(57)【要約】【課題】  電源電圧の変動に対する検出信号の感度電源依存精度を向上させた振動ジャイロを提供する。【解決手段】  振動子１に加える駆動信号の振幅、および検出手段１６１〜１６４で得られる検出信号の振幅をいずれも電源電圧の変動に対して依存させずに一定に維持するとともに、電源電圧に比例した電源依存性補正電圧を発生させる電源電圧依存回路６６と、この回路６６で発生された電源依存性補正電圧を、信号処理回路３１〜６４内から出力される検出信号に乗算する乗算回路６５とを備える。【選択図】  図３
2006010408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子と、この振動子を駆動する駆動手段と、角速度印加時に伴う前記振動子の振動変位を検出する検出手段と、この検出手段の検出出力を角速度に応じた直流電圧レベルをもつ検出信号に変換する信号処理回路と、を備えた振動ジャイロにおいて、  前記駆動手段に加える駆動信号の振幅、および前記検出手段で得られる検出信号の振幅をいずれも電源電圧の変動に対して依存させずに一定に維持する手段を有するとともに、  前記電源電圧に比例した電源依存性補正電圧を発生させる電源電圧依存回路と、
この電源電圧依存回路で発生された前記電源依存性補正電圧を、前記信号処理回路内から出力される検出信号に乗算する乗算回路と、
を備えることを特徴とする振動ジャイロ。
【請求項２】
前記駆動手段は、前記振動子を静電駆動するものであり、前記検出手段は、前記振動子の振動変位を静電容量の変化として検出するものであることを特徴とする請求項１記載の振動ジャイロ。
【請求項３】
前記乗算回路は、ゲインコントロールアンプで構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の振動ジャイロ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば角速度を検出するのに使用される振動ジャイロに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の姿勢検知、ナビゲーション装置の進行方向検知、カメラの手振れ補正、仮想現実操作などには角速度の大きさやその方向を検出するために振動ジャイロが使用されている。このような振動ジャイロにおいて、実際の角速度の大きさやその方向を算出するためには、通常、振動子等からなる角速度センサから出力されるアナログの検出信号をＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換し、そのデジタルデータに基づいて演算処理が行われる。
【０００３】
このように、角速度センサで得られるアナログの検出信号をデジタル化する場合、例えば電圧比較型のＡ／Ｄ変換器などでは、その変換基準電圧が電源電圧に依存する場合があるので、角速度センサからの検出信号に基づいて精度良く角速度の大きさやその方向を検出するためには、角速度センサの出力基準電圧（静止時の出力電圧）や角速度検出感度を上記電源電圧に依存させることが要求される。
【０００４】
そのため、従来は、角速度センサに対して加える駆動信号の振幅を電源電圧に依存して変化させ、これによって角速度センサから出力される検出信号の出力レベル（＝検出信号振幅）を電源電圧に応じて変化させることで、結果的に角速度センサの角速度検出感度が電源電圧に依存するようにした技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−４４５４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記の特許文献１に記載されているような従来技術においては、角速度センサに電源電圧に依存する駆動信号を加えてから、角速度センサで所要の検出信号が出力されるまでの間に電気→機械、機械→電気の各変換過程が幾度も介在するので、変換誤差が累積して角速度検出信号の電源依存精度が低下する。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、電源電圧の変動に対する角速度検出信号の電源依存精度を向上させた振動ジャイロを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明は、振動子と、この振動子を駆動する駆動手段と、角速度印加時に伴う前記振動子の振動変位を検出する検出手段と、この検出手段の検出出力を角速度に応じた直流電圧レベルをもつ検出信号に変換する信号処理回路とを備えた振動ジャイロにおいて、次の構成を採る。
