【手続補正書】
【提出日】平成21年2月13日(2009.2.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
慣性力に起因して歪を生じる振動子と、前記歪に起因して前記振動子から出力される感知信号を平滑処理して角速度信号を出力する感知回路とを備え、
前記感知回路は、抵抗とコンデンサとを接続して形成したローパスフィルタとハイパスフィルタを設けるとともに前記ローパスフィルタの抵抗とコンデンサとの間に前記ハイパスフィルタのコンデンサの一端を接続し、前記ローパスフィルタと前記ハイパスフィルタを介して前記感知信号を平滑処理して角速度信号を出力しており、前記ローパスフィルタと前記ハイパスフィルタの両方の前記抵抗にスイッチを並列接続するとともに、前記スイッチをオンして前記抵抗を介さずに前記コンデンサを充電する手段を設けた慣性力センサ。
【請求項２】
前記ハイパスフィルタから出力される角速度信号はノイズフィルタを介して出力しており、前記ノイズフィルタは、前記角速度信号を非反転入力端子に入力し、入力抵抗を介して電圧を反転入力端子に印加し、増幅した前記角速度信号を出力端子から出力する増幅器を設けており、前記増幅器の反転入力端子に印加する電圧と同等の電圧を前記ハイパスフィルタのコンデンサの一端に印加する請求項１記載の慣性力センサ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】慣性力センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器に用いる慣性力センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来の慣性力センサについて説明する。
【０００３】
慣性力センサとしては角速度センサが挙げられ、この角速度センサは、音叉形状、Ｈ形状、Ｔ形状、音片形状等、各種の形状をした振動子と、この振動子を振動させるための駆動回路と、図６に示すような、コリオリ力（慣性力）に起因して振動子に生じる歪を感知するための感知回路２と、駆動回路および感知回路２に電力を供給するための電力供給回路とを備えている。
【０００４】
また、感知回路２には、抵抗４とコンデンサ６とを接続して形成したローパスフィルタ８とハイパスフィルタ１０とを設け、このローパスフィルタ８とハイパスフィルタ１０を介して、歪に起因して振動子から出力される電気的な感知信号を平滑処理し角速度信号を出力させている。
【０００５】
このような角速度センサは、例えば、デジタルカメラ等の手振れ防止機能を構成する部品として搭載されている。
【０００６】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１や特許文献２が知られている。
【特許文献１】特開平５−２０７３５６号公報
【特許文献２】特開２００２−２４３４５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記構成において、感知回路２のローパスフィルタ８やハイパスフィルタ１０に用いるコンデンサ６の充電が完了しなければ正常な角速度の検出を行えない。特に、デジタルカメラに角速度センサを用いている場合は、デジタルカメラの電源を投入した起動直後、正常な手振れ補正ができない。この点について、特許文献１のように、ハイパスフィルタの抵抗を介さずに充電する方法もあるが、これだけでは十分な充電はできないという問題点を有していた。
【０００８】
本発明は十分な充電が可能で、デジタルカメラ等に用いた場合は起動直後から手振れ補正を可能にする慣性力センサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、特に、感知回路は、抵抗とコンデンサとを接続して形成したローパスフィルタとハイパスフィルタを設けるとともに前記ローパスフィルタの抵抗とコンデンサとの間に前記ハイパスフィルタのコンデンサの一端を接続し、前記ローパスフィルタと前記ハイパスフィルタを介して前記感知信号を平滑処理して角速度信号を出力しており、前記ローパスフィルタと前記ハイパスフィルタの両方の抵抗にスイッチを並列接続するとともに、前記スイッチをオンして前記抵抗を介さずに前記コンデンサを充填する手段を設けた構成である。
【発明の効果】
