專利名稱：檢測(cè)裝置、檢測(cè)方法和電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于檢測(cè)目標(biāo)的角速度的檢測(cè)裝置和方法，以及裝備有該檢 測(cè)裝置的電子裝置。
背景技術(shù)：
迄今，所謂的陀螺檢測(cè)裝置已經(jīng)被廣泛用作消費(fèi)者使用的角速度傳感 器。陀螺檢測(cè)裝置是通過(guò)允許懸臂振動(dòng)器以預(yù)定諧振頻率振動(dòng)并且檢測(cè)由于
角速度影響產(chǎn)生的科里奧利(Coriolis)力，由壓電元件等檢測(cè)角速度的傳感器。
陀螺檢測(cè)裝置具有優(yōu)勢(shì)在于傳感器具有簡(jiǎn)單的機(jī)制、激活所需的時(shí)間 短并且能夠以低成本制造。陀螺檢測(cè)裝置被安裝到例如如攝像機(jī)、虛擬現(xiàn)實(shí) 裝置和汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的電子裝置，并且分別被用作振動(dòng)檢測(cè)、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)和方 向檢測(cè)中的傳感器。
近年來(lái)，由于安裝陀螺檢測(cè)裝置的電子裝置小型化以及性能改進(jìn)，陀螺 檢測(cè)裝置需要小型化并改進(jìn)性能。例如，因?yàn)殡娮友b置的多功能化，產(chǎn)生了 將陀螺檢測(cè)裝置與用于其它目的的各種傳感器組合安裝到襯底的需求，從而
系統(tǒng))，其涉及使用硅村底并且使用用在形成半導(dǎo)體中的薄膜工藝和光刻技 術(shù)形成結(jié)構(gòu)性主體。
附帶地，振動(dòng)系統(tǒng)隨著陀螺檢測(cè)裝置的小型化而變輕。然而，因?yàn)榭评?奧利力與振動(dòng)系統(tǒng)的重量成比例，所以檢測(cè)靈敏度劣化(deteriorate )這么多。 而且，因?yàn)檎駝?dòng)器的振幅在電源電壓由于減少陀螺檢測(cè)裝置的小型化而減小 時(shí)變小，所以檢測(cè)靈敏度也由此劣化。檢測(cè)輸出信號(hào)的S/N由于檢測(cè)靈敏度 的劣化而降〗氐(degrade )。
因此，為了解決如上所述的問(wèn)題，公開(kāi)了一種技術(shù)其中具有相同相位 和振幅并且從兩個(gè)檢測(cè)電極輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)在加法電路中被相加，并且其相 位已經(jīng)在反相電路中被反相的信號(hào)被輸入到兩個(gè)檢測(cè)電極(參見(jiàn)例如，日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2000-205861 (第(0005 )、 ( 0016 )段和圖1 ))。

發(fā)明內(nèi)容
然而，近來(lái)，要求進(jìn)一步小型化和降低振動(dòng)陀螺的電壓。因此，存在進(jìn) 一步改進(jìn)振動(dòng)陀螺的檢測(cè)靈敏度的需要、以及抑制噪聲以獲得比以前更高的 S/N的需要。
鑒于上述情況，存在對(duì)一種能夠穩(wěn)定振動(dòng)陀螺的自激振蕩以抑制噪聲并 且實(shí)現(xiàn)高S/N的檢測(cè)裝置和方法、以及裝備有該檢測(cè)裝置的電子裝置的需 要。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種檢測(cè)裝置，包括懸臂振動(dòng)陀螺、偏 置施加裝置、加法裝置、第一相位延遲裝置和振幅控制裝置。該懸臂振動(dòng)陀 螺包括具有第一側(cè)和第二側(cè)的壓電元件，該第一側(cè)提供有驅(qū)動(dòng)電極和一對(duì) 檢測(cè)電極，該驅(qū)動(dòng)電極以預(yù)定間隔布置在該對(duì)檢測(cè)電極之間，該第二側(cè)與該 第一側(cè)相對(duì)并且提供有公共電極。所述懸臂振動(dòng)陀螺由在所述驅(qū)動(dòng)電極和公 共電極之間輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)振動(dòng)，并且從該對(duì)檢測(cè)電極生成對(duì)應(yīng)于科里奧利 力的一對(duì)檢測(cè)信號(hào)。偏置施加裝置施加偏置電壓到該對(duì)檢測(cè)電極。加法裝置 將該對(duì)檢測(cè)信號(hào)相加。第一相位延遲裝置將由加法裝置相加的檢測(cè)信號(hào)的相 位延遲大于45°小于卯°的范圍。振幅控制裝置控制由第一相位延遲裝置 延遲的檢測(cè)信號(hào)到預(yù)定電壓振幅，并且輸出檢測(cè)信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人的發(fā)現(xiàn)，在如此構(gòu)成的振動(dòng)陀螺中，寄生電容在該 驅(qū)動(dòng)電極和該對(duì)檢測(cè)電極之間產(chǎn)生。該寄生電容的輸入/輸出相位差基本上為 0° ,而寄生電容的分量因此影響該驅(qū)動(dòng)電極和該對(duì)檢測(cè)電極之間的原始相 位差90° 。因此，在本發(fā)明的實(shí)施例中，通過(guò)將檢測(cè)信號(hào)的相位延遲大于 45°而小于90°的范圍，該相位補(bǔ)償了寄生電容的量。相應(yīng)地，振動(dòng)陀螺的 自激振蕩變得穩(wěn)定，導(dǎo)致噪聲的抑制和高S/N。
檢測(cè)裝置還可以包括差分放大器裝置、第二相位延遲裝置和同步檢測(cè) 裝置。差分放大器裝置差分放大該對(duì)檢測(cè)信號(hào)。第二相位延遲裝置將由加法 裝置相加的檢測(cè)信號(hào)的相位延遲90。。同步檢測(cè)裝置基于由第二相位延遲裝 置延遲的檢測(cè)信號(hào)，同步地檢測(cè)由差分放大器裝置差分放大的信號(hào)。因此， 檢測(cè)靈敏度可以被提高。
第一相位延遲裝置優(yōu)選地將加法裝置相加的檢測(cè)信號(hào)的相位延遲75° 。這是基于本發(fā)明的發(fā)明人的發(fā)現(xiàn)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)獲得的最優(yōu)化的數(shù)字值。
振動(dòng)陀螺優(yōu)選地在高于該振動(dòng)陀螺的諧振頻率的頻率被引起自激振蕩。
