(57)【要約】【課題】防振部材という特別な部品を必要としなくても、角速度が生じていないのにも関わらず角速度が生じたようなセンサ出力を発生してしまうことを防止する。【解決手段】  ジャイロ出力を得るときと加速度検出を行うときとをスイッチ１５０ａ〜１５０ｃおよび時分割切り替え回路１５１によって切り替え、ジャイロセンサ１が加速度出力を発生しているか否かを検出する。そして、加速度出力が検出された場合に、それに基づいて駆動電圧発生回路１２１が発生させる駆動電圧を補正し、ジャイロセンサ１に対して加速度出力をキャンセルする。これにより、ジャイロセンサ１の加速度出力をキャンセルでき、角速度が生じていないのにも関わらず角速度が生じたようなセンサ出力を発生してしまうことを防止できる。【選択図】図１
2007285958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板（２）と、
前記支持基板（２）上において、前記支持基板（２）に支持されるように形成され、前記支持基板（２）における基板面と水平方向に変位可能となっている駆動用の可動電極（３１、４１）と角速度検出用の可動電極（３８、４８）とを有する可動部（３１、３４、３５、３６、３８、４１、４４、４５、４６、４８）と、前記支持基板（２）上において、前記支持基板（２）に固定されて支持され、前記駆動用の可動電極（３１、４１）に対向する駆動用の固定電極（３０、４０）と、前記角速度検出用の可動電極（３８、４８）に対向する角速度検出用の固定電極（３７、４７）とを有する固定部（３０、３８、４０、４８）と、を備えた振動子（３、４）を含み、
前記振動子（３、４）における前記駆動用の固定電極（３０、４０）と前記駆動用の可動電極（３１、４１）との間に駆動電圧を印加することにより、前記可動部の少なくとも一部（３１、３４、４１、４４、）を前記支持基板（２）における前記基板面と水平な一方向に振動させると共に、
前記可動部の少なくとも一部（３１、３４、４１、４４、）に対して角速度が印加されたときに、この角速度によって発生するコリオリ力によって前記可動部の少なくとも一部（３１、３４、４１、４４）を前記振動方向と垂直な一方向に振動させることで、前記角速度検出用の可動電極（３８、４８）および固定電極（３７、４７）との間に形成される容量を変化させ、この容量の変化に基づいて前記角速度に応じたジャイロ出力を発生させるように構成された角速度センサであって、
前記角速度検出用の可動電極（３８、４８）および固定電極（３７、４７）との間に形成される容量の変化に応じた信号を角速度検知信号とし、該角速度検知信号を信号処理することで前記ジャイロ出力を得る角速度検知回路（１３０）と、
前記角速度検出用の可動電極（３８、４８）および固定電極（３７、４７）との間に形成される容量の変化に応じた信号を加速度検知信号とし、該加速度検知信号を信号処理することで加速度出力を得る加速度検知回路（１４０）と、
前記角速度検出用の可動電極（３８、４８）および固定電極（３７、４７）との間に形成される容量の変化を示す信号を前記角速度検知回路（１３０）に伝えるか、前記加速度検知回路（１４０）に切り替えるかの切り替えを行うスイッチ（１５０ａ〜１５０ｃ）および切り替え回路（１５１）とを備え、
前記加速度検知回路（１４０）により得た前記加速度出力に基づいて、前記駆動用の固定電極（３０、４０）と前記駆動用の可動電極（３１、４１）との間に印加する前記駆動電圧を補正し、前記加速度をキャンセルすることを特徴とするジャイロセンサのセンサ回路。
【請求項２】
前記振動子（３、４）は、１対の左右振動子（３、４）を含み、
前記左側振動子（３）と前記右側振動子（４）は共に、これら左右振動子（３、４）を構成する各構成要素が左半分と右半分とで対称となる左右対称構造で構成されており、
前記左右振動子（３、４）それぞれにおける前記駆動用の固定電極（３０、４０）と前記駆動用の可動電極（３１、４１）との間に前記駆動電圧を印加することにより、前記可動部の少なくとも一部（３１、３４、４１、４４、）を前記支持基板（２）における前記基板面と水平な一方向に振動させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のジャイロセンサのセンサ回路。