【００１０】
上記構成により、ローパスフィルタとハイパスフィルタの両方の抵抗にスイッチを並列接続するとともに、スイッチをオンして抵抗を介さずにコンデンサを充電するので、コンデンサの両端から充電が可能となり、必要に応じてローパスフィルタ側から充電するかハイパスフィルタ側から充電するかを選択して、充電することができる。特に、コンデンサの両端の内、一端から充電する場合は他端に接続された負荷の影響を受けて安定して充電ができない場合があるが、コンデンサの両端から充電することができるので、安定して充電が可能である。
【００１１】
よって、デジタルカメラ等に用いた場合でも、起動直後から手振れ補正を可能にするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態の慣性力センサとして角速度センサについて図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は角速度センサのブロック図、図２は同角速度センサの感知回路の回路図である。
【００１４】
図１において、角速度センサは、振動子１２と、この振動子１２を振動させる駆動回路１４と、この振動子１２の振動状態をモニタするモニタ回路１６と、慣性力（コリオリ力）に起因した振動子１２の歪を感知する感知回路１８と、駆動回路１４および感知回路１８に電力を供給するための電力供給回路（図示せず）とを備えている。
【００１５】
振動子１２は、ＡｇやＡｕ等の金属導体からなる電極でＰＺＴからなる圧電薄膜を挟み込んで形成した多層構造の駆動電極２０、感知電極２２、モニタ電極２４を、音叉形状のシリコン基板上に配置して形成したものである。なお、シリコン基板の形状はＨ形状やＴ形状や音片形状等でもよい。
【００１６】
駆動回路１４は、電圧を制御するＡＧＣ回路２６やＢＰＦ回路２８や駆動電極２０に通電するための電圧を増幅する増幅回路３０により構成されており、モニタ回路１６による振動子１２の振動状態に応じて、振動子１２の振動値が小さいとモニタすれば、ＡＧＣ回路２６を介して振動子１２に通電するための電圧を増幅し、振動子１２の増幅値が大きいとモニタすれば、ＡＧＣ回路２６を介して振動子１２に通電するための電圧を減少し、振動子１２の振動が一定の周期および振幅で振動するように、振動子１２に通電するための電圧を制御している。
【００１７】
感知回路１８は慣性力に起因した振動子１２の歪を感知して感知電極２２から電気的に出力された感知信号を処理する回路である。感知電極２２から電気的に出力された２つの感知信号は差動増幅回路３２と同期検波回路３４を介して出力され、さらに、ローパスフィルタ３６とハイパスフィルタ３８とノイズフィルタ４０を介して平滑処理されて角速度信号として出力される。
【００１８】
図２に示すように、ローパスフィルタ３６は、第１ローパスフィルタ４２と第２ローパスフィルタ４４とを接続して形成され、第１ローパスフィルタ４２は、入力抵抗を介して感知信号を非反転入力端子に入力し、第１電圧４５を反転入力端子に印加し、フィルタリングした感知信号を出力端子から出力する増幅器４６を有し、第２ローパスフィルタ４４は、互いに直列接続した抵抗４８とコンデンサ５０とを有し、抵抗４８の一端を増幅器４６の出力端子に接続し、コンデンサ５０の一端には第２電圧５２を印加している。
【００１９】
ローパスフィルタ３６の後段にはハイパスフィルタ３８を設け、このハイパスフィルタ３８は、互いに直列接続した抵抗５４とコンデンサ５６とを有し、ローパスフィルタ３６の抵抗４８とコンデンサ５０との間にハイパスフィルタ３８のコンデンサ５６の一端を接続し、抵抗５４の一端には第３電圧５８を印加している。
【００２０】
ハイパスフィルタ３８の後段にはノイズフィルタ４０を設け、このノイズフィルタ４０は、ハイパスフィルタ３８の抵抗５４とコンデンサ５６の間から出力される感知信号を非反転入力端子に入力し、入力抵抗を介して反転入力端子に第４電圧６０を印加し、フィルタリングした感知信号を出力端子から出力する増幅器６２を有している。
【００２１】