因此，振動(dòng)陀螺的自激振蕩變得更穩(wěn)定，導(dǎo)致噪聲的抑制和高S/N。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種檢測(cè)裝置，包括懸臂振動(dòng)陀 螺、偏置施加裝置、加法裝置、第一相位延遲裝置、振幅控制裝置、差分放 大器裝置、第二相位延遲裝置和同步檢測(cè)裝置。懸臂振動(dòng)陀螺包括具有第 一側(cè)和第二側(cè)的壓電元件，該第一側(cè)提供有驅(qū)動(dòng)電極和一對(duì);險(xiǎn)測(cè)電極，該驅(qū) 動(dòng)電極以預(yù)定間隔布置在該對(duì)檢測(cè)電極之間，該第二側(cè)與該第 一側(cè)相對(duì)并且 提供有公共電極。所述懸臂振動(dòng)陀螺由該驅(qū)動(dòng)電極和公共電極之間輸入的驅(qū) 動(dòng)信號(hào)振動(dòng)，并且從該對(duì)檢測(cè)電極產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于科里奧利力的一對(duì)檢測(cè)信號(hào)。 偏置施加裝置施加偏置電壓到該對(duì)檢測(cè)電極。加法裝置將該對(duì)檢測(cè)信號(hào)相 加。第一相位延遲裝置將由加法裝置相加的檢測(cè)信號(hào)的相位延遲第一相位 量。振幅控制裝置控制由第一相位延遲裝置延遲的檢測(cè)信號(hào)到預(yù)定電壓振 幅，并且輸出檢測(cè)信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)。差分放大器裝置差分放大該對(duì)檢測(cè)信 號(hào)。第二相位延遲裝置將由加法裝置相加的檢測(cè)信號(hào)的相位延遲不同于第一 相位量的第二相位量。同步檢測(cè)裝置基于由第二相位延遲裝置延遲的檢測(cè)信 號(hào)，同步地檢測(cè)由差分放大器裝置差分放大的信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人的發(fā)現(xiàn)，用于自激振蕩和同步檢測(cè)的相位延遲量被 設(shè)置為不同值。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，補(bǔ)償寄生電容量的相位變得可能。因 此，振動(dòng)陀螺的自激振蕩變得更穩(wěn)定，導(dǎo)致噪聲的抑制和高S/N。
優(yōu)選地，第一相位量具有大于45°而小于卯°的范圍，而第二相位量 是卯° 。更優(yōu)選地，第一相位量是75。，而第二相位量是90。。這些是基 于本發(fā)明的發(fā)明人的發(fā)現(xiàn)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)獲得的最優(yōu)化的數(shù)字值。
振動(dòng)陀螺優(yōu)選地在高于該振動(dòng)陀螺的諧振頻率的頻率被引起自激振蕩。 因此，振動(dòng)陀螺的自激振蕩變得更穩(wěn)定，導(dǎo)致噪聲的抑制和高S/N。
仍根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供一種利用懸臂振動(dòng)陀螺檢測(cè)角速度 的方法，該懸臂振動(dòng)陀螺包括具有第一側(cè)和第二側(cè)的壓電元件，該第一側(cè) 提供有驅(qū)動(dòng)電極和一對(duì)4企測(cè)電極，該驅(qū)動(dòng)電極以預(yù)定間隔布置在該對(duì)檢測(cè)電 極之間，該第二側(cè)與該第一側(cè)相對(duì)并且提供有公共電極。所述懸臂振動(dòng)陀螺 由在該驅(qū)動(dòng)電極和公共電極之間輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)振動(dòng)，并且從該對(duì)檢測(cè)電極 產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于科里奧利力的一對(duì)檢測(cè)信號(hào)。所述方法包括施加偏置電壓到該對(duì)檢測(cè)電極；將該對(duì)檢測(cè)信號(hào)相加；將通過(guò)相加獲得的4全測(cè)信號(hào)的相位延遲 大于45°而小于90°的范圍；以及控制延遲的檢測(cè)信號(hào)到預(yù)定電壓振幅， 并且輸出檢測(cè)信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，通過(guò)將檢測(cè)信號(hào)的相位延遲大于45°而小于90 °的范圍，該相位補(bǔ)償了寄生電容的量。相應(yīng)地，振動(dòng)陀螺的自激振蕩變得 更穩(wěn)定，導(dǎo)致噪聲的抑制和高S/N。
差分放大該對(duì)檢測(cè)信號(hào)、將通過(guò)相加獲得的檢測(cè)信號(hào)的相位延遲90。、 并且基于相位已經(jīng)延遲90°的檢測(cè)信號(hào)同步地檢測(cè)差分放大的信號(hào)是優(yōu)選 的。因此，檢測(cè)靈敏度可以^皮改進(jìn)。
作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出的檢測(cè)信號(hào)的相位優(yōu)選地延遲75° 。這是通過(guò)基于本 發(fā)明的發(fā)明人的發(fā)現(xiàn)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)獲得的最優(yōu)化的數(shù)字值。
振動(dòng)陀螺優(yōu)選地在高于該振動(dòng)陀螺的諧振頻率的頻率被引起自激振蕩。 因此，振動(dòng)陀螺的自激振蕩變得更穩(wěn)定，導(dǎo)致噪聲的抑制和高S/N。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施例，提供了 一種利用懸臂振動(dòng)陀螺檢測(cè)角速度 的方法。該懸臂振動(dòng)陀螺包括具有第一側(cè)和第二側(cè)的壓電元件，該第一側(cè) 提供有驅(qū)動(dòng)電極和一對(duì)檢測(cè)電極，該驅(qū)動(dòng)電極以預(yù)定間隔布置在該對(duì)4企測(cè)電 極之間，該第二側(cè)與該第一側(cè)相對(duì)并且提供有公共電極。所述懸臂振動(dòng)陀螺 由在該驅(qū)動(dòng)電極和公共電極之間輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)振動(dòng)，并且從該對(duì)檢測(cè)電極 產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于科里奧利力的一對(duì)檢測(cè)信號(hào)。該檢測(cè)方法包括施加偏置電壓到 該對(duì)檢測(cè)電極；將該對(duì)檢測(cè)信號(hào)相加；將通過(guò)相加獲得的檢測(cè)信號(hào)的相位延 遲第一相位量；控制由第一相位量延遲的檢測(cè)信號(hào)到預(yù)定電壓振幅，并且輸 出檢測(cè)信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)；差分放大該對(duì)檢測(cè)信號(hào)；將通過(guò)相加獲得的檢測(cè) 信號(hào)的相位延遲不同于第一相位量的第二相位量；以及基于延遲第二相位量 的檢測(cè)信號(hào)，同步地檢測(cè)被差分放大的信號(hào)。
優(yōu)選地，第一相位量具有大于45°而小于90°的范圍，而第二相位量 是90° 。因此該相位補(bǔ)償了寄生電容的量，并且振動(dòng)陀螺的自激振蕩變得更 穩(wěn)定，導(dǎo)致噪聲的抑制和高S/N。
更優(yōu)選地，第一相位量是75° ，而第二相位量是90° 。這些是通過(guò)基 于本發(fā)明的發(fā)明人的發(fā)現(xiàn)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)獲得的最優(yōu)化的數(shù)字值。
