
【００３４】
また、前記位相変換モジュール３０を構成するＹ軸位相変換部３２は、前記Ｙ軸検出部２２から出力される検出電圧を予め設定された位相だけシフトさせ、Ｙ軸駆動電圧（Ｄｙ）を生成して出力する。
また、前記位相変換モジュール３０を構成するＺ軸位相変換部３３は、前記Ｚ軸検出部２３からの検出電圧を予め設定された位相だけシフトさせ、Ｚ軸駆動電圧（Ｄｚ）を生成して出力する。
【００３５】
一方、前記反転モジュール４０を構成する前記Ｘ軸反転部４１は、前記ジャイロセンサ１０の駆動停止のために、前記Ｘ軸位相変換部３１から出力されるＸ軸駆動電圧を反転させ、Ｘ軸反転電圧（−Ｄｘ）を生成して出力する。
前記反転モジュール４０を構成する前記Ｙ軸反転部４２は、前記ジャイロセンサ１０の駆動停止のために、前記Ｙ軸位相変換部３２から出力されるＹ軸駆動電圧を反転させ、Ｙ軸反転電圧（−Ｄｙ）を生成して出力する。
【００３６】
また、前記反転モジュール４０を構成する前記Ｚ軸反転部４３は、前記ジャイロセンサ１０の駆動停止のために、前記Ｚ軸位相変換部３３からのＺ軸検出電圧を反転させ、Ｚ軸反転電圧（−Ｄｚ）を生成して出力する。
このように、前記位相変換モジュール３０で駆動電圧を生成し、前記反転モジュール４０で反転電圧を生成すると、スイッチモジュール５０では制御部７０の制御に応じて駆動電圧または反転電圧を選択して通過させる。
【００３７】
即ち、前記スイッチモジュール５０を構成する前記Ｘ軸スイッチ部５１は、制御部７０の制御に応じて、駆動時には前記Ｘ軸位相変換部３１から出力されるＸ軸駆動電圧を通過させ、駆動停止時には前記Ｘ軸反転部４１から出力されるＸ軸反転電圧を通過させる。
また、前記スイッチモジュール５０を構成する前記Ｙ軸スイッチ部５２は、制御部７０の制御に応じて、駆動時には前記Ｙ軸位相変換部３２から出力されるＹ軸駆動電圧を通過させ、駆動停止時には前記Ｙ軸反転部４２から出力されるＹ軸反転電圧を通過させる。
【００３８】
前記スイッチモジュール５０を構成する前記Ｚ軸スイッチ部５３は、制御部７０の制御に応じて、駆動時には前記Ｚ軸位相変換部３３から出力されるＺ軸駆動電圧を通過させ、駆動停止時には前記Ｚ軸反転部４３から出力されるＺ軸反転電圧を通過させる。
一方、前記駆動モジュール６０を構成する前記第１駆動部６１は、前記ジャイロセンサ１０をＸ軸方向に駆動させるか或いは駆動停止させるために、前記Ｘ軸スイッチ部５１で通過された信号をジャイロセンサ１０のＸ軸上に配置された正の駆動電極に提供し（Ｘ軸方向に駆動させる場合にはＸ軸駆動電圧を正の駆動電極に提供し、Ｘ軸方向の駆動に対して駆動停止させる場合にはＸ軸反転電圧を正の駆動電極に提供する）、前記Ｘ軸スイッチ部５１で通過された信号を反転させてジャイロセンサ１０のＸ軸上に配置された負の駆動電極に提供する（Ｘ軸方向に駆動させる場合にはＸ軸駆動電圧を反転させたＸ軸反転駆動電圧を負の駆動電極に提供し、Ｘ軸方向に駆動停止させる場合にはＸ軸反転電圧を再反転させたＸ軸再反転電圧を負の駆動電極に提供する）。
【００３９】
また、前記第１駆動部６１は、前記ジャイロセンサ１０をＺ軸方向に駆動させるか或いは駆動停止させるために、前記Ｚ軸スイッチ部５３で通過された信号をジャイロセンサ１０のＸ軸上に配置された正の駆動電極及び負の駆動電極に提供する。
即ち、前記第１駆動部６１は、前記ジャイロセンサ１０をＺ軸方向に駆動させる場合にはＺ軸駆動電圧を正の駆動電極及び負の駆動電極に提供し、Ｚ軸方向に駆動停止させる場合にはＺ軸反転電圧を正の駆動電極及び負の駆動電極に提供する。
【００４０】
このように前記第１駆動部６１が前記ジャイロセンサ１０をＺ軸方向に駆動させるためには、第２駆動部６２が前記ジャイロセンサ１０の前記Ｚ軸スイッチ部５３で通過された信号をジャイロセンサ１０のＹ軸上に配置された正の駆動電極及び負の駆動電極に同時に提供しなければならない（駆動停止時にも同様に適用される）。
【００４１】
