(57)【要約】【課題】より信頼性の高い異常診断が可能な物理量検出装置並びに物理量検出装置の制御方法、異常診断システム及び異常診断方法を提供すること。【解決手段】角速度検出装置１（物理量検出装置の一例）は、検出電極に、角速度（物理量の一例）の大きさに応じた検出信号とともに駆動信号（方形波電圧信号２２）に基づく振動の漏れ信号を発生させるジャイロセンサー素子１００（物理量検出素子の一例）と、駆動信号を生成する駆動回路２０と、駆動信号に同期した検波信号３４に基づいて、検出信号と漏れ信号を含む被検波信号３６に対して同期検波を行う同期検波回路３５０と、制御信号６４に基づいて、同期検波により漏れ信号の少なくとも一部が出力されるように、被検波信号３６に対する検波信号３４の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方の相対的なタイミングを変更する位相変更回路３５２と、を含む。【選択図】図１
2010286368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の物理量を検出する物理量検出装置であって、
駆動電極と、検出電極と、を有し、前記駆動電極に供給される駆動信号に基づいて振動することにより、前記検出電極に、前記物理量の大きさに応じた検出信号とともに前記駆動信号に基づく振動の漏れ信号を発生させる物理量検出素子と、
前記駆動信号を生成する駆動部と、
前記駆動信号に同期した検波信号に基づいて、前記検出信号と前記漏れ信号を含む被検波信号に対して同期検波を行う同期検波部と、
制御信号に基づいて、同期検波により前記漏れ信号の少なくとも一部が出力されるように、前記被検波信号に対する前記検波信号の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方の相対的なタイミングを変更するタイミング変更部と、を含むことを特徴とする物理量検出装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記タイミング変更部は、
前記制御信号に基づき、前記検波信号と前記被検波信号との位相差を変更することを特徴とする物理量検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記タイミング変更部は、
前記制御信号に基づき、前記検波信号のデューティー比を変更することを特徴とする物理量検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記タイミング変更部は、
前記相対的なタイミングの変更量が調整可能であることを特徴とする物理量検出装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記同期検波部の出力信号に基づいて、当該物理量検出装置の異常の有無を判定する異常判定部を含むことを特徴とする物理量検出装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記物理量は、角速度であることを特徴とする物理量検出装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の物理量検出装置と、
当該物理量検出装置に前記制御信号を供給し、当該物理量検出装置が前記同期検波部の出力信号に基づいて生成した信号を受け取り、当該信号に基づいて当該物理量検出装置の異常を診断する異常診断装置と、を含むことを特徴とする物理量検出装置の異常診断システム。
【請求項８】
駆動電極と、検出電極と、を有し、前記駆動電極に供給される駆動信号に基づいて振動することにより、前記検出電極に、所定の物理量の大きさに応じた検出信号とともに前記駆動信号に基づく振動の漏れ信号を発生させる物理量検出素子と、前記駆動信号を生成する駆動部と、前記駆動信号に同期した検波信号に基づいて、前記検出信号と前記漏れ信号を含む被検波信号に対して同期検波を行う同期検波部と、を含む物理量検出装置の制御方法であって、
当該物理量検出装置に、前記漏れ信号の少なくとも一部が出力されるように、前記被検波信号に対する前記検波信号の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方の相対的なタイミングを変更して同期検波させるステップと、
当該物理量検出装置に、前記同期検波部の出力信号に基づいて、前記漏れ信号に応じた信号を生成させるステップと、を含むことを特徴とする物理量検出装置の制御方法。
【請求項９】
駆動電極と、検出電極と、を有し、前記駆動電極に供給される駆動信号に基づいて振動することにより、前記検出電極に、所定の物理量の大きさに応じた検出信号とともに前記駆動信号に基づく振動の漏れ信号を発生させる物理量検出素子と、前記駆動信号を生成する駆動部と、前記駆動信号に同期した検波信号に基づいて、前記検出信号と前記漏れ信号を含む被検波信号に対して同期検波を行う同期検波部と、を含む物理量検出装置の制御方法であって、
当該物理量検出装置に、前記漏れ信号の少なくとも一部が出力されるように、前記被検波信号に対する前記検波信号の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方の相対的なタイミングを変更して同期検波させるステップと、
当該物理量検出装置に、前記同期検波部の出力信号に基づいて、当該物理量検出装置の異常の有無を判定させるステップと、を含むことを特徴とする物理量検出装置の制御方法。
【請求項１０】
駆動電極と、検出電極と、を有し、前記駆動電極に供給される駆動信号に基づいて振動することにより、前記検出電極に、所定の物理量の大きさに応じた検出信号とともに前記駆動信号に基づく振動の漏れ信号を発生させる物理量検出素子と、前記駆動信号を生成する駆動部と、前記駆動信号に同期した検波信号に基づいて、前記検出信号と前記漏れ信号を含む被検波信号に対して同期検波を行う同期検波部と、を含む物理量検出装置の異常診断方法であって、
当該物理量検出装置に、前記漏れ信号の少なくとも一部が出力されるように、前記被検波信号に対する前記検波信号の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方の相対的なタイミングを変更して同期検波させるステップと、
当該物理量検出装置に、前記同期検波部の出力信号に基づいて、前記漏れ信号に応じた信号を生成させるステップと、
前記漏れ信号に応じた信号に基づいて、当該物理量検出装置の異常を診断するステップと、を含むことを特徴とする物理量検出装置の異常診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量検出装置並びに物理量検出装置の制御方法、異常診断システム及び異常診断方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、様々な物理量を検出する物理量検出装置が知られている。例えば、物理量として角速度を検出する角速度検出装置が知られており、角速度検出装置を搭載し、角速度検出装置により検出された角速度に基づいて所定の制御を行う様々な電子機器やシステムが広く利用されている。例えば、自動車の車両走行制御システムでは角速度検出装置により検出された角速度に基づいて、自動車の横滑りを防止する走行制御が行なわれている。
【０００３】
これらの電子機器やシステムでは、角速度検出装置が故障すると誤った制御が行われるので、故障している場合には警告ランプを点灯する等の対策が行われており、角速度検出装置の故障診断を行うための種々の技術が提案されている。例えば、特許文献１では、振動子の検出手段からの少なくとも１つの出力信号にオフセット信号を重畳することにより、当該検出手段の断線や短絡を検出することができる自己診断回路を有する振動ジャイロ装置が提案されている。また、特許文献２では、プライマリーチェック時に、センサーエレメントに回転疑似信号等の検査信号を加えた状態での角速度出力の信号レベルに基づいて異常診断を行う角速度センサーの異常診断装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５２０８２１号公報