【請求項３】
前記切り替え回路は、予め決められた周期で前記スイッチ（１５０ａ〜１５０ｃ）のオン・オフを制御する時分割切り替え回路（１５１）であることを特徴とする請求項１に記載のジャイロセンサのセンサ回路。
【請求項４】
前記支持基板（２）には、前記駆動電圧を印加するための駆動用パッド（３０ｃ、４０ｃ）に加えて加速度検知回路（１４０）にて得た前記加速度出力に応じた電圧を印加するためのパッドを備え、このパッドに対して前記加速度出力に応じた電圧を印加することで、前記駆動用の固定電極（３０、４０）と前記駆動用の可動電極（３１、４１）との間に印加する前記駆動電圧を補正し、前記加速度をキャンセルすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のジャイロセンサのセンサ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両などの角速度の検出を行うジャイロセンサのセンサ回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両などの角速度の検出を行うジャイロセンサが知られている。このジャイロセンサでは、外部からの衝撃などによる加速度の入力により、角速度が入力されていないのにも関わらず、センサ出力を発生させてしまうことがある。センサ出力は、一般的に左右対称な２つの振動子がジャイロセンサにおいては、理想的には２つの振動子が同じように動くようにすることで加速度の影響をキャンセルするようにしているが、このような２つの振動子を有するジャイロセンサであっても、実際には２つの振動子が完全に同じ形にならないため、左右のアンバランスが生じ、その結果、加速度の入力によって上記のような不具合を発生させてしまう。このため、このような衝撃に対して振動してしまわないように、ジャイロセンサに対して防振構造を備えることが検討されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、ジャイロセンサのパッケージに防振部材としての防振ゴムを設け、この防振ゴムによってセンサ素子を支持することで、外部からの衝撃などによって不必要な振動を吸収するようにしている。また、加速度の入力による振動を減衰させるために、シリコンオイルを使用するという方法もある。
【特許文献１】特開２０００−５５６６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、防振部材という特別な部品が必要となり、ジャイロセンサの構成の複雑化、ひいてはジャイロセンサの製造コストの増大を招くことになる。
【０００５】
本発明は上記点に鑑みて、防振部材という特別な部品を必要としなくても、角速度が生じていないのにも関わらず角速度が生じたようなセンサ出力を発生してしまうことを防止できるジャイロセンサのセンサ回路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】
【０００６】
上記目的を達成すべく、本発明では、角速度検出用の可動電極（３８、４８）および固定電極（３７、４７）との間に形成される容量の変化に応じた信号を角速度検知信号とし、該角速度検知信号を信号処理することでジャイロ出力を得る角速度検知回路（１３０）と、角速度検出用の可動電極（３８、４８）および固定電極（３７、４７）との間に形成される容量の変化に応じた信号を加速度検知信号とし、該加速度検知信号を信号処理することで加速度出力を得る加速度検知回路（１４０）と、角速度検出用の可動電極（３８、４８）および固定電極（３７、４７）との間に形成される容量の変化を示す信号を角速度検知回路（１３０）に伝えるか、加速度検知回路（１４０）に切り替えるかの切り替えを行うスイッチ（１５０ａ〜１５０ｃ）および切り替え回路（１５１）とを備え、加速度検知回路（１４０）にて得た加速度出力に基づいて、駆動用の固定電極（３０、４０）と駆動用の可動電極（３１、４１）との間に印加する駆動電圧を補正し、加速度をキャンセルすることを特徴としている。