次に、前記駆動モジュール６０を構成する前記第２駆動部６２は、前記ジャイロセンサ１０をＹ軸方向に駆動させるか或いは駆動停止させるために、前記Ｙ軸スイッチ部５２で通過された信号をジャイロセンサ１０のＹ軸上に配置された正の駆動電極に提供し（Ｙ軸方向に駆動させる場合にはＹ軸駆動電圧を正の駆動電極に提供し、Ｙ軸方向に駆動停止させる場合にはＹ軸反転電圧を正の駆動電極に提供する）、前記Ｙ軸スイッチ部５２で通過された信号を反転させてジャイロセンサ１０のＹ軸上に配置された負の駆動電極に提供する（Ｙ軸方向に駆動させる場合にはＹ軸駆動電圧を反転させたＹ軸反転駆動電圧を負の駆動電極に提供し、Ｙ軸方向に駆動停止させる場合にはＹ軸反転電圧を再反転させたＹ軸再反転電圧を負の駆動電極に提供する）。
【００４２】
また、前記第２駆動部６２は、前記ジャイロセンサ１０をＺ軸方向に駆動させるか或いは駆動停止させるために、前記Ｚ軸スイッチ部５３で通過された信号をジャイロセンサ１０のＹ軸上に配置された正の駆動電極及び負の駆動電極に提供する。
即ち、前記第２駆動部６２は、前記ジャイロセンサ１０をＺ軸方向に駆動させる場合にはＺ軸駆動電圧をＹ軸上に配置された正の駆動電極及び負の駆動電極に提供し、Ｚ軸方向に駆動停止させる場合にはＺ軸反転電圧をＹ軸上に配置された正の駆動電極及び負の駆動電極に提供する。
【００４３】
このように前記第２駆動部６２が前記ジャイロセンサ１０をＺ軸方向に駆動させるためには、上述したように、第１駆動部６１が前記ジャイロセンサ１０の前記Ｚ軸スイッチ部５３で通過された信号をジャイロセンサ１０のＸ軸上に配置された正の駆動電極及び負の駆動電極に同時に提供しなければならない（駆動停止時にも同様に適用される）。
一方、制御部７０は、前記スイッチモジュール５０をスイッチング制御信号で制御して、前記ジャイロセンサ１０の駆動時には駆動電圧が通過されるようにし、前記ジャイロセンサ１０の駆動停止時には反転電圧が通過されるようにする。
【００４４】
即ち、前記制御部７０は、前記ジャイロセンサ１０をＸ軸に駆動させるためには、前記Ｘ軸スイッチ部５１をスイッチング制御信号で制御して前記Ｘ軸駆動電圧が前記第１駆動部６１に通過されるようにし、駆動停止時には、前記スイッチモジュール５０をスイッチング制御信号で制御して反転電圧が前記第１駆動部６１及び第２駆動部６２に通過されるようにする。
また、前記制御部７０は、前記ジャイロセンサ１０をＹ軸に駆動させるためには、前記Ｙ軸スイッチ部５２をスイッチング制御信号で制御して前記Ｙ軸駆動電圧が前記第２駆動部６２に通過されるようにし、駆動停止時には、前記スイッチモジュール５０をスイッチング制御信号で制御して反転電圧が前記第１駆動部６１及び第２駆動部６２に通過されるようにする。
【００４５】
また、前記制御部７０は、前記ジャイロセンサ１０をＺ軸に駆動させるために、前記Ｚ軸スイッチ部５３をスイッチング制御信号で制御して前記Ｚ軸駆動電圧が前記第１駆動部６１と第２駆動部６２に通過されるようにし、駆動停止時には、前記スイッチモジュール５０をスイッチング制御信号で制御して反転電圧が前記第１駆動部６１及び第２駆動部６２に通過されるようにする。
【００４６】
以下、図１を参照して本発明の好ましい第１実施例によるジャイロセンサ駆動装置の動作について説明すると次のとおりである。
前記ジャイロセンサ１０は、３軸以上の多軸の角速度を測定するために少なくとも２軸方向への駆動を必要とする。
また、その動作は一例として、「Ｘ軸駆動（Ｚ軸角速度の測定）−停止−Ｚ軸駆動（Ｙ軸角速度、Ｘ軸角速度の測定）−停止」を一周期とする動作を繰り返すことができる。
【００４７】
そのために、制御部７０は、前記第１スイッチ部５１を制御して、前記ジャイロセンサ１０のＸ軸上に配置されたＸ軸の正の駆動電極にＸ軸駆動電圧を供給し、Ｘ軸の負の駆動電極にＸ軸反転駆動電圧を提供して振動を発生させて、前記ジャイロセンサ１０は、この振動とコリオリ力によって発生する変形に相応する角速度に対応する電圧を、Ｘ軸の正の検出電極と負の検出電極を介して出力する。
そうすると、前記Ｘ軸検出部２１は、前記ジャイロセンサ１０のＸ軸の検出電極から出力される電圧を検出し、この検出電圧（Ｍｘ）をＸ軸位相変換部３１に提供する。
【００４８】
一方、前記Ｘ軸位相変換部３１は、発振位相条件を満たすために、前記Ｘ軸検出部２１からの電圧を予め設定された位相だけシフトさせて駆動電圧（Ｄｘ）を生成する。
この際、制御部７０は、前記Ｘ軸スイッチ部５１を制御し、前記Ｘ軸位相変換部３１で生成された駆動電圧を第１駆動部６１に通過させる。