【特許文献２】特開２００１−３０４８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載された振動ジャイロ装置では、異常検出する手段として差動演算手段の前段にオフセット信号を発生させ、オフセット信号に起因する信号成分に基づいて検出手段の異常を検知している。しかし、この方法では差動増幅手段以降の回路異常については検出できるが、差動増幅手段以前の回路異常または、素子の異常を捕らえることはできなかった。
【０００６】
一方、特許文献２に記載された角速度センサーの異常診断装置によれば、センサーエレメントに回転疑似信号等の検査信号を加えた状態での角速度出力の信号レベルに基づいて異常診断を行うので素子異常も検出可能とも考えられる。しかし、特許文献２に記載された角速度センサーの異常診断装置では、センサーエレメントに対して、通常の角速度検出時には存在しない回転疑似信号等の検査信号を入力しているため、通常の角速度検出時に発生する素子異常を厳密には検出することができず、信頼性に問題がある。
【０００７】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、より信頼性の高い異常診断が可能な物理量検出装置並びに物理量検出装置の制御方法、異常診断システム及び異常診断方法を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明は、所定の物理量を検出する物理量検出装置であって、駆動電極と、検出電極と、を有し、前記駆動電極に供給される駆動信号に基づいて振動することにより、前記検出電極に、前記物理量の大きさに応じた検出信号とともに前記駆動信号に基づく振動の漏れ信号を発生させる物理量検出素子と、前記駆動信号を生成する駆動部と、前記駆動信号に同期した検波信号に基づいて、前記検出信号と前記漏れ信号を含む被検波信号に対して同期検波を行う同期検波部と、制御信号に基づいて、前記同期検波により前記漏れ信号の少なくとも一部が出力されるように、前記被検波信号に対する前記検波信号の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方の相対的なタイミングを変更するタイミング変更部と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
所定の物理量は、例えば、角速度、加速度、地磁気、圧力等である。
【００１０】
タイミング変更部は、検波信号の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方のタイミングを変更することにより前記相対的なタイミングを変更するようにしてもよいし、被検波信号の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方のタイミングを変更することにより前記相対的なタイミングを変更するようにしてもよい。
【００１１】
検波信号は、例えば方形波（矩形波）でも正弦波でもよく、立ち上がりとは検波信号が極小から極大まで変化する際に所定の閾値と一致するタイミングであり、立ち下がりとは検波信号が極大から極小まで変化する際に所定の閾値と一致するタイミングである。
【００１２】
本発明では、被検波信号に対する検波信号の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方の相対的なタイミングを変更して同期検波することにより、漏れ信号の少なくとも一部が検出される。一方、物理量検出素子の振動状態が変動すれば検出信号の量と漏れ信号の量がともに変動する。従って、本発明によれば、同期検波部の出力信号に基づいて、回路異常だけでなく、素子異常についても診断することができる。
【００１３】
また、本発明では、異常診断に漏れ信号を利用している。この漏れ信号は駆動振動の振動バランスによって発生するため、駆動振動の微妙な変化は漏れ信号にも現れる。コリオリ力を発生させる元となる駆動振動の変化を漏れ信号で検出することで、素子を含めた異常を異常診断時に確実に検出することができる。そのため、より信頼性の高い異常診断が可能である。
【００１４】
（２）この物理量検出装置において、前記タイミング変更部は、前記制御信号に基づき、前記検波信号と前記被検波信号との位相差を変更するようにしてもよい。
【００１５】
例えば、検波信号の位相を変更することにより検波信号と被検波信号との位相差を変更するようにしてもよいし、被検波信号の位相を変更することにより検波信号と被検波信号との位相差を変更するようにしてもよい。
【００１６】
本発明では、タイミング変更部は、検波信号と被検波信号との位相差を変更することにより、被検波信号に対する検波信号の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方の相対的なタイミングを変更する。従って、本発明によれば、同期検波により漏れ信号の少なくとも一部が検出されるので、同期検波部の出力信号に基づいて、素子異常を診断することができる。
【００１７】
（３）この物理量検出装置において、前記タイミング変更部は、前記制御信号に基づき、前記検波信号のデューティー比を変更するようにしてもよい。
【００１８】
本発明では、タイミング変更部は、検波信号のデューティー比を変更することにより、被検波信号に対する検波信号の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方の相対的なタイミングを変更する。従って、本発明によれば、同期検波により漏れ信号の少なくとも一部が検出されるので、同期検波部の出力信号に基づいて、素子異常を診断することができる。
【００１９】
（４）この物理量検出装置において、前記タイミング変更部は、前記相対的なタイミングの変更量が調整可能であるようにしてもよい。
【００２０】
例えば、同期検波により検出される漏れ信号の量が所定量となるように当該相対的なタイミングの変更量をあらかじめ調整して不揮発性のメモリーに記憶させておいてもよい。
【００２１】
一般に、製造ばらつき等により、物理量検出素子毎に、検出電極に発生する漏れ信号の大きさが異なる。本発明では、被検波信号に対する検波信号の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方の相対的なタイミングの変更量が調整可能であるので、物理量検出素子の特性に応じて、同期検波により検出される漏れ信号の量が一定になるように調整することができる。従って、本発明によれば、物理量検出素子の特性ばらつきの影響を低減させることができるので、異常診断の精度を向上させることができる。
【００２２】
（５）この物理量検出装置は、前記同期検波部の出力信号に基づいて、当該物理量検出装置の異常の有無を判定する異常判定部を含むようにしてもよい。
【００２３】
本発明によれば、異常判定部により当該物理量検出装置の異常の有無が判定されるので、異常判定部の出力信号をモニターすれば、当該物理量検出装置の異常の有無を直接的に認識することができる。
【００２４】
（６）この物理量検出装置において、前記物理量は、角速度であってもよい。
【００２５】
（７）本発明は、上記のいずれかの物理量検出装置と、当該物理量検出装置に前記制御信号を供給し、当該物理量検出装置が前記同期検波部の出力信号に基づいて生成した信号を受け取り、当該信号に基づいて当該物理量検出装置の異常を診断する異常診断装置と、を含むことを特徴とする物理量検出装置の異常診断システムである。
【００２６】
本発明によれば、物理量検出装置の回路異常だけでなく素子異常についても診断することができるとともに、より信頼性の高い異常診断が可能である。
