(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
角速度に応じた検出信号を発生するセンサ素子と、
前記検出信号を第１のゲインで非反転増幅した第１の出力信号と、前記検出信号を前記第１のゲインで反転増幅した第２の出力信号とを生成し、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号の差分の演算により角速度信号を得るために、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号を出力する増幅回路と、
前記第１の出力信号が前記増幅回路から出力される第１の状態と、前記第２の出力信号が前記増幅回路から出力される第２の状態とを選択的に切り替えるスイッチ回路とを具備し、
前記増幅回路は、
前記検出信号を前記第１のゲインで非反転増幅することで前記第１の出力信号を生成し、前記第１の出力信号を出力する第１の増幅回路部と、
前記検出信号をゲイン１である第２のゲインで反転増幅することで第３の出力信号を生成し、前記第３の出力信号を前記第１の増幅回路部へ入力することで前記第２の出力信号を前記第１の増幅回路部から出力させる第２の増幅回路部とを有し、
前記スイッチ回路は、
前記第１の増幅回路部に対する前記検出信号の入力を制限可能な第１のスイッチ回路部と、
前記第１の増幅回路部に対する前記第３の出力信号の入力を制限可能な第２のスイッチ回路部とを有する
角速度センサ。
【請求項２】
角速度に応じた検出信号を発生するセンサ素子と、
前記検出信号を第１のゲインで非反転増幅した第１の出力信号と、前記検出信号を前記第１のゲインで反転増幅した第２の出力信号とを生成し、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号の差分の演算により角速度信号を得るために、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号を出力する増幅回路と、
前記第１の出力信号が前記増幅回路から出力される第１の状態と、前記第２の出力信号が前記増幅回路から出力される第２の状態とを選択的に切り替えるスイッチ回路とを具備し、
前記増幅回路は、
前記検出信号を前記第１のゲインで反転増幅することで前記第２の出力信号を生成し、前記第２の出力信号を出力する第１の増幅回路部と、
前記検出信号をゲイン１である第２のゲインで反転増幅することで第３の出力信号を生成し、前記第３の出力信号を前記第１の増幅回路部へ入力することで前記第１の出力信号を前記第１の増幅回路部から出力させる第２の増幅回路部とを有し、
前記スイッチ回路は、
前記第１の増幅回路部に対する前記検出信号の入力を制限可能な第１のスイッチ回路部と、
前記第１の増幅回路部に対する前記第３の出力信号の入力を制限可能な第２のスイッチ回路部とを有する
角速度センサ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の角速度センサであって、
前記センサ素子は、第１の方向に沿う第１の軸まわりの角速度に応じた第１の検出信号を前記検出信号として発生する第１のセンサ素子部と、前記第１の方向と異なる第２の方向に沿う第２の軸まわりの角速度に応じた第２の検出信号を前記検出信号として発生する第２のセンサ素子部とを有し、
前記第１の状態は、前記第１の検出信号に関する前記第１の出力信号が前記増幅回路から出力される第１のスイッチング状態と、前記第２の検出信号に関する前記第１の出力信号が前記増幅回路から出力される第２のスイッチング状態とを有し、
前記第２の状態は、前記第１の検出信号に関する前記第２の出力信号が前記増幅回路から出力される第３のスイッチング状態と、前記第２の検出信号に関する前記第２の出力信号が前記増幅回路から出力される第４のスイッチング状態とを有する
角速度センサ。
【請求項４】
請求項３に記載の角速度センサであって、
前記第２の増幅回路部は、前記第１の検出信号を前記第２のゲインで反転増幅することで第４の出力信号を前記第３の出力信号として生成する第１の反転増幅器と、前記第２の検出信号を前記第２のゲインで反転増幅することで第５の出力信号を前記第３の出力信号として生成する第２の反転増幅器とを有し、
前記第１のスイッチ回路部は、前記第１の増幅回路部に対する前記第１の検出信号の入力を制限可能な第１のスイッチ部と、前記第１の増幅回路部に対する前記第２の検出信号の入力を制限可能な第２のスイッチ部とを有し、
前記第２のスイッチ回路部は、前記第１の増幅回路部に対する前記第４の出力信号の入力を制限可能な第３のスイッチ部と、前記第１の増幅回路部に対する前記第５の出力信号の入力を制限可能な第４のスイッチ部とを有する
角速度センサ。
【請求項５】
請求項３に記載の角速度センサであって、
前記第２の増幅回路部は、前記第１の検出信号が入力されたときは前記第１の検出信号を前記第２のゲインで反転増幅することで前記第３の出力信号を生成し、前記第２の検出信号が入力されたときは前記第２の検出信号を前記第２のゲインで反転増幅することで前記第３の出力信号を生成し、
前記第１のスイッチ回路部は、前記第１の増幅回路部に対する前記第１の検出信号の入力を制限可能な第１のスイッチ部と、前記第１の増幅回路部に対する前記第２の検出信号の入力を制限可能な第２のスイッチ部と、前記第２の増幅回路部に対する前記第１の検出信号の入力を制限可能な第５のスイッチ部と、前記第２の増幅回路部に対する前記第２の検出信号の入力を制限可能な第６のスイッチ部とを有する
角速度センサ。
【請求項６】
請求項３に記載の角速度センサであって、
前記第１、第２、第３及び第４のスイッチング状態は、前記スイッチ回路により所定の順番で順次切り替えられ、
前記各スイッチング状態の切替周波数は、４００Ｈｚ以上である
角速度センサ。
【請求項７】
請求項１又は２に記載の角速度センサであって、
前記第１の増幅回路部と前記第２の増幅回路部との間に配置され、前記検出信号から前記検出信号に含まれるドリフト成分を除去するハイパスフィルタをさらに具備する
角速度センサ。
【請求項８】
請求項７に記載の角速度センサであって、
前記ハイパスフィルタは、
前記第１の増幅回路部の入力側に接続される第１の電極と、前記第２の増幅回路部の出力側に接続される第２の電極とを有するコンデンサと、
前記第１の電極と基準電位との間に接続された抵抗とを含み、
前記角速度センサは、前記第１のスイッチ回路部が前記第１の増幅回路部に対する前記検出信号の入力を制限している時に、前記抵抗をバイパスして前記第１の電極と前記基準電位との間を接続可能なスイッチ機構をさらに具備する
角速度センサ。
【請求項９】
請求項１又は２に記載の角速度センサであって、
前記第１のゲインを可変に設定可能なゲイン可変回路をさらに具備する
角速度センサ。
【請求項１０】
角速度に応じた検出信号を第１のゲインで非反転増幅した第１の出力信号と、前記検出信号を前記第１のゲインで反転増幅した第２の出力信号とを生成し、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号の差分の演算により角速度信号を得るために、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号を出力する増幅回路部と、
前記第１の出力信号が前記増幅回路部から出力される第１の状態と、前記第２の出力信号が前記増幅回路部から出力される第２の状態とを選択的に切り替えるスイッチ回路とを具備し、
前記増幅回路部は、
前記検出信号を前記第１のゲインで非反転増幅することで前記第１の出力信号を生成し、前記第１の出力信号を出力する第１の増幅回路部と、
前記検出信号をゲイン１である第２のゲインで反転増幅することで第３の出力信号を生成し、前記第３の出力信号を前記第１の増幅回路部へ入力することで前記第２の出力信号を前記第１の増幅回路部から出力させる第２の増幅回路部とを有し、
前記スイッチ回路は、
前記第１の増幅回路部に対する前記検出信号の入力を制限可能な第１のスイッチ回路部と、
前記第１の増幅回路部に対する前記第３の出力信号の入力を制限可能な第２のスイッチ回路部とを有する
角速度信号の増幅回路。
【請求項１１】
角速度に応じた検出信号を第１のゲインで非反転増幅した第１の出力信号と、前記検出信号を前記第１のゲインで反転増幅した第２の出力信号とを生成し、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号の差分の演算により角速度信号を得るために、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号を出力する増幅回路部と、
前記第１の出力信号が前記増幅回路部から出力される第１の状態と、前記第２の出力信号が前記増幅回路部から出力される第２の状態とを選択的に切り替えるスイッチ回路とを具備し、
前記増幅回路部は、
前記検出信号を前記第１のゲインで反転増幅することで前記第２の出力信号を生成し、前記第２の出力信号を出力する第１の増幅回路部と、
前記検出信号をゲイン１である第２のゲインで反転増幅することで第３の出力信号を生成し、前記第３の出力信号を前記第１の増幅回路部へ入力することで前記第１の出力信号を前記第１の増幅回路部から出力させる第２の増幅回路部とを有し、
前記スイッチ回路は、
前記第１の増幅回路部に対する前記検出信号の入力を制限可能な第１のスイッチ回路部と、
前記第１の増幅回路部に対する前記第３の出力信号の入力を制限可能な第２のスイッチ回路部とを有する
角速度信号の増幅回路。
【請求項１２】
筐体と、
前記筐体に作用する角速度に応じた検出信号を発生するセンサ素子と、
前記検出信号を第１のゲインで非反転増幅した第１の出力信号と、前記検出信号を前記第１のゲインで反転増幅した第２の出力信号とを生成し、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号を出力する増幅回路と、
前記第１の出力信号が前記増幅回路から出力される第１の状態と、前記第２の出力信号が前記増幅回路から出力される第２の状態とを選択的に切り替えるスイッチ回路と、
前記第１の出力信号と前記第２の出力信号との差分を演算することで角速度信号を生成する信号処理回路とを具備し、
前記増幅回路は、
前記検出信号を前記第１のゲインで非反転増幅することで前記第１の出力信号を生成し、前記第１の出力信号を出力する第１の増幅回路部と、
前記検出信号をゲイン１である第２のゲインで反転増幅することで第３の出力信号を生成し、前記第３の出力信号を前記第１の増幅回路部へ入力することで前記第２の出力信号を前記第１の増幅回路部から出力させる第２の増幅回路部とを有し、
前記スイッチ回路は、
前記第１の増幅回路部に対する前記検出信号の入力を制限可能な第１のスイッチ回路部と、
前記第１の増幅回路部に対する前記第３の出力信号の入力を制限可能な第２のスイッチ回路部とを有する
電子機器。
【請求項１３】
筐体と、
前記筐体に作用する角速度に応じた検出信号を発生するセンサ素子と、
前記検出信号を第１のゲインで非反転増幅した第１の出力信号と、前記検出信号を前記第１のゲインで反転増幅した第２の出力信号とを生成し、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号を出力する増幅回路と、
前記第１の出力信号が前記増幅回路から出力される第１の状態と、前記第２の出力信号が前記増幅回路から出力される第２の状態とを選択的に切り替えるスイッチ回路と、
前記第１の出力信号と前記第２の出力信号との差分を演算することで角速度信号を生成する信号処理回路とを具備し、
前記増幅回路は、
前記検出信号を前記第１のゲインで反転増幅することで前記第２の出力信号を生成し、前記第２の出力信号を出力する第１の増幅回路部と、
前記検出信号をゲイン１である第２のゲインで反転増幅することで第３の出力信号を生成し、前記第３の出力信号を前記第１の増幅回路部へ入力することで前記第１の出力信号を前記第１の増幅回路部から出力させる第２の増幅回路部とを有し、
前記スイッチ回路は、
前記第１の増幅回路部に対する前記検出信号の入力を制限可能な第１のスイッチ回路部と、
前記第１の増幅回路部に対する前記第３の出力信号の入力を制限可能な第２のスイッチ回路部とを有する
電子機器。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載の電子機器であって、
前記筐体に収容され、被写体像を撮像する撮像ユニットと、
前記信号処理回路で生成された角速度信号に基づいて、前記被写体像の手振れを補正する補正機構とをさらに具備する
電子機器。
【請求項１５】
被写体像を撮像する撮像ユニットと、
角速度に応じた検出信号を発生するセンサ素子と、
前記検出信号を第１のゲインで非反転増幅した第１の出力信号と、前記検出信号を前記第１のゲインで反転増幅した第２の出力信号とを生成し、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号を出力する増幅回路と、
前記第１の出力信号が前記増幅回路から出力される第１の状態と、前記第２の出力信号が前記増幅回路から出力される第２の状態とを選択的に切り替えるスイッチ回路と、
前記第１の出力信号と前記第２の出力信号との差分を演算することで角速度信号を生成する信号処理回路と、
前記信号処理回路で生成された角速度信号に基づいて、前記被写体像の手振れを補正する補正機構とを具備し、
前記増幅回路は、
前記検出信号を前記第１のゲインで非反転増幅することで前記第１の出力信号を生成し、前記第１の出力信号を出力する第１の増幅回路部と、
前記検出信号をゲイン１である第２のゲインで反転増幅することで第３の出力信号を生成し、前記第３の出力信号を前記第１の増幅回路部へ入力することで前記第２の出力信号を前記第１の増幅回路部から出力させる第２の増幅回路部とを有し、
前記スイッチ回路は、
前記第１の増幅回路部に対する前記検出信号の入力を制限可能な第１のスイッチ回路部と、
前記第１の増幅回路部に対する前記第３の出力信号の入力を制限可能な第２のスイッチ回路部とを有する
手振れ補正装置。
【請求項１６】
被写体像を撮像する撮像ユニットと、
角速度に応じた検出信号を発生するセンサ素子と、
前記検出信号を第１のゲインで非反転増幅した第１の出力信号と、前記検出信号を前記第１のゲインで反転増幅した第２の出力信号とを生成し、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号を出力する増幅回路と、
前記第１の出力信号が前記増幅回路から出力される第１の状態と、前記第２の出力信号が前記増幅回路から出力される第２の状態とを選択的に切り替えるスイッチ回路と、
前記第１の出力信号と前記第２の出力信号との差分を演算することで角速度信号を生成する信号処理回路と、
前記信号処理回路で生成された角速度信号に基づいて、前記被写体像の手振れを補正する補正機構とを具備し、
前記増幅回路は、
前記検出信号を前記第１のゲインで反転増幅することで前記第２の出力信号を生成し、前記第２の出力信号を出力する第１の増幅回路部と、
前記検出信号をゲイン１である第２のゲインで反転増幅することで第３の出力信号を生成し、前記第３の出力信号を前記第１の増幅回路部へ入力することで前記第１の出力信号を前記第１の増幅回路部から出力させる第２の増幅回路部とを有し、