【００４９】
このように、前記Ｘ軸スイッチ部５１を介してＸ軸位相変換部３１で生成された駆動電圧が第１駆動部６１に提供されると、前記第１駆動部６１は、ジャイロセンサ１０のＸ軸の正の駆動電極にＸ軸駆動電圧を供給し、負の駆動電極にＸ軸駆動電圧を反転させたＸ軸反転駆動電圧を提供して、前記ジャイロセンサ１０が振動を続くようにする（この際、Ｙ軸検出部を介してＹ軸方向のコリオリ力を測定してＺ方向の角速度（Ωｚ）を測定する）。
以後、一定時間が経過して前記ジャイロセンサ１０の振動軸を切り換える必要がある際に、現在振動しているジャイロセンサ１０の振動を効果的に停止させるためには、振動している方向に対して逆方向の駆動電圧を提供する。
【００５０】
しかし、このようにジャイロセンサ１０の振動している方向に対して逆方向の駆動電圧のみを提供する場合には、振動している軸方向以外の他軸方向の振動を除去することができないためジャイロセンサ１０の停止時間を遅延させる。
その理由は、一般的に多軸で駆動するジャイロセンサ１０の場合、ジャイロセンサ１０の非対称性または外部の力によって駆動する方向以外に他軸方向に振動が発生するため、このような他軸方向の振動を除去できなければ、ジャイロセンサ１０の停止時間が遅延される。
【００５１】
従って、本発明では、前記ジャイロセンサ１０の振動で、駆動軸以外の他軸の振動に対して反対となる逆方向の駆動電圧を提供して、効果的に振動を停止させる。
そのために、制御部７０は、前記スイッチモジュール５０を制御し、反転モジュール４０で反転された反転電圧を通過させる。
そうすると、前記第１駆動部６１は、制御部７０の制御に応じて、前記Ｘ軸スイッチ部５１及びＺ軸スイッチ部５３がＸ軸反転部４１及びＺ軸反転部４３で反転されたＸ軸反転電圧及びＺ軸反転電圧を通過させると、前記ジャイロセンサ１０のＸ軸の正の駆動電極にＸ軸反転電圧及びＺ軸反転電圧を提供し、前記ジャイロセンサ１０のＸ軸の負の駆動電極にＸ軸再反転電圧（＝Ｘ軸駆動電圧）及びＺ軸反転電圧を提供する。
【００５２】
また、前記第２駆動部６２は、制御部７０の制御に応じて、前記Ｙ軸スイッチ部５２及びＺ軸スイッチ部５３がＹ軸反転部４２及びＺ軸反転部４３で反転されたＹ軸反転電圧及びＺ軸反転電圧を通過させると、前記ジャイロセンサ１０のＹ軸の正の駆動電極にＹ軸反転電圧及びＺ軸反転電圧を提供し、前記ジャイロセンサ１０のＹ軸の負の駆動電極にＹ軸再反転電圧（＝Ｙ軸駆動電圧）及びＺ軸反転電圧を提供する。
このように、前記ジャイロセンサ１０に駆動中のＸ軸方向の振動に対して逆方向の駆動電圧が入力され、Ｘ軸方向以外の他軸であるＹ軸とＺ軸に対して同様に逆方向の駆動電圧が入力されると、駆動する方向の振動だけでなく、他軸の振動を効果的に除去してジャイロセンサ１０の停止時間を短縮させる。
【００５３】
一方、制御部７０は、前記ジャイロセンサ１０の駆動停止後、一定時間が経過して前記ジャイロセンサ１０をＺ軸方向に振動させることを所望する場合、前記Ｚ軸スイッチ部５３を制御して、前記Ｚ軸位相変換部３３で生成された駆動電圧を第１駆動部６１及び第２駆動部６２に通過させる。
このように、前記Ｚ軸スイッチ部５３を介してＺ軸位相変換部３３で生成された駆動電圧が第１駆動部６１及び第２駆動部６２に提供されると、前記第１駆動部６１は、ジャイロセンサ１０のＸ軸の正の駆動電極と負の駆動電極にＺ軸駆動電圧を夫々供給し、前記第２駆動部６２も、ジャイロセンサ１０のＹ軸の正の駆動電極と負の駆動電極にＺ軸駆動電圧を供給して、前記ジャイロセンサ１０がＺ軸方向に振動するようにする（この際、Ｙ軸検出部を介してＹ軸方向のコリオリ力を測定してＸ方向の角速度を測定することができ、Ｘ軸検出部を介してＸ軸方向のコリオリ力を測定してＹ方向の角速度を測定することができる）
【００５４】
以後、一定時間が経過して前記ジャイロセンサ１０の振動軸を切り換える必要がある際に、現在振動しているジャイロセンサ１０の振動を効果的に停止させるために、振動している軸方向とその軸方向以外の他軸の振動に対して逆方向の駆動電圧を提供する必要がある。
このような動作は、前記ジャイロセンサ１０のＸ軸方向への振動時、これを停止させるために行われた動作と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【００５５】