【００２７】
（８）本発明は、駆動電極と、検出電極と、を有し、前記駆動電極に供給される駆動信号に基づいて振動することにより、前記検出電極に、所定の物理量の大きさに応じた検出信号とともに前記駆動信号に基づく振動の漏れ信号を発生させる物理量検出素子と、前記駆動信号を生成する駆動部と、前記駆動信号に同期した検波信号に基づいて、前記検出信号と前記漏れ信号を含む被検波信号に対して同期検波を行う同期検波部と、を含む物理量検出装置の制御方法であって、当該物理量検出装置に、前記漏れ信号の少なくとも一部が出力されるように、前記被検波信号に対する前記検波信号の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方の相対的なタイミングを変更して同期検波させるステップと、当該物理量検出装置に、前記同期検波部の出力信号に基づいて、前記漏れ信号に応じた信号を生成させるステップと、を含むことを特徴とする。
【００２８】
本発明によれば、物理量検出装置の回路異常だけでなく素子異常についても診断することができるとともに、より信頼性の高い異常診断が可能である。
【００２９】
（９）本発明は、駆動電極と、検出電極と、を有し、前記駆動電極に供給される駆動信号に基づいて振動することにより、前記検出電極に、所定の物理量の大きさに応じた検出信号とともに前記駆動信号に基づく振動の漏れ信号を発生させる物理量検出素子と、前記駆動信号を生成する駆動部と、前記駆動信号に同期した検波信号に基づいて、前記検出信号と前記漏れ信号を含む被検波信号に対して同期検波を行う同期検波部と、を含む物理量検出装置の制御方法であって、当該物理量検出装置に、前記漏れ信号の少なくとも一部が出力されるように、前記被検波信号に対する前記検波信号の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方の相対的なタイミングを変更して同期検波させるステップと、当該物理量検出装置に、前記同期検波部の出力信号に基づいて、当該物理量検出装置の異常の有無を判定させるステップと、を含むことを特徴とする。
【００３０】
本発明によれば、物理量検出装置の回路異常だけでなく素子異常についても診断することができるとともに、より信頼性の高い異常診断が可能である。
【００３１】
また、本発明によれば、異常判定部の出力信号をモニターすることにより、該物理量検出装置の素子異常を含む異常の有無を直接的に認識することができる。
【００３２】
（１０）本発明は、駆動電極と、検出電極と、を有し、前記駆動電極に供給される駆動信号に基づいて振動することにより、前記検出電極に、所定の物理量の大きさに応じた検出信号とともに前記駆動信号に基づく振動の漏れ信号を発生させる物理量検出素子と、前記駆動信号を生成する駆動部と、前記駆動信号に同期した検波信号に基づいて、前記検出信号と前記漏れ信号を含む被検波信号に対して同期検波を行う同期検波部と、を含む物理量検出装置の異常診断方法であって、当該物理量検出装置に、前記漏れ信号の少なくとも一部が出力されるように、前記被検波信号に対する前記検波信号の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方の相対的なタイミングを変更して同期検波させるステップと、当該物理量検出装置に、前記同期検波部の出力信号に基づいて、前記漏れ信号に応じた信号を生成させるステップと、前記漏れ信号に応じた信号に基づいて、当該物理量検出装置の異常を診断するステップと、を含むことを特徴とする。
【００３３】
本発明によれば、物理量検出装置の回路異常だけでなく素子異常についても診断することができるとともに、より信頼性の高い異常診断が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１実施形態の角速度検出装置の構成について説明するための図。
【図２】ジャイロセンサー素子の振動片の平面図。
【図３】ジャイロセンサー素子の動作について説明するための図。
【図４】ジャイロセンサー素子の動作について説明するための図。
【図５】位相変更回路の構成の一例を示す図。
【図６】第１実施形態における角速度検出モード（通常動作時）で角速度検出装置が静止している時の信号波形の一例を示す図。
【図７】第１実施形態における角速度検出モード（通常動作時）で角速度検出装置に角速度が加わっている時の信号波形の一例を示す図。
【図８】第１実施形態における異常診断モードの信号波形の一例を示す図。
【図９】第２実施形態の角速度検出装置の構成について説明するための図。
【図１０】デューティー比変更回路の構成の一例を示す図。
【図１１】第２実施形態における異常診断モードの信号波形の一例を示す図。
【図１２】第３実施形態の角速度検出装置の構成について説明するための図。
【図１３】第１実施形態の異常診断システムの構成について説明するための図。
【図１４】第１実施形態の異常診断方法のフローチャートの一例を示す図。
【図１５】第２実施形態の異常診断システムの構成について説明するための図。
【図１６】第２実施形態の異常診断方法のフローチャートの一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００３６】
１．物理量検出装置
以下では、物理量として角速度を検出する物理量検出装置（角速度検出装置）を例にとり説明するが、本発明は、角速度、加速度、地磁気、圧力等の様々な物理量のいずれかを検出することができる装置に適用可能である。
【００３７】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の角速度検出装置の構成について説明するための図である。
【００３８】
第１実施形態の角速度検出装置１は、ジャイロセンサー素子１００と角速度検出用ＩＣ１０を含んで構成されている。
【００３９】
ジャイロセンサー素子１００（本発明における物理量検出素子の一例）は、駆動電極と検出電極が配置された振動片が不図示のパッケージに封止されて構成されている。一般的に、振動片のインピーダンスをできるだけ小さくして発振効率を高めるためにパッケージ内の気密性が確保されている。
【００４０】
ジャイロセンサー素子１００の振動片は、例えば、水晶（ＳｉＯ２）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）等の圧電単結晶やジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電セラミックスなどの圧電性材料を用いて構成してもよいし、シリコン半導体の表面の一部に、駆動電極に挟まれた酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の圧電薄膜を配置した構造であってもよい。
【００４１】
また、この振動片は、例えば、Ｔ型の２つの駆動振動腕を有するいわゆるダブルＴ型であってもよいし、音叉型であってもよいし、三角柱、四角柱、円柱状等の形状の音片型であってもよい。
【００４２】
本実施形態では、ジャイロセンサー素子１００は、水晶を材料とするダブルＴ型の振動片により構成される。
【００４３】
図２は、本実施形態のジャイロセンサー素子１００の振動片の平面図である。
【００４４】
本実施形態のジャイロセンサー素子１００は、Ｚカットの水晶基板により形成されたダブルＴ型の振動片を有する。水晶を材料とする振動片は、温度変化に対する共振周波数の変動が極めて小さいので、角速度の検出精度を高めることができるという利点がある。なお、図２におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は水晶の軸を示す。
【００４５】