前記スイッチ回路は、
前記第１の増幅回路部に対する前記検出信号の入力を制限可能な第１のスイッチ回路部と、
前記第１の増幅回路部に対する前記第３の出力信号の入力を制限可能な第２のスイッチ回路部とを有する
手振れ補正装置。
【請求項１７】
センサ素子が、角速度に応じた検出信号を発生させ、
増幅回路が、前記検出信号を第１のゲインで非反転増幅した第１の出力信号と、前記検出信号を前記第１のゲインで反転増幅した第２の出力信号とを生成し、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号の差分の演算により角速度信号を得るために、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号を出力し、
スイッチ回路が、前記第１の出力信号が前記増幅回路から出力される第１の状態と、前記第２の出力信号が前記増幅回路から出力される第２の状態とを選択的に切り替え、
前記増幅回路の第１の増幅回路部が、前記検出信号を前記第１のゲインで非反転増幅することで前記第１の出力信号を生成し、前記第１の出力信号を出力し、
前記増幅回路の第２の増幅回路部が、前記検出信号をゲイン１である第２のゲインで反転増幅することで第３の出力信号を生成し、前記第３の出力信号を前記第１の増幅回路部へ入力することで前記第２の出力信号を前記第１の増幅回路部から出力させ、
前記スイッチ回路の第１のスイッチ回路部が、前記第１の増幅回路部に対する前記検出信号の入力を選択的に制限し、
前記スイッチ回路の第２のスイッチ回路部が、前記第１の増幅回路部に対する前記第３の出力信号の入力を選択的に制限する
角速度信号の増幅方法。
【請求項１８】
センサ素子が、角速度に応じた検出信号を発生させ、
増幅回路が、前記検出信号を第１のゲインで非反転増幅した第１の出力信号と、前記検出信号を前記第１のゲインで反転増幅した第２の出力信号とを生成し、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号の差分の演算により角速度信号を得るために、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号を出力し、
スイッチ回路が、前記第１の出力信号が前記増幅回路から出力される第１の状態と、前記第２の出力信号が前記増幅回路から出力される第２の状態とを選択的に切り替え、
前記増幅回路の第１の増幅回路部が、前記検出信号を前記第１のゲインで反転増幅することで前記第２の出力信号を生成し、前記第２の出力信号を出力し、
前記増幅回路の第２の増幅回路部が、前記検出信号をゲイン１である第２のゲインで反転増幅することで第３の出力信号を生成し、前記第３の出力信号を前記第１の増幅回路部へ入力することで前記第１の出力信号を前記第１の増幅回路部から出力させ、
前記スイッチ回路の第１のスイッチ回路部が、前記第１の増幅回路部に対する前記検出信号の入力を選択的に制限し、
前記スイッチ回路の第２のスイッチ回路部が、前記第１の増幅回路部に対する前記第３の出力信号の入力を選択的に制限する
角速度信号の増幅方法。
【請求項１９】
センサ素子が、角速度に応じた検出信号を発生させ、
増幅回路が、前記検出信号を第１のゲインで非反転増幅した第１の出力信号と、前記検出信号を前記第１のゲインで反転増幅した第２の出力信号とを生成し、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号を出力し、
スイッチ回路が、前記第１の出力信号が前記増幅回路から出力される第１の状態と、前記第２の出力信号が前記増幅回路から出力される第２の状態とを選択的に切り替え、
信号処理回路が、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号との差分を演算することで角速度信号を生成し、
補正機構が、前記生成された角速度信号に基づいて、被写体像の手振れを補正し、
前記増幅回路の第１の増幅回路部が、前記検出信号を前記第１のゲインで非反転増幅することで前記第１の出力信号を生成し、前記第１の出力信号を出力し、
前記増幅回路の第２の増幅回路部が、前記検出信号をゲイン１である第２のゲインで反転増幅することで第３の出力信号を生成し、前記第３の出力信号を前記第１の増幅回路部へ入力することで前記第２の出力信号を前記第１の増幅回路部から出力させ、
前記スイッチ回路の第１のスイッチ回路部が、前記第１の増幅回路部に対する前記検出信号の入力を選択的に制限し、
前記スイッチ回路の第２のスイッチ回路部が、前記第１の増幅回路部に対する前記第３の出力信号の入力を選択的に制限する
手振れ補正方法。
【請求項２０】
センサ素子が、角速度に応じた検出信号を発生させ、
増幅回路が、前記検出信号を第１のゲインで非反転増幅した第１の出力信号と、前記検出信号を前記第１のゲインで反転増幅した第２の出力信号とを生成し、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号を出力し、
スイッチ回路が、前記第１の出力信号が前記増幅回路から出力される第１の状態と、前記第２の出力信号が前記増幅回路から出力される第２の状態とを選択的に切り替え、
信号処理回路が、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号との差分を演算することで角速度信号を生成し、
補正機構が、前記生成された角速度信号に基づいて、被写体像の手振れを補正し、
前記増幅回路の第１の増幅回路部が、前記検出信号を前記第１のゲインで反転増幅することで前記第２の出力信号を生成し、前記第２の出力信号を出力し、
前記増幅回路の第２の増幅回路部が、前記検出信号をゲイン１である第２のゲインで反転増幅することで第３の出力信号を生成し、前記第３の出力信号を前記第１の増幅回路部へ入力することで前記第１の出力信号を前記第１の増幅回路部から出力させ、
前記スイッチ回路の第１のスイッチ回路部が、前記第１の増幅回路部に対する前記検出信号の入力を選択的に制限し、
前記スイッチ回路の第２のスイッチ回路部が、前記第１の増幅回路部に対する前記第３の出力信号の入力を選択的に制限する
手振れ補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等の手振れの検知及びその補正に用いられる、角速度センサ、角速度信号の増幅回路、電子機器、手振れ補正装置、角速度信号の増幅方法及び手振れ補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラなどにおいて、いわゆる手振れによる撮影画像のブレを補正する手振れ補正機構を備えたものがある。この種の手振れ補正機構としては、例えば、結像光学系の光軸を偏心させて像ブレ補正を行う機構（下記特許文献１参照）、画像処理により手振れを補正する機構（下記特許文献２参照）が知られている。また、下記特許文献３には、角速度センサと、被写体像を撮影レンズに導くミラーと、上記角速度センサの出力に基づいて、カメラの振れ角による画像の動揺を相殺する方向に上記ミラーを傾動させるバイモルフとを含む手振れ補正装置が記載されている。
【０００３】
手振れ補正機構は、一般に、手振れによるカメラの回転運動をセンサで検出し、その検出信号に含まれる角速度信号を増幅して角度情報を得る。センサからの信号は微小でありかつドリフト成分が含まれているため、増幅時にハイパスフィルタを通してＤＣ成分を除去することが一般的である（例えば下記特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−９５９３３号公報
【特許文献２】特開平３−１４５８８０号公報
【特許文献３】特開平４−２１１２３０号公報
【特許文献４】特開平１０−６５９５６号公報（段落［０００２］〜［０００３］、図８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年における電子機器の低消費電力化に伴い、各種機構部の駆動回路の低電圧化が進められている。手振れ補正機構に関しては、角速度センサからの出力信号の電圧範囲を大きくすることができないことで、ダイナミックレンジの確保が難しくなっている。このため比較的大きな角速度が検出された場合に角速度の検出範囲を越えてしまい、適正な手振れ補正ができなくなる。一方、角速度検出範囲を確保するためには、手振れ検知感度を小さくしなければならず、このため必要な分解能の確保が難しく高精度な手振れ補正を行えなくなるという問題がある。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、感度を小さくすることなく、ダイナミックレンジを大きくすることができる角速度センサ、角速度信号の増幅回路、電子機器、手振れ補正装置、角速度信号の増幅方法及び手振れ補正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る角速度センサは、センサ素子と、増幅回路とを具備する。
前記センサ素子は、角速度に応じた検出信号を発生する。
前記増幅回路は、前記検出信号を第１のゲインで非反転増幅した第１の出力信号と、前記検出信号を前記第１のゲインで反転増幅した第２の出力信号とを生成し、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号の差分の演算により角速度信号を得るために、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号を出力する。
【０００８】
増幅回路から出力される第１の出力信号と第２の出力信号とは、それぞれ同一のゲインで増幅され、かつ、相互に極性が異なる。すなわち、第１及び第２の出力信号は相互に差動の関係にある。角速度信号は、互いに差動の関係にある両出力信号の差分の演算により算出される。これにより、検出範囲が２倍の角速度信号を生成することが可能となる。また、上記第１のゲインを当該増幅回路のトータルゲインの１／２に設定すれば、当該トータルゲインで単段の増幅回路によって上記検出信号を増幅する場合と比較して、角速度の出力感度を保ちながら２倍の角速度検出範囲を確保することが可能となる。
【０００９】
上記角速度センサは、前記第１の出力信号が前記増幅回路から出力される第１の状態と、前記第２の出力信号が前記増幅回路から出力される第２の状態とを選択的に切り替えるスイッチ回路をさらに具備していてもよい。
これにより、増幅回路は、第１の出力信号と第２の出力信号とを時系列的に出力することが可能となるため、増幅回路の出力端子数の削減を図ることができる。
【００１０】
上記角速度センサにおいて、前記増幅回路は、第１の増幅回路部と、第２の増幅回路部とを有していてもよい。
前記第１の増幅回路部は、前記検出信号を前記第１のゲインで非反転増幅することで前記第１の出力信号を生成し、前記第１の出力信号を出力する。
前記第２の増幅回路部は、前記検出信号をゲイン１である第２のゲインで反転増幅することで第３の出力信号を生成し、前記第３の出力信号を前記第１の増幅回路部へ入力することで前記第２の出力信号を前記第１の増幅回路部から出力させる。
この場合、前記スイッチ回路は、前記第１の増幅回路部に対する前記検出信号の入力を制限可能な第１のスイッチ回路部と、前記第１の増幅回路部に対する前記第３の出力信号の入力を制限可能な第２のスイッチ回路部とを有する。
これにより、第１及び第２のスイッチ回路部を切り替えることで、第１の出力信号と、第２の出力信号とを第１の増幅回路部から時系列的に出力させることが可能となる。角速度信号は、出力された第１及び第２の出力信号に基づいて生成される。
【００１１】
上記増幅回路が第１の増幅回路部と、第２の増幅回路部とを有する場合、第１の増幅回路部は、前記検出信号を前記第１のゲインで反転増幅することで前記第２の出力信号を生成し、前記第２の出力信号を出力してもよい。この場合、第２の増幅回路部は、前記検出信号をゲイン１である第２のゲインで反転増幅することで第３の出力信号を生成し、前記第３の出力信号を前記第１の増幅回路部へ入力することで前記第１の出力信号を前記第１の増幅回路から出力させる。
この場合、前記スイッチ回路は、前記第１の増幅回路部に対する前記検出信号の入力を制限可能な第１のスイッチ回路部と、前記第１の増幅回路部に対する前記第３の出力信号の入力を制限可能な第２のスイッチ回路部とを有する。
このような場合にも、第１及び第２のスイッチ回路部を切り替えることで、第１の出力信号と、第２の出力信号とを第１の増幅回路部から時系列的に出力させることが可能となる。
【００１２】
上記角速度センサにおいて、前記センサ素子は、第１のセンサ素子部と、第２のセンサ素子部とを有していてもよい。
前記第１のセンサ素子部は、第１の方向に沿う第１の軸まわりの角速度に応じた第１の検出信号を前記検出信号として発生する。
前記第２のセンサ素子部は、前記第１の方向と異なる第２の方向に沿う第２の軸まわりの角速度に応じた第２の検出信号を前記検出信号として発生する。
この場合、前記第１の状態は、前記第１の検出信号に関する前記第１の出力信号が前記増幅回路から出力される第１のスイッチング状態と、前記第２の検出信号に関する前記第１の出力信号が前記増幅回路から出力される第２のスイッチング状態とを有する。
一方、前記第２の状態は、前記第１の検出信号に関する前記第２の出力信号が前記増幅回路から出力される第３のスイッチング状態と、前記第２の検出信号に関する前記第２の出力信号が前記増幅回路から出力される第４のスイッチング状態とを有する。
これにより、各センサ素子部に共通な増幅回路を構成することができ、増幅回路の小型化と部品点数の削減を図ることが可能となる。
【００１３】
センサ素子が上記２つの素子部を有する場合、上記第２の増幅回路部は、第１の反転増幅器と、第２の反転増幅器とで構成することができる。上記第１の反転増幅器は、上記第１の検出信号を上記第２のゲインで反転増幅することで第４の出力信号を上記第３の出力信号として生成する。上記第２の反転増幅器は、上記第２の検出信号を上記第２のゲインで反転増幅することで第５の出力信号を上記第３の出力信号として生成する。
このとき、上記第１のスイッチ回路部は、上記第１の増幅回路部に対する上記第１の検出信号の入力を制限可能な第１のスイッチ部と、上記第１の増幅回路部に対する上記第２の検出信号の入力を制限可能な第２のスイッチ部とを有する。上記第２のスイッチ回路部は、上記第１の増幅回路部に対する上記第４の出力信号の入力を制限可能な第３のスイッチ部と、上記第１の増幅回路部に対する上記第５の出力信号の入力を制限可能な第４のスイッチ部とを有する。
この構成により、第１の検出信号に関する第１及び第２の出力信号と、第２の検出信号に関する第１及び第２の出力信号とを時系列的に増幅回路から出力させることができる。増幅回路から出力された第１及び第２の出力信号に基づいて、第１及び第２の軸まわりの角速度信号が生成される。
【００１４】
一方、センサ素子が上記２つの素子部を有する場合、上記第２の増幅回路部は、単段の反転増幅器で構成することができる。すなわち、上記第２の増幅回路部は、上記第１の検出信号が入力されたときは上記第１の検出信号を上記第２のゲインで反転増幅することで上記第３の出力信号を生成し、上記第２の検出信号が入力されたときは上記第２の検出信号を上記第２のゲインで反転増幅することで上記第３の出力信号を生成する。