【０００９】
すなわち、請求項１記載の発明に係る振動ジャイロは、前記駆動手段に加える駆動信号の振幅、および前記検出手段で得られる検出信号の振幅をいずれも電源電圧の変動に対して依存させずに一定に維持する手段を有するとともに、前記電源電圧に比例した電源依存性補正電圧を発生させる電源電圧依存回路と、この電源電圧依存回路で発生された前記電源依存性補正電圧を、前記信号処理回路内から出力される検出信号に乗算する乗算回路とを備えることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２記載の発明に係る振動ジャイロは、請求項１記載の発明の構成において、前記駆動手段は、前記振動子を静電駆動するものであり、前記検出手段は、前記振動子の振動変位を静電容量の変化として検出するものであることを特徴としている。
【００１１】
請求項３記載の発明に係る振動ジャイロは、請求項１または請求項２記載の発明の構成において、前記乗算回路は、ゲインコントロールアンプで構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の発明によれば、電源電圧依存回路で発生された電源依存性補正電圧を、信号処理回路に設けた乗算回路によって角速度検出信号振幅に乗算するようにしているので、純粋に角速度検出感度が電源電圧依存性をもつようになる。しかも、従来のように駆動信号の振幅を電源電圧に依存させた場合には、電気・機械変換が途中で介在するために検出信号の電圧レベルの変化は電源電圧の変化とリニアに対応した関係にならないのに対して、本発明では、電気・機械変換が途中で介在しないために電源電圧の変化に対して検出信号振幅の電圧レベルの変化がリニアに対応する。したがって、電源電圧の変動に対する角速度検出信号の感度電源依存精度を一層向上させることができる。
【００１３】
また、請求項２記載の発明によれば、静電駆動／容量検出型の振動子を角速度センサとした振動ジャイロに対して好適に使用することができる。
【００１４】
さらに、請求項３記載の発明によれば、乗算回路をゲインコントロールアンプで構成しているので、簡単な構成でもって電源電圧依存回路で発生された電源依存性補正電圧を信号処理回路内の最終段から出力される検出信号に乗算することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１はこの実施の形態の振動ジャイロに使用される振動子の構造を示す平面図、図２はこのジャイロ装置を構成する振動子基板と保護基板とを接合した状態の一部を示す断面図である。
【００１６】
この実施の形態の振動ジャイロは、角速度センサとしての振動子１を備えている。この振動子１は、静電駆動／容量検出型で、かつ駆動振動方向共振周波数と検出振動方向共振周波数とが異なる非共振型のものであって、例えば単結晶または多結晶をなす低抵抗なシリコン材料からなる振動子基板２と、この振動子基板２の主面および裏面に設けられた例えば高抵抗なシリコン材料、ガラス材料等からなる保護基板３とを有する。そして、両基板２，３は、振動子基板２の可動部分を確保するためのキャビティ４形成箇所を除いて例えば陽極接合等の接合方法により一体的に接合されている。また、キャビティ４内は振動ダンピングを低減するために真空状態あるいは低圧力状態に保たれている。
【００１７】
振動子基板２には、エッチング処理等の微細加工を施すことにより、第１〜第４の各質量部７１〜７４や駆動梁８、第１，第２モニタ電極９１，９２、第１〜第４駆動電極１０１〜１０４、第１〜第４検出電極１６１〜１６４、および接地電極１８１，１８２などが形成されている。ここで、図１において、振動子１の長手方向をＹ軸方向、これに直交する短手方向をＸ軸方向、両軸に共に直交する紙面に垂直な方向をＺ軸方向としたとき、第１〜第４の各質量部７１〜７４は、部分的に接地電極１８１，１８２に接続された駆動梁８によってＹ軸方向に沿って直列に支持されており、これによって第１〜第４の各質量部７１〜７４はＸ軸方向に沿って振動可能な状態になっている。すなわち、第１〜第４の各質量部７１〜７４や駆動梁８が可動部となっており、第１，第２モニタ電極９１，９２、第１〜第４駆動電極１０１〜１０４、および接地電極１８１，１８２が固定部となっている。