【０００７】
このように、ジャイロ出力を得るときと加速度検出を行うときとをスイッチ（１５０ａ〜１５０ｃ）および切り替え回路（１５１）によって切り替え、ジャイロセンサ（１）が加速度出力を発生しているか否かを検出するようにしている。そして、加速度出力が検出された場合に、それに基づいて駆動用の固定電極（３０、４０）と駆動用の可動電極（３１、４１）との間に印加する駆動電圧を補正し、ジャイロセンサ（１）に対して加速度出力をキャンセルするようにしている。これにより、ジャイロセンサ（１）の加速度出力をキャンセルでき、角速度が生じていないのにも関わらず角速度が生じたようなセンサ出力を発生してしまうことを防止できる。
【０００８】
このような特徴は、例えば、振動子（３、４）が１対の左右振動子（３、４）を含んだ構成とされ、左側振動子（３）と右側振動子（４）が共に、これら左右振動子（３、４）を構成する各構成要素が左半分と右半分とで対称となる左右対称構造で構成されており、左右振動子（３、４）それぞれにおける駆動用の固定電極（３０、４０）と駆動用の可動電極（３１、４１）との間に駆動電圧を印加することにより、可動部の少なくとも一部（３１、３４、４１、４４、）を支持基板（２）における基板面と水平な一方向に振動させるように構成されるようなジャイロセンサに適用することができる。
【０００９】
また、切り替え回路としては、予め決められた周期でスイッチ（１５０ａ〜１５０ｃ）のオン・オフを制御する時分割切り替え回路（１５１）を用いることができる。
【００１０】
また、駆動用の固定電極（３０、４０）と駆動用の可動電極（３１、４１）との間に印加する駆動電圧の補正に関しては、例えば、支持基板（２）に対して駆動電圧を印加するための駆動用パッド（３０ｃ、４０ｃ）に加えて加速度検知回路（１４０）にて得た加速度出力に応じた電圧を印加するためのパッドを備え、このパッドに対して加速度出力に応じた電圧を印加することで行うことができる。
【００１１】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１３】
（第１実施形態）
本発明の一実施形態を適用した容量型の角速度センサとしての静電駆動・容量検出型マイクロジャイロセンサ（以下、単にジャイロセンサと省略する）の模式図を図１に示すと共に、図２に、図１のＡ−Ａ断面図を示す。以下、これらの図を参照して、本実施形態のジャイロセンサについて説明する。
【００１４】
図１に示すように、ジャイロセンサ１は、半導体からなる支持基板２上において、２つの振動子３、４を備えて構成されている。図１における紙面左側の振動子が左側振動子３、紙面右側の振動子が右側振動子４であり、これら各振動子３、４が左右対称構造で構成されている。
【００１５】
以下、左右振動子３、４の構造について説明するが、各振動子３、４の構造は全く同じであるため、ここでは左側振動子３の構造に関して説明し、右側振動子４の構造に関しては省略する。
【００１６】
左側振動子３は、駆動用の固定電極３０および可動電極３１、振動検出用の固定電極３２および可動電極３３、錘部３４、検出梁３５、駆動梁３６、角速度検出用の固定電極３７および可動電極３８を有し、これら各構成要素が枠部３９によって囲まれた構成となっている。そして、これら各構成要素が紙面左半分と右半分とで対称となる左右対称構造で構成されている。これら各構成要素のうち、駆動用の固定電極３０、駆動振動検出用の固定電極３２、角速度検出用の固定電極３７および枠部３９は、支持基板２に対して固定された固定部に相当するものである。また、駆動用の可動電極３１、振動検出用の可動電極３３、錘部３４、検出梁３５、駆動梁３６および角速度検出用の可動電極３８は、支持基板２の基板面に平行な方向に対して動くことができる可動部に相当するものである。
【００１７】
