(57)【要約】【課題】高調波歪を低減して角速度信号のＳ／Ｎを向上させること。【解決手段】本技術の一形態に係る角速度検出回路は、差動増幅回路と、フィルタ回路と、移相回路と、検波回路とを具備する。上記差動増幅回路は、振動子の検出部の出力信号を差動増幅する。上記フィルタ回路は、上記差動増幅回路の出力信号から、少なくとも上記振動子の共振周波数の２倍以上の周波数成分を低減する第１のカットオフ周波数を有する。上記移相回路は、上記フィルタ回路で生じた位相遅れを補正する。上記検波回路は、上記移相回路の出力信号を用いて上記フィルタ回路の出力信号を同期検波する。【選択図】図５
2015200580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子の検出部の出力信号を差動増幅する差動増幅回路と、
前記差動増幅回路の出力信号から、少なくとも前記振動子の共振周波数の２倍以上の高調波成分を低減する第１のカットオフ周波数を有するフィルタ回路と、
前記フィルタ回路で生じた位相遅れを補正する移相回路と、
前記移相回路の出力信号を用いて前記フィルタ回路の出力信号を同期検波する検波回路と
を具備する角速度検出回路。
【請求項２】
請求項１に記載の角速度検出回路であって、
前記フィルタ回路は、前記振動子の共振周波数の１／１０以下の周波数成分を低減する第２のカットオフ周波数をさらに有するバンドパスフィルタである
角速度検出回路。
【請求項３】
請求項２に記載の角速度検出回路であって、
前記フィルタ回路は、
前記第１のカットオフ周波数を有し、前記差動増幅回路と前記検波回路との間に配置されたローパスフィルタと、
前記第２のカットオフ周波数を有し、前記ローパスフィルタと前記検波回路との間に配置されたハイパスフィルタとを有する
角速度検出回路。
【請求項４】
請求項１に記載の角速度検出回路であって、
前記フィルタ回路で生じたゲインの損失を補償するゲイン補償回路をさらに具備する
角速度検出回路。
【請求項５】
請求項４に記載の角速度検出回路であって、
前記ゲイン補償回路は、
前記検波回路の出力信号を直流増幅する直流増幅回路と、
前記直流増幅回路のゲインを調整するゲイン調整部とを有する
角速度検出回路。
【請求項６】
請求項５に記載の角速度検出回路であって、
前記ゲイン調整部は、前記ゲインの調整値を記憶する不揮発性メモリを含む
角速度検出回路。
【請求項７】
検出部を有する振動子と、
前記振動子をその共振周波数で発振させる駆動回路と、
前記検出部の出力信号を差動増幅する差動増幅回路と、
前記差動増幅回路の出力信号から、前記共振周波数の２倍以上の高調波成分を低減するローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタで生じた位相遅れを補正する移相回路と、
前記移相回路の出力信号を用いて前記ローパスフィルタの出力信号を同期検波する検波回路と
を具備する角速度センサ。
【請求項８】
検出部を有する振動子と、
前記振動子をその共振周波数で発振させる駆動回路と、
前記検出部の出力信号を差動増幅する差動増幅回路と、
前記差動増幅回路の出力信号から、前記共振周波数の２倍以上の高調波成分を低減するローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタで生じた位相遅れを補正する移相回路と、
前記移相回路の出力信号を用いて前記ローパスフィルタの出力信号を同期検波する検波回路と
を有する角速度センサ
を具備する電子機器。
【請求項９】
振動子の検出部の出力信号を差動増幅する差動増幅回路と、
前記差動増幅回路の出力信号から、前記振動子の共振周波数の２倍以上の高調波成分を低減するローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタで生じた位相遅れを補正する移相回路と、
前記移相回路の出力信号を用いて前記ローパスフィルタの出力信号を同期検波する検波回路と、を有する角速度検出回路の調整方法であって、
共振周波数で振動する前記振動子の歪率を測定し、
前記歪率が所定値以上の場合は、前記ローパスフィルタおよび前記移相回路を動作させ、
前記歪率が所定値未満の場合は、前記ローパスフィルタおよび前記移相回路による補正を無効化する
角速度検出回路の調整方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の角速度検出回路の調整方法であって、
前記振動子の歪率の測定は、前記共振周波数の２倍波および３倍波の歪率を測定する
角速度検出回路の調整方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の角速度検出回路の調整方法であって、
前記所定値は、−４０ｄＢである
角速度検出回路の調整方法。
【請求項１２】
振動子の検出部の出力信号を差動増幅する差動増幅回路と、
前記差動増幅回路の出力信号から所定の低周波数成分を低減するローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタで生じた位相遅れを補正する移相回路と、
前記移相回路の出力信号を用いて前記ローパスフィルタの出力信号を同期検波する検波回路と、を有する角速度検出回路の調整方法であって、
共振周波数で振動する前記振動子の歪率を測定し、
前記歪率が−４０ｄＢ以上の場合は、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を、当該ローパスフィルタから出力される前記共振周波数の信号のゲインの損失が３ｄＢ以下となる周波数に設定し、
前記歪率が−４０ｄＢ未満の場合は、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を、当該ローパスフィルタから出力される前記共振周波数の信号のゲインの損失が１ｄＢ以下となる周波数に設定する
角速度検出回路の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、振動型ジャイロ素子の出力信号に基づいて物体の回転角速度を検出する角速度検出回路、角速度センサ、電子機器およびその調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、民生用の角速度センサとして、いわゆるジャイロセンサが広く用いられている。ジャイロセンサは、典型的には、振動型ジャイロ素子を有し、例えば片持ち梁型の振動子を所定の共振周波数で振動させながら、角速度の影響によって生じるコリオリ力を検出することによって、角速度を検出するセンサである。
【０００３】
ジャイロセンサは、単純な機構、短い起動時間、安価で製造可能といった利点を有している。ジャイロ検出装置は、例えば、ビデオカメラ、バーチャルリアリティ装置、カーナビゲーションシステムなどの電子機器に搭載され、それぞれ手振れ検知、動作検知、方向検知などをする際のセンサとして活用されている。
【０００４】
近年では、搭載される電子機器の小型化、高性能化に伴い、ジャイロセンサの小型化、高性能化が要求されている。例えば、ジャイロ素子の小型化を実現するため、特許文献１に記載されているように、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）と呼ばれる技術を用いることが一般的となってきている。
【０００５】
ジャイロ素子で検出されるコリオリ力の感度は、振動系の重さや振動速度に比例する。したがって、ジャイロ素子が小型化されると振動系も軽量化され、その分、検出感度も低下する。一方、振動速度を増加させると、振動系の機械歪がノイズ成分として増加し、出力信号のＳ／Ｎが劣化する。
【０００６】
このような問題を解決するため、特許文献１には、ドリフトやノイズの低減化を図るジャイロ検出方法が開示されている。この方法は、振動体上の２つの検出片の出力信号を差動増幅し、この差動増幅した出力信号から、共振周波数を含む角速度信号に応じた信号が顕著に現れる周波数帯域より少なくとも低域側の信号をハイパスフィルタで除去するようにしている。そして、当該低域側の信号を除去した後の出力信号を同期検波し、ジャイロの出力に生じるノイズを除去するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−５５２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ジャイロセンサのＳ／Ｎを向上させるには、コリオリ力の検出感度を大きくすることが必要である。しかしながら、コリオリ力の検出感度を大きくするために振動素子を大きな振動速度で振動させると、振動系の機械振動バランス等に起因する高調波歪が増大することで、Ｓ／Ｎの向上が図れないという問題がある。
【０００９】
以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、高調波歪を低減して角速度信号のＳ／Ｎを向上させることができる角速度検出回路、角速度センサ、電子機器およびその調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本技術の一形態に係る角速度検出回路は、差動増幅回路と、フィルタ回路と、移相回路と、検波回路とを具備する。
上記差動増幅回路は、振動子の検出部の出力信号を差動増幅する。
上記フィルタ回路は、上記差動増幅回路の出力信号から、少なくとも上記振動子の共振周波数の２倍以上の周波数成分を低減する第１のカットオフ周波数を有する。