図２に示すように、ジャイロセンサー素子１００の振動片は、２つの駆動用基部１０４ａ、１０４ｂからそれぞれ駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂが＋Ｙ軸方向及び−Ｙ軸方向に延出している。駆動振動腕１０１ａの側面及び上面にはそれぞれ駆動電極１１２及び１１３が形成されており、駆動振動腕１０１ｂの側面及び上面にはそれぞれ駆動電極１１３及び１１２が形成されている。駆動電極１１２、１１３は、それぞれ、図１に示した角速度検出用ＩＣ１０の外部出力端子１１、外部入力端子１２を介して駆動回路２０に接続される。
【００４６】
駆動用基部１０４ａ、１０４ｂは、それぞれ−Ｘ軸方向と＋Ｘ軸方向に延びる連結腕１０５ａ、１０５ｂを介して矩形状の検出用基部１０７に接続されている。
【００４７】
検出振動腕１０２は、検出用基部１０７から＋Ｙ軸方向及び−Ｙ軸方向に延出している。検出振動腕１０２の上面には検出電極１１４及び１１５が形成されており、検出振動腕１０２の側面には共通電極１１６が形成されている。検出電極１１４、１１５は、それぞれ、図１に示した角速度検出用ＩＣ１０の外部入力端子１３、１４を介して検出回路３０に接続される。また、共通電極１１６は接地される。
【００４８】
駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂの駆動電極１１２と駆動電極１１３との間に駆動信号として交流電圧が与えられると、図３に示すように、駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂは逆圧電効果によって矢印Ｂのように、２本の駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂの先端が互いに接近と離間を繰り返す屈曲振動（励振振動）をする。
【００４９】
なお、本出願では、ジャイロセンサー素子に角速度がかかっていない状態で上述の屈曲振動（励振振動）するときの、各駆動振動腕における振動エネルギーの大きさ又は振動の振幅の大きさが２本の駆動振動腕で等しいとき、駆動振動腕の振動エネルギーのバランスがとれているという。
【００５０】
ここで、ジャイロセンサー素子１００の振動片にＺ軸を回転軸とした角速度が加わると、駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂは、矢印Ｂの屈曲振動の方向とＺ軸の両方に垂直な方向にコリオリの力を得る。その結果、図４に示すように、連結腕１０５ａ、１０５ｂは矢印Ｃで示すような振動をする。そして、検出振動腕１０２は、連結腕１０５ａ、１０５ｂの振動（矢印Ｃ）に連動して矢印Ｄのように屈曲振動をする。
【００５１】
また、駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂの励振振動は、ジャイロセンサー素子の製造バラつきなどによって、駆動振動腕の振動エネルギーのバランスがくずれると、検出振動腕１０２には漏れ振動を発生させる。この漏れ振動は、コリオリの力に基づいた振動と同様に矢印Ｄに示す屈曲振動であるが、駆動信号とは同位相である。なお、コリオリ力に伴う振動は駆動振動とは９０°ずれた位相である。
【００５２】
そして、圧電効果によってこれらの屈曲振動に基づいた交流電荷が、検出振動腕１０２の検出電極１１４、１１５に発生する。ここで、コリオリの力に基づいて発生する交流電荷は、コリオリの力の大きさ（言い換えれば、ジャイロセンサー素子１００に加わる角速度の大きさ）に応じて変化する。一方、漏れ振動に基づいて発生する交流電荷は、ジャイロセンサー素子１００に加わる角速度の大きさに関係しない。
【００５３】
なお、図２の構成では、振動片のバランスを良くするために、検出用基部１０７を中央に配置し、検出用基部１０７から＋Ｙ軸と−Ｙ軸の両方向に検出振動腕１０２を延出させている。さらに、検出用基部１０７から＋Ｘ軸と−Ｘ軸の両方向に連結腕１０５ａ、１０５ｂを延出させ、連結腕１０５ａ、１０５ｂのそれぞれから、＋Ｙ軸と−Ｙ軸の両方向に駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂを延出させている。
【００５４】
また、駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂの先端には、駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂよりも幅の広い矩形状の錘部１０３が形成されている。駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂの先端に錘部１０３を形成することにより、コリオリの力を大きくするとともに、所望の共振周波数を比較的短い振動腕で得ることができる。同様に、検出振動腕１０２の先端には、検出振動腕１０２よりも幅の広い錘部１０６が形成されている。検出振動腕１０２の先端に錘部１０６を形成することにより、検出電極１１４、１１５に発生する交流電荷を大きくすることができる。
【００５５】
以上のようにして、ジャイロセンサー素子１００は、Ｚ軸を検出軸としてコリオリの力に基づく交流電荷（すなわち、検出信号）と、励振振動の漏れ振動に基づく交流電荷（すなわち、漏れ信号）とを検出電極１１４、１１５を介して出力する。
【００５６】
ところで、ジャイロセンサー素子１００に加わるコリオリ力Ｆｃは次式（１）で計算される。
【００５７】
【数１】
2010286368.tif 000003
【００５８】
式（１）において、ｍは等価質量、ｖは振動速度、Ωは角速度である。式（１）によると、角速度Ωが一定であっても、等価質量ｍ又は振動速度ｖが変化すればコリオリ力もそれらに伴って変化する。従って、等価質量ｍ又は振動速度ｖが変化することにより角速度の検出感度が変化することになる。ジャイロセンサー素子１００の振動片が何らかの故障によっての振動状態が変化すると、駆動振動の等価質量ｍ又は振動速度ｖが変化するので、検出感度が変化することになる。また同時に、漏れ信号のレベルも変化する。すなわち、漏れ信号のレベルと角速度の検出感度の間には相関がある。
【００５９】
図１に戻り、角速度検出用ＩＣ１０は、駆動回路２０、検出回路３０、基準電源回路４０、メモリー５０及び制御部６０を含んで構成されている。
【００６０】
駆動回路２０は、Ｉ／Ｖ変換回路（電流電圧変換回路）２１０、ＡＣ増幅回路２２０及び振幅調整回路２３０を含んで構成されている。
【００６１】
ジャイロセンサー素子１００の振動片に流れた駆動電流は、Ｉ／Ｖ変換回路２１０によって交流電圧信号に変換される。
【００６２】
Ｉ／Ｖ変換回路２１０から出力された交流電圧信号は、ＡＣ増幅回路２２０及び振幅調整回路２３０に入力される。ＡＣ増幅回路２２０は、入力された交流電圧信号を増幅し、所定の電圧値でクリップさせて方形波電圧信号２２を出力する。振幅調整回路２３０は、Ｉ／Ｖ変換回路２１０が出力する交流電圧信号のレベルに応じて、方形波電圧信号２２の振幅を変化させ、駆動電流が一定に保持するようにＡＣ増幅回路２２０を制御する。
【００６３】
方形波電圧信号２２は、外部出力端子１１を介してジャイロセンサー素子１００の振動片の駆動電極１１２に供給される。このように、ジャイロセンサー素子１００は図３に示すような所定の駆動振動を継続して励振している。また、駆動電流を一定に保つことにより、ジャイロセンサー素子１００の駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂは一定の振動速度を得ることができる。そのため、コリオリ力を発生させる元となる振動速度は一定となり、感度をより安定にすることができる。
【００６４】
なお、駆動回路２０は、本発明における駆動部として機能する。
【００６５】
検出回路３０は、チャージアンプ回路３１０、３２０、差動増幅回路３３０、ＡＣ増幅回路３４０、同期検波回路３５０、平滑回路３６０、可変増幅回路３７０、フィルター回路３８０及び位相変更回路３５２を含んで構成されている。
【００６６】
チャージアンプ回路３１０には、外部入力端子１３を介してジャイロセンサー素子１００の振動片の検出電極１１４から検出信号と漏れ信号からなる交流電荷が入力される。