駆動用の固定電極３０は、左側振動子３の略中央位置において、上下２つずつ、合計４つ備えられている。各固定電極３０は、図２に示されるように支持基板２に対して固定されるように支持されている、図１に示されるように枠部３９より内側において二股に別れた形状とされている。そして、二股に別れた各部に、基体部３０ａと櫛歯部３０ｂが備えられた構成となっている。基体部３０ａは、紙面上下方向を長手方向として左側振動子３の中央部に向けて延設されており、櫛歯部３０ｂは、基体部３０ａの一側面において基体部３０ａの長手方向と垂直な方向に複数本突き出した状態で設けられている。また、各固定電極３０は、枠部３９に備えられた駆動用パッド３０ｃに電気的に接続されており、この駆動用パッド３０ｃを通じて、駆動用電圧が印加されるようになっている。
【００１８】
駆動用の可動電極３１は、左側振動子３の略中央位置において、駆動用の固定電極３０の各基体部３０ａと対向するように、上下４つずつ、合計８つ備えられている。この駆動用の可動電極３１は、図２に示されるように支持基板２に対してフローティング状態とされ、図１に示されるように錘部３４と一体化されている。各可動電極３１は、基体部３１ａと櫛歯部３１ｂを備えた構成となっている。基体部３１ａは、紙面上下方向を長手方向として錘部３４から左側振動子３の上下に向けて延設されており、櫛歯部３１ｂは、基体部３１ａの一側面、具体的には固定電極３０における櫛歯部３０ｂと対向する面において基体部３１ａの長手方向と垂直な方向に複数本突き出した状態で設けられている。このため、各可動電極３１の櫛歯部３１ｂと各固定電極３０の櫛歯部３０ｂとが、所定間隔を空けて交互に配置された状態となっている。
【００１９】
駆動振動検出用の固定電極３２は、駆動用の固定電極３０および可動電極３１よりも外側の位置において、上下２つずつ、合計４つ備えられている。各固定電極３２は、図２に示されるように支持基板２に対して固定されるように支持されている。そして、各固定電極３２は、基体部３２ａと櫛歯部３２ｂを備えて構成されている。基体部３２ａは、紙面上下方向を長手方向として左側振動子３の中央部に向けて延設されており、櫛歯部３２ｂは、基体部３２ａの先端部の一側面において基体部３２ａの長手方向と垂直な方向に複数本突き出した状態で設けられている。また、各固定電極３２は、枠部３９に備えられた振動検出用パッド３２ｃに電気的に接続されており、この振動検出用パッド３２ｃを通じて、固定電極３２の電位を測ることができるようになっている。
【００２０】
駆動振動検出用の可動電極３３は、錘部３４の両側に配置され、駆動振動検出用の固定電極３２の各基体部３２ａと対向するように、上下２つずつ、合計４つ備えられている。各可動電極３３は、図２に示されるように支持基板２に対してフローティング状態とされ、図１に示されるように錘部３４と一体化されている。各可動電極３３は、基体部３３ａと櫛歯部３３ｂを備えた構成となっている。基体部３３ａは、紙面上下方向を長手方向として錘部３４から左側振動子３の上下に向けて延設されており、櫛歯部３３ｂは、基体部３３ａの一側面、具体的には固定電極３２における櫛歯部３２ｂと対向する面において基体部３３ａの長手方向と垂直な方向に複数本突き出した状態で設けられている。このため、各可動電極３３の櫛歯部３３ｂと各固定電極３２の櫛歯部３２ｂとが、所定間隔を空けて交互に配置された状態となっている。
【００２１】
錘部３４は、駆動用の各固定電極３０の間に配置されている。この錘部３４は、紙面左右方向を長手方向として延設されており、支持基板２に対してフローティング状態とされている。
【００２２】
検出梁３５は、左側振動子３における略四隅に配置されている。この検出梁３５は、支持基板２に対する片持梁とされ、枠部３９側から延設された支持部３５ｂによって支持基板２に支持されている。これにより、可動部を構成する各要素が支持基板２に対して支持されている。この検出梁３５は、支持部３５ｂを介して角速度検出用のパッド３５ａと電気的に接続されている。この角速度検出用のパッド３５ａを通じて、駆動用の可動電極３１、駆動振動検出用の可動電極３３、および、角速度検出用の可動電極３８に対して所定電圧が印加できるようになっている。
【００２３】