上記移相回路は、上記フィルタ回路で生じた位相遅れを補正する。
上記検波回路は、上記移相回路の出力信号を用いて上記フィルタ回路の出力信号を同期検波する。
【００１１】
上記角速度検出回路において、フィルタ回路は、差動増幅回路の出力信号に含まれる上記共振周波数の２倍以上の高調波成分を低減あるいは除去し、角速度信号のＳ／Ｎを向上させる。一方、移相回路は、フィルタ回路による移相遅れを補正する同期検波用のタイミング信号を検波回路に出力し、検波感度の低下を抑制する。
【００１２】
本技術の一形態に係る角速度センサは、振動子と、駆動回路と、差動増幅回路と、ローパスフィルタと、移相回路と、検波回路とを具備する。
上記振動子は、検出部を有する。
上記駆動回路は、上記振動子をその共振周波数で発振させる。
上記差動増幅回路は、上記検出部の出力信号を差動増幅する。
上記ローパスフィルタは、上記差動増幅回路の出力信号から、上記共振周波数の２倍以上の高調波成分を低減する。
上記移相回路は、上記ローパスフィルタで生じた位相遅れを補正する。
上記検波回路は、上記移相回路の出力信号を用いて上記ローパスフィルタの出力信号を同期検波する。
【００１３】
本技術の一形態に係る電子機器は、上記角速度センサを具備する。
【００１４】
本技術の一形態に係る角速度検出回路の調整方法は、共振周波数で振動する上記振動子の歪率を測定することを含む。
上記歪率が所定値以上の場合は、上記ローパスフィルタおよび上記移相回路が動作させられる。
上記歪率が所定値未満の場合は、上記ローパスフィルタおよび上記移相回路による補正が無効化される。
【００１５】
本技術の他の形態に係る角速度検出回路の調整方法は、共振周波数で振動する上記振動子の歪率を測定することを含む。
上記歪率が−４０ｄＢ以上の場合は、上記ローパスフィルタのカットオフ周波数が、当該ローパスフィルタから出力される上記共振周波数の信号のゲインの損失が３ｄＢ以下となる周波数に設定される。
上記歪率が−４０ｄＢ未満の場合は、上記ローパスフィルタのカットオフ周波数が、当該ローパスフィルタから出力される上記共振周波数の信号のゲインの損失が１ｄＢ以下となる周波数に設定される。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本技術によれば、高調波歪を低減して角速度信号のＳ／Ｎを向上させることができる。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本技術の第１の実施形態に係る角速度センサを構成するセンサ素子の斜視図である。
【図２】上記センサ素子１０とこれを制御する制御部との電気的接続を示す模式図である。
【図３】上記センサ素子による角速度検出の原理を示す図である。
【図４】図３における力学的な視点から動作原理を示す概念図である。
【図５】上記制御部の構成を示すブロック図である。
【図６】上記制御部における角速度検出回路の主要な各部の出力電圧波形を示すタイミングチャートである。
【図７】上記センサ素子の周波数特性を示す一実験結果である。
【図８】上記センサ素子のドリフト特性を示す一評価結果である。
【図９】比較例に係る角速度検出回路の各部の出力電圧波形を示すタイミングチャートである。
【図１０】上記角速度検出回路におけるフィルタ回路を構成するローパスフィルタの一構成例を示す等価回路である。
【図１１】上記角速度検出回路におけるフィルタ回路を構成するローパスフィルタの他の構成例を示す等価回路である。
【図１２】本技術の第２の実施形態に係る角速度センサを構成するセンサ素子の斜視図である。
【図１３】上記センサ素子の要部の概略平面図である。
【図１４】上記センサ素子の要部の概略断面図である。
【図１５】上記センサ素子の振動モードを説明する図である。
【図１６】上記センサ素子の動作を説明する図である。
【図１７】上記センサ素子の他の動作を説明する図である。
【図１８】上記センサ素子を制御する制御部の構成を示すブロック図である。
【図１９】上記制御部における角速度検出回路の主要な各部の出力電圧波形を示すタイミングチャートである。
【図２０】図５に示す制御部の構成の変形例を示すブロック図である。
【図２１】図１８に示す制御部の構成の変形例を示すブロック図である。
【図２２】図１８に示す制御部の構成の変形例を示すブロック図である。
【図２３】図１８に示す制御部の構成の変形例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
＜第１の実施形態＞
［センサ素子］
図１は、本技術の第１の実施形態に係るセンサ素子１０の斜視図である。センサ素子１０は、３本の振動子を有する振動型角速度センサ素子で構成される。
【００２０】
センサ素子１０は、連結部１１と、連結部１１から同一方向へ延出された断面四角形状の３本のアーム１２（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）とを備える。３本のアーム１２は横並びに（平面的に）配列している。３本のアーム１２が配列する方向をＸ軸方向とし、３本のアーム１２が延出される方向をＹ軸方向とする。Ｘ軸方向およびＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向とする。以下の図においても同様とする。
【００２１】
これら連結部１１およびアーム１２は、シリコンウェハ等の圧電特性を有さない単結晶基板から所定形状に切りだされ、一表面に、後述する駆動部あるいは検出部、各種リード配線部が形成されることによって、センサ素子１０を構成する。なお、このセンサ素子１０の概ねの大きさは、Ｘ軸方向０．５ｍｍ、Ｙ軸方向３ｍｍ、Ｚ軸方向０．３ｍｍである。各アーム１２の長さ（Ｙ軸方向）は１．８〜１．９ｍｍ、幅（Ｘ軸方向）は０．１ｍｍである。
【００２２】
アーム１２Ａ〜１２Ｃは、センサ素子１０の振動子を構成する。本実施形態に係るセンサ素子１０において、各アーム１２Ａ〜１２Ｃは、例えば、それぞれ同一のアーム長、幅、厚さに形成されているが、これに限られない。アーム１２Ａ〜１２Ｃのうち、外側に位置するものを、外側アーム１２Ａおよび１２Ｂとし、中央に位置するものを中央アーム１２Ｃとする。以下、各アーム１２（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）に設けられる構造に、対応する符号（Ａ、Ｂ、Ｃ）を付する。
【００２３】
センサ素子１０は、センサ素子１０を図示しない実装基板に固定するための固定部１７と、固定部１７と連結部１１との間を支持する支持部１８を有する。
【００２４】
固定部１７は、センサ素子１０を図示しない実装基板に物理的に固定し、電気的に接続することが可能に構成される。センサ素子１０の固定部１７には、外部接続端子１９が形成され、アーム１２の上部電極層（１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ１、１４Ｃ２）および下部電極層（１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ１、１６Ｃ２）がそれぞれ、配線２０を介して外部接続端子１９と接続されている。
【００２５】
本実施形態に係るセンサ素子１０は、後述する制御部３０を備えた上記実装基板（回路基板）にフリップチップ実装により実装される。実装方法はこれに限られず、配線あるいは外部接続端子の構成も図示するものに限られない。
【００２６】
センサ素子１０と上記実装基板とにより角速度センサが構成され、例えばセンサモジュールとしてパッケージ化される。更に、この角速度センサは、上記実装基板を介して、電子機器の制御回路（図示せず）に接続される。当該電子機器としては、例えばデジタルカメラ、携帯型情報端末、携帯型ゲーム機、ハンドヘルド型表示装置などが該当する。
【００２７】
外側アーム１２Ａ、１２Ｂの一表面には、下部電極層１６Ａ，１６Ｂと、下部電極層１６Ａ，１６Ｂの上に形成された圧電層１５Ａ，１５Ｂと、圧電層１５Ａ，１５Ｂの上に形成された上部電極層１４Ａ，１４Ｂとを有する圧電機能体１３Ａ，１３Ｂ（図３参照）がそれぞれ形成されている。
【００２８】
一方、中央アーム１２Ｃの一表面には、下部電極層１６Ｃ（１６Ｃ１、１６Ｃ２）と、下部電極層１６Ｃの上に形成された圧電層１５Ｃ（１５Ｃ１、１５Ｃ２）と、圧電層１５Ｃの上に形成された上部電極層１４Ｃ（１４Ｃ１、１４Ｃ２）とを有する２つの圧電機能体（以下、総称して圧電機能体１３Ｃという（図３参照））がそれぞれ形成されている。両圧電機能体１３Ｃは、中央アーム１２Ｃの一表面のＹ軸方向における中心線に対して相互に対称な位置に形成されている。
【００２９】
図２は、センサ素子１０と制御部３０との電気的接続を示す模式図である。
【００３０】
同図に示すように、センサ素子１０は、ＩＣ回路素子等によって構成される制御部３０と接続される。制御部３０は例えば、上記実装基板上に設けられる。制御部３０は、演算回路３１、駆動回路３２、検波回路３３、平滑回路３４等から構成され、Ｇ０端子、Ｇａ端子、Ｇｂ端子、Ｇｉ端子を有する。各回路の接続および機能は後述する。
【００３１】
センサ素子１０の下部電極層１６Ａ〜１６Ｃは、制御部３０のＧｉ端子にそれぞれ接続され、各圧電機能体の基準電極として機能する。本実施形態では、Ｇｉ端子から駆動信号（Ｇ０）とは逆位相の反転駆動信号（Ｇｉ）が出力される。これにより、Ｇｉ端子がグランド電位にした場合と比較して、同一の駆動電圧によって２倍の振幅でアーム１２を振動させることが可能となる。