振動(dòng)陀螺優(yōu)選地在高于該振動(dòng)陀螺的諧振頻率的頻率被引起自激振蕩。 因此，振動(dòng)陀螺的自激振蕩變得更穩(wěn)定，導(dǎo)致噪聲的抑制和高S/N。仍根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種電子裝置，該電子裝置包括
檢測(cè)裝置和控制裝置。該檢測(cè)裝置包括懸臂振動(dòng)陀螺、偏置施加裝置、加 法裝置、第一相位延遲裝置、振幅控制裝置、差分放大器裝置、第二相位延 遲裝置和同步檢測(cè)裝置。懸臂振動(dòng)陀螺包括具有第一側(cè)和第二側(cè)的壓電元 件，該第一側(cè)提供有驅(qū)動(dòng)電極和一對(duì)檢測(cè)電極，該驅(qū)動(dòng)電極以預(yù)定間隔布置 在該對(duì)檢測(cè)電極之間，該第二側(cè)與該第一側(cè)相對(duì)并且提供有公共電極。所述 懸臂振動(dòng)陀螺由在該驅(qū)動(dòng)電極和公共電極之間輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)振動(dòng)，并且從 該對(duì)檢測(cè)電極產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于科里奧利力的一對(duì)檢測(cè)信號(hào)。偏置施加裝置施加偏 置電壓到該對(duì)檢測(cè)電極。加法裝置將該對(duì)檢測(cè)信號(hào)相加。第一相位延遲裝置 將由加法裝置相加的檢測(cè)信號(hào)的相位延遲大于45°而小于90。的范圍。振 幅控制裝置控制由第一相位延遲裝置延遲的檢測(cè)信號(hào)到預(yù)定電壓振幅，并且 輸出檢測(cè)信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)。差分放大器裝置差分放大該對(duì)檢測(cè)信號(hào)。第二 相位延遲裝置將加法裝置相加的檢測(cè)信號(hào)的相位延遲卯。。同步檢測(cè)裝置基 于由第二相位延遲裝置延遲的檢測(cè)信號(hào)，同步地檢測(cè)由差分放大器裝置差分 放大的信號(hào)?？刂蒲b置基于同步檢測(cè)裝置的輸出執(zhí)行預(yù)定的控制。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種包括檢測(cè)裝置和控制裝置的電 子裝置。該檢測(cè)裝置包括懸臂振動(dòng)陀螺、偏置施加裝置、加法裝置、第一 相位延遲裝置、振幅控制裝置、差分放大器裝置、第二相位延遲裝置和同步 檢測(cè)裝置。懸臂振動(dòng)陀螺包括具有第一側(cè)和第二側(cè)的壓電元件，該第一側(cè) 提供有驅(qū)動(dòng)電極和一對(duì)4企測(cè)電極，該驅(qū)動(dòng)電極以預(yù)定間隔布置在該對(duì)4企測(cè)電 極之間，該第二側(cè)與該第一側(cè)相對(duì)并且提供有公共電極。所述懸臂振動(dòng)陀螺 由在該驅(qū)動(dòng)電極和公共電極之間輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)振動(dòng)，并且從該對(duì)檢測(cè)電極 產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于科里奧利力的一對(duì);f企測(cè)信號(hào)。偏置施加裝置施加偏置電壓到該對(duì) 檢測(cè)電極。加法裝置將該對(duì)檢測(cè)信號(hào)相加。第一相位延遲裝置將由加法裝置 相加的檢測(cè)信號(hào)的相位延遲第一相位量。振幅控制裝置控制由第一相位延遲 裝置延遲的檢測(cè)信號(hào)到預(yù)定電壓振幅，并且輸出檢測(cè)信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)。差 分放大器裝置差分放大該對(duì);險(xiǎn)測(cè)信號(hào)。第二相位延遲裝置將由加法裝置相加 的檢測(cè)信號(hào)的相位延遲不同于第一相位量的第二相位量。同步檢測(cè)裝置基于 由第二相位延遲裝置延遲的檢測(cè)信號(hào)，同步地檢測(cè)由差分放大器裝置差分放 大的信號(hào)?？刂蒲b置基于同步檢測(cè)裝置的輸出執(zhí)行預(yù)定的控制。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，振動(dòng)陀螺的自激振蕩變得更穩(wěn)定，從而抑制噪聲并且獲得了高S/N。因此，該控制裝置能夠更精確地執(zhí)行控制。
這里，該電子裝置的示例是配備有震動(dòng)校正機(jī)制的數(shù)字相機(jī)，并且該控
制裝置控制所述震動(dòng)校正機(jī)制的校正量。因此，更精確的震動(dòng)校正變得可能。 如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，振動(dòng)陀螺的自激振蕩變得更穩(wěn)定，由
此抑制噪聲并且獲得高S/N。
本發(fā)明的這些和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)根據(jù)如在附圖中圖示的本發(fā)明的 以下優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，將變得更清楚。


圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的陀螺檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)的電路方塊圖2是顯示在圖1中示出的振動(dòng)陀螺的示例的透視圖3是在圖2中示出的振動(dòng)陀螺的振動(dòng)臂的剖面圖4是用于圖示在圖2中示出的振動(dòng)陀螺的工作原理的電路圖5是在動(dòng)力學(xué)方面顯示圖4的工作原理的示意圖6是顯示在圖2中示出的振動(dòng)陀螺的理想的輸入/輸出特性的圖7是顯示作為比較示例的陀螺檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)的電路方塊圖8是顯示在圖2中示出的振動(dòng)陀螺的實(shí)際的輸入/輸出特性的圖9是圖示在圖8中示出的輸入/輸出特性的原因的圖IO顯示用于更明確地圖示在圖8中示出的輸入/輸出特性的原因的圖
(1) ;
圖11顯示用于更明確地圖示在圖8中示出的輸入/輸出特性的原因的圖
(2) ;
圖12是顯示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的振動(dòng)陀螺的結(jié)構(gòu)的平面圖； 圖13是在圖12中示出的振動(dòng)陀螺的剖面圖14是顯示作為裝配有陀螺檢測(cè)裝置的電子裝置的示例的數(shù)字相機(jī)的 示意性透視圖；以及
圖15是顯示數(shù)字相機(jī)的結(jié)構(gòu)的方塊圖。
具體實(shí)施例方式