【００１８】
上記の第１質量部７１は、第１モニタ電極９１および第１，第２の駆動電極１０１，１０２の櫛歯状部分に対向するように左右に突出形成された櫛歯状の可動側電極１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃが設けられている。
【００１９】
また、第２質量部７２は、駆動梁８により支持された四角形の第１駆動枠１２１と、その内側において上下の第１検出梁１３１により支持された２つの四角形を連接した形状の第１検出枠１４１とを有する。第１駆動枠１２１の外側には第１質量部７１に近接して上記の第１，第２駆動電極１０１，１０２の櫛歯状部分に対向した櫛歯状の可動側電極１５１ａ，１５１ｂが形成されている。また、第１検出枠１４１の２つの四角形部分の内側にはそれぞれ櫛歯状の第１，第２検出電極１６１，１６２にそれぞれ対向して櫛歯状の可動側電極１７１が形成されている。これにより、第１検出枠１４１は可動側電極１７１と共に第１検出梁１３１によってＹ軸方向に沿って振動可能な状態になっている。
【００２０】
上記の第４質量部７４は、第２モニタ電極９２および第３，第４の駆動電極１０３，１０４の櫛歯状部分に対向するように左右に突出形成された櫛歯状の可動側電極１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃが設けられている。
【００２１】
また、第３質量部７３は、駆動梁８により支持された四角形の第２駆動枠１２２と、その内側において上下の第２検出梁１３２により支持された２つの四角形を連接した形状の第２検出枠１４２とを有する。第２駆動枠１２２の外側には第４質量部７４に近接して上記の第３，第４駆動電極１０３，１０４の櫛歯状部分に対向した櫛歯状の可動側電極１５２ａ，１５２ｂが形成されている。また、第２検出枠１４２の四角形部分の内側にはそれぞれ櫛歯状の第３，第４検出電極１６３，１６４にそれぞれ対向して櫛歯状の可動側電極１７２が形成されている。これにより、第２検出枠１４２は可動側電極１７２と共に第２検出梁１３２によってＹ軸方向に沿って振動可能な状態になっている。
【００２２】
上記の第１，第２モニタ電極９１，９２、第１〜第４駆動電極１０１〜１０４、第１〜第４検出電極１６１〜１６４、および接地電極１８１，１８２は、振動子基板２上の保護基板３との接合箇所の上に形成されていて固定状態になっている。そして、これらの固定側の各電極９１，９２、１０１〜１０４、１６１〜１６４、１８１，１８２は、図２に示すように各電極パッド５にそれぞれ個別に接続されており、これらの各電極パッド５を介して後述する外部の電気回路と電気的接続が可能になっている。なお、振動子１の可動部分は、駆動梁８を介して接地電極１８１，１８２と機械的かつ電気的に接続されていて接地電位に保たれている。
【００２３】
そして、上記の第１，第２モニタ電極９１，９２および第１〜第４の各駆動電極１０１〜１０４が特許請求の範囲の駆動手段に含まれ、また、第１〜第４検出電極１６１〜１６４が特許請求の範囲の検出手段に含まれている。
【００２４】
図３はジャイロ装置の全体の回路構成を示すブロック図である。なお、後で詳述するように、図中、動作基準電圧が電源電圧Ｖｃｃに依存しないようにしている回路ブロックの部分は二重に囲んで、他の回路ブロックと区別している。
【００２５】
第１モニタ電極９１は第１ＣＶ変換回路３１に接続され、第２モニタ電極９２は第２ＣＶ変換回路３２に接続されている。そして、第１，第２ＣＶ変換回路３１，３２は共に、カップリングコンデンサＣ１，Ｃ２を介して第１差動増幅回路４１に接続されている。第１差動増幅回路４１は、フィルタ回路５１を介して第１位相調整回路２３に接続されている。また、この第１差動増幅回路４１は、フィルタ回路５１を介して後述する第２位相調整回路６０にも接続されている。そして、第１位相調整回路２３の出力部は、カップリングコンデンサＣ０を介してＡＧＣ回路２２および整流回路２４に共に接続されている。さらに、ＡＧＣ回路２２の出力部は、第２駆動電極１０２と第３駆動電極１０３とに直接接続されるとともに、反転回路２１を介して第１駆動電極１０１と第４駆動電極１０４に接続されている。