【００３２】
外側アーム１２Ａ，１２Ｂの上部電極層１４Ａ、１４Ｂは、制御部３０のＧ０端子にそれぞれ接続される。上部電極層１４Ａおよび１４Ｂには、制御部３０によって生成された駆動信号（Ｇ０）が入力される。すなわち、上部電極層１４Ａおよび１４Ｂは、アーム１２Ａおよび１２Ｂを励振する駆動電極として機能する。
【００３３】
中央アーム１２Ｃの上部電極層１４Ｃのうち一方を構成する第１の検出電極１４Ｃ１は、制御部３０のＧａ端子に接続され、上部電極層１４Ｃのうち他方を構成する第２の検出電極１４Ｃ２は、制御部３０のＧｂ端子に接続される。第１の検出電極１４Ｃ１および第２の検出電極１４Ｃ２からの検出信号は、制御部３０に入力され、角速度が検出される。すなわち、第１の検出電極１４Ｃ１および第２の検出電極１４Ｃ２は、アーム１２Ｃの振動を検出する検出部として機能する。
【００３４】
図３（Ａ），（Ｂ）は、センサ素子１０による角速度検出の原理を示す図である。
【００３５】
図３（Ａ）は、センサ素子１０に角速度が印加されていない状態を示している。制御部３０の駆動回路３２から、駆動電極である上部電極層１４Ａおよび１４Ｂに同位相の駆動信号（Ｇ０）が入力され、その下部電極層１６Ａおよび１６Ｂに反転駆動信号（Ｇｉ）が入力される。これにより圧電層１５Ａおよび１５Ｂに電圧が印加され、その圧電効果により外側アーム１２Ａおよび１２Ｂが励振され、同位相で振動する。外側アーム１２Ａおよび１２Ｂが振動する（励振される）方向は、圧電層１５Ａおよび１５Ｂの形成面に対して垂直な方向（Ｚ軸方向）である。
【００３６】
外側アーム１２Ａおよび１２Ｂが振動すると、中央アーム１２Ｃは、その振動の反作用を受けて外側アーム１２Ａおよび１２Ｂと逆位相で振動する。図３（Ａ）に、外側アーム１２Ａおよび１２Ｂ、中央アーム１２Ｃの振動方向を白矢印でそれぞれ示す。
【００３７】
この際、各アーム１２はその一端が連結部１１に固定されているため、各アーム１２には、（振動をしていない）初期の位置からの変位に応じて（Ｚ軸方向の）歪が発生する。この歪により、中央アーム１２Ｃの圧電層１５Ｃ１および１５Ｃ２に圧電効果が発生する。したがって、第１の検出電極１４Ｃ１に圧電層１５Ｃ１に起因する電圧（以下、検出信号Ｇａ）が発生し、第２の検出電極１４Ｃ２に圧電層１５Ｃ２に起因する電圧（以下、検出信号Ｇｂ）が発生する。
【００３８】
検出信号ＧａおよびＧｂは、演算回路３１において加算および減算され、和信号（Ｇａ＋Ｇｂ）および差分信号（Ｇａ−Ｇｂ）が生成される。和信号（Ｇａ＋Ｇｂ）は、駆動回路３２にフィードバックされ、差分信号（Ｇａ−Ｇｂ）は検波回路３３を経て平滑回路３４に出力されて角速度信号として処理される。センサ素子１０に角速度が印加されていない場合、角速度信号は（原理的に）０となる。
【００３９】
図３（Ｂ）は、センサ素子１０に角速度が印加されている状態を示している。各アーム１２が振動している状態において、センサ素子１０にＹ軸周りの角速度が印加されると、各アーム１２にコリオリ力が発生する。コリオリ力は、物体の移動方向に垂直な方向に発生するため、Ｚ軸方向である振動方向に対して垂直な方向（主としてＸ軸方向）に発生する。すなわち図３（Ｂ）に示すように、各アーム１２は、励振によるＺ軸方向成分（白矢印）とコリオリ力によるＸ軸方向成分（黒矢印）の合成成分の力を受けて、Ｚ軸方向を長径とする楕円軌道をとって運動する。
【００４０】
この際、各アーム１２はその一端が連結部１１に固定されているため、各アーム１２には、（振動をしていない）初期の位置からの変位に応じて歪が発生する。この歪により圧電層１５Ｃ１および１５Ｃ２に圧電効果が発生する。中央アーム１２ＣはＺ軸方向に加え、Ｘ軸方向にも歪むため、圧電層１５Ｃ１と圧電層１５Ｃ２に発生する圧電効果は、一方が圧縮作用、他方が伸長作用を受けることで、相違する。したがって、第１の検出電極１４Ｃ１および第２の検出電極１４Ｃ２にはそれぞれ異なる極性の電圧（検出信号Ｇａ，Ｇｂ）が発生する。
【００４１】
この圧電効果により、検出信号ＧａおよびＧｂが得られ、制御部３０に入力される。演算回路３１において差分信号（Ｇａ−Ｇｂ）が算出されると、Ｚ軸方向の信号が除去され、コリオリ力に起因する主としてＸ軸方向の成分が抽出される。以上により、角速度信号が得られる。
【００４２】
ここで、角速度信号のＳ／Ｎを向上させるには、振動子（アーム１２）に加わるコリオリ力の検出感度を大きくすることが必要である。図４に示すように、アーム１２の質量をｍ、アーム１２の屈曲運動の振動速度をｖ、アーム１２の長軸を中心とした回転角速度をωｏとすると、コリオリ力Ｆｃは式（１）で表される。
Ｆｃ＝２×ｍ×ｖ×ωｏ  …（１）
【００４３】
式（１）に示されるように、コリオリ力の感度は、振動系の重さや振動速度に比例する。したがって、センサ素子１０が小型化されると振動系も軽量化され、その分、検出感度も低下する。一方、振動速度を増加させると、振動系の機械歪がノイズ成分として増加し、出力信号のＳ／Ｎが劣化する。
【００４４】
振動系の機械歪は、典型的には、各アーム１２の形状ばらつきや加工誤差等を含む振動系の機械振動バランスに起因する高調波歪として現れ、振動系の共振周波数（ｆ０）の整数倍の高調波成分（２ｆ０、３ｆ０等）が角速度信号に重畳することで、角速度信号のＳ／Ｎの低下をもたらす。
【００４５】
そこで本実施形態では、高調波歪を低減して角速度信号のＳ／Ｎを向上させるために、以下のように制御部３０（角速度検出回路５０）が構成されている。
【００４６】
［制御部］
図５は、制御部３０の構成を示すブロック図である。
【００４７】
制御部３０は、入力回路４１と、駆動回路３２と、角速度検出回路５０とを有する。
【００４８】
入力回路４１は、Ｇａ端子に接続された第１の入力回路４１ａと、Ｇｂ端子に接続された第２の入力回路４１ｂとを有する。第１の入力回路４１ａおよび第２の入力回路４１ｂは、典型的には、バッファアンプ、ボルテージ・フォロワ等で構成される。検出信号Ｇａ，Ｇｂは、第１および第２の入力回路４１ａ，４１ｂを介して演算回路３１へ出力される。
【００４９】
演算回路３１は、加算回路４２と、差動増幅回路５１とを有する。検出信号Ｇａ，Ｇｂは、加算回路４２および差動増幅回路５１にそれぞれ供給される。加算回路４２は、検出信号の和信号（Ｇａ＋Ｇｂ）を生成し、差動増幅回路５１は、検出信号の差分信号（Ｇａ−Ｇｂ）を生成する。
【００５０】
駆動回路３２は、加算回路４２と、第１の移相回路４３と、振幅検波回路４４と、ゲインコントロールアンプ（ＧＣＡ：Gain Control Amplification）４５と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ：Band-Pass Filter）４６と、ドライブ回路４７とを有する。
【００５１】
加算回路４２で生成された検出信号の和信号（Ｇａ＋Ｇｂ）は、第１の移相回路４３と、振幅検波回路４４と、後述する第２の移相回路５３へそれぞれ出力される。第１の移相回路４３は、加算回路４２の出力信号（Ｇａ＋Ｇｂ）の位相を９０°遅らせてゲインコントロールアンプ４５へ出力する。ゲインコントロールアンプ４５は、第１の移相回路４３の出力および振幅検波回路４４の出力に基づいてゲインを調整する。バンドパスフィルタ４６は、ゲインコントロールアンプ４５の出力信号から所定の周波数帯域の信号成分をドライブ回路４７へ出力する。ドライブ回路４７は、Ｇ０端子およびＧｉ端子にそれぞれ入力される駆動信号（Ｇ０）および反転駆動信号（Ｇｉ）を生成する。
【００５２】
これによりセンサ素子１０のアーム１２は、所定の共振周波数（ｆ０）で励振される。アーム１２の共振周波数（駆動周波数）は特に限定されず、本実施形態では約８０ｋＨｚとされる。
【００５３】
角速度検出回路５０は、差動増幅回路５１と、フィルタ回路５２と、第２の移相回路５３と、検波回路５４とを有する。なお検波回路５４は、図２に示した検波回路３３に相当する。
【００５４】
図６は、角速度検出回路５０の主要な各部の出力電圧波形の一例を示すタイミングチャートである。
【００５５】
差動増幅回路５１は、検出部の出力信号である検出信号Ｇａ，Ｇｂを差動増幅することで、検出信号Ｇａ，Ｇｂから角速度信号成分を出力する。
【００５６】
角速度印加時に出力される検出信号Ｇａ，Ｇｂはそれぞれ、駆動信号に応じた出力信号と、コリオリ力に応じた出力信号とが重畳された信号である。上記駆動信号に応じた出力信号は、検出信号Ｇａ，Ｇｂにおいて同相で同じ大きさの信号であるため、差動増幅回路５１によって相殺される。これに対して、コリオリ力に応じた出力信号は、検出信号Ｇａ，Ｇｂにおいて逆相で同じ大きさの信号である。したがって、差動増幅回路５１の出力信号（Ｖｄａ）には、原理上は、角速度の大きさに応じた信号のみが含まれることになる。
【００５７】
ところが実際には、差動増幅回路５１の出力には、上述のようにアーム１２の機械振動バランス等に起因する高調波歪がノイズ成分として重畳している。このような高調波ノイズ成分を除去するため、角速度検出回路５０は、ローパスフィルタ５２１を含むフィルタ回路５２を備えている。
【００５８】
ローパスフィルタ５２１は、典型的には、ＣＲ回路で構成される。ローパスフィルタ５２１のカットオフ周波数ｆｃ１（第１のカットオフ周波数）は、アーム１２の共振周波数の２倍の周波数（２ｆ０）に設定される。これにより、差動増幅回路５１の出力信号（Ｖｄａ）から共振周波数（ｆ０）の２倍以上の高調波成分が低減あるいは除去される。
【００５９】