【００６７】
同様に、チャージアンプ回路３２０には、外部入力端子１４を介してジャイロセンサー素子１００の振動片の検出電極１１５から検出信号と漏れ信号からなる交流電荷が入力される。
【００６８】
このチャージアンプ回路３１０及び３２０は、それぞれ入力された交流電荷を基準電圧Ｖｒｅｆを基準とした交流電圧信号に変換する。なお、基準電圧Ｖｒｅｆは、基準電源回路４０により、電源入力端子１５から入力された外部電源に基づいて生成される。
【００６９】
差動増幅回路３３０は、チャージアンプ回路３１０の出力信号とチャージアンプ回路３２０の出力信号を差動増幅する。差動増幅回路３３０は、同相成分を消去し、逆相成分を加算増幅するためのものである。
【００７０】
ＡＣ増幅回路３４０は、差動増幅回路３３０の出力信号を増幅する。このＡＣ増幅回路３４０の出力信号は、検出信号と漏れ信号が含まれており、被検波信号３６として同期検波回路３５０に入力される。
【００７１】
同期検波回路３５０は、被検波信号３６に対して検波信号３４により同期検波を行う。同期検波回路３５０は、例えば、検波信号３４の電圧レベルが基準電圧Ｖｒｅｆよりも高い時はＡＣ増幅回路３４０の出力信号を選択し、検波信号３４の電圧レベルが基準電圧Ｖｒｅｆよりも低い時はＡＣ増幅回路３４０の出力信号を基準電圧Ｖｒｅｆに対して反転した信号を選択するスイッチ回路として構成することができる。
【００７２】
なお、同期検波回路３５０は、本発明における同期検波部として機能する。
【００７３】
位相変更回路３５２は、制御信号６４が第１の電位（以下、低電位とする）の時は方形波電圧信号２２と同じ位相の検波信号３４を生成し、制御信号６４が第２の電位（以下、高電位とする）の時は方形波電圧信号２２に対してメモリー５０に記憶された位相変更量５２に対応する位相差を有する検波信号３４を生成する。
【００７４】
位相変更回路３５２は、例えば、図５に示すように、遅延回路３５３とスイッチ回路３５４を用いて実現することができる。スイッチ回路３５４により、制御信号６４が低電位の時は方形波電圧信号２２が検波信号３４として選択され、制御信号６４が高電位の時は、遅延回路３５３により、位相変更量５２に応じて方形波電圧信号２２を遅延させた信号が検波信号３４として選択される。
【００７５】
なお、位相変更回路３５２は、本発明におけるタイミング変更部として機能する。
【００７６】
制御部６０は、角速度検出モード（通常動作時）では制御信号６４を低電位に固定し、外部入力端子１６を介して異常診断モード設定信号６２が供給されると、制御信号６４を高電位に固定する。この制御部６０は、例えば、専用の論理回路や汎用のＣＰＵによって実現することができる。
【００７７】
同期検波回路３５０の出力信号は、平滑回路３６０で直流電圧信号に平滑化された後、可変増幅回路３７０に入力される。
【００７８】
可変増幅回路３７０は、平滑回路３６０の出力信号（直流電圧信号）を、設定された増幅率（又は減衰率）で増幅（又は減衰）して検出感度を調整する。可変増幅回路３７０で増幅（又は減衰）された信号は、フィルター回路３８０に入力される。
【００７９】
フィルター回路３８０は、可変増幅回路３７０の出力信号を使用に適した周波数帯域に制限する回路であり、角速度検出信号３２を生成する。そして、角速度検出信号３２は外部出力端子１７を介して外部に出力される。
【００８０】
次に、図１のＺ点及びＡ点〜Ｈ点における信号波形の一例を示して、第１実施形態の角速度検出装置１の角速度検出モード（通常動作時）における動作についてより具体的に説明する。
【００８１】
図６は、角速度検出装置１が静止している時の信号波形の一例を示す図である。図６において横軸は時間、縦軸は電圧を表す。
【００８２】
図６において、角速度検出モード（通常動作時）であるので、制御信号６４（Ｚ点の信号）は低電位に固定されている。
【００８３】
ジャイロセンサー素子１００の振動片が振動している状態では、Ｉ／Ｖ変換回路２１０の出力（Ａ点）には、ジャイロセンサー素子１００の振動片の駆動電極１１３からフィードバックされた電流が変換された一定周波数の交流電圧が発生している。すなわち、Ｉ／Ｖ変換回路２１０の出力（Ａ点）には、一定周波数の正弦波電圧信号が発生している。
【００８４】
そして、ＡＣ増幅回路２２０の出力（Ｂ点）には、Ｉ／Ｖ変換回路２１０の出力信号（Ａ点の信号）が増幅された、振幅が一定値Ｖｃの方形波電圧信号が発生する。
【００８５】
ジャイロセンサー素子１００に角速度が加わっていない場合は、ジャイロセンサー素子１００の振動片の検出電極１１４、１１５には角速度の検出信号は発生しないが、漏れ信号は発生する。
【００８６】
ジャイロセンサー素子１００の検出電極１１４及び１１５に発生した漏れ信号（交流電荷）は、それぞれチャージアンプ回路３１０及び３２０により、交流電圧信号に変換される。ここでは、チャージアンプ回路３１０と３２０から出力される交流電圧信号は逆相であるとしている。その結果、チャージアンプ回路３１０及び３２０の出力（Ｃ点及びＤ点）には、ＡＣ増幅回路２２０の出力信号（Ｂ点の信号）と同じ周波数の正弦波電圧信号が発生する。ここで、チャージアンプ回路３１０の出力信号（Ｃ点の信号）の位相は、ＡＣ増幅回路２２０の出力信号（Ｂ点の信号）に対して９０°ずれている。また、チャージアンプ回路３２０の出力信号（Ｄ点の信号）の位相は、チャージアンプ回路３１０の出力信号（Ｃ点の信号）に対して逆位相である（１８０°ずれている）。
【００８７】
チャージアンプ回路３１０及び３２０の出力信号（Ｃ点の信号及びＤ点の信号）は差動増幅回路３３０により差動増幅され、ＡＣ増幅回路３４０の出力（Ｅ点）には、チャージアンプ回路３１０の出力（Ｃ点）に発生する正弦波電圧信号と同じ周波数で同位相の正弦波電圧信号が発生する。ＡＣ増幅回路３４０の出力（Ｅ点）に発生するこの正弦波電圧信号は、ジャイロセンサー素子１００の振動片の検出電極１１４、１１５に発生する漏れ信号に対応する信号である。
【００８８】
ＡＣ増幅回路３４０の出力信号（Ｅ点の信号）は、同期検波回路３５０により検波信号３４に基づいて同期検波される。ここで、制御信号６４（Ｚ点の信号）は低電位に固定されているため、検波信号３４（位相変更回路３５２の出力信号（Ｆ点の信号））は、ＡＣ増幅回路２２０が出力する方形波電圧信号（Ｂ点の信号）と同じ位相の方形波電圧信号になる。
【００８９】
ここで、ＡＣ増幅回路３４０の出力信号（Ｅ点の信号）と検波信号３４（位相変更回路３５２の出力信号（Ｆ点の信号））は９０°だけ位相がずれているので、同期検波回路３５０の出力信号（Ｇ点の信号）において、基準電圧Ｖｒｅｆよりも高い電圧の積分量と基準電圧Ｖｒｅｆよりも低い電圧の積分量が等しくなる。その結果、漏れ信号はキャンセルされ、フィルター回路３８０の出力（Ｈ点）には角速度が０であることを示す基準電圧Ｖｒｅｆの直流電圧信号が発生する。
【００９０】
図７は、角速度検出装置１に角速度が加わっている時の信号波形の一例を示す図である。図７において横軸は時間、縦軸は電圧を表す。
【００９１】
図７において、角速度検出モード（通常動作時）であるので、制御信号６４（Ｚ点の信号）は低電位に固定されている。
【００９２】
Ａ点及びＢ点の各信号波形は図６と同じであり、その説明を省略する。
【００９３】
ジャイロセンサー素子１００に角速度が加わると、ジャイロセンサー素子１００の振動片の検出電極１１４、１１５には検出信号と漏れ信号が発生する。この検出信号のレベルはコリオリ力の大きさに応じて変化する。一方、漏れ信号は図６と同じ信号波形になり、キャンセルされる。そのため、図７では検出信号のみに着目した信号波形を示しており、以下の説明においても検出信号のみに着目して説明する。
【００９４】