駆動梁３６は、振動検出用の可動電極３３と角速度検出用の可動電極３８を接続するもので、紙面上下方向を長手方向とする複数本の梁部を備えて構成されている。そして、複数本の梁部によって紙面左右方向に振動検出用の可動電極３３を移動させられるようになっている。このため、振動検出用の可動電極３３と一体化された錘部３４、さらにはこの錘部３４と一体化された駆動用の可動電極３１が紙面左右方向に移動できるようになっている。
【００２４】
角速度検出用の固定電極３７は、左側振動子３における左右両側において、上下２つずつ、合計４つ備えられている。各固定電極３７は、図２に示されるように支持基板２に対して固定されるように支持されている。そして、各固定電極３７は、基体部３７ａと櫛歯部３７ｂを備えて構成されている。基体部３７ａは、紙面上下方向を長手方向として左側振動子３の中央部に向けて延設されており、櫛歯部３７ｂは、基体部３７ａの一側面において基体部３７ａの長手方向と垂直な方向に複数本突き出した状態で設けられている。また、各固定電極３７は、枠部３９に備えられた角速度検出用パッド３７ｃに電気的に接続されており、この角速度検出用パッド３７ｃを通じて、角速度検出用の固定電極３７の電位が測れるようになっている。
【００２５】
角速度検出用の可動電極３８は、錘部３４の両側において、角速度検出用の各固定電極３７と対向するように１つずつ配置され、合計２つ備えられている。各可動電極３８は、図２に示されるように支持基板２に対してフローティング状態とされ、図１に示されるように錘部３４や駆動梁３６等と一体化されている。各可動電極３８は、基体部３８ａと櫛歯部３８ｂを備えた構成となっている。基体部３８ａは、紙面上下方向を長手方向として枠部３９における上側位置から下側位置に至るように延設されており、櫛歯部３８ｂは、基体部３８ａの一側面、具体的には固定電極３７における櫛歯部３７ｂと対向する面において基体部３８ａの長手方向と垂直な方向に複数本突き出した状態で設けられている。このため、各可動電極３８の櫛歯部３８ｂと各固定電極３７の櫛歯部３７ｂとが、所定間隔を空けて交互に配置された状態となっている。
【００２６】
枠部３９は、左右振動子３、４を囲むように構成されたもので、図２に示されるように支持基板２に固定されている。この枠部３９は、パッド３９ａを介して一定電位に保持されるようになっている。このような構成により、本実施形態のジャイロセンサ１が構成されている。
【００２７】
なお、右側振動子４に関しては、左側振動子３と全く同じ構成となっており、それぞれ、以下の対応関係となっている。駆動用の固定電極３０および可動電極３１は、固定電極４０および可動電極４１に対応する。振動検出用の固定電極３２および可動電極３３は、固定電極４２および可動電極４３に対応する。錘部３４は、錘部４４に対応し、検出梁３５は、検出梁４５に対応する。駆動梁３６は、駆動梁３６に対応し、角速度検出用の可動電極３７および固定電極３８は、可動電極４７および固定電極４８に対応する。そして、枠部３９は、枠部４９に対応する。また、右側振動子４の各部を構成する基体部４０ａや櫛歯部４０ｂなどの詳細構成に関しても、図中において、左側振動子３に関して付した参照符号の３０番代のものを４０番代に変更したものとして示してある。
【００２８】
続いて、本実施形態のジャイロセンサ１の駆動およびジャイロセンサ１の検出容量の変化の検出に用いられるセンサ回路について説明する。図３に、センサ回路１１０のブロック構成を示し、この図を参照して説明する。
【００２９】
図３に示すように、センサ回路１１０は、駆動回路１２０と角速度検知回路１３０とが備えられた構成とされている。
【００３０】
駆動回路１２０は、ジャイロセンサ１に備えられた各振動子３、４における駆動用の可動電極３１、４１を振動させるためのものである。この駆動回路１２０には、センサ駆動電源を含む駆動電圧発生回路１２１、Ｃ−Ｖ変換回路１２２、位相シフタ１２３および振幅一定制御部１２４が含まれている。
【００３１】
駆動電圧発生回路１２１は、センサ駆動電源からの電圧を昇圧することでジャイロセンサ１における駆動用の可動電極３１、４１を振動させるための電圧を形成するもので、駆動用の可動電極３１、４１を所定振幅かつ所定周波数で駆動するために、センサ駆動電源が発生させる電圧を昇圧し、所定の周波数の電圧を駆動電圧（駆動信号）として駆動用の可動電極３１、４１に対して出力する。具体的には、Ｃ−Ｖ変換回路１２２を介してフィードバックされる駆動電圧と振幅一定制御部１２４からの信号に基づいて、駆動電圧発生回路１２１が発生させる駆動電圧を調整するようになっている。