【００２６】
ＡＧＣ回路２２は、第１位相調整回路２３からの出力信号を増幅し、これを駆動信号Ｓ１として出力するものであり、第１位相調整回路２３の出力を整流回路２４で整流した出力と基準電圧発生回路２５から与えられる基準電圧とを比較するコンパレータ２６の出力によってＡＧＣ回路２２への入力信号の振幅が常に一定となるようにその増幅率を制御するものである。なお、基準電圧発生回路２５から出力される基準電圧は電源電圧Ｖｃｃに依存することなく常に一定である。
【００２７】
そして、第１，第２ＣＶ変換回路３１，３２と第１差動増幅回路４１との間にそれぞれカップリングコンデンサＣ１，Ｃ２を介在させ、かつ、第１，第２ＣＶ変換回路３１，３２が共に定電圧発生回路（図示せず）からの電源供給を受けて動作するようにすることで、第１，第２ＣＶ変換回路３１，３２から出力されるモニタ信号Ｓ２１，Ｓ２２の振幅が電源電圧の変動に依存されないようにしている。
【００２８】
このように、第１位相調整回路２３とＡＧＣ回路２２との間にカップリングコンデンサＣ０を介在させ、かつ、反転回路２１，ＡＧＣ回路２２、整流回路２４、コンパレータ２６が共に定電圧発生回路（図示せず）からの電源供給を受けて動作するようにすることで、振動子１の第１〜第４駆動電極１０１〜１０４に印加する駆動信号Ｓ１１，Ｓ１２が電源電圧Ｖｃｃの変動に依存しないようにしている。すなわち、駆動信号Ｓ１１，Ｓ１２の振幅は、電源電圧以外の要因によって変化する場合があるものの、少なくとも電源電圧Ｖｃｃの変動が除かれるようにしている。
【００２９】
一方、第１検出電極１６１と第３検出電極１６３は共に第３ＣＶ変換回路３３に接続され、また、第２検出電極１６２と第４検出電極１６４は共に第４ＣＶ変換回路３４に接続されている。そして、第３，第４ＣＶ変換回路３３，３４は共に、カップリングコンデンサＣ３，Ｃ４を介して第２差動増幅回路４２に接続されている。
【００３０】
このように、第３，第４ＣＶ変換回路３３，３４と第２差動増幅回路４２との間にそれぞれカップリングコンデンサＣ３，Ｃ４を介在させ、かつ、第３，第４ＣＶ変換回路３３，３４が共に定電圧発生回路（図示せず）からの電源供給を受けて動作するようにすることで、第３，第４ＣＶ変換回路３３，３４から出力される検出信号Ｓ３１，Ｓ３２の振幅が電源電圧の変動に依存されないようにしている。
【００３１】
ここに、上記の第１〜第４のＣＶ変換回路３１〜３４としては、例えば、図４（ａ）に示すような電荷増幅回路や、図４（ｂ）に示すようなインピーダンス変換回路が適用される。いま、上記の第１〜第４ＣＶ変換回路３１〜３４が、例えば、図４（ａ）に示したような電荷増幅回路で構成されているとき、第１〜第４検出電極１６１〜１６４の各容量変化ΔＣを、これに対応した電圧変化ΔＶ0に変換する場合、次の関係がある。
ΔＶ0＝ω・ΔＣ・Ｖｒｅｆ・Ｒｆ                            （１）
ここに、ωは振動子１の励振時の角周波数、Ｖｒｅｆは基準電圧、Ｒｆは演算増幅器Ａｍｐ１の帰還インピーダンスである。
【００３２】
この（１）式から分かるように、電圧変化（つまり検出感度）ΔＶ0は容量変化ΔＣのみならず基準電圧Ｖｒｅｆによっても変化するので、この実施の形態では、その変動要因を除くために、基準電圧Ｖｒｅｆは電源電圧Ｖｃｃに依存しないように定電圧に維持される。
【００３３】
また、上記の第１〜第４ＣＶ変換回路３１〜３４が、例えば、図４（ｂ）に示したようなインピーダンス変換回路で構成されているとき、第１〜第４検出電極１６１〜１６４の各容量変化ΔＣを、これに対応した電圧変化ΔＶ0に変換する場合、次の関係がある。
ΔＶ0＝ΔＣ／（Ｃ＋ΔＣ）・Ｖｒｅｆ  （ただし、Ｒ＞＞１／（ωＣ））  （２）
ここに、Ｃは第１〜第４検出電極１６１〜１６４の各静電容量、Ｖｒｅｆは基準電圧である。
【００３４】