ジャイロセンサー素子１００の振動片の検出電極１１４及び１１５に発生した検出信号（交流電荷）は、それぞれチャージアンプ回路３１０及び３２０により、交流電圧信号に変換される。その結果、チャージアンプ回路３１０及び３２０の出力（Ｃ点及びＤ点）には、ＡＣ増幅回路２２０の出力信号（Ｂ点の信号）と同じ周波数の正弦波電圧信号が発生する。ここで、チャージアンプ回路３１０の出力信号（Ｃ点の信号）の位相は、ＡＣ増幅回路２２０の出力信号（Ｂ点の信号）と同位相である。また、チャージアンプ回路３２０の出力信号（Ｄ点の信号）の位相は、チャージアンプ回路３１０の出力信号（Ｃ点の信号）に対して逆位相である（１８０°ずれている）。
【００９５】
チャージアンプ回路３１０及び３２０の出力信号（Ｃ点の信号及びＤ点の信号）は差動増幅回路３３０により差動増幅され、ＡＣ増幅回路３４０の出力（Ｅ点）には、チャージアンプ回路３１０の出力（Ｃ点）に発生する正弦波電圧信号と同じ周波数で同位相の正弦波電圧信号が発生する。ＡＣ増幅回路３４０の出力（Ｅ点）に発生するこの正弦波電圧信号は、ジャイロセンサー素子１００の検出電極１１４、１１５に発生する検出信号に対応する信号である。
【００９６】
ＡＣ増幅回路３４０の出力信号（Ｅ点の信号）は、同期検波回路３５０により検波信号３４に基づいて同期検波される。ここで、ＡＣ増幅回路３４０の出力信号（Ｅ点の信号）と検波信号３４（位相変更回路３５２の出力信号（Ｆ点の信号））は同位相であるので、同期検波回路３５０の出力信号（Ｇ点の信号）は、ＡＣ増幅回路３４０の出力信号（Ｅ点の信号）が全波整流された信号となる。その結果、フィルター回路３８０の出力（Ｈ点）には、角速度の大きさに応じた電圧値Ｖ１の直流電圧信号（すなわち、角速度検出信号３２）が発生する。
【００９７】
なお、角速度検出装置１に図７と逆方向の角速度が加わった場合には、チャージアンプ回路３１０の出力信号（Ｃ点の信号）及びチャージアンプ回路３２０の出力信号（Ｄ点の信号）がともに基準電圧Ｖｒｅｆを中心として反転した波形になる。その結果、角速度検出信号３２は、図７とは逆に基準電圧Ｖｒｅｆよりも低い電圧の信号になる。
【００９８】
このようにして角速度検出装置１は角速度を検出することができる。そして、角速度検出信号３２は、その電圧値がコリオリの力の大きさ（角速度の大きさ）に比例し、その極性が回転方向により決まるので、角速度検出信号３２に基づいて角速度検出装置１に加えられた角速度を計算することができる。
【００９９】
なお、角速度検出モード（通常動作時）では、仮に異常が発生していても、フィルター回路３８０の出力信号（Ｈ点の信号）の電圧値が検出可能範囲内の電圧値であれば、異常を検出することができない。異常は様々な要因で発生する。例えば、振動片の一部が破損した場合には、ジャイロセンサ素子の振動状態が変化するため、コリオリ力の元になる駆動振動が変化することで、異常となる。このような、ジャイロセンサー素子１００に起因する異常の他に角速度検出用ＩＣ１０の内部の回路に起因する異常も考えられる。例えば、断線や短絡等の回路故障、メモリー５０に格納されたデータが壊れる等により、可変増幅回路３７０の増幅率（又は減衰率）の設定値が正常で無くなれば、異常となる。
【０１００】
次に、図１のＺ点及びＡ点〜Ｈ点における信号波形の一例を示して、第１実施形態の角速度検出装置１の異常診断モードにおける動作についてより具体的に説明する。
【０１０１】
図８は、異常診断モードにおける信号波形の一例を示す図である。図８において横軸は時間、縦軸は電圧を表す。また、図８において、角速度検出装置１は静止しているものとする。
【０１０２】
図８において、異常診断モードであるので、制御信号６４（Ｚ点の信号）は高電位に固定されている。角速度検出装置１は静止しているので、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点、Ｅ点の各信号波形は図６と同じであり、その説明を省略する。
【０１０３】
ＡＣ増幅回路３４０の出力信号（Ｅ点の信号）は、同期検波回路３５０により検波信号３４に基づいて同期検波される。ここで、制御信号６４（Ｚ点の信号）は高電位に固定されているため、検波信号３４（位相変更回路３５２の出力信号（Ｆ点の信号））は、ＡＣ増幅回路２２０が出力する方形波電圧信号（Ｂ点の信号）に対して位相変更量５２に応じた位相差（Δφとする）を有する方形波電圧信号になる。ここで、ＡＣ増幅回路３４０の出力信号（Ｅ点の信号）と検波信号３４（位相変更回路３５２の出力信号（Ｆ点の信号））は９０°−Δφだけ位相がずれているので、同期検波回路３５０の出力信号（Ｇ点の信号）において、基準電圧Ｖｒｅｆよりも高い電圧の積分量と基準電圧Ｖｒｅｆよりも低い電圧の積分量が一致せず、その差は漏れ信号のレベルに応じて変化する。その結果、フィルター回路３８０の出力（Ｈ点）には、漏れ信号のレベルと位相変更量５２に応じた電圧値Ｖ２の直流電圧信号（角速度検出信号３２）が発生する。
【０１０４】
以上説明したように、第１実施形態の角速度検出装置１では、位相変更回路３５２により、制御信号６４が低電位（角速度検出モード（通常動作時））か高電位（異常診断モード）かによって、ＡＣ増幅回路３４０の出力信号（被検波信号３６）に対する検波信号３４の立ち上がり及び立ち下がりの相対的なタイミングが変更される。その結果、角速度検出信号３２は、角速度検出モード（通常動作時）では漏れ信号がキャンセルされて角速度の大きさに応じた電圧値となり、異常診断モードでは漏れ信号のレベルに応じた電圧値となる。
【０１０５】
従って、第１実施形態の角速度検出装置１によれば、異常診断モードにおける角速度検出信号３２の電圧値に基づいて、回路異常だけでなく素子異常についても外部から容易に判断することができる。
【０１０６】
また、第１実施形態の角速度検出装置１では、異常診断モードと角速度検出モード（通常動作時）でジャイロセンサー素子１００の振動状態が変わらない。従って、第１実施形態の角速度検出装置１によれば、角速度検出モード（通常動作時）で発生する異常を異常診断モードでも確実に検出することができるので、より信頼性の高い異常診断が可能である。
【０１０７】
なお、漏れ信号が大きい場合、位相変更量５２を小さくしなければ角速度検出信号３２の電圧値が飽和してしまい、異常判定を行うことができなくなる。そのため、実際の設計においては、位相変更量５２の精度を考慮し、差動増幅回路３３０の出力に流れる漏れ信号に基づく電流が外部出力端子１１を介してジャイロセンサー素子１００に流れる駆動電流の１％以下となるように調整するのが望ましい。
【０１０８】
本実施形態では、ジャイロセンサー素子１００はダブルＴ型の振動片を用いて構成されている。そのため、レーザー加工等により、複数の駆動振動腕１０１ａの先端の錘部１０３の質量に差をつけることにより、駆動振動腕１０１ａの屈曲振動と駆動振動腕１０１ｂの屈曲振動をアンバランスにして所望のレベルの漏れ信号を積極的に発生させることが容易である。しかし、実際には、漏れ信号のレベルはジャイロセンサー素子毎にばらつく。そこで、例えば、角速度検出装置１の出荷検査時等において、制御信号６４が低電位の時の角速度検出信号３２が所定の電圧値となるように位相変更量５２を調整し、不揮発性のメモリー５０（例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory））に書き込んでおけばよい。
【０１０９】
なお、異常診断モードにおいて、角速度検出装置１に角速度が加われば、角速度検出信号３２には、漏れ信号のレベルに応じた電圧値と角速度の大きさに応じた電圧値（角速度検出モードとは異なり、不正確な電圧値である）が重畳された電圧値となるため、異常の有無を判定することが難しい。従って、角速度検出装置１に角速度が加わっていない状態（例えば、静止している状態）で、異常診断モードに設定することが望ましい。例えば、本実施形態の角速度検出装置１が車両に搭載されている場合、当該車両のエンジン始動時のプライマリーチェックにおいて異常診断モードに設定すればよい。
【０１１０】
［第２実施形態］