勿論、前記制御部７０は、Ｙ軸駆動が必要な場合、前記Ｙ軸スイッチ部５２を制御して前記Ｙ軸位相変換部３２で生成された駆動電圧を第２駆動部６２に通過させる。
このように、前記Ｙ軸スイッチ部５２を介してＹ軸位相変換部３２で生成された駆動電圧が第２駆動部６２に提供されると、前記第２駆動部６２は、ジャイロセンサ１０のＹ軸の正の駆動電極にＹ軸駆動電圧を供給し、負の駆動電極にＹ軸駆動電圧を反転させたＹ軸反転駆動電圧を提供して、前記ジャイロセンサ１０がＹ軸方向に振動するようにする。
【００５６】
以後、一定時間が経過して前記ジャイロセンサ１０の振動軸を切り換える必要がある際に、現在振動しているジャイロセンサ１０の振動を効果的に停止させるために、振動している軸方向とその軸方向以外の他軸に対して逆方向の駆動電圧を提供する。
このような動作は、前記ジャイロセンサ１０のＸ軸方向への振動時、これを停止させるために行われた動作と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【００５７】
一方、図２ａを参照すると、逆方向停止を利用しない場合には、駆動停止の制御時点から実際の駆動停止時点までかかる制動時間が略１５ｍｓ程度で長い。従って、このような場合には、多軸ジャイロセンサでの軸の切り換えのための制動時間が長いため、測定時間が長くなる問題点がある。
それに対し、図２ｂを参照すると、本発明の反転部から提供される反転電圧を利用する逆方向停止を用いる場合には、駆動停止の制御時点から実際の駆動停止時点までかかる制動時間が略１．５ｍｓ程度で、相対的に非常に短い。従って、このような本発明によると、多軸ジャイロセンサでの軸の切り換えのための制動時間が短いため、測定が相対的に非常に迅速に行われるという長所がある。
【００５８】
上述のような本発明において、逆方向駆動を利用してジャイロセンサの自己発振（ｓｅｌｆ−ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ）を止める場合、逆方向駆動を利用しない場合より迅速に自己発振（ｓｅｌｆ−ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ）を停止させることができる。例えば、反転駆動を利用する前には停止時間が１５ｍｓであったことに対し、本発明のように反転駆動を利用する場合には停止時間を１．５ｍｓ以内に短縮することができる。
このような本発明のジャイロセンサ駆動装置は、多軸ジャイロセンサに対して多軸で測定する場合、ジャイロセンサの駆動方向を任意に切り換えることが容易であり、より迅速にサンプリングを行うことができるという長所がある。
【００５９】
図３は図１の検出部の詳細ブロック図である。
図３を参照すると、前記Ｘ軸検出部２１は、第１検出増幅器２１−１と、第２検出増幅器２１−２と、第１検出減算器２１−３と、を含んでおり、前記Ｙ軸検出部２２は、第３検出増幅器２２−１と、第４検出増幅器２２−２と、第２検出減算器２２−３と、を含んでおり、前記Ｚ軸検出部２３は、第１検出加算器２３−１を含んでいる。
【００６０】
前記Ｘ軸検出部２１において、前記第１検出増幅器２１−１はＸ軸上に配置されたＸ軸の正の検出電極から出力される信号を増幅して出力し、第２検出増幅器２１−２はＸ軸上に配置されたＸ軸の負の検出電極から出力される信号を増幅して出力する。
そうすると、前記第１検出減算器２１−３は、前記第１検出増幅器２１−１から出力されるＸ軸の正の検出電極の出力電圧Ｓｘ１から、前記第２検出増幅器２１−２から出力されるＸ軸の負の検出電極の出力電圧Ｓｘ２を減算して算出した検出電圧Ｍｘを出力する。
次に、前記Ｙ軸検出部２２において、前記第３検出増幅器２２−１はＹ軸上に配置されたＹ軸の正の検出電極から出力される信号を増幅して出力し、第４検出増幅器２２−２はＹ軸上に配置されたＹ軸の負の検出電極から出力される信号を増幅して出力する。
そうすると、前記第２検出減算器２２−３は、前記第３検出増幅器２２−１から出力されるＹ軸の正の検出電極の出力電圧Ｓｙ１から、前記第４検出増幅器２２−２から出力されるＹ軸の負の検出電極の出力電圧Ｓｙ２を減算して算出した検出電圧Ｍｙを出力する。