このとき、上記第１のスイッチ回路部は、上記第１及び第２のスイッチ部のほか、第５及び第６のスイッチ部を有する。上記第５のスイッチ部は、上記第２の増幅回路部に対する上記第１の検出信号の入力を制限可能に構成され、上記第６のスイッチ部は、上記第２の増幅回路部に対する上記第２の検出信号の入力を制限可能に構成される。
このような構成によっても、第１の検出信号に関する第１及び第２の出力信号と、第２の検出信号に関する第１及び第２の出力信号とを時系列的に増幅回路から出力させることができる。
【００１５】
上記角速度センサにおいて、前記第１、第２、第３及び第４のスイッチング状態は、前記スイッチ回路により所定の順番で順次切り替えられてもよい。この場合、前記各スイッチング状態の切替周波数は、４００Ｈｚ以上とされる。
これにより、各センサ素子部に共通の増幅回路を用いて、例えば手振れ補正制御等に要求される角速度信号を有効に生成することが可能となる。
【００１６】
上記角速度センサは、前記第１の増幅回路部と前記第２の増幅回路部との間に配置され、前記検出信号から前記検出信号に含まれるドリフト成分を除去するハイパスフィルタをさらに具備していてもよい。
これにより、高精度な角速度検出の際に弊害となり得る検出信号のドリフト成分を、効果的に除去することができる。
【００１７】
上記角速度センサにおいて、前記ハイパスフィルタは、コンデンサと、抵抗とを含む。上記コンデンサは、上記第１の増幅回路部の入力側に接続される第１の電極と、上記第２の増幅回路部の出力側に接続される第２の電極とを有する。上記抵抗は、上記第１の電極と基準電位との間に接続される。この場合において、上記角速度センサは、上記第１のスイッチ回路部が上記第１の増幅回路部に対する上記検出信号の入力を制限している時に、上記抵抗をバイパスして上記第１の電極と上記基準電位との間を接続可能なスイッチ機構をさらに具備してもよい。
上記構成によれば、上記コンデンサと抵抗との積で定まる時定数よりも短い時間で、上記第１の電極を充放電させることが可能となる。これにより、高精度な角速度信号の生成を確保することが可能となる。
【００１８】
上記角速度センサにおいて、前記増幅回路が第１の増幅回路部と、第２の増幅回路部とを有する場合、第１の増幅回路部と第２の増幅回路部とは、以下のように構成されていてもよい。
すなわち、上記第１の増幅回路部は、前記検出信号を前記第１のゲインで非反転増幅することで前記第１の出力信号を生成し、前記第１の出力信号を出力する。
この場合、上記第２の増幅回路部は、前記第１の出力信号をゲイン１である第２のゲインで反転増幅することで前記第２の出力信号を生成し、前記第２の出力信号を出力する。
この構成によれば、第１及び第２の出力信号を信号処理回路に対して同時に入力することが可能となる。
【００１９】
あるいは、第１の増幅回路部は、前記検出信号を前記第１のゲインで反転増幅することで前記第２の出力信号を生成し、前記第２の出力信号を出力してもよい。
この場合、第２の増幅回路部は、前記第２の出力信号をゲイン１である第２のゲインで反転増幅することで前記第１の出力信号を生成し、前記第１の出力信号を出力してもよい。
このような場合にも、第１及び第２の出力信号を信号処理回路に対して同時に入力することが可能となる。
【００２０】
上記角速度センサは、前記第１の増幅回路部の前段に配置され、前記検出信号から前記検出信号に含まれるドリフト成分を除去するハイパスフィルタをさらに具備していてもよい。
【００２１】
上記角速度センサは、前記第１のゲインを可変に設定可能なゲイン可変回路をさらに具備していてもよい。
これにより、第１の出力信号と第２の出力信号の差分を演算して角速度信号を生成する信号処理回路の処理能力や用途に応じて異なるゲインの最適値を、共通の増幅回路を用いて容易に設定することができる。
【００２２】
本発明の一形態に係る増幅回路は、角速度に応じた検出信号を第１のゲインで非反転増幅した第１の出力信号と、前記検出信号を前記第１のゲインで反転増幅した第２の出力信号とを生成し、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号の差分の演算により角速度信号を得るために、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号を出力する増幅回路部を具備する。
【００２３】
本発明の一形態に係る電子機器は、筐体と、センサ素子と、増幅回路と、信号処理回路とを具備する。
前記センサ素子は、前記筐体に作用する角速度に応じた検出信号を発生する。
前記増幅回路は、前記検出信号を第１のゲインで非反転増幅した第１の出力信号と、前記検出信号を前記第１のゲインで反転増幅した第２の出力信号とを生成し、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号を出力する。
前記信号処理回路は、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号との差分を演算することで前記角速度信号を生成する。
【００２４】
増幅回路から出力される第１の出力信号と第２の出力信号とは、それぞれ同一のゲインで増幅され、かつ、相互に極性が異なる。すなわち、第１及び第２の出力信号は相互に差動の関係にある。したがって、信号処理回路は両出力信号の差分を演算することで、検出範囲が２倍の角速度信号を生成することが可能となる。また、上記第１のゲインを当該増幅回路のトータルゲインの１／２に設定すれば、当該トータルゲインで単段の増幅回路によって上記検出信号を増幅する場合と比較して、角速度の出力感度を保ちながら２倍の角速度検出範囲を確保することが可能となる。
【００２５】
上記電子機器は、撮像ユニットと、補正機構とをさらに具備していてもよい。
上記撮像ユニットは、前記筐体に収容され、被写体像を撮像する。
上記補正機構は、前記信号処理回路で生成された角速度信号に基づいて、前記被写体像の手振れを補正する。
この構成により、生成された角速度信号に基づいて高精度な手振れ補正を実現することができる。
【００２６】
本発明の一形態に係る手振れ補正装置は、撮像ユニットと、センサ素子と、増幅回路と、信号処理回路と、補正機構とを具備する。
前記撮像ユニットは、被写体像を撮像する。
前記センサ素子は、角速度に応じた検出信号を発生する。
前記増幅回路は、前記検出信号を第１のゲインで非反転増幅した第１の出力信号と、前記検出信号を前記第１のゲインで反転増幅した第２の出力信号とを生成し、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号を出力する。
前記信号処理回路は、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号との差分を演算することで角速度信号を生成する。
前記補正機構は、前記信号処理回路で生成された角速度信号に基づいて、前記被写体像の手振れを補正する。
【００２７】
本発明の一形態に係る角速度信号の増幅方法は、角速度に応じた検出信号を発生させることを含む。前記検出信号を第１のゲインで非反転増幅した第１の出力信号と、前記検出信号を前記第１のゲインで反転増幅した第２の出力信号とが生成される。
前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号の差分の演算により角速度信号を得るために、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号が出力される。
【００２８】
本発明の一形態に係る手振れ補正方法は、角速度に応じた検出信号が発生されることを含む。前記検出信号を第１のゲインで非反転増幅した第１の出力信号と、前記検出信号を前記第１のゲインで反転増幅した第２の出力信号とが生成される。前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号が出力される。前記第１の出力信号と前記第２の出力信号との差分を演算することで前記角速度信号が生成される。前記生成された角速度信号に基づいて、被写体像の手振れが補正される。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、感度を小さくすることなく、角速度の検出範囲が大きい角速度信号を生成することができる。これにより、例えば、高精度な手振れ補正を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
【図２】上記電子機器における手振れ補正装置の構成を示すブロック図である。
【図３】角速度信号の基本的な増幅回路の構成を示す回路図である。
【図４】図３に示した増幅回路の出力ダイナミックレンジを示す模式図である。
【図５】図３に示した増幅回路の出力電圧の時間変化の一例を示す模式図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る角速度信号の増幅回路の構成を示す回路図である。
【図７】図６に示した増幅回路の出力電圧の時間変化を示す模式図であり、（Ａ）は、第１及び第２の出力信号（出力電圧）の時間変化を示し、（Ｂ）は上記第１及び第２の出力信号の差分信号の時間変化を示す
【図８】本発明の第２の実施形態に係る角速度信号の増幅回路の構成を示す回路図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る角速度信号の増幅回路の構成を示す回路図である。
【図１０】図９に示した増幅回路におけるスイッチ部の状態変化と、当該増幅回路の出力信号との関係を示すタイミングチャートである。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る角速度信号の増幅回路の構成を示す回路図である。
【図１２】図１１に示した増幅回路におけるスイッチ部の状態変化と、当該増幅回路の出力信号との関係を示すタイミングチャートである。
【図１３】本発明の第５の実施形態に係る角速度信号の増幅回路の構成を示す回路図である。
【図１４】図１３に示した増幅回路の構成の変形例を示す要部の回路図である。
【図１５】本発明の第６の実施形態に係る角速度信号の増幅回路の構成を示す回路図である。
【図１６】図１５に示した増幅回路における各スイッチ部と出力信号との関係を示す図である。
【図１７】図１５に示した増幅回路における各スイッチ部の状態変化と、当該増幅回路の出力信号との関係を示すタイミングチャートである。
【図１８】本発明の第７の実施形態に係る角速度信号の増幅回路の構成を示す回路図である。
【図１９】本発明の第８の実施形態に係る角速度信号の増幅回路の構成を示す回路図である。
【図２０】図１９に示した増幅回路における各スイッチ部と出力信号との関係を示す図である。
【図２１】図１９に示した増幅回路における各スイッチ部の状態変化と、当該増幅回路の出力信号との関係を示すタイミングチャートである。
【図２２】信号処理回路８０Ｃを含む制御部９０（図２）の構成を示すブロック図である。
【図２３】増幅回路が、反転増幅器と、反転増幅器との組み合わせにより構成される場合の一例を示す図である。
【図２４】増幅回路が、反転増幅器と、反転増幅器との組み合わせにより構成される場合の一例を示す図である。
【図２５】増幅回路が、反転増幅器と、反転増幅器との組み合わせにより構成される場合の一例を示す図である。
【図２６】増幅回路が、反転増幅器と、反転増幅器との組み合わせにより構成される場合の一例を示す図である。
【図２７】増幅回路が、反転増幅器と、反転増幅器との組み合わせにより構成される場合の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００３２】
＜第１の実施形態＞
［電子機器］
図１は、本発明の一実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。本実施形態では、電子機器としてデジタルスチルカメラ（以下単に「カメラ」ともいう。）を例に挙げて説明する。
【００３３】
本実施形態のカメラ１は、筐体２を備える。筐体２には、被写体像を撮像する撮像部３、シャッタボタン４、各種のカメラ機能を設定するファンクションスイッチ５、ストロボ発光部６、オートフォーカス制御用の測距センサ７等が設けられている。また図示せずとも、筐体２の背面側には、撮像部３で撮像した被写体画像を表示する液晶素子、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子などで構成された表示部が設けられている。
【００３４】
カメラ１は、手振れ補正ユニットを備える。手振れ補正ユニットは、筐体２に内蔵されており、カメラ１の手振れによる被写体画像のぶれを抑制する。更に詳しくは、手振れ補正ユニットは、筐体２に対して所定方向に作用する角速度を検出する検出部と、検出された角速度に基づいて補正信号を生成する信号処理回路と、その補正信号に基づいて手振れを補正する補正機構とを有する。補正機構は種々の方式に分類され、例えば、画像データを電子的に補正する方式、手振れを打ち消す方向に光軸を機械的に調整する方式が挙げられる。後者の方式は、撮像部３を構成する光学レンズ及び固体撮像素子のいずれかを移動させて、固体撮像素子に入射する光軸の位置を調整する。
【００３５】
筐体２に作用する角速度の検出方向は、典型的には、図１に示す筐体２に対して符号「ｙ」で示すヨー方向と、符号「ｐ」で示すピッチ方向の２方向である。ここで、ヨー方向は、筐体２の高さ方向（ｃ軸方向）に平行な軸のまわりの方向を示し、ピッチ方向は、筐体２の幅方向（ａ軸方向）に平行な軸まわりの方向を示す。これにより、筐体２がヨー方向及びピッチ方向に向きが変わった場合に生じる手振れを補正することが可能となる。これに加えて、筐体２の厚み方向（ｂ軸方向）に平行な軸のまわりのロール方向に対する角速度を検出し、その方向に関する手振れを補正するようにしてもよい。
【００３６】
［手振れ補正装置］
図２は、手振れ補正ユニットの構成を示すブロック図である。図示する手振れ補正ユニットは、検出部１０と、増幅回路２０と、制御部９０とを有する。
【００３７】
検出部１０は、ヨー方向及びピッチ方向の角速度を検出する２つのセンサ素子を有する。すなわち、検出部１０は、ヨー方向の角速度を検出するセンサ素子１０ｙと、ピッチ方向の角速度を検出するセンサ素子１０ｐとを有する。これらのセンサ素子１０ｙ、１０ｐは、角速度に応じた検出信号を発生する素子からなり、本実施形態では、角速度に比例したコリオリ力を検出する圧電振動型のジャイロセンサで構成される。センサ素子１０ｙ、１０ｐは、同一の基準電位を有し、角速度の大きさに比例した電位信号を基準電位に対する電位の変化として出力する。基準電位は所定のオフセット電位（直流電位）に設定されるが、グラウンド電位であってもよい。
【００３８】
増幅回路２０は、検出部１０から入力された検出信号を所定の増幅率(ゲイン)で増幅し、増幅された検出信号を制御部９０へ出力する。増幅回路２０は、ハイパスフィルタ３０ｙ、３０ｐと、増幅回路部４５ｙ、４５ｐとを含む。ハイパスフィルタ３０ｙは、センサ素子１０ｙの検出信号から検出信号に含まれるドリフト成分を除去し、ハイパスフィルタ３０ｐは、センサ素子１０ｐの検出信号から検出信号に含まれるドリフト成分を除去する。増幅回路部４５ｙは、ハイパスフィルタ３０ｙを通過した検出信号を所定のゲインで増幅し、増幅回路部４５ｐは、ハイパスフィルタ３０ｐを通過した検出信号を上記所定のゲインで増幅する。