下文中，將參照附圖描述本發(fā)明的各實(shí)施例。
圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的陀螺檢測(cè)裝置的示例的電路方塊圖。如圖1中所示，陀螺檢測(cè)裝置100包括振動(dòng)陀螺1、電阻器lla和llb、 作為偏置施加裝置的DC電源12、電壓跟隨器21a和21b、作為加法裝置的 加法電路22、作為第一和第二相位延遲裝置的相移電路23a和23b、作為振 幅控制裝置的GCA (增益控制放大器)24和檢測(cè)電路25、作為差分放大器 裝置的差分放大器電路31 、以及作為同步檢測(cè)裝置的同步檢測(cè)電路32。
在陀螺檢測(cè)裝置100中，振動(dòng)陀螺l、電阻器lla和llb、 DC電源12、 電壓跟隨器21a和21b、加法電路22、相移電路23a和23b、 GCA24和檢測(cè) 電路25構(gòu)成自激振蕩電路110。
在描述陀螺檢測(cè)裝置100的總體操作之前，將首先給出關(guān)于振動(dòng)陀螺1 的示例和其工作原理的示例。
圖2是顯示振動(dòng)陀螺1的示例的透視圖。
如圖2中所示，振動(dòng)陀螺1包括基體2和從該基體2延伸的振動(dòng)臂3。 圖3是沿著垂直于其縱向軸(Z軸)的平面截取的振動(dòng)臂3的剖面圖。
振動(dòng)臂1可由MEMS (微型電機(jī)系統(tǒng))產(chǎn)生。如圖3中所示，例如，作 為公共電極6d的導(dǎo)電膜形成在硅襯底4上，而壓電膜5形成在該導(dǎo)電膜上。 接著，驅(qū)動(dòng)電極6c和每個(gè)具有預(yù)定伸長(zhǎng)形狀的第一和第二檢測(cè)電極6a和6b 利用光刻技術(shù)形成在壓電膜5上。壓電膜5、導(dǎo)電膜6d、驅(qū)動(dòng)電極6c和第 一和第二檢測(cè)電極6a和6b構(gòu)成壓電元件。具體來(lái)說(shuō)，壓電膜5的第一側(cè)提 供有驅(qū)動(dòng)電極6c和該對(duì)第一和第二4企測(cè)電極6a和6b,而其與該第一側(cè)相對(duì) 的第二側(cè)提供有公共電極6d。
包括導(dǎo)線7、電極焊盤8和凸起(bump ) 9a至9d的導(dǎo)線電極形成在基 體2。導(dǎo)線電極還可以利用光刻技術(shù)形成。凸起9a至9d分別連接到第一和 第二檢測(cè)電極6a和6b。而且，凸起9c連接到驅(qū)動(dòng)電極6c，而凸起9d連接 到公共電極6d。導(dǎo)線電極經(jīng)由這些凸起9a至9d連接到如IC的4企測(cè)電路。 凸起9a至9d由例如但不限于金形成。
在如上所述形成驅(qū)動(dòng)電極6c、第一和第二檢測(cè)電極6a和6b、導(dǎo)線7等 之后，具有如圖2中所示的形狀的振動(dòng)陀螺1從硅晶片被切除。
圖4是顯示圖2中示出的振動(dòng)陀螺1的工作原理的如圖4中所示，振動(dòng)陀螺1的公共電極6d連接到DC電源12。 AC電源 13連接在驅(qū)動(dòng)電極6c和公共電極6d之間。電阻器11a連接在第一^r測(cè)電極 6a和公共電極6d之間，而電阻器lib連接在第二檢測(cè)電極6b和公共電極6d之間。此外，檢測(cè)電極6a和6b連接到差分放大器電路31 。
驅(qū)動(dòng)電極6c和公共電極6d通過(guò)DC電源12偏置到電壓值Vref。此外， 第一和第二4企測(cè)電極6a和6b分別經(jīng)由電阻器lla和lib被偏置到電壓值 Vref。換句話說(shuō)，在壓電膜5的第一側(cè)和與該第一側(cè)相對(duì)的其第二側(cè)之間的 DC電壓差變?yōu)?。而且，驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)vd由連接在驅(qū)動(dòng)電極6c和公共電 極6d之間的AC電源13在壓電膜5的第一側(cè)和與該第一側(cè)相對(duì)的其第二側(cè) 之間被輸入。具有作為參考的DC電壓值Vref的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)vd在壓電膜 5中被機(jī)械地轉(zhuǎn)換，而振動(dòng)臂3的主體因此在Y軸方向產(chǎn)生彎曲運(yùn)動(dòng)。
彎曲運(yùn)動(dòng)在壓電膜5中被電子地轉(zhuǎn)換以分別從檢測(cè)電極6a和6b作為 AC電壓信號(hào)Va和Vb輸出。當(dāng)圍繞振動(dòng)臂3的縱向軸(Z軸)沒(méi)有施加角 速度coo時(shí)，檢測(cè)電極6a和6b的輸出是具有相同相位和幅度的信號(hào)。因此， 該信號(hào)在差分放大器電路31中被抵消。隨后，當(dāng)圍繞振動(dòng)臂3的縱向軸(Z 軸)施加角速度coo時(shí)，彎曲運(yùn)動(dòng)的方向由于在X軸方向產(chǎn)生的科里奧利力 而改變。相應(yīng)地，在檢測(cè)電極6a和6b的輸出之間產(chǎn)生差，然后其通過(guò)差分 放大器電路31傳遞，從而獲得差分信號(hào)Vo。這就是^r測(cè)信號(hào)。
如圖5中所示，假設(shè)振動(dòng)臂3的質(zhì)量是m，其彎曲運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)速度是v, 而圍繞振動(dòng)臂3的縱向軸的角速度是coo,則科里奧利力Fc能夠由表達(dá)式(1 ) 表示。應(yīng)該注意到，在下面的表達(dá)式中，符號(hào)"*"表示乘法。
<formula>formula see original document page 12</formula> ( 1 )
科里奧利力Fc與在差分放大器電路31中獲得的差分信號(hào)Vo成比例。 假設(shè)比例常數(shù)是kl，則差分信號(hào)Vo可以由表達(dá)式(2)表示。<formula>formula see original document page 12</formula> ( 2 )
這里，再次參照?qǐng)D1，將給出對(duì)陀螺檢測(cè)裝置100的總體操作的描述。 振動(dòng)陀螺1的公共電極6d連接到DC電源12。電阻器lla連接在檢測(cè) 電極6a和公共電極6d之間，而電阻器1 lb連接在檢測(cè)電極6b和公共電極 6d之間。檢測(cè)電極6a的輸出被輸入到電壓跟隨器21a,而檢測(cè)電極6b的輸 出被輸入到電壓跟隨器21b。電壓跟隨器21a和21b的輸出被輸入到加法電 路22和差分放大器電路31。
加法電路22的輸出被輸入到相移電路23a和23b以及檢測(cè)電路25。相 移電路23b的輸出被輸入到GCA (增益控制放大器)24。檢測(cè)電路25的輸 出被輸入到GCA 24。 GCA 24的輸出被輸入到振動(dòng)陀螺1的驅(qū)動(dòng)電極6c。相移電路23b的輸出被輸入到同步檢測(cè)電路32。 接下來(lái)，將描述電路操作。