ローパスフィルタ５２１のカットオフ周波数ｆｃ１は、共振周波数（ｆ０）の２倍の周波数（２ｆ０）に限定されず、アーム１２の機械振動バランスやローパスフィルタ５２１におけるゲインの減衰量等に応じて、共振周波数（ｆ０）の２倍以上の周波数に設定されてもよい。
【００６０】
フィルタ回路５２は、差動増幅回路５１と検波回路５４との間に配置されたローパスフィルタ５２１と、ローパスフィルタ５２１と検波回路５４との間に配置されたハイパスフィルタ５２２とを有する。
【００６１】
ハイパスフィルタ５２２は、ローパスフィルタ５２１の出力に含まれる低域ノイズ成分を除去する。ハイパスフィルタ５２２は、典型的には、ＣＲ回路で構成される。ハイパスフィルタ５２２のカットオフ周波数ｆｃ２（第２のカットオフ周波数）は、例えば、共振周波数（ｆ０）の１／１０以下の周波数成分を低減することができる周波数に設定される。これにより、ローパスフィルタ５２１の出力からフリッカーノイズ等の低域ノイズ成分を除去することができる。また、ハイパスフィルタ５２２をローパスフィルタ５２１の後段に設置することで、ローパスフィルタ５２１で発生した低域ノイズ成分を効率よく除去することができる。
【００６２】
第２の移相回路５３は、フィルタ回路５２の出力信号（Ｖｄａ'）から角速度成分を同期検波するためのタイミング信号を生成する。第２の移相回路５３は、加算回路４２から入力される検出信号の和信号（Ｇａ＋Ｇｂ）に基づいて、駆動信号（Ｇ０）に対して位相が所定量シフトされたタイミング信号を検波回路５４へ出力する。
【００６３】
一般に、差動増幅回路５１の出力信号は、加算回路４２の出力信号に対して９０°の位相遅れが生じる。したがって差動増幅回路５１の出力信号は、加算回路４２の出力信号の振幅最大点で０となり、加算回路４２の出力信号のゼロクロス点で最大となる。したがって、同期検波用のタイミング信号としては、加算回路４２の出力信号の位相を９０°遅らせた信号が用いられる。
【００６４】
一方、フィルタ回路５２を構成するローパスフィルタ５２１は、差動増幅回路５１の出力信号に位相遅れ（θ）を生じさせる。この位相遅れ（θ）の大きさは、カットオフ周波数（ｆｃ１）によって変化する。例えば、共振周波数を８０ｋＨｚ、カットオフ周波数を１６０ｋＨｚ（２ｆ０）としたときの位相遅れ（θ）は、約−２７°である。
【００６５】
そこで、第２の移相回路５３は、ローパスフィルタ４２１で生じた位相遅れを補正するように構成される。すなわち第２の移相回路５３は、駆動信号に対して、加算回路４２の出力と差動増幅回路５１の出力との位相差とローパスフィルタ５２１で生じる位相差との総和に相当する位相（−９０°−θ）だけシフトしたタイミング信号（Ｖｃｋ）を生成し、これを検波回路５４へ出力する（図６参照）。
【００６６】
検波回路５４は、フィルタ回路５２の出力信号（Ｖｄａ'）を同期検波することで角速度（コリオリ力）の大きさに応じた直流信号（Ｖｓｄ）を生成する（図６参照）。検波回路５４は、フィルタ回路５２の出力（Ｖｄａ'）をタイミング信号（Ｖｃｋ）で全波整流して信号（Ｖｆｒ）に変換した後に積分し、直流信号（Ｖｓｄ）を生成する。
【００６７】
角速度検出回路５０は、直流増幅回路５５１と、平滑回路５６とをさらに有する。なお平滑回路５６は、図２に示した平滑回路３４に相当する。
【００６８】
直流増幅回路５５１は、検波回路５４の出力（Ｖｓｄ）を所定の大きさに増幅し、平滑回路５６へ出力する。平滑回路５６は、例えばローパスフィルタで構成され、直流増幅回路５５１で増幅された信号から角速度信号を生成する。
【００６９】
フィルタ回路５２を構成するローパスフィルタ５２１は、差動増幅回路５１の出力信号（Ｖｄａ）から高調波成分（２ｆ０以上）を低減あるいは除去する一方、共振周波数（ｆ０）の信号レベルを減衰させる。その信号減衰レベルは、カットオフ周波数（ｆｃ１）によって変化する。例えば、共振周波数を８０ｋＨｚ、カットオフ周波数を１６０ｋＨｚ（２ｆ０）としたときの信号減衰レベルは、約−１ｄＢである。
【００７０】
本実施形態において、直流増幅回路５５１は、フィルタ回路５２で減衰した角速度検出信号のゲインを補償する機能を有する。すなわち直流増幅回路５５１は、ローパスフィルタ５２１において減衰した信号レベルを回復するのに必要なゲインで、検波回路５４の出力（Ｖｓｄ）を増幅する。
【００７１】
直流増幅回路５５１のゲインは、フィルタ回路５２における信号減衰レベルに応じて決定される。上記信号減衰レベルは、アーム１２の駆動周波数（ｆ０）やローパスフィルタ５２１のカットオフ周波数（ｆｃ１）等によって変化する。このため、フィルタ回路５２で減衰する信号レベルはセンサ素子１０ごとに異なる場合がある。
【００７２】
そこで本実施形態では、直流増幅回路５５１のゲインを記憶するメモリ５５２を有する。メモリ５５２は、不揮発性メモリで構成され、センサ素子１０の振動特性やフィルタ回路５２の回路特性に最適化されたゲイン調整値を記憶するゲイン調整部として機能する。これら直流増幅回路５５１およびメモリ５５２により、フィルタ回路５２で生じたゲインの損失を補償するゲイン補償回路５５が構成される。
【００７３】
メモリ５５２は、半導体メモリで構成されてもよいし、ワンタイムＰＲＯＭ（ＯＴＰ：One Time Programmable Rom）で構成されてもよい。
【００７４】
以上のように本実施形態の角速度検出回路５０によれば、フィルタ回路５２によって検出信号Ｇａ，Ｇｂに重畳した高調波歪を低減あるいは除去することができるため、コリオリ力の検出感度を向上させることができる。これにより角速度信号のＳ／Ｎが向上し、高精度な角速度検出が可能となる。
【００７５】
また本実施形態によれば、フィルタ回路５２をローパスフィルタ５２１とハイパスフィルタ５２２との２つのフィルタ素子で構成されている。このため、例えばバンドパスフィルタのように１つの素子で低域および高域の周波数成分を低減あるいは除去するフィルタ素子で上記フィルタ回路を構成する場合と比較して、共振点（ｆ０）のゲイン損失を大幅に低減し、これにより角速度信号のＳ／Ｎの向上を図ることが可能となる。
【００７６】
図７は、図１に示す構造のセンサ素子１０のサンプルを作製し、その周波数特性を測定したときの一実験結果である。
【００７７】
図７下は、当該サンプルを８０ｋＨｚの共振周波数（ｆ０）で駆動させたときの基本周波数に対する高調波歪の大きさを示している。共振周波数の２倍波（２ｆ０）、３倍波（３ｆ０）、４倍波（４ｆ０）および５倍波（５ｆ０）の高調波歪は、それぞれ、−５５ｄＢ、−２６ｄＢ、−４９ｄＢおよび−２９ｄＢであった。
【００７８】
図７上は、フィルタ回路５２のローパスフィルタ５２１における各周波数帯域におけるゲイン減衰量を示している。ローパスフィルタ５２１のカットオフ周波数は、２ｆ０（１６０ｋＨｚ）とした。この例からも明らかなように、本実施形態によれば、検出信号から高調波歪を効率よく低減あるいは除去することができる。
【００７９】
図８は、図７下に示す振動特性を有するセンサ素子サンプルのドリフト特性のアラン分散による評価結果を示している。実線は、ローパスフィルタ５２１を備えた本実施形態の検出回路での測定結果であり、二点鎖線はローパスフィルタ５２１を備えていない比較例に係る検出回路での測定結果であり、両者は同じ感度で示されている。
【００８０】
上記比較例に係る角速度検出回路の各部の出力電圧波形の一例を図９に示す。比較例においては、ローパスフィルタ５２１を有しないため、差動増幅回路５１の出力に位相遅れは生じず、したがって第２の移相回路５３における位相シフト量は、−９０°である。
【００８１】
図８に示すように本実施形態によれば、比較例よりも、同期検波後における低周波領域でのドリフト特性を改善することができる。例えば、手振れ補正等に要求される０．１Ｈｚ付近のドリフト特性を大幅に改善することができる。
【００８２】
さらに本実施形態によれば、フィルタ回路５２として、ローパスフィルタ５２１だけでなく、その後段に接続されたハイパスフィルタ５２２をも備えているため、入力回路４１および差動増幅回路５１で発生する１／ｆノイズ（フリッカーノイズ）をも低減あるいは除去することができる。
【００８３】
本発明者の実験によれば、ハイパスフィルタ５２２がないときの０．１Ｈｚ付近のノイズが−７９ｄＢであったのに対し、ハイパスフィルタ５２２の挿入により−８０．７ｄＢにまで低減されることが確認された。
【００８４】
上述の作用効果は、差動増幅回路５１のゲインを大きくし、同期検波およびその後の直流増幅のゲインを小さくすることで、さらに大きくすることができる。
【００８５】
［角速度検出回路の調整方法］
一方、図７上に示したように、フィルタ回路５２に用いられるローパスフィルタ５２１は、高調波歪だけでなく、角速度信号である基本周波数成分（ｆ０）をも感度を低下させる。このため、センサ素子の振動特性をあらかじめ測定し、その高調波歪の大きさによってフィルタ回路５２によるローパス機能を発揮させるかどうかを決定するようにしてもよい。
【００８６】
（調整方法１）
例えば本実施形態の角速度検出回路の調整方法は、あらかじめ所定の共振周波数の振動する振動子の歪率を測定し、上記歪率が所定値以上の場合は、ローパスフィルタ５２１および第２の移相回路５３を動作させ、上記歪率が所定値未満の場合は、ローパスフィルタ５２１および第２の移相回路５３による移相遅れの補正を無効化する。
【００８７】
これにより、基本周波数の信号成分の感度の低下を抑えて、角速度信号のＳ／Ｎの向上を図ることができる。
【００８８】