【００３２】
Ｃ−Ｖ変換回路１２２は、ジャイロセンサ１から、ジャイロセンサ１における駆動用の可動電極３１、４１の駆動振動に応じた検知信号（以下、駆動振動検知信号という）を受け取り、それを電圧変換するものである。このＣ−Ｖ変換回路１２２で電圧変換された駆動振動検知信号が振幅一定制御部１２４および位相シフタ１２３に入力されるようになっている。
【００３３】
位相シフタ１２３は、駆動電圧の位相を調整するためのものである。上記したようにフィードバックされる駆動振動検知信号に基づいて駆動電圧発生回路１２１により駆動電圧が形成されることになるため、駆動振動検知信号の位相が実際に駆動用の可動電極３１、４１に出力したい駆動電圧の位相とずれている。この位相のズレを修復するために、駆動振動検知信号の位相を調整し、駆動電圧の位相に合わせなければならない。このため、位相シフタ１２３によって、駆動振動検知信号の位相が補正され、その結果、それに基づいて形成される駆動電圧の位相が調整されるようになっている。これにより、駆動電圧の周波数がｆｄとされる。
【００３４】
振幅一定制御部１２４は、駆動振動検知信号から現在の駆動用の可動電極３１、４１の振幅を検知すると共に、その振幅が一定となるように補正するための信号を駆動電圧発生回路１２１に出力するものである。
【００３５】
また、角速度検知回路１３０は、ジャイロセンサ１の検出信号に基づいてセンサ出力を得るためのものである。この角速度検知回路１３０には、２つのＣ−Ｖ変換回路１３１、１３２と、差動増幅回路１３３と、同期検波回路１３４、ＬＰＦ１３５および０点・感度温特調整回路１３６が備えられている。
【００３６】
２つのＣ−Ｖ変換回路１３１、１３２は、一対の振動子３、４それぞれから、角速度検出用の可動電極３８、４８に対して角速度が加わったときに発生する振動に応じた検知信号（以下、角速度検知信号という）を受け取り、それを電圧変換するものである。これら各Ｃ−Ｖ変換回路１３１、１３２で電圧変換後の角速度検知信号が差動増幅回路１３３に入力されるようになっている。
【００３７】
差動増幅回路１３３は、各Ｃ−Ｖ変換回路１３１、１３２で電圧変換後の角速度検知信号の差動出力を発生させる。この差動増幅回路１３３の差動出力が同期検波回路１３４に入力されるようになっている。この差動増幅回路１３３の差動出力は、直流成分となる所定のオフセット電圧を含む交流信号となる。
【００３８】
同期検波回路１３４は、位相シフタ１２３によって調整された位相に基づいて、差動増幅回路１３３の差動出力から周波数ｆｄと同期する成分を通過させ、ＬＰＦ１３５に出力するものである。
【００３９】
ＬＰＦ１３５は、同期検波回路１３４を通過した後の信号のうち、所定周波数以下の成分のみを抽出するものである。このＬＰＦ１３５に信号を通過させているため、ＬＰＦ１３５のフィルタ定数に応じた時間遅れが生じることになる。
【００４０】
０点・感度温特調整回路１３６は、ＬＰＦ１３５を通過した後の信号にも、出力オフセットや感度の温度特性が含まれていることから、それを調整するものである。この０点・感度温特調整回路１３６で調整された後の信号が基本的にはセンサ出力として用いられる。
【００４１】
さらに、本実施形態のジャイロセンサ１のセンサ回路１１０には、加速度検出回路１４０が備えられていると共に、スイッチ１５０ａ〜１５０ｃおよび時分割切り替え回路１５１が備えられている。
【００４２】
加速度検出回路１４０は、ジャイロセンサ１に入力された加速度に応じた検出信号を出力する回路である。本実施形態では、加速度検出回路１４０は、Ｃ−Ｖ変換回路１４１を有した構成とされており、ジャイロセンサ１の一方向の変位を加速度に応じた変位として取り出し、それを加速度検知信号として、チャージアンプ回路１４１に入力することで、加速度に応じた出力を得るものである。
【００４３】