この（２）式から分かるように、電圧変化（つまり検出感度）ΔＶ0は容量変化ΔＣのみならず基準電圧Ｖｒｅｆによっても変化するので、ここでは、その変動要因を除くために、基準電圧Ｖｒｅｆは電源電圧Ｖｃｃに依存しないように定電圧に維持される。
【００３５】
第２差動増幅回路４２の出力部は、フィルタ回路５２を介して同期検波回路６１に接続されている。また、前述の第２位相調整回路６０は、フィルタ回路５１の出力信号Ｓ２’の位相を９０°ずらせて検波参照信号Ｓ４として出力するものである。フィルタ回路５１とフィルタ回路５２とは、その位相回転量が同一となるように予め設計されている。
【００３６】
同期検波回路６１は、第２位相調整回路６０から出力される検波参照信号Ｓ４に同期して第２差動増幅回路４２からフィルタ回路５２を介して与えられる角速度検出信号Ｓ３の位相検波を行うものである。そして、この同期検波回路６１は、平滑回路６２および増幅回路６３を介して温度補償回路６４に接続されている。温度補償回路６４は、振動子１およびその周辺回路に生じる温度ドリフト等の影響を除くためのものである。
【００３７】
温度補償回路６４には、乗算回路６５が接続されている。また、この乗算回路６５には、電源電圧Ｖｃｃに比例した電源依存性補正電圧Ｖｅを発生させる電源電圧依存回路６６が接続されている。この電源電圧依存回路６６は、本例では、２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２を直列接続して電源電圧Ｖｃｃを分圧する分圧回路により構成されている。また、乗算回路６５は、電源電圧依存回路６６で発生された電源依存性補正電圧Ｖｅを、信号処理回路の最終段となっている温度補償回路６４から出力される検出信号Ｓ７の振幅に乗算するものであって、ここではゲインコントロールアンプにより構成されている。
【００３８】
そして、前述のように、図３において二重のブロックで囲んでいる各回路２１，２２，２４〜２６、３１〜３４は、電源電圧Ｖｃｃの変動に影響されることなく常に安定した定電圧を発生する定電圧発生回路（図示せず）からの電源供給を受けて動作するようになっている。これに対して、他のブロックの各回路２３，４１，４２，５１，５２、６０は、動作基準電圧が電源電圧Ｖｃｃに依存しても動作に影響しない部分である。回路６１〜６５はセンサ出力基準電圧を電源に依存させるために回路動作基準電圧が電源電圧Ｖｃｃに依存する。なお、各回路３３，３４、Ｃ３，Ｃ４，４２、５２、６０〜６４が特許請求の範囲の信号処理回路に対応している。
【００３９】
次に上記構成の振動ジャイロの動作について説明する。
第１，第４駆動電極１０１，１０４にはＡＧＣ回路２２から出力される駆動信号Ｓ１１を反転回路２１でレベル反転した後の駆動信号Ｓ１２が加えられる。また、第２，第３駆動電極１０２，１０３にはＡＧＣ回路２２から出力される駆動信号Ｓ１１がそのまま加えられる。この場合、両駆動信号Ｓ１１，Ｓ１２は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、接地電位に対して例えば＋２．５Ｖのオフセット電位を基準として互いにレベルが反転関係にある交流信号である。
【００４０】
このため、例えば、一方の駆動信号Ｓ１２がハイレベル、他方の駆動信号Ｓ１１がローレベルの場合、第１，第４駆動電極１０１，１０４とこれらの電極１０１，１０４に対向する可動側電極１１１ａ，１５１ａおよび１１２ｂ，１５２ｂの静電引力は“強”の状態になる一方、第２，第３駆動電極１０２，１０３とこれらの電極１０２，１０３に対向する可動側電極１１１ｂ，１５１ｂおよび１１２ａ，１５２ａの静電引力は“弱”の状態になる。当然、両信号Ｓ１２，Ｓ１１のレベルが逆の場合には、上記の説明と逆の状態になる。このため、その静電引力の差によって、図６（ａ）に示すように、第１〜第４の各質量部７１〜７４はＸ軸方向に互いに逆相で駆動されて振動する。
【００４１】
この振動に依存して第１質量部７１に設けられている可動側電極１１１ｃと第１モニタ電極９１間の容量、および第４質量部７４に設けられている可動側電極１１２ｃと第２モニタ電極９２間の容量がそれぞれ変化する。
【００４２】