上記所定値は特に限定されず、例えば、−４０ｄＢとすることができる。すなわち、センサ素子１０の基本振動（ｆ０）に対する高調波（２ｆ０、３ｆ０、・・）の歪率が−４０ｄＢ以上の場合は、ローパスフィルタ５２１および第２の移相回路５３の動作を有効とする。一方、上記歪率が−４０ｄＢ未満の場合は、ローパスフィルタ５２１および第２の移相回路５３による補正を無効とする。
【００８９】
高調波歪としては、例えば、共振周波数の２倍波（２ｆ０）および３倍波（３ｆ０）の歪率が参照される。２倍波および３倍波の歪率は基本振動の感度に与える影響が大きいため、少なくとも２倍波および３倍波の歪率によってフィルタ回路５２あるいはローパスフィルタ５２１の動作の有効または無効を決定するようにすればよい。
【００９０】
ローパスフィルタ５２１の動作の有効または無効の切り替えには、例えば図１０に示すようにＯＴＰ型のＣＲ回路Ｆ１が採用されてもよい。この場合、ローパスフィルタを有効に動作させるときは、配線部位Ａ１を切断し、ローパスフィルタの動作を無効化するときは、配線部位Ａ２を切断する。これにより個々のセンサ素子の振動特性に応じて角速度検出回路の容易に調整することが可能となる。
【００９１】
（調整方法２）
角速度検出回路の調整は、ローパスフィルタ５２１等の動作の有効および無効の切り替えに限られず、振動子の振動特性に応じてローパスフィルタ５２１のカットオフ周波数を変更するようにしてもよい。
【００９２】
例えば本実施形態の角速度検出回路の調整方法は、あらかじめ共振周波数で振動する振動子の歪率を測定し、上記歪率が−４０ｄＢ以上の場合は、ローパスフィルタ５２１のカットオフ周波数を、当該ローパスフィルタ５２１から出力される前記共振周波数の信号のゲインの損失が３ｄＢ以下となる周波数に設定し、上記歪率が−４０ｄＢ未満の場合は、ローパスフィルタ５２１のカットオフ周波数を、当該ローパスフィルタ５２１から出力される前記共振周波数の信号のゲインの損失が１ｄＢ以下となる周波数に設定する。
【００９３】
このような方法によっても、基本周波数の信号成分の感度の低下を抑えて、角速度信号のＳ／Ｎの向上を図ることができる。
【００９４】
本実施形態のように、ローパスフィルタのカットオフ周波数が基本周波数（共振周波数）よりも高周波数側に離れているほど、基本周波数の信号のゲイン減衰量は小さくなる。したがって振動子の高調波歪が低ければ、その分、ローパスフィルタ５２１のカットオフ周波数を高くすることができるため、基本周波数成分のゲインの減衰を抑制することができる。
【００９５】
ローパスフィルタ５２１のカットオフ周波数の設定には、例えば図１１に示すように、複数の抵抗Ｒ１，Ｒ２、・・をコンデンサＣに対して並列的に接続したＯＴＰ型のＣＲ回路Ｆ２が採用されてもよい。この場合、任意の配線部位Ｂ１〜Ｂ４のいずれかを切断することで、ローパスフィルタのカットオフ周波数を調整することができる。抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値は同一であってもよいし、相互に異なっていてもよい。
【００９６】
＜第２の実施形態＞
図１２は、本技術の第２の実施形態に係るセンサ素子１００の斜視図である。
【００９７】
［センサ素子］
センサ素子１００は、振動子部１０１と、枠体１０２とを有する。振動子部１０１は、複数の振動部として、第１の梁の組、第２の梁の組と接続部からなるフレーム１１０と、振り子部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂとを有し、枠体１０２は、ベース部８１と連結部８２とを有する。
【００９８】
（フレーム）
図１３は、振動子部１０１の構成を模式的に示す平面図である。本実施形態のセンサ素子１００は、四辺を有する環状のフレーム１１０を備える。フレーム１１０は、ａ軸方向に横方向、ｂ軸方向に縦方向、ｃ軸方向に厚み方向を有する。一方、図１３において、ａ軸に平行な軸方向にＹ軸が設定され、ｂ軸に平行な方向にＸ軸が設定される。Ｚ軸方向は、ｃ軸方向と平行な軸方向である。
【００９９】
フレーム１１０の各辺は、振動梁として機能し、第１の梁の組１１１ａ、１１１ｂと、第２の梁の組１１２ａ、１１２ｂとを含む。第１の梁の組１１１ａ、１１１ｂは、図１３においてａ軸方向に相互に平行に延在し、ａ軸方向と直交するｂ軸方向に相互に対向する一組の対辺で構成される。第２の梁の組１１２ａ、１１２ｂは、ｂ軸方向に相互に平行に延在し、ａ軸方向に相互に対向する他の一組の対辺で構成される。梁１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂは、それぞれ同一の長さ、幅及び厚みを有しており、フレーム１１０の外観は、中空の正方形状を有している。
【０１００】
フレーム１１０は、シリコン単結晶基板に微細加工技術を施すことで形成される。例えば、フレーム１１０は、公知のＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical Systems）の製造技術を用いて形成することができる。フレーム１１０の大きさは特に限定されず、例えば、フレーム１１０の一辺の長さは１０００〜４０００μｍ、フレーム１１０の厚みは１０〜２００μｍ、梁１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂの幅は５０〜２００μｍである。
【０１０１】
フレーム１１０の四隅に相当する部位には、第１の梁の組１１１ａ、１１１ｂと第２の梁の組１１２ａ、１１２ｂとの間を接続する接続部１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、１１３ｄがそれぞれ形成されている。第１の梁の組１１１ａ、１１１ｂ及び第２の梁の組１１２ａ、１１２ｂの両端は、接続部１１３ａ〜１１３ｄによってそれぞれ支持される。各梁１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂは、接続部１１３ａ〜１１３ｄによって両端が支持された振動梁として機能する。
【０１０２】
フレーム１１０は、さらに、第１の振り子部２１ａ、２１ｂと、第２の振り子部２２ａ、２２ｂとを有する。第１の振り子部２１ａ、２１ｂは、相互に対角関係にある１組の接続部１１３ａ、１１３ｃにそれぞれ形成されており、その対角線方向に沿ってフレーム１１０の内側に延在している。第１の振り子部２１ａ、２１ｂのそれぞれの一端は、接続部１１３ａ、１１３ｃに固定され、それぞれの他端は、フレーム１１０の中央付近において相互に対向している。第２の振り子部２２ａ、２２ｂは、相互に対角関係にある他の１組の接続部１１３ｂ、１１３ｄにそれぞれ形成されており、その対角線方向に沿ってフレーム１１０の内側に延在している。第２の振り子部２２ａ、２２ｂのそれぞれの一端は、接続部１１３ｂ、１１３ｄに固定され、それぞれの他端は、フレーム１１０の中央付近において相互に対向している。
【０１０３】
振り子部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂは、それぞれ典型的には同一の形状及び大きさを有しており、フレーム１１０の外形加工の際に同時に形成される。振り子部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂの形状、大きさは特に限定されず、全く同一の形状でなくてもよい。
【０１０４】
（駆動電極）
センサ素子１００は、フレーム１１０を振動させる駆動部として、圧電駆動層を有する。圧電駆動層は、第１の梁の組１１１ａ、１１１ｂにそれぞれ設けられた第１の駆動電極３０１と、第２の梁の組１１２ａ、１１２ｂにそれぞれ設けられた第２の駆動電極３０２とを有する。駆動電極３０１，３０２は、入力電圧に応じて機械的に変形し、その変形の駆動力で梁１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂを振動させる。変形の方向は、入力電圧の極性で制御される。
【０１０５】
駆動電極３０１、３０２は、梁１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂの上面であってそれらの軸線に沿ってそれぞれ直線的に形成されている。図１３においては、理解を容易にするため、駆動電極３０１、３０２をそれぞれ異なる種類のハッチングで示す。駆動電極３０１は、第１の梁の組１１１ａ、１１１ｂの外縁側に配置され、駆動電極３０２は、第２の梁の組１１２ａ、１１２ｂの外縁側とに各々平行に配置されている。
【０１０６】
駆動電極３０１、３０２は、それぞれ同一の構成を有している。図１４は、第２の梁１１２ａに配置された駆動電極３０２の断面図である。駆動電極３０１、３０２は、下部電極層３０３と、圧電材料層３０４と、上部電極層３０５との積層構造を有する。なお、圧電駆動層が形成される梁を有するフレームはシリコン単結晶基板からなり、上記圧電駆動層が形成される面にはあらかじめシリコン酸化膜等の絶縁膜Ｄ１が形成されている。
【０１０７】
圧電材料層３０４は、下部電極層３０３と上部電極層３０５との電位差に応じて伸縮するように分極配向されている。したがって、駆動電極３０１、３０２の各々の下部電極層３０３を共通の基準電位に接続し、各々の上部電極層３０５に交流電圧を印加することで、圧電材料層３０４を伸縮させることができる。また、上部電極層３０５と下部電極層３０３とに相互に逆位相の交流電圧が印加されてもよい。これにより約２倍の振幅で圧電材料層３０４を伸縮させることができる。
【０１０８】
