(57)【要約】【課題】起動特性の向上や発振状態のモニタを実現できる検出装置等を提供すること。【解決手段】検出装置３０は、駆動回路４０と検出回路６０を含む。駆動回路４０は、振動子１０（物理量トランスデューサ）の駆動振幅を検出し、検出された駆動振幅に応じた制御電圧ＶＣを出力する駆動振幅検出回路５２を含み、検出回路６０は、検出信号のゲインを調整するゲイン制御回路８０を含む。ゲイン制御回路８０は、駆動振幅検出回路５２からの制御電圧ＶＣに基づいて検出信号のゲインを調整する。検出回路６０は、制御電圧ＶＣを所与の判定電圧と比較し、振動子１０が定常発振状態なのか発振起動過程なのかを少なくとも知らせる判定情報を出力する判定回路を含む。【選択図】図１
2008209182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動信号を出力して物理量トランスデューサを駆動する駆動回路と、
前記物理量トランスデューサから検出信号を受け、検出信号から所望信号を検出する検出回路とを含み、
前記駆動回路は、
前記物理量トランスデューサの駆動振幅を検出し、検出された駆動振幅に応じた制御電圧を出力する駆動振幅検出回路を含み、
前記検出回路は、
検出信号のゲインを調整するゲイン制御回路を含み、
前記ゲイン制御回路は、
前記駆動振幅検出回路からの前記制御電圧に基づいて検出信号のゲインを調整することを特徴とする検出装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記ゲイン制御回路は、
前記駆動回路での駆動振幅に反比例するように検出信号のゲインを調整することを特徴とする検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記ゲイン制御回路は、
前記駆動回路での駆動振幅が仕様振幅に達する前の期間において、前記検出回路の感度を仕様感度に近づける感度補正を行うことを特徴とする検出装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記物理量トランスデューサは振動子であり、
前記ゲイン制御回路は、
前記振動子が定常発振状態になる前の期間において、前記検出回路の感度を仕様感度に近づける感度補正を行うことを特徴とする検出装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記検出回路は、
検出信号のオフセット調整を行うオフセット調整回路を含み、
前記ゲイン制御回路は、前記オフセット調整回路の前段側に設けられることを特徴とする検出装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記物理量トランスデューサは振動子であり、
前記駆動振幅検出回路からの前記制御電圧を所与の判定電圧と比較し、前記振動子が定常発振状態なのか発振起動過程なのかを少なくとも知らせる判定情報を出力する判定回路を含むことを特徴とする検出装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記判定回路は、
前記制御電圧を第１の判定電圧と比較し、前記振動子が定常発振状態であると判定した場合には、第１の判定モニタ信号を第１の出力端子に出力し、前記制御電圧を第２の判定電圧と比較し、前記振動子が発振起動過程であると判定した場合には、第２の判定モニタ信号を第２の出力端子に出力することを特徴とする検出装置。
【請求項８】
請求項６又は７において、
前記ゲイン制御回路は、検出信号の感度補正を行い、
前記判定回路は、
前記駆動回路での駆動振幅は仕様振幅に達していないが前記ゲイン制御回路により感度補正が行われていることを知らせる判定情報を出力することを特徴とする検出装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記判定回路は、
前記制御電圧を第１の判定電圧と比較し、前記振動子が定常発振状態であると判定した場合には、第１の判定モニタ信号を第１の出力端子に出力し、前記制御電圧を第２の判定電圧と比較し、前記振動子が発振起動過程であると判定した場合には、第２の判定モニタ信号を第２の出力端子に出力し、前記駆動回路での駆動振幅は仕様振幅に達していないが前記ゲイン制御回路により感度補正が行われていると判定した場合には、第３の判定モニタ信号を第３の出力端子に出力することを特徴とする検出装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかにおいて、
前記駆動回路は、
前記駆動振幅検出回路からの前記制御電圧に基づいて、前記駆動回路での駆動信号のゲインを制御するゲイン制御回路を含むことを特徴とする検出装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかにおいて、
前記検出回路は、
前記物理量トランスデューサからの検出信号を増幅する増幅回路と、
前記駆動回路からの同期信号に基づいて同期検波を行う同期検波回路を含み、
前記ゲイン制御回路は、前記増幅回路と前記同期検波回路の間に設けられることを特徴とする検出装置。
【請求項１２】
駆動信号を出力して物理量トランスデューサを駆動する駆動回路と、
前記物理量トランスデューサから検出信号を受け、検出信号から所望信号を検出する検出回路とを含み、
前記駆動回路は、
前記物理量トランスデューサの駆動振幅を検出し、検出された駆動振幅に応じた制御電圧を出力する駆動振幅検出回路を含み、
前記物理量トランスデューサは振動子であり、
前記駆動振幅検出回路からの前記制御電圧を所与の判定電圧と比較し、前記振動子が定常発振状態なのか発振起動過程なのかを少なくとも知らせる判定情報を出力する判定回路を含むことを特徴とする検出装置。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記判定回路は、
前記制御電圧を第１の判定電圧と比較し、前記振動子が定常発振状態であると判定した場合には、第１の判定モニタ信号を第１の出力端子に出力し、前記制御電圧を第２の判定電圧と比較し、前記振動子が発振起動過程であると判定した場合には、第２の判定モニタ信号を第２の出力端子に出力することを特徴とする検出装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれかに記載の検出装置と、
前記物理量トランスデューサと、
を含むことを特徴とするセンサ。
【請求項１５】
請求項１４に記載のセンサと、
前記センサの検出情報に基づいて処理を行う処理部と、
を含むことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出装置、センサ及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯電話機、カーナビゲーションシステム等の電子機器には、外的な要因で変化する物理量を検出するためのジャイロセンサが組み込まれている。このようなジャイロセンサは、角速度等の物理量を検出し、いわゆる手振れ補正、姿勢制御、ＧＰＳ自律航法などに用いられる。