如已經(jīng)描述的，作為GCA24的輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)是被偏置到DC電壓值 Vref的AC電壓信號(hào)，并且該驅(qū)動(dòng)信號(hào)被輸入到振動(dòng)陀螺1的驅(qū)動(dòng)電極6c。 而且，公共電極6d由DC電源12偏置到電壓值Vref。因此，在壓電膜5的 第一側(cè)和與該第一側(cè)相對(duì)的其第二側(cè)之間的DC電壓差變?yōu)?。驅(qū)動(dòng)信號(hào)在 壓電膜5中被機(jī)械地轉(zhuǎn)換，而振動(dòng)臂3因此在Y軸方向產(chǎn)生彎曲運(yùn)動(dòng)。
彎曲運(yùn)動(dòng)在壓電膜5中被電子地轉(zhuǎn)換為從檢測(cè)電極6a和6b輸出的檢測(cè) 信號(hào)。該兩個(gè)檢測(cè)信號(hào)是分別經(jīng)由電阻器1 la和電阻1 lb被偏置到電壓值Vref 的AC電壓信號(hào)。
兩個(gè)檢測(cè)信號(hào)被輸入到電壓跟隨器21a和21b,用于根據(jù)阻抗分開(kāi)振動(dòng) 陀螺1和所述電路。此后，檢測(cè)信號(hào)被輸入到加法電路22和差分放大器電 路31。
當(dāng)圍繞振動(dòng)臂3的縱向軸(Z軸)施加角速度w o時(shí)，加法電路22被用 來(lái)抵消檢測(cè)信號(hào)中的變化。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)施加角速度coo時(shí)，彎曲運(yùn)動(dòng)的方 向由于在X軸方向產(chǎn)生的科里奧利力而改變。相應(yīng)地，在兩個(gè)檢測(cè)信號(hào)之間 產(chǎn)生輸出差。然而，因?yàn)檩敵霾钣刹罘之a(chǎn)生，所以在相加之后的輸出沒(méi)有改 變。另一方面，從差分放大器電路31獲得對(duì)應(yīng)于科里奧利力的信號(hào)。
相移電路23a被用于將輸出的相位從輸入延遲75°。盡管加法電路22的 輸出的相位相對(duì)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)被提前75°，但是相移電^各23a的輸出的相位變 為與該驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同的相位。輸出信號(hào)由GCA24放大到預(yù)定電壓振幅Ad, 因此被輸出為驅(qū)動(dòng)信號(hào)。GCA24通過(guò)反饋加法電路22的輸出控制放大程度， 使得在加法電路22的輸出的電壓振幅被檢測(cè)電路25檢測(cè)到之后，輸出具有 恒定的電壓振幅。
而且，當(dāng)施加角速度ooo時(shí)，對(duì)應(yīng)于科里奧利力的AC信號(hào)從差分放大 器電路31獲得。通過(guò)在由相移電路23b延遲所述信號(hào)卯。的輸出時(shí)刻執(zhí)行同 步檢測(cè)，能夠獲得已經(jīng)從其移除AC分量的對(duì)應(yīng)于科里奧利力的信號(hào)，作為 同步檢測(cè)電路32的輸出。
這是因?yàn)椋P(guān)于同步檢測(cè)的時(shí)刻，當(dāng)在相對(duì)于作為來(lái)自檢測(cè)電極6a和 6b的輸出的AC信號(hào)被延遲90。的相位處執(zhí)行同步檢測(cè)時(shí)，能夠獲得最大的 靈敏度水平。在低于諧振頻率fo的頻率處的振動(dòng)陀螺1的輸入/輸出特性的特性曲線， 更多地受到流過(guò)在振動(dòng)陀螺1的驅(qū)動(dòng)電極和檢測(cè)電極之間的寄生電容的漏電
壓影響。因此，通過(guò)設(shè)置相移電路23a,使得振動(dòng)陀螺1的輸入/輸出相位差 變得小于卯°,可以產(chǎn)生在振動(dòng)陀螺1不受該漏電壓影響的頻率處產(chǎn)生自激 振蕩。換句話說(shuō)，自激振蕩的穩(wěn)定抑制噪聲并且實(shí)現(xiàn)高S/N。
要由相移電路23a延遲的相位量?jī)?yōu)選地在大于45°而小于90。的范圍內(nèi)。 具有45?；蚋俚难舆t相位量，自激振蕩變得困難。
這里，將對(duì)為什么除了相移電路23b外還提供相移電路23a以相對(duì)于輸 入延遲輸出相位75。的理由給出更詳細(xì)的描述。
圖6是顯示圖4中示出的振動(dòng)陀螺1的理想的輸入/輸出特性的圖。
作為振動(dòng)陀螺1的輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)vd的電壓振幅Ad被固定在1.1 Vp-p, 并且檢測(cè)電極6a的輸出Va或檢測(cè)電極6b的輸出Vb被測(cè)量。橫坐標(biāo)軸表示 驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)vd的諧振頻率f,而縱坐標(biāo)軸分別表示輸出Va或Vb的電壓 振幅A和輸出Va或Vb的相位0。振動(dòng)陀螺1被用在頻率fo，在該頻率獲 得最高輸入/輸出效率，并且電壓振幅變?yōu)樽鳛樽畲笾档腁o。電壓振幅在該 頻率fo處變?yōu)榇蠹s0.75 Vp-p,而相位大約是90°。
假設(shè)地，假定振動(dòng)陀螺1的輸入/輸出特性如圖6中所示，則陀螺檢測(cè)裝 置如圖7中所示構(gòu)成。具體地講，單個(gè)相移電路23的輸出可以變?yōu)镚CA24 和同步檢測(cè)電路32兩者的輸入。
然而，振動(dòng)陀螺1的實(shí)際輸入/輸出特性如圖8中所示。
具體地講，如圖8中所示，假定根據(jù)振動(dòng)陀螺1的輸入/輸出特性，振動(dòng) 陀螺1在頻率fo處使用，在該頻率獲得最高輸入/輸出效率，并且電壓振幅 變?yōu)樽鳛樽畲笾档腁o,電壓4展幅在該頻率fo處變?yōu)榇蠹s0.75 Vp-p，而相位 大約是75°。
當(dāng)振動(dòng)陀螺l在如圖7中所示的電路中操作時(shí)，自激振蕩電路110不正 常運(yùn)行，并且觀察到異常振蕩。該異常振蕩指包括在頻率fo處的振蕩和在 大約300 Hz的頻率的振蕩的雙振蕩。
接下來(lái)，將對(duì)為什么振動(dòng)陀螺1變化這么多以及為什么振動(dòng)陀螺1以圖 8中示出的特性結(jié)束的理由給出描述。
圖9是圖示振動(dòng)陀螺1的輸入/輸出特性的電路圖。
振動(dòng)陀螺1的公共電極6d接地。AC電源13連接在驅(qū)動(dòng)電極6c和公共電極6d之間。檢測(cè)電極6a和6b電短路，因?yàn)槟康闹皇菧y(cè)量輸入/輸出特性。 而且，電阻器lla和lib分別連接在檢測(cè)電極6a和6b和公共電極6d之間。
驅(qū)動(dòng)電極6c和公共電極6d被偏置到電壓值0。而且，第一和第二檢測(cè) 電極6a和6b分別經(jīng)由電阻器lla和llb偏置到電壓值O。換句話說(shuō)，在壓 電膜5的第一側(cè)和與第一側(cè)相對(duì)的其第二側(cè)之間的DC電壓差變?yōu)?。而且， 驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)vd由連接在驅(qū)動(dòng)電極6c和公共電極6d之間的AC電源13在 壓電膜5的第一側(cè)和與該第一側(cè)相對(duì)的其第二側(cè)之間輸入。具有作為參考的 DC電壓值0的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)vd在壓電膜5中被機(jī)械地轉(zhuǎn)換，而振動(dòng)臂3的 主體因此在Y軸方向產(chǎn)生彎曲運(yùn)動(dòng)。