【００３９】
制御部９０は、制御回路９１と、手振れ補正機構９２とを含む。制御回路９１は、増幅回路２０によって増幅されたヨー方向及びピッチ方向のそれぞれの検出信号から各方向についての角速度信号を生成する。また、制御回路９１は、生成した角速度信号に基づいて、手振れ補正機構９２を駆動するための補正信号を生成する。手振れ補正機構９２は、補正信号に基づいて、撮像素子６１及び光学系６２を含む撮像部６０（図１の撮像部３に相当）を駆動し、撮像素子６１へ入射する被写体像の光軸を調整する。光軸調整は種々の方式が適用可能であり、例えば、手振れを打ち消す方向に光学系６２を構成する一部の光学レンズ、または撮像素子６３をシフトさせる。撮像素子６３は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）センサ等の各種固体撮像素子が適用可能である。
【００４０】
手振れ補正機構９２による撮像部３の駆動方式は特に限定されない。また、上記の例に限られず、画像処理回路を用いた電子的な手振れ補正方法が採用されてもよい。また、撮像部６０は、手振れ補正機構９２による調整前後間の位置の差分情報を制御回路９１へ入力するようにしてもよい。これにより、手振れ補正についてフィードバック制御系が構築されるため、高精度な手振れ補正が可能となる。
【００４１】
［角速度センサ］
検出部１０を構成するセンサ素子１０ｙ、１０ｐは、これらセンサ素子を圧電駆動する自励発振回路、センサ素子１０ｙ、１０ｐからの検出信号を増幅する増幅回路２０、増幅回路２０の出力信号から角速度信号を生成する信号処理回路等と共に、共通の回路基板（一次基板）上に実装されることで１つのセンサ部品（角速度センサ）を構成している。このようにして構成される角速度センサは、カメラ１の制御基板（二次基板）上に実装されることで、上記手振れ補正装置を構成している。なお、増幅回路２０を構成するハイパスフィルタ３０ｙ、３０ｐは、上記制御基板（二次基板）側に実装されていてもよい。
【００４２】
上記自励発振回路、増幅回路、信号処理回路は、それぞれ独立して上記一次基板上に実装されてもよいが、これら各回路を単一の半導体チップの中に集積されて支持基板上に実装される形態であってもよい。本実施形態では、特に断らない限り、後述する増幅回路が当該角速度センサの一構成要素である場合を例に挙げて説明する。手振れ補正機構９２を駆動するための補正信号は、当該角速度センサ以外の上記二次基板上に実装された制御ユニットで生成される。この場合、制御回路９１は、当該制御ユニットと、角速度センサ内の上記信号処理回路によって構成される。
【００４３】
次に、増幅回路２０の詳細について説明する。
【００４４】
[角速度信号の増幅回路]
まず、図３を参照して、角速度信号の基本的な増幅回路について説明する。この増幅回路は、後述する本実施形態に係る増幅回路の構成及び作用を説明する上で比較され得る基本増幅回路として用いられる。図３は、その基本増幅回路を示している。
【００４５】
（基本回路）
図３に示す増幅回路は、非反転増幅器４０を含む。非反転増幅器４０の入力側には、コンデンサ３１と抵抗３２とで構成されたハイパスフィルタ３０が配置される。非反転増幅器４０は、オペアンプ４１と、第１の負帰還抵抗４２と、第２の負帰還抵抗４３とで構成されている。第１の負帰還抵抗４２は、オペアンプ４１の反転入力端子（−）と基準電位Ｖｒとの間に接続され、その抵抗値はＲｉである。第２の負帰還抵抗４３は、オペアンプ４１の出力端子とオペアンプ４１の反転入力端子（−）との間に接続され、その抵抗値はＲｏである。
【００４６】
角速度を検出するセンサ素子の検出信号Ｖｓは、基準電位Ｖｒと、基準電位Ｖｒに対して変化する角速度に応じた電気信号とを含む。したがって、検出信号Ｖｓと基準電位Ｖｒとの差分をとることで、角速度の大きさを表す正味の角速度信号が抽出される。一方、基準電位Ｖｒに対して変化する角速度に応じた電気信号は、経時的に変化するドリフト特性を有する。基準電位Ｖｒに対して変化する角速度に応じた電気信号のドリフトには、いわゆる起動ドリフトや温度ドリフトなどが含まれる。ハイパスフィルタ３０は、この基準電位Ｖｒに対して変化する角速度に応じた電気信号のドリフト成分を除去する目的で使用される。基準電位Ｖｒに対して変化する角速度に応じた電気信号のドリフトは、角速度検出時に大きな障害となり得ることから、非反転増幅器４０による検出信号の増幅前にハイパスフィルタ３０によって除去される。
【００４７】
なお、ハイパスフィルタ３０のカットオフ周波数は、基準電位Ｖｒに対して変化する角速度に応じた電気信号のドリフト成分を除去可能な周波数に設定される。コンデンサ３１の容量をＣ、抵抗３２の値をＲとすると、ハイパスフィルタ３０のカットオフ周波数（ｆｃ）は、１／（２πＲＣ）で定まり、典型的には、０．０１Ｈｚ程度に設定される。
【００４８】
図３において、センサ素子の出力である検出信号Ｖｓは、ハイパスフィルタ３０の入力電圧に相当する。ハイパスフィルタ３０の出力電圧Ｖｉは、ハイパスフィルタ３０によって基準電位Ｖｒに対して変化する角速度に応じた電気信号のドリフト成分が除去されたセンサ素子の検出信号に相当し、これが非反転増幅器４０の非反転入力端子（＋）への入力電圧となる。非反転増幅器４０は、センサ素子の検出信号Ｖｉと基準電位Ｖｒとの差分を所定のゲインで増幅し、その出力電圧Ｖｏを出力信号として生成する。
【００４９】
ここで、ハイパスフィルタ３０及び非反転増幅器４０を基準電位Ｖｒに相当するバイアス電圧で動作させるために、抵抗３２と抵抗４２の各々の一端が基準電位Ｖｒに接続されている。オペアンプ４１の電源は電源電位（Ｖｃｃ）とグラウンド（ＧＮＤ）に接続される。以下の説明では、基準電位Ｖｒは、（１）式で示すように、これらの中間の値とされる。
Ｖｒ＝（Ｖｃｃ＋ＧＮＤ）／２  …（１）
【００５０】
非反転増幅器４０のゲインは、負帰還抵抗４２、４３の抵抗値の組み合わせで決まる。すなわち、非反転増幅器４０のゲインは、（２）式で表され、通常は５０倍から１００倍程度に設定される。
Ｖｏ／Ｖｉ＝１＋（Ｒｏ／Ｒｉ）  …（２）
【００５１】
図４は、図３に示した増幅回路の出力ダイナミックレンジを示す模式図である。非反転増幅器４０の出力電圧Ｖｏは、角速度が加わらないときは基準電位であるＶｒとなり、ある方向へ角速度が加わるとＶｒより高い電位に変化し、それとは逆方向に角速度が加わるとＶｒより低い電位に変化する。出力電圧Ｖｏは、基準電位Ｖｒを中心として、ＧＮＤからＶｃｃまで出力できるのが理想的である。
【００５２】
しかし、基準電位ＶｒのばらつきΔＶｒ、非反転増幅器４０のオフセットのばらつきΔＶｏｆｆ、オペアンプ４１の回路で決まる飽和電圧のばらつきΔＶｓａｔなどが存在し、角速度に応じた信号を出力できるダイナミックレンジ（Ｄレンジ）は狭くなってしまう。このダイナミックレンジをＶｄとすると、Ｖｄは式（３）で表される。
Ｖｄ＝Ｖｒ−ＧＮＤ−（ΔＶｒ＋ΔＶｏｆｆ＋ΔＶｓａｔ）
＝Ｖｃｃ−Ｖｒ−（ΔＶｒ＋ΔＶｏｆｆ＋ΔＶｓａｔ）  …（３）
【００５３】
図５（Ａ）、（Ｂ）は、非反転増幅器４０の出力電圧Ｖｏの時間変化の一例を示す模式図である。図５（Ａ）は、ダイナミックレンジＶｄの範囲内で角速度が推移する例を示し、図５（Ｂ）は、ダイナミックレンジＶｄを越えて角速度が推移する例を示している。図５（Ａ）に示すように出力電圧ＶｏがＶｄの範囲内にあれば適正に角速度検出が可能となるが、図５（Ｂ）に示すように出力電圧ＶｏがＶｄを越えると、適正な角速度検出が不可能となる。ダイナミックレンジＶｄが広いことは、角速度検出範囲が広いことを意味する。したがって、ダイナミックレンジを広く確保することは、角速度の大きさを広範囲にわたって検出することができるため、角速度の大きさの制限を受けることなく高精度な角速度検出が可能となる。ダイナミックレンジＶｄは、電源電圧Ｖｃｃの大きさで決まり、Ｖｃｃが大きいほど広いダイナミックレンジＶｄを確保することができる。
【００５４】
ところが近年、電子機器の省電力化が進み、電源電圧の低電圧化が求められている。したがって、図３に示す非反転増幅器４０においては、電源電圧Ｖｃｃの低電圧化によりダイナミックレンジＶｄがさらに狭くなることは避けられない。一方、非反転増幅器４０のゲインを小さくしてダイナミックレンジＶｄを確保することも考えられる。しかしながらこの方法では、角速度の検出分解能が著しく低下するため、微弱な角速度信号を高精度に検出することが困難となる。
【００５５】
そこで本実施形態に係る角速度センサ、手振れ補正装置及び電子機器は、角速度検出感度を小さくすることなく角速度検出範囲を大きくすることができる増幅回路を備える。以下、本実施形態に係る増幅回路について説明する。
【００５６】
（第１の実施形態に係る増幅回路）
図６は、本発明の第１の実施形態に係る角速度信号の増幅回路の構成を示す回路図である。本実施形態の増幅回路２０Ａは、図３に示した基本増幅回路に反転増幅器を付加した構成を有している。すなわち、本実施形態の増幅回路２０Ａは、非反転増幅器４０ａ（第１の増幅回路部）と、反転増幅器５０（第２の増幅回路部）とを含む。非反転増幅器４０ａの入力側には、ハイパスフィルタ３０が配置され、反転増幅器５０の出力側には、信号処理回路８０Ａが配置される。
【００５７】
ハイパスフィルタ３０は、コンデンサ３１と、抵抗３２とを有し、検出信号Ｖｓから基準電位Ｖｒに対して変化する角速度に応じた電気信号のドリフト成分が除去された信号Ｖｉを非反転増幅器４０ａの非反転入力端子（＋）へ入力する。非反転増幅器４０ａは、図３に示した非反転増幅器４０と同様の構成を有しており、オペアンプ４１と、第１の負帰還抵抗４２と、第２の負帰還抵抗４３とを有する。第１及び第２の負帰還抵抗４２、４３の抵抗値はそれぞれＲｉａ、Ｒｏａである。反転増幅器５０は、オペアンプ５１と、第１の負帰還抵抗５２と、第２の負帰還抵抗５３とを有する。第１及び第２の負帰還抵抗５２、５３の抵抗値はいずれもＲｎである。オペアンプ５１の反転入力端子（−）は、抵抗５２を介してオペアンプ４１の出力端子と接続されている。
【００５８】
ここで、ハイパスフィルタ３０、非反転増幅器４０ａ及び反転増幅器５０を基準電位Ｖｒに相当するバイアス電圧で動作させるために、抵抗３２及び４２の一端と、オペアンプ５１の非反転入力端子（＋）とがそれぞれ基準電位Ｖｒに接続されている。
【００５９】
非反転増幅器４０ａは、検出信号Ｖｉと基準電位Ｖｒとの差分を第１のゲインで増幅した第１の出力信号Ｖｏａを出力する。第１の出力信号Ｖｏａは、反転増幅器５０の入力端子に供給される。また、第１の出力信号Ｖｏａは、増幅回路２０Ａの出力端子を介して信号処理回路８０Ａへ供給される。第１の出力信号Ｖｏａを生成する非反転増幅器４０ａは、第１の増幅回路部を構成する。ここでは、上記第１のゲインが、図３に示した非反転増幅器４０のゲインの１／２になるように、抵抗値Ｒｏａ及び抵抗値Ｒｉａが設定された場合について説明する。すなわち、非反転増幅器４０ａのゲインは、式（４）で表される。
Ｖｏａ／Ｖｉ＝１＋（Ｒｏａ／Ｒｉａ）＝（１／２）・（Ｖｏ／Ｖｉ）  …（４）
【００６０】
反転増幅器５０は、第１の出力信号Ｖｏａと基準電位Ｖｒとの差分を第２のゲインで増幅した第２の出力信号Ｖｏｂを出力する。第２の出力信号Ｖｏｂは、増幅回路２０Ａの出力端子を介して信号処理回路８０Ａへ供給される。第２の出力信号Ｖｏｂを生成する反転増幅器５０は、第２の増幅回路部を構成する。ここで、抵抗５２及び抵抗５３は同一の値であるため、上記第２のゲインは１である。すなわち、第２の出力信号Ｖｏｂは、検出信号Ｖｉと基準電位Ｖｒとの差分を上記第１のゲインで反転増幅した出力信号に相当し、第１の出力信号Ｖｏａと極性だけが異なる信号である。したがって、反転増幅器５０のゲインは、式（５）で表される。
Ｖｏｂ／Ｖｉ＝−Ｖｏａ／Ｖｉ  …（５）
【００６１】
信号処理回路８０Ａは、第１の出力信号Ｖｏａと第２の出力信号Ｖｏｂとに基づいて角速度信号を生成する回路であり、制御回路９１（図２）の一部を構成する。信号処理回路８０Ａは、第１の出力信号Ｖｏａと第２の出力信号Ｖｏｂとの差分を演算することで、角速度信号を生成する。第１の出力信号Ｖｏａと第２の出力信号Ｖｏｂは、基準電位Ｖｒを基準とした差動の関係にある。信号処理回路８０Ａにおいて、（Ｖｏａ−Ｖｏｂ）を演算した場合のゲインは式（６）となり、図３に示した非反転増幅器４０のゲインと等しくなる。
（Ｖｏａ−Ｖｏｂ）／Ｖｉ＝２・Ｖｏａ／Ｖｉ＝Ｖｏ／Ｖｉ  …（６）
【００６２】
図７（Ａ）は、第１及び第２の出力信号（出力電圧）Ｖｏａ、Ｖｏｂの時間変化の一例を示す模式図である。図中破線で示す波形は、図５（Ａ）に示した基本増幅回路の出力信号Ｖｏである。非反転増幅器４０ａ及び反転増幅器５０のゲインは上記基本増幅回路４０のゲインの１／２であるため、第１及び第２の出力信号Ｖｏａ、Ｖｏｂは出力信号Ｖｏの１／２の大きさである。出力信号Ｖｏａ、Ｖｏｂのダイナミックレンジは、図４を参照して説明したＶｄである。
【００６３】
一方、図７（Ｂ）は、信号処理回路８０Ａにおいて出力信号Ｖｏａと出力信号Ｖｏｂとの差分を演算した結果得られる出力信号（Ｖｏａ−Ｖｏｂ）の時間変化を示す模式図である。出力信号ＶｏａとＶｏｂとは、Ｖｒを基準とした差動の関係にあるため、両信号の差分をとることで、２倍のダイナミックレンジ（２・Ｖｄ）が得られることになる。また、式（６）に示したように、本実施形態の増幅回路２０Ａは上記基本増幅回路と同一のゲインを有するため、検出感度を損なうことなく、角速度信号を生成することが可能である。
【００６４】
以上のように、本実施形態によれば、角速度の出力感度を保ったままで２倍の角速度検出範囲を確保することができる。また、増幅回路２０Ａのトータルゲインを上記第１及び第２の増幅回路部で分割しているため、Ｖｄを越える出力信号を飽和させることなく生成することが可能となる。これにより、角速度をより広範囲かつ高精度に検出することが可能となる。さらに、電源電圧Ｖｃｃの低電圧化にも対応可能となるため、機器の小型化、低消費電力化にも貢献することができる。
【００６５】
信号処理回路８０Ａ（あるいはこれを含む制御回路９１）は、上述のようにして得られた角速度信号に基づいて、手振れ補正機構９２を駆動するための補正信号を生成する。信号処理回路８０Ａは、Ａ／Ｄ変換器を有し、アナログ信号である角速度信号をデジタル信号に変換して上記補正信号を生成する。これにより、カメラ１の筐体２に作用する手振れに起因する被写体画像のブレが抑制され、失敗写真の発生確率が大きく低減される。
【００６６】
なお、本実施形態では、角速度の検出方向にヨー方向及びピッチ方向の２方向を有するため、上記構成の増幅回路２０Ａが各方向の角速度検出にそれぞれ個別に用いられる。
【００６７】
［第１実施形態変形例］
図６の説明では、非反転増幅器４０ａと、反転増幅器５０との組み合わせにより増幅回路２０Ａが構成される場合について説明した。しかし、これに限られず、増幅回路は、反転増幅器と、反転増幅器との組み合わせにより構成されていてもよい。
【００６８】
図２３は、増幅回路が、反転増幅器と、反転増幅器との組み合わせにより構成される場合の一例を示す図である。
図２３に示すように、増幅回路２０Ｉは、反転増幅器１４０（第１の増幅回路部）と、反転増幅器５０（第２の増幅回路部）とを有する。反転増幅器１４０の入力側には、ハイパスフィルタ３０が配置され、反転増幅器５０の出力側には、信号処理回路８０Ａが配置される。