【０００３】
そして近年、ジャイロセンサの１つとして圧電型の振動ジャイロセンサが注目されている。そのなかでも、圧電材料として水晶が用いられる水晶圧電振動ジャイロセンサは、多くの装置への組み込み向けに最適なセンサとして期待が寄せられている。この振動ジャイロセンサの検出装置では、ジャイロセンサの回転によって発生するコリオリ力に応じた信号である所望信号を検出し、回転角速度を求めている。
【０００４】
このような振動ジャイロセンサでは、駆動回路により振動子を駆動して、振動子を発振させる。そして検出回路が、定常発振状態の振動子からの検出信号を受け、所望信号を検出する。
【０００５】
しかしながら、振動子が定常発振状態になるまでには、ある程度の時間を要し、振動子が定常発振状態にならないと、所望の仕様感度を得ることができない。特に水晶などのＱ値が高い振動子では、発振は高安定であるが、定常発振状態になるまでに時間がかかり、起動特性の点で劣るという問題点がある。またこれまでの振動ジャイロセンサでは、振動子が定常発振状態なのか、発振起動過程なのかを、外部から判断できないという問題点もある。
【特許文献１】特開平３−２２６６２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、起動特性の向上や発振状態のモニタを実現できる検出装置、センサ及び電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、駆動信号を出力して物理量トランスデューサを駆動する駆動回路と、前記物理量トランスデューサから検出信号を受け、検出信号から所望信号を検出する検出回路とを含み、前記駆動回路は、前記物理量トランスデューサの駆動振幅を検出し、検出された駆動振幅に応じた制御電圧を出力する駆動振幅検出回路を含み、前記検出回路は、検出信号のゲインを調整するゲイン制御回路を含み、前記ゲイン制御回路は、前記駆動振幅検出回路からの前記制御電圧に基づいて検出信号のゲインを調整する検出装置に関係する。
【０００８】
本発明によれば、物理量トランスデューサの駆動振幅が検出され、検出された駆動振幅に応じた制御電圧が、検出側のゲイン制御回路に供給される。そしてゲイン制御回路は、この制御電圧に基づいてゲインを調整する。このようにすれば、駆動振幅に応じて検出側のゲインが調整されるため、検出装置の高速起動が可能になり、起動特性を向上できる。
【０００９】
また本発明では、前記ゲイン制御回路は、前記駆動回路での駆動振幅に反比例するように検出信号のゲインを調整してもよい。
【００１０】
また本発明では、前記ゲイン制御回路は、前記駆動回路での駆動振幅が仕様振幅に達する前の期間において、前記検出回路の感度を仕様感度に近づける感度補正を行ってもよい。
【００１１】
このようにすれば、駆動振幅が仕様振幅に達する前の期間においても、検出装置の出力を用いた種々の処理を行うことが可能になる。
【００１２】
また本発明では、前記物理量トランスデューサは振動子であり、前記ゲイン制御回路は、前記振動子が定常発振状態になる前の期間において、前記検出回路の感度を仕様感度に近づける感度補正を行ってもよい。
【００１３】
このようにすれば、振動子が定常発振状態になる前の期間においても、検出装置の出力を用いた種々の処理を行うことが可能になる。
【００１４】
また本発明では、前記検出回路は、検出信号のオフセット調整を行うオフセット調整回路を含み、前記ゲイン制御回路は、前記オフセット調整回路の前段側に設けられてもよい。
【００１５】
このようにすれば、オフセット調整により調整されたオフセットが、ゲイン制御回路のゲイン制御が原因でずれてしまう事態等を防止できる。
【００１６】
また本発明では、前記物理量トランスデューサは振動子であり、前記駆動振幅検出回路からの前記制御電圧を所与の判定電圧と比較し、前記振動子が定常発振状態なのか発振起動過程なのかを少なくとも知らせる判定情報を出力する判定回路を含んでもよい。
【００１７】
このような判定情報を出力すれば、振動子が定常発振状態なのか発振起動過程なのかを、判定情報を用いて容易に知ることが可能になり、検出装置の出力を用いたアプリケーションの利便性を向上できる。
【００１８】
また本発明では、前記判定回路は、前記制御電圧を第１の判定電圧と比較し、前記振動子が定常発振状態であると判定した場合には、第１の判定モニタ信号を第１の出力端子に出力し、前記制御電圧を第２の判定電圧と比較し、前記振動子が発振起動過程であると判定した場合には、第２の判定モニタ信号を第２の出力端子に出力してもよい。
【００１９】
このようにすれば、第１、第２の判定モニタ信号をモニタするだけで、振動子が定常発振状態なのか発振起動過程なのかを判断できるため、利便性を更に向上できる。
【００２０】
また本発明では、前記ゲイン制御回路は、検出信号の感度補正を行い、前記判定回路は、前記駆動回路での駆動振幅は仕様振幅に達していないが前記ゲイン制御回路により感度補正が行われていることを知らせる判定情報を出力してもよい。
【００２１】
このようにすれば、検出装置の出力が取りあえず有効であると判断して、検出装置の出力を用いた種々の処理を行うことが可能になる。
【００２２】
また本発明では、前記判定回路は、前記制御電圧を第１の判定電圧と比較し、前記振動子が定常発振状態であると判定した場合には、第１の判定モニタ信号を第１の出力端子に出力し、前記制御電圧を第２の判定電圧と比較し、前記振動子が発振起動過程であると判定した場合には、第２の判定モニタ信号を第２の出力端子に出力し、前記駆動回路での駆動振幅は仕様振幅に達していないが前記ゲイン制御回路により感度補正が行われていると判定した場合には、第３の判定モニタ信号を第３の出力端子に出力してもよい。
【００２３】
このようにすれば、第３の判定モニタ信号をモニタするだけで、検出装置の出力が取りあえず有効であると判断できるようになる。
【００２４】
また本発明では、前記駆動回路は、前記駆動振幅検出回路からの前記制御電圧に基づいて、前記駆動回路での駆動信号のゲインを制御するゲイン制御回路を含んでもよい。
【００２５】
このようにすれば、駆動側のゲインの自動調整が可能になる。
【００２６】
また本発明では、前記検出回路は、前記物理量トランスデューサからの検出信号を増幅する増幅回路と、前記駆動回路からの同期信号に基づいて同期検波を行う同期検波回路を含み、前記ゲイン制御回路は、前記増幅回路と前記同期検波回路の間に設けられてもよい。
【００２７】
このように同期検波回路の前段側にゲイン制御回路を設ければ、フリッカノイズの悪影響を最小限に抑えることができ、Ｓ／Ｎ比を向上できる。
【００２８】