図９は、第２実施形態の角速度検出装置の構成について説明するための図である。図９において、図１と同じ構成には同じ符号を付しており、その説明を省略又は簡略する。
【０１１１】
第２実施形態では、第１実施形態に対して位相変更回路３５２がデューティー比変更回路３５６に置き換えられている。
【０１１２】
デューティー比変更回路３５６は、制御信号６４が低電位の時は、デューティー比が５０％で方形波電圧信号２２と同位相の検波信号３４を生成し、制御信号６４が高電位の時は方形波電圧信号２２に対してメモリー５０に記憶されたデューティー比変更量５４に対応するデューティー比の検波信号３４を生成する。
【０１１３】
デューティー比変更回路３５６は、例えば、図１０に示すように、遅延回路３５７、スイッチ回路３５８及び論理和回路３５９を用いて実現することができる。スイッチ回路３５８により、制御信号６４が低電位の時は接地電位が選択され、制御信号６４が高電位の時は遅延回路３５７により方形波電圧信号２２をデューティー比変更量５４に応じて遅延させた信号が選択される。そして、論理和回路３５９により、方形波電圧信号２２とスイッチ回路３５８の出力信号の論理和がとられて検波信号３４が生成される。
【０１１４】
なお、デューティー比変更回路３５６は、本発明におけるタイミング変更部として機能する。
【０１１５】
制御信号６４が低電位の時（角速度検出モード（通常動作時））は、デューティー比が５０％の検波信号３４と漏れ信号の位相差が９０°になるので、漏れ信号がキャンセルされ、角速度検出信号３２は角速度の大きさに応じた電圧値となる。
【０１１６】
一方、制御信号６４が高電位の時（異常診断モード）は、検波信号３４のデューティー比が５０％ではなくなるため、角速度検出信号３２は、漏れ信号のレベルに応じた電圧値と角速度の大きさに応じた電圧値が重畳された電圧値となる。ただし、角速度検出装置１に角速度が加わっていない状態（例えば、静止している状態）で異常診断モードに設定すれば、角速度が０なので、角速度検出信号３２は漏れ信号のレベルに応じた電圧値となる。
【０１１７】
次に、図９のＺ点及びＡ点〜Ｈ点における信号波形の一例を示して、第２実施形態の角速度検出装置１の異常診断モードにおける動作についてより具体的に説明する。なお、角速度検出モード（通常動作時）における信号波形は図６、図７に示した信号波形と同様であるためその説明を省略する。
【０１１８】
図１１は、異常診断モードにおける信号波形の一例を示す図である。図１１において横軸は時間、縦軸は電圧を表す。また、図１１において、角速度検出装置１は静止しているものとする。
【０１１９】
図１１において、異常診断モードであるので、制御信号６４（Ｚ点の信号）は高電位に固定されている。Ａ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点、Ｅ点の各信号波形は図８と同じであるため、その説明を省略する。
【０１２０】
制御信号６４（Ｚ点の信号）は高電位に固定されているため、検波信号３４（デューティー比変更回路３５６の出力信号（Ｆ点の信号））は、デューティー比変更量５４に応じたデューティー比（５０％でない）の方形波電圧信号になる。なお、本出願においてデューティー比は方形波のパルス幅を周期で割ったものに１００[％]をかけたものとして表す。従って、同期検波回路３５０の出力信号（Ｇ点の信号）において、基準電圧Ｖｒｅｆよりも高い電圧の積分量と基準電圧Ｖｒｅｆよりも低い電圧の積分量が一致せず、その差は漏れ信号のレベルに応じて変化する。その結果、フィルター回路３８０の出力（Ｈ点）には、漏れ信号のレベルとデューティー比変更量５４に応じた電圧値Ｖ３の直流電圧信号（角速度検出信号３２）が発生する。
【０１２１】
以上説明したように、第２実施形態の角速度検出装置１では、デューティー比変更回路３５６により、制御信号６４が低電位（角速度検出モード（通常動作時））か高電位（異常診断モード）かによって、ＡＣ増幅回路３４０の出力信号（被検波信号３６）に対する検波信号３４の立ち下がりの相対的なタイミングが変更される。その結果、角速度検出信号３２は、角速度検出モード（通常動作時）では漏れ信号がキャンセルされて角速度の大きさに応じた電圧値となり、異常診断モードでは漏れ信号のレベルに応じた電圧値となる。
【０１２２】
従って、第２実施形態の角速度検出装置１によれば、異常診断モードにおける角速度検出信号３２の電圧値に基づいて、回路異常だけでなく素子異常についても外部から容易に判断することができる。
【０１２３】
また、第２実施形態の角速度検出装置１では、第１実施形態と同様に、異常診断モードと角速度検出モード（通常動作時）でジャイロセンサー素子１００の振動状態が変わらない。従って、第２実施形態の角速度検出装置１によれば、角速度検出モード（通常動作時）で発生する異常を異常診断モードでも確実に検出することができるので、より信頼性の高い異常診断が可能である。
【０１２４】
［第３実施形態］
図１２は、第３実施形態の角速度検出装置の構成について説明するための図である。図１２において、図１と同じ構成には同じ符号を付しており、その説明を省略又は簡略する。
【０１２５】
第３実施形態では、第１実施形態に対して異常判定回路７０が追加されている。
【０１２６】
異常判定回路７０は、制御信号６４が低電位の時（角速度検出モード（通常動作時））は第１の電位（例えば低電位）の異常判定信号７２を生成する。一方、制御信号６４が高電位の時（異常診断モード）は、異常判定回路７０は、角速度検出信号３２の電圧値が正常範囲が否かを判定し、正常であれば第１の電位（例えば低電位）、異常であれば第２の電位（例えば高電位）の異常判定信号７２を生成する。そして、異常判定信号７２は外部出力端子１８を介して外部に出力される。
【０１２７】
なお、異常判定回路７０は、本発明における異常判定部として機能する。
【０１２８】
なお、図１２に示した構成では、図１に示した第１実施形態の構成に対して異常判定回路７０を追加しているが、図９に示した第２実施形態の構成に対して、図１２と同様に異常判定回路７０を追加してもよい。
【０１２９】
第３実施形態の角速度検出装置１によれば、角速度検出装置１を静止させた状態で異常診断モードに設定して異常判定信号７２をモニターすれば、角速度検出装置１の素子異常を含む異常の有無を外部から直接的に認識することができる。従って、角速度検出信号３２の電圧値に基づいて角速度検出装置１の異常の有無を判断する場合と比較して、外部装置の負荷を低減することができる。
【０１３０】
２．物理量検出装置の異常診断システム及び異常診断方法
以下では、物理量として角速度を検出する物理量検出装置（角速度検出装置）の異常診断システム及び異常診断方法を例にとり説明するが、本発明は、角速度、加速度、地磁気、圧力等の様々な物理量のいずれかを検出することができる装置の異常診断システム及び異常診断方法に適用可能である。
【０１３１】
［第１実施形態］
図１３は、第１実施形態の角速度検出装置の異常診断システムの構成の一例を示す図である。
【０１３２】
図１３に示すように、第１実施形態の異常診断システム１０００は、角速度検出装置１とマイクロコンピューター２を含んで構成されている。
【０１３３】
角速度検出装置１は、例えば、図１に示した第１実施形態の角速度検出装置や、図９に示した第２実施形態の角速度検出装置である。
【０１３４】
マイクロコンピューター２は、角速度検出装置１の外部入力端子１６に異常診断モード設定信号６２を供給し、外部入力端子１７から出力される角速度検出信号３２に基づいて異常の有無を判定し、異常判定信号４を出力する。すなわち、マイクロコンピューター２は、本発明における異常診断装置として機能する。そして、異常判定信号４は、例えば、不図示の表示装置に入力されて角速度検出装置１が異常であれば警告表示される。
【０１３５】
