[发明专利]检测装置、检测方法和电子装置无效
申请号: | 200810100213.6 | 申请日: | 2008-05-16 |
公开(公告)号: | CN101308022A | 公开(公告)日: | 2008-11-19 |
发明(设计)人: | 栗原一夫 | 申请(专利权)人: | 索尼株式会社 |
主分类号: | G01C19/56 | 分类号: | G01C19/56;G01P9/04 |
代理公司: | 北京市柳沈律师事务所 | 代理人: | 周少杰 |
地址: | 日本*** | 国省代码: | 日本;JP |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 检测 装置 方法 电子 | ||
技术领域
本发明涉及用于检测目标的角速度的检测装置和方法,以及装备有该检 测装置的电子装置。
背景技术
迄今,所谓的陀螺检测装置已经被广泛用作消费者使用的角速度传感 器。陀螺检测装置是通过允许悬臂振动器以预定谐振频率振动并且检测由于 角速度影响产生的科里奥利(Coriolis)力,由压电元件等检测角速度的传感 器。
陀螺检测装置具有优势在于:传感器具有简单的机制、激活所需的时间 短并且能够以低成本制造。陀螺检测装置被安装到例如如摄像机、虚拟现实 装置和汽车导航系统的电子装置,并且分别被用作振动检测、运动检测和方 向检测中的传感器。
近年来,由于安装陀螺检测装置的电子装置小型化以及性能改进,陀螺 检测装置需要小型化并改进性能。例如,因为电子装置的多功能化,产生了 将陀螺检测装置与用于其它目的的各种传感器组合安装到衬底的需求,从而 减少其尺寸。通常用于实现这种尺寸减少的技术被称作为MEMS(微型电机 系统),其涉及使用硅衬底并且使用用在形成半导体中的薄膜工艺和光刻技 术形成结构性主体。
附带地,振动系统随着陀螺检测装置的小型化而变轻。然而,因为科里 奥利力与振动系统的重量成比例,所以检测灵敏度劣化(deteriorate)这么多。 而且,因为振动器的振幅在电源电压由于减少陀螺检测装置的小型化而减小 时变小,所以检测灵敏度也由此劣化。检测输出信号的S/N由于检测灵敏度 的劣化而降低(degrade)。
因此,为了解决如上所述的问题,公开了一种技术:其中具有相同相位 和振幅并且从两个检测电极输出的驱动信号在加法电路中被相加,并且其相 位已经在反相电路中被反相的信号被输入到两个检测电极(参见例如,日本 专利申请公开No.2000-205861(第(0005)、(0016)段和图1))。
发明内容
然而,近来,要求进一步小型化和降低振动陀螺的电压。因此,存在进 一步改进振动陀螺的检测灵敏度的需要、以及抑制噪声以获得比以前更高的 S/N的需要。
鉴于上述情况,存在对一种能够稳定振动陀螺的自激振荡以抑制噪声并 且实现高S/N的检测装置和方法、以及装备有该检测装置的电子装置的需 要。
根据本发明的实施例,提供了一种检测装置,包括:悬臂振动陀螺、偏 置施加装置、加法装置、第一相位延迟装置和振幅控制装置。该悬臂振动陀 螺包括:具有第一侧和第二侧的压电元件,该第一侧提供有驱动电极和一对 检测电极,该驱动电极以预定间隔布置在该对检测电极之间,该第二侧与该 第一侧相对并且提供有公共电极。所述悬臂振动陀螺由在所述驱动电极和公 共电极之间输入的驱动信号振动,并且从该对检测电极生成对应于科里奥利 力的一对检测信号。偏置施加装置施加偏置电压到该对检测电极。加法装置 将该对检测信号相加。第一相位延迟装置将由加法装置相加的检测信号的相 位延迟大于45°小于90°的范围。振幅控制装置控制由第一相位延迟装置 延迟的检测信号到预定电压振幅,并且输出检测信号作为驱动信号。
根据本发明的发明人的发现,在如此构成的振动陀螺中,寄生电容在该 驱动电极和该对检测电极之间产生。该寄生电容的输入/输出相位差基本上为 0°,而寄生电容的分量因此影响该驱动电极和该对检测电极之间的原始相 位差90°。因此,在本发明的实施例中,通过将检测信号的相位延迟大于 45°而小于90°的范围,该相位补偿了寄生电容的量。相应地,振动陀螺的 自激振荡变得稳定,导致噪声的抑制和高S/N。
检测装置还可以包括:差分放大器装置、第二相位延迟装置和同步检测 装置。差分放大器装置差分放大该对检测信号。第二相位延迟装置将由加法 装置相加的检测信号的相位延迟90°。同步检测装置基于由第二相位延迟装 置延迟的检测信号,同步地检测由差分放大器装置差分放大的信号。因此, 检测灵敏度可以被提高。
第一相位延迟装置优选地将加法装置相加的检测信号的相位延迟75°。 这是基于本发明的发明人的发现进行的实验获得的最优化的数字值。
振动陀螺优选地在高于该振动陀螺的谐振频率的频率被引起自激振荡。 因此,振动陀螺的自激振荡变得更稳定,导致噪声的抑制和高S/N。
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