また本発明は、駆動信号を出力して物理量トランスデューサを駆動する駆動回路と、前記物理量トランスデューサから検出信号を受け、検出信号から所望信号を検出する検出回路とを含み、前記駆動回路は、前記物理量トランスデューサの駆動振幅を検出し、検出された駆動振幅に応じた制御電圧を出力する駆動振幅検出回路を含み、前記物理量トランスデューサは振動子であり、前記駆動振幅検出回路からの前記制御電圧を所与の判定電圧と比較し、前記振動子が定常発振状態なのか発振起動過程なのかを少なくとも知らせる判定情報を出力する判定回路を含む検出装置に関係する。
【００２９】
本発明によれば、駆動振幅検出回路からの制御電圧を所与の判定電圧と比較するだけで、振動子が定常発振状態なのか発振起動過程なのかを判断して、判定情報を出力できるようになる。そしてこのような判定情報を出力すれば、振動子が定常発振状態なのか発振起動過程なのかを、判定情報を用いて容易に知ることが可能になり、検出装置の出力を用いたアプリケーションの利便性を向上できる。
【００３０】
また本発明では、前記判定回路は、前記制御電圧を第１の判定電圧と比較し、前記振動子が定常発振状態であると判定した場合には、第１の判定モニタ信号を第１の出力端子に出力し、前記制御電圧を第２の判定電圧と比較し、前記振動子が発振起動過程であると判定した場合には、第２の判定モニタ信号を第２の出力端子に出力してもよい。
【００３１】
また本発明は、上記のいずれかに記載の検出装置と、前記物理量トランスデューサとを含むセンサに関係する。
【００３２】
また本発明は、上記に記載のセンサと、前記センサの検出情報に基づいて処理を行う処理部とを含む電子機器に関係する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施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く、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。例えば以下では、物理量トランスデューサが圧電振動子（振動ジャイロ）であり、センサがジャイロセンサである場合を例にとり説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００３４】
１．検出装置の構成
図１に本実施形態の検出装置３０の構成例を示す。この検出装置３０は駆動回路４０と検出回路６０を含む。なお検出装置３０は図１の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【００３５】
物理量トランスデューサである振動子１０（振動ジャイロ）は、例えば水晶などの圧電材料により形成される圧電振動子である。図２（Ａ）に、振動子１０の一例として音叉型圧電振動子を示す。この振動子１０は、駆動用振動子１１、１２と検出用振動子１６、１７を含む。駆動用振動子１１、１２には駆動端子２、４が設けられ、検出用振動子１６、１７には検出端子６、８が設けられている。なお図２（Ａ）では、振動子１０が音叉型である場合の例を示しているが、本実施形態の振動子１０はこのような構造に限定されない。例えばＴ字型やダブルＴ字型等であってもよい。また振動子１０の圧電材料は水晶以外であってもよく、例えば圧電セラミックであってもよい。また物理量トランスデューサである振動子１０は、静電容量による駆動・検出動作を同様に行う静電型ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）であってもよい。また物理量トランスデューサとは物理量（物の性質の度合いを表す量であり、その単位が定義されているもの）を他の物理量に変換するための素子である。変換対象となる物理量としては、コリオリ力以外にも重力などの力や、加速度、質量などが考えられる。また変換により得られる物理量としては、電流（電荷）以外にも電圧等であってもよい。
【００３６】
駆動回路４０は、駆動信号ＶＤ（駆動電圧、駆動電流）を出力して振動子１０（広義には物理量トランスデューサ）を駆動し、振動子１０からフィードバック信号ＩＦＤ（出力電流）を受ける。これにより発振ループを形成して振動子１０を励振させる。検出回路６０は、駆動信号ＶＤにより駆動される振動子１０から検出信号（検出電流、電荷）ＩＳＰ、ＩＳＭを受け、検出信号ＩＳＰ、ＩＳＭから所望信号（コリオリ力信号）を検出（抽出）する。
【００３７】
具体的には、駆動回路４０からの交流の駆動信号ＶＤが図２（Ａ）の駆動用振動子１１の駆動端子２に印加される。すると逆電圧効果によって駆動用振動子１１が振動を開始し、音叉振動により駆動用振動子１２も振動を開始する。この時、駆動用振動子１２の圧電効果によって発生する電流（電荷）が、駆動端子４からフィードバック信号ＩＦＤとして駆動回路４０にフィードバックされる。これにより振動子１０を含む発振ループが形成される。
【００３８】
駆動用振動子１１、１２が振動すると、検出用振動子１６、１７が図２（Ａ）に示す方向に振動速度ｖで振動する。すると、検出用振動子１６、１７の圧電効果によって発生する電流（電荷）が、検出信号ＩＳＰ、ＩＳＭとして検出端子６、８から出力される。すると、検出回路６０は、この振動子１０からの検出信号ＩＳＰ、ＩＳＭを受け、コリオリ力に応じた信号である所望信号（所望波）を検出する。
【００３９】
即ち、図２（Ａ）の検出軸１９を中心に振動子１０（ジャイロセンサ）が回転すると、振動速度ｖの振動方向と直交する方向にコリオリ力Ｆｃが発生する。例えば図２（Ｂ）に、図２（Ａ）の検出軸１９を上側から見た図を模式的に示す。図２（Ｂ）において、検出軸１９を中心に回転したときの角速度をΩとし、振動子の質量（等価質量）をｍとし、振動子の振動速度をｖとすると、コリオリ力はＦｃ＝２×ｍ×ｖ×Ωと表される。従って検出回路６０が、コリオリ力に応じた信号である所望信号を検出（抽出）することで、ジャイロセンサ（振動子）の回転角速度Ωを求めることができる。
【００４０】
なお振動子１０には、駆動側共振周波数ｆｄと検出側共振周波数ｆｓがある。具体的には、駆動用振動子１１、１２の固有共振周波数（駆動振動モードの固有共振周波数）がｆｄであり、検出用振動子１６、１７の固有共振周波数（検出振動モードの固有共振周波数）がｆｓである。この場合に、駆動用振動子１１、１２と検出用振動子１６、１７とが検出動作可能で、且つ、不要な共振結合を起こさない適度なモード間結合を持つ範囲で、ｆｄとｆｓの間に一定の周波数差を持たせている。この周波数差である離調周波数Δｆ＝｜ｆｄ−ｆｓ｜は、ｆｄ、ｆｓに比べて十分に小さな周波数に設定されている。
【００４１】
駆動回路（発振制御回路）４０は、増幅回路４２、位相調整回路４４、２値化回路４６、ＡＧＣ回路（自動ゲイン制御回路）５０を含む。なおこれらの一部の構成要素（例えば位相調整回路）を省略したり、他の構成要素を追加してもよい。
【００４２】
駆動側の増幅回路（Ｉ／Ｖ変換回路）４２は振動子１０からのフィードバック信号ＩＦＤを増幅する。具体的には、フィードバック信号ＩＦＤである出力電流（電荷）を増幅して電圧に変換し、増幅後の信号ＶＤ１を出力する。
【００４３】