（センサ素子の動作原理）
第１の駆動電極３０１と第２の駆動電極３０２とは、一方が伸びたとき他方が縮むように相互に逆位相の電圧が印加される。これにより、梁１１２ａ、１１２ｂは、両端が接続部１１３ａ〜１１３ｄに支持された状態でａ軸方向に撓み変形を受け、ＸＹ平面内において双方が離間する方向と双方が近接する方向とに交互に振動する。第１の梁の組１１１ａ、１１１ｂも同様に、両端が接続部１１３ａ〜１１３ｄに支持された状態でｂ軸方向に撓み変形を受け、ＸＹ平面内において双方が離間する方向と双方が近接する方向とに交互に振動する。
【０１０９】
したがって、第１の梁の組１１１ａ、１１１ｂが相互に近接する方向に振動する場合は、第２の梁の組１１２ａ、１１２ｂは相互に離間する方向に振動し、第１の梁の組１１１ａ、１１１ｂが相互に離間する方向に振動する場合は、第２の梁の組１１２ａ、１１２ｂは相互に近接する方向に振動する。このとき、各梁１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂの中央部は、振動の腹を形成し、それらの両端部（接続部１１３ａ〜１１３ｄ）は、振動の節（ノード）を形成する。このような振動モードを以下、フレーム１１０の基本振動と称する。
【０１１０】
梁１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂは、それらの共振周波数で駆動される。各梁１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂの共振周波数は、それらの形状、長さ等によって定められる。本実施形態では、梁１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂの共振周波数は、１〜１００ｋＨｚの範囲で設定される。
【０１１１】
図１５は、フレーム１１０の基本振動の時間変化を示す模式図である。図１５において「駆動信号１」は、第１の駆動電極３０１に印加される入力電圧の時間変化を示し、「駆動信号２」は、第２の駆動電極３０２に印加される入力電圧の時間変化を示す。図１５に示すように、駆動信号１と駆動信号２とは相互に逆位相に変化する交流波形を有する。これによりフレーム１１０は、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ａ）、・・・の順に変化し、第１の梁の組１１１ａ、１１１ｂと第２の梁の組１１２ａ、１１２ｂのうち、一方の組が近接したときは他方の組が離間し、上記一方の組が離間したときは上記他方の組が近接する振動モードで、フレーム１１０は振動する。
【０１１２】
上述したフレーム１１０の基本振動に伴って、第１の振り子部２１ａ、２１ｂ及び第２の振り子部２２ａ、２２ｂもまた、フレーム１１０の振動に同期して、接続部１１３ａ〜１１３ｄを中心としてＸＹ平面内でそれぞれ振動する。振り子部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂの振動は、梁１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂの振動により励起される。この場合、第１の振り子部２１ａ、２１ｂと第２の振り子部２２ａ、２２ｂとは、ＸＹ平面内における振り子部分の支点部すなわち上記接続部１１３ａ〜１１３ｄからの左右の揺動方向において、相互に逆位相で振動（揺動）する。
【０１１３】
図１５に示すように、第１の梁の組１１１ａ、１１１ｂが相互に近接する方向へ振動するときは、第１の振り子部２１ａと第２の振り子部２２ａとは相互に離間する方向へ振動し（状態（ｂ））、第１の梁の組１１１ａ、１１１ｂが相互に離間する方向へ振動するときは、第１の振り子部２１ａと第２の振り子部２２ａとは相互に近接する方向へ振動する（状態（ｄ））。第１の振り子部２１ｂと第２の振り子部２２ｂもまた、第２の梁の組１１２ａ、１１２ｂの振動方向によって、相互に離間する方向と近接する方向とに交互に振動する。以上のように、第１の振り子部２１ａ、２１ｂと第２の振り子部２２ａ、２２ｂとは、フレーム１１０の基本振動に同期して相互に逆位相で振動する。
【０１１４】
以上のように駆動電極３０１、３０２に対して逆位相の交流電圧が印加されることで、フレーム１１０の各梁１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂは、図１５に示した振動モードで振動する。このような基本振動を継続するフレーム１１０にＺ軸まわりの角速度が作用すると、フレーム１１０の各点に当該角速度に起因するコリオリ力が作用することで、フレーム１１０は図１６に示したようにＸＹ平面内において歪むように変形する。したがって、このＸＹ平面内におけるフレーム１１０の変形量を検出することで、フレーム１１０に作用した角速度の大きさ及び方向を検出することが可能となる。
【０１１５】
図１６は、Ｚ軸まわりに角速度が作用したときのある瞬間におけるフレーム１１０の変形の様子を概略的に示す平面図である。なお説明を分かりやすくするため、フレーム１１０の形状及び変形の様子はやや誇張して示している。
【０１１６】
基本振動をするフレーム１１０にＺ軸を中心とする時計回り方向の角速度が作用すると、フレーム１１０内の各点（梁１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂ、振り子部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ）には、Ｚ軸と直交するＸＹ平面内において、上記各点のその瞬間における移動方向（振動方向）と時計回り方向へ９０度をなす方向に当該角速度の大きさに比例したコリオリ力が発生する。すなわち、コリオリ力の向きは、図１６に示すように当該コリオリ力が作用する点の上記瞬間における振動の方向によって決まる。これにより、フレーム１１０は、正方形状から概略平行四辺形状となるように、ＸＹ平面内において、ひしゃげられる（歪む）。
【０１１７】
なお、図１６は、Ｚ軸を中心として時計まわりに所定の角速度が作用したときの様子を示している。なお、角速度の向きが反対（反時計まわり）の場合は、各点に作用するコリオリ力の向きも反対となる。
【０１１８】
（検出電極）
フレーム１１０に作用した角速度の検出にはどのような手段が用いられてもよい。本実施形態ではフレーム１１０に形成した圧電検出層によって角速度を検出する。センサ素子１００は、Ｚ軸回りの角速度を検出する検出部として、図１３に示すように一対の検出電極１５１ａと一対の検出電極１５１ｂとを有する。
【０１１９】
各検出電極１５１ａは、対角関係にある一方の組の接続部１１３ａ、１１３ｃ周辺にそれぞれ形成されている。一方の検出電極１５１ａは、接続部１１３ａから梁１１１ａ及び１１２ａに沿って２方向に延びており、他方の検出電極１５１ａは、接続部１１３ｃから梁１１１ｂ及び１１２ｂに沿って２方向に延びている。また、各検出電極１５１ｂは、対角関係にある他方の組の接続部１１３ｂ、１１３ｄ周辺にそれぞれ形成されている。一方の検出電極１５１ｂは、接続部１１３ｂから梁１１１ｂ及び１１２ａに沿って２方向に延びており、他方の検出電極１５１ｂは、接続部１１３ｄから梁１１１ａ及び１１２ｂに沿って２方向に延びている。
【０１２０】
検出電極１５１ａ、１５１ｂは、駆動電極３０１、３０２と同様な構成を有しており、下部電極層と、圧電材料層と、上部電極層との積層体（図１４）で構成され、各梁の機械的変形を電気信号に変換する機能を有する。
【０１２１】
図１３に示すセンサ素子１００においては、Ｚ軸回りに角速度が作用した際、フレーム１１０の内角の大きさが図１６に示したように周期的に変動する。このとき、対角関係にある一方の接続部１１３ａ、１１３ｃの組と他方の接続部１１３ｂ、１１３ｄの組とでは内角の変動が相互に逆位相となる。したがって接続部１１３ａ上の検出電極１５１ａの出力と接続部１１３ｃ上の検出電極１５１ａの出力とは原理的には同一であり、接続部１１３ｂ上の検出電極１５１ｂの出力と接続部１１３ｄ上の検出電極１５１ｂの出力とは原理的には同一である。そこで、２つの検出電極１５１ａの出力の和と２つの検出電極１５１ｂの出力の和との差分を算出することにより、フレーム１１０に作用するＺ軸まわりの角速度の大きさ及び方向が検出可能となる。
【０１２２】
一方、Ｘ軸回り及びＹ軸回りの角速度を検出する検出部として、本実施形態のセンサ素子１００は、振り子部２１ａ、２１ｂ、２２ａ及び２２ｂ上にそれぞれ形成された検出電極１７１ａ、１７１ｂ、１７２ａ及び１７２ｂを有する。
【０１２３】
検出電極１７１ａ、１７１ｂ、１７２ａ、１７２ｂは、各振り子部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂの軸心上に直線的に形成されている。検出電極１７１ａ、１７１ｂ、１７２ａ、１７２ｂは、第１及び第２の駆動電極３０１、３０２と同様な構成を有しており、下部電極層と、圧電材料層と、上部電極層との積層体（図１４）で構成され、振り子部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂの機械的変形を電気信号に変換する機能を有する。特に、検出電極１７１ａ、１７１ｂ、１７２ａ、１７２ｂは、振り子部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂのＺ軸方向の変形を検出する機能を有する。
【０１２４】