【００６１】
一方、前記Ｚ軸検出部２３において、前記第１検出加算器２３−１は、前記第１検出増幅器２１−１から出力されるＸ軸の正の検出電極の出力電圧Ｓｘ１と前記第２検出増幅器２１−２から出力されるＸ軸の負の検出電極の出力電圧Ｓｘ２と、前記第３検出増幅器２２−１から出力されるＹ軸の正の検出電極の出力電圧Ｓｙ１と前記第４検出増幅器２２−２から出力されるＹ軸の負の検出電極の出力電圧Ｓｙ２と加算して算出した検出電圧Ｍｚを出力する。
【００６２】
図４は図１の第１駆動部及び第２駆動部の詳細ブロック構成図である。
図４を参照すると、前記第１駆動部６１は、第１駆動加算器６１−１と、第１駆動減算器６１−２と、第１駆動増幅器６１−３と、を含んでおり、第２駆動部６２は、第２駆動加算器６２−１と、第２駆動減算器６２−２と、第２駆動増幅器６２−３と、を含んでいる。
【００６３】
前記第１駆動部６１の前記第１駆動加算器６１−１は、Ｘ軸スイッチ部５１とＺ軸スイッチ部５３に連結されている。ここで、Ｘ軸スイッチ部５１は、制御部７０のスイッチング制御信号に応じてスイッチング動作を行い、Ｘ軸位相変換部３１から出力される駆動電圧を通過させるか或いはＸ軸反転部４１から出力される反転電圧を通過させる。
また、Ｚ軸スイッチ部５３は、制御部７０のスイッチング制御信号に応じてスイッチング動作を行い、Ｚ軸位相変換部３３から出力される駆動電圧を通過させるか或いはＺ軸反転部４３から出力される反転電圧を通過させる。
【００６４】
これにより、前記第１駆動部６１の前記第１駆動加算器６１−１は、前記Ｘ軸スイッチ部５１で通過されるＸ軸駆動電圧またはＸ軸反転電圧と前記Ｚ軸スイッチ部５３で通過されるＺ軸駆動電圧またはＺ軸反転電圧を夫々通過させるか或いは加算して出力する。
また、前記第１駆動減算器６１−２は、＋端子にＺ軸スイッチ部５３が連結されており、−端子にＸ軸スイッチ部５１が連結されている。
これにより、前記第１駆動減算器６１−２は、前記Ｚ軸スイッチ部５３で通過されるＺ軸駆動電圧またはＺ軸反転電圧信号を通過させるか、或いは前記Ｘ軸スイッチ部５１で通過されるＸ軸駆動電圧またはＸ軸反転電圧を反転させて出力するか、或いはＺ軸スイッチ部５３で通過されたＺ軸駆動電圧またはＺ軸反転電圧から前記Ｘ軸スイッチ部５１を通過したＸ軸駆動電圧またはＸ軸反転電圧を減算した信号を出力する。
【００６５】
ここで、前記第１駆動減算器６１−２が前記Ｚ軸スイッチ部５３で通過されるＺ軸駆動電圧またはＺ軸反転電圧から前記Ｘ軸スイッチ部５１で通過されるＸ軸駆動電圧またはＸ軸反転電圧を減算した信号を出力することは、実質的に、前記Ｚ軸スイッチ部５３で通過されるＺ軸駆動電圧またはＺ軸反転電圧を通過させ、前記Ｘ軸スイッチ部５１で通過されるＸ軸駆動電圧またはＸ軸反転電圧を反転させて、反転されたＸ軸反転駆動電圧またはＸ軸再反転電圧を出力することと同様である。
前記第１駆動増幅器６１−３は、前記第１駆動加算器６１−１から出力される電圧（Ｘ軸駆動電圧、Ｘ軸反転電圧、Ｚ軸駆動電圧またはＺ軸反転電圧）を増幅して前記ジャイロセンサ１０のＸ軸上に配置された正の駆動電極に提供し、前記第１駆動減算器６１−２から出力される電圧（Ｘ軸反転駆動電圧、Ｘ軸再反転電圧、Ｚ軸駆動電圧またはＺ軸反転電圧）を増幅して前記ジャイロセンサ１０のＸ軸上に配置された負の駆動電極に提供する。
【００６６】
次に、前記第２駆動部６２の前記第２駆動加算器６２−１は、Ｙ軸スイッチ部５２とＺ軸スイッチ部５３に連結されている。ここで、Ｙ軸スイッチ部５２は、制御部７０のスイッチング制御信号に応じてスイッチング動作を行い、Ｙ軸位相変換部３２から出力される駆動電圧を通過させるか或いはＹ軸反転部４２から出力される反転電圧を通過させる。
これにより、前記第２駆動部６２の前記第２駆動加算器６２−１は、前記Ｙ軸スイッチ部５２で通過されるＹ軸駆動電圧またはＹ軸反転電圧を通過させるか、或いは前記Ｚ軸スイッチ部５３で通過されるＺ軸駆動電圧またはＺ軸反転電圧を夫々通過させるか、或いは前記Ｙ軸スイッチ部５２で通過されるＹ軸駆動電圧またはＹ軸反転電圧に前記Ｚ軸スイッチ部５３で通過されるＺ軸駆動電圧またはＺ軸反転電圧を加算して出力する。