なお、マイクロコンピューター２は、異常診断を実施しない時は、角速度検出信号３２に基づいて所定の演算を行うようにしてもよい。例えば、マイクロコンピューター２は、角速度検出信号３２の電圧値を積分することにより角速度検出装置１が搭載された移動体の角度を計算し、不図示の速度センサーから得た速度情報と組み合わせて現在の位置を計算するようにしてもよい。
【０１３６】
図１４は、図１３に示した異常診断システム１０００による角速度検出装置の異常診断のフローチャートの一例を示す図である。
【０１３７】
図１４に示すように、異常診断開始イベントが発生すると（ステップＳ１０でＹｅｓの場合）、マイクロコンピューター２は、角速度検出装置１の外部入力端子１６に異常診断モード設定信号６２を供給する（ステップ２０）。異常診断開始イベントは、角速度検出装置１に角速度が加わっていない状態（例えば、静止している状態）、例えば、角速度検出装置１が車両に搭載されているのであれば、当該車両のエンジン始動時等に発生するようにしてもよい。
【０１３８】
角速度検出装置１は、異常診断モード設定信号６２を受け取ると、前述した位相変更回路３５２又はデューティー比変更回路３５６により、検波信号３４の位相又はデューティー比を変更して同期検波し、漏れ信号の少なくとも一部を検出する（ステップＳ３０）。
【０１３９】
そして、角速度検出装置１は、前述したように、同期検波回路３５０の出力信号に基づいて、漏れ信号のレベルに応じた電圧値の角速度検出信号３２を出力する（ステップＳ４０）。
【０１４０】
そして、マイクロコンピューター２は、角速度検出信号３２を受け取って角速度検出装置１の異常を診断し、異常判定信号４を出力する（ステップＳ５０）。例えば、マイクロコンピューター２は、角速度検出信号３２の電圧値が正常範囲が否かを判定し、正常であれば第１の電位（例えば低電位）、異常であれば第２の電位（例えば高電位）の異常判定信号４を出力する。
【０１４１】
第１実施形態の異常診断システム１０００は、前述した第１実施形態又は第２実施形態の角速度検出装置１を用いることにより、より信頼性の高い異常診断が可能である。
【０１４２】
［第２実施形態］
図１５は、第２実施形態の角速度検出装置の異常診断システムの構成の一例を示す図である。
【０１４３】
図１５に示すように、第２実施形態の異常診断システム１０００は、角速度検出装置１とマイクロコンピューター２を含んで構成されている。
【０１４４】
角速度検出装置１は、例えば、図１２に示した第３実施形態の角速度検出装置である。
【０１４５】
マイクロコンピューター２は、角速度検出装置１の外部入力端子１６に異常診断モード設定信号６２を供給し、角速度検出装置１は、異常診断モード設定信号６２を受け取り、外部出力端子１８から異常判定信号７２を出力する。異常判定信号７２は、例えば、不図示の表示装置に入力されて角速度検出装置１が異常であれば警告表示される。
【０１４６】
なお、マイクロコンピューター２は、角速度検出装置１が外部出力端子１７から出力する角速度検出信号３２を受け取って所定の演算を行うようにしてもよい。さらに、マイクロコンピューター２は、異常判定信号７２を受け取り、角速度検出装置１が異常であれば角速度検出信号３２に基づく演算を行わないようにしてもよい。
【０１４７】
図１６は、図１５に示した異常診断システム１０００による角速度検出装置の異常診断のフローチャートの一例を示す図である。
【０１４８】
図１６のフローチャートのステップＳ１１０、Ｓ１２０、Ｓ１３０の処理は、それぞれ図１４のフローチャートのステップＳ１０、Ｓ２０、Ｓ３０の処理と同じであるため、説明を省略する。
【０１４９】
ステップＳ１１０、Ｓ１２０、Ｓ１３０の処理により、角速度検出装置１において、同期検波により漏れ信号の少なくとも一部が検出される。
【０１５０】
そして、角速度検出装置１は、前述したように、同期検波回路３５０の出力信号に基づいて、異常判定信号７２を生成し、外部出力端子１８から出力する。
【０１５１】
第２実施形態の異常診断システム１０００は、前述した第３実施形態の角速度検出装置１を用いることにより、より信頼性の高い異常診断が可能である。さらに、マイクロコンピューター２は、異常判定信号７２により、角速度検出装置１の異常の有無を直接的に認識することができるので、マイクロコンピューター２の負荷を低減することができる。
【０１５２】
なお、本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【０１５３】
例えば、第１実施形態の角速度検出装置１では、図１に示したように、検波信号３４の位相を変更することにより、ＡＣ増幅回路３４０の出力信号（被検波信号３６）に対する検波信号３４の立ち上がり及び立ち下がりの相対的なタイミングが変更されているが、差動増幅回路３３０の出力信号やＡＣ増幅回路３４０の出力信号の位相を変更することにより、ＡＣ増幅回路３４０の出力信号（被検波信号３６）に対する検波信号３４の立ち上がり及び立ち下がりの相対的なタイミングを変更するように構成してもよい。
【０１５４】
また、例えば、第２実施形態の角速度検出装置１では、図９に示したように、検波信号３４のデューティー比を変更することにより、ＡＣ増幅回路３４０の出力信号（被検波信号３６）に対する検波信号３４の立ち下がりの相対的なタイミングが変更されているが、検波信号３４の立ち上がりの相対的なタイミングを変更するように構成してもよい。
【０１５５】
また、例えば、第１実施形態〜第３実施形態の角速度検出装置１において、位相変更回路３５２とデューティー比変更回路３５６を直列に接続して検波信号３４の位相とデューティー比の両方を変更することにより、ＡＣ増幅回路３４０の出力信号（被検波信号３６）に対する検波信号３４の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方の相対的なタイミングを変更するようにしてもよい。
【０１５６】
また、例えば、第１実施形態又は第３実施形態の角速度検出装置１において、ＡＣ増幅回路２２０は、方形波電圧信号２２を出力するようにしているが、例えば、正弦波電圧信号を出力するようにしてもよい。その場合、同期検波回路３５０は、正弦波の検波信号３４により同期検波を行う構成に変更すればよい。
【０１５７】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１５８】
１  角速度検出装置、２  マイクロコンピューター、４  異常判定信号、１０  角速度検出用ＩＣ、１１  外部出力端子、１２〜１６  外部入力端子、１７〜１８  外部出力端子、２０  駆動回路、２２  方形波電圧信号、３０  検出回路、３２  角速度検出信号、３４  検波信号、３６  被検波信号、４０  基準電源回路、５０  メモリー、５２  位相変更量、５４  デューティー比変更量、６０  制御部、６２  異常診断モード設定信号、６４  制御信号、７０  異常判定回路、７２  異常判定信号、１００  ジャイロセンサー素子、１０１ａ〜１０１ｂ  駆動振動腕、１０２  検出振動腕、１０３  錘部、１０４ａ〜１０４ｂ  駆動用基部、１０５ａ〜１０５ｂ  連結腕、１０６  錘部、１０７  検出用基部、１１２〜１１３  駆動電極、１１４〜１１５  検出電極、１１６  共通電極、２１０  Ｉ／Ｖ変換回路（電流電圧変換回路）、２２０  ＡＣ増幅回路、２３０  振幅調整回路、３１０  チャージアンプ回路、３２０  チャージアンプ回路、３３０  差動増幅回路、３４０  ＡＣ増幅回路、３５０  同期検波回路、３５２  位相変更回路、３５３  遅延回路、３５４  スイッチ回路、３５６  デューティー比変更回路、３５７  遅延回路、３５８  スイッチ回路、３５９  論理和回路、３６０  平滑回路、３７０  可変増幅回路、３８０  フィルター回路、１０００  異常診断システム
【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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