スイッチ１５０ａ〜１５０ｃは、ジャイロセンサ１と角速度検知回路３０における各Ｃ−Ｖ変換回路３１、３２との間、および、ジャイロセンサ１と加速度検知回路４０におけるＣ−Ｖ変換回路４１との間に備えられている。
【００４４】
時分割切り替え回路１５１は、これら各スイッチ１５０ａ〜１５０ｃのオン・オフを制御するためのものである。具体的には、時分割切り替え回路１５１は、所定のタイミング（例えば予め決めておいた時間間隔毎）に、ジャイロ出力を得る期間と加速度検出を行う期間との切り替えを行うもので、スイッチ１５０ａ〜１５０ｃに対して駆動信号を送ることで、それを行う。すなわち、時分割切り替え回路１５１は、ジャイロ出力を得る期間には、スイッチ１５０ａ、１５０ｂをオン、スイッチ１５０ｃをオフさせ、加速度出力を得る期間には、スイッチ１５０ａ、１５０ｂをオフ、スイッチ１５０ｃをオンさせるよう駆動信号を出力する。
【００４５】
このようなジャイロセンサ１のセンサ回路１１０では、ジャイロ出力だけでなく加速度出力も同時に得ることが可能となる。このため、基本的にはＧセンサ出力を得つつ、加速度出力も検出し、加速度出力が発生した場合には、それを駆動電圧発生回路１２１にフィードバックし、駆動電圧発生回路１２１が発生させる駆動電圧を補正することで、ジャイロセンサ１が発生させる加速度出力をキャンセルさせることが可能となる。
【００４６】
例えば、駆動電圧発生回路１２１は、各電極３０ｃ、４０ｃに対して、直流成分となる定電圧と交流成分となる振幅電圧を加算した値Ａ±Ｂを駆動電圧として発生させることによりジャイロセンサ１の駆動を行うが、その駆動電圧における直流成分や交流成分の大きさを変化させることにより、ジャイロセンサ１の加速度出力をキャンセルする。このとき、ジャイロセンサ１の加速度出力をキャンセルできるように、駆動電圧における直流成分や交流成分の大きさを増加するか、それとも減少するかをＣ−Ｖ変換回路１４１から伝えられる加速度出力の基づいて変化させるようになっている。
【００４７】
続いて、上記のように構成されたジャイロセンサの作動について説明する。図４は、ジャイロセンサにおける駆動電圧の印加状態を示した図であり、この図を参照してジャイロセンサの作動を説明する。
【００４８】
まず、駆動電圧発生回路１２１から駆動電圧を発生させる。このとき、駆動電圧として、例えば、左右振動子３、４に対して大きさが等しく、かつ、互いに逆相の交流成分を持つ電圧を用いる。
【００４９】
具体的には、駆動用の固定電極３０が電気的に接続された駆動用パッド３０ｃに対して所望の駆動電圧を印加することによって本実施形態のジャイロセンサ１を駆動する。すなわち、図４に示されるように、左側振動子３における４つの駆動用の固定電極３０のうち紙面左半分側に位置する２つと、右側振動子４における４つの駆動用の固定電極４０のうち紙面右半分側に位置する２つに対して、駆動電圧発生回路１２１に備えられた第１の電源１２１ａから第１電圧としてＡ±Ｂ［Ｖ］を印加する。また、左側振動子３における４つの駆動用の固定電極３０のうち紙面右半分側に位置する２つと、右側振動子４における４つの駆動用の固定電極４０のうち紙面左半分側に位置する２つに対して、駆動電圧発生回路１２１に備えられた第２の電源１２１ｂから第２電圧としてＣ±Ｄ［Ｖ］の電圧を印加する。
【００５０】
ここでいう第１電圧となるＡ±Ｂ［Ｖ］および第２電圧となるＣ±Ｄ［Ｖ］とは、直流成分となる定電圧Ａ、Ｃに対して周期的に変化する交流成分となる電圧Ｂ、Ｄを加算もしくは減算した電圧値という意味である。ただし、交流成分となる電圧Ｂの±の符号と、交流成分となる電圧Ｄの±の符号は、相反の関係となっており、周期が１８０度ずれた互いに逆相の電圧となっている。そして、この状態でジャイロ出力を得る。
【００５１】
すなわち、時分割切替え回路１５１の駆動信号に基づいてスイッチ１５０ａ、１５０ｂがオン、スイッチ１５０ｃがオフされている場合、角速度検知回路１３０では、２つのＣ−Ｖ変換回路１３１、１３２にて、一対の振動子３、４それぞれから出力された角速度検知信号が電圧変換される。次に、差動増幅回路１３３で各Ｃ−Ｖ変換回路１３１、１３２で電圧変化された角速度検知信号の差動出力が発生させられると、同期検波回路１３４が、位相シフタ１２３によって調整された位相に基づいて、差動増幅回路１３３の差動出力から周波数ｆｄと同期する成分を通過させる。