また、前記第２駆動減算器６２−２は、＋端子にＺ軸スイッチ部５３が連結されており、−端子にＹ軸スイッチ部５２が連結されている。
これにより、前記第２駆動減算器６２−２は、前記Ｚ軸スイッチ部５３で通過されるＺ軸駆動電圧またはＺ軸反転電圧を通過させるか、或いは前記Ｙ軸スイッチ部５２で通過されるＹ軸駆動電圧またはＹ軸反転電圧を夫々反転させて出力するか、或いはＺ軸スイッチ部５３で通過された軸駆動電圧またはＺ軸反転電圧から前記Ｙ軸スイッチ部５２を通過したＹ軸駆動電圧またはＹ軸反転電圧を減算した信号を出力する。
ここで、前記第２駆動減算器６２−２が前記Ｚ軸スイッチ部５３で通過されるＺ軸駆動電圧またはＺ軸反転電圧から前記Ｙ軸スイッチ部５２で通過されるＹ軸駆動電圧またはＹ軸反転電圧を減算した信号を出力することは、実質的に、前記Ｚ軸スイッチ部５３で通過されるＺ軸駆動電圧またはＺ軸反転電圧を通過させ、前記Ｙ軸スイッチ部５２で通過されるＹ軸駆動電圧またはＹ軸反転電圧を反転させて、反転されたＹ軸反転駆動電圧またはＹ軸再反転電圧を出力することと同様である。
【００６７】
図５は本発明の第１実施例によるジャイロセンサの駆動方法のフローチャートである。
図５を参照すると、本発明の第１実施例によるジャイロセンサの駆動方法は、まず、前記ジャイロセンサ１０をＸ軸に駆動させるために、前記制御部７０は、スイッチモジュール５０を構成する前記第１スイッチ部５１を制御して、前記ジャイロセンサ１０のＸ軸上に配置されたＸ軸の正の駆動電極にＸ軸駆動電圧を供給し、Ｘ軸の負の駆動電極にＸ軸反転駆動電圧を提供して振動を発生させる（Ｓ１００）。
【００６８】
そうすると、検出モジュール２０は、ジャイロセンサ１０の各軸の角速度に対応する電圧を該当軸の検出電極を介して検出する（Ｓ１１０）。
これをより具体的に説明すると、検出モジュール２０を構成する前記Ｘ軸検出部２１は、駆動中のジャイロセンサ１０のコリオリ力による変形に相応するＸ軸電圧を、Ｘ軸上に配置された正の検出電極及び負の検出電極を介して検出して出力する。
【００６９】
また、検出モジュール２０を構成する前記Ｙ軸検出部２２は、駆動中のジャイロセンサ１０のコリオリ力による変形に相応するＹ軸電圧を、Ｙ軸上に配置された正の検出電極及び負の検出電極を介して検出して出力する。
また、検出モジュール２０を構成する前記Ｚ軸検出部２３は、駆動中のジャイロセンサ１０のコリオリ力による変形に相応するＺ軸電圧を、Ｘ軸上に配置された正の検出電極と負の検出電極及びＹ軸上に配置された正の検出電極と負の検出電極を介して検出して出力する。
【００７０】
次に、位相変換モジュール３０が、検出モジュール２０で検出された各軸の電圧を位相シフトさせ、各軸に対応する駆動電圧を生成する（Ｓ１２０）。
これをより具体的に説明すると、前記位相変換モジュール３０を構成するＸ軸位相変換部３１は、前記Ｘ軸検出部２１から出力される検出電圧を予め設定された位相だけシフトさせ、Ｘ軸駆動電圧（Ｄｘ）を生成して出力する。
また、前記位相変換モジュール３０を構成するＹ軸位相変換部３２は、前記Ｙ軸検出部２２から出力される検出電圧を予め設定された位相だけシフトさせ、Ｙ軸駆動電圧（Ｄｙ）を生成して出力する。
【００７１】
また、前記位相変換モジュール３０を構成するＺ軸位相変換部３３は、前記Ｚ軸検出部２３からの検出電圧を予め設定された位相だけシフトさせ、Ｚ軸駆動電圧（Ｄｚ）を生成して出力する。
一方、反転モジュール４０は、前記位相変換モジュールの各軸に対応する駆動電圧を反転させ、各軸に対応する反転電圧を生成する（Ｓ１３０）。
【００７２】
これをより具体的に説明すると、前記反転モジュール４０を構成する前記Ｘ軸反転部４１は、前記ジャイロセンサ１０の駆動停止のために、前記Ｘ軸位相変換部３１から出力されるＸ軸駆動電圧を反転させ、Ｘ軸反転電圧（−Ｄｘ）を生成して出力する。
また、前記反転モジュール４０を構成する前記Ｙ軸反転部４２は、前記ジャイロセンサ１０の駆動停止のために、前記Ｙ軸位相変換部３２から出力されるＹ軸駆動電圧を反転させ、Ｙ軸反転電圧（−Ｄｙ）を生成して出力する。
【００７３】
また、前記反転モジュール４０を構成する前記Ｚ軸反転部４３は、前記ジャイロセンサ１０の駆動停止のために、前記Ｚ軸位相変換部３３からのＺ軸検出電圧を反転させ、Ｚ軸反転電圧（−Ｄｚ）を生成して出力する。