彎曲運(yùn)動(dòng)在壓電膜5中被電轉(zhuǎn)換以作為AC電壓信號(hào)從檢測(cè)電極6a和 6b輸出。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，除了如上所述的系統(tǒng)外，還存在用于確 定振動(dòng)陀螺1的輸入/輸出特性的路徑。這是由于在驅(qū)動(dòng)電極6c和公共電極 6d之間的寄生電容10a和在驅(qū)動(dòng)電極6c和檢測(cè)電極6a之間的寄生電容10b。 換句話說(shuō)，該路徑是這樣的路徑，通過(guò)該路徑，在驅(qū)動(dòng)電極6c和公共電極 6d之間輸入的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)vd穿過(guò)寄生電容10a和10b以作為AC電壓信 號(hào)從檢測(cè)電極6a和6b被輸出。通過(guò)將上述兩個(gè)輸出(通過(guò)彎曲運(yùn)動(dòng)和寄生 電容獲得的輸出)相加獲得的信號(hào)是AC電壓信號(hào)Vg (見(jiàn)圖9)。
圖10和ll是圖示用于確定振動(dòng)陀螺1的輸入/輸出特性的機(jī)制的圖。
關(guān)于電壓振幅，該圖形示意性地顯示了圖8中示出的振動(dòng)陀螺1的輸入 /輸出特性，并且該電壓振幅通過(guò)固定作為圖9中示出的振動(dòng)陀螺1的輸入的 驅(qū)動(dòng)信號(hào)vd的電壓振幅Ad為恒定值，并且測(cè)量4全測(cè)電極6a和6b的輸出 Vg而獲得。每個(gè)橫坐標(biāo)軸表示驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)vd的諧振頻率，而縱坐標(biāo)軸分 別表示輸出Vg的電壓振幅A和輸出Vg的電壓相位e。
通過(guò)在振動(dòng)臂3的尖端部分測(cè)量機(jī)械振動(dòng)獲得振動(dòng)振幅，其對(duì)應(yīng)于電壓 振幅。每個(gè)橫坐標(biāo)軸表示驅(qū)動(dòng)信號(hào)vd的諧振頻率f，而縱坐標(biāo)軸分別表示在 在振動(dòng)臂3的尖端部分處的振動(dòng)振幅Av和振動(dòng)相位0v。
驅(qū)動(dòng)信號(hào)vd在壓電膜5中^皮^M戒地轉(zhuǎn)換，而振動(dòng)臂3的主體因此在Y 軸方向產(chǎn)生彎曲運(yùn)動(dòng)。由該彎曲運(yùn)動(dòng)引起的振動(dòng)振幅Av在基于振動(dòng)陀螺1 的形狀確定的諧振頻率fo處變?yōu)樽畲笾?，而振?dòng)相位6v相對(duì)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)vd 提前90。。在低于諧振頻率fo的頻率處，振動(dòng)振幅Av變小，而振動(dòng)振幅0v 提前180。。在高于諧振頻率fo的頻率處，振動(dòng)振幅Av變小，而振動(dòng)振幅0v變?yōu)?°。
這樣的彎曲運(yùn)動(dòng)在壓電膜5中被電轉(zhuǎn)換以輸出，但是流過(guò)寄生電容10a 和10b的漏電壓也與之一起^皮輸出。假定由彎曲運(yùn)動(dòng)獲得的輸出是Vgv,而 由漏電壓獲得的輸出是Vgl。由漏電壓獲得的輸出Vgl具有恒定的振幅與頻 率無(wú)關(guān)，而相對(duì)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)vd的相位延遲/提前大約是0°。
接下來(lái)，將基于由彎曲運(yùn)動(dòng)獲得的輸出Vgv和由漏電壓獲得的輸出Vgl 之間的關(guān)系描述振動(dòng)陀螺1的輸入/輸出特性。
在各自的頻率區(qū)域1到5的輸出Vgv和Vgl用矢量表示，而該矢量的相 加得到輸入/輸出特性。該矢量以電壓振幅和電壓相位表示。
(1) 在頻率區(qū)域l，振幅是Vgv〈Vgl，并且Vgv的相位是大約180° 。 由相加獲得的輸出Vg具有小振幅，并且其相位約為0。。
(2) 在頻率區(qū)域2，振幅是Vgv < Vgl，并且Vgv的相位大約180° 。 由相加獲得的輸出Vg具有最小振幅，并且其相位大約是75。。
(3) 在頻率區(qū)域3，振幅是Vgv〉Vgl，并且Vgv的相位是90。至180 ° 。由相加獲得的輸出Vg具有中間振幅，并且其相位大約是90。至180° 。
(4 )在頻率區(qū)域4，振幅是Vgv > Vgl,并且Vgv的相位是90° 。由相 加獲得的振幅具有最大振幅，其相位大約是75。。
(5)在頻率區(qū)域5，振幅是Vgv〈Vgl， Vgv的相位大約是O。。由相 加獲得的輸出Vg具有中間振幅，其相位大約是O。。
頻率區(qū)域2看起來(lái)像是反諧振點(diǎn)，因?yàn)檩敵鯲g的振幅變?yōu)樽钚≈?，?其相位變得幾乎與諧振頻率fo相同。然而，從上面的描述可見(jiàn)頻率區(qū)域2 是由于漏電壓生成的點(diǎn)。沒(méi)有漏電壓，振動(dòng)陀螺1的輸入/輸出特性將顯示類 似于振動(dòng)振幅和振動(dòng)相位的特性曲線的特性曲線。
當(dāng)振動(dòng)陀螺1在如圖7中示出的電路中引起自激振蕩時(shí)，相位在相移電 路23被延遲90。，這意味著根據(jù)振動(dòng)陀螺1的輸入/輸出特性，振動(dòng)陀螺l 操作在90。的電壓相位e。此時(shí)，頻率f為fog,其小于實(shí)際的諧振頻率fo。 而且，在操作時(shí)電壓振幅A是Aog,其在沒(méi)有漏電壓情形中小于振幅Ao。
在小于諧振頻率fo的頻率，可以看到漏電壓顯著影響了振動(dòng)陀螺1的 輸入/輸出特性曲線。由于該影響，振動(dòng)陀螺1在小于諧振頻率fo的頻率的 操作引起自激振蕩電路的錯(cuò)誤操作，導(dǎo)致雙重振蕩。
因此，在該實(shí)施例的陀螺檢測(cè)裝置100中，除了相移電路23b外還提供相移電路23a以相對(duì)于輸入將輸出相位延遲75。。相應(yīng)地，變得可能在輸入 /輸出特性不受漏電壓影響的頻率處引起自激振蕩。換句話說(shuō)，自激振蕩的穩(wěn) 定抑制噪聲并且實(shí)現(xiàn)了高S/N。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，并且可以在本發(fā)明的技術(shù)精神內(nèi)進(jìn)行各種修改。
例如，在上面的實(shí)施例中提供單個(gè)振動(dòng)臂給振動(dòng)陀螺1。然而，本發(fā)明 可應(yīng)用于例如具有三個(gè)振動(dòng)臂的振動(dòng)陀螺。
圖12是顯示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的振動(dòng)元件示意圖。圖13是沿 著圖12的線A-A截取的剖面振動(dòng)元件41包括基體140和提供來(lái)以便從主體140延伸的三個(gè)振動(dòng)臂 141至143。 ^振動(dòng)元件41也可以由例如MEMS生產(chǎn)。如圖13中所示，三個(gè) 振動(dòng)臂141至143分別包括由硅制成的基臂147a至147c。