位相調整回路（位相シフタ、移相回路）４４は駆動信号の位相調整を行い、位相調整後の信号ＶＤ２を出力する。この位相調整回路４４は例えばハイパスフィルタなどにより実現できる。なお発振ループ内において位相調整回路４４を設ける場所は任意である。
【００４４】
２値化回路４６は、正弦波である増幅後の信号ＶＤ２の２値化処理を行い、２値化処理により得られた同期信号（参照信号）ＣＬＫを、検出回路６０の同期検波回路１００に出力する。この２値化回路４６は、正弦波（交流）の信号ＶＤ２が入力されて、矩形波の同期信号ＣＬＫを出力するコンパレータなどにより実現できる。
【００４５】
ＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路５０は駆動信号のゲインの自動調整を行う。具体的には、増幅後の信号ＶＤ２を監視し、発振ループのゲインを制御する。このＡＧＣ回路５０は駆動振幅検出回路５２、ゲイン制御回路５４を含む。ここで駆動振幅検出回路５２は、振動子１０（前記物理量トランスデューサ）の駆動振幅を検出し、検出された駆動振幅に応じた制御電圧ＶＣを出力する。ゲイン制御回路５４は、駆動振幅検出回路５２からの制御電圧ＶＣに基づいて、駆動回路４０での駆動信号のゲインを制御する。このゲイン制御回路５４はゲインコントロールアンプにより実現できる。
【００４６】
即ち駆動回路４０では、ジャイロセンサの感度を一定に保つために、振動子１０（駆動用振動子）に供給する駆動電圧の振幅を一定に保つ必要がある。このため、駆動振動系の発振ループ内に、ゲインを自動調整するためのＡＧＣ回路５０が設けられる。具体的にはＡＧＣ回路５０は、駆動振幅（振動子の振動速度ｖ）が一定になるように、ゲインを可変に自動調整する。なお発振起動時には、高速な発振起動を可能にするために、発振ループのゲインは１よりも大きなゲインに設定される。また振動子１０を駆動する信号ＶＤは正弦波であってもよいし、矩形波であってもよい。
【００４７】
検出回路６０は、増幅回路７０、ゲイン制御回路８０、同期検波回路１００、フィルタ部１１０を含む。なおこれらの一部の構成要素（例えばフィルタ部）を省略したり、他の構成要素（例えばオフセット調整回路）を追加してもよい。
【００４８】
検出側の増幅回路７０は、振動子１０からの検出信号ＩＳＰ、ＩＳＭを増幅する。具体的には、振動子１０で発生した電流（電荷）を電圧に変換して増幅する。
【００４９】
ゲイン制御回路（感度調整回路）８０は検出信号のゲイン（感度）を調整する。具体的には駆動振幅検出回路５２（ＡＧＣ回路５０）からの制御電圧ＶＣに基づいて検出信号のゲインを調整する。このゲイン制御回路８０は、駆動回路４０での駆動振幅に反比例（逆比例）するように検出信号のゲインを調整する。また駆動回路４０での駆動振幅が仕様振幅に達する前の期間において、検出回路６０の感度を仕様感度に近づける感度補正（感度補正）を行う。例えば振動子１０が定常発振状態になる前の期間において、感度を仕様感度に近づける感度補正を行う。
【００５０】
同期検波回路（検波回路、復調回路）１００は、同期信号（同期クロック、参照信号）ＣＬＫに基づいて同期検波を行う。この同期検波により、機械振動漏れの不要信号の除去が可能になる。
【００５１】
同期検波回路１００の後段側に設けられるフィルタ部１１０は、同期検波後の信号ＶＳ６のフィルタ処理を行う。具体的には、高周波成分を除去するローパスフィルタ処理を行う。
【００５２】
振動子１０からの検出信号（センサ信号）には、所望信号（所望波）と不要信号（不要波）が混在している。不要信号の振幅は一般的に所望信号の振幅の１００〜５００倍程度となるため、検出装置３０に対する要求性能は高くなる。この不要信号には、機械振動漏れや、静電結合漏れや、離調周波数Δｆや、２ｆｄ（２ωｄ）や、ＤＣオフセットなどに起因するものがある。機械振動漏れの不要信号は、振動子１０の形状のアンバランス等に起因して発生する。また静電結合漏れの不要信号は、図１の駆動信号ＶＤが、寄生キャパシタＣＰ、ＣＭを通じてＩＳＰ、ＩＳＭの入力端子等に漏洩することで発生する。
【００５３】
図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、不要信号の除去について説明するための周波数スペクトラムである。図３（Ａ）は同期検波前の周波数スペクトラムである。図３（Ａ）に示すように、同期検波前の検出信号では、ＤＣの周波数帯域にはＤＣオフセットの不要信号が存在する。またｆｄの周波数帯域には、機械振動漏れの不要信号と所望信号が存在する。
【００５４】
図３（Ｂ）は同期検波後の周波数スペクトラムである。図３（Ａ）のｆｄの周波数帯域の所望信号は、図３（Ｂ）に示すように同期検波後はＤＣ及び２ｆｄの周波数帯域に現れる。また図３（Ａ）のＤＣの周波数帯域の不要信号（ＤＣオフセット）は、図３（Ｂ）に示すように同期検波後はｆｄの周波数帯域に現れる。また図３（Ａ）のｆｄの周波数帯域の不要信号（機械振動漏れ）は、図３（Ｂ）に示すように同期検波後は２ｆｄの周波数帯域に現れる。
【００５５】
図３（Ｃ）はフィルタ処理後の周波数スペクトラムである。同期検波後の信号をフィルタ部１１０で平滑化（ＬＰＦ）することで、ｆｄ、２ｆｄ等の周波数帯域の不要信号の周波数成分を除去できる。
【００５６】
２．詳細な構成例
図４に本実施形態の検出装置３０の詳細な構成例を示す。図４に示すように駆動側の増幅回路４２はＩ／Ｖ（電流／電圧）変換回路４３により構成される。図５（Ａ）にＩ／Ｖ変換回路４３の構成例を示す。このＩ／Ｖ変換回路４３は、ノードＮＡ１とＮＡ２の間に設けられるキャパシタＣＡ１及び抵抗ＲＡ１と、オペアンプ（演算増幅器）ＯＰＡを含む。オペアンプＯＰＡの第１の入力端子（反転入力端子）には入力ノードＮＡ１が接続され、第２の入力端子（非反転入力端子）にはＡＧＮＤの電源ノード（基準電源電圧ノード）が接続される。
【００５７】
駆動振幅検出回路５２は、全波整流回路５６、差動アンプＯＰＧを含む。全波整流回路（積分器）５６は、増幅回路４２による増幅後の信号である交流の信号ＶＤ２を直流信号に変換する。差動アンプＯＰＧは、全波整流回路５６からの直流信号の電圧ＶＡＲ（駆動振幅に相当する電圧）と基準電圧Ｖｒ１との差分に応じた制御電圧ＶＣを出力する。即ち電圧ＶＡＲとＶｒ１の差が大きくなるほど大きくなる制御電圧ＶＣを出力する。
【００５８】
駆動側のゲイン制御回路５４はゲインコントロールアンプＧＣＡＡにより構成される。図６にゲインコントロールアンプＧＣＡＡの構成例を示す。ＧＣＡＡは差動部（差動段）２００と出力部（出力段）２０２を含む。差動部２００は、バイアス電流用のトランジスタＴＣ１や、差動対を構成するトランジスタＴＣ２、ＴＣ３や、カレントミラー回路を構成するトランジスタＴＣ４、ＴＣ５を含む。出力部２０２は、差動部２００の出力にそのゲートが接続されるＰ型、Ｎ型のトランジスタＴＣ６、ＴＣ７を含む。そして図６では、出力部２０２は、駆動振幅検出回路５２からの制御電圧ＶＣを電源電圧（高電位側）として動作する。即ち制御電圧ＶＣがトランジスタＴＣ６のソースに供給される。このような構成にすれば、制御電圧ＶＣに反比例したゲイン制御を実現できる。