その後、制御部７０は、ジャイロセンサ１０が駆動中であるか或いは駆動停止中であるかを判断し（Ｓ１４０）、駆動中である場合には、スイッチモジュール５０及び駆動モジュール６０を制御し、前記位相変換モジュール３０から出力される駆動電圧のうち駆動軸に該当する駆動電圧を前記ジャイロセンサ１０に提供し（Ｓ１５０）、駆動停止中である場合には、スイッチモジュール５０及び駆動モジュール６０を制御し、駆動停止時に前記反転モジュール４０から出力される各軸の反転電圧を前記ジャイロセンサ１０の駆動電極に供給する（Ｓ１６０）。
【００７４】
これをより具体的に説明すると、まず、駆動中には、前記制御部７０は前記Ｘ軸スイッチ部５１を制御し、前記Ｘ軸位相変換部３１で生成された駆動電圧を駆動モジュール６０を構成する第１駆動部６１に通過させる。
このように、前記Ｘ軸スイッチ部５１を介してＸ軸位相変換部３１で生成された駆動電圧が第１駆動部６１に提供されると、前記第１駆動部６１は、ジャイロセンサ１０のＸ軸の正の駆動電極にＸ軸駆動電圧を供給し、負の駆動電極にＸ軸駆動電圧を反転させたＸ軸反転駆動電圧を提供して、前記ジャイロセンサ１０が振動を続くようにする（この際、Ｙ軸検出部を介してＹ軸方向のコリオリ力を測定してＺ方向の角速度（Ωｚ）を測定する）。
【００７５】
これと異なって、制御部７０は、ジャイロセンサ１０が駆動中であるか或いは駆動停止中であるかを判断し（Ｓ１４０）、駆動停止中には、制御部７０は前記スイッチモジュール５０を制御して反転モジュール４０で反転された反転電圧を通過させる。
そうすると、前記第１駆動部６１は、制御部７０の制御に応じて、前記Ｘ軸スイッチ部５１及びＺ軸スイッチ部５３がＸ軸反転部４１及びＺ軸反転部４３で反転されたＸ軸反転電圧及びＺ軸反転電圧を通過させると、前記ジャイロセンサ１０のＸ軸の正の駆動電極にＸ軸反転電圧及びＺ軸反転電圧を提供し、前記ジャイロセンサ１０のＸ軸の負の駆動電極にＸ軸再反転電圧（＝Ｘ軸駆動電圧）及びＺ軸反転電圧を提供する。
【００７６】
また、駆動モジュール６０を構成する前記第２駆動部６２は、制御部７０の制御に応じて、前記Ｙ軸スイッチ部５２及びＺ軸スイッチ部５３がＹ軸反転部４２及びＺ軸反転部４３で反転されたＹ軸反転電圧及びＺ軸反転電圧を通過させると、前記ジャイロセンサ１０のＹ軸の正の駆動電極にＹ軸反転電圧及びＺ軸反転電圧を提供し、前記ジャイロセンサ１０のＹ軸の負の駆動電極にＹ軸再反転電圧（＝Ｙ軸駆動電圧）及びＺ軸反転電圧を提供する。
このように、前記ジャイロセンサ１０に駆動中のＸ軸方向の振動に対して逆方向の駆動電圧が入力され、Ｘ軸方向以外の他軸であるＹ軸とＺ軸に対して同様に逆方向の駆動電圧が入力されると、駆動する方向の振動だけでなく、他軸の振動を効果的に除去してジャイロセンサ１０の停止時間を短縮させる。
【００７７】
一方、制御部７０は、前記ジャイロセンサ１０の駆動停止後、一定時間が経過して前記ジャイロセンサ１０をＺ軸方向に振動させることを所望する場合には、Ｚ軸方向に対して前記段階Ｓ１００〜Ｓ１６０を繰り返して行う。
これをより具体的に説明すると、前記制御部７０は、前記Ｚ軸スイッチ部５３を制御して、前記Ｚ軸位相変換部３３で生成された駆動電圧を第１駆動部６１及び第２駆動部６２に通過させる。
【００７８】
このように、前記Ｚ軸スイッチ部５３を介してＺ軸位相変換部３３で生成された駆動電圧が第１駆動部６１及び第２駆動部６２に提供されると、前記第１駆動部６１は、ジャイロセンサ１０のＸ軸の正の駆動電極と負の駆動電極にＺ軸駆動電圧を夫々供給し、前記第２駆動部６２も、ジャイロセンサ１０のＹ軸の正の駆動電極と負の駆動電極にＺ軸駆動電圧を供給して、前記ジャイロセンサ１０がＺ軸方向に振動するようにする（この際、Ｙ軸検出部を介してＹ軸方向のコリオリ力を測定してＸ方向の角速度を測定することができ、Ｘ軸検出部を介してＸ軸方向のコリオリ力を測定してＹ方向の角速度を測定することができる）。
【００７９】
以後、一定時間が経過して前記ジャイロセンサ１０の振動軸を切り換える必要がある際に、現在振動しているジャイロセンサ１０の振動を効果的に停止させるために、振動している軸方向とその軸方向以外の他軸の振動に対して逆方向の駆動電圧を提供する必要がある。