壓電膜148a在中間的振動(dòng)臂141的基臂147a上形成，而第一電極145a 和檢測(cè)電極146a和146b在壓電膜148a的第一側(cè)提供。此外，公共電極144a 在與所述第一側(cè)相對(duì)的壓電膜148a的第二側(cè)提供。
壓電膜148b在振動(dòng)臂142的基臂147b上形成，而公共電極144b在壓 電膜148b的第一側(cè)提供。此外，第二驅(qū)動(dòng)電極145b在壓電膜148b的第二 側(cè)提供。類似地，壓電膜148c在振動(dòng)臂143的基臂147c上形成，而公共電 極144c在壓電膜148c的第一側(cè)提供。此外，第三驅(qū)動(dòng)電極145c在壓電膜 148c的第二側(cè)提供。
可以構(gòu)成所述電路，使得輸入到與圖1中示出的公共電極6d相對(duì)應(yīng)的 公共電極144a的信號(hào)被輸入到公共電極和144b和144c,而輸入到與圖1中 示出的驅(qū)動(dòng)電極6c相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電極145a的信號(hào)被輸入到第二和第三驅(qū)動(dòng) 電極145b和145c。
如上所述構(gòu)成的振動(dòng)陀螺被驅(qū)動(dòng)，使得振動(dòng)臂142和143在兩側(cè)以相同 的相位和相同的振幅振動(dòng)，而在中間的振動(dòng)臂141以與兩側(cè)的振動(dòng)臂142和 143相反的相位和兩倍的振幅振動(dòng)。關(guān)注中間的振動(dòng)臂141,因?yàn)檎駝?dòng)臂141 具有類似于在圖2和3中示出的實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)，所以第一和第二檢測(cè)電極 146a和146b的檢測(cè)靈敏度能被改善，而不增加電源電壓，并且因此實(shí)現(xiàn)高 S/N。
注意到，第二和第三驅(qū)動(dòng)電極145b和145c不總是必須用驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入。在此情形中，在兩側(cè)的振動(dòng)臂142和143由中間的振動(dòng)臂141的振動(dòng)引起的 反彈而振動(dòng)。
圖14是作為安裝有陀螺檢測(cè)裝置配置的電子裝置的示例的數(shù)字相機(jī)的 示意性透視圖。圖15是顯示數(shù)字相機(jī)的結(jié)構(gòu)的方塊圖。
數(shù)字相機(jī)260具有裝置主體261，陀螺檢測(cè)裝置IOO安裝到其上。該裝 置主體261是由例如金屬或樹脂制成的機(jī)架或機(jī)殼。陀螺檢測(cè)裝置100以例 如幾個(gè)平方毫米的尺寸封裝。為了檢測(cè)大約至少兩個(gè)軸的角速度，要安裝至 少兩個(gè)陀螺檢測(cè)裝置100。
如圖15中所示，數(shù)字相機(jī)260包括陀螺檢測(cè)裝置100、控制部分510、 裝配有透鏡等的光學(xué)系統(tǒng)520、 CCD 530、以及用于執(zhí)行關(guān)于光學(xué)系統(tǒng)520 的震動(dòng)校正的震動(dòng)校正機(jī)制540。
由兩個(gè)陀螺檢測(cè)裝置IOO檢測(cè)兩個(gè)軸的科里奧利力?？刂撇糠?10基于 檢測(cè)的科里奧利力，使用震動(dòng)校正機(jī)制540在光學(xué)系統(tǒng)520中執(zhí)行震動(dòng)校正。
安裝有根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的陀螺檢測(cè)裝置的電子裝置不局限于數(shù)字 相機(jī)。電子裝置的示例包括膝上型計(jì)算機(jī)、PDA(個(gè)人數(shù)字助理)、電子 字典、音頻/視頻設(shè)備、投影儀、蜂窩電話、游戲設(shè)備、汽車導(dǎo)航設(shè)備、機(jī)器 人設(shè)備和其它電器。
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本發(fā)明包含涉及于2007年5月16日向日本專利局提交的日本專利申請(qǐng) JP 2007-130689的主題，在此通過(guò)引用并入其全部?jī)?nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)裝置，包括懸臂振動(dòng)陀螺，其包括具有第一側(cè)和第二側(cè)的壓電元件，該第一側(cè)提供有驅(qū)動(dòng)電極和一對(duì)檢測(cè)電極，該驅(qū)動(dòng)電極以預(yù)定間隔布置在該對(duì)檢測(cè)電極之間，該第二側(cè)與該第一側(cè)相對(duì)并且提供有公共電極，所述懸臂振動(dòng)陀螺由在所述驅(qū)動(dòng)電極和公共電極之間輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)振動(dòng)，并且從該對(duì)檢測(cè)電極生成對(duì)應(yīng)于科里奧利力的一對(duì)檢測(cè)信號(hào)；偏置施加裝置，用于施加偏置電壓到該對(duì)檢測(cè)電極；加法裝置，用于將該對(duì)檢測(cè)信號(hào)相加；第一相位延遲裝置，用于將由加法裝置相加的檢測(cè)信號(hào)的相位延遲大于45°而小于90°的范圍；以及振幅控制裝置，用于控制由第一相位延遲裝置延遲的檢測(cè)信號(hào)到預(yù)定電壓振幅，并且輸出檢測(cè)信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
2. 如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置，其中振動(dòng)陀螺在高于該振動(dòng)陀螺的 諧振頻率的頻率引起自激振蕩。
3. —種檢測(cè)裝置，包括懸臂振動(dòng)陀螺，其包括具有第一側(cè)和第二側(cè)的壓電元件，該第一側(cè)提供 有驅(qū)動(dòng)電極和一對(duì)檢測(cè)電極，該驅(qū)動(dòng)電極以預(yù)定間隔布置在該對(duì)檢測(cè)電極之 間，該第二側(cè)與該第一側(cè)相對(duì)并且提供有公共電極，所述懸臂振動(dòng)陀螺由在 所述驅(qū)動(dòng)電極和公共電極之間輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)振動(dòng)，并且從該對(duì)檢測(cè)電極生 成對(duì)應(yīng)于科里奧利力的一對(duì)檢測(cè)信號(hào)；偏置施加裝置，用于施加偏置電壓到該對(duì)^r測(cè)電極；加法裝置，用于將該對(duì)檢測(cè)信號(hào)相加；第一相位延遲裝置，用于將由加法裝置相加的檢測(cè)信號(hào)的相位延遲第一 延遲量；振幅控制裝置，用于控制由第一相位延遲裝置延遲的檢測(cè)信號(hào)到預(yù)定電 壓振幅，并且輸出檢測(cè)信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)；差分放大器裝置，用于差分放大該對(duì)檢測(cè)信號(hào)；第二相位延遲裝置，用于將由加法裝置相加的檢測(cè)信號(hào)的相位延遲不同 于第一相位量的第二相位量；以及同步檢測(cè)裝置，用于基于由第二相位延遲裝置延遲的檢測(cè)信號(hào)，同步地 檢測(cè)由差分放大器裝置差分放大的信號(hào)。