【００５９】
なおゲインコントロールアンプＧＣＡＡは図６の構成に限定されず、例えば差動部２００や出力部２０２のトランジスタの接続構成を変更するなどの種々の変形実施が可能である。例えば抵抗及びオペアンプにより構成される増幅回路の抵抗を、制御電圧ＶＣに基づき可変に調整することでゲインを制御してもよい。
【００６０】
検出側の増幅回路７０は、図５（Ａ）で説明したＩ／Ｖ（Ｑ／Ｖ）変換回路７２、７４や、図５（Ｂ）にその構成例を示す差動増幅回路７６により構成される。なお図１や図４では、増幅回路７０として差動の増幅回路を用いているが、図５（Ｃ）に示すようなシングルエンドの増幅回路を用いてもよい。この場合には増幅回路７０は１つのＩ／Ｖ変換回路７８により構成できる。
【００６１】
検出側のゲイン制御回路８０はゲインコントロールアンプＧＣＡＢにより構成される。このＧＣＡＢとしては図６で説明した構成のゲインコントロールアンプを用いることができる。即ち駆動側のＧＣＡＡと同様の構成のゲインコントロールアンプを用いることができる。なお例えば図５（Ｂ）の差動増幅回路７６の抵抗値を調整してゲインを制御する変形実施も可能である。
【００６２】
同期検波回路１００は、駆動回路４０からの同期信号（参照信号）ＣＬＫに基づいて同期検波を行う。この同期検波回路１００は、同期信号ＣＬＫでオン・オフ制御されるスイッチング素子ＳＥ１と、反転同期信号ＣＬＫＮでオン・オフ制御されるスイッチング素子ＳＥ２と、反転増幅のオペアンプＯＰＥを含み、シングルバランス・ミキサ方式で同期検波を行う。
【００６３】
なお同期検波回路１００としてダブルバランス・ミキサ方式のものを用いてもよい。また図３（Ａ）等で説明した所望信号の抽出及び不要信号の除去は、通常方式の同期検波回路１００とは異なる検波手法で実現してもよい。例えば同期検波回路１００の代わりに、検出信号のＡ／Ｄ変換を行うＡ／Ｄ変換回路等により構成される検波回路を設けて、所望信号の抽出及び不要信号の除去を行ってもよい。
【００６４】
フィルタ部１１０は、プリフィルタ（前置フィルタ）１１２、ＳＣＦ（スイッチト・キャパシタ・フィルタ）、ポストフィルタ１１４（後置フィルタ）を含む。ＳＣＦ（広義には離散時間型フィルタ）は、振動子の駆動側共振周波数ｆｄと検出側共振周波数ｆｓとの差に対応する離調周波数Δｆ＝｜ｆｄ−ｆｓ｜の成分を除去し、所望信号の周波数成分（ＤＣ成分）を通過させる周波数特性を有する。プリフィルタ１１２、ポストフィルタ１１４は連続時間型フィルタになっており、ポストフィルタ１１４は出力アンプを兼ねている。
【００６５】
３．駆動振幅に応じた検出側のゲイン制御
前述したようにコリオリ力Ｆｃは下式のように表せる。
【００６６】
Ｆｃ＝２×ｍ×ｖ×Ω          （１）
また振動ジャイロの場合、速度ｖは下式のように表せる。
【００６７】
ｖ＝ａ×ｓｉｎ（ω０×ｔ）    （２）
ここでａは駆動振幅であり、ω０は駆動振動の角速度である。上式（１）（２）よりコリオリ力Ｆｃは下式のように表せる。
【００６８】
Ｆｃ＝２×ｍ×Ω×ａ×ｓｉｎ（ω０×ｔ）    （３）
即ちコリオリ力Ｆｃはジャイロの角速度Ω及び駆動振幅ａに比例し、駆動振幅ａを一定にすれば、コリオリ力は角速度Ωに比例するようになる。従ってコリオリ力Ｆｃの大きさを検出することで、ジャイロの角速度Ωを検出できる。即ちコリオリ力Ｆｃによって変化する物理量を検出することで、角速度Ωを検出できる。
【００６９】
また上式（３）から明らかなように、ジャイロ信号（検出信号）は、駆動振動周波数ｆｄをキャリア周波数とするＡＭ変調波で出力される。
【００７０】
従って図１、図４では、駆動振幅ａを一定にするゲイン調整を行いながら振動子１０を駆動する駆動回路４０と、駆動周期を同期検波信号として検波・復調を行う検出回路６０が設けられている。
【００７１】
具体的には図７（Ａ）に示すように駆動振幅検出回路５２は、駆動振幅に応じた制御電圧ＶＣを出力する。例えば駆動振幅に正比例した制御電圧ＶＣを出力する。一方、図７（Ｂ）に示すようにゲイン制御回路５４は、駆動振幅に反比例するようにゲインを制御し、そのゲインＫＡは下式のように表せる。
【００７２】
ＫＡ＝ｂ０＋ｂ１／ＶＣ        （４）
例えば定常発振状態時の制御電圧をＶＣ＝ＶＣ０とすると、定常発振状態時のゲインＫＡ０は下式のように表せる。
【００７３】
ＫＡ０＝ｂ０＋ｂ１／ＶＣ０    （５）
また図７（Ｂ）に示すゲイン制御回路５４の最大ゲインＫＡｍａｘは、図７（Ａ）に示す最小制御電圧ＶＣｍｉｎにより決定され、図４の差動アンプＯＰＧの出力範囲や、ＡＧＮＤと基準電圧Ｖｒ１の設定によって制限される。
【００７４】
さて、本実施形態では駆動振幅に応じて検出側のゲインを制御する点に特徴がある。そのために図１、図４では、制御電圧ＶＣに基づいてゲイン制御を行うゲイン制御回路８０が、検出回路６０に設けられている。
【００７５】
例えば図８（Ａ）に発振回路の振幅起動特性を示す。図８（Ａ）では、時間Ｔ０で、バイアス点（振幅中心）に達した後、発振の振幅が徐々に成長する。そして時間Ｔ１で、振幅が一定になる定常発振状態になる。
【００７６】
上式（３）で説明したように、コリオリ力は駆動振幅ａに比例するため、図８（Ｂ）に示すように、感度は時間Ｔ１以降の定常発振状態時に仕様感度に達する。即ち図７（Ａ）において駆動振幅が仕様振幅になり、振動子１０が定常発振状態になると、仕様感度を得ることができる。
【００７７】
なお、感度（Ｖ／度／ｓｅｃ）は、図９に示すように例えば出力電圧ＶＳＱの単位角速度当たりの変化量であり、ＤＣ出力電圧ＶＳＱの直線の傾きに相当する。通常は電源投入後に初期感度調整が行われ、その後に初期オフセット調整が行われる。また図８（Ｂ）に示す仕様感度とは、検出装置３０（ジャイロセンサ）の仕様により決められている目標（ティピカル値）となる感度であり、センサの性能を表す特性パラメータである。また図７（Ａ）に示す仕様振幅は、感度が仕様振幅になった時の駆動振幅であり、定常発振状態での駆動振幅である。
【００７８】
例えば圧電セラミックやシリコンＭＥＭＳのようにＱ値が低い振動子は、発振安定性は低いが、起動時間が短い（例えば１００ｍｓ以下）という優位点がある。これに対して例えば水晶のようにＱ値が高い振動子は、発振安定性が高くジャイロ信号特性の安定性が高いが、起動時間が長いという不利点がある。従って水晶などのＱ値が高い振動子では、図１０（Ａ）に示すように、電源投入後、定常発振状態になるまでに時間がかかる。このため図１０（Ｂ）のＥ１に示すように、検出側の感度が、所望の感度特性である仕様感度に達するまでに時間を要する（例えば２００〜１０００ｍｓ）。即ち水晶振動子は、高安定であるが起動特性の点で劣る。そして起動特性が劣ると、水晶振動子等のジャイロセンサを組み込んだ電子機器において、以下のような問題が生じる。
【００７９】