【００５２】
続いて、ＬＰＦ１３５で同期検波回路１３４を通過後の信号のうち、所定周波数以下の成分が抽出され、０点・感度温特調整回路１３６でＬＰＦ１３５を通過した後の信号に含まれる出力オフセットや感度の温度特性が調整される。これにより、ジャイロ出力が得られる。
【００５３】
次に、時分割切替え回路１５１の駆動信号に基づいて所定タイミングにスイッチ１５０ａ、１５０ｂがオフ、スイッチ１５０ｃがオンに切り替えられる。これにより、角速度検知回路１３０のジャイロ出力に代わって、加速度検知回路１４０での加速度検出が行われる。このとき、加速度が発生していれば、その加速度出力がＣ−Ｖ変換回路１４１を介して駆動電圧発生回路１２１に入力される。これにより、駆動信号発生回路１２１では、Ｃ−Ｖ変換回路１４１から入力された信号に基づいて、第１電圧Ａ±Ｂ［Ｖ］もしくは第２電圧Ｃ±Ｄ［Ｖ］における直流成分や交流成分を増減させ、それをジャイロセンサ１に対して出力する。
【００５４】
このようにすることで、ジャイロセンサ１の加速度出力をキャンセルでき、ジャイロ出力が加速度の影響を受けることを抑制することが可能となる。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態のジャイロセンサ１のセンサ回路１１０では、ジャイロ出力を得るときと加速度検出を行うときとをスイッチ１５０ａ〜１５０ｃおよび時分割切り替え回路１５１によって切り替え、ジャイロセンサ１が加速度出力を発生しているか否かを検出するようにしている。そして、加速度出力が検出された場合に、それに基づいて駆動電圧発生回路１２１が発生させる駆動電圧を補正し、ジャイロセンサ１に対して加速度出力をキャンセルするようにしている。これにより、ジャイロセンサ１の加速度出力をキャンセルでき、角速度が生じていないのにも関わらず角速度が生じたようなセンサ出力を発生してしまうことを防止できる。
【００５６】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、ジャイロセンサ１の加速度出力に応じた信号がＣ−Ｖ変換回路１４１を通じて駆動電圧発生回路１２１に伝えられるようにしているが、ジャイロセンサ１が形成されたチップのうち、各振動子３、４における角速度検出用の固定電極３７および可動電極３８の近傍に電極を追加し、その電極に対して加速度キャンセル用の電圧を印加することで、角速度検出用の各電極３７、３８に対して印加している駆動電圧を補正し、加速度をキャンセルするようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１実施形態におけるジャイロセンサの模式図である。
【図２】図１に示すジャイロセンサのＡ−Ａ断面図である。
【図３】センサ回路１１０のブロック構成を示した図である。
【図４】図１に示すジャイロセンサにおける駆動電圧の印加の様子を示した模式図である。
【符号の説明】
【００５８】
１…ジャイロセンサ、２…支持基板、３…左側振動子、４…右側振動子、３０、４０…駆動用の固定電極、３１、４１…駆動用の可動電極、３２、４２…振動検出用の固定電極、３３、４３…振動検出用の可動電極、３４、４４…錘部、３５、４５…検出梁、３６、４６…駆動梁、３７、４７…角速度検出用の固定電極、３８、４８…角速度検出用の可動電極、３９、４９…枠部３９、２０…駆動回路、１３０…角速度検知回路、１３１、１３２…Ｃ−Ｖ変換回路、１３３…差動増幅回路、１３４…同期検波回路、１３５…ＬＰＦ、１３６…０点・感度温特調整回路、１４０…加速度検知回路、１４１…Ｃ−Ｖ変換回路、１５０ａ〜１５０ｃ…スイッチ、１５１…時分割切り替え回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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