4. 如權(quán)利要求3所述的檢測(cè)裝置，其中振動(dòng)陀螺在高于該振動(dòng)陀螺的 諧振頻率的頻率引起自激振蕩。
5. —種利用懸臂振動(dòng)陀螺檢測(cè)角速度的方法，該懸臂振動(dòng)陀螺包括具有 第一側(cè)和第二側(cè)的壓電元件，該第一側(cè)提供有驅(qū)動(dòng)電極和一對(duì)檢測(cè)電極，該 驅(qū)動(dòng)電極以預(yù)定間隔布置在該對(duì)檢測(cè)電極之間，該第二側(cè)與該第一側(cè)相對(duì)并 且提供有公共電極，所述懸臂振動(dòng)陀螺由在所述驅(qū)動(dòng)電極和公共電極之間輸 入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)振動(dòng)，并且從該對(duì)檢測(cè)電極生成對(duì)應(yīng)于科里奧利力的一對(duì)檢測(cè) 信號(hào)，所述方法包括施加偏置電壓到該對(duì)檢測(cè)電極； 將該對(duì)檢測(cè)信號(hào)相加；將通過(guò)相加獲得的檢測(cè)信號(hào)的相位延遲大于45°而小于90°的范圍；以及控制延遲的檢測(cè)信號(hào)到預(yù)定電壓振幅，并且輸出檢須'H言號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信弓一
6. 如權(quán)利要求5所述的檢測(cè)裝置，其中振動(dòng)陀螺在高于該振動(dòng)陀螺的 諧振頻率的頻率引起自激振蕩。
7. —種利用懸臂振動(dòng)陀螺檢測(cè)角速度的方法，該懸臂振動(dòng)陀螺包括具有 第一側(cè)和第二側(cè)的壓電元件，該第一側(cè)提供有驅(qū)動(dòng)電極和一對(duì)檢測(cè)電極，該 驅(qū)動(dòng)電極以預(yù)定間隔布置在該對(duì)檢測(cè)電極之間，該第二側(cè)與該第一側(cè)相對(duì)并 且提供有公共電極，所述懸臂振動(dòng)陀螺由在所述驅(qū)動(dòng)電極和公共電極之間輸 入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)振動(dòng)，并且從該對(duì)檢測(cè)電極生成對(duì)應(yīng)于科里奧利力的一對(duì)纟企測(cè) 信號(hào)，所述方法包括施加偏置電壓到該對(duì)4全測(cè)電才及； 將該對(duì)檢測(cè)信號(hào)相加；將通過(guò)相加獲得的檢測(cè)信號(hào)的相位延遲第一相位量； 控制延遲的檢測(cè)信號(hào)到預(yù)定電壓振幅，并且輸出檢測(cè)信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信差分放大該對(duì)檢測(cè)信號(hào)；將通過(guò)相加獲得的檢測(cè)信號(hào)的相位延遲不同于第一相位量的第二相位量；以及基于延遲第二相位量的檢測(cè)信號(hào)，同步地檢測(cè)被差分放大的信號(hào)。
8. 如權(quán)利要求7所述的檢測(cè)方法，其中振動(dòng)陀螺在高于該振動(dòng)陀螺的 諧振頻率的頻率引起自激振蕩。
9. 一種電子裝置，包括 檢測(cè)裝置，包括懸臂振動(dòng)陀螺，其包括具有第一側(cè)和第二側(cè)的壓電元件，該第一側(cè) 提供有驅(qū)動(dòng)電極和一對(duì)4企測(cè)電極，該驅(qū)動(dòng)電極以預(yù)定間隔布置在該對(duì);險(xiǎn)測(cè)電 極之間，該第二側(cè)與該第一側(cè)相對(duì)并且提供有公共電極，所述懸臂振動(dòng)陀螺 由在所述驅(qū)動(dòng)電極和公共電極之間輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)振動(dòng)，并且從該對(duì)檢測(cè)電 極生成對(duì)應(yīng)于科里奧利力的一對(duì)檢測(cè)信號(hào)；偏置施加裝置，用于施加偏置電壓到該對(duì);險(xiǎn)測(cè)電極；加法裝置，用于將該對(duì)檢測(cè)信號(hào)相加；第一相位延遲裝置，用于將由加法裝置相加的檢測(cè)信號(hào)的相位延遲 第一延遲量；振幅控制裝置，用于控制由第一相位延遲裝置延遲的檢測(cè)信號(hào)到預(yù) 定電壓振幅，并且輸出檢測(cè)信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)；差分放大器裝置，用于差分放大該對(duì)檢測(cè)信號(hào)； 第二相位延遲裝置，用于將由加法裝置相加的檢測(cè)信號(hào)的相位延遲不同于第一相位量的第二相位量；以及同步檢測(cè)裝置，用于基于由第二相位延遲裝置延遲的檢測(cè)信號(hào)，同 步地檢測(cè)由差分放大器裝置差分放大的信號(hào)。
10. 如權(quán)利要求9所述的電子裝置， 其中該電子裝置是配備有震動(dòng)校正機(jī)制的數(shù)字相機(jī)，以及 其中該控制裝置控制所述震動(dòng)校正機(jī)制的校正量。
全文摘要
一種檢測(cè)裝置，包括懸臂振動(dòng)陀螺，其包括具有第一側(cè)和第二側(cè)的壓電元件，該第一側(cè)提供有驅(qū)動(dòng)電極和一對(duì)檢測(cè)電極，該驅(qū)動(dòng)電極以預(yù)定間隔夾在該對(duì)檢測(cè)電極之間，該第二側(cè)與該第一側(cè)相對(duì)并且提供有公共電極，所述懸臂振動(dòng)陀螺由在所述驅(qū)動(dòng)電極和公共電極之間輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)振動(dòng)，并且從該檢測(cè)電極生成對(duì)應(yīng)于科里奧利力的一對(duì)檢測(cè)信號(hào)；偏置施加部分，用于施加偏置電壓到該檢測(cè)電極；加法部分，用于將該對(duì)檢測(cè)信號(hào)相加；第一相位延遲部分，用于將通過(guò)相加獲得的檢測(cè)信號(hào)的相位延遲大于45°而小于90°的范圍；以及振幅控制部分，用于控制延遲的檢測(cè)信號(hào)到預(yù)定電壓振幅，并且輸出為驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
文檔編號(hào)G01C19/56GK101308022SQ20081010021
公開(kāi)日2008年11月19日 申請(qǐng)日期2008年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月16日
發(fā)明者栗原一夫 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社