【００６９】
反転増幅器１４０は、オペアンプ１４５と、第１の負帰還抵抗４２と、第２の負帰還抵抗４３とを含む反転増幅部１４１と、オペアンプ１４６を含むボルテージフォロア１４２とを有する。
【００７０】
反転増幅部１４１のオペアンプ１４５の非反転入力端子（＋）は、基準電位Ｖｒに接続されている。また、反転増幅部１４１のオペアンプ１４５の反転入力端子（−）は、抵抗４２を介してボルテージフォロア１４２のオペアンプ１４６の出力端子に接続されている。
反転増幅部１４１の第１及び第２の負帰還抵抗４２、４３の抵抗値はそれぞれＲｉａ、Ｒｏａである。
【００７１】
ボルテージフォロア１４２のオペアンプ１４６の非反転端子（＋）は、ハイパスフィルタ３０の出力側に接続されている。このボルテージフォロア１４２は、ハイパスフィルタ３０の出力をインピーダンス変換するために用いられる。
【００７２】
反転増幅器５０は、図６で説明した反転増幅器５０と同様の構成であり、反転増幅器５０は、オペアンプ５１と、第１の負帰還抵抗５２と、第２の負帰還抵抗５３とを有する。第１及び第２の負帰還抵抗５２、５３の抵抗値はいずれもＲｎである。
【００７３】
（動作説明）
ボルテージフォロア１４２は、ハイパスフィルタ３０を通過した検出信号Ｖｉを、高インピーダンスから低インピーダンスへ変換して反転増幅部１４１へ出力する。これにより、第１の負帰還抵抗４２が、ハイパスフィルタ３０のインピーダンスの影響を受けてしまい、反転増幅部１４１の出力が低下してしまうことを防止することができる。
【００７４】
反転増幅部１４１は、ボルテージフォロア１４２から出力された信号と基準電位Ｖｒとの差分を反転増幅した信号Ｖｏｂ（第２の出力信号）を出力する。この場合、第１及び第２の負帰還抵抗４２、４３の抵抗値はそれぞれＲｉａ、Ｒｏａであるので、検出信号Ｖｉがゲイン（Ｒｏａ／Ｒｉａ）で反転増幅された（ゲイン（−Ｒｏａ／Ｒｉａ）で増幅された）信号Ｖｏｂが反転増幅部１４１から出力される。
【００７５】
反転増幅部１４１から出力された信号Ｖｏｂは、反転増幅器５０の反転入力端子（−）に供給される。また、第２の出力信号Ｖｏｂは、増幅回路２０Ｉの出力端子を介して信号処理回路８０Ａへ供給される。
【００７６】
反転増幅器５０は、信号Ｖｏｂと基準電位Ｖｒとの差分を反転増幅した信号Ｖｏａ（第１の出力信号）を出力する。この場合、第１及び第２の負帰還抵抗５２、５３の抵抗値はいずれもＲｎであるので、反転増幅器５０からは、信号Ｖｏｂがゲイン１で反転増幅された（ゲイン−１で増幅された）信号Ｖｏａが出力される。信号Ｖｏａは、増幅回路２０Ｉの出力端子を介して、信号処理回路８０Ａへ供給される。
信号Ｖｏａは、信号Ｖｏｂがゲイン１で反転増幅された信号であるので、信号Ｖｏａと、信号Ｖｏｂとは、大きさが同じで極性だけが異なる信号である。
【００７７】
ここで、信号Ｖｏａは、検出信号Ｖｉが２回反転増幅された信号であるので、検出信号Ｖｉが非反転増幅された信号である。一方、信号Ｖｏｂは、検出信号Ｖｉが１回反転された信号であるので、検出信号Ｖｉが反転増幅された信号である。
信号処理回路８０Ａは、信号Ｖｏａと信号Ｖｏｂとの差分を演算することで、角速度信号を生成する。
【００７８】
この図２３に示す変形例においても、上記第１実施形態と同様の効果を奏する。すなわち、信号Ｖｏａと、信号Ｖｏｂとは、Ｖｒを基準とした差動の関係にあるため、両信号の差分をとることで、上記基本増幅回路の２倍のダイナミックレンジ（２・Ｖｄ）を得ることができる。また、増幅回路２０Ｉは、上記基本増幅回路と同一のゲインを有するため、検出感度を損なうことなく、角速度信号を生成することができる。
【００７９】
＜第２の実施形態＞
図８は、本発明の第２の実施形態に係る角速度信号の増幅回路の構成を示す回路図である。図において、図６と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【００８０】
本実施形態の増幅回路２０Ｂは、増幅回路部７０を備える。増幅回路７０の入力側には、ハイパスフィルタ３０が配置され、増幅回路７０の出力側には、信号処理回路８０Ｂが配置される。
【００８１】
増幅回路部７０は、第１のオペアンプ４１、第２のオペアンプ５１、第１の抵抗７１、第２の抵抗７２及び第３の抵抗７３とを有する。抵抗７１〜７３は、オペアンプ４１の出力端子とオペアンプ５１の出力端子との間に直列的に接続されており、抵抗値はそれぞれ、Ｒｉｃ、Ｒｏｃ、Ｒｉｃである。第１のオペアンプ４１の非反転入力端子（＋）は、ハイパスフィルタ３０に接続される。第１のオペアンプ４１の反転入力端子（−）は、第１の抵抗７１と第２の抵抗７２との間に接続される。第２のオペアンプ５１の非反転入力端子（＋）は、基準電位Ｖｒに接続される。第２のオペアンプ５１の反転入力端子（−）は、第２の抵抗７２と第３の抵抗７３との間に接続される。
【００８２】
本実施形態では、増幅回路部７０のゲインは、式（２）に示した上記基本増幅回路のゲインと同一に設定される。第１のオペアンプ４１の入力電圧をＶｉ、第１のオペアンプ４１の出力電圧をＶｏｃ、第２のオペアンプ５１の出力電圧をＶｏｄとすると、増幅回路部７０のゲインは、式（７）で表される。出力電圧Ｖｏｃは、検出信号Ｖｉを第１のオペアンプ４１により非反転増幅することで生成される第１の出力信号に相当する。出力電圧Ｖｏｄは、検出信号Ｖｉを第１のオペアンプ４１及び第２のオペアンプ５１により反転増幅することで生成される第２の出力信号に相当する。
（Ｖｏｃ−Ｖｏｄ）／Ｖｉ＝１＋（２・Ｒｉｃ／Ｒｏｃ）＝Ｖｏ／Ｖｉ  …（７）
【００８３】
信号処理回路８０Ｂは、第１の出力信号Ｖｏｃと第２の出力信号Ｖｏｄの差分を演算することで角速度信号を生成する。出力信号ＶｏｃとＶｏｄとは、Ｖｒを基準とした差動の関係にあるため、両信号の差分をとることで、上記基本増幅回路の２倍のダイナミックレンジ（２・Ｖｄ）が得られることになる。また、本実施形態の増幅回路２０Ｂは上記基本増幅回路と同一のゲインを有するため、検出感度を損なうことなく、角速度信号を生成することができる。
【００８４】
以上のように、本実施形態によれば、上述の第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。本実施形態の増幅回路２０Ｂは、図２に示した増幅回路２０として構成することができる。なお、角速度の検出方向にヨー方向及びピッチ方向の２方向を有する場合には、上記構成の増幅回路２０Ｂが各方向の角速度検出にそれぞれ個別に用いられる。
【００８５】
＜第３の実施形態＞
図９は、本発明の第３の実施形態に係る角速度信号の増幅回路の構成を示す回路図である。図において、図６と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【００８６】
本実施形態の増幅回路２０Ｃは、非反転増幅器４０ａ（第１の増幅回路部）と、第１の反転増幅器５０ｙ（第２の増幅回路部）と、第２の反転増幅器５０ｐ（第２の増幅回路部）とを備える。第１の反転増幅器５０ｙ及び第２の反転増幅器５０ｐと、非反転増幅器４０ａとの間には、スイッチ回路１００Ｃが配置され、非反転増幅器４０ａの出力側には、信号処理回路８０Ｃが配置される。
【００８７】
第１及び第２の反転増幅器５０ｙ、５０ｐはそれぞれ、図６に示した反転増幅器５０と同様な構成を有しており、オペアンプ５１ｙ、５１ｐと、第１の負帰還抵抗５２ｙ、５２ｐと、第２の負帰還抵抗５３ｙ、５３ｐとを有する。抵抗５２ｙ、５２ｐ、５３ｙ、５３ｐの抵抗値はいずれもＲｎである。第１及び第２の反転増幅器５０ｙ、５０ｐの各々の出力側は、スイッチ回路１００Ｃを介してハイパスフィルタ３０に接続されており、このハイパスフィルタ３０の出力側は非反転増幅器４０ａの非反転入力端子（＋）に接続されている。
【００８８】
ヨー方向の角速度を検出するセンサ素子１０ｙは検出信号Ｖｉｙを出力し、ピッチ方向の角速度を検出するセンサ素子１０ｐは検出信号Ｖｉｐを出力する。検出信号Ｖｉｙ、Ｖｉｐは、スイッチ回路１００Ｃを介してハイパスフィルタ３０に入力可能に構成されている。ハイパスフィルタ３０は、スイッチ回路１００Ｃから出力される各種入力信号から基準電位Ｖｒに対して変化する角速度に応じた電気信号のドリフト成分を除去する。非反転増幅器４０ａは、ハイパスフィルタ３０を通過した検出信号Ｖｉｙ、Ｖｉｐを上記第１のゲインで非反転増幅した出力信号Ｖｏｙ１、Ｖｏｐ１（第１の出力信号）を生成する（第１の増幅回路部）。
【００８９】
また、検出信号Ｖｉｙ、Ｖｉｐは、第１及び第２の反転増幅器５０ｙ、５０ｐの入力端子に入力される。第１及び第２の反転増幅器５０ｙ、５０ｐは、検出信号Ｖｉｙ、Ｖｉｐをゲイン１で反転増幅した出力信号Ｖｉｙ２、Ｖｉｐ２（第３の出力信号）を生成する。そして、第１及び第２の反転増幅器５０ｙ、５０ｐは、その出力信号Ｖｉｙ２、Ｖｉｐ２を非反転増幅器４０ａへ入力することで当該出力信号を上記第１のゲインで非反転増幅した出力信号Ｖｏｙ２、Ｖｏｐ２（第２の出力信号）を生成させる（第２の増幅回路部）。ここでは、第１及び第２の反転増幅器５０ｙ、５０ｐから出力される上記第３の出力信号のうち、第１の反転増幅器５０ｙから出力される信号Ｖｉｙ２を第４の出力信号といい、第２の反転増幅器５０ｐから出力される信号Ｖｉｐ２を第５の出力信号という。
【００９０】
スイッチ回路１００Ｃは、４つのスイッチ部１０１、１０２、１０３、１０４を有する。スイッチ部１０１は、非反転増幅器４０ａに対する検出信号Ｖｉｙの入力及びその遮断を切り替える。スイッチ部１０２は、非反転増幅器４０ａに対する第１の反転増幅器５０ｙの出力信号Ｖｉｙ２の入力及びその遮断を切り替える。スイッチ部１０３は、非反転増幅器４０ａに対する検出信号Ｖｉｐの入力及びその遮断を切り替える。スイッチ部１０４は、非反転増幅器４０ａに対する第２の反転増幅器５０ｐの出力信号Ｖｉｐ２の入力及びその遮断を切り替える。
【００９１】
スイッチ部１０１〜１０４は、信号処理回路８０Ｃからスイッチ回路１００Ｃへ入力されるセレクト信号Ｓ０及びＳ１によって切り替えられる（バイラテラルスイッチ）。セレクト信号Ｓ０及びＳ１はそれぞれハイレベルとローレベルとを有し、これら信号レベルの組み合わせによって、オン状態とされるスイッチ部が決定される。１つのスイッチ部がオン状態のとき、他のすべてのスイッチ部はオフ状態とされる。
【００９２】
本実施形態では、信号Ｓ０及びＳ１がいずれもローレベルのとき、スイッチ部１０１がオン状態とされ、信号Ｓ０及びＳ１がいずれもハイレベルのとき、スイッチ部１０４がオン状態とされる。また、信号Ｓ０がローレベル及び信号Ｓ１がハイレベルのとき、スイッチ部１０２がオン状態とされ、信号Ｓ０がハイレベル及び信号Ｓ１がローレベルのとき、スイッチ部１０３がオン状態とされる。
【００９３】
スイッチ回路１００Ｃは、第１の出力信号Ｖｏｙ１又はＶｏｐ１が増幅回路２０Ｃから出力され、信号処理回路８０Ｃへ入力される第１の状態と、第２の出力信号Ｖｏｙ２又はＶｏｐ２が増幅回路２０Ｃから出力され、信号処理回路８０Ｃへ入力される第２の状態とを選択的に切り替える。本実施形態では、上記第１の状態のうち、第１の出力信号Ｖｏｙ１が信号処理回路８０Ｃへ入力される状態を第１のスイッチング状態といい、第１の出力信号Ｖｏｐ１が増幅回路２０Ｃから出力される状態を第２のスイッチング状態という。一方、上記第２の状態のうち、第２の出力信号Ｖｏｙ２が増幅回路２０Ｃから出力される状態を第３のスイッチング状態といい、第２の出力信号Ｖｏｐ２が増幅回路２０Ｃから出力される状態を第４のスイッチング状態という。
【００９４】
したがって、図９に示す増幅回路２０Ｃにおいては、スイッチ部１０１がオン状態のとき上記第１のスイッチング状態となり、スイッチ部１０３がオン状態のとき上記第２のスイッチング状態となる。また、スイッチ部１０２がオン状態のとき上記第３のスイッチング状態となり、スイッチ部１０４がオン状態のとき上記第４のスイッチング状態となる。この場合、スイッチ部１０１、１０３は、第１の増幅回路部（非反転増幅器４０ａ）に対する検出信号Ｖｉｙ、Ｖｉｐの入力を制限可能な第１のスイッチ回路部に相当する。また、スイッチ部１０２、１０４は、第１の増幅回路部（非反転増幅器４０ａ）に対する上記第３の出力信号（第４の出力信号Ｖｉｙ２、第５の出力信号Ｖｉｐ２）の入力を制限可能な第２のスイッチ部に相当する。
【００９５】
図２２は、信号処理回路８０Ｃを含む制御部９０（図２）の構成を示すブロック図である。信号処理回路８０Ｃは、Ａ／Ｄコンバータ８０１と、撮影状況判断部８０２と、積分回路８０３と、ゲイン調整回路８０４と、発振器８０５とを有する。手振れ補正機構９２は、Ｄ／Ａコンバータ９２１と、レンズドライバ９２２とを有する。
【００９６】
増幅回路２０Ｃからの出力信号Voutは、差動信号を含む時系列のアナログ信号である。この信号が信号処理回路８０Ｃに入力され、Ａ／Ｄコンバータ８０１でデジタル信号に変換される。また、信号Voutは発振器８０５からのデジタル信号Ｓ０とＳ１で制御される。撮影状況判断部８０２は、信号Ｖoutを記憶可能な適宜のメモリを有し、第１の出力信号（Ｖｏｙ１、Ｖｏｐ１）と第２の出力信号（Ｖｏｙ２、Ｖｏｐ２）との差分を演算することで角速度信号を生成する。すなわち、（Ｖｏｙ１−Ｖｏｙ２）を演算することでヨー方向の角速度信号が生成され、（Ｖｏｐ１−Ｖｏｐ２）を演算することでピッチ方向の角速度信号が生成される。撮影状況判断部８０２は、上記の時系列な信号を個別に認識し、その挙動からカメラのパンニングや三脚の状態を推定する。その推定に応じて、積分回路８０３における信号Voutを手ぶれの角度に変換するための積分をコントロールする。ゲイン調整回路８０４は、この手ぶれの角度やズーム、フォーカスの状況に応じてゲイン調整し、手ぶれ補正の目標値である信号を得る。決定された目標値の信号は、手振れ補正機構９２のＤ／Ａコンバータ９２１に入力され、再びアナログ信号に変換される。この信号をレンズドライバ９２２に入力することで、光学系６２（図２）の補正レンズ６２１を駆動し、手ぶれの補正がされる。
【００９７】
以上のように構成される本実施形態の増幅回路２０Ｃにおいて、ヨー方向のセンサ素子１０ｙの出力Ｖｙ１とピッチ方向のセンサ素子１０ｐの出力Ｖｐ１は、各々独立して入力される。スイッチ回路１００Ｃは、信号処理回路８０Ｃから供給されるセレクト信号Ｓ０、Ｓ１に基づいてスイッチ部１０１〜１０４を順次切り替えることで、信号Ｖｉｙ、Ｖｉｙ２、Ｖｉｐ及びＶｉｐ２を時系列の信号に変換し、ハイパスフィルタ３０及び非反転増幅器４０ａへ入力する。
【００９８】
非反転増幅器４０ａは、ハイパスフィルタ３０によって基準電位Ｖｒに対して変化する角速度に応じた電気信号のドリフト成分が除去された入力信号を第１のゲイン（１＋（Ｒｏａ／Ｒｉａ））で増幅し、その出力信号（Ｖｏｕｔ）を信号処理回路８０Ｃへ入力する。非反転増幅器４０ａの出力信号Ｖｏｕｔは、Ｖｏｙ１、Ｖｏｙ２、Ｖｏｐ１及びＶｏｐ２の時系列信号である。図１０は、セレクト信号Ｓ０、Ｓ１の信号レベルの時間変化と、非反転増幅器４０ａの出力信号Ｖｏｕｔの時間変化の一例を示している。図示の例では、非反転増幅器４０は、Ｖｏｙ１、Ｖｏｙ２、Ｖｏｐ１及びＶｏｐ２の順で出力信号を生成する。また、ヨー方向の角速度がピッチ方向の角速度よりも大きい例を示しているが、勿論これに限られない。
【００９９】