本実施形態では、ａ軸に平行な軸方向に一方の角速度検出軸（Ｙ軸）が設定され、ｂ軸に平行な軸方向に他方の角速度検出軸（Ｘ軸）が設定される。このような構成において、振り子部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂに形成された検出電極７１ａ、７１ｂ、７２ａ、７２ｂ各々は、Ｘ軸まわりの角速度及びＹ軸まわりの角速度をそれぞれ検出するための検出部として機能する。
【０１２５】
駆動電極３０１、３０２には、相互に逆位相の交流電圧がそれぞれ印加される。これにより、フレーム１１０の各梁１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂ及び振り子部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂは、図１５に示した振動モード（基本振動）で振動する。図１７（Ａ）は、フレーム１１０にＸ軸回りの角速度が作用したときの振り子部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂの振動形態を説明する概略斜視図である。一方、図１７（Ｂ）は、フレーム１１０にＹ軸回りの角速度が作用したときの振り子部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂの振動形態を説明する概略斜視図である。
【０１２６】
基本振動で振動するフレーム１１０にＸ軸まわりの角速度が作用すると、図１７（Ａ）に示すように各振り子部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂにその瞬間での振動方向と直交する方向のコリオリ力Ｆ１がそれぞれ発生する。これにより、Ｘ軸方向に隣接する一方の振り子部２１ａ及び振り子部２２ｂの組は、コリオリ力Ｆ１によりＺ軸の正の方向へ変形し、それらの変形量が検出電極１７１ａ、１７２ｂによって各々検出される。また、Ｘ軸方向に隣接する他方の振り子部２２ａ、２１ｂの組は、コリオリ力Ｆ１によりＺ軸の負の方向へ変形し、それらの変形量が検出電極１７２ａ、１７１ｂによって各々検出される。
【０１２７】
一方、基本振動で振動するフレーム１１０にＹ軸まわりの角速度が作用すると、図１７（Ｂ）に示すように各振り子部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂにその瞬間での振動方向と直交する方向のコリオリ力Ｆ２がそれぞれ発生する。これにより、Ｙ軸方向に隣接する一方の振り子部２１ａ及び振り子部２２ａの組は、コリオリ力Ｆ２によりＺ軸の負の方向へ変形し、それらの変形量が検出電極１７１ａ、１７２ａによって各々検出される。また、Ｙ軸方向に隣接する他方の振り子部２１ｂ、２２ｂの組は、コリオリ力Ｆ２によりＺ軸の正の方向へ変形し、それらの変形量が検出電極１７１ｂ、１７２ｂによって各々検出される。
【０１２８】
Ｘ軸及びＹ軸に各々斜めに交差する方向の軸まわりに角速度が生じた場合にも上述と同様な原理で角速度が検出される。すなわち、各振り子部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂは、当該角速度のＸ方向成分及びＹ方向成分に応じたコリオリ力によって変形し、それらの変形量が検出電極１７１ａ、１７１ｂ、１７２ａ、１７２ｂによって各々検出される。センサ素子の駆動回路は、これら検出電極の出力に基づいて、Ｘ軸まわりの角速度及びＹ軸まわりの角速度をそれぞれ抽出する。これにより、ＸＹ平面に平行な任意の軸まわりの角速度を検出することができる。
【０１２９】
（参照電極）
本実施形態のセンサ素子１００は、参照電極１６１を有する。参照電極１６１は、梁１１２ａ及び梁１１２ｂ上に駆動電極３０２と隣接して配置されている。参照電極１６１は、駆動電極３０１、３０２と同様な構成を有しており、下部電極層と、圧電検出層と、上部電極層との積層体（図１４）で構成され、梁１１２ａ、１１２ｂの機械的変形を電気信号に変換する機能を有する。
【０１３０】
［制御部］
図１８は、センサ素子１００の制御部２００の構成を示すブロック図である。図１９は、角速度検出回路５０の主要な各部の出力電圧波形の一例を示すタイミングチャートである。
【０１３１】
制御部２００は、入力回路２１０と、駆動回路２２０と、角速度検出回路２３０とを有する。
【０１３２】
制御部２００はまた、センサ素子１００の各部に電気的に接続される複数の端子部（Ｇ０端子、Ｇｉ端子、ＦＢ端子、ｘｙ１端子、ｘｙ２端子、ｘｙ３端子、ｘｙ４端子、ｚ１端子、ｚ２端子およびＶref端子）を有する。
【０１３３】
Ｇ０端子は、一対の駆動電極３０１各々の上部電極層３０５に接続されている。Ｇｉ端子は、一対の駆動電極３０２各々の上部電極層３０５に接続されている。ＦＢ端子は、一対の参照電極１６１各々の上部電極層に接続されている。ｘｙ１端子は、検出電極１７１ａの上部電極層に接続され、ｘｙ２端子は、検出電極１７２ｂの上部電極層に接続されている。ｘｙ３端子は、検出電極１７１ｂの上部電極層に接続され、ｘｙ４端子は、検出電極１７２ａの上部電極層に接続されている。ｚ１端子は、一対の検出電極１５１ａ各々の上部電極層に接続され、ｚ２端子は、一対の検出電極１５１ｂ各々の上部電極層に接続されている。Ｖref端子は、駆動電極３０１、３０２の各々の下部電極層３０３と、参照電極１６１の下部電極層と、検出電極１５１ａ、１５１ｂ、１７１ａ、１７１ｂ、１７２ａ、１７２ｂの各々の下部電極層とに、それぞれ接続されている。
【０１３４】
入力回路２１０は、ＦＢ端子、ｘｙ１端子、ｘｙ２端子、ｘｙ３端子、ｘｙ４端子、ｚ１端子およびｚ２端子からの出力信号を駆動回路２２０および角速度検出回路２３０へそれぞれ入力する。
【０１３５】
駆動回路２２０は、第１の移相回路２２１と、振幅検波回路２２２と、ゲインコントロールアンプ（ＧＣＡ：Gain Control Amplification）２２３と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ：Band-Pass Filter）２２４と、ドライブ回路２２５とを有する。
【０１３６】
第１の移相回路２２１は、ＦＢ端子の出力信号の位相を９０°進めてゲインコントロールアンプ２２３へ出力する。ゲインコントロールアンプ２２３は、第１の移相回路２２１の出力および振幅検波回路２２２の出力に基づいてゲインを調整する。バンドパスフィルタ２２４は、ゲインコントロールアンプ２２３の出力信号から所定の周波数帯域の信号成分をドライブ回路２２５へ出力する。ドライブ回路２２５は、Ｇ０端子およびＧｉ端子にそれぞれ入力される駆動信号（Ｇ０）および反転駆動信号（Ｇｉ）を生成する。
【０１３７】
これによりセンサ素子１００のフレーム１１０および各振り子部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂは、所定の共振周波数（ｆ０）で励振される。フレーム１１０および各振り子部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂの共振周波数（駆動周波数）は、本実施形態では約８０ｋＨｚとされる。
【０１３８】
角速度検出回路２３０は、演算回路２３１と、フィルタ回路２３２（２３２ｘ、２３２ｙ、２３２ｚ）と、第２の移相回路２３３と、検波回路２３４（２３４ｘ、２３４ｙ、２３４ｚ）と、直流増幅回路２３５（２３５ｘ、２３５ｙ、２３５ｚ）と、平滑回路２３６（２３６ｘ、２３６ｙ、２３６ｚ）とを有する。
【０１３９】
演算回路２３１は、Ｘ軸まわりの角速度信号を生成するための第１の差分回路と、Ｙ軸まわりの角速度信号を生成するための第２の差分回路と、Ｚ軸まわりの角速度信号を生成するための第３の差分回路とを有する。検出電極１７１ａの出力をｘｙ１、検出電極１７２ｂの出力をｘｙ２、検出電極１７１ｂの出力をｘｙ３、検出電極１７２ａの出力をｘｙ４、検出電極１５１ａの出力をｚ１、そして、検出電極１５１ｂの出力をｚ２とする。このとき、上記第１の差分回路は、（ｘｙ１＋ｘｙ２）−（ｘｙ３＋ｘｙ４）を演算し、その演算値をフィルタ回路２３２ｘへ出力する。上記第２の差分回路は、（ｘｙ１＋ｘｙ４）−（ｘｙ２＋ｘｙ３）を演算し、その演算値をフィルタ回路２３２ｙへ出力する。そして、上記第３の差分回路は、（ｚ１−ｚ２）を演算し、その演算値をフィルタ回路２３２ｚへ出力する。
【０１４０】
フィルタ回路２３２（２３２ｘ、２３２ｙ、２３２ｚ）は、第１の実施形態のフィルタ回路５２と同様の構成を有し、ローパスフィルタと、その後段に接続されたハイパスフィルタとの２段のＣＲ回路で構成される。
【０１４１】
上記ローパスフィルタのカットオフ周波数は、センサ素子１００の共振周波数（ｆ０）の２倍以上の高調波成分を低減あるいは除去することが可能な周波数に設定され、本実施形態では共振周波数の２倍波（２ｆ０）に相当する１６０ｋＨｚに設定される。当該ローパスフィルタを通過する差動増幅回路の出力信号は、第１の実施形態と同様に、−θの位相遅れが生じる。
【０１４２】
上記ハイパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃ２（第２のカットオフ周波数）は、例えば、共振周波数（ｆ０）の１／１０の周波数に設定される。これにより、ローパスフィルタ５２１の出力からフリッカーノイズ等の低域ノイズ成分を除去することができる。
【０１４３】