例えば、手ぶれ補正レンズを有し、ジャイロセンサがレンズに組み込まれるデジタルスチルカメラでは、シャッターを押した瞬間からレンズに対して電源が供給される場合がある。この場合に、ジャイロセンサの起動時間が長いと、手ぶれ補正が間に合わなくなるおそれがある。またカーナビゲーションシステムでは、ＧＰＳによる衛星補足前は、ジャイロセンサ、車速センサなどを用いて位置情報を取得する。従って、ジャイロセンサの起動時間が長いと、位置情報を取得するまでに時間を要してしまう。
【００８０】
また携帯型電子機器にジャイロセンサを組み込んだ場合には、ジャイロセンサは電池によって電源が供給される。従って、ジャイロセンサの消費電力をできるだけ減らし、電池の寿命を長くする必要がある。このため、角速度の検出を行わない期間はジャイロセンサへの電源供給を停止し、ジャイロセンサを使用する期間のみ電池からの電源を供給するという省電力手法を採用することが望ましい。しかしながら、ジャイロセンサの起動時間が長いと、このような省電力手法の実現が難しくなってしまう。
【００８１】
このような問題を解決するために本実施形態では、駆動振幅に逆比例して検出側のゲインを可変に制御する手法を採用している。即ち図１、図４の検出側のゲイン制御回路８０が、駆動振幅に比例した制御電圧ＶＣを駆動回路４０から受け、制御電圧ＶＣに基づいてゲイン調整を行う。即ち駆動振幅が仕様振幅に達する前でも、ジャイロ信号の感度が仕様感度と等しくなるように、制御電圧ＶＣに基づき検出側のゲインを可変に制御して、感度補正を行う。
【００８２】
例えばゲイン制御回路８０（ゲインコントロールアンプＧＣＡＢ）は、駆動振幅に反比例するようにゲインを制御し、そのゲインＫＢは下式のように表せる。
【００８３】
ＫＢ＝ｃ０＋ｃ１／ＶＣ        （６）
そして定常発振状態時の制御電圧をＶＣ＝ＶＣ０とすると、定常発振状態時のゲインＫＢ０は下式のように表せる。
【００８４】
ＫＢ０＝ｃ０＋ｃ１／ＶＣ０    （７）
図７（Ａ）に示すように、ゲイン制御回路８０（ＧＣＡＢ）の出力範囲やＡＧＮＤと基準電圧Ｖｒ１の設定によって、制御電圧ＶＣは下限範囲においてＶＣｍｉｎに飽和している。そして図１１（Ａ）のＦ１に示すように、制御電圧がＶＣ＝ＶＣｍｉｎであるＴ０〜Ｔ３の期間では、ゲイン制御回路８０のゲインはＫＢ＝ＫＢｍａｘになる。そして時間Ｔ３になり、発振の振幅が成長し制御電圧ＶＣがＶＣｍｉｎから増加すると、図１１（Ａ）のＦ２に示すように、駆動振幅に相当する制御電圧ＶＣに反比例してゲインＫＢが変化する。
【００８５】
一方、感度については図１１（Ｂ）のＦ３に示すように、Ｔ０〜Ｔ３の期間において上昇して仕様感度に近づく。即ち本実施形態では、ゲイン制御回路８０によるゲイン制御により、感度を仕様感度に近づける補正が行われている。そしてＦ４に示すように時間Ｔ３において感度は仕様感度と等しくなる。このように感度が仕様感度に等しくなると、システム側は検出装置３０の出力を適正に使用することが可能になる。
【００８６】
例えば図１０（Ａ）のように振動子のＱ値が高く、発振の振幅の成長が遅い場合には、図１１（Ｂ）のＦ５に示すように、感度が仕様感度に等しくなるまでに長い時間を要してしまう。従って検出装置３０の出力が適正な感度になるまでに時間がかかり、起動時間が遅くなってしまう。
【００８７】
これに対して本実施形態では図１１（Ｂ）のＦ３、Ｆ４に示すように、駆動振幅が仕様振幅に達する前の期間（振動子の発振が定常発振状態になる前の期間）において、検出回路６０の感度を仕様感度に近づける感度補正が行われる。従って、振動子が定常発振状態になる前の期間においても、適正な感度の出力電圧ＶＳＱを得ることができ、起動時間を短縮できる。
【００８８】
例えば起動時間を短縮化する手法として、駆動回路４０の回路構成を工夫して、定常発振状態になるまでの時間を短縮化する手法が考えられるが、この手法には限界がある。また定常発振状態になるまでの時間を短縮しても、検出回路６０の出力電圧ＶＳＱの感度が仕様感度に早く近づかなければ、この出力電圧ＶＳＱを使用して処理を行うシステム側にとっては、あまり意味がない。
【００８９】
この点、本実施形態では、振動子が定常発振状態になる前の期間（Ｔ２よりも前の期間）において、感度を仕様感度に近づける補正が行われる。従ってシステム側は、定常発振状態になる前に、検出装置３０の出力電圧ＶＳＱを用いて各種の処理を行うことが可能になり、利便性を向上できる。即ちシステム側は、定常発振状態の前においても、ジャイロが静止状態なのか回転状態なのかだけを知りたい場合や、Ｓ／Ｎが悪く分解能が低くても大まかな検出結果だけでも知りたい場合がある。このような場合にも本実施形態によれば、システム側は、定常発振状態の前においても、感度補正された出力電圧ＶＳＱを用いて、静止状態なのか回転状態なのかを判断したり、大まかな検出結果を判断して、種々の処理を行うことが可能になる。
【００９０】
以上のように本実施形態によれば、水晶などのＱ値が高い振動子を用いて、通常状態での安定動作を実現しながら、高速起動も可能になり、安定動作と高速起動を両立できる。即ち、これまでは起動時間が長いために水晶振動子を使用できなかったアプリケーションにおいても、高安定の水晶振動子を使用することが可能になる。また本実施形態によれば回路を小規模化でき、コストダウンを実現できると共に、高速起動を利用した低消費電力化も実現できるようになる。
【００９１】
なお上式（４）、（６）に示すように、駆動側のゲイン制御回路５４（ＧＣＡＡ）と検出側のゲイン制御回路８０（ＧＣＡＢ）は、そのゲインＫＡ、ＫＢの式がほぼ同様になる。この場合に、振動子のＱ値のために、駆動側のゲイン制御回路５４のゲインＫＡの設定に対して、実際の振幅が追従するためにタイムラグがある。一方、検出側のゲイン制御回路８０のゲインＫＢの設定は、直ちに検出側の信号振幅の増幅に反映されるため、正常な動作を保証できる。
【００９２】
４．第１の変形例
図１２（Ａ）に本実施形態の第１の変形例を示す。この第１の変形例では、検出回路６０は、検出信号（ジャイロ信号）のオフセット調整を行うオフセット調整回路９０を含む。そしてゲイン制御回路８０は、このオフセット調整回路９０の前段側に設けられる。
【００９３】
ここでオフセット調整回路９０は、Ｄ／Ａ変換回路９２と加算回路（加減算回路）９４を含む。Ｄ／Ａ変換回路９２は、オフセット（初期オフセット）の調整データＤＤＡをアナログのオフセット調整電圧ＶＡに変換する。
【００９４】
加算回路９４は、入力信号ＶＳ５の電圧に対して、Ｄ／Ａ変換回路９２からの調整電圧ＶＡを加算する。この加算回路９４は、ノードＮＥ５とＮＥ６、ＮＥ１、ＮＥ２の間にそれぞれ設けられた抵抗ＲＥ１、ＲＥ２、ＲＥ３を含む。また、その反転入力端子にノードＮＥ５が接続され、その非反転入力端子にＡＧＮＤのノードが接続されるオペアンプＯＰＥ２を含む。
【００９５】