信号処理回路８０Ｃは、非反転増幅器４０ａからの出力信号を順次取り込み、Ｖｏｙ１とＶｏｙ２との差分信号、及びＶｏｐ１とＶｏｐ２との差分信号をそれぞれ演算することで、ヨー方向及びピッチ方向についての角速度信号をそれぞれ生成する。出力信号Ｖｏｙ１とＶｏｙ２、Ｖｏｐ１とＶｏｐ２は、Ｖｒを基準とした差動の関係にあるため、両信号の差分をとることで、上記基本増幅回路の２倍のダイナミックレンジ（２・Ｖｄ）が得られることになる。本実施形態の増幅回路２０Ｃは、上記基本増幅回路と同一のゲインを有するため、検出感度を損なうことなく、角速度信号を生成することができる。
【０１００】
また、本実施形態によれば、単一の非反転増幅器４０ａによってヨー方向及びピッチ方向の検出信号の増幅処理が可能であるため、部品数の削減を図ることが可能となる。さらに、出力信号Ｖｏｙ１、Ｖｏｙ２、Ｖｏｐ１及びＶｏｐ２を時系列的に信号処理回路８０Ｃへ入力するため、信号処理回路８０Ｃの入力端子やＡ／Ｄ変換器が１つで済むという利点がある。
【０１０１】
スイッチ回路１００Ｃの各スイッチ部１０１〜１０４による上記第１〜第４のスイッチング状態の切替周波数は、４００Ｈｚ以上とすることができる。ヨー方向及びピッチ方向の角速度の検出周波数は１００Ｈｚ（１０ｍｓｅｃ）以下であるため、上記スイッチング状態の切替周波数を４００Ｈｚ以上（切替時間１ｍｓｅｃ以下）とすることで、１００Ｈｚ以下での各方向の角速度を高精度に検出することができる。また、一般にカメラのシャッタースピードが遅い（露光時間が長い）ほど手振れ写真が発生しやすくなる。このため、手振れ写真の発生を効果的に抑制するためには、シャッタースピードを早くするのが好ましく、例えば、４ｍｓｅｃ以下とする。この場合、上記各スイッチング状態を１ｍｓｅｃ以下となるように切替周波数を設定することで、手振れ写真の発生を効果的に抑えることが可能となる。
【０１０２】
＜第４の実施形態＞
図１１は、本発明の第４の実施形態に係る角速度信号の増幅回路の構成を示す回路図である。図において、図６と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【０１０３】
本実施形態の増幅回路２０Ｄは、非反転増幅器４０ａ（第１の増幅回路部）と、反転増幅器５０（第２の増幅回路部）とを備える。反転増幅器５０の入力側及び出力側には、スイッチ回路１００Ｄが配置される。また、非反転増幅器４０ａの入力側には、ハイパスフィルタ３０が配置され、非反転増幅器４０ａの出力側には、信号処理回路８０Ｄが配置される。
【０１０４】
反転増幅器５０は、図６に示した反転増幅器５０と同様な構成を有している。反転増幅器５０の出力側は、スイッチ回路１００Ｄを介してハイパスフィルタ３０に接続されており、このハイパスフィルタ３０の出力側は非反転増幅器４０ａの非反転入力端子（＋）に接続されている。
【０１０５】
ヨー方向の角速度を検出するセンサ素子１０ｙは検出信号Ｖｉｙを出力し、ピッチ方向の角速度を検出するセンサ素子１０ｐは検出信号Ｖｉｐを出力する。検出信号Ｖｉｙ、Ｖｉｐは、スイッチ回路１００Ｄを介してハイパスフィルタ３０に入力可能に構成されている。ハイパスフィルタ３０は、スイッチ回路１００Ｄから出力される各種入力信号から基準電位Ｖｒに対して変化する角速度に応じた電気信号のドリフト成分を除去する。非反転増幅器４０ａは、ハイパスフィルタ３０を通過した検出信号Ｖｉｙ、Ｖｉｐを上記第１のゲインで非反転増幅した出力信号Ｖｏｙ１、Ｖｏｐ１（第１の出力信号）を生成する（第１の増幅回路部）。
【０１０６】
また、検出信号Ｖｉｙ、Ｖｉｐは、スイッチ回路１００Ｄを介して反転増幅器５０の入力端子に入力される。反転増幅器５０は、検出信号Ｖｉｙ、Ｖｉｐをゲイン１で反転増幅した出力信号Ｖｉｙ２、Ｖｉｐ２（第３の出力信号）を生成する。そして、反転増幅器５０は、その出力信号Ｖｉｙ２、Ｖｉｐ２を非反転増幅器４０ａへ入力することで当該出力信号を上記第１のゲインで非反転増幅した出力信号Ｖｏｙ２、Ｖｏｐ２（第２の出力信号）を生成させる（第２の増幅回路部）。本実施形態では、単一の反転増幅器５０によって、検出信号Ｖｉｙに関する出力信号Ｖｉｙ２（第４の出力信号）と、検出信号Ｖｉｐに関する出力信号Ｖｉｐ２（第５の出力信号）を生成する。反転増幅器５０に対する検出信号Ｖｉｙの入力と検出信号Ｖｉｐの入力は、スイッチ回路１００Ｄによって制御される。
【０１０７】
スイッチ回路１００Ｄは、５つのスイッチ部１１１、１１２、１１３、１１４及び１１５を有する。スイッチ部１１１は、非反転増幅器４０ａに対する検出信号Ｖｉｙの入力及びその遮断を切り替える。スイッチ部１１２は、反転増幅器５０に対する検出信号Ｖｉｙの入力及びその遮断を切り替える。スイッチ部１１３は、非反転増幅器４０ａに対する検出信号Ｖｉｐの入力及びその遮断を切り替える。スイッチ部１１４は、反転増幅器５０に対する検出信号Ｖｉｐの入力及びその遮断を切り替える。そして、スイッチ部１１５は、非反転増幅器４０ａに対する反転増幅器５０の出力信号Ｖｉｙ２、Ｖｉｐ２の入力及びその遮断を切り替える。
【０１０８】
スイッチ部１１１〜１１５は、信号処理回路８０Ｄからスイッチ回路１００Ｄへ入力されるセレクト信号Ｓ０及びＳ１によって切り替えられる（バイラテラルスイッチ）。セレクト信号Ｓ０及びＳ１はそれぞれハイレベルとローレベルとを有し、これら信号レベルの組み合わせによって、オン状態とされるスイッチ部が決定される。１つ又は２つのスイッチ部がオン状態のとき、他のすべてのスイッチ部はオフ状態とされる。
【０１０９】
本実施形態では、信号Ｓ０及びＳ１がいずれもローレベルのとき、スイッチ部１１１がオン状態とされ、信号Ｓ０及びＳ１がいずれもハイレベルのとき、スイッチ部１１４及び１１５がオン状態とされる。また、信号Ｓ０がローレベル及び信号Ｓ１がハイレベルのとき、スイッチ部１１２及び１１５がオン状態とされ、信号Ｓ０がハイレベル及び信号Ｓ１がローレベルのとき、スイッチ部１１３がオン状態とされる。
【０１１０】
スイッチ回路１００Ｄは、第１の出力信号Ｖｏｙ１又はＶｏｐ１が増幅回路２０Ｄから出力される第１の状態と、第２の出力信号Ｖｏｙ２又はＶｏｐ２が増幅回路２０Ｄから出力される第２の状態とを選択的に切り替える。本実施形態では、上記第１の状態のうち、第１の出力信号Ｖｏｙ１が増幅回路２０Ｄから出力される状態を第１のスイッチング状態といい、第１の出力信号Ｖｏｐ１が増幅回路２０Ｄから出力される状態を第２のスイッチング状態という。一方、上記第２の状態のうち、第２の出力信号Ｖｏｙ２が増幅回路２０Ｄから出力される状態を第３のスイッチング状態といい、第２の出力信号Ｖｏｐ２が増幅回路２０Ｄから出力される状態を第４のスイッチング状態という。
【０１１１】
したがって、図１１に示す増幅回路２０Ｄにおいては、スイッチ部１１１がオン状態のとき上記第１のスイッチング状態となり、スイッチ部１１３がオン状態のとき上記第２のスイッチング状態となる。また、スイッチ部１１２及び１１５がオン状態のとき上記第３のスイッチング状態となり、スイッチ部１１４及び１１５がオン状態のとき上記第４のスイッチング状態となる。この場合、スイッチ部１１１、１１３は、第１の増幅回路部（非反転増幅器４０ａ）に対する検出信号Ｖｉｙ、Ｖｉｐの入力を制限可能な第１のスイッチ回路部に相当する。また、スイッチ部１１２、１１４及び１１５は、第１の増幅回路部（非反転増幅器４０ａ）に対する上記第３の出力信号（第４の出力信号Ｖｉｙ２、第５の出力信号Ｖｉｐ２）の入力を制限可能な第２のスイッチ部に相当する。
【０１１２】
信号処理回路８０Ｄは、スイッチ回路１００Ｄに入力するセレクト信号Ｓ０、Ｓ１を生成する信号生成部と、非反転増幅器４０ａから出力される信号を記憶可能な適宜のメモリを有する。そして、非反転増幅器４０ａから出力される第１の出力信号（Ｖｏｙ１、Ｖｏｐ１）と第２の出力信号（Ｖｏｙ２、Ｖｏｐ２）との差分を演算することで角速度信号を生成する。すなわち、信号処理回路８０Ｄは、（Ｖｏｙ１−Ｖｏｙ２）を演算することでヨー方向の角速度信号を生成し、（Ｖｏｐ１−Ｖｏｐ２）を演算することでピッチ方向の角速度信号を生成する。
【０１１３】
以上のように構成される本実施形態の増幅回路２０Ｄにおいて、スイッチ回路１００Ｄは、信号処理回路８０Ｄから供給されるセレクト信号Ｓ０、Ｓ１に基づいてスイッチ部１１１〜１１５を順次切り替えることで、信号Ｖｉｙ、Ｖｉｙ２、Ｖｉｐ及びＶｉｐ２を時系列の信号に変換し、ハイパスフィルタ３０及び非反転増幅器４０ａへ入力する。反転増幅器５０は、検出信号Ｖｉｙが入力されたときはその信号Ｖｉｙをゲイン１で反転増幅することで第４の出力信号Ｖｉｙ２を生成し、検出信号Ｖｉｐが入力されたときはその信号Ｖｉｐをゲイン１で反転増幅することで第５の出力信号Ｖｉｐ２を生成する。
【０１１４】
非反転増幅器４０ａは、ハイパスフィルタ３０によって基準電位Ｖｒに対して変化する角速度に応じた電気信号のドリフト成分が除去された入力信号を第１のゲイン（１＋（Ｒｏａ／Ｒｉａ））で増幅し、その出力信号（Ｖｏｕｔ）を信号処理回路８０Ｄへ入力する。非反転増幅器４０の出力信号Ｖｏｕｔは、Ｖｏｙ１、Ｖｏｙ２、Ｖｏｐ１及びＶｏｐ２の時系列信号である。図１２は、セレクト信号Ｓ０、Ｓ１の信号レベルの時間変化と、非反転増幅器４０ａの出力信号Ｖｏｕｔの時間変化の一例を示している。図示の例では、非反転増幅器４０は、Ｖｏｙ１、Ｖｏｙ２、Ｖｏｐ１及びＶｏｐ２の順で出力信号を生成する。また、ヨー方向の角速度がピッチ方向の角速度よりも大きい例を示しているが、勿論これに限られない。
【０１１５】
信号処理回路８０Ｄは、非反転増幅器４０ａからの出力信号を順次取り込み、Ｖｏｙ１とＶｏｙ２との差分信号、及びＶｏｐ１とＶｏｐ２との差分信号をそれぞれ演算することで、ヨー方向及びピッチ方向についての角速度信号をそれぞれ生成する。出力信号Ｖｏｙ１とＶｏｙ２、Ｖｏｐ１とＶｏｐ２は、Ｖｒを基準とした差動の関係にあるため、両信号の差分をとることで、上記基本増幅回路の２倍のダイナミックレンジ（２・Ｖｄ）が得られることになる。本実施形態の増幅回路２０Ｄは、上記基本増幅回路と同一のゲインを有するため、検出感度を損なうことなく、角速度信号を生成することができる。
【０１１６】
また、本実施形態によれば、単一の非反転増幅器４０ａと単一の反転増幅器５０によってヨー方向及びピッチ方向の検出信号の増幅処理が可能であるため、部品数の削減を図ることが可能となる。さらに、出力信号Ｖｏｙ１、Ｖｏｙ２、Ｖｏｐ１及びＶｏｐ２を時系列的に信号処理回路８０Ｄへ入力するため、信号処理回路８０Ｄの入力端子やＡ／Ｄ変換器が１つで済むという利点がある。
【０１１７】
なお、本実施形態においてもスイッチ回路１００Ｄの上記第１〜第４のスイッチング状態の切替周波数は、４００Ｈｚ以上とされる。これにより、ヨー方向及びピッチ方向の角速度を高精度に検出することができる。また、上記各スイッチング状態を１ｍｓｅｃ以下となるように切替周波数を設定することで、手振れ写真の発生を効果的に抑えることが可能となる。
【０１１８】
［第４実施形態変形例］
次に、第４実施形態の変形例について説明する。第４実施形態の変形例の説明では、増幅回路が反転増幅器と反転増幅器との組み合わせにより構成される場合について説明する。
【０１１９】
図２４は、増幅回路が反転増幅器と反転増幅器との組み合わせにより構成される場合の一例を示す図である。
図２４に示すように、この変形例に係る増幅回路２０Ｊでは、図１１に示した非反転増幅器４０ａが、反転増幅器１４０に置換されて構成されている。
【０１２０】
反転増幅器１４０は、図２３で説明した反転増幅器１４０と同様の構成であり、オペアンプ１４５と、第１の負帰還抵抗４２と、第２の負帰還抵抗４３とを含む反転増幅部１４１と、オペアンプ１４６を含むボルテージフォロア１４２とを有する。
【０１２１】
スイッチ回路１００Ｄは、信号処理回路８０Ｄから供給されるセレクト信号Ｓ０、Ｓ１に基づいてスイッチ部１１１〜１１５を順次切り替えることで、信号Ｖｉｙ、Ｖｉｙ２、Ｖｉｐ及びＶｉｐ２を時系列の信号に変換し、ハイパスフィルタ３０及び反転増幅器１４０へ入力する。反転増幅器５０は、検出信号Ｖｉｙが入力されたときはその信号Ｖｉｙをゲイン１で反転増幅することで信号Ｖｉｙ２を生成し、検出信号Ｖｉｐが入力されたときはその信号Ｖｉｐをゲイン１で反転増幅することで信号Ｖｉｐ２を生成する。
【０１２２】
反転増幅器１４０のボルテージフォロア１４２は、ハイパスフィルタ３０によってドリフト成分が除去された入力信号を高インピーダンスから低インピーダンスへ変換して反転増幅部１４１へ出力する。反転増幅部１４１は、ボルテージフォロア１４２から出力された信号をゲイン（Ｒｏａ／Ｒｉａ）で反転増幅し、その出力信号（Ｖｏｕｔ）を出力端子を介して信号処理回路８０Ｄへ出力する。反転増幅器１４０の出力信号Ｖｏｕｔは、Ｖｏｙ１、Ｖｏｙ２、Ｖｏｐ１及びＶｏｐ２の時系列信号である。
【０１２３】
この第４実施形態の変形例においても、上記第４実施形態と、同様の効果を奏する。すなわち、出力信号Ｖｏｙ１とＶｏｙ２、Ｖｏｐ１とＶｏｐ２は、Ｖｒを基準とした差動の関係にあるため、両信号の差分をとることで、上記基本増幅回路の２倍のダイナミックレンジ（２・Ｖｄ）が得られることになる。また、増幅回路２０Ｊは、上記基本増幅回路と同一のゲインを有するため、検出感度を損なうことなく、角速度信号を生成することができる。
【０１２４】
＜第５の実施形態＞
図１３は、本発明の第５の実施形態に係る角速度信号の増幅回路の構成を示す回路図である。なお、図において、図１１と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【０１２５】
本実施形態の増幅回路２０Ｅは、図１１に示した増幅回路２０Ｄに対して、非反転増幅器４０ａのゲイン（第１のゲイン）を可変に設定可能なゲイン可変回路２０１をさらに備えた構成を有している。ゲイン可変回路２０１は、非反転増幅器４０ａの負帰還抵抗を調整可能に構成することで、非反転増幅器４０ａのゲイン（第１のゲイン）を可変に設定可能とする。
【０１２６】
ゲイン可変回路２０１は、互いに並列的に接続された第１の負帰還抵抗４２ａ及び４２ｂと、互いに直列的に接続された第２の可変抵抗４３ａ及び４３ｂとを有する。抵抗４２ａ、４２ｂ、４３ａ及び４３ｂの抵抗値は、それぞれＲｉａ、Ｒｉｂ、Ｒｏａ及びＲｏｂである。ゲイン可変回路２０１は、オペアンプ４１に対する抵抗４２ｂの接続を無効とすることが可能な第１のスイッチ４４と、オペアンプ４１に対する抵抗４３ｂの接続を無効とすることが可能な第２のスイッチ４５とをさらに有する。第１のスイッチ４４は、抵抗４２ｂに対して直列に接続され、第２のスイッチ４５は、抵抗４３ｂに対して並列的に接続される。第１のスイッチ４４は、抵抗４２ｂに比べてはるかに小さいオン抵抗値を有し、第２のスイッチ４５は、抵抗４３ｂに比べてはるかに小さいオン抵抗値を有するものとする。
【０１２７】
第１及び第２のスイッチ４４及び４５は、切替信号Ｓ２及びＳ３の信号レベルでそれぞれ切り替えられる。例えば、第１のスイッチ４４は、切替信号Ｓ２がハイレベルのときにオンとなり、ローレベルのときにオフとなる。同様に、第２のスイッチ４５は、切替信号Ｓ３がハイレベルのときにオンとなり、ローレベルのときにオフとなる。切替信号Ｓ２、Ｓ３は、信号処理回路８０Ｄから出力されてもよいし、他の制御回路から出力されてもよい。また、第１及び第２のスイッチ４４、４５は、一度設定されるとその状態が不変となるような構成とされるが、勿論これに限られず電子機器の動作中に適宜変更可能に構成されてもよい。