また、上記第２ローパスフィルタ４４のコンデンサ５０とハイパスフィルタ３８のコンデンサ５６とを比較すると、ハイパスフィルタ３８のコンデンサ５６の容量の方が１０倍程度大きく、充電に時間がかかる。このため、ハイパスフィルタ３８のコンデンサ５６を充電する充電手段を設けており、この充電手段は、ローパスフィルタ３６とハイパスフィルタ３８の両方の抵抗４８、５４に各々にスイッチ６４、６６を並列接続するとともに、このスイッチ６４、６６をオンして抵抗４８、５４を介さずにハイパスフィルタ３８のコンデンサ５６を充電する手段としている。さらに、ノイズフィルタ４０の増幅器６２の反転入力端子に印加する第４電圧６０とハイパスフィルタ３８の抵抗５４の一端に印加する第３電圧５８は同等の電圧としている。
【００２２】
デジタルカメラの手振れ防止機構に上記の角速度センサを用いた場合は、手振れが５〜２０Ｈｚ程度において発生するため、上記のローパスフィルタ３６とハイパスフィルタ３８により、図３に示すように、５〜２０Ｈｚにおけるゲインを減衰させないようにしている。ノイズ等の影響を考慮すれば、０．１〜２００Ｈｚにおけるゲインを減衰させないようにすればよい。
【００２３】
図４は図２の（Ａ点）〜（Ｅ点）における特性波形を示す特性波形図である。感知信号を平滑処理して角速度信号を出力するまでの各点における特性波形を示している。
【００２４】
上記構成により、ローパスフィルタ３６とハイパスフィルタ３８の少なくともいずれか一方の抵抗４８、５４にスイッチ６４、６６を並列接続するとともに、スイッチ６４、６６をオンして抵抗４８、５４を介さずにコンデンサ５６を充電するので、コンデンサ５６の両端から充電が可能となり、必要に応じてローパスフィルタ３６側から充電するかハイパスフィルタ３８側から充電するかを選択して、充電することができる。特に、コンデンサ５６の両端の内、一端から充電する場合は他端に接続された負荷の影響を受けて安定して充電ができない場合があるが、コンデンサ５６の両端から充電することができるので、安定して充電が可能である。さらに、ローパスフィルタ３６とハイパスフィルタ３８の両方の抵抗４８、５４の各々にスイッチ６４、６６を並列接続するとともに、スイッチ６４、６６をオンして抵抗４８、５４を介さずにハイパスフィルタ３８のコンデンサ５６を充電すれば、安定して急速充電が可能となる。
【００２５】
図５は正常な角速度の検出が行える角速度信号の安定範囲に達するまでの時間を示す特性波形図であるが、図５に示すように、本願における角速度信号の安定範囲に達するまでの時間（Ｔ１）は、従来における角速度信号の安定範囲に達するまでの時間（Ｔ２）よりも早くなるものである。角速度信号の安定範囲に達するまでの時間は、従来は数秒〜数十秒かかっていたが、本願では１秒以下で安定範囲に達することができる。
【００２６】
また、ノイズフィルタ４０の増幅器６２の反転入力端子に印加する第４電圧６０とハイパスフィルタ３８のコンデンサ５６の一端に印加する第３電圧５８とを同等の電圧としているので、増幅器６２において角速度信号にノイズ信号が重畳するのを特に抑制できる。
【００２７】
よって、デジタルカメラ等に用いた場合でも、起動直後から手振れ補正を可能にするものである。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
以上のように本発明にかかる慣性力センサは、感知回路に用いるハイパスフィルタのコンデンサの急速充電が可能なので各種電子機器に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施の形態における角速度センサのブロック図
【図２】同角速度センサの感知回路の回路図
【図３】手振れ周波数に対するゲインを示す特性波形図
【図４】図２の（Ａ点）〜（Ｅ点）における特性波形を示す特性波形図
【図５】角速度信号の安定範囲に達するまでの時間を示す特性波形図
【図６】従来の慣性力センサの感知回路の回路図
【符号の説明】
【００３０】
１２  振動子
１４  駆動回路
１６  モニタ回路
１８  感知回路
２０  駆動電極
２２  感知電極
２４  モニタ電極
２６  ＡＧＣ回路
２８  ＢＰＦ回路
３０  増幅回路
３２  差動増幅回路
３４  同期検波回路
３６  ローパスフィルタ
３８  ハイパスフィルタ
４０  ノイズフィルタ
４２  第１ローパスフィルタ
４４  第２ローパスフィルタ
４６  増幅器
４８  抵抗
５０  コンデンサ
５２  第２電圧
５４  抵抗
５６  コンデンサ
５８  第３電圧
６０  第４電圧
６２  増幅器
６４  スイッチ
６６  スイッチ