第２の移相回路２３３は、フィルタ回路２３２の出力信号（Ｖｄａ'）から角速度成分を同期検波するためのタイミング信号を生成する。第２の移相回路５３は、ＦＢ端子から入力される信号に基づいて、フィルタ回路２３２で生じた位相遅れを補正するタイミング信号を検波回路２３４（２３４ｘ、２３４ｙ、２３４ｚ）へ出力する。本実施形態では、位相（９０°−θ）だけシフトしたタイミング信号（Ｖｃｋ）が検波回路２３４へ出力される（図１９参照）。
【０１４４】
検波回路２３４は、フィルタ回路２３２の出力信号（Ｖｄａ'）を同期検波することで角速度（コリオリ力）の大きさに応じた直流信号（Ｖｓｄ）を生成する（図１９参照）。検波回路２３４は、フィルタ回路２３２の出力（Ｖｄａ'）をタイミング信号（Ｖｃｋ）で全波整流して信号（Ｖｆｒ）に変換した後に積分し、直流信号（Ｖｓｄ）を生成する。
【０１４５】
直流増幅回路２３５（２３５ｘ、２３５ｙ、２３５ｚ）は、検波回路２３４の出力（Ｖｓｄ）を所定の大きさに増幅し、平滑回路２３６（２３６ｘ、２３６ｙ、２３６ｚ）へ出力する。本実施形態においても、フィルタ回路２３２で生じた検出信号の感度の低下を補償するゲインで出力Ｖｓｄが増幅される。上記ゲインは、第１の実施形態と同様に、メモリ５５２に格納される。平滑回路２３６は、例えばローパスフィルタで構成され、直流増幅回路２３５で増幅された信号から角速度信号（ωｘ、ωｙ、ωｚ）をそれぞれ生成する。
【０１４６】
以上のように本実施形態の角速度検出回路２３０によれば、フィルタ回路２３２によって検出信号に重畳した高調波歪を低減あるいは除去することができるため、コリオリ力の検出感度を向上させることができる。これによりＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸まわりの角速度信号のＳ／Ｎが向上し、高精度な角速度検出が可能となる。
【０１４７】
なお第１の実施形態と同様な手法を用いて、センサ素子１００の高調波歪の測定結果に応じたフィルタ回路２３２の動作の有効あるいは無効化を切り替えるようにしてもよい。あるいは、センサ素子１００の高調波歪の測定結果に応じて、フィルタ回路２３２におけるローパスフィルタのカットオフ周波数を設定するようにしてもよい。
【０１４８】
以上、本技術の実施形態について説明したが、本技術は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【０１４９】
例えば以上の第１の実施形態では、差動増幅回路５１と検波回路５４との間に配置されるフィルタ回路５２が、ローパスフィルタ５２１とハイパスフィルタ５２２とで構成された。これに代えて、図２０に示すようにローパスフィルタ５２１のみでフィルタ回路が構成されてもよい。このような構成によっても、検出信号から高調波歪成分を低減或いは除去して、角速度信号のＳ／Ｎの向上を図ることができる。
【０１５０】
第２の実施形態についても同様に、図２１に示すようにフィルタ回路２３２がローパスフィルタのみで構成されてもよい。
【０１５１】
また以上の第１の実施形態では、ゲイン補償回路５５を構成するメモリ５５２にローパスフィルタ５２１で生じた検出信号の感度低下を補償するゲイン値が格納された。これに加えて、第２の移相回路５３において補正すべきローパスフィルタ５２１で生じる検出信号の位相遅れ（θ）に関する情報、ローパスフィルタ５２１のカットオフ周波数が格納されてもよい。これにより、センサ素子１００ごとに角速度検出回路の最適化を図ることができ、素子間においてばらつきのない高感度な角速度検出が可能となる。
【０１５２】
第２の実施形態についても同様に、図２２に示すように、第２の移相回路５３の移相補正値およびフィルタ回路２３２（２３２ｘ、２３２ｙ、２３２ｚ）におけるローパスフィルタのカットオフ周波数がメモリ５５２に格納されてもよい。図２３は、当該構成が図２１の回路構成に適用された例を示している。
【０１５３】
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）  振動子の検出部の出力信号を差動増幅する差動増幅回路と、
前記差動増幅回路の出力信号から、少なくとも前記振動子の共振周波数の２倍以上の高調波成分を低減する第１のカットオフ周波数を有するフィルタ回路と、
前記フィルタ回路で生じた位相遅れを補正する移相回路と、
前記移相回路の出力信号を用いて前記フィルタ回路の出力信号を同期検波する検波回路と
を具備する角速度検出回路。
（２）上記（１）に記載の角速度検出回路であって、
前記フィルタ回路は、前記振動子の共振周波数の１／１０以下の周波数成分を低減する第２のカットオフ周波数をさらに有するバンドパスフィルタである
角速度検出回路。
（３）上記（２）に記載の角速度検出回路であって、
前記フィルタ回路は、
前記第１のカットオフ周波数を有し、前記差動増幅回路と前記検波回路との間に配置されたローパスフィルタと、
前記第２のカットオフ周波数を有し、前記ローパスフィルタと前記検波回路との間に配置されたハイパスフィルタとを有する
角速度検出回路。
（４）上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の角速度検出回路であって、
前記フィルタ回路で生じたゲインの損失を補償するゲイン補償回路をさらに具備する
角速度検出回路。
（５）上記（４）に記載の角速度検出回路であって、
前記ゲイン補償回路は、
前記検波回路の出力信号を直流増幅する直流増幅回路と、
前記直流増幅回路のゲインを調整するゲイン調整部とを有する
角速度検出回路。
（６）上記（５）に記載の角速度検出回路であって、
前記ゲイン調整部は、前記ゲインの調整値を記憶する不揮発性メモリを含む
角速度検出回路。
（７）  検出部を有する振動子と、
前記振動子をその共振周波数で発振させる駆動回路と、
前記検出部の出力信号を差動増幅する差動増幅回路と、
前記差動増幅回路の出力信号から、前記共振周波数の２倍以上の高調波成分を低減するローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタで生じた位相遅れを補正する移相回路と、
前記移相回路の出力信号を用いて前記ローパスフィルタの出力信号を同期検波する検波回路と
を具備する角速度センサ。
（８）  検出部を有する振動子と、
前記振動子をその共振周波数で発振させる駆動回路と、
前記検出部の出力信号を差動増幅する差動増幅回路と、
前記差動増幅回路の出力信号から、前記共振周波数の２倍以上の高調波成分を低減するローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタで生じた位相遅れを補正する移相回路と、
前記移相回路の出力信号を用いて前記ローパスフィルタの出力信号を同期検波する検波回路と
を有する角速度センサ
を具備する電子機器。
（９）  振動子の検出部の出力信号を差動増幅する差動増幅回路と、
前記差動増幅回路の出力信号から、前記振動子の共振周波数の２倍以上の高調波成分を低減するローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタで生じた位相遅れを補正する移相回路と、
前記移相回路の出力信号を用いて前記ローパスフィルタの出力信号を同期検波する検波回路と、を有する角速度検出回路の調整方法であって、
共振周波数で振動する前記振動子の歪率を測定し、
前記歪率が所定値以上の場合は、前記ローパスフィルタおよび前記移相回路を動作させ、
前記歪率が所定値未満の場合は、前記ローパスフィルタおよび前記移相回路による補正を無効化する
角速度検出回路の調整方法。
（１０）上記（９）に記載の角速度検出回路の調整方法であって、
前記振動子の歪率の測定は、前記共振周波数の２倍波および３倍波の歪率を測定する
角速度検出回路の調整方法。
（１１）上記（９）または（１０）に記載の角速度検出回路の調整方法であって、
前記所定値は、−４０ｄＢである
角速度検出回路の調整方法。
（１２）  振動子の検出部の出力信号を差動増幅する差動増幅回路と、
前記差動増幅回路の出力信号から所定の低周波数成分を低減するローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタで生じた位相遅れを補正する移相回路と、
前記移相回路の出力信号を用いて前記ローパスフィルタの出力信号を同期検波する検波回路と、を有する角速度検出回路の調整方法であって、
共振周波数で振動する前記振動子の歪率を測定し、
前記歪率が−４０ｄＢ以上の場合は、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を、当該ローパスフィルタから出力される前記共振周波数の信号のゲインの損失が３ｄＢ以下となる周波数に設定し、
前記歪率が−４０ｄＢ未満の場合は、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を、当該ローパスフィルタから出力される前記共振周波数の信号のゲインの損失が１ｄＢ以下となる周波数に設定する
角速度検出回路の調整方法。
【符号の説明】
【０１５４】
１０，１００…センサ素子
３２，２２０…駆動回路
５０，２３０…角速度検出回路
５１，２３１…差動増幅回路
５２，２３２…フィルタ回路
５３，２３３…第２の移相回路
５４，２３４…検波回路
５５…ゲイン補償回路
５２１…ローパスフィルタ
５２２…ハイパスフィルタ
５５２…メモリ
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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