例えば本実施形態では、ジャイロセンサの製造後に検出装置３０の出力電圧ＶＳＱをモニタする。そしてＶＳＱを基準出力電圧に一致させるためのオフセット調整データを、図示しない不揮発性メモリ等に書き込む。そしてこの不揮発性メモリ等に書き込まれた調整データＤＤＡがＤ／Ａ変換回路９２に入力され、Ｄ／Ａ変換回路９２は、ＤＤＡに応じたオフセットの調整電圧ＶＡを出力する。すると、加算回路９４は、この調整電圧ＶＡを、入力信号ＶＳ５の電圧に加算することで、オフセット電圧を除去する調整を行う。この場合に図１２（Ａ）では、このオフセット調整回路９０は同期検波回路１００の前段側に設けられている。そしてオフセット調整回路９０のオペアンプＯＰＥ２が、同期検波回路１００用の反転増幅のオペアンプ（図４のＯＰＥ）として兼用されるため、回路を小規模化できる。
【００９６】
そして本実施形態では図１２（Ａ）に示すように、ゲイン制御回路８０がオフセット調整回路９０の前段側に設けられる。例えば図３（Ａ）で説明したように、振動子からの検出信号には、所望信号と不要信号（機械漏れ、静電漏れ）が混在する。そしてオフセットの原因となる不要信号（不要波）も、駆動振幅とほぼ比例関係にあるため、所望信号と同様にゲイン調整を行わないと、オフセットがずれる可能性がある。即ちオフセット調整回路９０の後段側にゲイン制御回路８０を設け、オフセット調整後にゲインを調整すると、調整したはずのオフセットがずれてしまう。
【００９７】
この点、図１２（Ａ）では、ゲイン制御回路８０がオフセット調整回路９０の前段側に設けられ、仕様感度に感度が設定された状態でオフセット調整ができるため、上述のようなオフセットがずれてしまうという問題を防止できる。
【００９８】
また図１２（Ａ）では、同期検波回路１００の前段側に、感度調整を行うゲイン制御回路８０が設けられている。このようにすれば、ＤＣ信号ではなく、周波数ｆｄの信号の状態でゲイン調整が行われるようになる。従って、周波数が高いほど小さくなるフリッカノイズ（１／ｆノイズ）の悪影響を最小限に抑えることができる。またゲイン制御回路８０自体に発生したノイズは、図３（Ｂ）に示すように同期検波によりｆｄの周波数帯域に現れ、フィルタ部１１０により除去できる。従って、ゲイン制御回路８０自体に発生したノイズの悪影響も低減できる。更に、フィルタ部１１０の後段側にゲイン制御回路を設ける場合に比べて、ゲイン制御回路８０の前段側の回路ブロックの数が減るため、これらの回路ブロックのノイズをゲイン制御回路８０が増幅することによるＳ／Ｎ比の劣化を、最小限に抑えることができる。
【００９９】
なお図１２（Ａ）では、オフセット調整回路９０はゲイン制御回路８０と同期検波回路１００の間に設けられているが、図１２（Ｂ）のように同期検波回路１００の後段側にオフセット調整回路９１を設けてもよい。
【０１００】
５．第２の変形例
図１３に本実施形態の第２の変形例を示す。第２の変形例では図１、図４の構成に対して判定回路１２０が更に設けられている。この判定回路（モニタ回路）１２０は、駆動振幅検出回路５２からの制御電圧ＶＣを判定電圧Ｖｒ１やＶｒ２と比較し、振動子１０が定常発振状態なのか発振起動過程なのかを少なくとも知らせる判定情報を出力する。即ち感度出力の信頼性の無効・取りあえず有効・有効の判定を行って、判定結果を出力する。
【０１０１】
具体的には判定回路１２０は、制御電圧ＶＣを第１の判定電圧Ｖｒ１と比較する。そして比較結果に基づいて振動子１０が定常発振状態であると判定した場合には、第１の判定モニタ信号ＤＥＴ１を第１の出力端子（第１のパッド）に出力する。即ち信号ＤＥＴ１をアクティブにする。また制御電圧ＶＣを第２の判定電圧Ｖｒ２と比較する。そして比較結果に基づいて振動子１０が発振起動過程であると判定した場合には、第２の判定モニタ信号ＤＥＴ２を第２の出力端子（第２のパッド）に出力する。即ち信号ＤＥＴ２をアクティブにする。
【０１０２】
なお信号ＤＥＴ２がアクティブになると、検出装置３０の出力に設けられたスイッチング素子ＳＥ３がＶｎｕｌｌ側に接続される。これにより、検出装置３０の出力が無効電圧Ｖｎｕｌｌ（角速度０に相当する低電圧）に設定され、検出装置３０の出力が無効であることがシステム側に知らされる。
【０１０３】
また、駆動回路４０での駆動振幅は仕様振幅に達していないがゲイン制御回路８０により感度補正が行われていることを知らせる判定情報を出力するようにしてもよい。即ちこのような判定情報として、第３の判定モニタ信号ＤＥＴ３を第３の出力端子に出力する。
【０１０４】
例えば図１４に示すように判定回路１２０は、制御電圧がＶＣ＜Ｖｒ２であると判定した場合には、第２の判定モニタ信号ＤＥＴ２をアクティブにする。これにより、振動子１０が発振起動過程であり、検出装置３０の出力が無効であることがシステム側に知らされる。
【０１０５】
また制御電圧がＶｒ１−Ｖｒ１ｄ＜ＶＣ＜Ｖｒ１＋Ｖｒ１ｄであると判定した場合には、第１の判定モニタ信号ＤＥＴ１をアクティブにする。これにより、振動子１０が定常発振状態（図１０（Ａ）のＴ２以降）であり、検出装置３０の出力が有効であることがシステム側に知らされる。
【０１０６】
また制御電圧がＶｒ２＜ＶＣ＜Ｖｒ１−Ｖｒ１ｄ又はＶＣ＞Ｖｒ１＋Ｖｒ１ｄであると判定した場合には、第３の判定モニタ信号ＤＥＴ３をアクティブにする。これにより、ゲイン制御回路８０により感度補正が行われている最中であり、検出装置３０の出力が取りあえず有効であることがシステム側に知らされる。
【０１０７】
なお図１３、図１４では、判定情報として判定モニタ信号ＤＥＴ１、ＤＥＴ２、ＤＥＴ３を出力端子（ＩＣのパッド）に出力しているが、判定情報はこれに限定されない。例えば検出装置３０に判定モニタ用のレジスタを設け、このレジスタに対して、ＤＥＴ１に相当する出力有効フラグ、ＤＥＴ２に相当する出力無効フラグなどを設定し、判定情報をシステム側に伝えてもよい。
【０１０８】
さて図１５では、ＶＣ＜ＶＣｍａｘであることは直接判別できないため、判定電圧Ｖｒ２（Ｖｒ２＜ＶＣｍａｘ）を用意している。そしてＶＣ＜Ｖｒ２である場合には、発振が起動過程であり、検出装置３０の出力は未だ信頼できないとして、出力無効を知らせる信号ＤＥＴ２がアクティブになる。即ち図１５のＴ０〜Ｔ４の期間は発振起動過程であると判定し、これをシステム側に伝える。このようにすればシステム側は、信号ＤＥＴ２をモニタするだけで、検出装置３０の出力が無効であることを判断でき、無効状態の出力を取り込んでしまう事態を防止できる。
【０１０９】
また図１５においてＶＣ＞Ｖｒ２になると、感度補正が行われており、検出装置３０の出力は取りあえず有効であることを知らせる信号ＤＥＴ３がアクティブになる。即ちＴ４〜Ｔ２の期間では、感度補正が行われているため、図１１（Ｂ）のＦ４に示すように感度は仕様感度に等しくなっている。但し図１０（Ａ）に示すようにＴ３〜Ｔ２の期間では、振動子は定常発振状態になっていないため、駆動振幅は仕様振幅に達していない。従って、通常状態よりもＳ／Ｎ比が悪化しており、分解能が低下している。
【０１１０】