【００８０】
このような動作は、前記ジャイロセンサ１０のＸ軸方向への振動時、これを停止させるために行われた動作と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
勿論、前記制御部７０は、Ｙ軸駆動が必要な場合、Ｙ軸方向に対して前記段階Ｓ１００〜Ｓ１６０を繰り返して行う。
【００８１】
即ち、前記制御部７０は、前記Ｙ軸スイッチ部５２を制御して前記Ｙ軸位相変換部３２で生成された駆動電圧を第２駆動部６２に通過させる。
このように、前記Ｙ軸スイッチ部５２を介してＹ軸位相変換部３２で生成された駆動電圧が第２駆動部６２に提供されると、前記第２駆動部６２は、ジャイロセンサ１０のＹ軸の正の駆動電極にＹ軸駆動電圧を供給し、負の駆動電極にＹ軸駆動電圧を反転させたＹ軸反転駆動電圧を提供して、前記ジャイロセンサ１０がＹ軸方向に振動するようにする。
【００８２】
以後、一定時間が経過して前記ジャイロセンサ１０の振動軸を切り換える必要がある際に、現在振動しているジャイロセンサ１０の振動を効果的に停止させるために、振動している軸方向とその軸方向以外の他軸に対して逆方向の駆動電圧を提供する。
このような動作は、前記ジャイロセンサ１０のＸ軸方向への振動時、これを停止させるために行われた動作と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【００８３】
上述のような本発明のジャイロセンサ駆動方法において、逆方向駆動を利用してジャイロセンサの自己発振（ｓｅｌｆ−ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ）を止める場合、逆方向駆動を利用しない場合より迅速に自己発振（ｓｅｌｆ−ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ）を停止させることができる。
このような本発明のジャイロセンサ駆動方法は、多軸ジャイロセンサに対して多軸で測定する場合、ジャイロセンサの駆動方向を任意に切り換えることが容易であり、より迅速にサンプリングを行うことができるという長所がある。
【００８４】
以上、本発明の好ましい実施例に対して図示及び説明したが、本発明は上述の特定実施例に限定されず、請求範囲にて請求する本発明の旨を外れずに、当該発明が属する技術分野において通常の知識を有する者により多様な変形実施が可能であることは明らかであり、このような変形実施は本発明の技術的思想から個別的に理解されてはならない。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１実施例によるジャイロセンサ駆動装置のブロック図である。
【図２ａ】従来技術による発振特性を示す図面である。
【図２ｂ】本発明の発振特性を示す図面である。
【図３】図１の検出部の詳細ブロック図である。
【図４】図１の第１駆動部と第２駆動部の詳細ブロック図である。
【図５】本発明の第１実施例によるジャイロセンサ駆動方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００８６】
１０  ジャイロセンサ
２０  検出モジュール
２１、２２、２３  検出部
２１−１、２１−２、２２−１、２２−２  検出増幅器
２１−３、２２−３  検出減算器
２３−１  検出加算器
３０  位相変換モジュール
３１、３２、３３  位相変換部
４０  反転モジュール
４１、４２、４３  反転部
５０  スイッチモジュール
５１、５２、５３  スイッチ部
６０  駆動モジュール
６１、６２  駆動部
６１−１、６２−１  駆動加算器
６１−２、６２−２  駆動減算器
６１−３、６２−３  駆動増幅器
７０  制御部
【図１】
0005608186.tif 000002
【図２ａ】
0005608186.tif 000003
【図２ｂ】
0005608186.tif 000004
【図３】
0005608186.tif 000005
【図４】
0005608186.tif 000006
【図５】
0005608186.tif 000007