【０１２８】
抵抗値Ｒｉａ、Ｒｉｂ、Ｒｏａ及びＲｏｂの各値は特に限定されず、適宜の値を設定することが可能である。例えば、Ｒｉａ＝Ｒｉｂ＝Ｒ／５、Ｒｏａ＝Ｒｏｂ＝５Ｒとすると、スイッチ４４、４５がいずれもオンのとき、非反転増幅器４０ａのゲインは５１（倍）となる。また、スイッチ４４がオン、スイッチ４５がオフのときのゲインは１０１（倍）、スイッチ４４がオフ、スイッチ４５がオンのときのゲインは２６(倍)となる。そして、スイッチ４４、４５がいずれもオフのときのゲインは５１(倍)となる。
【０１２９】
上記構成の増幅回路２０Ｅによれば、非反転増幅器４０ａのゲインを信号処理回路８０Ｄの処理能力や機器や仕様あるいは用途に応じて最適化することができるため、共通の回路構造を用いて機器ごとに個別にゲインを設定できるという利点がある。例えば、カメラ、カーナビゲーションシステム、ゲームコントローラ等のように異種の電子機器に対して、要求される個々のゲインに容易に対応することができる増幅回路を提供することが可能となる。
【０１３０】
図１４（Ａ）〜（Ｃ）は、ゲイン可変回路の構成の変形例を示す要部の回路図である。図において、図１３と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【０１３１】
図１４（Ａ）に示すゲイン可変回路２０２は、抵抗４２ｂ及び４３ｂをそれぞれ抵抗４２ａ及び４３ａに対して並列的に接続した構成例である。この場合、スイッチ４４、４５は、抵抗４２ｂ、４３ｂに対してそれぞれ直列的に接続される。図１４（Ｂ）に示すゲイン可変回路２０３は、抵抗４２ｂ及び４２ｂをそれぞれ抵抗４２ａ及び４３ａに対して直列的に接続した構成例である。この場合、スイッチ４４、４５は、抵抗４２ｂ、４３ｂに対してそれぞれ並列的に接続される。図１４（Ｃ）に示すゲイン可変回路２０４は、抵抗４２ｂを抵抗４２ａに対して直列的に、かつ、抵抗４３ｂを抵抗４３ａに対して並列的に接続した構成例である。この場合、スイッチ４４は抵抗４２ｂに対して並列的に接続され、スイッチ４５は抵抗４３ａに対して直列的に接続される。
【０１３２】
図１４（Ａ）〜（Ｃ）の構成例においても、上述と同様の作用効果を得ることができる。なお、図１３及び図１４に示したように、ゲイン可変回路を２つのスイッチ４４、４５で構成したが、いずれか一方を省略したり、各抵抗の少なくともいずれかを可変抵抗で構成したりしてもよい。
【０１３３】
＜第６の実施形態＞
図１５は、本発明の第６の実施形態に係る角速度信号の増幅回路の構成を示す回路図である。図において、図６と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【０１３４】
本実施形態の増幅回路２０Ｆは、非反転増幅器４０ａ（第１の増幅回路部）と、反転増幅器５０（第２の増幅回路部）とを備える。反転増幅器５０の入力側及び出力側には、スイッチ回路１００Ｆが配置される。また、非反転増幅器４０ａの入力側には、ハイパスフィルタ３０が配置され、非反転増幅器４０ａの出力側には、信号処理回路８０Ｆが配置される。
【０１３５】
反転増幅器５０は、図６に示した反転増幅器５０と同様な構成を有している。反転増幅器５０の出力側は、スイッチ回路１００Ｆを介してハイパスフィルタ３０に接続されており、このハイパスフィルタ３０の出力側は非反転増幅器４０ａの非反転入力端子（＋）に接続されている。
【０１３６】
ヨー方向の角速度を検出するセンサ素子１０ｙは検出信号Ｖｉｙを出力し、ピッチ方向の角速度を検出するセンサ素子１０ｐは検出信号Ｖｉｐを出力する。検出信号Ｖｉｙ、Ｖｉｐは、スイッチ回路１００Ｆを介してハイパスフィルタ３０に入力可能に構成されている。ハイパスフィルタ３０は、スイッチ回路１００Ｆから出力される各種入力信号から基準電位Ｖｒに対して変化する角速度に応じた電気信号のドリフト成分を除去する。非反転増幅器４０ａは、ハイパスフィルタ３０を通過した検出信号Ｖｉｙ、Ｖｉｐを上記第１のゲインで非反転増幅した出力信号Ｖｏｙ１、Ｖｏｐ１（第１の出力信号）を生成する（第１の増幅回路部）。
【０１３７】
また、検出信号Ｖｉｙ、Ｖｉｐは、スイッチ回路１００Ｆを介して反転増幅器５０の入力端子に入力される。反転増幅器５０は、検出信号Ｖｉｙ、Ｖｉｐをゲイン１で反転増幅した出力信号Ｖｉｙ２、Ｖｉｐ２（第３の出力信号）を生成する。そして、反転増幅器５０は、その出力信号Ｖｉｙ２、Ｖｉｐ２を非反転増幅器４０ａへ入力することで当該出力信号を上記第１のゲインで非反転増幅した出力信号Ｖｏｙ２、Ｖｏｐ２（第２の出力信号）を生成させる（第２の増幅回路部）。本実施形態では、単一の反転増幅器５０によって、検出信号Ｖｉｙに関する出力信号Ｖｉｙ２（第４の出力信号）と、検出信号Ｖｉｐに関する出力信号Ｖｉｐ２（第５の出力信号）を生成する。反転増幅器５０に対する検出信号Ｖｉｙの入力と検出信号Ｖｉｐの入力は、スイッチ回路１００Ｆによって制御される。
【０１３８】
スイッチ回路１００Ｆは、４つのスイッチ部１２１、１２２、１２３及び１２４を有する、スイッチ部１２１及び１２３は、非反転増幅器４０ａ及び反転増幅器５０に対する検出信号Ｖｉｙの入力及びその遮断を切り替える。スイッチ部１２２及び１２３は、非反転増幅器４０ａ及び反転増幅器５０に対する検出信号Ｖｉｐの入力及びその遮断を切り替える。スイッチ部１２４は、非反転増幅器４０ａに対する出力信号Ｖｉｙ２、Ｖｉｐ２の入力及びその遮断を切り替える。
【０１３９】
スイッチ部１２１〜１２４は、信号処理回路８０Ｆからスイッチ回路１００Ｆへ入力されるセレクト信号Ｓ０及びＳ１によって切り替えられる（バイラテラルスイッチ）。セレクト信号Ｓ０及びＳ１はそれぞれハイレベルとローレベルとを有し、これら信号レベルの組み合わせによって、オン状態とされるスイッチ部が決定される。オン状態とされるスイッチ部は２つであり、このとき他の２つのスイッチ部はオフ状態とされる。
【０１４０】
本実施形態では、信号Ｓ０及びＳ１がいずれもローレベルのとき、スイッチ部１２１及び１２３がオン状態とされ、信号Ｓ０及びＳ１がいずれもハイレベルのとき、スイッチ部１２２及び１２４がオン状態とされる。また、信号Ｓ０がローレベル及び信号Ｓ１がハイレベルのとき、スイッチ部１２１及び１２４がオン状態とされ、信号Ｓ０がハイレベル及び信号Ｓ１がローレベルのとき、スイッチ部１２２及び１２３がオン状態とされる。
【０１４１】
スイッチ回路１００Ｆは、第１の出力信号Ｖｏｙ１又はＶｏｐ１が信号処理回路８０Ｆへ入力される第１の状態と、第２の出力信号Ｖｏｙ２又はＶｏｐ２が信号処理回路８０Ｆへ入力される第２の状態とを選択的に切り替える。本実施形態では、上記第１の状態のうち、第１の出力信号Ｖｏｙ１が信号処理回路８０Ｆへ入力される状態を第１のスイッチング状態といい、第１の出力信号Ｖｏｐ１が信号処理回路８０Ｆへ入力される状態を第２のスイッチング状態という。一方、上記第２の状態のうち、第２の出力信号Ｖｏｙ２が信号処理回路８０Ｆへ入力される状態を第３のスイッチング状態といい、第２の出力信号Ｖｏｐ２が信号処理回路８０Ｆへ入力される状態を第４のスイッチング状態という。
【０１４２】
したがって、図１５に示す増幅回路２０Ｆにおいては、スイッチ部１２１及び１２３がオン状態のとき上記第１のスイッチング状態となり、スイッチ部１２２及び１２３がオン状態のとき上記第２のスイッチング状態となる。また、スイッチ部１２１及び１２４がオン状態のとき上記第３のスイッチング状態となり、スイッチ部１２２及び１２４がオン状態のとき上記第４のスイッチング状態となる。この場合、スイッチ部１２１、１２２及び１２３は、第１の増幅回路部（非反転増幅器４０ａ）に対する検出信号Ｖｉｙ、Ｖｉｐの入力を制限可能な第１のスイッチ回路部に相当する。また、スイッチ部１２４は、第１の増幅回路部（非反転増幅器４０ａ）に対する上記第３の出力信号（第４の出力信号Ｖｉｙ２、第５の出力信号Ｖｉｐ２）の入力を制限可能な第２のスイッチ部に相当する。
【０１４３】
信号処理回路８０Ｆは、スイッチ回路１００Ｆに入力するセレクト信号Ｓ０、Ｓ１を生成する信号生成部と、非反転増幅器４０ａから出力される信号を記憶可能な適宜のメモリを有する。そして、非反転増幅器４０ａから出力される第１の出力信号（Ｖｏｙ１、Ｖｏｐ１）と第２の出力信号（Ｖｏｙ２、Ｖｏｐ２）との差分を演算することで角速度信号を生成する。すなわち、信号処理回路８０Ｆは、（Ｖｏｙ１−Ｖｏｙ２）を演算することでヨー方向の角速度信号を生成し、（Ｖｏｐ１−Ｖｏｐ２）を演算することでピッチ方向の角速度信号を生成する。
【０１４４】
以上のように構成される本実施形態の増幅回路２０Ｆにおいて、スイッチ回路１００Ｆは、信号処理回路８０Ｆから供給されるセレクト信号Ｓ０、Ｓ１に基づいてスイッチ部１２１〜１２４を順次切り替えることで、信号Ｖｉｙ、Ｖｉｙ２、Ｖｉｐ及びＶｉｐ２を時系列の信号に変換し、ハイパスフィルタ３０及び非反転増幅器４０ａへ入力する。反転増幅器５０は、検出信号Ｖｉｙが入力されたときはその信号Ｖｉｙをゲイン１で反転増幅することで第４の出力信号Ｖｉｙ２を生成し、検出信号Ｖｉｐが入力されたときはその信号Ｖｉｐをゲイン１で反転増幅することで第５の出力信号Ｖｉｐ２を生成する。
【０１４５】
非反転増幅器４０ａは、ハイパスフィルタ３０によって基準電位Ｖｒに対して変化する角速度に応じた電気信号のドリフト成分が除去された入力信号を第１のゲイン（１＋（Ｒｏａ／Ｒｉａ））で増幅し、その出力信号（Ｖｏｕｔ）を信号処理回路８０Ｆへ入力する。非反転増幅器４０の出力信号Ｖｏｕｔは、Ｖｏｙ１、Ｖｏｙ２、Ｖｏｐ１及びＶｏｐ２の時系列信号である。図１６は、スイッチ部１２１〜１２４の開閉状態と出力信号との関係を示している。図１７は、セレクト信号Ｓ０、Ｓ１の信号レベルの時間変化と、非反転増幅器４０ａの出力信号Ｖｏｕｔの時間変化の一例を示している。図示の例では、非反転増幅器４０は、Ｖｏｙ１、Ｖｏｙ２、Ｖｏｐ１及びＶｏｐ２の順で出力信号を生成する。また、ヨー方向の角速度がピッチ方向の角速度よりも大きい例を示しているが、勿論これに限られない。
【０１４６】
信号処理回路８０Ｆは、非反転増幅器４０ａからの出力信号を順次取り込み、Ｖｏｙ１とＶｏｙ２との差分信号、及びＶｏｐ１とＶｏｐ２との差分信号をそれぞれ演算することで、ヨー方向及びピッチ方向についての角速度信号をそれぞれ生成する。出力信号Ｖｏｙ１とＶｏｙ２、Ｖｏｐ１とＶｏｐ２は、Ｖｒを基準とした差動の関係にあるため、両信号の差分をとることで、上記基本増幅回路の２倍のダイナミックレンジ（２・Ｖｄ）が得られることになる。本実施形態の増幅回路２０Ｆは、上記基本増幅回路と同一のゲインを有するため、検出感度を損なうことなく、角速度信号を生成することができる。
【０１４７】
また、本実施形態によれば、単一の非反転増幅器４０ａと単一の反転増幅器５０によってヨー方向及びピッチ方向の検出信号の増幅処理が可能であるため、部品数の削減を図ることが可能となる。加えて、図１１に示した増幅回路２０Ｄよりもスイッチ回路のスイッチ部の数を減らすことができるという利点がある。さらに、出力信号Ｖｏｙ１、Ｖｏｙ２、Ｖｏｐ１及びＶｏｐ２を時系列的に信号処理回路８０Ｄへ入力するため、信号処理回路８０Ｄの入力端子やＡ／Ｄ変換器が１つで済むという利点がある。
【０１４８】
なお、本実施形態においてもスイッチ回路１００Ｆの上記第１〜第４のスイッチング状態の切替周波数は、４００Ｈｚ以上とされる。これにより、ヨー方向及びピッチ方向の角速度を高精度に検出することができる。また、上記各スイッチング状態を１ｍｓｅｃ以下となるように切替周波数を設定することで、手振れ写真の発生を効果的に抑えることが可能となる。
【０１４９】
［第６実施形態変形例］
次に、第６実施形態の変形例について説明する。第６実施形態の変形例の説明では、増幅回路が、反転増幅器と、反転増幅器の組み合わせにより構成される場合について説明する。
【０１５０】
図２５は、増幅回路が反転増幅器と、反転増幅器の組み合わせにより構成される場合の一例を示す図である。
図２５に示すように、この変形例に係る増幅回路２０Ｋでは、図１５に示した非反転増幅器４０ａが、反転増幅器１４０に置換されて構成されている。
【０１５１】
反転増幅器１４０は、オペアンプ１４５と、第１の負帰還抵抗４２と、第２の負帰還抵抗４３とを含む反転増幅部１４１と、オペアンプ１４６を含むボルテージフォロア１４２とを有する。
【０１５２】
スイッチ回路１００Ｆは、信号処理回路８０Ｆから供給されるセレクト信号Ｓ０、Ｓ１に基づいてスイッチ部１２１〜１２４を順次切り替えることで、信号Ｖｉｙ、Ｖｉｙ２、Ｖｉｐ及びＶｉｐ２を時系列の信号に変換し、ハイパスフィルタ３０及び反転増幅器１４０へ入力する。反転増幅器５０は、検出信号Ｖｉｙが入力されたときはその信号Ｖｉｙをゲイン１で反転増幅することで信号Ｖｉｙ２を生成し、検出信号Ｖｉｐが入力されたときはその信号Ｖｉｐをゲイン１で反転増幅することで信号Ｖｉｐ２を生成する。
【０１５３】
反転増幅器１４０のボルテージフォロア１４２は、ハイパスフィルタ３０によってドリフト成分が除去された入力信号を高インピーダンスから低インピーダンスへ変換して反転増幅部１４１へ出力する。反転増幅部１４１は、ボルテージフォロア１４２から出力された信号をゲイン（Ｒｏａ／Ｒｉａ）で反転増幅し、その出力信号（Ｖｏｕｔ）を出力端子を介して信号処理回路８０Ｆへ出力する。反転増幅器１４０の出力信号Ｖｏｕｔは、Ｖｏｙ１、Ｖｏｙ２、Ｖｏｐ１及びＶｏｐ２の時系列信号である。
【０１５４】
この第６実施形態の変形例においても、上記第６実施形態と、同様の効果を奏する。すなわち、出力信号Ｖｏｙ１とＶｏｙ２、Ｖｏｐ１とＶｏｐ２は、Ｖｒを基準とした差動の関係にあるため、両信号の差分をとることで、上記基本増幅回路の２倍のダイナミックレンジ（２・Ｖｄ）が得られることになる。また、増幅回路２０Ｋは、上記基本増幅回路と同一のゲインを有するため、検出感度を損なうことなく、角速度信号を生成することができる。
【０１５５】
＜第７の実施形態＞
図１８は、本発明の第７の実施形態に係る角速度信号の増幅回路の構成を示す回路図である。図において、図１５と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【０１５６】
ハイパスフィルタ３０による入力信号の帯域制限を行いながら、非反転増幅器４０ａによる入力信号の適正な増幅処理を確保するためには、コンデンサ３１の入力側電極３１ａと出力側電極３０ｂとの電位差は常に０Ｖであることが好ましい。このため、コンデンサ３１の出力側電極３１ｂを抵抗３２を介して基準電位Ｖｒに接続することで、電極３１ｂの充放電を可能としている。しかしながら、コンデンサ３１の容量Ｃと抵抗３２の抵抗値Ｒとの積で定まる時定数が大きいため、電極３１ｂの充放電に時間を要し、筐体２に作用する角速度の大きさによっては、電極３１ｂの適正な充放電を確保できないことがある。電極３１ｂが適正に充放電されないと、コンデンサ３１の両端電極間に電位差が発生し、非反転増幅器４０ａの出力電圧を飽和させる場合がある。
【０１５７】
そこで本実施形態の増幅回路２０Ｇは、図１５に示した増幅回路２０Ｆに対して、ハイパスフィルタ３０を充放電させるスイッチ機構３００をさらに備えた構成を有している。スイッチ機構３００は、駆動信号Ｖｓｗに基づいて、ハイパスフィルタ３０の抵抗３２をバイパスしてコンデンサ３１の出力側電極３１ｂを基準電位Ｖｒへ接続可能である。駆動信号Ｖｓｗは、例えば信号処理回路８０Ｇにおいて生成され、出力されるが、他の制御回路で生成されてもよい。