しかしながら、アプリケーションよっては、Ｓ／Ｎ比が多少悪化していても、取りあえずの角速度を得たい場合や、０点（静止時）出力レベルを得たい場合がある。このような場合に、信号ＤＥＴ３がアクティブになれば、システム側は、検出装置３０の出力が取りあえず有効であると判断して、検出装置３０の出力を用いた種々の処理を行うことが可能になる。
【０１１１】
また図１５においてＶＣがＶｒ１になると、検出装置３０の出力が有効であることを知らせる信号ＤＥＴ１が、アクティブになる。即ちＴ２以降の期間では、図１０（Ａ）に示すように振動子１０が定常発振状態になっており、検出装置３０の出力が正常状態であることが、システム側に知らされる。
【０１１２】
このように本実施形態では、振動子１０の発振状態のモニタ機能を検出装置３０に持たせることで、システム側の利便性を大幅に向上することに成功している。
【０１１３】
図１６（Ａ）に判定回路１２０の構成例を示す。この判定回路１２０は、コンパレータＣＭＰ１、ＣＭＰ２を含む。コンパレータＣＭＰ１は、その非反転入力端子に制御電圧ＶＣが入力され、その反転入力端子に判定電圧Ｖｒ１が入力される。そしてコンパレータＣＭＰ１はヒステリシス特性を有するため、図１４に示すようにＶｒ１−Ｖｒ１ｄ＜ＶＣ＜Ｖｒ１＋Ｖｒ１ｄであるか否かを判断して、判定モニタ信号ＤＥＴ１を出力できる。
【０１１４】
コンパレータＣＭＰ２は、その反転入力端子に制御電圧ＶＣが入力され、その非反転入力端子に判定電圧Ｖｒ２が入力される。従って図１４に示すようにＶＣ＜Ｖｒ２であるか否かを判断して、判定モニタ信号ＤＥＴ２を出力できる。
【０１１５】
なお判定モニタ信号ＤＥＴ３についても生成する場合には、図１６（Ｂ）に示すように、コンパレータＣＭＰ１、ＣＭＰ２の出力が入力されるノア回路ＮＯＲなどのロジック回路を設ければよい。例えば図１６（Ｂ）では、信号ＤＥＴ１、ＤＥＴ２が共に非アクティブ（ｌレベル）である場合には、信号ＤＥＴ３がアクティブになり、検出装置３０の出力が取りあえず有効であることがシステム側に知らされる。
【０１１６】
６．電子機器
図１７に本実施形態の検出装置３０を含むジャイロセンサ５１０（広義にはセンサ）と、ジャイロセンサ５１０を含む電子機器５００の構成例を示す。なお電子機器５００、ジャイロセンサ５１０は図１７の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。また本実施形態の電子機器５００としては、デジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯電話機、カーナビゲーションシステム、ロボット、ゲーム機、携帯型情報端末等の種々のものが考えられる。
【０１１７】
電子機器５００はジャイロセンサ５１０と処理部５２０を含む。またメモリ５３０、操作部５４０、表示部５５０を含むことができる。処理部（ＣＰＵ、ＭＰＵ等）５２０はジャイロセンサ５１０等の制御や電子機器５００の全体制御を行う。また処理部５２０は、ジャイロセンサ５１０により検出された角速度情報（物理量）に基づいて処理を行う。例えば角速度情報に基づいて、手ぶれ補正、姿勢制御、ＧＰＳ自律航法などのための処理を行う。メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）５３０は、制御プログラムや各種データを記憶したり、ワーク領域やデータ格納領域として機能する。操作部５４０はユーザが電子機器５００を操作するためのものであり、表示部５５０は種々の情報をユーザに表示する。本実施形態の検出装置３０によれば、電子機器５００に組み込まれるジャイロセンサ５１０として、小型のセンサを採用できる。これにより、電子機器５００のコンパクト化、低コスト化を実現できる。
【０１１８】
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態及び変形例の全ての組み合わせも、本発明の範囲に含まれる。また振動子の構造や、検出装置、駆動回路、検出回路、センサ、電子機器の構成及び動作も、本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。例えば図１３で説明した判定情報を出力する発明では、図１、図４で説明した駆動振幅に応じて検出側のゲインを制御する手法を採用しなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本実施形態の検出装置の構成例。
【図２】図２（Ａ）、図２（Ｂ）は振動子の説明図。
【図３】図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は周波数スペクトラムの説明図。
【図４】検出装置の詳細な構成例。
【図５】図５（Ａ）〜図５（Ｃ）はＩ／Ｖ変換回路、差動増幅回路等の構成例。
【図６】ゲインコントロールアンプの構成例。
【図７】図７（Ａ）、図７（Ｂ）は駆動振幅−制御電圧、制御電圧−ゲインの関係を示す図。
【図８】図８（Ａ）、図８（Ｂ）は振動子の発振過程や感度の変化についての説明図。
【図９】感度についての説明図。
【図１０】図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）はＱ値が高い振動子の発振過程や感度の変化についての説明図。
【図１１】図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）は本実施形態のゲイン制御手法の説明図。
【図１２】図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）は本実施形態の第１の変形例の構成例。
【図１３】本実施形態の第２の変形例の構成例。
【図１４】第２の変形例の判定手法の説明図。
【図１５】第２の変形例の判定手法の説明図。
【図１６】図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）は判定回路の構成例。
【図１７】電子機器、ジャイロセンサの構成例。
【符号の説明】
【０１２０】
２、４  駆動端子、６、８  検出端子、１０  振動子、１１、１２  駆動側振動子、
１６、１７  検出側振動子、３０  検出装置、４０  駆動回路、４２  増幅回路、
４３  Ｉ／Ｖ変換回路、４４  位相調整回路、４６  ２値化回路、５０  ＡＧＣ回路、
５２  駆動振幅検出回路、５４  ゲイン制御回路、６０  検出回路、７０  増幅回路、
７２、７４  Ｑ／Ｖ変換回路、７６  差動増幅回路、８０  ゲイン制御回路、
１００  同期検波回路、１００  同期検波回路、１１０  フィルタ部、
１１２  プリフィルタ、１１４  ポストフィルタ、１２０  判定回路、
５００  電子機器、５１０  ジャイロセンサ、５２０  処理部、５３０  メモリ、
５４０  操作部、５５０  表示部
【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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