振動子１のＸ軸方向の駆動振動状態をモニタする第１，第２モニタ電極９１，９２における容量変化は、第１，第２ＣＶ変換回路３１，３２によって各容量変化に対応した電圧レベルをもつモニタ信号Ｓ２１，Ｓ２２に変換される。この場合、両モニタ信号Ｓ２１，Ｓ２２は互いに逆相の信号であるので、次段の第１差動増幅回路４１で一つのモニタ信号Ｓ２に増幅変換される。
【００４３】
このモニタ信号Ｓ２は、フィルタ回路５１で不要なノイズ成分が除かれ、さらに第１位相調整回路２３で自励発振に必要な位相調整が行われた後、ＡＧＣ回路２２に入力される。また、第１位相調整回路２３の出力信号は、整流回路２４で整流された後、コンパレータ２６によって基準電圧発生回路２５から与えられる基準電圧と比較され、このコンパレータ２６の出力によってＡＧＣ回路２２から出力される駆動信号Ｓ１の増幅率が制御される。したがって、駆動信号Ｓ１の振幅およびオフセット電位は、電源電圧Ｖｃｃに依存することなく常に一定に維持される。このため、第１〜第４の各駆動電極１０１〜１０４には、常に適切な振幅をもつ駆動信号Ｓ１１，Ｓ１２が加えられることになる。
【００４４】
このようにして、第１，第２モニタ電極９１，９２で得られるモニタ信号Ｓ２から駆動信号Ｓ１１，Ｓ１２をそれぞれ生成して各駆動信号Ｓ１１，Ｓ１２を第１〜第４駆動電極に印加することにより、閉ループの自励発振回路が構成され、振動子１は駆動信号Ｓ１１，Ｓ１２と同じ周波数の共振周波数で振動が持続される。
【００４５】
この状態で、Ｚ軸を中心軸とした回転角速度が振動子１に加わると、各質量部７１〜７４には振動方向と直交するＹ軸方向にコリオリ力が発生する。そして、第１，第２検出梁１３１，１３２に支持されている第１，第２検出枠１４１，１４２と可動側電極１７１，１７２は、図６（ｂ）に示すように、コリオリ力によってＹ軸方向に互いに逆方向に駆動されてＸ軸方向の駆動振動と同じ周波数で振動する。この振動に依存して第１，第２検出枠１４１，１４２にそれぞれ設けられた可動側電極１７１，１７２と第１〜第４検出電極１６１〜１６４間の容量がそれぞれ変化する。なお、図６（ｂ）においては、各質量部７１〜７４のＸ軸方向の振動については省略している。
【００４６】
角速度印加時に発生するコリオリ力Ｆは、次式で与えられる。
Ｆ＝２・Ｍ・ω・ｖ                                          （３）
ここに、Ｍは第１〜第４質量部７１〜７４全体の質量、ωは角速度、ｖは第１〜第４質量部７１〜７４全体の駆動振動速度である。
【００４７】
ここで、振動子１が非共振型の場合、振動子１の構造的なＹ軸方向の共振周波数が駆動信号Ｓ１１，Ｓ１２によりＸ軸方向に駆動される際の振動周波数と十分に離れているので、コリオリ力により生じるＹ軸方向の振動と駆動信号Ｓ１１，Ｓ１２によって駆動されるＸ軸方向の駆動振動とは９０°の位相差を有している。このため、Ｘ軸方向に駆動振動している状態で、Ｙ軸方向の振動が生じると、図７に示すように、第１〜第４の各質量部７１〜７４は楕円運動を行う。したがって、駆動振動に伴って第１，第２モニタ電極９１，９２に発生する容量変化と、コリオリ力による振動に伴って各検出電極１６１〜１６４に発生する容量変化とは、９０°の位相差が生じることになる。
【００４８】
一方、コリオリ力による振動に伴って第１，第３検出電極１６１，１６３に発生する容量変化は、第３ＣＶ変換回路３３によって容量変化に対応した電圧レベルをもつ検出信号Ｓ３１に変換される。同様に、コリオリ力による振動に伴って第２，第４検出電極１６２，１６４に発生する容量変化は、第４ＣＶ変換回路３４によって容量変化に対応した電圧レベルをもつ検出信号Ｓ３２に変換される。
【００４９】
第３，第４ＣＶ変換回路３３，３４からそれぞれ出力される検出信号Ｓ３１，Ｓ３２はコリオリ力に依存する成分に関しては互いに逆相の信号であるので、次段の第２差動増幅回路４２で一つの検出信号Ｓ３に増幅変換される。この検出信号Ｓ３はフィルタ回路５２で不要なノイズ成分が除かれた後、同期検波回路６１に入力される。
【００５０】