【０１５８】
スイッチ機構３００のオン抵抗値は、ハイパスフィルタ３０の有する時定数（Ｃ・Ｒ）よりも低い値に設定される。例えば、Ｃ＝２２μＦ、Ｒ＝４７０ｋΩの場合、時定数Ｃ・Ｒは１０．３秒であり、これよりも短い時定数が得られるような抵抗値（例えば２００Ω）に設定される。これにより、コンデンサ３１の急速充放電機能を得ることができるため、検出信号の適正な増幅処理を確保することができる。
【０１５９】
また、本実施形態の増幅回路２０Ｇにおいて、スイッチ機構３００によるコンデンサ３１の充放電時は、スイッチ回路１００Ｇにおけるスイッチ部１２１〜１２３をオフとし、かつ、スイッチ部１２４をオンとする。スイッチ部１２１〜１２３をオフとすることにより、コンデンサ３１の充放電時に入力信号Ｖｉｙ、Ｖｉｙ２、Ｖｉｐ、Ｖｉｐがハイパスフィルタ３０に入力されることを防止できる。また、スイッチ部１２４をオンとすることにより、反転増幅器５０から基準電位Ｖｒに相当する入力電位をハイパスフィルタ３０に入力することができる。これにより、コンデンサ３１の入力側電極３１ａ及び出力側電極３１ｂを基準電位に合わせることができるため、電極３１ａと３１ｂとの間の電位差を０にすることができる。
【０１６０】
以上のように、本実施形態の増幅回路２０Ｇは、スイッチ部１２１〜１２３によって非反転増幅器４０ａに対する検出信号の入力を制限している時に、コンデンサ３１を急速に充放電させるスイッチ機構を備える。これにより、筐体２に作用する角速度の大きさの影響を受けることなく、ハイパスフィルタ３０の適正な動作を確保することができる。当該スイッチ回路３００は、図９、図１１、図１３及び図１５に示した増幅回路にも同様に適用することが可能である。
【０１６１】
増幅回路は、反転増幅器と、反転増幅器との組み合わせにより構成されていてもよい。
図２６は、増幅回路が、反転増幅器と、反転増幅器の組み合わせにより構成された場合の一例を示す図である。
図２６に示す増幅回路２０Ｌでは、図１８に示した非反転増幅器４０ａが、反転増幅器１４０に置換されて構成されている。
このような形態においても、図１８に示した形態と同様の効果を奏する。
【０１６２】
＜第８の実施形態＞
図１９は、本発明の第８の実施形態に係る角速度信号の増幅回路の構成を示す回路図である。図において、図１８と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【０１６３】
本実施形態の増幅回路２０Ｈは、ヨー方向、ピッチ方向及びロール方向の角速度検出が可能な回路構成を有している。入力信号Ｖｉｙ、Ｖｉｐ及びＶｉｒはそれぞれヨー方向、ピッチ方向及びロール方向の角速度検出信号を示している。検出信号Ｖｉｙ、Ｖｉｐ及びＶｉｒは、スイッチ回路１００Ｈを介してハイパスフィルタ３０に入力可能に構成されている。非反転増幅器４０ａは、ハイパスフィルタ３０を通過した検出信号Ｖｉｙ、Ｖｉｐ及びＶｉｒを上記第１のゲインで非反転増幅した出力信号Ｖｏｙ１、Ｖｏｐ１及びＶｏｒ１（第１の出力信号）を生成する（第１の増幅回路部）。
【０１６４】
また、検出信号Ｖｉｙ、Ｖｉｐ及びＶｉｒは、スイッチ回路１００Ｈを介して反転増幅器５０の入力端子に入力される。反転増幅器５０は、検出信号Ｖｉｙ、Ｖｉｐ及びＶｉｒをゲイン１で反転増幅した出力信号Ｖｉｙ２、Ｖｉｐ２及びＶｉｒ２（第３の出力信号）を生成する。そして、反転増幅器５０は、その出力信号Ｖｉｙ２、Ｖｉｐ２及びＶｉｒ２を非反転増幅器４０ａへ入力することで当該出力信号を上記第１のゲインで非反転増幅した出力信号Ｖｏｙ２、Ｖｏｐ２及びＶｏｒ２（第２の出力信号）を生成させる（第２の増幅回路部）。本実施形態では、単一の反転増幅器５０によって、検出信号Ｖｉｙに関する出力信号Ｖｉｙ２（第４の出力信号）と、検出信号Ｖｉｐに関する出力信号Ｖｉｐ２（第５の出力信号）と、検出信号Ｖｉｒに関する出力信号Ｖｉｒ２（第６の出力信号）を生成する。反転増幅器５０に対する検出信号Ｖｉｙ、Ｖｉｐ及びＶｉｒの入力は、スイッチ回路１００Ｈによって制御される。
【０１６５】
スイッチ回路１００Ｈは、５つのスイッチ部１２１、１２２、１２３、１２４及び１２５を有する、スイッチ部１２１及び１２３は、非反転増幅器４０ａ及び反転増幅器５０に対する検出信号Ｖｉｙの入力及びその遮断を切り替える。スイッチ部１２２及び１２３は、非反転増幅器４０ａ及び反転増幅器５０に対する検出信号Ｖｉｐの入力及びその遮断を切り替える。スイッチ部１２４は、非反転増幅器４０ａに対する出力信号Ｖｉｙ２、Ｖｉｐ２の入力及びその遮断を切り替える。そして、スイッチ部１２５及び１２３は、非反転増幅器４０ａ及び反転増幅器５０に対する検出信号Ｖｉｒの入力及びその遮断を切り替える。
【０１６６】
スイッチ部１２１〜１２５は、信号処理回路８０Ｈからスイッチ回路１００Ｈへ入力されるセレクト信号Ｓ０、Ｓ１及びＳ４によって切り替えられる（バイラテラルスイッチ）。セレクト信号Ｓ０、Ｓ１及びＳ４はそれぞれハイレベルとローレベルとを有し、これら信号レベルの組み合わせによって、オン状態とされるスイッチ部が決定される。オン状態とされるスイッチ部は２つであり、このとき他の３つのスイッチ部はオフ状態とされる。
【０１６７】
本実施形態では、信号Ｓ０、Ｓ１及びＳ４がいずれもローレベルのとき、スイッチ部１２１及び１２３がオン状態とされ、信号Ｓ１のみがハイレベルのとき、スイッチ部１２２及び１２４がオン状態とされる。また、信号Ｓ０のみがハイレベルのとき、スイッチ部１２２及び１２３がオン状態とされ、信号Ｓ４のみがローレベルのとき、スイッチ部１２２及び１２４がオン状態とされる。さらに、信号Ｓ４のみがハイレベルのとき、スイッチ部１２３及び１２５がオン状態とされ、信号Ｓ０のみがローレベルのとき、スイッチ部１２４及び１２５がオン状態とされる。
【０１６８】
スイッチ回路１００Ｈは、第１の出力信号Ｖｏｙ１、Ｖｏｐ１又はＶｏｒ１が信号処理回路８０Ｈへ入力される第１の状態と、第２の出力信号Ｖｏｙ２、Ｖｏｐ２又はＶｏｒ２が信号処理回路８０Ｈへ入力される第２の状態とを選択的に切り替える。本実施形態では、上記第１の状態のうち、第１の出力信号Ｖｏｙ１が信号処理回路８０Ｈへ入力される状態を第１のスイッチング状態といい、第１の出力信号Ｖｏｐ１が信号処理回路８０Ｈへ入力される状態を第２のスイッチング状態という。また、第１の出力信号Ｖｏｒ１が信号処理回路８０Ｈへ入力される状態を第５のスイッチング状態という。一方、上記第２の状態のうち、第２の出力信号Ｖｏｙ２が信号処理回路８０Ｆへ入力される状態を第３のスイッチング状態といい、第２の出力信号Ｖｏｐ２が信号処理回路８０Ｆへ入力される状態を第４のスイッチング状態という。また、第２の出力信号Ｖｏｒ２が信号処理回路８０Ｈへ入力される状態を第６のスイッチング状態という。
【０１６９】
したがって、図１９に示す増幅回路２０Ｈにおいては、スイッチ部１２１及び１２３がオン状態のとき上記第１のスイッチング状態となり、スイッチ部１２２及び１２３がオン状態のとき上記第２のスイッチング状態となる。また、スイッチ部１２１及び１２４がオン状態のとき上記第３のスイッチング状態となり、スイッチ部１２２及び１２４がオン状態のとき上記第４のスイッチング状態となる。さらに、スイッチ部１２３及び１２５がオン状態のとき上記第５のスイッチング状態となり、スイッチ部１２４及び１２５がオン状態のとき上記第６のスイッチング状態となる。この場合、スイッチ部１２１、１２２、１２３及び１２５は、第１の増幅回路部（非反転増幅器４０ａ）に対する検出信号Ｖｉｙ、Ｖｉｐ及びＶｉｒの入力を制限可能な第１のスイッチ回路部に相当する。また、スイッチ部１２４は、第１の増幅回路部（非反転増幅器４０ａ）に対する上記第３の出力信号（第４の出力信号Ｖｉｙ２、第５の出力信号Ｖｉｐ２、第６の出力信号Ｖｉｒ２）の入力を制限可能な第２のスイッチ部に相当する。
【０１７０】
信号処理回路８０Ｈは、スイッチ回路１００Ｈに入力するセレクト信号Ｓ０、Ｓ１及びＳ４を生成する信号生成部と、非反転増幅器４０ａから出力される信号を記憶可能な適宜のメモリを有する。そして、非反転増幅器４０ａから出力される第１の出力信号（Ｖｏｙ１、Ｖｏｐ１、Ｖｏｒ１）と第２の出力信号（Ｖｏｙ２、Ｖｏｐ２、Ｖｏｒ２）との差分を演算することで角速度信号を生成する。すなわち、信号処理回路８０Ｈは、（Ｖｏｙ１−Ｖｏｙ２）を演算することでヨー方向の角速度信号を生成し、（Ｖｏｐ１−Ｖｏｐ２）を演算することでピッチ方向の角速度信号を生成する。また、信号処理回路８０Ｈは（Ｖｏｒ１−Ｖｏｒ２）を演算することでロール方向の角速度信号を生成する。
【０１７１】
以上のように構成される本実施形態の増幅回路２０Ｈにおいて、スイッチ回路１００Ｈは、信号処理回路８０Ｈから供給されるセレクト信号Ｓ０、Ｓ１及びＳ４に基づいてスイッチ部１２１〜１２５を順次切り替えることで、信号Ｖｉｙ、Ｖｉｙ２、Ｖｉｐ、Ｖｉｐ２、Ｖｉｒ及びＶｉｒ２を時系列の信号に変換し、ハイパスフィルタ３０及び非反転増幅器４０ａへ入力する。反転増幅器５０は、検出信号Ｖｉｙが入力されたときはその信号Ｖｉｙをゲイン１で反転増幅することで第４の出力信号Ｖｉｙ２を生成し、検出信号Ｖｉｐが入力されたときはその信号Ｖｉｐをゲイン１で反転増幅することで第５の出力信号Ｖｉｐ２を生成する。また、反転増幅器５０は、検出信号Ｖｉｒが入力されたときはその信号Ｖｉｒをゲイン１で反転増幅することで第６の出力信号Ｖｉｒ２を生成する。
【０１７２】
非反転増幅器４０ａは、ハイパスフィルタ３０によって基準電位Ｖｒに対して変化する角速度に応じた電気信号のドリフト成分が除去された入力信号を第１のゲイン（１＋（Ｒｏａ／Ｒｉａ））で増幅し、その出力信号（Ｖｏｕｔ）を信号処理回路８０Ｈへ入力する。非反転増幅器４０の出力信号Ｖｏｕｔは、Ｖｏｙ１、Ｖｏｙ２、Ｖｏｐ１、Ｖｏｐ２、Ｖｏｒ１及びＶｏｒ２の時系列信号である。図２０は、スイッチ部１２１〜１２５の開閉状態と出力信号との関係を示している。図２１は、セレクト信号Ｓ０、Ｓ１及びＳ４の信号レベルの時間変化と、非反転増幅器４０ａの出力信号Ｖｏｕｔの時間変化の一例を示している。図示の例では、非反転増幅器４０は、Ｖｏｙ１、Ｖｏｙ２、Ｖｏｐ１、Ｖｏｐ２、Ｖｏｒ１及びＶｏｒ２の順で出力信号を生成する。また、ヨー方向の角速度がピッチ方向の角速度よりも大きく、ロール方向の角速度がヨー方向の角速度よりも大きい例を示しているが、勿論これに限られない。
【０１７３】
信号処理回路８０Ｈは、非反転増幅器４０ａからの出力信号を順次取り込み、Ｖｏｙ１とＶｏｙ２との差分信号、Ｖｏｐ１とＶｏｐ２との差分信号、及びＶｏｒ１とＶｏｒ２の差分信号をそれぞれ演算することで、ヨー方向、ピッチ方向及びロール方向についての角速度信号をそれぞれ生成する。出力信号Ｖｏｙ１とＶｏｙ２、Ｖｏｐ１とＶｏｐ２、Ｖｏｒ１とＶｏｒ２は、Ｖｒを基準とした差動の関係にあるため、両信号の差分をとることで、上記基本増幅回路の２倍のダイナミックレンジ（２・Ｖｄ）が得られることになる。本実施形態の増幅回路２０Ｈは、上記基本増幅回路と同一のゲインを有するため、検出感度を損なうことなく、角速度信号を生成することができる。
【０１７４】
また、本実施形態によれば、単一の非反転増幅器４０ａと単一の反転増幅器５０によってヨー方向、ピッチ方向及びロール方向の検出信号の増幅処理が可能であるため、部品数の削減を図ることが可能となる。さらに、出力信号Ｖｏｙ１、Ｖｏｙ２、Ｖｏｐ１及びＶｏｐ２を時系列的に信号処理回路８０Ｄへ入力するため、信号処理回路８０Ｄの入力端子やＡ／Ｄ変換器が１つで済むという利点がある。
【０１７５】
なお、本実施形態において、スイッチ回路１００Ｈの各スイッチ部１２１〜１２５による上記第１〜第６のスイッチング状態の切替周波数は、６００Ｈｚ以上とすることができる。ヨー方向、ピッチ方向及びロール方向の角速度の検出周波数は１００Ｈｚ（１０ｍｓｅｃ）以下であるため、上記スイッチング状態の切替周波数を６００Ｈｚ以上（切替時間１．６７ｍｓ以下）とすることで、１００Ｈｚ以下での各方向の角速度を高精度に検出することができる。また、一般にカメラのシャッタースピードが遅い（露光時間が長い）ほど手振れ写真が発生しやすくなる。このため、手振れ写真の発生を効果的に抑制するためには、シャッタースピードを早くするのが好ましく、例えば、４ｍｓｅｃ以下とする。この場合、上記各スイッチング状態を０．６７ｍｓｅｃ以下となるように切替周波数を設定することで、手振れ写真の発生を効果的に抑えることが可能となる。切替時間の下限は特に制限されず、使用されるカメラの最高シャッタースピードに対応できればよい。例えば、最高シャッタースピードが０．１２５ｍｓｅｃの場合、各スイッチング状態の切替時間は、２０．８μｓｅｃとなる。
【０１７６】
増幅回路は、反転増幅器と、反転増幅器との組み合わせにより構成されていてもよい。
図２７は、増幅回路が、反転増幅器と、反転増幅器との組み合わせにより構成された場合の一例を示す図である。
図２７に示す増幅回路２０Ｍでは、図１９に示した非反転増幅器４０ａが、反転増幅器１４０に置換されて構成されている。
このような形態においても、図１９に示した形態と同様の効果を奏する。
【０１７７】
＜各種変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【０１７８】
例えば以上の実施形態では、手振れ補正用の角速度信号の増幅回路を例に挙げて説明したが、これに限られず、例えば筐体の姿勢の変化を検出してディスプレイの表示画像を制御するゲームコントローラ等の入力装置にも本発明は適用可能である。
【０１７９】
また、上述の実施形態の増幅回路において、通常のダイナミックレンジで角速度を検出する第１のモードと、２倍のダイナミックレンジで角速度を検出する第２のモードとを切り替え可能に構成することも可能である。この場合、筐体に大きな角速度が印加された場合に第１のモードから第２のモードに切り替えて角速度を検出するようにしてもよい。
図２３〜２７の説明では、増幅回路が反転増幅器と反転増幅器の組み合わせで構成される場合について、図６、１１、１５、１８、１９に対応させて説明した。しかし、増幅回路が反転増幅器と反転増幅器との組み合わせで構成可能な形態は、これに限られない。例えば、図８、９、１３等で説明した形態についても、増幅回路を反転増幅器と反転増幅器との組み合わせで構成することも可能である。
【符号の説明】
【０１８０】
１…電子機器
２…筐体
１０ｐ、１０ｙ…センサ素子
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆ、２０Ｇ、２０Ｈ、２０Ｉ、２０Ｊ、２０Ｋ、２０Ｌ、２０Ｍ…増幅回路
３０…ハイパスフィルタ
４０ａ…非反転増幅器
５０、１４０…反転増幅器
８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃ、８０Ｄ、８０Ｆ、８０Ｇ、８０Ｈ…信号処理回路
９０…制御部
６０…撮像部
１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｆ、１００Ｈ…スイッチ回路
２０１、２０２、２０３、２０４…ゲイン可変回路
３００…スイッチ機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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