また、第１差動増幅回路４１から出力されるモニタ信号Ｓ２は、フィルタ回路５１で不要なノイズ成分が除かれた後、第２位相調整回路６０に入力される。フィルタ回路５１とフィルタ回路５２とはその位相回転量が同一となるように予め設計されている。したがって、第２位相調整回路６０は、フィルタ回路５１の出力信号Ｓ２’の位相を９０°ずらせて検波参照信号Ｓ４として出力する。前述のように、非共振型の振動子１においては、モニタ信号Ｓ２と検出信号Ｓ３とは元々９０°の位相差をもって出力される。したがって、第２位相調整回路６０から出力される検波参照信号Ｓ４は、フィルタ回路５２から出力される信号Ｓ３’のコリオリ成分と同相（あるいは逆相）になり、この検波参照信号Ｓ４が同期検波回路６１に入力される。
【００５１】
同期検波回路６１は、検波参照信号Ｓ４によってフィルタ回路５２を通過した検出信号Ｓ３’を同期検波する。この場合、上記の両信号Ｓ３’，Ｓ４は同相（あるいは逆相）になっているので、同期検波回路６１で同期検波された後の検出信号Ｓ５は半波整流された形となり、これがさらに平滑回路６２で平滑化されることで角速度に対応した直流電圧レベルをもつ検出信号Ｓ６が得られる。そして、この検出信号Ｓ６が次段の増幅回路６３で増幅された後に温度補償回路６４に与えられる。温度補償回路６４は、振動子１およびその周辺回路に生じる温度ドリフト等の影響を除いた検出信号Ｓ７を出力する。そして、この検出信号Ｓ７が次段の乗算回路６５に与えられる。
【００５２】
同期検波回路６１から乗算回路６５の回路動作基準電圧は電源電圧Ｖｃｃに依存しており、角速度出力電圧の基準電圧（静止時出力電圧）は電源電圧Ｖｃｃに比例する。また、乗算回路６５は、電源電圧依存回路６６で発生された電源依存性補正電圧Ｖｅを、信号処理回路の最終段となっている温度補償回路６４から出力される検出信号Ｓ７の振幅（角速度相当分の電圧変化量）に乗算する。この場合、電源依存性補正電圧Ｖｅは電源電圧Ｖｃｃに比例した値をもつので、乗算回路６５から出力される検出信号Ｓ８の振幅も電源電圧Ｖｃｃに依存することになる。このように、信号処理回路の最終段の乗算回路６５の増幅率のみが電源電圧Ｖｃｃに依存し、純粋に検出信号Ｓ８の感度が電源電圧依存性をもつようになる。
【００５３】
しかも、この実施の形態では、駆動信号Ｓ１１，Ｓ１２の振幅を電源電圧Ｖｃｃに依存させないので電気・機械変換が途中で介在せず、このため、電源電圧Ｖｃｃの変化に対して検出信号Ｓ８の感度変化がリニアに対応する。したがって、従来に比べて電源電圧Ｖｃｃの変動に対する検出信号Ｓ８の感度電源依存精度を向上させることができる。なお、乗算回路６５は必ずしも最終段に設ける必要はなく、信号処理回路内であれば、他の場所に配置されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
上記の実施の形態では、静電駆動／容量検出型の振動子１を備えた振動ジャイロについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、圧電材料や単結晶からなる音片型振動子を備えた振動ジャイロや、音叉型振動子を備えた振動ジャイロについても適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態における振動ジャイロの振動子の構造を示す平面図である。
【図２】このジャイロ装置を構成する振動子基板と保護基板とを接合した状態の一部を示す断面図である。
【図３】振動ジャイロの回路構成を示すブロック図である。
【図４】ＣＶ変換回路の一例を示す回路図である。
【図５】振動子の駆動電極に加える駆動信号の波形図である。
【図６】振動子の振動状態の説明図である。
【図７】振動子における駆動振動方向とコリオリ力による振動方向との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
１    振動子
３１〜３４、４１，４２、５１，５２、６０〜６４    信号処理回路
６５    乗算回路
６６    電源電圧依存回路
９１，９２  モニタ電極
１０１〜１０４  駆動電極（駆動手段）
１６１〜１６４  検出電極（検出手段）
Ｃ０〜Ｃ４  カップリングコンデンサ
【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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